KR19990073892A - 반도체장치 제조설비 - Google Patents

반도체장치 제조설비 Download PDF

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KR19990073892A
KR19990073892A KR1019980007131A KR19980007131A KR19990073892A KR 19990073892 A KR19990073892 A KR 19990073892A KR 1019980007131 A KR1019980007131 A KR 1019980007131A KR 19980007131 A KR19980007131 A KR 19980007131A KR 19990073892 A KR19990073892 A KR 19990073892A
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Abstract

본 발명은 액체원료를 기화시켜 반도체장치 제조공정을 진행하는 반도체장치 제조설비에 관한 것이다.
본 발명은, 일정량의 액체원료가 저장된 액체원료용기와 상기 액체원료용기 일측과 연결되고, 상기 액체원료용기 내부에 특정압력의 가압가스를 공급할 수 있는 가압가스 공급라인과 상기 액체원료용기 다른 일측과 연결되고, 상기 가압가스의 특정압력에 의해서 상기 액체원료가 상기 액체원료용기 외부로 방출되는 액체원료 공급라인과 상기 액체원료 공급라인과 연결되고, 상기 액체원료를 기화하여 원료가스를 생성시키는 기화기와 상기 가압가스 공급라인 일측과 연결되고, 상기 기화기의 일측과 연결되고 유량조절수단이 구비되는 운반가스 공급라인 및 상기 기화기에서 기화된 원료가스를 공정챔버에 공급하며, 외부에 히팅수단이 설치된 원료가스 공급라인이 구비되는 반도체장치 제조설비에 있어서, 상기 공정챔버 일측에 비활성가스 공급라인 및 반응가스 공급라인이 개별적으로 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.
따라서, 기화된 원료가스가 원료가스 공급라인 내부에서 다시 액화되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

반도체장치 제조설비
본 발명은 반도체장치 제조설비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액체원료를 기화시켜 반도체장치 제조공정을 진행하는 반도체장치 제조설비에 관한 것이다.
통상, 반도체장치 제조공정에서는 여러 가지 종류의 가스(Gas)를 사용하고 있다. 다시말하면, 이온주입공정에서는 공정챔버 내부로 공급되는 반응가스를 이온화시켜 이온화된 반응가스를 반도체기판의 특정영역에 주입함으로서 불순물영역을 형성하고 있으며, 건식식각공정에서는 공정챔버 내부로 공급되는 반응가스와 반도체기판의 특정영역이 서로 화학반응하도록 유도함으로서 반도체기판의 특정영역을 식각하고 있다.
또한, Ta(OC2H5)5등의 특수화합물로 이루어지는 액체원료는 기화시켜 반도체장치 제조공정에 사용하고 있다. 상기 특수화합물을 사용하는 반도체장치 제조설비가 도1에 도시되어 있다.
도1을 참조하면, 일정량의 액체원료가 저장된 액체원료용기(10)가 설치되어 있고, 상기 액체원료용기(10) 일측에 특정압력으로 헬륨(He)가스를 공급하는 가압가스 공급라인(12)이 형성되어 있다. 상기 가압가스 공급라인(12) 상에는 밸브(14)가 설치되어 있다.
그리고, 상기 액체원료용기(10) 다른 일측에 상기 액체원료용기(10) 내부의 액체원료가 방출되는 액체원료 공급라인(16)이 형성되어 있으며, 상기 액체원료 공급라인(16)은 기화기(18)와 연결되어 있다. 상기 액체원료 공급라인(16) 상에는 액체유량조절기(Liquid Mass Flow Controller : 20) 및 밸브(22)가 순차적으로 설치되어 있으며, 상기 기화기(18) 내부에는 공급되는 액체원료의 양을 센싱할 수 있는 센서(도시되지 않음)가 구비되어 있으며, 상기 센서(도시되지 않음)의 센싱에 의해서 상기 액체유량조절기(20)가 제어되도록 되어 있다. 또한, 상기 가압가스 공급라인(12) 상에 설치된 밸브(14) 전단에서 운반가스 공급라인(24)이 형성되어 기화기(18)와 연결되어 있다. 상기 운반가스 공급라인(24) 상에는 최대 500 ㏄ 정도의 양을 조절할 수 있는 유량조절기(Mass Flow Controller : 26) 및 밸브(28)가 순차적으로 설치되어 있다.
