KR20070076321A - Dry etcher for semiconductor - Google Patents

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Abstract

An apparatus for dry-etching a semiconductor is provided to obtain a uniform gas flow in a process chamber by making gas flow as a concentric circle type with respect to the center of a wafer in the process chamber. A gas injector is installed on the lateral surface of a process chamber(120) in a manner that gas flows in a circumferential direction. The circumferential direction can be a concentric direction with respect to the center of the wafer. A plurality of gas injectors(140a,140b,140c,140d) can be installed at regular intervals on the lateral surface of the process chamber.

Description

반도체 건식 식각 장치{DRY ETCHER FOR SEMICONDUCTOR}Semiconductor Dry Etching Equipment {DRY ETCHER FOR SEMICONDUCTOR}

도 1은 종래 기술의 일례에 따른 반도체 건식 식각 장치를 도시한 평면도.1 is a plan view showing a semiconductor dry etching apparatus according to an example of the prior art.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 건식 식각 장치를 도시한 평면도.2 is a plan view illustrating a semiconductor dry etching apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>

100; 반도체 건식 식각 장치100; Semiconductor dry etching device

120; 공정챔버120; Process chamber

140a,140b,140c,140d; 가스 인젝터140a, 140b, 140c, 140d; Gas injector

본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 식각 균일도를 개선시킬 수 있는 반도체 건식 식각 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus, and more particularly to a semiconductor dry etching apparatus capable of improving the etching uniformity.

반도체 제조 장치 중에서 플라즈마를 이용하는 건식 식각 장치는 대부분 식각 균일도가 일정치 못한다는 특징을 가지고 있는 것이 일반적이다. 식각 균일도의 불안정성은 공정챔버내에서 플라즈마 형성 분위기, 펌핑 포트의 위치 등 여러가지 요인에 의존한다. 그 중에서 특히 공정챔버 내부로 유입되는 가스의 흐름 형상에도 관계가 깊다고 여겨지고 있다.Among the semiconductor manufacturing apparatuses, dry etching apparatuses using plasma generally have a feature that the etching uniformity is not constant. The instability of the etching uniformity depends on various factors such as the plasma formation atmosphere and the position of the pumping port in the process chamber. In particular, it is considered that the relationship between the flow of the gas flowing into the process chamber is deep.

도 1은 종래 기술의 일례에 따른 반도체 건식 식각 장치를 도시한 평면도이다. 도 1을 참조하면, 종래의 반도체 건식 식각 장치(10)는 실제로 플라즈마를 이용한 건식 식각 공정이 진행되는 공정챔버(12)가 구비된다. 공정챔버(12) 내부로 웨이퍼(W)가 로딩되면 공정챔버(12) 내부로 가스의 공급과 파워를 인가하여 플라즈마를 형성한다. 플라즈마를 이루는 특정 성분에 의해 웨이퍼(W)는 식각된다.1 is a plan view illustrating a semiconductor dry etching apparatus according to an example of the related art. Referring to FIG. 1, the conventional semiconductor dry etching apparatus 10 includes a process chamber 12 through which a dry etching process using plasma is actually performed. When the wafer W is loaded into the process chamber 12, the plasma is formed by supplying gas and power to the process chamber 12. The wafer W is etched by the specific component of the plasma.

종래에는 가령 4개의 가스 인젝터(14a,14b,14c,14d)를 통해 공정챔버(12) 내부로 가스가 공급되었다. 가스 인젝터(14a-14d)는 공정챔버(12)의 중심부를 향하도록 설치되었다. 따라서, 가스 인젝터(14a-14d)를 통해 공정챔버(12) 내부로 공급되는 가스는 주로 웨이퍼(W) 중심부를 향하는 것이 보통이다. 그러므로써, 생성되는 플라즈마 영역 또한 가스 흐름에 의존할 것이라 보이므로 웨이퍼(W) 영역별로 플라즈마 밀도가 달라지게 된다. 웨이퍼(W) 영역별로 다른 플라즈마 밀도는 웨이퍼(W) 영역별로 다른 식각속도(Etch Rate)를 야기하므로 식각 균일도의 불량을 초래한다는 문제점이 있다.Conventionally, gas has been supplied into the process chamber 12 through, for example, four gas injectors 14a, 14b, 14c, and 14d. The gas injectors 14a-14d were installed to face the center of the process chamber 12. Therefore, the gas supplied into the process chamber 12 through the gas injectors 14a-14d is usually directed toward the center of the wafer W. Therefore, since the generated plasma region will also depend on the gas flow, the plasma density will be different for each wafer W region. Plasma density different for each wafer W region causes different etching rates for each wafer W region, resulting in poor etching uniformity.

