KR100767804B1

KR100767804B1 - 세정 주기 제어 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100767804B1
Application number: KR1020050094978A
Authority: KR
Inventors: 사무엘 륭
Original assignee: 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date: 2004-10-12
Filing date: 2005-10-10
Publication date: 2007-10-17
Also published as: TWI279260B; TW200633792A; CN1769518A; CN1769518B; KR20060052148A; JP2006121073A; US20060107973A1

Abstract

증착 주기 동안에 하나 이상의 입자들을 방출시키고 세정 주기 동안에 세정 기체 반응물질을 방출시키도록 구성된 배출 출구, 및 상기 배출 출구에 결합된 인-시튜 입자 모니터를 구비하는 진공 증착 처리 챔버를 포함하는 기판 처리 시스템을 개시한다. 인-시튜 입자 모니터는 세정 주기의 시작시점을 결정하도록 구성된다. 플라즈마 증가 화학적 기상 증착 시스템은 상기 배출 출구에 결합된 적외선 종료시점 감지기 어셈블리를 추가로 포함한다. 적외선 종료시점 감지기 어셈블리는 세정 주기의 종료시점을 결정하도록 구성된다.

Description

세정 주기 제어 방법 및 장치{A METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING A CLEANING CYCLE}

도 1은 플라즈마 강화 화학적 기상 증착 시스템의 일실시예의 개략적 횡단면도.

도 2는 플라즈마 강화 화학적 기상 증착 시스템의 또다른 실시예의 개략적 횡단면도.

도 3은 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른 기체 감지기의 개략적 다이아그램.

도 4는 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른 플라즈마 강화 화학적 기상 증착 시스템의 세정 주기를 조정하기 위한 방법의 흐름도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※

61 : 기체 다기관 100 : PECVD 시스템

133 : 진공 증착 처리 챔버 135 : 지지대 어셈블리

170 : 처리 기체원 182 : 세정 기체원

본 발명은 일반적으로 화학적 기상 증착(CVD) 처리에 관한 것이고, 더욱 상 세하게는 CVD 챔버를 세정하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.

화학적 기상 증착(CVD)은 진성 및 도핑된 비정질 실리콘(a-Si), 실리콘 옥사이드(Si_xO_y), 질화 실리콘(Si_rN_s), 산소질화 실리콘 등과 같은 다양한 종류의 막들을 기판 상에 증착시키기 위한 반도체 산업에서 광범위하게 이용된다. 현대의 반도체 CVD 처리는 일반적으로, 원하는 막을 형성하기 위해 분해하고 반응하는 프리커서 기체들을 이용함으로써 진공 챔버 내에서 수행된다. 저온 및 상대적으로 높은 증착율로 막들을 증착시키기 위해서, 증착 동안에 챔버 내에서 프리커서로부터 플라즈마가 형성될 수 있다. 그러한 플라즈마 프로세스들 중 하나의 유형은 플라즈마 강화 CVD(PECVD)이다. 그러한 플라즈마 프로세스들 중 다른 유형은 HDP-DVD이다.

최신 CVD 반도체 처리 챔버들은 알루미늄으로 구성되고, 기판을 위한 지지대 및 필요한 프리커서 기체들의 유입을 위한 포트를 포함한다. 플라즈마가 이용될 때, 기체 인입구 및/또는 기판 지지대는 무선 주파수(RF) 전원과 같은 전원에 연결된다. 진공 펌프 또한, 챔버 내 압력을 조절하고, 증착 동안에 생성되는 다양한 기체들 및 오염물질을 제거하기 위해 챔버에 연결된다.

모든 반도체 처리에서, 챔버 내 오염 물질들은 최소로 유지되어야만 한다. 증착 프로세스 동안에, 막은 기판 상에서뿐만 아니라, 실드, 기판 지지대 등과 같은 챔버 내 다양한 컴포넌트들과 벽들 상에도 증착된다. 이후의 증착 동안에, 벽들 및 다양한 컴포넌트들 상의 막은 금이 가거나 벗겨저서, 기판 상에 오염물질을 떨어뜨리게 된다. 이는 기판 상의 특정 장치들에 문제점 및 손상을 가져오게 된 다. 손상된 장치들은 폐기되어야 한다.

대형 유리 기판들, 예를 들어 370mm×470mm 또는 그 이상의 유리 기판이 컴퓨터 스크린 등으로써 이용하기 위한 박막 트랜지스터들을 형성하기 위해 처리될 때, 백만개 이상의 트랜지스터들이 단일 기판 상에 형성될 수 있다. 이러한 경우에 있어서 처리 챔버 내 오염 물질의 존재는 좀더 심각한 문제일 수 있는데, 왜냐하면 컴퓨터 스크린등은 미립자에 의해 손상되면 작동하지 않을 것이기 때문이다. 이러한 경우에, 대형 유리 기판 전체는 폐기되어야 할 수 있다.

