KR920004962B1 - 내화금속박막증착용 반도체장치의 진공배기계 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
도면은 본 발명에 의해 내화금속박막 증착용 반도체 장치의 관계통도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
A : 반응조 B : 웨이퍼 이송조
C : 카세트 장착조 D : 진공펌프
1 : 진동흡수관 2 : U자관
3 : 부진공밸브 4 : 가스환원용트랩
5 : 가스유입용트랩 6 : 가열테이프 설치관
7 : 압력센서 8 : 배기밸브제어기
9 : 트로틀밸브 11 : 소프트스타트배기관
12 : 진공게이지 13 : 오일제거필터
14 : 오일걸틈시스템 15 : 진공밸러스트시스템
16 : 진동흡수관 17, 18 : 진공밸브
19 : 부배기관 20 : 주배기관
21 : 온도조절기 22 : T자관
23 : 공정가스라인 연결관
본 발명은 반도체소자 제조에 필수적인 확산 및 식각방지막(diffusion/etch barrier), 평탄한 다층금속막(metallization)에 응용가능한 내화금속인 텅스텐 및 텅스텐 실리사이드 박막을 증착시킬 수 있는 반도체장치의 진공배기계에 관한 것으로, 특히 공정실험전후에 발생되는 인체에 매우 유독한 반응, 미반응 및 부생성가스들을 안전하게 배기시키도록 개량한 내화금속박막증착용 반도체장치의 진공배기계에 관한 것이다.
통상 내화금속증착용 반도체장치는 안전한 배기수단이 미비하기 때문에 사람의 손에 의해 수동조작 되어 지고 있으나 인체에 위험한 반응, 미반응 및 부생성가스들의 취급, 초고집적화에 따른 먼지생성(particle generation) 방지대책의 필요성 때문에 공정을 자동화하여 사람이 반도체장치에 접근하지 않도록 하는 동시에 능률의 향상을 도모하는 것이 요구되고 있다.
따라서 본 발명의 목적은 부식반응가스인 WA6, 산소와 접촉시 위험한 폭발성 가스인 SiH4, 공정실험후 발생되는 HF, SiF, 같은 부생성가스를 즉각적으로 배기 및 처리할 수 있도록 하는 내화금속박막증착용 반도체장치의 진공배기계를 제공하는데 있다.
이와같은 본 발명을 달성하기 위한 일특징으로 내화금속박막인 텅스텐 및 텅스텐 실리사이드(WSi2) 증착을 위한 반도체장치에 있어서, 반응조의 진동흡수관, U자관, 부진공밸브 다음에 접속하여 미반응 SiH4폭발성가스를 제거하도록한 가열테이프 가열테이프 설치관과 ; 공정진행시 미반응 WF6부식가스를 제거하기 위한 스테인레스스틸조각들이 충진된 가스환원용트랩과 ; 부생성가스인 H2, 습기와 같은 작은 가스분자들을 흡수하는 비석이 충진된 가스흡수용트랩을 구성한 것을 특징으로 한다.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거 상세히 설명한다.
도면은 내화금속박막증착용 반도체장치의 관계통도이다.
도시된 바와 같이 반응조(A)는 일정한 공정 압력으로 유지하기 위하여 진공배기계가 필수적으로 갖추어져야 한다.
상기의 진공배기계는 반응용기를 저압상태로 하기 위한 진공펌프와 규정된 공정 압력을 유지하기 위한 압력제어수단으로 구성된다.
실험에 필요한 시편인 웨이퍼(wafer)들은 카세트장착조(C)에 넣고 진공상태에서 웨이퍼이송조(B)에 설치된 회전테이블(turn table)상의 웨이퍼아암(도시없음)이 전진하여 카세트 홀더의 웨이퍼를 적재하고 상기한 반응조(A)로 이동시킨다. 반응조(A)에 설치한 진동흡수관(1)은 배기라인중에 연결되어 있는 진공펌프(D), 진공밸브(17)(18)들의 개폐작동으로 초래되는 진동을 흡수시켜 주며 배관시 연결되는 어긋난 정열(misalignmetn)을 해결시켜 주는 기능과 공정시 가열된 배기가스에 의해 관의 열팽창으로 인한 누설위험을 방지시킨다.
상기 진동흡수관(1)에 접속한 U자관(2)은 병렬로 사용함으로써 유효배기속도(effective pumping speed : τ/sec)가 커지고 배기하는 시간도 감소시킬 수 있다.
