KR101095172B1

KR101095172B1 - 플라즈마 반응 챔버의 사이드 가스 인젝터

Info

Publication number: KR101095172B1
Application number: KR1020090093796A
Authority: KR
Inventors: 김민식; 고성용; 채환국; 박근주; 김기현; 이원묵
Original assignee: 주식회사 디엠에스
Priority date: 2009-10-01
Filing date: 2009-10-01
Publication date: 2011-12-16
Also published as: CN102034666B; US20110079356A1; TW201113946A; KR20110036242A; US8652296B2; TWI441255B; CN102034666A

Abstract

본 발명은 플라즈마 반응 챔버에 설치되는 사이드 가스 인젝터에 관한 것으로서, 반응가스가 웨이퍼(wafer)의 측면 방향에서 방사상으로 분사되도록 다수개의 분사구가 형성된 환상(環狀)의 분배플레이트를 구비하여 외부에서 투입된 반응가스가 상기 웨이퍼의 에지(edge)부에 균일하게 분사되게 함으로써, 반응가스의 균일한 확산 및 유량 제어를 통해 웨이퍼의 에지부에서의 에칭 균일도(Etching Uniformity)를 향상시켜 공정 불량을 최소화시킬 뿐 아니라, 에지부의 칩수율을 현저히 증대시킬 수 있는 플라즈마 반응 챔버의 사이드 가스 인젝터에 관한 것이다.

챔버, 플라즈마, 식각, 에칭

Description

플라즈마 반응 챔버의 사이드 가스 인젝터{Side gas injector for plasma reaction chamber}

본 발명은 플라즈마 반응 챔버에 설치되는 사이드 가스 인젝터에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 반응가스가 웨이퍼의 측면 방향에서 방사상으로 균일하게 분사되게 함으로써, 반응가스가 웨이퍼(wafer)의 에지(edge)부에 균일하게 확산되게 할 뿐 아니라, 독립적인 유량 제어를 통해 웨이퍼의 에지부에서의 에칭 균일도(Etching Uniformity)를 향상시킬 수 있는 플라즈마 반응 챔버의 사이드 가스 인젝터에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 집적회로 소자에 사용되는 대구경 웨이퍼(wafer)나 액정표시장치(LCD:liquid crystal display)에 사용되는 주요 부품인 유리 기판 등에는 표면에 여러 박막층이 형성되고, 또한 박막의 일부분만을 선택적으로 제거함으로써, 웨이퍼 표면에 원하는 형태로 초미세 구조의 회로나 패턴을 형성한다.

이러한 미세회로 또는 패턴의 제조는 일반적으로 세척공정, 증착공정, 포토리소그래피(photolithography)공정, 도금공정, 식각(etching)공정 등 많은 제조공 정을 통해 이루어지게 된다.

상기와 같은 다양한 처리 공정들은 웨이퍼나 기판을 외부와 격리시킬 수 있는 챔버(chamber) 또는 반응로 내에 투입하여 처리하게 된다.

상기와 같은 공정들 중 특히 식각(etching)공정은 일반적으로 챔버나 반응로 내에 적절한 반응가스(CF₄, CI₂, HBr, O₂, Ar 등)를 분사시킴으로써 플라즈마 상태에서의 물리적 또는 화학적 반응을 통해 웨이퍼 표면에서 원하는 물질을 제거하는 공정으로서, 포토레지스트(photoresist) 패턴을 마스크로 하여 포토레지스트로 덮여 있지 않은 부분을 선택적으로 제거하여 표면에 미세회로를 형성하는 공정이다.

이러한 식각공정에서는 웨이퍼 전체 표면에서 에칭 균일도(Etching Uniformity)를 유지하는 것이 무엇보다도 중요하기 때문에, 반응가스가 챔버 내에 균일하게 확산되게 함으로써, 챔버 내의 플라즈마 균일도를 확보하여 에칭 균일도 향상을 통한 공정 불량 방지를 실현하고 있다.

종래에는 상기와 같은 챔버 내에서의 반응가스의 균일한 확산을 위해 반응 챔버 상부에 분사노즐을 설치하되, 챔버의 상부 중심(Center)과 외곽(Edge)으로 각각 분사되는 가스 유량을 상이하게 함으로써, 웨이퍼의 중심부와 에지부에서의 에칭 균일도를 확보하고자 하였다.

그러나 상기와 같은 종래의 가스인젝터는 다음과 같은 문제점들이 있었다.

