KR20220037268A - 기판 처리 장치의 오염 방지 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 챔버내의 전극을 증착 막 재질과 동일하게 코팅되게 함으로써 기판 처리 장치의 오염을 방지할 수 있는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 본 발명은 기판을 공간 분할 방식으로 증착하는 공정을 수행하는 챔버내에 퍼지 가스를 분사하는 단계; 퍼지 가스 분사후 반응 가스를 분사하는 단계를 포함하고, 상기 반응 가스를 분사하는 단계시, 소스 가스를 분사하여 반응 가스와 만나게 하는 단계를 거쳐 상기 챔버 내에 마련되는 전극의 코팅이 이루어지는 기판 처리 장치의 오염 방지 방법이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명은 공간 분할 방식의 CVD 공정 수행전에 시행하는 챔버내의 세정후 프리 코팅시, 퍼지 가스 분사 영역을 거치는 단계 후, 반응 가스와 소스 가스를 동시에 주입하여 분사하는 영역을 거치고 플라즈마를 인가하는 단계를 통해 상기 챔버내의 전극의 코팅이 이루어지는 기판 처리 장치의 오염 방지 방법이 제공될 수 있다.

Description

기판 처리 장치의 오염 방지 방법{Anti-Pollution Method of Substrate Processing Apparatus}
본 발명은 챔버내의 전극을 증착 막 재질과 동일하게 코팅되게 함으로써 기판 처리 장치의 오염을 방지할 수 있는 방법에 관한 것이다.
복수의 기판을 신속하게 처리하기 위해 하나의 플레이트 상에 복수의 기판이 배치될 수 있다.
복수의 기판이 배치된 플레이트에 따르면, 챔버 내에서 이루어지는 기판의 박막 증착, 식각 등이 복수의 기판에 대해서 복수로 이루어질 수 있다.
예를 들어 기판의 증착 공정을 수행하는 챔버안에는 공정 수행의 반복에 따라 각종 이물질이 발생할 수 있고, 이러한 챔버는 세정 작업을 수행하고, 기판 공정 수행시의 재현성을 양호하게 하기 위한 프리 코팅 작업을 수행할 수 있다.
공간 분할 방식의 증착 공정(예를 들어 PEALD,ALD, PECVD,CVD 등) 수행시 챔버 안에는 기판이 안착되어 회전하는 디스크부가 마련되고, 디스크부의 상부에는 전극이 마련되어 있는데, 프리 코팅시 디스크부는 여러 가스 분사 영역(소스 가스 분사 영역, 퍼지 가스 분사 영역, 반응 가스 분사 영역)을 거치게 된다.
이러한 가스 분사 영역을 거치게 될때 디스크부에는 프리 코팅이 이루어질 수 있지만, 전극에는 프리 코팅이 이루어지지 않기 때문에, 미리 코팅 작업을 별도로 하거나 또는 증착 공정시의 증착 막 재질과 동일 재질로 전극을 마련하게 된다.
한국 등록 특허 제 1150698호
그러나, 전극을 별도 코팅하는 경우에는 실제 증착 공정시 증착 온도와의 편차가 발생하여 전극에 미세한 크랙이 발생할 수 있고, 그에 따라 이물질이 생성되어 기판에 떨어져서 오염시킬 가능성이 높아질 수 있다.
전극을 증착 막 재질과 동일 재질로 제조하는 경우에는 비용이 상승하는 문제점이 있을 수 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 증착 공정을 수행하는 챔버내의 전극이 증착 막 재질과 동일하게 프리 코팅이 이루어지도록 함으로써, 증착 공정시 증착 온도 편차가 발생하지 않아 전극에 미세한 크랙의 발생을 방지하고, 챔버내의 오염을 방지할 수 있도록 한 기판 처리 장치의 오염 방지 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 해결 수단으로서, 본 발명은 기판을 공간 분할 방식으로 증착하는 공정을 수행하는 챔버내에 퍼지 가스를 분사하는 단계; 퍼지 가스 분사후 반응 가스를 분사하는 단계를 포함하고,
상기 반응 가스를 분사하는 단계시, 소스 가스를 분사하여 반응 가스와 만나게 하는 단계를 거쳐 상기 챔버 내에 마련되는 전극의 코팅이 이루어지는 기판 처리 장치의 오염 방지 방법이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명은 공간 분할 방식의 CVD 공정 수행전에 시행하는 챔버내의 세정후 프리 코팅시,
퍼지 가스 분사 영역을 거치는 단계 후, 반응 가스와 소스 가스를 동시에 주입하여 분사하는 영역을 거치고 플라즈마를 인가하는 단계를 통해 상기 챔버내의 전극의 코팅이 이루어지는 기판 처리 장치의 오염 방지 방법이 제공될 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 기판을 공간 분할 방식으로 증착하는 공정을 수행하는 챔버의 관리를 위해 세정 작업후 프리 코팅 과정을 거칠 수 있다.
