KR100704591B1

KR100704591B1 - Ｃｖｄ 장치 및 그 내부 세정방법

Info

Publication number: KR100704591B1
Application number: KR1020000014185A
Authority: KR
Inventors: 황철주; 윤수식
Original assignee: 주성엔지니어링(주)
Priority date: 2000-03-21
Filing date: 2000-03-21
Publication date: 2007-04-09
Also published as: KR20010092147A

Abstract

플라즈마를 이용하는 CVD 공정 등을 끝마친 후에 리모트 플라즈마(remote plasma)를 이용하여 진공챔버의 내부를 건식 세정할 수 있는 CVD 장치 및 그 내부 세정방법에 관하여 개시한다. 본 발명은 진공챔버 내에서 발생되는 플라즈마와는 다른 별도의 리모트 플라즈마를 발생시키기 위하여 상기 진공챔버 외부에 설치되는 리모트 플라즈마 발생기와, 상기 리모트 플라즈마 발생기에서 발생된 플라즈마를 상기 진공챔버로 유입시키기 위하여 한 쪽 끝은 상기 리모트 플라즈마 발생기와 연결되고 다른 한 쪽 끝은 상기 진공챔버의 저면에 내삽되는 리모트 플라즈마 유입관을 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 서셉터의 하부공간에도 리모트 플라즈마가 분포하게 되고, 단지 리모트 플라즈마 유입관의 상하운동을 통하여 플라즈마 형성이 어려운 기타 새도우 영역(shadow area)에도 플라즈마가 분포하도록 할 수 있다. 따라서, 플라즈마를 이용하여 효과적으로 진공챔버의 내부를 구석구석 세정할 수 있다. 이러한 효과는 플라즈마 세정 중에 진공챔버를 가열시킴으로써 더욱 극대화 시킬 수 있다.

리모트 플라즈마, 서셉터, 건식 세정

Description

ＣＶＤ 장치 및 그 내부 세정방법 {Apparatus for CVD and inner cleaning method thereof}

도 1a 및 도 1b는 종래의 CVD 장치를 설명하기 위한 개략도들;

도 2는 리모트 플라즈마 발생기를 구비한 종래의 CVD 장치를 설명하기 위한 개략도; 및

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 CVD 장치를 설명하기 위한 개략도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 참조번호의 설명 >

10, 11, 111: 진공챔버 20, 21, 121: 서셉터

30: 샤워헤드 31, 131: 플라즈마 전극

40, 41, 141: RF 발전기 50, 51, 151: 웨이퍼

60, 161: 리모트 플라즈마 발생기

70, 171: 리모트 플라즈마 유입관

181: 리모트 플라즈마 형성용 기체 주입관

본 발명은 CVD 장치 및 그 내부 세정방법에 관한 것으로서, 특히 플라즈마를 이용하는 CVD 공정 등을 끝마친 후에 리모트 플라즈마(remote plasma)를 이용하여 진공챔버의 내부를 건식 세정할 수 있는 CVD 장치 및 그 내부 세정방법에 관한 것이다.

반도체 소자를 제조함에 있어서 플라즈마를 이용하는 CVD 공정이 많이 개발되고 있다. 이는, 플라즈마에 의해 반응기체들이 활성화되어 저압화학기상증착(Low pressure chemical vapor deposition) 공정의 경우보다 그 증착온도가 낮고 증착속도도 빠르다는 장점이 있기 때문이다. 뿐만 아니라, 단지 플라즈마 전극이나 서셉터에 적절하게 상대적인 바이어스를 인가함으로써 용이하게 CVD 및 식각 공정을 진행할 수 있기 때문이다.

이러한 CVD 장치는 일반적으로 플라즈마 전극이 한 곳에 고정되어 있기 때문에, 공정을 끝마친 후에 플라즈마를 이용하여 진공챔버 내부를 세정함에 있어서 그 구석구석이 제대로 세정되지 아니하는 문제점을 가지고 있다.

