KR20040088948A

KR20040088948A - Ｒｐｓ 교체용 분리 밸브를 가지는 ｃｖｄ 장치

Info

Publication number: KR20040088948A
Application number: KR1020030023396A
Authority: KR
Inventors: 이호
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-04-14
Filing date: 2003-04-14
Publication date: 2004-10-20

Abstract

챔버; 챔버 내에 위치하고 있으며 글래스 기판이 안착되는 서셉터; 챔버 내부를 상부 공간 및 하부 공간으로 분할하도록 설치되고 그 상부 공간과 하부 공간을 서로 연결하는 복수개의 분사공을 가지고 있는 디퓨저; 디퓨저의 분사공을 통하여 상기 챔버내로 가스를 주입하는 가스 주입관; 가스 주입관에 연결되어 있는 가스 배관; 가스 배관상에 설치되어 있는 RPS 상자; 가스 주입관과 RPS 상자 사이의 가스 배관상에 설치되어 있는 분리 밸브를 포함하는 CVD 장치.

Description

ＲＰＳ 교체용 분리 밸브를 가지는 ＣＶＤ 장치{Chemical vapor deposition apparatus having isolation valve for exchanging RPS }

본 발명은 화학 기상 증착(chemical vapor deposition, CVD) 장치에 관한 것이다.

일반적으로 화학 기상 증착(CVD ; Chemical vapor Deposition)은 기판 위에 형성시키려고 하는 박막 재료를 구성하는 원소로 된 1종 또는 그 이상의 화합물, 단체의 가스를 기판 위에 공급하여 화학반응을 이용, 박막을 형성시키는 방법이다. 통상 2가지 이상의 가스를 공급하여 혼합, 화학반응을 일으키는 것으로써, TFT - LCD(thin film transistor liquid crystal display)와 같은 반도체 소자의 제조 공정에서 다양한 박막의 형성에 사용되고 있다.

이러한 CVD 장치의 챔버 내에서 박막 증착 공정이 진행될 경우에는 글래스 기판뿐만 아니라 디퓨져의 표면에도 박막이 다소 증착된다. 이때, 디퓨저와 이에 증착된 박막의 열팽창계수의 차이로 인하여 증착된 박막에 열응력(thermal stress)이 생기고, 이에 의하여 박막이 일부 박리됨으로써 원하지 않는 미세입자가 발생하게 된다. 따라서, 챔버의 내벽이나 디퓨저의 표면에 박막이 어느 정도 증착되면, 이 박막을 제거하기 위하여 NF₃플라즈마 식각을 행한다.

이러한 식각 공정을 진행하는 RPS(Remote Plasma Source) 상자는 CVD 장치의 챔버에 가스가 주입되는 가스 배관의 경로상에 설치되어 있다. 그리고, RPS(Remote Plasma Source) 상자는 내부에서 NF₃및 Ar 플라즈마를 발생시켜 CVD 장치의 챔버내부로 전달하여 박막 증착시 챔버 내부에 누적된 막을 제거하여 챔버를 초기 상태로 환원시키는 역할을 한다. 이러한 RPS 상자는 그 자체의 문제로 인해 교체를 하게 되는 경우에 반드시 CVD 장치의 챔버를 쿨 다운(Cool Down)하고 N2 분위기의 대기압 상태로 만든 후에 교체 작업을 진행해야 한다.

그러므로, CVD 장치 챔버 자체의 문제와는 무관한 것임에도 불구하고 챔버를 쿨 다운(Cool Down)함에 따라 불필요한 공정 시간이 소요된다. 즉, 쿨 다운 시간이 약 12시간, 습식 식각 공정 시간이 약 1시간, 히트업(Heatup) 시간이 약 4시간 및 테스트를 위한 백업 모니터링(Backup Monitoring) 시간이 약 4시간 정도 소요되므로, 전체적으로 약 21시간의 불필요한 공정 시간이 소요된다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 챔버의 쿨 다운 공정 없이 RPS 상자를 교체하는 CVD 장치를 제공하는 데 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 CVD 장치를 도시한 개략도로서, CVD 공정시의 반응 가스의 흐름도이고,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 CVD 장치를 도시한 개략도로서, NF₃플라즈마 식각 공정을 진행할 경우의 가스의 흐름도이고,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 CVD 장치를 도시한 개략도로서, 분리 밸브를 닫은 상태에서 RPS 상자를 교체하는 상태를 도시한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 ; 챔버 하부 20 ; 챔버 리드

