KR102665773B1 - Method for cleaning chamber and depositing thin film and substrate treatment apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 챔버 세정 가스로 인하여 박막의 증착률에 대한 차이를 줄이고, 균일도를 향상시킬 수 있는 챔버 세정 방법 및 챔버 세정 후 박막을 증착하는 방법, 기판 처리 장치를 제공하는 것으로, 본 발명에 따른 챔버 세정 방법은 플루오린(F)를 포함하는 제 1 세정 가스로 챔버 내부로 분사하는 제 1 단계; H2O를 포함하는 제 2 세정 가스를 상기 챔버 내부로 분사하는 제 2 단계; 및 기판을 투입하기 전 박막을 증착하는 제 3 단계를 포함하여 박막의 증착률 및 균일도가 향상될 수 있다.The present invention provides a chamber cleaning method that can reduce the difference in the deposition rate of the thin film due to the chamber cleaning gas and improve uniformity, a method of depositing a thin film after cleaning the chamber, and a substrate processing device, and provides a chamber cleaning method according to the present invention. The cleaning method includes a first step of spraying a first cleaning gas containing fluorine (F) into the chamber; A second step of spraying a second cleaning gas containing H 2 O into the chamber; And the deposition rate and uniformity of the thin film can be improved by including a third step of depositing the thin film before adding the substrate.
Description
본 발명은 챔버 세정 방법, 박막 증착 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 플루오린과 포함하는 제 1 세정 가스 H2O를 포함하는 제 2 세정 가스로 챔버를 세정하는 방법, 챔버 세정 후 박막을 증착하는 방법 및 플라즈마를 사용하지 않는 기판 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a chamber cleaning method, a thin film deposition method, and a substrate processing apparatus, and more specifically, to a chamber cleaning method with a first cleaning gas containing fluorine and a second cleaning gas containing H 2 O, a chamber It relates to a method of depositing a thin film after cleaning and a substrate processing device that does not use plasma.
일반적으로, 태양전지(Solar Cell), 반도체 소자, 평판 디스플레이 등을 제조하기 위해서는 기판 표면에 소정의 박막층, 박막 회로 패턴, 또는 광학적 패턴을 형성하여야 하며, 이를 위해서는 기판에 특정 물질의 박막을 증착하는 박막 증착 공정, 감광성 물질을 사용하여 박막을 선택적으로 노출시키는 포토 공정, 선택적으로 노출된 부분의 박막을 제거하여 패턴을 형성하는 식각 공정 등의 반도체 제조 공정을 수행하게 된다.Generally, in order to manufacture solar cells, semiconductor devices, flat panel displays, etc., it is necessary to form a predetermined thin film layer, thin film circuit pattern, or optical pattern on the surface of a substrate. To achieve this, a thin film of a specific material is deposited on the substrate. Semiconductor manufacturing processes such as a thin film deposition process, a photo process that selectively exposes a thin film using a photosensitive material, and an etching process that forms a pattern by removing the thin film from the selectively exposed portion are performed.
이러한 반도체 제조 공정은 해당 공정을 위해 최적의 환경으로 설계된 기판 처리 장치의 내부에서 진행되며, 최근에는 플라즈마를 이용하여 증착 또는 식각 공정을 수행하는 기판 처리 장치가 많이 사용되고 있다.This semiconductor manufacturing process is carried out inside a substrate processing device designed in an optimal environment for the process, and recently, substrate processing devices that perform a deposition or etching process using plasma have been widely used.
박막의 증착 공정을 수행하는 경우에 기판에 박막이 증착될 뿐 아니라 챔버의 내벽이나 서셉터의 상부 등에도 소스 등이 흡착되어 박막이 증착되고, 이는 공정중에 파티클로 작용하여 박막 증착의 수율을 떨어뜨리기 때문에 챔버 내부를 주기적으로 세정할 필요가 있다. When performing a thin film deposition process, not only is the thin film deposited on the substrate, but also the source is adsorbed on the inner wall of the chamber or the top of the susceptor, and the thin film is deposited, which acts as particles during the process and reduces the yield of thin film deposition. Therefore, it is necessary to periodically clean the inside of the chamber.
챔버를 세정하고 다시 박막을 증착하는 공정을 진행하게 되면, 세정시 사용되는 세정 가스로 인해 박막의 증착률(deposition rate)에 차이가 생길 뿐 아니라 박막의 균일도(uniformity)가 떨어지는 문제가 있었다.When the process of cleaning the chamber and depositing the thin film is performed again, there is a problem that not only does the deposition rate of the thin film vary due to the cleaning gas used during cleaning, but also the uniformity of the thin film deteriorates.
이상 설명한 배경기술의 내용은 본 출원의 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.The content of the background technology described above is technical information that the inventor of the present application possessed for deriving the present invention or acquired in the process of deriving the present invention, and must be regarded as known technology disclosed to the general public before filing the application for the present invention. It is impossible.
본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명은 챔버 내부의 세정 후에서 박막의 증착률의 차이가 줄어들고 균일도가 향상되는 챔버 세정 방법과 챔버 세정 후 박막을 증착하는 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was designed to solve the conventional problems described above. The present invention provides a chamber cleaning method in which the difference in the deposition rate of the thin film after cleaning the inside of the chamber is reduced and uniformity is improved, a method for depositing a thin film after cleaning the chamber, and a substrate. The purpose is to provide a processing device.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 플루오린(F)를 포함하는 제 1 세정 가스로 공정 챔버 내부로 분사하는 제 1 단계; H2O를 포함하는 제 2 세정 가스를 상기 공정 챔버 내부로 분사하는 제 2 단계; 및 기판을 투입하기 전 박막을 증착하는 제 3 단계를 포함하는 챔버 세정 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention includes a first step of spraying a first cleaning gas containing fluorine (F) into the process chamber; A second step of spraying a second cleaning gas containing H 2 O into the process chamber; and a third step of depositing a thin film before adding a substrate.
또한, 상기 제 2 세정 가스의 분사 시간은 200초 이상 600초 이하인 것을 포함할 수 있고, 상기 공정 챔버 내부의 압력은 0.001torr 이상 1torr 이하인 것을 포함할 수 있다.Additionally, the injection time of the second cleaning gas may be 200 seconds or more and 600 seconds or less, and the pressure inside the process chamber may be 0.001 torr or more and 1 torr or less.
또한, 상기 제 2 단계와 상기 제 3 단계의 순서가 바뀌는 것을 포함할 수 있고, 상기 서셉터의 하부에서 상기 제 2 세정 가스를 분사하는 것을 포함할 수 있으며 기판 이송 챔버와 상기 공정 챔버 사이에 연결된 밸브에서 상기 제 2 세정 가스를 분사하는 것을 포함할 수 있다.In addition, it may include changing the order of the second step and the third step, and may include spraying the second cleaning gas from a lower part of the susceptor and connected between the substrate transfer chamber and the process chamber. It may include spraying the second cleaning gas from a valve.
또한, 상기 제 3 단계를 진행한 후 상기 제 2 세정 가스를 상기 공정 챔버 내로 다시 분사하는 것을 포함할 수 있다.Additionally, it may include spraying the second cleaning gas into the process chamber again after performing the third step.
본 발명은 또한, 플루오린(F)를 포함하는 제 1 세정 가스로 공정 챔버 내부로 분사하는 단계; H2O를 포함하는 제 2 세정 가스를 상기 공정 챔버 내부로 분사하는 단계; 기판을 투입하기 전 소스 가스를 분사하는 단계; 소스 가스를 퍼지하는 퍼지 가스를 분사하는 단계; 상기 소스 가스와 반응하기 위한 반응 가스를 분사하는 단계; 및 상기 반응 가스를 퍼지하는 퍼지 가스를 분사하는 단계를 포함할 수 있다.The present invention also includes the steps of spraying a first cleaning gas containing fluorine (F) into the process chamber; Spraying a second cleaning gas containing H 2 O into the process chamber; Spraying source gas before inserting the substrate; Spraying a purge gas to purge the source gas; spraying a reaction gas to react with the source gas; And it may include spraying a purge gas to purge the reaction gas.
또한, 상기 제 2 세정 가스는 상기 반응 가스와 동일한 것을 포함할 수 있고, 상기 제 2 세정 가스 분사 단계는 상기 제 1 세정 가스 분사 단계 이후 대신 상기 반응 가스를 퍼지하는 퍼지 가스 분사 단계 이후에 수행되는 것을 포함할 수 있다. In addition, the second cleaning gas may include the same as the reaction gas, and the second cleaning gas injection step is performed after the first cleaning gas injection step, but instead after the purge gas injection step of purging the reaction gas. may include
또한, 상기 제 2 세정 가스 분사 단계는 상기 제 1 세정 가스 분사 단계 이후와 상기 반응 가스를 퍼지하는 퍼지 가스 분사 단계 이후에 수행되는 것을 포함할 수 있다. Additionally, the second cleaning gas injection step may include being performed after the first cleaning gas injection step and after the purge gas injection step of purging the reaction gas.
본 발명은 또한, 플루오린(F)를 포함하는 가스로 공정 챔버 내부를 세정하는 단계; H2O를 포함하는 가스로 상기 공정 챔버 내부를 처리(treatment)하는 단계; 기판을 투입하기 전 박막을 증착하는 단계; 및 기판을 투입하고 박막을 증착하는 단계를 포함할 수 있다.The present invention also includes the steps of cleaning the inside of the process chamber with a gas containing fluorine (F); Treating the inside of the process chamber with a gas containing H 2 O; Depositing a thin film before adding a substrate; And it may include the step of inserting a substrate and depositing a thin film.
