KR20070079851A - 반도체 제조장치 - Google Patents

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Abstract

가열된 공정챔버를 빨리 냉각시킬 수 있는 반도체 제조장치를 개시하고 있다. 반도체 제조장치는 공정을 수행하는 공정챔버, 공정 후 상기 공정챔버를 냉각하기 위하여 상기 공정챔버로 냉각가스를 공급하는 가스공급유닛, 상기 공정챔버와 연결되어 공정진행시 상기 공정챔버 내부의 반응부산물이 배출되는 배기라인, 상기 공정챔버와 연결되며 상기 냉각가스가 배출되는 냉각라인을 포함한다. 따라서, 상기 공정챔버 내부의 냉각가스를 상기 냉각라인을 통하여 배출함으로써 가열된 상기 공정챔버를 빨리 냉각시킬 수 있다.
공정챔버, 냉각가스, 냉각라인

Description

반도체 제조장치{APPARATUS FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTORS}
도 1은 본 발명에 따른 반도체 제조장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 제조장치를 사용하여 공정챔버를 냉각하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 반도체 제조장치 110 : 보트
120 ; 내측튜브 130 : 외측튜브
140 : 히터 150 ; 플랜지
160 : 받침대 170 : 웨이퍼
180 : 배기라인 196 : 냉각라인
본 발명은 반도체 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가열된 공정챔버를 빠르게 냉각시킬 수 있는 반도체 제조장치에 관한 것이다.
종래의 웨이퍼 가열을 위한 반도체 제조장치는 웨이퍼가 수용되는 공정챔버, 전기에너지를 열에너지로 변환하여 웨이퍼로 열을 방출하는 히터 및 상기 공정챔버 내에 반응가스를 공급하는 가스공급유닛을 구비하여 이루어진다. 이러한 반도체 제조장치는 웨이퍼가 상기 공정챔버 내에 수용되면 상기 가스공급유닛으로부터 상기 공정챔버 내로 반응가스가 공급되면서 공정챔버를 둘러싸고 있는 히터에서 열을 방출하여 소정 온도로 가열하여 공정이 진행된다.
그러나, 이러한 종래의 웨이퍼 가열을 위한 반도체 제조장치는, 별도의 냉각장치가 없으므로 웨이퍼 가열 후, 공정챔버를 냉각시키는데 많은 시간이 소요된다.
예를 들어, 반도체 제조장치에서 공정을 진행할 때, 상기 공정챔버를 가열하는 단계가 있고, 상기 공정챔버를 냉각하는 단계가 있다. 상기 공정챔버를 가열하는 경우 7.5 ℃/min 의 속도로 온도가 상승하나 냉각하는 경우에는 3.3 ℃/min 의 속도로 온도가 하강하므로 가열시간에 비하여 냉각시간이 많이 소요된다.
따라서, 온도를 낮추는 데 많은 시간이 낭비되는 문제가 있다. 특히, 상기 공정챔버를 유지, 보수할 필요가 있는 경우 상기 공정챔버의 냉각시간으로 인하여 상기 공정챔버를 유지, 보수하는 데 많은 시간이 소요된다.
본 발명의 목적은 가열된 챔버를 빨리 냉각시킬 수 있는 반도체 제조장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 반도체 제조장치는 공정을 수행하는 공정챔버, 공정 후 상기 공정챔버를 냉각하기 위하여 상기 공정챔버로 냉각가스를 공급하는 가스공급유닛, 상기 공정챔버와 연결되어 공정진행시 상기 공정챔버 내부의 반 응부산물이 배출되는 배기라인, 상기 공정챔버와 연결되며, 상기 냉각가스가 배출되는 냉각라인을 포함한다.
상기 냉각라인은 상기 배기라인으로부터 분기될 수 있다.
상기 장치는 상기 배기라인 상에 설치되며 상기 공정챔버 내의 압력을 조절하는 펌프, 상기 배기라인 상에 설치되며 배출되는 가스로부터 반응부산물을 포집하는 스크러버를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 반도체 제조장치는 복수의 웨이퍼를 적재한 보트, 상기 보트의 외측에 설치된 내측 튜브와 상기 내측 튜브의 외부에 설치되어 그 내부를 밀폐시키는 외측 튜브를 포함하며 상기 웨이퍼에 대한 공정을 수행하는 공정챔버, 상기 외측 튜브의 외측에 설치되어 웨이퍼를 소정 온도로 가열하는 히터, 상기 내측 튜브와 상기 외측 튜브가 장착되는 플랜지, 상기 플랜지의 일측에 연결되며 공정 후 상기 공정챔버를 냉각하기 위하여 상기 공정챔버로 냉각가스를 공급하는 가스공급유닛, 상기 플랜지의 타측에 연결되며 공정진행시 상기 공정챔버 내부의 반응부산물을 배출하는 배기라인, 상기 공정챔버와 연결되며 상기 냉각가스가 배기되는 냉각라인을 포함한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도 1을 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상 은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다. 