KR100511948B1 - Impurity Analysis Device for Semiconductor Device Manufacturing - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체장치 제조공정 후 공정챔버에서 발생된 분석가스에 포함된 불순물에 대해서 정성 및 정량분석할 수 있는 반도체장치 제조용 불순물 분석장치에 관한 것이다.The present invention relates to an impurity analyzer for manufacturing a semiconductor device capable of qualitatively and quantitatively analyzing impurities contained in an analyte gas generated in a process chamber after a semiconductor device manufacturing process.
본 발명은, 제어부의 제어에 의해서 설정된 시간동안 개폐동작을 수행하며, 분석가스가 공급되는 개폐수단, 상기 개폐수단과 연결되어 공급되는 상기 분석가스의 압력을 조절하는 오러피스 및 상기 오러피스와 연결되어 공급되는 분석가스에 포함된 불순물을 정성 및 정량분석하는 잔류가스분석기-사중극자질량분석기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention, the opening and closing operation for a time set by the control of the control unit, the opening and closing means is supplied with the analysis gas, the orifice and the orifice for controlling the pressure of the analysis gas supplied in connection with the opening and closing means And a residual gas analyzer-quadrupole mass spectrometer for qualitatively and quantitatively analyzing impurities contained in the analyzed gas supplied thereto.
따라서, 공정챔버 내부의 반응부산물이 불순물 분석장치 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있고, 특정시간, 특정공정환경 아래에서 분석공정을 광범위하게 수행할 수 있는 효과가 있다. Therefore, the reaction by-products inside the process chamber can be prevented from flowing into the impurity analyzer, and the analysis process can be performed extensively under a specific time and a specific process environment.
Description
본 발명은 반도체장치 제조용 불순물 분석장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체장치 제조공정 후 공정챔버에서 발생된 분석가스에 포함된 불순물에 대해서 정성 및 정량분석할 수 있는 반도체장치 제조용 불순물 분석장치에 관한 것이다.The present invention relates to an impurity analyzer for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to an impurity analyzer for manufacturing a semiconductor device capable of qualitatively and quantitatively analyzing impurities contained in an analysis gas generated in a process chamber after a semiconductor device manufacturing process. will be.
통상, 반도체장치 제조공정의 화학기상증착공정에서는 여러 가지 종류의 반응가스를 사용하여 웨이퍼 상에 산화막, 질화막, 금속막 등을 형성하고 있으며, 플라즈마를 이용한 건식식각공정에서도 여러 가지 종류의 반응가스를 사용하여 식각공정을 진행함으로서 웨이퍼 상의 특정막을 식각하고 있다. 상기 화학기상증착공정, 플라즈마를 이용한 건식식각공정 등의 반도체장치 제조공정 진행 후에는 반응가스와 웨이퍼 그리고 반응가스와 공정설비의 반응에 의해서 폴리머(Polymer) 등의 반응부산물이 생성되며, 상기 반응부산물은 공정진행중인 웨이퍼를 직접 오염시켜 식각공정의 식각불량, 화학기상증착공정의 막질의 균일도(Uniformity) 불량 등의 공정불량을 발생시킴으로서 완성된 반도체장치의 동작전압의 이상 등을 발생시키는 원인으로 작용하고 있다.In general, in the chemical vapor deposition process of the semiconductor device manufacturing process, an oxide film, a nitride film, a metal film, etc. are formed on a wafer using various kinds of reaction gases. In the dry etching process using plasma, various kinds of reaction gases are used. The specific film on the wafer is etched by performing the etching process. After the semiconductor device manufacturing process such as the chemical vapor deposition process and the dry etching process using plasma, reaction byproducts such as polymers are generated by the reaction of the reaction gas, the wafer, and the reaction gas and the process equipment. Directly contaminates the wafer during processing, causing defects such as etch defects in the etching process and uniformity of the film quality in the chemical vapor deposition process, thereby causing abnormal operation voltage of the completed semiconductor device. have.
따라서, 잔류가스분석기-사중극자질량분석기(Residual Gas Analyzer-Quadruple Mass Spectrometer) 등의 불순물 분석장치를 사용하여 상기 반응부산물에 대해서 정성 및 정량분석하고 있다.Therefore, the reaction by-products are qualitatively and quantitatively analyzed using an impurity analyzer such as a residual gas analyzer-quadruple mass spectrometer.
도1을 참조하면, 유독성 등의 성질을 가진 일정량의 반응가스가 저장된 반응가스공급원(10)과 운반가스공급원(12)이 가스희석장치(14)와 각각 연결되어 있고, 상기 가스희석장치(14)와 반도체장치 제조공정이 진행되는 공정챔버(16)가 연결되어 있다. 상기 공정챔버(16) 일측에는 포트(Port : 도시되지 않음)가 형성되어 있다.Referring to FIG. 1, a reaction gas supply source 10 and a carrier gas supply source 12 in which a predetermined amount of reactive gas having a property such as toxicity is stored are connected to a gas dilution device 14, respectively. ) And a process chamber 16 through which a semiconductor device manufacturing process is performed are connected. Ports (not shown) are formed at one side of the process chamber 16.
