KR19990069505A - 반도체 유기금속 화학증착장비용 엘디에스의 자동 리필장치 - Google Patents

반도체 유기금속 화학증착장비용 엘디에스의 자동 리필장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 유기금속 화학증착장비용 엘디에스의 자동 리필장치에 관한 것으로, 종래에는 기본적으로 리필공정이 수동식이기 때문에 각 밸브를 여닫는데 소요되는 시간 및 공정의 중단시간이 증가하게 되어 생산성이 저하되고, 매 리필작업때마다 라인벤트를 실시하여야 하는 부분과 횟수의 증가로 인한 엠오소스의 소모량이 증가하게 되며, 질소가스의 유입시 공급보틀로부터 공급되는 엠오소스까지도 벤트될 우려가 있었던 바, 본 발명에서는 공정에 필요한 엠오소스를 공급하기 위한 저장보틀과, 그 저장보틀에 차별적으로 연통되어 공정챔버에 안정적으로 공급될 엠오소스가 임시로 채워지는 공급보틀과, 상기 저장보틀과 공급보틀 사이에 연통되게 설치되어 공급보틀에 채워질 엠오소스의 량을 조절하거나 또는 상기 저장보틀의 교환시 장비 전체를 지속적으로 운전시킬 수 있도록 엠오소스를 임시 체류시키는 버퍼탱크와, 상기 각 소스보틀 및 버퍼탱크 사이의 라인상에 설치되는 각종 밸브를 일괄적으로 제어하기 위한 전장부를 포함하여 구성함으로써, 리필공정을 수행하는데 소요되는 시간을 최소화할 수 있고, 엠오소스의 소모량을 감소시킬 수 있으며, 공급보틀의 압력강하시 저장보틀로부터 유도되는 엠오소스가 벤트되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

반도체 유기금속 화학증착장비용 엘디에스의 자동 리필장치
본 발명은 반도체 유기금속 화학기상증착장비(Metal Organic Chemical Vapor Deposition system)에 관한 것으로, 특히 엘디에스(Liquid Delivery System)에 유기금속을 자동으로 재충전시키는데 적합한 반도체 유기금속 화학증착장비용 엘디에스의 자동 리필장치에 관한 것이다.
일반적으로 유기금속 화학기상증착장비(이하, MOCVD)는, 바론(Ba), 스트론튬(Sr), 티탄(Ti)과 같은 금속성의 반응물질을 산화질소(N2O), 산소(O2), 불화수소(HF3)와 같은 옥시겐 가스와 혼합시켜 공정챔버 내에서 웨이퍼에 박막이나 에피층을 증착 형성시키는 장비이다.
도 1은 종래 엠오시브이디의 엘디에스를 개념적으로 보인 배관도로서 이에 도시된 바와 같이, 종래의 엘디에스는 엠오시브이디 증착장비(미도시)내에 항구적으로 설치되어 있는 내장형 소스부와, 그 내장형 소스부에 엠오소스를 재공급하기 위한 외장형 소스부로 구성되어 있다.
상기 내장형 소스부는 통상적인 저장보틀(Source Bottle)(1)에 소스 벤트라인(2)이 연통되고, 그 소스 벤트라인(2)은 증착이 이루어지는 공정챔버(3)에 연통되어 있다. 즉, 상기 공정챔버(3)는 진공펌프(4)와 메인 진공라인(5)으로 연통되는데, 상기 벤트공급라인(2)이 그 메인 진공라인(5)의 중간에 연통되어 있다. 또한, 상기 저장보틀(1)에는 소스 벤트라인(2) 외에도 별도의 소스 공급라인(6)이 연통되어 있고, 그 소스 공급라인(6)의 일단에는 외장형 소스부를 연통시킬 수 있는 리필포트(Refill Port)(7)가 설치되어 있다.
상기 외장형 소스부는 리필포트(7)에 착탈되는 소스 공급라인(8)이 공급보틀(9)에 연통되어 있고, 그 공급보틀(9)에는 보틀(9)내의 엠오소스를 밀어내기 위한 질소가스 공급라인(10)이 연통되어 있다.