이에 본 발명은 상술한 종래 기술에서의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 식각 균일도를 개선시킬 수 있는 반도체 건식 식각 장치를 제공함에 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems in the prior art, an object of the present invention to provide a semiconductor dry etching apparatus that can improve the etching uniformity.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 건식 식각 장치는 가스 흐름이 공정챔버내에서 원형이 되도록 가스 인젝터를 배치한 것을 특징으로 한다.The semiconductor dry etching apparatus according to the present invention for achieving the above object is characterized in that the gas injector is arranged so that the gas flow is circular in the process chamber.

상기 특징을 구현할 수 있는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 건식 식각 장치는, 가스 인젝터가 구비된 공정챔버를 갖는 반도체 건식 식각 장치에 있어서, 상기 가스 인젝터는 상기 공정챔버 내에서의 가스 흐름이 원주방향이 되도록 상기 공정챔버의 측면에 설치된 것을 특징으로 한다.In the semiconductor dry etching apparatus according to the embodiment of the present invention capable of implementing the above features, the semiconductor dry etching apparatus having a process chamber provided with a gas injector, the gas injector has a gas flow in the process chamber in a circumferential direction It is characterized in that the installation on the side of the process chamber.

본 실시예에 있어서, 상기 원주방향은 상기 공정챔버 내부에 장착되는 웨이퍼의 중심을 동심원으로 하는 방향이다.In this embodiment, the circumferential direction is a direction in which the center of the wafer mounted in the process chamber is concentric.

본 실시예에 있어서, 상기 가스 인젝터는 상기 공정챔버의 측면에 복수개 설치된다. 상기 복수개의 가스 인젝터는 상기 공정챔버의 측면에서 등간격으로 배치된다.In this embodiment, a plurality of the gas injector is provided on the side of the process chamber. The plurality of gas injectors are arranged at equal intervals on the side of the process chamber.

본 실시예에 있어서, 상기 등간격으로 배열된 복수개의 가스 인젝터는 상기 원주방향으로 배열된다.In the present embodiment, the plurality of gas injectors arranged at equal intervals are arranged in the circumferential direction.

상기 특징을 구현할 수 있는 본 발명의 변형 실시예에 따른 반도체 건식 식각 장치는, 플라즈마를 이용한 식각 공정이 실제로 이루어지는 밀폐된 공간을 제공하는 원형 공정챔버와; 상기 원형 공정챔버의 측면에 배치되어 상기 플라즈마를 발생시키는데 소요되는 가스를 상기 공정챔버의 내부로 제공하는 복수개의 가스 인젝터들을 포함하며, 상기 복수개의 가스 인젝터들은 상기 공정챔버 내에서의 가스 흐름이 원주방향이 되도록 제공한다.A semiconductor dry etching apparatus according to a modified embodiment of the present invention capable of realizing the above characteristics comprises: a circular process chamber providing an enclosed space in which an etching process using plasma is actually performed; A plurality of gas injectors disposed on a side of the circular process chamber to provide gas for generating the plasma into the process chamber, wherein the plurality of gas injectors are circumferentially flowed in the process chamber. To provide direction.

본 변형 실시예에 있어서, 상기 복수개의 가스 인젝터들은 상기 공정챔버의 측면에서 상기 원주방향으로 등간격 배열된다.In this modified embodiment, the plurality of gas injectors are arranged at equal intervals in the circumferential direction at the side of the process chamber.