프리 코팅 과정은 챔버에서 기판의 실질 증착 공정을 수행하기 전 단계에서 수행하고, 따라서, 챔버내에 배치된 디스크부에는 기판이 구비되지 않은 상태에서 프리 코팅 과정이 이루어질 수 있다.
프리 코팅 과정은 기판의 실질 증착 공정의 재현성을 양호하게 이루기 위해서 시행될 수 있다.
프리 코팅 과정시, 디스크부가 회전하면서 반응 가스 분사 영역에 도달하면, 소스 가스를 주입하여 공급해줌으로써 실질 증착 공정과 동일하게 증착막이 형성되는 코팅 작업이 이루어지며, 이때 반응 가스 분사 영역에는 디스크부와 이격된 위치에 전극이 고정되어 있으므로, 전극에 증착 막과 동일한 재질로 코팅이 이루어질 수 있다.
프리 코팅 과정 수행후, 실질적인 증착 공정 수행시 챔버내의 전극은 증착 공정시의 증착막과 동일 조건의 코팅막이 형성된 것이므로, 증착 온도의 편차가 발생하지 않을 수 있다. 그에 따라 전극에 미세한 크랙의 발생이 방지될 수 있고, 미세한 크랙의 발생에 의해 발생하는 이물질이 낙하하여 디스크부에 안착되어 있는 기판 등을 오염시키는 현상을 방지할 수 있다.
본 발명은 공간 분할 방식의 PEALD, ALD, PECVD, CVD에 적용하여 챔버내의 오염을 방지하고, 클린 환경을 조성하여 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 챔버 내에 배치되는 디스크부에 복수로 설치된 포켓부가 제1 회전할 수 있다.
제1 회전하는 포켓부에 따르면, 챔버 내의 원료 분포 상태가 불균일하더라도 단일 기판의 영역별 처리 상태, 예를 들어 박막의 증착 두께, 식각 깊이 등이 균일해질 수 있다.
또한, 본 발명에 따르며, 디스크부가 챔버 내에서 움직일 수 있다. 디스크부가 챔버 내에서 움직이므로, 챔버 내의 원료 분포 상태가 불균일하더라도 복수의 기판이 균일하게 처리될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 기판은 'T' 형상의 리프트부에 의해 항상 안착면에 평행한 상태를 유지하며, 다시 말해 틸팅 현상 없이 포켓부에 안착되거나 포켓부로부터 이격될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 공간 분할 방식의 증착 공정을 수행하기 위한 디스크부의 윗면을 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 오염 방지 방법을 수행하기 위한 디스크부의 윗면을 나타낸 개략도이다.
도 4는 PEALD 공정시 본 발명에 따른 오염 방지 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 CVD 공정시 본 발명에 따른 오염 방지 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 예시 도면에 의거 상세하게 설명한다.
ALD(Atomic Layer Deposition) 공정에 플라즈마 기술을 적용하여 ALD 반응체의 반응성을 높임으로써, 공정온도 범위를 넓혀 다성분 다층 박막의 구현을 가능하게 하고, 퍼지(Purge)시간을 줄여 생산성을 증가시키며, 플라즈마의 역할을 통해 박막 물성도 향상시킬 수 있는 플라즈마 원자층 박막 증착기술(Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition; 이하 'PEALD'라 약칭함)이 개발되었다. PEALD 공정 기술은 반도체 소자의 캐패시터 절연막 공정에 적용시 좋은 결과를 얻고 있으며, 이외에도 디스플레이 소자 등의 절연막, 금속 배선의 금속 확산 방지막 및 접착 박막 등에도 용이하게 적용될 수 있어 많은 연구가 진행되고 있다
PEALD는 ALD 공정의 장점을 살리고 단점을 보완한 박막 증착 기술이다. PEALD 공정은 공정 시간이 짧고 입자 오염이 적어 반도체 소자 공정에 적용 시 생산성이 높다. 또한 PEALD 공정은 반응체 선택이 쉽고 ALD 공정 온도 범위가 넓어 다성분계 박막 증착에도 적합하다. 특히 PEALD로 증착된 유전막은 높은 유전상수, 낮은 누설전류, 높은 절연파괴전압 등 우수한 전기적 특성과 우수한 단차 피복성, 빠른 증착 속도, 적은입자 오염 등 우수한 공정 특성을 가져 캐패시터 절연막 등으로의 적용 시 소자 특성 및 생산성 향상에 유리하다.
