KR101555849B1 - 배치 처리 시스템 및 이의 세정 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 배치 처리 시스템은 복수매의 피처리 기판을 수용하는 공정 튜브가 구비된 배치 처리 챔버, 세정 가스를 도입 받아 상기 배치 처리 챔버의 외부에서 플라즈마를 발생하여 상기 공정 튜브의 내부로 공급하여 상기 공정 튜브의 내부를 세정하는 원격 플라즈마 발생기 및, 상기 원격 플라즈마 발생기에서 발생된 플라즈마 가스를 상기 공정 튜브의 내부로 도입 시키는 가스 공급 라인을 포함한다. 배치 처리 시스템은 원격 플라즈마 발생기를 이용하여 배치 처리 챔버의 세정 공정을 수행함으로서 배치 처리 챔버의 내부 온도는 기판 처리 공정과 동일한 온도 또는 큰 차이가 없는 온도에서 진행된다. 그럼으로 종래와 같이 세정 공정을 위하여 배치 처리 챔버의 온도를 높일 필요가 없어 시간 손실을 줄일 수 있고, 배치 처리 챔버의 내부 구성 부품들은 온도 변화에 따른 열적 스트레스가 가해지지 않게 된다. 따라서 배치 처리 시스템의 장치 수율이 향상되고 유지 보수 비용을 절감할 수 있다. 그리고 원격 플라즈마 발생기를 이용한 세정 공정에 있어서 급속한 식각에 의하여 공정 튜브와 내부 부품의 손상이 발생될 수 있기 때문에 세정 가스에 희석 가스를 혼합하여 세정 속도를 제어하여 부품 손상을 방지하고 세정 처리를 보다 균일하게 할 수 있다.
배치처리, 세정, 원격 플라즈마
Description
본 발명은 기판 처리 시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 복수매의 피처리 기판을 한 번에 동시에 처리를 실시하는 배치 처리 시스템에 관한 것이다.
반도체 집적 회로를 제조하기 위해서는 피처리 기판에 대해 성막, 에칭, 산화, 확산, 개질, 자연 산화막의 제거 등의 각종 반도체 처리가 행해진다. 여기서, 반도체 처리라 함은 실리콘 기판 등으로 이루어지는 반도체 웨이퍼나 LCD(Liquid Crystal Display)와 같은 FPD(Flat Panel Display)용 글라스 기판 등의 피처리 기판 상에 반도체층, 절연층, 도전층 등을 소정의 패턴으로 형성함으로써, 상기 피처리 기판 상에 반도체 디바이스나, 반도체 디바이스에 접속되는 배선, 전극 등을 포함하는 구조물을 제조하기 위해 실시되는 다양한 처리를 의미한다. 이와 같은 반도체 처리를 실시하기 위해서는, 피처리 기판에 대해 1매씩 처리를 행하는 매엽식 처리 장치나, 복수매의 반도체 웨이퍼에 대해 한 번에 동시에 처리를 실시하는 배치식 처리 장치가 알려져 있다.
기판 제조 공정의 효율성은 관련된 두 개의 중요 인자인 장치 수율(device yield)과 소요 비용(cost of ownership; COO)에 의해 종종 측정된다. 이러한 인자들은 이들이 전자 장치의 생산을 위한 가격에 직접적으로 영향을 미쳐서 결과적으로 시장에서 장치 제조업자의 경쟁성에 영향을 미치게 되므로 중요하다. 소요 비용 (C00)은, 인자의 개수에 의해 영향을 받는 반면, 처리 물질의 비용 및 시간당 처리되는 기판의 개수에 의해 크게 영향을 받는다. 배치 처리(batch processing)는 소요 비용(COO)을 감소시키기 위해 도입되었으며 매우 효과적이다. 일반적으로 배치 처리 챔버는 예를 들어 가열 시스템, 가스 운반 시스템, 배기 시스템, 및 펌핑(pumping) 시스템과 같은 시스템을 복잡하게 구비한다.
일반적으로 배치 처리 챔버는 일정 시간 기판 처리 공정을 수행하고 난 뒤에는 내부에 증착된 오염물질에 의해 피처기 기판이 오염될 수 있기 때문에 이를 방지하기 위한 주기적인 세정이 필요하다. 일반적인 배치 처리 챔버의 세정 방법에서는 세정 공정에서 배치 처리 챔버의 내부 온도를 고온으로 상승시켜야 한다. 그러나 이러한 세정 방법은 세정 처리 전에 배치 처리 챔버를 천천히 고온으로 상승시켜야 하고 세정 처리 후 다시 배치 처리 챔버를 서서히 저온으로 낮추는 과정이 필요하기 때문에 세정 공정에 많은 시간이 소모되는 문제점이 있다. 그럼으로 비록 배치 처리 챔버는 더 높은 장치 수율을 얻기 위해서는 좀 더 신속한 세정 처리가 요구되고 있다.
또 한편으로는 배치 처리 챔버와 그 내부 구성 부품들은 반복된 열적 변화에 의한 스트레스에 의해서 그 수명이 단축되거나 손상될 수 있으며 세정 공정의 진행시에 과도한 식각에 의해 손상될 수도 있는데 이러한 구성 부품의 손상은 결국 유 지 보수 비용의 증가를 초래하게 되어 바람직하지 않다. 따라서 배치 처리 챔버의 내부 부품 손상을 최소화할 수 있는 세정 방법 또한 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 할 수 있는 원격 플라즈마 발생기를 이용하여 배치 처리 챔버의 내부를 신속히 처리하여 장치 수율을 높일 수 있는 배치 처리 시스템 및 이의 세정 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 원격 플라즈마 발생기를 이용하여 배치 처리 챔버의 내부 부품에 대한 손상을 최소화 하면서 세정 처리를 수행할 수 있는 배치 처리 시스템 및 이의 세정 방법을 제공하는데 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 배치 처리 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 배치 처리 시스템은 복수매의 피처리 기판을 수용하는 공정 튜브가 구비된 배치 처리 챔버; 세정 가스를 도입 받아 상기 배치 처리 챔버의 외부에서 플라즈마를 발생하여 상기 공정 튜브의 내부로 공급하여 상기 공정 튜브의 내부를 세정하는 원격 플라즈마 발생기; 및 상기 원격 플라즈마 발생기에서 발생된 플라즈마 가스를 상기 공정 튜브의 내부로 도입 시키는 가스 공급 라인을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 가스 공급 라인에 구성되어 상기 배치 처리 챔버와 상기 원격 플라즈마 발생기의 연결을 선택적으로 차단하는 밸브를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 원격 플라즈마 발생기로부터 유입되는 플라즈마 가스를 상기 배치 처리 챔버의 내부에 고르게 분사되도록 상기 배치 처리 챔버의 내부에 구비되는 가스 분배 수단을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 공정 튜브의 내부 세정 상태를 모니터링하기 위한 모니터링 수단을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 원격 플라즈마 발생기로 도입되는 가스는 세정 속도를 제어하기 위한 희석 가스를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 희석 가스는 상기 세정 가스의 2배 이상이다.
일 실시예에 있어서, 상기 세정 가스는 불소계 가스를 포함하고, 상기 희석 가스는 불활성 가스를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 세정 가스는 불소계 가스를 포함하고, 상기 희석 가스는 수소계 가스를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 희석 가스는 불활성 가스를 더 포함하되, 상기 불활성 가스는 상기 불소계 가스와 상기 수소계 가스의 혼합량의 2배 이상이다.
일 실시예에 있어서, 상기 공정 튜브의 모재는 석영, 알루미늄, 실리콘 카바이드 중 어느 하나를 사용한다.
본 발명의 다른 일면은 복수매의 피처리 기판을 수용하는 공정 튜브가 구비된 배치 처리 챔버의 세정 방법에 관한 것이다. 본 발명의 다른 일면에 따른 배치 처리 시스템의 세정 방법은 배치 처리 챔버의 외부에서 원격 플라즈마 발생기를 이용하여 플라즈마를 형성하는 단계; 및 상기 원격 플라즈마 발생기에서 발생된 플라 즈마 가스를 상기 공정 튜브의 내부로 도입하여 상기 공정 튜브의 내부를 세정하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 원격 플라즈마 발생기로 도입되는 가스는 세정 가스와 희석 가스를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 공정 튜브의 세정 상태를 모니터링하는 단계를 더 포함하고, 상기 공정 튜브의 세정 상태에 따라 상기 세정 가스와 상기 희석 가스의 혼합 비율이 가변된다.
일 실시예에 있어서, 상기 희석 가스는 상기 세정 가스의 2배 이상이다.
