KR20130110079A - Method for cleaning the walls of a process-chamber of a cvd-reactor - Google Patents

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KR20130110079A
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아익스트론 에스이
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Abstract

PURPOSE: A method for cleaning the walls of the process chamber of a chemical vapor deposition reactor (CVD) is provided to induce etching gas into a process chamber through a gas inflow member, and to remove the parasitic coating formed on the walls during the CVD process. CONSTITUTION: A method for cleaning the walls of the process chamber of a CVD reactor comprises the following steps. Etching gas is induced into the process chamber through gas inflow members (1,2,3) through process gas passes during the CVD-process when being introduced into a process chamber (6). The parasitic coating formed on the walls (4',5) is removed during the CVD process. At this time, the gas inflow member is close to a wall, and includes a gas inflow area far from a wall and a gas inflow area adjacent to one wall of each of the walls. The etching gas is continuously provided for the surface area of the wall different from each other in the different strength.

Description

ＣＶＤ-반응기의 프로세스 챔버의 벽들을 세척하기 위한 방법 {METHOD FOR CLEANING THE WALLS OF A PROCESS-CHAMBER OF A CVD-REACTOR}METHODS FOR CLEANING THE WALLS OF A PROCESS-CHAMBER OF A CVD-REACTOR}

본 발명은 CDV-반응기 내에서 실행되는 CVD-프로세스에 따라 상기 CVD-반응기의 프로세스 챔버의 벽들을 세척하기 위한 방법에 관한 것이며, 이 경우 에칭 가스는 가스 유입 부재를 통해서 프로세스 챔버 내부로 도입되고, CVD-프로세스 진행 중에 상기 벽들에서 형성된 기생 코팅에 의해 제거된다.The present invention relates to a method for cleaning the walls of a process chamber of the CVD-reactor in accordance with a CVD-process executed in a CDV-reactor, in which case an etching gas is introduced into the process chamber through a gas inlet member, It is removed by a parasitic coating formed on the walls during the CVD-process.

DE 10 2007 009 145 A1호는 Ⅲ-Ⅳ 반도체 층들을 HVPE-방법으로뿐만 아니라 MOCVD-방법으로도 증착하기 위한 방법을 기술하고 있다. 상기 간행물에 기술된 프로세스 챔버는 회전 대칭의 장치이며, 이 경우 대칭 중심에는 가스 유입 부재가 배치되어 있고, 상기 가스 유입 부재는 위·아래로 서로 겹쳐서 배치된 다수의 가스 유입 구역을 구비하며, 상기 가스 유입 구역들을 통해서는 성장 프로세스 중에 서로 상이한 공정 가스들이 프로세스 챔버 내부로 유입된다. 공정 가스는 방사형으로 내부에 배치된 가스 유입 부재로부터 상기 프로세스 챔버를 둘러싸는 가스 배출 링까지 관류하며, 상기 가스 배출 링을 통해서 공정 가스가 프로세스 챔버를 벗어난다. 에칭 가스, 예를 들어 HCl 또는 Cl2는 코팅 프로세스 및 기판 제거 프로세스가 실행된 후에 프로세스 챔버로부터 가스 유입 구역들을 통과해서 프로세스 챔버 내부로 도입될 수 있다. 상기 에칭 가스에 의해서는 서셉터(susceptor)의 벽에 있는, 다시 말해 프로세스 챔버의 천장에 있는 그리고 서셉터에 있는 기생 코팅들이 제거된다.DE 10 2007 009 145 A1 describes a method for depositing III-IV semiconductor layers not only by HVPE-method but also by MOCVD-method. The process chamber described in the publication is a device of rotational symmetry, in which case a gas inlet member is arranged at the center of the symmetry, the gas inlet member having a plurality of gas inlet zones arranged up and down one another. The gas inlet zones introduce different process gases into the process chamber during the growth process. The process gas flows radially from the gas inlet member disposed therein to the gas discharge ring surrounding the process chamber, through which the process gas leaves the process chamber. The etching gas, for example HCl or Cl 2 , may be introduced into the process chamber from the process chamber through the gas inlet zones after the coating process and the substrate removal process are performed. The etching gas removes parasitic coatings on the wall of the susceptor, ie on the ceiling of the process chamber and on the susceptor.

본 발명의 과제는, 프로세스 챔버의 세척 과정을 더욱 효율적으로 실행하고자 하는 것이다.An object of the present invention is to perform a cleaning process of a process chamber more efficiently.

상기 과제는 특허청구범위에 제시된 방법에 의해서 해결된다. 가장 먼저 그리고 실질적으로는 시간적으로 연속하는 여러 단계로 세척 방법을 실행하는 것이 제안되며, 이 경우에는 서로 상이한 단계들에서 프로세스 챔버 벽의 서로 상이한 표면 영역들이 세척된다. 이 목적을 위하여 에칭 가스가 시간적인 순서에 따라 서로 상이한 가스 유입 구역을 통과해서 프로세스 챔버 내부로 도입됨으로써, 상기 프로세스 챔버 벽의 서로 상이한 표면 영역들에는 에칭 가스가 연속적으로 그리고 상이한 강도로 제공된다. 프로세스 챔버 내부에서의 유동 비율들이 서로 상이한 에칭 단계에서 설정됨으로써, 에칭 가스는 실질적으로 단지 선택된 표면 섹션들에서만, 그러나 적어도 강화된 상태로 작용을 하게 된다. 이와 같은 상황은 전체 압력의 변동, 운반 기체(carrier gas)의 질량 흐름의 변동, 프로세스 챔버를 통과하는 가스의 유동 속도의 변동에 의해 영향을 받아서 발생하고/발생하거나 에칭 가스가 프로세스 챔버 내부로 도입될 때에 통과하게 되는 유입 구역을 선택함으로써 그리고 상기 에칭 가스의 질량 흐름에 의해서 발생한다. 본 발명의 한 가지 바람직한 실시 예에서는, 예를 들어 DE 10 2007 009 145 A1호 또는 DE 10 2004 009 130 A1호에 공지된 바와 같은 프로세스 챔버가 사용된다. 상기 프로세스 챔버는 회전 중심에 있는 하나의 가스 유입 부재 및 상기 프로세스 챔버를 고리 모양으로 둘러싸는 하나의 가스 유입 부재를 갖춘 회전 대칭의 형상을 갖는다. 프로세스 챔버의 반경은 약 30cm에 달한다. 프로세스 챔버의 높이는 약 2 내지 3cm의 범위 안에 놓여 있다. 상기 가스 유입 부재는 수직으로 위·아래로 서로 겹쳐서 배치된 다수의 가스 유입 구역을 구비한다. 유동 방향으로 볼 때 상기 가스 유입 부재 뒤에 배치된 진공 펌프에 의해서, 프로세스 챔버 내부에서는 전체 가스 압력이 1mbar 미만 내지 900mbar의 범위 안에서 변동될 수 있다. 수직으로 위·아래로 서로 겹쳐서 배치된 각각의 가스 유입 구역에는 개별화된 상태에서 제어될 수 있는 에칭 가스 공급 라인이 제공되어 있다. 각각의 에칭 가스 공급 라인을 통해서 에칭 가스가 운반 기체와 함께 사전에 선택된 질량 흐름으로 프로세스 챔버 내부로 도입될 수 있다. 따라서, 상기 에칭 가스는 하나 또는 다수의 부분 가스 흐름으로 세분된 상태에서 프로세스 챔버 내부로 도입되며, 이 경우에 "부분 가스 흐름"이란 단 하나의, 하지만 선택된 가스 유입 구역을 통과하는 한 가지 에칭 가스 흐름으로도 이해된다. 상기 부분 가스 흐름들이 그 작용에 있어서 서로 상이함으로써, 가스 유입 구역으로부터 멀리 떨어져서 배치된 표면 영역들은 시간적으로 연속하는 에칭 단계들에서 상이하게 세척된다. MOCVD-코팅 방법에서 국부적인 성장률은 가스 유입 부재의 개별 장소의 방사 방향 간격에 상당한 정도로 의존한다. 상기 간행물 DE 10 2004 009 130 A1호는, 한 유입 영역 내부에 있는 가스 유입 구역 바로 뒤에서는 성장률이 상기 방사 방향 간격이 증가함에 따라 흐름 방향으로 볼 때 아래 방향으로 강하게 증가하고, 그 후에 최댓값에 도달하게 되며, 계속해서 방사 방향 외부로 일정하게 감소한다는 내용을 기술하고 있다. 상기 간행물에서는 MOCVD-프로세스에 따라 제거될 수 있는 가장 두꺼운 기생 코팅부가 원래의 성장 구역 바로 앞에 놓여 있고, 상기 성장 구역 안에서 위로 향하는 서셉터의 표면에 기판들이 올려진다. 선행 기술에 공지되어 있는 바와 같이, 에칭 공정 중에 일정한 에칭 가스 흐름이 프로세스 챔버 내부로 도입되면, 상기 최대로 두꺼운 코팅부 영역에서 최대의 에칭 가스 공핍 현상이 발생함으로써, 결과적으로 흐름 방향으로 볼 때 아래 방향에 놓여 있는 영역들은 경우에 따라 불완전하게 세척된다. 본 발명에 따른 방법에 의해서는, 개별 표면 섹션들에 에칭 가스가 상이한 강도로 제공되도록 유체 동력학적인 파라미터들이 설정된다. 예를 들어 가스 유입 부재로부터 흐름 방향으로 볼 때 아래 방향으로 가장 멀리 떨어진 상태로 놓여 있는 표면 영역이 에칭되어야만 한다면, 가장 아래에 놓여 있는 가스 유입 구역 내에서 확산 배리어를 형성하기 위하여 단지 운반 기체만 도입된다. 세척 공정은 수평적인 가스 속도가 증가함에 따라서 그리고 프로세스 챔버 내에서의 상대적으로 낮은 전체 압력에 따라서 이루어진다. 바람직한 전체 압력은 약 100mbar이다. 상기 전체 압력은 100mbar 미만일 수도 있다. 전체 가스 흐름은 50 내지 200slm의 범위 안에서 프로세스 챔버를 관류한다. 에칭 가스는 실질적으로 단지 중간 가스 유입 구역을 통과해서 프로세스 챔버 내부로 도입된다. 그와 마찬가지로 가장 위에 놓여 있는 가스 유입 구역을 통해서는 소량의 에칭 가스 흐름도 프로세스 챔버 내부로 도입될 수 있다. 이 경우에는 서셉터에 바로 이웃하여 놓여 있는 가스 유입 구역을 통과해서 유입되는 가스 흐름, 즉 에칭 가스가 없는 가스 흐름이 중요한데, 그 이유는 상기 가스 흐름이 확산 배리어로서 이용되기 때문이다. 프로세스 챔버를 세척할 때에 프로세스 챔버의 천장도 활성화되면, 다시 말해 자체 가열 장치에 의해서 가열되면, 상기 프로세스 챔버 천장에 바로 이웃하여 배치된 가스 유입 구역을 통해서는 마찬가지로 에칭 가스가 없는 운반 기체 흐름이 프로세스 챔버 내부로 도입될 수 있고, 상기 에칭 가스가 없는 운반 기체 흐름은 에칭 가스를 위한 확산 배리어를 제공해주며, 그 다음에는 상기 에칭 가스가 실제로 단지 중앙 가스 유입 구역을 통해서만 도입된다. 상기 중앙 가스 유입 구역을 관류하는 질량 흐름의 크기는 프로세스 챔버 벽에 바로 이웃하는 가스 유입 구역들을 통과해서 프로세스 챔버 내부로 유입되는 가스 흐름의 크기보다 클 수 있다. 특히 이 경우에는 가스 유입 구역에 가까운 표면 영역들을 세척하기 위하여 프로세스 챔버 내부에서는 준(quasi)-포물선 형태의 유동 프로파일을 갖는 층 흐름 형태의(laminar) 가스 흐름이 형성된다. 그러나 본 발명에 따르면 한 가지 가스 흐름이 프로세스 챔버 벽에 바로 이웃하는 가스 유입 구역을 관류할 수도 있으며, 이 경우에 상기 가스 흐름의 크기는 중앙 가스 유입 구역을 관류하는 질량 흐름의 크기와 같거나 또는 경우에 따라서는 심지어 더 크다. 이와 같은 상황은 특히 멀리 떨어져서 배치된 상기 프로세스 챔버 벽의 표면 영역들이 세척되어야만 하는 경우에 장점이 된다. 프로세스 챔버 벽에 가까운 가스 유입 구역을 통과하는 운반 기체 흐름이 증가함으로써, 단지 중간 가스 유입 구역 내부로만 유입되는 에칭 가스를 위한 확산 배리어가 형성된다. 운반 기체가 가장 아래에 있는 가스 유입 구역을 통과하여 에칭 가스가 없는 상태로 도입됨으로써, 프로세스 챔버의 하부 벽 쪽으로 하나의 확산 배리어가 형성되며, 그 결과 에칭 가스, 바람직하게 클로르는 최대로 두꺼운 코팅부를 갖는 영역의 흐름 방향으로 볼 때 아래 방향으로 비로소 표면에 도달하게 된다. 선행 기술에서 발생하는 클로르 손실은 상기와 같은 유동 파라미터들로 인해 최소로 된다. 단지 프로세스 챔버의 바닥만, 다시 말해 서셉터만 가열되는 것으로 충분하다. 프로세스 챔버의 천장은 방사선 가열 장치를 이용해서 서셉터에 의해 수동적으로 가열된다. 서셉터의 벽 온도는 400 내지 1,200℃의 범위 안에 놓여 있다. 상기 벽 온도는 500 내지 1,000℃의 범위 안에 놓여 있는 경우가 바람직하다. 운반 기체로서의 기능을 하는 N2 속에 있는 Cl2가 에칭 가스로서 사용된다. 세척 방법에서 시간상으로 앞에 배치된 코팅 프로세스에서 트리메틸갈륨 및 암모니아의 도입에 의해 갈륨질화물이 증착되면, Cl2와 GaN 사이에서 발열 에칭 반응이 이루어지고, 이와 같은 발열 에칭 반응에서는 갈륨질화물이 휘발성의 갈륨염화물로 변환된다. 본 발명에 따른 방법에 의해서는 단지 방사 방향 외부 영역만 선택적으로 에칭될 수 없다. 에칭 효과는 적합한 프로세스 파라미터에 의해서 또한 유동 방향으로 상기 가스 유입 부재에 바로 이웃하는 영역에 한정된다. 이와 같은 목적을 위하여, 압력이 상대적으로 높은 경우, 바람직하게 400mbar보다 큰 경우에는 상대적으로 적은 운반 기체 유동이 프로세스 챔버 내부로 도입된다. 이 경우에 운반 기체 흐름은 25 내지 60slm의 범위 안에 놓여 있다. 이와 같은 유체 동력학적인 파라미터에서는 상기 가스 유입 구역의 영역 내에서 프로세스 챔버 천장의 방향으로 와류가 형성될 수 있다. 이와 같은 와류는 부력에 의해서 야기되고, 프로세스 챔버의 천장을 따라서 이루어지는 가스 역류를 일으킨다. 상기 와류는 프로세스 챔버 내부로 도입된 가스 흐름의 동력학적인(dynamic) 하향 동작을 야기한다. 단지 상기 유입 구역만을 세척하기 위하여, 클로르는 중간 가스 유입 구역을 통과해서 그리고 경우에 따라서는 또한 소량이 상부 가스 유입 구역을 통과해서 프로세스 챔버 내부로 도입된다. 와류가 상기 중간 가스 유입 구역을 통해 도입된 공정 가스를 서셉터의 표면으로 밀어준다. 이 경우에 프로세스 챔버 내부의 가스 압력은 400mbar보다 큰 값에 놓여 있다. 상기 가스 압력 값들은 800mbar에 도달할 수 있다. 전체 압력이 500mbar 미만의 값으로 강하하면, 이와 같은 상황은 와류 형성의 해체를 야기한다. 층 흐름 형태의 유동에서는 질량 흐름이 유동 방향에 대하여 가로로 그리고 실질적으로는 확산에 의해서 야기되는 방식으로 이루어진다. 가스 유입 구역에 바로 인접하는 상부 표면 영역뿐만 아니라 하부 표면 영역까지도 세척하기 위하여, 에칭 가스는 상기와 같은 층 흐름 형태의 유동 조건에서 단지 프로세스 챔버 벽에 바로 이웃하는 가스 유입 구역들을 통해서만 도입된다. 중간 가스 유입 구역을 통해서는 실제로 단지 또는 오로지 운반 기체만 흐르게 된다. 프로세스 챔버의 중간 영역을 세척하기 위하여, 에칭 가스는 단지 중간 가스 유입 구역을 통해서만 프로세스 챔버 내부로 도입된다. 이와 같은 과정도 압력이 600 mbar 미만으로 줄어든 경우에 이루어진다. 이 경우에도 유동 비율은 층 흐름 형태의 유동이 형성되도록 설정되었다. 하지만, 이 경우에 전체 압력은 방사 방향으로 가장 외부에 놓인 프로세스 챔버의 영역이 세척되어야만 하는 조건들에서의 전체 압력보다 확연하게 더 크다. 그 결과, 유동 속도는 상기 프로세스 챔버의 방사 방향으로 가장 외부에 있는 영역이 세척되어야만 하는 경우에 놓이게 되는 조건들에서보다 훨씬 더 느려지게 된다. 이와 같은 유체 동력학적인 프로세스 파라미터들의 결과로서, 단지 제한적으로만 작용을 하는 확산 층이 상기 프로세스 챔버의 벽에 가까운 영역에서 형성되며, 그 결과 상기 확산 층은 오로지 유입 구역 영역에서만 두드러진 작용을 보이게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 방법에서는 확산 배리어 또는 의도한 와류 형성에 의하여 프로세스 챔버가 본래의 위치에서 장소 선택적으로 세척된다. 이 경우에 상기 확산 배리어 또는 와류 형성은 유동 속도에 의해서 그리고 에칭 가스가 프로세스 챔버 내부로 도입될 때에 통과하게 되는 유입 구역의 선택에 의해서 영향을 받는다. 상기 유동 속도는 특히 전체 압력의 변동에 의해서 영향을 받는다.The problem is solved by the method set forth in the claims. It is proposed to carry out the cleaning method in several steps which are first and substantially in succession in time, in which case different surface areas of the process chamber wall are cleaned in different steps. For this purpose, etching gases are introduced into the process chamber through different gas inlet zones in chronological order, so that different surface regions of the process chamber wall are provided with continuous and different intensities. The flow rates inside the process chamber are set in different etching steps, so that the etching gas acts substantially only at selected surface sections, but at least in an enhanced state. This situation is caused by fluctuations in the total pressure, fluctuations in the mass flow of carrier gas, fluctuations in the flow rate of gas through the process chamber and / or the etching gas is introduced into the process chamber. By selecting the inlet zone to pass through when and by the mass flow of the etching gas. In one preferred embodiment of the present invention, a process chamber is used, for example as known from DE 10 2007 009 145 A1 or DE 10 2004 009 130 A1. The process chamber has a rotationally symmetric shape with one gas inlet member at the center of rotation and one gas inlet member annularly surrounding the process chamber. The radius of the process chamber amounts to about 30 cm. The height of the process chamber lies in the range of about 2-3 cm. The gas inlet member has a plurality of gas inlet zones arranged vertically overlapping one another up and down. With the vacuum pump disposed behind the gas inlet member in the flow direction, the total gas pressure inside the process chamber can be varied within the range of less than 1 mbar to 900 mbar. Each gas inlet zone disposed vertically overlapping one another up and down is provided with an etching gas supply line which can be controlled in an individualized state. Through each etch gas supply line an etch gas may be introduced into the process chamber with a carrier gas at a preselected mass flow. Thus, the etch gas is introduced into the process chamber in subdivided into one or multiple partial gas flows, in which case the " partial gas flow " is one etch gas passing through a single, but selected gas inlet zone. It is also understood as a flow. As the partial gas flows differ from each other in their function, the surface regions disposed away from the gas inlet zone are washed differently in successive etching steps in