첫째, 웨이퍼가 대구경화 됨에 따라 웨이퍼 중심부와 외곽의 패턴(pattern) 밀도 차이가 확대되어 반응가스의 소모량 차이에 의해 발생되는 국부적인 식각원의 고갈로 인해 중심부와 외곽 에지부의 식각속도가 상이하게 되는 현상(Loading)이 발생하게 되고, 둘째, 선택비 증가를 위해 사용되는 CHF₃ 또는 CH₂F₂ 등에 의한 부산물이 웨이퍼 외곽에서 분해되어 식각을 억제하는 패시베이션(Pssivation) 작용을 하게 됨으로써 에지부의 식각율이 현저히 저하되거나 에칭 폭(CD:Critical Dimension)이 감소하는 문제점이 있었으며, 셋째, 반응가스가 챔버 상부에서 외곽 방향으로 유량을 달리하여 분사되는 경우에는 웨이퍼의 에지부까지 도달하는 과정에서 공정 조건에 따라 확산(diffusion)되는 정도의 차이가 발생하기 때문에 에지부에서의 반응가스의 분포를 독립적으로 제어하는 것이 곤란하여 에지부의 에칭 균일도를 확보할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 반응가스가 웨이퍼의 측면에서 방사상으로 균일하게 분사되게 함으로써, 대구경 웨이퍼에서 발생될 수 있는 에지부에서의 식각원의 고갈로 인한 중심부와 에지부에서의 식각 속도 차이(Loading) 및 에칭 불균일을 방지하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 웨이퍼 에지부에서의 가스 밀도(gas density)를 중앙부와 별도로 독립적인 제어가 가능하게 하여 웨이퍼 중앙부와 에지부 간의 식각률 또는 CD 차이를 효과적으로 제어하고자 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 반응가스의 신속하고 균일한 확산을 통해 공정시간 단축은 물론 웨이퍼 전체 표면에서의 에칭 균일도(Etching Uniformity)를 확보함으로써, 에지부의 칩수율을 현저히 향상시키고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 반응가스가 주입되는 주입공과 상기 주입공으로부터 유입된 반응가스가 내주면을 따라 다수의 위치에서 방사상으로 동시에 분사될 수 있게 상기 반응가스를 분배하는 분배채널부가 구비된 환상의 분배플레이트, 및 상기 분배플레이트 상부에 결합되어 상기 분배채널부 상부를 밀폐시키는 커버플레이트를 포함하여 구성된다.

또한 상기 분배채널부는 상기 반응가스가 진입하는 진입구와, 상기 분배플레 이트의 내주면을 따라 등 간격으로 배치되는 다수개의 분사구, 및 상기 진입구로 유입된 반응가스가 상기 다수개의 분사구로 균일하게 각각 분배되도록 순차적으로 분기되는 유로가 형성된 분기채널로 구성될 수 있다.

한편 상기 진입구는 상기 분기채널의 외주를 따라 다수개가 이격되어 배치되는 것이 바람직하다.

또한 상기 분기채널은 상기 유로가 상기 분배플레이트의 중심을 기준으로 동심원을 형성하는 다수개의 원형 패턴을 형성하도록 하되, 상기 유로가 서로 연통되도록 다수개의 연통로가 이격 설치된다.

또한 상기 분기채널은 원호 형상의 다수개의 채널세그먼트로 구성하되, 상기 채널세그먼트는 상기 유로와 연통로가 형성되도록 원주 방향과 반경 방향을 따라 소정의 간격으로 방사상으로 각각 이격 배치될 수 있다.

한편 상기 채널세그먼트는 상기 반응가스가 지그재그로 이동 가능하도록 상기 연통로를 형성한다.

또한 상기 분기채널의 외주에는 상기 반응가스가 상기 다수개의 진입구에 균일하게 분배되도록 상기 주입공과 연통되는 환상의 확산채널이 더 구비될 수 있다.

또 상기 확산채널은 상기 분기채널의 유로보다 상대적으로 큰 폭으로 구비되는 것이 바람직하다.

또 상기 확산채널은 상기 주입공과 연통되는 환상의 제1확산로와 제2확산로가 격리 형성되도록 확산방지턱이 구비되고, 상기 제1,2확산로의 저면에는 서로 연통되는 유입공과 배출공이 각각 형성된다.

이때 상기 유입공과 배출공은 상기 확산방지턱을 사이에 두고 서로 마주보도록 구비될 수 있다.

또한 상기 유입공과 배출공은 상기 확산방지턱의 하측에 관통 형성되는 연결로를 통해 서로 연통되되, 상기 연결로는 서로 대칭되는 경사로가 마주보도록 연결 형성된다.

또한 상기 유입공과 배출공은 상기 제1,2확산로를 따라 각각 다수개가 등 간격으로 배치될 수 있다.

또 상기 주입공은 복수로 구비되는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 첫째, 웨이퍼의 중심부와 외곽 에지부에서 식각 속도 차이를 보상하고, 에지부의 에치 스톱(etch stop) 현상을 제거하여 에칭 균일도를 향상시킴으로써, 공정 불량을 최소화시킬 수 있는 효과가 있으며, 둘째, 에지부로 분사되는 반응가스에 대해 중앙부와 별도로 독립적인 제어가 가능하여 에지부의 칩수율이 향상될 뿐 아니라, 공정 시간 단축 및 공정 효율의 향상을 통해 웨이퍼의 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이하 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 사이드 가스 인젝터가 설치된 플라즈마 식각장치의 개략적 인 구성도를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이, 플라즈마 식각장치는 챔버(100), 캐소드어셈블리(130), 가스인젝터(110), 고주파전원(RF)(120,125), 및 가스 유량 콘트롤모듈(112)로 구성된다.

챔버(100)는 외부와 격리되는 플라즈마 반응공간을 제공하는 것으로서, 상부 중앙에는 반응가스를 분사하는 가스인젝터(gas injector)(110)가 설치되고, 하부 중앙에는 반응가스나 폴리머(polymer) 또는 미립자(particle) 등과 같은 반응 부산물을 외부로 배출하는 배기구(105)가 설치된다.

한편 캐소드어셈블리(130)는 고주파전원(RF)(120,125)과 연결되어 전극을 형성함과 동시에 웨이퍼(W)가 챔버(100) 내부의 중앙부에 수평 상태로 로딩될 수 있도록 웨이퍼(W)를 지지하는 스테이지(135)가 구비되는 것으로서, 챔버(100) 측면에서 돌출되도록 설치될 수 있다.

또한 캐소드어셈블리(130)에는 웨이퍼(W)를 안정적으로 고정시킬 수 있도록 정전척(ESC:Electro Static Chuck)이 구비될 수 있고, 웨이퍼(W) 냉각을 위해 헬륨(He) 가스 등을 순환시키는 가스배관(도시하지 않음)이나 냉매를 순환시키는 냉각수배관(도시하지 않음)이 설치될 수 있다.

한편 가스인젝터(110)는 챔버(100) 상부 중앙에 설치되어 챔버(100) 내에 반응가스를 분사하는 것으로서, 반응가스의 확산과 이에 따른 플라즈마의 균일도 확보를 위해 화살표와 같이 중앙과 측면 방향으로 반응가스를 각각 분사시킬 수 있게 구비된다.

여기서 가스인젝터(110)는 가스공급관(115,116)을 통해 가스 유량 콘트롤모듈(112)로부터 적정 유량의 반응가스를 공급받아 분사시키게 된다.

한편 고주파전원(RF)(120,125)은 챔버(100) 상부의 소스 코일(200)과 캐소드어셈블리(130)에 각각 연결되며, 챔버(100) 내에 분사된 반응가스를 방전시켜 플라즈마 상태로 변환시킴으로써, 웨이퍼(W) 표면이 플라즈마에 의해 식각 처리되도록 하는 것이다.

이때 사이드 가스 인젝터(1)는 도 1에서 도시된 바와 같이, 분배플레이트(10)와 커버플레이트(80)로 구성되는 것으로서, 반응가스가 웨이퍼(W)의 측면에서 분사될 수 있도록 챔버(100)의 측벽을 따라 설치되며, 가스공급관(118)을 통해 가스 유량 콘트롤모듈(112)로부터 적정 유량의 반응가스를 공급받아 웨이퍼(W) 측면 방향으로 분사시키게 된다.

따라서 플라즈마 식각장치는 반응가스가 가스인젝터(110)와 사이드 가스 인젝터(1)로부터 챔버(100) 내부로 분사되면, 압력 조절장치(도시하지 않음)를 작동시켜 챔버(100) 내부 압력을 조절하고, 고주파전원(120,125)을 인가하여 반응가스를 플라즈마 상태로 변환시킨 후, 이 플라즈마가 웨이퍼(W) 표면과 접촉되어 반응하게 함으로써, 웨이퍼(W)의 표면을 일정 패턴으로 식각 처리하게 되는 것이다.

