KR20020083562A - 자동 세척장치를 갖는 화학 기상 증착 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화학 기상 증착 장치(chemical vapor deposition system; CVD)에 대한 것으로, 이물질 제거를 위한 자동 세척 장치를 갖는 화학 기상 증착 장치에 관한 것이다. 종래 기술에 따른 화학 기상 증착 장치는, 이물질 제거 시 웨이퍼 흡입부와 진공 흡입부를 해체하고 다시 재조립 해야하므로, 시간적, 경제적 손실이 발생된다.
본 발명의 구조를 따르면 진공 흡입부와 진공 흡입부에 불활성 가스 주입부를 설치함으로써, 장비의 해체 및 조립 공정 없이 자동으로 불활성 가스를 주입할 수 있다. 따라서 장비의 해체 및 재조립 공정없이, 진공 흡입부와 웨이퍼 흡입부에 형성된 이물질을 제거할 수 있다.

Description

자동 세척장치를 갖는 화학 기상 증착 장치{Chemical vapor deposition system having auto cleaning system}
본 발명은 화학 기상 증착 장치(chemical vapor deposition system; CVD)에 대한 것으로, 보다 상세하게는 화학 기상 증착 장치의 특정 부분이 실리콘 가루와 같은 불순물에 의해 막히는 것을 방지하기 위한 자동 세척 장치를 갖는 화학 기상 증착 장치에 관한 것이다.
화학 기상 증착은 증착하고자 하는 물질이 포함된 가스를 챔버(chamber)에 주입하여, 열 등을 가해 화학 반응을 일으켜서 증착시키는 것이다. 일반적으로 박막(thin film) 또는 자연적으로 존재하지 않는 물질의 형성 등에 이용되며, 반도체 산업에서는 실리콘 산화막, 절연층, 배선층의 형성 시 이용된다. 화학 기상 증착 장치는 대부분의 진공 시스템(vacuum system)과 같이 증착 막이 형성되는 챔버, 챔버에 진공을 형성하는 진공장치, 증착막의 원 재료인 소오스 가스(source gas) 등으로 이루어진다.
도면을 참조하여 종래 기술에 따른 화학 기상 증착 장치를 설명하겠다.
도 1은 종래 기술에 따른 화학 기상 증착 장치의 단면도이다.
종래 기술에 따른 화학 기상 증착 장치(1)는, 진공홀(150)이 형성된 웨이퍼 홀더(5; wafer holder)와, 웨이퍼 홀더(5)가 위치하는 바닥면이 형성된 챔버(10; chamber)와, 챔버(10)의 일측에 형성된 가스 주입관(13)과, 진공홀(150)과 연결된 웨이퍼 흡입부(100) 및 진공 흡입부(200)를 갖는다.
진공은 증착막의 원활한 형성 및 순도 증가를 위한 것으로, 반도체 산업의 화학 기상 증착 시에는 일반적으로 0.5~150 torr의 진공이 형성된다. 진공 장치(210)에는 터보 몰큘러 펌프(turbo molecular pump), 디퓨전 펌프(diffusionpump), 로터리 펌프(rotary pump), 이온 펌프(ion pump), 크라이오 펌프(cryo pump) 등이 있으며, 챔버(10)에 형성하고자 하는 분위기와 진공 정도 및 경제성 등을 고려하여 선택한다. 일반적으로 챔버(10)는 진공 장치(210)에 의해 형성된 진공이 유지되도록 리크(leak) 정도가 비교적 적고 화학 반응 및 고온에 견딜 수 있도록 스테인레스 스틸(stainless steel) 재질 등의 재질로 이루어진다. 또한 가스 주입관(13)은 소오스 가스와의 반응이 없고, 리크의 우려가 없는 스테인레스 스틸 재질 또는 테플론(teflon) 등의 재질로 형성된다.
