KR940010505B1 - 미세가공장치 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제 1 도는 이 발명의 한 실시예에 의한 플라즈마에칭장치를 표시하는 개략 단면도.
제 2 도는 이 발명의 다른 실시예에 의한 플라즈마에칭장치를 표시하는 개략 단면도.
제 3 도는 종래의 플라즈마에칭 장치를 표시하는 개략 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 진공체임버 2 : 반도체기판
3 : 고주파전원 4,4A : 스테이지
5 : 가스노즐 6,6A : 대향전극
7 : 배기구 9 : 자성체
10 : 외부자장코일 11 : 전선
12 : 반응성 가스공급구 13 : 파이프
이 발명은, 기판 또는 기판상에 형성된 박막을 미세가공하는 장치에 관한 것이다. 제 3 도는 종래의 미세가공장치 예를들어 플라즈마에칭장치의 개략 단면도이다. 도면에 있어서, 진공체임버(1)내에는 미세가공되는 시료(試料) 예를들어 반도체기판(2)이 배치되어 있다. 이 반도체기판(2)은, 예를들어 다결정 실리콘 박막이 표면에 형성되여 동시에 내(耐) 에칭마스크인 포토레지스트 패턴이 다결정 실리콘 박막상에 형성된 것이다. 이 반도체기판(2)은, 고주파전원(3)에 접속되어 고주파 전력을 공급하는 전극의 역할을 겸하여 구비한 스테이지(4)상에 얹어 놓아져 있다. 반도체기판(2)에 대향한 위치에는, 반응성가스인 에칭재료가스 예를들면 염소가스를 반도체기판(2)으로 향하여 균일하게 공급하기 위한 가스노즐(5)이 설치된 대향전극(6)이 배치되어 있다.
또한, 진공체임버(1)에는 진공체임버(1)내를 배기하기 위한 배기구(7) 및 에칭재료가스를 진공체임버(1)내로 공급하는 반응성 가스공급구(도면 표시하지 않음)가 설치되어 있다. 더욱, 대향전극(6)의 부착부분에는, 스테이지(4)와 대향전극(6)과를 소정의 간격으로 하기 위하여, 나사등으로 된 대향전극(6)의 이동수단(8)이 설치되어 있다.
종래의 미세가공장치는 위에서 설명한 것과 같이 구성되어, 미세가공을 하려면, 우선, 배기수단(도면 표시하지 않음)에 의하여 전공체임버(1)내를 배기구(7)에 의하여 배기하면서, 반응성 가스공급구(도면 표시하지 않음)로부터 가스노즐(5)를 통하여 에칭재료가스를 진공체임버(1)내로 도입한다.
다음에, 고주파전원(3)에 의하여 스테이지(4) 및 대향전극(6) 사이에 고주파전압을 인가하여 글로우방전을 생기게 한다. 이것에 의하여, 진공체임버(1)내에 도입된 에칭재료가스가 활성화되어 서플라즈마(A)를 생기게 하고, 활성한 중성분자, 중성원자, 이온을 발생시키게 된다. 이들의 분자, 원자, 이온에 의하여 반도체기판(2)의 에칭이 진행되고, 미세가공이 행하여진다.
이상 설명한 것과 같이 종래의 미세가공 기술에는, 아래와 같은 문제점이 있다.
(1) 에칭속도의 균일성
종래의 기술에는, 전극간격을 고정 또는 기계적으로 이동시켜서 변화시키는 것이기 때문에, 에칭의 균일성에 크게 영향을 주는 전극간격의 최적화가 어렵고, 에칭에 기여하는 활성화된 할로겐가스 또는 이온등의 공간분포가 생기기 때문에, 특히 큰 구경으로 된 에칭시료에 대하여 에칭속도의 면내분포가 생기고, 이 면내분포를 저감하기 위하여 에칭체임버의 대형화가 필요하는 문제점이 있다.