그러므로, CVD 챔버는 이전 증착으로부터 축적되는 막들을 제거하기 위해 주기적으로 세정되어야만 한다. 세정은 일반적으로 에칭 기체, 특정하게는 NF₃와 같은 플루오르 함유 기체를 챔버 내부로 통과시킴으로써 수행된다. 이러한 세정 과정을 수행하는 표준적인 방법은 일정 량의 NF₃를 챔버 내로 통과시키는 것이다. 플라즈마는 예를 들어 Si, Si_xO_y, SiON 등의 코팅들과 같은 챔버 벽들 및 설비물들 상의 이전 증착으로부터의 코팅들과 반응하는 플루오르-함유 기체 뿐만 아니라, 챔버 내의 임의의 다른 물질들로부터 개시된다. 특정하게는, NF₃는 Si-함유 잔유물과 반응하는 플루오르 유리기("F*")를 생성한다.

현재, 세정 주기의 빈도 및 지속 시간은 전형적으로 실험 및 에러 또는 이력 데이터에 의해 결정된다. 예를 들어, 챔버는 챔버의 상태와는 무관하게, 소정 개수의 기판들이 처리된 이후에 세정되도록 스케줄링 될 수 있다. 지속 시간과 관련하여, 추가의 세정 시간이 챔버 및 상기 챔버 내에 포함된 컴포넌트들에 미치는 손 상에 대해서는 고려하지 않고, 추가의 20 내지 30 퍼센트의 세정 시간이 전형적으로 세정 주기에 추가된다.

그러므로, 평면 패널 디스플레이 기판들을 처리하도록 구성된 PECVD 시스템의 세정 주기를 조정하기 위한 방법 및 시스템 분야를 개선시킬 필요성이 존재한다.

본 발명의 하나 이상의 실시예들은 기판 처리 시스템에 관한 것이다. 기판 처리 시스템은 진공 증착 처리 챔버를 포함하는데, 상기 챔버는 증착 주기 동안 하나 이상의 입자들을 배출시키고 세정 주기 동안에는 세정 기체 반응물질을 배출시키도록 구성된 배출 출구, 및 상기 배출 출구에 결합된 인-시튜 입자 모니터를 구비한다. 인-시튜 입자 모니터는 세정 주기의 시작시점을 결정하도록 구성된다. 플라즈마 강화 화학적 기상 증착 시스템은 배출 출구에 결합된 적외선 종료시점 감지기 어셈블리를 추가로 포함한다. 적외선 종료시점 감지기 어셈블리는 세정 주기의 종료시점을 결정하도록 구성된다.

본 발명의 하나 이상의 실시예들은 기판 처리 시스템의 세정 주기를 조정하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은, 증착 주기 동안 진공 증착 처리 챔버의 배출 출구에 결합된 인-시튜 입자 모니터를 이용하여 세정 주기의 시작시점을 결정하는 단계, 일단 세정 주기의 시작시점이 결정되면 진공 증착 프로세서 챔버 내부에서 세정 주기를 개시하는 단계, 상기 배출 출구에 결합된 적외선 종료시점 감지기 어셈블리를 이용하여 세정 주기의 종료시점을 결정하는 단계, 및 일단 세정 주기의 종료시점이 결정되면 세정 주기를 종료하는 단계를 포함한다.

위에서 언급한 본 발명의 특징들이 자세히 이해될 수 있는 방식으로, 위에서 간략히 설명된 본 발명의 좀더 상세한 설명은 첨부된 도면을 참조하여 실시예들에서 이루어질 것이다. 그러나, 첨부된 도면들은 단지 본 발명의 전형적 실시예일 뿐이므로, 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 간주되어서는 안되고, 본 발명은 동일한 효과를 갖는 다른 실시예들도 허용한다.

도 1은 플라즈마 강화 화학적 기상 증착(PECVD)의 일실시예의 개략적 횡단면도로서, 상기 시스템은 미국 캘리포니아 산타 클라라 소재의 Applied Materials 사의 지사인 AKT로부터 이용가능하다. PECVD 시스템(100)은 클러스터 프로세스 시스템들, 인-라인 시스템들, 독립형 시스템들 등에 이용될 수 있다. PECVD(100)은 진공 증착 처리 챔버(133)를 포함한다. 처리 챔버(133)는 부분적으로 처리 영역(141)을 한정하는 벽들(106) 및 하부면(108)을 구비한다. 벽들(106) 및 하부면(108)은 전형적으로 알루미늄 또는 처리에 적합한 다른 재료의 단일 블록으로 제조된다. 벽들(106)은 평면 패널 디스플레이 기판들을 처리 챔버(133)의 내외부로 이송하기 위한 개구부(142)를 구비한다. 평면 패널 디스플레이 기판들의 예들은 유리 기판, 중합체 기판 등을 포함한다.

