KR20000025416A - 돔 표면 구조 개선을 통한 파티클 제거 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 돔 구조에서 돔 표면을 매끄럽게 하여 파티클 발생을 억제하는 돔 표면 구조 개선을 통한 파티클 제거 방법에 관한 것으로, 석영 돔의 경우 작은 크기의 비드로 비드 블래스트 처리를 하고, 세라믹 돔의 경우에는 세정 공정을 함으로써 돔 표면을 매끄럽게 하여 거친 정도를 0.6 이하로 한다. 이와 같은 돔 표면 구조 개선을 통한 파티클 제거 방법에 의해서, 석영 돔의 경우 돔 표면의 비드 블래스트 처리시 사용되는 비드의 크기를 작게하고, 세라믹 돔의 경우에는 세정 공정을 통해 석영 돔 및 세라믹 돔 표면을 매끄럽게 할 수 있다. 따라서, 플라즈마에 노출시 파티클 발생을 최소화하여 제품의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있고, 수율을 향상시킬 수 있다.

Description

돔 표면 구조 개선을 통한 파티클 제거 방법(METHOD FOR CLEANING PARTICLE THROUGH IMPROVING OF DOME SURFACE STRUCTURE)
본 발명은 돔 구조의 챔버를 사용한 반도체 제조 설비에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 반도체 제조 설비에서 돔 표면 구조 개선을 통한 파티클 제거 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 장치에서 돔(dome) 구조를 갖는 챔버형(chamber type) 설비들은 높은 소스 파워(high source power)가 사용되고, 웨이퍼 손상(damage)을 감소시키며, 고밀도의 플라즈마(high density plasma)를 발생하는 등의 장점으로 초고집적화가 되어가는 소자의 특성에 부합되어 건식 식각(dry etching), 스퍼터링(sputtering) 공정시 널리 적용되고 있다. 이들 설비에 사용되는 돔 재질은 파워(power)에 따라 세라믹(ceramic)과 석영(quartz) 중 어느 하나이다.
도 1은 일반적인 돔 형태를 갖는 챔버의 구조를 보여주는 도면이고, 도 2a 종래의 비드 블래스트 처리 후 석영 돔의 표면 구조를 보여주는 도면이다. 그리고, 도 3a 및 도 3b와 도 4a 및 도 4b는 각각 석영 돔 및 세라믹 돔의 표면과 웨이퍼 상의 파티클 성분을 보여주는 그래프이다.
도 1을 참조하면, 상기 돔 구조는 웨이퍼 바로 위에 플라즈마(plasma)를 형성하는 것이 아닌 챔버(10) 위에 돔(12)을 형성하고 상기 돔(12) 위에 RF 소스 파워(14)를 인가하는 코일(coil)(16)을 장착하여 전극(18) 상에 놓여진 웨이퍼(20)에 RF 바이어스 파워(22)가 가해짐으로써 어느 정도 떨어진 위치에 플라즈마(24)가 형성되도록 하는 구조에 주로 적용되고 있다.
돔 구조 챔버 타입의 설비들에 있어 최근 가장 큰 문제점으로 대두되고 있는 것은 돔 표면 구조에 따라 돔 재질에로부터 파티클(particle)이 많이 발생되는 것이다. 일반적으로, 세라믹 돔이나 석영 돔은 공정 챔버 내에서 형성되는 폴리머를 돔 표면에 부착시기기 위해 표면적을 넓히는 비드 블래스트(bead blast) 처리를 함으로써 도 2a와 같이, 돔 표면이 거칠게 된다.
상기 표면 처리 후, 돔 표면에서는 반응 가스의 운동 속도, 챔버 내부와 외부의 진공도 차, 플라즈마에 의한 돔 표면의 손상, 스퍼터링 공정 등에 의해서 파티클(particle)이 발생된다. 그리고, 떨어져 나간 돔 입자들은 플라즈마에 부유하다가 웨이퍼에 낙하되게 된다.
도 3a는 석영 돔 표면 상에 파쇄된 파티클의 성분을 나타내는 그래프로서, 주성분이 Si, O 등임을 알 수 있다. 이는, 도 3b 그래프의 웨이퍼 위에 존재하는 파티클 성분과 일치한다. 그리고, 도 4a에 있어서, 웨이퍼 상에 낙하된 파티클의 주성분은 Al, O 등의 세라믹 성분이고, 도 4b의 경우 세라믹 돔 표면 상의 파티클 주성분이 Al, O임을 볼 때 역시 석영 돔 및 세라믹 돔 구조에서 주로 발생되는 파티클은 비드 블래스트 처리 후, 각각의 석영 돔과 세라믹 돔의 거칠어진 표면이 플라즈마에 의해 손상되어 떨어진 것임을 알 수 있다. 즉, 파티클은 돔으로부터 발생된다.
