KR20160082550A - 증착 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents
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Abstract
증착 장치 및 그 구동 방법이 제공된다.
일례로, 증착 장치는 기판에 대한 공정이 이루어지는 공간을 제공하는 챔버; 상기 챔버의 내부 저측에 배치되며, 기판이 안착되는 기판 지지부; 상기 기판 지지부와 이격되도록 상기 기판 지지부의 상부에 배치되는 상부 전극; 상기 기판 지지부와 상기 상부 전극 사이에 상기 전극과 접하게 배치되며, 상기 기판 지지부 방향으로 반응 가스 또는 세정 가스를 분사하도록 형성된 샤워 헤드; 상기 챔버를 관통하여 상기 상부 전극에 설치되는 반응 가스 공급 배관; 및 상기 챔버를 관통하여 상기 상부 전극에 설치되되, 상기 상부 전극에서 상기 반응 가스 공급 배관과 독립적으로 배치되는 세정 가스 공급 배관을 포함한다.
일례로, 증착 장치는 기판에 대한 공정이 이루어지는 공간을 제공하는 챔버; 상기 챔버의 내부 저측에 배치되며, 기판이 안착되는 기판 지지부; 상기 기판 지지부와 이격되도록 상기 기판 지지부의 상부에 배치되는 상부 전극; 상기 기판 지지부와 상기 상부 전극 사이에 상기 전극과 접하게 배치되며, 상기 기판 지지부 방향으로 반응 가스 또는 세정 가스를 분사하도록 형성된 샤워 헤드; 상기 챔버를 관통하여 상기 상부 전극에 설치되는 반응 가스 공급 배관; 및 상기 챔버를 관통하여 상기 상부 전극에 설치되되, 상기 상부 전극에서 상기 반응 가스 공급 배관과 독립적으로 배치되는 세정 가스 공급 배관을 포함한다.
Description
본 발명은 증착 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
반도체 소자, 표시 장치 및 기자 전자 소자 등은 기판과, 기판에 형성되는 복수의 박막을 구비한다. 이러한 복수의 박막을 형성하는 방법은 크게 물리적 방식을 이용하는 물리 기상 증착(Physical Vapor Deposition; PVD) 방법과 화학적 방식을 이용하는 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition; CVD) 방법으로 분류될 수 있다.
이 중, 화학 기상 증착 방법은 챔버 내의 압력에 따라 저압 화학 기상 증착 방법(LPCVD), 상압 화학 기상 증착 방법(APCVD), 고압 화학 기상 증착 방법(HPCVD) 등을 포함한다. 또한, 화학 기상 증착 방법은 저온에서 박막의 형성을 가능하게 하는 플라즈마 증대 화학 기상 증착 방법(PECVD)을 포함한다.
한편, 화학 기상 증착 방법을 이용한 박막의 형성 공정시, 챔버의 내벽에 박막 물질이 퇴적되어 부산물이 형성된다. 이러한 부산물은 기판에 박막을 형성시 오염물로 작용할 수 있다. 이에 따라, 챔버의 내벽에 형성된 부산물을 제거하는 세정 공정이 수행된다.
세정 공정은 통상적으로 박막의 형성시 필요한 반응 가스가 공급되는 경로를 통해 세정 가스를 챔버의 내부에 공급하여 수행된다.
그런데, 박막의 형성시 제공되는 반응 가스의 이동 거리 및 공급량 등의 조건과, 세정 공정시 제공되는 세정 가스의 이동 거리 및 공급량 등의 조건이 다르기 때문에, 반응 가스를 공급하고 세정 가스를 공급하는 데 있어서 동일한 공급 경로를 사용하는 경우 기판에 박막 물질을 증착하는 증착 효율과 챔버 내부의 부산물을 제거하는 효율을 모두 만족시키기 어렵다.
이에, 본 발명이 해결하려는 과제는 기판에 박막 물질을 증착하는 증착 효율을 높이면서 챔버의 내벽에 형성된 부산물을 제거하는 효율을 높일 수 있는 증착 장치 및 그 구동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 증착 장치는 기판에 대한 공정이 이루어지는 공간을 제공하는 챔버; 상기 챔버의 내부 저측에 배치되며, 기판이 안착되는 기판 지지부; 상기 기판 지지부와 이격되도록 상기 기판 지지부의 상부에 배치되는 상부 전극; 상기 기판 지지부와 상기 상부 전극 사이에 상기 전극과 접하게 배치되며, 상기 기판 지지부 방향으로 반응 가스 또는 세정 가스를 분사하도록 형성된 샤워 헤드; 상기 챔버를 관통하여 상기 상부 전극에 설치되는 반응 가스 공급 배관; 및 상기 챔버를 관통하여 상기 상부 전극에 설치되되, 상기 상부 전극에서 상기 반응 가스 공급 배관과 독립적으로 배치되는 세정 가스 공급 배관을 포함한다.
