KR20050058168A - Plasma etching apparatus for simultaneous etching of edge, bevel and back-side of silicon wafer - Google Patents

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KR20050058168A KR1020030091678A KR20030091678A KR20050058168A KR 20050058168 A KR20050058168 A KR 20050058168A KR 1020030091678 A KR1020030091678 A KR 1020030091678A KR 20030091678 A KR20030091678 A KR 20030091678A KR 20050058168 A KR20050058168 A KR 20050058168A
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Abstract

본 발명은 반도체 식각 장치에 관한 것으로 , 특히 실리콘 웨이퍼의 가장자리, 측면, 하부면을 동시에 식각하기 위한 플라즈마 식각 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor etching apparatus, and more particularly, to a plasma etching apparatus for simultaneously etching edges, sides, and bottom surfaces of a silicon wafer.

본 발명의 플라즈마 식각 장치는 외부와 격리된 진공 분위기를 조성할 수 있는 반응챔버와 진공 배기구를 구비하고, 상기의 반응챔버내에는 웨이퍼의 장착 또는 탈착을 위한 웨이퍼 이송 기구부의 출입을 위한 슬랏, 웨이퍼의 후면과 최소한의 접촉 면적을 가지고 웨이퍼를 미끄러짐 없이 지지 할 수 있는 상하 이동 기구부, 상기의 웨이퍼의 위치를 정확하게 잡아주는 웨이퍼 정렬핀, 반응 챔버 상부에 위치하는 식각 가스 유입구, 반응챔버 하부의 내부 또는 외부에 위치하여 상기의 식각 가스를 플라즈마 상태로 변환시킬 수 있는 플라즈마 소스, 웨이퍼의 상부면으로 플라즈마가 침투되는 것을 방지하기 위하여 웨이퍼와 소정의 갭을 유지하는 그라운드 실드를 구비한 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치를 개시한다.The plasma etching apparatus of the present invention includes a reaction chamber and a vacuum exhaust port that can create a vacuum atmosphere isolated from the outside, and in the reaction chamber, slots and wafers for entering and exiting a wafer transfer mechanism for mounting or detaching a wafer. Up and down mechanism mechanism that can support the wafer without slipping with the rear surface of the wafer without slip, wafer alignment pin to accurately position the wafer, etching gas inlet located above the reaction chamber, inside the reaction chamber or Plasma source which is located outside and converts the etching gas into a plasma state, and a ground shield for maintaining a predetermined gap with the wafer to prevent plasma from penetrating the upper surface of the wafer An etching apparatus is disclosed.

Description

실리콘 웨이퍼의 가장자리, 측면, 하부면을 동시에 식각하기 위한 플라즈마 식각 장치{Plasma Etching Apparatus for Simultaneous Etching of Edge, Bevel and Back-side of Silicon Wafer}Plasma Etching Apparatus for Simultaneously Etching the Edge, Side, and Bottom of a Silicon Wafer {Plasma Etching Apparatus for Simultaneous Etching of Edge, Bevel and Back-side of Silicon Wafer}

본 발명은 실리콘 웨이퍼의 가장자리, 측면, 하부면을 동시에 식각하기 위한 플라즈마 식각 장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 집적회로가 형성되는 실리콘 웨이퍼의 상부면 부위를 제외한 모든 영역에서 식각을 수행하기 위한 플라즈마 식각 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma etching apparatus for simultaneously etching the edge, side, and bottom surface of a silicon wafer, and more particularly, plasma etching for performing etching in all regions except the upper surface portion of the silicon wafer in which the integrated circuit is formed. Relates to a device.

실리콘 웨이퍼의 상부면에 집적회로를 형성하기 위해서는 박막 증착 공정, 사진묘화 공정, 식각 공정, 세정 공정 등의 단위공정들이 일괄적으로 또는 반복적으로 수행된다. 일괄 공정 중 생성되는 파티클은 반도체 소자의 수율에 직접적인 영향을 주는 요소로서 주로 세정 공정을 통하여 반복적으로 제거된다.In order to form an integrated circuit on the upper surface of the silicon wafer, unit processes such as a thin film deposition process, a photo-drawing process, an etching process, and a cleaning process are performed collectively or repeatedly. Particles generated during the batch process are factors that directly affect the yield of the semiconductor device and are repeatedly removed mainly through a cleaning process.