본 발명은 또한, 공정 챔버; 상기 공정 챔버 내에 플루오린을 포함하는 제 1 세정 가스를 공급하는 제 1 세정 가스 분사부; 상기 공정 챔버 내에 H2O를 포함하는 제 2 세정 가스를 공급하는 제 2 세정 가스 분사부; 상기 공정 챔버 내에 박막을 증착하기 위해서 소스 가스를 분사하는 소스 가스 분사부, 퍼지 가스를 분사하는 퍼지 가스 분사부, 반응 가스를 분사하는 반응 가스 분사부를 포함하고, 상기 공정 챔버 내의 온도를 상승시키기 위한 승온 장치를 포함할 수 있다.The present invention also provides a process chamber; a first cleaning gas injection unit supplying a first cleaning gas containing fluorine into the process chamber; a second cleaning gas injection unit supplying a second cleaning gas containing H 2 O into the process chamber; A source gas injection unit for spraying a source gas to deposit a thin film in the process chamber, a purge gas injection unit for spraying a purge gas, and a reaction gas injection unit for spraying a reaction gas, and for increasing the temperature in the process chamber. It may include a temperature raising device.
또한, 상기 제 2 세정 가스는 상기 반응 가스와 동일한 것을 포함할 수 있다. Additionally, the second cleaning gas may include the same thing as the reactive gas.
이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다. According to the present invention as described above, the following effects are achieved.
제 1 세정 가스 및 제 2 세정 가스로 챔버 내부를 세정하는 경우 박막의 증착률의 차이가 줄어들고 박막의 균일도(uniformity)가 향상될 수 있다.When the inside of the chamber is cleaned with the first cleaning gas and the second cleaning gas, the difference in the deposition rate of the thin film can be reduced and the uniformity of the thin film can be improved.
위에서 언급된 본 발명의 효과 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.In addition to the effects of the present invention mentioned above, other features and advantages of the present invention are described below, or can be clearly understood by those skilled in the art from such description and description.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 챔버 세정 방법 및 박막 증착 방법을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 예에 따른 챔버 세정 방법 및 박막 증착 방법을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 일 예에 따른 챔버 세정 방법을 수행한 후 박막의 배치 수(batch count)에 따른 박막의 두께 및 박막의 균일도(uniformity)를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 예에 따른 챔버 세정 방법을 수행하는 경우 조절밸브(throttle valve)의 각도를 나타낸 그래프이다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 일 예에 따른 챔버 세정 방법을 수행한 후 박막의 배치 수(batch count)에 따른 박막의 두께 및 박막의 균일도(uniformity)를 나타낸 그래프이다.1 is a diagram schematically illustrating a substrate processing apparatus according to an example of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a chamber cleaning method and a thin film deposition method according to an example of the present invention.
3 is a diagram schematically illustrating a substrate processing apparatus according to another example of the present invention.
4 is a diagram schematically illustrating a chamber cleaning method and a thin film deposition method according to another example of the present invention.
5A and 5B are graphs showing the thickness and uniformity of the thin film according to the batch count of the thin film after performing the chamber cleaning method according to an example of the present invention.
Figure 6 is a graph showing the angle of a throttle valve when performing a chamber cleaning method according to an example of the present invention.
7A and 7B are graphs showing the thickness and uniformity of the thin film according to the batch count of the thin film after performing the chamber cleaning method according to an example of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and will be implemented in various different forms. These embodiments only serve to ensure that the disclosure of the present invention is complete and that common knowledge in the technical field to which the present invention pertains is not limited. It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.The shapes, sizes, proportions, angles, numbers, etc. disclosed in the drawings for explaining embodiments of the present invention are illustrative, and the present invention is not limited to the matters shown. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification. Additionally, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. When 'includes', 'has', 'consists of', etc. mentioned in this specification are used, other parts may be added unless 'only' is used. In cases where a component is expressed in the singular, the plural is included unless specifically stated otherwise.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.When interpreting a component, it is interpreted to include the margin of error even if there is no separate explicit description.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.In the case of a description of a positional relationship, for example, if the positional relationship of two parts is described as 'on top', 'on the top', 'on the bottom', 'next to', etc., 'immediately' Alternatively, there may be one or more other parts placed between the two parts, unless 'directly' is used.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.In the case of a description of a temporal relationship, for example, if a temporal relationship is described as 'after', 'successfully after', 'after', 'before', etc., 'immediately' or 'directly' Unless used, non-consecutive cases may also be included.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.Although first, second, etc. are used to describe various components, these components are not limited by these terms. These terms are merely used to distinguish one component from another. Accordingly, the first component mentioned below may also be the second component within the technical spirit of the present invention.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다. Each feature of the various embodiments of the present invention can be combined or combined with each other partially or entirely, and various technical interconnections and operations are possible, and each embodiment can be implemented independently of each other or together in a related relationship. It may be possible.
