KR20040069420A - 박막 증착 장치의 챔버 세정방법 - Google Patents
박막 증착 장치의 챔버 세정방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20040069420A KR20040069420A KR1020030005789A KR20030005789A KR20040069420A KR 20040069420 A KR20040069420 A KR 20040069420A KR 1020030005789 A KR1020030005789 A KR 1020030005789A KR 20030005789 A KR20030005789 A KR 20030005789A KR 20040069420 A KR20040069420 A KR 20040069420A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- cleaning
- gas
- chamber
- flow rate
- thin film
- Prior art date
Links
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims abstract description 190
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 238000000427 thin-film deposition Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 174
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- QLOAVXSYZAJECW-UHFFFAOYSA-N methane;molecular fluorine Chemical compound C.FF QLOAVXSYZAJECW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 5
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000010792 warming Methods 0.000 abstract description 24
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 7
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010408 film Substances 0.000 description 4
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 3
- 238000005201 scrubbing Methods 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N tetrafluoromethane Chemical compound FC(F)(F)F TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- 229910018557 Si O Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007991 Si-N Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006294 Si—N Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N silicon tetrafluoride Chemical compound F[Si](F)(F)F ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 229940034880 tencon Drugs 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
- B08B7/0035—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/30—Capture or disposal of greenhouse gases of perfluorocarbons [PFC], hydrofluorocarbons [HFC] or sulfur hexafluoride [SF6]
Abstract
본 발명에서는 불소를 함유하는 탄소가스와 산소가스가 적절한 유량비로 유입되는 제 1 세정가스에 대하여 질소를 포함하는 제 2 세정가스가 적절한 유량비로 유입되어 형성되는 혼합가스를 이용한 박막 증착 장치의 챔버 세정 방법을 개시한다.
본 발명에 따르는 상기 혼합가스를 사용하는 경우, 챔버 세정 속도가 우수하여 반도체 제조 공정 효율을 증대시킬 수 있고, 세정 공정 중에 발생하는 지구 온난화 가스의 양을 크게 감소시킬 수 있어, 지구온난화와 같은 환경 문제 대처에도 효과적이다.
Description
본 발명은 반도체 제조 장치의 챔버 세정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 박막 증착 장치의 챔버 세정방법에 관한 것이다.
반도체 소자 등에 박막을 증착하는 방법으로 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition, CVD) 방식을 비롯한 여러 가지 방법이 사용되고 있다. 이와 같은 증착 장치의 작업 챔버에서 박막 증착 공정이 종료된 후에는 작업 챔버 내벽 및 작업 챔버 내부에 잔존하는 소스 가스 및 반응물 같은 부산물을 세정하여야 한다.
종래, 챔버의 세정공정에서는 실리콘(Si), 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx)의 세정을 위한 세정 가스로 CF4, C2F6, C3F8,C4F8및 SF6와 같은 과불화화합물(Perfluorizedcompound, 이하 "PFC"라 한다.)이 입력 가스로 주로 사용되었다.
그러나, 상기 PFC에 의하여 작업챔버를 세정하는 경우, 낮은 이용효율과 배출단에서의 재결합으로 인하여 다양한 지구 온난화 가스로 배출되는데, 상기 지구 온난화 가스(Global Warming Gas)는 적외선을 흡수하여 지구 온난화를 초래하는 문제점이 있다. 따라서, 박막 증착 장치의 챔버를 세정하는 데 있어서 상기 PFC를 대체하는 가스를 사용하거나 PFC를 사용하면서도 세정 과정에서 지구 온난화 가스의 양을 감소시킬 수 있는 방법이 제안되고 있다.
현재 상기 PFC를 대신한 박막 증착 장치의 챔버 세정용 가스로서 세정속도가 우수하고 지구 온난화 가스를 미량 방출하는 NF3가 널리 사용되고 있다. 그러나 상기 NF3는 제조공정의 복잡함, 그로 인한 공급부족에 의하여 고가로 공급되고 있어반도체 제조 공정에 있어서 비용 상승요인이 된다. 또한, 상기 NF3에 의하여 박막 증착 장치의 챔버를 세정하는 경우, 유독성이 있는 플루오로가스(F2)가 부산물로 생성된다. 이런 유독성 및 부식성으로 인하여 세정과정에서 챔버 내부를 부식함으로써, 반도체 제조 장치의 효율면에서 바람직하지 못한 문제점을 가지고 있다.
이런 문제점으로 인하여 상기 NF3를 대신하여 다양한 세정 가스가 제안된 바 있으나, 세정속도가 NF3의 세정속도에 크게 미치지 못하여 공정의 효율성 면에서 문제점을 노출하고 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 박막 증착 장치의 챔버 세정 중에 지구온난화 가스의 양을 극소화 할 수 있는 챔버 세정 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 박막 증착 장치의 챔버 세정 속도를 증가시켜 세정 시간을 감소시킴으로써 공정의 효율성을 증가시킬 수 있는 챔버 세정방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 챔버 내부를 균일하게 세정할 수 있는 박막 증착 장치의 챔버 세정방법을 제공하고자 하는 것이다.
도 1은 본 발명의 리모트 플라즈마 발생기를 이용한 세정가스의 세정 속도 및 지구 온난화 지수를 측정하기 위한 장치의 개략도;
도 2는 본 발명의 작업챔버에서 직접 플라즈마를 발생시켜 세정가스의 세정 속도 및 지구 온난화 지수를 측정하기 위한 장치의 개략도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
10: 챔버 16: 서셉터
20: RF 고주파 전원 22: DC 전원
34: 부스터 펌프 36: 드라이 펌프
50: 알파 스텝 프로필로미터 60: FT-IR
70: 리모트플라즈마 발생기
상기와 같은 목적을 위하여, 본 발명은 플루오르화 탄소가스 및 산소가스가 일정 유량비로 공급되는 제 1 세정가스에 대하여 질소를 포함하는 제 2 세정가스를 적절한 유량비로 공급하여 상기 제 1 세정가스와 상기 제 2 세정가스의 혼합가스를 형성하는 단계와; 고주파 전압에 의하여 상기 혼합가스를 활성화하는 단계와; 상기 혼합가스에 의하여 세정된 잔류물 및 잔류 가스를 배출하는 단계를 포함하는 박막 증착 장치의 챔버 세정방법을 제공한다.
상기 제 1 세정가스와 제 2 세정가스는 각각 고주파 전압에 의하여 활성화 된 뒤 혼합될 수 있다.
상기 박막 증착 장치의 챔버 세정방법에서, 상기 플루오르화 탄소 가스는 C3F6, C4F8또는 C4F8O 중에서 선택되고, 상기 제 2 세정가스는 N2, N2O 또는 NO 중에서 선택되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 플루오르화 탄소 가스와 산소 가스는 0.1~0.5의 유량비로 공급되며, 상기 제 2 세정가스는 상기 제 1 세정가스에 대하여 0.01 ~ 0.5의 유량비로 공급되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제 1 세정가스와 제 2 세정가스는 상기 챔버 외부의 플라즈마 발생기에 의하여 활성화되어 상기 챔버 내로 플라즈마 상태로 공급되거나, 상기 챔버 내에서 직접 활성화될 수 있으며, 상기 혼합가스에 의하여 SiO, SiO2또는 SiNy또는 SiOxNy가 세정된다.
상기한 바와 같이, 본 발명에서 박막 증착 장치의 챔버를 세정하기 위하여 플루오르화 탄소가스(fluorocarbon gas)와 산소가스를 적절한 유량비로 공급되는 제 1 세정가스에 대하여 질소를 포함하는 제 2 세정가스를 일정 유량비로 공급하여, 상기 제 1 세정가스와 제 2 세정가스의 혼합가스를 사용한다.
상기 플루오르화 탄소가스는 특히, C3F6, C4F8또는 C4F8O 중에서 선택되는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시예에서 사용된 상기 플루오르화 탄소가스는 플라즈마 발생에 의하여 플루오르 래디컬로 활성화되고 챔버 내에 잔류하는 물질, 특히 실리콘, 실리콘 질화물 및 실리콘 산화물 중의 실리콘과 반응하여 사플루오르화 실리콘(SiF4) 부산물을 형성하고 챔버에서 배출됨으로써 세정공정을 수행한다.
상기 산소가스는 상기 플루오르화 탄소가스와 상기 질소를 포함하는 제 2 세정가스를 반응 챔버 내로 넓게 확산시키는 기능뿐 아니라, 플라즈마에 의하여 상기 플루오르화 탄소가스가 (CF2)n과 같은 중합물로 생성되는 것을 방지하고, 챔버 내의 막 잔류물을 산화시켜 간접적으로 세정속도를 증가시킨다.
상기 플루오르화 탄소가스와 산소가스는 일정한 유량비율로 챔버 내부 또는 챔버 바깥에 위치한 독립된 리모트 플라즈마 발생장치 내부로 공급되어 본 발명에 따른 제 1 세정가스를 형성하게 된다. 상기 플루오르화 탄소가스와 산소가스는 많은 유량이 공급될수록 세정속도를 증가시킬 수 있으나, 그에 비례하여 세정 공정에서 많은 지구 온난화 가스를 방출시킬 수 있으므로 적절한 비율로 공급되어야 한다.
상기 산소가스는 상기 플루오르화 탄소보다 많은 유량으로 공급되어야 하는 데, 상기 플루오르화 탄소가스와 상기 산소가스는 0.1 ~ 0.5의 유량비로 공급되는 것이 바람직하다. 만약, 상기 플루오르화 탄소가스가 상기 유량비보다 낮은 유량비로 공급되는 경우에는 원하는 세정 효과를 얻기 힘들고, 그보다 높은 경우에는 유량의 증가로 인한 챔버 내의 잔류시간이 감소하여 증가된 유량에 따른 세정 효율을 얻기 힘들기 때문이다.
또한, 본 발명은 상기 플루오르화 탄소가스와 산소 가스가 일정비율로 공급되어 형성된 제 1 세정가스 외에 질소를 포함하는 제 2 세정가스를 포함한다. 바람직하게는 상기 제 2 세정가스는 상기 제 1 세정가스에 대하여 0.01 ~ 0.5의 유량비로 공급된다. 상기 제 2 세정가스가 상기 유량비보다 낮은 비율로 공급되는 경우에는 세정효과를 기대하기 힘들고, 그보다 높은 경우에는 증가된 유량에 비하여 세정속도 및 지구 온난화 지수의 감소에 있어 비효율적이기 때문이다.
본 발명의 상기 질소를 포함하는 제 2 세정가스는 N2, NO 또는 N2O 중에서 선택되는 것이 바람직하다. 상기 제 2 세정가스는 플라즈마 형성에 의하여 NO 또는 NO 래디컬로 활성화되어 하기 반응식 (1) 내지 (4)에서 볼 수 있는 것과 같이 챔버 내에 잔존하는 막의 표면의 질소 원자 또는 산소 원자를 제거하고, 질소 또는 산소가 제거된 막 표면의 실리콘과 상기 플루오르화 탄소가스가 해리되어 형성된 플루오르 래디컬 사이의 반응을 촉진시킨다.
NO + Si-N(s) --> Si(s) + N2O (1)
N + O --> NO (2)
NO + Si-O(s) --> Si(s) + NO2(3)
NO2+ O --> NO+ O2(4)
또한, 상기 제 2 세정가스와 상기 제 1 세정가스 중의 산소가스는 세정 공정에서 방출되는 지구 온난화 지수를 낮춘다. 본 발명의 플루오르화 탄소가스는 세정 과정에서 재결합 등으로 인하여 CF4, C2F6, C3F8, C4F8, COF2, SiF4, HF 등을 형성한다. 특히, 이 중에서 지구 온난화 지수(Global Warming Potential)가 높은 사플루오르메탄(CF4)은 (1) 플라즈마에 의하여 상기 산소가스로부터 해리된 산소원자 래디컬과 반응하여 COx또는 COFx와 같은 지구 온난화 지수가 낮은 PFC로 전환되거나 (2) 상기 제 2 세정가스가 해리되어 형성된 질소원자 래디컬과 반응하여 CN 또는 NFx와 같은 지구 온난화 지수가 낮은 PFC로 전환된다. 따라서, 본 발명에서 사용된 세정가스는 챔버 세정 중에 방출되는 PFC의 지구 온난화 효과를 크게 감소시킬 수 있다.
본 발명에서 사용된 세정가스의 지구온난화 억제효과를 측정하기 위해서, 세정과정에서 방출되는 PFC의 양과 지구 온난화 효과는 각각 제거및파괴효율(Destruction and Removal Efficiency, 이하 "DRE"라 칭한다.) 및 과불화탄소배출량(Million Metric Tons of Carbon Equivalent, 이하 "MMTCE"라 한다.)을 사용하여 측정하였다.
상기 DRE는 세정 과정에서 사용된 상기 플루오르화 탄소가스의 비율을 나타내는 것으로, 하기 식 1로 정의된다.
식 1
DRE(%) = [1 - C o /C i ] ×100
(C o 는 플라즈마 세정 전에 유입된 플루오르화 탄소가스의 부피 농도이고, C i 는 플라즈마 세정 후에 남아 있는 플루오르화 탄소가스의 부피 농도이다.)
또한, MMTCE는 세정과정에서 배출되는 PFC의 지구 온난화 정도를 나타내는 것으로, 하기 식 2로 정의된다.
식 2
MMTCE = Σ 12/44 ×{ Q(kg) ×GWP / 109}
여기서, Q는 세정과정에서 방출되는 지구 온난화 가스의 질량(kg)이고, GWP는 개별 가스에 대한 지구온난화지수이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
실시예 1
본 실시예에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 작업챔버(10)외부에 위치한 리모트 플라즈마 발생기(70)에 의하여 세정가스를 활성화하였다. 리모트 플라즈마 발생기(70)에는 고주파(RF) 전원(20), 직류(DC) 전원(22) 및 가스 도입구(미도시)가 구비되어 있다. 리모트 플라즈마 발생기(70)에서 형성된 플라즈마는 플라즈마 유입구(31)를 통하여 작업챔버(10)로 유입된다. 작업챔버(10)내에는 기판(16)이 위치하고, 가스 배출구(32)가 구비되어 세정 잔류물을 배출할 수 있다. 작업 챔버의 세정 속도는 별도로 구비된 스텝-프로필러미터(50, step-profilermeter; Tencon사 As-500))를 이용하였다. 가스 배출구(32)는 부스터 펌프(34) 및 드라이 펌프(36)와 연결되며, 조절 밸브(40)에 의하여 챔버 내의 압력을 조절할 수 있다. 드라이 펌프(36)는 퍼징(purging)을 위하여 질소가스를 사용하였으며, 세정 과정에서는 일정 유량을 유지하였다. 가스 배출구(32)의 일단에는 세정 중에 배출되는 PFC에 대한 MMTCE를 측정하기 위하여 푸리어 변환-적외선 분광기(60, Fourier transform Infrared Spectrometer, FT-IR; MIDAC I2000)를 설치하였다.
플라즈마 발생기(70)의 고주파(RF) 전원은 13.56MHz이며, 500와트의 전력이 공급되는 동안 작업챔버(10)의 압력은 40Pa로 유지되었다. 또한 세정속도를 측정하기 위한 샘플로서 실리콘 질화물(미도시)은 기판 중앙, 측벽 및 전면벽 3곳에 놓여졌다.
제 1 세정가스 중의 플루오르함유 탄소가스는 C4F8를 사용하였으며, C4F8와산소 가스는 각각 20sccm, 140sccm의 유량으로 플라즈마 발생기내로 유입되었다. 제 2 세정가스로서 질소를 포함하지 않은 상기 C4F8와 산소가스에 의한 세정속도는 110nm/분이었다.
제 1 세정가스의 총 유량 160sccm을 기준으로 하여 N2O의 유량비를 0.05~0.20의 비율로 공급하고 각각의 유량비에 대한 세정속도와 DRE 및 MMTCE값을 측정하였다. 세정속도의 경우 N2O를 제 1 세정가스에 대하여 0.05의 유량비를 첨가한 경우에 급속히 증가하여 최대 세정속도(300nm/분)를 보였으며, 그 이상의 N2O를 첨가한 경우에는 0.05의 유량비를 첨가한 경우와 비교하여 큰 차이가 없었다. 또한 챔버 내의 기판 중앙, 측벽 및 전면벽에서 세정속도는 차이가 있었으나, 그 차이는 10%미만으로 균일한 세정속도를 보였다.
N2O를 첨가하였음에도 C4F8의 DRE는 99%이상을 유지하여, 공급된 C4F8의 대부분이 세정과정에 이용되었음을 확인하였다. 또한 세정과정에서 방출된 PFC를 2분간 MMTCE로 측정한 결과 N2O가 제 1 세정가스에 대하여 0.15의 유량비로 공급될 때까지 계속 감소하여 지구 온난화 효과를 억제하는 데 효력이 있음을 확인하였다.
또한, 실리콘 질화물 샘플 1000nm를 세정하는 동안에 방출된 PFC의 MMTCE는 N2O가 제 1 세정가스에 대하여 0.05의 유량비로 공급되는 경우 N2O가 공급되지 않은 경우(1.3 × 10-9)와 비교하여 75%가 감소하여 3.5 × 10-10으로 측정되었으며, N2O가제 1 세정가스에 대하여 0.2의 유량비로 공급되는 경우에는 5.0 × 10-10이었다.
실시예 2
본 실시예는 플라즈마 발생을 위하여 800와트의 전원을 사용하였으며, 세정과정에서 작업챔버(10)의 압력이 400mTorr로 유지되는 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일한 장치를 사용하였다. 세정속도를 측정하기 위한 샘플 역시 상기 실시예 1과 동일하게 작업챔버(10)의 기판(16), 측벽 및 전면벽에 놓여졌다.
제 1 세정가스 중의 플루오르함유 탄소가스는 C4F8O를 사용하였으며, 질소를 함유하는 제 2 세정가스는 N2O 및 NO를 사용하였다.
C4F8O와 산소 가스는 각각 40sccm, 180sccm의 유량으로 작업챔버(10)내로 유입되었으며, 제 2 세정가스를 첨가하지 않은 상태에서 세정속도는 118nm/분, DRE와 MMTCE는 각각 96%, 7.023 × 10-10으로 측정되었다.
제 1 세정가스의 총 유량 220sccm을 기준으로 하여 N2O와 NO를 각각 0.05~0.25의 유량비로 공급한 뒤에 각각의 유량비에 대한 세정속도와 DRE 및 MMTCE값을 측정하였다.
N2O를 첨가한 경우, 제 1 세정가스에 대하여 0.05의 유량비에서도 세정속도가 급속히 증가하고, 0.15의 유량비에서의 세정속도는 1190nm/분이었으며, 그 이상의 유량비에서 세정속도는 0.15의 유량비로 첨가한 경우와 세정속도가 큰 차이가없었다. 또한, 샘플이 놓여진 3군데에서의 세정속도의 차이는 13%에 불과하였다. DRE는 N2O첨가에 관계없이 96%이상을 유지하였고, MMTCE는 0.05의 유량비에서 첨가하지 않은 경우에 비하여 95%감소하였다.
NO를 첨가한 경우는 제 1 세정가스에 대하여 0.05의 유량비에서의 세정속도는 1150nm/분으로 급격히 증가하였으며, 그 이상의 유량비에서 세정속도는 0.05의 유량비에서의 세정속도와 큰 차이가 없었다. 샘플이 놓여진 3군데에서의 세정속도의 차이는 11%에 불과하여 균일한 세정을 확인하였다. DRE 역시 NO첨가에 따라 큰 차이가 없었으며, MMTCE는 NO가 제 1 세정가스에 대하여 0.05의 유량비로 공급되었을 때 첨가하지 않은 경우와 비교하여 93%감소하였다.
실시예 3
본 실시예에서는 CCP 방식으로 플라즈마를 발생시켰으며, 플라즈마 발생을 위하여 300와트의 전력이 공급되고 세정과정중의 작업챔버(10)의 압력이 400mTorr로 유지되는 경우를 제외하고는 실시예 1과 동일한 장치를 사용하였다.
세정 속도 측정을 위한 샘플로서 실리콘 질화물(5×5cm)이 실리콘 웨이퍼 위에 놓여졌다.
제 1 세정가스 중의 플루오르함유 탄소가스는 C4F8O를 사용하였으며, 질소를 함유하는 제 2 세정가스는 N2를 사용하였다.
C4F8O와 산소 가스는 각각 16sccm, 64sccm의 유량으로 작업챔버내로 유입되었으며, N2를 첨가하지 않은 상태에서 세정속도는 507.7nm/분, DRE와 MMTCE는 각각 98.38%, 3.58 × 10-9로 측정되었다.
제 1 세정가스의 총 유량(80sccm)을 기준으로 하여 N2의 유량비를 0.05~0.20의 비율로 공급한 뒤에 각각의 유량비에 대한 세정속도와 DRE 및 MMTCE값을 측정하였다. 세정속도는 N2를 제 1 세정가스에 대하여 0.05의 유량비로 첨가하면 급속히 증가하였다. 특히 0.1의 유량비에서 N2를 첨가하지 않은 경우보다 32.5% 증가하였으며, 그 이상의 N2를 추가한 경우는 세정속도의 차이가 거의 없었다.
N2를 제 1 세정가스에 대하여 0.2의 유량비로 공급할 때까지 DRE는 97%이상이었으며, MMTCE는 0.1의 유량비로 첨가할 때까지 크게 감소하여 N2를 첨가하지 않은 경우와 비교하여 38.0%가 감소하였다.
실시예 4
도 2에서 도시한 바와 같이, 본 실시예의 작업챔버(10)는 상부전극(12)을 통하여 연결된 고주파(RF) 전원(20)과 기판(16)에 접지된 하부전극(14)을 통하여 연결된 직류(DC) 전원(22)을 구비한다. 또한, 세정가스를 유입할 수 있는 가스 유입구(30)를 구비하여 작업챔버(10)내에서 플라즈마를 발생시켰다. 그 이외의 장치는 도 1에서 설명한 바와 같다.
세정 속도를 측정하기 위한 샘플은 기판 위에 놓여졌다. 본 실시예에서는CCP 방식으로 플라즈마를 발생시켰으며, 350와트의 전원이 공급되어 세정과정에서 작업챔버내의 압력은 500 mTorr를 유지하였다.
플루오르함유 탄소가스는 C4F8O를 사용하였으며, 질소를 함유하는 제 2 세정가스는 N2O와 NO를 사용하였다.
C4F8O와 산소 가스는 각각 16sccm, 64sccm의 유량으로 작업챔버(10)내로 유입되었으며, 제 2 세정가스를 첨가하지 않은 상태에서 세정속도는 600nm/분, DRE와 MMTCE는 각각 98%, 3.6 × 10-10으로 측정되었다.
제 1 세정가스의 총 유량(80sccm)을 기준으로 하여 NO 및 N2O의 유량비를 0.05~0.25의 비율로 공급한 뒤에 각각의 유량비에 대한 세정속도와 DRE 및 MMTCE값을 측정하였다.
세정속도의 경우 NO 또는 N2O를 C4F8O와 산소가스의 혼합가스에 대하여 0.05~0.15의 유량비로 첨가한 경우에 급속히 증가하였으며, NO를 첨가한 경우가 N2O를 첨가한 경우보다 더 증가하였다.
한편, DRE는 NO, N2O 첨가에 따르는 변화없이 95~99%를 유지하였다. MMTCE는 세정속도에 반비례하여 감소하였다. 특히, 세정속도를 1000nm/분으로 증가시킨 후 측정한 MMTCE는 제 2 세정가스를 첨가하지 않은 경우 5.66 ×10-10에서 NO와 N2O를 제 1 세정가스에 대하여 0.15의 유량비로 첨가한 경우 각각 2.52 × 10-10, 3.31 ×10-10으로 감소하였다.
실시예 5
본 실시예에서는 플루오르화 탄소가스로서 C3F8을 사용하였으며, 질소를 포함하는 제 2 세정가스로서 N2, NO 및 N2O를 사용하였다.
C3F8과 산소가스는 각각 150sccm, 350sccm으로 공급되었다. 제 2 세정가스를 첨가하지 않은 상태에서 세정속도는 258.9nm/분, DRE는 99%, MMTCE는 1.4 × 10-10이었다.
제 2세정가스를 첨가한 경우에 세정속도를 측정한 결과, N2는 C3F8와 산소가스의 제 1 세정가스에 대하여 0.05~0.1의 유량비로 첨가할 때 급격히 증가하였으며, 0.1의 유량비로 첨가된 경우 304.3nm/분이었다. NO의 경우 제 1 세정가스에 대하여 0.05의 유량비로 첨가된 경우 433nm/분이었고, N2O는 제 1 세정가스에 대하여 0.01의 유량비로 첨가된 경우 426.5nm/분으로 증가하였다.
DRE는 제 2 세정가스의 종류 및 첨가에 관계없이 99%를 유지하였다. MMTCE는 제 2 세정가스를 추가함에 따라 감소하였는데, 특히 제 1 세정가스에 대하여 0.05의 유량비로 첨가되면 급격히 감소하여 제 2 세정가스를 첨가하지 않은 경우와 비교할 때 각각 30~40%가 감소하였다.
실시예 6
본 실시예에서는 플루오르화 탄소가스로서 C4F8을 사용하고 C4F8와 산소가스가 각각 100sccm, 400sccm으로 공급되는 점을 제외하고는 상기 실시예 6과 동일하다.
제 2 세정가스를 첨가하지 않은 상태에서 세정속도는 232.9nm/분, DRE는 99%, MMTCE는 6.15 × 10-11으로 측정되었다.
제 2세정가스를 첨가한 경우에 세정속도를 측정한 결과, N2는 C4F8와 산소가스의 제 1 세정가스에 대하여 0.15의 유량비로 첨가하면 333.6nm/분이었다. NO는 제 1 세정가스에 대하여 0.15의 유량비로 첨가된 경우 314.5nm/분이었고, N2O는 제 1 세정가스에 대하여 0.01의 유량비로 첨가된 경우 307.5nm/분으로 증가하였다.
DRE는 제 2 세정가스의 종류 및 첨가에 관계없이 99%를 유지하였다. MMTCE는 제 2 세정가스를 추가함에 따라 감소하였는데, 특히 제 1 세정가스에 대하여 0.15의 유량비로 첨가되면 급격히 감소하여 제 2 세정가스를 첨가하지 않은 경우와 비교할 때 25~40%가 감소하였다.
비교예
본 비교예에서는 상기 실시예 1과 동일한 장치와 조건 하에서, 세정가스로서 NF3를, 희석가스로서 Ar을 사용하였다. NF3의 유량은 상기 실시예1의 C4F8과 동일하게 20sccm을 유지하고 NF3에 대하여 Ar의 유량비를 달리하여 세정속도를 측정한 결과 NF3에 대한 Ar의 유량비가 0.5일 경우 310nm/분의 최고 세정속도를 얻었다. 또한, 작업챔버내의 기판 중앙과 측벽, 전면벽에서의 세정속도 차이는 10%미만으로 균일한 세정이 이루어짐을 확인하였다. DRE는 Ar 첨가에 관계없이 99%이상을 유지하였으며, MMTCE 역시 Ar 첨가에 관계없이 대략 0.5 × 10-10을 유지하였다. 그러나, 세정속도를 1000nm/분으로 증가시켜 MMTCE를 측정한 결과 10.0 ~ 12.5 ×10-10으로 측정되었다.
상기 실시예는 본 발명을 보다 상세하기 위하여 기술된 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 플루오르화 탄소가스와 산소가스의 제 1 세정가스와 질소를 포함하는 제 2 세정가스를 사용하여 박막 증착 장치의 챔버를 세정하면 지구 온난화 효과가 큰 PFC의 배출량이 크게 감소하여 반도체 제조공정으로 인한 지구 온난화 효과를 크게 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 혼합가스는 박막 증착 장치의 챔버 세정속도가 뛰어나 반도체 작업공정의 효율 증대가 기대되고, 챔버를 균일하게 세정할 수 있다.
이와 함께 본 발명의 혼합가스는 종래 박막 증착 장치의 챔버를 세정하는 데사용되는 NF3에 비하여 저렴한 비용으로 공급이 가능하기 때문에, 반도체 제조공정의 비용을 감소시킬 수 있다.
Claims (8)
- 박막 증착 장치의 챔버를 세정하는 방법에 있어서,플루오르화 탄소 가스 및 산소가스가 일정 유량비로 공급되는 제 1 세정가스에 대하여 질소를 포함하는 제 2 세정가스를 상기 제 1 세정가스에 대하여 적절한 유량비로 공급하여 상기 제 1 세정가스와 상기 제 2 세정가스의 혼합가스를 형성하는 단계와;고주파 전원에 의하여 상기 혼합가스를 활성화하는 단계와;상기 혼합가스에 의하여 세정된 잔류물 및 잔류 가스를 배출하는 단계를 포함하는 박막 증착 장치의 챔버 세정방법.
- 박막 증착 장치의 챔버를 세정하는 방법에 있어서,플루오르화 탄소 가스 및 산소 가스가 일정 유량비로 혼합되어 고주파 전원에 의하여 활성화되는 제 1 세정가스 활성화 단계와;질소를 포함하는 제 2 세정가스가 상기 제 1 세정가스에 대하여 적절한 유량비로 공급되어 고주파 전원에 의하여 활성화되는 제 2 세정가스 활성화 단계와;상기 활성화된 제 1 세정가스와 활성화된 제 2 세정가스를 혼합하는 단계와;상기 혼합가스에 의하여 세정된 잔류물 및 잔류가스를 배출하는 단계를 포함하는 박막 증착 장치의 챔버 세정 방법.
- 제 1항 또는 제 2항 중 어느 하나의 항에 있어서,상기 플루오르화 탄소 가스는 C3F6, C4F8또는 C4F8O 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치의 챔버 세정방법.
- 제 1항 또는 제 2항 중 어느 하나의 항에 있어서,상기 제 2 세정가스는 N2, N2O 또는 NO 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치의 챔버 세정방법.
- 제 1항 또는 제 2항 중 어느 하나의 항에 있어서,상기 플루오르화 탄소가스와 산소가스는 0.1 ~ 0.5의 유량비로 공급되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치의 챔버 세정방법.
- 제 1항 또는 제 2항 중 어느 하나의 항에 있어서,상기 제 2 세정가스는 상기 제 1 세정가스에 대하여 0.01 ~ 0.5의 유량비로 공급되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치의 챔버 세정방법.
- 제 1항에 있어서,상기 혼합가스는 상기 챔버 외부에 위치한 플라즈마 발생기에 의하여 활성화되는 박막 증착 장치의 챔버 세정방법.
- 제 1항 또는 제 2항 중 어느 하나의 항에 있어서,상기 혼합가스에 의하여 세정되는 것은 실리콘, 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물인 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치의 챔버 세정방법.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020030005789A KR20040069420A (ko) | 2003-01-29 | 2003-01-29 | 박막 증착 장치의 챔버 세정방법 |
| US10/765,296 US20040182415A1 (en) | 2003-01-29 | 2004-01-27 | Cleaning method of apparatus for manufacturing semiconductor device |
| CNA2004100004672A CN1519889A (zh) | 2003-01-29 | 2004-01-29 | 半导体装置的制造设备的清洁方法 |
| TW093102005A TW200416804A (en) | 2003-01-29 | 2004-01-29 | Cleaning method of apparatus for manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020030005789A KR20040069420A (ko) | 2003-01-29 | 2003-01-29 | 박막 증착 장치의 챔버 세정방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20040069420A true KR20040069420A (ko) | 2004-08-06 |
Family
ID=32985725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020030005789A KR20040069420A (ko) | 2003-01-29 | 2003-01-29 | 박막 증착 장치의 챔버 세정방법 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20040182415A1 (ko) |
| KR (1) | KR20040069420A (ko) |
| CN (1) | CN1519889A (ko) |
| TW (1) | TW200416804A (ko) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8083862B2 (en) * | 2007-03-09 | 2011-12-27 | Tokyo Electron Limited | Method and system for monitoring contamination on a substrate |
| US20080228308A1 (en) * | 2007-03-13 | 2008-09-18 | Tokyo Electron Limited | Critical dimension uniformity optimization |
| JP5004822B2 (ja) * | 2008-02-20 | 2012-08-22 | 東京エレクトロン株式会社 | 洗浄方法及び基板処理装置 |
| JP4955027B2 (ja) * | 2009-04-02 | 2012-06-20 | クリーン・テクノロジー株式会社 | 排ガス処理装置における磁場によるプラズマの制御方法 |
| US9174250B2 (en) * | 2009-06-09 | 2015-11-03 | Samsung Display Co., Ltd. | Method and apparatus for cleaning organic deposition materials |
| US8932406B2 (en) * | 2012-09-04 | 2015-01-13 | Matheson Tri-Gas, Inc. | In-situ generation of the molecular etcher carbonyl fluoride or any of its variants and its use |
| CN106526915B (zh) * | 2016-11-28 | 2019-04-30 | 武汉华星光电技术有限公司 | 基板清洁干燥装置及其维护方法 |
| JP6702910B2 (ja) * | 2017-04-17 | 2020-06-03 | ファナック株式会社 | レーザ加工装置 |
| US11772137B2 (en) * | 2021-07-23 | 2023-10-03 | Applied Materials, Inc. | Reactive cleaning of substrate support |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6060397A (en) * | 1995-07-14 | 2000-05-09 | Applied Materials, Inc. | Gas chemistry for improved in-situ cleaning of residue for a CVD apparatus |
| US6857433B2 (en) * | 2002-07-22 | 2005-02-22 | Air Products And Chemicals, Inc. | Process for cleaning a glass-coating reactor using a reactive gas |
-
2003
- 2003-01-29 KR KR1020030005789A patent/KR20040069420A/ko not_active Application Discontinuation
-
2004
- 2004-01-27 US US10/765,296 patent/US20040182415A1/en not_active Abandoned
- 2004-01-29 CN CNA2004100004672A patent/CN1519889A/zh active Pending
- 2004-01-29 TW TW093102005A patent/TW200416804A/zh unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20040182415A1 (en) | 2004-09-23 |
| CN1519889A (zh) | 2004-08-11 |
| TW200416804A (en) | 2004-09-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100848064B1 (ko) | 기판으로부터 탄소 함유의 잔사를 제거하는 방법 | |
| KR100760891B1 (ko) | 불소 이용 강화를 위한 방법 | |
| KR100295700B1 (ko) | 화학증착장치로부터잔류물을세척하기위한방법및장치 | |
| US5413670A (en) | Method for plasma etching or cleaning with diluted NF3 | |
| KR100221899B1 (ko) | 진공처리장치 세정방법 | |
| KR100725078B1 (ko) | 포로젠-함유 물질의 증착에 후속하는 ｃｖｄ 챔버 세정 | |
| US20070207275A1 (en) | Enhancement of remote plasma source clean for dielectric films | |
| JP6462699B2 (ja) | チャンバクリーニング及び半導体エッチング用ガス | |
| US20040139983A1 (en) | Cleaning of CVD chambers using remote source with CXFYOZ based chemistry | |
| JP2002033289A (ja) | 半導体プロセスチャンバの洗浄方法 | |
| KR20040007533A (ko) | 챔버 내 잔여물의 2단계 플라즈마 세정 | |
| JP2007016315A (ja) | Ｃｖｄプロセス・チャンバのリモート・プラズマ・クリーニング方法 | |
| WO2005090638A2 (en) | Remote chamber methods for removing surface deposits | |
| KR20040069420A (ko) | 박막 증착 장치의 챔버 세정방법 | |
| KR20130012671A (ko) | 반도체 소자 제조 장비의 세정 방법 | |
| US6209483B1 (en) | Apparatus and method for removing silicon dioxide residues from CVD reactors | |
| JP3649650B2 (ja) | 基板エッチング方法、半導体装置製造方法 | |
| JP5214316B2 (ja) | プラズマ成膜装置のクリーニング方法 | |
| KR20050043601A (ko) | 클리닝 가스 및 클리닝 방법 | |
| JPH07201738A (ja) | 薄膜形成前処理方法および薄膜形成方法 | |
| KR20080062112A (ko) | 박막 증착 장비의 세정 방법 | |
| US20060144819A1 (en) | Remote chamber methods for removing surface deposits | |
| JP2008294121A (ja) | 半導体装置の製造方法および製造装置 | |
| JPH01136970A (ja) | プラズマｃｖｄ装置のクリーニング方法 | |
| KR102021413B1 (ko) | 반도체 제조 공정용 건식 세정 가스 및 이를 사용하는 세정 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |