KR102438781B1 - 챔버 세정 장치 및 이를 포함하는 반도체 소자 제조 장비 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 세정 대상 챔버의 외부에 제공되고, 상기 세정 대상 챔버에 세정용 유체를 공급하는 적어도 하나의 공급부; 상기 공급부와 상기 세정 대상 챔버를 연결하는 적어도 하나의 연결관을 포함하고, 상기 연결관 중 적어도 하나는 상기 세정 대상 챔버의 모서리 영역과 상기 공급부를 연결하는 챔버 세정 장치가 제공된다.

Description

챔버 세정 장치 및 이를 포함하는 반도체 소자 제조 장비{CHAMBER CLEANSING APPARATUS AND MANUFACTURING APPARATUS FOR SEMICONDUCTOR DEVICE COMPRISING THEREOF}
본 발명은 챔버 세정 장치 및 이를 포함하는 반도체 소자 제조 장비에 관한 것이다.
액정 디스플레이, 평판 디스플레이, 박막 트랜지스터 등 다양한 반도체 장치들의 제조는 다수의 챔버 내에서 이루어진다. 각각의 챔버는 반도체 장치를 제조하기 위한 특정 공정을 수행할 수 있도록 설계된다. 반도체 장치를 제조하기 위한 공정으로는 화학적 기상 증착, 물리적 기상 증착, 가열 등이 있을 수 있다. 상기 공정을 반복적으로 수행하는 과정에서 챔버 내에 오염 물질이 축적될 수 있다. 예컨대, 화학적 기상 증착, 물리적 기상 증착의 경우 증착하고자 하는 물질이 챔버 내벽에 축적될 수 있으며, 가열 공정에서도 기판상에 존재하는 물질이 기화되어 챔버 내벽에 축적될 수 있다. 오염 물질의 축적에 의해 챔버 내에서 이루어지는 공정의 효율이 저하될 수 있다. 따라서, 일정한 공정 효율 확보를 위해 공정 챔버를 주기적으로 세정해야 한다.
본 발명은 세정 효율이 우수한 챔버 세정 장치와 이를 포함하는 반도체 소자 제조 장비를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 세정 대상 챔버의 외부에 제공되고, 상기 세정 대상 챔버에 세정용 유체를 공급하는 적어도 하나의 공급부; 상기 공급부와 상기 세정 대상 챔버를 연결하는 적어도 하나의 연결관을 포함하고, 상기 연결관 중 적어도 하나는 상기 세정 대상 챔버의 모서리 영역과 상기 공급부를 연결하는 챔버 세정 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 세정 대상 챔버의 외측에는 복수의 공급부가 제공되며, 상기 공급부는 상기 세정 대상 챔버의 적어도 일면에 제공되는 챔버 세정 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 공급부는 상기 세정 대상 챔버의 일면에 나란히 제공되는 챔버 세정 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 공급부 중 적어도 일부는 상기 세정 대상 챔버의 서로 다른 면에 제공되는 챔버 세정 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 연결관은 복수 개 제공되고, 상기 복수 개의 연결관과 상기 공급부를 연결하기 위한 분기부를 더 포함하는 챔버 세정 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 연결관은 두 개 제공되고, 상기 분기부로부터 상기 두 개의 연결관 각각까지의 거리는 동일한 챔버 세정 장치가 제공된다.본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 모서리 영역은 상기 세정 대상 챔버 일면의 말단을 기준으로 상기 세정 대상 챔버 일면의 전체 길이의 15% 이하까지의 영역인 챔버 세정 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 연결관 말단에 제공되고, 상기 세정 대상 챔버로 공급되는 세정용 유체의 흐름 방향을 제어할 수 있는 유도 배관을 더 포함하는 챔버 세정 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 연결관 및 상기 유도 배관은 각각 복수 개 제공되며, 복수 개의 상기 유도 배관 중 적어도 일부는 상기 세정용 유체가 서로 다른 방향으로 흐르도록 제어하는 챔버 세정 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 공급부는 상기 챔버 세정 장치 내부로 삼불화 질소(NF3), 사불화탄소(CF4), 육불화황(SF6), 헥사플루오로에탄(C2F6), 사염화 탄소(CCl4), 및 헥사클로로에탄(C2Cl6) 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 세정용 유체를 상기 연결관을 통하여 상기 세정 대상 챔버로 제공하는 챔버 세정 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 세정용 유체는 20 vol% 이하의 비활성 유체를 포함하고, 상기 비활성 유체는 아르곤(Ar), 헬륨(He), 수소(H2), 질소(N2), 산소(O2) 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 챔버 세정 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 공정 챔버; 상기 공정 챔버의 외부에 제공되어 상기 공정 챔버 내부로 세정용 유체를 공급하는 챔버 세정 장치를 포함하고, 상기 챔버 세정 장치는 상기 세정용 유체를 상기 공정 챔버에 공급하는 공급부; 및 상기 공급부와 상기 공정 챔버를 연결하는 적어도 하나의 연결관을 갖고, 상기 연결관 중 적어도 하나는 상기 공정 챔버의 모서리 영역과 상기 공급부를 연결하는 반도체 소자 제조 장비가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 공정 챔버 내부로 공급된 상기 세정용 유체를 제거하기 위한 펌프를 더 포함하는 반도체 소자 제조 장비가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 공정 챔버 내에 캐리어 유체를 공급하기 위한 보조 챔버를 더 포함하는 반도체 소자 제조 장비가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 보조 챔버는 상기 챔버 세정 장치가 제공된 면과 수직한 면에 제공되는 반도체 소자 제조 장비가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 공정 챔버에 대하여, 복수의 상기 챔버 세정 장치가 제공되며, 상기 챔버 세정 장치들은 상기 세정 대상 챔버의 적어도 일면에 제공되는 반도체 소자 제조 장비가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 공급부와 상기 공정 챔버는 복수 개의 연결관에 의해 연결되는 반도체 소자 제조 장비가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 모서리 영역은 상기 공정 챔버 일면 가장자리를 기준으로 상기 공정 챔버 일면의 전체 길이의 15% 이하까지의 영역인 반도체 소자 제조 장비가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 연결관 말단에 제공되고, 상기 공정 챔버로 공급되는 상기 세정용 유체의 흐름 방향을 제어할 수 있는 유도 배관을 더 포함하는 반도체 소자 제조 장비가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 세정용 유체에 전기 에너지를 공급하기 위한 전원부를 더 포함하고, 상기 세정용 유체는 상기 전원부로부터 전기 에너지를 공급받아 활성화되는 반도체 소자 제조 장비가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 공정 챔버 또는 세정 대상 챔버의 세정 효율이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조 장비를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조 장비의 일부를 확대 도시한 단면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조 장비의 일부를 확대 도시한 단면도이다.