그리고, 상기 기화기(18)와 공정챔버(32)가 원료가스 공급라인(30)에 의해서 연결되어 있다. 상기 원료가스 공급라인(30) 외부에 통과되는 가스를 가열할 수 있는 가열수단(도시되지 않음)이 구비되어 있으며, 상기 원료가스 공급라인(30) 상에는 밸브(34)가 설치되어 있다. 그리고, 상기 밸브(34) 후단에 비활성가스가 공급되는 비활성가스 공급라인(38)이 연결되어 있다. 상기 비활성가스 공급라인(38) 상에는 밸브(40)가 설치되어 있다.
또한, 상기 공정챔버(32) 다른 일측에 반응가스가 공급되는 반응가스 공급라인(42)이 연결되어 있다. 상기 반응가스 공급라인(42) 상에는 밸브(44)가 설치되어 있다.
또한, 상기 공정챔버(32)와 펌프(52)가 자동압력조절기(Auto Pressure Controller : 48) 및 주밸브(Main valve : 50)가 순차적으로 설치된 배기라인(46)에 의해서 서로 연결되어 있다.
그리고, 상기 원료가스 공급라인(30) 상에 설치된 밸브(34) 전단에서 방출라인(54)이 형성되어 주밸브(50)와 펌프(52) 사이의 배기라인(46)과 연결되어 있다. 상기 방출라인(54) 상에는 밸브(56)가 설치되어 있다.
따라서, 먼저 펌프(52)와 주밸브(50)를 가동시킨 후, 자동압력조절기(48)를 동작시켜 공정챔버(32)의 압력상태를 조절한다.
이어서, 가압가스 공급라인(12)의 일정량의 헬륨가스가 액체원료용기(10) 내부에 특정압력으로 공급되면, 액체원료용기(10) 내부의 액체원료는 상기 헬륨가스의 공급압력에 의해서 방출되어 액체원료 공급라인(16) 상에 설치된 액체유량조절기(20)에 의해서 유량이 조절된 후, 밸브(22)를 통과하여 기화기(18) 내부로 공급된다. 그리고, 가압가스 공급라인(12)의 다른 일정량의 헬륨가스가 운반가스 공급라인(24) 상에 설치된 유량조절기(26)에 의해서 유량이 조절된 후, 밸브(28)를 통과하여 기화기(18) 내부로 공급된다. 상기 기화기(18) 내부에서는 액체원료를 기화시켜 원료가스를 생성시키는 공정이 진행된다. 상기 기화기(18) 내부로 공급되는 액체원료의 양은 기화기(18) 내부의 센서(도시되지 않음)에 의해서 센싱되며 상기 센싱에 의해서 액체유량조절기(20)의 동작은 제어된다.
그리고, 상기 기화기(18)에서 기화된 원료가스는 상기 운반가스 공급라인(24)에서 기화기(18) 내부로 공급되는 운반가스로의 헬륨가스에 의해서 원료가스 공급라인(30) 상에 설치된 밸브(34)를 통과하여 공정챔버(32) 내부로 공급된다. 상기 원료가스가 원료가스 공급라인(30)을 통과할 때, 상기 원료가스 공급라인(30) 외부에 히팅수단(도시되지 않음)이 구비됨으로서 기화기(18)의 내부온도와 원료가스 공급라인(30)의 내부온도가 동일하게 조절된다.
그리고, 반응가스가 반응가스 공급라인(42) 상에 설치된 밸브(44)를 통과하여 공정챔버(32) 내부로 공급된다. 이에 따라, 공정챔버(32) 내부에서는 원료가스와 반응가스가 사용되는 반도체장치 제조공정이 진행된다.
그리고, 상기 액체유량조절기(20)의 이상 등의 원인에 의해서 기화기(18)에서 기화된 원료가스의 양에 이상이 발생할 경우에는 원료가스 공급라인 상(30)에 설치된 밸브(34)를 폐쇄하고, 방출라인(54) 상에 설치된 밸브(56)를 개방하여 배기라인(46)을 통해서 원료가스를 외부로 방출한다.
또한, 공정과정에 폴리머(Polymer) 등의 반응부산물이 원료가스 공급라인(30) 및 공정챔버(32) 내부에 축적되면, 비활성가스 공급라인(38) 상에 설치된 밸브(40)를 개방하여 비활성가스를 공정챔버(32) 내부에 공급함으로서 공정챔버(32) 내부를 세정한다.
그러나, 가압가스로 사용되는 헬륨가스는 부피가 작고 분자량이 작으므로 액체원료용기(10) 내부에 특정압력으로 공급될 때, 헬륨가스가 액체원료 내부로 스며들어 헬륨기포를 발생시키고 상기 헬륨기포에 의해서 기화기(18) 내부의 센서(도시되지 않음)가 이상센싱동작을 일으키고, 상기 이상센싱동작에 의해서 액체유량조절기(20)가 오동작되는 문제점이 있었다.
