KR920003877B1 - 드라이 에칭장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제 1a 도는 본 발명에 따른 드라이 에칭장치의 한 실시예를 보이는 단면도.
제 1b 도는 제 1a 도에 도시한 장치의 변형을 나타낸 단면도.
제 2 도는 종래의 드라이 에칭장치의 본 발명에 따른 에칭장치의 에칭비의 분포도.
제 3a 도와 제 3b 도는 가스공급수단(구멍)과 웨이퍼의 위치관계를 각각 도시한 평면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
101 : 반응챔버 102 : 지지전극
103 : 대향전극 104 : 웨이퍼
105 : 피막 107 : 고주파전원
108 : 가스공급구멍 109 : 배기도관
110 : 반응가스주입관 111 : 축
본 발명은 반응가스플라즈마에 의하여 처리될 기판을 에칭하는 드라이 에칭장치 및 방법에 관한 것이다.
반응챔버내의 고주파전극상에 웨이퍼등과 같은 것의 처리될 기관을 설치하고 드라이 에칭을 가하는 경우에 있어서, 지금까지는 웨이퍼로 피복되지 않은 부분의 전극은 불순물 오염 방지 또는 선택비를 개선하기 위해 적당한 절연물질등과 같은 것으로 피복되었다. 이들 피복물질로서, 석영, 테트라플로르에틸렌수지(상품명 : 테프론)로 만들어 사용하였다. 그러나 알루미늄막 또는 다결정 실리콘막이 드라이 에칭될때는 각 막의 에칭비가 웨이퍼의 중앙부에 비교하여 주변부에서 비교적 커지는 단점이 있다. 따라서 웨이퍼에서 균일하게 에칭비를 얻는 것이 어려우므로, 웨이퍼의 주변부는 과에칭되고, 패턴의 협부와 그 곳의 베이스가 손상되기 쉽다.
이런 종류의 드라이 에칭장치 및 방법에 있어서, 웨이퍼의 주변부의 에칭비가 커지는 이유는 에칭에 관여하는 반응가스와 그의 활성 종 또는 이온(이하 부식제로 칭함)이 에칭되는 동안 웨이퍼상에서 대량 소비되고 웨이퍼주위와 중앙에서의 부식제의 농도가 차이나기 때문이다. 따라서 에칭비는 농도가 큰 웨이퍼의 주변부에서 크다.
본 발명의 목적은 종래의 드라이 에칭장치 및 방법의 상기 단점을 극복하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 기판의 전체면적에 걸쳐 부식제의 농도를 균일화함으로써 기관을 균일하게 에칭하는 드라이 에칭장치 및 방법을 제공하는 것이다
본 발명에 따라서 반응챔버, 처리될 다수의 기판을 지지하기 위하여 상기 반응챔버안에 구비된 제 1 전극, 상기 제 1 전극에 대향하여 위치된 제 2 전극, 상기 반응챔버에 반응가스를 공급하기 위하여 상기 제 2 전극에 구비된 수단, 및 상기 기판을 에칭할 상기 반응가스로부터의 부식제를 발생하기 위하여 제 1 전극과 제 2 전극사이에 고주파수 전력을 인가하기 위한 수단으로 구성되는 드라이 에칭장치에 있어서, (a) 상기 반응가스 및 그에 따른 상기 반응가스로부터 발생된 부식제가 소정의 시간동안 상기 기판의 각각의 표면상에 직접 공급되도록 상기 소정의 시간동안 상기 가스공급수단 바로밑에 효과적으로 상기 기판의 각각을 위치하기 위하여 상기 제 1 전극을 간헐적으로 회전시키는 수단 ; 및 (b) 상기 기판의 상기 제 1 전극 인접 각 주변부중 최소한 일부가 피복되도록 설계된 상기 기판 각각을 둘러싸는 부식제를 감소하기 위한 수단으로 구성된 드라이 에칭장치를 제공한다. 또한 반응챔버, 처리될 다수의 기판을 지지하기 위하여 상기 반응챔버안에 구비된 제 1 전극, 상기 제 1 전극에 대향하여 위치된 제 2 전극, 상기 반응챔버에 반응가스를 공급하기 위하여 상기 제 2 전극에 구비된 수단, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극사이에 고주파수 전력을 인가하기 위한 수단, 상기 제 1 전극을 간헐적으로 회전하기 위한 수단, 및 상기 기판의 제 1 전극 인접 각 주변부중 최소한 일부가 피복되어 있는 부식제 감소수단으로 구성된 장치를 사용하여 실행되는 드라이 에칭방법에 있어서, (a) 상기 반응가스 및 그에 따른 상기 반응가스로부터 발생된 부식제가 소정의 시간동안 상기 기판의 각각의 표면상에 직접 공급되도록 상기 소정의 시간동안 상기 가스공급수단 바로밑에 효과적으로 상기 기판의 각각을 위치하기 위하여 상기 제 1 전극을 간헐적으로 회전시키는 단계, 및 (b) 상기 기판의 각각의 표면내에 있어서의 부식제 농도가 균일하게 되도록 상기 부식제감소 수단으로 상기 기판의 각각의 주위에 있는 부식제를감소시키는 단계를 포함하는 드라이 에칭방법을 제공한다.
