KR100907968B1 - 처리 챔버내의 클리닝 방법 - Google Patents

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다카시 니시모리
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 피처리체에 대해 성막 처리를 실시하기 위한 처리 챔버의 천정부에 설치되어 소정 가스를 공급하는 샤워 헤드 구조체로서, 복수의 가스 분사 구멍이 개구된 저부를 갖는 컵 형상으로 형성되고, 그 컵 형상의 개구측에 상기 천정부로의 장착용 접합 플랜지부가 일체적으로 형성된 헤드 본체와, 상기 헤드 본체의 저부 근방에 설치되어, 상기 헤드 본체를 원하는 온도로 조정하는 헤드 가열부를 구비하고, 저온하에서의 재현성을 향상시킨 성막 처리와 고온하에서의 반응 부생성물의 제거를 실행하는 샤워 헤드 구조체이다.

Description

처리 챔버내의 클리닝 방법{CLEANING METHOD OF A PROCESS CHAMBER}
본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 피처리체에 프로세스 가스를 사용하여 막을 형성하는 성막(成膜) 장치 등에 탑재되는 샤워 헤드 구조체 및 그 클리닝 방법에 관한 것이다.
일반적인 반도체 집적 회로를 제조하는 공정에서, 피처리체인 반도체 웨이퍼 표면상에 배선 패턴을 형성하거나 배선 사이 등의 오목부를 메우기 위해, W(텅스텐), WSi(텅스텐 실리사이드), Ti(티탄), TiN(티탄 나이트라이드), TiSi(티탄 실리사이드), Cu(구리), Ta2O5(탄탈 옥사이드) 등의 금속 또는 금속화합물을 퇴적시켜서 박막을 형성시키고 있다.
이 종류의 금속 박막의 형성 방법에는 3가지 방식이 있는데, 예컨대 H2(수소) 환원법, SiH4(실란) 환원법, SiH2Cl2(디클로로실란) 환원법 등이 알려져 있다. 이 중에 SiH2Cl2 환원법은, 배선 패턴을 형성하기 위해서, 예컨대 환원 가스로 디클 로로실란을 이용해, 600℃ 정도의 고온하에서 W나 WSi(텅스텐 실리사이드)막을 형성시키는 방법이다. 또한, SiH4 환원법은 마찬가지로 배선 패턴을 형성하기 위해서, 예컨대 환원 가스로서 실란을 이용하여, SiH2Cl2 환원법보다도 낮은 450℃ 정도의 온도하에서 W나 WSi막을 형성시키는 방법이다. 또한 H2 환원법은, 배선 사이의 오목부를 메워서 웨이퍼 표면을 평탄화하기 위해, 예컨대 환원 가스로서 수소를 이용하여 380℃ 내지 430℃ 정도의 온도하에서 W막을 퇴적시키는 방법이다.
또한, 이들 방법을 적절히 조합한 환원법도 알려져 있는데, 예컨대 WF6(6불화텅스텐)이 어떠한 방법에도 사용된다.
도 9는 이러한 금속 박막 등을 형성하는 일반적인 성막 장치의 구성예를 도시한 것이다. 또한 도 10은 도 9의 중간의 샤워 헤드 구조체를 상세하게 나타낸 확대도이다.
처리 챔버(2)는 알루미늄 등을 이용하여 예컨대 통체(筒體) 형상으로 성형된다. 이 처리 챔버(2)내에는, 얇은 카본 소재 또는 알루미늄 화합물에 의해 성형된 탑재대(4)가 설치되어 있고, 그 하방에는 석영제의 투과창(6)을 거쳐서 할로겐 램프 등의 가열부(8)가 배치되어 있다.
외부로부터 이송된 반도체 웨이퍼(W)가 탑재대(4)상에 탑재되고, 이 웨이퍼(W)의 주연부(周緣部)가 승강 가능하게 구성된, 예컨대 링 형상의 클램프 링(10)에 의해 눌려져 탑재대(4)상에 고정된다. 이 탑재대(4)에 대향하는 상방에 예컨대 알루미늄으로 이루어진 샤워 헤드 구조체(12)를 설치하고 있다. 이 샤워 헤드 구조체(12) 하면에는, 거의 균등하게 배치된 다수의 가스 분사 구멍(14)이 형성되어 있다.
그리고 샤워 헤드 구조체(12)는, 성막 처리중의 온도를 어느 정도 낮으면서 안정적으로 유지시키기 위해, 예컨대 50℃ 정도의 열 매체(16)[예컨대, 칠러(Chiller; 상표명)] 등이 내부에 흐르고 있다. 이 샤워 헤드 구조체(12)는 헤드 본체(7)를 가지며, 도 10에 도시한 바와 같이 하면에는, 다수의 분사 구멍(9)이 형성된 분사판(11)이 볼트(13)에 의해 장착되어 있다.
이 헤드 본체(7)내의 공간에는, 다수의 확산 구멍(15)이 형성된 확산판(17)이 설치되어 있고, 헤드 본체(7)내에 도입된 가스를 웨이퍼 면 방향으로 확산시키도록 되어 있다. 또한 이 헤드 본체(7)의 측벽 부분에는, 샤워 베이스 수로(18)가 설치되어 있고, 여기에 열 매체(16)가 흐르고 있다. 그리고, 성막 처리시에는 가열부(8)로부터 투과창(6)을 투과해서 탑재대(4)로 열선을 조사(照射)해서, 탑재대(4)상에 고정된 반도체 웨이퍼(W)가 소정의 온도가 되도록 간접적으로 가열된다.
이와 동시에, 탑재대(4)의 상방에 설치된 가스 분사 구멍(14)으로부터 프로세스 가스로서 예컨대, WF6 또는 H2 등이 웨이퍼 표면상에 균등하게 공급됨으로써 웨이퍼 표면상에 텅스텐 등의 금속막이 형성된다.
전술한 성막 처리는 매엽식(枚葉式)에 의해, 즉 복수장, 예컨대 25장의 웨이퍼를 한장씩 연속적으로 성막 처리하고, 이 연속 성막중에 처리 챔버(2)내의 구조 물, 예컨대 탑재대나 클램프 링과 샤워 헤드 구조체 등에 부착된 여분의 막을 제거할 목적으로 ClF3 등의 클리닝 가스를 이용한 드라이 클리닝[플러싱(flushing)]이 실시된다. 이처럼, 일반적으로는, 복수장의 웨이퍼에 걸친 연속적인 성막 처리와 클리닝 처리가 반복적으로 실시된다.