또한, 히팅수단(도시되지 않음)에 의해서 상기 기화기(18) 이후의 원료가스 공급라인(30)의 내부온도가 상기 기화기(18) 내부온도와 동일하게 제어됨으로서 상기 기화기(18)에서 기화된 원료가스가 다시 액화되는 문제점이 있었다.
그리고, 원료가스의 흐름이 원료가스 공급라인(30)과 비활성가스 공급라인(38)이 결합되는 지점에서 비활성가스공급라인(38) 상에 설치된 밸브(40) 사이로 유도됨으로서 원료가스가 다시 액화되어 응축되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 액체원료용기 내부로 공급된 가압가스가 액체원료 내부에 스며들어 액체유량조절기의 오동작을 유발하는 것을 방지할 수 있는 반도체장치 제조설비를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 공정챔버 내부로 공급되는 원료가스가 다시 응축되는 것을 방지할 수 있는 반도체장치 제조설비를 제공하는 데 있다.
도1은 종래의 반도체장치 제조설비의 개략적인 구성도이다.
도2는 본 발명에 따른 반도체장치 제조설비의 일 실시예를 나타내는 구성도이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10, 60 : 액체원료용기 12, 62 : 가압가스 공급라인
14, 22, 28, 34, 40, 44, 56, 64, 72, 78, 84, 87, 89, 100 : 밸브
16, 66 : 액체원료 공급라인 18, 68 : 기화기
20, 70 : 액체유량조절기 24, 74 : 운반가스 공급라인
26, 76 : 유량조절기 30, 80 : 원료가스 공급라인
32, 82 : 공정챔버 38, 86 : 비활성가스 공급라인
42, 88 : 반응가스 공급라인 46, 90 : 배기라인
48, 92 : 자동압력조절기 50, 94 : 주밸브
52, 96 : 펌프 54, 98 : 방출라인
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체장치 제조설비는, 일정량의 액체원료가 저장된 액체원료용기와 상기 액체원료용기 일측과 연결되고, 상기 액체원료용기 내부에 특정압력의 가압가스를 공급할 수 있는 가압가스 공급라인과 상기 액체원료용기 다른 일측과 연결되고, 상기 가압가스의 특정압력에 의해서 상기 액체원료가 상기 액체원료용기 외부로 방출되는 액체원료 공급라인과 상기 액체원료 공급라인과 연결되고, 상기 액체원료를 기화하여 원료가스를 생성시키는 기화기와 상기 가압가스 공급라인 일측과 연결되고, 상기 기화기의 일측과 연결되고 유량조절수단이 구비되는 운반가스 공급라인 및 상기 기화기에서 기화된 원료가스를 공정챔버에 공급하며, 외부에 히팅수단이 설치된 원료가스 공급라인이 구비되는 반도체장치 제조설비에 있어서, 상기 공정챔버 일측에 비활성가스 공급라인 및 반응가스 공급라인이 개별적으로 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 가압가스 공급라인은 아르곤가스를 공급하는 아르곤가스 공급라인 또는 질소가스를 공급하는 질소가스 공급라인으로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 운반가스 공급라인 상에 설치된 유량조절기의 용량이 최대 분당 500 내지 30,000 ㏄ 인 것이 설치될 수 있다.
또한, 상기 원료가스 공급라인 상에 설치된 히팅수단은 상기 원료가스 공급라인의 내부온도를 기화기 내부온도와 비교하여 1℃ 내지 50℃ 상승시키도록 동작될 수 있다.
그리고, 상기 원료가스 공급라인은 5㎝ 내지 150㎝로 형성될 수 있다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도2를 참조하면, 일정량의 액체원료가 저장된 액체원료용기(60)가 설치되어 있다. 상기 액체원료용기(60) 일측에 종래의 헬륨가스와 비교하여 부피가 크고 분자량이 큰 아르곤가스 또는 질소가스를 공급하는 아르곤(Ar)가스 공급라인 또는 질소(N2)가스 공급라인으로 이루어지는 가압가스 공급라인(62)이 형성되어 있다. 상기 가압가스 공급라인(62) 상에는 밸브(64)가 설치되어 있다.
그리고, 상기 액체원료용기(60)의 일측과 기화기(68)가 액체원료 공급라인(66)에 의해서 연결되어 있다. 상기 액체원료 공급라인(66) 상에는 액체유량조절기(70) 및 밸브(72)가 순차적으로 설치되어 있다.