본 발명의 특성과 장점이 다음의 본 발명의 한 실시예에 대한 상세한 설명으로 부터 확실해 질 것이며 특히, 전체에 걸쳐 동일하거나 기능적으로 동일한 부분에 대하여는 동일한 참조번호를 사용한 도면을 참조하여 더욱 확실해 질 것이다.
종래의 드라이 에칭장치를 본 발명에 따른 드라이 에칭장치의 한 실시예를 나타내는 제 1a 도를 따라 설명한다.
서로 평행한 대향 또는 카운터전극(103)과 웨이퍼를 그위에 놓은 지지 또는 캐리어전극(102)이 반응챔버(101)안에 배치된다. 다수의 웨이퍼(104)가 처리될 기판으로서 지지전극(102)상에 동심관계를 이루며 놓인다. 지지전극(102)상의 웨이퍼(104)의 외주는 수정 또는 양극 산화알루미늄막으로 피복된다. 지지전극(102)이 진공상태에 놓이므로 피이드 드로우(feed through)(절연재)(106)의 사용으로 축(111)주위를 회전할 수 있다. 지지전극(102)과 반응챔버(101)의 전위와 동일한 전위를 갖는 대향전극(103)사이에 고주파전원(107)으로부터 고주파 전압이 가해진다. 대향전극(103)은 반응챔버로 반응가스를 주입하기 위한 가스공급구(108)이 마련되었다.
상기 드라이 에칭장치에 의하여 알루미늄을 에칭하는 경우에 있어서, 다음의 방법이 사용된다. 알루미늄막으로 피복된 웨이퍼(104)는 자동이송기등과 같은 것의 사용으로 지지전극(102)상의 소정의 위치로 이송되고, 그후에 반응용기(101)의 내면의 가스가 배기도관(109)을 통하여 배기된다. 주로 Bcl3와 cl2의 혼합가스로 구성된 반응가스는 가스배출구를 통하여 반응가스주입관으로부터 공급된다. 반응가스는 각 웨이퍼 (104)를 향하여 분출되고 배기도관(109)을 통하여 배기된다. 이 경우에 있어서, 배기도관(109)의 콘덕턴스가 조절되어, 반응챔버(101)안의 압력이 소정의 압력으로 설정된다. 이런 상태에서 만약 지지전극(102)과 대향전극(103)사이에 고주파전원(107)에 의하여 고주파 전력이 공급되면, 반응가스 플라즈마가 방전에 의하여 발생하고, 웨이퍼(104)의 표면상의 알루미늄이 발생된 부식제에 의하여 에칭된다. 알루미늄 표면의 얇은 산화막이 에칭된 후, 알루미늄막의 부식제는 활성화를 염소일 것으로 생각되며, 웨이퍼의 에칭비는 부식제의 농도에 따라 변한다.
종래의 장치에 있어서, 지지전극(102)상의 웨이퍼(104)의 외주부분은 부식제를 거의 소모하지 않는 수정 또는 양극산화 알루미늄막 등과 같은 물질로 피복되며, 웨이퍼의 외주부분에서 부식제의 공급량이 증가된다. 따라서 웨이퍼 표면에 활성종이 밀집하여 분포한다. 웨이퍼의 중앙부분에서 알루미늄의 에칭비가 외주부분의 에칭비와 비교하여 감소된다.
