KR100653217B1 - Cleaning method of apparatus for depositing metal containing film - Google Patents

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Abstract

A dry cleaning method for a thin film depositing apparatus for depositing a metal containing layer is provided to effectively clean a thin film depositing apparatus for depositing a metal containing layer by using an MO(metal organic) source. Fluorine-containing gas and gas for removing carbon are simultaneously supplied to a reactor of a thin film depositing apparatus so that the inside of the reactor is cleaned without stopping the thin film depositing apparatus(S3). The gas is transformed into plasma by a remote plasma method so as to be supplied to the reactor.

Description

금속 함유막을 증착하는 박막 증착 장치의 건식 세정 방법 {Cleaning method of apparatus for depositing metal containing film}Dry cleaning method of thin film deposition apparatus for depositing a metal containing film {Cleaning method of apparatus for depositing metal containing film}

도 1은 본 발명에 따른 세정 방법을 수행할 수 있는 박막 증착 장치의 도면이다.1 is a view of a thin film deposition apparatus capable of performing a cleaning method according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 세정 방법의 제1 실시예를 보이는 순서도이다. 2 is a flow chart showing a first embodiment of the cleaning method according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 세정 방법의 제2 실시예를 보이는 순서도이다. 3 is a flow chart showing a second embodiment of the cleaning method according to the present invention.

도 4는 제2 실시예에서 세정 가스 공급의 시퀀스를 보여주는 도면이다. 4 is a diagram showing a sequence of a cleaning gas supply in the second embodiment.

도 5는 본 발명에 따른 세정 방법을 실시하기 전의 실험 웨이퍼의 XRF 세기 곡선이다. 5 is an XRF intensity curve of an experimental wafer before carrying out the cleaning method according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 세정 방법을 실시한 후의 실험 웨이퍼의 XRF 세기 곡선이다.6 is an XRF intensity curve of an experimental wafer after carrying out the cleaning method according to the present invention.

도 7은 비교예로써 제시한 실험 웨이퍼의 사진이다.7 is a photograph of an experimental wafer presented as a comparative example.

도 8은 본 발명에 따른 세정 방법을 실시한 후의 실험 웨이퍼의 사진이다.8 is a photograph of an experimental wafer after carrying out the cleaning method according to the present invention.

본 발명은 반도체 제조 장치의 세정 방법에 관한 것으로, 특히 MO(Metal Organic) 소스를 이용하여 금속 함유막을 증착하는 박막 증착 장치의 반응기를 건식 세정하는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cleaning method of a semiconductor manufacturing apparatus, and more particularly, to a method of dry cleaning a reactor of a thin film deposition apparatus for depositing a metal containing film using a MO (Metal Organic) source.

일반적으로 반도체 소자는 이온주입 공정, 박막 공정, 확산 공정, 사진 공정, 식각 공정 등과 같은 다수의 단위 공정들을 거쳐서 제조된다. 이러한 단위 공정들 중에서 박막 공정은 반도체 소자 제조의 재현성 및 신뢰성에 있어서 개선이 요구되는 필수적인 공정이다.Generally, a semiconductor device is manufactured through a plurality of unit processes such as an ion implantation process, a thin film process, a diffusion process, a photo process, an etching process, and the like. Among these unit processes, the thin film process is an essential process requiring improvement in the reproducibility and reliability of semiconductor device manufacturing.

반도체 소자의 박막은 스퍼터링(sputtering), 증기 증착(evaporation), CVD(Chemical Vapor Deposition), ALD(Atomic Layer Deposition) 등에 의하여 웨이퍼 상에 형성된다. 이러한 방법을 수행하기 위한 박막 증착 장치는 통상적으로, 반응기와, 반응기 내부에 각종 가스를 공급하는 가스 라인과, 웨이퍼를 안착시키기 위한 웨이퍼 블록을 포함한다. The thin film of the semiconductor device is formed on the wafer by sputtering, evaporation, chemical vapor deposition (CVD), atomic layer deposition (ALD), or the like. The thin film deposition apparatus for performing this method typically includes a reactor, a gas line for supplying various gases into the reactor, and a wafer block for seating the wafer.

그런데, 박막 증착 장치를 이용하여 박막 형성 공정을 진행하는 동안에, 박막 형성 처리시에 생성되는 반응 생성물은 반도체 박막의 표면뿐만 아니라, 반응기 내벽에도 퇴적(부착)되어 버린다. 반도체 양산용 박막 증착 장치는 많은 양의 웨이퍼를 처리하기 때문에 반응기 내부에 반응 생성물이 부착된 상태에서 반도체 제조 공정을 연속적으로 진행하면, 반도체 공정 막질의 특성에 변화를 줄 수 있다. 가장 대표적인 예는 막질 저항치의 변화 또는 두께의 변화, 마지막으로 반응 생성물이 박리되어 발생되는 파티클(particle)이다. 이러한 파티클은 증착 공정의 불량을 야기하고 웨이퍼에 부착되어 반도체 소자의 수율을 떨어뜨린다.By the way, during a thin film formation process using a thin film vapor deposition apparatus, the reaction product produced | generated at the time of thin film formation process accumulates (attaches) not only in the surface of a semiconductor thin film but also in an inner wall of a reactor. Since the thin film deposition apparatus for semiconductor mass production processes a large amount of wafers, if the semiconductor manufacturing process is continuously performed while the reaction product is attached to the inside of the reactor, the characteristics of the semiconductor process film quality may be changed. The most representative example is a particle generated by a change in film resistance or a change in thickness, and finally a reaction product is peeled off. These particles cause defects in the deposition process and adhere to the wafer, reducing the yield of semiconductor devices.

