特開 2024-31923 エッジリング、それを含むドライエッチング装置、及びエッチング装置の動作方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024031923

(43)【公開日】2024-03-07

(54)【発明の名称】エッジリング、それを含むドライエッチング装置、及びエッチング装置の動作方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20240229BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20240229BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 101B

H01L21/302 101G

H01L21/68 R

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023135562

(22)【出願日】2023-08-23

(31)【優先権主張番号】10-2022-0106347

(32)【優先日】2022-08-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(71)【出願人】

【識別番号】390019839

【氏名又は名称】三星電子株式会社

【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．

【住所又は居所原語表記】１２９，Ｓａｍｓｕｎｇ－ｒｏ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ－ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ－ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100135079

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 修

(72)【発明者】

【氏名】黄 賢植

(72)【発明者】

【氏名】邦 晋榮

(72)【発明者】

【氏名】趙 誠一

(72)【発明者】

【氏名】嚴 正煥

【テーマコード（参考）】

5F004

5F131

【Ｆターム（参考）】

5F004AA16

5F004BB13

5F004BB22

5F004BB23

5F004BB25

5F004BB29

5F004BB30

5F004BD03

5F004DA00

5F004DA24

5F004DB03

5F004DB07

5F004DB08

5F004DB09

5F004DB10

5F004EA03

5F004EA30

5F131AA02

5F131BA19

5F131CA04

5F131DA42

5F131EA03

5F131EB11

5F131EB82

(57)【要約】

【課題】エッジリング、それを含むドライエッチング装置、及びエッチング装置の動作方法を提供する。
【解決手段】低温環境でエッチング工程が可能な工程チャンバーと、工程チャンバーの内部で基板を支持する支持ユニットと、工程チャンバーの内部に、水素ガス（Ｈ_２）及びフッ化炭素ガス（Ｃ_ｘＦ_ｙ）を含む工程ガスを供給するガス供給ユニットと、工程チャンバーの内部で、工程ガスからプラズマを生成するプラズマソースと、を含み、支持ユニットは、基板が配置される静電チャックと、静電チャックの周囲に沿って配置され、基板のエッジ領域を支持するエッジリングと、静電チャックとエッジリングとの間に配置される粘着性ゲルパッドと、を含み、エッジリングにおいて、プラズマに露出される上部表面にのみコーティング層が形成される、ドライエッチング装置である。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

低温環境でエッチング工程が可能な工程チャンバーと、
前記工程チャンバーの内部で基板を支持する支持ユニットと、
前記工程チャンバーの内部に、水素ガス（Ｈ_２）及びフッ化炭素ガス（Ｃ_ｘＦ_ｙ）を含む工程ガスを供給するガス供給ユニットと、
前記工程チャンバーの内部で、前記工程ガスからプラズマを生成するプラズマソースと、を含み、
前記支持ユニットは、
前記基板が配置される静電チャックと、
前記静電チャックの周囲に沿って配置され、前記基板のエッジ領域を支持するエッジリングと、
前記静電チャックと前記エッジリングとの間に配置される粘着性ゲルパッドと、を含み、
前記エッジリングにおいて、前記プラズマに露出される上部表面にのみコーティング層が形成される、ドライエッチング装置。

【請求項2】

前記コーティング層は、フッ化炭素系を含むポリマーの単層で構成されることを特徴とする請求項１に記載のドライエッチング装置。

【請求項3】

前記コーティング層は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリ（フッ化ビニリデン－トリフルオロエチレン）（ＰＶＤＦ－ＴｒＦＥ）、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）及びポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）のうち選択されたいずれか１つであることを特徴とする請求項２に記載のドライエッチング装置。

【請求項4】

前記コーティング層は、フェニルリング（phenyl ring）または環状カーボン（cyclic carbon）を含むポリマーの単層で構成されることを特徴とする請求項１に記載のドライエッチング装置。

【請求項5】

前記コーティング層は、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリベンズイミダゾール（ＰＢＩ）及びポリジシクロペンタジエン（ｐＤＣＰＤ）のうち選択されたいずれか１つであることを特徴とする請求項４に記載のドライエッチング装置。

【請求項6】

前記コーティング層は、互いに異なるポリマーの二重層で構成され、
前記二重層のうち１つは、フッ化炭素系を含むポリマーで構成され、
前記二重層のうち他の１つは、フェニルリングまたは環状カーボンを含むポリマーで構成されることを特徴とする請求項１に記載のドライエッチング装置。

【請求項7】

前記コーティング層は、シリコン窒化物系を含むセラミックの単層で構成されることを特徴とする請求項１に記載のドライエッチング装置。

【請求項8】

前記エッジリングは、シリコン、シリコン炭化物、シリコン窒化物、シリコン酸化物及びアルミニウム酸化物のうち選択されたいずれか１つで構成されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のドライエッチング装置。

【請求項9】

前記コーティング層の厚みは、約１００ｎｍないし約１ｍｍの範囲で選択されることを特徴とする請求項１に記載のドライエッチング装置。

【請求項10】

前記工程チャンバーの前記低温環境は、前記基板の温度が約０℃以下であることを特徴とする請求項１に記載のドライエッチング装置。

【請求項11】

低温環境でエッチング工程が可能な工程チャンバーと、
前記工程チャンバーの内部で基板を支持する支持ユニットと、
前記工程チャンバーの内部に、水素ガス（Ｈ_２）及びフッ化炭素ガス（Ｃ_ｘＦ_ｙ）を含む工程ガスを供給するガス供給ユニットと、
前記工程チャンバーの内部で、前記工程ガスからプラズマを生成するプラズマソースと、を含み、
前記支持ユニットは、
前記基板が配置される静電チャックと、
前記静電チャックの周囲に沿って配置され、前記基板のエッジ領域を支持するエッジリングと、
前記静電チャックと前記エッジリングとの間に配置される粘着性ゲルパッドと、を含み、
前記エッジリングは、
前記静電チャックに付着し、前記プラズマに露出されない下部リングと、
前記下部リング上に配置され、前記プラズマに露出される上部リングと、を含む、ドライエッチング装置。

【請求項12】

前記上部リングは、フッ化炭素系を含むポリマーで構成されるか、あるいはフェニルリングまたは環状カーボンを含むポリマーで構成されることを特徴とする請求項１１に記載のドライエッチング装置。

