KR100265288B1 - 반도체소자 제조용 식각장치의 배플 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체소자 제조용 식각장치의 배플에 관한 것이다.
본 발명은, 공정챔버 내에 위치하는 척의 원주면에 면접될 수 있도록 설치되며, 상기 공정챔버의 하부에 구비되는 진공챔버와 경계지울 수 있는 소정의 경계면으로 형성되는 플레이트 등으로 이루어지는 반도체소자 제조용 식각장치의 배플에 있어서, 상기 공정챔버 내에 잔류하는 미반응가스 등을 상기 진공챔버로 배기시킬 수 있도록 상기 플레이트에는 그 상부표면으로부터 소정의 깊이까지로는 내측면의 이격거리가 하향축소되는 테이퍼형상으로 형성시키고, 상기 소정의 깊이에서부터 하부표면까지로는 내측면의 이격거리가 일정한 수직형상으로 형성시킬 수 있는 슬릿을 구비시켜 이루어짐을 특징으로 한다.
따라서, 미반응가스 등에 의하여 발생하는 폴리머로 인한 공정챔버의 진공의 변화를 최소화시켜 반도체소자의 제조에 따른 생산성이 향상되고 또한 파티클의 발생을 최소화시킴으로써 반도체소자의 제조에 따른 신뢰도가 향상되는 효과가 있다.

Description

반도체소자 제조용 식각장치의 배플
본 발명은 반도체소자 제조용 식각장치의 배플에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미반응가스 등에 의하여 발생하는 폴리머(Polymer)로 인한 공정챔버(Processing Chamber)의 진공도의 변화 및 파티클(Particle)의 발생을 최소화시킬 수 있는 반도체소자 제조용 식각장치의 배플에 관한 것이다.
일반적으로 반도체소자는 상기 반도체소자로 제조할 수 있는 웨이퍼(Wafer), 즉 반도체기판 상에 소정의 막을 형성시킨 후, 상기 소정의 막을 상기 반도체소자의 전기적 특성 등에 따른 패턴(Pattern)으로 형성시킴으로써 제조된다.
여기서 상기 반도체기판 상에 형성시킬 수 있는 패턴은 주로 상기 반도체기판 상에 소정의 막을 완전히 제거시키거나 또는 선택적으로 제거시킴으로써 형성시킬 수 있다.
이러한 패턴을 형성시키는 공정 즉, 식각공정은 상기 반도체소자의 고집적화에 따라 케미컬(Chemical)을 이용한 습식식각공정에서 플라즈마(Plasma)를 이용한 건식식각공정으로 그리고 최근에는 상기 플라즈마의 효율을 더욱 향상시킨 반응성이온식각공정(Reactive Ion Etching Process)으로 발달되어가는 추세에 있다.
여기서 상기 반응성이온식각공정을 수행할 수 있는 식각장치에는 도1에 도시된 바와 같이 공정챔버(10) 내에 플라즈마를 형성시키기 위하여 고주파의 전력을 인가시킬 수 있도록 상부전극(12) 및 하부전극(14)이 구비된다.
여기서 상기 플라즈마를 형성시키기 위한 전력의 인가시 상기 상부전극(12)은 주로 그라운드(Ground)역할을 수행하고, 하부전극(14)은 반도체기판(W)을 안착시킬 수 있는 척(Chuck)(주로 정전척)에 구비된다.
그리고 상기 공정챔버(10)의 양측으로는 공정수행시 상기 공정챔버(10)에 자기장을 제공할 수 있는 코일(Coil)(15) 등이 구비된다.
또한 상기 상부전극(12)으로는 상기 공정챔버(10)에 식각공정에 필요한 반응가스 등을 공급할 수 있는 가스공급단(16)이 구비된다.
그리고 상기 공정챔버(10)를 진공으로 형성시킬 수 있도록 펌핑(Pumping)동작을 수행하는 진공펌프(Vacuum Pump)(18) 및 개폐동작을 수행하는 밸브(Valve)(20, 22) 등이 구비되는 진공챔버(24)가 상기 공정챔버(10)의 하단에 위치하도록 구비된다.
여기서 상기 밸브(20, 22)는 주로 상기 진공펌프(18)의 펌핑동작의 수행시 평상적으로 개방되는 게이트밸브(20) 및 개방되는 각도에 따라 상기 진공챔버(24)의 진공도를 조절할 수 있는 진공조절밸브(22) 등이 구비된다.
즉, 상기 진공조절밸브(22)가 개폐되는 각도에 따라 상기 진공챔버(24)의 진공도를 달리할 수 있다.
그리고 상기 진공챔버(24)의 일측에는 상기 진공챔버(24)의 진공도를 파악, 즉 리딩(Reading)할 수 있는 진공리딩부(26)와 공정수행시 반도체기판(W)을 상기 하부전극(14) 상의 척으로 이송시킬 수 있는 이송부(28)가 구비된다.