이하, 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다. 1 is a diagram schematically illustrating a substrate processing apparatus according to an example of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 예에 따른 기판 처리 장치는 공정 챔버(10), 챔버 리드(20; chamber lid), 서셉터(30), 소스 가스 공급부(50), 반응 가스 공급부(60), 퍼지 가스 공급부(70), 제 1 세정 가스 공급부(100), 제 2 세정 가스 공급부(200)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, a substrate processing apparatus according to an example of the present invention includes a
상기 공정 챔버(10)는 기판 처리 공정을 위한 공정 공간을 제공한다. 상기 공정 챔버(10)의 일측 바닥면은 반응 공간을 배기시키기 위한 배기구(12)에 연통된다.The
상기 챔버 리드(20)는 공정 챔버(10)의 상부에 설치되어 반응 공간을 밀폐한다. 상기 챔버 리드(20)에는 기판 처리 공정을 위한 공정 가스가 주입되는 가스 공급관(24)이 설치되어 있다. The
상기 서셉터(30)는 공정 챔버(10)의 내부에 설치되어 외부로부터 로딩되는 복수 개의 기판(S)을 지지한다. 지지축(32)은 지지축(32)과 공정 챔버(10)의 하면을 밀봉하는 벨로우즈(34)에 의해 감싸인다.The
상기 가스 분사 수단(40)은 공정 공간에서 서셉터(30)와 마주보도록 챔버 리드(20)의 하부에 설치된다. 상기 가스 분사 수단(40)과 챔버 리드(20) 사이에는 가스 공급관(24)으로부터 공정 가스가 공급되는 가스 버퍼 공간(42)이 형성된다. 이러한 가스 분사 수단(40)은 가스 버퍼 공간(42)에 연통된 복수 개의 가스 분사홀(44)을 통해 가스 공급관(24)으로부터 가스 버퍼 공간(42)에 공급되는 공정 가스를 기판(S) 상으로 분사한다.The gas injection means 40 is installed at the lower part of the
상기 소스 가스 공급부(50)는 공정 챔버 내부로 소스 가스를 분사할 수 있다. 상기 소스 가스는 HQ(hydroquinone) 산화막, High-K 물질의 박막, 실리콘(Si), 티탄족 원소(Ti, Zr, Hf 등), 또는 알루미늄(Al) 물질을 포함하는 소스 가스로 이루어질 수 있다. 그리고, 실리콘(Si) 물질을 포함하는 소스 가스로는 실란(Silane; SiH4), 디실란(Disilane; Si2H6), 트리실란(Trisilane; Si3H8), TEOS(Tetraethylorthosilicate), DCS(Dichlorosilane), HCD(Hexachlorosilane), TriDMAS(Tri-dimethylaminosilane) 및 TSA(Trisilylamine) 등이 될 수 있다.The source
상기 반응 가스 공급부(60)는 상기 공정 챔버(10) 내부로 반응 가스를 분사할 수 있다. 상기 반응 가스는 수소(H2), 질소(N2), 산소(O2), 수소(H2)와 질소(N2)의 혼합 가스, 아산화질소(N2O), 암모니아(NH3), 물(H2O), 또는 오존(O3) 등의 반응성 가스일 수 있다.The reaction
상기 퍼지 가스 공급부(70)는 상기 공정 챔버(10) 내부로 퍼지 가스를 분사할 수 있다. 상기 퍼지 가스는 헬륨(He), 아르곤(Ar) 등의 비활성 가스일 수 있다.The purge
상기 제 1 세정 가스 공급부(100)와 제 2 세정 가스 공급부(200)는 상기 공정 챔버(10) 내부로 제 1 세정 가스 및 제 2 세정 가스를 분사할 수 있다. 상기 제 1 세정 가스는 플루오린(F)를 포함하는 가스일 수 있고, 상기 제 2 세정 가스는 물(H2O)을 포함하는 가스일 수 있다.The first cleaning
상기 공정 챔버(10)는 플라즈마 생성 장치를 포함하지 않을 수 있다. 플라즈마 생성 장치가 없기 때문에, 박막의 증착률을 향상시키기 위해서 승온 장치(미도시)가 포함되어 상기 공정 챔버(10) 내부의 온도를 상승시킬 수 있다. The
따라서, 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 공정 챔버(10); 상기 공정 챔버(10) 내에 플루오린을 포함하는 제 1 세정 가스를 공급하는 제 1 세정 가스 분사부; 상기 공정 챔버(10) 내에 H2O를 포함하는 제 2 세정 가스를 공급하는 제 2 세정 가스 분사부; 상기 공정 챔버(10) 내에 박막을 증착하기 위해서 소스 가스를 분사하는 소스 가스 분사부, 퍼지 가스를 분사하는 퍼지 가스 분사부, 반응 가스를 분사하는 반응 가스 분사부를 포함하고, 상기 공정 챔버(10) 내의 온도를 상승시키기 위한 승온 장치를 포함할 수 있다.Accordingly, the substrate processing apparatus according to the present invention includes a
또한, 상기 제 2 세정 가스는 상기 서셉터(30)의 하부에서 분사될 수 있다. 상기 제 2 세정 가스가 상기 서셉터(30)의 하부에서 분사되는 경우 상기 서셉터(30)의 하부에 잔존하는 플루오린과 반응을 일으켜 불산(HF)를 형성할 수 있다. Additionally, the second cleaning gas may be sprayed from the lower part of the
상기 제 2 세정 가스는 기판 이송 챔버(미도시)와 상기 공정 챔버(10) 사이에 연결된 밸브에서 분사될 수 있다. 상기 기판 이송 챔버는 기판(S)을 상기 공정 챔버(10) 내부로 이동시킬 수 있다. 상기 기판 이송 챔버는 상기 공정 챔버(10) 사이에 밸브로 연결될 수 있고, 상기 밸브 주위에서 제 2 세정 가스가 분사될 수 있다. 이 경우 박막의 증착률의 차이가 줄어들고 박막의 균일도(uniformity)가 향상될 수 있다.The second cleaning gas may be sprayed from a valve connected between the substrate transfer chamber (not shown) and the
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 챔버 세정 방법 및 박막 증착 방법을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a chamber cleaning method and a thin film deposition method according to an example of the present invention.
