KR20010001770A - 플라즈마 화학기상증착 챔버의 세정방법 - Google Patents

플라즈마 화학기상증착 챔버의 세정방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20010001770A
KR20010001770A KR1019990021196A KR19990021196A KR20010001770A KR 20010001770 A KR20010001770 A KR 20010001770A KR 1019990021196 A KR1019990021196 A KR 1019990021196A KR 19990021196 A KR19990021196 A KR 19990021196A KR 20010001770 A KR20010001770 A KR 20010001770A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
chamber
gas
pecvd
plasma
cleaning
Prior art date
Application number
KR1019990021196A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100355862B1 (ko
Inventor
김래성
이도형
Original Assignee
황인길
아남반도체 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 황인길, 아남반도체 주식회사 filed Critical 황인길
Priority to KR1019990021196A priority Critical patent/KR100355862B1/ko
Publication of KR20010001770A publication Critical patent/KR20010001770A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100355862B1 publication Critical patent/KR100355862B1/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
    • B08B7/0035—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041—Cleaning
    • H01L21/02043—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
    • H01L21/02046—Dry cleaning only
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/02274—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition in the presence of a plasma [PECVD]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)

Abstract

플라즈마 화학기상증착(PECVD: plasma enhanced chemical vapor deposition, 이하 PECVD라 한다) 챔버의 세정방법에 관한 것으로, PECVD 챔버 내에 고압의 식각가스를 주입하여 플라즈마를 발생시키는 제1단계 세정공정과; 상기 챔버 내에 저압의 식각가스를 주입하여 플라즈마를 발생시키는 제2단계 세정공정을 순차적으로 실시하여 PECVD 챔버 내에 증착부산물로서 잔존해 있는 입자를 완전히 제거함으로써, 이후 연속공정에 의해 이 PECVD 챔버 내에서 막을 증착하는 웨이퍼에 입자가 흡착되지 않도록 하여, 종래 기술에서 문제가 되었던 립아웃(rip-out)을 해소하며, 이로 인해 소자의 신뢰성을 향상시킨다.

