KR20010056959A - 저압 화학 기상 증착용 반응로의 잔류 가스 배기 장치 - Google Patents

저압 화학 기상 증착용 반응로의 잔류 가스 배기 장치 Download PDF

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KR20010056959A
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류규복
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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 배기 가스 압력을 제어할 수 있도록 측정하는 제 1 압력 센서와, 상기 제 1 압력 센서의 압력 제어 정도를 모니터하는 제 2 압력 센서와, 상기 제 1, 2 압력 센서로부터 입력되는 배기 가스 압력을 기준 압력 값과 비교하여 제어하는 압력 제어기와, 상기 제 1 압력 센서의 측정값이 압력 제어기에 미리 설정된 기준 압력 값과 비교하여 차이가 발생되지 않도록 질소 가스 공급량을 조절할 수 있는 제 1 유량 제어기와, 제 1 압력 센서 쪽에 잔류 가스의 접촉이 이루어지지 않도록 부설된 별도의 관로를 통하여 공급되는 질소 가스 또는 공기, 불활성 가스를 소량 공급시킬 수 있도록 하는 제 2 유량 제어기와, 상기 배기관을 통하여 잔류 가스를 강제 배출시킬 수 있는 진공 펌프를 포함한다.
따라서, 본 발명에 의하면 가스 반응이 이루어질 경우 압력 센서 쪽으로 소량의 질소 가스나 불활성 가스를 더 공급시킴으로써 상기 압력 센서가 잔류 가스에 직접 노출되지 않게 한다. 이로 인하여 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 Vapor Deposition}
본 발명은 저압 화학 기상 증착용 반응로의 잔류 가스 배기 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 잔류 가스의 배기시 발생되는 분진으로 인하여 압력 센서가 오염되지 않도록 보호할 수 있는 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 Vapor Deposition ; LPCVD) 방법이 이용되고 있다.
즉, 상기 저압 화학 기상 증착 공정은 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 압력 값과 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 모니터된다.
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 제 1, 2 압력 센서(4a)(4b)의 헤드(도시 생략) 부분에도 분진이 흡착되어 오염된다.
이렇게 되면, 분진의 영향으로 인하여 제 1, 2 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, 62, 64 : 밸브,
70 : 제 1 유량 제어기, 80 : 진공 펌프,
90 : 제 2 유량 제어기.
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 배기 가스 압력을 제어할 수 있도록 측정하는 제 1 압력 센서와, 상기 제 1 압력 센서의 압력 제어 정도를 모니터하는 제 2 압력 센서와, 상기 제 1, 2 압력 센서로부터 입력되는 배기 가스 압력을 기준 압력 값과 비교하여 제어하는 압력 제어기와, 상기 제 1 압력 센서의 측정값이 압력 제어기에 미리 설정된 기준 압력 값과 비교하여 차이가 발생되지 않도록 질소 가스 공급량을 조절할 수 있는 제 1 유량 제어기와, 제 1 압력 센서 쪽에 잔류 가스의 접촉이 이루어지지 않도록 부설된 별도의 관로를 통하여 공급되는 질소 가스 또는 공기, 불활성 가스를 소량 공급시킬 수 있도록 하는 제 2 유량 제어기와, 상기 배기관을 통하여 잔류 가스를 강제 배출시킬 수 있는 진공 펌프를 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 배기 가스 압력을 측정하는 제 1 압력 센서(42)와, 단순히 압력 제어가 잘 되고 있는지를 모니터하는 제 2 압력 센서(44)가 부착된다. 여기서, 상기 제 1 압력 센서(42)로 통하는 관로 상에는 압력을 체크하도록 개폐되는 밸브(62)가 부설된다.
상기 제 1, 2 압력 센서(42)(44)는 이로부터 입력되는 배기 가스 압력을 기준 압력 값과 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 압력 값과 비교하여 미달할 경우 그 차이를 해소할수 있도록 질소(N2) 가스 공급량을 조절할 수 있는 제 1 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 제 2 유량 제어기를 더 부설하고 있는데, 이는 제 1 압력 센서(42)로 통하는 별도의 배관을 더 설치하고, 여기에 질소(N2) 가스 또는 공기, 불활성 가스를 공급시키도록 하여 제 1 압력 센서(42) 쪽에 화학 가스가 노출되지 못하도록 제어하는 것이다.
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(80)의 작동에 따라 점선 화살표 방향으로 배기된다.
여기서, 반응관(10)에 초기에는, 제 1 유량 제어기(70)에 의하여 조절되는 질소 가스의 유동량으로 압력을 제어한다. 압력을 제어할 경우, 밸브(62)를 개방하고 제 1 압력 센서(42)가 배기 가스의 압력을 측정하다. 이 압력 값은 압력 제어기(5)에서 미리 설정된 세팅된 압력과 비교하여 그 차이를 해소할 수 있게 제어된다.
한편, 본 반응시에는, 화학 가스(잔류 가스)가 배기되면 밸브(64)를 개방하여 제 1 압력 센서(42) 쪽에 질소(N2) 가스 또는 공기, 불활성 가스를 소량으로 공급시킨다. 이 공급량은 제 2 유량 제어기(90)를 통하여 수십 ml ~ 수천 ml 의 소량으로 적절하게 조절시킨다. 이는 제 1 압력 센서(42)의 압력 제어에 대한 영향을 최소화시키기 위함이다. 물론, 반응이 종료하면 상기 밸브(64)는 닫히게 된다.
따라서, 제 1 압력 센서(42)의 헤드 부분(도시 생략)이 잔류 가스와 직접 접촉되지 않게 되므로 잔류 가스의 분진 등이 침적되거나 그 유독성으로부터 상기 압력 센서(42)를 보호할 수 있게 된다.
상술한 본 발명에 의하면, 가스 반응이 이루어질 경우 압력 센서 쪽으로 소량의 질소 가스나 불활성 가스를 더 공급시킴으로써 상기 압력 센서가 잔류 가스에 직접 노출되지 않게 한다. 이로 인하여 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 배기 가스 압력을 제어할 수 있도록 측정하는 제 1 압력 센서와,
    상기 제 1 압력 센서의 압력 제어 정도를 모니터하는 제 2 압력 센서와,
    상기 제 1, 2 압력 센서로부터 입력되는 배기 가스 압력을 기준 압력 값과 비교하여 제어하는 압력 제어기와,
    상기 제 1 압력 센서의 측정값이 압력 제어기에 미리 설정된 기준 압력 값과 비교하여 차이가 발생되지 않도록 질소 가스 공급량을 조절할 수 있는 제 1 유량 제어기와,
    제 1 압력 센서 쪽에 잔류 가스의 접촉이 이루어지지 않도록 부설된 별도의 관로를 통하여 공급되는 질소 가스 또는 공기, 불활성 가스를 소량 공급시킬 수 있도록 하는 제 2 유량 제어기와,
    상기 배기관을 통하여 잔류 가스를 강제 배출시킬 수 있는 진공 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 저압 화학 기상 증착용 반응로의 잔류 가스 배기 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1301343C (zh) * 2001-08-31 2007-02-21 株式会社东芝 真空排气系统及其监视·控制方法

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