KR101326106B1 - Extending method of cleaning period for thin film deposition apparatus - Google Patents

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Abstract

본 발명은 Ta 함유 박막 증착용 박막증착장비의 챔버를 인-시튜 세정(in-situ cleaning)하는 단계 및 Ta 함유 박막 증착 공정이 반복됨에 따라 상기 챔버 내부에 퇴적되는 상기 Ta 함유 박막의 리프팅(lifting)을 방지할 수 있도록 상기 챔버 내부를 Ta2O5 박막으로 시즈닝(seasoning)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막증착장비의 세정 주기 연장 방법을 제공한다.The present invention provides an in-situ cleaning of a chamber of a thin film deposition apparatus for depositing a Ta-containing thin film and a lifting of the Ta-containing thin film deposited in the chamber as the Ta-containing thin film deposition process is repeated. It provides a method for extending the cleaning cycle of the thin film deposition apparatus comprising the step of (seasoning) the interior of the chamber (Ta 2 O 5 thin film) to prevent.

인-시튜 세정(in-situ cleaning), 시즈닝(seasoning) In-situ cleaning, seasoning

Description

박막증착장비의 세정 주기 연장 방법{Extending method of cleaning period for thin film deposition apparatus}Extending method of cleaning period for thin film deposition apparatus

도 1은 종래 기술에 따른 탄탈륨나이트라이드(이하 TaN이라 한다) 박막증착장비의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a tantalum nitride thin film deposition apparatus according to the prior art (hereinafter referred to as TaN).

도 2는 종래 기술에 따른 TaN 박막증착장비의 세정 방법의 순서도이다.Figure 2 is a flow chart of the cleaning method of TaN thin film deposition equipment according to the prior art.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 Ta 함유 박막 증착용 박막증착장비의 단면도이다. 3 is a cross-sectional view of a thin film deposition apparatus for Ta-containing thin film deposition according to a first embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 Ta 함유 박막 증착용 박막증착장비의 세정 주기 연장 방법의 순서도이다. 4 is a flowchart illustrating a method for extending a cleaning cycle of a thin film deposition apparatus for depositing Ta-containing thin film according to a first embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 Ta 함유 박막 증착용 박막증착장비의 세정 주기 연장 방법의 순서도이다. 5 is a flowchart illustrating a method for extending a cleaning cycle of a thin film deposition apparatus for depositing Ta-containing thin film according to a second embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 Ta 함유 박막 증착용 박막증착장비의 세정 주기 연장 방법의 순서도이다. 6 is a flowchart illustrating a method for extending a cleaning cycle of a thin film deposition apparatus for depositing Ta-containing thin film according to a third exemplary embodiment of the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*Description of the Related Art [0002]

10: 히터 40: 챔버10: heater 40: chamber

20: 웨이퍼 50: 샤워 헤드20: wafer 50: shower head

30: 파티클(particle) 60: 히터 에지(heater edge)30: particle 60: heater edge

70: 플라즈마 발생기70: plasma generator

본 발명은 반도체 제조 장치의 세정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 박막 증착 장치의 챔버의 세정 주기 연장 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for cleaning a semiconductor manufacturing apparatus, and more particularly, to a method for extending the cleaning cycle of a chamber of a thin film deposition apparatus.

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) 방법, 증기 증착(evaporation) 방법, 화학 기상 증착(chemical vapor deposition) 방법, 원자층 증착(atomic layer deposition) 방법 등에 의하여 반도체 기판 상에 형성된다. 이러한 방법을 수행하기 위한 박막 증착 장치는 통상적으로, 챔버와, 챔버 내부에 각종 가스를 공급하는 가스 라인과, 반도체 기판을 안착시키기 위한 기판 홀더부를 포함한다. The thin film of the semiconductor device is formed on the semiconductor substrate by a sputtering method, an evaporation method, a chemical vapor deposition method, an atomic layer deposition method, or the like. The thin film deposition apparatus for performing such a method typically includes a chamber, a gas line for supplying various gases into the chamber, and a substrate holder portion for mounting a semiconductor substrate.

그런데 박막 증착 장치를 이용하여 박막 형성 공정을 진행하는 동안에, 박막 형성 처리시에 생성되는 반응 생성물은 반도체 박막의 표면뿐만 아니라, 챔버 내부 표면에도 퇴적(부착)되어 버린다. 반도체 양산용 박막 증착 장치는 많은 양의 반도체 기판을 처리하기 때문에 챔버 내부에 반응 생성물이 부착된 상태에서 박막 형성 처리를 계속하면, 반응 생성물이 박리되어 파티클(particle)을 발생시켜 버린다. 이 파티클은 증착 공정의 불량을 야기하고 반도체 기판에 부착되어 반도체 소자의 수율을 저하시킬 수 있다. 이 때문에, 일정 시간 또는 일정 매수의 반도체 기판 증착 공정이 종료된 후에는 챔버 내부를 세정하여야 한다. By the way, during a thin film formation process using a thin film deposition apparatus, the reaction product produced | generated at the time of thin film formation process accumulates (attaches) not only the surface of a semiconductor thin film but the inside surface of a chamber. Since the thin film deposition apparatus for semiconductor mass production processes a large amount of semiconductor substrates, if the thin film formation process is continued while the reaction product is attached to the inside of the chamber, the reaction product is peeled off to generate particles. These particles can cause defects in the deposition process and adhere to the semiconductor substrate, thereby lowering the yield of the semiconductor device. For this reason, the chamber inside should be cleaned after a predetermined time or a certain number of semiconductor substrate deposition processes are completed.

종래 기술에 따른 박막 증착 챔버의 세정방법 중 MO(Metal Organic) 소스를 이용한 TaN 박막 증착 챔버의 세정 방법은 챔버를 대기 중에 노출시켜 챔버와 그 내부의 구성요소 각각을 분리하고, 알코올과 같은 휘발성 물질을 사용하여 챔버 및 각 구성요소에 증착된 이물질을 세정한 후, 분리된 챔버를 다시 체결하는 습식세정(wet cleaning) 방법을 사용하였다. 그러나 이와 같은 세정방법은 아직 체계적으로 정립되어 있지 않아 챔버의 세정에 따른 소요시간이 길어지기 때문에 생산성이 떨어지는 문제점이 있다.The cleaning method of a TaN thin film deposition chamber using a MO (Metal Organic) source among the cleaning methods of the thin film deposition chamber according to the prior art is to expose the chamber to the atmosphere to separate the chamber and each of the components therein, and to volatile materials such as alcohol. The wet cleaning method was used to clean the foreign matter deposited in the chamber and each component, and then refasten the separated chamber. However, such a cleaning method has not yet been systematically established, and thus the productivity is reduced because the time required for cleaning the chamber becomes long.

박막 증착 챔버의 세정방법 중의 다른 것은 부식성 기체를 이용하여 챔버 내부의 증착물을 제거하는 건식 세정(dry cleaning) 방법이다. 예를 들어, 실리콘(Si), 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx)을 증착하는 박막 증착 장치의 세정을 위한 세정 가스로 CF4, C2F6, C3F8, C4F8 및 SF6와 같은 과불화화합물(Perfluorizedcompound) 가스 또는 NF3를 챔버에 주입하여 이들 막을 제거한다. 그리고 TiN을 증착하는 박막 증착 장치의 경우 ClF3를 사용하여 챔버를 세정하거나, 혹은 NF3를 리모트 플라즈마(remote plasma) 방식으로 플라즈마화시킨 것을 사용하여 세정한다. 이러한 건식 세정 방법을 사용함으로써 인-시튜(in-situ) 세정 공정이 가능하게 되었다. Another method of cleaning thin film deposition chambers is a dry cleaning method that removes deposits inside the chamber using corrosive gases. 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). And perfluorinated compound gas such as SF 6 or NF 3 is injected into the chamber to remove these films. In the case of a thin film deposition apparatus for depositing TiN, the chamber is cleaned using ClF 3 , or the NF 3 is cleaned by using a plasma plasma. The use of this dry cleaning method has enabled in-situ cleaning processes.

근래에는 불소를 이용한 인-시튜 세정방법이 일반적으로 사용되고 있는데, 불소를 이용한 세정공정 후 웨이퍼를 로딩하여 박막을 증착하기 위해서는 챔버내 분위기 조성이 필요하다. 이때 챔버내 분위기 조성방법으로 아르곤(Ar) 등 불화성 기체를 사용하여 싸이클 퍼지(cycle purge)를 진행하거나, TaN 박막을 증착하는 시즈닝(seasoning) 공정을 사용한다. 하지만, 싸이클 퍼지 방법은 잔류 불소를 제거하는 데 많은 시간이 필요하여 생산성이 떨어지는 문제가 발생하여, TaN 시즈닝 공정으로 챔버의 분위기를 조성하여 사용하고 있다.Recently, an in-situ cleaning method using fluorine is generally used. In order to load a wafer and deposit a thin film after the cleaning process using fluorine, an atmosphere composition in a chamber is required. At this time, a cycle purge is performed using a fluorinated gas such as argon (Ar) as a method of forming an atmosphere in the chamber, or a seasoning process of depositing a TaN thin film is used. However, the cycle purge method requires a lot of time to remove residual fluorine, resulting in a problem of low productivity, and the atmosphere of the chamber is used in the TaN seasoning process.

도 1은 종래의 탄탈륨나이트라이드(이하, TaN이라 한다) 박막증착장비의 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of a conventional tantalum nitride thin film deposition apparatus (hereinafter referred to as TaN).

도 1을 참조하면, 박막증착장비는 챔버(40), 웨이퍼(20)를 안착하고 열을 가해주는 히터(10) 및 각종 가스를 챔버 내부로 공급해주는 샤워 헤드(50)를 구비한다. Referring to FIG. 1, the thin film deposition apparatus includes a chamber 40, a heater 10 for seating and heating a wafer 20, and a shower head 50 for supplying various gases into the chamber.

종래의 인-시튜 세정 후 TaN으로 시즈닝을 진행하는 공정은 시즈닝 과정에서 형성된 TaN 박막이 높은 인장 응력을 가짐으로써 많은 수의 웨이퍼(20)를 증착하는 과정을 반복하는 동안, 웨이퍼(20)가 놓이지 않는 히터 에지(heater edge)(60)에 리프팅(lifting)이 발생한다. 이는 파티클(particle)(30)을 발생시켜 증착 공정의 불량을 야기하고 웨이퍼(20)에 부착되어 수율에 좋지 않은 영향을 미치게 되어 결과적으로 세정 주기가 짧아지는 문제가 발생한다. In the process of seasoning with TaN after the conventional in-situ cleaning, the wafer 20 is not placed while the TaN thin film formed during the seasoning process has a high tensile stress and the process of depositing a large number of wafers 20 is repeated. Lifting occurs at heater edge 60 which does not. This causes particles 30 to cause a deposition process defect and adheres to the wafer 20 to adversely affect the yield, resulting in a short cleaning cycle.

