KR20050062916A - Esc of hdp cvd chamber - Google Patents

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Abstract

본 발명은 코일을 내장시킴으로써 웨이퍼 전면이 고른 온도 분포를 가지면서 가열될 수 있고, 온도의 제어도 가능하도록 개선시킨 고밀도 플라즈마 화학기상증착 챔버의 정전척을 개시한다.The present invention discloses an electrostatic chuck of a high density plasma chemical vapor deposition chamber in which a wafer front surface can be heated with an even temperature distribution and an improved temperature control is also possible by embedding a coil.

본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 화학기상증착 챔버의 정전척은, 본체를 이루는 상판과 하판 사이에 코일이 삽입됨으로써 공정 진행을 위하여 상기 본체에 파워가 인가되면 상기 파워에 의하여 상기 코일이 발열됨으로써 상기 상판 상의 웨이퍼가 가열된다.In the electrostatic chuck of the high density plasma chemical vapor deposition chamber according to the present invention, when a coil is inserted between the upper plate and the lower plate constituting the main body, when the power is applied to the main body for the process to proceed, the coil is heated by the power and thus the upper plate on the upper plate. The wafer is heated.

Description

고밀도 플라즈마 화학기상증착 챔버의 정전척{ESC of HDP CVD chamber}Electrostatic chuck of high density plasma chemical vapor deposition chamber {ESC of HDP CVD chamber}

본 발명은 고밀도 플라즈마 화학기상증착 챔버에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 코일을 내장시킴으로써 웨이퍼 전면이 고른 온도 분포를 가지면서 가열될 수 있고, 온도의 제어도 가능하도록 개선시킨 고밀도 플라즈마 화학기상증착 챔버의 정전척에 관한 것이다.The present invention relates to a high-density plasma chemical vapor deposition chamber, and more particularly, to a high density plasma chemical vapor deposition chamber which can be heated to have an even temperature distribution and an temperature control by embedding a coil. It's about an electrostatic chuck.

고밀도 플라즈마 화학기상증착(HDP CVD) 챔버는 절연막 등과 같이 웨이퍼 상에 박막을 증착하기 위하여 수행되는 공정이며, 상기 고밀도 플라즈마 화학기상증착 챔버는 도 1과 같은 구성을 갖는 챔버에서 수행된다. A high density plasma chemical vapor deposition (HDP CVD) chamber is a process performed to deposit a thin film on a wafer such as an insulating film, and the like, and the high density plasma chemical vapor deposition chamber is performed in a chamber having the configuration as shown in FIG. 1.

도 1을 참조하면, 챔버(10)의 내부에는 반구형 인덕션 코일(12)이 외벽에 설치된 세라믹 돔(14)이 구성되고, 세라믹 돔(14)의 하부에는 반응 가스를 분사하는 가스 인젝터(16)가 구성된다.Referring to FIG. 1, a ceramic dome 14 having a hemispherical induction coil 12 disposed on an outer wall of the chamber 10 is configured, and a gas injector 16 that injects a reactive gas into a lower portion of the ceramic dome 14. Is composed.

그리고, 세라믹 돔(14)의 저면에는 정전척(18)이 설치되며, 챔버의 하부에는 게이트 밸브(20)를 통하여 터보 펌프(22)가 설치된다.In addition, an electrostatic chuck 18 is installed at the bottom of the ceramic dome 14, and a turbo pump 22 is installed at the lower portion of the chamber through the gate valve 20.

따라서, 반구형 인턱션 코일(12)에 의하여 세라믹 돔(14) 내부가 공정을 진행하기 적정한 온도로 가열되며, 반응을 위한 가스들이 가스 인젝터(16)에서 분사됨으로써 정전척(18) 상에 로딩된 웨이퍼에 박막을 화학기상증착한다. 이때 챔버(10) 내부는 저압상태가 유지되어야 하며, 저압은 터보 펌프(22)에 의하여 제공된다.Accordingly, the ceramic dome 14 is heated to a temperature suitable for the process by the hemispherical induction coil 12, and gases for reaction are injected onto the electrostatic chuck 18 by being injected from the gas injector 16. Chemical vapor deposition of a thin film on the wafer. At this time, the inside of the chamber 10 should be maintained in a low pressure state, the low pressure is provided by the turbo pump (22).

