KR20220156674A - 반응성 가스 전구체를 사용한 프로세싱 챔버로부터의 하이-k 막들의 선택적 인-시튜 세정 - Google Patents

반응성 가스 전구체를 사용한 프로세싱 챔버로부터의 하이-k 막들의 선택적 인-시튜 세정 Download PDF

Info

Publication number
KR20220156674A
KR20220156674A KR1020227039605A KR20227039605A KR20220156674A KR 20220156674 A KR20220156674 A KR 20220156674A KR 1020227039605 A KR1020227039605 A KR 1020227039605A KR 20227039605 A KR20227039605 A KR 20227039605A KR 20220156674 A KR20220156674 A KR 20220156674A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
processing chamber
cleaning
reactive species
substrate
dielectric material
Prior art date
Application number
KR1020227039605A
Other languages
English (en)
Inventor
유지아 자이
라이 차오
씨앙씬 루이
임동길
원태경
최수영
Original Assignee
어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US15/700,671 external-priority patent/US20180347037A1/en
Priority claimed from US16/007,876 external-priority patent/US12076763B2/en
Application filed by 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 filed Critical 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Publication of KR20220156674A publication Critical patent/KR20220156674A/ko

Links

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
    • 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
    • C23C16/22—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 deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40—Oxides
    • C23C16/405—Oxides of refractory metals or yttrium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02172—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
    • H01L21/02175—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal
    • H01L21/02181—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal the material containing hafnium, e.g. HfO2
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02172—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
    • H01L21/02175—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal
    • H01L21/02189—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal the material containing zirconium, e.g. ZrO2
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68742—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a lifting arrangement, e.g. lift pins

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

일 구현에서, 프로세싱 챔버를 세정하기 위한 방법이 제공된다. 방법은, 프로세싱 챔버 안으로 반응성 종을 유입시키는 단계를 포함하고, 프로세싱 챔버는 프로세싱 챔버의 하나 이상의 내부 표면들 상에 형성된 잔류 하이-k 유전체 재료를 갖는다. 반응성 종은 할로겐-함유 가스 혼합물로부터 형성되며, 하나 이상의 내부 표면들은, 상부에 형성된 코팅 재료를 갖는 적어도 하나의 표면을 포함한다. 방법은, 휘발성 생성물을 형성하도록 반응성 종과 잔류 하이-k 유전체 재료를 반응시키는 단계를 더 포함한다. 방법은, 프로세싱 챔버로부터 휘발성 생성물을 제거하는 단계를 더 포함한다. 잔류 하이-k 유전체 재료의 제거 레이트는 코팅 재료의 제거 레이트를 초과한다. 하이-k 유전체 재료는 지르코늄 디옥사이드(ZrO2) 및 하프늄 디옥사이드(HfO2)로부터 선택된다. 코팅 재료는 알루미나(Al2O3), 이트륨-함유 화합물들 및 이들의 조합들로부터 선택되는 화합물을 포함한다.

