KR20020061945A - 반도체 제조를 위한 화학기상증착 공정의 배기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공정챔버로부터 배출되는 공정가스의 배출라인인 가연배기라인에 구비되는 스위칭밸브의 클로즈작용시 잔류 공정가스의 배출압력이 항상 일정 이상으로 유지되게 하므로서 공정가스의 안정된 배출을 통한 공정 수행의 안정화를 달성할 수 있도록 하는 반도체 제조를 위한 화학기상증착 공정의 배기장치에 관한 것으로서, 이를 위한 구성으로 본 발명은 공정챔버(10)내의 가스를 진공펌프(20)의 구동에 의해서 산배기라인(31)과 가연배기라인(32)을 통해 선택적으로 배출시키는 반도체 제조를 위한 화학기상증착 공정의 배기장치에 있어서, 상기 가연배기라인(32)측에 장착되는 스위칭밸브(32a)의 직후방에 소정의 유속으로 질소가스를 공급하는 퍼지용 가스 공급수단(34)을 구비하여 상기 가연배기라인(32)측 스위칭밸브(32a)가 클로즈작용시 질소가스를 상기 가연배기라인(32)에 공급하여 상기 가연배기라인(32)내의 잔류 공정가스의 배출이 안정적으로 수행될 수 있도록 하는데 특징이 있다.

Description

반도체 제조를 위한 화학기상증착 공정의 배기장치{Exhaust apparatus of Chemical Vapor Deposition process for manufacturing semiconductor}

본 발명은 반도체 제조 공정에서 화학기상증착 공정의 수행시 공정가스의 배기를 활성화시키기 위한 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공정챔버로부터 배출되는 공정가스의 배출라인인 가연배기라인에 구비되는 스위칭밸브의 클로즈작용시 잔류 공정가스의 배출압력이 항상 일정 이상으로 유지되게 하므로서 공정가스의 안정된 배출을 통한 공정 수행의 안정화를 달성할 수 있도록 하는 반도체 제조를 위한 화학기상증착 공정의 배기장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체를 제조하는 공정에서 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition, 이하 CVD로 약칭함)공정은 공정챔버(process chamber)의 내부에 안치되는 웨이퍼에 가스를 분사하여 화학적 반응에 의해서 기체의 화합물이 증착되도록 하는 것이다.

이러한 공정의 수행에서 공정챔버의 내부에 공급되는 공정가스(process gas)의 부산물은 통상 진공펌프의 구동에 의해서 배출이 되며, 이때 공정가스를 배출시킴과 동시에 공정챔버의 내부에 공급되는 가스를 클린가스(clean gas)라 한다.

한편 공정챔버에 공급되었던 공정가스와 클린가스는 일정한 시점이 되면 진공펌프를 통해 배출이 되며, 이들을 배출하는 배기관은 통상 도 1에서와 같이 다시 산배기라인(31)과 가연배기라인(32)이라는 2개의 배기라인으로 분기되고, 그 각각의 배기라인에는 상호 교차하면서 개폐되는 스위칭밸브(31a)(32a)가 각각 장착되어 있다.

따라서 공정챔버(10)내에 공정가스가 주입되면서 증착이 완료되면 진공펌프(20)의 구동에 의해서 공정챔버(10)내 공정가스의 부산물을 흡입하여 배기관(30)을 통해 배출시킴과 동시에 공정챔버(10)에는 다시 클린가스가 충진되도록 하는 것이다.

이와같이 진공펌프(20)를 통해 공정가스를 배출시에는 2개의 배기라인 중 가연배기라인(32)측으로 장착되는 스위칭밸브(32a)는 오픈되는 상태가 되는 반면 산배기라인(31)측으로 장착되는 스위칭밸브(31a)는 클로즈상태가 되게 하여 결국 공정가스는 가연배기라인(32)을 통해서만 배출되면서 가연배기라인(32)의 후단부에 구비되는 스크러버(33, scrubber)를 통과하면서 안정된 가스상태가 되도록 한다.

