KR100776058B1 - 기판 처리 장치의 클리닝 방법, 처리 챔버의 클리닝 방법, 막의 제거 방법, 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

처리 장치의 처리 챔버내를 진공으로 한 상태로, 상기 처리 챔버내에 트리플루오로초산(TFA)을 클리닝제로서 포함하는 클리닝 가스를 공급한다. 처리 챔버의 내벽에 부착된 배선 또는 전극을 형성하는데에 이용되는 동과 같은 금속은 상기 클리닝 가스중의 클리닝제(TFA)에 닿으면 산화물이나 금속 염을 형성하지 않고서 직접 착체화된다. 이 착체는 진공 흡인에 의해 승화되어 처리 챔버 외부로 배출되기 때문에 적은 공정수 및 저비용으로 효율적으로 클리닝된다.

Description

기판 처리 장치의 클리닝 방법, 처리 챔버의 클리닝 방법, 막의 제거 방법, 및 기판 처리 장치{CLEANING METHOD OF TREATMENT EQUIPMENT AND TREATMENT EQUIPMENT}
도 1은 본 발명에 따른 처리 장치(CVD 장치)의 전체 구성을 나타낸 수직 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 처리 장치의 배관계로를 모식적으로 나타낸 도면,
도 3은 제 1 실시예에 따른 클리닝 방법의 플로우차트,
도 4는 제 2 실시예에 따른 클리닝 방법의 플로우차트,
도 5는 제 3 실시예에 따른 클리닝 방법의 플로우차트,
도 6은 제 2 실시예에 따른 클리닝 결과를 나타내는 하나의 그래프,
도 7은 제 2 실시예에 따른 클리닝 결과를 나타내는 다른 그래프,
도 8은 제 3 실시예에 따른 클리닝 결과를 나타내는 그래프.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 처리 장치 3 : 지주
4 : 리프터 핀 5 : 히터
12 : 배기구 13 : 샤워 헤드
본 발명은 처리 장치의 클리닝 방법에 관한 것으로, 특히 처리 장치의 처리 챔버 내벽에 부착된 금속 등을 제거하는 클리닝 방법 및 그와 같은 클리닝을 실행할 수 있는 처리 장치에 관한 것이다.
화학적 증착(Chemical Vapor Deposition : CVD) 장치 등의 처리 장치를 이용하여 실리콘 웨이퍼(이하에 "실리콘 웨이퍼"를 "웨이퍼"로 약칭함)상에 금속의 박막을 형성할 때에는, 웨이퍼를 처리 챔버내에 수용하여 처리 가스를 공급한다. 이 처리 가스는 동과 같은 각종 금속을 포함하고, 이 금속이 웨이퍼 위에 박막 형상으로 석출된다.
이 처리 가스가 처리 챔버의 내벽에 부착되면, 처리 챔버의 내벽상에도 금속 박막이 형성된다. 처리 챔버 내벽에 부착된 금속 박막을 그대로 방치하면 웨이퍼의 처리시에 문제를 야기시키는 원인이 될 가능성이 있다. 이 때문에, 처리 챔버내를 정기적으로 클리닝하여 내벽에 부착된 금속 박막을 제거해야 한다.
금속 박막이 동과 같은 이온화되기 어려운 금속으로 구성되어 있으면, 그 제거는 용이하지 않다. 이 때문에, 동과 같은 금속 박막이 부착된 처리 챔버내에 산화제를 공급하여, 동을 산화하여 산화 동을 형성한다. 그 후에 이 산화 동을 제거함으로써 처리 챔버내의 클리닝이 실행된다.
예컨대, 일본 특허 공개 공보 제 1999-140652 호에는 다음과 같은 처리 장치 의 클리닝 방법이 개시되어 있다.
(1) 우선 처리 챔버내에 부착된 금속을 산화하여 금속 산화물을 형성한다.
(2) 그리고 이 산화물을 착체화(錯體化)하여 금속 착체를 형성한다.
(3) 그 후, 처리 챔버내를 진공 흡인하여 이 금속 착체를 승화한다.
이와 같이 산화 공정, 착체화 공정 및 승화 공정을 실행함으로써, 처리 챔버 내벽에 부착된 금속막이 제거된다.
그러나 이 방법에서는 3단계의 공정을 필요로 하고, 처리 전체의 공정수가 많아 번잡하다.
또한, 상기 방법에서는 착체화 공정에 β디케톤을 이용하고 있지만, 이 β디케톤은 비용면에서 고가이기 때문에, 클리닝의 재료 비용이 비싸지기 쉽다.
또한, 상기 방법에서는 산화 공정을 포함하기 때문에, 처리 챔버내에 산소가 잔류하는 경우가 있다. 따라서, 이 잔류 산소에 의해 처리 챔버의 열화나 웨이퍼에의 악영향이 발생할 우려도 있다.