웨이퍼 흡입부(100)는 웨이퍼 홀더(5)의 진공홀(150)과 진공 장치(110)를 연결하는 튜브(140)와, 튜브(140) 중에 위치하는 필터(130)와, 필터(130)와 진공 장치(110) 사이에 위치하는 밸브(120)를 포함한다. 진공 흡입부(200)는 챔버(10) 일측에 형성된 진공홀(250)과 진공 장치(210)를 연결하는 튜브(240)와, 튜브(240) 중에 위치하는 필터(230)와, 필터(230)와 진공 장치(210) 사이에 위치하는 밸브(220)를 포함한다. 진공홀(150, 250)과 튜브(140, 240)는 벨로우즈(bellows)와 같은 부속장치에 의해 연결된다. 튜브(140, 240)는 가스 주입관(13)과 같이 리크 정도가 적고 사용되는 소오스 가스에 대해 반응성이 없는 재질로 형성되며, 스테인레스 스틸과 테플론 등의 재질로 형성된다.
또한 상술한 구성 요소 외에도, 열을 가하는 열원과 냉각 장치 및 진공 게이지(vacuum gauge) 등의 부가적인 요소를 갖는다.
동작을 설명하면, 웨이퍼 홀더(5)에 웨이퍼(7)가 안착되면, 웨이퍼 흡입부(100)의 밸브(120)가 열리고(on), 웨이퍼 홀더(5)의 진공홀(150)이 소정의진공도를 갖도록 진공 장치(110)에 의해 진공이 형성되어 웨이퍼(7)가 웨이퍼 홀더(5)에 지지된다. 이때, 필터(130)를 설치하여 챔버(10)의 이물질이 진공 장치(110)에 들어가지 않도록 한다.
웨이퍼(7)의 지지가 완료되면, 진공 흡입부(200)와 튜브(240)에 의해 연결된 진공 장치(210)에 의해 챔버(10)에 진공이 형성된다. 상술된 바와 같이 진공 형성 시에는, 진공 장치(210)에 이물질이 들어가지 않도록 밸브(220)와 진공 장치(210) 사이에 필터(230)를 설치한다.
챔버(10)에 진공이 형성되면, 가스 주입관(13)을 통해 소오스 가스가 주입되고, 일련의 화학 반응에 의해 웨이퍼(7)에 증착막이 형성된다. 이때, 증착 시에 기판에 소정의 열을 가하여 생산성을 증진시킬 수 있다.
그러나, 종래 기술에 따른 화학 기상 증착 장치의 챔버(10) 및 웨이퍼 홀더(5)에는 제조 공정 중에 형성된 오염물과, 웨이퍼 부스러기 등의 이물질이 포함되고, 진공 흡입 또는 웨이퍼 흡입 시, 이물질이 진공 장치(110, 210)방향으로 튜브를 통해 흡입된다. 이때, 필터(130, 230)와 벨로우즈 및 튜브(140, 240)에는 이물질이 쌓이므로 필터(130, 230)의 오동작 및 튜브(140, 240)가 막히는 등의 문제가 발생된다. 또한 튜브(140, 240)의 직경이inch와 같이 작을수록 막히는 정도는 심화된다. 이물질을 제거하기 위해, 웨이퍼 흡입부(100)와 진공 흡입부(200)의 벨로우즈, 튜브(140, 240), 필터(130, 230) 등으로 분리하여 질소와 같은 불활성 가스를 노즐 등을 통해 불어 줌으로써 미세한 이물질을 제거시킨다.
따라서 웨이퍼 흡입부(100)와 진공 흡입부(200)를 해체하고 이물질 제거 후 다시 재조립 해야하므로, 시간적 손실 및 장비 미가동에 따른 생산력 저하가 초래된다. 또한 해체 후, 사용되었던 스테인레스 재질의 피팅(pitting) 등과 같은 부품은 재사용 할 수 없으므로 부품 손실에 의한 경제적 손실이 발생된다.
