KR20180066504A - Method for cleaning chamber and depositing thin film and substrate treatment apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 챔버 세정 방법, 박막 증착 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 플루오린과 포함하는 제 1 세정 가스 H2O를 포함하는 제 2 세정 가스로 챔버를 세정하는 방법, 챔버 세정 후 박막을 증착하는 방법 및 플라즈마를 사용하지 않는 기판 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a chamber cleaning method, a thin film deposition method and a substrate processing apparatus, and more particularly to a method of cleaning a chamber with a second cleaning gas containing a first cleaning gas H 2 O containing fluorine, A method for depositing a thin film after cleaning, and a substrate processing apparatus using no plasma.
일반적으로, 태양전지(Solar Cell), 반도체 소자, 평판 디스플레이 등을 제조하기 위해서는 기판 표면에 소정의 박막층, 박막 회로 패턴, 또는 광학적 패턴을 형성하여야 하며, 이를 위해서는 기판에 특정 물질의 박막을 증착하는 박막 증착 공정, 감광성 물질을 사용하여 박막을 선택적으로 노출시키는 포토 공정, 선택적으로 노출된 부분의 박막을 제거하여 패턴을 형성하는 식각 공정 등의 반도체 제조 공정을 수행하게 된다.Generally, in order to manufacture a solar cell, a semiconductor device, a flat panel display, etc., a predetermined thin film layer, a thin film circuit pattern, or an optical pattern must be formed on the surface of the substrate. For this purpose, A semiconductor manufacturing process such as a thin film deposition process, a photolithography process for selectively exposing a thin film using a photosensitive material, and an etching process for forming a pattern by selectively removing a thin film of an exposed portion are performed.
이러한 반도체 제조 공정은 해당 공정을 위해 최적의 환경으로 설계된 기판 처리 장치의 내부에서 진행되며, 최근에는 플라즈마를 이용하여 증착 또는 식각 공정을 수행하는 기판 처리 장치가 많이 사용되고 있다.Such a semiconductor manufacturing process is performed inside a substrate processing apparatus designed for an optimum environment for the process, and recently, a substrate processing apparatus for performing a deposition or etching process using plasma is widely used.
박막의 증착 공정을 수행하는 경우에 기판에 박막이 증착될 뿐 아니라 챔버의 내벽이나 서셉터의 상부 등에도 소스 등이 흡착되어 박막이 증착되고, 이는 공정중에 파티클로 작용하여 박막 증착의 수율을 떨어뜨리기 때문에 챔버 내부를 주기적으로 세정할 필요가 있다. In the case of performing a thin film deposition process, a thin film is deposited on a substrate, and also a source is adsorbed on an inner wall of a chamber or an upper portion of a susceptor to deposit a thin film, which acts as a particle during the process, It is necessary to periodically clean the inside of the chamber.
챔버를 세정하고 다시 박막을 증착하는 공정을 진행하게 되면, 세정시 사용되는 세정 가스로 인해 박막의 증착률(deposition rate)에 차이가 생길 뿐 아니라 박막의 균일도(uniformity)가 떨어지는 문제가 있었다.When the chamber is cleaned and the thin film is again deposited, the deposition rate of the thin film is different due to the cleaning gas used for cleaning, and the uniformity of the thin film is lowered.
이상 설명한 배경기술의 내용은 본 출원의 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.The contents of the background art described above are technical information acquired by the inventor of the present invention for the derivation of the present invention or obtained in the derivation process of the present invention, There is no number.
본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명은 챔버 내부의 세정 후에서 박막의 증착률의 차이가 줄어들고 균일도가 향상되는 챔버 세정 방법과 챔버 세정 후 박막을 증착하는 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a chamber cleaning method in which the difference in the deposition rate of the thin film is reduced and the uniformity is improved after the inside of the chamber is cleaned, And an object thereof is to provide a processing apparatus.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 플루오린(F)를 포함하는 제 1 세정 가스로 공정 챔버 내부로 분사하는 제 1 단계; H2O를 포함하는 제 2 세정 가스를 상기 공정 챔버 내부로 분사하는 제 2 단계; 및 기판을 투입하기 전 박막을 증착하는 제 3 단계를 포함하는 챔버 세정 방법을 제공한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a first step of injecting into a process chamber with a first cleaning gas containing fluorine (F); A second step of injecting a second cleaning gas containing H 2 O into the process chamber; And a third step of depositing a thin film before depositing the substrate.
또한, 상기 제 2 세정 가스의 분사 시간은 200초 이상 600초 이하인 것을 포함할 수 있고, 상기 공정 챔버 내부의 압력은 0.001torr 이상 1torr 이하인 것을 포함할 수 있다.The spraying time of the second cleaning gas may be 200 seconds or more and 600 seconds or less, and the pressure inside the process chamber may be 0.001 torr or more and 1 torr or less.
또한, 상기 제 2 단계와 상기 제 3 단계의 순서가 바뀌는 것을 포함할 수 있고, 상기 서셉터의 하부에서 상기 제 2 세정 가스를 분사하는 것을 포함할 수 있으며 기판 이송 챔버와 상기 공정 챔버 사이에 연결된 밸브에서 상기 제 2 세정 가스를 분사하는 것을 포함할 수 있다.It may also include changing the order of the second and third steps and may include injecting the second cleaning gas at the bottom of the susceptor and may be connected between the substrate transfer chamber and the process chamber And injecting the second cleaning gas from the valve.