그런데 각각의 웨이퍼에 형성된 퇴적막의 전기적 특성 등을 설계대로 일정하게 유지하기 위해서는, 각 웨이퍼에 퇴적시킨 막의 두께가 대략 일정하게 되도록 재현성(再現性)을 높게 유지할 필요가 있다. 그러나 실제로는, 클리닝 처리 직후 실시하는 처음 한장의 웨이퍼에 대한 성막 처리의 막 두께와 예컨대 25장 연속 처리했을 때의 25장째의 웨이퍼에 대한 성막 처리의 막 두께가 상당히 다를 경우가 있다. 예를 들면, 웨이퍼의 연속 처리 장수가 적산(積算)됨에 따라 점차 웨이퍼에 성막되는 막 두께가 감소하는 경향이 있다. 이는, 처리 챔버(2)의 아이들링 중에 열 매체(16)가 샤워 헤드(12)의 샤워 베이스 수로(18)로 흐르고 있음에도 불구하고 이 온도가 높아진다. 그리고, 샤워 헤드 구조체(12)로부터 프로세스 가스가 흘러 웨이퍼의 처리 장수가 증가함에 따라, 샤워 헤드 구조체(12)의 온도, 특히 가스 분사판의 온도가 서서히 저하되어 원하는 온도에 도달되는 것에 기인한다.
그래서, 샤워 헤드 구조체(12)의 가스 분사판의 온도를 미리 저온으로 유지시켜 두고 웨이퍼의 연속 성막 처리가 행해진다. 그러나, 이처럼 처리 개시부터 샤워 헤드 구조체(12)의 가스 분사판을 비교적 저온으로 유지시켰을 경우, 클리닝 처리에 의해 비교적 제거하기 어려운 화합물, 예컨대 불화티탄(TiFX) 등의 반응 부 생성물이 샤워 헤드 구조체(12)의 가스 분사판의 표면에 부착한다는 문제가 새롭게 발생했다. 이 불화티탄은, 이전 공정에서 웨이퍼 표면에 이미 퇴적되어 있는 티탄 금속막과 티탄질화막 등의 티탄 함유 막중의 일부 티탄 원자가 이 성막 처리 시에 공급되는 WF6 가스의 불소와 반응해서 생성된다.
도 11a 및 도 11b는 샤워 헤드 구조체의 가스 분사판의 온도와 샤워 헤드 구조체에 부착되는 반응 부생성물의 막 두께의 관계를 나타내고 있다. 도 11a는 탑재대 온도가 410℃에서 막 두께 100nm의 텅스텐 금속을 25장 연속 처리했을 때의 특성을 나타내고, 도 11b는 탑재대 온도가 460℃에서 막 두께 800nm인 텅스텐 금속을 25장 연속 처리했을 때의 특성을 나타낸다.
이들 도면으로부터 명백한 바와 같이, 샤워 헤드 구조체의 가스 분사판의 온도를 100℃ 정도에서 80℃ 정도로 저하시키면 반응 부생성물의 막 두께가 급격히 두꺼워진다. 그리고 일반적인 클리닝 처리는, 처리 챔버(2)내의 구조물(가스 분사판)의 온도를 성막 처리시와 대략 동일한 정도로 유지하면서, 클리닝 가스, 예컨대 ClF3 가스를 흘림으로써 실행하고 있다. 이 경우, 탑재대(4) 등에 부착된 불필요한 텅스텐막은 제거되지만, 불화티탄 등의 반응 부생성물은 매우 제거하기 어렵다는 문제점이 있다.
또한 성막 처리중의 샤워 헤드 구조체의 가스 분사판의 온도를 어느 정도 고온으로 함으로써, 반응 부생성물이 부착되기 어렵게 하는 방법도 있지만, 성막 조건에 따라서는, 샤워 헤드 구조체의 가스 분사판의 온도의 상한이 제한되어, 부착 되기 어려운 온도까지 높일 수 없는 경우도 있었다. 이런 경우, 성막 처리를 우선으로 하면, 반응 부생성물의 부착이 많아지고, 적산 처리 장수가 제한되고, 또한 부착량에 대응하는 클리닝 처리가 요구되게 되었다.
본 발명은, 성막 장치에 탑재되어, 성막 처리의 재현성을 향상시켜 높게 유지할 수 있는 동시에 성막 처리시에 부착한 반응 부생성물의 제거도 단시간에 용이하게 실시할 수 있는 샤워 헤드 구조체 및 그 클리닝 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이에 본 발명은, 피처리체에 대해 성막 처리를 하기 위한 처리 챔버의 천정부에 설치되어서, 이 처리 챔버내로 소정의 가스를 공급하는 샤워 헤드 구조체에 있어서, 복수의 가스 분사 구멍이 개구된 저부를 갖는 컵 형상으로 형성되고, 이 컵 형상의 개구측에 상기 처리 챔버의 천정부에 장착하기 위한 접합 플랜지부가 일체적으로 형성된 헤드 본체와, 상기 헤드 본체의 저부 근방에 설치되고, 이 헤드 본체를 원하는 온도로 조정하는 헤드 가열부를 구비한 샤워 헤드 구조체를 제공한다.
또한, 상기 헤드 가열부의 상방에 있는 상기 헤드 본체의 측벽에는, 이 측벽의 단면적을 축소시켜서, 전달되는 열에 대한 열 저항을 크게 하기 위해 오목부가 형성된다.
이 샤워 헤드 구조체는, 또한 상기 접합 플랜지부에 설치되어, 상기 피처리체의 성막 처리시에 상기 헤드 본체를 냉각하고, 또 상기 처리 챔버내의 클리닝 처 리시에 상기 헤드 본체를 가열하는 헤드 가열·냉각부를 구비하며, 상기 헤드 가열부와 상기 헤드 가열·냉각부에 의해, 상기 헤드 본체의 온도가 50℃ 내지 300℃의 범위에서 제어된다.
또한, 프로세스 가스 분위기 내에서, 가열된 피처리체의 표면에 반응 생성물을 퇴적시키는 성막 처리를 실시하는 처리 챔버를 갖는 성막 장치에 탑재되고, 상기 처리 챔버로 프로세스 가스를 도입하는 샤워 헤드 구조체의 클리닝 방법에 있어서, 상기 샤워 헤드 구조체로부터 상기 처리 챔버내로 클리닝 가스를 흘리면서, 그 샤워 헤드 구조체의 가스 분사부의 온도를 성막 처리시의 온도보다도 높게 설정하여, 성막 처리시에 발생한 반응 부생성막을 제거하는 클리닝 처리를 제공한다.
이 클리닝 처리에 있어서 샤워 헤드 구조체의 가스 분사부의 온도는 130℃ 이상이고, 샤워 헤드 구조체의 가스 분사부의 표면에 부착된 불화티탄(TiFX)계를 주성분으로 하는 반응 부생성물을 제거한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 샤워 헤드 구조체 및 그 클리닝 방법에 의하면, 다음과 같이 뛰어난 작용 효과를 발휘할 수 있다.
