KR20020024565A - 이물입자의 부착을 방지하는 반도체제조장치 및 방법 - Google Patents

이물입자의 부착을 방지하는 반도체제조장치 및 방법 Download PDF

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KR20020024565A
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이토나쓰코
우에스기후미히코
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가네꼬 히사시
닛본 덴기 가부시끼가이샤
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Abstract

반도체기판제조장치는 내부가 실질적으로 밀봉된 처리실을 포함한다. 처리실 내에는 가공용상부전극과 가공용하부전극이 마련되고, 가공용하부전극 위쪽에 반도체기판이 탑재되고 열전도율이 높은 재로로 만들어진 스테이지가 마련된다. 이 반도체제조장치에서 예컨대 처리실 내에 처리용가스가 도입되고, 양전극간에 고주파전압을 인가하여 플라즈마를 발생시켜, 반도체기판 위의 퇴적막 등을 에칭하는 처리가 행해진다. 처리를 행하고 있는 동안, 반도체기판은 처리실 내를 통하지 않고 냉각용매체를 유통시킴으로써, 처리실 내에 이물입자를 발생시킴 없이 냉각매체에 의하여 냉각된다.

Description

이물입자의 부착을 방지하는 반도체제조장치 및 방법{Semiconductor fabrication device and method for preventing the attachment of extraneous particles}
본 발명은 반도체제조장치 및 반도체제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체제조공정 중에 반도체제조장치 내에서 발생하여 피처리기판에 부착되는 이물입자들(이하에서 파티클들이라 함)로 인한 제품품질의 저하를 방지하는 기능을 갖는 반도체제조장치에 관한 것이다.
LSI의 제조공정에 있어서, 반도체제조장치 내에서 발생하는 파티클들은 피처리기판 상에 파티클 부착 등의 결과로 제품수율의 저하 및 반도체제조장치 가동률의 저하의 주요 요인이 된다. 이런 파티클들은 예를 들면, 반도체제조장치 내에 부착된 반응생성물(퇴적막)들이 박리되거나, 플라즈마 중에 반응생성물들이 성장한 결과로 발생된다. 이러한 형태들의 파티클들이 피처리기판 상에 떨어지는 것을 방지하기 위하여, 처리 후에 처리된 기판을 덮는 덮개를 설치하는 방법들, 예컨대 일본 특개평5-29272호공보나 특개평7-58033호공보에 개시되어 있는 것과 같은 방법들이 제안되었다.
도 1은 종래의 전형적인 반도체제조장치의 개략 단면도를 보여준다. 이 반도체제조장치는 처리대상이 되는 반도체기판(101)이 게이트밸브(109)를 통하여 내부에 배치될 수 있는 처리실(107)을 구비한다. 처리실(107)에는 에칭가스 등의 처리용가스를 도입하기 위한 도입구(110) 및 처리실(107) 내부를 배기하기 위한 배기구(111)가 마련된다. 처리용가스의 도입경로는 도입구(110)에서 샤워헤드(showerhead; 106)로 이르게 된다. 샤워헤드(106)는 반도체기판(101)의 처리될 표면 상방에 위치되고, 처리될 표면에 걸쳐 다수의 개구들을 갖고 있다. 이 구성에 의해, 처리될 표면에 처리용가스를 실질적으로 균등하게 도입할 수 있다.
또한, 처리실(107)의 내부에 고주파전력(radio-frequency power)을 공급하기 위하여, 가공용상부전극(102) 및 가공용하부전극(103)이 처리실(107) 내의 상부 및 하부에 마련된다. 고주파전원(104)은 가공용하부전극(103)에 접속되고, 가공용상부전극(102)은 접지된다. 반도체기판(101)이 탑재되는 스테이지(105)는 가공용하부전극(103)과 스테이지(105) 사이에 절연체(108)가 개재되게 가공용하부전극(103) 위에 마련된다. 정전흡착전원(도면에 미도시)이 스테이지(105)에 접속되어,스테이지(105)는 반도체기판(101)을 정전기력으로 유지하는 정전흡착전극으로서의 기능을 한다. 스테이지(105)는 반도체기판(101)을 처리에 적합한 상하위치로 위치시킬 수 있도록 상하로 이동가능하다.
또한, 냉각용매체가스통로(112)는 처리 중에 반도체기판(101)을 냉각하는 냉각용매체가스를 도입하기 위하여 스테이지(105), 절연체(108) 및 가공용하부전극(103)을 통과하도록 형성되어 있다. 냉각용매체가스통로(112)는 반도체기판(101)의 바로 밑에 복수의 개구들을 포함한다.
이 반도체제조장치에 의한 반도체기판(101)의 처리는 처리용가스를 도입구(110)로부터 도입하고, 가공용상부전극(102) 및 가공용하부전극(103)을 통하여 처리실(107) 내부에 고주파전력을 공급함으로써 수행된다. 이 시간 동안, 반도체기판(101)은 그 온도를 처리에 적합한 온도 등으로 유지하기 위하여 냉각된다. 이 냉각은 반도체기판(101)의 하부면에 헬륨가스와 같은 열전도율이 좋은 냉각용매체가스를 고압으로 불어넣는 것에 의해 실현된다.
이와 같은 종래기술의 반도체제조장치에서는, 고압으로 불어넣어진 냉각용매체가스가 반도체기판(101)의 주변으로부터 처리실(107) 안으로 방출되고, 처리용가스와 함께 배기구(111)로 방출된다. 종래기술의 반도체장치의 주요 결점은 이 때 냉각용매체가스가 반도체기판(101)의 주변에 도포된 퇴적막들 또는 반도체기판(101)의 주변에 존재하는 이물질을 말아올릴 수도 있다는 것이다. 다시말하면, 이런 식으로 불러일으켜진 파티클들이 처리 중에 반도체기판(101) 상에 내려앉아 부착되어, 반도체기판(101)의 특성을 손상시킬 수도 있다는 위험이 존재한다.
본 발명의 목적은 이와 같은 종래기술의 결점을 해결한, 즉 처리실 내에 파티클들의 발생을 방지할 수 있거나 파티클들이 발생하였다면 파티클들이 반도체기판에 도달하는 것을 방지할 수 있는 신규한 반도체제조장치 및 반도체제조방법을 제공하는 것이다.