본 발명은 적은 공정수로 효율적으로 처리 장치를 클리닝할 수 있는 클리닝 방법 및 그와 같은 클리닝을 실행하는 클리닝 기구를 구비한 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 고가의 클리닝 재료를 이용하지 않고 저비용으로 효율적으로 처리 장치를 클리닝할 수 있는 클리닝 방법 및 그와 같은 클리닝을 실행하는 클리닝 기구를 구비한 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 클리닝후에 처리 장치의 처리 능력이 저하되거나, 처리된 웨이퍼의 품질이 변동될 우려가 적은 클리닝 방법 및 그와 같은 클리닝을 실행하는 클리닝 기구를 구비한 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
(1) 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 클리닝 방법은 피처리 기판을 처리하는 처리 장치의 처리 챔버내에 소정의 금속을 직접 착체화하는 물질을 포함하는 클리닝 가스를 공급하면서 상기 처리 챔버내로부터 클리닝 가스를 배출하는 공정을 구비한다.
본 발명에 따르면, 전극 또는 배선을 형성하는 금속을 직접 착체화하는 물질을 포함하는 클리닝 가스를 이용하여 클리닝한다. 처리 챔버내에 클리닝 가스를 공급하면, 챔버 내벽에 부착된 금속이 단시간에 착체화된다. 그리고, 착체화된 금속은 진공 흡인에 의해 처리 챔버내로부터 클리닝 가스와 함께 제거된다. 이 때문에, 클리닝을 실행할 때의 공정수가 적고 단시간에 간단히 클리닝할 수 있다.
또한, 처리 챔버내에 부착된 금속을 산화시키는 산화 공정이 없기 때문에, 잔류 산소에 의한 악영향을 초래할 우려가 없다.
"소정의 금속"이란 반도체 장치의 전극 또는 배선에 이용되는 금속, 예컨대 동, 알루미늄, 금, 은 등의 금속을 들 수 있다. 상기 클리닝 방법은 동과 같은 이온화되기 어려운 금속을 제거하는 경우에 특히 유효하다.
또한 "금속을 직접 착체화하는 물질"이란 산화성 가스 등을 이용하여 금속 산화물이나 금속 염을 형성하는 특별한 공정이 필요하지 않고, 금속과 직접적으로 반응하여 착체를 형성하는 물질을 말한다. 이 "금속을 직접 착체화하는 물질"의 예로서 카르복실산이나 카르복실산 유도체를 들 수 있다.
구체적으로는, RCOOH, RCOOR', 또는 R(COOH)n으로 표시되는 물질(R, R'는 할로겐 원자를 포함할 수 있는 탄화 수소기를 나타내고, n은 정수를 나타냄)을 예로 들 수 있으며, 보다 구체적으로는 트리플루오로초산(TFA; CF3COOH)이 바람직하다.
클리닝제로서 TFA와 같은 유기 카르복실산 등의 저렴한 재료를 이용함으로써, 클리닝 재료의 비용이 비싸지지 않고 저비용으로 클리닝할 수 있다.
"처리 장치"의 예로서 화학적 증착(CVD) 장치, 물리적 증착(Physical Vapor Deposition : PVD) 장치, 도금 장치 등의 성막 장치, 또는 에칭 장치, 화학 기계적 폴리싱(Chemical Mechanical Polishing :CMP) 장치를 들 수 있다.
여기서, 상기 클리닝 가스가 상기 소정의 금속의 착체화를 촉진하는 첨가제를 포함하여도 무방하다.
첨가제의 부가에 의해 착체화가 촉진되어 클리닝 시간을 단축할 수 있다. 이 첨가제로서 예컨대 수증기를 이용할 수 있다.
(2) 또한 본 발명의 다른 클리닝 방법은 피처리 기판을 처리하는 처리 장치의 처리 챔버내에 소정의 금속을 직접 착체화하는 물질을 포함하는 클리닝 가스를 공급하는 공급 공정과, 상기 처리 챔버내로부터 상기 클리닝 가스를 배출하는 배출 공정을 구비한다.
처리 챔버내에 부착된 금속을 산화하는 산화 공정이 없기 때문에, 단시간에 간단히 클리닝할 수 있다. 또한, 잔류 산소에 의한 악영향을 초래할 우려가 없다. 또한, 착체화와 배출 각각이 완전히 실행되어 클리닝을 효율적으로 실행할 수 있다.
상기 방법에 있어서, 상기 공급 공정 및 상기 배출 공정이 교대로 반복되어 실행되어도 무방하다. 이에 의해 처리 챔버내가 보다 확실히 클리닝된다.
(3) 본 발명의 처리 장치는 피처리 기판을 처리하는 처리 챔버와, 상기 처리 챔버내에 배치되고 상기 피처리 기판이 탑재되는 서셉터와, 상기 처리 챔버내에 동을 성분으로서 포함하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계와, 상기 처리 챔버내를 진공으로 하는 진공계와, 상기 처리 챔버내에 트리플루오로초산을 공급하는 TFA 공급계를 구비한다.
본 발명의 처리 장치는 처리 챔버내에 트리플루오로초산(TFA)을 공급하는 TFA 공급계를 구비하고 있기 때문에, 적은 공정수로, 저비용으로, 또한 처리 장치를 손상시키지 않고서 클리닝할 수 있다.
상기 처리 장치에 있어서, 상기 처리 가스 공급계는 처리제 탱크와, 상기 처리 챔버와 상기 처리제 탱크를 접속하는 처리 가스 공급 배관과, 상기 처리 가스 공급 배관의 중간에 배치된 처리제 기화기로 이루어지는 것을 예로 들 수 있다.
