KR20220036860A - 플라스마 퍼지 방법 - Google Patents
플라스마 퍼지 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20220036860A KR20220036860A KR1020210118218A KR20210118218A KR20220036860A KR 20220036860 A KR20220036860 A KR 20220036860A KR 1020210118218 A KR1020210118218 A KR 1020210118218A KR 20210118218 A KR20210118218 A KR 20210118218A KR 20220036860 A KR20220036860 A KR 20220036860A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- gas
- plasma
- film
- processing
- vacuum container
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 106
- 238000010926 purge Methods 0.000 title claims abstract description 80
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 63
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 55
- 238000005108 dry cleaning Methods 0.000 claims abstract description 32
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 5
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 3
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 3
- 238000011109 contamination Methods 0.000 abstract description 23
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 23
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 22
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 173
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 29
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 18
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 13
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 10
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 8
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 7
- 229910016569 AlF 3 Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 6
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 6
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 5
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 4
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K Aluminium flouride Chemical compound F[Al](F)F KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YZCKVEUIGOORGS-IGMARMGPSA-N Protium Chemical compound [1H] YZCKVEUIGOORGS-IGMARMGPSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- MROCJMGDEKINLD-UHFFFAOYSA-N dichlorosilane Chemical compound Cl[SiH2]Cl MROCJMGDEKINLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000002052 molecular layer Substances 0.000 description 1
- QKCGXXHCELUCKW-UHFFFAOYSA-N n-[4-[4-(dinaphthalen-2-ylamino)phenyl]phenyl]-n-naphthalen-2-ylnaphthalen-2-amine Chemical compound C1=CC=CC2=CC(N(C=3C=CC(=CC=3)C=3C=CC(=CC=3)N(C=3C=C4C=CC=CC4=CC=3)C=3C=C4C=CC=CC4=CC=3)C3=CC4=CC=CC=C4C=C3)=CC=C21 QKCGXXHCELUCKW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Images
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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32798—Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
- H01J37/32853—Hygiene
- H01J37/32862—In situ cleaning of vessels and/or internal parts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B5/00—Cleaning by methods involving the use of air flow or gas flow
- B08B5/02—Cleaning by the force of jets, e.g. blowing-out cavities
-
- 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
-
- 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
- B08B7/04—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by a combination of operations
-
- 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
- C23C16/455—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 characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
- C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
- C23C16/45544—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
- C23C16/45548—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus having arrangements for gas injection at different locations of the reactor for each ALD half-reaction
- C23C16/45551—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus having arrangements for gas injection at different locations of the reactor for each ALD half-reaction for relative movement of the substrate and the gas injectors or half-reaction reactor compartments
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/3244—Gas supply means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
- H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
- H01J2237/332—Coating
- H01J2237/3321—CVD [Chemical Vapor Deposition]
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Public Health (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
성막 장치의 클리닝 시에 발생하는 금속 오염을 저감할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 양태에 의한 플라스마 퍼지 방법은, 처리 용기 내의 드라이 클리닝 후이며, 기판에 성막 처리를 실시하기 전에 행하는 플라스마 퍼지 방법이며, (a) 상기 처리 용기 내에 N2를 포함하는 제1 처리 가스를 활성화하여 공급하는 공정과, (b) 상기 처리 용기 내에 H2 및 O2를 포함하는 제2 처리 가스를 활성화하여 공급하는 공정을 갖는다.
본 개시의 일 양태에 의한 플라스마 퍼지 방법은, 처리 용기 내의 드라이 클리닝 후이며, 기판에 성막 처리를 실시하기 전에 행하는 플라스마 퍼지 방법이며, (a) 상기 처리 용기 내에 N2를 포함하는 제1 처리 가스를 활성화하여 공급하는 공정과, (b) 상기 처리 용기 내에 H2 및 O2를 포함하는 제2 처리 가스를 활성화하여 공급하는 공정을 갖는다.
Description
본 개시는, 플라스마 퍼지 방법에 관한 것이다.
처리실의 드라이 클리닝 후에, 처리실 내에 수소 라디칼 및 산소 라디칼을 공급하고, 계속해서 처리실 내를 코팅함으로써, 성막 장치의 클리닝 시에 발생하는 금속 오염을 방지하는 기술이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
본 개시는, 성막 장치의 클리닝 시에 발생하는 금속 오염을 저감할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 양태에 의한 플라스마 퍼지 방법은, 처리 용기 내의 드라이 클리닝 후이며, 기판에 성막 처리를 실시하기 전에 행하는 플라스마 퍼지 방법이며, (a) 상기 처리 용기 내에 N2를 포함하는 제1 처리 가스를 활성화하여 공급하는 공정과, (b) 상기 처리 용기 내에 H2 및 O2를 포함하는 제2 처리 가스를 활성화하여 공급하는 공정을 갖는다.
본 개시에 의하면, 성막 장치의 클리닝 시에 발생하는 금속 오염을 저감할 수 있다.
도 1은 실시 형태의 플라스마 퍼지 방법을 실시하는 성막 장치의 일례를 도시하는 개략 종단면도.
도 2는 도 1의 성막 장치의 개략 평면도.
도 3은 도 1의 성막 장치에 마련되는 가스 급배기 유닛의 하면도.
도 4는 실시 형태의 플라스마 퍼지 방법의 일례를 도시하는 도면.
도 5는 실시 형태의 플라스마 퍼지 방법의 가스 공급 시퀀스의 일례를 도시하는 도면.
도 6은 Al 오염이 발생하는 메커니즘을 설명하기 위한 도면.
도 7은 Al 오염이 저감되는 메커니즘을 설명하기 위한 도면.
도 8은 수소의 연소 반응을 도시하는 도면.
도 9는 성막 처리 및 클리닝 처리의 일련의 전체의 처리를 설명하기 위한 흐름도.
도 10은 실시 형태의 플라스마 퍼지 방법을 실시한 실시예의 결과를 비교예와 함께 도시하는 도면.
도 11은 실시 형태의 플라스마 퍼지 방법을 실시한 실시예의 결과를 비교예와 함께 도시하는 도면.
도 2는 도 1의 성막 장치의 개략 평면도.
도 3은 도 1의 성막 장치에 마련되는 가스 급배기 유닛의 하면도.
도 4는 실시 형태의 플라스마 퍼지 방법의 일례를 도시하는 도면.
도 5는 실시 형태의 플라스마 퍼지 방법의 가스 공급 시퀀스의 일례를 도시하는 도면.
도 6은 Al 오염이 발생하는 메커니즘을 설명하기 위한 도면.
도 7은 Al 오염이 저감되는 메커니즘을 설명하기 위한 도면.
도 8은 수소의 연소 반응을 도시하는 도면.
도 9는 성막 처리 및 클리닝 처리의 일련의 전체의 처리를 설명하기 위한 흐름도.
