KR100267784B1 - 정전척의 정전력 회복방법 - Google Patents
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Abstract
정전척의 정전력 획복방법에 대한 것으로, 정전척의 정전력 회복방법은 정전척을 사용하는 플라즈마 장비내의 웨이퍼에 메인 공정 진행하는 단계와, 상기 플라즈마 장비내의 상기 정전척상에서 상기 웨이퍼를 제거한 후에 상기 플라즈마 장비내에 소오스 가스와 소오스 파워만을 가하여 양성의 플라즈마를 유도하는 단계와, 양성의 플라즈마로 정전척에 충전된 전하를 방전시키는 단계를 포함한다. 이러한 과정을 통하여 시간적, 경제적인 손실 없이 정전척의 정전력을 회복할 수 있다.
Description
본 발명은 플라즈마 장치에 대한 것으로 특히 플라즈마 장치의 정전척의 정전력을 회복시키기에 적당한 정전척의 정전력 회복방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장비 중 웨이퍼의 홀딩은 메케니칼 클램프(Mechanical Clamp) 방식이 많이 이용되어왔다.
그러나 근래에는 파티클과 공정의 단일성(uniformity)이 우수한 정전척(electrostatic chuck)의 사용이 급격히 늘고있는 추세이다. 특히 고밀도 플라즈마(high density plasma) 식각 및 증착을 위한 장비로써 정전척의 사용이 일반회되어 있다. 그러나 이러한 정전척 사용시 파티클(particle)이나 척(Chuck)에 폴리머가 증착되므로써 배면에 헬륨(He)이 흐르는 현상(back side He flow)이 나타나서 문제가 되고있다. 정전척의 이와같은 back side He flow는 척의 주기적 세척으로 제거할 수 있으나 웨이퍼쪽 RF 바이어스 파워가 크게 인가되거나 공정시간이 길어질 경우 정전척에는 척에 전하가 쌓이면서 쉽게 방전되지 않아서 후속 공정 진행시 정전력(Chuck Force)이 충분히 회복되지 않기 때문에 공정에 큰 어려움이 생긴다. 이에따라 정전척의 정전력을 회복하기 위한 방법에 대한 연구가 진행되고 있다.
이하 첨부 도면을 참조하여 종래의 정전척에 대하여 설명하면 다음과 같다.
제1도는 종래의 정전척을 나타낸 도면이다.
종래의 정전척은 제1도에 도시한 바와 같이 포커스링(1)을 갖추고 있는 척(Chuck)(11)하부에 베이스 플레이트(2)와 세라믹판(3)과 알루미늄판(4)이 차례로 부착되어 있고 상기의 척(11)에 척킹전압을 유도하기 위한 전원공급부(9)가 있고 이 전원공급부(9)와 척(11) 사이에 촉 필터부(chock filter)(8)가 있고 또한 척(11)에 RF파워를 공급하기 위하여 라디오주파수 발생부(7)와 라디오주파수 정합회로망(6)과 라디오주파수 로드(RF Rod)(5)가 서로 연결되어있다. 여기서 상기 척(31)과 베이스 플레이트(22)와 세라믹판(23)과 알루미늄판(24)은 퍽(Puck)부(30)를 이룬다.
그리고 종래의 정전척은 웨이퍼쪽 RF 바이어스 파워가 크게 인가되거나 공정시간이 길어질 경우 정전척에 전하가 쌓이면서 쉽게 방전되지 않아서 후속 공정 진행시 충분히 정전력(Chuck Force)이 회복되지 않기 때문에 높은 back side He leak로 인하여 공정에 큰 어려움이 생겼다. 종래에는 이를 해결하기 위하여 반응 챔버를 벤트(Vent)시켜서 척(11)을 세척하거나, 수동으로 척(11)의 전극(polarity)을 바꾸어주는 방법을 사용하여 척에 차아지된 전하를 제거하였다. 이에따라 경제적, 시간적 손실이 크게 나타났으며 또한 수동이나 자동 조절을 통하여 정전척의 전극을 바꾸어줄 경우 자동조절을 통한 전하제거 방법은 플라즈마 장비를 변형하여야 하는 공정의 번거로움이 있었고 수동 조절을 통한 전하 제거 방법은 척에 충전된 전하를 완전히 방전시키기가 어려웠다.
