KR20080020753A - Contamination protecting method of processing gas injection nozzle - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 공정가스 공급노즐에 형성된 파티클을 나타낸다. 1 shows particles formed in a process gas supply nozzle.
도 2는 본 발명에 따른 공정가스 분사노즐의 오염 방지방법이 적용될 수 있는 반도체 디바이스 제조설비를 나타낸다.2 illustrates a semiconductor device manufacturing apparatus to which a method for preventing contamination of a process gas injection nozzle according to the present invention can be applied.
도 3a 내지 도 3d는 반도체 기판 상부에 형성된 자연 산화막 제거 과정을 나타낸다. 3A to 3D illustrate a process of removing a native oxide film formed on a semiconductor substrate.
도 4는 본 발명에 따른 공정가스 분사노즐의 오염 방지방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.4 is a flowchart illustrating a method for preventing contamination of a process gas injection nozzle according to the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
100: 프로세스 챔버 102: 척100: process chamber 102: chuck
104a, 104b: 공정가스 분사노즐104a, 104b: process gas injection nozzle
본 발명은 반도체 디바이스 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 디바이스를 제조하는 과정에서 발생된 파티클에 의해 공정가스 분사노즐이 오염되는 것을 방지할 수 있는 공정가스 공급노즐의 오염 방지방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for preventing contamination of a process gas supply nozzle which can prevent the process gas injection nozzle from being contaminated by particles generated in the process of manufacturing a semiconductor device. .
일반적으로 반도체 디바이스는 웨이퍼 표면 상부에 여러 가지 기능을 수행하는 박막을 증착하고 이를 패터닝하여 다양한 회로 기하구조를 형성함으로써 제조하게 된다. 이러한 반도체 디바이스를 제조하기 위한 단위 공정은, 반도체 기판 내부로 3B족(예컨대, B) 또는 5B(예컨대, P 또는 As)족의 불순물 이온을 주입하는 불순물 이온주입 공정, 반도체 기판 상에 절연성 또는 도전성의 물질막을 형성하는 박막 증착(deposition)공정, 상기 박막 증착 공정을 통해 형성된 물질막을 소정의 패턴으로 형성하는 식각 공정, 그리고 반도체 기판 상부에 층간절연막등을 증착한 후에 일괄적으로 연마하여 단차를 없애는 평탄화(CMP:Chemical Mechanical Polishing) 공정을 비롯하여 웨이퍼를 비롯한 프로세스 챔버 내부의 오염물질을 제거하기 위한 세정공정등으로 구분할 수 있다. 따라서, 반도체 디바이스를 제조하기 위해서는 상기와 같은 여러 단위 공정들을 선택적이고도 반복적으로 실시하게 되는데, 이러한 여러 단위 공정은 각각의 공정 조건을 만족시키는 프로세스 챔번 내부에서 실시하게 된다.In general, semiconductor devices are manufactured by depositing and patterning thin films that perform various functions on the wafer surface to form various circuit geometries. The unit process for manufacturing such a semiconductor device is an impurity ion implantation process for implanting impurity ions of Group 3B (e.g., B) or 5B (e.g., P or As) into the semiconductor substrate, insulating or conductive on the semiconductor substrate. A thin film deposition process for forming a material film of the material layer, an etching process for forming a material film formed through the thin film deposition process in a predetermined pattern, and an interlayer insulating film, etc. deposited on the semiconductor substrate, and then polished collectively to eliminate the step It can be classified into a chemical mechanical polishing (CMP) process and a cleaning process for removing contaminants in the process chamber including a wafer. Accordingly, in order to manufacture a semiconductor device, the above-described various unit processes are selectively and repeatedly performed, and the various unit processes are performed in a process chamber that satisfies respective process conditions.
한편, 상기와 같은 단위 공정을 실시하여 반도체 디바이스를 제조하는 과정에서 반도체 기판 상부에 자연 산화막이 형성된다. 따라서, 본 분야에서는 박막 증착 공정을 통해 형성된 물질막을 소정의 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정 이외에 반도체 기판 상부에 자연적으로 형성된 소위, 자연 산화막을 제거하기 위한 별도의 식각 공정을 실시하게 된다.On the other hand, a natural oxide film is formed on the semiconductor substrate in the process of manufacturing a semiconductor device by performing the above unit process. Therefore, in the present field, in addition to the etching process for forming the material film formed through the thin film deposition process in a predetermined pattern, a separate etching process for removing the so-called natural oxide film formed naturally on the semiconductor substrate is performed.
자연 산화막을 제거하기 위한 통상의 식각 공정을 살펴보면, 자연 산화막이 형성된 반도체 기판을 프로세스 챔버 내부로 투입한다. 이어서, 상기 프로세스 챔버 내부를 진공 분위기로 조성한 뒤, 수소 가스 라디칼(H*) 및 불화질소 가스(NF3)를 주입한다. Referring to a conventional etching process for removing a native oxide film, a semiconductor substrate on which a native oxide film is formed is introduced into a process chamber. Subsequently, after forming the inside of the process chamber in a vacuum atmosphere, hydrogen gas radical (H *) and nitrogen fluoride gas (NF 3 ) are injected.
그러면, 상기 수소 가스 라디칼(H*) 및 불화질소 가스가 서로 반응하여 NHxFy를 형성하게 된다(H* + NF3 → NHxFy). 이때, 상기 NHxFy는 상기 자연 산화막의 성분인 실리콘 산화막과의 반응성이 높음으로 인해, 반도체 기판 상부에 도달하여 상기 자연 산화막의 성분인 실리콘 산화막과 반응하여 반도체 기판 상부에 반응 생성물((NH4)2SiF6)을 형성하게 된다(NHxFy + SiO2 → (NH4)2SiF6 + H2O). Then, the hydrogen gas radical (H *) and the nitrogen fluoride gas react with each other to form NHxFy (H * + NF 3 → NHxFy). At this time, since the NHxFy has a high reactivity with the silicon oxide film which is a component of the natural oxide film, the NHxFy reaches the upper portion of the semiconductor substrate and reacts with the silicon oxide film which is a component of the natural oxide film to react with the reaction product (NH 4 ) 2 SiF 6 ) (NH x F y + SiO 2 → (NH 4 ) 2 SiF 6 + H 2 O).
그리고, 상기 반응 생성물((NH4)2SiF6)이 형성되어 있는 반도체 기판을 150℃ 이상으로 가열하게 되면, 상기 반응 생성물((NH4)2SiF6)은 NH3, HF, SiF4 성분으로 열분해된다((NH4)2SiF6 → NH3 + HF + SiF4). 그리고, 상기 NH3, HF, SiF4 성분이 증발됨으로써, 반도체 기판 상부의 자연 산화막이 말끔히 제거되는 것이다.When the semiconductor substrate on which the reaction product ((NH 4 ) 2 SiF 6 ) is formed is heated to 150 ° C. or higher, the reaction product ((NH 4 ) 2 SiF 6 ) is NH 3 , HF, and SiF 4 component. Pyrolysates ((NH 4 ) 2 SiF 6 → NH 3 + HF + SiF 4 ). As the NH 3 , HF, and SiF 4 components are evaporated, the natural oxide film on the semiconductor substrate is neatly removed.
그러나, 상기와 같은 과정을 거쳐 반도체 기판 상부의 자연 산화막을 제거함에 있어서, 상기 NH3, HF, SiF4 성분으로 인해 프로세스 챔버 내부로 공정가스를 공급하는 공정가스 분사노즐이 오염되는 문제점이 있다. 즉, 반도체 기판 상부의 상기 자연 산화막을 제거하기 위해 프로세스 챔버 내부로 수소 가스 라디칼(H*) 및 불화질소 가스(NF3)를 주입하게 되는데, 상기 가스 공급이 중단될 경우, 역압에 의해 상기 프로세스 챔버 내부에 존재하는 상기 NH3, HF, SiF4 가 상기 공정가스 분사노즐 내부로 유입된다. 그 결과, 상기 공정가스 분사노즐 내부에는 도 1에 도시된 것과 같은 파티클(10)이 존재하게 된다.However, in removing the natural oxide layer on the semiconductor substrate through the above process, there is a problem that the process gas injection nozzle for supplying the process gas into the process chamber due to the NH 3 , HF, SiF 4 components. That is, hydrogen gas radicals (H *) and nitrogen fluoride gases (NF 3 ) are injected into the process chamber to remove the natural oxide layer on the semiconductor substrate. When the gas supply is stopped, the process is operated by back pressure. The NH 3 , HF and SiF 4 present in the chamber flow into the process gas injection nozzle. As a result,
이처럼, 상기 공정가스 분사노즐 내부에 파티클이 형성될 경우, 파티클이 노즐 입구를 봉쇄하여 프로세스 챔버 내부로 일정량의 공정가스를 공급하는데 차질을 빚게 될 뿐만 아니라, 프로세스 챔버 내부로 공정가스를 주입하는 과정에서 파티클이 섞이게 되어 원활한 식각 공정을 진행할 수 없게 되는 문제점이 있다.As such, when particles are formed in the process gas injection nozzle, the particles block the inlet of the nozzles, thereby preventing the supply of a certain amount of process gas into the process chamber, and injecting the process gas into the process chamber. Particles are mixed in the problem that the smooth etching process cannot proceed.
