KR20070111003A - 배기 시스템 - Google Patents

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KR20070111003A
KR20070111003A KR1020060043782A KR20060043782A KR20070111003A KR 20070111003 A KR20070111003 A KR 20070111003A KR 1020060043782 A KR1020060043782 A KR 1020060043782A KR 20060043782 A KR20060043782 A KR 20060043782A KR 20070111003 A KR20070111003 A KR 20070111003A
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Abstract

배기 시스템이 개시된다. 배기 시스템은 챔버와 연결된 제1 파이프, 상기 제1 파이프와 연결된 제2 파이프, 상기 제1 파이프와 상기 제2 파이프 사이의 공간을 개폐하여 제1 파이프로부터 제2 파이프로 이동되는 반응 가스의 양을 조절하는 차단 부재 및 상기 차단 부재로 상기 제1 파이프와 상기 제2 파이프 사이의 공간이 개폐되는 정도를 측정하는 개폐 정도 측정 부재를 포함한다. 본 발명에 따르면, 챔버 내의 압력을 균일하게 유지하는데 필요한 챔버내의 압력에 관한 데이터를 획득할 수 있는 동시에 자동 압력 조절 장치의 개폐 정도에 대한 추가적인 데이터를 획득할 수 있기 때문에 배기시 반응 가스가 이동하는 파이프 또는 자동 압력 조절 장치 자체의 오류를 효과적으로 개선할 수 있다.

Description

배기 시스템{System for exhausting gas}
도 1은 종래의 자동 압력 조절 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1에서 도시한 자동 압력 조절 장치에서 모니터링 된 압력을 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 압력 조절 장치를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 자동 압력 조절 장치를 사용하여 측정한 챔버 내부의 전압과 가변 저항 부재 양단의 전압을 나타내는 그래프이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
30 : 제1 파이프 40 : 제2 파이프
42 : 연결축 300 : 챔버
410 : 모터 430 : 차단 부재
440 : 센서
본 발명은 챔버의 압력을 조절하기 위한 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게 는 상기 제조 공정 중에 발생하는 반응 가스를 챔버 내부로 유입시키거나 챔버 외부로 배기시킬 때 압력을 조절하는 자동 압력 조절 장치에 관한 것이다.
근래에 정보 통신 분야의 급속한 발달과 컴퓨터와 같은 정보 매체가 널리 보급에 따라 반도체 장치도 비약적으로 발전하고 있다. 그 기능적인 면에 있어서, 상기 반도체 장치는 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구된다. 이에 따라, 상기 반도체 장치는 집적도, 신뢰도 및 응답 속도 등을 향상시키는 방향으로 제조 기술이 발전되고 있다.
상기 반도체 장치는 일반적으로 막 형성, 패턴 형성, 금속 배선 형성 등을 위한 일련의 단위 공정들을 순차적으로 수행함으로서 제조된다. 상기 단위 공정들의 수행에서는 상기 단위 공정들의 공정 조건에 적합한 제조 장치가 사용된다.
상기 공정들은 반도체 장치의 품질 및 수율 향상을 위해 압력 및 온도 등 공정 분위기의 정밀한 제어가 필수적인 요구 조건으로 대두되고 있다.
일반적으로, 반도체 장치를 제조하기 위한 반도체 기판의 가공 공정들은 다양한 반응 가스들을 사용한다. 대표적으로 실리콘을 포함하는 반도체 기판의 표면에 얇은 산화막을 형성하기 위하여 산소 가스를 제공할 수 있다. 반도체 장치를 제조하는 과정에서 챔버 내의 압력을 일정하게 유지시키기 위하여 챔버에는 자동 압력 조절 장치가 결합된다.
일반적으로 다양한 종류의 박막을 다양한 반응 가스를 사용하여 형성하기 위하여 챔버내의 압력은 특정 조건에 맞도록 유지하는 것이 필요하다. 상기 압력 조건을 달성하기 위해 채용되는 자동 압력 조절 장치의 예들은 대한민국 공개특허공 보 제2000-0025471호, 대한민국 공개특허공보 제2000-0013625호 및 대한민국 공개특허공보 제1999-0051401호에 기재되어 있다.
도 1은 종래의 자동 압력 조절 장치를 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 챔버(100)로부터 유출되는 반응 가스는 제1 파이프(10)를 통해서 제2 파이프(20)로 배기된다. 그리고 제1 파이프(10) 및 제2 파이프(20)의 사이에는 차단 부재(230)가 위치한다.
