KR102349037B1

KR102349037B1 - 웨이퍼 공정용 리액터의 가스 제어 장치

Info

Publication number: KR102349037B1
Application number: KR1020180110685A
Authority: KR
Inventors: 손정림; 서태욱; 박경; 황아영; 최정훈
Original assignee: 주식회사 원익아이피에스
Priority date: 2018-09-17
Filing date: 2018-09-17
Publication date: 2022-01-10
Also published as: KR20200031798A

Abstract

본 발명은 웨이퍼에 대한 프로세스를 위한 웨이퍼 공정용 리액터의 가스 제어 장치를 개시하며, 웨이퍼에 대한 프로세스를 진행하는 제1 공간을 형성하는 이너 튜브의 제1 배기 배관에 설치되며, 상기 제1 공간의 상압과 미리 설정된 제1 고압 사이의 변압에 대응한 배기를 제어하는 제1 고압 제어 밸브; 및 상기 이너 튜브를 수용하며 상기 이너 튜브의 외부에 제2 공간을 형성하는 아우터 튜브의 제2 배기 배관에 설치되며, 상기 제2 공간의 상기 상압과 미리 설정된 제2 고압 사이의 변압에 대응한 배기를 제어하는 제2 고압 제어 밸브;를 구비하며, 상기 제1 및 제2 고압 제어 밸브는 상기 제2 공간이 상기 제1 공간보다 높은 압력을 갖도록 배기를 제어한다.

Description

웨이퍼 공정용 리액터의 가스 제어 장치{GAS CONTROL APPARATUS OF REACTOR FOR WAFER PROCESSING}

본 발명은 리액터(Reactor)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼에 대한 프로세스를 위한 웨이퍼 공정용 리액터의 가스 제어 장치에 관한 것이다.

웨이퍼(Wafer)의 막질 형성을 위하여 보트(Boat)를 이용하는 리액터(Reactor)가 이용될 수 있다.

리액터는 보트에 차지된 웨이퍼들에 대한 막질 형성을 위한 공정을 수행할 수 있으며, 보트는 일정 매수 단위(예시적으로 180매)로 웨이퍼를 차지(Charge)하며 승하강에 의하여 리액터 내부를 출입하도록 구성되고, 웨이퍼는 승강 전 보트에 차지되거나 하강 후 보트에서 디스차지(Discharge)된다.

일반적으로 리액터는 이너 튜브(Inner tube), 아우터 튜브(Outer tube), 히터(Heater) 및 매니폴드(Manifold)를 구비한다.

이너 튜브는 보트에 실려서 내부로 투입된 웨이퍼들에 대한 막질 형성을 위한 공정 환경을 형성하기 위한 것이고, 아우터 튜브는 이너 튜브의 손상 방지를 위한 가압 및 압력 평형 상태를 유지하고 위험 가스 누출을 방지하기 위한 것이며, 히터는 이너 튜브에 막질 형성을 위한 가열을 위한 것이고, 매니폴드는 이너튜브와 아우터 튜브에 가스를 공급하거나 배기하고 이너 튜브에 대해 펌핑을 위한 가스 공급 배관, 배기 배관 및 펌핑 배관을 연결하기 위한 것이다.

상기한 구조의 리액터는 저압과 상압 간의 변압을 수행하며 상압에서 막질 형성을 위한 프로세스를 진행하도록 구성된다.

그러나, 상기한 상압의 프로세스는 양질의 막질을 형성하는데 어려움이 있다. 예시적으로, 어닐(Anneal) 후 막질 개선 특히 막질의 본딩 브레이킹(Bonding breaking)에 대한 양호한 효과를 기대하거나 공정 중 발생한 불순물을 양호하게 제거하는데 어려움이 있다.

따라서, 리액터는 본딩 브레이킹 효과를 증대하고 불순물을 양호하게 제거함으로써 양질의 막질을 형성할 수 있는 공정 환경을 제공할 수 있도록 개선될 필요가 있다.