도 2는 종래 기술에 따른 TaN 박막증착장비의 세정방법의 순서도이다. Figure 2 is a flow chart of the cleaning method of TaN thin film deposition equipment according to the prior art.

도 2를 참조하면, 먼저 박막증착장비의 챔버(도 1의 40) 내부를 세정하기 위 한 인-시튜 세정 공정(S1)을 수행한다. 그리고 TaN 박막을 이용한 시즈닝 공정(S2)을 수행하여 챔버(40) 내부에 웨이퍼를 증착할 수 있는 분위기를 조성한 후 웨이퍼(20)를 로딩(S3)한다. 로딩된 웨이퍼(20)에 TaN 박막 증착 공정(S4)을 수행한 후에 웨이퍼를 꺼내고(S5), 공정이 완료된 웨이퍼의 총 매수를 테스트(S6)한다. 테스트 결과 웨이퍼의 총 매수가 일정한 허용치 이하라면 다시 새로운 웨이퍼(20)를 로딩(S3)하고 증착하는 공정(S4)을 반복하지만, 만약 일정한 기준치 이상이라면 챔버(40)의 내부를 세정하여야 한다. 이때는 다시 인-시튜 세정 공정(S1)을 거친 후에 TaN을 사용하여 시즈닝 공정(S2)을 수행한 후 상기와 같은 공정을 다시 반복하게 된다. Referring to FIG. 2, first, an in-situ cleaning process S1 for cleaning the inside of a chamber (40 of FIG. 1) of a thin film deposition apparatus is performed. The wafer 20 is loaded (S3) after the seasoning process (S2) using the TaN thin film is performed to create an atmosphere in which the wafer can be deposited in the chamber 40. After performing the TaN thin film deposition process (S4) on the loaded wafer 20, the wafer is taken out (S5), and the total number of wafers on which the process is completed is tested (S6). As a result of the test, if the total number of wafers is equal to or less than a certain allowable value, the process (S4) of loading (S3) and depositing a new wafer 20 again is repeated. In this case, after the in-situ cleaning process (S1) again, after performing the seasoning process (S2) using TaN, the above process is repeated again.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, Ta 함유 박막 증착용 박막증착장비의 세정 주기를 연장하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention to provide a method for extending the cleaning cycle of the thin film deposition equipment for Ta-containing thin film deposition.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 Ta 함유 박막 증착용 박막증착장비의 챔버를 인-시튜 세정(in-situ cleaning)하는 단계 및 Ta 함유 박막 증착 공정이 반복됨에 따라 상기 챔버 내부에 퇴적되는 상기 Ta 함유 박막의 리프팅(lifting)을 방지할 수 있도록 상기 챔버 내부를 Ta2O5 박막으로 시즈닝(seasoning)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막증착장비의 세정 주기 연장 방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention is deposited in the chamber as the in-situ cleaning step and Ta-containing thin film deposition process of the thin film deposition equipment for Ta-containing thin film deposition is repeated. It provides a method for extending the cleaning cycle of the thin film deposition apparatus comprising the step of (seasoning) the interior of the chamber with Ta 2 O 5 thin film to prevent the lifting (lift) of the Ta-containing thin film.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 챔버 내부를 Ta2O5 박막으로 시즈닝하는 단계는 상기 챔버 내부에 Ta 함유 박막을 형성하는 단계 및 상기 Ta 함유 박막을 플라즈마 산화 처리하는 단계를 포함할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, seasoning the inside of the chamber with a Ta 2 O 5 thin film may include forming a Ta-containing thin film inside the chamber and subjecting the Ta-containing thin film to plasma oxidation. .

이때, 상기 플라즈마 산화 처리는 O2, O3 및 N2O 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 플라즈마를 이용하는 것을 특징으로 한다. At this time, the plasma oxidation treatment is O 2 , O 3 And at least one plasma selected from N 2 O.

또한, 상기 플라즈마 산화 처리를 위하여 플라즈마를 상기 챔버 내부에서 발생시키는 다이렉트(direct) 플라즈마 발생기를 사용할 수도 있으며 플라즈마를 상기 챔버 외부에서 발생시키는 리모트(remote) 플라즈마 발생기를 사용할 수도 있다. In addition, a direct plasma generator for generating plasma inside the chamber may be used for the plasma oxidation treatment, or a remote plasma generator for generating plasma outside the chamber may be used.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 상기 챔버 내부를 Ta2O5 박막으로 시즈닝하는 단계는 Ta 소스와 산화가스를 동시에 상기 챔버로 유입하는 단계 및 상기 Ta 소스와 산화가스를 반응시켜 Ta2O5 박막으로 만드는 단계를 포함할 수 있다. According to another preferred embodiment of the present invention, the seasoning of the inside of the chamber with a Ta 2 O 5 thin film may include introducing a Ta source and an oxidizing gas into the chamber at the same time and reacting the Ta source and the oxidizing gas with Ta 2 O. 5 may be made into a thin film.