여기서 상기 진공리딩부(26)는 상기 진공챔버(24)의 진공도를 리딩하여 제어부(도시되지 않음)에 입력시키고 이에 따라 상기 제어부(도시되지 않음)에 의한 진공조절밸브(22)의 개폐정도의 제어로써 상기 진공챔버(24)의 진공도를 조절할 수 있다.
그리고 상기 공정챔버(10)의 진공도는 상기 공정챔버(10)를 진공으로 형성시킬 수 있도록 펌핑동작 등이 수행되는 진공챔버(24)의 진공도에 의하여 결정된다.
즉, 상기 공정챔버(10)의 진공도는 상기 진공리딩부(26)의 리딩값과 동일한 것으로 간주하기 때문에 일반적으로 상기 진공챔버(24)의 진공도와 동일한 것으로 판단한다.
또한 상기 공정챔버(10)와 진공챔버(24) 사이에는 공정수행시 상기 공정챔버(10)에 잔류하는 폴리머 등을 포함하는 미반응가스 등을 상기 진공챔버(24)로 배기시킬 수 있는 슬릿(Slit)이 형성되어 있는 배플(Baffle)(30)이 구비된다.
이러한 배플(30)은 상기 미반응가스 등을 배기시킬 수 있도록 상기 하부전극(14) 즉, 척의 원주면에 면접될 수 있도록 설치시킨다.
그리고 공정수행시 상기 척은 상기 이송부(28)의 위치로 하강하여 반도체기판(W)을 안착시킨 후, 상기 척의 원주면이 상기 배플(30)에 면접할 수 있는 위치로 상승하는 구성으로 이루어진다.
여기서 상기 배플(30)에는 도2에 도시된 바와 같이 상기 배플(30)의 플레이트(32)에 복수개의 슬릿(34)이 일정간격마다로 형성되고, 상기와 같은 종래의 배플(30)에는 주로 360개의 슬릿(34)이 형성된다.
이러한 종래의 배플(30)에 형성되는 슬릿(34)은 도3에 도시된 바와 같이 공정챔버(10)에 대향하는 부분은 내측면이 경사지도록 형성되어 있고, 진공챔버(24)에 대향하는 부분의 내측면은 일정한 이격거리를 유지할 수 있도록 그 폭이 확대, 형성되어 있다.
이에 따라 공정수행시 상기 공정챔버(10)에 잔류하는 미반응가스 등이 상기 배플(30)의 슬릿(34)을 통하여 진공챔버(24)로 배기된다.
그러나 공정수행시 상기 공정챔버(10)에는 플라즈마를 형성시키기 위하여 공급되는 반응가스 등의 영향으로 인하여 폴리머(36) 등이 발생하고 이러한 폴리머(36)는 상기 진공챔버(24)로 원활하게 배기되지 못하고 도3에 도시된 바와 같이 상기 배플(30)의 플레이트(32) 및 슬릿(34)에 흡착되었다.
여기서 상기 폴리머(36)의 흡착이 이루어지는 종래의 배플(30)의 플레이트(32) 및 슬릿(34)은 도3에 도시된 바와 같이 상기 공정챔버(10)의 입구측에서 살펴본 결과, 그 폭(A)이 약0.8mm 정도로 형성되어 있기 때문에 상기 폴리머(36)가 흡착될 경우 상기 공정챔버(10) 내에 잔류하는 미반응가스 등을 원활하게 배기시키지 못하였다.
이에 따라 상기 미반응가스 등이 진공챔버(24)로 원활하게 배기되지 못하고 공정챔버(10) 내에 잔류함으로써 상기 공정챔버(10)의 진공도를 변화시켰다.
그러나 상기 공정챔버(10)의 진공도는 상기 진공챔버(24)의 진공도로 판단하기 때문에 상기 미반응가스의 잔류로 인한 상기 공정챔버(10)의 진공도의 변화를 정확하게 파악하지 못하였다.
실예로 상기 공정수행의 초기에는 상기 공정챔버(10) 및 진공챔버(24)가 약 35mTorr의 진공으로 형성되지만 계속적인 공정수행으로 인한 폴리머의 발생 및 이에 따른 상기 폴리머(36)의 흡착 등으로 인하여 상기 공정챔버(10)의 진공도는 35mTorr 이상의 진공으로 변화되지만, 상기 진공리딩부(26)는 상기 진공챔버(24)의 진공인 35mTorr의 진공으로 파악하였다.
따라서 상기 공정챔버(10)에 형성되는 진공도의 변화로 인하여 계속적인 공정수행시 도4에 도시된 바와 같이 식각율은 공정수행의 시간에 대하여 반비례 즉, 상기 식각율이 저하되는 것을 알 수 있다.