또한, 이하에서는 화학기상증착장치로 설명하고 있으나, 본 실시예는 확산장치 등에 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 제조장치(100)를 개략적으로 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 반도체 제조장치(100)는 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition:CVD) 공정을 수행하는 장치로서, 그 내부에는 다수의 반도체 웨이퍼(170)들을 적재한 보트(110)와, 보트(110)의 외측에 설치된 내측 튜브(120)와 내측 튜브(120)의 외부에 설치되어 그 내부를 밀폐시키는 역할을 하는 외측 튜브(130)를 포함하는 공정챔버, 외측 튜브(130)의 외부에 설치되어 공정챔버를 소정 온도로 가열하는 히터(140)와, 내측 튜브(120)와 외측 튜브(130)가 장착되는 플랜지(flange)(150)와, 보트를 지지하는 받침대(160)를 구비한다.
보트(110)는 주로 석영(Quartz)으로 되어 있으며 그 내측면에는 웨이퍼(170)가 끼워지는 슬롯(도시안됨)이 마련되어 있다.
내측 튜브(120)는 석영으로 된 관으로, 그 내부에 보트(110)가 로딩되어 웨이퍼(170) 상에 공정이 진행되는 곳이다. 보트(110)는 상하로 이동할 수 있도록 된 받침대(160)의 상부에 장착되어 내측 튜브(120) 내부로 로딩 또는 언로딩되도록 되어 있다.
플랜지(150)는 내측 튜브(120)와 외측 튜브(130)의 하부에 연결된다.
플랜지(150)의 일측에는 가스공급유닛(152)이 제공되며, 플랜지(150)의 타측에는 배기유닛이 연결된다.
가스공급유닛(152)은 내측 튜브(120) 및 외측 튜브(130)의 내부로 가스를 공급하는 역할을 한다. 가스공급유닛(152)은 플랜지(150)의 일측에 연결된 가스공급라인(154)과 가스공급라인(154) 상에 설치되어 가스공급라인(154)을 개폐하는 가스밸브(156)를 포함한다. 이외에도 가스공급라인(154)의 끝단에는 내측 튜브(120) 및 외측 튜브(130)의 내부로 공급되는 가스를 저장하고 있는 복수의 가스저장부(도시안됨)가 제공될 수 있다.
상기 가스저장부는 보트(110)에 적재된 복수의 웨이퍼(170)를 처리하기 위한 제1 가스와 내측 튜브(120) 및 외측 튜브(130)를 냉각하기 위한 제2 가스를 공급할 수 있다. 제1 가스는 공정을 수행하기 위한 가스이며, 제2 가스는 질소가스 또는 헬륨가스와 같은 비활성 가스이다. 제2 가스는 공정완료 후 보트(110)가 하강하기 전에 내부 튜브(120) 및 외부 튜브(130)의 압력을 상압으로 증가시키며, 후술하는 바와 같이 내부 튜브(120) 및 외부 튜브(130)를 냉각하는 역할을 한다.
플랜지(150)의 타측에는 배기라인(180)이 연결된다. 배기라인(180)은 내측 튜브(120) 및 외측 튜브(130)와 연결되며, 공정진행시 배기라인(180)을 통하여 내측 튜브(120) 및 외측 튜브(130) 내부의 반응부산물을 배출한다.
배기라인(180) 상에는 배기라인(180)을 개폐하는 배기밸브(182)와 내측 튜브(120) 및 외측 튜브(130) 내부의 압력을 조절하는 펌프(184), 배기라인(180)을 통하여 배출되는 가스의 유해성분을 중화시키는 스크러버(186)가 설치된다. 펌프(184)는 공정진행시 내부 튜브(120) 및 외측 튜브(130)의 내부를 저압으로 유지하며, 내부 튜브(120) 및 외측 튜브(130) 내부의 반응부산물을 배기라인(180)을 통하 여 강제배출하는 역할을 한다.
반도체 제조장치(100)는 플랜지(150)와 배기밸브(182)의 사이에서 배기라인(180)으로부터 분기되며, 제1 밸브(198)가 설치된 냉각라인(196)을 더 포함한다. 냉각라인(196)은 가스공급유닛(152)을 통하여 내측 튜브(120) 및 외측 튜브(130) 내부로 공급된 냉각가스가 배출되는 통로 역할을 한다. 냉각라인(196)에 대해서는 후술하기로 한다.