40 ; 서셉터 50 ; 글래스 기판

70 ; 디퓨저 70a ; 분사공

70b ; 디퓨저 프레임 80a ; 가스 주입관

400 ; 가스 배관 410 ; 배관 절연체

420 ; RPS 상자 430 ; 분리 밸브

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 CVD 장치는 챔버; 챔버 내에 위치하고 있으며 글래스 기판이 안착되는 서셉터; 챔버 내부를 상부 공간 및 하부 공간으로 분할하도록 설치되고 그 상부 공간과 하부 공간을 서로 연결하는 복수개의 분사공을 가지고 있는 디퓨저; 디퓨저의 분사공을 통하여 상기 챔버내로 가스를 주입하는 가스 주입관; 가스 주입관에 연결되어 있는 가스 배관; 가스 배관상에 설치되어 있는 RPS 상자; 가스 주입관과 RPS 상자 사이의 가스 배관상에 설치되어 있는 분리 밸브를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 CVD 장치는 상기 가스 배관상에 설치되어 있으며 가스 주입관과 가스 배관을 절연시키는 배관 절연체를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 CVD 장치의 개략도가 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 CVD 장치는 반응 가스에 의해 박막이 증착되는 반응 공간인 챔버(100)를 포함한다. 이러한 반응 공간은 외부와 차단된다. 여기서, 챔버(100)는 챔버 하부(10) 및 챔버 리드(20)를 포함한다. 챔버 하부(10)는 챔버(100)의 하부를 이루며 챔버 리드(chamber lid)(20)는 챔버(100)의 상부를 이룬다. 반응 공간과 외부와의 효과적인 차단을 위해 챔버 리드(20)와 챔버 하부(10)의 결합 부위에는 오링(30)이 설치된다.

챔버 하부(10)의 측벽에는 슬롯 밸브(slot valve, 60)가 설치되어 있으며, 로드락부(미도시)로부터 챔버 하부(10)내로 글래스 기판(50)을 이송시키기 위해서는 슬롯 밸브(60)를 열어야 한다. 챔버 하부(10)의 내부에는 서셉터(Susceptor)(40)가 설치되어 있으며, 여기에 글래스 기판(50)이 안착된다. 서셉터(40)는 서셉터 이송수단(45)에 의해 상하로 이동시킬 수 있다. 서셉터(40) 내부에는 안착되는 글라스 기판(50)을 가열시키기 위한 히터(미도시)가 장착될 수 있다.

챔버(100) 내에 가스를 주입하기 위한 가스 배관(400)과 챔버 리드(20)와의결합부에는 가스 주입관(80a)이 설치되어 있다. 그리고, 가스 주입관(80a)의 앞에는 차단판(Backing plate)(90)이 설치된다. 이러한 차단판(90)은 디퓨저(70)를 지지하는 역할을 하고, 도전체로 제작되어 RF 전력이 디퓨저로 전달되는 전달 금속이 되기도 한다. 또한, 가스 주입관(80a)을 통해 유입된 반응 가스가 이 차단판(90)내에 형성되어 있는 확산판(90a)에 부딪히며 차단판(90) 내에서 충분히 혼합(Mixing)되어지고 확산판(90a)을 돌아 디퓨저의 주위부분까지 반응 가스가 확산되도록 한다.

차단판(90)의 밑에는 소정 간격 이격되어 디퓨저(70)가 설치되어 있다. 이러한 디퓨저(Diffuser)(70)는 반응 가스가 글래스 기판(50) 위에 고르게 퍼지도록 하는 확산기 역할을 하고 동시에 플라즈마 전극의 역할을 수행한다.

디퓨저(70)는 글래스 기판(50)에 대향하는 면에는 복수개의 분사공(70a)이 형성되어 있으며, 가스 주입관(80a)에 의해 디퓨저(70)로 공급된 가스는 분사공(70a)을 통하여 글래스 기판(50)의 전 표면에 균일하게 분사된다. 주입된 가스는 가스 배기관(80b)을 통하여 배기된다.

또한, 디퓨저(70)는 플라즈마 전극의 역할도 동시에 수행할 수 있도록 RF 전력 발생기(200)에 연결되고, 서셉터(40)는 접지된다.

RF 전력 발생기(200)에서 발생된 전력은 RF 매칭기(300)에 의해 튜닝되고 가스 주입관(80a)을 통해 차단판(90)으로 전달된다. 그리고, 차단판(90)에 연결된 디퓨저(70)로 RF 전력이 전달된다.

디퓨저(70)는 플라즈마 전극의 역할도 수행해야 하므로 도전체 예컨대, 알루미늄으로 이루어져 있다. 여기서, 플라즈마에 의한 아크(arc)의 발생이나 표면보호를 위해 통상 그 표면은 산화막으로 양극화처리(anodizing)된다. 이러한 전력이 가스 배관(400)으로 전달되지 않도록 가스 배관(400)과 가스 주입관(80a)사이에는 배관 절연체(410)가 설치되어 있다.