본 발명의 목적은 웨이퍼에 막질을 형성하기 위한 한 사이클 이상의 고압의 프로세스를 진행할 수 있는 웨이퍼 공정용 리액터의 가스 제어 장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 저압의 전처리와 후처리 간에 웨이퍼에 막질을 형성하기 위한 두 사이클(Cycle) 이상의 고압의 프로세스를 진행하며 프로세스 사이에 불순물 배출을 위해 감압하는 저압 처리를 수행함으로써 양질의 막질을 형성할 수 있는 웨이퍼 공정용 리액터의 가스 제어 장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 또다른 목적은 고압의 프로세스의 진행 중 이너 튜브와 아우터 튜브 내의 압력을 제어하기 위하여 고압 제어 밸브를 이너 튜브와 아우터 튜브의 배기 배관들에 각각 고압 제어 밸브를 채용하고, 고압 제어 밸브를 이용하여 아우터 튜브가 이너 튜브보다 고압을 갖도록 자동으로 제어하는 웨이퍼 공정용 리액터의 가스 제어 장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 또다른 목적은 이너 튜브와 아우터 튜브의 고압에 대한 안정성을 확보를 위하여 릴리프(Relief) 밸브를 이용하는 웨이퍼 공정용 리액터의 가스 제어 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 웨이퍼 공정용 리액터의 가스 제어 장치는, 웨이퍼에 대한 프로세스를 진행하는 제1 공간을 형성하는 이너 튜브의 제1 배기 배관에 설치되며, 상기 제1 공간의 상압과 미리 설정된 제1 고압 사이의 변압에 대응한 배기를 제어하는 제1 고압 제어 밸브; 및 상기 이너 튜브를 수용하며 상기 이너 튜브의 외부에 제2 공간을 형성하는 아우터 튜브의 제2 배기 배관에 설치되며, 상기 제2 공간의 상기 상압과 미리 설정된 제2 고압 사이의 변압에 대응한 배기를 제어하는 제2 고압 제어 밸브;를 구비하며, 상기 제1 및 제2 고압 제어 밸브는 상기 제2 공간이 상기 제1 공간보다 높은 압력을 갖도록 배기를 제어함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 웨이퍼 공정용 리액터의 가스 제어 장치는, 내부에 제1 공간을 형성하는 이너 튜브와 상기 이너 튜브의 외부에 제2 공간을 형성하는 아우터 튜브에 가스를 공급하는 가스 공급부; 상기 제1 공간과 상기 제2 공간에 대한 배기를 수행하는 가스 배기부; 및 일정 기간 상기 제1 공간이 제1 고압을 유지하고 상기 제2 공간이 상기 제1 고압보다 높은 제2 고압을 유지하는 웨이퍼에 대한 프로세스를 한 사이클 이상 수행하도록 상기 가스 공급부와 상기 가스 배기부를 제어하는 제어부;를 포함함을 특징으로 한다.

본 발명은 한 사이클 이상의 고압의 프로세스를 진행하고 가압과 감압 시간을 제어함으로써 웨이퍼에 개선된 막질을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명은 두 사이클 이상의 고압의 프로세스를 진행하여 웨이퍼에 막질을 형성하는 경우 프로세스 사이에 불순물 배출을 위해 감압하는 저압 처리를 수행함으로써 양질의 막질을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명은 이너 튜브와 아우터 튜브의 배기 배관들에 각각 고압 제어 밸브를 채용함으로써 고압에서 변압되는 이너 튜브와 아우터 튜브 내의 압력을 자동으로 제어할 수 있어서 정밀하고 자동화된 프로세스 제어를 구현할 수 있다.

또한, 본 발명은 배기 배관들의 고압 제어 밸브들에 의해서 아우터 튜브가 이너 튜브보다 고압을 갖도록 유지할 수 있으며, 그 결과 아우터 튜브는 이너 튜브의 손상 방지를 위한 가압 및 압력 평형 상태를 유지하고 위험 가스 누출을 방지함으로써 이너 튜브에 대한 안전성을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명은 고압 제어 밸브들에 병렬로 릴리프 밸브가 구성됨으로써 고압의 프로세스에 대응하여 안정성을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 웨이퍼 공정용 리액터의 가스 제어 장치의 바람직한 실시예를 나타내는 블럭도.
도 2는 본 발명의 실시예에 의해 한 사이클의 프로세스를 진행하는 경우에 대응한 이너 튜브와 아우터 튜브의 압력 변화를 예시하는 파형도.
도 2는 본 발명의 실시예에 의해 두 사이클의 프로세스를 진행하는 경우에 대응한 이너 튜브와 아우터 튜브의 압력 변화를 예시하는 파형도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예가 구성되는 웨이퍼 공정용 리액터는 웨이퍼에 막질을 형성하기 위한 프로세스를 진행하기 위한 것이며, 프로세스는 웨이퍼에 형성된 막질에 대한 열처리를 수행하는 어닐(Anneal) 등이 예시될 수 있다.

리액터는 프로세스를 위해 변압이 이루어지는 챔버(100)를 구비하며, 챔버로서 이너 튜브(10)와 아우터 튜브(20)를 구비한다. 이너 튜브(10)는 웨이퍼를 차지한 보트(도시되지 않음)의 출입을 위한 입구가 하부에 형성되며 상승한 보트를 수용하기 위한 제1 공간(R10)을 갖는다. 이너 튜브(10)는 석영 재질로 제작될 수 있고 원통 형상을 가지며 상부가 돔형으로 닫힌 형상을 가질 수 있다. 그리고, 아우터 튜브(20)는 석영이나 서스(SUS) 재질로 제작될 수 있고 이너 튜브(10)의 외경보다 큰 내경을 가짐으로써 내부에 이너 튜브(10)를 수용하는 제2 공간(R20)을 갖는 원통 형상을 가질 수 있으며 상부가 돔형으로 닫힌 형상을 가질 수 있다.

또한, 리액터는 히터(30)를 구비할 수 있으며, 히터(30)는 아우터 튜브(20)의 외부에 형성되거나 아우터 튜브(20)와 일체로 제작됨으로써 이너 튜브(10)의 제1 공간을 가열할 수 있다.