Description

반응성 가스 전구체를 사용한 프로세싱 챔버로부터의 하이-K 막들의 선택적 인-시튜 세정{SELECTIVE IN-SITU CLEANING OF HIGH-K FILMS FROM PROCESSING CHAMBER USING REACTIVE GAS PRECURSOR}
[0001] 본원에서 설명된 구현들은 일반적으로, 기판-프로세싱 챔버의 하나 이상의 내부 표면들로부터 원치 않는 증착 빌드업(buildup)의 인-시튜(in-situ) 제거를 위한 방법들 및 장치에 관한 것이다.
[0002] 디스플레이 디바이스들은 다양한 전자 애플리케이션들, 이를테면, TV들, 모니터들, 모바일 폰들, MP3 플레이어들, e-북 리더들, PDA(personal digital assistant)들 등에 널리 사용되어왔다. 디스플레이 디바이스는 일반적으로, 2 개의 기판들(예컨대, 픽셀 전극 및 공통 전극) 사이의 갭을 충전하며 그리고 유전체 필드의 세기를 제어하는 이방성 유전 상수를 갖는 액정에 전기장을 적용함으로써, 이미지를 생성하도록 설계된다. 기판들을 통해 투과되는 광량을 조정함으로써, 광 및 이미지 세기, 품질 및 전력 소비가 효율적으로 제어될 수 있다.
[0003] 다양한 상이한 디스플레이 디바이스들, 이를테면, AMLCD(active matrix liquid crystal display) 또는 AMOLED(active matrix organic light emitting diode)들이 디스플레이용 광 소스들로서 이용될 수 있다. 디스플레이 디바이스들의 제조에서, 높은 전자 이동도, 낮은 누설 전류 및 높은 항복 전압을 갖는 전자 디바이스는 광 투과 및 회로 통합을 위해 더 넓은 픽셀 영역을 허용하여서, 더 밝은 디스플레이, 더 높은 전체 전기 효율, 더 빠른 응답 시간 및 더 높은 해상도의 디스플레이들을 야기할 것이다. 디바이스에 형성된 재료 층들, 이를테면, 불순물들 또는 낮은 막 밀도들을 갖는 유전체 층의 낮은 막 품질들은 종종, 디바이스들의 불량한 디바이스 전기 성능 및 짧은 서비스 수명을 야기한다. 따라서, TFT 및 OLED 디바이스들 내에 막 층들을 형성하여 통합하기 위한 안정되고 신뢰성 있는 방법이, 더 낮은 임계 전압 시프트 및 개선된 전체 성능을 갖는 전자 디바이스들을 제조할 때 사용하기 위해 낮은 막 누설 및 높은 항복 전압을 갖는 디바이스 구조를 제공하는 데 중요해진다.
[0004] 특히, 금속 전극 층과 인근 절연 재료들 사이의 계면 관리가 중요해지는데, 그 이유는 금속 전극 층과 인근 절연 재료 사이의 계면의 부적절한 재료 선택은 불리하게, 원치 않는 요소들이 인접 재료들 안으로 확산되게 할 수 있으며, 이는 궁극적으로 전류 쇼트(short), 전류 누설 또는 디바이스 장애(failure)로 이어질 수 있기 때문이다. 또한, 상이한 더 높은 유전 상수를 갖는 절연 재료들은 종종, 디바이스 구조들에 상이한 커패시턴스를 제공하는 것과 같이 상이한 전기 성능을 제공한다. 절연 재료들의 재료의 선택이 디바이스의 전기 성능에 영향을 줄 뿐만 아니라, 전극들에 대한 절연 재료들의 재료의 비호환성이 또한, 막 구조 필링(peeling), 불량한 계면 점착 또는 계면 재료 확산을 야기할 수 있으며, 이는 궁극적으로 디바이스 장애 및 낮은 제품 수율로 이어질 수 있다.
[0005] 일부 디바이스들에서는, 디스플레이 디바이스들이 동작중일 때 전하들을 저장하도록 커패시터들(예컨대, 2 개의 전극들 사이에 유전체 층이 배치됨)이 종종 활용 및 형성된다. 형성된 커패시터는 디스플레이 디바이스들을 위한 높은 커패시턴스를 가질 필요가 있다. 커패시턴스는, 전극들 사이에 형성된 유전체 층의 유전체 재료 및 치수들, 및/또는 유전체 층의 두께를 변화시킴으로써 조정될 수 있다. 예컨대, 유전체 층이 더 높은 유전 상수를 갖는 재료(예컨대, 지르코늄 옥사이드)로 대체될 때, 커패시터의 커패시턴스도 또한 증가할 것이다.
[0006] 디스플레이 디바이스들에 대한 해상도 요건이 점점 더 난제가 됨에 따라, 예컨대, 디스플레이 해상도가 2,000 PPI(pixels per inch)를 초과함에 따라, 디스플레이 디바이스들은 전기 성능을 증가시키기 위해 커패시터들을 형성하기 위한 제한된 영역을 갖는다. 따라서, 디스플레이 디바이스들에 형성된 커패시터를 비교적 작은 영역을 갖는 한정된 위치에 유지하는 것이 중요해졌다. 더 높은 높은 상수("하이-k") 유전체 재료들(예컨대, 지르코늄 옥사이드 및 하프늄 옥사이드)이 더 높은 해상도의 디스플레이 디바이스들을 가능하게 하는 것으로 밝혀졌다. 그러나, 하이-k 유전체 재료들의 증착은 기판으로 제한되지 않으며, 종종 프로세싱 챔버의 내부 전체에 걸쳐 잔류 막을 형성한다. 그러한 원치 않는 잔류 증착은 종종, 챔버 내에 입자들 및 박편(flake)들을 생성하여서, 프로세스 조건들의 드리프트를 야기하며, 이는 프로세스 재현성 및 균일성에 영향을 준다.
[0007] 생산을 위한 소유 비용을 감소시키고 막 품질을 유지하면서 높은 챔버 이용가능성을 달성하기 위하여, 프로세스 키트들, 예컨대, 샤워헤드 등을 포함하여, 프로세싱 챔버의 내부 표면들로부터 잔류 막 잔류물을 제거하도록 챔버 세정이 수행된다. 유감스럽게도, 가장 잘 알려진 세정 기법들, 이를테면, 플루오린-함유 플라즈마들은 하이-k 유전체 재료들을 제거할 수 없거나, 또는 너무 가혹(harsh)해서 이들은 챔버 구성요소들을 손상시킨다. 따라서, 하이-k 유전체 재료들에 대한 실행가능한 인-시튜 세정 기법들은 현재 이용가능하지 않다. 현재, 지르코늄 옥사이드는 엑스-시튜(ex-situ) 세정 프로세스들을 사용하여 프로세싱 챔버들로부터 제거되고, 이러한 엑스-시튜 세정 프로세스들에서는, 생산이 정지되고, 프로세싱 챔버가 개방되며, 그리고 챔버 부품들이 세정을 위해 제거되고 습식-세정 프로세스들을 사용하여 세정된다.
[0008] 그러므로, 기판-프로세싱 챔버들로부터 원치 않는 하이-k 유전체 재료 증착물들의 인-시튜 제거를 위한 방법들에 대한 필요가 존재한다.
[0009] 본원에서 설명된 구현들은 일반적으로, 기판-프로세싱 챔버의 하나 이상의 내부 표면들로부터 원치 않는 증착 빌드업의 인-시튜 제거를 위한 방법들 및 장치에 관한 것이다. 일 구현에서, 프로세싱 챔버를 세정하기 위한 방법이 제공된다. 방법은, 프로세싱 챔버 안으로 반응성 종을 유입시키는 단계를 포함하고, 프로세싱 챔버는 프로세싱 챔버의 하나 이상의 내부 표면들 상에 형성된 잔류 하이-k 유전체 재료를 갖는다. 반응성 종은 할로겐-함유 가스 혼합물로부터 형성된다. 하나 이상의 내부 표면들은 적어도 하나의 스테인레스 스틸 표면을 포함한다. 방법은, 휘발성 생성물을 형성하도록 반응성 종과 잔류 하이-k 유전체 재료를 반응시키는 단계를 더 포함한다. 방법은, 프로세싱 챔버로부터 휘발성 생성물을 제거하는 단계를 더 포함한다. 잔류 하이-k 유전체 재료의 제거 레이트는 스테인레스 스틸의 제거 레이트를 초과한다. 하이-k 유전체 재료는 지르코늄 디옥사이드(ZrO2) 및 하프늄 디옥사이드(HfO2)로부터 선택된다.
[0010] 다른 구현에서, 프로세싱 챔버를 세정하기 위한 방법이 제공된다. 방법은, 프로세싱 챔버의 하나 이상의 내부 표면들 및 기판-프로세싱 챔버에 배치된 기판 상에 하이-k 유전체 재료를 증착하는 단계를 포함한다. 방법은, 기판-프로세싱 챔버의 밖으로 기판을 이송하는 단계를 더 포함한다. 방법은, 프로세싱 챔버 안으로 반응성 종을 유입시키는 단계를 더 포함하고, 프로세싱 챔버는 프로세싱 챔버의 하나 이상의 내부 표면들 상에 형성된 잔류 하이-k 유전체 재료를 갖는다. 반응성 종은 할로겐-함유 가스 혼합물로부터 형성되며, 하나 이상의 내부 표면들은, 상부에 형성된 코팅 재료를 갖는 적어도 하나의 표면 및 적어도 하나의 스테인레스 스틸 표면을 포함한다. 방법은, 휘발성 생성물을 형성하도록 반응성 종과 잔류 하이-k 유전체 재료를 반응시키는 단계를 더 포함한다. 방법은, 프로세싱 챔버로부터 휘발성 생성물을 제거하는 단계를 더 포함하며, 잔류 하이-k 유전체 재료의 제거 레이트는 코팅 재료의 제거 레이트 및 스테인레스 스틸의 제거 레이트를 초과한다. 하이-k 유전체 재료는 지르코늄 디옥사이드(ZrO2) 및 하프늄 디옥사이드(HfO2)로부터 선택된다. 코팅 재료는 알루미나(Al2O3), 이트륨-함유 화합물들 및 이들의 조합들로부터 선택되는 화합물을 포함한다.
[0011] 또 다른 구현에서, 프로세싱 챔버를 세정하기 위한 방법이 제공된다. 방법은, 프로세싱 챔버와 유체적으로 커플링된 원격 플라즈마 소스 안으로 할로겐-함유 세정 가스 혼합물을 유동시키는 단계를 포함한다. 방법은, 할로겐-함유 세정 가스 혼합물로부터 반응성 종을 형성하는 단계를 더 포함한다. 방법은, 프로세싱 챔버 안으로 반응성 종을 운반하는 단계를 더 포함한다. 프로세싱 챔버는 프로세싱 챔버의 하나 이상의 내부 표면들 상에 형성된 잔류 하이-k 유전체 재료를 갖는다. 하나 이상의 내부 표면들은, 상부에 형성된 코팅 재료를 갖는 적어도 하나의 표면 및 적어도 하나의 스테인레스 스틸 표면을 포함한다. 방법은, 가스 상태의 생성물을 형성하도록 반응성 종이 잔류 하이-k 유전체 재료와 반응할 수 있게 하는 단계를 더 포함한다. 방법은, 프로세싱 챔버의 밖으로 가스 상태의 생성물을 퍼징하는 단계를 더 포함한다. 하이-k 유전체 재료는 지르코늄 디옥사이드(ZrO2) 및 하프늄 디옥사이드(HfO2)로부터 선택된다. 코팅 재료는 알루미나(Al2O3), 이트륨-함유 화합물들 및 이들의 조합들로부터 선택되는 화합물을 포함한다.
[0012] 또 다른 구현에서, 프로세싱 챔버를 세정하기 위한 방법이 제공된다. 방법은, 프로세싱 챔버 안으로 반응성 종을 유입시키는 단계를 포함하고, 프로세싱 챔버는 프로세싱 챔버의 하나 이상의 내부 표면들 상에 형성된 잔류 ZrO2 함유 막을 갖는다. 반응성 종은 BCl3로 형성되고, 하나 이상의 내부 표면들은 적어도 하나의 노출된 Al2O3 표면을 포함한다. 방법은, 휘발성 생성물을 형성하도록 반응성 종과 잔류 ZrO2 함유 막을 반응시키는 단계를 더 포함한다. 방법은, 프로세싱 챔버로부터 휘발성 생성물을 제거하는 단계를 더 포함하며, 잔류 ZrO2 함유 막의 제거 레이트는 Al2O3의 제거 레이트를 초과한다.
[0013] 또 다른 구현에서, 프로세싱 챔버를 세정하기 위한 방법이 제공된다. 방법은, 프로세싱 챔버의 하나 이상의 내부 표면 및 기판-프로세싱 챔버에 배치된 기판 상에 ZrO2 함유 막을 증착하는 단계를 포함한다. 방법은, 기판-프로세싱 챔버의 밖으로 기판을 이송하는 단계를 더 포함한다. 방법은, 프로세싱 챔버 안으로 반응성 종을 유입시키는 단계를 더 포함하고, 프로세싱 챔버는 프로세싱 챔버의 하나 이상의 내부 표면들 상에 형성된 잔류 ZrO2 함유 막을 갖는다. 반응성 종은 BCl3로 형성되고, 하나 이상의 내부 표면들은 적어도 하나의 노출된 Al2O3 표면을 포함한다. 방법은, 휘발성 생성물을 형성하도록 반응성 종과 잔류 ZrO2 함유 막을 반응시키는 단계를 더 포함한다. 방법은, 프로세싱 챔버로부터 휘발성 생성물을 제거하는 단계를 더 포함하며, 잔류 ZrO2 함유 막의 제거 레이트는 Al2O3의 제거 레이트를 초과한다.
[0014] 또 다른 구현에서, 프로세싱 챔버를 세정하기 위한 방법이 제공된다. 방법은, 프로세싱 챔버와 유체적으로 커플링된 원격 플라즈마 소스 안으로 보론 트리클로라이드(BCl3) 함유 세정 가스 혼합물을 유동시키는 단계를 포함한다. 방법은, BCl3 함유 세정 가스 혼합물로부터 반응성 종을 형성하는 단계를 더 포함한다. 방법은, 프로세싱 챔버 안으로 반응성 종을 운반하는 단계를 더 포함한다. 프로세싱 챔버는 프로세싱 챔버의 하나 이상의 내부 표면들 상에 형성된 잔류 ZrO2 함유 막을 갖고, 하나 이상의 내부 표면들은 적어도 하나의 노출된 Al2O3 표면을 포함한다. 방법은, 가스 상태의 지르코늄 클로라이드를 형성하도록 반응성 종이 잔류 ZrO2 함유 막과 반응할 수 있게 하는 단계를 더 포함한다. 방법은, 프로세싱 챔버의 밖으로 가스 상태의 지르코늄 클로라이드를 퍼징하는 단계를 더 포함한다.
[0015] 또 다른 구현에서, 프로세싱 챔버를 세정하기 위한 방법이 제공된다. 방법은, 프로세싱 챔버 안으로 반응성 종을 유입시키는 단계를 포함하고, 프로세싱 챔버는 프로세싱 챔버의 하나 이상의 내부 표면들 상에 형성된 잔류 하이-k 유전체 재료를 갖는다. 반응성 종은 할로겐-함유 가스 혼합물로부터 형성되며, 하나 이상의 내부 표면들은, 상부에 형성된 코팅 재료를 갖는 적어도 하나의 표면을 포함한다. 방법은, 휘발성 생성물을 형성하도록 반응성 종과 잔류 하이-k 유전체 재료를 반응시키는 단계를 더 포함한다. 방법은, 프로세싱 챔버로부터 휘발성 생성물을 제거하는 단계를 더 포함한다. 잔류 하이-k 유전체 재료의 제거 레이트는 코팅 재료의 제거 레이트를 초과한다. 하이-k 유전체 재료는 지르코늄 디옥사이드(ZrO2) 및 하프늄 디옥사이드(HfO2)로부터 선택된다. 코팅 재료는 알루미나(Al2O3), 이트륨-함유 화합물들 및 이들의 조합들로부터 선택되는 화합물을 포함한다.
[0016] 또 다른 구현에서, 프로세싱 챔버를 세정하기 위한 방법이 제공된다. 방법은, 프로세싱 챔버의 하나 이상의 내부 표면들 및 기판-프로세싱 챔버에 배치된 기판 상에 하이-k 유전체 재료를 증착하는 단계를 포함한다. 방법은, 기판-프로세싱 챔버의 밖으로 기판을 이송하는 단계를 더 포함한다. 방법은, 프로세싱 챔버 안으로 반응성 종을 유입시키는 단계를 더 포함하고, 프로세싱 챔버는 프로세싱 챔버의 하나 이상의 내부 표면들 상에 형성된 잔류 하이-k 유전체 재료를 갖는다. 반응성 종은 할로겐-함유 가스 혼합물로부터 형성되며, 하나 이상의 내부 표면들은, 상부에 형성된 코팅 재료를 갖는 적어도 하나의 표면을 포함한다. 방법은, 휘발성 생성물을 형성하도록 반응성 종과 잔류 하이-k 유전체 재료를 반응시키는 단계를 더 포함한다. 방법은, 프로세싱 챔버로부터 휘발성 생성물을 제거하는 단계를 더 포함한다. 잔류 하이-k 유전체 재료의 제거 레이트는 코팅 재료의 제거 레이트를 초과한다. 하이-k 유전체 재료는 지르코늄 디옥사이드(ZrO2) 및 하프늄 디옥사이드(HfO2)로부터 선택된다. 코팅 재료는 알루미나(Al2O3), 이트륨-함유 화합물들 및 이들의 조합들로부터 선택되는 화합물을 포함한다.
