KR102656520B1 - 기판 처리 장치 및 이 장치를 이용한 기판 처리 방법 - Google Patents
기판 처리 장치 및 이 장치를 이용한 기판 처리 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102656520B1 KR102656520B1 KR1020180048941A KR20180048941A KR102656520B1 KR 102656520 B1 KR102656520 B1 KR 102656520B1 KR 1020180048941 A KR1020180048941 A KR 1020180048941A KR 20180048941 A KR20180048941 A KR 20180048941A KR 102656520 B1 KR102656520 B1 KR 102656520B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- gas
- cleaning gas
- exhaust line
- cleaning
- exhaust
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 72
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 126
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 298
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 166
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims abstract description 52
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 claims abstract description 38
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000003672 processing method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000000427 thin-film deposition Methods 0.000 claims description 5
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 abstract description 50
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 19
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 13
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 12
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 8
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 6
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 6
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 4
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 4
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- RBFQJDQYXXHULB-UHFFFAOYSA-N arsane Chemical compound [AsH3] RBFQJDQYXXHULB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N trichloroborane Chemical compound ClB(Cl)Cl FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
- H01L21/67028—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02041—Cleaning
- H01L21/02043—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02041—Cleaning
- H01L21/02057—Cleaning during device manufacture
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
일 실시 예에 의한 챔버; 상기 챔버의 내부를 배기하기 위한 배기 라인; 및 상기 배기 라인에 형성된 배기 펌프를 포함하는 기판 처리 장치의 기판 처리 방법은, 기판이 안치된 반응공간을 포함하는 상기 챔버에 소스 가스를 공급하는 제1 단계; 상기 소스가스를 퍼지하는 제2 단계; 상기 챔버에 반응가스를 공급하는 제3 단계; 상기 반응가스를 퍼지하는 제4단계; 상기 배기 라인 및 배기 펌프을 통해, 상기 제1 내지 제4 단계 동안 상기 챔버의 내부에 형성된 부산물을 배기시키는 단계; 및 상기 제1 내지 제4 단계 중 하나 또는 복수의 단계에서 상기 배기 라인으로 세정 가스를 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 기판 상에 박막을 증착하는 공정 중에 배기 라인에 적체된 부산물을 세정하기 위한 기판 처리 장치 및 이 장치를 이용한 기판 처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조 공정은 공정 챔버(Chamber) 내부에서 웨이퍼(Wafer)상에 박막을 증착하고, 증착된 박막을 선택적으로 식각하는 과정이 반복적으로 수행된다.
이때, 상기 웨이퍼 상에 박막을 증착하거나, 웨이퍼 상에 증착된 박막을 식각하는 공정은 공정 챔버 내에서 실란(Silane), 아르신(Arsine) 및 염화 붕소 등의 유해 가스와 수소 등의 공정 가스를 사용하여 고온에서 수행되며, 상기 공정이 진행되는 동안 공정 챔버 내부에는 각종 발화성 가스와 부식성 이물질 및 유독 성분을 함유한 유해가스 등의 부산물이 다량 발생하게 된다.
이러한 부산물은 온도와 압력에 따라서 여러 가지 상을 갖는데, 특히 온도가 낮으면 기체 상태에서 고체 상태로 변화하는 상 변화 현상이 발생하고, 상기 상 변화 현상은 배기 라인의 막힘 현상, 즉 부산물이 고체화되어 배기 라인에 적체되는 현상을 유발시킨다.
구체적으로, 공정 챔버 내부에서 배출되는 부산물은 대기와 접촉하거나 주변의 온도가 낮으면 고형화되어 파우더로 변하게 되는데, 상기 파우더는 배기 라인에 고착되어 배기 압력을 상승시킴과 동시에 진공펌프로 유입될 경우 진공펌프의 고장을 유발하고, 배기가스의 역류를 초래하여 프로세스 챔버 내부에 있는 웨이퍼를 오염시키는 문제점이 있다.
이에, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 도 1에 도시된 바와 같이, 공정 챔버(10)와 진공 펌프(30) 사이에 트랩 장치(40)를 설치하고 있었다.
도 1은 일반적인 기판 처리 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 기판 처리 장치(100)의 공정 챔버(10)와 진공 펌프(30)는 배기 라인(60)으로 연결되고, 상기 배기 라인(20)에는 상기 공정 챔버(10)에서 발생된 부산물을 파우더 형태로 포집하여 제거하기 위한 트랩 장치(40)가 설치되며, 상기 트랩 장치(40)는 상기 배기 라인(60)을 주기적으로 세정(cleaning)한다.
이와 같은 일반적인 트랩 장치(40)의 경우 상기 공정 챔버(10) 내부에서 박막의 증착이나 식각시 발생된 미반응 가스가 상기 공정 챔버(10)에 비해 상대적으로 낮은 온도 분위기를 갖는 배기 라인(20)쪽으로 유입되면서 분말 상태로 고형화된 파우더를 주기적으로 제거한다.
그러나 상기와 같은 일반적인 트랩 장치(40)는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 공정 챔버(10) 내부에서 발생된 부산물이 파우더 상태로 전환되어 트랩 장치(40)에서 제거되기까지의 시간이 오래 걸리므로 그 만큼 전체 공정시간이 길어지는 문제점이 있다. 즉, 상기 공정 챔버(10) 내부에는 부산물이 존재하지 않게 될 때 비로소 다음의 박막 증착 또는 식각 공정이 이루어질 수가 있으나, 상기 부산물이 파우더로 전환되어 제거되는데 많은 시간이 소요되므로 상기 공정 챔버(10)는 부산물이 모두 제거될 때까지 공정을 진행하지 못하고 대기해야 하는 시간이 길어지게 되고, 그로 인해 장비 가동율이 저하되는 것은 물론, 상기 공정 챔버(10)의 오랜 대기시간으로 인하여 그 만큼 전체 공정 시간이 길어지므로 양산성이 감소된다.
둘째, 일정 시간이 지나면 트랩 장치(40)를 주기적으로 세정하거나 교체하는 불편함과 상기 세정 또는 교체를 위한 유지 비용이 높다.
