KR102516778B1 - 챔버 세정 장치 및 챔버 세정 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 챔버 세정 장치 및 챔버 세정 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판 상에 박막을 증착하는 과정에서 오염되는 챔버를 세정할 수 있는 챔버 세정 장치 및 챔버 세정 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 챔버 세정 방법은, 아연 산화물을 증착하는 챔버를 세정하는 방법으로서, 상기 챔버 내에 염소(Cl) 함유 가스 및 수소(H) 함유 가스를 공급하는 단계; 상기 분리 공급된 가스를 상기 챔버 내에서 활성화시키고, 반응시켜 반응 가스를 생성하는 단계; 및 상기 챔버를 상기 반응 가스로 1차 세정하는 단계;를 포함한다.

Description

챔버 세정 장치 및 챔버 세정 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CLEANING CHAMBER}
본 발명은 챔버 세정 장치 및 챔버 세정 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판 상에 박막을 증착하는 과정에서 오염되는 챔버를 세정할 수 있는 챔버 세정 장치 및 챔버 세정 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는 기판 상에 여러 가지 물질을 박막 형태로 증착하고 이를 패터닝하여 제조된다. 이를 위하여 증착 공정, 식각 공정, 세정 공정, 및 건조 공정 등 여러 단계의 서로 다른 공정이 수행된다. 여기서, 증착 공정은 기판 상에 반도체 소자로서 요구되는 성질을 가지는 박막을 형성하기 위한 것이다. 그러나, 박막 형성을 위한 증착 공정 중에는 기판 상의 원하는 영역 뿐만 아니라, 증착 공정이 수행되는 챔버 내부에도 증착물을 포함하는 부산물이 퇴적된다.
챔버 내부에 퇴적되는 부산물들은 그 두께가 증가하면 박리되어 파티클 (particle) 발생의 원인이 된다. 이와 같이 발생된 파티클은 기판 상에 형성되는 박막 내에 들어가거나, 박막 표면에 부착되어 반도체 소자의 결함 원인으로 작용하여 제품의 불량률을 높인다. 따라서, 이러한 부산물들이 박리되기 이전에 챔버 내부에 퇴적된 부산물을 제거할 필요가 있다.
특히, 유기 금속 화학 기상 증착(MOCVD: Metal-Organic Chemical Vapor Deposition)의 경우, 이를 수행하는 증착 장치는 증착 과정에서 다량의 다량의 파티클을 발생시키기 때문에 매우 빈번한 세정이 요구된다. 그러나, 이 경우 챔버 내의 부산물은 주로 습식 식각에 의하여 세정되며, 이는 챔버를 오픈한 상태에서 작업자가 직접 수작업으로 세정을 수행하는 경우가 대부분으로, 세정 비용이 증가하고 장치 재현성 및 가동률의 확보가 어려운 문제점이 있었다.
KR 10-2011-7011433 A
본 발명은 박막 형성을 위한 증착 과정에서 발생하는 부산물을 효과적으로 인-시튜(In-Situ) 세정할 수 있는 챔버 세정 장치 및 챔버 세정 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 챔버 세정 방법은, 아연 산화물을 증착하는 챔버를 세정하는 방법으로서, 상기 챔버 내에 염소(Cl) 함유 가스 및 수소(H) 함유 가스를 공급하는 단계; 상기 분리 공급된 가스를 상기 챔버 내에서 활성화시키고, 반응시켜 반응 가스를 생성하는 단계; 및 상기 챔버를 상기 반응 가스로 1차 세정하는 단계;를 포함한다.
상기 염소(Cl) 함유 가스 및 수소(H) 함유 가스를 공급하는 단계는, 상기 염소(Cl) 함유 가스와 수소(H) 함유 가스를 분리하여 공급할 수 있다.
상기 반응 가스는 염화수소(HCl) 가스를 포함할 수 있다.
상기 반응 가스를 생성하는 단계는, 상기 염소(Cl) 함유 가스를 가스 분사부의 외부에서 활성화시키고, 상기 수소(H) 함유 가스를 가스 분사부의 내부로부터 활성화시킬 수 있다.
상기 반응 가스를 생성하는 단계는, 상기 염소(Cl) 함유 가스 및 수소(H) 함유 가스를 서로 다른 크기의 활성화 영역에서 활성화시킬 수 있다.
상기 반응 가스를 생성하는 단계는, 상기 챔버 내에서 활성화된 염소(Cl) 함유 가스 및 수소(H) 함유 가스를 가스 분사부의 외부에서 반응시킬 수 있다.
상기 챔버를 활성화된 수소(H) 함유 세정 가스로 2차 세정하는 단계; 및 상기 챔버를 활성화된 산소(O) 함유 세정 가스로 3차 세정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 2차 세정하는 단계는, 상기 챔버 내에 잔류하는 염소(Cl) 성분을 제거하는 단계;를 포함하고, 상기 3차 세정하는 단계는, 상기 챔버 내에 잔류하는 수소(H) 성분을 제거하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 염소(Cl) 성분을 제거하는 단계는, 상기 챔버 내에서 수소(H) 함유 세정 가스를 활성화시켜 수행되고, 상기 수소(H) 성분을 제거하는 단계는, 상기 챔버 내에서 산소(O) 함유 세정 가스를 활성화시켜 수행될 수 있다.
상기 수소(H) 함유 세정 가스는, 상기 수소(H) 함유 가스와 동일한 경로로 상기 챔버 내에 공급될 수 있다.
상기 1차 세정하는 단계, 2차 세정하는 단계 및 3차 세정하는 단계는 150 내지 350℃의 온도에서 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 챔버 세정 장치는, 제1 가스를 제공하는 제1 가스 제공부; 제2 가스를 제공하는 제2 가스 제공부; 챔버 내부에 설치되어, 상기 제1 가스를 공급하기 위한 제1 가스 공급 경로 및 상기 제2 가스를 공급하기 위한 제2 가스 공급 경로가 분리되어 형성되는 가스 분사부; 상기 가스 분사부와 연결되어, 상기 가스 분사부에 전원을 인가하기 위한 전원 공급부; 및 상기 제1 가스 및 제2 가스를 활성화시키고 서로 반응시켜 상기 챔버 내의 부산물을 식각하기 위한 반응 가스를 생성하도록, 상기 가스 분사부 및 전원 공급부를 제어하는 제어부;를 포함한다.
상기 가스 분사부는, 상기 챔버 내부에 설치되는 상부 프레임; 및 상기 상부 프레임으로부터 하부로 이격되어 설치되는 하부 프레임;을 포함하고, 상기 상부 프레임 및 하부 프레임 중 적어도 하나의 내부에는 히팅 수단이 설치될 수 있다.
상기 히팅 수단은 상기 상부 프레임 및 하부 프레임 중 적어도 하나에 복수 개로 분할되어 설치될 수 있다.
상기 상부 프레임 및 하부 프레임 중 적어도 하나의 내부에는 쿨링 수단이 설치될 수 있다.