【請求項13】

前記上部リングは、シリコン窒化物系を含むセラミックで構成されることを特徴とする請求項１１に記載のドライエッチング装置。

【請求項14】

前記上部リングの厚みは、約１ｍｍないし前記エッジリングの全体厚の約５０％の範囲で選択されることを特徴とする請求項１１に記載のドライエッチング装置。

【請求項15】

前記上部リングを構成する物質によって、前記下部リングを構成する物質が決定され、
前記上部リングと前記下部リングとを構成する物質による前記エッジリングの全体の誘電定数は、前記工程チャンバーの内部で、前記基板及び前記エッジリング上に形成されるプラズマシースの境界面までの距離を一定に維持することを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載のドライエッチング装置。

【請求項16】

低温環境でエッチング工程が遂行されるドライエッチング装置で使用され、
下部表面及び前記下部表面に対向する上部表面を有する環状のボディと、
前記下部表面上に付着する熱伝導性の粘着性ゲルパッドと、
前記上部表面上に形成され、水素ガス（Ｈ_２）及びフッ化炭素ガス（Ｃ_ｘＦ_ｙ）に対するエッチング耐性を有する物質で構成されるコーティング層と、を含む、エッジリング。

【請求項17】

前記コーティング層は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリ（フッ化ビニリデン－トリフルオロエチレン）（ＰＶＤＦ－ＴｒＦＥ）、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）及びポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）のうち選択されたいずれか１つであるか、あるいは
前記コーティング層は、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリベンズイミダゾール（ＰＢＩ）及びポリジシクロペンタジエン（ｐＤＣＰＤ）のうち選択されたいずれか１つを含むポリマーの単層で構成されることを特徴とする請求項１６に記載のエッジリング。

【請求項18】

前記コーティング層は、互いに異なるポリマーの二重層で構成され、
前記二重層のうち１つは、フッ化炭素系を含むポリマーで構成され、
前記二重層のうち他の１つは、フェニルリングまたは環状カーボンを含むポリマーで構成されることを特徴とする請求項１６に記載のエッジリング。

【請求項19】

前記コーティング層は、シリコン窒化物系を含むセラミックの単層で構成されることを特徴とする請求項１６に記載のエッジリング。

【請求項20】

前記低温環境は、前記エッジリングの一部に配置される基板の温度が約０℃以下であり、
前記コーティング層の厚みは、約１００ｎｍないし約１ｍｍの範囲で選択され、
前記エッジリングを構成する物質は、シリコン、シリコン炭化物、シリコン窒化物、シリコン酸化物及びアルミニウム酸化物のうち選択されたいずれか１つを含むことを特徴とする請求項１６乃至１９のいずれか１項に記載のエッジリング。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エッジリング、それを含むドライエッチング装置、及びエッチング装置の動作方法に係り、より詳しくは、プラズマによるエッジリングの上部損傷を防止するためのエッジリング、それを含むドライエッチング装置、及びエッチング装置の動作方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体素子の製造工程において、半導体基板上のエッチング対象膜を所定のパターンにエッチングするエッチング工程が必要である。そのようなエッチング工程には、ドライエッチング工程とウェットエッチング工程があり、プラズマエッチング工程は、ドライエッチング工程の一種類である。プラズマエッチング工程は、ドライエッチング装置において工程ガスがシャワーヘッドを通じて工程チャンバー内に噴射されて生成されたプラズマを利用して、半導体基板上のエッチング対象膜をエッチングする特徴を有する。但し、プラズマによってエッジリングの上部が損傷されるという問題点が発生しうる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明が解決しようとする課題は、プラズマによるエッジリングの上部損傷を防止するためのドライエッチング装置及びエッチング装置の動作方法を提供することである。

【0004】

本発明が解決しようとする課題は、前述の課題に制限されず、言及されていない他の課題は、以下の記載から当業者に明確に理解されるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明によるドライエッチング装置は、低温環境でエッチング工程が可能な工程チャンバーと、前記工程チャンバーの内部で基板を支持する支持ユニットと、前記工程チャンバーの内部に、水素ガス（Ｈ_２）及びフッ化炭素ガス（Ｃ_ｘＦ_ｙ）を含む工程ガスを供給するガス供給ユニットと、前記工程チャンバーの内部で、前記工程ガスからプラズマを生成するプラズマソースと、を含み、前記支持ユニットは、前記基板が配置される静電チャックと、前記静電チャックの周囲に沿って配置され、前記基板のエッジ領域を支持するエッジリングと、前記静電チャックと前記エッジリングとの間に配置される粘着性ゲルパッドと、を含み、前記エッジリングにおいて、前記プラズマに露出される上部表面にのみコーティング層が形成される。

【0006】

本発明によるドライエッチング装置は、低温環境でエッチング工程が可能な工程チャンバーと、前記工程チャンバーの内部で基板を支持する支持ユニットと、前記工程チャンバーの内部に、水素ガス（Ｈ_２）及びフッ化炭素ガス（Ｃ_ｘＦ_ｙ）を含む工程ガスを供給するガス供給ユニットと、前記工程チャンバーの内部で、前記工程ガスからプラズマを生成するプラズマソースと、を含み、前記支持ユニットは、前記基板が配置される静電チャックと、前記静電チャックの周囲に沿って配置され、前記基板のエッジ領域を支持するエッジリングと、前記静電チャックと前記エッジリングとの間に配置される粘着性ゲルパッドと、を含み、前記エッジリングは、前記静電チャックに付着し、前記プラズマに露出されない下部リングと、前記下部リング上に配置され、前記プラズマに露出される上部リングと、を含む。

【0007】

本発明によるエッジリングは、低温環境でエッチング工程が遂行されるドライエッチング装置で使用され、下部表面及び前記下部表面に対向する上部表面を有する環状のボディと、前記下部表面上に付着する熱伝導性の粘着性ゲルパッドと、前記上部表面上に形成され、水素ガス（Ｈ_２）及びフッ化炭素ガス（Ｃ_ｘＦ_ｙ）に対するエッチング耐性を有する物質で構成されるコーティング層と、を含む。

