(57)【要約】【課題】  工程ガスをチャンバー内部に噴射するとき、チャンバー内部の中央領域に噴射される工程ガス量とチャンバー内部の縁領域に噴射される工程ガス量を独立的に調節することができるので、チャンバー内部のウエハー上のガス密度及び速度などの特性を調節するによって、プラズマの密度、蒸着速度及びエッチング速度など工程上の均一度を調節することができるエッチング装置を提供すること。【解決手段】  本発明は、半導体ウエハーが収容されたチャンバー内に工程ガスを噴射するガス噴射部を含むエッチング装置において、前記ガス噴射部は、少なくとも一対のガス供給孔を有するガス供給部と;上側板面の中央領域から突出形成されたループ状の上部隔壁と、下側板面の中央領域から突出形成されたループ状の下部隔壁とを有し、前記ガス供給部と離隔空間をおいて配置される少なくとも一つのガス分配部と;前記ガス分配部と離隔空間をおいて配置され、前記チャンバー内に前記工程ガスを噴射させるシャワーヘッドと含むことを特徴とする。【選択図】  図１
2005039207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハーが収容されたチャンバー内に工程ガスを噴射するガス噴射部を含むエッチング装置において、
前記ガス噴射部は、
少なくとも一対のガス供給孔を有するガス供給部と;
上側板面の中央領域から突出形成されたループ状の上部隔壁と、下側板面の中央領域から突出形成されたループ状の下部隔壁とを有し、前記ガス供給部と離隔空間をおいて配置される少なくとも一つのガス分配部と;
前記ガス分配部と離隔空間をおいて配置され、前記チャンバー内に前記工程ガスを噴射させるシャワーヘッドと；含むことを特徴とするエッチング装置。
【請求項２】
一つの前記ガス分配部と前記ガス供給部との間には第１離隔空間が形成されており、前記ガス分配部と前記シャワーヘッドとの間には第２離隔空間が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のエッチング装置。
【請求項３】
前記上部隔壁は、第１離隔空間を第１中央領域と第１縁領域とに区画し、前記下部隔壁は第２離隔空間を第２中央領域と第２縁領域とに区画することを特徴とする、請求項２に記載のエッチング装置。
【請求項４】
一対の前記ガス供給部のうちのいずれか一つは前記第１中央領域に連通し、他の一つは前記第１縁領域に連通することを特徴とする、請求項３に記載のエッチング装置。
【請求項５】
前記第１中央領域には、前記ガス分配部の板面を貫通形成して前記第２中央領域と連通する複数の第１ガス分配孔が配置されており、前記第１縁領域には、前記ガス分配部の板面を貫通形成して前記第２縁領域と連通する複数の第２ガス分配孔が配置されていることを特徴とする、請求項４に記載のエッチング装置。
【請求項６】
前記第１中央領域と前記第１縁領域とに各々供給される工程ガス量を、ＭＦＣによって独立的に調節することを特徴とする 、請求項３乃至５のいずれか１項に記載のエッチング装置。
【請求項７】
前記第１中央領域と前記第１縁領域とに工程ガスを各々独立的に供給する制御バルブをさらに含むことを特徴とする、請求項３乃至５のいずれか１項に記載のエッチング装置。
【請求項８】
前記ガス分配部はアルミニウム合金を含んで備えられ、前記シャワーヘッドはシリコンを含んで備えられることを特徴とする、請求項５に記載のエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エッチング装置（Etching Apparatus）に係り、より詳しくは、ガス噴射部の構造を改善したエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体工程において、半導体ウエハー上の酸化層をエッチングするための方法には、代表的に乾式エッチングと湿式エッチングとがある。
【０００３】
乾式エッチングは、真空チャンバー内部に基板を位置させ、その真空チャンバー内部に工程ガスを注入させた状態で上部及び下部電極に電源を印加し、上部電極と下部電極との間に発生するプラズマによってウエハー上の酸化層を除去する方式である。
