KR100433907B1 - Pressure controlling device of chamber using multi nozzle ejector - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다단노즐 이젝터를 이용한 챔버의 압력조절장치가 개시된다. 개시된 장치는 웨이퍼가 로딩된 챔버 내에 일측에서 질소와 초순수의 물성분이 공급되고, 타측에서 상기 챔버 내에 소정의 압력을 제공하여 산화 분위기를 제공하기 위한 장치에 있어서, 일측으로 연통되어 질소와 초순수의 수증기 성분이 제공되는 챔버; 및 타측으로 연통되어 에어 분출로 상기 챔버 내에 일정한 압력을 제공하여 압력조절이 가능한 다단노즐 이젝터로 구성된다. 따라서, 본 발명은 웨이퍼 제작 생산성이 배가되었다.The present invention discloses a pressure regulator of a chamber using a multi-stage nozzle ejector. The disclosed apparatus is a device for supplying nitrogen and ultrapure water components at one side in a chamber loaded with a wafer, and providing a predetermined pressure in the chamber at the other side to provide an oxidizing atmosphere. A chamber in which the component is provided; And a multi-stage nozzle ejector communicating with the other side to provide a constant pressure in the chamber by air ejection. Thus, the present invention doubled wafer fabrication productivity.
Description
본 발명은 갈륨비소 웨이퍼를 이용하여 광통신 모듈의 칩을 제작하기 위한 장치에 관한 것으로서, 특히 이젝터를 이용한 챔버 내의 습식 산화의 압력을 조절하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for fabricating a chip of an optical communication module using a gallium arsenide wafer, and more particularly, to an apparatus for regulating the pressure of wet oxidation in a chamber using an ejector.
통상적으로 광통신 시스템에서 파장을 분할하거나 합파하기 위하여 평면 도파로형 광회로는 광 소자가 많이 사용된다. 이러한 광 소자는 기판상에 코어와, 코어를 둘러쌓는 클래딩으로 구성되며, 디자인된 코어의 형상에 따라서 광 진행경로가 결정되어 지는 것이 일반적이다. 이러한 광 소자를 이루기 위하여 사용되는 칩을 제작하기 위하여 사용되는 웨이퍼의 압력조절장치가 도 1에 도시되었다.In general, in the optical communication system, in order to divide or combine wavelengths, planar waveguide type optical circuits are commonly used in optical devices. Such an optical device is composed of a core on a substrate and a cladding surrounding the core, and a light propagation path is generally determined according to the shape of the designed core. A pressure regulating device of a wafer used to fabricate a chip used to form such an optical device is shown in FIG. 1.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래에는 챔버(C) 내에 갈륨 비소 웨이퍼(W)를 로딩한 후, 상기 챔버(C) 내에 산화 분위기를 만들어 주기 위하여 회전식 펌프(141)와 밸브(V7)가 사용되어 압력 조절이 이루어지며, 상기 챔버(C) 내에 제공된 갈륨 비소 웨이퍼(W)의 산화률을 모니터링하기 위하여 현미경(120)이 사용된다. 구체적으로 챔버(C) 내의 압력 조절장치의 구성을 보면 다음과 같다.As shown in FIG. 1, in the related art, after the gallium arsenide wafer W is loaded into the chamber C, the rotary pump 141 and the valve V7 are used to create an oxidizing atmosphere in the chamber C. Pressure adjustment is made, and the microscope 120 is used to monitor the oxidation rate of the gallium arsenide wafer W provided in the chamber C. Specifically, the configuration of the pressure regulator in the chamber (C) is as follows.
상기 챔버(C) 일측으로 질소 가스에 수증기를 실어 챔버(C) 내에 제공하기 위한 제1수단(10)이 제공되고, 타측으로 회전식 펌프에 의해 챔버(C) 내에 소망의 압력을 제공하기 위한 제2수단(14)이 제공된다. 상기 제1수단(10)에 의해 질소 가스에 실어 가열된 수증기가 챔버(C) 내에 제공되고, 상기 제2수단(14)에 의해 챔버(C) 내에 소망의 부압을 제공된다.The first means 10 for providing the vapor in the nitrogen gas to one side of the chamber (C) is provided, and the other for providing the desired pressure in the chamber (C) by the rotary pump to the other side Two means 14 are provided. Water vapor loaded on nitrogen gas by the first means 10 and heated is provided in the chamber C, and the second means 14 provides the desired negative pressure in the chamber C.