또한, 상기 제 3 단계를 진행한 후 상기 제 2 세정 가스를 상기 공정 챔버 내로 다시 분사하는 것을 포함할 수 있다.Further, after the third step, the second cleaning gas may be injected again into the process chamber.
본 발명은 또한, 플루오린(F)를 포함하는 제 1 세정 가스로 공정 챔버 내부로 분사하는 단계; H2O를 포함하는 제 2 세정 가스를 상기 공정 챔버 내부로 분사하는 단계; 기판을 투입하기 전 소스 가스를 분사하는 단계; 소스 가스를 퍼지하는 퍼지 가스를 분사하는 단계; 상기 소스 가스와 반응하기 위한 반응 가스를 분사하는 단계; 및 상기 반응 가스를 퍼지하는 퍼지 가스를 분사하는 단계를 포함할 수 있다.The present invention also relates to a method for cleaning a process chamber, comprising: injecting into a process chamber with a first cleaning gas comprising fluorine (F); Spraying a second cleaning gas containing H 2 O into the process chamber; Injecting a source gas before introducing the substrate; Spraying a purge gas to purge the source gas; Injecting a reaction gas to react with the source gas; And injecting a purge gas for purifying the reaction gas.
또한, 상기 제 2 세정 가스는 상기 반응 가스와 동일한 것을 포함할 수 있고, 상기 제 2 세정 가스 분사 단계는 상기 제 1 세정 가스 분사 단계 이후 대신 상기 반응 가스를 퍼지하는 퍼지 가스 분사 단계 이후에 수행되는 것을 포함할 수 있다. Also, the second cleaning gas may include the same one as the reaction gas, and the second cleaning gas injection step may be performed after the purge gas injection step of purging the reaction gas instead of the first cleaning gas injection step ≪ / RTI >
또한, 상기 제 2 세정 가스 분사 단계는 상기 제 1 세정 가스 분사 단계 이후와 상기 반응 가스를 퍼지하는 퍼지 가스 분사 단계 이후에 수행되는 것을 포함할 수 있다. In addition, the second cleaning gas injection step may be performed after the first cleaning gas injection step and after the purge gas injection step of purging the reaction gas.
본 발명은 또한, 플루오린(F)를 포함하는 가스로 공정 챔버 내부를 세정하는 단계; H2O를 포함하는 가스로 상기 공정 챔버 내부를 처리(treatment)하는 단계; 기판을 투입하기 전 박막을 증착하는 단계; 및 기판을 투입하고 박막을 증착하는 단계를 포함할 수 있다.The present invention also relates to a method of cleaning a process chamber, comprising: cleaning the interior of the process chamber with a gas comprising fluorine (F); Treating the interior of the process chamber with a gas comprising H 2 O; Depositing a thin film before depositing a substrate; And depositing a thin film and depositing a substrate.
본 발명은 또한, 공정 챔버; 상기 공정 챔버 내에 플루오린을 포함하는 제 1 세정 가스를 공급하는 제 1 세정 가스 분사부; 상기 공정 챔버 내에 H2O를 포함하는 제 2 세정 가스를 공급하는 제 2 세정 가스 분사부; 상기 공정 챔버 내에 박막을 증착하기 위해서 소스 가스를 분사하는 소스 가스 분사부, 퍼지 가스를 분사하는 퍼지 가스 분사부, 반응 가스를 분사하는 반응 가스 분사부를 포함하고, 상기 공정 챔버 내의 온도를 상승시키기 위한 승온 장치를 포함할 수 있다.The present invention also provides a process chamber comprising: a process chamber; A first cleaning gas spraying unit for spraying a first cleaning gas containing fluorine into the process chamber; A second cleaning gas spraying unit for supplying a second cleaning gas containing H 2 O into the process chamber; A purge gas spraying part for spraying a purge gas and a reactive gas spraying part for spraying a reactive gas to deposit a thin film in the process chamber, A heating device may be included.
또한, 상기 제 2 세정 가스는 상기 반응 가스와 동일한 것을 포함할 수 있다. Further, the second cleaning gas may include the same one as the reaction gas.
이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다. According to the present invention as described above, the following effects can be obtained.
제 1 세정 가스 및 제 2 세정 가스로 챔버 내부를 세정하는 경우 박막의 증착률의 차이가 줄어들고 박막의 균일도(uniformity)가 향상될 수 있다.When the inside of the chamber is cleaned with the first cleaning gas and the second cleaning gas, the difference in the deposition rate of the thin film is reduced and the uniformity of the thin film can be improved.
