KR20080082237A

KR20080082237A - 플라즈마 식각 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20080082237A
Application number: KR1020070022820A
Authority: KR
Inventors: 김근호; 엄기철
Original assignee: (주)소슬
Priority date: 2007-03-08
Filing date: 2007-03-08
Publication date: 2008-09-11
Also published as: KR101353041B1

Abstract

플라즈마 식각 장치는 챔버, 챔버 내에 설치되고, 플라즈마를 생성하기 위한 고주파 에너지가 인가되는 스테이지, 스테이지 상에 위치하면서 그 상부에는 반도체 기판의 이면의 중심부를 지지하는 제1 전극, 제1 전극에 놓여지는 반도체 기판을 상부로 리프팅하여 반도체 기판의 이면의 주변부를 지지할 수 있게 스테이지를 둘러싸는 하부-제2 전극 및 스테이지와 마주보는 상부-제2 전극을 포함한다. 그러면, 반도체 기판의 이면에 플라즈마가 생성되고, 그 결과 반도체 기판의 이면에 흡착 또는 증착된 이물질의 식각이 이루어진다.

Description

플라즈마 식각 장치 및 방법{plasma etching apparatus and method}

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 식각 장치를 나타내는 개략적인 구성도이다.

도 3은 도 1 및 도 2의 플라즈마 식각 장치에 설치되는 제1 전극의 일 예를 나타내는 개략적인 도면이다.

도 4는 도 3의 Ⅲ 부분을 확대한 도면이다.

도 5는 도 1 및 도 2의 플라즈마 식각 장치에 설치되는 제1 전극의 다른 예를 나타내는 개략적인 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 플라즈마 식각 장치 10 : 챔버

12 : 스테이지 14 : 제1 전극

16 : 하부-제2 전극 18 : 상부-제2 전극

20 : 제1 절연체 22 : 제2 절연체

24 : 제어부 26 : 제1 반응 가스 제공부

28 : 제2 반응 가스 제공부

본 발명은 플라즈마 식각 장치 및 방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 반도체 기판의 가장자리 상부, 측면 및 가장자리 하부와 반도체 기판의 이면에 흡착 또는 증착된 이물질을 식각하기 위한 플라즈마 식각 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 소자의 제조에서 반도체 기판 상에 박막을 적층할 때 반도체 기판의 가장자리 부분(가장자리 상부, 측면 및 가장자리 하부를 포함)이나 이면에도 불필요하게 상기 박막이 적층되는 상황이 빈번하게 발생한다. 여기서, 상기 반도체 기판의 가장자리 부분이나 이면에 적층된 박막은 이물질로써 상기 반도체 기판 상에 박막을 적층한 후, 상기 박막을 패터닝하기 위한 식각 공정에서 오염원으로 작용한다.

그러므로, 상기 반도체 소자의 제조에서는 상기 반도체 기판 상에 박막을 적층한 후, 상기 반도체 기판의 가장자리 부분이나 이면에 형성, 즉 흡착 또는 증착된 이물질을 식각하는 공정을 수행한다.

그러나, 상기 반도체 기판의 가장자리 부분이나 이면에 흡착 또는 증착된 이물질을 동일 공간에서 식각하기 위한 장치 및 방법은 현재 개발이 되어 있지 않은 실정이다. 이에, 상기 반도체 소자의 제조에서는 상기 반도체 기판의 가장자리 부분에 흡착 또는 증착된 이물질과 상기 반도체 기판의 이면에 흡착 또는 증착된 이물질 각각을 개별 공간에서 식각하는 장치 및 방법을 적용하고 있다.

따라서, 종래에는 반도체 기판의 가장자리 부분에 흡착 또는 증착된 이물질 과 반도체 기판의 이면에 흡착 또는 증착된 이물질을 식각하는 공정에 소요되는 시간이 연장되고, 그 결과 반도체 소자의 제조에 따른 생산성이 현저하게 저하되는 문제점이 있다.

본 발명의 일 목적은 반도체 기판의 가장자리 상부, 측면 및 가장자리 하부와 반도체 기판의 이면에 흡착 또는 증착된 이물질을 동일 공간에서 식각할 수 있는 플라즈마 식각 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 플라즈마 식각 장치를 사용하여 반도체 기판의 가장자리 상부, 측면 및 가장자리 하부와 반도체 기판의 이면에 흡착 또는 증착된 이물질을 동일 공간에서 식각할 수 있는 플라즈마 식각 방법을 제공하는데 있다.

