KR100553819B1 - 퍼지효율이 향상된 박막증착장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 퍼지효율이 향상된 박막증착장치에 관한 것으로서, 웨이퍼(w)에 박막을 증착하는 반응용기(100)와, 반응용기(100)로 반응가스 및/또는 퍼지가스를 공급하기 위한 가스박스(200)와, 반응용기 및/또는 가스박스의 반응가스 및/또는 퍼지가스를 외부로 배기시키는 배기펌프(300)를 포함한다. 이때, 반응용기(100)에는, 가스박스(200)로부터 유입되는 반응가스를 반응용기(100) 및/또는 배기펌프(300)로 선택적으로 흐르게 하거나, 퍼지가스를 반응용기(100)로 선택적으로 흐르게 하는 밸브박스(400)가 설치된다.

Description

퍼지효율이 향상된 박막증착장치{Apparatus for depositing thin film on a wafer}
도 1은 종래 박막증착장치의 구성을 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 박막증착방치의 구성을 도시한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
100 ... 반응용기 200 ... 가스박스
210 ... 제1반응가스공급원 220 ... 제1연결라인
225 ... 제1바이패스라인 230 ... 제2반응가스공급원
231 ... 제2소스컨테이너 240 ... 제2연결라인
245 ... 제2바이패스라인 250 ... 제1퍼지가스공급원
260 ... 제2퍼지가스공급원 300 ... 배기펌프
400 ... 밸브박스 401, 401b ... 제1용기밸브
402 ... 제2용기밸브
본 발명은 반도체 기판, 예를 들어 웨이퍼에 박막을 증착하기 위한 박막증착 장치에 관한 것으로, 상세하게는 퍼지효율이 향상된 박막증착장치에 관한 것이다.
박막증착장치란 액상반응물질을 반응에 필요한 기상반응물질로 전환시키고 이 기상반응물질을 반응용기로 유입시킴으로써 웨이퍼상에 박막을 증착하는 장치이다.
도 1은 종래 박막증착장치의 구성을 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 종래의 박막증착장치는, 크게 웨이퍼에 박막을 증착하는 반응용기(100)와, 반응용기(100)로 반응가스 및/또는 퍼지가스를 공급하기 위한 가스박스(200)와, 반응용기(100) 및/또는 가스박스(200)의 반응가스 및/또는 퍼지가스를 외부로 배기시키는 배기펌프(300)를 포함한다.
가스박스(200)는, 반응용기(100)로 제1반응가스와 제2반응가스를 각각 공급하기 위한 제1,2반응가스공급원(210)(230)과, 반응용기(100)를 퍼지시키기 위한 퍼지가스를 공급하는 제1,2퍼지가스공급원(250)(260)을 포함한다.
제1반응가스공급원(210)과 제2반응가스공급원(230) 각각은 제1연결라인(220)과 제2연결라인(240)을 통하여 반응용기(100)와 연결되고, 또 제1바이패스라인(225)과 제2바이패스라인(245)을 통하여 배기펌프(300)와 연결된다. 이때, 가스박스(200)와 반응용기(100)를 연결하여주는 제1,2연결라인(220)(240)의 길이는 통상적으로 2 m 이상을 이룬다.
제1반응가스공급원(210)에는 유입되는 오존을 제1연결라인(220) 또는 제1바이패스라인(225)으로 흐르게 하기 위한 온/오프형 밸브(212a, 212b)들이 설치되어 있다.
제1퍼지가스공급원(250)에는 MFC 에 의하여 유량제어된 퍼지가스를 제1연결라인(220) 또는 제1바이패스라인(225)으로 흐르게 하기 위한 온/오프형 밸브(252a, 252b)들이 설치되어 있다.
제2반응가스공급원(230)에는 액상의 반응물질이 일정량 채워진 제2소스컨테이너(231)와, 여러개의 온/오프형 밸브(232a, 232b, 232c, 232d, 232e)들이 설치되어 있다. 이러한 밸브들의 조작에 의하여 제2반응가스가 제2연결라인(240) 또는 제1바이패스라인(245)으로 흐르게 된다.
제2퍼지가스공급원(260)에는 MFC 에 의하여 유량제어된 퍼지가스를 제2연결라인(240) 또는 제2바이패스라인(245)으로 흐르게 하기 위한 온/오프형 밸브(262a, 262b)들이 설치되어 있다.
상기한 밸브들은 도시되지 않은 제어부에 의하여 제어된다.
이러한 구조에 있어서, 제1반응가스를 피딩할 경우, 밸브(212a)를 개방한다. 그러면, 오존은 제1연결라인(220)을 통하여 반응용기(100)로 피딩된다.
