KR20090044285A - Ａｌｄ 설비 및 그 ａｌｄ 설비의 세정방법 - Google Patents

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KR20090044285A
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pipe line
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김태호
안중일
이윤진
이상곤
한충근
안병호
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 ALD 설비 및 그 ALD 설비의 세정방법에 관한 것이다.
본 발명의 ALD 설비의 세정방법은 솔벤트를 기화기 내부로 투입하는 단계; 솔벤트를 상기 기화기의 내부에 함침하고, 상기 기화기의 세정온도를 일정하게 유지하여 상기 기화기를 세정하는 단계; 및 상기 기화기의 세정 후 남은 오염액을 제거하는 단계를 포함한다.
ALD 공정과 같은 박막 증착 공정에서는, 반응 챔버에 소스를 공급하기 위하여 케미컬을 기화시키는 기화기 및 그 주변장치가 가동되는바, 본 발명에서는 박막 증착 공정 이후 세정 공정을 수행하여, 액상의 소스를 기상으로 상 변환 시킬 때 기화기 및 그 주변장치에서 발생하는 파티클, 파우더(Powder) 및 클로깅(Clogging)을 제거함으로써, 반도체 양산 안정화를 도모하고, 박막 증착 공정 설비의 가동율을 효과적으로 개선할 수 있다.
함침, 세정, 기화기

Description

ＡＬＤ 설비 및 그 ＡＬＤ 설비의 세정방법{Atomic Layer Deposition Equipment and Cleaning Method Thereof}
본 발명은 ALD 설비 및 그 ALD 설비의 세정방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 기화기와 그 주변장치에서 발생하는 파티클, 파우더(Powder) 및 클로깅(Clogging)을 제거할 수 있는 ALD 설비 및 그 ALD 설비의 세정방법에 관한 것이다.
최근, 반도체소자의 고집적화로 인하여 반도체 소자의 크기(Size)가 대폭 줄어들고 있으며, 이에 따라 반도체소자의 수직구조상의 크기(Vertical dimension)도 줄어들게 되었다. 이러한 대표적인 일례로는, DRAM의 게이트 절연막과 캐퍼시터 유
전막 등을 들 수 있다.
또, 디자인 룰(Design Rule)이 0.13㎛급 이하인 반도체소자에서는, 그들의 새로운 전기적 특성에 대한 요구조건이 만족하도록, 종래에 사용되어온 재료 대신에 새로운 재료를 사용하려는 시도가 많이 진행되고 있다. 예를 들면, DRAM의 캐퍼시터 유전 막으로서 ONO 유전 막 대신에 BST나 PZT 등과 같은 다 성분계 고유전 막이 많이 연구되고 있다.
그러나, 이들 새로운 박막을 100Å 내외의 아주 얇은 두께로 성공적으로 형성시키려면 종래의 MOCVD(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition)방법과는 다른 새로운 박막형성기술이 필요하다. 이를 위해 최근 반도체 소자의 박막 형성에 널리 사용되는 대표적인 기술이 ALD(Atomic Layer Deposition)이다.
ALD는 박막을 이루는 성분 원소의 원료들을 기판에 동시 공급하여 박막을 증착하는 통상의 화학증착법과는 달리, 소스들을 기판에 교대로 반복 공급하여 원자층 단위로 박막을 증착하는 기술이다.
ALD 방법에 의하면, 기판 표면의 화학반응에 의해서만 박막을 형성할 수 있기 때문에, 기판 표면의 요철에 관계없이 균일한 두께의 박막을 성장시킬 수 있고 막의 증착 두께가 증착 시간에 비례하는 것이 아니라 원료 공급 주기의 수에 비례하기 때문에 형성하는 막의 두께를 정밀하게 제어할 수 있다.
반도체 ALD 공정은 고 유전율(High k) 막질을 만들기 위한 핵심 공정으로 TMA,TEMAHf,TEMAZr 등과 같은 고분자의 케미컬을 사용한다.
반도체 ALD 공정에서의 전구체는 통상 에탄올과 같은 솔벤트에 용해된 후 아르곤과 같은 캐리어 가스의 흐름에 편승하여 배관라인을 통해서 기화기에 공급되고, 기화기에서는 액상의 소스가 기화된 후 반응 챔버에 공급된다.
액상의 소스를 기상의 소스로 상 전이하기 위한 방법으로는, 버블링(Bubbling) 방식, DLI 방식, VFC 방식 등이 있다.