상기 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 식각 장치는 챔버, 상기 챔버 내에 설치되고, 플라즈마를 생성하기 위한 고주파 에너지가 인가되는 스테이지, 상기 스테이지 상에 위치하면서 그 상부에는 반도체 기판의 이면의 중심부를 지지하는 제1 전극, 상기 제1 전극에 놓여지는 상기 반도체 기판을 상부로 리프팅하여 상기 반도체 기판의 이면의 주변부를 지지할 수 있게 상기 스테이지를 둘러싸는 하부-제2 전극 및 상기 스테이지와 마주보는 상부-제2 전극을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 식각 장치는 상기 스테이지와 마주보는 제1 절연체를 더 포함하고, 상기 상부-제2 전극은 상기 제1 절연체를 노출시키 면서 그들 사이에는 공간을 갖도록 상기 제1 절연체를 둘러쌀 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 식각 장치는 상기 스테이지를 둘러싸는 제2 절연체를 더 포함할 수 있다.

상기 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 식각 장치는 챔버와 상기 챔버 내에 설치되고, 플라즈마를 생성하기 위한 고주파 에너지가 인가되는 스테이지를 포함한다. 그리고, 상기 스테이지 상에 공간을 갖도록 위치하면서 그 상부에는 반도체 기판이 놓여지는 제1 전극을 포함한다. 여기서, 상기 제1 전극은 상기 스테이지로 고주파 에너지가 인가될 때 상기 고주파 에너지가 동시에 인가되거나 또는 접지가 이루어진다. 또한, 상기 제1 전극에 놓여지는 반도체 기판을 상부로 리프팅시킬 수 있게 상기 스테이지를 둘러싸는 하부-제2 전극과 상기 스테이지와 마주보게 설치되는 제1 절연체 및 상기 스테이지와 마주보는 상기 제1 절연체를 노출시키면서 그들 사이에는 공간을 갖도록 상기 제1 절연체를 둘러싸는 상부-제2 전극을 포함한다. 특히, 상기 하부-제2 전극과 상기 상부-제2 전극 각각은 상기 스테이지로 고주파 에너지가 인가될 때 전기적으로 단락이 이루어지거나 또는 접지가 이루어진다.

또한, 상기 플라즈마 식각 장치는 상기 스테이지를 둘러싸는 제2 절연체를 더 포함할 수 있고, 아울러 상기 스테이지, 제1 전극, 하부-제2 전극 및 상부-제2 전극을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제어부는 상기 스테이지와 제1 전극으로 동시에 고주파 에너지를 인가시키고, 상기 하부-제2 전극과 상부-제2 전극을 동시에 접지시키는 제어를 통하여 상기 반도체 기판의 가장자리 상 부, 측면 및 가장자리 하부에 플라즈마를 생성시킨다. 또한, 상기 제어부는 상기 스테이지에 고주파 에너지를 인가시키고, 상기 제1 전극을 접지시키고, 상기 하부-제2 전극과 상부-제2 전극을 동시에 전기적으로 단락시키는 제어를 통하여 상기 반도체 기판의 이면에 플라즈마를 생성시킨다.

아울러, 상기 플라즈마 식각 장치는 상기 제1 절연체와 상기 상부-제2 전극 사이의 공간을 통하여 상기 반도체 기판의 가장 자리 상부, 측면 및 가장자리 하부로 상기 플라즈마를 생성하기 위한 제1 반응 가스를 제공하는 제1 반응 가스 제공부 및 상기 스테이지와 상기 제1 전극 사이의 공간을 통하여 상기 반도체 기판의 이면으로 상기 플라즈마를 생성하기 위한 제2 반응 가스를 제공하는 제2 반응 가스 제공부를 더 포함할 수 있다.

또한, 언급한 플라즈라 식각 장치 중에서 상기 제1 전극은 전도성 물질로 이루어지고, 그 상부가 모따기 형태를 갖는 메쉬 구조를 갖는 것이 바람직하다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 식각 방법에 따르면, 챔버, 상기 챔버 내에 설치되고, 플라즈마를 생성하기 위한 고주파 에너지가 인가되는 스테이지, 상기 스테이지 상에 위치하면서 그 상부에는 반도체 기판의 이면의 중심부를 지지하는 제1 전극, 상기 제1 전극에 놓여지는 상기 반도체 기판을 상부로 리프팅하여 상기 반도체 기판의 이면의 주변부를 지지할 수 있게 상기 스테이지를 둘러싸는 하부-제2 전극 및 상기 스테이지와 마주보는 상부-제2 전극을 포함하는 플라즈마 식각 장치를 이용하는 플라즈마 식각 방법에서, 상기 반도체 기판의 주변부를 식각한다. 이후, 상기 반도체 기판의 주변부를 접촉하여 상기 반도체 기판을 리프팅시킨다. 이후, 상기 반도체 기판의 이면을 식각한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 식각 방법은 챔버 내에 위치하는 스테이지와 상기 스테이지 상에 공간을 갖도록 위치하면서 그 상부에는 반도체 기판이 놓여진 제1 전극으로 동시에 고주파 에너지를 인가시킨다. 아울러, 상기 제1 전극에 놓여지는 반도체 기판을 리프팅시킬 수 있게 상기 스테이지를 둘러싸는 하부-제2 전극과 상기 스테이지와 마주보게 절연체를 노출시면서 그들 사이에는 공간을 갖도록 둘러싸는 상부-제2 전극을 동시에 접지시킨다. 그러면, 상기 반도체 기판의 가장자리 상부, 측면 및 가장자리 하부에 플라즈마가 생성되고, 그 결과 상기 반도체 기판의 가장자리 상부, 측면 및 가장자리 하부에 흡착 또는 증착된 이물질의 식각이 이루어진다.