【0008】

本発明によるエッチング装置の動作方法は、エッチング対象膜が形成された基板を準備する段階と、前記基板を工程チャンバーの内部の支持ユニットに移送する段階と、前記工程チャンバーにおいて工程ガスでプラズマを生成し、前記基板上のエッチング対象膜をドライエッチングする段階と、前記基板を工程チャンバーの外部に搬送する段階と、を含み、前記支持ユニットは、前記基板が配置される静電チャックと、前記静電チャックの周囲に沿って配置され、前記基板のエッジ領域を支持するエッジリングと、前記静電チャックと前記エッジリングとの間に配置される粘着性ゲルパッドと、を含み、前記エッジリングにおいて、前記プラズマに露出される上部表面にのみ、約１００ｎｍないし約１ｍｍ厚のコーティング層が形成される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態によるドライエッチング装置を示す概略図である。

【図2】図１の支持ユニットを拡大して示す拡大断面図である。

【図3】図２のIII部分を拡大して示す拡大断面図である。

【図4】本発明の他の実施形態によるドライエッチング装置の一部を示す断面図である。

【図5】本発明の他の実施形態によるドライエッチング装置の一部を示す断面図である。

【図6】本発明の一実施形態によるドライエッチング装置に含まれる冷却装置を示す構成図である。

【図7】本発明の一実施形態によるドライエッチング装置において、物質による相対的なエッチング率を示すグラフである。

【図8】本発明の一実施形態によるドライエッチング装置に含まれるエッジリングを示す斜視図である。

【図9】図８のエッジリングが静電チャックに付着する過程を示す断面図である。

【図10】本発明の一実施形態によるドライエッチング装置を利用する半導体素子のパターン形成工程を示すフローチャートである。

【図11】図１０の半導体素子のパターン形成工程を説明するために、工程順序によって示す断面図である。

【図12】図１０の半導体素子のパターン形成工程を説明するために、工程順序によって示す断面図である。

【図13】図１０の半導体素子のパターン形成工程を説明するために、工程順序によって示す断面図である。

【図14】図１０の半導体素子のパターン形成工程を説明するために、工程順序によって示す断面図である。

【図15】図１０の半導体素子のパターン形成工程を説明するために、工程順序によって示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。

【0011】

図１は、本発明の一実施形態によるドライエッチング装置を示す概略図であり、図２は、図１の支持ユニットを拡大して示す拡大断面図であり、図３は、図２のIII部分を拡大して示す拡大断面図である。

【0012】

図１ないし図３を共に参照すれば、ドライエッチング装置１０は、エッチング工程が遂行される工程チャンバー１００と、基板ＷＦを支持する支持ユニット２００と、支持ユニット２００を冷却する冷却ユニット３００と、工程ガスを供給するガス供給ユニット４００と、ガス供給源５００と、電源部６００とを含む。

【0013】

工程チャンバー１００は、所定サイズの内部空間１００Ｓを有し、耐摩耗性及び耐腐食性に優れる材質を含む。工程チャンバー１００は、チャンバーハウジングとも称される。工程チャンバー１００は、例えば、アルミニウムブロックで構成されてもよい。工程チャンバー１００は、プラズマ処理工程（例えば、プラズマを利用したドライエッチング工程）において、内部空間１００Ｓを密閉状態または真空状態に維持することができる。工程チャンバー１００は、複数のチャンバーを含むドライエッチング装置１０の一部分でもある。

【0014】

支持ユニット２００は、前記工程チャンバー１００の内部空間１００Ｓの下部に配置されうる。支持ユニット２００は、冷却チャネル２０１と、静電チャック２１０と、エッジリング２２０とを含むこともできる。前記静電チャック２１０及び前記エッジリング２２０の上面に、被処理対象である基板ＷＦが配置されうる。

【0015】

支持ユニット２００は、エッチング工程が遂行される間、基板ＷＦを固定して支持する。前記支持ユニット２００は、導電性物質と絶縁物質との組み合わせによって構成され、静電気力供給源（図示せず）から静電気力を供給される導電部、及び極性のある凹凸状の突出部を含むこともできる。

【0016】

前記静電気力供給源から供給されたバイポーラ静電気力を利用して、基板ＷＦと静電チャック２１０との間に静電気力が印加されれば、エッチング工程が遂行される間、基板ＷＦを静電チャック２１０に安定して固定することができる。前記凹凸状の突出部は、前記静電チャック２１０に配置され、バイポーラ静電気力で基板ＷＦを固定することができる。但し、支持ユニット２００がそのような方式に限定されるものではなく、例えば、支持ユニット２００は、真空吸着方式や機械的クランピング方式のような多様な方式によって基板ＷＦを固定することができる。

【0017】

被処理対象である基板ＷＦは、前記エッジリング２２０と一定距離ほど離隔して配置されうる。それは、基板ＷＦに形成された半導体素子の種類に起因した特徴でもある。一部実施形態において、前記エッジリング２２０は、絶縁物質で構成される。例えば、エッジリング２２０は、セラミック物質で形成されるが、それに限定されるものではない。例えば、前記エッジリング２２０は、シリコン、シリコン炭化物、シリコン窒化物、シリコン酸化物及びアルミニウム酸化物のうち選択されたいずれか１つで構成されることも可能である。

【0018】

静電チャック２１０とエッジリング２２０との間に、粘着性ゲルパッド２３０が配置されうる。すなわち、本発明のドライエッチング装置１０において、静電チャック２１０とエッジリング２２０とは、ボルトのような締結部材を使用せず、粘着性ゲルパッド２３０を通じて互いに接合される。前記粘着性ゲルパッド２３０は、接着性と熱伝導性とを有する物質で構成される。本発明のエッジリング２２０についての詳細な特徴は後述する。

【0019】

冷却ユニット３００は、支持ユニット２００を冷却するように構成される。冷却ユニット３００は、支持ユニット２００の冷却チャネル２０１に冷却流体を供給することができる。前記支持ユニット２００の冷却チャネル２０１は、冷却流体が流動可能な通路であって、支持ユニット２００の中心軸を中心に同心円状（concentrical）または螺旋状（helical）のパイプ状を有することができる。冷却ユニット３００は、支持ユニット２００の冷却チャネル２０１に供給される冷却流体の温度、流量、流速などを調節することにより、支持ユニット２００の温度、及び支持ユニット２００上に配置された基板ＷＦの温度を調節することができる。

【0020】

冷却ユニット３００は、プラズマエッチング工程が遂行される間、支持ユニット２００上に配置された基板ＷＦを低温または極低温に調節及び維持することができる。例えば、冷却ユニット３００は、約０℃ないし約－１００℃の間で選択される一定温度に基板ＷＦを冷却することができる。そのような低温または極低温の環境において、基板ＷＦに対するプラズマエッチング工程を遂行し、基板ＷＦ上に高アスペクト比のパターンを形成することができる。