또한, 상기 TFA 공급계로서는 TFA 탱크와, 상기 TFA 탱크와 상기 처리제 기화기로부터 처리 가스 이동 방향 하류측의 처리 가스 공급 배관을 접속하는 TFA 공급 배관으로 이루어지는 것을 예로 들 수 있다. 그 결과, 처리 가스 공급 배관내 에 부착된 금속까지도 클리닝할 수 있다.
또한, 상기 처리 장치에 있어서, 적어도 상기 처리제 공급 배관의 상기 기화기로부터 하류측 부분에는 히터가 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이 히터에 의해 배관을 가열함으로써, 보다 효율적으로 배관내를 클리닝할 수 있다.
예컨대, 상기 처리 챔버에, 이 처리 챔버 내벽을 가열하기 위한 히터, 예컨대 니크롬 선 등의 전기적 가열이 가능한 히터를 내장시키는 것을 들 수 있다.
상기 처리제 탱크로서 동을 주 성분으로 하는 처리제를 포함하는 탱크를 예로 들 수 있다.
상기 처리 장치가 동의 착체화를 촉진하는 첨가제를 공급하는 공급 기구를 구비하여도 무방하다. 첨가제의 부가에 의해 착체화가 촉진되어, 클리닝 시간을 단축할 수 있다. 이 공급 기구는 예컨대 처리 챔버, 처리 가스 공급 배관, TFA 공급 배관 중 어느 하나에 접속된 배관에 의해서 구성할 수 있다.
(제 1 실시예)
본 발명의 제 1 실시예에 따른 클리닝 방법 및 처리 장치에 대하여 이하에 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 클리닝 기구를 구비한 CVD 장치의 전체 구성을 도시하는 수직 단면도이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 이 처리 장치(10)는 예컨대 알루미늄 등에 의해 대략 원통형으로 형성된 처리 챔버(1)를 구비하고 있다.
처리 챔버(1)의 천정부에는 그 안에 처리 가스를 공급하기 위한 샤워 헤드(13)가 설치되어 있다. 이 샤워 헤드(13)는 복수의 토출 구멍(13b, 13b)이 뚫린 바닥판을 갖는 확산실(13a)을 구비한다. 처리 가스 공급용 배관(14)을 거쳐서 샤워 헤드(13)에 공급된 처리 가스는 확산실(13a)내에서 일단 확산시켜진 후, 토출 구멍(13b, 13b, …)으로부터 서셉터(2)상에 탑재된 웨이퍼(W)를 향하여 토출된다.
또한 처리 챔버(1)의 천정 부근의 측면에는 질소와 수증기 각각의 배관(29A, 29B)이 설치되어 있다. 배관(29A)은 예컨대 처리 챔버(1)내로의 웨이퍼(W)의 반입, 반출시에, 처리 챔버내의 분위기를 치환하는 질소 가스를 공급한다. 배관(29B)은 후술하는 바와 같이 착체화 반응을 촉진하는 수증기 등의 첨가제를 처리 챔버(1)내에 공급한다.
처리 챔버(1)의 내부에는 피처리 기판으로서의 웨이퍼(W)를 탑재하기 위한 서셉터(2)가 바닥부로부터 지주(3)를 거쳐서 유지되어 있다. 이 서셉터(2)의 재질로서는 예컨대 그래파이트, 비결정성 카본, 혼합 카본, AlN이 이용된다. 이 서셉터(2)의 하방에는 도시하지 않은 승강 수단에 의해 상하 이동 가능한 석영 유리제의 리프터 핀(4)이 설치되어 있다. 리프터 핀(4)은 서셉터(2)에 설치된 관통 구멍(4a)을 삽입 통과시켜 웨이퍼(W)의 반출입시에 이것을 들어 올린다.
서셉터(2)의 내부에는 니크롬 선 등으로 이루어지는 강력한 히터(5)가 설치되어 있다. 이 히터(5)에 의해 상기 처리 챔버(1)내의 서셉터(2)를 가열하고, 웨 이퍼(W)를 소정 온도, 예컨대 150 내지 300℃ 정도로 간접적으로 가열 및 유지할 수 있다.
처리 챔버(1)의 측벽에는 처리 챔버(1)에 웨이퍼(W)를 반입, 반출할 때에 개폐되는 게이트 밸브(11)가 배치되어 있다. 처리 챔버(1)의 바닥부의 주연부에는 도시하지 않은 진공 펌프에 접속된 배기구(12)가 설치되어, 처리 챔버(1)내의 진공 흡인을 가능하게 한다.
도 2는 본 실시예에 따른 처리 장치의 배관계로를 모식적으로 도시한 모식도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 처리 챔버(1)내의 샤워 헤드(13)에 접속된 처리 가스 공급용 배관(14)의 상류측의 배관(14A)에는 처리제를 수용한 처리제 탱크(17)가 접속되어 있다.
처리제 탱크(17)의 상부에는 아르곤 등의 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급용 배관(18)이 개폐 밸브(19)와 함께 배치되어 있고, 이 배관(18)을 거쳐서 아르곤 등의 불활성 가스가 처리제 탱크(17)내에 공급된다. 공급된 불활성 가스에 의해 처리제의 액면(液面)이 가압되고, 처리제 탱크(17)내의 처리제가 배관(14)내에 공급된다.