그리고, 상기 스테이지에 고주파 에너지를 인가시키고, 상기 제1 전극을 접지시킨다. 아울러, 상기 하부-제2 전극과 상부-제2 전극을 동시에 전기적으로 단락시킨다. 그러면, 상기 반도체 기판의 이면에 플라즈마가 생성되고, 그 결과 상기 반도체 기판의 이면에 흡착 또는 증착된 이물질의 식각이 이루어진다.

또한, 상기 반도체 기판의 가장자리 상부, 측면 및 가장자리 하부에 플라즈마를 생성시킬 때 상기 절연체와 상기 상부-제2 전극 사이의 공간을 통하여 상기 반도체 기판의 가장자리 상부, 측면 및 가장자리 하부로 상기 플라즈마를 생성하기 위한 제1 반응 가스를 제공하고, 상기 반도체 기판의 이면에 플라즈마를 생성시킬 때 상기 스테이지와 상기 제1 전극 사이의 공간을 통하여 상기 반도체 기판의 이면 으로 상기 플라즈마를 생성하기 위한 제2 반응 가스를 제공한다.

그리고, 상기 플라즈마 식각 방법에서 상기 반도체 기판의 이면에 플라즈마를 생성시킬 때 상기 하부-제2 전극을 이용하여 상기 반도체 기판을 상부로 리프팅시키는 것이 바람직하고, 상기 제1 전극은 메쉬 구조를 갖고, 상기 반도체 기판의 이면에 플라즈마를 생성시킬 때 상기 메쉬 구조의 홀들을 통하여 상기 반도체 기판의 이면으로 플라즈마가 제공되는 것이 바람직하다.

이와 같이, 언급한 본 발명의 플라즈마 식각 장치 및 방법을 이용할 경우 반도체 기판의 가장자리 상부, 측면 및 가장자리 하부와 반도체 기판의 이면에 흡착 또는 증착된 이물질을 동일 공간에서 용이하게 식각할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 플라즈마 식각 장치 및 방법은 반도체 소자의 제조에 적극적으로 활용할 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 아울러, 도면들에 있어서, 챔버, 스테이지, 제1 전극, 하부-제2 전극, 상부-제2 전극 등은 그 명확성을 기하기 위하여 다소 과장되어진 것이다. 또한, 본 발명의 실시예에서는 반도체 기판을 대상으로 한정하고 있지만, 유리 기판 등에도 본 발명의 실시예를 확장시킬 수도 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 언급한 플라즈마 식각 장치(100)는 반도체 기판(W)의 가장자리 상부, 측면 및 가장자리 하부 그리고 반도체 기판(W)의 이면에 플라즈마를 형성하기 위한 것으로써, 챔버(10)와 상기 챔버(10) 내에 설치되는 스테이지(12)를 포함한다. 한편, 상기 스테이지(12)는 반도체 기판(W)의 가장자리 상부, 측면 및 가장자리 하부 그리고 반도체 기판(W)의 이면에 플라즈마를 형성할 때 고주파 에너지가 인가된다.

그리고, 상기 스테이지(12) 상부에는 제1 전극(14)이 위치한다. 특히, 상기 제1 전극(14)은 그 상부에 반도체 기판(W)이 놓여지는 부재로써 척, 플레이트 등과 같은 역할을 갖는다. 아울러, 상기 스테이지(12)와 그 상부에 위치하는 제1 전극(14) 사이에는 공간(55)이 형성된다. 이와 같이, 상기 스테이지(12)와 제1 전극(14) 사이에 공간(55)을 형성하는 것은 상기 공간(55)으로 플라즈마를 형성하기 위한 반응 가스를 제공하기 위함이다. 또한, 상기 스테이지(12)와 제1 전극(14) 사이의 공간(55)의 경우에는 플라즈마가 형성되는 부분으로써, 약 0.1 내지 50mm의 폭을 갖는 것이 바람직하다. 그 이유는, 상기 스테이지(12)와 제1 전극(14) 사이의 공간(55)이 약 0.1mm 이하일 경우에는 플라즈마의 용이한 형성에 방해를 받기 때문이고, 상기 스테이지(12)와 제1 전극(14) 사이의 공간(55)이 약 50mm 초과일 경우에는 플라즈마를 이용한 식각 효율이 저하되기 때문이다. 한편, 상기 제1 전극(14) 은 반도체 기판(W)의 가장자리 상부, 측면 및 가장자리 하부에 플라즈마를 형성할 때 고주파 에너지가 인가되고, 반도체 기판(W)의 이면에 플라즈마를 형성할 때 접지된다.