time. The local growth rate in the MOCVD-coating method depends to a large extent on the radial spacing of the individual locations of the gas inlet members. The publication DE 10 2004 009 130 A1 shows that immediately after the gas inlet zone within an inlet zone, the growth rate increases strongly downward in the flow direction as the radial spacing increases, after which the maximum value is reached. And it continues to decrease constantly in the radial direction. In the publication, the thickest parasitic coating that can be removed by the MOCVD-process lies just in front of the original growth zone and the substrates are placed on the surface of the susceptor facing upwards within the growth zone. As is known in the prior art, if a constant etch gas flow is introduced into the process chamber during the etching process, a maximum etch gas depletion occurs in the region of the thickest coating, resulting in Areas lying in the direction are incompletely cleaned in some cases. By the method according to the invention, the hydrodynamic parameters are set such that the etching gas is provided at different intensities in the individual surface sections. For example, if the surface area lying farthest down in the flow direction from the gas inlet member must be etched, only carrier gas is introduced to form a diffusion barrier in the bottom gas inlet zone. do. The cleaning process takes place as the horizontal gas velocity increases and at a relatively low overall pressure in the process chamber. Preferred total pressure is about 100 mbar. The total pressure may be less than 100 mbar. The total gas flow flows through the process chamber in the range of 50 to 200 slm. The etch gas is introduced into the process chamber substantially only through the intermediate gas inlet zone. Similarly, a small amount of etch gas flow can be introduced into the process chamber through the topmost gas inlet zone. In this case, the gas flow entering through the gas inlet zone immediately adjacent to the susceptor, i.e. the gas flow without etching gas, is important because the gas flow is used as a diffusion barrier. If the ceiling of the process chamber is also activated when cleaning the process chamber, that is, heated by its own heating device, a carrier gas flow without etch gas is likewise passed through the gas inlet zone located immediately adjacent to the process chamber ceiling. The carrier gas flow, which can be introduced into the chamber, provides a diffusion barrier for the etching gas without the etching gas, and then the etching gas is actually introduced only through the central gas inlet zone. The magnitude of the mass flow through the central gas inlet zone may be greater than the size of the gas flow entering the process chamber through the gas inlet zones immediately adjacent to the process chamber wall. In particular in this case a laminar gas flow with a quasi-parabolic flow profile is formed inside the process chamber to clean the surface areas close to the gas inlet zone. However, according to the invention one gas stream may flow through a gas inlet zone immediately adjacent to the process chamber wall, in which case the size of the gas flow is equal to the size of the mass flow through the central gas inlet zone or In some cases even larger. This situation is particularly advantageous when the surface areas of the process chamber walls that are arranged far apart must be cleaned. By increasing the carrier gas flow through the gas inlet zone close to the process chamber wall, a diffusion barrier is formed for the etch gas that is only introduced into the intermediate gas inlet zone. Carrier gas is introduced through the bottom gas inlet zone in the absence of etch gas, thereby forming a diffusion barrier towards the lower wall of the process chamber, with the result that the etch gas, preferably chlor, is the thickest coating When viewed in the direction of the flow of the area having, it reaches the surface only in the downward direction. Chlor loss occurring in the prior art is minimized due to such flow parameters. It is sufficient that only the bottom of the process chamber, ie the susceptor, is heated. The ceiling of the process chamber is passively heated by the susceptor using a radiation heating device. The wall temperature of the susceptor lies in the range of 400-1,200 ° C. The wall temperature is preferably in the range of 500 to 1,000 ° C. Cl 2 in N 2 , which functions as a carrier gas, is used as the etching gas. When gallium nitride is deposited by the introduction of trimethylgallium and ammonia in the coating process placed in time in the cleaning method, an exothermic etching reaction occurs between Cl 2 and GaN, and in such an exothermic etching gallium nitride is a volatile gallium. Converted to chloride. By means of the method according to the invention only the radially outer region cannot be selectively etched. The etching effect is defined by suitable process parameters and in the region immediately adjacent to the gas inlet member in the flow direction. For this purpose, relatively low carrier gas flows are introduced into the process chamber when the pressure is relatively high, preferably greater than 400 mbar. In this case the carrier gas flow lies in the range of 25 to 60 slm. In such hydrodynamic parameters vortices can be formed in the direction of the process chamber ceiling within the region of the gas inlet zone. Such vortices are caused by buoyancy and cause gas backflow along the ceiling of the process chamber. The vortex causes a dynamic downward operation of the gas flow introduced into the process chamber. To clean only the inlet zone, the chlor is introduced into the process chamber through an intermediate gas inlet zone and in some cases also a small amount through the upper gas inlet zone. A vortex pushes the process gas introduced through the intermediate gas inlet zone to the surface of the susceptor. In this case the gas pressure inside the process chamber lies at a value greater than 400 mbar. The gas pressure values can reach 800 mbar. If the total pressure drops to a value below 500 mbar, this situation leads to the breakup of vortex formation. In laminar flow, the mass flow occurs in a manner that is caused by diffusion transversely and substantially with respect to the flow direction. In order to clean not only the upper surface area but also the lower surface area immediately adjacent to the gas inlet zone, the etching gas is introduced only through the gas inlet zones immediately adjacent to the process chamber wall under such a flow condition in the form of layer flow. Through the intermediate gas inlet zone, only really or only carrier gas flows. In order to clean the middle region of the process chamber, the etching gas is introduced into the process chamber only through the intermediate gas inlet zone. This process also occurs when the pressure is reduced to less than 600 mbar. Even in this case, the flow rate was set such that a flow in the form of bed flow was formed. In this case, however, the total pressure is significantly greater than the total pressure in conditions where the area of the outermost process chamber in the radial direction must be cleaned. As a result, the flow rate becomes much slower than in conditions where the outermost region in the radial direction of the process chamber has to be cleaned. As a result of these hydrodynamic process parameters, only a limited acting diffusion layer is formed in the region close to the wall of the process chamber, with the result that the diffusion layer exhibits prominent action only in the inlet zone region. Thus, in the method according to the invention, the process chamber is selectively cleaned in situ in the original position by diffusion barrier or intended vortex formation. In this case the diffusion barrier or vortex formation is influenced by the flow rate and by the choice of the inlet zone through which the etching gas is introduced into the process chamber. The flow rate is particularly affected by the fluctuations in total pressure.

