KR101510787B1 - 막 증착 시에 입자를 여과하고 툴의 성능을 향상시키는 방법 및 장치 - Google Patents

막 증착 시에 입자를 여과하고 툴의 성능을 향상시키는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 진공 증착 챔버 또는 증착 시스템의 다른 구성 요소에 대한 진공 상태를 손상시키거나 저하시키지 않고 진공 증착 챔버로의 유입 라인 상의 필터를 교환할 수 있게 하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 필터의 입구 및 출구 측에 격리 밸브가 배치되어, 필터의 제거 및 교체를 위해 그 필터를 진공원 및 증착 챔버로부터 격리시킬 수 있다.
막 증착, 증착 챔버, 입자 오염물, 필터, 막힘, 필터 교환

Description

막 증착 시에 입자를 여과하고 툴의 성능을 향상시키는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PARTICLE FILTRATION AND ENHANCING TOOL PERFORMANCE IN FILM DEPOSITION}
본 출원은 2007년 10월 2일자로 제출된 미국 가출원 제60/997,197호 및 2007년 10월 17일자로 제출된 미국 가출원 제60/999,280호를 우선권 주장한다. 이들 미국 가출원 제60/997,197호 및 제60/999,280호는 그 전체가 참조로서 인용된다.
본 발명은 진공 증착 챔버 또는 증착 시스템의 나머지 부분에 대한 진공 상태를 손상시키거나 저하시키지 않고 진공 증착 챔버로의 유입 라인 상의 필터를 교환할 수 있게 하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
반도체 용례를 위한 박막 증착 시에는 흔히 액상 또는 고상 형태의 전구체 화학 물질을 기화시켜 증기를 생성하는 것을 필요로 하고 있다. 그러면, 화학적 기상 증착(chemical vapor deposition; CVD), 원자층 증착(atomic layer deposition), 및 기타 공지의 프로세스와 같은 기상 프로세스에 의해 막의 증착이 이루어질 수 있다. 특정 처리 요건에 충족하는 가스 및 증기 혼합물을 형성하기 위해, 기화 장치 내로 캐리어 가스를 흔히 도입하고 있다.
증기를 형성하도록 액상 또는 고상 전구체를 기화시키게 되면, 입자 형성이 종종 수반된다. 이들 입자는 직경이 수 나노미터(㎚)에서 수백 또는 수천 나노미터에 이르는 크기 범위를 가질 수 있다. 가스 및 증기 혼합물에 의해 증착 챔버 안으로 운반된 입자가 웨이퍼 상에 축적되면, 제품 수율 저하를 비롯한 악역향을 초래할 수 있다. 입자 오염으로 인한 제품 수율 저하는 반도체 소자 제조 설비에서의 생산량 감소의 주된 원인이다. 입자 오염을 제어하지 않은 채로 남겨두게 되면, 반도체 소자 제조 설비의 생산성 및 수익성에 심각한 영향을 미칠 수 있다.
웨이퍼의 입자 오염을 감소시키기 위한 한 가지 방법으로는, 유입되는 프로세스 가스 스트림 내에 필터를 배치하여 입자를 제거함으로써 그 스트림에 의해 증착 챔버 안으로 입자가 운반되는 것을 방지하도록 하는 것이 있다. 미국 특허 제6,409,839호에 개시한 바와 같은 전구체 기화 시스템에서는 입자 제거용 필터를 구비하여, 그로부터 유출되는 가스 및 증기 혼합물에 입자 오염물이 실질적으로 없도록 보장하고 있다. 고온의 증기는 저온의 필터에서 응축될 수 있기 때문에, 필터는 가열되어야 한다. 미국 특허 제6,409,839호에 개시하고 있는 바와 같은 기화 장치는 시스템의 나머지 부분과 실질적으로 동일한 온도로 가열되는 내장형 필터를 구비함으로써, 가열되지 않거나 불충분하게 가열된 필터에서의 증기의 응축의 가능성을 최소화하고 있다.