【0021】

ガス供給ユニット４００は、ガス導入部４１０、ガス分配プレート４２０及びシャワーヘッド４３０を順次に含むこともできる。ガス供給ユニット４００は、支持ユニット２００と対向する位置において所定間隔で離隔され、前記工程チャンバー１００の上部に配置されうる。ガス供給ユニット４００は、ガス供給管５１０を通じて、工程ガスを前記内部空間１００Ｓに供給することができる。

【0022】

ガス供給源５００は、ガス供給管５１０を通じて、ガス供給ユニット４００にも連結される。ガス供給管５１０は、工程ガスをガス供給源５００から前記ガス供給ユニット４００に供給し、ガス流動を切り替えるためのバルブ（図示せず）を含むこともできる。前記工程ガスは、例えば、フッ化炭素ガス（Ｃ_ｘＦ_ｙ）、水素ガス（Ｈ_２）、不活性ガスなどを含んでもよい。

【0023】

前記ガス供給源５００は、ガス制御部（図示せず）によっても制御される。すなわち、前記ガス制御部は、ガス供給源５００を制御することにより、前記ガス供給ユニット４００に供給されるガスの種類、ガスの供給始点及び終点、ガスの流量などを制御することができる。

【0024】

電源部６００は、ガス供給ユニット４００（ここで、上部電極として役割を行う）と支持ユニット２００（ここで、下部電極として役割を行う）とに連結され、前記電源部６００から供給される電力を利用して、前記ガス供給ユニット４００と前記支持ユニット２００との間の内部空間１００ＳにプラズマＰＳが生成されうる。

【0025】

前記電源部６００は、例えば、前記ガス供給ユニット４００を通じて、約６０ＭＨｚの高周波電力を印加し、前記ガス供給ユニット４００と対向して配置された前記支持ユニット２００を通じて、約２ＭＨｚの高周波電力を印加することができる。

【0026】

ここで、プラズマＰＳの生成過程を簡略に説明すれば、工程チャンバー１００の外部に配置されたガス供給源５００から、工程ガスがガス供給ユニット４００を通じて内部空間１００Ｓに供給され、前記電源部６００によって形成される電力が、前記工程ガスをプラズマＰＳに変換する。これにより、前記内部空間１００Ｓの下部に配置された支持ユニット２００上の基板ＷＦに、前記プラズマＰＳが噴射される。

【0027】

前記プラズマＰＳは、工程ガスのイオン及び／またはラジカル（以下、イオンと通称する）で構成され、前記基板ＷＦ上に形成されたエッチング対象膜をエッチングするためのエッチング用プラズマＰＳとして役割を行う。前記ガス供給ユニット４００は、前記イオンを基板ＷＦの上部空間に均一な密度で分布するように誘導することにより、基板ＷＦの上部に均一な密度を有するプラズマシース（plasma sheath）を形成することができる。これにより、前記基板ＷＦの全面（whole surface）に均一なエッチング工程が遂行されうる。

【0028】

基板ＷＦだけでなく、エッジリング２２０の一部上面も、前記プラズマＰＳに露出される。したがって、エッジリング２２０の上面を前記プラズマＰＳから保護するために、コーティング層２４０を形成することができる。すなわち、前記コーティング層２４０は、ドライエッチング工程において工程ガスから来由の成分ではなく、意図的に予め形成したものである。保護機能を行うために、前記コーティング層２４０の厚みは、約１００ｎｍないし約１ｍｍの範囲で選択されるが、それに限定されるものではない。

【0029】

一部実施形態において、前記コーティング層２４０は、フッ化炭素系を含むポリマーの単層によっても構成される。具体的には、前記コーティング層２４０は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリ（フッ化ビニリデン－トリフルオロエチレン）（ＰＶＤＦ－ＴｒＦＥ）、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）及びポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）のうち選択されたいずれか１つでもある。そのような物質で形成される前記コーティング層２４０は、プラズマＰＳからエッジリング２２０を化学的に保護する機能を行うことができる。

【0030】

他の実施形態において、前記コーティング層２４０は、フェニルリング（phenyl ring）または環状カーボン（cyclic carbon）を含むポリマーの単層によっても構成される。具体的には、前記コーティング層２４０は、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリベンズイミダゾール（ＰＢＩ）及びポリジシクロペンタジエン（ｐＤＣＰＤ）のうち選択されたいずれか１つでもある。そのような物質で形成される前記コーティング層２４０は、プラズマＰＳからエッジリング２２０を物理的に保護する機能を行うことができる。

【0031】

さらに他の実施形態において、前記コーティング層２４０は、シリコン窒化物系を含むセラミックの単層によっても構成される。具体的には、前記コーティング層２４０は、シリコン窒化物（ＳｉＮ）、シリコン酸窒化物（ＳｉＯＮ）及びシリコン炭窒化物（ＳｉＣＮ）のうち選択されたいずれか１つでもある。そのような物質で形成される前記コーティング層２４０は、プラズマＰＳからエッジリング２２０の相対的なエッチング率を減少させる機能を行うことができる。それに係わる詳細な内容は後述する。

【0032】

本発明のドライエッチング装置１０には、前述の構成要素だけでなく、基板ＷＦに対するプラズマエッチング工程が遂行される間、基板ＷＦと工程チャンバー１００の内部空間１００Ｓとの温度を一定に維持するための温度制御手段（図示せず）、及びエッチング工程の反応副産物や残留工程ガスを排出するための排気手段（図示せず）がさらに配置されてもよい。

【0033】

一方、ドライエッチング装置１０の被処理対象である基板ＷＦは、半導体素子が形成される活性面、及び前記活性面に対向し、支持ユニット２００に接触する不活性面を有することができる。前記活性面は、基板ＷＦの前面（front-side surface）に該当し、前記不活性面は、基板ＷＦの背面（back-side surface）に該当する。

【0034】

一般に、プラズマＰＳを利用したドライエッチング工程は、工程ガスがガス供給ユニット４００を通じて工程チャンバー１００の内部空間１００Ｓに噴射されて生成されたプラズマＰＳを利用して、基板ＷＦ上のエッチング対象膜または基板ＷＦ自体を異方性エッチングする特徴を有する。しかし、プラズマＰＳは、基板ＷＦ上のエッチング対象物質膜または基板ＷＦ自体だけでなく、ドライエッチング装置１０を構成するエッジリング２２０までエッチングし、所望しないオーバーエッチングが発生するという問題点がある。

【0035】

また、基板ＷＦのプラズマエッチング工程において、基板の温度が約０℃以下である低温または極低温の環境で使用される工程ガスは、水素ガス（Ｈ_２）を含む。これにより、本発明者らは、エッジリング２２０上にエッチング副産物によって自然的に生成されるポリマー保護層が、エッジリング２２０を保護することができる十分な厚みに形成されないことが分かった。前述のように、低温または極低温の環境で使用される工程ガスは、エッチング対象膜の種類によって決定される。したがって、エッジリング２２０上に自然的に形成されるポリマー保護層の厚みを任意に調節するために、前記工程ガスの構成を異ならせることは実質的に困難である。

【0036】

これにより、本発明者らは、エッジリング２２０上に意図的に予めコーティング層２４０を形成する方式を採用した。適切な条件（例えば、コーティング層の構成物質、コーティング層の厚み）において、本発明者らは、エッジリング２２０上に予め形成されたコーティング層２４０が、プラズマＰＳからエッジリング２２０を十分に保護することができることが分かった。

【0037】

また、前記コーティング層２４０を、エッジリング２２０だけでなく、ドライエッチング装置１０を構成し、プラズマＰＳに露出される他の構成要素（例えば、カバーリング、上部電極、下部電極、ライナー、バッフル（baffle）など）にも実質的に同様に適用可能であることは、本発明の技術分野において通常の技術者に自明であるので、具体的な説明は省略する。

【0038】

そのような方式により、本発明によるドライエッチング装置１０は、エッジリング２２０上に意図的に予めコーティング層２４０を形成することにより、プラズマＰＳによってエッジリング２２０の上部表面が損傷されるという問題点を効果的に解決することができる。したがって、エッジリング２２０の寿命が延長され、ドライエッチング装置１０に対するメンテナンス（maintenance）を行う周期を増やすことができる。これにより、究極的にドライエッチング装置１０の信頼性及び生産性を高めることができる。

【0039】

図４及び図５は、それぞれ本発明の他の実施形態によるドライエッチング装置の一部を示す断面図である。

【0040】

後述するドライエッチング装置２０、３０を構成するほとんどの構成要素及び前記構成要素をなす物質は、図１ないし図３で説明したところと実質的に同一または類似している。したがって、前述のドライエッチング装置１０との相違点を中心に説明する。

【0041】

説明の便宜上、ドライエッチング装置２０、３０は、図２のIII部分を拡大して示す拡大断面図を中心に説明する。

【0042】

図４を参照すれば、支持ユニット２００Ａにおいて、エッジリング２２０の上面を保護するために、二重層のコーティング層２４０Ａが形成されたドライエッチング装置２０を示す。

【0043】

本実施形態のドライエッチング装置２０において、エッジリング２２０の上面には、第１コーティング層２４１及び第２コーティング層２４２を順次に含む二重層のコーティング層２４０Ａが形成されうる。

【0044】

具体的には、前記コーティング層２４０Ａは、互いに異なるポリマーの二重層によっても構成される。一部実施形態において、第１コーティング層２４１は、フッ化炭素系を含む第１ポリマーで構成され、第２コーティング層２４２は、フェニルリングまたは環状カーボンを含む第２ポリマーで構成される。他の実施形態において、第１コーティング層２４１は、フェニルリングまたは環状カーボンを含む第２ポリマーで構成され、第２コーティング層２４２は、フッ化炭素系を含む第１ポリマーで構成される。

【0045】

前記第１ポリマーは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリ（フッ化ビニリデン－トリフルオロエチレン）（ＰＶＤＦ－ＴｒＦＥ）、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）及びポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）のうち選択されたいずれか１つでもある。そのような物質は、プラズマＰＳ（図１参照）からエッジリング２２０を化学的に保護する機能を行うことができる。

【0046】

前記第２ポリマーは、フェニルリングまたは環状カーボンを含むポリマーの単層によっても構成される。具体的には、前記コーティング層２４０は、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリベンズイミダゾール（ＰＢＩ）及びポリジシクロペンタジエン（ｐＤＣＰＤ）のうち選択されたいずれか１つでもある。そのような物質は、プラズマＰＳ（図１参照）からエッジリング２２０を物理的に保護する機能を行うことができる。

【0047】

本実施形態のドライエッチング装置２０において、前記コーティング層２４０Ａは、物理的及び化学的に、ドライエッチング工程中にプラズマＰＳ（図１参照）からエッジリング２２０を保護することができる。

【0048】

図５を参照すれば、支持ユニット２００Ｂにおいて、下部リング２２１及び前記下部リング２２１上に配置される上部リング２２２を含むエッジリング２２０Ｂを具備するドライエッチング装置３０を示す。

【0049】

本実施形態のドライエッチング装置３０は、静電チャック２１０に粘着性ゲルパッド２３０を利用して付着し、プラズマＰＳ（図１参照）に露出されない下部リング２２１、及び前記下部リング２２１上に配置され、プラズマＰＳ（図１参照）に露出される上部リング２２２で構成されるエッジリング２２０Ｂを含む。

【0050】

前記下部リング２２１は、シリコン、シリコン炭化物、シリコン窒化物、シリコン酸化物及びアルミニウム酸化物のうち選択されたいずれか１つを含んでもよい。

【0051】

一部実施形態において、前記上部リング２２２は、フッ化炭素系を含むポリマーで構成されるか、あるいはフェニルリングまたは環状カーボンを含むポリマーで構成される。具体的には、前記上部リング２２２は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリ（フッ化ビニリデン－トリフルオロエチレン）（ＰＶＤＦ－ＴｒＦＥ）、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）及びポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）のうち選択されたいずれか１つであるか、あるいはポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリベンズイミダゾール（ＰＢＩ）及びポリジシクロペンタジエン（ｐＤＣＰＤ）のうち選択されたいずれか１つでもある。

【0052】

他の実施形態において、前記上部リング２２２は、シリコン窒化物系を含むセラミックによっても構成される。具体的には、前記上部リング２２２は、シリコン窒化物（ＳｉＮ）、シリコン酸窒化物（ＳｉＯＮ）及びシリコン炭窒化物（ＳｉＣＮ）のうち選択されたいずれか１つでもある。そのような物質で形成される前記上部リング２２２は、プラズマＰＳ（図１参照）から上部リング２２２の相対的なエッチング率を減少させる機能を行うことができる。

