KR100628607B1

KR100628607B1 - 클리닝방법,성막장치및성막방법

Info

Publication number: KR100628607B1
Application number: KR1019980017329A
Authority: KR
Inventors: 구니히로 다다; 히데키 요시카와
Original assignee: 동경 엘렉트론 주식회사
Priority date: 1997-05-15
Filing date: 1998-05-14
Publication date: 2006-11-30
Also published as: JPH10317142A; KR100727733B1; KR19980087036A; KR20060086893A; TW375780B; JP4038599B2

Abstract

본 발명에 따른 성막 장치의 클리닝 방법은, 대상물에 소정의 성막 처리를 실시하기 위한 챔버 내에 부착된 티탄염화물을 제거하기 위한 클리닝 방법에 있어서, 챔버 내의 적어도 클리닝 대상 부위를 130℃ 이상으로 가열하고, 클리닝 대상 부위가 130℃ 이상으로 설정된 상태에서 챔버 내에 클리닝 가스로서 불소화합물 가스를 도입함으로써, 적어도 클리닝 대상 부위에 부착된 티탄염화물을 티탄불화물로 변환시키며, 티탄불화물을 챔버 내로부터 배기하는 것을 특징으로 한다.

Description

클리닝 방법, 성막 장치 및 성막 방법{METHOD FOR CLEANING A FILM FORMING DEVICE}

본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 기판 상에 소정의 막을 형성하기 위한 성막 장치의 클리닝 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 집적 회로의 제조 공정에 있어서는, 반도체 웨이퍼나 유리 기판 등의 대상물 상에 성막과 패턴 에칭 등이 반복하여 실시된다. 대상물 상의 각 소자 사이를 접속하는 배선, 각 소자에 대한 전기적 접촉을 도모하는 콘택트 메탈, 혹은 대상물(기판)의 Si 흡입을 억제하는 대책으로서 이용되는 배리어 메탈의 재료로는, 전기 저항이 낮고 또 내부식성이 우수한 재료를 이용하지 않으면 않된다.

이러한 요구에 대응할 수 있는 재료로서, Ti(티탄), W(텅스텐), Mo(몰리브덴) 등의 고융점 금속 재료가 사용되는 경향이 있으며, 그 중에서도 전기적 및 내부식성 등의 특성 등이 양호하기 때문에, Ti 및 그 질화물인 TiN(티탄아질산염)가 많이 사용되는 경향이 있다.

대상물에 대한 Ti막의 형성은, 일반적으로는 원료 가스로서 TiCl₄(사염화티탄) 가스와 수소 가스를 이용한 플라즈마 CVD(Chemical Vapor Deposition)법에 의해 실행된다. 이 경우, 성막 처리시에, 반응 부(副)생성물로서 티탄염화물이 생성되어, 이 티탄염화물이 처리 용기 내에 상당량 부착되게 된다. 이 반응 부생성물은 처리중에 벗겨지거나 하여 이물질 문제를 야기시킨다. 그 때문에, 처리 용기 내부를 정기적으로 클리닝하여 반응 부생성물을 제거하는 일이 행해진다.

처리 용기 내부에 부착된 티탄염화물을 제거하기 위해서는, 일반적으로 클리닝 가스로서 NF계 가스, 예를 들면 NF₃ 가스를 이용하여 처리 용기 내에 플라즈마를 발생시켜서 플라즈마에 의해 NF₃ 가스를 분해하여 활성종화(活性種化)함으로써, 부착되어 있는 티탄염화물을 에칭 처리하도록 되어 있다.

이와 같이 플라즈마를 사용한 클리닝 방법에 따르면, 예를 들어 웨이퍼를 탑재하는 탑재대 등에 부착되어 있는 반응 부생성물을 어느 정도 제거할 수 있다. 그러나, 플라즈마로부터 이격된 부분에 부착되는 반응 부생성물을 충분히 제거할 수가 없거나, 혹은 제거할 때까지 장시간을 요한다고 하는 문제점이 있다. 특히, 처리 용기 내에 성막 가스를 도입하기 위한 샤워 헤드에는, 반응 부생성물이 비교적 많이 부착되는 경향이 있기 때문에, 이 샤워 헤드의 부위에서 이물질의 원인이 되는 반응 부생성물의 막이 벗겨지는 경우가 자주 발생한다. 샤워 헤드에 부착된 반응 부생성물의 제거는 대단히 곤란하다.