상기한 구성에서 정전척(ESC)(18)은 정전력에 의하여 웨이퍼를 고정시키는 것으로써 웨이퍼가 투입되기 전에는 리프트 핀(미도시)이 하강된 위치에 있으며 웨이퍼가 투입되면 공정을 진행하기 위한 위치로 리프트 핀이 상승된다.In the above configuration, the electrostatic chuck (ESC) 18 fixes the wafer by electrostatic power, so that the lift pin (not shown) is in the lowered position before the wafer is inserted, and the position for the process when the wafer is inserted. The lift pin is raised.

종래의 정전척(18)은 도 2 및 도 3과 같은 다양한 형태로 실용화된 바 있다.The conventional electrostatic chuck 18 has been put into practical use in various forms as shown in FIGS. 2 and 3.

도 2의 정전척(18)은 리프트 핀(도시되지 않음)이 출입되게 관통된 홀(24)이 네 개 형성되어 있고, 주연부에 냉각 가스를 순환시키기 위한 원형의 홈이 형성되어 있다. 그리고, 공정 진행을 위하여 고주파 전원(26)과 소스 파워(28)가 정전척(18)에 인가되며, 그리고, 고주파 필터(30)가 구성되어 고주파가 소스 파워(28)로 유입되는 것을 차단한다.The electrostatic chuck 18 of FIG. 2 is formed with four holes 24 through which lift pins (not shown) pass in and out, and a circular groove is formed in the periphery to circulate the cooling gas. In addition, the high frequency power source 26 and the source power 28 are applied to the electrostatic chuck 18 for the process to proceed, and the high frequency filter 30 is configured to block the high frequency from entering the source power 28. .

이와 다르게, 도 3의 정전척(18)은 리프트 핀(도시되지 않음)이 출입되게 관통된 홀(24)이 네 개 형성되어 있고, 웨이퍼의 유무를 식별하기 위한 광센서(32)가 상면의 중앙에 설치되어 있다. 그리고, 웨이퍼와 정전척(18)의 접촉으로 인하여 발생가능한 파티클을 제거시키기 위하여 공급되는 가스를 순환시키는 별 모양의 홈이 형성되어 있다. 또한, 공정 진행을 위하여 고주파 전원(26), 소스 파워(28), 및 역바이어스 파워(34)가 정전척(18)에 인가되며, 그리고, 고주파 필터(30, 36)가 구성되어 고주파가 소스 파워(28)와 역바이어스 파워(34)로 유입되는 것을 차단한다. Alternatively, the electrostatic chuck 18 of FIG. 3 has four holes 24 through which lift pins (not shown) pass in and out, and an optical sensor 32 for identifying the presence or absence of a wafer has an upper surface. It is installed in the center. In addition, a star-shaped groove is formed to circulate the gas supplied to remove particles that may be generated due to the contact between the wafer and the electrostatic chuck 18. In addition, a high frequency power source 26, a source power 28, and a reverse bias power 34 are applied to the electrostatic chuck 18 to process the process, and the high frequency filters 30 and 36 are configured to generate a high frequency source. It blocks the flow of power 28 and reverse bias power 34.

상기한 바와 같이 구성되는 진공 척(18) 상의 웨이퍼의 온도는 증착시에 사용하는 소스 파워(및 바이어스 파워)에 의하여 결정된다.The temperature of the wafer on the vacuum chuck 18 constructed as described above is determined by the source power (and bias power) used during deposition.

고밀도 플라즈마 화학기상증착 공정에서 효과적으로 증착을 진행하기 위해서는 웨이퍼의 온도가 전면에 걸쳐서 균일해야한다. 그러나 상기와 같이 소스 파워(및 바이어스 파워)에 의하여 웨이퍼의 온도가 결정되며, 일반적으로 바이어스 파워는 웨이퍼의 센터부가 더 크기 때문에, 종래의 방식으로는 온도의 균일도가 보장되지 않는 문제점이 있다.In order to effectively deposit in a high density plasma chemical vapor deposition process, the wafer temperature must be uniform across the entire surface. However, as described above, the temperature of the wafer is determined by the source power (and the bias power), and in general, since the bias power is larger in the center portion of the wafer, there is a problem that temperature uniformity is not guaranteed in the conventional manner.

