KR20030046144A - 냉각트랩 부분이 개선된 반도체소자 제조장치 - Google Patents

냉각트랩 부분이 개선된 반도체소자 제조장치 Download PDF

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Abstract

냉각트랩(20)의 직접적인 탈착없이도 냉각트랩(20) 내에 쌓인 트랩물질을 대기 중에 노출됨이 없이 냉각트랩(20) 밖으로 빼내어 보조탱크(70)에 보관할 수 있는 본 발명에 의하면, 두개의 밸브(72b, 74b)를 조작하여 보조탱크(70) 만을 분리하여 트랩물질을 재활용하거나 폐기처리하면 되기 때문에 진공챔버(10)를 벤팅시키거나 진공펌프(60)를 다운시킬 필요가 없다. 따라서, 진공챔버 내의 분위기 변화, 시스템의 재가동 시간 증가, 시스템 유지관리(maintenance)의 불편 등의 문제를 해결할 수 있게 된다. 그리고, 종래에는 냉각트랩(20)의 교환 및 클리닝 시기를 체크하는 방법이 없기 때문에 이를 위해 빈번하게 시스템 전체를 다운시켜야 하는 문제가 발생하지만, 본 발명의 경우와 같이 투명 관찰창(76)을 설치하며 이러한 문제를 없앨 수 있다.

