KR20040022927A - Semiconductor Etching System having Disc Sealing Plate - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A semiconductor etching apparatus mounted with a disc-type sealing plate is provided to accomplish etch uniformity on the surface of a wafer by making the flow of etch gas inside an etching chamber uniform. CONSTITUTION: A cylindrical etching chamber(102) includes a pumping port(106), made of a wall. A gas supply unit(101) supplies necessary gas for an etching process to the etching chamber. A cylindrical cathode supports the wafer(104), located in the center of the lower surface in the cylindrical etching chamber. A gas exhaust unit(105) absorbs the residual gas in the etching chamber and byproducts through the pumping port. Two disc-type sealing plates(201) contact the inner wall of the cylindrical etching chamber and the outer surface of the cylindrical cathode, contacting each other. A plurality of gas exhaust holes are uniformly formed on the surface of the cylindrical sealing plates.

Description

원판형 밀폐판을 장착한 반도체 식각 장치{Semiconductor Etching System having Disc Sealing Plate}Semiconductor Etching System with Disc Sealing Plate

본 발명은 반도체 식각 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 원판형 밀폐판을 장착한 반도체 식각 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor etching apparatus, and more particularly, to a semiconductor etching apparatus equipped with a disc-shaped sealing plate.

식각(Etching)의 방법은 크게 습식 식각(Wet Etching)과 건식 식각(Dry Etching) 두가지로 나눌수 있으며, 습식 식각은 소자의 최소 선폭이 수백 내지 수십 μ대의 LSI시대에 범용으로 적용되었으나, VLSI, ULSI 소자에는 등방성 식각이 보이는 집적도의 한계 때문에 거의 사용되지 않고 있다. 건식 식각 기술은 플라즈마(Plasma), 가스, 진공 등의 상태를 어떻게 만드는가에 따라서 식각 성능이 달라진다.There are two types of etching methods, wet etching and dry etching, and wet etching has been widely applied in the LSI era when the minimum line width of the device is in the range of several hundreds to several tens of μs. The device is rarely used due to the limitation of the degree of integration exhibiting isotropic etching. Dry etching technology depends on how the plasma, gas and vacuum are made.

도 1은 종래 반도체 식각 장치의 개략도이다. 가스 공급부(101)에서 에칭 챔버(102) 내에 공급되는 가스에 의해 캐소드(103) 위의 웨이퍼(104)가 식각된다. 잔류 가스와 에칭 부산물은 펌핑 포트(106)를 통해서 가스 배기부(105)에 흡입된다. 그런데 펌핑 포트(106)는 에칭 챔버(102)의 한쪽 영역에 위치한 버터플라이 방식의 밀폐판(107)의 회전을 통해서 펌핑 포트(106)를 개방 또는 밀폐하고, 에칭 챔버(102) 내부의 가스 압력이 조절되므로, 가스 공급부(101)에서 공급된 가스의 흐름이 펌핑 포트가 있는 영역에서는 원활하게 이루어져 식각이 활발히 이루어지는 반면, 그 반대 쪽은 와류가 발생하고, 가스의 흐름이 원활하지 못하여 식각이 상대적으로 덜 이루어진다. 따라서 웨이퍼 표면 식각의 균일성(uniformity)이 불량해지는 단점이 있었다.1 is a schematic diagram of a conventional semiconductor etching apparatus. The wafer 104 on the cathode 103 is etched by the gas supplied from the gas supply 101 into the etching chamber 102. Residual gas and etch byproducts are sucked into the gas exhaust 105 through the pumping port 106. However, the pumping port 106 opens or closes the pumping port 106 through the rotation of a butterfly-type sealing plate 107 located in one region of the etching chamber 102, and the gas pressure inside the etching chamber 102. Because of this, the flow of the gas supplied from the gas supply unit 101 is smoothly etched in the region where the pumping port is active, while the vortex occurs on the opposite side, and the flow of the gas is not smooth, so the etching is relatively Is made less. Therefore, there is a disadvantage in that the uniformity of the wafer surface etching is poor.

따라서, 본 발명은 에칭 챔버 내의 가스의 흐름을 고르게 하여 에치율(etch rate)을 고르게 함으로써, 웨이퍼 표면에서의 식각의 균일화를 달성함을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to achieve uniformity of etching on the wafer surface by equalizing the flow of gas in the etching chamber to even the etch rate.

