KR0137968Y1

KR0137968Y1 - 상압 화학기상증착 장비의 반응로 내부압력 조절장치

Info

Publication number: KR0137968Y1
Application number: KR2019930003542U
Authority: KR
Inventors: 오재섭
Original assignee: 문정환; 엘지반도체주식회사
Priority date: 1993-03-11
Filing date: 1993-03-11
Publication date: 1999-02-18
Also published as: KR940022678U

Abstract

본 고안은 상압 화학기상증착 장비의 반응로 내부압력 조절장치에 관한 것으로, 웨이퍼를 로딩 및 언로딩 시키기위하여 게이트도어를 개,폐함에 있어서, 반응로 내부압력을 외부압력과 동일하게 한후 게이트도어를 개방함으로써 반응로 내,외부간의 압력차이로 인하여 발생되는 파티클의 유입을 방지하도록 구성한 것인바, 이와같은 본 고안장치는 반응로(2)의 배기관(6)에 배기유량 자동조절밸브(10)를 설치함과 아울러 반응로(2)의 질소주입구(1)에 퍼지용 질소가스량을 조절하는 매스플로우 컨트롤러(11)를 설치하고, 상기 배기유량 자동조절밸브(10) 및 매스플로우 컨트롤러(11)를 구동시키는 컨트롤러(12)를 반응로(2)의 게이트도어(7)에 연결되도록 설치하여 게이트도어(7)가 열리기 전에 배기유량 자동조절밸브(10)를 서서히 닫아서 반응로(2)내의 압력이 외부와 동일하게 유지되도록 구성함을 특징으로 하고 있다.

Description

상압 화학기상증착 장비의 반응로 내부압력 조절장치

제1도는 종래 상압 화학기상증착 장비의 개략 구조도.

제2도는 상압 화학기상증착 장비의 게이트 내에서의 공기흐름 가속원리도.

제3도는 본 고안 장치가 적용된 상압 화학기상증착 장비의 개략구조도.

제4도는 본 고안 반응로 내부압력 조절장치의 동작 플로우 다이아그램도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 질소주입구 2 : 반응로

6 : 배기관 7 : 게이트도어

10 : 배기 유량 자동조절밸브 11 : 매스플로우 컨트롤러

12 : 컨트롤러

본 고안은 상압 화학기상증착(CVD) 장비의 반응로 내부압력 조절장치에 관한 것으로, 특히 게이트도어(Gate door)의 개,폐시 반응로 내부와 외부압력을 동일하게 유지시킴으로써 반응로 내,외부의 압력차이로 인하여 발생되는 파티클의 발생을 감소시키고, 파티클 감소로 인한 증착막의 품질을 향상시키며, 수율향상에 적합하도록한 상압 화학기상증착 장비의 반응로 내부압력 조잘장치에 관한 것이다.

일반적으로 화학기상증착 장비는 반도체 제조공정에 있어서, 기체상태의 화합물을 분해한후 화학적 반응에 의해 반도체 기판위에 박막이나 에피층을 형성하는 화학기상증착 공정에 사용되는 장비로서 이때 박막을 형성하는 과정은 실리콘 웨이퍼에 있는 물질을 이용하지 않고 주로 가스를 외부로 부터 반응실로 유입하여 이루어 진다.

여기서, 화학기상증착 장비는 공정중의 반응실의 진공도에 따라 대기압(상압) 화학기상증착(APCVD) 장비와 저압 또는 감압 화학기상증착(LPCVD)장비로 구분된다.

제1도는 종래 상압 화학기상증착 장비의 개략 구조도로서, 도면에 도시되어 있는바와 같이, 일반적으로 상압 화학기상증착 장비는 질소주입구(1)를 가지는 반응로(2)의 내부에 웨이퍼지지대(3)가 설치되어있고, 상기 반응로(2)의 일측에는 그 반응로(2)내로 웨이퍼(4)를 로딩 시킴과 아울러 언로딩 시키기 위한 게이트(5)가 형성되어 있으며, 반응로(2)의 타측에는 배기관(6)이 연결설치되어 반응로(2) 내부를 공정 진공상태로 유지시키도록 되어있다.

또한, 상기 게이트(5)의 입구에는 게이트도어(7)가 회동개폐가능하게 설치되어 웨이퍼(4)를 로딩 및 언로딩 시키도록 구성되어 있다.

도면에서 미설명 부호 8은 웨이퍼(4)를 반응로(2) 내로 로딩 및 언로딩 시키기 위한 웨이퍼 이송구를 보인 것이다.

이와같이 구성된 일반적인 상압 화학기상증착 장비의 동작을 살펴보면, 게이트도어(7)를 열고, 게이트(5)를 통해 웨이퍼 이송구(8)로 웨이퍼(4)를 반응로(2)의 웨이퍼지지대(3)에 로딩시킨다. 이와같은 웨이퍼 로딩상태에서 반응로(2) 내부를 공정 진공 상태로한후 반응가스를 주입하여 공정을 진행하고, 공정완료후에는 질소주입구(1)를 통해 질소가스를 주입하여 반응로(2)내를 퍼지시킨후 게이트도어(7)를 다시 열어 공정완료된 웨이퍼를 언로딩시키는 것이다.