도 10은 실시 형태의 플라스마 퍼지 방법을 실시한 실시예의 결과를 비교예와 함께 도시하는 도면.
도 11은 실시 형태의 플라스마 퍼지 방법을 실시한 실시예의 결과를 비교예와 함께 도시하는 도면.
이하, 첨부의 도면을 참조하면서, 본 개시의 한정적이지 않은 예시의 실시 형태에 대하여 설명한다. 첨부의 전체 도면 중, 동일하거나 또는 대응하는 부재 또는 부품에 대해서는, 동일하거나 또는 대응하는 참조 부호를 부여하고, 중복되는 설명을 생략한다.
〔성막 장치〕
도 1 내지 도 3을 참조하여, 실시 형태의 플라스마 퍼지 방법을 실시하는 성막 장치의 일례에 대하여 설명한다. 성막 장치(1)는, 원자층 퇴적(ALD: Atomic Layer Deposition)법 또는 분자층 퇴적(MLD: Molecular Layer Deposition)법에 의해, 기판의 표면에 산화실리콘(SiO2)막을 형성하는 장치이다. 기판은, 예를 들어 반도체 웨이퍼(이하 「웨이퍼 W」라고 함)이다. 웨이퍼 W의 표면에는, 예를 들어 트렌치, 비아 등의 오목부 패턴이 형성되어 있다.
성막 장치(1)는, 처리 용기로서의 진공 용기(11)를 구비한다. 진공 용기(11)는, 대략 원형 평면 형상을 갖는다. 진공 용기(11)는, 용기 본체(11A) 및 천장판(11B)을 포함한다. 용기 본체(11A)는, 측벽 및 저부를 구성한다. 천장판(11B)은, 예를 들어 O링 등의 밀봉 부재를 통해 용기 본체(11A)에 설치되고, 이에 의해 진공 용기(11)가 기밀하게 밀폐된다. 용기 본체(11A) 및 천장판(11B)은, 예를 들어 알루미늄(Al)으로 제작할 수 있다.
진공 용기(11) 내에는, 회전 테이블(12)이 마련되어 있다. 회전 테이블(12)은, 원 형상을 갖는다. 회전 테이블(12)은, 예를 들어 석영으로 제작할 수 있다. 회전 테이블(12)은, 지지부(12A)에 의해 이면의 중앙이 지지되어, 수평하게 마련되어 있다. 지지부(12A)의 하면에는, 회전 기구(13)가 접속되어 있다. 회전 기구(13)는, 성막 처리 시에 지지부(12A)를 통해 회전 테이블(12)을, 축 X를 중심으로 하여 회전 테이블(12)의 둘레 방향으로 평면으로 보아 시계 방향으로 회전시킨다.
회전 테이블(12)의 상면에는, 회전 테이블(12)의 둘레 방향(회전 방향)을 따라서 6개의 원형 오목부(14)가 마련되어 있다. 각 오목부(14)에는, 웨이퍼 W가 적재된다. 즉, 회전 테이블(12)의 회전에 의해 공전하도록, 각 웨이퍼 W는 회전 테이블(12)에 적재된다.
진공 용기(11)의 저부에는, 복수의 히터(15)가 마련되어 있다. 복수의 히터(15)는, 예를 들어 동심원상으로 배치되어 있다. 복수의 히터(15)는, 회전 테이블(12)에 적재된 웨이퍼 W를 가열한다.
진공 용기(11)의 측벽에는, 반송구(16)가 형성되어 있다. 반송구(16)는, 웨이퍼 W의 전달을 행하기 위한 개구이다. 반송구(16)는, 게이트 밸브(도시하지 않음)에 의해 기밀하게 개폐 가능하게 구성되어 있다. 진공 용기(11)의 외부에는 반송 암(도시하지 않음)이 마련되고, 해당 반송 암에 의해 진공 용기(11) 내에 웨이퍼 W가 반송된다.
회전 테이블(12) 상에는, 가스 급배기 유닛(2), 제2 처리 영역 R2, 제3 처리 영역 R3 및 제4 처리 영역 R4가, 회전 테이블(12)의 회전 방향의 하류측을 향하여, 해당 회전 방향을 따라서 이 순으로 마련되어 있다.
가스 급배기 유닛(2)은, 실리콘(Si) 함유 가스를 공급하는 가스 토출구 및 배기구를 구비한다. 이하, 가스 급배기 유닛(2)에 대하여, 도 3도 참조하면서 설명한다. 가스 급배기 유닛(2)은, 평면으로 보아, 회전 테이블(12)의 중앙측으로부터 주연측을 향함에 따라서 회전 테이블(12)의 둘레 방향으로 넓어지는 부채상으로 형성되어 있다. 가스 급배기 유닛(2)의 하면은, 회전 테이블(12)의 상면에 근접함과 함께 대향하고 있다.
가스 급배기 유닛(2)의 하면에는, 가스 토출구(21), 배기구(22) 및 퍼지 가스 토출구(23)가 개구되어 있다. 가스 토출구(21)는, 가스 급배기 유닛(2)의 하면의 주연보다도 내측의 부채상 영역(24)에 다수 배열되어 있다. 가스 토출구(21)는, 성막 처리 시, 회전 테이블(12)의 회전 중에 Si 함유 가스를 하방으로 샤워상으로 토출하여, 웨이퍼 W의 표면 전체에 공급한다. 실리콘 함유 가스는, 예를 들어 DCS[디클로로실란] 가스이다.
부채상 영역(24)에 있어서는, 회전 테이블(12)의 중앙측으로부터 회전 테이블(12)의 주연측을 향하여, 3개의 구역(24A, 24B, 24C)이 설정되어 있다. 각각의 구역(24A), 구역(24B), 구역(24C)에 마련되는 가스 토출구(21)의 각각에 독립하여 Si 함유 가스를 공급할 수 있도록, 가스 급배기 유닛(2)에는 서로 구획된 가스 유로(도시하지 않음)가 마련되어 있다. 서로 구획된 가스 유로의 각 상류측은, 각각, 밸브 및 매스 플로우 컨트롤러를 포함하는 가스 공급 기기를 구비한 배관을 통해 Si 함유 가스의 공급원(도시하지 않음)에 접속되어 있다.
배기구(22) 및 퍼지 가스 토출구(23)는, 부채상 영역(24)을 둘러쌈과 함께 회전 테이블(12)의 상면을 향하도록, 가스 급배기 유닛(2)의 하면의 주연에 환상으로 개구된다. 퍼지 가스 토출구(23)는, 배기구(22)의 외측에 위치한다. 회전 테이블(12) 상에 있어서의 배기구(22)의 내측의 영역은, 웨이퍼 W의 표면에 대한 Si 함유 가스의 흡착이 행해지는 제1 처리 영역 R1을 구성한다. 배기구(22)에는 배기 장치(도시하지 않음)가 접속되고, 퍼지 가스 토출구(23)에는 퍼지 가스의 공급원이 접속되어 있다. 퍼지 가스는, 예를 들어 아르곤(Ar) 가스이다.
