KR20230012345A - Plasma cleaning apparatus and semiconductor process equipment inclduing the same - Google Patents

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KR20230012345A
KR20230012345A KR1020210093094A KR20210093094A KR20230012345A KR 20230012345 A KR20230012345 A KR 20230012345A KR 1020210093094 A KR1020210093094 A KR 1020210093094A KR 20210093094 A KR20210093094 A KR 20210093094A KR 20230012345 A KR20230012345 A KR 20230012345A
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허민
강우석
김대웅
이진영
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한국기계연구원
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Abstract

A plasma cleaning device of a vacuum component according to one embodiment of the present invention comprises: a plasma cleaner that cleans process byproducts accumulated inside the vacuum component with plasma; an RF power source connected to the plasma cleaner and applying an RF voltage; and a frequency monitoring device that monitors a frequency of the RF power source and detects an endpoint for stopping the plasma cleaner. Therefore, the present invention is capable of extending a replacement cycle of the vacuum component.

Description

플라즈마 세정 장치 및 이를 포함하는 반도체 공정 설비{PLASMA CLEANING APPARATUS AND SEMICONDUCTOR PROCESS EQUIPMENT INCLDUING THE SAME}Plasma cleaning apparatus and semiconductor process equipment including the same

본 발명은 플라즈마 세정 장치 및 이를 포함하는 반도체 공정 설비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진공 배관, 트랩 장치, 진동 펌프 등의 진공 부품에 축적된 공정 부산물을 세정하는 플라즈마 세정 장치 및 이를 포함하는 반도체 공정 설비에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma cleaning device and a semiconductor process facility including the same, and more particularly, to a plasma cleaning device for cleaning process by-products accumulated in vacuum components such as a vacuum pipe, a trap device, and a vibration pump, and a semiconductor process including the same It's about equipment.

반도체 공정은 공정 챔버 내에서 웨이퍼 상에 박막을 증착하고, 증착된 박막을 선택적으로 식각하는 과정을 반복 수행함으로써 특정 패턴의 반도체 칩을 제조하는 공정이다. A semiconductor process is a process of manufacturing a semiconductor chip having a specific pattern by repeatedly performing a process of depositing a thin film on a wafer in a process chamber and selectively etching the deposited thin film.

공정 챔버 내에서 이루어 지는 증착 공정에서 전구체와 반응 가스 간의 화학 반응 (Chemical Vapor Deposition, PECVD) 또는 전구체와 반응 가스 간의 표면 반응 (Atomic Layer Deposition, ALD)에 의해 박막이 형성된다. 그리고, 공정 챔버는 진공 배관을 통해 진공 펌프와 연결되어 내부가 진공으로 배기된다. 이 때, 화학 반응 또는 표면 반응에서 소모되지 않은 전구체와 화학 반응 또는 표면 반응 중 생성되는 반응 부산물의 일부는 진공 배관, 트랩 장치, 진공 펌프 등의 진공 부품 내부에 축적될 수 있다. 미분해 전구체와 반응 부산물을 포함하는 공정 부산물은 시간이 흐름에 따라 진공 배관, 트랩 장치, 진공 펌프 등의 진공 부품에 더욱 축적되어 진공 부품의 수명을 단축시킬 수 있다. 더욱이 최근 공정 미세화에 따라 사용되는 전구체의 양이 많아지면서 진공 부품의 교체 주기가 빨라지고 있다.In a deposition process performed in a process chamber, a thin film is formed by a chemical reaction between a precursor and a reactive gas (Chemical Vapor Deposition, PECVD) or a surface reaction between a precursor and a reactive gas (Atomic Layer Deposition, ALD). Also, the process chamber is connected to a vacuum pump through a vacuum pipe so that the inside of the process chamber is evacuated to a vacuum. At this time, some of the precursors not consumed in the chemical reaction or surface reaction and reaction by-products generated during the chemical reaction or surface reaction may accumulate inside vacuum parts such as vacuum pipes, trap devices, and vacuum pumps. Process by-products including undecomposed precursors and reaction by-products may be further accumulated in vacuum parts such as vacuum pipes, trap devices, and vacuum pumps over time, thereby shortening the lifespan of vacuum parts. Moreover, as the amount of precursors used has increased in accordance with the recent miniaturization of the process, the replacement cycle of vacuum parts has been accelerated.

