KR19980015194U - 반도체소자 제조장치의 백-스트림(Back Stream) 방지회로 - Google Patents

반도체소자 제조장치의 백-스트림(Back Stream) 방지회로 Download PDF

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KR19980015194U
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Abstract

본 고안은 반도체소자 제조장치의 백-스트림(Back Stream) 방지회로에 관한 것으로, 진공반응관과, 그 진공반응관에 반응가스를 공급하는 가스공급부와, 상기 진공반응관의 압력을 조절(Control)함과 아울러 이물질 및 잔류가스를 배출하는 진공/배기부 및 비상사태시 상기 진공/배기부를 통해 진공반응관의 진공을 파괴하기 위한 진공파괴부와, 상기 가스공급부와 진공/배기부 및 진공파괴부를 구성하는 각 밸브 및 펌프를 구동제어하는 제어장치로 구성되는 반도체소자 제조장치에 있어서, 상기 제어장치가, 진공파괴부의 진공파괴용 밸브를 구동제어하는 솔레노이드 밸브와, 소정의 구동신호를 인가받아 상기 솔레노이드 밸브를 구동제어하는 것으로 소정의 시간만큼 지연동작하는 타임릴레이와, 상기 타임릴레이를 구동제어하는 콘트롤러 및 조작스위치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 구성되는 반도체소자 제조장치의 백-스트림 방지회로는, 제조장치에 비상사태(Emergency)가 발생하는 경우, 진공파괴용 밸브가 진공/배기부의 메인밸브나 서브밸브가 완전히 닫힌 후에 열림으로써, 진공반응관의 진공상태를 해제시켜 장치의 손상을 방지함과 아울러 배기가스가 상기 진공반응관으로 역류하는 것을 방지하는 효과가 있다.

Description

반도체소자 제조장치의 백-스트림(Back Stream) 방지회로
본 고안은 진공반응관과 그 진공반응관의 압력을 조절함과 아울러 이물질 및 배기가스를 배출시키는 진공/배기수단(부)을 포함하여 구성되는 반도체소자 제조장치에 관한 것으로, 특히 비상사태(Emergency)가 발생하는 경우, 제조장치가 손상을 입지 않도록 진공반응관의 압력을 상승시킴과 아울러 배기관에 있는 이물질 및 배기가스가 진공반응관으로 역류하는 것을 방지하는데 적당하도록 한 반도체소자 제조장치의 백-스트림(Back-Stream) 방지회로에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 저압-화학기상증착(LP-CVD) 장치를 대략적으로 도시한 구성블럭도로서, 이에 도시된 바와 같이, 진공압력계(Pirani Gauge; V/G)(110)가 부착된 진공반응관(Furnace)(100)과, 그 진공반응관(100)에 반응가스(N2)를 공급하는 가스공급부(200)와, 상기 진공반응관(100)의 압력을 조절(Control)함과 아울러 그 안에서 발생하는 이물질 및 잔류가스를 밖으로 배출시키는 진공/배기부(300) 및 비상사태(Emergency)시 상기 진공/배기부(300)를 통해 진공반응관(100)의 진공을 파괴하는 진공파괴부(400)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 가스공급부(200)는 반응가스(N2)를 진공반응관(100)으로 공급하기 위한 1/4[inch] 서스튜브(sus tube)(210) 및 그 서스튜브(210)에 부착된 제 1 밸브(210)로 구성되고, 진공/배기부(300)는 상기 진공반응관(100)에 연결된 4[inch] 서스튜브(311) 및 그 서스튜브(311)의 일부 구간과 병렬로 연결된 3/8[inch] 서스튜브(312)와, 상기 4[inch] 서스튜브(311)에 부착된 제 2, 4 밸브(321, 323) 및 3/8[inch] 서스튜브(312)에 부착된 제 3 밸브(322)와, 상기 4[inch] 서스튜브(311)에 부착된 부스터펌프(Booster Pump; QMB) (331) 및 드라이펌프(Dry Pump; QDP) (332)로 구성되며, 진공파괴부(400)는 진공파괴를 위한 질소가스(N2)를 상기 4[inch] 서스튜브(311)를 통해 진공반응관(100)으로 공급하기 위한 1/4[inch] 서스튜브(410) 및 그 1/4[inch] 서스튜브(410)에 부착된 제 5 밸브(420)로 구성된다. 위에서, 상기 제 2 밸브(321)는 메인밸브(Main Valve)로서 3/8[inch] 서스튜브(312)와 병렬로 연결되는 부분에 부착되고, 제 3 밸브(322)는 서브밸브(Sub Valve)로서 3/8[inch] 서스튜브(312)에 부착되며, 제 4 밸브(323)는 그 병렬연결부 아래에 부착되고, 부스터펌프(331) 및 드라이펌프(332)는 상기 제 4 밸브(323) 아래에 차례대로 부착된다.