도 1은 종래기술의 반도체제조장치의 개략적 단면도이고;
도 2는 본 발명의 실시예에서 반도체제조장치들 내부의 파티클들을 관찰하는 데 사용되는 파티클모니터링시스템의 개략적 구조도이고;
도 3은 도 2의 파티클모니터링시스템에 의해 관찰된 것으로, 처리실 내에서 반도체기판 상에 소정의 처리들을 수행할 때 처리실 내에서 발생한 파티클들의 수 및 각 처리신호들의 시간에 따른 변화를 보여주는 그래프이고;
도 4는 반도체기판 주변으로부터 뿜어져 나온 파티클들의 이미지이고;
도 5는 반도체기판에 내려앉은 파티클들의 이미지이고;
도 6은 본 발명의 제1실시예의 기본개념을 보여주는 반도체제조장치의 개략적 단면도이고;
도 7은 본 발명의 제1실시예의 개념의 구체안을 보여주는 반도체제조장치의 개략적 단면도이고;
도 8a 및 8b는 본 발명의 제1실시예의 개념의 다른 구체안을 보여주는 반도체제조장치 스테이지부분의 측면도들이고;
도 9는 본 발명의 제1실시예의 개념의 다른 구체안을 보여주는 반도체제조장치의 개략적 단면도이고;
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 반도체제조장치의 개략적 단면도이고;
도 11은 도 10의 반도체제조장치의 변형예의 개략적 단면도이고;
도 12는 본 발명의 제3실시예의 반도체제조장치의 개략적 단면도이고;
도 13은 본 발명의 제4실시예의 반도체제조장치의 개략적 단면도이고;
도 14는 본 발명의 제5실시예의 도입방법과 비교하기 위하여 종래기술의 도입방법에 의하여 냉각용매체가스가 도입될 때 냉각용매체가스의 유속의 시간에 따른 변화를 보여주는 그래프이고;
도 15는 본 발명의 제5실시예의 도입방법에 의하여 냉각용매체가스가 도입된 때 냉각용매체가스의 유속의 시간에 따른 변화를 보여주는 그래프이고;
도 16은 본 발명의 제6실시예의 반도체제조장치의 처리실 내부의 개략적 측면도이고;
도 17a은 종래기술의 반도체제조방법의 과정을 보여주는 순서도이고;
도 17b는 본 발명의 제7실시예의 반도체제조방법의 과정을 보여주는 순서도이고;
도 18a는 종래기술의 반도체제조방법의 과정을 보여주는 순서도이고; 및
도 18b는 본 발명의 제8실시예의 반도체제조방법의 과정을 보여주는 순서도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1, 101 : 반도체기판 2, 102 : 가공용상부전극
3, 103 : 가공용하부전극 5, 105 : 스테이지
6, 106 : 샤워헤드 7, 27, 107 : 처리실
8, 108 : 절연체 9, 109 : 게이트밸브
10, 110 : 처리용가스 도입구 11, 111 : 배기구
12, 112 : 냉각용매체통로 13 : 흡인로
14 : 냉각용매체가스통로 15, 16 : 배기통로
21 : 컴퓨터 22 : 제조장치제어판
23 : 신호처리부 24 : CCD카메라
25 : 레이저광원 28 : 운반실
104 : 고주파전원
본 발명이 적용된 반도체제조장치는 내부를 청정하게 유지하기 위하여 실질적으로 밀봉될 수 있는 처리실을 포함한다. 처리의 대상이 되는 반도체기판이 탑재되는 스테이지는 이 처리실 내에 마련된다. 처리 중에, 반도체기판은 냉각된다.
본 발명의 반도체제조장치의 제1양태에 따르면, 스테이지는 높은 열전도도를 갖는 재료로 구성된다. 냉각용매체통로는 스테이지를 냉각시키는 냉각용매체를 처리실 외측에서만 유통시키기 위하여 마련된다. 그래서, 냉각용매체가스는 처리실 내부로 방출되지 않고, 반도체기판은 냉각용매체가스의 도입에 수반하는 파티클들의 발생을 억제하면서 효과적으로 냉각된다.
다이아몬드는 특히 스테이지로 사용되는 열전도도가 높은 재료로 적당하다.
또한, 반도체기판이 탑재되었을 때 반도체기판 바로 밑에 있는 스테이지의 영역 안에 개구들을 갖는 흡인통로가 마련되어 반도체기판이 스테이지 위에 밀착되어 유지될 수도 있다. 흡인통로는 처리 중에 흡인통로의 내부압력을 처리실의 내부압력보다 낮은 압력으로 감소시킬 수 있는 흡인펌프에 접속된다. 이런 식으로, 열은 반도체기판에서 스테이지로 효과적으로 전달될 수 있다. 흡착에 의해 반도체기판을 유지하는 이 방법은 스테이지가 절연물질로 구성되어 정전흡착에 의해 반도체기판을 유지할 수 없는 경우에 정전흡착을 대신할 수 있는 지지방법으로 효과적이다.
이하에서 설명되는 본 발명의 양태에 따른 반도체제조장치는 반도체기판이 탑재된 때 반도체기판 바로 밑에 있는 스테이지의 영역 안에 개구들을 가지며 냉각용매체가스가 도입되는 냉각용매체가스통로를 포함한다.
본 발명의 반도체제조장치의 제2양태는 반도체장치가 탑재된 때 반도체기판 바로 밑에 있는 스테이지 영역 안에 개구들을 갖는 제1배기통로를 포함한다. 이 구성에 따르면, 배기는 처리 중에 제1배기통로에 접속된 배기펌프를 통하여 실현되어, 반도체기판의 주변에서부터 처리실 안으로 방출된 냉각용매체가스가 감소될 수 있고 파티클들의 발생이 억제될 수 있다.
이 구성에서, 바람직하게는 제1배기통로의 개구들이 반도체기판 바로 밑에 있는 스테이지 영역의 주변영역에서 개방되고, 냉각용매체가스통로의 개구들은 제1배기통로의 개구들이 열리는 주변영역에 의해 둘러싸이는 중앙영역에서 개방된다. 이 구성에 의해, 반도체기판의 주변으로부터 처리실 내로 방출되는 냉각용매체가스를 감소시켜 파티클들의 발생을 억제할 수 있다.
본 발명의 반도체제조장치의 제3양태는 반도체기판이 탑재될 때 상기 반도체기판 바로 밑에 있는 스테이지 영역의 주변영역에 개구들을 갖는 제2배기통로를 포함한다. 이 구성에 의해, 처리 중에 처리실 안으로 방출되는 냉각용매체가스의 흐름은 제2배기통로에 접속된 배기펌프에 의해 실현되는 배기에 의해 반도체기판의 주변에서부터 아래방향으로 유도될 수 있다. 그래서, 이 구성은 냉각용매체가스의 흐름으로 인하여 반도체기판 위로 파티클들이 흐르는 것을 방지할 수 있고 파티클들이 반도체기판에 도달하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 반도체제조장치의 제4양태에서, 스테이지의 상부면은 반도체기판보다 작다. 이 구성에 의해, 반도체기판의 하부면을 향하여 불어넣어지고 반도체기판의 주변에서 처리실 안으로 방출되는 냉각용매체가스가 스테이지로부터 돌출된 반도체기판의 하부면 부분과 부딪치기 때문에, 실질적으로 냉각용매체가스는 위로 흐르지 않는다. 그래서 이 구성은 냉각용매체가스의 흐름에 의해 야기되는 반도체기판 위로 파티클들이 흐르는 것을 방지할 수 있고 파티클들이 반도체기판에 도달하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 반도체제조장치의 제5양태는 냉각용매체가스를 그 유속이 소정의 유속을 초과하지 않도록 도입하기 위한 도입제어수단을 포함한다. 소정의 유속수준으로 또는 그 이하로 냉각용매체가스의 유속을 억제하는 것은 냉각용매체가스의 흐름이 파티클들이 될 수 있는 반도체기판 주변에 부착된 퇴적막 또는 반도체기판 주변에 체류하는 이물에 과도한 힘을 공급하는 것을 방지할 수 있고, 처리실 내에 파티클들의 발생을 감소시킬 수 있다.
유속을 제어하는 제어수단은 적절하게 도입제어수단으로 사용될 수 있다.
본 발명의 반도체제조장치의 제6양태는 처리용가스를 처리실에 도입하는 처리용가스도입수단과 처리용가스를 플라즈마로 변환하기 위한 전력을 공급하는 가공용하부전극 및 가공용상부전극을 포함한다. 가공용하부전극은 처리실의 하부에 배치되고, 스테이지는 가공용하부전극 위에 배치된다. 가공용상부전극은 가공용하부전극에 대향하게 처리실 내의 상부에 배치된다. 직류전원에 접속되는 제거용전극은 반도체기판 주변에 마련된다.
이 구성에 의하여, 플라즈마의 발생으로 생기는 양전위(靜電位)의 영향으로 대전된 파티클들이 제거용전극에 유인되어 제거될 수 있다. 기판 주변에 대전된 파티클들은 제거용전극을 음으로 대전시킴으로써 제거될 수 있다. 벌크플라즈마 내에 대전된 파티클들은 제거용전극을 양으로 대전시킴으로써 제거될 수 있다. 음으로 대전된 제1제거용전극 및 양으로 대전된 제2제거용전극이 마련될 수도 있다.
본 발명의 제1양태의 반도체제조방법은 반도체기판을 스테이지에 탑재하기 전에 반도체기판의 하부면을 경면연마가공하는 단계를 포함한다. 반도체기판의 하부면에 유리면을 마련하는 것은 반도체기판의 하부면에 부착되어 파티클들이 될 수도 있는 이물질을 제거할 수 있게 하고, 처리실 내에 파티클들의 발생을 감소시킬 수 있게 한다. 제1양태의 반도체제조장치를 사용한 이 반도체제조방법은 특히 반도체기판에서 스테이지의 열전도도를 개선시킬 수 있다.
본 발명의 제2양태의 반도체제조방법은 반도체기판을 스테이지에 탑재하기 전에 스테이지를 세정하는 단계를 포함한다. 이 세정은 스테이지에 부착되어 파티클들이 될 수 있는 이물을 제거하고 처리실 내에 파티클들의 발생을 감소시킬 수 있게 한다.
본 발명의 제3양태의 반도체제조방법은 반도체기판을 스테이지에 탑재하기전에 반도체기판의 하부면을 세정하는 단계를 포함한다. 이 세정은 반도체기판의 하부면에 부착되어 파티클들이 될 수 있는 이물을 제거하고 처리실 내에 파티클들의 발생을 감소시킬 수 있게 한다.
본 발명의 반도체제조장치의 제1 내지 제6양태의 구성 및 반도체제조방법의 제1 내지 제3양태는 적절히 조합될 수 있고 이 조합은 반도체기판에 파티클들의 부착 억제의 효과에 있어서 상승적인 개선을 얻을 수 있게 한다.
본 발명의 상기 및 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 본 발명의 예들을 도시한 첨부도면들을 참조한 이하의 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
반도체처리장치들, 특히 그 안에 반도체기판이 설치된 처리실 내에 고주파전력이 공급되는 동안 처리용가스를 도입시켜 처리용가스를 플라즈마로 변환시켜 반도체기판을 처리하는 반도체처리장치는 처리 중에 반도체기판의 냉각이 필요할 수도 있다. 본 발명은 이 형태의 반도체제조장치에서, 냉각할 목적으로 반도체기판을 향하여 불어넣어진 냉각용매체가스가 반도체기판의 주변에 부착된 퇴적막 또는 여기에 존재하는 이물을 움직여 그 파티클들이 반도체기판에 부착될 때 발생하는 반도체기판 특성의 손상을 방지하기 위하여 제공된다.
이제, 도 2 내지 도 5를 참조하여, 이 형태의 반도체제조장치의 처리실에서의 파티클들의 발생 및 발생한 파티클들의 거동을 관찰한 결과들에 대하여 설명한다.
도 2는 파티클들의 관찰에 사용되는 파티클모니터링시스템의 개략적 구조도이다. 이 관찰들에 이용된 반도체제조장치는 반도체기판의 처리가 수행되는처리실(27) 및 처리실(27)안으로 보내지는 반도체기판을 유지하기 위한 운반실(28)을 포함한다. 파티클모니터링시스템은 레이저광산란법을 이용하는 시스템이다. 이 시스템에서, 레이저광은 레이저광원(25)에서 처리실(27)까지 광학계(26)를 통하여 전달된다. 처리실(27) 내 파티클들의 수는 CCD카메라(24)를 사용하여 처리실(27) 내에 분산된 레이저광을 검출함으로써 측정될 수 있다. 레이저광원(25)의 제어 및 CCD카메라(24)의 검출신호들의 처리는 컴퓨터(21)에 의해 실현된다. 컴퓨터(21)는 반도체제조장치제어판(22)으로부터 신호처리부(23)를 통하여 처리용 고주파전력(RF power), 챔버내 압력(pressure), 처리용가스의 유속(SF6flow rate), 반도체기판운반용 게이트밸브의 개방정도(isolation valve), 냉각용헬륨가스의 유속(He flow rate), 정전흡착전압(ESC voltage), 정전흡착전류(ESC current) 및 스테이지의 상승위치(stage up)와 같은 반도체제조공정의 상태들을 나타내는 신호들을 입력으로 수신한다.
도 3은 이 형태의 파티클모니터링시스템을 사용하여 처리실(27)내의 반도체기판에 대해 소정의 처리가 수행될 때 처리실(27) 내에서 발생한 파티클들의 수 및 각 처리신호들의 변화를 모니터한 결과를 보여준다.
통상 냉각용 헬륨가스는 반도체기판의 냉각상태를 일정한 수준으로 유지하기 위하여 압력제어되어 도입된다. 그러므로 냉각용헬륨가스는 도 3에서 보여진 바와 같이 가스가 처음 도입된 때와 압력이 소정수준에 도달할 때까지 다량으로 흐른다. 또 반도체기판에 대한 처리조건들이 변할 때, 주변의 압력에 비해 반도체기판에 대한 흡착력이 상대적으로 약하게 되거나 하면, 냉각용헬륨가스는 다량으로 흐른다. 도 3에서 보인 예에서는, 처리시간이 대략 95초에 도달하는 때, 고주파전력의 공급수준 및 처리용가스의 도입속도가 감소되고, 냉각용헬륨가스는 다량으로 흐른다. 도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 헬륨가스의 유속이 대단히 높게 된 때에 다수의 파티클들이 처리실(27) 내에서 발생한다.
이 사실은 처리실(27) 내에서의 파티클들의 발생이 냉각용헬륨가스에 의해 야기된다는 것을 시사한다. 반도체기판 주변로부터 떨어져나오는 파티클들의 발생은 도 4에 보여진 이미지와 같이 실제로 포착될 수 있다.
이와 같이 반도체기판 주변에서 발생한 파티클들은 포물선을 그리면서 반도체기판을 향하여 날아들어 반도체기판 위에 부착된다. 도 5는 파티클들의 이러한 움직임을 포착한 이미지를 보여준다. 파티클들의 이 움직임은 플라즈마를 사용하는 반도체제조장치에서 확인되었다. 파티클들의 이 움직임은 정전기력 등의 작용에 의하여 야기된다고 생각된다. 이 점에 대하여 이하에서 설명한다.
플라즈마를 이용한 반도체제조장치에서, 통상 반도체기판이 가공용하부전극에 탑재되고, 반도체기판 근방에는 시스(sheath)가 형성된다. 또, 통상 캐소드전극이 가공용하부전극으로 이용되고, 가공용하부전극 부근의 양전위는 음으로 된다. 이 때문에, 양이온이 반도체기판 부근의 캐소드시스의 영역에 대단히 많이 존재하고, 반도체기판 주변로부터 교란된 파티클들은 이 캐소드시스영역 내에 양이온이 흐르는 것에 의해 양으로 대전된다.
대조적으로, 자기(self)바이어스전위는 고주파전압을 인가하여 발생된 플라즈마에 의해 반도체기판 표면에 자연적으로 발생된다. 이 구성에서, 이 자기바이어스전위는 음전위이다. 그래서, 캐소드시스의 양으로 대전된 파티클들은 정전기력의 작용에 의해 음의 자기바이어스전위를 갖는 반도체기판 쪽으로 끌어당겨진다. 이 끌어당겨짐에 의해 반도체기판으로 향한 전술한 파티클들의 포물선 비행이 생긴다고 생각된다.