·헤드 본체와 종래 별개로 되어 있던 분사판(본 발명의 헤드 본체 저부의 가스 분사부에 상당함)과 접합 플랜지부(본 발명의 접합 플랜지부에 상당함)가 일체로 성형되어 있기 때문에, 샤워 헤드 구조체에 온도 변화가 있어도 열 팽창 차이 에 의한 마찰이 발생할 우려가 없어, 파티클의 발생을 억제시킨다.
·성막 처리중에는 샤워 헤드 구조체의 가스 분사부의 온도가 비교적 낮은 온도로 유지됨으로써, 각 피처리체 간의 막 두께를 대략 균일화시켜서 막 두께의 재현성을 향상시켜 높게 유지한다. 또한, 클리닝 처리시에는 헤드 가열부에 의해 샤워 헤드 구조체의 온도 자체를 성막 처리시보다도 높게 유지하고, 성막 처리시에 발생하여 샤워 헤드 구조체의 가스 분사부의 표면에 부착된 반응 부생성물을 제거할 수 있다.
·클리닝 처리는, 성막 처리 종료때마다 적산 처리 장수, 적산 처리 시간 및 측정된 반응 부생성물의 막 두께 및 웨이퍼상에 형성된 막의 규격중 어느 하나를 기준으로, 사용자가 적절히 실시 타이밍으로 할 수 있다.
·샤워 헤드 구조체의 헤드 본체를 일체적으로 형성함으로써, 가스 분사부와 측면이나 상부 사이에 온도차가 발생해도, 구성 부재의 접합 부분이 존재하지 않기 때문에, 온도차에 의한 열 팽창 차이에 기인하는 부재간 마찰 발생이 없어져, 파티클의 발생을 방지할 수 있다.
·샤워 헤드 구조체의 헤드 본체와 다른 구성 부재의 장착에 있어서도, 약간의 간극을 수지 등으로 이루어진 단열재로 만들어 냄으로써, 부재간의 마찰을 없앨 수 있다.
·헤드 본체의 측면에 오목부를 형성함으로써 열 전도를 줄이고, 덧붙여서 단열재에 의해 열 전도를 줄임으로써 클리닝 처리시에 오목부의 열 저항과 단열재에 의해, 헤드 본체의 가스 분사면측으로부터 열이 빠져나가는 것을 억제하여, 가 스 분출면 부분의 온도를 높게 유지시키고, 또한 그 면내 온도의 균일성도 높게 해서 반응 부생성물의 제거를 효율적으로 실행할 수 있다.
·헤드 가열·냉각부에 의해, 성막 처리시에는 헤드 본체를 냉각해서 막 두께의 재현성을 한층 높이고, 클리닝 처리시에는 헤드 본체를 가열해서 반응 부생성물을 한층 효율적으로 제거할 수 있다.
·헤드 본체의 상부에 마련된 펠티에 소자의 상면에 발생하는 온열을 외부로 전달하기 위한 열 매체는, 성막 처리시에 사용되는 냉각용의 온도가 낮은 것과, 클리닝 처리시에 사용되는 가열용의 온도가 높은 것을 갖고, 전환에 의해 단시간에 전환하여 이용할 수 있다.
·성막 처리시 및 클리닝 처리시에, 펠티에 소자의 상면측으로부터 발생하는 온열, 혹은 냉열을 열 매체를 이용해서 제거함으로써, 샤워 헤드 구조체를 열적으로 뜨게 할 수 있다.
·샤워 헤드 구조체의 온도를 안정적으로 일정하게 유지할 수 있기 때문에, 막 두께의 면내 균일성을 향상시킬 수 있다.
이하, 도면을 참조해서 본 발명의 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 샤워 헤드 구조체의 일 실시예로서 성막 장치에 탑재된 구성을 나타내는 단면도이다. 또한 도 2는 상기 샤워 헤드 구조체의 상세한 단면 구성을 나타내는 도면이고, 도 3은 상기 샤워 헤드 구조체를 서셉터 측에서 바라본 평면도이다.
이 성막 장치(20)는 예컨대 알루미늄 등을 이용해서 원통 형상 또는 상자 형상으로 성형된 처리 챔버(22)를 가지고 있다. 이 처리 챔버(22)의 내부 저면으로부터 세워올린 원통 형상의 리플렉터(24)상에, 예컨대 단면 L자형의 지지 부재(26)로 지지된 탑재대(28)가 설치되어 있다. 이 리플렉터(24)는 내측이 경면(鏡面) 연마된 알루미늄으로 형성되고, 지지 부재(26)는 열선 투과성 재료, 예컨대 석영으로 형성된다. 또한, 탑재대(28)는 두께 2mm 정도의 예컨대 카본 소재, AlN 등의 알루미늄 화합물로 형성되고, 피처리체인 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라 칭함)(W)를 탑재한다.
또한, 탑재대(28)의 하방에는, 복수개의 예컨대 3개의 리프터 핀(30)(도 1에서는 2개만을 대표적으로 나타내고 있음)이 지지 부재(32)의 일단부에서 상방으로 연장하도록 설치되어 있다. 또한 지지 부재(32)의 타단부는 리플렉터(24)에 형성된 수직 슬릿(도시하지 않음)을 통하여 밖으로 연장되어 있다. 이 지지 부재(32)는 각각의 리프터 핀(30)이 일제히 상하 운동하도록 각각의 타단부가 환상 결합 부재(34)에 의해 결합되어 있다. 또한, 이 환상 결합 부재(34)는, 처리 챔버(22)의 저부를 관통해서 수직으로 연장된 푸시 로드(36)의 상단에 연결되어 있다.
상기 푸시 로드(36)의 하단은, 처리 챔버(22)에서 내부의 진공 상태를 유지하기 위한 신축가능한 벨로우즈(40)내를 통해서 엑츄에이터(42)에 접속되어 있다. 이 구성에 있어서, 액츄에이터(42)에 의해 푸시 로드(36)를 상방으로 이동시키면, 리프터 핀(30)이 탑재대(28)의 리프터 핀 구멍(38)을 삽입·통과해서 밀고나와, 탑 재된 웨이퍼(W)를 들어올린다.
또한, 탑재대(28) 주위에는, 웨이퍼(W)의 주연부를 탑재대(28)측으로 가압하여 고정하기 위한 클램프 기구(44)가 설치된다. 이 클램프 기구(44)는, 반도체 웨이퍼(W)의 주연부에 선 접촉해서 고정하는 링 형상의 클램프 링 본체(46)와, 이 클램프 링 본체(46)를 아래 방향으로 바이어스시키는 코일 스프링(48)에 의해 주로 구성되어 있다. 이 클램프 링 본체(46)는, 웨이퍼의 윤곽(輪郭) 형상을 따라 대략 링 형상의 세라믹 재료로 형성된다. 이 세라믹 재료로서는, 예컨대 AlN이 사용된다.
