KR100819096B1 - Ｐｅｏｘ공정을 진행하는 반도체 제조설비의 리모트 플라즈마를 이용한 세정방법 - Google Patents

Ｐｅｏｘ공정을 진행하는 반도체 제조설비의 리모트 플라즈마를 이용한 세정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 PEOX공정을 진행할 시 파티클이 발생되지 않도록 하기 위해 리모트플라즈마를 이용하여 세정하는 반도체 제조설비의 리모트 플라즈마를 이용한 세정방법에 관한 것이다.
원격플라즈마 발생기를 구비한 반도체 제조설비의 리모트 플라즈마를 이용한 세정방법은, PEOX공정이 완료된 후 SiH4 아웃렛 라인을 오픈시켜 N2가스를 공급하여 프로세스챔버를 퍼지시키는 단계와, 상기 N2가스가 퍼지되는 상태에서 상기 원격플라즈마 발생기로 NF3가스를 설정시간 동안 공급하고 플라즈마를 형성하여 상기 원격플라즈마 발생기의 리액터를 세정하는 단계와, 상기 원격플라즈마 발생기의 리액터 세정을 완료한 후 상기 SiH4 공급라인을 오픈시키고 N2가스를 공급하여 상기 프로세스챔버를 통해 퍼지시키는 단계와, 상기 N2가스로 상기 프로세스챔버를 통해 퍼지시키는 상태에서 상기 원격플라즈마 발생기로 Ar을 공급하고 플라즈마를 발생하여 상기 원격플라즈마 발생기와 상기 프로세스챔버에 잔류하는 NF3가스를 제거하는 단계와, 상기 NF3가스를 제거한 후 풀 플러쉬를 설정된 횟수만큼 진행하여 상기 프로세스챔버에 잔류하는 공정가스를 제거하는 단계로 이루어진다.
터보펌프, 가스배기, 터보펌프냉각, 폴리머흡착방지

Description

ＰＥＯＸ공정을 진행하는 반도체 제조설비의 리모트 플라즈마를 이용한 세정방법{SEMICONDUCTOR MANUFACTURING DEVICE FOR PROCESSING PEOX PROCESS AND METHOD FOR CLEANING USE REMOTE PLASMA SEMICONDUCTOR MANUFACTURING DEVICE}
도 1은 일반적인 리모트 플라즈마 챔버를 갖는 CVD설비의 구조도
도 2는 종래의 NOVELLUS사(社)설비에서 PEOX공정을 실시한 후 웨이퍼에 파티클이 발생한 상태의 예시도
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 제조설비의 개략적인 구성도
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 원격플라즈마 발생에 의한 반도체제조설비의 세정을 위한 흐름도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10: 프로세스챔버 12: 웨이퍼 척
14: 웨이퍼 16: 메인공정가스 공급관
18, 24, 26:제1 내지 제3 에어밸브 20, 22: 제1 및 제2 공정가스 공급관
28: 가스분배 매니폴드 30: 샤워헤드
32: 분기관 34: 플라즈마 공급라인
36: 원격플라즈마 발생기 38: 세정가스 공급라인
40, 42: 제1 및 제2 세정가스 공급관 44, 46: 제4 및 제 5에어밸브
50: 공정가스 배출라인 52: 배출라인
54: 고진공밸브 56: 진공펌프
본 발명은 반도체 제조설비의 리모트 플라즈마를 이용한 세정방법에 관한 것으로, 특히 PEOX공정을 진행할 시 파티클이 발생되지 않도록 하기 위해 리모트플라즈마를 이용하여 세정하는 PEOX공정을 진행하는 반도체 제조설비의 리모트 플라즈마를 이용한 세정방법에 관한 것이다.
집적 회로와 같은 반도체 제품들의 제조는 때때로 실리콘 웨이퍼와 같은 기판상에 층들의 형성을 수반한다. 층들이 종종 다른 물질들을 포함함에 따라, 증착 프로세스를 위한 다양한 기술들이 개발되어 왔다. 예를 들어, 금속층이 증착되어 전도성의 인터커넥트를 형성하도록 패턴되거나, 절연층이 한 도전층을 다른 도전층으로부터 전기적으로 절연시키도록 형성될 수 있다. 절연 물질들과 다른 물질들의 층들을 형성하기 위해 사용된 일부 타입의 층 형성 프로세스가 CVD 프로세스이다.
화학 기상 증착 프로세스들은, 전자기 에너지가 프리커서(precursor) 가스 또는 증기를 더 반응성의 플라즈마로 변형시키기 위하여 적어도 하나의 프리커서 가스 또는 증기에 인가되는 플라즈마 강화 CVD(" PECVD" ) 프로세스들뿐 아니라, 프리커서 가스 또는 증기가 기판의 가열된 표면에 대응하여 반응하는 열 증착 프로세스들을 포함한다. 플라즈마를 형성하는 것은 막을 형성하는데 필요한 온도를 낮추거나 형성 속도를 증가시킬 수 있다. 따라서, 플라즈마 강화 프로세스는 많은 응용들에서 바람직하다.