여기서, 상기 각 라인(2,6,8,10)에는 엠오소스 및 질소가스가 제방향으로 흐를 수 있도록 하기 위한 밸브가 장착되어 있는데, 그 중에서 공급보틀(9)의 입구부에 배치되는 밸브 및 외장형 소스부에 장착되는 밸브 그리고 내장형 소스부의 메인 진공라인(5)에 연통되는 부위의 벤트라인(2)에 장착되는 밸브 등은 모두 수동식 밸브이고, 그 이외에 각 라인의 중간에 설치되는 밸브는 자동밸브이다.
즉,도면에서 M1 ~ M5는 수동밸브이고, V1 ~ V10은 각각 자동밸브이며, F1 ~ F3는 벨로우즈형 수동밸브이다.
도면중 미설명 부호인 11은 압력계이고, 12는 소스펌프이다.
상기와 같이 구성된 종래의 엘디에스에서, 엠오소스의 동작과정은 다음과 같다.
먼저, 상기 외장형 소스부에 충진시키고자 하는 공급보틀(9)을 장착시키고, 그 공급보틀(9)에 연통된 소스 공급라인(8)을 리필포트(7)에 연결한 이후에 모든 라인을 청소한다.
이후, 내장형 소스부의 각 수동식 밸브(M1,M2)를 오픈시킨 상태에서 진공펌프(4)를 가동시켜 내장형 소스부의 각 라인(2,6)이 진공압을 형성하도록 한 다음에, 외장형 소스부의 각 수동식 밸브(M3,M4)를 오픈시킨다.
이때, 상기 저장보틀(1)에 구비된 레벨센서(Level Sensor)가 90%이상이 되면, 각 소스보틀(1,9)의 수동식 밸브를 닫아 보충공정을 중지시킨다.
다음, 상기 메인 진공라인(5)을 열어 저장보틀(1)로 유입된 엠오소스를 공정챔버로 유도하여 소정의 공정을 마친 이후에는, 각 수동식 밸브를 닫고 외장형 소수부를 분리하여 청소를 하는 일련의 과정을 반복하는 것이었다.
그러나, 상기와 같은 종래의 엘디에스에 있어서는, 기본적으로 리필공정이 수동식이기 때문에 각 밸브를 여닫는데 소요되는 시간 및 공정의 중단시간이 증가하게 되어 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 상기 내장형 소스부와 외장형 소스부를 리필작업때마다 착탈하여야 하는데, 이때 라인벤트를 실시하여야 하는 부분과 횟수의 증가로 인한 엠오소스의 소모량이 증가하게 되는 문제점도 있었다.
또한, 질소가스의 유입시 저장보틀의 압력을 낮추어야 하는데, 내장형 소스부의 벤트라인(2)이 진공펌프(4)에 연통된 메인 진공라인(5)에 연결되어 공급보틀(4)로부터 공급되는 엠오소스까지도 벤트될 우려가 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 엘디에스가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 리필공정을 수행하는데 소요되는 시간을 최소화함으로써, 생산성을 향상시킬 수 있는 반도체 유기금속 화학증착장비용 엘디에스의 자동 리필장치를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.
또한, 상기 내장형 소스부와 외장형 소스부를 일체로 하여 리필작업시 엠오소스의 공급전에 실시하던 라인벤트를 생략하여 엠오소스의 소모량을 감소시킬 수 있도록 반도체 유기금속 화학증착장비용 엘디에스의 자동 리필장치를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.
또한, 상기 공급보틀의 압력강하시 저장보틀로부터 유도되는 엠오소스가 불필요하게 벤트되는 것을 방지할 수 있는 반도체 유기금속 화학증착장비용 엘디에스의 자동 리필장치를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.
도 1은 종래 엠오시브이디의 엘디에스를 개념적으로 보인 배관도.
도 2는 본 발명에 의한 엠오시브이디의 엘디에스를 보인 배관도.
도 3은 본 발명에 의한 엠오시브이디의 엘디에스가 동작되는 순서도.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***
110 : 저장보틀 120 : 공급보틀
130 : 버퍼탱크 131 : 레벨센서
140 : 벤트용 진공펌프 150 : 로드셀
이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 공정에 필요한 엠오소스를 공급하기 위한 저장보틀과, 그 저장보틀에 차별적으로 연통되어 공정챔버에 안정적으로 공급될 엠오소스가 임시로 채워지는 공급보틀과, 상기 저장보틀과 공급보틀 사이에 연통되게 설치되어 공급보틀에 채워질 엠오소스의 량을 조절하거나 또는 상기 저장보틀의 교환시 장비 전체를 지속적으로 운전시킬 수 있도록 엠오소스를 임시 체류시키는 버퍼탱크와, 상기 각 소스보틀 및 버퍼탱크 사이의 라인상에 설치되는 각종 밸브를 일괄적으로 제어하기 위한 전장부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 반도체 유기금속 화학증착장비용 엘디에스의 자동 리필장치가 제공된다.
