KR970058391A

KR970058391A - 플라즈마 처리장치

Info

Publication number: KR970058391A
Application number: KR1019960064981A
Authority: KR
Inventors: 겐에츠 요코가와; 데츠오 오노; 가즈노리 츠지모토; 나오시 이타바시; 마사히토 모리; 신이치 다치; 게이조 스즈키
Original assignee: 가나이 츠토무; 히다치세사쿠쇼 가부시키가이샤
Priority date: 1995-12-15
Filing date: 1996-12-13
Publication date: 1997-07-31
Also published as: KR100472582B1; DE69635124T2; TW312815B; US5891252A; US6033481A; DE69635124D1; EP0779644A3; EP0779644B1; EP0779644A2

Abstract

반도체장치의 제조장치 특히 기상중의 원료가스를 플라즈마화하고 활성화한 입자의 물리 또는 화학반응에 의해 반도체 재료의 표면을 처리하는 드라이에칭공정에 사용되는 플라즈마 표면처리장치에 관한 것으로서, 소비전력이 적고 넓은 범위에 걸쳐서 균일성이 높은 플라즈마를 발생시킬 수 있고 또한 고선택비, 고에스펙트비의 미세가공을 가능하게 하기 위해서, 피가공시료를 수용한 진공용기내에서 UHF대의 전자파와 저장에 의한 전자사이클로트론 공명현상을 이용해서 고밀도의 플라즈마를 생성시키고 이 플라즈마를 사용해서 피가공시료 표면을 에칭가공하며, 플라즈마생성용의 UHF대 전자파는 피가공시료표면과 대면배치된 흑연 또는 실리콘으로 이루어지는 평판형상 도체판에서 진공용기내 공간으로 방사되는 구성으로 하였다. 이렇게 하는 것에 의해서, 고밀도이며 저해리의 플라즈마를 형성할 수 있어 에칭반응의 제어성을 향상시킬 수 있고, 또 전자파 반사용의 평판형상 도체판 표면과 플라즈마의 반응에 의해 에칭가공에 유효한 활성종을 증가시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.

Description

플라즈마 처리장치

본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음

제1도는 본 발명의 실시예1로 되는 플라즈마 처리장치의 개략구성도.