이때 반응가스와 반응 부산물들은 배기구(105)를 통해 외부로 강제 배출되는 것이다.

한편 사이드 가스 인젝터(1)는 웨이퍼(W)의 측면 방향으로 분사되는 반응가스의 유량을 제어함으로써, 웨이퍼(W)의 에지부(edge)에서의 균일한 플라즈마 형성 을 유도하게 되는 것이다.

이하 본 발명의 플라즈마 반응 챔버의 사이드 가스 인젝터의 일 실시예를 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 사이드 가스 인젝터(1)에 구비되는 분배플레이트(10)의 평면도를 나타낸 것이고, 도 3은 커버플레이트(80)의 평면도를 나타낸 것이며, 도 4는 도 1의 A-A 단면도를 나타낸 것이다.

본 발명의 사이드 가스 인젝터(1)는 분배플레이트(10)와 커버플레이트(80)로 구성된다.

분배플레이트(10)는 챔버(100)의 측벽에 설치될 수 있도록 중앙부에 관통공(5)이 형성되는 환상(環狀)으로 구비되며, 주입공(20)과 분배채널부(50)가 구비된다.

이때 분배채널부(50)는 진입구(52)와 분사구(53) 및 분기채널(55)로 구성된다.

분배플레이트(10)는 원형 외에 사각형 등 챔버(100)의 구조에 대응되게 다양한 형상으로 구비될 수 있으며, 상부면에는 하기에서 설명하는 커버플레이트(80)가 결합될 수 있도록 둘레를 따라 등 간격으로 결합공(12)이 형성된다.

한편 주입공(20)은 반응가스를 분배채널부(50)로 주입하는 것으로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 일단은 분배채널부(50)의 외주를 둘러싸고 있는 확산채널(60)의 저면에 노출되고, 타단은 분배플레이트(10)의 측면에 노출되어 외부와 연통되도록 관통 형성된다.

이때 분배플레이트(10)의 측면에 노출된 타단은 도 1에 도시된 바와 같이, 가스공급관(118)을 통해 가스 유량 콘트롤모듈(112)과 연결된다.

한편 확산채널(60)은 주입공(20)으로부터 주입된 반응가스가 분배채널부(50)에 형성되는 다수개의 진입구(52)에 균일하게 분배되도록 확산시키는 역할을 하게 된다.

따라서 반응가스는 주입공(20)을 통해 확산채널(60)로 주입되고, 이 후 확산채널(60)을 따라 확산된 후, 분배채널부(50)의 진입구(52)를 통해 진입하게 되는 것이다.

이때 상기 진입구(52)와 분사구(53)는 분기채널(55)의 외주와 내주에 다수개가 등 간격으로 각각 형성된다.

한편 분기채널(55)은 진입구(52)를 통해 유입되는 반응가스가 분사구(53)로 각각 분배되도록 함과 동시에 반응가스의 흐름에 일정한 유동 저항을 발생시켜 순차적으로 반복 분기되는 다수의 유로(58)를 통해 충분히 확산되도록 함으로써, 균일한 유량이 각각의 분사구(53)를 통해 챔버(100) 내부로 분사되게 하는 것이다.

이때 유로(58)는 분배플레이트(10)의 중심을 기준으로 동심원을 형성하는 다수개의 원형 패턴을 형성함과 동시에 서로 연통되도록 다수개의 연통로(59)가 일정 간격으로 설치된다.

그러나 유로(58)는 원형 패턴으로 한정되는 것은 아니며, 반응가스의 흐름에 일정한 저항이 부가되어 각각의 분사구(53)에 균일한 유량이 분배될 수 있게 하는 다양한 형태의 패턴으로 형성될 수 있을 것이다.

분기채널(55)은 유로(58)와 연통로(59)가 형성되도록 다수개의 원호 형상의 채널세그먼트(40)로 구성된다.

채널세그먼트(40)는 일정 높이와 일정 길이를 가지는 원호 형상으로 구비되며, 유로(58)가 형성되도록 분배플레이트(10) 상부면에 일정 간격으로 기립 설치된다.

