KR20030085917A - 에이엘디 프로세스 모듈의 밸브시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내부에 웨이퍼가 안착되는 반응영역을 정의하고 외부로부터 기체물질이 유입되는 유입관을 포함하는 챔버와, 상기 챔버의 내부로 유입되는 둘 이상의 소스가스를 각각 저장하는 다수의 소스가스저장장치를 포함하는 반도체 제조장치에 있어서, 상기 챔버의 유입관과 상기 다수의 소스가스저장장치를 연결하는 밸브시스템으로서, 상기 각각의 소스가스저장장치에서 공급되는 가스를 제어하도록 상기 각각의 소스가스저장장치와 상기 유입관 사이에 각각 장착되는 다수의 제 1 밸브와; 상기 다수의 밸브와 상기 유입관 사이에서 분지되는 다수의 보조 바이-패스관과; 상기 다수의 보조 바이-패스관 에 각각 장착되는 다수의 제 2 밸브를 포함하는 밸브시스템을 제공한다.

Description

에이엘디 프로세스 모듈의 밸브시스템{valve system of ALD process module}
본 발명은 반도체 제조장치에 관한 것으로, 좀 더 자세하게는 원자층 증착방법으로 웨이퍼 상면에 박막을 증착하는 에이엘디(ALD : Atomic Layer Deposition) 프로세스 모듈(process module)에 포함되는 밸브시스템(valve system)에 관한 것이다.
근래에 들어 과학이 발달함에 따라 새로운 물질의 개발 및 처리를 가능하게 하는 신소재 분야가 급속도로 발전하였고, 이러한 신소재 분야의 개발 성과물은 반도체 산업의 비약적인 발전 원동력이 되고 있다.
반도체 소자란, 기판인 웨이퍼(wafer)의 상면에 수 차례에 걸친 박막의 증착 및 이의 패터닝(patterning) 등의 처리공정을 통해 구현되는 고밀도 집적회로(LSI: Large Scale Integration)로서, 이러한 박막의 증착 및 패터닝 등의 반도체 제조공정은 통상 프로세스 모듈(process module)에서 이루어지는 것이 일반적이다.
이러한 반도체 제조용 프로세스 모듈은 각각 목적하는 공정에 따라 다양한 형태를 가지고 있지만, 공통적으로 도 1에 도시한 바와 같이 내부에 웨이퍼(wafer)가 안착되는 밀폐된 반응영역을 정의하는 챔버(chamber)(20)와, 이 챔버(20) 내에서 진행되는 반도체 제조공정에 필요한 기체물질을 저장하는 가스저장장치(40)를 포함하고 있다.
이에 챔버(20)는 전술한 가스저장장치와 연결되는 유입관(22)과, 내부의 잔류 기체물질을 배출하는 배출관(24) 및 이의 말단에 부설된 펌프(P) 등의 감압수단을 포함하고 있는데, 먼저 챔버(20)의 내부로 웨이퍼가 인입된 후 밀폐되면 배출관(24)의 말단에 부설된 펌프(P) 등의 감압수단을 통해 챔버(20) 내부의 압력을 조절하고, 이 후 유입관(22)을 통해 챔버(20)로 공급되는 기체물질의 화학반응을 유도하여 웨이퍼를 가공하게 된다.
이때 기체물질의 화학반응을 통해 웨이퍼 상면에 박막을 증착하는 방법의 하나로 에이엘디(ALD : Atomic Layer Deposition 이하 ALD 라 한다.) 방법이라 약칭되는 원자층증착방법이 개발된 바 있는데, 이는 고순도의 박막을 구현할 수 있음과 동시에 균일도(uniformity) 및 스텝커버리지(step coverage) 특성이 매우 우수한 박막을 구현할 수 있는 장점을 가지고 있어 현재 반도체 제조공정에서 널리 사용되고 있다.
이러한 원자층증착방법은 둘 이상의 기체물질 간에 화학반응을 이용한다는 점에서 일반적인 화학기상증착방법(CVD : Chemical Vapour Deposition)과 유사하다 할 수 있으나, 일반적인 화학기상증착방법이 통상 웨이퍼가 존재하는 반응영역 내로 다수의 기체물질을 동시에 유입시켜 이의 반응생성물을 웨이퍼 상방에서 표면으로 쌓여 증착시키는 것과는 달리, 기체물질 간의 반응을 웨이퍼 표면에만 한정시킨다는 점에서 큰 차이가 있다.
이에 피 증착대상물인 웨이퍼가 존재하는 반응영역의 내부로 다수의 기체물질을 각각 순차적으로 유입함과 동시에 각각의 기체물질의 유입단계 전 후로 챔버 내부의 잔류 기체물질을 제거하는 퍼지(purge)공정이 필수적으로 요구되는 바, 예를 들어 이러한 원자층증착방법을 통해 대상물 표면에 A+B의 화합물로 이루어진 박막을 증착하고자 할 경우를 공정 별로 설명한다.
먼저 대상물인 웨이퍼가 존재하는 반응영역 내로 A를 포함하는 기체물질을 유입함으로써 대상물의 표면에 A 물질을 흡착시키는 제 1 서브(sub) 단계가 진행되는데, 이후 대상물의 표면에 흡착된 A 물질을 제외한 반응영역 내의 잔류 기체를 모두 제거하는 제 1 퍼지인 제 2 서브 단계를 실시하게 된다.
이어 B를 포함하는 기체물질을 반응영역 내로 유입시키는 제 3 서브단계가 진행되는데, 이때 웨이퍼의 상면에는 A 물질의 흡착층이 존재하고 있으므로 반응영역 내로 유입된 기체물질에 포함된 B 물질의 일부는 이러한 A 물질과 대상물의 표면에서 반응하여 A+B의 화합물 박막을 구성하게 된다.
이후 챔버 내부에 존재하는 기체물질을 모두 제거하는 제 2 퍼지공정을 제 4 서브 단계로 실시하는데, 이러한 제 1 내지 제 4 서브 단계를 순서대로 1 회 진행할 경우에 웨이퍼의 표면에는 A+B 화합물로 이루어지는 매우 얇은 두께의 박막이 증착되므로 원하는 두께가 될 때까지 전술한 제 1 내지 제 4 서브 단계로 정의되는 박막증착주기를 순차적으로 수 내지 수천 회 반복하게 되는 것이다.
이러한 원자층증착방법을 통해 웨이퍼의 상면에 박막을 증착하는 에이엘디프로세스 모듈에 있어서, 도 1의 가스저장장치는 각각 전술한 예의 A 성분을 포함하는 기체물질에 해당하는 제 1 소스가스(S1)을 저장하는 제 1 소스가스저장장치(42a)와, 제 1 퍼지가스(P1)를 저장하는 제 1 퍼지가스저장장치(42b), B 성분을 포함하는 기체물질에 해당하는 제 2 소스가스(S2)를 저장하는 제 2 소스물질저장장치(42c) 및 제 2 퍼지가스(P2)를 저장하는 제 2 퍼지가스저장장치(42d)로 각각 구분된다.
또한 각각의 가스저장장치(42a, 42b, 42c, 42d)에는 통상 기체물질의 유량을 조절하는 유량조절장치가 각각 설치되어 제 1 및 제 2 소스가스(S1, S2)와, 제 1 및 제 2 퍼지가스(P1, P2)의 양을 정밀하게 제어한 후 챔버(20)로 공급하는 바, 도시한 제 1 내지 제 4 엠에프씨(MFC : Mass Flow Controller: 이하 엠에프씨라 한다.)(44a, 44b, 44c, 44d)가 바로 그것이다.