본 발명의 실시 예들은 첨부된 도면들을 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다.
도 1은 프로세스 챔버를 도 2의 선 Ⅰ-Ⅰ을 따라 절단하여 도시한 횡단면도이며,
도 2는 중심 둘레에 고리 모양으로 배치된 다수의 기판 홀더(7, 8)를 구비한 서셉터에 대한 평면도이고,
도 3은 오로지 프로세스 챔버의 방사 방향으로 가장 외부에 놓인 영역만 세척되도록 유체 동력학적인 파라미터가 선택된 한 가지 에칭 단계를 도시한 개략도이며,
도 4는 실제로 단지 서셉터의 유입 구역만 세척되도록 유체 동력학적인 프로세스 파라미터가 선택된 도 3에 따른 도면이고,
도 5는 도 3에 따른 도면으로서, 본 도면에서 유체 동력학적인 파라미터는 유입 영역 내에서 서셉터 뿐만 아니라 프로세스 챔버의 천장도 세척되도록 선택되었으며, 그리고
도 6은 도 3에 따른 도면으로서, 본 도면에서 유체 동력학적인 파라미터는 오로지 프로세스 챔버의 중간 영역만 세척되도록 설정되었다.Embodiments of the present invention are described in detail below with reference to the accompanying drawings.
1 is a cross-sectional view of the process chamber cut along line I-I of FIG. 2,
2 is a plan view of a susceptor with a plurality of substrate holders 7, 8 arranged annularly around a center;
3 is a schematic diagram illustrating one etching step in which hydrodynamic parameters are selected such that only the outermost region in the radial direction of the process chamber is cleaned;
4 is a view according to FIG. 3 in which hydrodynamic process parameters are selected such that only the inlet zone of the susceptor is actually cleaned;
FIG. 5 is a view according to FIG. 3, in which the hydrodynamic parameters have been chosen to clean not only the susceptor but also the ceiling of the process chamber within the inlet area, and
FIG. 6 is a view according to FIG. 3, in which the hydrodynamic parameters are set such that only the middle region of the process chamber is cleaned.