일 실시예에 있어서, 상기 세정 가스는 불소계 가스를 포함하고, 상기 희석 가스는 불활성 가스를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 세정 가스는 불소계 가스를 포함하고, 상기 희석 가스는 수소계 가스를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 희석 가스는 불활성 가스를 더 포함하되, 상기 불활성 가스는 상기 불소계 가스와 상기 수소계 가스의 혼합량의 2배 이상이다.
본 발명의 배치 처리 시스템 및 이의 세정 방법에 의하면, 원격 플라즈마 발생기를 이용하여 배치 처리 챔버의 세정 공정을 수행함으로서 배치 처리 챔버의 내부 온도는 기판 처리 공정과 동일한 온도 또는 큰 차이가 없는 온도에서 진행된다. 그럼으로 종래와 같이 세정 공정을 위하여 배치 처리 챔버의 온도를 높일 필요가 없어 시간 손실을 줄일 수 있고, 배치 처리 챔버의 내부 구성 부품들은 온도 변화 에 따른 열적 스트레스가 가해지지 않게 된다. 따라서 배치 처리 시스템의 장치 수율이 향상되고 유지 보수 비용을 절감할 수 있다. 그리고 원격 플라즈마 발생기를 이용한 세정 공정에 있어서 급속한 식각에 의하여 공정 튜브와 내부 부품의 손상이 발생될 수 있기 때문에 세정 가스에 희석 가스를 혼합하여 세정 속도를 제어하여 부품 손상을 방지하고 세정 처리를 보다 균일하게 할 수 있다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배치 처리 시스템의 전반적인 구성을 보여주는 블록도이다.
도 1을 참조하여, 본 발명의 배치 처리 시스템(batch processing system)(10)은 복수매의 피처리 기판을 한 번에 동시에 처리하는 배치 처리 챔버(12)를 구비한다. 배치 처리 챔버(12)에는 배기 시스템(20), 기판 이송 시스 템(30), 세정 가스 공급 시스템(40), 공정 가스 공급 시스템(50), 모니터링 센서(60), 및 제어부(70)가 연결된다. 도면에는 구체적으로 도시하지 않았으나 배치 처리 챔버(12) 내부에는 복수매의 피처리 기판을 수용하는 공정 튜브(processing tube)와 내부 온도를 제어하기 위한 히터와 쿨러 등의 구성 부품들이 구비된다. 그리고 공정 튜브의 내부에서 고른 가스 분포를 얻기 위한 적절한 가스 분배 구조를 갖는 가스 분배 수단이 구비된다.
공정 가스 공급 시스템(50)은 피처리 기판의 처리를 위한 공정 가스를 제공하는 공정 가스 소스(52)와 가스 공급 라인(55)을 구비한다. 공정 가스 소스(52)는 가스 공급 라인(55)을 통하여 배치 처리 챔버(12)에 연결된다. 피처리 기판에 대한 기판 처리 공정은 예를 들어, 성막, 에칭, 산화, 확산, 개질, 자연 산화막의 제거 등의 각종 반도체 처리 중 어느 하나 일 수 있다.
세정 가스 공급 시스템(40)은 희석 가스 소스(dilution gas source)(41), 세정 가스 소스(cleaning gas source)(42), 원격 플라즈마 발생기(44) 및 가스 공급 라인(47)을 구비한다. 배치 처리 챔버(12)의 내부에 구비된 공정 튜브(미도시)와 구성 부품들은 기판 처리 공정이 수행되는 과정에서 표면에 오염막이 형성될 수 있으며, 이 오염막은 원격 플라즈마 발생기(44)를 구비한 세정 가스 공급 시스템(40)을 이용한 주기적인 세정 공정을 통하여 제거된다. 원격 플라즈마 발생기(44)는 세정 공정에서 세정 가스 소스(42)로부터 세정 가스를 공급받아서 플라즈마 발생시켜 배치 처리 챔버(12)의 내부로 공급한다. 이때, 세정 속도를 제어하기 위하여 희석 가스 소스(41)가 사용될 수 있다. 배치 처리 챔버(12)로 세정 가스가 도입되 는 가스 공급 라인(47)에는 밸브(46)가 구성되어, 일반 기판 처리 공정에서 공정 가스가 원격 플라즈마 발생기(44)로 유입되는 것을 방지한다. 이와 더불어 배치 처리 챔버(12)로 공정 가스가 도입되는 가스 공급 라인(55)에도 밸브(54)가 구성될 수 있다.