또한, 상기 플라즈마 식각 장치(100)는 그 상부에 상기 제1 전극(14)이 위치하는 상기 스테이지(12)를 둘러싸는 하부-제2 전극(16)을 포함한다. 그러므로, 상기 하부-제2 전극(16)은 링 형상의 구조를 갖는다. 특히, 상기 하부-제2 전극(16)은 상기 스테이지(12)를 둘러싸는 한편 상부로 리프팅이 가능한 구조를 갖는다. 이때, 상기 하부-제2 전극(16)이 리프팅은 액츄에어터 등과 같은 부재를 사용하면 용이하게 실시할 수 있다. 이와 같이, 상기 하부-제2 전극(16)을 상부로 리프팅시키는 것은 상기 제1 전극(14) 상에 놓여지는 반도체 기판(W)을 상기 제1 전극(14)으로부터 그 상부로 리프팅시키기 위함이다. 한편, 상기 하부-제2 전극(16)은 반도체 기판(W)의 가장자리 상부, 측면 및 가장자리 하부에 플라즈마 형성할 때 접지되고, 반도체 기판(W)의 이면에 플라즈마를 형성할 때 전기적으로 단락된다.

언급한 바와 달리, 상기 하부-제2 전극(16)의 리프팅을 클램프 등과 같은 부재를 사용하여도 가능하다. 즉, 상기 클램프 등과 같은 부재를 이용하여 상기 하부-제2 전극(16)을 파지함으로써 상기 하부-제2 전극(16)을 상부로 리프팅시킬 수 있는 것이다.

아울러, 상기 플라즈마 식각 장치(100)는 상기 스테이지(12)와 마주보는 위치에 설치되는 절연체(20)를 포함한다. 그러므로, 상기 플라즈마 식각 장치를 사용한 식각 공정에서는 상기 절연체(20)와 반도체 기판(W)이 서로 마주보는 구성을 갖 는다. 아울러, 상기 절연체(20)를 설치하는 것은 상기 식각 공정에서 플라즈마를 형성할 때 상기 플라즈마가 형성되는 영역을 한정하기 위함이다. 또한, 상기 스테이지(12)와 마주보는 위치에 설치되는 절연체(20)는 그 구분을 위하여 제1 절연체로 표현하기도 한다.

그리고, 상기 플라즈마 식각 장치(100)는 상기 스테이지(12)와 마주하는 부분의 제1 절연체(20)를 노출시키면서 상기 제1 절연체(20)를 둘러싸는 상부-제2 전극(18)을 포함한다. 또한, 상기 상부-제2 전극(18)은 상기 스테이지와(12) 마주하지 않는 부분은 노출되지 않게 덮는 구조를 갖는다. 아울러, 상기 상부-제2 전극(18)은 상기 제1 절연체(20)를 둘러싸는 부위에 공간(65)을 갖도록 설치한다. 즉, 상기 상부-제2 전극(18)과 상기 제1 절연체(20)를 둘러싸는 부분에 공간(65)을 갖도록 하는 것이다. 이와 같이, 상기 상부-제2 전극(18)과 상기 제1 절연체(20) 사이에 공간(65)을 형성하는 것은 상기 공간(65)으로 플라즈마를 형성하기 위한 반응 가스를 제공하기 위함이다. 한편, 상기 상부-제2 전극(18)은 반도체 기판(W)의 가장자리 상부, 측면 및 가장자리 하부에 플라즈마 형성할 때 접지되고, 반도체 기판(W)의 이면에 플라즈마를 형성할 때 전기적으로 단락된다.

또한, 상기 플라즈마 식각 장치(100)는 상기 스테이지(12)를 둘러싸는 절연체(22)를 더 포함한다. 여기서, 상기 절연체(22)는 그 구분을 위하여 제2 절연체로 표현하기도 한다. 상기 제2 절연체(22) 또한 언급한 제1 절연체(20)와 마찬가지로 상기 식각 공정에서 플라즈마를 형성할 때 상기 플라즈마가 형성되는 영역을 한정하기 위함이다.

