KR20000055588A - 화학 기상 증착용 잔류 가스 배기 장치 - Google Patents

화학 기상 증착용 잔류 가스 배기 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이중 가스 공급 구조를 가진 화학 기상 증착용 잔류 가스 배기 장치에 관한 것으로서, 공정에 소요되는 가스를 분리 저장하여 이중 공급 시스템을 형성하는 제 1, 2 반응 가스 저장실과, 상기 제 1, 2 가스 저장실과 공정 챔버 사이에 연결된 복수의 에어 밸브를 갖춘 가스관과, 상기 가스관 중 공정 챔버를 거치지 않은 가스 배출관 상에 질소가스를 이용하여 관로 내부에 남은 잔류 가스를 배출시킬 수 있도록 부가되는 질소 가스 공급부와, 공정 챔버의 출구 쪽에 공정에 사용된 가스를 펌핑할 수 있도록 연결되는 진공 펌프와, 상기 펌프로부터 배출되는 가스를 희석시킬 수 있는 스크루버를 포함하는 화학 기상 증착용 잔류 가스 배기 장치에 있어서, 상기 질소 퍼지용 가스 배출관과 공정 챔버와 진공 펌프 사이에 연결된 가스 배출관 사이에 바이패스 관을 더 연결하고, 상기 가스 배출관들 상에 압력계로부터 측정되는 압력에 따라 질소 퍼지 전에 상기 바이패스 관을 통하여 잔류 가스를 진공 펌프 쪽으로 유도시킬 수 있게 하는 제 1, 2 밸브를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

화학 기상 증착용 잔류 가스 배기 장치{Apparatus for exhausting gas remaining in line for CVD}
본 발명은 화학 기상 증착용 잔류 가스 배기 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이중 가스 공급 구조를 갖는 가스 배관 내에 잔류하는 반응 가스를 정화시켜 배출시킬 수 있는 화학 기상 증착용 잔류 가스 배기 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조 공정 중 화학 기상 증착(Chamical Vaper Deposition : CVD) 공정은 유전체나 도체로 작용하는 어떤 박막 층들을 형성하기 위하여 적층될 물질 원자를 포함한 기체 상태의 화합물을 분해한 후 화학적인 반응에 의하여 기판 위에 적층하는 공정이다.
이러한 공정을 수행할 때 중단 없이 지속적으로 반응 가스를 공급하기 위하여 주로 이중 가스 공급 시스템을 취하는데, 도 1 에서는 종래의 화학 기상 증착용 반응 가스를 공급하는 구조를 포함하여 공급 후 가스 배관 내에 잔류된 가스를 배출시키는 장치를 개략적으로 나타내고 있다.
도 1 에서 보면, 제 1, 2 반응 가스 저장실(1)(2)과 공정 챔버(3) 사이에 연결된 여러 가스관(8a)(8b)(8c) 상에 복수의 에어 밸브(Air Valve)(AV1A, AV2A,…, AV1B, AV2B,…)를 설치하여 상기 저장실(1)(2)을 번갈아(교대로) 개폐 가능케 하고 있다.
그리고, 하나의 가스관(8a) 상에는 반응 가스를 공급하는 여러 관로 내부를 퍼지(Purge)할 수 있도록 질소 가스 공급부(5)가 연결되고, 이 가스관(8a) 상에는 헬륨 가스 공급부(4)가 설치된다. 상기 헬륨 가스 공급부(4)로부터 가압 상태로 공급되는 약 1800 psi 정도의 압력을 가진 헬륨(He) 가스를 다른 가스 관로 상에 설치된 복수의 압력계(PT1A, PT1B, PT2, PT3)를 통과시킴으로서 여러 가스 관로(8a)(8b)(8c) 상의 가스 누출 상태를 체크(판독)하게 되어 있다.
한편, 가스 배출관(8c) 상에도 관로 내부에 남은 잔류 가스를 배출시킬 수 있도록 상기 질소 가스 공급부(5)와 연통된 다른 질소 가스 공급부(6)를 더 부가 설치하고, 여기로부터 공급되는 질소(N2) 가스는 관의 직경을 좁게 하여 진공 상태화를 이루는 진공 발생기(7)를 통하여 유입케 한다.
이와 같이 구비된 가스 공급 및 배출 장치는 도시 생략된 반응 가스 공급부로부터 공정에 소요되는 반응 가스가 제 1, 2 반응 가스 저장실(1)(2)로 유입되어 채워지면, 둘 중 예를 들어 제 1 가스 저장실(1) 내에 충진된 가스가 공정 챔버(3) 내부로 모두 공급되어 소진된 후 제 2 가스 저장실(2)의 가스가 새로이 공급되도록 밸브 시스템이 가동된다. 이 때, 소진 된 쪽 저장실(1) 내부로 다시 새로운 가스가 공급되는 식의 과정을 번갈아 반복하며 공정 진행을 지속적으로 유지케 한다.
여기서, 제 1 가스 저장실(1)의 가스를 이용하는 단계에서 제 2 가스 저장실(2)의 가스를 이용하는 단계로 전환하면, 진공 발생기(7)를 이용하여 질소 가스 공급부(6)로부터 공급되는 질소(N2) 가스로써 AV1A ∼ AV5A 밸브 구간의 관로(8b) 상에 남아 있던 잔류 가스를 가스 배출관(8c)을 통하여 뽑아내게 한다. 이러한 질소 퍼지 작용으로 반응 가스에 내포된 이물질을 배출하거나 희석시키게 되는 것이다.
물론 공정 챔버(3)를 거친 가스는 도시되지 않은 펌핑 수단이나 희석 장치를 거쳐 청정된 상태로 외부로 배출하게 된다.
그러나, 상술한 종래의 이중 가스 공급 시스템에서는 제 1, 2 반응 가스 공급실(1)(2)을 교대로 전환 사용할 때 어느 한 쪽의 가스 공급 라인에 남아 있던 잔류 가스를 단순한 질소 퍼지 작용만으로는 충분히 배출시키지 못하는 문제점이 있었다. 이렇게 되면 공정 챔버(3) 내부로 이물질이 혼합된 반응 가스를 공급하여 제품의 침적 불량을 야기할 수도 있고, 환경을 오염시키는 등의 원인으로 작용한다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해소하기 위하여 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 이중 가스 공급 라인을 전환 사용할 때 이미 사용된 가스 공급관에 남아 있던 잔류 가스를 충분히 청정시켜 배출케 하는 화학 기상 증착용 잔류 가스 배기 장치를 제공하는 데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 화학 기상 증착용 잔류 가스 배기 장치는, 공정에 소요되는 가스를 분리 저장하여 이중 공급 시스템을 형성하는 제 1, 2 반응 가스 저장실과, 상기 제 1, 2 가스 저장실과 공정 챔버 사이에 연결된 복수의 에어 밸브를 갖춘 가스관과, 상기 가스관 중 공정 챔버를 거치지 않은 가스 배출관 상에 질소가스를 이용하여 관로 내부에 남은 잔류 가스를 배출시킬 수 있도록 부가되는 질소 가스 공급부와, 공정 챔버의 출구 쪽에 공정에 사용된 가스를 펌핑할 수 있도록 연결되는 진공 펌프와, 상기 펌프로부터 배출되는 가스를 희석시킬 수 있는 스크루버를 포함하는 화학 기상 증착용 잔류 가스 배기 장치에 있어서, 상기 질소 퍼지용 가스 배출관과 공정 챔버와 진공 펌프 사이에 연결된 가스 배출관 사이에 바이패스 관을 더 연결하고, 상기 가스 배출관들 상에 압력계로부터 측정되는 압력에 따라 질소 퍼지 전에 상기 바이패스 관을 통하여 잔류 가스를 진공 펌프 쪽으로 유도시킬 수 있게 하는 제 1, 2 밸브를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
도 1 은 종래의 화학 기상 증착용 잔류 가스 배기 장치를 개략적으로 나타낸 구성도.
도 2 는 본 발명에 따른 화학 기상 증착용 잔류 가스 배기 장치를 개략적으로 나타낸 구성도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
12 : 제 1 반응 가스 저장실, 14 : 제 2 반응 가스 저장실,
20 : 공정 챔버, 30, 60 : 질소 가스 공급부,
70 : 진공 펌프, 80 : 스크루버,
92, 94, 96 : 가스관, 98 : 바이패스 관,
102 : 제 1 밸브, 104 : 제 2 밸브,
120 : SiH4저장실,
AV1A, AV2A,…, AV1B, AV2B,… : 에어 밸브,
PT1A, PT1B, PT2, PT3 : 압력계.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명한다.