본 발명의 목적은, 티탄염화물로 이루어지는 반응 부생성물을 플라즈마를 이용함이 없이 효율적으로 제거할 수 있는 클리닝 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 목적은 이하의 클리닝 방법에 의해서 달성된다. 즉, 이 클리닝 방법은, 대상물에 소정의 성막 처리를 실시하기 위한 챔버 내에 부착된 티탄염화물을 제거하기 위한 클리닝 방법으로서, 챔버 내의 적어도 클리닝 대상 부위를 130℃ 이상으로 가열하고, 클리닝 대상 부위가 130℃ 이상으로 설정된 상태에서, 챔버 내에 클리닝 가스로서 불소화합물 가스를 도입함으로써, 적어도 클리닝 대상 부위에 부착된 티탄염화물을 티탄불화물로 변환시키며, 티탄불화물을 챔버 내로부터 배기하는 것을 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.

도 1은 성막 장치를 나타내고 있다. 도시한 바와 같이, 성막 장치(2)는 알루미늄에 의해 원통체 형상으로 성형된 처리 용기(챔버)(4)를 갖고 있다. 처리 용기(4)는 접지됨과 동시에, 그 내부가 알루마이트(alumite) 처리되어 있다. 처리 용기(4)의 측벽에는 벽면을 냉각하기 위해서, 예를 들면 냉매를 흘려 보내는 냉각 자켓(80)이 설치되어 있다. 처리 용기(4)의 측벽 일부에는 처리 용기(4)에 대한 웨이퍼의 반출입시에 개폐되는 게이트 밸브(82)가 설치되어 있다. 처리 용기(4)의 바닥부(6)의 중심부에는 급전선(給電線) 삽입 구멍(8)이 형성되어 있다. 급전선 삽입 구멍(8)의 주변부에는 배기구(10)가 설치되어 있다. 처리 용기(4)의 내부를 진공으로 할 수 있도록, 배기구(10)에는 진공 펌프(90)가 설치된 배기관(12)이 접속되어 있다.

처리 용기(4) 내에는, 비도전성 재료, 예를 들면 알루미나제의 원판형상 탑재대(14)가 설치되어 있다. 이 탑재대(14)의 하면 중앙부에는, 하방으로 연장되는 중공(中空) 원통형상의 레그부(16)가 일체적으로 형성되어 있다. 레그부(16)의 하단은, 처리 용기(4) 바닥부(6)의 급전선 삽입 구멍(8)의 주변부에, O링 등의 밀봉 부재(18)를 거쳐 볼트(20) 등에 의해 기밀하게 장착 고정되어 있다.

탑재대(14) 상에 탑재되는 기판으로서의 반도체 웨이퍼(W)를 소망하는 온도로 가열할 수 있도록, 탑재대(14)에는, 예를 들면 SiC로 코팅된 카본제의 저항 발열체(22)가 매립되어 있다. 탑재대(14)의 상부는, 내부에 구리 등의 도전판으로 이루어진 척(chuck)용 전극(24)이 매립된 얇은 세라믹제의 정전척(26)으로 구성되어 있다. 이 정전척(26)이 발생시킨 쿨롱(coulomb)력에 의해 탑재대(14) 상에 웨이퍼(W)가 흡착 유지된다. 또, 저항 발열체(22)에는, 절연된 급전용 리드선(28)을 거쳐 급전부(30)가 접속되어 있다. 정전척(26)의 척용 전극(24)에는 절연된 급전용 리드선(32)을 거쳐 고압 직류 전원(34)이 접속되어 있다.

탑재대(14) 주변부의 소정의 위치에는, 복수의 리프터(lifter) 구멍(36)이 탑재대(14)를 상하 방향으로 관통하도록 설치되어 있다. 이 리프터 구멍(36) 내에는, 상하 방향으로 승강 가능한 웨이퍼 리프터 핀(lifter pin)(38)이 수용되어 있다. 이 리프터 핀(38)은 처리 용기(4)에 대한 웨이퍼(W)의 반입·반출시에, 도시하지 않은 승강 기구에 의해 승강하여, 웨이퍼(W)를 들어 올리거나 내린다.

처리 용기(4)의 천정부에는, 샤워 헤드부(40)가 일체적으로 형성되어 있는 천정판(42)이 O링 등의 밀봉 부재(44)를 거쳐 기밀하게 장착되어 있다. 샤워 헤드부(40)는 탑재대(14)의 상면 전체를 대체로 덮는 상태로, 탑재대(14)와 소정 거리 이격되어 대향 배치되어 있으며, 탑재대(14)와의 사이에 처리 공간(S)을 형성하고 있다. 샤워 헤드부(40)는, 그 하면을 형성하는 분사면(46)에 처리 가스를 분출하기 위한 다수의 분사 구멍(48)을 갖고 있으며, 처리 용기(4) 내에 처리 가스를 샤워 형상으로 도입한다. 또, 천정판(42)을 처리 용기(4)에 대하여 전기적으로 절연시키기 위하여, 천정판(42)과 처리 용기(4)의 사이에 절연재(50)가 개재되어 있다.

