KR102071500B1 - Method of fabricating semiconductor device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 샤워헤드 및 히터를 구비하는 챔버 내부로 기판을 반입한 후에 상기 히터에 상기 기판을 배치하고 처리하는 단계; 상기 기판을 상기 챔버 외부로 반출한 후에 클리닝디스크를 상기 챔버 내부로 반입한 후, 상기 클리닝디스크가 상기 샤워헤드와 상기 히터 사이에 서로 이격되어 개재된 상태를 유지하도록 상기 클리닝디스크의 최종위치를 설정하는 단계; 상기 클리닝디스크의 최종위치를 계속 유지한 상태에서, 클리닝가스를 이용하여 상기 챔버 내부를 세정하는 단계; 및 상기 클리닝디스크를 상기 챔버 외부로 반출하는 단계;를 포함하는 반도체 소자의 제조방법을 제공한다. The present invention includes the steps of placing and processing the substrate in the heater after bringing the substrate into a chamber having a showerhead and a heater; After the substrate is taken out of the chamber and the cleaning disc is brought into the chamber, the final position of the cleaning disc is set to maintain the cleaning disc spaced apart from each other between the shower head and the heater. Making; Cleaning the inside of the chamber using a cleaning gas while maintaining the final position of the cleaning disc; And removing the cleaning disc to the outside of the chamber.

Description

반도체 소자의 제조방법{Method of fabricating semiconductor device}Method of manufacturing a semiconductor device {Method of fabricating semiconductor device}

본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공정 중 발생하는 불순물을 제어할 수 있는 반도체 소자의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for manufacturing a semiconductor device capable of controlling impurities generated during the process.

최근 반도체 제조 업계에서는 반도체 칩의 동작 속도를 증대시키고, 단위 면적당 정보 저장 능력을 증가시키기 위하여 반도체 직접 회로 공정에 적용되는 최소 선폭이 꾸준히 줄어드는 추세에 있다. 또한, 반도체 웨이퍼 상에 집적화 되는 트랜지스터와 같은 반도체 소자의 크기가 서브 하프 마이크론 이하로 축소되고 있다.Recently, in the semiconductor manufacturing industry, the minimum line width applied to the semiconductor integrated circuit process is steadily decreasing in order to increase the operation speed of the semiconductor chip and increase the information storage capacity per unit area. In addition, the size of semiconductor devices such as transistors integrated on semiconductor wafers has been reduced to sub-half microns or less.

이와 같은, 반도체 소자는 증착공정, 포토공정, 식각공정, 확산공정 등을 통하여 제조될 수 있으며, 이러한 공정들이 수차례에서 수십차례 반복되어야 반도체 소자로 제작될 수 있다. 특히, 증착공정은 반도체 소자 제조의 재현성 및 신뢰성에 있어서 개선이 요구되는 필수적인 공정으로 예를 들면, 졸겔(sol-gel)방법, 스퍼터링(sputtering)방법, 전기도금(eletro-plating)방법, 증기(evaporation)방법, 화학기상증착(chemical vapor deposition)방법, 분자빔에피탁시(molecule beam epitaxy)방법 및 원자층증착(atomic layer deposition)방법 등에 의하여 웨이퍼 상에 증착막을 형성한다.Such a semiconductor device may be manufactured through a deposition process, a photo process, an etching process, a diffusion process, and the like, and these processes may be manufactured as a semiconductor device by repeating several times several dozen times. In particular, the deposition process is an essential process requiring improvement in the reproducibility and reliability of semiconductor device fabrication. For example, the sol-gel method, the sputtering method, the electroplating method, and the vapor ( A deposition film is formed on the wafer by an evaporation method, a chemical vapor deposition method, a molecular beam epitaxy method, an atomic layer deposition method, or the like.