이 처리제 탱크(17)내에는 반도체 장치의 배선 또는 전극을 형성하는데 이용되는 금속, 예컨대 동의 박막을 형성하는 처리제가 수용되어 있다. 동을 포함하는 전구체(前驅體)로서, 더욱 상세하게는 하기의 물질을 예로 들 수 있다.
이 처리제는 Cu+1(헥사 플루오르 아세틸 아세톤에이트)와 실리로레핀 배립자를 포함한다.
상기 실리로레핀 배립자는 트리메틸 비닐실란(TMVS), 디메톡시 메틸 비닐실란(DMOMVS), 메톡시 디메틸 비닐실란(MODMVS), 트리메톡시 비닐실란(TMOVS), 트리에톡시 비닐실란(TEOVS), 에톡시 메톡시 메틸 비닐실란(EOMOMVS), 디에톡시 메틸 비닐실란(DEOMVS), 디에톡시 메톡시 비닐실란(DEOMOVS), 에톡시 디메톡시 비닐실란(EODMOVS), 에톡시 디에틸 비닐실란(EODEVS), 디에톡시 에틸 비닐실란(DEOEVS), 디메톡시 에틸 비닐실란(DMOEVS), 에톡시 디메틸 비닐실란(EODMVS), 메톡시 디에틸 비닐실란(MODEVS) 및 에틸 메톡시 메틸 비닐실란(EMOMVS)로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 물질에 포함된다.
배관(14)의 중간에는 액체 질량 흐름(massflow) 제어기(15B)가 배치되어, 처리제 탱크(17)로부터 펌핑되는 처리제의 유량을 조절한다. 질량 흐름 제어기(15B)의 처리제 이동 방향 상류측에는 개폐 밸브(15A)가 배치되고, 질량 흐름 제어기(15B)의 처리제 이동 방향 하류측에는 개폐 밸브(15C)가 배치되어 있다.
질량 흐름 제어기(15B)와 개폐 밸브(15C)를 연결하는 배관(14B)에는 중간에 드레인으로서 기능하는 분기 배관(14C)이 접속되고, 개폐 밸브(15D)가 배치되어 있다. 개폐 밸브(15C)보다 더 하류측에는 기화기(16)가 배치되고, 처리제가 여기서 기화된다. 기화기(16)보다 더 하류측의 배관(14D)은 개폐 밸브(16C)를 거쳐서 샤워 헤드(13)에 접속되어 있다. 또한 배관(14D)에는 중간에 드레인으로서 기능하는 분기 배관(14E)이 접속되고, 개폐 밸브(16E)가 배치되어 있다.
기화기(16)에는 배관(14)과는 별도의 클리닝용 배관(20)이 배치되어 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 기화기(16)에 접속된 클리닝용 배관(20)의 상류측의 배관(20A)에는 예컨대 트리플루오로초산(TFA) 등의 클리닝제를 수용한 클리닝제 탱크(21)가 접속되어 있다.
클리닝제 탱크(21)의 상부에는 아르곤과 같은 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급용 배관(22)이 개폐 밸브(23)와 함께 배치되어 있다. 이 배관(22)을 거쳐서 아르곤과 같은 불활성 가스를 클리닝제 탱크(21)내에 공급함으로써, 클리닝제의 액면이 가압되어, 클리닝제 탱크(21)내의 클리닝제가 배관(20)내에 공급된다. 배관(20)의 중간에는 질량 흐름 제어기(25)가 배치되어, 클리닝제 탱크(21)로부터 펌핑된 클리닝제의 유량을 조절한다. 질량 흐름 제어기(25)의 클리닝제 이동 방향 상류측에는 개폐 밸브(24)가 배치되어 있다. 또한, 질량 흐름 제어기(25)의 클리닝제 이동 방향 하류측에는 개폐 밸브(27)가 배치되어 있다.
질량 흐름 제어기(25)와 개폐 밸브(27)를 연결하는 배관(20B)에는 중간에서 드레인으로서 기능하는 분기 배관(20C)이 접속되고, 분기 배관(20C)에 개폐 밸브(26)가 배치되어 있다. 개폐 밸브(27)보다 더 하류측에는 분기 배관(20D)이 배치되고, 이 분기 배관(20D)에는 개폐 밸브(28)가 배치되어 있다.
기화기(16) 및 이 기화기(16)보다 하류측의 배관(14)에는 리본 히터 등의 히터(30)가 배치되고, 기화기(16) 및 이 기화기(16)로부터 하류측의 배관을 소정의 온도까지 가열할 수 있다.
다음에 본 발명의 클리닝 방법을 이용하여 처리 장치의 클리닝을 실행하는 경우의 순서에 대하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 클리닝 방법을 실시하는 경우의 흐름을 나타낸 플로우차트이다.
처리 장치의 클리닝을 실행하는 경우에는, 우선 개폐 밸브(19, 15A, 15C) 등의 밸브를 폐쇄하여 처리제의 공급을 정지한다(단계 S11).
다음에, 히터(30)의 전원을 온(on)으로 하여 기화기(16) 및 이 기화기(16)로부터 하류측의 배관(14)과 처리 챔버(1)를 소정 온도, 예컨대 300℃까지 가열한다(단계 S12).
이어서, 개폐 밸브(23, 24, 27, 16C)를 개방하여, 질량 흐름 제어기(25)를 온으로 하여 클리닝제의 공급을 개시한다(단계 S13).
