KR20060072200A - 반도체 소자 제조용 건식 식각 방법 - Google Patents
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Abstract
식각 공정 후의 디척킹 단계에서 챔버 내부의 먼지나 파티클을 배출함으로써, 공정 중단의 경우에도 파티클로 인한 패턴 쇼트의 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있는 반도체 소자 제조용 건식 식각 방법에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 건식 식각 방법은, 공정 조건을 세팅 포인트에 맞추는 스테빌라이제이션 단계; 공정 조건이 세팅 포인트에 맞추어지면 파워를 인가하여 플라즈마를 형성시킴으로써 대상막을 식각하는 단계; 및 설정된 공정 조건을 이용하여 챔버 내부의 먼지 및 파티클을 배출하는 디척킹 단계;를 포함하며, 상기한 디척킹 단계는 챔버 내부를 10∼20mTorr의 압력으로 유지하고, 400∼600W의 소스 파워와 2W 이하의 바이어스 파워를 인가하며, O2, Ar, N2, H2, He 중에서 선택된 어느 하나 또는 조합 가스를 40∼60sccm의 유량으로 주입하면서 5∼15초 동안 실시한다.
플라즈마, 건식, 식각, 파티클, 디척킹, dechucking,
Description
도 1은 종래 기술에 따른 건식 식각 방법에서 공정 진행이 중단된 웨이퍼의 파티클 분포도를 나타내는 도면이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 건식 식각 방법을 나타내는 공정 블록도이며,
도 3은 도 2의 건식 식각 방법에서 공정 진행이 중단된 웨이퍼의 파티클 분포도를 나타내는 도면이다.
본 발명은 반도체 소자 제조용 건식 식각 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마를 이용한 건식 식각 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제품을 생산하기 위해서는 매우 정밀한 반도체 제조 공정은 물론, 반도체 제조 공정을 수행하는 반도체 제조 설비를 필요로 한다.
이들 반도체 제조 설비는 크게 선행 반도체 제조 설비와 후속 반도체 제조 설비로 구분할 수 있는 바, 선행 반도체 제조 설비는 순수 실리콘 웨이퍼에 반도체 박막 패턴을 형성하기 위한 선행 공정인 포토레지스트 도포 공정-노광 공정-현상 공정을 복합적으로 수행하고, 후속 반도체 제조 설비는 웨이퍼에 패터닝된 포토레지스트 박막을 매개로 웨이퍼에 소정의 특성을 갖는 불순물을 주입하는 이온 주입 공정, 이미 형성된 반도체 박막을 식각하여 패터닝하는 식각 공정, 웨이퍼에 소정 박막을 부가하는 증착 공정, 미세 박막 회로 패턴을 연결하는 메탈 공정 등을 수행한다.
이 중에서, 식각 공정을 수행하는 반도체 제조 설비는 습식 식각 설비와 건식 식각 설비로 나눌 수 있으며, 건식 식각 설비로는 플라즈마 가스를 사용하는 플라즈마 처리장치가 있다.
통상적으로, 상기한 플라즈마 처리장치는 식각 챔버와, 식각 챔버 내부에 설치되어 플라즈마 가스를 생성하는데 필요한 소스 가스를 식각 챔버 내부로 공급하는 가스 공급 유닛과, 웨이퍼가 안착됨과 동시에 전극 역할을 하는 전극 유닛과, 가스 공급 유닛으로부터 공급된 소스 가스를 웨이퍼를 향해 균일하게 분사하는 가스 분배 수단을 포함한다.
이러한 구성의 플라즈마 처리장치를 이용한 종래의 건식 식각 방법은 가스 유량, 챔버 압력, 온도 등의 공정 조건을 세팅 포인트(setting point)에 맞추는 스테빌라이제이션(stabilization) 단계와, 공정 조건이 세팅 포인트에 맞추어지면 파워를 인가하여 플라즈마를 형성시킴으로써 대상막을 식각하는 단계로 이루어진다.
상기한 방법에 따라 건식 식각을 실시할 때, 장비 트러블 또는 서브 모듈의 트러블에 의해 공정 진행이 갑자기 중단될 경우에는 도 1에 도시한 바와 같이 식각 챔버 내부의 파티클이 웨이퍼에 낙하하여 패턴 쇼트를 유발하게 되는 문제점이 있다. 더욱이, 상기 파티클로 인한 문제는 반도체 가공 기술의 발전으로 패턴이 더욱 미세화됨에 따라 더욱 크게 대두된다.
이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 식각 공정 후의 디척킹 단계에서 챔버 내부의 먼지나 파티클을 배출함으로써, 공정 중단의 경우에도 파티클로 인한 패턴 쇼트의 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있는 반도체 소자 제조용 건식 식각 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
공정 조건을 세팅 포인트에 맞추는 스테빌라이제이션 단계;
공정 조건이 세팅 포인트에 맞추어지면 파워를 인가하여 플라즈마를 형성시킴으로써 대상막을 식각하는 단계; 및
설정된 공정 조건을 이용하여 챔버 내부의 먼지 및 파티클을 배출하는 디척킹 단계;
를 포함하는 반도체 소자 제조용 건식 식각 방법을 제공한다.
상기한 디척킹 단계는 챔버 내부를 10∼20mTorr의 압력으로 유지하고, 400∼600W의 소스 파워와 2W 이하의 바이어스 파워를 인가하며, O2, Ar, N2, H2, He 중에서 선택된 어느 하나 또는 조합 가스를 40∼60sccm의 유량으로 주입하면서 5∼15초 동안 실시한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 건식 식각 방법의 공정 블록도를 도시한 것이고, 도 3은 도 2의 건식 식각 방법에 있어서, 공정 진행이 중단된 웨이퍼의 파티클 분포도를 측정한 도면이다.
