KR20240036899A - 파티클 생성 방지용 보호막 형성 방법 - Google Patents

파티클 생성 방지용 보호막 형성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은 파티클 생성 방지용 보호막 형성시, 진공 챔버 내부 압력을 상승시키고, 챔버 내부의 기체 흐름을 감소시켜 진공 챔버 내부로 공급된 전구체와 반응제가 진공 챔버 내부의 3D 구조물 전체에 균일하게 증착되도록 하는 파티클 생성 방지용 보호막 형성 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 진공 챔버 내부로 전구체를 공급하되, 상기 전구체 공급 시에 상기 진공 챔버 내부의 압력을 상승시키는 전구체 공급 단계; 상기 진공 챔버 내부로 퍼지 가스를 공급하여 상기 진공 챔버 내부의 잔여 전구체를 외부로 배출시키는 제1 퍼지 단계; 상기 진공 챔버 내부로 반응제를 공급하되, 상기 반응제 공급 시에 상기 진공 챔버 내부의 압력을 상승시키는 반응제 공급 단계; 및 상기 진공 챔버 내부로 퍼지 가스를 공급하여 상기 진공 챔버 내부의 잔여 반응제를 외부로 배출시키는 제2 퍼지 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

파티클 생성 방지용 보호막 형성 방법{METHOD FOR FORMING PASSIVATION LAYER FOR PREVENTING PARTICLE GENERATION}
본 발명은 파티클 생성 방지용 보호막 형성 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진공 챔버 내부 구조물에 증착된 막이 구조물로부터 이탈하여 파티클이 생성되는 것을 방지하기 위한 파티클 생성 방지용 보호막을 진공 챔버 내부의 3D 구조물에 균일하게 형성할 수 있도록 하는 파티클 생성 방지용 보호막 형성 방법에 관한 것이다.
반도체 소자 제조 또는 평판 디스플레이 제조에 있어서 실리콘 웨이퍼나 유리 기판 상에 필요한 박막을 증착시키는 증착(Deposition) 공정이 필요하다.
증착은 화학 반응(혹은 가스 반응) 및 이온 등을 이용하여 기판 혹은 웨이퍼(증착물이 붙는 표면)에 피복하는 과정이다.
이와 같이 증착 공정을 통해 반도체에 막(Layer)을 형성하는 증착 방식으로는 물리적으로 증기(Vapor)를 이용해 증착하는 PVD(Physical Vapor Deposition) 방식, 화학적으로 증기를 이용해 증착하는 CVD(Chemical Vapor Deposition) 방식, 원자층을 한층 한층 쌓아 올려 막을 형성하는 ALD(Atomic Layer Deposition) 방식 등이 있다.
전술한 PVD 방식은 도 1에 도시하는 바와 같이, 진공 챔버 내부에 박막으로 증착하고자 하는 소스 물질을 배치한 후, 에너지원을 통하여 공급된 에너지로 소스 물질을 증발, 기화, 입자화시켜 물리적으로 기판에 박막을 형성한다.
CVD 방식은 도 2에 도시하는 바와 같이, 진공 챔버 외부에 박막으로 증착하고자 하는 물질을 포함하는 소스를 배치한 후, 진공 챔버 내부로 소스를 공급하고, 진공 챔버 내부 또는 기판에 에너지를 공급하여 진공 챔버 내부로 공급된 소스의 분해, 결합을 발생시켜 기판과 소스 물질의 화학적 결합이 발생하도록 하여 기판에 박막을 형성한다.
ALD 방식은 도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이 전구체 주입(precursor Pulse)-퍼지(purge)-반응제 주입(reactant pulse)-퍼지(purge)의 4단계로 이루어진다.
먼저 전구체 주입 단계에서는 진공 챔버와 연결된 진공 펌프의 진공 밸브(vacuum valve)를 오픈한 후, 스로틀 밸브(throttle valve) 또는 희석 가스(dilute gas)를 이용하여 진공 챔버 내부 압력을 일정 압력(ex, 0.5Torr)으로 유지한 후, AXn(일반적으로 유기 금속 전구체:소스 #1)을 공급하여 A원소가 기판 위에 흡착하게 된다. 이때, 기판의 작용기(functional group, 보통 -OH기)와 결합한 A원소는 기판과 화학흡착으로 강한 결합을 하고 있다. 반면에 AXn 분자끼리의 흡착은 물리흡착으로 이루어져 결합력이 약하기 때문에 쉽게 떨어질 수 있으며, 그 다음 단계인 퍼지 단계(퍼지 #1)에서는 물리흡착한 AXn 분자는 불활성 기체(도 3에선 Ar)의 충돌에 의해 떨어져 나가 제거된다. 즉, 화학흡착과 물리흡착의 결합력 차이에 의해 ALD에서는 기판 표면에 A원소만 결합된 원자층 단위의 박막 형성이 가능하게 된다.
이후에 AB 화합물을 만들기 위해 BYm(반응제:소스 #2)을 공급하게 되면, BYm 분자와 기판에 흡착되어 있는 A원소가 서로 화학 반응을 통해 A-B 결합이 이루어지게 되고, mY와 nX는 결합하여 부산물을 형성하게 된다. 이후에 퍼지 단계(퍼지 #2)를 통해 물리흡착하고 있는 BYm 분자와 mY-nX 부산물은 모두 제거되고, 결국 AB 단층막(monolayer)이 성장된다.