도 1a 및 도 1b는 종래의 CVD 장치를 설명하기 위한 개략도들로서, 도 1a는 샤워헤드형 CVD(showerhead type CVD) 장치를, 그리고 도 1b는 벨자형 CVD(belljar type CVD) 장치를 각각 나타낸 것이다.

도 1a를 참조하면, 진공챔버(10) 내부에는 웨이퍼(50)가 안착되어지는 서셉 터(20)와 플라즈마 형성용 기체가 주입되는 샤워헤드(30)가 설치된다. 여기서, 진공챔버(10)와 서셉터(20)는 접지되며, 샤워헤드(30)는 RF 발전기(40)로부터 RF 전력을 공급받는다. 따라서, 샤워헤드(30)는 플라즈마 전극의 역할도 함께 한다.

샤워헤드(30)와 서셉터(20)는 서로 대향하도록 설치되고, 플라즈마(A)는 샤워헤드(30)와 서셉터(20) 사이의 공간에 형성된다. 서셉터(20)는 진공챔버(10)의 저면과 소정 간격 이격되어 설치되는 데, 서셉터(20)의 하부에는 플라즈마(A)가 형성되지 아니하는 이유는 서셉터(20) 자체가 플라즈마의 발생을 방해하는 스크린 역할을 하기 때문이다.

도 1b를 참조하면, 진공챔버(11)는 상부 및 하부가 플랜지 결합되어 이루어지며, 플랜지 부위에는 효과적인 실링(sealing)을 위해 오링(11a)이 개재된다. 진공챔버(11) 내부에는 웨이퍼(51)가 안착되어지는 서셉터(21)가 진공챔버(11)의 저면과 소정 간격 이격되어 설치된다.

도시하지는 않았지만, 진공챔버(11)에는 플라즈마 형성용 기체의 주입구 및 배출구가 각각 설치된다. 진공챔버(11)의 상부는 돔(dome)형상을 가지며 석영으로 이루어진다. 이렇게 돔 형상으로 하는 것은 진공챔버(11) 내에 주입되는 기체가 서셉터(21) 상에 균일하게 분산되어 분포되도록 하기 위함이다. RF 발전기(41)로부터 RF 전력을 인가받는 플라즈마 전극(31)은 진공챔버(11)의 상부 외측을 둘러싸도록 설치된다. 진공챔버(11)와 서셉터(21)는 전기적으로 접지된다. 도 1a에서 상술한 바와 마찬가지로, 플라즈마(A')는 서셉터(21) 상부 공간에만 형성된다.

상술한 종래의 CVD 장치의 플라즈마를 이용한 진공챔버(11, 21) 내부 세정방 법은, CVD 공정 등이 끝난 후에 SF₆ 기체를 100 내지 200 sccm 의 유속으로 진공챔버(11, 21)내로 공급하고 샤워헤드(30) 및 플라즈마 전극(31)에 300 내지 800 W의 RF 전력을 인가함으로써 이루어진다. 즉, SF₆ 플라즈마를 이용하여 진공챔버(11, 21)의 내부를 건식 세정한다.

그러나, 서셉터(20, 21)의 하부에는 플라즈마(A, A')가 형성되지 아니하기 때문에, 이러한 종래의 건식 세정 방법으로는 진공챔버(10, 11)의 구석구석 특히, 서셉터(20, 21)의 하부 공간을 세정하기가 어렵다. 또한, 직접적인 RF 전력의 인가에 의하여 플라즈마가 형성되기 때문에, 강한 플라즈마에 의한 진공챔버(10, 11) 내부의 물리적 손상이 심하다.

이러한 문제점들을 해결하기 위하여 리모트 플라즈마를 이용한 건식 세정 방법이 제안되고 있다.