그리고, 상기 공정챔버(16)와 터보분자펌프(Turbo Molecular Pump) 등의 고진공펌프(20)가 드로틀밸브(18)를 게재하여 서로 연결되어 있고, 상기 고진공펌프(20)와 로터리펌프(Rotary Pump) 등의 제 1 저진공펌프(22)가 연결되어 있다. 상기 드로틀밸브(18)는 특정부품의 각도를 조절함으로서 고진공펌프(20) 및 제 1 저진공펌프(22)가 동작될 때, 공정챔버(16)의 내부압력을 조절할 수 있도록 되어 있다. In addition, the process chamber 16 and the high vacuum pump 20, such as a turbo molecular pump (Turbo Molecular Pump) is provided with a throttle valve 18 is connected to each other, the high vacuum pump 20 and the rotary pump (Rotary Pump) And a first low vacuum pump 22 are connected. The throttle valve 18 is capable of adjusting the internal pressure of the process chamber 16 when the high vacuum pump 20 and the first low vacuum pump 22 are operated by adjusting the angle of a specific component.
그리고, 상기 공정챔버(16) 일측의 포트(도시되지 않음)에는 제 1 매뉴얼밸브(26)가 설치된 제 1 분석가스 공급라인(24)이 삽입되어 있다. In addition, a first analysis gas supply line 24 having a first manual valve 26 is inserted into a port (not shown) on one side of the process chamber 16.
또한, 상기 제 1 분석가스 공급라인(24)은 제 2 매뉴얼밸브(30) 및 제 1 오러퍼스(32)가 순차적으로 설치된 제 1 분석가스 분기라인(28)과 연결되어 있고, 상기 제 1 분석가스 공급라인(24)은 제 3 매뉴얼밸브(36) 및 제 2 오러피스(38)가 순차적으로 설치된 제 2 분석가스 분기라인(34)과 연결되어 있다. 상기 제 1 오러피스(32) 및 제 2 오러피스(38)에는 서로 상이한 크기를 가지는 복수의 오러피스홀(Orifice hole : 도시되지 않음)이 형성되어 있어서 통과되는 분석가스의 압력을 조절할 수 있도록 되어 있다.In addition, the first analysis gas supply line 24 is connected to the first analysis gas branch line 28 in which the second manual valve 30 and the first orifice 32 are sequentially installed. The gas supply line 24 is connected to the second analysis gas branching line 34 in which the third manual valve 36 and the second orifice 38 are sequentially installed. A plurality of orifice holes (not shown) having different sizes are formed in the first orifice 32 and the second orifice 38 to adjust the pressure of the analyte gas passed therethrough. have.
그리고, 상기 제 1 분석가스 분기라인(28) 및 상기 제 2 분석가스 분기라인(34)은 제 2 분석가스 공급라인(40)과 각각 연결되어 있고, 상기 제 2 분석가스 공급라인(40)과 잔류가스분석기-사중극자질량분석기(42)가 연결되어 있다. 상기 잔류가스분석기-사중극자질량분석기(42) 내부에서는 70eV의 전위차로 가속된 전자를 분석가스와 충돌시켜 이온화시킨 후, 특정한 질량대 전하비를 갖는 이온 이외의 이온을 필터링함으로서 필터링된 이온을 스펙트럼분석할 수 있도록 되어 있다.The first analysis gas branch line 28 and the second analysis gas branch line 34 are connected to the second analysis gas supply line 40, respectively, and the second analysis gas supply line 40 is connected to the second analysis gas supply line 40. Residual gas analyzer-quadrupole mass spectrometer 42 is connected. In the residual gas analyzer-quadrupole mass spectrometer 42, electrons accelerated by an electric potential difference of 70 eV collide with an analytical gas and ionized, and then filtered ions other than ions having a specific mass-to-charge ratio. It can be analyzed.
또한, 상기 잔류가스분석기-사중극자질량분석기(42)와 제 2 저진공펌프(46)가 제 1 진공라인(44)에 의해서 연결되어 있고, 상기 제 2 저진공펌프(46)와 상기 제 1 저진공펌프(22)가 제 2 진공라인(48)에 의해서 연결되어 있다.In addition, the residual gas analyzer-quadrupole mass spectrometer 42 and the second low vacuum pump 46 are connected by the first vacuum line 44, and the second low vacuum pump 46 and the first The low vacuum pump 22 is connected by the second vacuum line 48.
따라서, 먼저 공정챔버(16)와 고진공펌프(20) 사이에 설치된 드로틀밸브(18)를 조절한 후, 제 1 저진공펌프(22)가 펌핑동작을 수행함에 따라 반도체장치 제조공정이 진행되는 공정챔버(16)의 압력상태는 10-3Torr 정도의 저진공상태로 형성된다. 그리고, 상기 제 1 저진공펌프(22)의 펌핑동작을 멈춘 후, 고진공펌프(20)가 펌핑동작을 수행함에 따라 공정챔버(16)의 압력상태는 10-6Torr 이상의 고진공상태가 형성된다.Therefore, first, after adjusting the throttle valve 18 installed between the process chamber 16 and the high vacuum pump 20, the process of manufacturing the semiconductor device proceeds as the first low vacuum pump 22 performs the pumping operation. The pressure state of the chamber 16 is formed in a low vacuum state of about 10 -3 Torr. After the pumping operation of the first low vacuum pump 22 is stopped, the high vacuum state of the process chamber 16 is 10 -6 Torr or more as the high vacuum pump 20 performs the pumping operation.
이어서, 반응가스공급원(10) 및 운반가스공급원(12)에서 방출된 반응가스 및 운반가스가 가스희석장치(14)로 공급되어 서로 희석된 후, 공정챔버(16) 내부로 공급됨에 따라 공정챔버(16) 내부에서는 상기 반응가스 및 운반가스가 사용되는 반도체장치 제조공정이 진행된다. 상기 반도체장치 제조공정의 진행에 의해서 유독성 등의 성질을 가진 반응가스와 웨이퍼 그리고 반응가스와 공정챔버(16)의 반응에 의해서 폴리머(Polymer) 등의 반응부산물이 형성된다.Subsequently, the reaction gas and the carrier gas discharged from the reaction gas supply source 10 and the carrier gas supply source 12 are supplied to the gas dilution apparatus 14 and diluted with each other, and then supplied into the process chamber 16 as the process chamber 16. (16) Inside, a semiconductor device manufacturing process in which the reaction gas and the carrier gas are used is performed. As the semiconductor device manufacturing process proceeds, reaction by-products such as polymers are formed by reacting the reaction gas having a toxic property and the wafer, and the reaction gas and the process chamber 16.
그리고, 작업자가 특정한 시간대에 제 1 분석가스 공급라인(24) 상에 설치된 제 1 매뉴얼밸브(26), 제 1 분석가스 분기라인(28) 상에 설치된 제 2 매뉴얼밸브(30), 제 2 분석가스 분기라인(34) 상에 설치된 제 3 매뉴얼밸브(36)를 개방함에 따라 반도체장치 제조공정의 진행에 의해서 발생된 폴리머 등의 반응부산물을 포함한 반응가스 및 운반가스로 이루어지는 분석가스는 제 1 분석가스 공급라인(24)으로 방출된다.Then, the operator at the specific time period, the first manual valve 26 installed on the first analysis gas supply line 24, the second manual valve 30 installed on the first analysis gas branch line 28, the second analysis As the third manual valve 36 installed on the gas branch line 34 is opened, the analytical gas including the reaction gas and the carrier gas including the reaction by-products such as polymer generated by the progress of the semiconductor device manufacturing process is first analyzed. It is discharged to the gas supply line 24.
그리고, 상기 제 1 분석가스 공급라인(24)으로 방출된 분석가스는 제 1 매뉴얼밸브(26)를 통과한 후, 일정량은 제 1 분석가스 분기라인(28) 상에 설치된 제 2 매뉴얼밸브(30) 및 제 1 오러피스(32)를 통과하고 다른 일정량은 제 2 분석가스 분기라인(34) 상에 설치된 제 3 매뉴얼밸브(36) 및 제 2 오러피스(38)를 통과한다. 상기 제 2 매뉴얼밸브(30) 및 제 3 매뉴얼밸브(36)는 선택적으로 개방될수 있으며, 상기 분석가스가 제 1 오러피스(32) 및 제 2 오러피스(38)를 통과함에 따라 분석가스의 방출압력이 조절되어 진다.In addition, after the analysis gas discharged to the first analysis gas supply line 24 passes through the first manual valve 26, a predetermined amount of the second analysis valve 30 is installed on the first analysis gas branch line 28. ) And the first orifice 32, and another predetermined amount passes through the third manual valve 36 and the second orifice 38 installed on the second analysis gas branch line 34. The second manual valve 30 and the third manual valve 36 may be selectively opened, and the analysis gas is discharged as the analysis gas passes through the first orifice 32 and the second orifice 38. The pressure is regulated.
다음으로, 상기 제 1 오러피스(32) 및 제 2 오러피스(38)를 통과한 분석가스는 제 2 분석가스 공급라인(40)을 통과하여 제 2 저진공펌프(46)의 펌핑동작에 의해서 압력상태가 조절되는 잔류가스분석기-사중극자질량분석기(42)로 공급된다. 그리고, 제 2 저진공펌프(46)가 구비되지 않을 경우, 도1에 도시된 바와 같이 제 1 진공라인(44)과 제 2 진공라인(48)을 연결하고 제 2 진공라인(48)과 제 1 저진공펌프(22)를 연결함으로서 잔류가스분석기-사중극자질량분석기(42) 내부의 압력을 제 1 저진공펌프(22)를 사용하여 조절할 수도 있다. 상기 잔류가스분석기-사중극자질량분석기(42) 내부에서는 70eV의 전위차로 가속된 전자와 상기 분석가스를 충돌시켜 분석가스를 이온화시킨 후, 특정한 질량대 전하비를 갖는 이온 이외의 이온을 필터링함으로서 필터링된 이온을 스펙트럼분석함으로서 상기 분석가스에 포함됨 불순물에 대해서 정성 및 정량분석하는 분석공정이 진행된다.Next, the analysis gas passing through the first orifice 32 and the second orifice 38 passes through the second analysis gas supply line 40 and is pumped by the second low vacuum pump 46. The pressure condition is supplied to a residual gas analyzer-quadrupole mass spectrometer 42. In addition, when the second low vacuum pump 46 is not provided, as shown in FIG. 1, the first vacuum line 44 and the second vacuum line 48 are connected to each other, and the second vacuum line 48 and the second vacuum line 48 are formed. By connecting the first low vacuum pump 22, the pressure inside the residual gas analyzer-quadrupole mass spectrometer 42 may be adjusted using the first low vacuum pump 22. The residual gas analyzer-quadrupole mass spectrometer 42 ionizes the analytical gas by colliding electrons accelerated with a potential difference of 70 eV with the analytical gas, and filtering by filtering ions other than ions having a specific mass-to-charge ratio. Spectral analysis of the ions is carried out an analytical process for qualitative and quantitative analysis of impurities contained in the analyte gas.
