KR20130009385A - 반도체 제조장치 - Google Patents

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Abstract

실시예의 반도체 제조장치는 반응이 이루어지는 리액터와, 상기 리액터로부터 배기가스가 배출되는 적어도 둘 이상의 서브 배기관들 및 상기 서브 배기관들 각각 내에 흐르는 배기 가스의 유속 또는 유량을 조절하는 제어부를 포함한다.

Description

반도체 제조장치{SEMICONDUCTOR DEVICE FABRICATION APPARATUS}
실시예는 반도체 제조장치에 관한 것이다.
반도체 소자, 집적회로의 제조를 위해 다양한 형태의 화학기상증착(CVD : Chemical Vapor Deposition)방법이 사용되고 있다. 이 화학기상증착(CVD)을 위한 장비는 증착이 이루어지는 리액터(Reactor)를 포함하여 구성된다.
이러한 화학기상증착(CVD)에 있어서 리액터는 웨이퍼와 같은 기판 상에 금속 산화막과 같은 박막을 형성하는 매우 중요한 구성이다.
리액터는 기판 상에 균질, 균일한 박막을 형성하는 중요한 장치로써 다양한 방식의 장치들이 이용되고 있으나, 보편적으로 박막을 형성하는 반응가스 공급수단, 기판을 거치하고 일정 온도로 가열하는 서셉터, 서셉터와 기판을 수용하여 반응환경을 제공하는 하우징으로 구성된다.
이러한 리액터들은 반응가스의 주입 방식, 주입위치, 반응 보조 가스의 사용여부, 배기 방법, 서셉터의 형태, 가스의 배기방법, 작업가능한 기판의 종류 및 크기 등이 다른 다양한 종류의 장비가 개발되어 사용되고 있다.
실시예는 리액터에 연결된 다수의 배기관들의 유속을 컨트롤하는 반도체 제조장치를 제공한다.
실시 예의 반도체 제조장치는 반응이 이루어지는 리액터와, 상기 리액터로부터 배기가스가 배출되는 적어도 둘 이상의 서브 배기관들 및 상기 서브 배기관들 각각 내에 흐르는 배기 가스의 유속 또는 유량을 조절하는 제어부를 포함한다.
상기 제어부는 상기 서브 배기관들 각각 내에 흐르는 배기가스의 유속을 서로 동일하게 제어할 수 있다.
상기 서브 배기관들과 연결되고, 상기 서브 배기관들 내에 흐르는 배기가스를 집결하는 메인 배기관을 더 포함할 수 있다.
상기 메인 배기관으로 집결된 상기 배기 가스를 외부로 배출시키는 펌프를 포함할 수 있다.
상기 서브 배기관들은 서로 동일한 직경을 갖을 수 있다.
상기 서브 배기관들은 상기 리액터의 하부에 수직선상으로 서로 평행하게 형성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 각 서브 배기관 내를 흐르는 배기가스의 유속을 측정하는 유속 센서(velocity sensor)와, 상기 유속 센서에 의하여 측정된 유속들을 비교하고, 비교한 결과에 따른 제어 신호를 생성하는 제어 신호 생성부 및 상기 제어 신호에 따라 상기 서브 배기관들 내에 흐르는 배기 가스의 유속을 조절하는 스로틀 밸브를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 각 서브 배기관 내를 흐르는 배기가스의 유량을 측정하는 유량센서(velocity sensor)와, 상기 유량센서에 의하여 측정된 유량들을 비교하고, 비교한 결과에 따른 제어 신호를 생성하는 제어 신호 생성부 및 상기 제어 신호에 따라 상기 서브 배기관들 내에 흐르는 배기 가스의 유량을 조절하는 스로틀 밸브를 포함할 수 있다.
실시예는 반도체 소자의 신뢰성을 확보할 수 있다.
도 1은 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조장치의 일부를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 2는 발명의 일 실시예에 따른 리액터 내에 형성된 바운더리 레이어를 도시한 도면이고,
도 3은 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조장치의 배기가스 배출을 위한 흐름도이다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다. 또한 각 층의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 1은 일 실시예에 따른 반도체 제조장치의 일부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 반도체 제조장치는 리액터(10), 제1 및 제2 서브 배기관(110, 120), 메인 배기관(130), 유속 제어부(200), 스로틀 밸브(600), 펌프(700), 압력센서(Pressure Transducer, 800) 및 압력 제어부(900)를 포함한다.
리액터(10)는 예를 들어, 고온의 대기압 상태에서 유입되는 공정가스에 의해 웨이퍼 표면에 열산화막을 성장시키는 반응이 이루어지는 영역이다. 예건대, 리액터(10)는 증착장치(CVD)의 반응 챔버일 수 있다.
서브 배기관(110, 120)은 리액터(10)의 일단(예컨대, 하단)과 연결되며, 리액터(10)로부터 배기가스를 배출시킨다.
도 1에 도시된 실시예에서는 제1 서브 배기관(110) 및 제2 서브 배기관(120)을 예시하나, 이에 한정하는 것은 아니며, 다른 실시예는 둘 이상의 서브 배기관들을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 서브 배기관(110, 120)은 서로 동일한 직경을 가질 수 있다.