[0017] 또 다른 구현에서, 프로세싱 챔버를 세정하기 위한 방법이 제공된다. 방법은, 프로세싱 챔버와 유체적으로 커플링된 원격 플라즈마 소스 안으로 할로겐-함유 세정 가스 혼합물을 유동시키는 단계를 포함한다. 방법은, 할로겐-함유 세정 가스 혼합물로부터 반응성 종을 형성하는 단계를 더 포함한다. 방법은, 프로세싱 챔버 안으로 반응성 종을 운반하는 단계를 더 포함한다. 프로세싱 챔버는 프로세싱 챔버의 하나 이상의 내부 표면들 상에 형성된 잔류 하이-k 유전체 재료를 갖는다. 하나 이상의 내부 표면들은, 상부에 형성된 코팅 재료를 갖는 적어도 하나의 표면을 포함한다. 방법은, 가스 상태의 생성물을 형성하도록 반응성 종이 잔류 하이-k 유전체 재료와 반응할 수 있게 하는 단계를 더 포함한다. 방법은, 프로세싱 챔버의 밖으로 가스 상태의 생성물을 퍼징하는 단계를 더 포함한다. 하이-k 유전체 재료는 지르코늄 디옥사이드(ZrO2) 및 하프늄 디옥사이드(HfO2)로부터 선택된다. 코팅 재료는 알루미나(Al2O3), 이트륨-함유 화합물들 및 이들의 조합들로부터 선택되는 화합물을 포함한다.
[0018] 본 개시내용의 위에서 언급된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 위에서 간략히 요약된 구현들의 더욱 특정한 설명은 구현들을 참조함으로써 이루어질 수 있으며, 이러한 구현들 중 일부가 첨부된 도면들에서 예시된다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 개시내용의 단지 통상적인 구현들을 예시하며 그러므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 균등하게 유효한 구현들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0019] 도 1a는 본 개시내용의 하나 이상의 구현들에 따른, 세정 프로세스들로부터 이익을 얻을 수 있는 프로세싱 챔버의 단면도를 도시하고;
[0020] 도 1b는 본 개시내용의 하나 이상의 구현들을 사용하여 제거될 수 있는, 하나 이상의 내부 표면들 상에 형성된 잔류 하이-k 유전체 재료들을 갖는, 도 1a의 프로세싱 챔버의 단면도를 도시하고;
[0021] 도 2는 프로세싱 챔버로부터 하이-k 유전체 재료들을 제거하기 위해 사용될 수 있는 방법의 일 구현의 프로세스 흐름 다이어그램을 도시하며; 그리고
[0022] 도 3은 프로세싱 챔버로부터 하이-k 유전체 재료들을 제거하기 위해 사용될 수 있는 방법의 다른 구현의 프로세스 흐름 다이어그램을 도시한다.
[0023] 이해를 용이하게 하기 위해, 가능한 경우, 도면들에 공통인 동일한 요소들을 표기하기 위해 동일한 참조 부호들이 사용되었다. 하나의 구현의 요소들 및 특징들이 추가적인 언급 없이 다른 구현들에 유익하게 통합될 수 있다는 것이 고려된다.
[0024] 다음의 개시내용은, 기판-프로세싱 챔버로부터 잔류 하이-k 유전체 재료들의 인-시튜 제거를 위한 기법들을 설명한다. 본 개시내용의 다양한 구현들에 대한 완전한 이해를 제공하기 위해 다음의 설명 및 도면들에서 특정 세부사항들이 제시된다. 플라즈마 세정과 종종 연관되는 잘 알려진 구조들 및 시스템들을 설명하는 다른 세부사항들은, 다양한 구현들의 설명을 불필요하게 모호하게 하는 것을 회피하기 위해 다음의 개시내용에서 제시되지 않는다.
[0025] 도면들에서 도시된 많은 세부사항들, 치수들, 각도들 및 다른 특징들은 단지 특정 구현들에 대해 예시적이다. 이에 따라서, 다른 구현들은 본 개시내용의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 다른 세부사항들, 구성요소들, 치수들, 각도들 및 특징들을 가질 수 있다. 부가하여, 본 개시내용의 추가적인 구현들은 아래에서 설명된 여러 세부사항들 없이 실시될 수 있다.
[0026] 본원에서 설명된 구현들은 임의의 적절한 박막 증착 시스템을 사용하여 수행될 수 있는 하이-k 유전체 증착 프로세스를 참조하여 아래에서 설명될 것이다. 그러한 시스템의 일 예는 캘리포니아주 산타 클라라의 Applied Materials, Inc.로부터 상업적으로 입수가능한, 기판 크기 3000 mm x 3000 mm 이상의 크기의 기판들에 적절한 AKT-90K PECVD 시스템이다. 그러한 시스템의 다른 예는 캘리포니아주 산타 클라라의 Applied Materials, Inc.로부터 상업적으로 입수가능한, 기판 크기 1850 mm x 1500 mm 이상의 크기의 기판들에 적절한 AKT-25K PECVD 시스템 또는 AKT-25K ALD 시스템이다. 하이-k 유전체 증착 프로세스들을 수행할 수 있는 다른 툴들이 또한, 본원에서 설명된 구현들로부터 이익을 얻도록 적응될 수 있다. 부가하여, 본원에서 설명된 하이-k 유전체 증착 프로세스들을 가능하게 하는 임의의 시스템이 유리하게 사용될 수 있다. 본원에서 설명된 장치는 예시적이며, 본원에서 설명된 구현들의 범위를 제한하는 것으로서 이해되거나 또는 해석되어서는 안된다.
[0027] 본 개시내용의 구현들은 일반적으로, 프로세싱 챔버들로부터 하이-k 유전체 재료들, 이를테면, ZrO2 및 HfO2의 인-시튜 제거에 관한 것이다. 프로세싱 챔버들은, 고-해상도 디스플레이 백-플레인 TFT 회로들의 제작에 활용되는 PECVD, ALD 또는 다른 프로세싱 챔버들을 포함(그러나, 이에 제한되지는 않음)한다. ZrO2 및 HfO2는, 반도체 산업에서 그리고 잠재적으로 평판 디스플레이 산업에서 고-해상도 디스플레이 디바이스들, 이를테면, VR(Virtual Reality) 디바이스들을 가능하게 하기 위해 현재 사용되는 하이-k 유전체 재료들이다. ZrO2 및 HfO2와 같은 하이-k 재료들은 고-해상도 디스플레이 디바이스들(예컨대, "PPI(pixels per inch)" > 2000)을 가능하게 하는 데 중요하다. 현재, 해상도를 증가시키기 위해서는, 전체 픽셀 영역이 줆어듦에 따라, 픽셀 회로에서 저장 커패시터의 영역이 감소될 필요가 있다. 동일한 커패시턴스를 달성하기 위해, 저장 커패시터들에서 사용되는 현재의 유전체 층들(예컨대, SiN, 유전 상수(k) ~ 7)은 하이-k 유전체 재료들, 이를테면, k > 20을 갖는 ZrO2 및 k > 25를 갖는 HfO2로 대체되고 있다. 디스플레이 애플리케이션들에서 하이-k 유전체 재료들을 가능하게 하기 위한 하나의 인자는, 입자들을 감소시키고 수율을 개선시키기 위한, 프로세싱 챔버로부터의 잔류 하이-k 유전체 재료들의 효율적인 제거이다.
[0028] 통상적으로, 하이-k 유전체 재료들의 증착은 기판으로 제한되지 않으며, 챔버 전체에 걸쳐 잔류 막을 형성한다. 이 잔류 막이 입자 형성, 균일성 저하 및 가스 유입구 막힘을 유발하여서, 수율 손실 및 증가된 소유 비용으로 이어질 수 있다. 챔버 벽 또는 다른 챔버 구성요소들 상의 원치 않는 잔류 막을 제거하기 위한 하나의 방법은, 여러 증착 사이클들 후에 주기적으로 챔버를 분해하고 용액 또는 용매로 막들을 제거하는 것이다. 챔버를 분해하고 구성요소들을 세정하며 챔버를 재-조립하는 것은 상당한 시간이 걸리며, 툴의 가동 시간에 상당히 영향을 준다. 다른 접근법은 RF(radio frequency) 에너지의 적용에 의한 반응성 가스들의 여기 및/또는 해리를 촉진하기 위해 플라즈마를 적용하는 것이다. 플라즈마는, 원치 않는 잔류 재료와 반응하고 이러한 원치 않는 잔류 재료를 에칭하는, 고도로 반응성인 종을 포함한다. 예컨대, NF3 플라즈마는 디스플레이 산업에서 프로세싱 챔버들로부터 SiOx 및 SiNx 막들을 제거하기 위해 널리 사용된다. 그러나, NF3 플라즈마는 종종, 잔류 하이-k 유전체 재료들을 에칭할 수 없다.
[0029] 본 개시내용의 구현들은 챔버 세정 프로세스, 및 현재 하드웨어 재료들의 수정 둘 모두를 포함한다. 본 개시내용의 일부 구현들은, 할로겐-함유 가스 혼합물로부터 형성된 반응성 종을 프로세싱 챔버 안으로 유입시켜 잔류 하이-k 유전체 재료와 반응시킴으로써, 프로세싱 챔버로부터 잔류 하이-k 유전체 재료들을 효과적으로 제거한다. 반응성 종은 (예컨대, 프로세싱 챔버 내부에 형성되는) 인-시튜 플라즈마 또는 (예컨대, 원격 플라즈마 소스를 통해 형성되는) 엑스-시튜 플라즈마로서 생성될 수 있다. 플라즈마의 생성은 유도-결합 플라즈마(ICP; inductive-coupled plasma), 용량-결합 플라즈마(CCP; capacitive-coupled plasma), 원격 플라즈마 소스(RPS; remote plasma source) 또는 마이크로파 플라즈마(그러나, 이에 제한되지는 않음)일 수 있다.
[0030] 본 개시내용의 일부 구현들에서, 할로겐-함유 가스 혼합물을 프로세싱 챔버 안으로 유동시키고, 그런 다음, 프로세싱 챔버에 플라즈마를 형성하도록 할로겐-함유 가스 혼합물을 여기 및/또는 해리시킴으로써, 잔류 하이-k 유전체 재료들이 제거된다. 할로겐-함유 가스 혼합물로부터의 여기된 자유 라디칼들은 챔버 바디로부터 잔류 하이-k 유전체 재료들을 에칭한다. 할로겐-함유 가스 혼합물의 플라즈마는 하이-k 유전체 재료 및 알루미늄을 에칭하지만, 통상적으로는, 부가적인 바이어스가 적용되지 않으면, 코팅 재료(예컨대, Al2O3)를 에칭하지 않거나 또는 최소로 에칭한다. 따라서, 본 개시내용의 일부 구현들에서, 얇은 코팅 재료가 세정 프로세스 동안 알루미늄 챔버 구성요소들을 보호한다. 코팅 재료는 임의의 적절한 프로세스를 사용하여 적용될 수 있다. 일부 구현들에서, 코팅 재료는 표면 양극처리(anodization) 프로세스, 플라즈마 스프레이 코팅 프로세스 또는 열 스프레이 코팅 프로세스에 의해 적용된다. 코팅 재료를 제거할 필요가 있으면, 코팅 재료의 에칭을 가능하게 하기 위해, 프로세스 동안 할로겐-함유 가스 혼합물의 플라즈마에 부가적인 바이어스가 적용될 수 있다. 따라서, 할로겐-함유 가스 혼합물은, 플라즈마 조건들에 따라, 코팅 재료에 대해 하이-k 유전체 재료를 선택적으로 제거하거나 또는 하이-k 유전체 재료 및 코팅 재료 둘 모두를 제거하기 위해 사용될 수 있다.
[0031] 도 1a는 본 개시내용의 하나 이상의 구현들에 따른, 세정 프로세스들로부터 이익을 얻을 수 있는 기판-프로세싱 챔버(100)의 단면도를 도시한다. 도 1b는 본 개시내용의 하나 이상의 구현들을 사용하여 제거될 수 있는, 하나 이상의 내부 표면들 상에 형성된 잔류 막을 갖는, 도 1a의 기판-프로세싱 챔버(100)의 단면도를 도시한다. 기판-프로세싱 챔버(100)는 CVD, PE-CVD(plasma enhanced-CVD), 펄스식-CVD, ALD, PE-ALD, MOCVD(metal-organic chemical vapor deposition) 또는 이들의 조합들을 수행하기 위해 사용될 수 있다. 일부 구현들에서, 기판-프로세싱 챔버는 하이-k 유전체 층, 이를테면, ZrO2 또는 HfO2를 증착하도록 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 기판-프로세싱 챔버(100)는, LCD(liquid crystal display)들, 평판 디스플레이들, OLED(organic light emitting diode)들 또는 태양 전지 어레이들을 위한 광전지들의 제작에 사용하기 위해 대면적 기판(102)(이하, 기판(102)) 상에 구조들 및 디바이스들을 형성할 때 플라즈마를 사용하여 이러한 기판(102)을 프로세싱하도록 구성된다.
[0032] 기판-프로세싱 챔버(100)는 일반적으로, 프로세스 볼륨(106)을 정의하는, 측벽들(142), 바닥 벽(104) 및 리드(lid) 조립체(112)를 포함한다. 일 구현에서, 리드 조립체(112)는 일반적으로, 알루미늄으로 구성된다. 리드 조립체(112)는 리드 조립체(112)의 표면 상에 Al2O3의 층을 형성하도록 양극처리될 수 있다. 다른 구현에서, 리드 조립체(112)는 스테인레스 스틸, 니켈-철 합금들(예컨대, 64FeNi로서 알려진 니켈-철 합금인 인바(Invar)) 또는 플라즈마 프로세싱과 호환되는 다른 재료들로 제작된다. 측벽들(142) 및 바닥 벽(104)은 단일 덩어리의 알루미늄, 스테인레스 스틸, 니켈-철 합금들(예컨대, 64FeNi로서 알려진 니켈-철 합금인 인바) 또는 플라즈마 프로세싱과 호환되는 다른 재료들로 제작될 수 있다. 측벽들(142) 및 바닥 벽(104)은 리드 조립체(112)의 표면 상에 코팅 재료를 형성하도록 양극처리될 수 있다. 일부 구현들에서, 코팅 재료가 존재하는 경우, 코팅 재료는 양극처리 프로세스, 플라즈마 스프레이 프로세스 또는 열 스프레이 프로세스에 의해 형성될 수 있다. 코팅 재료는 알루미나(Al2O3), 이트륨-함유 화합물들 및 이들의 조합들로부터 선택되는 화합물을 포함할 수 있다. 측벽들(142) 및 바닥 벽(104)은 전기적으로 접지될 수 있다.
[0033] 가스 분배 플레이트(110) 및 기판 지지 조립체(130)가 프로세스 볼륨(106) 내에 배치된다. 가스 분배 플레이트(110) 및/또는 기판 지지 조립체(130) 각각은, 알루미늄, 스테인레스 스틸, 니켈-철 합금들(예컨대, 64FeNi로서 알려진 니켈-철 합금인 인바) 또는 플라즈마 프로세싱과 호환되는 다른 재료들로 독립적으로 제작될 수 있다. 일 구현에서, 기판 지지 조립체는 스테인레스 스틸을 포함한다. 일 구현에서, 가스 분배 플레이트(110)는 스테인레스 스틸을 포함하고, 기판 지지 조립체는 알루미나(Al2O3), 이트륨-함유 화합물들 또는 이들의 조합들을 포함한다. 기판(102)이 기판-프로세싱 챔버(100) 안팎으로 이송될 수 있도록, 프로세스 볼륨(106)은 측벽들(142)을 통해 형성된 슬릿 밸브 개구(108)를 통해 액세스된다.
[0034] 기판 지지 조립체(130)는, 상부에 기판(102)을 지지하기 위한 기판-수용 표면(132)을 포함한다. 기판 지지 조립체(130)는 일반적으로, 바닥 벽(104)을 통해 연장되는 스템(stem)(134)에 의해 지지되는 전기 전도성 바디를 포함한다. 스템(134)은 기판 지지 조립체(130)를 리프트 시스템(136)에 커플링하고, 이러한 리프트 시스템(136)은 기판 이송 포지션과 기판 프로세싱 포지션 사이에서 기판 지지 조립체(130)를 상승 및 하강시킨다. 기판(102)의 에지 상의 증착을 방지하기 위해 프로세싱 동안 기판(102)의 주변부 위에 섀도 프레임(133)이 배치될 수 있다. 리프트 핀들(138)은 기판 지지 조립체(130)를 통해 이동가능하게 배치되고, 기판-수용 표면(132)으로부터 기판(102)을 이격시키도록 적응된다. 기판 지지 조립체(130)는 또한, 기판 지지 조립체(130)를 선정된 온도로 유지하기 위해 활용되는 가열 및/또는 냉각 요소들(139)을 포함할 수 있다. 기판 지지 조립체(130)는 또한, 기판 지지 조립체(130)의 주변부 주위에 RF 리턴 경로를 제공하기 위한 접지 스트랩들(131)을 포함할 수 있다. 일 구현에서, 기판 지지 조립체(130)는, 상부에 배치된 코팅을 갖는다.