또한, 상기 가압가스 공급라인(62) 상에 설치된 밸브(64) 전단에서 운반가스 공급라인(74)이 형성되어 기화기(68)와 연결되어 있다. 상기 운반가스 공급라인(74) 상에는 통과되는 가스의 양을 최대 분당 500 ㏄ 내지 30,000 ㏄ 정도 조절할 수 있는 유량조절기(76) 및 밸브(78)가 순차적으로 설치되어 있다. 그리고, 상기 기화기(68) 내부에는 공급되는 액체원료의 양을 센싱할 수 있는 센서(도시되지 않음)가 구비되어 있으며, 상기 센서(도시되지 않음)의 센싱에 의해서 상기 액체유량조절기(70)가 제어되도록 되어 있다.
또한, 상기 기화기(68)와 공정챔버(82)가 원료가스 공급라인(80)에 의해서 연결되어 있다. 상기 원료가스 공급라인(80) 외부에는 히터(Heater) 등의 히팅수단(도시되지 않음)이 구비됨으로서 상기 기화기(68) 내부온도와 비교하여 원료가스 공급라인(80)의 내부온도를 1℃ 내지 50 ℃ 정도 상승시킬 수 있도록 되어 있다. 그리고, 상기 원료가스 공급라인(80) 상에는 밸브(84)가 설치되어 있고, 상기 원료가스 공급라인(80)은 종래와 비교하여 길이가 단축되어 5㎝ 내지 150㎝로 형성되어 있다.
그리고, 상기 공정챔버(82) 일측에는 비활성가스가 공급되며, 밸브(87)가 설치된 비활성가스 공급라인(86)이 형성되어 있고, 상기 공정챔버(82) 다른 일측에는 반응가스가 공급되며, 밸브(89)가 설치된 반응가스 공급라인(88)이 형성되어 있다.
또한, 상기 공정챔버(82) 또다른 일측에는 공정챔버(82) 내부의 반응부산물이 외부로 배기되는 배기라인(90)이 형성되어 있다. 상기 배기라인(90) 상에는 배기가스의 흐름을 기준으로 자동압력조절기(92), 주밸브(94) 및 펌프(96)가 순차적으로 설치되어 있다.
그리고, 원료가스 공급라인(80) 상에 설치된 밸브(84) 전단에서 방출라인(98)이 형성되어 주밸브(94)와 펌프(96) 사이의 배기라인(90)과 연결되어 있다.
따라서, 먼저 펌프(96)와 주밸브(94)를 가동시킨 후, 자동압력조절기(92)를 동작시켜 공정챔버(82)의 압력상태를 조절한다.
이어서, 질소가스 또는 아르곤가스가 가압가스 공급라인(62) 상에 설치된 밸브(64)를 통과한 후, 특정압력으로 액체원료용기(60) 내부로 공급되어 액체원료에 압력을 가한다. 상기 질소가스 또는 아르곤가스는 종래의 헬륨가스와 비교하여 부피가 크고 분자량이 크므로 액체원료 용기 내부로 스며들어 기포를 발생시키지 않는다. 이에 따라, 액체원료용기(60) 내부의 액체원료는 액체원료 공급라인(66)으로 방출된 후, 액체원료 공급라인(66) 상에 설치된 액체유량조절기(70)를 통과하며 그 양이 조절되고 다시 밸브(72)를 통과하여 기화기(68) 내부로 공급된다. 상기 기화기(68) 내부에서는 공급되는 액체원료를 기화하는 공정이 진행되며, 상기 기화기(68) 내부로 공급되는 원료가스의 양은 기화기(68) 내부의 센서(도시되지 않음)에 의해서 센싱되며 상기 센서(도시되지 않음)의 센싱에 의해서 액체유량조절기(70)의 동작은 제어된다.
그리고, 가압가스 공급라인(62)의 일정량의 질소가스 또는 아르곤가스는 운반가스 공급라인(74) 상에 설치된 유량조절기(76)에 의해서 그양이 조절된 후, 밸브(78)를 통과하여 기화기(68) 내부로 공급된다. 이에 따라, 기화기(68) 내부에서 기화된 원료가스는 운반가스로의 상기 질소가스 또는 아르곤가스에 의해서 원료가스 공급라인(80)으로 방출된 후, 원료가스 공급라인(80) 상에 설치된 밸브(84)를 통과하여 공정챔버(82) 내부로 공급된다. 상기 원료가스가 원료가스 공급라인(80)을 통과할 때, 원료가스 공급라인(80)의 내부온도는 원료가스 공급라인(80) 외부에 설치된 히팅수단(도시되지 않음)에 의해서 기화기(68)의 내부온도와 비교하여 1℃ 내지 50℃ 높게 유지됨으로서 기화기(68)에서 기화된 원료가스가 응축되는 것이 방지된다. 또한, 원료가스 공급라인(80)의 길이가 5㎝ 내지 150㎝로 형성되어 있음으로 더욱 원료가스가 응축되는 것이 방지된다.
