KR20050010267A - 식각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 가스분사부를 포함하는 식각장치에 관한 것으로서, 상기 가스분사부는 적어도 하나의 가스공급공을 갖는 가스공급부와 상기 가스공급부와 대향하여 이격설치되고, 상기 가스공급공에 대응하여 일면으로부터 돌출한 돌출부와, 상기 돌출부와 이격되게 마련된 복수의 제1스분배공을 갖는 제1가스분배부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 식각장치 내에 공정가스가 균일하게 공급되는 식각장치가 제공된다.

Description

식각장치 {Etching Apparatus}

본 발명은 식각장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 식각장치 내에 공정가스가 균일하게 공급되는 식각장치에 관한 것이다.

반도체공정에 있어서, 반도체 웨이퍼상의 산화층을 식각하기 위한 방법에는 대표적으로 건식식각과 습식식각이 있다. 건식식각은 진공챔버의 내부에 기판을 위치시키고 그 진공챔버의 내부에 공정가스를 주입시킨 상태에서 상부 및 하부전극에 전원을 인가하여 상부전극과 하부전극 사이에 발생되는 플라즈마에 의해 웨이퍼상의 산화층을 제거하는 방식이다.

습식 박막식각은 용기에 산성용액을 채운 후 식각하고자 하는 웨이퍼를 일정시간 담그게 되면 산화층이 산성용액에 의해 제거되는 방식이다. 본 발명은 상술한 식각방법 중 건식식각방법에 이용되는 식각장치에 관한 것이다.

도 4는 종래기술에 의한 건식식각장치의 가스분사부(100)의 절개면을 도시한 절개도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 종래기술에 의한 건식식각장치의 가스분사부(100)는 식각장치의 외부로부터 가스를 공급하는 공급도관(300)과, 가스공급공(210)을 갖는 가스공급부(200)와, 가스공급부(200)에 대향하여 이격설치되는 제1가스분배부(300)와, 제1가스분배부(300)와 대향하여 이격설치되는 제2가스분배부(400)를 포함한다.

공급도관(300)은 가스공급부(200)의 가스공급공(210)과 연통되어 설치되고, 식각장치의 외부에 마련된 펌프(미도시)에 의해 펌핑되는 반응가스의 통로가 된다.

가스공급부(200)는 적어도 하나의 가스공급공(210)이 형성된 원판형상으로 마련되고, 외부의 Rf파워(미도시)가 인가되어 가스분사부(100)가 식각장치 내에서 하나의 전극을 형성하도록 도체로 마련된다.

상술한 가스분사부(100)는 가스공급부(200)로부터 공정가스의 균일성을 확보하지 못하므로 이를 조정해 주기 위해 여러 단계의 분배부가 필요하다. 따라서, 제1 및 제2가스분배부(300, 400)가 필요하고, 제1 및 제2가스분배부(300, 400)는 이에 따라 가스공급부(200)에 대응하여 원판형상으로 마련된다. 각 원판의 내부에는 일정한 소정 간격을 두고 가스분배공(310, 410)이 형성된다. 이때, 제1가스분배부(300)와 제2가스분배부(400)의 각 가스분사공(310, 410)은 동일한 수직선상에 위치하지 않도록 배치되어 있다.

상술한 구성에 의한 식각장치의 작동을 살펴보면 다음과 같다. 도 5에 도시된 바와 같이, 가스공급부(200)를 통하여 입력된 공정가스가 제1가스분배부(300)를 통하여 확산이 되고, 확산된 공정가스가 제2가스분배부(400)를 거쳐, 샤워헤드(미도시)에 의해 최종적으로 식각장치로 공급된다. 이때 가스공급부(200)에서 공급된 가스는 각 가스분배부(300, 400)에 형성된 가스분배공(310, 410)을 통하여 균일하게 식각장치내로 퍼지게 된다.