챔버 하부(10) 내에 가스를 주입하기 위한 통로인 가스 배관(400) 상에는 RPS 상자(420), 분리 밸브(430) 및 배관 절연체(410)가 가스 주입의 경로를 따라 순서대로 설치되어 있다. 그리고, 가스 배관(400)의 단부에는 반응 가스가 채워져 있는 반응 가스 상자(440), 챔버 하부(10)를 대기압 상태로 만들기 위한 N₂가스 상자(450) 및 RPS 상자(420)에서 식각 플라즈마를 형성하기 위한 NF₃가스 상자(460)가 연결되어 있다.

도 1에는 CVD 공정시의 반응 가스의 흐름이 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 챔버 하부(10) 내에서 박막 증착 공정이 진행될 경우에는 반응 가스 상자(440) 내에 채워져 있는 반응 가스가 가스 배관(400)을 통해 가스 주입관(80a), 차단판(90) 및 디퓨저(70)를 거쳐 챔버 하부(10)내로 주입된다. 이 경우 RPS 상자(420)는 단지 배관 통로의 역할만 한다. 그리고, 분리 밸브(430)는 열려져 있다.

이러한 박막 층작 공정이 진행될 경우에는 글래스 기판(50)뿐만 아니라 디퓨져(70)의 표면에도 박막이 다소 증착된다. 이때, 디퓨저(70)와 이에 증착된 박막의 열팽창계수의 차이로 인하여 증착된 박막에 열응력(thermal stress)이 생기고, 이에 의하여 박막이 일부 박리됨으로써 원하지 않는 미세 입자가 발생하게 된다. 따라서, 챔버 하부(10)의 내벽이나 디퓨저(70)의 표면에 박막이 어느 정도 증착되면, 이 박막을 제거하기 위하여 가스 배관(400)상에 설치되어 있는 RPS 상자(420)에서 NF₃플라즈마 식각을 행한다.

도 2에는 NF₃플라즈마 식각 공정을 진행할 경우의 가스의 흐름이 도시되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 반응 가스 상자(440)의 입구는 닫혀지고, NF₃가스 상자(460)의 입구는 열려진다. 그리고, 이 경우에 RPS 상자(420)는 NF₃가스 상자(460)로부터 유입된 NF₃가스를 이용하여 플라즈마를 형성하기 위한 동작을 진행한다. 이렇게 RPS 상자(420)에서 형성된 NF₃플라즈마가 챔버 하부(10) 내로 주입되어 챔버 하부(10)의 내벽이나 디퓨저(70)의 표면에 증착된 박막이 제거된다.

이러한 RPS 상자(420)를 그 자체의 문제로 인해 교체를 하게 되는 경우에 CVD 장치의 챔버(100)를 쿨 다운(Cool Down)하고 N2 분위기의 대기압 상태로 만든 후에 교체 작업을 진행해야 한다. 이 경우에 챔버(100)를 쿨 다운(Cool Down)함에 따라 소요되는 불필요한 공정 시간을 제거하기 위해 본 발명의 일 실시예는 가스 주입관(80a)과 RPS 상자(420) 사이의 가스 배관(400)상에 분리 밸브(430)를 설치한다.

도 3에는 분리 밸브(430)를 닫은 상태에서 RPS 상자(420)를 교체하는 상태를도시하였다. 이 경우에는 N2 가스를 가스 배관(400)내에 주입하여 대기압 상태로 만들고, 분리 밸브(430)를 잠근 상태에서 RPS 상자(420)를 교체한다.

따라서, 챔버(100)의 쿨다운 공정 없이도 RPS 상자(420)를 교체할 수 있으므로 공정 시간이 단축되고 장치의 가동 효율이 향상된다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

본 발명에 따른 CVD 장치는 RPS 상자와 배관 절연체 사이에 분리 밸브를 설치함으로써 챔버의 쿨 다운 공정 없이 RPS 상자를 교체할 수 있다는 장점이 있다.

Claims

챔버;

상기 챔버 내에 위치하고 있으며 글래스 기판이 안착되는 서셉터;

상기 챔버 내부를 상부 공간 및 하부 공간으로 분할하도록 설치되고 그 상부 공간과 하부 공간을 서로 연결하는 복수개의 분사공을 가지고 있는 디퓨저;

상기 디퓨저의 분사공을 통하여 상기 챔버내로 가스를 주입하는 가스 주입관;

상기 가스 주입관에 연결되어 있는 가스 배관;

상기 가스 배관상에 설치되어 있는 RPS 상자;

상기 가스 주입관과 RPS 상자 사이의 가스 배관상에 설치되어 있는 분리 밸브;

를 포함하는 CVD 장치.
제1항에서,

상기 가스 배관상에 설치되어 있으며 가스 주입관과 가스 배관을 절연시키는 배관 절연체를 더 포함하는 CVD 장치.