한편, 이너 튜브(10)는 가스 공급 배관(40)을 통하여 제1 공간(R10)을 저압에서 상압으로 상승시키나 상압에서 고압으로 상승시키기 위한 가스를 공급받고, 아우터 튜브(20)는 가스 공급 배관(42)을 통하여 제2 공간(R20)을 상압에서 고압으로 상승시키기 위한 가스를 공급받는다. 그리고, 이너 튜브(10)는 상압 이상의 압력 제어를 위한 배기에 이용되는 배기 배관(50) 및 저압을 형성하기 위한 펌핑을 제공하는 펌핑 배관(54)에 연결되고, 아우터 튜브(20)는 상압 이상의 압력 제어를 위한 배기에 이용되는 배관(52)에 연결된다.

상기한 바에서, 상압은 760Torr 즉 1 기압에 해당하는 것으로 이해될 수 있고, 고압은 1520Torr 정도의 2 기압으로 예시할 수 있으며, 저압은 1Torr 미만의 진공 상태로 예시할 수 있다.

상기한 리액터의 구성에 대응하여 본 발명에 따른 웨이퍼 공정용 리액터의 가스 제어 장치의 실시예는 가스 공급부(GS), 가스 배기부(GP) 및 제어부(80)를 포함한다.

가스 공급부(GS)는 가스 공급 배관(40)에 연결된 가압부(60) 및 가스 공급 배관(42)에 연결된 가압부(62)를 포함한다.

가압부(60)는 이너 튜브(10)에 대하여 제1 공간(R10)을 저압에서 상압으로 상승시키거나 상압에서 고압으로 상승시키기 위한 가스를 가스 공급 배관(40)을 통하여 공급하고, 가압부(62)는 아우터 튜브(20)에 대하여 제2 공간(R20)을 상압에서 고압으로 상승시키기 위한 가스를 가스 공급 배관(42)을 통하여 공급한다.

가스 배기부(GP)는 제1 공간(R10) 및 제2 공간(R20)에 대한 배기를 수행하며, 배기 배관들(50, 52), 펌핑 배관(54), 고압 제어 밸브들(HPCV1, HPCV2), 릴리프 밸브들(RV1, RV2), 압력 게이지들(G1, G2), 및 펌프(70)를 구비할 수 있다. 또한, 가스 배기부(GP)는 개폐 밸브들(VV, EV1, EV2, OV3, OV4)을 구비할 수 있다.

보다 구체적으로, 배기 배관(50)은 이너 튜브(10)의 개폐 밸브(EV1)를 통하여 고압 제어 밸브(HPCV1)에 연결되며, 릴리프 밸브(RV1)가 개폐 밸브(EV1) 및 고압 제어 밸브(HPCV1)와 병렬로 연결된 릴리프 배관(51) 상에 구성된다. 여기에서, 고압 제어 밸브(HPCV1)는 배기 배관(50)의 단부로부터 500mm 이내에 구성됨이 바람직하다. 그리고, 배기 배관(50)에 압력 신호 PS1를 제공하는 압력 게이지(G1)가 구성되며, 배기 배관(50)과 압력 게이지(G1) 사이에 개폐 밸브(OV3)가 구성된다. 상기한 구성에서, 고압 제어 밸브(HPCV1)는 압력 제어 신호 HS1에 의하여 동작이 제어되고, 개폐 밸브(EV1)는 개폐 제어 신호 VS1에 의하여 개폐 동작이 제어되도록 구성된다.

또한, 배기 배관(52)은 개폐 밸브(EV2)를 통하여 고압 제어 밸브(HPCV2)에 연결되며, 릴리프 밸브(RV2)가 개폐 밸브(EV2) 및 고압 제어 밸브(HPCV2)와 병렬로 연결된 릴리프 배관(53) 상에 구성된다. 여기에서, 고압 제어 밸브(HPCV2)는 배기 배관(52)의 단부로부터 500mm 이내에 구성됨이 바람직하다. 그리고, 배기 배관(52)에 압력 신호 PS2를 제공하는 압력 게이지(G2)가 구성되며, 배기 배관(52)과 압력 게이지(G2) 사이에 개폐 밸브(OV4)가 구성된다. 상기한 구성에서, 고압 제어 밸브(HPCV2)는 압력 제어 신호 HS2에 의하여 동작이 제어되고, 개폐 밸브(EV2)는 개폐 제어 신호 VS2에 의하여 개폐 동작이 제어되도록 구성된다.

또한, 펌핑 배관(54)은 개폐 밸브(VV)를 통하여 펌프(70)에 연결되며, 개폐 밸브(VV)는 저압 제어 신호 LS에 의해 개폐가 제어되도록 구성된다.