그런데, 상기 제 1 분석가스 공급라인(24) 상에 설치된 제 1 매뉴얼밸브(26), 제 1 분석가스 분기라인(28) 상에 설치된 제 2 매뉴얼밸브(30) 및 제 2 분석가스 분기라인(34) 상에 설치된 제 3 매뉴얼밸브(36)는 작업자의 부주의 등의 원인에 의해서 분석공정이 진행되지 않을 경우에도 폐쇄되지 않음으로서 공정챔버(16) 내부의 반응부산물이 제 1 분석가스 공급라인(24), 제 1 분석가스 분기라인(28), 제 2 분석가스 분기라인(34) 및 제 2 분석가스 공급라인(40)을 통해서 잔류가스분석기-사중극자질량분석기(42) 내부로 유입되었다.However, the first manual valve 26 installed on the first analysis gas supply line 24, the second manual valve 30 and the second analysis gas branching line installed on the first analysis gas branching line 28 ( The third manual valve 36 installed on the 34 is not closed even when the analysis process is not progressed due to the operator's carelessness or the like, so that the reaction by-product inside the process chamber 16 is formed in the first analysis gas supply line ( 24), the first analysis gas branching line 28, the second analysis gas branching line 34, and the second analysis gas supply line 40 were introduced into the residual gas analyzer-quadrupole mass spectrometer 42.
따라서, 상기 반응부산물에 의해서 제 1 분석가스 공급라인(24), 제 1 분석가스 분기라인(28), 제 2 분석가스 분기라인(34) 및 제 2 분석가스 공급라인(40)이 오염되고, 상기 오염에 의해서 분석공정의 분석결과의 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있었다.Therefore, the first analysis gas supply line 24, the first analysis gas branching line 28, the second analysis gas branching line 34, and the second analysis gas supply line 40 are contaminated by the reaction by-products. There was a problem in that the reliability of the analysis results of the analysis process is degraded by the contamination.
또한, 상기 반응생성물이 제 1 오러피스(32) 및 제 2 오러피스(38)에 형성된 오러피스홀(도시되지 않음) 내부에 축적되어 오러피스홀(도시되지 않음)을 폐쇄함으로서 제 1 오러피스(32) 및 제 2 오러피스(38)를 열화시키는 원인으로 작용하는 문제점이 있었다.In addition, the reaction product is accumulated in an orifice hole (not shown) formed in the first orifice 32 and the second orifice 38 to close the orifice hole (not shown) to close the first orifice. There was a problem of acting as a cause of deterioration of the 32 and the second orifice 38.
그리고, 제 1 분석가스 공급라인(24) 상에 설치된 제 1 매뉴얼밸브(26), 제 1 분석가스 분기라인(28) 상에 설치된 제 2 매뉴얼밸브(30), 제 2 분기라인(34) 상에 설치된 제 3 매뉴얼밸브(36)가 작업자에 의해서 수동으로 개폐동작을 수행함으로서 특정시간대, 특정공정환경 아래에서 용이하게 분석공정을 진행할 수 없는 문제점이 있었다.Then, the first manual valve 26 installed on the first analysis gas supply line 24, the second manual valve 30 and the second branch line 34 installed on the first analysis gas branch line 28. Since the third manual valve 36 installed in the manual opening / closing operation is manually performed by an operator, there is a problem in that the analysis process cannot be easily performed under a specific time period and a specific process environment.