위에서 언급된 본 발명의 효과 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.In addition to the effects of the present invention mentioned above, other features and advantages of the present invention will be described below, or may be apparent to those skilled in the art from the description and the description.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 챔버 세정 방법 및 박막 증착 방법을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 예에 따른 챔버 세정 방법 및 박막 증착 방법을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 일 예에 따른 챔버 세정 방법을 수행한 후 박막의 배치 수(batch count)에 따른 박막의 두께 및 박막의 균일도(uniformity)를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 예에 따른 챔버 세정 방법을 수행하는 경우 조절밸브(throttle valve)의 각도를 나타낸 그래프이다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 일 예에 따른 챔버 세정 방법을 수행한 후 박막의 배치 수(batch count)에 따른 박막의 두께 및 박막의 균일도(uniformity)를 나타낸 그래프이다.1 is a schematic view for explaining a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic view illustrating a chamber cleaning method and a thin film deposition method according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic view for explaining a substrate processing apparatus according to another example of the present invention.
4 is a schematic view for explaining a chamber cleaning method and a thin film deposition method according to another example of the present invention.
FIGS. 5A and 5B are graphs showing the thicknesses of the thin films and the uniformity of the thin films according to batch counts of the thin films after performing the chamber cleaning method according to an exemplary embodiment of the present invention.
6 is a graph showing the angle of a throttle valve when performing the chamber cleaning method according to an example of the present invention.
FIGS. 7A and 7B are graphs showing the thicknesses of the thin films and the uniformity of the thin films according to batch counts of the thin films after performing the chamber cleaning method according to an exemplary embodiment of the present invention.
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 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.The shapes, sizes, ratios, angles, numbers, and the like disclosed in the drawings for describing the embodiments of the present invention are illustrative, and thus the present invention is not limited thereto. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. In the case where the word 'includes', 'having', 'done', etc. are used in this specification, other parts can be added unless '~ only' is used. Unless the context clearly dictates otherwise, including the plural unless the context clearly dictates otherwise.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.In interpreting the constituent elements, it is construed to include the error range even if there is no separate description.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.In the case of a description of the positional relationship, for example, if the positional relationship between two parts is described as 'on', 'on top', 'under', and 'next to' Or " direct " is not used, one or more other portions may be located between the two portions.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.In the case of a description of a temporal relationship, for example, if the temporal relationship is described by 'after', 'after', 'after', 'before', etc., May not be continuous unless they are not used.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.The first, second, etc. are used to describe various components, but these components are not limited by these terms. These terms are used only to distinguish one component from another. Therefore, the first component mentioned below may be the second component within the technical spirit of the present invention.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다. It is to be understood that each of the features of the various embodiments of the present invention may be combined or combined with each other, partially or wholly, technically various interlocking and driving, and that the embodiments may be practiced independently of each other, It is possible.