배기 시스템(20)은 기판 처리 공정과 세정 공정에서 가스의 배기와 배치 처리 챔버(12)의 내부 압력 유지를 위하여 동작한다. 배치 처리 챔버(12)의 가스 유입 구조와 배기 구조는 배치 처리 챔버(12) 내부에서 고른 가스 분포를 얻을 수 있도록 적절한 구조를 갖고 필요한 가스 분배 수단을 갖는다. 기판 이송 시스템(30)은 복수매의 피처리 기판을 동시에 배치 처리 챔버(12)로 로딩 및 언로딩 시킨다.
모니터링 센서(60)는 세정 공정에서 세정 상태를 모니터링 하며, 기판 처리 공정에서 기판 처리 상태를 모니터링하기 위하여 배치 처리 챔버(12)에 구비된다. 모니터링 센서(60)는 예를 들어, OES(Optical Emission Spectroscopy) 또는 SPOES(Self Plasma Optical Emission Spectroscopy)와 같은 광학적 분석기를 사용하거나 또는 적절한 종류의 질량 분석기를 사용할 수도 있다. 제어부(70)는 상술한 바와 같은 배치 처리 시스템(10)의 여러 구성들에 각기 연결되어 기판 처리 공정과 세정 공정에 있어서 필요한 제어를 수행한다.
이상과 같은 구성을 갖는 본 발명의 배치 처리 시스템(10)은 원격 플라즈마 발생기(44)를 이용하여 배치 처리 챔버(12)의 세정 공정을 수행한다. 특히, 이 세정 공정에서 배치 처리 챔버(12)의 내부 온도는 기판 처리 공정과 동일한 온도 또는 큰 차이가 없는 온도에서 진행된다. 그럼으로 종래와 같이 세정 공정을 위하여 배치 처리 챔버의 온도를 높일 필요가 없어 시간 손실을 줄일 수 있고, 배치 처리 챔버(12)의 내부 구성 부품들은 온도 변화에 따른 열적 스트레스가 가해지지 않게 된다. 따라서 배치 처리 시스템(10)의 장치 수율이 향상되고 유지 보수 비용을 절감할 수 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배치 처리 챔버의 세정 공정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2를 참조하여, 단계 S10에서 배치 처리 챔버(12)로 복수매의 피처리 기판이 로딩되면 단계 S12에서 로딩된 복수매의 피처리 기판에 대한 기판 처리 공정이 수행된다. 기판 처리 공정이 완료되면 단계 S14에서 배치 처리 챔버(12)로부터 복수매의 피처리 기판이 언로딩된다. 이러한 기판 처리 공정은 단계 S16에서 배치 처리 챔버(12)의 세정이 필요하다고 판단될 때까지 반복된다. 단계 S16에서 배치 처리 챔버(12)의 세정이 필요하다고 판단되면 단계 S18 이하의 세정 공정이 진행된다.
세정 공정을 진행하기 위하여, 단계 S18에서 비워있는 기판 홀더(미도시)가 배치 처리 챔버(12)로 로딩된다. 단계 S20에서 배치 처리 챔버 세정을 위한 챔버 내 분위기가 형성된다. 예를 들어, 챔버 내 압력은 1Torr 이상이 되도록 하여 세정 효과를 극대화할 수 있다. 챔버 내 온도는 기판 처리 공정을 기준으로 설정하되, 동일한 온도이거나 약간 높거나 혹은 낮은 범위일 수 있다.
단계 S22에서는 원격 플라즈마 발생기(44)와 배치 처리 챔버(12) 사이에 구성된 밸브(46)를 오픈하고, 단계 S24에서 세정 가스가 원격 플라즈마 발생기(44)로 공급되면서 원격 플라즈마 발생기(44)가 구동된다. 단계 S26에서 원격 플라즈마 발생기(44)에서 발생된 플라즈마 가스는 가스 공급 라인(47)을 통하여 배치 처리 챔버(12)로 공급되어 세정 공정이 개시된다. 단계 S28에서 세정 공정이 진행되는 과정에서 세정 속도를 제어하기 위하여 희석 가스가 원격 플라즈마 발생기(44)로 투입된다. 세정 가스와 희석 가스는 다음과 같은 종류와 혼합 비율을 갖도록 할 수 있다.
