KR100304981B1 - 웨이퍼 표면의 잔류 전하 제거 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이온 중화 장치를 이용하여 정전척을 구비한 플라즈마 장치내의 웨이퍼 표면의 잔류 전하를 중화시키도록 한 웨이퍼 표면의 잔류 전하 제거 방법에 관한 것으로, 정전척을 구비한 플라즈마 장비내의 웨이퍼에 메인 공정을 진행하는 단계, 상기 정전척에 전원을 공급하여 웨이퍼를 디척킹하는 단계, 상기 플라즈마 장비내에 플라즈마를 유도하여 상기 웨이퍼 표면의 잔류 전하를 1 차 방전하는 단계, 상기 플라즈마 장비내에 이온 중화 장치를 이용하여 중화 이온을 주입하는 단계, 상기 중화 이온을 웨이퍼 표면으로 전달하는 단계, 상기 웨이퍼 표면에 존재하는 잔류 전하와 중화 이온을 중화시키어 상기 웨이퍼 표면의 잔류 전하를 2 차 방전시키는 단계를 포함하여 이루어진다.
Description
본 발명은 플라즈마 장치에 관한 것으로, 특히 디척킹시 웨이퍼 표면에 존재하는 잔류전하를 중화시키도록 한 웨이퍼 표면의 잔류 전하 제거 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장비 중 웨이퍼의 홀딩은 메카니컬 클램프(mechanical clamp)방식이 많이 이용되며, 그러나 최근에는 파티클(particle)과 공정의 단일성 (uniformity)이 우수한 정전척(ElectroStatic Chuck;ESC)의 사용이 급증하고 있다.
특히 고밀도 플라즈마 식각 및 증착을 위한 장비로써 정전척의 사용이 일반화되었다.
그러나 이러한 정전척 사용시 파티클이나 척에 폴리머(polymer)가 증착되는등 이물이 발생되고, 또한 정전척(ESC)을 사용하여 웨이퍼를 척킹하는 장치에서 더킹(ducking)문제 발생으로 공정 챔버내에서 웨이퍼의 깨짐(broken)이 발생한다.
이는 메인 공정 완료후 웨이퍼 표면에 잔류하는 전하로 인한 흡착력을 완전히 제거하지 못했기 때문으로, 최근에 웨이퍼 디척킹시 웨이퍼 표면에 잔류하는 전하를 제거하기 위한 방법이 연구되고 있다.
이하 종래기술의 웨이퍼 표면의 잔류 전하 제거 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 일반적인 유니폴라형 웨이퍼 디척킹 장치의 구성 블럭도로서, 프로세스 챔버(10) 내측의 하부에 정전척(11)이 있고, 상기 정전척(11) 하부에 연결되고 프로세스 챔버(10)의 외부에서 척킹 전압을 공급하는 정전척 전원공급부(12)가 있다.
그리고 웨이퍼(14) 표면의 잔류 전하를 방전시키기 위한 플라즈마가 유도되는 플라즈마 영역(13)이 정전척(11)에 근접하여 있고, 상기 플라즈마 영역(13)과 정전척(11) 사이에 웨이퍼(14)를 위치시킨다.
또한 상기 정전척(11)의 내부에 상기 플라즈마와 동일하게 잔류 전하를 방전시키는 리프트 핀(15)이 구성되어 있다.
상기와 같은 일반적인 플라즈마 장치에서 메인 공정 완료 후 웨이퍼 디처킹 (dechucking)시 플라즈마(plasma)와 리프트 핀(lift pin)을 이용하여 잔류 전하를 유도하여 중화시킴으로써 방전시킨다.
도 2 는 도 1 의 등가회로도로서 상기 정전척(11)내에 구성된 리프트 핀(13)이 플라즈마 영역(13)와 병렬로 스위치(switch) 역할을 하여 상기 웨이퍼(14) 표면에 잔류하는 전하를 방전시키게 된다.