제1반응가스를 퍼지할 경우, 212b 밸브를 개방하고 212a 밸브를 닫으며, 252a 밸브를 개방한다. 그러면, 오존은 제1바이패스라인(225)을 거쳐 배기펌프(300)로 배기되고, 한편 제1퍼지가스공급원(250)으로부터의 퍼지가스는 252a 밸브 → 제1연결라인(220)을 경유하여 반응용기(100)로 공급되면서 제1연결라인(220) 및 반응용기(100)가 퍼지되게 된다.
제2반응가스를 피딩할 경우, 밸브(232a, 232b, 232e)를 개방한다. 그러면, 유입되는 캐리어가스(bubble Ar)는 제2소스컨테이너(231)의 제1반응가스와 함께 제2연결라인(240)을 통하여 반응용기(100)로 피딩된다.
제2반응가스를 퍼지할 경우, 232c, 232d 밸브를 개방하고, 232a, 232b, 232e 밸브를 닫으며, 262a 밸브를 개방한다. 그러면, 캐리어가스는 제2소스컨테이너(231)를 경유하지 않고 제2바이패스라인(245)을 거쳐 배기펌프(300)로 배기되고, 이때, 제1퍼지가스공급원(250)으로부터의 퍼지가스는 262a 밸브 → 제2연결라인(240)을 경유하여 반응용기(100)로 공급되면서 제2연결라인(240) 및 반응용기(100) 내부를 퍼지하게 된다.
즉, 반응용기를 퍼지하기 위하여, 제1,2퍼지가스공급부(250)(260)의 퍼지가스는 제1연결라인(220) 및 제2연결라인(240)을 경유하면서 제1,2연결라인(220)(240)을 퍼지한 후 반응용기(100)로 유입되어 반응용기(100)를 퍼지하게 되는 것이다.
그런데, 반응용기와 가스박스를 연결하는 제1연결라인 및 제2연결라인은 통상적으로 2m 이상의 길이를 가진다. 따라서, 퍼지가스가 제1연결라인과 제2연결라인을 퍼지하는데 많은 시간이 소요되며, 특히, 반응물질이 낮은 기화온도를 갖고 있거나 흡착력(sticky)이 클수록 퍼지시간은 길어진다. 퍼지시간이 길어짐은 장비를 효율적으로 운영하는데 장애가 된다.
또, 퍼지시간이 길어짐에 따라 제1,2연결라인 및 반응용기 내부가 충분히 퍼지되지 않게 되며, 이 경우 반응용기 내부에 반응가스가 남아 다음에 공급되는 다른 반응가스와 반응하게 되어 파티클이나 파우더를 형성하게 되고 이에 따라 박막의 품질을 저하시키게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 반응가스를 퍼지하는데 소요되는 시간을 단축시킴과 동시에 보다 완벽한 퍼지가 가능하도록 할 수 있는 퍼지효율이 향상된 박막증착장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 박막증착장치는,
웨이퍼(w)에 박막을 증착하는 반응용기(100)와, 상기 반응용기(100)로 반응가스 및/또는 퍼지가스를 공급하기 위한 가스박스(200)와, 상기 반응용기 및/또는 가스박스의 반응가스 및/또는 퍼지가스를 외부로 배기시키는 배기펌프(300)를 포함하는 박막증착장치에 있어서,
상기 가스박스(200)는, 반응용기(100)로 반응가스를 공급하기 위한 반응가스공급원과, 상기 반응용기(100)를 퍼지시키기 위한 퍼지가스를 공급하는 퍼지가스공급원을 포함하고;
상기 반응용기(100)에는, 상기 가스박스(200)로부터 유입되는 반응가스를 상기 반응용기(100) 및/또는 배기펌프(300)로 선택적으로 흐르게 하거나, 퍼지가스를 상기 반응용기(100)로 선택적으로 흐르게 하는 밸브박스(400)가 설치되며;
상기 밸브박스(400)는, 상기 반응가스공급원을 통하여 유입되는 반응가스를 반응용기(100) 및/또는 배기펌프(300)로 선택적으로 흐르게 하는 제1용기밸브(401a, 401b)와, 상기 퍼지가스공급원(250)에서 유입되는 퍼지가스를 상기 반응용기(100)로 선택적으로 흐르게 할 수 있는 제2용기밸브(402)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
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이하, 본 발명에 따른 퍼지효율이 향상된 박막증착장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 박막증착방치의 구성을 도시한 도면이다. 여기서, 도 1에서와 동일한 참조 부호는 동일 기능을 하는 동일 부재이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 박막증착장치는, 크게 웨이퍼(w)에 박막을 증착하는 반응용기(100)와, 반응용기(100)로 반응가스 및/또는 퍼지가스를 공급하기 위한 가스박스(200)와, 반응용기(100) 및/또는 가스박스(200)의 반응가스 및/또는 퍼지가스를 외부로 배기시키는 배기펌프(300)를 포함한다. 그리고, 반응용기(100)에는, 가스박스(200)로부터 유입되는 반응가스를 반응용기(100) 및/또는 배기펌프(300)로 선택적으로 흐르게 하거나, 퍼지가스를 반응용기(100)로 선택적으로 흐르게 하는 밸브박스(400)가 설치된다.