도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조 장비를 간략하게 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조 장비의 일부를 확대 도시한 단면도이다.
도 6a 내지 도 6d는 비교예와 실시예에 따른 챔버 세정 장치를 이용하여 세정한 결과를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조 장비 내부에서 세정용 유체의 흐름을 나타낸 것이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 어느 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 상(on)에 형성되었다고 할 경우, 상기 형성된 방향은 상부 방향만 한정되지 않으며 측면이나 하부 방향으로 형성된 것을 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조 장비를 개략적으로 도시한 단면도이다. 또한, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조 장비의 일부를 확대 도시한 단면도이다.
도 1과 도 2에 따르면, 본 발명에 따른 반도체 소자 제조 장비는 공정 챔버(CB), 공정 챔버(CB)의 일면에 제공되어 공정 챔버(CB) 내부로 세정용 유체를 공급하는 챔버 세정 장치(CSU)를 포함한다.
챔버 세정 장치(CSU)는 공급부(CP) 및 공급부(CP)와 공정 챔버(CB)를 연결하는 적어도 하나의 연결관(CL)을 갖는다. 연결관(CL) 중 적어도 하나는 공정 챔버(CB)의 모서리 영역(EA)과 공급부(CP)를 연결한다.
하나의 공정 챔버(CB)에 대하여, 챔버 세정 장치(CSU)는 복수 개 제공될 수있다. 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 공정 챔버(CB)를 세정하기 위해, 두 개의 챔버 세정 장치(CSU1, CSU2)가 제공될 수 있다.
하나의 챔버 세정 장치(CSU)는 일반적으로 하나의 공급부(CP)를 갖는다. 공급부(CP)는 공정 챔버(CB) 내부로 세정용 유체를 공급하는 기능을 수행한다. 세정용 유체는 후술하는 바와 같이 공급부(CP) 내부에서 플라즈마 상태로 변환된 후 공정 챔버(CB) 내부로 공급되거나, 플라즈마 상태로 변환되지 않은 상태로 공정 챔버(CB) 내부로 공급될 수 있다.
공급부(CP)는 공정 챔버(CB) 내부로 공급되는 세정용 유체를 저장할 수 있다. 아울러, 공급부(CP)는 세정용 유체를 공급부(CP)로 공급하기 위한 외부 연결관과 연결될 수 있다. 상기 외부 연결관은 평시에는 닫혀있고, 공급부(CP) 내부로 세정용 유체를 공급할 필요가 있을 때만 열릴 수 있다. 따라서, 외부 연결관은 연결관 개폐를 제어하는 밸브 및 밸브 제어 시스템이 구비할 수 있다.
공급부(CP)의 용량은 공정 챔버(CB)의 크기에 따라 달라질 수 있으나, 효율적인 세정 공정 진행을 위하여 약 15 L 내지 약 25 L의 용량을 가질 수 있다. 공급부(CP)의 용량이 약 15 L 미만인 경우, 공정 챔버(CB) 세정을 완료할 수 있는 만큼의 세정용 유체를 저장하기 어려울 수 있다. 또한, 공급부(CP)의 용량이 약 25 L를 초과하는 경우, 공급부(CP) 및 챔버 세정 장치(CSU)의 크기가 지나치게 커질 수 있다.
실시예에 따라, 공급부(CP)는 세정용 유체를 활성화시키는 기능도 수행할 수 있다. 여기서 세정용 유체가 활성화된다는 것은 세정용 유체가 플라즈마 상태로 변환되는 것을 의미할 수 있다. 플라즈마란 하전된 입자와 중성입자로 구성되어 집단 운동을 하는 준중성의 가스를 의미한다. 상기 세정용 유체를 플라즈마 상태로 변환하는 것은 공급부(CP) 내부에서 이루어질 수 있다. 상기 세정용 유체를 플라즈마 상태로 변환할 때, 세정용 유체는 공급부(CP) 내에서 전기 에너지를 받는다. 전기 에너지에 의하여 세정용 유체 분자로부터 이온이 생성되고, 생성된 이온은 전기 에너지에 의해 가속되어 다른 분자와 계속적으로 충돌한다. 이에 따라, 세정용 유체는 하전된 입자와 중성입자로 구성된 플라즈마 상태가 될 수 있다.
세정용 유체를 플라즈마로 변환하기 위하여, 공급부(CP)는 전원 장치를 구비할 수 있다. 전원 장치는 공급부(CP)에 직류 전원(DC), 교류 전원(AC), 또는 고주파 파워(RF 파워)를 인가할 수 있다. 고주파 파워를 인가하여 상기 세정용 유체를 플라즈마 상태로 변환하는 경우, 세정용 유체에 전기장이 인가될 수 있다. 발생된 전기장에 의해 세정용 유체 분자는 가속되고 서로 충돌한다. 이들 분자의 충돌로 인하여 이온이 생성될 수 있다. 고주파 파워(RF 파워)를 이용하여 상기 세정용 유체를 플라즈마 상태로 변환하는 경우, 직류 전원(DC) 또는 교류 전원(AC)을 이용했을 때보다 이온화 촉진 및 방전 유지 측면에서 효율적이다.
고주파 파워(RF 파워)에서 인가하는 주파수는 세정용 유체의 종류 및 공급부(CP) 내의 압력에 따라 달라질 수 있다. 일반적으로 공급부(CP) 내부 압력이 높을 경우, 상대적으로 높은 주파수의 고주파 파워 인가가 필요하다. 또한, 세정용 유체 분자 내 결합 에너지에 따라서도 필요한 고주파 파워 주파수가 달라질 수 있다. 예컨대, 세정용 유체 분자가 삼불화 질소(NF3)인지 또는 사불화탄소(CF4)인지에 따라, 인가하는 고주파 파워 주파수가 달라질 수 있다. 삼불화 질소(NF3) 분자 내 결합 에너지와 사불화탄소(CF4) 분자 내 결합 에너지가 서로 다르기 때문이다. 일반적으로 세정용 유체 분자 내 결합 에너지가 클수록 더 높은 주파수의 고주파 파워 인가가 필요할 수 있다.