이러한 공정 부산물을 제거하기 위해 반도체 공정 설비에 플라즈마 세정 장치가 설치되며, 플라즈마 세정 장치는 진공 배관의 특정 부위에 플라즈마를 발생시켜 세정 가스로부터 불소 라디칼 (F Radical) 또는 염소 라디칼(Cl Radical) 등의 식각 라디칼을 생성하고, 이 라디칼들을 이용하여 진공 부품에 누적된 공정 부산물을 식각하여 제거할 수 있다. In order to remove these process by-products, a plasma cleaning device is installed in the semiconductor process equipment, and the plasma cleaning device generates plasma at a specific part of the vacuum pipe to remove fluorine radicals (F Radical) or chlorine radicals (Cl Radical) from the cleaning gas. Etching radicals are generated, and process by-products accumulated in vacuum components can be etched and removed using these radicals.

그러나, 플라즈마 세정 장치에서 생성된 불소 라디칼 (F Radical) 또는 염소 라디칼(Cl Radical)은 진공 부품 자체를 식각하여 진공 부품에 손상을 줄 수 있다. 따라서, 진공 부품에 축적된 공정 부산물의 세정이 끝난 후에는 즉시 플라즈마 세정 장치를 턴 오프(Turn Off) 해야 한다. 이를 위해 발광 분광 분석 (Optical Emission Spectroscopy, OES) 장치를 이용하여 플라즈마 세정 장치의 세정 공정의 종말점을 검출하는 방법이 고안되었다. 발광 분광 분석 장치(OES)는 식각 라디칼의 세기가 점차 감소되는 구간, 즉 공정 부산물과 진공 부품이 동시에 식각되는 구간을 세정 공정의 종말점으로 판단하여 플라즈마 세정 장치를 턴 오프시킬 수 있다. However, fluorine radicals (F radicals) or chlorine radicals (Cl radicals) generated in the plasma cleaning apparatus may damage vacuum components by etching the vacuum components themselves. Therefore, the plasma cleaning apparatus must be turned off immediately after cleaning of process by-products accumulated in vacuum components is finished. To this end, a method of detecting an end point of a cleaning process of a plasma cleaning device using an optical emission spectroscopy (OES) device has been devised. The emission spectroscopic analyzer (OES) determines a period in which the intensity of etching radicals gradually decreases, that is, a period in which process by-products and vacuum components are simultaneously etched is the end point of the cleaning process, and may turn off the plasma cleaning device.

그러나, 이러한 발광 분광 분석 장치(OES)는 가격이 비싸 반도체 공정의 공정 비용이 증가하게 된다. 또한, 발광 분광 분석 장치(OES)를 사용하기 위해서는 진공 부품에 광학 스펙트럼을 관측하기 위한 시창구가 설치되어 있어야 하나, 대부분의 진공 부품에는 시창구가 설치되어 있지 않으므로, 플라즈마 세정 공정에 발광 분광 분석 장치(OES)를 적용하기 어렵다.However, such an emission spectroscopic analyzer (OES) is expensive and thus increases the process cost of a semiconductor process. In addition, in order to use OES, a sight window for observing the optical spectrum must be installed in the vacuum part, but most vacuum parts do not have a sight window, so emission spectroscopic analysis is performed in the plasma cleaning process. It is difficult to apply the device (OES).

본 발명은 전술한 배경 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 진공 부품의 손상 없이 효과적인 플라즈마 세정을 수행하여 진공 부품의 교체 주기를 연장할 수 있는 플라즈마 세정 장치 및 이를 포함하는 반도체 공정 설비를 제공하고자 한다.The present invention is to solve the problems of the background art described above, to provide a plasma cleaning apparatus capable of extending the replacement cycle of vacuum components by performing effective plasma cleaning without damaging vacuum components and semiconductor processing equipment including the same .

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 세정 장치는 진공 부품의 내부에 축적된 공정 부산물을 플라즈마로 세정하는 플라즈마 세정기; 상기 플라즈마 세정기에 연결되며 RF 전압을 인가하는 RF 전원; 그리고 상기 RF 전원의 주파수를 모니터링하여 상기 플라즈마 세정기를 정지시키는 종말점을 탐지하는 주파수 모니터링기를 포함한다.A plasma cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention includes a plasma cleaner for cleaning process by-products accumulated inside a vacuum component with plasma; an RF power source connected to the plasma cleaner and applying an RF voltage; And a frequency monitor for monitoring the frequency of the RF power source and detecting an end point for stopping the plasma cleaner.