【０００４】
湿式薄膜エッチングは、容器に酸性溶液を入れた後、エッチングしようとするウエハーを一定時間浸漬すると、酸化層が酸性溶液によって除去される方式である。本発明は、詳述したエッチング方法のうちの乾式エッチング方法に利用されるエッチング装置に関する。
【０００５】
両者の中で乾式エッチング方法を利用するエッチング装置には、真空チャンバー上側に配置され、工程ガスを分配して真空チャンバー内部に注入するガス噴射部が備えられており、このようなガス噴射部の一例として、従来技術文献に開示されたガス噴射部は、真空チャンバー内部の半導体ウエハーの上側に位置するように、真空チャンバー内部に露出されるシャワーヘッドと、シャワーヘッドの上側に配置される複数のバッフル（baffle）プレートと、複数のバッフルプレートの上側に配置されて工程ガスを供給する供給ホールが形成された支持プレートを含む（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】米国特許第６，２４５，１９２号明細書
【０００６】
ここで、複数のバッフルは、シャワーヘッドの上側に配置される下部バッフルプレートと、下部バッフルプレート上に配置される中間バッフルプレートと、中間バッフルプレートの上側に配置されて隔壁を有する上部バッフルプレートとから構成される。
【０００７】
そして、上部バッフルプレートの上側面には周囲方向に沿って隔壁が形成されており、この隔壁によって上部バッフルプレートと支持プレートとの間の離隔空間を中央領域と縁領域とに区画することにより、支持プレートの供給ホールを通過した工程ガスは中央領域と縁領域とに分かれて支持プレートと上部バッフルプレートとの間の離隔空間に供給される。
【０００８】
このように、中央領域と縁領域とに分れて支持プレートと上部バッフルプレートとの間の離隔空間を通過した工程ガスは、上部バッフルレートと中間バッフルプレートとの間の離隔空間で相互会って混ざった状態で、中間バッフルプレートと下部バッフルプレートとの間の離隔空間及び下部プレートとシャワーヘッドの間に離隔空間を順次に通過し、最終的にシャワーヘッドに形成された通過孔を通じて真空チャンバー内部に供給される。
【０００９】
このように、従来のエッチング装置のガス噴射部において、支持プレートの供給ホールを通過した工程ガスが、支持プレートと上部バッフルプレートとの間の離隔空間では、中央領域と縁領域とに分離されており、上部バッフルプレートと中間バッフルプレートとの間の離隔空間に移動したときには、互いに混ざった状態で最終的に真空チャンバー内部に供給されるので、シャワーヘッドの通過孔を通過する瞬間のシャワーヘッドの中央領域から吐出される工程ガスと、縁領域から吐出される工程ガスとの比率が異なる場合、これを均一に調節できない。
【００１０】
これに工程ガスをチャンバー内部に噴射するとき、シャワーヘッドの中央領域から噴射される工程ガス量とシャワーヘッドの縁領域から噴射される工程ガス量とを、独立的に調節することができる手段が備えられるなら、チャンバー内部のウエハー上のガス密度及び速度などの特性の調節が可能になって、プラズマの密度、蒸着速度及びエッチング速度など工程上の均一度を調節することができるので好ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、チャンバー内部のウエハー上のガス密度及び速度などの特性を調節することによって、プラズマの密度、蒸着速度及びエッチング速度など工程上の均一度を調節することができるエッチング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的は、本発明によって、半導体ウエハーが収容されたチャンバー内に工程ガスを噴射するガス噴射部を含むエッチング装置において、前記ガス噴射部は、少なくとも一対のガス供給孔を有するガス供給部と;上側板面の中央領域から突出形成されたループ状の上部隔壁と、下側板面の中央領域から突出形成されたループ状の下部隔壁とを有し、前記ガス供給部と離隔空間をおいて配置される少なくとも一つのガス分配部と;前記ガス分配部と離隔空間をおいて配置され、前記チャンバー内に前記工程ガスを噴射させるシャワーヘッドと含むことを特徴とするエッチング装置によって達成される。