기판상에 층이 형성될 때, 일부 물질은 통상적으로 증착 챔버의 벽들상 및 증착 시스템의 다른 구성 요소들에도 역시 찌꺼기로서 증착된다. 챔버의 벽들상의 물질은, 찌꺼기가 쌓이고 미립자 오염의 소스가 될 수 있기 때문에 일반적으로 바람직하지 못하다. 챔버 내부로부터 찌꺼기를 제거하기 위해 몇 가지 세척 과정들이 개발되었다. " 습식세척(wet-clean)" 으로 알려진 한 타입의 과정은 증착 챔버를 부분적으로 분해하고 적당한 세척액으로 표면들을 닦아줌으로써 수행된다. 다른 타입의 세척 프로세스들은 챔버 배기 시스템에 의해 제거될 수 있는 휘발성 생성물로 찌꺼기를 변환함에의해 찌꺼기를 제거하는 데에 플라즈마를 사용한다. 이러한 프로세스들은 " 건식세척(dry-clean)" 으로 알려져 있다.
플라즈마 건식세척에는 두 가지 일반적인 타입들이 있다. 한 타입은 프로세싱 챔버 내부에서, 또는 인시튜(in situ)로 플라즈마를 형성한다. 다른 타입은 원격 플라즈마 발생기에 플라즈마를 형성하고, 그 다음 프로세싱 챔버로 플라즈마를 흘려 보낸다. 그러한 원격 플라즈마 세척 프로세스는 인시튜 플라즈마 시스템을 가지지 않은 증착 시스템에 건식세척 능력을 제공하는 것과 같은 몇 가지 이점을 제공한다. 더욱이, 원격 플라즈마 시스템은 세척 플라즈마 프리커서 가스 또는 증기 들을 플라즈마로 변환하는데 더 능률적일 수 있고, 챔버 외부에서 플라즈마를 형성하는 것은 플라즈마가열 및 스퍼터링 효과와 같은 플라즈마 형성 프로세스의 바람직하지 않은 잠재적인 부산물들로부터 챔버 내부를 보호한다.
이러한 원격플라즈마 시스템을 세척하는 기술이 미합중국 특허 US 6,29,297호에 개시되어 있다. 미합중국 특허 US 6,29,297호는 세척 플라즈마 및 희석물 가스의 혼합물을 챔버내로 흘려보내기 전에 원격 플라즈마 발생기에 형성된 세척플라즈마를 희석함으로써 증착 챔버를 보다 완전하고 균일하며 빠르게 세척한다. 특정 실시예에서, 산화 실리콘 막을 기판상에 증착시키기 위해 사용되는 증착 시스템은 그 후에 증착 챔버로 도입되기 전에 이원자 질소 가스(N2)로 희석되는, 원격 형성된 삼불화 질소(NF3) 플라즈마의 혼합물을 사용하여 세척된다. PECVD 시스템은, 예를 들어, 테트라에틸오르토시레인 (tetraethylorthosilane;" TEOS" ) 또는 실란을 증착 가스로써 사용한다. 원격 마이크로웨이브 플라즈마 발생기는, 가스 인입구 노즐을 통하여 증착 챔버로 혼합물을 흘려보내기 전에, 희석되지 않은 NF3 또는 다른 세척 또는 에칭 프리커서 가스를 N2 또는 다른 일반적으로 비반응성인 희석물 가스로 희석되는 세척 플라즈마로 효율적으로 변환시킨다. 세척 프로세스는 200mm 웨이퍼들과 함께 사용되는 증착 시스템들 상에서 사용될 수 있고, 300mm 증착 시스템들 상에서 사용되도록 비율조정될 수 있다. 희석물의 흐름을 변화시키는 것은 시스템의 에칭 프로파일을 변화시키고 에칭 속도를 증가시키며 챔버 세척에 필요한 시간을 감소시킨다.
프로세스 웨이퍼는 원격 플라즈마 발생기에서 발생되고 그 후 웨이퍼를 에칭 하기 위해 챔버내로 도입되기 전에 N2로 희석되는 에칭 플라즈마를 사용하여 에칭된다. 희석물 흐름은 웨이퍼를 가로지르는 에칭 프로파일 및 /또는 에칭 속도를 제어하기 위하여 선택될 수 있는 반면, 에칭 플라즈마 프리커서 흐름은 플라즈마 변환 효율을 최적화하거나 및/또는 프리커서 흐름을 보존하기 위하여 선택된다.
예시적인 기판 프로세싱을 수행하기 위한 하나의 적당한 CVD 장치가 도 1에 나타나 있으며, 도 1은 챔버 벽(15a) 챔버 리드(lid) 어셈블리(15b)를 포함하는 진공 챔버 또는 프로세싱 챔버(15)를 가지는 CVD 시스템(10)의 간략도이다.
CVD 시스템(10)은 프로세스 가스들을 프로세싱 챔버내의 받침대(12)상에 놓인 기판(미도시)으로 분산시키기 위한 가스 분배 " 매니폴드" (manifold;11)를 포함한다. 받침대는 알루미늄, 알루미나 또는 질화 알루미늄과 같은 세라믹, 또는 다른 물질들 및 물질들의 결합들로 만들어질 수 있다. 받침대는 프로세싱동안 기판을 가열할 내장된 저항 히터(미도시) 또는 고주파(RF) 전극 및/또는 서셉터와 같은 다른 구조들을 포함할 수 있다. 내장된 저항 히터를 위해서 다양한 구성들이 사용될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 단일 엘리먼트는 평행한 동심원들의 형태로 두개의 완전한 회전을 만든다. 외부 전원(미도시)까지 받침대 하부를 통과하는 스템(12c)내의 전선들을 통하여 가열 엘리먼트로 전력이 공급된다.
프로세싱의 동안, 기판(예:반도체 웨이퍼)은 받침대(12)의 평평한(또는 약간 볼록한) 표면(12a)상에 위치된다. 받침대는 하부 로딩/오프-로딩 위치와 매니폴드(11)와 가까이 인접하는 상부 프로세싱 위치(점선(14)에 의해 표시) 사이에서 제어 가능하게 이동할 수 있다. 중심판(미도시)은 받침대의 위치에 관한 정보를 제공 하는 센서들을 가진다.
도 1에서는 원형 가스 분배(11)의 뚫린 구멍들을 통하여 챔버(15)내로 가스들이 유입된다. 보다 상세하게는, 증착 프로세스 가스들은 인입구 매니폴드(11), 관통된 블록커(blocker) 판(42), 그 다음 가스 분배 면판(11)의 구멍을 통하여 챔버내로 유입된다.
가스 패널(6)은 혼합 블록(9)으로의 가스 공급 라인들(8)을 통하여 가스를 매니폴드(11)로 공급하는 가스 소스들 7a-d를 포함하는데 가스들은 혼합블록에서 블록커판(42) 및 면판(13a)을 통하여 챔버(15)로 흐르기전에 혼합된다.
각 프로세스 가스를 위한 공급 라인은 전형적으로 가스 분배 통로를 따라 여러 포인트들에 있는 안전 차단 밸브들(미도시)을 포함하는데, 그것은 가스의 흐름을 국부 또는 원격 제어를 통하여 자동 또는 수동으로 차단한다. 가스 패널은 또한 매스 흐름 제어기들(미도시) 또는 공급 라인을 통하여 챔버로 흐르는 가스의 흐름을 제어하는 다른 디바이스들을 포함한다. 당업자들은 도 1에서 나타난 구성은 단지 예시적인 것이고, 예를 들어, 더 많거나 적은 가스 소스들이 특정의 응용을 위해 사용될 수 있으며 구성에 대한 다른 조정들도 적절할 수 있다는 것을 이해한다.
CVD 시스템(10)은 열 CVD 프로세스 또는 플라즈마-강화 CVD(PECVD) 프로세스를 수행하도록 구성될 수 있다. PECVD 프로세스들은 인시튜에서 형성된 플라즈마 또는 원격 플라즈마 발생기(27)에서 형성된 플라즈마를 사용할 수 있다. 인시튜 PECVD 프로세스에서, RF 전원(44)은, 면판(13a)과 받침대의 표면(12a) 사이의 원통형 영역 내에 플라즈마를 형성하기 위해, 가스 분배 면판(13a)과 받침대(12) 사이 에 RF 전력과 같은 전력을 인가한다.(이 영역은 여기에서 " 반응 영역" 으로 언급될 것이다.) 플라즈마의 구성 성분들은 반응하여 받침대상에서 지지되는 반도체 웨이퍼 표면상에 목적하는 막을 형성한다.
RF 전원(44)은 13.56MHz의 높은 RF 주파수(RF1) 및/또는 360KHz의 낮은 RF 주파수(RF2)에서 전력을 공급할 수 있는 혼합 주파수 공급기이다. 플라즈마를 형성하기 위해 혼합된 높고 낮은 주파수들을 사용하는 것은 진공 챔버(15)로 유입되는 반응 종의 분해를 강화한다.