상기 플라즈마 세정기는 상기 RF 전원의 주파수를 가변하여 임피던스 매칭을 수행하는 주파수 가변 임피던스 매칭 방식으로 구동될 수 있다.The plasma cleaner may be driven in a frequency variable impedance matching method in which impedance matching is performed by varying the frequency of the RF power source.

상기 종말점은 상기 임피던스 매칭이 이루어지는 상기 RF 전원의 주파수가 일정해지기 시작하는 시작점일 수 있다.The end point may be a starting point at which the frequency of the RF power source where the impedance matching is performed starts to become constant.

상기 진공 부품은 증착 공정이 진행되는 공정 챔버에 연결된 진공 배관, 상기 진공 배관을 진공으로 만들어 주는 진공 펌프, 그리고 상기 진공 배관과 연결되어 상기 공정 부산물을 포획하는 트랩 장치를 포함할 수 있다.The vacuum component may include a vacuum pipe connected to a process chamber in which a deposition process is performed, a vacuum pump that creates a vacuum in the vacuum pipe, and a trap device that is connected to the vacuum pipe and captures the process by-products.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 세정 장치를 포함하는 반도체 공정 설비는 증착 공정이 진행되는 공정 챔버; 상기 공정 챔버의 내부를 진공으로 배기시키는 진공 펌프; 상기 공정 챔버와 상기 진공 펌프를 서로 연결하는 진공 배관; 상기 진공 배관에 설치되며 상기 공정 챔버에서 발생한 공정 부산물을 포획하는 트랩 장치; 그리고 상기 진공 배관에 설치되며 상기 공정 부산물을 세정하는 플라즈마 세정 장치를 포함하고, 상기 플라즈마 세정 장치는 상기 공정 부산물을 플라즈마로 세정하는 플라즈마 세정기, 상기 플라즈마 세정기에 연결되며 RF 전압을 인가하는 RF 전원; 그리고 상기 RF 전원의 주파수를 모니터링하여 상기 플라즈마 세정기를 정지시키는 종말점을 탐지하는 주파수 모니터링기를 포함한다.In addition, a semiconductor process equipment including a plasma cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention includes a process chamber in which a deposition process is performed; a vacuum pump for evacuating the inside of the process chamber; a vacuum pipe connecting the process chamber and the vacuum pump to each other; a trap device installed in the vacuum pipe and trapping process by-products generated in the process chamber; and a plasma cleaning device installed in the vacuum pipe and cleaning the process by-products, wherein the plasma cleaning device includes a plasma cleaner for cleaning the process by-products with plasma, an RF power supply connected to the plasma cleaner and applying an RF voltage; And a frequency monitor for monitoring the frequency of the RF power source and detecting an end point for stopping the plasma cleaner.

상기 플라즈마 세정기는 상기 RF 전원의 주파수를 가변하여 임피던스 매칭을 수행하는 주파수 가변 임피던스 매칭 방식으로 구동될 수 있다.The plasma cleaner may be driven in a frequency variable impedance matching method in which impedance matching is performed by varying the frequency of the RF power source.

상기 종말점은 상기 임피던스 매칭이 이루어지는 상기 RF 전원의 주파수가 일정해지기 시작하는 시작점일 수 있다.The end point may be a starting point at which the frequency of the RF power source where the impedance matching is performed starts to become constant.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 세정 장치 및 이를 포함하는 반도체 공정 설비는 임피던스 매칭에서 RF 전원의 주파수를 실시간으로 모니터링함으로써, 주파수가 급격히 변하는 구간을 지나 주파수가 높은 값으로 일정하게 유지되는 구간의 시작점을 종말점(Endpoint)으로 탐지할 수 있다. 따라서, 진공 부품의 손상 없이 효과적인 플라즈마 세정을 수행하여 진공 부품의 교체 주기를 연장할 수 있다.A plasma cleaning apparatus and semiconductor process equipment including the same according to an embodiment of the present invention monitors the frequency of an RF power source in real time in impedance matching, thereby passing through a section in which the frequency rapidly changes and maintaining a constant frequency at a high value. The starting point can be detected as the endpoint. Therefore, it is possible to extend the replacement cycle of vacuum components by performing effective plasma cleaning without damaging the vacuum components.