이 클램프 링 본체(46)는 지지 부재(26)에 접촉하지 않도록 관통한 지지봉(50)에 의해 지지 부재(32)에 연결되어 있다. 이 지지봉(50)은, 예컨대 3개(도 1에서는 2개만을 대표적으로 나타내고 있음)가 설치되고, 클램프 링 본체(46)를 지지하고, 리프터 핀(30)과 일체적으로 승강한다.
또한 탑재대(28)의 바로 아래의 처리 챔버 저부에는, 석영 등의 열선 투과 재료에 의해 형성된 투과창(52)이 진공 상태를 유지할 수 있도록 장착되어 있다. 또한 그 하방에는 투과창(52)을 둘러싸도록 상자 형상의 가열실(54)이 설치되어 있다. 이 가열실(54)내에는 가열부가 되는 복수개의 가열 램프(56)가 반사경도 겸하는 회전대(58)에 배치되어 있다. 이 회전대(58)는, 회전축을 거쳐서 가열실(54)의 저부에 설치된 회전 모터(60)에 의해 회전된다. 회전된 가열 램프(56)에서 방출된 열선은, 투과창(52)을 투과해서 탑재대(28)의 하면을 조사하여 이를 균일하게 가열한다. 더구나 가열부로서 가열 램프(56)를 대신해서 저항가열 히터를 탑재대(28) 내에 매립하여도 좋다.
또한 탑재대(28) 외주측에는 다수의 정류 구멍(62)을 가지는 링 형상의 정류판(64)이 상하 방향으로 성형된 지지 컬럼(66)에 의해 지지되도록 설치되어 있다. 상기 정류판(64)의 하방의 저부에는 배기구(68)가 설치되고, 이 배기구(68)에는 도시되지 않는 진공 펌프에 접속된 배기 통로(70)가 접속되어 있고, 처리 챔버(22)내를 배기시켜, 원하는 진공 상태를 유지한다. 또한 처리 챔버(22)의 측벽에는 웨이퍼를 반출·반입할 때에 개폐되는 게이트 밸브(72)가 설치된다.
한편, 상기 탑재대(28)와 대향하는 처리 챔버(22)의 천정부에는, 비교적 큰 개구부(74)가 개구되어 있고, 이 개구부(74)에는, 프로세스 가스 등을 처리 챔버(22)내로 도입하기 위한 샤워 헤드 구조체(80)가 진공 상태를 유지할 수 있도록 밀봉되어 끼워져 있다.
구체적으로는 도 2에서 도시한 바와 같이, 샤워 헤드 구조체(80)는, 예컨대 알루미늄 등으로 이루어진 컵 형상의 헤드 본체(82)를 가지고 있고, 이 헤드 본체(82)의 개구측에는 헤드 덮개(84)가 O링 등의 밀봉 부재(86)를 끼워 장착되어 있다. 또한 헤드 덮개(84)는, 헤드 본체(82)에 접촉하는 면에서 O링을 따라 수지 등으로 이루어진 단열 부재(87)가 설치되어 있다. 이 헤드 덮개(84)의 중심부에는 가스 도입구(88)가 설치되어 있다. 이 가스 도입구(88)에는, 가스 통로(90)를 거쳐서 프로세스 가스, 예컨대 성막 처리시에 사용하는 WF6, Ar, SiH4, H2, N2 등의 가스 공급계(도시하지 않음)나 클리닝시에 사용한 클리닝 가스, 예컨대 ClF3 등의 가 스 공급계(도시하지 않음)가 유량 제어가 가능하도록 접속되어 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 헤드 본체(82)의 저부인 가스 분사부(92)에는, 헤드 본체(82)내로 공급된 가스를 처리 공간(S)으로 방출하기 위한 다수의 가스 분사 구멍(94)이 면 전체에 걸쳐 개방되어 있고, 웨이퍼 표면으로 균일하게 가스를 방출한다. 이 가스 분사부(92)는 헤드 본체 측벽과 일체로 성형되어 있다. 이는 종래 가스 분사부(92)와 헤드 본체(82)가 별개로 되어 있기 때문에, 장착 부분이 접촉하고 있어, 양 부재간의 열 전도성이 나쁘고, 또한 재료가 상이하기 때문에, 열 팽창률의 차이로 인한 변형이나 미끄럼 결합으로 인한 파티클이 발생했었지만, 일체 성형에 의해 열 전도성이 향상되고, 파티클이 발생하지 않는 등, 이들 문제가 해결되었다. 헤드 덮개(84)의 단열 부재(87)에서도 동일한 구조로 함으로써, 동등한 효과가 얻어진다.
그리고, 이 헤드 본체(82)의 측벽(98)의 하단부에는, 헤드 가열부로서 예컨대 절연된 시스 히터(sheath heater) 등으로 이루어진 헤드 가열 히터(100)가 링 형상으로 거의 일주(一周)하도록 매립되어 있고, 주로 이 헤드 본체(82)를 가열하고 있다. 헤드 가열 히터(100)는, 도 3에 도시한 바와 같은 헤드 온도 제어부(102)에 의해, 필요한 온도 범위내에서 임의의 온도로 제어된다.
또한 헤드 본체(82)의 상단부에는, 외주방향으로 퍼지도록 접합 플랜지부(104)가 설치되어 있다. 이 접합 플랜지부(104)의 하면에는, 원형 링 형상의 단열재(106a)와 밀봉면이 설치되어 있다. 헤드 본체(82)가 처리 챔버(22)의 개구부(74)에 끼워졌을 때에, 천정벽(108)의 상면과의 대부분의 접촉 부분을 단열 재(106a)에 의해 접촉시켜 열이 전달되기 어렵게 하고 있다. 이 단열재(106a)는 수지 등으로 이루어지며, 그 폭은 상기 양 접촉면의 폭보다도 약간 좁게 형성되고, 남은 접촉면은 밀봉면으로 되어 있다. 또한 이 천정부(108) 상면과 접합 플랜지부(104)는, 하면의 밀봉면이 접촉하는 부분에는 O링 등으로 이루어진 밀봉 부재(110)를 개재시켜서 진공 상태를 유지할 수 있도록 되어 있다. 또한, 접합 플랜지부(104)의 외주에는 수지 등으로 이루어진 단열재(106b)가 설치되어 있다.
