(57)【要約】 【課題】  本発明の目的は、非周期的な洗浄を実施することができる半導体製造装置を提供することにある。【解決手段】  本発明の実施例による乾式エッチング装置は、プラズマを形成して乾式エッチング工程を進めるチャンバー、チャンバーの内部の反応気体を排出する排気口を含み、基板が設置される下部電極、下部電極と離隔して対向する上部電極を含む。また、このような乾式エッチング装置は、洗浄部を含む。洗浄部は、電力供給部と電気的に連結されており、洗浄時に洗浄用気体を含むプラズマを形成するための洗浄用電極、洗浄用電極が水平方向に移動することができるように誘導する電極ガイド、及び洗浄用電極を支持し、洗浄用電極が垂直方向に移動することができるように誘導する電極支持体を含む。洗浄用電極に電源を印加してプラズマを形成し、これによりチャンバーの内壁に残留する汚染物質を除去する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス注入口または排気口を有するチャンバーと、
前記チャンバーの内部に位置し、接地されている第１電極と、
前記第１電極及び洗浄用気体を含む洗浄用プラズマを形成し、前記第１電極と電気的に連結されている第２電極と、
前記第２電極と電気的に連結され、前記洗浄用プラズマを形成するためのエネルギーを供給する電力供給部とを含む、半導体製造装置。
【請求項２】
前記半導体製造装置は、スパッタリングにより薄膜を形成するスパッタ装備として用いられる、請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項３】
前記半導体製造装置は、プラズマによりエッチングを実施する乾式エッチング装備として用いられる、請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項４】
前記半導体製造装置は、第１電極と対向し、乾式エッチング用気体を含む乾式エッチング用プラズマを形成するための第３電極をさらに含む、請求項３に記載の半導体製造装置。
【請求項５】
前記第１電極は、前記乾式エッチング用気体を前記チャンバーの内部に誘導する気体注入口を有する、請求項４に記載の半導体製造装置。
【請求項６】
前記半導体製造装置は、化学気相蒸着により成膜する化学気相蒸着装備として用いられる、請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項７】
前記第２電極に交流または直流の電源を印加して前記洗浄用プラズマを形成する、請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項８】
前記第２電極は、導電体及び前記導電体を囲む保護体を含む、請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項９】
前記第２電極を支持し、前記洗浄用プラズマを形成するために、前記第２電極を垂直方向に移動させる電極支持体、及び
前記電極支持体を支持し、前記洗浄用プラズマを形成するために、前記第２電極を水平方向に移動させる電極ガイドをさらに含む、請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項１０】
前記第２電極は、棒型に形成されている、請求項９に記載の半導体製造装置。
【請求項１１】
前記第２電極は、馬蹄状またはリング状に形成され、
前記半導体製造装置は、前記第２電極を支持し、前記洗浄用プラズマを形成するために、前記第２電極を垂直方向に移動させる電極支持体をさらに含む、請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項１２】
前記第１電極は、前記チャンバーの内壁として利用される、請求項１１に記載の半導体製造装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体製造装置に関し、より具体的には、プラズマタイプの乾式エッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子の製造工程では、スパッタリングまたは積層により薄膜を形成するための薄膜蒸着装備、薄膜をパターニングするための湿式または乾式エッチング装備、薄膜をパターニングするためのエッチングマスクとして用いられる感光膜を現像するための露光装備の他にも、多数の装備及び設備が用いられる。
【０００３】
このような装備は、周期的に、または必要に応じて、分解して洗浄することにより故障を予防して、収率の向上を図っている。
【０００４】
特に、乾式エッチング装備の場合には、半導体基板から移動してきた感光剤がエッチング用気体と結合してポリマー（polymer）状態で付着して装備を汚染させるので、周期的な洗浄の必要性は大きい。
【０００５】
