KR19980026102A - Chamber wall cleaning method of plasma equipment - Google Patents
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Abstract
플라즈마 장비의 챔버 벽 세정방법이 개시되어 있다. 이 방법은 접지전위를 가지면서 밀폐된 챔버와, 상기 챔버 벽의 소정영역에 연통되어 외부로부터 상기 챔버 내에 공정 가스를 주입하기 위한 가스 주입관과, 상기 챔버 내의 하부에 설치되어 웨이퍼가 놓이는 척 역할을 하는 전극과, 상기 전극에 소정의 전력을 가하여 상기 챔버 내에 플라즈마를 형성시키기 위한 전원과, 상기 챔버 내의 압력을 조절하고 상기 챔버 내의 반응된 가스를 배출시키기 위하여 챔버 바닥의 소정영역에 연통된 배출관과, 상기 전극 가장자리 아래에 위치하고 상기 챔버 내의 배출관과 연결되어 상기 챔버 내의 반응된 가스 및 공기를 흡입하는 흡입구를 구비하는 플라즈마 장비의 챔버 벽 세정방법에 있어서, 상기 전극 상에 챔버 세정용 웨이퍼를 로딩시키는 단계와, 상기 가스 주입관을 통하여 상기 챔버 내에 소정의 기체를 주입하고 상기 전극에 펄스 변조파형을 갖는 전력을 인가하여 챔버 내에 플라즈마를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 챔버 벽을 효율적으로 세정할 수 있으므로 실제 반도체소자를 제조하는 플라즈마 공정시 웨이퍼의 오염을 감소시킬 수 있다.A chamber wall cleaning method of plasma equipment is disclosed. This method is a closed chamber having a ground potential, a gas injection tube for injecting a process gas into the chamber from outside by communicating with a predetermined area of the chamber wall, and a chuck installed at the bottom of the chamber to place a wafer. A power source for forming a plasma in the chamber by applying a predetermined electric power to the electrode, and a discharge pipe connected to a predetermined area of the chamber bottom to adjust the pressure in the chamber and discharge the reacted gas in the chamber. And a suction port located below the electrode edge and connected to a discharge pipe in the chamber to suck the reacted gas and air in the chamber, wherein the chamber cleaning wafer is loaded on the electrode. And a predetermined gas in the chamber through the gas injection tube. Applying a power input, and having a pulse modulated waveform to the electrode characterized in that it comprises the step of forming a plasma in the chamber. Accordingly, the chamber walls can be efficiently cleaned, thereby reducing contamination of the wafer during the plasma process of manufacturing the actual semiconductor device.
Description
본 발명은 반도체소자의 제조에 사용되는 플라즈마 장비의 세정방법에 관한 것으로, 특히 공정가스들이 반응하는 챔버 벽의 세정방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for cleaning plasma equipment used in the manufacture of semiconductor devices, and more particularly, to a method for cleaning chamber walls in which process gases react.
반도체소자를 제조하기 위하여 사용되는 장비로는 웨이퍼의 소정영역에 원하는 불순물을 주입하는 이온주입 장비와, 열산화막을 성장시키기 위한 퍼니스와, 도전막 또는 절연막을 웨이퍼 상에 증착시키기 위한 증착 장비와, 상기 증착된 도전막 또는 절연막을 원하는 형태로 패터닝하기 위한 노광장비 및 식각장비가 있다. 이들 장비 중에서 웨이퍼 상에 소정의 물질막을 증착하거나 웨이퍼에 형성된 소정의 물질막을 식각하는 장비로는 진공 상태의 밀폐된 챔버 내에 플라즈마를 형성하고 반응 가스를 주입하여 물질막을 증착하거나 식각하는 플라즈마 장비가 널리 사용되고 있다. 이는 플라즈마를 이용하여 물질막을 증착할 경우 웨이퍼에 형성된 불순물 영역 내의 불순물들이 더 이상 확산되지 않는 저온에서 공정을 진행할 수 있으며, 대구경의 웨이퍼에 형성되는 물질막의 두께 균일도가 우수하기 때문이다. 이와 마찬가지로 플라즈마를 이용하여 웨이퍼 상에 형성된 소정의 물질막을 건식 식각할 경우 웨이퍼 전체에 걸쳐서 균일한 식각률을 얻을 수 있음과 아울러 습식 식각공정에 비하여 웨이퍼의 오염도가 낮기 때문이다. 그러나, 이러한 플라즈마 장비는 소정의 공정을 진행할 때 챔버 벽에 원하지 않는 물질막이 증착되거나 챔버 벽으로부터 스퍼터링 되는 입자들이 파티클과 같은 오염입자로 작용하여 웨이퍼 표면에 흡착되고, 이로 인하여 반도체소자의 수율을 감소시킨다. 따라서, 챔버 벽을 주기적으로 세정하여 플라즈마 공정시 파티클의 발생을 억제시켜야 한다.The equipment used to manufacture a semiconductor device includes ion implantation equipment for injecting desired impurities into a predetermined region of the wafer, a furnace for growing a thermal oxide film, a deposition equipment for depositing a conductive film or an insulating film on the wafer, There are exposure equipment and etching equipment for patterning the deposited conductive film or insulating film in a desired form. Among these equipments, as a device for depositing a predetermined material film on a wafer or etching a predetermined material film formed on a wafer, a plasma device for forming a plasma in a closed chamber in a vacuum