KR20100126408A - 챔버 클리닝을 위한 리모트 플라즈마에의 불소 소스 가스의 신속 공급 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 신속한 챔버 클리닝을 실행하는 시스템 및 방법을 개시한다. RPS에 대한 소스 가스로서 F2를 사용하여 챔버 클리닝 작동에 사용되는 불소 라디칼을 형성하는 것은 클리닝 가스 유동의 증가를 필요로 하지 않고 초기의 빠른 속도로 챔버 클리닝을 진행시킬 수 있다. 이것은 클리닝을 보다 신속하게 하고 클리닝 사이클을 현저하게 짧게 한다. 이것은 특히 플랫 패널 디스플레이 및 태양광 전지 장치를 위한 반도체 제조에 유용하다.

Description

챔버 클리닝을 위한 리모트 플라즈마에의 불소 소스 가스의 신속 공급 방법{RAPID SUPPLY OF FLUORINE SOURCE GAS TO REMOTE PLASMA FOR CHAMBER CLEANING}
본 발명은 플랫 패널 디스플레이(FPD) 및 광 전지(photo voltaic; PV) 박막용 제조 프로세스에서 챔버 클리닝을 실행하기 위한 불소 가스의 사용에 관한 것이다.
FPD 및 PV 박막의 제조시에, 증착 챔버의 클리닝이 자주 필요하다. 이러한 클리닝 단계는 제조에 이용 가능한 시간을 감소시키며, 따라서 전체 제조 비용을 증가시킨다.
클리닝 단계의 중요한 문제점은 챔버에 도입될 수 있는 불소 라디칼의 제조를 위해 소스 가스가 리모트 플라즈마 시스템(Remote Plasma System; RPS)에 도입될 수 있는 속도에 관한 것이다. 일부의 불소 소스 가스는 너무 빠르게 도입되는 경우 RPS 내의 불소 플라즈마를 소멸시킨다.
불소 라디칼의 제조를 위한 통상적인 소스 가스는 삼불화질소(NF3)이다. 그러나, NF3는 RPS로의 도입시 너무 빠르거나 또는 매우 빠른 속도까지 증가되는 경우 플라즈마가 소멸된다고 하는 상술된 바와 같은 문제점을 나타낸다. 미국 특허 제 6,374,831 호는 이러한 문제점을 제기하며, RPS를 소멸시키는 것을 방지하기 위해 NF3 유동이 증가될 수 있는 최대 속도 1.67scc/sec2의 제한값을 설정한다. 이것은 실제적인 설정에서 NF3 유동이 전체의 소정 유동이 성취될 때까지 0부터 매초당 약 100sccm의 증분으로 점진적 증가될 수 있다는 것을 의미한다. RPS의 하나의 표준 타입은 6,000sccm의 최대 유동을 갖는 아스트론 이엑스(Astron EX) RPS이다. 따라서, 이러한 RPS 및 NF3를 사용하는 경우, 유동은 60초 이상 동안 증가되어야 한다. 추가적으로, 유동의 증가시, 클리닝 속도는 최대값 미만이다.
미국 특허 제 6,880,561 호는 소스 가스로서 F2를 제안하지만, RPS를 사용하지 않는다. 오히려, 이 특허에서는, 클리닝이 실행되는 동안 450℃ 이상까지 챔버가 가열되어야 한다. 이것은 프로세스에 대한 추가적인 시간 및 가열 시스템의 추가적인 비용도 들게 한다.
종래 기술에서 FPD 및 PV 박막 제조를 위한 챔버 클리닝에 대한 개선의 필요성이 남아 있다.
본 발명은 상술된 문제점을 극복하고 보다 신속한 챔버 클리닝을 제공한다. 특히, 본 발명은 아스트론 이엑스 RPS와 같은 표준 RPS와 협력하여 F2 소스 가스를 사용하여, 챔버 클리닝을 실행하기 위한 불소 라디칼을 제조한다.
본 발명에 의하면, 챔버 클리닝을 보다 신속하게 실행하여 챔버 클리닝 시간이 현저하게 감소될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따라 챔버 클리닝을 실행하기 위한 시스템의 개략도.
본 발명은 종래 기술에서 실행되던 챔버 클리닝을 보다 신속하게 실행하기 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 특히, 본 발명은 RPS에 대한 소스 가스로서 F2를 사용하여, 챔버 클리닝 작업에 사용되는 불소 라디칼을 형성한다.