PEALD 공정은 먼저 박막을 증착하고자 하는 기판을 반응 챔버안에 구비하고, 제1 반응 기체를 공급하여 기판 표면에 흡착시킨 뒤, 퍼지 가스를 공급하여 잔류한 제1 반응 기체를 반응 챔버에서 제거한 후, 플라즈마 발생기에 의해 여기된 제2 반응 기체를 반응 챔버로 공급하여 기판위에 흡착된 제1 반응 기체와의 반응을 촉진시킨다.
이런 다음에, 플라즈마 발생을 중지시키고, 제2 반응 기체의 공급을 중단한 후, 퍼지 가스로 잔류한 제2 반응 기체를 씻어 낸다.
이러한 PEALD 공정은 제1 반응 기체와 제2 반응 기체 간의 반응성이 낮더라도 제2 반응 기체가 플라즈마로 활성화되므로 ALD 방법을 용이하게 적용할 수 있다.
도 1에 도시된 기판 처리 장치는 디스크부(130), 포켓부(150) 및 제1 회전부를 포함할 수 있다.
본 발명의 기판 처리 장치는 챔버(110), 챔버(110)의 바닥면에 설치되어 적어도 하나의 기판(10)을 지지하는 디스크부(130), 챔버(110)의 상부를 덮는 챔버 리드(Chamber Lid; 미도시), 챔버 리드(미도시)에 설치되어 소스 가스(Source Gas)(SG)와 반응 가스(ReactantGas)(RG) 및 퍼지 가스(Purge Gas)(PG)를 디스크부(130) 상의 각기 다른 가스 분사 영역에 분사하는 가스 분사부(미도시)를 포함한다.
챔버(110)는 기판 처리 공정, 예를 들어 ALD 공정을 위한 반응 공간을 제공한다.
디스크부(130)는 챔버(110)의 내부 바닥면에 회전 가능하게 설치된다.
도 2를 참조하면, 공간 분할 방식으로 ALD 공정을 수행하는 본 발명의 기판 처리 공정의 생산성 향상을 위해 디스크부(130)에는 복수의 기판(10)이 원 형태를 가지도록 일정한 간격으로 배치되는 것이 바람직하다.
디스크부(130)는 회전축의 회전에 따라 소정 방향으로 회전되어 기판(10)을 회전시킴으로써 정해진 순서에 따라 기판(10)을 이동시켜 소스 가스와 퍼지 가스 및 반응 가스에 순차적으로 노출되도록 한다. 이에 따라, 기판(10)은 디스크부(130)의 회전에 따라 소스 가스와 퍼지 가스 및 반응 가스 각각에 순차적으로 노출되고, 이로 인해 기판(10) 상에는 ALD(Atomic Layer Deposition) 공정에 의한 단층 또는 복층의 박막이 증착된다.
소스 가스는 소스 가스 영역(310)에 대면되는 기판(10)에 분사되고, 퍼지 가스는 퍼지 가스 영역(320)에 대면되는 기판(10)에 분사되며, 반응 가스는 반응 가스 영역(330)에 대면되는 기판(10)에 분사된다.
어느 특정한 하나의 기판(10)은 디스크부(130)의 회전에 따라, 소스 가스 영역(310), 퍼지 가스 영역(320), 반응 가스 영역(330)을 차례로 거치면서 ALD(Atomic Layer Deposition) 공정에 의한 단층 또는 복층의 박막이 증착된다. 이와 같은 본 발명의 실시예를 공간 분할 방식 기판 처리 장치로 정의한다.
본 발명과 대비되는 실시 예로서, 챔버 내의 웨이퍼에 한 종류의 가스, 예를 들면 소스 가스만으로 챔버 내부를 채우고 소스 가스 공정을 수행한 다음, 소스 가스를 빼내고 챔버 내부를 퍼지 가스로 채워 퍼지 가스 공정을 수행하며, 다시 퍼지 가스를 빼내고 챔버 내부를 반응 가스로 채워 반응 가스 공정을 순차적으로 수행하는 ALD 방식을 시분할 방식 ALD 장치라 할 수 있다.
시분할 방식의 ALD 장치는 기판의 박막 증착 공정시, 전극에 증착 코팅이 이루어질 수 있다. 그러나, 공간 분할 방식의 ALD 장치 또는 PEALD 장치는 전극에 증착 코팅이 이루어질 수 없다.
예를 들어 챔버내에 구비되는 전극은 오염 방지를 위해 코팅 처리되거나 증착 박막 재질과 동일한 재질로 제작할 수 있다. 그러나, 이런 경우에는 증착 막 재질은 통상적으로 Si로 구성될 수 있고, 따라서, 비용이 증가할 수 있으며, 전극으로서의 효율 감소가 발생하며, 코팅하여 사용시에는 증착 온도와의 편차에 의해 마이크로 크랙이 발생하여 하부의 기판으로 오염 물질이 낙하할 수 있다.