클리닝제 탱크(21)로부터 배관(20)을 거쳐서 클리닝제가 공급되면, 클리닝제는 기화기(16)의 작용과 열에 의해 기화된다.
기화된 클리닝제는 기화기(16)의 내벽이나 배관(14)의 내벽, 또한 처리 챔버(1)의 내벽에 부착된 동과 같은 금속과 접촉한다. 기화기(16), 배관(14) 및 처리 챔버(1)내는 충분히 높은 온도로 가열되기 때문에, 공급된 클리닝제와 상기 금속이 접촉하면 신속히 착체를 형성한다. 또, 이 금속은 상기 처리 장치에 있어서 반도체 장치의 전극이나 배선을 형성하기 위한 재료이다.
처리 챔버(1)내는 진공 흡인되어 감압 상태로 유지되기 때문에, 상기한 바와 같이 하여 형성된 금속 착체는 승화되어 처리 챔버(1) 밖으로 배출된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 클리닝 방법에서는, 전극 또는 배선을 형성하는 금속을 직접 착체화하는 물질을 포함하는 클리닝 가스를 이용하여 처리 장치의 클리닝을 실행하기 때문에, 적은 공정수로 간단하고 또한 단시간에 클리닝을 실행할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서 이용된 바와 같은 트리플루오로초산(TFA) 등의 염가의 물질을 이용함으로써 클리닝에 관한 재료 비용을 저감화할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서 나타낸 바와 같은 처리 가스 공급 배관의 기화기에 클리닝제를 공급하는 기구를 구비한 처리 장치를 이용함으로써 처리 챔버뿐만 아니라, 처리 가스 공급 배관내에 부착된 동과 같은 금속을 간단히 클리닝할 수 있다.
(제 2 실시예)
이하, 본 발명의 제 2 실시예에 대하여 설명한다. 또, 이하의 실시예에 대하여 선행하는 실시예와 중복된 내용에 관해서는 설명을 생략한다.
본 실시예에서는, 처리 챔버(1)내에 부착된 금속을 착체화하는 공정과, 형성된 착체를 진공 흡인에 의해 승화시켜 제거하는 공정의 2단계로 분리된 구성으로 했다.
도 4는 본 실시예에 따른 클리닝 방법의 처리 공정을 나타내는 플로우차트이다.
본 실시예에 따른 클리닝 방법을 실시하기 위해서는, 우선 도 3의 플로우차트에 나타낸 바와 같이, 도 2에 나타낸 처리 장치에 있어서, 개폐 밸브(19, 15A, 15C) 등의 밸브를 폐쇄하여 처리제의 공급을 정지한다(단계 S21).
다음에, 히터(30)의 전원을 온으로 하여 기화기(16) 및 이 기화기(16)로부터 하류측의 배관(14)과 처리 챔버(1)를 소정 온도, 예컨대 300℃까지 가열한다(단계 S22).
이어서, 개폐 밸브(23, 24, 27, 16C)를 개방하여, 질량 흐름 제어기(25)를 온으로 하여 클리닝제의 공급을 개시한다(단계 S23).
클리닝제 탱크(21)로부터 배관(20)을 거쳐서 클리닝제가 공급되면, 클리닝제는 기화기(16)의 작용과 열에 의해 기화되어, 기화기(16)의 내벽이나 배관(14)의 내벽, 또한 처리 챔버(1)의 내벽에 부착된 동과 같은 반도체 장치의 전극이나 배선을 형성하는 금속과 접촉한다. 이 때, 기화기(16), 배관(14) 및 처리 챔버(1)내는 충분히 높은 온도로 가열되기 때문에, 공급된 클리닝제와 상기 금속이 접촉하면 신속하게 착체를 형성한다.
소정 시간이 경과하여 상기 금속의 착체화가 충분히 실행되었으면 개폐 밸브(23, 24, 27)를 폐쇄하여 클리닝제의 공급을 정지한다.
클리닝제의 공급 정지와 거의 동시에, 진공 펌프를 작동시켜 처리 챔버(1)내를 진공 흡인한다(단계 S24).
처리 챔버(1)내를 진공 흡인함으로써, 상기 단계(S23)에서 형성한 상기 금속의 착체를 승화시켜, 처리 챔버(1)의 외부로 배출한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 클리닝 방법은 상기 금속을 착체화하는 착체화 공정와, 착체화 공정에 의해 형성한 착체를 승화시키는 승화 공정을 각각의 공정으로 나눈 2단계의 구성으로 했다. 이로 인해, 착체화와 승화를 각각 완전히 실행할 수 있어, 클리닝의 효율이 향상된다고 하는 특유의 효과를 얻을 수 있다.
(제 3 실시예)
이하, 본 발명의 제 3 실시예에 대하여 설명한다.
본 실시예에서는 처리 챔버(1)내에 부착된 금속을 착체화하는 공정과, 형성된 착체를 진공 흡인에 의해 승화시켜 제거하는 공정의 2단계의 공정을 계속적으로 반복하여 실행하는 구성으로 했다.
도 5는 본 실시예에 따른 클리닝 방법의 플로우차트이다.
본 실시예에 따른 클리닝 방법을 실시하기 위해서는, 상기 제 2 실시예와 마찬가지로, 처리제의 공급 정지(단계 S31), 기화기, 배관, 처리 챔버의 가열(단계 S32)을 실행하고, 그 후에 클리닝제의 공급을 개시한다(단계 S33).