원격 플라즈마 프로세스에서, 가스 소스(7a)로 부터의 프로세스 가스는 원격 플라즈마 발생기(27)로 공급된다. 마이크로웨이브 소스(28)는 가스 분배 면판(13a)를 통하여 챔버내로 흐르는 플라즈마를 형성하기 위하여 마이크로웨이브 에너지로 플라즈마 챔버(29)를 조사(irradiate)한다. 원격 플라즈마 발생기에서 플라즈마가 형성될 때, 고 에너지 포톤 및 열과 같은 플라즈마 형성의 전형적인 부산물은 프로세스 웨이퍼나 증착 챔버 내부에 직접적으로 영향을 미치지는 않는다. 더욱이, 일부 플라즈마 프리커서 가스들은, 인시튜 플라즈마 시스템의 더 낮은 주파수보다 원격 마이크로웨이브 플라즈마 발생기에서 보다 효율적으로 분해된다.
열처리에서 프로세스 가스 혼합물은, 반응을 위한 열 에너지를 공급하기 위하여 가열되는 받침대(12)상에 지지되는 반도체 웨이퍼의 표면상에 바람직한 막들을 증착시키기 위하여 반응한다. 웨이퍼상에 바람직한 막의 형성을 더 촉진 또는 제어하기 위하여 플라즈마 강화 CVD 프로세스들이 웨이퍼를 가열할 수 있다고 또는 웨이퍼가 가열될 수 있다고 이해된다.
배기 통로(23) 및 차단 밸브(24)와 같은 주변 구조들 및 증착 챔버의 벽들의 온도는 챔버 벽들 내의 채널들(미도시)을 통한 열교환액의 순환에 의해 또한 제어될 수 있다. 열교환액은 챔버벽들을 바람직한 효과에 따라 가열하거나 냉각하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 원 위치 플라즈마 프로세스의 동안 차가운 액체가 시스템으로부터 열을 제거하거나 챔버의 벽들상에 증착 생성물들의 형성을 제한하기 위해 사용될 수 있는 반면, 열 증착 프로세스 동안 뜨거운 액체는 고른 열 경도를 유지하도록 도울 수 있다. 가스 분배 매니폴드(11)는 열 교환 통로들(18)을 가진다. 전형적인 열교환액들은 수계(water-based) 에틸렌글리콜 혼합물, 유계(oil-based) 열전달 액체들 또는 유사한 액체들이다. " 열교환자" 에 의한 가열로 언급되는 이 가열은 바람직하지 않은 반응 산물들의 응축을 감소시키거나 제거하고, 프로세스 가스들의 휘발성 산물들 및, 차가운 진공 통로들의 벽들상에 응축되고 가스 흐름이 없는 기간 동안 프로세싱 챔버내로 되돌아간다면 프로세스를 오염시킬 수 있는, 다른 오염물들의 제거를 개선시킨다.
반응 부산물들을 포함하는, 층에 증착되지 않는 가스 혼합물의 나머지는 진공 펌프(30)에 의해 챔버로부터 배기된다.
특히, 가스들은 반응 영역을 둘러싸는 환형(annular) 슬롯형 오리피스(orifice)(16)을 통하여 고리 모양 배기 플레넘(17)으로 배기된다. 고리 모양 슬롯형 구멍(16) 및 플레넘(17)은 챔버의 원통형 측면벽(15a)(벽상의 상부 절연 라이닝을 포함함)의 상부와 원통형 챔버 리드(20)의 하부 사이의 틈으로 정의된다. 슬롯 구멍(16) 및 플레넘(17)의 원형대칭 및 균일성은 웨이퍼상에 균일한 막을 증착 시키기 위하여 웨이퍼상으로의 본질적으로 균일한 프로세스 가스들의 흐름을 만든다.
배기 플레넘(17)으로부터, 가스들은 배기 플레넘(17)의 측면 연장 부분(21)의 아래로, 뷰잉 포트(viewing port)(미도시)를 지나고, (본체가 하부 챔버벽(15a)과 통합된)진공 차단 밸브(24)를 지나며 배기 출구(25)내로 흐른다. 배기출구(25) 및 포어라인(foreline;31) 사이의 스로틀 밸브(32;throttle valve)는 챔버내의 선택된 압력 및/또는 가스흐름을 유지하도록 조정될 수 있다. 일부 프로세스들이나 프로세스 단계에서, 스로틀 밸브의 위치는 압력 센서(미도시)로부터 제어기(34)로의 피드백 신호에 따라 정해진다. 다른 프로세스들이나 프로세스 단계에서는, 피드백 루프는 디스에이블되고 스로틀 밸브는 고정된 위치로 정해진다. 스로틀 밸브를 완전히 여는 것에 의해 최대 펌핑 속도가 제공된다.