툴(tool)로서도 칭하는 막 증착 장치에서 필터의 이용에 대한 한가지 문제점은 필터에서의 입자의 축적으로 인해 필터가 막힐 수 있다는 점이다. 막힌 필터는 필터에서의 압력 강하를 증가시킬 것이다. 막힌 필터에서는 또한 입자가 떨어져 나올 수 있고, 이에 따라 필터 상에 포집된 입자들이 가스 및 증기 흐름 내에 다시 혼입되어, 혼합물 스트림 내에서 다시 부유할 수 있다. 이와 같이 재혼입되어 다시 부유하는 입자들은 필터의 하류측에서 가스로 운반되는 입자 오염물로서 재발되고, 이에 따라 혼합물 흐름에 의해 증착 챔버 안으로 운반됨으로써 그 내에 배치된 웨이퍼를 오염시킬 수 있다. 이러한 상황이 발생하게 되면, 그 필터는 제거하여 교체하여야 한다.
기화 장치 또는 툴 내의 필터를 교체하기 위하기 위해서는, 막힌 필터를 제거하고 그 필터를 새로운 것으로 교체하여야 할 것이다. 미국 특허 제6,409,839호에 개시한 필터를 구비한 기화 장치의 경우, 기화기 또는 기화 장치 전체가 시스템으로부터 제거되어야 한다. 막 증착 툴로부터 필터 또는 기화기를 제거하기 위해서는 그 툴을 정지시켜야 할 것이고, 이는 막 증착 및 소자 제조를 위한 툴의 생산적 사용시간에서의 손실을 초래할 수 있다. 미국 특허 제6,409,839호는 기화 장치 또는 기구를 개시하는 것으로 본 명세서에 참조로서 인용된다.
필터를 제거하고 교체하기 위해, 진공 상태로 작동하는 막 증착 툴을 정지시키기 위해서는 일반적으로 시스템의 진공 상태를 파괴하여, 툴을 대기압 상태로 복귀시켜야 한다. 툴로부터 필터 또는 기화기를 제거하는 경우, 보통의 청정실 공기가 증착 챔버 내로 유입되어, 챔버와 유체 연통 상태에 있는 각종 시스템 구성 요소들이 주위의 청정실 공기에 의해 유입되는 오염물 가스에 노출될 것이다. 따라서, 소량 또는 미량으로 존재하는 산소, 수증기, CO2, SO2 등과 같은 가스상 오염물 이 진공 시스템 내로 유입되어, 시스템의 내부 표면은 그러한 가스 오염물의 분자로 피복될 것이다. 그러한 오염물 가스의 대부분은 제조될 반도체 집적 회로 소자에 유해하여, 막 증착 또는 소자 제조를 다시 시작하기 전에 완전히 제거되어야 한다. 진공 시스템의 내부 표면에 물리적 흡착 또는 화학적 흡착에 의해 고착된 오염물 분자는 제거하기가 곤란하다. 이들의 제거에는 흡착된 오염물 가스들이 내부 표면으로부터 탈착 또는 탈기(out-gassing)될 수 있도록 긴 시간 동안 시스템을 고진공도로 감압할 필요가 있다. 이러한 시간 동안, 증착 툴은 공전 상태에 있어 제조에는 이용될 수 없을 것이다. 이에 따른 툴의 생산적 사용시간의 손실은 반도체 제조 설비에서 많은 수의 툴이 필터의 제거 또는 유지 보수를 위해 정지되어야 하는 경우는 매우 심각할 수 있다.
본 발명은, 막힌 필터의 제거 및 교체의 필요성으로 인해 기상 증착 툴의 생산적 사용에 있어서의 손실을 현저히 감소시키는 방법 및 장치에 관한 것이다. 기상 증착 시스템을 위한 유입 프로세스 가스 스트림 내의 하나 이상의 필터는 밸브를 사용하여 시스템의 나머지 부분으로부터 흐름이 격리되어, 증착 시스템의 진공 상태를 손상시키지 않고 필터를 제거할 수 있다.
하나의 실시예에서, 병렬로 연결된 한 쌍의 필터가 각각 가스 스트림 운반용 도관 및 진공 챔버로부터 밸브에 의해 개별적으로 격리될 수 있다. 따라서, 제1 필터는 증착 시스템의 입구에 연결하고, 제2 필터는 증착 시스템으로부터 격리시켜, 제1 필터가 오염물을 제거하도록 작동할 수 있다.
제1 필터가 막힌 경우, 이 제1 필터를 증착 시스템의 다른 가스 스트림 운반 도관으로부터 격리되어 교체될 수 있다. 제2 필터를 위한 격리 밸브가 개방되어, 제2 필터를 증착 시스템의 가스 스트림 도관에 연결할 수 있다. 증착 시스템 또는 툴은 제1 필터를 교체하는 동안 제2 필터를 이용하여 계속 작동할 수 있다.