Claims

진공용기, 상기 진공용기내 공간을 진공배기하는 수단, 상기 진공용기내로 반응 가스를 도입하는 수단, 상기 진공용기내에 마련된 피가공시료를 탑재하기 위한 시료대 및, 상기 진공용기내에 마련되어 상기 진공용기의 내부공간내로 플라즈마를 생성시키기 위한 전자파를 방사하기 위한 평면판을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제1항에 있어서, 상기 평면판은 상기 진공용기의 내부공간내에 생성되는 플라즈마와 접촉하는 위치에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 평면판은 상기 시료대상에 탑재된 상기 피가공시료의 표면과 대면하여 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제1항∼3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 진공용기의 외부에 마련되고 상기 평면판에서 상기 진공용기의 내부공간으로 방사된 상기 전자파와 상승작용하여 상기 플라즈마를 생성시키기 위한 자장을 형성하는 수단을 더 포함해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제1항∼4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 평면판에는 300M㎐∼1G㎐의 주파수범위내의 제1고주파전압이 인가되고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제5항에 있어서, 상기 평면판에는 상기 제1고주파전압과 중첩시켜서 제2고주파전압이 인가되고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제6항에 있어서, 상기 제2고주파전압의 주파수는 상기 제1고주파전압의 주파수의 1/2 이하로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치
제1항∼7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 평면판의 상기 플라즈마와 접촉하는 면의 주변부에 상기 전자파를 투과시킬 수 있는 물질이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제8항에 있어서, 상기 전자파를 투과시킬 수 있는 물질은 산화알루미늄, 석영, 질화실리콘, 질화붕소, 동석, 지르코니아중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치
제1항∼9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시료대상에 탑재된 상기 피가공시료와 상기 평면판 사이의 거리를 가변으로 하는 수단을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제1항∼10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 평면판에서 상기 진공용기의 내부공간으로 방사되는 전자파는 원편파로서 방사되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
진공용기, 상기 진공용기내 공간을 진공배기하는 수단, 상기 진공용기내로 반응 가스를 도입하는 수단, 상기 진공용기내에 마련된 피가공시료를 탑재하기 위한 시료대, 상기 진공용기내에 상기 피가공시료표면과 대면하여 배치된 접지전위 도체판상에 유전체를 거쳐서 마련된 전자파 방사안테나 및, 상기 진공용기의 외부에 마련되어 상기 전자파 방사안테나에서 상기 진공용기내로 반사된 전자파와 상승작용을 해서 상기 진공용기내에플라즈마를 생성시키기 위한 자장을 형성하는 수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제12항에 있어서, 상기 전자파 방사안테나는 평면형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제12항에 있어서, 상기 전자파 방사안테나는 평면형상으로 형성되어 있고, 또한 상기 평면판에는 슬릿이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제12항에 있어서, 상기 전자파 방사안테나는 여러개의 직선형상 안테나부분으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제15항에 있어서, 상기 전자파 방사안테나는 3개 이상으로서 홀수개의 직선형상 안테나부분을 서로 교차시켜서 배치하여 이루어지는 것이고, 상기 안테나부분의 교차점은 상기 각 안테나부분의 중심위치에서 떨어진 위치에 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제12항에 있어서, 상기 전자파 방사안테나는 UHF대의 전자파 공급원에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제12항에 있어서, 상기 전자파 방사안테나는 300M㎐∼1G㎐의 주파수범위내의 제1고주파전압과 상기 제1고주파전압의 주파수의 1/2 이하의 주파수인 제2고주파전압이 중첩하여 인가되고 있음을 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제12항에 있어서, 상기 유전체는 석영, 산화알루미늄, 질화실리콘, 질화붕소, 실리콘카바이트, 지르코니아, 내열유리, 테프론중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제12항에 있어서, 상기 전자파 방사안테나는 실리콘, 흑연, 알루미늄, 스테인레스중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
진공용기, 상기 진공용기내의 압력을 0.1㎩∼3㎩의 범위내의 소정압력으로 조정하는 수단, 상기 진공용기내에 마련된 피가공시료를 탑재하기 위한 시료대, 상기 시료대에 제1고주파전압을 인가하는 수단, 상기 진공용기내로 상기 시료대상에 탑재된 상기 피가공시료의 표면과 대면하여 배치된 플라즈마 생성용의 전자파를 방사하는 평면판 및, 상기 평면판에서 상기 진공용기내로 방사된 상기 플라즈마 생성용의 전자파와 상승작용해서 상기 진공용기내에 플라즈마를 생성하기 위한 자장을 형성하는 수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
진공용기, 상기 진공용기내 공간을 진공배기하는 수단, 상기 진공용기내로 반응가스를 도입하는 수단, 상기 진공용기내에 마련된 피가공시료를 탑재하기 위한 시료대, 상기 시료대에 고주파전압을 인가하는 수단, 상기 진공용기내로 상기 시료대의 상면과 대면하여 배치되고 플라즈마 생성용의 전자파를 방사하기 위한 평면판, 상기 평면판으로 상기 플라즈마 생성용의 전자파를 공급하는 수단 및, 상기 평면판에서 상기 진공용기내로방사된 상기 플라즈마 생성용의 전자파와 상승작용해서 상기 진공용기내에 플라즈마를 생성하기 위한 자장을 형성하는 수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제22항에 있어서, 상기 평면판은 원형의 도체판인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제22항 또는 23항에 있어서, 상기 평면판은 흑연 또는 실리콘으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제22항∼24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자파 공급수단에 의한 상기 평면판으로의 전자파의 공급 위치는 상기 평면판의 중심부에서 떨어진 위치에 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제22항∼25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응가스는 불소원자를 함유하는 화합물로 이루어지는 에칭가스인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제22항∼26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피가공시료는 반도체웨이퍼인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