Description

플라즈마 화학기상증착 챔버의 세정방법{A CLEANING METHOD OF PECVD CHAMBER}
본 발명은 플라즈마 화학기상증착 (PECVD : plasma enhanced chemical vapor deposition, 이하 PECVD라 한다) 챔버의 세정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 PECVD 챔버 내에 증착부산물로서 잔존해 있는 입자를 2단계의 식각공정을 통해 완전히 제거하는 방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 제조공정 중에는 PECVD 챔버 내에서 막을 증착한 후 그 막을 평탄화하기 위하여 화학기계적 연마 (CMP : chemical mechanical polishing, 이하 CMP라 한다) 공정을 실시하는 경우가 많이 있으며, 금속 간 절연물질 (IMD : inter-metal dielectric, 이하 IMD라 한다)의 형성공정과 산화막 또는 질화막을 이용한 표면안정화 공정 등이 이에 속한다. 그 중에서 IMD 형성공정의 경우를 예로 들어 설명하면, 집적회로 소자에서 배선으로 이용되는 금속들을 서로 절연시키기 위하여 IMD막을 형성하는데, 이러한 IMD막은 일반적으로 PECVD 챔버 내에서 대략 10∼20 ㎛ 정도 두께의 산화막을 증착한 다음 그 산화막을 CMP함으로써 형성한다.
그러면, PECVD 챔버를 도시한 투시단면도인 도1a∼1c를 참조하여 종래의 PECVD 챔버 세정방법에 대해 설명한다.
먼저, PECVD 챔버의 세정방법을 설명하기에 앞서 PECVD 챔버 내에서 산화막을 증착하는 공정을 설명하면 다음과 같다. 즉, 도1a에 도시된 바와 같이, 챔버(1) 내의 웨이퍼 지지대(2)에 웨이퍼(3)를 장착하고, 가스인입구(4)를 통해 산화막(5) 증착을 위한 소스가스를 주입한 후, 상기 웨이퍼 지지대(2)와 가스인입구(4) 사이에 대략 500∼1000 W 정도의 전력과 고주파 (RF : radio frequency)로 플라즈마를 발생시켜 PECVD 과정에 의해 산화막(5)을 증착한다. 이 때, 펌핑라인(6)을 통해 챔버(1) 내의 압력을 일정하게 유지시키며, 상기 웨이퍼(3)의 상면에 산화막(5)이 증착되는 동안 웨이퍼 지지대(2)의 상면 가장자리 및 측면을 포함하여 가스인입구(4)의 상면 및 측면에도 산화물(5')이 증착된다. 이 산화물(5')은 증착부산물로서 큰 입자의 형태로 존재하는데 제조 완료된 소자에 치명적인 오동작을 유발시키기 때문에 반드시 제거되어야 하며, 따라서 산화막 증착 후에는 챔버의 세정공정이 수반된다.
다음, 산화막(5)의 증착이 완료되면 웨이퍼(3)를 상기 챔버(1)로부터 꺼낸 후 챔버(1)를 세정하는데, 그 세정방법은 다음과 같다. 즉, 도1b에 도시된 바와 같이 C2F6가스, NF3가스, C3F8가스 또는 이들의 혼합가스로 이루어진 식각가스를 대략 4 Torr 정도의 압력으로 챔버(1) 내에 주입한 후 플라즈마를 발생시켜 산화물 입자를 식각한다. 그러나, 이 때 상기한 바와 같은 4 Torr 정도의 압력에서 발생된 플라즈마는 밀도가 높아서 평균자유행로(mean free path)가 짧기 때문에 플라즈마가 웨이퍼 지지대(2)의 측면 및 가스인입구(3)의 상면 가장자리와 측면에는 미치지 않으며, 따라서, 이 곳에는 세정공정 후에도 산화물(5') 입자가 잔존한다. 이 때, 챔버 내에 증착된 산화물(5') 입자를 완전히 제거하기 위해서 챔버의 세정공정 시간을 증가시키면 챔버 내의 부품들이 심각하게 손상되어 버리는 문제점이 있었다.
따라서 챔버 내의 부품들을 손상시키지 않는 정도의 시간동안 세정공정을 실시한 후에는, 도1c에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 지지대(2)의 측면 및 가스인입구(3)의 상면 가장자리와 측면에는 산화물(5') 입자가 잔존하게 되고, 이러한 산화물 입자는 이후 연속공정에 의해 다른 웨이퍼가 이 PECVD 챔버 내에 장착되어 산화막을 증착하는 동안에 그 웨이퍼에 떨어져 흡착된다.
이와 같은 산화물 입자가 흡착된 산화막을 CMP하면 그 CMP 과정에서 막에 흡착되어 있던 산화물 입자 자체가 막으로부터 빠져버리는데, 이러한 현상을 립아웃(rip-out)이라 하며, 립아웃된 부분의 산화막은 두께가 얇아지거나 또는 립아웃으로 인해 산화막 자체가 없어지기도 한다. 따라서, 금속들을 서로 절연시키는 효과가 급격히 감소하고 이로 인해 누설전류가 증가하여 소자의 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 PECVD 챔버 내에 증착부산물로서 잔존해 있는 입자를 완전히 제거하는 챔버의 세정방법을 제공하는데 있다.
도1a∼1c는 플라즈마 화학기상증착 챔버를 도시한 투시단면도로서,
도1a는 플라즈마 화학기상증착 챔버 내에서 산화막을 증착하는 공정을 도시한 단면도이고,
도1b는 종래의 플라즈마 화학기상증착 챔버 세정공정을 도시한 단면도이며,
도1c는 종래의 플라즈마 화학기상증착 챔버 세정공정을 완료한 후를 도시한 단면도이다.
도2a∼2d는 플라즈마 화학기상증착 챔버를 도시한 투시단면도로서,
도2a는 플라즈마 화학기상증착 챔버 내에서 산화막을 증착하는 공정을 도시한 단면도이고,
도2b는 본 발명에 따른 플라즈마 화학기상증착 챔버 세정공정 중 제1단계 세정공정을 도시한 단면도이고,
도2c는 본 발명에 따른 플라즈마 화학기상증착 챔버 세정공정 중 제2단계 세정공정을 도시한 단면도이며,
도2d는 본 발명에 따른 플라즈마 화학기상증착 챔버 세정공정을 완료한 후를 도시한 단면도이다.
* 도면의 주요부호에 대한 부호의 설명 *
10 : 챔버 20 : 웨이퍼 지지대 30 : 웨이퍼
40 : 가스인입구 50 : 산화막 50' : 산화물
60 : 펌핑라인
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 PECVD 챔버의 세정방법은 PECVD 챔버 내에 고압의 식각가스를 주입하여 플라즈마를 발생시키는 제1단계 세정공정과; 상기 챔버 내에 저압의 식각가스를 주입하여 플라즈마를 발생시키는 제2단계 세정공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 고압은 4 Torr 이상이고, 상기 저압은 0.1∼3 Torr 범위에서 선택된 값인 것이 바람직하다.