온도 조절식 기판 지지대 어셈블리(135)는 처리 챔버(133)의 중앙에 위치한다. 지지대 어셈블리(135)는 처리 동안에 평면 패널 디스플레이 기판을 지지하도록 구성된다. 기판 지지대 어셈블리(135)는 적어도 하나의 내장 가열기(미도시됨) 를 밀봉하는 알루미늄 바디를 구비한다. 저항성 엘리먼트와 같이 지지대 어셈블리(135)에 배치되는 가열기는 선택적 전원에 연결되어, 지지대 어셈블리(135) 및 그 위에 배치되는 평면 패널 디스플레이 기판을 소정의 온도로 제어식으로 가열한다. 전형적으로, CVD 프로세스에서, 가열기는 상기 평면 패널 디스플레이 기판을 증착되는 재료에 대한 증착 처리 파라미터들에 따라 약 150 내지 적어도 약 460℃ 의 균일한 온도로 유지시킨다.

일반적으로, 지지대 어셈블리(135)는 하부측면(166) 및 상부측면(164)을 구비한다. 상부측면(164)은 평면 패널 디스플레이 기판을 지지하도록 구성된다. 하부면측(166)은 하부면측에 결합된 스템(137)을 구비한다. 스템(137)은 지지대 어셈블리(135)를 리프트 시스템(미도시됨)에 결합시키는데, 상기 리프트 시스템은 처리 챔버(133)로/챔버(133)로부터의 기판 이송을 용이하게 하기 위해 낮아진 처리 위치와 상승된 처리 위치 사이로 지지대 어셈블리(135)를 이동시킨다. 스템(137)은 추가적으로 지지대 어셈블리(135)와 시스템(100)의 다른 컴포넌트들 사이에 전기적 열전쌍 리드선들을 위한 콘딧을 제공한다.

벨로우즈(미도시됨)가 처리 챔버(133)의 하부면(108)과 지지대 어셈블리(135) 사이에 결합 될 수 있다. 벨로우즈는 지지대 어셈블리(135)의 수직 이동을 용이하게 하면서 처리 챔버(133)의 외부압과 처리 영역(141) 사이에 진공 밀봉부를 제공한다.

지지대 어셈블리(135)는 추가로 외곽 새도우 프레임(미도시됨)을 지지한다. 일반적으로, 새도우 프레임은 평면 패널 디스플레이 기판과 지지대 어셈블리(135) 의 에지에서의 증착을 방지하도록 구성됨으로써, 기판은 지지대 어셈블리(135)에 들러붙지 않는다. 지지대 어셈블리(135)는 상기 어셈블리를 통해 위치되는 다수의 홀들(128)을 구비하고, 상기 홀들은 다수의 리프트 핀들(미도시됨)을 수용하도록 구성된다. 리프트 핀들은 전형적으로 세라믹 또는 양극 산화된 알루미늄으로 구성된다. 상기 리프트 핀들은 지지대 표면(미도시됨)으로부터 돌출되기 위해 선택적 리프트 플레이트(미도시됨)에 의해 지지대 어셈블리(135)에 대해 기동될 수 있고, 이에 의해 기판은 지지대 어셈블리(135)에 대해 이격되어 위치된다.

처리 챔버(133)는 처리 영역(141)으로의 상부 경계를 제공하는 리드 어셈블리(110)를 추가로 포함한다. 리드 어셈블리(110)는 전형적으로 처리 챔버(133)를 조작하기 위해 제거 또는 개방될 수 있다. 리드 어셈블리(110)는 알루미늄(Al)으로부터 제조될 수 있다. 리드 어셈블리(110)는 배기 플레넘(150)을 포함하고, 상기 플레넘은 기체들 및 처리 부산물들을 처리 영역(141)으로부터 및 처리 챔버(133)의 외부로 균일하게 통과시키도록 구성된다.

리드 어셈블리(110)는 전형적으로 입력 포트(180)를 포함하고, 처리 및 세정 기체들은 상기 입력 포트에 의해 기체 다기관(manifold)(61)을 통해 처리 챔버(133)로 유입된다. 기체 다기관(61)은 처리 기체원(170) 및 세정 기체원(182)에 결합된다. 세정 기체원(182)은 전형적으로 플루오르기와 같은 세정제를 제공하는데, 상기 세정제는 처리 챔버 하드웨어로부터 증착 부산물들 및 막들을 제거하기 위해 처리 챔버(133)로 유입된다. NF₃는 플루오르기를 제공하기 위해 세정 기체로 서 이용될 수 있다. CF₄, C₂F₆, SF₆ 등과 같은 세정 기체들 또한 플루오르기를 제공하기 위해 이용될 수 있다. 세정 기체원(182)은 에칭제 플라즈마를 생성하도록 제공되는 원격 플라즈마 세정원 일 수 있다. 그러한 원격 플라즈마 세정원은 전형적으로 처리 챔버(133)로부터 떨어져 있고, 마이크로파 플라즈마 시스템, 토로이드 플라즈마 생성기 또는 그와 유사한 장치와 같은 고밀도 플라즈마 소스일 수 있다.

일실시예에서, 밸브(280)가 세정원(182)과 기체 다기관(61) 사이에 위치될 수 있다. 밸브(280)는 기체 다기관(61)으로 세정 기체들이 인입하는 것을 선택적으로 허용 또는 막도록 구성된다. 세정 동안에, 밸브(280)는 세정 기체원(182)에서 다기관(61)으로 세정 기체들이 통과하도록 구성되고, 이때 세정 기체들은 입력 포트(180)을 통해 처리 영역(141)으로 향하여 내부 챔버 벽들 및 상기 챔버 내에 포함된 컴포넌트들을 에칭하게 된다. 증착 동안에, 밸브(280)는 기체 다기관(61)으로 세정 기체들이 통과하는 것을 방지하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 밸브(280)는 세정 프로세스를 증착 프로세스와 분리시킨다.

처리 챔버(133)는 리드 어셈블리(210)의 내부 측에 결합된 기체 분배 플레이트 어셈블리(122)를 추가로 포함한다. 기체 분배 플레이트 어셈블리(122)는 평면 패널 디스플레이 기판과 실질적으로 동일한 표면을 가질 수 있다. 기체 분배 플레이트 어셈블리(122)는 다공 영역(121)을 포함하는데, 상기 다공 영역을 통해 처리 및 세정 기체들이 처리 영역(141)으로 전달된다. 기체 분배 플레이트 어셈블리(122)의 다공 영역(121)은 기체 분배 플레이트 어셈블리(122)를 통해 처리 챔버 (133)로 통과하는 기체들의 균일한 분배를 제공한다.

동작시, 처리 기체들은 기체 다기관(61)과 입력 포트(180)를 통해 처리 챔버(133)로 흐른다. 그 후, 기체들은 기체 분배 플레이트 어셈블리(122)의 다공 영역(121)을 통해 처리 영역(141)으로 흐른다. RF 전력원(미도시됨)은 플라스마 형성을 위해, 처리 기체 혼합물을 여기시키도록 기체 분배 플레이트 어셈블리(122)와 지지대 어셈블리(135) 사이에 전기적 전력을 인가하기 위해 이용될 수 있다. 플라즈마의 구성 요소들은 지지대 어셈블리(135) 상에서 기판의 표면 상에 원하는 막을 증착시키도록 반응한다. RF 전력은 일반적으로 화학적 기상 증착 처리를 조정하기 위해 기판의 크기와 동일한 크기로 선택된다.

처리 기체들은 처리 챔버(133)로부터 처리 영역(141)을 둘러싸는 슬롯-형태의 구멍(131)을 통해 배출 플레넘(150)으로 배기될 수 있다. 배출 플레넘(150)으로부터, 기체들은 진공 차단 밸브(154)에 의해 배출 출구(152)로 흐르고, 상기 배출 출구는 외부의 진공 펌프(미도시됨)에 연결되는 방전 콘딧(60)을 포함한다.

본 발명의 실시예에 따라, 적외선 종료시점 감지기 어셈블리(200)가 배출 출구(152)의 아래쪽으로 장착된다. 적외선 종료시점 감지기 어셈블리(200)는 SiF₄와 같은 배출된 세정 기체 반응제에 의한 광흡수로 인해 발생하는 광의 세기 변화를 감지함으로써 세정 주기의 종료시점을 결정하도록 구성된다. 적외선 종료시점 감지기 어셈블리(200)는 인 시튜 플라즈마 또는 원격 플라즈마와 함께 이용될 수 있다.

적외선 종료시점 감지기 어셈블리(200)는 방전 콘딧(60)을 따라 위치하는 기체 감지기(202)를 포함한다. 일실시예에서, 기체 감지기(202)는 도 2에 도시된 바와 같이, 콘딧(60)으로부터 샘플 기체 스트림을 수신하는 바이패스 라인(204)을 따라 위치된다. 이러한 실시예에서, 바이패스 라인(204)은 예를 들어 증착 동안에, 라인(204)을 통해 흐르는 유동량을 변화시키거나 바이패스 라인(204)을 따라 흐르는 기체를 완벽하게 중지시키기 위해 조절 밸브(206)를 포함할 수 있다.