상기 질소가 공급되는 튜브(T5)에는 질소 플로우미터(101)가 구비되어 챔버 (C)내에 제공되는 질소 유량이 제어되고, 상기 물이 공급되는 튜브(T6)에도 플로우미터(102)가 구비되어 제공되는 물의 유량이 제어되며, 대기와 연결되어 가열 탱크(110)에 대기 분위기를 제공할 수 있게 구비된다. 아울러, 상기 튜브(T5,T6,T7) 각각에는 밸브(V4,V5,V6)가 제공되어 유량 제공의 차단 여부를 결정한다. 따라서 상기 챔버(C) 내에 적절한 질소와 물성분의 수증기의 제어된 양이 튜브(T8)를 통하여 챔버(C)에 제공되어 산화 습식 분위기를 제공하게 된다.A nitrogen flow meter 101 is provided in the tube T5 to which nitrogen is supplied to control the flow rate of nitrogen provided in the chamber C, and a flow meter 102 is also provided to the tube T6 to which the water is supplied. The flow rate of the water provided is controlled, and is connected to the atmosphere so that the heating tank 110 can provide an atmospheric atmosphere. In addition, each of the tubes (T5, T6, T7) is provided with a valve (V4, V5, V6) to determine whether to block the flow rate. Therefore, a controlled amount of appropriate nitrogen and water vapor in the chamber C is provided to the chamber C through the tube T8 to provide an oxidizing wet atmosphere.
종래의 챔버 내에 요구되는 압력을 제공하기 위한 구체적인 조건을 보면 다음과 같다. 회전식 펌프의 압력은 약 200 Torr 하에서 챔버 내의 갈륨 비소 웨이퍼의 산화률이 약 0.1㎛/min정도이도, 공정 시간은 약 150분 내지 180분정도 소요되었다.Specific conditions for providing the pressure required in the conventional chamber are as follows. Although the pressure of the rotary pump was about 200 µm, the oxidation time of the gallium arsenide wafer in the chamber was about 0.1 µm / min, but the process took about 150 to 180 minutes.
그러나, 연속적으로 수증기의 공급이 펌프로 들어가서 액체 성분의 물로 변환된다. 이때, 액체 성분이 회전식 펌프의 오일과 혼합되어 펌프에 의한 과전류 인가되고, 이로써 시스템 전체가 다운되는 문제가 발생하였다. 또한, 산화장비의 진공조건 시 회전식 펌프(rotary pump)는 연속 공정, 유지보수 등이 어렵고, 건식 펌프(dry pump)는 사용할 수가 없다. 사용할 수 없는 이유는 건식 펌프에 물 성분이 있으면 펌프가 다운되는 문제가 발생하기 때문이다.However, a continuous supply of water vapor enters the pump and is converted into water of the liquid component. At this time, the liquid component is mixed with the oil of the rotary pump, the overcurrent is applied by the pump, thereby causing a problem that the whole system is down. In addition, the rotary pump (rotary pump) in the vacuum condition of the oxidation equipment is difficult to continuous process, maintenance, etc., dry pump (dry pump) can not be used. The reason it cannot be used is that if there is water in the dry pump, the pump will go down.
간혹가다 발생하는 공정 중의 시스템 다운 문제는 공정 효율을 현저히 저하시키는 원인, 즉 연속 공정이 어려운 문제가 발생하며, 펌프의 성능 및 수명이 저하되는 원인이 되고 있다. 따라서, 공정 중에 스톱 와치로 공정 시간을 체크한 후에 정확한 공정 종료의 시간을 파악할 수 없는 문제가 있어서 공정 효율성을 체크하기 어렵게 되었다.Occasionally, the system down problem during the process causes a significant decrease in the process efficiency, that is, a problem in which the continuous process is difficult occurs, which causes a decrease in the performance and the life of the pump. Therefore, after checking the process time with a stop watch during the process, there is a problem that it is not possible to determine the exact time of the end of the process, making it difficult to check process efficiency.
따라서, 본 발명의 목적은 웨이퍼의 습식 산화 공정의 생산성을 향상시킬 수 있는 장치를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus capable of improving the productivity of the wet oxidation process of a wafer.
본 발명의 다른 목적은 웨이퍼의 수율을 향상시킬 수 있는 장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus capable of improving the yield of a wafer.
