KR200182140Y1 - 저압 화학증착 장치의 진공 시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 저압 화학증착 장치의 진공 시스템에 관한 것으로, 종래에는 진공펌프와 반응로를 연결하는 개스관에 니들 밸브를 병렬구조로 설치하여 유체의 흐름속도를 조절하여 반응로 내 압력의 미세 조절을 할 수 있게 하였으나, 반응로 내의 압력을 작업자가 수시로 확인하여야 하므로 작업시간이 길어지고, 원하는 압력으로 정확하게 조절하기 어려우며, 상황에 따른 신속한 대처가 곤란한 문제점이 있었다.

본 고안의 진공 시스템은 진공펌프(10)와, 진공펌프(10)와 상기 반응로(1)를 연결하는 개스관(11)과, 공정 대기 상태에서 반응로(1)가 진공 상태가 되는 것을 방지할 수 있도록 개스관(11)을 차단하는 게이트밸브(13)와, 반응로(1) 내의 압력을 측정하는 압력센서(17)와, 게이트밸브(13)에 의해 분리되는 개스관(11)을 연결하는 연결관(14)과, 압력센서(17)에서 측정된 결과에 따라 연결관(14)을 통한 유체의 흐름량을 제어하는 압력 콘트롤러(15)와, 게이트밸브(13)의 열림시 연결관(14)을 차단하는 에어밸브(16)와, 진공펌프(10)로 유입되는 고체화된 개스를 정제하는 개스트랩(12)으로 이루어짐으로써, 반응로 내부의 압력을 작업자가 일일이 확인하는 불편을 해결할 수 있으며, 빠른 시간내에 원하는 압력으로 정확하게 조절할 수 있게 된다.

Description

저압 화학증착 장치의 진공 시스템{VACUUM SYSTEM OF LOW PRESSURE CHEMICAL VAPOR DEPOSITION EQUIPMENT}

본 고안은 반도체 제조 공정에서 사용되는 수직형 저압 화학기상증착(Low Pressure Chemical Vapor Deposition) 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 프로세스 챔버(Process chamber) 내부의 압력 조절을 신속하고 정확하게 조절할 수 있게 한 저압 화학증착 장치의 진공 시스템에 관한 것이다.

반도체 제조 공정에 이용되는 화학기상증착(CVD)은 기체 상태의 화합물을 분해한 후 화학적 반응에 의해 반도체 기판 위에 박막이나 에피층을 형성하는 것이다. 박막을 형성하는 과정은 실리콘 웨이퍼에 있는 물질을 이용하지 않고 주로 외부로부터 개스를 반응로로 인입하여 이루어진다. 인입된 반응개스를 분해하는 데는 열, RF 전력에 의한 플라즈마 에너지, 레이저 또는 자외선의 광에너지가 이용되며, 기판의 가열에 의해 분해된 원자나 분자의 반응을 촉진하거나 형성된 박막의 물리적 성질을 조절하기도 한다.

CVD는 공정 중 반응로의 진공도에 따라 대기압 화학기상증착(AP-CVD)과 저압 또는 감압 화학기상증착(LP-CVD)으로 구분된다.

LSI, VLSI 회로에서는 게이트 폭이 줄고 박막의 두께가 얇아지며, 막의 두께 균일성이 요구된다. 기존 접합 깊이나 측면 확산에 의한 소자의 파괴를 막기 위한 낮은 온도의 공정은 LP-CVD가 주로 이용된다.

LP-CVD 공정에서는 대기압 상태에서 웨이퍼를 반응로 내로 이송하여 진공 상태에서 공정이 진행되며, 공정이 끝난 후에는 대기압 상태로 복구된 후 반송이 이루어진다. LP-CVD에서 반응로 내의 낮은 압력은 대류 현상을 감소시키고 개스 확산율을 증가시켜 균일한 성장을 시키는데 도움이 된다. 또한, 압력을 줄인 시스템은 자동 도핑의 특성과 균일성을 향상시킨다.

도 1은 LP-CVD 장치에서 기존의 진공 시스템의 구성도이다.

반응로(1)는 증착 공정이 이루어지는 곳으로 웨이퍼를 탑재한 보트(2)가 수납되며, 그 내부를 진공 상태로 만들기 위한 펌프(9)와 개스관(3)을 통해 연결된다.