리액터는 이너 튜브(10)와 아우터 튜브(20)의 하부에 구성되는 매니폴드(미도시)를 구비하며, 상기한 구성에서 가스 공급 배관들(40, 42), 배기 배관들(50, 52) 및 펌핑 배관(54)은 매니폴드를 통하여 이너 튜브(10)의 제1 공간(R10) 및 아우터 튜브(20)의 제2 공간(R20)에 연결되는 것으로 이해될 수 있다.

그리고, 제어부(80)는 일정 기간 제1 공간(R10)이 제1 고압을 유지하고 제2 공간(R20)이 제1 고압보다 높은 제2 고압을 유지하는 웨이퍼에 대한 프로세스를 한 사이클 이상 수행하도록 가스 공급부(GS)와 가스 배기부(GP)를 제어한다. 여기에서, 제1 고압과 제2 고압의 압력차는 제작자의 의도에 따라 다양하게 설정될 수 있다.

그리고, 제어부(80)는 압력 신호들 PS1, PS2을 참조하여 가스 공급부(GS)의 가압부들(60, 62)과 가스 배기부(GP)의 고압 제어 밸브들(HPCV1, HPCV2), 펌프(70), 및 개폐 밸브들(VV, EV1, EV2)을 제어할 수 있다. 설명의 편의를 위하여 개폐 밸브들(OV3, OV4)는 상시로 열린 상태인 것으로 가정하며, 압력 게이지들(G1, G2)은 상시로 제어부(80)에 압력 신호들(PS1, PS2)을 제공하는 것으로 이해될 수 있다. 또한, 도 1에서 제어부(80)가 가스 공급부(GS)의 가압부들(60, 62)을 제어하기 위한 제어 신호는 도시를 생략한다.

또한, 상기한 구성에서 고압 제어 밸브들(HPCV1, HPCV2)은 저압에서 상압까지 전 대역에 걸쳐서 안정적인 제어가 가능하도록 구성된다. 특히, 고압 제어 밸브(HPCV1)는 제1 공간(R10)의 상압과 제1 고압 사이의 변압에 대응한 배기를 제어하고, 고압 제어 밸브(HPCV2)는 제2 공간(R20)의 상압과 제2 고압 사이의 변압에 대응한 배기를 제어한다.

그리고, 고압 제어 밸브들(HPCV1, HPCV2)은 릴리프 밸브들(RV1, RV2)과 같이 구성됨으로써 이너 튜브(10)와 아우터 튜브(20)에 대한 압력 제어의 안정성을 확보할 수 있다.

상기한 릴리프 밸브(RV1)는 제1 공간(R10)의 압력이 제1 고압 이상의 미리 설정된 레벨을 초과하면 자동으로 강제 배기를 수행하는 기계식 밸브로 구성될 수 있으며, 릴리프 밸브(RV2)는 제2 공간(R20)의 압력이 제2 고압 이상의 미리 설정된 레벨을 초과하면 자동으로 강제 배기를 수행하는 기계식 밸브로 구성될 수 있다. 상기한 릴리프 밸브들(RV1, RV2)은 고압 제어 밸브들(HPCV1, HPCV2)이 고장인 경우 제1 공간(R10)과 제2 공간(R20)이 한계 수준 이상으로 가압되는 것을 방지함으로써 장치의 안전성을 보장할 수 있다.

상기한 구성에 의하여 본 발명의 실시예는 제어부(80)의 제어에 의하여 도 2와 같이 저압, 상압 및 고압으로 변압하는 공정을 수행할 수 있다. 도 2에서, P10은 이너 튜브(10)의 변압을 표시하는 것이고, P20은 아우터 튜브(20)의 변압을 표시하는 것이다.

제어부(80)는 이너 튜브(10)의 제1 공간(R10)과 아우터 튜브(20)의 제2 공간(R20)을 상압에서 고압으로 가압하는 경우 가압부들(60, 62)을 구동하여 가압을 위한 가스를 이너 튜브(10)의 제1 공간(R10)과 아우터 튜브(20)의 제2 공간(R20)으로 공급한다. 이때, 제어부(80)는 개폐 밸브들(EV1, EV2)을 열고 고압 제어 밸브들(HPCV1, HPCV2)을 구동하여 제2 공간(R20)의 제2 압력이 제1 공간(R10)의 제1 압력보다 높게 형성되도록 배기를 제어한다.

이때, 개폐 밸브(VV)는 닫히며, 펌프(70)는 구동되지 않는다. 그리고, 제어부(80)는 압력 게이지들(G1, G2)의 압력 신호들(PS1, PS2)로써 제1 공간(R10)과 제2 공간(R20)의 압력을 체크하고 제1 공간(R10)과 제2 공간(R20)이 각각 제1 고압 및 제2 고압에 도달하면 가압을 중지한다. 이때, 제어부(80)는 개폐 밸브들(EV1, EV2)을 닫고 고압 제어 밸브들(HPCV1, HPCV2)의 구동을 중지한다.