성막 처리 시, 가스 토출구(21)로부터의 Si 함유 가스의 토출, 배기구(22)로부터의 배기 및 퍼지 가스 토출구(23)로부터의 퍼지 가스의 토출이 모두 행해진다. 이에 의해, 회전 테이블(12)을 향하여 토출된 Si 함유 가스 및 퍼지 가스는, 회전 테이블(12)의 상면을 배기구(22)로 향하게 하여, 당해 배기구(22)로부터 배기된다. 이와 같이 퍼지 가스의 토출 및 배기가 행해짐으로써, 제1 처리 영역 R1의 분위기는 외부의 분위기로부터 분리되어, 당해 제1 처리 영역 R1에 한정적으로 Si 함유 가스를 공급할 수 있다. 즉, 제1 처리 영역 R1에 공급되는 Si 함유 가스와, 후술하는 플라스마 형성 유닛(3A 내지 3C)에 의해 제1 처리 영역 R1의 외부에 공급되는 각 가스 및 가스의 활성종이 혼합되는 것을 억제할 수 있다.
제2 내지 제4 처리 영역 R2 내지 R4에는, 각각의 영역에 공급된 가스를 활성화하기 위한 플라스마 형성 유닛(3A 내지 3C)이 마련되어 있다. 플라스마 형성 유닛(3A 내지 3C)은 각각 마찬가지로 구성되어 있다. 이하에서는, 대표하여 도 1에 도시된 플라스마 형성 유닛(3C)에 대하여 설명한다.
플라스마 형성 유닛(3C)은, 플라스마 형성용의 가스를 회전 테이블(12) 상에 공급함과 함께, 플라스마 형성용의 가스에 마이크로파를 공급하여, 회전 테이블(12) 상에 플라스마를 발생시킨다. 플라스마 형성 유닛(3C)은, 마이크로파를 공급하기 위한 안테나(31)를 구비한다.
안테나(31)는, 유전체판(32) 및 금속제의 도파관(33)을 포함한다. 유전체판(32)은, 평면으로 보아 회전 테이블(12)의 중앙측으로부터 주연측을 향함에 따라서 넓어지는 대략 부채상으로 형성되어 있다. 진공 용기(11)의 천장판(11B)에는 유전체판(32)의 형상에 대응하도록, 대략 부채상의 관통구가 마련되어 있고, 당해 관통구의 하단의 내주면은 관통구의 중심 방향으로 약간 돌출되어, 지지부(34)를 형성하고 있다. 유전체판(32)은, 관통구를 상측으로부터 폐색하고, 회전 테이블(12)에 대향하도록 마련되어 있으며, 유전체판(32)의 주연은 지지부(34)에 지지되어 있다. 도파관(33)은, 유전체판(32) 상에 마련되어 있다. 도파관(33)은, 천장판(11B) 상으로 연장되는 내부 공간(35)을 구비한다. 유전체판(32)의 상면에는, 유전체판(32)에 접하도록 슬롯판(36)이 마련되어 있다. 슬롯판(36)은, 도파관(33)의 하부를 구성한다. 슬롯판(36)은, 복수의 슬롯 구멍(36A)을 갖는다. 도파관(33)의 회전 테이블(12)의 중앙측의 단부는 폐색되어 있고, 회전 테이블(12)의 주연측의 단부에는, 마이크로파 발생기(37)가 접속되어 있다. 마이크로파 발생기(37)는, 예를 들어 2.45GHz의 마이크로파를 도파관(33)에 공급한다.
제2 처리 영역 R2의 하류측의 단부에는, 가스 인젝터(41)가 마련되어 있다. 가스 인젝터(41)는, 배관(41p)을 통해, 수소(H2) 가스 공급원(41a) 및 질소(N2) 가스 공급원(41b)에 접속되어 있다. 가스 인젝터(41)는, 상류측을 향하여 H2 가스 및 N2 가스를 토출한다. 또한, 가스 인젝터(41)는, 또 다른 가스 공급원, 예를 들어 Ar 가스 공급원에 접속되어 있어도 된다.
제3 처리 영역 R3의 상류측의 단부에는, 가스 인젝터(42)가 마련되어 있다. 가스 인젝터(42)는, 배관(42p)을 통해, H2 가스 공급원(42a) 및 N2 가스 공급원(42b)에 접속되어 있다. 가스 인젝터(42)는, 하류측을 향하여 H2 가스 및 N2 가스를 토출한다. 또한, 가스 인젝터(42)는, 또 다른 가스 공급원, 예를 들어 Ar 가스 공급원에 접속되어 있어도 된다.
제4 처리 영역 R4의 하류측의 단부에는, 가스 인젝터(43)가 마련되어 있다. 가스 인젝터(43)는 배관(43p)을 통해, H2 가스 공급원(43a) 및 N2 가스 공급원(43b)에 접속되어 있다. 가스 인젝터(43)는, 상류측을 향하여 H2 가스 및 N2 가스를 토출한다. 또한, 가스 인젝터(43)는, 또 다른 가스 공급원, 예를 들어 Ar 가스 공급원에 접속되어 있어도 된다.
가스 인젝터(41 내지 43)는, 예를 들어 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 선단측이 폐쇄된 가늘고 긴 관상체로 구성되어 있다. 가스 인젝터(41 내지 43)는, 진공 용기(11)의 측벽으로부터 중앙 영역을 향하여 수평으로 신장되도록, 진공 용기(11)의 측벽에 각각 마련되고, 회전 테이블(12) 상의 웨이퍼 W가 통과하는 영역과 교차하도록 각각 배치되어 있다. 가스 인젝터(41 내지 43)에는, 그 길이 방향을 따라서 가스의 토출구(40)가 각각 형성되어 있다. 예를 들어, 가스의 토출구(40)는, 가스 인젝터(41 내지 43)에 있어서, 회전 테이블(12) 상의 웨이퍼 W가 통과하는 영역을 커버하는 영역에 형성되어 있다.
또한, 도 2의 예에서는, 가스 인젝터(41)는, 플라스마 형성 유닛(3A)의 하방에 마련되어 있지만, 예를 들어 플라스마 형성 유닛(3A)의 회전 방향의 하류측에 인접하는 영역의 하방에 마련되어 있어도 된다. 가스 인젝터(42)는, 플라스마 형성 유닛(3B)의 하방에 마련되어 있지만, 예를 들어 플라스마 형성 유닛(3B)의 회전 방향의 상류측에 인접하는 영역의 하방에 마련되어 있어도 된다. 가스 인젝터(43)는, 플라스마 형성 유닛(3C)의 하방에 마련되어 있지만, 예를 들어 플라스마 형성 유닛(3C)의 회전 방향의 하류측에 인접하는 영역의 하방에 마련되어 있어도 된다.