더욱이 전술한 각각의 기체물질은 시간과 순서에 따라 순차적으로 챔버(20)로 유입되어야 하므로 제 1 내지 제 4 엠에프씨(44a, 44b, 44c, 44d)와 챔버(20)의 유입관(22) 사이에는 다수의 밸브가 포함된 밸브시스템(60)이 포함되어 있는데, 이는 도시한 바와 같이 제 1 소스가스저장장치(42a)에 저장된 제 1 소스가스(S1)는 온/오프(on/off) 단속밸브인 제 1 밸브(V1)에 의해 챔버(20) 내로의 유입이 단속되며, 마찬가지로 제 1 퍼지가스(P1)는 제 2 밸브(V2), 제 2 소스가스(S2)는 제 3 밸브(V3), 제 2 퍼지가스(P2)는 제 4 밸브(V4)에 의해 각각 챔버(20) 내로 유입되는 시간과 순서가 결정된다.
한편, 일반적인 엠에프씨 장치는 주어진 시간 내에 정해진 양의 기체물질을배출하는 기능을 가지고 있는데, 전술한 바와 같이 각각의 기체물질의 공급시간과 순서를 단순히 온/오프 기능을 하는 단속밸브로만 제어하면 해당 밸브가 오프되었을 때 이에 대응하는 엠에프씨의 배출압력이 지나치게 상승하여, 이후 이 밸브가 온 될 경우 한꺼번에 많은 양의 기체물질이 챔버(20) 내로 공급되는 현상이 빈번하게 관찰되고 있다.
이에 통상의 에이엘디 프로세스 모듈에 포함되는 밸브시스템(60)에는 제 1 내지 제 4 밸브(V1, V2, V3, V4)중 어느 하나가 오프되었을 때 이에 대응하는 엠에프씨에서 배출되는 기체물질을 펌프(P) 등의 감압수단으로 배출할 수 있도록, 각각 제 1 엠에프씨(44a)와 제 1 밸브(V1), 제 2 엠에프씨(44b)와 제 2 밸브(V2), 제 3 엠에프씨(44c)와 제 3 밸브(V3), 제 4 엠에프씨(44d)와 제 4 밸브(V4) 사이에서 분지되어 펌프(P)와 연결되는 제 1 내지 제 4 바이-패스관(by-pass)(62, 64, 66, 68)이 설치되고, 이러한 제 1 내지 제 4 바이-패스관(62, 64, 66, 68)에는 각각 단속밸브인 제 5 내지 제 8 밸브(V5, V6, V7, V8)가 장착되어 있다.
따라서 일반적인 에이엘디용 프로세스 모듈에 포함되는 밸브시스템(60)의 구성을 정리하면 제 1 엠에프씨(44a)에서부터 챔버(20)로 공급되는 제 1 소스가스(S1)를 단속하는 제 1 밸브(V1)와, 제 2 엠에프씨(44b)에서부터 챔버(20)로 공급되는 제 1 퍼지가스(P1)를 단속하는 제 2 밸브(V2)와, 제 3 엠에프씨(44c)에서부터 챔버(20)로 유입되는 제 2 소스물질(S2)을 단속하는 제 3 밸브(V3)와, 제 4 엠에프씨(44c)에서부터 챔버(20)로 유입되는 제 2 퍼지가스(P2)를 단속하는 제 4 밸브(V4)를 포함하고 있으며, 이들 제 1 내지 제 4 엠에프씨(44a, 44b, 44c, 44d)와 제 1 내지 제 4 밸브(V1, V2, V3, V4) 사이에서 각각 분지되어 펌프(P)에 연결되는 제 1 내지 제 4 바이-패스관(62, 64, 66, 68)과, 이들 제 1 내지 제 4 바이-패스관(62, 64, 66, 68)에 각각 장착되어 펌프(P)로 유입되는 기체물질을 단속하는 제 5 내지 제 8 밸브(V5, V6, V7, V8)를 포함하고 있는 것이다.
이에 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 밸브(V1, V2, V3, V4)중 어느 하나가 오프 될 때 각각 대응되는 제 5 내지 제 8 밸브(V5, V6, V7, V8)중 어느 하나가 온 됨으로써, 제 1 내지 제 4 엠에프씨(44a, 44b, 44c, 44d)의 배출압력을 일정하게 조절하게 된다.