【００１３】
ここで、一つの前記ガス分配部と前記ガス供給部との間には第１離隔空間が形成されており、前記ガス分配部と前記シャワーヘッドとの間には第２離隔空間が形成されていることが好ましい。
【００１４】
そして、前記上部隔壁は、第１離隔空間を第１中央領域と第１縁領域とに区画し、前記下部隔壁は第２離隔空間を第２中央領域と第２縁領域とに区画することが好ましい。
【００１５】
一方、一対の前記ガス供給部のうちのいずれか一つは前記第１中央領域に連通し、他の一つは前記第１縁領域に連通することができる。
【００１６】
また、前記第１中央領域には、前記ガス分配部の板面を貫通形成して前記第２中央領域と連通する複数の第１ガス分配孔が配置されており、前記第１縁領域には、前記ガス分配部の板面を貫通形成して前記第２縁領域と連通する複数の第２ガス分配孔が配置されていることが好ましい。
【００１７】
一方、前記第１中央領域と前記第１縁領域とに各々供給される工程ガス量を、ＭＦＣ（MASS FLOW CONTROLLER）によって独立的に調節できることが好ましい。
【００１８】
また、前記第１中央領域と前記第１縁領域とに工程ガスを各々独立的に供給する制御バルブをさらに含むことができる。
【００１９】
そして、前記ガス分配部はアルミニウム合金を含んで備えられ、前記シャワーヘッドはシリコンを含んで備えられることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように、本発明によると、工程ガスをチャンバー内部に噴射するとき、チャンバー内部の中央領域から噴射される工程ガス量と、チャンバー内部の縁領域から噴射される工程ガス量とを独立的に調節することができるので、チャンバー内部のウエハー上のガス密度及び速度などの特性を調節することによって、プラズマの密度、蒸着速度及びエッチング速度など工程上の均一度を調節することができるエッチング装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、添付図面を参照して、本発明について詳細に説明する。
【００２２】
図１は本発明によるエッチング装置の概略図であり、図２は図１のエッチング装置によるガス噴射部の一部領域の切開斜視図であり、図３は図２によるガス噴射部の正断面図であり、図４は図２のＡ領域の拡大図であり、図５は図３によるガス噴射部からガス供給部を削除した斜視図であり、図６は図４による正断面図である。
【００２３】
これら図面に示すように、エッチング装置は、チャンバー１と、チャンバー１の上側内部に位置するガス噴射部２と、ガス噴射部２と対向する下側内部に位置して半導体ウエハー４を支持する支持部３と、反応が終わった排出ガスを外部に排出させるためのガス排出部５とを含む。
【００２４】
チャンバー１は真空が形成できるように密閉空間を形成し、工程ガスが供給されて半導体ウエハー４のエッチングが行われる空間を形成する。
【００２５】
ガス噴射部２は、図２及び図３に示すように、チャンバー１の上側内部に備えられ、チャンバー１の外部から工程ガスを供給する供給導管２１と、第１及び第２ガス供給孔２２１、２２２が形成されたガス供給部２２と、ガス供給部２２に対向して離隔設置されるガス分配部２４と、ガス分配部２４と対向して離隔空間されて工程ガスを最終的にチャンバー１の内に噴射させるシャワーヘッド２５とを含む。このように、順次に積層されると、ガス供給部２２とガス分配部２４との間には第１離隔空間３０が形成され、ガス分配部２４とシャワーヘッド２５との間には第２離隔空間４０が形成される。
【００２６】