또한, 반도체 제조장치(100)는 제2 밸브(194)가 설치된 벤트라인(192)을 더 포함한다. 벤트라인(192)은 플랜지(150)와 냉각라인(196)의 사이에서 분기되며, 펌프(184)와 스크러버(186) 사이에 연결된다. 내측 튜브(120) 및 외측 튜브(130) 내부의 압력이 상압보다 높아지면 제2 밸브(194)가 개방되어 벤트라인(192)을 통해 내측 튜브(120) 및 외측 튜브(130) 내부의 가스를 배출하는 역할을 한다.
히터(140)는 전기에너지를 열에너지로 변환하여 외측 튜브(130)의 외측에서 웨이퍼(170)에 열을 가한다. 히터(140)는 외측 튜브(130)를 감싸는 형태로 외측 튜브(130)의 외부를 소정의 간격을 두고 이격배치되어 열을 방출하는 코일 형상의 열선(142)과, 열선(142)으로부터 방출된 열이 히터(140) 외측으로 전달되는 것을 방지하기 위해 열선(142)을 감싸고 있는 내열재(141)로 구성된다.
반도체 제조장치(100)에서는, 내측 튜브(120) 내부에 로딩되는 다수의 웨이퍼(170)를 균일한 온도로 가열하기 위해서 내측 튜브(120) 내부의 온도를 상하부에 관계없이 균일한 온도가 되도록 유지할 필요가 있다. 일반적으로는 내측 튜브(120) 내부의 온도는 상하부에 따라 차이가 있게 되므로, 이러한 온도를 보상하기 위해 히터(140)는 복수의 구역으로 나뉘어져 독립적으로 제어될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 제조장치(100)를 사용하여 공정챔버를 냉각하는 방법을 나타내는 흐름도이다. 이하, 도 1 및 도 2를 참고하여 상술한 반도체 제조장치(100)를 사용하여 공정챔버를 냉각하는 방법을 살펴보기로 한다.
먼저, 복수의 웨이퍼(170)들이 적재된 보트(110)가 내측 튜브(120)의 내부를 통하여 상승하면 내측 튜브(120) 및 외측 튜브(130)의 내부는 외부와 밀폐된다(S10).
다음으로, 펌프(184)를 통하여 내측 튜브(120) 및 외측 튜브(130) 내부를 저압으로 유지한 상태에서 가스공급라인(154)를 통하여 제1 가스를 공급하여 증착 공정을 수행한다(S20). 제1 가스는 보트(110)에 적재된 복수의 웨이퍼(170)들에 대하여 증착하고자 하는 다양한 가스일 수 있다.
다음으로, 공정이 완료되면 가스공급라인(154)를 통하여 제2 가스를 공급한다(S30). 제2 가스는 내측 튜브(120) 및 외측 튜브(130) 내부의 압력을 증가시킴과 동시에 냉각라인(196)을 통하여 외부로 배출됨으로써 내측 튜브(120) 및 외측 튜브(130)를 냉각하는 기능을 한다.
가스공급라인(154)을 통하여 제2 가스를 공급하면, 제2 가스는 내측 튜브(120)의 내부로 유입되며, 유입된 제2 가스는 내측 튜브(120)의 상부를 향하여 이동한 후 내측 튜브(120)의 외측으로 다시 이동하며 내측 튜브(120)와 외측 튜브(130) 사이의 공간을 통하여 아래로 하강한다. 하강된 제2 가스는 플랜지(150)에 연결된 배기라인(180)을 통하여 배출된다.
이때, 배기밸브(182) 및 제2 밸브(194)를 통하여 배기라인(180) 및 벤트라인(192)이 각각 폐쇄된 상태이며, 냉각라인(196)은 개방된 상태이다. 따라서, 배기라인(180)을 통하여 배출된 제2 가스는 냉각라인(196)을 통하여 배출된다(S40).
제2 가스가 계속하여 공급되면, 내측 튜브(120) 및 외측 튜브(130)의 내부는 상압에 도달하며, 원하는 온도에 도달하게 된다. 이때, 제1 밸브(198)를 폐쇄하며, 제2 밸브(194)를 개방한다. 제2 밸브(194)를 개방하면, 벤트라인(192)이 개방되며 내측 튜브(120) 및 외측 튜브(130) 내부의 압력이 상압보다 높아지면 벤트라인(192)을 통해 제2 가스가 배출된다(S50).
또한, 내측 튜브(120) 및 외측 튜브(130) 내부의 압력이 상압에 도달하면 보트(110)는 하강한다(S60).
상술한 바에 의하면, 내측 튜브(120) 및 외측 튜브(130)에 공급되는 제2 가스를 냉각라인(196)을 통하여 원활히 배출함으로써 가열된 내측 튜브(120) 및 외측 튜브(130)를 빨리 냉각시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 가열된 내측 튜브 및 외측 튜브를 빨리 냉각시킬 수 있다.

