KR20000013432A - 반도체소자 제조용 식각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 반도체 소자용 식각장치는 웨이퍼가 놓이고 상기 웨이퍼 직경보다 보다 큰 지지대와, 상기 지지대의 양측에 설치된 플라즈마 집중을 위한 쇄도우 링과, 상기 지지대 상의 상기 웨이퍼의 양측에 설치되고 상기 웨이퍼와 같은 재질의 칼라와, 상기 지지대의 하부에 설치되고 상기 웨이퍼 직경보다 큰 캐소드와, 상기 캐소드 주위에 챔버 벽과 절연을 위하여 설치된 절연체를 포함하여 이루어진다. 상기 웨이퍼는 실리콘 웨이퍼이며, 상기 칼라는 실리콘 칼라이다. 상기 절연체는 실리콘 산화물로 이루어진다. 이로써, 본 발명의 반도체 소자 제조용 식각장치는 엣지부의 온도가 급격하게 상승되지 않게함으로써 웨이퍼 중앙부와 웨이퍼 엣지부분의 식각율을 균일하게 할 수 있다.

Description

반도체 소자 제조용 식각 장치

본 발명은 반도체 소자 제조용 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체소자 제조용 식각 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 소자의 제조에 있어서는 다양한 장치가 사용된다. 그중에서 산화막, 폴리실리콘막 등의 식각을 위해서는 식각 장치가 사용된다. 여기서, 종래의 반도체 소자 제조용 식각 장치를 설명한다.

도 1은 종래 기술에 의한 반도체 소자 제조용 식각 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.

구체적으로, 종래의 반도체 소자 제조용 식각 장치는 챔버(도시 안됨) 내에서 반도체 기판(실리콘 웨이퍼:1) 상에 증착된 산화막, 폴리실리콘막 등의 막질을 식각한다. 반도체 소자 제조용 식각 장치의 챔버 내부에는 웨이퍼(1)가 놓이고 웨이퍼(1)의 배면 열을 전달하는 지지대(pedestal:3)가 마련되어 있고, 상기 지지대(3)의 양측에 플라즈마의 집중을 위해 마련된 쇄도우 링(shadow ring:5)이 설치되어 있고, 상기 지지대(3)의 하부에는 RF(radio frequency) 파워가 인가될 수 있고 항온유지되고 알루미늄 재질로 이루어진 캐소드(cathode: 7)가 설치되어 있으며, 상기 지지대(3) 및 캐소드(7)을 감싸 애노드 역할을 하는 챔버 벽(wall: 도시 안됨)과 캐소드를 절연시키는 절연체(insulator:9)가 마련되어 있다. 그리고, RF 파워를 인가할 수 있는 애노드(anode)는 챔버 벽을 이용한다. 이상과 같은 종래의 반도체 소자 제조용 식각장치를 이용하면, 상기 지지대(3) 상부에서 가스가 공급되고, 캐소드 및 애노드에 인가된 RF 파워에 의해서 공급된 가스는 플라즈마화되고, 상기 플라즈마에 의해 웨이퍼 상의 막질이 식각된다.

그런데, 종래의 반도체 소자 제조용 식각 장치의 웨이퍼 중앙부(center)는 대체로 균일한 공정 조건을 유지할 수 있으나, 웨이퍼 엣지부분으로 갈수록 캐소드쪽으로의 열전달이 어렵다. 특히, 웨이퍼 엣지부분의 쇄도우 링에 집중된 플라즈마에서 발생된 열은 지지대에 다 전달되지 못하기 때문에 식각이 진행됨에 따라 웨이퍼 엣지부분은 온도가 급격하게 올라가게 된다. 더욱이, 산화물 재질로 되어 있는 쇄도우 링과 절연체는 열의 전달을 방하는 역할을 하여 웨이퍼 엣지부분의 온도 유지는 더욱 힘들어 진다. 그리고, 종래의 반도체 제조용 식각장치의 가스 흐름 또한 애노드 역할를 하고 있는 챔버 벽등의 영향으로 웨이퍼 중앙부와 엣지부는 서로 다른 분위리를 갖는다.

이렇게 되면, 웨이퍼 엣지부의 급격한 온도 상승에 의하여 웨이퍼 엣지부분에 도포된 막질, 예컨대 포토레지스트막은 들뜨게 된다. 또한, 웨이퍼 엣지부의 온도 상승에 따라 엣지부분부터 막질이 식각되어 웨이퍼 중앙부와 엣지부의 식각율이 다르게 되므로 임계크기(critical dimension:CD)와 잔류 산화막 두께(remaining oxide)를 조절하기 어렵게 된다. 그리고, 웨이퍼 엣지부와 중앙부의 식각율을 조절하기 어려워 콘택 공정에서 콘택홀이 오픈되지 않는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 웨이퍼 엣지부와 중앙부의 식각율을 균일하게 할 수 있는 반도체 소자 제조용 식각장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 반도체 소자 제조용 식각 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 2는 본 발명에 의한 반도체 소자 제조용 식각 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 반도체 소자용 식각장치는 웨이퍼가 놓이고 상기 웨이퍼 직경보다 보다 큰 지지대와, 상기 지지대의 양측에 설치된 플라즈마 집중을 위한 쇄도우 링과, 상기 지지대 상의 상기 웨이퍼의 양측에 설치되고 상기 웨이퍼와 같은 재질의 칼라와, 상기 지지대의 하부에 설치되고 상기 웨이퍼 직경보다 큰 캐소드와, 상기 캐소드 주위에 챔버 벽과 절연을 위하여 설치된 절연체를 포함하여 이루어진다. 상기 웨이퍼는 실리콘 웨이퍼이며, 상기 칼라는 실리콘 칼라이다. 상기 절연체는 실리콘 산화물로 이루어진다.