도 3은 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른 기체 감지기(300)의 개략적 다이아그램이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 기체 감지기(300)는 처리 챔버(133)로부터 기체들 및 다른 잔유물이 통과하도록 하기 위한 콘딧(60)과 연통하는 관통-홀(306)을 한정하는 하우징(304)을 포함한다. 플랜지 쌍(308, 310)은 바람직하게 하우징(304)을 콘딧(60)에 부착시킨다. 하우징(304)의 측벽들은 원적외선광을 통과시키도록 구성되는 한쌍의 적외선(IR) 윈도우들(312, 313)을 포함한다. 원적외선광은 약 10㎛ 에서 시작하는 파장을 갖는다. 적외선 윈도우들(312, 313)은 길이(L)만큼 이격되고, 원적외선광을 실질적으로 투과하여 윈도우들(312, 313)에 의해 광이 전혀 흡수되지 않거나 실질적으로 극소량만 흡수되도록 하는 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 추가로, 적외선 윈도우(312, 313) 물질은 프로세스에 적합해야하고, 처리 및 세정 기체 화학물질에 비활성이어야 하며, 막을 오염시키지 않아야 한다. 플루오르기들이 세정 프로세스를 위해 이용되는 실시예들에서는, 윈도우들(312, 313)은 플루오르를 견딘다. 적외선 윈도우들(312, 313)은 게르마늄, 플루오르화 칼슘 등과 같은 물질들로부터 제조될 수 있다.

감지기(300)는 하우징(304)에 적절하게 결합된 원적외선 소스(314)를 추가로 포함하는데, 상기 원적외선 소스는 관통-홀(306)을 통해 광을 통과시키기 위해 원적외선광을 생성하여 이러한 광을 윈도우들(312, 313)을 통해 투과시킨다. 적외선 감지기(316)는 윈도우(313)를 통해 통과하는 원적외선을 수신하고 감지하기 위한 위치에서 하우징(304)에 결합된다. 원적외선 소스(314)는 광학적 노치 필터를 갖는 텅스텐 램프원 일 수 있다.

적외선 종료시점 감지기 어셈블리(200)가 사용중 일때, 세정 기체 반응물질들(예를 들어, SiF₄)는 콘딧(60) 및 감지기(300)의 관통-홀(306)을 따라 향한다. 원적외선 소스(314)은 윈도우(312), 관통-홀(306) 및 윈도우(313)를 통해 원적외선광을 전송하고, 이는 감지기(316)에 의해 수신된다. 광이 세정 기체(SiF₄) 반응물질을 통해 통과함에 따라, 이러한 반응물질들(즉, 실리콘)은 원적외선광의 일부를 흡수하여, 감지기(316)에 의해 수신되는 광 세기를 감소시킨다. 플루오르는 원적외선광을 흡수하지 않는다. 그러므로, 감지된 원적외선광 세기가 기준 값까지로 증가할 때, 감지기(316)는, 콘딧(60)을 통과하는 SiF₄의 농도가 실질적으로 감소되었거나 완전히 중지되었다는 것을 표시(즉, 세정 주기 종료시점에 도달하였음을 표시)의 신호를 조절기(250)에 송신한다. 이러한 시점에서, 조절기(250)는 추가의 에칭제 기체들이 챔버로 인입하는 것을 방지시키기 위해 밸브(280)를 닫도록 프로세서(미도시됨)로 적절한 신호를 송신할 수 있다. 위의 예시적 세정 프로세스에서, 종료시점 감지 시스템(200)은 예를 들어 10㎛ 의 소정의 파장 광을 흡수하는 기체 반응물질(SiF₄) 및 약 5-6㎛ 의 파장 광을 흡수하는 플루오르를 세정함으로써 흡수될 수 있는 원적외선 파장들을 제공하기 위해서는 적외선 소스(314)를, 상기 원적외선을 파장들을 감지하기 위해서는 감지기(316)를 이용한다. 다른 실시예들에서, 적외선 소스(314) 및 감지기(316)는 세정 주기에서 이용되는 특정한 세정 기체 반응물질의 광 흡수 특성들에 따라, 서로 다른 파장들에서 광을 제공할 수 있다.

예시를 위해, SiF₄ 가 콘딧(60)을 통해 흐르지 않고 감지기(316)가 적외선 소스(314)로부터 전체 세기를 수신하지 않을 때의 적외선 광의 세기를 Io라 하자. 세정 동안에 SiF₄ 가 관통-홀(306)을 통해 흐름에 따라, 원적외선광이 흡수되고, 감지기(316)에 의해 수신되는 세기(I)는 다음의 식에 따라 감소된다.