그 중에서, 화학기상증착방법과 원자층증착방법은 다른 증착방법보다 웨이퍼 상에 형성되는 증착 특성과 증착막의 균일성이 우수하기 때문에 가장 보편적으로 사용되고 있다. 일반적으로 상기 방법을 이용하여 고온에서 박막을 형성한 이후 인시츄(in-situ) 세정공정을 수행할 경우, 챔버 프로세스 키트(chamber process kit) 등에 손상 내지 오염이 유발되어 공정 재현성 및 생산수율이 떨어지는 등에 문제가 발생할 수 있다. Among them, the chemical vapor deposition method and the atomic layer deposition method are most commonly used because the deposition characteristics formed on the wafer and the uniformity of the deposition film are superior to other deposition methods. In general, in the case of performing an in-situ cleaning process after forming a thin film at a high temperature by using the above method, damage or contamination may be caused to a chamber process kit or the like, resulting in poor process reproducibility and production yield. Problems may occur.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 고온 세정 공정시 챔버나 프로세스 키트의 손상 내지 오염을 최소화할 수 있는 반도체 소자의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The present invention has been made to solve various problems including the above problems, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device which can minimize damage or contamination of a chamber or a process kit during a high temperature cleaning process. However, these problems are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereby.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 관점에 따른 반도체 소자의 제조방법이 제공된다. 상기 반도체 소자의 제조방법은 샤워헤드 및 히터를 구비하는 챔버 내부로 기판을 반입한 후에 상기 히터에 상기 기판을 배치하고 박막을 증착하는 제 1 단계; 상기 기판을 상기 챔버 외부로 반출한 후에 클리닝디스크를 상기 챔버 내부로 반입한 후, 상기 클리닝디스크가 상기 샤워헤드와 상기 히터 사이에 서로 이격되어 개재된 상태를 유지하도록 상기 클리닝디스크의 최종위치를 설정하는 제 2 단계; 상기 클리닝디스크의 최종위치를 계속 유지한 상태에서, 클리닝가스를 이용하여 상기 챔버 내부를 세정하는 제 3 단계; 및 상기 클리닝디스크를 상기 챔버 외부로 반출하는 제 4 단계;를 포함할 수 있다.There is provided a method of manufacturing a semiconductor device according to an aspect of the present invention for solving the above problems. The method of manufacturing the semiconductor device may include a first step of placing the substrate in the heater and depositing a thin film after bringing the substrate into a chamber including a shower head and a heater; After the substrate is taken out of the chamber and the cleaning disc is brought into the chamber, the final position of the cleaning disc is set to maintain the cleaning disc spaced apart from each other between the shower head and the heater. A second step of doing; A third step of cleaning the inside of the chamber using a cleaning gas while maintaining the final position of the cleaning disc; And a fourth step of carrying out the cleaning disc to the outside of the chamber.

상기 반도체 소자의 제조방법에서, 상기 제 2 단계는 상기 챔버의 내부 구조물을 이용하여 상기 클리닝디스크를 상기 샤워헤드와 상기 히터 사이에 서로 이격되어 개재된 상태로 유지하는 단계를 포함할 수 있다.In the method of manufacturing the semiconductor device, the second step may include maintaining the cleaning discs spaced apart from each other between the shower head and the heater by using an internal structure of the chamber.

상기 반도체 소자의 제조방법에서, 상기 제 2 단계는 상기 히터에서 돌출된 상태를 계속 유지하는 리프트핀 상에 상기 클리닝디스크를 배치함으로써 상기 클리닝디스크의 최종위치를 설정하는 단계를 포함할 수 있다.In the method of manufacturing the semiconductor device, the second step may include setting a final position of the cleaning disk by disposing the cleaning disk on a lift pin that maintains the protruding state from the heater.

상기 반도체 소자의 제조방법에서, 상기 제 3 단계는 플라즈마에 의하여 활성화된 클리닝가스를 이용하여 상기 챔버 내부를 세정하는 단계를 포함할 수 있다.In the method of manufacturing the semiconductor device, the third step may include cleaning the inside of the chamber using a cleaning gas activated by plasma.

상기 반도체 소자의 제조방법에서, 상기 플라즈마는 다이렉트 플라즈마(direct plasma) 방식 또는 리모트 플라즈마(remote plasma) 방식에 의하여 형성될 수 있다.In the method of manufacturing the semiconductor device, the plasma may be formed by a direct plasma method or a remote plasma method.

상기 반도체 소자의 제조방법에서, 상기 제 3 단계 이후에, 상기 챔버 내부 에 시즈닝층을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.In the method of manufacturing the semiconductor device, after the third step, forming a seasoning layer in the chamber; may further include.

상기 반도체 소자의 제조방법에서, 상기 클리닝가스는 불소를 함유하는 라디칼(radical)을 제공할 수 있는 클리닝가스를 포함하며, 상기 히터는 알루미늄을 함유하여 이루어질 수 있다. In the method of manufacturing the semiconductor device, the cleaning gas may include a cleaning gas capable of providing radicals containing fluorine, and the heater may contain aluminum.

상기 반도체 소자의 제조방법에서, 상기 클리닝가스는 불소를 함유하는 라디칼을 제공할 수 있는 클리닝가스로서 NF3, C3F8, CF4, C2F6, C3F8, SiF4 및 F2 중 어느 하나를 포함하며, 상기 히터는 알루미늄 질화물(AlN)을 함유하여 이루어질 수 있다.In the method of manufacturing the semiconductor device, the cleaning gas is NF 3 , C 3 F 8 , CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , SiF 4 and F as a cleaning gas capable of providing radicals containing fluorine. It includes any one of two , the heater may be made of containing aluminum nitride (AlN).