특히, CHF3가스를 주반응가스로 CO가스를 보조반응가스로 이용하여 반도체기판 상의 산화막(SiO2Film)의 소정의 영역에 콘택홀(Contact Hole)을 형성시키기 위한 식각공정의 수행에서는 상기 폴리머(36)가 급속하게 발생되고 이에 따라 상기 배플(30)의 플레이트(32) 및 슬릿(34)에 급속하게 흡착되었다.
즉, 상기 주반응가스로 공급되는 CHF3가스가 플라즈마 중에서 해리되어 CHF2+F*(*는 레디컬을 표시함), 즉 활성레디컬인 F*이 상기 식각대상막인 SiO2와 반응하여 SixFy와 O2로 형성되고, 이에 따라 상기 O2가 보조반응가스로 공급되는 CO와 반응하여 폴리머 등을 발생시켰다.
이에 따라 상기 배플(30)에 흡착되는 폴리머(36)로 인하여 공정챔버(10)의 진공도가 변화되고 이를 파악하지 못함으로써 상기 콘택홀을 형성시키기 위한 공정수행시 식각율의 저하를 초래하였고, 이러한 식각율의 저하는 도5에 도시된 바와 같이 게이트전극(40), 필드산화막(43) 등과 같은 패턴이 형성된 반도체기판(W) 상의 소정의 막(44)을 이용하여 형성시킬 수 있는 콘택홀의 저면(42) 등을 정확하게 오픈(Open)시키지 못하였다.
또한 상기 배플(30)의 플레이트(32) 및 슬릿(34)에 흡착된 폴리머(36)는 파티클의 소스(Source)로 작용하였다.
이에 따라 상기 배플(30)의 플레이트(32) 및 슬릿(34)에 흡착된 폴리머(36)가 상기 공정챔버(10) 내에 안착된 반도체기판(W) 상에 흡착되어 식각공정의 수행에 따른 불량을 발생시키는 원인으로 작용하였다.
따라서 종래의 배플이 구비된 식각장치를 이용한 공정수행에서는 폴리머의 흡착으로 인한 공정챔버의 진공도의 변화 및 파티클의 발생 등으로 인하여 반도체소자의 제조에 따른 생산성 및 신뢰도 등이 저하되는 문제점들이 있었다.
본 발명의 목적은, 미반응가스 등에 의하여 발생하는 폴리머로 인한 공정챔버의 진공의 변화를 최소화시켜 반도체소자의 제조에 따른 생산성을 향상시키기 위한 반도체소자 제조용 식각장치의 배플 및 이를 구비하는 식각장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 미반응가스 등에 의하여 발생하는 폴리머로 인한 파티클의 발생을 최소화시킴으로써 반도체소자의 제조에 따른 신뢰도를 향상시키기 위한 반도체소자 제조용 식각장치의 배플 및 이를 구비하는 식각장치를 제공하는 데 있다.
도1은 종래의 반도체소자 제조용 식각장치를 나타내는 구성도이다.
도2는 종래의 반도체소자 제조용 식각장치의 배플을 나타내는 평면도이다.
도3은 도2Ⅲ-Ⅲ의 단면도이다.
도4는 종래의 반도체소자 제조용 식각장치를 이용한 공정수행의 시간에 따른 식각율을 나타내는 그래프이다.
도5는 종래의 반도체소자 제조용 식각장치를 이용하여 형성된 콘택홀을 설명하기 위한 단면도이다.
도6은 본 발명에 따른 반도체소자 제조용 식각장치를 나타내는 구성도이다.
도7은 본 발명에 따른 반도체소자 제조용 식각장치의 배플의 제1실시예를 나타내는 평면도이다.
도8은 도7Ⅷ-Ⅷ의 단면도이다.
도9는 도7Ⅸ-Ⅸ의 단면도이다.
도10은 도9Ⅹ의 상세도이다.
도11 내지 도13은 본 발명에 따른 반도체소자 제조용 식각장치의 배플의 제2실시예들을 나타내는 평면도이다.