그러므로, 진공 펌프가 일정 속도로 작동하는 동안, 챔버상의 배기 끌어당김은 스로틀 밸브로 조정될 수 있다. 모터(32)에 의해 동작되는 승강 메커니즘은 히터 받침대 어셈블리를 상승시키거나 하강시킨다. 받침대가 하강될 때, 웨이퍼 승강핀들(12b)은 승강핀판(33)과 접하고 웨이퍼를 받침대의 표면(12a)으로부터 들어올린다. 웨이퍼 핀들(12b)은 웨이퍼들을 챔버 측면의 삽입/제거 구멍(26)을 통하여 이송하기에 적당한 높이에 위치한다. 로보트 블레이드(미도시)가 챔버들 사이 또는 챔버 및 웨이퍼 카세트 사이에서 웨이퍼들을 이송할 수 있다. 웨이퍼를 탑재한 후, 모터는 웨이퍼를 선택된 프로세싱 위치로 들어올린다.
시스템 제어기(34)는 다양한 서브시스템들 및 증착 시스템(10)의 메커니즘들 을 제어한다. 웨이퍼 위치 시스템, 가스공급 시스템, 챔버 압력 시스템, 가열 시스템들 및 플라즈마 시스템들은 컴퓨터 판독 가능 메모리(38)에 저장된 프로그램(70)에 따라 시스템 제어기(34)에 의해 제어된다. 시스템 제어기로 및 그로부터의 신호들은 제어 라인들(36)을 통해 전달되며, 제어 라인들은 단순화를 위해 그 일부만이 도시된다. 제어기(34)는, 제어기(34)의 제어하의 적절한 모터들에 의해 움직이는 받침대(12) 및 스로틀 밸브(32)와 같은 이동 가능 기계 어셈블리들의 위치를 결정하기 위해, 광센서들과 같은 센서들로부터의 피드백 신호들에 의존한다.
메모리(38)는 하드 드라이브, 읽기 전용 메모리, 임의 접근 메모리, 플로피 디스크 드라이브 또는 다른 적절한 저장 장치를 포함할 수 있다. 프로세서(37)는 싱글 보드 컴퓨터(SBC), 아날로그 및 디지털 입출력 보드들, 인터페이스 보드들 및 스텝 모터 제어기 보드들을 포함한다. CVD 시스템(10)의 다양한 부분들은, 보드와 카드 케이지 및 커넥터 크기들 및 타입들을 정의하는 베사 모듈러 유럽(Versa Modular European;VME) 규격에 따른다. VME 규격은 또한 16비트데이터 버스 및 24비트 어드레스 버스를 가지는 것과 같은 버스 구조를 정의한다.
시스템 제어기는 시스템 제어 소프트웨어를 실행하는데, 이는 범용 증착 시스템을 특정 증착 시스템으로 구성하기 위해 컴퓨터가 판독할 수 있는 메모리(38)내에 저장된 컴퓨터 프로그램(70)이다. 바람직하게는, 메모리(38)는 하드디스크 드라이브이나, 메모리(38)는 다른 종류의 메모리일 수도 있다.
컴퓨터 프로그램은, 타이밍, 가스들의 혼합, 챔버 압력, 챔버 온도, RF 전력 레벨, 받침대 위치 및 특정 프로세스의 다른 파라미터들을 명령하는, 명령들의 집 합을 포함한다. 예를 들어, 플로피 디스크 또는 다른 적절한 드라이브를 포함하는, 다른 메모리 디바이스들상에 저장된 다른 컴퓨터 프로그램들도 제어기(34)를 작동시키기 위하여 또한 사용될 수 있다.
이와 같은 시스템을 이용하여 PETEOS공정을 적용할 경우 문제가 없었으나 PEOX공정을 적용할 경우 SiH4, N2O, N2가스를 사용하게 되어 원격플라즈마 크린시 사용되는 NF3와 공정 시 사용되어 잔류하는 SiH4가 반응하여 파티클 오염이 발생하여 공정을 적용할 수 없는 문제가 있었다.
NOVELLUS사(社)설비에서 PEOX공정을 완료한 후 원격플라즈마 크린(RPC: Romote Plasma Clean)을 실시한 후 다시 PEOX공정을 진행하였을 경우 50매진행시까지 도 2와 같이 파티클이 발생되었다.