이 때문에 기존의 제조 방법에서는 막질 변화가 생기기 전까지 일정 시간 또 는 일정 매수의 웨이퍼 증착 공정을 진행한 후에는 박막 증착 장치를 휴지(休止)시키고, 반응기를 대기 중에 노출시켜 반응기와 그 내부의 구성요소 각각을 분리한다. 알코올과 같은 휘발성 물질을 사용하여 반응기 및 각 구성요소에 증착된 이물질을 세정한 후, 분리된 반응기를 다시 체결한다. 보통 이러한 세정 방법을 엑스시튜 클리닝(ex-situ cleaning)이라고 하는데, 이 방법은 반도체 제조시 생산성을 크게 줄이고, 장비의 변경점 발생 등 부가적인 문제점이 있다.For this reason, in the conventional manufacturing method, the thin film deposition apparatus is stopped after a predetermined time or a certain number of wafer deposition processes before the film quality changes, and the reactor is exposed to the atmosphere to expose the reactor and its components. Separate each one. Volatile materials, such as alcohols, are used to clean the reactor and foreign matter deposited in each component, and then the separate reactor is refastened. This cleaning method is commonly referred to as ex-situ cleaning, which greatly reduces productivity in semiconductor manufacturing and has additional problems such as equipment changes.

박막 증착 장치의 세정 방법 중의 다른 것은 박막 증착 장치를 휴지시킴 없이, 부식성 기체를 이용하여 반응기 내부의 증착물을 제거하는 건식 세정(dry cleaning) 방법, 이른바 인시튜 클리닝(in-situ cleaning)이다. 예를 들어, 실리콘(Si), 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx)을 증착하는 박막 증착 장치의 세정을 위한 세정 가스로 CF4, C2F6, C3F8, C4F8, CHF3 또는 SF6와 같은 과불화화합물(Perfluorizedcompound) 가스 혹은 NF3를 반응기에 주입하여 이들 막을 제거한다.Another method of cleaning thin film deposition apparatus is a dry cleaning method, so-called in-situ cleaning, which removes deposits inside a reactor using corrosive gas without stopping the thin film deposition apparatus. For example, CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 8 as a cleaning gas for cleaning a thin film deposition apparatus that deposits silicon (Si), silicon oxide (SiOx), and silicon nitride (SiNx). In order to remove these membranes, a perfluorinated compound gas such as CHF 3 or SF 6 or NF 3 is injected into the reactor.

특히, 반도체 소자가 집적화됨에 따라 높은 종횡비(aspect ratio)를 가지는 제품에 대하여 단차 도포성(step coverage)를 증가시키기 위하여, 금속 또는 금속질화막 공정을 최근에는 CVD 또는 ALD 방식으로 사용하고 있는데, 이러한 금속 함유막을 효과적으로 인시튜 클리닝하는 방법은 아직까지 없다. 또한, 금속 함유막을 증착할 때의 금속 소스는 주로 MO 소스인데, 이 MO 소스는 자체에 탄소(C)를 포함하고 있어 효과적인 세정 방법이 특별히 요구된다. In particular, in order to increase step coverage of a product having a high aspect ratio as a semiconductor device is integrated, a metal or metal nitride film process has recently been used in a CVD or ALD method. There is no method for effective in situ cleaning of the containing film. In addition, the metal source at the time of depositing a metal containing film is an MO source mainly, since this MO source contains carbon (C) itself, and the effective cleaning method is especially required.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 MO 소스를 이용하여 금속 함유막을 증착하는 박막 증착 장치의 건식 세정 방법을 제공하는 것이다. The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a dry cleaning method of a thin film deposition apparatus for depositing a metal-containing film using a MO source.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 세정 방법은, MO 소스를 사용하여 금속 함유막을 증착하는 박막 증착 장치의 건식 세정 방법으로서, 불소(F)를 포함하는 가스와 탄소(C)를 제거하는 가스를 상기 박막 증착 장치의 반응기로 공급하여 상기 반응기 내부를 세정하는 단계를 포함한다.The cleaning method according to the present invention for achieving the above technical problem is a dry cleaning method of a thin film deposition apparatus for depositing a metal-containing film using a MO source, to remove the gas containing fluorine (F) and carbon (C) Supplying gas to the reactor of the thin film deposition apparatus to clean the inside of the reactor.

