KR19990046946A - 반도체 제조용 건식각장치의 이물제거방법 - Google Patents

반도체 제조용 건식각장치의 이물제거방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 웨이퍼의 식각공정 완료후 실시되는 인시튜 세정시 공정 챔버내에 잔류하는 금속성의 이물질과 상호 반응하는 작용가스로 세정하여 제거하는 반도체 제조용 건식각장치의 이물제거방법에 관한 것으로 종래의 인시튜 세정에 의해서는 포토레지스트 계열의 폴리머를 제거하는데는 효과적이나 필름에서 발생하는 Ti, Al계열의 폴리머와 처리실 내부가 스퍼터링되며 발생하는 Al2O3폴리머와 같은 금속성의 폴리머는 제거되지 못하여 공정챔버내에 잔류하고 이러한 폴리머가 식각되는 웨이퍼에 영향을 미쳐 수율을 저하시키는 문제점이 있었던바 본 발명은 식각작업시 공정챔버내에 잔류하는 금속계열의 폴리머를 제거하기 위하여 상호 결합성이 큰 반응가스를 공정챔버내에 유입하여 인시튜 세정하므로써 금속막 식각시 발생되는 각종 금속성 이물질을 효과적으로 제거하여 이물질에 의한 웨이퍼의 수율저하를 미연에 방지하는 잇점이 있는 반도체 제조용 건식각장치의 이물제거방법이다.

Description

반도체 제조용 건식각장치의 이물제거방법
본 발명은 반도체 제조용 건식각장치의 이물제거방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 웨이퍼의 식각공정 완료후 실시되는 인시튜(IN SITU)세정시 공정 챔버내에 잔류하는 금속성의 이물질과 상호 반응하는 작용가스로 세정하여 제거하는 반도체 제조용 건식각장치의 이물제거방법에 관한 것이다.
일반적으로 알루미늄 금속막을 식각하는 장비인 ECR(Electron cyclotron resonance)형의 금속식각장치에서는 웨이퍼의 표면에 형성된 알루미늄 금속막을 식각하기 위하여 BCl3,Cl2와 같은 공정가스가 사용된다.
따라서 이러한 공정가스에 의한 금속계열의 폴리머는 필름에서 발생되는 Ti, Al계열의 폴리머와, 세라믹계열의 재질로 이루어진 처리실 내부가 스퍼터링되며 발생하는 Al2O3폴리머 및 포토레지스트 계열의 폴리머로 이루어진다.
이러한 공정챔버내의 폴리머를 제거하기 위해서는 수시로 인시튜 세정이 실시된다.
이때 상기 인시튜 세정은 식각작업이 완료된 웨이퍼를 스트립 챔버(Strip chamber)로 이동한 후 공정챔버가 빈 상태에서 다음 웨이퍼가 장착되기 전에 O2가스가 유입되고 극초단파로 공방전(空放電)하여 공정챔버내의 이물질을 제거하는 것이다.
이러한 종래의 인시튜 세정이 진행되는 공정챔버는 도 1에서 도시된 바와같이 극초단파가 유입되는 도파관(1)과, 양측단에 각각 형성되어 공정가스가 유출입되는 유입관(3) 및 배출관(5)과, 상부면에 웨이퍼(미도시)가 안착되어 고정되는 세라믹 재질(Al2O3)의 웨이퍼 척(7)과, 상기 웨이퍼 척(7)이 설치되는 스테이지(9)로 구성된다.
상기 공정챔버에서의 인시튜 세정은 공정 챔버에 RF(Ratio frequency)가 인가되어 도파관(1)에서 극초단파가 공급되는 상태에서 유입관(3)을 통하여 O2가스가 유입되면서 포토레지스트 계열의 폴리머와 상호 화학적으로 작용하여 가스형태로 폴리머를 제거한다.
이때 상기 포토레지스트 계열의 폴리머는 주성분이 C로 이루어지므로써 O2가스와 상호 작용하여 CO2상태로 배출관(5)을 통하여 방출된다.
이러한 반응은 공정챔버내의 환경은 100 sccm의 O2가스가 16mT의 압력을 유지하는 공정챔버내로 유입되어 약 300mA의 극초단파와 상호 20초동안 작용하여 이루어진다.
그러나, 종래의 인시튜 세정에 의해서는 포토레지스트 계열의 폴리머를 제거하는데는 효과적이나 필름에서 발생하는 Ti, Al계열의 폴리머와 처리실 내부가 스퍼터링되며 발생하는 Al2O3폴리머와 같은 금속성의 폴리머는 제거되지 못하여 공정챔버내에 잔류하고 이러한 폴리머가 식각되는 웨이퍼에 영향을 미쳐 수율을 저하시키는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 식각작업시 공정챔버내에 잔류하는 금속계열의 폴리머를 제거하기 위하여 상호 결합성이 큰 반응가스를 공정챔버내에 유입하여 인시튜 세정하는 반도체 제조용 건식각장치의 이물제거방법을 제공하는 데 있다.
따라서, 본 발명은 상기의 목적을 달성하고자, 공정챔버에 RF가 인가되므로써 도파관을 통하여 극초단파가 공정챔버내로 전달되고 일측에 형성된 유입관을 통하여 반응가스가 유입되면서 상호 작용하여 공정챔버의 내측에 잔류하는 이물질이 배출관을 통하여 방출되는 식각장치의 인시트 세정작업에 있어서, 상기 반응 가스가 Cl2가스로 공정 챔버내의 Ti,Al계열의 폴리머와 상호 반응하는 1 단계와, 상기 반응 가스가 O2가스로 공정 챔버내의 포토레지스트 계열의 폴리머와 상호 반응하는 2단계와, 상기 반응 가스가 BCl3가스와Cl2가스의 혼합가스로 Al2O3의 폴리머와 상호 반응하는 3 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래의 건식각과정을 도시한 사용상태도이고,
도 2는 본 발명의 건식각과정을 도시한 사용상태도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 도파관, 3 : 유입관,
5 : 배출관, 7 : 웨이퍼 척,
9 : 스테이지.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 건식각과정을 도시한 사용상태도이다.
공정챔버내에서 식각작업이 완료된 웨이퍼(미도시)가 스트립 챔버(미도시)로 이송된 후 비어있는 공정챔버내에서 인시튜 세정이 수행된다.
이러한 인시튜 세정과정은 먼저, 공정챔버에 RF가 인가되므로써 도파관(1)을 통하여 극초단파가 공정챔버내로 전달되고 일측에 형성된 유입관(3)을 통하여 반응가스가 유입되면서 상호 작용하여 공정챔버의 내측에 잔류하는 이물질을 제거한다.
상기 인시튜 세정시 유입되는 반응가스는 Cl2와 O2그리고 BCl3로써 먼저, 약 100 ~ 200 sccm정도의 속도로 Cl2가스가 약 8 ~ 16mT의 압력을 유지하는 공정챔버내로 유입되어 200 ~ 300 mA의 극초단파가 인가된 상태에서 약 5 ~ 10초동안 반응하여 Ti, Al계열의 폴리머를 제거하는 1 단계와, 약 100 ~ 200 sccm의 O2가스가 압력이 약 8 ~ 16mT인 공정챔버내로 유입되어 200 ~ 300 mA의 극초단파가 인가된 상태에서 약 5 ~ 10초동안 반응하여 세정하여 포토레지스트 계열의 폴리머를 제거하는 2 단계와, 약 100 ~ 200 sccm의 BCl3가스와 약 100 ~ 200 sccm의 Cl2가스가 압력이 8 ~ 16mT인 공정챔버내로 유입되어 200 ~ 300mA의 극초단파가 인가된 상태에서 약 10 ~ 20초간 반응하여 Al2O3폴리머를 제거하는 3단계로 구성된다.
이때 상기 각각의 단계는 순차적으로 수행되지 않고 필요한 단계를 먼저 수행하여도 무방하다.
상기 각 단계에서의 반응식은 먼저 Cl2가스가 유입되는 1단계에서는 챔버내에 잔류하는 Ti와 상기 Cl2가스가 상호 반응하여 Tix+ ClY= TixClY ↑의 형태로 배출관을 통하여 방출된다. 또한 Al과 Cl2가스가 상호 반응하여 Al + Cl = Alx + ClY ↑로 상호 작용하여 배출된다.
한편, 2 단계에서는 웨이퍼에 형성된 포토레지스트가 식각되면서 발생하는 다량의 C 계 폴리머와 공정챔버내로 유입된 O2가스가 상호 반응하여 C + O2 =CO2 ↑의 형태로 방출된다.
또한 공정챔버 내부의 세라믹부분이 스퍼터링되면서 발생되는 Al2O3계열의 폴리머와 공정챔버내로 유입된 BCl3가스 및 Cl2가 상호 반응하는 3단계에서는 Al2O3+ BCl3+ Cl2= AlXClY ↑+ BXOY ↑로 상호 작용하여 폴리머가 제거된다.
상기에서 상술된 바와 같이, 본 발명은 식각작업시 공정챔버내에 잔류하는 금속계열의 폴리머를 제거하기 위하여 상호 결합성이 큰 반응가스를 공정챔버내에 유입하여 인시튜 세정하므로써 금속막 식각시 발생되는 각종 금속성 이물질을 효과적으로 제거하여 이물질에 의한 웨이퍼의 수율저하를 미연에 방지하는 잇점이 있다.

