KR20060057460A - 반도체소자 제조용 증착설비 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체소자 제조용 증착설비에 관한 것으로, 소정 공정이 진행되는 공정튜브와 이 공정튜브에 투입시킬 웨이퍼 또는 상기 공정튜브에서 소정의 공정이 완료된 웨이퍼를 일시적으로 보관시키기 위한 로드락챔버의 배기라인에서 분지되어 공정튜브와 로드락챔버의 내부압력을 동일한 압력으로 유지시키기 위한 압력조절라인이 구성됨으로써 공정튜브와 로드락챔버의 서로 다른 압력으로 인해 파티클이 유입되어 웨이퍼의 손상을 방지하는 효과가 있다.
로드락챔버, 공정튜브

Description

반도체소자 제조용 증착설비{Deposition equipment used to manufacture semiconductor device}
도 1은 종래의 종형확산로설비의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 종형확산로설비의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 자동압력조절밸브의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
**주요 부분에 대한 부호의 설명**
110 : 공정튜브
115 : 제 1 센서
120 : 로드락챔버
121 : 도어
125 : 제 2 센서
130 : 게이트
135 : 보트
141 : 제 1 배기라인
142 : 제 2 배기라인
143 : 제 1 에어밸브
144 : 제 2 에어밸브
145 : 압력조절라인
150 : 자동압력조절밸브
155 : 밸브판
160 : 제어부
본 발명은 반도체소자 제조용 증착설비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공정튜브와 로드락챔버간 압력을 조절하여 파티클의 유입을 방지하는 반도체소자 제조용 증착설비에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자의 제조 공정은 크게 증착 공정, 사진 공정, 식각 공정 및 이온 주입 공정 등으로 구분되며, 이들 공정들을 반복적으로 수행하여 웨이퍼 상에 복수개의 반도체 소자들을 형성한다.
이들 제조 공정 중에서 웨이퍼 상에 박막을 증착시키는 증착 공정은 주로 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition: 이하 "CVD"라 한다.)법에 의해 이루어진다. CVD는 가스 상태의 화학적 소스(Chemical source)를 확산로 내에 공급하고 웨이퍼 표면에 확산을 일으켜 웨이퍼 표면에 유전체막, 도전막 및 반도전막 등과 같은 박막을 생성시키는 기술이다.
이러한 CVD는 공정이 진행되는 확산로의 내부 압력에 따라 저압 CVD(LPCVD: Lower Pressure CVD), 상압 CVD(Atmospheric Pressure CVD)로 구분되며, 그 외에도 플라즈마 CVD(PECVD: Plasma Enhanced CVD) 및 광여기 CVD 등이 사용된다.
이중에서 LPCVD는 상압보다 낮은 압력에서 웨이퍼의 표면에 필요한 박막을 증착시키는 방법으로, 보통 종형확산로(Vertical diffusion furnace)설비가 사용된다.
여기에서, 도 1에 도시된 바와 같이 종래의 종형확산로설비의 구성을 살펴보면, 종래의 종형확산로설비는 고진공 상태에서 소정의 공정을 진행하기 위한 공정튜브(10)와 이 공정튜브(10)와 밀폐된 분위기를 이루어 웨이퍼(W)가 적재된 보트(40)를 공정튜브(10)에 이송시키기 전에 웨이퍼(W)를 일시적으로 보관시키기 위한 로드락챔버(20)를 구비한다.
이때, 공정튜브(10)와 로드락챔버(20)의 사이에는 게이트(30)가 설치되어 복수개의 웨이퍼(W)가 적재된 보트(40)가 로드락챔버(20)로부터 공정튜브(10)로 이송되는 이송통로 역할을 하게 된다.
한편, 상술한 공정튜브(10)와 로드락챔버(20) 사이에는 공정 수행에서 가열과 공정가스의 공급 및 배출 등의 관계에 의해 상호 다른 압력 상태를 이루게 되고, 이러한 상태로 게이트(30)를 개방시킬 경우 자연적인 유체의 유동이 있게 된다.
따라서, 공정튜브(10)의 내부압력이 로드락챔버(20)의 내부압력과 다른 상태에서 상호 연통하게 될 경우 로드락챔버(20)에 존재하는 파티클 등의 유체는 공정 튜브(10)로 유입되거나 공정튜브(10) 내부에 잔존하는 공정가스 등의 유체는 로드락챔버(20)로 유동되어 웨이퍼 및 공정튜브(10)의 내부를 오염시킬 뿐만 아니라 고온 분위기의 웨이퍼(W)에 영향을 주어 공정 불량을 초래하게 문제점이 발생된다.
