KR20220012936A - 화학 기상 증착 챔버 물품 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 화학 기상 증착 챔버 물품에 관한 것이다. 본 발명은 또한 반도체 구성요소를 제조하기 위한 화학 기상 증착 챔버의 물품을 처리하는 방법뿐만 아니라, 이러한 방법을 통해 수득되는 화학 기상 증착 챔버 물품에 관한 것이다. 본 발명의 첫 번째 양상에서, 반도체 구성요소를 제조하기 위한, 웨이퍼 캐리어와 같은 화학 기상 증착 챔버 물품으로서, 상기 챔버 물품은 몸체 및 탄화규소로 구성된 표면을 가지며, 상기 표면에는 상기 챔버에서 상기 반도체 구성요소를 제조하는 동안 기생 증착되는 상기 표면의 적어도 일부에 보호층이 제공되는 것을 특징으로 하며, 상기 보호층은 산화된 표면을 포함하는, 화학 기상 증착 챔버 물품이 제공된다.
Description
본 발명은 화학 기상 증착 챔버 물품에 관한 것이다. 본 발명은 또한 반도체 구성요소를 제조하기 위한 화학 기상 증착 챔버의 물품을 처리하는 방법 및 이러한 방법을 통해 수득되는 화학 기상 증착 챔버 물품에 관한 것이다.
집적 회로, 발광 다이오드, LED 등과 같은 반도체 구성요소를 제조하기 위해, 이들 반도체 구성요소 제조 과정의 일부분으로서 조건부 환경 하에서 반도체 기판의 다양한 물질층의 동종- 및 이종-에피택시 성장을 위한, 화학 기상 증착을 사용하는 것은 오랜 관행이었다. 이러한 조건부 환경 하에서 전형적으로 웨이퍼 또는 기판이 캐리어 상에 놓이고 기판 표면 상에서 작용 및/또는 분해되어 원하는 증착물을 생성하는 하나 이상의 휘발성 전구체에 노출된다.
CVD 챔버의 물품은 전형적으로 기술적 세라믹, 석영 및 코팅된 흑연과 같은 물질로 만들어진다. 흑연 챔버 물품은 전형적으로 탄화규소 SiC 층으로 코팅되며 이러한 SiC 또는 다른 기술적 세라믹 물품은 확산, 어닐링 또는 에피택셜 성장 과정에서 대략 1분 미만으로 웨이퍼가 상온에서 상승된 온도로 가열되는 급속 열처리를 위해 사용될 수 있다.
CVD 장치의 증착 챔버에서 증착이 이루어지는 동안 웨이퍼 또는 기판 상에 하나 또는 다양한 물질이 층으로 성장한다. 그러나 이들 물질의 성장 또는 증착은 의도된 웨이퍼 또는 기판 상에서 뿐만 아니라, 증착 과정이 적용될 수 있는 챔버 물품 상에서도 발생한다. 챔버에서의 이러한 증착은 바람직하지 않다.
이러한 챔버 물품 상의 이들 물질의 바람직하지 않은 성장 또는 증착은 일반적으로 기생 증착으로 알려져 있다. 기생 증착은 고품질 증착층의 생성을 필요로 하는 증착 처리 조건의 안정성 유지를 방해하기 때문에 바람직하지 않다.
기생 증착은, 예를 들어 US8430960에 개시된 바와 같이, 가스 배리어층이 내부 표면과 처리 가스 성분 사이의 접촉을 억제하도록 내부 표면과 적어도 일부의 처리 가스 사이에 완충 가스를 흐르게 하여 가스 배리어층을 형성함으로써 기판 상에 필름을 증착하기 위한 증착 시스템에서 조절될 수 있다. 이러한 방법은, 에피택셜 증착 과정에 부정적인 영향을 미치는, 처리 중 기판(들)을 지지하지 않거나(즉, 웨이퍼 캐리어), 처리 중 기판(들)을 지지하는 챔버 표면에서 레벨-업스트림 위치에 배치되지 않은 내부 챔버 표면 상의 기생 증착을 줄이기 위해 적용될 수 있다. 증착 챔버의 설계에 의해 기생 증착을 줄이는 전술한 방법에서 이점을 얻을 수 없는 표면에서 이는 증착 챔버를 몇 번 사용한 후에도 전형적으로 발생할 수 있는 이들 물품의 조기 수명 종료를 초래한다. 대안으로서, 또는 전술된 것에 더해, 물품은 몇 회의 작동 실행 후 화학적 또는 기계적 세척을 거칠 수 있다. 기계적인 세척은 전형적으로 미세-균열과 같은 다른 인공구조를 초래할 수 있다. 화학적 세척은 에칭제로 물품의 표면을 에칭하는 것을 통해 수행될 수 있다. 물품을 에칭하는 동안 기생 증착이 에칭될 뿐만 아니라, 물품 자체도 에칭되어 표면 손상 및 결국에는 물품의 수명 종료를 초래할 수 있다.