세정 공정은 주로 용제나 초순수에 침적하고 교반하여 파티클을 제거하는 습식 세정으로 행해지고 있으나, 세정 공정 장치는 실리콘 웨이퍼의 측면 또는 하부면을 물리적으로 접촉하여 고정하기 때문에 세정공정 동안 실리콘 웨이퍼에 증착된 박막이 측면 또는 하부면에서 탈착될 수 있는 문제점이 발생된다. 다시 말하면 실리콘 웨이퍼 측면 또는 하부면에 증착 되어 있던 박막이 습식 세정 공정 중에 탈착 되어 실리콘 웨이퍼의 상부면에 파티클로 남게 되어 반도체 소자의 수율을 저하시키는 한 원인이 된다.The cleaning process is mainly performed by wet cleaning by dipping and stirring particles in a solvent or ultrapure water to remove particles. However, since the cleaning process apparatus fixes the side or bottom surface of the silicon wafer by physical contact, the thin film deposited on the silicon wafer during the cleaning process is fixed. There is a problem that can be detached from this side or bottom surface. In other words, the thin film deposited on the side or the bottom of the silicon wafer is desorbed during the wet cleaning process and remains as particles on the top surface of the silicon wafer, which causes a decrease in the yield of the semiconductor device.

실리콘 웨이퍼의 가장자리, 측면 및 하부면에 증착된 박막은 상기의 습식 세정 공정 뿐만 아니라 다른 공정에서도 웨이퍼 처리시의 기계적인 접촉 또는 열적 스트레스(Thermal Stress)등에 의하여 파티클을 생성할 수 있는 내적 요인이 된다.Thin films deposited on the edge, side, and bottom of the silicon wafer become internal factors that can generate particles due to mechanical contact or thermal stress during wafer processing as well as the wet cleaning process. .

본 발명은 실리콘 웨이퍼에 증착된 박막으로부터 발생하게 되는 파티클을 근본적으로 제거하기 위해서, 실리콘 웨이퍼에서 집적회로가 형성되는 부분을 제외한 모든 영역에서의 박막을 식각하기 위한 플라즈마 식각 장치를 개시한다.The present invention discloses a plasma etching apparatus for etching thin films in all regions of the silicon wafer except portions in which integrated circuits are formed in order to fundamentally remove particles generated from thin films deposited on a silicon wafer.

플라즈마를 실리콘 웨이퍼의 가장자리, 측면 및 하부면에만 동시에 노출하기 위하여, 외부와 격리된 진공 분위기를 조성할 수 있는 반응챔버와 진공 배기구를 구비하고, 상기의 반응챔버내에는 웨이퍼의 장착 또는 탈착을 위한 웨이퍼 이송 기구부의 출입을 위한 슬랏, 웨이퍼의 후면과 최소한의 접촉 면적을 가지고 웨이퍼를 미끄러짐 없이 지지 할 수 있는 상하 이동 기구부, 상기의 웨이퍼의 위치를 정확하게 잡아주는 웨이퍼 정렬핀, 반응 챔버 상부에 위치하는 식각 가스 유입구, 반응챔버 하부의 내부 또는 외부에 위치하여 상기의 식각 가스를 플라즈마 상태로 변환시킬 수 있는 플라즈마 소스, 웨이퍼의 상부면으로 플라즈마가 침투되는 것을 방지하기 위하여 웨이퍼와 소정의 갭을 유지하는 그라운드 실드를 구비한 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치를 개시한다.In order to simultaneously expose the plasma to only the edge, side, and bottom of the silicon wafer, a reaction chamber and a vacuum exhaust port are formed to create a vacuum atmosphere isolated from the outside, and the reaction chamber is provided for mounting or detaching the wafer. Slot for entering and exiting the wafer transfer mechanism, a vertical movement mechanism for supporting the wafer without slipping with a minimum contact area of the wafer, a wafer alignment pin for accurately positioning the wafer, and an upper portion of the reaction chamber. Plasma source which is located inside or outside the etching gas inlet, the lower part of the reaction chamber to convert the etching gas into the plasma state, and maintains a predetermined gap with the wafer to prevent plasma from penetrating into the upper surface of the wafer. Plasma provided with a ground shield An etching apparatus is disclosed.

본 발명에 의한 플라즈마 식각 장치로 식각하고자 하는 박막(3)이 증착된 실리콘 웨이퍼(1)의 평면도를 도 1a에 도시하였다. 집적회로부(2)가 형성되는 실리콘 웨이퍼의 상부면(4)에서 집적회로가 형성되지 않는 부위가 가장자리(도1b,6)이다. 통상적으로 측면(7)에서부터 웨이퍼 중심방향으로 1.5mm 영역이 가장자리(도1b,6)에 해당한다.A plan view of the silicon wafer 1 on which the thin film 3 to be etched by the plasma etching apparatus according to the present invention is deposited is shown in FIG. 1A. In the upper surface 4 of the silicon wafer on which the integrated circuit portion 2 is formed, a portion where the integrated circuit is not formed is an edge (Figs. 1B and 6). Typically, a 1.5 mm area from the side surface 7 toward the center of the wafer corresponds to the edges (Figs. 1B and 6).

