KR100808372B1 - 화학기상증착장치의 진공 시스템 및 이의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

진공 상태에서 웨이퍼에 증착막을 형성시키는 화학기상증착장치의 진공 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 진공 시스템 제어 방법은, 웨이퍼 표면에 분자 기체를 반응시켜 필요한 막을 형성하는 화학기상증착의 진공 시스템을 제어하기 위한 제어 방법으로서, 초기 압력값을 감지 및 기억하는 단계; 진공 펌프를 구동시키는 단계; 설정 시간 경과 후 최종 압력값을 감지 및 기억하는 단계; 상기 최종 압력값과 초기 압력값을 이용하여 실제 리크율을 계산하는 단계; 및 상기 실제 리크율을 설정 리크율과 비교하여 공정 진행 여부를 판단하는 단계;를 포함한다.

LPCVD, 진공, 펌프, 초기값, 델타, 리크, 리크율, 진공도,

Description

화학기상증착장치의 진공 시스템 및 이의 제어 방법 {VACUUM SYSTEM OF CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING THEREOF}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 저압 화학기상증착장치의 진공 시스템을 개략적으로 도시한 블록 구성도이고,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 진공 시스템의 제어 방법을 도시한 블록도이다.

본 발명은 반도체 소자 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진공 상태에서 웨이퍼에 증착막을 형성시키는 화학기상증착장치 등의 노(furnace) 장치에 관한 것이다.

웨이퍼를 가공하는 공정에서, 웨이퍼 표면에 분자 기체를 반응시켜 필요한 막을 형성하는 공정을 화학기상증착(Chemical Vapour Deposition: 이하, 'CVD'라 한다) 공정이라 하며, 이러한 CVD 공정은 막을 형성하는 방법에 따라 저압 CVD(Low Pressure CVD), 상압 CVD(Atmosphere Pressure CVD), 플라즈마 보강 CVD(Plasma Enhanced CVD)로 구분된다.

상기한 CVD 공정을 수행하는 CVD장치 중에서 진공을 사용하는 저압 CVD장치는 공정 진행시 챔버의 내부 압력을 기설정된 저압으로 유지하고, 단순한 열에너지만을 이용한 반응으로 공정을 진행하여 증착막의 균일성 및 스텝 커버리지 특성이 좋으며, 한번에 많은 양의 웨이퍼를 처리함과 동시에 양질의 증착막을 형성할 수 있어 박막 형성시 널리 사용되고 있다.

이하, 상기한 저압 CVD 장치의 구성을 간략하게 설명하면 다음과 같다.

외부 석영관의 외측에는 히터가 설치되어 있고, 외부 석영관의 내부에는 내부 석영관이 설치되어 있다. 그리고, 상기 외부 및 내부 석영관을 설치하는 플랜지의 한쪽 측면에는 가스를 내부 석영관 내로 공급하는 가스 노즐이 연결되어 있고, 반대측의 배기구에는 배기관이 연결되어 있으며, 배기관에는 외부 및 내부 석영관의 내부를 저압으로 조성하기 위한 진공 펌프가 연결되어 있다.

또한, 배기관에는 배기를 조절하는 게이트 밸브 및 석영관 내부의 압력을 자동으로 조절하기 위한 버터플라이 밸브를 구비하는 자동 압력 조절장치가 부착되어 있다.

이러한 구성의 저압 CVD 장치는 석영 보트에 웨이퍼를 적재시키고, 가스 노즐을 통해 반응 가스를 내부 석영관에 공급하며, 석영관 내부를 저압 상태 및 일정한 온도로 유지시키면서 배기하여 반응 가스의 분해 및 화학 반응에 의해 일정한 생성 온도로 웨이퍼 위에 막을 증착한다.

이때, 증착 공정을 진행하기 위해 챔버 내부를 진공 상태로 조성하는 방법에 대해 살펴 보면 웨이퍼를 적재한 석영 보트가 챔버 내부로 상승하여 메인 밸브가 폐쇄되면, 이 때의 바라트론 게이지 등을 사용하여 챔버 내부의 베이스 압력(base pressure)을 읽은 후 화면에 표시한다. 통상적으로, 상기 베이스 압력은 2 내지 4mTorr의 범위로 유지된다.

그리고, 진공 펌프를 일정 시간동안 작동시킨 후, 예를 들어 진공 펌프를 작동시킨 후 1분 15초의 시간이 경과되면 압력 센서를 사용하여 챔버 내부 압력을 체크하고, 이 압력값을 최종 진공도로 인식한다. 또한, 상기 최종 진공도로 인식한 값을 리크율(leak rate)로 인식한다.

따라서, 베이스 압력이 4mTorr이고, 최종 진공도로 인식한 압력값이 15mTorr이며, 공정 진행을 위한 리크율의 설정값이 12mTorr라고 가정하는 경우, 종래에는 최종 진공도를 리크율로 인식함으로써 상기 리크율이 설정값을 초과하는 것으로 판단하여 경고음을 발생하고, 타임 딜레이(time delay)를 발생시킨다.

다시 말하면, 종래에는 일정 시간 경과 후에 체크한 상기 리크율을 15mTorr로 인식하게 되므로, 인식된 리크율이 12mTorr를 초과한다고 판단하게 된다.

그러나, 상기 베이스 압력을 기준으로 실제 리크율을 계산하면 상기 리크율이 설정값을 초과하지 않음을 알 수 있다.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 실제 리크율을 사용하여 공정 진행 여부를 판단함으로써, 진공도 체크의 신뢰성을 향상시키고, 장비 가동률 저하를 방지할 수 있는 화학기상증착장치의 진공 시스템 및 이의 제어 방법을 제공함을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

웨이퍼 표면에 분자 기체를 반응시켜 필요한 막을 형성하는 화학기상증착의 진공 시스템으로서,

공정 챔버에 연결되는 배기관;

상기 배기관에 설치되는 진공 펌프;

상기 공정 챔버 내부의 초기 압력값과 최종 압력값을 감지하는 압력 감지부; 및

상기 압력 감지부에서 감지된 초기 압력값과 최종 압력값을 이용하여 실제 리크율을 계산하고, 상기 실제 리크율을 설정 리크율과 비교하여 공정 진행 여부를 판단하는 제어부;

를 포함하는 화학기상증착장치의 진공 시스템을 제공한다.

그리고, 본 발명은,

웨이퍼 표면에 분자 기체를 반응시켜 필요한 막을 형성하는 화학기상증착의 진공 시스템을 제어하기 위한 제어 방법으로서,

초기 압력값을 감지 및 기억하는 단계;

진공 펌프를 구동시키는 단계;

설정 시간 경과 후 최종 압력값을 감지 및 기억하는 단계;

상기 최종 압력값과 초기 압력값을 이용하여 실제 리크율을 계산하는 단계; 및

상기 실제 리크율을 설정 리크율과 비교하여 공정 진행 여부를 판단하는 단계;

를 포함하는 화학기상증착장치의 진공 시스템 제어 방법을 제공한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화학기상증착장치의 진공 시스템을 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 진공 시스템의 제어 방법을 도시한 것이다.

도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 화학기상증착장치의 진공 시스템은 공정 챔버를 밀폐시키는 메인 밸브(10)와, 상기 공정 챔버의 도시하지 않은 배기관에 연결되는 진공 펌프(20)와, 진공 펌프(20)에 의해 형성된 진공 상태를 유지하는 게이트 밸브(30)를 포함한다. 여기에서, 상기 메인 밸브(10)는 종래와 마찬가지로 석영 보트를 챔버 내부로 상승시킨 경우 작동하도록 구성할 수 있다.

그리고, 상기 진공 시스템은 진공 챔버의 내부 압력을 감지하는 압력 감지부(40)와, 압력 감지부(40)에서 감지된 압력값을 입력받는 제어부(50)를 더욱 포함한다.

상기 압력 감지부(40)는 통상의 압력 센서로 이루어질 수 있으며, 초기 압력값과 최종 압력값을 감지하여 제어부(50)로 출력한다.

여기에서, 상기 초기 압력값은 메인 밸브(10)에 의해 공정 챔버가 밀폐된 다음 체크된 챔버 내부의 압력값을 나타내고, 최종 압력값은 제어부(50)의 제어 신호 에 따라 진공 펌프(20)가 구동된 후 일정 시간, 예를 들어 1분 15초가 경과된 상태에서 체크된 챔버 내부의 압력값을 나타낸다.

한편, 상기 제어부(50)는 상기 초기 압력값과 최종 압력값을 입력받아 이를 저장하며, 저장된 최종 압력값에서 초기 압력값을 제하여 실제 리크율을 계산한다.

그리고, 상기 실제 리크율을 설정 리크율과 비교하여, 상기 비교값에 따라 추후 공정 진행 여부를 판단하며, 필요에 따라 선택적으로 상기 스피커(60)를 통해 경고음을 출력한다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하였지만, 본 발명은 첨부된 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 공정 진행 여부를 판단하기 위한 설정 리크율과 비교하는 값으로 실제 리크율을 사용하므로, 진공도 체크의 신뢰성이 향상되고, 이로 인해 진공도 재체크(recheck)로 인한 장비 가동률 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 웨이퍼 표면에 분자 기체를 반응시켜 필요한 막을 형성하는 화학기상증착의 진공 시스템으로서,

   공정 챔버에 연결되는 배기관;

   상기 배기관에 설치되는 진공 펌프;

   상기 공정 챔버 내부의 초기 압력값과 최종 압력값을 감지하는 압력 감지부; 및

   상기 압력 감지부에서 감지된 초기 압력값과 최종 압력값을 이용하여 실제 리크율을 계산하고, 상기 실제 리크율을 설정 리크율과 비교하여 공정 진행 여부를 판단하는 제어부;

   를 포함하는 화학기상증착장치의 진공 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제어부의 제어 신호에 따라 경고음을 발생하는 경고음 발생부를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 진공 시스템.
3. 웨이퍼 표면에 분자 기체를 반응시켜 필요한 막을 형성하는 화학기상증착의 진공 시스템을 제어하기 위한 제어 방법으로서,

   초기 압력값을 감지 및 기억하는 단계;

   진공 펌프를 구동시키는 단계;

   설정 시간 경과 후 최종 압력값을 감지 및 기억하는 단계;

   상기 최종 압력값과 초기 압력값을 이용하여 실제 리크율을 계산하는 단계; 및

   상기 실제 리크율을 설정 리크율과 비교하여 공정 진행 여부를 판단하는 단계;

   를 포함하는 화학기상증착장치의 진공 시스템 제어 방법.

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