ガス供給部２２は、エッチング装置内でプラズマを形成するための上部電極としても用いられるが、電極を形成するためにチャンバー１の外部からＲｆパワー２７が印加される。一方、支持部３は上部電極として用いられるガス噴射部２に対応して下部電極として用いられる。
【００２７】
ガス供給部２２には第１及び第２ガス供給孔２２１、２２２が相互離隔空間をおいて形成されており、第１ガス供給孔２２１は後述する第１中央領域３１に対応する位置で板面を貫通形成して第１中央領域３１と連通し、第２ガス供給孔２２２は後述する第１縁領域３２に対応する位置で板面を貫通形成して第１縁領域３２と連通する。したがって、第１ガス供給孔２２１は工程ガスを第１中央領域３１に流入させ、第２ガス供給孔２２２は工程ガスを第１縁領域３２に流入させる。
【００２８】
ガス分配部２４には、上測板面の中央領域から突出形成されたループ状の上部隔壁２６と、下側板面の中央領域から突出形成されたループ状の下部隔壁２８とが備えられている。
【００２９】
ここに、ガス供給部２２とガス分配部２４との間に形成される第１離隔空間３０は、上部隔壁２６によって第１中央領域３１と第１縁領域３２とに区画され、ガス分配部２４とシャワーヘッド２５との間に形成される第２離隔空間４０は、第２中央領域４１と第２縁領域４２とに区画される。
【００３０】
ここで、第１中央領域３１にはガス分配部２４の板面を貫通形成して第２中央領域４１と連通する複数の第１ガス分配孔５１が配置されており、第１縁領域３２にはガス分配部２４の板面を貫通形成して第２縁領域４２と連通する複数の第２ガス分配孔５２が配置されている。
【００３１】
一方、前述したガス分配部２４はアルミニウム合金を含んで備えられることができ、シャワーヘッド２５はシリコンを含んで備えられることができる。一方、前述した実施例においては、ガス供給部２４とシャワーヘッド２５との間には一つのガス分配部２４が備えられているが、図７に示すように、複数のガス分配部２４がシャワーヘッド２５の上に積層できることはもちろんである。
【００３２】
以下に、前述した構成によって、本発明によるエッチング装置の作動について説明する。
ガス供給部２２の第１及び第２ガス供給孔２２１、２２２を通過した工程ガスは、ガス供給部２２とガス分配部２４との間の第１離隔空間３０の内に拡散するようになる。このとき、第１ガス供給孔２２１を通過した工程ガスは第１離隔空間３０の第１中央領域３１に流入し、第２ガス供給孔２２２を通過した工程ガスは第１離隔空間のN３０の第１縁領域３２に流入する。
【００３３】
このように第１中央領域３１と第１縁領域３２とに分かれて第１離隔空間３０に流入した工程ガスは、第１中央領域３１に位置した第１ガス分配孔５１を通じてガス分配部２４とシャワーヘッド２５との間に形成された第２離隔空間４０の第２中央領域４１に流入し、第１縁領域３２に位置したガス分配部２４の第２ガス分配孔５２を通じてガス分配部２４とシャワーヘッド２５との間に形成された第２離隔空間４０の第２縁領域４２に流入される。
【００３４】
最終的に、第２中央領域４１に流入した工程ガスは第２中央領域４１に位置するシャワーヘッド２５の複数の第１噴射孔６１を通じてチャンバー１の内に噴射され、第２縁領域４２に流入された工程ガスは第２縁領域４２に位置するシャワーヘッド２５の複数の第２噴射孔６２を通じてエッチング装置のチャンバー１の内に噴射される。
【００３５】
チャンバー１の内に供給された工程ガスは、ガス噴射部２と支持部３に形成される電極によってプラズマ状態に切換えられ、支持部３上に位置した半導体ウエハー４のエッチングが行われるようになる。一方、エッチングが終わると、チャンバー１の下部に備えられたガス排出口５を通じて工程ガスはチャンバー１の外部に排出され、工程が終わる。
【００３６】
このように、ガス分配部２４に上部隔壁２６及び下部隔壁２８が備えられており、工程ガスがチャンバー１の内に流入するとき、複数の第１噴射孔６１を通じてチャンバー１の内部空間の中央領域に吐出される工程ガスと、複数の第２噴射孔６２を通じてチャンバー１の内部空間の縁領域に吐出される工程ガスとに区分されるので、チャンバー１の内部空間の中央領域に供給される工程ガス量と縁領域に供給される工程ガス量を独立的に調節することができる。