보통 케미컬의 증기압(Vapor Pressure), 점도, 온도 등의 특성에 따라 그 방식을 채택하는 데, 버블링 방식 및 VFC(Vapor Flow Control) 방식은 적은 양의 케 미컬을 기화시킬 때 사용하고 있다.
반면에, DLI(Direct Liquid Injection) 방식은 많은 양의 케미컬을 기화시킬 때 사용하고 있다.
도 1은 종래 DLI 방식의 ALD 설비를 보인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 ALD 설비(10)는 기판(미도시)에 박막을 증착하기 위한 반응 챔버(11); 액상의 소스인 케미컬을 기화시켜 상기 반응 챔버(11)에 공급하는 기화기(Vaporizer)(12); 상기 기화기(12)에 케미컬을 공급하는 케미컬 공급 부(13); 상기 기화기(12)에 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급 부(14); 및 상기 반응 챔버(11)의 반응과정에서 발생하는 부산물을 배출하는 부산물 배출 펌프(15)를 구비한다.
상기 기화기(12)와 상기 케미컬 공급 부(13)를 연결하는 배관라인(L1)에는 기화기(12)에 공급되는 케미컬의 유량을 제어하도록 유량 제어부(16)가 설치되어 한다.
상기 기화기(12)는 제 1구역(Z1), 제 2구역(Z2), 제 3구역(Z3)으로 구획되어 있으며, 상기 제 1 구역(Z1), 제 2구역(Z2), 제 3구역(Z3)에는 각각 제 1 히터(H1), 제 2 히터(H2), 제 3 히터(H3)가 구비되어 있다.
상기 제 1구역(Z1)에는 액상의 케미컬과 기체의 케미컬이 상존하며, 상기 제 2구역(Z2)에서는 필터(17)에 의해 파티클(Particle)이 여과되며, 상기 제 3구역(Z3)에서는 기상의 소스를 상기 반응 챔버(11)에 제공한다. 그리고 상기 케미컬 공급 부(13)에는 케미컬을 용해하기 위하여 솔벤트 공급 부(18)가 연결되어 있다.
그리고 배관라인(L2)은 기화기(12)와 반응 챔버(11)를 연결하고 있다.
이와 같이 구성된 종래 ALD 설비에서는, 배관라인(L1)을 통해서 케미컬이 기화기(12)에 공급된다. 이때 유량제어부(16)는 케미컬 유량을 제어한다. 상기 제 1 히터(H1), 제2 히터(H2), 제 3히터(H3)에 의해서 기화된 케미컬은 배관라인(L2)을 통해서 반응 챔버(11)로 공급된다. 아르곤, 질소와 같은 캐리어 가스는 기화기(12)에 공급되며, 캐리어 가스는 기화기(12)에서 기화된 케미컬을 반응 챔버(11)로 공급하는 역할을 한다. 상기 반응 챔버(11)에 공급된 소스는 기판에 증착된다.
그러나, 종래 ALD 설비에 있어서는, 케미컬을 이송하기 위한 푸시 가스 압력, Liquid Flow Meter&Control(LFMc) 수행 능력과 기화기의 내부압력, 유속, 온도관리를 통한 기화효율 등의 주요 변수(Dominant parameter)를 잘 관리하지 않으면, 기화기의 히터 또는 파티클(Particle)을 제어하는 필터에서 파우더(Powder) 및 클로깅(Clogging)과 같은 부 반응을 일으키기 쉽다.
이는 곧, ALD 설비의 반응 챔버로 소스(Source)가 정상적으로 공급되는 것을 저해하는 요인이 되며, 웨이퍼 레벨(Wafer level)에선 다양한 양상의 파티클로 나타나기도 한다.
다시 말해, 기화기의 가동 조건이 최적화되지 못 할 경우, 케미컬이 완전 기화되지 않아 기상(Gas phase)이 아닌 미스트(Mist)나 드로플렛(Droplet)과 같은 미세 액상(Liquid phase) 상태로 필터를 통과하면서 기화기의 파우더(Powder) 및 클로깅(Clogging) 현상을 유발한다.