상기 반응 가스 공급 배관은 상기 상부 전극의 중앙부에 배치되며, 상기 세정 가스 공급 배관은 상기 상부 전극의 양측부에 배치될 수 있다.
상기 반응 가스 공급 배관은 제1 직경을 가지며, 상기 세정 가스 공급 배관은 상기 제1 직경보다 큰 제2 직경을 가질 수 있다.
상기 반응 가스 공급 배관은 복수개로 구비될 수 있다.
상기 증착 장치는 상기 챔버의 외부에 설치되며 상기 세정 가스를 플라즈마 상태로 만들어 상기 세정 가스 공급 배관으로 공급하는 리모트 플라즈마 제너레이터를 더 포함할 수 있다.
상기 세정 가스 공급 배관은 상기 리모트 플라즈마 제너레이터로부터 분기된 제1 세정 가스 공급 배관과 제2 세정 가스 공급 배관을 포함할 수 있다.
상기 샤워 헤드는 상기 상부 전극과 상기 반응 가스 또는 상기 세정 가스가 유입되는 가스 유입 공간을 형성하도록 형성되며, 상기 반응 가스 공급 배관과 상기 세정 가스 공급 배관은 상기 가스 유입 공간에 연결될 수 있다.
상기 증착 장치는 상기 챔버의 외부에 설치되며 상기 상부 전극에 고주파 전원을 공급하는 전원 공급부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 증착 장치의 구동 방법은 챔버의 내부에 설치된 기판 지지대의 상부에 배치된 상부 전극에 설치되는 반응 가스 공급 배관으로 유입되는 반응 가스를 이용하여 상기 기판 지지대에 안착되는 기판에 박막을 형성하는 증착 공정을 수행하는 단계; 및 상기 상부 전극에 상기 반응 가스 공급 배관과 독립적으로 배치되게 설치되는 세정 가스 공급 배관으로 유입되는 세정 가스를 이용하여 상기 챔버의 내벽에 형성된 부산물을 제거하는 세정 공정을 수행하는 단계를 포함한다.
상기 반응 가스 공급 배관은 상기 상부 전극의 중앙부에 배치되며, 상기 세정 가스 공급 배관은 상기 상부 전극의 양측부에 배치될 수 있다.
상기 반응 가스 공급 배관은 제1 직경을 가지며, 상기 세정 가스 공급 배관은 상기 제1 직경보다 큰 제2 직경을 가질 수 있다.
상기 반응 가스 공급 배관은 복수개로 구비될 수 있다.
상기 세정 공정 단계는 상기 챔버의 외부에 설치되는 리모트 플라즈마 제너레이터를 이용하여 상기 세정 가스를 플라즈마 상태로 만들어 상기 세정 가스 공급 배관으로 공급하는 것을 포함할 수 있다.
상기 세정 가스 공급 배관은 상기 리모트 플라즈마 제너레이터로부터 분기된 제1 세정 가스 공급 배관과 제2 세정 가스 공급 배관을 포함할 수 있다.
상기 증착 공정 단계는 상기 기판 지지부와 상기 상부 전극 사이에 접하게 배치되며 상기 상부 전극과 가스 유입 공간을 형성하는 샤워 헤드를 이용하여 상기 반응 가스 공급 배관을 통해 상기 가스 유입 공간으로 유입되는 상기 반응 가스를 상기 기판 방향으로 분사시키는 것을 포함할 수 있다.
상기 세정 공정 단계는 상기 기판 지지부와 상기 상부 전극 사이에 접하게 배치되며 상기 상부 전극과 가스 유입 공간을 형성하는 샤워 헤드를 이용하여 상기 세정 가스 공급 배관을 통해 상기 가스 유입 공간으로 유입되는 상기 세정 가스를 상기 기판 지지부 방향으로 분사시키는 것을 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따른 증착 장치 및 그 구동 방법은 상부 전극에서 독립적으로 배치되는 반응 가스 공급 배관과 세정 가스 공급 배관을 포함함으로써, 반응 가스와 플라즈마 상태의 세정 가스를 독립된 경로를 통해 샤워 헤드의 가스 유입 공간으로 유입시켜 기판에 박막을 형성시 제공되는 반응 가스의 이동 거리 및 공급량 등의 조건과 세정 공정시 제공되는 세정 가스의 이동 거리 및 공급량 등의 조건을 다르게 할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 증착 장치 및 그 구동 방법은 기판에 박막 물질을 증착하는 효율을 높이면서 챔버의 내벽에 형성된 부산물을 제거하는 효율을 높일 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치의 단면도이다.
도 2는 도 1의 반응 가스 공급 배관과 세정 가스 공급 배관의 평면도이다.
도 3은 도 1의 증착 장치의 구동 방법을 보여주는 순서도이다.
도 4는 도 3의 S10 단계를 상세히 보여주는 순서도이다.