도 3 은 종래기술에 따른 웨이퍼 표면의 잔류 전하 제거 방법을 나타낸 도면으로서, 정전척 전원공급부(12)에서 공급되는 척킹전압에 의해 척킹된 웨이퍼(14) 표면에는 양전하(또는 음전하)(A)들이 충전되며, 이어 상기 웨이퍼(14)를 디척킹 (dechucking)할 시 소오스 파워(source power)를 공급하여 플라즈마 영역(13)에 플라즈마를 발생시킨다.
이어 상기 플라즈마와 웨이퍼 표면의 전하들(A)이 중화되어 방전되고, 또한 리프트 핀(15)을 접지시키어 정전척(11)에 충전된 전하들을 방전시킨다.
이와 같이 일반적으로 정전척(11)은 바이폴라(bipolar type) 또는 유니폴라형(unipolar type)을 사용하는데, 각 메인 공정을 끝낸 웨이퍼(14) 또는 실험적으로 정전척(11)을 충전시킬 수 있는 분량의 웨이퍼를 사용한 후에, 척에 충전된 전하에 의해 척킹 전압이 낮아지거나 잔류 전하로 인해 다음공정이 어렵게 되는 것을 막기 위하여 정전척 및 웨이퍼에 충전된 전하를 방전시킨다.
그러나 상기와 같은 종래기술에 따른 웨이퍼 표면의 잔류 전하 제거 방법은 플라즈마 및 리프트 핀을 방전 스위치로 이용하여 웨이퍼 표면의 잔류 전하를 방전시켜도, 완전히 방전되지 않은 잔류 전하로 인한 흡착력 때문에 챔버내에서 웨이퍼의 깨짐 및 웨이퍼 얼라인이 어긋나는 현상이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 특히 이온 중화 장치를 이용하여 정전척을 구비한 플라즈마 장치내의 웨이퍼 표면의 잔류전하를 중화시키도록 한 웨이퍼 표면의 잔류 전하 제거 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1 은 일반적인 유니폴라형 웨이퍼 디척킹 장치의 구성 블럭도
도 2 는 도 1 의 등가회로도
도 3 은 종래기술에 따른 웨이퍼 표면의 잔류 전하 제거 방법을 나타낸 도면
도 4 는 본 발명에 따른 웨이퍼 표면의 잔류 전하 제거 방법을 나타낸 도면
도 5 는 도 4 에 따른 동작 전압을 나타낸 도면
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
30 : 프로세스 챔버 31 : 정전척
32 : 웨이퍼 33 : 플라즈마 영역
34 : 리프트 핀 35 : 잔류 전하
36 : 중성 양전하 37 : 중성 음전하
40 : 정전척 전원 공급부 50 : 이오나이저
60 : 이오나이저 컨트롤러
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 웨이퍼 표면의 잔류전하 제거 방법은 정전척을 구비한 플라즈마 장치내의 웨이퍼에 메인 공정을 진행하는 단계, 상기 정전척에 전원을 공급하여 웨이퍼를 디척킹하는 단계, 상기 플라즈마 장치내에 플라즈마를 유도하여 상기 웨이퍼 표면의 잔류 전하를 1 차 방전하는 단계, 상기 플라즈마 장치내에 이온 중화 장치를 이용하여 중화 이온을 주입하는 단계, 상기 중화 이온을 웨이퍼 표면으로 전달하는 단계, 상기 웨이퍼 표면에 존재하는 잔류 전하와 중화 이온을 중화시키어 상기 웨이퍼 표면의 잔류 전하를 2 차 방전시키는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
이하 본 발명에 따른 웨이퍼 표면의 잔류 전하 제거 방법에 대해 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 4 는 본 발명에 따른 웨이퍼 표면의 잔류 전하 제거 방법을 나타낸 도면이고, 도 5 는 도 4 에 따른 동작전압을 나타낸 도면이다.
도 4 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 웨이퍼 표면의 잔류 전하를 제거하기 위한 장치는 프로세스 챔버(30) 내측의 하부에 유니폴라형 정전척(31)이 있고, 상기 정전척(31) 하부에 연결되어 척킹 전압을 공급하는 정전척 전원공급부 (40)가 구성되어 있다.
