KR19980026836A - 건식 식각 장치의 챔버 세정 방법 - Google Patents

Abstract

건식 식각 장치의 챔버 세정 방법에 관하여 개시한다. 본 발명은 챔버와 연결된 RF 전력 공급기로 상기 챔버에 RF 전력을 인가하여 상기 챔버와 상기 챔버 내에 형성된 플라즈마 사이의 전위차가 크게 되도록함으로써 상기 챔버의 내측 벽을 상기 플라즈마로 세정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 식각 장치의 챔버 세정 방법을 제공한다. 본 발명에 의하면, 챔버에 RF 전력을 공급하여 상기 챔버와 플라즈마 사이의 전위차를 크게함으로써 챔버의 내측 벽에 흡착되어 있는 불순물들을 용이하게 제거할 수 있다.

Description

건식 식각 장치의 챔버 세정 방법

본 발명은 건식 식각 장치의 챔버 세정 방법에 관한 것으로서, 특히 반도체장치를 제조하는데 사용되는 건식 식각 장치의 챔버 내측 벽에 흡착된 불순물들을 플라즈마를 이용하여 효율적으로 제거하는 건식 식각 장치의 챔버 세정 방법에 관한 것이다.

최근 반도체 장치의 고집적화에 부응하여 저압 고밀도 플라즈마를 이용하는 건식 식각 방법이 많이 행해지고 있다. 이는 플라즈마의 압력이 낮고 밀도가 높을수록 고이방성 식각이 가능할 뿐만 아니라 큰 식각 선택비를 얻을 수 있기 때문이다.

그러나 플라즈마의 밀도가 커질수록 이 플라즈마를 가두는 챔버의 내측 벽에 흡착되어 있던 불순물들이 플라즈마에 의해 쉽게 떨어져 나오게 된다. 이러한 불순물들이 피식각물 상에 침적되어 궁극적으로 반도체 장치의 전기적 특성을 악화시킨다.

이러한 현상을 방지하기 위하여 일반적으로, 화학 용액을 사용하여 정기적으로 챔버 내측 벽을 습식 세정하거나 CF4 또는 O2 등의 플라즈마를 이용하여 챔버 내측 벽을 건식 세정한다.

도 1 및 도 2는 종래 기술에 의한 건식 식각 장치의 챔버 세정 방법을 설명하기 위한 도면들로서, 플라즈마를 이용하여 챔버 내측 벽을 세정하는 방법을 설명하기 위한 도면들이다.

도 1은 종래의 건식 식각 장치를 설명하기 위한 개략도이다. 구체적으로 참조 번호 10은 접지된 챔버, 20은 상기 챔버(10)와 절연되면서 상기 챔버(10) 내에 위치하는 전극, 30은 상기 전극(20)에 RF 전력을 공급하는 RF 전력 공급기, 40은 상기 전극(20) 상에 놓여진 피식각물, 예컨데 반도체 기판을 각각 나타내고, 참조 번호 A는 상기 챔버(10) 내에 형성된 플라즈마를 나타낸다.

도 2(a)는 도 1의 전극(20)과 플라즈마(A) 사이의 전위차를 설명하기 위한 그래프이고, 도 2(b)는 도 1의 챔버(10)와 플라즈마(A) 사이의 전위차를 설명하기 위한 그래프이다.

구체적으로, 참조 부호 Vp는 상기 플라즈마(A)의 전위, r1은 상기 전극(20)과 상기 플라즈마(A) 사이의 거리, r2는 상기 챔버(10)와 상기 플라즈마(A) 사이의 거리, ΔV1은 상기 전극(20)과 상기 플라즈마(A) 사이의 전위차, ΔV2는 상기 챔버(10)와 상기 플라즈마(A) 사이의 전위차를 각각 나타낸다.

상기 플라즈마(A) 내의 전자 및 양성자는 상기 전극(20)에 가해지는 RF 전력의 주파수에 반응하여 이동하게 된다. 이 때 전자는 양성자보다 질량이 작으므로 그 이동도(mobility)가 빨라 양성자보다 더 빨리 상기 전극(20)으로 이동하게 된다. 따라서 상기 전극(20)과 상기 플라즈마(A) 사이에 전극-플라즈마 전위차(ΔV1)가 발생한다. 상기 전극-플라즈마 전위차(ΔV1)는 경우에 따라서 수백 볼트(volt) 이상이 되기도 한다.

이렇게 상기 전극(20)과 상기 플라즈마(A) 사이에 자동적으로 인가되는 셀프 바이어스(self bias)에 의해서 상기 플라즈마(A) 내의 양 이온들이 가속되어 상기 전극(20) 상에 놓인 반도체 기판(40)에 충돌하게 된다. 이렇게 충돌된 양 이온의 운동 에너지에 의해서 상기 피식각물(40)이 물리적으로 이방성 식각된다.

물론, 그 양 이온과 상기 피식각물(40)의 반응성이 좋다면 물리적으로 뿐만 아니라 화학 반응에 의해서도 상기 피식각물(40)이 식각되므로 등방성으로 식각된 부분도 존재하게 된다.