상기 반도체 소자의 제조방법에서, 상기 제 1 단계는 480℃ 이상의 온도에서 수행될 수 있다.In the manufacturing method of the semiconductor device, the first step may be performed at a temperature of 480 ℃ or more.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 고온 히터에서 제공하는 열이 직접적으로 상부 샤워헤드에 전달되지 못하게 함과 동시에 히터, 샤워헤드 및 챔버의 오염을 방지함으로써 박막의 재현성과 생산수율을 향상할 수 있는 반도체 소자의 제조방법을 제공할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to some embodiments of the present invention made as described above, the reproducibility and production of the thin film by preventing the heat provided by the high temperature heater to be directly transmitted to the upper shower head while preventing contamination of the heater, the shower head and the chamber The manufacturing method of the semiconductor element which can improve a yield can be provided. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법을 도해하는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법에서 세정공정시 챔버를 개략적으로 도해하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 비교예 및 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법에서 세정공정시 챔버의 온도분포를 도해하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 비교예 및 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법을 이용하여 형성된 박막의 두께를 측정한 결과이다.1 is a flow chart illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.
2 is a view schematically illustrating a chamber during a cleaning process in a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a temperature distribution of a chamber during a cleaning process in a method of manufacturing a semiconductor device according to Comparative Examples and Examples of the present invention.
4 is a result of measuring the thickness of a thin film formed using a method of manufacturing a semiconductor device according to Comparative Examples and Examples of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 여러 실시예들을 예시적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판 등과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 상기 다른 구성요소 "상에" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. Throughout the specification, when referring to one component, such as a film, region, or substrate, being located "on" another component, the one component directly "contacts" the other component, or It may be interpreted that there may be other components intervening in between. On the other hand, when referring to one component located directly on another component, it is interpreted that there are no other components interposed therebetween.

이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것일 수 있다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings, which schematically illustrate ideal embodiments of the present invention. In the drawings, for example, variations in the shape shown may be expected, depending on manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, embodiments of the inventive concept should not be construed as limited to the specific shapes of the regions shown herein, but should include, for example, changes in shape resulting from manufacture. In addition, the thickness or size of each layer in the drawings may be exaggerated for convenience and clarity of description. Like numbers refer to like elements.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법을 도해하는 순서도이다.1 is a flow chart illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법은 샤워헤드 및 히터를 구비하는 챔버 내부로 기판을 반입한 후에 히터에 기판을 배치하고 처리(예를 들어, 박막 증착)하는 단계(S110), 기판을 챔버 외부로 반출한 후에 클리닝디스크를 챔버 내부로 반입한 후, 클리닝디스크가 샤워헤드와 히터 사이에 서로 이격되어 개재된 상태를 유지하도록 클리닝디스크의 최종위치를 설정하는 단계(S120), 상기 클리닝디스크의 최종위치를 계속 유지한 상태에서, 클리닝가스를 이용하여 챔버 내부를 세정하는 단계(S130) 및 클리닝디스크를 챔버 외부로 반출하는 단계(S140)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법에 대한 상세한 설명은 도 2를 참조하여 후술한다.Referring to FIG. 1, in the method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, after a substrate is loaded into a chamber including a showerhead and a heater, a substrate is disposed on a heater and processed (for example, thin film deposition). In step S110, after the substrate is taken out of the chamber, the cleaning disc is brought into the chamber, and the final positions of the cleaning disc are set so that the cleaning discs are spaced apart from each other between the shower head and the heater. In operation S120, while maintaining the final position of the cleaning disk, the cleaning apparatus may include cleaning the inside of the chamber using a cleaning gas (S130) and removing the cleaning disk to the outside of the chamber (S140). . A detailed description of the method of manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention will be given later with reference to FIG. 2.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법에서 세정공정시 챔버를 개략적으로 도해하는 도면이다.2 is a view schematically illustrating a chamber during a cleaning process in a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

좀 더 구체적으로, 도 2를 참조하여 반도체 소자의 제조방법을 살펴보면, 샤워헤드(20) 및 히터(30)를 구비하는 박막증착장치(100)의 챔버(10)에 기판(미도시)을 반입할 수 있다. 이후에 히터(30) 상에 상기 기판을 배치하고 처리할 수 있다. 상기 기판의 처리는, 예를 들어, 기판 상에 박막을 형성하는 공정을 수행함으로써 구현될 수 있다. 예를 들어, 히터(30)가 약 480℃ 이상의 온도로 설정되어, 박막을 형성하는 동안 지속적으로 기판을 가열할 수 있다.More specifically, referring to FIG. 2, a method of manufacturing a semiconductor device may include a substrate (not shown) into a chamber 10 of a thin film deposition apparatus 100 including a shower head 20 and a heater 30. can do. Thereafter, the substrate may be disposed on the heater 30 and processed. The treatment of the substrate may be implemented by, for example, performing a process of forming a thin film on the substrate. For example, the heater 30 may be set at a temperature of about 480 ° C. or higher to continuously heat the substrate while forming the thin film.

여기서, 상기 박막은 예를 들어, 산화막, 산질화막, 질화막, 다결정 실리콘막, 비정질 실리콘막, 금속막, 반도체막 또는 도체막일 수 있다. The thin film may be, for example, an oxide film, an oxynitride film, a nitride film, a polycrystalline silicon film, an amorphous silicon film, a metal film, a semiconductor film, or a conductor film.

