KR0156321B1 - 반도체용 저압 화학기상증착장치의 가스 배출관 - Google Patents

반도체용 저압 화학기상증착장치의 가스 배출관 Download PDF

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Abstract

저압 화학기상증착 공정을 수행하는 공정챔버의 내부에 잔류하는 가스를 배출시키는 배출관을 구비한 반도체용 저압 화학기상증착장치의 가스 배출관이 개시되어 있다.
본 발명에 따른 반도체용 저압 화학기상증착장치의 가스 배출관은 공정챔버와, 반응가스 유입라인과 잔류가스 배출관이 형성되어 있는 플랜지부 및 상기 배출관과 분리가능하게 연결된 배기라인을 구비하는 반도체용 저압 화학기상증착 장치의 가스 배출관에 있어서, 상기 배출관은 외측으로 소정 길이만큼 돌출되어 있으며 상기 배출관 내에는 탈착가능한 보조배출관이 더 설치됨을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 저압 화학기상증착을 실시하는 공정챔버 내부의 반응압력을 유지시키는 용이하에 웨이퍼에 손상이 없도록 하고, 반도체용 저압 화학기상증착장치의 가스 배출관의 배출관을 보호하며, 예방정비 기간을 연장시킴과 동시에 세정시간을 단축시키는 효과가 있다.