【0053】

上部リング２２２は、前記プラズマＰＳ（図１参照）に直接的に露出されうる。したがって、上部リング２２２は、前記プラズマＰＳ（図１参照）から物理的及び化学的耐性を有する物質で形成される。すなわち、前記上部リング２２２は、ドライエッチング工程において前記下部リング２２１を保護することができる。保護機能を行うために、前記上部リング２２２の厚みは、約１ｍｍないしエッジリング２２０Ｂの全体厚の約５０％の範囲で選択されるが、それに限定されるものではない。

【0054】

また、本実施形態のドライエッチング装置３０において、上部リング２２２を構成する物質の種類によって、下部リング２２１を構成する物質の種類が決定される。なぜならば、前記上部リング２２２と前記下部リング２２１とを構成するそれぞれの物質によって、エッジリング２２０Ｂの全体の誘電定数が決定されるためである。

【0055】

前記誘電定数は、工程チャンバー１００（図１参照）の内部空間１００Ｓ（図１参照）において、基板ＷＦ及びエッジリング２２０Ｂ上に形成されるプラズマＰＳ（図１参照）のシースの境界面（点線で示す）までの距離ｄ_ｓｈを一定に維持することができる条件を満足するように提供されうる。前記距離ｄ_ｓｈが一定に維持されなければ、基板ＷＦのエッジ付近で過度なエッチングが行われうる。したがって、エッジリング２２０Ｂの前記誘電定数を適切に調節するために、下部リング２２１及び上部リング２２２を構成する物質を適切に選択することができる。

【0056】

図６は、本発明の一実施形態によるドライエッチング装置に含まれる冷却ユニットを示す構成図である。

【0057】

図６を参照すれば、冷却ユニット３００は、冷却流体が循環する冷却流体サイクル３０１、及び冷媒（refrigerant）が循環する冷媒サイクル３０３を含むこともできる。

【0058】

冷却流体サイクル３０１及び冷媒サイクル３０３は、熱交換器３０５を通じて連結されうる。前記熱交換器３０５は、冷媒と冷却流体との間の熱交換を行うことができる。

【0059】

冷却流体サイクル３０１は、冷却流体を加熱するように構成されたヒータ３２０、及び冷媒との熱交換を通じて冷却流体を冷却するように構成された熱交換器３０５を含むこともできる。前記支持ユニット２００、熱交換器３０５及びヒータ３２０は、冷却流体が流動する流路を通じて連結され、前記流路には、冷却流体を循環させるためのポンプ３４０が装着されうる。

【0060】

冷却流体サイクル３０１は、熱交換器３０５を経由する冷却流体の流量と、ヒータ３２０を経由する冷却流体の流量とを調節するための三方バルブ（3-way valve）３３０を含むこともできる。例えば、冷却ユニット３００は、三方バルブ３３０を通じて、熱交換器３０５を経由する冷却流体の流量と、ヒータ３２０を経由する冷却流体の流量とを調節し、支持ユニット２００に供給される冷却流体の温度を調節することができる。冷却ユニット３００は、熱交換器３０５を経由する冷却流体と、ヒータ３２０を経由する冷却流体とが混合した混合冷却流体を支持ユニット２００に供給し、支持ユニット２００及び支持ユニット２００上の基板ＷＦの温度を制御することができる。

【0061】

具体的には、クーラー３１０と冷却チャネル２０１の流出口とは、第１流路３５１によって連結され、クーラー３１０と支持ユニット２００の冷却チャネル２０１の流入口とは、第２流路３５３によって連結され、ヒータ３２０は、第１流路３５１と第２流路３５３とを連結するバイパス流路３５５に設置されうる。バイパス流路３５５は、熱交換器３０５を経由せず、第１流路３５１と第２流路３５３とを直接連結することができる。バイパス流路３５５は、冷却流体の全部または一部が熱交換器３０５を経由せずに支持ユニット２００に供給されるようにする。三方バルブ３３０は、第１流路３５１とバイパス流路３５５とが交差する地点に配置され、熱交換器３０５を経由する冷却流体の流量と、ヒータ３２０を経由する冷却流体の流量とを調節することができる。この場合、支持ユニット２００に供給される冷却流体の温度は、熱交換器３０５を経由する冷却流体と、ヒータ３２０を経由する冷却流体との混合によっても決定される。

【0062】

冷媒サイクル３０３は、クーラー３１０と、冷媒が循環する冷媒流路３１１とを含むこともできる。クーラー３１０は、冷媒流路３１１に沿って流動する冷媒を冷却させるための各種装置を含む。例えば、クーラー３１０は、冷媒サイクル３０３を構成する凝縮器、圧縮器、膨脹バルブなどを含んでもよい。前記熱交換器３０５は、冷媒が流動する冷媒流路３１１から供給された冷媒と、第１流路３５１を通じて供給された冷却流体とを熱交換させ、冷却流体を冷却させることができる。

【0063】

本発明によるドライエッチング装置１０において、三方バルブ３３０を通じて、熱交換器３０５を経由する流量と、ヒータ３２０を経由する流量とを調節し、冷却流体の温度を迅速に調節することができるので、低温または極低温のエッチング工程を遂行するのに好適な温度を迅速に基板ＷＦに提供することができる。

【0064】

図７は、本発明の一実施形態によるドライエッチング装置において、物質による相対的なエッチング率を示すグラフである。

【0065】

図７を参照すれば、本発明者らは、互いに異なる物質の実験例を通じて、約０℃以下（グラフにおいて斜線部）である低温または極低温の環境において、コーティング層２４０（図２参照）がシリコン酸窒化物で構成される場合、シリコン酸化物の場合と比べて、相対的なエッチング率が約１／５０に減少することが分かった。
例えば、約－１００℃（グラフにおいて１７３Ｋ地点）において、シリコン酸化物（上方のグラフ）の相対的なエッチング率は、約１１０であり、シリコン酸窒化物（下方のグラフ）の相対的なエッチング率は、約１．４である。すなわち、本発明者らは、低温または極低温の環境において、相対的なエッチング率が低いシリコン酸窒化物をコーティング層２４０（図２参照）として利用すれば、エッジリング２２０（図２参照）を効率的に保護することができることが分かった。

【0066】

図８は、本発明の一実施形態によるドライエッチング装置に含まれるエッジリングを示す斜視図であり、図９は、図８のエッジリングが静電チャックに付着する過程を示す断面図である。

