KR200283870Y1 - 반도체 저압 화학 기상 증착 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안의 목적은 공정진행시 발생된 파우더가 펌프의 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있도록 하는 것으로, 이에 따른 반도체 화학 기상 증착 장치는 튜브의 내부로 삽입된 웨이퍼에 열을 가하면서 소오스 가스를 투입하여 웨이퍼에 증착을 실시하고, 증착후 배관을 통해 배기처리하는 로부; 및 상기 배관에 양측이 연결된 필터유니트와, 이 필터유니트에 설치되고 질소가스를 공급하여 가스공급관을 통과하는 질소가스의 압력과 상기 필터유니트 사이의 압력 차리를 이용하여 상기 튜브에서 발생된 파우더를 포집하는 가스공급라인과, 상기 필터유니트의 외측에 근접 설치되는 냉각장치로 구성되는 포집부를 포함한다.

Description

반도체 저압 화학 기상 증착 장치{Low pressure chemical vapour deposition device}

본 고안은 화학기상증착에 이용되는 로(furnace)에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 반도체 저압 화학 기상 증착 장치에 관한 것이다.

일반적으로 화학기상증착(Chemical Vapour Depositon; 이하 CVD라 칭함)은 진공상태의 로 내부에 웨이퍼를 고정시키고, 로의 내부를 저압, 상압, 또는 플라즈마와 같은 적절한 작업환경으로 조성한 후 로의 내부에 소오스 가스를 투입하여 그 소오스 가스를 이루는 입자들이 웨이퍼에 증착되도록 하는 방법이다.

증착 후 발생된 여러 가지 반응 부산물들은 로에 연결된 진공펌프를 이용하여 배기라인을 통해 외부로 배출된다.

이와 같은 화학기상증착을 위한 장치는 웨이퍼를 개별적으로 투입하는 개별 CVD 장치와, 여러 장의 웨이퍼를 동일한 공간에서 동시에 처리하는 배치식 CVD 장치로 나눌 수 있다.

배치식 CVD 장치도 공정의 종류에 따라 그리고 형태 및 방식에 따라 여러 가지로 나눌 수 있으며, 기존에 많이 사용하는 장비 가운데 하나가 수직로(Vertical furnace) LPCVD(Low Pressure Chemical Vapour Deposition) 장치이다.

도 1은 종래 LPCVD 장치의 구조를 개략적으로 나타내고 있다.

LPCVD 장치는 석영으로 된 튜브(1) 내부에 다수의 웨이퍼가 장착된 석영보트(3)가 삽입되고, 튜브(1)의 외측에 설치된 히터(5)는 웨이퍼의 온도를 높이고 유지하게 되며, MFC(Mass flow controller)(7)를 통하여 에어밸브(9)를 열고/닫음으로서 튜브(1)의 내부로 소오스 가스를 공급 및 차단하게 되는 구조이다.

이와 같은 LPCVD는 중앙처리장치인 콘트롤러(11)에서 제어되며 시그날라인을 통하여 제어신호가 전달된다.

또한 튜브(1)의 내부를 진공으로 만들기 위해서 튜브(1)의 하측과 연결된 배관(13)의 중간에 2단으로 된 부스터 펌프(15)와 드라이 펌프(17)가 설치된다.

그리고 튜브(1)와 부스터 펌프(15)의 사이에는 메인밸브(19)와 서브밸브(21)가 설치되고, 이 두 밸브를 조절하여 튜브(1)의 내부를 배기시키게 되는 데, 먼저 서브밸브(21)를 열어 튜브(1)의 내부 압력을 어느 정도까지 떨어뜨린 후 메인밸브(19)를 열어 원하는 압력만큼 진공을 시키게 된다.

튜브(1)의 내부에서 증착 공정이 진행된 후에는 정화후 배기가 이루어지며, 이를 위하여 배관(13)에는 1차 스크루버(scrubber)(23)와 2차 스크루버(25)가 설치되어 배기된 공정가스를 차례로 정화한 후 대기로 방출하게 된다.

이와 같은 LPCVD에서 증착공정이 진행되면서 튜브(1)의 내부로 투입된 소오스 가스가 웨이퍼를 이루는 물질과 반응하여 공정가스가 발생되는 데, 이 공정가스와 내부의 이물질이 결합되어 파우더를 발생시키게 된다.