집적회로 제작공정중의 박막(3)이 증착된 실리콘 웨이퍼(1)의 측면도를 도 1b에 도시하였다. 식각 부위(5)는 가장자리(6), 측면(7) 및 하부면(8)을 포함한다. 상부면(4)의 집적회로부(2)가 형성되는 박막을 제외한 모든 부위의 박막을 식각하여 제거함으로써, 후속 공정에서의 파티클의 발생 요소를 근본적으로 제거하고자 한다.A side view of the silicon wafer 1 on which the thin film 3 during the integrated circuit fabrication process is deposited is shown in FIG. 1B. The etch site 5 comprises an edge 6, a side 7 and a bottom face 8. By removing the thin films of all parts except the thin film on which the integrated circuit portion 2 of the upper surface 4 is formed, the generation of particles in the subsequent process is fundamentally removed.

실리콘 웨이퍼(1)에 증착된 박막으로부터 발생하게 되는 파티클을 근본적으로 제거하기 위해서, 실리콘 웨이퍼에서 집적회로부가 형성되는 부분을 제외한 모든 영역에서의 박막을 식각하기 위한 플라즈마 식각 장치를 도2에 나타내었다.In order to fundamentally remove particles generated from the thin film deposited on the silicon wafer 1, a plasma etching apparatus for etching the thin film in all regions except the portion where the integrated circuit portion is formed in the silicon wafer is shown in FIG. .

플라즈마 영역(29)을 실리콘 웨이퍼(1)의 가장자리(6), 측면(7) 및 하부면(8)에만 동시에 노출하기 위하여, 외부와 격리된 진공 분위기를 조성할 수 있는 반응챔버(9)와 진공 배기구(19)를 구비하고, 상기의 반응챔버(9)내에는 실리콘 웨이퍼의 장착 또는 탈착을 위한 웨이퍼 장착용 로봇팔의 출입을 위한 슬랏(12), 실리콘 웨이퍼의 하부면(8)과 최소한의 접촉 면적을 가지고 실리콘 웨이퍼를 미끄러짐 없이 지지 할 수 있는 상하 이동 기구부(13), 상기의 실리콘 웨이퍼의 위치를 정확하게 잡아주는 웨이퍼 정렬 지지대(17), 상부 반응 챔버(10)에 위치하는 가스 주입구(18), 하부 반응 챔버(11)의 내부 또는 외부에 위치하여 상기의 식각 가스를 플라즈마 상태로 변환시킬 수 있는 플라즈마 소스(21) 그리고 실리콘 웨이퍼의 상부면(4)으로 플라즈마가 침투되는 것을 방지하기 위하여 실리콘 웨이퍼와 소정의 갭(G)을 유지하는 그라운드 실드(20)를 구비한 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치를 개시한다.In order to simultaneously expose the plasma region 29 to only the edge 6, the side surface 7, and the lower surface 8 of the silicon wafer 1, the reaction chamber 9 may create a vacuum atmosphere isolated from the outside. A vacuum exhaust port 19 is provided, and in the reaction chamber 9, a slot 12 for entering and exiting a wafer mounting robot arm for mounting or detaching a silicon wafer, a lower surface 8 of a silicon wafer, and at least A vertical movement mechanism 13 capable of supporting the silicon wafer without slipping, a wafer alignment support 17 for accurately positioning the silicon wafer, and a gas injection hole located in the upper reaction chamber 10 ( 18) to prevent the plasma from penetrating into the plasma source 21 and the upper surface 4 of the silicon wafer which can be located inside or outside the lower reaction chamber 11 to convert the etching gas into the plasma state. To this end, a plasma etching apparatus is provided, which comprises a silicon wafer and a ground shield 20 holding a predetermined gap G.

반응챔버(9)는 표면 산화반응를 시킨 알루미늄 재질의 상부 반응 챔버(10)과 하부 반응 챔버(11)로 구성되고, 고무 링(25)에 의하여 진공 씰링된다.The reaction chamber 9 is composed of an upper reaction chamber 10 and a lower reaction chamber 11 made of aluminum subjected to surface oxidation, and are vacuum sealed by a rubber ring 25.

반응 챔버(9)의 내부 진공 분위기를 형성하기 위하여 진공 배기구(19)로 진공펌프가 연결된다. 진공 배기구(19)를 위한 진공펌프의 연결은 본 발명의 분야에 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 알 수 있는 내용으로 본 도면에 표시하지 않는다.A vacuum pump is connected to the vacuum exhaust port 19 to form an internal vacuum atmosphere of the reaction chamber 9. The connection of the vacuum pump for the vacuum vent 19 is not shown in this figure as the contents can be easily understood by those skilled in the art.