도14는 본 발명에 따른 반도체소자 제조용 식각장치를 이용하여 형성된 콘택홀을 설명하기 위한 단면도이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 공정챔버 12 : 상부전극
14 : 하부전극 15 : 코일
16 : 가스공급관 18 : 진공펌프
20 : 게이트밸브 22 : 진공조절밸브
24 : 진공챔버 26 : 진공리딩부
28 : 이송부 30, 50, 60, 70, 80 : 배플
32, 51, 61, 71, 81 : 플레이트 34, 52 : 슬릿
36 : 폴리머 40, 92: 게이트전극
42, 90 : 저면 43, 93 : 필드산화막
44, 74 : 막 54, 64, 74, 84 : 고정부
66, 76, 86 : 배기부 W : 반도체기판
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체소자 제조용 식각장치의 배플은, 공정챔버 내에 위치하는 척의 원주면에 면접될 수 있도록 설치되며, 상기 공정챔버의 하부에 구비되는 진공챔버와 경계지울 수 있는 소정의 경계면으로 형성되는 플레이트 등으로 이루어지는 반도체소자 제조용 식각장치의 배플에 있어서, 상기 공정챔버 내에 잔류하는 미반응가스 등을 상기 진공챔버로 배기시킬 수 있도록 상기 플레이트에는 그 상부표면으로부터 소정의 깊이까지로는 내측면의 이격거리가 하향축소되는 테이퍼형상으로 형성시키고, 상기 소정의 깊이에서부터 하부표면까지로는 내측면의 이격거리가 일정한 수직형상으로 형성시킬 수 있는 슬릿을 구비시켜 이루어짐을 특징으로 한다.
상기 슬릿은 상기 플레이트의 원주방향을 따라 일정한 간격으로 복수개가 형성되는 것으로써, 적어도 45개 이상이 구비되고, 바람직하게는 180개가 구비된다.
상기 180개의 슬릿이 구비되는 배플은 그 직경을 365 내지 366mm 정도로 형성시키고, 상기 슬릿은 그 내측면의 최대이격거리를 상기 플레이트의 원주방향에 따라 1.6 내지 2.0mm 정도로, 최소이격거리를 1.0 내지 1.2mm 정도로 형성시키는 것이 바람직하다.
상기 슬릿으로 형성되는 테이퍼형상 및 수직형상은 그 깊이에 따른 비율이 1.5 내지 2.5 : 1.5 내지 0.5 정도의 비율이 되도록 형성시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 반도체소자 제조용 식각장치의 배플은, 공정챔버 내에 위치하는 척의 원주면에 면접될 수 있도록 설치되며, 상기 공정챔버의 하부에 구비되는 진공챔버와 경계지울 수 있는 소정의 경계면으로 형성되는 플레이트 등으로 이루어지는 반도체소자 제조용 식각장치의 배플에 있어서,
상기 공정챔버 내에 잔류하는 미반응가스 등을 상기 진공챔버로 배기시킬 수 있도록 상기 플레이트에는 그 내측면의 이격거리가 적어도 1.0mm 이상이 되는 복수개의 슬릿이 일정한 간격마다 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 슬릿은 상기 플레이트의 상부표면으로부터 소정의 깊이까지로는 내측면의 이격거리가 최대 2.0mm를 기준으로 하향축소되는 테이퍼형상으로 형성시키고, 상기 소정의 깊이에서부터 하부표면까지로는 내측면의 이격거리가 최소 1.0mm 정도가 되도록 일정한 수직형상으로 형성시키는 것이 바람직하다.
상기 슬릿은 적어도 45개 이상이 구비되고, 바람직하게는 180개가 구비되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 다른 반도체소자 제조용 식각장치의 배플은, 공정챔버 내에 위치하는 척의 원주면에 면접될 수 있도록 설치되며, 상기 공정챔버의 하부에 구비되는 진공챔버와 경계지울 수 있는 소정의 경계면으로 형성되는 플레이트 등으로 이루어지는 반도체소자 제조용 식각장치의 배플에 있어서, 상기 플레이트에는 상기 공정챔버 내에 잔류하는 미반응가스 등을 상기 진공챔버로 배기시킬 수 있도록 상기 플레이트의 표면적에 대하여 50% 이상의 면적을 차지하는 배기부가 일정한 간격을 유지하며 복수개로 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 배기부는 하향축소되는 테이퍼형상이 구비되도록 형성시키는 것이 바람직하다.
상기 플레이트에는 4개, 8개 또는 16개의 배기부가 구비되는 것이 바람직하다.
전술한 구성의 상기 배플은 그 표면을 아노다이징처리한 알루미늄재질로 형성시키는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도6은 본 발명에 따른 반도체소자 제조용 식각장치를 나타내는 구성도이고, 도7은 본 발명에 따른 반도체소자 제조용 식각장치의 배플의 제1실시예를 나타내는 평면도이며, 도8은 도7Ⅷ-Ⅷ의 단면도이고, 도9는 도7Ⅸ-Ⅸ의 단면도이며, 도10은 도9Ⅹ의 상세도이고, 도11 내지 도13은 본 발명에 따른 반도체소자 제조용 식각장치의 배플의 제2실시예들을 나타내는 평면도이며, 도14는 본 발명에 따른 반도체소자 제조용 식각장치를 이용하여 형성된 콘택홀을 설명하기 위한 단면도이다.
도6은 본 발명에 따른 제1실시예 및 제2실시예를 설명하기 위한 구성도로써, 종래의 동일부분에 대한 구성 및 동작에 중복되는 설명은 생략하며, 동일부품은 동일부호로 표시한다.