그러나, 이를 해결하기 위한 종래의 종형확산로설비에서는 공정튜브(10)와 로드락챔버(20)의 배기라인(60a,60b)에는 플로우미터(50a,50b)와 같은 수동 압력조절밸브가 설치되어 작업자가 플로우미터(50a,50b)를 읽고 수동으로 로드락챔버(20)와 공정튜브(10) 사이의 압력을 조절하였다.
하지만 수동으로 작업하기 때문에 압력을 조절하는 일련의 작업이 쉽지 않으며 시간이 오래 걸리고, 정확한 조절을 하기 어려워 파티클이 여전히 유입되는 문제점이 발생된다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로서, 본 발명의 목적은 공정튜브와 로드락챔버 사이의 압력차를 자동으로 조절하는 압력조절수단을 가진 반도체소자 제조용 증착설비를 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명은 소정 공정이 진행되는 공정튜브와, 상기 공정튜브의 진공상태를 유지하기 위해 펌프와 연결된 제 1 배기라인과, 상기 공정튜브에 투입시킬 웨이퍼 또는 상기 공정튜브에서 소정의 공정이 완료된 웨이퍼를 일시적으로 보관시키기 위한 로드락챔버와, 상기 로드락챔버의 진공상태를 유지하기 위해 펌프와 연결된 제 2 배기라인 및 상기 제 1 배기라인과 상기 제 2 배기라인에 연결되어 상기 공정튜브와 상기 로드락챔버간 압력 차이를 조절하기 위한 압력조절라인을 포함하는 반도체소자 제조용 증착설비에 관한 것이다.
바람직하게, 상기 제 1 배기라인에는 상기 공정튜브의 압력값을 측정하는 제 1 센서가 설치되고, 상기 제 2 배기라인에는 상기 로드락챔버의 압력값을 측정하는 제 2 센서가 설치된다.
그리고, 상기 제 1 배기라인 및 상기 제 2 배기라인에서 상기 압력조절라인이 분지된 곳에는 에어밸브가 설치되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 압력조절라인에는 자동압력조절밸브가 설치되어 상기 공정튜브와 상기 로드락챔버간 압력을 조절한다.
또한, 상기 제 1 센서와 상기 제 2 센서 및 상기 자동압력조절밸브와 전기적으로 연결되어 상기 제 1 센서와 상기 제 2 센서에서 측정한 압력값을 비교하여 상기 자동압력조절밸브를 제어하는 제어부가 연결된다.
바람직하게, 상기 제어부에는 상기 제 1 센서와 상기 제 2센서에 측정된 압력값을 화상으로 출력하는 디스플레이장치가 연결된 것을 특징으로 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명 반도체소자 제조용 증착설비에 따른 실시예를 살펴보면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 증착설비 중 종형확산로설비의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2를 참조하면, 종형확산로설비는 고진공 상태에서 소정의 공정을 진행하기 위한 공정튜브(110)와 이 공정튜브(110)와 밀폐된 분위기를 이루어 웨이퍼(W)가 적재된 보트(135)를 공정튜브(110)에 이송시키기 전에 웨이퍼(W)를 일시적으로 보관시키기 위한 로드락챔버(120)를 구비한다.
상기 공정튜브(110)는 석영재질로 이루어지고, 내측튜브(112)와 외측튜브(114)로 구분되어 소정 간격을 두고 수직방향으로 구비된다. 여기에서, 내측튜브(112)는 상부와 하부가 각각 개방된 형태의 원통형이며, 외측튜브(114)는 내부 및 외부 공기의 유입을 차단할 수 있도록 밀폐된 형태로 이루어진다.
또한, 외측튜브(114)의 둘레에는 히터(116)가 설치되어 외벽체를 이루도록 구비되어 공정튜브(110)를 가열하도록 구비되며, 상기 공정튜브(110) 하부의 좌, 우측에는 내부로 소정 공정가스를 공급하는 가스주입구(117)와 공정 완료 시 공정가스를 배출하는 가스배출구(118)가 구비된다.
상기 로드락챔버(120)는 일측면에 웨이퍼(W)를 로드락챔버(120)의 내부로 로딩하거나 로드락챔버(120)로부터 언로딩하기 위한 도어(121)가 설치된다. 그리고, 로드락챔버(120)의 내부에는 복수의 웨이퍼(W)를 적재함과 동시에 웨이퍼(W)를 지지할 수 있는 보트(135)가 설치된다.
