KR100698739B1 - Plasma etcher - Google Patents

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    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching

Abstract

A plasma etching apparatus is provided to obtain a stable impedance of an upper plasma electrode and to reduce plasma loss by using a conductive adhesive. A plasma etching apparatus comprises a chamber, an upper plasma electrode(120) formed at the upper of the chamber, and a lower plasma electrode(110) formed at the lower of the chamber. The upper plasma electrode further includes a silicon plate(127), a subsidiary electrode(123) located on the silicon plate, and a conductive adhesive(125) located between the silicon plate and the subsidiary electrode. A groove of stepped shape is formed on the surface of the subsidiary electrode.

Description

플라스마 식각 장치{PLASMA ETCHER}Plasma Etching Equipment {PLASMA ETCHER}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라스마 식각 장치의 개략도이다1 is a schematic diagram of a plasma etching apparatus according to an embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라스마 식각 장치의 상부 플라스마 전극에서 플라스마의 형성 위치를 도시한 도면이다.2 is a view illustrating a plasma formation position in an upper plasma electrode of the plasma etching apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라스마 식각 장치의 상부 플라스마 전극에서 보조 전극과 실리콘 판간의 접착 방법을 도시한 도면이다.3 is a view illustrating a bonding method between the auxiliary electrode and the silicon plate in the upper plasma electrode of the plasma etching apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 플라스마 식각 장치에 관한 것으로서, 특히 반도체 소자나 액정 표시 장치의 제조 공정에 사용되는 플라스마 식각 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma etching apparatus, and more particularly, to a plasma etching apparatus used in a manufacturing process of a semiconductor device or a liquid crystal display.

일반적으로 박막 식각은 식각액을 이용하는 습식 식각(wet etch)과 식각 가스를 이용하는 건식 식각(dry etch)으로 대별된다. 플라스마 건식 식각 장치는 높은 에너지를 갖는 이온 입자들을 반도체 기판의 표면에 입사시켜 식각을 수행한다. 플라스마는 챔버의 상부 및 하부에 각각 위치한 상부 및 하부 플라스마 전극 사이에서 형성된다. 상부 플라스마 전극은 실리콘 판(silicon plate), 보조 전극 및 이 두 부분을 결합시켜주는 접착 물질로 구성되어 있다. 접착 물질로는 절연체로 이루어진 엘라스토머(elastomer)가 사용된다. In general, the thin film etching is roughly classified into a wet etch using an etchant and a dry etch using an etching gas. The plasma dry etching apparatus performs etching by injecting ion particles having high energy into the surface of the semiconductor substrate. Plasma is formed between the upper and lower plasma electrodes located respectively at the top and bottom of the chamber. The upper plasma electrode consists of a silicon plate, an auxiliary electrode and an adhesive material that joins the two parts. As the adhesive material, an elastomer made of an insulator is used.

그러나, 절연체로 이루어진 엘라스토머는 도체인 실리콘 판과 보조 전극 사이를 전기적으로 격리시켜 상부 플라스마 전극이 전극으로서 역할하는데 문제를 발생시킨다. 즉, 엘라스토머의 삽입으로 인하여 보조 전극과 실리콘 판이 전기적으로 분리되면 상부 플라스마 전극에서 플라스마 형성 위치가 보조 전극에 집중될 수 있어서 플라스마의 효율이 떨어진다. 게다가, 보조 전극에 플라스마가 집중되어 보조 전극이 열화되므로 보조 전극의 수명이 단축되는 문제가 발생한다. 또한, 보조 전극 주위에 발생한 플라스마로 인해 엘라스토머가 손상된다. However, an elastomer made of an insulator electrically isolates the conductor between the silicon plate and the auxiliary electrode, causing problems for the upper plasma electrode to serve as an electrode. That is, when the auxiliary electrode and the silicon plate are electrically separated by the insertion of the elastomer, the plasma formation position in the upper plasma electrode may be concentrated on the auxiliary electrode, thereby decreasing the efficiency of the plasma. In addition, since plasma is concentrated on the auxiliary electrode and the auxiliary electrode is deteriorated, the life of the auxiliary electrode is shortened. In addition, the plasma generated around the auxiliary electrode damages the elastomer.

또한, 엘라스토머로 보조 전극과 실리콘 판이 결합된 상부 플라스마 전극을 장시간 사용하면 마이크로 아킹(micro arcing) 현상이 확대되어 상부 플라스마 전극으로 인가되는 고주파 전력을 역방향으로 반사시키는 현상 즉, 라디오 주파수 반사 현상(radio frequency reflect effect)이 발생하게 된다. 그 결과, 고주파 전력이 불안정하게 되어 플라스마의 손실이 발생되며, 플라스마 식각 공정이 불안정하게 된다.In addition, when the upper plasma electrode in which the auxiliary electrode and the silicon plate are combined as an elastomer is used for a long time, the micro arcing phenomenon is expanded to reflect the high frequency power applied to the upper plasma electrode in the reverse direction, that is, the radio frequency reflection phenomenon (radio frequency reflecting effect). As a result, the high frequency power becomes unstable, resulting in plasma loss, and the plasma etching process becomes unstable.