이하, 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다. 1 is a schematic view for explaining a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 예에 따른 기판 처리 장치는 공정 챔버(10), 챔버 리드(20; chamber lid), 서셉터(30), 소스 가스 공급부(50), 반응 가스 공급부(60), 퍼지 가스 공급부(70), 제 1 세정 가스 공급부(100), 제 2 세정 가스 공급부(200)를 포함하여 구성될 수 있다.1, a substrate processing apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention includes a
상기 공정 챔버(10)는 기판 처리 공정을 위한 공정 공간을 제공한다. 상기 공정 챔버(10)의 일측 바닥면은 반응 공간을 배기시키기 위한 배기구(12)에 연통된다.The
상기 챔버 리드(20)는 공정 챔버(10)의 상부에 설치되어 반응 공간을 밀폐한다. 상기 챔버 리드(20)에는 기판 처리 공정을 위한 공정 가스가 주입되는 가스 공급관(24)이 설치되어 있다. The
상기 서셉터(30)는 공정 챔버(10)의 내부에 설치되어 외부로부터 로딩되는 복수 개의 기판(S)을 지지한다. 지지축(32)은 지지축(32)과 공정 챔버(10)의 하면을 밀봉하는 벨로우즈(34)에 의해 감싸인다.The
상기 가스 분사 수단(40)은 공정 공간에서 서셉터(30)와 마주보도록 챔버 리드(20)의 하부에 설치된다. 상기 가스 분사 수단(40)과 챔버 리드(20) 사이에는 가스 공급관(24)으로부터 공정 가스가 공급되는 가스 버퍼 공간(42)이 형성된다. 이러한 가스 분사 수단(40)은 가스 버퍼 공간(42)에 연통된 복수 개의 가스 분사홀(44)을 통해 가스 공급관(24)으로부터 가스 버퍼 공간(42)에 공급되는 공정 가스를 기판(S) 상으로 분사한다.The gas injection means 40 is installed at the lower portion of the
상기 소스 가스 공급부(50)는 공정 챔버 내부로 소스 가스를 분사할 수 있다. 상기 소스 가스는 HQ(hydroquinone) 산화막, High-K 물질의 박막, 실리콘(Si), 티탄족 원소(Ti, Zr, Hf 등), 또는 알루미늄(Al) 물질을 포함하는 소스 가스로 이루어질 수 있다. 그리고, 실리콘(Si) 물질을 포함하는 소스 가스로는 실란(Silane; SiH4), 디실란(Disilane; Si2H6), 트리실란(Trisilane; Si3H8), TEOS(Tetraethylorthosilicate), DCS(Dichlorosilane), HCD(Hexachlorosilane), TriDMAS(Tri-dimethylaminosilane) 및 TSA(Trisilylamine) 등이 될 수 있다.The
상기 반응 가스 공급부(60)는 상기 공정 챔버(10) 내부로 반응 가스를 분사할 수 있다. 상기 반응 가스는 수소(H2), 질소(N2), 산소(O2), 수소(H2)와 질소(N2)의 혼합 가스, 아산화질소(N2O), 암모니아(NH3), 물(H2O), 또는 오존(O3) 등의 반응성 가스일 수 있다.The reaction
상기 퍼지 가스 공급부(70)는 상기 공정 챔버(10) 내부로 퍼지 가스를 분사할 수 있다. 상기 퍼지 가스는 헬륨(He), 아르곤(Ar) 등의 비활성 가스일 수 있다.The purge
상기 제 1 세정 가스 공급부(100)와 제 2 세정 가스 공급부(200)는 상기 공정 챔버(10) 내부로 제 1 세정 가스 및 제 2 세정 가스를 분사할 수 있다. 상기 제 1 세정 가스는 플루오린(F)를 포함하는 가스일 수 있고, 상기 제 2 세정 가스는 물(H2O)을 포함하는 가스일 수 있다.The first cleaning
상기 공정 챔버(10)는 플라즈마 생성 장치를 포함하지 않을 수 있다. 플라즈마 생성 장치가 없기 때문에, 박막의 증착률을 향상시키기 위해서 승온 장치(미도시)가 포함되어 상기 공정 챔버(10) 내부의 온도를 상승시킬 수 있다. The
따라서, 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 공정 챔버(10); 상기 공정 챔버(10) 내에 플루오린을 포함하는 제 1 세정 가스를 공급하는 제 1 세정 가스 분사부; 상기 공정 챔버(10) 내에 H2O를 포함하는 제 2 세정 가스를 공급하는 제 2 세정 가스 분사부; 상기 공정 챔버(10) 내에 박막을 증착하기 위해서 소스 가스를 분사하는 소스 가스 분사부, 퍼지 가스를 분사하는 퍼지 가스 분사부, 반응 가스를 분사하는 반응 가스 분사부를 포함하고, 상기 공정 챔버(10) 내의 온도를 상승시키기 위한 승온 장치를 포함할 수 있다.Accordingly, a substrate processing apparatus according to the present invention includes a
또한, 상기 제 2 세정 가스는 상기 서셉터(30)의 하부에서 분사될 수 있다. 상기 제 2 세정 가스가 상기 서셉터(30)의 하부에서 분사되는 경우 상기 서셉터(30)의 하부에 잔존하는 플루오린과 반응을 일으켜 불산(HF)를 형성할 수 있다. Further, the second cleaning gas may be injected from the lower portion of the
상기 제 2 세정 가스는 기판 이송 챔버(미도시)와 상기 공정 챔버(10) 사이에 연결된 밸브에서 분사될 수 있다. 상기 기판 이송 챔버는 기판(S)을 상기 공정 챔버(10) 내부로 이동시킬 수 있다. 상기 기판 이송 챔버는 상기 공정 챔버(10) 사이에 밸브로 연결될 수 있고, 상기 밸브 주위에서 제 2 세정 가스가 분사될 수 있다. 이 경우 박막의 증착률의 차이가 줄어들고 박막의 균일도(uniformity)가 향상될 수 있다.The second cleaning gas may be injected in a valve connected between a substrate transfer chamber (not shown) and the
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 챔버 세정 방법 및 박막 증착 방법을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.2 is a schematic view illustrating a chamber cleaning method and a thin film deposition method according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하여 설명하면, 시간에 따라서 상기 공정 챔버(10) 내로 분사되는 가스를 순서대로 나타낸 것이다. 먼저 플루오린을 포함하는 상기 제 1 세정 가스를 상기 공정 챔버(10) 내부에 분사하여 상기 공정 챔버(10) 내부를 세정할 수 있다. 상기 제 1 세정 가스는 상기 공정 챔버(10)의 내부에 증착된 부산물들과 반응하여 기체 형태로 배기구(12)를 통해 배출될 수 있다. 상기 제 1 세정 가스는 사이 공정 챔버(10)의 내부를 세정하고 플루오린(F)이 상기 공정 챔버(10) 내부에 남을 수 있다.Referring to FIG. 2, the gases are sequentially injected into the