셋째, 공정 챔버(10)에서 발생된 부산물이 파우더 형태로 전환되면 트랩 장치(40)를 통해 배기 라인(60)을 주기적으로 세정하더라도 적체된 파우더의 정도에 따라 충분히 세정되지 못하여 반도체 소자의 특성이 저하된다.
이에 증착 또는 식각 공정과 동시에 공정 챔버에서 발생된 부산물을 제거할 수 있는 부산물 세정 방법 내지 장치가 요구되고 있는 실정이다.
실시 예는 배기 라인에 적체된 부산물 세정 시간을 줄여 장비 가동율을 개선하고 높은 양산성을 확보할 수 있는 기판 처리 장치 및 이 장치를 이용한 기판 처리 방법을 제공하기 위한 것이다.
실시 예에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
실시 예는 챔버; 상기 챔버의 내부를 배기하기 위한 배기 라인; 및 상기 배기 라인에 형성된 배기 펌프를 포함하는 기판 처리 장치의 기판 처리 방법에 있어서, 기판이 안치된 반응공간을 포함하는 상기 챔버에 소스 가스를 공급하는 제1 단계; 상기 소스가스를 퍼지하는 제2 단계; 상기 챔버에 반응가스를 공급하는 제3 단계; 상기 반응가스를 퍼지하는 제4단계; 상기 배기 라인 및 배기 펌프을 통해, 상기 제1 내지 제4 단계 동안 상기 챔버의 내부에 형성된 부산물을 배기시키는 단계; 및 상기 제1 내지 제4 단계 중 하나 또는 복수의 단계에서 상기 배기 라인으로 세정 가스를 공급하는 단계를 포함하는 기판 처리 방법을 제공한다.
이때, 상기 챔버 내부와 상기 배기 라인 간의 압력차 및 상기 배기 라인의 배기압을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 압력을 제어하는 단계는, 상기 챔버 내부의 압력이 상기 배기 라인의 배기압보다 낮게 유지되도록 상기 배기 라인의 압력을 조절할 수 있다.
또한, 상기 압력을 제어하는 단계는, 상기 배기 라인의 배기 면적을 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 세정 가스를 공급하는 단계는, 상기 세정 가스를 기 설정된 온도로 가열시키는 단계; 및 상기 배기 라인으로 상기 가열된 세정 가스를 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
또는, 상기 세정 가스를 공급하는 단계는, 상기 세정 가스를 플라즈마 또는 이온 중 적어도 어느 하나로 해리시키는 단계; 및 상기 배기 라인으로 상기 해리된 세정 가스를 공급하는 단계를 포함할 수도 있다.
또한, 상기 세정 가스를 공급하는 단계는, 상기 배기 라인으로 상기 세정 가스가 공급되는 시간이 상기 챔버로 상기 소스 가스가 공급되는 시간과 적어도 일부가 중첩되도록 상기 세정 가스의 공급을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 세정 가스의 공급을 제어하는 단계는, 상기 배기 라인으로 상기 세정 가스가 공급되는 시간이 상기 챔버로 상기 퍼지 가스가 공급되는 시간과 적어도 일부가 중첩될 수도 있다.
또는, 상기 배기 라인으로 공급되는 상기 세정 가스의 유량은, 상기 세정 가스가 공급되는 시간 동안 점차 감소될 수 있다.
그리고, 상기 세정 가스의 공급을 제어하는 단계는, 상기 배기 라인으로 상기 세정 가스가 공급되는 시간이 상기 챔버로 상기 반응 가스가 공급되는 시간과 적어도 일부가 중첩될 수도 있다.
본 발명의 적어도 일 실시 예에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 기판 상에 박막이 증착되는 공정 중에 배기 라인에 적체된 부산물을 세정할 수 있으므로 전체 공정 시간을 줄일 수 있어, 장비 가동율이 개선되고 높은 양산성을 확보할 수 있다.
둘째, 별도의 트랩 장치를 생략할 수 있으므로 트랩 장치의 주기적인 세정 또는 교체를 위한 유지 비용이 절감될 수 있다.
셋째, 공정 챔버에서 발생된 부산물이 파우더 형태로 전환되기 전에 배기 라인을 세정할 수 있고, 세정 능력이 향상됨에 따라 반도체 소자의 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
본 실시 예에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 언급하지 않은 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 기판 처리 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 따른 부산물 세정 방법에 있어서, 소스 가스, 퍼지 가스 및 반응 가스의 공급 주기에 따른 세정 가스의 공급 주기를 설명하기 위한 여러 가지 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 시시 예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 부산물 세정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 따른 부산물 세정 방법에 있어서, 소스 가스, 퍼지 가스 및 반응 가스의 공급 주기에 따른 세정 가스의 공급 주기를 설명하기 위한 여러 가지 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 시시 예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 부산물 세정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 실시 예를 상세히 설명한다. 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시 예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 또한, 실시 예의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 실시 예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 실시 예의 범위를 한정하는 것이 아니다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 element의 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서 이용될 수도 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시 예에 의한 기판 처리 장치를 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 일 실시 예에 의한 기판 처리 장치(200)는 챔버(210), 상기 챔버(210)로 박막 형성을 위한 공정 가스들을 공급하는 제1 가스 공급계(220), 상기 챔버(210) 내부를 진공 압력으로 유지하고, 상기 챔버(210)에서 발생된 부산물을 배기하는 배기계(230) 및 상기 챔버(210)와 상기 배기계(230)로 부산물을 제거하기 위한 세정 가스를 공급하는 제2 가스 공급계(240)를 포함할 수 있다. 여기서, 챔버(210)는 소정의 박막을 증착하는 공정을 수행하는 공정 챔버로 구현될 수 있으며, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 챔버(210)를 공정 챔버(210)로 칭하기로 한다.
공정 챔버(210)는 기판(S)이 안치되는 안치부(212) 및 상기 안치부(212)와 일정한 간격을 두고 대향 배치되어 제1 가스 공급계(220)를 통해 공급되는 가스들을 내부로 분사하는 가스 분사부(214)를 포함할 수 있고, 기판(S)이 안치부(212) 위에 안착된 상태에서 가스 분사부(214)를 통해 분사되는 가스들에 의해 기판(S) 상에 박막이 증착될 수 있다.
