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KR100269605B1 - 웨이퍼의 식각균일성을 향상시키는 건식각장치 - Google Patents

웨이퍼의 식각균일성을 향상시키는 건식각장치 Download PDF

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KR100269605B1
KR100269605B1 KR1019970065825A KR19970065825A KR100269605B1 KR 100269605 B1 KR100269605 B1 KR 100269605B1 KR 1019970065825 A KR1019970065825 A KR 1019970065825A KR 19970065825 A KR19970065825 A KR 19970065825A KR 100269605 B1 KR100269605 B1 KR 100269605B1
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Abstract

본 발명은 TMP가 장착된 반응성 이온식각장치에서 공정조건을 조정하여 웨이퍼의 식각균일성을 향상시키는 건식각장치에 관한 것으로 종래의 반응성 이온식각장치내에 TMP를 장착한 상태에서 식각작업을 진행하는 경우 웨이퍼 전체면의 식각 균일도가 급격히 저하되어 반응성 이온식각장치내에는 TMP를 장착하여 사용하지 못하는 문제점이 있었던 바 본 발명은 반응성 이온식각장치내에 TMP를 장착한 상태에서 상부전극과 하부전극을 적절한 간격으로 이격하고 플라즈마 가스가 웨이퍼에 균일하게 작용하도록 배출압력과 공정 챔버내의 압력을 형성하여 웨이퍼의 식각 균일성을 향상시키는 잇점이 있는 건식각장치이다.