그리고 본 발명은 슬릿이 형성, 구비되는 배플을 제1실시예로, 배기부가 형성, 구비되는 배플을 제2실시예로 한다.
제1실시예
먼저, 도6을 참조하여 설명하면, 공정챔버(10) 내에 위치하는 하부전극(14), 즉 척(주로 정전척)의 원주면에 면접될 수 있도록 설치되며, 상기 공정챔버(10)의 하부에 구비되는 진공챔버(24)와 경계지울 수 있는 소정의 경계면으로 형성되는 플레이트(51) 등으로 이루어지는 배플(50)이 구비되어 있다.
그리고 상기 배플(50)의 플레이트(51)에는 공정수행시 상기 공정챔버(10) 내에 잔류하는 폴리머 등을 포함하는 미반응가스 등을 상기 공정챔버(10)의 하단에 위치하는 진공챔버(24)로 배기시킬 수 있는 슬릿(52)이 형성되어 있다.
여기서 본 발명의 배플(50)에 형성시킬 수 있는 슬릿(52)을 도7 및 도8을 참조하여 살펴보면, 상기 공정챔버(10)에 대향하는 배플(50)의 플레이트(51)의 상부표면으로부터 소정의 깊이까지로는 내측면의 이격거리가 하향축소되는 테이퍼형상으로 형성시키고, 상기 소정의 깊이에서부터 하부표면까지로는 내측면의 이격거리가 일정한 수직형상으로 형성시킨다.
즉, 본 발명의 상기 슬릿(52)은 테이퍼형상 및 수직형상을 연속하여 일체로 형성시키는 것이다.
이러한 본 발명의 상기 슬릿(52)은 상기 플레이트(51)에 복수개를 소정의 간격마다로 일정하게 형성, 구비시킬 수 있고, 적어도 45개 이상을 구비시키는 바람직하다.
또한 상기 테이퍼형상 및 수직형상의 깊이에 따른 비율이 1.5 내지 2.5 : 1.5 내지 0.5 정도의 비율로 이루어지도록 슬릿(52)을 형성시킬 수 있다.
그리고 본 발명은 제1실시예로써 도7에 도시된 바와 같이 180개의 슬릿(52)을 일정한 간격마다로 형성시키는 배플(50)을 구비시킨다.
여기서 상기 배플(50)에 형성시킬 수 있는 슬릿(52)의 개수는 본 발명에 종사하는 당업자라면 상기 배플(50)의 직경, 플레이트(51)의 면적 등을 고려하고, 또한 상기 식각공정의 공정조건 등을 고려하여 용이하게 결정할 수 있다.
이에 따라 본 발명은 전술한 제1실시예로써 상기 배플(50)의 직경을 365 내지 366mm 정도로 형성시키고, 그 내측면의 최대이격거리(B) 즉, 테이퍼형상의 최대이격거리를 그 폭을 기준으로 1.6 내지 2.0mm 정도로 형성시킬 수 있고, 상기 최소이격거리(C) 즉, 수직형상의 이격거리를 1.0 내지 1.2mm 정도로 형성시키는 슬릿(52)을 구비시킬 수 있다.
그리고 도9 및 도10을 참조하여 상기 제1실시예를 배플(50)의 전체적인 구조를 살펴보면 상기 배플(50)에 소정의 면적을 가지는 플레이트(51)(슬릿이 형성됨)가 구비되고, 상기 플레이트(51)에 소정의 높이만큼으로 단차형성되어 있는 고정부(54)가 구비된다.
여기서 상기 고정부(54)는 상기 배플(50)을 상기 식각챔버 즉, 공정챔버(10) 내에 고정시킬 수 있도록 구비시키는 것으로써 주로 나사체결을 이용하여 고정시킨다.
이에 따라 상기 365 내지 366mm 정도의 직경으로 이루어지는 배플(50)에서는 상기 척이 위치하는 영역의 직경을 260mm 정도로 형성시키고, 상기 척이 위치하는 외곽을 따라서 고정부(54) 및 플레이트(51)를 형성시킨다.
여기서 상기 배플(50)은 그 직경이 공정챔버(10)의 구조 또는 상기 척의 직경 등에 따라 다소의 차이가 발생할 수 있으나, 200mm 정도의 직경으로 이루어지는 웨이퍼 즉, 반도체기판의 경우에는 상기 배플(50)의 직경 즉, 플레이트(51)를 포함하는 직경이 365 내지 366mm 정도인 것이 일반적이다.
여기서 본 발명의 제1실시예를 응용하여 살펴보면 상기 테이퍼형상의 내측면의 최대이격거리(B)는 1.8mm 정도로 하여 하향축소되도록 형성시키고, 상기 수직형상의 내측면의 이격거리(C)는 1.0mm 정도로 형성시키는 것이 바람직하다.