제어부(80)는 이너 튜브(10)의 제1 공간(R10)과 아우터 튜브(20)의 제2 공간(R20)을 제1 고압과 제2 고압으로 유지하는 경우 개폐 밸브들(EV1, EV2)을 닫고 가압부들(60, 62) 및 고압 제어 밸브들(HPCV1, HPCV2)의 구동을 중지할 수 있다. 이때, 제작자의 필요에 따라 가스 누설에 따른 변압을 보상하기 위하여 제어부(80)는 개폐 밸브들(EV1, EV2)을 열고 가압부들(60, 62) 및 고압 제어 밸브들(HPCV1, HPCV2)을 구동할 수 있다.

그리고, 제어부(80)는 이너 튜브(10)의 제1 공간(R10)과 아우터 튜브(20)의 제2 공간(R20)을 고압에서 상압으로 감압하는 경우 개폐 밸브들(EV1, EV2)을 열고 고압 제어 밸브들(HPCV1, HPCV2)을 구동하여 제2 공간(R20)의 제2 압력을 제1 공간(R10)의 제1 압력보다 높게 유지하면서 배기할 수 있다.

제어부(80)는 이너 튜브(10)의 제1 공간(R10)을 상압에서 저압으로 펌핑하는 경우 개폐 밸브들(EV1, EV2)을 닫고 개폐 밸브(VV)를 열어 펌프(70)를 구동시켜서 목표한 저압에 도달할 때까지 제1 공간(R10)에 대한 펌핑을 수행할 수 있다. 제어부(80)는 압력 게이지(G1)의 압력 신호(PS1)로써 제1 공간(R10)의 압력을 체크하고 제1 공간(R10)이 목표한 저압에 도달하면 펌핑을 중지한다. 이때, 제어부(80)는 개폐 밸브(VV)를 닫고 펌프(70)의 구동을 중지한다.

제어부(80)는 이너 튜브(10)의 제1 공간(R10)을 저압으로 유지하는 경우 개폐 밸브들(VV1, EV1, EV2)을 닫고 펌프(70)의 구동을 중지할 수 있다. 이때, 제작자의 필요에 따라 가스 유입에 따른 변압을 보상하기 위하여 제어부(80)는 개폐 밸브(VV)를 열고 펌프(70)를 구동할 수 있다.

제어부(80)는 이너 튜브(10)의 제1 공간(R10)을 저압에서 상압으로 복원하는 경우 가압부들(60, 62)를 통하여 가스를 공급할 수 있다.

제어부(80)는 이너 튜브(10)의 제1 공간(R10)이 저압으로 변압되는 경우 아우터 튜브(20)의 제2 공간(R20)을 상압으로 유지하도록 가압부(62), 개폐밸브(EV2) 및 고압 제어 밸브(HPCV2)의 구동을 제어할 수 있다.

상기한 구성에서 제어부(80)는 압력 신호 PS1로써 압력 제어 신호 HS1를 생성하고, 압력 제어 신호 HS1과 압력 신호 PS2를 참조하여 제2 공간(R20)이 제1 공간(R10)보다 높은 압력을 갖도록 압력 제어 신호 HS2를 생성한다. 그 결과, 고압 제어 밸브(HPCV2)는 제2 공간(R20)이 제1 공간(R10)보다 일정한 높은 압력을 갖도록 제2 공간(R20)에 대한 배기를 제어한다.

본 발명의 실시예는 제어부(80)의 제어에 의하여 제1 공간(R10) 및 제2 공간(R10)에 대한 변압을 제어한다. 즉, 도 2와 같이, 이너 튜브(10)의 제1 공간(R10)은 초기에 상압을 유지하고(기간 IT1), 일정 기간 저압을 유지하는 전처리(기간 IT2)를 거친 후 프로세스(기간 IT3 내지 기간 IT5)를 수행하고, 그 후 일정 기간 저압을 유지하는 후처리(기간 IT7)를 수행하고 상압으로 복귀(기간 IT8)한다.

여기에서, 전처리는 이너 튜브(10)의 제1 공간(R10)과 아우터 튜브(20)의 제2 공간(R20)에 대한 퍼지 구간으로 이해될 수 있으며, 후처리는 이너 튜브(10)에 대한 불순물 배출 구간으로 이해될 수 있다.

상기한 이너 튜브(10)의 제1 공간(R10)의 변압에 대응하여, 아우터 튜브(20)의 제2 공간(R10)은 프로세스 전 까지 즉 기간 OT1 동안 상압을 유지하고, 프로세스가 종료 된 후 즉 기간 OT7 동안 상압을 유지한다. 아우터 튜브(20)의 제2 공간(R10)은 프로세스에 대응하는 기간 OT2 내지 기간 OT4 동안 고압을 갖는다.

상기한 프로세스를 위하여, 제어부(80)는 제1 공간(R10)과 제2 공간(R20)을 상압에서 제1 고압 및 제2 고압으로 가압하는 제1 기간(기간 IT3 및 기간 OT2), 제1 공간(R10)과 제2 공간(R20)을 제1 고압과 제2 고압으로 유지하는 제2 기간(기간 IT4 및 기간 OT3), 및 제1 공간(R10)과 제2 공간(R20)을 제1 고압과 제2 고압에서 상압으로 감압하는 제3 기간(기간 IT5 및 기간 OT4)을 수행한다. 즉, 프로세스는 제1 공간(R10)과 제2 공간(R20)에 대하여 수행되며 가압을 위한 제1 기간, 고압 유지를 위한 제2 기간 및 감압을 위한 제3 기간을 포함한다.