여기서, 펌프(9)는 항시 동작하는 구조로서, 관로상에 설치된 게이트밸브(5)는 대기 상태에서 계속적인 펌핑(Pumping)에 의해 반응로(1) 내부가 진공이 되는 것을 방지할 수 있도록 관로를 차단하며, 대기 상태에서 초기 진공 상태를 만들 때 열리게 된다.

그리고, 게이트밸브(5)와 펌프(9) 사이에는 반응로(1) 내에 남아 있던 고체화된 개스를 정제하는 개스트랩(8)이 설치되며, 게이트밸브(5)와 반응로(1) 사이에는 반응로(1)내 압력을 측정하기 위한 압력센서(4)가 설치된다.

한편, 게이트밸브(5)가 열리게 되면 반응로(1) 내의 압력은 급속히 낮아지게 된다. 압력이 어느 정도까지 낮아진 후에는 반응로(1) 내부의 압력을 공정 진행에 필요한 정확한 압력으로 조절해야 하는데, 게이트밸브(5)를 통한 흐름량은 매우 커서 미세 조절이 어렵다.

따라서, 종래의 진공 시스템을 보면, 게이트밸브(5)에 의해 분리되는 양측 개스관(3)을 보다 적은 직경의 배관(6)으로 연결한 뒤, 2개의 니들밸브(7)를 병렬구조로 설치하여 진공 속도를 조절할 수 있게 하고 있다. 이때, 니들밸브(7)를 경유하는 각각의 배관(6)은 에어밸브(8)로써 개폐를 조절한다.

즉, 두 개의 니들밸브(7)를 사용하여 반응로(1) 내부의 압력이 400Torr까지 도달하도록 조절된 뒤, 에어밸브(8)로써 하나의 배관(6)을 차단하고 남은 하나의 니들밸브(7)를 사용하여 압력이 10Torr까지 도달될 수 있도록 조절된다.

이와 같이 종래의 기술은 2개의 니들밸브(7)를 사용하여 압력을 조절하게 되어 있으므로, 작업시 작업자가 수시로 반응로(1) 내의 압력을 확인한 다음 니들밸브(7)를 조절하여 조건을 맞춰줘야하는 불편이 있다. 따라서, 압력 조절 작업시간이 길어지고, 원하는 압력으로 정확하게 조절하기 어려우며, 상황에 따른 신속한 대처가 곤란한 문제점이 있다.

본 고안은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 반응로 내부의 압력을 신속하고 정확하게 조절할 수 있는 저압 화학증착 장치의 진공 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 진공펌프와, 진공펌프와 반응로를 연결하는 개스관과, 공정 대기 상태에서 반응로가 진공 상태가 되는 것을 방지할 수 있도록 개스관을 차단하는 게이트밸브와, 반응로 내의 압력을 측정하는 압력센서와, 게이트밸브에 의해 분리되는 개스관을 연결하는 연결관과, 압력센서에서 측정된 결과에 따라 연결관을 통한 유체의 흐름량을 제어하는 압력 콘트롤러와, 게이트밸브의 열림시 연결관을 차단하는 에어밸브와, 진공펌프로 유입되는 개스를 정제하는 개스트랩으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 1은 LP-CVD 장치에서 기존의 진공 시스템의 구성도,

도 2는 본 고안에 따른 LP-CVD 장치의 진공 시스템.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 ; 반응로(Pressure chamber) 2 ; 보트(Boat)

10 ; 진공펌브(Pump) 11 ; 개스관(Gas line)

12 ; 개스트랩(Gas trap) 13 ; 게이트밸브(Gate valve)

14 ; 연결관 15 ; 압력 콘트롤러(Pressure controller)

16 ; 에어밸브(Air valve) 17 ; 압력센서(Vacuum Sensor)

이와 같은 본 고안의 특징적인 구성 및 이에 따른 작용효과는 첨부된 도면을 참조한 실시예의 상세한 설명을 통해 더욱 명확해 질 것이다.

도 2는 본 고안에 따른 LP-CVD 장치의 진공 시스템을 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이, 본 고안은 웨이퍼 증착 공정이 이루어지는 반응로(1) 내부의 압력을 적절한 압력으로 조절하기 위한 것으로서, 진공펌프(10)와, 진공펌프(10)와 반응로(1)를 연결하는 개스관(11)과, 개스관(11)을 차단하는 게이트밸브(13)와, 반응로(1) 내의 압력을 측정하는 압력센서(17)와, 게이트밸브(13)에 의해 분리되는 개스관(11)을 연결하는 연결관(14)과, 압력센서(17)에서 측정된 결과에 따라 연결관(14)을 통한 유체의 흐름량을 제어하는 압력 콘트롤러(15)와, 연결관(14)을 차단하는 에어밸브(16)와, 진공펌프(10)로 유입되는 고체화된 개스를 정제하는 개스트랩(12)으로 이루어진다.

반응로(1)는 일측으로 그 내부를 진공 상태로 만들기 위한 펌프(10)와 개스관(11)을 통해 연결되고 타측으로 개스 공급라인(도시되지 않음)에 연결되며, 그 내부에는 웨이퍼가 탑재된 보트(2)가 이송된다.

반응로(1)에서는 대기압 상태에서 웨이퍼가 이송되어 진공 상태에서 공정이 진행되고, 공정이 끝난 후에는 대기압 상태로 복구된 후 반송이 이루어진다. 게이트밸브(13)는 대기 상태에서 계속적인 펌핑에 의해 반응로(1) 내부가 진공이 되는 것을 방지할 수 있도록, 개스관(11)을 차단하여 대기압의 반응로(1)측과 진공 상태인 펌프(10)측을 분리시킨다.

압력센서(17)는 게이트밸브(13)와 반응로(1) 사이에 설치되며 반응로(1) 내부의 진공 정도를 측정한다.

연결관(14)은 게이트밸브(13)에 의해 차단되는 개스관(11)을 연결하며, 반응로(1) 내의 미세 압력 조절을 위해 개스관(11)의 1/4 정도의 직경으로 구성되고, 에어밸브(16)에 의해 개폐된다.

압력 콘트롤러(15)는 압력센서(17)의 측정 결과에 따라 연결관(14)을 통한 유체의 흐름량을 자동적으로 조절한다.

개스트랩(12)은 게이트밸브(13)와 펌프(10) 사이에 설치되어 펌프(10)로 유입되는 고체화된 개스를 정제한다.

따라서, 본 고안에 의하면 압력센서(17)에서 측정된 결과값에 따라 압력 콘트롤러(15)에서 연결관(14)을 통해 펌프(10)로 유입되는 유체의 흐름량을 자동적으로 조절하게 되므로 반응로(1) 내부의 압력을 공정 진행에 필요한 정확한 압력으로 조절할 수 있게 된다.

위에서 설명한 바와 같이 본 고안에 의하면, 압력센서에서 측정된 결과값에 따라 자동적으로 압력 콘트롤러에서 펌핑량을 조절하게 되므로, 반응로 내부의 압력을 작업자가 일일이 확인하는 불편을 해결할 수 있고, 빠른 시간내에 원하는 압력으로 정확하게 조절하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 반응로 내부의 급격한 압력 변화에 의한 충격을 줄일 수 있으며, 파티클 발생을 방지할 수 있게 된다.

Claims (1)

1. 웨이퍼 증착 공정이 이루어지는 반응로 내부를 공정 진행을 위한 적절한 압력으로 조절하는 진공 시스템으로서,

   진공펌프(10)와,

   상기 진공펌프(10)와 상기 반응로(1)를 연결하는 개스관(11)과,

   공정 대기 상태에서 상기 반응로(1)가 진공 상태가 되는 것을 방지할 수 있도록 상기 개스관(11)을 차단하는 게이트밸브(13)와,

   상기 게이트밸브(13)와 상기 반응로(1) 사이에서 상기 반응로(1) 내의 압력을 측정하는 압력센서(17)와,

   상기 게이트밸브(13)에 의해 분리되는 개스관(11)을 상대적으로 작은 직경으로 연결하는 연결관(14)과,

   상기 압력센서(17)에서 측정된 결과에 따라 상기 연결관(14)을 통한 유체의 흐름량을 제어하는 압력 콘트롤러(15)와,

   상기 게이트밸브(13)의 열림시 연결관(14)을 차단하는 에어밸브(16)와,

   상기 진공펌프(10)로 유입되는 고체화된 개스를 정제하는 개스트랩(12)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저압 화학증착 장치의 진공 시스템.