도 2는 리모트 플라즈마 발생기를 구비한 종래의 CVD 장치를 설명하기 위한 개략도이다. 도면에서, 도 1a와 동일한 참조번호는 동일 기능을 수행하는 구성요소를 나타내며 반복적인 설명은 생략한다.

도 2를 참조하면, 리모트 플라즈마(B)를 발생시키기 위한 리모트 플라즈마 발생기(60)가 진공챔버(10)의 외부에 설치된다. 리모트 플라즈마(B)는 리모트 플라즈마 유입관(70)을 통하여 진공챔버(10)로 유입된다.

리모트 플라즈마 발생기를 구비한 종래의 CVD 장치는 리모트 플라즈마를 이용하여 건식 세정의 효율을 높인다는 개념적인 측면에서는 바람직하지만, 진공챔버(10) 내의 기하학적인 구조 때문에 서셉터(20)의 하부 공간 등과 같은 진공챔버(10)의 구석구석에는 여전히 플라즈마가 제대로 미치지 못한다는 문제점을 가지고 있다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 서셉터의 하부 공간과 같이 플라즈마 형성이 어려운 새도우 영역(shadow area)에도 리모트 플라즈마가 잘 미치도록 함으로써 상술한 종래의 문제점을 해결할 수 있는 CVD 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 기술적 과제의 달성에 의해 제공되는 CVD 장치의 내부 세정방법을 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 CVD 장치는, 외부와 차단된 반응공간을 제공하며 전기적으로 접지되는 진공챔버와, 상기 진공챔버 내에 상기 진공챔버의 저면과 소정간격 이격되도록 설치되며 전기적으로 접지되는 서셉터와, 상기 진공챔버 내에 플라즈마를 발생 및 유지시키기 위한 플라즈마 전극과, 상기 플라즈마 전극에 RF 전력을 공급하는 RF 전력 발전기를 구비하면서, 상기 진공챔버 내에서 발생되는 플라즈마와는 다른 별도의 리모트 플라즈마를 발생시키기 위하여 상기 진공챔버 외부에 설치되는 리모트 플라즈마 발생기와, 상기 리모트 플라즈마 발생기에서 발생된 플라즈마를 상기 진공챔버로 유입시키기 위하여 한 쪽 끝은 상기 리모트 플라즈마 발생기와 연결되고 다른 한 쪽 끝은 상기 진공챔버의 저면에 내삽되는 리모트 플라즈마 유입관을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 리모트 플라즈마 유입관의 내삽부위는 상기 진공챔버 내에서 상하운동이 가능하도록 설치되며, 상기 진공챔버의 외측에는 상기 진공챔버를 가열하기 위한 가열수단이 구비된다.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 CVD 장치의 내부 세정방법은 상기 플라즈마 전극에 의해 상기 진공챔버 내에서 발생된 플라즈마와 상기 리모트 플라즈마 발생기에서 발생되어 상기 진공챔버 내로 유입된 리모트 플라즈마를 함께 이용하여 상기 진공챔버 내부를 건식 세정하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 건식 세정 중에 , 상기 서셉터의 하부공간이 30 내지 60℃의 온도가 되도록 상기 가열수단으로 상기 진공챔버를 가열하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 리모트 플라즈마 유입관의 내삽부 끝단이 상기 서셉터보다 낮은 곳에 위치하는 상태에서 상기 리모트 플라즈마가 상기 진공챔버 내로 유입되도록 하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 리모트 플라즈마는 NF₃와 Ar의 혼합기체에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3을 참조하면, 진공챔버(111)는 상부 및 하부가 플랜지 결합되어 이루어지며, 플랜지 부위에는 효과적인 실링(sealing)을 위해 오링(111a)이 개재된다. 진공챔버(111) 내부에는 웨이퍼(151)가 안착되어지는 서셉터(121)가 진공챔버(111)의 저면과 소정 간격 이격되어 설치된다. 진공챔버(111)와 서셉터(121)는 전기적으로 접지된다.