또한, 이러한 파티클은 PM(Preventive Maintenance)시 실시되는 세정 공정을 통해서도 완전히 제거되지 않아 지속적인 파티클 소오스로서 작용하고 있으며, 공정가스 분사노즐의 수명을 단축시켜 생산 비용을 증가시키는 주요 원인이 되고 있다.In addition, these particles are not completely removed through the cleaning process performed during PM (Preventive Maintenance), thus acting as a continuous particle source, and are a major cause of shortening the life of process gas injection nozzles and increasing production costs.
상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 공정가스 분사노즐 내부로 파티클이 유입되는 것을 방지하기 위한 공정가스 분사노즐 오염 방지방법을 제공함에 있다.An object of the present invention for solving the conventional problems as described above is to provide a process gas injection nozzle contamination prevention method for preventing particles from being introduced into the process gas injection nozzle.
본 발명의 다른 목적은, 프로세스 챔버 내부로 파티클이 함유되지 않은 순수한 공정가스를 공급할 수 있도록 하는 공정가스 분사노즐 오염 방지방법을 제공함 에 있다.Another object of the present invention is to provide a process gas injection nozzle contamination prevention method for supplying pure process gas containing no particles into a process chamber.
본 발명의 다른 목적은, 공정가스 분사노즐 교체에 따른 생산 비용 증가를 최소화할 수 있도록 하는 공정가스 분사노즐 오염 방지방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a process gas injection nozzle contamination prevention method for minimizing an increase in production cost due to replacement of the process gas injection nozzle.
본 발명의 다른 목적은, 공정 로스 타임을 최소화하여 반도체 디바이스의 생산성 및 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있도록 하는 공정가스 분사노즐 오염 방지방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a process gas injection nozzle contamination prevention method which can minimize the process loss time to further improve the productivity and reliability of the semiconductor device.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공정가스 분사노즐 오염 방지방법은, 실리콘 산화막이 형성된 반도체 기판을 식각 설비의 프로세스 챔버 내부로 투입하는 단계와; 공정가스 공급노즐을 통해 상기 프로세스 챔버 내부로 수소 가스 라디칼(H*) 및 불화질소(NF3) 가스를 주입하는 단계와; 상기 수소 가스 라디칼 및 불화질소 가스 주입을 완료한 후, 상기 공정가스 공급노즐을 통해 퍼지 가스를 제1차 플로우시키는 단계와; 상기 수소 가스 라디칼 및 불화질소 가스가 실리콘 산화막이 서로 반응하여 반응 생성물을 형성하는 동안, 상기 공정가스 공급노즐을 통해 퍼지 가스를 제2차 플로우시키는 단계와; 상기 반도체 기판 히팅시, 상기 공정가스 공급노즐을 통해 퍼지 가스를 제3차 플로우시키는 단계를 포함함을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a process gas injection nozzle contamination prevention method comprising: injecting a semiconductor substrate on which a silicon oxide film is formed into a process chamber of an etching facility; Injecting hydrogen gas radical (H *) and nitrogen fluoride (NF 3 ) gases into the process chamber through a process gas supply nozzle; Firstly flowing purge gas through the process gas supply nozzle after completing the hydrogen gas radical and nitrogen fluoride gas injection; Secondly flowing purge gas through the process gas supply nozzle while the hydrogen gas radical and the nitrogen fluoride gas react with each other to form a reaction product; And heating the purge gas through the process gas supply nozzle when the semiconductor substrate is heated.
바람직하기로는, 상기 공정가스 공급노즐을 통해 퍼지 가스를 플로우시키는 상기 제1차 플로우 공정, 제2차 플로우 공정 및 제3차 플로우 공정을 연속적으로 실시한다. Preferably, the first flow process, the second flow process and the third flow process of flowing purge gas through the process gas supply nozzle are continuously performed.
또한, 바람직하기로는, 상기 제1차 플로우 공정, 제2차 플로우 공정 및 제3차 플로우 공정시 N2 및 NF3를 퍼지 가스로 사용한다. Further, preferably, N 2 and NF 3 are used as the purge gas in the first flow process, the second flow process, and the third flow process.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 카테고리를 벗어나지 않는 범위내에서 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention. The present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be embodied in various other forms without departing from the scope of the present invention, and only the embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete and common knowledge It is provided to fully inform the person of the scope of the invention.
도 2에는 본 발명에 따른 공정가스 분사노즐의 오염 방지방법이 적용될 수 있는 반도체 디바이스 제조설비로서, ULVAC 식각 설비가 도시되어 있다.FIG. 2 illustrates a ULVAC etching facility as a semiconductor device manufacturing facility to which a method for preventing contamination of a process gas injection nozzle according to the present invention can be applied.
도 2를 참조하면, 식각 공정이 진행되는 밀폐된 분위기의 프로세싱 공간인 프로세스 챔버(100)가 도시되어 있다. 그리고, 상기 프로세스 챔버(100)에는 웨이퍼가 로딩되는 척(102)이 형성되어 있다. 그리고, 도면상에 도시되지는 않았으나, 플라즈마 발생을 위한 RF 파워가 인가되는 상부전극 및 하부전극이 형성되어 있다. 그리고, 상기 프로세스 챔버(100) 내부로 식각 공정을 위한 공정가스를 주입하는 공정가스 분사노즐(104a, 104b)가 형성되어 있다.Referring to FIG. 2, a
따라서, 상기 프로세스 챔버(100) 내부에 형성되어 있는 척(102) 상부에 반도체 기판을 로딩한 뒤, 반도체 기판 상부에 증착되어 있는 물질막을 원하는 패턴 으로 식각하게 된다.Therefore, after loading the semiconductor substrate on the
그러나, 상기 반도체 기판 상부에는 공기중에 존재하는 산소와 반도체 기판을 구성하는 실리콘과의 결합에 의해 실리콘 산화막(SiO2) 성분의 자연 산화막이 형성된다. 이처럼 반도체 기판 상부에 실리콘 산화막이 존재할 경우, 반도체 디바이스 제조에 필요한 절연막 또는 도전막의 증착을 방해할 뿐 아니라, 식각 공정에도 악영향을 미쳐 식각 프로파일에 불량을 야기하는등의 문제점이 있다.However, a natural oxide film of a silicon oxide film (SiO 2 ) component is formed on the semiconductor substrate by combining oxygen present in air with silicon constituting the semiconductor substrate. As such, when the silicon oxide film is present on the semiconductor substrate, not only does it inhibit the deposition of the insulating film or the conductive film necessary for manufacturing the semiconductor device, but also adversely affects the etching process, causing problems in the etching profile.
따라서, 본 분야에서는 상기 도 2에 도시된 ULVAC 식각 설비를 이용하여 반도체 기판 상부에 형성된 자연 산화막을 제거한 후에, 후속의 박막 증착 공정 또는 식각 공정을 진행하게 된다.Therefore, in the present field, after removing the natural oxide film formed on the semiconductor substrate by using the ULVAC etching equipment shown in FIG. 2, a subsequent thin film deposition process or etching process is performed.
하기의 도 3a 내지 도 3d에는 반도체 기판 상부에 형성된 자연 산화막을 제거하기 위한 식각 과정이 도시되어 있다. 3A through 3D illustrate an etching process for removing a native oxide film formed on an upper portion of a semiconductor substrate.