본 발명의 목적은 전술한 문제점의 적어도 일부를 완화시키는 화학 기상 증착 또는 다른 증착 챔버 물품을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은 물품 표면을 손상시키지 않으면서 기생 증착의 적어도 대부분을 제거하는 에칭제를 사용한 화학적 세정을 위해 정리된 개선된 화학 기상 증착 챔버 물품을 제공하는 것이다.
본 발명의 첫 번째 양상에서, 반도체 구성요소를 제조하기 위한, 웨이퍼 캐리어와 같은 화학 기상 증착 챔버 물품으로서, 상기 챔버 물품은 몸체 및 금속 탄화물로 구성된 표면을 가지며, 상기 표면에는 상기 챔버에서 상기 반도체 구성요소를 제조하는 동안 기생 증착되는 상기 표면의 적어도 일부에 보호층이 제공되는 것을 특징으로 하며, 상기 보호층은 산화된 표면을 포함하는, 화학 기상 증착 챔버 물품이 제공된다.
제시된 바와 같이, 화학 기상 증착 CVD 반응 챔버는 탄화규소 SiC 구성요소의 에피택시 성장을 위해 사용된다. 전형적으로, 뜨거운 벽 유형의 반응 챔버가 사용된다. SiC 구성요소는 종종 흑연으로 제조되고 SiC로 코팅된다. 반응 챔버는 기판 캐리어 또는 웨이퍼 캐리어를 포함하는 몇몇 챔버 물품을 수용한다. 캐리어의 위에 기판이 놓이고, 예를 들어 SiC 기판의 경우, 에피택시 과정 동안 에피택셜 SiC 층이 성장된다. 캐리어와 같은 이러한 금속 탄화물 물품 또한 그 자체가 전형적으로 SiC로 코팅된 흑연으로 만들어진다. 그러나 이것들은 또한 일반적으로 고체, 모놀리식 SiC 또는 탄탈륨 탄화물 TaC 코팅된 흑연 또는 금속 탄화물로 형성될 수 있다.
SiC의 에피택시 성장 동안 웨이퍼의 기판에 원하는 SiC 에피택시 층이 형성된다. 그러나 반응 챔버 내의 다른 곳, 예를 들어 캐리어 자체에 또는 히트-링, 리프트 핀 등과 같은 다른 물품에 원치않는 SiC 층 또한 형성된다. SiC를 포함하는 반응 챔버 내의 각 물품은 일반적으로 기생 증착으로 알려진 그러한 원치않는 SiC 성장에 민감할 수 있다. 그러나 이는 항상 에피택시 층이 아닐 수 있다. CVD SiC 코팅된 흑연 상의 증착은 다결정질 SiC 및 비-SiC 물질의 경우에 다결정질로도 성장할 수 있다.
기생 증착을 제거하기 위해, 금속 탄화물 물품을 에칭제를 사용하는 화학적 세척 처리할 수 있다. 금속 탄화물 및 특히 SiC 또는 TaC인, 원하는 에피택시 증착과 원치않는 기생 증착의 사이에 물질의 차이가 없기 때문에, 화학적 세척은 매우 어렵다. 에칭 시, 에피택시 및 기생 SiC는 모두 에칭제에 거의 동일한 정도로 민감하다.
할로겐 에칭제로 금속 탄화물을 포함하는 물품을 에칭하는 것이 제안된다. 바람직하게 사용되는 할로겐은 염소이고, 바람직한 금속 탄화물은 SiC 및 TaC이다. 후자는 고온 SiC 에피택시 처리에 선호된다.
에칭 저항을 증가시키기 위해, 탄탈륨 탄화물 TaC가 적용될 수 있다. 그러나 TaC는 훨씬 더 비싸고, TaC가 에피택시 SiC로 코팅됨에 따라 흑연 기판으로부터 코팅의 박리 및 TaC 코팅의 방사율 변화에 민감하다.