또한, 냉각용매체가스가 대단히 큰 힘으로 파티클들을 교란시키는 경우, 파티클들이 말려 올라가고 캐소드시스의 위쪽에서 발생된 벌크플라즈마에 들어간다. 캐소드시스 내부와는 대조적으로, 음이온들이나 전자들이 벌크플라즈마 중에는 대단히 많이 존재하고, 이 때문에 벌크플라즈마에 들어간 파티클들은 음으로 대전되고, 벌크플라즈마 중에 붙들린다. 이런 식으로 붙들린 파티클들은 반도체기판의 처리중에 전혀 낙하하지는 않지만, 고주파전력 등의 처리조건을 변화시킴으로써 힘의 균형이 붕괴되는 때에 일부 파티클들이 반도체기판 위에 낙하되어 부착된다고 생각된다.
본 발명은 반도체제조장치의 처리실 내에서의 파티클의 발생 및 발생된 파티클들의 거동에 관하여 상술한 것과 같은 지식에 기초하여 도출되었다. 본 발명은 이하에서 설명된 제안들을 한다.
먼저, 다수의 파티클들은 반도체기판의 주변으로부터 처리실 내로 불어 넣어진 냉각용매체가스로 인하여 처리실 내에서 발생하기 때문에, 본 발명은 파티클들이 반도체에 부착되는 것을 방지하는 하나의 방법으로서, 냉각용매체가스를 반도체기판을 향하여 불어넣는 방법 외에 반도체기판을 냉각하는 냉각방법을 제안한다.
구체적으로는, 반도체기판을 냉각할 필요가 있는 반도체제조장치에 있어서, 본 발명은 반도체기판의 스테이지의 재료로, 예를 들면 다이아몬드 등의 열전도율이 높은 물질을 사용함으로써, 헬륨 등의 냉각용매체가스를 반도체기판에 직접 불어넣지 않고 반도체기판을 냉각할 수 있는 구성을 갖는 반도체제조장치를 제안한다. 이 경우, 냉각효과는 스테이지와의 밀착성을 개선하기 위하여 기판의 뒷면을 경면연마가공함으로써 증가될 수 있다.
본 발명은 또한 다이아몬드 등의 비도전성 물질을 스테이지로 이용하기 때문에 반도체기판이 종래기술에서와 같이 정전기력에 의하여 고정될 수 없는 경우에 반도체기판을 고정하는 방법으로서, 스테이지의 윗면의 반도체기판의 하부면과 접하는 위치에 개구들을 갖는 흡인통로로부터 공기를 배기함으로써 진공흡착하여 반도체기판을 고정하는 방법을 제안한다. 이 경우 반도체기판의 하부면을 경면연마가공함으로써 흡착력을 증가시킬 수 있다.
본 발명은 또한 파티클들이 반도체에 부착되는 것을 방지하는 다른 방법으로서, 반도체기판의 주변로부터 냉각용매체가스의 내뿜어짐을 배제하는 방법, 내뿜어진 냉각용매체가스의 량을 감소시키는 방법 및 내뿜어진 냉각용매체가스에 의해 파티클들이 반도체기판에서 말려 올라가는 것을 방지하는 방법을 제안한다.
구체적으로, 본 발명은 반도체제조장치 내의 기하학적 구성을 변경하며, 반도체기판의 흡착력을 강하게 하며, 냉각용매체가스용 배출구들을 마련하고, 냉각용매체가스의 도입방법을 연구하여, 파티클들의 날아듬을 방지하거나 줄이는 방법을 제안한다.
본 발명은 또한 파티클들이 반도체에 부착되는 것을 방지하는 또 다른 방법으로서, 교란된 파티클들이 양으로 또는 음으로 대전되는 것을 이용하여, 바이어스전위가 인가된 전극을 사용하여 파티클들을 제거하는 방법을 제안한다.
본 발명은 또한 파티클들이 반도체에 부착되는 것을 방지하는 또 다른 방법으로서, 반도체기판을 처리하기 전에 반도체기판이나 반도체기판이 탑재되는 부분 위의 퇴적막이나 이물질을 제거하는 방법을 제안한다.
이하에서, 이러한 구체적인 대응방안들을 보여주는 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
또, 이하의 실시예들에는 RF플라즈마에칭 장치에 대하여 특별히 명기하지 않은 채 설명하겠지만, 기본적인 구성은 CVD장치, 에칭장치, 스퍼터링장치 등의 반도체제조장치들에 대하여도 거의 동일하고, 본 발명은 이 반도체제조장치들에 대하여도 적용가능하다.
제1실시예
도 6은 본 발명의 제1실시예의 기본적인 개념을 보여주는 반도체제조장치의 개략적 단면도를 보여준다.
이 반도체제조장치는 처리대상이 되는 반도체기판(1)을 게이트밸브(9)를 통하여 내부에 탑재될 수 있는 처리실(7)을 구비한다. 처리실(7)에는 에칭가스 등의 처리용가스를 도입하기 위한 도입구(10) 및 처리실(7) 내를 배기하기 위한 배기구(11)가 마련된다. 처리용가스의 통로는 도입구(10)로부터 샤워헤드(6)까지 연통된다. 샤워헤드(6)는 반도체기판(1)의 처리될 표면 상방에 위치하고, 처리될표면에 걸쳐 다수의 개구들을 구비한다. 이 구성은 처리될 표면에 실질적으로 균등하게 처리용가스를 도입할 수 있게 한다.
또한, 가공용상부전극(2) 및 가공용하부전극(3)은 처리실 내부에 고주파전력을 공급하기 위하여 처리실(7) 내의 상부 및 하부에 마련된다. 고주파전원(도면에 미도시)은 가공용하부전극(3)에 접속되고, 가공용상부전극(2)은 접지된다. 반도체기판(1)이 탑재되는 스테이지(5)는 가공용하부전극(3)과 스테이지(5)의 사이에 절연체(8)를 개재하여 가공용하부전극(3) 위에 마련된다. 정전흡착전원(도면에 미도시)이 스테이지(5)에 접속되어, 스테이지(5)는 반도체기판(1)을 정전기력으로 유지하는 정전흡착전극으로서의 기능을 한다. 스테이지(5)는 반도체기판(1)이 처리에 적합한 상하위치로 위치될 수 있도록 상하로 이동가능하다.
이 실시예의 반도체제조장치에서 반도체기판(1)을 처리할 때, 반도체기판(1)은 처리에 적합한 온도로 유지하는 등의 목적으로 냉각되어야만 한다. 반도체기판(1)의 냉각이 종래기술로서 보여진 바와 같이 헬륨가스 등의 냉각용매체가스를 반도체기판(1)을 향하여 고압으로 불어넣고, 반도체기판(101)의 하부면과 스테이지(5) 사이의 간극을 채우도록 도입하여, 반도체기판(1)의 냉각효율을 높이는 방법을 이용하여 행하여진다면, 전술한 바와 같이 냉각용매체가스가 파티클들을 교란시킨다는 문제가 발생한다.
그러나, 이 실시예에서는 냉각용매체가스를 처리실(7) 내로 도입하지 않고 반도체기판(1)을 냉각할 수 있는 방법을 사용함으로써, 파티클들의 발생이 방지될 수 있다.