본 발명은 시분할 방식 ALD 장치와 달리 하나의 챔버(110) 내부에 가스 분사 공간을 소스 가스 영역(310), 퍼지 가스 영역(320), 반응 가스 영역(330)으로 구분하고, 디스크부(130)를 회전시킴으로써 디스크부(130)에 장착된 기판(10)이 해당 영역에 대면되도록 한 상태에서 플라즈마를 가하며, 이에 따라 공간 분할 방식으로 여러 장의 기판(10)에 대하여 각기 다른 가스 공정이 수행되도록 할 수 있다.
디스크부(130)는 챔버(110) 내에 배치될 수 있다. 챔버(110)에는 가공 대상물에 해당하는 기판(10)이 수용되는 수용 공간이 마련될 수 있다.
챔버(110) 내에서 기판(10)의 박막 증착 공정, 기판(10)의 세척 공정, 기판(10)의 식각 공정 등과 같이 기판(10)이 처리될 수 있다.
박막 증착 공정의 경우 화학 증착법(CVD, chemical vapor deposition method), 물리 증착법(PVD, physical vapor deposition) 등이 적용되며, 모두 반응 가스 등의 박막 원료가 요구된다.
수율 개선을 위해 챔버(110) 내에 배치된 웨이퍼, PCB 등의 기판(10)에는 박막이 전영역에 걸쳐 균일한 두께로 증착되는 것이 좋다. 또한, 챔버(110) 내에 복수의 기판(10)이 배치된 경우, 특정 기판(10)의 박막 두께와 다른 기판(10)의 박막 두께도 균일한 것이 좋다.
박막 증착을 포함한 기판(10) 처리가 균일하게 이루어지기 위해서는 챔버(110) 내에 확산된 원료의 분포 범위가 균일해야 한다. 그러나 현실적으로 챔버(110) 내의 원료 분포를 고르게 하는 것이 어렵다. 결과적으로, 챔버(110) 내의 원료 분포가 불균일하므로, 기판(10)에 대한 증착, 식각 등이 균일하게 이루어지기 어렵다.
일 예로, 원료는 평면상으로 챔버(110)의 가운데에 집중적으로 분포되기 쉽다. 따라서, 한 장의 기판(10)을 기준으로, 챔버(110) 가운데에 인접한 영역에 대한 처리가 챔버(110) 가장자리에 인접한 영역에 대한 처리보다 강하게 이루어지게 된다. 따라서, 박막의 증착시 기판(10)의 일측이 타측보다 두껍게 증착되는 불균일 문제가 발생된다. 이러한 문제는 기판(10)의 세척 공정, 식각 공정에서도 동일하게 나타날 수 있다.
다른 예로, 챔버(110) 내에 제1 기판과 제2 기판이 함께 배치된 경우 원료 분포의 불균일로 인해 제1 기판의 박막 두께와 제2 기판의 박막 두께가 달라질 수 있다.
본 발명은 원료의 불균일 분포 여부에 상관없이 단일 기판(10)의 영역별 처리 상태를 균일하게 하기 위한 것이다. 아울러, 동시에 처리되는 복수의 기판(10)의 처리 상태를 서로 균일하게 하기 위한 것이다.
본 발명의 기판 처리 장치는 복수의 기판(10)을 동시에 처리하기 위해 포켓부(150)를 이용할 수 있다.
포켓부(150)는 디스크부(130)에 복수로 설치되고 기판(10)이 안착되도록 형성될 수 있다. 기판(10)의 훼손을 방지하기 위해 기판(10)에 대면되는 포켓부(150)의 안착면은 기판(10)의 안착 부위와 동일한 형상으로 형성될 수 있다.
일 예로, 기판(10)이 판 형상인 경우 포켓부(150)의 안착면 역시 판 형상으로 형성될 수 있다.
디스크부(130)에 복수로 형성된 포켓부(150)의 중심은 평면상으로 챔버(110)의 중심과 다를 수 있다. 따라서, 포켓부(150) 및 포켓부(150)에 안착된 기판(10)의 일측은 챔버(110)의 중심에 인접하게 배치되고, 타측은 챔버(110)의 가장자리에 인접하게 배치될 수 있다.
이때, 기판(10)의 불균일 처리를 방지하기 위해 제1 회전부가 이용될 수 있다.
제1 회전부는 포켓부(150)를 제1 회전시킬 수 있다. 이때, 포켓부(150)는 제1 회전에 적합하도록 평면상으로 원형으로 형성되는 것이 좋다.
포켓부(150)의 제1 회전은 평면상으로 포켓부(150)의 중심을 축으로 포켓부(150)가 회전하는 것일 수 있다. 제1 회전은 360도 이상 회전하는 것일 수 있다.
