KR100295700B1 - 화학증착장치로부터잔류물을세척하기위한방법및장치 - Google Patents

화학증착장치로부터잔류물을세척하기위한방법및장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화학 증착 장치(10)로부터 잔류물을 세척하는 방법을 제공한다. 본 방법(100)은 N2, C2F6, 및 O2와 같은 세척 가스를 챔버(12)내로 유입하고, 이 세척 가스로부터 플라즈마를 형성하는 단계를 포함한다. 또한, 본 방법은 잔류물과 적어도 하나의 세척 가스로부터 휘발성 생성물을 형성함으로써 챔버(12)의 내면으로부터 잔류물을 제거하는 단계를 포함한다.

Description

화학 증착(CVD) 장치로부터 잔류물을 세정하기 위한 방법 및 장치
제1도는 본 발명에 따른 CVD 장치의 개략도.
제2도는 본 발명에 따른 CVD 방법에 대한 흐름도.
제3도는 본 발명에 따른 반도체 집적회로의 개략단면도.
제4도는 및 제5도는 본 발명에 따른 실험결과를 나타내는 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 화학 증착 장치 12 : 챔버
14 : 공급원 16 : 배출관
18 : 서셉터 20 : 가스 분배관
22 : RF 전원 24 : 접지
26 : 전극 36 : 웨이퍼
본 발명은 집적회로의 제조에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 화학 증착(CVD) 처리 챔버의 내면을 세정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 플라즈마 에칭, 물리적 증착(PVD) 등을 위한 장치에 적용될 수도 있다.
통상적으로 VLSI 장치라 불리우는 고밀도 집적회로의 제조에 있어서, 불순물 입자는 중요한 문제이다. 특히, 불순물 입자는 제조 동안에 집적회로 장치의 활성화된 소자에 부착되어 회로를 단락시키거나 신뢰도 문제를 초래할 수 있다. 그러므로, 불순물 입자는 궁극적으로 종래의 반도체 웨이퍼의 수율(yield)을 감소시킨다. 더욱 나쁜 것은, 반도체 회로선폭이 감소하면서 집적회로의 제조시에 불순물 입자의 영향이 더 커진다는 것이다.
따라서, 반도체 장비 판매자 및 사용자들은 종종 불순물 입자의 잠재적인 발생원을 제어하기 위하여 복잡하고 값비싼 기술에 의존하고 있다. 이와 같은 기술은 울트라 세정 룸, 초자동화된 처리 장비를 사용하며, 복잡한 공정은 불순물 입자의 잠재적인 발생원을 감소시키기 위하여 집적회로의 제조동안 제어된다. 그러나, 이러한 기술은 집적회로 제조에 있어서 불순물 입자의 상당한 양이 반도체 웨이퍼가 처리되는 동안 생성된 반응 부산물로부터 유도될 수 있기 때문에 완전하지 못하다.
이러한 반응 부산물은 종종 처리 챔버의 내면에 부착되어 "두꺼운" 불순물 잔류층을 형성한다. 일반적으로, 불순물 잔류층은 반응 가스로부터의 부산물, 또는 이미 처리 챔버의 내면에 부착된 다른 부산물로부터 유도된다. 불순물 잔류층의 일부는 떨어져 나와 집적회로의 활성화된 표면상에 퇴적될 수 있으며, 그것에 의해 회로의 단락, 접속의 파괴, 소자의 기능의 저하, 및 신뢰성 문제 등에 집적회로에 손상을 주게된다.
종래의 실리콘 이산화물 증착 공정에 있어서, 사용된 반응 가스는 예를들면, 유기 실린(organic silane) 및 오존의 혼합물이다. 이 가스들은 반도체 웨이퍼의 표면상에 실리콘 이산화물 층을 형성하기 위하여 챔버내로 유입된다. 그러나, 실리콘 이산화물 층이 형성되면, 이 가스들은 입상 조성물(particulated composition)을 형성할 수도 있다. 이 입상 조성물은 처리 챔버의 내면에 느슨하게 부착되는 불순 잔류물을 형성한다. 상기 챔버의 내면은 분산 헤드, 전극, 벽 및 어떤 다른 노출면을 포함한다. 느슨하게 부착된 불순 잔류물은 집적회로 상에서 벗겨져서 떨어지기 쉬운 두꺼운 불순 잔류물층으로 형성된다.