I/Io = exp(-X*L*C)

여기서, X는 IR 윈도우들(312, 313) 또는 필터(미도시됨)의 흡광 계수이고, L은 윈도우들(312, 313) 사이의 길이이며, C는 감지기(300)를 통과하는 SiF₄ 의 농도이다. I/Io 가 1의 값에 근접함에 따라, SiF₄ 농도는 감소하고, 이는 세정 종료시점에 접근하고 있음을 의미한다. 조절기(250)는, 이러한 값이 1에 접근할 때까지 I/Io 를 연속적으로 모니터링하고, 이러한 값이 1에 접근한다는 것은 세정 종료시점에 도달하였음을 나타낸다. 적외선 종료시점 감지기 어셈블리(200)의 자세한 사항은 공통 계류중인 미국 특허(5, 879, 574)에서 알 수 있고, 상기 특허는 참조 로써 그 전체가 본 명세서에 참조된다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들이 적외선 종료시점 감지 어셈블리를 참조하여 설명되었을지라도, 배출된 세정 기체 반응물질을 감지할 수 있는 다른 유형의 감지기 역시 본 발명의 다른 실시예들에서 고려될 수 있다.

본 발명의 또다른 실시예에 따라, 인-시튜 입자 모니터(ISPM:in-situ particle monitor)는 배출 출구(152)에 결합된다. ISPM(190)은 배출 출구(152)를 통과하는 입자들의 개수를 모니터링 하도록 구성된다. ISPM(190)은 미국 오르곤 그랜츠 패스 소재의 Pacific Scientific Instruments 사로부터 상업적으로 이용할 수 있다. ISPM(190)은 또한 배출 출구(152)와 외부 진공 펌프(또는 외부 진공 펌프의 하향 연결 장치) 사이로 방전 콘딧(60)을 따라 위치될 수 있다.

ISPM(190)은 예를 들어 레이저, 감지기 및 조절기와 같이 광원을 포함할 수 있다. 광원은 방전 콘딧(60)으로 광선을 전송하도록 구성된다. 입자가 ISPM(190)를 통해 배출 출구(152)의 외부로 방출됨에 따라, 입자는 광선을 방해하여 산란된 광을 생성시킨다. 산란된 광의 일부는 감지기에 의해 감지되는데, 상기 감지기는 산란된 광을 광선과 교차하는 입자의 존재로써 연관시킨다. 감지기는 조절기에 결합되고, 상기 조절기는 ISPM(190)을 통과하는 입자들의 개수를 세도록 구성된다. 일실시예에서, ISPM(190)은 증착 동안에 배출 출구(152)를 통과하는 총 입자 개수를 모니터링하는데 이용된다. 총 입자 개수가 소정의 개수(예를 들어, 10,000 입자들)에 도달할 때, 현재의 증착이 완료되자마자 세정 주기가 개시된다. 또 다른 실시예에서, ISPM(190)은 세정 동안에 배출 출구(152)를 통과하는 입자들의 총개수 를 모니터링하는데 이용된다. 총 입자 개수는 처리 챔버(133)의 세정 정도도 표시를 사용자(프로세스 기술자)에게 제공한다. ISPM(190)의 세부 사항은 공동 계류중인 미국 특허(5, 271, 264)에서 알 수 있고, 상기 특허는 참조로써 그 전체가 본 명세서에 병합된다.

도 4는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 플라즈마 강화 화학적 증착 시스템(100)의 세정 주기를 조절하기 위한 방법의 흐름도이다. 단계(410)에서, 증착 주기 동안에 배출 출구(152)를 통과하는 입자들의 총 개수가 모니터링된다. 일실시예에서, 배출 출구(152)를 통과하는 입자들의 개수는 배출 출구(152)에 결합된 ISPM(190)에 의해 모니터링된다. 단계(420)에서, 입자들의 총 개수가 소정의 개수를 초과하는지 여부를 결정한다. 소정의 개수는 수신측, 개체의 유형, 및 증착 동안에 사용되는 기판의 크기에 따라 가변적이다. 일실시예에서, 소정의 개수는 10,000 입자들 일 수 있다. 만일 부정 답변이 나오면, 단계(410)로 처리가 되돌아간다. 만일 긍정의 답변이면, 처리는 단계(430)로 계속 진행하고, 상기 단계에서 증착 주기가 완료되자마자 세정 주기가 개시된다. 이러한 방식으로, 플라즈마 강화 화학적 기상 증착 시스템(100)의 빈도가 결정될 수 있다.