아울러, 상기 플라즈마 식각 장치(100)는 상기 상부-제2 전극(18)과 제1 절연체(20) 사이의 공간(65)으로 플라즈마를 형성하기 위한 반응 가스를 제공하는 부재(26)와 상기 스테이지(12)와 제1 전극(14) 사이의 공간(55)으로 플라즈마를 형성하기 위한 반응 가스를 제공하는 부재(28)를 더 포함한다. 여기서, 상기 상부-제2 전극(18)과 제1 절연체(20) 사이의 공간(65)으로 플라즈마를 형성하기 위한 반응 가스를 제공하는 부재(26)의 경우에는 제1 반응 가스 제공부로 표현하고, 상기 스테이지(12)와 제1 전극(14) 사이의 공간(55)으로 플라즈마를 형성하기 위한 반응 가스를 제공하는 부재(28)의 경우에는 제2 반응 가스 제공부로 표현한다. 아울러, 상기 제1 반응 가스 제공부(26)와 제2 반응 가스 제공부(28) 각각은 상기 상부-제2 전극(18)과 제1 절연체(20) 사이의 공간(65)과 상기 스테이지(12)와 제1 전극(14) 사이의 공간(55) 각각과 연결되는 라인과 상기 라인 상에 설치되는 밸브 등을 포함하는 것이 적절하다. 또한, 상기 제1 반응 가스 제공부(26)와 제2 반응 가스 제공부(28) 각각으로 제공되는 반응 가스는 아르곤 가스 등을 포함한다.

한편, 상기 플라즈마 식각 장치(100)는 상기 스테이지(12), 제1 전극(14), 하부-제2 전극(16) 및 상부-제2 전극(18)을 제어하는 제어부(24)를 포함한다. 상기 제어부(24)의 기능 및 그 사용에 대해서는 후술하는 식각 방법에서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

또한, 상기 플라즈마 식각 장치(100)에서 언급한 제1 전극(14)은, 도 3 및 도 4에서와 같이 메쉬(mesh) 타입의 구조를 갖는 것이 보다 바람직하다. 그 이유는, 상기 스테이지(12)와 제1 전극(14) 사이에 형성되는 플라즈마가 상기 제1 전 극(14) 상부에 위치하는 반도체 기판(W)의 이면으로 용이하게 전달시키기 위함이다. 즉, 상기 스테이지(12)와 제1 전극(14) 사이에 형성되는 플라즈마가 상기 메쉬 타입의 홀들을 통하여 상기 반도체 기판(W)의 이면으로 용이하게 전달하는 것이다. 아울러, 상기 메쉬 타입의 홀들을 통하여 상기 반도체 기판(W)의 이면으로 상기 플라즈마를 보다 많이 전달하기 위해서 상기 메쉬 구조의 상부 즉, 반도체 기판(W)과 마주보는 부분은 모따기 형태를 갖는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 모따기 형태 이외에도 라운딩 형태 등으로도 형성할 수 있다. 이때, 상기 메쉬 구조의 홀들은 그 직경이 최소 0.1mm인 것이 적절하다. 그리고, 상기 메쉬 타입의 구조를 갖는 제1 전극(14)의 직경은 상기 반도체 기판(W)의 직경을 기준으로 약 95%의 범위로 제한하는 것이 적절하다. 예를 들면, 상기 반도체 기판(W)이 약 300mm의 직경을 가질 경우 상기 제1 전극(14)은 약 285mm의 직경을 갖는 것이 적절하다. 이와 같이, 상기 제1 전극(14)의 직경을 언급한 바와 같이 제한하는 것은 상기 하부-제2 전극(16)을 사용하여 상기 반도체 기판(W)을 상부로 용이하게 리프팅시키기 위함이다. 한편, 상기 메쉬 타입의 구조를 갖는 제1 전극(14)의 두께는 약 0.1 내지 300mm를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제1 전극(14)의 경우에는 알루미늄, 구리 등과 같은 전도성 물질로 형성하는 것이 적절하다.

언급한 바와 달리, 상기 플라즈마 식각 장치(100)에서 제1 전극(14)은 다른 예로서 도 5에서와 같이 샤워 헤드(14)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 전극(14)으로써 샤워 헤드(14a)를 포함할 경우에는 상기 샤워 헤드(14a)의 입구 부위(IN)가 스테이지(12)를 향하고, 상기 샤워 헤드(14a)의 출구 부위(OUT)가 반도체 기판(W)을 향하도록 설치한다. 이와 같이, 상기 제1 전극(14)으로써 샤워 헤드(14a)를 포함할 경우에도 스테이지(12)와 제1 전극(14)인 샤워 헤드(14a) 사이에서 형성되는 플라즈마가 상기 샤워 헤드(14a)의 출구 부위의 다수개의 홀들을 통하여 상기 반도체 기판(W)의 이면으로 용이하게 전달된다.