또한, 제4 처리 영역 R4의 상류측의 단부에는, 가스 인젝터(44)가 마련되어 있다. 가스 인젝터(44)는, 배관(44p)을 통해, 산소(O2) 가스 공급원(44a)에 접속되어 있다. 가스 인젝터(44)는, 선단측이 폐쇄된 가늘고 긴 관상체로 구성되어 있다. 가스 인젝터(44)는, 진공 용기(11)의 측벽으로부터 중앙 영역을 향하여 수평으로 신장되도록, 진공 용기(11)의 측벽에 마련되고, 회전 테이블(12) 상의 웨이퍼 W가 통과하는 영역과 교차하도록 배치되어 있다. 가스 인젝터(44)의 선단측에는, 가스 토출 구멍(도시하지 않음)이 마련되어 있다. 가스 토출 구멍은, 진공 용기(11)의 중앙 영역으로부터 측벽을 향하여 O2 가스를 토출한다. 또한, 가스 인젝터(44)는, 또 다른 가스 공급원, 예를 들어 Ar 가스 공급원에 접속되어 있어도 된다.
제2 내지 제4 처리 영역 R2 내지 R4에서는, 도파관(33)에 공급된 마이크로파는, 슬롯판(36)의 슬롯 구멍(36A)을 통과하여 유전체판(32)에 이르고, 해당 유전체판(32)의 하방으로 토출된 가스, 예를 들어 H2 가스, N2 가스, O2 가스에 공급된다. 이에 의해, 유전체판(32)의 하방의 제2 내지 제4 처리 영역 R2 내지 R4에 한정적으로 플라스마가 형성된다.
제2 처리 영역 R2와 제3 처리 영역 R3 사이에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 가스 인젝터(45)가 마련되어 있다. 가스 인젝터(45)는, 선단측이 개구된 가늘고 긴 관상체로 구성되어 있다. 가스 인젝터(45)는, 진공 용기(11)의 측벽으로부터 중앙 영역을 향하여 수평으로 신장되도록, 진공 용기(11)의 측벽에 마련되어 있다. 가스 인젝터(45)는, 선단측의 개구로부터 진공 용기(11)의 중심을 향하여 각종 가스를 토출한다.
가스 인젝터(45)는, 배관(45p)을 통해, 3불화질소(NF3) 가스 공급원(45a), N2 가스 공급원(45b) 및 O2 가스 공급원(45c)에 접속되어 있다. 배관(45p)에는, 리모트 플라스마원(46)이 마련되어 있다. 리모트 플라스마원(46)은, 각 공급원으로부터 배관(45p)을 통해 가스 인젝터(45)에 도입되는 각종 가스를 플라스마에 의해 활성화시킨다. 이에 의해, 가스 인젝터(45)는, 활성화된 각종 가스를 진공 용기(11) 내로 토출한다.
예를 들어, 성막 처리를 행할 때는, 가스 인젝터(45)는 O2 가스를 진공 용기(11) 내로 토출한다. 이때, 가스 인젝터(45)는, O2 가스를 활성화하여 진공 용기(11) 내로 토출해도 되고, O2 가스를 활성화하지 않고 진공 용기(11) 내로 토출해도 된다.
또한 예를 들어, 진공 용기(11) 내의 드라이 클리닝을 행할 때는, 가스 인젝터(45)는 NF3 가스 등의 불소 함유 가스를 진공 용기(11) 내로 토출한다. 이때, 가스 인젝터(45)는, NF3 가스를 활성화하여 진공 용기(11) 내로 토출해도 되고, NF3 가스를 활성화하지 않고 진공 용기(11) 내로 토출해도 된다. 드라이 클리닝은, 성막 처리를 계속해서, 회전 테이블(12)의 표면이나 진공 용기(11) 내에 산화막이 많이 퇴적되어, 이들 산화막을 제거한 쪽이 좋다고 판정된 경우에 행해진다.
또한 예를 들어, 진공 용기(11) 내의 플라스마 퍼지를 행할 때는, 가스 인젝터(45)는 N2 가스를 진공 용기(11) 내로 토출한다. 이때, 가스 인젝터(45)는, N2 가스를 활성화하여 진공 용기(11) 내로 토출해도 되고, N2 가스를 활성화하지 않고 진공 용기(11) 내로 토출해도 된다.
또한, 성막 처리, 드라이 클리닝 및 플라스마 퍼지의 상세에 대해서는 후술한다.
제3 처리 영역 R3과 제4 처리 영역 R4 사이에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 분리 영역 D가 마련되어 있다. 분리 영역 D의 천장면은, 제3 및 제4 처리 영역 R3, R4의 각각의 천장면보다도 낮게 설정되어 있다. 분리 영역 D는, 평면으로 보아, 회전 테이블(12)의 중앙측으로부터 주연측을 향함에 따라서 회전 테이블(12)의 둘레 방향으로 넓어지는 부채상으로 형성되어 있고, 그 하면은 회전 테이블(12)의 상면에 근접함과 함께 대향하고 있다. 분리 영역 D의 하면과 회전 테이블(12)의 상면 사이는, 분리 영역 D의 하방으로의 가스의 침입을 억제하기 위해, 예를 들어 3㎜로 설정되어 있다. 또한, 분리 영역 D의 하면을 천장판(11B)의 하면과 동일한 높이로 설정해도 된다.