공정가스의 배출시 공정챔버(10)내에 채워지는 클린가스는 가공이 끝난 웨이퍼와 미가공 웨이퍼를 교체시키기 위해 공급되고, 일단 웨이퍼가 다 교체되고 나면 다시 진공펌프의 구동에 의해 클린가스를 배출시키는 동시에 공정챔버에는 재차 공정가스가 충진되면서 화학기상증착 작용을 하게 된다.

전술한 바와같이 공정가스와 클린가스를 교호로 공급하면서 지속적으로 웨이퍼상에 기상 증착을 하게 되는바 이같은 공정챔버(10)에서 배출시키는 가스의 종류에 따라 산배기라인(31)과 가연배기라인(32)에 각각 구비되는 스위칭밸브(31a)(32a)는 상호 교호로 오픈과 클로즈되면서 선택적으로 가스를 배출시키게 된다.

하지만 상기한 가스의 배출과정에서 특히 공정가스의 배출 단계에서 클린가스의 배출 단계로 전환시 가연배기라인(32)측의 스위칭밸브(32a)는 클로즈되는데 반해 산배기라인(31)측의 스위칭밸브(31a)는 오픈되는 상태가 되면서 클린가스는 산배기라인(31)을 통해서만 배출되는데 이때 스위칭밸브(32a)가 클로즈되면서 배출 압력이 급격하게 제거되는 가연배기라인(32)에서는 잔류 공정가스의 유속이 급격히 느려지면서 배관내에서 파우더화되고, 이들 파우더의 적층에 의해 결국 가연배기라인(32) 특히 공정가스가 통과하는 내경이 변하는 부위가 막히면서 급기야는 공정 수행을 중지시켜야만 하고, 그에 따라 막대한 경제적 손실을 초래하게 되는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명은 가연배기라인의 스위칭밸브가 클로즈되는 시점에 가연배기라인내에 잔류하는 공정가스의 배출 유속이 안정되게 유지될 수 있도록 하므로서 공정가스에 의한 가연배기라인의 막힘이 방지되도록 하는데 주된 목적이 있다.

또한 본 발명은 배기의 안정화로 공정 수행의 중단을 방지하므로서 제품 생산성이 향상되도록 하는데 다른 목적이 있다.

도 1은 종래의 배기장치를 도시한 개략적인 구조도,

도 2는 본 발명에 따른 배기장치를 도시한 개략적인 구조도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 공정챔버 20 : 진공펌프

30 : 배기관 31 : 산배기라인

32 : 가연배기라인 34 : 퍼지용 가스 공급수단

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 공정챔버내의 가스를 진공펌프의 구동에 의해서 산배기라인과 가연배기라인을 통해 선택적으로 배출시키는 반도체 제조를 위한 CVD공정의 배기장치에 있어서, 가연배기라인측에 장착되는 스위칭밸브의 직후방에 소정의 유속으로 질소가스를 공급하는 퍼지용 가스 공급수단을 구비하여 가연배기라인측 스위칭밸브가 클로즈작용시 질소가스를 가연배기라인에 공급하여 가연배기라인내의 잔류 공정가스의 배출이 안정적으로 수행될 수 있도록 하는데 가장 두드러진 특징이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 배기장치를 도시한 것으로서, 도면부호 10은 공정챔버이고, 부호 20은 진공펌프다.

공정챔버(10)는 진공펌프(20)와 파이프로서 연결되고, 진공펌프(20)의 구동에 의해 공정챔버(10)로부터 흡입되는 공정가스 또는 클린가스는 배기관(30)을 통해서 배출되며, 이때 배기관(30)은 산배기라인(31)이나 가연배기라인(32)으로 분기되면서 배출 가스의 종류에 따라 선택적으로 배출시키게 된다.