동일한 기법이, 프로세스 가스 스트림과 접촉하고 유지 보수 및 수리를 위해 제거할 필요가 있는 기타 시스템 구성 요소들을 교체하는 데에 이용될 수 있다. 본 명세서에서 개시하고 있는 구성 요소 격리 기법을 이용하여, 툴의 생산적 사용시간에 있어서의 손실을 현저히 감소시킬 수 있다.
본 발명은 진공 증착 챔버 또는 증착 시스템의 나머지 부분에 대한 진공 상태를 손상시키거나 저하시키지 않고 진공 증착 챔버로의 유입 라인 상의 필터를 교환할 수 있다. 이에 따라, 툴의 생산적 사용시간에 있어서의 손실을 현저히 감소시킬 수 있다.
도 1에서는 본 발명의 제1 실시예를 도시하고 있다. 막 증착 시스템 또는 툴(8)은 기화기(10), 반도체 웨이퍼로서 나타낸 바와 같은 막이 증착될 웨이퍼(35)를 수용하는 진공 증착 챔버(30), 가스 및 증기상 프로세스에 의해 웨이퍼(35) 상에 박막을 증착하기 위한 적절한 진공을 챔버(30) 내에 생성하는 진공 펌프(40)를 포함하고 있다. 챔버(30)에 연결된 시스템 유입 흐름 라인도 작동 중에 진공 상태에 있다. 기화기(10)와 증착 챔버(30) 사이에는 전체적으로 도면 부호 100으로 나타낸 밸브 및 필터 장치가 배치된다. 간결하도록, 장치(100)는 VF 장치 또는 VFA(valve and filter apparatus)로도 축약하여 지칭될 것이다. VFA는 아래에서 설명하는 바와 같이 사용되는 경우 시스템의 진공 상태를 손상시키지 않고 막힌 필터를 제거할 수 있게 한다. 따라서, 막 증착 툴은 필터의 유지 보수 또는 교체를 위해 정지되는 일 없이 계속하여 작동될 수 있다.
기화기(10)는 가스 공급원(15) 및 액체 공급원(20)에 연결된다. 이들 공급원(15, 20)으로부터의 가스 및 액체가 기화기(10)로 유입된다. 이들 가스 및 액체는 기화기에서 가열되어, 액체가 기화함으로써 출구(12)에서 가스 및 증기 혼합물을 형성한다. 액체 공급원(20)은 또한 기화기(10)의 내부에 있을 수 있으며, 이 경우 가스는 기화기 내의 가열된 액체를 통해 버블링(bubbling)되어, 가스 및 증기 혼합물을 형성한다. 따라서, 이 기화 장치는 박막 증착 및 반도체 소자 제조에 있어서 널리 사용되고 있는 버블러로서 불리고 있다. 기화기, 기화 장치 또는 기구란 용어는 막 증착 툴을 위해 가스 및 증기 혼합물을 생성하는 다양한 형태의 기화기, 버블러 및 기구를 포함한다.
VFA(100)을 사용하지 않는 종래의 막 증착 툴에서, 가스 및 증기 혼합물은 출구(12)에서 바로 챔버 입구(28)에 연결된 흐름 도관을 통해 증착 챔버(30) 안으로 유입된다. 일부 경우, 몇몇 중간 전환 밸브가 가스 및 증기 혼합물의 흐름의 개시 및 중단을 용이하게 하도록 이용될 수 있다. 가스 및 증기 혼합물 흐름은 입구(28)를 통해 증착 챔버(30) 안으로 유입되어, 챔버(30) 내에 장착 또는 수용된 웨이퍼 또는 기판(35) 상에 박막이 형성되게 한다.