또한, 회전 테이블(12)의 외측이며, 제2 처리 영역 R2의 상류측의 단부, 제3 처리 영역 R3의 하류측의 단부 및 제4 처리 영역 R4의 상류측의 단부의 각각에 면하는 위치에는, 제1 배기구(51), 제2 배기구(52) 및 제3 배기구(53)가 각각 개구되어 있다. 제1 내지 제3 배기구(51 내지 53)는, 각각 제2 내지 제4 처리 영역 R2 내지 R4 내의 가스를 배기한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제3 배기구(53)는, 진공 용기(11)의 용기 본체(11A)에 있어서의 회전 테이블(12)의 외측의 영역에, 위를 향하여 개구되도록 형성되어 있다. 제3 배기구(53)의 개구부는, 회전 테이블(12)의 하방에 위치하고 있다. 제3 배기구(53)는, 배기 유로(531)를 통해 배기 장치(54)에 접속되어 있다. 또한, 제1 및 제2 배기구(51, 52)에 대해서도 제3 배기구(53)와 마찬가지로 구성되어 있고, 예를 들어 배기 유로(511, 521)를 통해 예를 들어 공통의 배기 장치(54)에 접속되어 있다. 각 배기 유로(511, 521, 531)에는, 각각 배기량 조정부(도시하지 않음)가 마련되어, 배기 장치(54)에 의한 제1 내지 제3 배기구(51 내지 53)로부터의 배기량은 예를 들어 개별로 조정 가능하게 구성되어 있다. 또한, 제1 내지 제3 배기구(51 내지 53)로부터의 배기량은, 공통화된 배기량 조정부에 의해 조정하도록 해도 된다. 이와 같이, 제2 내지 제4 처리 영역 R2 내지 R4에 있어서, 가스 인젝터(41 내지 43)로부터 토출된 각 가스는, 제1 내지 제3 배기구(51 내지 53)로부터 배기되고, 이들 배기량에 따른 압력의 진공 분위기가 진공 용기(11) 내에 형성된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 성막 장치(1)에는, 컴퓨터로 이루어지는 제어부(10)가 마련되어 있다. 제어부(10)에는, 프로그램이 저장되어 있다. 프로그램에 대해서는, 성막 장치(1)의 각 부에 제어 신호를 송신하여 각 부의 동작을 제어하고, 후술하는 플라스마 퍼지 방법이 실행되도록 스텝군이 짜여 있다. 구체적으로는, 회전 기구(13)에 의한 회전 테이블(12)의 회전 속도, 각 가스 공급 기기에 의한 각 가스의 유량 및 급단, 배기 장치(54)에 의한 배기량, 마이크로파 발생기(37)로부터의 안테나(31)로의 마이크로파의 급단, 히터(15)로의 급전 등이, 프로그램에 의해 제어된다. 히터(15)로의 급전의 제어는, 즉 웨이퍼 W의 온도의 제어이며, 배기 장치(54)에 의한 배기량의 제어는, 즉 진공 용기(11) 내의 압력의 제어이다. 프로그램은, 하드디스크, 콤팩트 디스크, 광자기 디스크, 메모리 카드 등의 기억 매체로부터 제어부(10)에 인스톨된다.
〔플라스마 퍼지 방법〕
도 4 내지 도 7을 참조하여, 실시 형태의 플라스마 퍼지 방법의 일례에 대하여 설명한다. 실시 형태의 플라스마 퍼지 방법은, 진공 용기(11) 내의 드라이 클리닝 후이며, 웨이퍼 W에 성막 처리를 실시하기 전에 행해진다. 따라서, 실시 형태의 플라스마 퍼지 방법은, 회전 테이블(12)의 표면 상에 웨이퍼 W가 적재되어 있지 않은 상태에서 행해진다.
실시 형태의 플라스마 퍼지 방법은, N2 플라스마 퍼지 공정 S10 및 H2/O2 플라스마 퍼지 공정 S20을 이 순으로 설정 횟수에 도달할 때까지 반복함으로써, 진공 용기(11) 내의 드라이 클리닝 시에 발생하는 금속 오염을 저감하는 방법이다. 설정 횟수는, 예를 들어 1회 이상이다.
N2 플라스마 퍼지 공정 S10에서는, 진공 용기(11) 내에 N2 함유 가스를 활성화하여 공급한다. 본 실시 형태에 있어서, 가스 인젝터(41 내지 43, 45)로부터 진공 용기(11) 내에 N2 가스를 공급한다. 또한, 플라스마 형성 유닛(3A 내지 3C)으로부터 N2 가스에 마이크로파를 공급한다. 이에 의해, 마이크로파에 의해 N2 가스가 분해되어 활성화된다. 또한, 히터(15)의 온도는, 예를 들어 550℃로 설정된다. 진공 용기(11) 내의 압력은, 예를 들어 0.6Torr(80Pa)로 설정된다. N2 가스의 유량은, 예를 들어 250sccm으로 설정된다. 마이크로파 발생기(37)의 출력은, 예를 들어 3kW로 설정된다. 또한, 가스 인젝터(41 내지 43)로부터 진공 용기(11) 내에 Ar 가스를 공급해도 된다.
그런데, 진공 용기(11) 내의 드라이 클리닝 시에, 진공 용기(11) 내에 공급되는 불소 함유 가스는, 에칭 기능을 갖고, 산화막을 제거할 수 있다. 그러나, 불소 함유 가스는, 동시에 석영으로 이루어지는 회전 테이블(12), 알루미늄으로 이루어지는 용기 본체(11A) 및 천장판(11B), 진공 용기(11) 내의 다른 부품 등에도 다소의 대미지를 주는 경우가 있다. 이에 의해, 금속 입자가 인출되어, 금속 오염이 발생하여, 드라이 클리닝 후의 성막 처리에 금속 오염의 악영향을 줄 수 있다. 예를 들어 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 드라이 클리닝에 있어서 형성되는 플라스마 P1에 의해, 용기 본체(11A) 및 천장판(11B)의 재료인 Al이 에칭되어 불화알루미늄(AlF3) 등의 불소 화합물이 발생하여, 천장판(11B)의 하면에 부착된다. 그리고, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 드라이 클리닝 후의 성막 처리에 있어서 형성되는 플라스마 P2에 의해, AlF3가 천장판(11B)의 하면으로부터 이탈하여, 웨이퍼 W 상에 파티클로서 부착될 수 있다.
N2 플라스마 퍼지 공정 S10에서는, 전술한 바와 같이, 가스 인젝터(41 내지 43, 45)로부터 진공 용기(11) 내에 N2 가스를 공급함과 함께, 플라스마 형성 유닛(3A 내지 3C)으로부터 N2 가스에 마이크로파를 공급한다. 이에 의해, 마이크로파에 의해 N2 가스가 분해되어 활성화된다. 그 때문에, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 드라이 클리닝에 의해 발생한 AlF3가, 활성화된 N2 가스(N2 플라스마 P3)에 의한 스퍼터 효과에 의해 천장판(11B)의 하면으로부터 이탈하여, 진공 용기(11) 내로부터 배출된다. 이와 같이, N2 플라스마 퍼지 공정 S10을 행함으로써, 성막 처리 시에 파티클의 원인이 되는 AlF3를 제거할 수 있다. 그 결과, 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이, 드라이 클리닝 후의 성막 처리에 있어서 형성되는 플라스마 P2에 의해, AlF3가 천장판(11B)의 하면으로부터 이탈하는 것을 억제할 수 있으므로, 웨이퍼 W 상에 대한 파티클의 부착을 억제할 수 있다. N2 플라스마 퍼지 공정 S10에서는, 예를 들어 진공 용기(11) 내가 후술하는 성막 온도가 되도록 히터(15)의 설정 온도를 조정한다. 이에 의해, 플라스마 퍼지 후에 온도 변경하지 않고 성막 처리로 이행할 수 있으므로, 온도 변경에 수반되는 시간 손실을 삭감할 수 있다. 또한, N2 플라스마 퍼지 공정 S10에서는, H2/O2 플라스마 퍼지 공정보다도, 진공 용기(11) 내의 압력이 낮은 조건으로 설정한다. 이에 의해, N2 가스의 활성화 효율이 높아져, 천장판(11B)의 하면으로부터 AlF3를 효율적으로 이탈시킬 수 있다.