[0035] 가스 분배 플레이트(110)는, 자신의 주변부에서, 서스펜션(114)에 의해 기판-프로세싱 챔버(100)의 리드 조립체(112) 또는 측벽들(142)에 커플링된다. 특정 일 구현에서, 가스 분배 플레이트(110)는 알루미늄으로 제작된다. 가스 분배 플레이트(110)의 표면은 가스 분배 플레이트(110)의 표면 상에 코팅 재료(예컨대, Al2O3)를 형성하도록 양극처리될 수 있다. 일 구현에서, 가스 분배 플레이트(110)의 표면은, 상부에 배치된 이트륨-함유 코팅(Y2O3)을 갖는다. 코팅 재료는 양극처리, 플라즈마 스프레이 프로세스 또는 열 스프레이 프로세스에 의해 가스 분배 플레이트(110)의 표면 상에 형성될 수 있다. 가스 분배 플레이트(110)는 또한, 가스 분배 플레이트(110)의 직진도/곡률을 제어하고 그리고/또는 새그(sag)를 방지하는 것을 돕기 위해 하나 이상의 중심 지지부들(116)에 의해 리드 조립체(112)에 커플링될 수 있다. 가스 분배 플레이트(110)는 상이한 치수들을 갖는 상이한 구성들을 가질 수 있다. 예시적인 구현에서, 가스 분배 플레이트(110)는 사변형 평면 형상을 갖는다. 가스 분배 플레이트(110)는 하류 표면(150)을 갖고, 이러한 하류 표면(150)은 가스 분배 플레이트(110)를 통해 형성된 복수의 애퍼처들(111)을 가지며, 기판 지지 조립체(130) 상에 배치된 기판(102)의 상부 표면(118)을 향한다. 애퍼처들(111)은 가스 분배 플레이트(110)에 걸쳐 상이한 형상들, 수, 밀도들, 치수들 및 분포들을 가질 수 있다. 일 구현에서, 애퍼처들(111)의 직경은 약 0.01 인치 내지 약 1 인치에서 선택될 수 있다.
[0036] 리드 조립체(112)를 통해, 그리고 그런 다음, 가스 분배 플레이트(110)에 형성된 애퍼처들(111)을 통해 프로세스 볼륨(106)에 가스를 제공하도록 가스 소스(120)가 리드 조립체(112)에 커플링된다. 프로세스 볼륨(106) 내의 가스를 선정된 압력으로 유지하기 위해 진공 펌프(109)가 기판-프로세싱 챔버(100)에 커플링된다.
[0037] 리드 조립체(112) 및/또는 가스 분배 플레이트(110)에 제1 전력 소스(122)가 커플링된다. 제1 전력 소스(122)는, 가스 분배 플레이트(110)와 기판 지지 조립체(130) 사이에 존재하는 가스들로부터 플라즈마가 생성될 수 있도록, 가스 분배 플레이트(110)와 기판 지지 조립체(130) 사이에 전기장을 생성하는 전력을 제공한다. 리드 조립체(112) 및/또는 가스 분배 플레이트(110) 전극은 선택적인 필터를 통해 제1 전력 소스(122)에 커플링될 수 있고, 이러한 선택적인 필터는 임피던스 매칭 회로일 수 있다. 제1 전력 소스(122)는 DC 전력, 펄스식 DC 전력, RF 바이어스 전력, 펄스식 RF 소스 또는 바이어스 전력, 또는 이들의 조합일 수 있다. 일 구현에서, 제1 전력 소스(122)는 RF 바이어스 전력이다.
[0038] 일 구현에서, 제1 전력 소스(122)는 RF 전력 소스이다. 일 구현에서, 제1 전력 소스(122)는 0.3 MHz 내지 약 14 MHz, 이를테면, 약 13.56 MHz의 주파수에서 RF 전력을 제공하도록 동작될 수 있다. 제1 전력 소스(122)는 약 10 와트 내지 약 20,000 와트(예컨대, 약 10 와트 내지 약 5000 와트; 약 300 와트 내지 약 1500 와트; 또는 약 500 와트 내지 약 1000 와트)의 RF 전력을 생성할 수 있다.
[0039] 제1 전력 소스(122)에 의해 가스 분배 플레이트(110)에 공급되는 RF 전력이 기판 지지 조립체(130)와 가스 분배 플레이트(110) 사이의 프로세스 볼륨(106)에 배치된 가스들을 여기시킬 수 있도록, 기판 지지 조립체(130)는 접지될 수 있다. 기판 지지 조립체(130)는 금속들 또는 다른 유사한 전기 전도성 재료들로 제작될 수 있다. 일 구현에서, 기판 지지 조립체(130)의 적어도 일부는 전기 절연성 코팅으로 덮일 수 있다. 코팅은 다른 것들 중에서 유전체 재료, 이를테면, 옥사이드들, 실리콘 나이트라이드, 실리콘 디옥사이드, 알루미늄 옥사이드, 알루미늄 디옥사이드, 탄탈럼 펜톡사이드, 실리콘 카바이드, 폴리이미드 및 이트륨-함유 화합물들일 수 있다. 대안적으로, 기판 지지 조립체(130)의 기판-수용 표면(132)은 코팅 또는 양극처리가 없을 수 있다.
[0040] 바이어스 전극 및/또는 정전기 척킹 전극일 수 있는 전극(미도시)이 기판 지지 조립체(130)에 커플링될 수 있다. 일 구현에서, 전극은 기판 지지 조립체(130)의 바디에 포지셔닝된다. 전극은 선택적인 필터를 통해 제2 전력 소스(160)에 커플링될 수 있고, 이러한 선택적인 필터는 임피던스 매칭 회로일 수 있다. 제2 전력 소스(160)는 플라즈마로부터 기판(102)으로의 부가적인 전위를 설정함으로써 부가적인 바이어스를 설정하기 위해 사용될 수 있다. 제2 전력 소스(160)가 없더라도 플라즈마로부터 기판(102)으로의 빌트-인 전위가 이미 있지만, 제2 전력 소스(160)는 에칭/세정 효과를 향상시키기 위해 더 많은 이온 충격을 제공하도록 바이어스를 증가시키는 것으로 여겨진다. 제2 전력 소스(160)는 DC 전력, 펄스식 DC 전력, RF 바이어스 전력, 펄스식 RF 소스 또는 바이어스 전력, 또는 이들의 조합일 수 있다.
[0041] 일 구현에서, 제2 전력 소스(160)는 DC 바이어스 소스이다. DC 바이어스 전력은 300 kHz의 주파수에서 약 10 와트 내지 약 3000 와트(예컨대, 약 10 와트 내지 약 1000 와트; 또는 약 10 와트 내지 약 100 와트)로 공급될 수 있다. 일 구현에서, DC 바이어스 전력은 약 500 Hz 내지 약 10 kHz의 RF 주파수에서 약 10% 내지 약 95%의 듀티 사이클로 펄싱될 수 있다. 이론에 얽매이지는 않지만, DC 바이어스는 플라즈마와 기판 지지부 사이에 바이어스를 설정하여서, 플라즈마 내의 이온들이 기판 지지부에 충격을 가하여 에칭 효과를 향상시키는 것으로 여겨진다.
[0042] 일 구현에서, 제2 전력 소스(160)는 RF 바이어스 전력이다. RF 바이어스 전력은 300 kHz의 주파수에서 약 0 와트 내지 약 1000 와트(예컨대, 약 10 와트 내지 약 100 와트)로 공급될 수 있다. 일 구현에서, RF 바이어스 전력은 약 500 Hz 내지 약 10 kHz의 RF 주파수에서 약 10% 내지 약 95%의 듀티 사이클로 펄싱될 수 있다.
[0043] 일 구현에서, 기판-수용 표면(132) 및 가스 분배 플레이트(110)의 에지와 코너들 사이에 그리고 결과적으로 기판(102)의 상부 표면(118)과 가스 분배 플레이트(110) 사이에 간격 구배가 정의되도록, 가스 분배 플레이트(110)의 하류 표면(150)의 에지들은 만곡될 수 있다. 하류 표면(150)의 형상은 특정 프로세스 요건들을 충족시키도록 선택될 수 있다. 예컨대, 하류 표면(150)의 형상은 볼록, 평면, 오목 또는 다른 적절한 형상일 수 있다. 그러므로, 에지 대 코너 간격 구배는, 기판의 에지에 걸친 막 특성 균일성을 튜닝하여서 기판의 코너에 배치된 막들의 특성 불-균일성을 정정하기 위해 활용될 수 있다. 부가적으로, 에지 대 중심 간격이 또한 제어될 수 있어서, 막 특성 분포 균일성이 기판의 중심과 에지 사이에서 제어될 수 있다. 일 구현에서, 가스 분배 플레이트(110)의 에지의 중심 부분이 가스 분배 플레이트(110)의 코너들보다 기판(102)의 상부 표면(118)으로부터 더 멀리 이격되도록, 가스 분배 플레이트(110)의 만곡된 오목 에지가 사용될 수 있다. 다른 구현에서, 가스 분배 플레이트(110)의 코너들이 가스 분배 플레이트(110)의 에지들보다 기판(102)의 상부 표면(118)으로부터 더 멀리 이격되도록, 가스 분배 플레이트(110)의 만곡된 볼록 에지가 사용될 수 있다.
[0044] 원격 플라즈마 소스(124), 이를테면, 유도 결합 원격 플라즈마 소스가 또한, 가스 소스와 가스 분배 플레이트(110) 사이에 커플링될 수 있다. 기판들을 프로세싱하는 사이에, 챔버 구성요소들을 세정하기 위해 활용되는 플라즈마를 원격으로 제공하기 위해 원격 플라즈마 소스(124)에서 할로겐-함유 세정 가스 혼합물이 에너지를 공급받을 수 있다. 프로세스 볼륨(106)에 들어가는 할로겐-함유 세정 가스 혼합물은, 제1 전력 소스(122)에 의해 가스 분배 플레이트(110)에 제공되는 RF 전력에 의해 추가로 여기될 수 있다. 가스 소스(120)가 원격 플라즈마 소스(124)를 통해 리드 조립체(112)에 커플링되지만, 일부 구현들에서, 가스 소스(120)는 리드 조립체에 직접적으로 커플링된다는 것이 이해되어야 한다.
[0045] 일 구현에서, 기판-프로세싱 챔버(100)에서 프로세싱될 수 있는 기판(102)은 10,000 ㎠ 이상, 이를테면, 25,000 ㎠ 이상, 예컨대, 약 55,000 ㎠ 이상의 표면적을 가질 수 있다. 프로세싱 후에, 기판은 더 작은 다른 디바이스들을 형성하도록 절단될 수 있다는 것이 이해된다.
[0046] 일 구현에서, 가열 및/또는 냉각 요소들(139)은 세정 동안 약 600 ℃ 이하(약 10 ℃ 내지 약 300 ℃; 약 200 ℃ 내지 약 300 ℃; 약 10 ℃ 내지 약 50 ℃; 또는 약 10 ℃ 내지 30 ℃)의 기판 지지 조립체 온도를 제공하도록 세팅될 수 있다.
[0047] 세정 동안, 기판-수용 표면(132) 상에 배치된 기판(102)의 상부 표면(118)과 가스 분배 플레이트(110) 사이의 공칭 간격은 일반적으로, 400 mil 내지 약 1,200 mil, 이를테면, 400 mil 내지 약 800 mil, 또는 수요가 많은 증착 결과들을 획득하기 위한 다른 거리까지 변할 수 있다. 일 구현에서, 가스 분배 플레이트(110)가 오목 하류 표면을 갖는 경우, 기판-수용 표면(132)과 가스 분배 플레이트(110)의 에지의 중심 부분 사이의 간격은 약 400 mil 내지 약 1,400 mil이며, 기판-수용 표면(132)과 가스 분배 플레이트(110)의 코너들 사이의 간격은 약 300 mil 내지 약 1,200 mil이다.
[0048] 도 1b는 기판(102)이 제거된, 도 1a의 기판-프로세싱 챔버(100)의 단면도를 도시한다. 도 1b는 내부 에너지 소스, 이를테면, 인-시튜 플라즈마, 또는 외부 에너지 소스를 각각 사용하여 챔버 세정을 수행하기에 적절한 기판-프로세싱 챔버(100)의 예시를 제공한다. 도 1b에서, 세정 프로세스 동안 제거될 잔류 막(180)(예컨대, 하이-k 유전체 재료, 이를테면, ZrO2, Y2O3 또는 HfO2)을 갖는 프로세스 볼륨(106) 안으로 할로겐-함유 가스 혼합물(170)(도 1b에서, 실선 화살표들로서 도시됨)이 유입된다. 도 1b에서 도시된 바와 같이, 잔류 막(180)은 기판-프로세싱 챔버(100) 내의 노출된 표면의 적어도 일부 상에, 특히, 가스 분배 플레이트(110), 기판 지지 조립체(130), 섀도 프레임(133) 등에 증착된다. 할로겐-함유 가스 혼합물(170)은 반응성 종(190), 이를테면, 염소 라디칼들, 플루오린 라디칼들, 브로민 라디칼들, 수소 라디칼들 및 이들의 조합들을 생성하는 에너지 소스, 이를테면, 제1 전력 소스(122), 제2 전력 소스(160) 또는 원격 플라즈마 소스(124)에 노출된다. 반응성 종(190)은 잔류 막(180)과 반응하여 휘발성 생성물을 형성한다. 휘발성 생성물은 기판-프로세싱 챔버(100)로부터 제거된다. 기판-프로세싱 챔버(100)의 하나 이상의 내부 표면들(예컨대, 가스 분배 플레이트(110), 기판 지지 조립체(130), 섀도 프레임(133), 측벽들(142) 등)은, 상부에 형성된 적어도 하나의 코팅 재료(예컨대, 노출된 Al2O3 막 또는 노출된 이트륨-함유 막들)를 갖는다. 하나 이상의 내부 표면들은 알루미늄, 스테인레스 스틸, 니켈-철 합금들(예컨대, 인바 또는 64FeNi), 또는 플라즈마 프로세싱과 호환되는 다른 재료들을 포함할 수 있다. 구현들에서, 반응성 종들(190)이 (예컨대, 원격 플라즈마를 통해) 엑스-시튜로 형성되는 경우, 반응성 종은 프로세스 볼륨(106) 안으로 전달될 수 있다.
[0049] 도 2는 기판-프로세싱 챔버로부터 하이-k 유전체 재료들을 제거하기 위해 사용될 수 있는 방법(200)의 일 구현의 프로세스 흐름 다이어그램을 도시한다. 기판-프로세싱 챔버는 도 1a 및 도 1b에서 도시된 기판-프로세싱 챔버(100)와 유사할 수 있다. 동작(210)에서, 기판-프로세싱 챔버에 배치된 기판 위에 하이-k 유전체 재료가 증착된다. 기판 위의 하이-k 유전체 재료의 증착 동안, 하이-k 유전체 재료는, 기판-프로세싱 챔버의 챔버 구성요소들(예컨대, 가스 분배 플레이트, 기판 지지 조립체, 섀도 프레임, 측벽들 등)을 포함하여, 내부 표면들 위에 증착될 수 있다. 내부 표면들은 알루미늄, 스테인레스 스틸, 니켈-철 합금들(예컨대, 인바 또는 64FeNi), 또는 플라즈마 프로세싱과 호환되는 다른 재료들을 포함할 수 있다. 임의의 적절한 하이-k 유전체 재료가 기판-프로세싱 챔버에 증착될 수 있다. 일 구현에서, 하이-k 유전체 재료는 지르코늄 옥사이드(ZrO2), 하프늄 옥사이드(HfO2), 알루미늄 옥사이드(Al2O3) 및 이들의 조합들로부터 선택된다. 일 구현에서, 하이-k 유전체 재료가 도핑된다. 일 구현에서, 도핑된 하이-k 유전체 재료는 알루미늄-도핑된 지르코늄 옥사이드 함유 재료이다.
[0050] 하이-k 유전체 재료는, 예컨대, CVD(chemical vapor deposition) 프로세스, PECVD(plasma-enhanced chemical vapor deposition) 프로세스, ALD(atomic layer deposition) 프로세스, MOCVD(metal-organic chemical vapor deposition) 프로세스 및 PVD(physical vapor deposition) 프로세스를 사용하여 증착될 수 있다. 일부 구현들에서, 챔버 구성요소들의 적어도 일부분들은 알루미늄으로 구성된다. 일부 구현들에서, 챔버 구성요소들의 적어도 일부분들은, 상부에 배치된 코팅을 갖는다. 일부 구현들에서, 코팅은 알루미나(Al2O3), 이트륨-함유 화합물들 및 이들의 조합들로부터 선택되는 화합물을 포함한다. 일 구현에서, 이트륨-함유 화합물은 이트륨 옥사이드(Y2O3), 이트륨 옥사이드 플루오라이드(YOF), 이트륨 클로레이트(Y(ClO3)3), 이트륨(Ⅲ) 플루오라이드(YF3), 이트륨(Ⅲ) 클로라이드(YCl3), 이트리아-안정화된 지르코니아(YSZ) 및 이들의 조합들로부터 선택된다. 일부 구현들에서, 챔버 구성요소들은, 상부에 배치된 코팅을 갖지 않으며 이에 따라 "코팅-프리"이다.
[0051] 동작(220)에서, 기판은 기판-프로세싱 챔버의 밖으로 이송된다. 일부 구현들에서, 기판은 세정 프로세스 동안 기판-프로세싱 챔버에 계속 유지된다.