또, 종래 ALD 설비에서 사용되는 TEMAZr, TEMAHf와 같은 고분자의 케미컬, 즉 액상의 소스는 미세한 온도 변화에도 쉽게 분해(Decomposition)되는 매우 취약한 특성이 있는바, 박막 증착(Deposition) 공정 중에 파티클 발생이 빈번히 발생하고, 기화기의 파우더(Powder) 및 클로깅(Clogging) 현상을 유발하는 최악의 상황까지 이르게 되며, 결국은 양산 설비의 비 가동 로스(Loss)를 증가시키게 된다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로, ALD 공정 이후, 기화기 및 그 주변 장치를 세정하여 기화기 및 그 주변 장치에서 발생하는 파티클, 파우더(Powder) 및 클로깅(Clogging)을 제거함으로써, 반도체 양산 안정화를 도모하고, ALD 공정 설비의 가동율을 개선할 수 있는 ALD 설비 및 그 ALD 설비의 세정방법을 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 ALD 설비는 기판에 박막을 증착하기 위한 반응 챔버; 케미컬을 기화시켜 상기 반응 챔버에 공급하도록 배관라인을 통해 상기 반응 챔버에 연결되는 기화기; 상기 기화기에 케미컬을 공급하도록 배관라인을 통해 상기 기화기에 연결되는 케미컬 공급 유닛; 상기 기화기에 캐리어 가스를 공급하도록 배관라인을 통해 상기 기화기에 연결되는 캐리어 가스 공급 유닛; 박막 증착 공정 이후, 솔벤트를 상기 기화기의 내부에 함침하고 솔벤트의 온도를 소정온도로 유지하여 상기 기화기를 세정할 수 있도록 배관라인을 통해 상기 기화기에 연결되는 솔벤트 공급 유닛을 포함한다.
상기 케미컬 공급 유닛의 배관라인에는 유량제어 유닛이 구비될 수 있다.
상기 케미컬 공급 유닛과 상기 솔벤트 공급 유닛에는 각각 케미컬 리필 유닛과 솔벤트 리필 유닛이 구비될 수 있다.
상기 솔벤트 공급 유닛의 배관라인과 상기 케미컬 공급 유닛의 배관라인 사 이에는 이들을 연결하는 유량제어 유닛 세정용 배관라인이 구비되고, 상기 솔벤트 공급 유닛의 배관라인과 상기 유량제어 유닛 세정용 배관라인이 만나는 지점에는 제 1 삼방 밸브가 구비될 수 있다.
상기 제 1 삼방 밸브에 의해 상기 솔벤트 공급 유닛으로부터 공급되는 솔벤트가 선택적으로 상기 유량제어 유닛 세정용 배관라인을 거쳐 상기 유량제어 유닛의 내부를 통과하여, 상기 유량제어 유닛을 세정할 수 있다.
상기 솔벤트 공급 유닛의 배관라인과 상기 케미컬 공급 유닛의 배관라인 사이에는 이들을 연결하는 기화기 세정용 배관라인이 구비되고, 상기 케미컬 공급 유닛의 배관라인과 상기 기화기 세정용 배관라인이 만나는 지점에는 제 2 삼방 밸브가 구비될 수 있다.
상기 제 2 삼방 밸브에 의해 상기 솔벤트 공급 유닛으로부터 공급되는 솔벤트가 선택적으로 상기 기화기 세정용 배관라인을 거쳐 상기 기화기의 내부를 함침하여, 상기 기화기를 세정할 수 있다.
상기 솔벤트 공급 유닛의 배관라인과 상기 캐리어 가스 공급 유닛의 배관라인이 만나는 지점에는 제 3 삼방 밸브가 구비될 수 있다.
상기 제 3 방 밸브에 의해 상기 솔벤트 공급 유닛으로부터 공급되는 솔벤트가 선택적으로 상기 캐리어 가스 공급 유닛의 배관라인을 통과하여 캐리어 가스 공급 유닛의 배관라인을 세정할 수 있다. 상기 기화기의 배관라인에는 배출 펌프가 연결될 수 있다.
상기 기화기는 제 1구역, 제 2구역, 제 3구역으로 구획되며, 상기 제 1 구역, 상기 제 2구역, 상기 제 3구역에는 각각 제 1 히터, 제 2 히터, 제 3 히터가 구비될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 ALD 설비의 세정방법은 솔벤트를 기화기 내부로 투입하는 단계; 솔벤트를 상기 기화기의 내부에 함침하고, 상기 기화기의 세정온도를 일정하게 유지하여 상기 기화기를 세정하는 단계; 및 상기 기화기의 세정 후 남은 오염액을 제거하는 단계를 포함한다.
솔벤트를 기화기의 내부로 투입하는 단계 이전에, 솔벤트가 상기 유량제어 유닛을 통과하여 유량제어 유닛(LFC)을 세정할 수 있다.
솔벤트를 기화기의 내부에 투입하는 단계 이전에, 솔벤트가 상기 캐리어 가스 공급 유닛의 배관라인을 통과하여 캐리어 가스 공급 유닛의 배관라인을 세정할 수 있다.