또한, 박막이 형성된 기판을 챔버(10) 외부로 반출한 후에 클리닝디스크(cleaning disk, 50)를 챔버(10) 내부로 반입할 수 있다. 샤워헤드(20)와 히터(30) 사이에 샤워헤드(20)의 손상 내지 오염을 방지하기 위하여 클리닝디스크(50)를 배치한 후에 클리닝가스를 이용하여 챔버(10) 내부를 세정할 수 있다.In addition, the cleaning disk 50 may be carried into the chamber 10 after the substrate on which the thin film is formed is taken out of the chamber 10. After the cleaning disc 50 is disposed between the shower head 20 and the heater 30 to prevent damage or contamination of the shower head 20, the inside of the chamber 10 may be cleaned using a cleaning gas.

클리닝디스크(50)는 상기 클리닝가스와 히터(30)가 반응하여 생성되는 물질이 샤워헤드(20)로 이동되거나 히터(30)에서 발생한 열이 샤워헤드(20)로 직접 전달되는 것을 저감시켜 생산수율 향상에 도움을 준다.The cleaning disk 50 is produced by reducing the material generated by the reaction between the cleaning gas and the heater 30 is transferred to the shower head 20 or the heat generated from the heater 30 is directly transferred to the shower head 20. Helps improve yield

한편, 박막이 형성된 기판(50)을 챔버(10) 외부로 반출한 후에 바로 클리닝디스크(50)를 반입하지 않고, 후속의 다음 기판을 계속해서 챔버(10) 내부로 반입하여 상기 박막 증착 공정을 수차례 반복적으로 수행한 이후에 비로소 클리닝디스크(50)를 반입하여 챔버(10) 내부를 세정할 수도 있다.Meanwhile, after the substrate 50 having the thin film is carried out to the outside of the chamber 10, the cleaning substrate 50 is not immediately taken in, and the subsequent substrate is continuously brought into the chamber 10 to perform the thin film deposition process. After repeatedly performing several times, the inside of the chamber 10 may be cleaned by bringing in the cleaning disk 50.

챔버(10) 내부를 세정하는 단계 이전에 클리닝디스크(50)가 샤워헤드(20)와 히터(30) 사이에 서로 이격되어 개재된 상태를 유지하도록 클리닝디스크(50)의 최종위치를 설정하는 단계를 먼저 수행할 수 있다. Setting a final position of the cleaning disk 50 so that the cleaning disk 50 is spaced apart from each other between the showerhead 20 and the heater 30 before the cleaning of the chamber 10. Can be done first.

클리닝디스크(50)의 최종위치를 설정하는 단계는 챔버 내의 소정의 내부 구조물을 이용하여 클리닝디스크(50)를 샤워헤드(20)와 히터(30) 사이에 서로 이격되어 개재된 상태로 유지하는 단계를 포함할 수 있다. The setting of the final position of the cleaning disk 50 may include maintaining the cleaning disk 50 spaced apart from each other between the shower head 20 and the heater 30 using a predetermined internal structure in the chamber. It may include.

상기 소정의 내부 구조물은, 예컨대, 클리닝디스크(50)의 측면에 맞닿아 클리닝디스크(50)의 챔버(10) 내 위치를 고정시킬 수 있는 링 타입의 구조물을 포함할 수 있다. The predetermined internal structure may include, for example, a ring type structure that abuts the side surface of the cleaning disk 50 to fix a position in the chamber 10 of the cleaning disk 50.

또 다른 실시예에 의하면, 소정의 내부 구조물은, 예컨대, 클리닝디스크(50)의 후면에 맞닿아 클리닝디스크(50)의 챔버(10) 내 위치를 고정시킬 수 있는 리프트핀(lift pin) 타입의 구조물을 포함할 수 있다. 이 경우, 클리닝디스크(50)의 최종위치를 설정하는 단계는 히터(30)에서 돌출된 상태를 계속 유지하는 리프트핀(40) 상에 클리닝디스크(50)를 배치함으로써 클리닝디스크(50)의 최종위치를 설정하는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 클리닝디스크(50)는 히터(30)에서 돌출된 리프트핀(40) 상에 지지되며, 챔버(10) 내부를 세정하는 단계 동안 리프트핀(40)은 히터(30)에서 돌출된 상태를 계속 유지할 수 있다.According to another embodiment, the predetermined internal structure is, for example, of a lift pin type that can be fixed to a position in the chamber 10 of the cleaning disk 50 in contact with the rear surface of the cleaning disk 50. It may include a structure. In this case, the step of setting the final position of the cleaning disk 50 is the final position of the cleaning disk 50 by placing the cleaning disk 50 on the lift pin 40 to continue to protrude from the heater 30 Setting a location. That is, the cleaning disk 50 is supported on the lift pin 40 protruding from the heater 30, and the lift pin 40 protrudes from the heater 30 during the step of cleaning the inside of the chamber 10. You can keep it.