또한, 로드락챔버(120)의 저면에는 내부로 퍼지가스를 공급하기 위한 공급관(123)이 구비되어 웨이퍼(W)가 산소와 접촉하여 산화막을 형성하는 것을 방지하고, 이 퍼지가스를 배기시키기 위한 배기구(124)가 구비된다.
그리고, 공정튜브(110)와 로드락챔버(120)의 사이에는 게이트(130)가 설치되어 소정 공정을 진행하기 위해 이 게이트(130)를 통해 복수의 웨이퍼(W)가 적재된 보트(135)가 이송되는 이송통로 역할을 하게 된다.
한편, 소정 공정을 진행하기 위해 보트(135)를 로드락챔버(120)로부터 공정튜브(110)로 이송시키거나 공정 완료 후 보트(135)를 공정튜브(110)로부터 로드락챔버(120)로 이송하는 경우, 게이트(130)의 개방을 통해 발생되는 공정튜브(110)와 로드락챔버(120)간의 압력의 차이를 조절하기 위한 압력조절라인(145)이 공정튜브(110)의 배기구(118)와 연결된 제 1 배기라인(141)과 로드락챔버(120)의 배기구(124)와 연결된 제 2 배기라인(142)에 설치된다.
이때, 제 1 배기라인(141)과 제 2 배기라인(142)은 제 1 펌프(146)와 제 2 펌프(147)에 각기 연결되어 이 펌프의 작동에 의해 공정튜브(110)와 로드락챔버(120)의 내부를 진공분위기로 형성한다. 그리고, 이 펌프들(146,147)은 다시 스크러버(미도시)와 연결되어 부식성 및 독성을 갖는 잔류가스 및 부산물들을 중화시키게 된다.
여기에서, 제 1 배기라인(141) 상에는 공정튜브(110)의 압력값을 측정하는 제 1 센서(115)가 설치되고, 제 2 배기라인(142) 상에는 로드락챔버(120)의 압력값을 측정하는 제 2 센서(125)가 설치된다.
그리고, 제 1, 2 배기라인(141,142)과 압력조절라인(145)이 만나는 부분에는 제 1, 2 에어밸브(143,144)가 설치되어 압력조절라인(145)을 개방 및 차단하게 된다.
또한, 제 1 에어밸브(143)와 제 2 에어밸브(144)의 사이에는 자동압력조절밸브(150)가 설치되어 공정튜브(110)와 로드락챔버(120)의 내부압력을 동일하게 유지시키는 역할을 하게 된다.
그리고, 제어부(160)는 제 1 센서(115)와 제 2 센서(125) 및 자동압력조절밸브(150)와 전기적으로 연결되는데, 제어부(160)는 제 1 센서(115)와 제 2 센서(125)에서 측정한 압력값을 시그널로 전송받는다. 그리고, 제어부(160)는 두 센서로부터 전송받은 압력값을 비교하여 자동압력조절밸브(150)의 개방 정도를 결정한다.
이때, 이 제어부(160)는 제 1 센서(115)와 제 2센서(125)에 측정된 압력값을 화상으로 출력하는 디스플레이장치(미도시)가 연결되어 작업자가 손쉽게 파악할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이 자동압력조절밸브(150)는 압력조절라인(145)의 내부에 밸브판(155)이 설치된다.
이때, 이 밸브판(155)은 자동압력조절밸브(150)가 작동하지 않을 시에는 압력조절라인(145)을 밀폐하며, 이를 움직여 압력조절을 할 경우에는 밸브판(155)에 설치된 샤프트(157)를 중심으로 하여 압력 차이에 따라 기울기를 변경하여 공정튜브(110)와 로드락챔버(120)간 압력을 동일하게 유지시키게 된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 대한 작용 및 효과를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 대기압 상태에서 로드락챔버(120)의 일측에 형성된 도어(121)를 개방하고 이 도어(121)를 통하여 로드락챔버(120)의 내부에 설치된 보트(135)에 웨이퍼(W)를 적재한다.
적재가 완료되면 도어(121)를 밀폐시키고 로드락챔버(120)의 내부를 제 2 펌 프(147)를 이용하여 진공상태로 만든다.
여기에서, 로드락챔버(120)의 내부압력과 제 1 펌프(146)를 이용하여 진공상태를 유지하고 있는 공정튜브(110)의 내부압력은 서로 다르기 때문에 배기라인(141,142) 상에 설치되어 있는 제 1 센서(115)와 제 2 센서(125)를 이용하여 공정튜브(110)와 로드락챔버(120)의 내부압력을 측정한다.