언급한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 상기 플라즈마 식각 장치(100)는 스테이지(12), 제1 전극(14), 하부-제2 전극(16), 상부-제2 전극(18) 등을 포함하고, 이들을 적절하게 운용함으로써 상기 반도체 기판(W)의 가장자리 상부, 측면 및 가장자리 하부와 상기 반도체 기판(W)의 이면에 흡착 또는 증착된 이물질을 동일 공간에서 용이하게 식각할 수 있다.

이하, 언급한 플라즈마 식각 장치를 사용한 식각 방법에 대하여 설명하기로 한다.

먼저, 반도체 기판(W)을 플라즈마 식각 장치(100)의 챔버(10) 내부로 로딩한다. 이어서, 상기 챔버(10) 내부의 제1 전극(14) 상부에 상기 반도체 기판(W)을 위치시킨다. 여기서, 상기 반도체 기판(W)은 상기 반도체 기판(W) 상에 박막이 적층되어 있는 것이 바람직하다. 그러므로, 상기 플라즈마 식각 장치(100)는 상기 반도체 기판(W)의 가장자리 부분과 이면에 불필요하게 적층된 박막, 즉 이물질을 식각하기 위한 것이다.

이와 같이, 상기 반도체 기판(W)을 상기 제1 전극(14) 상부에 위치시킨 후, 상기 챔버(10) 내부의 압력, 온도 등을 반도체 기판(W)의 가장자리 부분과 이면에 흡착 또는 증착된 이물질을 식각하기 위한 조건으로 적절하게 조정한다.

이어서, 상기 제어부(24)를 조정하여 상기 스테이지(12)와 상기 제1 전극(14)에 고주파 에너지를 인가시킨다. 동시에 상기 제어부(24)를 조정하여 상기 하부-제2 전극(16)과 상기 상부-제2 전극(18)은 접지시킨다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같은 구성을 갖도록 전기적으로 연결시킨다. 아울러, 상기 제1 반응 가스 제공부(26)를 통하여 상기 상부-제2 전극(18)과 제1 절연체(20) 사이의 공간(65)으로 반응 가스를 제공한다. 그러면, 상기 반응 가스는 상기 공간(65)을 통하여 상기 반도체 기판(W)의 가장자리 상부, 측면 및 하부로 제공된다.

이와 같이, 언급한 전기적 연결에 의해 상기 반도체 기판(W)의 가장자리 부분에 집중적으로 플라즈마가 형성된다. 그리고, 상기 플라즈마는 상기 제1 절연체(20)에 의해 반도체 기판(W)의 중심 부분에는 거의 형성되지 않는다. 즉, 언급한 바와 같이 상기 스테이지(12)와 상기 제1 전극(14)에 고주파 에너지를 인가시키고, 상기 하부-제2 전극(16)과 상부-제2 전극(18)을 접지시킴에 따라 상기 반도체 기판(W)의 가장자리 부분에 플라즈마를 집중적으로 형성되고, 그 결과 상기 플라즈마에 의해 상기 반도체 기판(W)의 가장자리 상부, 측면 및 가장자리 하부에 흡착 또는 증착된 이물질이 용이하게 식각된다.

그리고, 상기 제어부(24)를 조정하여 상기 스테이지(12)에 고주파 에너지를 인가시키고, 상기 제1 전극(14)을 접지시킨다. 동시에 상기 제어부(24)를 조정하여 상기 하부-제2 전극(16)과 상부-제2 전극(18)은 전기적으로 단락시킨다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같은 구성을 갖도록 전기적으로 연결시킨다. 아울러, 상기 제2 반 응 가스 제공부(28)를 통하여 상기 스테이지(12)와 제1 전극(14) 사이의 공간(55)으로 반응 가스를 제공한다. 그러면, 상기 반응 가스는 상기 공간(55)을 통하여 상기 반도체 기판(W)의 이면으로 제공된다. 또한, 상기 하부-제2 전극(16)을 조정하여 상기 반도체 기판(W)을 상부로 리프팅시킨다.

이와 같이, 언급한 전기적 연결에 의해 상기 반도체 기판(W)의 이면에 집중적으로 플라즈마가 형성된다. 즉, 상기 스테이지(14)에 고주파 에너지를 인가시키고, 상기 제1 전극(12)을 접지시키고, 상기 하부-제2 전극(16)과 상부-제2 전극(18)을 전기적으로 단락시킴에 따라 상기 반도체 기판(W)의 이면 부분에 플라즈마 집중적으로 형성되고, 그 결과 상기 플라즈마에 의해 상기 반도체 기판(W)의 이면에 흡착 또는 증착된 이물질이 용이하게 식각된다. 특히, 상기 반도체 기판(W)의 이면에 흡착 또는 증착된 이물질의 식각에서는 상기 제1 전극(14)이 메쉬 구조를 갖기 때문에 상기 메쉬 구조의 홀들을 통하여 보다 용이하게 상기 플라즈마가 전달되고, 그 결과 보다 용이하게 상기 반도체 기판(W)의 이면에 흡착 또는 증착된 이물질의 식각이 이루어진다.