(2) 종래의 기술에는 스테이지(4)가 이동되는 구조로 되어 있어도, 기계적인 이동이었기 때문에 이동에 수반하는 발진(發塵)을 방지할 수가 없고, 이 발진이 시료를 미세가공하는데 있어서 큰 성능저하를 생기게 하고 있으며, 빈번히 체임버(1)내의 크리닝을 하지 않으면 아니된다는 문제가 있었다. 즉, 에칭재료가스에 의하여 부생성물이 생겨서 이것 자체가 발진의 원인이 되는데 특히, 이 부생성물이 대향전극(6)의 이동수단(8)에 붙어서, 반도체기판(2)을 스테이지(4)에 얹어 놓고 제거할때에, 부생성물이 이동수단(8)로부터 벗겨져 떨어져서 발진의 원인으로 되어 왔었다.
이 발명은, 이와같은 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 발진을 방지할 수 있는 것과 함께, 전극간격을 무접촉으로 변화시키는 것에 의하여, 여러 가지의 미세가공법에 있어서 가지가지의 재료의 미세가공을 하는데, 양호한 가공특성을 얻을 수 있는 미세가공장치 및 방법을 얻는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 미세가공장치는 진공체임버와, 반응성 가스를 상기 진공체임버내에 배치되어 샘플을 공급하고 그리고 전극으로 가능하되, 적어도 일부분이 자성체로 이루어진 스테이지와, 상기 스테이지에 대향하여 배치된 대향전극과, 상기 스테이지와 상기 스테이지를 자기적으로 부상하는 자기 발생수단 및, 상기 진공체임버를 배기하는 배기수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 특징으로 미세가공장치는 진공체임버와, 반응성가스를 상기 진공체임버내로 공급하는 반응성 가스공급 수단과 ; 상기 진공체임버내에 배치되어, 샘플을 공급하고 그리고 전극으로 기능하는 스테이지와, 상기 스테이지에 대향해서 배치되어, 적어도 일부분이 자성체로 이루어진 대향전극과, 상기 스테이지와 상기 대향전극 사이에 소정의 간격을 제공하기 위하여 상기 대향전극을 자기적으로 부상하는 자장발생 수단 및, 상기 진공체임버를 배기하는 배기수단을 포함한다.
이 발명에 의한 미세가공장치에 따른 방법에 있어서는, 시료(피가공물질)이 설치되는 스테이지 또는 대향전극을 자기부상에 의하여 무접촉으로 이동시키고 또는 전극 간격의 조정을 하는 것이다.
[실시예]
제 1 도는 이 발명의 한 실시예에 의한 미세가공장치 예를들면 플라즈마 에칭 장치를 표시하는 개략도이며, (1)∼(3), (5) 및 (7)은 위에서 설명한 종래의 미세가공장치에 있어서의 것과 전적으로 동일하다. 이 발명에 있어서는, 스테이지(4A)에 자성체(9)가 묻혀져 있고, 이 스테이지(4A)는 전극의 역할을 하는 것과 함께, 그 위에 반도체기판(2)을 얹어 놓는다. 진공체임버(1)의 외부에는 자장발생수단인 외부자장코일(10)이 배치되어 있으며, 이외 부자장코일(10)에 의하여 발생한 자계에 의하여 스테이지(4A)를 자기부상시킨다. 또한, 스테이지(4A)는, 가효성의 전선(11)에 의하여 고주파 전원(3)에 접속되여 있다.