세정용 유체를 플라즈마 변환하는 위치에 따라, 세정용 유체에 의한 세정 효과가 달라질 수 있다. 세정용 유체를 세정이 이루어지는 공정 챔버(CB) 내에서 플라즈마 변환할 경우, 가속된 이온으로부터 전달되는 열 에너지에 의한 물리적 세정 효과가 더 있을 수 있다. 반면, 세정용 유체를 공정 챔버(CB)와 떨어진 공급부(CP)에서 플라즈마 변환하는 경우, 플라즈마 상태의 세정용 유체에 의한 화학적 세정 효과가 지배적일 수 있다. 다만, 세정용 유체를 공급부(CP)에서 플라즈마 변환하는 경우, 플라즈마 전하가 공정 챔버(CB)에 미치는 영향을 최소화할 수 있다. 따라서, 세정용 유체를 플라즈마 변환하는 위치는 반도체 소자 제조 장비의 전체적인 조건에 따라 적절히 선택할 수 있다.
공급부(CP)와 공정 챔버(CB)는 연결관(CL)에 의해 연결된다. 이때 하나의 공급부(CP)는 복수 개의 연결관(CL)에 의해 공정 챔버(CB)와 연결될 수 있다. 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 챔버 세정 장치(CSU1)와 공정 챔버(CB)를 연결하기 위해 제1 연결관(CL1) 및 제2 연결관(CL2)이 제공될 수 있다. 아울러, 제2 챔버 세정 장치(CSU2) 역시 제3 연결관(CL3) 및 제4 연결관(CL4)에 의해 공정 챔버(CB)와 연결된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 하나의 공급부(CP)와 하나의 공정 챔버(CB)는 2개의 연결관(CL)에 의해 연결될 수 있다. 다만, 연결관(CL)의 개수는 공급부(CP)의 크기에 따라 달라질 수 있다. 예컨대, 상대적으로 작은 용량의 공급부(CP)를 2개 사용하는 경우, 각 공급부(CP)는 2개의 연결관(CL)에 의해 공정 챔버(CB)와 연결될 수 있다. 그러나, 상대적으로 큰 용량의 공급부(CP)를 1개 사용하는 경우, 공급부(CP)는 4개의 연결관(CL)에 의해 공정 챔버(CB)와 연결될 수 있다.
본 발명에 따르면, 적어도 하나의 연결관(CL)은 공정 챔버(CB)의 모서리 영역(EA)과 공급부(CP)를 연결한다. 이때, 모서리 영역(EA)에 연결관(CL)이 제공된다는 것은 연결관(CL)의 폭 전체가 모서리 영역(EA) 내에 존재하는 것을 의미한다. 본 발명에 따르면, 공정 챔버(CB)의 모서리 영역(EA)에 연결된 연결관(CL)을 통하여 세정용 유체가 유입됨으로써, 공정 챔버(CB)의 전 영역이 고르게 세정될 수 있다.
모서리 영역(EA)은 공정 챔버(CB)의 일면의 말단을 기준으로 공정 챔버 일면 전체 길이의 15% 이하까지일 수 있다. 예컨대, 챔버 세정 장치(CSU)가 제공된 공정 챔버(CB)의 면의 길이가 약 100㎝일 때, 모서리 영역(EA)은 상기 공정 챔버(CB) 면의 양 말단으로부터 15㎝까지일 수 있다. 모서리 영역(EA)을 상기 15%를 초과한 영역까지로 규정할 경우, 모서리 영역(EA)에 연결관(CL)이 제공되더라도 공정 챔버(CB)가 균일하게 세정되지 않을 수 있다.
연결관(CL)의 폭은 약 3㎝ 내지 약 6㎝일 수 있다. 본 발명의 일 실시에에서는 연결관(CL)의 폭이 약 3㎝ 내지 약 6㎝인 것을 예로서 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 연결관(CL)의 폭은 연결관(CL) 형태, 개수 및 공급부(CP)와 공정 챔버(CB) 크기에 따라 달라질 수 있다. 연결관(CL)은 세정용 유체와 반응하지 않는 물질로 형성하는 것이 바람직하다. 예컨대, 연결관(CL)은 스테인레스 스틸, 구리 합금과 같은 금속 재질 또는 폴리비닐클로라이드(PVC)와 같은 고분자 등으로 제작될 수 있다. 연결관(CL)의 재질은 세정용 유체의 종류에 따라 적절히 선택할 수 있다.
각 연결관(CL) 말단에는 공정 챔버(CB)로 공급되는 세정용 유체의 흐름 방향을 제어할 수 있는 유도 배관(DP)이 제공될 수 있다. 유도 배관(DP)은 세정용 유체가 특정 방향으로 흐를 수 있도록 돕는다. 복수의 연결관(CL) 및 유도 배관(DP)이 제공되는 때, 각 연결관(CL) 말단에 제공된 유도 배관(DP)의 형태는 서로 다르거나 같을 수 있다. 유도 배관(DP)의 형태에 관한 더 자세한 내용은 후술하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 공정 챔버(CB) 내에 캐리어 유체를 공급하기 위한 보조 챔버(GC)가 더 제공될 수 있다. 캐리어 유체는 세정용 유체의 확산을 돕는 기능을 수행한다. 구체적으로 세정용 유체는 캐리어 유체의 도움으로 공정 챔버(CB) 전 영역으로 더 고르게 확산될 수 있으며, 이에 따라 공정 챔버(CB)의 균일한 세정이 이루어질 수 있다. 캐리어 유체는 또한, 공정 챔버(CB) 내에서 세정용 유체가 플라즈마 상태로 변환되는 것을 도울 수 있다. 캐리어 유체는 비활성 유체를 포함하고, 상기 비활성 유체는 아르곤(Ar), 헬륨(He), 수소(H2), 질소(N2), 산소(O2) 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 캐리어 유체가 공급되는 보조 챔버(GC)와 세정용 유체가 공급되는 챔버 세정 장치(CSU)의 위치를 달리할 수 있다. 특히, 보조 챔버(GC)는 챔버 세정 장치(CSU)가 제공된 면과 수직한 면에 제공될 수 있다. 예컨대, 도 1을 참고하면, 챔버 세정 장치(CSU)는 공정 챔버(CB)의 좌측 면에 제공되고, 보조 챔버(GC)는 공정 챔버(CB)의 상면에 제공되는 것을 확인할 수 있다. 보조 챔버(GC)와 챔버 세정 장치(CSU)의 위치를 달리함으로써, 세정용 유체의 흐름 제어가 더 용이하다. 아울러, 이에 따라 공정 챔버(CB)의 더 균일한 세정을 담보할 수 있다.
구체적으로, A) 보조 챔버(GC)에서 세정용 유체 및 캐리어 유체가 동시에 공급되는 방식, B) 본 발명과 같은 위치에 챔버 세정 장치(CSU)를 구비하나 공정 챔버(CB) 모서리 영역(EA)에 연결관(CL)이 제공되지 않는 방식, C) 챔버 세정 장치(CSU)를 구비하고 공정 챔버(CB) 모서리 영역(EA)에 연결관(CL)이 제공되는 본 발명을 비교하였을 때, 챔버 세정도는 각각 아래 표 1 내지 표 3과 같다. 하기 표는 공정 챔버(CB) 내부 영역을 X 및 Y 좌표를 갖는 격자 형태로 나눈 것이며, 표의 각 영역에 기재된 숫자는 영역별 식각 속도(Å/s)를 나타낸 것이다.
