KR20020051670A

KR20020051670A - 식각장치의 샤워헤드

Info

Publication number: KR20020051670A
Application number: KR1020000081134A
Authority: KR
Inventors: 김종현
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 2000-12-23
Filing date: 2000-12-23
Publication date: 2002-06-29

Abstract

식각장치의 샤워헤드에 대해 개시되어 있다. 그 장치는, 식각 챔버의 상부에 마련되어서 식각가스를 확산시키면서 공급하는 샤워헤드에 있어서, 식각가스 공급관으로부터 유입된 가스를 배출하는 다수의 제1 가스분사구가 형성된 상부판 및 상기 상부판으로부터 수직적으로 이격되고 상기 제1 가스분사구로부터 유입된 가스를 배출하는 다수의 제2 가스분사구가 형성된 하부판을 구비하고, 상기 하부판은 실리콘으로 이루어진다. 식각가스를 공급하는 샤워헤드를 이루는 하부판을 실리콘으로 함으로써, 식각공정시 하부판을 이루는 실리콘도 함께 식각되어 불순물이 발생하지 않고 또한 하부판이 플라즈마가 상부판에 침입되는 것을 방지하므로 상부판에서는 아킹(arcking)현상에 의한 불순물이 발생하지 않는다.

Description

식각장치의 샤워헤드{Shower head of etching Apparatus}

본 발명은 반도체소자의 제조장치에 관한 것으로, 특히 식각장치에 사용되는 샤워헤드(shower head)에 관한 것이다.

최근, 디자인룰이 감소함에 따라 건식식각 기술이 널리 활용되고 있다. 건식식각 기술이란 플라즈마를 이용하여 피식각 재료를 플라즈마 상태의 활성미립자(래디칼)와의 화학반응에 의하여 제거하는 방법과 이온을 가속시켜 물리적으로 제거하는 방법 또는 이 두가지 방법을 혼용하여 제거하는 방법을 총칭하고 있다. 소자의 미세화, 고집적화에 따라 등방성보다는 이방성과 선택성을 동시에 충족시켜줄 수 있는 식각이 필요하게 되었기 때문에 플라즈마를 이용하여 배선 및 콘택을 형성하게 되었다. 예컨대, RF 전압 등이 식각가스에 인가되면 식각가스 분자의 활성화(여기), 해리 및 이온화에 의해 식각가스는 플라즈마로 상태로 된다. 이어서, 플라즈마의 여기된 래디칼과 이온들이 기판의 표면과 충돌하여 반응한다. 이러한 충돌로 인하여 기판 표면의 피식각물들이 제거된다. 그런데, 이때 발생되는 식각부산물이 식각챔버의 내부 및 샤워헤드의 표면에 부착되어 오염원이 되는 등의 문제점이 있다. 또한, 식각부산물과 함께, 샤워헤드가 플라즈마에 의해 손상되어 발생하는 불순물이 또다른 오염원으로서 심각한 문제로 대두되고 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 식각장치를 설명하기로 한다.

도1은 종래의 식각장치를 도시한 개략도이다.

도1을 참조하면, 챔버(100)의 상단에 가스 공급관(102)이 구비되어 있다. 가스 공급관(102)은 상부 냉각판(104)의 중심부를 통과하여 샤워헤드(106)에 식각가스를 공급한다. 공급된 식각가스는 샤워헤드(106)에 형성된 식각가스 분사구(108)를 거쳐서 챔버(100)의 하단의 척(112) 상에 놓여있는 기판(110)에 공급된다. 한편, 샤워헤드(106)는 외부로부터 공급되는 식각가스를 반응챔버 내부로 균일하게공급될 수 있도록 확산시켜주는 부품으로서, 보통 산화피막(Anodizing)된 알루미늄에 여러 개의 식각가스 분사구(108)가 구비되어 있다. 또한, 샤워헤드(106)는 플라즈마를 이용한 식각장치에 있어서는 상부전극으로도 사용된다. 상부전극은 공급된 식각가스를 챔버(100) 내에서 플라즈마 상태로 변환시키는 데 이용된다.