도 5는 도 3의 S20 단계를 상세히 보여주는 순서도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 증착 장치의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 증착 장치의 단면도이다.
도 2는 도 1의 반응 가스 공급 배관과 세정 가스 공급 배관의 평면도이다.
도 3은 도 1의 증착 장치의 구동 방법을 보여주는 순서도이다.
도 4는 도 3의 S10 단계를 상세히 보여주는 순서도이다.
도 5는 도 3의 S20 단계를 상세히 보여주는 순서도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 증착 장치의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 증착 장치의 단면도이다.
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 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치의 단면도이고, 도 2는 도 1의 반응 가스 공급 배관과 세정 가스 공급 배관의 평면도이다.
도 1을 참조하면, 증착 장치(100)는 챔버(110), 기판 지지부(120), 상부 전극(130), 샤워 헤드(140), 반응 가스 공급 배관(152), 반응 가스 밸브(154), 리모트 플라즈마 발생부(162), 세정 가스 공급 배관(164), 세정 가스 밸브(166), 전원 공급부(170) 및 제어부(180)을 포함할 수 있다. 이러한 증착 장치(100)는 기판(S)에 박막을 형성하고 챔버(110)의 내벽에 형성된 부산물을 제거하는데 사용될 수 있다.
챔버(110)는 기판(S)을 외부와 격리시키며, 기판(S)에 박막을 형성하기 위한 증착 공정이 수행될 수 있는 공간을 제공한다. 한편, 챔버(110)는 일측벽에 상기 증착 공정 후 챔버(110)의 내벽에 형성된 부산물을 제거하는 세정 공정에서 사용되는 세정 가스 또는 세정 가스에 의해 제거되는 부산물을 챔버(110)의 외부로 배출시키기 위한 배출관(115)을 포함할 수 있다. 도시하진 않았지만, 배출관(115)에는 상기 증착 공정시 챔버(110)의 내부를 진공 상태로 유지시키기 위한 펌프가 연결될 수 있다. 또한, 도시하진 않았지만 챔버(110)의 측벽에는 기판(S)의 인입 및 인출을 위한 도어가 형성될 수 있다. 챔버(110)는 스테인레스스틸 재질 등으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
기판 지지부(120)는 챔버(110)의 내부 저부에 설치되며, 기판(S)을 지지한다. 기판 지지부(120)는 수직 이동 및 회전이 가능하다. 기판 지지부(120)는 챔버(110)의 내부로 유입되는 반응 가스를 플라즈마 상태로 만들 때 필요한 전기장을 생성하기 위해 하부 전극으로서의 역할을 한다. 상부 전극(130)은 그라운드 상태일 수 있다.
상부 전극(130)은 기판 지지부(120)의 상부에 이격되게 배치되며, 챔버(110)의 내부로 유입되는 반응 가스를 플라즈마 상태로 만들기 위해 기판 지지부(120)와 전기장을 형성한다. 상부 전극(130)은 후술되는 전원 공급부(160)로부터 고주파 전원을 공급받을 수 있다.
상부 전극(130)은 플레이트 형상으로 형성될 수 있으며, 반응 가스 공급 배관(152)이 관통하는 제1 관통구(131)와, 세정 가스 공급 배관(164)이 관통하는 제2 관통구(132)를 포함할 수 있다. 한편, 상부 전극(130)은 챔버(110)의 내부에 챔버(110)의 내벽과 접하게 설치되거나 이격되게 설치될 수 있다. 상부 전극(130)이 챔버(110)의 내벽에 접하게 설치되는 경우, 챔버(110)의 내벽 중 상부 전극(130)가 접하는 부분이 상부 전극(130)과 절연되도록 절연 처리 될 수 있다.
샤워 헤드(140)는 기판 지지부(120)와 상부 전극(130) 사이에 상부 전극(130)과 접하게 배치되며, 상부 전극(130)과 반응 가스 또는 세정 가스가 유입되는 가스 유입 공간(SP)을 형성하도록 형성된다. 샤워 헤드(140)는 기판 지지부(120)와 마주보는 부분에 형성되는 복수의 가스 분사구(141)를 포함하며, 가스 유입 공간(SP)에 유입되는 반응 가스 또는 세정 가스를 복수의 가스 분사구(141)를 통해 기판 지지부(120) 방향으로 분사시킨다.
반응 가스 공급 배관(152)은 챔버(110)를 관통하여 상부 전극(130)의 제1 관통구(131)에 설치되되, 가스 유입 공간(SP)에 연결된다. 반응 가스 공급 배관(152)은 제1 직경(D1)을 가질 수 있으며, 상부 전극(130)의 중앙부에 배치될 수 있다. 이러한 반응 가스 공급 배관(152)은 기판(S)에 박막을 형성하기 위해 필요한 반응 가스를 샤워 헤드(140)의 가스 유입 공간(SP)으로 공급하는 경로를 형성한다. 상기 반응 가스는 상부 전극(130)의 중앙부에 설치된 반응 가스 공급 배관(152)을 통해 샤워 헤드(140)의 가스 유입 공간(SP)으로 유입된 후 샤워 헤드(140)의 가스 분사구(141)를 통해 기판(S)의 가장 자리까지 제공될 수 있다. 반응 가스 공급 배관(152)의 제1 직경(D1)은 기판(S)에 박막을 형성하기 위해 필요한 반응 가스의 양에 따라 달라질 수 있다.