이와 같은 종래의 정천척의 정전력 회복방법은 다음과 같은 문제가 있다.
첫째, 척 전하에 의하여 공정문제가 발생할 때 반응 챔버를 벤트(vent)시키고 척을 세척하여야 하므로 경제적으로나 시간적인 손실이 크다.
둘째, 수동으로 정전척의 전극을 바꾸어 척 전하를 제거하는 방법은 축전된 전하를 완전히 방전시키기가 어렵고 또한 자동으로 정전척의 전극을 바꾸어 주기 위해서는 장비를 부분적으로 변형해 주어야하는 번거로움이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로써 경제적, 시간적 손실이 없이 정전척에 충전된 전하를 용이하게 방전시키기에 적당한 정전척의 정전력 회복방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
제1도는 종래의 정전척을 나타낸 도면.
제2도는 본 발명의 정전력을 회복시키기 위한 정전척을 나타낸 도면.
제3도는 본 발명 정전척의 정전력 회복방법을 나타낸 실험적 데이타도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
21 : 포커스링 22 : 베이스 플레이트
23 : 세라믹판 24 : 알루미늄판
25 : 라디오주파수 로드(RF Rod) 26 : 라디오주파수(RF) 정합회로망
27 : 라디오주파수 발생부 38 : 촉 필터부(Chock filter)
29 : 전원공급부 30 : 퍽부(puck)
31 : 척(chuck) 32 : 플라즈마 외장
33 : 벌크 플라즈마 영역
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 정전척의 정전력 회복방법은 정전척을 사용하는 플라즈마 장비내의 웨이퍼에 메인 공정 진행하는 단계, 상기 플라즈마 장비내의 상기 정전척상의 웨이퍼를 제거한 상태에서 상기 플라즈마 장비내에 소오스 가스와 소오스 파워만을 가하여 양성의 플라즈마를 유도하는 단계, 상기 양성의 플라즈마로 정전척에 충전된 전하를 방전시킴을 특징으로 한다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명 정전척의 정전력 회복방법을 설명하면 다음과 같다.
제2도는 본 발명의 정전척을 나타낸 도면이고, 제3도는 본 발명 전전척의 정전력 회복방법에 따라 측정된 데이타도이다.
본 발명의 정적척은 제2도에 도시한 바와 같이 포커스링(21)을 갖추고 있는 척(Chuck)(31)하부에 베이스 플레이트(22)와 세라믹판(23)과 알루미늄판(24)이 차례로 부착되어 있고 상기의 척(31)에 척킹 전압을 유도하기 위한 전원공급부(29)가 있고 이 전원 공급부(29)와 척(31)사이에 촉 필터부(chock filter)(28)가 있고 또한 척(31)에 RF파워를 공급하기 위하여 라디오주파수 발생부(27)와 라디오주파수 정합 회로망(26)과 라디오주파수 로드(RF Rod)가 서로 연결되어있다. 그리고 플라즈마를 발생시키기 위한 벌크 플라즈마 영역(33)이 척(31)에 근접하여 있고 이 벌크 플라즈마 영역(33)과 척(31)의 사이에 플라즈마 외장(plasma sheath)(32)이 있다. 여기에서 상기 척(31)과 베이스 플레이트(22)와 세라믹판(23)과 알루미늄판(24)은 퍽(Puck)부(30)를 이룬다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명 정전척은 바이폴라 또는 유니폴라 형태를 사용할 수 있는데 각 메인 공정을 끝낸 웨이퍼 또는 실험적으로 정전척을 심히게 충전 시킬 수 있는 분량의 웨이퍼를 사용한 후에 척에 충전된 전하에 의해 척킹 전압이 낮아지거나 back side He flow가 높게 발생하여 다음공정이 어렵게 되는 것을 막기 위하여 정전척에 충전된 전하를 경계적, 시간적 손실없이 방전시키는 방법에 관한 것이다.