다음으로 H2O를 포함하는 제 2 세정 가스를 상기 공정 챔버(10) 내부로 분사할 수 있다. 상기 제 2 세정 가스는 상기 공정 챔버(10) 내부에 잔존하는 플루오린(F)과 반응할 수 있다. Next, a second cleaning gas containing H 2 O may be injected into the
F- + H2O -> HF + O2 F - + H 2 O -> HF + O 2
상기 제 2 세정 가스는 상기 반응식에 따라서 플루오린과 반응하게 되고, 이에 따라 불산(HF)가 생성되어 상기 배기구(12)를 통해 배출될 수 있다. 도 6을 참조하여 설명하면, 상기 제 2 세정 가스는 상기 공정 챔버(10) 내에 잔존하는 플루오린과 반응하여 불산(HF)이 생성되고, 생생된 기체상의 불산이 배기구(12)를 통해 배출되는 것을 확인할 수 있다. The second cleaning gas reacts with fluorine according to the reaction formula, and accordingly, hydrofluoric acid (HF) is generated and can be discharged through the exhaust port (12). Referring to FIG. 6, the second cleaning gas reacts with fluorine remaining in the
다음으로 기판(S)을 상기 공정 챔버(10) 내로 투입하지 않고, 상기 소스 가스를 분사할 수 있다. 이는 박막을 증착하기 전에 전증착(pre-deposition)에 해당하는 공정으로 기판(S)을 투입해서 진행하는 본 공정의 균일도를 향상시키고 공정의 안정성을 향상시키기 위해서 본 공정에 앞서 진행할 수 있다. 전증착 공정 역시 본 증착공정과 동일한 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition)으로 수행될 수 있다. 따라서, 먼저 상기 소스 가스를 분사한 후 흡착된 소스를 제외하고 상기 퍼지 가스로 남은 소스를 퍼지시킨 후 상기 반응 가스를 분사하여 흡착된 소스와 반응을 일으켜 박막을 증착하고, 남은 반응 가스는 다시 상기 퍼지 가스를 분사하여 퍼지시킬 수 있다. 원자층 증착법에 의한 박막 증착 공정은 원하는 두께를 얻을 때까지 반복적으로 수행될 수 있다. 즉, 상기 제 1 세정 가스 및 상기 제 2 세정 가스는 1회만 분사되어 세정이 진행되지만 상기 소스 가스를 분사하는 이후의 공정은 복수 회 반복될 수 있다. 기판(S)을 상기 공정 챔버(10) 내로 투입하지 않는다고 서술하였으나 실제 박막 증착 공정이 수행되지 않는 더미 기판(dummy wafer) 등을 투입하고 상기 공정을 진행할 수 있다.Next, the source gas can be injected without injecting the substrate S into the
따라서, 본 발명에 따른 챔버 세정 방법은 플루오린(F)를 포함하는 제 1 세정 가스로 공정 챔버(10) 내부로 분사하는 제 1 단계; H2O를 포함하는 제 2 세정 가스를 상기 공정 챔버(10) 내부로 분사하는 제 2 단계; 및 기판을 투입하기 전 박막을 증착하는 제 3 단계를 포함할 수 있다.Accordingly, the chamber cleaning method according to the present invention includes a first step of injecting into the
또한, 본 발명에 따른 박막 증착 방법은 플루오린(F)를 포함하는 제 1 세정 가스로 공정 챔버(10) 내부로 분사하는 단계; H2O를 포함하는 제 2 세정 가스를 상기 공정 챔버(10) 내부로 분사하는 단계; 기판(S)을 투입하기 전 소스 가스를 분사하는 단계; 소스 가스를 퍼지하는 퍼지 가스를 분사하는 단계; 상기 소스 가스와 반응하기 위한 반응 가스를 분사하는 단계; 및 상기 반응 가스를 퍼지하는 퍼지 가스를 분사하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the thin film deposition method according to the present invention includes the steps of injecting into a
본 발명에 따른 박막 증착 방법은 상기 제 2 세정 가스 분사 단계가 상기 제 1 세정 가스 분사 단계 이후 대신 상기 반응 가스를 퍼지하는 퍼지 가스 분사 단계 이후에 수행되는 것을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 2 세정 가스 분사 단계는 상기 제 1 세정 가스 분사 단계 이후와 상기 반응 가스를 퍼지하는 퍼지 가스 분사 단계 이후에 수행되는 것을 포함할 수 있다.The thin film deposition method according to the present invention may include that the second cleaning gas injection step is performed after the purge gas injection step in which the reactive gas is purged instead of the first cleaning gas injection step. In addition, the second cleaning gas injection step may be performed after the first cleaning gas injection step and after the purge gas injection step of purging the reaction gas.
상기 제 2 세정 가스의 분사 시간은 200초 이상 600초 이하인 것을 포함할 수 있다. 상기 제 2 세정 가스의 분사 시간이 200초 이하인 경우에는 상기 공정 챔버(10) 내에 잔존하는 플루오린과 충분히 반응을 일으키지 못할 수 있고, 상기 제 2 세정 가스의 분사 시간이 600초 이상인 경우에는 공정 시간이 너무 길어져서 생산성이 떨어질 수 있다.The spray time of the second cleaning gas may be 200 seconds or more and 600 seconds or less. If the injection time of the second cleaning gas is 200 seconds or less, the fluorine remaining in the
상기 공정 챔버(10) 내부의 압력은 0.001torr 이상 1torr 이하인 것을 포함할 수 있다. 상기 공정 챔버(10) 내부의 압력이 0.1torr 라는 것은 상기 공정 챔버(10) 내부의 진공도를 높인 것을 의미하고, 진공도가 높아질수록 상기 공정 챔버(10) 내부에 잔존하는 플루오린(F)과 H2O의 반응성이 커질 수 있다. 다만, 0.001torr 이하의 진공 분위기를 만들기 위해서는 배기공정(pumping) 시간이 길어져 생산성이 떨어질 수 있다. 상기 공정 챔버 내부의 압력이 1torr 이상일 때는 진공도가 낮아서 반응성이 작을 수 있다.The pressure inside the
본 발명은 또한 박막 증착 방법의 관점을 달리하여 플루오린(F)를 포함하는 가스로 공정 챔버(10) 내부를 세정하는 단계; H2O를 포함하는 가스로 상기 공정 챔버(10) 내부를 처리(treatment)하는 단계; 기판을 투입하기 전 박막을 증착하는 단계; 및 기판을 투입하고 박막을 증착하는 단계를 포함할 수 있다.The present invention also relates to a process for cleaning a
도 3은 본 발명의 다른 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.3 is a schematic view for explaining a substrate processing apparatus according to another example of the present invention.