또한, 상기 식각가스는 C2F6가스, NF3가스, C3F8가스 또는 이들의 혼합가스로 이루어지는 것이 바람직하다.
이하, PECVD 챔버를 도시한 투시단면도인 도2a∼2d를 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
먼저, PECVD 챔버의 세정방법을 설명하기에 앞서, PECVD 챔버 내에서 실시하는 일반적인 산화막 증착공정에 대해 설명하면 다음과 같다. 즉, 도2a에 도시된 바와 같이, 챔버(10) 내의 웨이퍼 지지대(20)에 웨이퍼(30)를 장착하고, 가스인입구(40)를 통해 소스가스를 주입한 후, 상기 웨이퍼 지지대(20)와 가스인입구(40) 사이에 대략 500∼1000 W 정도의 전력과 고주파로 플라즈마를 발생시켜 PECVD 과정에 의해 산화막(50)을 증착한다. 이 때, 펌핑라인(60)을 통해 챔버(10) 내의 압력을 일정하게 유지시키며, 상기 웨이퍼(30)의 상면에 산화막(50)이 증착되는 동안, 웨이퍼 지지대(20)의 상면 가장자리 및 측면을 포함하여 가스인입구(40)의 상면 및 측면에도 산화물(50')이 증착된다. 이 산화물(50')은 증착부산물로서 큰 입자의 형태로 존재하고 제조완료된 소자에 치명적인 오동작을 유발시키기 때문에 반드시 제거되어야 한다. 따라서 산화막(50) 증착 후에는 챔버(10)의 세정공정이 수반되는데, 그 세정방법은 종래의 방법과는 달리 2단계로 이루어지며, 이에 대해 설명하면 다음과 같다.
먼저, 산화막(50)의 증착이 완료되면 웨이퍼(30)를 상기 챔버(10)로부터 꺼낸 후 다음과 같이 챔버(10)의 제1단계 세정공정을 실시한다. 즉, 도2b에 도시된 바와 같이, C2F6가스, NF3가스, C3F8가스 또는 이들의 혼합가스로 이루어진 식각가스를 대략 4 Torr 정도의 압력으로 챔버(10)내에 주입한 후 플라즈마를 발생시켜 산화물(50') 입자를 식각한다. 그러나, 앞에서 언급한 바와 같이 4 Torr 정도의 압력에서 발생된 플라즈마는 밀도가 높아서 평균자유행로가 짧기 때문에 플라즈마가 웨이퍼 지지대(20)의 측면 및 가스인입구(40)의 상면 가장자리와 측면에는 미치지 않으며, 따라서, 이 곳에는 제1단계 세정공정 후에도 산화물(50') 입자가 잔존한다. 따라서, 챔버(10) 내에 증착된 산화물(50') 입자를 완전히 제거하기 위해 챔버(10)의 제2단계 세정공정을 다음과 같이 실시한다.
즉, C2F6가스, NF3가스, C3F8가스 또는 이들의 혼합가스로 이루어진 식각가스를 제1단계 세정시의 4 Torr보다 낮은 압력인 0.1∼3 Torr 정도의 압력으로 챔버(10) 내에 주입한 후 플라즈마를 발생시켜 잔존하는 증착부산물을 완전히 식각한다. 이 때, 제1단계 세정시보다 낮은 압력인 0.1∼3 Torr 정도의 압력에서 발생된 플라즈마는 제1단계 세정시보다 밀도가 낮아서 평균자유행로가 길기 때문에 도2c에 도시된 바와 같이 플라즈마가 웨이퍼 지지대(20)의 측면 및 가스인입구(40)의 상면 가장자리와 측면에까지 미쳐 그곳에 잔존해 있던 산화물(50') 입자를 식각한다.
따라서, 상기한 바와 같은 제1단계 및 제2단계 세정공정을 거친 후에는 도2d에 도시된 바와 같이 챔버(10) 내에 증착된 산화물(50') 입자가 완전히 제거된다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 PECVD 챔버의 세정방법에 의하면, 챔버 내에 잔존해 있던 산화물 입자를 완전히 제거함으로써, 이후 연속공정에 의해 이 PECVD 챔버 내에서 산화막을 증착하는 동안에 산화물 입자가 웨이퍼로 떨어져 흡착되는 일이 없으므로, 상면에 산화막이 형성된 웨이퍼를 CMP할 때 종래 기술에서 문제가 되었던 립아웃을 해소하는 효과가 있으며, 이로 인해 소자의 신뢰성을 대폭적으로 향상시키는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 플라즈마 화학기상증착 (PECVD : plasma enhanced chemical vapor deposition) 챔버 내에 고압의 식각가스를 주입하여 플라즈마를 발생시키는 제1단계 세정공정과;
    상기 챔버 내에 저압의 식각가스를 주입하여 플라즈마를 발생시키는 제2단계 세정공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상증착 챔버의 세정방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 고압은 4 Torr 이상이고, 상기 저압은 0.1∼3 Torr 범위에서 선택된 값인 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상증착 챔버의 세정방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 식각가스는 C2F6가스, NF3가스, C3F8가스 또는 이들의 혼합가스로 이루어진 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상증착 챔버의 세정방법.
KR1019990021196A 1999-06-08 1999-06-08 플라즈마 화학기상증착 챔버의 세정방법 KR100355862B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990021196A KR100355862B1 (ko) 1999-06-08 1999-06-08 플라즈마 화학기상증착 챔버의 세정방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990021196A KR100355862B1 (ko) 1999-06-08 1999-06-08 플라즈마 화학기상증착 챔버의 세정방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010001770A true KR20010001770A (ko) 2001-01-05
KR100355862B1 KR100355862B1 (ko) 2002-10-09

Family

ID=19590844

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019990021196A KR100355862B1 (ko) 1999-06-08 1999-06-08 플라즈마 화학기상증착 챔버의 세정방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100355862B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100440064B1 (ko) * 2001-08-28 2004-07-15 주식회사 무한 원자층 형성 공정 반응기의 인슈투 클리닝방법
KR100785443B1 (ko) * 2006-08-11 2007-12-13 삼성전자주식회사 반도체 제조용 챔버의 세정 장치 및 세정 방법

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2658563B2 (ja) * 1990-11-21 1997-09-30 富士電機株式会社 マイクロ波プラズマドライクリーニングの方法
US5811356A (en) * 1996-08-19 1998-09-22 Applied Materials, Inc. Reduction in mobile ion and metal contamination by varying season time and bias RF power during chamber cleaning
KR19980026836A (ko) * 1996-10-11 1998-07-15 김광호 건식 식각 장치의 챔버 세정 방법
KR100234912B1 (ko) * 1997-01-23 1999-12-15 윤종용 직류 전압을 제어하기 위한 hdp cvd 설비의 세정 장치 및 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100440064B1 (ko) * 2001-08-28 2004-07-15 주식회사 무한 원자층 형성 공정 반응기의 인슈투 클리닝방법
KR100785443B1 (ko) * 2006-08-11 2007-12-13 삼성전자주식회사 반도체 제조용 챔버의 세정 장치 및 세정 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR100355862B1 (ko) 2002-10-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6235640B1 (en) Techniques for forming contact holes through to a silicon layer of a substrate
US7462565B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device
KR20010049274A (ko) 종횡비가 높은 개구에 대한 반응성 플라즈마 에칭 세정
KR100745987B1 (ko) 반도체 소자의 트렌치 소자 분리 영역 제조 방법
KR101894613B1 (ko) 플라즈마 에칭 방법
US6831018B2 (en) Method for fabricating semiconductor device
JPH10256232A (ja) 半導体装置の製造方法
US6872652B2 (en) Method of cleaning an inter-level dielectric interconnect
JP4451934B2 (ja) 導電層をエッチングする方法及び集積回路
US20120309203A1 (en) Plasma etching method and storage medium
US6787475B2 (en) Flash step preparatory to dielectric etch
JP4109061B2 (ja) 金属配線のコンタクト領域の洗浄方法
KR100355862B1 (ko) 플라즈마 화학기상증착 챔버의 세정방법
JP2008112854A (ja) 半導体装置の製造方法
JP4260283B2 (ja) Ｃｕ配線膜形成方法
KR100227636B1 (ko) 반도체 소자의 콘택 홀 형성 방법
JP3921364B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP2001156041A (ja) 半導体装置の製造方法及びその製造装置
JP4948278B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH09162172A (ja) エッチングダメージの除去方法
US20070066067A1 (en) Method for reducing foreign material concentrations in etch chambers
US20080124940A1 (en) Method of forming dielectric layer
JPH05217965A (ja) 半導体装置の製造方法
JP4224422B2 (ja) プラズマエッチング処理方法
KR100816231B1 (ko) 반도체 장치 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20080630

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee