KR20010045943A - 저압 화학 기상 증착용 반응로의 잔류 가스 배기 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저압 화학 기상 증착용 반응로의 잔류 가스 배기 장치에 관한 것으로서, 특히 복수의 웨이퍼를 적재한 보트를 내장하는 반응로와, 상기 반응로로부터 공정 반응후의 잔류 가스를 배출하는 배기관과, 상기 배기관의 가스 압력이 변화될 경우에만 측정하는 제 1 압력 센서와, 상기 제 1 압력 센서로 통하는 관로를 개폐시킬 수 있는 밸브와, 상기 배기관 내의 일상적인 가스 압력을 측정하는 제 2 압력 센서와, 상기 제 1, 2 압력 센서로부터 입력되는 배기 가스 압력을 기준 압력 값과 비교하여 제어하는 압력 제어기와, 상기 제 2 압력 센서의 측정값이 압력 제어기에 미리 설정된 기준 압력값과 비교하여 미달할 경우 질소 가스 공급량을 조절할 수 있는 유량 제어기와, 상기 배기관을 통하여 잔류 가스를 강제 배출시킬 수 있는 진공 펌프와, 상기 제 1 압력 센서 쪽 밸브를 압력 변화가 발생될 경우에만 개방시킬 수 있도록 밸브의 동작 시간을 제어하는 타이머를 포함한다.

따라서, 본 발명에 의하면 배기관 내의 가스 압력이 변하지 않을 때에는 압력 센서를 잔류 가스에 노출되지 않도록 시간적으로 제어함으로써 압력 센서의 열화 방지는 물론 수명을 더욱 더 연장시킬 수 있으므로 공정 반응의 안정화를 기할 수 있다.

Description

저압 화학 기상 증착용 반응로의 잔류 가스 배기 장치{Device for exhausting remaining gas of process furnace for Low Pressure Chemical Vaper Deposition}

본 발명은 저압 화학 기상 증착용 반응로의 잔류 가스 배기 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 잔류 가스의 배기시 발생되는 분진으로 인하여 압력 센서가 열화되지 않도록 하는 저압 화학 기상 증착용 반응로의 잔류 가스 배기 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자의 제조 공정 중에서 공급 가스의 화학적 반응을 이용하여 웨이퍼(Wafer)의 표면에 소정의 박막을 형성시키는 여러 방법 중 하나로써 저압 화학 기상 증착(Low Pressure Chemical Vaper Deposition ; LPCVD) 방법이 이용되고 있다. 즉, 상기 저압 화학 기상 증착은 밀폐된 반응로 내에서 적어도 600 ℃ 이상의 고온 하에 대략 0.1 ~ 10 Torr 정도의 저압 상태로 화학적 가스 반응이 이루어지는 것이다. 이를 이용하면 박막 형성시 웨이퍼 간격을 좁게 하여 동시에 많은 양의 균일한 막질을 얻을 수 있으며, 주로 고온 산화막이나 다결정 실리콘막을 증착시키는데 사용되고 있다. 이 때, 반응로 내부에 외부의 공기가 유입되지 않으면서도 반응에 필요한 압력을 일정하게 유지시키는 것이 무엇보다도 중요하다.

도 1 에서는 종래의 저압 화학 기상 증착용 반응로의 잔류 가스 배기 장치의 배관도를 개략적으로 나타내고 있다.

도 1 에서 보면, 반응로(1)는 종형 확산로가 주로 사용되며, 여기에는 복수의 웨이퍼(2a)를 수직 방향으로 적재하고 있는 보트(2)가 내장되어 있다. 상기 반응로(1)의 일측에는 잔류 가스를 배기시킬 수 있는 진공 상태의 배기관(3)이 연결되고, 상기 배기관(3) 상에는 압력 제어기(5)에 의하여 진공도가 제어되는 제어용으로 제 1 압력 센서(4a)와 모니터용으로 제 2 압력 센서(4b)가 공통으로 부착되어 있다. 또한 상기 배기관(3)에는 복수의 밸브(6a)(6b)(6c)들이 장착되고, 이 중 하나의 밸브(6a)는 상기 제 1 압력 센서(4a) 쪽에서 항상 열린 상태로 장착되어 있다. 상기 배기관(3)에는 유량 제어기(7)가 질소(N₂) 가스를 필요에 따라 공급시킬 수 있게 연결되고, 진공 펌프(8)가 반응로(1)의 잔류 가스를 강제 배기시킬 수 있도록 연결되어 있다.

이와 같이 구비된 종래의 저압 화학 기상 증착용 반응로의 잔류 가스 배기 장치의 작동 관계를 살펴보면, 반응로(1) 내부로 유입된 반응 가스(G)가 웨이퍼(2a)와의 화학적 반응을 거친 후 남게되는 잔류 가스는 진공 펌프(8)의 작동에 따라 점선 화살표 방향으로 배기된다. 이 때, 밸브(6a)는 항상 열린 상태로 있고, 잔류 가스의 배기 압력 제어는 제 1 압력 센서(4a)로 압력을 읽게 된다. 이 후 세팅된 압력값과 차이가 되면 유량 제어기(7)에 의하여 질소(N₂) 가스의 공급 유량을 조절하여 압력을 세팅 값에 일치시킨다. 여기서, 제 2 압력 센서(4b)는 단순히 압력을 모니터하여 압력 제어가 상대적으로 잘되고 있는지를 보여주는 기능을 한다. 따라서, 제 1 압력 센서(4a)의 열화 정도는 제 2 압력 센서(4b)에서 모니터 된다.

그러나, 잔류 가스가 배기관(3)을 통과할 때 외부의 차가운 온도에 의하여 분진이 생성되고, 이 분진은 배기관(3)의 내벽면에 흡착된다. 따라서, 반응로(1)에서 반응이 이루어질 때 항상 밸브(6a)는 열린 상태로 있으므로 상기 배기관(3)에 장착된 압력 센서(4a)(4b)의 헤드(도시 생략) 부분에도 분진이 흡착되어 오염된다. 이렇게 되면, 분진의 영향으로 인하여 압력 센서(4a)(4b)의 기준값 변화를 초래하므로 사용자가 원하지 않는 압력에서 공정이 진행되어 공정 품질을 나쁘게 할뿐만 아니라 압력 센서(4a)(4b)의 수명을 단축시키게 된다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해소하기 위하여 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 잔류 가스의 배기시 발생되는 분진으로 인하여 압력 센서가 열화되지 않게 함과 동시에 수명을 연장시킬 수 있도록 하는 저압 화학 기상 증착용 반응로의 잔류 가스 배기 장치를 제공하는 데 있다.

도 1 은 종래의 저압 화학 기상 증착용 반응로의 잔류 가스 배기 장치를 개략적으로 나타낸 배관도.

도 2 는 본 발명에 따른 저압 화학 기상 증착용 반응로의 잔류 가스 배기 장치를 개략적으로 나타낸 배관도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 반응로, 20 : 보트,

22 : 웨이퍼, 30 : 배기관,

42 : 제 1 압력 센서, 44 : 제 2 압력 센서,

50 : 압력 제어기, 60 : 밸브,

70 : 유량 제어기, 80 : 진공 펌프,

90 : 타이머.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 저압 화학 기상 증착용 반응로의 잔류 가스 배기 장치는, 복수의 웨이퍼를 적재한 보트를 내장하는 반응로와, 상기 반응로로부터 공정 반응후의 잔류 가스를 배출하는 배기관과, 상기 배기관의 가스 압력이 변화될 경우에만 측정하는 제 1 압력 센서와, 상기 제 1 압력 센서로 통하는 관로를 개폐시킬 수 있는 밸브와, 상기 배기관 내의 일상적인 가스 압력을 측정하는 제 2 압력 센서와, 상기 제 1, 2 압력 센서로부터 입력되는 배기 가스 압력을 기준 압력값과 비교하여 제어하는 압력 제어기와, 상기 제 2 압력 센서의 측정값이 압력 제어기에 미리 설정된 기준 압력값과 비교하여 미달할 경우 질소 가스 공급량을 조절할 수 있는 유량 제어기와, 상기 배기관을 통하여 잔류 가스를 강제 배출시킬 수 있는 진공 펌프와, 상기 제 1 압력 센서 쪽 밸브를 압력 변화가 발생될 경우에만 개방시킬 수 있도록 밸브의 동작 시간을 제어하는 타이머를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명한다.

도 2 는 본 발명에 따른 저압 화학 기상 증착용 반응로의 잔류 가스 배기 장치를 개략적으로 나타낸 배관도이다.

상기 도면에서, 반응로(10) 내부에는 복수의 웨이퍼(22)를 적재한 보트(20)가 내장되고, 상기 반응로(20) 하부에는 공정 반응후의 잔류 가스를 배출하는 배기관(30)이 진공 상태로 연결된다.

상기 배기관(30)의 관로 상에는 가스 압력이 변화될 경우에만 압력을 측정하는 제 1 압력 센서(42)와, 일상적인 가스 압력을 측정하는 제 2 압력 센서(44)가 부착된다. 여기서, 상기 제 1 압력 센서(42)로 통하는 관로 상에는 밸브(60)가 관로를 개폐시킬 수 있도록 더 부설된다.