더욱이 종래의 방법에 있어서는, 각 웨이퍼들 사이의 에칭비의 균일성을 개선하기 위하여 지지전극(102)을 지속적으로 회전시키는 방법이 사용된다. 일반적으로 가스공급구멍(108)이 제 1a 도에 도시한 바와같이 대향전극(103)의 외주부분 또는 중앙에 제공되어, 전극의 회전방향으로 웨이퍼의 모든 부분으로 가스가 균일하게 분출되므로, 웨이퍼의 전표면에 대하여 균일하게 부식제가 공급된다. 따라서 알루미늄을 에칭하는동안 웨이퍼 중앙에서의 부식제의 농도는 낮아지므로, 각 웨이퍼의 표면에 대한 균일성을 개선하기가 어렵다. 한편, 만약 지지전극(102)이 에칭과정동안 고정되고 웨이퍼(104)가 지지전극상에서 고정위치에 있으면, 가스공급구멍(108), 그 구멍들의 직경, 미소한 차이의 구멍 형상, 배기도관(109)의 위치 및 전극(102,103)의 평행도의 차이등에 의하여 각 웨이퍼로의 가스의 유동이 위치에 따라 달라지며, 각 웨이퍼에 대한 에칭비가 균일하게 되지 않는 가능성이 있다.
제 1a 도 및 제 1b 도는 본 발명에 따른 드라이 에칭장치를 나타낸다. 제 1a 도에서 본 발명의 한 실시예로서 평행판 형태의 드라이 에칭장치를 나타낸다. 드라이 에칭장치의 구조 및 작용 또는 효과는 종래기술에 관계하여 이미 설명하였으므로 그것에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에 있어서, 웨이퍼(104)의 외주부분에서의 지지전극(102)의 면은 반응시드(reaction seed)의 감소 역할을 수행하는 폴리올레핀수지의 하나로서 고분자 폴리에티렌수지(상표명 : 뉴라이트(New Light))로 된 피막(105)으로 피복된다. 대향전극(103)에는 차례차례로 각 웨이퍼(104)바로 위에서 각 웨이퍼의 중앙부분에서 반응챔버(101)로 반응가스를 공급하기 위한 가스공급구멍(108)이 마련된다. 가스공급구멍의 갯수는 6인치 직경의 웨이퍼에 대하여 4개, 5인치 직경의 웨이퍼에 대해서는 한개가 선택된다.
본 발명에 있어서, 뉴라이드등과 같은 고분자 폴리에틸렌수지의 피막(105)이 웨이퍼의 외주부분에 사용되기 때문에, 부식제는 뉴라이드등과 같은 피막(105)에 의하여 흡수되고, 웨이퍼의 외주부분의 부식제 농도를 낮출수 있다. 따라서, 웨이퍼 표면에서의 부식제의 농도가 균일하게 되고, 웨이퍼의 에칭비의 균일성이 개선된다.
더욱이 본 발명에 있어서, 지지전극(102)은 간헐적으로 회전되고, 각 웨이퍼는 가스공급구멍(108) 바로 아래에서 정지되어, 알루미늄을 에칭하는 동안 부식제는 다량 소모되는 웨이퍼 중앙부에 공급되는 부식제의 공급량은 증가되고, 웨이퍼 중앙부의 에칭비는 외주부에서의 에칭비에 가까워지거나, 조건에 따라서는 반대로 된다. 더욱이, 지지전극(102)이 간헐적으로 일정각도로 회전하고 각 웨이퍼는 일정시간동안 가스공급구멍(108)바로 아래에서 정지되기 때문에, 반응챔버(101)안에서의 국부적인 가스유통에 영향을 받지않고 전극이 계속적으로 회전하는 경우와 마찬가지로 각 웨이퍼들의 에칭비의 균일성이 개선될 수 있다.
제 2 도는 종래기술과 제 1 도에 도시된 본 발명에 따른 장치를 사용하는 경우에 있어서, 알루미늄이 에칭될때 웨이퍼에서의 에칭비의 균일성의 차이를 나타낸다. 실선(201)은 종래기술의 장치에 의한 표면에서의 에칭비를 나타내고, 점선(202)은 본 발명의 장치에 따른 표면에서의 에칭비의 분포를 나타낸다. 지지전극상의 웨이퍼 외주가 수정으로 피막되고 지지전극이 지속적으로 회전하는 종래기술의 장치에 있어서, 에칭비는 웨이퍼의 외주부에서 비정상적으로 높고, 직경 125mm 웨이퍼의 단부로부터 5mm의 위치(B)까지의 중앙(A)에서의 에칭비의 차이는 ±24%에 달한다. 다른한편, 본 발명에 따른 장치를 사용하는 경우에 있어서, 웨이퍼외주부(B)에서의 에칭비와 웨이퍼 중앙에서의 에칭비를 같게하는 것이 가능하다. 따라서 웨이퍼에서의 균일성은 직경 125mm의 끝으로부터 5mm안에서 ±5%이하로 개선될 수 있다.
