KR100588684B1 - 화학 기상 증착장치의 누적막 카운터 - Google Patents

화학 기상 증착장치의 누적막 카운터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화학 기상 증착장치의 누적막 카운터에 관한 것으로서, 반응가스를 공급하는 배관상에 설치되어 반응가스의 유량을 조절하는 반응가스 MFC(20)의 셋팅된 유량값을 감지하여 전기적인 신호로 출력하는 MFC 감지부(110)와; 반응가스의 공급배관상에 설치되어 반응가스의 흐름을 개폐하는 반응가스 밸브(30)의 개방시간을 감지하여 전기적인 신호로 출력하는 밸브 감지부(120)와; MFC 감지부(110) 및 밸브 감지부(120)로부터 각각 출력된 신호를 입력받아 반응가스 MFC(20)의 셋팅된 유량값과 반응가스 밸브(30)의 개방시간을 연산하여 반응가스 누적 공급량을 산출하는 연산부(130)와; 연산부(130)로부터 산출된 반응가스 누적 공급량을 외부에서 식별할 수 있도록 시각적으로 표시하는 표시부(140)를 포함하는 것으로써, 화학 기상 증착장치의 튜브내로 유입되는 반응가스 누적 공급량을 집계하여 외부로 표시함으로써 화학 기상 증착장치의 누적막의 관리를 용이하고 안정적으로 할 수 있으며, 화학 기상 증착장치의 정비를 적기에 실시함으로써 반도체소자의 생산성을 향상시키는 효과를 가지고 있다.
화학 기상 증착, MFC(Mass Flow Controller), 반응가스, 디클로로사이렌

Description

화학 기상 증착장치의 누적막 카운터{COUNTER OF DEPOSITION FILM OF CHEMICAL VAPOR DEPOSITION APPARATUS}
도 1은 종래의 화학 기상 증착장치의 가스공급배관을 도시한 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 화학 기상 증착장치의 누적막 카운터를 도시한 블럭도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100 ; 화학 기상 증착장치의 누적막 카운터
110 ; MFC 감지부 120 ; 밸브 감지부
130 ; 연산부 140 ; 표시부
본 발명은 화학 기상 증착장치의 누적막 카운터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화학 기상 증착장치의 튜브내로 유입되는 반응가스 누적 공급량을 집계하여 외부로 표시함으로써 화학 기상 증착장치의 누적막의 관리를 용이하고 안정적으로 할 수 있는 화학 기상 증착장치의 누적막 카운터에 관한 것이다.
일반적으로 반도체소자를 제조하기 위한 공정에서 기체 상태의 화합물을 분 해한 후 화학적 반응에 의해 반도체웨이퍼상에 질화막, 산화막, 다결정 실리콘 및 여러 종류의 금속 또는 실리사이드막 등을 형성하는 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition ; CVD)공정이 이루어진다.
이러한 화학 기상 증착공정을 수행하는 화학 기상 증착장치는 소정의 내부 공간을 형성하는 튜브(tube)와, 튜브 내측에 위치함과 아울러 일정 갯수의 반도체웨이퍼가 장착되는 보트(boat) 및 보트를 튜브 내측으로 로딩/언로딩하는 보트승강기로 이루어진다.
따라서, 보트승강기에 의해 보트가 튜브의 내측으로 로딩되면, 튜브내를 소정의 압력으로 만든 후 반응가스, 소스가스, 퍼지가스 등을 튜브 내측으로 투입하게 된다.
이러한 반응가스 등은 공조라인이나 봄베를 통해 공급되며, 공조라인과 봄베를 통해 공급되는 가스의 공급을 개폐시키고 가스의 유량을 제어하기 위해 MFC(Mass Flow Controller)가 사용된다.
화학 기상 증착공정을 수행하는 장치의 가스공급배관을 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 화학 기상 증착장치의 가스공급배관을 도시한 구성도로서 반도체웨이퍼 표면에 질화막(Nitride Film)을 증착하기 위한 저압 화학 기상 증착(LPCVD)장치와 이 장치에 설치된 가스공급배관을 예를 들어 나타낸 것이다.
도시된 바와 같이, 화학 기상 증착장치(1)로 반응가스인 SiH2Cl2(디클로로사 이렌;dichlorosilane), 소스가스인 NH3, 퍼지가스인 N2가 공급되기 위하여 다수의 가스배관이 구비되며, 이 가스배관상에는 다수의 MFC(MFC1~MFC5)외에 다수의 MFM(Mass Flow Meter;MFM1~MFM3)가 설치되며, 이외에도 다수의 밸브(V1~V14)가 설치된다.
