KR20230133353A - 금속 에칭 잔여물들을 갖는 챔버 컴포넌트들을 세정하는방법 - Google Patents

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란 린
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샤오유 강
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Abstract

반도체 프로세싱 챔버의 컴포넌트의 적어도 하나의 표면 상의 루테늄 (Ru) 잔여물을 함유하는 잔여물 세정 방법이 제공된다. 잔여물은 하이포클로라이트 (hypochlorite) 및 O3 기반 화학 물질들 중 적어도 하나를 포함하는 Ru 세정 조성물에 노출되고, Ru 세정 조성물은 Ru 잔여물을 제거한다.

Description

금속 에칭 잔여물들을 갖는 챔버 컴포넌트들을 세정하는 방법
본 개시는 플라즈마 프로세싱 챔버의 컴포넌트들로부터 금속 잔여물들을 세정하는 방법에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼 프로세싱 동안, 피처들은 금속 함유 층에 에칭 쓰루될 (etch through) 수도 있다. 자기 랜덤 액세스 메모리들 (magnetic random access memories; MRAM) 또는 저항 랜덤 액세스 메모리 (resistive random-access memory; RRAM) 디바이스들의 형성에서, 복수의 박형 금속 층들 또는 막들이 순차적으로 에칭될 수도 있다. MRAM을 위해 복수의 박형 금속 층들이 자기 터널 접합 스택들 (magnetic tunnel junction stacks) 을 형성하도록 사용될 수도 있다. 박형 금속 층들은 루테늄 (Ru) 및 다른 금속들, 예컨대 코발트 (Co), 철 (Fe), 팔라듐 (Pd), 니켈 (Ni), 붕소 (B), 백금 (Pt), 탄탈룸 (Ta), 몰리브덴 (Mo), 티타늄 (Ti), 망간 (Mn), 마그네슘 (Mg), 크롬 (Cr), 이리듐 (Ir), 텅스텐 (W), 구리 (Cu), 알루미늄 (Al), 하프늄 (Hf), 인듐 (In), 주석 (Sn), 금 (Au) 및 은 (Ag) 을 함유할 수도 있다.
이러한 금속 함유 층들은 플라즈마 프로세싱 챔버에서 에칭될 수도 있다. 에칭 금속 잔여물들은 플라즈마 에칭 프로세스 동안 플라즈마 프로세싱 챔버의 컴포넌트들의 플라즈마 대면 표면들 상에 증착될 수도 있다. 너무 많은 잔여물은 챔버의 성능을 변화시키고 그리고 또한 오염 물질들을 생성할 수도 있고 그리고 또한 컴포넌트를 사용할 수 없게 만들 수도 있다. 컴포넌트의 성능의 변화는 불균일성들을 유발할 수도 있다. 오염 물질들은 제작되는 디바이스들의 고장을 유발할 수도 있다. 컴포넌트가 사용할 수 없고 교체되어야 한다면, 교체 컴포넌트는 비용이 많이들 수도 있다.
본 명세서에 제공된 배경기술 기술 (description) 은 본 개시의 맥락을 일반적으로 제시할 목적이다. 이 배경기술 섹션에 기술된 정보, 뿐만 아니라 출원 시 종래 기술로서 달리 인증되지 않을 수도 있는 본 기술의 양태들은 본 개시에 대한 종래 기술로서 명시적으로나 암시적으로 인정되지 않는다.
관련 출원에 대한 교차 참조
본 출원은 2021년 1월 19일에 출원된 미국 특허 출원 번호 제 63/139,231 호의 우선권의 이익을 주장하고, 이는 모든 목적들을 위해 참조로서 본 명세서에 인용된다.
전술한 바를 달성하기 위해 그리고 본 개시의 목적에 따라, 반도체 프로세싱 챔버의 컴포넌트의 적어도 하나의 표면 상의 루테늄 (Ru) 잔여물을 함유하는 잔여물 세정 방법이 제공된다. 잔여물은 하이포클로라이트 (hypochlorite) 및 O3 기반 화학 물질들 중 적어도 하나를 포함하는 Ru 세정 조성물에 노출되고, Ru 세정 조성물은 Ru 잔여물을 제거한다.
또 다른 현상에서, 반도체 프로세싱 챔버의 컴포넌트로부터 귀금속 (noble metal) 잔여물을 포함하는 잔여물 세정 방법이 제공된다. 귀금속 잔여물은 티오닐 클로라이드 및 피리딘을 포함하는 귀금속 세정 조성물에 노출되고, 귀금속 세정 조성물은 귀금속 잔여물을 제거한다.
본 개시의 이들 및 다른 특징들은 본 개시의 상세한 기술 (description) 및 이하의 도면들과 함께 아래에 보다 상세하게 기술될 것이다.
본 개시는 유사한 참조 번호들이 유사한 엘리먼트들을 참조하는 첨부된 도면들의 도면들에, 제한이 아니라 예로서 예시된다.