도 1은 종래 반도체 식각 장치의 개략도이고,1 is a schematic diagram of a conventional semiconductor etching apparatus,

도 2a은 본 발명에 의한 반도체 식각 장치의 원판형 밀폐판의 평면도이고,2A is a plan view of a disc-shaped sealing plate of a semiconductor etching apparatus according to the present invention,

도 2b는 상부 원판형 밀폐판이 회전하여 개스 배출구를 일부 밀폐한 평면도이고,FIG. 2B is a plan view in which the upper disc-shaped sealing plate rotates to partially seal the gas outlet port; FIG.

도 3은 본 발명에 의한 반도체 식각 장치의 개략도이다.3 is a schematic view of a semiconductor etching apparatus according to the present invention.

※ 도면의 주요부분에 대한 간단한 설명 ※※ Brief description of the main parts of the drawing ※

101: 가스 공급부 102: 에칭 챔버101: gas supply 102: etching chamber

103: 캐소드 104: 웨이퍼103: cathode 104: wafer

105: 가스 배기부 106: 펌핑 포트105: gas exhaust portion 106: pumping port

107: 밀폐판 201: 원판형 밀폐판107: sealing plate 201: disk-shaped sealing plate

202: 가스 배출구 203: 중심 홀202: gas outlet 203: center hole

301: 로드락 챔버 302: 웨이퍼 지지대301: load lock chamber 302: wafer support

310: 에칭 챔버 출입구310: etching chamber entrance

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 식각 장치는 벽체로 형성되고 펌핑포트를 구비한 원통형의 에칭 챔버와, 에칭 챔버에 에칭에 필요한 가스를 공급하는 가스 공급부와, 원통형 에칭 챔버 내부 하부면의 중앙 위치하여 웨이퍼를 지지하는 원통형의 캐소드와, 펌핑포트를 통해 에칭 챔버 내부의 잔류 가스 및 부산물을 흡입하는 가스 배기부, 및 원통형 에칭 챔버의 내부 벽과 원통형 캐소드의 외부면에 접하고, 표면에 고르게 다수의 가스 배출구가 형성되고 서로 접하는 두개의 원판형 밀폐판을 포함하고, 두개의 원판중 하나는 챔버에 고정되고 다른 하나는 회전할 수 있도록 형성되어 가스 배출구와 펌핑포트를 통해 챔버 내부의 잔류 가스 및 부산물이 상기 가스 배기부로 흡입되는 것을 특징으로 한다.The semiconductor etching apparatus according to the present invention for achieving the above object is a cylindrical etching chamber formed of a wall and provided with a pumping port, a gas supply for supplying the gas required for etching to the etching chamber, and the lower surface of the inner surface of the cylindrical etching chamber A cylindrical cathode positioned centrally to support the wafer, a gas exhaust for sucking residual gas and by-products inside the etching chamber through a pumping port, and an inner wall of the cylindrical etching chamber and an outer surface of the cylindrical cathode, the surface being evenly A plurality of gas outlets are formed and comprise two disc-shaped sealing plates which are in contact with each other, one of the two discs being fixed to the chamber and the other being rotatable so that the remaining gas inside the chamber through the gas outlet and the pumping port. And by-products are sucked into the gas exhaust.

양호하게는, 원판의 가스 배출구는 중심을 향하는 부채꼴 형상인 것을 특징으로 한다.Preferably, the gas outlet of the disc is characterized by having a fan shape toward the center.

또한 양호하게는, 서로 접하는 두개의 원판중 상부의 원판이 회전할 수 있도록 형성된 것을 특징으로 한다.Also preferably, the upper disk of the two disks in contact with each other is formed so as to rotate.

이하, 도면을 중심으로 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 2a은 본 발명에 의한 반도체 식각 장치의 원판형 밀폐판의 평면도이다. 원판형 밀폐판(201)은 표면에 다수의 부채꼴 형상의 가스 배출구(202)가 구비되어 있다. 원판형 밀폐판(201)의 중앙 내부에는 또한 중심 홀(203)이 있다. 원판형 밀폐판(201)의 외측부는 에칭 챔버(도시안됨)의 내측 벽에 접하고, 중심 홀(203)의 외측부는 에칭 챔버의 캐소드(도시안됨)와 접한다.2A is a plan view of a disc-shaped sealing plate of a semiconductor etching apparatus according to the present invention. The disk-shaped sealing plate 201 is provided with a plurality of fan-shaped gas outlet 202 on the surface. There is also a center hole 203 inside the center of the disc-shaped sealing plate 201. The outer side of the disc-shaped sealing plate 201 abuts the inner wall of the etching chamber (not shown), and the outer side of the center hole 203 abuts the cathode (not shown) of the etching chamber.