반응챔버(9)내에는 실리콘 웨이퍼의 장착 또는 탈착을 위한 웨이퍼 장착용 로봇팔의 출입을 위한 슬랏(12)이 구비된다. 웨이퍼 장착용 로봇팔은 반응챔버의 외부에서 반응챔버내로 실리콘 웨이퍼를 이송하기 위한 기구물로서 본 발명의 분야에 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 알 수 있는 내용으로 본 도면에 표시하지 않는다. 슬랏(12)의 슬랏 도어(26)는 웨이퍼 장착용 로봇팔이 반응챔버(9)내로 출입하는 동안은 열려있고, 진공배기시나 플라즈마 식각 공정 중에는 닫힌다. 슬랏(12)은 통상적으로 공압 밸브에 의하여 개폐된다. 공압밸브에 의한 슬랏의 개폐는 본 발명의 분야에 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 알 수 있는 내용으로 본 도면에 표시하지 않는다.The reaction chamber 9 is provided with a slot 12 for accessing the wafer mounting robot arm for mounting or detaching the silicon wafer. The wafer mounting robot arm is a mechanism for transferring the silicon wafer from the outside of the reaction chamber into the reaction chamber and is not shown in the drawings as easily understood by those skilled in the art. The slot door 26 of the slot 12 is open while the wafer mounting robot arm enters into the reaction chamber 9 and is closed during vacuum evacuation or during plasma etching. The slot 12 is normally opened and closed by a pneumatic valve. The opening and closing of the slot by the pneumatic valve is not shown in the drawing as easily understood by those skilled in the art.

실리콘 웨이퍼(1)의 하부면(8)과 최소한의 접촉 면적을 가지고 실리콘 웨이퍼를 미끄러짐 없이 지지 할 수 있는 상하 이동 기구부(13)는 절연 지지대(15), 미끄럼 방지 지지부(16)와 진공 밸로우즈로 구성된다. 미끄럼 방지 지지부(16)은 베스펠 재질로써 절연 지지대(15)의 끝단에 부착되고, 실리콘 웨이퍼(1)의 하부면(8)을 미끄러짐 없이 지지하는 기능을 한다. 실리콘 웨이퍼를 지지하기 위해서는 3개 또는 4개의 절연 지지대(15)를 사용하는 것이 바람직하다. 절연 지지대(15)는 상하 이동 기구부(13)에 연결되고, 상하 이동 기구부(13)의 상하 운동에 따라 절연 지지대(15)도 상하 운동을 한다. 상하 이동 기구부(13)의 상하 운동은 통상적으로 공압 실린더에 의해 작동된다. 공압 실린더의 연결 및 작동은 본 발명의 분야에 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 알 수 있는 내용으로 본 도면에 표시하지 않는다.The vertical movement mechanism 13 which can support the silicon wafer without slipping with a minimum contact area of the lower surface 8 of the silicon wafer 1 includes an insulating support 15, an anti-slip support 16, and a vacuum bellows. It consists of. The anti-slip support 16 is attached to the end of the insulating support 15 made of Vespel material, and serves to support the lower surface 8 of the silicon wafer 1 without slipping. In order to support the silicon wafer, it is preferable to use three or four insulating supports 15. The insulated support 15 is connected to the up-and-down movement mechanism part 13, and the insulated support 15 also moves up and down according to the up-and-down movement of the up-and-down movement mechanism part 13 ,. The vertical movement of the vertical movement mechanism part 13 is normally operated by a pneumatic cylinder. The connection and operation of the pneumatic cylinder is not shown in the drawings as easily understood by those skilled in the art.

실리콘 웨이퍼(1)의 위치를 정확하게 잡아주는 웨이퍼 정렬 지지대(17)은 하부 반응 챔버(11)의 측벽에 부착된다. 절연 지지대(15)의 끝단에 있는 미끄럼 방지 지지부(16)위에 실리콘 웨이퍼가 놓여진 상태에서 절연 지지대가 상승하면 웨이퍼 정렬지지대(17)가 실리콘 웨이퍼의 측면으로 이동되어 실리콘 웨이퍼와 지지대의 상대적인 위치를 조정한다. 실리콘 웨이퍼의 정렬을 위해서는 3개의 웨이퍼 정렬 지지대(17)를 사용하는 것이 바람직하다.A wafer alignment support 17 that accurately positions the silicon wafer 1 is attached to the side wall of the lower reaction chamber 11. If the insulating support is raised while the silicon wafer is placed on the non-slip support 16 at the end of the insulating support 15, the wafer alignment support 17 is moved to the side of the silicon wafer to adjust the relative position of the silicon wafer and the support. do. It is preferable to use three wafer alignment supports 17 for the alignment of the silicon wafers.