도 1은 일 실시 예의 고 레벨 플로우 차트이다.
도 2a 및 도 2b는 일 실시 예에서 프로세싱된 스택의 개략도들이다.
도 3은 에칭에 사용될 수도 있는 에칭 반응기의 개략도이다.
도 4a는 잔여물 층을 갖는 플라즈마 프로세싱 챔버의 컴포넌트의 일부의 확대된 단면도이다.
도 4b는 잔여물 층이 제거된 후 컴포넌트의 일부의 확대된 단면도이다.
도 5는 습식 배스 내의 컴포넌트의 개략도이다.
본 개시 (disclosure) 는 첨부한 도면들에 예시된 바와 같이 개시의 일부 바람직한 실시 예들을 참조하여 이제 상세히 기술될 것이다. 이하의 기술 (description) 에서, 본 개시의 완전한 이해를 제공하기 위해 수많은 구체적 상세들이 제시된다. 그러나, 본 개시가 이들 구체적인 상세들의 일부 또는 전부 없이 실시될 수도 있다는 것이 당업자들에게 명백할 것이다. 다른 예들에서, 공지된 프로세스 단계들 및/또는 구조체들은 본 개시를 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해 상세히 기술되지 않았다.
반도체 웨이퍼 프로세싱 동안, 피처들은 금속 함유 층에 에칭 쓰루될 (etch through) 수도 있다. 자기 랜덤 액세스 메모리들 (magnetic random access memories; MRAM) 또는 저항 랜덤 액세스 메모리 (resistive random-access memory; RRAM) 디바이스들의 형성에서, 복수의 박형 금속 층들 또는 막들이 순차적으로 에칭될 수도 있다. MRAM을 위해 복수의 박형 금속 층들이 자기 터널 접합 스택들 (magnetic tunnel junction stacks) 을 형성하도록 사용될 수도 있다. 박형 금속 층들은 루테늄 (Ru) 및 다른 금속들, 예컨대 코발트 (Co), 철 (Fe), 팔라듐 (Pd), 니켈 (Ni), 붕소 (B), 백금 (Pt), 탄탈룸 (Ta), 몰리브덴 (Mo), 티타늄 (Ti), 망간 (Mn), 마그네슘 (Mg), 크롬 (Cr), 이리듐 (Ir), 텅스텐 (W), 구리 (Cu), 알루미늄 (Al), 하프늄 (Hf), 인듐 (In), 주석 (Sn), 금 (Au) 및 은 (Ag) 을 함유할 수도 있다. 다양한 실시 예들에서, 박형 금속 층들은 III 족, IV 족, 및 V 족 원소 금속들 (III 족 내지 V 족 금속들) 을 포함할 수도 있다.
이러한 금속 함유 층들은 플라즈마 프로세싱 챔버에서 프로세싱, 예컨대 에칭될 수도 있다. 금속 플라즈마 에칭 후, 플라즈마 챔버 컴포넌트들은 금속 형태 및 화합물 형태 모두의 금속들, 및 프로세스 웨이퍼 또는 마스크 재료들로부터의 실리콘 종을 포함하는 복수의 에칭 종으로 오염된다. 챔버 벽 상의 오염 물질들은 챔버 플라즈마 조건들 및 따라서 웨이퍼-대-웨이퍼 반복성에 영향을 줌으로써 집적 회로 (IC) 제조에서 심각한 이슈들을 유발할 것이다. MRAM 자기 터널 접합 (MTJ) 에서 대부분의 금속들을 에칭하기 위해, 할로겐 화학 물질이 에칭 효율을 평가하도록 도포된다. 웨이퍼 프로세싱으로부터의 금속 함유 잔여물들은 챔버 벽들 상에 재증착된다 (redeposit). 챔버 벽 표면들의 X-선 광전자 분광학 분석은 금속들이 대부분 금속 플루오라이드 (MFx, M: 금속) 와 같은 화합물 형태임을 드러낸다. 이에 더하여, 챔버 벽 표면은 또한 프로세스 웨이퍼로부터의 실리콘 옥사이드 층들, 하드 마스크 재료들, 또는 에칭 화학 물질들로 코팅된다. 금속/금속 화합물들과 실리콘 옥사이드의 혼합물은 챔버 내부에 오염 층들을 형성한다. 이 오염은 웨이퍼들 상으로 금속 입자들을 플레이크 오프하는 것 (flaking off) 및 웨이퍼 프로세싱 동안 챔버 벽으로부터 복수의 원자들을 방출하는 것에 의한 프로세스 드리프트들을 포함하는 몇몇 이슈들을 발생시킨다. 너무 많은 잔여물은 챔버의 성능을 변화시키고 그리고 또한 오염 물질들을 생성할 수도 있고 그리고 또한 컴포넌트를 사용할 수 없게 만들 수도 있다. 컴포넌트의 성능의 변화는 불균일성들을 유발할 수도 있다. 오염 물질들은 제작되는 디바이스들의 고장을 유발할 수도 있다. 컴포넌트가 사용할 수 없고 교체되어야 한다면, 교체 컴포넌트는 비용이 많이들 수도 있다.
잔여물이 컴포넌트로부터 세정될 수 없다면, 컴포넌트는 폐기되고 교체되어야 한다. 이들 잔여물 중 일부는 귀금속 (noble metal) 잔여물이다. 귀금속들은 화학적 공격에 매우 내성이 있는 금속들이다. 귀금속들은 Pd, Au, Ru, Pt, 로듐 (Rh), 오스뮴 (Os) 및 이리듐 (Ir) 을 포함한다.
실시 예들은 적어도 Ru의 금속 잔여물들 및 다른 귀금속 잔여물들을 갖는 컴포넌트들을 세정하는 방법을 제공한다. 이해를 용이하게 하기 위해, 도 1은 일 실시 예에서 사용된 프로세스의 고 레벨 플로우 차트이다. 다양한 실시 예들은 더 많거나 더 적은 단계들을 가질 수도 있다. 이에 더하여, 다양한 실시 예들에서 단계들은 상이한 순서들로 또는 동시에 수행될 수도 있다. 금속 층들은 챔버 내에서 프로세싱된다 (104). 일 예시적인 챔버는 플라즈마 프로세싱 챔버일 수도 있다. 예를 들어, 금속 층들은 MRAM, RRAM, 코발트 상호 접속부들, 등을 제공하기 위해 웨이퍼 상에 스택을 형성할 수도 있다. 도 2a는 일 실시 예에서 프로세싱되는 프로세스 웨이퍼 상의 예시적인 MRAM 스택 (200) 의 개략적인 단면도이다. 스택 (200) 은 실리콘 또는 실리콘 옥사이드 (Si/SiO2) 층 (204) 을 갖는 기판 상에 있다. 제 1 탄탈룸 (Ta) 층 (208) 은 Si/SiO2 층 (204) 위에 있다. 백금 (Pt) 층 (212) 이 제 1 Ta 층 (208) 위에 있다. 코발트 백금 합금 (CoPt) 층 (216) 이 Pt 층 (212) 위에 있다. 마그네슘 옥사이드 (MgO) 층 (220) 이 CoPt 층 (216) 위에 있다. 코발트 철 붕소 (CoFeB) 층 (224) 이 MgO 층 (220) 위에 있다. 제 2 Ta 층 (228) 이 CoFeB 층 (224) 위에 있다. 루테늄 (Ru) 층 (232) 이 제 2 Ta 층 (228) 위에 있다. 패터닝된 마스크가 스택 (200) 위에 형성된다. 이 실시 예에서, 패터닝된 마스크는 Ru 층 (244) 아래, SiO2 층 (240) 아래에 티타늄 나이트라이드 층 (236) 을 포함한다.
스택 (200) 은 금속 함유 층들 중 하나 이상이 에칭되도록 프로세싱될 수도 있다. 그렇게 하기 위해, 스택은 하나 이상의 에칭 프로세스들을 겪을 수도 있다. 도 2b는 예시적인 프로세스가 스택 (200) 상에서 완료된 후 스택 (200) 의 개략적인 단면도이다. 도시된 바와 같이, 스택의 프로세싱은 제 1 Ta 층 (208), Pt 층 (212), CoPt 층 (216), MgO 층 (220), CoFeB 층 (224), 제 2 Ta 층 (228), 및 Ru 층 (232) 을 에칭했다. 패터닝된 마스크 중 일부는 또한 에칭될 수도 있다.
스택 (200) 의 프로세싱의 결과로서, Ru 층, SiO2 층, TiN 층, CoFeB 층, MgO 층, CoPt 층, Pt 층, 및/또는 Ta 층으로부터의 재료들이 플라즈마 프로세싱 챔버의 플라즈마 대면 표면들 상에 증착될 수도 있다. 예를 들어, 에칭의 결과로서, 탄탈룸, 베릴륨, 백금, 망간, 코발트, 철, 루테늄, 마그네슘, 티타늄, 및 실리콘의 잔여물들이 챔버의 플라즈마 대면 표면들 상에 증착된다. 프로세싱 후, 스택은 제거될 수도 있다. 이는 챔버로부터 웨이퍼를 제거함으로써 이루어질 수도 있다. 후속하여, 웨이퍼 상의 또 다른 스택이 프로세싱을 위해 프로세스 챔버 내에 배치될 수도 있다. 스택 각각이 에칭됨에 따라, 잔여물의 추가 코팅이 챔버의 플라즈마 대면 표면들 상에 형성될 것이다. 일부 실시 예들에서, 천 개 이상의 웨이퍼들이 챔버 내에서 프로세싱된다.