그리고 도 2는 상기 도 1과 같이 구성된 LP-CVD 장치에 대해서, 그 장치의 각 밸브 및 펌프를 구동제어하는 종래 기술에 따른 제어장치를 나타낸 것으로, 각 밸브(220, 321-323, 420)를 구동제어하는 솔레노이드 밸브(531, 532) 및 각 펌프(331, 332)를 구동 제어하는 마그네틱 스위치(533)와, 상기 솔레노이드 밸브(531, 532) 및 마그네틱 스위치(533)를 각각 구동제어하는 릴레이(521-523)와, 소정의 제어신호에 따라 상기 릴레이(521-523)를 각각 구동제어하는 콘트롤러(510)로 구성되었다.
이하, 상기와 같이 구성된 종래 기술에 따른 LP-CVD 장치의 동작에 대해서 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 LP-DVD 장치에서, `○'으로 도시된 제 1,5 밸브(220, 420)는 구동전압이 인가되지 않은 상태에서 열리게 되는 노멀 오픈 밸브(Normal Open Valve)이고, `●'으로 도시된 제 2-4 밸브(321-323)는 구동전압이 인가되지 않는 상태에서 닫히게 되는 노멀 클로우즈 밸브(Normal Close Valve)로서, 이와 같은 각 밸브(220, 321-323, 420)는 공정이 진행되는 동안에 개방(OPEN)과 폐쇄(CLOSE)를 반복하게 된다. 그리고 부스터펌프(331) 및 드라이펌프(332)도 공정상황에 따라 턴-온(TURN-ON)과 턴-오프(TURN-OFF)를 반복하게 된다. 여기에서는, 상기 LP-CVD 장치가 정상적으로 동작하는 경우의 동작 모드에 대해서는 생략하고, 정상적인 동작이 진행되다가 유틸리티 다운(Utility down) 및 가스누설(Gas leak), 과열(Over heating)과 같은 비상사태가 발생하는 경우의 동작에 대해서 설명한다.
LP-CVD 장치에 비상사태가 발생하게 되면, 그 장치가 손상을 입지 않도록 하는 조치가 필요한데, 그 조치에 대한 일례로, 정상적인 공정상태에서는 닫힌 상태로 있게 되는 제 5 밸브(420)를 개방시켜, 진공반응관(100) 및 배기관(311, 312)의 진공을 파괴시키는 방법이 있다. 이하, 도 2와 그 도 2에 도시된 제어장치의 동작에 의하여 달성되는 각 밸브 및 펌프의 동작모드를 도표로 나타낸 도 3을 참조하여 상기 방법을 구현하기 위한 종래 기술에 대해서 상세히 설명하면 다음과 같다.
비상사태에 따라 소정의 제어신호를 인가받게 되는 콘트롤러(510)가 그 제어신호에 따라 각 릴레이(521-523)를 구동제어하고, 상기 각 릴레이(521-523)가 그와 연결된 각 솔레노이드 밸브(531, 532) 및 마그네틱 스위치(533)를 구동제어하며, 상기 각 솔레노이드 밸브(531, 532) 및 마그네틱 스위치(533)가 그에 대응하는 각 밸브(321, 420) 및 펌프(331 332)를 구동제어함으로써, 진공반응관(100)의 진공을 파괴하여 장비의 손상을 방지하였다.
이와 같은 제어장치의 동작은, 도 3에 도시된 바와 같이, 공정이 진행되는 동안에 개방과 폐쇄를 반복하는 제 1-4 밸브(220, 321-323)가 어떤 상태에 있던지간에, 제 1 밸브(220)는 열리고, 제 2-4 밸브(321-323)는 닫히며, 공정이 진행되는 동안에 닫힌상태로 있는 제 5 밸브(420)는 열리게 하였다. 그리고 부스터펌프(331)와 드라이펌프(332)는 각각 턴-오프되게 하였다. 이때 각 밸브가 상기와 같은 상태가 되도록 동작하는데 걸리는 시간은, 닫혀있던 제 1, 5 밸브(220, 420)가 열리고 열려있던 제 3, 4 밸브(322, 323)가 닫히는데는 0.5초가 걸리고, 열려있던 제 2 밸브(321)가 닫히는데는 1-3초가 걸렸다. 그리고 비상사태시 열리게 되는 제 1, 5 밸브(220, 420)를 통해 진공반응관(100)으로 유입되는 가스의 유량은 10[리터]가 되었다.