천정판(42)에는 샤워 헤드부(40)에 처리 가스를 도입하는 가스 도입 포트(52)가 설치되어 있다. 이 가스 도입 포트(52)에는 각종 가스를 흘려 보내는 공급 통로(54)가 접속되어 있다. 샤워 헤드부(40)내에는, 공급 통로(54)로부터 공급된 가스를 확산시킬 목적으로, 다수의 확산 구멍(56)을 갖는 확산판(58)이 설치되어 있다. 샤워 헤드부(40)의 측벽에는, 성막시에 이 부분의 온도를 냉각시키기 위한 냉각 자켓(60)과, 클리닝시에 이 부분을 소정 온도로 가열하기 위한, 예를 들면 저항 발열체로 이루어지는 가열 히터(62)가 설치되어 있다.

공급 통로(54)에는, 성막용 가스로서 TiCl₄ 가스를 저장하는 TiCl₄ 가스원(64)과, H₂ 가스를 저장하는 H₂ 가스원(68)과, 클리닝 가스로서 ClF₃ 가스를 저장하는 ClF₃ 가스원(70)과, 불활성 가스로서 Ar 가스를 저장하는 Ar 가스원(74)이 각기 분기관(93)을 거쳐 접속되어 있다. 공급 통로(54)와 각 가스원(64, 68, 70, 74)을 접속시키는 분기관(93)의 도중에는, 각 가스의 공급 유량을 제어하는 유량 제어기, 예를 들면 매스플로우 콘트롤러(72)가 설치되어 있다. 따라서, 본 실시예에서는, TiCl₄ 가스와, H₂ 가스와, Ar 가스를 사용한 플라즈마 CVD법에 의해 웨이퍼(W) 상에 Ti막이 형성된다. 또, 플라즈마를 형성하기 위하여, 천정판(42)에는, 리드선(76)을 거쳐 매칭 회로(77)와, 예를 들면 13.56MHz의 플라즈마용 고주파 전원(78)이 접속되어 있다.

또한, 본 실시예의 성막 장치(2)는, 처리 용기(4) 내의 온도를 제어해서 효율적인 클리닝을 실행하기 위하여, 처리 용기(4) 내의 적어도 클리닝 대상 부위[예를 들면, 샤워 헤드부(40), 탑재대(14)]의 온도를 검지하기 위한 온도 검지부(91)와, 온도 검지부(91)로부터의 검지 신호에 근거하여 적어도 ClF₃ 가스원(70)으로부터의 ClF₃ 가스의 유량을 제어[구체적으로는, 매스플로우 콘트롤러(72)의 구동 제어]하는 제어부(92)를 갖고 있다.

다음에, 상기 구성의 성막 장치(2)의 동작에 대하여 설명한다.

우선, 웨이퍼(W)의 표면에 Ti막을 형성하는 경우에 대하여 설명한다. 이 성막 공정에서는, 각 가스원(64, 68, 70)으로부터 성막 가스로서 TiCl₄가스와, H₂ 가스와, Ar 가스가 각기 매스플로우 콘트롤러(72)에 의해 유량 제어되면서, 공급 통로(54)와 샤워 헤드부(40)를 거쳐 처리 용기(4) 내로 공급된다. 이와 동시에, 고주파 전원(78)으로부터 고주파 전압이 샤워 헤드부(40)에 인가된다. 이에 따라, 샤워 헤드부(40)와 탑재대(14) 사이의 처리 공간(S)에 플라즈마가 발생하고, TiCl₄가 H₂와 반응하여 환원됨으로써, Ti막이 웨이퍼(W) 상에 형성된다. 이 경우, 웨이퍼(W)의 온도가 550℃ 정도로 설정됨과 동시에, 프로세스 압력이 1Torr 정도, 플라즈마 파워가 500W 정도로 설정된다.

이러한 성막 처리에서는, 동시에 염산(HCl)이나 티탄염화물(TiC1_X: X=2∼3) 등의 반응 부생성물이 생성된다. HCl은 가스로서 배기구(10)로부터 처리 용기(4)의 외부로 배출되지만, 티탄염화물은 그 증기압이 상당히 낮기 때문에 배출되기 어려워, 처리 용기(4)의 내벽 등에 부착된다. 특히, 샤워 헤드부(40)의 하면인 분사면(46) 등에, 웨이퍼(W)의 처리 매수에 따라서 다량으로 티탄염화물(M)이 부착된다.