Description

웨이퍼의 식각균일성을 향상시키는 건식각장치{Dry etcher to improve uniformity of wafer}
본 발명은 웨이퍼의 식각균일성을 향상시키는 건식각장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 TMP(Turbo molecular pump)가 장착된 반응성 이온식각장치(Reactive ion etching)에서 공정조건을 조정하여 웨이퍼의 식각균일성을 향상시키는 건식각장치에 관한 것이다.
일반적으로 Si3N4로 이루어진 박막을 식각하기 위해서는 도 1에서 도시된 바와 같은 반응성 이온식각장치가 사용된다. 상기 반응성 이온식각장치는 공정이 진행되는 공정 챔버(1)내의 상측에 형성되는 상부전극(3)과, 상기 상부전극(3)의 내측에 형성되어 공정챔버(1)내의 압력을 조절하는 배트 밸브(vat valve)(미도시)와, 상기 상부전극(3)과 일정간격을 유지하고 상부면에 웨이퍼(5)가 안착되는 하부전극(7)과, 상기 공정 챔버(1)내의 공정가스를 배출하기 위한 펌프(9)로 구성된다.
이러한 상기 반응성 이온식각 장치 내에서의 공정조건은 공정 챔버내의 압력을 400mT로 유지하고 상부 전극(3)과 하부 전극(7)과의 간극을 1.5cm로 형성하므로써 식각면의 고균일도(High uniformity)를 얻을 수 있다.
이때 상기 반응성 이온식각장치의 펌프(9)에 반응가스의 배출을 향상시키는 TMP를 장착한 상태에서 동일한 공정조건으로 식각작업을 진행하면 균일도가 약 10 % 정도로 저하되어 불균일한 식각이 진행된다.
즉, 펌프(9)에 장착된 TMP에 의하여 공정 챔버(1)내의 공정가스를 방출하는 배출력이 증대되고 이러한 배출력에 의하여 하부 전극에 안착된 웨이퍼(5)의 주변으로 공정가스와 상호 작용된 플라즈마가 집중되어 웨이퍼(5)의 테두리 부분에서의 식각은 활발하게 진행되고 웨이퍼의 중앙부에서는 식각이 느려져 전체적인 균일도가 저하된다.
따라서, 종래의 반응성 이온식각장치 내에 TMP를 장착한 상태에서 식각작업을 진행하는 경우 웨이퍼 전체면의 식각 균일도가 급격히 저하되어 반응성 이온식각장치 내에는 TMP를 장착하여 사용하지 못하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 반응성 이온식각장치 내에 TMP를 장착한 상태에서 상부전극과 하부전극의 간격을 적절한 간격으로 이격하고 플라즈마 가스가 웨이퍼에 균일하게 작용하도록 배출압력과 공정 챔버내의 압력을 형성하여 웨이퍼의 식각 균일성을 향상시키는 건식각장치를 제공하는데 있다.
따라서, 본 발명은 상기의 목적을 달성하고자, 공정이 진행되는 공정 챔버내의 상측에 형성되는 상부전극과, 상기 상부전극의 내측에 형성되어 공정챔버내의 압력을 조절하는 배트 밸브(vat valve)와, 상기 상부전극과 일정 간격을 유지하고 상부면에 웨이퍼가 안착되는 하부전극과, 상기 공정 챔버내의 공정가스를 배출하기 위한 펌프와, 상기 펌프에 연결되어 공정 가스에 대한 배출력을 증대시키는 TMP(Turbo molecular pump)로 구성되며, 상기 상부 및 하부 전극의 간격을 1.5㎝ 이하로 하며, 상기 공정챔버의 압력을 450mT 이상 유지되도록 하여 웨이퍼 표면에 공정가스가 균일하게 분포되도록 한 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래의 반응성 이온식각장치를 도시한 구성도이고,
도 2는 본 발명의 반응성 이온식각장치를 도시한 구성도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1, 101 : 공정 챔버, 3, 103 : 상부 전극,
5 : 웨이퍼, 7, 105 : 하부 전극,
9, 107 : 펌프, 109 : TMP.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 반응성 이온식각장치를 도시한 구성도이다.
식각공정이 진행되는 공정 챔버(101)내의 상측에 RF가 인가되는 상부전극(103)이 형성되고 상기 공정 챔버(101)내의 일측에 압력을 450mT 이상으로 유지하는 배트 밸브(미도시)가 형성된다.
또한 상기 상부전극(103)과 대응되는 하부전극(105)이 형성되어 상부면에 웨이퍼(5)가 안착된다.
한편 상기 하부전극(105)과 인접된 위치에 공정가스를 배출하는 펌프(107)가 형성된다. 이러한 펌프(107)는 TMP(109)와 상호 연결되어 상기 공정 챔버(101)내의 공정가스 배출력을 증가시킨다.
이때 상기 하부전극(105)과 상부전극(103)이 상호 이격되는 거리는 약 1.5 cm이하가 되도록 하며 공정 챔버(101)내에 유입되는 공정 가스인 CF4와 O2는 유량비가 12 : 1 이 되도록하여 Si3N4로 이루어진 웨이퍼의 박막 식각시의 균일도를 향상시킨다.
본 발명의 반응성 이온식각장치에 의한 웨이퍼 식각과정을 알아보면 다음과 같다.
도면을 참조하면 공정 챔버(101)내의 하부전극(105) 상부면에 안착된 웨이퍼(5)를 식각하기 위해서 상기 하부전극(105)과 일정거리이상 이격되어 형성된 상부전극(103)에 RF가 인가되어 공정챔버(101)내에 유입되는 공정가스와 상호 반응하면서 플라즈마를 생성하고 이러한 플라즈마가 웨이퍼(5)측으로 이송되면서 웨이퍼(5)가 식각된다.
이때 상기 공정 챔버(101)내에 형성된 TMP(109)에 의하여 플라즈마 가스가 배출되는 시간이 단축되고 이에 따라 플라즈마 가스가 웨이퍼(5)에 작용하여 식각하는 시간도 단축되어 전체면의 불균일하게 식각될 수 있다.
따라서 이러한 TMP(109)의 장착에 의한 공정 챔버(101)내의 압력변화에 대응하기 위하여 공정 챔버(101)내의 압력과 상기 상부전극(103)과 하부전극(105)간의 상호 이격된 거리를 조절하여 웨이퍼(5)의 표면에 균일하게 플라즈마 가스가 도달하도록 플라즈마 가스의 전달속도를 조절한다.
즉, 상부전극(103)과 하부전극(105)간의 이격거리를 웨이퍼(5)의 전체면에 플라즈마 가스가 고르게 도달하도록 충분히 가깝게 하되 플라즈마 가스가 웨이퍼(5)에 전달되어 식각될 수 있는 정도의 시간을 확보하도록 거리를 형성한다.
이러한 상부전극(103)과 하부전극(105)간의 거리는 약 1.5cm이내가 적당하다.
이러한 이격거리는 공정챔버(101)내의 압력에도 영향을 받으며 1.5cm이내로 상·하부전극(103)(105)이 이격된 상태에서는 TMP(109)의 배출압으로 플라즈마 가스가 배출되는 시간을 적절히 유지하기 위하여 공정 챔버(101) 내부의 압력을 약 450mT 이상으로 유지함이 바람직하다.
따라서 상기 배출압과 공정 챔버(101)내의 압력 차에 의하여 플라즈마 가스의 배출시간이 웨이퍼(5)의 식각작업을 균일하게 수행 할 수 있도록 조절된다.
한편, 공정 챔버(101)내에 유입되는 공정 가스인 CF4와 O2는 유량비를 12 : 1 이 되도록하여 Si3N4로 이루어진 박막 식각시의 균일도를 향상시키도록 한다.
상기에서 상술된 바와 같이, 본 발명은 반응성 이온식각장치 내에 TMP를 장착한 상태에서 상부전극과 하부전극을 적절한 간격으로 이격하고 플라즈마 가스가 웨이퍼에 균일하게 작용하도록 배출압력과 공정 챔버내의 압력을 형성하여 웨이퍼의 식각 균일성을 향상시키는 잇점이 있다.

Claims (2)

  1. 공정이 진행되는 공정 챔버내의 상측에 형성되는 상부전극과;
    상기 상부전극의 내측에 형성되어 공정챔버내의 압력을 조절하는 배트 밸브(vat valve)와;
    상기 상부전극과 일정 간격을 유지하고 상부면에 웨이퍼가 안착되는 하부전극과;
    상기 공정 챔버내의 공정가스를 배출하기 위한 펌프와;
    상기 펌프에 연결되어 공정 가스에 대한 배출력을 증대시키는 TMP(Turbo molecular pump)로 구성되며,
    상기 상부 및 하부 전극의 간격을 1.5㎝ 이하로 하며, 상기 공정챔버의 압력을 450mT 이상 유지되도록 하여 상기 웨이퍼 표면에 공정가스가 균일하게 분포되도록 한 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 식각균일성을 향상시키는 건식각장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 공정챔버로 공급되는 공정가스인 CF4와 O2는 12 : 1 의 유량비로 상기 공정챔버내에 유입되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 식각균일성을 향상시키는 건식각장치
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