상기 불소를 포함하는 가스는 NF3, C2F6, CF4, CHF3 또는 이들의 조합일 수 있다. 상기 탄소를 제거하는 가스는 산소(O)를 포함하거나 수소(H)를 포함하는 가스일 수 있다. 바람직하게, 상기 탄소를 제거하는 가스는 O2, N2O, O3, NH3, H2 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이다. 상기 불소를 포함하는 가스와 탄소를 제거하는 가스를 상기 반응기에 동시에 공급하거나, 사이클 방식으로 공급할 수가 있다. The gas containing fluorine is NF 3 , C 2 F 6 , CF 4 , CHF 3 or a combination thereof. The gas for removing the carbon may be a gas containing oxygen (O) or hydrogen (H). Preferably, the gas for removing carbon is any one selected from the group consisting of O 2 , N 2 O, O 3 , NH 3 , H 2 and combinations thereof. The gas containing fluorine and the gas for removing carbon may be simultaneously supplied to the reactor or may be supplied in a cycle manner.

이상과 같이, 본 발명은 MO 소스를 이용하여 금속 함유막을 증착하는 박막 증착 장치에 대하여 인시튜 클리닝할 수 있는 방법을 제공한다. MO 소스는 자체에 탄소를 가지고 있어서, 기존에 일반적인 건식 세정 가스로 사용하는 부식성 가스만으로 세정할 경우, 반응기 내 잔재하는 탄소와 불소가 반응하여 불화탄소(fluorocarbon)를 형성하여 고체 형태의 부산물이 발생하기 때문에 반응기를 완전히 세정할 수가 없다. 본 발명에서는 반응기 내의 금속 부산물은 불소를 포함하 는 가스로 제거하며, 여기에 탄소를 제거하는 가스를 더 추가하여, 고체 성분의 부산물 생성없이 반응기를 세정할 수 있도록 한다. 그러므로 일정한 수량의 웨이퍼를 공정 진행한 후, 박막 증착 장치의 휴지없이 인시튜 클리닝을 진행할 수 있으므로, 박막 증착 장치의 생산성을 극대화할 수 있다.As described above, the present invention provides a method capable of in-situ cleaning for a thin film deposition apparatus for depositing a metal containing film using an MO source. Since the MO source has carbon in itself, when cleaning with only the corrosive gas that is conventionally used as a dry cleaning gas, carbon residues in the reactor and fluorine react to form fluorocarbons to generate solid by-products. As a result, the reactor cannot be completely cleaned. In the present invention, the metal by-products in the reactor are removed with a gas containing fluorine, and a gas for removing carbon is further added thereto, so that the reactor can be cleaned without generating by-products of the solid component. Therefore, after a certain number of wafers are processed, in-situ cleaning can be performed without stopping the thin film deposition apparatus, thereby maximizing the productivity of the thin film deposition apparatus.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 하고자 한다. 다음에 설명되는 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예들에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below may be modified in many different forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art.

우선, 본 발명에 따른 세정 방법은 도 1과 같은 박막 증착 장치의 세정에 이용될 수 있다. First, the cleaning method according to the present invention can be used for cleaning the thin film deposition apparatus as shown in FIG.

도 1의 박막 증착 장치(1)는 내부공간을 가지는 반응기(10)와, 상기 반응기(10)의 내부공간에 승강 가능하게 설치되며 웨이퍼(W)가 배치되는 웨이퍼 블럭(12)과, 상기 웨이퍼 블럭(12)에 배치된 웨이퍼(W)에 박막이 형성되도록 가스를 분사하는 샤워헤드(11)를 구비한다. The thin film deposition apparatus 1 of FIG. 1 includes a reactor 10 having an internal space, a wafer block 12 installed to be elevated in an internal space of the reactor 10, and a wafer W disposed thereon, and the wafer. A shower head 11 is provided to inject gas so that a thin film is formed on the wafer W disposed at the block 12.

박막 증착 장치(1)는 실리콘 웨이퍼, 또는 LCD용 유리 기판 등과 같은 반도체용 웨이퍼(W) 상에 MO 소스를 이용하여 금속막 혹은 금속 질화막과 같은 금속 함유막을 증착하기 위한 것으로, 가스 라인을 통해 반응기(10)로 소스 가스, 공정용 불활성 가스 및 세정 가스를 공급하는 가스 공급 장치(20)도 포함한다. 본 발명에 따른 세정 방법에 있어서, 세정 가스는 불소를 포함하는 가스와 탄소를 제거하는 가스를 포함한다. The thin film deposition apparatus 1 is for depositing a metal film such as a metal film or a metal nitride film using a MO source on a silicon wafer or a semiconductor wafer W such as a glass substrate for an LCD and the like through a gas line. The gas supply apparatus 20 which supplies a source gas, a process inert gas, and a cleaning gas by 10 is also included. In the cleaning method according to the present invention, the cleaning gas includes a gas containing fluorine and a gas for removing carbon.