건식 식각 공정을 수행하는 식각 장치는 크게 식각 챔버, 전극 유닛, 가스 공급 유닛 및 가스 분배 수단을 포함한다.
보다 구체적으로, 식각 챔버는 소정의 면적을 가지며, 외부에 대하여 밀봉된 챔버로, 실제 식각 공정은 이 식각 챔버의 내부에서 수행되며, 이 챔버는 접지되어 있다.
상기 식각 챔버의 소정 위치에는 가스 공급 배관의 일측 단부가 식각 챔버의 외부 및 내부를 연통하도록 설치되며, 가스 공급 배관의 타측 단부에는 플라즈마화 되기 쉬운 소스 가스를 식각 챔버 내부로 공급하는 가스 공급 유닛이 설치된다.
그리고, 가스 공급 배관중 식각 챔버의 내부에 위치한 단부에는 가스 분배 수단이 설치된다. 상기 가스 분배 수단은 몸체 및 이 몸체에 조립되는 가스 분배판으로 구성된다. 상기 몸체는 챔버에 설치되어 가스 분배판을 지지하며, 가스 분배판은 복수개의 가스 분배 홀들을 구비하는 원판형상으로 이루어진다.
그리고, 전극 유닛은 웨이퍼를 안착하며 고주파 전원으로부터 고주파 바이어스 전력을 공급받는 캐소드를 포함한다.
이러한 구성의 건식 식각 장치를 이용한 본 발명의 실시예에 따른 건식 식각 방법은 도 2에 도시한 바와 같이 스테빌라이제이션 단계와 식각 단계 및 디척킹 단계를 포함한다.
상기 스테빌라이제이션 단계는 가스 유량, 챔버 압력, 온도 등의 공정 조건을 세팅 포인트에 맞추는 단계를 말하고, 식각 단계는 공정 조건이 세팅 포인트에 맞추어지면 파워를 인가하여 플라즈마를 형성시킴으로써 대상막을 식각하는 단계를 말한다.
그리고, 디척킹 단계는 식각 완료 후 챔버 내부의 먼지 및 파티클을 배출하는 단계를 말하는데, 상기한 디척킹 단계에서는 플라즈마를 이용하여 먼지 및 파티클을 배출한다.
보다 구체적으로, 상기한 디척킹 단계는 챔버 내부를 10∼20mTorr의 압력으로 유지하고, 400∼600W의 소스 파워와 2W 이하의 바이어스 파워를 인가하며, O2, Ar, N2, H2, He 중에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 조합 가스를 40∼60sccm의 유량으로 주입하면서 5∼15초 동안 실시한다.
이때, 상기한 디척킹 가스로는 O2를 사용하는 것이 바람직한데, 그 이유는 먼지, 파티클 또는 웨이퍼의 차지(charge) 상태를 제거하는 효과가 가장 크기 때문이다. 그리고, 상기 파워의 경우, 위에서 언급한 바와 같이 바이어스 파워 대비 소스 파워를 상당히 큰 비율로 설정하는 것이 바람직하다.
이러한 구성에 의하면, 챔버 내부의 먼지 또는 파티클이 디척킹 단계에서 효 과적으로 배출되므로, 공정 중단의 경우에도 상기 먼지 또는 파티클로 인한 패턴 쇼트의 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 3은 공정 진행이 중단된 웨이퍼의 파티클 분포도를 측정한 도면으로, 특히, AMAT 장비의 DPS-poly etcher에서 15mTorr의 챔버 압력, 50sccm의 O2, 500W의 소스 파워, 1W의 바이어스 파워에서 10초 동안 디척킹을 실시한 후에 공정 진행이 중단된 경우이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 디척킹 단계를 포함하는 건식 식각 방법은 공정 중단의 경우에도 웨이퍼의 표면에 먼지 또는 파티클이 낙하하지 않는 것을 알 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예로 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
이상 설명한 바와 같은 본 발명은 식각 완료 후에 진행하는 디척킹 단계에서 챔버 내부의 먼지 또는 파티클을 제거한다.
따라서, 장비 트러블 또는 기타 모듈의 트러블에 의하여 공정 진행이 갑자기 중단되더라도 상기 챔버 내부에 먼지 또는 파티클이 제거된 상태이므로, 먼지 또는 파티클로 인한 패턴 쇼트 등의 문제가 발생되는 것을 방지할 수 있으며, 이로 인해 수율 및 품질 향상이 가능하고, 생산성이 증가되는 효과가 있다.
Claims (4)
- 공정 조건을 세팅 포인트에 맞추는 스테빌라이제이션 단계;공정 조건이 세팅 포인트에 맞추어지면 파워를 인가하여 플라즈마를 형성시킴으로써 대상막을 식각하는 단계; 및설정된 공정 조건을 이용하여 챔버 내부의 먼지 및 파티클을 배출하는 디척킹 단계;를 포함하는 반도체 소자 제조용 건식 식각 방법.
- 제 1항에 있어서,상기한 디척킹 단계는 챔버 내부를 10∼20mTorr의 압력으로 유지하고, 400∼600W의 소스 파워와 2W 이하의 바이어스 파워를 인가하여 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 건식 식각 방법.
- 제 2항에 있어서,상기한 디척킹 단계는 챔버 내부를 15mTorr의 압력으로 유지하고, 500W의 소스 파워와 1W의 바이어스 파워를 인가하여 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 건식 식각 방법.
- 제 2항 또는 제 3항에 있어서,상기한 디척킹 단계는 O2, Ar, N2, H2, He 중에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 조합 가스를 40∼60sccm의 유량으로 주입하면서 5∼15초 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 건식 식각 방법.
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