상기 가스 분사부는, 분사 면을 따라 복수 개가 배열되어 형성되는 제1 전극; 및 상기 제1 전극과 이격되도록 상기 제1 전극의 주위에 형성되는 제2 전극;을 포함하고, 상기 전원 공급부는, 상기 제1 전극 및 제2 전극 중 적어도 하나에 전원을 인가할 수 있다.
상기 제1 가스 공급 경로는 상기 제1 전극을 관통하여 형성되고, 상기 제2 가스 공급 경로는 상기 제1 전극과 제2 전극 사이의 이격 공간으로 연결되도록 형성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1 가스, 제2 가스 및 반응 가스의 종류에 따라 상기 제1 가스 및 제2 가스의 공급량을 제어할 수 있다.
산소(O) 함유 가스를 제공하는 산소(O) 함유 가스 제공부;를 더 포함하고, 상기 가스 분사부는, 상기 제1 가스 공급 경로 및 제2 가스 공급 경로 중 적어도 하나의 경로를 통하여 상기 챔버 내에 산소(O) 함유 가스를 공급할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 챔버 세정 장치 및 챔버 세정 방법에 의하면, 챔버 내에 서로 다른 경로로 분리되어 공급되는 제1 가스 및 제2 가스를 활성화시키고, 서로 반응시켜 생성되는 반응 가스로 챔버 내의 부산물을 식각함으로써, 세정 과정에서 가스 분사부가 식각 및 손상되고, 파티클이 발생하는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 가스 분사부의 분사 면을 따라 형성되는 제1 전극 및 제2 전극에 의하여 플라즈마를 형성하여 챔버 내의 플라즈마 밀도를 향상시키고, 분리 공급되는 제1 가스 및 제2 가스를 서로 효과적으로 반응시킬 수 있다.
또한, 상부 프레임 및 하부 프레임 중 적어도 하나에 히팅 수단을 내장하여 챔버 내의 온도를 높이고, 세정을 위한 최적의 온도를 유지함으로써 챔버 내의 부산물을 보다 효과적으로 제거할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 실시 예에 따른 챔버 세정 장치 및 챔버 세정 방법에 의하면, 빈번한 세정이 요구되는 화학 기상 증착 공정에서 챔버를 분리하지 않고 인-시투 세정이 가능하게 되어, 작업 능률의 향상 및 높은 장치 재현성과 가동률을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 챔버 세정 장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 가스 분사부를 개략적으로 나타내는 도면.
도 3은 도 2에 도시된 가스 분사부를 분해하여 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 플라즈마가 형성되는 모습을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 챔버 세정 방법을 개략적으로 나타내는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 챔버 세정 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 또한, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 가스 분사부(300)를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 가스 분사부(300)를 분해하여 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 챔버 세정 장치는, 제1 가스를 제공하는 제1 가스 제공부(100); 제2 가스를 제공하는 제2 가스 제공부(200); 챔버(10) 내부에 설치되어, 상기 제1 가스를 공급하기 위한 제1 가스 공급 경로(110) 및 상기 제2 가스를 공급하기 위한 제2 가스 공급 경로(210)가 분리되어 형성되는 가스 분사부(300); 상기 가스 분사부(300)와 연결되어, 상기 가스 분사부(300)에 전원을 인가하기 위한 전원 공급부(400); 및 상기 제1 가스 및 제2 가스를 활성화시키고 서로 반응시켜 상기 챔버(10) 내의 부산물을 식각하기 위한 반응 가스를 생성하도록, 상기 가스 분사부(300) 및 전원 공급부(400)를 제어하는 제어부(500);를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 챔버 세정 장치는 기판의 처리, 예를 들어 박막 증착 공정 중에 발생하여 챔버(10) 내에 퇴적되는 부산물을 제거한다. 따라서, 챔버(10)는 기판 처리 공정을 수행하는 반응 공간을 제공한다. 여기서, 기판 처리 공정은 기판 상에 인듐과 갈륨이 도핑된 아연 산화물(IGZO)을 증착하는 공정일 수 있으며, 이 경우 챔버(10) 내에 퇴적되는 부산물은 인듐과 갈륨이 도핑된 아연 산화물을 포함할 수 있다. 또한, 이 경우 챔버(10) 내에는 적어도 하나의 기판을 지지하는 기판 지지부(20)가 설치될 수 있다. 여기서, 기판 지지부(20)는 기판 처리 공정에 따라 상승 또는 하강하도록 설치될 수 있으며, 회전되도록 설치될 수도 있다. 이와 같은 기판 지지부(20)의 승강 및 회전은 챔버(10)의 바닥 면을 관통하는 지지 축(22) 및 상기 지지 축(22)에 연결되는 구동부(24)에 의하여 이루어지며, 챔버(10)의 바닥 면으로 노출되는 지지 축(22)은 벨로우즈(26)에 의하여 밀폐될 수 있다.
제1 가스 제공부(100) 및 제2 가스 제공부(200)는 각각 챔버(10)의 외부에 설치될 수 있으며, 제1 가스 및 제2 가스를 가스 분사부(300)에 제공한다. 제1 가스 및 제2 가스는 각각 활성화되어 챔버(10) 내의 반응 공간에서 서로 반응하여 챔버(10) 내의 부산물을 식각하여 세정하기 위한 반응 가스를 생성한다. 아연 산화물 등의 유기 금속 산화물을 포함하는 부산물을 효율적으로 식각하기 위하여 상기 반응 가스는 염화수소(HCl) 가스를 포함할 수 있으며, 이에 따라 제1 가스 및 제2 가스 중 어느 하나는 염소(Cl) 함유 가스를 포함하고, 상기 제1 가스 및 제2 가스 중 다른 하나는 수소(H) 함유 가스를 포함할 수 있다. 또한, 염소(Cl) 함유 가스는 Cl2, BCl3, ClF3 및 ClF4 중 적어도 하나를 포함하고, 수소(H) 함유 가스는 H2, CH4 및 H2O 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않고 각각 염소(Cl) 또는 수소(H)를 원소로써 포함하는 다양한 종류의 가스를 사용할 수 있음은 물론이다.
이와 같이, 제1 가스 및 제2 가스로 염소(Cl) 함유 가스와 수소(H) 함유 가스를 사용하는 경우, 제1 가스와 제2 가스를 활성화시키고 반응시켜 챔버(10) 내에서 염화수소(HCl) 가스를 생성할 수 있으며, 생성된 염화수소(HCl) 가스에 의하여 챔버(10) 내에 퇴적되는 아연 산화물 등의 유기 금속 산화물을 포함하는 부산물을 효율적으로 식각할 수 있게 된다. 제1 가스와 제2 가스를 반응시켜 염화수소(HCl) 가스를 생성하는 구체적인 과정에 대하여는 후술하기로 한다.