차단 부재(230)는 제1 파이프(10)에서 제2 파이프(20)으로 흐르는 반응 가스의 양을 제어하기 위하여 제2 파이프(10) 및 제2 파이프(20)의 연결 공간의 면적을 감소시키거나 증가시킨다.
차단 부재(230)의 상부에는 모터(210)가 형성되어 있으며, 모터(210)와 차단 부재(230)는 연결축(220)으로 서로 연결되어 있다. 또한, 자동 압력 조절 장치에는 센서(240)가 포함된다. 센서(240)는 챔버(100) 내의 압력을 측정하여 챔버 내의 압력이 소정의 압력 보다 증가한 경우 모터를 가동하여 차단 부재(230)를 상향으로 이동시킨다.
차단 부재(230)가 상향으로 이동하는 경우, 제1 파이프(10) 및 제2 파이프(20) 사이의 공간이 증가하기 때문에 제1 파이프(10)로부터 제2 파이프(20)으로의 이동이 수월하게 된다. 따라서 챔버(100)내의 압력이 감소한다.
반대로, 센서(240)가 측정한 챔버(100) 내의 압력이 소정의 압력 보자 낮은 경우, 모터를 가동하여 차단 부재(230)를 하향으로 이동시킨다. 차단 부재(230)가 하향으로 이동하는 경우, 제1 파이프(10) 및 제2 파이프(20) 사이의 공간이 감소하 기 때문에 제1 파이프(10)로부터 제2 파이프(20)로의 이동이 저지된다. 다라서 챔버(100)의 압력이 증가한다.
도 2는 도 1에서 도시한 자동 압력 조절 장치에서 모니터링 된 압력을 나타내는 그래프이다.
도 2를 참조하면, 도 2에 도시된 바와 같이 종래의 자동 압력 조절 장치는 챔버 내의 압력을 측정하여 도시한다. 따라서 제1 파이프(10) 및 제2 파이프(20) 사이를 흐르는 반응 가스의 유량에 관한 정보를 얻을 수 없었다. 따라서 제1 파이프(10), 제2 파이프(20) 또는 자동 압력 조절 장치 자체에 이상이 발생한 경우, 이상 유무를 판단할 수 없다는 문제점이 있었다.
또한, 제1 파이프(10) 또는 제2 파이프(20)에 반응 가스가 축적되어 형성된 이물질이 축적될 경우, 제1 파이프(10) 또는 제2 파이프(20)의 단면적이 줄어들기 때문에 그 만틈의 반응 가스의 배기량에 변화가 생길 수 있으나 종래의 자동 압력 조절 장치를 통해서는 상기 변화량을 측정할 수 없다는 문제가 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 제1 파이프 및 제2 파이프 사이의 공간의 개폐 정도를 측정할 수 있는 자동 압력 조절 장치를 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 배기 시스템은 챔버와 연결된 제1 파이프, 상기 제1 파이프와 연결된 제2 파이프, 상기 제1 파이프와 상기 제2 파이프 사이의 공간을 개폐하여 제1 파이프로부터 제2 파이프로 이동되는 반응 가스의 양을 조절하는 차단 부재 및 상기 차단 부재로 상기 제1 파이프와 상기 제2 파이프 사이의 공간이 개폐되는 정도를 측정하는 개폐 정도 측정 부재를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 차단 부재의 제1 단부는 고정적이고 상기 제1 단부의 반대편에 위치한 제2 단부는 가변적이어서 상기 차단 부재의 길이를 가변적으로 조절할 수 있다.
또한, 상기 개폐 정도 측정 부재는 상기 제1 단부와 상기 제2 단부의 사이에 연결되어 상기 개폐 정도 측정 부재의 길이에 따라 상기 제1 파이프와 상기 제2 파이프 사이의 공간에 대한 개폐 정도를 측정할 수 있다. 상기 개폐 정도 측정 부재는 가변 저항이고 가변 저항에 일정한 전류가 흐르는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
본 발명에 따른 배기 시스템은 상기 차단 부재와 연결된 연결축 및 상기 챔버 내의 압력에 따라 상기 차단 부재의 길이를 변화시키기 위해 구동하는 모터를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 챔버 내의 압력을 측정하는 센서를 더 포함하고 상기 모터는 상기 센서로부터 획득된 데이터를 기초로 상기 차단 부재의 길이를 변화시키는 방향으로 구동할 수 있다.
본 발명에 따르면, 챔버 내의 압력을 균일하게 유지하는데 필요한 챔버내의 압력에 관한 데이터를 획득할 수 있는 동시에 자동 압력 조절 장치의 개폐 정도에 대한 추가적인 데이터를 획득할 수 있기 때문에 배기시 반응 가스가 이동하는 파이프 또는 자동 압력 조절 장치 자체의 오류를 효과적으로 개선할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동 압력 조절 장치에 대해 상세히 설명하겠지만 본 발명이 하기의 실시예들에 제한되는 것은 아니다. 따라서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. 첨부된 도면에서 구성 요소들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 구성 요소들이 "제1", "제2"," 제3", “제4”, “제5” 또는 “제6”으로 언급되는 경우 이러한 구성 요소들을 한정하기 위한 것이 아니라 단지 구성 요소들을 구분하기 위한 것이다. 따라서 "제1", "제2", "제3", “제4”, “제5” 또는 “제6” 구성 요소들에 대하여 각기 선택적으로 또는 교환적으로 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 압력 조절 장치를 나타내는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 반도체 칩을 제조하기 위한 공정에서 사용되는 챔버(300)와 제1 파이프(30)가 연결된다. 제1 파이프(30)는 챔버(300)에서 반응이 끝난 반응 가스들이 배기된다.
도 3에는 제1 파이프(30)의 형상이 직선형으로 도시되어 있으나 제1 파이프(30)의 형상은 다양한 변경이 가능하다. 예를 들어, 적어도 2 이상의 배관들의 집합이 제1 파이프(30)를 이룰 수 있으며 주변 반도체 제조 장치 내부의 형상에 따라서 다양한 제1 파이프(30)는 다양하게 배치될 수 있다.
또한, 비록 도시하지는 않았지만 제1 파이프(30)를 통해 흐르는 반응 가스가 응결되어 제1 파이프(30)내에 이물질로 잔류하는 것을 방지하기 위하여 제1 파이프(30) 주변에는 히터와 같은 가열 수단이 부착될 수 있다.
반응 가스는 반도체 칩을 제조하기 위한 공정에의 필요에 따라 다양한 변화가 가능하며 예를 들어, 질소(N2) 가스, 산소(O2) 가스 또는 염화 수수(HCl) 가스일 수 있으며 두 가지 이상의 가스의 혼합일 수 도 있다.
제1 파이프(30)는 제2 파이프(40)와 연결된다. 따라서 제1 파이프(30)를 통해 챔버(300)로부터 배기된 반응 가스는 제2 파이프(40)를 통해 배출된다. 비록 도시하지는 않았지만, 제2 파이프(40)에는 배기 펌프와 같은 배출 수단이 결합되어 있기 때문에 제1 파이프(30)의 압력보다 제2 파이프(40)에서의 압력을 낮게 하여 반응 가스를 용이하게 배출시킬 수도 있다.
또한, 제1 파이프(30)와 유사하게 제2 파이프(40)의 주변에는 제2 파이프(40)를 통해 흐르는 반응 가스가 제2 파이프(40) 내에서 응결하여 이물질로 잔류하는 것을 방지하기 위하여 히터와 같은 가열 수단이 부착될 수 있다.
제1 파이프(30) 및 제2 파이프(40)의 연결 공간에는 차단 부재(430)가 제공된다. 차단 부재(430)의 크기는 제1 파이프(30) 및 제2 파이프(40)의 연결 공간보다 실질적으로 크게 형성되는 것이 바람직하다. 만약 차단 부재(430)가 제1 파이프(30) 및 제2 파이프(40)의 연결 공간보다 작은 경우, 차단 부재(430)가 제1 파이프(30)에서 제2 파이프(40)로 흐르는 반응 가스를 완벽하게 차단할 수 없기 때문이다.
도 3을 참조하면, 차단 부재(430)가 상향으로 이동하는 경우, 제1 파이프(30) 및 제2 파이프(40)의 연결 공간의 크기가 증가하기 때문에 제1 파이프(30)에서 제2 파이프(40)로 이동하는 반응 가스의 양이 증가한다. 따라서 챔버(300) 내부의 압력이 감소하는 효과를 볼 수 있다. 반면에 차단 부재(430)가 하향으로 이동하는 경우, 제1 파이프(30) 및 제2 파이프(40)의 연결 공간의 크기가 감소하기 때문에 제1 파이프(30)에서 제2 파이프(40)로 이동하는 반응 가스의 양이 감소한다. 따라서 챔버(300) 내부의 압력이 증가하는 효과를 볼 수 있다.
만약, 도 3에 도시된 바와 달리 차단 부재(430)가 제1 파이프(30) 및 제2 파이프(40)의 하부에 위치하는 경우에는 차단 부재(430)가 상향으로 이동하는 경우 제1 파이프(30) 및 제2 파이프(40)의 연결 공간의 크기가 감소하기 때문에 제2 파이프(40)에서 제1 파이프(30)로 이동하는 반응 가스의 양이 감소한다. 따라서 챔버(300) 내부의 압력이 증가하는 효과를 볼 수 있다. 반면에 차단 부재(430)가 하향으로 이동하는 경우, 제1 파이프(30) 및 제2 파이프(40)의 연결 공간의 크기가 증가하기 때문에 제1 파이프(30)에서 제2 파이프(40)로 이동하는 반응 가스의 양이 증가한다. 따라서 챔버(300) 내부의 압력이 감소하는 효과를 볼 수 있다.
이와는 또 다르게, 차단 부재(430)는 우향 또는 좌향으로 이동할 수 있으며 이 경우에도 마찬가지로 제1 파이프(30) 및 제2 파이프(40)의 연결 공간의 크기가 감소하거나 증가한다. 즉, 차단 부재(430)의 제1 파이프(30) 및 제2 파이프(40)에 대한 상대적인 위치에 따라 차단 부재(430)의 이동 방향에 따라서 배기되는 반응 가스의 양이 조절되게 된다.
본 발명에 따른 자동 압력 조절 장치는 센서(440)를 포함한다. 센서(440)는 챔버(300) 내부의 압력을 측정하여 모터(410)의 구동 정도를 조절할 수 있는 정보를 제공한다.
센서(440)에서 측정된 챔버(300) 내부의 압력이 소정의 압력보다 높은 경우라면 모터(410)를 차단 부재(430)를 상향으로 이동시키는 방향으로 회전시킨다. 차단 부재(430)가 상향으로 이동하는 경우, 제1 파이프(30) 및 제2 파이프(40) 사이의 공간이 증가하기 때문에 제1 파이프(30)로부터 제2 파이프(40)로의 반응 가스의 이동이 수월하게 된다. 따라서 챔버(300)의 압력이 감소하여 상기 소정의 압력으로 조절된다.
반면에 센서(440)가 측정한 챔버(300) 내의 압력이 상기 소정의 압력 보다 낮은 경우, 모터(410)를 차단 부재(430)를 하향으로 이동시키는 방향으로 회전시킨다. 차단 부재(430)가 하향으로 이동하는 경우, 제1 파이프(30) 및 제2 파이프(40) 사이의 공간이 감소하기 때문에 제1 파이프(30)으로부터 제2 파이프(40)로의 반응 가스의 이동이 차단된다. 따라서 챔버(300)의 압력이 증가하여 상기 소정의 압력으로 조절된다.
차단 부재(430)는 연장 가능한 구조를 갖는다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 차단 부재(430)가 제1 파이프(30) 및 제2 파이프(40) 사이의 공간을 감소하도록 하향으로 이동하는 경우, 차단 부재(430)의 상부는 고정되나 차단 부재(430)의 하부가 연결축(420)에 의해서 하향이동함으로서 전체적인 차단 부재(430)의 길이는 실질적으로 증가한다.
반면에 차단 부재(430)가 제1 파이프(30) 및 제2 파이프(40) 사이의 공간을 증가하도록 상향 이동하는 경우, 차단 부재(430)의 상부는 고정되나 차단 부재(430)의 하부는 연결축(420)에 의하여 상향이동함으로서 전체적인 차단 부재(430)의 길이는 실질적으로 감소하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동 온도 압력 조절 장치는 차단 부재(430)의 내부에 설치되는 가변 저항 부재(450)를 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이 가변 저항 부재(450)는 차단 부재(430)의 상부 및 하부에 연결되어 있다.
가변 저항 부재(450)가 차단 부재(430)의 상부 및 하부에 연결되어 있기 때문에, 차단 부재(430)의 길이가 신장되는 경우에는 가변 저항의 길이가 증가하여 가변 저항 부재(450)를 흐르는 전류를 일정하게 유지시킬 경우 가변 저항 부재(450)의 양단에 걸리는 전압의 양이 증가한다. 이와 반대로 가변 저항 부재(450)의 길이가 신축되는 경우에는 가변 저항의 길이가 감소하여 가변 저항 부재(450)를 흐르는 전류를 일정하게 유지시킬 경우 가변 저항 부재(450)의 양단에 걸리는 전압의 양이 감소한다.
비록 도면으로 도시되지는 않았으나 본 발명의 다른 실시예에 따르면 가변 저항 부재가 자동 온도 압력 조절 장치의 차단 부재(430)의 외부에 설치될 수 있다. 그러나 가변 저항 부재는 차단 부재(430)의 상부 및 하부에 연결되어 차단 부재(430)의 내부에 설치되는 경우와 유사하게 차단 부재(430)가 신장되는 경우 가변 저항의 길이가 증가하고, 차단 부재(430)가 신축되는 경우 가변 저항의 길이가 감소한다.
도 4는 도 3에 도시된 자동 압력 조절 장치를 사용하여 측정한 챔버 내부의 전압과 가변 저항 부재 양단의 전압을 나타내는 그래프이다.
도 4를 참조하면, 챔버 내부의 압력은 비교적 균일하게 유지되었다. 반면에 가변 저항 부재 양단의 전압은 특정 수치로 감소하거나 특정 수치로 증가하였다.
가변 저항 부재 양단의 전압이 특정 수치로 감소하는 경우, 가변 저항 부재의 길이가 신축되었음을 의미하고 이는 제1 파이프 및 제2 파이프 사이의 공간의 크기가 증가되었음을 의미한다.
반면에 가변 저항 부재 양단의 전압이 특정 수치로 증가하는 경우, 가변 저항 부재의 길이가 신장되었음을 의미하고 이는 제1 파이프 및 제2 파이프 사이의 공간의 크기가 감소되었음을 의미한다.
본 발명에서는 제1 파이프 및 제2 파이프 사이의 공간의 크기가 증가하는지 또는 감소하는지를 측정할 수 있는 개폐 정도 측정 장치에 대하여 가변 저항 부재를 일 예로 들었으나 상기 개폐 정도 측정 장치는 다양한 변경이 가능하다. 일 예로, 차단 부재의 연장 또는 신축 정도를 측정하기 위해 길이 측정과 같은 측정기를 가변 저항 부재 대신 채용할 수도 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 챔버 내의 압력을 균일하게 유지하는데 필요한 챔버 내의 압력에 관한 데이터를 획득할 수 있는 동시에 자동 압력 조절 장치의 개폐 정도에 대한 추가적인 데이터를 획득할 수 있기 때문에 배기시 반응 가스가 이동하는 파이프 또는 자동 압력 조절 장치 자체의 오류 를 효과적으로 개선할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

  1. 챔버와 연결된 제1 파이프;
    상기 제1 파이프와 연결된 제2 파이프;
    상기 제1 파이프와 상기 제2 파이프 사이의 공간을 개폐하여 제1 파이프로부터 제2 파이프로 이동되는 반응 가스의 양을 조절하는 차단 부재; 및
    상기 차단 부재로 상기 제1 파이프와 상기 제2 파이프 사이의 공간이 개폐되는 정도를 측정하는 개폐 정도 측정 부재를 포함하는 배기 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 차단 부재의 제1 단부는 고정적이고 상기 제1 단부의 반대편에 위치한 제2 단부는 가변적이어서 상기 차단 부재의 길이를 가변적으로 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 개폐 정도 측정 부재는 상기 제1 단부와 상기 제2 단부의 사이에 연결되어 상기 개폐 정도 측정 부재의 길이에 따라 상기 제1 파이프와 상기 제2 파이프 사이의 공간에 대한 개폐 정도를 측정하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 개폐 정도 측정 부재는 가변 저항이고 가변 저항에 일정한 전류가 흐르는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 차단 부재와 연결된 연결축; 및
    상기 챔버 내의 압력에 따라 상기 차단 부재의 길이를 변화시키기 위해 구동하는 모터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 챔버 내의 압력을 측정하는 센서를 더 포함하고,
    상기 모터는 상기 센서로부터 획득된 데이터를 기초로 상기 차단 부재의 길이를 변화시키는 방향으로 구동하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
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