H2/O2 플라스마 퍼지 공정 S20은, N2 플라스마 퍼지 공정 S10 후에 행해진다. H2/O2 플라스마 퍼지 공정 S20에서는, 수소 라디칼 및 산소 라디칼이 진공 용기(11) 내에 공급된다. 본 실시 형태에 있어서, 가스 인젝터(41 내지 43)로부터 진공 용기(11) 내에 H2 가스를 공급하고, 가스 인젝터(44, 45)로부터 진공 용기(11) 내에 O2 가스를 공급한다. 또한, 플라스마 형성 유닛(3A 내지 3C)으로부터 H2 가스 및 O2 가스에 마이크로파를 공급한다. 이에 의해, 마이크로파에 의해 H2 가스 및 O2 가스가 분해되어 활성화되어, 수소 라디칼 및 산소 라디칼이 된다. 또한, 히터(15)의 온도는, 예를 들어 550℃로 설정된다. 진공 용기(11) 내의 압력은, 예를 들어 2Torr(267Pa)로 설정된다. H2 가스의 유량은, 예를 들어 4slm으로 설정된다. O2 가스의 유량은, 예를 들어 6slm으로 설정된다. 마이크로파 발생기(37)의 출력은, 예를 들어 3kW로 설정된다. 또한, 가스 인젝터(41 내지 43)로부터 진공 용기(11) 내에 Ar 가스를 공급해도 된다.
도 8은 수소의 연소 반응을 도시하는 도면이다. H2와 O2의 반응 과정에서, 다양한 반응이 일어남과 함께, 수소 라디칼 H*가 발생한다. 이러한 H* 라디칼은, 환원제로서 기능한다. 또한, 산소 라디칼 O*는, 산화제로서 기능한다. 이러한 환원제와 산화제의 공급에 의해, 금속 원소를 진공 용기(11) 내의 부품으로부터, 환원 반응 또는 산화 반응에 의해 빼낼 수 있다. 즉, 부품의 표면 상에 존재하는 금속 입자뿐만 아니라, 표면보다도 약간 내측에서 부품으로부터 유리되어 존재하는 금속 입자도, 환원 반응 또는 산화 반응으로 인출하여, 제거할 수 있다. 이와 같은 환원 반응 및 산화 반응은, 반드시 모든 금속 원소에 대하여 유효한 것은 아니지만, 진공 용기(11) 내에는 매우 많은 종류의 금속 원소 입자가 존재하기 때문에, 그 중에서 환원 반응 또는 산화 반응이 유효하게 기능하는 금속 원소가 반드시 포함된다고 생각된다. 이러한 환원제 및 산화제의 공급을 행함으로써, 환원제 및 산화제의 공급이 유효한 금속 원소에 효과적으로 작용하여, 금속 오염의 억제에 기여한다.
N2 플라스마 퍼지 공정 S10 및 H2/O2 플라스마 퍼지 공정 S20을 이 순으로 설정 횟수에 도달할 때까지 반복하면(스텝 S30), 실시 형태의 플라스마 퍼지 방법을 종료한다.
이상에 설명한 바와 같이, 실시 형태의 플라스마 퍼지 방법에 의하면, N2 플라스마 퍼지 공정 S10 및 H2/O2 플라스마 퍼지 공정 S20이라는 2종류의 다른 플라스마 퍼지 공정을 거치기 때문에, 대폭 금속 오염을 저감할 수 있다. 구체적으로는, N2 플라스마 퍼지 공정 S10을 거침으로써, 드라이 클리닝에 의해 발생한 AlF3 등의 불소 화합물을, 활성화된 N2 가스에 의한 스퍼터 효과에 의해 제거할 수 있다. 또한, H2/O2 플라스마 퍼지 공정 S20을 거침으로써, 진공 용기(11) 내의 부품 표면 상에 존재하는 금속 입자뿐만 아니라, 표면보다도 약간 내측에서 부품으로부터 유리되어 존재하는 금속 입자도, 환원 반응 또는 산화 반응으로 인출하여, 제거할 수 있다.
〔전체의 처리〕
도 9를 참조하여, 성막 장치(1)에 있어서 실시되는 일련의 전체의 처리의 일례에 대하여 설명한다. 일련의 전체의 처리는, 실시 형태의 플라스마 퍼지 방법을 포함한다.
스텝 S100에 있어서는, 통상의 양산을 위한 성막 처리가 행해진다. 또한, 이하에서는, 산화막이 형성되는 예를 들어 설명한다. 성막 처리를 반복하면, 회전 테이블(12) 상, 진공 용기(11)의 내벽, 진공 용기(11) 내의 다양한 부품의 표면 상에 산화막이 퇴적되어, 막 두께가 커진다. 본 실시 형태에 있어서, 성막 처리 시의 히터(15)의 설정 온도(이하 「성막 온도」라 함)는, 예를 들어 500℃ 내지 600℃이다.
스텝 S110에서는, 드라이 클리닝이 필요한지 여부에 대하여 판정된다. 성막 처리를 반복하여, 진공 용기(11) 내에 퇴적된 산화막이 두꺼워져, 산화막을 제거하기 위한 클리닝이 필요하다고 판정된 경우에는, 스텝 S120으로 진행한다. 한편, 클리닝은 아직 불필요하다고 판정된 경우에는, 스텝 S100으로 되돌아가, 양산화를 위한 성막 처리를 계속한다.
스텝 S120에서는, 드라이 클리닝을 행하기 위한 온도로 변경하는 제1 온도 변경 공정이 행해진다. 본 실시 형태에 있어서, 드라이 클리닝 시의 히터(15)의 설정 온도(이하 「클리닝 온도」라 함)는, 성막 온도보다도 낮은 온도, 예를 들어 100℃ 내지 200℃이다.
스텝 S130에서는, 진공 용기(11) 내의 드라이 클리닝이 행해진다. 드라이 클리닝에서는, 클리닝 온도에서, 가스 인젝터(45)로부터 불소 함유 가스를 진공 용기(11) 내에 공급하여, 퇴적된 산화막의 제거가 행해진다. 이때, 불소 함유 가스는 진공 용기(11) 내의 부품에도 다소의 대미지를 주어 버려, 금속 오염이 발생해 버린다. 이러한 대미지를 억제하는 관점에서, 클리닝 온도는 드라이 클리닝이 가능한 범위에서 낮게 설정된다. 따라서, 클리닝 온도는, 성막 온도보다도 낮은 경우가 많다.
스텝 S140에서는, 전술한 플라스마 퍼지를 실시하기 위한 온도로 변경하는 제2 온도 변경 공정이 행해진다. 본 실시 형태에 있어서, 플라스마 퍼지 시의 히터(15)의 설정 온도(이하 「플라스마 퍼지 온도」라 함)는, 성막 온도와 동일한 온도, 예를 들어 500℃ 내지 600℃이다.
스텝 S150에서는, 전술한 플라스마 퍼지 방법이 행해진다. 즉, N2 플라스마 퍼지 공정 S10 및 H2/O2 플라스마 퍼지 공정 S20을 이 순으로 설정 횟수에 도달할 때까지 반복한다. 이에 의해, 진공 용기(11) 내의 드라이 클리닝 시에 발생하는 금속 오염을 저감할 수 있다.
스텝 S160에서는, 금속 오염의 확인이 행해진다. 소정의 금속 오염 확인 장치를 사용하여, 진공 용기(11) 내의 금속 오염 정도가 확인된다.
스텝 S170에서는, 금속 오염 정도에 따라, 성막 처리를 계속해도 되는지 여부가 판정된다. 성막 처리를 계속해도 된다고 판정된 경우에는, 스텝 S180으로 진행하여, 양산화를 위한 성막 처리가 계속되고, 처리를 종료한다. 이후는, 처리를 스텝 S100으로부터 반복한다.
한편, 금속 오염 정도가 성막 처리를 계속해서는 안된다고 판정된 경우에는, 스텝 S190으로 진행하여, 성막 장치를 일단 정지시키고, 처리를 종료한다. 그 후에는 실시 형태의 플라스마 퍼지 방법을 다시 반복하거나, 원인을 찾는 등의 처치가 실시된다. 그러나, 실시 형태의 플라스마 퍼지 방법의 채용에 의해, 성막 처리를 계속할 수 없다고 하는 사태는 격감된다고 생각된다. 그 의미에 있어서, 스텝 S190은 예비적인 스텝이라고도 할 수 있다.
이와 같이, 실시 형태의 플라스마 퍼지 방법에 의하면, 금속 오염을 신속하게 또한 효과적으로 억제할 수 있어, 성막 처리의 생산성이 향상된다.
〔실시예〕
도 10 및 도 11을 참조하여, 전술한 성막 장치(1)를 사용하여 실시한 실시예에 대하여 설명한다.
실시예 1에서는, 진공 용기(11) 내의 복귀 처리와 웨이퍼에 대한 성막 처리를 이 순으로 행하는 사이클을 6회 실시하였다. 1회째 내지 3회째의 사이클에서는, 복귀 처리로서, 드라이 클리닝을 행하고, 계속해서 H2/O2 플라스마 퍼지 공정 S20을 행하였다. 4회째 내지 6회째의 사이클에서는, 복귀 처리로서, 드라이 클리닝을 행하고, 계속해서 N2 플라스마 퍼지 공정 S10 및 H2/O2 플라스마 퍼지 공정 S20을 행하였다. 또한, 1회째 내지 6회째의 사이클에 있어서, 복귀 처리 후에 진공 용기(11) 내에 퇴적된 산화막의 막 두께(이하 「누적 막 두께」라 함)가 2.0㎛에 도달할 때까지 웨이퍼에 대하여 성막 처리를 반복하여 행하고, 누적 막 두께가 1.0㎛, 1.5㎛, 2.0㎛일 때 웨이퍼 표면에 부착된 파티클의 수를 측정하였다. 또한, 웨이퍼 표면 및 웨이퍼 이면에 부착된 알루미늄(Al) 오염량을 측정하였다.
파티클의 측정 결과를 도 10에 도시한다. 도 10 중, 종축은 입경이 31㎚ 이상인 파티클의 수를 나타낸다. 도 10에 있어서, 화살표 N1 내지 N6은 각각 1회째 내지 6회째의 복귀 처리를 행한 시점을 나타낸다.
도 10에 도시된 바와 같이, 1회째의 복귀 처리 후의 성막 처리에서는, 누적 막 두께가 1.0㎛, 1.5㎛, 2.0㎛일 때의 파티클의 수는 각각 1개, 2개, 1개로 되어 있어, 파티클의 수는 적게 되어 있다. 2회째의 복귀 처리 후의 성막 처리에서는, 누적 막 두께가 1.0㎛, 1.5㎛, 2.0㎛일 때의 파티클의 수는 각각 149개, 0개, 15개로 되어 있어, 누적 막 두께가 1.5㎛에 도달한 후에 파티클의 수가 감소되어 있다. 3회째의 복귀 처리 후의 성막 처리에서는, 누적 막 두께가 1.0㎛, 1.5㎛, 2.0㎛일 때의 파티클의 수는 각각 112개, 172개, 22개로 되어 있어, 누적 막 두께가 2.0㎛에 도달한 후에 파티클의 수가 감소되어 있다.
이에 반해, 4회째의 복귀 처리 후의 성막 처리에서는, 누적 막 두께가 1.0㎛, 1.5㎛, 2.0㎛일 때의 파티클의 수는 각각 3개, 1개, 3개로 되어 있어, 복귀 처리 후의 빠른 단계에서 파티클의 수가 감소되어 있다. 5회째의 복귀 처리 후의 성막 처리에서는, 누적 막 두께가 1.0㎛, 1.5㎛, 2.0㎛일 때의 파티클의 수는, 각각 2개, 23개, 8개로 되어 있어, 복귀 처리 후의 빠른 단계에서 파티클의 수가 감소되어 있다. 6회째의 복귀 처리 후의 성막 처리에서는, 누적 막 두께가 1.0㎛, 1.5㎛, 2.0㎛일 때의 파티클의 수는 각각 5개, 16개, 7개로 되어 있어, 복귀 처리 후의 빠른 단계에서 파티클의 수가 감소되어 있다.
이와 같이, 복귀 처리로서, 드라이 클리닝을 행하고, 계속해서 N2 플라스마 퍼지 공정 S10 및 H2/O2 플라스마 퍼지 공정 S20을 행함으로써, 복귀 처리 후의 빠른 단계부터 파티클의 발생을 억제할 수 있음이 도 10에 의해 나타났다.
웨이퍼 표면의 Al 오염량의 측정 결과를 도 11에 도시한다. 도 11에 있어서, 삼각 표시는, 복귀 처리로서, 드라이 클리닝을 행하고, 계속해서 H2/O2 플라스마 퍼지 공정 S20만을 행한 후의 측정 결과를 나타낸다. 즉, 삼각 표시는, 드라이 클리닝 후에 N2 플라스마 퍼지 공정 S10을 행하지 않은 경우의 측정 결과를 나타낸다. 또한, 동그라미 표시는, 복귀 처리로서, 드라이 클리닝을 행하고, 계속해서 N2 플라스마 퍼지 공정 S10 및 H2/O2 플라스마 퍼지 공정 S20을 행한 후의 측정 결과를 나타낸다. 즉, 동그라미 표시는, 드라이 클리닝 후에 N2 플라스마 퍼지 공정 S10을 행한 경우의 측정 결과를 나타낸다. 도 11 중, 횡축은 누적 막 두께[㎛]를 나타내고, 종축은 웨이퍼 표면의 Al 오염량[atoms/㎠]을 나타낸다.
