KR19980066302A

KR19980066302A - 플라즈마 빛을 감지하기 위한 hdp cvd 설비

Info

Publication number: KR19980066302A
Application number: KR1019970001726A
Authority: KR
Inventors: 조국형; 김일호
Original assignee: 김광호; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1997-01-22
Filing date: 1997-01-22
Publication date: 1998-10-15

Abstract

본 발명은 HDP CVD 설비의 RF 시스템에 관한 것으로, 챔버 내부에서 발생되는 플라즈마 빛을 감지할 수는 광 검출 센서를 설치하여 플라즈마 빛이 감지되지 않을 경우 각각의 RF 발생장치에 RF 전력이 공급되는 것을 중단시킴으로써 RF 전력으로 인해 설비가 손상되는 것을 방지 할 수 있고, 또한 웨이퍼 표면에 막이 증착되지 않는 것을 방지할 수 있어 웨이퍼 수율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

Description

플라즈마 빛을 감지하기 위한 HDP CVD 설비

본 발명은 HDP CVD 설비의 RF 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 챔버 내부에 가스가 공급되지 않은 상태에서 RF 전력이 챔버 내부에 공급되는 것을 방지하기 위해서 플라즈마 빛을 검출하기 위한 감지부를 설치한 플라즈마 빛을 감지하기 위한 HDP CVD 설비에 관한 것이다.

일반적으로 HDP CVD(고밀도 플라즈마 화학기상증착)는 0.5㎛ 이하급 반도체 소자 제조 과정에서 메탈층과 메틸층 사이에 형성되는 절연층의 스페이스를 채우기 위해 사용되는 공정으로 이 공정은 보통 CMP(Chemical Mechanical Polishing;화학적·기계적 연마) 공정과 함께 진행되어 고품질의 산화막을 제작한다.

이와 같은 공정이 HDP CVD 설비에는 공정을 진행하기 위해서 프로세서 챔버 내부 분위기를 조성하기 위한 소스(source) RF 시스템과, 공정 진행중에 프로세서 챔버에 도포된 폴리머를 제거하기 위해 사용되는 베이스 쉴드(bias shiled) RF 시스템과, 웨이퍼 반응을 향상시키기 위한 척(chuck) RF 시스템으로 구성되어 있다.

도 1은 종래의 HDP CVD 설비의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.

도시된 바와 같이 HDP CVD 설비(1)는 공정용 가스가 공급될 경우 플라즈마 소스를 만드는 소스 챔버(2)와, 소스 챔버(2) 하부에 설치되며 플라즈마 소스를 이용하여 공정을 진행하는 프로세서 챔버(3)와, 챔버 내부 벽면(4)을 세정하기 위해 사용되는 베이스 쉴드 RF 시스템(10)과, 공정을 진행하기 위한 소스 RF 시스템(20)과, 웨이퍼(5) 표면에 도포되는 막의 질을 향상시키기 위한 척 RF 시스템(30)으로 구성되어 있다.

여기서, 베이스 쉴드 RF 시스템(10)은 소스 챔버(2) 양측 벽(4) 내부에 각각 설치되어 공정 진행중에 챔버에 도포된 폴리머를 제거하기 위한 막대형상의 베이스 쉴드 RF 발생장치(11)와, 베이스 쉴드 RF 발생장치(11)에 전력을 공급해주는 RF 제너레이터(13)와, RF 제너레이터(13)와 베이스 쉴드 RF 발생장치(11) 사이에 설치되어 임피던스를 정합시켜주는 베이스 쉴드 정합 콘트롤러(15)로 구성되어 있다. 또한 소스 RF 시스템(20)은 각각의 베이스 쉴드 RF 발생장치(11)와 일정간격 이격되고 코일로 형성된 소스 RF 발생장치(21)와, 소스 RF 발생장치(21)에 전력을 공급해주는 RF 제너레이터(23)와, RF 제너레이터(23)와 소스 RF 발생장치(21) 사이에 설치되어 임피던스를 정합시켜주는 힐릭스(helix) 임피던스 정합 콘트롤러(25)로 구성되어 있다.

