KR20060003420A - 샤워 헤드 홀 세정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공정 챔버 내측 상부에 설치되어 공정 챔버 내부로 반응 가스를 공급하는 반도체 소자 제조 장치의 샤워 헤드 홀 내부를 세정하는 방법에 관한 것으로, 챔버의 해체 없이 자체적으로 샤워 헤드 홀 내부를 세정하기 위하여 세정 가스를 샤워 헤드 홀 내부로 인입하여 샤워 헤드 홀 내부에 형성된 박막을 식각(etching)하는 단계와 상기 세정 가스에 의해 상기 샤워 헤드 홀 내부 박막을 식각하는 단계 후에, 상기 샤워 헤드 홀 내부로 불활성 가스를 인입하여 상기 샤워 헤드 홀 내부에 잔류하고 있는 세정 가스를 퍼지(purge)하는 단계를 포함하는 샤워 헤드 홀 내부를 세정하는 방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 샤워 헤드를 해체하지 않고도 챔버 내에서 자체적으로 샤워 헤드 홀 내부의 세정을 진행함으로써 설비의 로스 타임(loss time)을 줄이면서도 웨이퍼의 수율(yield)을 향상시킬 수 있다.

챔버, 샤워 헤드 홀, 식각, 퍼지

Description

샤워 헤드 홀 세정 방법{ Shower head hole clean method }

도 1은 본 발명을 실시하기 위한 장치인 가스 저장 장치가 연결된 공정 챔버(chamber)의 단면도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 샤워 헤드 홀 내부에서의 세정이 진행되는 과정을 나타낸 도 1의 일부를 확대한 모식도이다.

도 3은 본 발명에 따른 샤워 헤드 홀 세정 방법을 나타낸 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

1:샤워 헤드 홀 2:챔버

3:샤워 헤드 4, 7:가스 밸브

5, 8:가스관 6:세정 가스 저장 장치

9:불활성 가스 저장 장치

A:샤워 헤드 홀의 확대도

S1:세정 가스에 의한 식각 단계

S2:불활성 가스에 의한 퍼지 단계

본 발명은 반도체 소자 제조장치의 샤워헤드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공정 챔버 내측 상부에 설치되어 공정 챔버 내부로 반응 가스를 공급하는 반도체 소자 제조 장치의 샤워 헤드 홀 세정 방법에 관한 것이다.

본 발명에서 "챔버"는 반도체 제조 공정중의 유전막 생성 공정에서 막질을 증착시키는 장치중 상기 유전막 생성 공정이 이루어지는 장소를 뜻하고, "샤워 헤드"는 유전막 생성 공정에 필요한 가스 및 기화된 케미칼(chemical)이 웨이퍼 전면에 균일하게 증착되도록 분사시켜주는 가스 공급 블록(gas feeding block)을 말한다.

통상 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘 웨이퍼 상에 소정의 막을 형성하고, 상기의 막을 전기적 특성을 갖는 패턴으로 형성함으로써 제조된다.

최근에는 각종 소자의 경량화, 소형화, 박막화의 추세에 따라 반도체 소자의 크기 축소가 가속화되었고, 이를 위해 반도체 소자의 구성 물질을 박막의 형태로 증착하는 박막 증착 기술이 개발되어 ULSI(Ultra Large Scale Integration)등과 같은 초고밀도 집적회로의 제작이 가능하게 되었다.

이러한 반도체 소자의 제조 공정은 극 미세 기술로 불순물 입자가 조금만 있어도 소자의 성능이나 수율에 큰 영향을 받기 때문에, 제조과정에서 원치 않는 불순물이나 입자를 제거하여, 공정 챔버 내에서 막 증착등의 반도체 제조 공정을 수 행한다.

그러나, 예를 들어, 원자층 증착(atomic layer deposition, 이하 "ALD"라 한다)방식의 경우에, Al₂O₃ 막질은 ALD방식으로 트리메틸 알루미늄(Al(CH₃ )₃, "TMA")과 O₃가 교대로 반복하여 증착되어지고, 상기의 ALD방식에서 짧은 주기의 반복적인 밸브 동작으로 인해 니켈(Ni)을 주성분으로 하는 인코넬(inconel)재질로 제조된 샤워 헤드의 홀 내부에도 막질이 형성된다. 상기 샤워 헤드를 일정 주기 이상 사용하게 되면 홀 내부에 형성된 막질이 박리됨으로써 웨이퍼에 파티클(particle)을 발생시키게 되고, 이는 공정 진행중의 웨이퍼의 디펙트(defect)요인이 되므로 수율(yield)이 감소하게 된다.

이러한 디펙트 요인의 감소를 위하여 일정 주기 이상 공정이 진행된 후, 샤워 헤드를 해체하여 홀 내부의 세정을 진행하게 된다. 그러나, 샤워 헤드를 해체하려면 챔버(chamber)의 온도 강하, 챔버의 각 부분을 해체, 누설 검증 (leak inspection), 챔버의 분위기 조성 등으로 설비에 로스 타임(loss time)이 발생하는 문제점이 있다.