소정 시간이 경과하여 처리 챔버(1) 내벽에 부착된 금속의 표면이 충분히 착체화되었으면, 클리닝제의 공급을 정지한다(단계 S34). 그리고, 처리 챔버의 진공 흡인을 개시한다(단계 S35).
소정 시간의 경과에 의해, 단계(S33)에서 형성된 금속 착체가 충분히 승화되어 처리 챔버 외부로 배출되었으면, 진공 흡인을 정지한다(단계 S36).
이어서 처리 챔버(1) 내벽에 부착된 금속의 양을 확인한다(단계 S37). 이 확인 작업은 직접 처리 챔버의 내벽의 금속 부착 상태를 확인하여도 무방하고, 모니터링용 웨이퍼(W)의 표면에 형성한 금속막의 잔존량을 확인함으로써 실행하여도 무방하다.
단계(S37)에서의 확인 결과, 처리 챔버(1)내의 금속 부착량이 충분히 감소된 경우에는 클리닝을 종료한다.
반대로 단계(S37)의 확인 결과, 처리 챔버(1)내의 금속 부착량이 충분히 감소되지 않은 경우에는 단계(S33 내지 S37)의 조작을 반복하여 실행한다. 이와 같이 최종적으로 부착 금속이 없어질 때까지 클리닝 조작이 계속된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 클리닝 방법에서는, 상기 금속을 착체화하는 착체화 공정과, 착체화 공정에 의해 형성된 착체를 승화하는 승화 공정을 2단계로 나눔과 동시에 계속적으로 반복하여 실행한다. 이 때문에, 착체화와 승화를 각각 완전히 실행할 수 있어, 클리닝의 효율이 향상되는 특유의 효과를 얻을 수 있다.
(제 4 실시예)
이하, 본 발명의 제 4 실시예에 대하여 설명한다.
본 실시예에서는, 처리 챔버(1)내에 부착된 금속을 착체화하는 착체화 공정에 있어서, 클리닝 가스에 금속의 착체화를 촉진하는 첨가제를 부가한다. 구체적인 공정으로서, 제 1 실시예 내지 제 3 실시예에서 기술한 도 3 내지 도 5의 처리 공정을 적용할 수 있다. 즉, 도 3의 단계(S13), 도 4의 단계(S23), 도 5의 단계(S33) 중 어느 하나에 있어서, 클리닝제의 공급과 병행하여 첨가제를 부가하면 된다. 착체화를 촉진하는 첨가제로서는 수증기 또는 산소를 이용할 수 있다.
예컨대 도 3의 단계(S13)에 있어서, 기화기(16)에 의해 기화된 클리닝제(클리닝 가스)가 처리 챔버(1)내에 공급되는 것을 고려한다. 이 처리 챔버(1)내로의 클리닝 가스의 공급과 병행하여 배관(29B)으로부터 처리 챔버(1)내에 수증기를 공급한다.
그 결과, 클리닝 가스에 수증기가 첨가된다. 클리닝 가스는 처리 챔버(1)의 내벽에 부착된 동과 같은 금속과 접촉하여 착체를 형성한다. 클리닝 가스에 첨가된 수증기는 이 착체의 형성을 촉진한다. 그 결과, 금속의 착체화가 단시간에 완료된다.
또, 클리닝 가스에의 수증기 등의 첨가는 반드시 클리닝 가스를 공급하는 배관(14)과는 별개의 배관에 의해 실행할 필요는 없고, 배관(14)의 중간에 수증기를 첨가하더라도 지장 없다.
(실시예 1)
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.
상기 실시예에서 설명한 처리 장치를 이용하여, 표면에 두께 5000옹스트롬의 동이 성막된 웨이퍼(W)를 서셉터(2)상에 설치한 후, 처리 챔버(1)내의 분위기를 순수 질소로 치환했다. 서셉터(2)를 300℃까지 가열하고, 공급 배관(14)을 경유하여, TFA 35sccm을 N2로 희석한 혼합 기체를 공급했다. 이때 처리 챔버(1)내의 압력을 1.33×104Pa(100Torr)가 되도록 조절했다. 그 상태로 10분간 가스압이 일정한 상태를 유지한 후, TFA와 N2의 혼합 기체의 공급을 정지했다.
그 후, 처리 챔버(1)내의 잔류 가스를 배기하고, 웨이퍼(W)를 취출했다.
주사형 전자 현미경에 의한 웨이퍼(W)의 관찰 결과로부터, 웨이퍼(W)상의 동이 TFA에 의한 드라이 클리닝에 의해 모두 제거된 것이 확인되었다.
(실시예 2)
실시예 1과 마찬가지로 동이 성막된 웨이퍼(W)를 시료로 이용하여, 서셉터(2)의 온도[웨이퍼(W)의 온도] 및 처리 챔버(1)내의 가스압을 변화시켜 동의 에칭량을 측정했다.
시료로서, 동이 성막된 웨이퍼(W)를 2×2㎜의 정방형으로 컷트하여 이용했다. 또한, 클리닝 가스로서 TFA가 37sccm, N2가 40sccm인 유량의 혼합 가스를 이용하여, 일정한 가스압을 10분간 유지하여 착체화 처리를 실행했다. 혼합 가스 공급의 정지후에, 진공 흡인에 의해 착체의 승화 처리를 실행했다. 그 후, 시료를 처리 챔버(1)내로부터 취출하여, 클리닝 처리전과 비교한 시료의 중량 변화로부터 동의 에칭량을 구했다.