도 3a를 참조하면, 반도체 기판(200) 상부에 실리콘 원자와 공기중에 존재하는 산소의 결합에 의해 자연 산화막(202)이 형성된다.Referring to FIG. 3A, a
도 3b를 참조하면, 상기 자연 산화막(202)이 형성된 반도체 기판(200)을 상기 도 2에 도시된 ULVAC 식각 설비의 프로세스 챔버(100) 내부로 투입한다. 이어서, 상기 프로세스 챔버(100) 내부를 진공 분위기로 조성한 뒤, 상기 도 2에 도시된 ULVAC 식각 설비의 공정가스 공급노즐(104a,104b)를 통해 수소 가스 라디칼(H*) 및 불화질소 가스(NF3)를 주입한다. 그러면, 상기 수소 가스 라디칼(H*) 및 불화질소 가스는 하기 반응식(1) 과 같이 반응하여 NHxFy(204)를 형성하게 된다.Referring to FIG. 3B, the
H* + NF3 → NHxFy ......... (1) H * + NF 3 → NHxFy ......... (1)
상기 NHxFy(204)는 상기 자연 산화막(202)의 성분인 실리콘 산화막과의 반응성이 높다. 따라서, 상기 NHxFy(204)이 반도체 기판(200) 상부에 도달하게 되면, 상기 자연 산화막(202)의 성분인 실리콘 산화막(SiO2)과 하기 반응식(2)과 같이 반응하여 반도체 기판 상부에 반응 생성물((NH4)2SiF6)(206)을 형성하게 된다. The NHxFy 204 has a high reactivity with the silicon oxide film which is a component of the
NHxFy + SiO2 → (NH4)2SiF6 + H2O ......... (2)NHxFy + SiO 2 → (NH 4 ) 2 SiF 6 + H 2 O ......... (2)
도 3c를 참조하면, 상기 반응 생성물((NH4)2SiF6)(206)이 형성되어 있는 반도체 기판을 150℃ 이상으로 가열한다. 그러면, 하기 반응식(3)과 같이 상기 반응 생성물(206)이 열분해된다. Referring to FIG. 3C, the semiconductor substrate on which the reaction product ((NH 4 ) 2 SiF 6 ) 206 is formed is heated to 150 ° C. or higher. Then, the
(NH4)2SiF6 → NH3 + HF + SiF4 ......... (3) (NH 4 ) 2 SiF 6 → NH 3 + HF + SiF 4 ......... (3)
그리고, 열분해된 상기 NH3, HF, SiF4 성분(208)이 증발됨으로써, 도 3d에 도시된 것과 같이, 반도체 기판(200) 상부의 자연 산화막(202)은 말끔히 제거된다.As the pyrolyzed NH 3 , HF, and SiF 4 components 208 are evaporated, as shown in FIG. 3D, the
상기와 같은 식각 공정에 의해 반도체 기판 상부의 자연 산화막은 말끔히 제거할 수 있으나, 상기 열분해 결과로 생성된 NH3, HF, SiF4 성분이 프로세스 챔버(100) 내부로 공정가스를 공급하는 공정가스 분사노즐(104a,104b) 내부로 유입되어 파티클을 형성하는 문제점이 있다. 상기 공정가스 분사노즐 내부에 파티클이 형성될 경우, 파티클에 의해 공정가스의 퓨리티(purity)가 저하될 뿐 아니라, 공정가스 분사노즐의 수명을 단축시켜 생산 비용을 증가시키는등 여러 가지 문제점을 야 기시키고 있다.Although the natural oxide layer on the semiconductor substrate may be neatly removed by the etching process as described above, the process gas injection in which the NH 3 , HF, and SiF 4 components generated as a result of the thermal decomposition supply the process gas into the
따라서, 본 발명에서는 상기와 같은 종래의 문제점을 해소할 수 있는 공정가스 공급노즐 오염 방지방법을 제안하게 된 것이다. Therefore, the present invention is to propose a process gas supply nozzle pollution prevention method that can solve the above conventional problems.
하기 도 4에는 본 발명에 따른 공정가스 공급노즐 오염 방지방법이 도시되어 있다. 4 shows a process gas supply nozzle contamination prevention method according to the present invention.
도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 공정가스 공급노즐 오염 방지방법을 설명하면, 먼저, 자연 산화막이 형성된 반도체 기판을 식각 설비의 프로세스 챔버 내부로 투입한다(S300). 이어서, 상기 식각 설비의 공정가스 공급노즐을 통해 상기 프로세스 챔버 내부로 수소 가스 라디칼(H*) 및 불화질소(NF3) 가스를 주입한다(S302).Referring to FIG. 4, the process gas supply nozzle contamination prevention method according to the present invention will be described. First, a semiconductor substrate on which a natural oxide film is formed is introduced into a process chamber of an etching facility (S300). Subsequently, hydrogen gas radical (H *) and nitrogen fluoride (NF 3 ) gas are injected into the process chamber through the process gas supply nozzle of the etching facility (S302).
