KR200185211Y1 - 박막 증착장치 - Google Patents

Abstract

본 고안에 따르면, 박막 증착장치는 반응기와, 상기 반응기에 기체를 공급하는 적어도 주 공급관과, 상기 주 공급관과 반응기 사이 및 주 공급관의 입구측에 설치되는 밸브들과, 상기 밸브들의 사이에 설치되어 공급되어 가스를 제어하는 부품들과, 상기 주공급관의 밸브들 사이의 주공급관과 연결되어 주 공급관 및 상기 부품들을 퍼지시키기 위한 퍼지 가스 공급관 및 퍼지 가스배출관과, 상기 퍼지가스 공급관과 연결된 퍼지 가스탱크와, 상기 퍼지 가스탱크를 가열하여 퍼지 가스 공급관으로 가열된 퍼지가스가 공급되도록 하는 가열수단을 포함한다.

Description

박막 증착장치{Thermal evaporator for thin film}

본 고안은 증착장치에 관한 것으로, 상세하게는 반응기에 가스를 공급하기위한 주 공급관 및 이 주공급관에 설치되는 부품을 퍼지(purge)시키기 위한 구조가 개선된 박막 증착장치에 관한 것이다.

최근 반도체 산업에 있어서, 고집적 회로의 구성은 미세한 박막화 기술에 기인된다. 이러한 박막은 증발(evaporation), 화학 기상 증착(CVD), 물리 기상 증착(PVD), 이온플레이팅(ionplating) 등 매우 다양한 기술이 응용되고 있다.

그러나 반도체가 초고집적화됨에 따라 단위 셀인 캐패시티와 모스의 면적이 감소되므로 모스 내부의 콘택트 홀(contact hole) 이나 바이아 홀(via hole), 셀(cell)과 셀을 연결하는 금속 배선의 폭이 미세화 됨에 따라 새로운 제조공정이 요구된다.

이러한 초고직접 소자의 제조에 있어서의 주요분야인 금속배선막을 형성하기 위해서는 통상적으로 물리기상증착(phyisical vapor deposition)인 스퍼터링 장치를 사용하고 있다. 그러나 상술한 스퍼터링장치를 이용한 박막의 형성은 스퍼터링 소스에 장착된 금속타겟에서 스퍼터 된 금속원자가 웨이퍼쪽으로 확산되어 형성되기 때문에 미세 배선폭 입구에 주로 성장되게 된다. 따라서 미세 패턴 홀의 스템내에 균일한 박막 성장이 불가능하여 성장된 박막이 쇼트키 효과, 누설전류등의 문제점이 발생된다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 화학기상 증착을 사용하고 있는데, 이러한 화학 기상증착은 에너지원에 따라 열, 플라즈마, 광(光)으로 분류하고 공정압력에 따라 상압, 저압, 초고진공으로 분류되며, 반응기의 형태에 따라 수평형, 수직형분류되고 반응원에 따라 기체, 무기물, 금속유기물, 고체류등으로 분류된다.

도 1에는 이러한 박막 증착장치의 일예를 나타내 보였다.

도시된 바와 같이 반응기(1)와, 이 반응기(1)에 중독성 또는 화학성 가스를 공급하기 위한 주 공급관(2)이 연결되고, 이 주 공급관(2)에는 가스 유량조절장치(3)와, 가스 유량조절장치(3)의 상하부의 주 공급관(2)에 설치되는 반응기(1)로의 가스 공급을 제어하는 제1,2밸브(4)(5)를 포함한다. 그리고, 상기 가스 유량 조절장치(3)와 제1밸브(4)의 사이에는 주 공급관(2)과 연결되어 가스유량 조절장치(3) 내부 및 주 공급관(2)의 내부를 퍼지하기 위한 퍼지가스 공급관(6)과, 상기 가스 유량 조절장치(3)과 제2밸브(5) 사이의 주 공급관(2)의 사이에 연결된 퍼지 가스 배출관(7)을 포함한다. 그리고 상기 퍼지 가스 공급관과 배출관에는 각각 제3,4밸브(8)(9)가 설치된다.

