KR100217324B1 - 반도체 건식식각장치의 공정챔버 세정방법 - Google Patents

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Abstract

반도체 건식식각장치의 공정챔버 내벽에 흡착되어 있는 오염물질을 제거할 수 있는 세정방법이 개시되어 있다.
본 발명은 금속물질과 반응하여 증기압이 높은 물질을 생성하는 반응가스를 사용하여 공정챔버 내부에서 플라즈마를 형성하고, 플라즈마 상태에서 활성화된 상기 반응가스와 상기 공정챔버 내벽에 흡착되어 있는 금속물질을 반응시켜 증기압이 높은 물질을 형성한 후 증발시켜 공정챔버 내벽으로부터 금속물질을 제거함을 특징으로 하여 이루어진다.
따라서, 본 발명은 공정챔버 내벽에 흡착되어 있는 금속물질을 쉽게 제거함으로서 후속의 식각공정에서 웨이퍼가 오염되는 것을 방지할 수 있으며 식각공정의 안정화를 이룰 수 있는 효과가 있다.

Description

반도체 건식식각장치의 공정챔버 세정방법
제1도는 본 발명에 따른 공정챔버 세정방법을 설명하기 위해 도시된 건식식각장치의 공정챔버의 개략도이다.
제2도는 본 발명에 따른 공정챔버 세정방법을 평가하기 위해 챔버 내벽 표면의 텅스텐을 탈착시켜 세정조건에 따른 텅스텐의 양을 측정하여 비교한 결과를 나타내는 도표이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 공정챔버덮개 12 : 고정나사
14 : 반응가스공급원 16 : 반응가스공급라인
18 : 공정챔버 상부면 20 : 가스분배관
22 : 반응가스유입구 30 : 고주파전극
40 : 웨이퍼스테이지 50 : 진공펌프배기라인
60 : 공정챔버
본 발명은 반도체 건식식각장치의 공정챔버 세정방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 식각공정시 발생한 오염물질이 흡착된 공정챔버의 내벽을 세정하는 반도체 건식식각장치의 공정챔버 세정방법에 관한 것이다.
반도체 건식식각공정은 플라즈마 상태에서 수행되는데, 공정챔버 내의 두 전극 사이에 주로 반응성이 큰 할로겐 원소들을 포함한 화합물을 식각가스로 공급하고 고주파 전력을 인가하여 플라즈마 상태를 형성하며 이때 활성화된 이온을 사용하여 웨이퍼의 식각공정이 이루어진다.
식각공정이 진행되면, 웨이퍼의 표면으로부터 식각된 대부분의 물질들은 진공펌프에 의해 공정챔버 밖으로 배기되나 그 일부는 공정챔버의 내벽에 흡착되어 공정챔버 내에 잔류하게 된다.
공정챔버 내벽에 이물질이 흡착되어 있는 상태에서 후속의 식각공정을 수행하게 되면, 플라즈마 상태에 있는 활성화된 이온들이 공정챔버 내벽에 흡착되어 있는 이물질과 반응하여 공정챔버 내벽으로부터 이물질이 떨어져 나와 식각공정 중인 웨이퍼 상에 흡착되어 식각공정을 불안정하게 하며 웨이퍼를 오염시키는 문제가 발생한다.
한편, 금속성의 박막을 포함하는 다중막을 식각하는 건식식각장치에서 식각공정이 수행되면, 웨이퍼 상의 금속성의 박막으로부터 분리된 금속물질이 공정챔버의 내벽에 흡착되며, 후속의 식각공정을 수행할 때, 상기한 바와 같이, 공정챔버의 내벽에 흡착되어 있던 금속물질이 떨어져 나와 웨이퍼 위에 흡착되는데, 일정량의 웨이퍼를 처리한 후에는 공정챔버의 내벽에 흡착된 금속물질의 양이 허용한계를 초과하게 되어 웨이퍼를 오염시키며, 이에 따라 웨이퍼 상의 다른 박막의 식각속도가 달라져 삭각공정이 불안정하게 되는 문제점이 있다.
따라서, 공정챔버의 내부를 주기적으로 세정하여 이물질을 제거한 후 식각공정을 진행하여야 한다.
본 발명의 목적은 금속성의 박막을 포함하는, 웨이퍼 상의 다중막을 식각하는 반도체 건식식각장치에서 식각공정을 안정화하고 웨이퍼의 오염을 방지하기 위하여 공정챔버 내벽에 흡착된 금속물질을 제거할 수 있는 반도체 건식식각장치의 공정챔버 세정방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 건식식각장치의 세정방법은, 금속물질과 반응하여 증기압이 높은 물질을 생성하는 반응가스를 사용하여 공정챔버 내부에서 플라즈마를 형성하고, 플라즈마 상태에서 활성화된 상기 반응가스와 상기 공정챔버 내벽에 흡착되어 있는 금속물질을 반응시켜 증기압이 높은 물질을 형성한 후 증발시켜 공정챔버 내벽으로부터 금속물질을 제거함을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 반응가스로는 염소가스(Cl2)와 산소가스(O2)로 구성된 혼합가스를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 혼합가스의 염소가스 대 산소가스의 부피구성비는 95 : 5 에서 70 : 30 사이인 것이 바람직하다.
제1도는 본 발명을 설명하기 위해 도시된 건식식각장치의 공정챔버(60)를 나타내는 도면으로서, 텅스텐실리사이드(WSi2)막을 포함한 박막들의 식각공정이 수행되어 공정챔버 내벽에 텅스텐(W)이 흡착되어 있는 상태의 공정챔버(60)를 가정하고 있다.
상기의 공정챔버(60)에 염소가스 및 산소가스가 혼합된 반응가스가 공정챔버 덮개(10)에 장착된 가스분배관(20)을 통해 공급되고 웨이퍼 스테이지(40)를 구성하는 고주파 전극(30)에 고주파 전력이 인가되어 플라즈마가 형성된다.
활성화된 상기 반응가스는 상기 공정챔버(60)의 내벽에 흡착되어 있는 텅스텐(W)과 화학반응하여 사염화산화텅스텐(WOCl4)를 형성하게 되는데, 사염화산화텅스텐(WOCL4)은 끓는점이 228℃ 로서 순수 텅스텐에 비해 증기압이 상대적으로 크게 높아져 상기 공정챔버 내부의 온도와, 압력 조건 하에서는 상기 사염화산화텅스텐(WOCL4)이 상기 공정챔버 내벽으로부터 쉽게 떨어져 나오고 이들은 진공펌프배기라인(50)을 통해 상기 공정챔버 외부로 배출된다.
이하에서 본 발명의 실시예 및 비교예가 기술되어질 것이나 이하의 실시예는 단지 예증을 위한 것이므로 본 발명의 범위를 국한시키는 것으로 이해되어서는 안 될 것이다.
[실시예 1]
반응가스로서 염소가스(Cl2)와 산소가스(O2)의 유량속도비를 80 : 5 로 하여 공정챔버의 건식세정을 실시하였다.
[실시예 2]
반응가스로서 염소가스와 산소가스의 유량속도비를 80 : 8로 하여 공정챔버의 건식세정을 실시하였다.
[비교예]
반응가스로서 염소가스만을 사용하여 건식세정을 실시하였다.
위 실시예 및 비교예의 세정 효과를 평가하기 위하여 각각의 방법에 따라 공정챔버의 세정을 실시할 때 세정동안 챔버 내벽으로부터 탈착된 텅스텐의 양 변화를 웨이퍼 진행 개수(시간과 비례)에 따라 나타낸 것이 제2도이다.
이때 제2도에서 가로축은 시간에 따라 순서대로 넣어준 베어 웨이퍼(Bare Wafer)(하부전극 보호를 위해)의 진행 개수를 나타내고, 세로축은 챔버 내벽으로 떨어져 나가는 텅스텐 양의 상대적 변화를 나타낸다.
제2도의 도표로부터 알 수 있듯이, 염소가스만을 사용하여 공정챔버를 세정한 경우보다 산소가스를 추가하여 세정한 경우 챔버내의 벽면에 흡착된 텅스텐의 양을 상대적으로 빨리 제거하는 데 효과적임을 알 수 있다.
즉, 챔버 내벽에 흡착된 텅스텐을 제거하는데 산소가스가 매우 효과적인 것을 알 수 있다. 공정챔버 내벽에 흡착된 텅스텐은 세정 중에 플라즈마를 형성하는 염소, 산소 등과 반응하여 WClX, WOCLX등을 형성하는데, 이들 생성물의 녹는점 및 끓는점이 표 1에 나타나 있다.
건식세정 중 산소가스를 첨가하는 경우에 형성된 WOCl의 끓는점이 염소가스만을 사용할 때 형성되는 WCl의 끓는점보다 낮음을 알 수 있으며, 이것은 동일 온도에서 WOCl의 증기압이 상대적으로 더욱 높음을 의미한다. 위와 같은 이유로 염소가스만을 사용하여 공정챔버를 세정하는 것보다 산소가스를 첨가하여 공정챔버를 세정하는 것이 텅스텐을 제거하는 데 더욱 효과적인 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명은 공정챔버 내벽에 흡착되어 있는 금속물질을 쉽게 제거함으로써 후속의 식각공정에서 웨이퍼가 오염되는 것을 방지할 수 있으며 식각공정의 안정화를 이룰 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구의 범위에 속함은 당연하다.

Claims (1)

  1. 텅스텐이 내벽에 흡착되어 있는 반도체 건식식각장치의 공정챔버 세정방법에 있어서, 상기 공정챔버로 염소가스와 산소가스가 부피비 95 : 5 내지 70 : 30 로 혼합된 반응가스를 공급하여 상기 공정챔버 내부에서 플라즈마를 형성하여 상기 플라즈마에 의해 활성화된 상기 반응가스를 상기 내벽의 텅스텐과 반응시켜 증기압이 높은 물질을 형성한 후 증발시켜 제거함을 특징으로 하는 반도체 건식식각장치의 공정챔버 세정방법.
KR1019960020679A 1996-06-10 1996-06-10 반도체 건식식각장치의 공정챔버 세정방법 KR100217324B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100602334B1 (ko) * 1999-07-15 2006-07-14 주식회사 하이닉스반도체 플라즈마 세정 방법

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