처리 용기(4) 내에 부착된 이러한 티탄염화물은, 그 후 실행되는 성막 처리시에, 처리 용기(4)로부터 벗겨져서 이물질로 되어 성막 상태에 악영향을 미친다. 그래서, 본 실시예에서는, 다음 성막 처리에 앞서 처리 용기(4) 내부가 클리닝된다.

처리 용기(4) 내부의 클리닝을 수행하는 경우에는, 우선 처리 용기(4) 내의 온도를 130℃ 이상으로 높게 유지한 상태에서, 클리닝 가스로서 ClF계 가스, 여기서는 ClF₃ 가스를 샤워 헤드부(40)로부터 처리 용기(4) 내로 소정량(예를 들면, 100sccm) 공급한다. 이러한 클리닝 처리에 관한 제어 전체는, 예를 들면 제어부(92)에 의해 실행된다. 즉, 제어부(92)는, 예를 들면 가열 히터(62)의 통전 제어, 혹은 급전부(30)의 구동 제어 등을 실행하여, 처리 용기(4)의 내부 전체 또는 적어도 클리닝 대상 부위[샤워 헤드부(40)나 탑재대(14)]를 가열함과 동시에, 온도 검지부(91)를 거쳐 처리 용기(4)내, 또는 적어도 클리닝 대상 부위의 온도가 130℃ 이상으로 설정된 것을 검지하면, ClF₃ 가스원(70)용 매스플로우 콘트롤러(72)의 구동을 제어하여 ClF₃ 가스를 처리 용기(4)측에 소정량 유입시킨다.

샤워 헤드부(40)의 온도를 높게 하기 위해서는, 이것에 내장된 가열 히터(62)를 통전시키면 되는데, 예를 들면 500℃ 이상의 고온으로 유지할 수 있는 구조로 되어 있는 탑재대(14)와는 달리, 샤워 헤드부(40)는 그 구조상 온도를 그다지 높게 할 수 없기 때문에, 예를 들면 130℃로부터 그 구조상의 한계값인 180℃ 정도까지의 범위내로 설정된다. 또, 샤워 헤드부(40)의 구조를 개량함으로써, 샤워 헤드부(40)가 180℃보다 높은 온도에 견딜 수 있게 되면, 그 상한 온도값까지 샤워 헤드부(40)를 가열하게 하여도 좋다. 또한, 이 클리닝시, 처리 용기(4) 내의 압력은 1Torr로 설정되고, 클리닝 시간은 예를 들면 60분간 정도로 설정된다. 물론, 이 클리닝은 플라즈마를 이용하는 일 없이, 가열하에서만 실행된다.

이러한 ClF₃ 가스를 이용한 클리닝 처리에 의해, 처리 용기(4) 내에 부착되어 있는 티탄염화물은, 그보다 증기압이 높은 TiF₄(사불화티탄)로 변화하고, 증발 내지 승화가 촉진되어 배기구(10)를 통해 배기 제거되게 된다. 특히, TiF₄는 130℃ 정도에서 증발이 개시되기 때문에, 샤워 헤드부(40)를 130℃ 정도 이상으로 가열해 둠으로써, 제거되기 어려운 샤워 헤드(40)측의 티탄염화물(M)을 용이하고 신속하게 제거하는 것이 가능해진다.

도 2는 TiCl₄(원료 가스)와, TiCl₃(반응 부생성물)과, TiF₄ 각각의 온도와 증기압간의 관계를 나타내는 그래프이다. 그래프로부터 명백한 바와 같이, ClF계 가스를 클리닝 가스로서 이용하고 클리닝 대상 부위를 130℃ 이상으로 가열함으로써, 700℃ 정도가 아니면 증발하지 않는, 즉 제거가 곤란한 TiCl₃(반응 부생성물)을 130℃ 정도에서 증발이 개시되는 TiF₄로 변환시켜, 이를 제거할 수 있다.