언급한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 상기 플라즈마 식각 방법(100)은 스테이지(12), 제1 전극(14), 하부-제2 전극(16), 상부-제2 전극(18) 등을 적절하게 운용함으로써 상기 반도체 기판(W)의 가장자리 상부, 측면 및 가장자리 하부와 상기 반도체 기판(W)의 이면에 흡착 또는 증착된 이물질을 동일 공간에서 용이하게 식각할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에서는 상기 반도체 기판(W)의 가장자리 부분에 흡착 또는 증착된 이물질을 식각한 후, 상기 반도체 기판(W)의 이면에 흡착 또는 증착된 이물질을 식각하는 방법에 대해서 설명하고 있지만, 다른 실시예로서 상기 반도체 기판(W)의 이면에 흡착 또는 증착된 이물질을 식각한 후, 상기 반도체 기판(W)의 가장자리 부분에 흡착 또는 증착된 이물질을 식각하는 방법에 대해서도 설명할 수 있다.

언급한 바와 같이, 본 발명의 장치 및 방법에 의하면 반도체 기판의 가장자리 상부, 측면 및 가장자리 하부와 반도체 기판의 이면에 흡착 또는 증착된 이물질을 동일 공간에서 용이하게 식각한다. 그러므로, 본 발명의 장치 및 방법을 반도체 소자의 제조에 적용할 경우 반도체 기판의 가장자리 부분에 흡착 또는 증착된 이물질과 반도체 기판의 이면에 흡착 또는 증착된 이물질을 식각하는 공정에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있고, 그 결과 반도체 소자의 제조에 따른 생산성의 향상을 기대할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

챔버;

상기 챔버 내에 설치되고, 플라즈마를 생성하기 위한 고주파 에너지가 인가되는 스테이지;

상기 스테이지 상에 위치하면서 그 상부에는 반도체 기판의 이면의 중심부를 지지하는 제1 전극;

상기 제1 전극에 놓여지는 상기 반도체 기판을 상부로 리프팅하여 상기 반도체 기판의 이면의 주변부를 지지할 수 있게 상기 스테이지를 둘러싸는 하부-제2 전극; 및

상기 스테이지와 마주보는 상부-제2 전극을 포함하는 플라즈마 식각 장치.
제1 항에 있어서, 상기 스테이지와 마주보는 제1 절연체를 더 포함하고, 상기 상부-제2 전극은 상기 제1 절연체를 노출시키면서 그들 사이에는 공간을 갖도록 상기 제1 절연체를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 것을 플라즈마 식각 장치.
제1 항에 있어서, 상기 스테이지를 둘러싸는 제2 절연체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치
챔버;

상기 챔버 내에 설치되고, 플라즈마를 생성하기 위한 고주파 에너지가 인가되는 스테이지;

상기 스테이지 상에 공간을 갖도록 위치하면서 그 상부에는 반도체 기판이 놓여지고, 상기 스테이지로 고주파 에너지가 인가될 때 상기 고주파 에너지가 동시에 인가되거나 또는 접지가 이루어지는 제1 전극;

상기 제1 전극에 놓여지는 반도체 기판을 상부로 리프팅시킬 수 있게 상기 스테이지를 둘러싸고, 상기 스테이지로 고주파 에너지가 인가될 때 전기적으로 단락이 이루어지거나 또는 접지가 이루어지는 하부-제2 전극;

상기 스테이지와 마주보게 설치되는 제1 절연체; 및

상기 스테이지와 마주보는 상기 제1 절연체를 노출시키면서 그들 사이에는 공간을 갖도록 상기 제1 절연체를 둘러싸고, 상기 스테이지로 고주파 에너지가 인가될 때 전기적으로 단락이 이루어지거나 또는 접지가 이루어지는 상부-제2 전극을 포함하는 플라즈마 식각 장치.
제4 항에 있어서, 상기 스테이지를 둘러싸는 제2 절연체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치.
제4 항에 있어서, 상기 스테이지와 제1 전극으로 동시에 고주파 에너지를 인가시키고, 상기 하부-제2 전극과 상부-제2 전극을 동시에 접지시켜 상기 반도체 기판의 가장자리 상부, 측면 및 가장자리 하부에 플라즈마를 생성시키고, 상기 스테 이지에 고주파 에너지를 인가시키고, 상기 제1 전극을 접지시키고, 상기 하부-제2 전극과 상부-제2 전극을 동시에 전기적으로 단락시켜 상기 반도체 기판의 이면에 플라즈마를 생성시키는 제어부를 더 포함하는 것을 플라즈마 식각 장치.
제4 항에 있어서, 상기 제1 절연체와 상기 상부-제2 전극 사이의 공간을 통하여 상기 반도체 기판의 가장 자리 상부, 측면 및 가장자리 하부로 상기 플라즈마를 생성하기 위한 제1 반응 가스를 제공하는 제1 반응 가스 제공부; 및