또한, 척 RF 시스템(30)은 프로세서 챔버(3) 하부면에 설치되어 있는 웨이퍼 척(6) 내부에 존재하는 척 RF 발생장치(31)와, 척 RF 발생장치(31)에 전력을 공급해주는 RF 제너레이터(33)와, RF 제너레이터(33)와 척 RF 발생장치(31) 사이에 설치되어 임피던스를 정합시켜주는 척 임피던스 정합 콘트롤러(35)로 구성되어 있다. 여기서, 소스 챔버(2) 상부에는 가스를 공급해주기 위한 인젝터 튜브(8)가 형성되어 있고, 프로세서 챔버(3) 하부면 일정영역에는 공정 진행중에 발생된 폐가스를 배출시키기 위한 배출구(9)가 형성되어 있다.

이와 같이 구성된 종래의 HDP CVD 설비의 세정 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 소스 챔버(2) 내부에 공정용 가스를 주입한 후 베이스 쉴드 RF 시스템(10)을 구동시키면 RF 제너레이터(13)에서 전력이 인가되고 베이스 쉴드 임피던스 정합 콘트롤러(15)에서 RF 제너레이터(13)와 베이스 쉴드 RF 발생장치(11) 사이의 임피던스를 정합시킨다. 이후, 베이스 쉴드 RF 발생장치(11)에 전력이 인가되면 소스 챔버(2)에 주입된 공정용 가스가 플라즈마 상태로 활성화된다.

이와 같이 공정용 가스가 베이스 쉴드 RF 발생장치(11)에서 발생된 고주파에 의해 활성화되면 소스 RF 시스템(20)을 구동시켜 프로세서 챔버(3) 내부 분위기를 증착 공정이 진행될 수 있도록 조성하고, 웨이퍼(5) 온도를 상승시킨다. 이후, 척 RF 시스템(30)을 구동시켜 웨이퍼 척(6) 상부면에 놓여있는 웨이퍼(5) 표면에 고밀도 산화막을 증착시킨다.

그러나, 증착 공정 진행 중에 RF 발생장치와 RF 제너레이터의 임피던스가 정합되지 않을 경우 시스템 에러가 발생되어 가스가 소스 챔버에 공급되지 않는다. 이 경우 공정용 가스가 공급되지 않은 상태에서 RF 전력만이 계속 공급되므로 RF 전력에 의해 설비가 손상되고, 웨이퍼에 막이 증착되지 않으므로 웨이퍼 수율이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 가스가 공급되지 않는 상태에서 RF 전력이 인가되는 것을 방지하기 위해서 플라즈마 빛을 감지할 수 있는 감지부를 설치하여 RF 전력에 의해서 설비가 손상되는 것을 방지하고, 웨이퍼 수율을 향상시킨 플라즈마 빛을 감지하기 위한 HDP CVD 설비를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 HDP CVD 설비의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이고,

도 2는 본 발명에 의한 HDP CVD 설비의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.

* 도면 주요부분에 대한 부호의 설명

52 : 소스 챔버 53 : 프로세서 챔버

56 : 웨이퍼 척 60 : 베이스 쉴드 RF 시스템

70 : 소스 RF 시스템 80 : 척 RF 시스템

90 : 광 검출 센서

이와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 공정용 가스를 활성화시키기 위한 소스 챔버와, 상기 소스 챔버 하부에 설치되어 웨이퍼 표면에 막을 증착하기 위한 프로세서 챔버와, 상기 소스 챔버의 벽면에 도포된 폴리머를 제거하기 위한 베이스 쉴드 RF 시스템과, 상기 프로세서 챔버에 놓여진 웨이퍼 표면에 막을 증착시키기 위한 소스 RF 시스템과, 상기 웨이퍼 표면에 균일한 막을 증착시키기 위한 척 RF 시스템과, 상기 소스 챔버에서 발생되는 플라즈마 빛을 감지하여 각각의 RF 시스템에 신호를 전달하는 감지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 의한 플라즈마를 감지하기 위한 고밀도 플라즈마 화학기상증착 설비를 첨부된 도면 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 종래의 HDP CVD 설비의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.

도시된 바와 같이 HDP CVD 설비(50)는 공정용 가스가 공급될 경우 플라즈마 소스를 만드는 소스 챔버(52)와, 소스 챔버(52) 하부에 설치되며 플라즈마 소스를 이용하여 공정을 진행하는 프로세서 챔버(53)와, 챔버 내부를 세정하기 위한 베이스 쉴드 RF 시스템(60)과, 공정을 진행하기 위한 소스 RF 시스템(70)과, 웨이퍼 표면에 도포되는 막을 향상시키기 위한 척 RF 시스템(80)과, 챔버 내부에서 발생된 플라즈마 빛을 감지하기 위한 광 검출 센서(90)로 구성되어 있다.

