KR19980085020A - 챔버 장치 및 그 냉각 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 CVD 공정이나 스퍼터링 공정시 반응 챔버의 벽을 극저온으로 유지시킴으로서 파티클의 발생을 줄이고 고순도의 막을 형성하여 반도체 제조 공정의 신뢰성을 향상시키기 위한 반도체 챔버 장치 및 그 냉각 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조를 위한 챔버 장치는 챔버 벽을 둘러 싼 형태의 냉매 순환관; 상기 냉매 순환관과 연결되어, 외부에서 상기 냉매 순환관으로 냉매를 공급하는 냉매 공급관; 및 상기 냉매 순환관을 통해 순환된 냉매를 외부로 배출하는 냉매 배출관을 구비하여, 상기 냉매 공급관에 냉매를 공급하여 상기 냉매 순환관을 순환한 후 냉매 배출관을 통해 배출하는 것을 특징으로 한다.

Description

챔버 장치 및 그 냉각 방법

본 발명은 반도체 제조 장비 중 챔버 장치에 관한 것으로, 특히 챔버 벽을 극저온으로 유지하기 위한 챔버 장치 및 그 냉각 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 기체 상태의 화합물을 분해한 후 화학적 반응에 의하여 반도체 기판 상에 박막이나 에피텍시층을 형성하는 화학 기상 증착(Chemical Vapor Depsosition)을 위한 장비나 장비에 가해진 전기장에 의해 가속된 자유 전자들이 아르곤 가스 분자와 충돌하여 아르곤 분자를 이온화하고 이렇게 이온화된 아르곤 분자들이 타켓 물질을 스퍼터링시켜 반도체 기판 상에 증착하는 스퍼터링(Sputtering) 장비의 경우, 온도나 압력 등이 증착되는 원자의 표면 이동 속도에 영향을 주어 막의 구조나 성질에 영향을 미친다.

그러나, CVD 공정이나 스퍼터링 공정시 양호한 반응을 위하여 반도체 기판을 가열하는 경우, 반도체 기판뿐만 아니라 반응 챔버까지 가열되어 반응 챔버의 벽(Wall)에서도 반응 또는 증착이 일어나게 된다. 이와 같은 챔버 벽에서의 반응은 많은 파티클들(Particles)을 발생시켜 장비의 잦은 클리닝이 요구되는 문제점이 있다. 따라서, 반응 챔버 벽에서의 반응 또는 증착을 방지하기 위하여 종래에는 챔버 주위를 냉각수로 순환시켜 온도를 낮추지만 상온 또는 0℃ 이상 특정 온도의 냉각수로는 충분히 온도를 낮추는데는 한계가 있다.

따라서, 본 발명은 CVD 공정이나 스퍼터링 공정시 반응 챔버 벽을 0℃ 이하의 온도로 유지가 가능한 냉매를 사용하여 저온으로 유지시킴으로써 파티클의 발생을 줄이고 고순도의 막을 형성하여 반도체 제조 공정의 신뢰성을 향상시키는 챔버 장치와 그 냉각 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 챔버 장치를 나타내는 입체도.

도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 챔버 장치를 나타내는 입체도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

11 : 히터 장치12 : 반도체 기판

13 : 스퍼터링 장치14, 24 : 챔버 벽

15a, 25a : 냉매 공급관15b, 25b : 냉매 순환관

15c, 25c : 냉매 배출관16 : 진공 펌프 장치

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 반도체 제조를 위한 저온 챔버 장치는, 상기 챔버의 벽을 둘러 싼 형태의 냉매 순환관; 상기 냉매 순환관과 연결되어, 외부에서 상기 냉매 순환관으로 0℃ 이하의 온도 유지가 가능한 냉매를 공급하는 냉매 공급관; 및 상기 냉매 공급관을 통해 공급된 냉매가 상기 챔버의 벽을 둘러싼 냉매 순환관을 순환한 후, 순환된 상기 냉매를 외부로 배출하는 냉매 배출관을 구비하는 것을 특징으로 한다.

[실시예]

이하, 첨부된 도면을 참조로하여 본 발명의 일실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스퍼터링을 위한 저온 챔버 장치를 도시한 것으로, 간략하게 설명하면 챔버 중앙의 히터 장치(11)에 반도체 기판(12)이 놓여 있고 상기 반도체 기판 상에 타겟 물질을 스퍼터링시키는 스퍼터링 장치(13)가 있으며, 챔버에 장착되어 외부에서 챔버 벽(14)으로 냉매를 공급하도록 되어 있는 냉매 공급관(15a), 이렇게 공급된 냉매가 반응 챔버 벽을 순환하도록 챔버의 외부 벽 전체를 하나의 통 형태로 둘러싸고 있는 냉매 순환관(15b) 및 순환된 냉매를 배출하기 위한 냉매 배출관(15c)으로 구성되어 있으며 챔버 하부에는 진공 펌프 장치(16)가 장착되어 있다. 따라서, 상기와 같이 반응 챔버에 장착된 냉매 공급관(15a)에 챔버 벽을 0℃ 이하의 온도로 유지 가능한 냉매를 주입하여 냉매 순환관(15b)을 통해 챔버 벽 주위를 순환시키면, 챔버 벽은 이들 냉매에 의해 냉각된다. 일례로 헬륨 가스(He)를 주입하면 최소한 100K 이하의 온도까지 냉각할 수 있고, 액체 질소(N₂)와 같은 액체를 주입하면 최소 77K까지 냉각시킬 수 있다.

도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 또 다른 실시예를 도시한 것으로, 상기의 냉매 순환관을 파이프 형태로 만들어 챔버 벽을 나선형으로 둘러싼 형태로 그 외 구성 장치(도시하지 않음) 및 그 냉각 방법도 상기와 같다.

또한, 상기의 실시예에 따른 챔버 벽의 내부에 쉴드(Shield)를 장착시켜 챔버 내 산소, 나트륨 및 수소 등이 고착되도록 하여 이러한 불순물들이 막 내부로 침투하지 못하도록 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 CVD 공정이나 스퍼터링 공정시 반응 챔버의 벽을 둘러싼 냉매 순환관에 0℃ 이하의 온도 유지가 가능한 냉매를 주입하여 극저온으로 냉각 및 유지시킴으로서 파티클의 발생을 줄이고 고순도의 막을 형성하여 반도체 제조 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (10)

1. 반도체 소자의 제조를 위한 챔버 장치는 챔버 벽을 둘러 싼 형태의 냉매 순환관;

   상기 냉매 순환관과 연결되어, 외부에서 상기 냉매 순환관으로 0℃ 이하의 냉매를 공급하는 냉매 공급관; 및

   상기 냉매 순환관을 통해 순환된 냉매를 외부로 배출하는 냉매 배출관을 구비하는 챔버 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 챔버의 벽 내에 불순물을 고착시키기 위한 쉴드(Shield)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 챔버 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 냉매는 헬륨 가스인 것을 특징으로 하는 챔버 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 냉매는 액체 질소인 것을 특징으로 하는 챔버 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 냉매 순환관은 상기 챔버의 벽 전체를 둘러 싼 통 형태인 것을 특징으로 하는 챔버 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 냉매 순환관은 파이프 형태로 소정 간격을 떨어져 상기 챔버의 벽을 둘러 싼 나선형 형태인 것을 특징으로 하는 챔버 장치.
7. 반도체 소자의 제조를 위한 챔버의 벽을 둘러 싼 형태의 냉매 순환관, 상기 냉매 순환관과 연결된 냉매 공급관 및 냉매 배출관을 구비하는 챔버 냉각 장치에 있어서, 상기 냉매 공급관에 의해 공급된 냉매가 상기 냉매 순환관을 순환한 후 상기 냉매 배출관을 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 챔버 장치의 냉각 방법.
8. 제 7항에 있어서, 상기 챔버의 벽 내에 불순물을 고착시키기 위한 쉴드(Shield)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 챔버 장치의 냉각 방법.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 냉매 순환관은 상기 챔버의 벽 전체를 둘러 싼 통 형태인 것을 특징으로 하는 챔버 장치의 냉각 방법.
10. 제 7 항에 있어서, 상기 냉매 순환관은 파이프 형태로 소정 간격을 떨어져 상기 챔버의 벽을 둘러 싼 나선형 형태인 것을 특징으로 하는 챔버 장치의 냉각 방법.