그리고 상기 정전척(31) 상부에 메인 공정이 진행된 웨이퍼(32)가 안착되어 있고, 상기 정전척(31) 내부에 방전 경로를 형성하는 리프트 핀(34)이 있다.
또한 소오스 가스와 소오스 파워(source power)가 공급될 때 플라즈마를 발생하는 플라즈마 영역(33)이 정전척(31)의 상부에 근접하여 있다.
이처럼 종래기술의 플라즈마 장치를 이용하고 이온 중화 장치, 즉 이오나이저(50)를 장착하여 상기 프로세스 챔버(30)내에 잔류전하를 제거하기 위한 음이온 또는 양이온을 주입한다.
그리고 상기 이오나이저(50)는 이오나이저 컨트롤러(60)에 의해 선택적으로 중성 양이온 및 중성 음이온을 생성한다.
한편 상기 정전척(31)은 바이폴라형과 유니폴라형 중 유니폴라형을 이용하며, 소오스 가스는 메인 공정에서 사용되었던 공정가스, 비활성 가스, 폴리머를 제거하기에 효과적인 가스, 또는 공정에 영향을 주지 않는 가스를 주입한다.
이와 같이 구성된 플라즈마 장치를 이용하여 본 발명에 따른 웨이퍼 표면의 잔류 전하 제거 방법에 대해 상세히 설명한다.
먼저 메인 공정이 완료된 웨이퍼(32)를 정전척(31) 상부에 안착한 후, RF 파워의 공급에 따라 정전척 전원공급부(40)는 상기 정전척(31)에 척킹전압을 공급하여 웨이퍼(32) 척킹을 진행한다.
여기서 상기 플라즈마 장치의 전원은 13.56 MHz의 RF(Radio Frequency) 파워를 이용하고, 상기 RF 파워가 공급되면 동시에 정전척(31)에 척킹 전압이 공급된다.
이 때 상기 웨이퍼 척킹이 이루어진 후 웨이퍼(32) 및 정전척(31)의 표면에는 잔류 전하(35) 즉 양이온 또는 음이온이 존재하게 된다.
이어 상기 웨이퍼 디척킹시 정전척 전원공급부(40)는 전원공급을 멈추고, 소오스 가스와 소오스 파워를 프로세스 챔버(30)내에 공급하여 정전척(31) 상부에 양성 또는 음성의 플라즈마를 발생시키어 웨이퍼(32) 표면의 잔류 전하(35)를 유도하여 방전시킨다.
여기서 상기 음성의 플라즈마는 웨이퍼(32) 표면의 양전하(35)를 방전시키고, 또한 잔류전하(35)의 음의 극성에 따라 유도되는 음성 플라즈마는 음전하를 방전시킨다.
또한 상기 정전척(31) 내부에 구성된 리프트 핀(34)을 접지시키어 정전척 (31) 및 웨이퍼(32) 표면의 잔류 전하를 방전시키어, 상기 웨이퍼(32)와 정전척 (31)간의 정전력을 감소시킨다.
이처럼 플라즈마와 리프트 핀(34)을 이용하여 웨이퍼(32) 표면의 잔류 전하 (35)를 1 차 방전시킴은 종래기술과 동일하고, 1 차 방전 후 웨이퍼(32) 표면에는 완전히 방전되지 않은 전하가 잔류하게 된다.
때문에 상기 잔류 전하(35)를 제거하기 위해 상기 프로세스 챔버(30)의 상측 중심부에 이오나이저(50)를 구성한 것이다.
이어 상기 이오나이저(50)는 중성 음이온 또는 중성 양이온을 선택적으로 발생시키어 상기 프로세스 챔버(30)내에 주입한다.
이 때 상기 이오나이저(50)는 일반적으로 코로나 방전(corona discarge)을 이용하여 중성 양이온(36) 및 중성 음이온(37)을 생성시킨다.