상기 공정 챔버(210)는 스퍼터링(sputtering) 공정, CVD(Chemical Vapor Deposition) 공정 또는 ALD(Atomic Layer Deposition) 공정 등 다양한 증착 공정 중 어느 하나의 공정에 의해 기판(S) 상에 소정 박막을 증착하는 공정을 수행할 수 있다. 다만, 설명의 편의를 위해 본 명세서에서는 ALD 공정에 의한 증착 공정 중에 배기계(230)를 세정하는 방법을 기술하고 있으나, ALD 공정 이외에 다른 증착 공정의 경우에도 적용될 수 있음은 통상의 기술자에게 자명하다.
제1 가스 공급계(220)는 소스(source) 가스 공급부(222), 퍼지(purge) 가스 공급부(224), 반응(reactant) 가스 공급부(226) 및 소스 가스 공급부(222), 퍼지 가스 공급부(224) 또는 반응 가스 공급부(226) 중 적어도 어느 하나와 공정 챔버(210)를 연통하는 공통 가스 공급라인(228)을 포함할 수 있다.
비록 도시되지는 아니하였지만, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 소스 가스 공급부(222), 퍼지 가스 공급부(224) 및 반응 가스 공급부(226) 각각이 개별적으로 공정 챔버(210)와 연통될 수 있고, 이때 상기 공통 가스 공급 라인(228)은 생략될 수도 있다.
소스 가스 공급부(222)는 소스 가스 공급원(222a), 소스 가스 공급 라인(222b), 제1 유량 조절부(222c) 및 소스 가스 개폐 밸브(222d)를 포함할 수 있다. 소스 가스 개폐 밸브(222d)가 개방되면, 소스 가스는 소스 가스 공급원(222a)로부터 소스 가스 공급 라인(222b) 및 공통 가스 공급 라인(228)을 통하여 공정 챔버(210)로 공급될 수 있고, 공정 챔버(210) 내의 가스 분사부(214)는 소스 가스를 분사하여 상기 기판(S) 상에 소스 가스를 흡착시킬 수 있다.
퍼지 가스 공급부(224)는 퍼지 가스 공급원(224a), 퍼지 가스 공급 라인(224b), 제2 유량 조절부(224c) 및 퍼지 가스 개폐 밸브(224d)를 포함할 수 있다. 퍼지 가스 개폐 밸브(224d)가 개방되면, 퍼지 가스는 퍼지 가스 공급원(224a)로부터 퍼지 가스 공급 라인(224b) 및 공통 가스 공급 라인(228)을 통하여 공정 챔버(210)로 공급될 수 있고, 공정 챔버(210) 내의 가스 분사부(214)는 퍼지 가스를 분사하여 상기 기판(S) 상에 흡착되지 않은 소스 가스를 배기계(230)를 통하여 외부로 배기시킬 수 있다. 여기서, 퍼지 가스는 상기 소스 가스 등과 반응하지 않는 것이 바람직하며, 일 예로 불활성 가스인 아르곤(Ar), 질소(N2) 또는 수소(H)을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 아니함은 통상의 기술자에게 자명하다.
반응 가스 공급부(226)는 반응 가스 공급원(226a), 반응 가스 공급 라인(226b), 제3 유량 조절부(226c) 및 반응 가스 개폐 밸브(226d)를 포함할 수 있다. 반응 가스 개폐 밸브(226d)가 개방되면, 반응 가스는 반응 가스 공급원(226a)로부터 반응 가스 공급 라인(226b) 및 공통 가스 공급 라인(228)을 통하여 공정 챔버(210)로 공급될 수 있고, 공정 챔버(210) 내의 가스 분사부(214)는 반응 가스를 소스 가스가 흡착된 기판(S) 상에 분사하여 원자층을 형성할 수 있다.
이후, 퍼지 가스 공급부(224)는 퍼지 가스 개폐 밸브(224d)를 개방하고, 공정 챔버(210) 내의 가스 분사부(214)는 퍼지 가스 공급부(224)로부터 공급된 퍼지 가스를 분사하여, 기판(S) 상에 흡착된 소스 가스와 반응하지 아니한 미반응 가스 및 부산물을 배기계(230)를 통하여 외부로 배기시킬 수 있다.
한편, 소스 가스 개폐 밸브(222d), 퍼지 가스 개폐 밸브(224d) 및 반응 가스 개폐 밸브(226d)는 서로 교번하여 개폐 동작이 수행되되, 상기 개폐 동작은 일정한 주기로 반복될 수 있다. 예를 들어, 개폐 동작의 한 주기(cycle)는 소스 가스 개폐 밸브(222d), 퍼지 가스 개폐 밸브(224d), 반응 가스 개폐 밸브(226d) 및 퍼지 가스 개폐 밸브(224d)가 서로 독립적으로 교번하여 개방 및 폐쇄되어 생성될 수 있고, 상기 한 주기가 연속적으로 또는 소정의 시간이 경과된 후 반복적으로 수행될 수 있다.
또는, 소스 가스 개폐 밸브(222d), 퍼지 가스 개폐 밸브(224d) 및 반응 가스 개폐 밸브(226d) 중 어느 하나의 개폐 밸브가 페쇄될 때 다른 하나의 개폐 밸브가 연속하여 개방되거나, 어느 하나의 개폐 밸브가 폐쇄된 후 소정 시간이 경과된 후 다른 하나의 개폐 밸브가 개방될 수도 있다.
소스 가스 개폐 밸브(222d), 퍼지 가스 개폐 밸브(224d) 및 반응 가스 개폐 밸브(226d)가 서로 교번하여 개폐 동작이 수행될 경우, 공정 챔버(210) 내부로 소스 가스, 퍼지 가스, 반응 가스 및 퍼지 가스가 차례로 공급되고, 다시 소스 가스가 공급될 수 있다. 그리고, 소스 가스와 반응 가스가 함께 혼합되기 때문에 기판(S) 상에서 박막의 증착 반응이 일어날 수 있다.
또한, 공정 챔버(210)는 다양한 온도 범위 및 다양한 압력 범위를 유지하면서 증착 공정이 수행될 수 있다. 예를 들면, 공정 챔버(210)는 약 150 ~ 250℃의 온도 및 약 1 ~ 5 torr의 압력이 유지되도록 설정된 진공 압력 조건하에서 소정의 증착 공정이 수행될 수 있다. 그리고, 상기 증착 공정이 수행된 공정 챔버(210)의 내부에는 미반응 가스와 부산물이 형성될 수 있다.