상기 반응 가스는 기판(S) 상에 형성하는 박막의 형성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 박막이 산화실리콘막일 경우 상기 반응 가스는 SiH4, NH3, N2, O2, Ar 등의 가스를 포함할 수 있다. 상기 반응 가스는 이에 한정되지 않으며, 기판(S) 상에 형성하는 박막의 종류에 따라 달라질 수 있다.
반응 가스 밸브(154)는 챔버(110)의 외부에서 반응 가스 공급 배관(152)에 설치된다. 반응 가스 밸브(154)는 반응 가스 공급 배관(152)을 통해 샤워 헤드(140)의 가스 유입 공간(SP)에 유입되는 반응 가스의 유입량을 조절하도록 개방 및 폐쇄 동작을 할 수 있다. 반응 가스 밸브(154)는 솔레노이드 밸브 또는 공압 밸브를 포함하여 이루어질 수 있다.
리모트 플라즈마 제너레이터(RPS)(162)는 챔버(110)의 외부에 설치되며, 상기 증착 공정 후 챔버(110)의 내벽에 형성된 부산물을 제거하는 세정 공정을 수행할 때 세정 가스를 플라즈마 상태로 만들어 챔버(110)의 내부에 공급하도록 형성된다. 상기 세정 가스는 예를 들어, CF4, C2F6, NF3 등을 포함할 수 있다. 상기 세정 가스는 이에 한정되지 않으며, 기판(S) 상에 형성하는 박막의 종류에 따라 달라질 수 있다. 상기 세정 가스가 NF3인 경우, 리모트 플라즈마 제너레이터(162)에 의해 NF2, NF, F 및 N 등의 래디컬로 이온화되어 플라즈마 상태가 될 수 있다. 이러한 래디컬은 챔버(110)의 내벽에 형성된 부산물과 반응하여 부산물을 기체 상태로 만들고, 기체 상태의 부산물은 배출관(115)에 의해 외부로 배출될 수 있다. 이로써, 챔버(110)로부터 부산물이 제거될 수 있다.
세정 가스 공급 배관(164)은 리모트 플라즈마 제너레이터(RPS)(162)와 연결되며, 챔버(110)를 관통하여 상부 전극(130)의 제2 관통구(132)에 설치되되 가스 유입 공간(SP)에 연결된다. 이러한 세정 가스 공급 배관(164)은 챔버(110)의 내벽에 형성된 부산물을 제거하는 세정 공정에 필요한 플라즈마 상태(부산물과 반응 가능한 상태)의 세정 가스를 샤워 헤드(140)의 가스 유입 공간(SP)으로 공급하는 경로를 형성한다.
한편, 세정 가스 공급 배관(164)은 상부 전극(130)에서 반응 가스 공급 배관(152)과 독립적으로 배치될 수 있으며, 상부 전극(130)의 양측부에 배치될 수 있다. 즉, 세정 가스 공급 배관(164)은 반응 가스 공급 배관(152)의 외측에 배치될 수 있다. 이러한 세정 가스 공급 배관(164)은 반응 가스 공급 배관(152)에 비해 챔버(110)의 내벽과 가깝게 배치되므로, 챔버(110)의 내벽에 형성된 부산물을 제거하기 위해 필요한 플라즈마 상태의 세정 가스를 제공시 플라즈마 상태의 세정 가스의 이동 거리를 줄일 수 있다. 플라즈마 상태의 세정 가스의 이동 거리가 길게 되면, 중간에 소실될 가능성이 크다. 여기서, 플라즈마 상태의 세정 가스의 소실은 플라즈마 상태가 안정화 상태(부산물과 반응하지 않는 상태)의 세정 가스로 변환되는 것을 포함하는 것일 수 있다.
또한, 세정 가스 공급 배관(164)은 제1 직경(D1)보다 큰 제2 직경(D2)을 가질 수 있다. 이러한 세정 가스 공급 배관(164)은 챔버(110)의 내부로 반응 가스보다 플라즈마 상태의 세정 가스의 공급량을 증가시켜, 챔버(110)의 내부로 플라즈마 상태의 세정 가스를 공급할 때 일부가 소실되는 것을 보상하게 할 수 있다.
