KR20040035280A - Method for in-situ cleaning of deposition chamber - Google Patents

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KR20040035280A
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최정환
한영기
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Abstract

PURPOSE: An in-situ cleaning method of a depositing chamber is provided to be capable of carrying out an in-situ cleaning process without the time delay for falling and plasma power. CONSTITUTION: ClF3 gas is flowed into a ruthenium depositing chamber. At this time, the ruthenium depositing chamber is heated to a predetermined temperature. A cleaning process is completed by removing ruthenium remaining in the depositing chamber using the flowed ClF3. Preferably, the depositing chamber includes an Al heater, so that the ruthenium removing process is carried out at the temperature of 200-400 °C. Preferably, the depositing chamber is capable of including an AlN heater, so that the ruthenium removing process is carried out at the temperature of 200-600 °C.

Description

증착 챔버의 인시튜 세정방법 {Method for in-situ cleaning of deposition chamber}In-situ cleaning of deposition chamber

본 발명은 반도체 소자 제조장비의 인시튜 세정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 반도체 소자 제조장비 중에서 막을 증착하는 챔버를 인시튜 세정하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an in-situ cleaning method for semiconductor device manufacturing equipment, and more particularly, to a method for in-situ cleaning a chamber for depositing a film in semiconductor device manufacturing equipment.

반도체 소자의 제조공정 중에서 루테늄(Ru)막을 증착하는 공정은 주로 PVD (Physical Vapor Deposition)법 또는 CVD(Chemical Vapor Deposition)법에 의해 이루어지는데, 최근에는 MOCVD(Metal Organic CVD)법에 의해 많은 공정이 이루어진다. 도 1에 루테늄막을 증착하기 위한 MOCVD 챔버의 개략적 구성을 나타내었다. 도 1을 참조하면, 반도체 기판을 외부 공간과 격리하여 반응공간을 제공하는 챔버는 주로 챔버 몸체(100)와 석영 벨자(110)로 이루어진다. 루테늄막을 형성하기 위한 반응가스에 플라즈마 파워를 전달하기 위한 RF 전극(140)은 석영 벨자(110)를 감싸는 형상으로 설치되어 있다. 또한, 반응공간 내부를 가열하기 위해 벨자 히터(150)는 RF 전극(140)의 외부에 설치되어 있다. 한편, 반응가스는 가스 인젝터(120)를 통해 챔버의 내부로 공급되며, 루테늄막이 증착되는 반도체 기판은 서셉터(130) 상에 놓여진다. 도 1에 도시된 바와 같은 챔버 내에서 루테늄막의 증착이 이루어지면, 금속막 형성공정의 특성 상 두꺼운 필름이 반도체 기판 외에도 챔버의 내면 및 챔버 내의 구성품에 증착된다. 루테늄막 증착공정이 여러 번 이루어질수록 챔버의 내면 및 챔버 내의 구성품에 증착된 필름은 더 두꺼워지는데, 이 필름은 스트레스에 의한 박리(peeling)를 일으켜 결국 오염원으로 작용하게 된다. 따라서, 루테늄막 증착공정 후에 주기적으로 인시튜(in-situ) 세정을 행하는 것이 무엇보다 중요하다. 한편, PVD법이나 CVD법에 의해 증착된 루테늄막을 식각하거나 패터닝하는 경우에, 현재 Cl2플라즈마를 이용한 방법이 적용된다. 따라서, 루테늄막 증착공정 후에 챔버를 주기적으로 인시튜 세정할 때에도 Cl2플라즈마를 적용할 수 있는데, 이과정을 화학식 1에 나타내었다.The process of depositing a ruthenium (Ru) film in the manufacturing process of a semiconductor device is mainly performed by PVD (Physical Vapor Deposition) or CVD (Chemical Vapor Deposition) method, and recently, many processes are performed by MOCVD (Metal Organic CVD) method. Is done. 1 shows a schematic configuration of a MOCVD chamber for depositing a ruthenium film. Referring to FIG. 1, a chamber providing a reaction space by isolating a semiconductor substrate from an external space mainly includes a chamber body 100 and a quartz bell jar 110. The RF electrode 140 for transmitting plasma power to the reaction gas for forming the ruthenium film is installed in a shape surrounding the quartz bell jar 110. In addition, the Belza heater 150 is installed outside the RF electrode 140 to heat the reaction space. Meanwhile, the reaction gas is supplied into the chamber through the gas injector 120, and the semiconductor substrate on which the ruthenium film is deposited is placed on the susceptor 130. When the ruthenium film is deposited in the chamber as shown in FIG. 1, a thick film is deposited on the inner surface of the chamber and the components within the chamber in addition to the semiconductor substrate due to the characteristics of the metal film forming process. The more the ruthenium film deposition process is performed, the thicker the film deposited on the inner surface of the chamber and the components within the chamber, which causes stress peeling, which eventually acts as a source of contamination. Therefore, it is important to perform in-situ cleaning periodically after the ruthenium film deposition process. On the other hand, in the case of etching or patterning the ruthenium film deposited by the PVD method or the CVD method, a method using Cl 2 plasma is currently applied. Therefore, Cl 2 plasma can be applied to periodically clean the chamber after the ruthenium film deposition process, which is shown in Chemical Formula 1.