참고로, 일반적인 에이엘디 프로세스 모듈을 통해 제 1 내지 제 4 서브 단계가 1회 순차적으로 진행되어 구성되는 1회의 박막증착주기에 있어서, 각각의 밸브의 구동 관계를 표 1에 정리하였는데, 이를 참조하면 각각 제 1 밸브(V1)와 제 5 밸브(V5), 제 2 밸브(V2)와 제 6 밸브(V6), 제 3 밸브(V3)와 제 7밸브(V7), 제 4 밸브(V4)와 제 8 밸브(V8)가 서로 상보적으로 연동함을 할 수 있을 것이다.
이때 도 1의 미설명 부호 n1, n2는 각각 하나의 유입관(22)으로 다수의 기체물질이 유입되기 위하여 합류되는 노드(node)점을 각각 표시하고 있으며, 표 1에 기록된 V1 내지 V8은 각각 밸브를 구분하기 위하여 해당하는 도면부호를 대신 사용하였다.
<표1>
V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8
제 1 서브단계 온 오프 오프 오프 오프 온 온 온
제 2 서브단계 오프 온 오프 오프 온 오프 온 온
제 3 서브단계 오프 오프 온 오프 온 온 오프 온
제 4 서브단계 오프 오프 오프 온 온 온 온 오프
그러나 이러한 일반적인 에이엘디 프로세스 모듈의 밸브시스템(60)은 구조상 몇 가지 문제점을 보이고 있는데, 이는 챔버(20) 내로 각각 유입되는 제 1 또는 제 2 소스가스(S1 또는 S2)의 공급 후 이어지는 제 1 또는 제 2 퍼지공정에 있어서, 밸브시스템 내부에 잔류하는 소스물질에 원인한 공정시간의 지연이다.
즉, 일반적인 에이엘디 공정에 있어서 어느 하나의 소스물질 유입 후에 챔버(20) 내부를 완전히 퍼지하는 것이 매우 중요한데, 만일 이러한 퍼지공정이 완전하게 이루어지지 못한 상태로 챔버(20) 내로 타 소스물질이 유입되면 이러한 타 소스가스는 잔류하는 소스물질과 기상에서 반응하여 웨이퍼에 쌓여 증착되므로 일반적인 화학기상증착반응과 다름없게 되어 원자층증착방법을 통해 구현하고자 하는 고순도 등의 특성을 가지는 박막을 얻기가 힘들게 된다.
특히 이러한 각각의 퍼지공정에서 어느 하나의 소스가스가 유입된 경로 중 타 소스물질과 공유하는 부분의 잔류 소스가스 또한 완전히 제거되어야 하는데, 만일 이러한 공유부분에 잔류 소스가스가 남아있는 상태로 타 소스물질이 챔버로 공급될 경우 전술한 바와 마찬가지로 챔버(20)의 내에서 화학기상증착반응을 일으킴은 물론 이들 화학반응 생성물이 밸브시스템의 라인에 융착됨으로써 결국 막히게 되는 현상이 발생된다.
즉, 일반적인 에이엘디 프로세스 모듈에 포함되는 밸브시스템(60)에 있어서, 제 1 노드(n1)를 중심으로 제 1 밸브(V1)와 제 2 밸브(V2)가 연결된 구조를 확대하여 도시한 도 2를 참조하면, 제 1 밸브(V1)가 열려 제 1 소스물질(S1)이 챔버 내로 유입되다가 닫히면 이어서 제 2 밸브가 열려 퍼지가스를 챔버로 유입시키게 되는데, 이때 제 2 밸브(V2)에 의하여 챔버로 유입되는 제 1 퍼지가스의 경로는 실선화살표로 표시한 바와 같이 흐르게 되므로 결국 제 1 밸브(V1)에서부터 제 1 퍼지가스의 흐름이 있는 부분까지의 공간인 K 영역 내에는 제 1 소스물질이 잔류하게 된다.
이러한 밸브시스템 내의 잔류 제 1 소스물질은 제 1 퍼지가스가 장시간 공급되어 흐를 경우 압력의 차이로 인하여 L 영역으로 서서히 흘러 챔버 내부로 끌려갈 수 있지만, 밸브시스템의 설계 상 K 부분의 길이가 길면 그대로 밸브시스템 내에 잔류하여 전술한 여러 가지 문제점을 일으키게 된다.