특히, 밀봉면에 대해 도 2에 도시한 천정벽(108)의 상면의 진공측에 있는 면의 표면을 약간 낮게 함으로써, 천정벽(108)의 면과 접합 플랜지부(104)의 하면이 접촉하지 않도록, 약간의 간극을 형성하면서 밀봉 부재(110)로 진공 상태를 유지시킨다. 즉, 천정벽(108)의 면과 접합 플랜지부(104)의 밀봉면을 비접촉시킴으로써, 열 전도를 적게 하고, 또한 열 팽창 등에 의한 마찰 결합이 없어져서, 파티클의 발생을 방지하는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 도 2에 도시한 바와 같이 헤드 본체(82)와 헤드 덮개(84)와의 접촉 부분에도 마찬가지로 형성하고, 후술하는 헤드 가열·냉각부에 의한 헤드 본체(82)로의 가열·냉각시에 헤드 본체(82)로부터 헤드 덮개(84)로의 열 전도를 적게 해서, 헤드 본체(82)를 가열·냉각하는 효과를 높일 수도 있다.
한편, 접합 플랜지부(104)의 상면에는, 헤드 가열·냉각부인, 예컨대 펠티에(peltier) 소자(112)가 이 상면을 따라서 하면(온도조절면)이 접하도록 링 형상으로 설치되어 있다. 펠티에 소자(112)는, 펠티에 제어부(114)의 제어에 의해, 접합 플랜지부(104)와 헤드 본체(82)를 필요에 따라 가열 또는 냉각하기 위해 사용된다.
헤드 본체(82)의 온도 제어 범위는, 예컨대 펠티에 소자(112)와 헤드 가열 히터(100)의 조합에 의해, 헤드 본체(82)의 하면의 면내 온도 균일성을 유지하면서 가열하기 위해서, 예컨대 50℃ 내지 300℃의 범위내, 바람직하게 50℃ 내지 250℃의 범위내이다.
그리고, 펠티에 소자(112)의 상면(온도조절면)에는, 마찬가지로 링 형상으로 형성된 매체 유로(116)가 설치되어 있다. 이 매체 유로(116)에 소정 온도의 열 매체가 흐름으로써, 펠티에 소자(112)의 상면측(도 2의 중간)에서 발생한 온열(溫熱) 또는 냉열(冷熱)을 전달한다.
또한, 헤드 본체(82)가 측벽(98)의 헤드 가열 히터(100)의 상방에 있어서, 이 측벽의 단면적을 축소시키기 위한 오목부(118)가 측벽(98)의 외주측을 따라서 링 형상으로 형성되어 있다. 이 오목부(118)에서의 상하 방향으로의 열 저항을 크게 함으로써, 헤드 가열 히터(100)에서 발생한 열이, 헤드 측벽(98)을 통해서 그 상방으로 빠져나가기 어렵도록 되어 있다. 더욱이, 도 2에 도시된 예에서는, 측벽(98)의 외주측으로부터 오목한 형상으로 깎아냄으로써 오목부(118)를 형성하고 있는데, 이를 대신하여 그 내주측으로부터 깎아서 형성해도 좋다.
또한, 헤드 본체(82)내에는, 다수의 가스 분산 구멍(120)이 형성된 확산판(122)이 설치되어 있어, 웨이퍼(W)면에는 보다 균등하게 가스가 공급된다. 또한, 샤워 헤드 구조체의 구성 부품의 접합부에 설치된 각각의 밀봉 부재(86, 110)는 각각 단면이 오목한 형상으로 이루어진 링 형상의 밀봉 홈(124, 126)에 끼워져 있다.
다음으로, 이상과 같이 구성된 본 실시예의 샤워 헤드 구조체를 탑재한 성막 장치에 의한 처리 동작에 대해서 설명한다.
여기에서, 본 실시예에서는 과제에 있어서 전술한 바와 같이, 성막 처리 조건에 따라서는 성막중의 헤드 본체(82)의 온도를 반응 부생성물이 부착하기 어려운 온도까지 올릴 수 없는 경우, 샤워 헤드 구조체(80)의 헤드 본체(82)의 가스 분사부의 온도를 비교적 저온으로 유지해서 성막 처리를 행한다. 이것은, 웨이퍼(W)상에 생성된 막의 막 두께는 거의 동일하게 되고, 막 두께의 재현성에 있어서 매우 양호해지지만, 제거되기 어려운 반응 부생성물도 부착된다. 그래서, 어떤 타이밍에서 본 실시예의 구성의 가열부를 이용한 클리닝 처리를 실행할 필요가 있다. 혹은, 그 타이밍은 성막 처리 종료마다 실행해도 좋지만, 사용자측의 사용 상황에 따라 다르기 때문에, 예컨대 적산 처리 장수, 혹은 적산 처리 시간, 혹은 측정된 반응 부생성물의 막 두께, 혹은 웨이퍼상의 생성막의 전기 특성 등이 규격내인지 등을 기준으로 하여, 예컨대 적산 처리 장수로서, 100로트(lot)에서 바람직하게는 1 내지 50로트의 범위로 클리닝 처리의 실시의 유무를 결정하면 좋다. 1로트 25장의 웨이퍼의 성막 처리후에 있어서는, 헤드 본체(82)의 가스 분사부의 표면 온도를 성막 조건과 동일한 온도로 클리닝 처리해서, 20로트를 처리한 후에, 헤드 본체(82)의 가스 분사부의 온도보다 높은 온도로 해서 자동적으로 클리닝 처리가 실시되도록 하는 시퀀스를 짜두고, 사용자의 지시가 없어도 정기적으로 클리닝 처리가 실시되도록 해도 좋다. 또한 프로세스가 다른 소수 다품종의 웨이퍼를 처리할 때에는, 그 1종류의 프로세스가 종료될 때마다 자동적으로 클리닝 처리를 실시하도록 해도 좋다.
우선 웨이퍼(W) 표면에 예컨대 텅스텐과 같은 금속막의 성막 처리를 하는 경우에는, 처리 챔버(22)의 측벽에 설치된 게이트 밸브(72)를 개방하여 도시하지 않은 반송 아암에 의해 처리 챔버(22)내로 웨이퍼(W)를 반입하고, 리프터 핀(30)을 밀어올림으로써 웨이퍼(W)를 리프터 핀(30)측에 주고받는다.
그리고, 리프터 핀(30)을 푸시 로드(36)를 내림으로써 강하시켜, 웨이퍼(W)를 탑재대(28)상에 탑재함과 동시에 웨이퍼(W)의 주연부를 클램프 링 본체(46)로 가압해서 이를 고정한다. 또한, 이 웨이퍼(W)의 표면에는, 이미 이전 공정에서 티탄 금속막과 티탄 질화막 등의 티탄 함유막이 퇴적되어 있다.
다음으로, 도시하지 않은 프로세스 가스 공급계로부터, WF6, SiF4, H2 등의 프로세스 가스를 Ar이나 N2 등의 캐리어 가스에 의해 전달시켜, 샤워 헤드 구조체(80)내로 소정량씩 공급시켜서 혼합한다. 이 혼합 가스를 헤드 본체(82)내에서 확산시키면서 하면의 가스 분사 구멍(94)으로부터 처리 챔버(22)내로 대략 균등하게 공급한다.
이러한 가스 공급과 동시에, 배기구(68)로부터 내부 분위기(혼합 가스)를 배기함으로써 처리 챔버(22)내를 소정의 진공도, 예컨대 200Pa 내지 11,000Pa의 범위내의 값으로 설정하고, 또한 탑재대(28)의 하방에 위치하는 가열 램프(56)를 회전시키면서 구동시켜, 열 에너지(열선)를 방사한다.
방사된 열선은, 투과창(52)을 투과한 후, 탑재대(28)의 이면을 조사하여, 웨이퍼(W)를 이면측으로부터 가열한다. 이 탑재대(28)는 상술한 바와 같이 두께 2mm 정도로 매우 얇은 것이기 때문에 신속히 가열되어, 그상에 탑재되는 웨이퍼(W)도 신속히 소정의 온도까지 가열할 수 있다. 공급된 혼합 가스는 소정의 화학반응을 일으켜, 웨이퍼(W)의 모든 표면상에 예컨대 텅스텐 막으로 퇴적된다.
이 때, 웨이퍼(W)의 온도를 480℃ 이하[탑재대(28)의 온도는 500℃ 이하]로 유지하고, 샤워 헤드 구조체(80)의 특히 헤드 본체(82)의 가스 분사부의 온도를 110℃ 이하, 바람직하게는 95℃ 이하로 유지하도록 제어한다.
이 경우, 헤드 본체(82)는, 탑재대(28)측으로부터 많은 복사열을 받는 점에서 이 설정 온도인, 예컨대 95℃ 이상으로 상승하는 경향이 있기 때문에 접합 플랜지부(104)에 설치된 펠티에 소자(112)를 구동하여, 이 하면을 냉각한다. 이에 따라, 헤드 본체(82)로부터 온열을 빼앗아 이를 냉각하여, 헤드 본체(82)의 가스 분사부의 온도를 상술한 바와 같이 95℃ 이하로 유지한다.
이 때, 펠티에 소자(112)의 상면에는 온열이 발생하기 때문에 이 펠티에 소자(112)의 상면에 접합되어 있는 매체 유로(116)에 예컨대 20℃ 내지 30℃ 정도로 유지된 유체로 이루어진 열 매체, 예컨대 칠러(상품명)가 흘러서, 펠티에 소자(112)의 상면에서 발생한 온열을 외부로 전달한다. 이 열 매체는, 성막 처리 시에 냉각하기 위한 낮은 온도의 열 매체와, 클리닝 처리시에 가열하기 위한 높은 온도의 열 매체의 적어도 2종류의 온도를 갖는 열 냉매가 필요하다. 그러나 열 냉매의 온도 변경에 시간을 요하는 경우에는, 시간의 손실로 되기 때문에, 이들을 단시 간에 전환하도록 2계열의 온도 설정용의 매체 유로를 가지는 구성으로 하고, 밸브 전환에 의해 단시간에 성막 처리와 클리닝 처리의 변경을 가능하게 할 수 있다.
또한 챔버 천정벽(108)과 접합 플랜지부(104)의 접합부에는 단열재(106)가 개재되어 있기 때문에 헤드 본체(82)로부터 천정벽(108)으로 빠져나가는 열을 억제할 수 있다. 이러한 펠티에 소자(112)의 작용과 더불어 샤워 헤드 구조체(80)는, 열적으로 대략 절연되어 떠있는 상태가 되어, 주로 헤드 본체(82)를 안정적으로 원하는 온도로 유지할 수 있다. 즉, 이에 따라 헤드 본체(82)를 성막중에 있어서 안정적으로 원하는 일정한 온도로 유지할 수 있게 된다. 또한, 헤드 본체(82)의 가스 분사부의 온도가 과도하게 너무 낮아지는 경향이 있을 때는, 이 측벽(98)에 설치된 헤드 가열 히터(100)를 구동시켜서 적절히 가열해서 온도 제어를 실행하면 좋다.
성막시에는, 헤드 본체(82)의 가스 분사부의 온도를 110℃ 이하, 바람직하게는 95℃ 정도의 온도에서 웨이퍼(W)상에 텅스텐 막을 형성하면, 예컨대 1로트 25장의 웨이퍼를 연속적으로 성막 처리했을 때의 각 막의 두께는 대략 동일하게 되고, 막 두께의 재현성은 매우 양호해진다. 이와 같이 성막 처리를 실행하면, 웨이퍼(W) 이외에도 예컨대 탑재대(28)의 표면이나 클램프 링 본체(46)의 표면 등에도 텅스텐막이 불필요한 막으로서 부착된다. 이 때 발생하는 반응 부생성물, 예컨대 웨이퍼 표면의 티탄 함유막중의 티탄과 화합해서 발생하는 불화티탄(TiFX)계 생성물이 헤드 본체(82)의 표면에 다량 부착하는 경향으로 된다.
그리고, 어느 정도의 적산 처리 장수에 도달했다면, 불필요한 텅스텐막과 반응 부생성물을 제거하는 클리닝 처리를 실행한다.
여기서, 성막시의 샤워 헤드 구조체의 가스 분사부의 온도와 막 두께의 재현성의 관계 및 클리닝 처리시 샤워 헤드 구조체의 가스 분사부의 온도와 반응 부생성물의 제거량의 관계를 실제로 평가했기 때문에, 그 평가 결과에 대해서 설명한다.
도 4는 텅스텐막의 성막시의 샤워 헤드 구조체의 가스 분사부의 온도와 막 두께의 재현성의 관계를 나타내고 있다. 여기서는 25장의 웨이퍼에 연속 성막을 했을 때의 막 두께를 각각 측정하고, 25장의 막 변동률과 샤워 헤드 구조체의 가스 분사부의 온도의 관계를 성막 온도가 410℃인 경우와 460℃인 경우에 대해서 검토했다.
이 도면으로부터 명백한 바와 같이, 성막 온도가 460℃에서는 막 두께의 재현성은 변화없이, 3% 이하로 문제 없다. 그러나, 성막 온도가 410℃인 경우에는, 샤워 헤드 구조체의 가스 분출부의 온도가 110℃로부터 70℃에 걸쳐서, 낮으면 낮을수록, 막 두께의 재현성은 향상되고(수치는 작아짐), 샤워 헤드 구조체의 가스 분출부의 온도를 95℃ 이하로 설정함으로써, 막 두께의 재현성이 개선되고 있다.