가스 주입구(18)는 상부 반응 챔버(10)에 위치한다. 가스 주입구(18)에서 유입되는 식각 가스는 실리콘 웨이퍼(1)의 측면(7)과 그라운드 실드(20) 사이의 공간을 통해 진공 배기구(19)로 배기된다. 식각 가스의 흐름을 균일하게 하기 위해서는 샤워링(shower ring)형태의 가스 주입구(18)를 사용하는 것이 바람직하다. 샤워링 형태는 본 발명의 분야에 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 알 수 있는 내용으로 본 도면에 표시하지 않는다.The gas inlet 18 is located in the upper reaction chamber 10. The etching gas flowing from the gas inlet 18 is exhausted to the vacuum exhaust port 19 through the space between the side surface 7 of the silicon wafer 1 and the ground shield 20. In order to uniformize the flow of the etching gas, it is preferable to use the gas inlet 18 in the form of a shower ring. The showering form is not easily shown in the drawings as will be readily understood by those of ordinary skill in the art.

플라즈마 소스(21)는 안테나 코일(22)과 고주파 전원(23)으로 구성된다. 안테나 코일(22)은 하부 반응 챔버(11)의 내부 또는 외부에 위치한다. 안테나 코일(22)이 하부 반응 챔버(11)의 외부에 장착되어 있는 경우에는 안테나 코일(22)에서 방사되는 고주파 전력은 세라믹(24) 창(Dielectric Window)을 통해 반응챔버 (9) 내부로 전파되고, 반응챔버(9)내의 식각 가스를 플라즈마 상태로 변환시킨다. 플라즈마 소스(21)로는 TCP(Transformer Coupled Plasma), ICP(Inductively Coupled Plasma), Helicon Plasma, Toroidal Plasma 등의 무전극(Electrodeless)형의 고밀도 플라즈마는 어느 것이든 무방하다.The plasma source 21 is composed of an antenna coil 22 and a high frequency power source 23. The antenna coil 22 is located inside or outside the lower reaction chamber 11. When the antenna coil 22 is mounted outside the lower reaction chamber 11, the high frequency power radiated from the antenna coil 22 propagates into the reaction chamber 9 through the ceramic 24 window. The etching gas in the reaction chamber 9 is converted into a plasma state. The plasma source 21 may be any electrodeless high-density plasma such as TCP (Transformer Coupled Plasma), ICP (Inductively Coupled Plasma), Helicon Plasma, Toroidal Plasma, or the like.

도 3은 안테나 코일(22)이 하부 반응 챔버(11)의 내부에 장착된 경우를 표시하고 있다. 이 경우에는 세라믹(도2, 24) 창이 필요하지 않다.3 illustrates a case where the antenna coil 22 is mounted inside the lower reaction chamber 11. In this case, no ceramic (Fig. 2, 24) window is necessary.

상기의 플라즈마 소스(21)에 의해 반응챔버(9)내에는 다수의 전자, 다수의 이온과 다수의 라디칼로 구성된 플라즈마가 형성되고, 이온 또는 라디칼에 의해 박막이 식각 된다.The plasma source 21 forms a plasma composed of a plurality of electrons, a plurality of ions and a plurality of radicals in the reaction chamber 9, and the thin film is etched by the ions or radicals.

상기의 플라즈마 소스(21)에 의해 형성되는 플라즈마가 실리콘 웨이퍼(1)의 상부면(4)으로 침투되는 것을 방지하기 위하여 실리콘 웨이퍼와 플라즈마 시쓰 이하의 갭을 유지하는 그라운드 실드(20)를 구비한다. 플라즈마 시쓰는 디바이 길이(Debye Length)의 수배에 해당하는 길이로써, 본 고밀도 플라즈마 소스의 경우 0.1 ∼ 2 mm의 범위를 가진다.In order to prevent the plasma formed by the plasma source 21 from penetrating into the upper surface 4 of the silicon wafer 1, a ground shield 20 is provided to maintain a gap between the silicon wafer and the plasma sheath. . The plasma sheath is a length corresponding to several times the Debye Length, and has a range of 0.1 to 2 mm in the case of the present high density plasma source.