상기한 목적들을 달성하기 위하여 본 발명은 웨이퍼가 로딩된 챔버 내에 일측에서 질소와 초순수의 물성분이 공급되고, 타측에서 상기 챔버 내에 소정의 압력을 제공하여 산화 분위기를 제공하기 위한 장치에 있어서,In order to achieve the above objects, the present invention provides an apparatus for providing an oxidizing atmosphere by supplying nitrogen and ultrapure water components at one side in a chamber loaded with a wafer, and providing a predetermined pressure in the chamber at the other side.
일측으로 연통되어 질소와 초순수의 수증기 성분이 제공되는 챔버; 및A chamber communicating with one side to provide nitrogen and ultrapure water vapor components; And
타측으로 연통되어 에어 분출로 상기 챔버 내에 일정한 압력을 제공하여 압력조절이 가능한 다단노즐 이젝터로 구성된다.It is composed of a multi-stage nozzle ejector that communicates to the other side and provides a constant pressure in the chamber by air blowing.
도 1은 종래의 일 실시 예에 따른 챔버의 압력조절장치를 개략적으로 나타내는 구성도.1 is a configuration diagram schematically showing a pressure regulating device of a chamber according to a conventional embodiment.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 이젝터를 이용한 압력조절장치를 개략적으로 나타내는 구성도.Figure 2 is a schematic diagram showing a pressure regulating device using an ejector according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention. In describing the present invention, detailed descriptions of related well-known functions or configurations are omitted in order not to obscure the subject matter of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 챔버(C)(chamber)의 압력조절장치는 광 통신용 칩(VCSEL)을 제작하기 위하여 사용되는 웨이퍼(wafer), 구체적으로 갈륨비소 웨이퍼(W)(AlGaAs wafer)가 로딩된 챔버(C) 내의 압력을 조절하는 장치로서, 특히 갈륨비소 웨이퍼(W)의 습식 산화(wet oxidation)를 위한 압력조절장치이다. 상기 갈륨비소 웨이퍼(W)를 습식 산화 및 모니터링하기 위한 시스템은 챔버(C) 내의 습식 산화의 압력을 조절하는 장치(20,24)와, 압력 조절된 챔버(C) 내에서 웨이퍼(W)의 습식 산화상태를 파악할 수 있는 모니터링 장치(22)로 구성된다. 상기 압력 조절장치(20,24)나 모니터링 장치(22)는 컴퓨터에 연결되어 제어된다.Referring to FIG. 2, a pressure regulating device of a chamber C according to an embodiment of the present invention is a wafer used to manufacture an optical communication chip VCSEL, specifically, a gallium arsenide wafer W. An apparatus for regulating the pressure in the chamber C loaded with (AlGaAs wafer), in particular, a pressure regulator for wet oxidation of the gallium arsenide wafer (W). The system for wet oxidation and monitoring of the gallium arsenide wafer (W) comprises apparatuses 20 and 24 for regulating the pressure of wet oxidation in the chamber (C) and the wafer W in the pressure controlled chamber (C). It consists of a monitoring device 22 that can grasp the wet oxidation state. The pressure regulators 20 and 24 or the monitoring device 22 are connected to and controlled by a computer.
구체적으로 본 발명의 실시 예에 따른 상기 챔버(C) 내의 압력을 조절하는장치는 부압제공수단, 구체적으로 다단노즐 이젝터를 구비한 수단(24)으로 구성되고, 상기 챔버(C) 내에 로딩된 후 산화 상태를 모니터링하기 위한 장치(22)는 현미경(220)(microscope)으로 이루어진다. 상기 현미경은 비 접촉식 방식(noncontact)으로 20X, 50X, 100X 배율로 측정하여 산화율을 모니터링할 수 있다.Specifically, the apparatus for adjusting the pressure in the chamber (C) according to an embodiment of the present invention is composed of a means (24) having a negative pressure providing means, specifically, a multi-stage nozzle ejector, and is loaded in the chamber (C). The apparatus 22 for monitoring the oxidation state consists of a microscope 220. The microscope can be monitored at 20X, 50X, 100X magnification in a noncontact manner to monitor the oxidation rate.
도 2를 참조하여 본 발명에 따른 챔버 내의 습식 산화 압력조절장치가 적용된 시스템의 구성을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 상기 챔버(C)를 중심으로 일측으로 질소와 물을 제공하여 챔버(C) 내에 초순수 및 수증기 분위기를 제공하기 위한 제1수단(20)과, 타측으로 챔버(C) 내에 소망의 압력 상태를 만들어주기 위한 제2수단(24)이 연통된다. 물론, 상기 챔버(C) 내에 연결시켜주는 연결구로는 공지의 튜브가 사용된다.Referring to Figure 2 specifically looks at the configuration of the system to which the wet oxidation pressure regulating device in the chamber according to the present invention is applied. First means 20 for providing ultrapure water and steam atmosphere in the chamber C by providing nitrogen and water to one side of the chamber C, and creating a desired pressure state in the chamber C to the other side. The second means 24 for giving communicate. Of course, a known tube is used as a connector for connecting in the chamber (C).
상기 질소가 공급되는 튜브(T1)에는 질소 플로우미터(201)(flowmeter)가 구비되어 챔버 (C)내에 제공되는 질소 유량이 제어되고, 상기 물이 공급되는 튜브(T2)에도 플로우미터(202)가 구비되어 제공되는 물의 유량이 제어되며, 대기와 연결되어 가열 탱크(210)(heating tank)에 대기 분위기를 제공할 수 있게 구비된다. 아울러, 상기 튜브(T1,T2,T3) 각각에는 밸브(V1,V2,V3)가 제공되어 유량 제공의 차단 여부를 결정한다. 따라서 상기 챔버(C) 내에 적절한 질소와 물성분의 수증기의 제어된 양이 튜브(T4)를 통하여 챔버(C)에 제공되어 산화 습식 분위기를 제공하게 된다.A nitrogen flow meter 201 (flowmeter) is provided in the tube T1 to which nitrogen is supplied to control the flow rate of nitrogen provided in the chamber C, and the flow meter 202 also to the tube T2 to which water is supplied. Is provided with a flow rate of the water provided is controlled, and is connected to the atmosphere is provided to provide an atmospheric atmosphere to the heating tank (210) (heating tank). In addition, each of the tubes (T1, T2, T3) is provided with a valve (V1, V2, V3) to determine whether to block the flow rate. Therefore, a controlled amount of appropriate nitrogen and water vapor in the chamber C is provided to the chamber C through the tube T4 to provide an oxidizing wet atmosphere.
상기한 구성에 따라서, 상기 챔버(C) 내에 웨이퍼(W)를 로딩한 후, 열전지(TC1)(thermocouple)를 이용하여 챔버(C) 내의 분위기를 400℃ 내지 430℃까지 바람직하게, 약 420℃ 까지 온도를 상승시킨다. 이어서, 상기 가열 탱크 내의 DI(De-Ionized)의 초순수(212)(물속에 녹아있는 무기물 등을 제거하여 세척에 사용하는 탈 이온수를 의미함)를 100℃ 이상으로 열전지(TC2)를 이용하여 가열시켜 주면, 수증기가 발생하는 바, 상기 질소 가스에 수증기를 실어 챔버(C) 내로 밀어주면, 상기 웨이퍼(W)가 로딩된 챔버 내에 습식 산화 분위기가 제공된다.According to the above configuration, after loading the wafer W into the chamber C, the atmosphere in the chamber C is preferably 400 ° C to 430 ° C using a thermocouple TC1 (thermocouple), preferably about 420 ° C. Increase the temperature until Subsequently, the DI (De-Ionized) ultrapure water 212 (meaning deionized water used for washing by removing inorganic matters dissolved in water) in the heating tank is heated to 100 ° C. or more using a thermo battery TC2. When the water vapor is generated, water vapor is generated in the nitrogen gas and pushed into the chamber C to provide a wet oxidation atmosphere in the chamber in which the wafer W is loaded.
이러한 상기 챔버(C)의 분위기에 요구되는 조건 중, 습식 산화 분위기에서는 작동 시 이상적인 압력이 약 500 Torr이고, 이러한 압력을 맞추기 위해서 이젝터 특히 다단노즐 이젝터(240)를 이용하여 챔버 내 압력을 조절할 수 있는 상태를 제공하게 된다.Among the conditions required for the atmosphere of the chamber (C), the ideal pressure during operation in the wet oxidizing atmosphere is about 500 Torr, in order to adjust the pressure can be adjusted the pressure in the chamber using the ejector, in particular the multi-stage nozzle ejector 240 To provide a state of presence.
상기와 같은 챔버(C) 내의 압력 조절 중, 상기 챔버(C)가 완전히 닫힌 경우에는 약 50 Torr까지 유지가 되고, 물 성분의 수증기와 질소 유량을 챔버(C) 내에 공급해주면, 약 500 Torr까지 유지되어진다.If the chamber C is completely closed during the pressure adjustment in the chamber C as described above, up to about 50 Torr is maintained, and when the water vapor and nitrogen flow rate of the water component are supplied into the chamber C, up to about 500 Torr Maintained.
한편, 상기 다단노즐 이젝터(240)에서 에어가 분사되면, 상기 챔버(C) 내는 부압이 발생하여 소망하는 압력을 제공하게 된다. 즉, 상기 챔버(C) 내에서는 다단노즐 이젝터(240)에 제공하는 부압과, 질소 가스 및 열 에너지와 물 성분 특히, 수증기에 의해 전도성의가 비전도성의로 산화된다. 여기서 언급된 산화 분위기는가 전도성에서 비전도성으로 변경될 수 있는 분위기를 의미한다.On the other hand, when air is injected from the multi-stage nozzle ejector 240, a negative pressure is generated in the chamber C to provide a desired pressure. That is, in the chamber C, the negative pressure provided to the multi-stage nozzle ejector 240, nitrogen gas, thermal energy, and water components, particularly water vapor, Non-conductive Is oxidized to. The oxidizing atmosphere mentioned here Means an atmosphere that can be changed from conductive to non-conductive.
상기 다단노즐 이젝터(240)에서 분사되는 에어 조건은 압력이 약 5kg/㎠이고, 사이즈는 3/8"~1/2" 정도로 되어야 한다. 그리고, 상기 다단 노즐 이젝터(240)에 소음기(246)를 달고, 배기관(242)과 드레인(244)(drain)을 설치하여 상기 다단노즐 이젝터(240)를 통하여 제공된 일부분의 수증기와 액체의 물은 배기관(242)을 통하여 배기되거나 드레인(244)을 통하여 드레인된다. 상기 배기관(242)은 배기통(248)의 상단 즉, 상기 다단노즐 이젝터(240)의 상부로 제공되고, 상기 드레인(244)은 다단노즐 이젝터(240)의 하부로 제공된다. 상기 배기관(242)으로는 주로 에어나 수증기가 배기되고, 약간의 물은 드레인(244)을 통하여 배출된다.The air conditions injected from the multi-stage nozzle ejector 240 should be about 5kg / cm 2 and the size should be about 3/8 "to 1/2". In addition, a silencer 246 is attached to the multi-stage nozzle ejector 240, and an exhaust pipe 242 and a drain 244 are installed to provide a portion of water vapor and liquid water provided through the multi-stage nozzle ejector 240. It is exhausted through the exhaust pipe 242 or drained through the drain 244. The exhaust pipe 242 is provided at the upper end of the exhaust pipe 248, that is, the upper part of the multi-stage nozzle ejector 240, and the drain 244 is provided at the lower part of the multi-stage nozzle ejector 240. Air or water vapor is mainly exhausted into the exhaust pipe 242, and some water is discharged through the drain 244.
결과적으로, 본 발명은 다단노즐 이젝터(240)에 의해 400 내지 500 Torr의 압력이 제공되어 0.25㎛/min의 산화율이 제공되어 짐으로써, 기존에 비하여 약 절반정도의 공정시간이 소요되었다. 즉, 본 발명은 갈륨 비소 웨이퍼 산화율이 배가되어 생산성이 배가되는 효과를 달성하게 되었다.As a result, in the present invention, since the pressure of 400 to 500 Torr is provided by the multi-stage nozzle ejector 240 to provide an oxidation rate of 0.25 μm / min, about half of the process time is required. That is, the present invention achieves the effect that the gallium arsenide wafer oxidation rate is doubled and the productivity is doubled.
이상으로 살펴본 바와 같이, 본 발명은 갈륨비소 웨이퍼 습식 산화 공정의 시간이 반 이하로 줄어들게 되어 생산성이 향상되는 효과를 달성하였다. 더욱이, 본 발명은 생산 수율이 향상되는 효과를 달성하였다. 한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함을 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.As described above, the present invention reduced the time of the gallium arsenide wafer wet oxidation process to less than half to achieve the effect of improving productivity. Moreover, the present invention has achieved the effect of improving the production yield. Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but it will be apparent to those skilled in the art that various modifications are possible without departing from the scope of the present invention.
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Legal Events
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E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
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