다수의 MFC(MFC1~MFC5)는 인가되는 전압에 의해 통과하는 가스의 유량을 제어하고, 다수의 MFM(MFM1~MFM3)은 배관을 통해 흐르는 가스의 양을 표시하며, 다수의 밸브(V1~V14)는 미도시된 제어부 또는 작업자에 의해 가스의 흐름을 개폐한다.
그 밖에 화학 기상 증착장치(1)에는 반응을 마친 가스가 배출되거나 튜브(1a)내의 진공압을 조절하기 위하여 가스배관이 구비되며, 이 가스배관상에는 배기가스의 흐름을 개폐하는 배기가스 밸브(EV), 진공펌프(2)로부터 진공압을 개폐하는 메인진공 밸브(MV) 및 진공 밸브(VV1,VV2,SV1,SV2) 및 진공압을 나타내는 진공게이지(G) 등이 설치된다.
따라서, 화학 기상 증착장치(1)는 튜브(1a)내측에 보트에 의해 반도체웨이퍼를 투입 장착한 후 가스공급배관에 의해 SiH2Cl2, NH3, N2 등의 가스를 정해진 순서와 정해진 유량에 따라 공급받으면서 반도체웨이퍼 표면에 질화막을 증착하기 위한 화학 기상 증착공정을 진행하게 된다.
이와 같은 화학 기상 증착장치에 의해 공정을 진행시 반도체웨이퍼의 표면뿐만 아니라 튜브의 내부, 보트 등에도 필름이 증착되는데, 이러한 필름의 누적막은 일정 두께 이상이 되면 박리됨으로써 파티클을 발생시킴으로써 반도체웨이퍼의 품 질을 저하시키거나 장치의 가동율을 저하시키게 된다.
따라서, 보트의 경우 습식 에칭방법을 이용하여 누적막을 주기적으로 제거한 후 재사용하는 등 화학 기상 증착장치를 주기적으로 정비하여야 한다.
그러나 화학 기상 증착장치의 누적막 관리를 위해 작업자가 직접 로그 쉬트(log sheet)를 활용해서 수작업에 의한 누적막 계산을 해야만 했고, 이러한 과정에서 기록누락, 누적계산 오류 등이 발생하여 누적막이 일정 두께 이상으로 생성되어 박리됨으로써 발생하는 파티클로 인해 반도체웨이퍼의 불량률이 증가하거나 적기의 정비 미실시로 인해 장치 가동률이 현저하게 저하됨으로써 반도체웨이퍼의 생산성을 저해시키는 문제점을 가지고 있었다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 화학 기상 증착장치의 튜브내로 유입되는 반응가스 누적 공급량을 집계하여 외부로 표시함으로써 화학 기상 증착장치의 누적막의 관리를 용이하고 안정적으로 할 수 있으며, 화학 기상 증착장치의 정비를 적기에 실시함으로써 반도체소자의 생산성을 향상시키는 화학 기상 증착장치의 누적막 카운터를 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은, 반응가스를 공급하는 배관상에 설치되어 반응가스의 유량을 조절하는 반응가스 MFC의 셋팅된 유량값을 감지하여 전기적인 신호로 출력하는 MFC 감지부와; 반응가스의 공급배관상에 설치되어 반응가스의 흐름을 개폐하는 반응가스 밸브의 개방시간을 감지하여 전기적인 신호로 출력하는 밸브 감지부와; MFC 감지부 및 밸브 감지부로부터 각각 출력된 신호를 입력 받아 반응가스 MFC의 셋팅된 유량값과 반응가스 밸브의 개방시간을 연산하여 반응가스 누적 공급량을 산출하는 연산부와; 연산부로부터 산출된 반응가스 누적 공급량을 외부에서 식별할 수 있도록 시각적으로 표시하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition ; CVD)장치의 누적막 카운터의 블럭도이다. 도시된 바와 같이, 화학 기상 증착장치(10)로 공급되는 반응가스 누적 공급량을 집계하여 외부로 표시하는 화학 기상 증착장치의 누적막 카운터(100)는 크게 MFC 감지부(110), 밸브 감지부(120), 연산부(130) 및 표시부(140)를 포함한다.
MFC 감지부(100)는 화학 기상 증착장치(10)에 구비된 가스공급배관중 반응가스를 공급하는 배관상에 설치되어 반응가스의 유량을 조절하는 반응가스 MFC(Mass Flow Controller;20)의 셋팅된 유량값을 감지하여 전기적인 신호로 출력한다.
MFC 감지부(110)에 의해 셋팅된 유량값이 감지되는 반응가스 MFC(20)는 인가된 전압에 의해 공급경로의 간극을 조절하는 미도시된 제어밸브를 내부에 포함함으로써 반응가스가 공급되는 배관을 통과하는 반응가스의 양을 조절하는데, 조절되는 반응가스량은 분당 표준입방센티미터(sccm) 또는 분당 리터(slm)로써 표시된다.