외부로 기밀 방식으로 폐쇄된 반응기 하우징 내부에는 프로세스 챔버(6)가 존재한다. 상기 프로세스 챔버는 이 프로세스 챔버(6) 쪽을 향하는 서셉터(4)의 표면에 의해서 형성된 프로세스 챔버 바닥(4')을 갖는다. 상기 서셉터(4)는 중심 둘레에 원형으로 배치된 기판 홀더(7, 8)를 갖춘 실제로 원판 형태를 가지며, 상기 기판 홀더는 코팅 프로세스 중에 회전 구동되는 원형의 플레이트를 형성한다. 상기 서셉터(4) 아래에는 가열 장치(9)가 존재하고, 상기 가열 장치에 의해서는 서셉터(4)가 코팅 온도 또는 세척 온도로 가열될 수 있다. 상기 서셉터의 직경은 약 60 cm에 달한다. 프로세스 챔버의 높이, 다시 말해 프로세스 챔버 바닥(4')으로부터 프로세스 챔버 천장(5)까지의 거리는 2 내지 3cm이다. 프로세스 챔버 천장(5) 위에는 상기 프로세스 챔버 천장(5)을 가열하기 위한 추가의 가열 장치(10)가 배치될 수 있다. 그러나 상기 추가의 가열 장치(10)는 선택적이며, 일반적으로 MOCVD-프로세스에서는 필요치 않다. MOCVD-프로세스에서는 상기 프로세스 챔버 천장(5)이 가열된 서셉터(4)로부터 방출되는 방사선에 의해서 수동적으로 가열된다.There is a process chamber 6 inside the reactor housing which is hermetically closed to the outside. The process chamber has a process chamber bottom 4 ′ formed by the surface of the susceptor 4 facing this process chamber 6. The susceptor 4 has a substantially disc shape with substrate holders 7, 8 arranged circularly around the center, which form a circular plate which is rotationally driven during the coating process. Under the susceptor 4 there is a heating device 9, by which the susceptor 4 can be heated to a coating or cleaning temperature. The susceptor has a diameter of about 60 cm. The height of the process chamber, ie the distance from the process chamber bottom 4 'to the process chamber ceiling 5, is between 2 and 3 cm. On top of the process chamber ceiling 5 an additional heating device 10 can be arranged for heating the process chamber ceiling 5. However, the additional heating device 10 is optional and generally not necessary in the MOCVD process. In the MOCVD process the process chamber ceiling 5 is passively heated by radiation emitted from the heated susceptor 4.

도 1은 수직으로 위·아래로 서로 겹쳐서 배치된 세 개의 가스 유입 구역(1, 2, 3)을 보여주고 있으며, 이 경우 각각의 가스 유입 구역에는 이 가스 유입 구역들에 개별적으로 할당된 하나의 가스 공급 라인을 통해서 에칭 가스원이 제공되어 있다. 상기 개별 가스 공급 라인이 하나의 밸브 및 하나의 질량 흐름 조절기를 구비함으로써, 결과적으로 각각의 가스 유입 구역(1, 2, 3) 내부로는 에칭 가스 부분 흐름(Q1, Q2, Q3)이 개별적으로 공급될 수 있다. 도면에 도시되어 있지 않은 실시 예들에서는 서로 겹쳐서 놓인 세 개 이상의 가스 유입 구역이 제공되었다. 그밖에, 상기 가스 유입 구역들은 서로 상이한 높이를 가질 수도 있는데, 예를 들면 중간 가스 유입 구역(2)은 다른 두 개의 외부 가스 유입 구역(1, 2)보다 큰 높이 범위에 걸쳐서 연장될 수 있다.FIG. 1 shows three gas inlet zones 1, 2, 3 arranged vertically overlapping one another up and down, in which case each gas inlet zone has one individually assigned to these gas inlet zones. An etching gas source is provided through the gas supply line. The individual gas supply lines are provided with one valve and one mass flow regulator, so that the etching gas partial flows Q1, Q2, Q3 are individually introduced into each gas inlet zone 1, 2, 3, respectively. Can be supplied. In embodiments not shown in the drawings, three or more gas inlet zones are provided that overlap each other. In addition, the gas inlet zones may have different heights, for example the intermediate gas inlet zone 2 may extend over a height range larger than the other two external gas inlet zones 1, 2.

예를 들어 DE 10 2004 009 130 A1호에 도시되어 있거나 또는 DE 10 2011 054 566 A1호에도 도시되어 있는 바와 같은 코팅 프로세스에서는, 수소가 NH3와 함께 또는 TMGa와 함께 프로세스 챔버 내부로 도입된다. 프로세스 가스의 도입은 한 성장 구역 바로 앞에서 가장 큰 성장률이 형성되도록 그리고 상기 성장률이 방사 방향 외부로는 가급적 선형으로 강하하는 방식으로 이루어진다. 코팅 프로세스 중에 코팅 작업은 기판상에서 이루어질 뿐만 아니라 기판에 의해서 덮이지 않은 상기 서셉터(4)의 표면 섹션들 및 상기 프로세스 챔버 천장(5)의 표면 섹션들에서도 이루어진다. 코팅 단계가 종료된 후에 기판이 프로세스 챔버(6)로부터 제거된 다음에는, 상기 프로세스 챔버가 세척된다. 이와 같은 과정은 Cl2가 상기 프로세스 챔버 내부로 도입됨으로써 이루어진다. CL2는 운반 기체와 함께, 본 경우에는 N2 또는 아르곤과 함께 프로세스 챔버 안으로 도입된다.In a coating process as shown, for example, in DE 10 2004 009 130 A1 or in DE 10 2011 054 566 A1, hydrogen is introduced into the process chamber together with NH 3 or with TMGa. The introduction of the process gas is such that the largest growth rate is formed just in front of one growth zone and the growth rate drops as linearly as possible outward in the radial direction. The coating operation during the coating process takes place not only on the substrate but also on the surface sections of the susceptor 4 and the surface sections of the process chamber ceiling 5 which are not covered by the substrate. After the substrate step has been removed from the process chamber 6 after the coating step is finished, the process chamber is cleaned. This process is achieved by introducing Cl 2 into the process chamber. CL 2 is introduced into the process chamber together with the carrier gas, in this case N 2 or argon.

세척 프로세스는 다수의 단계로 이루어지며, 이 경우 각각의 단계에서는 단지 상기 프로세스 챔버 바닥(4')의 또는 상기 프로세스 챔버 천장(5)의 국부적으로 선택적인 표면 영역만 세척된다. 상기 에칭 단계들은 바람직하게 상기 프로세스 챔버의 연속하는 다양한 방사 방향 섹션들이 세척되도록 선택되었다. 예를 들어 제 1 에칭 단계에 의해서는 단지 유입 구역만 세척될 수 있으며, 제 2 에칭 단계에 의해서는 한 중간 구역이 그리고 제 3 에칭 단계에 의해서는 흐름 방향으로 볼 때 아래 방향으로 가장 멀리 놓여 있는 한 구역이 세척될 수 있다. 상기 개별 세척 단계들은, 압력 및 전체 가스 흐름이 상이한 경우에 에칭 가스로 구성된 상이한 부분 가스 조합들이 상이한 가스 유입 구역(1, 2, 3)을 통해서 프로세스 챔버 내부로 도입된다는 점에서 상호 구별된다. 그렇기 때문에 상기 에칭 단계들은 프로세스 챔버를 통과하는 유동 속도에 의해서도 구별된다. 에칭 가스가 유동에 대하여 가로로 방향 설정된 확산 배리어를 극복해야만 하는 수직 프로파일을 갖는 층 흐름 형태의 유동이 다루어질 수 있다. 그러나 프로세스 챔버 내에서는 또한 의도한 바대로 와류가 형성될 수도 있다.The cleaning process consists of a number of steps, in which case only the locally selective surface area of the process chamber floor 4 'or of the process chamber ceiling 5 is cleaned at each step. The etching steps were preferably selected such that successive various radial sections of the process chamber were cleaned. For example, only the inlet zone can be cleaned by the first etching step, one intermediate zone by the second etching step and the farthest down in the flow direction by the third etching step. One zone can be cleaned. The individual cleaning steps are distinguished from each other in that different partial gas combinations consisting of etching gas are introduced into the process chamber through different gas inlet zones 1, 2, 3 when the pressure and the total gas flow are different. As such, the etching steps are also distinguished by the flow rate through the process chamber. Flow in the form of a layer flow with a vertical profile in which the etch gas must overcome a diffusion barrier oriented transverse to the flow can be handled. However, within the process chamber, vortices may also form as intended.