세정 가스는 불소계 가스를 사용하고 희석 가스는 불활성 가스 또는 수소계 가스를 사용할 수 있다. 불소계 세정 가스와 불활성 희석 가스를 사용하는 경우 가스의 혼합 비율은 희석 가스가 세정 가스 보다 많이 포함 되도록 하되, 예를 들어, 희석 가스가 약 2배 이상이 되도록 한다. 구체적으로, NF3과 Ar을 혼합하여 사용하는 경우 Ar의 비율이 2배 이상이 되도록 하는 경우 적절한 세정 속도를 얻으면서 바람직한 식각율을 얻을 수 있다. 또는 NF3과 같은 불소계 가스에 H2O나 NH3등의 수소계 가스를 혼합하여 플라즈마 방전을 하는 경우 HF가 생성되어 식각율을 감소할 수 있어서 세정 속도를 제어할 수 있다. 이때, 불소계 가스와 수소계 가스의 혼합 가스에 다시 불활성 가스를 2배 이상 혼합하여 세정 속도록 제어할 수 있다.
본 발명의 배치 처리 시스템에서 세정 가스와 희석 가스로 사용되는 가스들은 상술한 예에만 한정되는 것은 아니며, 다양한 종류의 불소계 가스, 불활성 가스, 수소계 가스들이 사용될 수 있다. 그리고 세정 가스와 희석 가스의 혼합 비율은 세정 공정이 진행되는 동안 일정하기 유지될 수도 있지만 가변될 수도 있다. 예를 들어, 세정 공정의 전반기에는 신속한 세정 속도를 얻기 위하여 희석 가스를 투입하지 않거나 또는 그 비율을 낮게 할 수 있다. 그리고 세정 공정의 후반기에는 희석 가스 비율을 높여서 세정 속도를 낮추어 배치 처리 챔버의 내부 부품들이 손상되는 것을 방지함과 아울러 균일한 세정이 가능하도록 한다.
세정 공정이 진행되는 동안 단계 S30에서 배치 처리 챔버(12)의 세정 상태가 모니터링 되고, 단계 S32에서 배치 처리 챔버(12)의 세정이 완료되었는지 판단된다. 배치 처리 챔버(12)의 세정이 완료되면, 단계 S34에서 원격 플라즈마 발생기(44)를 정지시킨다. 그리고 원격 플라즈마 발생기(44)와 배치 처리 챔버(12) 사이에 구성된 밸브(46)를 닫는다.
도 3은 배치 처리 챔버의 측벽으로 원격 플라즈마 발생기를 장착한 일예를 보여주는 도면이고, 도 4는 배치 처리 챔버의 상부에 원격 플라즈마 발생기를 장착한 다른 예를 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하여, 일 실시예에 따른 배치 처리 시스템(100)은 배치 처리 챔버(110), 배기 시스템(200), 공정 가스 공급 시스템(300), 세정 가스 공급 시스템(400), 기판 이송 시스템(600), 모니터링 센서(160), 및 제어부(500)를 구비한다.
배치 처리 챔버(110)의 내부에는 복수매의 피처리 기판을 수용하는 공정 튜브(120)가 구비된다. 공정 튜브(120)의 모재는 석영, 알루미늄, 실리콘 카바이드와 같은 금속 또는 비금속 재료를 사용하여 구성될 수 있다. 공정 튜브(120)의 상부에는 배기 덕트(140)가 연결된다. 배기 덕트(140)는 배기 시스템(200)에 연결된 다. 공정 튜브(120)의 내부에는 복수매의 피처리 기판(152)이 탑재되는 기판 홀더(150)가 턴 테이블(610) 위에 마련된다. 배치 처리 챔버(110)에는 온도 제어를 위하여 공정 튜브(120)의 주변으로는 메인 히터(130)와 상부 히터(132)가 설치되고 배기 덕트(140)의 주변으로는 배기 덕트 히터(136)가 설치되며 그리고 턴 테이블(610)의 아래로 하부 히터(134)가 각각 설치된다.
공정 가스 공급 시스템(300)은 피처리 기판의 처리를 위한 공정 가스를 제공하는 공정 가스 소스(310)와 제 1 가스 공급 라인(360)을 구비한다. 공정 가스 소스(310)는 제 1 가스 공급 라인(360)을 통하여 배치 처리 챔버(12)에 연결된다. 기판 처리 공정에서 사용되기 위한 플라즈마 소스(340)와 또 다른 공정 가스 소스(330)가 구비될 수 있다. 플라즈마 소스(340)는 제 1 가스 공급 라인(360)에 연결된다. 제 1 가스 공급 라인(360)은 하나 이상의 가스 공급 라인으로 구성될 수 있으며 공정 튜브(120)의 내측으로 연장되어 복수의 가스 분사 장치(370)에 연결된다. 복수의 가스 분사 장치(370)는 서로 다른 높이에 나뉘어 설치되어 공정 튜브(120)의 내부에 균일한 가스 분사가 이루어지도록 한다.