불순 잔류물층의 일부가 집적회로에 손상을 주는 것을 방지하기 위하여, 다양한 세정 방법이 제안되어 왔다. 이러한 세정 방법들은 각각의 증착 단계 후에 기계 작동의 중지 및 세정을 포함하는 별도의 공정 단계를 필요로 한다. 이것은 시간이 소요되고, 비용이 많이 들어 수용하기가 곤란하다. 물론, 시스템이 작동하지 않는 경우에는 작업 처리량이 떨어지고, 모든 제조 공정에 비용이 더 많이 들게 된다.
실리콘 이산화물 증착 장치에 대한 종래의 세정 방법의 일 예는 기계작동 중지, 처리 챔버의 일부 해체, 및 적당한 재료 예를 들면, 린스제와 세정제를 사용하여 처리 챔버의 내면을 손으로 닦아내는 등의 연속 단계를 포함한다. 손으로 닦아내는 단계는 챔버의 내면으로부터 불순 잔류물을 제거하기 위해 행하는 단계이다. 가끔 사용된 다른 종래의 세정 방법은 불순 잔류물을 용해하여 제거하기 위하여, 묽은 불화 수소산 용액, 또는 유기 용매와 같은 액체 화학 용액으로 처리 챔버의 내면을 손으로 닦아내는 것에 의존한다. 이러한 종래의 세정 방법들은 축적된 잔류물로 인해 진공이 줄어들거나 공기의 공급이 감소될 수 있으며 불순물로 인해 막히기 때문에 진공배출 채널 및 펌프 시스템에 적용될 수도 있다. 종래 방법은 시간이 소요되며, 일반적으로 한층 더 오염에 대한 부가적인 발생원을 제공하고 있다.
증착 챔버의 내면으로부터 불순 잔류물을 제거하기 위하여 한층 강화된 플라즈마 건조 세정 방법이 사용되어 왔다. 상기 건조 세정 방법은 별도의 공정 단계동안, 예를 들면, 처리 챔버내로 세정 가스를 유입하고, 세정 가스를 플라즈마에 충돌시키며, 및 불순 잔류물을 제거하기 위해 플라즈마를 사용함으로써 행해진다. 바람직하게는, 플라즈마의 이온들은 처리 챔버로부터 제거되는 휘발성 생성물을 형성하기 위하여 불순 잔류물과 결합한다. 건조 세정 방법은 일반적으로 거의 불순 잔류물이 없는 처리 챔버의 내면을 효과적으로 유지하도록 증착 공정이 끝날 때마다 그후에 사용되어야 한다. 따라서, 건조 세정 방법은 귀중한 생산 시간을 소모하고 기계 이용가능성이나 기계 가동시간을 감소시킨다. 또한, 증착 공정마다 건조 세정 방법을 사용하면 값이 비싸서 구하기가 어려운 세정 가스를 많이 소비하게 된다. 게다가, 건조 세정 방법은 종종 에칭 반응에 의해 실제 챔버 표면의 일부를 제거한다.
전술한 바로부터, 기계의 작동중지 시간량을 줄인, 처리 챔버로부터 불순 잔류물을 제거하는 방법이 바람직하다는 것을 알수 있다.
본 발명은 증착 챔버의 내면으로부터 불순 잔류물을 세정하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 본 발명은 쉽고 비용이 저렴한 방법으로 다중 증착공정 사이에 불순 잔류물을 제거하기 위하여, 질소를 포함하는 가스 배합물을 이용하는 세정 방법에 의존한다.
본 발명에 따라서 증착 챔버로부터 잔류물을 세정하기 위한 방법은 건조 세정 플라즈마에서 질소 가스를 사용한다. 상기 방법은 N2, C2F6, 및 O2로 이루어진 세정 가스를 챔버내로 유입하는 단계, 및 세정 가스로부터 플라즈마를 형성하는 단계를 포함한다. 또한 상기 방법은 적어도 하나의 세정 가스와 잔류물로부터 휘발성 생성물을 형성함으로써 챔버의 내면으로부터 잔류물을 제거하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따라서 집적회로 장치를 제조하는 방법은 질소 가스를 갖는 인-시투(in-situ) 플라즈마 세정 방법을 사용한다. 상기 방법은 화학 증착을 위한 챔버를 제공하는 단계 및 챔버내로 웨이퍼를 도입하는 단계를 포함한다. 가스들을 웨이퍼 위에 실리콘 이산화물 층을 형성하고, 챔버 내면상에 잔류물로서 반응 부산물을 형성하기 위하여 챔버내로 유입되고, 다중 증착 공정이 실행된다. 최종 웨이퍼가 챔버로부터 제거되면, N2, C2F6, 및 O2로 이루어진 세정 가스가 유입된다. 플라즈마는 세정가스로부터 형성되며, 챔버의 내면상의 잔류물은 휘발성 생성물로 제거된다. 이 순차적 단계에 의해, 집적회로에 대한 제조 작동 동안 챔버가 세정된다. 바람직하게는, 세정작동 사이에 많은 웨이퍼들이 처리된다.