그리고 도 5 에 도시된 바와 같이, 상기 이오나이저(50)는 상기 정전척 전원공급부(40)의 전원공급이 오프되는 신호(38)를 받아 이오나이저 컨트롤러(60)를 이용하여 선택적으로 중성 양이온(36) 또는 중성 음이온(37)을 생성시킨다.
이어 상기 플라즈마 영역(33)의 상부에 형성된 중성 이온들은 질소(N2) 가스를 이용하여 웨이퍼(32) 표면으로 전달되며, 상기 질소(N2) 가스는 플라즈마 장치에서 사용하는 정화 질소(purge N2)를 이용한다.
이어 상기 웨이퍼(32) 표면으로 전달된 중성 이온들(36,37)은 잔류 전하(35)를 중화시키어 웨이퍼(32) 표면의 잔류 전하(35)를 2 차 방전시킨다.
이와 같은 잔류 전하(35)의 2 차 방전은 상기 정전척 전원 공급부(40)의 오프 신호를 감지한 후 일정 시간동안 이루어진다.
그리고 상기 메인 공정이 이루어진 웨이퍼(32) 표면에 잔류하는 전하의 극성은 상기 웨이퍼(32) 표면에 형성된 필름(film)에 따라 양성(positive) 또는 음성 (negative)의 성질을 갖는다.
상기와 같은 본 발명에 따른 웨이퍼 표면의 잔류 전하 제거 방법은 종래의 플라즈마 장치에 이오나이저를 장착하여 웨이퍼 표면에 잔류하는 전하를 1,2 차 방전시키어 흡착력(absoption)을 제거한다.
그리고 디척킹을 진행한 후에 웨이퍼 표면에 존재하는 잔류 전하를 방전시키므로 정전척과 웨이퍼간의 정전력으로 인한 웨이퍼의 깨짐 및 웨이퍼 얼라인이 어긋나는 현상을 방지한다.
또한 웨이퍼의 손실 및 프로세스 챔버의 오염이 발생하지 않기 때문에 세정 공정을 진행하지 않아도 된다.
이와 같은 본 발명에 따른 웨이퍼 표면의 잔류 전하 제거 방법은 이오나이저에 의해 생성된 중성 양이온 또는 중성 음이온을 이용하여 웨이퍼 표면에 잔류하는 전하를 중화시킴으로써 후 웨이퍼 공정시 디척킹의 효율을 증가시킬 수 있다.
Claims (5)
- 정전척을 구비한 플라즈마 장비내의 웨이퍼에 메인 공정을 진행하는 단계,상기 정전척에 전원을 공급하여 웨이퍼를 디척킹하는 단계,상기 플라즈마 장비내에 플라즈마를 유도하여 상기 웨이퍼 표면의 잔류 전하를 1 차 방전하는 단계,상기 플라즈마 장비내에 이온 중화 장치를 이용하여 중화 이온을 주입하는 단계,상기 중화 이온을 웨이퍼 표면으로 전달하는 단계,상기 웨이퍼 표면에 존재하는 잔류 전하와 중화 이온을 중화시키어 상기 웨이퍼 표면의 잔류 전하를 2 차 방전시키는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 웨이퍼 표면의 잔류 전하 제거 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 정전척은 바이폴라 또는 유니폴라 형태 중 하나를 선택하여 사용함을 특징으로 하는 웨이퍼 표면의 잔류 전하 제거 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 이온 중화 장치는 상기 정전척에 전원 공급이 멈출 때 중화 이온을 발생하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면의 잔류 전하 제거 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 이온 중화 장치는 상기 웨이퍼 표면에 잔류하는 전하의 극성에 따라 선택적으로 중성 양이온 또는 중성 음이온을 발생함을 특징으로 하는 웨이퍼 표면의 잔류 전하 제거 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 중화 이온은 질소 가스를 이용하여 상기 웨이퍼 표면으로 전달됨을 특징으로 하는 웨이퍼 표면의 잔류 전하 제거 방법.
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