다음으로 상기의 정전척에 충전된 전하를 방전시키기 위한 방법을 제2도와 함께 설명하면 다음과 같다.
메인 공정의 진행이 끝난 후 또는 정전척에 전하가 심하게 축적되는 공정을 마친 웨이퍼가 언로딩(unloading) 쪽으로 옮겨진 상태, 또는 RF 파워에 의하여 웨이퍼 공정 중 척(31)상에 음 전하가 충전되었을 경우에 웨이퍼를 제거한 후에 한 장비내(웨이퍼 공정 진행을 행한 장비)에서 연속으로 정전척에 충전된 전하를 방전시킨다.
여기서 상기 척(31) 상부에 메인 공정에 사용되었던 공정가스, 비활성가스, 폴리머를 제거하기에 효과적인 가스, 또는 공정에 영향을 주지 않는 가스를 주입한다. 이때 바이어스 파워는 끄고 소오스 파워만을 켜서 척(31)과 인접한 벌크 플라즈마 영역(33)에 양성의 플라즈마(Vp＞0)를 형성시킨다. 이와 같이 형성된 양성의 플라즈마(Vp＞0)를 통하여 충전된 음전하를 방전시킨다.이에 따라 정전척의 정전력(Chucking Force)이 회복되고 후속 공정을 위한 웨이퍼를 정상적으로 홀딩하게 할 수 있다.
여기서 상기 정전척의 정전력 회복방법을 위한 플라즈마 장비는 소오스 파워와 바이어서 파워를 독립적으로 조절할 수 있는 모든 플라즈마 장비를 사용할 수 있다.
특히 본 발명은 공정조건이나 공정시간이 길어 충전된 정전척이 후속 공정을 위한 웨이퍼 진행주입 전까지 쉽게 방전되지 않는 경우에 별도의 장비 변형이나 시간적 손실없이 메인 공정 시간 보다 훨씬 짧은 시간내에 정전척을 방전시킬 수 있다는 장점이 있다.
다음으로 제3도는 본 발명에 따른 정전척의 정전력 회복 방법을 실험적으로 나타낸 데이터도이다.
즉 RF 파워가 주사되면서 척에 유기된 전하에 의해 척킹전압이 변화되고 이에따라 정전력이 감소되는 현상을 방지하기 위하여 본 발명에서와 같이 방전 스텝을 진행하므로써 척킹전압을 RF 파워의 주가가 끝난 후에도 처음 RF 파워를 주입하기 전의 척킹 전압으로 유지되는지를 나타내었다.
제3도에 도시한 바와 같이 헬륨(He)이 흐르고 있는 웨이퍼에 RF 주사전의 척킹전압이 753V로 주어진 상태이다.
먼저 척에 축적된 전하를 방전시키지 않은 상태에서 각 웨이퍼에 계속 RF 파워를 주사하면 RF 파워의 주사가 종료된 점에서는 높은 He의 흐름이 발생되고 또한 척킹 전압도 142V까지 떨어졌다. 이와 같이 척킹전압이 떨어지면 정전력이 감소하여 웨이퍼를 홀딩시키기가 어려워진다.
이후에 방전없이 공정을 진행하다가 4 번째 웨이퍼 공정의 진행을 마친 후 10m torr의 압력에서 100 O2정도의 산소와 500Watt TCP 상태에서 20초 동안 방전을 시켰을 경우 RF 주사전의 척킹전압과 RF 주사 종료시점에서의 척킹전압이 어느 정도 일치하였다. 이에 따라 웨이퍼 공정에서 웨이퍼를 홀딩하기가 용이하다.
이후에 웨이처 공정을 진행후 다시 10m torr의 압력에서 100sccm O2정도의 유량을 갖는 산소와 500Watt의 에너지를 갖는 TCP 상태에서 60초 동안 방전을 시키면 RF 주사전의 척킹전압과 RF 주사 종료시점에서 척킹전압이 어느 정도 일치하였다. 이에 따라 역시 다음 웨이퍼 공정에서 웨이퍼를 홀딩하기가 용이하다.