(공격적인) 에칭제가 물품 자체의 SiC 표면 손상없이 SiC의 기생 증착을 에칭 제거하기 위해 사용될 수 있도록 물품의 에칭 저항을 증가시키는 것이 본 발명자들의 통찰이었다.
본 발명자들은 챔버에서 반도체 구성요소를 제조하는 동안 기생 증착을 겪게 되는 표면의 적어도 일부에 산화된 표면을 포함하는 보호층을 제공하는 것이 SiC 또는 TaC 물품의 에칭 속도를 크게 억제할 수 있다는 것을 발견하였다.
보호적 산화 표면은 HCl, Cl2, NF3, ClF3 등과 같은 (매우 공격적인) 에칭제의 사용을 가능하게 하며, 이는 에칭 저항성 CVD SiC 코팅된 물품 자체의 에칭없이, 기생 SiC 증착 또는 입자를 효과적으로 제거한다. 이러한 보호 표면을 사용함으로써, 이들 SiC 물품의 수명이 연장되며, 이는 경제적으로 유리하다.
기생 SiC 증착 또는 입자를 제거하기 위해 바람직하게는 (순수) Cl2가 사용될 수 있으며, Cl2는 다음 식에 따라 상승된 온도에서 SiC와 반응할 수 있다:
SiC + 2Cl2 = SiCl4(g) + C
상기 반응 또는 SiC 상에 적용가능한 다른 에칭제의 결과로, SiC는 탄소로 전환된다. 이후 탄소는 산화에 의해 완전히 또는 부분적으로 제거될 수 있다. 따라서, 캐리어 표면에 증착된 기생 SiC 증착 또는 입자가 에칭될 뿐만 아니라, CVD SiC 코팅으로 코팅되거나 고체 또는 순수 SiC로 제조된 캐리어 표면 또한 에칭된다.
본 발명에서 CVD SiC 코팅된 흑연 물품 또는 반응 챔버의 부품이 제안되며, 흑연이 아닌 대체 베이스 물질의 구성요소의 캐리어 또는 CVD SiC 코팅된 부품을 포함한다. 본 발명에 따라 CVD SiC 코팅된 부품은 Cl2 에칭제, HCl 에칭제 또는 다른 유형의 에칭제 상에서 우수한 에칭 저항성을 갖는다. 이것은 Cl2가 SiC 에피택시 처리 중에 생성된 기생 증착된 SiC 물질만을 에칭하지만, 에칭-저항성 CVD SiC 코팅된 물품 자체를 에칭하지 않거나, 유의적으로 덜한 정도로 에칭한다는 것을 의미한다.
설명 전반에 걸쳐 SiC 물품에 대한 언급이 기판 캐리어 상의 CVD SiC로 제한하는 것으로 해석되어서는 안되며, 벌크, 독립형 CVD-SiC 물품 또는 CVD SiC 코팅된 SiC 물품 또는 에칭 저항성 CVD SiC로 코팅된 다른 물질일 수도 있다.
또 다른 대안으로, SiC 물품은 산화물 층 또는 산화된 표면 또는 금속 옥시카바이드 표면을 포함하는 임의의 금속 탄화물 코팅된 챔버 물품 또는 반응 챔버 금속 탄화물 코팅된 물품과 같은 벌크 실리콘 물질일 수도 있다.
제안된 반응 챔버 물품은 몸체 및 탄탈륨 탄화물 TaC의 코팅된 표면을 포함할 수도 있다. TaC는 보다 본질적인 에칭 저항성을 갖기 때문에, TaC는 반응 챔버 부품을 위한 코팅 물질로서 SiC 보다 장점이 있을 수 있다. 그러나 TaC는 예를 들어 더 비싸고, 흑연 기판으로부터 박리되기 쉽다는 단점도 있다.
실시예에서, 보호층은 이산화규소 표면으로 구성된다.
실시예에서, 보호층은 일산화규소 표면을 포함한다.
실시예에서, 보호층은 실리콘 옥시카바이드 표면을 포함한다.
몇몇 유형의 에칭제가 SiC 물질 상에 사용될 수 있으며, 예를 들어 SiC는 HCl, Cl2, ClF3, NF3 등으로 에칭될 수 있다. 에칭 메커니즘은 예를 들어 다음과 같이 서로 다른 방정식을 제공할 수 있고 따라서 서로 다른 원소의 형성을 제공할 수 있다.
SiC + HCl → SiCl4↑ + CH4↑
SiC + 2Cl2 → SiCl4↑ + C
SiC + ClF3 → SiF4↑ + 3CF4↑ + Cl2↑
전술한 에칭 메커니즘 중 Cl2는 고온에서 높은 에칭 속도를 갖기 때문에 HCl보다 바람직하다. 그러나 ClF3는 상대적으로 낮은 온도에서 빠른 에칭 속도를 보인다.
실시예에서, SiC 물품은 또한 대략 1200℃와 같은 특정한 사전결정된 높은 온도로 SiC를 가열하는 열 에칭을 겪을 수 있다. ClF3은 상대적으로 낮은 온도에서 빠른 에칭 속도를 보이고[3], 에칭 메커니즘은 다음과 같다.
실시예에서, 물품의 몸체는 탄화규소로 이루어진다.
본 발명은 SiC 코팅을 갖는 반응 챔버 물품으로 제한되지 않는다. 고체 또는 모놀리식 SiC로부터 형성되는 챔버 물품은 또한 에칭 저항성 산화 표면을 얻기 위해 같은 표면 처리를 겪을 수 있다.
실시예에서, 물품의 몸체는 탄화규소 코팅된 표면을 갖는 흑연 코어로 이루어진다.
고체 SiC의 대안으로, 물품은 또한 흑연 코어 및 SiC 코팅을 가질 수 있고, 에칭 저항성 산화 표면을 얻기 위해 같은 표면 처리를 겪을 수 있다. 대안적으로, 흑연 또는 다른 코어 또는 몸체는 또한 탄탈륨 탄화물 코팅을 가질 수 있고 에칭 저항성 산화 표면을 얻기 위해 표면 처리를 겪을 수 있다.
실시예에서, 보호층은 물품에 할로겐계 에칭제, 바람직하게는 Cl2계, 순수 Cl2 또는 HCl 에칭제를 적용함으로써 얻어진다.
실시예에서, 보호층은 에칭으로 얻어지는 표면의 탄소를 SiO2 또는 SiO 또는 SiOxCy 보호층으로 전환하는 상승된 온도에서의 산화 처리를 에칭된 물품에 적용함으로써 얻어진다.
고온에서 CVD-SiC 코팅된 흑연 웨이퍼 캐리어를 산화시키면 표면의 일부를 덮는, 바람직하게는, 사용 중에 반응 챔버의 내부를 향하는 물품의 측면의 전체 표면을 덮는, 가장 바람직하게는 물품의 전체 표면을 덮는 완전히 조밀한 SiO2 또는 SiO 또는 SiOxCy 층이 형성될 것이다. 이러한 SiO2 또는 SiO 또는 SiOxCy 층은 고온에서의 Cl2 또는 HCl 에칭 시 CVD SiC의 보호를 제공한다.
실시예에서 산화물 층은 하나의 산화물 상을 갖거나 다른 예시에서 SiO2, SiO 또는 SiOxCy 상 중 하나로 이루어지거나 여러 상의 실시에에서 SiO2, SiO 또는 SiOxCy 상 중 하나의 상을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 산화물 함유 층은 SiO2, SiO 또는 SiOxCy 상 중 하나 이상의 상을 포함한다.
본 발명의 두 번째 양상에서, 다음의 단계를 포함하는, 반도체 구성요소의 제조를 위해 화학 기상 증착 챔버의 물품을 처리하는 방법이 제안된다:
- 물품을 제공하는 단계로서, 물품은 몸체 및 탄화규소로 이루어진 표면을 갖는, 물품을 제공하는 단계;
- 챔버에서 반도체 구성요소를 제조하는 동안 기생 증착되는 표면의 적어도 일부에 보호층을 제공하는 단계로서, 보호층을 제공하는 단계는 산화된 표면을 수득하는 단계를 포함하는, 보호층을 제공하는 단계.
실시예에서, 보호 물품을 제공하는 단계는 다음을 포함한다:
- 물품을 할로겐계 에칭제, 바람직하게는 Cl2계, 순수 Cl2 또는 HCl 에칭제로 처리하는 단계.