그런데, 식각공정시에 발생되는 생성물은 챔버(100) 내부 및 샤워헤드(106)에 흡착되는 데, 이러한 생성물이 흡착된 상태에서 식각공정은 계속 진행된다. 만일 생성물이 불안정하게 흡착되었다면 곧이어 떨어져 나가 기판(110)을 오염시킬 수 있다. 또한, 산화피막처리된 알루미늄의 특정부위가 플라즈마에 의해 손상되게 되어 알루미늄이 외부로 드러날 경우, 상부전극인 샤워헤드(106)의 알루미늄이 노출된 부위로 전류가 순간적으로 집중되어 그 부위에서 아킹(arcking)현상이 발생된다. 아킹현상이 발생하면, 산화피막된 입자 및 알루미늄 입자가 떨어져 나오면서 오염원이 된다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 식각공정중에 발생하는 생성물이 식각가스 공급부 주위에 흡착되는 것을 방지하고 플라즈마에 의해 상부전극이 손상되어 발생할 수 있는 아킹현상을 제거하는 샤워헤드를 제공하는 것이다.

도1은 종래의 식각장치를 나타내는 개략도이다.

도2는 본 발명에 의한 샤워헤드를 장착한 식각장치를 도시한 개략도이다.

도3은 본 발명에 의한 샤워헤드를 도시한 단면도이다.

* 도면의 주용부분에 대한 부호의 설명

100 ; 챔버 102 ; 가스 공급관

104 ; 상부냉각판 106 ; 샤워헤드

108 ; 식각가스 분사구 110 ; 기판

112 ; 척 114 ; 배출구

202 ; 제1 가스분사구 204 ; 제2 가스분사구

206 ; 외부링 208 ; 상부판

210 ; 하부판 212 ; 탈착기

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 의한 식각장치는, 식각 챔버의 상부에 마련되어서 식각가스를 확산시키면서 공급하는 샤워헤드에 있어서, 식각가스 공급관으로부터 유입된 가스를 배출하는 다수의 제1 가스분사구가 형성된 상부판 및 상기 상부판으로부터 수직적으로 이격되고 상기 제1 가스분사구로부터 유입된 가스를 배출하는 다수의 제2 가스분사구가 형성된 하부판을 구비하고, 상기 하부판은 실리콘으로 이루어진다.

또한, 상기 상부판은 산화피막된 알루미늄으로 이루어진 것이 바람직하며, 상기 상부판과 하부판의 단부를 고정하면서 상기 챔버의 상부에 고정되는 외부링을 더 구비하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 상부판과 상기 하부판을 상기 외부링에 탈착가능하도록 고정한 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정하는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

도2는 본 발명의 실시예에 의한 샤워헤드를 장착한 식각장치의 개략도이다.

도2를 참조하면, 챔버(100)의 상단에 가스 공급관(102)이 구비되어 있다. 가스 공급관(102)은 상부 냉각판(104)의 중심부를 통과하여 샤워헤드(206, 208, 210)에 식각가스를 공급한다. 샤워헤드(206, 208, 210)는 제1 가스분사구(202)가 형성된 상부판(208)과 제2 가스분사구(204)가 형성된 하부판(210) 및 외부링(206)으로 이루어진다. 공급된 식각가스는 상부판(208)에 형성된 제1 가스분사구(202)를 통과하여 하부판(210)쪽으로 배출되어 1차확산이 일어난다. 제1 가스분사구(204)의 모양은 임의로 정할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 실시예에서와 같이 입구쪽은 넓고출구쪽은 좁은 형태도 가능하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상부판(208)과 하부판(210)사이에는 일정한 공간이 형성된다. 이 공간은 1차확산된 식각가스가 하부판(210)을 통하여 확산되기 위하여, 식각가스가 균일하게 혼합되어 흐르기 위하여 필요하다. 균일하게 혼합된 식각가스는 제2 가스분사구(204)가 형성된 하부판(210)을 거쳐서 챔버(100)의 하단의 척(112) 상에 놓여있는 기판(110)에 공급된다. 제2 가스분사구 (204)의 모양은 임의로 정할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 실시예에서와 같이 입구와 출구의 직경이 같은 형태도 가능하고, 제1 가스분사구(202)와 같은 형태로도 가능하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 제1 가스분사구(202)가 형성된 상부판(208)은 플라즈마를 이용한 식각장치에 있어서는 상부전극으로도 사용된다. 그리고, 제2 가스분사구(204)가 형성된 하부판(210)은 식각가스를 공급하는 용도외에는 전극으로는 사용되지 않는다. 플라즈마를 이용한 식각장치는, 공급된 식각가스를 챔버(100) 내에서 플라즈마 상태로 변환하여 이용한다.