도 3을 참조하여 설명하면, 상기 제 2 세정 가스 공급부(200)가 상기 반응 가스 공급부(60)와 동일한 가스를 분사할 수 있다. 도 1에서 설명한 부분 중 동일한 부분은 생략하고 설명하면, H2O를 포함하는 상기 제 2 세정 가스가 상기 반응 가스와 동일 할 수 있다. 따라서, 별도의 반응 가스 공급부(60)가 필요하지 않고, 제 2 세정 가스 공급부(200)와 동일할 수 있다. 이 경우 별도의 반응 가스 공급부(60)가 없어도 되므로 공정 챔버(10)의 제작에 유리할 수 있다. 따라서, 상기 제 2 세정 가스는 상기 반응 가스와 동일할 수 있다.Referring to FIG. 3, the second cleaning
도 4는 본 발명의 다른 예에 따른 챔버 세정 방법 및 박막 증착 방법을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.4 is a schematic view for explaining a chamber cleaning method and a thin film deposition method according to another example of the present invention.
도 2와의 차이점을 설명하면, 별도의 반응 가스가 없이 상기 제 2 세정 가스가 반응 가스의 기능도 동시에 수행할 수 있다. 따라서 상기 소스 가스와 H2O를 포함하는 상기 제 2 세정 가스가 반응을 일으켜 박막이 증착될 수 있다. 반응 가스를 제 2 세정 가스로 사용할 수 있기 때문에 별도의 가스 공급부가 필요하지 않게 되고, 이에 따라 공정 챔버(10)의 제작이 용이할 수 있다.2, the second cleaning gas can perform the function of the reaction gas without a separate reaction gas. Accordingly, the source gas and the second cleaning gas containing H 2 O may react to deposit a thin film. Since the reaction gas can be used as the second cleaning gas, a separate gas supply unit is not required, and thus the
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 예에 따른 챔버 세정 방법을 수행한 후 박막의 배치 수(batch count)에 따른 박막의 두께 및 박막의 균일도(uniformity)를 나타낸 그래프이다.5A and 5B are graphs showing the thicknesses of the thin films and the uniformity of the thin films according to batch counts of the thin films after the chamber cleaning method according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5a 및 도 5b를 참고하여 설명하면, 동일한 박막의 두께를 얻기 위하여 복수 회의 원자층 증착법 사이클을 수행한 것을 하나의 배치 수로 나타낼 수 있다. 즉, 원하는 두께의 박막을 증착하기 위하여 n번의 원자층 증착 사이클을 수행한 경우 배치 수 1은 n번의 원자층 증착 사이클을 수행한 결과를 나타낸 것이고, 배치 수 2는 다음으로 n번의 원자층 증착 사이클을 수행한 결과를 나타낸 것이다. Referring to FIGS. 5A and 5B, a plurality of the atomic layer deposition cycle is performed to obtain the same thickness of the thin film. That is, when n atomic layer deposition cycles were performed in order to deposit a thin film of a desired thickness, the
도 5a는 배치 수에 따른 증착된 박막의 평균 두께를 나타낸 것이다. 그래프에서 알 수 있듯이 배치 수 1일때와 배치 수 10일 때 두께의 차이가 나는 것을 확인할 수 있다. 그래프에서 REF와 test 1은 상기 제 2 세정 가스를 투입하지 않고 박막을 증착한 것이고, test 2는 본 발명에 따른 결과를 나타낸다. 배치 수 1과 배치 수 10을 비교하면 REF의 경우는 약 10%의 두께 차이가 나는 것을 확인할 수 있지만 본 발명에 따르면 약 5%의 두께 차이가 나는 것을 확인할 수 있다. Figure 5a shows the average thickness of the deposited thin films according to the number of batches. As can be seen from the graph, it can be seen that there is a difference in thickness when the arrangement number is 1 and the arrangement number is 10. In the graph, REF and
도 5b는 배치 수에 따른 균일도(uniformity)를 나타내는 것이다. 이를 통해서 알 수 있듯이 Ref의 경우 배치 수 1인 경우에는 균일도가 3%대로 큰 것을 알 수 있지만, 본 발명의 경우에는 0.5%로 매우 향상되었음을 확인할 수 있다. 더 구체적으로 설명하면 배치 수 1의 경우에는 중심부와 주변부의 두께 차이가 커서 균일도가 떨어지는 것을 확인할 수 있다.FIG. 5B shows the uniformity according to the number of batches. As can be seen from this, it can be seen that, in the case of Ref, the uniformity is as large as 3% in the case of the arrangement number of 1. However, in the case of the present invention, More specifically, in the case of the arrangement number of 1, it can be confirmed that the thickness difference between the center portion and the peripheral portion is large and the uniformity is lowered.
도 6은 본 발명의 일 예에 따른 챔버 세정 방법을 수행하는 경우 조절밸브(throttle valve)의 각도를 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing the angle of a throttle valve when performing the chamber cleaning method according to an example of the present invention.
도 6을 참고하여 설명하면, 본 발명에 따른 챔버 세정 방법에 따라서 상기 제 2 세정 가스를 분사하였을 때 조절밸브의 각도를 나타낸 것이다. 이를 참고하면 시간이 지남에 따라서 조절밸브의 각도가 감소하는 것을 확인할 수 있다. 이는 상기 반응식에 따라서 불소(HF)가 기체 상태로 배기구(12)를 통해 배출되기 때문에 조절밸브의 각도가 처음에는 더 컸다가 시간이 지남에 따라서 점점 감소하는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6, the angle of the control valve when the second cleaning gas is injected according to the chamber cleaning method according to the present invention is shown. As a result, it can be seen that the angle of the control valve decreases with time. This is because according to the above reaction formula, since the fluorine (HF) is discharged through the
도 7a 및 7b는 본 발명의 일 예에 따른 챔버 세정 방법을 수행한 후 박막의 배치 수(batch count)에 따른 박막의 두께 및 박막의 균일도(uniformity)를 나타낸 그래프이다.FIGS. 7A and 7B are graphs showing the thicknesses of the thin films and the uniformity of the thin films according to batch counts of the thin films after performing the chamber cleaning method according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 7a 및 도 7b를 참고로 설명하면, Pre TRT는 상기 제 2 세정 가스를 박막의 증착 전에 분사한 것을 나타내고, Post TRT는 상기 제 2 세정 가스를 박막의 증착 후에 분사한 것을 나타낸다. 이를 제 2 세정 가스를 분사하지 않은 NO TRT와 비교해 보면 박막의 두께와 균일도가 향상된 것을 확인할 수 있다. 구체적으로 서술하면 도 7a에서 No TRT인 경우 배치 수 1과 배치 수 10의 차이는 약 7.5%인데 반해서 Pre TRT와 Post TRT는 각각 약 4.2%, 5.2%로 감소한 것을 확인할 수 있다. 마찬가지로 도 7b에서도 확인할 수 있듯이 No TRT인 경우 배치 수 1의 균일도는 약 2%인데 반해서 Pre TRT와 Post TRT는 각각 약 0.57%, 1.2%로 감소한 것을 확인할 수 있다.7A and 7B, Pre TRT indicates that the second cleaning gas is sprayed before deposition of the thin film, and Post TRT indicates that the second cleaning gas is sprayed after deposition of the thin film. Comparing this with NO TRT which did not inject the second cleaning gas, it can be confirmed that the thickness and uniformity of the thin film are improved. Specifically, in FIG. 7A, in the case of No TRT, the difference between the
따라서 플루오린(F)를 포함하는 제 1 세정 가스로 공정 챔버(10) 내부로 분사하는 제 1 단계를 수행한 후 기판(S)을 투입하기 전 박막을 증착하는 제 3 단계를 수행하고, H2O를 포함하는 제 2 세정 가스를 상기 공정 챔버(10) 내부로 분사하는 제 2 단계를 수행할 수 있다. 또한, 제 2 세정 가스는 상기 제 3 단계의 전 후에 모두 분사할 수 있다.A first step of spraying the first cleaning gas containing fluorine (F) into the
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, it is to be understood that the present invention is not limited to those embodiments and various changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. . Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of protection of the present invention should be construed according to the claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
10: 공정 챔버
20: 챔버 리드
30: 서셉터 40: 가스 분사 수단
50: 소스 가스 공급부 60: 반응 가스 공급부
70: 퍼지 가스 공급부 100: 제 1 세정 가스 공급부
200: 제 2 세정 가스 공급부10: process chamber 20: chamber lead
30: susceptor 40: gas injection means
50: Source gas supply unit 60: Reaction gas supply unit
70: purge gas supply part 100: first purge gas supply part
200: Second cleaning gas supply part
Claims (14)
H2O를 포함하는 제 2 세정 가스를 상기 공정 챔버 내부로 분사하는 제 2 단계; 및
기판을 투입하기 전 박막을 증착하는 제 3 단계를 포함하는 챔버 세정 방법.
A first step of injecting a first cleaning gas containing fluorine (F) into the process chamber;
A second step of injecting a second cleaning gas containing H 2 O into the process chamber; And
And a third step of depositing a thin film before depositing the substrate.
상기 제 2 세정 가스의 분사 시간은 200초 이상 600초 이하인 것을 포함하는 챔버 세정 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the spraying time of the second cleaning gas is 200 seconds or more and 600 seconds or less.
상기 제 2 단계와 상기 제 3 단계의 순서가 바뀌는 것을 포함하는 챔버 세정 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the steps of the second step and the third step are reversed.
상기 서셉터의 하부에서 상기 제 2 세정 가스를 분사하는 것을 포함하는 챔버 세정 방법.
The method according to claim 1,
And spraying the second cleaning gas at a lower portion of the susceptor.
기판 이송 챔버와 상기 공정 챔버 사이에 연결된 밸브에서 상기 제 2 세정 가스를 분사하는 것을 포함하는 챔버 세정 방법.