본 발명에 따른 장치는 질소 함유 화합물 및 불소 함유 화합물과 같은 세정 가스들을 사용한다. 상기 장치는 내측면을 갖는 챔버를 포함한다. 불순 잔류물은 상기 내측면에 부착된다. 가스 분배 수단은 챔버에 장착되어있다. 상기 가스 분배 수단은 세정 가스를 유입하는데 사용될 수 있다. 챔버에 장착된 전원은 세정가스로부터 플라즈마를 형성하는데 사용되는 선택된 주파수에서의 전압을 제공한다. 잔류물과 세정 가스중 하나와 상호 반응하여 형성된 잔류물의 휘발성 생성물은 배출에 의해 제거된다.
이하, 본 발명을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제 1도는 CVD 장치(10)의 개략도이다. 상기 장치는 챔버(12), 공급원(14), 배출관(16), 페디스탈 또는 서셉터(18), 가스 분배판(20), RF 전원(22), 접지(24), 전극(또한 흡입 다기관)(26), 및 다른 소자들은 포함한다. 상기 챔버는 증착용 웨이퍼(36)과 같은 제품을 수용하고, 내부에 플라즈마 방전을 제공할 수 있는 어떤 적합한 챔버일 수 있다. 상기 챔버를 작동함에 있어서, 플라즈마 서셉터(18)가 접지되어 있는 동안 RF 전원(22)으로부터 전극(26)에 가해진 RF 에너지에 의해 웨이퍼에 인접하게 형성된다. 전원(22)은 챔버(12)내에 유입된 화학물질의 분해를 향상시키고자 전극(26)에 단일 또는 이중 주파수의 RF 에너지를 공급할 수 있다.
램프 반사 모듈(42)은 서셉터(18)의 환상 외주상에 석영 윈도우(47)를 통해 환상 패턴의 평행 광선(45)을 제공한다. 상기 광선 패턴은 웨이퍼를 가열하는데 사용되는 서셉터에 분배된 열을 제공한다. 이와 같은 열 분배는 서셉터로부터 자연적인 열 손실을 보상하며 서셉터에 빠르고 보다 균일한 열 분배를 제공한다.
챔버 라이닝, 지지 핑거(48), 및 다수의 상이한 반응기의 부품들은 양극처리된 알루미늄 산화물과 같은 유전체 재료로 코팅된, 알루미늄과 같은 재료로 이루어진다. 상기 챔버 표면은 다중 웨이퍼 공정후에도, 예를들어 실리콘 산화물 등과 같은 유전체 재료를 증착하는 동안 깨끗하게 유지된다. 이러한 형태의 장치는 미합중국 특허 제 5,000,013호에 기재돼어 있다.
상부 표면(38)을 갖는 부분 완성된 반도체 웨이퍼(36)는 중착, 예를 들면, 화학 증착 (CVD), 대기압 이하 화학 증착 (SACVD), 저압 화학 증착(LPCVD), 대기압 화학 증착(LPCVD), 플라즈마 강화 화학 증착(PECVD) 등과 같은 현재의 CVD 장치내에 놓여진다. 증착 재료는 실리콘 이산화물(SiO2), 포스포실리케이트 글라스(PSG), 플루오로포스포실리케이트 글라스(FPSG), 보로포스포실리케이트 글라스(PSG), 실리콘 니트라이드(Si3N4) 등과 같은 유전체 재료를 포함한다.
작동에 있어서, 유기 실란과 산소 가스의 혼합물을 유입하고 이 가스 혼합물을 플라즈마에 충돌시킴으로써 중착이 이루어진다. 유기 실란은 TEOS, HMDS, OMCTS 등과 같은 어떤 적합한 유기 실리케이트 재료일 수 있다. TEOS에 대한 산소 점유율은 일반적으로 20% 미만이다. 증착온도는 약 300 내지 500°C 범위이나 다른 온도 범위도 가능하다. 또한, 증착은 산소가스를 오존으로 대체하여도 달성될 수 있다. 물론, 다른 농도, 온도, 재료 및 유동율(flow rate)이 특정 실시예에 따라서 사용될 수 있다.
오염 잔류물은 반응 챔버(12), 전극(26), 서셉터(18), 가스 분배판(20), 및 다른 표면과 같이 반응기의 내측면 상에 형성된다. 부분 완성된 반도체 웨이퍼(36)의 처리 동안, 상기 잔류물은 종종 내측면에서 웨이퍼 상부면(38)으로 떨어진다. 이러한 입자들은 웨이퍼의 제조, 특히 웨이퍼상에 집적된 회로 장치에 해롭다.