일 실시 예에서, 모든 프로세싱은 단일 플라즈마 에칭 챔버에서 수행될 수도 있다. 다른 실시 예들에서, 프로세싱은 상이한 챔버들에서 수행될 수도 있다. 도 3은 일 실시 예에서 사용될 수도 있는 프로세싱 챔버 시스템 (300) 의 일 예를 개략적으로 예시한다. 프로세싱 챔버 시스템 (300) 은 내부에 플라즈마 프로세싱 챔버 (304) 를 갖는 플라즈마 반응기 (302) 를 포함한다. 전력 매칭 네트워크 (308) 에 의해 튜닝된 플라즈마 전력 공급부 (306) 는 유도 커플링 (inductively coupled) 전력을 제공함으로써 플라즈마 프로세싱 챔버 (304) 내에 플라즈마 (314) 를 생성하도록 유전체 유도 전력 윈도우 (312) 근방에 위치된 변압기 커플링 플라즈마 (transformer coupled plasma; TCP) 코일 (310) 에 전력을 공급한다. 피나클 (pinnacle) (372) 이 플라즈마 프로세싱 챔버 (304) 의 챔버 벽 (376) 으로부터 유전체 유도 전력 윈도우 (312) 로 연장하여 피나클 링을 형성한다. 피나클 (372) 은 챔버 벽 (376) 및 유전체 유도 전력 윈도우 (312) 에 대해 기울어진다 (angle). 예를 들어, 피나클 (372) 과 챔버 벽 (376) 사이의 내부 각도 및 피나클 (372) 과 유전체 유도 전력 윈도우 (312) 사이의 내부 각도는 각각 90 °보다 더 크고 180 °보다 더 작을 수도 있다. 피나클 (372) 은 도시된 바와 같이, 플라즈마 프로세싱 챔버 (304) 의 상단 근방에 기울어진 링을 제공한다. TCP 코일 (상부 전력 소스) (310) 은 플라즈마 프로세싱 챔버 (304) 내에 균일한 확산 프로파일을 생성하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, TCP 코일 (310) 은 플라즈마 (314) 에 토로이달 (toroidal) 전력 분포를 생성하도록 구성될 수도 있다. 유전체 유도 전력 윈도우 (312) 는 에너지로 하여금 TCP 코일 (310) 로부터 플라즈마 프로세싱 챔버 (304) 로 통과하게 하는 동안 플라즈마 프로세싱 챔버 (304) 로부터 TCP 코일 (310) 을 분리하도록 제공된다. 바이어스 매칭 네트워크 (318) 에 의해 튜닝된 웨이퍼 바이어스 전압 전력 공급부 (316) 는 스택이 전극 (320) 상에 배치될 때 바이어스 전압을 설정하도록 전극 (320) 에 전력을 제공한다. 커버 (366) 가 전극 (320) 위에 배치된다. 이 실시 예에서, 커버 (366) 는 베어 (bare) 실리콘 웨이퍼이다. 제어기 (324) 는 플라즈마 전력 공급부 (306) 및 웨이퍼 바이어스 전압 전력 공급부 (316) 를 제어한다.
플라즈마 전력 공급부 (306) 및 웨이퍼 바이어스 전압 전력 공급부 (316) 는 예를 들어, 13.56 ㎒ (megahertz), 27 ㎒, 2 ㎒, 60 ㎒, 400 ㎑ (kilohertz), 2. 54 ㎓ (gigahertz), 또는 이들의 조합들과 같은 특정한 무선 주파수들로 동작하도록 구성될 수도 있다. 플라즈마 전력 공급부 (306) 및 웨이퍼 바이어스 전압 전력 공급부 (316) 는 목표된 프로세스 성능을 달성하기 위해 다양한 전력들을 공급하도록 적절하게 사이징될 (size) 수도 있다. 예를 들어, 일 실시 예에서, 플라즈마 전력 공급부 (306) 는 50 내지 5000 W 범위의 전력을 공급할 수도 있고, 그리고 웨이퍼 바이어스 전압 전력 공급부 (316) 는 20 내지 2000 V 범위의 바이어스 전압을 공급할 수도 있다. 이에 더하여, TCP 코일 (310) 및/또는 전극 (320) 은 2 개 이상의 서브-코일들 또는 서브-전극들로 구성될 수도 있다. 서브-코일들 또는 서브-전극들은 단일 전력 공급부에 의해 전력 공급되거나 복수의 전력 공급부들에 의해 전력 공급될 수도 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 프로세싱 챔버 시스템 (300) 은 가스 소스/가스 공급 메커니즘 (330) 을 더 포함한다. 가스 소스 (330) 는 가스 주입기 (340) 와 같은, 가스 유입구를 통해 플라즈마 프로세싱 챔버 (304) 와 유체로 연통한다 (in fluid connection). 가스 주입기 (340) 는 플라즈마 프로세싱 챔버 (304) 내의 임의의 유리한 위치에 위치될 수도 있고 그리고 가스를 주입하기 위해 임의의 형태를 취할 수도 있다. 