본 발명에 의하면, 공정챔버 내에서의 가스흐름이 웨이퍼 중심을 동심원으로 하는 원형으로 됨으로써 가스흐름은 공정챔버 내에서 균일하게 된다. 그러므로써, 가스흐름에 의존하여 생성되는 플라즈마는 공정챔버 내에서 균일한 밀도를 보이게 되므로 플라즈마 밀도 역시 웨이퍼 영역별로 균일하게 된다. 그 결과, 웨이퍼의 식각 균일도가 균일한 플라즈마 밀도에 의해 개선된다.According to the present invention, the gas flow in the process chamber becomes circular with the center of the wafer concentric, so that the gas flow becomes uniform in the process chamber. Therefore, since the plasma generated depending on the gas flow shows a uniform density in the process chamber, the plasma density is also uniform for each wafer region. As a result, the etching uniformity of the wafer is improved by the uniform plasma density.

이하, 본 발명에 따른 반도체 건식 식각 장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명과 종래 기술과 비교한 이점은 첨부된 도면을 참조한 상세한 설명과 특허청구범위를 통하여 명백하게 될 것이다. 특히, 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 장치는 특허청구범위에서 잘 지적되고 명백하게 청구된다. 그러나, 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 장치는 첨부된 도면과 관련해서 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해될 수 있다. 도면에 있어서 동일한 참조부호는 다양한 도면을 통해서 동일한 구성요소를 나타낸다.Hereinafter, a semiconductor dry etching apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Advantages over the present invention and prior art will become apparent through the description and claims with reference to the accompanying drawings. In particular, a device for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is well pointed out and claimed in the claims. However, the apparatus for manufacturing a semiconductor device according to the present invention can be best understood by referring to the following detailed description with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements throughout the various drawings.

(실시예)(Example)

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 건식 식각 장치를 도시한 평면도이다.2 is a plan view illustrating a semiconductor dry etching apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 건식 식각 장치(100)는 웨이퍼(W)에 대하여 플라즈마를 이용하는 식각 공정이 실제로 이루어지는 밀폐된 공간을 형성할 수 있는 공정챔버(120)를 갖는다.Referring to FIG. 2, the semiconductor dry etching apparatus 100 according to the exemplary embodiment of the present invention has a process chamber 120 capable of forming a sealed space in which an etching process using plasma is actually performed on the wafer W. Referring to FIG. .

공정챔버(120)는 평면적으로 원형, 최소한 플라즈마가 형성되는 내부 공간이 평면적으로 원형이 되도록 제작되는 것이 후술하는 바와 같이 균일한 밀도를 갖는 플라즈마를 생성시키기에 바람직하다. 원형의 공정챔버(120) 내부에는 웨이퍼(W)가 장착된다. 원형 공정챔버(120)의 중심에 웨이퍼(W)의 중심이 오도록 웨이퍼(W)가 장착되는 것이 바람직하다.The process chamber 120 is preferably formed to have a uniform density, as described later, that the process chamber 120 is planarly circular, and at least the inner space where the plasma is formed is circularly planar. The wafer W is mounted in the circular process chamber 120. The wafer W is preferably mounted such that the center of the wafer W is at the center of the circular process chamber 120.

한편, 도면에는 자세히 도시되어 있지 아니하지만, 공정챔버(120)에는 웨이퍼(W)를 장착하는 척, 가스 인젝터(140a-140d)로 가스를 공급하는 배관 및 가스 박스, 플라즈마 생성에 필요한 전원을 공급하는 안테나 등 플라즈마를 이용한 건식 식각 공정을 수행하기에 필요한 각종의 부가 기구들이 설치되어 있음은 물론이다.On the other hand, although not shown in detail in the drawings, the process chamber 120 is supplied with a chuck for mounting the wafer (W), pipes and gas boxes for supplying gas to the gas injectors (140a-140d), power for plasma generation Of course, a variety of additional mechanisms required for performing a dry etching process using a plasma, such as an antenna is installed.

공정챔버(120)의 측면에는 공정챔버(120) 내부로 가스를 제공하는 다수개의 가스 인젝터들(140a,140b,140c,140d)이 설치되어 있다. 다수개의 가스 인젝터들(140a-140d)은 가스가 공정챔버(120) 내부에서 원주 방향으로 분사되도록 설치된다.Side of the process chamber 120 is provided with a plurality of gas injectors 140a, 140b, 140c, 140d for providing gas into the process chamber 120. The plurality of gas injectors 140a-140d are installed to inject gas in the circumferential direction inside the process chamber 120.

예를 들어, 4개의 가스 인젝터들(140a-140d)이 공정챔버(120)의 좌우측 상하부 모서리들에 각각 1기씩 등간격으로 배치된다. 구체적으로, 가스 인젝터(140a)는 가스가 공정챔버(120)의 우측 아래로 공급되도록 공정챔버(120)의 우측 상부 모서리에 설치된다. 가스 인젝터(140b)는 가스가 공정챔버(120)의 하부 좌측으로 공급되도록 공정챔버(120)의 우측 하부 모서리에 설치된다. 가스 인젝터(140c)는 가스가 공정챔버(120)의 좌측 위로 공급되도록 공정챔버(120)의 좌측 하부 모서리에 설치된다. 가스 인젝터(140d)는 가스가 공정챔버(120)의 상부 우측으로 공급되도록 공정챔버(120)의 좌측 상부 모서리에 설치된다. 그럼으로써, 가스 인젝터들(140a-140d)로부터 제공되는 가스는 공정챔버(120) 내부에서 시계방향으로 원(점선)을 그 리면서 흐르게 된다.For example, four gas injectors 140a-140d are disposed at equal intervals in the upper and lower left and right corners of the process chamber 120, respectively. Specifically, the gas injector 140a is installed at the upper right corner of the process chamber 120 so that gas is supplied to the lower right side of the process chamber 120. The gas injector 140b is installed at the lower right corner of the process chamber 120 so that gas is supplied to the lower left side of the process chamber 120. The gas injector 140c is installed at the lower left corner of the process chamber 120 so that the gas is supplied over the left side of the process chamber 120. The gas injector 140d is installed at the upper left corner of the process chamber 120 so that gas is supplied to the upper right side of the process chamber 120. As such, the gas provided from the gas injectors 140a-140d flows while drawing a circle (dotted line) in the clockwise direction inside the process chamber 120.

상술한 바와 같이, 공정챔버(120)에서의 가스 흐름은 웨이퍼(W)의 중심을 동심원으로 하는 원형 흐름으로 된다. 이에 따라, 공정챔버(120) 내부에서 발생되는 플라즈마는 원형 흐름의 가스의 영향으로 공정챔버(120) 내부에서 균일한 밀도를 가지게 된다. 공정챔버(120) 내에서의 균일한 플라즈마 밀도는 웨이퍼(W) 영역에 상관없이 균일한 식각이 행해지는 것에 기여한다. 그 결과, 웨이퍼(W)에 대한 식각은 그 균일도가 향상되는 것이다. As described above, the gas flow in the process chamber 120 is a circular flow having the center of the wafer W as the concentric circle. Accordingly, the plasma generated inside the process chamber 120 has a uniform density inside the process chamber 120 under the influence of the gas of the circular flow. Uniform plasma density in the process chamber 120 contributes to uniform etching regardless of the wafer W region. As a result, the etching with respect to the wafer W improves the uniformity.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 그리고, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.The foregoing detailed description illustrates the present invention. In addition, the foregoing description merely shows and describes preferred embodiments of the present invention, and the present invention can be used in various other combinations, modifications, and environments. And, it is possible to change or modify within the scope of the concept of the invention disclosed in this specification, the scope equivalent to the written description, and / or the skill or knowledge in the art. The above-described embodiments are for explaining the best state in carrying out the present invention, the use of other inventions such as the present invention in other state known in the art, and the specific fields of application and uses of the present invention. Various changes are also possible. Accordingly, the detailed description of the invention is not intended to limit the invention to the disclosed embodiments. Also, the appended claims should be construed to include other embodiments.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 공정챔버 내에서의 가스흐름이 웨이퍼 중심을 동심원으로 하는 원형으로 됨으로써 가스흐름은 공정챔 버 내에서 균일하게 된다. 그러므로써, 가스흐름에 의존하여 생성되는 플라즈마는 공정챔버 내에서 균일한 밀도를 보이게 되므로 플라즈마 밀도 역시 웨이퍼 영역별로 균일하게 된다. 그 결과, 웨이퍼의 식각 균일도가 균일한 플라즈마 밀도에 의해 개선됨으로써 제조수율이 향상되는 효과가 있다.As described in detail above, according to the present invention, the gas flow in the process chamber becomes circular with the center of the wafer concentric so that the gas flow becomes uniform in the process chamber. Therefore, since the plasma generated depending on the gas flow shows a uniform density in the process chamber, the plasma density is also uniform for each wafer region. As a result, the etching uniformity of the wafer is improved by the uniform plasma density, thereby improving the manufacturing yield.