본 발명의 실시예에 따르면, 잔류물은 복수의 증착 단계후에 세정 가스들중 선택된 가스들을 반응 챔버내에 유입함으로써 제거된다. 상기 세정 가스들중 선택된 그룹은 CF4, C2F6, C3F8, SF6, 인터할로겐 등과 같은 불소 함유 화합물과, N2, NF3, N2O 등과 같은 질소 함유 화합물과의 배합물을 포함한다. 상기 불소 함유 화합물은 바람직하게는 C2F6가스이며, 질소 함유 화합물은 바람직하게는 N2가스이다. 상기 가스들의 배합물은 O2함유 가스와 혼합될 수 있다. 선택적으로, N2O 가스는 O2함유 가스없이 불소 함유 화합물과 배합될 수 있다.
바람직한 실시예에서, C2F6, N2, 및 O2가스들은 선택된 유동율에 따라 반응 챔버내로 유입된다. C2F6가스 유동율은 약 200 sccm 내지 5,000 sccm 정도이며, 바람직하게는 약 550 sccm 내지 650 sccm 정도, 더 바람직하게는 600 sccm이다. O2가스 유동율은 약 200 sccm 내지 5,000 sccm 정도이며, 바람직하게는 약 550 sccm 내지 650 sccm 정도, 더 바람직하게는 600 sccm이다. N2가스 유동율은 약 20 sccm 내지 500 sccm 정도이며, 바람직하게는 250 sccm 내지 350 sccm 정도, 더 바람직하게는 300 sccm 이다. 보다 큰 전체 유동율은 일반적으로 보다 빠른 세정시간을 제공한다. 약 1,800 sccm을 초과하는 결합된 전체 유동율은 실제로 세정 시간을 감소하는 것이 아니라, 사용된 가스의 양을 증가시키려는 것이다. 이것은 세정 가스를 더 많이 사용함에 따라서 비용 증가를 초래한다. 물론, 사용된 특정 유동율은 적용에 따라 다르다.
바람직한 실시예에서, C2F6, N2및 O2가스들은 선택된 상태에서 반응 챔버내로 유입된다. C2F6: O2의 비율은 약 1 : 1 이지만, 다른 비율일수도 있다. 다른 세정 매개변수는 약 1.5 내지 6.5 토르(Torr) 범위의 압력을 포함하며, 바람직하게는 약 4.0 토르이다. 7.0 토르를 초과하는 압력은 플라즈마를 챔버의 내면에 한정시키므로, 외부 챔버면 즉, 내벽 등의 세정을 감소시킨다. 서셉터 온도는 약 300 내지 500°C이며, 바람직하게는 약 400°C이다. 챔버의 내벽 온도는 약 50°내지 70°C이며, 바람직하게는 약 60°C이다. 파워는 약 700 와트 내지 2,000 와트 정도이며, 바람직하게는 약 1,000 와트이다. 또한, 파워는 저주파(200 ㎑ - 400 ㎑) 또는 고주파, 예를 들면 13.56 ㎒에서 공급될 수 있다. 전극 공간은 약 200 내지 2,000 밀(mil) 정도이며, 바람직하게는 약 1,000 밀 이상이다. 물론, 가스 및 선택된 증착 매개변수들은 특정 적용에 따라 좌우된다.
C2F6, N2, 및 O2가스들의 배합물은 챔버내에 아아크 발생의 가능성을 감소시킨다. 특히, 상기 가스들의 배합물은 전극과 페디스탈 또는 다른 표면 사이의 전기 전위를 감소시킨다. 실시에에서, 전기 전위는 약 10볼트 내지 30볼트 정도로 낮으며, 종래 기술보다 약 20볼트 더 낮은 것이 바람직하다. 낮은 전위는 아아크 양을 감소시키며 그것에 의해 실질적으로 아아크에 의해 발생된 어떤 손상을 제거할 수 있다.
이러한 가스들의 바람직한 배합물을 사용하면, 산소 함유 가스는 종래 기술을 사용하여 형성된 불용해성 AIxOxF를 생성하지 않는다. 특히, 이러한 가스들의 배합물은 배출관을 통해 챔버로부터 제거되는 실리콘 형태의 물질과 같은 휘발성 물질을 생성한다. 휘발성 물질의 경우, 어떠한 잔류물도 현재의 세정 방법에 의해 챔버내로 유입되지 않는다.