F2를 사용함으로써, 상술된 종래 기술의 단점은 극복될 수 있다. 특히, F2 유동의 증가가 필요치 않다. 오히려, F2는 RPS에 의해 허용되는 최대값의 15% 내지 100%, 바람직하게는 80% 내지 100%의 임의의 유동으로 RPS에 도입될 수 있다. 이것은 챔버 클리닝을 실행하기 위한 클리닝 시간이 현저하게 감소될 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명은 도 1을 참조하여 더 기술될 것이다. 도면은 본 발명에 따른 시스템의 개략도를 도시하며, 상기 시스템은 아르곤 소스(10), F2 소스(20), RPS(30) 및 챔버(40)를 포함한다. 작동시, 순수 아르곤은 플라즈마를 안정화시키기 위해 0.5토르(torr) 내지 10토르의 압력으로 우선 RPS에 도입된다. 그 후에, 아르곤 유동은 완전히 차단되며, F2는 RPS(30)에 의해 허용되는 최대 유동의 100%까지 RPS(30)에 도입된다. 예컨대, 상술된 바와 같은 표준 아스트론 이엑스 RPS를 사용하는 경우, F2는 전체 6,000sccm 유동으로 도입될 수 있다. 유동의 증가는 필요치 않다. F2는 0.5토르 내지 100토르, 바람직하게는 0.5토르 내지 3토르의 압력으로 도입될 수 있다. 본 발명에 따라 F2를 사용하는 경우, 플라즈마는 소멸되지 않으며, 챔버 클리닝 시간은 현저하게 감소된다.
본 발명은 종래 기술에 비해 몇몇의 장점을 제공한다. 특히, 챔버 클리닝 시간이 현저하게 감소될 수 있다. 하나의 시험 케이스에서, 본 발명에 따라 F2를 사용하는 경우, 챔버 클리닝 단계가 50초 또는 NF3를 사용하는 경우의 전체 작업까지 단순히 증가하는데 걸리는 대략의 시간 내에 완료되었다. 시작부터 보다 높은 유량으로 F2를 사용하는 경우, 클리닝 사이클의 개시로부터 보다 빠른 속도로 클리닝이 진행될 수 있으며, F2 유동의 증가가 필요치 않다. 오히려, F2는 RPS에 의해 허용되는 최대값의 15% 내지 100%, 바람직하게는 80% 내지 100%의 임의의 유동으로 RPS에 도입될 수 있다.
클리닝 단계의 개시에서 클리닝 가스의 전체 유동을 사용하는 것은 클리닝 사이클의 개시시 불소 라디칼의 상당한 파열을 생성하여, 클리닝되는 증착물의 최대량이 존재하는 경우의 클리닝 사이클의 개시시 보다 높은 클리닝 속도를 야기한다. 추가적으로, 높은 라디칼 농도 및 클리닝되는 최대 증착물의 존재는 증착물을 가열하고 클리닝 속도를 증가시키는 발열성 반응을 야기한다. 챔버에 대한 개별적인 가열 시스템은 필요치 않다.
또한, 본 발명은 클리닝 사이클을 최적화시킬 수 있다. 예컨대, 클리닝 사이클은 재료의 신속한 제거를 위해 매우 높은 유동 및 압력으로 개시될 수 있다. 그러나, 이러한 신속한 클리닝은 보통 코너에 도달하지 않는 불균일성을 나타낸다. 이는, 코너가 클리닝 프로세스의 개시시 보다 얇은 증착물을 가지며 따라서 증착물의 용적이 신속하게 제거된 후에 효과적으로 클리닝될 수 있기 때문에, 매우 양호하게 작용한다. 예컨대, F2는 클리닝 사이클의 개시시 1토르 내지 100토르, 바람직하게는 1토르 내지 50토르의 고압으로 도입될 수 있으며, 그 후에는 클리닝 사이클의 종료 즈음에 0.1토르 내지 1토르로 감소된다.
본 발명을 사용함으로써, 아르곤이 플라즈마를 개시한 이후에 (아르곤은 중지된 상태로) 바로 F2의 높은 유동이 뒤따르며, 클리닝 속도가 크게 증가될 수 있다. 이것은 챔버 클리닝을 실행하기 위한 시간이 현저하게 감소될 수 있는 것을 의미한다. 또한, 시작시 보다 높은 유동을 제공함으로써, 클리닝 사이클의 개시로부터 전체 유량으로 클리닝이 진행될 수 있다. 본 발명은 구성 또는 작동 매개변수에 대해 임의의 요구되는 변화 없이 기존의 표준 RPS 및 챔버 설비의 사용을 허용한다.
본 발명은 종래 기술에 비해 몇몇의 장점을 제공한다. 특히, 클리닝 가스의 희석이 필요치 않으며, 클리닝 가스 유량의 증가가 필요치 않다. 또한, 클리닝 가스의 높은 유동을 바로 제공함으로써, 초기 클리닝 속도가 보다 높으며, 클리닝되는 표면이 가열되어 클리닝 속도를 더욱 증가시킨다.
본 발명은 그 크기로 인해 플랫 패널 및 태양광 전지(solar PV) 장치의 제조에 사용되는 챔버를 클리닝하는데 특히 유용하다. 그러나, 본 발명은 반도체 제조 산업에서 임의의 챔버 클리닝 적용을 위해 유용하다. 본 발명은 Si, W, Ti, SiN, SiO2 등을 포함하는 반도체 제조에서 통상적으로 만나게 되는 거의 모든 타입의 증착물을 클리닝하는데 유용하다.