그러나, 상기한 바와같은 일반적인 상압 화학기상증착 장비는 웨이퍼(4)를 로딩 및 언로딩 시키기 위하여 게이트도어(7)를 개,폐함에 있어서, 반응로(2) 내부의 압력과 외부의 압력이 다름으로 인하여 게이트(5)부에 부착되어 있던 미반응 부산물인 파우더(POWDER)가 반응로(2) 내부로 유입되어 제품불량을 초래하고 수율(Yield) 저하를 야기시키는 문제가 있었다.

즉, 반응로(2) 내부는 반응로 배기로 인해 -20mmH₂O의 압력이 형성되어 있으므로, 웨이퍼(4)를 로딩 및 언로딩 시키기 위하여 게이트도어(7)를 열면, 기압이 높은곳에서 기압이 낮은 곳으로 공기가 흐르는 원리에 의해 게이트(5)의 작은 입구를 통해 공기가 빠른속도로 이동해 가게 되는데, 제2도에 도시한 바와같은 원리에 의해 넓은 부분(가)에서 좁은부분(나)을 지나 다시 넓은부분(다)으로 공기가 흐름에 따라 공기의 속도가 좁은부분(나)(게이트부분)에서는 매우 빠르게되어 이 빠른 공기흐름의 힘에 의해 게이트(5)부에 부착되어 있던 파티클(particle : 미반응 부산물인 파우더)이 반응로(2)내로 유입되게 된다.

이와같이 유입되는 파티클이 웨이퍼 지지대(3) 위에 떨어져 다음공정의 웨이퍼가 웨이퍼 지지대(3)에 경사지게 놓여짐에 따라 증착막의 균일성이 좋지않게 되는 불량이 야기되었고, 또, 웨이퍼(4)위에 파티클이 떨어짐으로 인하여 제품의 치명적인 부량을 야기시키는 등 수율저하를 초래하는 단점이 있었다.

이를 감안하여 안출한 본 고안의 목적은 게이트 밸브의 개,폐시 반응로 내부의 압력과 외부의 압력을 동일하게 유지시킴으로써 반응로 내,외부의 압력이 다름으로 인하여 야기되는 파티클의 반응로 내부로의 유입을 방지하여 제품불량을 방지하도록 한 상압 화학기상증착 장비의 반응로 내부 압력 조절장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 본 고안의 목적을 달성하기 위하여 반응로의 배기관에 배기유량 자동조절밸브를 조절하는 매스플로우 컨트롤러를 설치하고, 상기 배기유량 자동조절밸브 및 매스플로우 컨트롤러를 구동시키는 컨트롤러를 반응로의 게이트도어에 연결되도록 설치하여 게이트도어가 열리기전에 배기유량 자동조절밸브를 서서히 닫아서 반응로 내의 압력을 외부와 동일하게 조절하도록 구성함을 특징으로 하는 상압 화학기상증착 장비의 반응로 내부 압력조절장치가 제공된다.

이와같이된 본 고안 장치에 의하면, 게이트도어의 개,폐시 그 도어의 개,폐량과 비례하여 배기량이 조절되어 반응로의 내부압력이 외부와 같게 조절되므로 반응로 내,외부간의 빠른공기 흐름이 제거되어 게이트부에 부착되어 있던 공정부산물인 파우더가 반응로 내부로 유입되지 않게된다. 따라서 종래와같이, 파우더가 반응로 내로 유입됨으로써 발생되는 증착막 불균일 현상 및 제품불량을 방지할 수 있고, 수율향상을 기대할 수 있다.

이하, 상기한 바와같은 본 고안에 의한 상압 화학기상증착 장비의반응로 내부압력 조절장치를 첨부도면에 의거하여 설명한다.

제3도는 본 고안 반응로 내부압력 조절장치가 적용된 상압 화학기상증착 장비의 개략구조도이고, 제4도는 본 고안 반응로 내부압력 조절장치의 동작 플로우 다이아 그램도로서 이에 도시한 바와같이, 본 고안에 의한 상압 화학기상증착 장비의 반응로 내부압력 조절장치는 반응로(2)의 배기관(6)에 배기유량 자동조절밸브(10)를 설치함과 아울러 반응로(2)의 질소유입구(1)에 퍼지용 질소가스량을 조절하는 매스플로우 컨트롤러(MFC)(11)를 설치하고, 상기 배기유량 자동조절밸부(10) 및 매스플로우 컨트롤러(11)를 구동하는 컨트롤러(12)를 반응로(2)의 게이트도어(7)에 연결되도록 설치하여 게이트도어(7)가 열리기 전에 배기유량 자동조절밸브(10)를 서서히 닫아서 반응로(2)내의 압력을 외부와 동일하게 조절함으로써, 게이트도어(7)의 개,폐시 반응로(2) 내,외부간의 압력차를 제거하도록 구성한 것으로, 도면에서 종래구성과 동일한 부분에 대해서는 동일부호를 부여 하였다.