또한, 비싼 가격의 발광 분광 분석 장치 및 시창구를 이용하지 않고도 플라즈마 세정기의 종말점을 탐지할 수 있으므로, 공정 비용을 절감할 수 있다.In addition, since the end point of the plasma cleaner can be detected without using an expensive emission spectrometer and a sight window, process costs can be reduced.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 세정 장치를 포함하는 반도체 공정 설비의 개략적인 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 세정 장치의 구체적인 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 세정 장치에서 시간에 따른 주파수의 변화를 이용하여 세정 공정의 종말점을 측정하는 방법을 설명하는 그래프로서, 진공 부품이 플라즈마에 직접 노출된 경우의 그래프이다.
도 4는 플라즈마 세정 장치에서 시간에 따른 주파수의 변화를 이용하여 세정 공정의 종말점을 측정하는 방법을 설명하는 그래프로서, 진공 부품이 플라즈마에 간접 노출된 경우의 그래프이다.1 is a schematic diagram of semiconductor processing equipment including a plasma cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a detailed diagram of a plasma cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph illustrating a method of measuring an end point of a cleaning process using a change in frequency over time in a plasma cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention, in which a vacuum component is directly exposed to plasma. .
4 is a graph illustrating a method of measuring an end point of a cleaning process using a change in frequency over time in a plasma cleaning apparatus, in a case where a vacuum component is indirectly exposed to plasma.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. This invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments set forth herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar components throughout the specification.

그러면 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 세정 장치 및 이를 포함하는 반도체 공정 설비에 대하여 도 1 및 도 2를 참고로 상세하게 설명한다.Then, a plasma cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention and a semiconductor processing facility including the same will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2 .

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 세정 장치를 포함하는 반도체 공정 설비의 개략적인 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 세정 장치의 구체적인 도면이다.1 is a schematic diagram of a semiconductor process equipment including a plasma cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a detailed diagram of the plasma cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 세정 장치를 포함하는 반도체 공정 설비(1000)는 증착 공정이 진행되는 공정 챔버(100), 공정 챔버(100)의 내부를 진공으로 배기시키는 진공 펌프(200), 공정 챔버(100)에서 발생하는 미분해 전구체 및 반응 부산물을 포획하는 트랩 장치(300), 미분해 전구체 및 반응 부산물을 세정하는 플라즈마 세정 장치(400), 그리고 진공 배관(500)을 포함한다.As shown in FIGS. 1 and 2 , the semiconductor process facility 1000 including the plasma cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention includes a process chamber 100 in which a deposition process is performed and an interior of the process chamber 100. A vacuum pump 200 for vacuuming, a trap device 300 for capturing undecomposed precursors and reaction by-products generated in the process chamber 100, a plasma cleaning device 400 for cleaning undecomposed precursors and reaction by-products, And a vacuum pipe 500 is included.

공정 챔버(100)는 전구체와 반응 가스를 주입하여 박막을 형성하는 증착 공정을 진행하고, 공정 챔버(100)의 내부에 잔류하는 공정 부산물을 공정 챔버(100) 외부로 배출하는 퍼지 공정을 진행한다. 이 때, 공정 챔버(100)의 내벽에는 공정 부산물의 일부가 붙어 잔류하며, 이들을 제거하기 위해 공정 챔버(100)는 증착 공정 및 퍼지 공정을 수회 진행한 이후 세정 공정을 진행할 수 있다.The process chamber 100 performs a deposition process of forming a thin film by injecting a precursor and a reaction gas, and a purge process of discharging process by-products remaining inside the process chamber 100 to the outside of the process chamber 100. . At this time, some of the process by-products remain attached to the inner wall of the process chamber 100, and to remove them, the process chamber 100 may perform a deposition process and a purge process several times, followed by a cleaning process.

트랩 장치(300)는 공정 챔버(100)에서 배출되는 공정 가스 중 공정 부산물을 포획하여 진공 펌프(200)로 전달되는 공정 부산물의 양을 줄일 수 있다.The trap device 300 may reduce the amount of process by-products transferred to the vacuum pump 200 by trapping process by-products among process gases discharged from the process chamber 100 .