Description

냉각트랩 부분이 개선된 반도체소자 제조장치{Semiconductor device manufacturing apparatus in which cold trap part is improved}
본 발명은 반도체소자 제조장치에 관한 것으로서, 특히 냉각트랩(cold trap)의 직접적인 탈착없이도 냉각트랩 내에 쌓인 트랩물질을 대기 중에 노출됨이 없이 냉각트랩 밖으로 빼낼 수 있을 수 있도록 냉각트랩 부분이 개선된 반도체소자 제조장치에 관한 것이다.
대부분의 반도체소자 제조장치의 진공 배기관(vacuum line)에는 냉각트랩(cold trap)이 설치되는데, 이 경우 냉각트랩 교환 또는 클리닝 시에 시스템 전체를 다운(down)시키거나, 최소한 냉각트랩과 연결되는 진공펌프를 다운시켜야 하는 문제가 있다. 이렇게 시스템 전체 또는 진공펌프를 다운시키면 진공챔버 내의 분위기 변화, 시스템의 재가동 시간 증가, 시스템 유지관리(maintenance)의 불편 등을 초래하게 된다.
도 1은 종래의 반도체소자 제조장치의 일 예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 1을 참조하면, 반도체소자 제조공정이 진행되는 진공챔버(10) 내부는 진공펌프(60)에 의해 진공으로 만들어진다. 진공펌프(60)와 진공챔버(10)는 배기관(30, 40)에 의해 서로 연결된다.
진공챔버(10)와 진공펌프(60) 사이에는 냉각트랩(20)이 설치된다. 냉각트랩(20)과 진공챔버(10)는 제1배기관(30)에 의해 서로 연결되고, 냉각트랩(20)과 진공펌프(60)는 제2배기관(40)에 의해 서로 연결된다.제1배기관(30)은 냉각트랩(20)의 측면 또는 상부면과 연결되고, 제2배기관(40)은 냉각트랩(20)의 저면을 통하여 냉각트랩(20) 내부의 상부공간까지 내삽되도록 설치된다.
제2배기관(40)에는 냉각트랩(20) 쪽에서부터 드로틀밸브(52)와 게이트밸브(54)가 순차적으로 설치된다. 드로틀밸브(52)는 진공펌프(60)에 의해 배기되는 양을 조절하기 위한 것이고, 게이트밸브(54)는 아이솔레이션(isolation)을 위한 것이다.
냉각트랩(20)에는 냉각수 흐름판(22)이 원통형으로 설치되어 있어서 냉각수에 의한 냉각이 가능하게 설계된다. 물론, 경우에 따라서는 여기에다 액체질소의 도움을 더 받아서 냉각되도록 하는 경우도 있다.
진공펌프(60)를 동작시키면 진공챔버(10) 내의 기체는 도면에 화살표로 도시된 바와 같이 제1배기관(30), 냉각트랩(20), 및 제2배기관(40)을 순차적으로 거쳐 외부로 배출된다. 냉각트랩(20)에 유입된 기체는 여러 가지 성분들이 포함되어 있을 수 있는데, 기화온도가 낮은 물질은 선택적으로 먼저 응축되어 참조번호 20a로 표시한 바와 같이 냉각트랩(20)의 저면에 쌓이게 된다. 액상의 유기 전구체를 기화시켜 다른 원료 기체와 함께 진공챔버로 공급하여 박막을 증착하는 MOCVD 공정의 경우에는 이러한 냉각트랩(20)이 거의 필수적이라고 할 수 있다.
상술한 종래의 반도체소자 제조장치는 냉각트랩(20)이 진공챔버(10)의 바로 밑단에 위치하기 때문에 냉각트랩(20)으로부터 진공챔버(10) 내부로 기체들이 역류하여 진공챔버(10)의 진공도가 증가하거나 진공챔버(10) 내부가 오염될 소지가 많다.
또한, 냉각트랩(20)의 교체나 클리닝 시에 진공챔버(10)의 내부압력을 상압으로 일단 만들어야 하기 때문에 진공챔버(10)를 벤팅(venting)하는 과정이 필요하다. 이는 궁극적으로 시스템 전체의 다운(down)을 초래하기 때문에 진공챔버 내의 분위기 변화, 시스템의 재가동 시간 증가, 시스템 유지관리(maintenance)의 불편 등의 문제가 발생한다.
도 2는 종래의 반도체소자 제조장치의 다른 예를 설명하기 위한 개략도이다. 도 2를 참조하면, 도 1의 단점을 보완하기 위하여 냉각트랩(20)이 게이트밸브(54)와 진공챔버(60) 사이에 설치된다. 이 경우에는 진공챔버(10)로의 역류는 극복할 수 있지만 드로틀밸브(52)나 게이트밸브(54)에 파우더(power)가 생성되어 밸브의 오동작이 초래될 우려가 있다. 또한, 냉각트랩(20) 교환시 진공펌프(60)를 다운시켜야 하기 때문에 도 1의 경우와 마찬가지로 진공챔버 내의 분위기 변화, 시스템의 재가동(recovery) 시간 증가, 시스템 유지관리(maintenance)의 불편 등이 초래된다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 냉각트랩(cold trap)의 직접적인 탈착없이도 냉각트랩 내에 쌓인 트랩물질을 대기 중에 노출됨이 없이 냉각트랩 밖으로 빼낼 수 있을 수 있도록 함으로써 상술한 종래의 문제점을 해결할 수 있는 반도체소자 제조장치를 제공하는 데 있다.
도 1은 종래의 반도체소자 제조장치의 일 예를 설명하기 위한 개략도;
도 2는 종래의 반도체소자 제조장치의 다른 예를 설명하기 위한 개략도;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체소자 제조장치를 설명하기 위한 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 참조번호의 설명 >
10: 진공챔버 20: 냉각트랩(cold trap)
20a: 트랩물질 22: 냉각수 흐름판
30: 제1배기관 40: 제2배기관
52: 드로틀밸브 54: 게이트밸브
60: 진공펌프 70: 보조탱크
72: 제1보조관 72a: 제1밸브
72b: 제2밸브 74: 제2보조관
74a: 제3밸브 74b: 제4밸브
76: 투명 관찰창
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체소자 제조장치는, 반도체소자 제조공정이 진행되는 진공챔버; 상기 진공챔버를 진공으로 만들기 위한 진공펌프; 제1배기관에 의해 상기 진공챔버와 연결되고 제2배기관에 의해 상기 진공펌프와 연결되어, 상기 제1배기관을 통하여 자신에게 유입된 후 다시 상기 제2배기관을 통하여 유출되는 기체들을 냉각시켜 기화온도가 낮은 물질을 선택적으로 응축시켜 저면에 쌓이게 하는 냉각트랩; 제1보조관에 의해 상기 냉각트랩의 저면과 연결되고 제2보조관에 의해 상기 제2배기관에 연결되어, 상기 냉각트랩 저면에 쌓인 응축물질을 상기 제1보조관을 통하여 유입받아 저장하는 보조탱크; 및 상기 제1보조관 및 제2보조관에 각각 설치되는 밸브; 를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체소자 제조장치를 설명하기 위한 도면이다. 종래기술과의 반복적인 설명을 피하기 위해 본 발명의 특징부만 도시하였으며, 도면에 있어서, 종래기술과 동일한 참조번호는 동일 기능을 수행하는 구성요소를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 본 발명은 냉각트랩(20)이 도 1과 같이 설치되느냐 아니면 도 2와 같이 설치되느냐에 상관없이 보조탱크(70)가 더 설치되는 것을 특징으로 한다. 보조탱크(70)와 냉각트랩(20)은 제1보조관(72)에 의해 그리고, 보조탱크(70)와제2배기관(40)은 제2보조관(74)에 의해 서로 연결된다. 제1보조관(72)은 트랩물질(20a)이 냉각트랩(20) 밖으로 배출되도록 냉각트랩(20)의 저면에 연결되는 것이 바람직하지만, 반드시 저면이 아니더라도 트랩물질(20a)이 빠져나갈 수 있도록 냉각트랩(20)의 하부공간과 연통되도록 설치되면 된다.
제1보조관(72)에는 제1밸브(72a) 및 제2밸브(72b)가 설치되며, 제2보조관(74)에는 제3밸브(74a) 및 제4밸브(74b)가 설치된다. 진공펌프(60)가 동작되는 상태에서 제3밸브(74a) 및 제4밸브(74b)를 열면 보조탱크(70)는 진공상태가 된다. 도 1과 같은 위치에 냉각트랩(20)이 설치되는 경우에는 제2보조관(74)이 드로틀밸브(52)와 냉각트랩(20) 사이의 제2배기관(40) 부분에 연결되므로, 보조탱크(70)를 진공으로 만들기 위해서는 드로틀밸브(52) 및 게이트밸브(54)도 열어야 한다.
보조탱크(70)가 어느 정도 진공상태로 된 후에 제1밸브(72a) 및 제2밸브(72b)를 열면 냉각트랩(20) 저면에 응축되어 쌓인 물질(20a)이 보조탱크(70)로 유입된다. 이 때, 제1보조관(72)의 내경이 제2배기관(40)의 내경보다 작은 것이 좋으며, 보조탱크(70)가 냉각트랩(20)보다 아래쪽에 위치하는 것이 좋다.
보조탱크(70)의 측면에는 트랩물질 저장량을 확인하기 위하여 투명 관찰창(76)이 설치된다. 투명 관찰창(76)의 재질은 석영(quartz)인 것이 좋다. 보조탱크(70)로 유입되는 트랩물질이 제1보조관(72) 내부에서 응축되어 쌓이는 것을 방지하기 위하여 제1보조관(72)을 가열하는 가열수단(80)을 설치하는 것이 바람직하다.
보조탱크(70)에 트랩물질이 많이 쌓여서 이를 빼낼 시기가 되면, 제2밸브(72b) 및 제4밸브(74b)를 잠근 후에 보조탱크(70)만 분리하여 보조탱크(70) 내의 물질을 재활용(recycle) 공정에 투입하여 다시 사용가능한 원료로 만든다. 종래에는 냉각트랩(20)에 쌓인 트랩물질을 밖으로 빼낼 때 트랩물질이 원하지 않게 대기중에 노출되어 사실상 재활용이 어려운 상태로 되는데 반하여, 본 발명의 경우는 트랩물질을 대기중에 노출되지 않도록 할 수 있으므로 재활용에 매우 유리하다.
냉각트랩(20)의 직접적인 탈착없이도 냉각트랩(20) 내에 쌓인 트랩물질을 대기 중에 노출됨이 없이 냉각트랩(20) 밖으로 빼내어 보조탱크(70)에 보관할 수 있는 본 발명에 의하면, 두개의 밸브(72b, 74b)를 조작하여 보조탱크(70) 만을 분리하여 트랩 물질을 재활용하거나 폐기처리하면 되기 때문에 진공챔버(10)를 벤팅시키거나 진공펌프(60)를 다운시킬 필요가 없다. 따라서, 진공챔버 내의 분위기 변화, 시스템의 재가동 시간 증가, 시스템 유지관리(maintenance)의 불편 등의 문제를 해결할 수 있게 된다.
그리고, 종래에는 냉각트랩(20)의 교환 및 클리닝 시기를 체크하는 방법이 없기 때문에 이를 위해 빈번하게 시스템 전체를 다운시켜야 하는 문제가 발생하지만, 본 발명의 경우와 같이 투명 관찰창(76)을 설치하며 이러한 문제를 없앨 수 있다.
한편, 도 1의 경우와 같이 냉각트랩(20)이 진공챔버(10)의 바로 밑단에 설치되는 경우에도 냉각트랩(20) 내의 트랩물질이 수시로 외부로 배출된 상태이기 때문에 행여 기체의 역류가 일어나더라도 진공챔버(10)의 내부가 오염되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에만 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.

