KR100234531B1 - 반도체 저압화학기상증착설비의 배기장치 - Google Patents
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Abstract
배기라인에 공급되는 질소가스가 공정챔버로 역류하는 것을 방지하는 반도체 저압화학기상증착설비의 배기장치에 관한 것이다.
본 발명은, 공정챔버와 제 1 진공펌프를 연결하는 주밸브가 설치된 주배기라인과, 배기가스의 흐름을 기준으로 상기 주밸브 전단에서 분기되어 후단에서 합쳐지는 제 1 분기라인과, 배기가스의 흐름을 기준으로 상기 주밸브 전단에서 분기되어 대기에 노출되는 제 2 분기밸브가 설치된 제 2 분기라인과, 상기 제 1 분기라인 이후의 상기 주배기라인에서 분기되어 질소가스공급원과 연결구성된 제 3 분기라인이 형성된 반도체 저압화학기상증착설비의 배기장치에 있어서, 상기 제 3 분기라인 상에 질소가스의 흐름을 기준으로 유량조절밸브 및 열림동작시 정체시간을 가진 후 열림동작을 수행하는 플로우 슬로우 스타트(Flow slow start)밸브가 순차적으로 설치됨을 특징으로 한다.
따라서, 공정챔버의 압력제어용 질소가스가 공정챔버로 역류하여 공정불량을 유발하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 반도체 저압화학기상증착설비의 배기장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저압화학기상증착공정이 진행되는 공정챔버의 압력을 제어하기 위하여 공정챔버와 연결된 배기라인에 공급되는 질소가스가 공정챔버로 역류하여 공정챔버를 오염시키는 것을 방지하는 반도체 저압화학기상증착설비의 배기장치에 관한 것이다.
반도체 장치를 제조하는 공정에 있어서, 에피택셜(Epitaxial) 증착막을 성장시키기 위하여 가장 널리 사용되고 있는 방법중 하나가 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition)법이며 화학기상증착은 공정챔버(Process Chamber) 내에 반응기체를 주입하여서 화학반응에 의한 고체 생성물을 반도체 기판 위에 증착시키는 것이다.
화학기상증착은 증착 압력에 따라, 대기에서 증착하는 상압 화학기상증착법(Atmospheric Pressure CVD)과 특정 저압에서 증착하는 저압 화학기상증착법(Low Pressure CVD)이 있다.
저압화학기상증착공정이 진행되는 공정챔버는 공정진행을 위한 특정 진공상태가 형성되어야 함으로 공정챔버와 연결된 진공펌프의 펌핑동작에 의해서 특정 진공상태를 형성하고 있다.
또한, 공정챔버에 특정 진공상태가 형성되면, 진공상태를 조절하기 위하여 공정챔버와 진공펌프가 연결된 배기라인에 질소가스를 공급하고 있다.
도1은 종래의 반도체 저압화학기상증착설비의 배기장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도1을 참조하면, 공정진행을 위한 반응가스가 공급되는 반응가스공급원(10)과 진공상태에서 반응가스를 이용한 저압화학기상증착공정이 진행되는 공정챔버(12)가 연결되어 있다.
또한, 공정챔버(12)와 제 1 진공펌프(18)가 주밸브(16)가 설치된 주배기라인(14)으로 연결되어 있다.
상기 제 1 진공펌프(18)는 공정챔버(12)의 진공상태 및 공정챔버(12)에서 방출되는 배기가스의 방출을 위해서 펌핑동작을 수행하도록 되어 있다.
또한, 배기가스의 흐름을 기준으로 주밸브(16) 전단의 주배기라인(14)에서 분기된 제 1 분기라인(20)이 주밸브(16)를 우회하여 다시 배기가스의 흐름을 기준으로 주밸브(16) 후단의 주배기라인(14)에서 합쳐지도록 되어 있다.
상기 제 1 분기라인(20) 상에는 제 1 분기밸브(22)가 위치하여 주밸브(16)가 닫혀 있을 때, 열림동작을 수행하여 제 1 진공펌프(18)의 펌핑동작이 공정챔버(12)에 전달되며, 제 1 분기라인(20)의 단면적은 주배기라인(14)의 단면적과 비교하여 작도록 형성되어 있다.
그리고, 배기가스의 흐름을 기준으로 주밸브(16) 전단에서 분기된 또다른 제 2 분기라인(24)이 형성되어 있다.
상기 제 2 분기라인(24) 상에는 개폐동작을 수행하는 제 2 분기밸브(26)가 위치하여 저압화학기상증착공정 후 주밸브(16) 및 제 1 분기밸브(22)가 닫힌 상태에서 열림동작을 수행하여 진공상태의 공정챔버(12)가 상압으로 복귀되도록 하고 있다.
그리고, 배기가스의 흐름을 기준으로 주배기라인(14)에 위치한 주밸브(16) 후단에서 분기되는 제 3 분기라인(30)이 형성되어 질소가스공급원(36)에서 공급되는 질소가스가 공정진행중에 배기라인에 공급되어 제 1 진공펌프(18)의 펌핑동작에 의해서 형성된 공정챔버(12)의 특정 진공상태를 제어하도록 되어 있다.
상기 제 3 분기라인(30) 상에는 질소가스의 흐름을 기준으로 압력조절이 가능한 피에조 밸브(Piezo valve) 등의 유량제어밸브(34)와 온오프밸브(32)가 약 1 미터정도의 거리를 두고 순차적으로 위치하여 있다.
따라서, 주배기라인(14) 상에 위치한 주밸브(16) 및 제 2 분기라인(24) 상에 위치한 제 2 분기밸브(26)가 닫힌 상태에서, 제 1 분기라인(20) 상에 설치된 제 1 분기밸브(22)가 열리면, 제 1 진공펌프(18)는 펌핑동작을 수행한다.
제 1 진공펌프(18)의 펌핑동작에 의해서 저압화학기상증착공정이 진행되는 공정챔버(12)의 진공상태가 공정진행을 위한 특정 압력의 약 10% 정도에 도달되면, 제 1 분기밸브(22)는 닫히고 주밸브(16)가 열린다.
주밸브(16)가 열린 상태에서 제 1 진공펌프(18)는 펌핑동작을 수행하여 저압화학기상증착공정이 진행되는 공정챔버(12)의 특정 진공상태를 완전히 형성한다.
이 상태에서 반응가스공급원(10)에서 공급되는 반응가스가 공정챔버(12)에 공급되어 저압화학기상증착공정이 진행되고, 공정 후 발생하는 배기가스는 제 1 분기라인(14)과 연결된 제 1 진공펌프(18)의 펌핑동작에 의해서 외부로 방출된다.
제 1 진공펌프(18)의 펌핑동작에 의해서 배기가스가 외부로 방출될 때, 배기가스에 포함된 이물질의 일부는 주배기라인(14)에 축적된다.
또한, 저압화학기상증착공정이 진행중일때는 질소가스공급원(36)에서 공급되는 질소가스가 공정챔버(12)의 진공상태를 조절하기 위해서 유량제어밸브(34)의 제어에 의해서 그 양이 제어된 후 유량제어밸브(34)와 1미터정도의 거리를 두고 위치한 온오프밸브(32)를 통과하여 주배기라인(14)으로 공급된다.
주배기라인(14)으로 공급된 질소가스는 제 1 진공펌프(18)의 펌핑동작에 의해서 외부로 방출된다.
또한, 공정챔버(12)에서 저압화학기상증착공정이 진행된 후에는 주밸브(16) 및 제 1 분기밸브(22)는 닫히고, 제 2 분기밸브(26)가 열림에 따라서
진공챔버(12)의 기압상태는 상압으로 복귀된다.
그런데, 온오프밸브(32)와 유량제어밸브(34)는 약 1 미터 정도의 거리를 두고 제 3 분기라인(30)에 설치되어 있으므로 온오프밸브(32)와 유량제어밸브(34) 사이에는 항상 많은 양의 질소가스가 채워져 있다.
따라서, 제 3 분기라인(30)에 설치된 온오프밸브(32)를 통과하여 주배기라인(14)으로 공급되는 질소가스는 온오프밸브(32) 개방과 함께 순간적으로 높은 압력으로 주배기라인(14)으로 방출됨으로 인해서 제 1 진공펌프(18)의 펌핑동작에 의해서 외부로 방출되지 못하고 일정량은 주배기라인(14)에 부착되어 있던 분진 등의 이물질을 동반하여 공정챔버(12)로 역류함으로서 공정불량을 유발하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 저압화학기상증착공정이 진행되는 공정챔버의 진공상태를 제어하기 위하여 주배기라인으로 공급되는 질소가스가 공정챔버로 역류하는 것을 방지하는 반도체 저압화학기상증착설비의 배기장치를 제공하는 데 있다.
도1은 종래의 반도체 저압화학기상증착설비의 배기장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도2는 본 발명에 따른 반도체 저압화학기상증착설비의 배기장치의 일 실시예를 설명하기 위한 구성도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10 : 반응가스공급원 12 : 공정챔버
14 : 주배기라인 16 : 주밸브
18 : 제 1 진공펌프 20 : 제 1 분기라인
22 : 제 1 분기밸브 24 : 제 2 분기라인
26 : 제 2 분기밸브 30 : 제 3 분기라인
32, 42 : 온오프밸브 34 : 유량제어밸브
36 : 질소가스공급원 40 : 제 4 분기라인
44 : 체크밸브 46 : 플로우 슬로우 스타트 밸브
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 저압화학기상증착설비의 배기장치는, 공정챔버와 제 1 진공펌프를 연결하는 주밸브가 설치된 주배기라인과, 배기가스의 흐름을 기준으로 상기 주밸브 전단에서 분기되어 후단에서 합쳐지는 제 1 분기라인과, 배기가스의 흐름을 기준으로 상기 주밸브 전단에서 분기되어 대기에 노출되는 제 2 분기밸브가 설치된 제 2 분기라인과, 상기 제 1 분기라인 이후의 상기 주배기라인에서 분기되어 질소가스공급원과 연결구성된 제 3 분기라인이 형성된 반도체 저압화학기상증착설비의 배기장치에 있어서, 상기 제 3 분기라인 상에 질소가스의 흐름을 기준으로 유량조절밸브 및 열림동작시 정체시간을 가진 후 열림동작을 수행하는 플로우 슬로우 스타트(Flow slow start)밸브가 순차적으로 설치됨을 특징으로 한다.
상기 제 3 분기라인의 유량조절밸브와 플로우 슬로우 스타트 밸브 사이에서 분기되어 배기가스의 흐름을 기준으로 상기 제 2 분기라인 상의 상기 제 2 분기밸브 이후의 상기 제 2 분기라인과 합쳐지는 제 4 분기라인이 형성됨이 바람직하다.
또한, 상기 제 4 분기라인 상에는 상기 제 3 분기라인과의 분기점으로부터 온오프밸브 및 체크밸브가 순차적으로 구성됨이 바람직하다.
또한, 상기 유량조절밸브는 피에조(Piezo)밸브로 구성됨이 바람직하다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도2는 본 발명에 따른 반도체 저압화학기상증착설비 배기장치의 일 실시예를 설명하기 위한 구성도로서, 도2에 있어서 도1과 동일부품은 동일부호로 표시하고 중복되는 구성에대한 설명은 생략한다.
도2를 참조하면, 반응가스가 공급되는 반응가스공급원(10)과 반응가스를 이용한 저압화학기상증착공정이 진행되는 공정챔버(12)가 연결되어 있다.
또한, 배기가스의 흐름을 기준으로 주밸브(16) 전단에서 분기되어 후단에서 합쳐지는 제 1 분기밸브(22)가 설치된 제 1 분기라인(20)이 형성되어 있다.
여기서 배기가스의 흐름방향은 공정챔버(12)로부터 제 1 진공펌프(18)를 향하는 것을 말한다.
또한, 배기가스의 흐름을 기준으로 주밸브(16) 전단에서 분기되어 상압상태의 대기에 노출되는 제 2 분기라인(24)이 형성되어 있다.
상기 제 2 분기라인(24) 상에는 제 2 분기밸브(26)가 설치되어 저압화학기상증착공정 후 주밸브(16) 및 제 1 분기밸브(22)가 닫힌 상태에서 열림동작을 수행하여 저압화학기상증착공정이 진행된 공정챔버(12)가 상압으로 복귀되도록 하고 있다.
또한, 배기가스의 흐름을 기준으로 주밸브(16) 후단에서 분기된 제 3 분기라인(30)이 형성되어 공정진행 중 질소가스공급원(36)에서 공급되는 질소가스가 공급되도록 되어 있다.
상기 제 3 분기라인(30) 상에는, 질소가스의 흐름을 기준으로 질소가스의 양을 제어하고, 질소가스의 압력조절이 가능한 피에조(Piezo)밸브 등의 유량제어밸브(34) 및 시간지연을 가지면서 서서히 개폐동작을 수행하는 플로우 슬로우 스타트 밸브(Flow slow start valve :46)가 차레로 설치되어 있다.
여기서 질소가스의 흐름 방향은 질소가스 공급원(36)으로부터 주배기라인(14)과의 분기점을 거쳐 상기 제 1 진공펌프(18)로 향하는 것을 의미한다.
또한, 유량제어밸브(34) 및 플로우 슬로우 스타트 밸브(46) 사이에서 분기되어 제 2 분기라인(24) 상의 제 2 분기밸브(26)의 후단에서 제 2 분기라인(24)과 합쳐지는 제 4 분기라인(40)이 형성되어 있다.
상기 제 4 분기라인(40) 상에는 질소가스의 흐름을 기준으로 온오프밸브(42) 및 체크밸브(44)가 순차적으로 설치되어 있다.
따라서, 본 발명에 따른 반도체 저압화학기상증착설비의 배기장치는, 주배기라인(14) 상에 설치된 주밸브(16) 및 제 2 분기라인(24) 상에 설치된 제 2 분기밸브(26)가 닫히고, 제 1 분기라인(20) 상에 설치된 제 1 분기밸브(22)가 열린상태에서, 제 1 진공펌프(18)는 펌핑동작을 수행한다.
상기 제 1 진공펌프(18)가 펌핑동작을 수행함에 따라서 저압화학기상증착공정이 진행되는 공정챔버(12)의 공정진행을 위한 특정 기압의 약 10 %정도가 형성된다.
제 1 진공펌프(18)의 펌핑동작에 의해서 저압화학기상증착공정이 진행되는 공정챔버(12)의 공정진행을 위한 특정 기압의 약 10 %정도가 형성되면, 주배기라인(14) 상에 설치된 주밸브(16)는 열리고, 제 1 분기라인(20) 상에 설치된 제 1 분기밸브(22)는 닫힌다.
이 상태에서 제 1 진공펌프(18)는 다시 펌핑동작을 계속 수행하여 저압화학기상증착공정이 진행되는 공정챔버(12)의 특정 진공상태를 형성한다.
공정챔버(12)의 특정 진공상태가 형성되면, 반응가스공급원(10)에서 공급되는 반응가스가 공정챔버(12)에 공급되어 저압화학기상증착공정에 사용되고, 공정후 발생하는 배기가스는 제 1 진공펌프(18)의 펌핑동작에 의해서 주배기라인(14) 상에 설치된 주밸브(16)를 통과하여 외부로 방출된다.
이때, 공정진행중인 공정챔버(12)의 진공상태를 제어하기 위하여 주배기라인(14)에는 질소가스가 공급되어야 한다.
질소가스공급은, 먼저 제 4 분기라인(40)에 설치된 온오프밸브(42) 및 체크밸브(44)를 열어서 제 3 분기라인(30)의 유량제어밸브(34)와 플로우 슬로우 스타트 밸브(46) 사이에 축적된 질소가스를 제 4 분기라인(40)으로 배기시킨다.
일정시간 동안 배기를 완료한 후 상기 온오프밸브(42)를 닫아 준다.
이어서, 제 3 분기라인(30) 상에 설치된 유량제어밸브(34) 및 플로우 슬로우 스타트 밸브(46)를 연다.
유량제어밸브(34) 및 플로우 슬로우 스타트 밸브(46)가 열림에 따라서, 질소가스공급원(36)에서 공급되는 질소가스는 유량제어밸브(34)에 의해서 그 양이 제어된 후 특정 지체시간을 가지며 서서히 열리는 플로우 슬로우 스타트 밸브(46)를 통과하여 주배기라인(14)으로 공급되어 주배기라인(14)과 연결된 공정챔버(12)의 진공상태를 제어한다.
공정 후에는 주배기라인(14) 상에 설치된 주밸브(16) 및 제 1 분기라인(20) 상에 설치된 제 1 분기밸브(22)를 닫고, 제 2 분기라인(24) 상에 설치된 제 2 분기밸브(26)를 열어 주면 공정챔버(12)의 진공상태는 상압으로 복귀된다.
전술한 실시예는 가장 바람직한 실시예이고, 다른 실시예로서 제 3 분기라인(30) 상에 본 발명에 따른 플로우 슬로우 스타트 밸브(46)만을 설치하던지, 혹은 종래의 제 3 라인 상(30)에 설치된 온오프 밸브(32) 및 유량제어밸브(34) 사이에서 분기되는 본 발명에 따른 제 4 분기라인(40)만을 형성하여 제 4 분기라인(40) 상에 온오프밸브(42) 및 체크밸브(44)를 설치하여도 종래의 문제점인 질소가스가 공정챔버(12)로 역류하는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면 공정이 진행되는 공정챔버의 진공상태를 제어하기 위하여 질소가스를 배기라인에 공급할때, 질소가스공급라인 상에 설치된 두개의 밸브 사이에 축적된 질소가스가 제 4 분기라인 및 제 2 분기라인을 통해서 외부로 방출되고, 질소가스공급라인 상에 시간지연을 가지며 서서히 개폐동작을 수행하는 플로우 슬로우 스타트 밸브가 설치됨으로 인해서 질소가스공급라인 상에 설치된 두개의 밸브 사이에 축적된 질소가스가 공정챔버로 역류하여 공정불량을 유발하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
Claims (3)
- 공정챔버와 제 1 진공펌프를 연결하고 주밸브가 설치된 주배기라인과, 배기가스의 흐름을 기준으로 상기 주밸브 전단에서 분기되어 후단에서 합쳐지고 제 1 분기밸브가 설치된 제 1 분기라인과, 배기가스의 흐름을 기준으로 상기 주밸브 전단에서 분기되어 대기에 노출되고 제 2 분기밸브가 설치된 제 2 분기라인과, 상기 제 1 분기라인 이후의 상기 주배기라인에서 분기되어 질소가스공급원과 연결구성된 제 3 분기라인이 형성된 반도체 저압화학기상증착설비의 배기장치에 있어서, 상기 제 3 분기라인 상에 질소가스의 흐름을 기준으로 유량조절밸브 및 열림동작시 정체시간을 가진 후 천천히 열림동작을 수행하는 플로우 슬로우 스타트(Flow slow start)밸브가 순차적으로 설치되고, 상기 제 3 분기라인의 유량조절밸브와 플로우 슬로우 스타트 밸브 사이에서 분기되어 배기가스의 흐름을 기준으로 상기 제 2 분기라인 상의 상기 제 2 분기밸브 이후의 상기 제 2 분기라인과 합쳐지는 제 4 분기라인이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 화학기상증착설비의 배기장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제 4 분기라인 상에는 상기 제 3 분기라인과의 분기점으로부터 온오프밸브 및 체크밸브가 순차적으로 구성됨을 특징으로 하는 상기 반도체 저압화학기상증착설비의 배기장치.
- 제1항에 있어서, 상기 유량조절밸브는 피에조(Piezo)밸브로 구성됨을 특징으로 하는 상기 반도체 저압화학기상증착설비의 배기장치.
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
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Payment date: 20070903 Year of fee payment: 9 |
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