세정 가스 밸브(166)는 챔버(110)의 외부에서 세정 가스 공급 배관(164)에 설치된다. 세정 가스 밸브(166)는 세정 가스 공급 배관(164)을 통해 샤워 헤드(140)의 가스 유입 공간(SP)에 유입되는 세정 가스의 유입량을 조절하도록 개방 및 폐쇄 동작을 할 수 있다. 세정 가스 밸브(166)는 솔레노이드 밸브 또는 공압 밸브를 포함하여 이루어질 수 있다.
전원 공급부(170)는 챔버(110)의 외부에 설치되며, 상부 전극(130)에 연결된다. 이러한 전원 공급부(170)는 챔버(110)의 내부로 유입되는 반응 가스를 플라즈마 상태로 만들도록 전기장을 형성하는 상부 전극(130) 에 고주파 전원을 공급할 수 있도록 형성된다.
제어부(170)는 기판(S)에 박막을 형성하기 위한 증착 공정 및 챔버(110)의 내벽에 형성된 부산물을 제거하는 세정 공정에 대한 전반적인 공정을 제어하도록 구성된다. 이러한 제어부(170)는 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 구현될 수 있다.
상기와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치(100)는 상부 전극(130)에서 독립적으로 배치되는 반응 가스 공급 배관(152)과 세정 가스 공급 배관(164)을 포함함으로써, 반응 가스와 플라즈마 상태의 세정 가스를 독립된 경로를 통해 샤워 헤드(140)의 가스 유입 공간(SP)으로 유입시켜 기판(S)에 박막을 형성시 제공되는 반응 가스의 이동 거리 및 공급량 등의 조건과 세정 공정시 제공되는 세정 가스의 이동 거리 및 공급량 등의 조건을 다르게 할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치(100)는 기판(S)에 박막 물질을 증착시키는 효율을 높이면서 챔버(110)의 내벽에 형성된 부산물을 제거하는 효율을 높일 수 있다.
다음은 도 1의 증착 장치(100)의 구동 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 3은 도 1의 증착 장치의 구동 방법을 보여주는 순서도이고, 도 4는 도 3의 S10 단계를 상세히 보여주는 순서도이고, 도 5는 도 3의 S20 단계를 상세히 보여주는 순서도이다.
먼저, 도 1 및 도 3을 참조하면, 제어부(180)가 기판(S)에 박막을 형성하고자 하는 경우 증착 공정 단계(S10)가 수행되도록 제어한다.
도 1, 도 3 및 도 4를 참조하면, 증착 공정 단계(S10)는 기판 인입 단계(S11), 반응 가스 유입 단계(S12), 플라즈마 생성 단계(S13) 및 기판 인출 단계(S14)를 포함한다.
기판 인입 단계(S11)는 챔버(110)의 내부에 기판(S)을 인입시키고 기판 지지부(120)에 안착시키는 것을 포함할 수 있다.
반응 가스 유입 단계(S12)는 챔버(110)의 내부를 진공 상태로 만들고, 반응 가스 공급 배관(152)를 통해 샤워 헤드(140)의 가스 유입 공간(SP)으로 반응 가스를 유입시키고, 샤워 헤드(140)의 가스 분사구(141)를 통해 기판(S)으로 반응 가스를 분사시키는 것을 포함할 수 있다. 반응 가스 공급 배관(152)을 통해 샤워 헤드(140)의 가스 유입 공간(SP)으로 반응 가스를 유입시키는 과정은 반응 가스 밸브(154)를 개방시킴으로써 수행될 수 있다.
플라즈마 생성 단계(S13)는 상부 전극(130) 에 전원 공급부(160)로부터 제공되는 고주파 전원을 인가하여, 기판 지지부(120)와 상부 전극(130) 사이에 전기장을 형성한다. 그럼, 상기 반응 가스는 이온화되어 플라즈마 상태가 되고, 이 때 플라즈마 상태의 반응 가스는 기판(S)에 증착되어 박막이 형성된다.
기판 인출 단계(S14)는 기판(S)에 대한 박막 형성 공정이 완료되면, 챔버(110)로부터 기판(S)을 인출시키는 것을 포함할 수 있다.
이어서, 도 1 및 도 3을 참조하면, 제어부(180)가 기판(S)에 대한 박막 형성 공정이 완료된 경우 세정 공정 단계(S20)가 수행되도록 제어한다.
도 1, 도 3 및 도 5를 참조하면, 세정 공정 단계(S20)는 세정 가스 단계(S21), 플라즈마 생성 단계(S22), 세정 실시 단계(S23) 및 배기 단계(S24)를 포함한다.
세정 가스 공급 단계(S21)는 세정 가스를 리모트 플라즈마 제너레이터(152)로 유입시키는 것을 포함할 수 있다.
플라즈마 생성 단계(S22)는 리모트 플라즈마 제너레이터(162)를 이용하여 상기 세정 가스를 이온화시켜 플라즈마 상태가 되게 하는 것을 포함할 수 있다.