도3은 본 발명의 실시예에 의한 샤워헤드를 도시한 단면도이다.

도3을 참조하면, 제1 가스분사구(202)가 형성된 상부판(208)과 제2 가스분사구(204)가 형성된 하부판이 탈착기(212)에 의해 외부링(206)에 연결된다. 여기서, 상부판(208)은 산화피막된 알루미늄으로 형성하고, 하부판(210)은 실리콘을 이용하여 형성한다. 하부판(210)을 실리콘으로 하면, 식각공정시 하부판(210)의 실리콘도 함께 식각되어 하부판(210)에는 식각공정시 발생하는 생성물이 흡착되지 않는다. 그리고, 하부판(210)은 일정한 주기로 교체한다. 탈착기(212)는 하부판(210)을 교체할 경우에 필요하다. 탈착하는 방법은 볼트(bolt)를 이용하여 할 수도 있고 고정된 홈으로 하부판(210)을 밀어 넣는 방법을 이용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 실리콘 재질의 하부판(210)의 교체시간까지는 불순물의 영향을 최대한 억제할 수 있다.

또한, 하부판(210)은 챔버(100) 내에서 발생한 플라즈마가 상부전극으로 이용되는 상부판(208)으로 침입하는 것을 방지한다. 이러한 이유로, 상부판(208)의 산화피막이 벗겨져 발생할 수 있는 아킹현상이 근본적으로 제거된다. 따라서, 상부판(208)에서 발생할 수 있는 산화피막입자 또는 알루미늄 입자가 오염원이 되는 것을 차단한다.

이상 본 발명을 상세히 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고 당업자에 의해 많은 변형 및 개량이 가능하다.

상술한 본 발명에 의한 식각장치에 따르면, 식각가스를 공급하는 샤워헤드를 이루는 상부판과 하부판으로 구성하고 하부판을 실리콘을 이용하여 제작함으로써, 식각공정시 하부판을 이루는 실리콘도 함께 식각되어 불순물이 발생하지 않고 상부전극이 플라즈마에 의해 침식되어 발생할 수 있는 아킹현상에 의해 발생하는 불순물이 없이 식각가스를 공급할 수 있다.

Claims

식각 챔버의 상부에 마련되어서 식각가스를 확산시키면서 공급하는 샤워헤드에 있어서,

식각가스 공급관으로부터 유입된 가스를 배출하는 다수의 제1 가스분사구가 형성된 상부판; 및

상기 상부판으로부터 수직적으로 이격되고 상기 제1 가스분사구로부터 유입된 가스를 배출하는 다수의 제2 가스분사구가 형성된 하부판;

을 구비하고 상기 하부판은 실리콘으로 이루어진 것을 특징으로 하는 샤웨헤드.
제1항에 있어서, 상기 상부판이 산화피막된 알루미늄으로 이루어진 것을 특징으로 하는 샤워헤드.
제1항에 있어서, 상기 상부판과 하부판의 단부를 고정하면서 상기 챔버의 상부에 고정되는 외부링을 더 구비하는 샤워헤드.
제3항에 있어서, 상기 상부판과 상기 하부판을 상기 외부링에 탈착가능하도록 고정한 것을 특징으로 하는 샤워헤드.