하지만 반도체는 작은 변화에 대해서도 민감하게 반응하므로 작은 변화가 공정에 큰 영향을 줄 수 있으므로 식각장치 내에서 균일한 가스의 분포를 확보해야 되는데, 종래기술에 의한 식각장치의 가스분사부에 있어서, 도 5에 도시된 바와 같이, 가스공급부로부터 공급되는 공정가스는 제1가스분배부의 판면에 충돌하여 반사되어 가스의 이동속도가 줄어들게 되므로 가스분사부의 가장자리까지 가스가 이동하지 않아 식각장치 내에 분사되는 가스의 균일도가 낮게 되는 문제점이 있다. 도면의 미설명 부호는 가스의 흐름(A)을 나타낸다.

따라서 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 식각장치 내에 공정가스가 균일하게 공급되는 식각장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명에 따른 식각장치를 도시한 간략도,

도 2는 도1의 가스분사부를 확대한 확대절개도,

도 3은 도 2에 따른 가스분사부내의 가스흐름을 도시한 간략도,

도 4는 종래기술에 의한 식각장치의 가스분사부의 절개면을 도시한 단면도,

도 5는 도1의 가스분사부내의 가스흐름을 도시한 간략도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 챔버 2: 가스분사부

3: 지지부 5: 가스배출부

21: 공급도관 22: 가스공급부

23: 제1가스분배부 24: 제2가스분배부

25: 샤워헤드 26: 돌출부

상기 목적은 본 발명에 따라, 가스분사부를 포함하는 식각장치에 있어서, 상기 가스분사부는 적어도 하나의 가스공급공을 갖는 가스공급부와; 상기 가스공급부와 대향하여 이격설치되고, 상기 가스공급공에 대응하여 일면으로부터 돌출한 돌출부와, 상기 돌출부와 이격되게 마련된 복수의 제1스분배공을 갖는 제1가스분배부를 포함하는 것을 특징으로 하는 식각장치에 의해 달성된다.

여기서 상기 돌출부는 반구형상으로 마련하여 가스공급부로부터 제1가스분배부로 공급되는 가스의 속도감소를 적게 하여 가스분배부의 외곽까지 가스가 도달할 수 있어 바람직하다.

한편, 상기 가스분사부는 상기 제1가스분배부와 대향되어 이격설치되고, 상기 제1가스분배공에 대하여 이격되게 마련된 복수의 제2가스분배공을 갖는 제2가스분배부를 더 포함할 수도 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 식각장치에 대한 간략도이며, 도 2는 도1의 가스분사부를 확대도시한 절개단면도이다. 도면에 도시된 바와 같이 식각장치는 챔버(1)와, 챔버(1) 상측 내부에 위치하는 가스분사부(2)와, 가스분사부(2)와 대향되는 하측내부에 위치하여 반도체웨이퍼(4)를 지지하는 지지부(3)와, 반응이 끝난 배출가스를 외부로 배출시키기 위한 가스배출부(5)를 포함한다.

챔버(1)는 진공이 형성될 수 있도록 밀폐공간을 형성하고, 공정가스가 공급되어 반도체웨이퍼(4)의 식각이 이루어지는 공간을 형성한다.

가스분사부(2)는 챔버(1) 상측 내부에 마련되며, 챔버(1) 외부로부터 가스를 공급하는 공급도관(21)과, 가스공급공(221)을 갖는 가스공급부(22)와, 가스공급부(22)에 대향하여 이격설치되는 제1가스분배부(23)와, 제1가스분배부(23)와 대향하여 이격설치되는 제2가스분배부(24)와, 가스를 최종적으로 챔버 내로 분사시켜주는 샤워헤드(25)를 포함한다.

여기서, 가스공급부(22)에 대응하는 위치에 반구 형상의 돌출부(26)가 제1가스분배부(23)의 상면으로부터 가스공급부(22)를 향하여 돌출형성되어 있다. 돌출부(26)는 가스공급부(22)의 가스공급공(221)에 대응하여 마련되므로, 가스공급부(22)의 가스공급공(221)의 수에 따라 돌출부(26)의 수도 결정된다.