위에서 설명한 것과 같이 구성된 미세가공장치를 사용하는 미세가공 방법에서는, 우선, 피가공물인 반도체기판(2)를 스테이지(4A)상에 얹어 놓는다. 다음에, 배기구(7)로부터 진공체임버(1)내를 배기하고, 반응성 가스공급구(12)로부터 가스노즐(5)을 통하여 반응성가스인 에칭재료가스를 진공체임버(1)내로 도입한다. 더욱, 고주파전원(3)에 의하여 스테이지(4A) 및 대향전극(6) 사이에 고주파 전압을 인가하는 것에 의하여 글로우방전을 발생하고, 진공체임버(1)내로 도입된 에칭재료가스는 활성화되어서 플라즈마화 하고, 활성한 중성분자, 중성원자, 이온을 발생시킬 수 있다. 그것들의 분자, 원자, 이온에 의하여 반도체기판(2)의 에칭이 진행하고 미세가공이 행하여진다. 이때에 또한, 외부자장코일(10)에 의하여 자장을 발생시키고, 반도체기판(2)가 얹어 놓여진 스테이지(4A)를 자장의 반발력에 의하여 소정의 전극 간격이 되도록 한다. 플라즈마 발생장치에 있어서, 플라즈마 밀도분포는 도입하는 반응성 가스의 종류에 따라 크게 틀린다. 이 플라즈마 밀도분포는 주로 가스압력, 고주파 전력밀도 및 전극간격에 의해 좌우되지만, 에칭프로세스를 크게 변화시키지 않고 분포를 향상하고자 하는 방법으로서, 전극간격의 최적화가 있다. 극단적인 말을 한다면, 어느 플라즈마 발생조건에 대한 최적 전극간격은 모두 틀리는 값이 된다. 이 때문에 전극간격을 정도(精度)좋게 제어하는 것은 에칭 특성향상을 위해서는 필요불가결한 요소이다. 최적화하기 위해서는, 각 전극간격시의 플라즈마 밀도분포를 계측하고, 각 프로세스에 대한 간격을 결정하는 것으로 대응할 수 있다. 이와같이, 전극 간격을 최적한 값으로 유지하는 것에 의하여, 에칭 특성을 향상시킬 수도 있다.
또, 스테이지(4A)중의 자성체(9)로부터의 자장의 작용에 의하여, 전극주변에 형성되는 이온시즈(sheath)영역에서의 전계가 완화되여 이온의 충돌에너지가 작게 되는 것에 의하여, 가공시의 플라즈마에 의한 피가공물질의 조사손상을 적게 할 수가 있다. 더욱이, 자계에 의하여 플라즈마중의 전리이온의 밀도가 올라가서, 에칭속도를 향상시킬 수가 있고, 양호한 미세가공이 가능하게 된다.
또한, 위에서 설명한 실시예에서는, 스테이지(4A)를 자기부상시키는 경우에 관하여 설명하였는데, 제 2 도에 표시하는 것같이, 스테이지(4)를 고정하고, 대향전극(6A)의 예를들면 전체를 강자성체에 의하여 구성하고 이것을 자기부상시키는 것에 의하여 전극간의 간격을 최적으로 하여도 좋다. 또한, 이 경우, 반응성 가스공급구(12)와 대향전극(6)과는 가효성의 파이프(13)등에 의하여 접속한다.
또한, 위에서 설명한 실시예에서는 미세가공방법으로서 플라즈마 에칭법에 관하여 설명하였으나, 반응성 이온에칭법, 자장지원형 반응성 이온에칭법, 전자 사이클로트론 플라즈마 에칭법, 중성빔에칭법, 광려기(光勵起)에칭법, 광지원형 에칭법 또는 물리적 이온에칭법에도 마찬가지로 적용할 수 있다. 또, 피미세가공막으로서 다결정 실리콘 박막이 표면에 형성된 반도체기판(2)을 사용하였는데, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산화 질화막이라도 좋고, 단결정 실리콘막을 사용하여도 좋다.
더욱이, 피미세가공막은 텅스텐, 탄탈륨, 몰리브덴, 지르코늄, 티타늄, 하프늄, 크롬, 백금, 철, 아연 또는 주석 및 이들의 규화물 혹은 질화물 혹은 탄화물 ; 알루미늄, 동, 금, 은 및 이런 것들을 주성분으로 하는 합금 ; 노볼렉계수지, 폴리이미드 등의 유기 고분자 재료의 어느 것의 막이라도 좋다. 또, 피미세가공막은, PZT(납,아연,주석)등의 강유전체, 산화물 초전도체를 포함하는 초전도체, 또는 강자성체라도 좋다.
위에서 설명한 실시예에는, 시료 즉 피가공물질로서, 반도체 집적회로 제조과정에 있는, 반도체기판(2)에 형성되어 있는 박막에 관하여 설명하였는데, 자기 기억장치에 있어서 사용되는 자기 테이프, 자기 디스크등의 기억소자 형성과정의 기재, 광응용 기억장치에 있어서 사용되는 광디스크등의 기억소자 형성과정의 기재, 금속정형물 혹은 그 표면에 미세가공 형성된 박막, 또는 나사등의 기계요소 혹은 가공용 공구라도 좋다.