[0052] 동작(230)에서, 기판-프로세싱 챔버 안으로 반응성 종이 유입된다. 반응성 종은, 플라즈마를 활용하여 생성될 수 있다. 플라즈마는 인-시튜로 생성될 수 있거나, 또는 플라즈마는 엑스-시튜로(예컨대, 원격으로) 생성될 수 있다. 적절한 플라즈마 생성 기법들 및 소스들, 이를테면, ICP(inductive-coupled plasma), CCP(capacitive-coupled plasma), RPS(remote plasma source) 또는 마이크로파 플라즈마 생성 기법들이 반응성 종을 형성하기 위해 활용될 수 있다. 일부 구현들에서, 반응성 종들은 인-시튜 플라즈마 프로세스를 통해 인-시튜로 형성된다. 일부 구현들에서, 반응성 종들은 원격 플라즈마 소스를 통해 엑스-시튜로 형성되고, 기판-프로세싱 챔버 안으로 유입된다.
[0053] 일 구현에서, 반응성 종은, 프로세스 볼륨(106) 안으로 할로겐-함유 세정 가스 혼합물을 유동시킴으로써 생성될 수 있다. 일 구현에서, 할로겐-함유 세정 가스 혼합물은 할로겐-함유 가스를 포함한다. 일 구현에서, 할로겐-함유 가스는 염소-함유 가스, 수소 브로마이드(HBr) 가스 및 이들의 조합들로부터 선택된다. 일 구현에서, 염소-함유 가스는 BCl3 및 Cl2로부터 선택된다. 일 구현에서, 할로겐-함유 가스는 BCl3, Cl2, HBr, NF3 및 이들의 조합들로부터 선택된다. 일 구현에서, 할로겐-함유 세정 가스 혼합물은 BCl3 및 NF3를 포함한다. 일 구현에서, 할로겐-함유 세정 가스 혼합물은 BCl3 및 Cl2를 포함한다. 일 구현에서, 할로겐-함유 가스 혼합물은 탄소-함유 가스를 더 포함한다. 일 구현에서, 탄소-함유 가스는 CO2, CH4, CHF3, CH2F2, CH3F, CF4 및 이들의 조합들로부터 선택된다. 일 구현에서, 할로겐-함유 가스 혼합물은 희석 가스를 더 포함한다. 희석 가스는 헬륨, 아르곤 및 이들의 조합들로부터 선택될 수 있다. 일부 구현들에서, 할로겐-함유 가스 및 탄소-함유 가스는 프로세스 볼륨(106) 안으로 개별적으로 유입된다.
[0054] 일 구현에서, 할로겐-함유 세정 가스 혼합물은 CO2, CH4, CHF3, CH2F2, CH3F, CF4 및 이들의 조합들 중 적어도 하나, 그리고 BCl3를 포함한다. 다른 구현에서, 할로겐-함유 세정 가스 혼합물은 CO2, CH4, CHF3, CH2F2, CH3F, CF4 및 이들의 조합들 중 적어도 하나, 그리고 Cl2를 포함한다. 또 다른 구현에서, 할로겐-함유 세정 가스 혼합물은 CO2, CH4, CHF3, CH2F2, CH3F 및 이들의 조합들 중 적어도 하나, 그리고 HBr을 포함한다. 또 다른 구현에서, 할로겐-함유 세정 가스 혼합물은 CO2, CH4, CHF3, CH2F2, CH3F, CF4 및 이들의 조합들 중 적어도 하나, 그리고 NF3를 포함한다. 또 다른 구현에서, 할로겐-함유 세정 가스 혼합물은 CO2, CH4, CHF3, CH2F2, CH3F, CF4 및 이들의 조합들 중 적어도 하나, 그리고 BCl3, NF3를 포함한다. 또 다른 구현에서, 할로겐-함유 세정 가스 혼합물은 CO2, CH4, CHF3, CH2F2, CH3F, CF4 및 이들의 조합들 중 적어도 하나, 그리고 BCl3, Cl2를 포함한다.
[0055] 일 구현에서, 할로겐-함유 세정 가스 혼합물은 RF 소스 및/또는 바이어스 전력에 노출된다. RF 소스 및/또는 바이어스 전력은 플라즈마가 유지될 수 있도록 프로세스 볼륨(106) 내의 할로겐-함유 세정 가스 혼합물에 에너지를 공급한다. 일 구현에서, 제1 전력 소스(122)는 0.3 MHz 내지 약 14 MHz, 이를테면, 약 13.56 MHz의 주파수에서 RF 전력을 제공하도록 동작될 수 있다. 제1 전력 소스(122)는 약 10 와트 내지 약 5000 와트(예컨대, 약 300 와트 내지 약 1500 와트; 약 500 와트 내지 약 1000 와트)의 RF 전력을 생성할 수 있다.
[0056] 일부 구현들에서, RF 소스 전력에 부가하여, RF 바이어스 전력은 또한, 세정 가스 혼합물을 해리시켜서 플라즈마를 형성하는 것을 보조하기 위해 세정 프로세스 동안 활용될 수 있다. RF 바이어스는 제2 전력 소스(160)에 의해 제공될 수 있다. 일 구현에서, 제1 전력 소스(122)는 0.3 MHz 내지 약 14 MHz, 이를테면, 약 13.56 MHz의 주파수에서 RF 전력을 제공하도록 동작될 수 있다. RF 바이어스 전력은 300 kHz의 주파수에서 약 0 와트 내지 약 1000 와트(예컨대, 약 10 와트 내지 약 100 와트)로 공급될 수 있다. 일 구현에서, RF 바이어스 전력은 약 500 Hz 내지 약 10 kHz의 RF 주파수에서 약 10% 내지 약 95%의 듀티 사이클로 펄싱될 수 있다. 일부 구현들에서, 이러한 부가적인 바이어스가 적용되는 경우, 코팅 재료(예컨대, Al2O3)는 잔류 하이-k 유전체 재료와 함께 제거된다. 이론에 얽매이지는 않지만, DC 바이어스는 에칭을 향상시키기 위해 플라즈마와 기판 사이에 전위차를 설정하는 것으로 여겨진다.
[0057] 일부 구현들에서, 플라즈마는, 용량성 또는 유도성 수단에 의해 형성될 수 있으며, RF 전력을 할로겐-함유 세정 가스 혼합물에 커플링함으로써 에너지를 공급받을 수 있다. RF 전력은 고주파수 성분 및 저주파수 성분을 갖는 이중-주파수 RF 전력일 수 있다. RF 전력은 통상적으로, 예컨대 약 13.56 MHz의 주파수에서 전부 고-주파수 RF 전력일 수 있는, 약 50 W 내지 약 2,500 W의 전력 레벨로 적용되거나, 또는 예컨대 약 300 kHz의 주파수에서 고-주파수 전력과 저주파수 전력의 혼합일 수 있다.
[0058] 일부 구현들에서, 반응성 종들이 엑스-시튜로 형성되는 경우, 할로겐-함유 세정 가스 혼합물은 기판-프로세싱 챔버와 유체적으로 커플링된 원격 플라즈마 소스 안으로 유동된다. 할로겐-함유 세정 가스 혼합물은 할로겐-함유 가스, 선택적으로, 탄소-함유 가스, 및 선택적으로, 희석 가스를 포함한다. 일부 구현들에서, 선택적인 희석 가스는 캐리어 가스로서 기능할 수 있다. 일부 구현들에서, 선택적인 희석 가스는 라디칼 종의 수명을 연장시키고 밀도를 증가시킬 수 있다. 일부 구현들에서, 할로겐-함유 가스는 원격 플라즈마 소스 안으로 유동되고, 다른 프로세스 가스들(예컨대, 탄소-함유 가스들)은 챔버에 개별적으로 전달된다.
[0059] 원격 플라즈마 소스는 유도 결합 플라즈마 소스일 수 있다. 원격 플라즈마 소스는 할로겐-함유 세정 가스 혼합물을 수용하고, 할로겐-함유 세정 가스 혼합물에서 플라즈마를 형성하며, 이는 할로겐-함유 세정 가스 혼합물의 해리가 반응성 종을 형성하게 한다. 반응성 종은 염소 라디칼들, 브로민 라디칼들, 플루오린 라디칼들 및 이들의 조합들을 포함할 수 있다. 원격 플라즈마 소스는 할로겐-함유 세정 가스 혼합물의 고효율 해리를 제공한다.
[0060] 일부 구현들에서, 원격 플라즈마는, 할로겐-함유 세정 가스 혼합물을 원격 플라즈마 챔버 안으로 유입시키기 전에, 아르곤 또는 유사한 불활성 가스의 초기 유동으로 개시된다.
[0061] 할로겐-함유 세정 가스 혼합물은 약 100 sccm 내지 약 20,000 sccm의 유량으로 기판-프로세싱 챔버 안으로 유동될 수 있다. 일부 구현들에서, 할로겐-함유 세정 가스 혼합물은 약 500 sccm 내지 약 4,000 sccm의 유량으로 기판-프로세싱 챔버 안으로 유동된다. 일부 구현들에서, 할로겐-함유 세정 가스 혼합물은 약 1,000 sccm의 유량으로 기판-프로세싱 챔버 안으로 유동된다.
[0062] 일 구현에서, 기판-프로세싱 챔버 내의 압력은 약 10 mTorr 내지 약 300 Torr이다. 일 구현에서, 기판-프로세싱 챔버 내의 압력은 약 10 mTorr 내지 약 5 Torr, 예컨대, 약 20 mTorr이다.
[0063] 일부 구현들에서, 원격 플라즈마는, 할로겐-함유 가스 혼합물을 원격 플라즈마 소스 안으로 유입시키기 전에, 아르곤 또는 유사한 불활성 가스의 초기 유동으로 개시된다. 그런 다음, 할로겐-함유 가스 혼합물이 원격 플라즈마 챔버 안으로 유입됨에 따라, 아르곤의 유량은 감소된다. 예로서, 원격 플라즈마는 3,000 sccm의 아르곤의 유동으로 개시될 수 있으며, 이는, 할로겐-함유 가스 혼합물이 1,000 sccm의 초기 유량으로 원격 플라즈마 챔버 안으로 유입되고 그런 다음 1,500 sccm의 유동으로 증가됨에 따라, 1,000 sccm으로 그리고 그런 다음 500 sccm으로 점진적으로 감소된다.
[0064] 일부 구현들에서, 세정 프로세스는 실온에서 수행된다. 일부 구현들에서, 기판 지지 페데스털은 약 600 ℃ 이하, 예컨대, 약 10 ℃ 내지 약 200 ℃, 또는 약 10 ℃ 내지 약 50 ℃, 이를테면, 약 10 ℃ 내지 30 ℃의 온도로 가열된다. 온도를 제어하는 것은, 하이-k 유전체 재료 함유 증착물들의 제거/에칭 레이트를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 챔버 온도가 증가함에 따라, 제거 레이트가 증가할 수 있다.
[0065] 할로겐-함유 세정 가스 혼합물로부터 형성된 반응성 종들은 기판-프로세싱 챔버에 운반된다. 일 구현에서, 반응성 종들은 할로겐 라디칼들을 포함한다. 일 구현에서, 반응성 종들은 염소 라디칼들을 포함한다. 일 구현에서, 반응성 종들은 염소 라디칼들 및 플루오린 라디칼들을 포함한다. 일 구현에서, 반응성 종들은 브로민 라디칼들을 포함한다. 일 구현에서, 반응성 종들은 브로민 라디칼들 및 수소 라디칼들을 포함한다.
[0066] 동작(240)에서, 반응성 종들이 하이-k 유전체 재료 함유 증착물들과 반응하여, 가스 상태의 휘발성 생성물이 형성된다. 일부 구현들에서, 잔류 하이-k 유전체 재료 함유 증착물들의 제거 레이트는 챔버 구성요소들의 적어도 일부를 코팅하는 코팅 재료의 제거 레이트를 초과한다. 일부 구현들에서, 잔류 하이-k 유전체 함유 증착물들의 제거 레이트는 200 Å/분을 초과한다(예컨대, 약 200 Å/분 내지 약 400 Å/분; 약 220 Å/분 내지 약 300 Å/분; 또는 약 240 Å/분 내지 약 300 Å/분). 일부 구현들에서, 휘발성 생성물을 형성하도록 반응성 종과 잔류 하이-k 유전체 함유 증착물들을 반응시키는 것은 바이어스-프리 프로세스이다. 부가적인 바이어스가 적용되지 않는 일부 구현들에서, 코팅 재료의 제거 레이트는 50 Å/분 미만이다(예컨대, 약 0 Å/분 내지 약 50 Å/분; 약 0 Å/분 내지 약 10 Å/분, 또는 0 Å/분). 부가적인 바이어스가 적용되지 않는 일부 구현들에서, 코팅 재료의 제거 레이트는 최소이거나 또는 매우 느린 제거 레이트이다(예컨대, 50 Å/분 미만; 40 Å/분 미만; 30 Å/분 미만; 20 Å/분 미만; 20 Å/분 미만; 10 Å/분 미만; 또는 5 Å/분 미만).
[0067] 선택적으로, 동작(250)에서, 가스 상태인 휘발성 생성물은, 기판-프로세싱 챔버의 밖으로 퍼징된다. 퍼지 가스를 기판-프로세싱 챔버 안으로 유동시킴으로써, 기판-프로세싱 챔버는 능동적으로 퍼징될 수 있다. 퍼지 가스를 유입시키는 것에 부가하여 또는 대안적으로, 기판-프로세싱 챔버로부터 임의의 부산물들 뿐만 아니라 임의의 잔류 세정 가스를 제거하기 위하여, 기판-프로세싱 챔버는 감압될 수 있다. 기판-프로세싱 챔버를 진공배기함으로써, 기판-프로세싱 챔버는 퍼징될 수 있다. 퍼지 프로세스의 시간-기간은 일반적으로, 기판-프로세싱 챔버로부터 휘발성 생성물들을 제거하기에 충분히 길어야 한다. 퍼지 가스 유동의 시간-기간은 일반적으로, 챔버 구성요소들을 포함하여, 챔버의 내부 표면들로부터 휘발성 생성물들을 제거하기에 충분히 길어야 한다.
[0068] 동작(260)에서, 선정된 세정 종점이 달성될 때까지, 동작(230), 동작(240) 및 동작(250) 중 적어도 하나가 반복된다. 여러 세정 사이클들은, 이러한 세정 사이클들 사이에 선택적인 퍼지 프로세스가 수행되는 상태로, 적용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
[0069] 일부 구현들에서, 방법(200)은, 기판-프로세싱 챔버로부터 (존재한다면) 코팅 재료를 제거하는 단계를 더 포함한다. 코팅 재료는, 부가적인 바이어스를 인가하여 반응성 종을 형성하고/형성하거나 반응성 종과 코팅 재료를 반응시켜 제2 휘발성 생성물을 형성함으로써 제거된다. 제2 휘발성 생성물은 기판-프로세싱 챔버로부터 제거될 수 있다.
[0070] 도 3은 기판-프로세싱 챔버로부터 하이-k 재료들을 제거하기 위해 사용될 수 있는 방법(200)의 일 구현의 프로세스 흐름 다이어그램을 도시한다. 기판-프로세싱 챔버는 도 1a 및 도 1b에서 도시된 기판-프로세싱 챔버(100)와 유사할 수 있다. 동작(310)에서, 기판-프로세싱 챔버에 배치된 기판 위에 지르코늄 옥사이드(ZrO2) 함유 층이 증착된다. 기판 위의 지르코늄 옥사이드 함유 층의 증착 동안, 지르코늄 옥사이드 및/또는 지르코늄 옥사이드 함유 화합물들은, 기판-프로세싱 챔버의 챔버 구성요소들(예컨대, 가스 분배 플레이트, 기판 지지 조립체, 섀도 프레임, 측벽들 등)을 포함하여, 내부 표면들 위에 증착될 수 있다. 지르코늄 옥사이드 함유 층은 알루미늄-도핑된 지르코늄 옥사이드 함유 층일 수 있다. 지르코늄 옥사이드 함유 층은, 예컨대, CVD(chemical vapor deposition) 프로세스, PECVD(plasma-enhanced chemical vapor deposition) 프로세스, 챔버, ALD(atomic layer deposition) 프로세스, MOCVD(metal-organic chemical vapor deposition) 및 PVD(physical vapor deposition) 프로세스를 사용하여 증착될 수 있다. 하나 이상의 내부 표면들/챔버 구성요소들은 알루미늄, 스테인레스 스틸, 니켈-철 합금들(예컨대, 인바 또는 64FeNi), 또는 플라즈마 프로세싱과 호환되는 다른 재료들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 챔버 구성요소들의 적어도 일부분들은 알루미늄으로 구성된다. 일부 구현들에서, 챔버 구성요소들의 적어도 일부분들은, 상부에 배치된 알루미나(Al2O3) 층을 갖는다. 일부 구현들에서, 챔버 구성요소들의 적어도 일부분들은 스테인레스 스틸로 구성된다.
[0071] 동작(320)에서, 기판은 기판-프로세싱 챔버의 밖으로 이송된다. 일부 구현들에서, 기판은 세정 프로세스 동안 기판-프로세싱 챔버에 계속 유지된다.