Claims (4)

  1. 공정챔버에 RF가 인가되므로써 도파관(1)을 통하여 극초단파가 공정챔버내로 전달되고 일측에 형성된 유입관(3)을 통하여 반응가스가 유입되면서 상호 작용하여 공정챔버의 내측에 잔류하는 이물질이 배출관(5)을 통하여 방출되는 식각장치의 인시트 세정작업에 있어서,
    상기 반응 가스가 Cl2가스로 공정 챔버내의 Ti,Al계열의 폴리머와 상호 반응하는 1 단계와;
    상기 반응 가스가 O2가스로 공정 챔버내의 포토레지스트 계열의 폴리머와 상호 반응하는 2단계와;
    상기 반응 가스가 BCl3가스와Cl2가스의 혼합가스로 Al2O3의 폴리머와 상호 반응하는 3 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 건식각장치의 이물제거방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 1 단계는,
    100 ~ 200sccm의 Cl2가스가 압력이 8 ~ 16mT인 공정챔버내로 유입되어 200 ~ 300 mA의 극초단파가 인가된 상태에서 약 5 ~ 10초동안 반응하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 건식각장치의 이물제거방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 2 단계는,
    100 ~ 200sccm의 O2가스가 압력이 8 ~ 16mT인 공정챔버내로 유입되어 200 ~ 300 mA의 극초단파가 인가된 상태에서 약 5 ~ 10초동안 반응하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 건식각장치의 이물제거방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 3 단계는,
    100 ~ 200sccm의 BCl3가스와 100 ~ 200sccm의 Cl2가스가 압력이 8 ~ 16mT인 공정챔버내로 유입되어 200 ~ 300 mA의 극초단파가 인가된 상태에서 약 10 ~ 20초동안 반응하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 건식각장치의 이물제거방법.
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