본 발명의 반도체 소자 제조용 식각장치는 엣지부의 온도가 급격하게 상승되지 않기 때문에 웨이퍼 중앙부와 웨이퍼 엣지부분의 식각율을 균일하게 할 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 반도체 소자 제조용 식각 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.

구체적으로, 본 발명의 반도체 소자 제조용 식각 장치의 챔버 내부에는 웨이퍼(11), 예컨대 실리콘 웨이퍼가 놓이고 웨이퍼(11)의 배면 열을 전달하며 웨이퍼보의 직경보다 크며, 알루미뮴 재질로 된 지지대(pedestal: 13)가 마련되어 있다. 상기 지지대의 옆면과 윗면은 양극산화처리되어(anodized) 자체 절연이 되고, 밑면은 RF를 인가받기 위해 드러나 있다. 그리고, 상기 지지대(13) 상의 웨이퍼(11)의 양측에 웨이퍼와 같은 재질, 즉 실리콘 재질의 칼라(collar: 15), 예컨대 실리콘 칼라가 설치되어 있다. 그리고, 상기 칼라(15) 하부의 지지대(13)의 양측에 플라즈마의 집중을 위해 마련된 쇄도우 링(shadow ring: 17)이 설치되어 있다. 그리고, 상기 지지대(13)의 하부에는 RF(radio frequency) 파워가 인가될 수 있고 냉각기 또는 열 교환기가 연결되어 항온유지되며 상기 웨이퍼의 직경보다 크며, 알루미늄 재질로 된 캐소드(cathode: 19)가 설치되어 있다. 그리고, 상기 캐소드의 윗면은 지지대로 RF를 인가하기 위해 지지대와 직접 접촉되며, 옆면은 윗면과 절연되어 RF가 전달되지 않는다. 상기 지지대(13)와 캐소드(19)를 감싸 애노드 역할을 하는 챔버 벽(도시 안됨)과 캐소드(19)를 절연시키고 실리콘 산화물로 구성되는 절연체(insulator:21)가 마련되어 있다. 그리고, 본 발명의 반도체 소자 제조용 식각장치에 있어서 RF를 인가할 수 있는 애노드(anode)는 챔버 벽(도시 안됨)을 이용한다. 이상과 같은 본 발명의 반도체 소자 제조용 식각장치는 상기 지지대 상부에 가스가 공급되고, 캐소드 및 애노드에 인가된 RF 파워에 의해서 공급된 가스는 플라즈마화 되고, 상기 플라즈마에 의해 웨이퍼 상의 막질이 식각된다.

특히, 본 발명의 반도체 소자 제조용 식각 장치는 캐소드(19)와 지지대(13)의 크기를 상기 웨이퍼(11)의 직경보다 크게 하고, 웨이퍼 엣지부에 웨이퍼(11)와 같은 재질의 실리콘 칼라(15)가 장착되어 있다. 이렇게 되면, 웨이퍼 중앙부와 웨이서 엣지부의 분위기를 동일하게 할 수 있어 웨이퍼 엣지부분에서 발생하는 종래의 나쁜 영향들이 웨이퍼(11)에 미치지 않게 된다.

또한, 본 발명의 반도체 소자 제조용 식각장치는 쇄도우 링(17)에 의해 축적되어진 열은 지지대(13)와 실리콘 칼라(15)로 전달되고 웨이퍼(11)에는 영향을 입히지 않는다. 이때, 웨이퍼(11) 자체의 열은 지지대(13)로 전달된다. 그리고, 웨이퍼 엣지부에서 쇄도우 링(17)에 의하여 발생할 수 있는 식각용 가스의 난류는 웨이퍼와 거리가 멀어 영향을 미치지 않는다.

이상과 같은 본 발명의 반도체 제조용 식각장치는 웨이퍼 엣지부의 온도가 급격히 상승되지 않아 종래와 다르게 웨이퍼 엣지부분에 도포된 포토레지스트막의 들뜨 현상을 방지할 수 있다. 그리고, 엣지부의 온도가 급격하게 상승하지 않아 웨이퍼 중앙부와 엣지부의 식각율을 균일하게 할 수 있어 임계크기(critical dimension:CD)와 잔류 산화막 두께(remaining oxide)를 용이하게 조절할 수 있다. 그리고, 식각율을 용이하게 조절할 수 있어 콘택 공정에서 콘택홀이 오픈되지 않는 현상을 개선할 수 있다.

이상, 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식으로 그 변형이나 개량이 가능하다.

상술한 바와 같이 본 발명의 반도체 소자 제조용 식각장치는 엣지부의 온도가 급격하게 상승되지 않기 때문에 웨이퍼 중앙부와 웨이퍼 엣지부분의 식각율을 균일하게 할 수 있고, 콘택이 오픈되지 않는 종래의 문제점을 해결할 수 있다.

Claims (3)

1. 웨이퍼가 놓이고 상기 웨이퍼 직경보다 보다 큰 지지대;

   상기 지지대의 양측에 설치된 플라즈마 집중을 위한 쇄도우 링;

   상기 지지대 상의 상기 웨이퍼의 양측에 설치되고 상기 웨이퍼와 같은 재질의 칼라;

   상기 지지대의 하부에 설치되고 상기 웨이퍼 직경보다 큰 캐소드; 및

   상기 캐소드 주위에 챔버 벽과 절연을 위하여 설치된 절연체를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 식각장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 웨이퍼는 실리콘 웨이퍼이며, 상기 칼라는 실리콘 칼라인 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 식각장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 절연체는 실리콘 산화물로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 식각장치.