원리적으로는, 파티클들을 교란시키지 않는 방법이라면 어떠한 방법이라도 이 실시예에서 이용된 냉각방법으로서 채택될 수 있다. 그 구체예로, 한가지 방법은 반도체기판(1)이 탑재되는 스테이지(5)의 재료로 열전도도가 높은 재료를 사용하는 것, 도 7에 보여진 바와 같이 스테이지(5) 내의 적어도 반도체기판(1)의 바로 밑의 영역을 통과하는 냉각용매체통로(12)를 마련하는 것 및 이 통로를 통하여 냉각수 등의 냉각용매체를 흘리는 것과 관련된다. 이 형태를 채택함으로써, 반도체기판(1)의 열이 스테이지(5)에 전달되어 스테이지가 냉각되고 그 때문에 반도체기판(1)을 빠르게 냉각할 수 있다. 이 방법에서는 처리실(7) 안에 냉각용매체가스가 도입되는 것이 아니기 때문에, 처리실(7) 안에서의 파티클들의 발생이 감소될 수 있다.
열이 반도체기판(1)에서부터 스테이지(5)로 달아나게 하여 반도체기판(1)이 냉각되는 경우, 열이 효율적으로 전달되고 냉각효과를 향상시키기 위하여 반도체기판(1)과 스테이지(5)가 밀착하도록 하는 것이 바람직하다. 도 8a 및 도 8b는 이점을 설명하기 위한 스테이지(5) 주변의 측면도들이다.
도 8b에 보여진 바와 같이, 통상 반도체기판(1b)의 하부면은 거칠고 다소 요철이 있다. 이와 같은 요철이 있는 때, 반도체기판(1b)과 스테이지(5)의 접촉면적이 적어지고, 접촉에 의하여 직접적으로 전달되는 열량이 제한된다. 반도체기판(1b)와 스테이지(5)와의 사이에 요철로 인하여 간극이 발생하는 부분들에서는 간접적으로밖에 열이 전달되지 않고, 이 부분들에서는 반도체기판(1b)에서부터 스테이지(5)로의 열전도도가 낮다. 이 상황들로 인하여, 처리조건에 따라서는반도체기판(1b) 표면이 점차로 가열되는 경향이 있다. 그러나, 도 8a에 보여진 바와 같이 하부면을 경면상태로 연마가공한 반도체기판(1a)의 사용은 스테이지(5)와 반도체기판(1a)과의 밀착도를 높이는 것과, 접촉면적을 증가시키는 것과, 반도체기판(1a)에서부터 스테이지(5)의 열전달도도를 향상시키는 것을 가능하게 한다.
다르게는, 반도체기판(1)과 스테이지(5)와 사이의 접촉면적을 크게하기 위하여, 스테이지(5)의 적어도 표면의 재료로서, 고무와 같은 변형가능한 재료가 사용될 수도 있다. 즉, 스테이지(5)에 이와 같은 재료를 사용하는 것은 반도체기판(1)이 스테이지(5) 위에 탑재된 때 스테이지(5)가 반도체기판(1)의 하부면의 요철에 따라 변형하게 하여, 접촉면적을 증가시키고 열전도도를 향상시킨다.
열전도도가 높은 금속에 더하여, 다이아몬드 등의 비금속이 스테이지(5)의 주재료로 사용될 수도 있다. 이와 같은 절연성의 재료로 된 스테이지(5)를 이용하는 경우, 스테이지(5)가 정전흡착전극으로서 기능을 하는 것이 불가능하고, 반도체기판(1)을 스테이지(5) 위에 고정하는 다른 방법이 필요하다.
도 9는 스테이지(5)에 반도체기판(1)을 고정하는 방법으로서, 흡착을 사용한 반도체제조장치의 개략적 단면도이다. 이 반도체제조장치에는 반도체기판(1)이 탑재되었을 때 반도체기판(1) 바로 밑에 있는 스테이지(5)의 위치에 개구들을 갖는 흡인통로(13)가 마련된다. 흡인통로(13)에는 흡인펌프가 접속되고, 흡인통로(13) 내부의 공기를 흡인펌프로 흡인하여, 반도체기판(1)이 스테이지(5)에 끌어당겨져 고정될 수 있다.
이 실시예에 이런 형태의 흡착장치를 이용하는 것은 반도체기판(1)을 스테이지(5) 위에 양호하게 밀착시킬 수 있기 때문에 바람직하다. 즉, 흡착장치의 이용으로 반도체기판(1)이 비교적 강한 힘으로 끌어당겨져 스테이지(5) 위에 밀착시킬 수 있고, 따라서 반도체기판(1)에서부터 스테이지(5)로의 열전도도를 향상시킬 수 있다. 전술한 바와 같이 하부면이 경면상태로 연마가공된 반도체기판(1)의 이용으로 반도체기판(1)과 스테이지(5) 사이의 간극들로부터 기체의 유입을 더욱 억제할 수 있기 때문에 흡착력을 보다 강하게 할 수 있고, 상승적으로 열전도도를 향상시킬 수 있다.
처리 중에 흡인로(13) 안의 압력을 처리실(7)의 내부압력보다 충분히 낮은 압력까지 감소시킬 수 있는 펌프가 이 흡착장치에 이용되는 흡인펌프로 사용되며, 터보분자펌프, 로터리펌프, 드라이펌프 또는 어떤 형태의 진공펌프도 이용될 수 있다.
제2실시예
이제, 본 발명의 제2실시예의 반도체제조장치의 개략적 단면도를 보여주는 도 10을 참조한다. 이 도면에서, 제1실시예와 같은 부분들에는 동일한 참조번호들이 부여되고 장황한 설명은 생략된다.
이 반도체제조장치에는 반도체기판(1)이 탑재될 때 반도체기판(1)의 바로 밑에 있는 스테이지(5) 위의 부분의 중앙영역에 복수의 개구들을 갖는 냉각용매체가스통로(14)가 마련된다. 반도체제조장치에는 또한 스테이지(5)의 냉각용매체가스통로(14)의 바깥쪽이고 또 반도체소자기판(1) 바로 밑의 주변영역에 개구들을 갖는 제1배기통로들(15)이 마련된다. 배기펌프는 제1배기통로들(15)에 연결된다.
이 실시예는 반도체기판(1)의 냉각방법으로 헬륨 등의 냉각용매체가스를 반도체기판(1)의 하부면을 향하여 불어넣는 방법을 사용하지만, 이 실시예는 냉각용매체가스가 반도체기판(1)의 주변부로부터 처리실(5) 속으로 방출되지 않도록 고안되었다. 즉, 이 실시예의 반도체제조장치에서는, 반도체기판(1) 바로 밑의 중앙영역에 개구들을 갖는 냉각용매체가스통로(14)로부터 도입되는 냉각용매체가스는 반도체기판(1)의 하부면을 향하여 불어넣어진 후, 반도체기판(1)의 주변부 쪽으로 흐르지만, 반도체기판(1) 주변부로부터 처리실(7) 안으로 방출되기 전에, 가스는 반도체기판(1) 바로 밑의 주변영역에 개구들을 갖는 제1배기통로들(15)로 인도되어 배출된다.
이 실시예에서는 냉각용매체가스가 처리실(7) 내에 방출되는 것이 억제될 수 있기 때문에, 처리실(7) 내에서의 파티클들의 발생이 감소될 수 있다.
처리 중에 제1배기통로들(15) 내의 압력을 처리실(7)의 내부압력보다 충분히 낮은 압력까지 감소시킬 수 있는 펌프가 냉각용매체가스의 배출 시에 배출펌프로서 사용되며 터보분자펌프, 로터리펌프, 드라이펌프 등 어떤 형태의 진공펌프도 이용될 수 있다.