또한, 본 발명의 CVD 장치는 엔드포인트 검출 시스템(32)을 적용한다. 엔드포인트 검출 시스템은 플라즈마 내의 선택된 라디칼의 존재여부를 감시함으로써 현재의 세정 방법에 대한 "엔드포인트"를 식별한다. 엔드포인트 검출 시스템은 예를 들면, 선택된 파장을 갖는 가시광선으로부터 유도된 신호를 감시하기 위하여 포토다이오드(34)를 사용한다. 실시예에서, 신호가 증가하면, 챔버는 후 처리공정에 충분한 청정도까지 세정된다. 선택적으로, 챔버가 후 처리공정에 적합한 청정도로 더욱 세정되면 신호는 감소한다. 이러한 포인트에서, 엔드 포인트 검출 시스템은 시스템 제어기(36)에 신호를 보내고, 자동적으로 세정 공정을 중단한다. 물론, 세정 엔드포인트를 검출하기 위한 다른 시스템은 특정 적용에 따라 사용될 수 있다.
제 2 도는 본 발명에 따른 바람직한 세정 방법을 위한 개략적인 흐름도(100)이다. 상기 흐름도는 단지 설명일 뿐이다. 흐름도는 "n"번 실행을 위한 CVD 장치를 수행하는 단계(단계 103)를 포함하여, 여기서 "n"은 1보다 큰 수이고, 바람직하게는 5보다 큰 수이다. 바람직한 실시예에서, 실리콘 이산화물에 대한 CVD 공정은 2보다 큰 것 내지 10보다 큰 "n"을 포함한다. 이와 같은 CVD 공정은 LPCVD, APCVD, SACVD, PECVD 등을 포함한다. 물론, 증착 공정 및 실행 수(n)는 특정 적용에 따라 좌우된다.
특정 실시예에서, 인-시투 세정 공정(단계 105)은 "n" 실행후에 일어나며, 여기서 "n"은 적어도 하나의 매개변수에 의해 한정된다. 일 실시예에서, "n"은 CVD 장치가 선택된 입자수 임계치 아래에서 작동하는 실행의 상한을 의미한다. 다른 실시예에 있어서, "n"은 CVD 장치가 선택된 균일도 한계 위에서 작동하는 실행의 상한을 의미한다. 또 다른 실시예에서, "n"은 CVD 장치가 선택된 증착율 내에서 작동하는 실행의 상한을 의미한다. CVD 장치로부터 잔류물을 세정하기 위한 실시예에서, "n"은 1 내지 50 정도이며, 바람직하게는 2 이상이고, 더 바람직하게는 10 이상이다. 물론, "n"은 입자 카운트, 균등성, 증착율 등과 같은 상기한 매개변수의 결합에 따라 좌우될 수 있다.
인-시투 세정 공정은 본 발명에 따라 세정 가스를 선택할 수 있다. 세정 가스는 C2F6, CF4, SF6와 같은 불소 함유 화합물과, NF3, N2O, N2등과 같은 질소 함유 화합물의 배합물을 포함한다. 불소 함유 혼합물과 질소 함유 화합물은 바람직하게는 O2등과 같은 산소 함유 화합물과 혼합된다. 바람직하게는, 불소 화합물은 C2F6가스이며, 질소 화합물은 N2가스이고, 산소 화합물은 O2가스이다. 이 가스들은 전술한 유동율로 제공된다. 상기 방법은 산소없이 N2O 가스 및 C2F6가스를 사용할 수도 있다.
단계 107에서, 본 발명은 CVD 장치의 내면이 "세정"된 경우 다른 "n" 실행을 위한 증착 공정으로 분기라인(108)을 통하여 복귀한다. "n" 실행후에 본 방법은 다른 원위치 세정 공정을 실행한다. 단계 103, 105 및 107의 시퀀스는 "m" 싸이클이 반복될 때 까지 일어난다. 또한, CVD 공정은 "m" 원위치 세정 공정후에 세정제와 물에 의해 세정될 수 있다(단계 109). 상기 세정제와 물은 CVD 챔버의 내면으로부터 어떤 남아있는 잔류물을 제거한다. 상기 내면으로부터 잔류물을 제거한 후에, 본 발명은 분기라인(110)을 통하여, CVD 공정으로 복귀한다. 선택적으로, 본 발명은 분기라인(112)을 통하여 단계109로 복귀한다.