가스 분사부(300)는 챔버(10) 내부, 예를 들어 챔버 리드(12)의 하면에 착탈 가능하게 설치되어, 제1 가스를 공급하기 위한 제1 가스 공급 경로(110) 및 제2 가스를 공급하기 위한 제2 가스 공급 경로(210)가 형성된다. 여기서, 제1 가스 공급 경로(110) 및 제2 가스 공급 경로(210)는 서로 분리되도록 형성되어, 제1 가스 및 제2 가스를 챔버(10) 내부로 분리하여 공급할 수 있다.
챔버(10) 내에 퇴적되는 아연 산화물 등의 유기 금속 산화물을 포함하는 부산물을 식각하기 위하여 염화수소(HCl) 가스를 챔버(10) 내로 공급하는 경우, 가스 분사부(300)를 통하여 직접 염화수소(HCl) 가스를 분사하거나 수소(H) 함유 가스와 염소(Cl) 함유 가스를 혼합하여 분사할 수도 있다. 그러나, 가스 분사부(300)를 통하여 직접 염화수소(HCl) 가스를 분사하는 경우 염화수소(HCl) 가스에 의하여 가스 분사부(300)가 식각 및 손상되어 오히려 파티클이 발생하고, 이에 의하여 가스 분사부(300)의 가스 공급 경로가 막히게 된다. 또한, 가스 분사부(300)를 통하여 염소(Cl) 함유 가스와 수소(H) 함유 가스를 혼합하여 분사하는 경우 가스 분사부(300) 내에서 염소(Cl) 함유 가스와 수소(H) 함유 가스가 격렬하게 반응하게 되어 상기의 문제점이 보다 심각해지는 문제점이 있었다. 반면, 본 발명의 실시 예에 따라 염소(Cl) 함유 가스를 공급하기 위한 가스 공급 경로와 수소(H) 함유 가스를 공급하기 위한 가스 공급 경로를 가스 분사부(300) 내에서 분리하게 되면, 가스 분사부(300)가 손상되는 문제점을 방지할 수 있으며, 챔버(10) 내부를 보다 효과적으로 세정할 수 있게 된다.
이를 위하여, 가스 분사부(300)는 상부 프레임(310) 및 하부 프레임(320)을 포함할 수 있다. 여기서, 상부 프레임(310)은 챔버 리드(12)의 하면에 착탈 가능하게 결함됨과 동시에 상면의 일부, 예를 들어 상면의 중심부가 상기 챔버 리드(12)의 하면으로부터 소정 거리로 이격된다. 이에 따라 상부 프레임(310)의 상면과 챔버 리드(12)의 하면 사이의 공간에서 제1 가스 제공부(100)로부터 제공되는 제1 가스가 확산 및 임시 저장될 수 있다. 또한, 하부 프레임(320)은 상부 프레임(310)의 하면에 일정 간격 이격되어 설치된다. 이에 따라 하부 프레임(320)의 상면과 상부 프레임(310)의 하면 사이의 공간에서 제2 가스 제공부(200)로부터 제공되는 제2 가스가 확산 및 임시 저장될 수 있다. 여기서, 상부 프레임(310)과 하부 프레임(320)은 외주면을 따라 연결되어 내부에 이격 공간을 형성하여 일체로 형성될 수 있으며, 별도의 밀봉 부재(350)에 의하여 외주면을 밀폐하는 구조로 이루어질 수도 있음은 물론이다.
즉, 제1 가스 공급 경로(110)는 제1 가스 제공부(100)로부터 제공되는 제1 가스가 챔버 리드(12)의 하면과 상부 프레임(310) 사이의 공간에서 확산 및 임시 저장되어, 상부 프레임(310) 및 하부 프레임(320)을 관통하여 챔버(10) 내부로 공급되도록 형성된다. 또한, 제2 가스 공급 경로(210)는 제2 가스 제공부(200)로부터 제공되는 제2 가스가 상부 프레임(310)의 하면과 하부 프레임(320)의 상면 사이의 공간에서 확산 및 임시 저장되어 하부 프레임(320)을 관통하여 챔버(10) 내부로 공급되도록 형성된다. 제1 가스 공급 경로(110) 및 제2 가스 공급 경로(210)는 상호 연통되지 않으며, 이에 의하여 제1 가스 및 제2 가스는 가스 분사부(300)로부터 챔버(10) 내부에 분리하여 공급된다.
여기서, 상부 프레임(310) 및 하부 프레임(320) 중 적어도 하나의 내부에는 히팅(heating) 수단(312, 322)이 설치될 수 있다. 세정 공정 중에는 낮은 세정 온도로 인하여 장치 내부에 부산물이 부착될 수 있다. 이러한 현상은 하부 프레임(320)의 하면과 후술할 제1 전극(342) 및 제2 전극(344)에서 보다 심각하게 발생한다. 따라서, 상부 프레임(310)의 내부에는 제1 히팅 수단(312)을 설치하고, 하부 프레임의 내부에는 제2 히팅 수단(322)을 설치하여, 상부 프레임(310), 하부 프레임(320), 제1 전극(342) 및 제2 전극(344)에 부산물이 부착되는 것을 방지하고, 부산물이 부착되는 경우에도 용이하게 떨어져 나가도록 할 수 있다. 이때, 히팅 수단(312, 322)은 히팅 라인(heating line)으로 형성될 수 있다.
또한, 히팅 수단(312, 322)은 상부 프레임(310) 및 하부 프레임(320) 중 적어도 하나에 복수 개로 분할되어 설치될 수 있다. 이때, 복수 개로 분할되어 설치되는 히팅 수단(312, 322)은 상부 프레임(310) 및 하부 프레임(320) 중 적어도 하나를 영역별로 가열할 수 있다. 예를 들어, 히팅 수단(312, 322)은 상부 프레임(310) 및 하부 프레임(320) 중 적어도 하나에서 2개, 3개 또는 4개의 영역에 각각 설치될 수 있으며, 챔버(10) 내부의 중심측에 비하여 보다 낮은 온도를 가지는 챔버 벽 측의 온도를 더 높이기 위하여 챔버 벽에 인접할 수록 보다 많은 히팅 수단이 배치될 수 있다. 이와 같이, 상부 프레임(310) 및 하부 프레임(320) 중 적어도 하나에 히팅 수단(312, 322)을 내장하여 챔버(10) 내의 온도를 높이고, 세정을 위한 최적의 온도를 유지함으로써 챔버(10) 내의 부산물을 보다 효과적으로 제거할 수 있다.
한편, 제2 히팅 수단(322)은 하부 프레임(320)을 직접적으로 가열한다. 이때, 하부 프레임(320)으로부터 발생되는 열은 기판 지지부(20)를 향하는 제1 전극(342)의 단부까지 효과적으로 전달될 필요가 있다. 따라서, 하부 프레임(320)과 제1 전극(342)은 금속 접촉(metal contact)되어 열 전도율이 향상될 수 있다.