이때, 상기 산화가스는 O2, O3 및 N2O 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다. At this time, the oxidizing gas is O 2 , O 3 And at least one selected from N 2 O.

여기서, 상기 챔버 내부를 Ta2O5 박막으로 시즈닝하는 단계는 상기 Ta2O5 박막 위에 추가적으로 Ta 함유 박막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. Here, the step of seasoning the interior of the chamber at a Ta 2 O 5 thin film may further include forming a further thin film containing Ta 2 O 5 thin film on the Ta.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 Ta 함유 박막 증착용 박막증착장비의 챔버를 인-시튜 세정하는 단계, 상기 챔버 내부를 Ta 함유 박막으로 시즈닝하는 단계 및 Ta 함유 박막 증착에 따라 상기 시즈닝된 Ta 함유 박막 위에 쌓이는 상기 Ta 함유 박막의 접착력을 증가시킬 수 있도록, 상기 시즈닝된 Ta 함유 박막을 표면 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막증착장비의 세정 주기 연장 방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention is in-situ cleaning the chamber of the thin film deposition equipment for Ta-containing thin film deposition, seasoning the inside of the chamber with Ta-containing thin film and the seasoning according to Ta-containing thin film deposition Surface treatment of the seasoned Ta-containing thin film to increase the adhesion of the Ta-containing thin film stacked on the Ta-containing thin film provides a method for extending the cleaning cycle of the thin film deposition equipment.

여기서, 상기 시즈닝된 Ta 함유 박막을 표면 처리하는 단계는 상기 시즈닝된 Ta 함유 박막 내에 잔존하는 탄소를 제거하는 단계인 것을 특징으로 한다.The step of surface treating the seasoned Ta-containing thin film may include removing carbon remaining in the seasoned Ta-containing thin film.

또한, 상기 시즈닝된 Ta 함유 박막을 표면 처리하는 단계는 NH3, N2 및 H2 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 가스를 사용할 수 있다. In addition, the surface-treating the seasoned Ta-containing thin film may use at least one gas selected from NH 3 , N 2, and H 2 .

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms, and only the present embodiments are provided to make the disclosure of the present invention complete and fully understand the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided to give. Like numbers refer to like elements throughout.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 Ta 함유 박막 증착용 박막증착장비의 단면도이다. 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 Ta 함유 박막 증착용 박막증착장비의 세정 주기 연장 방법의 순서도이다. 이하, 도 3과 도 4를 같이 참조하여 설명 한다. 3 is a cross-sectional view of a thin film deposition apparatus for Ta-containing thin film deposition according to a first embodiment of the present invention. 4 is a flowchart illustrating a method for extending a cleaning cycle of a thin film deposition apparatus for depositing Ta-containing thin film according to a first embodiment of the present invention. Hereinafter, a description will be given with reference to FIGS. 3 and 4.

제1 실시예는 히터(10)(특히 에지 부분)와 증착 막간의 접착력을 증가시키기 위하여 압축 응력이 높은 막으로 시즈닝하는 방법이다. 본 발명은 Ta 함유 박막에 대하여 모두 적용할 수 있으나 이하, Ta 함유 박막의 하나의 예로써 TaN을 들어 설명한다. The first embodiment is a method of seasoning with a film having a high compressive stress in order to increase the adhesion between the heater 10 (particularly the edge portion) and the deposited film. Although the present invention can be applied to both Ta-containing thin films, the following description will be given with TaN as an example of a Ta-containing thin film.

도 3 및 도 4를 참조하면, 히터(10)에 안착된 웨이퍼(20)에 샤워 헤드(50)를 이용한 가스 공급으로 TaN 박막 증착 공정이 진행된 후, 일정한 개수의 웨이퍼가 공정이 완료되면 챔버(40) 내부를 세정할 필요가 있다. 이때 박막증착장비의 챔버(40)를 인-시튜 세정하는 단계(S11)를 수행하게 된다. 인-시튜 세정하는 단계(S11) 후에는 TaN 박막 증착 공정이 반복됨에 따라 상기 챔버(40) 내부에 퇴적되는 상기 TaN 박막의 리프팅을 방지할 수 있도록 상기 챔버(40) 내부를 Ta2O5 박막으로 시즈닝하는 단계(S14)를 수행한다. 3 and 4, after the TaN thin film deposition process is performed by gas supply using the shower head 50 to the wafer 20 seated on the heater 10, a predetermined number of wafers are completed in the chamber ( 40) It is necessary to clean the inside. At this time, the chamber 40 of the thin film deposition equipment is performed in-situ cleaning (S11). After the in-situ cleaning step (S11), as the TaN thin film deposition process is repeated, the Ta 2 O 5 thin film is formed inside the chamber 40 to prevent lifting of the TaN thin film deposited in the chamber 40. Seasoning step (S14) is performed.