도시하지는 않았지만, 진공챔버(111)에는 플라즈마 형성용 기체의 주입구 및 배출구가 각각 설치된다. 진공챔버(111)의 상부는 돔(dome)형상을 가지며 석영으로 이루어진다. RF 발전기(141)로부터 RF 전력을 인가받는 플라즈마 전극(131)은 진공챔버(111)의 상부 외측을 둘러싸도록 설치된다. 플라즈마 전극(131)에 의한 플라즈마(A")는 서셉터(121)의 상부 공간에만 형성되고 그 하부 공간에는 형성되지 아니하는데, 이는 서셉터(121) 자체가 플라즈마의 발생을 방해하는 스크린 역할을 하기 때문이다.

리모트 플라즈마 형성용 기체 주입관(181)이 연결된 리모트 플라즈마 발생기(161)는 진공챔버(111)의 외부에 설치되며, 리모트 플라즈마 유입관(171)에 의해 진공챔버(111)와 연결된다. 리모트 플라즈마 발생기(161)에서는 플라즈마 전극(131)에 의한 플라즈마(A")와는 다른 별도의 리모트 플라즈마(B")가 발생된다.

리모트 플라즈마 유입관(171)의 한 쪽 끝은 리모트 플라즈마 발생기(161)와 연결되고 다른 한 쪽 끝은 진공챔버(111)의 저면에 내삽되며, 내삽된 부위는 상하운동이 가능하도록 설치된다.

리모트 플라즈마 유입관(171)이 진공챔버(111)의 저면으로 내삽되기 때문에 서셉터(121)의 하부 공간에도 리모트 플라즈마(B")가 분포할 수 있게 된다. 나아가 내삽 부위가 상하운동 가능하기 때문에 플라즈마 형성이 어려운 기타 새도우 영역(shadow area)에도 용이하게 플라즈마가 제대로 분포하도록 조절할 수 있다.

플라즈마에 의한 진공챔버(111)의 내부 건식 세정이 더 효율적으로 이루어지도록 플라즈마 세정 도중에 진공챔버(111)를 가열하기 위한 가열수단(191)이 진공챔버(111)의 외측에 설치된다.

이하에서 도 3의 CVD 장치의 내부를 플라즈마를 이용하여 건식 세정하는 방법을 설명한다.

먼저, 리모트 플라즈마 형성용 기체 주입관(181)을 통하여 리모트 플라즈마 발생기(161)에 NF₃와 Ar의 혼합기체를 주입하여 NF₃/Ar 리모트 플라즈마를 발생시킨다. 플루오르(F)에 의한 진공챔버(111) 내부의 오염을 감소시키고 세정 효율을 증가시키기 위해서, 종래의 SF₆ 기체 대신에 NF₃기체를 사용하는 것이다

다음에, 플라즈마 전극(131)에 RF 전력을 인가하여 서셉터(121) 상부 공간에 플라즈마를 발생시킨다. 이어서, 리모트 플라즈마를 진공챔버(111)로 공급해 준다. 이는, 플라즈마 전극(131)에 의한 플라즈마만으로는 새도우 영역이 세정되지 아니하기 때문이다.

이 때, 서셉터(121)의 하부 공간에 리모트 플라즈마가 많이 분포할 수 있도록 하기 위해서는 리모트 플라즈마 유입관(171)의 내삽부 끝단이 서셉터(121)보다 낮은 곳에 위치하는 상태에서 리모트 플라즈마를 공급해 주는 것이 바람직하다. 경우에 따라 서셉터(121) 하부 공간 외의 새도우 영역, 예컨대 진공챔버(111)에 설치된 플라즈마 형성용 기체의 주입구 및 배출구 부분 등을 잘 세정하기 위해 리모트 플라즈마 유입관(171)을 상하운동시켜 그 내삽부 끝단이 적절한 위치에 놓이도록 할 수도 있다.