히팅 수단(312, 322)에 의하여 상부 프레임(310) 및 하부 프레임(320) 중 적어도 하나를 가열하는 경우 챔버(10) 내의 온도는 150℃ 이상, 350℃ 이하의 온도로 유지될 수 있다. 이에 의하여, 세정 공정이 이루어지는 세정 온도는 150 내지 350℃의 온도로 유지될 수 있다. 세정 온도가 150℃ 미만인 경우 세정 효율이 급격하게 감소하며, 세정 온도가 350℃를 초과하는 경우 오링(O-ring) 및 관련 구조에 변형이 발생하는 문제점이 있는 바, 히팅 수단(312, 322)에 의하여 챔버(10) 내의 온도는 150℃ 이상, 350℃ 이하의 온도로 가열하고, 이를 유지함으로써 챔버 내부에 발생되는 부산물을 효과적으로 제거할 수 있게 된다.
한편, 상부 프레임(310) 및 하부 프레임(320) 중 적어도 하나의 내부에는 쿨링(cooling) 수단(314, 324)이 설치될 수 있다. 이와 같은 쿨링 수단(314, 324)은 예를 들어 증착 공정 중에 높은 증착 온도로 인하여 상부 프레임(310) 또는 하부 프레임(320)이 변형되는 것을 방지한다. 쿨링 수단(314, 324)은 쿨링 라인(cooling line)으로 형성될 수 있으며, 히팅 수단(312, 322)에서 설명한 것과 동일하게 상부 프레임(310) 및 하부 프레임(320) 중 적어도 하나에 복수 개로 분할되어 설치될 수 있다.
도 1에서는 히팅 수단(312, 322) 및 쿨링 수단(314, 324)이 상부 프레임(310) 및 하부 프레임(320) 내부의 전 영역에 걸쳐 적층되어 설치되는 구조를 예로 들어 도시하였으나, 히팅 수단(312, 322) 및 쿨링 수단(314, 324)의 위치 및 설치 영역은 다양하게 변형하여 적용할 수 있음은 물론이다.
가스 분사부(300)는 하부 프레임(320)의 하면에 설치되는 절연 플레이트(330)를 포함할 수 있다. 여기서, 절연 플레이트(330)는 후술할 제2 전극(344)과 하부 프레임(320)을 전기적으로 절연시키는 역할을 하며, 하부 프레임(320)의 하면 중 제1 전극(342)이 형성되는 영역을 제외한 나머지 영역 또는 하부 프레임(320)의 하면 중 제1 전극(342)이 형성되는 영역과 제1 전극(342)과 제2 전극(344)이 이격되는 영역을 제외한 나머지 영역을 덮도록 하부 프레임(320)의 하면에 착탈 가능하게 설치될 수 있다.
또한, 가스 분사부(300)는 분사 면을 따라 복수 개가 배열되어 형성되는 제1 전극(342); 및 상기 제1 전극(342)과 이격되도록 상기 제1 전극(342)의 주위에 형성되는 제2 전극(344);을 포함할 수 있다.
제1 전극(342)은 하부 프레임(320)의 하면에 하부로 돌출되도록 형성되어 가스 분사부(300)로부터 분사되는 가스의 분사 면을 따라 복수 개가 배열되어 형성된다. 또한, 제1 전극(342)은 하부 프레임(320)과 일체로 형성될 수도 있다. 여기서, 제1 전극(342)은 원형 또는 다각형의 단면을 가지도록 돌출될 수 있으며, 제1 전극(342) 각각은 모서리 부분에서 발생되는 아킹(arcing)을 방지 내지 최소화하기 위하여 각 모서리 부분이 소정 곡률을 가지도록 볼록하게 라운딩되거나 오목하게 라운딩될 수 있다.
제2 전극(344)은 제1 전극(342)과 이격되도록 상기 제1 전극(342)의 주위를 따라 절연 플레이트(330)의 하면에 형성된다. 여기서, 제2 전극(344)은 제1 전극(342)의 형상에 따라 원형 또는 다각형의 형상으로 관통되어 제1 전극(342)과 이격되도록 제1 전극(342)의 각 측면을 둘러싼다.
여기서, 제1 가스 공급 경로(110)는 제1 전극(342)을 관통하여 형성되고, 제2 가스 공급 경로(210)는 제1 전극(342)과 제2 전극(344) 사이의 이격 공간으로 연결되도록 형성될 수 있다. 즉, 제1 가스를 공급하기 위한 제1 가스 분사 홀(112)은 제1 전극(342)을 관통하여 형성되고, 제2 가스를 공급하기 위한 제2 가스 분사 홀(212)은 제1 전극(342)과 제2 전극(344) 사이의 이격 공간에서 하부 프레임(320) 또는 절연 플레이트(330)를 관통하여 형성될 수 있다. 여기서, 제2 가스 분사 홀(212)은 제1 전극(342)과 제2 전극(344) 사이의 이격 공간을 따라 복수 개로 형성될 수도 있다. 또한, 하부 프레임(320)의 각 측면과 제2 전극(344)의 가장자리 부분에는 절연체(360)가 구비되어 챔버 리드(12)와 제2 전극(344)을 전기적으로 절연시킬 수 있다.
전원 공급부(400)는 가스 분사부(300)와 연결되어, 가스 분사부(300)에 전원을 인가한다. 여기서, 전원 공급부(400)는 제1 전극(342) 및 제2 전극(344) 중 적어도 하나에 전원을 인가할 수 있다. 즉, 전원 공급부(400)는 제1 전극(342)에 전원을 인가하고, 제2 전극(344)은 접지되는 것으로 구성할 수 있으며, 반대로 제2 전극(344)에 전원을 인가하고, 제1 전극(342)은 접지되는 것으로 구성할 수도 있다. 또한, 제1 전극(342)과 제2 전극(344)에 서로 상이한 전원을 인가할 수도 있음은 물론이다. 또한, 기판 지지부(20)는 접지될 수 있으나, 전원 공급부(400)에 의하여 제1 전극(342) 및 제2 적근 중 적어도 하나와 상이한 전원이 인가될 수 있음은 물론이다.
전원 공급부(400)가 인가하는 전원은 고주파 전력 또는 RF(Radio Frequency) 전력, 예를 들어, LF(Low Frequency) 전력, MF(Middle Frequency), HF(High Frequency) 전력, 또는 VHF(Very High Frequency) 전력이 될 수 있다. 이때, LF 전력은 3㎑ 내지 300㎑ 범위의 주파수를 가지고, MF 전력은 300㎑ 내지 3㎒ 범위의 주파수를 가지고, HF 전력은 3㎒ 내지 30㎒ 범위의 주파수를 가지며, VHF 전력은 30㎒ 내지 300㎒ 범위의 주파수를 가질 수 있다.
또한, 전원 공급부(400)는 제1 전극(342) 또는 제2 전극(344)에 인가되는 플라즈마 전원의 부하 임피던스와 소스 임피던스를 정합시키기 위한 임피던스 매칭 회로를 포함할 수도 있다. 상기 임피던스 매칭 회로는 가변 커패시터 및 가변 인덕터 중 적어도 하나로 구성되는 적어도 2개의 임피던스 소자를 포함하여 이루어질 수 있다.