상술한 바와 같이 구성된 종래의 박막 증착장치는 제3,4밸브(8)(9)가 닫혀 있는 상태에서 주 공급관(2)을 통하여 방응기(1)의 중독성 가스 또는 기화성의 가스등의 반응기체를 반응기 내로 공급하여 반응기 내에서 상술한 바와 같은 방법을 이용하여 웨이퍼 상에 박막을 형성하게 된다.

상기와 같이 중독성가스 또는 기화성가스의 공급이 완료되면 제1,2밸브(4)(5)가 닫히고 제3,4밸브(8)(9)가 열려 퍼지 가스 공급관(6)을 통하여 상온의 질소 가스가 주입된다. 이와 같이 주입된 가스는 가스 유량 조절장치(3)와 주공급관(2)을 통하여 퍼지가스 배출관(7)로 배출됨으로써 가스 유량 조절장치(3)과 주 공급관(2) 내부를 퍼지시키게 된다.

그러나 상온의 질소가스는 가스 유량조절장치 및 주 공급관내에 잔류된 가스를 완전하게 제거하지 못하는 문제점이 있다. 특히 저온에서 응축하는 특성을 가진 다이크로사이렌등과 같은 가스의 제거는 더욱 어렵다.

이러한 반응가스의 잔존은 가스 유량조절장치 또는 주 공급관 가스 유량제어장치 또는 도면에 도시되어 있지 않은 주 공급관에 설치된 각종 부품이 부식된다. 이러한 부식은 미세한 이물을 발생시켜 반응기(1)로 이물질의 유입을 유발시킨다. 또한 상기와 같은 가스 유량조절장치 및 주 공급관의 부식은 장치의 수명을 단축하게 되므로 장치의 수리 및 유지비가 높고, 장치의 신뢰성이 저하된다.

본 고안의 기술적 과제는 상기 문제점을 감안하여 반응로에 공급되는 관내 또는 관로상에 설치되는 부품들의 퍼지효율을 향상시켜 중독성가스 또는 기화성가스에 의해 관 및 이 관로에 설치되는 부품의 부식과 불순물의 발생을 줄일 수 있는 박막 증착장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 박막 증착장치를 개적적으로 도시한 도면,

도 2는 본 고안에 따른 박막증착장치를 개략적으로 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

11: 반응기 12: 주공급관

13: 제1제어밸브 14: 제2제어밸브

21: 퍼지가스 공급관 24: 퍼지가스 배출관

31: 히이터

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 박막증착장치는, 반응기와, 상기 반응기에 기체를 공급하는 적어도 주공급관과, 상기 주 공급관과 반응로 사이 및 주 공급관의 입구측에 설치되는 밸브들과, 상기 밸브들의 사이에 설치되어 공급되는 가스 제어부품들과, 상기 주공급관과 밸브 사이의 주공급관에 연결되어 주 공급관 및 상기 부품들을 퍼지시키기 위한 퍼지 가스 공급관 및 퍼지 가스배출관과, 상기 퍼지가스 공급관과 연결된 퍼지 가스 탱크와, 상기 퍼지 가스 탱크를 가열하여 퍼지 가스공급관으로 가열된 퍼지가스가 공급되도록 하는 가열수단을 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 고안에 있어서, 상기 가열수단의 탱크 또는 퍼지 가스 공급관의 주위에 설치되는 히이터와, 상기 히이터에 의한 퍼지가스의 온도를 제어하는 제어수단을 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2에는 본 고안에 따른 박막 증착장치의 일 실시예를 나타내 보였다.

도시된 바와 같이 박막 증착장치는 반응기(11)에 주 공급관(12)가 연결되고, 이 주공급관(12)에는 반응기(11)로의 가스 유입을 단속하는 제1제어밸브(13)와 주 공급관(12)와 연결된 반응가스 탱크(미도시)로부터 주공급관(12)의로의 가스공급을 제어하는 제2제어밸브(14)를 포함한다. 그리고 상기 제1,2제어밸브(13)(14)의 사이에는 가스 유량공급장치(15)등과 같은 가스의 공급을 제어하기 위한 적어도 하나의 부품들이 설치된다.

그리고 상기 박막증착장치는 주 공급관 및 이에 설치되는 가스 유량공급장치등과 같은 부품을 퍼지 시키기 위한 퍼지수단이 구비된다.

