KR100827478B1

KR100827478B1 - 저압기상증착설비의 자동셔터와 자동셔터를 통한 퍼지가스세정방법

Info

Publication number: KR100827478B1
Application number: KR1020060108142A
Authority: KR
Inventors: 김현탁; 박영택
Original assignee: 동부일렉트로닉스 주식회사
Priority date: 2006-11-03
Filing date: 2006-11-03
Publication date: 2008-05-06

Abstract

본 발명은 저압기상증착설비의 자동셔터와 자동셔터를 통한 퍼지가스 세정방법에 관한 것으로서, 자동셔터(130)는, 일정 부분이 중첩되어 이어지는 아암(131)과, 아암(131)의 단부 상면에 설치되는 스프링(132)과, 스프링(132)의 중심 상측과 중심부가 일치하도록 원판 형태로 설치되며 그 상면 상에 밀폐를 위한 오링(134)과 오링(134)의 내측으로 원주 방향을 따라 퍼지가스가 공급되어 분사될 수 있도록 복수의 퍼지홀(135)이 마련되는 셔터부(133)와, 셔터부(133)의 퍼지홀(135)에 연통되게 이어져서 퍼지가스를 공급하는 퍼지라인(140)을 포함한다. 따라서 본 발명은, 자동셔터의 밀폐력을 높일 수 있는 구조 변경과 같이 자동셔터로부터 질소 퍼지가 이루어질 수 있도록 퍼지홀을 형성시킴으로써, 공정 진행시 연속되는 질소 퍼지로 하여 파티클 감소는 물론, 별도의 질소 퍼지 공정이 필요치 않는 등 공정시간 단축이 가능한 효과를 가지고 있다.

저압기상증착설비, 자동셔터, 밀폐력, 질소퍼지, 파티클 감소

Description

저압기상증착설비의 자동셔터와 자동셔터를 통한 퍼지가스 세정방법{AUTO SHUTTER AND PURGE GAS CLEANING METHOD OF LPCVD}

도 1은 종래 기술에 따른 저압기상증착설비에서의 공정챔버와 로드락챔버를 도시한 개략적인 구성도이고,

도 2는 본 발명의 실시예에 따라서 자동셔터를 포함하는 저압기상증착설비의 구성도이고,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 저압기상증착설비의 자동셔터의 개략적인 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 저압기상증착설비 110 : 공정챔버

111 : 내측튜브 112 : 외측튜브

113 : 플랜지 114 : 통공

115 : 노즐 116 : 진공펌프

120 : 로드락 챔버 122 : 보트

124 : 승강기 130 : 자동셔터

131 : 아암 132 : 스프링

133 : 셔터부 134 : 오링

135 : 퍼지홀 140 : 퍼지라인

본 발명은 저압기상증착설비의 자동셔터와 자동셔터를 통한 퍼지가스 세정방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 파티클 감소와 공정시간 단축을 가져오는 저압기상증착설비의 자동셔터와 자동셔터를 통한 퍼지가스 세정방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 확산설비는 웨이퍼를 도핑시키는 설비로서, 이러한 확산공정의 상당 부분은 고온에서 이루어지게 되며, 그 가운데에는 히터 벽체 내부 공간에 석영의 튜브를 설치하고 이 튜브 내에 웨이퍼를 넣어 고온의 공정 환경을 만들어 주는 경우가 있는데 이를 흔히 로(Furnace)형 설비라 한다.

이러한 로형 설비에는 대량의 웨이퍼가 한꺼번에 공정 공간에 투입되는 배치(batch)방식을 사용하게 되며, 반도체장치 제조 공정상 열산화막을 형성하거나, 주입된 원소를 확산시키는 확산로로서 많이 사용되었다.

로형 설비 가운데 현재 가장 많이 사용되는 것으로는 종형로(vertical type furnace)가 있으며, 여기서는 저압 화학 증착(LPCVD, Low Pressure Chemical Vapour Deposition) 공정이 주로 이루어진다.

LPCVD는 고온 진공 분위기에서 공간 내로 소스 가스를 투입하게 되면 투입된 가스가 서로 반응하여 반응물질을 형성하면서 동시에 진공 공간에서 확산되어 그 과정 속에서 웨이퍼 상에 막으로 적층되는 현상을 이용하는 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 저압기상증착설비에서의 공정챔버와 로드락챔버를 도시한 개략적인 구성도이다.

도 1에서와 같이, 대략 상부가 공정챔버(10)를 구성하는 종형로 튜브이고, 하부가 로드락챔버(20)가 된다.

공정챔버(10)는 공정 환경을 저압으로 유지시키기 위해, 진공펌프(12)가 연결되어 있고, 소스가스가 분사헤드나 노즐(14)을 통해 챔버로 공급되고 확산되어 웨이퍼 위에서 막 형성반응을 일으키고 적층되어 막을 형성한다.