(보조 챔버(GC)에서 세정용 유체 및 캐리어 유체가 동시에 공급되는 방식)
좌표축 X1 X2 X3
Y1 311 389 307
Y2 387 513 395
Y3 418 509 432
Y4 388 510 396
Y5 299 367 310
(본 발명과 같은 위치에 챔버 세정 장치(CSU)를 구비하나 공정 챔버(CB) 모서리 영역(EA)에 연결관(CL)이 제공되지 않는 방식)
좌표축 X1 X2 X3
Y1 137 220 148
Y2 138 319 150
Y3 138 335 164
Y4 137 345 148
Y5 125 387 135
(챔버 세정 장치(CSU)를 구비하고 공정 챔버(CB) 모서리 영역(EA)에 연결관(CL)이 제공되는 본 발명)
좌표축 X1 X2 X3
Y1 289 289 232
Y2 398 377 381
Y3 432 382 414
Y4 408 365 383
Y5 327 304 314
표 1을 참고하면, 보조 챔버(GC)로부터 세정용 유체 및 캐리어 유체가 모두 공급되는 경우, 공정 챔버(CB)의 상면으로부터 세정용 유체가 공급됨에 따라, 공정 챔버(CB) 중앙부만 집중적으로 세정된다. 이에 따라, 공정 챔버(CB)의 모서리 영역은 효율적으로 세정되지 않으며, 불균일한 세정이 이루어진다.
표 2를 참고하면, 공정 챔버(CB) 모서리 영역(EA)에 연결관(CL)이 제공되지 않음으로써, 공정 챔버(CB)의 벽면을 따라서는 세정이 원활하게 이루어지지 않는 것을 확인할 수 있다. 이는 공정 챔버(CB)의 불균일한 세정을 의미한다.
표 3을 참고하면, 공정 챔버(CB) 모서리 영역에 연결관이 제공됨에 따라, 공정 챔버(CB) 전 영역에서 고르게 세정이 이루어지는 것을 확인할 수 있다. 표 3에 따르면, 모든 좌표 영역에서 고른 세정 속도가 나타나는 것을 볼 수 있다.
따라서, 표 1 내지 표 3을 참고하면, 본 발명에 따른 챔버 세정 장치(CSU)를 이용하면 A) 공정 챔버(CB) 상부에서 세정용 유체를 분사하는 방식 및 B) 모서리 영역(EA)에 연결관(CL)이 제공되지 않는 방식에 비하여 균일한 세정이 가능함을 확인할 수 있다.
반도체 소자 제조 장비는 전원부(PS)를 더 구비할 수 있다. 전원부(PS)는 세정용 유체를 공정 챔버(CB) 내에서 플라즈마 상태로 변환하기 위한 전기 에너지 공급원으로 기능할 수 있다. 전기 에너지의 공급에 따른 세정용 유체가 플라즈마 상태로 변환되는 원리는 상술한 바와 같다. 전원부(PS)는 직류 전원(DC), 교류 전원(AC), 또는 고주파 파워(RF 파워)를 공정 챔버(CB) 내에 인가할 수 있다.
전원부(PS)가 고주파 파워(RF 파워)를 공정 챔버(CB)에 인가하는 경우, 고주파 파워(RF 파워)의 주파수는 세정용 유체의 종류 및 공정 챔버(CB) 내부 압력에 따라 달라질 수 있다. 삼불화질소를 포함하는 세정용 유체를 사용하는 경우, 전원부(PS)는 약 10MHz 내지 약 30MHz의 주파수를 갖는 고주파 파워를 공정 챔버(CB)에 인가할 수 있다.
보조 챔버(GC)의 말단에는 확산판(DF) 및 쉴딩 영역(SR)이 제공될 수 있다. 구체적으로, 보조 챔버(GC)로부터 공급되는 캐리어 유체는 공정 챔버(CB) 내 먼저 쉴딩 영역(SR)에 도달한다. 쉴딩 영역(SR) 내에 모인 캐리어 유체는 확산판(DF)을 통해 쉴딩 영역(SR) 외부 영역으로 확산된다. 확산판(DF)은 캐리어 유체가 더 고르게 확산될 수 있도록 돕는다. 예컨대, 확산판 없이 보조 챔버(GC)로부터 공정 챔버(CB)로 캐리어 유체가 유입될 경우, 캐리어 유체는 유입된 방향으로 직선 운동하는 유체 거동을 갖게 된다. 캐리어 유체가 직선 운동함에 따라 캐리어 유체의 확산이 저하되고, 캐리어 유체에 의한 세정용 유체의 확산 가속 효과 역시 떨어질 수 있다. 또한, 경우에 따라서는 세정용 유체와 캐리어 유체가 직교함에 따라, 세정용 유체의 유체 거동이 저해될 수도 있다.
반도체 소자 제조 장비에는 전극(EL) 및 가열부(HT)가 제공될 수 있다. 전극(EL)과 가열부(HT)는 공정 챔버(CB) 내에서 수행되는 반도체 장치 제조 공정에 이용된다. 예컨대, 전극(EL)과 가열부(HT)는 화학적 기상 증착법(CVD) 또는 플라즈마 증착법(PECVD)을 수행하는데 이용될 수 있다. 그러나, 전극(EL)과 가열부(HT)는 공정 챔버(CB) 내부에서 세정용 유체가 플라즈마 상태로 변환되는 것을 도울 수도 있다.
반도체 소자 제조 장비에는 승강 장치(ELV)가 더 제공될 수 있다. 승강 장치(ELV)는 전극(EL) 및 가열부(HT)와 연결되어, 전극(EL) 및 가열부(HT)를 들어올리거나 내리는 기능을 수행할 수 있다. 화학적 기상 증착법(CVD) 또는 플라즈마 증착법(PECVD) 수행 시, 승강 장치(ELV)의 거동에 따라 기판과 전극(EL) 및 가열부(HT)간 거리가 조절될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 반도체 소자 제조 장비에는 공정 챔버(CB) 내부로 공급된 세정용 유체를 제거하기 위한 펌프(PP)가 제공될 수 있다.