본 발명은 "엔드포인트" 검출 단계(단계 114)를 포함한다. 엔트포인트 검출 방법은 세정 플리즈마에 있어서 화학적 라디칼로부터 선택된 파장을 갖는 가시광선으로부터 유도된 신호( 및 그 세기)를 감시한다. 깨끗한 정도는 신호의 세기에 의해 결정된다. 실시예에서, 신호 세기의 변화는 챔버가 후 처리를 위해 충분히 세정되는 포인트까지 더 세정되는 경우에 감시된다. 이러한 포인트에서, 엔트포인트 검출 방법은 시스템 제어기에 "중단" 신호를 보내어, 자동적으로 세정 방법을 중단시킨다.
바람직한 실시예에서, 상기 방법은 세정 플라즈마에 있어서 불소 라디칼로부터의 신호에 따른다. 예를 들면, 세정 방법으로서 불소 함유 화합물, 질소 함유 화합물 및 산소 함유 화합물을 사용하면, 엔드포인트 검출 방법은 불소 라디칼 존재여부에 대해서 약 704 ㎚의 선택된 파장을 갖는 가시광선에서의 세기를 감시한다. 낮은 신호 세기는 불소 라디칼이 704 ㎚ 가시광선에서 신호를 방사하지 않는 휘발성 물질을 형성하기 위하여 잔류물과 결합하기 때문에 "더러운" 챔버로 분류된다. 높은 신호 세기는 불소 라디칼의 농도가 증가하기 때문에 "깨끗한" 챔버로 분류된다. 불소 라디칼의 보다 큰 농도는 704 ㎚ 가시광선에서의 신호 세기를 증가시킨다.
본 방법은 불소 라디칼의 농도가 포화 상태를 반영하는 경우 세정 공정을 중단한다. 포화 상태는 일반적으로 CVD 챔버에서 불소의 농도가 선택된 유동율로 증가하지 않는 경우의 포인트에 관한 것이다. 특정 실시에에서, 세정 방법은 챔버를 제일 먼저 세정하는데 필요한 시간에 대하여 약 5 내지 30%의 비율로 측정된 부가적인 시간동안 또는 엔드포인트가 검출된 후에 일어난다. 바람직한 실시예에서, 부가적인 세정 시간은 엔드포인트가 검출된 후의 세정 시간에 대하여 약 20%이다. 물론, 세정 엔트포인트를 검출하기 위한 다른 시스템은 특정 실시예에 따라서 사용될 수 있다.
전술한 단계의 시퀀스는 본 발명에 따라 단일 단계 세정 방법으로 실행될 수 있다. 선택적으로, 선택된 가스들을 사용하는 세정 방법은 다단계 세정 공정을 사용하여 수행될 수 있다. 다단계 세정 공정은 챔버의 내벽의 내면 및 외면과 다른 표면을 선택적으로 세정하기 위하여 전극 공간을 조절 할 수 있다. 물론, 사용된 기술은 특정 적용에 따라 사용된다.
제 3 도는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 집적회로(300)의 개략적인 단면도이다. 집적 회로는 전계 효과 트랜지스터(307)와 다른 소자를 포함한다. 기술된 장치는 단지 설명만을 목적으로 한 것이다. 즉, 당해업자는 특정 집적회로, 마이크로프로세서, 메모리 회로 등과 같은 다른 집적회로의 제조를 위하여 본 발명을 실시할 수 있다. 도시한 바와 같이, 집적 회로 장치는 기판(301), 활성 영역(303), 전계 분리 산화 영역(308), 및 본 발명에 의해 형성된 유전체층(305)을 포함한다.
유전체층은 바람직하게는 실리콘 이산화물 층이다. 실리콘 이산화물층은 실질적으로 알루미늄 옥시-불화물 등과 같은 입자들이 없다. 실리콘 이산화물 층은 약 2%보다 작은 균등성을 가지며, 바람직하게는 약 1% 보다 작으며, 더 바람직하게는 약 1.5% 보다 작다. 본 방법에 의하여, 다중 웨이퍼는 세정 전에 처리되며, 각 웨이퍼는 전술한 선택된 매개변수내에 있다.
상기 장치 및 방법의 작동을 설명하기 위하여, 다음과 같은 매개변수를 사용하여 실험이 행해졌다. 어플라이드 머티리얼스 인코포레이티드 사에 의해 만들어진 PECVD 챔버는 실험장비로 응용되었다. 웨이퍼상에 실리콘 이산화물를 증착하기 위해 실제 제조작동을 수행하는데에는 실리콘 웨이퍼가 사용되었다. 실험에서 매개변수들은 청구범위에 한정되지 않는다. 당해업자들은 다른 화학성분, 챔버 매개변수, 및 조건 등을 사용할 수 있다.