리프트핀(40)은 히터(30) 내측에 형성된 관통공(45)을 통하여 상하 이동을 할 수 있는 구조체이다. 관통공(45)을 통하여 상방으로 이동함으로써 히터(30)에서 돌출된 상태로 유지된 리프트핀(40) 상에 챔버(10) 내부로 반입된 기판이 올려지며, 리프트핀(40)이 관통공(45)을 통하여 하방으로 이동함으로써 상기 기판이 히터(30)와 직접 접촉하게 된다. 이 상태에서 증착 공정이 완료되면, 리프트핀(40)은 다시 관통공(45)을 통하여 상방으로 이동함으로써 히터(30)에서 돌출되며 상기 기판은 히터(30)와 이격되어 챔버(10) 외부로 반출된다. Lift pin 40 is a structure that can move up and down through the through-hole 45 formed inside the heater (30). By moving upward through the through hole 45, the substrate loaded into the chamber 10 is placed on the lift pin 40, which is kept protruding from the heater 30, and the lift pin 40 is moved through the through hole 45. By moving downward through 45, the substrate is in direct contact with the heater 30. When the deposition process is completed in this state, the lift pin 40 again protrudes from the heater 30 by moving upward through the through hole 45 and the substrate is spaced apart from the heater 30 to the outside of the chamber 10. It is taken out.

그러나, 클리닝디스크(50)가 챔버(10) 내부로 반입되고 세정한 후 다시 챔버(10) 외부로 반출되는 동안 리프트핀(40)은 히터(30)에서 돌출된 상태로 계속 유지된다. 이로 인하여, 세정 과정에서 클리닝디스크(50)는 히터(30)와 이격된 상태를 유지하게 된다. However, the lift pin 40 continues to protrude from the heater 30 while the cleaning disc 50 is loaded into the chamber 10, cleaned and then taken out of the chamber 10 again. For this reason, the cleaning disc 50 may be kept spaced apart from the heater 30 during the cleaning process.

상기 챔버 내부를 세정하는 단계(S100)는 박막증착장치(100)를 이용하여 박막 형성 공정을 진행하는 동안에 챔버(10) 내부 표면에 부착된 반응 생성물을 제거하기 위하여 수행되며, 불소(F)를 이용한 인시츄(in-situ) 세정 방법을 포함할 수 있다. 즉, 챔버(10) 내에 불소를 함유하는 라디칼(radical)을 제공할 수 있는 클리닝가스를 주입하여 챔버(10) 내벽, 서셉터 등을 세정할 수 있다. 상기 불소를 함유하는 라디칼(radical)을 제공할 수 있는 클리닝가스는 NF3, C3F8, CF4, C2F6, C3F8, SiF4 및 F2 중 어느 하나의 클리닝가스를 포함할 수 있다. 변형된 다른 실시예에서 상기 클리닝가스는 Cl계열 가스를 포함할 수도 있다. 한편, 히터(30)는 알루미늄을 함유하여 이루어질 수 있다.The cleaning of the inside of the chamber (S100) is performed to remove a reaction product attached to the inner surface of the chamber 10 during the thin film forming process using the thin film deposition apparatus 100, and removes fluorine (F). It may include an in-situ cleaning method used. That is, a cleaning gas capable of providing radicals containing fluorine may be injected into the chamber 10 to clean the inner wall, the susceptor, and the like of the chamber 10. The cleaning gas capable of providing a radical containing fluorine may include any one of NF 3 , C 3 F 8 , CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , SiF 4, and F 2 . It may include. In another modified embodiment, the cleaning gas may include a Cl-based gas. On the other hand, the heater 30 may contain aluminum.

이 경우, 예를 들어, 약 480℃ 이상의 고온에서 클리닝 공정을 진행함에 있어서 불소(fluorine)과 알루미늄(Al)이 서로 반응하여 불화알루미늄 생성으로 인한 파우더(powder) 생성으로 챔버(10) 내 임피던스 변화와 샤워헤드(20)의 홀(hole)이 막힐 수 있다. 이에 따라 공정 특성 변화 문제 및 그리고 꾸준히 불화알루미늄 불순물이 형성됨으로 인해서 챔버(10) 내에서 공정 변화(process drift) 문제를 야기시킬 수 있다. 이를 해결하기 위해서, 본 발명에서는 클리닝 후 불소 관련 부산물들이 샤워헤드(20)와 같이 민감한 프로세스 키트에 바로 승화되는 등의 손상을 최소화하기 위해서 클리닝디스크(50)를 사용하여 드러난 샤워헤드(20)를 보호할 수 있다.In this case, for example, when the cleaning process is performed at a high temperature of about 480 ° C. or higher, fluorine and aluminum (Al) react with each other to generate powder due to aluminum fluoride to change impedance in the chamber 10. And holes of the shower head 20 may be blocked. As a result, a process characteristic change problem and a steadily forming aluminum fluoride impurity may cause a process drift problem in the chamber 10. In order to solve this problem, in the present invention, in order to minimize damage such as fluorine-related by-products after sublimation directly to a sensitive process kit such as the shower head 20, the shower head 20 exposed using the cleaning disk 50 is used. I can protect it.