그러나 바람직하게, 가스 유입구는 "튜닝 가능한 (tunable)" 가스 주입 프로파일을 생성하도록 구성될 수도 있다. 튜닝 가능한 가스 주입 프로파일은 반도체 프로세싱 챔버 (304) 내의 복수의 존들로 가스들의 각각의 플로우의 독립적인 조정을 허용한다. 더 바람직하게, 가스 주입기는 유전체 유도 전력 윈도우 (312) 에 장착된다. 가스 주입기는 전력 윈도우 상에 장착될 수도 있거나, 전력 윈도우 내에 장착될 수도 있거나, 전력 윈도우의 일부를 형성할 수도 있다. 프로세스 가스들 및 부산물들은 압력 제어 밸브 (342) 및 펌프 (344) 를 통해 플라즈마 프로세싱 챔버 (304) 로부터 제거된다. 압력 제어 밸브 (342) 및 펌프 (344) 는 또한 플라즈마 프로세싱 챔버 (304) 내에 특정한 압력을 유지하기 위한 역할을 한다 (serve). 압력 제어 밸브 (342) 는 프로세싱 동안 1 torr 미만의 압력을 유지할 수 있다. 에지 링 (360) 이 전극 (320) 의 상단 부분 둘레에 배치된다. 가스 소스/가스 공급 메커니즘 (330) 은 제어기 (324) 에 의해 제어된다. 예를 들어, CA, Fremont 소재의 Lam Research Corp. 에 의해 제조된 Kiyo® 툴들이 일 실시 예를 실시하도록 사용될 수도 있다.
컴포넌트의 성능이 충분히 저하될 때 또는 명시된 수의 웨이퍼들이 프로세싱된 후 또는 명시된 사용 시간이 경과한 후, 컴포넌트는 세정을 위해 챔버로부터 제거된다 (단계 (108)). 예를 들어, 컴포넌트는 300 무선 주파수 (RF) 시간들 후에 제거될 수도 있다. RF 시간들은 RF 전력이 플라즈마 챔버에 인가되는 시간의 양이다. 도 4a는 컴포넌트가 제거된 후 유도 전력 윈도우 (312) 와 같은, 도 3에 도시된 플라즈마 프로세싱 챔버 (304) 의 컴포넌트의 일부의 확대된 단면도이다. 이 실시 예에서, 스택들을 프로세싱하는 것은 컴포넌트의 플라즈마 대면 표면들 상에 잔여물 층 (408) 을 증착한다. 이 실시 예에서, 잔여물 층 (408) 은 탄탈룸, 베릴륨, 백금, 망간, 코발트, 철, 루테늄, 마그네슘, 티타늄, 및 실리콘 옥사이드의 잔여물들을 포함한다. 이들 잔여물 중에서, 루테늄과 백금은 귀금속들이다. 일부 실시 예들에서, 잔여물 층 (408) 은 상이한 재료들의 잔여물들의 박층들에 의해 형성될 수도 있다.
컴포넌트가 플라즈마 프로세싱 챔버 (304) 로부터 제거된 후 Ru 세정 프로세스가 제공된다 (단계 (112)). 일 실시 예에서, 컴포넌트는 하이포클로라이트 (hypochlorite) 및 오존 (O3) 중 적어도 하나를 사용하여 세정된다. 다양한 실시 예들에서, 하이포클로라이트는 소듐 하이포클로라이트 (NaClO), 암모늄 하이포클로라이트 (NH4ClO), 하이드로겐 하이포클로라이트 (HClO) 중 적어도 하나일 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 세정 프로세스는 습식 세정 배스를 사용하는 것과 같은, 습식 세정 프로세스일 수도 있다. 예를 들어, 습식 세정 배스는 하이포클로라이트 및 오존 중 적어도 하나를 함유하는 수용액일 수도 있다. 이에 더하여, 습식 세정 배스는 암모니아를 더 포함할 수도 있다. Ru가 이 예에서 기술되지만, 조성물은 대안적으로 또는 부가적으로 다른 재료들을 함유하는 잔여물들을 세정하도록 사용될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 컴포넌트가 챔버 내에 있는 동안 세정이 수행될 수도 있다.
도 5는 예시적인 Ru 습식 세정 배스 (500) 내의 컴포넌트 (312) 의 개략도이다. Ru 습식 세정 배스는 컨테이너 (508) 내에 암모니아와 함께 하이포클로라이트 및 오존 (O3) 중 적어도 하나의 수용액을 포함하는 Ru 습식 세정 용액 (504) 을 포함한다. 잔여물 층 (408) 은 Ru 습식 세정 용액 (504) 에 노출된다. 이 실시 예에서, 트랜스듀서들 (512) 이 제공된다. 트랜스듀서들 (512) 은 잔여물 제거를 증가시키기 위해 초음파 또는 메가소닉 에너지를 제공한다. Ru 습식 세정 배스 (500) 는 Ru 잔여물 중 적어도 일부를 제거한다. 컴포넌트는 Ru 습식 세정 배스 (500) 로부터 제거된다. 컴포넌트 (312) 는 Ru 습식 세정 배스 (500) 로부터 제거된다.
귀금속 세정이 제공된다 (단계 (116)). 일 실시 예에서, 컴포넌트는 티오닐 클로라이드 및 피리딘의 혼합물을 포함하는 귀금속 세정 조성물을 사용하여 세정된다. 일부 실시 예들에서, 세정 프로세스는 습식 세정 배스를 사용하는 것과 같은, 습식 세정 프로세스일 수도 있다. 예를 들어, 습식 세정 배스는 용매에 티오닐 클로라이드 및 피리딘을 함유하는 수용액일 수도 있다. 용매 내 티오닐 클로라이드와 피리딘의 혼합물의 용액은 유기 왕수 (aqua regia) 로 공지된다. 유기 왕수는 팔라듐, 금 및 백금과 같은 일부 귀금속들을 용해시키는 것으로 알려져 있다. 그러나, 유기 왕수는 루테늄, 로듐, 이리듐 및 오스뮴을 용해시키지 않는다. 일부 실시 예들에서, 용매는 아세토니트릴 (CH3CN), 디메틸 설폭사이드 (DMSO), 및 디메틸포름아미드 (DMF) 중 적어도 하나일 수도 있다. 귀금속 습식 세정 배스의 예들은 Ru 습식 세정 배스 (500) 와 유사할 수도 있으면서, 차이점은 귀금속 습식 세정 배스가 물과 같은 용매 내에 티오닐 클로라이드 및 피리딘의 혼합물의 귀금속 습식 세정 용액을 함유한다는 점이다. 잔여물 층 (408) 은 귀금속 세정 조성물에 노출된다. 귀금속 세정 조성물은 Pd 및 Pt 함유 잔여물을 제거한다. 컴포넌트 (312) 는 귀금속 세정 조성물로부터 제거된다.
실리콘 옥사이드 세정이 제공된다 (단계 (120)). 일 실시 예에서, 컴포넌트는 산 및 패시베이팅 (passivate) 용액을 포함하는 실리콘 옥사이드 습식 세정 배스 내에 배치된다. 이 예에서, 산은 하이드로플로릭 산 (HF) 및 암모늄 플루오라이드 (NH4F) 중 적어도 하나일 수도 있다. 패시베이팅 용액은 일반적으로 아민들, 알코올, 글리콜 및 아세톤의 그룹 중 적어도 하나로부터 선택된 유기 용매일 수도 있다. 예를 들어, 패시베이팅 용액은 메틸아민, 에틸렌아민, 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 및 아세틸아세톤 중 적어도 하나일 수도 있다. 산은 실리콘 옥사이드 함유 잔여물을 제거한다. 패시베이팅 용액은 컴포넌트의 표면을 보호한다. 실리콘 옥사이드 습식 세정 배스는 Ru 습식 세정 배스 (500) 와 유사할 수도 있으면서, 차이점은 실리콘 옥사이드 습식 세정 배스가 실리콘 옥사이드 습식 세정 용액을 포함한다는 점이다. 잔여물 층 (408) 은 실리콘 옥사이드 습식 세정 용액에 노출된다. 실리콘 옥사이드 습식 세정은 실리콘 옥사이드 함유 잔여물들을 제거한다. 패시베이팅 용액은 컴포넌트의 표면을 패시베이팅하고 그리고 부품들 상에 도포된 텍스처의 손상을 방지한다. 컴포넌트는 실리콘 옥사이드 습식 세정 배스로부터 제거된다.
이 실시 예에서, 실리콘 옥사이드 습식 세정 배스는 다른 금속들을 제거하기 위해 다른 산들을 더 포함한다. 다른 산은 염산 (HCl), 질산 (HNO3), 및 황산 (H2SO4) 중 하나 이상일 수도 있다. 이러한 산들은 Ta, Ni, Co, Cr, Hf 및 III-V 금속들 중 하나 이상을 제거하도록 사용될 수도 있다. 다른 실시 예들에서, HCl, HNO3, 및 H2SO4 중 하나 이상의 별개의 배스는 실리콘 옥사이드 습식 세정 배스를 제공하기 전에 Ta, Ni, Co, Cr, Hf 및 III-V 금속들 중 하나 이상을 제거하도록 사용될 수도 있다.
Ru 습식 세정을 제공하는 단계 (단계 (112)), 귀금속 습식 세정을 제공하는 단계 (단계 (116)), 및 실리콘 옥사이드 습식 세정을 제공하는 단계 (단계 (120)) 는 복수의 사이클들 동안 복수 회 반복될 수도 있다 (단계 (124)). 잔여물 층 (408) 은 상이한 잔여물들의 교번하는 층들을 포함할 수도 있다. 교번하는 층들은 많은 상이한 웨이퍼들에 대해 순차적으로 에칭되는 상이한 웨이퍼들에 의해 유발될 수도 있다. 도 4b는 도 4a에 도시된, 잔여물 층 (408) 이 제거된 후 컴포넌트 (312) 의 일부의 확대된 단면도이다.
이어서 컴포넌트 (312) 는 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 장착된다 (단계 (128)). 플라즈마 프로세싱 챔버는 금속 함유 층들을 프로세싱하도록, 예컨대 금속 함유 층들을 에칭하도록 사용된다 (단계 (132)).
컴포넌트로부터 잔여물들을 함유하는 금속을 세정하는 능력은 컴포넌트의 폐기를 요구하는 대신 컴포넌트 (312) 로 하여금 재사용되게 한다. 컴포넌트 (312) 의 재사용은 비용들 및 폐기물을 감소시키고, 프로세싱될 디바이스들의 오염을 감소시키고, 그리고 디바이스 균일성을 증가시킨다. 다양한 실시 예들은 컴포넌트 표면에 대한 손상을 감소시키기 위해 일반 왕수 대신 유기 왕수를 사용한다.
일부 실시 예들에서, 부가적인 세정 단계들이 제공될 수도 있다. 예를 들어, 탈이온수 린스는 임의의 습식 세정 단계들 후에 제공될 수도 있다. 다른 실시 예들에서, 부가적인 습식 세정 단계들이 제공될 수도 있다. 다른 세정 프로세스들이 다른 실시 예들에서 부가될 수도 있다. 예를 들어, 스크러빙 (scrubbing) 또는 빔 블라스팅 (beam blasting) 이 다른 실시 예들에서 제공될 수도 있다.
다른 실시 예들에서, 컴포넌트 (312) 가 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 다시 장착된 후 (단계 (128)) 그리고 플라즈마 프로세싱 챔버 내에서 컴포넌트를 사용하기 (단계 (132)) 전에 다른 단계들이 제공될 수도 있다. 예를 들어, 플라즈마 프로세스는 컴포넌트 (312) 를 컨디셔닝하거나 시즈닝하도록 (season) 사용될 수도 있다.
다른 실시 예들에서, Ru 함유 층과 같은 금속 층들이 하드마스크로서 사용될 수도 있다. 이러한 실시 예들은 금속 함유 층을 에칭하는 단계를 갖지 않을 수도 있다. 그러나, Ru 함유 층으로부터의 잔여물은 플라즈마 프로세싱 챔버의 부분들 상에 증착될 수도 있다. 다른 실시 예들은 다른 용도들을 위해 다른 금속 함유 층들을 가질 수도 있다.
본 개시가 몇몇의 바람직한 실시 예들의 측면에서 기술되었지만, 본 개시의 범위 내에 속하는 변경들, 치환들, 수정들 및 다양한 대체 등가물들이 있다. 또한 본 개시의 방법들 및 장치들을 구현하는 많은 대안적인 방식들이 있다는 것을 주의해야 한다. 따라서 이하의 첨부된 청구항들은 본 개시의 진정한 정신 및 범위 내에 속하는 이러한 변경들, 치환들 및 다양한 대체 등가물들을 모두 포함하는 것으로 해석되는 것이 의도된다.

Claims (25)

  1. 반도체 프로세싱 챔버의 컴포넌트의 적어도 하나의 표면 상의 루테늄 (Ru) 잔여물을 함유하는 잔여물 세정 방법에 있어서, 하이포클로라이트 (hypochlorite) 및 O3 기반 화학 물질들 중 적어도 하나를 포함하는 Ru 세정 조성물에 잔여물을 노출하는 단계를 포함하고, 상기 Ru 세정 조성물은 Ru 잔여물을 제거하는, 잔여물 세정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 잔여물을 노출하는 단계는 상기 Ru 세정 조성물의 배스 (bath) 에 상기 컴포넌트를 침지하는 것을 포함하는, 잔여물 세정 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 Ru 세정 조성물은 암모니아를 더 포함하는, 잔여물 세정 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 잔여물은 귀금속 (noble metal) 잔여물을 더 포함하고, 그리고 상기 방법은 상기 잔여물을 용매 내에 티오닐 클로라이드 및 피리딘을 포함하는 귀금속 세정 조성물에 노출하는 단계를 더 포함하고, 상기 귀금속 세정 조성물은 귀금속 잔여물을 제거하는, 잔여물 세정 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 용매는 유기 용매인, 잔여물 세정 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 유기 용매는 아세토니트릴, 디메틸 설폭사이드, 및 디메틸포름아미드 중 적어도 하나인, 잔여물 세정 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 잔여물은 실리콘 옥사이드 잔여물을 더 포함하고, 그리고 상기 방법은 상기 잔여물을 산 및 유기 용매를 포함하는 패시베이팅 (passivate) 용액을 포함하는 실리콘 옥사이드 습식 세정 용액에 노출하는 단계를 더 포함하고, 상기 산은 상기 실리콘 옥사이드 잔여물을 포함하고, 그리고 상기 패시베이팅 용액은 상기 컴포넌트의 적어도 하나의 표면을 패시베이팅하는, 잔여물 세정 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 컴포넌트의 상기 적어도 하나의 표면을 상기 Ru 세정 조성물에 노출하는 단계, 상기 잔여물을 상기 귀금속 세정 조성물에 노출하는 단계, 및 상기 잔여물을 실리콘 옥사이드 습식 세정 용액에 노출하는 단계는, 순차적으로 수행되는, 잔여물 세정 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 컴포넌트의 상기 적어도 하나의 표면을 상기 Ru 세정 조성물에 노출하는 단계, 상기 잔여물을 상기 귀금속 세정 조성물에 노출하는 단계, 및 상기 잔여물을 실리콘 옥사이드 습식 세정 용액에 노출하는 단계는, 복수의 사이클들 동안 순차적으로 수행되는, 잔여물 세정 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 컴포넌트의 상기 적어도 하나의 표면을 상기 Ru 세정 조성물에 노출하는 단계, 상기 잔여물을 상기 귀금속 세정 조성물에 노출하는 단계, 및 상기 잔여물을 실리콘 옥사이드 습식 세정 용액에 노출하는 단계는, 동시에 수행되는, 잔여물 세정 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 컴포넌트의 상기 적어도 하나의 표면을 상기 Ru 세정 조성물에 노출하는 단계, 상기 잔여물을 상기 귀금속 세정 조성물에 노출하는 단계, 및 상기 컴포넌트의 상기 적어도 하나의 표면을 실리콘 옥사이드 습식 세정 용액에 노출하는 단계 중 적어도 2 개는, 동시에 수행되는, 잔여물 세정 방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 실리콘 옥사이드 습식 세정 용액의 상기 산은 하이드로플로릭 산 (HF) 및 암모늄 플루오라이드 (NH4F) 중 적어도 하나를 포함하는, 잔여물 세정 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 패시베이팅 용액은 메틸아민, 에틸렌아민, 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 및 아세틸아세톤 중 적어도 하나를 포함하는, 잔여물 세정 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 패시베이팅 용액은 유기 용매를 포함하는, 잔여물 세정 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 패시베이팅 용액은 아민, 알코올, 글리콜, 및 아세톤의 그룹 중 적어도 하나를 포함하는, 잔여물 세정 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 Ru 세정 조성물은 물을 더 포함하는, 잔여물 세정 방법.
  17. 반도체 프로세싱 챔버의 컴포넌트로부터 귀금속 잔여물을 포함하는 잔여물 세정 방법에 있어서, 귀금속 잔여물을 티오닐 클로라이드 및 피리딘을 포함하는 귀금속 세정 조성물에 노출하는 단계를 포함하고, 상기 귀금속 세정 조성물은 상기 귀금속 잔여물을 제거하는, 잔여물 세정 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 귀금속 세정 조성물은 유기 용매를 더 포함하는, 잔여물 세정 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 유기 용매는 아세토니트릴, 디메틸 설폭사이드, 및 디메틸포름아미드 중 적어도 하나인, 잔여물 세정 방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 귀금속 세정 조성물은 용매를 더 포함하는, 잔여물 세정 방법.
  21. 반도체 프로세싱 챔버의 컴포넌트의 적어도 하나의 표면으로부터 실리콘 옥사이드 잔여물을 포함하는 잔여물을 세정하는 방법에 있어서, 잔여물을 산 및 유기 용매를 포함하는 패시베이팅 용액을 포함하는 실리콘 옥사이드 습식 세정 용액에 노출하는 단계를 포함하고, 상기 산은 실리콘 옥사이드 잔여물을 제거하고, 그리고 상기 패시베이팅 용액은 컴포넌트의 적어도 하나의 표면을 패시베이팅하는, 잔여물 세정 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 실리콘 옥사이드 습식 세정 용액의 상기 산은 하이드로플로릭 산 (HF) 및 암모늄 플루오라이드 (NH4F) 중 적어도 하나를 포함하는, 잔여물 세정 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 패시베이팅 용액은 메틸아민, 에틸렌아민, 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 및 아세틸아세톤 중 적어도 하나를 포함하는, 잔여물 세정 방법.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 패시베이팅 용액은 유기 용매를 포함하는, 잔여물 세정 방법.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상기 패시베이팅 용액은 아민, 알코올, 글리콜, 및 아세톤의 그룹 중 적어도 하나를 포함하는, 잔여물 세정 방법.
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