예컨대, 가스 분출부의 온도가 90℃ 이하에서는, 1% 이하로 되고 있다. 따라서, 막 두께의 재현성을 향상시키기 위해서는, 샤워 헤드 구조체의 가스 분출부의 온도를 대략 95℃ 이하로 설정해서 텅스텐 막을 퇴적시키면 좋다는 것이 판명된다. 단, 이 경우에는, 샤워 헤드 구조체의 온도에 반비례해서 샤워 헤드 구조체의 가스 분사부의 표면에 부착하는 반응 부생성물(TiF계)의 양이 증가하는 것은 피할 수 없다. 또한, 막 두께의 재현성을 ±3% 이내로 하기 위해서는, 성막 처리 온도(웨이퍼 온도보다도 조금 높음)가 약 420℃ 이하일 때는, 헤드 본체의 온도를 약 95℃ 이하로 설정하고, 또한 성막 처리 온도가 대략 500℃ 이하일 때는, 헤드 본체의 온도를 대략 110℃ 이하로 설정하면 좋다는 것이 판명된다.
도 5는, 클리닝 시의 샤워 헤드 구조체의 가스 분사부의 온도와 반응 부생성물(TiFX)의 제거량의 관계를 나타내고 있다. 도 5에서는 샤워 헤드 구조체의 가스 분사부의 온도를 130℃, 140℃, 150℃를 예로 하고 있고, 각각 클리닝 전과 그 후의 반응 부생성물의 막 두께를 나타내고 있다.
이 때의 다른 클리닝 조건은, 탑재대 온도가 250℃, 클리닝 가스인 ClF3의 유량이 500sccm, 압력이 2,666Pa(20Torr), 클리닝 시간이 725초, 탑재대 크기가 8인치용이다. 이 그래프로부터 명백한 바와 같이 초기 막 두께가 대략 19nm로 한 경우, 샤워 헤드 구조체의 가스 분사부의 온도가 130℃일 때에는, 약 7nm 두께의 반응 부생성물이 잔존해서 충분히 클리닝이 되고 있지 않다.
따라서, 헤드 본체의 온도를 130℃보다도 높게 함으로써 충분히 클리닝을 할 수 있다는 것이 판명된다. 이에 반해, 샤워 헤드 구조체의 가스 분사부의 온도가 140℃ 및 150℃인 경우에는, 반응 부생성물의 잔존량은 제로(zero)이고, 반응 부생성물을 완전히 제거할 수 있다고 판명되었다. 따라서, 샤워 헤드 구조체의 가스 분사부의 온도는 적어도 약 135℃ 이상으로 설정하면 좋다는 것이 판명되었다.
도 6을 참조하여, 이 클리닝 처리(플러싱)에 있어서 반응 부생성물(TiFX 등)을 제거했을 때 헤드 본체(82)의 가스 분사부의 온도와 반응 부생성물의 제거 속도의 관계를 나타내어 설명한다.
이 일례에 있어서는, 클리닝 가스(ClF3)를 유량 1sccm 내지 200sccm, 바람직하게는 유량 30sccm 내지 100sccm, 압력을 0.133Pa 내지 1,333Pa, 바람직하게는 0.133Pa 내지 133Pa로 해서, 플러싱 시간을 1분 내지 150분, 바람직하게는 5분 내지 100분이고, 플러싱에 의해 부여하는 샤워 헤드 구조체(80)에의 손상과 반응 부생성물의 효과를 고려하면, 소유량 및 저진공인 것이 바람직하다. 이 플러싱에 있어서의 구체적인 조건으로, 예컨대 클리닝 가스로서 ClF3 가스 50sccm, 압력 0.133Pa, 플러싱 시간 60분, 샤워 헤드 구조체의 가스 분사부의 온도 150℃의 조건으로, 불필요한 텅스텐막이나 종래의 클리닝 방법으로는 제거하기 곤란한 반응 부생성물을 제거하고 있다.
이 때, 탑재대(28)의 온도는, 종래의 클리닝 처리의 경우와 대략 동일한, 예컨대 250℃ 정도로 유지한다. 이에 반해, 헤드 본체(82) 및 접합 플랜지부(104)의 온도, 특히 가스 분사부(92)의 표면 온도는, 종래의 클리닝 처리시의 온도인 70 내지 80℃ 정도보다도 매우 높은 온도, 예컨대 130℃ 이상 정도로, 바람직하게는 135 내지 170℃ 온도로 설정한다.
이러한 설정은, 접합 플랜지부(104)에 마련된 펠티에 소자(112)에 성막시와는 반대방향의 전류를 흘려서, 펠티에 소자(112)의 하면측을 발열시켜서, 접합 플 랜지부(104)와 헤드 본체(82)를 상방측으로부터 가열한다. 이와 같이 샤워 헤드 구조체(80)를 하방측으로부터 헤드 가열 히터(100)에 의해, 상방으로부터 펠티에 소자(112)에 의해 각각 가열함으로써, 헤드 본체(82)[특히, 가스 분사부(92)의 표면 근방]를 135℃ 내지 170℃의 온도로 유지한다. 여기서, 135℃ 내지 170℃의 가열 온도는 클리닝 처리에 걸리는 시간과의 관계로 설정되는 것이고, 135℃ 이하에서도 시간을 들이면 반응 부생성물을 제거할 수는 있다. 또한, 가열 온도의 상한은, 가스 분사부(92)의 재료의 클리닝 가스에 대한 부식 온도 이하, 예컨대 알루미늄의 경우는 예컨대 400℃ 정도 이하이다.
이상과 같이 샤워 헤드 구조체(80)를, 특히 헤드 본체(82)를 135℃ 내지 170℃로 가열 유지함으로써, 불필요한 텅스텐막은 물론이고, 종래의 클리닝 처리로는 제거 곤란했던 반응 부생성물, 예컨대 불화티탄계 생성물도 헤드 본체(82)의 표면, 예컨대 주로 가스 분사면으로부터 용이하게 제거된다. 이 경우, 헤드 본체(82)의 측벽에는 열 저항을 크게 하는 오목부(118)가 마련되어 있기 때문에, 열 전도에 의해 상방으로 빠져나가는 열이 억제되어 보온 기능이 발휘된다. 이 결과, 가스 분사부(92) 전체의 온도를 충분히 높게 유지할 수 있고, 이 하면의 가스 분사면에 부착된 반응 부생성물이 확실히 제거된다. 또한, 오목부(118)의 작용에 의해, 가스 분사부(92)의 면내 온도의 균일성도 향상시킬 수 있다.
다음으로, 헤드 본체(82)의 온도 분포를 시뮬레이션을 실행하여 측정했기 때문에, 그 시뮬레이션 결과에 대해서 설명한다.
도 7은 헤드 본체의 온도 분포의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다. 여 기서, 헤드 본체(82)의 상단 온도를 50℃로 설정하고, 가스 분사부(92)의 온도를 200℃로 설정하고 있으며, 또한 헤드 본체(82)의 높이(H1)는 67mm이다. 이 도면에 도시한 온도 분포로부터 명백한 바와 같이, 오목부(118)에 있어서의 온도 구배가 매우 커져 있고, 즉 온도 분포의 곡선이 조밀하고, 이 오목부(118)의 열 저항에 의한 가스 분사부(92)에 대한 보온 효과가 우수하여, 헤드 본체 온도를 제어하기 쉬운 구조인 것이 판명되었다.