결과적으로 본 발명의 웨이퍼 공정용 리액터의 가스 제어 장치의 실시예는 웨이퍼의 막질에 대한 열처리를 위하여 이너 튜브(10)의 제1 공간(R10)을 "상압 -> 저압 -> 상압 -> 가압 -> 제1 고압 유지 -> 감압 -> 저압 -> 상압"으로 변압한다. 상기한 제1 공간(R10)의 변압에 대응하여, 제2 공간(R20)은 "상압 -> 가압 -> 제2 고압 유지 -> 감압 -> 상압"으로 변압한다.

본 발명의 실시예는 프로세스의 수행에 의하여 상압 이상으로 제1 공간(R10)과 제2 공간(R20)이 변압되는 경우, 제2 공간(R20)은 제1 공간(R10)보다 높은 압력을 갖도록 고압 제어 밸브들(HPCV1, HPCV2)에 의하여 압력이 제어된다. 제2 공간(R20)이 제1 공간(R10)보다 높은 압력을 유지함에 의하여, 프로세스 중에 이너 튜브(10)로부터 아우터 튜브(20)로 가스가 누출되는 것이 방지될 수 있고, 프로세스 중에 이너 튜브(10)가 파손되는 경우 파편들이 외부로 외출되는 것을 방지할 수 있다. 그러므로 장치의 안전성이 보장될 수 있다.

그리고, 웨이퍼의 막질에 영향을 주는 요소들은 압력, 상압에서 고압으로 가압하는 가압 시간, 고압에서 상압으로 감압하는 감압 시간 및 고압을 유지하는 시간이다. 그러므로, 웨이퍼 막질의 개선을 위하여 상기한 요소들의 다양한 조절이 가능하다. 따라서, 예시적으로 어닐(Anneal) 후 막질 개선 특히 막질의 본딩 브레이킹(Bonding breaking)에 대한 양호한 효과를 기대할 수 있다.

또한, 웨이퍼의 막질은 상기한 프로세스를 두 사이클 이상 수행함으로써 개선될 수 있다.

상기한 경우는 도 3으로 예시될 수 있다.

도 3을 참조하면, 제어부(80)는 두 사이클의 프로세스(기간 IT3 내지 기간 IT5; 기간 OT2 내지 기간 OT4)를 수행하도록 제어한다. 도 3에서 도 2와 동일한 기간은 동일 부호로 표시하며, 이들에 대한 중복 설명은 생략한다.

두 사이클 이상의 프로세스를 수행하도록 제어하는 경우, 제어부(80)는 프로세스들 사이 기간 즉 기간 IT6(기간 OT5)에 제1 공간(R10)에 저압을 형성하고 제2 공간(R20)은 일정 기간 상압을 유지하는 저압 처리를 수행하도록 가스 공급부(GS)와 가스 배기부(GP)를 제어할 수 있다.

상기한 저압 처리는 후속 프로세스를 수행하기 전 이너 튜브(10)에 대한 불순물 배출 구간으로 이해될 수 있다.

상기한 도 3과 같이 프로세스를 두 사이클 이상 진행하는 경우. 상압에서 고압으로 가압하는 가압 시간, 고압에서 상압으로 감압하는 감압 시간 및 고압을 유지하는 시간이 웨이퍼에 대하여 충분히 보장될 수 있다. 그러므로, 그 만큼 웨이퍼의 막질은 보다 월등히 향상될 수 있다.

바람직하기로, 프로세스는 1회 내지 4회 진행하는 것으로 제어될 수 있다.

또한, 본 발명은 수소(H2) 사용을 기본으로 프로세스를 진행하는 웨이퍼의 막질 형성을 위한 공정에 대하여 적용함이 바람직하다.

뿐만 아니라, 본 발명은 수소 사용을 기본으로 프로세스를 진행하며 암모니아(NH3)나 중수소(D2) 등을 사용하는 프로세스를 복합적으로 진행하도록 구성함으로써 웨이퍼에 개선된 막질을 형성할 수 있다.

Claims

웨이퍼에 대한 프로세스를 진행하는 제1 공간을 형성하는 이너 튜브의 제1 배기 배관에 설치되며, 상기 제1 공간의 상압과 미리 설정된 제1 고압 사이의 변압에 대응한 배기를 제어하는 제1 고압 제어 밸브; 및
상기 이너 튜브를 수용하며 상기 이너 튜브의 외부에 제2 공간을 형성하는 아우터 튜브의 제2 배기 배관에 설치되며, 상기 제2 공간의 상기 상압과 미리 설정된 제2 고압 사이의 변압에 대응한 배기를 제어하는 제2 고압 제어 밸브;를 구비하며,
상기 제1 및 제2 고압 제어 밸브는 상기 제2 공간이 상기 제1 공간보다 높은 압력을 갖도록 배기를 제어함을 특징으로 하는 웨이퍼 공정용 리액터의 가스 제어 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 배기 배관에 상기 제1 고압 제어 밸브와 병렬로 구성되며, 상기 제1 공간의 압력이 상기 제1 고압 이상의 미리 설정된 레벨을 초과하면 배기를 수행하는 제1 릴리프 밸브; 및
상기 제2 배기 배관에 상기 제2 고압 제어 밸브와 병렬로 구성되며, 상기 제2 공간의 압력이 상기 제2 고압 이상의 미리 설정된 레벨을 초과하면 배기를 수행하는 제2 릴리프 밸브;를 더 구비하는 웨이퍼 공정용 리액터의 가스 제어 장치.
제1 항에 있어서,
제어부를 더 구비하며,
상기 제어부는 상기 제1 공간의 배기를 제어하기 위하여 제1 압력 제어 신호를 상기 제1 고압 제어 밸브에 제공하고, 상압 이상에서 상기 제2 공간이 상기 제1 공간보다 높은 압력을 갖도록 상기 제2 공간의 배기를 제어하기 위하여 제2 압력 제어 신호를 상기 제1 압력 제어 신호를 기준으로 생성한 후 상기 제2 고압 제어 밸브에 제공하는 웨이퍼 공정용 리액터의 가스 제어 장치.
제3 항에 있어서,
상기 제1 배기 배관에 설치되어서 상기 제1 공간에 대응하는 제1 압력 신호를 제공하는 제1 압력 게이지; 및
상기 제2 배기 배관에 설치되어서 상기 제2 공간에 대응하는 제2 압력 신호를 제공하는 제2 압력 게이지;를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 제1 압력 신호로써 상기 제1 압력 제어 신호를 생성하고, 상기 제1 압력 제어 신호와 상기 제2 압력 신호를 참조하여 상기 제2 공간이 상기 제1 공간보다 높은 압력을 갖도록 상기 제2 압력 제어 신호를 생성하는 웨이퍼 공정용 리액터의 가스 제어 장치.
제1 항에 있어서,
상기 프로세스는 상기 제1 고압의 상기 제1 공간에 가스를 공급하여 상기 웨이퍼에 막질 형성을 위한 공정을 포함하는 웨이퍼 공정용 리액터의 가스 제어 장치.
제5 항에 있어서,
상기 프로세스는 수소를 기본으로 공급하여 상기 막질을 형성하는 웨이퍼 공정용 리액터의 가스 제어 장치.
내부에 제1 공간을 형성하는 이너 튜브와 상기 이너 튜브의 외부에 제2 공간을 형성하는 아우터 튜브에 가스를 공급하는 가스 공급부;
상기 제1 공간과 상기 제2 공간에 대한 배기를 수행하는 가스 배기부; 및
일정 기간 상기 제1 공간이 제1 고압을 유지하고 상기 제2 공간이 상기 제1 고압보다 높은 제2 고압을 유지하는 웨이퍼에 대한 프로세스를 한 사이클 이상 수행하도록 상기 가스 공급부와 상기 가스 배기부를 제어하는 제어부;를 포함함을 특징으로 하는 웨이퍼 공정용 리액터의 가스 제어 장치.
제7 항에 있어서, 상기 프로세스는,
상기 가스 공급부가 상기 제1 공간과 상기 제2 공간을 가압하고 상기 가스 배기부가 상기 제2 공간이 상기 제1 공간보다 높은 압력을 갖도록 배기를 제어함으로써 상기 제1 공간과 상기 제2 공간을 상압에서 고압으로 가압하는 제1 기간, 상기 제1 공간과 상기 제2 공간의 고압 상태를 유지하는 제2 기간, 및 상기 가스 배기부가 상기 제2 공간이 상기 제1 공간보다 높은 압력을 갖도록 배기를 제어하면서 상기 제1 공간과 상기 제2 공간을 고압에서 상압으로 감압하는 제3 기간을 포함하는 웨이퍼 공정용 리액터의 가스 제어 장치.
제7 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제1 공간이 저압을 일정 기간 유지하고 상기 제2 공간이 상압을 유지하는 전처리와 후처리를 한 사이클 이상의 상기 프로세스의 전과 후에 수행하도록 상기 가스 공급부와 상기 가스 배기부를 제어하는 웨이퍼 공정용 리액터의 가스 제어 장치.
제7 항에 있어서,
상기 제어부는 두 사이클 이상의 상기 프로세스를 수행하며 상기 프로세스들 사이 기간에 상기 제1 공간이 저압을 형성하고 상기 제2 공간이 일정 기간 상압을 유지하는 저압처리를 수행하도록 상기 가스 공급부와 상기 가스 배기부를 제어하는 웨이퍼 공정용 리액터의 가스 제어 장치.