본 발명의 기술적 과제는 플라스마 식각 공정의 효율을 향상할 수 있는 플라스마 식각 장치를 제공하는 것이다. The technical problem of the present invention is to provide a plasma etching apparatus that can improve the efficiency of the plasma etching process.

본 발명은 플라스마 식각 장치에 관한 것으로서, 챔버, 챔버 내의 상부 및 하부에 각각 설치되어 있는 상부 플라스마 전극 및 하부 플라스마 전극을 포함하 고, 상부 플라스마 전극은 실리콘 판, 실리콘 판 위에 설치되어 있는 보조전극, 그리고 실리콘 판과 보조전극 사이에 개재되어 있는 전도성 접착제를 포함할 수 있다.The present invention relates to a plasma etching apparatus, comprising a chamber, an upper plasma electrode and a lower plasma electrode respectively provided above and below the chamber, wherein the upper plasma electrode comprises a silicon plate, an auxiliary electrode provided on the silicon plate, And a conductive adhesive interposed between the silicon plate and the auxiliary electrode.

그리고, 전도성 접착제는 패키지 다이 본딩용 접착제로 하는 것이 바람직하다.The conductive adhesive is preferably an adhesive for package die bonding.

또한, 상부 및 하부 플라스마 전극에 플라스마 전압을 인가하는 고주파 전력 발진기를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a high frequency power oscillator for applying a plasma voltage to the upper and lower plasma electrodes.

또한, 보조 전극의 표면에는 계단 형상의 홈이 형성될 수 있다.In addition, a stepped groove may be formed on the surface of the auxiliary electrode.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.DETAILED DESCRIPTION Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라스마 식각 장치의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a plasma etching apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 플라스마 식각 장치(500)는 챔버(100), 상부 플라스마 전극(120), 하부 플라스마 전극(110) 및 고주파 전력 발진기(150)를 포함한다. As shown in FIG. 1, the plasma etching apparatus 500 includes a chamber 100, an upper plasma electrode 120, a lower plasma electrode 110, and a high frequency power oscillator 150.

챔버(100)는 플라스마 공정이 진행되는 공간이며, 챔버(100) 내부의 하부에는 하부 플라스마 전극(110)이 설치되어 있으며, 하부 플라스마 전극(110)은 반도 체 기판(200)이 안착되는 정전척(electro-static chuck) (110)의 역할도 동시에 한다.The chamber 100 is a space where a plasma process proceeds, and a lower plasma electrode 110 is installed in a lower portion of the chamber 100, and the lower plasma electrode 110 is an electrostatic chuck on which the semiconductor substrate 200 is seated. (electro-static chuck) 110 also plays a role.

챔버(100) 내부의 상부에는 상부 플라스마 전극(120)이 설치되어 있으며, 상부 플라스마 전극(120)은 상부 플라스마 전극(120)에 형성된 분사공(도시하지 않음)을 통해 챔버(100) 내부에 가스를 분사하는 역할을 수행할 수 있다. 상부 플라스마 전극(120)은 실리콘 판(127), 실리콘 판(127)의 가장 자리부 위에 설치되어 있는 보조 전극(123) 및 실리콘 판(127)과 보조 전극(123) 사이에 개재된 전도성 접착제(125)로 이루어진다. The upper plasma electrode 120 is installed in the upper portion of the chamber 100, and the upper plasma electrode 120 is a gas inside the chamber 100 through injection holes (not shown) formed in the upper plasma electrode 120. It can serve to spray. The upper plasma electrode 120 includes a silicon plate 127, an auxiliary electrode 123 provided on an edge of the silicon plate 127, and a conductive adhesive interposed between the silicon plate 127 and the auxiliary electrode 123. 125).

보조 전극(123)은 그래파이트로 이루어지며, 그래파이트는 전기전도도가 높은 물질이다. 따라서, 보조 전극(123)은 상부 플라스마 전극(120)의 전기전도도를 향상시키는 역할을 한다. 실리콘 판(127)은 도체로 이루어지며, 전도성 접착제(125)는 실리콘 판(127) 및 보조 전극(123)을 서로 부착시킨다.The auxiliary electrode 123 is made of graphite, and graphite is a material having high electrical conductivity. Therefore, the auxiliary electrode 123 serves to improve the electrical conductivity of the upper plasma electrode 120. The silicon plate 127 is made of a conductor, and the conductive adhesive 125 attaches the silicon plate 127 and the auxiliary electrode 123 to each other.