이하, 본 발명에 의한 반도체 유기금속 화학증착장비용 엘디에스의 자동 리필장치를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 의한 엠오시브이디의 엘디에스를 보인 배관도이고, 도 3은 본 발명에 의한 엠오시브이디의 엘디에스가 동작되는 순서도이다.
이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 엘디에스는, 공정에 필요한 엠오소스를 공급하기 위한 2000ml급 저장보틀(110)과, 그 저장보틀(110)에 차별적으로 연통되어 공정챔버(3)에 안정적으로 공급될 엠오소스가 임시로 채워지는 900ml급 공급보틀(120)과, 상기 저장보틀(110)과 공급보틀(120) 사이에 연통되게 설치되어 공급보틀(120)에 채워질 엠오소스의 량을 조절하거나 또는 상기 저장보틀(110)의 교환시 장비 전체를 지속적으로 운전시킬 수 있도록 엠오소스를 임시 체류시키는 버퍼탱크(Buffer Tank)(130)와, 상기 각 소스보틀(110,120) 및 버퍼탱크(130) 사이의 라인상에 설치되는 각종 밸브를 일괄적으로 제어하기 위한 전장부(미도시)를 포함하여 구성된다.
즉, 상기 저장보틀(110)에는 질소가스 라인(111) 및 엠오소스 라인(112)이 연통되고, 그 중에서 엠오소스 라인(112)은 버퍼탱크(130)에 연통된 이후에 공급보틀(120)에 연통되며, 그 공급보틀(120)에 연통된 엠오소스 라인(112)은 통상적인 공정챔버(3)로 연통된다.
상기 저장보틀(110)은 라인벤트시에만 서브 진공펌프(140)에 연통되고, 상기 공급보틀(120)은 공정챔버(3)로의 소스 공급시에만 메인 진공펌프(4)에 연통된다.
상기 저장보틀(110)의 하단에는 그 보틀의 무게를 체크하여 그 저장보틀(110)의 교환주기를 산정하기 위한 로드셀(Loadsell)(150)이 설치된다.
상기 버퍼탱크(130)에는 그 탱크(130)에 채워지는 엠오소스의 양을 감지하여 장비의 리필동작의 운전여부를 결정하기 위한 레벨센서(131)가 구비되는데, 그 레벨센서(131)는 연속적인 센싱이 가능한 프래쉬 센서(Flash Sensor)가 적용된다.
도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.
도면중 미설명 부호인 7은 리필포트, 121은 벤트라인, 122는 소스라인, MV#1 ~ MV#5 및 MV1 ~ MV4는 각각 수동밸브이고, AV#1 ~ AV#8 및 AV1 ~ AV9은 각각 자동에어밸브이며, CV1은 체크밸브이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 반도체 유기금속 화학증착장비용 엘디에스의 자동 리필장치는 다음과 같이 동작된다.
즉, 상기 공급보틀의 레벨센서(미도시)가 25% 이하이고 공정이 진행중인 경우에는, 서브 진공펌프(140)의 흡입압을 이용하여 리필작업을 수행하게 되는데, 이를 위해서는 먼저 공정챔버(3)로 향하는 소스라인(122)을 닫은 상태에서 버퍼탱크(130)에서 연통되는 소스라인을 열어 상기 공급보틀(120)에 엠오소스를 충진시키게 된다.
한편, 상기 공급보틀(120)의 레벨센서는 25% 이하이나 공정이 정지중인 경우에는, 저장보틀(110)과 버터탱크(130)를 연통시키는 소스라인을 열어 그 버퍼탱크(130)에 엠오소스를 적정량까지 충진시킨 이후에, 공급보틀(120)과 서보 진공펌프(140)를 연통시키고 있는 벤트라인을 열어 공급보틀(120)의 압력을 낮추게 되는데, 여기서 공급보틀(120)의 압력은 급격하게 저하됨과 함께 그 공급보틀(120)과 버퍼탱크(130)를 연통시키고 있는 소스라인이 열려 엠오소스가 버퍼탱크(130)로부터 공급보틀(120)로 모세관 현상에 의해 이동하게 되는 것이다. 이때, 공급보틀(120)의 레벨센서가 90% 이상이 되면 리필동작이 정지된다.