도 2를 참조하여 설명하면, 시간에 따라서 상기 공정 챔버(10) 내로 분사되는 가스를 순서대로 나타낸 것이다. 먼저 플루오린을 포함하는 상기 제 1 세정 가스를 상기 공정 챔버(10) 내부에 분사하여 상기 공정 챔버(10) 내부를 세정할 수 있다. 상기 제 1 세정 가스는 상기 공정 챔버(10)의 내부에 증착된 부산물들과 반응하여 기체 형태로 배기구(12)를 통해 배출될 수 있다. 상기 제 1 세정 가스는 사이 공정 챔버(10)의 내부를 세정하고 플루오린(F)이 상기 공정 챔버(10) 내부에 남을 수 있다.When described with reference to FIG. 2, gases injected into the
다음으로 H2O를 포함하는 제 2 세정 가스를 상기 공정 챔버(10) 내부로 분사할 수 있다. 상기 제 2 세정 가스는 상기 공정 챔버(10) 내부에 잔존하는 플루오린(F)과 반응할 수 있다. Next, a second cleaning gas containing H 2 O may be injected into the
F- + H2O -> HF + O2 F - + H 2 O -> HF + O 2
상기 제 2 세정 가스는 상기 반응식에 따라서 플루오린과 반응하게 되고, 이에 따라 불산(HF)가 생성되어 상기 배기구(12)를 통해 배출될 수 있다. 도 6을 참조하여 설명하면, 상기 제 2 세정 가스는 상기 공정 챔버(10) 내에 잔존하는 플루오린과 반응하여 불산(HF)이 생성되고, 생생된 기체상의 불산이 배기구(12)를 통해 배출되는 것을 확인할 수 있다. The second cleaning gas reacts with fluorine according to the above reaction equation, and thus hydrofluoric acid (HF) is generated and can be discharged through the
다음으로 기판(S)을 상기 공정 챔버(10) 내로 투입하지 않고, 상기 소스 가스를 분사할 수 있다. 이는 박막을 증착하기 전에 전증착(pre-deposition)에 해당하는 공정으로 기판(S)을 투입해서 진행하는 본 공정의 균일도를 향상시키고 공정의 안정성을 향상시키기 위해서 본 공정에 앞서 진행할 수 있다. 전증착 공정 역시 본 증착공정과 동일한 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition)으로 수행될 수 있다. 따라서, 먼저 상기 소스 가스를 분사한 후 흡착된 소스를 제외하고 상기 퍼지 가스로 남은 소스를 퍼지시킨 후 상기 반응 가스를 분사하여 흡착된 소스와 반응을 일으켜 박막을 증착하고, 남은 반응 가스는 다시 상기 퍼지 가스를 분사하여 퍼지시킬 수 있다. 원자층 증착법에 의한 박막 증착 공정은 원하는 두께를 얻을 때까지 반복적으로 수행될 수 있다. 즉, 상기 제 1 세정 가스 및 상기 제 2 세정 가스는 1회만 분사되어 세정이 진행되지만 상기 소스 가스를 분사하는 이후의 공정은 복수 회 반복될 수 있다. 기판(S)을 상기 공정 챔버(10) 내로 투입하지 않는다고 서술하였으나 실제 박막 증착 공정이 수행되지 않는 더미 기판(dummy wafer) 등을 투입하고 상기 공정을 진행할 수 있다.Next, the source gas can be sprayed without putting the substrate S into the
따라서, 본 발명에 따른 챔버 세정 방법은 플루오린(F)를 포함하는 제 1 세정 가스로 공정 챔버(10) 내부로 분사하는 제 1 단계; H2O를 포함하는 제 2 세정 가스를 상기 공정 챔버(10) 내부로 분사하는 제 2 단계; 및 기판을 투입하기 전 박막을 증착하는 제 3 단계를 포함할 수 있다.Therefore, the chamber cleaning method according to the present invention includes a first step of spraying a first cleaning gas containing fluorine (F) into the
또한, 본 발명에 따른 박막 증착 방법은 플루오린(F)를 포함하는 제 1 세정 가스로 공정 챔버(10) 내부로 분사하는 단계; H2O를 포함하는 제 2 세정 가스를 상기 공정 챔버(10) 내부로 분사하는 단계; 기판(S)을 투입하기 전 소스 가스를 분사하는 단계; 소스 가스를 퍼지하는 퍼지 가스를 분사하는 단계; 상기 소스 가스와 반응하기 위한 반응 가스를 분사하는 단계; 및 상기 반응 가스를 퍼지하는 퍼지 가스를 분사하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the thin film deposition method according to the present invention includes spraying a first cleaning gas containing fluorine (F) into the
