KR20060134465A - 저압 화학기상 증착설비의 배기장치 - Google Patents

저압 화학기상 증착설비의 배기장치 Download PDF

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Abstract

저압 화학기상 증착설비의 배기장치가 제공된다. 제공된 저압 화학기상 증착설비의 배기장치는 반응튜브와 연결되어 반응튜브의 내부 가스를 외부로 배기하는 배기관과, 배기관을 통해 반응튜브의 내부 진공도를 감지하도록 배기관 상에 설치된 적어도 하나 이상의 압력센서와, 배기관 중에서 압력센서의 설치부를 소정크기로 밀폐시키는 안전커버와, 안전커버에 의해 밀폐된 공간의 내부 가스가 외부로 배기되도록 안전커버에 연결된 배기라인 및, 배기라인 상에 장착되어 배기라인을 밀폐시키거나 배기라인의 개구율을 자동 조절하는 자동 제어밸브를 포함한다. 따라서, 제공된 저압 화학기상 증착설비의 배기장치에 따르면, 안전커버의 내부 가스가 배기되도록 마련된 배기라인이 온도 측정계와 자동 제어밸브에 의해 자동으로 개폐 되어지기 때문에 안전커버의 내부 온도는 일정하게 조절되어 안전커버로 밀폐된 공간의 내부 온도는 상승되지 않게 된다. 이에, 안전커버의 내부 온도 상승으로 압력 센서가 센싱하는 압력이 계속 변동되는 문제는 미연에 방지된다.

Description

저압 화학기상 증착설비의 배기장치{Exhausting apparatus of low pressure chemical vapour deposition equipmeent}
도 1은 본 발명에 따른 저압 화학기상 증착설비의 일실시예를 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1의 A 부분을 확대도시한 사시도이다.
본 발명은 저압 화학기상 증착설비에 관한 것으로, 특히, 설비 내 가스를 외부로 배기하는 저압 화학기상 증착설비의 배기장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자의 제조 공정은 크게 사진공정, 증착 공정, 식각 공정 및 이온주입 공정 등으로 구분되며, 이들 공정들을 반복적으로 수행하여 웨이퍼 상에 복수개의 반도체 소자들을 형성한다.
이와 같은 반도체 소자 제조 공정들 중에서 웨이퍼 상에 박막을 증착시키는 증착 공정은 주로 가스 상태의 화학적 소스(Chemical source)를 확산로 내에 공급하여 웨이퍼의 표면에 확산을 일으킴으로써, 웨이퍼 표면에 유전체막이나 도전막 또는 반도전막 등과 같은 박막을 생성시키는 화학 기상증착(Chemical Vapor Deposition: 이하 "CVD"라 함)법에 의해 이루어진다.
그리고, 이러한 CVD는 공정이 진행되는 확산로의 내부 압력에 따라 저압 CVD(Lower Pressure CVD;이하,'LP CVD'라 칭함)와 상압 CVD(Atmospheric Pressure CVD)로 구분되며, 그 외에도 플라즈마 CVD(PE CVD: Plasma Enhanced CVD) 및 광여기 CVD 등이 사용되고 있다.
이들 중에서 LP CVD는 상압보다 낮은 압력에서 웨이퍼 표면에 박막을 증착시키는 방법으로, 공정을 원활하게 진행시키기 위해서는 정확한 압력 관리가 매우 중요하다.
따라서, 종래 LP CVD 공정을 진행하는 LP CVD 설비의 경우에는 증착반응이 발생되는 반응튜브의 일측에 배기관을 연결하고, 이 배기관 상에 다수의 압력센서(Sensor)와 펌프(Pump) 등을 장착함으로써 반응튜브 내 압력을 관리하고 있다.