본 발명의 목적은, 잔류가스분석기-사중극자질량분석기 내부로 유입되는 반응부산물을 포함하는 분석가스의 유입을 단속하는 개폐수단을 제어하는 제어부를 구비함으로서 설정된 특정시간동안 분석가스를 공급받을 수 있는 반도체장치 제조용 불순물 분석장치를 제공하는 데 있다.An object of the present invention, by providing a control unit for controlling the opening and closing means for controlling the inflow of the analysis gas containing the reaction by-product flowing into the residual gas analyzer-quadrupole mass spectrometer can receive the analysis gas for a predetermined time An impurity analyzer for manufacturing a semiconductor device is provided.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체장치 제조용 불순물 분석장치는, 제어부의 제어에 의해서 설정된 시간동안 개폐동작을 수행하며, 분석가스가 공급되는 개폐수단, 상기 개폐수단과 연결되어 공급되는 상기 분석가스의 압력을 조절하는 오러피스 및 상기 오러피스와 연결되어 공급되는 분석가스에 포함된 불순물을 정성 및 정량분석하는 잔류가스분석기-사중극자질량분석기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.Impurity analysis device for manufacturing a semiconductor device according to the present invention for achieving the above object, the opening and closing operation for a time set by the control of the control unit, the analysis gas is supplied to the opening and closing means, the analysis is connected to the opening and closing means And a residual gas analyzer-quadrupole mass spectrometer for qualitatively and quantitatively analyzing impurities contained in the analytical gas supplied and connected to the orifice for adjusting the pressure of the gas.
상기 개폐수단은 에어의 공급에 의해서 개폐동작을 수행하는 에어밸브일 수 있다.The opening and closing means may be an air valve for performing the opening and closing operation by the supply of air.
그리고, 상기 오러피스는 병렬로 2개이상 설치될 수 있고, 상기 오러피스에는 크기가 서로 상이한 복수의 오러피스홀이 각각 형성될 수 있다.In addition, two or more orifices may be installed in parallel, and the orifices may be formed with a plurality of orifice holes different in size from each other.
또한, 상기 잔류가스분석기-사중극자질량분석기 일측에 진공펌프가 연결될 수 있다.In addition, a vacuum pump may be connected to one side of the residual gas analyzer-quadrupole mass spectrometer.
그리고, 상기 개폐수단 전단에 상기 제어부의 제어에 의해서 개폐동작을 수행하는 3-웨이 밸브가 더 설치될 수 있고, 상기 3-웨이 밸브 전단에 매뉴얼밸브가 더 설치될 수 있다.In addition, the three-way valve for performing the opening and closing operation by the control of the control unit in front of the opening and closing means may be further installed, the manual valve may be further installed in the front of the three-way valve.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도2을 참조하면, 유독성 등의 성질을 가진 육불화황(SF6)가스, 염산(HCl)가스, 브롬화수소(HBr)가스를 포함하는 반응가스가 일정량 저장된 반응가스공급원(10)과 질소(N)가스, 아르곤(Ar)가스 등의 운반가스가 일정량 저장된 운반가스공급원(12)이 가스희석장치(14)와 각각 연결되어 있다.Referring to FIG. 2, a reaction gas source 10 and nitrogen (S) containing a certain amount of a reaction gas including sulfur hexafluoride (SF 6 ) gas, hydrochloric acid (HCl) gas, and hydrogen bromide (HBr) gas having toxic and other properties are stored. A carrier gas supply source 12 in which a certain amount of carrier gas such as N) gas and argon (Ar) gas is stored is connected to the gas dilution device 14, respectively.
그리고, 상기 가스희석장치(14)와 상기 반응가스 및 운반가스를 이용한 반도체장치 제조공정이 진행되는 공정챔버(16)가 서로 연결되어 있다. 상기 공정챔버(16) 일측에는 포트(도시되지 않음)가 형성되어 있다.In addition, the gas dilution device 14 and the process chamber 16 through which the semiconductor device manufacturing process using the reaction gas and the carrier gas are performed are connected to each other. One side of the process chamber 16 is formed with a port (not shown).
또한, 상기 공정챔버(16)와 터보분자펌프 등의 고진공펌프(20)가 드로틀밸브(18)를 게재하여 서로 연결되어 있고, 상기 고진공펌프(20)와 로터리펌프 등의 제 1 저진공펌프(22)가 서로 연결되어 있다. 상기 드로틀밸브(18)는 특정부품의 각도를 조절함으로서 고진공펌프(20) 및 제 1 저진공펌프(22)가 동작될 때, 공정챔버(16)의 내부압력을 조절할 수 있도록 되어 있다.In addition, the process chamber 16 and the high vacuum pump 20 such as a turbo molecular pump are connected to each other by placing a throttle valve 18, and the first low vacuum pump such as the high vacuum pump 20 and the rotary pump ( 22) are connected to each other. The throttle valve 18 is capable of adjusting the internal pressure of the process chamber 16 when the high vacuum pump 20 and the first low vacuum pump 22 are operated by adjusting the angle of a specific component.
그리고, 상기 공정챔버(16) 일측에 형성된 포트(도시되지 않음)에 공정챔버(16) 내부에서 발생된 폴리머 등의 반응부산물을 포함하는 분석가스가 공급되는 제 1 분석가스 공급라인(50)이 연결되어 있다. 상기 제 1 분석가스 공급라인(50) 상에는 상기 분석가스의 흐름을 기준으로 매뉴얼밸브(52) 및 에어의 공급에 의해서 개폐동작을 수행하는 3-웨이 밸브(54)가 순차적으로 설치되어 있다. 상기 3-웨이 밸브(54) 일측에는 질소가스 등의 퍼지가스(Purge gas)를 공급하는 퍼지가스 공급라인(도시되지 않음)이 더 연결될 수 잇다.In addition, the first analysis gas supply line 50 to which an analytical gas including reaction by-products such as polymer generated in the process chamber 16 is supplied to a port (not shown) formed at one side of the process chamber 16 is provided. It is connected. On the first analysis gas supply line 50, a three-way valve 54 which performs opening and closing operations by supplying air with a manual valve 52 and air is sequentially installed on the basis of the flow of the analysis gas. One side of the 3-way valve 54 may be further connected to a purge gas supply line (not shown) for supplying purge gas such as nitrogen gas.