そして、プラズマチャンバーに付着した粒子は、周期的に洗浄しなければ、汚染源となるばかりでなく、乾式エッチング時に形成されるプラズマの形成条件を変更して、形成されるプラズマの特性に影響を与える。その結果、基板に形成される半導体素子の信頼を低下させる原因になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決するためのものであって、本発明の目的は、非周期的に洗浄を実施することができる半導体製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明の実施例による半導体製造装置は、プラズマにより洗浄を実施する洗浄部を含む。
【０００８】
さらに詳細には、本発明の実施例による半導体製造装置は、ガス注入口または排気口を有するチャンバー、チャンバーの内部に位置し、接地されている第１電極、第１電極及び洗浄用気体を含む洗浄用プラズマを形成し、第１電極と電気的に連結されている第２電極、及び第２電極と電気的に連結され、洗浄用プラズマを形成するためのエネルギーを供給する電力供給部を含む。
【０００９】
半導体製造装置は、スパッタリングにより薄膜を形成するスパッタ装備、またはプラズマによりエッチングを実施する乾式エッチング装備、または化学気相蒸着により成膜する化学気相蒸着装備として用いられる。
【００１０】
このような半導体製造装置は、乾式エッチング装備として利用される時には、第１電極と対向し、乾式エッチング用気体を含む乾式エッチング用プラズマを形成するための第３電極をさらに含むのが好ましい。第１電極は、乾式エッチング用気体をチャンバーの内部に誘導する気体注入口を有するのが好ましい。
【００１１】
そして、第２電極に交流または直流の電源を印加して洗浄用プラズマを形成することができる。第２電極は、導電体及び導電体を囲む保護体を含むのが好ましい。
【００１２】
このような本発明の実施例による半導体製造装置は、第２電極を支持し、洗浄用プラズマを形成するために、第２電極を垂直方向に移動させる電極支持体、及び電極支持体を支持し、洗浄用プラズマを形成するために、第２電極を水平方向に移動させる電極ガイドをさらに含むことができる。
【００１３】
また、第２電極は、馬蹄状またはリング状に形成することができる。半導体製造装置は、第２電極を支持し、洗浄用プラズマを形成するために、第２電極を垂直方向に移動させる電極支持体をさらに含むことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明による半導体製造装置では、洗浄用電極を利用してプラズマを形成してチャンバーの内部を洗浄することにより、チャンバーを周期的に開けて洗浄する場合に比べて、洗浄時間を節約することができ、洗浄周期を延長させることがことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
添付した図面を参考にして、本発明の実施例について、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳細に説明する。しかし、本発明は多様な形態で実現することができ、ここで説明する実施例に限定されない。
【００１６】
以下、添付した図面を参照して、本発明の一実施例による半導体製造装置について詳細に説明する。本発明の実施例による半導体製造装置は、プラズマを利用してチャンバーの内部に残留する汚染粒子を除去する洗浄部を有するが、ここでは乾式エッチング装置を例に挙げて説明する。
【００１７】
図１は、本発明の第１実施例による乾式エッチング装置の構造を概略的に示した断面図であり、図２は、本発明の第１実施例による乾式エッチング装置に含まれている洗浄部を詳細に示した平面図である。
【００１８】
まず、図１及び図２のように、本発明の実施例による乾式エッチング装置は、プラズマを形成して乾式エッチング工程を進めるチャンバー１０、チャンバー１０の内部下面の両端に位置し、チャンバー１０の内部の空気または乾式エッチング時の反応気体を排出する排気口１３を含み、処理される対象である半導体基板または表示装置用の基板が設置される下部電極１１、下部電極１１と離隔して対向し、チャンバー１０の内部上面に位置する上部電極１２を含む。また、上部電極１２及び下部電極１１と電気的に連結され、注入される気体により上部電極１２及び下部電極１１の間のチャンバー１０内に乾式エッチング用プラズマを形成するために必要なエネルギーを供給する第１電力供給部４０を含む。図面には具体的に示されていないが、本発明の実施例による乾式エッチング装置は、エッチング用気体をチャンバー１０の内部に注入するガス注入口を含み、上部電極１２は、乾式エッチング時に気体注入口から注入される反応気体をチャンバー１０の内部に均一に誘導する気体注入口が均等に分散されている。
【００１９】
