KR100513395B1 - 화학 기상 증착용 웨이퍼 안착대의 표면 정화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화학 기상 증착용 웨이퍼 안착대의 표면 정화 장치에 관한 것으로서, 웨이퍼 안착대의 하부에는 히팅 라인, 온도 계측 라인, 백 가스 공급 라인, 진공 흡입 라인 등이 연결되고, 상기 안착대의 가장자리 쪽 둘레에 소정 간격을 두고 관통 배열된 복수의 백 가스 공급공과 그 중앙 쪽에 관통 형성된 복수의 진공 흡입공을 포함하는 화학 기상 증착용 웨이퍼 안착대에 있어서, 상기 백 가스 공급 라인의 소정 위치에 공정 챔버 배기나 안착대 청소시 백 가스 공급 라인을 그대로 이용할 수 있도록 정화 가스 공급부가 별도로 더 배관 연결되는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 의하면 공정 챔버의 배기 후 안착대 주위의 잔존 가스를 제거할 경우 백 가스 라인에 별도의 질소 가스 공급 라인을 더 부가 설치함으로써 기존의 백 가스 라인을 그대로 이용할 수 있으므로 청정 시간을 대폭 감축할 뿐만 아니라 공정 불량을 예방함은 물론, 원활한 공정 진행으로 인하여 생산성을 더욱 높일 수 있다.

Description

화학 기상 증착용 웨이퍼 안착대의 표면 정화 장치{Apparatus for purging the outer surface of wafer pedestal for CVD}

본 발명은 화학 기상 증착용 웨이퍼 안착대에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화학 기상 증착 공정을 수행하는 공정 챔버를 배기시킬 경우나 공정 작업을 중단했을 경우 웨이퍼 안착대의 표면 주위에 잔존하는 가스를 신속히 배출시켜 정화되도록 하는 화학 기상 증착용 웨이퍼 안착대의 표면 정화 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조 공정 중 화학 기상 증착(Chemical Vaper Deposition : CVD) 공정은 적층될 물질 원자를 포함한 기체 상태의 화합물을 분해한 후 화학적인 반응을 이용하여 웨이퍼 상에 유전체나 도체로 작용하는 어떤 박막 층들을 형성하기 위한 공정이다.

이러한 CVD 공정에서 여러 층으로 적층되는 금속들 사이를 전기적으로 연결 시키기 위한 다층의 도전성 배선층을 형성하기 위하여, 예를 들어 SiH₄ 와 WF₆ 가스를 화학적으로 반응시키는 소위 플러그 필(Plug Fill) 공정을 수행하게 되는데, 이 공정을 수행하는 공정 챔버 내의 주요 구성부를 도 1 에서 정면 도시하고 있다.

도 1 에서 보면, 챔버 몸체(1)의 하부 중앙에는 스핀들 축(2)이 내장된 진공 라인 구비되고, 이 스핀들 축(2)의 측방으로 진공 배기 라인(3)이 연결되어 있다. 상기 챔버 몸체(1)의 상부에는 웨이퍼(5)를 올려놓을 수 있는 대략 5 개 정도(도면에서는 3 개만 도시)의 웨이퍼 안착대(4)가 구비되고, 이 안착대(4)의 상면에는 복수의 승강핀(6)이 일부 돌출되어 웨이퍼(5)를 약간 들어올릴 수 있도록 되어 있다. 상기 승강핀(6)은 실린더의 작용에 따라 동작되는 리프팅 수단(8)에 의하여 승강되는데, 이 리프팅 수단(8)은 2 개의 웨이퍼 안착대(4) 당 한 조씩 동작되는 연결 부재(7)와 각 각 결합되어 있다.

이와 같은 구조를 갖는 플러그 필 공정 설비 중에서 종래의 웨이퍼 안착대의 표면 정화 장치를 도 2 에서 개략적으로 나타내고 있는데, 웨이퍼 안착대(4)의 하부에는 가열부(10)로부터 열을 공급받는 히팅 라인(9)이 연결되고, 또한 써모커플(Thermocouple)과 같은 온도 계측부(12)가 연결된 온도 계측 라인(11)이 연결된다. 그리고, 상기 안착대(4)의 가장자리 쪽에는 백 가스 공급부(14)로부터 예를 들어, 아르곤(A_r)이나 수소(H₂) 가스와 같은 백 가스(Back Gas)를 공급받는 백 가스 공급 라인(13)이 연결된다.

여기서, 상기 안착대(4)를 절개하여 평면 도시한 도면을 보면, 복수의 백 가스 공급공(13a)이 안착대(4)의 가장자리 쪽 둘레에 소정 간격을 두고 관통 형성되고, 그 중앙 쪽에는 진공 흡입 라인(15)을 통하여 진공 흡인력이 전달되게 하는 복수의 진공 흡입공(15a)이 관통 형성되어 있다. 그리고, 상기 백 가스 공급공(13a)과 진공 흡입공(15a) 사이에는 V 자의 요철 홈(4a)이 여러 줄로 형성되어 백 가스가 안착대(4) 상면 전체에 고루 퍼져 나가도록 안내케 한다.