도 2b는 상부 원판형 밀폐판이 회전하여 가스 배출구를 일부 밀폐한 평면도이다. 원판형 밀폐판(201)은 두개가 서로 접하고 그 중 하나가 회전하여 가스 배출구(202)의 크기를 조절한다.2B is a plan view in which the upper disk-shaped sealing plate is rotated to partially seal the gas outlet. The disc-shaped sealing plate 201 is in contact with each other and one of them rotates to adjust the size of the gas outlet (202).

도 3은 본 발명에 의한 반도체 식각 장치의 개략도이다. 웨이퍼는 웨이퍼 캐리어(도시안됨)에 담긴 채로 작업자에 의해 반도체 식각 장치로 운반된다. 이후 웨이퍼는 반도체 식각 장치의 로드락 챔버(301)의 웨이퍼 지지대(302) 위에 올려진다. 로드락 챔버(301)에서는 에칭의 예비 환경이 조성된다. 에칭 챔버 출입구(310)를 통해서 웨이퍼(104)가 에칭 챔버(102)로 이송되면 에칭 작업이 진행된다. 가스 공급부(101)에서는 에칭에 필요한 가스를 에칭 챔버(102)에 공급한다.3 is a schematic view of a semiconductor etching apparatus according to the present invention. The wafer is transported by the operator to the semiconductor etching apparatus while contained in a wafer carrier (not shown). The wafer is then placed on the wafer support 302 of the load lock chamber 301 of the semiconductor etching apparatus. In the load lock chamber 301, a preliminary environment for etching is created. An etching operation is performed when the wafer 104 is transferred to the etching chamber 102 through the etching chamber entrance 310. The gas supply part 101 supplies the gas required for etching to the etching chamber 102.

폴리 실리콘(Poly Silicon)의 에칭에는 주로 Cl2, F화합물, Br화합물이 쓰이며, SiO2의 에칭에는 주로 CF4가 사용된다. 이러한 가스들은 웨이퍼(104) 표면에서 탄성 또는 비탄성 충돌하여 웨이퍼를 식각하게 되며, 에칭에 사용되지 않은 잔류 가스 및 부산물들은 상부 원판형 밀폐판(201a)와 하부 원판형 밀폐판(201b)에 의해 형성된 가스 배출구(도시안됨)을 통하여 펌핑 포트(106)로 배출된다. 가스 배기부(105)는 펌핑 포트(106)와 연결되어 에칭 챔버(102)의 잔류 가스 및 부산물을 흡입한다.Cl 2 , F compounds and Br compounds are mainly used for etching polysilicon, and CF 4 is mainly used for etching SiO 2 . These gases collide elastically or inelastically at the surface of the wafer 104 to etch the wafer, and residual gases and by-products not used for etching are formed by the upper disc sealing plate 201a and the lower disc sealing plate 201b. It is discharged to the pumping port 106 through the gas outlet (not shown). The gas exhaust 105 is connected to the pumping port 106 to suck in residual gas and by-products of the etching chamber 102.

하부 원판형 밀폐판(201b)은 에칭 챔버(102)의 벽체에 고정되어 있으며, 상부 원판형 밀폐판(201a)은 회전이 가능하다. 이렇게 상부 원판형 밀폐판(201a)가 회전함으로써 가스 배출구(도시안됨)의 크기를 조절하여 펌핑 포트(106)을 통해 배출되는 가스의 흐름을 조절함으로써, 에칭의 정도를 조절하게 된다. 또한 가스 배출구(도시안됨)는 도 2a 및 도 2b에서와 같이 원판형 밀폐판에 고르게 형성되어, 가스의 흐름이 웨이퍼의 방향에 의존함이 없이 고르게 형성되어 에칭의 균일화가 달성된다.The lower disc closed plate 201b is fixed to the wall of the etching chamber 102, and the upper disc closed plate 201a is rotatable. As such, the upper disc-shaped sealing plate 201a rotates to adjust the size of the gas discharge port (not shown) to control the flow of the gas discharged through the pumping port 106, thereby controlling the degree of etching. In addition, the gas outlet (not shown) is formed evenly in the disk-shaped sealing plate as shown in Figs. 2A and 2B, so that the flow of gas is formed evenly without depending on the direction of the wafer, so that uniformity of etching is achieved.

상부 원판형 밀폐판(201a)을 에칭 챔버(102)의 벽체에 고정시키고, 하부 원판형 밀폐판(201b)을 회전하도록 할 수도 있으나, 하부 원판형 밀폐판(201b)을 고정하고 상부 원판형 밀폐판(201a)을 회전시키는 것이 좋다. 왜냐하면, 상부 원판형 회전판(201a)에 의한 하중때문에 상부 원판형 밀폐판(201a)과 하부 원판형 밀폐판(201b)이 보다 잘 밀착된다.The upper disc closed plate 201a may be fixed to the wall of the etching chamber 102 and the lower disc closed plate 201b may be rotated, but the lower disc closed plate 201b may be fixed and the upper disc closed plate It is preferable to rotate the plate 201a. Because of the load by the upper disk rotating plate 201a, the upper disk sealing plate 201a and the lower disk sealing plate 201b are in close contact with each other.

식각을 끝낸 웨이퍼(104)는 에칭 챔버 출입구(310)을 거쳐 다시 로드락 챔버(301)를 거쳐 다음 공정이 진행된다.After etching, the wafer 104 passes through the etching chamber entrance 310, and then passes through the load lock chamber 301 to proceed to the next process.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 발명의 실시는 이해를 돕기 위해 특정 예를 예시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것이 아니다. 여기에 개시된 실시예 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변화 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 또한, 이러한 기술적 사상은 반도체 식각 공정 이외에도 가스를 이용하고 배출하여야 하는 공정 이를 테면 확산, CVD, 스퍼터등의 공정에도 적용가능함은 당연하다.On the other hand, the practice of the invention disclosed in the specification and drawings are merely illustrative of specific examples for ease of understanding and are not intended to limit the scope of the invention. It is apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention can be carried out in addition to the embodiments disclosed herein. In addition, the technical concept is also applicable to processes such as diffusion, CVD, sputtering, etc. in addition to the semiconductor etching process to use and discharge gas.

본 발명에 의하면 에칭 챔버 내의 가스의 흐름을 고르게 하여 에치율(etch rate)을 고르게 함으로써, 웨이퍼 표면에서의 식각의 균일화를 달성할 수 있다.According to the present invention, the uniformity of etching on the surface of the wafer can be achieved by uniformly etch rate by uniformly flowing the gas in the etching chamber.

Claims (3)

벽체로 형성되고 펌핑포트를 구비한 원통형의 에칭 챔버;A cylindrical etching chamber formed of a wall and having a pumping port; 상기 에칭 챔버에 에칭에 필요한 가스를 공급하는 가스 공급부;A gas supply unit supplying a gas required for etching to the etching chamber; 상기 원통형 에칭 챔버 내부 하부면의 중앙 위치하며 웨이퍼를 지지하는 원통형의 캐소드;A cylindrical cathode positioned at the center of the inner bottom surface of the cylindrical etching chamber and supporting the wafer; 상기 펌핑포트를 통해 상기 에칭 챔버 내부의 잔류 가스 및 부산물을 흡입하는 가스 배기부; 및A gas exhaust unit configured to suck residual gas and by-products inside the etching chamber through the pumping port; And 상기 원통형 에칭 챔버의 내부 벽과 상기 원통형 캐소드의 외부면에 접하고, 표면에 고르게 다수의 가스 배출구가 형성되고 서로 접하는 두개의 원판형 밀폐판;Two disk-shaped sealing plates which contact the inner wall of the cylindrical etching chamber and the outer surface of the cylindrical cathode and have a plurality of gas outlets evenly formed on the surface and in contact with each other; 을 포함하고,Including, 상기 두개의 원판 중 하나는 상기 챔버에 고정되고 다른 하나는 회전할 수 있도록 형성되어 상기 가스 배출구와 상기 펌핑포트를 통해 챔버 내부의 잔류 가스 및 부산물이 상기 가스 배기부로 흡입되는 것을 특징으로한 반도체 식각 장치.One of the two disks is fixed to the chamber and the other is formed so as to rotate the semiconductor etching, characterized in that the remaining gas and by-products in the chamber is sucked into the gas exhaust through the gas outlet and the pumping port Device. 제 1항에 있어서, 상기 원판의 가스 배출구는 중심을 향하는 부채꼴 형상인 것을 특징으로 하는 반도체 식각 장치.The semiconductor etching apparatus of claim 1, wherein the gas outlet of the disc has a fan shape toward the center. 제 1항에 있어서, 상기 서로 접하는 두개의 원판중 상부의 원판이 회전할 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 식각 장치.The semiconductor etching apparatus of claim 1, wherein an upper disk of the two disks in contact with each other is rotatable.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101305010B1 (en) * 2011-11-30 2013-09-05 주식회사 케이씨텍 Apparatus of treating a substrate in a single wafertype

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