도 3은 프로세스 챔버 천장의 방사 방향 외부 영역뿐만 아니라 프로세스 챔버 바닥의 방사 방향 외부 영역도 선택적으로 세척하기 위하여 설정되는 프로세스 파라미터들을 보여주고 있다. 보강된 상태로 세척되어야만 하는 선택적인 표면 섹션들은 도 3 내지 도 6에서 일점쇄선으로 표시되어 있다. 외부 영역(도 3)을 세척하기 위하여, 유체 동력학적인 파라미터들은 적어도 서셉터(4) 위에서 확산 배리어가 형성되도록 선택된다. 와류의 형성이 저지되는 상대적으로 높은 유동 속도로 작업이 이루어진다. 에칭 프로세스는 상대적으로 낮은 전체 압력에서 이루어진다. 상대적으로 낮은 전체 압력은 약 100mbar이다. 충분히 높은 확산 배리어를 형성하기 위하여, 가장 아래에 있는 가스 유입구(1)를 통해서 20 내지 50slm의 질소 흐름이 도입된다. 중간 가스 유입구(2)를 통해서는 마찬가지로 20 내지 50slm의 운반 기체 흐름이 도입된다. 가장 위에 놓인 가스 유입 구역을 통해서는 10 내지 50slm의 운반 기체 흐름이 도입된다. C12는 실제로 오로지 중간 가스 유입 구역을 통해서만 도입되며, 특히 0.5 내지 5slm의 양으로(경우에 따라서는 그보다 적은 양으로) 도입된다. 그러나 가장 위에 놓인 가스 유입 구역 내부에서의 클로르 부분 압력은 전술된 양보다 더 낮을 수도 있다. 상기 최상부 가스 유입 구역을 통해서는 0.5slm 미만의 작은 Cl2-흐름이 선택적으로 도입될 수 있다. 상기 기체 상태의 중간 영역으로부터 벽 쪽으로 클로르의 확산 제어된 질량 흐름이 형성되는데, 그 이유는 최하부 가스 유입 구역(1)을 통해서는 에칭 가스가 프로세스 챔버 내부로 전혀 도입되지 않기 때문이다.3 shows the process parameters set for selectively cleaning not only the radial outer region of the process chamber ceiling but also the radial outer region of the process chamber floor. Optional surface sections that must be cleaned in a reinforced state are indicated by dashed lines in FIGS. 3 to 6. In order to clean the outer region (FIG. 3), the hydrodynamic parameters are chosen such that a diffusion barrier is formed at least over the susceptor 4. The operation takes place at a relatively high flow rate at which vortex formation is prevented. The etching process takes place at a relatively low overall pressure. The relatively low total pressure is about 100 mbar. In order to form a sufficiently high diffusion barrier, a nitrogen flow of 20-50 slm is introduced through the bottom gas inlet 1. A carrier gas flow of 20-50 slm is likewise introduced through the intermediate gas inlet 2. The top gas inlet zone introduces a 10 to 50 slm carrier gas stream. C1 2 is actually introduced only through the intermediate gas inlet zone, in particular in an amount of 0.5 to 5 slm (in some cases less). However, the chlorine partial pressure inside the topmost gas inlet zone may be lower than the amount described above. A small Cl 2 -flow of less than 0.5 slm may optionally be introduced through the top gas inlet zone. A diffusion controlled mass flow of chlor from the gaseous middle region towards the wall is formed because no etching gas is introduced into the process chamber through the bottom gas inlet zone 1.

도 4는 오로지 가스 유입 구역에 바로 이웃하는 프로세스 챔버 바닥(4')만을 세척하기 위하여 설정되는 프로세스 파라미터들을 보여주고 있다. 세척 프로세스는 400mbar보다 높은 비교적 높은 압력에서 이루어지는데, 상기 압력은 예를 들어 600mbar일 수 있다. 유동 속도는 부력에 의해서 야기되는 와류가 흐름 방향으로 볼 때 가스 유입 구역 바로 아래에서 형성될 수 있을 정도로 느리게 설정된다. 상기 가스 와류는 가스 유동의 중앙 영역으로부터 출발하고, 천장 쪽을 향하고 있으며, 그리고 그곳에서 약간의 가스 역류 현상을 야기한다. 상기 와류는 중간 가스 유입 구역으로부터 배출되는 가스의 아래로 방향 설정된 유동 성분들을 야기한다. 이와 같은 프로세스 파라미터에서 C12는 오로지 중간 가스 유입 구역을 통해서만 도입되지만, 경우에 따라서는 상부 가스 유입 구역을 통해서도 도입된다. 와류의 형성은 C12가 흐름 방향으로 볼 때 가스 유입 구역 바로 아래에서 프로세스 챔버 바닥의 표면을 향해 밀릴 수 있도록 보증해준다. 그렇기 때문에 가장 아래에 놓인 가스 유입 구역(1)을 통해서 Cl2가 프로세스 챔버 내부로 도입될 필요가 전혀 없게 된다. 이 경우에 상부 및 하부 가스 유입 구역(1, 3)을 통과하는 전체 가스 흐름은 5 내지 15slm이다. 중간 가스 유입 구역(2)을 통해서는 15 내지 25slm의 질소가 프로세스 챔버 내부로 도입된다. 상기 중간 가스 유입 구역(2)을 통해서는 0.5 내지 3slm의 클로르가 프로세스 챔버 내부로 도입된다. 이 경우에도 클로르 흐름은 상대적으로 더 적은 값을 취할 수도 있다.FIG. 4 shows the process parameters set only to clean the process chamber bottom 4 ′ immediately adjacent to the gas inlet zone. The washing process takes place at relatively high pressures higher than 400 mbar, which may for example be 600 mbar. The flow rate is set so slow that vortices caused by buoyancy can form just below the gas inlet zone in the flow direction. The gas vortex starts from the central region of the gas flow and points towards the ceiling, where it causes some gas backflow. The vortex causes downward flow components of the gas exiting the intermediate gas inlet zone. In this process parameter, C1 2 is introduced only through the intermediate gas inlet zone, but in some cases also through the upper gas inlet zone. The formation of the vortex ensures that C1 2 can be pushed towards the surface of the process chamber bottom just below the gas inlet zone in the flow direction. Thus, Cl 2 does not need to be introduced into the process chamber at the bottom through the gas inlet zone 1. In this case the total gas flow through the upper and lower gas inlet zones 1, 3 is between 5 and 15 slm. Through the intermediate gas inlet zone 2, 15 to 25 slm of nitrogen is introduced into the process chamber. Through the intermediate gas inlet zone 2, 0.5 to 3 slm of chlorine is introduced into the process chamber. In this case too, the chlor flow may take a relatively smaller value.

유입구 영역에서 상부 프로세스 챔버 벽뿐만 아니라 하부 프로세스 챔버 벽도 세척하기 위하여, 약간 더 낮은 프로세스 챔버 압력이 선택된다. 상기 프로세스 챔버 압력은 500mbar 미만에 달할 수 있다. 예를 들어 상기 프로세스 챔버 압력은 200 또는 300mbar일 수 있다. 상부 및 하부 가스 유입 영역 내에서는 5 내지 15slm의 운반 기체 흐름이 설정된다. 상기 중간 가스 유입 구역(2)을 통해서는 15 내지 25slm의 질소가 프로세스 챔버 내부로 도입될 수 있다. 이 경우에도 클로르 가스 흐름은 0.5 내지 3slm의 범위에(경우에 따라서는 그보다 낮은 범위에) 놓여 있다. 이 경우에 유동 파라미터들은 두드러진 와류 형성이 발생하지 않도록 선택되었다. 상기와 같은 파라미터들에서는 클로르가 실제로 단지 상기 가스 유입 구역에 곧바로 연결되는 프로세스 챔버 영역 내에서만 소비된다. 이 경우에 에칭 가스는 오로지 벽에 가까운 두 개의 가스 유입 구역(1, 3)을 통해서만 프로세스 챔버 내부로 도입되며, 중앙 가스 유입 구역(2)을 통해서는 프로세스 챔버 내부로 도입되지 않는다.In order to clean the lower process chamber wall as well as the upper process chamber wall in the inlet region, a slightly lower process chamber pressure is selected. The process chamber pressure can reach less than 500 mbar. For example, the process chamber pressure can be 200 or 300 mbar. Within the upper and lower gas inlet zones a carrier gas flow of 5 to 15 slm is set. Through the intermediate gas inlet zone 2, 15 to 25 slm of nitrogen can be introduced into the process chamber. In this case too, the chlor gas flow lies in the range of 0.5 to 3 slm (and in some cases even lower). In this case the flow parameters were chosen such that no pronounced vortex formation occurred. In such parameters, chlor is actually consumed only within the process chamber area which is directly connected to the gas inlet zone. In this case the etch gas is introduced into the process chamber only through two gas inlet zones 1, 3 close to the wall and not into the process chamber through the central gas inlet zone 2.