솔벤트를 상기 기화기의 내부에 함침하고, 상기 기화기의 세정온도를 일정하게 유지하여 상기 기화기를 세정하는 단계에서는, 솔벤트의 유량을 250-300g/회, 세정 공정을 적어도 3회 수행할 수 있다.
솔벤트를 상기 기화기의 내부에 함침하고, 상기 기화기의 세정온도를 일정하게 유지하여 상기 기화기를 세정하는 단계에서는, 솔벤트의 온도를 35-80℃로 유지할 수 있다. 예를 들어, ECH(Ethyl Cyclo Hexane)와 Nomal Hexane을 솔벤트로 사용할 경우, ECH는 75℃ 정도로, HEXANE는 40℃로 하는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 바와 같이, ALD 공정과 같은 박막 증착 공정에서는, 반응 챔버에 소스를 공급하기 위하여 케미컬을 기화시키는 기화기 및 그 주변장치가 가동되는바, 본 발명에서는 박막 증착 공정 이후 세정 공정을 수행하여, 액상의 소스를 기상으로 상 변환 시킬 때 기화 기 및 그 주변장치에서 발생하는 파티클, 파우더(Powder) 및 클로깅(Clogging)을 제거함으로써, 반도체 양산 안정화를 도모하고, 박막 증착 공정 설비의 가동율을 효과적으로 개선할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형 가능함은 물론이다.
예를 들어, 본 발명의 기술은 ALD 공정 설비에 국한되지 아니하며, 끈끈한 점도 특성이 있고, 열과 압력에 취약하며, 장시간 많은 양의 케미컬을 사용하는 모든 산업분야에 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 ALD 설비를 보인 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 ALD 설비(100)는 기판(미도시)에 박막을 증착하기 위한 반응 챔버(110); 케미컬을 기화시켜 상기 반응 챔버(110)에 공급하도록 배관라인(121)을 통해 상기 반응 챔버(110)에 연결되는 기화기(120); 상기 기화기(120)에 케미컬을 공급하도록 배관라인(131)을 통해 상기 기화기(120)에 연결되는 케미컬 공급 유닛(130); 상기 기화기(120)에 캐리어 가스를 공급하도 록 배관라인(141)을 통해 상기 기화기(120)에 연결되는 캐리어 가스 공급 유닛(140); 박막 증착 공정 이후, 솔벤트를 상기 기화기(120)의 내부에 함침하고 상기 기화기(120)의 세정온도를 일정하게 유지하여 상기 기화기(120)를 세정할 수 있도록 배관라인(151)을 통해 상기 기화기(120)에 연결되는 솔벤트 공급 유닛(150)을 포함한다.
좀더 상세하게, 상기 반응 챔버(120)는 소스를 공급받아 반응 챔버(110)의 내부에 안착된 기판(미도시)에 반복 공급함으로써, 원자층 단위로 박막을 증착하기 위한 장치를 말한다.
반도체 ALD 공정은 고 유전율(High k) 막질을 만들기 위한 핵심 공정으로 TMA,TEMAHf,TEMAZr 등과 같은 액상의 소스를 사용하는바, 기화기(120)는 이러한 액상의 소스를 기화시켜서 상기 반응 챔버(110)에 공급하는 역할을 한다.
상기 케미컬 공급 유닛(130)은 상기 기화기(120)에 케미컬을 공급하도록 배관라인(131)을 통해 상기 기화기(120)에 연결되어 있다.
상기 케미컬 공급 유닛(130)의 배관라인(131)에는 유량제어 유닛(133)이 구비되어 있다.
상기 캐리어 가스 공급 유닛(140)은 배관라인(141)을 통해 상기 기화기(120)에 연결되어 있다. 상기 캐리어 가스 공급 유닛(140)에서 공급하는 질소,아르곤과 같은 캐리어 가스는 에탄올과 같은 솔벤트에 용해된 전구체를 배관라인(141)을 통해서 기화기(120)에 공급하는 역할을 한다. 상기 배관라인(141)의 끝단 부에는 상기 기화기(120) 내부의 압력을 측정하는 압력센서(127)가 구비되어 있다.
상기 케미컬 공급 유닛(130)과 상기 솔벤트 공급 유닛(150)에는 각각 케미컬 리필 유닛(135)과 솔벤트 리필 유닛(155)이 구비되어 있다.
상기 솔벤트 공급 유닛(150)의 배관라인(151)과 상기 케미컬 공급 유닛(130)의 배관라인(131) 사이에는, 이들을 연결하는 유량제어 유닛 세정용 배관라인(160)이 구비되어 있다.