즉, 본 고안은 웨이퍼(4)를 로딩시키거나, 언로딩시키기 위하여 게이트도어(7)를 열고 닫음에 있어서, 게이트도어(7)가 열리기전에 배기유량 자동조절밸브(10)를 서서히 닫아 반응로(2)내의 압력을 외부와 동일하게 조절함을 특징으로 하고 있는 것이다.

이때, 반응로(2)내로 퍼지용 질소가스가 59000cc/min 정도 유입되므로 배기유량 자동조절밸브(10)가 닫히는 정도에 비례하여 매스플로우 컨트롤러(11)를 조절함으로써 퍼지용 질소가스량을 59000cc/min에서 10,000cc/min 정도로 서서히 줄여야 한다.

이와같이 퍼지용 질소가스량을 줄이는 것은 배기유량 자동조절밸브(10)를 닫음으로써 많은 양의 퍼지용 질소가스가 역으로 게이트(5)를 통해 나가는 공기의 흐름을 방지하기 위함이다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 고안 반응로 내부 압력조절장치의 작용 및 효과를 설명한다.

여기서 먼저 밝혀 두어야 할 것은 상압 화학기상증착 장비의 기본적인 동작, 즉 웨이퍼(4)를 반응로(2)내에 로딩하고, 공정을 진행한후 게이트(5)를 통해 언로딩시키는 동작은 종래와 같다.

본 고안은 제4도에 도시한 바와같이, 웨이퍼(4)를 로딩하거나, 언로딩시키기 위하여 게이트도어(7)를 열기전에 컨트롤러(12)를 이용하여 배기유량 자동조절밸브(10)를 서서히 닫음으로써 반응로(2)내 배기압을 줄임과 동시에 퍼지용 질소가스를 공급하는 매스플로우 컨트롤러(11)를 컨트롤하여 질소가스량을 59000cc/min에서 10000cc/min으로 줄이면서 상기 배기유량 자동조절밸부(10)가 닫힐때쯤 게이트도어(7)를 열어 웨이퍼(4)를 로딩 및 언로딩시키는 것이다.

즉, 반응로(2) 내,외부의 압력이 동일하게 된 상태에서 게이트도어(7)를 개방함으로써 게이트(5)를 통한 공기의 흐름이 제거되는 것이다.

참고로 본 고안 장치가 작용된 상압 화학기상증착 장비의 전체동작을 살펴보면, 먼저 로딩스위치를 『온』 한다음 컨트롤러(12)를 조작하여 반응로(2) 내부압력을 외부압력과 동일한 상태로 조절하고, 게이트도어(7)를 개방하여 웨이퍼(4)를 로딩시킨다음 게이트도어(7)를 닫고, 반응로(2) 내부압력을 공정조건으로 환원시킨후 공정을 진행시킨다. 이후 공정이 완료되면, 언로딩스위치를 『온』함과 동시에 다시 컨트롤러(12)를 조작하여 반응로(2) 내부압력을 외부압력분위기로 조절한후, 게이트도어(7)를 개방하여 웨이퍼(4)를 언로딩한후 게이트도어(7)를 다시 닫고, 반응로(2) 내부를 공정분위기로 환원함으로써, 1싸이클의 공정을 완료하는 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이, 본 고안에 의한 반응로 내부압력 조절장치를 채용하면, 웨이퍼를 로딩 및 언로딩 시키기 위하여 게이트도어를 열고, 닫음에 있어서, 반응로 내부압력이 외부의 압력과 동일하게 조절된 상태에서 게이트도어가 열리게 되므로 반응로 내,외부간의 빠른 공기흐름이 제거되어 게이트부에 부착되어 있던 공정 부산물인 파우더가 반응로 내부로 유입되지 않게되고, 이에 따라 종래와 같이 파우더가 반응로 내로 유입됨으로써 발생되는 증착막 불균일현상 및 제품불량을 방지할 수 있으며, 불량율 감소로 인한 수율향상을 기대할 수 있는 효과가 있다.

Claims

반응로(2)의 배기관(6)에 배기유량 자동조절밸브(10)를 설치함과 아울러 반응로(2)의 질소주입구(1)에 퍼지용 질소가스량을 조절하는 매스플로우 컨트롤러(11)를 설치하고, 상기 배기유량 자동조절밸브(10) 및 매스플로우 컨트롤러(11)를 구동시키는 컨트롤러(12)를 반응로(2)의 게이트도어(7)에 연결되도록 설치하여 게이트도어(7)가 열리기 전에 배기유량 자동조절밸브(10)를 서서히 닫아서 반응로(2)내의 압력이 외부와 동일하게 유지되도록 구성함을 특징으로 하는 상압 화학기상증착 장비의 반응로 내부압력 조절장치.