도 3은 본 실시예에 따른 클리닝 처리를 실행했을 때의 탑재대(14)와 샤워 헤드부(40)의 클리닝 상태를 나타내는 그래프이다. 이 데이터의 채취에 있어서는, 클리닝 온도가 여러가지로 변경되고, 프로세스 압력이 1000mTorr, ClF₃₁ 가스 유량이 100sccm, 클리닝 시간이 30분으로 설정되었다. 또, 도면 중 검정색 동그라미는 티탄염화물을 제거할 수 없었던 것을 나타내고, 흰색 동그라미는 티탄염화물을 제거할 수 있었던 것을 나타낸다. 그래프로부터 명백한 바와 같이, 탑재대(14)에 부착된 티탄염화물은, 실온(20℃ 정도)에서는 흰색 가루로 되어 충분히 제거되지 않았지만, 100℃ 및 200℃로 탑재대(14)의 온도를 높였을 때에는 완전히 제거되었다. 따라서, 탑재대(14)에 부착된 티탄염화물을 완전히 제거할 목적으로 클리닝을 할 경우에는, 처리 용기(4) 내의 온도, 적어도 탑재대(14)의 온도를 100℃ 이상으로 설정하여 클리닝하는 것이 좋다. 이 경우, 제어부(92)는 급전부(30)의 구동 제어 등을 실행하여 처리 용기(4)의 내부 전체 또는 적어도 탑재대(14)를 가열함과 동시에, 온도 검지부(91)를 거쳐 처리 용기(4)내 또는 적어도 탑재대(14)의 온도가 100℃ 이상으로 설정된 것을 검지하면, ClF₃ 가스원(70)용 매스플로우 콘트롤러(72)의 구동을 제어하여 ClF₃ 가스를 처리 용기(4)측에 소정량 유입시킨다. 또한, 샤워 헤드부(40)에 부착된 티탄염화물은, 실온에서는 물론, 가열 히터(62)에 의해 샤워 헤드부(40)를 110℃ 정도로 가열하더라도 흰색 가루로 되어 충분히 제거되지 않았지만, 샤워 헤드부(40)를 130℃, 150℃, 180℃까지 가열하여 클리닝을 실행했을 때에는 거의 완전히 제거되었다. 따라서, 탑재대(14) 및 샤워 헤드부(40)에 부착된 티탄염화물을 완전히 제거할 목적으로 클리닝을 실행하는 경우에는, 샤워 헤드부(40)의 온도를 130℃ 이상으로 설정함과 동시에, 처리 용기(4) 내의 온도, 적어도 탑재대(14)의 온도를 100℃ 이상으로 설정하여 클리닝을 실행하면 된다.

이상과 같이, 특히 이물질의 주된 발생 원인이 되는 샤워 헤드부(40)에 부착된 티탄염화물은, 샤워 헤드부(40)를 130℃ 이상으로 가열하고 ClF₃ 가스를 이용하면, 거의 완전히 제거될 수 있다. 또한, 플라즈마를 이용하지 않기 때문에, 플라즈마가 닿지 않는 처리 용기(4)의 구석 구석까지 클리닝을 실행할 수 있다.

통상, 중요한 클리닝 대상 부위는 샤워 헤드부(40)와 탑재대(14)이다. 이들 부위(14, 40)는, 성막 공정에 있어서 막이 가장 부착되기 쉬운 장소이고, 또 부착된 막이 박리되어 이물질로 되면 본래의 피처리체[웨이퍼(W)]로의 성막에 악영향을 미치기 쉬운 장소이기도 하다. 이 중, 샤워 헤드부(40)는 그 구성 부재의 한계로 인해 가열 온도의 상한이 약 200℃이다. 반대로, 130℃ 미만에서는 클리닝 효과가 거의 없다. 따라서, 샤워 헤드부(40)의 바람직한 온도 범위는 130℃ 이상 200℃ 미만이다.

한편, 탑재대(14)는 샤워 헤드부(40)보다도 높은 내열성을 갖고 있다. 따라서, 클리닝 속도보다 우선적으로, 200℃ 이상 700℃ 이하가 바람직한 온도 범위로 된다. 즉, 샤워 헤드부(40)보다도 탑재대(14)를 고온으로 가열한 상태에서 챔버 내에 클리닝 가스가 도입된다. 또한, 전술한 바와 같이, 가장 바람직한 온도 범위는, 샤워 헤드부(40)가 130℃ 이상 180℃ 미만, 탑재대(14)가 400℃ 이상 700℃ 이하이다.

또한, 클리닝시의 프로세스 압력에 대하여 검토한 바, 도 4에 도시하는 바와 같은 결과가 얻어졌다. 즉, 클리닝 효율(티탄염화물의 에칭율)은, 프로세스 압력이 100mTorr∼1Torr의 범위 내로 설정되었을 때가 양호하고, 특히 프로세스 압력이 500mTorr 정도로 설정되었을 때가 가장 양호한 것으로 판명되었다. 그 이유는, 프로세스 압력이 100mTorr보다 낮으면, ClF₃ 가스의 양이 너무 적어 TiF₄로의 변환 반응이 충분히 행해지지 않고, 또한 프로세스 압력이 1Torr보다 높으면, ClF₃ 가스의 양은 많아지지만, 반대로 TiF₄의 기화가 억제되어 버려, 결과적으로 클리닝 효율이 저하되어 버리기 때문인 것으로 생각된다.

또, 상기 실시예에서는, 샤워 헤드부(40)에 냉각 자켓(60)과 가열 히터(62)가 설치되어 있지만, 이것 대신에, 예를 들면 고온의 열매(熱媒)와 저온의 냉매의 칠러(chiller)를 선택적으로 흐르게 할 수 있는 온도 조절 기구를 샤워 헤드부(40)에 설치하고, 이 1개의 온도 조절 기구가 냉각과 가열의 두가지 기능을 갖게 하여도 좋다. 또한, 상기 실시예에서는, ClF계 가스로서 ClF₃ 가스가 사용되었지만, 클리닝 가스로서 ClF 가스, ClF₅ 가스 혹은 이들의 혼합 가스를 사용하여도 좋다. 또한, 처리되는 대상물로서는 반도체 웨이퍼 이외에도, 유리 기판이나 LCD 기판 등을 들 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 클리닝 방법에 따르면, 하기와 같이 우수한 작용효과를 발휘할 수 있다.

처리 용기 내를 130℃ 이상으로 가열한 상태에서 ClF계 가스에 의해 클리닝을 실행하는 것에 의해서, 플라즈마를 이용하는 일이 없이 티탄염화물을 효율적으로 제거하는 것이 가능해지므로, 플라즈마가 닿지 않는 구석구석까지 클리닝을 행할 수가 있다.

특히, 샤워 헤드부에 가열 히터를 조립하여 이것을 130℃ 이상으로 가열하는 것에 의해서, 이물질의 주된 발생 원인이 되는 샤워 헤드부의 티탄염화물을 신속하고 거의 완전하게 제거할 수 있다.

도 1은 클리닝의 대상이 되는 성막 장치의 개략 구성도,

도 2는 TiCl₄(원료 가스)와 TiCl₃(반응 부생성물)과 TiF₄의 각각의 온도와 증기압의 관계를 나타내는 그래프,

도 3은 각 온도에 있어서의 탑재대와 샤워 헤드부의 클리닝 상태를 나타내는 그래프,

도 4는 클리닝 압력과 클리닝 효율간의 관계를 나타내는 그래프.

도면의 부요 부분에 대한 부호의 설명

2 : 성막 장치 4 : 처리 용기

10 : 배기구 12 : 배기관

14 : 탑재대 22 : 저항 발열체

26 : 정전척 40 : 샤워 헤드부

52 : 가스 도입 포트 62 : 가열 히터

72 : 매스플로우 콘트롤러 90 : 진공 펌프

91 : 온도 검지부 92 : 제어부

Claims

대상물에 소정의 성막 처리를 실시하기 위한 챔버 내의 적어도 클리닝 대상 부위에 부착된 티탄염화물을 제거하기 위한 클리닝 방법에 있어서,

처리 용기 내의 적어도 클리닝 대상 부위를 130℃ 이상으로 가열하고,

클리닝 대상 부위가 130℃ 이상으로 설정된 상태에서, 챔버 내에 클리닝 가스로서 불소화합물 가스를 도입함으로써, 적어도 클리닝 대상 부위에 부착된 티탄염화물을 티탄불화물로 변환시키며,

티탄불화물을 챔버 내로부터 배기하는 것을 특징으로 하는

클리닝 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 챔버 내에 성막 가스를 도입하기 위한 샤워 헤드가 상기 챔버에 설치되고, 이 샤워 헤드를 거쳐 불소화합물 가스가 챔버 내로 도입되는 것을 특징으로 하는

클리닝 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 클리닝 대상 부위가 샤워 헤드인 것을 특징으로 하는

클리닝 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 클리닝 대상 부위가 챔버내 전체인 것을 특징으로 하는

클리닝 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 불소화합물 가스는 ClF 가스, ClF₃ 가스, ClF₅ 가스 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는

클리닝 방법.
제 1 항에 있어서,

적어도 클리닝 대상 부위에 부착된 티탄염화물은, 클리닝 대상 부위가 130℃ 이상으로 설정된 상태에서 또 챔버 내로 ClF₃ 가스가 도입됨으로써 TiF₄ 가스로 변환되는 것을 특징으로 하는

클리닝 방법.
제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 챔버 내의 압력이 100mTorr∼1Torr의 범위 내로 설정된 상태에서 챔버 내에 불소화합물 가스가 도입되는 것을 특징으로 하는

클리닝 방법.
대상물에 소정의 성막 처리를 실시하기 위한 챔버 내의 적어도 클리닝 대상 부위에 부착된 티탄염화물을 제거하기 위한 클리닝 방법에 있어서,

챔버 내의 클리닝 대상 부위를 100℃ 이상으로 가열하고,

챔버 내의 클리닝 대상 부위가 100℃ 이상으로 설정된 상태에서 챔버 내에 클리닝 가스로서 불소화합물 가스를 도입함으로써, 클리닝 대상 부위에 부착된 티탄염화물을 티탄불화물로 변환시키며,

티탄불화물을 챔버 내로부터 배기하는 것을 특징으로 하는

클리닝 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 챔버 내에는, 챔버 내에 성막 가스를 도입하기 위한 샤워 헤드와, 이 샤워 헤드와 대향하여 배치되고 또 성막 처리되는 대상물을 탑재하기 위한 탑재대가 설치되며, 상기 샤워 헤드를 거쳐 불소화합물 가스가 챔버 내로 도입되는 것을 특징으로 하는

클리닝 방법.
제 9 항에 있어서,

상기 클리닝 대상 부위로서 샤워 헤드와 탑재대를 포함하며, 상기 샤워 헤드를 130℃ 이상 200℃ 미만으로 가열하고, 상기 탑재대를 200℃ 이상 700℃ 이하로 가열하면서, 챔버 내에 불소화합물 가스를 도입하는 것을 특징으로 하는

클리닝 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 샤워 헤드를 130℃ 이상 180℃ 이하로 가열하고, 상기 탑재대를 400℃ 이상 700℃ 이하로 가열하면서, 챔버 내에 불소화합물 가스를 도입하는 것을 특징으로 하는

클리닝 방법.
제 8 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 불소화합물 가스는 ClF 가스, ClF₃ 가스, ClF₅ 가스 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는

클리닝 방법.
제 8 항에 있어서,

클리닝 대상 부위에 부착된 티탄염화물은, 챔버 내가 100℃ 이상으로 가열되면서, 또 챔버 내에 ClF₃ 가스가 도입됨으로써, TiF₄ 가스로 변환되는 것을 특징으로 하는

클리닝 방법.
제 8 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 챔버 내의 압력이 100mTorr∼1Torr의 범위 내로 설정된 상태에서 챔버 내에 불소화합물 가스가 도입되는 것을 특징으로 하는

클리닝 방법.
대상물의 표면에 티탄 또는 티탄화합물의 막을 형성하기 위한 성막 장치에 있어서,

성막되는 대상물이 탑재되는 탑재대와, 이 탑재대에 대향하여 배치되는 샤워 헤드를 내부에 갖는 챔버와,

샤워 헤드를 거쳐 챔버 내에 성막 가스로서 티탄 또는 티탄화합물을 생성하기 위한 염소화합물 가스를 공급하는 성막 가스 공급 수단과,

샤워 헤드를 거쳐 챔버 내에 클리닝 가스로서 불소화합물 가스를 도입하는 클리닝 가스 공급 수단과,

챔버 내의 가스를 배기하기 위한 배기 수단과,

챔버 내의 적어도 클리닝 대상 부위를 가열하는 가열 수단과,

챔버 내의 적어도 클리닝 대상 부위의 온도를 검지하는 검지 수단과,

적어도 가열 수단과 클리닝 가스 공급 수단을 제어하는 제어 수단을 포함하고;

상기 제어 수단은, 가열 수단을 거쳐 클리닝 대상 부위를 가열함과 동시에, 검지 수단을 거쳐 클리닝 대상 부위의 온도가 100℃ 이상으로 설정된 것을 검지하면, 클리닝 가스 공급 수단을 거쳐 챔버 내에 불소화합물 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는

성막 장치.
제 15 항에 있어서,

상기 클리닝 대상 부위가 130℃ 이상으로 가열되는 샤워 헤드인 것을 특징으로 하는

성막 장치.
제 16 항에 있어서,

상기 제어 수단은, 가열 수단을 거쳐 클리닝 대상 부위를 가열함과 동시에, 검지 수단을 거쳐 클리닝 대상 부위의 온도가 130℃ 이상으로 설정된 것을 검지하면, 클리닝 가스 공급 수단을 거쳐 챔버 내에 불소화합물 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는

성막 장치.
제 15 항에 있어서,

상기 제어 수단은, 가열 수단을 거쳐 클리닝 대상 부위를 가열함과 동시에, 챔버 내의 압력이 100mTorr∼1Torr의 범위 내로 설정된 상태에서 또한 검지 수단을 거쳐 클리닝 대상 부위의 온도가 100℃ 이상으로 설정된 것을 검지하면, 클리닝 가스 공급 수단을 거쳐 챔버 내에 불소화합물 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는