본 발명의 목적은 진공 흡입부와 웨이퍼 흡입부에 형성된 이물질 제거 시, 장비의 해체 및 조립 공정 없이 자동으로 이루어지는 자동 세척 장치를 갖는 화학 기상 증착 장비를 제공하는데 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 화학 기상 증착 장치의 개략적인 단면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 자동 세척장치를 갖는 화학 기상 증착 장치의 개략적인 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *
1, 11 : 화학 기상 증착 장치5 : 웨이퍼 홀더
7 : 웨이퍼10 : 챔버
13 : 가스 주입관100, 101 : 웨이퍼 흡입부
200, 201 : 진공 흡입부110, 210 : 진공 장치
120, 220 : 밸브121, 221 : 보조 밸브
130, 230 : 필터140, 240 : 튜브
141, 241 : 보조 튜브150, 250 : 진공홀
160, 260 : 불활성 가스 공급부
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 자동 세척 장치를 갖는 화학 기상 증착 장치는, 진공홀이 형성된 웨이퍼 홀더와; 웨이퍼 홀더가 위치하는 바닥면이 형성된 챔버와; 챔버의 일측에 형성된 가스 주입관과; 웨이퍼 홀더와 연결된 웨이퍼 흡입부; 및 챔버 일측에 연결된 진공 흡입부;를 포함하는 것을 특징으로 하며, 웨이퍼 흡입부는, 웨이퍼 홀더와 연결된 진공홀 및 진공 장치를 연결하는 튜브와, 좌우가 튜브와 연결된 필터와, 필터와 진공 장치 사이에 위치하고 좌우가 튜브와 연결된 밸브, 및 필터와 밸브 사이의 튜브와 연결되고 불활성 가스 공급부와 연결된 보조 튜브 및 보조 튜브 상에 위치한 보조 밸브를 포함하는 자동 세척 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 자동 세척 장치를 갖는 화학 기상 증착 장치의 진공 흡입부는, 챔버 일측 및 진공 장치를 연결하는 튜브와, 좌우가 상기 튜브와 연결된 필터와, 필터와진공 장치 사이에 위치하고 좌우가 튜브와 연결된 밸브, 및 필터와 밸브 사이의 튜브와 연결되고 불활성 가스 공급부와 연결된 보조 튜브 및 보조 튜브 중에 위치한 보조 밸브를 포함하는 자동 세척 장치를 갖는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 자동 세척 장치를 갖는 화학 기상 증착 장치는, 진공홀이 형성된 웨이퍼 홀더와; 웨이퍼 홀더가 위치하는 바닥면이 형성된 챔버와; 챔버의 일측에 형성된 가스 주입관과; 웨이퍼 홀더와 연결된 웨이퍼 흡입부; 및 챔버 일측에 연결된 진공 흡입부;를 포함하는 것을 특징으로 하며, 진공 흡입부는, 챔버 일측 및 진공 장치를 연결하는 튜브와, 좌우가 상기 튜브와 연결된 필터와, 필터와 진공 장치 사이에 위치하고 좌우가 튜브와 연결된 밸브, 및 필터와 밸브 사이의 튜브와 연결되고 불활성 가스 공급부와 연결된 보조 튜브 및 보조 튜브 중에 위치한 보조 밸브를 포함하는 자동 세척 장치를 갖는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명에 따른 자동 세척장치를 갖는 화학 기상 증착 장치의 개략적인 단면도이다.
본 발명에 따른 화학 기상 증착 장치(11)는 진공홀(150)이 형성된 웨이퍼 홀더(5)와, 웨이퍼 홀더(5)가 위치하는 바닥면이 형성된 챔버(10)와, 챔버(10)의 일측에 형성된 가스 주입관(13)과, 진공홀(150)과 연결된 웨이퍼 흡입부(101) 및 챔버(10)의 또 다른 일측과 연결된 진공 흡입부(201)를 갖는다.
웨이퍼 흡입부(101)는 웨이퍼 홀더(5)의 진공홀(150)과 진공 장치(110)를 연결하는 튜브(140)와, 튜브(140) 중에 위치하는 필터(130) 및 필터(130)와 진공 펌프(110) 사이에 위치하는 밸브(120)를 포함한다. 또한 필터(130)와 밸브(120) 사이의 튜브(140)와 연결되고 불활성 가스 공급부(160)와 연결된 보조 튜브(141), 및 보조 튜브(141) 상에 위치한 보조 밸브(121)를 포함한다. 튜브(140)와 보조 튜브(141)의 연결 시 리크가 발생되지 않도록 연결하며, 연결된 튜브(140)와 보조 튜브(141)는 T자형의 형상이 된다.