세정 가스 공급 시스템(400)은 세정 가스 소스(410)와 희석 가스 소스(412) 및 원격 플라즈마 발생기(420) 및 제 2 가스 공급 라인(432)을 구비한다. 원격 플라즈마 발생기(420)는 제 2 가스 공급 라인(432)을 통하여 공정 가스가 공급되는 제 1 가스 공급 라인(360)에 연결된다. 기판 처리 공정에서 공정 가스가 원격 플라즈마 발생기(420)로 도입되는 것을 차단하기 위하여 원격 플라즈마 발생기(420)의 출력단에 밸브(430)가 구성된다. 이와 더불어 공정 가스 소스(310)의 출력단과 플라즈마 소스(340)의 출력단에도 각기 밸브(320, 350)가 구성되어 세정 공정에서 세정 가스가 도입되는 것을 차단하도록 한다.
배기 시스템(200)은 배기 덕트(140)의 출력단에 연결되는 자동 압력 제어기(Automatic Pressure Controller)와 그 후단으로 순차적으로 연결되는 트랩(220)과 진공 펌프(230)를 포함하여 구성된다. 기판 이송 시스템(600)은 기판 홀더(150)가 놓이는 턴테이블(610)과 엘리베이터(630) 및 구동 시스템(640)이 구비된다. 턴 테이블(610)은 리드(170)를 사이에 두고 회전 축(620)을 매개로 엘리베이터(630)에 연결된다. 기판 이송 시스템(600)은 복수매의 피처리 기판을 동시에 배치 처리 챔버(12)로 로딩 및 언로딩 시킨다.
모니터링 센서(160)는 세정 공정에서 세정 상태와 기판 처리 공정에서 기판 처리 상태를 각각 모니터링하기 위하여 배치 처리 챔버(110)에 구비된다. 모니터링 센서(160)는 예를 들어, OES(Optical Emission Spectroscopy) 또는 SPOES(Self Plasma Optical Emission Spectroscopy)와 같은 광학적 분석기를 사용하거나 또는 적절한 종류의 질량 분석기를 사용할 수도 있다. 제어부(500)는 상술한 바와 같은 배치 처리 시스템(10)의 여러 구성들에 연결되어 기판 처리 공정과 세정 공정에 있어서 필요한 제어를 수행한다.
이상의 일 실시예에 따른 배치 처리 시스템(100)은 원격 플라즈마 발생기(420)를 이용하여 배치 처리 챔버(110)의 세정 공정을 수행한다. 즉, 원격 플라즈마 발생기(420)를 이용하여 공정 튜브(120)의 내부 측벽과 내부 구성 부품의 오염막을 제거한다. 그럼으로 배치 처리 챔버(120)의 내부 온도는 기판 처리 공정과 동일한 온도 또는 큰 차이가 없는 온도에서 진행될 수 있어서 종래와 같이 세정 공정을 위하여 배치 처리 챔버의 온도를 높일 필요가 없어 시간 손실을 줄일 수 있고, 내부 구성 부품들은 온도 변화에 따른 열적 스트레스가 가해지지 않게 된다. 따라서 배치 처리 시스템(100)의 장치 수율이 향상되고 유지 보수 비용을 절감할 수 있다. 원격 플라즈마 발생기(420)를 이용한 세정 공정에 있어서 급속한 식각에 의하여 공정 튜브와 내부 부품의 손상이 발생될 수 있기 때문에 세정 가스에 희석 가스를 혼합하여 세정 속도를 제어할 수 있다.
