KR20060059317A - 박막 가공 장치 - Google Patents

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Abstract

박막 가공장치가 개시된다. 박막 가공 장치는 박막 가공 공정을 진행하는 챔버, 챔버로 반응가스를 제공하는 반응가스 공급 유닛, 챔버 및 반응가스 공급 유닛을 연결하는 반응가스 배관, 반응가스 배관을 통과하는 반응가스를 지정된 온도 이상으로 가열하기 위해 반응가스 배관을 감싸는 테이프 형 가열 유닛 및 반응가스 배관 및 테이프형 가열 유닛의 사이에 개재되어 반응가스의 온도를 디텍팅하는 온도 감지 유닛을 포함한다. 이와 같이 온도 감지 유닛을 반응가스 배관 및 테이프형 가열 유닛의 사이에 개재함으로써 온도 감지 유닛의 파손 및 온도 감지 편차를 크게 감소시킬 수 있다.

Description

박막 가공 장치{Apparatus For Thin-Film Deposition}
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 박막 가공 장치의 개념도이다.
도 2는 반응가스 배관의 외측면에 배치된 테이프형 가열 유닛 및 온도 감지 유닛을 도시한 부분 절개 분해 사시도이다.
본 발명은 박막 가공 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 챔버로 반응가스를 제공하는 반응가스 공급관의 온도를 측정하는 온도 감지 유닛의 파손을 방지한 박막 가공 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자를 제조하는 공정은 크게 증착 공정, 사진 공정, 식각 공정 및 이온 주입 공정 등으로 구분되며, 이들 공정들을 반복적으로 수행하여 웨이퍼 상에 복수개의 반도체 소자들을 형성한다.
이들 제조 공정 중에서 웨이퍼 상에 박막을 증착시키는 증착 공정은 주로 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition: 이하 "CVD"라 한다.)법에 의해 이루어진다. CVD는 가스 상태의 화학적 소스 가스(Chemical source gas)를 챔버 내에 공급하고 화학적 소스 가스를 화학 반응시켜 발생한 고체 상태의 박막 물질을 웨이퍼 표면에 증착 하여, 웨이퍼 상에 유전체막, 도전막 및 반도전막 등과 같은 박막을 생성시킨다. 상술한 박막들 중 유전체막인 질화막은 확산로의 내부로 디크로 실렌(DCS)가스 및 암모니아 가스를 주입한다. 여기서, 디크로 실렌 가스는 특성상 디크로 실렌 가스의 온도가 약 100℃이하가 될 경우, 디크로 실렌 가스는 가스 상태에서 고체상태로 상이 변경된다. 이를 방지하기 위해 디크로 셀렌 가스 저정부 및 확산로를 연결하는 가스 공급관에는 발열체가 설치하고, 이로 인해 가스 공급관의 온도는 100℃ 이상을 유지한다.
또한, 가스 공급관에는 가스 공급관의 온도를 실시간으로 확인하기 위해 써머 커플과 같은 온도 디텍팅 유닛이 장착되는데, 서머 커플의 전선 부분이 빈번하게 절단되어 파손되는 문제점을 갖는다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명의 목적은 온도 디텍팅 유닛의 파손을 방지한 박막 가공 장치를 제공한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 박막 가공 공정을 진행하는 챔버, 챔버로 반응가스를 제공하는 반응가스 공급 유닛, 챔버 및 반응가스 공급 유닛을 연결하는 반응가스 배관, 반응가스 배관을 통과하는 반응가스를 지정된 온도 이상으로 가열하기 위해 반응가스 배관을 감싸는 테이프 형 가열 유닛 및 반응가스 배관 및 테이프형 가열 유닛의 사이에 개재되어 반응가스의 온도를 디텍팅하는 온도 감지 유닛을 포함하는 박막 가공 장치를 제공한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 의한 박막 가공 장치의 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 박막 가공 장치의 개념도이다. 도 2는 반응가스 배관의 외측면에 배치된 테이프형 가열 유닛 및 온도 감지 유닛을 도시한 부분 절개 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 박막 가공 장치(100)는 챔버(10), 반응가스 공급 유닛(20), 반응가스 배관(30), 테이프형 가열 유닛(40) 및 온도 감지 유닛(50)을 포함한다.
챔버(10)는 공정 환경을 유지하기 위해 외부에 대하여 격리된 공간을 제공한다. 본 실시예에서 챔버(10)의 내부에는 웨이퍼(15)가 배치되며, 챔버(10)에 배치된 웨이퍼(15)에는, 예를 들어, 유전체막의 일종인 유전막이 형성된다.
웨이퍼(15)에 유전체막을 형성하기 위해, 챔버(10)로는 반응가스가 제공된다. 본 실시예에서, 유전체막을 형성하기 위한 반응가스는, 예를 들어, 디크로 실렌 가스 및 암모니아 가스를 포함한다.
유전체막을 형성하기 위한 디크로 실렌 가스 및 암모니아 가스는 반응가스 공급 유닛(20)에 저장되고, 반응가스 공급 유닛(20)에 의하여 챔버(10)로 제공된다.