진공 흡입부(201)는 챔버(10) 일측에 형성된 진공홀(250)과 진공 장치(210)를 연결하는 튜브(240)와, 튜브(240) 중에 위치하는 필터(230) 및 필터(230)와 진공 장치(210) 사이에 위치하는 밸브(220)를 포함한다. 또한 필터(230)와 밸브(220) 사이의 튜브(240)와 연결되고, 불활성 가스 공급부(260)와 연결된 보조 튜브(241) 및 보조 튜브(214) 중에 위치한 보조 밸브(221)를 포함한다.
여기서 웨이퍼 흡입부(101)와 진공 흡입부(201)에 형성된 불활성 가스 공급부(160, 260)와 보조 튜브(114, 214) 및 보조 밸브(121, 221)가 본 발명에 따른 자동 세척 장치의 구성 요소이다.
웨이퍼 흡입부(101)와 진공 흡입부(201)에서, 밸브(120, 220)와 보조 밸브(121, 221)는 볼 밸브(ball type valve) 또는 공압식 밸드(solenoid valve) 등으로 사용될 수 있지만, 세정 공정이 자동으로 이루어지도록 공압식 밸브를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 튜브(140, 240)와 보조 튜브(141, 241)는 화학적으로 안정하고, 리크 발생 우려가 적은 스테인레스 또는 테플론 등의 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 불활성 가스 공급부(160, 260)에서 제공되는 불활성 가스로는질소(N2), 아르곤(Ar) 등이 있고, 경제성과 증착막의 특성을 고려하여 그 종류와 순도를 결정하며, 일반적으로 가격이 저렴한 질소가 사용된다.
진공홀(150, 250)과 튜브(140, 240)는 벨로우즈(bellows)와 같은 부속장치에 의해 연결된다. 튜브(140, 240)는 가스 주입관(13)과 같이 리크 정도가 적고 사용되는 소오스 가스에 대해 반응성이 없는 재질로 형성되며, 스테인레스 스틸과 테플론 등의 재질로 형성된다.
본 발명에 따른 세척 장치를 갖는 화학 기상 증착 장치(11)의 웨이퍼 흡입부(101)와 진공 흡입부(201)의 자동 세척 장치에 의한 세척 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 공급되는 불활성 가스의 급격한 유입에 의한 압력에 의해 진공 장치(110, 210)가 파손되는 것이 방지되도록, 밸브(120, 220)는 닫힘(off) 상태로 조절한다. 이때 진공 장치(110, 210)는 작동(on) 또는 정지(off)되어 있을 수 있으며, 바람직하게는 정지 상태인 것이 안정적이다.
자동 세척 장치에서, 불활성 가스 공급부(160, 260)로부터 불활성 가스가 공급되도록 보조 밸브(121, 221)는 열림(on) 상태가 되면, 소정의 압력을 갖는 불활성 가스가 보조 튜브(141, 241)를 통해 배출된다. 불활성 가스는 튜브(140, 240)를 통해 필터(130, 230), 진공홀(150, 250)및 웨이퍼 홀더(5)로 주입되고, 불활성 가스의 압력에 의해 각 구성요소에 형성되어 있던 이물질들이 불활성 가스 주입 반대 방향으로 그 위치를 벗어나게 된다. 이때, 챔버(10)는 진공이 형성된 것이 순간적으로 더 큰 가스 압력으로 가해질 수 있으므로, 이물질 제거에 효율적이다. 따라서, 튜브(140, 240), 필터(130, 230), 진공홀(150, 250)등의 이물질은 챔버(10)쪽으로 이동되어, 이물질에 의해 막혔던 각 구성 요소들이 뚫리게 된다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
예를 들면, 화학 기상 증착 장치 뿐 아니라, 스퍼터링(sputtering), 증발법(evaporation), 이온 빔 보조 증착법(ion beam assisted deposition)등 물리적 기상 증착 장치(physical vapor deposition) 등 진공을 사용하는 모든 장치에 이용 될 수 있다.