상기 불소를 포함하는 가스는 NF3, C2F6, CF4, CHF3 또는 이들의 조합일 수 있다. 상기 탄소를 제거하는 가스는 산소를 포함하거나 수소를 포함하는 가스일 수 있다. 바람직하게, 상기 탄소를 제거하는 가스는 O2, N2O, O3, NH3, H2 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이다. 따라서, 세정 단계 동안에는 가스 공급 장치(20)를 통해 이러한 세정 가스를 공급할 수 있도록 한다. 세정 가스는 한꺼번에 동시에 반응기(10)로 공급하여도 되고, 사이클 방식으로 공급하여도 된다. 예를 들어, 탄소를 제거하는 가스를 반응기(10)에 먼저 공급하여 상기 반응기(10) 내의 금속 부산물을 제거하며, 다음으로 불소를 포함하는 가스를 상기 반응기(10)에 공급하여 고체 상태의 부산물없이 상기 반응기(10)를 세정한다. 그리고 이러한 과정을 1회 이상 반복할 수가 있다. 다음의 실시예들에서 이에 대해 자세히 설명한다. The gas containing fluorine is NF 3 , C 2 F 6 , CF 4 , CHF 3 or a combination thereof. The gas for removing the carbon may be a gas containing oxygen or hydrogen. Preferably, the gas for removing carbon is any one selected from the group consisting of O 2 , N 2 O, O 3 , NH 3 , H 2 and combinations thereof. Therefore, during the cleaning step, it is possible to supply such cleaning gas through the gas supply device 20. The cleaning gas may be supplied to the reactor 10 at the same time or in a cycle manner. For example, a gas for removing carbon is first supplied to the reactor 10 to remove metal by-products in the reactor 10, and then a gas containing fluorine is supplied to the reactor 10 to provide solid by-products. The reactor 10 is cleaned without. And this process can be repeated more than once. This is described in detail in the following examples.

세정 효율의 극대화를 위해서는 세정 가스를 플라즈마화시킬 수 있다. 이 때, 세정 가스는 리모트 플라즈마 방식에 의하여 플라즈마화시켜 상기 반응기(10)로 공급하거나, 상기 반응기(10) 내로 다이렉트 플라즈마가 인가된 상태에서 공급하여 플라즈마화시켜 사용할 수가 있다. 이것은 장치 타입에 따라 다르다. 도 1에 도시한 것은 리모트 플라즈마 방식으로서, 샤워헤드(11)에 가스가 도달하기 전에 리모트 플라즈마 발생기(22)에 의해 플라즈마화된다. 다이렉트 플라즈마 방식에서는 반응기(10) 외부에 다이렉트 플라즈마 발생기가 구비된다. 인가되는 플라즈마는 50 ~ 2000W의 파워에 300~500KHz의 저주파 및/또는 13.56MHz ~ 21.12MHz의 고주파일 수 있다. In order to maximize the cleaning efficiency, the cleaning gas may be plasma. At this time, the cleaning gas may be supplied to the reactor 10 by plasma by a remote plasma method, or may be supplied by direct plasma being applied into the reactor 10 to be converted into plasma. This depends on the device type. The remote plasma system shown in FIG. 1 is plasma-formed by the remote plasma generator 22 before gas reaches the showerhead 11. In the direct plasma method, a direct plasma generator is provided outside the reactor 10. The plasma applied may be a low frequency of 300-500 KHz and / or a high frequency of 13.56 MHz to 21.12 MHz at a power of 50-2000 W.

다음으로, 도 1의 박막 증착 장치(1)의 반응기(10)를 세정하는 방법의 구체적인 실시예들에 관하여 설명하기로 한다. Next, specific embodiments of the method of cleaning the reactor 10 of the thin film deposition apparatus 1 of FIG. 1 will be described.

(제1 실시예)(First embodiment)

도 2는 본 발명에 따른 박막 증착 장치 세정 방법의 제1 실시예를 보이는 순서도이다.Figure 2 is a flow chart showing a first embodiment of a thin film deposition apparatus cleaning method according to the present invention.

도 1과 도 2를 참조하면, 먼저 도 2의 단계 s1에서와 같이 박막 증착 장치(1)의 반응기(10) 내부를 세정에 적합한 온도로 유지한다. 예를 들어, 박막 증착 장치(1)에서 금속 함유막으로서 TaN 또는 TaCN과 같은 금속 질화막을 증착하는 경우라면, 샤워헤드(11), 웨이퍼 블록(12) 등 건식 세정의 대상이 되는 부분의 온도는 세정시 450℃로 유지한다. 그 이유는 TaN 공정 온도와 동일하게 하여, 온도 변화없이 증착/세정하기 위함이다. 대략적으로는 250~500℃의 온도 범위에서 세정이 가능하다. 1 and 2, first, as in step s1 of FIG. 2, the inside of the reactor 10 of the thin film deposition apparatus 1 is maintained at a temperature suitable for cleaning. For example, in the case of depositing a metal nitride film such as TaN or TaCN as the metal-containing film in the thin film deposition apparatus 1, the temperature of a portion to be subjected to dry cleaning, such as the shower head 11 and the wafer block 12, is It is maintained at 450 ° C. during washing. The reason is to be the same as the TaN process temperature, to deposit / clean without changing the temperature. In general, cleaning is possible in the temperature range of 250 ~ 500 ℃.

그런 다음, 선택적인 단계 s2에서와 같이 반응기(10) 내부와 가스 라인을 퍼지한다. 이것은 반응기(10) 내부와 가스 라인에 잔류 기체가 있을 경우 후속적으로 클리닝 가스 공급시 격렬한 반응이 발생하거나 다량의 파티클을 발생시킬 수 있으므로, 이를 예방하기 위한 것이다. 이러한 문제가 없는 경우에는 이 퍼지 단계(s2)는 생략할 수 있다. 퍼지 가스는 불활성 가스, 예컨대 Ar 또는 N2를 이용할 수 있 다. Then, purge the gas line inside the reactor 10 as in optional step s2. This is to prevent this, because if there is residual gas in the reactor 10 and the gas line, a violent reaction may occur or a large amount of particles may be generated when the cleaning gas is subsequently supplied. If there is no such problem, this purge step s2 can be omitted. The purge gas may use an inert gas such as Ar or N 2 .