【００３７】
例えば、チャンバー１の内の中央領域に吐出される工程ガス量とチャンバー１の内の縁領域に吐出される工程ガス量とが均一でない場合、均一になるように、両領域のうちの工程ガスの供給量の少ないいずれか一つの領域には工程ガス量を増加させ、供給される工程ガス量の多い他の領域には工程ガス量を減少させる、独立的な工程ガス量の調節が可能であるので、これにより、チャンバー１の内部の半導体ウエハー４上のガス密度及び速度などの特性を調節することができるようになって、プラズマ密度、蒸着速度、エッチング速度など工程上の均一度を調節することができる。
【００３８】
本発明において、チャンバー１の内の中央領域及び縁領域のうちのいずれか一つの領域に供給される工程ガス量を増加または減少させたり、いずれか一つの領域とは独立的に他の領域に供給される工程ガス量を増加または減少させることができるのは、上部隔壁２６及び下部隔壁２８によって工程ガスがガス噴射部２を通過する間には、第１中央領域３１の工程ガスと第１縁領域３２の工程ガスとが互いに混ざらず、第２中央領域４１の工程ガスと第２縁領域４２の工程ガスとが互いに混ざらないことによって可能になる。
【００３９】
本発明によるエッチング装置がＭＦＣ（MASS FLOW CONTROLLER）をさらに含むことにより、ガス供給部２２とガス分配部２４との間の第１中央領域３１に供給される工程ガス量を第１縁領域３２とは独立的に増加または減少させたり、また、第１縁領域３２に供給される工程ガス量を第１中央領域３１とは独立的に増加または減少させたりする調節が可能である。ここで、ＭＦＣは、半導体製造用として用いられる全ての種類のガスを、使用者が所望する流量ほど流れるように、精密で正確に調節することができる手段である。ＭＦＣの一般的な原理は、流体が流れているその中に加熱物質をおけば、流体は加熱され加熱物体の上流側と下流側との流体の温度差が生じ、加熱物体は熱を奪われるため流体が冷却され、このような変化を検出して流体の流れる速度、流量を測定して電気的信号によってバルブを制御することである。通常、ＭＦＣはセンサー、制御バルブ、バイパス、ベースブロック、電子制御回路、及びフィッティングから構成される。
【００４０】
前述したように、ＭＦＣを使用することもできるが、本発明において、制御部によって自動的に作動する制御バルブをさらに含み、第１中央領域３１と第１縁領域３２とに各々供給される工程ガス量を独立的に調節することができる。ここで、制御バルブは、制御部によって自動的に作動するが、手動で作動する制御バルブとして実現できるのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明によるエッチング装置の概略図である
【図２】図１のエッチング装置によるガス噴射部の一部領域の切開斜視図である。
【図３】図２によるガス噴射部の正断面図である。
【図４】図２のＡ領域の拡大図である。
【図５】図３によるガス噴射部からガス供給部を削除した斜視図である。
【図６】図４による正断面図である。
【図７】本発明の他の実施例によるガス噴射部の一部領域の切開斜視図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  チャンバー１
２  噴射部
３  支持部
４  半導体ウエハー
５  ガス排出部
２１  ガス供給導管
２２  ガス供給部
２４  ガス分配部
２５  シャワーヘッド
２６、２８  上部及び下部隔壁
２７  Ｒｆパワー
３０、４０  第１、２離隔空間
３１、４１  第１、２中央領域
３２、４２  第１、２縁領域
５１、５２  第１、２ガス分配孔
６１、６２  第１、２噴射孔
２２１、２２２  第１、２ガス供給孔
【図１】
2005039207.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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