이와 대비하여 포켓부(150)의 제2 회전은 포켓부(150) 외부에 마련된 제2 회전축을 기준으로 포켓부(150)가 회전하는 것일 수 있다. 이때, 제2 회전축은 챔버(110)의 중심 또는 디스크부(130)의 중심에 마련되는 것이 좋다.
포켓부(150)의 제1 회전에 따르면 포켓부(150)에 안착된 기판(10)에서 챔버(110)의 중심을 향하는 일측 영역이 고정되지 않고 시시각각 변하게 되므로, 기판(10)의 전 영역이 균일하게 처리될 수 있다. 일 예로, 제1 회전부에 따르면, 기판(10)의 일측과 타측 모두에 균일한 두께의 박막이 증착될 수 있고, 기판(10)은 영역의 구분없이 일정한 두께로 박막이 증착될 수 있다. 식각의 경우 기판(10)의 전체 영역이 고른 깊이로 식각될 수 있을 것이다.
한편, 챔버(110) 내에서 제1 기판이 제1 위치에 배치되고, 제2 기판이 제2 위치에 배치될 때, 제1 위치의 원료 농도와 제2 위치의 원료 농도가 서로 다를 수 있다. 이에 따르면, 제1 기판에 증착된 박막 두께와 제2 기판에 증착된 박막 두께가 서로 달라질 수 있다. 제1 기판에 증착된 박막 두께와 제2 기판에 증착된 박막 두께를 균일화시키기 위해 본 발명의 기판 처리 장치는 제2 회전부를 더 포함할 수 있다.
제2 회전부는 포켓부(150)가 설치된 디스크부(130)를 움직이면서, 포켓부(150)의 중심 위치를 변경시킬 수 있다.
일 예로, 제2 회전부에 의해 제1 기판과 제2 기판이 제1 위치와 제2 위치를 교대로 지나가게 되면, 제1 기판과 제2 기판의 박막 두께가 균일화될 수 있다.
본 발명에 따르면, 제1 회전부에 의해 단일 기판(10)의 처리 균일도가 개선되고, 제2 회전부에 의해 복수 기판(10) 간의 처리 균일도가 개선되므로, 전체 수율이 획기적으로 개선될 수 있다. 이때, 제1 회전부와 제2 회전부는 독립적으로 구동되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 제1 회전부가 포켓부(150)를 제1 속도 V1으로 제1 회전시키고, 제2 회전부가 디스크부(130)를 제2 속도 V2로 움직일 때, 박막 두께 등의 균일화를 위해 V1과 V2는 각각 독립적으로 조절되는 것이 좋기 때문이다.
본 발명의 기판 처리 장치는 제1 회전부와 제2 회전부를 구분해서 제어하는 조절부가 마련될 수 있다. 사용자는 시료에 해당하는 기판(10)에 대한 처리 결과를 확인한 후 사후적으로 조절부를 이용해 제1 회전부의 제1 속도 V1과 제2 회전부의 제2 속도 V2를 구분해서 조절할 수 있다.
비교 실시예로서, 제1 회전부와 제2 회전부가 서로 링크된 경우를 살펴본다. 이 경우, 포켓부(150)의 제1 속도 V1과 디스크부(130)의 제2 속도 V2는 서로 구속될 수 있다.
단일 기판(10)의 처리 균일도 개선을 위해 제1 속도 V1을 a1으로 조절한 경우, 제2 속도 V2 역시 강제로 b1으로 결정될 수 있다. 이 경우, 각 기판(10) 간의 처리 균일도가 만족된다면 별다른 문제가 없지만, 각 기판(10) 간의 처리 균일도가 불만족스럽더라도 어쩔 수 없이 제2 속도 V2를 b1으로 할 수밖에 없다. 따라서, 단일 기판(10)에 대한 처리 균일도는 만족되지만, 복수 기판(10) 간의 처리 균일도를 만족하지 못하는 상황이 발생할 수 있다.
반대로, 복수 기판(10) 간의 처리 균일도 개선을 위해 제2 속도 V2를 b2로 조절한 경우, 제1 속도 V1은 강제로 a2로 결정될 수밖에 없다. 이 경우, 각 기판(10) 간의 처리 균일도는 설계값을 만족할 수 있으나, 단일 기판(10)의 처리 균일도는 설계값을 만족하지 못할 수 있다.
반면, 본 발명의 기판 처리 장치에 따르면, 제1 회전부와 제2 회전부가 서로 독립적으로 구동되므로, 포켓부(150)의 제1 속도 V1을 a1으로 조절하고, 디스크부(130)의 제2 속도 V2를 b2로 조절할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 단일 기판(10)의 처리 균일도 및 복수 기판(10) 간의 처리 균일도가 설계값을 모두 만족할 수 있다.