또한, 플라즈마에 의해 진공챔버(111)의 내부가 효율적으로 세정되도록 가열수단(191)을 이용하여 진공챔버(111), 특히 서셉터(121)의 하부공간이 30 내지 60℃ 의 온도가 되도록 가열하는 것이 바람직하다.

상술한 본 발명에 따른 리모트 플라즈마를 이용하는 건식 세정은 리모트 플라즈마와 플라즈마 전극에 의해 발생된 플라즈마를 동시에 사용하거나, 서로 교번하여 사용함으로써 이루어진다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 CVD 장치 및 그 내부 세정방법에 의하면, 리모트 플라즈마 유입관(171)이 진공챔버(111)의 저면으로 내삽되기 때문에 서셉터(121)의 하부공간에도 리모트 플라즈마가 분포하게 되고, 단지 리모트 플라즈마 유입관(171)의 상하운동을 통하여 플라즈마 형성이 어려운 기타 새도우 영역(shadow area)에도 플라즈마가 분포하도록 할 수 있다. 따라서, 플라즈마를 이용하여 효과적으로 진공챔버(111)의 내부를 구석구석 세정할 수 있다. 이러한 효과는 플라즈마 세정 중에 진공챔버(111)를 가열시킴으로써 더욱 극대화시킬 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에만 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.

Claims

외부와 차단된 반응공간을 제공하며 전기적으로 접지되는 진공챔버와, 상기 진공챔버 내에 상기 진공챔버의 저면과 소정간격 이격되도록 설치되며 전기적으로 접지되는 서셉터와, 상기 진공챔버 내에 플라즈마를 발생 및 유지시키기 위한 플라즈마 전극과, 상기 플라즈마 전극에 RF 전력을 공급하는 RF 전력 발전기를 구비하는 CVD 장치에 있어서,

상기 진공챔버 내에서 발생되는 플라즈마와는 다른 별도의 리모트 플라즈마를 발생시키기 위하여 상기 진공챔버 외부에 설치되는 리모트 플라즈마 발생기와, 상기 리모트 플라즈마 발생기에서 발생된 플라즈마를 상기 진공챔버로 유입시키기 위하여 한 쪽 끝은 상기 리모트 플라즈마 발생기와 연결되고 다른 한 쪽 끝은 상기 진공챔버의 저면에 내삽되며 내삽부위가 상기 진공챔버 내에서 상하운동 가능하게 설치되는 리모트 플라즈마 유입관을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 CVD 장치.
삭제
제1 항에 있어서, 상기 진공챔버의 외측에 상기 진공챔버를 가열하기 위한 가열수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 CVD 장치.
제1항의 CVD 장치의 내부 세정방법에 있어서,

상기 플라즈마 전극에 의해 상기 진공챔버 내에서 발생된 플라즈마와 상기 리모트 플라즈마 발생기에서 발생되어 상기 진공챔버 내로 유입된 리모트 플라즈마를 함께 이용하여 상기 진공챔버 내부를 건식 세정하는 것을 특징으로 하는 CVD 장치 내부 세정방법.
제4 항에 있어서, 상기 건식 세정 중에 상기 가열수단으로 상기 진공챔버를 가열하는 것을 특징으로 하는 CVD 장치 내부 세정방법.
제5 항에 있어서, 상기 서셉터의 하부공간이 30 내지 60℃의 온도가 되도록 상기 가열수단으로 상기 진공챔버를 가열하는 것을 특징으로 하는 CVD장치 내부 세정방법.
제4 항에 있어서, 상기 리모트 플라즈마 유입관의 내삽부 끝단이 상기 서셉터보다 낮은 곳에 위치하는 상태에서 상기 리모트 플라즈마가 상기 진공챔버 내로 유입되는 것을 특징으로 하는 CVD 장치 내부 세정방법.
제4 항에 있어서, 상기 리모트 플라즈마는 NF₃와 Ar의 혼합기체에 의해 형성 되는 것을 특징으로 하는 CVD 장치 내부 세정방법.