따라서 본 발명의 제1실시예의 배플(50)을 도7 및 도8을 참조하여 살펴보면 그 두께는 약 3mm이고, 그 직경은 365.7mm 정도의 배플(50)에 180개의 슬릿(52)이 형성된다.
그리고 상기 슬릿(52)에서 테이퍼형상의 수직깊이는 2mm, 그 내측면의 최대이격거리(B)는 약 1.8mm로 최소이격거리(C)는 약 1.0mm로 형성시키고, 상기 테이퍼형상에 연속하여 형성시키는 수직형상은 그 수직깊이를 약 1.0mm로 내측면의 이격거리(C)는 약 1.0mm로 형성시킨다.
이에 따라 상기 슬릿(52)의 경사도 즉, 테이퍼형상의 기울기는 상기 배플(50)의 플레이트(51)의 상부표면을 기준으로 약 78° 정도가 된다.(상기 경사도는 삼각형의 탄젠트공식을 이용하여 얻을 수 있다.)
그리고 본 발명의 배플(50)은 그 표면을 아노다이징(Anodizing)처리한 알루미늄(Al)재질로 형성시킬 수 있다.
여기서 본 발명의 제1실시예는 상기 슬릿(52)의 구조의 변형 또는 상기 슬릿(52)의 구조의 변형에 따른 슬릿(52)의 개수의 결정 등은 상기 공정수행의 최적의 조건에 따라 적절하게 응용할 수 있다.
이러한 구성으로 이루어지는 본 발명의 제1실시예의 배플(50)을 도6에 도시된 바와 같은 식각장치에 구비시킴으로써, 본 발명은 공정챔버(10) 내에 잔류하는 미반응가스 등에 의하여 발생하는 폴리머로 인한 공정챔버(10)의 진공도의 변화 및 파티클의 발생을 최소화시킬 수 있다.
즉, 종래와는 다른 상기 테이퍼형상 및 수직형상을 연속적으로 일체로 이루어지는 구조로 슬릿(52)을 형성시키고 또한 그 폭을 확장시킴으로써 상기 미반응가스 및 미반응가스 등으로 인하여 발생하는 폴리머 등의 배기를 원활하게 수행할 수 있다.
다시 말해 상기 미반응가스 등에 의하여 발생하는 폴리머가 상기 배플(50)의 플레이트(51)의 상부표면 및 슬릿(52)의 내측면 등에 다소 흡착되어도 본 발명은 상기 슬릿(52)의 폭을 효율적으로 확보하기 때문에 상기 폴리머로 인한 공정챔버(10)의 진공도의 변화를 최소화시킬 수 있다.
또한 상기 미반응가스가 원활하게 배기되기 때문에 폴리머의 흡착 또한 최소화시킴으로써 상기 폴리머로 인한 파티클의 발생을 최소화시킬 수 있다.
이에 따라 본 발명은 상기 미반응가스 등의 원활한 배기 및 상기 미반응가스로 인한 폴리머의 발생을 최소화시킴으로써 상기 식각장치의 진공도 즉, 진공챔버(24)의 진공도와 공정챔버(10)의 진공도를 유사하게 유지시킬 수 있다.
따라서 상기 진공챔버(24)의 진공도를 리딩하는 상기 진공리딩부(26)의 리딩값을 상기 공정챔버(10)의 진공도로 파악할 수 있다.
그러나 본 발명의 공정수행 또한 종래와 동일한 공정조건하에서 공정을 수행하기 때문에 상기 폴리머의 발생을 근원적으로 제거시킬 수는 없다.
이에 따라 본 발명에서도 상기 폴리머 등을 제거시키기 위하여 정기적 또는 비정기적으로 상기 배플(50)의 세정을 수행할 필요는 있으나, 종래와 비교하여 살펴볼때 상기 배플(50)의 세정의 회수를 줄일 수 있음으로 상기 배플(50)이 구비되는 식각장치의 유지보수의 효율성을 향상시킬 수 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 구성으로 배플(50)을 형성시켜 식각장치에 구비시킴으로써 폴리머로 인하여 발생하는 공정챔버(10)의 진공도의 변화 및 파티클의 발생을 최소화시킬 수 있다.
제2실시예
먼저, 제2실시예 또한 상기 제1실시예와 동일한 식각장치에 구비되는 것으로써, 상기 제2실시예에서는 배플의 플레이트에 슬릿이 아닌 배기부를 형성시켜 공정챔버 내에 잔류하는 미반응가스 등을 진공챔버로 배기시킬 수 있도록 한다.