본 발명에 따른 박막 증착 방법은 상기 제 2 세정 가스 분사 단계가 상기 제 1 세정 가스 분사 단계 이후 대신 상기 반응 가스를 퍼지하는 퍼지 가스 분사 단계 이후에 수행되는 것을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 2 세정 가스 분사 단계는 상기 제 1 세정 가스 분사 단계 이후와 상기 반응 가스를 퍼지하는 퍼지 가스 분사 단계 이후에 수행되는 것을 포함할 수 있다.The thin film deposition method according to the present invention may include performing the second cleaning gas injection step after the first cleaning gas injection step, instead of performing the purge gas injection step of purging the reaction gas. Additionally, the second cleaning gas injection step may include being performed after the first cleaning gas injection step and after the purge gas injection step of purging the reaction gas.
상기 제 2 세정 가스의 분사 시간은 200초 이상 600초 이하인 것을 포함할 수 있다. 상기 제 2 세정 가스의 분사 시간이 200초 이하인 경우에는 상기 공정 챔버(10) 내에 잔존하는 플루오린과 충분히 반응을 일으키지 못할 수 있고, 상기 제 2 세정 가스의 분사 시간이 600초 이상인 경우에는 공정 시간이 너무 길어져서 생산성이 떨어질 수 있다.The injection time of the second cleaning gas may be 200 seconds or more and 600 seconds or less. If the injection time of the second cleaning gas is 200 seconds or less, it may not sufficiently react with the fluorine remaining in the
상기 공정 챔버(10) 내부의 압력은 0.001torr 이상 1torr 이하인 것을 포함할 수 있다. 상기 공정 챔버(10) 내부의 압력이 0.1torr 라는 것은 상기 공정 챔버(10) 내부의 진공도를 높인 것을 의미하고, 진공도가 높아질수록 상기 공정 챔버(10) 내부에 잔존하는 플루오린(F)과 H2O의 반응성이 커질 수 있다. 다만, 0.001torr 이하의 진공 분위기를 만들기 위해서는 배기공정(pumping) 시간이 길어져 생산성이 떨어질 수 있다. 상기 공정 챔버 내부의 압력이 1torr 이상일 때는 진공도가 낮아서 반응성이 작을 수 있다.The pressure inside the
본 발명은 또한 박막 증착 방법의 관점을 달리하여 플루오린(F)를 포함하는 가스로 공정 챔버(10) 내부를 세정하는 단계; H2O를 포함하는 가스로 상기 공정 챔버(10) 내부를 처리(treatment)하는 단계; 기판을 투입하기 전 박막을 증착하는 단계; 및 기판을 투입하고 박막을 증착하는 단계를 포함할 수 있다.The present invention also provides a different aspect of the thin film deposition method, including the steps of cleaning the inside of the
도 3은 본 발명의 다른 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram schematically illustrating a substrate processing apparatus according to another example of the present invention.
도 3을 참조하여 설명하면, 상기 제 2 세정 가스 공급부(200)가 상기 반응 가스 공급부(60)와 동일한 가스를 분사할 수 있다. 도 1에서 설명한 부분 중 동일한 부분은 생략하고 설명하면, H2O를 포함하는 상기 제 2 세정 가스가 상기 반응 가스와 동일 할 수 있다. 따라서, 별도의 반응 가스 공급부(60)가 필요하지 않고, 제 2 세정 가스 공급부(200)와 동일할 수 있다. 이 경우 별도의 반응 가스 공급부(60)가 없어도 되므로 공정 챔버(10)의 제작에 유리할 수 있다. 따라서, 상기 제 2 세정 가스는 상기 반응 가스와 동일할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the second cleaning
도 4는 본 발명의 다른 예에 따른 챔버 세정 방법 및 박막 증착 방법을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.4 is a diagram schematically illustrating a chamber cleaning method and a thin film deposition method according to another example of the present invention.