이때 채널세그먼트(40)는 분배플레이트(10)의 중심을 기준으로 원주 방향을 따라 일정 간격으로 이격되게 배치되는 것은 물론 반경 방향으로도 일정 간격 이격되도록 다수개가 순차적으로 기립 설치된다.

따라서 채널세그먼트(40)는 분기채널(55)의 외주와 내주에 다수개의 진입구(52) 및 분사구(53)를 방사상으로 형성하게 되며, 또한 유로(58)를 서로 연통시키는 연통로(59)를 방사상으로 형성시키게 된다.

이때 채널세그먼트(40)는 반응가스가 진입구(52)에서 분사구(53)로 이동할 때 유로(58)를 따라 순차적으로 분기되면서 이동하게 하는 것은 물론 지그재그로 이동할 수 있도록 연통로(59)가 인접하는 타 채널세그먼트(40)의 중앙부에 위치하도록 배치된다.

한편 확산채널(60)은 반응가스가 신속하게 확산되어 분기채널(55)의 다수개의 진입구(52)에 분배되도록 분기채널(55)의 유로(58) 보다 상대적으로 큰 폭으로 형성되는 것이 바람직하다.

한편 커버플레이트(80)는 분배플레이트(10)의 상부면에 결합되는 것으로서, 분배플레이트(10)와 동일하게 중앙부에 관통공(85)이 형성된 환상으로 구비되며, 분배플레이트(10)의 결합공(12)에 대응되게 둘레를 따라 결합공(82)이 관통이 형성된다.

여기서 커버플레이트(80)는 분배플레이트(10)의 상부면에 고정 볼트로 체결되어 밀착됨으로써, 분배채널부(50)와 확산채널(60)을 밀폐시켜 유로(58)를 형성하게 되는 것이다.

이때 커버플레이트(80)와 분배플레이트(10)의 밀착부에는 반응가스의 누출이 방지될 수 있도록 실링부재(O-ring 등)가 설치될 수 있을 것이다.

따라서 반응가스는 주입공(20)을 통해 유입되어 확산채널(60)을 따라 확산된 후, 분배채널부(50)에 형성된 다수개의 진입구(52)로 진입하게 되고, 이 후 분기채널(55)의 유로(58)를 경유하여 분사구(53)를 통해 챔버(100) 내에 방사상으로 분사되는 것이다.

이때 반응가스는 분기채널(55)을 통과하면서 유동 저항을 받게 될 뿐 아니라, 진입구(52)에서 분사구(53)로 이동하는 시간이 확산채널(60)을 따라 확산되는 시간보다 상대적으로 길기 때문에 분기채널(55)에서 충분히 확산 된 후, 분사구(53)에 도달하게 됨으로써, 균일한 유량이 다수개의 분사구(53)를 통해 동시에 지속적으로 웨이퍼(W)의 에지부에 도달하게 되는 것이다.

또한 본 발명은 분사구(53)가 웨이퍼(W)의 에지부에 인접되게 설치됨으로써, 반응가스가 웨이퍼(W)에 도달하는 동안 확산되는 것이 최소화되어 독립적인 제어가 용이하게 되고, 이를 통해 에지부에 도달하는 반응가스의 양을 효과적으로 제어할 수 있게 되어 웨이퍼(W) 중심부에서 생성된 부산물이 다시 분해되어 폴리 머(Polymer) 형태로 에지부에 잔류함으로써 발생될 수 있는 웨이퍼(W)의 중심부와 에지부의 에칭 불균일이나 CD 편차 또는 에치 스톱(etch stop)을 개선할 수 있게 되는 것이다.

이하 도 5 내지 도 8을 참조하여 분배플레이트의 다른 실시예를 설명한다.

도 5는 분배플레이트(30)의 평면도를 나타낸 것이고, 도 6은 도 5의 B-B 단면도를 나타낸 것이며, 도 7은 도 6의 "C" 의 부분 확대도를 나타낸 것이다.

도 5 내지 도 8의 실시예는 확산채널(60)의 구성 외에는 상기 실시예와 동일하므로 변경된 구성에 대해서만 설명한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 분배플레이트(30)에 형성되는 확산채널(60)에는 중앙부를 따라 확산방지턱(65)이 기립 설치된다.

확산방지턱(65)은 확산채널(60)을 제1확산로(61)와 제2확산로(62) 구획하여 두개의 영역으로 격리시키게 된다.