[0072] 동작(330)에서, 기판-프로세싱 챔버 안으로 반응성 종이 유입된다. 반응성 종은, 인-시튜로 생성된 플라즈마를 활용하여 생성될 수 있거나, 또는 플라즈마는 엑스-시튜로(예컨대, 원격으로) 생성될 수 있다. 적절한 플라즈마 생성 기법들, 이를테면, ICP(inductive-coupled plasma), CCP(capacitive-coupled plasma), RPS(remote plasma source) 또는 마이크로파 플라즈마 생성 기법들이 반응성 종을 형성하기 위해 활용될 수 있다. 일부 구현들에서, 반응성 종들은 인-시튜 플라즈마 프로세스를 통해 인-시튜로 형성된다. 일부 구현들에서, 반응성 종들은 원격 플라즈마 소스를 통해 엑스-시튜로 형성된다.
[0073] 일 구현에서, 반응성 종은, 프로세스 볼륨(106) 안으로 세정 가스 혼합물을 유동시킴으로써 생성될 수 있다. 일 구현에서, 세정 가스 혼합물은 BCl3, 그리고 선택적으로 희석 가스를 포함한다. 희석 가스는 헬륨, 아르곤 또는 이들의 조합들로부터 선택되는 불활성 가스일 수 있다. 세정 가스 혼합물은 RF 소스 및/또는 바이어스 전력에 노출된다. RF 소스 및/또는 바이어스 전력은 플라즈마가 유지될 수 있도록 프로세스 볼륨(106) 내의 세정 가스 혼합물에 에너지를 공급한다. 일 구현에서, 제1 전력 소스(122)는 0.3 MHz 내지 약 14 MHz, 이를테면, 약 13.56 MHz의 주파수에서 RF 전력을 제공하도록 동작될 수 있다. 제1 전력 소스(122)는 약 10 와트 내지 약 5000 와트(예컨대, 약 300 와트 내지 약 1500 와트; 약 500 와트 내지 약 1000 와트)의 RF 전력을 생성할 수 있다.
[0074] 일부 구현들에서, RF 소스 전력에 부가하여, RF 바이어스 전력은 또한, 세정 가스 혼합물을 해리시켜서 플라즈마를 형성하는 것을 보조하기 위해 세정 프로세스 동안 활용될 수 있다. RF 바이어스는 제2 전력 소스(160)에 의해 제공될 수 있다. 일 구현에서, 제1 전력 소스(122)는 0.3 MHz 내지 약 14 MHz, 이를테면, 약 13.56 MHz의 주파수에서 RF 전력을 제공하도록 동작될 수 있다. RF 바이어스 전력은 300 kHz의 주파수에서 약 0 와트 내지 약 1000 와트(예컨대, 약 10 와트 내지 약 100 와트)로 공급될 수 있다. 일 구현에서, RF 바이어스 전력은 약 500 Hz 내지 약 10 kHz의 RF 주파수에서 약 10% 내지 약 95%의 듀티 사이클로 펄싱될 수 있다. 일부 구현들에서, 이러한 부가적인 바이어스가 적용되는 경우, Al2O3는 잔류 ZrO2 함유 막과 함께 제거된다.
[0075] 일부 구현들에서, RF 소스 전력에 부가하여, DC 바이어스 전력이 또한, 세정 가스 혼합물을 해리시켜서 플라즈마를 형성하는 것을 보조하기 위해 세정 프로세스 동안 활용될 수 있다. DC 바이어스는 제2 전력 소스(160)에 의해 제공될 수 있다. 일 구현에서, 제1 전력 소스(122)는 0.3 MHz 내지 약 14 MHz, 이를테면, 약 13.56 MHz의 주파수에서 RF 전력을 제공하도록 동작될 수 있다. 제2 전력 소스(160)는, 300 kHz의 주파수에서 약 10 와트 내지 약 3000 와트(예컨대, 약 10 와트 내지 약 1000 와트; 또는 약 10 와트 내지 약 100 와트)로 DC 바이어스 전력을 제공하도록 동작될 수 있다. 일 구현에서, DC 바이어스 전력은 약 500 Hz 내지 약 10 kHz의 주파수에서 약 10% 내지 약 95%의 듀티 사이클로 펄싱될 수 있다. 이론에 얽매이지는 않지만, DC 바이어스는 에칭을 향상시키기 위해 플라즈마와 기판 사이에 전위차를 설정하는 것으로 여겨진다.
[0076] 일부 구현들에서, 플라즈마는, 용량성 또는 유도성 수단에 의해 형성될 수 있으며, RF 전력을 세정 가스 혼합물에 커플링함으로써 에너지를 공급받을 수 있다. RF 전력은 고주파수 성분 및 저주파수 성분을 갖는 이중-주파수 RF 전력일 수 있다. RF 전력은 통상적으로, 예컨대 약 13.56 MHz의 주파수에서 전부 고-주파수 RF 전력일 수 있는, 약 50 W 내지 약 2,500 W의 전력 레벨로 적용되거나, 또는 예컨대 약 300 kHz의 주파수에서 고-주파수 전력과 저주파수 전력의 혼합일 수 있다.
[0077] 일부 구현들에서, 반응성 종들이 엑스-시튜로 형성되는 경우, BCl3 함유 가스 혼합물은 기판-프로세싱 챔버와 유체적으로 커플링된 원격 플라즈마 소스 안으로 유동된다. BCl3 함유 가스 혼합물은 BCl3, 그리고 선택적으로 불활성 가스를 포함한다. 일부 구현들에서, 선택적인 불활성 가스는 캐리어 가스로서 기능할 수 있다. 일부 구현들에서, 선택적인 불활성 가스는 라디칼 종의 수명을 연장시키고 밀도를 증가시킬 수 있다. 일부 구현들에서, BCl3 함유 가스 혼합물은 원격 플라즈마 소스 안으로 유동되고, 다른 프로세스 가스들은 챔버에 개별적으로 전달된다. 선택적인 불활성 가스는 헬륨, 아르곤 또는 이들의 조합들로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다.
[0078] 원격 플라즈마 소스는 유도 결합 플라즈마 소스일 수 있다. 원격 플라즈마 소스는 BCl3 함유 가스 혼합물을 수용하고 BCl3 함유 가스 혼합물에서 플라즈마를 형성하며, 이는 BCl3 함유 가스 혼합물의 해리가 반응성 종을 형성하게 한다. 반응성 종은 염소 라디칼들을 포함할 수 있다. 원격 플라즈마 소스는 BCl3 함유 가스 혼합물의 고효율 해리를 제공한다.
[0079] 일부 구현들에서, 원격 플라즈마는, BCl3 함유 가스 혼합물을 원격 플라즈마 챔버 안으로 유입시키기 전에, 아르곤 또는 유사한 불활성 가스의 초기 유동으로 개시된다.
[0080] BCl3 함유 가스 혼합물은 약 100 sccm 내지 약 10,000 sccm의 유량으로 기판-프로세싱 챔버 안으로 유동될 수 있다. 일부 구현들에서, BCl3 함유 가스 혼합물은 약 500 sccm 내지 약 4,000 sccm의 유량으로 기판-프로세싱 챔버 안으로 유동된다. 일부 구현들에서, BCl3 함유 가스 혼합물은 약 1,000 sccm의 유량으로 기판-프로세싱 챔버 안으로 유동된다.
[0081] 기판-프로세싱 챔버 내의 압력은 약 10 mTorr 내지 약 300 Torr일 수 있다. 기판-프로세싱 챔버 내의 압력은 10 mTorr 내지 약 5 Torr, 예컨대, 약 20 mTorr일 수 있다.
[0082] 일부 구현들에서, 원격 플라즈마는, BCl3를 원격 플라즈마 소스 안으로 유입시키기 전에, 아르곤 또는 유사한 불활성 가스의 초기 유동으로 개시된다. 그런 다음, BCl3가 원격 플라즈마 챔버 안으로 유입됨에 따라, 아르곤의 유량은 감소된다. 예로서, 원격 플라즈마는 3,000 sccm의 아르곤의 유동으로 개시될 수 있으며, 이는, BCl3가 1,000 sccm의 초기 유량으로 원격 플라즈마 챔버 안으로 유입되고 그런 다음 1,500 sccm의 유동으로 증가됨에 따라, 1,000 sccm으로 그리고 그런 다음 500 sccm으로 점진적으로 감소된다.
[0083] 일부 구현들에서, 세정 프로세스는 실온에서 수행된다. 일부 구현들에서, 기판 지지 페데스털은 약 600 ℃ 이하, 예컨대, 약 10 ℃ 내지 약 200 ℃, 또는 약 10 ℃ 내지 약 50 ℃, 이를테면, 약 10 ℃ 내지 30 ℃의 온도로 가열된다. 온도를 제어하는 것은, 하이-k 유전체 재료 증착물들의 제거/에칭 레이트를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 챔버 온도가 증가함에 따라, 제거 레이트가 증가할 수 있다.
[0084] BCl3 가스 혼합물로부터 형성된 반응성 종들은 기판-프로세싱 챔버에 운반된다. 반응성 종들은 염소 라디칼들을 포함한다.
[0085] 동작(340)에서, 반응성 종들이 지르코늄 옥사이드 함유 증착물들과 반응하여, 가스 상태의 휘발성 생성물이 형성된다. 휘발성 생성물은 지르코늄 테트라클로라이드(ZrCl4)를 포함한다. 일부 구현들에서, 잔류 ZrO2 함유 막의 제거 레이트는, 알루미늄 챔버 구성요소들의 적어도 일부를 코팅하는 Al2O3의 제거 레이트를 초과한다. 일부 구현들에서, 잔류 ZrO2 함유 막의 제거 레이트는 200 Å/분을 초과한다(예컨대, 약 200 Å/분 내지 약 400 Å/분; 약 220 Å/분 내지 약 300 Å/분; 또는 약 240 Å/분 내지 약 300 Å/분). 일부 구현들에서, 휘발성 생성물을 형성하도록 반응성 종과 잔류 ZrO2 함유 막을 반응시키는 것은 바이어스-프리 프로세스이다. 부가적인 바이어스가 적용되지 않는 일부 구현들에서, Al2O3 제거 레이트는 50 Å/분 미만이다(예컨대, 약 0 Å/분 내지 약 50 Å/분; 약 0 Å/분 내지 약 10 Å/분, 또는 0 Å/분).
[0086] 선택적으로, 동작(350)에서, 가스 상태인 휘발성 생성물은, 기판-프로세싱 챔버의 밖으로 퍼징된다. 퍼지 가스를 기판-프로세싱 챔버 안으로 유동시킴으로써, 기판-프로세싱 챔버는 능동적으로 퍼징될 수 있다. 퍼지 가스를 유입시키는 것에 부가하여 또는 대안적으로, 기판-프로세싱 챔버로부터 임의의 부산물들 뿐만 아니라 임의의 잔류 세정 가스를 제거하기 위하여, 기판-프로세싱 챔버는 감압될 수 있다. 기판-프로세싱 챔버를 진공배기함으로써, 기판-프로세싱 챔버는 퍼징될 수 있다. 퍼지 프로세스의 시간-기간은 일반적으로, 기판-프로세싱 챔버로부터 휘발성 생성물들을 제거하기에 충분히 길어야 한다. 퍼지 가스 유동의 시간-기간은 일반적으로, 챔버 구성요소들을 포함하여, 챔버의 내부 표면들로부터 휘발성 생성물들을 제거하기에 충분히 길어야 한다.
[0087] 동작(360)에서, 선정된 세정 종점이 달성될 때까지, 동작(330), 동작(340) 및 동작(350) 중 적어도 하나가 반복된다. 여러 세정 사이클들은, 이러한 세정 사이클들 사이에 선택적인 퍼지 프로세스가 수행되는 상태로, 적용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
[0088] 일부 구현들에서, 방법(300)은, 기판-프로세싱 챔버로부터 (존재한다면) Al2O3 함유 막을 제거하는 단계를 더 포함한다. Al2O3는, 부가적인 바이어스를 인가하여 반응성 종을 형성하고/형성하거나 반응성 종과 l2O3 함유 막을 반응시켜 제2 휘발성 생성물을 형성함으로써 제거된다. 제2 휘발성 생성물은 기판-프로세싱 챔버로부터 제거될 수 있다.
[0089] 예들:
[0090] 다음의 비-제한적인 예들은 본원에서 설명된 구현들을 추가로 예시하기 위해 제공된다. 그러나, 예들은 모든 것을 포함하는 것으로 의도되지 않으며, 본원에서 설명된 구현들의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 표 1은 본 개시내용의 일 구현에 따라 수행되는 세정 프로세스에 대한 결과들을 도시한다. 표 1에서 도시된 바와 같이, BCl3을 이용하여 그리고 DC 바이어스 없이 수행되는 유도 결합 플라즈마 프로세스는, Al2O3에 비해 ZrO2, 알루미늄-도핑된 ZrO2 및 알루미늄에 대해 더 높은 제거 레이트를 갖는다. 표 1에서 추가로 도시된 바와 같이, DC 바이어스가 적용될 때, 프로세스는 또한, Al2O3를 제거한다.
Figure pat00001
[0091] 표 2는 본 개시내용의 일 구현에 따라 수행되는 세정 프로세스에 대한 결과들을 도시한다. 표 2에서 도시된 바와 같이, BCl3을 이용하여 그리고 DC 바이어스 없이 수행되는 용량 결합 플라즈마 프로세스는, Al2O3, 스테인레스 스틸, 인바 및 이트륨 코팅에 비해 ZrO2, 알루미늄-도핑된 ZrO2 및 알루미늄에 대해 더 높은 제거 레이트를 갖는다.
Figure pat00002
[0092] 요약하면, 본 개시내용의 일부 이점들은, 챔버 코팅 재료들(예컨대, Al2O3 및/또는 이트륨-함유 화합물들) 및/또는 챔버 재료들(예컨대, 스테인레스 스틸 및/또는 니켈-철 합금들)의 에칭이 없거나 또는 최소의 에칭으로, 잔류 하이-k 유전체 막들(예컨대, ZrO2 및 HfO2)을 선택성 에칭(selectivity etch)하는 능력을 포함한다. 이 선택성은 알루미늄 챔버 구성요소들을 보호하기 위해 사용될 수 있다. 알루미늄 챔버 구성요소들은 통상적으로, 플라즈마 세정 프로세스들 동안 에칭된다. 본 발명자들은, 챔버 내의 알루미늄 구성요소들을 보호하기 위해 Al2O3 양극처리 또는 다른 챔버 코팅 재료들을 사용하는 것이, 알루미늄 구성요소들을 손상시키지 않고, 잔류 하이-k 유전체 막들의 우선적인 제거를 가능하게 하고, 이것이 하드웨어 부품들의 신뢰성 및 수명을 보장한다는 것을 발견했다. 선택성은 인-시튜 세정 능력을 가능하게 하는 데 중심이 된다. 따라서, 세정 동안, 잔류 막들은 세정제(예컨대, BCl3, Cl2, HBr 또는 NF3)에 의해 제거될 수 있지만, 챔버 내부의 알루미늄 측벽들 및 다른 알루미늄 하드웨어 구성요소들은 계속 온전한 상태로 유지된다. 위에서 언급된 바와 같이, 본 개시내용의 구현들은, 할로겐-함유 가스 혼합물로부터의 반응성 플라즈마 종을 사용하여 잔류 하이-k 유전체 막들을 세정하고, 챔버 내부의 알루미늄 하드웨어 부품들 상의 코팅 재료들을 사용하여 알루미늄 하드웨어 부품들을 보호하는 것을 포함한다. 반응성 플라즈마 종은 하이-k 유전체 재료들 및 알루미늄을 효과적으로 에칭할 수 있지만, 부가적인 바이어스가 적용되지 않으면, 코팅 재료를 에칭하지는 않는다. 따라서, 알루미늄이 코팅 재료(예컨대, Al2O3 및/또는 이트륨-함유 화합물들)로 코팅되는 한, 하드웨어 부품들의 재료로서 알루미늄이 사용될 수 있다. 부가적인 바이어스가 적용될 때, 반응성 플라즈마 종은 또한, Al2O3를 에칭할 수 있다. 이들 특징들은 반응성 플라즈마 종이, 증착 챔버들로부터 하이-k 재료들의 인-시튜 세정을 위한 이상적인 세정제가 되게 한다.
[0093] 본 개시내용 또는 본 개시내용의 예시적인 양상들 또는 구현(들)의 요소들을 도입할 때, 단수형의 표현, "이러한" 그리고 "상기"는 요소들 중 하나 이상이 있다는 것을 의미하는 것으로 의도된다.
[0094] "포함하는(comprising)", "포함하는(including)" 및 "갖는"이라는 용어들은 포괄적인 것으로, 그리고 열거된 요소들 이외의 부가적인 요소들이 있을 수 있다는 것을 의미하는 것으로 의도된다.
[0095] 전술된 내용이 본 개시내용의 구현들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 기본적인 범위를 벗어나지 않고, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 구현들이 고안될 수 있으며, 본 개시내용의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (14)