한편, 포켓부(150)를 제1 회전시키는 제1 회전부가 챔버(110)에 고정된 상태라면, 제1 회전부에 의해 디스크부(130)의 움직임이 제한될 수 있다.
제2 회전부에 의해 디스크부(130)가 원활하게 움직이도록, 제1 회전부는 디스크부(130)와 함께 움직이면서 포켓부(150)를 제1 회전시킬 수 있다.
일 예로, 디스크부(130)가 직선 왕복 운동하는 경우 제1 회전부 역시 디스크부(130)와 함께 직선 왕복 운동할 수 있다. 만약, 디스크부(130)가 회전 운동하는 경우 제1 회전부 역시 디스크부(130)와 함께 회전 운동할 수 있다. 구체적으로, 디스크부(130)와 제1 회전부 간의 상대 속도는 0에 수렴할 수 있다.
챔버(110)에 수용된 복수의 기판(10) 간의 처리 균일도를 개선하기 위해 제2 회전부는 디스크부(130)를 회전시킬 수 있다. 이때, 포켓부(150)는 디스크부(130)의 회전에 의해 제2 회전할 수 있다.
제1 회전부에는 제1 회전축을 회전시키는 제1 모터 M1, 제1 회전축의 회전에 의해 포켓부가 제1 회전하도록 제1 회전축과 포켓부에 링크되는 기어, 체인, 마그네틱 타입 체인 등이 마련될 수 있다.
일 예로, 도 1을 참조하면, 제1 회전부에는 포켓부(150)에 연결된 포켓 기어(180), 포켓 기어(180)에 링크된 메인 기어(170), 메인 기어(170)에 연결된 제1 회전축(120), 제1 회전축(120)을 회전시키는 제1 모터 M1이 마련될 수 있다. 이때, 단일 기판(10)의 처리 균일도 개선을 위해 제1 회전축(120)은 포켓부(150)의 중심에 형성되는 것이 좋다.
제1 모터가 회전하면, 제1 모터의 모터 축에 연결된 제1 회전축(120)이 회전될 수 있다. 제1 회전축(120)의 회전에 의해 메인 기어(170)가 회전하고, 메인 기어(170)에 링크된 포켓 기어(180)가 회전할 수 있다. 포켓 기어(180)가 회전하면 포켓부(150)는 제1 회전할 수 있다.
제1 모터의 모터 축이 회전하면, 디스크부(130)의 회전 여부에 상관없이 제1 모터의 모터 축에 연결된 제1 회전축(120)이 회전하면서 포켓부(150)가 디스크부(130)에 대해서 회전할 수 있다.
제2 회전부에는 디스크부(130)에 연결된 제2 회전축(140), 제2 회전축(140)을 회전시키는 제2 모터 M2가 마련될 수 있다.
제1 모터 M1과 제2 모터 M2는 챔버(110)의 외부에 설치될 수 있다. 따라서, 제1 모터 M1에 연결된 제1 회전축(120)과 제2 모터 M2에 연결된 제2 회전축(140)은 챔버(110)를 관통할 수 있다.
외부로부터 밀폐된 구조로 형성된 챔버(110)를 관통하는 요소가 많아질 수록 불리하므로, 제1 회전축(120)과 제2 회전축(140)은 동축 상에 배치되는 것이 좋다.
일 예로, 제1 회전축(120)은 중공 파이프 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 제2 회전축(140)은 제1 회전축(120)의 중공에 회전 가능하게 삽입될 수 있다. 이에 따르면, 외형적으로 제1 회전축(120)만이 챔버(110)를 관통할 수 있다. 물론, 제2 회전축(140)이 중공 파이프 형상으로 형성되고 제1 회전축(120)이 제2 회전축(140)의 중공에 삽입되는 실시예로 가능하다.
조절부에 의해 서로 구분되어 제어되는 제1 모터 M1과 제2 모터 M2에 의해 포켓부(150)와 디스크부(130)는 다른 회전 속도로 회전할 수 있으며, 동일 방향 또는 서로 다른 방향으로 회전할 수도 있다.
포켓부(150)의 가운데에는 기판(10)을 승강시키는 리프트부(151)가 마련될 수 있다. 기판(10)은 리프트부(151)가 상승하면 포켓부(150)의 안착면으로부터 이격되고, 리프트부(151)가 하강하면 안착면에 안착될 수 있다.
챔버(110)에는 리프트부(151)를 위로 밀거나 아래로 잡아당기는 리프트 구동부(160)가 마련될 수 있다.
제1 회전부는 디스크부(130)의 밑면에 대면하게 배치될 수 있다. 이때, 리프트 구동부(160)는 디스크부(130) 또는 포켓부(150)가 움직일 때 제1 회전부로부터 도피되게 아래로 하강한 상태를 유지할 수 있다. 이때, 리프트부(151)는 자중에 의해 하강한 상태가 될 수 있다. 리프트 구동부(160)는 디스크부(130) 및 포켓부(150)가 정지되면 상승해서 연장부를 위로 밀어올릴 수 있다.
도 2를 참조하면, 디스크부(130)의 윗면은 원료에 의해 처리될 수 있다. 디스크부(130)가 원형으로 형성될 때, 각 기판(10)간의 균일도 개선을 위해 제2 회전축(140)은 디스크부(130)의 중심에 형성되는 것이 좋으며, 각 포켓부(150)는 디스크부(130)의 중심을 기준으로 등각도로 형성되는 것이 좋다.
제1 회전부에는 메인 기어(170)와 포켓 기어(180) 사이에 개재되는 중간 기어(190)가 추가로 마련될 수 있다. 중간 기어(190)에 의해 제1 메인 기어(170), 포켓 기어(180) 및 포켓부(150)는 서로 동일한 방향으로 회전할 수 있다.
챔버(110)내에는 히터(299)가 마련될 수 있다. 히터(290)는 고온으로 가열되어 원료가 기판(10)에 처리되도록 유도할 수 있다. 히터(290)는 제1 회전부와 챔버(110)의 밑면 사이에 제1 회전부로부터 이격된 위치에 설치될 수 있다.
여기서, 본 발명은 증착 공정을 수행하는 챔버(110)의 관리를 위해 세정 작업을 수행할 수 있다. 챔버(110)안에는 각종 불순물이 적재될 수 있기 때문에, 증착 공정 수행전에 미리 세정 작업을 해줄 필요가 있다.
세정 작업후, 실질 증착 공정을 수행하기전에 프리 코팅 작업(시즈닝(seasoning) 작업)을 해줄 수 있다. 프리 코팅 작업은 세정된 챔버(110)안에 증착 과정의 재현성을 양호하게 하기 위한 사전 작업으로 수행될 수 있다.
도 3을 참조하여 설명하면, 챔버(110)안에는 회전 가능한 디스크부(500)가 마련되어 있고, 챔버(110)의 내부 윗쪽 소정 위치에는 고압의 전압이 걸려서 플라즈마 상태를 조성하기 위한 전극(E)이 마련될 수 있다.
일반적인 프리 코팅 공정은 소스 가스 주입-> 퍼지 가스 주입 -> 반응 가스 주입 -> 퍼지 가스 주입 과정을 거치게 되고, 이때, 챔버(110)내에 마련된 디스크(또는 서셉터)가 회전하면서 각각의 가스 주입 과정을 거치게 된다.
다시 말해서, 소스 가스 분사 영역인 제1 분사 영역(610), 퍼지 가스 분사 영역인 제2 분사 영역(620), 반응 가스 분사 영역인 제3 분사 영역(630), 퍼지 가스 분사 영역인 제4 분사 영역(640)이 형성되고, 디스크부(500)는 이러한 4가지 가스 분사 영역을 회전하면서 거치게 된다.
그런데, 챔버(110)의 내부에는 디스크부(500)의 상부에 간격을 두고 전극(E)이 마련되어 있기 때문에, 디스크부(500)의 제1 분사 영역(610)에서 소스 가스가 주입되어 분사된 상태에서, 회전하여 제2 분사 영역(620)을 통해 퍼지 가스 분사 과정을 거치고, 그 다음에 반응 가스 분사 영역인 제3 분사 영역(630)으로 위치하게 되지만, 디스크부(500) 자체에만 코팅이 이루어지고, 상부에 위치한 전극(E)은 코팅이 이루어지지 못할 수 있다.
본 발명은 예를 들어 4개의 분할된 가스 분사 영역, 즉, 디스크부(500)가 회전하면서 4개의 가스 영역을 지나는 과정에서, 고정된 전극(E)이 위치한 제3 분사 영역(620)에서 소스 가스를 주입하여 반응 가스와 혼합되고, 플라즈마 발생부에 의해 플라즈마가 가해져서 증착막이 형성되게 하는 것이다.
다시 말해서, 챔버(500)내의 제3 분사 영역에서는 플라즈마 발생부가 마련되어 있기 때문에, 플라즈마가 생성되면서 디스크 뿐만 아니라 상부에 위치한 전극도 증착막 재질로 코팅이 이루어지도록 하는 것이다.
즉, 전극(E) 자체는 알루미늄 등의 재질로 이루어질 수 있고, 이러한 전극(E)에 프리 코팅시, 소스 가스와 반응 가스가 만나서 전극(E)에 증착 막 재질로 코팅이 이루어지게 할 수 있다.
따라서, 전극(E)에는 미리 증착 공정시의 증착 박막 재질과 동일한 재질로 프리 코팅이 이루어지므로, 실제 PEALD 공정 수행시, 디스크부(500) 위에 복수의 기판을 안착시키고 증착 공정을 거치게 되면, 증착 공정시의 증착 온도와 전극(E)의 프리 코팅시의 온도 편차가 없으므로, 온도 편차에 의한 전극(E)에 미세한 크랙이 발생하지 않게 될 수 있다.
전극(E)에 미세한 크랙이 발생하면, 챔버(110)의 하부로 이물질이 낙하하여 기판을 오염시킬 수 있지만, 본 발명과 같이 증착 공정시이 증착 박막과 동일한 재질로 전극(E)에 프리 코팅이 되면 미세한 크랙의 발생을 방지할 수 있으므로, 미세한 크랙에 의해 발생하는 이물질의 낙하에 의해 기판을 오염시키는 현상을 방지할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 오염 방지 방법은 프리 코팅시 챔버(110)내에 소스 가스 분사하는 단계(S10), 퍼지 가스 분사하는 단계(S20), 반응 가스 분사하는 단계(S30), 퍼지 가스 분사하는 단계(S50)를 거치는 과정에서, 반응 가스 분사하는 단계(S30)시, 소스 가스를 분사하여 반응 가스와 만나게 하고, 플라즈마를 인가하는 단계(S40)를 수행하는 방법이 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 오염 방지 방법은 공간 분할 방식의 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 공정 수행시에도 적용할 수 있다.
PECVD 공정은 가스 주입후 높은 전압을 걸어서 플라즈마 상태로 만들고, 이러한 플라즈마 상태로 인해 분리된 기체 이온들은 화학 반응을 일으키게 되며, 이 과정엣 선택적으로 원하는 물질은 화학 반응을 통해 증착이 이루어지고, 불필요한 물질들은 다시 기체들간의 화학 반응으로 외부로 배출될 수 있다.
도 5를 참조하면, PECVD 공정시에는 증착 공정 수행전에 시행하는 챔버(110)내의 세정후 프리 코팅시, 퍼지 가스 분사 영역을 거치는 단계(S100) 후, 반응 가스와 소스 가스를 동시에 주입하여 분사하는 영역을 거치고 플라즈마를 인가하는 단계(S110)를 통해 전극(E)의 코팅 작업을 수행할 수 있다.
10...기판 110...챔버
110... 챔버 130... 디스크부
150... 포켓부 151... 리프트부
160... 리프트 구동부 290... 히터
310... 소스 가스 영역 320... 퍼지 가스 영역
330... 반응 가스 영역 500... 디스크부
610... 제1 영역 620... 제2 영역
630... 제3 영역 640... 제4 영역
E... 전극
S10,S20,S30,S40,S50,S100,S110... 단계

Claims (5)

  1. 기판을 공간 분할 방식으로 증착하는 공정을 수행하는 챔버내에 퍼지 가스를 분사하는 단계;
    퍼지 가스 분사후 반응 가스를 분사하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 반응 가스를 분사하는 단계 수행시, 소스 가스를 분사하여 반응 가스와 만나게 하는 단계를 거쳐 상기 챔버 내에 마련되는 전극의 코팅이 이루어지는 기판 처리 장치의 오염 방지 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 챔버는 세정 과정 처리후 상기 기판의 증착 공정을 수행하기 전에 재현성을 위한 프리 코팅 과정을 거치며,
    프리 코팅 과정시, 상기 챔버내에는 상기 기판을 안착시키고 증착 공정을 수행하도록 회전하는 공간 분할 방식의 디스크부가 마련되고, 상기 전극은 디스크부로부터 소정 높이차를 두고 구비되는 기판 처리 장치의 오염 방지 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 프리 코팅 과정 수행시, 챔버내에서는 상기 디스크부가 회전하면서 소스 가스 분사 영역, 퍼지 가스 분사 영역, 반응 가스 분사 영역을 거치고,
    상기 반응 가스 분사 영역에 상기 전극이 위치하며, 반응 가스 분사 영역에서 소스 가스를 공급하여 반응 가스와 만나게 하고, 플라즈마를 인가하는 단계를 포함하는 기판 처리 장치의 오염 방지 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 기판의 증착 공정은 PEALD, ALD, PECVD,CVD 공정중 적어도 어느 하나인 기판 처리 장치의 오염 방지 방법.
  5. 공간 분할 방식의 CVD 공정 수행전에 시행하는 챔버내의 세정후 프리 코팅시,
    퍼지 가스 분사 영역을 거치는 단계 후, 반응 가스와 소스 가스를 동시에 주입하여 분사하는 영역을 거치고 플라즈마를 인가하는 단계를 통해 상기 챔버내의 전극의 코팅이 이루어지는 기판 처리 장치의 오염 방지 방법.
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