본 실시예에서 상기 챔버(40) 내부를 Ta2O5 박막으로 시즈닝하는 단계(S14)는 상기 챔버(40) 내부에 TaN 박막을 형성하는 단계(S12) 및 상기 TaN 박막을 플라즈마 산화 처리하는 단계(S13)를 포함한다. 상기 플라즈마 산화 처리단계(S13)는 O2, O3 및 N2O 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 플라즈마를 이용할 수 있다. 또한, 상기 플라즈마를 발생시키는 방법은 플라즈마를 챔버(40) 내부에서 발생시키는 다이렉트 플라즈마 발생기(70)를 사용할 수도 있고, 도면에 도시하지는 않았지만 플라즈마를 챔버(40) 외부에서 발생시키는 리모트 플라즈마 발생기를 사용할 수도 있다. TaN 박막을 플라즈마 산화 처리(S13)를 하게 됨으로써 TaN 박막과 플라즈마 산화 가스를 반응시켜 Ta2O5 박막을 만들게 되고 결과적으로 Ta2O5 박막으로 시즈닝하는 단계(S14)를 수행할 수 있게 되는 것이다. 이때 플라즈마의 밀도 변화를 조절하여 Ta2O5 박막의 응력을 조절할 수 있게 된다. 바람직하게는 이후 증착될 TaN 박막의 퇴적층이 히터 에지(60)와 박리되어 리프팅을 형성하는 것을 방지할 수 있을 정도의 압축 응력을 갖도록 조절한다. 플라즈마 산화 처리(S13)를 통하여 일정한 압축 응력을 갖게 된 Ta2O5 박막은 히터 에지(60)와 이후 TaN 박막 증착 공정(S16)이 반복됨에 따라 퇴적될 TaN 박막의 응력에 대한 경계선(barrier) 역할을 수행하여, TaN 박막의 리프팅을 억제하고, 웨이퍼(20)에 파티클 발생을 방지할 수 있다. In the present embodiment, the step of seasoning the inside of the chamber 40 with a Ta 2 O 5 thin film (S14) includes forming a TaN thin film inside the chamber 40 (S12) and subjecting the TaN thin film to plasma oxidation. (S13). The plasma oxidation treatment step S13 may use at least one plasma selected from O 2 , O 3, and N 2 O. In addition, the method of generating the plasma may use a direct plasma generator 70 for generating the plasma inside the chamber 40, or a remote plasma generator for generating the plasma outside the chamber 40, although not shown in the drawing. It may be. Whereby the TaN thin film to a plasma oxidation process (S13) will be able to make the Ta 2 O 5 thin films by reacting the TaN thin film and a plasma-oxidizing gas and as a result, perform the steps (S14) to seasoning as Ta 2 O 5 thin film . At this time, it is possible to control the stress of the Ta 2 O 5 thin film by adjusting the density change of the plasma. Preferably, the deposited layer of the TaN thin film to be deposited is adjusted to have a compressive stress sufficient to prevent peeling from the heater edge 60 to form a lifting. Ta 2 O 5 thin film having a constant compressive stress through the plasma oxidation treatment (S13) is a barrier against the stress of the TaN thin film to be deposited as the heater edge 60 and the TaN thin film deposition process (S16) is repeated. By performing a role, it is possible to suppress the lifting of the TaN thin film and to prevent particle generation on the wafer 20.

또한, 필요시에는 Ta2O5 박막으로 시즈닝을 수행한 후 TaN 시즈닝을 추가적으로 진행할 수 있다. 만약 Ta2O5 박막 시즈닝 후 바로 웨이퍼(20)를 로딩하고 TaN 박막의 증착 공정을 시작한다면, 시즈닝에 사용된 박막의 재료와 본래의 증착 공정에 사용될 박막의 재료가 달라 다음에 증착 공정이 진행될 웨이퍼와 동일한 물성을 얻을 수 없는(첫 장 effect) 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 다음 웨이퍼에 대하여 진행될 증착 공정의 챔버(40) 내부의 분위기와 동일한 챔버 분위기를 조성해서 인-시튜 세정 후 진행되는 박막 증착 공정의 웨이퍼 첫 장이 이후 증착 공정에서 진행될 웨이퍼와 동일한 물성을 가지도록 하기 위하여 TaN 시즈닝을 추가적으로 진행할 수 있다. In addition, if necessary, TaN seasoning may be further performed after seasoning with a Ta 2 O 5 thin film. If the wafer 20 is loaded immediately after the Ta 2 O 5 thin film seasoning and the deposition process of the TaN thin film is started, the material of the thin film to be used for the original deposition process is different from that of the thin film used for the seasoning. The problem of not being able to obtain the same physical properties as the wafer (first field effect) can occur. Therefore, the same wafer atmosphere as the atmosphere inside the chamber 40 of the deposition process to be performed on the next wafer is formed so that the first sheet of the thin film deposition process performed after the in-situ cleaning has the same physical properties as the wafer to be processed in the subsequent deposition process. TaN seasoning may be further performed in order to.