따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 원격플라즈마 크린 후 PEOX공정 진행 시 파티클에 의한 오염을 방지할 수 있는 반도체 제조설비 및 그 반도체 제조설비의 리모트 플라즈마를 이용한 세정방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 PEOX공정을 진행하기 위한 반도체 제조설비는, SiH4, N2O가스를 공급받아 PEOX공정을 진행하기 위한 프로세스챔버와, 공정가스를 공급하기 위한 통로를 형성하는 메인공정가스 공급라인과, 상기 메인공정가스 공급 라인 상에 설치되어 제1 공정가스(SiH4)와 제2 공정가스(N2O)를 자동으로 공급하거나 차단하는 에어밸브와, 상기 메인공정가스 공급라인 통해 유입된 공정가스를 분산시키기 위한 가스분배 매니폴드와, 상기 가스분배 매니폴드로부터 분산되어 유입된 공정가스를 상기 프로세스챔버내부로 분사하는 샤워헤드와, 소정의 공정가스가 유입될 때 리액터에 의해 원격 플라즈마를 발생하는 원격플라즈마 발생기와, 상기 원격플라즈마 발생기로부터 발생된 NF3 또는 Ar 플라즈마가스를 상기 프로세스 챔버로 공급하기 위한 통로를 형성하는 원격플라즈마 공급라인과, 상기 프로세스챔버의 하부에 연결되어 공정가스를 배출하기 위한 공정가스 배출라인을 포함함을 특징으로 한다.
상기 원격플라즈마 발생기는 NF3가스를 공급받아 플라즈마를 발생하여 상기 리액터를 세정하는 것을 특징으로 한다.
상기 원격플라즈마 발생기는 상기 리액터를 세정한 후 Ar가스를 공급받아 플라즈마를 발생하여 상기 리액터와 상기 프로세스챔버에 잔류하는 상기 NH3가스를 제거함을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 원격플라즈마 발생기를 구비한 반도체 제조설비의 리모트 플라즈마를 이용한 세정방법은, PEOX공정이 완료된 후 SiH4 아웃렛 라인을 오픈시켜 N2가스를 공급하여 프로세스챔버를 퍼지시키는 단계와, 상기 N2가스가 퍼지되는 상태에서 상기 원격플라즈마 발생기로 NF3가스를 설정시간 동안 공급하고 플라즈마를 형성하여 상기 원격플라즈마 발생기의 리액터를 세정하는 단계와, 상기 원격플라즈마 발생기의 리액터 세정을 완료한 후 상기 SiH4 공급라인을 오픈시키고 N2가스를 공급하여 상기 프로세스챔버를 통해 퍼지시키는 단계와, 상기 N2가스로 상기 프로세스챔버를 통해 퍼지시키는 상태에서 상기 원격플라즈마 발생기로 Ar을 공급하고 플라즈마를 발생하여 상기 원격플라즈마 발생기와 상기 프로세스챔버에 잔류하는 NF3가스를 제거하는 단계와, 상기 NF3가스를 제거한 후 풀 플러쉬를 설정된 횟수만큼 진행하여 상기 프로세스챔버에 잔류하는 공정가스를 제거하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
상기 풀 플러쉬의 설정된 횟수는 10회임을 특징으로 한다.
상기 Ar가스는 1500cc의 유량으로 120초동안 공급함을 특징으로 한다.
상기 풀 풀러쉬는 N2가스를 9000cc의 유량으로 333초동안 SiH4 공급라인과 N2O 공급라인으로 교대로 공급함을 특징으로 한다.
상기 NF3가스 세정 후 상기 SiH4 공급라인으로 공급되는 상기 N2가스는 상기 SiH4 공급라인으로 상기 NF3가 역류하지 않도록 함을 특징으로 한다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 제조설비의 개략적인 구성도이다.
SiH4, N2O가스를 공급받아 PEOX공정을 진행하기 위한 프로세스챔버(10)와, 상기 프로세스 챔버(10)내에 설치된 웨이퍼 척(12)과, 상기 웨이퍼 척(12) 상에 놓 여지는 웨이퍼(14)와, 공정가스를 공급하기 위한 통로를 형성하는 메인공정가스 공급관(16)과, 상기 메인공정가스 공급관(16) 상에 설치되어 공정가스를 자동으로 공급하거나 차단하는 제1 에어밸브(18)와, 상기 메인공정가스 공급관(16)과 연통되어 제1 공정가스(SiH4)를 공급하기 위한 통로를 형성하는 제1 공정가스 공급관(22)과, 상기 메인공정가스 공급관(16)과 연통되어 제2 공정가스(N2O)를 공급하기 위한 통로를 형성하는 제2 공정가스 공급관(22)과, 상기 제1 공정가스 공급관(20) 상에 설치되어 제1 공정가스를 공급하거나 차단하는 제2 에어밸브(24)와, 상기 제2 공정가스 공급관(22) 상에 설치되어 제2 공정가스를 공급하거나 차단하는 제3 에어밸브(26)와, 상기 메인공정가스 공급관(16)을 통해 유입된 공정가스를 분산시키기 위한 가스분배 매니폴드(28)와, 상기 가스분배 매니폴드(28)에 연통되어 상기 분산된 가스를 상기 프로세스챔버(10)로 공급하기 위한 통로를 형성하는 분기관(32)과, 상기 가스분배 매니폴드(28)로부터 분산되어 상기 분기관(32)를 통해 유입된 공정가스를 프로세스챔버(10)내부로 분사하는 샤워헤드(30)와, 상기 분기관(32)에 연통되어 원격 플라즈마를 프로세스챔버(10)로 공급하기 위한 통로를 형성하는 플라즈마 공급라인(34)과, 공정가스가 유입될 때 원격 플라즈마를 발생하는 원격플라즈마 발생기(36)와, 상기 원격플라즈마 발생기(36)에 연결되어 상기 원격플라즈마 발생기(36)로부터 발생된 NF3 또는 Ar가스를 공급하기 위한 통로를 형성하는 세정가스 공급라인(38)과, 상기 세정가스 공급라인(38)에 연통되어 제1 세정가스(NF3)를 공급하기 위한 통로를 형성하는 제1 세정가스 공급관(40)과, 상기 세정가스 공급라인(38)에 연통되어 제2 세정가스(Ar)를 공급하기 위한 통로를 형성하는 제2 세정가 스 공급관(42)과, 상기 제1 세정가스 공급관(40) 상에 설치되어 제1 세정가스를 공급하거나 차단하는 제4 에어밸브(44)와, 상기 제2 세정가스 공급관(42) 상에 설치되어 제2 세정가스를 공급하거나 차단하는 제5 에어밸브(46)와, 상기 프로세스챔버(10)의 하부에 연결되어 공정가스를 배출하기 위한 공정가스 배출라인(50)과, 상기 공정가스 배출라인(50) 상에 설치되어 프로세스챔버(10)내의 선택된 압력 및/또는 가스흐름을 유지하도록 조절하기 위한 스로틀 밸브(throttle valve)(52)와, 상기 프로세스챔버(10)와 상기 진공펌프(56)간을 차단하기 위한 고진공밸브(Hi-Vacuum Valve)(54)와, 상기 프로세스쳄버(10)를 진공으로 형성시킬 수 있도록 펌핑동작을 수행하는 진공펌프(56)로 구성되어 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 원격플라즈마 발생에 의한 반도체제조설비의 세정을 위한 흐름도이다.
상술한 도 3 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예의 동작을 상세히 설명한다.
제1 내지 제3 에어밸브(18, 24, 26)가 오픈되고 SiH4, N2O가스가 메인공정가스 공급관(16)을 통해 매니폴드(28)로 유입되면 가스분배 매니폴드(28)에서 가스가 분산되어 샤워헤드(30)로 유입된다. 이때 상기 샤워헤드(30)는 분기관(32)를 통해 분산된 혼합공정가스를 프로세스챔버(10)의 내부로 분사한다. 상기 프로세스챔버(10)의 내부로 분사된 혼합공정가스는 프로세스 챔버(10)에서 플라즈마로 형성되어 웨이퍼(14)에 증착되어 PEOX공정이 진행된다. 이와 같이 PEOX공정이 진행되고 나서 원격플라즈마 발생기(36)와 프로세스챔버(10)를 주기적으로 세정하여야 한다.
원격플라즈마 발생기(36)와 프로세스챔버(10)를 세정하는 동작을 도 4를 참조하여 설명한다.
원격플라즈마 크린(Remote Plasma Clean)이 시작되면 101단계에서 도시하지 않는 콘트롤러는 제1 및 제2 에어밸브(18, 24)를 오픈시킨다. 즉, SiH4 아웃렛(Outlet)라인 밸브를 오프시킨다. 그리고 102단계에서 제1 공정가스 공급관(20)을 통해 1500cc가 일정하게 유동되도록 N2가스를 공급한다. 그런 후 103단계에서 제4에어밸브(44)를 오픈시키고 제1 세정가스 공급관(40)을 통해 제1 세정가스인 NF3가스를 원격플라즈마 발생기(36)로 공급하고 RF전원을 공급하여 플라즈마가 발생되도록 하여 원격플라즈마 발생기(36)에 설치된 리액터를 세정한다. 상기 원격플라즈마 발생기(36)에서 리액터를 세정하면서 배출되는 플라즈마는 플라즈마 공급라인(34)을 통해 프로세스챔버(10)로 유입되고, 프로세스챔버(10)로 유입된 NF3가스는 진공펌프(56)의 펌핑에 의해 공정가스 배출라인(50)을 통해 배출된다. 이때 제1 공정가스 공급관(20)을 통해 공급되는 N2가스는 원격플라즈마 발생기(36)로부터 배출되는 NF3가스의 역류를 방지하는 기능을 한다. 원격플라즈마 발생기(36)의 리액터 세정이 완료되면 원격플라즈마 발생기(36)의 동작이 정지된 후 104단계에서 제1 공정가스 공급관(20)을 통해 1500cc가 일정하게 유동되도록 N2가스를 공급한다. 그런 후 105단계에서 제5에어밸브(46)를 오픈시키고 제2 세정가스 공급관(42)을 통해 Ar가스를 1500cc가 일정하게 유지되도록 원격플라즈마 발생기(36)로 120초 동안 공급하고 RF전원을 공급하여 플라즈마가 발생되도록 하여 원격플라즈마 발생기(36)와 프로세스챔버(10)에 잔류하는 NF3가스를 세정한다.