제어부(500)는 제1 가스 및 제2 가스를 활성화시키고 서로 반응시켜 상기 챔버(10) 내의 부산물을 식각하기 위한 반응 가스를 생성하도록, 상기 가스 분사부(300) 및 전원 공급부(400)를 제어할 수 있다. 제어부(500)는 가스 분사부(300)로부터 공급되는 각 가스의 공급량, 공급 유량 등을 제어하고, 전원 공급부(400)로부터 가스 분사부(300)에 인가되는 전력의 종류, 주파수 범위 등을 전반적으로 제어하여 활성화된 제1 가스와 제2 가스로부터 챔버(10) 내의 부산물을 식각하기 위한 반응 가스, 예를 들어 염화수소(HCl) 가스가 생성되도록 할 수 있다. 여기서, 제어부(500)는 제1 가스, 제2 가스 및 반응 가스의 종류에 따라 제1 가스 및 제2 가스의 공급량을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제1 가스로 염소 가스(Cl2)가 사용되고, 제2 가스로 수소 가스(H2)가 사용되는 경우, 제어부(500)는 제1 가스와 제2 가스의 공급량을 동일하게 제어할 수 있다. 반면, 제1 가스로 삼염화붕소 가스(BCl3)가 사용되고, 제2 가스로 수소 가스(H2)가 사용되는 경우, 제2 가스의 공급량이 제1 가스의 공급량보다 많도록 제어할 수 있다. 이와 같이, 제어부(500)는 제1 가스, 제2 가스 및 반응 가스의 종류에 따라 제1 가스 및 제2 가스의 공급량을 제어함으로써, 챔버(10) 내에 최대한의 효율로 반응 가스를 생성할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 플라즈마가 형성되는 모습을 나타내는 도면이다. 도 4에서는 제1 전극(342) 및 기판 지지부(20)가 접지되고, 제2 전극(344)에 전원이 인가되는 것을 예로 들어 도시하였으나, 전원의 인가 구조는 이에 제한되지 않음은 물론이다.
도 4에 도시된 바와 같이 제1 가스는 실선으로 도시된 화살표를 따라 챔버(10) 내에 공급되며, 제2 가스는 점선으로 도시된 화살표를 따라 챔버(10) 내에 공급될 수 있다. 제1 가스는 제1 전극(342)의 내부를 관통하여 챔버(10) 내부로 공급되며, 제2 가스는 제1 전극(342)과 제2 전극(344) 사이의 이격 공간을 통하여 챔버(10) 내부로 공급된다.
여기서, 제1 전극(342) 및 기판 지지부(20)가 접지되고, 제2 전극(344)에 전원이 인가되는 경우 가스 분사부(300)와 기판 지지부(20) 사이에는 제1 활성화 영역, 즉 제1 플라즈마 영역(P1)이 형성되고, 제1 전극(342)과 제2 전극(344) 사이에는 제2 활성화 영역, 즉 제2 플라즈마 영역(P2)이 형성된다. 즉, 제2 전극(344)과 기판 지지부(20)에는 서로 다른 전원이 인가되어, 제2 전극(344)과 기판 지지부(20) 사이에서 제1 플라즈마 영역(P1)이 형성되고, 제1 전극(342)과 제2 전극(344)에도 서로 다른 전원이 인가되므로, 제1 전극(342)과 제2 전극(344) 사이에서 제2 플라즈마 영역(P2)이 형성된다.
따라서, 제1 가스가 제1 전극(342)을 관통하여 공급되는 경우, 제1 가스는 가스 분사부(300)의 외부에 형성되는 제1 플라즈마 영역(P1)에서 활성화된다. 또한, 제2 가스가 제1 전극(342)과 제2 전극(344) 사이의 이격 공간을 통하여 공급되는 경우, 제2 가스는 가스 분사부(300)의 내부에 해당하는 제1 전극(342)과 제2 전극(344) 사이, 즉 제2 플라즈마 영역(P2)에서부터 제1 플라즈마 영역(P1)까지의 영역에 걸쳐 활성화된다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 챔버 세정 장치는 제1 가스와 제2 가스를 서로 다른 크기의 플라즈마 영역에서 활성화시킬 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 챔버 세정 장치의 경우 플라즈마가 형성되는 영역을 제1 전극(342)과 제2 전극(344) 사이의 영역까지 확장시켜 챔버(10) 내의 플라즈마 밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 제1 가스와 제2 가스가 서로 다른 크기의 플라즈마 영역에서 활성화됨으로 인하여, 반응 가스를 생성하기 위한 최적의 공급 경로로 각 가스를 분배시킬 수 있다. 이와 같이 활성화된 제1 가스와 제2 가스는 가스 분사부(300)의 외부, 예를 들어 제1 플라즈마 영역(P1)에서 반응하게 되어, 챔버(10) 내의 부산물을 식각하여 세정하기 위한 반응 가스를 생성하게 된다.
이하에서, 도 5를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 챔버 세정 방법을 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명의 실시 예에 따른 챔버 세정 방법의 설명에 있어 전술한 챔버 세정 장치에 관한 설명과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 챔버 세정 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 챔버 세정 방법은 서로 다른 경로로 챔버(10) 내에 제1 가스 및 제2 가스를 공급하는 단계(S100); 상기 제1 가스 및 제2 가스를 활성화시키고, 반응시켜 반응 가스를 생성하는 단계(S200); 상기 반응 가스로 상기 챔버(10) 내의 부산물을 식각하는 단계(S300); 및 상기 챔버(10) 내에 잔류하는 잔류물을 제거하는 단계(S400);를 포함한다.
제1 가스 및 제2 가스를 공급하는 단계(S100)는 제1 가스 제공부(100)로부터 제공되는 제1 가스와 제2 가스 제공부(200)로부터 제공되는 제2 가스를 가스 분사부(300)를 통하여 챔버(10) 내로 공급한다. 즉, 제1 가스 및 제2 가스는 챔버(10) 내에 설치되는 단일의 가스 분사부(300)로부터 동시에 공급될 수 있으며, 여기서, 제1 가스 및 제2 가스는 가스 분사부(300) 내에 서로 다른 경로로 형성되는 제1 가스 공급 경로(110) 및 제2 가스 공급 경로(210)를 따라 챔버(10) 내로 공급될 수 있다.
여기서, 제1 가스 및 제2 가스는 상기 챔버(10) 내의 반응 공간에서 서로 반응하여 반응 가스를 생성하기 위한 것으로, 상기 제1 가스 및 제2 가스 중 어느 하나는 염소(Cl) 함유 가스를 포함하고, 상기 제1 가스 및 제2 가스 중 다른 하나는 수소(H) 함유 가스를 포함할 수 있다. 또한, 염소(Cl) 함유 가스는 Cl2, BCl3, ClF3 및 ClF4 중 적어도 하나를 포함하고, 수소(H) 함유 가스는 H2, CH4 및 H2O 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 각각 염소(Cl) 또는 수소(H)를 원소로써 포함하는 다양한 종류의 가스를 사용할 수 있음은 전술한 바와 같다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제1 가스로 염소(Cl) 함유 가스를 사용하고, 제2 가스로 수소(H) 함유 가스를 사용하는 경우를 예로 들어 설명하나, 반대의 경우에도 동일하게 적용할 수 있음은 물론이다.
또한, 제1 가스는 염소(Cl) 함유 가스를 포함할 수 있고, 제2 가스는 수소(H) 함유 가스를 포함할 수 있으나, 각 가스는 염소(Cl) 함유 가스 및 수소(H) 함유 가스 외에도 각각 아르곤(Ar), 제논(Ze) 및 헬륨(He) 등 중 적어도 하나의 비반응성 가스를 더 포함할 수 있다. 이 경우 비반응성 가스는 캐리어 가스의 역할을 하거나, 염소(Cl) 함유 가스 및 수소(H) 함유 가스가 역류하는 것을 방지할 수 있으며, 전원이 인가되는 경우 플라즈마 형성을 위한 방전 효율을 향상시킬 수 있다.
제1 가스 및 제2 가스는 가스 분사부(300) 내에서 각각 별개의 경로를 따라 챔버(10) 내로 분리 공급된다. 즉, 제1 가스는 가스 분사부(300) 내에 형성된 제1 가스 공급 경로(110)를 따라 챔버(10) 내로 공급되며, 제2 가스는 가스 분사부(300) 내에 형성되어 제1 가스 공급 경로(110)와 연통되지 않는 제2 가스 공급 경로(210)를 따라 챔버(10) 내로 공급된다. 이와 같이 제1 가스 및 제2 가스를 가스 분사부(300) 내에서 각각 별개의 경로를 따라 챔버(10) 내로 공급함으로써, 가스 분사부(300) 내에서 제1 가스와 제2 가스가 반응하는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라 가스 분사부(300)의 손상을 방지하고, 챔버(10) 내부를 보다 효과적으로 세정할 수 있게 된다.
또한, 제1 가스 및 제2 가스를 공급하는 단계(S100)은 제1 가스, 제2 가스 및 반응 가스의 종류에 따라 제1 가스와 제2 가스의 공급량을 제어하여 공급할 수 있다. 즉, 제어부(500)는 전술한 바와 같이 제1 가스, 제2 가스 및 반응 가스의 종류에 따라 제1 가스와 제2 가스의 공급량을 동일하게 제어하거나, 제1 가스 또는 제2 가스가 보다 다른 가스보다 많은 공급량으로 공급되도록 제어할 수 있다.
제1 가스 및 제2 가스를 활성화시키고, 반응시켜 반응 가스를 생성하는 단계(S200)는 제1 가스와 제2 가스를 챔버(10) 내부에 형성되는 플라즈마 영역에서 활성화시키고, 플라즈마 영역에서 활성화된 제1 가스와 제2 가스를 반응시켜 반응 가스를 생성한다. 이를 위하여, 전원 공급부(400)는 제1 전극(342) 및 제2 전극(344) 중 적어도 하나에 전원을 인가할 수 있으며, 제1 전극(342) 또는 제2 전극(344)에만 전원을 인가하거나, 제1 전극(342)과 제2 전극(344)에 서로 상이한 전원을 인가할 수도 있음은 전술한 바와 같다.
또한, 가스 분사부(300)에서 제1 전극(342)은 하부 프레임(320)의 하면에 하부로 돌출되도록 형성되어 가스 분사부(300)로부터 분사되는 가스의 분사 면을 따라 복수 개가 배열되어 형성될 수 있으며, 제2 전극(344)은 제1 전극(342)과 이격되도록 상기 제1 전극(342)의 주위를 따라 절연 플레이트(330)의 하면에 형성될 수 있다. 즉, 제1 전극(342) 및 제2 전극(344)은 가스 분사부(300)의 분사 면을 따라 형성될 수 있으며, 이 경우 별도의 원격 플라즈마 소스(RPS: Remote Plasma Source)가 불필요하게 되고, 온도의 제약이 적을 뿐만 아니라, 플라즈마 밀도를 향상시킬 수 있다. 가스 분사부(300) 및 제1 전극(342)과 제2 전극(344)의 상세 구조와 관련하여는 본 발명의 실시 예에 따른 챔버 세정 장치와 관련하여 전술한 바와 동일하므로, 이와 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
여기서, 반응 가스를 생성하는 단계(S200)는, 제1 가스를 가스 분사부(300)의 외부에서 활성화시키고, 제2 가스를 가스 분사부(300)의 내부로부터 활성화시킬 수 있다. 즉, 도 4에서 전술한 바와 같이 제1 가스가 제1 전극(342)을 관통하여 공급되는 경우, 제1 가스는 가스 분사부(300)의 외부에 형성되는 제1 플라즈마 영역(P1)에서 활성화된다. 또한, 제2 가스가 제1 전극(342)과 제2 전극(344) 사이의 이격 공간을 통하여 공급되는 경우, 제2 가스는 가스 분사부(300)의 내부에 해당하는 제1 전극(342)과 제2 전극(344) 사이, 즉 제2 플라즈마 영역(P2)에서부터 활성화되어, 제1 플라즈마 영역(P1)에 걸쳐 활성화된다. 이에 의하여 반응 가스를 생성하는 단계(S200)는 제1 가스와 제2 가스를 서로 다른 크기의 플라즈마 영역에서 활성화시킬 수 있으며, 플라즈마가 형성되는 영역을 제1 전극(342)과 제2 전극(344) 사이의 영역까지 확장시켜 챔버(10) 내의 플라즈마 밀도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 반응 가스를 생성하기 위한 최적의 공급 경로로 제1 가스와 제2 가스를 분배시킬 수 있다.
또한, 활성화된 제1 가스와 제2 가스, 예를 들어 염소(Cl) 함유 가스와 수소(H) 함유 가스는 별개의 경로로 챔버(10) 내에 공급되어, 직접적으로 챔버(10)의 세정을 위한 세정 가스로도 일부 사용될 수 있지만, 활성화된 염소(Cl) 함유 가스와 활성화된 수소(H) 함유 가스는 상호 반응성이 높기 때문에, 가스 분사부(300)의 외부, 예를 들어 제1 플라즈마 영역(P1)에서 반응하게 되어, 챔버(10) 내의 부산물을 식각하기 위한 반응 가스, 예를 들어 염화수소(HCl) 가스를 생성하게 된다. 생성된 염화수소(HCl) 가스는 챔버(10) 내에 퇴적되는 아연 산화물 등의 유기 금속 산화물을 포함하는 부산물을 효율적으로 식각하기 위한 주된 세정 가스가 된다.
반응 가스로 상기 챔버(10) 내의 부산물을 식각하는 단계(S300)는 생성된 반응 가스를 챔버(10) 내의 부산물과 물리 화학적으로 반응시켜 식각한다. 예를 들어, 염화수소(HCl) 가스는 챔버(10) 내에 퇴적되는 부산물과 물리 화학적으로 반응하여, 유기 금속 화학 기상 증착(MOCVD: Metal-Organic Chemical Vapor Deposition) 공정 등으로부터 발생하는 아연 산화물 등의 유기 금속 산화물을 포함하는 부산물을 효율적으로 식각하여 1차 세정할 수 있다.