상기 스테이지와 상기 제1 전극 사이의 공간을 통하여 상기 반도체 기판의 이면으로 상기 플라즈마를 생성하기 위한 제2 반응 가스를 제공하는 제2 반응 가스 제공부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치.
제4 항에 있어서, 상기 스테이지와 상기 제1 전극 사이의 공간은 0.1 내지 50mm인 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치.
제4 항에 있어서, 상기 제1 전극은 전도성 물질로 이루어지고, 메쉬 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치.
제9 항에 있어서, 상기 제1 전극의 메쉬 구조는 그 상부가 모따기 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치.
제4 항에 있어서, 상기 제1 전극은 샤워 헤드를 포함하고, 그것의 입구 부위는 스테이지를 향하고, 그것의 출구 부위는 반도체 기판을 향하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치.
챔버, 상기 챔버 내에 설치되고, 플라즈마를 생성하기 위한 고주파 에너지가 인가되는 스테이지, 상기 스테이지 상에 위치하면서 그 상부에는 반도체 기판의 이면의 중심부를 지지하는 제1 전극, 상기 제1 전극에 놓여지는 상기 반도체 기판을 상부로 리프팅하여 상기 반도체 기판의 이면의 주변부를 지지할 수 있게 상기 스테이지를 둘러싸는 하부-제2 전극 및 상기 스테이지와 마주보는 상부-제2 전극을 포함하는 플라즈마 식각 장치를 이용하는 플라즈마 식각 방법에서,

상기 반도체 기판의 주변부를 식각하는 단계;

상기 반도체 기판의 주변부를 접촉하여 상기 반도체 기판을 리프팅시키는 단계; 및

상기 반도체 기판의 이면을 식각하는 단계를 포함하는 플라즈마 식각 방법.
챔버 내에 위치하는 스테이지와 상기 스테이지 상에 공간을 갖도록 위치하면서 그 상부에는 반도체 기판이 놓여진 제1 전극으로 동시에 고주파 에너지를 인가시키고, 상기 제1 전극에 놓여지는 반도체 기판을 리프팅시킬 수 있게 상기 스테이지를 둘러싸는 하부-제2 전극과 상기 스테이지와 마주보게 절연체를 노출시면서 그들 사이에는 공간을 갖도록 둘러싸는 상부-제2 전극을 동시에 접지시켜 상기 반도 체 기판의 가장자리 상부, 측면 및 가장자리 하부에 플라즈마를 생성시킴으로써 상기 반도체 기판의 가장자리 상부, 측면 및 가장자리 하부에 흡착 또는 증착된 이물질을 식각하는 단계; 및

상기 스테이지에 고주파 에너지를 인가시키고, 상기 제1 전극을 접지시키고, 상기 하부-제2 전극과 상부-제2 전극을 동시에 전기적으로 단락시켜 상기 반도체 기판의 이면에 플라즈마를 생성시킴으로써 상기 반도체 기판의 이면에 흡착 또는 증착된 이물질을 식각하는 단계를 포함하는 플라즈마 식각 방법.
제13 항에 있어서, 상기 반도체 기판의 가장자리 상부, 측면 및 가장자리 하부에 플라즈마를 생성시킬 때 상기 절연체와 상기 상부-제2 전극 사이의 공간을 통하여 상기 반도체 기판의 가장자리 상부, 측면 및 가장자리 하부로 상기 플라즈마를 생성하기 위한 제1 반응 가스를 제공하는 단계; 및

상기 반도체 기판의 이면에 플라즈마를 생성시킬 때 상기 스테이지와 상기 제1 전극 사이의 공간을 통하여 상기 반도체 기판의 이면으로 상기 플라즈마를 생성하기 위한 제2 반응 가스를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 방법.
제14 항에 있어서, 상기 반도체 기판의 이면에 플라즈마를 생성시킬 때 상기 하부-제2 전극을 이용하여 상기 반도체 기판을 상부로 리프팅시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 방법.
제14 항에 있어서, 상기 제1 전극은 메쉬 구조를 갖고, 상기 반도체 기판의 이면에 플라즈마를 생성시킬 때 상기 메쉬 구조의 홀들을 통하여 상기 반도체 기판의 이면으로 플라즈마가 제공되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 방법.