이에 따라 본 발명의 제2실시예에서는 상기 배플(60, 70, 80)의 플레이트(61, 71, 81)의 표면적을 기준으로 약 50% 이상의 면적을 차지하도록 소정의 간격마다 동일한 형상의 배기부(66, 76, 86)를 복수개 구비시킬 수 있다.
이에 따라 도11에 도시된 바와 같이 4개의 배기부(66)가 구비되는 배플(60)을 구비시킬 수 있고, 도12에 도시된 바와 같이 8개의 배기부(76) 또는 도13에 도시된 바와 같이 16개의 배기부(86)를 구비시킬 수 있다.
여기서 상기 배플(60, 70, 80)의 플레이트(61, 71, 81)에 형성시킬 수 있는 배기부(66, 76, 86)의 개수는 상기 제1실시예에서의 슬릿(52)의 개수를 결정하는 것과 마찬가지로 본 발명에 종사하는 당업자라면 상기 배플(60, 70, 80)의 직경, 플레이트(61, 71, 81)의 면적 등을 고려하고, 또한 상기 식각공정의 공정조건 등을 고려하여 용이하게 결정할 수 있다.
그리고 상기 배기부(66, 76, 86)는 내측면이 하향축소되는 테이퍼형상이 구비되도록 형성시킬 수 있다.
이러한 배플(60, 70, 80)은 그 표면을 아노다이징처리한 알루미늄재질로 형성시킬 수 있다.
그리고 본 발명의 제2실시예에서와 같은 배기부(66, 76, 86)를 구비시킨 배플(60, 70, 80) 또한 상기 제1실시예의 슬릿(52)을 구비시킨 배플(50)과 마찬가지로 상기 공정챔버(10) 내에 잔류하는 미반응가스 등을 효율적으로 배기시킬 수 있기 때문에 상기 미반응가스 등으로 인한 폴리머의 흡착 및 상기 폴리머로 인한 파티클의 발생 등을 최소화시킬 수 있다.
전술한 구성으로 이루어지는 본 발명의 실시예에 대한 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
본 발명의 제1실시예와 제2실시예는 유사한 작용 및 효과를 나타내기 때문에 상기 제1실시예를 응용하여 설명한다.
먼저, 본 발명의 배플(50)이 구비되는 식각장치를 이용하여 반도체기판(W) 상에 형성된 소정의 영역의 절연막(주로, 산화막) 등을 제거시켜 콘택홀을 형성시키는 공정으로써, 주반응가스로 CHF3가스를, 보조반응가스로 CO가스를 이용하여 공정을 수행한다.
그리고 상기 콘택홀의 형성을 위한 공정조건, 즉 진공도, 온도 등은 작업자가 상기 공정조건에 따라 임의로 설정하여 공정을 수행할 수 있다.
여기서 상기 콘택홀의 형성을 위한 식각공정의 수행시에도 종래에 전술한 바와 같이 상기 주반응가스 및 보조반응가스 등의 반응으로 인하여 폴리머가 발생된다.
그러나 상기의 식각장치에는 본 발명의 배플(50)을 구비킴으로써 상기 폴리머로 인한 공정챔버(10)의 진공도의 변화 및 파티클의 발생 등을 최소화시킬 수 있다.
즉, 그 폭의 확대 및 그 단면구조의 측면에서 배기가 용이하도록 슬릿(52)을 형성시킨 배플(50)을 이용함으로써 폴리머를 포함한 미반응가스 등의 원활하게 배기시킴으로써 상기 미반응가스로 인한 폴리머의 흡착을 최소화시킬 수 있다.
따라서 본 발명의 배플(50)이 구비되는 식각장치를 이용한 공정의 수행에서는 도14에 도시된 바와 같이 반도체기판 상에 게이트전극(92) 및 필드산화막(93) 등의 패턴이 형성된 반도체기판(W) 상의 소정의 영역의 소정의 막(94)을 제거시켜 저면(90)이 정확하게 오픈되는 콘택홀을 형성시킬 수 있다.
즉, 본 발명은 식각장치에 구비되는 배플(50)의 슬릿(50)의 구조를 상기와 같은 구성으로 개선시킴으로써 공정챔버(10) 내에 잔류하는 미반응가스 등으로 발생하는 폴리머로 인한 공정챔버(10)의 진공도의 변화 및 파티클의 발생을 최소화시키는 것이다.
실예로 본 발명의 배플(50)을 구비시킨 식각장치를 이용한 공정수행시 진공리딩부(26)를 이용한 진공도의 리딩값을 파악한 결과, 상기 공정챔버(10)의 진공도는 상기 진공챔버(24)의 진공도와 거의 유사하게 파악되었다.