도 6은 처리 챔버(1)내의 가스압을 100Torr로 고정하여 서셉터(2)의 온도를 150℃에서 300℃까지 변화시킨 경우의 에칭량을 나타내는 그래프이다. 또한, 도 7은 서셉터(2)의 온도를 300℃로 고정하여 처리 챔버(1)내의 가스압을 10Torr에서 100Torr까지 변화시킨 경우의 에칭량을 나타내는 그래프이다.
도 6 및 도 7 각각의 그래프의 가로축은 서셉터(2)의 온도, 처리 챔버(1)내의 가스압이다. 또한, 도 6 및 도 7의 그래프의 세로축은 클리닝 처리 전후의 중량(mg)의 변화에 의해서 표시되는 동의 에칭량이다.
도 6으로부터 150℃, 200℃, 300℃로 온도가 상승함에 따라서, 에칭량이 증가하는 것을 알 수 있다. 또한, 도 7로부터 10Torr, 100Torr로 가스압이 상승함에 따라서, 에칭량이 증가하는 것을 알 수 있다.
도 6 및 도 7에서의 착체화 처리의 시간이 동일하므로, 이 에칭량의 증가는 착체화 속도 나아가서는 에칭 속도의 증가를 의미한다.
이상과 같이, 온도 및 가스압을 증가시킴으로써, 에칭 속도(착체화 속도)의 향상을 도모할 수 있는 것을 알 수 있다.
(실시예 3)
실시예 3에서는 착체화 공정중에 배관(29B)에 의해 수증기를 공급하여, 동의 에칭량의 변화를 측정했다.
이용한 시료, 사용 가스 및 가스 유량은 실시예 2와 마찬가지로 했다[시료: 동이 성막된 2×2㎜의 웨이퍼(W), 클리닝 가스: TFA가 37sccm, N2가 40sccm인 유량의 혼합 가스). 또한, 서셉터(2)의 온도와 처리 챔버(1)내의 가스압은 실시예 2에서 에칭량이 가장 컸던 300℃, 100Torr로 했다. 또, 착체화 공정의 시간은 3분간으로 했다.
도 8은 착체화 공정중의 처리 챔버(1)내에 수증기를 공급한 경우의 동의 에칭량을, 수증기를 공급하지 않은 경우와 비교하여 나타내는 그래프이다. 동의 에칭량은 실시예 2와 마찬가지로 클리닝 처리 전후의 중량(mg)의 변화에 의해서 나타내었다. 또, 수증기를 공급한 경우에 있어서의 수증기의 공급량은 8.5sccm(기체 상태에 있어서)이다.
도 8로부터 클리닝 가스에 19at%의 수증기를 첨가함으로써, 동의 에칭량이 37% 증가하는 것을 알 수 있다.
이상과 같이, 수증기의 첨가에 의해, 에칭 속도(착체화 속도)의 향상을 도모할 수 있다는 것을 알 수 있다.
(그 밖의 실시예)
또, 본 발명은 상기 실시예에 기재된 범위에 한정되지 않는다. 상기 실시예에서는 처리 장치로서 CVD 장치를 예로 들어 설명했지만, CVD 장치 이외의 처리 장치, 예컨대 PVD 장치 등에도 적용할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는 처리 챔버에 처리제를 공급하는 배관의 중간에 TFA 등의 클리닝제를 공급하는 구성으로 했지만, 처리 챔버(1)내에 직접 클리닝제를 공급하는 배관을 구비한 처리 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한 상기 실시예에서는 실리콘 웨이퍼의 처리 장치를 예로 들어 설명했지만, 액정 표시 장치(LCD)용 유리 기판을 처리하는 처리 장치에도 적용할 수 있다.
본 발명은 전체 처리의 공정수가 적으며, 저렴한 클리닝 재료를 사용할 수 있고, 잔류 산소에 의해서 처리 챔버의 열화나 웨이퍼에의 악영향이 발생할 우려가 없다.

Claims (35)

  1. 처리 챔버내의 기판에 금속을 포함하는 막을 형성하는 기판 처리 장치의 클리닝 방법에 있어서,
    상기 처리 챔버내에 카르복실산 또는 카르복실산 유도체를 포함하는 클리닝 가스를 공급하는 공정과,
    상기 처리 챔버내에 부착된 금속을 포함하는 막이 상기 클리닝 가스와 반응하여 금속 착체를 형성하는 공정과,
    상기 처리 챔버내로부터 상기 금속 착체를 배출하는 공정을 구비하는
    기판 처리 장치의 클리닝 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 카르복실산 또는 카르복실산 유도체가 다음식: RCOOH, RCOOR' 또는 R(COOH)n으로 표시되는 물질(여기서, R, R'는 할로겐 원자를 포함할 수 있는 탄화수소기를 나타내고, n은 정수를 나타냄)인
    기판 처리 장치의 클리닝 방법.