상기 솔벤트 공급 유닛(150)의 배관라인(151)과 상기 유량제어 유닛 세정용 배관라인(160)이 만나는 지점에는 제 1 삼방 밸브(165)가 구비되어 있다.
상기 제 1 삼방 밸브(165)에 의해서, 상기 솔벤트 공급 유닛(150)으로부터 공급되는 솔벤트가 선택적으로 상기 유량제어 유닛 세정용 배관라인(160)을 거쳐 상기 유량제어 유닛(133)의 내부를 통과하여, 상기 유량제어 유닛(133)을 세정할 수 있다.
상기 솔벤트 공급 유닛(150)의 배관라인(151)과 상기 케미컬 공급 유닛(130)의 배관라인(131) 사이에는 이들을 연결하는 기화기 세정용 배관라인(170)이 구비되어 있다.
상기 케미컬 공급 유닛(130)의 배관라인(131)과, 상기 기화기 세정용 배관라인(170)이 만나는 지점에는 제 2 삼방 밸브(175)가 구비되어 있다.
상기 제 2 삼방 밸브(175)에 의해서, 상기 솔벤트 공급 유닛(150)으로부터 공급되는 솔벤트가 선택적으로 상기 기화기 세정용 배관라인(170)을 거쳐 상기 기화기(120)의 내부를 함침하여, 상기 기화기(120)를 세정한다.
상기 솔벤트 공급 유닛(150)의 배관라인(151)과, 상기 캐리어 가스 공급 유 닛(140)의 배관라인(141)이 만나는 지점에는 제 3 삼방 밸브(185)가 구비되어 있다.
상기 제 3 방 밸브(185)에 의해서 상기 솔벤트 공급 유닛(150)으로부터 공급되는 솔벤트가 선택적으로 상기 캐리어 가스 공급 유닛(140)의 배관라인(141)을 통과하여, 캐리어 가스 공급 유닛(140)의 배관라인(141)을 세정할 수 있다.
그리고 상기 기화기(120)의 배관라인(121)에는 배출 펌프(190)가 연결되어 있으며, 상기 배출 펌프(190)는 상기 반응 챔버(110)의 배관라인(111)과 연결되어 있다.
상기 기화기(120)는 제 1구역(Z1), 제 2구역(Z2), 제 3구역(Z3)으로 구획되며, 상기 제 1 구역(Z1), 상기 제 2구역(Z2), 상기 제 3구역(Z3)에는 각각 제 1 히터(H1), 제 2 히터(H2), 제 3 히터(H3)가 구비되어 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 ALD 설비에 있어서는, 케미컬 공급 유닛(130)의 케미컬은 에탄올과 같은 솔벤트에 용해된 후 아르곤과 같은 캐리어 가스의 흐름에 편승하여 배관라인(131)을 통해서 기화기(120)에 공급된다. 이때 유량제어유닛(133)은 케미컬의 유량을 제어하는 역할을 한다.
상기 기화기(120)의 제 1구역(Z1)에는 액상의 케미컬과 기체의 케미컬이 상존하며, 상기 제 2구역(Z2)에서는 필터(125)에 의해 파티클(Particle)이 여과되며, 상기 제 3구역(Z3)에서는 기상의 소스를 상기 반응 챔버(110)에 제공한다.
상기 반응 챔버(120)에서는 소스를 공급받아 반응 챔버(110)의 내부에 안착된 기판(미도시)에 반복 공급함으로써 원자층 단위로 박막을 증착한다.
전술한 바와 같이 이러한 일련의 ALD 공정에 있어서, TEMAZr, TEMAHf와 같은 고분자의 케미컬은 미세한 온도 변화에도 쉽게 분해(Decomposition)되는 특성 때문에, 케미컬이 완전 기화되지 않아 기상(Gas phase)이 아닌 미스트(Mist)나 드로플렛(Droplet)과 같은 미세 액상(Liquid phase) 상태로 필터를 통과하면서 기화기(120) 및 그 주변장치에서 파티클, 파우더(Powder) 및 클로깅(Clogging)이 발생할 수 있다.
본 발명에서는 ALD 공정 이후에 기화기(120) 및 그 주변장치를 세정하여 전술한 문제점을 사전에 방지할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 ALD 설비의 세정방법에 대하여 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 ALD 설비의 세정방법을 보인 공정도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 ALD 설비의 세정방법은 솔벤트를 기화기 내부로 투입하는 단계(S 110); 솔벤트를 상기 기화기의 내부에 함침하고, 상기 기화기의 세정온도를 일정하게 유지하여 상기 기화기를 세정하는 단계(S 120); 및 상기 기화기의 내부 세정 후 남은 오염액을 제거하는 단계(S 130)를 포함한다.