플라즈마에 의하여 활성화된 클리닝가스를 이용하여 챔버(10) 내부를 세정할 수 있다. 본원에서 언급하는 상기 플라즈마를 생성하는 방식은 다이렉트 플라즈마(direct plasma) 방식 또는 리모트 플라즈마(remote plasma) 방식을 포함할 수 있다. The interior of the chamber 10 may be cleaned using a cleaning gas activated by plasma. The method of generating the plasma referred to herein may include a direct plasma method or a remote plasma method.

다이렉트 플라즈마 방식은, 클리닝 가스와 불활성 가스를 공급하여 플라즈마를 발생함에 있어서, 예를 들어, 불활성 가스를 샤워헤드와 기판 사이의 처리공간에 공급하여 가스 안정화를 진행한 후에 클리닝가스를 공급하여 다시 한번 안정화시킨 다음 RF를 인가하여 플라즈마를 발생시키는 방식을 포함할 수 있다. 리모트 플라즈마 방식은, 클리닝가스와 불활성 가스를 공급하여 플라즈마를 발생함에 있어서, 예를 들어, 불활성 가스(Ar)를 공급하여 플라즈마를 점화시킨 후 클리닝가스를 소량 공급하고 그 이후 클리닝가스를 점차 증가시키는 방식을 포함할 수 있다. In the direct plasma method, when the plasma is generated by supplying the cleaning gas and the inert gas, for example, the inert gas is supplied to the processing space between the showerhead and the substrate to stabilize the gas, and then the cleaning gas is supplied once again. The method may include stabilizing and then applying RF to generate plasma. In the remote plasma system, for generating a plasma by supplying a cleaning gas and an inert gas, for example, by supplying an inert gas (Ar) to ignite the plasma and supplying a small amount of the cleaning gas, and then gradually increasing the cleaning gas. Manner.

한편, 이외에도, 본원에서 언급하는 플라즈마는, 기판 상에 배치된 샤워헤드(20) 내에서 형성될 수 있다. 이 경우, 플라즈마 상태의 물질은, 예를 들어, 샤워헤드(20)에 형성된 분사공을 통하여, 기판 상의 처리공간으로 제공될 수 있다.Meanwhile, in addition to the above, the plasma referred to herein may be formed in the showerhead 20 disposed on the substrate. In this case, the plasma state material may be provided to the processing space on the substrate through, for example, injection holes formed in the shower head 20.

또한, 챔버(10) 내부의 세정 이후에, 챔버(10) 내부에 시즈닝층(seasoning layer)을 형성할 수 있는 바, 일 실시예로서, 챔버(10) 내부의 세정 이후 및 클리닝디스크(50)를 챔버(10) 외부로 반출하기 이전에, 챔버(10) 내부 및 클리닝디스크(50)에 시즈닝층(seasoning layer)을 형성할 수 있다. 상기 시즈닝층을 형성함으로써 클리닝디스크(50)의 상태를 유지하거나 소모 주기를 책정할 수 있으며, 고온 세정시 불화알루미늄(AlF)의 생성을 막아 고온에서의 챔버(10) 특성 유지를 지속할 수 있다.In addition, after cleaning the inside of the chamber 10, a seasoning layer may be formed inside the chamber 10. In an embodiment, after the inside of the chamber 10 and the cleaning disk 50, a seasoning layer may be formed. Before carrying out of the chamber 10, a seasoning layer may be formed in the chamber 10 and the cleaning disk 50. By forming the seasoning layer, it is possible to maintain the state of the cleaning disk 50 or to set a consumption cycle, and to maintain the characteristics of the chamber 10 at a high temperature by preventing the generation of aluminum fluoride (AlF) during the high temperature cleaning. .

챔버(10) 내부를 세정한 이후에, 후속의 증착될 물질과 동일한 물질, 후속 공정 진행 시에도 떨어지지 않는 접착성이 강한 물질 또는 파티클이 발생된다 하더라도 후속의 증착될 박막에 영향을 크게 미치치 않는 물질로 챔버(10) 내부를 시즈닝 처리함으로써, 챔버(10) 세정 이후 챔버(10)의 분위기를 최적의 조건으로 조성하여 안정적인 반도체 장치의 생산을 도모할 수 있다.After cleaning the interior of the chamber 10, the same material as the material to be deposited later, a material with high adhesion that does not drop during the subsequent process, or a material that does not significantly affect the subsequent film to be deposited even if particles are generated. By seasoning the inside of the furnace chamber 10, it is possible to produce a stable semiconductor device by creating an atmosphere of the chamber 10 under optimum conditions after cleaning the chamber 10.

마지막으로, 챔버(10) 내 세정이 완료된 후 클리닝디스크(50)를 챔버(10) 외부로 반출하고, 계속 기판을 챔버(10) 내부로 반입하여 재현성이 우수하며, 생산수율이 향상된 반도체 소자를 제조할 수 있다.Lastly, after the cleaning in the chamber 10 is completed, the cleaning disk 50 is taken out of the chamber 10, and the substrate is continuously brought into the chamber 10 so that a semiconductor device having excellent reproducibility and improved production yield is obtained. It can manufacture.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해서 실험예를 제공한다. 다만, 하기의 실험예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 아래의 실험예들에 의해서 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, experimental examples are provided to help the understanding of the present invention. However, the following experimental examples are only for helping the understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the following experimental examples.