이 발명에 의한 미세가공장치는 이상 설명한 것과 같이 시료가 설치되는 스테이지 또는 대향전극을 자기부상에 의하여 무접촉으로 이동시키고 또는 전극 간격의 조정을 하기 때문에, 발진을 수반하지 않고, 에칭의 최적조건(에칭균일성, 에칭속도, 에칭방향성)으로 처리할 수가 있으며, 플라즈마에 의한 조사손상이 적고, 또한 고속의 에칭이 실현되며, 양호한 미세가공이 가능하다는 효과를 올린다.
Claims (17)
- 진공체임버와 ; 반응성 가스를 상기 진공체임버내로 공급하는 반응성 가스 공급수단과 ; 상기 진공체임버내에 배치되어, 샘플을 공급하고 그리고 전극으로서 가능하되, 적어도 일부분이 자성체로 이루어진 스테이지와 ; 상기 스테이지에 대향하여 배치된 대향전극과 ; 상기 스테이지와 상기 대향전극과의 사이에 소정의 간격을 유지하기 위하여 상기 스테이지를 자기적으로 부상하는 자장발생수단 및 ; 상기 진공체임버를 배기하는 배기수단을 포함하는 미세기공장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 샘플은 반도체기판인 미세가공장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 샘플은 자기 테이프인 미세가공장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 샘플은 자기 디스크인 미세가공장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 샘플은 광디스크인 미세가공장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 샘플은 금속 정형물인 미세가공장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 샘플은 기계요소인 미세가공장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 샘플은 기판과, 미세패턴이 형성되는 상기 기판상에 배치된 막을 포함하는 미세가공장치.
- 제 8 항에 있어서, 미세패턴이 형성되는 상기 막은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 그리고 실리콘 산화질화막으로 이루어진 그룹에서 선택되는 미세가공장치.
- 제 8 항에 있어서, 미세패턴이 형성되는 상기 막은 다결정 실리콘과 단결정 실리콘막으로 이루어진 그룹에서 선택되는 미세가공장치.
- 제 8 항에 있어서, 미세패턴이 형성되는 상기 막은 텅스텐, 몰리브덴, 지르코늄, 티타늄, 하프늄, 크롬, 백금, 철, 아연, 주석 이들 요소중 하나의 규화물, 이들 요소중 하나의 질화물, 그리고 이들 요소중 하나의 탄화물로 이루어진 그룹에서 선택되는 미세가공장치.
- 제 8 항에 있어서, 미세패턴이 형성되는 상기 막은 알루미늄, 동, 금, 은, 이러한 금속중 하나를 주성분으로 하는 합금으로 이루어진 그룹에서 선택되는 미세가공장치.
- 제 8 항에 있어서, 미세패턴이 형성도는 상기 막은 노볼렉계 수지 및 폴리이미드와 같은 유기고분자 재료인 미세가공장치.
- 제 8 항에 있어서, 미세패턴이 형성되는 상기 막은 PZT(납,아현,주석)등의 강유전체인 미세가공장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 자장발생수단은 외부자장코일을 구비한 미세가공장치.
- 진공체임버와, 반응성 가스를 상기 진공체임버내로 공급하는 반응성 가스 공급수단과 ; 상기 진공체임버내에 배치되어, 샘플을 공급하고 그리고 전극으로 기능하는 스테이지와 ; 상기 스테이지에 대향해서 배치되어, 적어도 일부분이 자성체로 이루어진 대향전극과 ; 상기 스테이지와 상기 대향전극 사이에 소정의 간격을 제공하기 위하여 상기 대향전극을 자기적으로 부상하는 자장발생수단 및 ; 상기 진공체임버를 배기하는 배기수단을 포함하는 미세가공장치.
- 제 16 항에 있어서, 상기 자장발생수단은 외부자장코일을 구비하는 미세가공장치.
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