이때 산배기라인(31)과 가연배기라인(32)측 입구에는 상호 교차 작동하는 스위칭밸브(31a)(32a)가 각각 장착되어 있어 배출되는 가스의 종류에 따라서 일측의 스위칭밸브가 오픈되면 타측의 스위칭밸브는 클로즈상태가 되면서 일측의 배기라인으로만 가스가 배출되도록 한다.

상기와 같이 공정챔버(10)로부터 배출되는 가스를 산배기라인(31)과 가연배기라인(32)을 통해 선택적으로 배출시키게 되는 구성은 종전과 동일하며, 단지 본 발명은 이같은 배기관(30)의 가연배기라인(32)에 장착되는 스위칭밸브(32a)의 직후방으로 질소(N₂)가스를 공급하는 퍼지용 가스 공급수단(34)이 장착되도록 하는데 특징이 있는 것이다.

즉 본 발명에서 가연배기라인(32)측의 스위칭밸브(32a)의 직후방으로 장착되는 퍼지용 가스 공급수단(34)은 질소(N₂)가스를 저장하는 탱크(미도시됨)로부터 가연배기라인(32)에 파이프(34a)로서 연결되면서 단지 파이프(43A)가 연결되는 부위의 가연배기라인(32)이나 파이프(34a)의 중간에 단속밸브(34b)가 장착되도록 하는구성이다.

이때 탱크는 공정챔버(10)에 공급되는 클린가스의 저장탱크를 사용하는 것이 가장 바람직하다.

특히 이때의 단속밸브(34b)는 가연배기라인(32)측 스위칭밸브(32a)의 작동과 교차하면서 연동되도록 하는바 스위칭밸브(32a)가 클로즈되는 시점에 오픈되면서 질소(N₂)가스가 가연배기라인(32)에 공급되도록 한다.

한편 퍼지용 가스 공급수단(34)의 단속밸브(34b)는 전술한 바와같이 가연배기라인(32)의 스위칭밸브(32a)가 클로즈되는 작동에 연동하면서 오픈작동하기는 하지만 가연배기라인(32)내에서 잔류하던 공정가스만 완전히 배출되면 클로즈되어도 무방하므로 스위칭밸브(32a)와는 관계없이 일정한 시간이 지나면 별도의 타임 릴레이에 의해서 클로즈되도록 하는 것이 바람직하다.

또한 단속밸브(34b)를 통해 공급되는 질소(N₂)가스는 최소한 가연배기라인(32)내에서 공정가스의 파우더화를 방지할 수 있는 유속으로서 공급되도록 하며, 특히 퍼지용 가스 공급수단(34)의 가연배기라인(32)에 연결되는 끝단부는 스위칭밸브(32a)의 직후방에서 가연배기라인(32)의 직경이 변하는 부위(P)에 장착되도록 하는 것이 가장 바람직하다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 배기장치는 스위칭밸브(32a)의 클로즈작용에 의해 배출 유속이 급감하면서 가연배기라인(32)내에 정체되는 공정가스의 파우더화와 그로인한 배관의 막힘을 방지하기 위한 것이다.

전술한 바와같이 본 발명의 배기장치는 진공펌프(20)의 구동에 의해서 챔버(10)내의 가스를 일정한 압력으로 배출시켜 지속적인 공정 수행이 이루어질 수 있도록 하는 것이다.

즉 챔버(10)내에 클린가스가 충진되면 진공펌프(20)의 구동과 동시에 산배기라인(31)측 스위칭밸브(31a)가 오픈되면서 가연배기라인(32)측 스위칭밸브(32a)는 클로즈상태가 되므로 챔버(10)내 클린가스는 산배기라인(31)을 통해서만 배출되고, 다시 챔버(10)내에 공정가스가 충진되면서 기상 증착을 수행한 직후 공정가스의 부산물은 진공펌프(20)의 구동과 가연배기라인(32)측 스위칭밸브(32a)의 오픈에 의해 가연배기라인(32)을 통해서만 배출된다.