상기 제 1, 2 압력 센서(42)(44)는 이로부터 입력되는 배기 가스 압력을 기준 압력값과 비교하여 제어하는 압력 제어기(50)가 전기적으로 연결된다.

상기 배기관(30) 상에는 상기 제 2 압력 센서(44)의 측정값이 압력 제어기(50)에 미리 설정된 기준 압력값과 비교하여 미달할 경우 질소(N₂) 가스 공급량을 조절할 수 있는 유량 제어기(70)가 연결된다. 상기 배기관(30)에는 진공 펌프(80)가 잔류 가스를 강제 배출시킬 수 있도록 설치된다.

더욱이, 본 실시예는 부호 90 의 타이머(Timmer)를 더 부설하고 있는데, 이는 배기관(30) 내부에 압력 변화가 발생될 경우에만 상기 제 1 압력 센서(42) 쪽의 밸브(60)를 개방시킬 수 있도록 상기 밸브(60)의 동작 시간을 제어하는 시간 조절 수단이다.

이와 같이 구비된 본 발명에 따른 저압 화학 기상 증착용 반응로의 잔류 가스 배기 장치의 동작 관계를 살펴보면, 반응 가스(G)가 반응관(10) 내부로 유입되어 웨이퍼(22)와의 화학적 반응을 거친 후 잔류 가스가 남게 되면, 이 잔류 가스는 배기관(30)을 통하여 진공 펌프(8)의 작동에 따라 점선 화살표 방향으로 배기된다. 이 때, 제 2 압력 센서(44)가 배기 가스의 압력을 측정하고, 이 압력 값은 압력 제어기(5)에서 미리 설정된 세팅된 압력과 비교하게 된다.

만일, 상기 제 2 압력 센서(44)에서 출력된 값과 설정 값이 서로 차이가 날 경우에는 타이머(90)의 작동에 따라 밸브(60)를 개방하여 제 1 압력 센서(42)로써 다시 측정하고, 동시에 유량 제어기(70)에 의하여 질소 가스의 공급 유량을 제어하여 압력을 설정 값과 일치시킨다. 이 후, 제 2 압력 센서(44)로부터 출력된 값이 설정 값과 동일하게 되면 밸브(60)는 다시 닫히게 된다.

물론, 계속하여 비교 압력치가 차이가 날 경우에는 밸브(60)를 계속 개방한 상태로 두고 제 1 압력 센서(42)로써 압력을 체크하게 한다.

따라서, 상기 밸브(60)의 동작은 종래와 같이 항상 개방된 상태로 두는 것이 아니라, 타이머(90)의 동작 시간의 조작에 의하여 필요한 시간에만 개방되므로 최소한의 시간, 즉 압력 변화가 발생될 경우에만 제 1 압력 센서(42)의 헤드 부분(도시 생략)이 잔류 가스에 노출된다.

결국, 압력 변화가 거의 없는 상태에서는 밸브(60)가 닫힌 상태에 있으므로 그만큼 잔류 가스의 분진 등에 의한 유독성으로부터 상기 압력 센서(42)를 보호할 수 있게 된다.

상술한 본 발명에 의하면, 배기관 내의 가스 압력이 변하지 않을 때에는 압력 센서를 잔류 가스에 노출되지 않도록 시간적으로 제어함으로써 압력 센서의 열화 방지는 물론 수명을 더욱 더 연장시킬 수 있으므로 공정 반응의 안정화를 기할 수 있다.

Claims (1)

1. 복수의 웨이퍼를 적재한 보트를 내장하는 반응로와,

   상기 반응로로부터 공정 반응후의 잔류 가스를 배출하는 배기관과,

   상기 배기관의 가스 압력이 변화될 경우에만 측정하는 제 1 압력 센서와,

   상기 제 1 압력 센서로 통하는 관로를 개폐시킬 수 있는 밸브와,

   상기 배기관 내의 일상적인 가스 압력을 측정하는 제 2 압력 센서와,

   상기 제 1, 2 압력 센서로부터 입력되는 배기 가스 압력을 기준 압력값과 비교하여 제어하는 압력 제어기와,

   상기 제 2 압력 센서의 측정값이 압력 제어기에 미리 설정된 기준 압력값과 비교하여 미달할 경우 질소 가스 공급량을 조절할 수 있는 유량 제어기와,

   상기 배기관을 통하여 잔류 가스를 강제 배출시킬 수 있는 진공 펌프와,

   상기 제 1 압력 센서 쪽 밸브를 압력 변화가 발생될 경우에만 개방시킬 수 있도록 밸브의 동작 시간을 제어하는 타이머를 포함하는 것을 특징으로 하는 저압 화학 기상 증착용 반응로의 잔류 가스 배기 장치.