KR20030021692A - 화학기상증착장치 및 그의 잔류물 제거방법 - Google Patents

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KR20030021692A
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Abstract

화학기상증착장치 및 그의 잔류물 제거방법에 대해 개시되어 있다. 그 장치 및 방법은, 반도체 기판을 장착한 기판지지대를 내재하는 챔버 및 챔버에 잔류하는 금속 잔류물을 기체에 의하여 세정하는 단계를 포함하며, 상기 금속 잔류물에 열을 가하는 램프가열기를 구비한다. 램프가열기를 챔버에 부착하여 챔버 내부를 가열함으로써, 고온 베이킹 공정에 많은 시간이 소요되지 않는 잔류물 제거방법을 제공할 수 있다.

Description

화학기상증착장치 및 그의 잔류물 제거방법{Chemical vapor deposition instrument and method of removing residue}
본 발명의 반도체 제조장치 및 그에 의한 반도체 제조방법에 관한 것으로, 특히 화학기상증착장치 및 그의 잔류물 제거방법에 관한 것이다.
화학기상증착(Chemical vapor deposition; 이하 CVD라고 함)장치에 의해 형성된 금속막, 예를 들면 알루미늄(이하, Al이라 함)막은 높은 단차피복성(step coverage)을 갖고 양산성이 우수하여 반도체 소자를 제조하는 데 필수적으로 이용되고 있다. CVD법이란 화학원료물질(precursor)을 기체 상태로 반응기로 유입시켜 실리콘(Si) 기판 상에서 화학반응을 통하여 막을 형성하는 것이다.
한편, 이러한 CVD법에 의하여 막을 형성할 때에는 주기적으로 챔버(chamber)를 세정한다. 왜냐하면, 챔버에 잔류하는 잔류물은 웨이퍼 가공시 파티클(particle) 소오스(source)가 된다. 특히, 최근 고집적 회로 제작에 적합하도록 설계된 저압 고밀도 플라즈마(plasma)를 이용한 설비들(예컨대 헬리콘, ECR, ICP(TCP) 및 SWP 등)은 공정 압력이 저압(수 mT 정도)이기 때문에 챔버(chamber) 내벽의 오염은 공정 재현성에 심각한 문제를 유발할 수 있다.
챔버의 세정은 플라즈마(plasma)를 이용하는 것이 통상적이다. Al 증착의 경우, 챔버 내에 잔류하는 Al 잔류물을 제거하기 위하여 Al과 반응성이 좋은 염소(Cl) 기체 플라즈마를 이용한다. 한편, 플라즈마를 이용하여도 잔류물을 완전하게 제거하기는 어렵다. 따라서, 나머지 잔류물을 고온으로 가열하여 흡착력을 떨어뜨려 제거하는 고온 베이킹(baking) 공정이 필요하다.
그런데, 히터를 이용하여 수행하는 고온 베이킹 공정은 많은 시간이 소요된다. 따라서, 후속공정으로 진입하기 위한 회복시간이 많이 소요된다는 단점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 고온 베이킹 공정에 많은시간이 소요되지 않은 화학기상증착장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 고온 베이킹 공정에 많은 시간이 소요되지 않은 화학기상증착장치의 잔류물 제거방법을 제공하는 데 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 화학기상증착장치 및 그의 잔류물 제거방법을 설명하기 위해 도시한 개략도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100 ; 기판지지대 102 ; 유도로
104 ; 에지커버 106 ; 반도체 기판
108 ; 챔버 110 ; 샤워헤드
112 ; 가스혼합부 114 ; 가스흡입구
116 ; 분사공 118 ; 램프가열기
120 ; 히터
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 의한 화학기상증착장치는, 반도체 기판을 장착한 기판지지대를 내재하는 챔버 및 상기 챔버에 잔류하는 금속 잔류물에 열을 가하는 램프가열기를 구비한다.
본 발명에 의한 화학기상증착장치에 의하면, 상기 램프가열기는 할로겐 램프가열기인 것이 바람직하며, 상기 잔류물은 상기 챔버의 내벽 및 상기 기판지지대의 표면에 잔류되어 있다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 의한 잔류물 제거방법은, 먼저 기체를 이용하여 챔버 내벽 및 기판지지대의 표면에 잔류하는 금속잔류물을 세정한다. 이어서, 상기 세정단계 이후에 램프가열기를 이용하여 제거되지 않은 금속잔류물을 베이킹한다.
본 발명에 의한 잔류물 제거방법에 의하면, 상기 램프가열기는 상기 챔버의 내벽 및 기판지지대의 표면을 100℃~500℃로 가열하는 것이 바람직하고, 상기 기체는 염소 기체 플라즈마 및 수소 기체 플라즈마인 것이 바람직하다. 또한, 상기 금속잔류물은 Al 잔류물일 수 있다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 의한 잔류물 제거하는 다른 방법은, 먼저 기체를 이용하여 챔버 내벽 및 기판지지대의 표면에 잔류하는 금속잔류물을 세정한다. 이어서, 상기 세정과 동시에 램프가열기를 이용하여 제거되지 않은 금속잔류물을 베이킹한다.
본 발명에 의한 다른 잔류물 제거방법에 의하면, 상기 램프가열기는 상기 챔버의 내벽 및 기판지지대의 표면을 100℃~500℃로 가열하는 것이 바람직하고, 상기 기체는 염소 기체 플라즈마 및 수소 기체 플라즈마인 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정하는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 화학기상증착장치 및 그의 잔류물 제거방법을 설명하기 위해 도시한 개략도이다.
도 1을 참조하면, 화학기상증착장치는, 반도체 기판(106)을 올려놓을 수 있는 기판지지대(100)와, 기판지지대(100)의 상부에 배치되어 반도체 기판(106) 상에 반응가스를 분사하는 샤워헤드(110)가 구비되어 있다. 상기 샤워헤드(110)는 반도체 기판(106)과 평행하게 배치되어 기판(106)에 반응가스를 분사할 수 있도록 다수의 분사공(116)이 형성되어 있다. 또한, 샤워헤드(110)의 상부에는 가스흡입구(114)로부터 공급되는 반응가스들을 혼합하여 샤워헤드(110)로 공급하는 가스혼합부(112)가 더 부착되어 있다.
한편, 챔버(108)와 연결되어 챔버(108) 내의 압력을 저압으로 유지시킬 수있는 진공장치(미도시)가 더 포함되어 있다. 그리고, 기판지지대(110)의 상부 외측에는 반도체 기판(106)의 가장자리 부분과 중첩되도록 외측을 따라서 플랜지형으로 형성되어 있어 착탈 가능한 기판 에지커버(104)가 형성되어 있다. 이러한 기판 에지 커버(104)는 증착 시에는 반도체 기판(106)의 가장자리 외측(edge)부분에는 증착되지 않도록 불활성 가스를 불어넣어 주는 유도로(102)를 형성한다. 또한, 기판지지대(110)의 몸체 내부에는 반도체 기판(106)을 소정온도로 가열할 수 있는 히터(120)가 장착되어 있다. 이러한 히터(120)는 방사용 램프(radiation ramp)를 이용하거나 코일 저항식을 이용하여 기판지지대(100) 상에 위치한 반도체 기판(106)을 100 ℃ 내지 800 ℃ 까지 가열한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 챔버(108)에 잔류하는 잔류물을 제거하기 위하여 램프가열기(118)를 구비한다. 여기서, 상기 램프가열기(118)는 할로겐(halogen) 램프가열기인 것이 바람직하다. 램프가열기(118)는 주로 상기 챔버(108)의 내벽 및 상기 기판지지대(110)의 표면에 잔류되어 있는 잔류물을 제거한다.
이어서, 잔류물을 제거하는 방법을 자세히 살펴보기로 한다. 먼저, 플라즈마를 이용하여 챔버(108)에 금속잔류물을 세정한다. 여기서, 플라즈마는 염소 기체(Cl2) 플라즈마 및 수소 기체(H2) 플라즈마인 것이 바람직하다. 염소 기체 플라즈마를 이용하면 염소와 Al 등과 같은 금속이 반응하여 제거하기 쉬운 염소화합물, 예컨대 AlCl3등을 형성한다. 수소 기체 플라즈마는 염소 기체 플라즈마를 이용하여제거되지 않는 Al 등을 제거하기 위한 것이다. 여기서, Al 등은 염소 플라즈마의 경우와 같이 제거되기 쉬운 수소화합물을 형성된다.
다음에, 램프가열기(118)를 이용하여 제거되지 않은 금속잔류물을 베이킹한다. 금속잔류물을 베이킹하면 금속잔류물의 흡착력이 급감하여 진공(vaccum)에 의해 금속잔류물을 쉽게 제거할 수 있다. 램프가열기(118)는 상기 챔버(108)의 내벽 및 기판지지대(100)의 표면을 100℃~500℃로 가열할 수 있다. 한편, 상기 베이킹 단계는 세정공정과 동시에 수행할 수도 있다.
램프가열기(118)는 챔버(108)의 내부의 표면만을 빠른 시간에 가열할 수 있다. 또한, 램프가열기(118)의 작동을 중단하는 경우, 냉각속도도 빠르다. 따라서, 후속공정을 위한 회복시간을 크게 줄일 수 있다.
이상 본 발명을 상세히 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고 당업자에 의해 많은 변형 및 개량이 가능하다. 본 발명의 실시예에서 챔버를 세정하는 방법으로 플라즈마를 이용하는 것으로 설명하였으나, 플라즈마 상태가 아닌 기체를 이용하여 세정할 수도 있다.
상술한 본 발명에 의한 화학기상증착장치 및 그에 의한 잔류물 제거방법은, 램프가열기를 챔버에 부착하여 챔버 내부를 가열함으로써, 고온 베이킹 공정에 많은 시간이 소요되지 않는 잔류물 제거방법을 제공할 수 있다.

Claims (11)

  1. 반도체 기판을 장착한 기판지지대를 내재하는 챔버; 및
    상기 챔버에 잔류하는 금속 잔류물에 열을 가하는 램프가열기를 구비하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 램프가열기는 할로겐 램프가열기인 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 잔류물은 상기 챔버의 내벽 및 상기 기판지지대의 표면에 잔류되어 있는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 램프가열기는 상기 챔버의 내벽 및 상기 기판지지대의 표면을 100℃~500℃로 가열하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치.
  5. 기체를 이용하여 챔버 내벽 및 기판지지대의 표면에 잔류하는 금속잔류물을 세정하는 단계; 및
    상기 세정단계 이후에 램프가열기를 이용하여 제거되지 않은 금속잔류물을 베이킹하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 잔류물 제거방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 램프가열기는 상기 챔버의 내벽 및 기판지지대의 표면을 100℃~500℃로 가열하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 잔류물 제거방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 기체는 염소 기체 플라즈마 및 수소 기체 플라즈마인 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 잔류물 제거방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 금속잔류물은 Al 잔류물인 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 잔류물 제거방법.
  9. 기체를 이용하여 챔버 내벽 및 기판지지대의 표면에 잔류하는 금속잔류물을 세정하는 단계; 및
    상기 세정과 동시에 램프가열기를 이용하여 제거되지 않은 금속잔류물을 베이킹하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 잔류물 제거방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 램프가열기는 상기 챔버의 내벽 및 기판지지대의 표면을 100℃~500℃로 가열하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 잔류물 제거방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 기체는 염소 기체 플라즈마 및 수소 기체 플라즈마인 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 잔류물 제거방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111948911A (zh) * 2019-05-17 2020-11-17 三星电子株式会社 从源容器去除残留物的设备
CN113463050A (zh) * 2021-06-29 2021-10-01 北京北方华创微电子装备有限公司 工艺腔室及半导体工艺设备

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