state and injecting a reactive gas to deposit or etch a material film is widely used. It is used. This is because when the material film is deposited using plasma, the process may be performed at a low temperature at which impurities in the impurity region formed on the wafer are no longer diffused, and the thickness uniformity of the material film formed on the large diameter wafer is excellent. Similarly, when dry etching a predetermined material film formed on the wafer using plasma, a uniform etching rate can be obtained over the entire wafer, and the contamination of the wafer is lower than that of the wet etching process. However, in such a plasma device, when a predetermined process is performed, an unwanted material film is deposited on the chamber wall or particles sputtered from the chamber wall are adsorbed on the wafer surface by acting as contaminant particles such as particles, thereby reducing the yield of semiconductor devices. Let's do it. Therefore, the chamber walls must be cleaned periodically to suppress the generation of particles during the plasma process.
본 발명의 목적은 플라즈마 공정시 파티클의 발생을 억제시킬 수 있는 플라즈마 장비의 챔버 벽 세정방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a chamber wall cleaning method of plasma equipment that can suppress the generation of particles during the plasma process.
도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 장비의 챔버 벽 세정방법을 설명하기 위하여 플라즈마 전력 및 챔버 내의 전자 에너지를 시간에 따라 도시한 그래프들이다.1 is a graph showing the plasma power and the electron energy in the chamber with time to explain the chamber wall cleaning method of the plasma apparatus according to the present invention.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 챔버 벽 세정방법은 접지전위를 가지면서 밀폐된 챔버와, 상기 챔버 벽의 소정영역에 연통되어 외부로부터 상기 챔버 내에 공정 가스를 주입하기 위한 가스 주입관과, 상기 챔버 내의 하부에 설치되어 웨이퍼가 놓이는 척 역할을 하는 전극과, 상기 전극에 소정의 전력을 가하여 상기 챔버 내에 플라즈마를 형성시키기 위한 전원과, 상기 챔버 내의 압력을 조절하고 상기 챔버 내의 반응된 가스를 배출시키기 위하여 챔버 바닥의 소정영역에 연통된 배출관과, 상기 전극 가장자리 아래에 위치하고 상기 챔버 내의 배출관과 연결되어 상기 챔버 내의 반응된 가스 및 공기를 흡입하는 흡입구를 구비하는 플라즈마 장비의 챔버 벽 세정방법에 있어서, 상기 전극 상에 챔버 세정용 웨이퍼를 로딩시키는 단계와, 상기 가스 주입관을 통하여 상기 챔버 내에 소정의 기체를 주입하고 상기 전극에 펄스 변조파형을 갖는 전력을 인가하여 챔버 내에 플라즈마를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the chamber wall cleaning method of the present invention includes a closed chamber having a ground potential, a gas injection tube communicating with a predetermined region of the chamber wall and injecting a process gas into the chamber from the outside; An electrode installed at a lower portion of the chamber and acting as a chuck on which the wafer is placed, a power source for applying a predetermined electric power to the electrode to form a plasma in the chamber, controlling the pressure in the chamber and discharging the reacted gas in the chamber In the chamber wall cleaning method of the plasma equipment comprising a discharge pipe connected to a predetermined area of the bottom of the chamber and a suction port located below the electrode edge connected to the discharge pipe in the chamber to suck the reacted gas and air in the chamber Loading a chamber cleaning wafer on the electrode; Injecting a predetermined gas into the chamber through the injection tube and applying a power having a pulse modulated waveform to the electrode characterized in that it comprises the step of forming a plasma in the chamber.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 장비의 챔버 벽 세정방법을 설명하기 위하여 플라즈마 전력 및 챔버 내에 형성된 전자들의 에너지를 시간에 따라 도시한 그래프들이다.1 is a graph showing the plasma power and the energy of the electrons formed in the chamber with time to explain the chamber wall cleaning method of the plasma apparatus according to the present invention.