Claims (7)

  1. 반도체소자 제조공정이 진행되는 진공챔버;
    상기 진공챔버를 진공으로 만들기 위한 진공펌프;
    제1배기관에 의해 상기 진공챔버와 연결되고 제2배기관에 의해 상기 진공펌프와 연결되어, 상기 제1배기관을 통하여 자신에게 유입된 후 다시 상기 제2배기관을 통하여 유출되는 기체들을 냉각시켜 기화온도가 낮은 물질을 선택적으로 응축시켜 저면에 쌓이게 하는 냉각트랩;
    제1보조관에 의해 상기 냉각트랩의 저면과 연결되고 제2보조관에 의해 상기 제2배기관에 연결되어, 상기 냉각트랩 저면에 쌓인 응축물질을 상기 제1보조관을 통하여 유입받아 저장하는 보조탱크; 및
    상기 제1보조관 및 제2보조관에 각각 설치되는 밸브; 를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 보조탱크의 측면에 투명 관찰창이 마련되는 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 투명 관찰창이 석영으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1배기관은 상기 냉각트랩의 측면 또는 상부면과 연결되고, 상기 제2배기관은 상기 냉각트랩의 저면을 통하여 상기 냉각트랩 내부의 상부공간까지 내삽되는 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1보조관의 내경이 상기 제2배기관의 내경보다 작은 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 보조탱크가 상기 냉각트랩보다 아래쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1보조관을 가열하기 위한 가열수단이 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조장치.
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