성막 장치.
제 15 항에 있어서,

상기 클리닝 대상 부위가 챔버내 전체인 것을 특징으로 하는

성막 장치.
제 15 항 내지 제 19 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 불소화합물 가스는 ClF 가스, ClF₃ 가스, ClF₅ 가스 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는

성막 장치.
제 15 항 내지 제 19 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 성막 가스 공급 수단은 TiC1₄와 H₂를 챔버 내에 공급하고, 상기 클리닝 가스 공급 수단은 ClF₃을 챔버 내에 공급하는 것을 특징으로 하는

성막 장치.
챔버 내의 탑재대 상에 제 1 대상물을 탑재하고,

탑재대에 대향하여 배치되는 샤워 헤드를 거쳐 챔버 내에 성막 가스로서 티탄 또는 티탄화합물을 생성하기 위한 염소화합물 가스를 공급함으로써, 제 1 대상물의 표면에 티탄막 또는 티탄화합물의 막을 형성하며,

티탄막 또는 티탄화합물의 막이 형성된 제 1 대상물을 챔버로부터 반출하고,

챔버 내로부터 제 1 대상물을 반출한 상태에서 챔버 내의 적어도 클리닝 대상 부위를 130℃ 이상으로 가열하며,

클리닝 대상 부위가 130℃ 이상으로 설정된 상태에서 챔버 내에 클리닝 가스로서 불소화합물 가스를 도입함으로써, 적어도 클리닝 대상 부위에 부착된 티탄염화물을 티탄불화물로 변환시키고,

티탄불화물을 챔버 내로부터 배기하며,

클리닝 처리가 이루어진 챔버 내에 제 2 대상물을 반입하여 이것을 탑재대 상에 탑재하고,

탑재대에 대향하여 배치되는 샤워 헤드를 거쳐 챔버 내에 성막 가스로서 티탄 또는 티탄화합물을 생성하기 위한 염소화합물 가스를 공급함으로써, 제 2 대상물의 표면에 티탄막 또는 티탄화합물의 막을 형성하는 것을 특징으로 하는

성막 방법.
기판상에 티탄막을 형성하는 성막 장치에 있어서,

상기 기판이 내부로 반입되는 처리 용기와,

상기 처리 용기내에 배치되고, 상기 기판이 탑재되는 탑재대와,

상기 기판상에 티탄막을 플라즈마에 의해 형성하기 위한 TiCl₄가스, H₂ 가스 및 Ar 가스를 포함하는 성막 가스를 상기 처리 용기내에 공급하는 TiCl₄가스원, H₂ 가스원 및 Ar 가스원과,

상기 처리 용기내에 형성된 티탄막을 제거하기 위한 ClF₃ 가스를 포함하는 클리닝 가스를 공급하는 ClF₃ 가스원과,

상기 처리 용기에 설치되고, 상기 TiCl₄가스원, H₂ 가스원, Ar 가스원 및 ClF₃ 가스원에 접속되고, 상기 TiCl₄가스원, H₂ 가스원, Ar 가스원 및 ClF₃ 가스원으로부터의 TiCl₄가스, H₂ 가스, Ar 가스 및 ClF₃ 가스를 상기 처리 용기 내로 공급하는 샤워 헤드와,

상기 처리 용기내를 배기하는 배기 수단과,

상기 탑재대에 설치되고, 탑재대에 탑재된 기판을 가열하는 제 1 가열 수단과,

상기 샤워 헤드에 설치되고, 샤워 헤드를 가열하는 제 2 가열 수단과,

상기 샤워 헤드 및 상기 탑재대의 온도를 검지하는 온도 검지부와,

상기 ClF₃ 가스의 처리 용기내로의 유량을 적어도 제어하는 유량 제어기와,

상기 제 1 가열 수단, 제 2 가열 수단 및 상기 유량 제어기를 적어도 제어하는 제어부를 포함하며,

상기 제어부는, 상기 탑재대의 온도를 상기 제 1 가열 수단에 의해 제 1 온도로 설정하고, 상기 샤워 헤드의 온도를 상기 제 2 가열 수단에 의해 제 2 온도로 설정하고, 상기 ClF₃가스원으로부터 상기 샤워 헤드를 거쳐서 상기 처리 용기내에 공급되는 ClF₃ 가스의 유량을 제어하여, 적어도 상기 샤워 헤드 및 탑재대에 형성된 티탄막을 클리닝하는

성막 장치.