또한, 상기 제 1 분석가스 공급라인(50)과 제 1 분석가스 분기라인(56)이 연결되어 있고, 상기 제 1 분석가스 공급라인(50)과 제 2 분석가스 분기라인(62)이 각각 연결되어 있다. 상기 제 1 분석가스 분기라인(56) 상에는 에어의 공급에 의해서 개폐동작을 수행하는 제 1 에어밸브(58) 및 제 1 오러피스(60)가 순차적으로 설치되어 있고, 상기 제 2 분석가스 분기라인(62) 상에는 에어의 공급에 의해서 개폐동작을 수행하는 제 2 에어밸브(64) 및 제 2 오러피스(66)가 순차적으로 설치되어 있다. 상기 3-웨이 밸브(54), 제 1 에어밸브(58) 및 제 2 에어밸브(64)와 에어공급원(70)이 각각 연결되어 있고, 상기 에어공급원(70)과 제어부(68)가 연결되어 있다. 상기 제 1 오러피스(60) 및 제 2 오러피스(66)에는 크기가 서로 상이한 복수의 오러피스홀(도시되지 않음)이 각각 형성되어 있다.In addition, the first analysis gas supply line 50 and the first analysis gas branch line 56 are connected, and the first analysis gas supply line 50 and the second analysis gas branch line 62 are connected, respectively. It is. On the first analysis gas branch line 56, a first air valve 58 and a first orifice 60 which perform opening and closing operations by supplying air are sequentially installed, and the second analysis gas branch line 56 is provided. On 62, a second air valve 64 and a second orifice 66 which perform opening and closing operations by supplying air are sequentially provided. The three-way valve 54, the first air valve 58 and the second air valve 64 and the air supply 70 is connected, respectively, the air supply 70 and the control unit 68 is connected have. A plurality of orifice holes (not shown) having different sizes are formed in the first orifice 60 and the second orifice 66, respectively.
그리고, 상기 제 1 분석가스 분기라인(56)과 제 2 분석가스 분기라인(62)이 각각 제 2 분석가스 공급라인(72)과 연결되어 있고, 상기 제 2 분석가스 공급라인(72)과 잔류가스분석기-사중극자질량분석기(74)가 서로 연결되어 있다. 상기 잔류가스분석기-사중극자질량분석기(74) 내부에서는 70eV의 전위차로 가속된 전자와 분석가스를 충돌시켜 이온화시킨 후, 특정한 질량대 전하비를 갖는 이온 이외의 이온을 필터링함으로서 필터링된 이온을 스펙트럼분석할 수 있도록 되어 있다.The first analysis gas branching line 56 and the second analysis gas branching line 62 are connected to the second analysis gas supply line 72, respectively, and remain with the second analysis gas supply line 72. The gas analyzer-quadrupole mass spectrometer 74 is connected to each other. In the residual gas analyzer-quadrupole mass spectrometer 74, ionized by colliding electrons and analytical gas accelerated with a potential difference of 70 eV, and filtering ions other than ions having a specific mass-to-charge ratio, thereby It can be analyzed.
또한, 상기 잔류가스분석기-사중극자질량분석기(74)와 제 2 저진공펌프(78)가 제 1 진공라인(76)에 의해서 서로 연결되어 있고, 상기 제 2 저진공펌프(78)와 제 1 저진공펌프(22)가 제 2 진공라인(80)에 의해서 연결되어 있다.In addition, the residual gas analyzer-quadrupole mass spectrometer 74 and the second low vacuum pump 78 are connected to each other by the first vacuum line 76, the second low vacuum pump 78 and the first The low vacuum pump 22 is connected by the second vacuum line 80.
따라서, 먼저 공정챔버(16)와 고진공펌프(20) 사이의 드로틀밸브(18)를 조절한 후, 제 1 저진공펌프(22) 또는 제 2 저진공펌프(78)를 가동시켜 공정챔버(16)의 압력상태를 10-3Torr 정도로 형성한다. 그리고, 고진공펌프(20)를 가동시켜 반도체장치 제조공정이 진행되는 공정환경으로서 공정챔버(16)의 압력상태를 10-7Torr 정도로 형성한다.Therefore, first, the throttle valve 18 between the process chamber 16 and the high vacuum pump 20 is adjusted, and then the first low vacuum pump 22 or the second low vacuum pump 78 is operated to process the process chamber 16. ) The pressure is about 10 -3 Torr. Then, the high vacuum pump 20 is operated to form a pressure state of the process chamber 16 about 10 -7 Torr as a process environment in which a semiconductor device manufacturing process is performed.