また、本発明の実施例による乾式エッチング装置は、洗浄部２０を含む。図１では、側面方向の洗浄部２０であり、図２では平面方向の洗浄部２０である。
【００２０】
洗浄部２０は、気体注入口から注入される洗浄用気体により上部電極１２と共に洗浄用プラズマを形成するための洗浄用電極２１、洗浄用電極２１が水平方向に移動することができるように誘導する電極ガイド２３、及び洗浄用電極２１を支持し、洗浄用電極２１が垂直方向に移動することができるように誘導する電極支持体２２、及び洗浄用電極２１に洗浄用プラズマを形成するために必要なエネルギーを供給する第２電力供給部５０を含む。
【００２１】
この時、本発明の実施例による乾式エッチング装置の上部電極１２に形成された気体注入口は、排気口１３からの距離が近いほど低密度に形成され、排気口１３からの距離が遠くなるほど高密度に形成される。このようにすれば、乾式エッチング用気体が排気口１３の周辺に集中するのを防止することができるので、反応気体が基板の表面に均等に到達して均一なエッチングを行うことができる。
【００２２】
以下、図１及び図２を参照して、本発明の実施例による乾式エッチング装置の作用について詳細に説明する。
【００２３】
本発明による乾式エッチング装置では、少なくとも一つ以上の成分から構成されるエッチング用気体が気体注入口を通じてチャンバー１０内に注入される。そして、注入された反応気体は、上部電極１２に形成されている気体注入口を通じて上部電極１２及び下部電極１１の間の反応領域に拡散されて送られる。ここで、上部電極１２に形成されている気体注入口は、下部電極１２の両側に形成されている排気口１３からの距離に応じてその大きさまたは配置密度が異なり、注入される反応ガスが反応領域で均一に拡散されるように誘導することができる。
【００２４】
次に、外部の電力供給部４０と電気的に連結されている上部電極１２と接地されている下部電極１１において、下部電極１１に第１電源供給部４０を通じてバイアス電源を印加して、チャンバー１０の内部に垂直方向の電場及び水平方向の磁場を形成する。これにより、下部電極１１から放出された自由電子は、電場または磁場によって運動エネルギーを得て加速した後、反応領域に注入された反応気体を通過して、その反応気体分子と衝突して、反応気体にエネルギーを伝達する。ここで、このようにエネルギーが伝達された反応気体はイオン化する。このようなイオンも、電場または磁場によって運動エネルギーを得て加速した後、反応気体を通過して、反応気体にエネルギーを伝達する。このような過程が繰返されることにより、チャンバー１０の内部の反応領域には陽イオン、陰イオン、原子団などが共存する乾式エッチング用プラズマが形成され、そのプラズマ状態の反応気体は、ウエハーまたは基板１００の上部に形成されている薄膜と化学的に反応したり物理的に衝突して、薄膜をエッチングする。
【００２５】
この時、反応気体の一部は、上部電極１２またはチャンバー１０の壁面に積層されて汚染物質として残り、このような汚染物質を除去するために洗浄部２０を利用する。
【００２６】
以下、このような本発明の実施例による乾式エッチング装置で洗浄を実施する工程について、図面を参照して具体的に説明する。
【００２７】
図３及び図４は、本発明の第１実施例による乾式エッチング装置で洗浄を実施する工程を具体的に示した工程図である。
【００２８】
図３のように、本発明の実施例による洗浄用電極２１は、導電性物質からなる導電体２１２及びセラミックなどからなり、導電体２１２が露出されるのを防止する保護体２１１を含む。
【００２９】
まず、電気的、光学的な検出によってチャンバー１０の内部の壁面または電極の表面に積層や残留による汚染物質４５の増加が感知されれば、洗浄用電極２１の導電体２１２に第２電源供給部５０を利用して直流または交流のバイアス電源を印加する。そして、電極支持体２２を利用して洗浄用電極２１を垂直方向に移動させて上部電極１２下まで移動させる。その後、電極ガイド２３を利用して洗浄用電極２１を水平方向に移動させる。この時、チャンバー１０の内部に、洗浄に効果的なフッ素（fluorine）系列の気体、塩素（chlorine）系列の気体、または不活性気体などを含む洗浄用気体を上部電極１２の気体注入口を通じて注入する。そして、上部電極１２及び洗浄用電極２１の間には、洗浄用気体を含む陽イオン、陰イオン、原子団などが共存する洗浄用プラズマ３０が形成され、洗浄用気体は、汚染物質４５と物理的または化学的に反応して結果的に汚染物質はチャンバー１０の壁面または上部電極１２から分離されて、排気口１３を通じて排出される。汚染物質４５がポリマー（polymer）系列である場合には主にフッ素系列のイオンまたは反応器（radical）、金属物質である場合には塩素系列のイオンまたは反応器または不活性気体によって除去される。したがって、本発明の実施例では、洗浄用電極を利用してプラズマを形成し、チャンバーの汚染物質を洗浄することにより、所望の時間に容易に洗浄を実施することができる。