또한 본 발명의 도 2에 따른 실시예에서는 진공 흡입부와 웨이퍼 흡입부가 동시에 불활성 가스를 이용한 자동 세척 장치를 갖도록 실시되었으나, 진공 흡입부 또는 웨이퍼 흡입부 중 어느 하나에만 갖도록 실시되는 것도 가능하다.
따라서, 본 발명의 구조를 따르면 장비의 해체 및 조립 공정 없이 부가적인 자동 세척 장치를 형성함으로써, 자동으로 불활성 가스를 주입하여 진공 흡입부와 웨이퍼 흡입부에 형성된 이물질을 제거할 수 있다. 따라서, 이물질 제거를 위해 실시되었던, 해체와 조립 공정에 따른 생산력 저하 및 부품 교체에 따른 경제적 손실을 방지 할 수 있다.

Claims (3)

  1. 진공홀이 형성된 웨이퍼 홀더와; 웨이퍼 홀더가 위치하는 바닥면이 형성된 챔버와; 챔버의 일측에 형성된 가스 주입관과; 상기 웨이퍼 홀더와 연결된 웨이퍼 흡입부 및 상기 챔버 일측에 연결된 진공 흡입부;를 갖는 화학 기상 증착 장치에 있어서,
    상기 웨이퍼 흡입부는, 상기 웨이퍼 홀더와 연결된 진공홀 및 진공 장치를 연결하는 튜브와, 좌우가 상기 튜브와 연결된 필터와, 상기 필터와 진공 장치 사이에 위치하고 좌우가 상기 튜브와 연결된 밸브 및, 상기 필터와 밸브 사이의 튜브와 연결되고 불활성 가스 공급부와 연결된 보조 튜브 및 상기 보조 튜브상에 위치한 보조 밸브를 포함하는 자동 세척 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 자동 세척 장치를 갖는 화학 기상 증착 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 진공 흡입부는, 챔버 일측 및 진공 장치를 연결하는 튜브와 좌우가 상기 튜브와 연결된 필터와 상기 필터와 진공 장치 사이에 위치하고 좌우가 상기 튜브와 연결된 밸브 및 상기 필터와 밸브 사이의 튜브와 연결되고 불활성 가스 공급부와 연결된 보조 튜브 및 상기 보조 튜브 중에 위치한 보조 밸브를 포함하는 자동 세척 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 자동 세척 장치를 갖는 화학 기상 증착 장치.
  3. 진공홀이 형성된 웨이퍼 홀더와; 웨이퍼 홀더가 위치하는 바닥면이 형성된 챔버와; 챔버의 일측에 형성된 가스 주입관과; 상기 웨이퍼 홀더와 연결된 웨이퍼 흡입부; 및 상기 챔버 일측에 연결된 진공 흡입부;를 갖는 화학 기상 증착 장치에 있어서,
    상기 진공 흡입부는, 챔버 일측 및 진공 장치를 연결하는 튜브와, 좌우가 상기 튜브와 연결된 필터와, 상기 필터와 진공 장치 사이에 위치하고 좌우가 상기 튜브와 연결된 밸브 및 상기 필터와 밸브 사이의 튜브와 연결되고 불활성 가스 공급부와 연결된 보조 튜브 및 상기 보조 튜브 중에 위치한 보조 밸브를 포함하는 자동 세척 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 세척 장치를 갖는 화학 기상 증착 장치.
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KR1020010022936A KR20020083562A (ko) 2001-04-27 2001-04-27 자동 세척장치를 갖는 화학 기상 증착 장치

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100969265B1 (ko) * 2009-12-31 2010-07-09 손홍창 콘크리트 구조물 이음장치

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