제 4 도 및 제 5 도는 본 발명에 따라 실험을 하는 동안 감시된 선택된 매개변수들을 도시한다. 특히, 제 4 도는 세정 시간에 대하여 불소 세기(V)의 개략적인 그래프(400)이다. 실험에서 세정 방법에 C2F6가스, O2가스, 및 N2가스를 사용하였다. C2F6가스의 유동율은 약 600 sccm, O2가스의 유동율은 약 600 sccm, N2가스의 유동율은 약 300 sccm 이다. 챔버 압력은 약 4 토르, 전극 공간은 약 1,000 밀, 온도는 약 400°C이다. 세정 방법은 약 1,000 와트의 전원에서 작동한다. 도시한 바와 같이, 불소 세기는 시간이 제로(0)에서 약 90 초 까지 제로(0)부터 시작하여 지수적으로 증가한다. 약한 불소 신호(501)는 잔류물의 존재를 나타내며, 증가하는 불소 신호(505)는 잔류물의 감소하는 양을 나타낸다. 피크 불소 신호(505)는 실질적으로 모든 잔류물이 에칭 제거된 것을 나타낸다. 엔트포인트(507)는 불소 최대신호 동안에 검출된다.
제 5 도는 본 발명에 따른 세정 방법을 사용하는 유전층에 대한 두께 및 균등성을 도시한 개략적인 그래프(500)이다. 실험에서, 세정 단계는 5개의 웨이퍼를 증착할 때 마다 그 후에 수행된다. 증착은 유전체 재료의 약 4985.8 Å의 평균두께로 형성된다. 유전체 층은 약 0.922%의 평균 균일도, 및 약 1.26%의 웨이퍼-대-웨이퍼 균일도를 가진다. 도시한 바와 같이, 두께는 "검정색 다이아몬드" 표시로 나타내고, 균일도는 "검정색 사각형"으로 나타냈다. 개략적으로 도시한 그래프는 현 세정 방법이 양호한 균일도를 가지며 양호한 유전체 재료 두께가 생성되었음을 나타낸다.
또한, 실험은 표1에 기술된 매개변수를 사용하여 수행된다. 실험은 예를 들면 C2F6, N2, 및 O2가스들의 배합물을 이용하는 단일 세정 단계가 표준 제조 화학의 이점을 취하고 있음을 입증하며, 그것에 의해 비용 등이 절감된다.
표 1에서 도시한 바와 같이, 단일 세정 방법은 C2F6, N2, 및 O2가스들과 같은 쉽게 사용가능한 제조 화학 성분을 사용한다. 이것은 낮은 가스 비용 및 낮은 세정 비용을 제공한다. 단일 단계 세정 방법은 2-단계 방법보다 적은 시간을 취하므로 바람직한 실시예가 된다. 일반적으로 적은 시간은 세정과 관련한 작업 처리량을 높이고 비용을 절감시킨다.
위에서 특정 실시예를 상세히 설명하였으나, 다양한 변형예, 다른 구성등이 사용될 수도 있다. 예를 들면, 상술한 내용이 CVD 장치 챔버를 세정하는 점에 있지만, 본 발명은 플라즈마 에칭 챔버 등으로 실시할 수도 있다.
그러므로, 상기한 내용은 첨부된 청구범위에 의해 한정된 본 발명의 범위를 한정시키지 않는다.

Claims (12)

  1. 증착 장치로부터 잔류물을 세정하기 위한 방법에 있어서,
    ① 질소 함유 화합물, 불소 함유 화합물, 및 O2로 이루어진 세정 가스를 상기 증착 장치의 챔버내로 유입하고, 상기 세정 가스로부터 플라즈마를 형성하는 단계, 및
    ② 상기 잔류물과 상기 세정 가스중 하나 이상의 세정가스와의 상호작용에 의해 형성된 잔류물의 휘발성 생성물을 상기 챔버로부터 제거하는 단계를 포함하며, 상기 질소 함유 화합물은 N2, NF3및 N2O로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 잔류물 세정 방법.