이제, 이 실시예의 변형예인 반도체제조장치의 개략적 단면도를 보여주는 도 11을 참조한다. 이 반도체제조장치에서, 제1배기통로(15a)는 반도체기판(1)이 탑재된 때 반도체기판(1)의 바로 밑에 있는 부분의 중앙위치에 있는 스테이지(5) 상의 개구를 포함하고, 냉각용매체가스통로들(14a)은 스테이지(5)의 제1배기통로(15a)의 개구를 둘러싸는 영역에 복수의 개구들을 포함한다. 이 구성의 채택은반도체기판(1)의 주변에 가까이 있는 영역을 향하여 냉각용매체가스를 불어넣어 냉각할 수 있게 한다.
또한 이 구성에서, 충분한 배기능력을 갖는 배기펌프의 사용으로 냉각용매체가스가 반도체기판(1)의 주변으로부터 처리실(7) 안으로 실질적으로 전부 방출되지 않도록 할 수 있다. 또, 반도체기판(1)의 주변으로부터 다소 냉각용매체가스가 방출되더라도, 방출유속을 감소시켜 처리실(7) 내의 파티클들의 발생을 억제할 수 있다.
제3실시예
이제, 본 발명의 제3실시예에 따른 반도체제조장치의 개략적 단면도를 보여주는 도 12를 참조한다. 이 도면에서, 제1, 제2실시예와 같은 부분들에는 동일한 참조번호가 부여되고 장황한 설명은 생략된다.
이 실시예의 반도체제조장치에는 스테이지(5)의 윗면의 주변부이며 또 스테이지(5) 위에 반도체기판(1)이 탑재된 때 반도체기판(1)의 가장자리 너머에 자리하는 영역에 개구들을 포함하는 제2배기통로들(16)이 마련된다.
이 구성으로, 반도체기판(1)의 하부면에 불어넣어진 후, 반도체기판(1)의 주변부로부터 처리실(7)로 방출된 냉각용매체가스는 제2배기통로들(16)의 개구들 쪽으로 끌어당겨지고, 실질적으로 전혀 상방으로 흐르지 않는다. 그 결과, 냉각용매체가스에 의하여 처리실(7) 내부의 반도체기판(1)의 위쪽에서 일어나는 파티클들의 흐름이 억제될 수 있고, 파티클들이 반도체기판(1) 위로 내려앉아 부착되는 것이 방지될 수 있다.
이 실시예는 또한 제2실시예와 조합하여 실시될 수도 있고, 그렇게 함으로써, 파티클들의 반도체기판에의 부착을 상승적으로 억제할 수 있다.
제4실시예
이제, 본 발명의 제4실시예에 따른 반도체제조장치의 개략적 단면도를 보여주는 도 13을 참조한다. 이 도면에서, 제1 내지 제3실시예와 같은 부분들에는 동일한 참조번호가 부여되고 장황한 설명은 생략된다.
이 실시예의 반도체제조장치에서, 스테이지(5a)는 그 위에 탑재된 반도체기판(1) 보다도 작은 윗면을 갖는다. 즉, 반도체기판(1)이 탑재된 때 스테이지(5a)는 반도체기판(1) 하부면의 중앙영역에만 접하고, 반도체기판(1)의 주변는 스테이지(5a)를 넘어 연장된다.
이 구성에서, 반도체기판(1)의 하부면에 불어넣어진 냉각용매체가스는 스테이지(5a)의 주변에서 처리실(7) 내로 방출되지만, 방출된 냉각용매체가스는 스테이지(5a) 너머로 돌출된 반도체기판(1)의 부분에 부딪히고, 그 결과 냉각용매체가스는 실질적으로 조금도 반도체기판(1)의 상방으로 향하여 흐르지 않는다. 냉각용매체가스의 흐름으로 인해 처리실(7) 내에 파티클들이 발생한다 하여도, 파티클들이 반도체기판(1)의 상방으로 흐르는 것을 저지할 수 있기 때문에 반도체기판(1) 위에 파티클들이 내려앉아 부착되는 것을 방지할 수 있다.
제5실시예
이 실시예는 반도체기판의 하부면에 불어넣어 지는 냉각용매체가스를 도입하여 반도체기판의 냉각하는 방법을 적절히 제어함으로써, 반도체기판이 처리되는 처리실 내부에서의 파티클들의 발생을 억제한다. 이 실시예에서 냉각용매체가스의 도입제어는 예컨대 도 2에 보여진 반도체제조장치제어판(22)에 통합된 제어장치에 의해 행해진다.
도 14는 반도체제조장치에 일반적으로 이용되고 있는 압력제어를 행하면서 냉각용매체가스를 도입한 경우의 냉각용매체가스의 유속의 시간에 따른 변화를 보여주고, 도 15는 이 실시예의 방법에 의하여 냉각용매체가스를 도입한 경우의 냉각용매체가스 유속의 시간에 따른 변화를 보여준다.
전술한 것과 같이, 종래기술에서, 냉각용매체가스는 그 냉각성을 일정수준으로 유지하기 위하여 압력제어로써 도입된다. 단순한 압력제어를 행하여 냉각용매체가스를 도입한 경우, 도입개시 시의 낮은 압력조건들은 압력조절밸브 등의 압력조정기구가 설정압력과 측정압력간의 편차를 줄이기 위하여 설정된 압력이 얻어질 때까지 냉각용매체가스를 다량으로 흐르게 한다. 이 경우, 압력제어 파라미터들을 조정하여 시간에 따른 압력변화가 보다 원활하게 설정압력에 근접하도록 하여도, 냉각용매체가스의 유속의 변화에는 도 14에 보여진 바와 같이 큰 피크가 발생하기 쉽다.
이와 같이, 냉각용매체가스가 다량으로 도입되는 때, 그 흐름에 의해 반도체기판의 하부면이나 스테이지에 부착된 퇴적막 또는 체류하는 이물질에 큰 힘이 가해져, 처리실 내에서 대부분의 파티클들이 교란된다. 높은 유속에 의해 파티클들은 크게 교란되어 반도체기판 위로 올라가 반도체기판 위에 내려앉기 쉽다고 생각된다.
이와 같은 냉각용가스유속에서의 피크들은 냉각용매체가스의 도입개시 직후 뿐만 아니라 전술한 것과 같이, 반도체기판의 처리조건들이 변화하는 때에도 생기고, 본 발명의 발명자들은 실제로 이와 같은 피크들이 생길 때 비교적 다수의 파티클들이 처리실 내에 생기는 것을 관찰하였다.
그러나, 이 실시예에서, 냉각용매체가스가 유속제어를 행하면서 도입된다. 도 15에서 보여진 바와 같이, 이 접근법의 채택은 냉각용매체가스의 도입개시 시에도 냉각매체가스의 유속이 완만하게 증가하여 설정유속에 도달하게 할 수 있고, 압력제어를 행한 때에 보여진 유속의 피크는 생기지 않는다. 그러므로, 이 접근법은 냉각용매체가스의 흐름에 의해 일어나는 처리실 내의 파티클들의 발생을 감소시킬 수 있다. 처리실 내에 파티클들이 발생하였다고 해도, 크게 날리지는 않기 때문에, 파티클들이 반도체기판 위에 내려앉는 것을 방지할 수 있다.
냉각용매체가스가 도입될 때 이 유속제어를 사용하여도, 적절한 냉각성이 확보될 수 있다. 즉, 정상상태에서 냉각용매체가스의 압력과 유속에는 상관관계가 있기 때문에, 이 상관관계에 따라서, 냉각용매체가스의 압력이 필요한 냉각성을 얻을 수 있는 소정의 압력이 되도록 유속을 설정함으로써, 압력제어를 채용한 경우와 실질적으로 동등한 냉각효과를 얻을 수 있다.