  1. 프로세싱 챔버를 세정하기 위한 방법으로서,
    원격 플라즈마 생성기로 반응성 가스를 유입시키고 상기 원격 플라즈마 생성기 내에서 상기 반응성 가스를 활성화시키는 단계;
    상기 활성화된 반응성 가스를 상기 원격 플라즈마 생성기로부터 가스 주입구를 통해 상기 프로세싱 챔버로 유동시키는 단계;
    프로세싱 챔버의 하나 이상의 내부 표면들 상에 잔류 하이-k 유전체 재료가 형성된 상기 프로세싱 챔버 안으로 반응성 종(species)을 유입시키는 단계 ― 상기 하나 이상의 내부 표면들은 적어도 하나의 측벽의 스테인레스 스틸 표면 및 보호 코팅으로 코팅된 적어도 하나의 알루미늄 표면을 포함하며, 상기 보호 코팅은 상기 알루미늄 표면 상에 배치된 알루미나 재료 및 상기 알루미나 재료 상에 배치된 이트륨-함유 재료를 포함하고, 상기 반응성 종은 할로겐-함유 가스 혼합물로부터 형성되며, 상기 잔류 하이-k 유전체 재료는 지르코늄 디옥사이드(ZrO2) 및 하프늄 디옥사이드(HfO2)로부터 선택되고, 상기 프로세싱 챔버는 프로세스 볼륨, 상기 가스 주입구와 유체 연통하는 유체 분배 영역, 및 플레넘(plenum)과 상기 프로세스 볼륨 사이에서 유체 연통하는 가스 분배 어셈블리를 가지며, 상기 가스 분배 어셈블리는 상기 가스 분배 어셈블리를 통해 연장하는 복수의 개구들을 갖고, 상기 유체 분배 영역은 상기 프로세싱 챔버의 벽과 상기 가스 분배 어셈블리 사이에 위치하며, 상기 플레넘으로 도입된 가스 종들은 상기 가스 분배 어셈블리를 통해 상기 프로세스 볼륨으로 전달가능함 ―;
    휘발성 생성물을 형성하도록 상기 반응성 종과 상기 잔류 하이-k 유전체 재료를 반응시키는 단계; 및
    상기 프로세싱 챔버로부터 상기 휘발성 생성물을 제거하는 단계
    를 포함하고,
    상기 잔류 하이-k 유전체 재료의 제거 레이트는, 상기 스테인레스 스틸 표면과 상기 적어도 하나의 알루미늄 표면의 제거 레이트 및 상기 적어도 하나의 알루미나 표면 상에 코팅된 이트륨-함유 재료의 제거 레이트보다 크며, 상기 보호 코팅은 부가적인 바이어스가 인가되면 상기 반응성 종과 반응하여 제거되는,
    프로세싱 챔버를 세정하기 위한 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 이트륨-함유 재료는 이트륨 옥사이드(Y2O3), 이트륨 옥사이드 플루오라이드(YOF), 이트륨 클로레이트(Y(ClO3)3), 이트륨(Ⅲ) 플루오라이드(YF3), 이트륨(Ⅲ) 클로라이드(YCl3), 이트리아-안정화된 지르코니아(YSZ) 또는 이들의 조합들로부터 선택되는,
    프로세싱 챔버를 세정하기 위한 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 할로겐-함유 가스 혼합물은 BCl3, Cl2, HBr, NF3 또는 이들의 조합들로부터 선택되는 할로겐-함유 가스를 포함하는,
    프로세싱 챔버를 세정하기 위한 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 할로겐-함유 가스 혼합물은 탄소-함유 가스를 더 포함하는,
    프로세싱 챔버를 세정하기 위한 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 탄소-함유 가스는 CO2, CH4, CHF3, CH2F2, CH3F, CF4 또는 이들의 조합들로부터 선택되는,
    프로세싱 챔버를 세정하기 위한 방법.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 할로겐-함유 가스 혼합물은 헬륨, 아르곤 또는 이들의 조합들로부터 선택되는 희석 가스를 더 포함하는,
    프로세싱 챔버를 세정하기 위한 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 할로겐-함유 가스 혼합물은 BCl3 및 NF3를 포함하는,
    프로세싱 챔버를 세정하기 위한 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 반응성 종이 상기 프로세스 볼륨 내에 있는 동안 상기 반응성 종을 적어도 하나의 추가 에너지 소스에 추가로 노출시키는 단계를 더 포함하고,
    상기 추가로 활성화된 반응성 종은, 상기 잔류 하이-k 유전체 재료를 상기 반응성 종과 반응시켜 상기 휘발성 생성물을 형성하기에 충분히 반응성인,
    프로세싱 챔버를 세정하기 위한 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 에너지 소스들은 용량-결합 플라즈마 소스, 유도-결합 플라즈마 소스, 마이크로파 플라즈마 소스 및 원격 플라즈마 소스로부터 선택되는,
    프로세싱 챔버를 세정하기 위한 방법.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 휘발성 생성물을 형성하도록 상기 반응성 종과 상기 잔류 하이-k 유전체 재료를 반응시키는 압력은 적어도 10 mTorr 내지 5 Torr인,
    프로세싱 챔버를 세정하기 위한 방법.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 프로세싱 챔버는 PECVD(plasma-enhanced chemical vapor deposition) 챔버, ALD(atomic layer deposition) 챔버, MOCVD(metal-organic chemical vapor deposition) 및 PVD(physical vapor deposition) 챔버인,
    프로세싱 챔버를 세정하기 위한 방법.
  12. 프로세싱 챔버를 세정하기 위한 방법으로서,
    프로세싱 챔버의 하나 이상의 내부 표면들 및 상기 프로세싱 챔버에 배치된 기판 상에 하이-k 유전체 재료를 증착하는 단계;
    상기 프로세싱 챔버의 밖으로 상기 기판을 이송하는 단계;
    상기 프로세싱 챔버의 하나 이상의 내부 표면들 상에 잔류 하이-k 유전체 재료가 형성된 상기 프로세싱 챔버 안으로 반응성 종을 유입시키는 단계 ― 상기 하나 이상의 내부 표면들은:
    보호 코팅으로 코팅된 적어도 하나의 알루미늄 표면; 및
    적어도 하나의 측벽의 적어도 하나의 스테인레스 스틸 표면을 포함하며,
    상기 보호 코팅은 상기 알루미늄 표면 상에 배치된 알루미나 재료 및 상기 알루미나 재료 상에 배치된 이트륨-함유 재료를 포함하고,
    상기 반응성 종은 할로겐-함유 가스 혼합물로부터 형성되며, 상기 잔류 하이-k 유전체 재료는 지르코늄 디옥사이드(ZrO2) 및 하프늄 디옥사이드(HfO2)로부터 선택됨 ―;
    휘발성 생성물을 형성하도록 상기 반응성 종과 상기 잔류 하이-k 유전체 재료를 반응시키는 단계; 및
    상기 프로세싱 챔버로부터 상기 휘발성 생성물을 제거하는 단계
    를 포함하고,
    상기 잔류 하이-k 유전체 재료의 제거 레이트는, 상기 적어도 하나의 알루미늄 표면 상에 코팅된 상기 이트륨-함유 재료의 제거 레이트 및 상기 적어도 하나의 알루미늄 표면과 상기 적어도 하나의 스테인레스 스틸 표면의 제거 레이트보다 크며,
    상기 보호 코팅은 부가적인 바이어스가 인가되면 상기 반응성 종과 반응하여 제거되는,
    프로세싱 챔버를 세정하기 위한 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 보호 코팅의 제거 레이트는 50 Å/분 미만인,
    프로세싱 챔버를 세정하기 위한 방법.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 휘발성 생성물을 형성하도록 상기 반응성 종과 상기 잔류 하이-k 유전체 재료를 반응시키는 단계는, 상기 반응성 종과 상기 잔류 하이-k 유전체 재료를 반응시켜 상기 휘발성 생성물을 형성하기에 충분한 하나 이상의 에너지 소스들에 상기 반응성 종을 노출시키는 단계를 더 포함하는,
    프로세싱 챔버를 세정하기 위한 방법.
KR1020227039605A 2017-09-11 2018-09-10 반응성 가스 전구체를 사용한 프로세싱 챔버로부터의 하이-k 막들의 선택적 인-시튜 세정 KR20220156674A (ko)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/700,671 2017-09-11
US15/700,671 US20180347037A1 (en) 2017-06-05 2017-09-11 Selective in-situ cleaning of high-k films from processing chamber using reactive gas precursor
US16/007,876 2018-06-13
US16/007,876 US12076763B2 (en) 2017-06-05 2018-06-13 Selective in-situ cleaning of high-k films from processing chamber using reactive gas precursor
PCT/US2018/050186 WO2019051364A1 (en) 2017-09-11 2018-09-10 IN SITU SELECTIVE CLEANING OF HIGH K FILMS FROM A PROCESSING CHAMBER USING A REACTIVE GAS PRECURSOR
KR1020207010087A KR20200039827A (ko) 2017-09-11 2018-09-10 반응성 가스 전구체를 사용한 프로세싱 챔버로부터의 하이-k 막들의 선택적 인-시튜 세정