그리고, 상기 수소 가스 라디칼(H*) 및 불화질소(NF3) 가스 주입을 완료한 후, 본 발명에 따른 공정가스 공급노즐 오염 방지방법의 제1핵심 공정으로서, 상기 공정가스 공급노즐을 통해 퍼지(purge) 가스(N2 및 NF3)를 각각 1리터씩 플로우시킨다(S304). 이때, 상기 퍼지 가스는 상기 수소 가스 라디칼(H*) 및 불화질소(NF3) 가스 주입을 완료함과 동시에 플로우시키는 것이 바람직하다.After completion of the hydrogen gas radical (H *) and nitrogen fluoride (NF 3 ) gas injection, the first core process of the process gas supply nozzle contamination prevention method according to the present invention is purged through the process gas supply nozzle. (purge) 1 liter each of the gas (N 2 and NF 3 ) flows (S304). In this case, the purge gas is preferably flowed at the same time as the hydrogen gas radical (H *) and nitrogen fluoride (NF 3 ) gas injection is completed.
한편, 상기 수소 가스 라디칼(H*) 및 불화질소 가스는 서로 반응하여 NHxFy을 형성하게 되는데, 상기 NHxFy는 자연 산화막을 구성하는 실리콘 산화막과의 반응성이 매우 우수하다. 따라서, 상기 NHxFy과 실리콘 산화막이 서로 반응하여 반응 생성물((NH4)2SiF6)을 형성하는 동안, 본 발명에 따른 공정가스 공급노즐 오염 방지방법의 제2핵심 공정으로서, 상기 공정가스 공급노즐을 통해 퍼지 가스(N2 및 NF3)를 각각 1리터씩 플로우시킨다(S306).Meanwhile, the hydrogen gas radical (H *) and the nitrogen fluoride gas react with each other to form NHxFy, and the NHxFy has excellent reactivity with the silicon oxide film constituting the natural oxide film. Therefore, while the NHxFy and the silicon oxide film react with each other to form a reaction product ((NH 4 ) 2 SiF 6 ), as the second core process of the process gas supply nozzle contamination prevention method according to the present invention, the process gas supply nozzle Through the purge gas (N 2 and NF 3 ) 1 liter each through (S306).
그리고, 본 발명에 따른 공정가스 공급노즐 오염 방지방법의 제3핵심 공정으로서, 상기 반도체 기판 히팅(heating)시, 상기 공정가스 공급노즐을 통해 퍼지 가스(N2 및 NF3)를 각각 1리터씩 플로우시킨다(S308). 상기 반응 생성물((NH4)2SiF6)이 형성되어 있는 반도체 기판을 150℃ 이상으로 가열하게 되면, 상기 반응 생성물((NH4)2SiF6)이 열분해 되어, NH3, HF, SiF4 성분으로 증발된다. 그리고, 상기 NH3, HF, SiF4 성분이 증발되는 과정에서 반도체 기판 상부의 자연 산화막이 말끔히 제거된다(S310).In addition, as a third core process of the process gas supply nozzle contamination prevention method according to the present invention, when heating the semiconductor substrate, 1 liter of purge gas (N 2 and NF 3 ) is respectively provided through the process gas supply nozzle. It flows (S308). When the semiconductor substrate on which the reaction product ((NH 4 ) 2 SiF 6 ) is formed is heated to 150 ° C. or higher, the reaction product ((NH 4 ) 2 SiF 6 ) is thermally decomposed to NH 3 , HF, SiF 4. Evaporates to the components. In addition, the natural oxide film on the upper portion of the semiconductor substrate is neatly removed in the process of evaporating the NH 3 , HF, and SiF 4 components (S310).
상기 NH3, HF, SiF4 성분은 대부분 배기라인을 통해 프로세스 챔버 외부로 배출된다. 그러나, 그 일부는 상기 공정가스 공급노즐로 유입되어 상기 공정가스 공급노즐 내부에 파티클을 형성하게 된다. 그러나, 종래에는 상기 공정가스 공급노즐 내부로 NH3, HF, SiF4 성분이 유입되는 것을 막기위한 방법이나 장치가 마련되어 있지 않았다. 따라서, 이러한 NH3, HF, SiF4 성분이 공정가스 공급노즐 내부에 유입되어 파티클을 형성함으로써, 공정가스의 퓨리티를 저하시키고, 공정가스 공급노즐을 오염시켜 수명을 단축시키는 문제점이 있었다. The NH 3 , HF, and SiF 4 components are mostly discharged out of the process chamber through the exhaust line. However, a part of the particles flows into the process gas supply nozzle to form particles in the process gas supply nozzle. However, conventionally, no method or apparatus has been provided for preventing the introduction of NH 3 , HF, and SiF 4 components into the process gas supply nozzle. Accordingly, the NH 3 , HF, and SiF 4 components are introduced into the process gas supply nozzle to form particles, thereby reducing the purity of the process gas and contaminating the process gas supply nozzle, thereby shortening the service life.
그러나, 상기 S308단계에서와 같이, 상기 반도체 기판 히팅시, 상기 공정가 스 공급노즐을 통해 N2 및 NF3 플로우시키게 되면, NH3, HF, SiF4 성분이 공정가스 공급노즐 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있게 된다. 그로 인해, 공정가스 공급노즐 내부에 파티클이 형성되지 않아, 프로세스 챔버 내부로 주입되는 공정가스의 퓨리티를 향상시키고, 공정가스 주입량을 일정하게 조절할 수 있게 된다. 또한, 공정가스 공급노즐의 수명을 연장시켜 설비 교체 주기를 연장시킬 수 있게 된다.However, as in the step S308, when N 2 and NF 3 flows through the process gas supply nozzle during heating of the semiconductor substrate, NH 3 , HF, and SiF 4 components are prevented from flowing into the process gas supply nozzle. You can do it. Therefore, particles are not formed inside the process gas supply nozzle, thereby improving the purity of the process gas injected into the process chamber and controlling the process gas injection amount constantly. In addition, it is possible to prolong the life of the process gas supply nozzle to extend the equipment replacement cycle.
이상, 상기에서는 도 2에 도시된 식각 설비를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 공정가스 공급노즐의 오염 방지방법을 설명하였으나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위해 제시된 실시예에 불과한 것으로서, 식각 설비 이외에 공정가스 공급노즐이 적용되는 다른 반도체 디바이스 제조설비에도 본 발명을 적용할 수 있음은 물론이다. In the above, the pollution prevention method of the process gas supply nozzle according to the embodiment of the present invention has been described with reference to the etching facility shown in FIG. 2, but this is merely an embodiment presented to help understanding of the present invention. In addition, the present invention can be applied to other semiconductor device manufacturing facilities to which a process gas supply nozzle is applied.
상기한 바와 같이 본 발명에서는, 공정가스 공급노즐을 통한 공정가스 공급이 중단됨과 동시에 상기 공정가스 공급노즐측으로 퍼지 가스(N2 가스 및 NF3 가스)를 지속적으로 플로우시킴으로써, 공정가스 공급노즐 내부에 파티클이 형성되는 것을 방지할 수 있게 된다. 그 결과, 상기 공정가스 공급노즐의 청결도가 향상됨으로써, 공정가스 공급량이 균일해짐은 물론 공정가스의 퓨리티가 향상되어 공정 효율을 극대화시킬 수 있게 되며, 상기 공정가스 공급노즐의 수명을 연장시켜 설비 교체로 인한 기료비 증가를 감소시킬 수 있게 된다.As described above, in the present invention, the process gas supply through the process gas supply nozzle is stopped and at the same time the purge gas (N2 gas and NF3 gas) continuously flows to the process gas supply nozzle side, the particles inside the process gas supply nozzle Formation can be prevented. As a result, by improving the cleanliness of the process gas supply nozzle, the process gas supply amount is not only uniform but also the purity of the process gas is improved to maximize the process efficiency. It is possible to reduce the increase in fuel costs.
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KR1020060083995A KR20080020753A (en) | 2006-09-01 | 2006-09-01 | Contamination protecting method of processing gas injection nozzle |
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2006
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