본 발명에 있어서, VFA(100)은 기화기의 출구(12)와 증착 챔버의 입구(28) 사이에 배치되는 것으로, 가스 및 증기 혼합물을 출구(12)에서 챔버의 입구(18)로 운반하는 흐름 도관을 포함하고 있다. 흐름 도관(102)이 출구(12) 및 밸브(135)에 연결된다. 도관(102)에는 바이패스 흐름 도관(104)이 연결되며, 이 도관(104)에 밸브(130)가 연결되며, 도관(104)은 또한 진공 펌프(40)에 연결된다. 도시한 밸브는 온/오프 밸브이다. 이들 밸브는 수동으로 온 오프되거나, 에너지원으로서 압축 가스를 이용하는 밸브 액추에이터를 통한 원격 제어에 의해 온 오프될 수 있다. 다른 형태의 액추에이터 또한 제어 신호에 응답하여 밸브를 자동적으로 작동시키는 데에 이용될 수 있다. 도 1에서, 밸브(130)는 닫힌 상태, 즉 오프 상태로 있으며, 밸브(135)는 열린 상태, 즉 온 상태로 있어, 기화기로부터의 가스 및 증기 혼합물 흐름이 분기 도관(106)을 흐를 수 있게 하고 있다. 이어서, 가스 및 증기 혼합물은 개방된 밸브(120)로 도관(106)을 통해 흘러, 제1 필터(165)를 지나 직렬 흐름 연결 상태로 역시 개방되어 있는 밸브(125)로 흐른다. 이 가스 및 증기 혼합물 흐름은 도관(108)에 의해 운반되어, 입구(28)를 통해 증착 챔버(35)로 유입되어, 그 내에 수용된 하나 이상의 웨이퍼(35) 상에 막을 증착하게 된다. 출구 도관(112)은 진공 펌프(40)에 연결되어, 진공 챔버(30) 및 시스템의 나머지 부분에 진공을 제공한다. 도 1에서, 도관(106)의 하나의 분기부가 밸브(110), 제2 필터(160) 및 밸브(115)에 직렬로 연결된다. 밸브(115)는 도관(108)에 연결된다. 밸브(110), 제2 필터(160) 및 밸브(115)로 이루어진 직렬 흐름 경로는 밸브(120), 필터(165) 및 밸브(125)에 대한 병렬 경로이다.
밸브(110, 115)는 모두 폐쇄, 즉 닫힌 상태로 있다. 따라서, 밸브(110)와 밸브(115) 사이에 배치된 필터(160)는 가스 및 증기 혼합물 흐름 및 나아가서는 진공 챔버(30)로부터 격리되어 있다. 밸브(110, 115)는 이들이 필터(160)가 증착 툴의 나머지 부분으로부터 흐름 격리 상태로 유지되도록 오프 상태로 될 수 있기 때문에 필터(160)용 격리 밸브로서 칭할 수 있다. 이들 밸브는 필요한 경우에 기화기(10)에서부터 챔버(30)로의 흐름의 입자 여과에 사용되도록 개방될 수 있다.
밸브(120, 125)는 이들 두 밸브 모두가 필터(165)를 증착 시스템의 나머지 부분으로부터 흐름 격리 상태로 유지하도록 폐쇄될 수 있기 때문에 필터(165)용 격 리 밸브이다. 이들 밸브(120, 125)는 처음에 제1 필터(165)가 입자 여과에 이용되는 경우 도 1에 도시한 바와 같이 개방된다. 필터(165)가 막히게 되면, 밸브(120, 125)는 폐쇄되어, 필터(165)를 격리시킬 수 있다. 이와 동시에, 격리 밸브(110, 115)가 개방되어 필터(160)가 입자 여과에 이용될 수 있게 하며, 이에 따라 제조를 계속할 수 있어, 막힌 필터(165)가 흐름으로부터 격리된 동안에 증착 챔버 내의 진공 상태를 손상시키거나 다른 흐름 도관을 오염시키지 않고 그 필터(165)를 제거 및/또는 교체할 수 있게 한다.
각각의 필터(165, 160)는 그 입구단 및 출구단에 각각 표준형의 분리 가능한 커넥터(163, 162)를 갖고 있어 필터의 제거 및 교체를 가능하게 한다. 적절한 커넥터(163)는 밸브(120)와 필터(165)의 입구단 사이의 흐름 도관에 위치하고, 출구측 커넥터(163)는 필터(165)의 출구와 밸브(125) 사이에 배치된다. 커넥터(162)는 밸브(11)와 필터(160)의 입구단 사이 및 필터(160)의 출구단과 밸브(115) 사이에 이용된다. 격리 밸브들이 해당 필터를 통한 흐름을 방지하도록 폐쇄되는 경우, 커넥터를 분리하여 필터를 제거하고, 이어서 새로운 필터 또는 교체 필터를 제위치 밀어 넣고, 제공된 커넥터를 이용하여 연결함으로써, 필터들이 연결된 도관을 오염시키지 않을 수 있다.