이러한 밸브박스(400)는 후술할 제1반응가스공급원(210) 및/또는 제2반응가스공급원(230), 제1,2퍼지가스공급원(250)(260)과 유기적으로 연결되는데, 본 실시예에서는 보다 용이한 설명을 위하여, 밸브박스(400)가 제2반응가스공급원(230) 및 제2퍼지가스공급원(260)과 유기적으로 연결된 것을 예로써 설명하겠다.
가스박스(200)는, 반응용기(100)로 제1반응가스와 제2반응가스를 각각 공급하기 위한 제1,2반응가스공급원(210)(230)과, 반응용기(100)를 퍼지시키기 위한 퍼지가스를 공급하는 제1,2퍼지가스공급원(250)(260)을 포함한다.
제1반응가스공급원(210)은 제1연결라인(220)을 통하여 반응용기(100)와 연결 되고, 또 제1바이패스라인(225)을 통하여 배기펌프(300)와 연결된다. 이러한 제1반응가스공급원(210)에는 유입되는 오존을 제1연결라인(220) 또는 제1바이패스라인(225)으로 흐르게 하기 위한 온/오프형 밸브(212a, 212b)들이 설치되어 있다. 따라서 이러한 밸브들의 조작에 의하여 제1반응가스가 제1연결라인(220) 또는 제1바이패스라인(225)으로 흐르게 된다.
제1퍼지가스공급원(250)은 MFC 에 의하여 유량제어된 퍼지가스를 제1연결라인(220) 또는 제1바이패스라인(225)으로 흐르게 하기 위한 온/오프형 밸브(252a, 252b)들을 포함한다.
제2반응가스공급원(230)은 제2연결라인(240)을 매개로 하여 반응용기(100)에 설치된 밸브박스(400)와 연결되고, 제2바이패스라인(245)을 통하여 배기펌프(300)와 연결된다. 이러한 제2반응가스공급원(230)에는 액상의 반응물질이 일정량 채워진 제2소스컨테이너(231)와, 여러개의 온/오프형 밸브(232a, 232b, 232c, 232d, 232e)들이 설치되어 있다. 따라서, 이러한 밸브들의 조작에 의하여 제2반응가스가 제2연결라인(240) 또는 제2바이패스라인(245)으로 흐르게 된다.
제2퍼지가스공급원(260)은 MFC 에 의하여 유량제어된 퍼지가스를 제2연결라인(240) 또는 제2바이패스라인(245)으로 흐르게 하기 위한 온/오프형 밸브(262a, 262b)들을 포함한다. 그리고, 제2퍼지가스공급원(260)은 밸브박스(400)의 제2용기밸브(402)와도 연결된다.
밸브박스(400)는 제2연결라인(240)을 통하여 유입되는 반응가스를 반응용기(100) 및/또는 배기펌프(300)로 선택적으로 흐르게 하는 제1용기밸브(401a, 401b)와, 제2퍼지가스공급원(260)에서 유입되는 퍼지가스를 반응용기(100)로 흐르게 할 수 있는 제2용기밸브(402)를 포함한다. 밸브박스(400)는 반응용기(100)의 탑리드 또는 리엑터블럭에 설치됨으로써, 그 밸브박스(400)와 반응용기(100) 사이에서 퍼지하기 위한 라인의 길이를 최소화한다.
이러한 구조에 있어서, 제1반응가스를 피딩할 경우, 밸브(212a)를 개방한다. 그러면, 오존은 제1연결라인(220)을 통하여 반응용기(100)로 피딩된다.
제1반응가스를 퍼지할 경우, 212b 밸브를 개방하고 212a 밸브를 닫으며, 252a 밸브를 개방한다. 그러면, 오존은 제1바이패스라인(225)을 거쳐 배기펌프(300)로 배기되고, 한편 제1퍼지가스공급원(250)으로부터의 퍼지가스는 252a 밸브 → 제1연결라인(220)을 경유하여 반응용기(100)로 공급되면서 제1연결라인(220) 및 반응용기(100)가 퍼지되게 된다.
제2반응가스를 피딩할 경우, 밸브(232a, 232b, 232e)와, 밸브박스(400)의 제1용기밸브(401a)를 개방한다. 그러면, 유입되는 캐리어가스(bubble Ar)는 제2소스컨테이너(231)의 제1반응가스와 함께 232b 밸브 → 232e 밸브 → 제2연결라인(240) → 401a 제1용기밸브를 경유한 후 곧바로 반응용기(100)로 피딩된다.
한편, 제2반응가스를 퍼지할 경우, 232c, 232d 밸브를 개방하고, 232a, 232b, 232e 밸브를 닫으며, 밸브박스(400)의 401b 제1용기밸브를 개방하고 401a 제1용기밸브를 닫는다. 그리고, 제2용기밸브(402)를 개방한다. 그러면, 캐리어가스는 제2소스컨테이너(231)를 경유하지 않고 제2바이패스라인(245)을 거쳐 배기펌프(300)로 배기되고, 이때, 제2퍼지가스공급원(260)으로부터의 퍼지가스는 제2용기밸브(402)를 거쳐 곧바로 반응용기(100)로 유입된다.
즉, 401a 제1용기밸브가 닫혀지고 제2용기밸브(402)가 개방되므로, 실질적으로 제2연결라인(240)을 퍼지할 필요가 없어지고 곧바로 반응용기(100)를 퍼지하게 되는 것이다. 이는, 종래와 같이 퍼지가스가 2m 이상의 제2연결라인(240)을 퍼지한 후 반응용기(100)를 퍼지하는 것과 대별된다. 따라서, 본 발명에서는 제2연결라인(240)을 실질적으로 퍼지할 필요가 없어지므로, 결과적으로 전체적인 퍼지시간이 단축된다.
특히, 반응물질이 낮은 기화온도를 갖고 있거나 흡착력이 클수록 종래에 비하여 퍼지시간을 현저히 단축할 수 있다. 또, 퍼지가스가 곧바로 반응용기로 공급되어 반응용기 내부의 퍼지가 충분히 이루어지므로, 반응용기 내부에서 다른 반응가스와 반응하여 파티클이나 파우더를 형성하지 않게 되고 박막의 품질의 저하를 막을 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
이와 같이 본 발명에 따른 박막증착장치에 따르면, 반응용기에 설치되는 밸브박스를 채용함으로써, 실질적으로 연결라인을 퍼지할 필요가 없어져 전체적인 퍼지시간을 줄일 수 있다. 특히, 반응물질이 낮은 기화온도를 갖고 있거나 흡착력이 클수록 퍼지시간을 현저히 단축할 수 있다.
또, 충분한 퍼지가 이루어지므로, 반응용기 내부에서 반응가스가 다른 반응가스와 반응하지 않게 되어 원하지 않는 파티클이나 파우더가 형성되지 않게 되므로, 결과적으로 박막 품질의 저하를 막을 수 있다.

Claims (2)

  1. 웨이퍼(w)에 박막을 증착하는 반응용기(100)와, 상기 반응용기(100)로 반응가스 및/또는 퍼지가스를 공급하기 위한 가스박스(200)와, 상기 반응용기 및/또는 가스박스의 반응가스 및/또는 퍼지가스를 외부로 배기시키는 배기펌프(300)를 포함하는 박막증착장치에 있어서,
    상기 가스박스(200)는, 반응용기(100)로 반응가스를 공급하기 위한 반응가스공급원과, 상기 반응용기(100)를 퍼지시키기 위한 퍼지가스를 공급하는 퍼지가스공급원을 포함하고;
    상기 반응용기(100)에는, 상기 가스박스(200)로부터 유입되는 반응가스를 상기 반응용기(100) 및/또는 배기펌프(300)로 선택적으로 흐르게 하거나, 퍼지가스를 상기 반응용기(100)로 선택적으로 흐르게 하는 밸브박스(400)가 설치되며;
    상기 밸브박스(400)는, 상기 반응가스공급원을 통하여 유입되는 반응가스를 반응용기(100) 및/또는 배기펌프(300)로 선택적으로 흐르게 하는 제1용기밸브(401a, 401b)와, 상기 퍼지가스공급원(250)에서 유입되는 퍼지가스를 상기 반응용기(100)로 선택적으로 흐르게 할 수 있는 제2용기밸브(402)를 포함하는 것을 특징으로 하는 퍼지효율이 향상된 박막증착장치.
  2. 삭제
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