펌프(PP)는 공정 챔버(CB) 내부 압력을 조절하는데 사용될 수 있다. 이때, 형성하고자 하는 진공의 정도에 따라 사용되는 펌프(PP)의 종류가 달라질 수 있다. 예컨대, 약 760 torr 내지 약 1 x 10-3 torr의 저진공(Rough Vacuum)을 형성하는 때는 오일 회전 펌프(Oil-Sealed Mechanical Pump), 드라이 펌프(Dry Pump), 부스터 펌프(Booster Pump, Blower Pump), 섭션 펌프(Sorption Pump), 및 벤츄리 펌프(Venturi Pump) 등이 이용될 수 있다. 아울러, 약 1 x 10-3 torr 내지 약 1 x 10-8 torr의 고진공(High Vacuum)을 형성하는 때는 확산 펌프(Diffusion Pump), 터보분자펌프(Turbomolecular Pump), 및 크라이오 펌프(Cryo Pump) 등이 이용될 수 있다. 또한, 약 1 x 10-8 torr 이하의 초고진공(Ultra-High Vacuum)을 형성하는 때는 이온 펌프(Ion Pump)가 이용될 수 있다.
상술한 바와 같이 세정용 유체의 종류에 따라, 적절한 공정 챔버(CB) 내부 압력이 달라질 수 있는 바, 세정용 유체의 종류를 고려하여 적절한 펌프(PP)를 선택할 수 있다.
아울러, 공정 챔버(CB)로 유입된 세정용 유체는 세정 후 공정 챔버(CB)에서 제거되어야 한다. 펌프(PP)는 배출구(OL)를 통해 세정용 유체가 신속하게 빠져나갈 수 있도록 돕는 기능을 수행할 수 있다.
세정용 유체는 삼불화 질소(NF3), 사불화탄소(CF4), 육불화황(SF6), 헥사플루오로에탄(C2F6), 사염화 탄소(CCl4), 및 헥사클로로에탄(C2Cl6) 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 아울러, 상기 물질들을 적절한 비율로 혼합하여 세정용 유체로 사용하는 것도 가능하다.
상기 세정용 유체 분자는 플라즈마 상태로 변환되었을 때, 하전된 입자와 중성 입자로 해리될 수 있다. 예컨대, 세정용 유체가 삼불화 질소(NF3)를 포함하는 때, 삼불화 질소는 아래와 같이 해리될 수 있다.
[반응식 1]
e- + NF3 → NF2 + F-
상기 반응식 1의 반응 임계 에너지는 매우 낮기 때문에, 삼불화 질소의 해리는 빠른 속도로 진행될 수 있다. 상기 반응식 1의 반응 임계 에너지가 낮은 이유는 불소 원자의 전자 친화도(3.6 eV)가 NF2-F 결합의 결합 에너지(2.5 eV)보다 높기 때문이다.
아울러, 상기 반응식 1에서와 달리, 불소 원자는 래디컬 형태로 해리될 수도 있다. 생성된 불소 래디컬 또는 불소 이온은 공정 챔버(CB) 내부의 불순물과 반응한다. 이때 불순물은 실리콘, 실리콘 산화물(SixOy), 실리콘 질화물(SixNy), 실리콘 질산화물(SixNyOz), 실리콘 카바이드(SiC) 등을 포함할 수 있다.
삼불화 질소(NF3)로부터 해리된 불소 래디컬(F) 또는 불소 이온(F-)은 실리콘과 반응하여 SiF4를 형성할 수 있다. SiF4 형태로 변환된 불순물은 공정 챔버(CB) 내벽에서 떨어져 나와 세정용 유체를 따라 배출구(OL)로 제거된다. 이에 따라, 공정 챔버(CB) 내부에 있는 오염 물질, 특히 실리콘, 실리콘 산화물(SixOy), 실리콘 질화물(SixNy), 실리콘 질산화물(SixNyOz), 실리콘 카바이드(SiC) 등이 제거될 수 있다.
플라즈마 상태에서, 반응식 1 외에도 다양한 반응이 더 일어날 수 있다. 예를 들어, 이불화 질소(NF2)는 다시 F-와 NF로 해리될 수 있다. 일불화 질소(NF) 역시 F-와 N으로 해리될 수 있다. 아울러, 이불화 질소 및 일불화 질소는 아래와 같이 반응할 수 있다.
[반응식 2]
NF + NF → N2 + 2F
[반응식 3]
NF + NF2 → N2 + F2 + F
상기 부반응에 의하여 생성된 질소(N2)는 공정 챔버(CB) 세정 반응에 관여하지 않는 바, 부반응에 의하여 세정용 유체의 세정력이 저하될 우려가 있다. 따라서, 반응식 2와 반응식 3과 같은 부반응을 막기 위해, 세정용 유체는 산소(O2)를 포함할 수도 있다. 산소 분자로부터 생성된 산소 원자(O)는 NFx(x는 1 또는 2)와 반응하여 OF를 만들고, 반응성이 큰 OF는 해리된 F를 만드는데 기여할 수 있다. 이에 따라, 세정 반응에 기여하지 않는 질소(N2)의 생성이 방지될 수 있다. 약 500 sccm의 삼불화 질소(NF3)를 포함하는 때, 산소 분자와 삼불화 질소의 유량 비(flow ratio of O2/NF3)는 약 1.0 내지 약 2.0일 수 있다. 산소 분자와 삼불화 질소의 유량 비는 세정용 유체가 식각하는 물질의 종류에 따라 달라질 수 있다.
삼불화 질소(NF3)를 포함하는 세정용 유체는 사불화 탄소(CF4)를 포함하는 세정용 유체와 비교하였을 때, 상대적으로 쉽게 해리될 수 있다. 사불화 탄소의 경우 전자에 의한 해리 반응의 반응 임계 에너지가 12.6 eV로 상대적으로 높기 때문이다. 동일 조건하에서, 삼불화 질소(NF3)가 거의 100% 해리되는 것에 비해, 사불화 탄소(CF4)는 약 40% ~ 60%만 해리될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 세정용 유체는 20 vol% 이하의 비활성 유체를 포함하고, 상기 비활성 유체는 아르곤(Ar), 헬륨(He), 수소(H2), 질소(N2), 산소(O2) 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 세정용 유체가 20 vol% 이하의 비활성 유체를 포함함으로써, 실제 세정 작용을 일으키는 유체의 양이 상대적으로 많아질 수 있다. 이에 따라, 동량의 세정용 유체를 사용하여도 세정 효율이 더 우수할 수 있다.
세정용 유체가 아르곤(Ar)을 포함하는 경우, 캐리어 유체를 공급하기 위한 보조 챔버(GC)는 생략될 수 있다. 아울러, 이 경우 세정용 유체는 공급부(CP) 내부에서 플라즈마 상태로 변환될 수 있다. 반대로, 세정용 유체에 아르곤(Ar)이 전혀 포함되지 않는 경우, 보조 챔버(GC)는 아르곤(Ar)을 포함하는 캐리어 유체를 공정 챔버 내부로 공급할 수 있다. 이 경우에는 세정용 유체가 공정 챔버(CB) 내부에서 플라즈마 상태로 변환되는 것이 일반적이다.