이와 같은 동작모드에 따라 야기되는 진공반응관의 압력변화는, 종래 동작모드 및 두가지 다른 동작모드에 따른 진공반응관의 압력변화를 도시한 도 4의 제 1 곡선(611)에 나타난 바와 같이, 압력이 `0'파스칼에 가깝던 진공반응관(100)이 비상사태시에는 대기압으로 변하게 되었다. 이는 정상적인 공정을 진행하다가 제 1-4 밸브(220, 321-323)는 닫히고, 제 5 밸브(420)는 열리게 되는 경우(펌프는 턴-오프)의 압력변화를 도시한 제 2 곡선(612) 및 제 1-5 밸브(220, 321-323, 420)가 완전히 닫히는 경우(펌프는 턴-오프)의 압력변화를 도시한 제 3 곡선(613)를 통해서 알 수 있듯이, 제 2 밸브(321)가 닫히기 전에 제 5 밸브(420)가 열리게 됨으로써, 그 제 5 밸브(420)를 통해 유입되는 질소가스(N2)가 제 2 밸브(321)를 통해 진공반응관(100)으로 직접 유입되기 때문이었다. 이 경우에 상기 제 5 밸브(420)와 제 2 밸브(321)를 통해 진공반응관(100)으로 유입되는 질소가스(N2)는, 그 진공반응관(100)의 압력을 67[파스칼] 정도 상승시켰다.
이상에서 설명한 바와 같은 종래 기술에 따른 LP-CVD 장치의 제어장치는, 비상사태가 발생하는 경우에, 배기관 및 진공반응관의 진공상태를 파괴함으로써, 장치의 손상을 방지하도록 하였다.
그러나, 상기 종래 기술은, 진공 및 배기를 위한 제 2 밸브가 닫히기 전에, 진공을 파괴하기 위한 제 5 밸브가 먼저 열리게 됨에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이, 진공반응관의 압력이 급격히 상승하게 됨과 아울러 배기관에 있던 이물질 및 배기가스가 진공반응관으로 역류하게 됨으로써, 그 진공반응관(웨이퍼 포함)을 오염시키게 되는 문제점이 있었다.
이에 본 고안은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 진공반응관과 그 진공반응관의 압력을 조절함과 아울러 이물질 및 가스를 배출시키는 진공/배기수단(부)을 포함하여 구성되는 반도체소자 제조장치에 비상사태(Emergency)가 발생하는 경우, 그 제조장치가 손상을 입지 않도록 진공반응관의 압력을 상승시킴과 아울러 배기관에 있는 이물질 및 배기가스가 진공반응관으로 역류하는 것을 방지하는데 적당하도록 한 반도체소자 제조장치의 백-스트림(Back-Stream) 방지회로를 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 저압-화학기상증착(LP-CVD) 장치를 대략적으로 도시한 구성블럭도.
도 2는 상기 도 1에 도시된 LP-CVD 장치의 종래 기술에 따른 제어장치를 대략적으로 도시한 구성회로도.
도 3은 상기 도 1과 도 2에 도시된 종래 LP-CVD 장치의 비상사태에 따른 동작모드를 나타낸 도표.
도 4는 상기 도 3에 도시된 바와 같은 종래 동작모드와, 두 가지 다른 동작모드에 따른 진공반응관의 압력변화를 나타낸 그래프.
도 5는 본 고안에 따른 LP-CVD 장치의 제어장치를 대략적으로 도시한 구성회로도.
