KR20090020925A - Cleaning methods for semiconductor manufacturing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 장비의 세정방법에 관한 것으로서, 특히 금속 성분을 함유하는 박막의 증착 및 식각에 사용되는 반도체 장비의 세정방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for cleaning semiconductor equipment, and more particularly, to a method for cleaning semiconductor equipment used for deposition and etching of thin films containing metal components.
반도체 소자의 제조공정은 수많은 박막형성공정들 및 식각공정들을 요구한다. 이 중에서 특히 금속의 박막을 형성하거나 금속막을 식각하는 공정은 메탈(metal) 공정이라고 불리는바, 통상적으로 상기 메탈공정은 고온에서 이루어진다. The manufacturing process of a semiconductor device requires a number of thin film formation processes and etching processes. In particular, a process of forming a metal thin film or etching a metal film is called a metal process, and typically, the metal process is performed at a high temperature.
플라즈마를 생성할 수 있는 반응챔버를 사용하는 기술은 상기 메탈공정을 비교적 저온에서 수행할 수 있는 장점을 가진다. 상기 기술에 따를 경우, 웨이퍼가 장착된 상기 반응챔버에 반응가스 또는 식각가스를 도입하면서 상기 반응챔버 내부 또는 외부에 위치한 전극에 고주파 전력을 인가하여 플라즈마를 발생시킴으로써 상기 웨이퍼 상에 화학반응을 일으키는 것이 일반적이다.The technique using a reaction chamber capable of generating plasma has the advantage of performing the metal process at a relatively low temperature. According to the above technique, while introducing a reaction gas or an etching gas into the reaction chamber on which the wafer is mounted, generating a plasma by applying high frequency power to an electrode located inside or outside the reaction chamber to generate a chemical reaction on the wafer. It is common.
그러나 상기 반응챔버를 사용하여 상기 메탈공정을 수행할 경우 상기 화학반응으로부터 생성된 부산물 등이 폴리머 파티클의 형태로 상기 반응챔버의 내벽에 흡착되는 문제가 있다. 특히 반응가스 또는 식각가스의 분배 기능 및 플라즈마 발생을 위한 전극 기능을 동시에 갖는 샤워헤드(showerhead)를 구비한 반응챔버의 경우, 상기 샤워헤드에 상기 폴리머 파티클이 용이하게 흡착될 수 있어 문제된다. 이렇게 흡착된 상기 폴리머 파티클은 후속 제조공정에서 오염원이 될 수 있으며 또한 상기 샤워헤드에서 반응가스 또는 식각가스의 통로가 되는 홀들을 가로막아 후속 공정의 진행을 방해할 수 있다.However, when the metal process is performed using the reaction chamber, by-products generated from the chemical reaction are adsorbed on the inner wall of the reaction chamber in the form of polymer particles. In particular, in the case of a reaction chamber having a showerhead having a distribution function of a reaction gas or an etching gas and an electrode function for generating plasma, the polymer particles can be easily adsorbed to the showerhead. The adsorbed polymer particles may be a contaminant in a subsequent manufacturing process, and may block holes that are passages of a reaction gas or an etching gas in the showerhead and prevent the subsequent process from proceeding.
상기 폴리머 파티클 문제를 해결하기 위하여 통상 사용되는 방법 중 하나가 상기 반응챔버를 주기적으로 습식 세정해주는 것이다. 그러나 이러한 습식 세정은 장시간의 세정시간을 요하는바 상기 반응챔버의 가동효율을 낮추는 주요인이 될 수 있다. One method commonly used to solve the polymer particle problem is to periodically wet clean the reaction chamber. However, such a wet cleaning requires a long cleaning time and may be a major factor in lowering the operation efficiency of the reaction chamber.
