KR20030053283A - 반도체 소자용 산화막 증착 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 소자용 산화막 증착 시스템에 관한 것으로, 본 발명에서는 배기 라인의 일부에 예컨대, N₂가스와 같은 퍼지가스를 플로우 시키고, 이를 통해, 배기 라인의 내벽에 일련의 클리닝 커튼을 형성시킴으로써, 공정 부산물들이 배기 라인에 접촉·흡착되지 못하도록 미리 차단시킨다.

이러한 본 발명이 달성되어, 공정 부산물들이 배기 라인 내벽에 흡착되는 현상이 미리 차단되는 경우, 배기 라인의 막힘 현상, 공정 부산물의 역류현상 등은 자연스럽게 해결되며, 결국, 전체적인 장비의 운영효율은 일정 수준 이상으로 향상될 수 있고, 예측하지 못한 반도체 소자의 손상 또한 미리 예방될 수 있다.

Description

반도체 소자용 산화막 증착 시스템{Deposition system of oxidation layer of a semiconductor device}

본 발명은 반도체 소자용 산화막 증착 시스템에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 배기 라인의 일부에 일련의 퍼지가스(Purge gas)를 플로우 시키고, 이를 통해, 배기 라인의 내벽에 일련의 클리닝 커튼이 형성될 수 있도록 함으로써, 공정 부산물들의 배기 라인 접촉·흡착현상을 미리 차단시킬 수 있는 반도체 소자용 산화막 증착 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 소자를 제조하기 위해서는 다양한 종류의 산화막 증착공정이 진행되어야 하며, 이러한 산화막 증착공정은 예컨대, 프로세스 챔버, 배기 펌프, 배기 라인 등의 산화막 증착전용 기구물로 이루어지는 일련의 산화막 증착 시스템을 통해 진행된다.

통상, 이러한 산화막 증착공정은 여러 종류의 공정가스를 사용하기 때문에,산화막 증착공정이 진행되면, 프로세스 챔버, 배기 라인 등의 내부에는 다양한 종류의 공정 부산물들이 불가피하게 발생될 수밖에 없다. 만약, 이러한 부산물들을 적절한 시기에 제거하지 못하면, 이 부산물들은 프로세스 챔버, 배기 라인 등에 잔류함으로써, 전체적인 산화막 제조에 막대한 악영향을 미치게 된다.

예를 들어, 상술한 공정 부산물들은 배기 라인에 고형화 상태로 누적되어, 배기 라인의 내부 공간을 불필요하게 점유함으로써, 공정 가스의 정상적인 배기를 방해하는 악영향을 미치게 된다.

이를 방치하는 경우, 배기 라인이 막혀, 공정사고가 야기될 수 있기 때문에, 종래에서는 어쩔 수 없이, 전체적인 공정 시스템을 일시적으로 다운(Down)시킨 후, 배기 라인을 별도의 절차를 통해 클리닝 할 수밖에 없으며, 결국, 전체적인 장비 운영효율이 크게 감소하는 문제점을 감수할 수밖에 없게 된다.

만약, 배기 라인에 누적되어 있는 공정 부산물이 프로세스 챔버로 역류하는 경우, 이 공정 부산물들은 프로세스 챔버 내부에 고형화 상태로 상존하고 있다가, 공정 진행중인 웨이퍼로 드리핑(Dripping) 되어, 기 완성된 반도체 레이어로 예측하지 못한 일련의 물리적/화학적 충격을 가함으로써, 해당 반도체 레이어(Layer)에 일련의 결함이 발생되는 악영향을 미치게 된다.

종래의 경우, 이러한 공정 부산물에 의한 악영향을 미리 차단하기 위하여, 예컨대, 배기 라인의 일부에 히터를 설치하고, 이를 통해, 배기 라인 내부로 일정 온도의 열이 가해질 수 있도록 함으로써, 공정 부산물의 초기 흡착을 미리 방지하는 방법을 강구하고 있다.

그러나, 이처럼 배기 라인 내부로 일정 온도의 열을 가하는 경우, 공정 부산물의 흡착은 어느 정도 예방할 수 있지만, 공정 부산물의 폴리머화가 급격히 진행되는 또 다른 부작용이 초래된다.