도 6은 상기 도 1과 도 5에 도시된 본 고안에 따른 LP-CVD 장치의 비상사태에 따른 동작모드를 나타낸 도표.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100 : 진공반응관(Furnace)200 : 가스공급부
210, 410 : 1/4[inch] 서스튜브(sus tube)220 : 제 1 밸브
300 : 진공/배기부311 : 4[inch] 서스튜브
312 : 3/8[inch] 서스튜브321 : 제 2 밸브(메인밸브)
322 : 제 3 밸브(서브밸브)323 : 제 4 밸브
331 : 부스터펌프(Booster Pump)332 : 드라이펌프(Dry Pump)
400 : 진공파괴부420 : 제 5 밸브
510 : 콘트롤러521-523 : 릴레이(Relay)
524 : 타임릴레이(Time Relay; T/R)531, 532 : 솔레노이드 밸브
533 : 마그네틱 스위치S/W : 조작스위치
611-613 : 종래 기술 및 다른 동작모드에 따른 진공반응관의 압력변화곡선
상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 진공반응관과, 그 진공반응관에 반응가스를 공급하는 가스공급부와, 상기 진공반응관의 압력을 조절(Control)함과 아울러 이물질 및 잔류가스를 배출하는 진공/배기부 및 비상사태시 상기 진공/배기부를 통해 진공반응관의 진공을 파괴하기 위한 진공파괴부와, 상기 가스공급부와 진공/배기부 및 진공파괴부를 구성하는 각 밸브 및 펌프를 구동제어하는 제어장치로 구성되는 반도체소자 제조장치에 있어서, 상기 제어장치가, 진공파괴부의 진공파괴용 밸브를 구동제어하는 솔레노이드 밸브(SOLENOID VALVE)와, 소정의 구동신호를 인가받아 상기 솔레노이드 밸브를 구동제어하는 것으로 소정의 시간만큼 지연동작하는 타임릴레이(TIME RELAY)와, 상기 타임릴레이를 구동제어하는 콘트롤러(CONTROLLER) 및 조작스위치(SWITCH)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성되는 반도체소자 제조장치의 백-스트림 방지회로는, 제조장치에 비상사태(Emergency)가 발생하는 경우, 그 장치의 손상을 방지하기 위해서 진공반응관의 진공상태를 해제시킴과 아울러 배기가스가 상기 진공반응관으로 역류하는 것을 방지할 수 있게 상기 진공파괴용 밸브가 진공/배기부의 메인밸브나 서브밸브가 완전히 닫힌 후에 열리도록 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 대해서 상세히 설명한다.
본 고안에 따른 반도체소자 제조장치는, 진공반응관(100)과, 그 진공반응관(100)에 반응가스를 공급하는 가스공급부(200)와, 상기 진공반응관(100)의 압력을 조절(Control)함과 아울러 이물질 및 잔류가스를 배출하는 진공/배기부(300) 및 비상사태시 상기 진공/배기부(300)를 통해 진공반응관(100)의 진공을 파괴하는 진공파괴부(400)가, 도 1에 도시된 바와 같이 구성되고, 상기 가스공급부(200)와 진공/배기부(300) 및 진공파괴부(400)를 구성하는 각 밸브(220, 321-323, 420) 및 펌프(331, 332)를 구동제어하는 제어장치가, 도 5의 구성블럭도에 도시된 바와 같이, 각 밸브(220, 321-323, 420)를 구동제어하는 솔레노이드 밸브(531, 532) 및 각 펌프(331, 332)를 구동제어하는 마그네틱 스위치(533)와, 상기 솔레노이드 밸브(531, 532) 및 마그네틱 스위치(533)를 각각 구동제어하는 통상적인 릴레이(521, 523) 및 타임릴레이(524)와, 소정의 제어신호에 따라 상기 릴레이(521, 523, 524)를 각각 구동제어하는 콘트롤러(510) 및 조작스위치(S/W)로 구성된다. 이때, 상기 제어장치를 구성하는 타임릴레이(524)는, 제 5 밸브(420)를 구동 제어하기 위한 솔레노이드 밸브(532)를 구동제어하는 것으로, 소정의 구동신호를 인가받은 시점부터 소정의 일정한 시간만큼 지연된 후에 상기 솔레노이드 밸브(532)를 구동제어하는 릴레이이고, 조작스위치(S/W)는 상기 타임릴레이(524)에 수동적인 구동제어신호를 인가하기 위한 스위치이다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 반도체소자 제조장치의 동작에 대해서, 상기 도 1과 도 5 및 비상사태시 상기 도 5의 제어장치에 의하여 구동제어되는 각 밸브 및 펌프의 동작모드를 도표로 나타낸 도 6를 참조하여, 비상사태시의 동작을 중심으로 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 장치가 정상적인 공정을 수행하다가 비상사태를 맞이하게 되면, 그 비상사태에 따라 소정의 제어신호를 인가받는 콘트롤러(510)가, 각 밸브(220, 321-323, 420) 및 펌프(331, 332)가 도 6에 나타낸 바와 같이 구동되도록 하는 소정의 릴레이 구동신호를 각 릴레이(521, 523, 524)에 출력한다. 이에 따라 상기 각 릴레이(521, 523, 524)가 그에 대응하는 솔레노이드 밸브(531, 532) 및 마그네틱 스위치(533)를 구동제어하게 된다. 이때, 제 5 밸브(420)에 대응하는 타임릴레이(524)는 다른 통상적인 릴레이(521, 523) 보다 약 30초 가량 지연 동작하게 된다. 따라서 각 릴레이(521, 523, 524)의 구동제어를 받는 각 솔레노이드 밸브(531, 532) 및 마그네틱 스위치(533)에 있어서도, 상기 타임릴레이(524)의 구동제어를 받는 솔레노이드 밸브(532)는 다른 솔레노이드 밸브(531) 및 마그네틱 스위치(533)보다 30초 가량 늦게 동작하게 되고, 그 각 솔레노이드 밸브(531, 532)와 마그네틱 밸브(533)의 구동제어를 받는 각 밸브(220, 321-323, 420) 및 펌프(331, 332)에 있어서도, 제 5 밸브(420)가 다른 제 1-4 밸브(220, 321-323)나 펌프(331, 332) 보다도 약 30초 가량이 늦게 동작하게 된다.