배출 출구(152)를 통과하는 세정 기체 반응물질(예를 들어, SiF₄)의 양 또는 농도는 모니터링될 수 있다(단계 440). 일실시예에서, 세정 기체 반응물질의 양은 방전 콘딧(60)을 따라 위치되는 적외선 종료시점 감지 어셈블리(200)에 의해 모니터링된다. 단계(450)에서, 배출 출구(152)의 외부로 방출되는 기체의 총량에서의 세정 기체 반응물질의 양이 실질적으로 감소되는지의 여부가 결정된다. 일실시예에서, 배출 출구(152)를 통하여 흐르는 세정 기체 반응물질의 양이 배출 출구(152)를 통해 흐르는 기체의 총량의 약 5퍼센트 미만인지 여부가 결정된다. 만일 부정의 답변이 나오면, 처리는 단계(440)로 되돌아간다. 만일 긍정의 답변이 나오면, 처리는 단계(460)로 계속되고, 상기 단계에서 세정 주기가 종료된다. 이러한 방식으로, 플라즈마 강화 화학적 기상 증착 시스템(100)에 대한 세정 주기의 지속 기간이 결정될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예들의 장점들은 세정 주기 동안의 NF₃ 기체 이용의 감소(약 5 내지 30% 감소), 및 증가된 시스템 이용으로 인한 증가된 출력량을 들 수 있다.

전술한 사항들이 본 발명의 실시예들게 관한 것일지라도, 본 발명의 다른 실시예들이 본 발명의 기본적 사상을 벗어나지 않으면서 가능하고, 본 발명의 개념은 이후의 청구항들에 의해서만 결정된다.

본 발명에 따라서, 평면 패널 디스플레이 기판들을 처리하도록 구성된 PECVD 시스템의 세정 주기를 조정하기 위한 방법 및 시스템이 제공된다.

Claims

기판 처리 시스템으로서,

증착 주기 동안에 하나 이상의 입자들을 방출하고 세정 주기 동안에 하나 이상의 세정 기체 반응물질들을 방출하도록 구성된 배출 출구를 구비하는 진공 증착 처리 챔버;

상기 배출 출구에 결합되고, 상기 세정 주기의 시작시점을 증착 주기 동안에 상기 배출 출구를 통해 흐르는 입자들의 총 개수를 모니터링함으로써 결정하도록 구성된 인-시튜 입자 모니터; 및

상기 배출 출구에 결합되고, 상기 세정 주기의 종료시점을 세정 주기 동안에 상기 배출 출구를 통해 흐르는 기체의 총량 중에서 세정 기체 반응물질들의 양을 모니터링함으로써 결정하도록 구성된 적외선 종료시점 감지기 어셈블리

를 포함하는 기판 처리 시스템.
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제 1 항에 있어서, 상기 인-시튜 입자 모니터는,

상기 입자들의 총 개수가 약 10,000개의 미리 결정된 값을 초과하면 증착 주기가 완료되자마자 세정 주기를 개시하는 단계를 수행함으로써 시작시점을 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
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제 1 항에 있어서,

상기 적외선 종료시점 감지기 어셈블리는 상기 배출 출구를 통해 흐르는 세정 기체 반응물질들의 양이 상기 배출 출구를 통해 흐르는 기체 총량의 약 5 % 미만이면 세정 주기를 종료하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 기판 처리 시스템은 하나 이상의 평면 패널 디스플레이 기판들을 처리하기 위한 플라즈마 강화 화학적 기상 증착 시스템인 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 기판 처리 시스템은 HDP 화학적 기상 증착 시스템인 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 적외선 종료시점 감지기 어셈블리는 상기 챔버로부터 상기 배출 출구를 통해 방출되는 세정 기체 반응물질들의 존재를 감지하기 위한 기체 감지기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
제 9 항에 있어서, 상기 기체 감지기는,

출력 기체를 통과시키기 위한 관통-홀을 한정하는 측벽들을 구비하는 하우징 - 상기 측벽들은 적외선 윈도우들을 포함함 - ;

상기 하우징을 상기 배출 출구에 부착시키도록 제공되는 한쌍의 플랜지;

상기 하우징에 결합된 적외선 소스; 및

상기 하우징에 결합된 적외선 감지기

를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
제 10 항에 있어서,

상기 적외선 윈도우들은 게르마늄, 플루오루화 칼슘 또는 그것들의 화합물들로 구성되는 그룹으로부터 선택된 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
제 11 항에 있어서,

상기 적외선 소스는 텅스텐 램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
제 10 항에 있어서,

상기 적외선 소스는 적외선 광을 생성하여 이러한 광을 상기 적외선 윈도우들을 통해 전달함으로써 상기 적외선 광이 상기 관통-홀을 통과하도록, 상기 하우징에 결합되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
제 13 항에 있어서,

상기 적외선 감지기는 상기 윈도우를 통과하는 적외선 광을 수신하기 위한 위치에서 상기 하우징에 결합되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
제 13 항에 있어서,

상기 적외선 광은 적어도 10㎛ 의 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
기체 감지 시스템으로서,

배출 출구에 결합되도록 제공되고, 세정 주기의 시작시점을 증착 주기 동안에 상기 배출 출구를 통해 흐르는 입자들의 총 개수를 모니터링함으로써 결정하도록 구성되는 인-시튜 입자 모니터; 및