도 4는 실리콘 웨이퍼의 근방에서 플라즈마 영역과 실리콘 웨이퍼의 식각 부위를 도시하였다. 상기에서 설명한 플라즈마 식각 장치에서는 식각 가스는 실리콘 웨이퍼(1)의 상부면(4)에서 측면(7)을 통하여 하부면(8)으로 유입되고, 플라즈마 영역(29)은 실리콘 웨이퍼(1)의 하부면(8)에서 생성되어 실리콘 웨이퍼의 상부면(4)으로 확산된다. 실리콘 웨이퍼의 측면(7)에서는 그라운드 실드(20)에 의해 플라즈마가 실리콘 웨이퍼의 상부면(4)으로 확산되는 것을 방지한다. 따라서 실리콘 웨이퍼 상부면(4)의 집적회로부(2)가 형성되는 박막(3)을 제외한 모든 부위의 박막은 웨이퍼의 가장자리(6), 측면(7), 하부면(8)과 접촉되는 플라즈마 영역(29)에 의해 식각된다.4 illustrates an etching region of the silicon wafer and the plasma region in the vicinity of the silicon wafer. In the plasma etching apparatus described above, the etching gas flows from the upper surface 4 of the silicon wafer 1 to the lower surface 8 through the side surface 7, and the plasma region 29 is lower than the silicon wafer 1. Produced on face 8 and diffused to top face 4 of the silicon wafer. On the side surface 7 of the silicon wafer, the ground shield 20 prevents the plasma from diffusing to the top surface 4 of the silicon wafer. Therefore, the thin film of all parts except the thin film 3 in which the integrated circuit portion 2 of the silicon wafer upper surface 4 is formed is in the plasma region in contact with the edge 6, the side surface 7, and the lower surface 8 of the wafer. It is etched by (29).

본 발명에 의한 플라즈마 식각 장치의 구성 및 작용에 대한 이해를 더욱 쉽게 하기 위하여, 실리콘 웨이퍼(1)를 장입하고 식각하는 공정순서 및 플라즈마 식각 장치의 작동순서대로 기술하고자 한다.In order to more easily understand the configuration and operation of the plasma etching apparatus according to the present invention, the procedure of charging and etching the silicon wafer 1 and the operation sequence of the plasma etching apparatus will be described.

도 5 에서 웨이퍼 장착용 로봇팔(27) 위에 놓여진 실리콘 웨이퍼(1)가 진입하기 위해서 상하 이동 기구부(13)가 하강을 하고, 슬랏 도어(26)이 열리고, 실리콘 웨이퍼(1)가 장착된 웨이퍼 장착용 로봇팔이 반응 챔버(9)로 진입한다.5, the vertical movement mechanism 13 descends, the slot door 26 is opened, and the silicon wafer 1 is mounted, in order to enter the silicon wafer 1 placed on the wafer mounting robot arm 27 in FIG. The mounting robot arm enters the reaction chamber 9.

도 6 에서 샘플 장착용 로봇팔(27)이 반응 챔버(9)에 진입이 완료되면, 실리콘 웨이퍼(1)를 지지한 상하 이동 기구부(13)가 상승을 하여 플라즈마 형성을 위한 높이 조정을 실시한다.In FIG. 6, when the sample mounting robot arm 27 enters the reaction chamber 9, the vertical movement mechanism 13 supporting the silicon wafer 1 is raised to adjust the height for plasma formation. .

도 7 에서는 실리콘 웨이퍼(1)를 지지한 상하 이동 기구부(13)가 상승하여 높이 조정이 완료 되면, 웨이퍼 정렬 지지대(17)가 반응 챔버(9)로 진입을 하여 실리콘 웨이퍼(1)의 좌우 정렬을 하게 된다.In FIG. 7, when the vertical movement mechanism 13 supporting the silicon wafer 1 rises and the height adjustment is completed, the wafer alignment support 17 enters the reaction chamber 9 to align the left and right alignment of the silicon wafer 1. Will be

도 8 에서는 실리콘 웨이퍼(1)가 고밀도 플라즈마를 형성하기 위한 상하좌우의 위치 조정이 완료된 상태를 나타낸 도식도 이다. 고밀도 플라즈마를 형성하기 위해서 가스 주입구(18)로 반응 가스를 주입을 하고, 공정압력을 수 mTorr∼수 Torr 범위로 조정을 한다. 플라즈마 영역(29)을 실리콘 웨이퍼(1)의 가장자리(6), 측면(7) 그리고 하부면(8)에 형성되게 하여서 건식 식각이 진행된다.8 is a schematic diagram showing a state in which the silicon wafer 1 has completed the top, bottom, left and right position adjustment for forming the high density plasma. In order to form a high density plasma, the reaction gas is injected into the gas injection port 18, and the process pressure is adjusted in the range of several mTorr to several Torr. Dry etching is performed by forming the plasma region 29 on the edge 6, the side surface 7, and the lower surface 8 of the silicon wafer 1.

도 9 에서는 도 8 에서의 건식 식각이 되지 않은 실리콘 웨이퍼(1)의 하부면(8)에 최소한의 접촉 면적을 가지는 미끄럼 방지 지지부(16) 부분의 가려진 박막(3)을 건식 식각하기 위하여 웨이퍼 정렬 지지대(17)가 반응 챔버(9)로 재진입을 하여 실리콘 웨이퍼(1)를 지지하고, 상하 이동 기구부(13)을 하강하여 미끄럼 방지 지지부(16) 부분의 가려진 박막을 플라즈마 영역(29)에 노출시켜 실리콘 웨이퍼(1)의 하부면(8)을 완전히 건식식각이 진행된다.In FIG. 9, the wafer is aligned to dry etch the masked thin film 3 of the non-slip support 16 having a minimum contact area on the lower surface 8 of the non-dry-etched silicon wafer 1 in FIG. 8. The support 17 reenters the reaction chamber 9 to support the silicon wafer 1, and the vertical movement mechanism 13 is lowered to expose the covered thin film of the anti-slip support 16 to the plasma region 29. The bottom surface 8 of the silicon wafer 1 is completely dry etched.

상술한 공정을 진행하면 반도체소자에 불필요한 실리콘 웨이퍼(1)의 가장자리(6), 측면(7) 그리고 하부면(8)의 박막(3)을 효과적으로 건식 식각을 할 수 있다.By performing the above-described process, dry etching of the edge 6, the side surface 7, and the lower surface 8 of the silicon wafer 1, which is unnecessary for the semiconductor device, can be effectively etched.

본 발명에 따른 플라즈마 식각 장치는 실리콘 웨이퍼에서 집적회로가 형성되는 부분을 제외한 모든 영역에서의 박막을 식각함으로써 실리콘 웨이퍼에 증착된 박막으로부터 발생하게 되는 파티클을 근본적으로 제거하는 수단을 제공한다.The plasma etching apparatus according to the present invention provides a means for essentially removing particles generated from the thin film deposited on the silicon wafer by etching the thin film in all regions except the portion where the integrated circuit is formed in the silicon wafer.

도 1a 는 집적회로가 형성된 실리콘 웨이퍼의 평면도1A is a plan view of a silicon wafer with integrated circuits formed thereon;

도 1b 는 박막이 증착된 실리콘 웨이퍼의 측면도1B is a side view of a silicon wafer with a thin film deposited thereon

도 2 는 본 발명의 실리콘 웨이퍼의 가장자리, 측면, 하부면을 식각하기 위한 플라즈마 식각 장치의 개략도Figure 2 is a schematic diagram of a plasma etching apparatus for etching the edge, side, bottom surface of the silicon wafer of the present invention

도 3 는 본 발명의 플라즈마 소스가 반응챔버의 내부에 위치하는 플라즈마 식각 장치의 개략도3 is a schematic view of a plasma etching apparatus in which the plasma source of the present invention is located inside the reaction chamber;

도 4 는 본 발명의 실리콘 웨이퍼의 근방에서 플라즈마 영역과 실리콘 웨이퍼의 식각 부위를 도시한 일 실시 예FIG. 4 illustrates an embodiment of an etching region of a plasma region and a silicon wafer in the vicinity of the silicon wafer of the present invention.

도 5 은 본 발명의 실리콘 웨이퍼를 장착하기 위한 웨이퍼 이송용 로봇팔 진입의 일 실시 예Figure 5 is an embodiment of the robot arm entry for wafer transfer for mounting the silicon wafer of the present invention

도 6 는 본 발명의 실리콘 웨이퍼의 높이 조정을 위한 이동 기구부의 상승의 일 실시 예Figure 6 is an embodiment of the rise of the moving mechanism for adjusting the height of the silicon wafer of the present invention

도 7 은 본 발명의 실리콘 웨이퍼 이송용 로봇팔 제거 후 웨이퍼 위치정렬의 일 실시 예Figure 7 is an embodiment of the wafer alignment after removal of the robot arm for transferring the silicon wafer of the present invention

도 8 은 본 발명의 실리콘 웨이퍼 위치정렬이 완료되어 지지대를 제거한 후 플라즈마 영역을 형성한 일 실시 예8 illustrates an embodiment in which a plasma region is formed after the silicon wafer positioning of the present invention is completed to remove the support.