진공 배관(500)은 공정 챔버(100), 진공 펌프(200), 트랩 장치(300), 그리고 플라즈마 세정 장치(400)를 서로 연결하며, 공정 부산물의 이동 경로를 제공할 수 있다. 이러한 진공 배관(500)은 원통 형상 또는 다각통 형상일 수 있다.The vacuum pipe 500 connects the process chamber 100 , the vacuum pump 200 , the trap device 300 , and the plasma cleaning device 400 to each other, and may provide a moving path for process by-products. The vacuum pipe 500 may have a cylindrical shape or a polygonal cylinder shape.

플라즈마 세정 장치(400)는 진공 배관(500) 중 공정 챔버(100)와 트랩 장치(300) 사이 부분, 그리고 트랩 장치(300)와 진공 펌프(200) 사이 부분 중 적어도 한 곳에 설치될 수 있다. 도 1에서는 진공 배관(500)의 두 부분 모두에 플라즈마 세정 장치(400)가 설치된 경우를 도시하였으나, 플라즈마 세정 장치(400)의 설치 위치와 개수는 도시한 예시로 한정되지 않는다.The plasma cleaning device 400 may be installed in at least one of a portion between the process chamber 100 and the trap device 300 and a portion between the trap device 300 and the vacuum pump 200 of the vacuum pipe 500 . 1 shows a case where the plasma cleaning device 400 is installed in both parts of the vacuum pipe 500, but the installation position and number of the plasma cleaning device 400 are not limited to the illustrated example.

플라즈마 세정 장치(400)는 플라즈마 세정기(410), RF 전원(420), 그리고 주파수 모니터링기(430)를 포함한다.The plasma cleaning device 400 includes a plasma cleaner 410, an RF power source 420, and a frequency monitor 430.

플라즈마 세정기(410)는 진공 배관(500)에 설치되어 진공 부품의 내부에 축적된 공정 부산물을 플라즈마로 세정할 수 있다.The plasma cleaner 410 may be installed in the vacuum pipe 500 to clean process by-products accumulated inside the vacuum component with plasma.

공정 챔버(100)에 연결된 진공 배관(500), 진공 배관(500)을 진공으로 만들어 주는 진공 펌프(200), 그리고 진공 배관(500)과 연결되어 공정 부산물을 포획하는 트랩 장치(300)가 진공 부품에 해당할 수 있다.A vacuum pipe 500 connected to the process chamber 100, a vacuum pump 200 that creates a vacuum in the vacuum pipe 500, and a trap device 300 that is connected to the vacuum pipe 500 and captures process by-products are vacuumed. parts may apply.

플라즈마 세정기(410)는 플라즈마를 이용하여 불소 또는 염소를 포함한 세정 가스를 분해하여 세정 능력이 우수한 불소 라디칼 또는 염소 라디칼의 식각 라디칼을 생성할 수 있다. 이러한 식각 라디칼을 이용하여 진공 배관(500), 트랩 장치(300) 및 진공 펌프(200)에 축적되어 있는 공정 부산물을 세정할 수 있다. The plasma cleaner 410 may decompose a cleaning gas containing fluorine or chlorine using plasma to generate etching radicals such as fluorine radicals or chlorine radicals having excellent cleaning performance. Process byproducts accumulated in the vacuum pipe 500 , the trap device 300 , and the vacuum pump 200 may be cleaned by using these etching radicals.

RF 전원(420)은 플라즈마 세정기(410)에 연결되어 RF 전압을 인가할 수 있다. 이 때, 플라즈마 세정기(410)는 주파수를 가변하여 임피던스 매칭을 수행하는 주파수 가변 임피던스 매칭(Impedance Matching) 방식으로 구동될 수 있다.The RF power source 420 may be connected to the plasma cleaner 410 to apply an RF voltage. At this time, the plasma cleaner 410 may be driven in a frequency variable impedance matching method that performs impedance matching by varying the frequency.

임피던스 매칭(Impedance Matching)이란 RF 전원(420)의 RF 전압을 플라즈마로 효율적으로 전달하기 위해 플라즈마의 임피던스(Impedance)와 RF 전원(420)의 임피던스(Impedance)를 일치시키는 것을 의미한다. 주파수 가변 임피던스 매칭 방식은 RF 전원(420)의 인덕턴스 (Inductance)(L), 캐패시턴스(Capacitance)(C), 주파수(Frequency)(f) 중 주파수(f)를 가변하여 플라즈마의 임피던스와 RF 전원(420)의 임피던스간에 임피던스 매칭을 수행하는 방식을 의미한다.Impedance matching means matching the impedance of the plasma and the impedance of the RF power supply 420 in order to efficiently transfer the RF voltage of the RF power supply 420 to the plasma. The frequency variable impedance matching method varies the frequency (f) among the inductance (L), capacitance (C), and frequency (f) of the RF power supply 420 to determine the impedance of the plasma and the RF power ( 420) means a method of performing impedance matching between impedances.