Claims (7)

가스 인젝터가 구비된 공정챔버를 갖는 반도체 건식 식각 장치에 있어서,In a semiconductor dry etching apparatus having a process chamber equipped with a gas injector, 상기 가스 인젝터는 상기 공정챔버 내에서의 가스 흐름이 원주방향이 되도록 상기 공정챔버의 측면에 설치된 것을 특징으로 하는 반도체 건식 식각 장치.The gas injector is a semiconductor dry etching apparatus, characterized in that installed in the side of the process chamber so that the gas flow in the process chamber in the circumferential direction. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 원주방향은 상기 공정챔버 내부에 장착되는 웨이퍼의 중심을 동심원으로 하는 방향인 것을 특징으로 하는 반도체 건식 식각 장치.And the circumferential direction is a direction in which the center of the wafer mounted in the process chamber is concentric. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 가스 인젝터는 상기 공정챔버의 측면에 복수개 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 건식 식각 장치.The gas injector is a semiconductor dry etching apparatus, characterized in that a plurality is installed on the side of the process chamber. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 복수개의 가스 인젝터는 상기 공정챔버의 측면에서 등간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 건식 식각 장치.The plurality of gas injector is a semiconductor dry etching apparatus, characterized in that arranged at equal intervals on the side of the process chamber. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 등간격으로 배열된 복수개의 가스 인젝터는 상기 원주방향으로 배열되 는 것을 특징으로 하는 반도체 건식 식각 장치.And the plurality of gas injectors arranged at equal intervals are arranged in the circumferential direction. 플라즈마를 이용한 식각 공정이 실제로 이루어지는 밀폐된 공간을 제공하는 원형 공정챔버와;A circular process chamber providing a closed space in which an etching process using plasma is actually performed; 상기 원형 공정챔버의 측면에 배치되어 상기 플라즈마를 발생시키는데 소요되는 가스를 상기 공정챔버의 내부로 제공하는 복수개의 가스 인젝터들을 포함하며,It includes a plurality of gas injectors disposed on the side of the circular process chamber for providing the gas required to generate the plasma into the process chamber, 상기 복수개의 가스 인젝터들은 상기 공정챔버 내에서의 가스 흐름이 원주방향이 되도록 상기 가스를 제공하는 것을 특징으로 하는 반도체 건식 식각 장치.And the plurality of gas injectors provide the gas such that a gas flow in the process chamber is circumferentially provided. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 복수개의 가스 인젝터들은 상기 공정챔버의 측면에서 상기 원주방향으로 등간격 배열되는 것을 특징으로 하는 반도체 건식 식각 장치.And the plurality of gas injectors are arranged at equal intervals in the circumferential direction at the side of the process chamber.
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