여기서, 솔벤트를 기화기의 내부로 투입하는 단계 이전에, 솔벤트가 상기 유량제어 유닛을 먼저 통과하도록 함으로써, 기화기는 물론 상기 유량제어 유닛을 함께 세정하여 전술한 파티클, 파우더(Powder) 및 클로깅(Clogging)을 효과적으로 제거할 수 있다.
또, 솔벤트를 기화기의 내부로 투입하는 단계 이전에, 솔벤트가 상기 캐리어 가스 공급 유닛의 배관라인을 통과하도록 함으로써, 캐리어 가스 공급 유닛의 배관 라인을 세정하여 전술한 파티클, 파우더(Powder) 및 클로깅(Clogging)을 효과적으로 제거할 수 있다.
솔벤트를 상기 기화기의 내부에 함침하고, 상기 기화기의 세정온도를 일정하게 예를 들어, 50-90℃로 유지하여 상기 기화기를 세정하는 단계에서는, 솔벤트의 유량을 250-300g/회, 세정 공정을 적어도 3회 수행할 수 있다.
한편, 도 4는 본 발명에 따른 ALD 설비의 세정방법에 있어서, 최적의 솔벤트 선정 실험에 대한 그래프이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 적정온도로 솔벤트를 가열한 상태에서, ECH(Ethyl Cyclo Hexane)와 Nomal Hexane을 솔벤트로 사용할 경우, Zr의 농도를 살펴보면, ECH의 경우 75℃에서, Nomal Hexane의 경우 40℃에서 상온의 것보다 Zr의 농도가 큼을 확인할 수 있다. 이는, ECH의 경우 75℃에서, Nomal Hexane의 경우 40℃에서, 세정 효율이 향상되었음을 알려주고 있다.
도 5는 본 발명에 따른 ALD 설비의 세정방법에 있어서, 세정횟수에 따른 Zr의 농도를 보인 그래프이다.
도 5에 도시된 바와 같이, Zr(지르코늄)를 이용하여 1회 세정시에 Zr이 1352 ppm으로 세정되어 배출되었으나, 3회 세정시에는 Zr이 70.5 ppm으로 급격히 감소 됨을 확인할 수 있다. 이는, 3회 정도의 세정만으로 효율적인 세정을 실현할 수 있음을 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 ALD 설비의 세정방법에 있어서, 세정 공정 전후의 압력변화를 설명하는 그래프이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 ALD 설비의 세정방법에 있어서, 세정공정 전에는 기화기 및 그 주변장치에 발생하는 파티클, 파우더(Powder) 및 클로깅(Clogging)으로 인하여 54.6 ㎪의 압력을 유지하였으나, ALD 공정 이후에는 50.5 ㎪로 측정되었다. 즉, 기화기 및 그 주변장치의 파티클, 파우더(Powder) 및 클로깅(Clogging) 발생으로 인하여 기화기 및 주변장치의 압력이 54.6 ㎪ 까지 상승하였으나, 본 발명의 세정 공정 이후 기화기 및 그 주변장치의 파티클, 파우더(Powder) 및 클로깅(Clogging)이 해소되어, 기화기 및 주변장치의 압력이 적절한 ALD 공정 조건으로 조절되었음을 확인할 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 종래의 케미컬 유량과 본 발명의 케미컬 유량을 비교하는 그래프이다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 종래의 경우에는 ALD공정 과정 중에 기화기 및 그 주변장치에서 파티클, 파우더(Powder) 및 클로깅(Clogging)이 발생하여, 케미컬 유량이 대폭 감소하면서 불안정하지만, 본 발명의 경우에는, 7b에 도시된 바와 같이, ALD 공정 이후에 세정 공정을 거치므로, 기화기 및 그 주변장치에서 파티클, 파우더 및 클로깅이 발생하지 않아서 케미컬 유량이 안정적으로 진행됨을 확인할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형 가능함은 물론이다.