또한, 갭필(Gap-Fill) 공정에 있어서 증착되는 박막의 유동성을 보장하기 위하여 웨이퍼가 고온으로 가열되어야 하나, 종래의 진공척을 이용한 고밀도 플라즈마 화학기상증착 챔버는 웨이퍼를 충분히 가열시키지 못하여 갭필 특성이 저하되는 문제점이 있다. In addition, in order to ensure the fluidity of the deposited thin film in the gap fill process, the wafer must be heated to a high temperature. However, the conventional high density plasma chemical vapor deposition chamber using a vacuum chuck does not sufficiently heat the wafer so that the gap fill characteristics are poor. There is a problem of deterioration.

또한, 갭필시에 전기적 특성을 향상시키기 위한 방법으로 적용하는 나이트라이드 박막을 형성할 때 발생되는 결함을 제거하기 위하여 나이트라이드 박막을 증착하기 전에 웨이퍼를 충분히 가열시켜야 한다. 그러나, 종래의 정전척을 구비하는 고밀도 플라즈마 화학기상증착 챔버는 원하는 온도로 가열하는데 상당한 시간이 소요되는 문제점이 있다.In addition, the wafer must be sufficiently heated before the deposition of the nitride thin film to remove defects generated when forming the nitride thin film which is applied as a method for improving the electrical properties during gap fill. However, the conventional high density plasma chemical vapor deposition chamber having an electrostatic chuck has a problem that it takes a considerable time to heat to the desired temperature.

본 발명의 목적은 정전척을 개선시켜 웨이퍼가 균일한 온도로 가열될 수 있도록 하고, 그에 따라 갭필 특성을 향상시키며, 웨이퍼를 가열하는데 소요되는 시간을 단축시킴에 있다.An object of the present invention is to improve the electrostatic chuck so that the wafer can be heated to a uniform temperature, thereby improving the gap fill characteristics, and shortening the time required to heat the wafer.

본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 화학기상증착 챔버의 정전척은, 본체를 이루는 상판과 하판 사이에 코일이 삽입됨으로써 공정 진행을 위하여 상기 본체에 파워가 인가되면 상기 파워에 의하여 상기 코일이 발열됨으로써 상기 상판 상의 웨이퍼가 가열된다.In the electrostatic chuck of the high density plasma chemical vapor deposition chamber according to the present invention, when a coil is inserted between the upper plate and the lower plate constituting the main body, when the power is applied to the main body for the process to proceed, the coil is heated by the power and thus the upper plate on the upper plate. The wafer is heated.

여기에서, 코일은 별도의 전원을 더 공급받도록 구성될 수 있다.Here, the coil may be configured to further receive a separate power.

그리고, 코일은 공정 온도보다 약 5℃ 내지 50℃ 더 높은 온도로 가열되게 구성되되, 상기 웨이퍼를 400℃ 내지 900℃ 범위로 가열되게 구성됨이 바람직하다.And, the coil is configured to be heated to a temperature of about 5 ℃ to 50 ℃ higher than the process temperature, it is preferred that the wafer is configured to be heated in the range of 400 ℃ to 900 ℃.

이하, 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 화학기상증착 챔버의 정전척에 대한 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the electrostatic chuck of the high density plasma chemical vapor deposition chamber according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 정전척에 코일을 삽입시켜서 정전척의 상부에 고정되는 웨이퍼를 전면에 걸쳐서 효과적으로 가열시키기 위한 구성을 갖는다.The present invention has a configuration for effectively heating a wafer fixed to the top of the electrostatic chuck over the entire surface by inserting a coil into the electrostatic chuck.

제 1 실시예는 도 4와 같이 구성될 수 있따.The first embodiment may be configured as shown in FIG.

즉, 정전척(40)은 상판과 하판이 결합된 구성을 가지며, 정전척(40)에는 웨이퍼의 로딩 및 언로딩 시점에 웨이퍼를 지지하는 리프트 핀(도시되지 않음)이 출입되는 네 개의 관통구(42)가 형성된다. 그리고, 정전척(40)의 상면의 주연부에는 고정된 웨이퍼의 냉각을 위하여 주입되는 헬륨과 같은 가스를 순환시키기 위한 별도의 홈이 형성된다. 순환되는 가스는 웨이퍼와 정전척(40)의 접촉으로 인하여 발생가능한 파티클을 제거하기 위한 용도로 이용된다.That is, the electrostatic chuck 40 has a configuration in which an upper plate and a lower plate are coupled, and four through holes through which the lift pins (not shown) which support the wafer at the loading and unloading time of the wafer enter and exit the electrostatic chuck 40. 42 is formed. In addition, a separate groove is formed at a peripheral portion of the upper surface of the electrostatic chuck 40 to circulate a gas such as helium that is injected for cooling the fixed wafer. The circulated gas is used to remove particles that may be generated due to the contact between the wafer and the electrostatic chuck 40.

그리고, 정전척(40)의 상판과 하판이 결합된 사이에는 코일(44)이 전면에 걸쳐서 고르게 분포될 수 있도록 삽입 설치된다.And, between the upper plate and the lower plate of the electrostatic chuck 40 is coupled so that the coil 44 is evenly distributed over the entire surface.

또한, 공정 진행을 위하여 고주파 전원(46)과 소스 파워(48)이 정전척(40)에 인가되며, 고주파 필터(50)가 구성되어 고주파가 소스 파워(48)로 유입되는 것을 차단한다.In addition, a high frequency power source 46 and a source power 48 are applied to the electrostatic chuck 40 to proceed with the process, and a high frequency filter 50 is configured to block high frequency from entering the source power 48.

또한, 제 2 실시예는 도 5와 같이 구성될 수 있다.In addition, the second embodiment may be configured as shown in FIG.

즉, 정전척(52)은 상판과 하판이 결합된 구성을 가지며, 정전척(52)에는 웨이퍼의 로딩 및 언로딩 시점에 웨이퍼를 지지하는 리프트 핀(도시되지 않음)이 출입되는 네 개의 관통구(56)가 형성되고, 정전척(52) 상면의 중앙에는 웨이퍼의 유무를 감지하는 센서(54)가 설치된다.That is, the electrostatic chuck 52 has a configuration in which the upper plate and the lower plate are coupled, and four through-holes to which the lift pin (not shown) which supports the wafer at the time of loading and unloading the wafer enter and exit the electrostatic chuck 52. A 56 is formed, and a sensor 54 for detecting the presence or absence of a wafer is provided at the center of the upper surface of the electrostatic chuck 52.

그리고, 정전척(52)의 상판과 하판이 결합된 사이에는 코일(58)이 전면에 걸쳐서 고르게 분포될 수 있도록 삽입 설치된다. 공정 진행을 위하여 고주파 전원(60), 소스 파워(62) 및 역바이어스 파워(66)이 정전척(52)에 인가되며, 고주파 필터(64, 68)가 구성되어 고주파가 소스 파워(62) 및 역바이어스 파워(66)로 유입되는 것을 차단한다. In addition, the coil 58 is inserted between the upper plate and the lower plate of the electrostatic chuck 52 so as to be evenly distributed over the entire surface. The high frequency power source 60, the source power 62, and the reverse bias power 66 are applied to the electrostatic chuck 52, and the high frequency filters 64 and 68 are configured to process the high frequency power. It blocks the flow into the reverse bias power 66.

상기한 도 4 및 도 5의 각 실시예에 있어서 코일(44, 58)은 별도의 전원을 더 공급받도록 구성됨으로써 온도 조절이 용이하도록 구성될 수 있다.4 and 5, the coils 44 and 58 may be configured to be further supplied with separate power to facilitate temperature control.

그리고, 코일(44, 58)은 고밀도 플라즈마 화학기상증착을 진행하기 위한 챔버 내부의 공정 온도보다 약 5℃ 내지 50℃ 더 높은 온도로 가열되게 조절됨이 바람직하며, 코일(44, 58)은 웨이퍼를 400℃ 내지 900℃ 범위로 가열되게 구성됨이 바람직하다.In addition, the coils 44 and 58 may be controlled to be heated to a temperature of about 5 ° C. to 50 ° C. higher than the process temperature inside the chamber for performing the high density plasma chemical vapor deposition, and the coils 44 and 58 may move the wafer. It is preferred that it is configured to be heated in the range of 400 ° C to 900 ° C.

상술한 바와 같이 구성됨으로써 본 발명에 따른 실시예들은 고밀도 플라즈마 화학기상증착 공정에서 효과적으로 증착을 진행하기 위해서는 웨이퍼의 온도가 전면에 걸쳐서 균일해야하는 특성을 만족시킨다. 코일(44, 58)은 외부 소스에 의하여 가열됨으로써 온도 조절이 용이하고 또한, 정전척 상부의 웨이퍼가 균일하게 가열될 수 되어서 상기 특성을 만족시킨다.By configuring as described above, embodiments according to the present invention satisfy the property that the temperature of the wafer should be uniform across the entire surface in order to proceed effectively in the high density plasma chemical vapor deposition process. The coils 44 and 58 are heated by an external source to facilitate temperature control, and the wafer on the top of the electrostatic chuck can be uniformly heated to satisfy the above characteristics.