VFA의 밸브, 이음쇠 및 필터에서의 증기 응축을 방지하기 위해, 모든 시스템 구성 요소, 흐름 도관 및 부품들은 적절한 고온으로 유지되어야 한다. 이 온도가 VFA 주변의 주위 온도보다 높은 경우, 히터(190)가 증착 시스템의 구성 요소들을 원하는 온도로 유지하기 위해 필요한 열 에너지 입력을 제공하는 데에 이용될 수 있다. 히터(190)를 위한 가열 전력은 전원(195)으로부터 온다. 시스템 구성 요소 및 부품들을 가열하는 특정 메커니즘은 반도체 용례를 위한 가열 시스템 설계 분야의 당업자들에 의해 안출될 수 있는 것으로 본 명세서에서 더 상세하게 설명하진 않을 것이다. 히터 및 밸브는 적절한 수동 또는 자동 제어부(114)에 의해 제어될 수 있다. VFA의 온도를 측정하고, VFA의 온도가 설정 한계보다 낮은 경우에 히터(190)를 켜는 한편 그 온도가 원하는 레벨에 있는 경우에 히터(190)를 끄기 위한 신호를 제어부(114)에 제공하는 데에 온도 센서(200)를 이용한다. 이 온도 센서는 수동 제어를 위한 알람 신호를 제공할 수 있다.
밸브(130, 135)는 흐름 차단 및 변환 밸브이다. 밸브(135)가 개방되는 경우, 혼합물의 흐름은 한 세트의 격리 밸브 및 필터를 통해 하류측의 증착 챔버(130)로 흐르도록 안내될 수 있다. 밸브(135)가 폐쇄되고 밸브(130)가 개방되는 경우, 가스 및 증기 혼합물은 진공 펌프(40)에 의해 대기 중으로 배기되도록 흐름 도관(104)을 통해 증착 챔버로부터 멀리 변환될 수 있다.
시스템의 시동 중에, 이 시스템의 모든 부품은 탈기를 위해 고진공도로 감압될 수 있다. 이러한 초기 시스템 감압 중에, 모든 밸브는 개방되어, 시스템의 모든 구성 요소들이 진공 펌프(40)에 의해 동시에 탈기되게 할 수 있다. 시스템이 완전히 감압되어, 막 증착에 이용하기 시작하면, 밸브(130, 135)는 매 증착 사이클마다 개방 및 폐쇄될 수 있다. 밸브(110, 115)는 필터(160)를 격리 상태로 유지하도록 폐쇄되는 반면, 밸브(120, 125)는 제1 필터(165)가 여과에 이용될 수 있도록 개방된 상태로 유지될 수 있다.
필터(165)가 사용함으로 인해 막히게 되는 경우, 그 필터(165)는 전술한 바와 같이 밸브(120, 125)를 폐쇄함으로써 흐름으로부터 격리될 수 있다. 이에 바로 제어부(114)의 적절한 프로그래밍에 의해 격리 밸브(110, 115)를 개방하여, 제2 필터(160)를 사용하여 제조를 계속할 수 있게 한다. 이는 본 명세서에서 개시하고 있는 바와 같은 VFA를 사용하지 않는 종래의 막 증착 툴에서는 달성할 수 없다. 격리 밸브(120, 125)를 폐쇄한 상태에서 필터(165)를 제거하여 새로운 것으로 교체할 수 있다.
새로운 필터(165) 또한 제조에 사용하기 전에 감압 및 탈기되어야 하는 데, 이는 이용 가능한 증착 툴의 공전 시간이 얼마간 존재할 때마다 새로운 필터(165)를 감압함으로써 달성할 수 있다. 원하는 경우, 막힌 필터(165)는 필터(160)가 제조에 사용되고 있는 동안에 격리 상태로 유지될 수 있다. 필터(160)가 막힌 경우, 두 세트의 격리 밸브들을 폐쇄하여, 필터(160, 165) 모두를 동시에 제거하고 동시에 교체할 수 있다. 이어서, 필터(160, 165)가 동시에 함께 감압될 수 있다.
밸브(130, 135)는 VFA의 작동을 위해 필수적인 것은 아니다. 이들 밸브는 증착 챔버의 밸브(135)와 변환 밸브(130)가 어떠한 식으로 VFA에 포함되어, 박막 증착 및 반도체 소자 제조용 툴의 신뢰성 및 생산성을 향상시키도록 증착 챔버에서 이용하기 위한 기화기로부터의 가스 및 증기 혼합물 흐름을 관리, 제어 및 여과하는 데에 필요로 하는 모든 밸브 및 필터를 구비한 컴팩트한 시스템을 형성할 수 있는지를 예시하기 위해 포함된 것이다.