여기서 베이스 쉴드 RF 시스템(60)은 소스 챔버(52) 양측 벽(54) 내부에 각각 설치되어 공정 진행중에 챔버에 도포된 폴리머를 제거하기 위한 막대형상의 베이스 쉴드 RF 발생장치(61)와, 베이스 쉴드 RF 발생장치(61)에 전력을 공급해주는 RF 제너레이터(63)와, RF 제너레이터(63)와 베이스 쉴드 RF 발생장치(61) 사이에 설치되어 임피던스를 정합시켜주는 베이스 쉴드 정합 콘트롤러(65)로 구성되어 있다. 또한 소스 RF 시스템(70)은 각각의 베이스 쉴드 RF 발생장치(61)와 일정간격 이격되고 코일로 형성된 소스 RF 발생장치(71)와, 소스 RF 발생장치(7)1에 전력을 공급해주는 RF 제너레이터(73)와, RF 제너레이터(73)와 소스 RF 발생장치(71) 사이에 설치되어 임피던스를 정합시켜주는 힐릭스 임피던스 정합 콘트롤러(75)로 구성되어 있다.

또한, 척 RF 시스템(80)은 프로세서 챔버(53) 하부면에 설치되어 있는 웨이퍼 척(56) 내부에 웨이퍼(56) 반응을 향상시키기 위한 척 RF 발생장치(81)와, 척 RF 발생장치(81)에 전력을 공급해주는 RF 제너레이터(83)와, RF 제너레이터(83)와 척 RF 발생장치(81) 사이에 설치되어 임피던스를 정합시켜주는 척 임피던스 정합 콘트롤러(85)로 구성되어 있다. 여기서, 광 검출 센서(90)의 입력측인 튜브(91)는 소스 챔버(52)에 삽입되어 있고 광 검출 센서(90)의 출력측은 각각의 임피던스 정합 콘트롤러, 즉, 베이스 쉴드 임피던스 정합 콘트롤러(65)와 힐릭스 임피던스 정합 콘트롤러(75)와 척 임피던스 정합 콘트롤러(81)에 연결되어 있으며, 프로세서 챔버(53) 하부면 일정영역에는 공정 진행중에 발생된 폐가스를 배출시키기 위한 배출구(59)가 형성되어 있다.

먼저, 소스 챔버(52) 내부에 공정용 가스를 주입한 후 베이스 쉴드 RF 시스템(60)을 구동시키면 RF 제너레이터(63)에서 전력이 인가되고 베이스 쉴드 임피던스 정합 콘트롤러(65)에서 RF 제너레이터(63)와 베이스 쉴드 RF 발생장치(61) 사이의 임피던스를 정합시키면 베이스 쉴드 RF 발생장치(61)에 최대 전력이 인가된다. 이때, 설비 이상으로 인해 공정용 가스가 소스 챔버(52) 내부에 주입되지 않을 경우 플라즈마 빛이 광 검출 센서(90)에 감지되지 않으므로 광 검출 센서(90)는 베이스 쉴드 임피던스 정합 콘트롤러(65)와 힐릭스 임피던스 정합 콘트롤러(75)에 신호를 보내고 광 검출 센서(90)의 신호를 전달받은 각각의 임피던스 정합 콘트롤러(65)(75)는 각각의 RF 제너레이터(63)(73)에 신호를 보내어 전력 공급을 중단시킨다.

그러나, 소스 챔버(52) 내부에 가스가 공급되어 공정용 가스가 고주파에 의해서 플라즈마 상태로 활성화되면 광 검출 센서(90)에 플라즈마 빛이 감지되므로 소스 RF 시스템(70)이 구동되어 프로세서 챔버(53) 내부 분위기를 증착 공정이 진행될 수 있도록 조성하고, 웨이퍼(55) 온도를 상승시킨다. 이후, 척 RF 시스템(80)을 구동시켜 웨이퍼 척(56) 상부면에 놓여있는 웨이퍼(55) 표면에 고밀도 산화막을 증착시킨다.

한편, 증착공정이 진행되는 동안 시스템 오류가 발생되어 공정용 가스가 소스 챔버(52)에 공급되지 않을 경우 광 검출 센서(90)에 플라즈마 빛이 감지되지 않으므로 광 검출 센서(90)는 이 신호를 각각의 임피던스 정합 콘트롤러(65)(75)(85)에 전달하고 광 검출 센서(90)의 신호를 받은 각각의 임피던스 정합 콘트롤러(65)(75)(85)는 각각의 RF 제너레이터(63)(73)(83)에 신호를 전달하여 RF 전력 공급을 중단시킨다.

따라서, 공정용 가스가 공급되지 않을 경우 광 검출 센서에 플라즈마 빛이 감지되지 않으므로 RF 전력이 공급되지 않아 설비가 손상 방지할 수 있고 웨이퍼가 손상되는 것을 방지할 수 있어 웨이퍼 수율을 향상시킬 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 챔버 내부에서 발생되는 플라즈마 빛을 감지할 수는 광 검출 센서를 설치하여 플라즈마 빛이 감지되지 않을 경우 각각의 RF 발생장치에 RF 전력이 공급되는 것을 중단시킴으로써 RF 전력으로 인해 설비가 손상되는 것을 방지 할 수 있고, 또한 웨이퍼 표면에 막이 증착되지 않는 것을 방지할 수 있어 웨이퍼 수율이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims

공정용 가스를 활성화시키기 위한 소스 챔버와, 상기 소스 챔버 하부에 설치되어 웨이퍼 표면에 막을 증착하기 위한 프로세서 챔버와, 상기 소스 챔버의 벽면에 도포된 폴리머를 제거하기 위한 베이스 쉴드 RF 시스템과, 상기 프로세서 챔버에 놓여진 웨이퍼 표면에 막을 증착시키기 위한 소스 RF 시스템과, 상기 웨이퍼 표면에 균일한 막을 증착시키기 위한 척 RF 시스템과, 상기 소스 챔버에서 발생되는 플라즈마 빛을 감지하여 각각의 RF 시스템에 신호를 전달하는 감지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 빛을 감지하기 위한 HDP CVD 설비.
제 1 항에 있어서, 상기 베이스 쉴드 RF 시스템은 상기 소스 챔버 벽 내부에 설치되어 고주파를 발생시키는 베이스 쉴드 RF 발생장치와, 상기 베이스 쉴드 RF 발생장치에 전력을 공급해주는 RF 제너레이터와, 상기 베이스 쉴드 RF 발생장치와 상기 RF 제너레이터 사이에 설치되어 임피던스를 정합시켜 주는 베이스 쉴드 임피던스 정합 콘트롤러로 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 빛을 감지하기 위한 HDP CVD 설비.
제 1 항에 있어서, 상기 소스 RF 시스템은 상기 베이스 쉴드 RF 발생장치와 일정간격 이격되어 고주파를 발생시키는 소스 RF 발생장치와, 상기 소스 RF 발생장치에 전력을 공급해주는 RF 제너레이터와, 상기 소스 RF 발생장치와 상기 RF 제너레이터 사이에 설치되어 임피던스를 정합시켜 주는 힐릭스 임피던스 정합 콘트롤러로 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 빛을 감지하기 위한 HDP CVD 설비.
제 1 항에 있어서, 상기 척 RF 시스템은 상기 프로세서 하부에 설치되어 있는 웨이퍼 척 내부에 설치되어 고주파를 발생시키는 척 RF 발생장치와, 상기 척 RF 발생장치에 전력을 공급해주는 RF 제너레이터와, 상기 척 RF 발생장치와 상기 RF 제너레이터 사이에 설치되어 임피던스를 정합시켜 주는 척 임피던스 정합 콘트롤러로 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 빛을 감지하기 위한 HDP CVD 설비.
제 1 항에 있어서, 상기 감지수단의 입력측은 챔버 내부에 설치되어 있고 출력측은 각각의 임피던스 정합장치와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 빛을 감지하기 위한 HDP CVD 설비.
제 5 항에 있어서, 상기 감지수단은 광 검출 센서인 것을 특징으로 하는 플라즈마 빛을 감지하기 위한 HDP CVD 설비.