도 6은 프로세스 챔버의 중간 섹션을 세척하기 위하여 설정되는 유체 동력학적인 파라미터들을 보여주고 있다. 이 경우에도 확산 층에 의해서는 클로르가 실제로 중간 영역에서 비로소, 다시 말해 감속된 상태에서 세척될 표면(4', 5)에 도달하게 된다. 이 경우에도 도 3에 도시된 변형 예에서의 압력보다 낮은 압력이 설정된다. 상기 압력은 600mbar 미만인데, 다시 말하자면 예를 들어 300 내지 400mbar의 범위 안에 놓일 수 있다. 유동 속도는 와류의 형성이 피해질 정도로 선택된다. 상부 가스 유입 구역(3) 및 하부 가스 유입 구역(1) 내에서는 10 내지 25slm의 운반 기체 흐름이 사용된다. 중간 가스 유입 구역 내에서는 20 내지 50slm의 질소가 공급된다. 이 경우에는 반응성 가스, 다시 말해 예를 들어 Cl2가 단지 중간 유입구 내에서만 도입된다. 이 경우에 Cl2-흐름은 0.5 내지 5slm(경우에 따라서는 그 미만)이다.6 shows the hydrodynamic parameters set for cleaning the middle section of the process chamber. In this case too, the diffusion layer causes the chlor to actually reach the surfaces 4 ', 5 to be cleaned in the intermediate region, that is to say in a decelerated state. Also in this case, a pressure lower than the pressure in the modification shown in FIG. 3 is set. The pressure is less than 600 mbar, that is to say in the range of 300 to 400 mbar, for example. The flow rate is chosen such that vortex formation is avoided. Within the upper gas inlet zone 3 and the lower gas inlet zone 1 a carrier gas flow of 10 to 25 slm is used. In the intermediate gas inlet zone, 20 to 50 slm of nitrogen is supplied. In this case a reactive gas, ie Cl 2, is introduced only within the intermediate inlet. In this case the Cl 2 -flow is between 0.5 and 5 slm (if less).

전술된 세척 단계들은 임의의 순서로 연속으로 실시될 수 있다. 상기 세척 단계들은 세 개의 구역뿐만 아니라 유동 방향으로 연속해서 놓여 있는 다수의 구역들도 선택적으로 세척되는 추가의 세척 단계들만큼 보충될 수도 있다. 예를 들어 제 1 에칭 단계에서는 유동 방향으로 볼 때 가스 유입 구역으로부터 가장 멀리 떨어져 있는 영역을 세척할 수 있고, 그 다음에는 상응하는 유동 파라미터들을 선택함으로써 상기 가스 유입 구역에 바로 이웃해서 놓인 영역에 단계적으로 접근할 수 있다. 하지만, 바람직하게는 프로세스 챔버의 단계적인 세척이 유동 방향으로 이루어짐으로써, 결과적으로 맨 처음에는 상기 가스 유입 구역에 가장 가까이 놓여 있는 영역이 세척되고, 그 다음에 멀리 떨어져서 놓여 있는 프로세스 챔버의 영역들이 단계적으로 세척된다. 이와 같은 방법에서 제 1 에칭 단계에서는 회전 가능한 제 1 기판 홀더(7) 앞에 있는 가스 유입 구역이 에칭되고, 또한 회전 가능한 기판 홀더(8)의 영역도 부분적으로 에칭된다. 그 다음에 제 2 프로세스 단계에서는 상기 회전 가능한 기판 홀더(7)의 추가 영역들, 다시 말해 상기 가스 유입 구역에 이웃하는 영역들이 세척된다. 그러나 상기 프로세스 단계에서는 가스 배출 구역에 이웃하는 회전 가능한 기판 홀더(8)가 존재하는 영역도 부분적으로 세척된다. 마지막으로는 방사 방향으로 가장 외부에 놓인 영역, 다시 말해 상기 가스 배출 구역에 이웃하는 회전 가능한 기판 홀더(8)가 존재하는 영역이 세척된다. 이 경우에 클로르는 단지 예를 들어 에칭 가스로서만 언급된다. Cl2 대신에 다른 할로겐, 다른 할로겐 화합물, 예를 들면 HCl 또는 H2 또는 각각의 다른 적합한 반응성 가스도 사용될 수 있다. 오로지 중간 가스 유입 구역을 통해서만 제공되는 에칭 가스가 최외곽 영역 앞에서 두드러진 세척 효과를 나타냄으로써 소비되는 현상을 피하기 위하여, 벽에 가까운 가스 유입 구역을 통과하는 상승 된 운반 기체 흐름에 의해서 확산 배리어가 형성된다. 상기 벽에 가까운 가스 유입 구역을 통해서 제공되는 운반 기체 흐름은 중간 가스 유입 구역을 통해서 프로세스 챔버 내부로 도입되는 그리고 에칭 가스를 운송하는 바로 그 운반 기체 흐름에 상응할 수 있다. 그 후에는 준-포물선 형태의 유동 프로파일로부터 벗어나는 유동 프로파일이 형성되며, 이와 같은 유동 프로파일의 경우에 벽에 가까운 영역에서의 유동 속도는 포물선 형태의 유동 프로파일에서의 유동 속도보다 더 빠르다.The washing steps described above may be performed in any order and in succession. The washing steps may be supplemented by additional washing steps, in which not only three zones but also a plurality of zones lying consecutively in the flow direction are optionally washed. For example, in the first etching step, it is possible to clean the area furthest from the gas inlet zone in the flow direction, and then step by step in an area immediately adjacent to the gas inlet zone by selecting the corresponding flow parameters. Can be accessed. Preferably, however, stepwise cleaning of the process chamber takes place in the flow direction, as a result of which the area lying closest to the gas inlet zone is first cleaned and then the areas of the process chamber lying far apart are gradually Is washed. In this way in the first etching step the gas inlet zone in front of the rotatable first substrate holder 7 is etched, and the area of the rotatable substrate holder 8 is also partially etched. In the second process step further regions of the rotatable substrate holder 7, in other words, regions neighboring the gas inlet zone, are cleaned. However, in the process step, the area where the rotatable substrate holder 8 adjacent to the gas discharge zone is present is also partially cleaned. Finally, the outermost region in the radial direction, ie the region in which the rotatable substrate holder 8 neighboring the gas discharge zone is present, is cleaned. In this case chlor is only mentioned as an etching gas, for example. Instead of Cl 2 other halogens, other halogen compounds such as HCl or H 2 or each other suitable reactive gas may also be used. The diffusion barrier is formed by the elevated carrier gas flow through the gas inlet zone close to the wall to avoid the consumption of etching gas provided only through the intermediate gas inlet zone with a pronounced cleaning effect in front of the outermost region. . The carrier gas flow provided through the gas inlet zone close to the wall may correspond to the very carrier gas flow introduced into the process chamber through the intermediate gas inlet zone and carrying the etching gas. Thereafter a flow profile deviates from the quasi-parabolic flow profile, in which case the flow velocity in the region close to the wall is faster than the flow velocity in the parabolic flow profile.

공개된 모든 특징들은 (그 자체로) 발명에 중요하다. 따라서, 본 출원서에 해당하는/첨부된 우선권 서류의 특징들을 본 출원서의 청구범위에 수용하기 위하여, 본 출원서의 공개 내용에는 상기 해당/첨부된 우선권 서류(선출원서의 등본)의 공개 내용도 또한 전체 내용에 걸쳐서 편입된다. 종속 청구항들은 특히 이와 같은 종속 청구항들을 토대로 해서 분할 출원을 실행하기 위하여 임의 선택적으로 병렬된 텍스트에서 선행 기술의 독자적이고 진보적인 개선 예들을 특징으로 한다.All features disclosed are (in themselves) important to the invention. Accordingly, in order to accommodate the features of the priority document corresponding to / attached to this application in the claims of this application, the disclosure of this application also includes the disclosure of the corresponding / attached priority document (a copy of the application). It is incorporated throughout the content. The dependent claims feature, in particular, unique and progressive improvements of the prior art in arbitrarily parallel text for carrying out a split application based on such dependent claims.