이때 제1확산로(61)의 저면에는 주입공(20)과 복수의 유입공(67)이 형성되고, 제2확산로(62)에는 복수의 배출공(68)이 형성된다.

유입공(67)과 배출공(68)은 "X" 축 상에 설치될 수 있으며, 확산방지턱(65)을 사이에 두고 서로 마주보도록 형성되며, 도 7에 도시된 바와 같이, 확산방지턱(65) 하측부에 형성되는 연결로(63)에 의해 서로 연통된다.

연결로(63)는 서로 대칭되게 마주보도록 경사면으로 형성될 수 있다.

따라서 반응가스는 주입공(20)을 통해 제1확산로(61)로 유입되어 양 방향으로 확산된 후, 두개의 유입공(67)과 연결로(63) 및 배출공(68)을 경유하여 동시에 제2확산로(62)로 이동하게 되고, 또한 제2확산로(62)에 유입된 반응가스는 다시 제2확산로(68)를 따라 양 방향으로 확산되어 분기채널(55)의 진입구(52)로 각각 진입하게 되는 것이다.

따라서 주입공(20)에서 유입된 반응가스는 유입공(67)과 배출공(68)에 의해 제1,2확산로(67,68)에 순차적으로 확산된 후, 분기채널(55)의 진입구(52)로 진입하게 됨으로써, 유동 시간과 유동 저항의 증가로 인해 보다 효과적으로 확산될 수 있게 되고, 또한 균일하게 분배되어 각각의 진입구(52)로 진입한 후, 분기채널(55)의 유로(58)를 통과하면서 유동 저항에 의해 다시 충분히 확산되어 다수개의 분사구(53)를 통해 챔버 내에 균일하게 분사되는 것이다.

한편 도 8은 본 발명의 분배플레이트의 또 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 분배플레이트(70)의 평면도를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이, 분배플레이트(70)의 확산채널(60)에는 제1확산로(61)와 제2확산로(62)를 형성하되, 제1확산로(61)에는 주입공(20)이 "Y" 축 선상에 서로 마주보도록 대칭되게 복수로 형성되고, 유입공(67) 및 배출공(68)은 확산방지턱(65)을 사이에 두고 서로 마주보도록 제1확산로와 제2확산로에 각각 형성하되, 제1확산로(61)와 제2확산로(62)를 따라 다수개가 등 간격으로 배치된다.

따라서 반응가스는 두개의 주입공(20)으로부터 동시에 제1확산로(61)로 유입된 후, 다수개의 유입공(67)과 배출공(68)을 통해 제2확산로(62)로 동시에 배출됨으로써, 한층 더 균일한 유량이 신속하게 분기채널(55)의 진입구(52)로 각각 진입하여 분사구(53)를 통해 웨이퍼(W)의 에지부에 분사되는 것이다.

여기서 도 8의 실시예는 반응가스가 다수개의 배출공(68)에서 동시에 배출되어 진입구(52)로 균일하게 진입되기 때문에 상기 도 2 및 도 5의 실시예보다 분기채널(55)의 채널수를 감소시켜도 동일한 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.

따라서 본 발명은 반응가스가 분배플레이트(10,30,70)의 분배채널부(50)를 경유하여 챔버(100) 내에 균일한 양으로 방사상으로 분사됨으로써, 대구경 웨이퍼(W)를 식각 처리하는 경우에도 웨이퍼(W)의 중심부와 에지부에서의 에칭 균일도를 향상시킬 수 있게 되고, 또한 웨이퍼(W) 에지부의 가스 밀도를 독립적으로 제어 가능하게 됨으로써, 에지부에서의 식각율 저하나 에칭 폭(CD:Critical Dimension)의 감소를 효과적으로 차단하게 되어 공정 불량 감소는 물론 에지부의 칩수율을 현저히 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

이상, 상기의 실시 예는 단지 설명의 편의를 위해 예시로서 설명한 것에 불과하므로 특허청구범위를 한정하는 것은 아니며, 스퍼터(Sputter)나 화학기상증착장비(CVD)와 같은 여타 플라즈마 진공 처리장비에도 모두 적용 가능하다.