주파수 모니터링기(430)는 RF 전원의 주파수를 모니터링하여 플라즈마 세정기(410)를 정지시키는 시점인 종말점(Endpoint, EP)을 탐지할 수 있다. 여기서, 종말점(EP)은 임피던스 매칭이 이루어지는 RF 전원(420)의 주파수가 일정해지기 시작하는 시작점일 수 있다. The frequency monitor 430 may detect an endpoint (EP) at which the plasma cleaner 410 is stopped by monitoring the frequency of the RF power. Here, the end point EP may be a starting point at which the frequency of the RF power source 420 where impedance matching is performed starts to become constant.

이에 대해 이하에서, 도 3 및 도 4를 참고로 하여 상세히 설명한다. This will be described in detail below with reference to FIGS. 3 and 4 .

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 세정 장치에서 RF 전원의 주파수의 변화를 이용하여 세정 공정의 종말점을 측정하는 방법을 설명하는 그래프로서, 진공 부품이 플라즈마에 직접 노출된 경우의 그래프이고, 도 4는 플라즈마 세정 장치에서 RF 전원의 주파수의 변화를 이용하여 세정 공정의 종말점을 측정하는 방법을 설명하는 그래프로서, 진공 부품이 플라즈마에 간접 노출된 경우의 그래프이다.3 is a graph illustrating a method of measuring an end point of a cleaning process using a change in frequency of an RF power in a plasma cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention, in which a vacuum component is directly exposed to plasma; , FIG. 4 is a graph illustrating a method of measuring an end point of a cleaning process using a change in frequency of an RF power source in a plasma cleaning apparatus, in a case where a vacuum component is indirectly exposed to plasma.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 플라즈마 세정 장치(400)를 이용하여 진공 부품을 세정하기 위해서는 RF 전원(420)에서 플라즈마 세정기(410)에 RF 전압을 인가하여 플라즈마(예컨대, NF3 플라즈마)를 발생시키게 된다. 진공 부품의 세정 공정이 진행되어 공정 부산물의 식각이 진행되는 초기에는 플라즈마의 임피던스가 일정하게 유지되므로, RF 전원(420)의 주파수(f)는 낮은 값으로 일정하게 유지된다. 이는 도 3 및 도 4의 A 구간에 해당한다. 이러한 A 구간에서는 공정 부산물만이 식각될 수 있다.As shown in FIGS. 3 and 4 , in order to clean vacuum components using the plasma cleaning device 400, RF voltage is applied from the RF power source 420 to the plasma cleaner 410 to generate plasma (eg, NF 3 plasma). ) will occur. Since the impedance of the plasma is maintained constant in the initial stage when the cleaning process of the vacuum component is performed and the by-product is etched, the frequency f of the RF power source 420 is kept constant at a low value. This corresponds to section A of FIGS. 3 and 4 . In this section A, only process by-products can be etched.

다음으로, 진공 부품의 세정 공정이 일정 시간 진행되면 플라즈마 세정기(410) 내부의 가스 성분이 바뀌기 때문에 플라즈마의 임피던스가 급격하게 변하게 된다. 예컨대, 이산화 규소(SiO2)로 이루어진 공정 부산물을 세정하는 경우에는 불소 라디칼(F Radical) 및 불화 규소(SiF4)가 감소하게 되어 플라즈마의 임피던스가 급격하게 변하게 된다. 따라서, RF 전원(420)의 주파수(f)는 급격히 변하게 된다. 이는 도 3 및 도 4의 B 구간에 해당한다. 이러한 B 구간에서는 공정 부산물과 진공 부품이 동시에 식각될 수 있다.Next, when the vacuum component cleaning process proceeds for a certain period of time, the impedance of the plasma changes rapidly because the gas component inside the plasma cleaner 410 changes. For example, in the case of cleaning process by-products made of silicon dioxide (SiO2), fluorine radicals (F Radical) and silicon fluoride (SiF4) are reduced, resulting in a rapid change in plasma impedance. Accordingly, the frequency f of the RF power source 420 changes rapidly. This corresponds to section B of FIGS. 3 and 4 . In this section B, process by-products and vacuum components may be etched at the same time.