1, 2, 3: 가스 유입 구역 4: 서셉터
4': 벽 / 프로세스 챔버 바닥 5: 벽 / 프로세스 챔버 천장
6: 프로세스 챔버
7: (가스 유입 구역에 이웃하는) 회전 가능한 기판 홀더
8: (가스 유입 구역에 이웃하는) 회전 가능한 기판 홀더
9: 가열 장치 10: 가열 장치
Q1, Q2, Q3: 에칭 가스 부분 흐름1, 2, 3: gas inlet zone 4: susceptor
4 ': wall / process chamber floor 5: wall / process chamber ceiling
6: process chamber
7: rotatable substrate holder (neighboring the gas inlet zone)
8: rotatable substrate holder (neighboring the gas inlet zone)
9: heating device 10: heating device
Q1, Q2, Q3: etching gas partial flow

Claims (16)

CDV-반응기 내에서 실행되는 CVD-프로세스에 따라 상기 CVD-반응기의 프로세스 챔버(6)의 벽(4', 5)을 세척하기 위한 방법으로서,
이 방법에서는 CVD-프로세스 진행 중에 공정 가스가 프로세스 챔버(6) 내부로 도입될 때에 통과하게 되는 가스 유입 부재(1, 2, 3)를 통해서 에칭 가스가 상기 프로세스 챔버(6) 내부로 도입되고, CVD-프로세스 진행 중에 상기 벽(4', 5)에서 형성된 기생 코팅에 의해 제거되며, 이때 상기 가스 유입 부재는 벽에 가까이 있고 각각 상기 벽(4', 5) 중에 하나의 벽에 인접하는 하나 또는 다수의 가스 유입 구역(1, 3) 및 벽으로부터 멀리 떨어져 있는 적어도 하나의 가스 유입 구역(2)을 구비하며,
에칭 가스가 시간적인 순서(temporal sequence)에 따라 다양한 가스 유입 구역(1, 2, 3)을 통과해서 그리고/또는 다양한 유체 동력학적 조건들 하에서 상기 프로세스 챔버(6) 내부로 가이드 됨으로써, 상기 벽(4', 5)의 서로 상이한 표면 영역들에는 에칭 가스가 연속적으로 그리고 상이한 강도로 제공되며, 이때 상기 가스 유입 부재(1, 2, 3)로부터 멀리 떨어져서 배치된 표면 영역들을 세척하기 위하여 전체 가스 압력은 상기 가스 유입 부재(1, 2, 3)에 더 조밀하게 이웃하는 표면 영역들을 세척할 때보다 낮은,
CVD-반응기의 프로세스 챔버 벽을 세척하기 위한 방법.A method for cleaning the walls 4 ', 5 of the process chamber 6 of the CVD-reactor in accordance with a CVD-process executed in a CDV-reactor,
In this method, etching gas is introduced into the process chamber 6 through the gas inflow members 1, 2, 3, which pass through when the process gas is introduced into the process chamber 6 during the CVD-process. Removed by a parasitic coating formed on the walls 4 ', 5 during the CVD-process, wherein the gas inlet member is close to the wall and each one adjacent to one of the walls 4', 5 or A plurality of gas inlet zones 1, 3 and at least one gas inlet zone 2 remote from the wall,
The etching gas is guided through the various gas inlet zones 1, 2, 3 in a temporal sequence and / or into the process chamber 6 under various hydrodynamic conditions, thereby allowing the wall ( Different surface regions of 4 ', 5) are provided with etch gas continuously and at different intensities, with the total gas pressure to clean the surface regions disposed away from the gas inlet members 1, 2, 3 Is lower than when cleaning the surface areas more densely adjacent to the gas inlet members 1, 2, 3,
A method for cleaning the process chamber walls of a CVD-reactor. 제 1 항에 있어서,
상기 프로세스 챔버(6)가 수평 방향으로 관류 되는,
CVD-반응기의 프로세스 챔버 벽을 세척하기 위한 방법.The method of claim 1,
The process chamber 6 flows through in a horizontal direction,
A method for cleaning the process chamber walls of a CVD-reactor. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
선택적으로 에칭 가스가 경우에 따라 운반 기체와 함께 프로세스 챔버(6) 내부로 도입되거나 또는 오로지 운반 기체만 프로세스 챔버(6) 내부로 도입될 때에 통과하게 되고, 프로세스 챔버(6)를 통과하는 가스 유동 방향에 대하여 가로로 서로 나란히 배치된, 바람직하게는 위·아래로 서로 겹쳐서 배치된 가스 유입 구역(1, 2, 3)을 구비하며, 이때에는 시간상으로 연속하는 에칭 단계들에서 상기 가스 유입 구역(1, 2, 3)으로부터 상이한 거리만큼 떨어져서 배치된 상기 벽(4', 5)의 표면 영역들이 세척될 수 있도록 에칭 가스 흐름의 유동 파라미터들을 서로 상이하게 설정하는,
CVD-반응기의 프로세스 챔버 벽을 세척하기 위한 방법.3. The method according to claim 1 or 2,
Optionally, the etch gas is optionally introduced into the process chamber 6 with the carrier gas or only when the carrier gas is introduced into the process chamber 6, and the gas flow through the process chamber 6 Gas inlet zones 1, 2, 3 arranged side by side horizontally with respect to the direction, preferably overlapping one another up and down, wherein the gas inlet zones ( Setting the flow parameters of the etching gas flow differently so that the surface areas of the walls 4 ′, 5 arranged at different distances from 1, 2, 3 can be cleaned,
A method for cleaning the process chamber walls of a CVD-reactor. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
CVD-프로세스에서 기판을 수용하기 위한 서셉터(4)를 형성하는 상기 프로세스 챔버(6)의 바닥(4')을 가열 장치(9)를 이용해서 가열하는,
CVD-반응기의 프로세스 챔버 벽을 세척하기 위한 방법.The method according to any one of claims 1 to 3,
The bottom 4 'of the process chamber 6, which forms the susceptor 4 for receiving a substrate in a CVD-process, is heated using a heating device 9,
A method for cleaning the process chamber walls of a CVD-reactor. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 바닥(4')에 대하여 평행하게 연장되는 프로세스 챔버 천장(5)을 가열 장치(10)를 이용해서 능동적으로 가열하거나 또는 서셉터(4)에 의해서 수동적으로 가열하는,
CVD-반응기의 프로세스 챔버 벽을 세척하기 위한 방법.The method according to any one of claims 1 to 4,
Actively heating the process chamber ceiling 5 extending parallel to the bottom 4 ′ with the heating device 10 or passively by the susceptor 4,
A method for cleaning the process chamber walls of a CVD-reactor. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
클로르가 특히 운반 기체로서의 기능을 하는 질소와 함께 에칭 가스로서 하나 또는 다수의 가스 유입 구역(1, 2, 3)을 통과하여 프로세스 챔버 내부로 도입되며, 이때 세척될 벽(4', 5)의 벽 온도는 400 내지 1,200℃이고, 에칭 단계들에 선행하는 CVD-프로세스는 MOCVD-프로세스이며, 상기 MOCVD-프로세스에서는 Ⅲ- 또는 Ⅱ-주족의 금속 유기 화합물 그리고 Ｖ- 또는 Ⅵ-주족의 수소화물이 운반 기체와 함께 프로세스 챔버 내부로 도입되는,
CVD-반응기의 프로세스 챔버 벽을 세척하기 위한 방법.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Chlor is introduced into the process chamber through one or a plurality of gas inlet zones 1, 2, 3 as an etching gas, in particular with nitrogen serving as a carrier gas, whereby the walls 4 ′, 5 to be cleaned are The wall temperature is 400-1,200 ° C., and the CVD-process preceding the etching steps is a MOCVD-process, in which the metal organic compounds of the III- or II-groups and the hydrides of the VIII- or VI-groups Introduced into the process chamber together with the carrier gas,
A method for cleaning the process chamber walls of a CVD-reactor. 제 6 항에 있어서,
상기 벽 온도가 500 내지 1,000℃의 범위 안에 놓이는,
CVD-반응기의 프로세스 챔버 벽을 세척하기 위한 방법.The method according to claim 6,
The wall temperature lies in the range of 500 to 1,000 ° C,
A method for cleaning the process chamber walls of a CVD-reactor. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 유입 구역(1, 2, 3) 중에 유동 방향으로 볼 때 가장 가까이 이웃하는 한 표면 영역을 세척하기 위하여, 에칭 가스가 오로지 세척될 벽(4', 5)에 곧바로 인접하는 가스 유입 구역(1, 3)을 통해서만 또는 주로 상기 세척될 벽(4', 5)에 곧바로 인접하는 가스 유입 구역(1, 3)을 통해서 프로세스 챔버(6) 내부로 도입되는,
CVD-반응기의 프로세스 챔버 벽을 세척하기 위한 방법.The method according to any one of claims 1 to 7,
In order to clean one of the closest neighboring surface areas in the flow direction among the gas inlet zones 1, 2, 3, the gas inlet zone immediately adjacent to the walls 4 ′, 5 where the etching gas is to be cleaned ( Introduced into the process chamber 6 only through 1, 3, or primarily through gas inlet zones 1, 3 immediately adjacent the walls 4 ′, 5 to be cleaned,
A method for cleaning the process chamber walls of a CVD-reactor. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 유입 구역(1, 2, 3)으로부터 멀리 떨어져서 배치된 상기 프로세스 챔버(6)의 표면 영역들을 세척하기 위하여, 에칭 가스가 오로지 벽에 가까운 가스 유입 구역(1, 3)으로부터 멀리 떨어져서 배치된 하나의 가스 유입 구역(3)을 통해서만 프로세스 챔버(6) 내부로 도입되는,
CVD-반응기의 프로세스 챔버 벽을 세척하기 위한 방법.The method according to any one of claims 1 to 8,
In order to clean the surface areas of the process chamber 6 arranged far from the gas inlet zones 1, 2, 3, an etching gas is placed far away from the gas inlet zones 1, 3 close to the wall. Introduced into the process chamber 6 only through one gas inlet zone 3,
A method for cleaning the process chamber walls of a CVD-reactor. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 에칭 가스가 주로 하나 또는 다수의 중간 가스 구역(2)을 통해서 프로세스 챔버(6) 내부로 도입되는,
CVD-반응기의 프로세스 챔버 벽을 세척하기 위한 방법.10. The method according to any one of claims 1 to 9,
The etching gas is introduced into the process chamber 6 mainly through one or a plurality of intermediate gas zones 2,
A method for cleaning the process chamber walls of a CVD-reactor. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
오로지 확산 배리어를 형성하는 운반 기체만 상기 벽에 가까운 가스 유입 구역(1, 3)을 통해서 프로세스 챔버(6) 내부로 도입되는,
CVD-반응기의 프로세스 챔버 벽을 세척하기 위한 방법.11. The method according to claim 9 or 10,
Only carrier gas forming the diffusion barrier is introduced into the process chamber 6 through the gas inlet zones 1, 3 close to the wall,
A method for cleaning the process chamber walls of a CVD-reactor. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 유입 구역(1, 2, 3)에 바로 이웃하는 상기 프로세스 챔버 바닥(4')의 한 표면 영역을 세척하기 위하여, 상기 프로세스 챔버 내에서 수직의 온도 구배(temperature gradient)를 근거로 하여 유동 와류가 형성되도록 유동 파라미터들을 선택하는,
CVD-반응기의 프로세스 챔버 벽을 세척하기 위한 방법.12. The method according to any one of claims 1 to 11,
Flow on the basis of a vertical temperature gradient within the process chamber for cleaning one surface area of the process chamber bottom 4 ′ immediately adjacent to the gas inlet zones 1, 2, 3. Selecting flow parameters such that a vortex is formed,
A method for cleaning the process chamber walls of a CVD-reactor. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 유입 구역(1, 2, 3)에 바로 이웃하는 상기 프로세스 챔버 바닥(4')의 한 표면 영역을 세척하기 위하여, 상기 프로세스 챔버 천장(5)에 이웃하는 한 가스 유입 구역(3)을 통해서는 5 내지 15slm의 운반 기체 흐름 및 3 slm 미만의 에칭 가스 흐름이 도입되고, 상기 프로세스 챔버 바닥(4')에 이웃하는 한 가스 유입 구역(1)을 통해서는 5 내지 15slm의 운반 기체 흐름이 도입되며, 그리고 중간 가스 유입 구역(2)을 통해서는 15 내지 25slm의 운반 기체 흐름이 0.5 내지 3slm의 에칭 가스 흐름과 함께 도입되며, 이때 전체 압력은 400mbar보다 큰,
CVD-반응기의 프로세스 챔버 벽을 세척하기 위한 방법.13. The method according to any one of claims 1 to 12,
In order to clean one surface area of the process chamber bottom 4 ′ immediately adjacent to the gas inlet zones 1, 2, 3, one gas inlet zone 3 adjacent to the process chamber ceiling 5 is provided. A carrier gas flow of 5 to 15 slm and an etching gas flow of less than 3 slm are introduced, and a gas flow of 5 to 15 slm through a gas inlet zone 1 adjacent to the process chamber bottom 4 '. 15 and 25 slm of carrier gas flow is introduced with 0.5 to 3 slm of etch gas flow, wherein the total pressure is greater than 400 mbar,
A method for cleaning the process chamber walls of a CVD-reactor. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 유입 구역(1, 2, 3)에 바로 이웃하는 상기 프로세스 챔버 바닥(4')의 한 표면 영역뿐만 아니라 상기 프로세스 챔버 천장(5)의 한 표면 영역도 세척하기 위하여, 상기 프로세스 챔버 천장(5)에 이웃하는 한 가스 유입 구역(3)을 통해서는 5 내지 15 slm의 운반 기체 흐름이 0.5 내지 4slm의 에칭 가스 흐름과 함께 도입되고, 상기 프로세스 챔버 바닥(4')에 바로 이웃하는 한 가스 유입 구역(1)을 통해서는 5 내지 15 slm의 운반 기체 흐름이 0.5 내지 3slm의 에칭 가스 흐름과 함께 도입되며, 그리고 중간 가스 유입 구역(2)을 통해서는 오로지 15 내지 25slm의 운반 기체 흐름만이 도입되며, 이때 전체 압력은 500mbar보다 작은,
CVD-반응기의 프로세스 챔버 벽을 세척하기 위한 방법.14. The method according to any one of claims 1 to 13,
In order to clean not only one surface area of the process chamber bottom 4 ′ immediately adjacent to the gas inlet zones 1, 2, 3, but also one surface area of the process chamber ceiling 5, the process chamber ceiling ( Through a gas inlet zone 3 adjacent to 5) a carrier gas flow of 5 to 15 slm is introduced with an etching gas flow of 0.5 to 4 slm and as long as it is immediately adjacent to the process chamber bottom 4 '. 5-15 slm of carrier gas flow is introduced through the inlet zone 1 with 0.5 to 3 slm of etching gas flow, and only 15 to 25 slm of carrier gas flow is introduced through the intermediate gas inlet zone 2. Introduced, where the total pressure is less than 500 mbar,
A method for cleaning the process chamber walls of a CVD-reactor. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 유입 구역(1, 2, 3)으로부터 멀리 떨어져서 배치된 상기 프로세스 챔버 바닥(4')의 한 표면 영역뿐만 아니라 상기 프로세스 챔버 천장(5)의 한 표면 영역도 세척하기 위하여, 특히 흐름 방향으로 볼 때 아래 쪽에 있는 기판 홀더(8)를 세척하기 위하여, 상기 프로세스 챔버 천장(5)에 이웃하는 한 가스 유입 구역(3)을 통해서는 10 내지 50slm의 운반 기체 흐름이 0.5slm 미만의 에칭 가스 흐름과 함께 도입되고, 상기 프로세스 챔버 바닥(4')에 바로 이웃하는 한 가스 유입 구역(1)을 통해서는 오로지 20 내지 50slm의 운반 기체 흐름만이 도입되며, 그리고 중간 가스 유입 구역(2)을 통해서는 20 내지 50slm의 운반 기체 흐름이 0.5 내지 5slm의 에칭 가스 흐름과 함께 도입되며, 이때 전체 압력은 50 내지 200mbar의 범위 안에 있는,
CVD-반응기의 프로세스 챔버 벽을 세척하기 위한 방법.15. The method according to any one of claims 1 to 14,
In order to clean not only one surface area of the process chamber bottom 4 ′ disposed away from the gas inlet zones 1, 2, 3, but also one surface area of the process chamber ceiling 5, in particular in the flow direction. In order to clean the underlying substrate holder 8, a carrier gas flow of 10 to 50 slm has an etching gas flow of less than 0.5 slm through a gas inlet zone 3 adjacent to the process chamber ceiling 5. And a carrier gas flow of only 20 to 50 slm is introduced through the gas inlet zone 1 through the gas inlet zone 1 immediately adjacent to the process chamber bottom 4 ′, and through the intermediate gas inlet zone 2. 20 to 50 slm of carrier gas flow is introduced with 0.5 to 5 slm of etching gas flow, wherein the total pressure is in the range of 50 to 200 mbar,
A method for cleaning the process chamber walls of a CVD-reactor. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 유입 구역(1, 2, 3)에 바로 이웃하는 표면 영역과 상기 가스 유입 구역(1, 2, 3)으로부터 멀리 떨어진 표면 영역 사이에 놓여 있는, 상기 프로세스 챔버 바닥(4')의 한 표면 영역 및 상기 프로세스 챔버 천장(5)의 한 표면 영역을 세척하기 위하여, 상기 프로세스 챔버 천장(5)에 바로 이웃하는 한 가스 유입 구역(3)을 통해서는 오로지 10 내지 25slm의 운반 기체 흐름만이 도입되고, 상기 프로세스 챔버 바닥(4')에 바로 이웃하는 한 가스 유입 구역(1)을 통해서는 오로지 10 내지 25slm의 운반 기체 흐름만이 도입되며, 그리고 중간 가스 유입 구역(2)을 통해서는 20 내지 50slm의 운반 기체 흐름이 0.5 내지 5slm의 에칭 가스 흐름과 함께 도입되며, 이때 전체 압력은 600 mbar보다 작은,
CVD-반응기의 프로세스 챔버 벽을 세척하기 위한 방법.The method according to any one of claims 1 to 15,
One surface of the process chamber bottom 4 ′, which lies between the surface area immediately adjacent to the gas inlet zones 1, 2, 3 and the surface area away from the gas inlet zones 1, 2, 3. Only 10 to 25 slm of carrier gas flow is introduced through the gas inlet zone 3 immediately adjacent to the process chamber ceiling 5 to clean an area and one surface area of the process chamber ceiling 5. Only a carrier gas flow of 10 to 25 slm is introduced through the gas inlet zone 1 directly adjacent to the process chamber bottom 4 ′ and 20 to 20 through the intermediate gas inlet zone 2. 50 slm of carrier gas flow is introduced with 0.5-5 slm of etching gas flow, with a total pressure of less than 600 mbar,
A method for cleaning the process chamber walls of a CVD-reactor.
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