그러나 다음 증착 공정작업시 튜브의 내부를 진공으로 만들기 위해 배기시키는 과정에서 이전에 튜브의 내부에 형성되었던 파우더의 일부가 진공펌프 쪽으로 유입되고, 진공펌프의 내부로 오염물질을 제거하기 위해서 가스 스크루버(gas scrubber)가 들어감에 따라 진공펌프의 수명을 단축시키게 된다.

또한 가스 스크루버의 작동시 갑자기 전원이 꺼지게 되면 가스 스크루버에서 발생된 먼지가 튜브의 내부에 거꾸로 유입되어 웨이퍼에 치명적인 결함을 발생시키게 된다.

본 고안은 이와 같은 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 공정진행시 발생된 파우더가 펌프의 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있도록 한 반도체 저압 화학 기상 증착 장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래 저압 화학 기상 증착 장치의 구조를 도시한 개략도.

도 2는 본 고안에 따른 저압 화학 기상 증착 장치의 구조를 도시한 개략도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

55 : 포집부 57 : 필터유니트

59 : 냉각장치 61 : 에스퍼레이터

63 : 가스공급관 65 : 레귤레이터

67 : 에어밸브 69 : 플로우 메터

71 : 오리피스 73 : 보조가스공급관

상술한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 반도체 화학 기상 증착 장치는 튜브의 내부로 삽입된 웨이퍼에 열을 가하면서 소오스 가스를 투입하여 웨이퍼에 증착을 실시하고, 증착후 배관을 통해 배기처리하는 로부; 및 상기 배관에 양측이 연결된 필터유니트와, 이 필터유니트에 설치되고 질소가스를 공급하여 가스공급관을 통과하는 질소가스의 압력과 상기 필터유니트 사이의 압력 차리를 이용하여 상기 튜브에서 발생된 파우더를 포집하는 가스공급라인과, 상기 필터유니트의 외측에 근접 설치되는 냉각장치로 구성되는 포집부를 포함한다.

그리고 가스공급라인은 상기 필터유니트에 설치되는 에스퍼레이터와, 이 에스퍼레이터에 연결되어 상기 질소가스를 공급 및 상기 배관으로 통과되도록 하는 관을 포함한다.

여기서 관 중 일부분에는 레귤레이터, 에어밸브, 플로우메터, 및 오리피스가 설치되는 것이 바람직하다.

이하 본 고안에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 도 2는 본 고안에 따른 저압 화학 기상 증착 장치의 구조를 도시한 개략도이다.

LPCVD 장치는 종래와 동일한 구조를 가진 로(爐)부에 본 고안의 특징에 따라 제안된 포집부를 포함한다.

먼저 원활한 설명을 위하여 로부를 구성하는 구성요소를 설명한다.

석영으로 된 튜브(31)는 돔 형상으로 형성되어 그 내부로 다수의 웨이퍼를장착한 석영보트(33)가 삽입가능하다.

튜브(31)의 외측에 설치된 히터(35)는 웨이퍼의 온도를 높이고 유지하게 된다.

이러한 튜브(13)의 내부로는 공정을 위한 소오스 가스가 공급되는 한편 진공으로 유지되어야 하므로, MFC(37)를 이용하여 에어밸브(39)를 개폐함으로서 튜브(31)의 내부로 소오스 가스를 공급 및 차단하고, 튜브(31)의 하측과 연결된 배관(41)의 중간에 2단으로 된 부스터 펌프(43)와 드라이 펌프(45)를 설치하여 튜브의 내부를 진공으로 유지시킨다.

그리고 튜브(31)와 부스터 펌프(43)의 사이에는 메인밸브(47)와 서브밸브(49)가 설치된다. 이 밸브들은 튜브(31)의 내부를 배기시키는 데 사용되는 데, 먼저 서브밸브(49)를 열어 어느 정도 압력까지 떨어뜨린 후 메인밸브(47)를 열어 원하는 압력만큼 진공을 시키게 된다.

튜브(31)의 내부에서 증착 공정이 진행된 후에는 정화후 배기가 이루어지며, 이를 위하여 배관에는 1차 스크루버(scrubber)(49)와 2차 스크루버(51)가 설치되어 배기된 공정가스를 차례로 정화한 후 대기로 방출하게 된다.

그리고 LPCVD는 중앙처리장치인 콘트롤러(53)에서 제어되며 시그날라인을 통하여 제어신호가 전달된다.

이와 같이 구성되는 로부에 추가로 포집부(55)가 부가된다.

포집부(55)는 상기한 메인밸브(47)와 부스터 펌프(43) 사이의 배관(41)에 양측이 연결된 필터유니트(57)와, 필터유니트(57)에 설치되어 질소가스를 공급하는가스공급라인과, 필터유니트(57)의 외측에 근접 설치되는 냉각장치(59)를 주요 구성요소로 한다.