먼저, 일반적인 플라즈마 장비를 설명하기로 한다. 플라즈마를 이용하여 물질막을 증착하거나 식각하는 장비는 접지전위를 가지면서 밀폐된 챔버와, 상기 챔버 벽의 소정영역에 연통되어 외부로부터 상기 챔버 내에 공정 가스를 주입하기 위한 가스 주입관과, 상기 챔버 내의 하부에 설치되어 웨이퍼가 놓이는 척 역할을 하는 전극과, 상기 전극에 소정의 전력을 가하여 상기 챔버 내에 플라즈마를 형성시키기 위한 전원과, 상기 챔버 내의 압력을 조절하고 상기 챔버 내의 반응된 가스를 배출시키기 위하여 챔버 바닥의 소정영역에 연통된 배출관과, 상기 전극 가장자리 아래에 위치하고 상기 챔버 내의 배출관과 연결되어 상기 챔버 내의 반응된 가스 및 공기를 흡입하는 흡입구를 구비한다. 여기서, 상기 배출관은 챔버 외부의 진공 펌프와 연결된다.First, general plasma equipment will be described. Equipment for depositing or etching a material film using plasma includes a closed chamber having a ground potential, a gas injection tube communicating with a predetermined region of the chamber wall to inject a process gas into the chamber from the outside, and An electrode installed in the lower part, which serves as a chuck on which the wafer is placed, a power source for applying a predetermined electric power to the electrode to form a plasma in the chamber, and adjusting the pressure in the chamber and discharging the reacted gas in the chamber A discharge pipe communicating with a predetermined area of the bottom of the chamber and a suction port located below the electrode edge and connected to the discharge pipe in the chamber to suck the reacted gas and air in the chamber. Here, the discharge pipe is connected to the vacuum pump outside the chamber.
상술한 구성요소들을 구비하는 플라즈마 장비의 챔버 벽을 세정하는 방법을 도 1을 참조하여 설명하면, 챔버 내에 챔버 세정용 웨이퍼를 상기 전극 상에 로딩시킨다. 다음에, 챔버 내에 아르곤과 같은 불활성 기체를 주입하고 상기 전극에 제1 시간(T1), 예컨대 1 S10-6내지 30 S10-6초동안 소정의 전력을 인가한 후, 제2 시간(T2), 예컨대 50 S10-6내지 1000 S10-6초동안 상기 소정의 전력을 오프(off) 시키는 과정이 반복되는 펄스 변조파형을 갖는 전력을 인가함으로써, 챔버 내에 플라즈마를 형성시킨다. 이와 같이 전극에 주기적으로 전력을 공급하면, 챔버 내에 10 내지 100eV의 높은 에너지를 갖는 전자들이 발생한다. 이러한 높은 에너지를 갖는 전자들을 증가시키기 위하여 상기 제1 시간(T1), 즉 전력 공급시간은 2 S10-6내지 10 S10-6초로 짧게 조절하고 상기 제2 시간(T2), 즉 전력 차단시간은 100 S10-6내지 1000 S10-6초로 길게 조절하는 것이 바람직하다. 이와 같이 전력 공급 시간을 짧게 조절하고 전력 차단 시간을 길게 조절하면, 전력 차단 시간이 0 초인 경우, 즉 전극에 지속적으로 소정의 전력을 공급하는 경우에 챔버 내의 전자들이 갖는 에너지 수준(a)보다 높은 에너지를 갖는 전자들이 상기 전력공급 시간(T1)의 초기에 존재한다. 이러한 높은 에너지를 갖는 전자들에 의해 플라즈마와 챔버 벽 사이에 전위의 차이가 발생한다. 상기 전위 차는 챔버 벽에서의 스퍼터링 현상을 발생시키므로 챔버 벽으로부터 파티클이 방출된다. 이와 같은 파티클은 챔버 벽에 증착된 물질막이 소정의 크기로 떨어져 나온 결과물이므로 챔버 벽이 세정되는 효과를 가져온다. 챔버 벽으로부터 방출된 파티클의 일부는 상기 전극 상에 로딩된 챔버 세정용 웨이퍼 상에 흡착되고 나머지 파티클의 일부는 상기 배출관을 통하여 외부로 배기된다. 다음에, 상기 제2 시간(T2), 즉 전력 공급차단시간 동안에는 상기 잔여 파티클들이 전기적으로 중성화된다. 그리고 다시 상술한 제1 및 제2 시간(T1, T2) 동안에 각각 전력 공급 및 전력 차단이 반복적으로 수행되면, 챔버 벽으로부터 파티클이 계속 방출되어 결과적으로 챔버 벽이 세정된다. 이러한 챔버 벽의 세정공정을 실시함에 있어서, 산소를 아르곤 기체와 함께 챔버 내에 주입하여 산소 플라즈마를 형성하면, 탄소성분이 함유된 기체를 식각 가스로 사용하는 실리콘산화막 식각 챔버의 벽을 더욱 효과적으로 세정할 수 있다. 이는, 상기 산소가 탄소성분과 화학적인 반응을 잘 하므로 챔버 벽에 탄소를 함유하는 물질막이 쉽게 제거되기 때문이다.A method of cleaning a chamber wall of a plasma apparatus having the above-described components will be described with reference to FIG. 1, and a chamber cleaning wafer is loaded onto the electrode in the chamber. Next, after injecting an inert gas such as argon into the chamber and applying predetermined power to the electrode for a first time T1, for example, 1 S10 -6 to 30 S10 -6 seconds, the second time T2, For example, a plasma is formed in the chamber by applying power having a pulse modulation waveform in which the process of turning off the predetermined power for 50 S10 -6 to 1000 S10 -6 seconds is repeated. As such, when the electrode is periodically powered, electrons having a high energy of 10 to 100 eV are generated in the chamber. In order to increase the electrons having such high energy, the first time T1, that is, the power supply time