배기계(230)는 제1 배기 라인(232), 제2 배기 라인(234), 압력 조절부(236) 및 배기 펌프(238)를 포함할 수 있다.
제1 배기 라인(232)은 일단이 공정 챔버(210)에 연결되고 타단이 배기 펌프(238)에 연결되어, 공정 챔버(210) 내부의 소스 가스(예를 들어, 기판(S) 상에 흡착되지 않은 소스 가스), 반응 가스(예를 들어, 기판(S) 상에 흡착된 소스 가스와 반응하지 아니한 미반응 가스) 및/또는 기판(S)의 증착 공정이 수행되는 동안 공정 챔버(210) 내부에서 형성된 부산물을 외부로 배기시키는 역할을 수행할 수 있다. 한편, 제1 배기 라인(232)은 제2 배기 라인(234) 및 제2 가스 공급계(240) 각각과 연통하는 서로 다른 분기부(B1, B2)를 포함할 수 있다.
제2 배기 라인(234)의 일단은 상기 제1 배기 라인(232)의 제1 분기부(B1)와 연통되고, 타단은 상기 공정 챔버(210)와 연통될 수 있다. 제2 배기 라인(234)은 기판(S)의 증착 공정이 수행되기 전에, 상기 공정 챔버(210)의 내부를 펌핑(pumping)하여 공정 챔버(210) 내부의 압력을 진공 압력 조건으로 설정할 수 있다.
압력 조절부(236)는 공정 챔버(210)와 제1 배기 라인(232) 사이에 배치되고, 공정 챔버(210) 내부와 제1 배기 라인(232) 간의 압력차를 제어할 수 있다. 또한 다르게 표현하면, 상기 압력 조절부(236)는 제1 배기 라인(232) 중 압력 조절부(236)의 상류 측-가령, 공정 챔버(210) 방향-과 하류 측-가령, 배기 펌프(238) 방향-의 압력을 조절할 수 있다.
바람직하게는, 상기 압력 조절부(236)의 양 단에 배치된 개폐 밸브(236a, 236b)를 개방하여 공정 챔버(210) 내부의 압력(PA)이 제1 배기 라인(232)의 배기압(PB, PC)보다 낮도록 유지할 수 있다. 다시 말해서, 압력 조절부(236)는 제1 배기 라인(232) 중 진공 챔버(210) 방향의 상류 압력이 배기 펌프(238) 방향의 하류 압력보다 낮도록 유지할 수 있다. 이와 같이, 상기 압력 조절부(236)는 제1 배기 라인(232)의 상류와 하류 간의 압력차를 제어할 수 있으므로, 제1 배기 라인(232)을 통해 배기되는 부산물 등의 배기량 및/또는 제1 배기 라인(232)의 배기 면적을 조절할 수 있다.
여기서, 상기 압력 조절부(236)는 진공 펌프로 구현될 수 있고, 구현의 일 예로 터보 분자 펌프(TMP; Turbo Molecular Pump)가 적용될 수 있다. 터보 분자 펌프(TMP)는 공정 챔버(210) 내부 압력이 제1 배기 라인(232)의 배기압보다 낮도록 유지하여 부산물이 공정 챔버(210) 방향으로 역류(back stream)하는 것을 방지할 수 있다.
다만, 터보 분자 펌프(TMP) 이외에도 상기 공정 챔버(210) 내부와 상기 제1 배기 라인(232) 간의 압력차를 제어할 수 있는 고진공 펌프(high vacuum pump)라면 용어에 상관없이 압력 조절부(236)에 적용될 수 있음은 통상의 기술자에게 자명하다.
배기 펌프(238)는 부산물을 외부로 배기할 수 있는 역할을 수행할 수 있고, 일 예로 드라이 펌프(dry pump)가 사용될 수 있다.
또한, 상기 배기 펌프(238)는 제1 배기 라인(232)의 배기압을 제어할 수 있고, 바람직하게는 부산물이 배기 펌프(238)를 통해 외부로 배기될 수 있도록 압력 조절부(236)와 제1 분기부(B1) 사이의 배기압(PB)은 제1 분기부(B1)와 배기 펌프(238) 사이의 배기압(PC)보다 높도록 유지할 수 있다. 정리하면, 공정 챔버(210) 내부의 압력(PA)은 제1 분기부(B1)와 배기 펌프(238) 사이의 배기압(PC)보다 낮고, 제1 분기부(B1)와 배기 펌프(238) 사이의 배기압(PC)은 압력 조절부(236)와 제1 분기부(B1) 사이의 배기압(PB)보다 낮게 유지될 수 있다.
한편, 제2 가스 공급계(240)는 상기 제1 배기 라인(232)에 적체된 부산물을 제거하기 위하여 세정 가스를 공급하는 제1 세정 가스 공급부(242), 상기 공정 챔버(210) 내부의 부산물을 제거하기 위하여 세정 가스를 공급하는 제2 세정 가스 공급부(244), 제4 유량 조절부(246) 및 세정 가스 공급원(248)을 포함할 수 있다.
제1 세정 가스 공급부(242)는 제1 배기 라인(232)의 제2 분기부(B2)와 연통되어 제1 배기 라인(232)으로 세정 가스를 공급하는 제1 세정 가스 공급 라인(242a) 및 상기 세정 가스의 흐름을 제어하는 제1 세정 가스 개폐 밸브(242b)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 세정 가스 공급 라인(242a)는 제1 배기 라인(232)과 세정 가스 공급원(248) 사이를 연결하되, 제1 배기 라인(232) 중 압력 조절부(236)와 배기 펌프(238) 사이의 제2 분기부(B2)에 연결될 수 있다. 이때, 바람직하게는 제2 분기부(B2)는 제1 분기부(B1) 보다 상기 압력 조절부(236)와 가깝게 배치될 수 있다.
제2 세정 가스 공급부(242)는 상기 공정 챔버(210)와 연통되어 공정 챔버(210) 내부로 세정 가스를 공급하는 제2 세정 가스 공급 라인(244a) 및 상기 세정 가스의 흐름을 제어하는 제2 세정 가스 개폐 밸브(244b)를 포함할 수 있다.
상기 세정 가스는 F2, Cl2 등의 할로겐족 원소를 포함하는 가스로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 세정 가스는 NF3, SF6, ClF3, ClF4 또는 BCl3 중 적어도 어느 하나의 가스로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 화학반응을 통하여 부산물을 제거할 수 있는 세정 가스라면 본 발명에 적용될 수 있음은 통상의 기술자에게 자명하다.
공정 챔버(210) 내에서 기판(S)의 증착 공정이 수행되는 도중에 제1 세정 가스 개폐 밸브(242b)를 개방하고 제2 세정 가스 개폐 밸브(244b)를 폐쇄하면, 상기 세정 가스는 세정 가스 공급원(248)으로부터 제1 세정 가스 공급 라인(242a)을 통하여 제1 배기 라인(232)으로 공급될 수 있다.
이때, 세정 가스는 제1 배기 라인(232) 내에 적체된 부산물과 반응하면서 휘발성 물질이 생성되고, 이들 휘발성 물질은 기체 상태로 외부로 배기됨으로써 제1 배기 라인(232) 내부의 세정이 이루어질 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1 세정 가스 공급부(242)는 공정 챔버(210)에서 발생된 부산물이 파우더 형태로 고형화되기 전에 제1 배기 라인(232) 내부를 세정할 수 있으므로 반도체 소자의 특성이 저하되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 기판(S)의 증착 또는 식각 공정이 수행되는 도중에 제1 배기 라인(232)으로 세정 가스를 공급(또는 주입)하더라도, 압력 조절부(236)는 상기 공정 챔버(210) 내부와 상기 제1 배기 라인(232) 간의 압력차를 제어하여 부산물이 상기 공정 챔버(210) 내부로 역류하는 현상을 방지하므로, 증착되는 박막의 품질에 영향을 미치지 아니할 수 있다.
그리고, 제1 배기 라인(232)에 적체되는 부산물은 주로 소스 가스에 의하여 형성되기 때문에, 제1 세정 가스 개폐 밸브(242b)의 개방 구간은 소스 가스 개폐 밸브(222d)의 개방 구간과 적어도 일부가 중첩될 수 있다. 이에 관한 구체적인 설명은 도 5를 참조하여 후술하기로 한다.
한편, 기판(S)의 증착 및 식각 공정이 완료되고 상기 공정 챔버(210) 내에서 기판(S)이 반출되면, 상기 제2 세정 가스 개폐 밸브(244b)가 개방될 수 있다.
상기 제2 세정 가스 개폐 밸브(244b)가 개방되면, 세정 가스는 세정 가스 공급원(248)으로부터 제2 세정 가스 공급 라인(244b)을 통하여 공정 챔버(210) 내부로 공급되고, 공정 챔버(210) 내부의 미반응 가스 내지 부산물과 반응하면서 생성된 휘발성 물질을 제1 배기 라인(232)으로 배기할 수 있다.
이때, 제4 유량 조절부(246)는 제1 세정 가스 공급 라인(242a)과 제2 세정 가스 공급 라인(244a)으로 공급되는 세정 가스의 양을 분배할 수 있다. 예를 들어, 제4 유량 조절부(246)는 제1 세정 가스 공급 라인(242a) 보다 2 세정 가스 공급 라인(244a)으로 더 많은 양의 세정 가스를 분배할 수 있으나, 이는 예시적인 것으로 경우에 따라서는 제1 세정 가스 공급 라인(242a) 보다 2 세정 가스 공급 라인(244a)으로 더 적거나 동일한 양의 세정 가스를 분배할 수도 있다.
또는, 제2 세정 가스 개폐 밸브(244b)가 개방되면, 제1 세정 가스 개폐 밸브(242b)는 폐쇄될 수 있고, 제4 유량 조절부(246)는 제2 세정 가스 공급 라인(244a)으로만 세정 가스를 분배할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 세정 가스 공급부(242)는 제1 배기 라인(232) 내부의 세정 효율을 향상시키기 위하여 활성화된 세정 가스를 공급할 수 있다. 이하에서는 세정 가스를 활성화시키는 가열부 내지 활성화부를 도 3 내지 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.
도 3 내지 도 4에 도시된 공정 챔버(210), 제1 가스 공급계(220), 배기계(230) 및 이들의 하위 구성 요소는 도 2에 도시된 공정 챔버(210), 제1 가스 공급계(220), 배기계(230) 및 이들의 하위 구성 요소에 해당하므로 동일한 참조부호를 사용하였으며, 이들에 대한 중복되는 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 다른 실시 예에 의한 기판 처리 장치(300)는 제1 세정 가스 공급 라인(242a)에 배치된 가열부(310)를 더 포함할 수 있다.
가열부(310)는 상기 제1 세정 가스 공급 라인(242a)에 열을 가하기 위한 수단으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 가열부(310)는 제1 세정 가스 공급 라인(242a)의 내부 온도를 약 150 ~ 200℃ 정도로 조절할 수 있고, 제1 세정 가스 공급 라인(242a)의 내부 온도가 상승함에 따라 가열된 세정 가스는 제1 배기 라인(232)의 내부로 공급될 수 있다.
도 3을 참조하면, 가열부(310)의 일 예로 히터(312; heater), 히팅 코일(314; heating coil), 히팅 자켓(316; heating jacket)이 도시되어 있지만, 제1 세정 가스 공급 라인(242a)에 열을 가할 수 있는 수단이라면 이에 한정되지 아니함은 통상의 기술자에게 자명하다.
히터(312)는 제1 세정 가스 공급 라인(242a)의 적어도 일부에 배치될 수 있고, 제1 세정 가스 공급 라인(242a)의 내부 온도를 조절하기 위한 온도 조절 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.
히팅 코일(314)은 제1 세정 가스 공급 라인(242a)의 외주면을 따라 코일 형상의 권선이 권취되어 이루어질 수 있다. 코일의 단면 형상은 원형, 타원 또는 다각형의 형태로 이루어질 수 있고, 코일 형상의 권선과 제1 세정 가스 공급 라인(242a) 사이에는 열 전달이 원활하게 이루어지도록 열 전달 물질(미도시)이 충진될 수도 있다.
히팅 자켓(316)은 제1 세정 가스 공급 라인(242a)의 외주면에 발열체를 감싸서 형성할 수 있다. 바람직하게는 열 전도율을 향상시키기 위하여 제1 세정 가스 공급 라인(242a)의 외주면 전부를 감싸도록 형성될 수 있고, 세정 가스는 제1 세정 가스 공급(242a)의 내부에서 대류로 인해 빠르게 가열될 수 있다.
상술한 히터(312), 히팅 코일(314), 히팅 자켓(316)을 통하여 제1 세정 가스 공급 라인(242a)의 내부 온도를 상승시킬 수 있고, 세정 가스가 제1 배기 라인(232)으로 공급되기 전에 상기 세정 가스를 가열시킬 수 있다.
세정 가스의 온도가 상승할수록 분자의 운동량 내지 활성화 에너지가 증가하므로, 상기 가열된 세정 가스는 제1 배기 라인(232) 내부에 적체된 부산물과의 화학 반응속도를 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 세정 가스와 부산물이 반응하면서 생성되는 휘발성 물질은 빠르게 외부로 배기될 수 있으므로 제1 배기 라인(232) 내부의 세정 효율이 향상될 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 또 다른 실시 예에 의한 기판 처리 장치(400)는 제1 세정 가스 공급 라인(242a)에 배치된 활성화부(410)를 더 포함할 수 있다.
활성화부(410)는 제1 배기 라인(232)으로 세정 가스를 공급하기 전에, 리모트 플라즈마(remote plasma) 방식을 이용하여 세정 가스를 미리 플라즈마 또는 이온 상태로 여기(excitation)시킬 수 있다. 여기서, 활성화부(410)의 일 예로 리모트 플라즈마 발생 장치(RPSC)가 사용될 수 있다.
제1 세정 가스 공급 라인(242a)은 활성화부(410)에 의하여 여기된 세정 가스를 제1 배기 라인(232) 내부로 공급하고, 상기 여기된 세정 가스는 제1 배기 라인(232)에 적체된 부산물이 화학적으로 분해되도록 식각(etching)반응을 유도할 수 있다. 이와 같이, 세정 가스가 플라즈마 또는 이온 상태로 해리될 경우 부산물과의 직접적인 반응성이 향상되므로, 제1 배기 라인(232) 내부의 세정 능력 내지 효율성이 증가될 수 있다.
이하에서는, 도 2 및 도 5를 함께 참조하여 기판 증착 공정 중 세정 가스가 공급되는 실시 예들을 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 따른 부산물 세정 방법에 있어서, 소스 가스, 퍼지 가스 및 반응 가스의 공급 주기에 따른 세정 가스의 공급 주기를 설명하기 위한 여러 가지 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 5를 함께 참조하면, 기판(S) 상에 박막 증착 공정은 소스 가스 개폐 밸브(222d), 퍼지 가스 개폐 밸브(224d) 및 반응 가스 개폐 밸브(226d)는 서로 교번하여 개폐 동작이 수행되되, 상기 개폐 동작이 일정한 주기로 반복됨에 따라 수행될 수 있다. 이에 따라 공정 챔버(210) 내부로 소스 가스, 퍼지 가스, 반응 가스 및 퍼지 가스가 차례로 서로 교번하여 공급될 수 있다.
우선, 공정 챔버(210) 내로 소스 가스가 공급되어 기판(S) 상에 흡착되면, 퍼지 가스를 공급하여 흡착되지 않은 소스 가스를 배기계(230)로 배기시키고, 다음으로 반응 가스를 공급하여 기판(S) 상에 흡착된 소스 가스와 반응시켜 원자층을 형성한 이후, 다시 퍼지 가스를 공급하여 공정 챔버(210) 내부의 미반응 가스 및 부산물을 배기계(230)로 배기시킬 수 있다.
이때, 배기계(230)에 적체되는 부산물은 주로 소스 가스에 의하여 형성되기 때문에, 제1 배기 라인(232)으로 세정 가스의 공급을 제어하는 제1 세정 가스 개폐 밸브(242b)의 개방 구간은 상기 소스 가스 개폐 밸브(222d)의 개방 구간과 적어도 일부가 중첩될 수 있다.
제1 실시 예(510)에 의하면, 제1 세정 가스 개폐 밸브(242b)의 개방 구간은 소스 가스 개폐 밸브(222d)의 개방 구간 전체와 일치할 수 있다. 즉, 공정 챔버 내부(210)로 소스 가스가 공급되는 동안 제1 배기 라인(232)으로 세정 가스가 공급될 수 있다.
또는, 본 발명의 일 실시 예에 의하면 제1 세정 가스 개폐 밸브(242b)는 소스 가스 개폐 밸브(222d) 및 퍼지 가스 개폐 밸브(224d)의 개방 구간 중 적어도 일부가 중첩되도록 개방될 수 있다.
제2 실시 예(520)에 의하면, 제1 세정 가스 개폐 밸브(242b)의 개방 구간은 소스 가스 개폐 밸브(222d)의 개방 구간 전체 및 퍼지 가스 개폐 밸브(224d)의 개방 구간 일부와 일치할 수 있다. 즉, 공정 챔버 내부(210)로 소스 가스가 공급되고, 이후 퍼지 가스가 일부 공급되는 동안에 제1 배기 라인(232)으로 세정 가스가 공급될 수 있다.
제3 실시 예(530)에 의하면, 제1 세정 가스 개폐 밸브(242b)의 개방 구간은 소스 가스 개폐 밸브(222d)의 개방 구간 일부 및 퍼지 가스 개폐 밸브(224d)의 개방 구간 일부와 일치할 수 있다. 즉, 공정 챔버 내부(210)로 소스 가스가 공급되고 소정의 시간(t1)이 지난 후 비로소 제1 배기 라인(232)으로 세정 가스가 공급되고, 퍼지 가스가 공급되는 도중에 세정 가스의 공급이 중단될 수 있다.
또는, 본 발명의 다른 실시 예에 의하면 제2 가스 공급계(240)의 제4 유량 조절부(246)은 제1 배기 라인(232)으로 공급되는 세정 가스의 유량을 점차 감소시킬 수 있다.