결과적으로, 돔 구조는 상기 언급한 바와 같이 높은 소스 파워를 사용하고, 웨이퍼의 손상을 감소시키며, 높은 밀도의 플라즈마를 발생하는 등의 장점으로 중요한 공정에 많이 적용되고 있지만, 높은 파워를 사용하는 반응기 내에서 플라즈마에 노출시 돔 표면으로부터 발생되는 파티클이 웨이퍼에 부착되게 되면 제품의 성능이 저하되고, 수율이 감소되는 문제가 생긴다.
이를 방지하기 위해 세라믹 돔 구조의 경우에 상기 파티클을 감소시키기 위해 세정 공정이 수행된다. 상기 세정 공정은 디핑(dipping)공정, 순수(DI water) 스프레이(spray) 세정 공정, 샌드 블래스트(sand blast) 공정, 초음파(ultrasonic) 공정, 열처리(bake) 공정이 차례로 수행된다. 도 5a는 상기 세정 공정 수행 후 세라믹 돔 표면을 보여주는 도면으로서, 돔 표면의 거친 정도를 측정한 결과 거친 정도 Ra는 2.7이며, 이로 인해 웨이퍼 상에 파티클은 여전히 발생된다.
본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 최적의 돔 표면 구조를 형성하여 돔으로부터 발생하는 파티클을 최소화할 수 있는 돔 표면 구조 개선을 통한 파티클 제거 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 돔 형태를 갖는 챔버의 구조를 보여주는 도면;
도 2a 및 도 2b는 각각 종래 및 본 발명의 비드 블래스트 처리 후 석영 돔의 표면 구조를 보여주는 도면;
도 3a 및 도 3b는 석영 돔의 표면과 웨이퍼 상의 파티클 성분을 보여주는 그래프;
도 4a 및 도 4b는 웨이퍼 상과 세라믹 돔 표면의 파티클 성분을 보여주는 그래프; 그리고
도 5a 및 도 5b는 각각 종래 및 본 발명의 세정 공정 수행 후 세라믹 돔 표면 구조를 보여주는 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 챔버 12 : 돔
14 : 소스 파워 16 : 코일
18 : 전극 20 : 웨이퍼
22 : 바이어스 파워 24 : 플라즈마
(구성)
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 반도체 제조 설비의 석영 돔 표면 구조 개선을 통한 파티클 제거 방법은, 상기 석영 돔의 표면적을 증가시키기 위한 비드 블래스트(bead blast) 처리를 수행하되, 상기 비드 블래스트 처리시 작은 비드를 사용하여 상기 석영 돔 표면의 거친 정도를 0.6 이하로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 반도체 제조 설비에서 세라믹 돔 표면 구조 개선을 통한 파티클 제거 방법은, 비드 블래스트 처리된 상기 세라믹 돔 표면을 세정하기 위한 세정 공정을 수행하되, 상기 세정 공정은, 상기 돔 표면을 케미컬 세정하는 단계와; 어닐 공정을 수행하는 단계와; 습식 스프레이 공정을 수행하는 단계와; 초음파 세정하는 단계 및; 열처리하는 단계를 포함한다.
(작용)
도 2b 및 도 5b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 신규한 돔 표면 구조 개선을 통한 파티클 제거 방법은, 석영 돔의 경우 작은 크기의 비드 블래스트 처리를 하고, 세라믹 돔의 경우에는 세정 공정을 함으로써 돔 표면을 매끄럽게 하여 거친 정도를 0.6 이하로 한다. 이와 같은 돔 표면 구조 개선을 통한 파티클 제거 방법에 의해서, 석영 돔의 경우 돔 표면의 비드 블래스트 처리시 사용되는 비드의 크기를 작게하고, 세라믹 돔의 경우에는 세정 공정을 통해 석영 돔 및 세라믹 돔 표면을 매끄럽게 할 수 있다. 따라서, 플라즈마에 노출시 파티클 발생을 최소화하여 제품의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있고, 수율을 향상시킬 수 있다.
(실시예)
이하, 도 2b 및 도 5b를 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 비드 블래스트 처리 후 석영 돔의 표면 구조를 보여주는 도면이고, 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 세정 공정 수행 후 세라믹 돔 표면 구조를 보여주는 도면이다.
본 발명에 따른 돔 표면 구조 개선을 통한 파티클 제거 방법은, 석영 돔과 세라믹 돔의 표면 구조를 매끄럽게 가져가는 것이다. 왜냐하면, 석영 돔이나 세라믹 돔은 공정 챔버 내에서 형성되는 폴리머를 돔의 표면에 부착시키기 위해 표면적을 넓히는 비트 블래스트 처리를 하여 도 2a와 같이, 표면을 거칠게 만드는데, 표면 처리가 적절하지 못하면 종래의 문제점에 언급한 바와 같이, 돔 표면에서 반응 가스의 운동 속도, 챔버 내와 외부의 진공도 차이, 플라즈마에 의한 돔 표면의 손상, 그리고 스퍼터링에 의해 돔 입자들이 떨어져 나가 파티클이 발생될 수 있기 때문이다.
따라서, 본 발명에서는 돔 표면을 매끄럽게 하여 종래의 거친 표면에 비해 플라즈마 및 스퍼터링 가스의 흐름 등에 의해 손상 받을 확률을 낮게 함으로써 돔 표면의 거친 부분이 손상되어 파티클로 작용하는 것을 방지할 수 있다.
이는, 석영 돔의 경우 돔 표면을 매끄럽게 하기 위해 표면 처리시 사용되는 비드의 크기를 작게 가져감으로써 도 2b와 같은 돔 표면을 가질 수 있다. 그리고, 세라믹 돔의 경우에는 파티클을 감소시키 위해서 세정 공정의 방법을 종래와 달리한다. 구체적으로, 케미컬(chemical) 세정 공정, 진공에서 어닐(vacuum anneal) 공정, 고압(high pressure)에서 순수(D.I water) 스프레이 공정, 초음파(ultrasonic 또는 megasonic) 세정 공정, 그리고 열처리(bake) 공정을 차례로 수행함으로써 도 5b에 도시된 바와 같이, 돔 표면이 매끄러워져 플라즈마에 의해 패쇄될 면적이 감소되게 된다. 따라서, 파티클이 생기지 않게 된다.
결과적으로, 본 발명의 실시예에 따른 석영 돔의 경우, 종래보다 작은 크기의 비드를 사용하여 표면 처리를 하고, 세라믹 돔의 경우, 종래와 다른 방법으로 세정 공정을 수행한 후 석영 돔과 세라믹 돔 표면의 거친 정도(Ra)를 측정한 결과 Ra가 0.6 이하로 파티클이 발생되지 않는다. 따라서, 석영 돔과 세라믹 돔 표면의 비드 블래스트 처리 후 거친 표면 구조에서 플라즈마나 스퍼터링에 의한 손상층을 최소화하는 방법으로 거친 정도(Ra)를 0.6 이하의 값으로 낮추게 되면 파티클의 발생을 억제할 수 있다.
상술한 바와 같이, 돔 구조 챔버형에서 발생하는 파티클들은 주로 돔 재질에서 발생된 파티클로서 돔 표면 구조와 세정 방법에 크게 영향을 받는다.
본 발명은 돔 표면의 거친 정도를 0.6 이하로 하기 위해 석영 돔의 경우 돔 표면의 비드 블래스트 처리시 사용되는 비드의 크기를 작게하고, 세라믹 돔의 경우에는 세정 공정을 통해 석영 돔 및 세라믹 돔 표면을 매끄럽게 할 수 있다. 따라서, 플라즈마에 노출시 파티클 발생을 최소화하여 제품의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있고, 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 반도체 제조 설비의 석영 돔 표면 구조 개선을 통한 파티클 제거 방법에 있어서,
    상기 석영 돔의 표면적을 증가시키기 위한 비드 블래스트(bead blast) 처리를 수행하되, 상기 비드 블래스트 처리시 작은 비드를 사용하여 상기 석영 돔 표면의 거친 정도를 0.6 이하로 하는 것을 특징으로 하는 돔 표면 구조 개선을 통한 파티클 제거 방법.
  2. 반도체 제조 설비에서 세라믹 돔 표면 구조 개선을 통한 파티클 제거 방법에 있어서,
    비드 블래스트 처리된 상기 세라믹 돔 표면을 세정하기 위한 세정 공정을 수행하되, 상기 세정 공정은,
    상기 돔 표면을 케미컬(chemical) 세정하는 단계와;
    어닐 공정을 수행하는 단계와;
    습식 스프레이 공정을 수행하는 단계와;
    초음파 세정하는 단계 및;
    열처리하는 단계가 차례로 수행되는 것을 특징으로 하는 돔 표면 구조 개선을 통한 파티클 제거 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 세정 공정으로 상기 세라믹 돔 표면의 거친 정도를 0.6 이하로 하는 것을 특징으로 하는 돔 표면 구조 개선을 통한 파티클 제거 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 어닐 공정은 진공(vacuum) 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 돔 표면 구조 개선을 통한 파티클 제거 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 습식 스프레이 공정은 높은 압력에서 순수(D.I water)로 수행되는 것을 특징으로 하는 돔 표면 구조 개선을 통한 파티클 제거 방법.
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Cited By (3)

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KR100445273B1 (ko) * 2001-10-26 2004-08-21 손정하 세라믹 절연체의 세정방법
KR100449144B1 (ko) * 2000-08-29 2004-09-18 신에쯔 세끼에이 가부시키가이샤 내플라즈마성 석영유리지그

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