결국 이러한 홀 내부 세정을 위한 공정 관리로 인해 발생하는 설비의 로스 타임은 반도체 장치의 생산성을 저하시키는 요인으로 작용하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 샤워 헤드를 전혀 해체하지 않고도 챔버 내에서 자체적으로 세정을 진행시키도 록 함으로써, 웨이퍼의 수율을 향상시키고 설비의 로스 타임을 줄일 수 있는 샤워 헤드 홀 세정 방법을 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 상단이 가스 인입구에 연결되고 하단에 가스 분출구가 형성된 공정 챔버 내의 샤워 헤드의 홀 내부로 세정 가스를 인입하여 상기 세정 가스에 의한 화학적 반응으로 샤워 헤드 홀 내부에 형성된 박막을 식각(etching)하는 단계와 상기 세정 가스에 의해 상기 샤워 헤드 홀 내부 박막을 식각하는 단계 후에, 상기 샤워 헤드 홀 내부로 불활성 가스를 인입하여 상기 샤워 헤드 홀 내부에 잔류하고 있는 세정 가스를 퍼지(purge)하는 단계를 포함하는 샤워 헤드 홀 세정 방법을 제공한다.

이때, 상기의 세정 가스는 HF계열의 가스인 것이 바람직하며, NH₄OH 계열의 가스를 이용하여 세정을 진행시킬 수도 있다. 또한, 상기 퍼지 단계에서의 불활성 가스는 Ar 가스, He 가스등을 이용하여 잔류 세정 가스를 퍼지하는 것이 바람직하다.

이하 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 샤워 헤드 홀 내부를 세정하는 방법을 구현하는 장치로는 일반적인 ALD 반응장치를 사용하는데, 가스 저장 장치와 연결된 공정 챔버(chamber)를 포함하는 반응 장치가 도 1에 개시되어 있다. 도 1을 참조하면, 상기 반응 장치는 박막증착이 일어나는 반응 용기인 공정 챔버(2)와, 상기 챔버(2)에 인입되는 세 정 가스를 저장하는 세정 가스 저장 장치(6)와, 잔류 세정 가스를 퍼지하는 퍼지용 가스 저장 장치(9)를 포함하며, 상기 세정 가스 저장 장치(6)로부터 챔버(2)내로 인입되는 세정 가스의 양을 조절할 수 있는 밸브(4) 및 상기 퍼지용 가스 저장 장치(9)로부터 챔버(2)내로 인입되는 퍼지용 불활성 가스의 양을 조절할 수 있는 밸브(7)를 구비하고 있다. 또한, 챔버(2) 내에는 가스 및 기화된 케미칼(chemical)을 웨이퍼 전면에 증착시키기 위한 샤워 헤드(3)가 위치한다.

도 2는 도 1의 일부(A)를 확대하여 샤워 헤드 홀(1) 내부에서의 세정이 진행되는 과정을 나타낸 것이다.

본 발명의 샤워 헤드의 홀 내부를 세정하는 방법에 따르면, 밸브(4)를 조절하여 샤워 헤드(3) 내부로 인입된 세정 가스와 샤워 헤드 홀(1) 내부에 형성된 막질이 서로 화학 반응을 일으킴으로써 샤워 헤드 홀 내부에 형성된 막질을 식각(etching)하는 단계를 포함한다. 또한, 세정 가스를 이용한 식각 후에는 통상의 유전막 생성 프로세스를 행하기 전에 샤워 헤드 홀 내부의 잔류 세정 가스를 충분히 퍼지(치환 제거)하기 위해 상기 샤워 헤드 홀 내부로 불활성 가스를 인입하여 상기 샤워 헤드 홀 내부에 잔류하고 있는 세정 가스를 퍼지(purge)하는 단계를 포함한다. 한편, 상기의 식각(etching)하는 단계와 퍼지(purge)하는 단계를 순차적으로 진행하는 것을 하나의 세정 주기로 하여, 상기 세정 주기를 수차례 반복함으로써 샤워 헤드 홀 내부에 증착된 박막을 효과적으로 제거할 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예는 이해를 돕기 위해 ALD방식과 같은 특정예를 제시하였지만, 이는 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것이 아니다. 본 발명은 공정 챔버, 샤워 헤드를 구비하여 박막 증착을 행할 수 있는 방식의 경우라면, 특허청구범위로 한정되는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 변형이 가능하다는 것은 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 샤워 헤드를 해체하지 않고도 챔버 내에서 자체적으로 샤워 헤드 홀 내부의 세정을 진행함으로써 로스 타임(loss time)을 줄이면서도 웨이퍼의 수율을 향상시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 상단이 가스 인입구에 연결되고 하단에 가스 분출구가 형성된 공정 챔버 내의 샤워 헤드의 홀 내부를 세정하는 방법으로서,

   세정 가스를 샤워 헤드 홀 내부로 인입하여 상기 세정 가스에 의한 화학적 반응으로 샤워 헤드 홀 내부에 형성된 박막을 식각(etching)하는 단계;및

   상기 세정 가스에 의해 상기 샤워 헤드 홀 내부 박막을 식각하는 단계 후에, 상기 샤워 헤드 홀 내부로 불활성 가스를 인입하여 상기 샤워 헤드 홀 내부에 잔류하고 있는 세정 가스를 퍼지(purge)하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 샤워 헤드 홀 세정 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 세정 가스는 HF 가스 또는 NH₄OH 가스인 것을 특징으로 하는 샤워 헤드 홀 세정 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 불활성 가스는 Ar 가스 또는 He 가스인 것을 특징으로 하는 샤워 헤드 홀 세정 방법.

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