본원에 기술된 실시예는 단지 예시적이며, 당업자는 본 발명의 정신 및 범위로부터 벗어남이 없이 변형 및 수정할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 이러한 모든 변형 및 수정은 본원에 상술된 바와 같은 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다. 또한, 기술된 모든 실시예는, 본 발명의 다양한 실시예가 소정의 결과를 제공하도록 조합될 수 있기 때문에, 반드시 변형예 내에 있는 것은 아니다.
10 : 아르곤 소스 20 : F2 소스
30 : RPS 40 : 챔버

Claims (20)

  1. 챔버 클리닝을 실행하는 방법에 있어서,
    클리닝될 챔버와 연통하는 리모트 플라즈마 시스템(remote plasma system)에 아르곤을 도입하여, 상기 리모트 플라즈마 시스템 내에서 플라즈마를 개시하여 안정화시키는 단계와,
    일단 플라즈마가 안정되면, 상기 리모트 플라즈마 시스템으로의 아르곤의 유동을 차단시키는 단계와,
    상기 리모트 플라즈마 시스템에 F2 가스를 도입하여 불소 라디칼을 형성하는 단계와,
    상기 불소 라디칼을 사용하여 상기 챔버를 클리닝하는 단계를 포함하는
    챔버 클리닝 실행 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 아르곤은 0.5토르(torr) 내지 10토르의 압력으로 도입되는
    챔버 클리닝 실행 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 F2 가스는 상기 리모트 플라즈마 시스템의 최대 유량 용량의 15% 내지 100%의 유량으로 도입되는
    챔버 클리닝 실행 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 F2 가스는 상기 리모트 플라즈마 시스템의 최대 유량 용량의 80% 내지 100%의 유량으로 도입되는
    챔버 클리닝 실행 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 F2 가스는 상기 리모트 플라즈마 시스템의 최대 유량 용량의 100%의 유량으로 도입되는
    챔버 클리닝 실행 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 F2 가스는 0.5토르 내지 100토르의 압력으로 도입되는
    챔버 클리닝 실행 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 F2 가스는 0.5토르 내지 3토르의 압력으로 도입되는
    챔버 클리닝 실행 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 F2 가스는 클린 사이클의 개시시 1토르 내지 100토르의 압력으로 도입되며, 상기 클린 사이클의 종료시 0.1토르 내지 1토르의 압력까지 점진적으로 감소되는
    챔버 클리닝 실행 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 F2 가스는 클린 사이클의 개시시 1토르 내지 50토르의 압력으로 도입되며, 상기 클린 사이클의 종료시 0.1토르 내지 1토르의 압력까지 점진적으로 감소되는
    챔버 클리닝 실행 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버는 반도체 처리 챔버인
    챔버 클리닝 실행 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 반도체 처리 챔버는 플랫 패널 또는 태양광 전지(solar PV) 패널의 제조에 사용되는 처리 챔버인
    챔버 클리닝 실행 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버로부터 클리닝되는 증착물은 Si, W, Ti, SiN 또는 SiO2 중 적어도 하나인
    챔버 클리닝 실행 방법.
  13. F2를 사용하여 반도체 처리 챔버를 클리닝하는 방법에 있어서,
    클린 사이클은 1분 이내에 완료되는
    반도체 처리 챔버 클리닝 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 클린 사이클은 50초 이하가 걸리는
    반도체 처리 챔버 클리닝 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 처리 챔버는 플랫 패널 또는 태양광 전지 패널의 제조에 사용되는
    반도체 처리 챔버 클리닝 방법.
  16. 반도체 처리 챔버를 클리닝하는 방법에 있어서,
    클린 사이클에 사용되는 불소 라디칼을 제조하기 위한 소스 가스는, 상기 클린 사이클의 개시시 상기 챔버와 연통하는 리모트 플라즈마 시스템에 상기 리모트 플라즈마 시스템의 최대 유량 용량의 100%의 유량으로 도입되는
    반도체 처리 챔버 클리닝 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 소스 가스는 F2 가스인
    반도체 처리 챔버 클리닝 방법.
  18. 챔버 클리닝 프로세스를 실행하기 위한 장치에 있어서,
    클리닝될 챔버와 연통하는 리모트 플라즈마 시스템과,
    상기 리모트 플라즈마 시스템과 연통하는 아르곤 소스와,
    상기 리모트 플라즈마 시스템과 연통하는 F2 가스 소스를 포함하는
    챔버 클리닝 프로세스 실행 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 챔버는 반도체 처리 챔버인
    챔버 클리닝 프로세스 실행 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 챔버는 플랫 패널 또는 태양광 전지 패널의 제조에 사용되는
    챔버 클리닝 프로세스 실행 장치.
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