플라즈마 산화 처리(S13)가 완료되고 챔버(40) 내부를 Ta2O5 박막으로 시즈닝하는 단계(S14)가 완료되면 TaN 박막을 증착할 웨이퍼(20)를 로딩(S15)한다. 로딩된 웨이퍼(20)에 TaN 박막 증착 공정(S16)을 수행하고 공정이 완료되면 웨이퍼(20)를 꺼내고(S17), TaN 박막 증착 공정이 완료된 웨이퍼의 총 매수를 테스트(S18)한다. 테스트 결과 웨이퍼의 총 매수가 일정한 허용치 이하라면 다시 새로운 웨이퍼를 로딩(S15)하고 박막을 증착하는 공정(S16)을 반복하지만, 만약 일정한 기준치 이상이라면 챔버(40) 내부를 세정하여야 한다. 이때 인-시튜 세정 공정(S11)을 거친 후에 Ta2O5 박막을 사용하여 시즈닝 공정을 수행(S14)한 후 상기와 같은 공정을 다시 반복하게 된다. When the plasma oxidation process S13 is completed and the step S14 of seasoning the inside of the chamber 40 with the Ta 2 O 5 thin film is completed, the wafer 20 on which the TaN thin film is to be deposited is loaded (S15). The TaN thin film deposition process S16 is performed on the loaded wafer 20, and when the process is completed, the wafer 20 is taken out (S17), and the total number of wafers on which the TaN thin film deposition process is completed is tested (S18). As a result of the test, if the total number of wafers is equal to or less than a certain allowable value, the process (S16) of loading a new wafer and depositing a thin film is repeated. In this case, after the in-situ cleaning process (S11), the seasoning process is performed using the Ta 2 O 5 thin film (S14), and the above process is repeated again.

종래에는 TaN로 시즈닝을 수행할 때, 높은 인장 응력을 가지는 TaN의 특성상, 히터(10)와의 접착력이 약하여 히터(10)와 쉽게 박리되는 문제가 있었다. 따라서 다수의 웨이퍼 증착 과정이 반복되는 동안 점진적으로 퇴적된 TaN 박막 (챔버 내부, 특히 히터 에지 부분)이 리프팅을 발생시키고 파티클을 야기하여 결과적으로 공정 불량과 수율을 감소시키는 문제점을 안고 있었다. 본 발명은 이러한 문제점을 압축 응력이 높은 Ta2O5 박막으로 시즈닝을 함으로써 히터(10)와 증착 막간의 접착력이 높은 접착 막 역할을 수행하게 하여 해결할 수 있는 것이다. 상술한 바와 같이 이때, Ta2O5 박막은 이후 증착될 TaN 박막의 퇴적층이 리프팅이 되는 것을 방지할 수 있을 정도의 압축 응력을 가져야 한다. 이때, Ta2O5 박막은 200nm 이하의 두 께를 가지도록 조절하는 것이 바람직하다. Conventionally, when performing seasoning with TaN, due to the characteristics of TaN having a high tensile stress, the adhesive force with the heater 10 is weak, so that the heater 10 is easily peeled off. Therefore, the TaN thin film (in the chamber, especially the heater edge portion) gradually deposited during a plurality of wafer deposition processes suffers from lifting and causing particles, resulting in process defects and yield reduction. The present invention can be solved by performing the role of a high adhesion film between the heater 10 and the deposition film by seasoning with a Ta 2 O 5 thin film having a high compressive stress. As described above, the Ta 2 O 5 thin film should have a compressive stress enough to prevent the deposition of the deposited layer of the TaN thin film to be subsequently deposited. At this time, the Ta 2 O 5 thin film is preferably adjusted to have a thickness of 200nm or less.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 Ta 함유 박막 증착용 박막증착장비의 세정 주기 연장 방법의 순서도이다. 제2 실시예는 히터(10)와 증착 막간의 접착력을 증가시키기 위하여 압축 응력이 높은 막으로 시즈닝하는 다른 방법이다. 5 is a flowchart illustrating a method for extending a cleaning cycle of a thin film deposition apparatus for depositing Ta-containing thin film according to a second embodiment of the present invention. The second embodiment is another method of seasoning with a film having a high compressive stress to increase the adhesion between the heater 10 and the deposited film.

도 5를 참조하면, 먼저 제1 실시예에서 설명한 바와 같이 박막증착장치의 챔버 내부를 세정하는 인-시튜 세정 공정(S21)이 완료된 후 챔버 내부를 Ta2O5 박막으로 시즈닝하는 단계(S24)를 수행한다. 이때 챔버 내부를 Ta2O5 박막으로 시즈닝하는 단계(S24)는 Ta 소스와 산화가스를 동시에 상기 챔버로 유입하는 단계(S22) 및 상기 Ta 소스와 산화가스를 반응시켜 Ta2O5 박막으로 만드는 단계(S23)를 포함한다. 이때 상기 산화가스는 O2, O3 및 N2O 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다. 이로써, 증착 박막과 히터(10) 사이에서 접착 막 역할을 수행하는 Ta2O5 박막을 한 번의 공정으로 직접적으로 형성할 수 있게 된다. Referring to FIG. 5, as described in the first embodiment, after the in-situ cleaning process S21 for cleaning the inside of the chamber of the thin film deposition apparatus is completed, seasoning the inside of the chamber with a Ta 2 O 5 thin film (S24). Perform At this time, the step of seasoning the inside of the chamber with a Ta 2 O 5 thin film (S24) is a step of simultaneously introducing a Ta source and an oxidizing gas into the chamber (S22) and reacting the Ta source and the oxidizing gas to form a Ta 2 O 5 thin film. Step S23 is included. In this case, the oxidizing gas may be used by selecting at least one selected from O 2 , O 3 and N 2 O. As a result, the Ta 2 O 5 thin film which serves as an adhesive film between the deposited thin film and the heater 10 can be directly formed in a single process.

이때 Ta2O5 박막을 증착(S24)하고 바로 웨이퍼를 로딩(S15)하여 TaN 증착단계(S16)를 수행할 수도 있으며 필요에 따라서는 첫 장 웨이퍼의 증착 공정시의 챔버 내부의 분위기가 이후 진행공정의 챔버 내부 분위기와 동일하게 조정하기 위하여 추가적으로 TaN 함유 박막을 형성하는 단계(S25)를 진행할 수도 있다. Ta2O5 박막으로 시즈닝하는 단계(S24)와 필요에 따라 추가될 수 있는 TaN 함유 박막을 형성하는 단계(S25)를 진행한 후의 단계는 제1 실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생 략하기로 한다. At this time, the Ta 2 O 5 thin film may be deposited (S24) and immediately loaded (S15) to perform the TaN deposition step (S16). If necessary, the atmosphere inside the chamber during the deposition process of the first long wafer proceeds afterwards. In order to adjust the same as the atmosphere inside the chamber of the process, an additional step of forming a TaN-containing thin film may be performed (S25). Since the steps after the step (S24) of seasoning with the Ta 2 O 5 thin film and the step (S25) of forming a TaN-containing thin film which can be added as necessary are the same as those in the first embodiment, detailed descriptions will be omitted. do.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 Ta 함유 박막 증착용 박막증착장비의 세정 주기 연장 방법의 순서도이다. 제3 실시예는 히터(10)와 증착 막간의 접착력을 증가시키기 위하여 TaN의 막질을 변화시키는 방법이다. 6 is a flowchart illustrating a method for extending a cleaning cycle of a thin film deposition apparatus for depositing Ta-containing thin film according to a third exemplary embodiment of the present invention. The third embodiment is a method of changing the film quality of TaN in order to increase the adhesion between the heater 10 and the deposited film.

도 6을 참조하면, 제3 실시예는 박막증착장치의 챔버 내부를 세정하기 위하여 인-시튜 세정하는 단계(S31), 상기 챔버 내부를 TaN 박막으로 시즈닝하는 단계(S32) 및 TaN 박막 증착에 따라 상기 시즈닝된 TaN 박막 위에 쌓이는 상기 TaN 박막의 접착력을 증가시킬 수 있도록, 상기 시즈닝된 TaN 박막을 표면 처리하는 단계(S33)를 포함한다. 표면 처리 단계(S33)를 진행한 이후의 단계는 제1 실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. Referring to FIG. 6, the third embodiment includes an in-situ cleaning step (S31) to clean the inside of a chamber of a thin film deposition apparatus, seasoning the inside of the chamber with a TaN thin film (S32), and depositing a TaN thin film. Surface-treating the seasoned TaN thin film so as to increase the adhesion of the TaN thin film deposited on the seasoned TaN thin film (S33). Since the step after the surface treatment step (S33) is the same as the first embodiment, a detailed description thereof will be omitted.

일반적으로 시즈닝에 사용되는 Ta 소스는 MO(Metal Organic) 소스가 사용되는데 MO 소스의 경우 C 성분을 비롯한 불순물이 잔존하여 박막의 밀도가 낮아지는 등의 문제점이 있다. 이때, 잔존하는 C 성분 및 불순물을 제거함으로써 TaN의 막질을 향상하고 접착력(응집력)을 증가시키는 방법으로 본 발명에서는 상기 시즈닝된 TaN 박막을 표면 처리한다. 상기 시즈닝된 TaN 박막을 표면 처리하는 단계(S33)는 상기 시즈닝된 TaN 박막 내에 잔존하는 탄소를 제거하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 시즈닝된 TaN 박막을 표면 처리하는 단계(S33)에서는 NH3, N2 및 H2 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 가스를 사용할 수 있다. 따라서 TaN과 상기 반응가스가 반응하여 C 성분을 비롯한 불순물을 제거하고, 결과적으로 TaN 박막의 막질을 변화 시켜 이후 증착 공정에서 히터(10)에 퇴적될 TaN 박막의 접착력을 증가시켜 리프팅을 억제할 수 있다.In general, as a Ta source used for seasoning, a MO (Metal Organic) source is used. In the case of the MO source, impurities such as a C component remain to decrease the density of the thin film. At this time, the seasoned TaN thin film is surface-treated in the present invention as a method of improving the film quality of TaN and increasing the adhesion (cohesive force) by removing the remaining C component and impurities. Surface-treating the seasoned TaN thin film (S33) includes removing carbon remaining in the seasoned TaN thin film. In this case, in the step S33 of surface treating the seasoned TaN thin film, at least one gas selected from NH 3 , N 2, and H 2 may be used. Therefore, TaN and the reaction gas react to remove impurities including C components, and as a result, change the film quality of the TaN thin film, thereby increasing the adhesion of the TaN thin film to be deposited on the heater 10 in the deposition process, thereby suppressing lifting. have.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but many variations and modifications can be made by those skilled in the art within the technical scope of the present invention. Is obvious.