그리고, 압력센서의 주변에서는 인체에 유해한 가스의 누출이 발생될 우려가 있기 때문에 압력센서가 설치된 부분의 배기관 상에는 압력센서의 설치부를 외부로부터 밀폐시키는 안전커버(Cover)가 장착되어 있고, 이 안전커버의 내부는 안전커버로 밀폐된 공간의 내부 가스가 외부로 배기되도록 배기라인이 연결되어 있으며, 이 배기라인 상에는 배기라인을 개폐하는 수동 밸브(Valve)가 설치되어 있다. 따라서, 유저는 가스의 누출이 발생된 경우에만 수동 밸브를 오픈시켜 누출된 가스를 배기시키고 있으며, 가스의 누출이 발생되지 않은 경우에는 수동 밸브를 클로우즈시키고 있다.
그러나, 이러한 수동 밸브를 계속 클로우즈시켜 놓을 경우, 안전커버의 내부 온도는 상승하게 되는 바, 안전커버의 내부에 구비된 압력 센서는 이와 같이 상승되는 주위 온도의 영향을 받아 그 측정압력이 계속 변하게 되는 문제가 발생된다.
따라서, 최근에는 이와 같은 온도 상승의 문제를 해결하기 위하여 수동 밸브를 일정크기만큼 오픈시켜 놓고 계속 공정을 진행하고 있지만, 이와 같은 경우에는 다음과 같은 두가지 문제를 다시 초래하게 된다.
즉, 종래의 경우에는 밸브를 일정크기만큼만 오픈시켜놓고 공정을 진행하고 있기 때문에 인체에 유해한 가스를 계속 누출시켜야 하는 문제가 발생된다.
그리고, 종래의 경우에는 밸브를 일정크기만큼만 오픈시켜놓고 공정을 진행하고 있기 때문에 안전커버로 밀폐된 내부의 온도가 급격히 상승될 경우에는 이와 같은 오픈크기만으로 안전커버의 내부 온도 상승을 방지하기 어려운 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로써, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 안전커버의 내부 온도 상승으로 압력 센서가 센싱하는 압력이 계속 변동되는 것을 미연에 방지할 수 있는 저압 화학기상 증착설비의 배기장치를 제공하는데 있다.
그리고, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 안전커버의 내부 온도를 일정하게 조절할 수 있는 저압 화학기상 증착설비의 배기장치를 제공하는데 있다.
이와 같은 기술적 과제를 구현하기 위한 본 발명 저압 화학기상 증착설비의 배기장치는 반응튜브와 연결되어 반응튜브의 내부 가스를 외부로 배기하는 배기관과, 배기관을 통해 반응튜브의 내부 진공도를 감지하도록 배기관 상에 설치된 적어도 하나 이상의 압력센서와, 배기관 중에서 압력센서의 설치부를 소정크기로 밀폐시키는 안전커버와, 안전커버에 의해 밀폐된 공간의 내부 가스가 외부로 배기되도록 안전커버에 연결된 배기라인 및, 배기라인 상에 장착되어 배기라인을 밀폐시키거나 배기라인의 개구율을 자동 조절하는 자동 제어밸브를 포함한다.
이때, 상기 배기라인 또는 상기 안전커버의 일측에는 상기 안전커버에 의해 밀폐된 공간의 내부 온도를 감지하도록 온도 측정계가 설치될 수 있다. 이 경우, 상기 온도 측정계는 상기 안전커버에 의해 밀폐된 공간의 내부 온도를 감지할 수 있는 써모 커플(Thermo couple)일 수 있다.
또한, 상기 온도 측정계와 상기 자동 제어밸브는 상호 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 상기 자동 제어밸브는 상기 온도 측정계에서 측정한 온도에 따라 연동됨이 바람직하다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참 조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 저압 화학기상 증착설비의 일실시예를 도시한 구성도이고, 도 2는 도 1의 A 부분을 확대도시한 사시도이다.
먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 일실시예인 저압 화학기상 증착설비(100)를 구체적으로 설명하면, 본 발명 증착설비(100)는 증착반응이 발생되는 반응튜브(12)), 반응튜브(120)의 내부에서 증착반응이 발생되도록 반응튜브(120)의 내부로 소정 반응가스를 공급하는 가스공급장치(110), 반응튜브(120)와 연결되어 반응튜브(120) 내 반응가스와 잔류가스 등의 내부 가스를 외부로 배기시킴과 아울러 반응튜브(120)의 내부 압력을 제어하는 배기장치(140) 및, 저압 화학기상 증착설비(100)를 전반적으로 제어하는 중앙제어장치(미도시)를 포함한다.