본 실시예에서, 반응가스 공급 유닛(20)은 디크로 실렌 가스를 제공하는 디크로 실렌 가스 공급 유닛 및 암모니아 가스를 제공하는 암모니아 가스 제공 유닛을 포함한다.
반응가스 공급 유닛(20)의 반응가스를 챔버(10)로 제공하기 위해, 반응가스 공급 유닛(20) 및 챔버(10)에는 반응가스 배관(30)이 연결된다.
반응가스 배관(30)은 반응가스 공급 유닛(20)의 반응가스를 챔버(10)로 제공하는 통로를 제공한다.
본 실시예에 의한 디크로 실렌 가스는 약 100℃ 이하의 온도 이상에서는 기체 상을 갖고, 약 100℃ 이하의 온도에서는 미세한 분말 형태를 갖는다. 따라서, 반응가스 공급 유닛(20)에서 제공된 디크로 실렌 가스의 온도가 100℃ 이하가 될 경우, 디크로 실렌 가스는 반응가스 배관(30)의 내벽에 피착되고 이로 인해 디크로 셀렌 가스는 챔버(10)로 제공되지 못한다. 디크로 실렌 가스가 챔버(10)로 제공되지 못할 경우, 챔버(10) 내부에 배치된 웨이퍼(15)상에는 질화막이 형성되지 못하게 된다.
이를 방지하기 위해, 디크로 실렌 가스가 제공되는 반응가스 배관(30)의 외측면에는 테이프형 가열 유닛(40)이 배치된다.
테이프형 가열 유닛(40)은 반응가스 배관(30)의 외측면을 감싸기에 충분한 평면적을 갖고, 유동성이 풍부한 테이프 형상을 갖는다. 바람직하게, 테이프형 가열 유닛(40)은 내부에 히터(미도시), 히터에 전원을 제공하는 전원공급 유닛(45)을 포함한다.
전원공급유닛(45)에 의하여 제공된 전원은 히터를 작동시키고, 히터에 의하여 발생한 열은 반응가스 배관(30)에 가해짐으로써, 반응가스 배관(30)을 통과하는 디크로 실렌 가스가 반응가스 배관(30)의 내벽에 피착되는 것을 방지한다.
이를 구현하기 위하여 테이프형 가열 유닛(40)은 반응가스 배관(30)의 온도를 약 100℃ 이상으로 가열하고, 이로 인해 디크로 실렌 가스는 약 100℃ 상으로 가열된다.
이때, 반응가스 배관(30)의 온도가 비정상적으로 증가할 경우 디크로 실렌 가스가 발화되거나 점화될 수 있고, 반응가스 배관(30)의 온도가 100℃ 이하일 경우 디크로 실렌 가스가 반응가스 배관(30)의 내벽에 피착되어 심각한 공정 불량이 발생될 수 있다.
온도 감지 유닛(50)은 반응가스 배관(30) 및 테이프형 가열 유닛(40)의 사이에 배치되어 반응가스 배관(30)의 온도를 측정하여 반응가스 배관(30)의 내부의 디크로 실렌 가스의 온도를 측정한다.
바람직하게, 온도 감지 유닛(50)은 서머 커플인 것이 바람직하며, 본 실시예에 의한 서머 커플은 테이프형 가열 유닛(40)에 의하여 완전히 감싸지는 콤팩트한 사이즈를 갖는 것이 바람직하다.
구체적으로, 반응가스 배관(30)의 일부는, 예를 들어, 플랫하게 가공되고, 반응가스 배관(30) 상에는 소형 서머 커플이 배치된다. 이어서, 소형 서머 커플 및 반응가스 배관(30)이 완전히 감싸여 지도록 반응가스 배관(30)에는 테이프형 가열 유닛(40)이 감싸여 진다.
본 실시예에서는 특별히 서머 커플이 테이프형 가열 유닛(40)에 의하여 완전히 감싸지도록 함으로써 서머 커플이 단선 되거나 서머 커플이 외부의 요건에 의하여 서머 커플이 측정한 온도 및 실제 반응가스 배관(30)의 온도 차이가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
테이프형 가열 유닛(40)에 의하여 감싸여진 온도 감지 유닛(50)으로부터는 신호 출력선이 연장되고, 신호 출력선은 콘트롤 유닛(55)에 연결된다.
콘트롤 유닛(55)은 온도 감지 유닛(50)의 신호 출력선으로 출력된 아날로그 신호에 대응하는 디지털 신호를 발생하고, 콘트롤 유닛(55)은 디지털 신호를 전원 공급 유닛(45)로 제공한다.
전원 공급 유닛(45)은 콘트롤 유닛(55)으로부터 제공된 디지털 신호를 처리하여 반응가스 배관(30)의 온도가 약 100℃ 이하일 경우, 테이프형 가열 유닛(40)으로 보다 많은 전원을 제공하여 반응가스 배관(30)의 온도를 약 100℃ 이상이 되도록 한다.
반면, 전원 공급 유닛(45)은 콘트롤 유닛(55)으로부터 제공된 디지털 신호를 처리하여 반응가스 배관(30)의 온도가 약 100℃ 이상일 경우, 테이프형 가열 유닛(40)으로 보다 적은 전원을 제공한다.
이상에서 상세하게 설명한 바와 같이 온도에 따라서 기체에서 고체로 상이 변경되는 반응 가스를 챔버로 제공하는 반응가스 배관의 온도를 측정하는 서머 커플을 반응가스 배관을 감싸는 테이프형 가열 유닛에 완전히 감싸여 지도록 함으로써 서머 커플이 파손되거나, 서머 커플에서 측정된 온도 및 반응가스 배관의 온도의 차이가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하 였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자가 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 실시예들을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 자명한 것이다.

Claims (6)

  1. 박막 가공 공정을 진행하는 챔버;
    상기 챔버로 반응가스를 제공하는 반응가스 공급 유닛;
    상기 챔버 및 상기 반응가스 공급 유닛을 연결하는 반응가스 배관;
    상기 반응가스 배관을 통과하는 상기 반응가스를 지정된 온도 이상으로 가열하기 위해 상기 반응가스 배관을 감싸는 테이프 형 가열 유닛; 및
    상기 반응가스 배관 및 상기 테이프형 가열 유닛의 사이에 개재되어 상기 반응가스의 온도를 디텍팅하는 온도 감지 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 가공 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 온도 감지 유닛은 상기 테이프형 가열 유닛에 의하여 완전히 감싸는 써머 커플인 것을 특징으로 하는 박막 가공 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 박막은 질화막이고, 상기 반응가스는 디크로 실렌 가스 및 암모니아 가스인 것을 특징으로 하는 박막 가공 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 테이프형 가열 유닛은 상기 반응가스를 100℃ 이상으로 가열하는 것을 특징으로 하는 박막 가공 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 테이프형 가열 유닛은 히터를 내장하고 상기 히터에는 전원공급 유닛이 연결된 것을 특징으로 하는 박막 가공 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 온도 감지 유닛은 상기 반응가스의 온도를 제어하기 위한 콘트롤 유닛을 더 포함하고, 상기 전원 공급 유닛은 상기 콘트롤 유닛에 의하여 지정된 레벨의 전원을 상기 테이프형 가열 유닛에 제공하는 것을 특징으로 하는 박막 가공 장치.
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