세정용 유체 내 비활성 유체의 함량에 따라, 세정용 유체의 유체 거동이 달라질 수 있다. 이에 대한 더 자세한 내용은 후술하고자 한다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조 장비의 일부를 확대 도시한 단면도이다.
도 3a에 따르면, 하나의 공정 챔버(CB)에 대하여, 하나의 챔버 세정 장치(CSU)가 제공된다. 아울러, 이에 따라, 공급부(CP) 역시 한 개 제공된다. 다만, 하나의 공급부(CP)와 공정 챔버(CB)를 연결하기 위하여 4개의 연결관(CL1, CL2, CL3, CL4)이 제공될 수 있다. 이 경우, 공정 챔버(CB) 내로 세정용 유체를 공급하는 공급부(CP)가 하나뿐이므로, 공급부(CP)의 용량은 복수 개의 공급부(CP)가 제공되는 경우에 비하여 상대적으로 클 수 있다.
아울러, 공급부(CP)와 복수 개의 연결관(CL1, CL2, CL3, CL4)을 연결하기 위해 공급부(CP)와 연결관(CL1, CL2, CL3, CL4) 사이에 분기부(CPL)가 제공될 수 있다. 분기부(CPL)는 공급부(CP)로부터 공급되는 세정용 유체를 각 연결관(CL1, CL2, CL3, CL4)으로 분배한다. 이때 분기부(CPL)에 의해 각 연결관(CL1, CL2, CL3, CL4)에 공급되는 세정용 유체의 양은 서로 같거나 다를 수 있다.
도 3b에 따르면, 하나의 공정 챔버(CB)에 대하여, 4개의 챔버 세정 장치(CSU1, CSU2, CSU3, CSU4)가 제공될 수 있다. 각각의 챔버 세정 장치(CSU1, CSU2, CSU3, CSU4)는 각각 하나의 연결관(CL1, CL2, CL3, CL4)을 통해 공정 챔버(CB)와 연결될 수 있다. 이 경우, 공정 챔버(CB) 내로 세정용 유체를 공급하는 공급부(CP1, CP2, CP3, CP4)가 상대적으로 많은 바, 각 공급부(CP1, CP2, CP3, CP4)의 용량은 공급부(CP)가 한 개만 제공되는 경우에 비해 상대적으로 작을 수 있다.
도 3c에 따르면, 두 개의 챔버 세정 장치(CSU1, CSU2)가 제공된다. 각 챔버 세정 장치(CSU1, CSU2)는 두 개의 연결관(CL1, CL2, CL3, CL4)을 갖는다. 제1 챔버 세정 장치(CSU1)를 기준으로, 제1 공급부(CP1)와 제1 연결관(CL1) 및 제2 연결관(CL2)은 제1 분기부(CPL1)에 의해 연결된다. 이때, 제1 분기부(CPL1)로부터 제1 연결관(CL1)까지의 거리와, 제1 분기부(CPL1)로부터 제2 연결관(CL2)까지의 거리는 동일하다. 제1 분기부(CPL1)가 이와 같이 위치함에 따라, 제1 연결관(CL1)과 제2 연결관(CL2)으로 동량의 세정용 유체가 제공될 수 있다.
도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조 장비를 간략하게 도시한 단면도이다.
도 4a와 도 4b를 참고하면, 하나의 공정 챔버(CB)에 대하여 복수 개의 챔버 세정 장치(CSU1, CSU2, CSU3, CSU4)가 제공되는 것을 확인할 수 있다. 아울러, 복수의 챔버 세정 장치(CSU1, CSU2, CSU3, CSU4)는 공정 챔버(CB)의 일면에 나란히 제공되거나, 서로 다른 면에 제공될 수 있다.
예컨대, 도 4a와 도 4b를 참고하면, 제1 챔버 세정 장치(CSU1)와 제2 챔버 세정 장치(CSU2)는 공정 챔버(CB)의 동일한 면에 나란히 제공된다. 제3 챔버 세정 장치(CSU3)와 제4 챔버 세정 장치(CSU4) 역시 공정 챔버(CB)의 동일한 면에 나란히 제공된다. 그러나, 제1 챔버 세정 장치(CSU1)와 제3 챔버 세정 장치(CSU3) 또는 제2 챔버 세정 장치(CSU2)와 제4 챔버 세정 장치(CSU4)는 공정 챔버의 서로 다른 면에 제공될 수 있다. 이 때 다른 면은 도 4a와 같이 서로 마주보는 면이거나, 도 4b와 같이 서로 이웃한 면일 수 있다.
공정 챔버(CB)가 도면에 개시된 것과 같이 사각형 형태를 갖는 경우 외에 다각형 형태를 갖는 경우에도 챔버 세정 장치(CSU)는 동일한 면 또는 서로 다른 면에 제공될 수 있다. 공정 챔버(CB)가 원형인 경우, 복수의 챔버 세정 장치(CSU)는 원 둘레에 서로 예각인 내각을 갖도록 이웃하여 배치되거나, 서로 둔각인 내각을 갖도록 마주보게 배치될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조 장비의 일부를 확대 도시한 단면도이다.
도 5를 참고하면, 하나의 공정 챔버(CB)에 대하여 복수의 연결관(CL)이 제공되는 것을 확인할 수 있다. 각 연결관(CL)의 말단에는 유도 배관(DP1, DP2, DP3, DP4)이 제공된다. 각 유도 배관(DP1, DP2, DP3, DP4)은 연결관(CL)을 통해 공정 챔버(CB)로 공급되는 세정용 유체의 흐름 방향을 제어할 수 있다. 구체적으로, 유도 배관(DP1, DP2, DP3, DP4)이 향하는 방향에 따라, 세정용 유체의 유체 거동이 달라질 수 있다.
모든 유도 배관(DP1, DP2, DP3, DP4)은 독립적으로 배향될 수 있다. 예컨대, 복수 개의 유도 배관(DP1, DP2, DP3, DP4) 중 적어도 일부는 세정용 유체가 서로 다른 방향으로 흐르도록 제어할 수 있다. 도 5를 참고하면, 제1 유도 배관(DP1)과 제4 유도 배관(DP4)은 서로 다른 방향을 향하는 것을 확인할 수 있다.