로드락챔버(20)는 상부의 공정챔버(10)로 투입되기 전의 웨이퍼가 적재된 보트(22)를 보관하면서 자연산화막 발생이나 오염을 방지하여 공정 처리의 효율을 높여주는 역할을 한다. 공정챔버(10)와 로드락챔버(20)는 하나의 통공(24)으로 연결되어 있는데, 이 통공(24)은 공정챔버(10)에서 공정을 진행하게 되면, 자동셔터(26)에 의해 개폐된다.

따라서 위와 같은 저압기상증착설비에서의 공정 순서를 좀 더 살펴보면, 웨이퍼(W) 교환 후, 보트(22)가 로딩되면, 온도가 상승됨과 같이 누설을 체크하고 가스를 유입시키게 된다.

그리고 압력 조절 상태에서 소스가스가 분사헤드나 노즐(14)을 통해 챔버로 공급되고 확산되어 웨이퍼 위에서 막 형성반응을 일으키고 적층되어 막을 형성하며, 진공펌프(12)를 통해 공정 환경을 저압으로 유지시키기 위해 진공 환경을 만들어 질소가스를 이용한 퍼지를 실시한다. 그리고 보트(22)를 언로딩시키고 웨이퍼를 냉각시키면 공정이 완료된다.

그런데, 여기서 공정챔버(10)내의 잔류 미 반응 가스를 완전히 제거하기 위해 막의 형성 이후에 질소 퍼지를 실시하거나, 경우에 따라서는 파티클 발생에 의해 별도로 질소 퍼지만을 실시하게 되는데, 이는 자주 이어지는 질소 퍼지로 하여 설비의 가동률을 떨어뜨리는 요인이 되고 있다.

또한, 설비의 가동이 없을 경우에도 상압에서 질소 퍼지 상태로 유지되므로 공정챔버 내의 환경이 공정 진행을 요하는 저압 상태가 아니라 파티클 형성에 민감한 영향을 줄 수 있는 상태가 되는 문제점이 발생한다.

또, 종래의 자동셔터는 밀폐력이 약하여 단순히 공정챔버의 하부를 막아 열손실을 최소화하는 데에만 기여를 하였던 것으로 그 구조의 변경이 필요하게 되었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 결점을 해소시키기 위하여 안출된 것으로서, 자동셔터의 밀폐력을 높일 수 있는 구조 변경과 같이 자동셔터로부터 질소 퍼지가 이루어질 수 있도록 퍼지홀을 형성시킴으로써, 공정 진행시 연속되는 질소 퍼지로 하여 파티클 감소는 물론, 별도의 질소 퍼지 공정이 필요치 않는 등 공정시간 단축이 가능한 저압기상증착설비의 자동셔터와 자동셔터를 통한 퍼지가스 세정방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 내측튜브와 외측튜브로 구성되는 공정챔버와 공정챔버의 하측에 설치되는 로드락챔버 사이에서 승하강 및 회동되어 공정챔버를 개폐하도록 자동셔터가 구비된 저압기상증착설비에 있어서, 자동셔터는, 일정 부분이 중첩되어 이어지는 아암과, 아암의 단부 상면에 설치되는 스프링과, 스프링의 중심 상측과 중심부가 일치하도록 원판 형태로 설치되며 그 상면 상에 밀폐를 위한 오링과 오링의 내측으로 원주 방향을 따라 퍼지가스가 공급되어 분사될 수 있도록 복수의 퍼지홀이 마련되는 셔터부와, 셔터부의 퍼지홀에 연통되게 이어져서 상기 퍼지가스를 공급하는 퍼지라인을 포함하는 저압기상증착설비의 자동셔터를 제공한다.

또한, 본 발명은, 저압기상증착설비의 자동셔터를 통한 퍼지가스 세정방법에 있어서, 저압기상증착설비의 공정 진행시 공정챔버의 내부를 자동셔터의 밀폐력으로 하여 진공 분위기를 형성하고, 진공 분위기에서 자동셔터에 마련된 퍼지홀을 통하여 퍼지가스가 연속적으로 공급되며, 연속 공급되는 퍼지가스는 진공 분위기에서 진공펌프로 배출될 수 있도록 한 저압기상증착설비의 자동셔터를 통한 퍼지가스 세정방법을 제공한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라서 자동셔터를 포함하는 저압기상증착설비의 구성도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 저압기상증착설비의 자동셔터의 개략적인 사시도이다.

도 2에 도시된 저압기상증착설비(100)는, 대략 상부가 공정챔버(110)를 구성하는 종형로 튜브이고, 하부가 로드락챔버(120)로 구성된다.

공정챔버(110)는 내측튜브(111)와 외측튜브(112)로 이루어진 2중 튜브로 대개 이루어져 있고, 튜브 외측에는 히터가 형성되어 있으며, 석영으로 이루어진 튜브의 하단에는 플랜지(113)가 연결되어 있다. 플랜지(113)의 중앙부에는 통공(114)이 형성되어 있으며, 이 통공(114)을 통하여 공정챔버(110)는 로드락 챔버(120)와 연통된다.

그리고 통공(114)으로는 로드락 챔버(120)에서 웨이퍼(W)를 적재한 보트(122)가 공정챔버(110)의 내부로 출입되는 통로이며, 통공(114)은 실린더(미도시)로 하여 승하강 및 회동되어 자동으로 개폐되는 자동셔터(130)에 의해 개폐된다.

또한, 외측튜브(112)와 내측튜브(111)의 플랜지(113)측에는 가스공급 시스템과 연결되는 노즐(115)이 각각 형성되어 질소 가스가 유입될 수 있도록 하며, 노즐(115)의 반대측에 외측튜브(112)에는 공정 진행시 저압분위기 형성과 가스 배출이 이루어질 수 있도록 하는 진공펌프(116)가 연결되어 있다.

그리고 공정챔버(110)의 하부측에 설치되는 로드락 챔버(120)에는 보트(122)와 보트(122)를 수직으로 이동시키는 승강기(124)가 설치되며, 이 로드락 챔버(120)에는 공정챔버(110)로 투입되기 전의 웨이퍼를 보관하면서 자연산화막 발생이나 오염을 방지하는 역할을 위해 공정챔버(110)를 보호하며 공정 처리의 효율을 높여주는 역할을 주로 하게 된다.

여기서 본 발명의 특징인 자동셔터(130)는 도 3에 도시된 바와 같이, 미도시된 실린더에 연결되는 아암(131)이 길이 방향으로 이어지며, 바람직하게 아암(131) 은 두 개의 아암이 단차를 두고 체결수단을 통하여 중첩되게 이어지고, 더욱 바람직하게는 종래의 아암에 비하여 변형이 발생하지 않도록 두께를 두껍게 하거나 강성이 강한 재질을 사용하게 된다.

이러한 아암(131)의 단측 상면에는 스프링(132)이 설치되며, 이 스프링(132)은 코일스프링 형태로 하여 충분한 텐션 강성을 지닌 것이 사용되어진다.

그리고 스프링(132)의 중심 상측과 중심부가 일치하도록 원판 형태의 셔터부(133)가 설치되며, 셔터부(133)의 상면 상에는 밀폐를 위한 오링(134)이 설치되고, 오링(134)의 내측으로 원주 방향을 따라 퍼지가스가 공급되어 분사될 수 있도록 복수의 퍼지홀(135)이 마련된다.

덧붙여, 자동셔터(130)는 공정챔버(110)의 차단시 강성이 보강된 아암(131)과 스프링(132) 그리고 오링(134)을 통하여 공정챔버(110)의 하면에 밀착됨으로써, 공정챔버(110)를 진공 분위기가 이루어질 수 있도록 하는 것이다.

또한, 셔터부(133)의 퍼지홀(135)에 연통되게 이어져서 퍼지가스를 공급하는 퍼지라인(140)이 더 형성되며, 퍼지라인(140)의 후단에는 미도시된 퍼지가스 공급부가 위치된다.

이와 같이 구성된 본 발명에서 저압기상증착설비의 자동셔터를 통한 퍼지가스 세정방법을 설명하면 다음과 같다.

외부에서 웨이퍼가 보트(122)의 슬롯에 안착된 상태에서, 공정챔버(110)의 플랜지(113)의 통공(114)을 막고 있는 자동셔터(130)가 열리면서 보트(122)가 공정챔버(110)의 내측튜브(111)내로 올라가게 된다. 그리고 내측튜브(111)의 내부로 보 트(122)가 완전히 올라가게 되면 자동셔터(130)는 닫혀서 공정챔버(110)와 로드락 챔버(120)를 단절시키게 된다.

이 때, 자동셔터(130)는 강성이 보강된 아암(131) 및 스프링(132) 그리고 스프링(132)의 상측에 위치되는 셔터부(133)와 오링(134)으로 하여 공정챔버(110)의 하면에 밀착되어 공정챔버(110)의 내부를 진공분위기로 만들게 된다.

한편, 위와 같이 진공 분위기 하의 공정챔버(110)에서 공정이 진행되면, 노즐(115)을 통해 가스가 공급되면서 막질의 증착이 이루어지며, 막질 증착이 완료되면, 자동셔터(130)의 개방을 위해 압력을 복귀시키고, 내측튜브(111)에서 보트(122)를 반출시키게 된다.

여기서, 다음과 같은 저압기상증착설비(100)의 공정 진행에 있어서, 공정챔버(110 )의 내부가 진공 분위기에서 자동셔터(130)에 마련된 퍼지홀(135)을 통하여 퍼지라인(140)으로부터 공급된 퍼지가스가 연속적으로 공급됨으로써, 항상 공정챔버(110)내에 퍼지가 이루어져서 파티클의 감소를 가져올 수 있다.

즉, 종래에는 웨이퍼를 교환하거나 웨이퍼 냉각단계 등의 한정된 공정내에서 노즐(115)을 통하여 별도로 이루어졌던 퍼지 공정이 자동셔터(130) 상의 퍼지홀(135)로부터 질소 퍼지가 항상 이루어짐으로써, 파티클의 감소를 가져올 수 있음과 같이 별도의 질소 퍼지 공정이 추가되지 않아 전체적인 공정 시간이 단축될 수 있다.

덧붙여, 종래에는 노즐(115)을 통해서만 이루어졌던 퍼지 공정은 자동셔터의 밀폐력이 떨어지는 상황으로써, 도 2에서와 같이 내측튜브(111)의 내에서 와류가 발생되어 오히려 파티클의 발생을 유발했던 것을 밀폐력이 개선된 본 발명의 자동셔터(130)를 통하여 진공 분위기에서 이루어지는 퍼지홀(135)과 노즐(115)을 통한 질소 가스가 진공펌프(116)를 향한 한 방향으로의 배출이 가능하여 질소 가스의 와류 현상 없이 바로 배출로 이루어져서 파티클의 감소를 가져온다.

더욱이, 저압기상증착설비(100)의 공정 진행 전과 공정 진행 후에도, 자동셔터(130)의 퍼지홀(135)을 통하여 퍼지가스가 연속적으로 공급되도록 함으로써, 별도의 퍼지 공정을 진행시키지 않아도 공정 진행 시간 감소에 따른 생산량 증가를 가져올 수 있다.

한편, 저압기상증착설비(100)에서 공정 진행에 따른 자동셔터(130)의 구동과 퍼지홀(135)에서의 퍼지가스 공급 등은 모두 미도시된 제어부에 의하여 제어된다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 저압기상증착설비의 자동셔터와 자동셔터를 통한 퍼지가스 세정방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 저압기상증착설비의 자동셔터와 자동셔터를 통한 퍼지가스 세정방법은, 자동셔터의 밀폐력을 높일 수 있는 구조 변경과 같이 자동셔터로부터 질소 퍼지가 이루어질 수 있도록 퍼지홀을 형성시킴으로 써, 공정 진행시 연속되는 질소 퍼지로 하여 파티클 감소는 물론, 별도의 질소 퍼지 공정이 필요치 않는 등 공정시간 단축이 가능한 효과를 가지고 있다.

Claims

내측튜브와 외측튜브로 구성되는 공정챔버와 상기 공정챔버의 하측에 설치되는 로드락챔버 사이에서 승하강 및 회동되어 상기 공정챔버를 개폐하도록 자동셔터가 구비된 저압기상증착설비에 있어서,

상기 자동셔터는,

일정 부분이 중첩되어 이어지는 아암과,

상기 아암의 단부 상면에 설치되는 스프링과,

상기 스프링의 중심 상측과 중심부가 일치하도록 원판 형태로 설치되며 그 상면 상에 밀폐를 위한 오링과 상기 오링의 내측으로 원주 방향을 따라 퍼지가스가 공급되어 분사될 수 있도록 복수의 퍼지홀이 마련되는 셔터부와,

상기 셔터부의 퍼지홀에 연통되게 이어져서 상기 퍼지가스를 공급하는 퍼지라인,

을 포함하는 저압기상증착설비의 자동셔터.
제 1 항에 있어서,

상기 자동셔터는 차단시 상기 공정챔버의 하면에 밀착되어 상기 공정챔버를 진공 분위기가 이루어질 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 저압기상증착설비의 자동셔터.
저압기상증착설비의 자동셔터를 통한 퍼지가스 세정방법에 있어서,

상기 저압기상증착설비의 공정 진행시 공정챔버의 내부를 자동셔터의 밀폐력으로 하여 진공 분위기를 형성하고, 상기 진공 분위기에서 상기 자동셔터에 마련된 퍼지홀을 통하여 퍼지가스가 연속적으로 공급되며, 연속 공급되는 상기 퍼지가스는 진공 분위기에서 진공펌프로 배출될 수 있도록 한 저압기상증착설비의 자동셔터를 통한 퍼지가스 세정방법.
제 3 항에 있어서,

상기 저압기살증착설비의 공정 진행 전과 공정 진행 후에도, 상기 자동셔터의 퍼지홀을 통하여 퍼지가스가 연속적으로 공급되도록 한 저압기상증착설비의 자동셔터를 통한 퍼지가스 세정방법.