도 2에서는 본 발명의 제2 실시예를 도시하고 있다. 이 실시예는 도 1에 도 시한 실시예보다 간단하다. 도 1에 도시한 동일한 구성 요소의 도면 부호는 도 2에서 동일하다. 도 2에서는 단지 하나의 필터(165A) 및 하나의 세트의 격리 밸브를 갖고 있다. 분기 흐름 도관(106)은 밸브(135)에서 밸브(120A)에 이르는 흐름 도관(160A)으로 대체되었고, 이 흐름 도관에는 또한 필터(165A) 및 밸브(125A)가 연결된다. 필터(165)가 막힌 경우 격리 밸브(120A, 125A)를 이용하여 필터를 격리시킴으로써, 이 필터는 전술한 바와 같이 증착 시스템의 진공 상태를 손상시키지 않고 입구단 및 출구단에 있는 분리 가능한 커넥터(163A)[밸브(120A)와 필터(165A)의 입구 사이 및 필터(165A)의 출구와 밸브(125A) 사이에 커넥터(163A)를 구비함]를 이용하여 제거되어 새로운 필터로 교체될 수 있다. 제2 필터 및 제2 세트의 격리 밸브[도 1의 필터(160) 및 밸브(110, 115)]가 없어, 도 2의 시스템은 필터(165A)가 제거되고 교체되는 동안에 제조를 계속할 수 없을 것이다. 그러나, 이는 메인 시스템의 진공이 손상되지 않고 필터의 유지 보수 중에 메인 진공 증착 챔버(30)가 감압될 필요가 없기 때문에 증착 툴의 정지 시간을 감소시킬 것이다. 단지 새로운 필터만을 감압 및 탈기시키면 된다. 소형의 필터를 감압하고 흡착된 오염물을 탈기시키기 위한 시간은 종래의 증착 툴에서 전체 시스템의 감압을 필요로 하는 경우보다 짧다. 도 2에 도시한 시스템도 역시 도 1의 실시예에서 달성하는 것만큼 많이는 아니더라도 증착 툴의 생산적 사용시간을 증대시킬 향상시킬 수 있다.
도면 부호 170으로 개략적으로 나타낸 차압 센서(도 1 참조)가 필터(165)가 막힌 때를 결정하는 데에 이용될 수 있다. 이 센서(170)는 압력 강하가 선택된 값 을 초과하는 때를 결정하여, 밸브를 자동적으로 작동시키기 위한 신호를 제어부(114)에 제공하거나, 수동 제어가 이용되는 경우에는 신호용 등(light) 또는 알람을 작동시킬 것이다. 대안적으로, 필터(165)에서 필터(160)로의 흐름의 전환은 시간에, 다시 말해 필터(165)가 입자 여과에 실제 사용된 전체 시간에 기초하거나, 툴에 의해 처리된 웨이퍼의 개수에 기초하거나, 기화기(10)에 의해 기화된 액체의 양에 기초할 수 있다. 이러한 방식에서, 필터(165)는, 필터(165)가 완전히 막히게 되어 챔버(30) 내의 웨이퍼(35)에 실제 손상을 야기하기 전에 예방적 유지 보수를 위해 필터(165)에서 필터(160)로 흐름을 전환함으로써 사용 중단될 수 있다.
센서(170)는 또한 원하는 경우 필터(160, 165A)와 같은 다른 필터에 연결될 수도 있다. 필터의 막힘을 결정하는 데에 다른 센서가 사용될 수 있다.
수많은 용례에서, VFA의 설치를 위한 한정된 공간만이 존재한다. 필터를 비롯한 VFA의 모든 구성 요소는 작게 만들어져야 한다. 도 3에서는 관형 필터 요소로 이루어진 컴팩트한 필터를 도시하고 있다. 반도체 용례의 경우, 필터는 프로세스 요건에 충족하는 충분히 높은 온도로 가열될 수 있는 다공성 스테인레스강 및 니켈과 같은 금속으로 통상 이루어진다.