제7 항에 있어서, 상기 가스배기부는,
상기 이너 튜브의 상기 제1 공간에 연결된 제1 배기 배관;
상기 제1 배기 배관에 설치되며, 상기 제1 공간의 상압과 미리 설정된 제1 고압 사이의 변압에 대응한 배기를 제어하는 제1 고압 제어 밸브;
상기 아우터 튜브의 상기 제2 공간에 연결된 제2 배기 배관; 및
상기 제2 배기 배관에 설치되며, 상기 제2 공간의 상압과 미리 설정된 제2 고압 사이의 변압에 대응한 배기를 제어하는 제2 고압 제어 밸브;를 구비하며,
상기 제1 및 제2 고압 제어 밸브는 상기 제어부의 제어에 의하여 상기 제2 공간이 상기 제1 공간보다 높은 압력을 갖도록 배기를 제어하는 웨이퍼 공정용 리액터의 가스 제어 장치.
제11 항에 있어서,
상기 제1 배기 배관에 상기 제1 고압 제어 밸브와 병렬로 구성되며, 상기 제1 공간의 압력이 상기 제1 고압 이상의 미리 설정된 레벨을 초과하면 배기를 수행하는 제1 릴리프 밸브; 및
상기 제2 배기 배관에 상기 제2 고압 제어 밸브와 병렬로 구성되며, 상기 제2 공간의 압력이 상기 제2 고압 이상의 미리 설정된 레벨을 초과하면 배기를 수행하는 제2 릴리프 밸브;를 더 구비하는 웨이퍼 공정용 리액터의 가스 제어 장치.
제11 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제1 공간의 배기를 제어하기 위하여 제1 압력 제어 신호를 상기 제1 고압 제어 밸브에 제공하고, 상압 이상에서 상기 제2 공간이 상기 제1 공간보다 높은 압력을 갖도록 상기 제2 공간의 배기를 제어하기 위하여 제2 압력 제어 신호를 상기 제1 압력 제어 신호를 기준으로 생성한 후 상기 제2 고압 제어 밸브에 제공하는 웨이퍼 공정용 리액터의 가스 제어 장치.
제13 항에 있어서,
상기 제1 배기 배관에 설치되어서 상기 제1 공간에 대응하는 제1 압력 신호를 제공하는 제1 압력 게이지; 및
상기 제2 배기 배관에 설치되어서 상기 제2 공간에 대응하는 제2 압력 신호를 제공하는 제2 압력 게이지;를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 제1 압력 신호로써 상기 제1 압력 제어 신호를 생성하고, 상기 제1 압력 제어 신호와 상기 제2 압력 신호를 참조하여 상기 제2 공간이 상기 제1 공간보다 높은 압력을 갖도록 상기 제2 압력 제어 신호를 생성하는 웨이퍼 공정용 리액터의 가스 제어 장치.
제11 항에 있어서,
상기 이너 튜브의 상기 제1 공간에 연결된 펌핑 배관;을 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 가스 배기부와 상기 가스 공급부를 제어함으로써 한 사이클 이상의 상기 프로세스의 전의 전처리와 한 사이클 이상의 상기 프로세스 후의 후처리를 수행하고,
상기 전처리와 상기 후처리는 상기 펌핑 배관을 통한 펌핑에 의해 저압으로 감압되고 저압을 일정 기간 유지한 후 상기 가스 공급부의 가스 공급 배관을 통한 가스 공급에 의해 상압으로 복원하는 상기 제1 공간에 대한 변압과, 상기 제2 공간에 대한 상압 유지를 포함하는 웨이퍼 공정용 리액터의 가스 제어 장치.
제15 항에 있어서,
상기 제어부는 두 사이클 이상의 상기 프로세스를 수행하며 상기 프로세스들 사이 기간에 저압 처리를 수행하며,
상기 저압 처리는 상기 펌핑 배관을 통한 펌핑에 의해 저압으로 감압되고 상기 가스 공급부의 가스 공급 배관을 통한 가스 공급에 의해 상압으로 복원하는 상기 제1 공간에 대한 변압과, 상기 제2 공간에 대한 상압 유지를 포함하는 웨이퍼 공정용 리액터의 가스 제어 장치.
제7 항에 있어서,
상기 프로세스는 상기 제1 고압의 상기 제1 공간에 가스를 공급하여 상기 웨이퍼에 막질 형성을 위한 공정을 포함하는 웨이퍼 공정용 리액터의 가스 제어 장치.
제17 항에 있어서,
상기 프로세스는 수소를 기본으로 공급하여 상기 막질을 형성하는 웨이퍼 공정용 리액터의 가스 제어 장치.
제17 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 웨이퍼에 막질 형성을 위한 두 사이클 이상의 상기 프로세스들을 수행하도록 상기 가스 공급부와 상기 가스 배기부를 제어하며, 상기 프로세스들은 적어도 수소를 공급하는 프로세스를 포함하는 리액터의 가스 제어 장치.
제19 항에 있어서,
상기 제어부는 암모니아 또는 중수소를 사용하는 적어도 하나의 프로세스를 포함하는 리액터의 가스 제어 장치.