KR100373843B1 - 챔버내 오염물 포집장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 제조 중 챔버내에서 발생하는 이물질과 가스를 제거하기 위한 복수의 필터링수단과, 챔버내의 오염물 입자와 가스를 순환하도록 하는 송풍수단을 구비한 오염물 포집장치에 있어서: 상기 챔버의 일측단과 타측단 사이에 연통되도록 설치되어 흡입구와 배출구를 갖는 몸체; 상기 몸체의 배출구측에 설치되어 입력 전원에 따라 이온을 발생한 후 챔버내로 공급함에 따라 챔버내의 정전기의 발생을 방지하는 이온발생기; 및 상기 이온발생기로 동작 전원을 공급하여 구동시키는 전원공급수단;을 더 구비함으로써, 챔버내의 미세한 먼지 및 부식성 가스를 손쉽게 제거하여 장비의 수명이 연장될 뿐만 아니라 이온발생기로 인하여 챔버내의 정전기를 억제하여 장비내의 정전기로 인한 웨이퍼의 손상을 최대한 감소시켜 웨이퍼의 수율을 보다 더 향상시킬 수 있는 챔버내 오염물 포집장치를 제공한다.

Description

챔버내 오염물 포집장치{Apparatus for collecting particle and fume on Wafer fabrication}
본 발명은 오염물 포집장치에 관한 것으로, 특히 웨이퍼 처리 공정 중에 발생하는 오염물과 가스를 필터를 통해 걸러낸 다음 이온발생기를 이용하여 정전기를 억제하면서 순환시켜 챔버내의 청정도를 대폭적으로 향상시킬 수 있는 챔버내 오염물 포집장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 웨이퍼는 사진, 확산, 식각, 화학기상증착 및 금속증착 등의 공정을 반복 수행함으로써 반도체 칩으로 제작되고, 이들 반도체 칩 제조 공정 중 확산, 식각, 화학기상증착 등의 공정은 밀폐된 챔버 내부에서 필요한 공정가스를 공급하여 이들 공정가스로 하여금 웨이퍼 상에서 반응토록 하여 회로를 형성하는 것이다.
이와 같이 사용되는 공정가스는 대부분이 독성이 강하고, 챔버를 부식시키는 부식성이 강한 가스로 챔버내에 방치할 경우 챔버를 부식시켜 사용 사이클을 단축시키고, 또한 별도의 정화 과정없이 외부로 유출될 경우 심각한 환경오염과 안전사고를 초래하게 된다.
또한, 챔버 내 웨이퍼 에칭 중 발생되는 에칭가스의 부산물 및 미반응 가스가 웨이퍼에 의해 실려나오면서 챔버 내부가 부식됨으로써, 웨이퍼의 손상 및 챔버내의 주기적인 클리닝으로 생산성 및 시간적인 손실이 발생할 뿐만 아니라 챔버내의 노화발생 및 웨이퍼의 수율이 저하되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 복수의 필터와 순환 팬 뿐만 아니라 이온발생기가 내삽된 간단한 구조의 오염물 포집기를 제공함으로써, 챔버내의 미세한 먼지 및 부식성 가스를 손쉽게 제거하여 장비의 수명이 연장될 뿐만 아니라 이온발생기로 인하여 챔버내의 정전기를 억제하여 장비내의 정전기로 인한 웨이퍼의 손상을 최대한 감소시켜 웨이퍼의 수율을 보다 더 향상시킬 수 있는 챔버내 오염물 포집장치를 제공하는 데 있다.
도 1은 본 발명에 의한 오염물 포집장치를 설명하기 위해 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 오염물 포집기의 세부 구조 및 그 구동 회로를 도시한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10: 웨이퍼처리 챔버 30: 오염물 포집기
31: 몸체 32: 흡입구
33: 필터링수단 34: 프리필터
36: 카본필터 38: 고성능필터
40: 송풍수단(팬) 42: 이온발생기
44: 배출구 50: 전원공급부
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은, 반도체 제조 중 챔버내에서 발생하는 이물질과 가스를 제거하기 위한 복수의 필터링수단과, 챔버내의 오염물 입자와 가스를 순환하도록 하는 송풍수단을 구비한 오염물 포집장치에 있어서: 상기 챔버의 일측단과 타측단 사이에 연통되도록 설치되어 흡입구와 배출구를 갖는 몸체; 상기 몸체의 배출구측에 설치되어 입력 전원에 따라 이온을 발생한 후 챔버내로 공급함에 따라 챔버내의 정전기의 발생을 방지하는 이온발생기; 및 상기 이온발생기로 동작 전원을 공급하여 구동시키는 전원공급수단;을 더 구비한 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 살펴보고자 한다.
도 1은 본 발명에 의한 오염물 포집장치를 설명하기 위해 도시한 도면으로, 웨이퍼처리장비인 챔버(10)와 오염물 포집기(30)를 나타냈다.
반도체 웨이퍼는 챔버내에서 사진, 확산, 식각, 화학기상증착 및 금속증착 등의 공정을 반복 수행함으로써 반도체 칩으로 제작하는 바, 이때 챔버(10)내에서웨이퍼의 처리 공정에 필요한 가스(Cl2, F2, HF 등)를 공급하고, 이들 가스로 하여금 웨이퍼 상에서 반응토록 하여 소정 회로를 형성한다.
이때, 종래에는 웨이퍼 처리 중 웨이퍼상에 이물질이 흡착되어 별도의 세척공정을 통해 웨이퍼를 세정하거나, 가스는 별도의 중대형 스크러브(Scrub) 장치를 통해 필터링하거나 외부로 배출하게 된다.
따라서, 본 발명은 챔버(10)의 일측단과 타측단이 연통되도록 배관(20)을 설치하고 그 배관(20) 사이에 오염물 포집기(30)를 설치하여 챔버(10)내에서 발생하는 이물질과 가스를 흡입하여 걸러낸 후 챔버(10)로 정화된 공기를 공급, 순환시킨다.
이와 같은 간단한 구조의 오염물 포집기(30)를 챔버(10)와 연통하도록 설치한 후 챔버(10)내의 공기를 순환시킴으로써, 별도의 복잡한 세척과정 또는 별도의 스크러브 장치없이도 챔버(10)내의 청정도(Clean Room Class) 10 내지 100 정도로 유지할 수 있다.
아울러, 오염물 포집기(30)의 세부 구성은 도 2와 같다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 오염물 포집기와 그 구동회로를 나타낸 세부 구조도로서, 도 1을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
오염물 포집기(30)는, 챔버(10)의 일측단과 타측단 사이에 연통되도록 설치되어 흡입구(32)와 배출구(44)를 갖는 원통형 몸체(31)와, 상기 몸체(31) 내부의 흡입구(32) 측에 내삽되어 챔버(10)내의 이물질 입자와 가스를 걸러내는 필터링수단(33)과, 상기 필터링수단(33)의 후단에 설치되며 소정의 전원에 따라 작동되어 챔버(10)내의 이물질 입자와 가스를 몸체(31)를 통해 순환하도록 구동하는 송풍수단(40), 및 상기 몸체(31)의 배출구(44)측에 설치되어 입력 전원에 따라 이온을 발생한 후 챔버(10)내로 공급함에 따라 챔버내의 정전기의 발생을 방지하는 이온발생기(42)로 이루어져 있다.
그리고, 상기 필터링수단(33)은, 상기 몸체(31) 내부의 흡입구(32) 측에 관통축의 수직방향으로 설치되어 챔버(10)내의 이물질 입자를 걸러내는 프리필터(34)와, 상기 프리필터(34)의 후단에 관통축의 수직방향으로 설치되어 화학적 가스를 걸러내는 카본필터(36), 및 상기 카본필터(33)의 후단에 관통축의 수직방향으로 설치되어 미세 분진을 걸러내는 고성능필터(38)로 구성되어 있다.
또한, 송풍수단(40)은 전원공급부(50)로부터 제공되는 전원을 공급받아 동작하여 챔버(10)내의 이물질과 가스를 오염물 포집기(30)내로 흡입하여 정화된 공기를 챔버(10)내로 공급하여 순환시키는 팬으로 이루어져 있고, 이온발생기(42)는 전원공급부(50)로부터 출력되는 전원을 변압시키는 변압기(52)와, 변압기(52)로부터 출력되는 신호를 고전압으로 증폭하는 고전압증폭기(54)를 통해 동작 전원을 공급받아 이온을 발생시킨다.
상기와 같이 본 발명은 여러 종류의 필터(34, 36, 38)를 사용하여 미세의 먼지와 화학적 가스를 동시에 걸러주는 역할을 할 뿐만 아니라 후단에 이온발생기(42)를 부가하여 챔버(10)내에서 발생할 수 있는 정전기까지 제거하는 역할을 하고 있다.
아울러, 프리필터(34; Pre-Filter)는 산업용 전처리 필터의 일종으로 입자가 10㎛ 이상으로 비교적 큰 분진을 제거할 경우에 사용하며, 통상 중성능 필터의 전단에 설치하여 필터의 사용기간을 연장시키는 역할도 한다.
카본필터(36; Carbon Filter)는 일반적으로 여러 가지 가스상 오염물질(악취)을 제거하는 데 사용하며, 활성탄은 유황산화물, 이산화질소, 탄화수소 등 여러 가지 방향성물질을 함유한 가스를 90% 이상 흡착할 수 있고, 그 실험예를 아래 표 1에 나타내었다.
카본필터의 가스흡착 능력
카본 종류 가스 종류 시험농도/타켓농도[ppmv] 도달시간
일반카본 CCl4 1000/5 110분
산성카본 SO2 500/5 75분
Cl2 500/5 100분
HCl 500/5 100분
ClO2 500/5 100분
H2S 1000/10 100분
일반, 산성 카본 혼합 CCl4 1000/5 80분
SO2 500/5 50분
Cl2 500/5 60분
HCl 500/5 100분
HF 70/3 100분
상기 표 1과 같이 CCl4가스 1000ppm을 100mg의 일반 카본필터에 흘려서 필터의 후단에서 5ppmv의 농도가 검출될 때까지의 시간은 대략 110분 정도가 소요되는 것을 알 수 있고, 도달시간으로 보는 바와 같이 카본필터는 일반카본과 산성(Acid)카본을 혼합하여 제조한 것이 가스 포집 효과가 보다 더 탁월함을 알 수 있다.
또한, 고성능필터(38)는 헤파(HEPA; High Efficiency Particulate Air)필터 또는 울파(ULPA)필터를 지칭하는 데, 헤파필터는 분진입자의 크기가 비교적 미세한분진을 제거할 경우에 사용하며 D.O.P 테스트(계수법)로 측정하여 0.3㎛ 입자 기준 99.97% 이상을 포집할 수 있고, 울파필터는 분진입자의 크기가 미세한 분진을 제거할 경우 사용하며 D.O.P 테스트(계수법)로 측정하여 0.12 내지 0.17㎛ 입자 기준 99.9995% 이상을 포집할 수 있다.
즉, 흡입구(32)를 통해 흡입한 오염 공기는 1차적으로 프리필터(34)에서 비교적 큰 입자의 먼지들 대략, 10㎛의 입자를 중량법(AFI) 80% 이상을 포집하여 제거하게 된다.
이 필터(34)를 통과한 오염된 공기는 다시 2차로 카본필터(36)를 통과하면서 오염공기 중의 화학적인 가스들(Cl2, F2, HF 등)을 포집하여 제거한다. 표 1과 같은 가스들은 대개가 부식성이며 카본필터(36)는 휘발성 물질의 용제를 포집함과 아울러 요해 성분을 제거한다.
다음 3차로 헤파필터 또는 울파필터와 같은 고성능필터(38)를 통과하면서 최종적으로 미세한 부분의 먼지까지 모두 걸러서 내보내게 된다.
이 과정을 마치고 나온 공기는 다시 이온발생기(42)를 통과하면서 공기중에 발생될 정전기를 억제시키면서 다시 챔버(10)내로 보내 순환시킨다.
한편, 흡입구(32)와 프리필터(34)와 카본필터(36)가 위치하는 몸체(31) 내부에서는 부식성의 가스가 여전히 존재하게 되므로 몸체(31)의 내면에 내부식성이 강한 재료를 이용하여 코팅함으로써, 포집기(30)의 수명을 연장시킨다. 또한, 프리필터(34)와 카본필터(36) 및 고성능필터(38)를 일체로 제작하여 한꺼번에 교체할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
그리고, 팬(40)은 챔버(10) 내부가 진공인 관계로 해서 정압의 큰 팬을 사용하는 것이 바람직하다.
상기에서 본 발명의 특정한 실시예가 설명 및 도시되었지만, 필터의 위치를 변경하는 등의 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시예들은 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.
따라서, 본 발명에서는 이물질과 가스를 필터링하는 복수의 필터와 순환 팬 및 이온발생기가 내삽된 간단한 구조의 오염물 포집기를 제공함으로써, 챔버내의 미세한 먼지 및 부식성 가스를 손쉽게 제거하여 장비의 수명이 연장될 뿐만 아니라 유지보수의 주기가 연장되어 작업성의 향상 및 생산성에 기여할 수 있고, 또한 이온발생기로 인하여 챔버내의 정전기를 억제하여 장비내의 정전기로 인한 웨이퍼의 손상을 최대한 감소시켜 웨이퍼의 수율을 보다 더 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (5)

  1. 반도체 제조 중 챔버내에서 발생하는 이물질과 가스를 제거하기 위한 복수의 필터링수단과, 챔버내의 오염물 입자와 가스를 순환하도록 하는 송풍수단을 구비한 오염물 포집장치에 있어서:
    상기 챔버의 일측단과 타측단 사이에 연통되도록 설치되어 흡입구와 배출구를 갖는 몸체;
    상기 몸체의 배출구측에 설치되어 입력 전원에 따라 이온을 발생한 후 챔버내로 공급함에 따라 챔버내의 정전기의 발생을 방지하는 이온발생기; 및
    상기 이온발생기로 동작 전원을 공급하여 구동시키는 전원공급수단;을 더 구비한 것을 특징으로 하는 챔버내 오염물 포집장치.
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