비록 이때 전술한 바와 같이 제 1 퍼지가스의 흐름에 따라 K영역 내의 잔류 소스가스가 챔버 내로 끌려간다 하더라도 이러한 잔류 소스가스를 완전히 제거하기 위해서는 퍼지시간이 장시간 이루어져야 하는데, 타 박막증착방법과 비교할 때 상대적으로 생산성이 낮은 에이엘디공정에 있어서 이러한 공정시간의 연장은 생산효율을 떨어뜨리는 치명적인 단점으로 작용한다.
하지만 이러한 소스가스의 잔류현상은 제 1 노드(n1)를 중심으로 제 3 밸브(V3)와 제 4 밸브(V4) 사이에서도 동일하게 발생될 수 있고, 이에 반도체 제조 공정의 신뢰성을 저하시키는 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 챔버 내로 각각 소스가스를 유입한 후에 이어지는 퍼지공정에 있어서, 잔류하는 소스가스에의한 공정시간의 연장을 효과적으로 제거할 수 있는 에이엘디 프로세스 모듈의 밸브시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 에이엘디 프로세스 모듈의 개략구조도
도 2는 일반적인 에이엘디 프로세스 모듈에 포함되는 밸브시스템의 일부확대도
도 3은 본 발명에 따른 밸브시스템을 포함하는 에이엘디 프로세스 모듈의 개략구조도
도 4는 본 발명에 따른 에이엘디 프로세스 모듈에 포함되는 밸브시스템의 일부확대도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
120 : 챔버122 : 유입관
124 : 배출관140 : 기체저장장치
142a, 142c : 제 1 및 제 2 소스가스 저장장치
142b, 142d : 제 1 및 제 2 퍼지가스 저장장치
144a, 144b, 144c, 144d : 제 1 내지 제 4 엠에프씨
V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9, V10 : 제 1 내지 제 10 밸브
162, 164, 166, 168 : 제 1 내지 제 4 바이-패스관
192, 194 : 제 1 및 제 2 보조 바이-패스관
n1, n2 : 제 1 및 제 2 노드P : 펌프
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 내부에 웨이퍼가 안착되는 반응영역을 정의하고 외부로부터 기체물질이 유입되는 유입관을 포함하는 챔버와, 상기 챔버의 내부로 유입되는 둘 이상의 소스가스를 각각 저장하는 다수의 소스가스저장장치를 포함하는 반도체 제조장치에 있어서, 상기 챔버의 유입관과 상기 다수의 소스가스저장장치를 연결하는 밸브시스템으로서, 상기 각각의 소스가스저장장치에서 공급되는 가스를 제어하도록 상기 각각의 소스가스저장장치와 상기 유입관 사이에 각각 장착되는 다수의 제 1 밸브와; 상기 다수의 밸브와 상기 유입관 사이에서 분지되는 다수의 보조 바이-패스관과; 상기 다수의 보조 바이-패스관 에 각각 장착되는 다수의 제 2 밸브를 포함하는 밸브시스템을 제공한다.
이때 상기 다수의 제 1 밸브 중 어느 하나가 오프될 때, 상기 오프된 밸브와 연결되는 제 2 밸브 중 어느 하나가 온 되는 것을 특징으로 하며, 상기 다수의 소스가스저장장치는 두 개 이상이고, 상기 챔버의 유입관으로 각각 유입되는 퍼지가스를 저장하는 다수의 퍼지가스저장장치를 더욱 포함하여, 상기 다수의 소스가스와 상기 다수의 퍼지가스는 번갈아 차례로 챔버에 유입되는 것을 특징으로 하는 바, 이하 본 발명에 대한 올바른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 밸브시스템을 포함하는 에이엘디 프로세스 모듈의 개략구조도로서, 내부에 웨이퍼(wafer)가 안착되는 밀폐된 반응영역을 정의하는 챔버(chamber)(120)와, 상기 챔버(120) 내에서 진행되는 반도체 제조공정에 필요한 기체물질을 저장하는 가스저장장치(140)를 포함하고 있으며, 특히 챔버(120)는 전술한 가스저장장치(140)와 연결되는 유입관(122)과 내부의 잔류 기체물질을 배출하는 배출관(124) 및 이의 말단에 부설된 펌프(P) 등의 감압 수단을 포함하고 있음은 일반적인 경우와 동양(同樣)이라 할 수 있을 것이다.