진공용기, 상기 진공용기내 공간을 진공배기하는 수단, 상기 진공용기내로 반응가스를 도입하는 수단, 상기 진공용기내에 마련된 피가공시료를 탑재하기 위한 시료대, 상기 진공용기내로 상기 시료대의 상면과 대면하여 배치된 플라즈마 생성용의 전자파를 방사하기 위한 전자파 방사안테나, 상기 전자파 방사안테나로 상기 플라즈마 생성용의 전자파를 방사하기 위한 전자파 방사안테나, 상기 전자파 방사안테나로 상기 플라즈마 생성용의 전자파를 공급하는 수단 및, 상기 전자파 방사안테나에서 상기 진공용기내로 방사된 상기 플라즈마 생성용의 전자파와 상승작용해서 상기 진공용기내에 플라즈마를 생성하기 위한 자장을 형성하는 수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제28항에 있어서, 상기 전자파 방사안테나는 접지전위 도체판상에 유전체를 거쳐서 마련된 스트립라인형상의 여러개의 안테나부분으로 이루어지고, 상기 안테나부분의 길이는 상기 전자파 공급수단으로부터의 공급 전자파의 1/4파장의 정수배 길이의 ±20%이내의 길이로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제22항에 있어서, 상기 전자파 공급수단은 UHF대의 전자파원으로부터의 전자파를 고역통과필터를 거쳐서 상기 평면판으로 공급하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제22항에 있어서, 상기 전자파 공급수단은 UHF대의 전자파원으로부터의 UHF대 전자파를 고역통과필터를 거쳐서 상기 평면판으로 공급함과 동시에, 상기 UHF대 전자파원과는 다른 고주파전원에서 상기 UHF대 전자파의 주파수의 1/2 이하의 주파수인 고주파전압을 저역통과필터를 거쳐서 상기 평면판으로 공급하는 것인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제28항에 있어서, 상기 전자파 공급수단은 UHF대의 전자파원으로부터의 전자파를 고역통과필터를 거쳐서 상기 전자파 방사안테나로 공급하는 것인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제28항에 있어서, 상기 전자파 공급수단은 UHF대 전자파원으로부터의 UHF대 전자파를 고역통과필터를 거쳐서 상기 전자파 방사안테나로 공급함과 동시에, 상기 UHF대 전자파원과는 다른 고주파전원에서 상기 UHF대 전자파의 주파수 1/2 이하의 주파수인 고주파전압을 저역통과필터를 거쳐서 상기 전자파 방사안테나로 공급하는 것인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
가스도입부 및 배기부를 갖는 진공실, 상기 진공실내에서 피가공시료를 유지하는 시료대, 상기 피가공시료의 표면과 수직방향으로 플라즈마 생성용의 자장을 형성하느ㅏㄴ 자장형성수단, 상기 피가공시료의 표면과 대향 배치된 접지전위의 평판상에 절연체를 거쳐서 마련된 여러개의 스트립라인으로 이루어지는 전자파 방사안테나 및, 상기 전자파 방사안테나로 상기 전자파를 공급하는 전자파 공급수단으을 포함하여 이루어지고, 상기 전자파 방사안테나에서 상기 진공실내로 방사된 상기 전자파와 상기 플라즈마 생성용의 자장의 상승작용에 의해서 상기 진공실내로 도입된 가스를 플라즈마화하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제34항에 있어서, 상기 자장형성수단은 솔레노이드코일에 의해서 상기 플라즈마 생성용의 자장을 형성하는 것인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제34항에 있어서, 상기 자장형성수단은 영구자석에 의해서 상기 플라즈마 생성용의 자장을 형성하는 것인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제34항에 있어서, 상기 자장형성수단은 영구자석과 상기 영구자석에 의해서 형성되는 자장의 분포를 제어하기 위한 솔레노이드코일에 의해서 상기 플라즈마 생성용의 자장을 형성하는 것인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제36항 또는 37항에 있어서, 상기 영구자석은 그 중앙부에 관통구멍을 갖는 원통형상의 영구자석이며, 그 직경이 상기 피가공시료 외경의 70∼150%의 범위내이고 또한, 그 두께가 상기 영구자석 직경이 10%∼100%의 범위내인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제36항∼38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 영구자석은 여러개의 소형영구자석을 근접배치하여 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제36항∼38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 영구자석은 상기 피가공시료의 표면과 수직인 방향으로 이동가능하게 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제34항∼40항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 여러개의 스트립라인은 상기 전자파 공급수단에 의한 상기 전자파 방사안테나로의 전자파 공급위치에서 바깥쪽을 향해서 방사형상으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제34항∼40항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 여러개의 스트립라인은 모두 직선상에서 서로 평행하게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제34항∼40항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자파 방사안테나로의 상기 전자파의 공급위치는 상기 전자파 방사안테나상에서의 상기 전자파의 전압 및 전류분포의 마디로 되는 위치 이외의 위치에 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제43항에 있어서, 상기 여러개의 스트립라인에는 각각 위상이 다른 전자파가 공급되고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제34항∼40항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 여러개의 스트립라인은 상기 전자파 방사안테나로의 상기 전자파 공급위치를 교차점으로 해서 방사형상으로 교차배치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제34항∼40항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 여러개의 스트립라인의 갯수는 3개 이상의 홀수개인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제34항∼46항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 여러개의 스트립라인은 모두 석영유리로 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제34항∼47항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 여러개의 스트립라인은 모두 그 길이를 상기 전자파의 1/4파장의 정수배인 길이인 ±20% 이내의 길이로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제34항∼48항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자파 방사안테나로의 상기 전자파의 공급위치 근방의 상기 전자파 방사안테나와 상기 시료대 사이에 원반형상의 도체판이 설치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제34항∼49항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자파 방사안테나가 상기 진공실의 내부공간과 석영창을 거쳐서 칸막이된 공간내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제50항에 있어서, 상기 석영창의 상기 진공실의 내부공간측에 상기 전자파 방사안테나를 구성하는 여러개의 스트립라인을 따라서 각각의 스트립라인의 라인폭의 100∼500%의 개구폭의 개구를 마련하여 이루어지는 접지전위의 도체판이 설치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제34항∼51항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시료대에 상기 피가공시료에 고주파전압을 인가하기 위한 고주파전압 공급수단 및 상기 피가공시료를 일정온도로 유지하기 위한 온도제어수단이 부설되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제34항∼52항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자파 공급수단에 의해서 상기 전자파 방사안테나로 공급되는 전자파의 주파수가 400M㎐∼2.5G㎐의 범위내로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.

※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.