【００３０】
一方、本発明の第１実施例で、洗浄用電極は棒型に形成されているが、洗浄用電極は馬蹄状またはリング状に形成することもでき、これについて、図面を参照して具体的に説明する。
【００３１】
図５は、本発明の第２実施例による乾式エッチング装置の構造を概略的に示した断面図であり、図６は、本発明の第２実施例による乾式エッチング装置に含まれている洗浄部を具体的に示した平面図である。
【００３２】
図５及び図６のように、大部分の構造は図１及び図２と同一である。
【００３３】
しかし、本発明の第２実施例による乾式エッチング装置は、第１実施例とは異なる洗浄部３０を有する。洗浄部３０は、気体注入口から注入される洗浄用気体により接地されているチャンバー１０の壁面と共に洗浄用プラズマを形成するリング状の洗浄用電極３１、洗浄用電極３１を支持し、洗浄用電極３１が垂直方向に移動することができるように誘導する電極支持体３２、及び洗浄用電極３１に洗浄用プラズマを形成するために必要なエネルギーを供給する第２電力供給部５０を含む。
【００３４】
このような本発明の第２実施例による乾式エッチング装置で電気的、光学的な検出によってチャンバー１０の内部の壁面に積層や残留による汚染物質の増加が感知されれば、洗浄用電極３１に第２電源供給部５０を利用して直流または交流のバイアス電源を印加しながら、電極支持体３２を利用して洗浄用電極３１を垂直方向に移動させて、洗浄用電極３１及びチャンバー１０の壁面の間に洗浄用プラズマを形成する。この時、洗浄用気体は、チャンバーの壁面に残留する汚染物質と物理的または化学的に反応して結果的に汚染物質はチャンバー１０の壁面から分離され、排気口１３を通じて排出される。
【００３５】
洗浄用電極３１を利用してチャンバー１０の壁面の全体から汚染物質を除去することができるように、洗浄用電極３１は、電源が印加された状態で上下に移動しながら汚染物質を完全に除去する。
【００３６】
このような本発明の実施例による洗浄部は、反応性イオンエッチング（reactive ion etch）またはＰＥまたはＩＣＰ方式の乾式エッチング装置に同様に適用することができる。
【００３７】
本発明の第１及び第２実施例による乾式エッチング装置は、チャンバーの内壁に蒸着された汚染物質を除去するための洗浄部を有する。このような洗浄部は、導電物質を積層して薄膜を形成するスパッタ（sputter）装備または化学的反応により成膜する化学気相蒸着（chemical vapor deposition）装備に同様に適用することができる。
【００３８】
スパッタ装備及び化学気相蒸着装備は、乾式エッチング装備と同様に、互いに電気的に連結されており、接地されている第１電極及び洗浄用電源供給部と連結されており、第１電極と共に洗浄用プラズマを形成するための第２電極を有する。この時、スパッタ装置は、半導体装置や表示装置用の基板の上部に積層される導電物質を含むターゲット（targer）を支持し、電源供給部に連結されている第３電極を含む。また、化学気相蒸着装備は、化学気相蒸着を行うための反応気体供給部を含む。ここで、第１電極は、第１及び第２実施例と同様に、上部電極またはチャンバーの内壁であることができる。
【００３９】
前記のように、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形及び改良形態も、本発明の権利範囲に属するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１実施例による乾式エッチング装置の構造を概略的に示した断面図である。
【図２】本発明の第１実施例による乾式エッチング装置に含まれている洗浄部を具体的に示した平面図である。
【図３】本発明の第１実施例による乾式エッチング装置の洗浄工程を具体的に示した工程図である。
【図４】本発明の第１実施例による乾式エッチング装置の洗浄工程を具体的に示した工程図である。
【図５】本発明の第２実施例による乾式エッチング装置の構造を概略的に示した断面図である。
【図６】本発明の第２実施例による乾式エッチング装置に含まれている洗浄部を具体的に示した平面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  チャンバー
１１  下部電極
１２  上部電極
１３  排気口
２０  洗浄部
２１  洗浄用電極
２２  電極支持体
２３  電極ガイド
【図１】
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【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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