【0067】

図８及び図９を共に参照すれば、エッジリング２２０と、前記エッジリング２２０を静電チャック２１０に付着する様子を示す。

【0068】

エッジリング２２０は、ドライエッチング装置１０（図１参照）において支持ユニット２００（図１参照）の一部分として使用され、下部表面２２０Ｂ及び前記下部表面２２０Ｂに対向する上部表面２２０Ｔを有し、中心部に空いている空間２２０Ｈが形成された環状のボディからなる。

【0069】

まず、エッジリング２２０の上部表面２２０Ｔに、ポリマー系のコーティング層２４０またはセラミック系のコーティング層２４０を形成する。前記コーティング層２４０を構成する物質は、前述のところと同様であるので、ここで、詳細な説明を省略する。

【0070】

このように、エッジリング２２０の製作過程において、エッジリング２２０の上部表面２２０Ｔにコーティング層２４０を予め形成するので、前記コーティング層２４０は、ドライエッチング工程で発生する副産物であるポリマーとは形成時点が異なっており、膜質の均質性が異なっている。

【0071】

次いで、エッジリング２２０の下部表面２２０Ｂに粘着性ゲルパッド２３０を付着し、粘着性ゲルパッド２３０を利用して、エッジリング２２０を静電チャック２１０に接合することができる。すなわち、静電チャック２１０とエッジリング２２０とは、ボルトのような締結部材を使用せず、粘着性ゲルパッド２３０を通じて互いに接合される。前記粘着性ゲルパッド２３０は、接着性と熱伝導性とを有する物質で構成される。

【0072】

そのような方式により、本発明によるドライエッチング装置１０は、エッジリング２２０上に意図的に予めコーティング層２４０を形成することにより、エッジリング２２０の寿命が延長され、ドライエッチング装置１０（図１参照）に対するメンテナンスを行う周期を増やすことができる。これにより、究極的にドライエッチング装置１０（図１参照）の信頼性及び生産性を高めることができる。

【0073】

図１０は、本発明の一実施形態によるドライエッチング装置を利用する半導体素子のパターン形成工程を示すフローチャートである。

【0074】

図１０を参照すれば、半導体素子のパターン形成工程Ｓ１０は、第１ないし第６段階Ｓ１１０ないしＳ１６０の工程順序を含む。

【0075】

ある実施形態が異なって具現可能な場合に、特定の工程順序は、述べられる順序と異なって行われることもある。例えば、連続して述べられる２つの工程が実質的に同時に行われてもよく、述べられる順序と逆の順序で行われてもよい。

【0076】

本発明による半導体素子のパターン形成工程Ｓ１０は、エッチング対象膜が形成された基板を準備する第１段階Ｓ１１０と、エッチング対象膜上にハードマスク形成層を形成する第２段階Ｓ１２０と、ハードマスク形成層上にフォトマスクパターンを形成する第３段階Ｓ１３０と、フォトマスクパターンをエッチングマスクとして利用して、ハードマスク形成層をエッチングし、ハードマスクパターンを形成する第４段階Ｓ１４０と、ハードマスクパターンをエッチングマスクとして利用して、エッチング対象膜をエッチングし、ホールパターンを形成する第５段階Ｓ１５０と、ハードマスクパターンを除去する第６段階Ｓ１６０とを含む。

【0077】

電子製品の小型化、多機能化及び高性能化が要求されるにつれて、高容量の半導体素子が要求され、高容量の半導体素子を提供するために、増加した集積度が要求されている。このように、半導体素子の集積度が増加するにつれて、半導体素子の構成要素に対するデザインルールが減少しており、高アスペクト比のパターンが要求されている。高度に縮小した半導体素子の製造工程において、エッチングプロファイルの不良などが発生し、高アスペクト比のパターンを形成することが次第に困難になっている。

【0078】

本発明による半導体素子のパターン形成工程Ｓ１０は、エッチング対象膜に高アスペクト比のパターンを形成するためのプラズマドライエッチングを進行する過程において、ハードマスクの入口で発生するマスククロギング（mask clogging）不良を改善しながらも、コーティング層２４０を利用して、エッジリング２２０を十分に保護することができる。

【0079】

前記第１ないし第６段階Ｓ１１０ないしＳ１６０それぞれに係わる技術的特徴は、後述する図１１ないし図１５を通じて詳細に説明する。

【0080】

図１１ないし図１５は、図１０の半導体素子のパターン形成工程を説明するために、工程順序によって示す断面図である。

【0081】

図１１を参照すれば、半導体基板１１０上に、下部エッチング対象膜１２０、上部エッチング対象膜１３０、ハードマスク形成層１４０及びフォトマスクパターンＰＭを順次に形成することができる。

【0082】

半導体基板１１０は、半導体物質を含み、例えば、シリコン（Ｓｉ）を含んでもよい。あるいは、前記半導体基板１１０は、ゲルマニウム（Ｇｅ）のような半導体元素物質、またはＳｉＣ（silicon carbide）、ＧａＡｓ（gallium arsenide）、ＩｎＡｓ（indium arsenide）及びＩｎＰ（indium phosphide）のような化合物半導体物質を含むこともできる。一部実施形態において、前記半導体基板１１０は、ＳＯＩ（silicon on insulator）構造を有することができる。前記半導体基板１１０は、導電領域、例えば、不純物がドーピングされたウェル（well）、または不純物がドーピングされた構造体などを含むこともできる。

【0083】

前記半導体基板１１０には、半導体素子が配置されうる。前記半導体素子は、メモリ素子及び／またはロジック素子を含んでもよい。また、前記半導体素子は、多様な種類の複数の個別素子を含むこともできる。前記複数の個別素子は、トランジスタ、ダイオード、キャパシタまたは抵抗体のうち少なくとも１つを含んでもよい。

【0084】

前記半導体基板１１０上に、下部エッチング対象膜１２０及び上部エッチング対象膜１３０を形成することができる。一部実施形態において、下部エッチング対象膜１２０及び上部エッチング対象膜１３０は、互いに異なる絶縁物質でもある。例えば、下部エッチング対象膜１２０及び上部エッチング対象膜１３０は、シリコン酸化物及びシリコン窒化物が積層されて形成されたものでもある。下部エッチング対象膜１２０及び上部エッチング対象膜１３０は、形成される方法及び使用される用途によって、層間絶縁膜（Inter layer Dielectric: ILD）、金属間層間絶縁膜（Inter Metal Dielectric: IMD）、メモリ半導体素子の素子分離膜などでもある。

