KR20220045739A - Substrate processing apparatus and method of cleaning the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method of cleaning a substrate processing apparatus and, more particularly, to a method of determining a cleaning end time when cleaning a substrate processing apparatus. One embodiment of a cleaning method of a substrate processing apparatus according to the present invention includes: a temperature setting step for setting a substrate processing space of the substrate processing apparatus to a cleaning temperature; a cleaning step for supplying a cleaning gas to the substrate processing space to clean the substrate processing apparatus; and a cleaning end time determination step for determining, as a cleaning end time, a time point at which the temperature of the substrate processing space is maintained for a predetermined time after reaching a predetermined temperature range based on the cleaning temperature. The method of cleaning a substrate processing apparatus according to the present invention can determine a cleaning end time more accurately.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 장치의 세정 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND METHOD OF CLEANING THE SAME}SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND METHOD OF CLEANING THE SAME

본 발명은 기판 처리 장치를 세정하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판 처리 장치를 세정할 때 세정 종료 시점을 결정하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of cleaning a substrate processing apparatus, and more particularly, to a method of determining a cleaning end point when cleaning a substrate processing apparatus.

반도체 소자를 제조하기 위해서는 기판에 대하여 증착, 식각 등 다양한 처리가 수행된다. 예컨대, 복수의 기판에 대하여 기판 처리 공정을 동시에 수행할 수 있는 배치식 기판 처리 장치는 보트 상에 복수의 기판을 적재하고 반응관에 장입한 후, 소정의 온도로 가열하면서 성막 가스를 공급하여 박막을 증착한다.In order to manufacture a semiconductor device, various processes such as deposition and etching are performed on a substrate. For example, in a batch type substrate processing apparatus capable of simultaneously performing a substrate processing process for a plurality of substrates, a plurality of substrates are loaded on a boat, loaded into a reaction tube, and heated to a predetermined temperature while supplying a film forming gas to form a thin film. to deposit

이러한 방법으로, 기판에 박막을 증착하는 경우, 기판 표면 외에 보트 표면, 반응관의 내벽 등에도 불필요한 박막이 증착된다. 이러한 불필요한 박막은 반응관 내에 파티클이 되어 반도체 소자의 결함의 원인이 된다. 따라서 정기적으로 기판 처리 장치를 세정하여 보트 표면이나 반응관의 내벽 등에 증착된 불필요한 박막을 제거하여야 한다.In this way, when the thin film is deposited on the substrate, unnecessary thin films are deposited on the surface of the boat, the inner wall of the reaction tube, etc. in addition to the substrate surface. Such unnecessary thin films become particles in the reaction tube and cause defects in semiconductor devices. Therefore, it is necessary to periodically clean the substrate processing apparatus to remove unnecessary thin films deposited on the surface of the boat or the inner wall of the reaction tube.

기판 처리 장치를 세정하는 공정에서 중요한 점은 여러가지가 있겠으나, 세정 종료 시점을 결정하는 것도 중요한 문제이다. 세정 시간을 너무 짧게 하면 세정이 충분하지 않아 불필요한 박막이 잔류하는 문제가 발생하며, 세정 시간을 너무 길게 하면 불필요한 박막이 모두 제거된 이후에도 세정 처리가 수행되므로 세정 가스와 시간이 낭비되는 문제점이 있다. 그리고 세정 가스는 박막을 제거하기 위해 반응성이 높은 가스를 이용하므로, 불필요한 박막이 제거된 이후에도 세정 가스가 계속 공급되면 세정 가스에 의해 반응관의 내벽이 식각되고, 표면에 미세한 분말 형상의 파티클이 발생하는 문제점이 발생한다.There are many important points in the process of cleaning the substrate processing apparatus, but determining the cleaning end time is also an important issue. If the cleaning time is too short, there is a problem in that the cleaning is not sufficient and an unnecessary thin film is left. And since the cleaning gas uses a highly reactive gas to remove the thin film, if the cleaning gas is continuously supplied even after the unnecessary thin film is removed, the inner wall of the reaction tube is etched by the cleaning gas, and fine powder particles are generated on the surface problem arises.

기판에 증착되는 박막의 두께를 계산하여 반응관의 내벽에 증착되는 불필요한 박막을 추산한 뒤, 세정 가스에 의한 식각 속도를 미리 산정하여 세정 공정의 종료 시점을 결정할 수 있으나, 기판 처리 프로세스에서 기판에 증착되는 박막의 두께와 반응관의 내벽에 증착되는 불필요한 박막의 두께가 반드시 일치하지는 않으며 프로세스 조건도 항상 일정하다고 할 수 없으므로 오차가 발생하게 된다.After calculating the thickness of the thin film deposited on the substrate and estimating the unnecessary thin film deposited on the inner wall of the reaction tube, the etching rate by the cleaning gas can be calculated in advance to determine the end time of the cleaning process. The thickness of the deposited thin film and the thickness of the unnecessary thin film deposited on the inner wall of the reaction tube do not necessarily match, and the process conditions are not always constant, so an error occurs.

따라서 기판 처리 장치의 세정 공정에서 세정 종료 시점을 보다 정확하게 결정할 수 있는 새로운 방법이 요구되고 있다.Accordingly, there is a need for a new method for more accurately determining a cleaning end point in a cleaning process of a substrate processing apparatus.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 세정 종료 시점을 보다 정확하게 결정할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 장치의 세정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve the problems of the related art, and an object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of more accurately determining a cleaning end time, and a cleaning method of the substrate processing apparatus.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 세정 방법의 일 실시예는 기판 처리 장치의 기판 처리 공간을 세정 온도로 셋팅하는 온도 셋팅 단계; 상기 기판 처리 공간에 세정 가스를 공급하여 상기 기판 처리 장치를 세정하는 세정 단계; 및 상기 기판 처리 공간의 온도가 상기 세정 온도를 중심으로 소정 온도 범위 내에 도달한 이후 소정 시간 동안 유지되는 시점을 세정 종료 시점으로 결정하는 세정 종료 시점 결정 단계;를 포함한다.One embodiment of a cleaning method of a substrate processing apparatus according to the present invention for solving the above technical problem is a temperature setting step of setting a substrate processing space of the substrate processing apparatus to a cleaning temperature; a cleaning step of supplying a cleaning gas to the substrate processing space to clean the substrate processing apparatus; and a cleaning end time determination step of determining, as a cleaning end time, a time point at which the temperature of the substrate processing space is maintained for a predetermined time after reaching a predetermined temperature range based on the cleaning temperature.

본 발명에 따른 기판 처리 장치의 세정 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 소정 온도 범위는, 상기 세정 온도보다 낮은 하한 온도부터 상기 세정 온도보다 높은 상한 온도일 수 있다.In some embodiments of the cleaning method of the substrate processing apparatus according to the present invention, the predetermined temperature range may be a lower limit temperature lower than the cleaning temperature to an upper limit temperature higher than the cleaning temperature.

본 발명에 따른 기판 처리 장치의 세정 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 기판 처리 장치는, 상기 기판 처리 공간을 가열하는 복수의 히터 유닛을 구비한 히터와 상기 기판 처리 공간의 상기 복수의 히터 유닛 각각에 대응되는 위치에 배치되는 복수의 온도 센서를 구비하며, 상기 온도 셋팅 단계는, 상기 복수의 온도 센서가 동일한 세정 온도로 셋팅되도록 상기 복수의 히터 유닛에 전력을 인가할 수 있다.In some embodiments of the cleaning method of the substrate processing apparatus according to the present invention, the substrate processing apparatus includes a heater including a plurality of heater units for heating the substrate processing space and the plurality of heater units in the substrate processing space A plurality of temperature sensors are provided at positions corresponding to each other, and in the temperature setting step, power may be applied to the plurality of heater units so that the plurality of temperature sensors are set to the same cleaning temperature.