또, 압력제어와 유속제어를 조합하여, 냉각용매체가스의 유속에 큰 피크가 생기지 않게 할 수도 있다. 다르게는, 이 실시예는 또한 제2 내지 제4실시예와 조합하여 실시될 수도 있고, 이에 의해 처리실 내에 파티클들의 발생을 억제함 및 반도체기판에 생긴 파티클들의 부착을 억제함에 있어서 상승적인 개선을 얻을 수 있다.
제6실시예
이제, 본 발명의 제6실시예에 따른 반도체제조장치의 처리실 내의 개략적 측면도를 보여주는 도 16을 참조한다. 이 도면은 플라즈마를 사용한 전형적인 반도체제조장치 내에서 플라즈마가 발생될 때 생기는 양전위의 수직방향의 개략적인 분포를 보여준다. 이 도면에 보여진 바와 같이, 플라즈마를 이용한 반도체제조장치 내부에서 플라즈마를 발생할 때 양전위는 접지되어 있는 가공용상부전극(2) 주변에서는 거의 0(접지)전위이고, 고주파전압이 인가된 가공용하부전극(3) 주변에서는 음의 전위이고, 가공용상부전극(2)과 가공용하부전극(3) 사이에서 플라즈마가 발생하는 영역의 주변에서는 양의 전위이다. 전형적인 반도체제조장치에서, 가공용하부전극(3) 주변의 음전위의 최대값(VDC)은 -200 ∼ -300V 정도이고, 플라즈마발생영역의 양전위의 최대값(VP)은 20 ∼ 50V 정도이다.
전술한 바와 같이, 플라즈마 발생 중의 반도체제조장치 내의 양전위(靜電位)의 이런 상태는 플라즈마 발생 중 전자나 음이온 등의 음전하를 갖는 입자들이 양전위의 벌크플라즈마 내로 포획되게 하고, 양이온 등의 양전위를 갖는 입자들이 가공용하부전극(3) 주변, 특히 반도체기판(1) 주변의 영역을 포함하는 캐소드시스 내에 모이게 한다. 따라서, 플라즈마 발생 중에 냉각용매체가스에 의해 교란된 파티클들은 전술한 바와 같이 반도체기판(1) 주변의 캐소드시스 내에서 대량으로 존재하는 양전위 입자들에 의해 양으로 대전된다.
그러나, 반도체기판(1)의 주변에 음의 바이어스전위가 인가되는 제거용전극(17)을 마련함으로써, 양으로 대전된 파티클들이 정전기력에 의해 끌어당겨져 제거될 수 있다. 이 경우, 전술한 바와 같이 반도체기판(1) 표면에는 음의 자기바이어스전위가 생기기 때문에, 인가된 음바이어스전위는 자기바이어스전위 이상의 전위가 바람직하다.
또, 냉각용매체가스가 교란하는 힘이 대단히 큰 때에는, 파티클들이 교란되고 벌크플라즈마 내로 내몰린다. 이런 식으로 벌크플라즈마에 붙들린 파티클들은 앞서 설명한 바와 같이 이 영역 내에 대단히 많이 존재하는 음전위입자들에 의해 음으로 대전된다. 음으로 대전된 파티클들은 반도체제조장치 내에서 생기는 앞서 설명한 양전위에 의해 가공용하부전극(1)과 가공용상부전극(2) 사이에 붙들린다. 이런 식으로 붙들린 파티클들은 반도체기판(1)의 처리 중에는 낙하하지 않는다고 생각되지만, 처리조건의 변화시에 일어나는 양전위의 변화, 또는 처리완료시의 양전위의 소실에 의해 힘의 균형이 붕괴된 때에 파티클들은 낙하한다.
그러나, 반도체기판(1)의 주변에 양의 바이어스전위가 인가되는 제거용전극(18)을 마련함으로써, 음으로 대전된 파티클들이 정전기력에 의해 끌어당겨져 제거될 수 있다.
이상과 같이, 이 실시예에서는 반도체기판(1)의 주변에 음 또는 양바이어스전위가 인가되는 제거용전극을 마련함으로써, 양전위 또는 음전위로 대전된 파티클들이 정전기력에 의해 제거용전극으로 끌어당겨서 제거될 수 있다. 게다가, 양바이어스전위가 인가되는 제1제거용전극과 음바이어스전위가 인가되는 제2제거용전극모두가 마련될 수도 있다.
또한, 이 실시예는 또한 제2 내지 제5실시예와 조합하여 실시될 수도 있고, 이에 의해 반도체기판에 생긴 파티클들의 부착을 억제함에 있어서 상승적인 개선을 얻을 수 있다.
제7실시예
냉각용매체가스의 흐름으로 인한 처리실 내에서 발생하는 파티클들의 대부분은 스테이지에 부착된 퇴적층이나 스테이지 위에 낙하하여 체류하는 이물이 냉각용매체가스의 흐름에 의해 교란되는 것에 의해 생긴다. 따라서, 도 17a에 보여진 종래의 과정에 따라 반도체기판의 처리가 수행된다면, 반도체기판이 오염된 상태에서 스테이지에 탑재되어, 그 오염물이 파티클들의 원인이 된다.
처리실 내에서의 파티클들의 발생은 도 17a에 보여진 종래의 반도체기판처리과정에, 도 17b에 보여진 바와 같이, 처리실 내에 반도체기판을 투입하기 전에 스테이지를 세정하는 공정을 추가함으로써 감소될 수 있다.
스테이지의 세정은, 예컨대 에칭콤포넌트(etching components)의 흐름을 이용함으로써 수행될 수 있어 스테이지에 부착된 퇴적층 및 스테이지 위에 남아있는 이물을 제거할 수 있다. 이 경우의 세정방법에 대하여는, 통상의 건식에칭이나 습식에칭, 제트스크럽 등 어느 방법도 사용될 수 있지만, 새로운 파티클들을 도입할 가능성이 있는 세정방법은 바람직하지 못하다.
이 실시예는 또한 제2 내지 제6실시예와 조합하여 실시될 수도 있고, 이에 의해 처리실 내에 파티클들의 발생을 억제함 및 반도체기판에 생긴 파티클들의 부착을 억제함에 있어서 상승적인 개선을 얻을 수 있다.
제8실시예
냉각용매체가스의 흐름에 의한 처리실 내에서의 파티클들의 발생은 반도체기판의 하부면에 부착되어 있는 파티클들이 냉각용매체가스의 흐름에 의해 교란되는 것에 의해서도 생긴다. 즉, 도 18a에 보여진 종래의 과정에 따라 반도체기판처리가 행해지는 때, 반도체기판 하부면이 오염된 상태에서 반도체기판이 투입되어, 그 오염물이 파티클들의 원인이 된다.
그러나, 도 18a에 보여진 종래의 반도체기판처리과정에, 도 18b에 보여진 바와 같이, 처리실 내에 반도체기판을 투입하기 전에 반도체기판의 하부면을 세정하는 공정을 추가함으로써, 처리실 내에 파티클들의 발생이 감소될 수 있다.
반도체기판 하부면의 세정은, 예컨대 제트스크럽 등의 세정방법에 의해 행하여질 수 있고, 이에 의해 반도체기판 하부면에 부착된 이물이 제거될 수 있다. 이 경우의 세정방법으로 제트스크럽 등 어느 방법도 사용될 수 있지만, 새로운 파티클들을 도입할 가능성이 있는 세정방법은 바람직하지 않다.
끝으로, 이 실시예는 또한 제2 내지 제7실시예와 조합하여 실시될 수도 있고, 이에 의해 처리실 내에서의 파티클들의 발생을 억제함 및 반도체기판에 생긴 파티클들의 부착을 억제함에 있어서 상승적인 개선을 얻을 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어들을 사용하여 설명되었지만, 그러한 설명은 오직 설명할 목적들을 위함이고, 이하의 청구항들의 정신 또는 범위로부터 벗어남없이 변경이나 변화가 가능함이 이해될 것이다.