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207010087A Division KR20200039827A (ko) 2017-09-11 2018-09-10 반응성 가스 전구체를 사용한 프로세싱 챔버로부터의 하이-k 막들의 선택적 인-시튜 세정

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220156674A true KR20220156674A (ko) 2022-11-25

Family

ID=65635214

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227039605A KR20220156674A (ko) 2017-09-11 2018-09-10 반응성 가스 전구체를 사용한 프로세싱 챔버로부터의 하이-k 막들의 선택적 인-시튜 세정
KR1020207010087A KR20200039827A (ko) 2017-09-11 2018-09-10 반응성 가스 전구체를 사용한 프로세싱 챔버로부터의 하이-k 막들의 선택적 인-시튜 세정

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207010087A KR20200039827A (ko) 2017-09-11 2018-09-10 반응성 가스 전구체를 사용한 프로세싱 챔버로부터의 하이-k 막들의 선택적 인-시튜 세정

Country Status (3)

Country Link
KR (2) KR20220156674A (ko)
CN (1) CN111066121B (ko)
WO (1) WO2019051364A1 (ko)

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06136544A (ja) * 1992-10-29 1994-05-17 Sumitomo Metal Ind Ltd プラズマ処理装置
TW514996B (en) * 1999-12-10 2002-12-21 Tokyo Electron Ltd Processing apparatus with a chamber having therein a high-corrosion-resistant sprayed film
US6660660B2 (en) * 2000-10-10 2003-12-09 Asm International, Nv. Methods for making a dielectric stack in an integrated circuit
US7357138B2 (en) * 2002-07-18 2008-04-15 Air Products And Chemicals, Inc. Method for etching high dielectric constant materials and for cleaning deposition chambers for high dielectric constant materials
US20040014327A1 (en) * 2002-07-18 2004-01-22 Bing Ji Method for etching high dielectric constant materials and for cleaning deposition chambers for high dielectric constant materials
TW200427858A (en) * 2002-07-19 2004-12-16 Asml Us Inc Atomic layer deposition of high k dielectric films
US7055263B2 (en) * 2003-11-25 2006-06-06 Air Products And Chemicals, Inc. Method for cleaning deposition chambers for high dielectric constant materials
JPWO2005098922A1 (ja) * 2004-03-31 2008-03-06 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法
JP4836112B2 (ja) * 2004-12-24 2011-12-14 国立大学法人京都大学 半導体処理装置のクリーニング方法およびシリコン基板のエッチング方法
JP4796464B2 (ja) * 2005-11-17 2011-10-19 株式会社神戸製鋼所 耐食性に優れたアルミニウム合金部材
JP2009076590A (ja) * 2007-09-19 2009-04-09 Hitachi Kokusai Electric Inc クリーニング方法
CN102414801A (zh) * 2009-08-27 2012-04-11 应用材料公司 在原位腔室清洁后的处理腔室去污方法
US9343289B2 (en) * 2012-07-27 2016-05-17 Applied Materials, Inc. Chemistry compatible coating material for advanced device on-wafer particle performance
US9887121B2 (en) * 2013-04-26 2018-02-06 Applied Materials, Inc. Protective cover for electrostatic chuck
US10266943B2 (en) * 2014-06-27 2019-04-23 Applied Materials, Inc. Plasma corrosion resistive heater for high temperature processing
WO2015200432A1 (en) * 2014-06-27 2015-12-30 Meacham Kirby G B Variable compression connecting rod

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019051364A1 (en) 2019-03-14
CN111066121A (zh) 2020-04-24
CN111066121B (zh) 2024-03-19
KR20200039827A (ko) 2020-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12076763B2 (en) Selective in-situ cleaning of high-k films from processing chamber using reactive gas precursor
KR101895437B1 (ko) 플라즈마 에칭 방법
US20110207332A1 (en) Thin film coated process kits for semiconductor manufacturing tools
EP1269529B1 (en) Method for improving uniformity and reducing etch rate variation of etching polysilicon
EP3206223B1 (en) Plasma processing method and plasma processing apparatus
US20110011534A1 (en) Apparatus for adjusting an edge ring potential during substrate processing
US20060021704A1 (en) Method and apparatus for etching Si
KR101957348B1 (ko) 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법
US20180347037A1 (en) Selective in-situ cleaning of high-k films from processing chamber using reactive gas precursor
US20210005425A1 (en) Atomic layer etching and smoothing of refractory metals and other high surface binding energy materials
US20110162674A1 (en) In-situ process chamber clean to remove titanium nitride etch by-products
TWI658508B (zh) 電漿處理方法
KR20160018366A (ko) 다층막을 에칭하는 방법
KR20170118663A (ko) 플라즈마 처리 장치, 플라즈마 처리 방법 및 기록 매체
US20090203219A1 (en) Plasma etching method, plasma etching apparatus and computer-readable storage medium
US9583317B2 (en) Plasma processing method and plasma processing apparatus
CN107731681B (zh) 等离子体蚀刻方法和等离子体蚀刻系统
CN111066121B (zh) 使用反应性气体前驱物从处理腔室选择性原位清洁高介电常数膜
KR102208931B1 (ko) 에칭 방법
KR100745329B1 (ko) 건식 식각 장치
US20180350571A1 (en) Selective in-situ cleaning of high-k films from processing chamber using reactive gas precursor
US20070221332A1 (en) Plasma processing apparatus
KR20230115456A (ko) 기판 처리 장치 및 이를 이용한 반도체 장치 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal