KR20070041204A - 반도체 제조설비 - Google Patents

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KR20070041204A
KR20070041204A KR1020050097100A KR20050097100A KR20070041204A KR 20070041204 A KR20070041204 A KR 20070041204A KR 1020050097100 A KR1020050097100 A KR 1020050097100A KR 20050097100 A KR20050097100 A KR 20050097100A KR 20070041204 A KR20070041204 A KR 20070041204A
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gas
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김동규
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삼성전자주식회사
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Abstract

반도체 제조설비를 제공한다. 제공된 반도체 제조설비는 웨이퍼를 적재하기 위한 공간을 제공하는 로드락 챔버와, 상기 로드락 챔버에 연결되며 상기 로드락 챔버 내부의 가스를 외부로 배기하는 가스배기유닛 및, 상기 가스배기유닛과는 별도로 상기 로드락 챔버에 연결되며 상기 로드락 챔버 내부의 산소를 감지하는 산소감지유닛을 포함한다.

Description

반도체 제조설비{Semiconductor manufacturing equipment}
도 1은 본 발명에 따른 반도체 제조설비의 일 실시예를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 제조설비의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110 : 로드락 챔버
114 : 보트
116 : 보트 캡
130 : 프로세스 튜브
140 : 가스배기유닛
180 : 산소감지유닛
본 발명은 반도체 소자를 제조하기 위한 설비에 관한 것으로, 특히, 열처리 공정을 통하여 웨이퍼를 가공하는 반도체 제조설비에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자를 제조하기 위해서는 사진, 확산, 박막증착, 식각, 금속배선 등 여러가지 단위공정을 반복적으로 수행해야만 한다. 이들 공정 중 확산이나 박막증착 등은 주로 고온을 이용한 열처리 공정을 통하여 진행된다.
이러한, 열처리 공정을 수행하는 설비로는 외부로부터 밀폐되고 열처리 공정이 직접 진행되는 프로세스 튜브와, 상기 프로세스 튜브와 연결되되 외부로부터 이송된 웨이퍼가 상기 프로세스 튜브로 이송되기 전 임시 대기하는 로드락 챔버를 포함하는 반도체 제조설비가 있다.
이때, 상기 로드락 챔버는 외부의 웨이퍼가 상기 로드락 챔버로 이송될 시 웨이퍼와 함께 외부로부터 로드락 챔버의 내부로 유입되는 O2 또는/및 H2O(이하, '산소'라 칭함)를 제거하는 역할을 한다. 이와 같은 이유는 상기 로드락 챔버 내부에 산소가 존재할 경우, 상기 산소는 상기 웨이퍼를 따라 상기 프로세스 튜브 내부로 이송될 수 있게 되고, 이와 같이 이송된 산소는 상기 프로세스 튜브 내에서 열처리공정이 진행될 시 상기 웨이퍼 상에 자연산화막을 형성하게 되어 상기 웨이퍼의 손실을 유발하기 때문이다.
따라서, 상기 로드락 챔버에는 상기 웨이퍼 상에 자연산화막이 형성되는 것을 방지하기 위하여 상기 로드락 챔버 내부의 가스를 외부로 배기하는 가스배기유닛과, 상기 가스배기유닛의 배관 상에 설치되어 상기 로드락 챔버 내부에 산소가 있는지의 여부를 감지하고 이 감지값을 상기 가스배기유닛에 전송하는 산소감지기가 설치된다. 이에, 상기 가스배기유닛은 상기 산소감지기에 산소가 감지되지 않을 때까지 상기 로드락 챔버 내부의 가스를 외부로 배기하기 때문에 상기 로드락 챔버 내부에는 산소가 전혀 존재하지 않을 수 있게 되는 것이다.
그러나, 종래 산소를 감지하는 산소감지기는 상기 로드락 챔버 내부의 가스를 외부로 배기하도록 항상 개구되어 있는 가스배기유닛의 배관 상에 설치되어 있고, 또 이 가스배관유닛의 배관 내부에는 이미 산소를 포함한 여러가지 잔류 가스들이 축적되어 있을 수 있기 때문에 상기 산소감지기가 감지한 값은 정확한 값이 아닐 수 있는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로써, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 로드락 챔버 내부의 산소를 정확하게 감지할 수 있는 반도체 제조설비를 제공하는데 있다.
이와 같은 기술적 과제를 구현하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 제조설비는 웨이퍼를 적재하기 위한 공간을 제공하는 로드락 챔버와, 상기 로드락 챔버에 연결되며 상기 로드락 챔버 내부의 가스를 외부로 배기하는 가스배기유닛 및, 상기 가스배기유닛과는 별도로 상기 로드락 챔버에 연결되며 상기 로드락 챔버 내부의 산소를 감지하는 산소감지유닛을 포함한다.
이때, 상기 산소감지유닛은 상기 로드락 챔버의 일측면에 연결된 산소감지용 배관과, 상기 산소감지용 배관 상에 설치된 산소감지기 및, 상기 로드락 챔버의 일측면과 상기 산소감지기의 사이에 설치되며 상기 로드락 챔버의 내부와 상기 산소감지용 배관의 내부를 선택적으로 연통시키는 개폐밸브를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 상기 산소감지유닛은 상기 산소감지용 배관 상에 설치되어 상기 산소감지용 배관 내부의 가스를 외부로 배기하는 펌프를 더 포함할 수 있다.
또다른 실시예에 있어서, 상기 가스배기유닛은 상기 로드락 챔버 내부의 가스가 배기되는 배기배관을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 산소감지용 배관의 양단부 중 상기 로드락 챔버에 연결되지 않은 상기 산소감지용 배관의 끝단부는 상기 배기배관에 연결될 수 있다.
또다른 실시예에 있어서, 상기 산소감지유닛은 상기 배기배관에 연결된 상기 산소감지용 배관의 끝단부와 상기 산소감지기의 사이에 설치되어 상기 배기배관으로 배기되는 가스가 상기 산소감지용 배관으로 역류하는 것을 방지하는 역류방지밸브를 더 포함할 수 있다.
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 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 제조설비의 일 실시예를 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 반도체 제조설비의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조설비는 웨이퍼(90)가 적재되는 보트(114)를 구비하기 위한 공간을 제공하는 로드락 챔버(110)와, 상기 로드락 챔버(110)와 연결되고 상기 웨이퍼(90)에 열처리 공정을 수행하기 위한 공간을 제공하는 프로세스 튜브(130)와, 상기 로드락 챔버(110)와 상기 프로세스 튜브(130) 사이에 구비되어 상기 로드락 챔버(110)와 상기 프로세스 튜브(130) 사이를 선택적으로 연결 또는 차단시키기 위한 셔터(136) 및, 상기 로드락 챔버 내부의 산소를 감지하는 산소감지유닛(180)을 포함한다.
구체적으로, 상기 로드락 챔버(110)는 그 내부로 로딩되는 웨이퍼(90)가 가능한 산소와 접촉하는 것을 방지하도록 밀폐된 형태로 이루어져 있다. 즉, 상기 로드락 챔버(110)의 내부로 웨이퍼(90)가 로딩될 시 대기중에는 산소가 존재하게 되는 바, 상기 로드락 챔버(110)는 이 산소를 제거하여 이 산소가 웨이퍼(90)와 접촉하면서 자연 산화막 등을 생성하는 것을 방지하는 역할을 한다.
그리고, 상기 로드락 챔버(110)의 일측면에는 웨이퍼(90)를 상기 로드락 챔버(110)의 내부로 로딩하거나, 상기 로드락 챔버(110)의 내부로부터 웨이퍼(90)를 언로딩하기 위한 도어(112)가 형성된다. 이때, 상기 도어(112)는 이상과 같이 웨이퍼(90)의 로딩 및 언로딩하는 동안을 제외하고는 웨이퍼(90)가 산소와 접촉하는 것을 차단하기 위해 항상 닫힌 상태로 유지된다.
또, 상기 로드락 챔버(110)의 내부에는 약 150여매 정도의 복수의 웨이퍼(90)를 적재함과 아우러 웨이퍼(90)를 지지할 수 있는 석영 재질의 보트(114)가 내장 설치된다. 이 경우, 상기 보트(114)의 하부에는 상기 프로세스 튜브(130)의 내부 온도를 일정하게 유지시킴과 동시에 상기 보트(114)를 올려놓고 그 보트(114)를 지지할 수 있는 보트 캡(Boat cap,116))이 구비된다.
또한, 상기 로드락 챔버(110)에는 상기 보트(114) 및 상기 보트 캡(116)을 승강시켜 상기 프로세스 튜브(130)의 내부로 이송하거나 상기 보트(114) 및 상기 보트 캡(116)을 하강시켜 상기 로드락 챔버(110)로 이송하기 위한 이송수단이 구비될 수 있다. 일 실시예로, 본 발명 이송수단에는 볼스크류 방식이 적용된다. 즉, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 이송수단은 상기 로드락 챔버(110)의 내부 일측에 수직으로 형성된 구동축(120)과, 상기 보트(114) 및 상기 보트 캡(116)의 하부에서 상기 보트(114) 및 상기 보트 캡(116)을 지지하되 상기 구동축(120)을 따라 상하 등의 방향으로 이동되는 지지부재(118) 및, 상기 지지부재(118)가 상하 등의 방향으로 이동되도록 상기 구동축(120)을 회전시켜주는 구동유닛(124)을 포함한다.
한편, 상기 로드락 챔버(110)의 저면에는 상기 로드락 챔버(110) 내부로 퍼지 가스를 공급하기 위한 퍼지가스 공급관(126)이 형성될 수 있다. 이때, 퍼지가스는 웨이퍼(90)가 산소와 접촉하여 자연 산화막을 형성하는 것을 방지하기 위한 것으로, 질소가스 일 수 있다. 참조번호 128은 퍼지가스의 유량을 조절하기 위한 유량조절기(MFC) 이다.
또, 상기 로드락 챔버(110)의 하부에는 상기 로드락 챔버(110) 내부의 가스를 외부로 배기하는 가스배기유닛(140)이 설치된다. 구체적으로, 가스배기유닛(140)은 상기 로드락 챔버(110)와 연결되어 상기 로드락 챔버(110) 내부의 가스가 배기되는 배기배관(141)과, 상기 배기배관(141) 상에 설치되어 상기 로드락 챔버(110) 내부의 가스를 외부로 강제 배기하는 펌프(170)와, 상기 배기배관(141) 상에 설치되어 상기 로드락 챔버(110)의 내부 압력을 측정하는 압력감지유닛(144) 및, 상기 배기배관(141) 상에 설치되어 상기 로드락 챔버(110)의 압력을 조절하는 압력조절밸브(146)로 구성된다. 참조번호 142는 상기 로드락 챔버(110)에 형성된 배기구이다.
한편, 상기 프로세스 튜브(130)는 석영 재질로 이루어지되, 상호 소정간격을 두고 수직방향으로 배치되는 내측 프로세스 튜브(130a)와 외측 프로세스 튜브(130b)로 구성된다. 상기 내측 프로세스 튜브(130a)는 상부와 하부가 각각 개방된 형태의 원통 형상으로 형성된다. 반면에, 상기 외측 프로세스 튜브(130b)는 내부 및 외부 공기의 유입을 차단할 수 있도록 밀폐된 형태로 이루어져 있다.
그리고, 상기 외측 프로세스 튜브(130b)의 둘레에는 상기 프로세스 튜브(130)의 내부를 가열하는 히터(132)가 구비된다. 이때, 상기 히터(132)는 각 공정별로 다르게 상기 프로세스 튜브(130)를 가열할 수 있다. 예를 들면, 확산 공정을 진행하고자 할 경우, 상기 히터(132)는 상기 프로세스 튜브(130)의 내부가 약 800-1200℃가 되도록 가열할 수 있고, 박막증착 공정을 진행하고자 할 경우에는 상기 프로세스 튜브(130)의 내부가 500-1000℃가 되도록 가열할 수 있다.
또한, 상기 프로세스 튜브(130)의 하부 일측에는 상기 프로세스 튜브(130)의 가스가 외부로 배기되도록 형성된 가스배기구(162)가 형성되고, 상기 가스배기구(162)에는 상기 프로세스 튜브(130)의 내부 가스를 외부로 배기하여 상기 프로세스 튜브(130)의 내부 압력을 조절하는 진공배기유닛(160)이 설치된다. 구 체적으로, 상기 진공배기유닛(160)은 일단이 상기 가스배기구(162)와 연결되고 타단은 상기 펌프(170)에 연결된 가스배기배관(161)과, 상기 가스배기배관(161) 상에 설치되어 상기 프로세스 튜브(130)의 압력을 조절하는 압력조절밸브(168) 및, 상기 프로세스 튜브(130)의 내부 압력을 측정하는 압력감지유닛(164)으로 구성된다. 참조번호 134는 상기 프로세스 튜브(130) 내부로 공정가스를 공급하기 위한 가스 공급관이다.