본 발명의 반도체제조장치 및 제조방법에 따르면, 반도체기판은 냉각용매체가스의 도입에 수반하는 파티클들의 발생을 억제하면서 효과적으로 냉각될 수 있으며, 파티클들로 인한 제품수율의 저하 및 반도체제조장치 가동률의 저하를 방지하는 데 탁월한 효과가 있다.

Claims (16)

  1. 그 내부를 청정한 상태로 유지하기 위하여 실질적으로 밀봉될 수 있는 처리실; 및
    상기 처리실 내에 배치되고 처리대상이 되는 반도체기판이 탑재되는 스테이지를 포함하며,
    상기 반도체제조장치는 상기 스테이지 상의 상기 반도체기판을 냉각하면서 상기 반도체기판에 소정의 처리를 수행하고,
    상기 스테이지는 열전도도가 높은 재료로 구성되고,
    상기 반도체제조장치는 상기 스테이지를 냉각하는 냉각용매체를 상기 처리실 외측에서만 유통시키는 냉각용매체통로를 포함하는 반도체제조장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스테이지는 다이아몬드로 구성되는 반도체제조장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 반도체기판이 탑재된 때 상기 반도체기판의 바로 밑에 있는 스테이지의 영역 내에 개구들을 갖는 흡인통로; 및
    상기 흡인통로에 접속되어 있고, 처리 중에 상기 처리실 내의 내압보다 낮은 압력까지 상기 흡인통로 내의 압력을 감소시킬 수 있는 흡인펌프를 더 포함하는 반도체제조장치.
  4. 그 내부를 청정한 상태로 유지하기 위하여 실질적으로 밀봉될 수 있는 처리실;
    상기 처리실 내에 배치되고 처리대상이 되는 반도체기판이 탑재되는 스테이지;
    상기 반도체기판이 탑재된 때 상기 반도체기판의 바로 밑에 있는 스테이지의 영역 내에 개구들을 가지며, 냉각용매체가스가 도입되는 냉각용매체가스통로;
    상기 반도체기판이 탑재된 때 상기 반도체기판의 바로 밑에 있는 상기 스테이지의 영역 내에 개구들을 갖는 제1배기통로; 및
    상기 제1배기통로에 접속되는 배기펌프를 포함하는 반도체제조장치.
  5. 제4항에 있어서, 제1배기통로의 개구들은 상기 반도체기판 바로 밑에 있는 상기 스테이지의 영역의 주변영역에서 개방되고, 상기 냉각용매체가스통로의 개구들은 상기 제1배기통로의 상기 개구들이 열리는 주변영역에 의해 둘러싸이는 중앙영역에서 개방되는 반도체제조장치.
  6. 그 내부를 청정한 상태로 유지하기 위하여 실질적으로 밀봉될 수 있는 처리실;
    상기 처리실 내에 배치되고 처리대상이 되는 반도체기판이 탑재되는 스테이지;
    상기 반도체기판이 탑재된 때 상기 반도체기판의 바로 밑에 있는 상기 스테이지의 영역 내에 개구들을 가지며, 냉각용매체가스가 도입되는 냉각용매체가스통로;
    상기 반도체기판이 탑재된 때 상기 반도체기판 바로 밑에 있는 상기 스테이지의 영역의 주변영역에 개구들을 갖는 제2배기통로; 및
    상기 제2배기통로에 접속되는 배기펌프를 포함하는 반도체제조장치.
  7. 그 내부를 청정한 상태로 유지하기 위하여 실질적으로 밀봉될 수 있는 처리실;
    상기 처리실 내에 배치되고 처리대상이 되는 반도체기판이 탑재되는 스테이지; 및
    상기 반도체기판이 탑재된 때 상기 반도체기판의 바로 밑에 있는 스테이지의 영역 내에 개구들을 가지며, 냉각용매체가스가 도입되는 냉각용매체가스통로를 포함하며,
    상기 스테이지의 윗면이 상기 반도체기판보다 작은 반도체제조장치.
  8. 그 내부를 청정한 상태로 유지하기 위하여 실질적으로 밀봉될 수 있는 처리실;
    상기 처리실 내에 배치되고 처리대상이 되는 반도체기판이 탑재되는 스테이지;
    상기 반도체기판이 탑재된 때 상기 반도체기판의 바로 밑에 있는 스테이지의영역 내에 개구들을 가지며, 냉각용매체가스가 도입되는 냉각용매체가스통로; 및
    상기 냉각용매체가스를 그 유속이 소정의 유속을 초과하지 않도록 도입하기 위한 도입제어수단을 포함하는 반도체제조장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 도입제어장치는 유속을 제어하는 반도체제조장치.
  10. 그 내부를 청정한 상태로 유지하기 위하여 실질적으로 밀봉될 수 있는 처리실;
    처리용가스를 상기 처리실에 도입하는 처리용가스도입수단;
    상기 처리용가스를 플라즈마로 변환하기 위한 전력을 공급하기 위하여 상기 처리실의 하부에 배치된 가공용하부전극 및 상기 가공용하부전극에 대향하게 처리실의 상부에 배치된 가공용상부전극;
    상기 가공용하부전극 위에 배치되고, 처리대상인 반도체기판이 탑재되는 스테이지;
    상기 반도체기판이 탑재된 때 상기 반도체기판의 바로 밑에 있는 상기 스테이지의 영역에 개구들을 가지며, 냉각용매체가스가 도입되는 냉각용매체가스통로; 및
    상기 반도체기판이 상기 스테이지 위에 탑재된 때 상기 반도체기판의 주변에 위치되고 직류전원에 접속되는 제거용전극을 포함하는 반도체제조장치.
  11. 제10항에 있어서, 음의 전압이 상기 제거용전극에 인가되는 반도체제조장치.
  12. 제10항에 있어서, 양의 전압이 상기 제거용전극에 인가되는 반도체제조장치.
  13. 제10항에 있어서, 음의 전압이 인가되는 제1제거용전극; 및
    양의 전압이 인가되는 제2제거용전극을 포함하는 반도체제조장치.
  14. 그 내부를 청정한 상태로 유지하기 위하여 실질적으로 밀봉될 수 있는 처리실; 및
    상기 처리실 내에 배치되고 처리대상이 되는 반도체기판이 탑재되는 스테이지를 포함하는 반도체제조장치를 사용하는 반도체제조방법에 있어서,
    반도체기판을 상기 스테이지 위에 탑재하기 전에 상기 반도체기판의 하부면을 경면연마가공하는 단계를 포함하는 반도체제조방법.
  15. 그 내부를 청정한 상태로 유지하기 위하여 실질적으로 밀봉될 수 있는 처리실; 및
    상기 처리실 내에 배치되고 처리대상이 되는 반도체기판이 탑재되는 스테이지를 포함하는 반도체제조장치를 사용하는 반도체제조방법에 있어서,
    상기 반도체기판이 스테이지에 탑재되기 전에 상기 스테이지를 세정하는 단계를 포함하는 반도체제조방법.
  16. 그 내부를 청정한 상태로 유지하기 위하여 실질적으로 밀봉될 수 있는 처리실; 및
    상기 처리실 내에 배치되고 처리대상이 되는 반도체기판이 탑재되는 스테이지를 포함하는 반도체제조장치를 사용하는 반도체제조방법에 있어서,
    상기 반도체기판이 스테이지에 탑재되기 전에 상기 반도체기판의 하부면을 세정하는 단계를 포함하는 반도체제조방법.
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