보다 구체적으로 설명하면, 반응튜브(120)는 종형의 외측튜브(121)와, 외측튜브(121)의 내부에 개재되는 내측튜브(123)와, 외측튜브(121)의 하부에 결합되는 플랜지(Flange;127)와, 외측튜브(121)를 가열하기 위한 히터(미도시) 및, 반응튜브(120)의 내부로 웨이퍼(90)를 이송시키기 위한 웨이퍼 보트(Wafer boat;125)를 포함한다. 따라서, 소정 막의 증착을 위하여 외부로부터 로딩된 웨이퍼(90)는 이 웨이퍼 보트(125)를 통하여 반응튜브(120)의 내부로 이송됨으로써 구현되는 것이다.
가스공급장치(110)는 소정 반응가스를 반응튜브(120) 측으로 공급하는 가스공급원(112)과, 일단부가 가스공급원(112)에 연결되고 타단부는 플랜지(127)에 연결된 가스공급배관(114)을 포함한다. 따라서, 가스공급원(112)에서 공급하는 소정 반응가스는 이 가스공급배관(114)을 통하여 반응튜브(120)의 내부로 공급된다.
배기장치(140)는 반응튜브(120)와 연결되어 반응튜브(120)의 내부 가스를 외부로 배기하는 배기관, 배기관에 연결되며 반응튜브(120)의 내부 가스를 외부로 펌핑하는 진공펌프(155), 진공펌프(155)와 반응튜브(120) 사이의 배기관 상에 장착되어 반응튜브(120)의 내부 압력을 자동조절하는 압력조절밸브(154), 진공펌프(155)에 의해 배기되는 내부 가스를 흡수하여 세정 후 가연 배기하는 스크러버(156), 배기관을 통해 반응튜브(120)의 내부 진공도를 감지하도록 배기관 상에 설치된 적어도 하나 이상의 압력센서, 배기관 중에서 압력센서의 설치부를 소정크기로 밀폐시키는 안전커버(150), 안전커버(150)에 의해 밀폐된 공간의 내부 가스가 외부로 배기되도록 안전커버(150)에 연결된 배기라인(152), 안전커버(150)에 의해 밀폐된 공간의 내부 온도를 감지하도록 마련된 온도 측정계(153) 및, 배기라인(152) 상에 장착되어 배기라인(152)을 밀폐시키거나 배기라인(152)의 개구율을 자동 조절하는 자동 제어밸브(151)를 포함한다.
구체적으로, 배기관은 반응튜브(120)의 내부 가스를 소정 경로를 통해 외부로 배기하는 주 배기관(141)과, 주 배기관(141)으로부터 분기되는 제1보조 배기관(148)과 제2보조 배기관(146)으로 구성된다. 이때, 제1보조 배기관(148)은 압력조절밸브(154)를 보호하도록 마련된 배관으로, 압력조절밸브(154)의 전방에 위치한 주 배기관(141)과 압력조절밸브(154)의 후방에 위치한 주 배기관(141)을 별도로 상호 연결하도록 설치된다. 그리고, 제2보조 배기관(146)은 주 배기관(141) 내부의 가스를 바로 스크러버(156)로 배출하도록 마련된 배관으로, 압력조절밸브(154)의 전방에 위치한 주 배기관(141)과 진공펌프(155)와 스크러버(156)의 사이에 위치한 주 배기관(141)을 상호 연결하도록 설치된다.
따라서, 전술한 압력센서와, 압력조절밸브(154)와, 진공펌프(155)와, 스크러버(156_ 등은 주 배기관(141)에 순차적으로 설치되며, 제1보조 배기관(148)과 제2보조 배기관(146)에는 각각 압력센서의 센싱에 의해 연동되는 러핑밸브(149)와 서브밸브(147)가 설치된다.
한편, 압력센서는 반응튜브(120)의 내부에 웨이퍼(90)를 로딩/언로딩할 경우 주 배기관(141)을 통해 상압 상태의 튜브(120) 내부의 진공도를 감지하는 고압 바라트론 센서(142)와, 웨이퍼(90) 상에 박막을 형성할 경우 저압 상태의 튜브(120) 내부의 진공도를 감지하는 저압 바라트론 센서(145) 및, 튜브(120) 내부로부터 웨이퍼(90)를 언로딩할 경우 저압의 진공에서 대기압에 도달시 이 대기압을 감지하는 대기압 감지센서(143)로 구성된다.
따라서, 전술한 압력조절밸브(154)는 저압 바라트론 센서(145)의 압력감지신호를 이용하여 튜브(120) 내부를 저압으로 균일하게 유지시키게 되고, 전술한 러핑밸브(149)는 고압 바라트론 센서(142)의 압력감지신호를 이용하여 제1보조 배기관(148)을 개구시킴으로써 튜브(120) 내부의 대기압을 저압의 진공으로 만들게 되며, 서브밸브(147)는 대기압 감지센서(143)의 대기압 감지신호를 이용하여 제2보조 배기관(146)을 개구시킴으로써 주 배기관(141)의 내부 가스를 바로 스크러버(156)로 배출시키게 된다.
안전커버(150)는 전술한 압력센서의 설치부에서 인체에 유해한 가스가 외부로 누출되는 것을 방지하기 위한 것으로, 배기관 중에서 압력센서의 설치부를 대략 직육면체 타입으로 밀폐시키게 된다. 따라서, 압력센서의 설치부에서 가스가 누출될 경우, 이 누출된 가스는 안전커버(150)에 연결된 배기라인(152)을 통해 외부로 배기됨으로써 작업자 등의 유저에게는 인체에 유해한 가스가 전혀 전달되어지지 않는 것이다.
온도 측정계(153)는 안전커버(150)에 의해 밀폐된 공간의 내부 온도를 감지하도록 마련되는 바, 배기라인(152) 또는 안전커버(150)의 일측에 설치될 수 있다. 그리고, 이때의 온도 측정계(153)는 안전커버(150)에 의해 밀폐된 공간의 내부 온도를 감지할 수 있는 써모 커플일 수 있다.
자동 제어밸브(151)는 배기라인(152)을 밀폐시키거나 배기라인(152)의 개구율을 자동 조절하는 역할을 하는 바, 전술한 온도 측정계(153)에서 측정한 온도에 따라 연동되도록 설치된다. 따라서, 자동 제어밸브(151)는 전술한 온도 측정계(153)와 전기적으로 연결된다.
따라서, 온도 측정계(153)에서 측정한 온도가 미리 지정된 일정값에 미달될 경우, 자동 제어밸브(151)는 배기라인(152)을 밀폐시키게 되고, 온도 측정계(153)에서 측정한 온도가 미리 지정된 일정값을 넘어설 경우, 자동 제어밸브(151)는 배기라인(152)을 점차 개구시키게 된다. 이에, 안전커버(150)의 내부 온도는 이와 같은 온도 측정계(153)와 자동 제어밸브(151)의 자동 개폐작용으로 인하여 상승되지 않게 된다. 그러므로, 종래에 발생되었던 문제 곧, 압력센서의 측정압력이 주위 온도의 영향을 받아 계속 변하는 문제는 미연에 방지된다.
미설명 부호 144는 저압 바라트론 센서(145)로 연결된 배기관에 체결되는 보 조밸브를 지칭한 것이다.
이하, 본 발명에 따른 저압 화학기상 증착설비(100) 및 이 증착설비(100)에 구비된 배기장치(140)의 작용 및 효과를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 외부로부터 로딩된 웨이퍼(90)가 웨이퍼 보트(125)에 안착되어 반응튜브(120)의 내부로 이송되면, 저압 화학기상 증착설비(100)의 가스공급장치(110)는 웨이퍼(90) 상에 소정 증착반응이 발생되도록 반응튜브(120)의 내부로 소정 반응가스를 공급하게 되고, 배기장치(140)는 압력센서와 각 밸브들 및 진공펌프(155) 등을 이용하여 반응튜브(120)의 압력을 공정진행에 적합한 적정압력으로 유지시키게 된다.