이 퍼지수단(20)은 제2제어밸브(14)와 인접되는 주 공급관(12)와 연결되는 퍼지 가스공급관(21)과, 이 퍼지 가스공급관(21)과 연결된 퍼지 가스 탱크(22)와, 상기 퍼지가스 공급관(21)에 설치되는 제3제어밸브(23)를 포함한다. 그리고 상기 제1제어밸브(13)과 인접되는 측의 주 공급관(12)과 연결되는 퍼지가스 배출관(24)과 이 퍼지 가스배출관(24)에 설치되는 제4제어밸브(25)를 포함한다. 퍼지가스는 질소가스가 이용되는데, 이에 한정되지는 않는다.

그리고 상기 퍼지공급탱크(22)로부터 퍼지 가스공급관(21)으로 공급되는 퍼지가스를 가열하기 위한 가열수단(30)을 포함한다. 상기 가열수단(30)은 상기 탱크의 주위 또는/ 및 퍼지 가스공급관(21)의 주위에 설치되는 히이터(31)와, 상기 히이터(31)을 공급되는 가스의 온도에 따라 제어하는 제어수단(32)을 구비한다. 상기 제어수단은 박막 형성장치를 제어하는 컨트롤러에 의헤 제어될 수 있다. 미설명부호 16은 필터이다.

상기와 구성된 종래의 박막 증착장치는 제3,4제어밸브(23)(25)이 닫혀 있는 상태에서 주 공급관(12)을 통하여 중독성 가스 또는 기화성의 가스등의 반응기체를 반응기(11) 내로 공급하여 반응기(11)내에서 웨이퍼 상에 박막을 형성하게 된다.

상기와 같이 반응기(11) 내로의 반응가스의 공급이 완료되거나 박막 증착장치를 세정하기 위해서는 먼저 컨트롤러에 의해 제어수단(30)의 히이터(31)을 이용하여 퍼지가스 탱크(22)는 퍼지가스 공급관(21)을 가열하여 퍼지 가스가 70 내지 80도가 유지되도록 한다. 상기와 같은 온도의 제어는 퍼지 탱크내에 설치되는 온도 감지기을 가지는 제어수단에 의해 이루어질 수 있다.

상기와 같이 가열수단(20)에 의해 퍼지가스인 질소가스가 가열되면 제1,2제어밸브(13)(14)를 닫고 제3,4제어밸브(23)(24)가 열린다. 퍼지 가스 공급관(21)을 통하여 가열된 질소 가스가 주입된다. 이와 같이 주입된 가스는 가스 유량 조절장치(15)등과 같은 가스 제어부품과 주공급관(12)을 통하여 퍼지가스 배출관(24)으로 배출되면서 가스 제어부품 및 주 공급관내에 잔류하는 가스를 퍼지시킨다.

상술한 바와 같이 박막 증착장치는 가열된 질소가스를 이용하여 가스 제어부품 및 주 공급관 내를 퍼지시키게 되므로 가스 제어부품 및 주 공급관내의 잔류가스의 퍼지 효율을 향상시킬 수 있다. 특히 저온에서 응축하는 특성을 가진 다이크로 사이렌등의 가스의 제거가 용이하다.

본 고안은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나. 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 고안의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 한해서 정해져야 할 것이다.

Claims (2)

1. 반응기와, 상기 반응기에 기체를 공급하는 적어도 주공급관과, 상기 주 공급관과 반응기 사이 및 주 공급관의 입구측에 설치되는 밸브들과, 상기 밸브들의 사이에 설치되어 공급되어 가스를 제어하는 부품들과, 상기 주공급관의 밸브들 사이의 주공급관과 연결되어 주 공급관 및 상기 부품들을 퍼지시키기 위한 퍼지 가스 공급관 및 퍼지 가스배출관과, 상기 퍼지가스 공급관과 연결된 퍼지 가스탱크와, 상기 퍼지 가스탱크를 가열하여 퍼지 가스 공급관으로 가열된 퍼지가스가 공급되도록 하는 가열수단을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 박막 증착장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 가열수단은 퍼지가스 탱크 또는 퍼지 가스 공급관의 주위에 설치되는 히이터와, 상기 히이터에 의한 퍼지가스의 온도를 제어하는 제어수단을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 박막 증착장치.