또한 가스저장장치(140) 역시 각각 제 1 소스가스(S1)를 저장하는 제 1 소스가스저장장치(142a)와, 제 1 퍼지가스(P1)를 저장하는 제 1 퍼지가스저장장치(142b)와, 제 2 소스가스(S2)를 저장하는 제 2 소스가스저장장치(142c)와, 제 2 퍼지가스(P2)를 저장하는 제 2 퍼지가스저장장치(142d)로 구분되며, 각각의 가스저장장치(142a, 142b, 142c, 142d)에는 기체물질의 배출량을 조절할 수 있도록 제 1 내지 제 4 엠에프씨(Mass Flow Controller)(144a, 144b, 144c, 144d) 가 일대일 대응되도록 연결되어 있음은 공통적이다.
이에 챔버(120)의 내부로 웨이퍼가 인입된 후 밀폐되면 배출관(124)의 말단에 부설된 펌프(P) 등의 감압수단을 통해 챔버(120) 내부 압력을 조절하고, 이 후 유입관(122)을 통해 챔버(120)의 내부로 공급되는 기체물질의 화학반응을 통해 웨이퍼를 가공하게 되는 것으로, 이때 각각의 기체물질을 시간 및 순서에 따라 순차적으로 공급할 수 있도록, 제 1 내지 제 4 엠에프씨(144a, 144b, 144c, 144d)와 챔버(120)의 유입관(122) 사이에는 밸브시스템(140)이 설치되어 있다.
이러한 본 발명에 따른 밸브시스템은 각각 제 1 엠에프씨(144a)에서부터 챔버(120)로 공급되는 제 1 소스가스(S1)를 단속하는 제 1 밸브(V1')와, 제 2 엠에프씨(144b)에서부터 챔버(120)로 공급되는 제 1 퍼지가스(P1)를 단속하는 제 2 밸브(V2')와, 제 3 엠에프씨(144c)에서부터 챔버(120)로 유입되는 제 2 소스물질(S2)을 단속하는 제 3 밸브(V3')와, 제 4 엠에프씨(144c)에서부터 챔버(120)로 유입되는 제 2 퍼지가스(P2)를 단속하는 제 4 밸브(V4')를 포함하며, 이들 제 1 내지 제 4 엠에프씨(144a, 144b, 144c, 144d)와 제 1 내지 제 4 밸브(V1', V2', V3', V4') 사이에서 각각 분지되어 펌프(P)에 연결되는 제 1 내지 제 4 바이-패스관(162, 164, 166, 168) 및 이들 제 1 내지 제 4 바이-패스관(162, 164, 166, 168)에 각각 장착되어 펌프(P)로 유입되는 기체물질을 단속하는 제 5 내지 제 8 밸브(V5', V6', V7', V8)를 포함하는데, 이때 특히 본 발명은 제 1 밸브(V1')와 유입관(122)의 사이에서 분지되어 펌프(P)와 연결되는 제 1 보조 바이-패스관(192)과, 제 3 밸브(V3')와 유입관(122) 사이에서 분지되어 펌프(P)로 연결되는 제 2 보조 바이-패스관(194) 및 이들 각각에 장착되는 제 9 밸브(V9')와 제 10 밸브(V10')를 더욱 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명은 일반적인 밸브시스템을 도시한 도 1과 비교할 때 제 1 밸브(V1')와 제 1 노드(n1) 사이에서 분지하여 펌프(P)로 연결되는 제 1 보조 바이-패스관(192)과, 제 3 밸브(V3')와 제 2 노드(n2) 사이에서 분지하여 펌프(P)로 연결되는 제 2 보조 바이-패스관(194)이 더욱 포함되는 것인데, 이러한 제 1 및 제 2 보조 바이-패스관(192, 194)에는 각각 제 9밸브(V9')와 제 10 밸브(V10')가장착되어 있다.