그리고 웨이퍼 공정을 어느 정도 진행 시킨후 상기와 같은 조건으로 120초 동안 방전시켜도 역시 RF 주사전이나 RF 주사 종료점에서 척킹전압이 어느 정도 일치하게 나타났다.
상기와 같이 본 발명은 한 장비내에서 연속으로 그리고 수시로 척에 축적된 전하를 방전시킬 수 있으므로 공정시간을 단축할 수 있으며 또한, 척에 축적된 전하로 인하여 발생될 수 있는 정전력의 약화 및 back side He flow 문제를 사전에 방지할 수 있다.
그리고 정전척의 전하를 제거할 때 소오스 파워를 조절하여 플라즈마를 적정수준으로 형성하여 척에 증착되는 폴리머도 같이 세척해줄 수 있다.
상기와 같은 정전척의 정전력 회복방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 정전척에 축적된 전하를 제거하기 위하여 정전척에서 웨이퍼를 제거한 후에 그 장비 내에서 연속으로 소오스 파워만 켜서 양성의 플라즈마를 유도하여 전하를 방전시키므로 공정시간을 단축시킬 수 있다.
둘째, 웨이퍼 공정을 진행한 후 웨이퍼를 제거한 후에 수시로 정전척에 축적된 전하를 방전시킬 수 있으므로 정전척에 축적된 전하로 인하여 발생될 수 있는 정전력(Chucking Force)의 약화 및 Back Side He Flow 문제를 사전에 방지할 수 있다.
셋째, 종래처럼 하드웨어적인 또는 소프트웨어적인 변형을 요하지 않으므로 경제적이다.
넷째, 소오스 파워를 조절하여 적정 수준의 플라즈마를 형성하여 척에 증착된 폴리머도 제거하여 줄 수 있다.
Claims (8)
- 정전척을 사용하는 플라즈마 장비내의 웨이퍼에 메인 공정 진행하는 단계; 상기 플라즈마 장비내의 상기 정전척상에서 상기 웨이퍼를 제거한 상태에서 상기 플라즈마 장비내에 소오스 가스와 소오스 파워만을 가하여 양성의 플라즈마를 유도하는 단계; 상기 양성의 플라즈마로 정전척에 충전된 전하를 방전시킴을 특징으로 하는 정전척의 정전력 회복방법.
- 제1항에 있어서, 상기 정전척은 바이폴라 또는 유니폴라 형태 중 하나를 선택하여 사용함을 특징으로 하는 정전척의 정전력 회복방법.
- 제1항에 있어서, 상기 양성의 플라즈마는 상기 플라즈마 장비내에 소오스 가스가 주입된 상태에서 바이어스 파워는 끄고 소오스 파워 만을 유도하는 것을 특징으로 하는 정전척의 정전력 회복방법.
- 제1항에 있어서, 상기 플라즈마 장비는 바이어스 파워와 소오스 파워를 독립적으로 조절할 수 있는 모든 플라즈마 장비를 사용할 수 있음을 특징으로 하는 정전척의 정전력 회복방법.
- 제1항에 있어서, 상기 정전척의 방전은 상기 플라즈마 장비내에서 연속으로 그리고, 수시로 행할 수 있음을 특징으로 하는 정전척의 정전력 회복방법.
- 제1항에 있어서, 상기 소오스 가스는 메인공정에 사용되었던 가스, 비활성 가스 또는 폴리머 제거에 효과가 있는 가스를 사용함을 특징으로 하는 정전척의 정전력 회복방법.
- 제1항에 있어서, 상기 정전척의 전하를 방전시키기 위하여 요구되는 시간은 메인 공정시간 보다 짧음을 특징으로 하는 정전척의 정전력 회복방법.
- 제1항에 있어서, 상기 플라즈마 장비내에 정전척의 전하를 방전시키는 동안의 플라즈마 장비는 10m torr의 압력에서 100sccm O2정도의 유량을 갖는 산소와 500Watt의 에너지 상태에서 진행함을 특징으로 하는 정전척의 정전력 회복방법.
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