물론, 단계 s1과 단계 s2의 순서를 바꾸어 수행할 수도 있다. Of course, the order of steps s1 and s2 may be reversed.

다음으로, 단계 s3에서와 같이 반응기(10) 내부로 불소를 포함하는 가스와 탄소를 제거하는 가스를 동시에 공급하여, 상기 박막 증착 장치(1)의 휴지없이 반응기(10) 내부를 세정한다. 이 때, 반응기(10) 내부의 압력은 0.3~10 torr 범위이면 된다. 반응기(10) 내부의 압력이 낮을수록 세정 효율은 증가한다. 대략 0.5~4 torr로 유지한다. 세정 단계(s3)의 시간은 반응기(10)의 오염 정도에 따라 달라지며 웨이퍼 1000매를 처리한 후 또는 500매를 처리한 후에 따라 변화될 수 있다. 조건에 따라 바뀌겠으나, 대략 1000Å/min으로 제거가 된다고 보이므로 200Å 1000매를 사용했다면 200분동안 세정한다. Next, as in step s3, a gas containing fluorine and a gas for removing carbon are simultaneously supplied into the reactor 10 to clean the inside of the reactor 10 without stopping the thin film deposition apparatus 1. At this time, the pressure inside the reactor 10 may be in the range of 0.3 to 10 torr. The lower the pressure inside the reactor 10, the greater the cleaning efficiency. Maintain about 0.5 ~ 4 torr. The time of the cleaning step s3 depends on the degree of contamination of the reactor 10 and may vary depending on after processing 1000 sheets or after processing 500 sheets. It will change depending on the conditions, but it seems to be removed at approximately 1000Å / min, so if you use 1000 sheets of 200Å, wash for 200 minutes.

박막 증착 장치(1)에서 TaN 또는 TaCN과 같은 금속 질화막을 증착하는 경우에, 상기 불소를 포함하는 가스로는 NF3를, 상기 탄소를 제거하는 가스로는 H2를 사용함이 바람직하다. 리모트 플라즈마 발생기(22)를 작동시켜, 이러한 세정 가스가 플라즈마화되어 반응기(10) 내로 공급되도록 하면 세정 효율을 더욱 극대화시킬 수 있다. 플라즈마 발생을 위한 기저의 공정 가스로는 Ar을 사용할 수가 있다. 앞에서 설명한 바와 같이, 세정 가스는 장치의 타입에 따라 반응기(10) 내로 다이렉트 플라즈마가 인가된 상태에서 공급하여 플라즈마화시켜 사용할 수도 있다. In the case of depositing a metal nitride film such as TaN or TaCN in the thin film deposition apparatus 1, it is preferable to use NF 3 as the gas containing fluorine and H 2 as the gas for removing carbon. By operating the remote plasma generator 22 such that the cleaning gas is plasmaized and supplied into the reactor 10, the cleaning efficiency can be further maximized. Ar may be used as a base process gas for plasma generation. As described above, the cleaning gas may be used by supplying plasma in a state in which a direct plasma is applied into the reactor 10 depending on the type of the apparatus.

MO 소스는 자체에 탄소를 가지고 있어서, 기존에 일반적인 건식 세정가스로 사용하는 불소 등의 부식 가스만으로 건식 세정할 경우, 반응기 내 잔재하는 탄소 와 불소가 반응하여 불화탄소를 형성하여 고체 형태의 부산물이 발생하기 때문에 반응기를 완전히 세정할 수가 없다. 그러나, 본 발명에서와 같이 불소를 포함하는 가스에 탄소를 제거하는 가스를 더 추가하여 공급하면, 고체 성분의 부산물 생성없이 반응기를 효과적으로 세정할 수 있다. The MO source has carbon in itself, and when dry cleaning only with corrosion gas such as fluorine, which is conventionally used as a general dry cleaning gas, the carbon remaining in the reactor and fluorine react to form carbon fluoride to form a by-product of solid form. It is not possible to clean the reactor completely. However, by supplying an additional gas for removing carbon to the gas containing fluorine as in the present invention, it is possible to effectively clean the reactor without generating byproducts of the solid component.

세정 단계(s3) 반응이 끝나면 반응기(10) 내부에 잔류하는 가스를 제거하는 단계 s4를 수행한다. 예를 들어, 반응기(10) 내부를 장시간 퍼지하거나, H2 등의 플라즈마 혹은 스퍼터링 효과가 있는 Ar, N2 등 반응성은 없으나 스퍼터링 효과가 있는 기체의 플라즈마를 사용하여 반응기(10) 내부를 처리해 준다. 이러한 단계 s4도 선택적인 단계이다. After the washing step (s3) reaction is completed, step s4 for removing the gas remaining in the reactor 10 is performed. For example, the inside of the reactor 10 may be purged for a long time, or the inside of the reactor 10 may be treated using a plasma such as H 2 or a plasma having no sputtering effect such as Ar and N 2 having a sputtering effect. . This step s4 is also an optional step.

(제2 실시예)(2nd Example)

도 3은 본 발명에 따른 박막 증착 장치 세정 방법의 제2 실시예를 보이는 순서도이다. Figure 3 is a flow chart showing a second embodiment of the thin film deposition apparatus cleaning method according to the present invention.

제2 실시예의 방법은 제1 실시예와 유사하나, 세정 가스 공급을 사이클 방식으로 하는 점이 다르다.The method of the second embodiment is similar to the first embodiment except that the cleaning gas supply is cycled.

도 1과 도 3을 참조하여, 먼저 도 3의 단계 s11에서와 같이 박막 증착 장치(1)의 반응기(10) 내부를 세정에 적합한 온도로 유지한다. 그런 다음, 선택적인 단계 s12에서와 같이 반응기(10) 내부와 가스 라인을 퍼지한다. 물론, 단계 s11과 단계 s12의 순서를 바꾸어 수행할 수도 있다. 단계 s11과 단계 s12에 대해서는 앞의 제1 실시예에서 단계 s1과 단계 s2의 설명을 그대로 원용할 수 있다. 1 and 3, first, the inside of the reactor 10 of the thin film deposition apparatus 1 is maintained at a temperature suitable for cleaning as in step s11 of FIG. 3. Then purge the gas line inside the reactor 10 as in optional step s12. Of course, the order of steps s11 and s12 may be reversed. For the steps s11 and s12, descriptions of the steps s1 and s2 can be used as they are in the first embodiment.

다음으로, 단계 s13에서와 같이 반응기(10) 내부로 세정 가스를 공급하여 반응기(10) 내부를 세정하는데, 이 때 도 4에 도시한 것과 같은 사이클 방식의 가스 공급 시퀀스(sequence)를 참조하여 공급한다.Next, as in step s13, the cleaning gas is supplied to the inside of the reactor 10 to clean the inside of the reactor 10, at which time the gas is supplied with reference to a cycle-type gas supply sequence as shown in FIG. do.

도 4를 참조하면, 먼저 탄소를 제거하는 가스를 반응기(10)에 공급한다(t1). 일정 시간 경과 후 탄소를 제거하는 가스의 공급을 중단한다(t2). 그런 다음, 불소를 포함하는 가스를 반응기(10)에 공급한다(t3). 일정 시간 경과 후 불소를 포함하는 가스의 공급을 중단한다(t4). 이렇게 단계 t1 내지 t4로 이루어지는 가스 공급 사이클을 1회 이상 반복하면서 반응기(10) 내부를 세정한다. 여기서, 단계 t2와 단계 t4는 실질적으로 0의 유지 시간을 가질 수 있다. 다시 말해, 탄소를 제거하는 가스의 공급을 중단함과 동시에 불소를 포함하는 가스를 반응기(10)에 공급할 수 있고, 불소를 포함하는 가스의 공급을 중단함과 동시에 탄소를 제거하는 가스를 반응기(10)에 공급할 수가 있다. Referring to FIG. 4, first, a gas for removing carbon is supplied to the reactor 10 (t1). After a certain time, the supply of gas to remove carbon is stopped (t2). Then, a gas containing fluorine is supplied to the reactor 10 (t3). After a certain time, the supply of gas containing fluorine is stopped (t4). Thus, the inside of the reactor 10 is cleaned while repeating the gas supply cycle consisting of steps t1 to t4 one or more times. Here, step t2 and step t4 may have a holding time of substantially zero. In other words, a gas containing fluorine can be supplied to the reactor 10 at the same time as the supply of the gas for removing carbon is stopped, and a gas for removing carbon while the supply of the gas containing fluorine is stopped. 10) can be supplied.

세정 단계(s13) 반응이 끝나면 반응기(10) 내부에 잔류하는 가스를 제거하는 단계 s14를 수행한다. 단계 s14에 대해서는 앞의 제1 실시예에서 단계 s4의 설명을 그대로 원용할 수 있다. After completion of the washing step (s13), the step S14 of removing the gas remaining in the reactor 10 is performed. For step s14, the description of step s4 may be used as it is in the first embodiment.

(실험예) Experimental Example

PE(Plasma Enhanced)―TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate)막을 1000Å 증착한 웨이퍼 상에 TaN막을 800-1000Å 증착하고, 박막 증착 장치의 휴지없이, 본 발명에 따른 건식 세정 방법을 수행하였다. 세정 가스로써, 불소를 포함하는 가스는 NF3를, 고, 탄소를 제거하는 가스는 H2를 사용하였으며, 제1 실시예에서처럼 이들을 동시에 반응기 내로 공급하였다. 플라즈마 발생을 위한 기저의 공정 가스로는 Ar을 사용하였다. PE (Plasma Enhanced) -TaN film was deposited 800-1000 Pa on a wafer on which 1000 Tetra Ethyl Ortho Silicate (TEOS) film was deposited, and the dry cleaning method according to the present invention was performed without stopping the thin film deposition apparatus. As the cleaning gas, NF 3 was used as the gas containing fluorine and H 2 was used as the gas for removing carbon, and they were simultaneously supplied into the reactor as in the first embodiment. Ar was used as a base process gas for plasma generation.

도 5는 PE-TEOS막 위에 TaN막을 800Å 증착한 상태에서 실험 웨이퍼를 세정하기 전에 측정한 XRF(X-Ray Fluorescence Spectrometry) 세기 곡선이다. 도 5를 보면, 산화막인 PE-TEOS막에 해당되는 피크와 TaN막에 해당되는 피크가 동시에 관찰된다. FIG. 5 is an X-Ray Fluorescence Spectrometry (XRF) intensity curve measured before cleaning an experimental wafer in a state in which a TaN film is deposited at 800 Å on a PE-TEOS film. 5, the peak corresponding to the PE-TEOS film as the oxide film and the peak corresponding to the TaN film are observed at the same time.

도 6은 본 발명에 따른 세정 방법을 실시한 후의 실험 웨이퍼의 XRF 세기 곡선이다. 도 6을 보면, 산화막인 PE-TEOS막에 해당되는 피크는 변함없이 관찰되나, TaN막에 해당되는 피크는 관찰되지 않는다. 다시 말해, 본 발명에 따른 세정 방법에 의해 실험 웨이퍼 상의 TaN막이 효과적으로 제거되어 찌꺼기조차 남지 않은 것이다. 따라서, 본 발명에 따른 세정 방법에 따르면 반응기 내벽에 증착되는 TaN막을 효과적으로 제거할 수 있음을 알 수 있다. 6 is an XRF intensity curve of an experimental wafer after carrying out the cleaning method according to the present invention. 6, the peak corresponding to the PE-TEOS film as an oxide film is observed unchanged, but the peak corresponding to the TaN film is not observed. In other words, the TaN film on the experimental wafer is effectively removed by the cleaning method according to the present invention so that no residue remains. Therefore, it can be seen that according to the cleaning method according to the present invention, the TaN film deposited on the inner wall of the reactor can be effectively removed.

도 7은 비교예로써 제시한 실험 웨이퍼의 사진인데, 이 웨이퍼는 PE-TEOS막 위에 TaN막을 1000Å 증착한 상태에서 탄소를 제거하는 가스없이, 불소를 포함하는 가스로써 NF3만을 사용하여 세정한 것이다. 사진에서 보는 바와 같이, 웨이퍼의 표면이 매우 불투명한데, 이는 MO 소스로부터 유리되어 반응기 내 잔재하는 탄소와 세정 가스인 NF3 중의 불소가 반응하여 불화탄소를 형성하고, 이렇게 발생한 고체 상태의 부산물이 웨이퍼 표면에 침착하였기 때문이다. 따라서, 탄소를 제거하는 가 스없이는 반응기를 완전히 세정할 수가 없다는 것을 보여준다.FIG. 7 is a photograph of an experimental wafer presented as a comparative example. The wafer was cleaned by using only NF 3 as a fluorine-containing gas without removing carbon in a state in which a TaN film was deposited on a PE-TEOS film at 1000 Pa. . As shown in the photograph, the surface of the wafer is very opaque, which is liberated from the MO source, and carbon remaining in the reactor reacts with fluorine in NF 3 , a cleaning gas, to form carbon fluoride, and the solid by-products generated in the wafer It is because it deposited on the surface. Thus, it is shown that the reactor cannot be cleaned thoroughly without gas that removes carbon.

도 8은 본 발명에 따른 세정 방법을 실시한 후의 실험 웨이퍼의 사진이다. NF3와 H2를 함께 사용한 경우인데, 도 7과 비교해보면 웨이퍼가 깨끗하게 거울면으로 보인다. 따라서, 탄소를 제거하는 가스를 사용해야 고체 성분의 부산물 생성없이 완벽하게 세정을 할 수 있음을 알 수 있다. 8 is a photograph of an experimental wafer after carrying out the cleaning method according to the present invention. When NF 3 and H 2 are used together, the wafer is clearly seen as a mirror when compared with FIG. 7. Therefore, it can be seen that only a gas that removes carbon can be used to completely clean the product without generating by-products of the solid component.

한편, 실시예와 실험예에서는 TaN, TaCN막과 같이 탄탈륨을 함유하는 막을 증착하는 장치의 세정을 예로 들어 설명하였지만, 본 발명에 따른 세정 방법은 다른 금속을 함유하는 막을 증착하는 장치의 세정에 적용될 수 있으며, 예를 더 들면 BW, WSix 또는 WN과 같이 텅스텐을 함유하는 막을 증착하는 장치의 세정에 적용될 수 있다. 기본적으로 탄소를 제외한 공정 막질이 불소로 제거가 된다면 본 발명에 따른 방법을 적용할 수가 있다. In the examples and experimental examples, the cleaning of the apparatus for depositing a tantalum-containing film, such as a TaN and TaCN films, has been described as an example. It may be further applied to the cleaning of devices for depositing tungsten containing films, such as, for example, BW, WSix or WN. Basically, if the process film except carbon is removed by fluorine, the method according to the present invention can be applied.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 설명하였지만 본 발명은 상기한 실시예들로 제한되지 않으며, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다. Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Of course, this also belongs to the scope of the present invention.