이와 같은 종래의 웨이퍼 안착대의 표면 정화 장치는, 웨이퍼(5)를 올려놓은 웨이퍼 안착대(4)가 가열부(10)에 의하여 대략 415℃ 의 온도를 유지하도록 가열되는 상태에서 웨이퍼(5)의 상면에는 반응 가스(플러그 필 가스)가 공급되는 반면, 그 배면에는 백 가스 공급공(13a)을 통하여 백 가스가 공급되어 웨이퍼(5) 배면이나 안착대(4)의 표면에 플러그 필 가스가 침적(증착)되지 못하도록 막는 역할을 한다.

그러나, 설비를 청소할 경우에나 에러로 인하여 공정 챔버를 배기시킬 경우에 상압 상태의 공기 등과 같은 외부 가스가 웨이퍼 안착대(4) 표면과 백 가스 공급공(13a)으로 이동할 우려가 많고, 이는 결국에 가스 라인에 잔존하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 정기적인 청정 작업으로 인하여 공정 챔버를 배기시킨 후 웨이퍼 안착대(4) 표면에 증착된 플러그 필 증착막을, 예를 들어 세라믹, 수세미, 샌드페이퍼 등의 도구를 이용하여 제거하게 되면, 결국 안착대(4) 표면에 남게되는 이물질들을 별도의 진공 청소 장치 등으로 없어지게 하더라도 안착대(4) 표면 및 백 가스 라인(13)에 어느 정도 남게 되므로 정기적인 청정시간을 연장시킬 뿐만 아니라 잔존하는 가스로 인한 이상 발생의 원인이 되었다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해소하기 위하여 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 공정 챔버를 배기시키거나 안착대를 청소할 경우 백 가스 라인에 별도의 정화용 가스 공급 라인을 더 부가하여 이물질이 포함된 잔류 가스를 신속히 배출시켜 청정 상태를 유지시킬 수 있도록 하는 화학 기상 증착용 웨이퍼 안착대의 표면 정화 장치를 제공하는 데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 화학 기상 증착용 웨이퍼 안착대의 표면 정화 장치는, 웨이퍼 안착대의 하부에는 히팅 라인, 온도 계측 라인, 백 가스 공급 라인, 진공 흡입 라인 등이 연결되고, 상기 안착대의 가장자리 쪽 둘레에 소정 간격을 두고 관통 배열된 복수의 백 가스 공급공과 그 중앙 쪽에 관통 형성된 복수의 진공 흡입공을 포함하는 화학 기상 증착용 웨이퍼 안착대에 있어서, 상기 백 가스 공급 라인의 소정 위치에 공정 챔버 배기나 안착대 청소시 백 가스 공급 라인을 그대로 이용할 수 있도록 정화 가스 공급부가 별도로 더 배관 연결되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명한다.

도 3 은 본 발명에 따른 화학 기상 증착용 웨이퍼 안착대의 표면 정화 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.

도면 중 종래 기술과 동일한 부분을 공유하는 본 발명의 구성 요소는 편의상 종래와 동일한 명칭 및 부호를 병기하기로 한다.

도 3 에서, 웨이퍼 안착대(4)의 하부에는 가열부(10)로부터 열을 공급받는 히팅 라인(9)과, 온도 계측부(12)가 결합된 온도 계측 라인(11)과, 백 가스 공급부(14)로부터 예를 들어, 아르곤(A_r)이나 수소(H₂) 가스와 같은 백 가스(Back Gas)를 공급받는 백 가스 공급 라인(13)이 각 각 연결된다.

여기서, 상기 안착대(4)를 수평으로 절개한 평면도를 보면, 이 안착대(4)의 가장자리 쪽 둘레에 복수의 백 가스 공급공(13a)이 소정 간격을 두고 관통 배열되고, 그 중앙 쪽에는 진공 흡입 라인(15)을 통하여 진공 흡인력이 전달되게 하는 복수의 진공 흡입공(15a)이 관통 형성된다. 그리고, 상기 백 가스 공급공(13a)과 진공 흡입공(15a) 사이에는 백 가스를 안착대(4) 상면 전체에 고루 퍼져 나가도록 안내할 수 있도록 V 자의 요철 홈(4a)이 여러 줄로 배열된다.

특히, 본 실시예에서는 부호 20 으로 도시된 정화 가스 공급부를 별도로 더 구비하고, 이 정화 가스 공급부(20)는 백 가스 공급 라인(13)의 소정 위치에 정화 가스 공급 라인(22)을 배관 연결한다.

여기서, 상기 정화 가스 공급부(20)에 저장되는 가스는 질소(N₂) 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 백 가스 공급 라인(13)에 밸브(30), 예를 들어 토글 실렉터 밸브(Toggle Selector Valve)를 설치하여 공정 챔버를 배기할 경우에나 공정 작업을 정지할 경우에 선택적으로 사용하면 바람직하고, 도시 생략된 챔버의 도어 리드가 열리거나 닫히는 것을 감지하는 센서와 연동되도록 하여도 매우 바람직하다.

이와 같은 본 실시예에 따른 웨이퍼 안착대의 표면 정화 장치는, 우선, 정상적인 공정 과정을 진행할 경우에는 웨이퍼 안착대(4)가 가열부(10)에 의하여 대략 415℃의 온도를 유지하도록 가열되는 상태에서 웨이퍼(5)의 상면에는 반응 가스(플러그 필 가스)가 공급되는 반면, 그 배면에는 백 가스 공급공(13a)을 통하여 백 가스가 공정이 진행되는 동안은 항상 공급되도록 하여, 웨이퍼(5) 배면이나 특히 안착대(4) 표면에 플러그 필 가스가 침적(증착)되지 못하도록 막는 역할을 한다.

반면에, 공정 과정을 정시나 수시, 예를 들어 설비에 문제가 발생하여 정지할 경우 챔버의 내부 가스를 배기시킬 경우에 종래에는 백 가스 밸브(도시 생략)가 닫히게 되므로 웨이퍼 안착대(4)의 표면 쪽으로는 전혀 가스의 흐름이 없게 되지만, 정화 가스 공급부(20)에 채워진 질소 가스를 기존의 백 가스 공급 라인(13)을 그대로 이용하여 안착대(4)의 표면 쪽으로 직접 공급할 수 있으므로 그 주위에 잔존하는 가스를 제거하기 위하여 별도의 청소 장비를 투입할 필요 없이 간단히 밸브(30)의 조작만으로 신속하게 정화시킬 수 있게 된다. 물론, 공정 진행 중에는 상기 밸브(30)를 닫힌 상태로 두어야 한다.

이렇게 되면 종래와 같이 청소를 위하여 외부의 공기를 새로이 투입할 경우에 발생될 수 있는 악영향, 즉 이 공기 속에 포함된 이물질이 다시 챔버 내부로 유입되어 안착대(4)나 백 가스 공급 라인(13)에 남아 있다가 공정 불량을 초래하는 결과를 막을 수 있을 뿐만 아니라 잔류 가스의 제거 시간을 상당히 단축할 수 있다.

상술한 본 발명에 의하면, 공정 챔버의 배기 후 안착대 주위의 잔존 가스를 제거할 경우 백 가스 라인에 별도의 질소 가스 공급 라인을 더 부가 설치함으로써 기존의 백 가스 라인을 그대로 이용할 수 있으므로 청정 시간을 대폭 감축할 뿐만 아니라 공정 불량을 예방함은 물론, 원활한 공정 진행으로 인하여 생산성을 더욱 높일 수 있다.

도 1 은 일반적인 화학 기상 증착 장치의 공정 챔버 내부 구성부를 발췌 도시한 정면도.

도 2 는 종래의 화학 기상 증착용 웨이퍼 안착대의 표면 정화 장치를 개략적으로 나타낸 구성도.

도 3 은 본 발명에 따른 화학 기상 증착용 웨이퍼 안착대의 표면 정화 장치를 개략적으로 나타낸 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

4 : 웨이퍼 안착대, 9 : 히팅 라인,

11 : 온도 계측 라인, 13 : 백 가스 공급 라인,

13a : 백 가스 공급공, 15 : 진공 흡입 라인,

15a : 진공 흡입공, 20 : 정화 가스 공급부,

22 : 정화 가스 공급 라인, 30 : 밸브.

Claims (2)

1. 웨이퍼 안착대의 하부에는 히팅 라인, 온도 계측 라인, 백 가스 공급 라인, 진공 흡입 라인 등이 연결되고, 상기 안착대의 가장자리 쪽 둘레에 소정 간격을 두고 관통 배열된 복수의 백 가스 공급공과 그 중앙 쪽에 관통 형성된 복수의 진공 흡입공을 포함하는 화학 기상 증착용 웨이퍼 안착대에 있어서,

   상기 백 가스 공급 라인의 소정 위치에 공정 챔버 배기나 안착대 청소시 백 가스 공급 라인을 그대로 이용할 수 있도록 정화 가스 공급부가 별도로 더 배관 연결되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착용 웨이퍼 안착대의 표면 정화 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 정화 가스 공급부는 질소(N₂) 가스로 채워진 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착용 웨이퍼 안착대의 표면 정화 장치.