도 2 는 본 발명에 따른 화학 기상 증착용 잔류 가스 배기 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
상기 도면에서, 도시 되지 않은 반응 가스 공급부로부터 공정에 소요되는 가스를 공급받아 분리 저장하여 이중 공급 시스템을 형성하는 제 1, 2 반응 가스 저장실(12)(14)과 공정 챔버(20) 사이에 복수의 에어 밸브(Air Valve)(AV1A, AV2A,…, AV1B, AV2B,…)를 갖춘 여러 개의 입,출 가스관(92)(94)(96)이 연결 설치된다.
상기 제 1, 2 반응 가스 저장실(12)(14) 사이로 통하는 가스관(92) 상에는 질소 가스 공급부(30) 및 헬륨 가스 공급부(40)가 설치된다. 여기서, 상기 질소 가스 공급부(30)는 질소가스를 이용하여 반응 가스의 공급 관로들을 퍼지(Purge)케 하고, 여러 가스 관로(92)(94)(96) 상에는 헬륨 가스 공급부(40)로부터 가압 상태로 공급되는 약 1800 psi 정도의 압력을 가진 헬륨(He) 가스를 이용하여 가스 누출 상태를 체크(판독)할 수 있는 복수의 압력계(PT1A, PT1B, PT2, PT3)가 설치된다.
여러 가스관(92)(94)(96) 중 가스 배출관(96) 상에도 상기 질소 가스 공급부(30)와 연통되는 다른 질소 가스 공급부(60)가 배출관로 내부에 남은 잔류 가스를 배출시킬 수 있도록 더 부가 설치되고, 여기로부터 공급되는 질소(N2) 가스는 관의 직경을 급격히 좁게(베르누이관 형태로) 하여 진공 상태화를 이루는 진공 발생기(50)를 통하여 유입케 한다.
공정 챔버(20)의 출구 쪽에는 공정에 사용된 가스를 펌핑할 수 있는 진공 펌프(70)가 연결되고, 상기 펌프(70)로부터 배출되는 가스는 희석 수단으로써 건식이나 습식으로 구성될 수 있는 스크루버(Scrubber)(80)를 통하여 희석 또는 정화되어 외부로 배출케 된다.
특히, 본 실시예에서는 질소 가스에 의하여 퍼징(Purging) 배출되는 관로인 가스 배출관(96)과, 공정 챔버(20)와 진공 펌프(70) 사이에 연결된 가스 배출관(97) 사이에 바이패스 관(Bypass Tube)(98)을 더 연결 설치한다.
그리고, 질소 퍼지용 가스 배출관(96)상에는 제 1 밸브(102)를, 바이패스 관(96)에는 제 2 밸브(104)를 더 설치한다.
이러한 공정을 수행할 때 주로 많이 사용되는 가스, 즉 사일렌(Silane)이라 불리는 SiH2가스를 별도로 저장하는 저장실(120)을 유량 제어계(110)를 거쳐 공정 챔버(20)와 연결시킬 경우에는 이 SiH2가스가 예를 들어 CF4, C2F6, NF3가스와 혼합되면 폭발을 일으키는 가스 특성상 연결 관로 상에 설치된 밸브(106)와 바이패스 관(98) 상의 제 2 밸브(104)를 연동 밸브 구조, 즉 한 쪽 밸브가 닫히면 다른 쪽 밸브가 열리도록 제어하는 구조로 이루어지면 바람직하다. 물론, 상기 SiH2가스 저장실(120)이 제 1, 2 반응 가스 저장실(12)(14)이 될 수도 있고, 이 때에도 이러한 연동 밸브 구조를 갖추어야 함은 당연하다.
이와 같이 구비된 본 발명에 따른 화학 기상 증착용 잔류 가스의 배기 장치의 작동을 살펴보면, 먼저 제 1 반응 가스 저장실(12)의 가스를 먼저 사용한 후 제 2 반응 가스 저장실(14) 쪽의 가스를 사용하는 순으로 전환되는 이중 가스 공급 구조라고 가정할 경우, 제 2 가스 저장실(14) 쪽의 가스가 공정 챔버(20)로 공급되려면 밸브 AV1A, AV2A, AV5B 는 닫히는 반면에, 밸브 AV1B, AV2B, AV5A 는 열리게 된다.
이 때, 밸브 AV1A 에서 AV5A 가 설치된 가스관(94)(96)에 차있던 반응 가스의 압력 상태가 질소 가스 공급부(60)로부터 공급되는 질소(N2)가스를 진공 발생기(50)를 이용하여 가스 배출관(96)을 거쳐 배출시키기 전 단계에서 압력계 PT1A 가 -10 이상을 가리키는 것이 판독되면, 이 배출관(96)에 설치된 제 1 밸브(102)는 닫히게 되는 반면, 바이패스 관(98) 상에 설치된 제 2 밸브(104)는 열리게 된다. 이 경우에는 바이패스 관(98)이 거의 진공 상태를 유지한다.
이 후, 상기 바이패스 관(98)을 통하여 관로에 잔류하던 가스가 진공 펌프(70)를 거쳐 스크루버(80)를 통과하며 희석되므로 충분히 퍼징(Purging) 한 뒤 배출된다.
더욱이, SiH2저장실(120)로부터 공정 챔버(20) 쪽으로 SiH2가스를 공급하는 관로 상에 설치된 밸브(106)는 바이패스 관(98)의 제 2 밸브(104)와 연동 밸브 시스템으로 연결되면, 예를 들어 CF4, C2F6, NF3가스와 SiH2가스가 서로 혼합되어 폭발되는 위험성을 제거시킬 수 있어서 매우 바람직하다.
만일 압력계 PT1A 가 -10 이하로 떨어지게 되면, 반대로 바이패스 관(98) 상에 설치된 제 2 밸브(104)가 닫히게 되고, 제 1 밸브(102)는 열리게 된다. 이 때에는 가스 배출관(96) 쪽의 질소 가스 공급부(60)로부터 공급되는 질소(N2) 가스를 이용하여 마무리 퍼징 작업을 행하게 된다.
물론, 제 2 반응 가스 저장실(14)의 가스를 소진한 후 새로이 가스가 채워진 제 1 반응 가스 저장실(12)의 사용단계로 전환된 경우에도 상술한 과정과 같이 1, 2 단계, 즉 희석 단계 및 질소 퍼징 단계를 거치게 됨은 당연하므로 이하의 동작 과정을 생략한다.
상술한 본 발명에 의하면, 이중의 반응 가스 공급 구조를 가진 배관 시스템에서 가스 사용 소스를 번갈아 전환시키더라도 이미 사용된 가스 라인에 남아 있던 잔류 가스를 희석 및 질소 퍼징의 2 단계를 거치게 하여 청정 상태로 배출시킬 수 있으므로 환경 오염을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 침적 불량을 미연에 방지할 수 있다.

Claims (2)

  1. 공정에 소요되는 가스를 분리 저장하여 이중 공급 시스템을 형성하는 제 1, 2 반응 가스 저장실과, 상기 제 1, 2 가스 저장실과 공정 챔버 사이에 연결된 복수의 에어 밸브를 갖춘 가스관과, 상기 가스관 중 공정 챔버를 거치지 않은 가스 배출관 상에 질소가스를 이용하여 관로 내부에 남은 잔류 가스를 배출시킬 수 있도록 부가되는 질소 가스 공급부와, 공정 챔버의 출구 쪽에 공정에 사용된 가스를 펌핑할 수 있도록 연결되는 진공 펌프와, 상기 펌프로부터 배출되는 가스를 희석시킬 수 있는 스크루버를 포함하는 화학 기상 증착용 잔류 가스 배기 장치에 있어서,
    상기 질소 퍼지용 가스 배출관과 공정 챔버와 진공 펌프 사이에 연결된 가스 배출관 사이에 바이패스 관을 더 연결하고, 상기 가스 배출관들 상에 압력계로부터 측정되는 압력에 따라 질소 퍼지 전에 상기 바이패스 관을 통하여 잔류 가스를 진공 펌프 쪽으로 유도시킬 수 있게 하는 제 1, 2 밸브를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착용 잔류 가스 배기 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 밸브는 SiH2저장실로부터 공정 챔버 쪽으로 SiH2가스를 공급하는 관로 상에 설치된 밸브와 가스의 혼합을 막을 수 있는 연동 밸브 구조로 연결되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착용 잔류 가스 배기 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030004085A (ko) * 2001-06-27 2003-01-14 닛본 덴기 가부시끼가이샤 실린더캐비넷과 그 배관내의 잔류가스의 퍼지방법
KR100710929B1 (ko) * 2002-07-10 2007-04-23 동경 엘렉트론 주식회사 성막 장치
KR102067234B1 (ko) * 2019-06-17 2020-02-11 버슘머트리얼즈한양기공 주식회사 유체공급라인 관리시스템
KR102343068B1 (ko) * 2021-06-28 2021-12-23 서명란 가스 배출 장치

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