  4. 제 1 또는 3 항에 있어서,
    상기 카르복실산 유도체가 트리플루오로초산인
    기판 처리 장치의 클리닝 방법.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속이 동인
    기판 처리 장치의 클리닝 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 클리닝 가스가 상기 금속의 착체화를 촉진하는 첨가제를 포함하는
    기판 처리 장치의 클리닝 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 첨가제가 수증기인
    기판 처리 장치의 클리닝 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 처리 챔버의 클리닝 방법에 있어서,
    (a) 상기 처리 챔버내에 금속을 포함하는 막을 형성하는 공정과,
    (b) 상기 처리 챔버내에 클리닝제를 공급하고, 상기 챔버내의 막과 상기 클리닝제를 접촉시켜, 금속 착체를 형성시키는 공정과,
    (c) 상기 금속 착체를 열원에 의해 승화하는 공정을 구비하는
    처리 챔버의 클리닝 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 클리닝제가 카르복실산 또는 카르복실산 유도체를 포함하는
    처리 챔버의 클리닝 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 카르복실산 유도체가 트리플루오로초산인
    처리 챔버의 클리닝 방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 금속이 동인
    처리 챔버의 클리닝 방법.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 금속 착체를 형성하는 공정에서 공급되는 클리닝제가 상기 금속 착체의 형성을 촉진하는 첨가제를 포함하는
    처리 챔버의 클리닝 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 첨가제가 산소를 포함하는
    처리 챔버의 클리닝 방법.
  23. 제 17 항에 있어서,
    상기 금속 착체를 형성하는 공정에서 공급되는 클리닝제가 기화되어 있는
    처리 챔버의 클리닝 방법.
  24. 제 17 항에 있어서,
    상기 처리 챔버내에서의 상기 막의 잔존 유무를 확인하는 공정을 더 구비하고,
    상기 확인하는 공정에서 상기 막의 잔존이 확인되었을 때에, 상기 공정 (b), (c)가 반복하여 실행되는
    처리 챔버의 클리닝 방법.
  25. 처리 챔버의 클리닝 방법에 있어서,
    (a) 상기 처리 챔버내에 금속을 포함하는 막을 형성하는 공정과,
    (b) 상기 처리 챔버내에 클리닝제를 공급하고, 상기 챔버내의 막과 상기 클리닝제를 접촉시켜, 금속 착체를 형성시키는 공정과,
    (c) 상기 금속 착체를 열원에 의해 승화하는 공정을 구비하고,
    상기 공정 (b), (c)가 반복하여 실행되는
    처리 챔버의 클리닝 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 클리닝제가 카르복실산 또는 카르복실산 유도체를 포함하는
    처리 챔버의 클리닝 방법.
  27. 금속을 포함하는 막의 제거 방법에 있어서,
    (a) 상기 금속을 포함하는 막과 클리닝제를 접촉시켜, 금속 착체를 형성시키는 공정과,
    (b) 상기 금속 착체를 열원에 의해 승화하는 공정을 구비하는
    막의 제거 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 클리닝제가 카르복실산 또는 카르복실산 유도체를 포함하는
    막의 제거 방법.
  29. 제 27 항에 있어서,
    상기 공정 (b)에서의 상기 금속 착체의 온도가 150℃ 이상인
    막의 제거 방법.
  30. 제 27 항에 있어서,
    상기 공정 (b)에서의 상기 금속 착체의 근방에서의 압력이 10Torr 이상인
    막의 제거 방법.
  31. 기판 처리 장치에 있어서,
    피처리 기판을 처리하는 처리 챔버와,
    상기 처리 챔버내에 배치되고, 상기 피처리 기판이 탑재되는 서셉터와,
    상기 처리 챔버내에, 상기 피처리 기판에 금속을 포함하는 막을 형성하기 위한 금속 성분을 포함하는 처리제를 공급하는 처리제원과,
    상기 처리 챔버내에 금속을 포함하는 막이 형성되었을 때에, 상기 막에 포함되는 금속과 반응하여 금속 착체를 형성하는 카르복실산 또는 카르복실산 유도체를 포함하는 클리닝제를 공급하는 클리닝제원과,
    상기 반응에 의해 형성되는 금속 착체를 가열하여 승화시키는 히터와,
    상기 처리 챔버내로부터 상기 승화되는 금속 착체를 배출하는 진공 장치를 구비하는
    기판 처리 장치.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 처리제 및 상기 클리닝제를 기화하는 기화기와,
    상기 기화기와 상기 처리 챔버를 접속하는 제 1 배관과,
    상기 기화기와 상기 처리제원을 접속하는 제 2 배관과,
    상기 기화원과 상기 클리닝제원을 접속하는 제 3 배관을 더 구비하는
    기판 처리 장치.
  33. 제 31 항에 있어서,
    상기 처리 챔버의 벽면과, 상기 제 1 배관과, 상기 기화기를 가열하는 히터를 더 구비하는
    기판 처리 장치.
  34. 제 31 항에 있어서,
    상기 처리제원이 동을 성분으로 포함하는 처리제를 포함하는 탱크인
    기판 처리 장치.
  35. 제 31 항에 있어서,
    상기 클리닝제원으로부터 상기 처리 챔버내에 클리닝제를 공급할 때에, 상기 처리 챔버내에 상기 금속 착체의 형성을 촉진하는 첨가제를 공급하는 공급 수단을 더 구비하는
    기판 처리 장치.
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