그리고, 제 1 에어밸브(143)와 제 2 에어밸브(144)를 열어 압력조절라인(145)을 개방한다.
그리고, 측정된 압력값은 제어부(160)에 시그널로 전송하여 그 데이터를 받은 제어부(160)는 압력조절라인(145) 상에 설치된 자동압력밸브(150)를 측정된 압력값에 맞게 밸브판(155)을 개방하여 공정튜브(110)와 로드락챔버(120)의 내부압력을 동일한 압력으로 유지시킨다.
다음으로, 게이트(130)를 개방하여 보트(135)를 공정튜브(110)에 이송하고 이송이 완료되면 게이트(130)를 차단한다. 그리고, 제 1 에어밸브(143)와 제 2 에어밸브(144)를 닫아 압력조절라인(145)을 차단함으로써 공정튜브(110)와 로드락챔버(120) 사이의 압력변화를 방지한다.
이후, 공정튜브(110)에서 소정 공정을 진행하고 이 공정이 완료되면, 다시 제 1 센서(115)와 제 2 센서(125)를 이용하여 공정튜브(110)와 로드락챔버(120)의 내부압력을 측정한다.
이 측정값에 따라 다시 압력조절라인(145)을 개방하고 자동압력조절밸브(150)를 조절하여 공정튜브(110)와 로드락챔버(120)의 내부압력을 동일하게 유지시 킨다.
다음으로, 게이트(130)를 개방하여 소정 공정이 완료된 웨이퍼(W)들이 적재된 보트(135)를 로드락챔버(120)로 이송하고, 게이트(130)를 차단한다.
또한, 압력조절라인(145)을 차단하고 로드락챔버(120)에 퍼지가스를 공급하여 대기압 상태로 분위기를 조성하고 대기압 상태가 되면 도어(121)를 개방하여 보트(135)로부터 웨이퍼(W)를 언로딩한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 공정튜브와 로드락챔버의 배기라인 상에 형성된 압력조절라인에 자동압력조절밸브를 설치함으로써, 공정튜브와 로드락챔버간의 압력을 동일 압력으로 유지시켜 파티클의 유입을 방지하며 작업시간을 단축하는 효과가 있다.
본 발명은 도시한 실시예를 참고로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구의 범위와 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (6)

  1. 소정 공정이 진행되는 공정튜브;
    상기 공정튜브의 진공상태를 유지하기 위해 제 1 펌프와 연결된 제 1 배기라인;
    상기 공정튜브에 투입시킬 웨이퍼 또는 상기 공정튜브에서 소정의 공정이 완료된 웨이퍼를 일시적으로 보관시키기 위한 로드락챔버;
    상기 로드락챔버의 진공상태를 유지하기 위해 제 2 펌프와 연결된 제 2 배기라인;
    상기 제 1 배기라인과 상기 제 2 배기라인에 연결되어 상기 공정튜브와 상기 로드락챔버간 압력 차이를 조절하기 위한 압력조절라인을 포함하는 반도체소자 제조용 증착설비.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 배기라인에는 상기 공정튜브의 압력값을 측정하는 제 1 센서가 설치되고, 상기 제 2 배기라인에는 상기 로드락챔버의 압력값을 측정하는 제 2 센서가 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조용 증착설비.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 배기라인 및 상기 제 2 배기라인에서 상기 압력조절라인이 분지된 곳에는 에어밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조용 증착설비.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력조절라인에는 자동압력조절밸브가 설치되어 상기 공정튜브와 상기 로드락챔버간 압력을 조절하는 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조용 증착설비.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 센서와 상기 제 2 센서 및 상기 자동압력조절밸브와 전기적으로 연결되어 상기 제 1 센서와 상기 제 2 센서에서 측정한 압력값을 비교하여 상기 자동압력조절밸브를 제어하는 제어부가 연결된 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조용 증착설비.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제어부에는 상기 제 1 센서와 상기 제 2센서에 측정된 압력값을 화상으로 출력하는 디스플레이장치가 연결된 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조용 증착설비.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7823526B2 (en) 2008-03-24 2010-11-02 Vanguard Ada Systems Of America, Inc. Foldable cone
WO2014003297A1 (ko) * 2012-06-27 2014-01-03 (주)이노시티 기판 가열 장치 및 프로세스 챔버
KR101984084B1 (ko) * 2018-01-25 2019-05-30 주식회사 썸백 엘이디 제조용 부품의 질화갈륨층 제거방법

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