도 1은 본 발명의 사이드 가스 인젝터가 설치된 플라즈마 식각장치의 구성도,

도 2는 본 발명의 사이드 가스 인젝터의 분배플레이트의 평면도,

도 3은 본 발명의 사이드 가스 인젝터의 커버플레이트의 평면도,

도 4는 도 2의 A-A 단면도,

도 5는 본 발명의 분배플레이트의 다른 실시예의 평면도,

도 6은 도 5의 B-B 단면도,

도 7은 도 6의 "C"의 부분확대도,

도 8은 본 발명의 분배플레이트의 또 다른 실시예의 평면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 사이드 가스 인젝터 5,85 : 관통공

10,30,70 : 분배플레이트 12,82 : 결합공

20 : 주입공 40 : 채널세그먼트

50 : 분배채널부 52 : 진입구

53 : 분사구 55 : 분기채널

58 : 유로 59 : 연통로

60 : 확산채널 61 : 제1확산로

62 : 제2확산로 63 : 연결로

65 : 확산방지턱 67 : 유입공

68 : 배출공 80 : 커버플레이트

100 : 챔버 105 : 배기구

106 : 배기펌프 110 : 가스인젝터

112 : 가스 유량 콘트롤모듈 115,116,118 : 가스공급관

120,125 : 고주파전원 130 : 캐소드어셈블리

135 : 스테이지 200 : 소스코일

W : 웨이퍼

Claims

반응가스가 주입되는 주입공과 상기 주입공으로부터 유입된 반응가스가 내주면을 따라 다수의 위치에서 방사상으로 동시에 분사될 수 있게 상기 반응가스를 분배하는 분배채널부가 구비된 환상의 분배플레이트; 및 상기 분배플레이트 상부에 결합되어 상기 분배채널부 상부를 밀폐시키는 커버플레이트;를 포함하여 구성하되,

상기 분배채널부의 외주를 둘러싸며, 상기 주입공과 연통되는 환상의 확산채널을 구비하고,

상기 확산채널은 상기 주입공과 연통되는 환상의 제1확산로와 제2확산로가 격리 형성되도록 확산방지턱이 구비되고, 상기 제1,2확산로의 저면에는 서로 연통되는 유입공과 배출공이 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응 챔버의 사이드 가스 인젝터.
제 1항에 있어서,

상기 분배채널부는,

상기 반응가스가 진입하는 진입구;

상기 분배플레이트의 내주면을 따라 등 간격으로 배치되는 다수개의 분사구; 및

상기 진입구로 유입된 반응가스가 상기 다수개의 분사구로 균일하게 각각 분배되도록 순차적으로 분기되는 유로가 형성된 분기채널;

로 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응 챔버의 사이드 가스 인젝터.
제2항에 있어서,

상기 진입구는 상기 분기채널의 외주를 따라 다수개가 이격되어 배치되는 것 을 특징으로 하는 플라즈마 반응 챔버의 사이드 가스 인젝터.
제3항에 있어서

상기 분기채널은 상기 유로가 상기 분배플레이트의 중심을 기준으로 동심원을 형성하는 다수개의 원형 패턴을 형성하도록 하되, 상기 유로가 서로 연통되도록 다수개의 연통로가 이격 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응 챔버의 사이드 가스 인젝터.
제4항에 있어서,

상기 분기채널은 원호 형상의 다수개의 채널세그먼트로 구성하되,

상기 채널세그먼트는 상기 유로와 연통로가 형성되도록 원주 방향과 반경 방향을 따라 소정의 간격으로 방사상으로 각각 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응 챔버의 사이드 가스 인젝터.
제5항에 있어서,

상기 채널세그먼트는 상기 반응가스가 지그재그로 이동 가능하도록 상기 연통로를 형성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응 챔버의 사이드 가스 인젝터.
삭제
제2항에 있어서,

상기 확산채널은 상기 분기채널의 유로보다 상대적으로 큰 폭으로 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응 챔버의 사이드 가스 인젝터.
삭제
제1항에 있어서,

상기 유입공과 배출공은 상기 확산방지턱을 사이에 두고 서로 마주보도록 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응 챔버의 사이드 가스 인젝터.
제10항에 있어서,

상기 유입공과 배출공은 상기 확산방지턱의 하측에 관통 형성되는 연결로를 통해 서로 연통되되, 상기 연결로는 서로 대칭되는 경사로가 마주보도록 연결 형성 되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응 챔버의 사이드 가스 인젝터.
제10항에 있어서,

상기 유입공과 배출공은 상기 제1,2확산로를 따라 각각 다수개가 등 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응 챔버의 사이드 가스 인젝터.
제1항 내지 제6항, 제8항, 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 주입공은 복수로 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응 챔버의 사이드 가스 인젝터.