이후, 공정이 진행되고 웨이퍼(90)가 언로딩되면, 저압 화학기상 증착설비(100)의 배기장치(140)는 반응튜브(120)의 내부 압력을 웨이퍼(90)의 언로딩에 적합하게 조절함과 아울러 반응튜브(120) 내 잔류 가스 등을 외부로 펌핑하게 된다. 따라서, 증착공정은 원활하게 진행되어지는 것이다.
한편, 이상과 같은 공정의 진행시 압력센서는 반응튜브(120)의 내부 압력이 공정진행에 적합한지 등을 감지하게 되는데, 이때의 압력센서의 설치부 주변에서는 인체에 유해한 가스의 누출이 발생될 우려가 있으므로 안전커버(150)는 이 설치부 주변을 밀폐시키게 된다. 그리고, 이와 같이 밀폐된 안전커버(150)의 내부는 온도가 상승될 수 있기 때문에 온도 측정계(153)와 자동 제어밸브(151)는 안전커버(150)의 내부 온도가 상승되지 않도록 안전커버(150)에 연결된 배기라인(152)의 개폐를 제어하게 된다.
구체적으로, 온도 측정계(153)에서 측정한 온도가 미리 지정된 일정값에 미달될 경우, 자동 제어밸브(151)는 배기라인(152)을 밀폐시키게 되고, 온도 측정계(153)에서 측정한 온도가 미리 지정된 일정값을 넘어설 경우, 자동 제어밸브(151)는 배기라인(152)을 점차 개구시키게 된다. 따라서, 안전커버(150)의 내부 온도는 이와 같은 온도 측정계(153)와 자동 제어밸브(151)의 자동 개폐작용으로 인하여 상승되지 않게 된다. 그러므로, 종래에 발생되었던 문제 곧, 압력센서의 측정압력이 주위 온도의 영향을 받아 계속 변하는 문제는 미연에 방지되는 것이다.
이상, 본 발명은 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 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.
상술한 바와 같이, 본 발명 저압 화학기상 증착설비의 배기장치에 따르면, 안전커버의 내부 가스가 배기되도록 마련된 배기라인이 온도 측정계와 자동 제어밸브에 의해 자동으로 개폐 되어지기 때문에 안전커버의 내부 온도는 일정하게 조절되어 안전커버로 밀폐된 공간의 내부 온도는 상승되지 않게 된다. 따라서, 본 발명 저압 화학기상 증착설비의 배기장치에 따르면, 안전커버의 내부 온도 상승으로 압력 센서가 센싱하는 압력이 계속 변동되는 문제를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 반응튜브와 연결되어 상기 반응튜브의 내부 가스를 외부로 배기하는 배기관;
    상기 배기관을 통해 상기 반응튜브의 내부 진공도를 감지하도록 상기 배기관 상에 설치된 적어도 하나 이상의 압력센서;
    상기 배기관 중에서 상기 압력센서의 설치부를 소정크기로 밀폐시키는 안전커버;
    상기 안전커버에 의해 밀폐된 공간의 내부 가스가 외부로 배기되도록 상기 안전커버에 연결된 배기라인; 및,
    상기 배기라인 상에 장착되어 상기 배기라인을 밀폐시키거나 상기 배기라인의 개구율을 자동 조절하는 자동 제어밸브를 포함한 것을 특징으로 하는 저압 화학기상 증착설비의 배기장치
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 배기라인 또는 상기 안전커버의 일측에는 상기 안전커버에 의해 밀폐된 공간의 내부 온도를 감지하도록 온도 측정계가 설치된 것을 특징으로 하는 저압 화학기상 증착설비의 배기장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 온도 측정계는 상기 안전커버에 의해 밀폐된 공간의 내부 온도를 감지 할 수 있는 써모 커플(Thermo couple)인 것을 특징으로 하는 저압 화학기상 증착설비의 배기장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 온도 측정계와 상기 자동 제어밸브는 상호 전기적으로 연결되고,
    상기 자동 제어밸브는 상기 온도 측정계에서 측정한 온도에 따라 연동되는 것을 특징으로 하는 저압 화학기상 증착설비의 배기장치.
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