도 3에서, 필터는 전체적으로 도면 부호 165로 도시되어 있다. 이 필터는 금속 베이스(215)에 용접된 원통형 금속 하우징(210)으로 이루어진다. 이 하우징에는 가스가 유입될 수 있게 하는 입구(220) 및 가스가 빠져나갈 수 있게 하는 출구(230)가 마련된다. 원통형 금속 하우징(210) 내에는, 점차 작은 직경을 갖고 하나가 다른 하나의 내측에 포개져 있는 일련의 다공성 금속제 관형 필터 요소(240, 250, 260)가 배치된다. 이들 관형 필터 요소는 이들의 상단에서 필터 요소(240, 250)들 사이의 편평한 금속편(270) 및 필터 요소(260)의 입구단을 폐쇄하는 금속편(275)에 용접되거나 기타 방식으로 고정될 수 있다. 하단에서는 필터 요소(250, 260)들 사이에 편평한 금속편(280)이 도시되어 있다. 이들 금속편(270, 275, 280)은 중실 금속(solid metal)이거나, 관형 필터 요소에 사용하는 것과 유사한 다공성 금속이거나, 혹은 기타 적절한 금속으로 이루어질 수 있다. 필터 요소(240)의 하부는 금속 베이스(215)에 용접되거나 기타 방식으로 고정되며, 그 용접부는 도면 부호 290으로 도시되어 있다. 용접 또는 기타 고정 재료로 인해, 관형 필터 요소(240, 250, 260) 및 편평한 금속편(270, 275, 280)이 연속적인 표면을 형성함으로써, 흐름을 입구(220)에서부터, 여과 전의 가스가 통과해 흐를 하우징 내부의 상류측 공간 안으로 안내하며, 이어서 화살표로 나타낸 바와 같이 흐름이 다공성 필터 요소를 통과하여, 여과 후의 가스가 통과해 흐를 하류측 공간 안으로 흐른 후 하우징 출구(230)를 통해 배출되게 한다. 재료편(270, 275, 280)은 이들이 제위치에 고정되어 흐름이 관형 필터 요소를 만족스럽게 통과하게 안내하는 한은 편평한 것 이외의 형태(파형 또는 만곡형)로 형성되고, 임의의 적절한 재료로 이루어질 수 있다. 필터 요소는 금속으로 이루어지지 않아도 되며, 도시한 바와 같은 튜브를 형성할 수 있는 적절한 재료로 이루어질 수 있다. 하우징은 또한 필터 튜브를 지지하는 기타 선택된 재료로 이루어질 수 있다.
하우징(210)에는 히터(190)가 마련되어, 필터 및 장치의 나머지 부분에서의 증기 응축을 방지하기에 충분한 수준으로 필터의 온도를 유지하도록 작동된다.
도 3 및 도 4의 포개진 필터는 큰 필터 면적이 컴팩트한 작은 원통형 하우징 내에 배치될 수 있게 하는 컴팩트한 구조를 제공한다. 이러한 컴팩트한 필터는 종래의 관형 필터 구조에 의해서는 불가능하였던, 고도의 여과를 긴 필터 수명과 함께 제공한다.
본 명세서에서 개시하고 있는 방법 및 장치는 막 증착 프로세스가 진공에서 이루어지는 경우에 가장 유용하다. 그러나, 동일한 방법 및 장치가 또한 대기압이나 대기압보다 높은 압력에서 이루어지는 증착 프로세스에 대해서도 유용하다. 전술한 방식으로 두 격리 밸브들 사이에 필터를 배치함으로써, 증착 챔버(30) 및 이 증착 챔버(30)와 유체 연통하는 모든 구성 요소나 도관이 대기 공기에 노출되어 그러한 부품들이 대기 공기에 의해 오염되는 일 없이 막힌 필터를 제거하여 교체할 수 있게 한다. 막힌 필터는 제거하여 교체하고 새로운 필터만을 감압하고 탈기시킴으로써, 필터 교환으로 인한 툴의 정지 시간을 상당히 감소시킬 수 있다.
바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 형태 및 세부 사항에 있어서 변형이 이루어질 수 있다는 점을 이해할 것이다.
도 1은 본 발명의 장치의 제1 실시예를 나타내는 개략도이고,
도 2는 본 발명의 장치의 제2 실시예를 나타내는 개략도이며,
도 3은 포개진 관형 필터 요소를 갖는 컴팩트형 필터의 개략도이고,
도 4는 도 3의 선 4-4를 따라 취한 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
8 : 증착 시스템
10 : 기화기
30 : 증착 챔버
35 : 웨이퍼
40 : 진공 펌프
100 : VFA(밸브 및 필터 장치)
160, 165, 165A : 필터
110, 115, 120, 125, 120A, 125A : 격리 밸브
170 : 차압 센서
190 : 히터
195 : 전원
200 : 온도 센서
210 : 하우징
215 : 금속 베이스
220 : 입구
230 : 출구
240, 250, 260 : 관형 금속 요소
270, 275, 280 : 금속편

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 박막을 증착하기 위한 반도체 소자 제조용 장치로서,
    a. 가스 및 증기 혼합물을 생성하는 기화기;
    b. 박막이 형성될 기판을 수용하는 진공 챔버;
    c. 상기 기화기에서 상기 진공 챔버로 가스 및 증기 혼합물을 운반하도록 연결된 입자 제거용 제1 필터로서, 상기 제1 필터는 하나가 다른 하나의 내측에 포개지는 크기를 갖는 복수의 동심형 관형 다공성 금속 필터 요소를 포함하고, 상기 관형 다공성 금속 필터 요소를 통한 흐름 경로를 형성하도록 상기 관형 다공성 금속 필터 요소들 주위에 및 사이에 배치되는 벽 부재들을 구비하는 것인, 제1 필터;
    d. 상기 제1 필터 및 진공 챔버 사이에 격리 밸브를 포함하고, 상기 가스 및 증기 혼합물 흐름이 상기 제1 필터의 관형 다공성 금속 필터 요소를 통해 상기 진공 챔버로 흐르는 것을 허용 및 방지하도록 선택적으로 작동할 수 있는 제1 세트의 격리 밸브; 및
    e. 상기 제1 필터 및 상기 제1 세트의 격리 밸브에서의 증기의 응축을 방지하기에 충분한 온도로 제1 필터 및 제1 세트의 격리 밸브를 유지하는 온도 제어 기구
    를 포함하는 박막을 증착하기 위한 반도체 소자 제조용 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 필터와 병렬 흐름으로 상기 기화기로부터 챔버로 흐름을 운반하도록 연결된 제2 필터; 및
    상기 제1 세트의 격리 밸브와는 독립적으로 상기 제2 필터를 통한 흐름을 선택적으로 허용 및 방지하는 제2 세트의 격리 밸브
    를 더 포함하는 박막을 증착하기 위한 반도체 소자 제조용 장치.
  7. 삭제
  8. 박막을 증착하기 위한 반도체 소자 제조 장치로서,
    상기 반도체 소자 제조 장치는 가스 및 증기 혼합물을 생성하기 위한 기화기, 가스 및 증기 혼합물의 박막이 증착될 기판을 유지시키는 챔버, 및 내부 하우징 공간을 형성하는 금속 하우징을 포함하고, 상기 금속 하우징에는,
    a. 막 증착을 위한 증기를 함유한 상기 가스 및 증기 혼합물이 상기 내부 하우징 공간으로 출입하게 하는 입구 및 출구로서, 상기 입구는 상기 기화기에 결합되고, 상기 출구는 상기 챔버에 결합되는 것인, 입구 및 출구;
    b. 포개진 다공성 금속 필터 구조를 형성하도록 하나가 다른 하나의 내측에 배치되는 점차 작은 크기를 갖는 복수의 관형 다공성 금속 필터 요소
    가 마련되며, 상기 관형 다공성 금속 필터 요소들은 제1 단부 및 제2 단부를 구비하고, 외부 관형 다공성 금속 필터 요소의 제1 단부는 상기 하우징의 출구 단부 베이스 벽에 용접되고, 내부 다공성 금속 필터 요소들은 상기 외부 관형 다공성 금속 필터 요소에 연결되며, 금속편들에 의해 서로 연결되며, 상기 금속편들은 인접한 관형 필터 요소들 사이에서 연장되고 상기 다공성 금속 필터 요소들의 선택된 단부들에 용접되어, 상기 내부 하우징 공간을 상류측 공간과 하류측 공간으로 분리하는 연속적 가스 흐름 구조를 형성함으로써, 상기 입구를 통해 금속 하우징으로 유입되는 가스 및 증기 혼합물이 상류측 공간으로 흐른 후, 관형 필터 요소를 통과하여 하류측 공간으로 흘러 상기 금속 하우징의 출구를 통과하여 상기 챔버로 흐르도록 하는 것인 박막을 증착하기 위한 반도체 소자 제조 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 여과 장치에서의 증기의 응축을 방지하기에 충분한 온도로 상기 하우징을 가열하도록 그 하우징에 열접촉 상태에 있는 히터를 더 포함하는 것인 박막을 증착하기 위한 반도체 소자 제조 장치.
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