그러나 상기 챔버(10)에는 RF 전력이 인가되지 않으므로 상기 챔버(10)와 상기 플라즈마(A) 사이에는 셀프 바이어스(self bias)가 인가되지 않는다. 물론 셀프 바이어스가 인가되지 않더라도 전자와 양 이온의 이동도(mobilit) 차이에 의해서 상기 챔버(10)와 상기 플라즈마(A) 사이에 챔버-플라즈마 전위차(ΔV2)가 발생한다.

그러나 상기 챔버-플라즈마 전위차(Δ2)는 기껏 수십 볼트(volt) 정도로 상기 전극-플라즈마 전위차(ΔV1)보다 매우 작기 때문에 상기 챔버(10)에 충돌되는 양 이온들은 상기 전극(20)에 충돌되는 양 이온들 보다 상대적으로 작은 운동 에너지를 가진다.

이하에서 상기 챔버(10)의 내측 벽을 세정하는 방법을 구체적으로 설명한다. 먼저, 상기 전극(20) 상에 피식각물(40)을 탑재시킨다. 이어서, 상기 RF 전력 공급기(30)로 상기 전극(20)에 RF 전력을 인가하여 상기 챔버(10) 내에 플라즈마(A)를 발생시킨다. 이 때 상기 전극(20)과 상기 플라즈마(A) 사이에 셀프 바이어스가 인가되어 상기 전극(20)과 상기 플라즈마(A) 사이에 전극-플라즈마 전위차(ΔV1)가 발생한다. 이 전극-플라즈마 전위차(ΔV1)에 의해 가속된 양 이온에 의해 상기 피식각물(20)이 이방성 식각된다.

상기 피식각물(20)을 이방성 식각하는 공정이 완료된 후 상기 플라즈마(A)를 소멸시키고 상기 피식가물을 상기 챔버(10)의 밖으로 꺼낸다. 물론 반드시 상기 피식각물(20)을 상기 챔버(10) 밖으로 꺼낼 필요없이 셔터(도시되지 않음)로 상기 피식각물 상부를 덮음으로써 상기 피식각물을 보호해도 무방하다.

다음에 상기 식각 과정에서 상기 챔버(10)의 내측 벽에 흡착된 불순물들을 제거하기 위하여 다시 상기 플라즈마(A)를 발생시켜 상기 챔버-플라즈마 전위차(ΔV2)에 의해 가속되는 상기 플라즈마(A) 내의 양 이온을 이용하여 상기 챔버(10)의 내측 벽을 건식 세정한다. 상기 피식각물(20)을 상기 셔터로 보호할 경우에는 상기 플라즈마(A)를 소멸시킬 필요가 없으므로 다시 상기 플라즈마(A)를 발생시킬 필요가 없다.

물론, 이러한 건식 세정은 상술한 바와 같이 반드시 피식각물을 식각한 후에만 하는 것이 아니라 상기 피식각물을 식각하기 전에도 행할 수 있다. 이는 기타 원인에 의해서 상기 피식각물을 식각하기 전에도 상기 챔버의 내측 벽에 불순물이 흡착될 수 있기 때문이다.

따라서 종래의 건식 식각 장치의 챔버(10) 내에 발생된 플라즈마(A)를 이용하여 상기 챔버(10)의 내측 벽을 건식 세정할 경우에는 상기 챔버(10)와 상기 플라즈마(A) 사이의 전위차가 크지 않으므로 효과적인 건식 세정이 이루어지지 않는다.

상술한 바와 같이 종래 기술에 의한 건식 식각 장치의 챔버 세정 방법에 의하면, 상기 챔버(10)와 상기 플라즈마(A) 사이의 전위차가 크지 않기 때문에 효과적으로 상기 챔버(10)의 내측 벽에 흡착되어 있는 불순물들을 제거할 수 없다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래 기술에 의한 문제점을 해결하여 효과적으로 챔버의 내측 벽에 흡착되어 있는 불순물들을 제거할 수 있는 건식 식각 장치의 챔버 세정 방법을 제공하는 데 있다.

도 1 및 도 2는 종래 기술에 의한 건식 식각 장치의 챔버 세정 방법을 설명하기 위한 도면들이다.

도 3 및 도 4는 본 발명에 의한 건식 식각 장치의 챔버 세정 방법을 설명하기 위한 도면들이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 챔버, 상기 챔버와 절연되면서 상기 챔버 내에 위치하고 그 상면에 피식각물이 놓이는 전극, 상기 챔버 내에 플라즈마를 발생시키고 그 발생된 플라즈마가 상기 피식각물을 식각하도록 상기 전극에 RF(radio frequency) 전력을 인가하는 RF 전력 공급기를 구비하는 건식 식각 장치의 챔버 세정 방법에 있어서, 상기 챔버와 연결된 RF 전력 공급기로 상기 챔버에 RF 전력을 인가하여 상기 챔버와 상기 플라즈마 사이의 전위차가 크게 되도록함으로써 상기 챔버의 내측 벽을 상기 플라즈마로 세정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 식각 장치의 챔버 세정 방법을 제공한다.

본 발명에 의한 건식 식각 장치의 챔버 세정 방법에 의하면, 챔버에 RF 전력을 공급하여 상기 챔버와 플라즈마 사이의 전위차를 크게함으로써 챔버의 내측 벽에 흡착되어 있는 불순물들을 용이하게 제거할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3 및 도 4는 본 발명에 의한 건식 식각 장치의 챔버 세정 방법을 설명하기 위한 도면들이다.

도 3은 본 발명에 의한 건식 식각 장치의 챔버 세정 방법을 적용할 수 있는 건식 식각 장치를 설명하기 위한 개략도이다. 여기서 참조 번호 110은 챔버, 120은 상기 챔버(110)와 절연되면서 상기 챔버(110) 내에 위치하는 전극, 130은 상기 전극(120)에 RF 전력을 공급하는 RF 전력 공급기, 140은 상기 전극(120) 상에 놓여진 피식각물, 예컨데 반도체 기판, 150은 상기 챔버(110)에 RF 전력을 공급하기 위한 RF 전력 공급기를 각각 나타내고, 참조 번호 B는 상기 챔버(110) 내에 형성된 플라즈마를 나타낸다.

도 4(a)는 도 3의 전극(120)과 플라즈마(B) 사이의 전위차를 설명하기 위한 그래프이고, 도 4(b)는 도 3의 챔버(110)와 플라즈마(B) 사이의 전위차를 설명하기 위한 그래프이다. 여기서, 참조 부호 Vp1는 상기 플라즈마(B)의 전위, r3은 상기 전극(120)과 상기 플라즈마(B) 사이의 거리, r4는 상기 챔버(110)와 상기 플라즈마(B) 사이의 거리, ΔV3는 상기 전극(120)과 상기 플라즈마(B) 사이의 전위차, 및 ΔV4는 상기 챔버(110)와 상기 플라즈마(B) 사이의 전위차를 각각 나타낸다. 여기서 상기 전극-플라즈마 전위차(ΔV3)는 도 2(a)에서 설명한 바와 동일한 이유로 발생한다.

또한, 상기 챔버(110)에 RF 전력을 공급하는 RF 전력 공급기(150)에 의해서 상기 챔버(110)에 RF 전력이 공급되므로 도 2(a)에서 설명한 바와 같이 상기 챔버(110)와 상기 플라즈마(B) 사이에 셀프 바이어스가 인가된다. 따라서 도 2(b)에서 설명한 챔버-플라즈마 전위차(ΔV2)보다 더 큰 챔버-플라즈마 전위차(ΔV4)가 발생한다.

이와 같이 상기 챔버(110)에 RF 전력을 인가하여 상기 챔버-플라즈마 전위차(ΔV4)를 도 2(b)의 챔버-플라즈마 전위차(ΔV2)보다 크게 하여 플라즈마(B) 내의 양 이온들이 큰 운동 에너지를 가지고 상기 챔버(110)의 내측 벽에 충돌하도록 함으로써 상기 챔버(110)의 내측 벽에 흡착되어 있는 불순물들을 종래보다 효과적으로 제거할 수 있다.

상기 피식각물(140)을 식각하는 과정에서는 당연히 상기 챔버(110)에 RF 전력을 인가해서는 안된다. 왜냐하면, 상기 챔버(110)의 내측 벽에 흡착되어 있던 불순물들이 상기 플라즈마(B)에 의해 떨어져 나와 상기 피식각물(140) 상에 침적될 수 있기 때문이다.

따라서, 상기 플라즈마(B)를 이용하여 상기 챔버(110)의 내측 벽을 세정하는 공정은 상기 피식각물(140)이 상기 챔버(110)에 장입되지 않은 상태에서 행하거나, 상기 피식각물(140)이 상기 셔터에 의해 보호되는 상태에서 행해져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 챔버(110)에 RF 전력을 공급하여 상기 챔버-플라즈마 전위차(Δ4)를 크게함으로써 상기 챔버(110)의 내측 벽에 흡착되어 있는 불순물들을 용이하게 제거할 수 있다.

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

Claims (1)

1. 챔버, 상기 챔버와 절연되면서 상기 챔버 내에 위치하고 그 상면에 피식각물이 놓이는 전극, 상기 챔버 내에 플라즈마를 발생시키고 그 발생된 플라즈마가 상기 피식각물을 식각하도록 상기 전극에 RF(radio frequency) 전력을 인가하는 RF 전력 공급기를 구비하는 건식 식각 장치의 챔버 세정 방법에 있어서,

   상기 챔버와 연결된 RF 전력 공급기로 상기 챔버에 RF 전력을 인가하여 상기 챔버와 상기 플라즈마 사이의 전위차가 크게 되도록함으로써 상기 챔버의 내측 벽을 상기 플라즈마로 세정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 식각 장치의 챔버 세정 방법.