본 발명에 따르면, MO 소스를 사용하여 금속 함유막을 증착하는 박막 증착 장치를 효과적으로 세정할 수 있다. 반응기 내의 금속 부산물은 불소를 포함하는 가스로 제거하며, 여기에 탄소를 제거하는 가스를 더 추가하여, 고체 성분의 부산 물 생성없이 반응기를 세정할 수 있도록 한다. 그러므로 일정한 수량의 웨이퍼를 공정 진행한 후, 박막 증착 장치의 휴지없이 인시튜 클리닝을 진행할 수 있으므로, 박막 증착 장치의 생산성을 극대화할 수 있다.According to the present invention, the thin film deposition apparatus for depositing the metal containing film using the MO source can be cleaned effectively. Metal by-products in the reactor are removed with a fluorine-containing gas, with the addition of a gas that removes carbon, allowing the reactor to be cleaned without the generation of by-products of the solid components. Therefore, after a certain number of wafers are processed, in-situ cleaning can be performed without stopping the thin film deposition apparatus, thereby maximizing the productivity of the thin film deposition apparatus.

Claims (9)

MO(Metal Organic) 소스를 사용하여 금속 함유막을 증착하는 박막 증착 장치의 건식 세정 방법으로서,A dry cleaning method of a thin film deposition apparatus for depositing a metal containing film using a MO (Metal Organic) source, 불소(F)를 포함하는 가스와 탄소(C)를 제거하는 가스를 상기 박막 증착 장치의 반응기로 동시에 공급하여, 상기 박막 증착 장치의 휴지(休止)없이 상기 반응기 내부를 세정하는 단계를 포함하는 세정 방법. A process comprising simultaneously supplying a gas containing fluorine (F) and a gas for removing carbon (C) to the reactor of the thin film deposition apparatus to clean the inside of the reactor without stopping the thin film deposition apparatus. Way. 제1항에 있어서, 상기 가스는 리모트 플라즈마(remote plasma) 방식에 의하여 플라즈마화시켜 상기 반응기로 공급하는 것을 특징으로 하는 세정 방법.The cleaning method according to claim 1, wherein the gas is converted into a plasma by a remote plasma method and supplied to the reactor. 제1항에 있어서, 상기 가스는 상기 반응기 내로 다이렉트 플라즈마(direct plasma)가 인가된 상태에서 공급하여 플라즈마화시켜 사용하는 것을 특징으로 하는 세정 방법. The cleaning method as claimed in claim 1, wherein the gas is supplied to the reactor in a state in which a direct plasma is applied and then converted into a plasma. 제1항에 있어서, 상기 불소를 포함하는 가스는 NF3, C2F6, CF4, CHF3 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 세정 방법. The method of claim 1, wherein the fluorine-containing gas is any one selected from the group consisting of NF 3 , C 2 F 6 , CF 4 , CHF 3, and a combination thereof. 제1항에 있어서, 상기 탄소를 제거하는 가스는 산소(O)를 포함하거나 수 소(H)를 포함하는 가스인 것을 특징으로 하는 세정 방법.The cleaning method according to claim 1, wherein the gas for removing carbon is a gas containing oxygen (O) or hydrogen (H). 제1항에 있어서, 상기 탄소를 제거하는 가스는 O2, N2O, O3, NH3, H2 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 세정 방법. The method of claim 1, wherein the gas for removing carbon is any one selected from the group consisting of O 2 , N 2 O, O 3 , NH 3 , H 2, and a combination thereof. 삭제delete MO(Metal Organic) 소스를 사용하여 금속 함유막을 증착하는 박막 증착 장치의 건식 세정 방법으로서,A dry cleaning method of a thin film deposition apparatus for depositing a metal containing film using a MO (Metal Organic) source, 불소(F)를 포함하는 가스와 탄소(C)를 제거하는 가스를 상기 박막 증착 장치의 반응기로 공급하여, 상기 박막 증착 장치의 휴지(休止)없이 상기 반응기 내부를 세정하는 단계를 포함하며, Supplying a gas containing fluorine (F) and a gas for removing carbon (C) to a reactor of the thin film deposition apparatus, and cleaning the inside of the reactor without stopping the thin film deposition apparatus, 상기 세정하는 단계는 탄소를 제거하는 가스를 상기 반응기에 공급하는 단계 및 상기 탄소를 제거하는 가스의 공급을 중단하는 단계, 상기 불소를 포함하는 가스를 상기 반응기에 공급하는 단계 및 상기 불소를 포함하는 가스의 공급을 중단하는 단계로 이루어진 가스 공급 사이클을 1회 이상 반복하는 것을 특징으로 하는 세정 방법.The washing may include supplying a gas for removing carbon to the reactor and stopping supply of the gas for removing carbon, supplying a gas containing fluorine to the reactor, and including the fluorine. And a gas supply cycle is repeated one or more times, the step of stopping supply of gas. 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 금속 함유막은 TaN 및 TaCN 중 어느 하나이며 상기 불소를 포함하는 가스는 NF3이고, 상기 탄소를 제거하는 가스는 H2인 것을 특징으로 하는 세정 방법.The method of claim 1, wherein the metal-containing film is any one of TaN and TaCN, and the fluorine-containing gas is NF 3 , and the carbon-removing gas is H 2 . Washing method.
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