도 3은 본 발명의 비교예 및 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법에서 세정공정시 챔버의 온도분포를 전산모사로 구현한 도면이고, 도 4는 본 발명의 비교예 및 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법을 이용하여 박막의 두께를 측정한 결과이다.3 is a diagram illustrating a computer simulation of a temperature distribution of a chamber during a cleaning process in a method of manufacturing a semiconductor device according to a comparative example and an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a semiconductor device according to a comparative example and an embodiment of the present invention. It is the result of measuring the thickness of the thin film using the manufacturing method of.

먼저, 도 3을 참조하면, 도 3의 (a)는 본 발명의 비교예이며, 도 3의 (b)는 본 발명의 실시예이다. 모든 케이스들에서 히터의 온도는 약 200℃이며, 히터와 샤워헤드 간 이격거리는 약 55㎜로 설정된 후 챔버 각각의 온도분포를 도해하는 도면이다.First, referring to FIG. 3, FIG. 3A is a comparative example of the present invention, and FIG. 3B is an embodiment of the present invention. In all cases, the temperature of the heater is about 200 ° C, and the distance between the heater and the showerhead is set to about 55 mm, and then the temperature distribution of each chamber is illustrated.

도 3을 다시 참조하면, 클리닝디스크가 없는 경우(도 3의 (a))가 클리닝디스크가 있는 경우(도 3의 (b))보다 전체적으로 챔버 내부의 온도가 더 높음을 확인할 수 있다. 이는, 히터에서 발생한 열이 샤워헤드까지 쉽게 전달되어 나타나는 현상으로써 클리닝디스크가 샤워헤드와 히터 사이에 배치되어 히터에서 발생하는 열을 차단하는 효과를 보여준다. 이에 따르면, 클리닝 후 불소 관련 부산물들이 샤워헤드(20)와 같이 민감한 프로세스 키트에 바로 승화되는 현상을 최소화할 수 있다. Referring back to FIG. 3, it can be seen that the temperature inside the chamber is higher overall when there is no cleaning disc (FIG. 3A) than when there is a cleaning disc (FIG. 3B). This is a phenomenon in which heat generated in the heater is easily transferred to the shower head, and thus a cleaning disk is disposed between the shower head and the heater to block the heat generated from the heater. According to this, it is possible to minimize the phenomenon that the fluorine-related by-products after sublimation immediately into a sensitive process kit such as the showerhead 20.

한편, 도 4를 참조하면, 도 4에 도시된 샘플 1과 샘플 3은 본 발명의 비교예로서 챔버 세정 공정에서 상술한 클리닝디스크를 사용하지 않은 경우에 해당하며, 샘플 2와 샘플 4는 본 발명의 실시예로서 챔버 세정 공정에서 상술한 클리닝디스크를 사용한 경우에 해당한다. 모든 샘플들의 초기 설정된 박막의 두께는 약 1600Å 이며, 1000매의 기판을 반복적으로 수행함으로써 상기 기판 상에 증착되는 박막의 두께 추이를 비교한다.Meanwhile, referring to FIG. 4, Samples 1 and 3 shown in FIG. 4 correspond to a case in which the above-described cleaning disk is not used in the chamber cleaning process as a comparative example of the present invention, and Samples 2 and 4 are the present invention. This example corresponds to the case where the cleaning disk described above is used in the chamber cleaning process. The initial thickness of the thin film of all samples is about 1600 mm, and the thickness trend of the thin film deposited on the substrate is compared by repeatedly performing 1000 sheets of substrate.

도 4를 참조하면, 박막증착 공정 초기 즉, 약 100매의 기판까지는 박막의 두께가 모든 샘플에서 약 1600Å으로 거의 유사하게 증착된다. 그 이후부터 샘플 1과 샘플 3에서는 박막의 두께가 점점 감소하게 되어 1000매의 기판이 공정을 마친 후 박막의 두께는 약 1400Å 가까이 감소함을 확인할 수 있다. 이러한 현상은 고온의 챔버 세정 공정에서 불소(fluorine)과 알루미늄(Al)이 서로 반응하여 불화알루미늄 생성으로 인한 파우더(powder) 생성으로 챔버 내 임피던스 변화와 샤워헤드의 홀이 막혀 공정 조건이 변화하기 때문인 것으로 이해된다. 반면에, 상술한 상술한 클리닝디스크를 사용한 샘플 2와 샘플 4는 상술한 문제점이 해결되어 공정이 계속 진행되더라도 박막의 두께 변화가 거의 없음을 알 수 있다. Referring to FIG. 4, at the beginning of the thin film deposition process, that is, up to about 100 substrates, the thickness of the thin film is almost similarly deposited to about 1600 mm in all samples. Since then, in Sample 1 and Sample 3, the thickness of the thin film is gradually reduced, and it can be seen that the thickness of the thin film is reduced to about 1400 후 after 1000 substrates have been processed. This phenomenon is because fluorine and aluminum react with each other in a high temperature chamber cleaning process to produce powder due to aluminum fluoride, thereby changing the impedance in the chamber and clogging holes in the showerhead to change process conditions. It is understood that. On the other hand, Sample 2 and Sample 4 using the above-described cleaning disk can be seen that there is almost no change in the thickness of the thin film even if the process is continued because the above-described problem is solved.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, these are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

