KR20100112838A - Method of cleaning process chamber - Google Patents
Method of cleaning process chamber Download PDFInfo
- Publication number
- KR20100112838A KR20100112838A KR1020090031328A KR20090031328A KR20100112838A KR 20100112838 A KR20100112838 A KR 20100112838A KR 1020090031328 A KR1020090031328 A KR 1020090031328A KR 20090031328 A KR20090031328 A KR 20090031328A KR 20100112838 A KR20100112838 A KR 20100112838A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- process chamber
- gas
- substrate
- wall
- reaction
- Prior art date
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
-
- 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
-
- 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
- C23C16/06—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 metallic material
- C23C16/18—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 metallic material from metallo-organic compounds
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 금속질화물 박막을 증착하는 공정챔버를 세정하는 공정챔버의 세정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process chamber cleaning method for cleaning a process chamber for depositing a metal nitride thin film.
일반적으로, 반도체 소자, 표시장치 및 박막 태양전지를 제조하기 위해서는 기판에 특정 물질의 박막을 증착하는 박막증착공정, 감광성 물질을 사용하여 이들 박막 중 선택된 영역을 노출 또는 은폐시키는 포토공정, 선택된 영역의 박막을 제거하여 패터닝하는 식각공정 등을 거치게 된다. In general, in order to manufacture a semiconductor device, a display device, and a thin film solar cell, a thin film deposition process of depositing a thin film of a specific material on a substrate, a photo process of exposing or hiding selected areas of the thin films using a photosensitive material, The thin film is removed and patterned through an etching process.
박막증착공정에서 금속 유기물의 전구체를 이용하여 금속질화물의 박막을 기판 상에 증착하는 경우, 금속 유기물의 전구체가 다량의 탄소를 포함하고 있어, 탄소를 포함하는 반응 부산물이 생성되어 공정챔버의 내벽에 흡착된다. 공정챔버의 내벽에 흡착된 탄소를 포함한 부산물은 원활하게 분해되어 배출되기 어렵고, 탄소를 포함한 부산물이 축적되면, 박리현상 등에 의해 미립자 형태로 기판 상에 적하되어 기판 상에 증착되는 박막의 특성을 저하시키는 문제를 야기할 수 있다. In the case of depositing a thin film of metal nitride on a substrate by using a precursor of a metal organic material in a thin film deposition process, the precursor of the metal organic material contains a large amount of carbon, and a reaction by-product containing carbon is generated to form an inner wall of the process chamber. Is adsorbed. By-products containing carbon adsorbed on the inner wall of the process chamber are not easily decomposed and discharged, and when the by-products containing carbon accumulate, they are dropped onto the substrate in the form of fine particles by peeling and the like, thereby degrading the characteristics of the thin film deposited on the substrate. Can cause problems.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 공정챔버의 내벽에 탄소를 포함한 반응 부산물의 흡착을 방지하기 위하여, 소스가스 및 반응가스의 반응에 의해 금속질화물이 형성될 수 있도록 기판과 공정챔버의 내벽을 각각 제 1 온도와 제 1 온도보다 낮은 제 2 온도로 유지한 상태에서 금속질화물을 형성하고, 세정가스에 의해 공정챔버의 내벽에 부착된 금속질화물을 제거하는 공정챔버의 세정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the above problems, the present invention, in order to prevent the adsorption of reaction by-products including carbon on the inner wall of the process chamber, so that the metal nitride can be formed by the reaction of the source gas and the reaction gas of the substrate and the process chamber Provided is a process chamber cleaning method for forming a metal nitride in a state where the inner wall is maintained at a first temperature and a second temperature lower than the first temperature, respectively, and removing the metal nitride adhered to the inner wall of the process chamber by a cleaning gas. For the purpose of
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공정챔버의 세정방법은, 내벽을 가지는 공정챔버를 준비하는 단계; 상기 공정챔버의 내부에 기판을 안치시키는 단계; 소스가스로써 전이금속을 포함한 금속 유기물의 전구체와 반응가스로써 질소를 포함한 물질이 반응하여 금속질화물을 형성할 수 있도록, 상기 기판은 제 1 온도를 유지하고, 상기 공정챔버의 상기 내벽은 상기 제 1 온도보다 낮은 제 2 온도를 유지시키는 단계; 상기 소스가스와 상기 반응가스를 공급하여, 상기 금속질화물을 상기 기판 상에 제 1 두께로 형성하고, 상기 내벽에 상기 제 1 두께보다 얇은 제 2 두께로 형성하는 단계; 상기 공정챔버의 외부로 상기 기판을 반출시키는 단계; 상기 공정챔버에 식각가스를 공급하여, 상기 내벽의 상기 금속질화물을 식각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Cleaning process chamber according to the present invention for achieving the above object comprises the steps of preparing a process chamber having an inner wall; Placing a substrate in the process chamber; The substrate maintains a first temperature so that the precursor of the metal organic material including the transition metal as the source gas and the material containing nitrogen as the reaction gas react to form the metal nitride, and the inner wall of the process chamber is the first wall. Maintaining a second temperature lower than the temperature; Supplying the source gas and the reaction gas to form the metal nitride on a first thickness on the substrate and to form a second thickness on the inner wall at a second thickness smaller than the first thickness; Carrying out the substrate to the outside of the process chamber; And supplying an etching gas to the process chamber to etch the metal nitride of the inner wall.
상기와 같은 공정챔버의 세정방법에 있어서, 상기 전이금속은 Ti, Ta 및 Hf 중 하나을 선택하여 사용하는 것을 특징으로 한다.In the process chamber cleaning method as described above, the transition metal is characterized in that to use one selected from Ti, Ta and Hf.
상기와 같은 공정챔버의 세정방법에 있어서, 상기 금속질화물은 TiN인 것을 특징으로 한다.In the process chamber cleaning method as described above, the metal nitride is TiN.
상기와 같은 공정챔버의 세정방법에 있어서, 상기 금속 유기물의 전구체는 TDMAT(tetrakis-(dimethylamido) titanium: Ti[N(CH3)2]4), TDEAT(tetrakis-(diethylamido) titanium: Ti[N(C2H5)2]4), TTIP(Titanium Tetra IsoPropoxide: Ti(OCH3H7)4), 및 TEMAT(tetrakis-(ethylmethylamino) titanium: Ti[N(CH3)(CH2CH3)]4) 중 하나를 선택하여 사용하고, 상기 반응가스는 해리된 질소 혹은 NH3를 사용하는 것을 특징으로 한다.In the process chamber cleaning method as described above, the precursor of the metal organic material is TDMAT (tetrakis- (dimethylamido) titanium: Ti [N (CH 3 ) 2 ] 4 ), TDEAT (tetrakis- (diethylamido) titanium: Ti [N (C 2 H 5 ) 2 ] 4 ), TTIP (Titanium Tetra IsoPropoxide: Ti (OCH 3 H 7 ) 4 ), and TEMAT (tetrakis- (ethylmethylamino) titanium: Ti [N (CH 3 ) (CH 2 CH 3 ) 4 ) One of the selected and the reaction gas is characterized in that using dissociated nitrogen or NH 3 .
상기와 같은 공정챔버의 세정방법에 있어서, 상기 제 1 온도는 240도 내지 300도이고, 상기 제 2 온도는 160도 내지 200도인 것을 특징으로 한다.In the process chamber cleaning method as described above, the first temperature is 240 degrees to 300 degrees, and the second temperature is characterized in that 160 to 200 degrees.
상기와 같은 공정챔버의 세정방법에 있어서, 상기 식각가스는 ClF3인 것을 특징으로 한다. In the process chamber cleaning method as described above, the etching gas is characterized in that ClF 3 .
본 발명에 따른 공정챔버의 세정방법은 다음과 같은 효과가 있다.The cleaning method of the process chamber according to the present invention has the following effects.