또, 상기 셔터(136)는 상기 로드락 챔버(110)와 상기 프로세스 튜브(130)의 사이에 구비된다. 따라서, 상기 셔터(136)가 개방되면, 상기 로드락 챔버(110)와 상기 프로세스 튜브(130)는 상호 연결되어진다. 이에, 웨이퍼(90)가 적재된 상기 보트(114)는 이송수단 등에 의해 수직 상승하여 상기 로드락 챔버(110)에서 상기 프로세스 튜브(130)의 내부로 이송될 수도 있고, 상기 이송수단 등에 의하여 수직 하강하여 상기 프로세스 튜브(130)에서 상기 로드락 챔버(110)의 내부로 이송될 수도 있다. 그리고, 상기 셔터(136)는 이와 같은 이송이 완료된 다음에는 폐쇄되어 상기 로드락 챔버(110)와 상기 프로세스 튜브(130) 사이를 상호간 차단하게 된다.
한편, 상기 산소감지유닛(180)은 상기 가스배기유닛(140)과는 별도로 상기 로드락 챔버(110)에 연결되어 상기 로드락 챔버(110) 내부의 산소를 감지하는 역할을 한다. 구체적으로, 상기 산소감지유닛(180)은 상기 로드락 챔버(110)의 일측면에 연결된 산소감지용 배관(182)과, 상기 산소감지용 배관(182) 상에 설치된 산소감지기(186) 및, 상기 로드락 챔버(110)의 일측면과 상기 산소감지기(186)의 사이에 설치되며 상기 로드락 챔버(110)의 내부와 상기 산소감지용 배관(182)의 내부를 선택적으로 연통시키는 개폐밸브(184)을 포함한다. 이때, 상기 산소감지용 배관(182)의 양단부 중 상기 로드락 챔버(110)에 연결되지 않은 상기 산소감지용 배관(182)의 끝단부는 상기 가스배기유닛(140)의 배기배관(141)이나 상기 진공배기유닛(160)의 가스배기배관(161)에 연결될 수 있다. 이 경우, 상기 산소감지유닛(180)은 상기 가스배기유닛(140)의 배기배관(141)이나 상기 진공배기유닛(160)의 가스배기배관(161)에 연결된 상기 산소감지용 배관(182)의 끝단부와 상기 산소감지기(186)의 사이에 설치되어 상기 배기배관{141 또는 가스배기배관(161)}으로 배기되는 가스가 상기 산소감지용 배관(182)으로 역류하는 것을 방지하는 역류방지밸브(188)를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 산소감지유닛(180')은 도 1에 도시한 일 실시예 외에 도 2에 도시한 봐와 같이도 구현될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 다른 실시예의 산소감지유닛(180')은 상기 로드락 챔버(110)의 일측면에 연결된 산소감지용 배관(183)과, 상기 산소감지용 배관(183) 상에 설치된 산소감지기(186)를 포함하되, 상기 산소감지용 배관(183)의 양단부 중 상기 로드락 챔버(110)에 연결되지 않은 상기 산소감지용 배관(183)의 끝단부는 상기 가스배기유닛(140)의 배기배관(141)이나 상기 진공배기유닛(160)의 가스배기배관(161)에 연결되지 않고 별도로 외부까지 연장형성될 수 있다. 이 경우, 상기 산소감지유닛(180')은 상기 산소감지용 배관(183) 상에 설치되어 상기 산소감지용 배관(183) 내부의 가스를 외부로 강제 배기하는 펌프(189)를 더 포함할 수 있다.
이하, 이상과 같이 구성된 본 발명 반도체 제조설비의 작용 및 효과를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 로드락 챔버(110)의 일측에 형성되어 있는 상기 도어(112)가 개방되면, 웨이퍼 이송로봇(미도시) 등은 외부의 웨이퍼(90)를 이 도어(112)를 통하여 상기 로드락 챔버(110)의 내부에 구비된 보트(114)로 로딩한다.
이후, 웨이퍼(90)의 로딩이 완료되면, 상기 도어(112)는 폐쇄된다.
이후, 상기 산소감지유닛(180,180')은 상기 산소감지용 배관(182,183) 상에 상기 로드락 챔버(110) 내부의 가스가 유입되도록 개폐밸브(184)를 오픈한 다음 산소감지용 배관(182,183)에 연결된 산소감지기(186)를 통하여 로드락 챔버(110) 내부의 산소를 감지하게 되고, 감지한 값을 가스배기유닛(140)으로 전송하게 된다. 따라서, 상기 가스배기유닛(140)은 상기 산소감지유닛(180,180')이 전송한 값에 따라 상기 로드락 챔버(110) 내부의 가스를 외부로 배기하게 되고, 상기 산소감지유닛(180,180')은 별도로 마련된 상기 펌프(189)를 구동하거나 상기 역류방지밸브(188)를 오픈함으로써, 상기 산소감지용 배관(182,183) 내부에 유입된 가스를 외부로 배기하게 된다.
이후, 이와 같은 과정을 반복하여 상기 로드락 챔버(110) 내부에 산소가 감지되지 아니하고 상기 로드락 챔버(110)의 내부 압력이 상기 프로세스 튜브(130)의 내부 압력과 동일해지면, 유저 등은 상기 셔터(136)를 개방하고 상기 로드락 챔버(110)의 웨이퍼(90)를 상기 프로세스 튜브(130)의 내부로 이송한 다음, 상기 셔터(136)를 다시 폐쇄한다. 이에, 웨이퍼(90) 상에는 산소로 인한 자연산화막이 전혀 형성되지 않고 외부로부터 밀폐된 고온의 프로세스 튜브(130)의 내부에서 열처리되는 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.
본 발명에 따른 반도체 제조설비에는 기존 가스배기유닛과는 별도로 상기 로드락 챔버에 연결되어 상기 로드락 챔버 내부의 산소를 감지하는 산소감지유닛이 구비되기 때문에, 본 발명에 따르면, 로드락 챔버의 내부 가스에 존재하는 산소를 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 이상과 같은 산소로 인한 자연산화막 형성 등의 문제를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 웨이퍼를 적재하기 위한 공간을 제공하는 로드락 챔버;
    상기 로드락 챔버에 연결되며, 상기 로드락 챔버 내부의 가스를 외부로 배기하는 가스배기유닛; 및,
    상기 가스배기유닛과는 별도로 상기 로드락 챔버에 연결되며, 상기 로드락 챔버 내부의 산소를 감지하는 산소감지유닛을 포함하는 반도체 제조설비.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 산소감지유닛은 상기 로드락 챔버의 일측면에 연결된 산소감지용 배관과, 상기 산소감지용 배관 상에 설치된 산소감지기 및, 상기 로드락 챔버의 일측면과 상기 산소감지기의 사이에 설치되며 상기 로드락 챔버의 내부와 상기 산소감지용 배관의 내부를 선택적으로 연통시키는 개폐밸브를 포함한 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 산소감지유닛은 상기 산소감지용 배관 상에 설치되어 상기 산소감지용 배관 내부의 가스를 외부로 배기하는 펌프를 더 포함한 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 가스배기유닛은 상기 로드락 챔버 내부의 가스가 배기되는 배기배관을 포함하고,
    상기 산소감지용 배관의 양단부 중 상기 로드락 챔버에 연결되지 않은 상기 산소감지용 배관의 끝단부는 상기 배기배관에 연결된 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 산소감지유닛은 상기 배기배관에 연결된 상기 산소감지용 배관의 끝단부와 상기 산소감지기의 사이에 설치되어 상기 배기배관으로 배기되는 가스가 상기 산소감지용 배관으로 역류하는 것을 방지하는 역류방지밸브를 더 포함한 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100944491B1 (ko) * 2008-01-07 2010-03-03 주식회사 에이디피엔지니어링 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR101419886B1 (ko) * 2012-11-12 2014-07-16 (주)쎄미시스코 산소 감지를 위한 배기 라인을 포함하는 기판 처리 장치
CN110444496A (zh) * 2018-05-06 2019-11-12 长鑫存储技术有限公司 导电多晶硅触点的扩散生成方法及设备

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