본 발명에 따른 기판 처리 장치의 세정 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 세정 종료 시점 결정 단계는, 상기 복수의 온도 센서에서 측정되는 모든 온도가, 상기 세정 온도를 중심으로 소정 온도 범위 내에 도달한 이후 소정 시간 동안 유지되는 시점을 세정 종료 시점으로 결정하며, 상기 소정 온도 범위는, 상기 세정 온도보다 낮은 하한 온도부터 상기 세정 온도보다 높은 상한 온도일 수 있다.In some embodiments of the cleaning method of the substrate processing apparatus according to the present invention, in the determining of the cleaning end time, all temperatures measured by the plurality of temperature sensors reach within a predetermined temperature range based on the cleaning temperature. Thereafter, a time point maintained for a predetermined time is determined as a cleaning end time, and the predetermined temperature range may be a lower limit temperature lower than the cleaning temperature to an upper limit temperature higher than the cleaning temperature.

본 발명에 따른 기판 처리 장치의 세정 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 기판 처리 장치는 실리콘(Si)을 함유하는 박막을 증착하는 장치이고, 상기 세정 가스는 할로겐 원소를 함유하는 가스일 수 있다.In some embodiments of the cleaning method of the substrate processing apparatus according to the present invention, the substrate processing apparatus is an apparatus for depositing a thin film containing silicon (Si), and the cleaning gas may be a gas containing a halogen element. .

본 발명에 따른 기판 처리 장치의 세정 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 할로겐 원소를 함유하는 가스는 불소(F) 및 염소(Cl) 중 적어도 하나를 함유하는 가스일 수 있다.In some embodiments of the cleaning method of the substrate processing apparatus according to the present invention, the gas containing the halogen element may be a gas containing at least one of fluorine (F) and chlorine (Cl).

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일 실시예는 기판 처리 공간을 갖는 반응 용기; 상기 기판 처리 공간을 가열하는 히터; 상기 반응 용기 내부에 배치되어 상기 기판 처리 공간의 온도를 측정하는 온도 센서; 상기 온도 센서에서 측정되는 온도에 기초하여 상기 히터에 전력을 인가하는 히터 제어부; 상기 반응 용기 내에 세정 가스를 공급하는 세정 가스 공급 수단; 및 상기 히터 제어부에 의해 상기 온도 센서가 세정 온도로 셋팅되고, 세정 가스 공급 수단을 통해 상기 반응 용기 내부로 세정 가스가 공급되어 세정 처리가 개시된 이후, 상기 온도 센서에서 측정된 온도가 상기 세정 온도를 중심으로 소정 온도 범위 내에 도달한 이후 소정 시간 동안 유지되는 시점을 세정 종료 시점으로 결정하는 세정 종료 시점 결정부;를 포함한다.One embodiment of a substrate processing apparatus according to the present invention for solving the above technical problem is a reaction vessel having a substrate processing space; a heater for heating the substrate processing space; a temperature sensor disposed inside the reaction vessel to measure a temperature of the substrate processing space; a heater controller for applying power to the heater based on the temperature measured by the temperature sensor; cleaning gas supply means for supplying cleaning gas into the reaction vessel; and after the temperature sensor is set to the cleaning temperature by the heater controller and the cleaning gas is supplied into the reaction vessel through the cleaning gas supply means to start the cleaning process, the temperature measured by the temperature sensor is the cleaning temperature and a cleaning end time determination unit that determines a time point maintained for a predetermined time after reaching the center of the predetermined temperature range as the cleaning end time.

본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 소정 온도 범위는, 상기 세정 온도보다 낮은 하한 온도부터 상기 세정 온도보다 높은 상한 온도일 수 있다.In some embodiments of the substrate processing apparatus according to the present invention, the predetermined temperature range may be a lower limit temperature lower than the cleaning temperature to an upper limit temperature higher than the cleaning temperature.

본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 히터는, 상기 기판 처리 공간을 가열하는 복수의 히터 유닛을 구비하고, 상기 온도 센서는, 상기 복수의 히터 유닛 각각에 대응되는 위치에 복수 개 배치되며, 상기 히터 제어부는, 상기 온도 센서에서 측정되는 온도에 기초하여 상기 온도 센서에 대응되는 히터 유닛에 전력을 인가하는 복수의 히터 유닛 제어부을 구비할 수 있다.In some embodiments of the substrate processing apparatus according to the present invention, the heater includes a plurality of heater units for heating the substrate processing space, and the temperature sensor is located at a position corresponding to each of the plurality of heater units. The plurality of heater control units may include a plurality of heater unit control units configured to apply power to a heater unit corresponding to the temperature sensor based on the temperature measured by the temperature sensor.

본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 세정 처리는, 상기 히터 유닛 제어부에 의해 상기 복수의 온도 센서가 동일한 세정 온도로 셋팅된 이후 개시될 수 있다.In some embodiments of the substrate processing apparatus according to the present invention, the cleaning process may be started after the plurality of temperature sensors are set to the same cleaning temperature by the heater unit controller.

본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 세정 종료 시점 결정부는, 상기 복수의 온도 센서에서 측정되는 온도가 상기 세정 온도를 중심으로 소정 온도 범위 내에 도달한 이후 소정 시간 동안 유지되는 시점을 세정 종료 시점으로 결정하며, 상기 소정 온도 범위는, 상기 세정 온도보다 낮은 하한 온도부터 상기 세정 온도보다 높은 상한 온도일 수 있다.In some embodiments of the substrate processing apparatus according to the present invention, the cleaning end time determining unit is maintained for a predetermined time after the temperatures measured by the plurality of temperature sensors reach within a predetermined temperature range based on the cleaning temperature. A time point is determined as a cleaning end time point, and the predetermined temperature range may be a lower limit temperature lower than the cleaning temperature to an upper limit temperature higher than the cleaning temperature.

본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 반응 용기는, 하부에 개구가 형성되어 있으며, 기판 처리 공간을 갖는 이너 튜브; 및 하부에 개구가 형성되어 있으며, 상기 이너 튜브 외부에 상기 이너 튜브를 둘러싸도록 배치되고, 하단부에 배기구가 형성되는 아우터 튜브;를 구비하며, 상기 온도 센서는 상기 이너 튜브 내에 배치될 수 있다.In some embodiments of the substrate processing apparatus according to the present invention, the reaction vessel may include: an inner tube having an opening at a lower portion and having a substrate processing space; and an outer tube having an opening formed at a lower portion, disposed to surround the inner tube outside the inner tube, and having an exhaust port formed at a lower end thereof, wherein the temperature sensor may be disposed in the inner tube.

본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 이너 튜브에는 상기 아우터 튜브와 연통되는 연통 개구가 형성될 수 있다.In some embodiments of the substrate processing apparatus according to the present invention, a communication opening communicating with the outer tube may be formed in the inner tube.

본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 연통 개구는 상기 이너 튜브의 상부에 형성될 수 있다.In some embodiments of the substrate processing apparatus according to the present invention, the communication opening may be formed in an upper portion of the inner tube.

본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 복수의 히터 유닛은, 상기 아우터 튜브 외부에 상기 아우터 튜브를 둘러싸도록 배치되며, 상하로 적층될 수 있다.In some embodiments of the substrate processing apparatus according to the present invention, the plurality of heater units are disposed to surround the outer tube outside the outer tube, and may be stacked up and down.

본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 이너 튜브 하부에 배치되며, 상기 이너 튜브 하부 개구와 연통되는 매니폴드를 더 구비할 수 있다.In some embodiments of the substrate processing apparatus according to the present invention, a manifold disposed under the inner tube and communicating with the lower opening of the inner tube may be further included.

본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 매니폴드는 상기 세정 가스 공급 수단과 연결되는 가스 공급 포트를 구비할 수 있다.In some embodiments of the substrate processing apparatus according to the present invention, the manifold may include a gas supply port connected to the cleaning gas supply means.

본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 기판 처리 장치는 실리콘(Si)을 함유하는 박막을 증착하는 장치이고, 상기 세정 가스는 할로겐 원소를 함유하는 가스일 수 있다.In some embodiments of the substrate processing apparatus according to the present invention, the substrate processing apparatus is an apparatus for depositing a thin film containing silicon (Si), and the cleaning gas may be a gas containing a halogen element.

본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 할로겐 원소를 함유하는 가스는 불소(F) 및 염소(Cl) 중 적어도 하나를 함유하는 가스일 수 있다.In some embodiments of the substrate processing apparatus according to the present invention, the gas containing the halogen element may be a gas containing at least one of fluorine (F) and chlorine (Cl).