금속 유기물의 전구체를 사용하는 소스가스와 질소를 포함한 반응가스의 반응에 의해 금속질화물이 증착될 수 있도록, 기판과 공정챔버의 내벽을 각각 제 1 온도와 제 1 온도보다 낮은 제 2 온도로 유지시키고, 소스가스와 반응가스의 공급에 의해 금속질화물을 기판 상에 제 1 두께로 형성하고 공정챔버의 내벽에 제 1 두께보다 얇은 제 2 두께로 형성한다. 금속질화물의 증착공정 동안, 소스가스와 반응가스의 반응에 의해 금속질화물이 형성되는 온도는 금속 유기물의 전구체에 의해 발생되는 탄소를 함유한 반응 부산물이 잔류하기에는 너무 높은 온도이므로, 반응 부산물은 공정챔버의 내벽에 흡착되지 않고 공정챔버의 외부로 배출된다. The inner walls of the substrate and the process chamber are maintained at a first temperature and a second temperature lower than the first temperature so that metal nitrides can be deposited by reaction of a source gas using a precursor of a metal organic material and a reaction gas containing nitrogen. The metal nitride is formed to a first thickness on the substrate by the supply of the source gas and the reactant gas, and is formed to a second thickness thinner than the first thickness on the inner wall of the process chamber. During the deposition process of the metal nitride, the temperature at which the metal nitride is formed by the reaction of the source gas and the reaction gas is so high that carbon-containing reaction by-products generated by the precursor of the metal organic matter remain, so that the reaction by-products are formed in the process chamber. It is not adsorbed on the inner wall of the chamber and discharged to the outside of the process chamber.
따라서, 금속질화물의 증착공정 동안, 탄소를 함유한 반응 부산물은 공정챔버의 외부로 배출되어, 실질적으로 공정챔버의 내벽에 흡착되지 않는다. 세정가스에 의해 분해되기 어려운 탄소를 함유한 반응 부산물이 공정챔버의 내벽에 흡착되지 않으므로, 공정챔버의 세정이 용이하고, 반응 부산물에 의해 기판 상에 증착되는 박막이 오염되지 않으므로 박막의 특성을 개선할 수 있다.Therefore, during the deposition process of the metal nitride, carbon-containing reaction by-products are discharged to the outside of the process chamber, and are not substantially adsorbed to the inner wall of the process chamber. Since reaction by-products containing carbon, which are difficult to be decomposed by the cleaning gas, are not adsorbed on the inner wall of the process chamber, the process chambers are easily cleaned, and the thin films deposited on the substrate are not contaminated by the reaction by-products, thereby improving the characteristics of the thin films. can do.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치의 내부 구성도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 TiN 박막의 증착률을 도시한 그래프이다. 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.1 is a schematic view of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an internal configuration diagram of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a deposition of a TiN thin film according to an embodiment of the present invention. It is a graph showing the rate. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
도 1과 같이 박막증착을 위한 기판처리장치(10)는, 밀폐된 반응공간을 제공하는 공정챔버(12), 공정챔버(12)의 내부에 설치되고, 소스가스, 반응가스 및 퍼지가스를 분사하기 위한 가스분사장치(14), 가스분사장치(14)의 하부에 설치되고 기판(16)이 안치되는 기판 안치대(18), 가스분사장치(14)에 소스가스, 반응가스 및 퍼지가스를 공급하는 가스공급관(20) 및 반응공간의 가스를 배기시키는 배기구(22)를 포함한다. As shown in FIG. 1, the
기판안치수단(18)은 공정챔버(12)에서 저면의 중심을 관통하여, 공정챔버(12) 외부의 구동장치(도시하지 않음)와 연결되어 승강 또는 하강이 가능한 샤프트(32), 샤프트(32)와 연결되는 메인 서셉터(34) 및 메인 서셉터(34)에 설치되어 기판(16)이 안치되는 다수의 서브 서셉터(36)으로 구성된다. 도 1과 같은 기판처리장치(10)는 가스분사장치(14) 및 기판안치수단(18) 중에 하나가 회전하거나, 또는 가스분사장치(14) 및 기판안치수단(18)가 서로 반대방향 또는 동일방향으로 모두 회전할 수 있다. The substrate placing means 18 passes through the center of the bottom surface of the
도 1에서 기판안치수단(18)은 샤프트(32), 메인 서셉터(34) 및 다수의 서브 서셉터(36)로 구성되어 있으나, 도면으로 도시하지 않았지만, 필요에 따라, 메인 서셉터(34) 상에 기판(16)이 안치되는 기판안치영역을 정의하고, 기판안치영역에 메인 서셉터(34)를 관통하고 수직으로 승하강 가능한 다수의 핀을 설치하여, 다수 의 핀의 승하강에 의해 기판(16)을 안치 또는 반출할 수 있는 기판안치수단(18)을 설치할 수 있다. In FIG. 1, the substrate mounting means 18 is composed of a
도 2와 같이, 가스분사장치(14)는 소스가스, 반응가스 및 퍼지가스를 공급하기 위한 다수의 공급관을 포함하는 가스공급관(20), 가스공급관(20)과 연결되는 제 1 내지 제 4 가스분사기(22, 24, 26, 28)로 구성된다. 제 1 내지 제 4 가스 분사기(22, 24, 26, 28)의 하면에는 가스를 분사하기 위한 다수의 가스분사홀(30)이 설치된다. 도 2에서는 4 개의 가스분사기를 도시하였지만, 필요에 따라 8 개의 가스분사기를 설치할 수 있다. 제 1 및 제 3 가스 분사기(22, 26)는 서로 180°를 이루고, 제 2 및 제 4 가스 분사기(24, 28)는 각각 제 1 및 제 3 가스 분사기(22, 26)의 사이에 설치되고, 제 1 및 제 3 가스 분사기(22, 26)와 90°를 이룬다. 제 1 내지 제 4 가스 분사기(22, 24, 26, 28)는 파이프 형태이다. As shown in FIG. 2, the
기판안치수단(18) 상에 다수의 기판(16)을 안치시키고, 제 1 내지 제 4 가스분사기(22, 24, 26, 28)를 통하여, 소스가스, 반응가스 및 퍼지가스를 분사하면, 가스분사장치(14)에 의해, 기판(16) 상에 소스가스, 퍼지가스 및 반응가스가 순차적으로 공급되면서 원하는 박막이 형성된다. 도 1 및 도 2에서는 회전가능한 가스분사장치(14)를 도시하였지만, 가스분사장치(14)가 고정되고 기판안치수단(18)이 회전할 수 있다. 그리고, 다수의 가스분사기를 가진 가스분사장치(14) 대신 샤워헤드를 사용하고, 반응가스는 별도의 가스관을 통하여 공급할 수 있다.When the plurality of
도 1 및 도 2와 같은 기판처리장치(10)에서, 소스가스로써 금속 유기물(metal organic)의 전구체(precursor)와 반응가스로써 질소를 포함한 가스를 사용하여 전이금속질화물의 박막을 기판(16) 상에 증착한다. 전이금속은 Ta, Ti, 및 Hf 중 하나를 선택하여 사용한다. 전이금속질화물로써 TiN의 박막을 기판(16) 상에 증착하는 경우, 소스가스인 금속 유기물의 전구체는 제 1 가스분사기(22)를 통하여 분사되고, 반응가스는 제 2 가스분사기(24)를 통하여 분사되고, 퍼지가스는 제 3 및 제 4 가스분사기(26, 28)를 통하여 분사된다. 반응가스로 해리된 질소를 사용하는 경우, 외부에서 플라즈마화 되어 여기된 질소를 별도의 도파관을 통하여 공정챔버(12)의 부로 공급하거나 제 2 가스분사기(24)를 통하여 분사되는 질소를 포함한 가스를 플라즈마화하여 공급할 수 있다.In the
전이금속화합물로써 TiN 박막을 기판(16) 상에 증착하는 경우, 소스가스로써, 금속 유기물의 전구체는 TDMAT(tetrakis-(dimethylamido) titanium: Ti[N(CH3)2]4), TDEAT(tetrakis-(diethylamido) titanium: Ti[N(C2H5)2]4), TTIP(Titanium Tetra IsoPropoxide: Ti(OCH3H7)4), 및 TEMAT(tetrakis-(ethylmethylamino) titanium: Ti[N(CH3)(CH2CH3)]4) 중 하나를 선택하여 사용하고, 반응가스는 질소를 포함한 N2, HCN, 혹은 NH3를 사용하고, 퍼지가스는 Ar과 같은 불활성 가스를 사용한다. When the TiN thin film is deposited on the
TiN 박막은 도 1 및 도 2의 기판처리장치(10)를 사용하여 원자층 증착방법으로 형성한다. 가스분사장치(14)를 이용하여 기판(16) 상에 제 1 단계로, 제 1 가스분사기(22)를 통하여 소스가스가 분사되고, 제 2 단계로, 제 1 내지 제 4 가스분사기(22, 24, 26, 28)를 통하여 퍼지가스가 분사되고, 제 3 단계로, 제 2 가스분사기(24)를 통하여 반응가스가 분사되고, 제 4 단계로, 제 1 내지 제 4 가스분사기(22, 24, 26, 28)를 통하여 퍼지가스를 분사시켜 TiN 박막을 형성한다. 제 2 및 제 4 단계에서 반응에 참여하지 않은 소스가스와 반응가스는 퍼지가스에 의해 퍼지된다. 그리고, 제 1 내지 제 4 단계를 일회의 증착주기로 정의하고, 증착주기를 수 회 내지 수 백 회 반복하여 원하는 두께의 TiN 박막을 형성한다. The TiN thin film is formed by an atomic layer deposition method using the
기판(16) 상에 Ti를 포함한 금속 유기물의 전구체와 해리된 질소 혹은 NH3를 반응시킨 TiN 박막을 증착하기 위해서, 기판(16)은 240도 내지 300도의 온도를 유지하여야 한다. 통상의 공정장치는 공정챔버(12)는 기판(16)이 안치되는 기판안치대(18)가 240도 내지 300도의 온도를 유지하지만, 공정챔버(12)의 내벽은 Ti를 포함한 금속 유기물의 전구체와 해리된 질소 혹은 NH3가 반응되지 않도록 하기 위하여, 100도 이하의 온도로 설정된다. 따라서, 공정챔버(12)의 내벽에 완전하게 반응한 TiN 박막이 형성되는 대신, 탄소와 TiN이 불완전하게 결합한 반응 부산물이 흡착 혹은 일부 증착된다.In order to deposit the TiN thin film reacted with the dissociated nitrogen or NH 3 and the precursor of the metal organic material including Ti on the
100도 이하의 온도로 설정된 공정챔버(12)의 내벽에 흡착된 다량의 탄소를 함유하는 반응 부산물은 식각가스, 예를 들면 ClF3와 같은 식각가스에 의해 분해되지 않는다. 따라서, 공정챔버(12)의 내벽에 흡착된 탄소를 함유하는 반응 부산물이 식각가스에 의해 분해되어 원활하게 공정챔버(12)의 외부로 배출하는 것이 어렵고, 반응 부산물이 박리현상 등에 의해 미립자 형태로 기판(16) 상에 적하되어 기판(16) 상에 증착되는 박막의 특성을 저하시키는 문제를 야기할 수 있다. Reaction by-products containing a large amount of carbon adsorbed on the inner wall of the
공정챔버(12)의 내벽에 흡착된 탄소를 함유한 반응 부산물로 인한, 박막증착공정에서 TiN 박막의 특성저하를 방지하기 위하여, 공정챔버(12)의 내벽에 흡착된 탄소를 포함하고 불완전하게 결합한 TiN의 반응 부산물에서 탄소를 제거하여, TiN을 고밀도화(densification)시키는 방법을 사용할 수 있다. TiN의 고밀도화는 공정챔버(12)의 내부에 플라즈마 상태의 질소를 공급하여 질소와 탄소의 화합물(CNx)을 생성시켜 공정챔버(12)의 외부로 배출시키면, 공정챔버(12)의 내벽에는 표면에 흡착된 탄소가 제거된 TiN 박막이 고밀도화되어 흡착된 상태를 유지하게 된다. 그러나, 여전히 공정챔버(12)의 내벽에 탄소가 다량 함유된 불안정한 TiN 박막이 증착되어 있고, 이로 인해 박막증착공정을 장기간 지속할 경우 TiN 박막의 박리현상 등에 의해 미립자 형태로 기판(16) 상에 적하되어 기판(16) 상에 증착되는 TiN 박막의 특성을 저하시키는 문제를 야기할 수 있다. In order to prevent the deterioration of the TiN thin film in the thin film deposition process due to the reaction by-product containing carbon adsorbed on the inner wall of the
공정챔버(12)의 내벽에 탄소를 함유한 반응 부산물이 흡착되는 이유는, 공정챔버(12)의 내벽이 기판안치대(18)과 다르게 Ti을 포함한 금속 유기물의 전구체인 소스가스와 질소를 포함한 반응가스가 정상적으로 반응하여 TiN 박막을 형성하기 어려운 환경하에 있기 때문이다. 따라서, 본 발명은 공정챔버(12)의 내벽을 TiN 박막이 완전하게 증착될 수 온도를 유지시키고, TiN 박막을 증착하는 공정 동안에 생성된 탄소를 함유한 반응 부산물을 공정챔버(12)의 외부로 배출하여, 공정챔버(12)의 내벽에 탄소를 함유한 반응부산물의 흡착을 방지하는 방법을 사용한다.The reaction by-products containing carbon are adsorbed on the inner wall of the
기판(16)은 Ti를 포함한 금속 유기물의 전구체의 소스가스와 질소를 포함한 반응가스가 최적으로 반응하여 TiN 박막이 증착될 수 있는 제 1 온도를 유지하고, 공정챔버(12)의 내벽은 제 1 온도보다 낮지만, 최소한 Ti을 포함한 금속 유기물의 전구체의 소스가스와 질소를 포함한 반응가스가 반응하여 TiN 박막이 증착될 수 있는 제 2 온도로 설정한다. The
도 3은 원자층 증착방법으로 TiN 박막을 형성할 때, 증착온도에 따른 증착율을 도시한 그래프이다. 도 3에서, Ti을 포함한 금속 유기물의 전구체는 300 내지 800 mg/min, 질소를 포함한 반응가스는 1 내지 5slm, 및 퍼지가스로써 Ar을 1 내지 3 slm을 공급하여 TiN 박막을 형성한다. 도 3을 참조하면, TiN 박막은 온도가 증가함에 따라 증착률이 증가함을 알 수 있다. 또한 240도 미만의 온도구간에서는 온도 에 따른 증착율의 변화가 비선형적 특징을 나타냄을 알 수 있다.3 is a graph showing the deposition rate according to the deposition temperature when forming the TiN thin film by the atomic layer deposition method. In FIG. 3, the precursor of the metal organic material including Ti is 300 to 800 mg / min, the reaction gas containing nitrogen is 1 to 5 slm, and 1 to 3 slm of Ar is supplied as a purge gas to form a TiN thin film. Referring to FIG. 3, it can be seen that the deposition rate of the TiN thin film increases with increasing temperature. In addition, it can be seen that in the temperature range of less than 240 degrees, the change in deposition rate with temperature shows a nonlinear characteristic.
공정챔버(12)의 환경 및 생산성을 고려하여, 소스가스인 Ti을 포함한 금속유기물의 전구체와 반응가스인 NH3의 최적의 반응온도인 제 1 온도는 240도 내지 300도이고, 최소한 소스가스인 Ti을 포함한 금속 유기물의 전구체와 반응가스인 해리된 질소 혹은 NH3가 반응하여 TiN이 증착될 수 있는 제 2 온도는 160도 내지 200도를 유지한다. 공정챔버(12)의 내벽이 제 2 온도인 160도 내지 200도를 유지하기 위해서, 공정챔버(12) 내부에 위치한 열원의 복사열을 감안하여 공정챔버(12)의 외벽을 130도 내지 180도 정도로 가열한다. In consideration of the environment and productivity of the
제 1 온도를 유지하는 기판(16) 상에 적층되는 TiN 박막의 제 1 증착률은 제 2 온도를 유지하는 공정챔버(12)의 내벽 상에 적층되는 TiN 박막의 제 2 증착률 보다 높다. 제 1 온도와 제 2 온도를 동일하게 유지하면, 기판(16)과 공정챔버(12)의 내벽 상에 동일한 두께의 TiN 박막이 증착되어, 공정챔버(12)의 세정주기가 단축되어 공정챔버(12)의 생산성이 저하된다. 따라서, 공정챔버(12)의 내벽에 증착되는 TiN 박막의 증착률을 기판(16) 상에 증착되는 TiN 박막의 증착률보다 낮게 유지시켜, 공정챔버(12)의 세정주기를 연장시킨다. 또한, 공정챔버(12)의 내벽온도를 기판(16)온도보다 낮게 함으로써 공정챔버로 유입된 반응가스의 대부분이 기판(16)상에서 반응하여 공정챔버(12)의 내벽에는 증착되는 TiN박막의 증착율이 더욱 낮게 할 수 있다.The first deposition rate of the TiN thin film deposited on the
기판처리의 생산성을 높이기 위해 도 1 및 도 2와 같이, 다수의 기판(16)을 기판안치대(34) 상에 안치하여 동시에 박막증착공정을 진행한다. 물론 기판안치대(34) 상에 하나의 기판(16)을 안치하고 원자층 증착공정을 진행할 수 있다. 기판안치대(34) 상에 하나의 기판(16)을 안치하고 공정을 진행하는 것을 매엽식(single type)이라고 하고, 다수의 기판(16)을 기판안치대(34) 상에 안치하여 공정을 진행하는 방법을 배치방식(batch type)이라 한다. In order to increase the productivity of the substrate treatment, as shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of
공정챔버(12) 내벽의 증착된 박막은 공정챔버(12)로부터 기판(16)을 반출시킨 후에, 세정가스로 염소와 불소를 포함한 ClF3를 공급하여 식각하면, 반응식은 다음과 같다. When the deposited thin film on the inner wall of the
ClF3(기체) + TiN(고체) -> TiF4(기체) + Cl2(기체) + N2(기체)ClF 3 (gas) + TiN (solid)-> TiF 4 (gas) + Cl 2 (gas) + N 2 (gas)
TiN과 ClF3의 반응에 의한 생성물인 TiF4, Cl2 및 N2는 모두 가스상태로 공정챔버(12)의 배기구(22)를 통하여 배출된다. 따라서, 공정챔버(12)의 내벽에서 TiN 박막은 완전히 제거된다.TiF 4 , Cl 2 and N 2, which are products of the reaction of TiN and ClF 3 , are all discharged through the
본 발명의 공정챔버를 세정하는 단계는, 공정챔버(12)의 내부로 기판(16)을 반입하여 기판안치대(18) 상에 기판(16)을 안치시키는 단계, 소스가스로써 전이금속을 포함하는 금속 유기물의 전구체와 반응가스로써 질소를 포함하는 물질이 반응하여 금속 질화물이 형성될 수 있도록, 기판(16)을 240도 내지 300도를 유지하고, 공정챔버(12)의 내벽을 160도 내지 200도로 유지시키는 단계, 가스분사기(14)를 통하여, 소스가스, 반응가스 및 퍼지가스로써 Ar을 공급하고, 소스가스와 반응가스의 반응에 의해, 금속 질화물을 기판(16) 상에 제 1 두께로 형성하고, 공정챔버(12)의 내벽에 제 1 두께보다 얇은 제 2 두께로 형성하고, 소스가스와 반응가스의 반응에 의해 생성되는 탄소를 포함하는 반응 부산물을 공정챔버(12)의 외부로 배출시키는 단계, 공정챔버(12)의 외부로 기판(16)을 반출시키는 단계, 및 공정챔버(12)에 식각가스로써 ClF3을 공급하여, 공정챔버(12)의 내벽에 부착되어 있는 TiN과 같은 금속질화물을 식각하는 단계를 포함한다.The step of cleaning the process chamber of the present invention comprises the step of placing the
본 발명에서, 기판(16)과 공정챔버(12)의 내벽에 TiN과 같은 금속질화물이 증착될 때, 기판(16)과 공정챔버(12)의 내벽이 각각 240도 내지 300도 및 160도 내지 200도를 유지하여, 소스가스와 반응가스의 반응에 의해 금속질화물이 형성될 수 있는 온도이지만, 금속 유기물의 전구체에 의해 발생되는 탄소를 함유한 반응 부산물이 잔류하기에는 너무 높은 온도를 사용한다. 금속질화물의 증착공정 동안, 탄소를 함유한 반응 부산물은 공정챔버(12)의 외부로 배출되어, 실질적으로 공정챔 버(12)의 내벽에 흡착되지 않는다. 따라서, 세정가스에 의해 분해되기 어려운 탄소를 다량 함유한 반응 부산물이 공정챔버(12)의 내벽에 흡착되지 않으므로, 공정챔버(12)의 세정이 용이하고, 반응 부산물에 의해 기판(16) 상에 증착되는 박막이 오염되지 않으므로 박막의 특성을 개선할 수 있다.In the present invention, when metal nitrides such as TiN are deposited on the inner walls of the
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다. The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치의 개략도1 is a schematic view of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치의 내부 구성도2 is a diagram illustrating an internal configuration of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 TiN 박막의 증착률을 도시한 그래프3 is a graph showing the deposition rate of the TiN thin film according to an embodiment of the present invention
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090031328A KR101589107B1 (en) | 2009-04-10 | 2009-04-10 | Method of Cleaning Process Chamber |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090031328A KR101589107B1 (en) | 2009-04-10 | 2009-04-10 | Method of Cleaning Process Chamber |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20100112838A true KR20100112838A (en) | 2010-10-20 |
KR101589107B1 KR101589107B1 (en) | 2016-01-27 |
Family
ID=43132623
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020090031328A KR101589107B1 (en) | 2009-04-10 | 2009-04-10 | Method of Cleaning Process Chamber |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101589107B1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013172683A1 (en) * | 2012-05-16 | 2013-11-21 | 주식회사 유니텍스 | Reactor for vapor deposition and method for manufacturing organic thin film |
KR101540718B1 (en) * | 2014-03-11 | 2015-07-31 | 국제엘렉트릭코리아 주식회사 | substrate processing apparatus |
US9580800B2 (en) | 2014-03-05 | 2017-02-28 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method for operating semiconductor manufacturing equipment |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20000038130A (en) * | 1998-12-04 | 2000-07-05 | 황철주 | Method for fabricating semiconductor device |
KR20010080758A (en) * | 1998-12-14 | 2001-08-22 | 조셉 제이. 스위니 | High temperature chemical vapor deposition chamber |
KR100706810B1 (en) * | 2006-02-07 | 2007-04-12 | 삼성전자주식회사 | Cleaning of a thin film deposition apparatus forming of a thin film using the cleaning |
KR100753158B1 (en) * | 2006-06-19 | 2007-08-30 | 삼성전자주식회사 | Method for cleaning process chamber |
-
2009
- 2009-04-10 KR KR1020090031328A patent/KR101589107B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20000038130A (en) * | 1998-12-04 | 2000-07-05 | 황철주 | Method for fabricating semiconductor device |
KR20010080758A (en) * | 1998-12-14 | 2001-08-22 | 조셉 제이. 스위니 | High temperature chemical vapor deposition chamber |
KR100706810B1 (en) * | 2006-02-07 | 2007-04-12 | 삼성전자주식회사 | Cleaning of a thin film deposition apparatus forming of a thin film using the cleaning |