따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라, 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 종래 DLI 방식의 ALD 설비를 보인 구성도
도 2는 본 발명에 따른 ALD 설비를 보인 구성도
도 3은 본 발명에 따른 ALD 설비의 세정방법을 보인 흐름도
도 4는 본 발명에 따른 ALD 설비의 세정방법에 있어서, 최적의 솔벤트 선정 실험에 대한 그래프
도 5는 본 발명에 따른 ALD 설비의 세정방법에 있어서, 세정횟수에 따른 Zr의 농도를 보인 그래프
도 6은 본 발명에 따른 ALD 설비의 세정방법에 있어서, 세정 공정 전후의 압력변화를 설명하는 그래프
도 7a 및 도 7b는 종래의 케미컬 유량과 본 발명의 케미컬 유량을 비교하는 그래프
*주요부분에 대한 도면 설명
100: ALD 설비
110: 반응 챔버
120: 기화기
121: 배관라인
125: 필터
127: 압력 센서
130: 케미컬 공급 유닛
131: 배관라인
133: 유량제어 유닛
140: 캐리어 가스 공급 유닛
141: 배관라인
150: 솔벤트 공급 유닛
151: 배관라인
155: 솔벤트 리필 유닛
160: 유량제어 유닛 세정용 배관라인
165: 제 1 삼방 밸브
170: 기화기 세정용 배관라인
175: 제 2 삼방 밸브
185: 제 3 삼방 밸브
190: 배출 펌프
Z1: 제 1구역
Z2: 제 2구역
Z3: 제 3구역
H1: 제 1 히터
H2: 제 2 히터
H3: 제 3 히터

Claims (16)

  1. 기판에 박막을 증착하기 위한 반응 챔버;
    케미컬을 기화시켜 상기 반응 챔버에 공급하도록 배관라인을 통해 상기 반응 챔버에 연결되는 기화기;
    상기 기화기에 케미컬을 공급하도록 배관라인을 통해 상기 기화기에 연결되는 케미컬 공급 유닛;
    상기 기화기에 캐리어 가스를 공급하도록 배관라인을 통해 상기 기화기에 연결되는 캐리어 가스 공급 유닛;
    박막 증착 공정 이후, 솔벤트를 상기 기화기의 내부에 함침하고 솔벤트의 온도를 소정온도로 유지하여 상기 기화기를 세정할 수 있도록 배관라인을 통해 상기 기화기에 연결되는 솔벤트 공급 유닛을 포함하는 ALD 설비.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 케미컬 공급 유닛의 배관라인에는 유량제어 유닛이 구비되는 것을 특징으로 하는 ALD 설비.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 케미컬 공급 유닛과 상기 솔벤트 공급 유닛에는 각각 케미컬 리필 유닛과 솔벤트 리필 유닛이 구비되는 것을 특징으로 하는 ALD 설비.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 솔벤트 공급 유닛의 배관라인과 상기 케미컬 공급 유닛의 배관라인 사이에는 이들을 연결하는 유량제어 유닛 세정용 배관라인이 구비되고, 상기 솔벤트 공급 유닛의 배관라인과 상기 유량제어 유닛 세정용 배관라인이 만나는 지점에는 제 1 삼방 밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 ALD 설비.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1 삼방 밸브에 의해 상기 솔벤트 공급 유닛으로부터 공급되는 솔벤트가 선택적으로 상기 유량제어 유닛 세정용 배관라인을 거쳐 상기 유량제어 유닛의 내부를 흐르면서, 상기 유량제어 유닛을 세정하는 것을 특징으로 하는 ALD 설비.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 솔벤트 공급 유닛의 배관라인과 상기 케미컬 공급 유닛의 배관라인 사이에는 이들을 연결하는 기화기 세정용 배관라인이 구비되고, 상기 케미컬 공급 유닛의 배관라인과 상기 기화기 세정용 배관라인이 만나는 지점에는 제 2 삼방 밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 ALD 설비.
  7. 제 6항에 있어서
    상기 제 2 삼방 밸브에 의해 상기 솔벤트 공급 유닛으로부터 공급되는 솔벤트가 선택적으로 상기 기화기 세정용 배관라인을 거쳐 상기 기화기의 내부를 함침하여, 상기 기화기를 세정하는 것을 특징으로 하는 ALD 설비.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 솔벤트 공급 유닛의 배관라인과 상기 캐리어 가스 공급 유닛의 배관라인이 만나는 지점에는 제 3 삼방 밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 ALD 설비.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제 3 방 밸브에 의해 상기 솔벤트 공급 유닛으로부터 공급되는 솔벤트가 선택적으로 상기 캐리어 가스 공급 유닛의 배관라인을 통과하여 캐리어 가스 공급 유닛의 배관라인을 세정하는 것을 특징으로 하는 ALD 설비.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 기화기의 배관라인에는 배출 펌프가 연결되는 것을 특징으로 하는 ALD 설비.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 기화기는 제 1구역, 제 2구역, 제 3구역으로 구획되며, 상기 제 1 구역, 상기 제 2구역, 상기 제 3구역에는 각각 제 1 히터, 제 2 히터, 제 3 히터가 구비되는 것을 특징으로 하는 ALD 설비.
  12. 솔벤트를 기화기 내부로 투입하는 단계;
    솔벤트를 상기 기화기의 내부에 함침하고, 상기 기화기의 세정온도를 일정하게 유지하여 상기 기화기를 세정하는 단계; 및
    상기 기화기의 세정 후 남은 오염액을 제거하는 단계를 포함하는 ALD 설비의 세정방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    솔벤트를 기화기의 내부로 투입하는 단계 이전에, 솔벤트가 상기 유량제어 유닛을 통과하여 유량제어 유닛을 세정하는 것을 특징으로 하는 ALD 설비의 세정방법.
  14. 제 12항에 있어서,
    솔벤트를 기화기의 내부로 투입하는 단계 이전에, 솔벤트가 상기 캐리어 가스 공급 유닛의 배관라인을 통과하여 캐리어 가스 공급 유닛의 배관라인을 세정하는 것을 특징으로 하는 ALD 설비의 세정방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    솔벤트를 상기 기화기의 내부에 함침하고, 상기 기화기의 세정온도를 일정하 게 유지하여 상기 기화기를 세정하는 단계에서는, 솔벤트의 유량을 250-300g/회, 세정 공정을 적어도 3회 수행하는 것을 특징으로 하는 ALD 설비의 세정방법.
  16. 제 12항에 있어서,
    솔벤트를 상기 기화기의 내부에 함침하고, 상기 기화기의 세정온도를 일정하게 유지하여 상기 기화기를 세정하는 단계에서는, 솔벤트의 온도를 35-80℃로 유지하는 것을 특징으로 하는 ALD 설비의 세정방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220049352A1 (en) * 2019-08-29 2022-02-17 Soulbrain Co., Ltd. Growth inhibitor for forming thin film, method for forming thin film and semiconductor substrate prepared therefrom

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7883745B2 (en) * 2007-07-30 2011-02-08 Micron Technology, Inc. Chemical vaporizer for material deposition systems and associated methods
DE102014100832A1 (de) * 2014-01-24 2015-07-30 Osram Opto Semiconductors Gmbh ALD-Beschichtungsanlage und Verfahren zum Betreiben einer ALD-Beschichtungsanlage
CN110527980B (zh) * 2018-08-02 2023-06-16 北京北方华创微电子装备有限公司 一种原子层沉积设备及方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4914275A (en) * 1988-11-08 1990-04-03 Northern Indiana Public Service Company Regasifier
US5362328A (en) * 1990-07-06 1994-11-08 Advanced Technology Materials, Inc. Apparatus and method for delivering reagents in vapor form to a CVD reactor, incorporating a cleaning subsystem
JP3122311B2 (ja) * 1994-06-29 2001-01-09 東京エレクトロン株式会社 成膜処理室への液体材料供給装置及びその使用方法
KR100203781B1 (ko) * 1996-09-13 1999-06-15 윤종용 반도체 포토리소그래피 공정의 현상액 공급시스템
US6074487A (en) * 1997-02-13 2000-06-13 Shimadzu Corporation Unit for vaporizing liquid materials
US6271498B1 (en) * 1997-06-23 2001-08-07 Nissin Electric Co., Ltd Apparatus for vaporizing liquid raw material and method of cleaning CVD apparatus
JP3470055B2 (ja) * 1999-01-22 2003-11-25 株式会社渡邊商行 Ｍｏｃｖｄ用気化器及び原料溶液の気化方法
KR20010047128A (ko) * 1999-11-18 2001-06-15 이경수 액체원료 기화방법 및 그에 사용되는 장치
JP4019430B2 (ja) * 2003-12-26 2007-12-12 株式会社ユーテック Ｃｖｄ用気化器及び溶液気化式ｃｖｄ装置
WO2007016013A2 (en) * 2005-07-27 2007-02-08 Applied Materials, Inc. Unique passivation technique for a cvd blocker plate to prevent particle formation
JP5583413B2 (ja) * 2007-02-28 2014-09-03 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 大面積基板に堆積するための装置及び方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220049352A1 (en) * 2019-08-29 2022-02-17 Soulbrain Co., Ltd. Growth inhibitor for forming thin film, method for forming thin film and semiconductor substrate prepared therefrom

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