KR20000056319A

KR20000056319A - 균일성이 개선된 반도체 식각 챔버

Info

Publication number: KR20000056319A
Application number: KR1019990005533A
Authority: KR
Inventors: 김무현; 안재수
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1999-02-19
Filing date: 1999-02-19
Publication date: 2000-09-15

Abstract

본 발명의 균일성이 개선된 반도체 식각 장비는, 플라즈마를 형성하기 위한 하부 전극 및 상부 전극을 포함하며, 상부 전극내에는 다수의 홈들이 형성되어 홈들로부터 반응 가스를 공급하여 플라즈마를 이용한 식각을 수행하는 반도체 식각 챔버에 있어서, 상부 전극상에 형성된 홈들이 중앙 부분과 가장자리 부분이 서로 다르게 분포되어 있는 점에 그 특징이 있다.

Description

균일성이 개선된 반도체 식각 챔버{Chamber for etching semiconductor having improved uniformity}

본 발명은 반도체 제조 설비에 관한 것으로서, 특히 균일성이 개선된 반도체 식각 챔버에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 식각 챔버에서 관건이 되는 것은 균일성이다. 즉 식각이 이루어진 후의 식각 대상이 균일하게 식각이 이루어지는지의 여부는 후속 공정, 특히 리소그라피 공정에 많은 영향을 미치므로 균일성을 유지하면서 식각 공정을 수행하는 것이 중요하다. 그러나 최근들어서 반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라 CD(Critical Dimension)이 감소되고 있으며, 이에 따라 어스펙트 비(aspect ratio)가 증가되는 추세에 있다. 따라서 미세 컨택 홀 형성이 점점 용이하지 않게 되었다.

통상적으로 절연막내의 컨택 홀 형성을 위한 식각 공정을 수행하기 위해서는 포토레지스트막 패턴 등의 마스크막 패턴을 절연막상에 형성시킨다. 이때 포토레지스트막 패턴 등에서 발생되는 부산물인 폴리머가 불균일한 식각의 주 원인이 될 수 있다. 사용되는 설비에 따라 약간의 차이는 있지만 대체적으로 웨이퍼의 중앙 부분과 가장자리 부분에서의 폴리머 생성 비율이 차이가 나며, 이로 인하여 중앙 부분과 가장자리 부분에서 식각된 후에 남아있는 절연막의 두께에 차이가 나는 불균일한 식각이 이루어진다. 이와 같은 경우에는 식각이 이루어지고 난 후에 포토레지스트막 패턴을 제거하고 난 후에 CD의 차이가 더욱 심화된다.

도 1은 종래의 반도체 식각 챔버를 개략적으로 나타내 보인 단면도이고, 도 2는 도 1의 상부 전극을 나타내 보인 평면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 반도체 식각 챔버(10)는 외벽(11)에 의해 일정한 공간이 형성된다. 이 공간내의 바닥면에는 하부 전극(12)이 배치되는데, 이 하부 전극(12)은 외부의 전원(13)과 전기적으로 연결되어 있다. 하부 전극(12)상에는 웨이퍼 지지를 위한 웨이퍼 척(14)이 있어서, 그 상부 표면상에 웨이퍼(15)가 안착된다. 한편, 웨이퍼(15)와 대향되는 챔버내 상부 천정에는 상부 전극(16)이 배치된다. 상부 전극(16)은 가스 주입부로서의 역할도 함께 수행한다. 즉, 상부 전극(16)은 외부의 전원(미도시)와 전기적으로 연결되는 동시에, 그 내부에 다수의 홈들(16h)이 형성되어서 반응 가스들이 챔버 내부로 주입되도록 한다. 이 홈들(16h)을 통해 챔버 내부로 주입된 반응 가스들은 이온화되어 플라즈마(P)를 형성하게 된다.

상기 상부 전극(16)은 원형으로 이루어져 있는데, 그 가장자리 부분(161)에는 홈들이 형성되지 않았으며, 그 중앙 부분(162)내에는 다수의 홈들(16h)이 형성되어 있다. 상기 홈들(16h)은 일정한 간격 및 직경을 갖고 있으므로 상부 전극(16)의 중앙 부분(162)으로부터 공급되는 가스량은 웨이퍼(15)상에 균일하게 공급된다.

그러나, 앞서 설명한 바와 같이, 웨이퍼의 중앙 부분과 가장자리 부분에서의 폴리머 생성량이 차이가 남에 따라 식각이 중앙 부분과 가장자리 부분에서 서로 불균일하게 이루어지는 문제가 발생된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 공급 가스의 분포를 다르게 함으로써 균일한 식각이 이루어지도록 할 수 있는 반도체 식각 챔버를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 반도체 식각 챔버를 개략적으로 나타내 보인 단면도이다.

도 2는 도 1의 상부 전극을 나타내 보인 평면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 반도체 식각 챔버를 개략적으로 나타내 보인 단면도이다.

도 4는 도 3의 상부 전극을 나타내 보인 평면도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

20...식각 챔버 21...챔버 외벽

22...하부 전극 23...전원

24...웨이퍼 척 25...웨이퍼

26...상부 전극

상기 기술적 과제를 달성학 위하여, 본 발명에 따른 균일성이 개선된 반도체 식각 챔버는, 플라즈마를 형성하기 위한 하부 전극 및 상부 전극을 포함하며, 상기 상부 전극내에는 다수의 홈들이 형성되어 상기 홈들로부터 반응 가스를 공급하여 상기 플라즈마를 이용한 식각을 수행하는 반도체 식각 챔버에 있어서, 상기 상부 전극상에 형성된 상기 홈들이 중앙 부분과 가장자리 부분이 서로 다르게 분포되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 상부 전극의 중앙 부분에는 상기 홈들이 존재하지 않는 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 균일성이 개선된 반도체 식각 장비를 나타내 보인 단면도이고, 도 4는 도 3의 상부 전극을 나타내 보인 평면도이다.

먼저 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 반도체 식각 챔버(20)는 외벽(21)에 의해 일정한 내부 공간이 형성된다. 이 내부 공간내의 바닥면에는 하부 전극(22)이 배치되는데, 이 하부 전극(22)은 외부의 전원(23)과 전기적으로 연결되어 있다. 하부 전극(22)상에는 웨이퍼 지지를 위한 웨이퍼 척(24)이 있어서, 그 상부 표면상에 웨이퍼(25)가 안착된다. 한편, 웨이퍼(25)와 대향되는 챔버내 상부 천정에는 상부 전극(26)이 배치된다. 상부 전극(26)은 가스 주입부로서의 역할도 함께 수행한다. 즉, 상부 전극(26)은 외부의 전원(미도시)와 전기적으로 연결되는 동시에, 그 내부에 다수의 홈들(26h)이 형성되어서 반응 가스들이 챔버 내부로 주입되도록 한다. 이 홈들(26h)을 통해 챔버 내부로 주입된 반응 가스들은 이온화되어 플라즈마(P)를 형성하게 된다.

도 4를 함께 참조하면, 상기 상부 전극(26)은 원형으로 이루어져 있으며, 세 부분으로 구별된다. 즉 최외각의 가장자리에 위치한 제1 부분(161)과, 중간에 위치한 제2 부분(162) 및 중앙에 위치한 제3 부분(163)으로 구별된다. 이때 반응 가스 공급을 위한 홈들(26h)은 제2 부분(162)내에만 형성되고, 제1 부분(161) 및 제3 부분(163)내에는 상기 홈들(26h)을 형성시키지 않는다. 상기 제3 부분(163)은 그 직경이 약 5㎝가 되도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같은 반도체 식각 장비를 사용하여 식각 공정을 수행하게 되면, 전체적으로 균일한 식각 공정을 수행시킬 수 있다. 즉, 폴리머가 많이 생성되어 식각후 잔류한 절연막의 두께가 높은 중앙 부분에서는 반응 가스가 공급되지 않기 때문에 잔류한 절연막의 두께를 낮출 수 있게 되고, 이에 따라 가장자리 부분과의 잔류 절연막 두께와 동일하게 할 수 있어서 균일성을 향상시킨다.

경우에 따라서는 상부 전극(26)의 중앙 부분에 위치한 제3 부분(263)내에도 홈들을 형성시킬 수 있으나, 이 경우에는 제2 부분(262)내에 형성된 홈들보다 그 수가 적거나, 또는 그 직경이 더 적게 형성하는 것이 바람직하다. 구체적으로 홈들의 수자 또는 직경은 사용하는 챔버의 특성에 의해 정해지는 것이 바람직하다.

상기한 설명에서 많은 사항들이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다는 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여질 것이 아니고 특허청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정해져야 한다.

이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 균일성이 개선된 반도체 식각 장비에 의하면, 폴리머 생성 비율이 높은 중앙 부분에서의 가스 공급량을 줄임으로써 전체적으로 균일한 식각을 수행할 수 있다는 이점이 있다.

Claims

플라즈마를 형성하기 위한 하부 전극 및 상부 전극을 포함하며, 상기 상부 전극내에는 다수의 홈들이 형성되어 상기 홈들로부터 반응 가스를 공급하여 상기 플라즈마를 이용한 식각을 수행하는 반도체 식각 챔버에 있어서,

상기 상부 전극상에 형성된 상기 홈들이 중앙 부분과 가장자리 부분이 서로 다르게 분포되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 식각 장비.
제1항에 있어서,

상기 상부 전극의 중앙 부분에는 상기 홈들이 존재하지 않는 것을 특징으로 하는 반도체 식각 장비.
제1항에 있어서,

상기 상부 전극의 중앙 부분은 직경이 5㎝인 원인 것을 특징으로 하는 반도체 식각 장비.