2Ru (s) + 3Cl2→ 2RuCl3(s), 단, 330℃ 이상2Ru (s) + 3Cl 2 → 2RuCl 3 (s), except 330 ℃ or higher

그러나, Cl2플라즈마 자체만으로는 330℃ 이하의 저온에서 식각 효율이 낮기 때문에 O2가스를 첨가하여 아래의 화학식 2와 같이 기상반응 활성화를 행함으로써 식각 효율을 높인다.However, since the etching efficiency is low at a low temperature of 330 ° C. or lower by the Cl 2 plasma itself, the etching efficiency is enhanced by adding O 2 gas to activate the gas phase reaction as shown in Formula 2 below.

Ru (s) + O2→ RuO3(g) 또는 RuO4(g)Ru (s) + O 2 → RuO 3 (g) or RuO 4 (g)

도 2a 내지 도 2c는 도 1에 도시된 장비에서 Cl2가스와 O2가스의 플라즈마에 의해 루테늄막/실리콘 열산화막이 형성된 기판을 세정한 결과를 나타낸 도면들이다. 도 2a는 세정 후의 기판의 상태를 나타낸 사진이며, 도 2b는 도 2a의 기판의 중앙부의 표면 형상을 나타낸 사진이며, 도 2c는 도 2a의 기판의 주변부의 표면 형상을 나타낸 사진이다. 도 2b 및 도 2c를 참조하면, 기판의 중앙부는 루테늄막이 증착된 직후의 표면 형상과 거의 유사한 형상을 가지며 큰 변화를 보이지 않으나, 기판의 주변부는 실리콘 열산화막이 거의 드러날 정도로 식각이 이루어졌음을 알 수 있다. 또한, 기판 표면에 세정 후 부산물이 잔류하는 것도 확인할 수 있다. 상기 세정의 결과는, Cl2/O2의 단위 시간당 공급량의 비가 50∼70%인 범위에서, Cl2가스의 단위 시간당 공급량이 300sccm 이상일 때, 압력이 낮고 플라즈마 파워가 클수록, 또한 기판의 온도가 낮을수록 식각률(etch rate)이 증가하는 경향을 보였으며, 최적화된 세정공정의 조건은 Cl2와 O2의 단위 시간당 공급량이 모두 300sccm이고, 압력은 0.3 Torr, 온도는 100℃이었다.2A to 2C are views illustrating a result of cleaning a substrate on which a ruthenium film / silicon thermal oxide film is formed by a plasma of Cl 2 gas and O 2 gas in the apparatus shown in FIG. 1. FIG. 2A is a photograph showing the state of the substrate after cleaning, FIG. 2B is a photograph showing the surface shape of the center portion of the substrate of FIG. 2A, and FIG. 2C is a photograph showing the surface shape of the peripheral portion of the substrate of FIG. 2A. 2B and 2C, the center portion of the substrate has a shape almost similar to that of the surface immediately after the ruthenium film is deposited and shows no significant change, but the periphery of the substrate is etched so that the silicon thermal oxide film is almost exposed. Can be. It can also be seen that by-products remain on the substrate surface after cleaning. As a result of the cleaning, the ratio of the supply amount of Cl 2 / O 2 per unit time is 50 to 70%, when the supply amount of Cl 2 gas per unit time of 300 sccm or more, the lower the pressure and the larger the plasma power, the more the temperature of the substrate The lower the etch rate, the higher the etch rate. The optimized cleaning process conditions were 300 sccm per unit time of Cl 2 and O 2 , 0.3 Torr pressure and 100 ℃.

그러나, 상기한 종래의 루테늄 증착 챔버 인시튜 세정방법에 의하면, 플라즈마 파워의 인가에 의해 활성화된 Cl2와 O2가 루테늄막을 식각하여 세정이 이루어지기 때문에 세정공정의 균일도가 플라즈마 균일도에 크게 좌우되며, 공정 후에 챔버 내의 구성품에 대한 물리적인 손상이 발생하기 쉽다. 또한, 플라즈마 파워의 인가에 따른 고전압의 사용이 필요하고, 오염입자의 발생이 더 우려될 뿐 아니라 플라즈마의 직진성에 의해 히터의 이면 및 기판 핀홀 부위의 세정이 어렵다는 문제가 있다. 그리고, 루테늄막이 플라즈마 증착장비가 아닌 다른 장비에서 증착될 경우, 그 장비의 인시튜 세정에는 종래의 방법을 적용조차 할 수 없다는 문제도 있다.However, according to the conventional ruthenium deposition chamber in-situ cleaning method, since the cleaning is performed by etching the ruthenium film with Cl 2 and O 2 activated by the application of plasma power, the uniformity of the cleaning process is largely dependent on the plasma uniformity. After the process, physical damage to components in the chamber is likely to occur. In addition, the use of a high voltage according to the application of the plasma power is required, there is a problem that the generation of contaminating particles is more concerned, and the back of the heater and the substrate pinhole portion is difficult to clean due to the straightness of the plasma. In addition, when the ruthenium film is deposited in a device other than the plasma deposition equipment, there is a problem that conventional methods cannot be applied to the in-situ cleaning of the equipment.

더욱이, 증착온도에서 종래의 인시튜 세정방법을 적용하면 재증착 현상이 발생하기 때문에, 현재에는 증착온도에서 이와 같은 인시튜 세정방법을 적용하지 않고 공정완료 후 온도가 하강하는 것을 기다려서 인시튜 세정방법을 적용하고 있다. 따라서, 불가피하게 공정시간이 지연되기 때문에, 이를 실질적으로 인시튜 세정이라고 말하기 어려울 정도이다. 또한, 몰딩 히터를 채용한 장비에서는 온도의 상승/하강에 많은 시간이 소요되기 때문에 이와 같은 문제점은 몰딩 히터를 채용한 장비에서 더 큰 문제점으로 대두된다.In addition, since the application of the conventional in-situ cleaning method at the deposition temperature causes redeposition, the present method does not apply such in-situ cleaning method at the deposition temperature. Is applying. Therefore, since the process time is inevitably delayed, it is difficult to say that this is substantially in situ cleaning. In addition, since the equipment employing the molding heater takes a long time to increase / decrease the temperature, such a problem is a greater problem in the equipment employing the molding heater.

또한, Cl2가스와 O2가스의 플라즈마를 사용하는 종래기술의 인시튜 세정방법을 사용할 경우, 알루미늄(Al)이 Cl2플라즈마에 의해 쉽게 식각되므로 저가의 Al 재질의 부품을 챔버 내의 구성품으로 사용할 수 없었다. 이를 해결하기 위한 방편으로 이들 구성품의 표면을 양극산화 피막처리(anodizing)와 같은 방법으로 보호하거나 그래파이트와 같은 물질로 덮개를 제작하여 보호해 주어야 한다. 그러나, 이와 같은 방편을 사용하면 장비의 제조단가가 증가될 뿐 아니라 구성품과 루테늄막 사이의 접착성(adhesion)이 감소되어 챔버 세정주기를 짧게 만드는 원인이 된다.In addition, when using the conventional in-situ cleaning method using plasma of Cl 2 gas and O 2 gas, since aluminum (Al) is easily etched by Cl 2 plasma, it is possible to use inexpensive Al material as a component in the chamber. Could not. As a solution to this problem, the surface of these components should be protected by anodizing, or by covering with a material such as graphite. However, the use of such a method not only increases the manufacturing cost of the equipment but also reduces the adhesion between the component and the ruthenium film, which causes a short chamber cleaning cycle.

따라서, 본 발명의 기술적 과제는, 증착온도에서의 하강을 위한 시간지연이나 플라즈마 파워의 인가 없이 증착 챔버를 인시튜 세정하는 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, the technical problem of the present invention is to provide a method for in-situ cleaning the deposition chamber without the application of plasma power or a time delay for falling at the deposition temperature.

본 발명의 다른 기술적 과제는, 루테늄 증착 챔버가 몰딩 히터를 채용하는 경우까지도 공정 지연을 없애는 한편 장비 부품에 대한 손상도 최소화시킬 수 있는, 증착 챔버의 인시튜 세정방법을 제공하는 것이다.Another technical problem of the present invention is to provide an in-situ cleaning method of a deposition chamber that can eliminate process delays and minimize damage to equipment components even when the ruthenium deposition chamber employs a molding heater.

본 발명의 또 다른 기술적 과제는, 우수한 세정 공정 균일도를 나타내면서도 높은 식각률을 나타내어 빠른 공정의 진행이 가능한, 증착 챔버의 인시튜 세정방법을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide an in-situ cleaning method of a deposition chamber, which exhibits excellent etching process uniformity and high etching rate, thereby enabling rapid process progression.

본 발명의 또 다른 기술적 과제는, 오염입자의 발생확률을 저감시키고 플라즈마를 이용할 경우 세정이 어렵던 챔버 내의 구성품에 대한 세정을 가능하게 하는, 증착 챔버의 인시튜 세정방법을 제공하는 것이다.Another technical problem of the present invention is to provide an in-situ cleaning method of a deposition chamber, which reduces the probability of generation of contaminated particles and enables cleaning of components in the chamber, which is difficult to clean when using plasma.

본 발명의 또 다른 기술적 과제는, 저가의 Al 또는 고온용 AlN 재질의 부품을 챔버 내의 구성품으로 사용할 수 있게 하는, 증착 챔버의 인시튜 세정방법을 제공하는 것이다.Another technical problem of the present invention is to provide an in-situ cleaning method of a deposition chamber, which enables the use of low-cost Al or high-temperature AlN material as a component in the chamber.

도 1은 루테늄막을 증착하기 위한 MOCVD 챔버의 개략적 구성을 나타내는 단면도;1 is a sectional view showing a schematic configuration of a MOCVD chamber for depositing a ruthenium film;

도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 장비에서 Cl2가스와 O2가스의 플라즈마에 의해 루테늄막/실리콘 산화막을 세정한 결과를 나타낸 도면들; 및2A and 2B show the results of cleaning a ruthenium film / silicon oxide film by plasma of Cl 2 gas and O 2 gas in the equipment shown in FIG. 1; And

도 3a 내지 도 3f는 도 1에 도시된 장비에서 본 발명의 실시예의 방법을 적용하여 루테늄막/실리콘 산화막을 세정하는 과정을 나타낸 도면들이다.3A to 3F are views illustrating a process of cleaning a ruthenium film / silicon oxide film by applying the method of the embodiment of the present invention to the equipment shown in FIG. 1.

상기한 기술적 과제들을 해결하기 위한 본 발명의 증착 챔버의 인시튜 세정방법은: 소정의 온도로 가열된 류테늄 증착챔버의 내부에 ClF3가스를 공급하는 단계와, 상기 증착챔버를 일정 압력으로 유지하면서 공급된 ClF3가 상기 증착챔버의 내부에 잔류하는 루테늄을 제거하여 세정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.In-situ cleaning method of the deposition chamber of the present invention for solving the above technical problems: supplying ClF 3 gas in the ruthenium deposition chamber heated to a predetermined temperature, maintaining the deposition chamber at a constant pressure ClF 3 supplied while being removed, characterized in that it comprises the step of cleaning by removing the ruthenium remaining in the interior of the deposition chamber.

본 발명에 있어서, 상기 증착 챔버가 Al 히터를 채용할 경우, 상기 루테늄 제거단계에서의 챔버 내부의 가열온도는 200∼400℃의 범위 내인 것이 바람직하다.In the present invention, when the deposition chamber employs an Al heater, the heating temperature inside the chamber in the ruthenium removal step is preferably in the range of 200 ~ 400 ℃.

본 발명에 있어서, 상기 증착 챔버가 AlN 히터를 채용할 경우, 상기 루테늄 제거단계에서의 챔버 내부의 가열온도는 200∼600℃의 범위 내인 것이 바람직하다.In the present invention, when the deposition chamber employs an AlN heater, the heating temperature inside the chamber in the ruthenium removal step is preferably in the range of 200 ~ 600 ℃.

또한, 상기 ClF3가스의 공급 시, 챔버 내의 부품의 손상을 최소화하기 위해 비활성 가스를 함께 공급하되, 상기 비활성 가스의 시간 당 공급량에 대한 ClF3가스의 시간 당 공급량의 비가 0.4∼2인 것이 바람직하다.In addition, when supplying the ClF 3 gas, inert gas is supplied together to minimize damage of components in the chamber, and the ratio of the hourly supply of ClF 3 gas to the hourly supply of the inert gas is preferably 0.4 to 2. Do.

그리고, 상기 챔버 내의 압력은 1∼30 Torr로 유지되는 것이 바람직하다.In addition, the pressure in the chamber is preferably maintained at 1 to 30 Torr.

또한, 본 발명의 방법은 상기 증착 챔버가 몰딩 히터를 포함한 경우에도 적용할 수 있으며, 상기 몰딩 히터와 챔버의 적어도 일부분이 Al 또는 AlN의 재질로 이루어진 경우에도 적용할 수 있다.In addition, the method of the present invention may be applied to the case where the deposition chamber includes a molding heater, and may also be applied when at least a portion of the molding heater and the chamber is made of Al or AlN.

또한, 본 발명의 방법은, 류테늄 증착챔버 내에서 웨이퍼에 소정두께의 류테늄을 증착하는 단계; 상기 증착된 웨이퍼를 상기챔버 밖으로 분리하는 단계; 및 상기챔버를 일정온도와 압력으로 유지하면서 상기챔버 내부에 ClF3 가스를 공급하여 챔버의 내부에 잔류하는 루테늄을 제거하여 세정하는 단계를 구비하도록 할 수 있다.The method also includes depositing a predetermined thickness of ruthenium on a wafer in a ruthenium deposition chamber; Separating the deposited wafer out of the chamber; And supplying ClF3 gas into the chamber while maintaining the chamber at a predetermined temperature and pressure to remove and clean ruthenium remaining in the chamber.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention.

루테늄막의 증착공정을 완료한 증착 챔버 내의 온도를 증착공정의 온도와 유사한 260℃로 유지하고, 챔버 내부 압력을 2.5 Torr로 유지한 상태에서, ClF3가스와 Ar 가스를 각각 300sccm 및 200sccm으로 공급하여 인시튜 세정을 실시하였다. 가스의 공급 및 식각단계 도중에 상기 챔버에 가스를 공급하는 가스 공급라인 및 진공라인은 100∼200℃ 범위 내의 온도로 가열하여 오염입자의 발생을 방지하였다.ClF 3 gas and Ar gas were supplied at 300 sccm and 200 sccm, respectively, while maintaining the temperature in the deposition chamber where the ruthenium film deposition process was completed at 260 ° C. similar to the deposition process temperature and maintaining the pressure inside the chamber at 2.5 Torr. In situ washing was performed. During the gas supply and etching step, the gas supply line and the vacuum line supplying the gas to the chamber were heated to a temperature in the range of 100 to 200 ° C. to prevent the generation of contaminating particles.

본 발명의 방법에 대한 우수성을 평가하기 위해, 루테늄막(500Å)/실리콘 열산화막(1000Å)이 형성된 기판을 위의 실시예의 방법에 의해 세정하였으며, ClF3가스에 노출시킨 시간의 경과에 따라 기판의 표면 형상을 촬영하여 도 3a 내지 도 3f에 나타내었다. 도 3a에는 증착 직후의 루테늄막의 표면형상을 나타내었고, 도 3b 및 3c에는 본 발명의 실시예의 방법을 적용하는 과정에서 ClF3가스에 기판을 각각15초 및 30초 노출시킨 경우의 루테늄막의 표면형상을 나타내었다. 도 3b 및 3c를 참조하면, 노출시간이 증가할수록, 상대적으로 에너지가 높아서 불안정한 루테늄막의 입자(grain)의 피크 부위와 입계(boundary) 영역에서부터 식각 반응이 진행됨에 따라 거친 루테늄막의 표면이 평활해짐을 알 수 있다. 공정이 진행될수록, 도 3d에 도시된 바와 같이, 루테늄막이 클러스터(cluster) 형상을 나타내면서 막의 특성을 상실하는 것을 관찰할 수 있다. ClF3가스에 대한 기판의 노출이 가속되면, 도 3e에 도시한 바와 같이, 클러스터의 크기가 감소하여 섬(island) 형태의 입자를 보인다. 이러한 현상은 루테늄막의 섬 타입(island-type) 증착기구를 역방향으로 관찰한 것과 유사한 것이다.In order to evaluate the superiority of the method of the present invention, the substrate on which the ruthenium film (500 ms) / silicon thermal oxide film (1000 ms) was formed was cleaned by the method of the above embodiment, and the substrate was subjected to passage of time exposed to ClF 3 gas. The surface shape of the film was photographed and shown in FIGS. 3A to 3F. 3A shows the surface shape of the ruthenium film immediately after deposition, and FIGS. 3B and 3C show the surface shape of the ruthenium film when the substrate is exposed to ClF 3 gas for 15 seconds and 30 seconds, respectively, during the application of the method of the present invention. Indicated. 3B and 3C, as the exposure time increases, the surface of the rough ruthenium film becomes smooth as the etching reaction proceeds from the peak region and the boundary region of the grain of the unstable ruthenium film due to the relatively high energy. Able to know. As the process proceeds, it can be observed that as shown in FIG. 3D, the ruthenium film loses its properties while exhibiting a cluster shape. As the exposure of the substrate to the ClF 3 gas accelerates, the size of the cluster decreases to show island shaped particles, as shown in FIG. 3E. This phenomenon is similar to the observation of the ruthenium film island-type deposition mechanism in the reverse direction.

나아가, ClF3가스에 기판을 60초 노출한 결과를 보면, 도 3f와 같이, 500Å 두께의 루테늄막은 반응 부산물을 남기지 않고 완전히 제거되었으며, 1000Å 두께의 실리콘 열산화막도 약 130Å 정도 식각되어 과도 식각(over-etch)이 발생하였음을 알 수 있다. 이러한 결과가 기판의 전체면에 대해 균일하게 나타나는 것도 확인할 수 있었다.Furthermore, as a result of exposing the substrate to ClF 3 gas for 60 seconds, as shown in FIG. 3F, the 500-nm-thick ruthenium film was completely removed without leaving reaction by-products, and the 1000-nm-thick silicon thermal oxide film was also etched about 130 Å and overetched. It can be seen that over-etch) has occurred. It was also confirmed that these results appeared uniformly over the entire surface of the substrate.

본 발명의 방법에 대해 많은 최적화 실험을 행한 결과, Ar 가스의 시간 당 공급량에 대한 ClF3가스의 시간 당 공급량의 비가 0.5 이상인 범위에서, ClF3가스의 시간 당 공급량이 300sccm 이상일 때, 그리고 압력이 높을수록 식각률이 높아지는 경향을 보였으며, 최적화된 세정조건에서 ClF3와 Ar의 단위 시간당 공급량이 각각 300sccm 및 200sccm이고, 압력은 2.5 Torr이었다.As a result of many optimization experiments with the method of the present invention, when the ratio of the hourly supply of ClF 3 gas to the hourly supply of Ar gas is 0.5 or more, when the hourly supply of ClF 3 gas is 300 sccm or more, and the pressure is The higher the etching rate, the higher the etch rate. The optimum cleaning conditions were 300 sccm and 200 sccm per unit time of ClF 3 and Ar, respectively, and the pressure was 2.5 Torr.

상기한 본 발명의 방법에 따르면, 플라즈마 파워의 인가 없이 ClF3가스를 인시튜 세정가스로 이용함에 따라 Cl2/O2플라즈마를 이용한 기존의 방법에 비해 높은 식각률(50㎚/min)로 증착 공정온도에서 챔버 내의 모든 구성품의 세정을 할 수 있으므로 장비에 대한 손상과 공정시간의 지연을 최소화할 수 있다. 따라서, 금속막 형성공정의 쓰루풋(through put)을 향상시킬 수 있다.According to the method of the present invention, the deposition process at a high etching rate (50nm / min) compared to the conventional method using a Cl 2 / O 2 plasma by using ClF 3 gas as an in-situ cleaning gas without applying plasma power All components in the chamber can be cleaned at temperature, minimizing equipment damage and delays in processing time. Therefore, the throughput of the metal film forming process can be improved.

또한, 루테늄막이 플라즈마 증착장비가 아닌 다른 장비에서 증착될 경우, 그 장비의 인시튜 세정에도 본 발명의 방법을 적용할 수 있고, 루테늄막이 플라즈마 증착장비에 증착되더라도 플라즈마 파워를 사용하지 않으므로 RF 전력인가에 따른 노이즈 문제, 그라운드 문제 등을 근본적으로 제거할 수 있다.In addition, when the ruthenium film is deposited in a device other than the plasma deposition equipment, the method of the present invention can be applied to in situ cleaning of the equipment, and even if the ruthenium film is deposited on the plasma deposition equipment, RF power is applied because the plasma power is not used. Noise problems, ground problems, etc. can be fundamentally eliminated.

또한, 히터 부위에 증착된 루테늄막을 용이하게 제거할 수 있기 때문에 전반적으로 장비의 유지보수를 위한 습식 세정 주기를 늘려서 반도체 소자의 제조단가를 낮출 수 있다.In addition, since the ruthenium film deposited on the heater can be easily removed, the overall manufacturing cost of the semiconductor device can be lowered by increasing the wet cleaning cycle for the maintenance of the equipment.

Claims (7)

소정의 온도로 가열된 류테늄 증착챔버의 내부에 ClF3가스를 공급하는 단계와, 공급된 ClF3가 상기 증착챔버의 내부에 잔류하는 루테늄을 제거하여 세정하는 단계를 구비하는 증착 챔버의 인시튜 세정방법.Supplying ClF 3 gas into the ruthenium deposition chamber heated to a predetermined temperature; and removing the cleaned ruthenium remaining in the deposition chamber by the supplied ClF 3 in situ of the deposition chamber. Cleaning method. 제1항에 있어서, 상기 증착 챔버가 Al 히터를 채용하며, 상기 루테늄 제거단계에서의 챔버 내부의 가열온도가 200∼400℃인 것을 특징으로 하는 증착 챔버의 인시튜 세정방법.The in-situ cleaning method of a deposition chamber according to claim 1, wherein the deposition chamber employs an Al heater, and the heating temperature inside the chamber in the ruthenium removing step is 200 to 400 ° C. 제1항에 있어서, 상기 증착 챔버가 AlN 히터를 채용하며, 상기 루테늄 제거단계에서의 챔버 내부의 가열온도가 200∼600℃인 것을 특징으로 하는 증착 챔버의 인시튜 세정방법.The in-situ cleaning method of a deposition chamber according to claim 1, wherein the deposition chamber employs an AlN heater and the heating temperature inside the chamber in the ruthenium removal step is 200 to 600 ° C. 제1항에 있어서, 상기 ClF3가스와 비활성 가스를 함께 공급하되, 상기 비활성 가스의 시간 당 공급량에 대한 ClF3가스의 시간 당 공급량의 비가 0.4∼2인 것을 특징으로 하는 증착 챔버의 인시튜 세정방법.The in-situ cleaning of the deposition chamber according to claim 1, wherein the ClF 3 gas and the inert gas are supplied together, and the ratio of the hourly supply amount of ClF 3 gas to the hourly supply amount of the inert gas is 0.4 to 2. Way. 제1항에 있어서, 상기 챔버 내의 압력이 1∼30 Torr로 유지되는 것을 특징으로 하는 증착 챔버의 인시튜 세정방법.The in-situ cleaning method of a deposition chamber according to claim 1, wherein the pressure in the chamber is maintained at 1 to 30 Torr. 제1항에 있어서, 상기 증착 챔버가 몰딩 히터를 포함하고 있으며, 상기 몰딩 히터와 챔버의 적어도 일부분이 Al 또는 AlN의 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 증착 챔버의 인시튜 세정방법.The method of claim 1, wherein the deposition chamber includes a molding heater, and the molding heater and at least a portion of the chamber are made of Al or AlN. 류테늄 증착챔버 내에서 웨이퍼에 소정두께의 류테늄을 증착하는 단계;Depositing ruthenium of a predetermined thickness on the wafer in the ruthenium deposition chamber; 상기 증착된 웨이퍼를 상기챔버 밖으로 분리하는 단계; 및Separating the deposited wafer out of the chamber; And 상기챔버를 일정온도와 압력으로 유지하면서 상기챔버 내부에 ClF3 가스를 공급하여 챔버의 내부에 잔류하는 루테늄을 제거하여 세정하는 단계를 구비하는 증착 챔버의 인시튜 세정방법.And injecting ClF3 gas into the chamber while removing the ruthenium remaining in the chamber while maintaining the chamber at a predetermined temperature and pressure.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100989028B1 (en) * 2007-05-31 2010-10-20 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 Method for manufacturing semiconductor device and substrate processing apparatus
KR101416172B1 (en) * 2008-03-31 2014-07-11 주식회사 원익아이피에스 Cleaning method for chamber of thin film deposition apparatus
WO2019240942A1 (en) * 2018-06-15 2019-12-19 Applied Materials, Inc. Technique to enable high temperature clean for rapid processing of wafers
JP2021005579A (en) * 2019-06-25 2021-01-14 株式会社アルバック Dry-etching method and manufacturing method of device

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0878396A (en) * 1994-09-07 1996-03-22 Nec Corp Production of semiconductor device
JP2000058529A (en) * 1998-08-12 2000-02-25 Hitachi Electron Eng Co Ltd Chemical vapor deposition device and manufacture of semiconductor device
KR20010039779A (en) * 1999-08-05 2001-05-15 니시히라 순지 Method for removing a deposited film
KR20010085551A (en) * 2000-02-24 2001-09-07 가네꼬 히사시 Process for manufacturing a semiconductor device
KR20020046915A (en) * 2000-12-13 2002-06-21 엔도 마코토 Method of manufacturing semiconductor devices
WO2002071447A2 (en) * 2001-03-05 2002-09-12 Micron Technology, Inc. Ruthenium silicide wet etch

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0878396A (en) * 1994-09-07 1996-03-22 Nec Corp Production of semiconductor device
JP2000058529A (en) * 1998-08-12 2000-02-25 Hitachi Electron Eng Co Ltd Chemical vapor deposition device and manufacture of semiconductor device
KR20010039779A (en) * 1999-08-05 2001-05-15 니시히라 순지 Method for removing a deposited film
KR20010085551A (en) * 2000-02-24 2001-09-07 가네꼬 히사시 Process for manufacturing a semiconductor device
KR20020046915A (en) * 2000-12-13 2002-06-21 엔도 마코토 Method of manufacturing semiconductor devices
WO2002071447A2 (en) * 2001-03-05 2002-09-12 Micron Technology, Inc. Ruthenium silicide wet etch

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100989028B1 (en) * 2007-05-31 2010-10-20 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 Method for manufacturing semiconductor device and substrate processing apparatus
KR101416172B1 (en) * 2008-03-31 2014-07-11 주식회사 원익아이피에스 Cleaning method for chamber of thin film deposition apparatus
WO2019240942A1 (en) * 2018-06-15 2019-12-19 Applied Materials, Inc. Technique to enable high temperature clean for rapid processing of wafers
JP2021005579A (en) * 2019-06-25 2021-01-14 株式会社アルバック Dry-etching method and manufacturing method of device

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