도 9 는 본 발명의 실리콘 웨이퍼의 하부면의 최소 접촉 부분의 잔류 박막을 식각 하기 위하여 웨이퍼 정렬 지지대가 진입하고 상하 이동 기구부의 하강의 일 실시 예Figure 9 is an embodiment of the wafer alignment support enters and descends the vertical movement mechanism to etch the remaining thin film of the minimum contact portion of the lower surface of the silicon wafer of the present invention

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

1. 실리콘 웨이퍼 2. 집적회로부1. Silicon Wafer 2. Integrated Circuit

3. 박막 4. 상부면3. Thin film 4. Top surface

5. 식각 부위 6. 가장자리5. Etch Area 6. Edge

7. 측면 8. 하부면7. Side 8. Bottom View

9. 반응 챔버 10. 상부 반응 챔버9. Reaction chamber 10. Upper reaction chamber

11. 하부 반응 챔버 12. 슬랏11.Reaction chamber below 12.Slot

13. 상하 이동 기구부 14. 지지대 고정판13. Up and down moving mechanism part 14. Support plate

15. 절연 지지대 16. 미끄럼 방지 지지부15. Insulation support 16. Non-slip support

17. 웨이퍼 정렬 지지대 18. 가스 주입구17. Wafer alignment support 18. Gas inlet

19. 진공 배기구 20. 그라운드 실드19. Vacuum vent 20. Ground shield

21. 플라즈마 소스 22. 안테나 코일21. Plasma Source 22. Antenna Coil

23. 고주파 전원 24. 세라믹23. High frequency power supply 24. Ceramic

25. 고무 링 26. 슬랏 도어25.Rubber ring 26.Slot door

27. 웨이퍼 장착용 로봇팔 28. 웨이퍼 고정부27. Robot arm for wafer mounting 28. Wafer fixing part

29. 플라즈마 영역29. Plasma region

Claims (7)

외부와 격리된 진공 분위기를 조성할 수 있는 반응챔버와 진공 배기구를 구비하는 플라즈마 식각 장치에 있어서,In the plasma etching apparatus having a reaction chamber and a vacuum exhaust port to create a vacuum atmosphere isolated from the outside, 웨이퍼의 하부면과 최소한의 접촉 면적을 가지고 웨이퍼를 미끄러짐 없이 지지할 수 있는 상하 이동 기구부,A vertical movement mechanism part capable of supporting the wafer without slipping with a minimum contact area with the lower surface of the wafer, 웨이퍼의 위치를 정확하게 잡아주는 웨이퍼 정렬 지지대,Wafer alignment support to accurately position the wafer, 반응 챔버 상부에 위치하는 식각 가스 주입구,Etch gas inlet located above the reaction chamber, 하부 반응 챔버에 상기의 식각 가스를 플라즈마 상태로 변환시킬 수 있는 플라즈마 소스,A plasma source capable of converting the etching gas into a plasma state in a lower reaction chamber; 실리콘 웨이퍼의 상부면으로 플라즈마가 침투되는 것을 방지하기 위하여 웨이퍼와 소정의 갭을 유지하는 그라운드 실드를 구비한 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치Plasma etching apparatus comprising a ground shield for maintaining a predetermined gap with the wafer to prevent plasma from penetrating the upper surface of the silicon wafer 상기 1 항에 있어서, 상하 이동 기구부의 절연 지지대의 핀 끝단에 베스펠이 구비된 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치The plasma etching apparatus of claim 1, wherein a Vespel is provided at the pin end of the insulating support of the vertical movement mechanism. 상기 1 항에 있어서, 플라즈마 소스는 하부 반응 챔버의 외부에 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치The plasma etching apparatus of claim 1, wherein the plasma source is provided outside the lower reaction chamber. 상기 1 항에 있어서, 플라즈마 소스는 하부 반응 챔버의 내부에 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치The plasma etching apparatus of claim 1, wherein the plasma source is provided in the lower reaction chamber. 상기 제 3 항 또는 제 4항에 있어서, 무전극(Electrodeless)형의 고밀도 플라즈마 소스가 구비된 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치The plasma etching apparatus of claim 3 or 4, wherein a high density plasma source of an electrodeless type is provided. 상기 1 항에 있어서, 샤워링 형태의 식각 가스 주입구를 구비한 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치The plasma etching apparatus of claim 1, further comprising an etching gas inlet having a showering shape. 상기 1항에 있어서, 웨이퍼의 측면과 0.1mm 내지 2mm의 간극을 유지하여 웨이퍼의 상부면으로 플라즈마가 확산되는 것을 방지하는 그라운드 실드를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치The plasma etching apparatus of claim 1, further comprising a ground shield that maintains a gap between the side of the wafer and 0.1 mm to 2 mm to prevent the plasma from diffusing to the upper surface of the wafer.
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