다음으로, 세정 공정을 계속 진행하여 진공 부품의 모든 부분에서 공정 부산물의 세정이 완료되면 플라즈마의 임피던스는 변하지 않으므로, RF 전원(420)의 주파수(f)는 높은 값으로 일정하게 유지된다. 이는 도 3 및 도 4의 C 구간에 해당한다. 이러한 C 구간에서는 진공 부품이 식각될 수 있다. 여기서, RF 전원(420)의 주파수(f)가 일정하게 유지되는 시작점이 종말점(EP)이 된다. 따라서, RF 전원(420)의 주파수(f)가 일정해지기 시작하는 종말점(EP)을 탐지하는 경우, 플라즈마 세정기(410)를 정지시킬 수 있다. 따라서, 진공 부품 자체가 식각되어 진공 부품이 손상되는 것을 방지할 수 있다. Next, when the cleaning process is continued and cleaning of process by-products is completed in all parts of the vacuum component, the impedance of the plasma does not change, so the frequency f of the RF power source 420 is maintained at a constant high value. This corresponds to section C of FIGS. 3 and 4 . In this section C, vacuum components may be etched. Here, the starting point at which the frequency f of the RF power source 420 is kept constant becomes the ending point EP. Accordingly, when the end point EP at which the frequency f of the RF power source 420 starts to become constant is detected, the plasma cleaner 410 may be stopped. Therefore, it is possible to prevent the vacuum component itself from being etched and the vacuum component being damaged.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 세정 장치(400)는 임피던스 매칭에서 RF 전원(420)의 주파수(f)를 실시간으로 모니터링함으로써, 주파수가 급격히 변하는 구간을 지나 주파수가 높은 값으로 일정하게 유지되는 구간의 시작점을 종말점(EP)으로 탐지할 수 있다. 따라서, 진공 부품의 손상 없이 효과적인 플라즈마 세정을 수행하여 진공 부품의 교체 주기를 연장할 수 있다.As such, the plasma cleaning apparatus 400 according to an embodiment of the present invention monitors the frequency f of the RF power source 420 in real time in impedance matching, so that the frequency is constant at a high value after passing through a section in which the frequency rapidly changes. The start point of the section maintained as such can be detected as the end point (EP). Therefore, it is possible to extend the replacement cycle of vacuum components by performing effective plasma cleaning without damaging the vacuum components.

또한, 비싼 가격의 발광 분광 분석 장치(OES) 및 시창구를 이용하지 않고도 플라즈마 세정기(410)의 종말점을 탐지할 수 있으므로, 공정 비용을 절감할 수 있다. In addition, since the endpoint of the plasma cleaner 410 can be detected without using an expensive OES and a sight window, process costs can be reduced.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 진공 부품이 플라즈마에 직접 노출된 경우에는 불소 라디칼의 강도(Intensity)(FI)가 강하고, 도 4에 도시된 바와 같이, 진공 부품이 플라즈마에 간접 노출된 경우에는 불소 라디칼의 강도(Intensity)(FI)가 약하게 된다. 이와 같이, 진공 부품이 플라즈마에 직접 노출된 경우가 간접 노출된 경우에 비해 종말점(EP)이 빨리 발생함을 알 수 있다. On the other hand, as shown in FIG. 3, when the vacuum component is directly exposed to plasma, the intensity (FI) of the fluorine radical is strong, and as shown in FIG. 4, when the vacuum component is indirectly exposed to plasma. , the intensity (FI) of fluorine radicals becomes weak. As such, it can be seen that the endpoint EP occurs faster when the vacuum component is directly exposed to plasma than when it is indirectly exposed.

본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.Although the present invention has been described through preferred embodiments as described above, the present invention is not limited thereto and various modifications and variations are possible without departing from the concept and scope of the claims described below. Those working in the technical field to which it belongs will readily understand.