세정 가스 분사 단계(S23)는 플라즈마 상태의 세정 가스를 세정 가스 공급 배관(164)을 통해 샤워 헤드(140)의 가스 유입 공간(SP)으로 유입시키고, 샤워 헤드(140)의 가스 분사구(141)를 통해 기판 지지부(120) 방향으로 분사시킨다. 그럼, 챔버(110)의 내벽에 형성된 부산물이 플라즈마 상태의 세정 가스(래디컬 상태)와 반응하여 기체 상태가 된다. 세정 가스 공급 배관(164)를 통해 샤워 헤드(140)의 가스 유입 공간(SP)으로 플라즈마 상태의 세정 가스를 유입시키는 과정은 세정 가스 밸브(166)를 개방시킴으로써 수행될 수 있다. 이때, 기판(S)은 챔버(110)의 내부로부터 외부로 인출된 상태일 수 있다.
배기 단계(S24)는 기체 상태의 부산물과 미반응 세정 가스를 배출관(115)을 통해 배출시키는 것을 포함할 수 있다.
다음은 본 발명의 다른 실시예에 따른 증착 장치에 대해 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 증착 장치의 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 증착 장치(200)는 도 1의 증착 장치(100)와 비교하여 상부 전극(230), 반응 가스 공급 배관(252) 및 반응 가스 밸브(254)만 다르면 동일한 구성을 가진다. 이에 따라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 증착 장치(200)에서 반응 가스 공급 배관(252)과 반응 가스 밸브(254)에 대해서 중점적으로 설명하기로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 증착 장치(200)는 챔버(110), 기판 지지부(120), 상부 전극(230), 샤워 헤드(140), 반응 가스 공급 배관(252), 반응 가스 밸브(254), 리모트 플라즈마 발생부(162), 세정 가스 공급 배관(164), 세정 가스 밸브(166), 전원 공급부(170) 및 제어부(180)을 포함할 수 있다.
챔버(110), 기판 지지부(120), 샤워 헤드(140), 리모트 플라즈마 발생부(162), 세정 가스 공급 배관(164), 세정 가스 밸브(166), 전원 공급부(170) 및 제어부(180)는 도1에서 상세히 설명하였으므로, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
상부 전극(230)은 도 1의 상부 전극(130)과 유사하다. 다만, 상부 전극(230)은 복수의 반응 가스 공급 배관(252)의 개수와 대응되는 개수를 가지는 제1 관통구(231)를 포함한다.
반응 가스 공급 배관(252)은 도 1의 반응 가스 공급 배관(152)과 유사하다. 다만, 반응 가스 공급 배관(252)은 상부 전극(230)의 중앙부에 복수개로 배치될 수 있다. 이러한 복수의 반응 가스 공급 배관(252)은 기판(S)에 박막을 형성하기 위해 필요한 반응 가스를 샤워 헤드(140)의 가스 유입 공간(SP)으로 공급하는 공급량을 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 기판(S)의 크기가 큰 경우 기판(S)에 대한 증착 공정 시간을 줄일 수 있다.
반응 가스 밸브(254)는 도 1의 반응 가스 밸브(154)와 유사하다. 다만, 반응 가스 밸브(254)는 복수의 반응 가스 공급 배관(252)과 대응되어 복수개로 설치된다.
상기와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 증착 장치(200)는 상부 전극(230)에서 독립적으로 배치되는 반응 가스 공급 배관(252)과 세정 가스 공급 배관(164)을 포함함으로써, 반응 가스와 플라즈마 상태의 세정 가스를 독립된 경로를 통해 샤워 헤드(140)의 가스 유입 공간(SP)으로 유입시켜 기판(S)에 박막을 형성시 제공되는 반응 가스의 이동 거리 및 공급량 등의 조건과 세정 공정시 제공되는 세정 가스의 이동 거리 및 공급량 등의 조건을 다르게 할 수 있으며, 기판(S)에 박막을 형성하기 위해 필요한 반응 가스를 샤워 헤드(140)의 가스 유입 공간(SP)으로 공급하는 공급량을 증가시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 증착 장치(200)는 기판(S)에 박막 물질을 증착하는 효율을 높이면서 챔버(110)의 내벽에 형성된 부산물을 제거하는 효율을 높일 수 있으며, 대면적을 가지는 기판(S)에 대한 증착 공정 시간을 줄일 수 있다.
한편, 도 6의 증착 장치(200)의 구동 방법은 도 3 내지 도 5에서 설명된 도 1의 증착 장치(100)의 구동 방법과 유사하므로, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
다음은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 증착 장치에 대해 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 증착 장치의 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 증착 장치(300)는 도 1의 증착 장치(100)와 비교하여 상부 전극(330), 세정 가스 공급 배관(364) 및 세정 가스 밸브(366)만 다르면 동일한 구성을 가진다. 이에 따라, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 증착 장치(300)에서 상부 전극(330), 세정 가스 공급 배관(364) 및 세정 가스 밸브(366)에 대해서 중점적으로 설명하기로 한다.