  2. 화학 증착 장치의 내면으로부터 잔류물을 세정하기 위한 방법에 있어서,
    ① N2, C2F6, 및 O2로 이루어진 세정 가스를 상기 화학 증착 장치의 챔버내로 유입하고, 상기 세정 가스로부터 플라즈마를 형성하는 단계, 및
    ② 상기 잔류물과 상기 세정 가스중 하나 이상의 세정가스와의 상호작용에 의해 형성된 잔류물의 휘발성 생성물을 상기 챔버로부터 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 잔류물 세정 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 C2F6및 O2는 약 1:1의 유동률(C2F6:O2)로 제공되는 것을 특징으로 하는 잔류물 세정 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    ① 웨이퍼를 상기 챔버내로 유입하는 단계와,
    ② 상기 웨이퍼 위에 실리콘 이산화물 층을 형성하는 단계와,
    ③ 상기 화학 증착 장치의 챔버로부터 상기 웨이퍼를 제거하는 단계, 및
    ④ 두 개 이상의 웨이퍼에 대하여 상기 유입단계, 형성단계 및 제거 단계를 반복하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잔류물 세정 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    ① 웨이퍼를 상기 챔버내로 유입하는 단계와,
    ② 상기 웨이퍼 위에 실리콘 이산화물 층을 형성하는 단계와,
    ③ 상기 화학 증착 장치의 챔버로부터 상기 웨이퍼를 제거하는 단계, 및
    ④ 다섯 개 이상의 웨이퍼에 대하여 상기 유입단계, 형성단계 및 제거단계를 반복하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잔류물 세정 방법.
  6. 집적회로 디바이스를 제조하기 위한 방법에 있어서,
    ① 웨이퍼를 챔버내로 유입하는 단계와,
    ② 상기 웨이퍼 위에 실리콘 이산화물 층을 형성하기 위하여 상기 챔버의 내면상에 잔류물을 형성하는 가스를 상기 챔버내로 유입하는 단계와,
    ③ 상기 웨이퍼를 제거하는 단계와,
    ④ N2, C2F6, 및 O2로 이루어진 세정 가스를 챔버내로 유입하고, 상기 세정 가스로부터 플라즈마를 형성하는 단계, 및
    ⑤ 상기 잔류물과 상기 세정 가스중 하나 이상의 세정가스와의 상호 작용에 의해 형성된 잔류물의 휘발성 생성물을 상기 챔버로부터 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 집적회로 디바이스 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 C2F6및 O2는 약 1 : 1의 유동률(C2F6:O2)로 제공되는 것을 특징으로 하는 집적회로 디바이스 제조 방법.
  8. 집적회로 디바이스를 제조하기 위한 방법에 있어서,
    ① 웨이퍼를 챔버내로 유입하는 단계와,
    ② 상기 웨이퍼 위에 실리콘 이산화물 층을 형성하기 위하여 상기 챔버의 내면상에 잔류물을 형성하는 가스를 상기 챔버내로 유입하는 단계와,
    ③ 상기 웨이퍼를 제거하는 단계와,
    ④ 하나 이상의 웨이퍼에 대하여 상기 단계 ① 내지 ③을 반복하는 단계와,
    ⑤ N2, C2F6및 O2로 이루어진 세정 가스를 상기 챔버내로 유입하고, 상기 세정가스로부터 플라즈마를 형성하는 단계, 및
    ⑥ 상기 잔류물과 상기 세정 가스중 하나 이상의 세정가스와의 상호 작용에 의하여 형성된 상기 잔류물의 휘발성 생성물을 상기 챔버로부터 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 집적회로 디바이스 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 C2F6및 O2는 약 1:1의 유동률(C2F6:O2)로 제공되는 것을 특징으로 하는 집적회로 디바이스 제조 방법.
  10. 집적회로를 제조하기 위한 장치에 있어서,
    ① 챔버와,
    ② 상기 챔버내에 장착된 가스 분배 수단과,
    ③ 상기 챔버에 장착된 공급원과,
    ④ 상기 챔버에 연결된 플라즈마 발생 전원과,
    ⑤ 상기 챔버로부터 휘발성 생성물을 제거하는 배출관, 및
    ⑥ 상기 플라즈마에서의 반응기를 감시하기 위해 상기 챔버에 연결된 엔드포인트 검출 센서 및 상기 엔드포인트 검출 센서로부터 신호를 수신하기 위하여 상기 엔드포인트 검출 센서에 연결된 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 집적회로 제조 장치.
  11. 증착 장치로부터 잔류물을 세정하기 위한 방법에 있어서,
    ① 질소 함유 화합물, 불소 함유 화합물, 및 O2로 이루어진 세정 가스를 상기 증착 장치의 챔버내로 유입하고, 상기 세정 가스로부터 플라즈마를 형성하는 단계, 및
    ② 상기 잔류물과 상기 세정 가스중 하나 이상의 세정가스와의 상호 작용에 의해 형성된 잔류물의 휘발성 생성물을 상기 챔버로부터 제거하는 단계를 포함하며, 상기 불소 함유 화합물은 CF4, C2F6, C3F8, 및 SF6로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 잔류물 세정 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 C2F6및 O2는 약 1:1의 유동률(C2F6:O2)로 제공되는 것을 특징으로 하는 잔류물 세정 방법.
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