본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 온도 센서의 온도가 일정 범위 내에 도달한 이후의 시점을 세정 종료 시점으로 결정하므로, 세정이 충분하지 못하거나 세정이 과도하여 과식각(over-etching)이 되는 것을 방지할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, since a time point after the temperature of the plurality of temperature sensors reaches within a certain range is determined as a cleaning end time, cleaning is insufficient or cleaning is excessive, resulting in over-etching. it can be prevented

또한, 복수의 온도 센서의 온도가 일정 범위 내에 도달하였을 때를 기초로 세정 종료 시점을 결정하므로, 명확하게 세정 종료 시점을 결정할 수 있게 된다.In addition, since the cleaning end time is determined based on when the temperatures of the plurality of temperature sensors reach within a predetermined range, it is possible to clearly determine the cleaning end time.

도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치에 대한 일 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 세정 방법을 설명하기 위한 도면으로, 세정 시간에 따른 온도 센서의 온도 변화 및 잔류 가스의 변화를 나타낸 도면이다.1 is a diagram schematically showing an embodiment of a substrate processing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a view for explaining a cleaning method of a substrate processing apparatus according to the present invention, and is a diagram illustrating a temperature change of a temperature sensor and a change of a residual gas according to a cleaning time.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Examples of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art, and the following examples may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is as follows It is not limited to an Example. Rather, these examples are provided so that this disclosure will be more thorough and complete, and will fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art.

도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.In the drawings, variations of the illustrated shape can be expected, for example depending on manufacturing technology and/or tolerances. Accordingly, embodiments of the present invention should not be construed as limited to the specific shape of the region shown herein, but should include, for example, changes in shape caused by manufacturing. The same symbols refer to the same elements from time to time. Furthermore, various elements and regions in the drawings are schematically drawn. Accordingly, the present invention is not limited by the relative size or spacing drawn in the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치에 대한 일 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 기판 처리 장치는 수직형의 배치식 기판 처리 장치로, 본 발명에 따른 세정 방법을 실시하기 위한 기판 처리 장치의 일 예이다. 본 발명에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 장치의 세정 방법은 도 1에 도시된 기판 처리 장치로 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상이 적용 가능한 다른 기판 처리 장치나 그 기판 처리 장치를 세정하는 방법에도 적용될 수 있음은 당연하고, 이를 위해 이 분야의 통상의 기술자에게 자명한 정도의 구성의 추가, 변경은 있을 수 있다.1 is a diagram schematically showing an embodiment of a substrate processing apparatus according to the present invention. The substrate processing apparatus shown in FIG. 1 is a vertical batch type substrate processing apparatus, and is an example of a substrate processing apparatus for performing the cleaning method according to the present invention. The substrate processing apparatus and the cleaning method of the substrate processing apparatus according to the present invention are not limited to the substrate processing apparatus shown in FIG. 1 , and also include other substrate processing apparatuses to which the technical spirit of the present invention is applicable or a method of cleaning the substrate processing apparatus. It goes without saying that it can be applied, and for this purpose, there may be additions and changes of configurations that are obvious to those skilled in the art.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일 실시예(100)는 반응 용기(110, 120), 매니폴드(160), 보트(140), 캡 플랜지(150), 히터(130), 프로파일 온도 센서(181a 내지 181d), 성막 가스 공급 수단(190), 세정 가스 공급 수단(195), 히터 제어부(미도시) 및 세정 종료 시점 결정부(미도시)를 구비한다.Referring to FIG. 1 , an embodiment 100 of a substrate processing apparatus according to the present invention includes reaction vessels 110 and 120 , a manifold 160 , a boat 140 , a cap flange 150 , and a heater 130 . , profile temperature sensors 181a to 181d, a film forming gas supply unit 190 , a cleaning gas supply unit 195 , a heater control unit (not shown), and a cleaning end time determination unit (not shown).

반응 용기(110, 120)는 이너 튜브(120)와 아우터 튜브(110)로 구성되며, 석영 등의 내열성 재료를 포함하여 이루어질 수 있다. 아우터 튜브(110)는 하부가 개구된 원통 형상으로 형성되어 내부에 수용부가 형성된다. 이너 튜브(120)는 아우터 튜브(110)의 내부 수용부에 배치되며, 하부가 개구된 원통 형상으로 형성되고 내부에 보트(140)가 수용 가능하게 구성되어, 이너 튜브(120) 내부에서 기판 처리가 수행되는 기판 처리 공간을 갖는다. 이너 튜브(120)에는 아우터 튜브(110)와 연통되는 연통 개구가 형성되며, 본 실시예에서는 상부에 연통 개구가 형성되어, 본 실시예의 이너 튜브(120)는 상부와 하부가 개구된 원통 형상으로 형성된다. 아우터 튜브(110)의 하부 측면에는 아우터 튜브(110) 내부를 배기하는 배기구(111)가 형성되어 있으며, 배기구(111)는 펌핑 능력이 구비된 펌프(미도시)와 연결된다. The reaction vessels 110 and 120 include an inner tube 120 and an outer tube 110 , and may include a heat-resistant material such as quartz. The outer tube 110 is formed in a cylindrical shape with an open lower portion, and a receiving portion is formed therein. The inner tube 120 is disposed in the inner accommodating part of the outer tube 110 , is formed in a cylindrical shape with an open lower part, and the boat 140 is accommodated therein, so that the substrate is processed inside the inner tube 120 . has a substrate processing space in which A communication opening communicating with the outer tube 110 is formed in the inner tube 120, and a communication opening is formed in the upper part in this embodiment, and the inner tube 120 of this embodiment has a cylindrical shape with an upper part and a lower part open. is formed An exhaust port 111 for exhausting the inside of the outer tube 110 is formed on a lower side surface of the outer tube 110 , and the exhaust port 111 is connected to a pump (not shown) having a pumping capability.

아우터 튜브(110)는 매니폴드(160)의 상면에 위치하며, 아우터 튜브(110)의 하단 외주측에 돌출된 아우터 튜브 돌출부(113)가 아우터 튜브 고정 플랜지(115)에 의해 고정되는 방식으로 아우터 튜브(110)가 매니폴드(160) 상면에 고정된다. 이너 튜브(120)의 하단 외주측에 돌출된 이너 튜브 돌출부(125) 또한 매니폴드(160)의 상면에 위치한다.The outer tube 110 is located on the upper surface of the manifold 160 , and the outer tube protrusion 113 protruding from the outer peripheral side of the lower end of the outer tube 110 is fixed by the outer tube fixing flange 115 . The tube 110 is fixed to the upper surface of the manifold 160 . The inner tube protrusion 125 protruding from the outer peripheral side of the lower end of the inner tube 120 is also located on the upper surface of the manifold 160 .

매니폴드(160)에는 이너 튜브(120)에 가스를 공급하기 위한 가스 공급 포트(165)들이 설치된다. 가스 공급 포트(165)들 중 일부는 성막 가스 공급 수단(190)과 연결되어 이너 튜브(120) 내부로 성막 가스를 공급하며, 일부는 세정 가스 공급 수단(195)과 연결되어 이너 튜브(120) 내부로 세정 가스를 공급한다. 그리고 가스 공급 포트(165)들은 이너 튜브(120) 내부에서 가스 노즐(미도시)과 결합된다. 가스 노즐의 구성은 크게 한정되지 않으며, 본 실시예의 가스 노즐은 매니폴드(160)에서 이너 튜브(120)의 하부로 가스를 분사하는 노즐일 수 있다. 그리고 다른 실시예에서의 가스 노즐은 이너 튜브(120)의 상부로 길게 연장 형성되어 가스를 수평하게 분사할 수 있는 분사공을 갖는 형태의 구성을 가질 수 있다.Gas supply ports 165 for supplying gas to the inner tube 120 are installed in the manifold 160 . Some of the gas supply ports 165 are connected to the film forming gas supply unit 190 to supply the film forming gas into the inner tube 120 , and some of the gas supply ports 165 are connected to the cleaning gas supply unit 195 and the inner tube 120 . A cleaning gas is supplied to the inside. In addition, the gas supply ports 165 are coupled to a gas nozzle (not shown) inside the inner tube 120 . The configuration of the gas nozzle is not particularly limited, and the gas nozzle of the present embodiment may be a nozzle that injects gas from the manifold 160 to the lower portion of the inner tube 120 . In addition, the gas nozzle in another embodiment may be formed to extend to the upper portion of the inner tube 120 and have a configuration having an injection hole capable of horizontally injecting gas.

성막 가스 공급 수단(190)은 기판 상에 박막을 형성하기 위한 성막용 가스를 공급하는 것으로, 예컨대 기판 상에 실리콘(Si) 함유 박막을 형성하기 위해 SiH4, Si2H6와 같은 실리콘 소스 가스나 실리콘 소스 가스와 반응하는 반응가스가 성막 가스 공급 수단(190)을 통해 공급될 수 있다.The film forming gas supply means 190 supplies a film forming gas for forming a thin film on a substrate, for example, a silicon source gas such as SiH4 or Si2H6 or a silicon source gas to form a silicon (Si)-containing thin film on the substrate. A reaction gas that reacts with may be supplied through the film forming gas supply means 190 .

세정 가스 공급 수단(195)은 이너 튜브(120), 아우터 튜브(110), 보트(140) 등을 세정하기 위한 세정 가스를 공급하는 것으로, 기판 상에 형성되는 박막의 종류에 따라 세정에 적합한 최적의 가스가 공급된다. 예컨대, 기판 처리 장치가 기판 상에 실리콘 박막을 형성하기 위한 장치인 경우, 세정 가스는 할로겐 원소가 함유된 가스가 이용될 수 있다. 할로겐 원소가 함유된 가스는 불소(F) 및 염소(Cl) 중 적어도 하나를 함유하는 가스일 수 있으며, 바람직하게는 희석된 불소(F2) 가스가 이용될 수 있다. 세정 가스 공급 수단(195)에 의해 세정 가스인 불소(F2) 가스와 질소(N2)와 같은 불활성 가스가 이너 튜브(120) 내부로 공급될 수 있다.The cleaning gas supply means 195 supplies a cleaning gas for cleaning the inner tube 120 , the outer tube 110 , the boat 140 , and the like, and is suitable for cleaning according to the type of thin film formed on the substrate. of gas is supplied. For example, when the substrate processing apparatus is an apparatus for forming a silicon thin film on a substrate, a gas containing a halogen element may be used as the cleaning gas. The gas containing the halogen element may be a gas containing at least one of fluorine (F) and chlorine (Cl), and preferably, a diluted fluorine (F2) gas may be used. The cleaning gas supply means 195 may supply cleaning gases such as fluorine (F2) gas and nitrogen (N2) into the inner tube 120 .

가스 공급 수단(190, 195)은 매니폴드(160)를 통해 이너 튜브(120)의 하부로부터 이너 튜브(120) 내부로 가스를 공급하고, 배기포트(111)는 아우터 튜브(110)의 하부 측면에 형성되어 있으므로, 이너 튜브(120) 내부로 공급된 가스는 도 1에 도시된 화살표 같이 이너 튜브(120)의 하부로부터 이너 튜브(120)의 상부로 이동한 후, 이너 튜브(120)의 상부에서 이너 튜브(120)와 아우터 튜브(110) 사이의 간격을 통해 하부로 이동하여 배기구(111)를 통해 외부로 배기된다.The gas supply means 190 and 195 supply gas from the lower part of the inner tube 120 into the inner tube 120 through the manifold 160 , and the exhaust port 111 is the lower side of the outer tube 110 . , the gas supplied into the inner tube 120 moves from the lower portion of the inner tube 120 to the upper portion of the inner tube 120 as shown by the arrow in FIG. 1 , and then moves to the upper portion of the inner tube 120 . In the , it moves downward through the gap between the inner tube 120 and the outer tube 110 and is exhausted to the outside through the exhaust port 111 .

가스 공급 수단(190, 195)은 각각 가스 보관 용기 또는 기화기, 가스 라인, 유량 조절기 등을 구비할 수 있으며, 제어되는 신호를 수신하여, 유량 조절기 또는 가스 밸브 등을 통하여 가스를 공급하거나 차단할 수 있으며, 공급되는 가스의 유량을 조절할 수 있다. The gas supply means 190 and 195 may each include a gas storage container or vaporizer, a gas line, a flow regulator, etc., and receive a controlled signal, and may supply or block gas through a flow regulator or a gas valve, etc. , the flow rate of the supplied gas can be adjusted.

반응 용기(110, 120)의 하방에는 반응 용기(110, 120)의 하부 개구를 개폐할 수 있는 원판 형상의 캡 플랜지(150)가 배치된다. 캡 플랜지(150)는 승강수단(미도시)에 연결되어 승강된다. 반응 용기(110, 120)의 하방에 배치된 캡 플랜지(150)가 상승하여, 반응 용기(110, 120) 하부에 배치되어 있는 매니폴드(160)와 밀폐됨으로써, 반응 용기(110, 120)의 하부 개구가 밀폐된다. 그리고 캡 플랜지(150)가 하강하여, 매니폴드(160)와 캡 플랜지(150)가 이격됨으로써, 반응 용기(110, 120)의 하부 개구가 개방된다. 캡 플랜지(150)의 상면에는 실링 부재(미도시)가 배치된다. 캡 플랜지(150)가 상승하여 매니폴드(160)와의 사이에서 밀폐될 때, 실링 부재는 캡 플랜지(150)와 매니폴드(160)와의 사이에 개재됨으로써 캡 플랜지(150)와 매니폴드(160)와의 사이를 밀폐한다.A disk-shaped cap flange 150 capable of opening and closing the lower openings of the reaction vessels 110 and 120 is disposed below the reaction vessels 110 and 120 . The cap flange 150 is connected to an elevating means (not shown) and elevates. The cap flange 150 disposed below the reaction vessels 110 and 120 rises and is sealed with the manifold 160 disposed under the reaction vessels 110 and 120, thereby forming the reaction vessels 110 and 120. The lower opening is closed. Then, as the cap flange 150 descends, the manifold 160 and the cap flange 150 are spaced apart, thereby opening the lower openings of the reaction vessels 110 and 120 . A sealing member (not shown) is disposed on the upper surface of the cap flange 150 . When the cap flange 150 rises and is sealed between the cap flange 150 and the manifold 160 , the sealing member is interposed between the cap flange 150 and the manifold 160 , so that the cap flange 150 and the manifold 160 . seal between the

보트(140)는 캡 플랜지(150) 상에 배치되며, 복수의 기판이 상하 방향으로 안착되는 기판 적재부(142)와 단열부(144)로 구성된다. 단열부(144)는 기판 적재부(142)를 지지하며, 반응 용기(110, 120) 내부로 전달된 열이 캡 플랜지(150)에 전달되기 어렵게 하는 구성 및 재료를 가진다. 기판 적재부(142)는 상하 방향으로 간격을 두고 복수의 기판이 안착될 수 있도록 구성된다. 기판 적재부(142)는 복수의 기판을 지지하는 것이 가능하도록 복수의 슬롯들이 수직으로 나란히 형성된 구조의 상하 방향으로 긴 막대 형상의 지주(141)를 복수 개 구비한다. 기판을 안정적으로 지지하기 위해 지주(141) 외에 보조 지주(미도시)가 추가로 더 구비될 수 있다. 보트(140)는 캡 플랜지(150)를 관통하여 설치된 회전축(155)에 의해 회전되며, 보트(140)가 회전함에 따라 보트(140)에 배치되는 기판도 회전하게 된다.The boat 140 is disposed on the cap flange 150 , and includes a substrate loading unit 142 on which a plurality of substrates are mounted in the vertical direction and a heat insulating unit 144 . The heat insulating part 144 supports the substrate loading part 142 , and has a configuration and material that makes it difficult for heat transferred into the reaction vessels 110 and 120 to be transferred to the cap flange 150 . The substrate loading unit 142 is configured so that a plurality of substrates can be seated at intervals in the vertical direction. The substrate loading unit 142 includes a plurality of vertical rod-shaped posts 141 having a structure in which a plurality of slots are formed vertically side by side to support a plurality of substrates. In order to stably support the substrate, an auxiliary post (not shown) in addition to the post 141 may be further provided. The boat 140 is rotated by the rotation shaft 155 installed through the cap flange 150 , and as the boat 140 rotates, the substrate disposed on the boat 140 also rotates.

히터 베이스(135)는 판상의 구조로 상하를 관통하는 관통공이 형성된다. 히터 베이스(135)의 관통공에는 반응 용기(110, 120)가 삽입된다. 반응 용기(110, 120)는 히터 베이스(135)의 하부로부터 삽입되며, 반응 용기(110, 120) 삽입 후에 히터 베이스(135)는 반응 용기(110, 120)의 하부에 위치하되, 배기구(111)의 상방에 위치한다. The heater base 135 has a plate-like structure and has through-holes penetrating up and down. Reaction vessels 110 and 120 are inserted into the through hole of the heater base 135 . The reaction vessels 110 and 120 are inserted from a lower portion of the heater base 135 , and after the reaction vessels 110 and 120 are inserted, the heater base 135 is positioned below the reaction vessels 110 and 120 , but the exhaust port 111 . ) is located above the

히터(130)는 히터 베이스(135) 상에 설치되어 지지되며, 아우터 튜브(110)를 둘러싸도록 설치되어, 반응 용기(110, 120)를 가열함으로써, 이너 튜브(120) 내로 장입되는 보트(140)에 배치되는 기판을 가열한다. 히터(130)는 단열 벽체와 단열 벽체의 내주면에 위치한 열선(미도시)으로 구성되며, 히터(130)의 단열 벽체 내부에는 원통형의 공간을 갖는 냉각 유로(미도시)가 형성된다. 이 냉각 유로에는 급속 냉각을 위한 기체가 공급된다. 그리고 냉각 유로의 내측에 배치되는 단열 벽체와 냉각 유로의 외측에 배치되는 단열 벽체는 서로 다른 재질의 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 히터(130)의 상부 즉, 반응 용기(110, 120)의 상방에는 천정 단열부(132)와 천정 단열부 내에 배치되는 열선(미도시)이 구비될 수 있다. 천정 단열부(132)는 히터(130)의 단열 벽체와 일체로 구성될 수도 있고, 아니면 판상 형태의 별도의 부재로 구성될 수도 있다.The heater 130 is installed and supported on the heater base 135 , and is installed to surround the outer tube 110 , and by heating the reaction vessels 110 and 120 , the boat 140 is charged into the inner tube 120 . ) to heat the substrate placed on it. The heater 130 is composed of an insulating wall and a heating wire (not shown) located on the inner circumferential surface of the insulating wall, and a cooling passage (not shown) having a cylindrical space is formed inside the insulating wall of the heater 130 . A gas for rapid cooling is supplied to this cooling passage. In addition, the heat insulating wall disposed inside the cooling channel and the heat insulating wall disposed outside the cooling channel may be made of different materials. In addition, a ceiling insulating part 132 and a heating wire (not shown) disposed in the ceiling insulating part may be provided above the heater 130 , that is, above the reaction vessels 110 and 120 . The ceiling insulator 132 may be formed integrally with the heat insulation wall of the heater 130 or may be formed as a separate member in the form of a plate.

히터(130)는 복수의 히터 유닛(130a 내지 130d)으로 구분되어, 각각의 히터 유닛(130a 내지 130d)에는 각각 별도의 전력이 공급된다. 본 실시예에서는 히터(130)가 4개의 히터 유닛(130a 내지 130d)을 구비하는 것으로 도시하고 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며, 필요에 따라 히터(130)는 3개, 5개, 6개 또는 그 이상 개수의 히터 유닛을 구비할 수 있다.The heater 130 is divided into a plurality of heater units 130a to 130d, and separate power is supplied to each of the heater units 130a to 130d. In this embodiment, the heater 130 has been illustrated and described as having four heater units 130a to 130d, but the present invention is not limited thereto. An abnormal number of heater units may be provided.

각 히터 유닛(130a 내지 130d) 내부에는 각각 히터 유닛(130a 내지 130d) 내부의 온도를 검출하는 모니터링 온도 센서(131a 내지 131d)가 설치되어 있다. 모니터링 온도 센서(131a 내지 131d)는 각 히터 유닛(130a 내지 130d)의 중앙부에 위치한다. 또한, 이너 튜브(120) 내부에는 각각의 히터 유닛(130a 내지 130d)에 대응되는 위치의 기판에 근접한 온도를 검출하기 위한 프로파일 온도 센서(181a 내지 181d)가 설치될 수 있다. 프로파일 온도 센서(181a 내지 181d)는 이너 튜브(120)와 보트(140)의 사이에 각각 설치된다. 프로파일 온도 센서(181a 내지 181d)는 각 히터 유닛(130a 내지 130d)의 중앙부에 위치한다. 프로파일 온도 센서(181a 내지 181d)는 매니폴드(160)에 삽입되어 이너 튜브(120) 내부에 수직 방향으로 연장된 온도 센서 보호관(183) 내부에 배치된다.Monitoring temperature sensors 131a to 131d for detecting a temperature inside each of the heater units 130a to 130d are installed inside each of the heater units 130a to 130d. The monitoring temperature sensors 131a to 131d are located in the center of each heater unit 130a to 130d. In addition, profile temperature sensors 181a to 181d for detecting a temperature close to a substrate at a position corresponding to each of the heater units 130a to 130d may be installed inside the inner tube 120 . The profile temperature sensors 181a to 181d are respectively installed between the inner tube 120 and the boat 140 . The profile temperature sensors 181a to 181d are located at the center of each heater unit 130a to 130d. The profile temperature sensors 181a to 181d are inserted into the manifold 160 and disposed inside the temperature sensor protection tube 183 extending in the vertical direction inside the inner tube 120 .

히터(130)는 히터 제어부(미도시)에 의해 제어되며, 각각의 히터 유닛(130a 내지 130d)에는 각각의 히터 유닛 제어부(미도시)가 전기적으로 접속되어 각각의 히터 유닛(130a 내지 130d)에 공급되는 전력을 개별로 제어한다. 히터 유닛 제어부는 각각의 히터 유닛(130a 내지 130d)에 설치된 모니터링 온도 센서(131a 내지 131d)와 각각의 히터 유닛(130a 내지 130d)에 대응되는 위치에 설치된 프로파일 온도 센서(181a 내지 181d)에서 측정된 온도값을 기초로 각각의 히터 유닛(130a 내지 130d)에 공급되는 전력을 제어한다. 이때 각각의 히터 유닛 제어부는 PID 제어(Proportional-Integral-Differential control)를 수행할 수 있다. The heater 130 is controlled by a heater control unit (not shown), and each heater unit control unit (not shown) is electrically connected to each of the heater units 130a to 130d to each heater unit 130a to 130d. The power supplied is individually controlled. The heater unit control unit is the monitoring temperature sensor (131a to 131d) installed in each heater unit (130a to 130d) and the profile temperature sensor (181a to 181d) installed in a position corresponding to each heater unit (130a to 130d). Power supplied to each of the heater units 130a to 130d is controlled based on the temperature value. In this case, each heater unit controller may perform Proportional-Integral-Differential Control (PID).

기판 처리 장치(100)를 통해 소정 횟수의 박막 형성 공정을 수행하면, 반응 용기(110, 120) 내부를 세정하기 위한 세정 처리를 수행하게 된다. 세정 처리를 위해, 프로파일 온도 센서(181a 내지 181d)가 세정 온도로 셋팅되도록 히터 유닛 제어부는 히터 유닛(130a 내지 130d)에 전력을 인가한다. 이때 프로파일 온도 센서(181a 내지 181d)에 셋팅된 세정 온도는 모두 동일할 수 있다. 프로파일 온도 센서(181a 내지 181d)에서 측정된 온도가 세정 온도에 도달하게 되면, 세정 가스 공급 수단(195)에서 공급되는 세정 가스는 가스 공급 포트(165)를 통해 이너 튜브(120) 내부로 세정 가스가 공급되어 세정 처리가 수행된다. When the thin film forming process is performed a predetermined number of times through the substrate processing apparatus 100 , a cleaning process for cleaning the inside of the reaction vessels 110 and 120 is performed. For the cleaning process, the heater unit controller applies electric power to the heater units 130a to 130d so that the profile temperature sensors 181a to 181d are set to the cleaning temperature. In this case, all of the cleaning temperatures set in the profile temperature sensors 181a to 181d may be the same. When the temperature measured by the profile temperature sensors 181a to 181d reaches the cleaning temperature, the cleaning gas supplied from the cleaning gas supply means 195 flows into the inner tube 120 through the gas supply port 165 as the cleaning gas. is supplied and a cleaning treatment is performed.

세정 종료 시점 결정부(미도시)는 프로파일 온도 센서(181a 내지 181d)가 세정 온도로 셋팅되고 세정 가스 공급 수단(195)를 통해 세정 가스가 반응 용기(110, 120) 내부로 공급되어 세정 처리가 수행된 이후, 세정 처리를 종료하는 시점을 결정한다. 세정 종료 시점 결정부(미도시)는 프로파일 온도 센서(181a 내지 181d)에서 측정된 온도를 기초로 세정 처리를 종료하는 시점을 결정한다.In the cleaning end time determination unit (not shown), the profile temperature sensors 181a to 181d are set to the cleaning temperature, and the cleaning gas is supplied into the reaction vessels 110 and 120 through the cleaning gas supply means 195 to perform the cleaning process. After being performed, a time point at which the cleaning process ends is determined. A cleaning end time determination unit (not shown) determines a time at which the cleaning process ends based on the temperatures measured by the profile temperature sensors 181a to 181d.

반응 용기(110, 120) 내부를 세정 처리할 때, 세정 시간에 따른 프로파일 온도 센서(181a 내지 181d)의 온도 변화 및 잔류 가스의 변화를 도 2에 나타내었다.When cleaning the inside of the reaction vessels 110 and 120, changes in the temperature of the profile temperature sensors 181a to 181d and the residual gas according to the cleaning time are shown in FIG. 2 .

도 2는 도 1에 도시된 기판 처리 장치를 이용하여 실리콘 박막 증착 공정을 소정 회수 수행한 이후, 불소(F2) 가스를 이용하여 세정 처리를 수행하는 경우의 세정 시간에 따른 프로파일 온도 센서(181a 내지 181d)의 온도 변화 및 잔류 가스의 변화를 나타낸 도면이다.2 is a view showing profile temperature sensors 181a to 181a according to a cleaning time when a cleaning process is performed using a fluorine (F2) gas after a predetermined number of silicon thin film deposition processes are performed using the substrate processing apparatus shown in FIG. 181d) is a diagram showing changes in temperature and residual gas.

도 2에서 위의 4개의 그래프는 세정 시간에 따른 프로파일 온도 센서(181a 내지 181d)의 온도 변화를 나타낸 것으로, 도면부호 210a로 표시된 그래프는 가장 상부에 위치한 프로파일 온도 센서(181a)의 온도 변화를 나타낸 것이고, 도면부호 210b로 표시된 그래프는 상부에서 두번째 위치한 프로파일 온도 센서(181b)의 온도 변화를 나타낸 것이고, 도면부호 210c로 표시된 그래프는 상부에서 세번째 위치한 프로파일 온도 센서(181c)의 온도 변화를 나타낸 것이고, 도면부호 210d로 표시된 그래프는 가장 하부에 위치한 프로파일 온도 센서(181d)의 온도 변화를 나타낸 것이다. 그리고 도 2에서 아래의 2개의 그래프는 세정 시간에 따른 반응 용기(110, 120) 내의 잔류 가스의 변화를 나타낸 것으로, 도면부호 220a로 표시된 그래프는 불소(F2) 가스의 변화를 나타낸 것이고, 도면부호 220b로 표시된 그래프는 SiF3 가스의 변화를 나타낸 것이다.The above four graphs in FIG. 2 show the temperature change of the profile temperature sensors 181a to 181d according to the cleaning time, and the graph indicated by reference numeral 210a shows the temperature change of the profile temperature sensor 181a located at the uppermost part. The graph indicated by reference numeral 210b shows the temperature change of the profile temperature sensor 181b located second from the top, and the graph indicated by reference number 210c shows the temperature change of the profile temperature sensor 181c located third from the top, The graph indicated by reference numeral 210d shows the temperature change of the profile temperature sensor 181d located at the bottom. And in FIG. 2, the following two graphs show the change of the residual gas in the reaction vessels 110 and 120 according to the cleaning time, and the graph indicated by reference numeral 220a shows the change of the fluorine (F2) gas, The graph indicated by 220b shows the change of the SiF3 gas.

도 2에 도시된 바와 같이, 세정 처리가 수행되면 프로파일 온도 센서(181a 내지 181d)에서 측정된 온도는 크게 변화하게 된다. 세정 가스가 공급되어 세정 처리가 시작되면, 반응 용기(110, 120) 내벽이나 보트(140)에 형성되어 있는 불필요한 실리콘 박막이 세정 가스인 불소(F2)와 반응하여 SiF3가 생성되는데, 이 반응은 발열 반응이므로, 이너 튜브(120) 내부에 위치한 프로파일 온도 센서(181a 내지 181d)의 온도가 증가하게 된다. 그리고 세정이 완료되어 더 이상 실리콘과 불소의 반응이 일어나지 않으면, 히터 제어부는 프로파일 온도 센서(181a 내지 181d)가 세정 온도(Tclean)를 유지하도록 히터 유닛(130a 내지 130d)을 제어하고 있는 상태이므로, 프로파일 온도 센서(181a 내지 181d)의 온도는 감소하여 다시 세정 온도(Tclean)에 도달하게 된다. As shown in Fig. 2, when the cleaning process is performed, the temperatures measured by the profile temperature sensors 181a to 181d change significantly. When the cleaning gas is supplied and the cleaning process is started, the unnecessary silicon thin film formed on the inner walls of the reaction vessels 110 and 120 or the boat 140 reacts with the cleaning gas, fluorine (F2), to generate SiF3. Since it is an exothermic reaction, the temperature of the profile temperature sensors 181a to 181d located inside the inner tube 120 increases. And when the cleaning is completed and the reaction of silicon and fluorine no longer occurs, the heater control unit controls the heater units 130a to 130d so that the profile temperature sensors 181a to 181d maintain the cleaning temperature T clean . , the temperature of the profile temperature sensors 181a to 181d decreases to reach the cleaning temperature T clean again.

세정 가스는 이너 튜브(120)의 하부로 공급되어 이너 튜브(120)의 상부를 거쳐 이너 튜브(120)와 아우터 튜브(110) 사이의 간격을 통해 하부로 흐르게 되므로, 가장 상부에 위치한 프로파일 온도 센서(181a)는 세정 처리 중에 한번의 피크(210a 참조)만을 나타내는 반면, 그 외의 프로파일 온도 센서(181b 내지 181d)는 세정 처리 중에 두번의 피크(210b 내지 210d 참조)를 나타낸다. 그리고 모든 세정이 완료되면, 모든 프로파일 온도 센서(181a 내지 181d)의 온도는 히터 제어부의 제어에 의해 다시 세정 온도(Tclean)에 도달하게 된다. The cleaning gas is supplied to the lower part of the inner tube 120 and flows to the lower part through the gap between the inner tube 120 and the outer tube 110 through the upper part of the inner tube 120 , so the profile temperature sensor located at the uppermost part Reference numeral 181a denotes only one peak (see 210a) during the cleaning process, while the other profile temperature sensors 181b to 181d show two peaks (see 210b to 210d) during the cleaning process. And when all cleaning is completed, the temperatures of all the profile temperature sensors 181a to 181d reach the cleaning temperature T clean again under the control of the heater controller.

세정 시간에 따른 챔버 내의 잔류 가스의 변화를 살펴보면, 프로파일 온도 센서(181a 내지 181d)의 온도 변화와 유사한 결과를 나타낸다. 세정 처리가 시작되면, 세정 가스인 불소(F2)가 공급되나, 세정 처리 중에 불소(F2)는 거의 검출이 되지 않는 반면(220a), 실리콘과 불소가 반응하여 발생하는 SiF3는 많은 양이 검출된다(220b). 그리고 세정 시간이 경과하여 세정이 거의 완료되는 시점이 되면, 점차 반응하지 않는 불소(F2)의 양이 증가하고 실리콘과 불소가 반응하여 발생하는 SiF3의 양이 감소하게 된다. 특히, 모든 프로파일 온도 센서(181a 내지 181d)에서 측정되는 온도가 모두 세정 온도(Tclean)온도에 도달하게 되면, 반응하지 않는 불소(F2)의 양과 SiF3의 양이 일정한 수치를 나타내는 것을 알 수 있다. 이는 모든 프로파일 온도 센서(181a 내지 181d)가 다시 세정 온도(Tclean)에 도달하게 되면, 세정이 대부분 완료되었다는 것을 의미한다. 즉, 프로파일 온도 센서(181a 내지 181d)가 다시 세정 온도(Tclean)에 도달하고 일정 시간이 경과되면 세정 처리가 완료되었다는 것을 의미한다. Looking at the change of the residual gas in the chamber according to the cleaning time, a result similar to the temperature change of the profile temperature sensors 181a to 181d is shown. When the cleaning process starts, fluorine (F2) as a cleaning gas is supplied, but fluorine (F2) is hardly detected during the cleaning process (220a), whereas SiF3 generated by the reaction of silicon and fluorine is detected in a large amount. (220b). And when the cleaning time elapses and the cleaning is almost completed, the amount of unreacted fluorine (F2) gradually increases and the amount of SiF3 generated by the reaction between silicon and fluorine decreases. In particular, when the temperatures measured by all the profile temperature sensors 181a to 181d all reach the cleaning temperature (T clean ), it can be seen that the amount of unreacted fluorine (F2) and the amount of SiF3 represent constant values. . This means that when all of the profile temperature sensors 181a to 181d reach the cleaning temperature T clean again, cleaning is mostly completed. That is, when the profile temperature sensors 181a to 181d reach the cleaning temperature T clean again and a predetermined time elapses, the cleaning process is completed.

세정이 완료되면, 발열 반응이 더 이상 발생하지 않으므로, 프로파일 온도 센서(181a 내지 181d)가 모두 세정 온도로 도달하게 되나, 히터 유닛 제어부는 PID 제어를 통해 히터 유닛(130a 내지 130d)에 전력을 인가하므로, 도 2에 도시된 바와 같이, 발열 반응이 감소함에 따라 프로파일 온도 센서(181a 내지 181d)의 온도가 하강하다가 세정 온도 주변에서 온도의 요동(fluctuation)이 발생하게 된다. 이에 따라 세정 종료 시점 결정부는 일정 온도 범위 내에 프로파일 온도 센서(181a 내지 181d)의 온도가 일정 시간 동안 유지될 때 세정의 종료를 결정한다. 일정 온도 범위와 일정 시간은 세정 온도, 세정 시간, 히터 유닛 제어 방법 등에 따라 상이하며, 최적의 온도 범위와 최적의 시간을 선택할 수 있다.When cleaning is complete, since the exothermic reaction no longer occurs, the profile temperature sensors 181a to 181d all reach the cleaning temperature, but the heater unit controller applies power to the heater units 130a to 130d through PID control. Therefore, as shown in FIG. 2 , as the exothermic reaction decreases, the temperature of the profile temperature sensors 181a to 181d decreases, and fluctuations in temperature occur around the cleaning temperature. Accordingly, the cleaning end time determining unit determines the end of cleaning when the temperature of the profile temperature sensors 181a to 181d is maintained within a predetermined temperature range for a predetermined time. The constant temperature range and the predetermined time are different depending on the cleaning temperature, the cleaning time, the method of controlling the heater unit, and the like, and the optimal temperature range and the optimal time can be selected.

예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 세정 종료 시점 결정부는 세정 처리가 시작된 이후(세정 가스가 공급된 이후), 모든 프로파일 온도 센서(181a 내지 181d)에서 측정된 온도가 모두 세정 온도(Tclean)를 중심으로 소정 온도 범위(Tmin ~ Tmax)에 도달한 시점(tend)으로부터 일정 시간(Δt)이 경과된 시점(tend+Δt)을 세정 종료 시점으로 결정한다. 소정 온도 범위는 세정 온도(Tclean)보다 낮은 하한 온도(Tmin)부터 세정 온도(Tclean)보다 높은 상한 온도(Tmax)까지이다. 즉, 세정 종료 시점 결정부는 해당 시점(tend+Δt)을 세정 종료 시점으로 결정한다. 그리고 세정 종료 시점 결정부의 결정에 따라 세정 가스 공급 수단(195)을 통해 공급되던 세정 가스의 공급을 중단하여 세정 처리를 종료한다.For example, as shown in FIG. 2 , in the cleaning end time determining unit, after the cleaning process is started (after the cleaning gas is supplied), all of the temperatures measured by all the profile temperature sensors 181a to 181d are the cleaning temperature T clean . A time point (t end +Δt) when a predetermined time (Δt) has elapsed from a time point (t end ) reaching a predetermined temperature range (T min ~ T max ) is determined as a cleaning end time point. The predetermined temperature range is from a lower limit temperature (T min ) lower than the cleaning temperature (T clean ) to an upper limit temperature (T max ) higher than the cleaning temperature (T clean ). That is, the cleaning end time determining unit determines the corresponding time (t end +Δt) as the cleaning end time. The cleaning process is terminated by stopping the supply of the cleaning gas supplied through the cleaning gas supply means 195 according to the determination of the cleaning end time determination unit.

이와 같은 방법으로 세정 종료 시점을 결정하게 되면, 세정이 충분하지 못하거나 세정이 과도하여 과식각(over-etching)이 되는 것을 방지할 수 있으며, 보다 명확하게 세정 종료 시점을 결정할 수 있게 된다.When the cleaning end time is determined in this way, over-etching due to insufficient cleaning or excessive cleaning can be prevented, and the cleaning end time can be more clearly determined.

이상에서 본 발명의 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.Although the embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and it is common in the technical field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Anyone with knowledge can implement various modifications, of course, and such modifications are within the scope of the claims.

Claims (19)

기판 처리 장치의 기판 처리 공간을 세정 온도로 셋팅하는 온도 셋팅 단계;
상기 기판 처리 공간에 세정 가스를 공급하여 상기 기판 처리 장치를 세정하는 세정 단계; 및
상기 기판 처리 공간의 온도가 상기 세정 온도를 중심으로 소정 온도 범위 내에 도달한 이후 소정 시간 동안 유지되는 시점을 세정 종료 시점으로 결정하는 세정 종료 시점 결정 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 세정 방법.a temperature setting step of setting the substrate processing space of the substrate processing apparatus to a cleaning temperature;
a cleaning step of supplying a cleaning gas to the substrate processing space to clean the substrate processing apparatus; and
and a cleaning end time determining step of determining, as a cleaning end time, a time point at which the temperature of the substrate processing space is maintained for a predetermined time after reaching a predetermined temperature range based on the cleaning temperature. cleaning method. 제1항에 있어서,
상기 소정 온도 범위는,
상기 세정 온도보다 낮은 하한 온도부터 상기 세정 온도보다 높은 상한 온도인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 세정 방법.According to claim 1,
The predetermined temperature range is
The cleaning method of the substrate processing apparatus, characterized in that the lower limit temperature lower than the cleaning temperature to the upper limit temperature higher than the cleaning temperature. 제1항에 있어서,
상기 기판 처리 장치는, 상기 기판 처리 공간을 가열하는 복수의 히터 유닛을 구비한 히터와 상기 기판 처리 공간의 상기 복수의 히터 유닛 각각에 대응되는 위치에 배치되는 복수의 온도 센서를 구비하며,
상기 온도 셋팅 단계는,
상기 복수의 온도 센서가 동일한 세정 온도로 셋팅되도록 상기 복수의 히터 유닛에 전력을 인가하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 세정 방법.According to claim 1,
The substrate processing apparatus includes a heater having a plurality of heater units for heating the substrate processing space and a plurality of temperature sensors disposed at positions corresponding to the plurality of heater units in the substrate processing space, respectively;
The temperature setting step is
and applying electric power to the plurality of heater units so that the plurality of temperature sensors are set to the same cleaning temperature. 제3항에 있어서,
상기 세정 종료 시점 결정 단계는,
상기 복수의 온도 센서에서 측정되는 모든 온도가, 상기 세정 온도를 중심으로 소정 온도 범위 내에 도달한 이후 소정 시간 동안 유지되는 시점을 세정 종료 시점으로 결정하며,
상기 소정 온도 범위는, 상기 세정 온도보다 낮은 하한 온도부터 상기 세정 온도보다 높은 상한 온도인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 세정 방법.4. The method of claim 3,
The step of determining the cleaning end time is,
A point at which all the temperatures measured by the plurality of temperature sensors are maintained for a predetermined time after reaching a predetermined temperature range around the cleaning temperature is determined as the cleaning end time,
The cleaning method of the substrate processing apparatus, wherein the predetermined temperature range is a lower limit temperature lower than the cleaning temperature to an upper limit temperature higher than the cleaning temperature. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판 처리 장치는 실리콘(Si)을 함유하는 박막을 증착하는 장치이고,
상기 세정 가스는 할로겐 원소를 함유하는 가스인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 세정 방법.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The substrate processing apparatus is an apparatus for depositing a thin film containing silicon (Si),
The cleaning method of the substrate processing apparatus, wherein the cleaning gas is a gas containing a halogen element. 제5항에 있어서,
상기 할로겐 원소를 함유하는 가스는 불소(F) 및 염소(Cl) 중 적어도 하나를 함유하는 가스인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 세정 방법.6. The method of claim 5,
The cleaning method of the substrate processing apparatus, wherein the gas containing the halogen element is a gas containing at least one of fluorine (F) and chlorine (Cl). 기판 처리 공간을 갖는 반응 용기;
상기 기판 처리 공간을 가열하는 히터;
상기 반응 용기 내부에 배치되어 상기 기판 처리 공간의 온도를 측정하는 온도 센서;
상기 온도 센서에서 측정되는 온도에 기초하여 상기 히터에 전력을 인가하는 히터 제어부;
상기 반응 용기 내에 세정 가스를 공급하는 세정 가스 공급 수단; 및
상기 히터 제어부에 의해 상기 온도 센서가 세정 온도로 셋팅되고, 세정 가스 공급 수단을 통해 상기 반응 용기 내부로 세정 가스가 공급되어 세정 처리가 개시된 이후, 상기 온도 센서에서 측정된 온도가 상기 세정 온도를 중심으로 소정 온도 범위 내에 도달한 이후 소정 시간 동안 유지되는 시점을 세정 종료 시점으로 결정하는 세정 종료 시점 결정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.a reaction vessel having a substrate processing space;
a heater for heating the substrate processing space;
a temperature sensor disposed inside the reaction vessel to measure a temperature of the substrate processing space;
a heater controller for applying power to the heater based on the temperature measured by the temperature sensor;
cleaning gas supply means for supplying cleaning gas into the reaction vessel; and
After the temperature sensor is set to the cleaning temperature by the heater controller and the cleaning gas is supplied into the reaction vessel through the cleaning gas supply means to start the cleaning process, the temperature measured by the temperature sensor is centered on the cleaning temperature and a cleaning end time determining unit configured to determine a cleaning end time point when the temperature is maintained for a predetermined time after reaching a predetermined temperature range as a cleaning end time. 제7항에 있어서,
상기 소정 온도 범위는,
상기 세정 온도보다 낮은 하한 온도부터 상기 세정 온도보다 높은 상한 온도인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.8. The method of claim 7,
The predetermined temperature range is
The substrate processing apparatus, characterized in that the lower limit temperature lower than the cleaning temperature to the upper limit temperature higher than the cleaning temperature. 제7항에 있어서,
상기 히터는, 상기 기판 처리 공간을 가열하는 복수의 히터 유닛을 구비하고,
상기 온도 센서는, 상기 복수의 히터 유닛 각각에 대응되는 위치에 복수 개 배치되며,
상기 히터 제어부는, 상기 온도 센서에서 측정되는 온도에 기초하여 상기 온도 센서에 대응되는 히터 유닛에 전력을 인가하는 복수의 히터 유닛 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.8. The method of claim 7,
The heater includes a plurality of heater units for heating the substrate processing space,
A plurality of the temperature sensors are disposed at positions corresponding to each of the plurality of heater units,
The heater controller may include a plurality of heater unit controllers configured to apply power to a heater unit corresponding to the temperature sensor based on a temperature measured by the temperature sensor. 제9항에 있어서,
상기 세정 처리는, 상기 히터 유닛 제어부에 의해 상기 복수의 온도 센서가 동일한 세정 온도로 셋팅된 이후 개시되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.10. The method of claim 9,
The cleaning process is started after the plurality of temperature sensors are set to the same cleaning temperature by the heater unit controller. 제10항에 있어서,
상기 세정 종료 시점 결정부는,
상기 복수의 온도 센서에서 측정되는 온도가 상기 세정 온도를 중심으로 소정 온도 범위 내에 도달한 이후 소정 시간 동안 유지되는 시점을 세정 종료 시점으로 결정하며,
상기 소정 온도 범위는, 상기 세정 온도보다 낮은 하한 온도부터 상기 세정 온도보다 높은 상한 온도인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.11. The method of claim 10,
The cleaning end time determination unit,
A point in time at which the temperature measured by the plurality of temperature sensors is maintained for a predetermined time after reaching within a predetermined temperature range around the cleaning temperature is determined as the cleaning end time,
The predetermined temperature range is a lower limit temperature lower than the cleaning temperature to an upper limit temperature higher than the cleaning temperature. 제9항에 있어서,
상기 반응 용기는,
하부에 개구가 형성되어 있으며, 기판 처리 공간을 갖는 이너 튜브; 및
하부에 개구가 형성되어 있으며, 상기 이너 튜브 외부에 상기 이너 튜브를 둘러싸도록 배치되고, 하단부에 배기구가 형성되는 아우터 튜브;를 구비하며,
상기 온도 센서는 상기 이너 튜브 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.10. The method of claim 9,
The reaction vessel is
an inner tube having an opening at a lower portion and having a substrate processing space; and
an outer tube having an opening formed at a lower portion, disposed to surround the inner tube outside the inner tube, and having an exhaust port formed at a lower end thereof;
The temperature sensor is a substrate processing apparatus, characterized in that disposed in the inner tube. 제12항에 있어서,
상기 이너 튜브에는 상기 아우터 튜브와 연통되는 연통 개구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.13. The method of claim 12,
The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein a communication opening communicating with the outer tube is formed in the inner tube. 제13항에 있어서,
상기 연통 개구는 상기 이너 튜브의 상부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.14. The method of claim 13,
The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the communication opening is formed in an upper portion of the inner tube. 제12항에 있어서,
상기 복수의 히터 유닛은,
상기 아우터 튜브 외부에 상기 아우터 튜브를 둘러싸도록 배치되며, 상하로 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.13. The method of claim 12,
The plurality of heater units,
The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the outer tube is disposed to surround the outer tube, and is stacked up and down. 제12항에 있어서,
상기 이너 튜브 하부에 배치되며, 상기 이너 튜브 하부 개구와 연통되는 매니폴드를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.13. The method of claim 12,
and a manifold disposed under the inner tube and communicating with the lower opening of the inner tube. 제16항에 있어서,
상기 매니폴드는 상기 세정 가스 공급 수단과 연결되는 가스 공급 포트를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.17. The method of claim 16,
and the manifold has a gas supply port connected to the cleaning gas supply means. 제7항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판 처리 장치는 실리콘(Si)을 함유하는 박막을 증착하는 장치이고,
상기 세정 가스는 할로겐 원소를 함유하는 가스인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.18. The method according to any one of claims 7 to 17,
The substrate processing apparatus is an apparatus for depositing a thin film containing silicon (Si),
The cleaning gas is a gas containing a halogen element. 제18항에 있어서,
상기 할로겐 원소를 함유하는 가스는 불소(F) 및 염소(Cl) 중 적어도 하나를 함유하는 가스인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.19. The method of claim 18,
The gas containing the halogen element is a gas containing at least one of fluorine (F) and chlorine (Cl).
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