본 발명의 또다른 실시예에 따른 증착 장치(300)는 챔버(110), 기판 지지부(120), 상부 전극(330), 샤워 헤드(140), 반응 가스 공급 배관(152), 반응 가스 밸브(154), 리모트 플라즈마 발생부(162), 세정 가스 공급 배관(364), 세정 가스 밸브(366), 전원 공급부(170) 및 제어부(180)을 포함할 수 있다.
챔버(110), 기판 지지부(120), 샤워 헤드(140), 반응 가스 공급 배관(152), 반응 가스 밸브(154), 리모트 플라즈마 발생부(162), 전원 공급부(170) 및 제어부(180)는 도 1에서 상세히 설명하였으므로, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
상부 전극(330)은 도 1의 상부 전극(130)과 유사하다. 다만, 상부 전극(330)은 리모트 플라즈마 발생부(162)로부터 분기된 세정 가스 공급 배관(364a, 364b)의 개수와 대응되는 개수를 가지는 제2 관통구(332)를 포함한다.
세정 가스 공급 배관(364)은 도 1의 세정 가스 공급 배관(164)과 유사하다. 다만, 세정 가스 공급 배관(364)은 리모트 플라즈마 발생부(162)로부터 분기된 제1 세정 가스 공급 배관(364a)과 제2 세정 가스 공급 배관(364b)을 포함할 수 있다. 이러한 세정 가스 공급 배관(364)은 제1 세정 가스 공급 배관(364a)과 제2 세정 가스 공급 배관(364b)을 통해 챔버(110) 내부의 부산물을 제거하는 세정 공정에 필요한 플라즈마 상태의 세정 가스를 샤워 헤드(140)의 가스 유입 공간(SP)으로 공급하는 공급량을 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 기판(S)에 대한 세정 공정 시간을 줄일 수 있으며, 챔버(110)의 내부로 플라즈마 상태의 세정 가스를 공급할 때 일부가 소실되는 것을 보상하게 할 수 있다.
세정 가스 밸브(366)는 도 1의 세정 가스 밸브(166)와 유사하다. 다만, 세정 가스 밸브(366)는 제1 세정 가스 공급 배관(364a)과 제2 세정 가스 공급 배관(364b)과 대응되어 복수개로 설치된다. 예를 들어, 세정 가스 밸브(366)는 제1 세정 가스 밸브(366a)와 제2 세정 가스 밸브(366b)를 포함할 수 있다.
상기와 같이 본 발명의 또다른 실시예에 따른 증착 장치(300)는 상부 전극(330)에서 독립적으로 배치되는 반응 가스 공급 배관(152)과 세정 가스 공급 배관(364)을 포함함으로써, 반응 가스와 플라즈마 상태의 세정 가스를 독립된 경로를 통해 샤워 헤드(140)의 가스 유입 공간(SP)으로 유입시켜 기판(S)에 박막을 형성시 제공되는 반응 가스의 이동 거리 및 공급량 등의 조건과 세정 공정시 제공되는 세정 가스의 이동 거리 및 공급량 등의 조건을 다르게 할 수 있으며, 챔버(110)의 내벽에 형성된 부산물을 제거하는 세정 공정에 필요한 플라즈마 상태의 세정 가스를 샤워 헤드(130)의 가스 유입 공간(SP)으로 공급하는 공급량을 증가시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 증착 장치(300)는 기판(S)에 박막 물질을 증착하는 효율을 높이면서 챔버(110)의 내벽에 형성된 부산물을 제거하는 효율을 높일 수 있으며, 기판(S)에 대한 세정 공정 시간을 줄일 수 있고, 챔버(110)의 내부로 플라즈마 상태의 세정 가스를 공급할 때 일부가 소실되는 것을 보상하게 할 수 있다.