도 2와의 차이점을 설명하면, 별도의 반응 가스가 없이 상기 제 2 세정 가스가 반응 가스의 기능도 동시에 수행할 수 있다. 따라서 상기 소스 가스와 H2O를 포함하는 상기 제 2 세정 가스가 반응을 일으켜 박막이 증착될 수 있다. 반응 가스를 제 2 세정 가스로 사용할 수 있기 때문에 별도의 가스 공급부가 필요하지 않게 되고, 이에 따라 공정 챔버(10)의 제작이 용이할 수 있다.To explain the difference from FIG. 2, the second cleaning gas can simultaneously perform the function of a reactive gas without a separate reactive gas. Therefore, a reaction between the source gas and the second cleaning gas containing H 2 O may occur and a thin film may be deposited. Since the reaction gas can be used as the second cleaning gas, a separate gas supply unit is not needed, and thus the
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 예에 따른 챔버 세정 방법을 수행한 후 박막의 배치 수(batch count)에 따른 박막의 두께 및 박막의 균일도(uniformity)를 나타낸 그래프이다.5A and 5B are graphs showing the thickness and uniformity of the thin film according to the batch count of the thin film after performing the chamber cleaning method according to an example of the present invention.
도 5a 및 도 5b를 참고하여 설명하면, 동일한 박막의 두께를 얻기 위하여 복수 회의 원자층 증착법 사이클을 수행한 것을 하나의 배치 수로 나타낼 수 있다. 즉, 원하는 두께의 박막을 증착하기 위하여 n번의 원자층 증착 사이클을 수행한 경우 배치 수 1은 n번의 원자층 증착 사이클을 수행한 결과를 나타낸 것이고, 배치 수 2는 다음으로 n번의 원자층 증착 사이클을 수행한 결과를 나타낸 것이다. Referring to FIGS. 5A and 5B , the number of atomic layer deposition cycles performed multiple times to obtain the same thin film thickness can be represented by one batch number. That is, when n atomic layer deposition cycles are performed to deposit a thin film of the desired thickness, the
도 5a는 배치 수에 따른 증착된 박막의 평균 두께를 나타낸 것이다. 그래프에서 알 수 있듯이 배치 수 1일때와 배치 수 10일 때 두께의 차이가 나는 것을 확인할 수 있다. 그래프에서 REF와 test 1은 상기 제 2 세정 가스를 투입하지 않고 박막을 증착한 것이고, test 2는 본 발명에 따른 결과를 나타낸다. 배치 수 1과 배치 수 10을 비교하면 REF의 경우는 약 10%의 두께 차이가 나는 것을 확인할 수 있지만 본 발명에 따르면 약 5%의 두께 차이가 나는 것을 확인할 수 있다. Figure 5a shows the average thickness of the deposited thin film according to the number of batches. As you can see from the graph, you can see that there is a difference in thickness when the batch number is 1 and when the batch number is 10. In the graph, REF and
도 5b는 배치 수에 따른 균일도(uniformity)를 나타내는 것이다. 이를 통해서 알 수 있듯이 Ref의 경우 배치 수 1인 경우에는 균일도가 3%대로 큰 것을 알 수 있지만, 본 발명의 경우에는 0.5%로 매우 향상되었음을 확인할 수 있다. 더 구체적으로 설명하면 배치 수 1의 경우에는 중심부와 주변부의 두께 차이가 커서 균일도가 떨어지는 것을 확인할 수 있다.Figure 5b shows uniformity according to the number of batches. As can be seen from this, in the case of Ref, when the batch number is 1, the uniformity is as high as 3%, but in the case of the present invention, it can be seen that it is greatly improved to 0.5%. To be more specific, in the case of
도 6은 본 발명의 일 예에 따른 챔버 세정 방법을 수행하는 경우 조절밸브(throttle valve)의 각도를 나타낸 그래프이다.Figure 6 is a graph showing the angle of a throttle valve when performing a chamber cleaning method according to an example of the present invention.
도 6을 참고하여 설명하면, 본 발명에 따른 챔버 세정 방법에 따라서 상기 제 2 세정 가스를 분사하였을 때 조절밸브의 각도를 나타낸 것이다. 이를 참고하면 시간이 지남에 따라서 조절밸브의 각도가 감소하는 것을 확인할 수 있다. 이는 상기 반응식에 따라서 불소(HF)가 기체 상태로 배기구(12)를 통해 배출되기 때문에 조절밸브의 각도가 처음에는 더 컸다가 시간이 지남에 따라서 점점 감소하는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6, it shows the angle of the control valve when the second cleaning gas is sprayed according to the chamber cleaning method according to the present invention. Referring to this, you can see that the angle of the control valve decreases over time. Since fluorine (HF) is discharged through the
도 7a 및 7b는 본 발명의 일 예에 따른 챔버 세정 방법을 수행한 후 박막의 배치 수(batch count)에 따른 박막의 두께 및 박막의 균일도(uniformity)를 나타낸 그래프이다.7A and 7B are graphs showing the thickness and uniformity of the thin film according to the batch count of the thin film after performing the chamber cleaning method according to an example of the present invention.