Description

반도체용 전압 화학기상중착장치의 가스 배출관
제1도는 본 발명의 일 실시예에 따른 저압 화학기상중착장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
제2도는 제1도의 가스 배출부분을 확대하여 개략적으로 나타낸 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 척조립체 12 : 공정챔버
14 : 내측튜브 16 : 외측튜브
18 : 배출관 20 : 보조배출관
22 : 배기라인 24 : 클램프
26 : 오링
본 발명은 반도체용 저압 화학기상증착(Low Pressure Chemical Vapour Deposition)장치의 가스 배출관에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 저압 화학기상증착 공정을 수행하는 공정챔버의 내부에 잔류하는 가스를 배축시키는 배출관을 구비한 반도체용 저압 화학기상증착장치의 가스 배출관에 관한 것이다.
반도체소자 제조공정 가운데 빈번히 이루어지는 공정 중에 하나가 CVD 공정이다.
이러한 CVD 공정에서는 반도체 웨이퍼상에 원하는 재질의 막을 형성시키기 위해 막의 재료가 되는 여러 가지 가스들이 공정챔버 내부로 공급되고, 상압이나 저압 등의 일정한 상태에서 웨이퍼상에 원하는 막으로 형성된다.
한편, LPCVD 공정은 공정챔버 내부의 모든 표면에 대해 특별한 선택성을 갖지 않으며, 공정챔버 내부의 내벽이나 웨이퍼가 놓여지는 기구 또는 잔류 가스를 배출토록 하는 배출관 등의 표면에 웨이퍼 표면과 동일한 재질의 막질이 형성된다.
특히, 반응이 이루어지는 챔버의 하단을 막아 외부 공기의 유입을 막도록 하는 역할과 반응 후에 생성되는 방응 폐기물을 배기토록 통로역할을 하는 배출관은 대기중으로 돌출되어 있어 고온의 공정챔버 내부에 비해 상대적으로 낮은 온도 상태로 있으며, 이에 따라 공정 챔버 내부에서 나오는 잔류 가스 및 반응 폐기물은 급격하게 냉각되면서 배출부의 내벽에 계속적으로 막이 적층되어 딱딱하게 굳어진 형태를 이루게 된다.
이렇게 배출관 내벽에 적층된 막은 공정챔버의 저압 상태를 유지하도록 하는 펌프 작용을 저하시켜 공정챔버의 압력을 불안정하게 만들게 되며, 이러한 현상이 없도록 주기를 정하여 적층된 배출관을 식간 가스 또는 세정액을 사용하여 세정하게 된다.
이하, 이러한 공정챔버의 내부 및 배출관 등에 쌓이는 잔류 가스와 반응 폐기물의 생성 과정에 대하여 아래의 반응식을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. 아래의 반응식은 웨이퍼의 표면에 실리콘 질화막을 침적시키기 위한 반응식이다.
4NH3+3SiH2Cl2→ Si3N4+6HCl + 6H2…… ①
HCl + NH3→ NH4Cl …… ②
이러한 ①의 반응식에서 고정챔버의 내부에 공급되는 SiH2Cl2의 가스가 폭발적으로 반응하기 때문에 미리 NH3를 반응당량보다 충분하게 공급하게 되며, 이에 따라 의 반응에서 발생하는 HCl과 반응후에 남은 NH3가 ②의 반응식과 같이 반응하여 반응 폐기물인 NH4Cl을 생성하게 되고, 이러한 반응 폐기물은 고온의 공정챔버에서 비교적 저온의 배출관로 배출됨에 따라 급격한 온도면화를 갖게 되어 주로 배출관의 소정 부위에 반응 폐기물이 쌓이게 되고, 배출관의 내벽에 딱딱한 형태로 부착되어 굳어지게 되며 계속적으로 공정을 진행하게 되면 배출관의 내벽에 중착되어 배출관을 폐쇄시키게 된다.
전술한바와 같이 반응 폐기물이 배출관의 내벽을 막게 되면 공정챔버의 반응 압력을 맞추기 어려우면, 이에 따라 웨이퍼에 손상을 주게 되는 문제점과, 이 반응 폐기물을 제거하기 위해 주기를 정하여 잦은 예방정비를 실시하여야 하는 번거로움이 있을 뿐아니라, 반응 폐기물이 배출관의 내벽에 딱딱하게 굳어져 있음에 따라 세정시에도 많은 시간을 소요하여야 하고 배출관을 손상시키는 문제점이 있었다.
본 발명자는 전술한 종래의 문제점을 해결하고자 본 발명을 착안하게 되었다.
본 발명의 목적은 배출관의 내벽에 주로 쌓이게 되는 반응 폐기물을 집진시켜 제거토록 함으로써 웨이퍼의 화확기상증착에 필요한 반응압력을 유지시키고, 예방정비의 주기를 연장시키며, 세정하는 시간을 줄임과 동시에 배출관의 상태를 보호할 수 있는 반도체용 저압 화학 기상증착장치의 가스 배출관을 제공함에 있다.
본 발명에 따른 반도체용 저압 화학기상증착장치의 가스 배출관은 공정챔버와, 반응가스 유입라인과 잔류가스 배출관이 형성되어 있는 플랜지부 및 상기 배출관과 분리가능하게 연결된 배기라인을 구비하는 반도체용 저압 화학기상증착장치의 가스 배출관에 있어서, 상기 배출관은 외측으로 소정 길이만큼 돌출되어 있으며, 상기 배출관 내에는 탈착가능한 보조배출관이 더 설치됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 보조배출관은 상기 배출관의 내벽의 밀착되는 형상으로 제조하여 배출관으로부터 배기라인을 분리한 후 배출관내로 삽입 및 해체가 가능하게 구성함이 바람직하다.
그리고 보조배출관은 배출관과 동일한 재질로 형성함이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 반도체용 저압 화학기상증착장치의 가스 배출관의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제1도는 본 발며의 일 실시예에 따른 반도체용 저압 화학기상증착장치의 가스 배출관 내부를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 제2도는 제1도의 배출관을 확대하여 개략적으로 나타낸 단면도이다.
제1도 및 제2도를 참조하여 상세히 설명하면, 도면에 도시된 바와 같이 웨이퍼를 적층한 척조립체(10)가 승강하여 공정챔버(12)의 하측부위 즉 반응가스 유입라인(17)과 배출관(18)이 형성된 플랜지(13)와 기밀을 유지하도록 체결되어 있으며, 이에 따라 웨이퍼는 공정챔버(12) 내부의 밀폐된 상태에 놓이기 된다.
또한, 공정챔버(12)는 내측튜브(14)와 외측튜브(16)를 갖추고 있어 소정간격을 유지하고 있으며, 간격이 유지되는 내측튜브(14)와 외측튜브(16)의 하측 플랜지(13) 부위의 외측으로 돌출된 나팔관 형상의 배출관(18)이 형성되어 있어, 이 배출관(18)을 통하여 고진공의 공정압력을 유지토록 하고, 공정챔버(12) 내부의 잔류가스 및 반응 폐기물을 배출하게 된다.
그리고, 이렇게 형성된 배출관(18을 제2도를 참조하여 설명하면, 상기 배출관(18)의 내부에 배출관(18의 내벽과 동일한 형상의 외벽을 이루는 나팔관 형상의 보조배출관(20)이 삽입되어 있으며, 이러한 보조배출관(20)은 공정챔버(12)의 반응 폐기물이 집중적으로 쌓이게 되는 배출관(18)의 내벽부위에 밀착됨으로써 반응 폐기물이 보조배출관(20)의 내벽에 쌓이도록 되어 있다.
한편, 배출관(18)의 끝단부는 공정챔버(12) 내부의 반응압력을 고진공으로 형성하도록 하는 배기장치(도시 안됨)의 배기라인(22)과 밀착된 형태로 클램프(24)와 오링(26)에 의해 외부와의 기밀을 유지토록 체결되며, 이렇게 체결됨에 따라 배기라인(22)의 끝단부가 상기 배출관(18) 내부에 삽입된 보조배출관(20)을 더욱 압착시키게 된다.
이렇게 구성됨에 따라 보조배출관(20의 결합 관계를 성명하면, 저압화학기상증착 공정을 진행하여 소정 시간이 경과한 뒤에 클램프(24)의 해체를 통하여 배기라인(22)을 분리하게 되면 보조배출관(20)을 배출관(18)의 내부에서 빼내어 교체하고 다시 체결하여 사용하도록 되어 있다.
이러한 구성에 따른 본 발명에 의하면, 저압 화학기상증착을 실시하는 공정챔버 내부의 반응압력을 유지시키기 용이하여 웨이퍼에 손상이 없도록하고, 반도체용 저압 화학기상증착장치의 가스 배출관의 배출관을 보호하며, 예방정비 기간을 연장시킴과 동시에 세정 시간을 단축하는 효과가 있다.
본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 사상과 범위내에서 다양한 변형이나 수정이 가능함은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 이러한 변형이나 수정이 첨부된 특허 청구의 범위에 속함은 당연하다.

Claims (4)

  1. 공정챔버와, 반응가스 유입라인과 잔류가스 배출관이 형성되어 있는 플래지부 및 상기 배출관과 분리가능하게 연결된 배기라인을 구비하는 반도체용 저압 화학기상증착장치의 가스 배출관이 있어서, 상기 배출관은 외측으로 소정 길이만큼 돌출되어 있으며, 상기 배출과내에는 탈착가능한 보조배출관이 더 설치됨을 특징으로 하는 반도체용 저압 화학기상증착장치의 가스 배출관.
  2. 제1항에 있어서, 상기 보조배출관은 상기 배출관의 내벽에 밀착되는 형상임을 특징으로 하는 상기 반도체용 저압 화학기상증착장치의 가스 배출관.
  3. 제1항에 있어서, 상기 보조배출관은 상기 배출관으로부터 상기 배기라인을 분리한 후 상기 배출관내로 삽입 및 해체가 가능한 것을 특징으로 하는 상기 반도체용 저압 화학기상증착장치의 가스 배출관.
  4. 제1항에 있어서, 상기 보조배출관은 상기 배출관과 동일한 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 상기 바노체용 저압 화학기상증착장치의 가스 배출관.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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