또한, 본 발명에 따른 실시예들은 갭필(Gap-Fill) 공정에 있어서 증착되는 박막의 유동성을 보장하기 위하여 웨이퍼가 고온으로 가열되어야 하는 특성을 만족시킨다. In addition, embodiments according to the present invention satisfy the characteristics that the wafer must be heated to a high temperature in order to ensure the fluidity of the thin film deposited in the gap-fill process.

또한, 본 발명에 따른 실시예들은 갭필에 전기적 특성을 향상시키기 위한 방법으로 적용하는 나이트라이드 박막을 형성할 때 발생되는 결함을 제거하기 위하여 나이트라이드 박막을 증착하기 전에 웨이퍼를 가열시키는데 소요되는 시간이 단축될 수 있다.In addition, embodiments according to the present invention require a time required to heat the wafer prior to depositing the nitride thin film to remove defects generated when forming the nitride thin film applied to the gapfill as a method for improving electrical characteristics. Can be shortened.

특히, 본 실시예로 제시된 바와 같이 코일(44, 58)을 가열시키는 전원이 더 공급될 때는 효과적으로 웨이퍼 가열 온도와 시간이 조절될 수 있다.In particular, the wafer heating temperature and time can be effectively adjusted when power is further supplied to heat the coils 44 and 58 as presented in this embodiment.

따라서, 본 발명은 정전척에 코일을 삽입시켜 구성함으로써 고밀도 플라즈마 화학기상증착 공정을 진행하는 웨이퍼가 균일한 온도로 가열될 수 있으며, 그에 따라 갭필 특성이 향상되고, 웨이퍼를 가열하는데 소요되는 시간이 단축되는 효과가 있다.Therefore, in the present invention, by inserting a coil into the electrostatic chuck, the wafer undergoing a high density plasma chemical vapor deposition process can be heated to a uniform temperature, thereby improving the gapfill characteristics and the time required to heat the wafer. There is a shortening effect.

도 1은 일반적인 고밀도 플라즈마 화학기상 증착 챔버의 단면도1 is a cross-sectional view of a typical high density plasma chemical vapor deposition chamber.

도 2는 종래의 정전척을 나타내는 도면2 is a view showing a conventional electrostatic chuck

도 3는 종래의 다른 정전척을 나타내는 도면3 is a view showing another conventional electrostatic chuck

도 4는 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 화학기상증착 챔버의 정전척의 바람직한 실시예를 나타내는 도면4 shows a preferred embodiment of an electrostatic chuck of a high density plasma chemical vapor deposition chamber according to the present invention.

도 5는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 도면5 illustrates another embodiment of the present invention.

Claims (4)

본체를 이루는 상판과 하판 사이에 코일이 삽입됨으로써 공정 진행을 위하여 상기 본체에 파워가 인가되면 상기 파워에 의하여 상기 코일이 발열됨으로써 상기 상판 상의 웨이퍼가 가열됨을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마 화학기상증착 챔버의 정전척.When the coil is inserted between the upper plate and the lower plate constituting the main body, when the power is applied to the main body to proceed the process, the coil is heated by the power to heat the wafer on the upper plate, characterized in that the electrostatic discharge of the high-density plasma chemical vapor deposition chamber chuck. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 코일은 별도의 전원을 더 공급받도록 구성됨을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마 화학기상증착 챔버의 정전척.The coil is electrostatic chuck of the high density plasma chemical vapor deposition chamber, characterized in that configured to receive a separate power supply. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 코일은 공정 온도보다 약 5℃ 내지 50℃ 더 높은 온도로 가열되게 구성됨을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마 화학기상증착 챔버의 정전척.Wherein the coil is configured to be heated to a temperature of about 5 ° C. to 50 ° C. higher than the process temperature. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 코일은 상기 웨이퍼를 400℃ 내지 900℃ 범위로 가열되게 구성됨을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마 화학기상증착 챔버의 정전척.The coil is configured to heat the wafer in the range of 400 ° C. to 900 ° C. The electrostatic chuck of the high density plasma chemical vapor deposition chamber.
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