상기 배출 출구에 결합되도록 제공되고, 세정 주기의 종료시점을 세정 주기 동안에 상기 배출 출구를 통해 흐르는 기체의 총량 중에서 세정 기체 반응물질들의 양을 모니터링함으로써 결정하도록 구성된 적외선 종료시점 감지기 어셈블리

를 포함하는 기체 감지 시스템.
제 16 항에 있어서, 상기 적외선 종료시점 감지기 어셈블리는,

기체를 통과시키기 위한 관통-홀을 한정하는 측벽들을 구비하는 하우징 - 상기 측벽들은 윈도우들을 포함함 -;

적외선 광을 생성하고 상기 적외선 광을 상기 윈도우들을 통해 전달함으로써 상기 적외선 광이 상기 관통-홀을 통과하도록, 상기 하우징에 결합된 적외선 소스; 및

상기 하우징에 결합되고, 상기 윈도우를 통과하는 적외선 광을 수신하도록 배치되는 적외선 감지기

를 포함하는 것을 특징으로 하는 기체 감지 시스템.
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제 16 항에 있어서,

상기 인-시튜 입자 모니터는, 상기 입자들의 총 개수가 약 10,000개의 미리 결정된 값을 초과하면, 증착 주기가 완료되자마자 세정 주기를 개시하는 것을 특징으로 하는 기체 감지 시스템.
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제 16 항에 있어서,

상기 세정 기체 반응물질들은 SiF₄ 를 포함하는 것을 특징으로 하는 기체 감지 시스템.
제 16 항에 있어서,

상기 적외선 종료시점 감지기 어셈블리는 배출된 세정 기체 반응물질들에 의한 광흡수로 인해 발생하는 광 세기의 변화를 감지함으로써, 세정 주기의 종료시점을 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 기체 감지 시스템.
제 16 항에 있어서, 상기 인-시튜 입자 모니터는,

상기 배출 출구에 대해 광선이 전달되도록 구성되는 광 소스;

상기 입자가 상기 광선을 방해할 때 생성되는 산란광을 감지하도록 구성된 감지기; 및

상기 배출 출구를 통과하는 입자들의 총 개수를 모니터링하도록 구성된 조절기

를 포함하는 것을 특징으로 하는 기체 감지 시스템.
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청구항 28은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

기판 처리 시스템의 세정 주기를 조절하기 위한 방법으로서,

증착 주기 동안에, 진공 증착 처리 챔버의 배출 출구에 결합된 인-시튜 입자 모니터를 이용하여 세정 주기의 시작시점을 결정하는 단계 - 상기 세정 주기의 시작시점은 증착 주기 동안에 상기 배출 출구를 통해 흐르는 입자들의 총 개수를 모니터링함으로써 결정됨 -;

상기 세정 주기의 시작시점이 결정되면, 상기 진공 증착 처리 챔버 내부에서 세정 주기를 개시하는 단계;

상기 배출 출구에 결합된 적외선 종료시점 감지 어셈블리를 이용하여 상기 세정 주기의 종료시점을 결정하는 단계 - 상기 세정 주기의 종료시점을 결정하는 단계는, 세정 주기 동안에 상기 배출 출구를 통해 흐르는 기체의 총량 중에서 세정 기체 반응물질들의 양을 모니터링하는 단계를 포함함 -; 및

상기 세정 주기의 종료시점이 결정되면, 세정 주기를 종료하는 단계

를 포함하는 세정 주기 조절 방법.
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청구항 30은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 28 항에 있어서, 상기 세정 주기의 시작 시점을 결정하는 단계는,

상기 입자들의 총개수가 약 10,000개의 미리 결정된 값을 초과하는지 여부를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세정 주기 조절 방법.
청구항 31은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 30 항에 있어서,

상기 세정 주기를 개시하는 단계는, 상기 입자들의 총개수가 상기 미리 결정된 값을 초과한다고 결정되면 증착 주기를 완료하자마자 세정 주기를 개시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세정 주기 조절 방법.
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청구항 34은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 28 항에 있어서, 상기 세정 주기의 종료시점을 결정하는 단계는,

상기 배출 출구를 통해 흐르는 세정 기체 반응물질들의 양이 상기 배출 출구를 통해 흐르는 기체 총량의 약 5% 미만인지 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세정 주기 조절 방법.
청구항 35은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 34 항에 있어서, 상기 세정 주기를 종료하는 단계는,

상기 배출 출구를 통해 흐르는 세정 기체 반응물질들의 양이 상기 배출 출구 를 통해 흐르는 기체 총량의 약 5% 미만이라고 결정되면, 세정 주기를 종료하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세정 주기 조절 방법.