그리고 가스공급라인은 필터유니트(57)에 설치되는 에스퍼레이터(aspirator)(61)와, 에스퍼레이터(61)에 연결된 가스공급관(63)에 연속해서 설치되는 레귤레이터(regulator)(65), 에어밸브(air valve)(67), 플로우메터(flow meter)(69), 및 오리피스(orifice)(71)와, 에스퍼레이터(61)와 배관(41) 사이를 연결하는 보조가스공급관(73)으로 구성된다.

여기서 에어밸브(67)는 콘트롤러(53)와 연결되어 콘트롤러(53)의 제어를 받게 된다.

이렇게 구성되는 저압 화학 기상 증착 장치의 작용은 다음과 같이 이루어진다.

먼저 증착이 이루어지기 위해서 웨이퍼를 장착한 석영보트(33)가 튜브(31)의 내부로 삽입되고, 완전히 삽입이 이루어진 상태에서 콘트롤러(53)에 의한 제어에 의해 히터(35)가 작동됨과 동시에 MFC(37)와 에어 밸브(39)를 통해 소오스 가스가 투입된다.

그러면 진공상태인 튜브(31)의 내부에서 열에너지를 받은 소오스 가스는 활성화되고, 웨이퍼의 표면에 증착된다.

증착이 종료되면 서브밸브(49)와 메인밸브(47)를 순차적으로 개방한 후 부스터 펌프(43)와 드라이 펌프(45)를 작동하여 내부에 잔존하는 가스와 오염물질을 배기시킨다. 이때 열기를 머금은 파우더가 배관(41)을 통해 이송된다.

이와 동시에 에스퍼레이터(61)의 작동에 의해 질소가스가 가스공급관(63)을 통해 공급되면, 질소가스는 레귤레이터(65), 에어밸브(67), 플로우 메터(69) 및 오리피스(71)를 거쳐 에스퍼레이터(61)로 유입되고 다시 에스퍼레이터(61)에서 보조가스공급관(73)을 통해 1차 스크루버(49)로 유입된다.

이 과정에서 필터유니트(61)의 내부 압력이 가스공급관(63) 내부의 압력보다 낮아 자연스럽게 파우더가 배관(41)을 통해 필터유니트(61)의 내부로 유입된다.

이때 필터유니트(61)로 유입된 고온상태의 파우더는 냉각장치(59)에 의해 냉각되어 응고된다.

따라서 부스터 펌프(43)와 드라이 펌프(45)의 내부로는 파우더가 유입되지 않게 되고, 가스 스크루버를 이용한 청소작업도 이전보다 적은 빈도로 실시하게 되는 것이다.

이와 같은 연속적인 기계적 동작은 콘트롤러(53)에 의해 제어된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안에 의하면, 파우더를 포함한 오염물질을 필터유니트 한곳에 집중적으로 응집 및 포집하여 다른 부분으로 모이는 것을 방지한다.

따라서 펌프 및 스크루버로 유입되는 오염물질의 양을 대폭적으로 감소시켜 사용시간을 연장하고 이에 따른 비용 및 노동력을 감소시킨다.

또한 오염물질로 인하여 웨이퍼에 발생할 수 있는 치명적인 손실을 방지한다.

Claims (3)

1. 튜브의 내부로 삽입된 웨이퍼에 열을 가하면서 소오스 가스를 투입하여 웨이퍼에 증착을 실시하고, 증착후 배관을 통해 배기처리하는 로부; 및

   상기 배관에 양측이 연결된 필터유니트와, 이 필터유니트에 설치되고 질소가스를 공급하여 가스공급관을 통과하는 질소가스의 압력과 상기 필터유니트 사이의 압력 차리를 이용하여 상기 튜브에서 발생된 파우더를 포집하는 가스공급라인과, 상기 필터유니트의 외측에 근접 설치되는 냉각장치로 구성되는 포집부

   를 포함하는 반도체 저압 화학 기상 증착 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 가스공급라인은,

   상기 필터유니트에 설치되는 에스퍼레이터와, 이 에스퍼레이터에 연결되어 상기 질소가스를 공급 및 상기 배관으로 통과되도록 하는 관

   을 포함하는 반도체 저압 화학 기상 증착 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 관 중 일부분에는 레귤레이터, 에어밸브, 플로우메터, 및 오리피스가 설치되는 반도체 저압 화학 기상 증착 장치.