KR100753158B1 (en) * | 2006-06-19 | 2007-08-30 | 삼성전자주식회사 | Method for cleaning process chamber |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013172683A1 (en) * | 2012-05-16 | 2013-11-21 | 주식회사 유니텍스 | Reactor for vapor deposition and method for manufacturing organic thin film |
US9580800B2 (en) | 2014-03-05 | 2017-02-28 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method for operating semiconductor manufacturing equipment |
KR101540718B1 (en) * | 2014-03-11 | 2015-07-31 | 국제엘렉트릭코리아 주식회사 | substrate processing apparatus |
WO2015137611A1 (en) * | 2014-03-11 | 2015-09-17 | 국제엘렉트릭코리아 주식회사 | Substrate processing apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR101589107B1 (en) | 2016-01-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7378354B2 (en) | Atomic layer deposition methods | |
US7077904B2 (en) | Method for atomic layer deposition (ALD) of silicon oxide film | |
TWI462156B (en) | Method of depositing cyclic thin film | |
TWI752516B (en) | Methods of forming a thin film using a surface protection material | |
KR20090026186A (en) | Film formation method, cleaning method, and film formation device | |
WO2013188202A1 (en) | Ald apparatus with o-ring protected by purge gas | |
KR20040008873A (en) | Method of cleaning chemical vapor deposition chamber | |
TWI641718B (en) | MOCVD layer growth method including subsequent multi-stage purification steps | |
JP2004165668A (en) | Thin film deposition method utilizing hafnium compound | |
US20200263297A1 (en) | Deposition of oxides and nitrides | |
US20140166049A1 (en) | Cleaning method of process chamber | |
KR20160123575A (en) | Apparatus for manufacturing electronic device, cleaning method and method of manufacturing electronic device using the cleaning method | |
CN110284120B (en) | Cleaning method and film forming apparatus | |
TWI749278B (en) | Vertical type heat treatment device | |
KR101589107B1 (en) | Method of Cleaning Process Chamber | |
US20070184188A1 (en) | Method for cleaning a thin film forming apparatus and method for forming a thin film using the same | |
KR20090025053A (en) | Seasoning method of chemical vapor deposition chamber | |
US11658014B2 (en) | Apparatuses and methods of protecting nickel and nickel containing components with thin films | |
US20220068639A1 (en) | Method and system for forming patterned structures using multiple patterning process | |
US20230395372A1 (en) | Method and system for forming patterned structures using multiple patterning process | |
KR102665773B1 (en) | Method for cleaning chamber and depositing thin film and substrate treatment apparatus | |
KR20100112837A (en) | Method of cleaning process chamber | |
KR20240027421A (en) | Substrate processing method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190104 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20200102 Year of fee payment: 5 |