이를 자세히 설명하면, 도 6에 나타난 바와 같이, 공정이 진행되는 동안에 개방과 폐쇄를 반복하는 제 1 밸브(220)는 그 밸브(220)가 어떤 상태에 있었던지간에 열리게 되고, 제 2-4 밸브(321-323)는 닫히게 되며, 공정이 진행되는 동안에 닫힌상태로 있는 제 5 밸브(420)는 열리게 되는데, 그들이 비상사태가 발생한 때로 부터 동작이 완료되는 시점까지 소요되는 시간은, 제 1, 3, 4 밸브(220, 322, 323)가 약 0.5 걸리고, 제 2 밸브(321)가 약 1-3초 걸리며, 제 5 밸브(420)가 30초 가량 걸린다. 그리고 부스터펌프(331)와 드라이펌프(332)는 비상사태가 발생함과 동시에 턴-오프된다. 이때, 비상사태시 열리게 되는 상기 제 1,5 밸브(220, 420)를 통해 진공반응관(100)으로 유입되는 가스의 유량은 10[리터]가 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 동작하는 반도체소자 제조장치는, 비상사태시에 닫히게 되는 제 2, 3 밸브(321, 322)보다도 그 비상사태시에 열리게 되는 제 5 밸브(420)가 늦게 열리게 됨으로써, 배기관(311, 312)을 통해 배출되던 이물질이나 배기가스가 진공반응관(100)으로 역류하지 못하게 된다.
상술한 바와 같이, 본 고안에 따른 반도체소자 제조장치의 백-스트림 방지회로는, 비상사태에 따라 닫히게 되는 제 2-4 밸브가 제 5 밸브보다 먼저 닫히게 됨으로써, 배기관에 있는 이물질 및 배기가스가 진공반응관으로 역류되지 못하게 되어, 그 진공반응관(웨이퍼)이 오염되지 않게 되는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 진공반응관과, 그 진공반응관에 반응가스를 공급하는 가스공급부와, 상기 진공반응관의 압력을 조절(Control)함과 아울러 이물질 및 잔류가스를 배출하는 진공/배기부 및 비상사태시 상기 진공/배기부를 통해 진공반응관의 진공을 파괴하기 위한 진공파괴부와, 상기 가스공급부와 진공/배기부 및 진공파괴부를 구성하는 각 밸브 및 펌프를 구동제어하는 제어장치로 구성되는 반도체소자 제조장치에 있어서, 상기 제어장치가, 진공파괴부의 진공파괴용 밸브를 구동제어하는 솔레노이드 밸브(SOLENOID VALVE)와, 소정의 구동신호를 인가받아 상기 솔레노이드 밸브를 구동제어하는 것으로 소정의 시간만큼 지연동작하는 타임릴레이(TIME RELAY)와, 상기 타임릴레이를 구동제어하는 콘트롤러(CONTROLLER) 및 조작스위치(SWITCH)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조장치의 백-스트림(Back-Stream) 방지회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 제조장치에 비상사태(Emergency)가 발생하는 경우, 진공파괴용 밸브가 개방되도록 그 사이에 연결된 솔레노이드 밸브를 구동제어하는 상기 타임릴레이는, 배기관에 있는 배기가스가 상기 진공반응관으로 역류하지 못하도록 구동제어되는 진공/배기부의 메인밸브나 서브밸브가 완전히 닫힌 후에 열리도록 지연동작하는 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조장치의 백-스트림 방지회로.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 조작스위치는 조작자가 인가하는 신호에 따라, 상기 타임릴레이가 솔레노이드 밸브를 통해 진공파괴용 밸브를 개방시키도록 하는 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조장치의 백-스트림 방지회로.
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