일 실시예에 따른 배치 처리 시스템(100)에서는 원격 플라즈마 발생기(420)를 공정 가스가 공급되는 가스 공급 라인(360)에 연결하여 배치 처리 챔버(120)의 측벽으로 세정 가스가 도입되는 구조를 갖도록 하였다. 그러나 첨부 도면 도 4에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에 따른 배치 처리 시스템(100a)에서는 원격 플라즈마 발생기(420)를 배치 처리 챔버(110)의 상부에 설치하여 세정 가스가 공정 튜브(120)의 상부에서 분사되는 구조를 갖도록 할 수도 있다. 이때, 상부에서 고르게 가스 분포가 이루어지도록 상하 반전된 버섯 형상의 가스 확산 장치(450)를 공정 튜브(120)의 세정 가스 도입부에 설치할 수 있다. 가스 확산 장치(450)는 예를 들어 석영이나 세라믹으로 구성 될 수 있다. 그리고 이와 어울려 배기 시스템(220)을 위한 배기 덕트(140)는 배치 처리 챔버(110)의 하부에 구성될 수 있다. 이와 같이 공정 튜브(120)로의 공정 가스 또는 세정 가스의 유입 구조와 그 배기 구조는 공정 튜브(120)의 내부에서 고른 가스 분포를 얻을 수 있도록 구조화된다. 그리고 필요에 따라 적절한 가스 분배 수단 예를 들어, 가스 확산 배플이 부가될 수 있다.
상술한 실시예들에서 원격 플라즈마 발생기(420)를 세정 공정에서 사용되는 것으로 설명되었으나, 기판 처리 공정에서도 사용할 수도 있을 것이다. 예를 들어, 원격 플라즈마 발생기(420)를 기판 처리 공정에서는 공정 가스 소스와 연결하여 사용하고 세정 공정에서는 세정 가스 소스와 연결하여 사용될 수 있도록 할 수 있을 것이다. 그리고 기판 처리 공정과 세정 공정에서 원격 플라즈마 발생기의 공급 전원의 전력과 주파수를 적절히 가변하여 사용할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 배치 처리 시스템 및 이의 세정 방법의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 배치 처리 시스템 및 이의 세정 방법은 반도체 집적 회로를 제조하기 위한 여러 공정 예를 들어, 성막, 에칭, 산화, 확산, 개질, 자연 산화막의 제거 등의 각종 반도체 처리를 수행하는 반도체 장치의 생산 시스템에 이용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배치 처리 시스템의 전반적인 구성을 보여주는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배치 처리 챔버의 세정 공정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 배치 처리 챔버의 측벽으로 원격 플라즈마 발생기를 장착한 일 예를 보여주는 도면이다.
도 4는 배치 처리 챔버의 상부에 원격 플라즈마 발생기를 장착한 다른 예를 보여주는 도면이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10: 배치 처리 시스템 12: 배치 처리 챔버
20: 배기 시스템 30: 기판 이송 시스템
40: 세정 가스 공급 시스템 41: 희석 가스 소스
42: 세정 가스 소스 44: 원격 플라즈마 발생기
46: 밸브 47: 가스 공급 라인
50: 공정 가스 공급 시스템 52: 공정 가스 소스
54: 밸브 55: 가스 공급 라인
60: 모니터링 센서 70: 제어부
100, 100a: 배치 처리 시스템 110: 배치 처리 챔버
120: 공정 튜브 130: 메인 히터
132: 상부 히터 134: 하부 히터
136: 배기 덕트 히터 140: 배기 덕트
150: 기판 홀더 152: 피처리 기판
160: 모니터링 센서 170: 리드
200: 배기 시스템 210: 자동 압력 제어기
220: 트랩 230: 진공 펌프
300: 공정 가스 공급 시스템 310: 공정 가스 소스
320: 밸브 330: 공정 가스 소스
340: 플라즈마 소스 350: 밸브
360: 제 1 가스 공급 라인 370: 가스 분사 장치
400: 세정 가스 공급 시스템 410: 세정 가스 소스
412: 희석 가스 소스 420: 원격 플라즈마 발생기
430: 밸브 440: 가스 공급 라인
450: 가스 확산 장치 500: 제어부
600: 기판 이송 시스템 610: 턴테이블
620: 회전 축 630: 엘리베이터
640: 구동 시스템
Claims (17)
- 복수매의 피처리 기판을 한 번에 동시에 처리하는 배치 처리 시스템에 있어서,복수매의 피처리 기판을 수용하는 공정 튜브, 상기 공정 튜브의 내측에 연장구비되고 높이차를 갖는 복수의 가스분사장치 및 상기 공정 튜브의 일측을 둘러싸는 적어도 하나의 히터를 내부에 포함하는 배치 처리 챔버;상기 복수의 가스분사장치에 연결된 제 1 가스 공급 라인을 통해 공정가스를 공급하는 공정가스 소스와 플라즈마 소스를 포함한 공정가스 공급시스템;상기 제 1 가스 공급 라인에서 분기된 제 2 가스 공급 라인에 연결된 세정 가스 소스, 희석 가스 소스 및 원격 플라즈마 발생기를 포함한 세정가스 공급시스템; 및상기 공정 튜브의 상부에 구비된 배기 덕트에 순차적으로 연결된 자동 압력 제어기(Automatic Pressure Controller), 트랩 및 진공 펌프를 포함한 배기 시스템; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 배치 처리 시스템.