한편, 도 7의 증착 장치(300)의 구동 방법은 도 3 내지 도 5에서 설명된 도 1의 증착 장치(100)의 구동 방법과 유사하므로, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100, 200, 300: 스퍼터링 장치 110: 챔버
120: 기판 지지부 130, 230, 330: 상부 전극
140: 샤워 헤드 152, 252: 반응 가스 공급 배관
154, 254: 반응 가스 밸브 162: 리모트 플라즈마 제너레이터
164, 364: 세정 가스 공급 배관 166, 366: 세정 가스 밸브
170: 전원 공급부 180: 제어부
120: 기판 지지부 130, 230, 330: 상부 전극
140: 샤워 헤드 152, 252: 반응 가스 공급 배관
154, 254: 반응 가스 밸브 162: 리모트 플라즈마 제너레이터
164, 364: 세정 가스 공급 배관 166, 366: 세정 가스 밸브
170: 전원 공급부 180: 제어부
Claims (16)
- 기판에 대한 공정이 이루어지는 공간을 제공하는 챔버;
상기 챔버의 내부 저측에 배치되며, 기판이 안착되는 기판 지지부;
상기 기판 지지부와 이격되도록 상기 기판 지지부의 상부에 배치되는 상부 전극;
상기 기판 지지부와 상기 상부 전극 사이에 상기 전극과 접하게 배치되며, 상기 기판 지지부 방향으로 반응 가스 또는 세정 가스를 분사하도록 형성된 샤워 헤드;
상기 챔버를 관통하여 상기 상부 전극에 설치되는 반응 가스 공급 배관; 및
상기 챔버를 관통하여 상기 상부 전극에 설치되되, 상기 상부 전극에서 상기 반응 가스 공급 배관과 독립적으로 배치되는 세정 가스 공급 배관을 포함하는 증착 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 반응 가스 공급 배관은 상기 상부 전극의 중앙부에 배치되며,
상기 세정 가스 공급 배관은 상기 상부 전극의 양측부에 배치되는 증착 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 반응 가스 공급 배관은 제1 직경을 가지며,
상기 세정 가스 공급 배관은 상기 제1 직경보다 큰 제2 직경을 가지는 증착 장치. - 제2 항에 있어서,
상기 반응 가스 공급 배관은 복수개로 구비되는 증착 장치. - 제2 항에 있어서,
상기 챔버의 외부에 설치되며, 상기 세정 가스를 플라즈마 상태로 만들어 상기 세정 가스 공급 배관으로 공급하는 리모트 플라즈마 제너레이터를 더 포함하는 증착 장치. - 제5 항에 있어서,
상기 세정 가스 공급 배관은 상기 리모트 플라즈마 제너레이터로부터 분기된 제1 세정 가스 공급 배관과 제2 세정 가스 공급 배관을 포함하는 증착 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 샤워 헤드는 상기 상부 전극과 상기 반응 가스 또는 상기 세정 가스가 유입되는 가스 유입 공간을 형성하도록 형성되며,
상기 반응 가스 공급 배관과 상기 세정 가스 공급 배관은 상기 가스 유입 공간에 연결되는 증착 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 챔버의 외부에 설치되며, 상기 상부 전극에 고주파 전원을 공급하는 전원 공급부를 더 포함하는 증착 장치. - 챔버의 내부에 설치된 기판 지지대의 상부에 배치된 상부 전극에 설치되는 반응 가스 공급 배관으로 유입되는 반응 가스를 이용하여 상기 기판 지지대에 안착되는 기판에 박막을 형성하는 증착 공정을 수행하는 단계; 및
상기 상부 전극에 상기 반응 가스 공급 배관과 독립적으로 배치되게 설치되는 세정 가스 공급 배관으로 유입되는 세정 가스를 이용하여 상기 챔버의 내벽에 형성된 부산물을 제거하는 세정 공정을 수행하는 단계를 포함하는 증착 장치의 구동 방법. - 제9 항에 있어서,
상기 반응 가스 공급 배관은 상기 상부 전극의 중앙부에 배치되며,
상기 세정 가스 공급 배관은 상기 상부 전극의 양측부에 배치되는 증착 장치의 구동 방법. - 제9 항에 있어서,
상기 반응 가스 공급 배관은 제1 직경을 가지며,
상기 세정 가스 공급 배관은 상기 제1 직경보다 큰 제2 직경을 가지는 증착 장치의 구동 방법. - 제10 항에 있어서,
상기 반응 가스 공급 배관은 복수개로 구비되는 증착 장치의 구동 방법. - 제10 항에 있어서,
상기 세정 공정 단계는 상기 챔버의 외부에 설치되는 리모트 플라즈마 제너레이터를 이용하여 상기 세정 가스를 플라즈마 상태로 만들어 상기 세정 가스 공급 배관으로 공급하는 것을 포함하는 증착 장치의 구동 방법. - 제13 항에 있어서,
상기 세정 가스 공급 배관은 상기 리모트 플라즈마 제너레이터로부터 분기된 제1 세정 가스 공급 배관과 제2 세정 가스 공급 배관을 포함하는 증착 장치의 구동 방법. - 제9 항에 있어서,
상기 증착 공정 단계는 상기 기판 지지부와 상기 상부 전극 사이에 접하게 배치되며 상기 상부 전극과 가스 유입 공간을 형성하는 샤워 헤드를 이용하여 상기 반응 가스 공급 배관을 통해 상기 가스 유입 공간으로 유입되는 상기 반응 가스를 상기 기판 방향으로 분사시키는 것을 포함하는 증착 장치의 구동 방법. - 제9 항에 있어서,
상기 세정 공정 단계는 상기 기판 지지부와 상기 상부 전극 사이에 접하게 배치되며 상기 상부 전극과 가스 유입 공간을 형성하는 샤워 헤드를 이용하여 상기 세정 가스 공급 배관을 통해 상기 가스 유입 공간으로 유입되는 상기 세정 가스를 상기 기판 지지부 방향으로 분사시키는 것을 포함하는 증착 장치의 구동 방법.
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