또한, 가스공급부(22)는 식각장치 내에서 플라즈마를 형성하기 위한 상부전극으로도 사용되는데, 전극을 형성하기 위해 챔버(1) 외부로부터 Rf 파워(27)가 인가된다. 한편, 지지부재(3)는 상부전극으로 사용되는 가스분사부(2)에 대응하여 하부전극으로 사용된다.

이상 설명한 구성에 의하여 본 발명에 따른 식각장치의 작동에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 식각장치의 가스분사부의 단면과 가스의 흐름을 도시한 간략도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 가스공급부(22)의 가스공급공(221)을 통과한 가스는 제1가스분배부(23)에 형성된 돌출부(26)에 의해 가스공급부(22)과 제1가스분배부(23)사이의 이격공간내로 퍼지게 된다. 이때, 가스는 돌출부(26)에 의해 제1가스분배부(23)의 상면과 직접 충돌되지 않고, 돌출부(26)에 충돌하고, 돌출부(26)는 반구형상으로 되어 완만하게 형성되어 있으므로, 가스의 운동량의 감소가 작아져 가스 운동속도의 감소가 적어지게 되어 가스분사부(2)의 구석까지 가스가 도달할 수 있게 된다. 즉 가스공급부(22)를 통과한 가스는 돌출부(26)에 의해 작은 운동속도의 감소로 운동방향이 바뀌게 되는 것이다.

제1가스분배부(23)의 제1가스분배공(231)을 통과한 가스는 제1가스분배공(231)과 이격축선상에 마련된 제2가스분배부(24)의 제2가스분배공(241)을 통과하게 되면서, 챔버(1)에 대하여 종단방향의 속도가 줄어들게 되어 최종적으로 샤워헤드(25)를 통하여 식각장치의 챔버(1) 내에 분사된다.

챔버(1) 내로 공급된 가스는 가스분사부(2)와 지지부(3)에 형성되는 전극에 의해 플라즈마 상태로 전환이 되고, 지지부(3) 상에 위치한 반도체 웨이퍼(4)의 식각이 이루어진게 된다. 한편, 식각이 끝나게 되면 챔버(1) 하부에 마련된 가스배출구(5)를 통하여 공정가스는 챔버(1) 외부로 배출이 되어 공정이 끝나게 된다.

도면의 미설명 부호는 가스분사부(2) 내의 가스의 흐름(B)을 나타낸 것이다.

여기서, 제1가스분배부(23)에 형성된 반구 형상의 돌출부(26)의 크기를 조절함으로써 가스분사부(2)내의 가스의 속도 및 챔버(1) 내의 균일도를 조절할 수 있어 공정별로 원하는 공정특성을 얻을 수 있게 된다.

한편, 상술한 설명에서 돌출부(26)의 형상을 반구 형상으로 설명하였으나, 반구 형상이 아니라 상면에 라운딩 처리를 한 돌출부이어도 상술한 동작이 수행됨은 물론이다.

또한, 상술한 실시예의 설명에서, 제2가스분배부(24)를 포함하여 설명하였으나, 공정의 특성에 따라 가스분사부는 제2가스분배부를 포함하지 않을 수도 있음은 물론이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 식각장치 내에 공정가스가 균일하게 공급되는 식각장치가 제공된다.

Claims (3)

1. 가스분사부를 포함하는 식각장치에 있어서,

   상기 가스분사부는,

   적어도 하나의 가스공급공을 갖는 가스공급부와;

   상기 가스공급부와 대향하여 이격설치되고, 상기 가스공급공에 대응하여 일면으로부터 돌출한 돌출부와, 상기 돌출부와 이격되게 마련된 복수의 제1가스분배공을 갖는 제1가스분배부를 포함하는 것을 특징으로 하는 식각장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 돌출부는 반구형상인 것을 특징으로 하는 식각장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 가스분사부는 상기 제1가스분배부와 대향되어 이격설치되고, 상기 제1가스분배공에 대하여 이격되게 마련된 복수의 제2가스분배공을 갖는 제2가스분배부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 식각장치.