이때 바람직하게는 제 1 보조 바이-패스관(192)과 제 2 보조 바이-패스관(194)은 각각 최대한 제 1 노드(n1) 및 제 2 노드(n2)쪽으로 밀착되는 것이 유리한데, 이러한 본 발명에 따른 제 1 보조 바이-패스관(192) 및 이에 장착된 제 9 밸브(V9')와, 제 2 보조 바이-패스관(194) 및 이에 장착된 제 10 밸브(V10')에 의해 잔류 소스가스에 의한 여러 가지 문제점들을 해결하게 된다.
이때 이러한 제 9 밸브(V9')와 제 10 밸브(V10')는 각각 제 1 밸브(V1')와 제 3 밸브(V3')에 상보적으로 연동하게 되는데, 따라서 제 9 밸브(V9')는 제 2 밸브(V2') 및 제 5 밸브(V5')와 동일시점에서 동일 동작을 하게 되고, 제 10 밸브(V10')는 제 4 밸브(V4') 및 제 7 밸브(V7')와 동일시점에서 동일 동작을 하게 된다.
따라서 제 9 밸브(V9')는 제 1 밸브(V1')가 오프 됨과 동시에 온 되어 상기 제 1 밸브(V1')와 제 1 노드(n1') 사이의 잔류 제 1 소스가스(S1)를 펌프(P)로 배출하게 되고, 마찬가지로 제 10 밸브(V10')는 제 3 밸브(V3')가 오프 됨과 동시에 온 되어 상기 제 3 밸브(V3')와 제 2 노드(n2) 사이의 잔류 제 2 소스가스(S2)를 제거한다.
이러한 본 발명에 따른 제 1 보조 바이-패스관(192) 및 이에 장착된 제 9 밸브(V9')와, 제 2 보조 바이-패스관(194) 및 이에 장착된 제 10 밸브(V10')의 동작을, 특히 제 1 노드(n1)를 중심으로 제 1 밸브(V1')와 제 2 밸브(V2') 및 제 9 밸브(V9')의 연결구조를 확대하여 도시한 도 4를 참조하여 설명한다.
도시한 바와 같이 본 발명에 따른 제 1 보조 바이-패스관(192)은 제 1 소스가스(S1)의 이동경로 중에서 제 1 퍼지가스(P1)와 공유하는 부분을 제외한 영역인 K' 부분의 잔류 제 1 소스가스를 제거하기 위한 것으로, 제 1 밸브(V1')가 오프 됨과 동시에 제 2 밸브(V2') 및 제 9 밸브(V9')가 동시에 온 되는 바, 이에 의하여 제 1 퍼지가스(P1)는 챔버로 유입되고, K 영역의 잔류 제 1 소스가스는 펌프(P)를 통해 외부로 배출된다.
이후 제 2 밸브(V2')가 오프되면 본 발명에 따른 제 9 밸브(V9')도 이와 연동하여 오프 될 수 있지만 상황에 따라 다음 단계에서 오프되거나 또는 제 1 밸브(V1')가 다시 온 될 때까지 온 상태를 유지할 수 도 있다. 이는 통상 밸브시스템의 구조에 있어서 제 2 밸브(V2')로부터 챔버 까지의 거리가 K' 부분보다 길기 때문에, 제 2 밸브(V2')가 온 되어 오프 될 때 까지 K' 영역에 존재하는 제 1 잔류 소스가스는 제 1 보조 바이-패스관(192)을 통해 펌프(P)로 모두 배출되는 것이 당연하지만, 그렇지 못할 경우 최소한 제 1 밸브(V1)가 다시 온 되기 직전까지 제 9 밸브(V9')를 온 시킴으로서 K' 부분의 잔류 제 1 소스가스의 제거에 신뢰성을 부여하기 위한 것이다.