이와 같은 과정이 한 ALD 사이클로 구성되며, 증착속도(사이클당 증착 두께)는 리간드 사이즈(ligand size)에 의한 가림(hinderance)으로 인해 보통 사이클당 단층막 두께 이하로 나타난다.
전술한 증착 방식 중에서 PVD 방식과 CVD 방식의 경우, 소스 물질은 기판 표면에서만 박막을 형성하는 것이 아니고, 진공 챔버 내부 구조물 전체 또는 일부분에 박막을 형성하게 된다.
이때 진공 챔버 내부 구조물 전체 또는 일부분에 형성되는 박막은 증착 방식과 공정 조건에 따라 정상상태(기 기판 표면에 형성하고자 하는 박막과 동일한 상태의 박막)의 박막이거나 또는 비정상상태(기 기판 표면에 형성하고자 하는 박막과 물리적 또는 화학적 구조가 다른 상태의 박막)의 박막이 형성된다.
이와 같이 진공 챔버 내부 구조물에 증착된 막은 진공 챔버 내부의 온도 변화, 압력 변화, 기류 변화, 플라즈마 등의 요인에 의해 물리적 또는 화학적 영향으로 구조물로부터 이탈하여 입자 상태로 기판 표면에 흡착되거나, 막 상태로 기판 표면에 흡착되어 파티클(particle)을 형성하는 원인으로 작용하게 된다.
또한 ALD 방식으로 박막 증착을 하는 경우에도 파티클은 형성될 수 있다.
기판 표면에 파티클이 흡착하게 되면 증착된 박막에 핀홀과 마이크로 보이드를 형성하거나, 기판 표면에 파티클 모양의 패턴이 형성되고, 이 부분의 소자는 페일(fail)되어 정상 동작하지 못하게 될 수 있다.
기판 표면에서 검출되는 파티클의 수는 공정 횟수가 증가할수록 증가하게 되는데, 기판 표면에서 검출되는 파티클의 수가 일정 수량에 도달하게 되면(예를 들어, 최대 파티클 수 10개가 검출), 박막 증착 공정 시스템을 이용한 생산을 멈추고, 진공 챔버 내부 구조물에 대해 외부 세정(ex-situ cleaning)을 진행하게 된다.
이와 같이 박막 증착 공정 중에 발생하는 파티클은 박막 증착용 진공 챔버의 연속 가능 공정 수, 외부 세정 주기, 생산 수율, 생산 일정 등에 영향을 주므로, 진공 챔버 내부 구조물에 증착된 막이 물리적 또는 화학적 영향으로 구조물로부터 이탈하는 것을 방지하기 위해 박막을 형성하는 박막 증착 공정을 수행한 후, 보호막을 형성하는 보호막 코팅 공정을 수행하여 진공 챔버 내부의 구조물에 보호막을 형성할 수 있다.
보호막 형성은 ALD 방식을 이용할 수 있는데, 종래의 ALD 방식을 그대로 이용하여 보호막을 형성하는 경우에는 진공 챔버 내부의 3D 구조물에 보호막을 균일하게 형성할 수 없게 되는 문제점이 있다.
즉, 종래 ALD 방식은 기본적으로 웨이퍼(wafer), 글라스(glass), 폴리머 필름 등의 2D 구조의 평면에 박막을 증착하는 방식이므로, 진공 챔버 내부의 3D 구조물 전체에 균일한 박막을 증착하기에는 적합하지 않게 된다.
대한민국 공개특허공보 제10-2006-0079352호(공개일 2006.07.06.) 대한민국 공개특허공보 제10-2022-0065402호(공개일 2022.05.20.) 대한민국 공개특허공보 제10-2006-0013121호(공개일 2006.02.09.)
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 파티클 생성 방지용 보호막 형성시, 진공 챔버 내부 압력을 상승시키고, 챔버 내부의 기체 흐름을 감소시켜 진공 챔버 내부로 공급된 전구체와 반응제가 진공 챔버 내부의 3D 구조물 전체에 균일하게 증착되도록 하는 파티클 생성 방지용 보호막 형성 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 파티클 생성 방지용 보호막 형성 방법은, 진공 챔버 내부로 전구체를 공급하되, 상기 전구체 공급 시에 상기 진공 챔버 내부의 압력을 상승시키는 전구체 공급 단계; 상기 진공 챔버 내부로 퍼지 가스를 공급하여 상기 진공 챔버 내부의 잔여 전구체를 외부로 배출시키는 제1 퍼지 단계; 상기 진공 챔버 내부로 반응제를 공급하되, 상기 반응제 공급 시에 상기 진공 챔버 내부의 압력을 상승시키는 반응제 공급 단계; 및 상기 진공 챔버 내부로 퍼지 가스를 공급하여 상기 진공 챔버 내부의 잔여 반응제를 외부로 배출시키는 제2 퍼지 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 파티클 생성 방지용 보호막 형성 방법에서, 상기 전구체 공급 단계 후, 기설정된 시간 동안 상기 진공 챔버 내부의 압력을 상승시키는 제1 스테이 단계; 및 상기 반응제 공급 단계 후, 기설정된 시간 동안 상기 진공 챔버 내부의 압력을 상승시키는 제2 스테이 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 파티클 생성 방지용 보호막 형성 방법에서, 상기 제1 스테이 단계 및 상기 제2 스테이 단계는 각각, 기설정된 시간 동안 상기 진공 챔버 내부에 불활성 가스를 공급하여 챔버 내부 압력을 상승시키는 단계인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 파티클 생성 방지용 보호막 형성 방법에서, 상기 전구체 공급 단계 후, 기설정된 시간 동안 상기 진공 챔버 내부의 압력을 상승시키는 한편, 상기 진공 챔버 내부의 기체 흐름을 최소화시키는 제1 스테이 단계; 및 상기 반응제 공급 단계 후, 기설정된 시간 동안 상기 진공 챔버 내부의 압력을 상승시키는 한편, 상기 진공 챔버 내부의 기체 흐름을 최소화시키는 제2 스테이 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 파티클 생성 방지용 보호막 형성 방법에서, 상기 제1 스테이 단계 및 상기 제2 스테이 단계는 각각, 기설정된 시간 동안 상기 진공 챔버 내부에 불활성 가스를 공급하여 챔버 내부 압력을 상승시키는 한편, 상기 진공 챔버와 진공 펌프 사이에 구성되는 스로틀 밸브의 개방 각도를 최소화하거나, 상기 진공 챔버와 진공 펌프 사이에 구성되는 진공 밸브를 폐쇄시켜 상기 진공 챔버 내부의 기체 흐름을 최소화시키는 단계인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 파티클 생성 방지용 보호막 형성 방법에서, 상기 전구체 공급 단계는, 상기 전구체 공급 시에 상기 진공 챔버 내부에 불활성 가스를 공급하여 챔버 내부 압력을 상승시키는 단계이고, 상기 반응제 공급 단계는, 상기 반응제 공급 시에 상기 진공 챔버 내부에 불활성 가스를 공급하여 챔버 내부 압력을 상승시키는 단계인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 파티클 생성 방지용 보호막 형성 방법에서, 상기 전구체 공급 단계는, 상기 전구체 공급 시에 상기 진공 챔버 내부의 압력을 상승시키는 한편, 상기 진공 챔버 내부의 기체 흐름을 최소화시키는 단계이고, 상기 반응제 공급 단계는, 상기 반응제 공급 시에 상기 진공 챔버 내부의 압력을 상승시키는 한편, 상기 진공 챔버 내부의 기체 흐름을 최소화시키는 단계인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 파티클 생성 방지용 보호막 형성 방법에서, 상기 전구체 공급 단계는, 상기 전구체 공급 시에 상기 진공 챔버 내부에 불활성 가스를 공급하여 챔버 내부 압력을 상승시키는 한편, 상기 진공 챔버와 진공 펌프 사이에 구성되는 스로틀 밸브의 개방 각도를 최소화하거나, 상기 진공 챔버와 진공 펌프 사이에 구성되는 진공 밸브를 폐쇄시켜 상기 진공 챔버 내부의 기체 흐름을 최소화시키는 단계이고, 상기 반응제 공급 단계는, 상기 반응제 공급 시에 상기 진공 챔버 내부에 불황성 가스를 공급하여 챔버 내부 압력을 상승시키는 한편, 상기 진공 챔버와 진공 펌프 사이에 구성되는 스로틀 밸브의 개방 각도를 최소화하거나, 상기 진공 챔버와 진공 펌프 사이에 구성되는 진공 밸브를 폐쇄시켜 상기 진공 챔버 내부의 기체 흐름을 최소화시키는 단계인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 파티클 생성 방지용 보호막 형성 방법에서, 상기 제1 퍼지 단계를 수행하기 전에, 기설정된 시간 동안 진공 펌프를 구동시켜 상기 진공 챔버 내부의 잔여 전구체를 외부로 배출시키는 제1 펌프 단계; 및 상기 제2퍼지 단계를 수행하기 전에, 기설정된 시간 동안 진공 펌프를 구동시켜 상기 진공 챔버 내부의 잔여 반응제를 외부로 배출시키는 제2 펌프 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
기타 실시 예의 구체적인 사항은 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 및 첨부 "도면"에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 각종 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 각 실시 예의 구성만으로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로도 구현될 수도 있으며, 단지 본 명세서에서 개시한 각각의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐임을 알아야 한다.
본 발명에 파티클 생성 방지용 보호막 형성 방법에 의하면, 파티클 생성 방지용 보호막 형성시, 진공 챔버 내부 압력을 상승시키고, 챔버 내부의 기체 흐름을 감소시켜 진공 챔버 내부로 공급된 전구체와 반응제가 진공 챔버 내부의 3D 구조물 전체에 균일하게 증착되게 된다.
도 1은 박막 증착 방식 중에서 PVD 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 박막 증착 방식 중에서 CVD 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 박막 증착 방식 중에서 ALC 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 파티클 생성 방지용 보호막 형성 방법이 구현되는 증착 장치의 구성을 예시적으로 보인 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 파티클 생성 방지용 보호막 형성 방법을 설명하기 위한 처리도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 파티클 생성 방지용 보호막 형성 공정을 개략적으로 보인 도면이다.
본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있고, 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.
즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니며, 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에 있어서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있으며, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.
본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.
더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있고, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결시키기 위한 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있으며, 이 제 3의 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.
반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결"되어 있다거나, 또는 "직접 접속"되어 있다고 기재되는 경우에는, 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재하지 않는 것으로 이해하여야 한다.
마찬가지로, 각 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 " ~ 사이에"와 "바로 ~ 사이에", 또는 " ~ 에 이웃하는"과 " ~ 에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지의 취지를 가지고 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에 있어서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제 1", "제 2" 등의 용어는, 사용된다면, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용되며, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에서 "상", "하", "좌", "우" 등의 위치와 관련된 용어는, 사용된다면, 해당 구성 요소에 대해서 해당 도면에서의 상대적인 위치를 나타내고 있는 것으로 이해하여야 하며, 이들의 위치에 대해서 절대적인 위치를 특정하지 않는 이상은, 이들 위치 관련 용어가 절대적인 위치를 언급하고 있는 것으로 이해하여서는 아니된다.
더욱이, 본 발명의 명세서에서는, "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는, 사용된다면, 하나 이상의 기능이나 동작을 처리할 수 있는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있음을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에서는 각 도면의 각 구성 요소에 대해서 그 도면 부호를 명기함에 있어서, 동일한 구성 요소에 대해서는 이 구성 요소가 비록 다른 도면에 표시되더라도 동일한 도면 부호를 가지고 있도록, 즉 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지시하고 있다.
본 명세서에 첨부된 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.
또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략될 수도 있다.
이하에서는 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파티클 생성 방지용 보호막 형성 방법에 대해서 상세하게 설명하기로 한다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 파티클 생성 방지용 보호막 형성 방법이 구현되는 증착 장치의 구성을 예시적으로 보인 도면이다.
도 5는 박막 증착 방식으로 PVD 방식이 사용되는 경우의 증착 장치의 구성을 예시적으로 보인 도면으로, 진공 챔버(101) 내부에 박막으로 증착하고자 하는 소스 물질(110)을 배치한 후, 에너지원(115)을 통하여 공급된 에너지로 소스 물질을 증발, 기화, 입자화시켜 물리적으로 기판(103)에 박막(105)을 형성하도록 구현될 수 있다.
도 6은 방막 증착 방식으로 CVD 방식이 사용되는 경우의 증착 장치의 구성을 예시적으로 보인 도면으로, 진공 챔버(101) 외부에 박막으로 증착하고자 하는 소스 물질(120)을 배치한 후, 진공 챔버(101) 내부로 소스 물질을 공급하고, 진공 챔버(101) 내부 또는 기판(103)에 에너지를 공급하여 진공 챔버(101) 내부로 공급된 소스의 분해, 결합을 발생시켜 기판(103)과 소스 물질의 화학적 결합이 발생하도록 하여 기판(103)에 박막(105)을 형성하도록 구현될 수 있다.
도 5 및 도 6에서 진공 챔버(101)는 내부에 일정한 공간을 가지며, 내부 공간을 진공 생태로 유지할 수 있는 구조를 가질 수 있다.
이에 따라 진공 챔버(101)에는 챔버 내부의 기체를 배출할 수 있는 진공 펌프(180)가 구비되고, 챔버 내부로 기체를 주입할 수 있는 벤팅 장치도 구비될 수 있다.
도 5 및 도 6에서 제1 불활성 가스(캐리어 가스) 저장부(130)는 제1 불활성 가스를 저장하며, 제1 불활성 가스 저장부(130)에 저장된 제1 불활성 가스는 진공 챔버(101)로 공급될 수 있다.
제1 불활성 가스로는 질소(N2), 헬륨(He), 아르곤(Ar) 등의 가스가 사용될 수 있다.
제1 유량 조절부(MFC:Mass Flow Controller)(135)는 제1 불활성 가스 저장부(130)와 진공 챔버(101) 사이에 형성되는 가스 라인에 설치되며, 제어부(190)의 제어 하에 진공 챔버(101)로 공급되는 불활성 가스의 유량을 제어할 수 있다.
제2 유량 조절부(140)는 제1 불활성 가스 저장부(130)와 제1 캐니스터(160) 사이에 형성되는 가스 라인에 설치되며, 제어부(190)의 제어 하에 제1 캐니스터(160)로 공급되는 불활성 가스의 유량을 제어할 수 있다.
제3 유량 조절부(145)는 제1 불활성 가스 저장부(130)와 제2 캐니스터(170) 사이에 형성되는 가스 라인에 설치되며, 제어부(190)의 제어 하에 제2 캐니스터(170)로 공급되는 불활성 가스의 유량을 제어할 수 있다.
제1 캐니스터(160)는 액체 상태의 전구체가 수용될 수 있다.
제1 캐니스터(160)는 히터(도시하지 않음)에 의해 가열되어 액체 상태의 전구체를 기화시킬 수 있다.
제1 캐니스터(160)에 수용된 전구체는 제2 유량 조절부(140)를 통해 제1 불활성 가스 저장부(130)로부터 유입되는 불활성 가스에 의해 진공 챔버(101)로 운반될 수 있다.
제2 캐니스터(170)는 액체 상태의 반응제가 수용될 수 있다.
제2 캐니스터(170)는 히터(도시하지 않음)에 의해 가열되어 액체 상태의 반응제를 기화시킬 수 있다.
제2 캐니스터(170)에 수용된 반응제는 제3 유량 조절부(145)를 통해 제1 불활성 가스 저장부(130)로부터 유입되는 불활성 가스에 의해 진공 챔버(101)로 운발될 수 있다.
제2 불활성 가스 저장부(150)는 제2 불활성 가스를 저장하며, 제2 불활성 가스 저장부(150)에 저장된 제2 불활성 가스는 진공 챔버(101)로 공급될 수 있다.
제2 불활성 가스로는 질소(N2), 헬륨(He), 아르곤(Ar) 등의 가스가 사용될 수 있다.
복수의 밸브들(137, 152, 161, 163, 165, 167, 171, 173, 175, 177, 182)은 제어부(190)의 제어 하에 유체의 흐름을 차단하거나 또는 허용할 수 있다.
제어부(190)는 진공 챔버(101) 내부 구조물에 증착된 입자 또는 박막이 구조물로부터 이탈하여 파티클이 생성되는 것을 방지하기 위해, 박막 증착 공정 후에 본 발명에 따른 보호막 형성 방법에 따라 보호막 코팅 공정을 수행하여 보호막을 형성할 수 있다.
여기서 제어부(190)는 증착 장치(100)를 제어하여 박막 증착 공정을 기설정된 회수만큼 수행한 후 보호막 코팅 공정을 수행하여 보호막을 형성할 수 있고, 진공 챔버(101) 내의 파티클 수가 기설정된 수량에 도달하기 전까지 박막 증착 공정을 반복 수행한 후 보호막 코팅 공정을 수행하여 보호막을 형성할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 파티클 생성 방지용 보호막 형성 방법을 설명하기 위한 처리도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 파티클 생성 방지용 보호막 형성 공정을 개략적으로 보인 도면이다.
우선, 제어부(190)는 보호막을 형성하기 위해 제1 캐니스터(160)를 감싸고 있는 히터(도시하지 않음)를 제어하여 제1 캐니스터(160)에 수용된 액체 상태의 전구체를 기화시킨 후, 제2 유량 조절부(140)를 제어하고, 밸브(161, 163, 167)를 개방시켜 제1 불활성 가스 저장부(130)에 저장된 제1 불활성 가스를 제1 캐니스터(160)로 공급하여, 제1 캐니스터(160)로 유입되는 불활성 가스에 의해 전구체를 진공 챔버(101) 내부로 공급할 수 있다(S10).
상기한 단계 S10을 통해 진공 챔버(101) 내부로 전구체를 공급할 때, 진공 챔버(101) 내부로 공급되는 전구체가 진공 챔버(101) 내부 3D 구조물 전체 표면에 균일하게 도달할 수 있도록 진공 챔버(101) 내부의 압력을 상승시킬 수 있다.
상기한 단계 S10에서 진공 챔버(101) 내부의 압력 상승은, 제1 유량 조절부(135)를 제어하고, 밸브(137)를 개방시켜 진공 챔버(101) 내부에 제1 불활성 가스를 공급하여 챔버(101) 내부의 압력을 상승시킬 수 있다.
또한, 상기한 단계 S10을 통해 진공 챔버(101) 내부로 전구체를 공급할 때, 진공 챔버(101) 내부로 공급되는 전구체가 진공 챔버(101) 내부 3D 구조물 전체 표면에 균일하게 도달할 수 있도록 진공 챔버(101) 내부의 압력을 상승시키는 한편, 진공 챔버(101) 내부의 기체 흐름을 최소화시킬 수 있다.
상기한 단계 S10에서 진공 챔버(101) 내부의 기체 흐름의 최소화는, 진공 챔버(101)와 진공 펌프(180) 사이에 구성되는 스로틀 밸브(도시하지 않음)의 개방 각도를 최소화하거나, 진공 챔버(101)와 진공 펌프(180) 사이에 구성되는 진공 밸브(182)를 폐쇄시켜 진공 챔버(101) 내부의 기체 흐름을 최소화시킬 수 있다.
상기한 단계 S10을 통해 진공 챔버(101) 내부로 전구체를 공급한 후, 제어부(190)는 진공 챔버(101) 내부로 공급된 전구체가 진공 챔버(101) 내부 3D 구조물 전체 표면에 균일하게 도달할 수 있도록 기설정된 시간 동안 진공 챔버(101) 내부의 압력을 상승시킬 수 있다(S20).
상기한 단계 S20에서 제어부(190)는 제1 유량 조절부(135)를 제어하고, 밸브(137)를 개방시켜 진공 챔버(101) 내부에 제1 불활성 가스를 공급하여 챔버(101) 내부의 압력을 상승시킬 수 있다.
상기한 단계 S20에서 제어부(190)는 진공 챔버(101) 내부로 공급되는 전구체가 진공 챔버(101) 내부 3D 구조물 전체 표면에 균일하게 도달할 수 있도록 진공 챔버(101) 내부의 압력을 상승시키는 한편, 진공 챔버(101) 내부의 기체 흐름을 최소화시킬 수 있다.
상기한 단계 S20에서 진공 챔버(101) 내부의 기체 흐름의 최소화는, 진공 챔버(101)와 진공 펌프(180) 사이에 구성되는 스로틀 밸브(도시하지 않음)의 개방 각도를 최소화하거나, 진공 챔버(101)와 진공 펌프(180) 사이에 구성되는 진공 밸브(182)를 폐쇄시켜 진공 챔버(101) 내부의 기체 흐름을 최소화시킬 수 있다.
이후, 제어부(190)는 기설정된 시간 동안 진공 펌프(180)를 구동시키고, 진공 밸브(182)를 개방시켜 진공 챔버(101) 내부의 잔여 전구체를 외부로 배출시킬 수 있다(S30).
상기한 단계 S30에서 진공 펌프(180)를 구동시켜 진공 챔버(101) 내부의 잔여 전구체를 외부로 배출시킬 때, 밸브(152)를 개방시켜 진공 챔버(101) 내부로 제2 불활성 가스를 공급할 수 있다.
이후, 제어부(190)는 제2 유량 조절부(140)를 제어하고, 밸브(165, 167)를 개방시켜 진공 챔버(101) 내부로 제1 불활성 가스를 퍼지 가스로 공급하여 진공 챔버(101) 내부에 잔존하는 잔여 전구체를 외부로 배출시킬 수 있다(S40).
상기한 단계 S40에서 제2 유량 조절부(140)를 제어하고, 밸브(165, 167)를 개방시켜 진공 챔버(101) 내부에 잔존하는 잔여 전구체를 외부로 배출시킬 때, 상기한 단계 S30에서 구동된 진공 펌프(180)와 개방된 진공 밸브(182)는 각각, 구동 상태 및 개방 상태를 유지하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에서는 상기한 단계 S40에서 진공 챔버(101) 내부로 퍼지 가스를 공급하여 진공 챔버(101) 내부에 잔존하는 잔여 전구체를 외부로 배출하기 전에, 상기한 단계 S30을 먼저 수행하여 진공 챔버(101) 내부의 잔여 전구체를 외부로 배출시킨다.
이와 같이, 상기한 단계 S40의 퍼지 가스 공급 단계를 수행하기 전에 상기한 단계 S30의 진공 펌프 구동 단계를 수행하게 되면, 진공 챔버(101) 내부에 잔존하는 잔여 전구체를 제거하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있게 되어 생산성 향상을 도모할 수 있게 된다.
즉, 상기한 단계 S10 및 단계 S20을 수행함에 따라 진공 챔버(101) 내부의 압력이 증가한 상태 또는 기체 흐름이 감소된 상태에서 바로 단계 S40을 수행하여 챔버(101) 내부에 잔존하는 잔여 전구체를 제거하게 되면, 잔여 전구체 제거에 많은 시간이 소요된다.
따라서 상기한 단계 S20 이후에 상기한 단계 S30의 진공 펌프 구동 단계를 추가하여 진공 챔버(101) 내부에 잔존하는 잔여 전구체를 충분히 제거해 준 후, 상기한 단계 S40의 퍼지 가스 공급 단계를 수행하는 것이 바람직하다.
이후, 제어부(190)는 제2 캐니스터(170)를 감싸고 있는 히터(도시하지 않음)를 제어하여 제2 캐니스터(170)에 수용된 액체 상태의 반응제를 기화시킨 후, 제3 유량 조절부(145)를 제어하고, 밸브(171, 173, 177)를 개방시켜 제1 불활성 가스 저장부(130)에 저장된 제1 불활성 가스를 제2 캐니스터(170)로 공급하여, 제2 캐니스터(170)로 유입되는 불활성 가스에 의해 반응제를 진공 챔버(101) 내부로 공급할 수 있다(S50).
상기한 단계 S50을 통해 진공 챔버(101) 내부로 반응제를 공급할 때, 진공 챔버(101) 내부로 공급되는 반응제가 진공 챔버(101) 내부 3D 구조물 전체 표면에 균일하게 도달할 수 있도록 진공 챔버(101) 내부의 압력을 상승시킬 수 있다.
상기한 단계 S50에서 진공 챔버(101) 내부의 압력 상승은, 제1 유량 조절부(135)를 제어하고, 밸브(137)를 개방시켜 진공 챔버(101) 내부에 제1 불활성 가스를 공급하여 챔버(101) 내부의 압력을 상승시킬 수 있다.
또한, 상기한 단계 S50을 통해 진공 챔버(101) 내부로 반응제를 공급할 때, 진공 챔버(101) 내부로 공급되는 반응제가 진공 챔버(101) 내부 3D 구조물 전체 표면에 균일하게 도달할 수 있도록 진공 챔버(101) 내부의 압력을 상승시키는 한편, 진공 챔버(101) 내부의 기체 흐름을 최소화시킬 수 있다.
상기한 단계 S50에서 진공 챔버(101) 내부의 기체 흐름의 최소화는, 진공 챔버(101)와 진공 펌프(180) 사이에 구성되는 스로틀 밸브(도시하지 않음)의 개방 각도를 최소화하거나, 진공 챔버(101)와 진공 펌프(180) 사이에 구성되는 진공 밸브(182)를 폐쇄시켜 진공 챔버(101) 내부의 기체 흐름을 최소화시킬 수 있다.
상기한 단계 S50을 통해 진공 챔버(101) 내부로 반응제를 공급한 후, 제어부(190)는 진공 챔버(101) 내부로 공급된 반응제가 진공 챔버(101) 내부 3D 구조물 전체 표면에 균일하게 도달할 수 있도록 기설정된 시간 동안 진공 챔버(101) 내부의 압력을 상승시킬 수 있다(S60).
상기한 단계 S60에서 제어부(190)는 제1 유량 조절부(135)를 제어하고, 밸브(137)를 개방시켜 진공 챔버(101) 내부에 제1 불활성 가스를 공급하여 챔버(101) 내부의 압력을 상승시킬 수 있다.
또한, 상기한 단계 S60에서 제어부(190)는 진공 챔버(101) 내부로 공급되는 반응제가 진공 챔버(101) 내부 3D 구조물 전체 표면에 균일하게 도달할 수 있도록 진공 챔버(101) 내부의 압력을 상승시키는 한편, 진공 챔버(101) 내부의 기체 흐름을 최소화시킬 수 있다.
상기한 단계 S60에서 진공 챔버(101) 내부의 기체 흐름의 최소화는, 진공 챔버(101)와 진공 펌프(180) 사이에 구성되는 스로틀 밸브(도시하지 않음)의 개방 각도를 최소화하거나, 진공 챔버(101)와 진공 펌프(180) 사이에 구성되는 진공 밸브(182)를 폐쇄시켜 진공 챔버(101) 내부의 기체 흐름을 최소화시킬 수 있다.
이후, 제어부(190)는 기설정된 시간 동안 진공 펌프(180)를 구동시키고, 진공 밸브(182)를 개방시켜 진공 챔버(101) 내부의 잔여 반응제를 외부로 배출시킬 수 있다(S70).
상기한 단계 S70에서 진공 펌프(180)를 구동시켜 진공 챔버(101) 내부의 잔여 반응제를 외부로 배출시킬 때, 밸브(152)를 개방시켜 진공 챔버(101) 내부로 제2 불활성 가스를 공급할 수 있다.
이후, 제어부(190)는 제3 유량 조절부(145)를 제어하고, 밸브(175, 177)를 개방시켜 진공 챔버(101) 내부로 제1 불활성 가스를 퍼지 가스로 공급하여 진공 챔버(101) 내부에 잔존하는 잔여 반응제를 외부로 배출시킬 수 있다(S80).
상기한 단계 S80에서 제3 유량 조절부(145)를 제어하고, 밸브(175, 177)를 개방시켜 진공 챔버(101) 내부에 잔존하는 잔여 반응제를 외부로 배출시킬 때, 상기한 단계 S70에서 구동된 진공 펌프(180)와 개방된 진공 밸브(182)는 각각, 구동 상태 및 개방 상태를 유지하는 것이 바람직하다.
상기한 단계 S20, 단계 S30, 단계 S60, 단계 S70은 진공 챔버(101)의 구조, 증착 박막 물질 등에 따라 추가되거나 간소화될 수 있다.
이와 같이 본 발명에 의하면, 파티클 생성 방지용 보호막 형성시, 진공 챔버 내부 압력을 상승시키고, 챔버 내부의 기체 흐름을 감소시켜 진공 챔버 내부로 공급된 전구체와 반응제가 진공 챔버 내부의 3D 구조물 전체에 균일하게 증착되게 할 수 있는 효과가 있다.
이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시 예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시 예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.
또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.
101. 진공 챔버,
103. 기판,
105. 박막,
130. 제1 불활성 가스 저장부,
135. 제1 유량 조절부,
140. 제2 유량 조절부,
145. 제3 유량 조절부,
150. 제2 불활성 가스 저장부,
160. 제1 캐니스터,
170. 제2 캐니스터,
180. 진공 펌프,
190. 제어부
137, 152, 161, 163, 165, 167, 171, 173, 175, 177, 182. 밸브

Claims (9)

  1. 진공 챔버 내부로 전구체를 공급하되, 상기 전구체 공급 시에 상기 진공 챔버 내부의 압력을 상승시키는 전구체 공급 단계;
    상기 진공 챔버 내부로 퍼지 가스를 공급하여 상기 진공 챔버 내부의 잔여 전구체를 외부로 배출시키는 제1 퍼지 단계;
    상기 진공 챔버 내부로 반응제를 공급하되, 상기 반응제 공급 시에 상기 진공 챔버 내부의 압력을 상승시키는 반응제 공급 단계; 및
    상기 진공 챔버 내부로 퍼지 가스를 공급하여 상기 진공 챔버 내부의 잔여 반응제를 외부로 배출시키는 제2 퍼지 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    파티클 생성 방지용 보호막 형성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전구체 공급 단계 후, 기설정된 시간 동안 상기 진공 챔버 내부의 압력을 상승시키는 제1 스테이 단계; 및
    상기 반응제 공급 단계 후, 기설정된 시간 동안 상기 진공 챔버 내부의 압력을 상승시키는 제2 스테이 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    파티클 생성 방지용 보호막 형성 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 스테이 단계 및 상기 제2 스테이 단계는 각각,
    기설정된 시간 동안 상기 진공 챔버 내부에 불활성 가스를 공급하여 챔버 내부 압력을 상승시키는 단계인 것을 특징으로 하는,
    파티클 생성 방지용 보호막 형성 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전구체 공급 단계 후, 기설정된 시간 동안 상기 진공 챔버 내부의 압력을 상승시키는 한편, 상기 진공 챔버 내부의 기체 흐름을 최소화시키는 제1 스테이 단계; 및
    상기 반응제 공급 단계 후, 기설정된 시간 동안 상기 진공 챔버 내부의 압력을 상승시키는 한편, 상기 진공 챔버 내부의 기체 흐름을 최소화시키는 제2 스테이 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    파티클 생성 방지용 보호막 형성 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 스테이 단계 및 상기 제2 스테이 단계는 각각,
    기설정된 시간 동안 상기 진공 챔버 내부에 불활성 가스를 공급하여 챔버 내부 압력을 상승시키는 한편,
    상기 진공 챔버와 진공 펌프 사이에 구성되는 스로틀 밸브의 개방 각도를 최소화하거나, 상기 진공 챔버와 진공 펌프 사이에 구성되는 진공 밸브를 폐쇄시켜 상기 진공 챔버 내부의 기체 흐름을 최소화시키는 단계인 것을 특징으로 하는,
    파티클 생성 방지용 보호막 형성 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전구체 공급 단계는,
    상기 전구체 공급 시에 상기 진공 챔버 내부에 불활성 가스를 공급하여 챔버 내부 압력을 상승시키는 단계이고,
    상기 반응제 공급 단계는,
    상기 반응제 공급 시에 상기 진공 챔버 내부에 불활성 가스를 공급하여 챔버 내부 압력을 상승시키는 단계인 것을 특징으로 하는,
    파티클 생성 방지용 보호막 형성 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전구체 공급 단계는,
    상기 전구체 공급 시에 상기 진공 챔버 내부의 압력을 상승시키는 한편, 상기 진공 챔버 내부의 기체 흐름을 최소화시키는 단계이고,
    상기 반응제 공급 단계는,
    상기 반응제 공급 시에 상기 진공 챔버 내부의 압력을 상승시키는 한편, 상기 진공 챔버 내부의 기체 흐름을 최소화시키는 단계인 것을 특징으로 하는,
    파티클 생성 방지용 보호막 형성 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전구체 공급 단계는,
    상기 전구체 공급 시에 상기 진공 챔버 내부에 불활성 가스를 공급하여 챔버 내부 압력을 상승시키는 한편,
    상기 진공 챔버와 진공 펌프 사이에 구성되는 스로틀 밸브의 개방 각도를 최소화하거나, 상기 진공 챔버와 진공 펌프 사이에 구성되는 진공 밸브를 폐쇄시켜 상기 진공 챔버 내부의 기체 흐름을 최소화시키는 단계이고,
    상기 반응제 공급 단계는,
    상기 반응제 공급 시에 상기 진공 챔버 내부에 불황성 가스를 공급하여 챔버 내부 압력을 상승시키는 한편,
    상기 진공 챔버와 진공 펌프 사이에 구성되는 스로틀 밸브의 개방 각도를 최소화하거나, 상기 진공 챔버와 진공 펌프 사이에 구성되는 진공 밸브를 폐쇄시켜 상기 진공 챔버 내부의 기체 흐름을 최소화시키는 단계인 것을 특징으로 하는,
    파티클 생성 방지용 보호막 형성 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 퍼지 단계를 수행하기 전에, 기설정된 시간 동안 진공 펌프를 구동시켜 상기 진공 챔버 내부의 잔여 전구체를 외부로 배출시키는 제1 펌프 단계; 및
    상기 제2퍼지 단계를 수행하기 전에, 기설정된 시간 동안 진공 펌프를 구동시켜 상기 진공 챔버 내부의 잔여 반응제를 외부로 배출시키는 제2 펌프 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    파티클 생성 방지용 보호막 형성 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20060013121A (ko) 2004-08-06 2006-02-09 주식회사 아이피에스 Ald 박막증착방법
KR20060079352A (ko) 2004-12-30 2006-07-06 동부일렉트로닉스 주식회사 반도체 공정챔버의 파티클 제거장치 및 제거방법
KR20220065402A (ko) 2020-11-13 2022-05-20 삼성전자주식회사 파티클 제거 가스를 공급하는 잔류 가스 처리 시스템 및 방법

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