각각의 유도 배관(DP1, DP2, DP3, DP4)은 노즐 형태를 갖는다. 각각의 노즐은 공정 챔버(CB)의 일면과 특정한 각도를 형성한다. 예를 들어 제1 유도 배관(DP1)을 기준으로 설명하면, 제1 유도 배관(DP1)은 공정 챔버(CB)의 일면과 제1 각도(Θ1) 및 제2 각도(Θ2)를 형성하는 노즐이다. 상기 제1 각도(Θ1)와 제2 각도(Θ2)는 서로 같거나 다른 각도를 가질 수 있다. 도 5에서는 제1 각도(Θ1)가 예각이고, 제2 각도(Θ2)가 직각에 가까운 것을 확인할 수 있다. 이렇게 두 노즐의 오픈의 각도를 조절함으로써, 제1 유도 배관(DP1)은 세정용 유체가 공정 챔버(CB)의 좌측으로 흐르도록 유도할 수 있다.
유도 배관(DP1, DP2, DP3, DP4)을 구성하는 물질에는 제한이 없다. 그러나, 유도 배관(DP1, DP2, DP3, DP4)과 세정용 유체가 반응하는 것을 피하고, 고온의 공정 챔버(CB) 내부에서 내구성이 저하되는 것을 막기 위해 유도 배관(DP1, DP2, DP3, DP4)은 반응성이 낮은 물질을 이용하여 제작할 수 있다. 예컨대, 유도 배관(DP1, DP2, DP3, DP4)은 세라믹(ceramic)을 이용하여 제작할 수 있다.
도 5에는 유도 배관(DP1, DP2, DP3, DP4)이 공정 챔버(CB) 내부에 제공되는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 경우에 따라, 유도 배관(DP1, DP2, DP3, DP4)은 공정 챔버(CB) 외부에 제공될 수도 있다. 이때 유도 배관(DP1, DP2, DP3, DP4)은 공정 챔버(CB)와 연결관(CL) 사이에서 이음새로 기능할 수 있다.
도 6a 내지 도 6d는 비교예와 실시예에 따른 챔버 세정 장치를 이용하여 세정한 결과를 나타낸 것이다. 비교예에 따른 챔버 세정 장치에는 공정 챔버 모서리 영역에 연결관이 제공되지 않는다. 실시예에 따른 챔버 세정 장치에는 공정 챔버 모서리 영역에 연결관이 제공된다.
도 6a와 도 6b는 비교예에 따른 챔버 세정 장치를 이용한 공정 챔버 세정 결과이다. 도 6a는 공정 챔버 세정 전후를 비교하였을 때, 챔버 세정 후에 새롭게 나타난 특이점을 도시한 것이다. 도 6b는 공정 챔버 세정 후 나타난 불순물을 도시한 것이다.
도 6c와 도 6d는 실시예에 따른 챔버 세정 장치를 이용한 공정 챔버 세정 결과이다. 도 6c는 공정 챔버 세정 전후를 비교하였을 때, 챔버 세정 후에 새롭게 나타난 특이점을 도시한 것이다. 도 6d는 공정 챔버 세정 후 나타난 불순물을 도시한 것이다.
도 6a를 참고하면, 격자 당 존재하는 특이점의 평균 개수는 약 23.02개이다. 이와 비교하였을 때, 도 6c를 참고하면, 격자 당 존재하는 특이점의 평균 개수는 약 8.19개이다. 특이점의 개수는 챔버 세정 공정에서 발생하는 모든 디펙트(Defect)를 포괄하는 것이다. 따라서, 특이점의 개수가 많다는 것은 챔버 세정 공정이 이상적으로 이루어지지 않는다는 것을 의미한다. 상기 특이점 개수 비교를 통해, 실시예에 따른 챔버 세정 장치를 이용하면 비교예에 따른 세정 장치를 이용할 때보다 훨씬 이상적으로 챔버 세정 공정을 수행할 수 있음을 확인 가능하다.
또한, 도 6b를 참고하면, 격자 당 존재하는 불순물의 평균 개수는 약 1.48개이다. 이와 비교하였을 때, 도 6d를 참고하면, 격자 당 존재하는 불순물의 평균 개수는 약 0.73개이다. 불순물은 세정용 유체가 지나간 후 공정 챔버에 나타나는 불순물을 의미한다. 세정용 유체에 의해 식각된 불순물은 세정용 유체를 타고 부유하다 공정 챔버 내벽에 부착될 수 있다. 도 6b와 도 6d를 비교하더라도, 실시예에 따른 챔버 세정 장치를 이용했을 때 세정 공정이 더 이상적으로 이루어짐을 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조 장비 내부에서 세정용 유체의 흐름을 나타낸 것이다.
공정 챔버(CB)는 도 7에서 보는 것과 같이 크게 전극(EL) 및 가열부(HT)를 기준으로 상부 챔버와 하부 챔버로 나눌 수 있다. 상부 챔버에는 챔버 세정 장치(CSU)가 제공되며, 하부 챔버에는 세정용 유체(CGS)를 배출하기 위한 펌프(PP) 및 배출구(OL)가 제공된다. 챔버 세정 장치(CSU)를 통해 공정 챔버(CB)로 유입된 세정용 유체(CGS)는 상부 챔버 및 하부 챔버를 순차적으로 거쳐 배출구(OL)를 통해 배출된다.
이때, 하부 챔버를 지나는 세정용 유체(CGS) 중 일부가 다시 상부 챔버로 유입될 수 있다. 이러한 세정용 유체(CGS)의 흐름을 상승 흐름(CGS_U)이라고 칭한다. 상술한 바와 같이, 공정 챔버(CB) 세정 후 세정용 유체(CGS) 내에는 세정용 유체(CGS)에 의해 식각된 불순물이 부유하고 있을 수 있다. 이러한 불순물을 포함하는 세정용 유체(CGS)는 바로 배출구(OL)를 통해 공정 챔버(CB)로부터 제거되어야 한다. 그러나, 상승 흐름(CGS_U)에 따라 불순물을 포함하는 세정용 유체(CGS)가 상부 챔버로 다시 유입될 경우, 불순물이 공정 챔버(CB) 내부에 부착될 수 있다. 이렇게 생겨난 불순물은 특이점 또는 불순물로 분류된다. 따라서, 효과적인 챔버 세정을 위해서는 세정용 유체(CGS)의 상승 흐름(CGS_U)를 막는 것이 중요하다.