메인 배기관(600)은 제1 및 제2 서브 배기관(110, 120)과 연결되며, 제1 및 제2 서브 배기관(110, 120)으로부터 전달되는 배기가스가 집결되어 배출되는 통로일 수 있다.
유속 제어부(200)는 제1 서브 배기관(110) 및 제2 서브 배기관(120) 각각에 흐르는 배기가스의 유속 또는 유량을 제어한다.
유속 제어부(200)는 제1 및 제2 유속 센서(210, 220), 제어신호 생성부(230) 및 제1 및 제2 스로틀 밸브(240, 250)를 포함한다.
제1 유속센서(210)는 제1 서브 배기관(110)에 연결되고, 제1 서브 배기관(110) 내를 흐르는 배기 가스의 유속을 감지 또는 측정하며, 측정한 결과를 제어 신호 생성부(230)로 전송한다.
제2 유속센서(220)는 제2 서브 배기관(120)에 연결되고, 제2 서브 배기관(120) 내를 흐르는 배기 가스의 유속을 감지 또는 측정하며, 측정된 결과를 제어신호 생성부(230)로 전송한다.
제1 및 제2 유속 센서(210, 220) 대신 유량 센서를 이용하여 제1 및 제2 서브 배기관(110, 120)을 통과하는 배기가스의 유량을 측정할 수 있다.
제어신호 생성부(230)는 제1 유속센서(210) 및 제2 유속센서(220) 각각에 전기적으로 연결되며, 제1 유속센서(210) 및 제2 유속센서(220)에 의한 측정값들을 비교하고, 비교된 결과에 따라 제어 신호를 생성한다.
제1 스로틀 밸브(240)는 제어 신호에 의하여 밸브의 개페량이 조절됨으로써, 제1 서브 배기관(110)에 흐르는 배기 가스의 유속(또는 유량)을 제어할 수 있다.
그리고 제2 스로틀 밸브(250)는 제어 신호에 의하여 밸브의 개페량이 조절됨으로써, 제2 서브 배기관(120)에 흐르는 배기 가스의 유속(또는 유량)을 제어할 수 있다.
예컨대, 제어 신호에 의하여 제1 스로틀 밸브(240) 및 제2 스로틀 밸브(250)의 개폐이 제어됨으로써 제1 서브 배기관(110) 및 제2 서브 배기관(120)의 유속 또는 유량이 동일하게 조절될 수 있다.
제3 스로틀 밸브(600)는 메인 배기관(130)에 연결될 수 있다. 제3 스로틀 밸브(600)는 리액터(10)와 연결된 압력 제어부(900)의 압력 제어 신호에 따라 밸브가 조절될 수 있다.
압력센서(800)는 리액터(10)의 압력을 측정하여 측정된 압력값을 압력 제어부(900)로 전달할 수 있다. 압력 제어부(900)는 상기 압력값을 기준 압력값과 비교하고, 비교된 결과에 따라 압력 제어 신호를 생성하여 제3 스로틀 밸브(600)로 전달한다.
예를 들면, 압력센서(800)를 통해 측정된 압력값이 기준 압력 범위를 초과하는 경우, 압력 제어부(900)가 압력 제어 신호를 제3 스로틀 밸브(600)로 전달하여 제3 스로틀 밸브(600)를 조절함으로써, 리액터(10) 내의 압력을 낮출 수 있다.
펌프(700)는 메인 배기관(130)에 연결되어 메인 배기관(130)에 집결된 배기가스를 외부로 배출할 수 있다.
자세히 설명하자면, 리액터(10)에 연결된 적어도 둘 이상의 서브 배기관들의 직경이 동일하더라도, 서브 배기관들이 반도체 제조 공정 중에 파티클(particle)에 오염된 정도에 따라 배기관을 통해 지나가는 배기가스의 유속과 배기량이 달라질 수 있다. 각 서브 배기관을 통과하는 배기가스의 유속과 배기량이 달라지면, 결과적으로 리액터(10) 내부의 부위별 바운더리 레이어(Boundary layer)가 달라지게 된다.
이러한 바운더리 레이어의 변화는 곧 정상범위를 벗어나는 공정상의 변화로 나타나고 특히 균일성(uniformity)의 문제가 야기될 수 있다.
본 발명의 실시 예는 유속 제어부를 설치하여 리액터에 연결된 다수의 서브 배기관들을 통과하는 배기가스의 서로 다른 유속 및 배기량을 동일하게 유지되도록 컨트롤함으로써, 도 2에 도시된 바와 같이 리액터 (chamber)내에 동일한 바운더리 레이어를 형성시킴으로써 반도체 소자의 균일성을 확보할 수 있다.
도 3은 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조장치의 배기가스 배출을 위한 흐름도이다.
상술한 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예의 동작을 상세히 설명한다.
리액터(10) 내에 가스 플로우(flow)가 시작되고(S100), 리액터(10)로부터 배기가스를 배출시키는 복수의 서브 배기관(110, 120)의 유속 또는 유량을 비교하고(S110), 상기 비교값에 따라 상기 복수의 서브 배기관(110, 120)의 각각에 연결된 스로틀 밸브의 개폐(open/close)되는 정도를 조절하여(S120), 각각의 서브 배기관(110, 120)을 통해 플로우(flow)되는 가스의 유속 또는 유량을 동일하게 유지함으로써, 최종적으로 리액터 내부에 형성되는 바운더리 레이어(boundary)를 동일하게 유지되게 하고, 리액터 내 반응 가스의 라미나 플로우(Laminar flow) 형성 및 유지를 용이하게 한다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
100: 리액터, 200: 유속 제어부
제1 및 제2 유속센서:210, 220, 제1 및 제2 스로틀 밸브: 240, 250
제3 스로틀 밸브: 600, 펌프: 700
압력센서: 800, 비교부: 900

