KR100258869B1 - Gas supply equipment on chemical deposition apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 유기금속 화학증착장비(Metal Organic chmical deposition system)의 공정가스 공급장치에 관한 것으로, 특히 공정챔버에 공정가스를 공급하는 메탈-옥시겐 공급관에 관한 것이다.The present invention relates to a process gas supply apparatus for a semiconductor organic metal chemical deposition system, and more particularly, to a metal-oxygen supply pipe for supplying a process gas to a process chamber.
일반적으로 반도체 제조공정중에서 웨이퍼에 유기금속을 증착하는 유기금속 화학증착장비에 있어서, 증착이 수행되는 공정챔버내의 상측에는 유기금속의 혼합물을 분사하기 위한 샤워헤트가 설치되어 있고, 그 샤워헤드에는 통상적인 메탈-옥시겐 공급관이 연통되어 있는데, 이러한 메탈-옥시겐 공급관은 도1에 도시된 바와 같다.In general, in an organic metal chemical vapor deposition apparatus for depositing an organometal on a wafer during a semiconductor manufacturing process, a shower head for spraying a mixture of organometals is provided on the upper side of a process chamber where the vapor deposition is performed, and the showerhead is typically Phosphorus metal-oxygen supply pipe is in communication, such a metal-oxygen supply pipe as shown in FIG.
즉, 통상적인 산화질소(N2O)/산소(O2) 및 불화수소 (HF3)가 공급되기 위한 옥시겐 가스관(11)이 메탈-옥시겐 공급관(10)의 상부에 연통되어 있고, 그 메탈-옥시겐 공급관(10)의 중간에는 바륨(Ba), 스트론튬(Sr), 티탄(Ti)등의 금속을 공급하기 위한 메탈가스관(12)이 연통되어 있으며, 상기 메탈-옥시겐 공급관(10)의 하단에는 산화질소/산소 및 불화수소가 메탈가스와 뒤섞이기 위한 가스혼합관(13)이 연장되어 있고, 그 가스혼합관(13)의 중간, 즉 메탈-옥시겐 공급관(10)의 하부에는 통상의 질소가스(N2)가 공급되기 위한 질소가스관(14)이 연통되어 있다.That is, an
또한, 상기 메탈가스관(12)과 질소가스관(14)의 중간에는 공정완료후에 혼합가스를 배기시키기 위한 배출가스관(15)이 연통되어 있다.In the middle of the
상기 옥시겐 가스관(11) 및 질소가스관(14)의 각 입구부에는 가스밸브 (Pneumatic Bellows Valve)(11a, 14a)가 각각 장착되어 있고, 상기 가스혼합관(13)의 입구부 및 배출가스관(15)의 중간에는 각각 온도감응 밸브(13a, 15a)가 장착되어 있다.Pneumatic Bellows Valves 11a and 14a are mounted at the inlets of the
한편, 상기 가스혼합관(13)내에서 메탈가스와 옥시겐 가스가 효율적으로 혼합되도록 함과 아울러 공정챔버(미도시)로 유입되어 반응이 일어나기 전에 방열되는 것을 방지하도록 하기 위하여, 메탈-옥시겐 공급관(10)의 외주면에 저항가열식 히터의 열선이 보온밴드(20)에 둘러 싸여 있다.On the other hand, in order to efficiently mix the metal gas and the oxygen gas in the
도면중 미설명 부호인 16인 샤워헤드와 결합되기 위한 가스켓 플랜지이다.Gasket flange to be combined with the
상기와 같은 종래의 메탈-옥시겐 공급관에서의 가스흐름은 다음과 같다.The gas flow in the conventional metal-oxygen supply pipe as described above is as follows.
통상적인 산화질소/산소 및 불화수소가 옥시겐 가스관(11)을 통해 가스혼합관(13)으로 유입됨과 아울러 메탈가스관(12)으로부터는 전술한 메탈가스가 가스혼합관(13)으로 유입되어 상기의 옥시겐 가스와 메탈 가스가 혼합되고, 이 혼합된 메탈-옥시겐 가스는 공정챔버(미도시)의 샤워헤드(미도시)에서 웨이퍼를 향해 분사되면서 증착되는 것이었다.Conventional nitric oxide / oxygen and hydrogen fluoride are introduced into the
이러한, 소정의 증착공정이 완료된 이후에는 메탈-옥시겐 가스의 공급이 중단됨과 아울러 배출가스관(15)의 밸브가 열리면서 가스혼합관(13)의 남은 메탈-옥시겐 가스를 배출시키고, 이어서 상기 질소가스관(14)으로부터 가스혼합관(13)으로 질소가스가 상향으로 공급되어 메탈-옥시겐 가스를 배출시키고, 이어서 상기 질소가스관 (14)으로부터 가스혼합관(13)으로 질소가스가 상향으로 공급되어 메탈-옥시겐 공급관(10)을 정화시키게 되는 것이었다.After the predetermined deposition process is completed, the supply of the metal-oxygen gas is stopped and the valve of the
그러나, 상기와 같은 종래의 메탈-옥시겐 공급관(10)에 있어서는, 질소가스관(14)이 메탈-옥시겐 공급관(10)의 하부에 연통되어 있으므로, 그 질소가스관(14)으로부터 공급되는 질소가스가 메칼-옥시겐 공급관(10)을 충분히 정화시키지 못하여 라인 전체에 오염이 발생될 우려가 있었다.However, in the conventional metal-
또한, 상기 메탈-옥시겐 공급관(10)의 외주면에 감겨지는 밴드형의 히터가 가스혼합관(13)에서 필요로 하는 열을 충분히 발열시키지 못하여, 그 가스혼합관 (13)내에서 온도구배가 발생하게 되고, 이러한 온도구배는 기체상태의 메탈-옥시겐 가스를 액화시켜 파티클을 생성시키게 되며, 이 파티클에 따른 웨이퍼의 증착불량이 발생되는 문제점도 있었다.In addition, the band-type heater wound on the outer circumferential surface of the metal-
따라서, 본 발명은 상기와 같은 메탈-옥시겐 공급관이 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 질소가스관에서 공급되는 질소가스가 메탈-옥시겐 공급관을 효과적으로 정화시킴은 물론, 가스혼합관에서의 메탈-옥시겐 가스의 액화를 방지하여 유기금속의 증착이 균일하게 이루어질 수 있는 반도체 유기금속 화학증착장비의 메탈-옥시겐 공급관을 제공하려는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been devised in view of the above problems with the metal-oxygen supply pipe, and the nitrogen gas supplied from the nitrogen gas pipe effectively purifies the metal-oxygen supply pipe, as well as the metal in the gas-mixed pipe. It is an object of the present invention to provide a metal-oxygen supply pipe of a semiconductor organometallic chemical vapor deposition apparatus that prevents liquefaction of an oxygen gas and enables deposition of an organic metal uniformly.
제1도는 메탈-옥시겐 공급관을 보인 평면도.1 is a plan view showing a metal-oxygen supply pipe.
제2도 발명에 의한 메탈-옥시겐 공급관을 보인 평면도.2 is a plan view showing a metal-oxygen supply pipe according to the invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
100 : 메탈-옥시겐 공급관 110 : 옥시겐 가스관100: metal-oxygen supply pipe 110: oxygen gas pipe
120 : 가스혼합관 130 : 메탈 가스관120: gas mixing pipe 130: metal gas pipe
140 : 질소가스관 151, 152, 153 : 열전대140:
151a, 152a, 153a : 히터입력선 200 : 열판151a, 152a, 153a: heater input line 200: hot plate
300 : 단열부재300: insulation member
이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 옥시겐 가스관과 메탈가스관이 가스혼합관에서 연통됨과 아울러 그 메탈가스관의 상부에 질소가스관이 연통되는 메탈-옥시겐 공급관이 공정쳄버의 샤워헤드에 연결되는 것을 특징으로 하는 유기금속 화학증착장비의 공정가스 공급장치가 제공된다.In order to achieve the object of the present invention, the oxygen-oxygen pipe and the metal gas pipe is in communication with the gas mixing pipe and the metal-oxygen supply pipe is connected to the shower head of the process chamber while the nitrogen gas pipe is communicated with the upper portion of the metal gas pipe. Provided is a process gas supply apparatus for organometallic chemical vapor deposition equipment.
이하, 본 발명에 의한 반도체 유기금속 화학증착장비의 메탈-옥시겐 공급관을 첨부 도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a metal-oxygen supply pipe of a semiconductor organometallic chemical vapor deposition apparatus according to the present invention will be described in detail based on an embodiment shown in the accompanying drawings.
제2도는 본 발명에 의한 메탈-옥시겐 공급관을 보인 평면도로서, 이에 도시된 바와같이 본 발명에 의한 메탈-옥시겐 공급관(100)은, 그 상부에 옥시겐 가스관 (110)이 연결되고, 그 옥시겐 가스관(110)의 하부에는 가스혼합관(120)이 연결되며, 상기 옥시겐 가스관(110)과 가스혼합관(120)의 사이에는 메탈가스관(130)이 연결되고, 그 메탈가스관(130)의 상부, 즉 옥시겐 가스관(110)의 중간에는 질소가스관(140)이 연결되며, 상기 가스혼합관(120)의 하단에는 공정챔버(미도시)의 샤워헤드(미도시)가 연통된다.2 is a plan view showing a metal-oxygen supply pipe according to the present invention, as shown in the metal-
상기 메탈-옥시겐 공급관(100)은 특히 가스혼합관(120)에서의 온도가 300℃이상이 되도록 하기 위하여 그 외주면에 원통형의 열판(200)이 외삽되고, 그 열판 (200)의 외주면에는 단열부재(300)가 감싸진다.In particular, the metal-
상기 옥시겐 가스관(110)과 질소가스관(140)이 연통되는 부위 및 옥시겐 가스관(110)과 메탈가스관(130)이 연통되는 부위 그리고 가스혼합관(120)의 하부에는 각각 제1, 제2, 제3열전대(151, 152, 153)가 단열부재(300)의 내부에 내장된다.First and second portions of the portion where the
상기 각 관은 데드 스페이스(dead space)를 제거하여 파티클 발생을 억제하도록 마이크로 피팅 웰딩(micro fitting welding)으로 결합된다.Each tube is joined by micro fitting welding to remove dead space and suppress particle generation.
도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.In the drawings, the same reference numerals are given to the same parts as in the prior art.
도면중 미설명 부호인 151a, 152a, 153a는 각각 히터 입력선이다.In the drawings,
상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 메탈-옥시겐 공급관에 있어서는, 산화질소/산소 및 불화수소가 옥시겐 가스관(110)을 통해 가스혼합관(120)으로 유입됨과 아울러 메탈가스관(130)으로부터는 전술한 메탈가스가 가스혼합관(120)으로 유입되어 상기의 옥시겐 가스와 메탈 가스가 혼합되고, 이 혼합된 메탈-옥시겐 가스는 공정챔버(미도시)의 샤워헤드(미도시)에서 웨이퍼(미도시)를 향해 분사되면서 증착되는 것이다.In the metal-oxygen supply pipe according to the present invention configured as described above, nitrogen oxide / oxygen and hydrogen fluoride are introduced into the
이러한, 소정의 증착공정이 완료된 이후에는 메탈-옥시겐 가스의 공급이 중단됨과 아울러 상기 질소가스관(140)으로부터 질소가스가 하향으로 공급되어 메탈-옥시겐 공급관(100)을 정화시키게 되는 것이다.After the predetermined deposition process is completed, the supply of the metal-oxygen gas is stopped and the nitrogen gas is supplied downward from the
한편, 상기 메탈-옥시겐 공급관(100)의 외주면에는 열판형의 히터(200)가 외삽되어 그 내부에 가스가 응축되지 못하도록 충분한 열을 공급하게 된다.On the other hand, the hot plate-
이로써, 상기 메탈-옥시겐 공급관(100)내를 질소가스로 충분히 정화시킬 수 있게되어 가스혼합관(120)에서의 파티클의 발생율을 현저하게 감소시킬 수 있게 되는 것은 물론, 상기 메탈-옥시겐 공급관(100)을 흐르는 가스가 응축되면서 관내를 막는 것을 방지할 수 있다.As a result, the inside of the metal-
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 반도체 유기금속 화학증착장비의 공정가스 공급장치는, 옥시겐 가스관과 메탈가스관이 가스혼합관에서 연통됨과 아울러 그 메탈가스관의 상부에 질소가스관이 연통되는 메탈-옥시겐 공급관이 공정챔버의 샤워헤드에 연결되도록 함으로써, 상기 메탈-옥시겐 공급관에서의 파티클이 현저하게 감소되므로 웨이퍼의 증착율이 향상됨은 물론 가스의 응축되면서 관내를 막는 현상을 방지하여 장비의 유지보수 기간이 길어지는 효과가 있다.As described above, the process gas supply apparatus of the semiconductor organometallic chemical vapor deposition apparatus according to the present invention is a metal-oxy, in which an oxygen gas pipe and a metal gas pipe communicate with each other in a gas mixing pipe, and a nitrogen gas pipe communicates with the upper portion of the metal gas pipe. By allowing the gen supply pipe to be connected to the shower head of the process chamber, the particles in the metal-oxygen supply pipe are significantly reduced, thereby increasing the deposition rate of the wafer and preventing the condensation of the pipe while condensing the gas. This has a longer effect.
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