KR20030038202A - 반도체소자 제조용 화학기상증착장치의 세정방법 - Google Patents

반도체소자 제조용 화학기상증착장치의 세정방법 Download PDF

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    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C23C16/4405—Cleaning of reactor or parts inside the reactor by using reactive gases

Abstract

본 발명은 반도체소자 제조용 화학기상증착장치의 세정방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 반도체소자 제조용 화학기상증착장치의 세정방법은, 공정챔버 내부로 공급된 반응가스를 분해하여 웨이퍼 상에 박막을 증착 형성하는 단계, 상기 공정챔버 내부로 불소계열가스를 공급 분해하여 상기 웨이퍼 상에 박막을 증착 형성하는 과정에 상기 공정챔버 내벽에 증착 형성된 박막을 제거하는 단계, 및 상기 공정챔버 내부로 수소계열가스를 공급 분해하여 상기 공정챔버 내부에 잔류하는 " F "성분을 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
따라서, 공정챔버 내부로 공급된 불소계열가스의 " F "성분을 수소계열가스를 이용하여 완전히 제거함으로써 공정챔버 내부의 " F "성분의 잔존에 따라 웨이퍼 상에 형성되는 박막의 두께 균일도가 떨어지는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

반도체소자 제조용 화학기상증착장치의 세정방법{Cleaning method of CVD apparatus for manufacturing semiconductor device}
본 발명은 반도체소자 제조용 화학기상증착장치의 세정방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 반복적으로 화학기상증착공정이 진행되는 과정에 공정챔버 내벽에 증착된 박막을 제거하기 위하여 공정챔버 내부로 공급된 불소계열가스의 " F "성분을 제거함으로써 후속 화학기상증착공정의 수행에 의해서 웨이퍼 상에 증착 형성된 박막의 두께 균일도를 향상시킬 수 있는 반도체소자 제조용 화학기상증착장치의 세정방법에 관한 것이다.
통상, 반도체소자 제조공정은 웨이퍼 상에 산화막, 금속막 및 나이트라이드막 등의 다양한 재질의 박막(薄膜)을 순차적으로 적층하는 성막(成膜)공정을 필수적으로 포함한다.
상기 성막공정은 일반적으로 열(熱) 및 플라즈마(Plasma) 등을 이용하여 반응가스를 분해함으로써 분해된 반응가스가 웨이퍼 상에 증착되어 산화막, 나이트라이드막, 텅스텐실리사이드막 및 티타늄실리사이드막 등의 박막을 형성하는 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition)장치를 주로 사용하고 있다.
그리고, 상기 화학기상증착장치 내에서 일련의 화학기상증착공정이 수행되면, 상기 화학기상증착공정이 수행된 공정챔버 내벽에는 웨이퍼 상에 증착된 박막과 동일한 박막이 증착 형성됨으로써 정기적으로 공정챔버 내벽을 세정하고 있다.
종래의 반도체 화학기상증착장치의 세정방법은, 도1에 도시된 바와 같이 먼저 S2단계에서 공정챔버 내부에서 반응가스를 분해하여 웨이퍼 상에 박막을 증착하는 화학기상증착공정을 반복적으로 수행한 후, S4단계에서 상기 공정챔버 내부로 불소계열가스를 공급하여 공정챔버 내벽에 증착 형성된 박막을 제거한다.
이때, 상기 불소계열가스로는 C2F6, C3F8, NF3등을 사용할 수 있으며, 상기 불소계열가스는 공정챔버 내부로 공급되어 고주파 또는 마이크로파 등에 의해서 형성된 전기장 또는 자기장에 의해서 분해되어 플라즈마 상태로 전환된다. 그리고, 상기 플라즈마 상태의 " F "성분이 공정챔버 내벽의 박막을 제거하는 데 사용된다.
마지막으로, S6단계에서상기 공정챔버 내부로 N2가스 등의 퍼지가스를 공정챔버 내부로 공급하여 공정챔버 내부에 잔류하는 " F "성분 등의 불순물을 완전히 퍼지한 후, 다시 화학기상증착공정이 진행된다.
그러나, 종래의 반도체 화학기상증착장치의 세정방법은, 상기 공정챔버 내벽에 증착 형성된 박막을 제거하기 위하여 공정챔버 내부로 공급된 불소계열가스의 " F "성분이 후속 N2가스 등의 퍼지가스에 의해서 완전히 퍼지되지 못하고 공정챔버 내부에 잔류하였다.
따라서, N2가스 등의 퍼지가스로 공정챔버로 퍼지한 후, 상기 공정챔버 내부에서 박막 증착 형성공정을 진행하면, 상기 공정챔버 내부에 잔류하는 " F "성분에 의해서 웨이퍼 상에 형성되는 박막의 두께 균일도가 떨어지는 문제점이 있었다.
일예를 들면, N2가스 등의 퍼지가스를 사용하여 공정챔버 내부를 퍼지한 후, 25매의 웨이퍼에 대해서 화학기상증착공정을 수행하여 박막을 형성한 후, 탑부위(T), 왼쪽부위(L), 중앙부위(C), 오른쪽부위(R) 및 바텀부위(B)에 형성된 25매의 웨이퍼에 대해서 박막의 두께를 측정하여 평균값을 구하였다.
도2를 참조하면, 각 웨이퍼별로 4,000Å를 전후로 두께 균일도가 떨어짐을 확인할 수 있었다.
본 발명의 목적은, 반복적으로 화학기상증착공정을 수행한 후, 화학기상증착공정이 수행된 공정챔버 내벽에 증착 형성된 박막을 제거하기 위하여 공정챔버 내부로 공급된 불소계열가스의 " F "성분을 완전히 게거함으로써 " F "성분의 잔존에따라 후속 웨이퍼의 두께 균일도가 떨어지는 것을 방지할 수 있는 반도체 화학기상증착장의 세정방법을 제공하는 데 있다.
도1은 종래의 반도체소자 제조용 화학기상증착장치의 세정방법을 설명하기 위한 블록도이다.
도2는 종래의 반도체소자 제조용 화학기상증착장치의 세정방법의 문제점을 설명하기 위한 그래프이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체소자 제조용 화학기상증착장치의 세정방법을 설명하기 위한 블록도이다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 화학기상증착장치의 세정방법은, 공정챔버 내부로 공급된 반응가스를 분해하여 웨이퍼 상에 박막을 증착 형성하는 단계; 상기 공정챔버 내부로 불소계열가스를 공급 분해하여 상기 웨이퍼 상에 박막을 증착 형성하는 과정에 상기 공정챔버 내벽에 증착 형성된 박막을 제거하는 단계; 상기 공정챔버 내부로 수소계열가스를 공급 분해하여 상기 공정챔버 내부에 잔류하는 " F "성분을 제거하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 불소계열가스로 C2F6, C3F8및 NF3중의 어느 하나를 사용할 수 있고, 상기 수소계열가스로 H2및 SiH4중의 어느 하나를 사용할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체소자 제조용 화학기상증착장치의 세정방법을 설명하기 위한 블록도이다.
본 발명에 따른 반도체소자 제조용 화학기상증착장치의 세정방법은, 도3에 도시된 바와 같이, 먼저 S10단계에서 공정챔버 내부에서 반응가스를 분해하여 웨이퍼 상에 박막을 증착하는 화학기상증착공정을 반복적으로 수행한 후, S12단계에서상기 공정챔버 내부로 불소계열가스를 공급하여 공정챔버 내벽에 증착 형성된 박막을 제거한다.
이때, 상기 불소계열가스로는 C2F6, C3F8, NF3등을 사용할 수 있으며, 상기 불소계열가스는 공정챔버 내부로 공급되어 고주파 또는 마이크로파 등에 의해서 형성된 전기장 또는 자기장에 의해서 분해되어 플라즈마 상태로 전환된다.
그리고, 상기 플라즈마 상태의 " F "성분이 공정챔버 내벽의 박막을 제거하는 데 사용된다.
마지막으로, S14단계에서 상기 공정챔버 내부로 H2, SiH4등의 수소계열가스를 공급하여 상기 수소계열가스를 고주파 또는 마이크로파 등에 의해서 형성된 전기장 또는 자기장에 의해서 분해되어 플라즈마 상태로 전환된다.
이때, 플라즈마 상태의 수소계열가스의 " H " 성분은 선행된 공정챔버 내벽에 증착 형성된 박막을 제거하기 위하여 공정챔버 내부로 공급된 불소계열가스의 " F "성분과 반응하여 HF가스를 생성시킴으로써 공정챔버 내부의 " F "성분은 제거된다.
이후, 상기 " F "성분이 제거된 공정챔버 내부에서 웨이퍼 상에 박막을 증착 형성하는 화학기상증착공정이 진행되며, 상기 화학기상증착공정의 수행에 의해서 웨이퍼 상에 형성된 박막의 두께 균일도는 향상된다.
본 발명에 의하면, 반복적으로 화학기상증착공정을 수행한 후, 화학기상증착공정이 수행된 공정챔버 내벽에 증착 형성된 박막을 제거하기 위하여 공정챔버 내부로 공급된 불소계열가스의 " F "성분을 수소계열가스를 이용하여 완전히 제거함으로써 공정챔버 내부의 " F "성분의 잔존에 따라 웨이퍼 상에 형성되는 박막의 두께 균일도가 떨어지는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이상에서는 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (3)

  1. 공정챔버 내부로 공급된 반응가스를 분해하여 웨이퍼 상에 박막을 증착 형성하는 단계;
    상기 공정챔버 내부로 불소계열가스를 공급 분해하여 상기 웨이퍼 상에 박막을 증착 형성하는 과정에 상기 공정챔버 내벽에 증착 형성된 박막을 제거하는 단계; 및
    상기 공정챔버 내부로 수소계열가스를 공급 분해하여 상기 공정챔버 내부에 잔류하는 " F "성분을 제거하는 단계;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조용 화학기상증착장치의 세정방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 불소계열가스로 C2F6, C3F8및 NF3중의 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조용 화학기상증착장치의 세정방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 수소계열가스로 H2및 SiH4중의 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조용 화학기상증착장치의 세정방법.
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