Claims (8)

  1. 반응이 이루어지는 리액터;
    상기 리액터로부터 배기가스가 배출되는 적어도 둘 이상의 서브 배기관들; 및
    상기 서브 배기관들 각각 내에 흐르는 배기 가스의 유속 또는 유량을 조절하는 제어부를 포함하는 반도체 제조장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 서브 배기관들 각각 내에 흐르는 배기가스의 유속을 서로 동일하게 제어하는 반도체 제조장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 서브 배기관들과 연결되고, 상기 서브 배기관들 내에 흐르는 배기가스를 집결하는 메인 배기관을 더 포함하는 반도체 제조장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 메인 배기관으로 집결된 상기 배기 가스를 외부로 배출시키는 펌프를 포함하는 반도체 제조장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 서브 배기관들은 서로 동일한 직경을 갖는 반도체 제조장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 서브 배기관들은 상기 리액터의 하부에 수직선상으로 서로 평행하게 형성된 반도체 제조장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 각 서브 배기관 내를 흐르는 배기가스의 유속을 측정하는 유속 센서(velocity sensor);
    상기 유속 센서에 의하여 측정된 유속들을 비교하고, 비교한 결과에 따른 제어 신호를 생성하는 제어 신호 생성부; 및
    상기 제어 신호에 따라 상기 서브 배기관들 내에 흐르는 배기 가스의 유속을 조절하는 스로틀 밸브를 포함하는 반도체 제조장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 각 서브 배기관 내를 흐르는 배기가스의 유량을 측정하는 유량센서(velocity sensor);
    상기 유량센서에 의하여 측정된 유량들을 비교하고, 비교한 결과에 따른 제어 신호를 생성하는 제어 신호 생성부; 및
    상기 제어 신호에 따라 상기 서브 배기관들 내에 흐르는 배기 가스의 유량을 조절하는 스로틀 밸브를 포함하는 반도체 제조장치.
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