이에 이러한 K' 부분의 잔류 가스제거에 신뢰성을 더욱 높이기 위하여 제 1 보조 바이-패스관(192)은 제 1 노드(n1)에 최대한 근접하도록 설치되는 것이 바람직한 것이다.
이러한 제 1 보조 바이-패스관(192) 및 이에 장착된 제 9 밸브(V9')의 기능 및 동작은 제 2 보조 바이-패스관(194) 및 이에 장착된 제 10 밸브(V10')와 시간의차이만 있을 뿐 동일하므로 중복설명을 생략하고, 1회의 박막증착주기 동안의 본 발명에 따른 밸브시스템에 포함되는 제 1 내지 제 10 밸브(V1', V2', V3', V4', V5,' V6', V7', V8', V9', V10')의 구동관계를 정리한 표 2로 대신한다.
이때 표 2에 있어서, 제 9 밸브(V9')와 제 10 밸브(V10')의 오프 되는 시기는 각각 제 1 밸브(V1')와 제 3 밸브(V3')가 다시 온 되기 직전까지 가능함은 전술한 바 있지만, 편의상 이하에서는 도 4의 K' 부분의 길이가 제 2 또는 제 4 밸브(V2' 또는 V4')로부터 챔버(120) 까지의 길이보다 짧다는 전제하여 정리하였다.
<표 2>
V1' V2' V3' V4' V5' V6' V7' V8' V9' V10'
제 1 서브단계 온 오프 오프 오프 오프 온 온 온 오프 오프
제 2 서브단계 오프 온 오프 오프 온 오프 온 온 온 오프
제 3 서브단계 오프 오프 온 오프 온 온 오프 온 오프 오프
제 4 서브단계 오프 오프 오프 온 온 온 온 오프 오프 온
본 발명은 제 1 밸브와 유입관의 사이에서 분지되어 펌프와 연결되는 제 1 보조 바이-패스관과, 제 3 밸브와 유입관사이에서 분지되어 펌프로 연결되는 제 2 보조 바이-패스관 및 이들 각각에 장착되는 제 9 밸브와 제 10 밸브를 포함하는 밸브시스템을 제공함으로서, 일반적인 밸브시스템에서 발생할 수 있는 밸브시스템 내부의 잔류 소스물질에 의하여 여러 가지 문제점을 해결하는 장점을 가지고 있다.
특히 본 발명에 따른 밸브세스템을 사용할 경우에, 챔버의 내부로 소스가스가 유입되는 동안 이에 혼합될 수 있는 타 소스가스의 유입가능성을 줄임으로서 보다 신뢰성 있는 반도체 제조공정을 가능하게 하는 잇점을 가지고 있다.

Claims (3)

  1. 내부에 웨이퍼가 안착되는 반응영역을 정의하고 외부로부터 기체물질이 유입되는 유입관을 포함하는 챔버와, 상기 챔버의 내부로 유입되는 둘 이상의 소스가스를 각각 저장하는 다수의 소스가스저장장치를 포함하는 반도체 제조장치에 있어서, 상기 챔버의 유입관과 상기 다수의 소스가스저장장치를 연결하는 밸브시스템으로서,
    상기 각각의 소스가스저장장치에서 공급되는 가스를 제어하도록 상기 각각의 소스가스저장장치와 상기 유입관 사이에 각각 장착되는 다수의 제 1 밸브와;
    상기 다수의 밸브와 상기 유입관 사이에서 분지되는 다수의 보조 바이-패스관과;
    상기 다수의 보조 바이-패스관 에 각각 장착되는 다수의 제 2 밸브
    를 포함하는 밸브시스템
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 다수의 제 1 밸브 중 어느 하나가 오프될 때,
    상기 오프된 밸브와 연결되는 제 2 밸브중 어느 하나가 온 되는 밸브시스템
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 다수의 소스가스저장장치는 두 개 이상이고,
    상기 챔버의 유입관으로 각각 유입되는 퍼지가스를 저장하는 다수의 퍼지가스저장장치를 더욱 포함하여,
    상기 다수의 소스가스와 상기 다수의 퍼지가스는 번갈아 차례로 챔버에 유입되는 밸브시스템
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