또한, 상기 저장보틀(110)의 엠오소스가 버퍼탱크(130)로 이동하는 중에 그 저장보틀(110)은 로드셀(150)에 의해 지속적으로 무게가 체크되며, 상기 저장보틀(110)의 무게가 일정값 이하로 되면, 그 저장보틀(110)을 교체하여야 한다.
이렇게 하여, 각 밸브를 자주 여닫을 필요가 없게 되는 것은 물론 공정진행중에도 리필공정을 수행할 수 있게 되어 리필공정을 수행하는데 소요되는 시간을 최소화할 수 있게 되는 것이다.
또한, 상기 내장형 소스부와 외장형 소스부를 일체로 하여 리필작업시 엠오소스의 공급전에 실시하던 라인벤트를 생략하여 엠오소스의 소모량을 감소시킬 수 있는 것은 물론, 별도의 서보 진공펌프를 부가시켜 상기 공급보틀의 압력강하시 저장보틀로부터 유도되는 엠오소스가 불필요하게 벤트되는 것을 방지할 수 있다.
참고로, 본 발명에 의한 반도체 유기금속 화학증착장비용 엘디에스의 자동 리필장치에 있어서의 리필동작을 도 3에 순서도로 제시하였다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 반도체 유기금속 화학증착장비용 엘디에스의 자동 리필장치는, 공정에 필요한 엠오소스를 공급하기 위한 저장보틀과, 그 저장보틀에 차별적으로 연통되어 공정챔버에 안정적으로 공급될 엠오소스가 임시로 채워지는 공급보틀과, 상기 저장보틀과 공급보틀 사이에 연통되게 설치되어 공급보틀에 채워질 엠오소스의 량을 조절하거나 상기 저장보틀의 교환시 장비 전체를 지속적으로 운전시킬 수 있도록 엠오소스를 임시 체류시키는 버퍼탱크와, 상기 각 소스보틀 및 버퍼탱크 사이의 라인상에 설치되는 각종 밸브를 일괄적으로 제어하기 위한 전장부를 포함하여 구성함으로써, 리필공정을 수행하는데 소요되는 시간을 최소화할 수 있고, 엠오소스의 소모량을 감소시킬 수 있으며, 공급보틀의 압력강하시 저장보틀로부터 유도되는 엠오소스가 벤트되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 공정에 필요한 엠오소스를 공급하기 위한 저장보틀과, 그 저장보틀에 차별적으로 연통되어 공정챔버에 안정적으로 공급될 엠오소스가 임시로 채워지는 공급보틀과, 상기 저장보틀과 공급보틀 사이에 연통되게 설치되어 공급보틀에 채워질 엠오소스의 량을 조절하거나 또는 상기 저장보틀의 교환시 장비 전체를 지속적으로 운전시킬 수 있도록 엠오소스를 임시 체류시키는 버퍼탱크와, 상기 각 소스보틀 및 버퍼탱크 사이의 라인상에 설치되는 각종 밸브를 일괄적으로 제어하기 위한 전장부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 반도체 유기금속 화학증착장비용 엘디에스의 자동 리필장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 저장보틀은 라인벤트시에만 서브 진공펌프에 연통되고, 상기 공급보틀은 공정챔버로의 소스 공급시에만 메인 진공펌프에 연통되는 것을 특징으로 하는 반도체 유기금속 화학증착장비용 엘디에스의 자동 리필장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 저장보틀의 하단에는 무게를 체크하여 그 저장스보틀의 교환주기를 산정하기 위한 로드셀(Loadsell)이 설치됨을 특징으로 하는 반도체 유기금속 화학증착장비용 엘디에스의 자동 리필장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 버퍼탱크에는 채워지는 엠오소스의 양을 감지하여 장비의 리필동작의 운전여부를 결정하기 위한 레벨센서가 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 유기금속 화학증착장비용 엘디에스의 자동 리필장치.
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