이러한 전도성 접착제(125)는 패키지 다이 본딩(package die bonding)용 접착제(125)를 사용하는 것이 바람직하다. 패키지 다이 본딩용 접착제(125)는 전도성이 우수하며, 전기 전도도는 3*10E-4 S/Cm에 해당한다. The conductive adhesive 125 preferably uses an adhesive 125 for package die bonding. The adhesive 125 for package die bonding has excellent conductivity, and the electrical conductivity corresponds to 3 * 10E-4 S / Cm.

그리고, 고주파 전력 발진기(150)는 상부 플라스마 전극(120) 및 하부 플라스마 전극(110)에 플라스마 전압을 인가한다.The high frequency power oscillator 150 applies a plasma voltage to the upper plasma electrode 120 and the lower plasma electrode 110.

이러한 플라스마 식각 장치(500)는 상부 플라스마 전극(120) 및 하부 플라스마 전극(110)에 의해 챔버(100) 내부에 발생한 플라스마를 이용하여 반도체 기판(200)의 식각 대상층을 식각한다.The plasma etching apparatus 500 etches the etching target layer of the semiconductor substrate 200 by using the plasma generated inside the chamber 100 by the upper plasma electrode 120 and the lower plasma electrode 110.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라스마 식각 장치의 상부 플라스마 전극에서 플라스마의 형성 위치를 도시한 도면이다.2 is a view illustrating a plasma formation position in an upper plasma electrode of the plasma etching apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시한 바와 같이, 플라스마 식각 장치(500)의 상부 플라스마 전극(120)은 도체인 보조 전극(123), 전도성 접착제(125) 및 도체인 실리콘 판(127)으로 구성되므로 단일의 도체로서 하나의 전극 역할을 할 수 있다. As shown in FIG. 2, the upper plasma electrode 120 of the plasma etching apparatus 500 is composed of the auxiliary electrode 123, which is a conductor, the conductive adhesive 125, and the silicon plate 127, which is a conductor. It can serve as one electrode.

이와 같이, 상부 플라스마 전극(120)이 단일의 도체로 구성되어 임피던스가 안정화되면 고주파 전력 발진기(150)에서 발생되어 상부 플라스마 전극(120) 및 하부 플라스마 전극(110)에 인가되는 고주파 전력의 리플렉트(reflect) 현상이 최소화되어 고주파 전력이 안정된다. As described above, when the upper plasma electrode 120 is composed of a single conductor and the impedance is stabilized, the high frequency electric power oscillator 150 is generated to reflect the high frequency power applied to the upper plasma electrode 120 and the lower plasma electrode 110. The high frequency power is stabilized by minimizing the reflect phenomenon.

또한, 상부 플라스마 전극(120)의 임피던스 안정화는 마이크로 아킹 현상을 억제한다. 마이크로 아킹 현상은 눈에 보이지 않는 미시적인 불꽃 튀김으로 도체들 사이에 이질적인 부도체가 삽입되어 있어 임피던스가 불안정하게 될 때 발생한다. In addition, the impedance stabilization of the upper plasma electrode 120 suppresses the micro arcing phenomenon. Micro arcing is an invisible microscopic spark fry that occurs when heterogeneous insulators are inserted between conductors, resulting in unstable impedance.

또한, 절연체인 엘라스토머를 사용한 경우에 보조 전극(123)을 중심으로 플라스마가 불안정하게 형성되던 모습과는 달리 본 발명의 일 실시예에 따른 플라스마 식각 장치(500)에 의해 발생한 플라스마(300)는 상부 플라스마 전극(120)의 전체 표면에 집중적으로 형성되어 플라스마 식각 공정에서 플라스마(300)의 손실은 최소화된다.In addition, unlike the state in which the plasma is unstable around the auxiliary electrode 123 when the elastomer is used as the insulator, the plasma 300 generated by the plasma etching apparatus 500 according to the embodiment of the present invention has an upper portion. It is concentrated on the entire surface of the plasma electrode 120 to minimize the loss of the plasma 300 in the plasma etching process.

또한, 전도성 접착제(125)는 패키지 다이 본딩용 접착제(125)이므로 금속성 오염물이 함유되어 있지 않아 상부 플라스마 전극(120)에 이물로 인한 오염을 발생 시키지 않는다.In addition, since the conductive adhesive 125 is an adhesive 125 for package die bonding, it does not contain metallic contaminants and thus does not cause contamination of the upper plasma electrode 120.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라스마 식각 장치의 상부 플라스마 전극에서 보조 전극과 실리콘 판간의 접착 방법을 도시한 도면이다.3 is a view illustrating a bonding method between the auxiliary electrode and the silicon plate in the upper plasma electrode of the plasma etching apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시한 바와 같이, 보조 전극(123) 내의 접착 면적을 증가시키기 위해 보조 전극(123)의 표면에는 복수개의 홈(330)이 구비되어 있다. 각각의 홈(330)의 모양은 계단 형상으로 만들어져 있어서 보조 전극(123)과 실리콘 판(127) 사이의 접착력을 강화한다. 또한, 보조 전극(123)의 접착 표면에 형성되어 있는 미세한 요철(도시하지 않음)은 접착력을 향상시킨다. 도 1에 도시한 바와 같이, 실리콘 판(127)과 보조 전극(123)은 전도성 접착제(125)가 보조 전극(123)의 홈에 주입된 상태에서 접착되어 있다. 이때, 주입 용량은 보조 전극(123) 내에 파인 홈의 부피보다 크게 하여 전도성 접착제(125)가 실리콘 판(127)과 전면적으로 접착이 되도록 한다.As shown in FIG. 3, a plurality of grooves 330 are provided on the surface of the auxiliary electrode 123 to increase the adhesion area in the auxiliary electrode 123. The shape of each groove 330 is made in a step shape to enhance the adhesive force between the auxiliary electrode 123 and the silicon plate 127. Further, minute unevenness (not shown) formed on the adhesive surface of the auxiliary electrode 123 improves the adhesive force. As shown in FIG. 1, the silicon plate 127 and the auxiliary electrode 123 are bonded while the conductive adhesive 125 is injected into the groove of the auxiliary electrode 123. In this case, the injection capacitance is greater than the volume of the grooves in the auxiliary electrode 123 so that the conductive adhesive 125 is fully adhered to the silicon plate 127.

보조 전극(123)과 실리콘 판(127)이 전면적으로 접착되는 부분의 측면은 모따기 공정으로 마무리 되어 있어 접착 시 압축 응력에 의해 밀려 나온 전도성 접착제(125)가 잔존하지 않는다. 따라서, 보조 전극(123)과 실리콘 판(125)의 접착력은 더 향상된다.The side surface of the part where the auxiliary electrode 123 and the silicon plate 127 are bonded to each other is finished by a chamfering process, so that the conductive adhesive 125 pushed out by the compressive stress during adhesion does not remain. Therefore, the adhesion between the auxiliary electrode 123 and the silicon plate 125 is further improved.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라스마 식각 장치에는 전도성 접착제를 사용함으로써 상부 플라스마 전극이 단일의 도체로 구성되도록 한다. 그 결과, 상부 플라스마 전극의 임피던스가 안정화되어 보조 전극에 플라스마가 집중되는 현상이 발생하지 않는다. 또한, 임피던스의 안정화에 의해 장시간 사용에 따른 마이크로 아킹 현상이 발생하지 않아 고주파 전력이 안정된다. 따라서, 상부 플라스마 전극에서 발생하던 플라스마 손실이 감소되어 플라스마 식각 공정의 효율이 높아진다.The plasma etching apparatus according to the embodiment of the present invention uses a conductive adhesive so that the upper plasma electrode is composed of a single conductor. As a result, the impedance of the upper plasma electrode is stabilized so that the phenomenon of plasma concentration on the auxiliary electrode does not occur. In addition, due to the stabilization of the impedance, micro arcing does not occur due to long-term use, and high frequency power is stabilized. Therefore, the plasma loss generated at the upper plasma electrode is reduced, thereby increasing the efficiency of the plasma etching process.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여는 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims also fall within the scope of the present invention.

Claims (4)

챔버,chamber, 상기 챔버 내의 상부 및 하부에 각각 설치되어 있는 상부 플라스마 전극 및 하부 플라스마 전극을 포함하고,An upper plasma electrode and a lower plasma electrode respectively installed on upper and lower portions of the chamber, 상기 상부 플라스마 전극은 실리콘 판, 상기 실리콘 판 위에 설치되어 있는 보조전극, 그리고 상기 실리콘 판과 상기 보조전극 사이에 개재되어 있는 전도성 접착제를 포함하고,The upper plasma electrode includes a silicon plate, an auxiliary electrode provided on the silicon plate, and a conductive adhesive interposed between the silicon plate and the auxiliary electrode, 상기 보조 전극의 표면에는 계단 형상의 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라스마 식각 장치.Plasma etching apparatus, characterized in that the step-shaped groove is formed on the surface of the auxiliary electrode. 제1항에서,In claim 1, 상기 전도성 접착제는 패키지 다이 본딩용 접착제인 플라스마 식각 장치.Wherein the conductive adhesive is an adhesive for package die bonding. 제1항에서,In claim 1, 상기 상부 및 하부 플라스마 전극에 플라스마 전압을 인가하는 고주파 전력 발진기를 더 포함하는 플라스마 식각 장치.And a high frequency power oscillator for applying a plasma voltage to the upper and lower plasma electrodes. 삭제delete
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KR20010070484A (en) * 2000-01-11 2001-07-25 엔도 마코토 Plasma processing apparatus

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