이 오목부(118)에 있어서, 두께는 3mm 내지 10mm이고[도 7의 (b) 부분], 길이는 10mm 내지 50mm이다[도 7의 (a) 부분].
또한, 상기 실시예에 있어서는, 접합 플랜지부(104)에 펠티에 소자(112)를 마련했지만, 도 8에서 도시하는 바와 같이, 이 펠티에 소자(112)를 마련하지 않고 이 접합 플랜지부(104)에 직접적으로 매체 유로(116)를 접합하도록 해도 좋다. 이 경우에도, 펠티에 소자(112)를 설치한 경우와 대략 동일한 작용 효과를 발휘하는 것이 가능해진다.
또, 본 실시예에서는, 클리닝 가스로서 ClF3 가스를 이용한 경우를 예로 들어 설명했는데, 이에 한정되지 않고, 그 밖의 클리닝 가스, 예컨대 NF3 가스, HCl 가스, Cl2 가스 등을 사용하는 경우에도 본 발명은 적용할 수 있다. 또한 여기서는 텅스텐막을 퇴적할 때에 발생하는 반응 부생성물(TiF)을 클리닝에 의해 제거하는 경우를 예를 들어 설명했는데, 그 외의 금속 및 금속 화합물, 예컨대 Ti(티탄), Cu(구리), Ta(탄탈), Al(알루미늄), TiN(티탄나이트라이드), Ta2O5(탄탈옥사이드) 등을 함유하는 퇴적막을 형성할 때에 발생하는 반응 부생성물을 제거하는 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다. 또한 본 발명은, 플라즈마를 이용해서 박막을 생성하는 플라즈마 성막 장치에도 적용할 수 있을 뿐만 아니라, 피처리체로서는 반도체 웨이퍼에 한정되지 않고, LCD 기판, 유리 기판 등도 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 샤워 헤드 구조체를 탑재하는 성막 장치의 일 구성예를 나타내는 단면 구성도,
도 2는 도 1에 도시한 샤워 헤드 구조체의 상세한 구성을 나타내는 단면도,
도 3은 도 1에 도시한 샤워 헤드 구조체를 서셉트측에서 바라본 평면도,
도 4는 텅스텐막의 성막시의 샤워 헤드 구조체의 온도(가스 분사부의 중심부)와 막 두께의 재현성의 관계를 나타내는 도면,
도 5는 클리닝(cleaning)시의 샤워 헤드 구조체의 온도(가스 분사부의 중심)와 반응 부생성물(TiFX)의 제거량의 관계를 나타내는 도면,
도 6은 본 발명에 의해 반응 부생성물을 제거했을 때의 헤드 본체의 온도와 반응 부생성물의 제거 속도의 관계를 나타내는 도면,
도 7은 헤드 본체의 온도 분포의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면,
도 8은 샤워 헤드 구조체의 변형예를 나타내는 단면도,
도 9는 종래의 샤워 헤드 구조체를 탑재하는 성막 장치의 구성예를 나타내는 도면,
도 10은 도 9에서 도시한 샤워 헤드 구조체의 상세한 구성을 나타내는 단면도,
도 11a 및 도 11b는 샤워 헤드 구조체의 가스 분사부의 온도와 샤워 헤드 구조체의 가스 분사부의 표면에 부착된 반응 부생성물의 막 두께의 관계를 나타내는 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
20 : 성막 장치 22 : 처리 챔버
26 : 지지 부재 82 : 헤드 본체
100 : 헤드 가열 히터 104 : 접합 플랜지부

Claims (9)

  1. 프로세스 가스 분위기내에서, 가열된 피처리체의 표면에 반응 생성물을 퇴적시키는 성막 처리를 실시하는 성막 장치의 처리 챔버의 상부에 마련되고, 상기 처리 챔버로 프로세스 가스를 도입하는 샤워 헤드 구조체를 포함하는 상기 처리 챔버내의 클리닝 방법으로서,
    상기 샤워 헤드 구조체는,
    저부에 복수의 가스 분사 구멍이 마련된 가스 분사부를 갖는 샤워 헤드와,
    상기 샤워 헤드의 상단부에 형성되어, 상기 처리 챔버의 상부에 상기 샤워 헤드를 장착하기 위한 접합부와,
    상기 샤워 헤드에 일체로 형성되는 측벽부와,
    상기 측벽부의 하단부에 마련되어, 상기 샤워 헤드를 원하는 온도로 가열하는 헤드 가열부를 포함하는, 상기 처리 챔버내의 클리닝 방법에 있어서,
    상기 샤워 헤드 구조체로부터 상기 처리 챔버내로 클리닝 가스를 흘리면서, 상기 샤워 헤드 구조체의 온도를 성막 처리시의 온도보다도 높게 설정하여, 성막 처리시에 발생한 반응 부생성막을 제거하는 클리닝 처리를 실행하며,
    상기 클리닝 처리시에, 상기 측벽부에 형성된 오목부에 의해, 상기 헤드 가열부에 의해 발생된 상기 가스 분사부의 열이 상기 접합부로 열 전도되는 것을 억제하는
    처리 챔버내의 클리닝 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 샤워 헤드 구조체의 온도는 130℃ 이상인
    처리 챔버내의 클리닝 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 성막 처리는 텅스텐 금속의 성막 처리이고, 상기 샤워 헤드 구조체에 부착된 불화티탄(TiFX)계의 반응 부생성물을 제거하는
    처리 챔버내의 클리닝 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 클리닝 처리는, 처리된 웨이퍼의 적산 처리 장수, 혹은 적산 처리 시간, 혹은 측정된 반응 부생성물의 막 두께, 혹은 웨이퍼상의 생성막의 전기 특성이 규격내인지를 기준으로 하여, 미리 설정된 기준값들을 초과하였을 때 클리닝 처리가 개시되는
    처리 챔버내의 클리닝 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 클리닝 처리는 상기 기준값을 초과할 때마다 미리 설정된 시퀀스에 따라 실시되는
    처리 챔버내의 클리닝 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    처리된 웨이퍼의 상기 적산 처리 장수가 1장 내지 2,500장인
    처리 챔버내의 클리닝 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    처리에 의해 퇴적된 상기 반응 부생성물의 막 두께는 5nm 이상인
    처리 챔버내의 클리닝 방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 반응 부생성물의 막 두께는 레이저 또는 광속(UV, 적외선)을 이용하여 계측되는
    처리 챔버내의 클리닝 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 샤워 헤드 구조체의 온도를 성막 처리시의 50℃ 내지 110℃에 대해, 140℃ 내지 170℃로 설정하는
    처리 챔버내의 클리닝 방법.
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