Claims (4)

  1. 공정을 수행하는 공정챔버;
    공정 후 상기 공정챔버를 냉각하기 위하여 상기 공정챔버로 냉각가스를 공급하는 가스공급유닛;
    상기 공정챔버와 연결되어 공정진행시 상기 공정챔버 내부의 반응부산물이 배출되는 배기라인; 및
    상기 공정챔버와 연결되며, 상기 냉각가스가 배출되는 냉각라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉각라인은 상기 배기라인으로부터 분기되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 장치는,
    상기 배기라인 상에 설치되며, 상기 공정챔버 내의 압력을 조절하는 펌프; 및
    상기 배기라인 상에 설치되며, 배출되는 가스의 유해성분을 중화시키는 스크러버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  4. 내측 튜브와 상기 내측 튜브의 외부에 설치되어 그 내부를 밀폐시키는 외측 튜브를 포함하며, 웨이퍼들에 대한 공정이 이루어지는 공정챔버;
    상기 웨이퍼들이 적재되며, 공정 수행시 상기 내측 튜브 내에 위치하는 보트;
    상기 외측 튜브의 외측에 설치되어 상기 공정챔버를 소정 온도로 가열하는 히터;
    상기 내측 튜브와 상기 외측 튜브가 장착되는 플랜지;
    상기 플랜지의 일측에 연결되며, 공정 후 상기 공정챔버를 냉각하기 위하여 상기 공정챔버로 냉각가스를 공급하는 가스공급유닛;
    상기 플랜지의 타측에 연결되며, 공정진행시 상기 공정챔버 내부의 반응부산물을 배출하는 배기라인; 및
    상기 공정챔버와 연결되며, 상기 냉각가스가 배기되는 냉각라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
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KR101044124B1 (ko) * 2008-11-21 2011-06-28 주식회사 엘지실트론 실리콘 단결정 잉곳 제조장치의 클리닝 방법 및 클리닝 모듈

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