100: 공정 챔버 200: 진공 펌프
300: 트랩 장치 400: 플라즈마 세정 장치
410: 플라즈마 세정기 420: RF 전원
430: 주파수 모니터링기100: process chamber 200: vacuum pump
300: trap device 400: plasma cleaning device
410: plasma cleaner 420: RF power
430: frequency monitor

Claims (7)

진공 부품의 내부에 축적된 공정 부산물을 플라즈마로 세정하는 플라즈마 세정기;
상기 플라즈마 세정기에 연결되며 RF 전압을 인가하는 RF 전원; 그리고
상기 RF 전원의 주파수를 모니터링하여 상기 플라즈마 세정기를 정지시키는 종말점을 탐지하는 주파수 모니터링기
를 포함하는 플라즈마 세정 장치.a plasma cleaner that cleans process by-products accumulated inside the vacuum component with plasma;
an RF power source connected to the plasma cleaner and applying an RF voltage; And
A frequency monitor for monitoring the frequency of the RF power source and detecting an end point for stopping the plasma cleaner
Plasma cleaning device comprising a. 제1항에서,
상기 플라즈마 세정기는 상기 RF 전원의 주파수를 가변하여 임피던스 매칭을 수행하는 주파수 가변 임피던스 매칭 방식으로 구동되는 플라즈마 세정 장치.In paragraph 1,
The plasma cleaner is driven by a frequency variable impedance matching method for performing impedance matching by varying the frequency of the RF power source. 제2항에서,
상기 종말점은 상기 임피던스 매칭이 이루어지는 상기 RF 전원의 주파수가 일정해지기 시작하는 시작점인 플라즈마 세정 장치.In paragraph 2,
The end point is a starting point at which the frequency of the RF power source where the impedance matching is performed starts to become constant. 제1항에서,
상기 진공 부품은
증착 공정이 진행되는 공정 챔버에 연결된 진공 배관,
상기 진공 배관을 진공으로 만들어 주는 진공 펌프, 그리고
상기 진공 배관과 연결되어 상기 공정 부산물을 포획하는 트랩 장치
를 포함하는 플라즈마 세정 장치.In paragraph 1,
The vacuum component
A vacuum pipe connected to a process chamber in which a deposition process is performed;
A vacuum pump that creates a vacuum in the vacuum pipe, and
A trap device connected to the vacuum pipe to capture the by-products of the process
Plasma cleaning device comprising a. 증착 공정이 진행되는 공정 챔버;
상기 공정 챔버의 내부를 진공으로 배기시키는 진공 펌프;
상기 공정 챔버와 상기 진공 펌프를 서로 연결하는 진공 배관;
상기 진공 배관에 설치되며 상기 공정 챔버에서 발생한 공정 부산물을 포획하는 트랩 장치; 그리고
상기 진공 배관에 설치되며 상기 공정 부산물을 세정하는 플라즈마 세정 장치
를 포함하고,
상기 플라즈마 세정 장치는
상기 공정 부산물을 플라즈마로 세정하는 플라즈마 세정기,
상기 플라즈마 세정기에 연결되며 RF 전압을 인가하는 RF 전원; 그리고
상기 RF 전원의 주파수를 모니터링하여 상기 플라즈마 세정기를 정지시키는 종말점을 탐지하는 주파수 모니터링기
를 포함하는 반도체 공정 설비.a process chamber in which a deposition process is performed;
a vacuum pump for evacuating the inside of the process chamber;
a vacuum pipe connecting the process chamber and the vacuum pump to each other;
a trap device installed in the vacuum pipe and trapping process by-products generated in the process chamber; And
Plasma cleaning device installed in the vacuum pipe and cleaning the process by-products
including,
The plasma cleaning device
A plasma cleaner for cleaning the process by-products with plasma;
an RF power source connected to the plasma cleaner and applying an RF voltage; And
A frequency monitor for monitoring the frequency of the RF power source and detecting an end point for stopping the plasma cleaner
Semiconductor processing equipment including a. 제5항에서,
상기 플라즈마 세정기는 상기 RF 전원의 주파수를 가변하여 임피던스 매칭을 수행하는 주파수 가변 임피던스 매칭 방식으로 구동되는 반도체 공정 설비.In paragraph 5,
The plasma cleaner is a semiconductor process equipment driven by a frequency variable impedance matching method in which impedance matching is performed by varying the frequency of the RF power source. 제6항에서,
상기 종말점은 상기 임피던스 매칭이 이루어지는 상기 RF 전원의 주파수가 일정해지기 시작하는 시작점인 반도체 공정 설비.In paragraph 6,
The end point is a starting point at which the frequency of the RF power source where the impedance matching is performed starts to become constant.
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