is shortly adjusted to 2 S10 -6 to 10 S10 -6 seconds, and the second time T2, that is, the power cutoff time is 100 -6 S10 to S10 1000 is preferably -6 seconds to hold control. In this way, if the power supply time is shortened and the power off time is adjusted long, the power cut time is higher than the energy level (a) of the electrons in the chamber when the power cutoff time is 0 seconds, that is, when a predetermined power is continuously supplied to the electrode. Electrons with energy are present at the beginning of the powering time T1. These high energy electrons cause a difference in potential between the plasma and the chamber wall. The potential difference causes a sputtering phenomenon in the chamber wall, so particles are released from the chamber wall. Such particles have an effect of cleaning the chamber walls since the material film deposited on the chamber walls is separated by a predetermined size. Some of the particles released from the chamber wall are adsorbed onto the chamber cleaning wafer loaded on the electrode and some of the remaining particles are exhausted out through the discharge pipe. Next, the remaining particles are electrically neutralized during the second time T2, that is, during the power off time. And if the power supply and the power interruption are repeatedly performed during the above-described first and second times T1 and T2, respectively, particles are continuously discharged from the chamber wall and consequently the chamber wall is cleaned. In the cleaning of the chamber walls, when oxygen is injected into the chamber together with argon gas to form an oxygen plasma, the walls of the silicon oxide film etching chamber using a gas containing carbon as an etching gas can be more effectively cleaned. Can be. This is because the oxygen chemically reacts well with the carbon component, so that the film of carbon-containing material on the chamber wall is easily removed.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 당업자의 수준에서 그 변형 및 개량이 가능하다.The present invention is not limited to the above embodiments, and modifications and improvements are possible at the level of those skilled in the art.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의하면, 플라즈마 장비의 전극에 전력 공급 및 전력 차단이 각각 소정의 시간동안 반복되는 신호를 인가함으로써, 챔버 벽을 효과적으로 세정할 수 있다. 따라서, 실제 반도체소자를 제조하는 플라즈마 공정시 파티클에 의한 웨이퍼의 오염을 감소시킬 수 있다.As described above, according to the exemplary embodiment of the present invention, the chamber walls may be effectively cleaned by applying a signal in which power supply and power interruption are repeated for a predetermined time to the electrodes of the plasma equipment. Therefore, it is possible to reduce the contamination of the wafer by the particles during the plasma process of manufacturing the actual semiconductor device.
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030078550A (en) * | 2002-03-30 | 2003-10-08 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method for cleaning of chamber |
| KR20040039609A (en) * | 2002-11-04 | 2004-05-12 | 주식회사 엘리아테크 | System and method for pollution control in a deposition chamber |
| CN113539818A (en) * | 2021-07-16 | 2021-10-22 | 长鑫存储技术有限公司 | Method for manufacturing semiconductor structure and semiconductor device etching equipment |
| CN113539818B (en) * | 2021-07-16 | 2024-05-03 | 长鑫存储技术有限公司 | Method for manufacturing semiconductor structure and semiconductor device etching equipment |
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