본 발명에 따르면 Ta 함유 박막 증착용 박막증착장비의 인-시튜 공정을 진행 후 웨이퍼를 로딩하기 전에 시즈닝 공정에 있어 히터와 증착 막간의 접착력을 증가시키기 위하여 압축 응력이 강한 박막을 히터에 먼저 증착하여 경계선 역할을 수행하게 한다. 또는, 박막의 표면 처리를 통하여 막성을 변화시켜 접착력을 증가시킨다. 이렇게 함으로써 이후 공정에서 증착될 박막 층들의 히터로부터의 박리를 방지하고 리프팅을 억제하여 결과적으로 인-시튜 세정 주기를 연장할 수 있다. According to the present invention, in order to increase the adhesion between the heater and the deposition film in the seasoning process before the wafer is loaded after the in-situ process of the thin film deposition equipment for Ta-containing thin film deposition, a thin film having a high compressive stress is first deposited on the heater. It serves as a boundary line. Alternatively, the adhesiveness is increased by changing the film property through the surface treatment of the thin film. This can prevent delamination from the heaters of the thin film layers to be deposited in a later process and inhibit lifting thereby consequently extending the in-situ cleaning cycle.

Claims (11)

Ta 함유 박막 증착용 박막증착장비의 챔버를 인-시튜 세정(in-situ cleaning)하는 단계; 및In-situ cleaning the chamber of the Ta-containing thin film deposition apparatus; And Ta 함유 박막 증착 공정이 반복됨에 따라 상기 챔버 내부에 퇴적되는 상기 Ta 함유 박막의 리프팅(lifting)을 방지할 수 있도록 상기 챔버 내부를 Ta2O5 박막으로 시즈닝(seasoning)하는 단계Seasoning the inside of the chamber with a Ta 2 O 5 thin film to prevent lifting of the Ta containing thin film deposited inside the chamber as the Ta-containing thin film deposition process is repeated. 를 포함하며, 상기 챔버 내부를 Ta2O5 박막으로 시즈닝하는 단계는To include, seasoning the inside of the chamber with a Ta 2 O 5 thin film 상기 챔버 내부에 Ta 함유 박막을 형성하는 단계; 및Forming a Ta-containing thin film in the chamber; And 상기 Ta 함유 박막을 플라즈마 산화 처리하는 단계Plasma oxidizing the Ta-containing thin film 를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막증착장비의 세정 주기 연장 방법.Method for extending the cleaning cycle of the thin film deposition apparatus comprising a. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 플라즈마 산화 처리는 O2, O3 및 N2O 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 플라즈마를 이용하는 것을 특징으로 하는 박막증착장비의 세정 주기 연장 방법.The plasma oxidation process is a cleaning cycle extension method of the thin film deposition apparatus, characterized in that using at least one plasma selected from O 2 , O 3 and N 2 O. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 플라즈마 산화 처리를 위하여 플라즈마를 상기 챔버 내부에서 발생시키는 다이렉트(direct) 플라즈마 발생기를 사용하는 것을 특징으로 하는 박막증착장비의 세정 주기 연장 방법.Method for extending the cleaning cycle of the thin film deposition apparatus, characterized in that for using the direct plasma generator for generating a plasma inside the chamber for the plasma oxidation treatment. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 플라즈마 산화 처리를 위하여 플라즈마를 상기 챔버 외부에서 발생시키는 리모트(remote) 플라즈마 발생기를 사용하는 것을 특징으로 하는 박막증착장비의 세정 주기 연장 방법.And a remote plasma generator for generating a plasma outside the chamber for the plasma oxidation process. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 챔버 내부를 Ta2O5 박막으로 시즈닝하는 단계는 Ta 2 O 5 inside the chamber Seasoning with thin film 상기 Ta2O5 박막 위에 추가적으로 Ta 함유 박막을 형성하는 단계Forming a Ta-containing thin film on the Ta 2 O 5 thin film 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막증착장비의 세정 주기 연장 방법.Method for extending the cleaning cycle of the thin film deposition apparatus further comprises. Ta 함유 박막 증착용 박막증착장비의 챔버를 인-시튜 세정하는 단계;In-situ cleaning the chamber of the Ta-containing thin film deposition apparatus; 상기 챔버 내부를 Ta 함유 박막으로 시즈닝하는 단계; 및Seasoning the interior of the chamber with a Ta-containing thin film; And Ta 함유 박막 증착에 따라 상기 시즈닝된 Ta 함유 박막 위에 쌓이는 상기 Ta 함유 박막의 접착력을 증가시킬 수 있도록, 상기 시즈닝된 Ta 함유 박막을 표면 처리 하는 단계Surface-treating the seasoned Ta-containing thin film to increase the adhesion of the Ta-containing thin film deposited on the seasoned Ta-containing thin film upon Ta-containing thin film deposition 를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막증착장비의 세정 주기 연장 방법.Method for extending the cleaning cycle of the thin film deposition apparatus comprising a. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 시즈닝된 Ta 함유 박막을 표면 처리하는 단계는Surface-treating the seasoned Ta-containing thin film 상기 시즈닝된 Ta 함유 박막 내에 잔존하는 탄소를 제거하는 단계인 것을 특징으로 하는 박막증착장비의 세정 주기 연장 방법.And removing carbon remaining in the seasoned Ta-containing thin film. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 시즈닝된 Ta 함유 박막을 표면 처리하는 단계는 NH3, N2 및 H2 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 박막증착장비의 세정 주기 연장 방법.Surface treatment of the seasoned Ta-containing thin film is a method of extending the cleaning cycle of the thin film deposition equipment, characterized in that using at least one gas selected from NH 3 , N 2 and H 2 .
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