도 11에 도시된 바와 같이, 드라이 클리닝 후, N2 플라스마 퍼지 공정 S10 및 H2/O2 플라스마 퍼지 공정 S20을 행함으로써, H2/O2 플라스마 퍼지 공정 S20만을 행하는 것보다도, 웨이퍼 표면의 Al 오염량이 감소되어 있다. 이 결과로부터, N2 플라스마 퍼지 공정 S10이, Al 오염의 저감에 유효하다고 생각된다.
금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 상기 실시 형태는, 첨부의 청구범위 및 그 취지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 생략, 치환, 변경되어도 된다.
상기 실시 형태에서는, 성막 장치가 진공 용기 내의 회전 테이블 상에 배치한 복수의 웨이퍼를 회전 테이블에 의해 공전시켜, 복수의 영역을 차례로 통과시켜 웨이퍼에 대하여 처리를 행하는 세미 배치식의 장치인 경우를 설명하였지만, 본 개시는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 처리 장치는 웨이퍼를 1매씩 처리하는 매엽식의 장치여도 된다.
Claims (8)
- 처리 용기 내의 드라이 클리닝 후이며, 기판에 성막 처리를 실시하기 전에 행하는 플라스마 퍼지 방법이며,
(a) 상기 처리 용기 내에 N2를 포함하는 제1 처리 가스를 활성화하여 공급하는 공정과,
(b) 상기 처리 용기 내에 H2 및 O2를 포함하는 제2 처리 가스를 활성화하여 공급하는 공정을 갖는, 플라스마 퍼지 방법. - 제1항에 있어서,
상기 공정 (b)는, 상기 공정 (a) 후에 행해지는, 플라스마 퍼지 방법. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 공정 (a) 및 상기 공정 (b)를 반복하는, 플라스마 퍼지 방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 드라이 클리닝은, 상기 처리 용기 내에 불소 함유 가스를 공급함으로써 행해지고,
상기 공정 (a)에 있어서, 상기 드라이 클리닝에 의해 발생한 불소 화합물을 스퍼터 효과에 의해 제거하는, 플라스마 퍼지 방법. - 제4항에 있어서,
상기 공정 (a)는, 상기 공정 (b)보다도 상기 처리 용기 내의 압력이 낮은 조건에서 행해지는, 플라스마 퍼지 방법. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공정 (a) 및 상기 공정 (b)는, 동일한 온도에서 행해지는, 플라스마 퍼지 방법. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 처리 가스 및 상기 제2 처리 가스는, 플라스마에 의해 활성화되는, 플라스마 퍼지 방법. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 처리 가스 및 상기 제2 처리 가스는, 상기 처리 용기의 내부에서 플라스마에 의해 활성화되는, 플라스마 퍼지 방법.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JPJP-P-2020-155807 | 2020-09-16 | ||
| JP2020155807A JP7479257B2 (ja) | 2020-09-16 | 2020-09-16 | プラズマパージ方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220036860A true KR20220036860A (ko) | 2022-03-23 |
Family
ID=80626326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210118218A KR20220036860A (ko) | 2020-09-16 | 2021-09-06 | 플라스마 퍼지 방법 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20220081766A1 (ko) |
| JP (1) | JP7479257B2 (ko) |
| KR (1) | KR20220036860A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018170307A (ja) | 2017-03-29 | 2018-11-01 | 東京エレクトロン株式会社 | 金属汚染防止方法及び成膜装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100886029B1 (ko) | 2004-01-28 | 2009-02-26 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 기판 처리 장치의 처리실 청정화 방법, 기판 처리 장치 및기판 처리 방법 |
| JP2010097993A (ja) | 2008-10-14 | 2010-04-30 | Hitachi Kokusai Electric Inc | プラズマ処理方法 |
| US10002745B2 (en) | 2016-05-03 | 2018-06-19 | Applied Materials, Inc. | Plasma treatment process for in-situ chamber cleaning efficiency enhancement in plasma processing chamber |
-
2020
- 2020-09-16 JP JP2020155807A patent/JP7479257B2/ja active Active
-
2021
- 2021-09-06 KR KR1020210118218A patent/KR20220036860A/ko unknown
- 2021-09-15 US US17/447,723 patent/US20220081766A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018170307A (ja) | 2017-03-29 | 2018-11-01 | 東京エレクトロン株式会社 | 金属汚染防止方法及び成膜装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP7479257B2 (ja) | 2024-05-08 |
| JP2022049557A (ja) | 2022-03-29 |
| US20220081766A1 (en) | 2022-03-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102609125B1 (ko) | 리모트 플라즈마 프로세스를 위한 챔버 컨디셔닝 | |
| US10559461B2 (en) | Selective deposition with atomic layer etch reset | |
| JP6749516B1 (ja) | 酸化ケイ素薄膜の選択的横成長 | |
| KR100684910B1 (ko) | 플라즈마 처리 장치 및 그의 클리닝 방법 | |
| KR102400746B1 (ko) | 성막 장치, 성막 장치의 클리닝 방법 및 기억 매체 | |
| JP2018182322A5 (ko) | ||
| US20220028697A1 (en) | Directional deposition in etch chamber | |
| JP6886557B2 (ja) | 改善された金属コンタクトランディング構造 | |
| JP2016131238A (ja) | 原子スケールのａｌｄ（原子層堆積）プロセスとａｌｅ（原子層エッチング）プロセスとの統合 | |
| JP7024087B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラム及び基板処理方法 | |
| US20240038539A1 (en) | Selective processing with etch residue-based inhibitors | |
| CN114512398A (zh) | 基板处理方法和基板处理系统 | |
| KR20210100537A (ko) | 성막 방법 및 성막 장치 | |
| KR20220036861A (ko) | 플라스마 퍼지 방법 | |
| CN111719137B (zh) | 成膜装置的清洗方法 | |
| TW202043520A (zh) | 用於填充設置於基板中的特徵的方法及設備 | |
| KR20220036860A (ko) | 플라스마 퍼지 방법 | |
| US20220165567A1 (en) | Systems and methods for deposition residue control | |
| JP6680190B2 (ja) | 成膜装置 | |
| KR100593441B1 (ko) | 촉매층이 형성된 기판을 이용하는 반응챔버의 클리닝 방법 | |
| JP2023083993A (ja) | クリーニング方法及び成膜装置 | |
| KR102678853B1 (ko) | 피처리체를 처리하는 방법 | |
| KR20220036859A (ko) | 성막 방법 | |
| TW202336862A (zh) | 高深寬比特徵中的金屬沉積及蝕刻 | |
| KR20220015331A (ko) | 박막 형성 방법 |