그리고, 반응가스가 반응가스 공급라인(88) 상에 설치된 밸브(89)를 통과하여 공정챔버(82) 내부로 공급됨에 따라 상기 공정챔버(82) 내부에서는 원료가스 및 반응가스가 사용되는 반도체장치 제조공정이 진행된다.
그리고, 공정과정에 원료가스 공급라인(80) 내부에 불순물이 축적되면, 운반가스 공급라인(74) 상에 설치된 유량조절기(76)를 조절함으로서 분당 500 ㏄ 내지 30,000 ㏄ 의 아르곤가스 또는 질소가스를 밸브(78) 및 기화기(68)를 통과하여 원료가스 공급라인(80) 내부로 공급함으로서 원료가스 공급라인(80) 내부에 형성된 불순물을 제거한다. 또한, 공정과정에 공정챔버(82) 내부에 폴리머 등의 불순물이 축적되면, 비활성가스 공급라인(86) 상에 설치된 밸브(87)를 개방함으로서 공정챔버(82) 내부에 비활성가스를 공급하여 공정챔버(82) 내부에 존재하는 폴리머 등의 불순물을 제거한다.
그리고, 상기 액체유량조절기(70)의 이상에 의해서 기화기(68)에서 기화된 원료가스의 양에 이상이 발생되면, 원료가스 공급라인(80) 상에 설치된 밸브(84)를 폐쇄한 후, 방출라인(98) 상에 설치된 밸브(100)를 개방함으로서 기화된 원료가스를 배기라인(90)으로 방출한다.
따라서, 본 발명에 의하면 가압가스로 종래의 헬륨가스와 비교하여 부피가 크고 분자량이 큰 아르곤가스 또는 질소가스를 사용함으로서 가압가스가 액체원료 내부로 스며들어 기포를 발생시키고, 상기 기포에 의해서 액체유량조절기의 오동작이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 기화기 이후의 원료가스 공급라인 외부에 구비되는 히터를 조절하여 원료가스 공급라인의 내부온도가 기화기의 내부온도와 비교하여 1 ℃ 내지 50 ℃ 높게 유지됨으로서 기화기에서 기화된 원료가스가 다시 액화되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 공정챔버 일측에 원료가스 공급라인 및 비활성가스 공급라인을 개별적으로 형성함으로서 종래의 원료가스 공급라인과 비활성가스 공급라인이 연결되는 지점과 비활성가스 공급라인 상에 설치된 밸브 사이로 원료가스가 공급된 후, 다시 액화되어 응축되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (6)

  1. 일정량의 액체원료가 저장된 액체원료용기와 상기 액체원료용기 일측과 연결되고, 상기 액체원료용기 내부에 특정압력의 가압가스를 공급할 수 있는 가압가스 공급라인과 상기 액체원료용기 다른 일측과 연결되고, 상기 가압가스의 특정압력에 의해서 상기 액체원료가 상기 액체원료용기 외부로 방출되는 액체원료 공급라인과 상기 액체원료 공급라인과 연결되고, 상기 액체원료를 기화하여 원료가스를 생성시키는 기화기와 상기 가압가스 공급라인 일측과 연결되고, 상기 기화기의 일측과 연결되고 유량조절수단이 구비되는 운반가스 공급라인 및 상기 기화기에서 기화된 원료가스를 공정챔버에 공급하며, 외부에 히팅수단이 설치된 원료가스 공급라인이 구비되는 반도체장치 제조설비에 있어서,
    상기 공정챔버 일측에 비활성가스 공급라인 및 반응가스 공급라인이 개별적으로 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체장치 제조설비.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가압가스 공급라인은 아르곤가스를 공급하는 아르곤가스 공급라인으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조설비.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가압가스 공급라인은 질소가스를 공급하는 질소가스 공급라인으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조설비.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 운반가스 공급라인 상에 설치된 유량조절기의 용량은 최대 분당 500 ㏄ 내지 30,000 ㏄ 인 것을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조설비.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 원료가스 공급라인 상에 설치된 히팅수단은 상기 원료가스 공급라인의 내부온도를 기화기 내부온도와 비교하여 1℃ 내지 50℃ 상승시키도록 동작되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조설비.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 원료가스 공급라인은 5㎝ 내지 150㎝로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조설비.
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