실시예에서, 보호 물품을 제공하는 단계는 다음을 더 포함한다:
- 물품을 산화 환경에 노출시키는 단계;
- 상기 물품을 미리 결정된 상승된 온도로 가열하는 단계로서, 상기 에칭 단계 동안 상기 물품의 상기 표면 상에 형성된 탄소가 CO 또는 CO2로 산화 및 제거되어 상기 챔버에서 상기 반도체 구성요소를 제조하는 동안 기생 증착되는 상기 물품의 상기 표면의 상기 적어도 일부를 덮는 SiO2 또는 SiO 또는 SiOxCy 보호층을 형성하는, 상기 물품을 미리 결정된 상승된 온도로 가열하는 단계.
본 발명의 세 번째 양상에서, 전술한 방법에 따라 처리된 화학 기상 증착 챔버 물품으로서, 챔버 물품은 에피택셜 화학 기상 증착 성장 챔버에서 사용되는 웨이퍼 캐리어, 웨이퍼 서셉터, 예열 링 또는 리프트 핀의 군 중에서 임의의 하나를 포함하는, 화학 기상 증착 챔버 물품이 제안된다.
본 개시내용의 전술된 특징 및 다른 특징 및 이점은 비-제한적 예시적 실시형태를 보여주는 첨부된 도면을 참조하는 다음의 설명으로부터 가장 잘 이해될 것이다. 도면에서, 유사한 참조 번호는 동일하거나 유사한 기능 또는 작동을 수행하는 동일한 부품 또는 부품을 나타낸다. 여기서:
- 도 1은 본 발명의 양상에 따른 방법 단계의 흐름도;
- 도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 양상에 따라 처리된 CVD SiC 물품의 세부사항을 보여준다.
- 도 1은 본 발명의 양상에 따른 방법 단계의 흐름도;
- 도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 양상에 따라 처리된 CVD SiC 물품의 세부사항을 보여준다.
도 1은 화학 기상 증착 챔버 물품, 예를 들어 웨이퍼 캐리어, 웨이퍼 서셉터, 예열 링, 리프트 핀 또는 임의의 다른 탄화규소 SiC 또는 탄탈륨 탄화물 TaC 챔버 물품의 처리 단계를 보여준다. 이들 물품은 고체 SiC 또는 TaC로 구성되거나 흑연 기반 물질 또는 이러한 구성요소에 사용되는 다른 잘 알려진 베이스 물질 위에 SiC 또는 TaC 코팅을 가질 수 있다.
웨이퍼 캐리어와 같은 반응기 물품의 에칭은, 예를 들어 웨이퍼 기판 상의 에피택셜 성장을 통해 반도체 물질을 제조하기 위한, CVD 공정에서 하나 이상의 실행 후 물품 상의 기생 증착을 제거하는데 바람직하다. 물품의 에칭으로, 물품이 재사용될 수 있고 물품의 수명이 연장되도록 SiC의 기생 증착이 제거된다.
이들 물품을 위한 전형적인 에칭제는 HCl 또는 CL2와 같은 할로겐이다. SiC와 HCl 또는 Cl2 및 SiO2와 HCl 또는 Cl2의 반응 및 관련 자유 에너지 변화가 다르기 때문에, SiC 표면 또는 CVD SiC 코팅 표면의 산화규소층 또는 실리콘 옥시카바이드도 SiC 코팅 물질의 에칭을 크게 줄일 수 있다. 대안적으로, SiC 물질을 산화규소 또는 실리콘 옥시카바이드로 보호하는 대신, 부품이 전통적으로 사용되는 CVD SiC를 대체하여 실리콘 옥시카바이드로 만들어지거나 코팅될 수 있다. 따라서, CVD-SiC 물질을 산화규소 또는 실리콘 옥시카바이드로 보호하면 SiC-에피택시 챔버에서 기생 증착을 제거하는 동안 CVD-코팅된 흑연 또는 고체-CVD-SiC 부품이 저하되는 문제를 완화시킨다. 본 명세서에서, 언급된 흑연 기판 상의 SiC 코팅 또는 벌크 SiC 부품, 또는 SiC 상을 함유하는 부품은 적어도 산화물 층 또는 산화된 표면을 갖거나, 최소 하나의 산화물 층 또는 산화된 표면을 갖는다. 이의 또는 이들의 산화물 표면은 SiC 코팅된 부품 또는 SiC가 함유된 부품 또는 금속 탄화물이 함유된 부품 또는 금속 탄화물 코팅된 부품 또는 순수 SiC 부품 또는 금속 탄화물 부품을 콜린 가스 또는 할로겐 가스 또는 할로겐 가스 함유 가스 에칭으로부터 보호한다.
보호층은, 다음의 단계를 포함하는, 반도체 구성요소를 제조하기 위한 화학 기상 증착 챔버의 물품을 처리하는 방법(100)으로 수득된다:
- 물품을 제공하는 단계(101). 물품은 몸체 및 탄화규소로 구성된 표면을 가짐.
- 물품을 Cl2계, 순수 Cl2 또는 HCl 에칭제로 처리하는 단계(102). 챔버에서 반도체 구성요소를 제조하는 동안 기생 증착되는 표면의 적어도 일부가 에칭제로 처리됨. 그러나, 바람직하게는 내측을 향하고/향하거나 처리 가스와 접촉하여 기생 증착이 일어나는 적어도 전체 표면이 에칭됨. 보다 바람직하게는, 물품 전체, 즉 물품 표면 전부가 에칭됨.
- 에칭되면, 물품은 산화 환경에 노출됨(103).
- 마지막 단계로서, 물품이 미리 결정된 상승된 온도로 가열되며(104), 여기서 에칭 단계 동안 물품의 표면 상에 형성된 탄소가 CO 또는 CO2로 산화 및 제거되어 챔버에서 반도체 구성요소를 제조하는 동안 기생 증착되는 물품의 표면의 적어도 일부를 덮는 SiO2 또는 SiO 또는 SiOxCy 보호층이 남게 됨.
이전에는, 웨이퍼 캐리어와 같은 물품의 기생 증착을 제거하기 위해 수동으로 기계적으로 연마하였다. 챔버 물품의 CVD-SiC 물질에 영향이 없게, 기생 증착이 최소한으로 제거되도록, 챔버 물품 상의 CVD-SiC 코팅을 사용된 에칭제의 영향으로부터 보호하는 것이 바람직하다. CVD SiC 물질의 표면을 덮는 완전히 조밀한 SiO2 또는 SiO 또는 SiOxCy 층을 도입하는 것은 이러한 에칭제로부터의 보호를 제공한다.
제안된 SiC 표면 처리는 현재 사용되는 표면 처리를 뛰어넘는 몇 가지 장점이 있으며, 이 중 하나는 재사용할 수 있는 완전히 세척된 물품의 결과로 모든 기생성 SiC를 완전히 에칭하는 것이다. 모든 챔버 부품이 Cl2 에칭에 대해 저항성이 있는 것은 아니기 때문에 CVD 반응 챔버 또는 별도의 에칭 챔버에서의 Cl2계 처리는 항상 가능하지는 않을 수 있다. 이는 챔버 부품을 순도와 같은 처리 요구사항에 맞고 Cl2 에칭에 저항할 수 있는 물질로 교체하거나 별도의 처리 챔버에서 물품을 별도로 처리하는 방법으로 해결할 수 있다.
제안된 방법을 사용하면, 에칭 시간, 에칭 빈도 및 작동 온도를 조절하여 에칭 처리로 발생하는 입자 형성의 감소 또한 달성할 수 있다.
제안된 방법의 또 다른 장점은 산화 단계가 Cl2 에칭 후 남아있는 탄소층을 제거할 뿐만 아니라 표면의 보호 산화물 층을 복구하는데 사용될 수 있다는 것이다. 기생적으로 증착된 SiC 층이 불균일한 두께를 가지기 때문에 현재 알려진 세척 공정은 본래의 CVD-SiC 물질을 에칭하기도 한다. 현재 알려진 세척 공정은 본래의 SiC 코팅을 복구하는 단계를 포함하지 않는다. 따라서, 이러한 세척 공정으로, 현재 사용되는 각 단계 중에 캐리어는 상당히 악화된다. 제안된 방법에서 또는 제안된 물품으로, 이러한 반복적인 산화 단계는 보호 SiO2 또는 SiO 또는 SiOxCy 층의 연속적인 재생으로 이러한 보호층의 두께가 유지되도록 하며, 이는 또한 챔버 부품의 CVD-SiC 물질에 존재할 수 있는 미세균열을 복구하는데 기여한다. CVD SiC 코팅의 미세균열은 CVD 탄화규소의 균열 표면에 형성된 산화규소에 의해, 즉 균열이 산화규소에 의해 함께 결합되어, 복구될 수 있다.
도 2a에서 CVD SiC 코팅은 대략 60분 동안 1200℃에서 Cl2 에칭 후 탄소층으로서 에칭되었다. 도 2b에서 산화된 CVD SiC 코팅은 대략 60분 동안 1200℃에서의 CL2 에칭 후 에칭 현상을 보이지 않는다. 도 2c에서, 고온에서의 Cl2 에칭으로부터 CVD SiC를 충분히 보호하는 수득된 완전히 조밀한 SiO2 산화물 층이 CVD SiC를 덮었다.
Cl2 에칭은 CVD SiC 코팅된 흑연 및 산화된 CVD SiC 코팅된 흑연에서 수행된다. 도면은 두께가 약 1.7㎛인 SiO2 층을 갖는 달성된 산화 CVD SiC 코팅을 보여준다. 1200℃에서 순수 Cl2로 60분 에칭한 후, CVD SiC 코팅은 탄소층으로 에칭되었고 얻어진 산화된 CVD SiC 코팅은 에칭 현상을 보이지 않았다. 도 2a에 나타난 바와 같이, CVD SiC 코팅의 두께는 147㎛에서 98㎛로 감소되어, 상단에 44㎛ 두께를 갖는 탄소층이 남는다.
설명 전반에 걸쳐, 챔버 물품은 제안된 방법에 민감한 CVD 반응 챔버의 구성요소를 식별하는데 사용된다. 챔버 물품이라는 표현은, 반응 챔버 물품, 반응 챔버 도구, 반응 챔버 장비, 반응 챔버 교체가능 부품 등 또한 의미하는, 넓은 의미로 해석되어야 한다. 당업자는 모든 이러한 SiC 및/또는 TaC (코팅된) 구성요소에 높은 에칭 저항성을 달성하기 위한 산화된 표면이 제공될 수 있음을 인식할 것이다.
"포함", "통합", "함유", "갖는"과 같은 표현은 설명 및 관련 청구범위를 해석할 때 비-배타적인 방식으로 해석되어야 하며, 즉 명시적으로 정의되지 않은 다른 항목 또는 구성요소 또한 존재하는 것이 허용되는 것으로 해석되어야 한다. 단수에 대한 언급은 복수에 대한 언급으로도 해석되어야 하며 그 반대의 경우도 마찬가지이다.
더욱이, 본 발명은, 다수의 처리 단계가 기술된, 본 명세서에 기술된 실시형태에서 제공되는 것보다 더 많거나 적은 단계를 통한 처리로도 구현될 수 있다.
이 분야의 기술자는, 반도체 OEM 제조자에 의해 사용될 수 있는 산화 표면을 갖는 CVD SiC 물품을 얻기 위해, 방법의 단계들이 전형적으로 반도체 제조 공정과 별개로 수행될 수 있음을 쉽게 인식할 것이다. 방법의 단계들은 이전에 (별개의) CVD 반응 챔버에서 수행될 수 있고, 본 발명에 따른 CVD SiC 물품을 생성하는, 어느 하나의 별개의 현지외 "반응 챔버 물품 산화 처리"를 통해 이러한 OEM에 의해 비-산화 CVD SiC 물품에 수행될 수도 있다. 방법의 단계들은 실제 반도체 제조 공정 중 CVD 반응 챔버 내 현장에서, 즉 SiC 에피-증착 반응기에서 수행될 수도 있다.
더욱이, 이 분야의 기술자는 이들 단계의 일부가 병행으로, 연속적으로 또는 반복적으로 수행될 수 있고, 여기서 각각의 물품이 하나의, 여럿의 또는 모든 방법 단계들을 여러 번 겪을 수 있음을 쉽게 인식할 것이다.
개시된 실시형태에 대한 다른 변형은 도면, 개시내용 및 첨부된 청구범위의 연구로부터 청구된 발명을 실시함에 있어서 이 분야의 기술자에 의해 이해되고 영향을 받을 수 있다. 청구범위에서, 단어 "포함"은 다른 요소 또는 단계를 배제하지 않으며, 단수적인 표현은 복수적인 것을 배제하지 않는다. 특정 조치가 서로 다른 종속항에 인용된다는 사실이 이들 조치의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지는 않는다. 청구범위의 임의의 참조 부호는 그 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
Claims (14)
- 반도체 구성요소를 제조하기 위한, 웨이퍼 캐리어와 같은 화학 기상 증착 챔버 물품으로서,
상기 챔버 물품은 몸체 및 금속 탄화물로 구성된 표면을 가지며, 상기 표면에는 상기 챔버에서 상기 반도체 구성요소를 제조하는 동안 기생 증착되는 상기 표면의 적어도 일부에 보호층이 제공되는 것을 특징으로 하며, 상기 보호층은 산화된 표면을 포함하는, 화학 기상 증착 챔버 물품. - 제1항에 있어서, 상기 금속 탄화물은 탄화규소를 포함하는, 화학 기상 증착 챔버 물품.
- 제1항에 있어서, 상기 금속 탄화물은 탄화탄탈럼을 포함하는, 화학 기상 증착 챔버 물품.
- 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 보호층은 이산화규소 표면을 포함하는, 화학 기상 증착 챔버 물품.
- 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 보호층은 일산화규소 표면을 포함하는, 화학 기상 증착 챔버 물품.
- 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 보호층은 실리콘 옥시카바이드 표면을 포함하는, 화학 기상 증착 챔버 물품.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물품의 상기 몸체는 탄화규소로 이루어지는, 화학 기상 증착 챔버 물품.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물품의 상기 몸체는 탄화규소 코팅된 표면을 갖는 그래파이트 코어로 이루어지는, 화학 기상 증착 챔버 물품.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보호층은 상기 물품을 Cl2계 순수 Cl2 또는 HCl 에칭제로 처리하여 수득되는, 화학 기상 증착 챔버 물품.
- 제9항에 있어서, 상기 보호층은 상기 에칭된 물품을 상기 에칭으로부터 수득되는 상기 표면의 탄소를 SiO2 또는 SiO 또는 SiOxCy 보호층으로 전환하는 승온에서의 산화 처리로 처리하여 수득되는, 화학 기상 증착 챔버 물품.
- 반도체 구성요소를 제조하기 위한 화학 기상 증착 챔버 물품 처리 방법으로서,
- 상기 물품을 제공하는 단계로서, 상기 물품은 몸체 및 탄화규소로 이루어진 표면을 갖는, 상기 물품을 제공하는 단계;
- 상기 챔버에서 상기 반도체 구성요소를 제조하는 동안 기생 증착되는 상기 표면의 적어도 일부에 보호층을 제공하는 단계로서, 상기 보호층을 제공하는 단계는 산화된 표면을 수득하는 단계를 포함하는, 상기 보호층을 제공하는 단계
를 포함하는, 화학 기상 증착 챔버 물품 처리 방법. - 제11항에 있어서, 상기 보호 물품을 제공하는 단계는
- 상기 물품을 할로겐계 에칭제, 바람직하게는 Cl2계, 순수 Cl2 또는 HCl 에칭제로 처리하는 단계를 포함하는, 화학 기상 증착 챔버 물품 처리 방법. - 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 보호 물품을 제공하는 단계는,
- 상기 물품을 산화 환경에 노출시키는 단계;
- 상기 물품을 미리 결정된 상승된 온도로 가열하는 단계로서, 상기 에칭 단계 동안 상기 물품의 상기 표면 상에 형성된 탄소가 CO 또는 CO2로 산화 및 제거되어 상기 챔버에서 상기 반도체 구성요소를 제조하는 동안 기생 증착되는 상기 물품의 상기 표면의 상기 적어도 일부를 덮는 SiO2 또는 SiO 또는 SiOxCy 보호층을 형성하는, 상기 물품을 미리 결정된 상승된 온도로 가열하는 단계
를 더 포함하는, 화학 기상 증착 챔버 물품 처리 방법. - 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항의 방법으로 처리된 화학 기상 증착 챔버 물품으로서, 상기 챔버 물품은 에피택셜 화학 기상 증착 성장 챔버에서 사용되는 웨이퍼 캐리어, 웨이퍼 서셉터, 예열 링 또는 리프트 핀, 덮개 부분, 천장 또는 다른 부분의 군 중에서 임의의 하나를 포함하는, 화학 기상 증착 챔버 물품.
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