이러한 본 발명의 배플(50)이 구비되는 식각장치는 마그네트론(Magnetron) 방전 방식의 반응성 스퍼터링(Sputtering)에 의한 식각장치(주로 TEL(제조회사명)) 등에 적극적으로 응용할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면 미반응가스 등에 의하여 발생하는 폴리머로 인한 공정챔버의 진공의 변화를 최소화시켜 반도체소자의 제조에 따른 생산성이 향상되고 또한 파티클의 발생을 최소화시킴으로써 반도체소자의 제조에 따른 신뢰도가 향상되는 효과가 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (18)

  1. 공정챔버 내에 위치하는 척의 원주면에 면접될 수 있도록 설치되며, 상기 공정챔버의 하부에 구비되는 진공챔버와 경계지울 수 있는 소정의 경계면으로 형성되는 플레이트(Plate) 등으로 이루어지는 반도체소자 제조용 식각장치의 배플에 있어서,
    상기 공정챔버 내에 잔류하는 미반응가스 등을 상기 진공챔버로 배기시킬 수 있도록 상기 플레이트에는 그 상부표면으로부터 소정의 깊이까지로는 내측면의 이격거리가 하향축소되는 테이퍼형상으로 형성시키고, 상기 소정의 깊이에서부터 하부표면까지로는 내측면의 이격거리가 일정한 수직형상으로 형성시킬 수 있는 슬릿을 구비시켜 이루어짐을 특징으로 하는 반도체소자 제조용 식각장치의 배플.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬릿은 상기 플레이트의 원주방향을 따라 일정한 간격으로 복수개가 형성되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 식각장치의 배플.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 슬릿은 적어도 45개 이상이 구비되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 식각장치의 배플.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 슬릿은 바람직하게는 180개가 구비되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 식각장치의 배플.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 180개의 슬릿이 구비되는 배플은 그 직경을 365 내지 366mm 정도로 형성시키고, 상기 슬릿은 그 내측면의 최대이격거리를 상기 플레이트의 원주방향에 따라 1.6 내지 2.0mm 정도로, 최소이격거리를 1.0 내지 1.2mm 정도로 형성시키는 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 식각장치의 배플.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬릿으로 형성되는 테이퍼형상 및 수직형상은 그 깊이에 따른 비율이 1.5 내지 2.5 : 1.5 내지 0.5 정도의 비율이 되도록 형성시키는 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 식각장치의 배플.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 배플은 그 표면을 아노다이징(Anodizing)처리한 알루미늄재질로 형성시키는 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 식각장치의 배플.
  8. 공정챔버 내에 위치하는 척의 원주면에 면접될 수 있도록 설치되며, 상기 공정챔버의 하부에 구비되는 진공챔버와 경계지울 수 있는 소정의 경계면으로 형성되는 플레이트 등으로 이루어지는 반도체소자 제조용 식각장치의 배플에 있어서,
    상기 공정챔버 내에 잔류하는 미반응가스 등을 상기 진공챔버로 배기시킬 수 있도록 상기 플레이트에는 그 내측면의 이격거리가 적어도 1.0mm 이상이 되는 복수개의 슬릿이 일정한 간격마다 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조용 식각장치의 배플.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 슬릿은 상기 플레이트의 상부표면으로부터 소정의 깊이까지로는 내측면의 이격거리가 최대 2.0mm를 기준으로 하향축소되는 테이퍼형상으로 형성시키고, 상기 소정의 깊이에서부터 하부표면까지로는 내측면의 이격거리가 최소 1.0mm 정도가 되도록 일정한 수직형상으로 형성시키는 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조용 식각장치의 배플.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 슬릿은 적어도 45개 이상이 구비되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 식각장치의 배플.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 슬릿은 바람직하게는 180개가 구비되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 식각장치의 배플.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 배플은 그 표면을 아노다이징처리한 알루미늄재질로 형성시키는 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 식각장치의 배플.
  13. 공정챔버 내에 위치하는 척의 원주면에 면접될 수 있도록 설치되며, 상기 공정챔버의 하부에 구비되는 진공챔버와 경계지울 수 있는 소정의 경계면으로 형성되는 플레이트 등으로 이루어지는 반도체소자 제조용 식각장치의 배플에 있어서,
    상기 플레이트에는 상기 공정챔버 내에 잔류하는 미반응가스 등을 상기 진공챔버로 배기시킬 수 있도록 상기 플레이트의 표면적에 대하여 50% 이상의 면적을 차지하는 배기부가 일정한 간격을 유지하며 복수개로 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조용 식각장치의 배플.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 배기부는 하향축소되는 테이퍼형상이 구비되도록 형성시키는 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 식각장치의 배플.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 플레이트에는 4개의 배기부가 구비되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 식각장치의 배플.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 플레이트에는 8개의 배기부가 구비되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 식각장치의 배플.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 플레이트에는 16개의 배기부가 구비되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 식각장치의 배플.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 배플은 그 표면을 아노다이징처리한 알루미늄재질로 형성시키는 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 식각장치의 배플.
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