【0085】

前記下部エッチング対象膜１２０及び前記上部エッチング対象膜１３０の種類及び用途は、それに限定されるものではない。他の実施形態において、下部エッチング対象膜１２０及び上部エッチング対象膜１３０は、伝導性物質でもある。下部エッチング対象膜１２０及び上部エッチング対象膜１３０は、タングステン（Ｗ）、タングステン合金、銅（Ｃｕ）または銅合金を含んでもよい。あるいは、下部エッチング対象膜１２０及び上部エッチング対象膜１３０は、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、金属シリサイド、またはそれらの組み合わせを含むこともできる。

【0086】

次いで、上部エッチング対象膜１３０上にハードマスク形成層１４０を形成することができる。ハードマスク形成層１４０は、上部エッチング対象膜１３０との関係において、エッチング選択比が高い、すなわち、高選択比を有する物質のうち選択される。一般に、ハードマスク形成層１４０は、色々なシリコン系物質及び／またはシリコン系物質に不純物が添加された物質が使用される。本発明の実施形態において、ハードマスク形成層１４０は、ホウ化ケイ素（Silicon Boride）及びシリコン（Ｓｉ）で構成される物質を含むが、それに限定されるものではない。

【0087】

次いで、ハードマスク形成層１４０上にフォトレジストを塗布し、露光及び現像工程により、前記フォトレジストをパターニングし、フォトマスクパターンＰＭを形成することができる。前記フォトマスクパターンＰＭにより、エッチング対象膜である下部エッチング対象膜１２０及び上部エッチング対象膜１３０がエッチングされる領域が定義されうる。一部実施形態において、ハードマスク形成層１４０とフォトレジストとの間に、反射防止膜（Anti Reflective Coating: ARC）（図示せず）を形成することもできる。

【0088】

図１２を参照すれば、フォトマスクパターンＰＭをエッチングマスクとして利用して、ハードマスク形成層１４０（図１１参照）をエッチングし、ハードマスクパターン１４０Ｍを形成することができる。

【0089】

前記エッチング工程は、プラズマを利用するドライエッチング工程でもある。具体的には、半導体基板１１０が位置した方向にプラズマが噴射され、前記プラズマは、工程ガスのイオン及び／またはラジカルで構成され、前記半導体基板１１０上に形成されたハードマスク形成層１４０（図２参照）をエッチングするためのエッチング用プラズマとして役割を行うことができる。

【0090】

図１３を参照すれば、フォトマスクパターンＰＭ（図１２参照）をアッシング及びストリップ工程によって除去することができる。

【0091】

次いで、ハードマスクパターン１４０Ｍをエッチングマスクとして利用して、水素ガス（Ｈ_２）及びフッ化炭素ガス（Ｃ_ｘＦ_ｙ）を含む工程ガスをエッチングガスＥＧとして利用して、上部エッチング対象膜１３０をエッチングすることができる。

【0092】

図１４を参照すれば、ハードマスクパターン１４０Ｍ及び上部エッチング対象膜１３０をエッチングマスクとして利用して、下部エッチング対象膜１２０をエッチングし、下部エッチング対象膜１２０に複数のホールパターン１２０Ｈを形成することができる。

【0093】

一部実施形態において、下部エッチング対象膜１２０を貫通するように、複数のホールパターン１２０Ｈを形成し、半導体基板１１０の上面の一部が露出されうる。図面には、説明の便宜上、前記下部エッチング対象膜１２０の厚みを小さく示しているが、それに限定されるものではない。

【0094】

半導体基板１１０の温度が約０℃以下である低温または極低温の環境で使用される工程ガスは、水素ガス（Ｈ_２）を含む。これにより、エッチング副産物１５０が複数のホールパターン１２０Ｈの内側壁に形成されても、ハードマスクパターン１４０Ｍの入口を塞ぐ程度のマスククロギング不良は発生しない。

【0095】

図１５を参照すれば、ハードマスクパターン１４０Ｍ（図１４参照）を除去し、下部エッチング対象膜１２０及び上部エッチング対象膜１３０に、複数のホールパターン１２０Ｈのような高アスペクト比のパターンを形成する工程を完了することができる。

【0096】

ハードマスクパターン１４０Ｍ（図１４参照）及びエッチング副産物１５０（図１４参照）を、ウェットエッチング工程を通じて全て除去することができる。前記ウェットエッチング工程は、フッ化水素酸またはＢＯＥ（Buffered Oxide Etchant）溶液などのウェットエッチング溶液を利用して遂行することができる。前記ウェットエッチング工程は、前記下部エッチング対象膜１２０、上部エッチング対象膜１３０及び前記複数のホールパターン１２０Ｈに及ぼす影響を最小にする工程としても遂行される。

【0097】

このように、本発明によるドライエッチング装置１０（図１参照）は、半導体基板１１０上に高アスペクト比の複数のホールパターン１２０Ｈを形成しながらも、低温または極低温の環境においてエッジリング２２０（図１参照）の上部表面が損傷されるという問題点を効果的に解決することができる。

【0098】

したがって、エッジリング２２０（図１参照）の寿命が延長され、ドライエッチング装置１０（図１参照）に対するメンテナンスを行う周期を増やすことができる。これにより、究極的にドライエッチング装置１０（図１参照）の信頼性及び生産性を高めることができる。

【0099】

以上、添付された図面を参照して、本発明の技術的思想の実施形態を説明したが、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、本発明が、その技術的思想や必須的な特徴を変更することなく、他の具体的な形態に実施可能であるということを理解できるであろう。したがって、前述の実施形態は、あらゆる面において例示的なものであり、限定的ではないものと理解しなければならない。

【符号の説明】

【0100】

１０ ドライエッチング装置
１００ 工程チャンバー
１００Ｓ 内部空間
２００ 支持ユニット
２０１ 冷却チャネル
２１０ 静電チャック
２２０ エッジリング
２３０ 粘着性ゲルパッド
２４０ コーティング層
３００ 冷却ユニット
４００ ガス供給ユニット
４１０ ガス導入部
４２０ ガス分配プレート
４３０ シャワーヘッド
５００ ガス供給源
５１０ ガス供給管
６００ 電源部
ＰＳ プラズマ
ＷＦ 基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】