밸브 감지부(120)는 반응가스의 공급배관상에 설치되어 반응가스의 흐름을 개폐하는 반응가스 밸브(30)의 개방시간을 감지하여 전기적인 신호로 출력한다.
밸브 감지부(120)에 의해 개방시간이 감지되는 반응가스 밸브(30)는 작업자가 수동으로 조작하는 밸브일 수 있으며, 화학 기상 증착장치(10)에 구비된 제어기(미도시)에 의해 제어되는 제어밸브일 수도 있다.
연산부(130)는 MFC 감지부(110) 및 밸브 감지부(120)로부터 각각 출력되는 신호를 입력받아 반응가스 MFC(20)의 셋팅된 유량값과 반응가스 밸브(20)의 개방시간을 연산하여 반응가스 공급배관을 통해 화학 기상 증착장치(10)로 공급된 반응가스 누적 공급량을 산출한다. 즉, MFC 감지부(110)로부터 출력되는 반응가스 MFC(20)의 셋팅된 유량값에 밸브 감지부(120)로부터 출력되는 반응가스 밸브(30)의 누적된 개방시간을 곱함으로써 반응가스 누적 공급량을 산출하게 된다.
표시부(140)는 연산부(130)로부터 산출된 반응가스 누적 공급량을 외부에서 식별할 수 있도록 시각적으로 표시하게 되는데, 이러한 표시부(140)는 화학 기상 증착장치(10)에 연결되는 각각의 가스공급배관의 가스공급 여부를 전체적으로 표시하는 가스판넬에 설치함이 바람직할 것이다.
이와 같이, 본 발명에 따른 화학 기상 증착장치의 누적막 카운터가 설치되는 화학 기상 증착장치(10)는 종래에서 예로 들은 저압 화학 기상 증착(LPCVD)공정에 의해 반도체웨이퍼상에 질화막(nitride film)을 증착시키는 장치뿐만 아니라, 그외, 다결정 실리콘(poly-silic1on) 화학 기상 증착공정, TEOS(Tetraethyl Orthosilicate)의 열분해에 의해 실리콘 산화층을 형성하는 화학 기상 증착공정 등 공정의 진행횟수나 반응가스의 유량에 의해 장비의 정비가 결정되어지는 모든 화학 기상 증착장치를 포함한다.
이와 같은 화학 기상 증착장치의 누적막 카운터는 MFC의 셋팅된 유량값과 반응가스 밸브의 개방시간을 MFC 감지부 및 밸브 감지부가 감지하여 전기적인 신호로 출력하고, 출력된 신호를 연산부가 입력받아 연산하여 반응가스 누적 공급량을 산출하여며, 산출된 반응가스 누적 공급량을 표시부가 외부에 시각적으로 표시함으로써 작업자는 화학 기상 증착장치의 누적막의 관리를 용이하고도 안정적으로 할 수 있으며, 이에 따라 화학 기상 증착장치의 정비를 적기에 실시할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 화학 기상 증착장치의 누적막 카운터는 화학 기상 증착장치의 튜브내로 유입되는 반응가스 누적 공급량을 집계하여 외부로 표시함으로써 화학 기상 증착장치의 누적막의 관리를 용이하고 안정적으로 할 수 있으며, 화학 기상 증착장치의 정비를 적기에 실시함으로써 반도체소자의 생산성을 향상시키는 효과를 가지고 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 화학 기상 증착장치의 누적막 카운터를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (1)

  1. 반응가스, 소스가스, 퍼지가스 등을 공급하며, 이들의 공급경로상에 복수의 MFC와, 복수의 밸브 등이 설치된 가스공급배관을 구비한 화학 기상 증착장치에 있어서,
    반응가스를 공급하는 배관상에 설치되어 반응가스의 유량을 조절하는 반응가스 MFC의 셋팅된 유량값을 감지하여 전기적인 신호로 출력하는 MFC 감지부와;
    상기 반응가스의 공급배관상에 설치되어 반응가스의 흐름을 개폐하는 반응가스 밸브의 개방시간을 감지하여 전기적인 신호로 출력하는 밸브 감지부와;
    상기 MFC 감지부 및 상기 밸브 감지부로부터 각각 출력된 신호를 입력받아 반응가스 MFC의 셋팅된 유량값과 반응가스 밸브의 개방시간을 연산하여 반응가스 누적 공급량을 산출하는 연산부와;
    상기 연산부로부터 산출된 반응가스 누적 공급량을 외부에서 식별할 수 있도록 시각적으로 표시하는 표시부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착장치의 누적막 카운터.
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