상기 습식 세정의 주기를 늘리기 위하여, 인시투(in-situ) 건식세정방법으로 상기 폴리머 파티클을 제거하는 것이 일반적으로 사용되고 있다. 상기 인시투 건식세정방법의 경우 상기 반응챔버 내에 세정가스를 공급하고 고주파 전력을 인가함으로써 플라즈마를 발생시킨다. 상기 플라즈마는 상기 샤워헤드에 부착된 상기 폴리머 파티클과 반응함으로써 비휘발성의 상기 폴리머 파티클을 휘발성의 생성물로 전환시킨다. 상기 휘발성 생성물은 가스배기유닛을 통하여 상기 반응챔버의 외부로 용이하게 배출할 수 있다.In order to increase the period of the wet cleaning, it is generally used to remove the polymer particles by an in-situ dry cleaning method. In the case of the in-situ dry cleaning method, plasma is generated by supplying a cleaning gas into the reaction chamber and applying high frequency power. The plasma converts the nonvolatile polymer particles into volatile products by reacting with the polymer particles attached to the showerhead. The volatile product can be easily discharged to the outside of the reaction chamber through the gas exhaust unit.
그러나 코발트(Co), 텅스텐(W), 또는 티탄(Ti) 등과 같은 금속을 다량으로 함유한 폴리머 파티클의 경우 상기 건식세정공정에 필요한 공정조건이 실리콘(Si) 또는 알루미늄(Al) 등을 주로 함유한 일반적인 폴리머 파티클과 달라 문제될 수 있 다. However, in the case of polymer particles containing a large amount of metal such as cobalt (Co), tungsten (W), or titanium (Ti), the process conditions necessary for the dry cleaning process mainly contain silicon (Si) or aluminum (Al). This can be different from one common polymer particle.
구체적으로, 코발트(Co), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 티탄(Ti), 또는 니켈(Ni) 등과 같은 금속을 함유한 폴리머 파티클을 제거하려면 높은 에너지를 갖는 플라즈마를 사용하여 세정해야 한다. 이를 위하여 상기 높은 에너지에 상응하는 수준으로 상기 샤워헤드의 온도를 올릴 경우 상기 샤워헤드의 온도 상승에 소요되는 시간이 길어져 세정시간이 증가할 수 있다. 또한 상기 샤워헤드를 고온으로 가열함으로써 상기 플라즈마의 에너지를 높일 경우 상기 플라즈마의 에너지의 분포도가 매우 넓어지는 것에 따른 문제점이 발생할 수 있다. 예를 들면 상기 높은 온도를 갖는 플라즈마와의 반응에 의해 상기 폴리머 파티클이 제거되는 외에, 상당한 비율로 생성되는 과도하게 높은 에너지를 갖는 일부 플라즈마에 의해 상기 샤워헤드 자체가 부식되는 부작용이 발생할 수 있다.Specifically, in order to remove polymer particles containing metals such as cobalt (Co), tungsten (W), molybdenum (Mo), titanium (Ti), or nickel (Ni), cleaning with a high energy plasma is required. . To this end, when the temperature of the shower head is raised to a level corresponding to the high energy, the time required for raising the temperature of the shower head may be increased, thereby increasing the cleaning time. In addition, when the energy of the plasma is increased by heating the shower head to a high temperature, a problem may occur due to a very wide distribution of energy of the plasma. For example, besides the removal of the polymer particles by reaction with the high temperature plasma, side effects may occur in which the showerhead itself is corroded by some plasma with excessively high energy produced in a significant proportion.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 샤워헤드를 구비한 반응챔버를 세정함에 있어서, 상기 샤워헤드에 부착된 금속 성분을 함유한 폴리머 파티클을 빠른 속도로 제거하되 상기 샤워헤드의 손상은 최소로 할 수 있는 인시투 세정방법을 제공하는데 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to improve the problems of the prior art, in cleaning the reaction chamber provided with a shower head, to remove the polymer particles containing a metal component attached to the shower head at a high speed Damage to the showerhead is to provide an in-situ cleaning method which can be minimized.
본 발명은 금속 성분을 함유하는 박막의 형성 및 식각에 사용되는 챔버의 세정방법을 제공한다. 전극을 구비한 챔버의 내부에 세정가스를 공급한다. 상기 전극에 고주파 전력을 인가함과 아울러 직류 바이어스를 더 인가하여 상기 전극에 부착된 파티클들을 제거한다.The present invention provides a method of cleaning a chamber used for forming and etching thin films containing metal components. The cleaning gas is supplied into the chamber provided with the electrode. In addition to applying high frequency power to the electrode, a DC bias is further applied to remove particles attached to the electrode.
다른 실시예로서, 상기 전극은 상기 챔버의 내부에 상기 세정가스를 공급하는 홀들을 구비할 수 있다.In another embodiment, the electrode may include holes for supplying the cleaning gas into the chamber.
또 다른 실시예로서, 상기 고주파 전력은 40 내지 200 MHz의 주파수로 인가될 수 있다.As another embodiment, the high frequency power may be applied at a frequency of 40 to 200 MHz.
또 다른 실시예로서, 상기 직류 바이어스는 -50 내지 -500V의 범위에서 가변적으로 선택된 소정 전압으로 인가될 수 있다.As another embodiment, the DC bias may be applied at a predetermined voltage that is variably selected in the range of -50 to -500V.
또 다른 실시예로서, 상기 세정가스는 염소를 함유하는 가스, 붕소를 함유하는 가스, 탄소 및 불소를 함유하는 가스, 및 이들의 조합들로 구성되는 일군에서 선택된 하나일 수 있다.As another embodiment, the cleaning gas may be one selected from the group consisting of a gas containing chlorine, a gas containing boron, a gas containing carbon and fluorine, and combinations thereof.
또 다른 실시예로서, 상기 챔버의 압력은 50 mTorr 내지 350 mTorr일 수 있다.In another embodiment, the pressure of the chamber may be 50 mTorr to 350 mTorr.
또 다른 실시예로서, 상기 전극은 200℃ 내지 400℃의 온도로 유지할 수 있다.In another embodiment, the electrode may be maintained at a temperature of 200 ℃ to 400 ℃.
또 다른 실시예로서, 상기 폴리머 파티클은 코발트(Co), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 티탄(Ti), 니켈(Ni), 및 이들의 조합들로 구성된 일군에서 선택된 하나를 포함할 수 있다.In another embodiment, the polymer particle may include one selected from the group consisting of cobalt (Co), tungsten (W), molybdenum (Mo), titanium (Ti), nickel (Ni), and combinations thereof. have.
또 다른 실시예로서, 비휘발성인 상기 파티클들을 상기 고주파 전력 및 상기 직류 바이어스에 의해 대전되고 가속된 상기 세정가스와 반응시켜 휘발성인 반응생성물로 전환시키고, 상기 반응생성물을 상기 챔버의 외부로 배출함으로써 상기 파티클들을 제거할 수 있다.In another embodiment, the nonvolatile particles are reacted with the cleaning gas charged and accelerated by the high frequency power and the direct current bias to convert into volatile reaction products, and the reaction products are discharged out of the chamber. The particles can be removed.
본 발명에 따르면, 금속 성분을 함유하는 박막의 증착 및 식각에 사용되는 챔버의 세정방법이 제공된다. 상기 챔버의 내부에 세정가스를 공급하고 상기 챔버 내부에 장착된 전극에 고주파 전력을 인가함과 아울러 직류 바이어스를 가한다. 이에 따라 상기 세정가스는 상기 직류 바이어스에 의해 운동에너지가 조절된 고 에너지의 대전입자로 전환되어 상기 전극에 부착된 파티클들과 반응한다. 결과적으로, 상기 전극의 손상은 최소화하면서 상기 파티클들의 제거속도는 크게 증가시킬 수 있다.According to the present invention, a method of cleaning a chamber used for deposition and etching of a thin film containing a metal component is provided. The cleaning gas is supplied to the inside of the chamber, high frequency power is applied to the electrodes mounted inside the chamber, and DC bias is applied. As a result, the cleaning gas is converted into charged particles having high kinetic energy controlled by the DC bias, and reacts with particles attached to the electrode. As a result, the removal rate of the particles can be greatly increased while minimizing damage to the electrode.
첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 구조체들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided to ensure that the disclosed contents are thorough and complete, and that the spirit of the present invention to those skilled in the art will fully convey. In the drawings, the thickness of structures is exaggerated for clarity. Portions denoted by like reference numerals denote like elements throughout the specification.
도 1은 본 발명에 따른 반응챔버의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a reaction chamber according to the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 반응챔버(101)는 플라즈마 처리장치일 수 있다. 예를 들면, 상기 반응챔버(101)는 물리기상증착(PVD; physical vapor deposition) 기술, 화학기상증착(CVD; chemical vapor deposition) 기술, 또는 원자층 증착(ALD; atomic layer deposition) 기술을 이용하여 반도체 기판 상에 박막을 형성하는 것일 수 있다. 상기 박막을 형성하는 것은 코발트(Co), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 티탄(Ti), 니켈(Ni), 및 이들의 조합들로 구성된 일군에서 선택된 하나의 금속의 박막 또는 상기 금속의 산화막, 질화막, 또는 실리사이드막들을 형성하는 것일 수 있다. 다른 예를 들면, 상기 반응챔버(101)는 건식식각기술을 사용하여 반도체 기판 상의 상기 금속막 등의 소정 영역을 식각하는데 사용되는 것일 수 있다.Referring to FIG. 1, the
상기 반응챔버(101)는 금속과 같은 도전성 재질로 이루어질 수 있다. 상기 반응챔버(101)는 접지될 수 있다. 상기 반응챔버(101)는 히터(미도시)에 의하여 가 열될 수 있다. 상기 반응챔버(101)의 하부에는 웨이퍼(103)를 지지하는 서셉터(105)가 설치될 수 있다. The
상기 반응챔버(101) 내부의 상측에 전극(107)이 위치할 수 있다. 상기 전극(107)은 플라즈마 챔버의 샤워헤드(showerhead)일 수 있다. 상기 전극(107)은 알루미늄 또는 스테인레스 스틸 등과 같은 금속으로 이루어질 수 있다. 상기 전극(107)의 표면은 니켈(Ni)과 같은 다른 금속성 물질로 코팅되어 있을 수 있다. 이 경우 상기 반응챔버(101) 및 상기 전극(107)은 소정의 절연부재에 의해 상호 절연되어 있을 수 있다. An
한편, 상기 전극(107)은 가열부(미도시)를 구비할 수 있다. 또한 상기 전극(107)은 다수개의 홀들(holes; 109)를 구비할 수 있다. 상기 홀들(109)을 통하여 반응가스들 및 세정가스들이 상기 반응챔버(101)의 내부로 공급될 수 있다. 이를 위하여, 상기 전극(107)에 가스공급유닛(111)이 연결될 수 있다. On the other hand, the
한편, 상기 반응챔버(101)의 다른 일측에 가스배기유닛(113)이 연결될 수 있다. 상기 가스배기유닛(113)은 상기 반응챔버(101)로부터 반응부산물 가스 및 잔류가스를 배출시키기 위한 진공 시스템을 구비할 수 있다. 결과적으로, 상기 가스공급유닛(111) 및 상기 가스배기유닛(113)에 의하여 상기 반응챔버(101)의 내부 압력을 반응공정 또는 세정공정에 필요한 소정의 압력으로 유지할 수 있다. On the other hand, the
상기 전극(107)에 고주파 전원(115) 및 직류 전원(117)이 병렬적으로 연결될 수 있다. 상기 고주파 전원(115)의 공급라인에 고주파 정합기(119)를 설치하여 상기 전극(109)에 고주파 전력이 최적의 상태로 인가되도록 할 수 있다. 상기 고주파 전력은 40 내지 200 MHz의 주파수로서 인가될 수 있다. 상기 주파수가 40MHz보다 작을 경우 플라즈마 생성 효율이 낮아지며, 200MHz보다 클 경우 관련설비의 추가에 따른 부담을 야기할 수 있다. 상기 고주파 전력은 100 내지 1000W의 전력으로 인가될 수 있다. The high
상기 직류 전원(117)을 사용하여 상기 고주파 전력이 인가된 상기 전극(107)에 음의 직류 바이어스를 추가적으로 인가할 수 있다. 상기 직류 바이어스는 -50 내지 -500V의 범위에서 가변적으로 선택된 소정 전압으로 인가될 수 있다.A negative DC bias may be additionally applied to the
도 2는 본 발명에 따른 세정방법을 설명하기 위하여 반응챔버를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 3은 본 발명에 따른 반응챔버의 세정방법을 설명하기 위한 공정흐름도이다. 2 is a cross-sectional view schematically showing the reaction chamber to explain the cleaning method according to the present invention. 3 is a process flow chart for explaining the cleaning method of the reaction chamber according to the present invention.
도 2 및 도 3을 참조하면, 선행 단계로서, 반응챔버(201)에 장착된 웨이퍼(미도시)에 대한 소정의 박막 형성공정 또는 소정의 식각공정을 수행할 수 있다. 상기 박막 형성공정 또는 식각공정 중에 생성된 반응부산물이 상기 반응챔버(201)의 내부에 부착될 수 있다. 상기 반응생성물들은 상기 반응챔버(201)의 상부에 위치한 전극(207)의 표면에 부착되어 파티클들(210)을 형성할 수 있다. 상기 파티클들(210)은 코발트(Co), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 티탄(Ti), 또는 니켈(Ni) 등을 함유하는 폴리머들일 수 있다.2 and 3, as a preceding step, a predetermined thin film forming process or a predetermined etching process may be performed on a wafer (not shown) mounted on the
준비단계(S301)에서, 상기 소정의 선행 단계가 완료된 상기 웨이퍼를 상기 반응챔버(201)로부터 제거할 수 있다. 다른 방법으로, 상기 웨이퍼를 상기 반응챔버(201)로부터 제거하는 것은 생략할 수 있다. 또 다른 방법으로, 상기 웨이퍼를 제거한 뒤 상기 반응챔버 내에 더미(dummy) 웨이퍼를 장착할 수 있다. In the preparation step S301, the wafer on which the predetermined preceding step is completed may be removed from the
가열단계(S303)에서, 상기 전극(207)를 가열하여 소정 온도로 유지할 수 있다. 상기 전극(207)의 온도가 너무 낮을 경우 상기 파티클들(210)의 제거속도가 너무 느려질 수 있다. 그 반면, 상기 전극(207)의 온도를 너무 높일 경우 가열을 위한 시간이 길어져 상기 반응챔버(201)의 가동효율이 낮아질 수 있다. 또한 상기 전극(207)의 온도가 너무 높을 경우 상기 전극(207)에 위치한 홀들(209)을 통과하는 동안 고온으로 가열된 세정가스의 운동 에너지가 너무 증가할 수 있다. 이 경우, 상기 고에너지의 세정가스가 고주파 전력에 의해 방전되어 생성되는 플라즈마의 에너지가 너무 높아 다른 문제를 야기할 수 있다. 예를 들면, 상기 고 에너지의 플라즈마가 상기 파티클들(210)을 세정하는 외에도 상기 반응챔버(201)의 내벽 및 상기 전극(207)을 부식시켜 상기 반응챔버(201)의 내구성을 저하시키는 부작용을 낳을 수 있다. 바람직하게는 상기 전극(207)의 온도는 200℃ 내지 400℃일 수 있다. In the heating step S303, the
한편, 상기 전극(207)의 표면을 제외한 상기 반응챔버(201)의 내부온도는 0℃ 내지 100℃일 수 있다. 예를 들면, 상기 반응챔버(201)에 대한 별도의 가열이 없는 상태에서 상기 전극(207)의 온도를 250℃로 유지할 경우 상기 반응챔버(201)의 내부온도는 약 50℃일 수 있다.Meanwhile, the internal temperature of the
세정가스 공급단계(S305)에서, 상기 반응챔버(201)의 내부로 100 sccm 내지 2000 sccm의 유량으로 세정가스를 공급할 수 있다. 상기 세정가스는 상기 전극(207)의 홀들을 지나면서 250℃로 가열되어 상기 반응챔버(201)의 내부로 공급될 수 있다. 이 경우 가스공급유닛(211) 및 가스배기유닛(213)을 조절하여 세정가 스의 공급유량 및 배기가스의 유량을 조절하여 상기 반응챔버(201)의 압력을 조정할 수 있다. 바람직하게는, 상기 반응챔버(201)의 압력은 50 mTorr 내지 350 mTorr 범위의 소정 압력으로 유지할 수 있다. In the cleaning gas supplying step (S305), the cleaning gas may be supplied into the
상기 세정가스는 염소를 함유하는 가스, 붕소를 함유하는 가스, 탄소 및 불소를 함유하는 가스, 및 이들의 조합들로 구성되는 일군에서 선택된 하나일 수 있다. 상기 염소를 함유하는 가스의 예로는 염소가스(Cl2) 또는 삼불화염소(ClF3)를 들 수 있다. 상기 붕소를 함유하는 가스의 예로는 삼염화붕소(BCl3) 또는 삼불화붕소(BF3) 등을 들 수 있다. 상기 탄소 및 불소를 함유하는 가스의 예로는 삼불화메탄(CHF3) 또는 사불화메탄(CF4) 등을 들 수 있다.The cleaning gas may be one selected from the group consisting of a gas containing chlorine, a gas containing boron, a gas containing carbon and fluorine, and combinations thereof. Examples of the chlorine-containing gas include chlorine gas (Cl 2 ) or chlorine trifluoride (ClF 3 ). Examples of the gas containing boron include boron trichloride (BCl 3 ) or boron trifluoride (BF 3 ). Examples of the gas containing carbon and fluorine include methane trifluoride (CHF 3 ) or methane tetrafluoride (CF 4 ).
고주파 방전단계(S307)에서는, 상기 고주파 전원(215)을 통하여 상기 전극(207)에 고주파 전력을 인가할 수 있다. 상기 고주파 전력으로 상기 전극(207)의 주위를 방전시킴으로써 상기 세정가스로부터 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 상기 플라즈마는 상기 세정가스가 이온화되어 생성된 대전입자들(212)을 포함할 수 있다. 상기 대전입자들(212)은 상기 세정가스 또는 상기 세정가스가 분해되어 생성된 분자들의 양이온들일 수 있다. 상기 전극(207)의 온도를 400℃ 이하로 유지할 경우, 상기 플라즈마의 에너지는 코발트(Co) 등과 같은 금속 성분으로 이루어진 상기 파티클들(210)과 반응하기에는 충분히 크지 않다. 결과적으로, 상기 고주파 방전단계(S307)에서는 실질적인 세정이 진행되지 아니할 수 있다.In the high frequency discharge step S307, high frequency power may be applied to the
직류 바이어스 인가단계(S309)는 상기 반응챔버(201)에 대한 실질적인 세정 이 이루어지는 단계이다. 상기 직류 바이어스 인가단계(S309)에서는, 상기 플라즈마의 반응성을 높이기 위하여 상기 고주파 전력이 인가된 상기 전극(207)에 상기 고주파 전원(215)에 병렬적으로 연결된 직류 전원(217)을 사용하여 직류 바이어스를 인가할 수 있다. 상기 직류 바이어스는 상기 고주파 전력과 동시에 인가될 수 있다. 상기 직류 바이어스는 음의 바이어스일 수 있다. 구체적으로, 상기 직류 바이어스는 -50V 내지 -500V로 인가될 수 있다. 이 경우 상기 전극(207)) 주변에 강한 전기장(214)이 발생하여 상기 세정가스로부터 생성된 상기 대전입자들(212)이 상기 전극(207) 방향으로 가속될 수 있다. 이에 따라 상기 전극(207)을 향하여 진행하는 상기 대전입자들(212)은 높은 에너지를 얻게 되어 상기 전극(207)에 부착되어 있는 상기 파티클들(210)과 쉽게 반응할 수 있다. The DC bias applying step (S309) is a step where substantial cleaning of the
한편, 상기 직류 바이어스를 소정의 전압으로 조정함으로써 상기 대전입자들(212)이 일정 범위 내의 에너지를 갖도록 정밀하게 제어할 수 있다. 즉, 상기 대전입자들(212)이 상기 파티클들(210)과 반응하는데 필요한 에너지를 갖되 부반응을 야기할 정도의 과잉 에너지를 갖지 못하도록 상기 직류 바이어스의 전압을 조절할 수 있다. 결과적으로, 상기 소정 전압의 직류 바이어스를 상기 전극(207)에 인가함으로써 상기 파티클들(210)을 제거하기 위한 반응은 활성화시키되 상기 대전입자들(212)이 상기 전극(207)을 부식시키는 부작용은 큰 폭으로 감소시킬 수 있다. Meanwhile, by adjusting the DC bias to a predetermined voltage, the charged
상기 파티클들(210)이 가속된 상기 대전입자들(212)과 반응하는 경우, 비휘발성인 상기 파티클들(210)이 염소 또는 불소를 함유하는 상기 대전입자들(212)과 반응하여 휘발성 반응생성물로 전환될 수 있다. 상기 직류 바이어스 인가단계(S309)는 5Å 내지 500Å의 상기 파티클들(210)이 상기 대전입자들(212)과 반응하여 충분히 식각될 수 있도록 소정 시간동안 진행할 수 있다. 예를 들면, 상기 파티클들(210)의 주 성분이 코발트 실리사이드(CoSi2)이며, 상기 반응챔버(207)의 내부온도가 250℃, 그리고 상기 직류 바이어스가 -300V인 경우 상기 파티클들(210)이 상기 대전입자들(212)과 반응하여 제거되는 속도는 분당 약 2000Å일 수 있다.When the
배기단계(S311)에서는, 상기 세정가스의 공급을 중단하고 상기 직류 바이어스 및 상기 고주파 전력을 차단할 수 있다. 이 경우, 상기 가스배기유닛(213)을 통하여 상기 직류 바이어스 인가단계(S309)에서 생성된 반응부산물 및 상기 세정가스의 잔류물을 상기 반응챔버(201)의 외부로 배출할 수 있다. 다른 방법으로, 상기 반응부산물 등을 외부로 배출하는 것은 상기 직류 바이어스 인가단계(S309)에서도 일부 진행할 수 있다. 상기 배기단계(S311)의 경우, 상기 반응챔버(201)를 비활성가스로 퍼지시킴으로써 상기 반응부산물 및 상기 잔류물의 배출을 용이하게 할 수 있다. 다른 방법으로, 상기 비활성가스를 퍼지시키는 것은 생략할 수 있다.In the evacuation step S311, the supply of the cleaning gas may be stopped and the DC bias and the high frequency power may be cut off. In this case, the reaction by-products generated in the DC bias application step S309 and the residues of the cleaning gas may be discharged to the outside of the
후속단계(S313)에서는, 상기 반응챔버(201)에 다른 웨이퍼를 장착할 수 있다. 이어서, 상기 다른 웨이퍼 상에 박막을 형성하거나 상기 다른 웨이퍼를 식각하는 등의 소정의 후속공정을 진행할 수 있다.In a subsequent step (S313), another wafer may be mounted in the
<실험예>Experimental Example
표 1은 본 발명의 실시예에 따라 전극에 인가된 직류 전압의 변화에 따라 측정된 직류 전류의 변화를 나타낸 것이다.Table 1 shows the change in the DC current measured according to the change in the DC voltage applied to the electrode according to an embodiment of the present invention.
상기 표 1의 실험은 다음과 같이 진행되었다. 반응챔버의 내부로 소정의 세정가스를 주입하며 배기 유량을 조절하여 상기 반응챔버의 압력을 60 mTorr로 유지하였다. 이 경우, 상기 세정가스로서 Cl2, BCl3, 및 CHF3의 혼합가스를 사용하였다. 상기 전극의 온도는 250℃로 유지하였다. The experiment of Table 1 was carried out as follows. A predetermined cleaning gas was injected into the reaction chamber and the exhaust flow rate was adjusted to maintain the pressure in the reaction chamber at 60 mTorr. In this case, a mixed gas of Cl 2 , BCl 3 , and CHF 3 was used as the cleaning gas. The temperature of the electrode was maintained at 250 ° C.
상기 세정가스로부터 플라즈마를 발생시키기 위하여 고주파 전원을 사용하여 상기 전극에 100MHz 주파수를 갖는 고주파 전력을 500W의 전력으로 인가하였다. 이어서, 직류 전원을 작동하여 상기 전극에 직류 바이어스를 인가하였다. 이 경우, 상기 직류 바이어스를 -100V로부터 -380V의 다섯 단계의 전압으로 나누어 각각 인가하면서 각각의 전압에 따라 상기 직류 전원을 통하여 흐르는 전류를 측정하였다.In order to generate plasma from the cleaning gas, high frequency power having a 100 MHz frequency was applied to the electrode at a power of 500 W using a high frequency power source. Subsequently, a DC power supply was operated to apply a DC bias to the electrode. In this case, while applying the DC bias divided into five voltages of -100V to -380V, respectively, the current flowing through the DC power supply was measured according to each voltage.
표 1을 참조하면, 상기 직류 바이어스의 전압이 -120V로부터 -380V까지 증가하는 동안 상기 직류 전류의 측정치는 일관적으로 증가하였다. 특히, 상기 직류 바이어스의 전압이 -300V 이상으로 커질 경우 상기 직류 전류의 측정치는 급증하였다. Referring to Table 1, the measurement of the DC current was consistently increased while the voltage of the DC bias increased from -120V to -380V. In particular, when the voltage of the DC bias becomes greater than -300V, the measured value of the DC current has rapidly increased.
상기 직류 바이어스의 전압의 증가에 따른 상기 직류 전류의 측정치의 증가는 상기 고주파 전력에 의해 상기 세정가스로부터 생성된 대전입자들이 상기 직류 바이어스에 의해 상기 전극의 표면 상에 형성된 전기장에 의해 가속되는데 기인한 것이다. 이에 따라 상기 대전입자들이 상기 전극을 향하여 가속되는 속도 및 상기 가속된 대전입자들이 상기 전극에 충돌하는 빈도수가 증가할 수 있기 때문이다. 결과적으로, 상기 전극에 상기 직류 바이어스를 가함에 따라 상기 대전입자의 에너지를 증가시킴으로써 상기 전극에 부착된 파티클들의 제거 속도를 큰 폭으로 증가시킬 수 있음을 유추할 수 있다.The increase in the measurement of the direct current with the increase of the voltage of the direct current bias is caused by the charged particles generated from the cleaning gas by the high frequency power being accelerated by the electric field formed on the surface of the electrode by the direct current bias. will be. This is because the speed at which the charged particles accelerate toward the electrode and the frequency at which the accelerated charged particles collide with the electrode may increase. As a result, it can be inferred that by increasing the energy of the charged particles as the DC bias is applied to the electrode, the removal rate of the particles attached to the electrode can be greatly increased.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시예들에 한정되지 아니하고 본 발명의 사상 내에서 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있다. Although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the above-described embodiments and may be modified in various other forms within the spirit of the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 반응챔버의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a reaction chamber according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 세정방법을 설명하기 위하여 반응챔버를 개략적으로 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view schematically showing the reaction chamber to explain the cleaning method according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 반응챔버의 세정방법을 설명하기 위한 공정흐름도이다.3 is a process flow chart for explaining the cleaning method of the reaction chamber according to the present invention.
Claims (9)
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KR1020070085567A KR20090020925A (en) | 2007-08-24 | 2007-08-24 | Cleaning methods for semiconductor manufacturing apparatus |
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Cited By (2)
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WO2014179087A1 (en) * | 2013-05-01 | 2014-11-06 | Applied Materials, Inc. | Cobalt removal for chamber clean or pre-clean process |
WO2017222938A1 (en) * | 2016-06-20 | 2017-12-28 | Applied Materials, Inc. | Cleaning process for removing boron-carbon residuals in processing chamber at high temperature |
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2007
- 2007-08-24 KR KR1020070085567A patent/KR20090020925A/en not_active Application Discontinuation
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