상승 흐름(CGS_U)은 세정용 유체의 조성 조절 및 연결관의 연결 형태 조절을 통해 방지할 수 있다. 구체적으로, 모서리 영역에 연결관을 제공함으로써 세정용 유체의 상승 흐름을 막을 수 있다. 또한, 세정용 유체에 아르곤을 배합하지 않음으로써, 상승 흐름을 완전히 차단할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
CB: 공정 챔버 CP: 공급부
CL: 연결관 GC: 보조 챔버
CSU: 챔버 세정 장치 OL: 배출구
PS: 전원부 PP: 펌프
EL: 전극 HT: 가열부
DF: 확산판 DP: 유도 배관
ELV: 승강 장치

Claims (20)

  1. 복수의 사이드들을 포함하는 세정 대상 챔버의 외부에 제공되고, 상기 세정 대상 챔버에 세정용 유체를 공급하고, 제1 공급부 및 제2 공급부를 포함하는 공급부;
    상기 공급부와 상기 세정 대상 챔버를 연결하고, 제1 연결관, 제2 연결관, 제3 연결관, 및 제4 연결관을 포함하는 복수 개의 연결관; 및
    상기 제1 연결관 및 상기 제2 연결관과 상기 제1 공급부를 연결하는 제1 분기부 및 상기 제3 연결관 및 상기 제4 연결관과 상기 제2 공급부를 연결하는 제2 분기부를 포함하는 분기부; 를 포함하고,
    상기 제1 연결관과 상기 제2 연결관은 상기 제1 분기부와 상기 세정 대상 챔버를 연결하고,
    상기 제3 연결관과 상기 제4 연결관은 상기 제2 분기부와 상기 세정 대상 챔버를 연결하고,
    상기 제1 연결관, 상기 제2 연결관, 상기 제3 연결관, 및 상기 제4 연결관은 상기 세정 대상 챔버의 동일한 사이드에 배치되고,
    상기 제1 연결관은 상기 사이드의 일단의 모서리 영역에 연결되고,
    상기 제4 연결관은 상기 사이드의 타단의 모서리 영역에 연결되는 챔버 세정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공급부는 상기 세정 대상 챔버의 외측에 배치되고,
    상기 공급부는 상기 세정 대상 챔버의 적어도 일면에 제공되는 챔버 세정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 공급부는 상기 세정 대상 챔버의 일면에 나란히 제공되는 챔버 세정 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 분기부로부터 상기 제1 연결관 및 상기 제2 연결관 각각까지의 거리는 동일하고,
    상기 제2 분기부로부터 상기 제3 연결관 및 상기 제4 연결관 각각까지의 거리는 동일한 챔버 세정 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 모서리 영역은 상기 세정 대상 챔버 일면의 말단을 기준으로 상기 세정 대상 챔버 일면의 전체 길이의 15% 이하까지의 영역인 챔버 세정 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 연결관 말단에 제공되고, 상기 세정 대상 챔버로 공급되는 세정용 유체의 흐름 방향을 제어할 수 있는 유도 배관; 을 더 포함하는 챔버 세정 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유도 배관은, 상기 제1 연결관과 연결된 제1 유도 배관 및 상기 제2 연결관과 연결된 제2 유도 배관을 포함하고,
    상기 제1 유도 배관을 통해 이동되는 상기 세정용 유체와 상기 제2 유도 배관을 통해 이동되는 상기 세정용 유체는 서로 다른 방향으로 흐르는 챔버 세정 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 공급부는 상기 챔버 세정 장치 내부로 삼불화 질소(NF3), 사불화탄소(CF4), 육불화황(SF6), 헥사플루오로에탄(C2F6), 사염화 탄소(CCl4), 및 헥사클로로에탄(C2Cl6) 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 세정용 유체를 상기 연결관을 통하여 상기 세정 대상 챔버로 제공하는 챔버 세정 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 세정용 유체는 20 vol% 이하의 비활성 유체를 포함하고, 상기 비활성 유체는 아르곤(Ar), 헬륨(He), 수소(H2), 질소(N2), 산소(O2) 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 챔버 세정 장치.
  12. 복수의 사이드들을 포함하는 공정 챔버;
    상기 공정 챔버의 외부에 제공되어 상기 공정 챔버 내부로 세정용 유체를 공급하는 챔버 세정 장치를 포함하고,
    상기 챔버 세정 장치는
    상기 세정용 유체를 상기 공정 챔버에 공급하고, 제1 공급부 및 제2 공급부를 포함하는 공급부;
    상기 공급부와 상기 공정 챔버를 연결하고, 제1 연결관, 제2 연결관, 제3 연결관, 및 제4 연결관을 포함하는 복수 개의 연결관; 및
    상기 제1 연결관 및 상기 제2 연결관과 상기 제1 공급부를 연결하는 제1 분기부 및 상기 제3 연결관 및 상기 제4 연결관과 상기 제2 공급부를 연결하는 제2 분기부를 포함하는 분기부; 를 포함하고,
    상기 제1 연결관과 상기 제2 연결관은 상기 제1 분기부와 상기 공정 챔버를 연결하고,
    상기 제3 연결관과 상기 제4 연결관은 상기 제2 분기부와 상기 공정 챔버를 연결하고,
    상기 제1 연결관, 상기 제2 연결관, 상기 제3 연결관, 및 상기 제4 연결관은 상기 공정 챔버의 동일한 사이드에 배치되고,
    상기 제1 연결관은 상기 사이드의 일단의 모서리 영역에 연결되고,
    상기 제4 연결관은 상기 사이드의 타단의 모서리 영역에 연결되는 반도체 소자 제조 장비.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 공정 챔버 내부로 공급된 상기 세정용 유체를 제거하기 위한 펌프를 더 포함하는 반도체 소자 제조 장비.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 공정 챔버 내에 캐리어 유체를 공급하기 위한 보조 챔버를 더 포함하는 반도체 소자 제조 장비.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 보조 챔버는 상기 챔버 세정 장치가 제공된 면과 수직한 면에 제공되는 반도체 소자 제조 장비.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 공정 챔버에 대하여, 복수의 상기 챔버 세정 장치가 제공되며,
    상기 챔버 세정 장치들은 상기 공정 챔버의 적어도 일면에 제공되는 반도체 소자 제조 장비.
  17. 삭제
  18. 제12항에 있어서,
    상기 모서리 영역은 상기 공정 챔버 일면 가장자리를 기준으로 상기 공정 챔버 일면의 전체 길이의 15% 이하까지의 영역인 반도체 소자 제조 장비.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 복수 개의 연결관 말단에 제공되고, 상기 공정 챔버로 공급되는 상기 세정용 유체의 흐름 방향을 제어할 수 있는 유도 배관; 을 더 포함하는 반도체 소자 제조 장비.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 세정용 유체에 전기 에너지를 공급하기 위한 전원부를 더 포함하고,
    상기 세정용 유체는 상기 전원부로부터 전기 에너지를 공급 받아 활성화되는 반도체 소자 제조 장비.
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