잔류물을 제거하는 단계(S400)는 전술한 부산물을 식각하는 단계(S300)에서 발생하는 챔버(10) 내의 잔류물을 챔버(10) 외부로 배출하여 제거한다. 여기서, 잔류물을 제거하는 단계(S400)는 상기 챔버를 활성화된 수소(H) 함유 세정 가스로 2차 세정하는 단계; 및 상기 챔버를 활성화된 산소(O) 함유 세정 가스로 3차 세정하는 단계;를 포함할 수 있다. 또한, 2차 세정하는 단계는, 상기 챔버 내에 잔류하는 염소(Cl) 성분을 제거하는 단계;를 포함하고, 3차 세정하는 단계는, 상기 챔버 내에 잔류하는 수소(H) 성분을 제거하는 단계;를 포함할 수 있다.
활성화된 염소(Cl) 함유 가스와 수소(H) 함유 가스를 반응시켜 염화수소(HCl) 가스를 생성하고, 생성된 염화수소(HCl) 가스에 의하여 챔버(10) 내의 부산물을 식각하게 되면, 활성화된 염소(Cl) 함유 가스 및 염화수소(HCl) 가스에 의하여 발생하는 염소(Cl) 원자, 염소(Cl) 라디칼, 염소(Cl) 이온 및 전자를 포함하는 염소(Cl) 성분의 잔류물이 챔버(10) 내에 잔류하게 된다. 따라서, 이와 같은 염소(Cl) 성분의 잔류물을 제거하기 위하여 챔버(10) 내를 활성화된 수소(H) 함유 세정 가스로 수소 플라즈마 처리하여 2차 세정한다. 수소 플라즈마 처리를 위하여 수소 플라즈마는 원격 플라즈마를 이용하여 챔버(10) 내에 공급될 수도 있으나, 챔버(10) 내에 공급되는 수소(H) 함유 세정 가스를 활성화시켜 챔버(10) 내에서 직접 수행될 수 있으며, 제2 가스로 수소 가스(H2)를 사용하는 경우에는 제2 가스를 그대로 이용하여 수소 플라즈마 처리를 수행할 수도 있다. 이와 같은 수소 플라즈마 처리에 의하여 형성되는 수소(H) 라디칼은 염소(Cl) 성분과 반응하고, 이에 따라 챔버(10) 내에 잔류하는 염소(Cl) 성분의 잔류물이 제거된다.
또한, 수소 플라즈마 처리 이후에는 활성화된 수소(H) 함유 가스 및 수소 플라즈마 처리 이후에 발생하는 수소(H) 원자, 수소(H) 라디칼, 수소(H) 이온 및 전자를 포함하는 수소(H) 성분의 잔류물이 챔버(10) 내에 잔류하게 된다. 따라서, 이와 같은 수소(H) 성분의 잔류물을 제거하기 위하여 챔버(10) 내를 활성화된 산소(O) 함유 세정 가스로 산소 플라즈마 처리하여 3차 세정한다. 산소 플라즈마는 수소 플라즈마의 경우와 동일하게 원격 플라즈마를 이용하여 챔버(10) 내에 공급될 수도 있으나, 챔버(10) 내에 공급되는 산소(O) 함유 세정 가스를 활성화시켜 챔버(10) 내에서 직접 수행될 수도 있다. 이 경우, 산소(O) 함유 세정 가스를 제공하는 산소(O) 함유 가스 제공부(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 산소(O) 함유 가스, 예를 들어 산소 가스(O2)는 가스 분사부(300)를 통하여 챔버(10) 내에 공급될 수 있다.
여기서, 수소 플라즈마 처리를 위한 수소 함유 세정 가스와 산소 플라즈마 처리를 위한 산소 함유 세정 가스는 제1 가스 및 제2 가스 중 적어도 하나와 동일한 경로로 챔버(10) 내에 공급될 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이 제2 가스 공급 경로(210)는 전원이 인가되는 제1 전극(342)과 제2 전극(344) 사이의 이격 공간으로 연결되도록 형성되므로, 수소 플라즈마 또는 산소 플라즈마를 고밀도로 보다 효율적으로 발생시키기 위하여 수소 플라즈마 처리 또는 산소 플라즈마 처리시에 공급되는 수소 함유 세정 가스 또는 산소 함유 세정 가스는 제2 가스 공급 경로(210)를 통하여 챔버(10) 내에 공급될 수 있다.
이와 같은 1차 세정 단계, 2차 세정 단계 및 3차 세정 단계는 150℃ 이상, 350℃ 이하의 온도에서 이루어질 수 있다. 전술한 바와 같이, 상부 프레임(310) 및 하부 프레임(320) 중 적어도 하나의 내부에는 히팅 수단(312, 322)이 설치될 수 있는 바, 히팅 수단(312, 322)에 의한 가열에 의하여 각 세정 단계에서 챔버 내부는 150 내지 350℃의 온도로 제어될 수 있다. 이 경우 오링 및 관련 구조의 변형을 방지함과 동시에 부산물을 제거하기 위한 최적의 온도 범위를 가짐은 전술한 바와 동일하다.
본 발명의 실시 예에 따른 챔버 세정 방법은 기판 처리 과정과 인-시투(In-Situ)로 이루어질 수 있다. 즉, 기판 지지부(20)에 기판이 안착되어 예를 들어, 유기 금속 화학 기상 증착 공정이 수행되어 기판 상에 아연 산화물, 즉 인듐과 갈륨이 도핑된 아연 산화물(IGZO)이 증착되고, 증착이 완료되면 기판은 외부로 반출된다. 이후, 챔버(10) 내부를 세정하기 위하여 챔버(10) 내부로 공정 가스를 공급하지 않고, 염소(Cl) 함유 가스 및 수소(H) 함유 가스를 포함하는 제1 가스 및 제2 가스를 공급한다. 전원이 인가되어 활성화된 제1 가스 및 제2 가스가 반응하여 염화수소(HCl) 가스가 생성되면, 챔버(10) 내부에서 부산물과 물리 화학적으로 반응하여 부산물이 식각되어 제거된다. 한편, 세정이 완료되고 나면, 제1 가스 및 제2 가스의 공급을 중단하고, 다시 기판을 챔버(10) 내부로 반입하여 유기 금속 화학 기상 증착 공정을 수행할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 챔버 세정 장치 및 챔버 세정 방법에 의하면, 챔버(10) 내에 서로 다른 경로로 분리되어 공급되는 제1 가스 및 제2 가스를 활성화시키고, 서로 반응시켜 생성되는 반응 가스로 챔버(10) 내의 부산물을 식각함으로써, 세정 과정에서 가스 분사부(300)가 식각 및 손상되고, 파티클이 발생하는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 가스 분사부(300)의 분사 면을 따라 형성되는 제1 전극(342) 및 제2 전극(344)에 의하여 플라즈마를 형성하여 챔버(10) 내의 플라즈마 밀도를 향상시키고, 분리 공급되는 제1 가스 및 제2 가스를 서로 효과적으로 반응시킬 수 있다.
또한, 상부 프레임 및 하부 프레임 중 적어도 하나에 히팅 수단을 내장하여 챔버 내의 온도를 높이고, 세정을 위한 최적의 온도를 유지함으로써 챔버 내의 부산물을 보다 효과적으로 제거할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 실시 예에 따른 챔버 세정 장치 및 챔버 세정 방법에 의하면, 빈번한 세정이 요구되는 화학 기상 증착 공정에서 챔버(10)를 분리하지 않고 인-시투 세정이 가능하게 되어, 작업 능률의 향상 및 높은 장치 재현성과 가동률을 확보할 수 있다.
상기에서, 본 발명의 바람직한 실시 예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시 예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시 예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
100: 제1 가스 제공부 110: 제1 가스 공급 경로
112: 제1 가스 분사 홀 200: 제2 가스 제공부
210: 제2 가스 공급 경로 212: 제2 가스 분사 홀
300: 가스 분사부 310: 상부 프레임
312: 제1 히팅 수단 314: 제1 쿨링 수단
320: 하부 프레임 322: 제2 히팅 수단
324: 제2 쿨링 수단 330: 절연 플레이트
342: 제1 전극 344: 제2 전극
350: 밀봉 부재 360: 절연체
400: 전원 공급부 500: 제어부

Claims (19)

  1. 아연 산화물을 증착하는 챔버를 세정하는 방법으로서,
    상기 챔버 내에 염소(Cl) 함유 가스 및 수소(H) 함유 가스를 분리하여 공급하는 단계;
    상기 분리 공급된 가스를 상기 챔버 내에서 활성화시키고, 반응시켜 반응 가스를 생성하는 단계; 및
    상기 챔버를 상기 반응 가스로 1차 세정하는 단계;를 포함하는 챔버 세정 방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 반응 가스는 염화수소(HCl) 가스를 포함하는 챔버 세정 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 반응 가스를 생성하는 단계는,
    상기 염소(Cl) 함유 가스를 가스 분사부의 외부에서 활성화시키고,
    상기 수소(H) 함유 가스를 가스 분사부의 내부로부터 활성화시키는 챔버 세정 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 반응 가스를 생성하는 단계는,
    상기 염소(Cl) 함유 가스 및 수소(H) 함유 가스를 서로 다른 크기의 활성화 영역에서 활성화시키는 챔버 세정 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 반응 가스를 생성하는 단계는,
    상기 챔버 내에서 활성화된 염소(Cl) 함유 가스 및 수소(H) 함유 가스를 가스 분사부의 외부에서 반응시키는 챔버 세정 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 챔버를 활성화된 수소(H) 함유 세정 가스로 2차 세정하는 단계; 및
    상기 챔버를 활성화된 산소(O) 함유 세정 가스로 3차 세정하는 단계;를 더 포함하는 챔버 세정 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 2차 세정하는 단계는, 상기 챔버 내에 잔류하는 염소(Cl) 성분을 제거하는 단계;를 포함하고,
    상기 3차 세정하는 단계는, 상기 챔버 내에 잔류하는 수소(H) 성분을 제거하는 단계;를 포함하는 챔버 세정 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 염소(Cl) 성분을 제거하는 단계는, 상기 챔버 내에서 수소(H) 함유 세정 가스를 활성화시켜 수행되고,
    상기 수소(H) 성분을 제거하는 단계는, 상기 챔버 내에서 산소(O) 함유 세정 가스를 활성화시켜 수행되는 챔버 세정 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 수소(H) 함유 세정 가스는, 상기 수소(H) 함유 가스와 동일한 경로로 상기 챔버 내에 공급되는 챔버 세정 방법.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 1차 세정하는 단계, 2차 세정하는 단계 및 3차 세정하는 단계는 150 내지 350℃의 온도에서 이루어지는 챔버 세정 방법.
  12. 염소(Cl) 함유 가스 및 수소(H) 함유 가스 중 어느 하나를 포함하는 제1 가스를 제공하는 제1 가스 제공부;
    상기 염소(Cl) 함유 가스 및 수소(H) 함유 가스 중 다른 하나를 포함하는 제2 가스를 제공하는 제2 가스 제공부;
    챔버 내부에 설치되어, 상기 제1 가스를 공급하기 위한 제1 가스 공급 경로 및 상기 제2 가스를 공급하기 위한 제2 가스 공급 경로가 분리되어 형성되는 가스 분사부;
    상기 가스 분사부와 연결되어, 상기 가스 분사부에 전원을 인가하기 위한 전원 공급부; 및
    상기 제1 가스 및 제2 가스를 활성화시키고 서로 반응시켜 상기 챔버 내의 부산물을 식각하기 위한 반응 가스를 생성하도록, 상기 가스 분사부 및 전원 공급부를 제어하는 제어부;를 포함하는 챔버 세정 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 가스 분사부는,
    상기 챔버 내부에 설치되는 상부 프레임; 및
    상기 상부 프레임으로부터 하부로 이격되어 설치되는 하부 프레임;을 포함하고,
    상기 상부 프레임 및 하부 프레임 중 적어도 하나의 내부에는 히팅 수단이 설치되는 챔버 세정 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 히팅 수단은 상기 상부 프레임 및 하부 프레임 중 적어도 하나에 복수 개로 분할되어 설치되는 챔버 세정 장치.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 상부 프레임 및 하부 프레임 중 적어도 하나의 내부에는 쿨링 수단이 설치되는 챔버 세정 장치.
  16. 청구항 12에 있어서,
    상기 가스 분사부는,
    분사 면을 따라 복수 개가 배열되어 형성되는 제1 전극; 및
    상기 제1 전극과 이격되도록 상기 제1 전극의 주위에 형성되는 제2 전극;을 포함하고,
    상기 전원 공급부는,
    상기 제1 전극 및 제2 전극 중 적어도 하나에 전원을 인가하는 챔버 세정 장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 제1 가스 공급 경로는 상기 제1 전극을 관통하여 형성되고,
    상기 제2 가스 공급 경로는 상기 제1 전극과 제2 전극 사이의 이격 공간으로 연결되도록 형성되는 챔버 세정 장치.
  18. 청구항 12에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 가스, 제2 가스 및 반응 가스의 종류에 따라 상기 제1 가스 및 제2 가스의 공급량을 제어하는 챔버 세정 장치.
  19. 청구항 12에 있어서,
    산소(O) 함유 가스를 제공하는 산소(O) 함유 가스 제공부;를 더 포함하고,
    상기 가스 분사부는,
    상기 제1 가스 공급 경로 및 제2 가스 공급 경로 중 적어도 하나의 경로를 통하여 상기 챔버 내에 산소(O) 함유 가스를 공급하는 챔버 세정 장치.
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