PECVD 챔버 세정 공정에서 Radical Flow Line 온도 제어를 통한 플루오린 라디칼 전달 효율 최적화 연구

A Study on Fluorine Radical Transfer Efficiency Optimization through Radical Flow Line Temperature Controlin PECVD Chamber Cleaning

본 연구에서는 PECVD 챔버 세정 공정의 NF 3 가스 사용 효율 향상을 위해 RPG radical flow line 온도 제어가 플루오린 라디칼 전달 효율에 미치는 영향을 분석하였다. Radical flow line 온도를 20, 40, 60°C로 변화시키며 RGA 기반 실시간 모니터링과 웨이퍼 에치율 측정을 수행하였다. 실험 결과, 40°C 부근에서 F 및 F 2 라디칼 농도가 최대치를 보였으며, 20°C 대비 각각 32.9%, 30.6% 증가하였다. 웨이퍼 에치율은 40°C에서 1,048.25 Å/min로 20°C 대비 25.5% 향상되었으며, 균일도도 ±6.7%로 개선되었다. 그러나 60°C 이상에서는 과도한 열에너지로 인한 라디칼 재결합 증가로 효율이 감소하였다. 본 연구는 온도 제어를 통한 세정 효율 최적화 메커니즘을 규명하고 실용적 운전 조건을 제시하였다.

This study investigated the effect of RPG radical flow line temperature control on fluorine radical transfer efficiency to maximize NF 3 utilization in PECVD chamber cleaning processes. Experiments were conducted by varying the radical flow line temperature between 20°C and 60°C when performing RGA-based real-time monitoring and wafer etch rate measurements. The results showed that the F and F 2 radical concentrations reached their maximum values near 40°C, increasing by 32.9% and 30.6%, respectively, compared with 20°C. The maximum etch rate of 1,048.25 Å/min was achieved at 40°C, with improved uniformity of ±6.7%. However, above 60°C, the efficiency decreased owing to increased radical recombination caused by excessive thermal energy. This research elucidates the mechanism of optimization via temperature control and provides practical operating conditions for PECVD chamber cleaning in semiconductor manufacturing processes.