이렇게 원격플라즈마 발생기(36)와 프로세스챔버(10)가 Ar가스에 의한 퍼지가 완료되면 제2에어밸브(24) 및 제5 에어밸브(46)가 클로즈되고 원격플라즈마 발생기(36)의 동작이 정지된다. 그런 후 106단계에서 풀 플러쉬(Full Flush)동작을 10회 진행한다. 풀 플러쉬동작은 제1 및 제2 에어밸브(18, 24)를 오픈시킨상태에서 제1 공정가스 공급관(20)을 통해 N2가스를 9000cc가 유지되도록 333초동안 공급하고 제2 에어밸브(24)를 클로즈시킨다. 그런 후 제3에어밸브(26)를 오픈시키고 제2 공정가스 공급관(22)를 통해 N2가스를 9000cc가 유지되도록 333초동안 공급하고 제3 에어밸브(26)를 클로즈시킨다. 이와 같은 동작을 10회반복하여 메인공정 가스공급관(16)을 통해 프로세스 챔버(10)로 N2가스를 퍼지시키게 되면 프로세스챔버(10)로 유입된 N2가스는 진공펌프(56)의 펌핑에 의해 공정가스 배출라인(50)을 통해 배출되어 프로세스챔버(10)를 세정하게 된다.
한편 상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다는 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 반도체 제조설비의 PEOX공정에서 원격플라즈마 크린(Remote Plasma Clean) 시 사용되는 NF3가스가 프로세스챔버내에 잔류하지 않도록 세정하여 PEOX공정진행 시 웨이퍼에 파티클이 발생하지 않도록 하여 품질불량 을 방지하고, 또한 프로세스 챔버 내부가 NF3에 의한 오염을 방지하여 프로세스챔버의 분해 크리닝을 6개월주기로 연장가능하도록 하여 크리닝을 자주하지 않게 되어 생산성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 원격플라즈마 발생기를 구비한 반도체 제조설비의 리모트 플라즈마를 이용한 세정방법에 있어서,
    PEOX공정이 완료된 후 SiH4 아웃렛 라인을 오픈시켜 N2가스를 공급하여 프로세스챔버를 퍼지시키는 단계와,
    상기 N2가스가 퍼지되는 상태에서 상기 원격플라즈마 발생기로 NF3가스를 설정시간 동안 공급하고 플라즈마를 형성하여 상기 원격플라즈마 발생기의 리액터를 세정하는 단계와,
    상기 원격플라즈마 발생기의 리액터 세정을 완료한 후 상기 SiH4 공급라인을 오픈시키고 N2가스를 공급하여 상기 프로세스챔버를 통해 퍼지시키는 단계와,
    상기 N2가스로 상기 프로세스챔버를 통해 퍼지시키는 상태에서 상기 원격플라즈마 발생기로 Ar을 공급하고 플라즈마를 발생하여 상기 원격플라즈마 발생기와 상기 프로세스챔버에 잔류하는 NF3가스를 제거하는 단계와,
    상기 NF3가스를 제거한 후 제1 에어밸브를 오픈시킨 상태에서 제2 에어밸브와 제3에어밸브를 교호로 오픈/클로즈시켜 제1 공정가스 공급관과 제2 공정가스 공급관을 통해 N2가스가 공급되도록 하는 풀 플러쉬를 설정된 횟수만큼 진행하여 상기 프로세스챔버에 잔류하는 공정가스를 제거하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 리모트 플라즈마를 이용한 세정방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 풀 플러쉬의 설정된 횟수는 10회임을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 리모트 플라즈마를 이용한 세정방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 Ar가스는 1500cc의 유량으로 120초동안 공급함을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 리모트 플라즈마를 이용한 세정방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 풀 풀러쉬는 N2가스를 9000cc의 유량으로 333초동안 SiH4 공급라인과 N2O 공급라인으로 교대로 공급함을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 리모트 플라 즈마를 이용한 세정방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 NF3가스 세정 후 상기 SiH4 공급라인으로 공급되는 상기 N2가스는 상기 SiH4 공급라인으로 상기 NF3가 역류하지 않도록 함을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 리모트 플라즈마를 이용한 세정방법.
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