이어서, 반응가스공급원(10)에서 방출된 반응가스가 가스희석장치(14)로 공급되고, 운반가스공급원(12)에서 방출된 운반가스가 가스희석장치(14)로 공급됨에 따라 반응가스 및 운반가스는 서로 혼합된다.Subsequently, the reactant gas discharged from the reactant gas supply source 10 is supplied to the gas dilution device 14, and the reactant gas discharged from the carrier gas supply source 12 is supplied to the gas dilution device 14. The gases are mixed with each other.
그리고, 상기 가스희석장치(14)에서 서로 혼합된 반응가스 및 운반가스는 공정챔버(16) 내부로 공급되어 반도체장치 제조공정에 사용된다.In addition, the reaction gas and the carrier gas mixed with each other in the gas dilution device 14 are supplied into the process chamber 16 and used in the semiconductor device manufacturing process.
그리고, 제어부(68)의 제어에 의해서 에어공급원(70)은 제 1 분석가스 공급라인(50) 상에 설치된 3-웨이 밸브(54), 제 1 분석가스 분기라인(56) 상에 설치된 제 1 에어밸브(58) 및 제 2 분석가스 분기라인(62) 상에 설치된 제 2 에어밸브(64) 내부에 에어를 공급함에 따라 3-웨이 밸브(54), 제 1 에어밸브(58) 및 제 2 에어밸브(64)는 개방된다. 상기 제 1 에어밸브(58) 및 제 2 에어밸브(64)는 제어부(70)의 제어에 의해서 선택적으로 개방될 수 있다.Then, the air supply source 70 is controlled by the control unit 68, the three-way valve 54 installed on the first analysis gas supply line 50, the first analysis gas branch line 56 installed on the first The 3-way valve 54, the first air valve 58, and the second air supply by supplying air into the second air valve 64 installed on the air valve 58 and the second analysis gas branch line 62, respectively. The air valve 64 is open. The first air valve 58 and the second air valve 64 may be selectively opened by the control of the controller 70.
이에 따라, 공정챔버(16) 내부에서 반도체장치 제조공정의 수행에 의해서 발생된 폴리머 등의 반응부산물을 포함하는 분석가스는 공정챔버(16) 일측의 포트(도시되지 않음)에 연결된 제 1 분석가스 공급라인(50) 상에 설치된 3-웨이 밸브(54)를 통과한다. 그리고 상기 3-웨이 밸브(54)를 통과한 분석가스는 선택적으로 제 1 에어밸브(58) 및 제 2 에어밸브(64)를 통과한 후, 제 1 오러피스(60) 및 제 2 오러피스(66)를 통과한다. 상기 분석가스가 제 1 오러피스(60) 및 제 2 오러피스(66)를 통과함에 따라 분석가스의 압력이 조절되어진다.Accordingly, the analysis gas including the reaction by-products such as polymer generated by the semiconductor device manufacturing process in the process chamber 16 is connected to a port (not shown) on one side of the process chamber 16. It passes through a three-way valve 54 installed on the supply line 50. After passing through the first air valve 58 and the second air valve 64, the analysis gas passing through the 3-way valve 54 selectively passes through the first orifice 60 and the second orifice ( Pass 66). As the analysis gas passes through the first orifice 60 and the second orifice 66, the pressure of the analysis gas is adjusted.
그리고, 상기 제 1 오러피스(60)와 제 2 오러피스(66)를 통과한 뿐석가스는 제 2 분석가스 공급라인(72)을 통해서 잔류가스분석기-사중극자질량분석기(74)로 공급된다. 상기 잔류가스분석기-사중극자질량분석기(74) 내부에서는 70eV의 전위차로 가속된 전자와 분석가스를 충돌시켜 이온화시킨 후, 특정한 질량대 전하비를 갖는 이온 이외의 이온을 필터링함으로서 필터링된 이온을 스펙트럼분석함으로서 상기 분석가스에 포함된 불순물을 정성 및 정량적으로 분석하는 공정이 진행된다. 그리고, 상기 잔류가스분석기-사중극자질량분석기(74) 내부에서 분석공정이 진행될 때는 제 2 저진공펌프(78)가 펌핑동작을 수행함으로서 잔류가스분석기-사중극자질량분석기(74) 내부의 압력상태는 저진공상태로 형성된다. 그리고, 제 2 저진공펌프(78)가 구비되지 않을 경우 도2에 도시된 바와 같이 잔류가스분석기-사중극자질량분석기(74)와 제 1 저진공펌프(22)를 제 1 진공라인(76) 및 제 2 진공라인(80)을 이용하여 연결함으로서 잔류가스분석기-사중극자질량분석기(74) 내부의 압력상태를 제 1 저진공펌프(22)를 사용하여 조절한다.The unreacted gas passing through the first orifice 60 and the second orifice 66 is supplied to the residual gas analyzer-quadrupole mass spectrometer 74 through the second analysis gas supply line 72. In the residual gas analyzer-quadrupole mass spectrometer 74, ionized by colliding electrons and analytical gas accelerated with a potential difference of 70 eV, and filtering ions other than ions having a specific mass-to-charge ratio, thereby By analyzing, the process of qualitatively and quantitatively analyzing the impurities contained in the analysis gas is performed. When the analysis process is performed in the residual gas analyzer-quadrupole mass spectrometer 74, the second low vacuum pump 78 performs a pumping operation so that the pressure state inside the residual gas analyzer-quadrupole mass spectrometer 74 is performed. Is formed in a low vacuum state. If the second low vacuum pump 78 is not provided, the residual gas analyzer-quadrupole mass spectrometer 74 and the first low vacuum pump 22 are connected to the first vacuum line 76 as shown in FIG. And by using the second vacuum line 80 to control the pressure inside the residual gas analyzer-quadrupole mass spectrometer 74 using the first low vacuum pump 22.
따라서, 본 발명에 의하면 공정챔버의 포트와 연결되는 제 1 분석가스 공급라인 상에 제어부의 제어에 의해서 개폐동작을 수행하는 3-웨이 밸브를 설치하고, 제 1 분석가스 분기라인 및 제 2 분석가스 분기라인 상에 제어부의 제어에 의해서 개폐동작을 수행하는 제 1 에어밸브 및 제 2 에어밸브를 설치함으로서 특정시간, 특정공정환경 아래에 3-웨이 밸브, 제 1 에어밸브 및 제 2 에어밸브가 개폐동작을 수행하여 분석공정을 진행할 수 있다.Therefore, according to the present invention, a three-way valve is installed on the first analysis gas supply line connected to the port of the process chamber to perform the opening and closing operation under the control of the controller, and the first analysis gas branching line and the second analysis gas are provided. By installing the first air valve and the second air valve to perform the opening and closing operation under the control of the control unit on the branch line, the 3-way valve, the first air valve and the second air valve are opened and closed at a specific time and a specific process environment. An analysis process can be performed by performing an operation.
따라서, 공정챔버 내부에서 발생된 폴리머 등의 반응부산물을 포함하는 분석가스가 잔류가스분석기-사중극자질량분석기로 공급되어 분석가스 공급라인 및 분석가스 분기라인을 오염시키고, 상기 오염에 의해서 분석공정의 분석결과의 신뢰성이 떨어지고, 오러피스의 오러피스홀을 폐쇄하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.Therefore, an analytical gas containing a reaction by-product such as a polymer generated inside the process chamber is supplied to the residual gas analyzer-quadrupole mass spectrometer to contaminate the analytical gas supply line and the analytical gas branching line, and the contamination The reliability of the analysis result is reduced, and there is an effect that can prevent the closing of the orifice hole of the orifice.
또한, 제어부의 제어에 의해서 특정시간, 특정공정환경에 분석공정을 진행할 수 있으므로 분석공정을 광범위하게 수행할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the analysis process can be performed at a specific time and a specific process environment under the control of the controller, there is an effect that the analysis process can be performed extensively.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the present invention has been described in detail only with respect to the described embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the technical scope of the present invention, and such modifications and modifications are within the scope of the appended claims.
도1은 종래의 반도체장치 제조용 불순물 분석장치를 설명하기 위한 구성도이다.1 is a block diagram for explaining a conventional impurity analyzer for manufacturing semiconductor devices.
도2는 본 발명에 따른 반도체장치 제조용 불순물 분석장치의 일 실시예를 설명하기 위한 구성도이다.2 is a block diagram illustrating an embodiment of an impurity analyzer for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of symbols for main parts of drawing
10 : 반응가스공급원 12 : 운반가스공급원10: reaction gas supply source 12: carrier gas supply source
14 : 가스희석장치 16 : 공정챔버14 gas dilution device 16 process chamber
18 : 드로틀밸브 20 : 고진공펌프18: throttle valve 20: high vacuum pump
22 : 제 1 저진공펌프 24, 50 : 제 1 분석가스 공급라인22: first low vacuum pump 24, 50: first analysis gas supply line
26 : 제 1 매뉴얼밸브 28, 56 : 제 1 분석가스 분기라인26: first manual valve 28, 56: first analysis gas branch line
30 : 제 2 매뉴얼밸브 32, 60 : 제 1 오러피스30: 2nd manual valve 32, 60: 1st orifice
34, 62 : 제 2 분석가스 분기라인 36 : 제 3 매뉴얼밸브34, 62: second analysis gas branch line 36: third manual valve
38, 66 : 제 2 오러피스 40, 72 : 제 2 분석가스 공급라인38, 66: second orifice 40, 72: second analytical gas supply line
42, 74 : 잔류가스분석기-사중극자질량분석기 42, 74: Residual Gas Analyzer-Quadrupole Mass Spectrometer
44, 76 : 제 1 진공라인44, 76: first vacuum line
46, 78 : 제 2 저진공펌프 48, 80 : 제 2 진공라인46, 78: second low vacuum pump 48, 80: second vacuum line
52 : 매뉴얼밸브 54 : 3-웨이 밸브52: manual valve 54: 3-way valve
58 : 제 1 에어밸브 64 : 제 2 에어밸브58: first air valve 64: second air valve
68 : 제어부 70 : 에어공급원68: control unit 70: air supply source
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