도 7a 및 도 7b를 참고로 설명하면, Pre TRT는 상기 제 2 세정 가스를 박막의 증착 전에 분사한 것을 나타내고, Post TRT는 상기 제 2 세정 가스를 박막의 증착 후에 분사한 것을 나타낸다. 이를 제 2 세정 가스를 분사하지 않은 NO TRT와 비교해 보면 박막의 두께와 균일도가 향상된 것을 확인할 수 있다. 구체적으로 서술하면 도 7a에서 No TRT인 경우 배치 수 1과 배치 수 10의 차이는 약 7.5%인데 반해서 Pre TRT와 Post TRT는 각각 약 4.2%, 5.2%로 감소한 것을 확인할 수 있다. 마찬가지로 도 7b에서도 확인할 수 있듯이 No TRT인 경우 배치 수 1의 균일도는 약 2%인데 반해서 Pre TRT와 Post TRT는 각각 약 0.57%, 1.2%로 감소한 것을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 7A and 7B , Pre TRT indicates that the second cleaning gas is injected before deposition of the thin film, and Post TRT indicates that the second cleaning gas is injected after deposition of the thin film. Comparing this with NO TRT, which does not spray the second cleaning gas, it can be seen that the thickness and uniformity of the thin film have improved. Specifically, in Figure 7a, in the case of No TRT, the difference between
따라서 플루오린(F)를 포함하는 제 1 세정 가스로 공정 챔버(10) 내부로 분사하는 제 1 단계를 수행한 후 기판(S)을 투입하기 전 박막을 증착하는 제 3 단계를 수행하고, H2O를 포함하는 제 2 세정 가스를 상기 공정 챔버(10) 내부로 분사하는 제 2 단계를 수행할 수 있다. 또한, 제 2 세정 가스는 상기 제 3 단계의 전 후에 모두 분사할 수 있다.Therefore, after performing the first step of spraying the first cleaning gas containing fluorine (F) into the
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although embodiments of the present invention have been described in more detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not necessarily limited to these embodiments, and various modifications may be made without departing from the technical spirit of the present invention. . Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but are for illustrative purposes, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of protection of the present invention should be interpreted in accordance with the claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of rights of the present invention.
10: 공정 챔버 20: 챔버 리드
30: 서셉터 40: 가스 분사 수단
50: 소스 가스 공급부 60: 반응 가스 공급부
70: 퍼지 가스 공급부 100: 제 1 세정 가스 공급부
200: 제 2 세정 가스 공급부10: process chamber 20: chamber lid
30: susceptor 40: gas injection means
50: source gas supply section 60: reaction gas supply section
70: purge gas supply unit 100: first cleaning gas supply unit
200: Second cleaning gas supply unit
Claims (14)
제 2 세정 가스로 상기 공정 챔버 내부를 처리(treatment)하는 단계;
기판을 투입하기 전 소스 가스를 분사하는 단계;
소스 가스를 퍼지하는 퍼지 가스를 분사하는 단계;
상기 소스 가스와 반응하기 위한 반응 가스로 상기 제 2 세정 가스를 분사하는 단계; 및
상기 반응 가스를 퍼지하는 퍼지 가스를 분사하는 단계를 포함하는 챔버 세정 방법.Cleaning the inside of the process chamber with a first cleaning gas containing fluorine (F);
treating the inside of the process chamber with a second cleaning gas;
Spraying source gas before inserting the substrate;
Spraying a purge gas to purge the source gas;
spraying the second cleaning gas as a reaction gas to react with the source gas; and
A chamber cleaning method comprising spraying a purge gas to purge the reaction gas.
상기 제 2 세정 가스의 분사 시간은 200초 이상 600초 이하인 것을 포함하는 챔버 세정 방법.According to claim 1,
A chamber cleaning method comprising an injection time of the second cleaning gas of 200 seconds or more and 600 seconds or less.
기판을 투입하기 전 소스 가스를 분사하는 단계, 소스 가스를 퍼지하는 퍼지 가스를 분사하는 단계, 상기 소스 가스와 반응하기 위한 반응 가스로 상기 제 2 세정 가스를 분사하는 단계, 및 상기 반응 가스를 퍼지하는 퍼지 가스를 분사하는 단계를 진행한 후 상기 제 2 세정 가스를 상기 공정 챔버 내로 다시 분사하는 것을 포함하는 챔버 세정 방법.According to claim 1,
spraying a source gas before inserting a substrate, spraying a purge gas to purge the source gas, spraying the second cleaning gas as a reaction gas for reacting with the source gas, and purging the reaction gas. A chamber cleaning method comprising spraying the second cleaning gas into the process chamber again after performing the step of spraying the purge gas.
기판 이송 챔버와 상기 공정 챔버 사이에 연결된 밸브에서 상기 제 2 세정 가스를 분사하는 것을 포함하는 챔버 세정 방법.According to claim 1,
A chamber cleaning method comprising spraying the second cleaning gas from a valve connected between a substrate transfer chamber and the process chamber.
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