다만 공정가스의 배출직후 다시 클린가스의 배출을 위해 가연배기라인(32)측 스위칭밸브(32a)를 클로즈시키게 되면 가연배기라인(32)내 공정가스는 배출 유속이 급격하게 저하되는바 이때 가연배기라인(32)의 전방측으로 연결되는 퍼지용 가스 공급수단(34)의 단속밸브(34b)를 스위칭밸브(32a)의 클로즈작용과 동시에 연동하면서 오픈되도록 하면 가연배기라인(32)에 소정의 유속으로 유입되는 질소(N₂)가스의 토출압에 의해서 공정가스를 원활하게 배출시킬 수가 있게 된다.

한편 가연배기라인(32)에 공급되는 질소(N₂)가스에 의해 공정가스는 희석되는 동시에 유동 압력에 의해 스크러버(33)측으로 배출되면서 보다 안정된 상태로 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 배기장치는 가연배기라인(32)측 선단부에 구비되는 스위칭밸브(32a)의 직후방으로 간단히 질소(N₂)가스를 일정한 유속으로 공급하는 퍼지용 가스 공급수단(34)을 구비하는 구성에 의해 공정가스의 배출단계에서 클린가스의 배출단계로 전환시 가연배기라인(32)에서 발생되는 공정가스의 파우더화를 방지함과 동시에 가연배기라인(32)을 통한 공정가스의 배출작용이 항상 안정되게 수행될 수 있도록 하고, 동시에 CVD공정의 안정화를 유지하면서 생산성이 증대될 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

Claims (6)

1. 공정챔버(10)내의 가스를 진공펌프(20)의 구동에 의해서 산배기라인(31)과 가연배기라인(32)을 통해 선택적으로 배출시키는 반도체 제조를 위한 화학기상증착 공정의 배기장치에 있어서,

   상기 가연배기라인(32)측에 장착되는 스위칭밸브(32a)의 직후방에 소정의 유속으로 질소가스를 공급하는 퍼지용 가스 공급수단(34)을 구비하여 상기 가연배기라인(32)측 스위칭밸브(32a)가 클로즈작용시 질소가스를 상기 가연배기라인(32)에 공급하여 상기 가연배기라인(32)내의 잔류 공정가스의 배출이 안정적으로 수행될 수 있도록 하는 반도체 제조를 위한 화학기상증착 공정의 배기장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 퍼지용 가스 공급수단(34)은 질소가스를 저장하는 탱크와 상기 스위칭밸브(32a)의 직후방측 상기 가연배기라인(32)에 연결되는 파이프(34a)및 상기 파이프(34a)가 연결되는 상기 가연배기라인(32)에 장착되는 단속밸브(34b)로서 이루어지는 반도체 제조를 위한 화학기상증착 공정의 배기장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 퍼지용 가스 공급수단(34)은 질소가스를 저장하는 탱크와 상기 스위칭밸브(32a)의 직후방측 상기 가연배기라인(32)에 연결되는 파이프(34a)및 상기 파이프(34a)의 중간에 장착되는 단속밸브(34b)로서 이루어지는 반도체 제조를 위한 화학기상증착 공정의 배기장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 퍼지용 가스 공급수단(34)의 끝단부는 상기 스위칭밸브(32a)의 직후방에서 상기 가연배기라인(32)의 직경이 변하는 부위(P)에 장착되는 반도체 제조를 위한 화학기상증착 공정의 배기장치.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 단속밸브(34b)는 상기 가연배기라인(32)측 상기 스위칭밸브(32a)의 작동과 교차하면서 상기 스위칭밸브(32a)가 클로즈되는 시점에 오픈되면서 질소(N₂)가스를 상기 가연배기라인(32)에 공급하는 반도체 제조를 위한 화학기상증착 공정의 배기장치.
6. 제 2 항에 있어서, 상기 단속밸브(34b)는 상기 스위칭밸브(32a)와는 관계없이 일정한 시간이 지나면 타임 릴레이에 의해서 자동으로 클로즈되는 반도체 제조를 위한 화학기상증착 공정의 배기장치.