제 3 도는 제 1 도에 도시한 장치 바로 상부에 배열된 가스공급구멍(108)과 각 웨이퍼(104)사이의 관계를 나타내는 설명도이다. 제 1a 도에 상응하는 제 3a 도는 각 웨이퍼(104)바로 상부의 웨이퍼의 중앙부에 가스공급구(108)이 하나가 제공된 경우를 나타낸다.
제 3b 도는 웨이퍼에서의 에칭비와 균일성을 증가시키기 위하여 웨이퍼(104)의 중앙부에서 원주상에 6개의 가스공급구멍(108)이 제공된 경우를 나타낸다. 본 실시예는 제 1b 도에 도시된다. 더욱이 웨이퍼(104) 바로 상부의 대향전극(103)의 일부분으로서 균질의 다공성 물질이 사용되어 가스가 전체 표면으로부터 공급되면, 에칭의 균일성을 더욱 높일 수 있다. 즉, 본 발명에 있어서, 가스공급구는 배열, 수량 및 형상에 있어서 어떠한 제한을 받지 않고 다양하게 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 초고분자 폴리에틸렌수지가 피막(105)으로서 사용되었으나, 활성종을 흡수할 수 있거나 활성종으로 용이하게 실현할 수 있는 어떤 물질을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 예를들어, 알루미늄등과 같은 금속물질을 포함한 비유기물 실리콘카바이드, 다결정 실리콘 또는 단결정 실리콘, 탄소, 폴리알릴레이트(polyallilate)등과 같은 고분자물질, 폴리설폰수지, 폴리에틸렌수지이외의 폴리올레핀수지로 된 것이 사용될 수 있을 것이다. 피막(105)으로 지지전극의 전체표면을 피복하는 것이 바람직하다.
본 발명은 한장의 웨이퍼를 처리하는 장치에도 적용할 수 있다. 이 경우에 있어서, 지지전극의 간헐적인 회전이 감소되거나 실행되지 않을 수 있다. 후자의 경우에 있어서, 에칭비의 균일성은 전극의 간헐적 회전에 있어서와 동일하다.
상기 실시예에 있어서, 평행 편평한 형태의 드라이 에칭장치에 대하여 서로 평행한 상태로 있는 두 디스크 형태의 전극을 사용하는 경우를 설명하였지만 전극의 형상은 본 실시예에 제한되지 않는다. 예를들면 이들 면을 사용하여 다각형을 형성하도록 다수의 지지전극이 긴 스트립 형태로 되고 대향전극이 다각형 전극주위에 배열되고 및 가스공급구가 각각의 긴 스트립 형상의 지지전극상에 위치한 웨이퍼의 표면에 위치한 대향전극에 배열되는 본 발명에 따른 드라이 에칭장치가 사용될 수 있다. 이 경우에 있어서, 다각형 전극은 원주면의 축을 중심으로 간헐적으로 회전할 수 있다.
본 발명에 따른 장치 및 방법에 의하여, 알루미늄뿐만 아니라 폴리실리콘, 몰리브덴등과 같은것 및 그의 규화물등과 같은 금속도 에칭된다. 더욱이 반응시드는 염소만으로 제한되지 않고 다른 할로겐원소와 할로겐화합물일 수 있다.
전술한 바와같이 본 발명에 따라서 기판상의 전면적에 걸쳐 부식제의 농도를 균일하게 하는 효과가 있고 반응가스 플라즈마로 발생되는 부식제를 감소시킬 수 있는 물질로 된 피막으로 기판상에 위치한 제 1 전극상의 기판의 최소한 외주부분을 피복하여 균일하게 기판을 에칭할 수 있다.
Claims (20)
- 반응챔버(101) ; 처리될 다수의 기판을 지지하기 위하여 상기 반응챔버안에 구비된 제 1 전극(102) ; 상기 제 1 전극에 대향하여 위치된 제 2 전극(103) ; 상기 반응챔버에 반응가스를 공급하기 위하여 상기 제 2 전극에 구비된 수단(108) ; 및 상기 기판을 에칭할 상기 반응가스로부터의 부식제를 발생하기 위하여 제 1 전극과 제 2 전극사이에 고주파수 전력을 인가하기 위한 수단(107)으로 구성되는 드라이 에칭장치에 있어서, (a) 상기 반응가스 및 그에 따른 상기 반응가스로부터 발생된 부식제가 소정의 시간동안 상기 기판의 각각의 표면상에 직접 공급되도록 상기 소정의 시간동안 상기 가스공급수단(108) 바로밑에 효과적으로 상기 기판의 각각을 위치하기 위하여 상기 제 1 전극을 간헐적으로 회전시키는 수단(111) ; 및 (b) 상기 기판의 상기 제 1 전극 인접 각 주변부중 최소한 일부가 피복되도록 설계된 상기 기관 각각을 둘러싸는 부식제를 감소하기 위한 수단(105)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드라이 에칭장치.
- 제 1 항에 있어서, 반응가스공급수단(108)이 최소한 하나의 구멍인 것을 특징으로 하는 드라이 에칭장치.
- 제 2 항에 있어서, 최소한 하나의 가스공급구멍(108)이 처리될 최소한 하나의 기판 바로 위에 위치한 대향전극에 마련되는 것을 특징으로 하는 드라이 에칭장치.
- 제 1 항에 있어서, 피막물질이 폴리올레핀수지인 것을 특징으로 하는 드라이 에칭장치.
- 제 1 항에 있어서, 피막물질이 폴리설폰수지인 것을 특징으로 하는 드라이 에칭장치.
- 제 1 항에 있어서, 피막물질이 폴리알릴레이트수지인 것을 특징으로 하는 드라이 에칭장치.
- 제 1 항에 있어서, 피막물질이 탄소인 것을 특징으로 하는 드라이 에칭장치.
- 제 1 항에 있어서, 피막물질이 단결정 실리콘인 것을 특징으로 하는 드라이 에칭장치.
- 제 1항에 있어서. 피막물질이 다결정 실리콘인 것을 특징으로 하는 드라이 에칭장치.
- 제 1 항에 있어서, 피막물질이 알루미늄인 것을 특징으로 하는 드라이 에칭장치.
- 반응챔버(101) ; 처리될 다수의 기판을 지지하기 위하여 상기 반응챔버안에 구비된 제 1 전극(102) ; 상기 제 1 전극에 대향하여 위치된 제 2 전극(103), 상기 반응챔버에 반응가스로 공급하기 위하여 상기 제 2 전극에 구비된 수단(105) ; 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극사이에 고주파수 전력을 인가하기 위한 수단(107) ; 상기 제 1 전극을 간헐적으로 회전하기 위한 수단(111) ; 및 상기 기판의 제 1 전극 인접 각 주변부중 최소한 일부가 피복되어 있는 부식제 감소수단(105)으로 구성된 장치를 사용하여 실행되는 드라이 에칭방법에 있어서, (a) 상기 반응가스 및 그에 따른 상기 반응가스로부터 발생된 부식제가 소정의 시간동안 상기 기판의 각각의 표면상에 직접 공급되도록 상기 소정의 시간동안 상기 가스공급수단(108) 바로 밑에 효과적으로 상기 기판의 각각을 위치하기 위하여 상기 제 1 전극을 간헐적으로 회전시키는단계 ; 및 (b) 상기 기판의 각각의 표면내에 있어서의 부식제 농도가 균일하게 되도록 상기 부식제감소 수단으로 상기 기판의 각각의 주위에 있는 부식제를 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 드라이 에칭방법.
- 제 11 항에 있어서, 반응가스공급수단(108)이 최소한 하나의 구멍인 것을 특징으로 하는 드라이 에칭방법 .
- 제 12 항에 있어서, 최소한 하나의 가스공급구멍(108)이 처리될 최소한 하나의 기판 바로 위에 위치한 대향전극에 마련되는 것을 특징으로 하는 드라이 에칭방법.
- 제 11 항에 있어서, 피막물질이 폴리올레핀수지인 것을 특징으로 하는 드라이 에칭방법.
- 제 11 항에 있어서, 피막물질이 폴리설폰수지인 것을 특징으로 하는 드라이 에칭방법.
- 제 11 항에 있어서, 피막물질이 폴리알릴레이트수지인 것을 특징으로 하는 드라이 에칭방법.
- 제 11 항에 있어서, 피막물질이 탄소인 것을 특징으로 하는 드라이 에칭방법.
- 제 11 항에 있어서, 피막물질이 단결정 실리콘인 것을 특징으로 하는 드라이 에칭방법.
- 제 11 항에 있어서, 피막물질이 다결정 실리콘인 것을 특징으로 하는 드라이 에칭방법.
- 제 11 항에 있어서, 피막물질이 알루미늄인 것을 특징으로 하는 드라이 에칭방법.
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