10 : 챔버
20 : 샤워헤드
30 : 히터
40 : 리프트핀
50 : 클리닝디스크
100 : 박막증착장치10: chamber
20: shower head
30: heater
40: lift pin
50: cleaning disc
100: thin film deposition apparatus

Claims (9)

샤워헤드 및 히터를 구비하는 챔버 내부로 기판을 반입한 후에 상기 히터 상에 상기 기판을 배치하고 처리하는 제 1 단계;
상기 기판을 상기 챔버 외부로 반출한 후에 클리닝디스크를 상기 챔버 내부로 반입한 후, 상기 클리닝디스크가 상기 샤워헤드와 상기 히터 사이에 서로 이격되어 개재된 상태를 유지하도록 상기 클리닝디스크의 최종위치를 설정하는 제 2 단계;
상기 클리닝디스크의 최종위치를 계속 유지한 상태에서, 클리닝가스를 이용하여 상기 챔버 내부를 세정하는 제 3 단계; 및
상기 클리닝디스크를 상기 챔버 외부로 반출하는 제 4 단계;
를 포함하며,
상기 제 3 단계는,
리모트 플라즈마 방식에 의하여 활성화된 상기 클리닝가스를 이용하여 상기 챔버 내부를 세정하고, 상기 챔버 내부를 세정하는 동안 상기 히터에서 제공되는 열이 직접 상기 샤워헤드에 전달되지 못하도록 상기 클리닝디스크와 상기 히터는 이격된 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는,
반도체 소자의 제조방법.A first step of placing and processing the substrate on the heater after bringing the substrate into a chamber having a showerhead and a heater;
After the substrate is taken out of the chamber and the cleaning disc is brought into the chamber, the final position of the cleaning disc is set to maintain the cleaning disc spaced apart from each other between the shower head and the heater. A second step of doing;
A third step of cleaning the inside of the chamber using a cleaning gas while maintaining the final position of the cleaning disc; And
A fourth step of carrying out the cleaning disc out of the chamber;
Including;
The third step,
The cleaning disk activated by the remote plasma method is used to clean the inside of the chamber, and the cleaning disc and the heater are separated from each other so that heat provided from the heater is not directly transferred to the shower head while the inside of the chamber is cleaned. Characterized in that to maintain the
Method of manufacturing a semiconductor device. 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 단계는 상기 챔버의 내부 구조물을 이용하여 상기 클리닝디스크를 상기 샤워헤드와 상기 히터 사이에 서로 이격되어 개재된 상태로 유지하는 단계를 포함하는, 반도체 소자의 제조방법.The method of claim 1,
The second step includes maintaining the cleaning disc in a state in which the cleaning disc is spaced apart from each other between the shower head and the heater using the internal structure of the chamber. 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 단계는 상기 히터에서 돌출된 상태를 계속 유지하는 리프트핀 상에 상기 클리닝디스크를 배치함으로써 상기 클리닝디스크의 최종위치를 설정하는 단계를 포함하는, 반도체 소자의 제조방법.The method of claim 1,
The second step includes the step of setting the final position of the cleaning disk by disposing the cleaning disk on a lift pin that continues to protrude from the heater. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제 3 단계 이후 및 상기 제 4 단계 이전에, 상기 챔버 내부에 시즈닝층을 형성하는 단계;를 더 포함하는, 반도체 소자의 제조방법.The method of claim 1,
And forming a seasoning layer in the chamber after the third step and before the fourth step. 제 1 항에 있어서,
상기 클리닝가스는 불소를 함유하는 라디칼(radical)을 제공할 수 있는 클리닝가스를 포함하며, 상기 히터는 알루미늄을 함유하여 이루어진, 반도체 소자의 제조방법.The method of claim 1,
And the cleaning gas comprises a cleaning gas capable of providing radicals containing fluorine, and wherein the heater comprises aluminum. 제 1 항에 있어서,
상기 클리닝가스는 불소를 함유하는 라디칼을 제공할 수 있는 클리닝가스로서 NF3, C3F8, CF4, C2F6, C3F8, SiF4 및 F2 중 어느 하나를 포함하며, 상기 히터는 알루미늄 질화물(AlN)을 함유하여 이루어진, 반도체 소자의 제조방법.The method of claim 1,
The cleaning gas may include any one of NF 3 , C 3 F 8 , CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , SiF 4, and F 2 as a cleaning gas capable of providing radicals containing fluorine. The heater comprises aluminum nitride (AlN), the manufacturing method of a semiconductor device. 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 단계는 480℃ 이상의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 반도체 소자의 제조방법.The method of claim 1,
Wherein the first step is performed at a temperature of 480 ° C. or higher.
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