The method according to claim 1,
And spraying the second cleaning gas at a valve connected between the substrate transfer chamber and the process chamber.
상기 제 3 단계를 진행한 후 상기 제 2 세정 가스를 상기 공정 챔버 내로 다시 분사하는 것을 포함하는 챔버 세정 방법.
The method according to claim 1,
And after the third step, injecting the second cleaning gas back into the process chamber.
상기 공정 챔버 내부의 압력은 0.001torr 이상 1torr 이하인 것을 포함하는 챔버 세정 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the pressure inside the process chamber is in the range of 0.001 torr to 1 torr.
H2O를 포함하는 제 2 세정 가스를 상기 공정 챔버 내부로 분사하는 단계;
기판을 투입하기 전 소스 가스를 분사하는 단계;
소스 가스를 퍼지하는 퍼지 가스를 분사하는 단계;
상기 소스 가스와 반응하기 위한 반응 가스를 분사하는 단계; 및
상기 반응 가스를 퍼지하는 퍼지 가스를 분사하는 단계를 포함하는 박막 증착 방법.
Spraying into a process chamber with a first cleaning gas comprising fluorine (F);
Spraying a second cleaning gas containing H 2 O into the process chamber;
Injecting a source gas before introducing the substrate;
Spraying a purge gas to purge the source gas;
Injecting a reaction gas to react with the source gas; And
And injecting a purge gas for purging the reaction gas.
상기 제 2 세정 가스는 상기 반응 가스와 동일한 것을 포함하는 박막 증착 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the second cleaning gas is the same as the reactive gas.
상기 제 2 세정 가스 분사 단계는 상기 제 1 세정 가스 분사 단계 이후 대신 상기 반응 가스를 퍼지하는 퍼지 가스 분사 단계 이후에 수행되는 것을 포함하는 박막 증착 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the second cleaning gas injection step is performed after the purge gas injection step of purging the reaction gas instead of after the first cleaning gas injection step.
상기 제 2 세정 가스 분사 단계는 상기 제 1 세정 가스 분사 단계 이후와 상기 반응 가스를 퍼지하는 퍼지 가스 분사 단계 이후에 수행되는 것을 포함하는 박막 증착 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the second cleaning gas injection step is performed after the first cleaning gas injection step and after the purge gas injection step of purging the reaction gas.
H2O를 포함하는 가스로 상기 공정 챔버 내부를 처리(treatment)하는 단계;
기판을 투입하기 전 박막을 증착하는 단계; 및
기판을 투입하고 박막을 증착하는 단계를 포함하는 박막 증착 방법.
Cleaning the interior of the process chamber with a gas comprising fluorine (F);
Treating the interior of the process chamber with a gas comprising H 2 O;
Depositing a thin film before depositing a substrate; And
And depositing a thin film on the substrate.
상기 공정 챔버 내에 플루오린을 포함하는 제 1 세정 가스를 공급하는 제 1 세정 가스 분사부;
상기 공정 챔버 내에 H2O를 포함하는 제 2 세정 가스를 공급하는 제 2 세정 가스 분사부;
상기 공정 챔버 내에 박막을 증착하기 위해서 소스 가스를 분사하는 소스 가스 분사부, 퍼지 가스를 분사하는 퍼지 가스 분사부, 반응 가스를 분사하는 반응 가스 분사부를 포함하고, 상기 공정 챔버 내의 온도를 상승시키기 위한 승온 장치를 포함하는 기판 처리 장치.
A process chamber;
A first cleaning gas spraying unit for spraying a first cleaning gas containing fluorine into the process chamber;
A second cleaning gas spraying unit for supplying a second cleaning gas containing H 2 O into the process chamber;
A purge gas spraying part for spraying a purge gas and a reactive gas spraying part for spraying a reactive gas to deposit a thin film in the process chamber, And a heating apparatus.
상기 제 2 세정 가스는 상기 반응 가스와 동일한 것을 포함하는 기판 처리 장치.14. The method of claim 13,
And the second cleaning gas includes the same one as the reaction gas.
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|---|---|---|---|
| KR1020160167391A KR102665773B1 (en) | 2016-12-09 | 2016-12-09 | Method for cleaning chamber and depositing thin film and substrate treatment apparatus |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180066504A true KR20180066504A (en) | 2018-06-19 |
| KR102665773B1 KR102665773B1 (en) | 2024-05-14 |
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|---|---|
| KR (1) | KR102665773B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114097059A (en) * | 2019-07-08 | 2022-02-25 | 周星工程股份有限公司 | Cavity cleaning method of substrate processing equipment |
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| JP2001127056A (en) * | 1999-10-29 | 2001-05-11 | Applied Materials Inc | Method of cleaning process chamber and substrate treatment equipment |
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| KR20150060583A (en) * | 2013-11-25 | 2015-06-03 | 램 리써치 코포레이션 | Chamber undercoat preparation method for low temperature ald films |
| KR20150138469A (en) * | 2014-05-29 | 2015-12-10 | 참엔지니어링(주) | Apparatus and Method for Processing Substrate |
-
2016
- 2016-12-09 KR KR1020160167391A patent/KR102665773B1/en active IP Right Grant
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