제4 실시 예(540)에 의하면, 제1 세정 가스 개폐 밸브(242b)의 개방 구간은 상술한 제2 실시 예(520)와 동일할 수 있다. 다만, 제1 배기 라인(232)으로 세정 가스가 공급되고 소정의 시간(t2)이 지나면, 상기 제4 유량 조절부(246)는 제1 배기 라인(232)으로 공급되는 세정 가스의 유량을 점차 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 세정 가스의 유량을 선형적으로 감소시켜 공급을 중단할 수 있다.
또는, 본 발명의 또 다른 실시 예에 의하면 제1 세정 가스 개폐 밸브(242b)는 소스 가스 개폐 밸브(222d) 및 반응 가스 개폐 밸브(226d)의 개방 구간 중 적어도 일부 또는 전부와 중첩되도록 개방될 수 있다.
제5 실시 예(550)에 의하면, 제1 세정 가스 개폐 밸브(242b)의 개방 구간은 소스 가스 개폐 밸브(222d)의 개방 구간 전체 및 반응 가스 개폐 밸브(226d)의 개방 구간 전부와 일치할 수 있다. 즉, 공정 챔버 내부(210)로 소스 가스가 공급되는 동안에 제1 배기 라인(232)으로 세정 가스가 공급되되, 공정 챔버 내부(210)로 퍼지 가스가 공급되는 동안에는 세정 가스의 공급을 중단하고, 이후 공정 챔버 내부(210)로 반응 가스가 공급되는 동안에 제1 배기 라인(232)으로 세정 가스가 공급될 수 있다.
상술한 제1 내지 제5 실시 예와 같이, 세정 가스는 기판(S) 상에 박막을 증착하기 위한 소스 가스, 퍼지 가스 및 반응 가스 중 적어도 어느 하나의 가스 공급 주기에 따라 선택적 또는 간헐적으로 공급될 수 있다. 이에 따라, 제1 배기 라인(232)으로 공급되는 세정 가스의 유량을 감소시킬 수 있고, 제1 배기 라인(232), 제1 세정 가스 공급 라인(242a) 및 배기 펌프(238)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 기판 처리 장치를 이용하여 제1 배기 라인에 적체된 부산물을 세정하는 방법을 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 시시 예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 부산물 세정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 세정 방법(600)은 도 6에 도시된 바와 같이, 공정 챔버 내부를 진공 분위기로 형성하는 단계(S610), 기판을 로딩(또는 안착)하고, 기판 상에 박막을 증착하는 단계(S620), 배기 라인을 세정하는 단계(S630), 증착 공정을 완료하고 기판을 언로딩(또는 반출)하는 단계(S640) 및 공정 챔버 내부를 세정하는 단계(S650)를 포함할 수 있다.
공정 챔버(210) 내부를 진공 분위기로 형성하는 단계(S610)에서 제2 배기 라인(234)은 공정 챔버(210)의 내부를 펌핑(pumping)하여 공정 챔버(210) 내부의 압력을 진공 압력 조건으로 설정할 수 있다. 기판(S) 상에 박막을 증착하기 위하여 공정 챔버(210)의 내부는 약 150 ~ 250℃의 온도 및 약 1 ~ 5 torr의 압력이 유지되도록 설정될 수 있다.
기판(S)을 로딩하고, 기판(S) 상에 박막을 증착하는 단계(S620)에서 공정 챔버(210)의 안치부(212) 위에 기판(S)을 로딩(또는 안착)하면, 제1 가스 공급계(220)는 공정 챔버(210) 내부로 소스 가스, 퍼지 가스, 반응 가스 및 퍼지 가스를 차례로 서로 교번하여 공급할 수 있다. 공정 챔버(210) 내부로 소스 가스가 공급되어 기판(S) 상에 흡착되면, 퍼지 가스를 공급하여 흡착되지 않은 소스 가스를 배기계(230)로 배기시키고, 다음으로 반응 가스를 공급하여 기판(S) 상에 흡착된 소스 가스와 반응시켜 원자층을 형성한 이후, 다시 퍼지 가스를 공급하여 공정 챔버(210) 내부의 미반응 가스 및 부산물을 배기계(230)로 배기시킬 수 있다.
제1 배기 라인(232)을 세정하는 단계(S630)는 S620 단계에서 기판(S) 상에 박막이 증착되는 동안, 제1 세정 가스 개폐 밸브(242b)를 개방하고 제2 세정 가스 개폐 밸브(244b)를 폐쇄하여 제1 배기 라인(232)으로 세정 가스가 공급되면, 제1 배기 라인(232) 내에 적체된 부산물과 반응하면서 휘발성 물질이 생성되고, 이들 휘발성 물질을 기체 상태로 외부로 배기함으로써 상기 제1 배기 라인(232) 내부의 세정이 이루어질 수 있다.
이때, 공정 챔버(210) 내부로 소스 가스가 공급되는 동안, 제1 배기 라인(232)과 연통되는 제1 세정 가스 공급 라인(242a)을 통하여 제1 배기 라인(232)으로 세정 가스가 공급될 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이 세정 가스는 기판(S) 상에 박막을 증착하기 위한 소스 가스, 퍼지 가스 및 반응 가스 중 적어도 어느 하나의 가스 공급 주기에 따라 선택적 또는 간헐적으로 공급될 수도 있다. 이에 관한 구체적인 설명은 도 5를 참조하여 이미 전술하였으므로 설명의 편의를 위해 중복되는 내용은 생략하기로 한다.
증착 공정을 완료하고 기판을 언로딩하는 단계(S640)는 S620 단계에서 기판(S)의 증착 및 식각 공정이 완료되면, 공정 챔버(210) 내에서 기판(S)을 반출할 수 있다.
공정 챔버 내부를 세정하는 단계(S650)는 S640 단계 이후, 제2 세정 가스 개폐 밸브(244b)를 개방하여, 공정 챔버(210)와 연통되는 제2 세정 가스 공급 라인(244b)을 통하여 공정 챔버(210) 내부로 세정 가스가 공급되면, 공정 챔버(210) 내부의 미반응 가스 내지 부산물과 반응하면서 생성된 휘발성 물질을 제1 배기 라인(232)으로 배기함으로써 공정 챔버(210) 내부의 세정이 이루어질 수 있다.
실시 예와 관련하여 전술한 바와 같이 몇 가지만을 기술하였지만, 이외에도 다양한 형태의 실시가 가능하다. 앞서 설명한 실시 예들의 기술적 내용들은 서로 양립할 수 없는 기술이 아닌 이상은 다양한 형태로 조합될 수 있으며, 이를 통해 새로운 실시 형태로 구현될 수도 있다.
한편, 전술한 실시 예에 의한 기판 처리 장치 및 이 장치를 이용한 부산물 세정 방법은 반도체 소자의 기판 상에 박막을 증착하는 공정 외에, 평면 표시 장치 및 태양전지 등을 제조하는 공정 등에서 사용할 수 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
210: 공정 챔버
220: 제1 가스 공급계
230: 배기계
240: 제2 가스 공급계
220: 제1 가스 공급계
230: 배기계
240: 제2 가스 공급계
Claims (20)
- 챔버; 상기 챔버의 내부를 배기하기 위한 배기 라인; 상기 챔버에 연결된 세정가스 공급원; 상기 세정가스 공급원과 상기 배기라인 사이의 제1 세정가스 개폐밸브; 상기 세정가스 공급원과 상기 챔버 사이의 제2 세정가스 개폐밸브; 및 상기 배기 라인에 형성된 배기 펌프를 포함하는 기판 처리 장치의 기판 처리 방법에 있어서,
박막 증착 공정은,
기판이 안치된 반응공간을 포함하는 상기 챔버에 소스 가스를 공급하는 제1 단계;
상기 소스가스를 퍼지하는 제2 단계;
상기 챔버에 반응가스를 공급하는 제3 단계; 및
상기 반응가스를 퍼지하는 제4단계를 포함하고,
배기 라인의 세정 공정은,
상기 제1 내지 제4 단계 중 하나 또는 복수의 단계의 박막 증착 공정 중 상기 제1 세정가스 개폐밸브를 개방하고, 상기 제2 세정가스 개폐밸브를 폐쇄하여 상기 배기 라인으로 세정 가스를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 챔버 내부와 상기 배기 라인 간의 압력차 및 상기 배기 라인의 배기압을 제어하는 압력제어단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 방법. - 제2 항에 있어서,
상기 압력제어단계는, 상기 챔버 내부의 압력이 상기 배기 라인의 배기압보다 낮게 유지되도록 상기 배기 라인의 압력을 조절하는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 세정 가스를 공급하는 단계는,
상기 배기 라인으로 상기 세정 가스가 공급되는 시간이 상기 챔버로 상기 소스 가스가 공급되는 시간과 적어도 일부가 중첩되도록 상기 세정 가스의 공급을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 방법. - 제4 항에 있어서,
상기 세정 가스의 공급을 제어하는 단계는,
상기 배기 라인으로 상기 세정 가스가 공급되는 시간이 상기 챔버로 상기 반응 가스가 공급되는 시간과 적어도 일부가 중첩되는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180048941A KR102656520B1 (ko) | 2018-04-27 | 2018-04-27 | 기판 처리 장치 및 이 장치를 이용한 기판 처리 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180048941A KR102656520B1 (ko) | 2018-04-27 | 2018-04-27 | 기판 처리 장치 및 이 장치를 이용한 기판 처리 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20190124900A KR20190124900A (ko) | 2019-11-06 |
| KR102656520B1 true KR102656520B1 (ko) | 2024-04-12 |
Family
ID=68541969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180048941A KR102656520B1 (ko) | 2018-04-27 | 2018-04-27 | 기판 처리 장치 및 이 장치를 이용한 기판 처리 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102656520B1 (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102406920B1 (ko) * | 2020-09-14 | 2022-06-10 | 주식회사 와이제이 더블유 | 승화 전사 장치 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001523044A (ja) * | 1997-11-12 | 2001-11-20 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 自動洗浄エッチングプロセス |
| JP2012039084A (ja) * | 2010-07-15 | 2012-02-23 | Tokyo Electron Ltd | 薄膜形成装置の洗浄方法、薄膜形成方法、及び、薄膜形成装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101610773B1 (ko) * | 2009-06-10 | 2016-04-08 | 주성엔지니어링(주) | 박막 형성 방법 및 이의 제조 장치 |
-
2018
- 2018-04-27 KR KR1020180048941A patent/KR102656520B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001523044A (ja) * | 1997-11-12 | 2001-11-20 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 自動洗浄エッチングプロセス |
| JP2012039084A (ja) * | 2010-07-15 | 2012-02-23 | Tokyo Electron Ltd | 薄膜形成装置の洗浄方法、薄膜形成方法、及び、薄膜形成装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20190124900A (ko) | 2019-11-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4411215B2 (ja) | 基板処理装置及び半導体装置の製造方法 | |
| JP5283673B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、成膜方法および基板処理装置 | |
| US8012261B2 (en) | ALD apparatus and method | |
| US7156923B2 (en) | Silicon nitride film forming method, silicon nitride film forming system and silicon nitride film forming system precleaning method | |
| JP3947126B2 (ja) | 半導体製造装置 | |
| JP4204840B2 (ja) | 基板処埋装置 | |
| JP4426671B2 (ja) | 熱処理装置及びその洗浄方法 | |
| JP6761031B2 (ja) | クリーニング方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム | |
| KR102656520B1 (ko) | 기판 처리 장치 및 이 장치를 이용한 기판 처리 방법 | |
| JP4814914B2 (ja) | 基板処理装置及び半導体装置の製造方法 | |
| JP4356943B2 (ja) | 基板処理装置及び半導体装置の製造方法 | |
| JP5362782B2 (ja) | 基板処埋装置、基板処理方法及び半導体装置の製造方法 | |
| JP2002121673A (ja) | グラファイトナノファイバー薄膜形成用熱ｃｖｄ装置 | |
| JP4695343B2 (ja) | 縦型半導体製造装置 | |
| KR20200035210A (ko) | 클리닝 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치, 및 프로그램 | |
| JP2001107243A (ja) | 薄膜形成装置の洗浄方法 | |
| JP2005223144A (ja) | 基板処理装置 | |
| JP2006108595A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2005056918A (ja) | 基板処理装置 | |
| JP2005197541A (ja) | 基板処理装置 | |
| JP2004335757A (ja) | 半導体デバイスの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E90F | Notification of reason for final refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right |