- 제1항에 있어서,상기 제 2 가스 공급 라인에 구성되어 상기 배치 처리 챔버와 상기 원격 플라즈마 발생기의 연결을 선택적으로 차단하는 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 배치 처리 시스템.
- 제1항에 있어서,상기 히터는 상기 공정 튜브의 측면을 둘러싸는 메인 히터와 상기 공정 튜브의 상부에 구비된 상부 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 배치 처리 시스템.
- 제1항에 있어서,상기 공정 튜브의 내부 세정 상태를 모니터링하기 위한 모니터링 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 배치 처리 시스템.
- 제1항에 있어서,상기 배기 덕트를 둘러싸는 배기 덕트 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배치 처리 시스템.
- 제1항에 있어서,상기 세정가스 공급시스템은 상기 희석 가스 소스의 희석 가스를 상기 세정 가스 소스의 세정 가스에 대해 2배 이상으로 공급하는 것을 특징으로 하는 배치 처리 시스템.
- 제6항에 있어서,상기 세정 가스는 불소계 가스를 포함하고, 상기 희석 가스는 불활성 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 배치 처리 시스템.
- 제6항에 있어서,상기 세정 가스는 불소계 가스를 포함하고, 상기 희석 가스는 수소계 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 배치 처리 시스템.
- 제8항에 있어서,상기 희석 가스는 불활성 가스를 더 포함하되, 상기 불활성 가스는 상기 불소계 가스와 상기 수소계 가스의 혼합량의 2배 이상인 것을 특징으로 하는 배치 처리 시스템.
- 제1항에 있어서,상기 공정 튜브의 모재는 석영, 알루미늄, 실리콘 카바이드 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 배치 처리 시스템.
- 복수매의 피처리 기판을 한 번에 동시에 처리하는 배치 처리 시스템에 있어서,복수매의 피처리 기판을 수용하는 공정 튜브, 상기 공정 튜브의 내측에 연장구비되고 높이차를 갖는 복수의 가스분사장치, 상기 공정 튜브의 내부 상측에 구비된 가스 확산 장치 및 상기 공정 튜브의 일측을 둘러싸는 적어도 하나의 히터를 내부에 포함하는 배치 처리 챔버;상기 복수의 가스분사장치에 연결된 제 1 가스 공급 라인을 통해 공정가스를 공급하는 공정가스 소스와 플라즈마 소스를 포함한 공정가스 공급시스템;상기 가스 확산 장치에 대응하여 상기 공정 튜브의 상부에 구비된 제 2 가스 공급 라인에 연결된 세정 가스 소스, 희석 가스 소스 및 원격 플라즈마 발생기를 포함한 세정가스 공급시스템; 및상기 공정 튜브의 하부 일측에 구비된 배기 덕트에 순차적으로 연결된 자동 압력 제어기(Automatic Pressure Controller), 트랩 및 진공 펌프를 포함한 배기 시스템; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 배치 처리 시스템.
- 제11항에 있어서,상기 히터는 상기 공정 튜브의 측면을 둘러싸는 메인 히터와 상기 공정 튜브의 상부에 구비된 상부 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 배치 처리 시스템.
- 제11항에 있어서,상기 배기 덕트를 둘러싸는 배기 덕트 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배치 처리 시스템.
- 제11항에 있어서,상기 세정가스 공급시스템은 상기 희석 가스 소스의 희석 가스를 상기 세정 가스 소스의 세정 가스에 대해 2배 이상으로 공급하는 것을 특징으로 하는 배치 처리 시스템.
- 제14항에 있어서,상기 세정 가스는 불소계 가스를 포함하고, 상기 희석 가스는 불활성 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 배치 처리 시스템.
- 제14항에 있어서,상기 세정 가스는 불소계 가스를 포함하고, 상기 희석 가스는 수소계 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 배치 처리 시스템.
- 제16항에 있어서,상기 희석 가스는 불활성 가스를 더 포함하되, 상기 불활성 가스는 상기 불소계 가스와 상기 수소계 가스의 혼합량의 2배 이상인 것을 특징으로 하는 배치 처리 시스템.
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