이러한 여러 가지 문제점들 때문에, 종래의 경우, 산화막 증착 공정의 부산물 처리문제가 심각하면서도, 이에 대한 구체적인 대응방안을 마련하지 못하고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명의 목적은 배기 라인의 일부에 예컨대, N₂가스와 같은 퍼지가스를 플로우 시키고, 이를 통해, 배기 라인의 내벽에 일련의 클리닝 커튼을 형성시킴으로써, 공정 부산물들이 배기 라인에 접촉·흡착되지 못하도록 미리 차단시키는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 공정 부산물들이 배기 라인 내벽에 흡착되는 현상을 미리 차단시켜, 배기 라인의 막힘 현상을 예방하고, 이를 통해, 별도의 클리닝 절차를 배제시킴으로써, 전체적인 장비의 운영효율을 일정 수준 이상으로 향상시키는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 공정 부산물들이 배기 라인 내벽에 흡착되는 현상을 미리 차단시키고, 이를 통해, 공정 부산물들의 프로세스 챔버 내부유입을 예방함으로써, 예측하지 못한 반도체 소자의 손상을 미리 방지시키는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세하 설명과 첨부된 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 반도체 소자용 산화막 증착 시스템을 개념적으로 도시한 예시도.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 일련의 산화막 증착공정을 진행하는 프로세스 챔버와, 이 프로세스 챔버 내부에 상존하는 공정 가스를 외부로 배기시키는 배기 펌프와, 앞의 프로세스 챔버 및 배기 펌프 사이를 연결하며, 공정 가스의 배기 경로를 제공하는 배기 라인과, 이 배기 라인과 연통되며, 해당 배기 라인의 내부로 일련의 퍼지가스를 선택적으로 공급하는 퍼지가스 공급부의 조합으로 이루어지는 반도체 소자용 산화막 증착 시스템을 개시한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 반도체 소자용 산화막 증착 시스템을 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 산화막 증착 시스템(100)은 크게, 일련의 산화막 증착공정을 진행하는 프로세스 챔버(20)와, 이 프로세스 챔버(20) 내부에 상존하는 공정 가스를 외부로 배기시키는 배기 펌프(40)와, 앞의 프로세스 챔버(20) 및 배기 펌프(40) 사이를 연결하며, 공정 가스의 배기 경로를 제공하는 배기 라인(70)의 조합으로 이루어진다.

이때, 프로세스 챔버(20)의 일부, 예컨대, 상부에는 공정가스 공급부(10)로부터 공급된 일련의 공정가스를 프로세스 챔버(20)로 통하는 라인(11)을 통해 공급받은 후, 이 공정가스를 프로세스 챔버(20) 내부로 주입하는 인젝터(22)가 설치되며, 프로세스 챔버(20)의 다른 일부, 예컨대, 하부에는 웨이퍼(1)가 탑재된 웨이퍼 보트(2)를 지지하면서, 프로세스 챔버(20) 내부의 불균일한 온도 분포를 보정해주는 보온 툴(21)이 설치된다.

여기서, 배기 라인(70)의 종단에는 일련의 공정가스 트랩(50)이 더 설치되며, 이 공정가스 트랩(50)은 배기 라인(70)을 통해 배기되는 공정가스 중, 미반응된 폐가스를 트래핑(Trapping)하여, 최종 배기되는 가스의 환경오염도를 저감시키는 역할을 수행한다.

이때, 도면에 도시된 바와 같이, 배기 라인(70)의 일부에는 일련의 퍼지가스 공급라인(32)을 통해 배기 라인(70)과 연통되는 본 발명 고유의 퍼지가스 공급부(30)가 더 배치된다.

이 퍼지가스 공급부(30)는 프로세스 챔버(20)의 공정 진행상황에 따라, 배기 라인(70)의 내부로 일련의 퍼지가스, 예컨대, N₂가스를 선택적으로 공급하는 역할을 수행한다.

이처럼, 퍼지가스 공급부(30)의 작용에 의해 배기 라인(70)의 내부로 일정량의 퍼지가스가 유입되면, 이 퍼지가스는 배기 라인(70)의 내벽을 따라 흘러, 일련의 퍼지커튼(33:Purge curtain)을 형성하게 된다.

통상, 퍼지가스, 예컨대, 앞의 N₂가스는 공정 부산물(3)을 이루는 주요 성분들, 예컨대, 파티클, 수분, 폴리머 덩어리들 등과 화학적인 반응을 거의 일으키지 않는 것으로 알려져 있기 때문에, 배기 라인(70)의 내벽에 이 퍼지커튼(33)이 형성되어 배기 라인(70) 내벽의 노출이 차단되는 경우, 배기 라인(70)을 통과하는 공정 부산물(3)은 배기 라인(70)의 내벽에 인접한 상태에서도, 배기 라인(70)의 내벽에흡착되지 않게 된다.

종래의 경우, 공정 부산물들은 배기 라인을 통과하는 도중, 배기 라인의 내벽에 고형화 상태로 누적되어, 배기 라인의 내부 공간을 불필요하게 점유함으로써, 공정 가스의 정상적인 배기를 방해하는 악영향을 미쳤다.

그러나, 본 발명의 경우, 퍼지가스 공급부(30)의 작용에 의해 배기 라인(70)의 내벽에는 예컨대, N₂가스로 이루어지는 퍼지커튼(33)이 기 형성되기 때문에, 공정 부산물들(3)은 배기 라인(70)을 통과하더라도, 퍼지커튼(33)의 방해에 의해 배기 라인(70)의 내벽에 흡착될 수 없게 되며, 결국, 배기 라인(70)의 내벽을 차단하는 악영향을 미칠 수 없게 된다.

이때, 퍼지커튼(33)은 공정 부산물들(3)이 배기 라인(70)의 내벽에 흡착되지 않도록 차단하는 역할뿐만 아니라, 배기 라인(70)을 통과하는 유동성 파티클을 배기 펌프(40)쪽으로 밀어내는 역할도 동시에 수행함으로써, 배기 라인(70) 내부의 환경을 최적화하고, 이를 통해, 유동성 파티클의 역류에 따른 프로세스 챔버(20)의 오염을 미리 방지한다.

한편, 본 발명에서는 퍼지가스 공급부(30)의 전단에 퍼지가스 유량 조절부(31)를 더 배치하고, 이를 통해, 배기 라인(70)으로 유입되는 퍼지가스의 양을 적절히 조절함으로써, 퍼지가스의 과잉공급에 따른 불필요한 비용낭비를 최소화한다.

이때, 도면에 도시된 바와 같이, 배기 라인(70)의 일부에는 일련의히터(80:Heater)가 더 설치된다. 이 히터(80)는 배기 라인(70) 내부로 일정 온도, 예컨대, 105℃~110℃ 정도의 열을 가함으로써, 공정 부산물(3)의 초기 흡착을 미리 방지한다.

본 발명의 경우, 상술한 바와 같이, 퍼지가스 공급부(30)의 작용에 의해 배기 라인(70)의 내벽에는 예컨대, N₂가스로 이루어지는 퍼지커튼(33)이 기 형성되기 때문에, 공정 부산물들(3)은 폴리머화 되더라도, 퍼지커튼(33)의 방해에 의해 배기 라인(70)의 내벽에 흡착될 수 없게 되며, 결국, 히터(80)는 별다른 문제점 발생 없이, 자신의 역할을 안정적으로 수행할 수 있게 된다.

이후, 본 발명의 산화막 증착 공정을 모두 완료 받은 웨이퍼(1)는 프로세스 챔버(20)로부터 언로딩(Unloading)되어, 일련의 반도체 레이어 형성공정을 추가로 진행 받음으로써, 최종의 반도체 소자로 제조·완료된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 배기 라인의 일부에 예컨대, N₂가스와 같은 퍼지가스를 플로우 시키고, 이를 통해, 배기 라인의 내벽에 일련의 클리닝 커튼을 형성시킴으로써, 공정 부산물들이 배기 라인에 접촉·흡착되지 못하도록 미리 차단시킨다.

이러한 본 발명이 달성되어, 공정 부산물들이 배기 라인 내벽에 흡착되는 현상이 미리 차단되는 경우, 배기 라인의 막힘 현상, 공정 부산물의 역류현상 등은 자연스럽게 해결되며, 결국, 전체적인 장비의 운영효율은 일정 수준 이상으로 향상될 수 있고, 예측하지 못한 반도체 소자의 손상 또한 미리 예방될 수 있다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.

이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 첨부된 특허청구의 범위안에 속한다 해야 할 것이다.

Claims (4)

1. 일련의 산화막 증착공정을 진행하는 프로세스 챔버와;

   상기 프로세스 챔버 내부에 상존하는 공정 가스를 외부로 배기시키는 배기 펌프와;

   상기 프로세스 챔버 및 배기 펌프 사이를 연결하며, 상기 공정 가스의 배기 경로를 제공하는 배기 라인과;

   상기 배기 라인과 연통되며, 상기 배기 라인의 내부로 일련의 퍼지가스(Purge gas)를 선택적으로 공급하는 퍼지가스 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 산화막 증착 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 퍼지가스는 N₂가스인 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 산화막 증착 시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 배기 라인에는 일련의 히터(Heater)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 산화막 증착 시스템.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 배기 라인 내부의 온도는 105℃~110℃를 유지하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 산화막 증착 시스템.