또한 진공펌프(D)는 배기라인에 설치된 카세트장착조(c)에 웨이퍼를 넣고 진공상태에서 반응조(A)로 이송할 때 상기 카세트장착조(C)와 웨이퍼이송조(B)를 연결하는 U자관(2)에 설치한 진공밸브(17)(18)를 개방한후 주배기관(20)을 접속한 T자 관(22)을 통해 진공펌프(D)로 배기하고 웨이퍼를 이송한다. 이어서 반응조(A)에 이송된 가공시편인 웨이퍼에 내화금속박막을 증착하기 위한 공정이 순차적으로 진행된다. 공정온도까지 가열된 웨이퍼에 공정가스 SiH4, WF6을 반응조(A)에 주입하면 미반응가스 및 부생성가스가 상기한 진동흡수관(1)을 지나 U자관(2)으로 배기된다.
상기 U자관(2)으로 배기된 가스는 부진공밸브(3)를 지나서 미반응가스 WF6, SiH4, 부생성가스는 HF, SiF4,H,y기가 본 발명의 요지인 두 종류의 가스환원용트랩(4)과 가스흡입용트랩(5)을 지난다.
즉, 상기 가스환원용트랩(4)과 가스흡입용트랩(5)은 공정진행시 미반응 WF6부식가스를 제거하는 스테인레스스틸조각이 충진된 가스환원용트랩(4)과 가스흡입용트랩(4)이고, 부생성가스 H2, 습기와 같은 작은 가스분자들을 대부분 흡수하는 것은 비석(zeolite)으로 채워진 가스흡입용트랩(5)이다. 또 가열테이프 설치관(6)은 공정후 가스공급라인에 정체되어 남아있는 부식성가스 WF6와 폭발성가스 SiH4를 즉각 배기하여 600℃이상의 고온으로 유지되어 열반응분해를 촉진시킨다.
상기한 가스환원용트랩(4)과 가스흡입용트랩(5)은 히터(heater)가 내장되어 배기되는 가스들의 처리능력을 높이기 위해 공정실험전 진공상태에서 가열하여 트랩물질을 재생(regeneration)해야 한다. 이때 재생물질의 역류(upstream)를 방지하기 위해 상기 가스환원용, 가스흡수용트랩(4)(5)과 반응용기 사이에는 차단되어야 하며 사용하지 않을때에는 상기 트랩의 양쪽 밸브로 차폐되어야 한다.
또 펌프오일속에 습기(water vapor)가 응축되는 것을 방지하기 위해 초기재생시 펌프의 가스밸레스트밸브(15c)는 부분적으로 열려 있어 질소를 공급하여야 한다.
내화금속박막증착 화학반응식은
2WF6+3SiH4→2W+3SiH4+6H2
WF6+3H2→W+6HF
WF6+aSiH4→nWSi2+(1-n)
W+b SiF4+cHF+dH2
[a=(n+3)/2, b=3(1-n)/2, c=6n, d=3-2n, n<1]
에서 볼수 있듯이 부분적인 미반응 WF6부식가스는 스테인레스스틸조각들(stainless steel shavings)로 채워진 상기 가스환원용트랩(4)에 의해 제거되거나 또 다른 미반응가스인 SiH4폭발성가스와 함께 부배기밸브(4)뒤에 온도자동조절기(21)에 의해 600℃이상의 고온으로 유지되는 상기 가열테이프 설치관(6)에서 열반응으로 분해되어 제거된다.
또한 부생성물인 H2, 습기는 작은 가스분자들(gas molecules)의 대부분을 흡수할 수 있는 비석(zeolite)으로 충진된 가스흡수용트랩(5)에 의해 제거된다. 또 HF가스는 펌프오일걸름시스템(14)에 설치되어 있는 필터(activated aluina filter)에 의해 중성화(neutralization)되게 된다.
상기한 한쌍의 가스환원용트랩(4)과 가스흡입용트랩(5)은 진공밸브(17)(18)의 개폐작용에 의해 발생되는 급격한 압력변화를 완화시켜 준다. 또한 동시에 진공펌프(D)로부터의 오일역류(oil backstreaming)를 방지시켜 주는 역할을 한다.
한편 상기한 가스환원용트랩, 가스흡입용트랩(4)(5)에는 압력제어부분이 연결된다. 반응조(A)에 부착된 압력센서(7)로서에 의해 판독되는 압력변화에 의한 정기적인 신호가 공정압력으로 이미 조정된 배기밸브제어기(8)를 거쳐 배기관로의 개구면적을 변화시키는 트로틀밸브(9)에 보내져서 일정한 압력이 유지된다. 주진공밸브(10)는 진공펌프(D)와 반응용기를 차단하는 주배기통로이다.
상기한 주진공밸브(10)에 설치한 지름이 작은 소프트스타트배기관(11)으로 최초 진공펌프가동시 유효배기속도를 적게 한다. 즉 주관보다 지름이 작은 상기 소프트스타트배기관(11)을 사용하면 콘넥턴스(conductance)가 감소하게 되어 유효배기속도가 적어진다.
따라서 유효배기속도가 감소하면 배기하는 시간이 길게되어 과부하 방지 및 먼지 생성의 최소화를 기할수 있다. (12)는 진공게이지이다. 이것은 진공펌프(D)위에 설치하여 공정전후에 누설점검이 항상 가능하도록 하였다. 또한 오일제거필터(13)에 의해서 반응조(A)를 저압으로 유지시키는 진공펌프(D)를 통과한 부생성 및 미반응가스들이 비산된 오일과 함께 배기되는 것을 방지한다. 이때 배기부분에 응축물이 오일통로 내부로 들어가는 것을 억제하도록 배기관과 상기 오일제거필터(13)는 직선으로 연결해서는 안된다.
그리고 반응가스가 펌프오일속에 혼합용해되면 오일이 오염되며 펌프오일과 반응조(A)에서 발생된 분말형태의 응축물이 가스흐름에 의해 동반되어 펌프용기내에서 응축물이 가스흐름에 의해 동반되어 펌프용기내에서 2차 반응에 의해 발생되는 고체미립자와의 혼합에 의해 점성타르가 발생한다. (14)는 오일걸름시스템(oil filtration system)으로 오일이 오염되어 발생한 점성다르는 펌프용기 내부를 상하게 하므로 진골펌프(D)를 보호하기 위하여 사용된다. (15)는 질소벨레스트 시스템이다.
이것은 내와금속박막증착에 사용되는 반응가스인 인체에 해로운 부식가스(WF6)와 폭발성가스(SiH4)는 대기의 산소와 반응하면 폭발하므로 진공배기라인에 누설이 있으면 안된다.
따라서 질소는 유량조절기(regulator)(15d)를 지나 한부분(15b)은 진공펌프(D) 내부가 질소 분위기하에 놓이도록 한다. 또는 모든 시스템은 습기를 포함하고 있으며 어떤 공정가스속에도 응축될 수 있는 많은량의 증기를 포함하고 있다. 이들 증기가 펌프용기내에 응축되었을 때 펌프유동액의 윤활과 공기차단을 저하시키고 화학반응을 가속시켜 내벽을 마모시키므로 가스벨레스트밸브(15c)은 솔레노이즈밸브를 통해 베인(vane)이 압축과정일 때 펌프내부에 공급되도록 되어 있다. (19)은 부배기관으로 U자관(2)과 부진공밸브(3)사이에 설치한다.
공정이 진행되는 도중에 발생되는 정전(power failure)시 반응조(A)속에 이미 존재하는 반응가스는 진공펌프를 직접 거치지 않고 서서히 배기시킴으로써 공정중인 웨이퍼들이 손상되지 않토록 하며 또 폭발성 및 부식성 가스가 반응조(A)와 진공펌프(D) 사이에 일정시간 동안 정체되지 않고 배기됨으로써 인체에 안전함을 보장할 수 있다. 이때 대기압이 역으로 미치지 않게 반드시 역지밸브(check valve)를 설치해야 하며 공압밸브는 항상 열려진 상태(normally open)의 것을 설치해야 한다. (20)은 배기가스가 최종 배기되는 주배기관이다.
이상의 실시예에 의하면 내화금속박막증착이 가능한 공정전후에 발생되는 인체에 매우 유독한 반응, 미반응 및 부생성가스들의 처리 안전한 배기수단인 진공배기례를 제공할 수 있는 것이다.
Claims (1)
- 내화금속박막인 텅스텐 및 텅스텐 실리사이드(WSi2)증착을 위한 반도체장치에 있어서, 반응조(A)의 진동흡수관(1), U자관(2), 부진공밸브(3) 다음에 접속하여 미반응 SiH4폭발성가스를 제거하도록한 가열테이프 설치관(6)과 ; 공정진행시 미반응 WF6부식가스를 제거하기 위한 스테인레스스틸조각들이 충진된 가스환원용 트랩(4)과 ; 부생성가스인 H2습기와 같은 작은 가스분자들을 흡수하는 비석이 충진된 가스흡수용트랩(5)를 구비한 것을 특징으로 하는 내화금속박막증착용 반도체장치의 진공배기계.
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E902 | Notification of reason for refusal | ||
G160 | Decision to publish patent application | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |