KR100628995B1

KR100628995B1 - 반도체 웨이퍼가공용 수소가스 자동처리시스템

Info

Publication number: KR100628995B1
Application number: KR1020050026436A
Authority: KR
Inventors: 이선영
Original assignee: 이선영
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2006-09-27

Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼가공용 수소가스 자동처리시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 웨이퍼를 가공하기 위한 가스를 수소로 채택함에 있어서, 웨이퍼 가공 후 챔버로부터 배출되는 수소가스의 폭발 위험성을 감안하여 수소가스가 진공펌프에 의해 가스처리기로 송기되는 관로에 질소가스가 유입되는 트랜스퍼를 구비하여 수소가스를 희석시킬 수 있도록 하되, 트랜스퍼에 유입되는 질소가스의 투입시점과 투입량을 수소의 배출량에 따라 자동으로 조절하게 함으로서, 수소가스로부터의 안정성이 확보되게 한 반도체 웨이퍼가공용 수소가스 자동처리시스템이 개시된다.

Description

반도체 웨이퍼가공용 수소가스 자동처리시스템{AUTO DILUTION SYSTEM OF HYDROGEN GAS FOR SEMICONDUCTOR WAFER PROCESSING}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가스 정화시스템의 개략적인 구성도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가스 정화시스템의 질소가스 공급 구조를 보인 개략적인 구성회로도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가스 정화시스템의 구동 작용을 보인 공정 순서도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 개폐밸브 2 : 분기밸브

3 : 체크밸브 4-7 : 표시기

10 : 웨이퍼가공 챔버 11 : 챔버배출관

20 : 진공펌프 21 : 펌프배출관

30 : 트랜스퍼 31 : 트랜스퍼배출관

40 : 가스처리기 50 : 제어기

51 : 제어기 배출관 52 : 연산장치

53 : 전원부 54 : 가스전환부

55 : 플로우 센서 60 : 질소저장탱크

본 발명은 반도체 웨이퍼를 가공하기 위한 가스를 수소로 채택함에 있어서, 웨이퍼 가공 후 챔버로부터 배출되는 수소가스의 폭발 위험성을 감안하여 수소가스가 진공펌프에 의해 가스처리기로 송기되는 관로에 질소가스가 유입되는 트랜스퍼를 구비하여 수소가스를 희석시킬 수 있도록 하되, 트랜스퍼에 유입되는 질소가스의 투입시점과 투입량을 수소의 배출량에 따라 자동으로 조절하게 함으로서, 수소가스로부터의 안정성이 확보되게 한 반도체 웨이퍼가공용 수소가스 자동처리시스템에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼가공 챔버는 웨이퍼 상에 소정의 회로패턴을 형성하기 위한 것으로서, 그 공정은 통상 플라즈마 에칭(ETCHING)에 의해 가공되며, 챔버 내에 수소가스 및 산소를 포함한 혼합가스가 인입되어 웨이퍼의 플라즈마 에칭가공에 필요한 주위 분위기를 형성시킨다.

웨이퍼의 에칭 가공시 플라즈마 형성을 위한 가스로 수소가스를 이용하면 회로 패턴 가공이 정밀하게 하는데 유리하고, 또한 반도체 소자의 특성 및 신뢰성이 우수한 장점이 있으나, 반면 폭발 가능성을 배제할 수 없는 문제점이 있기 때문에 사용에 상당한 주의와 안전장치를 요구하고 있으며, 그에 따라 수소 사용을 배제하고 대체 가스로서 헬륨이나 염소가스의 단일 또는 이들을 포함한 혼합가스를 사용하고 있는 것이 일반적이다.

이에 따라, 본 발명은 반도체 웨이퍼의 에칭 가공시 수소가스를 사용함에 있어 수소가스가 최종 가스처리기로 송기되는 관로 상에서 질소가스와 혼합되게 함으로써 수소가스를 희석시키되, 질소가스의 투입시점과 투입량을 챔버로부터 배출되는 수소가스의 배출량에 따라 자동으로 조절하게 하는 회로를 구성하여 편리성과 안전성이 확보된 반도체 웨이퍼가공용 수소가스 자동처리시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 웨이퍼 가공에 사용된 수소 가스가 최종 가스처리기로 배출되도록 하는 배출 관로 상에 질소가스가 유입되는 트랜스퍼를 구비한 것에 특징이 있고, 또한 상기 질소가스는 웨이퍼가공 챔버로부터 배출되는 수소가스의 배출 신호가 감지되면 1차로 트랜스퍼 내로 인입되게 하고, 이후 수소가스가 배출관로를 통해 트랜스퍼에 도달할 시점에 맞추어 최초 투입 2배 양의 질소가스를 트랜스퍼에 인입시키는 회로를 구성함에 그 특징이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가스 정화시스템의 개략적인 구성도로서, 도면을 참조하면, 웨이퍼가공 챔버(10)에서 웨이퍼 가공에 사용된 수소가스 및 기타의 반응 잔류가스들은 진공펌프(20)의 구동에 의해 챔버배출관(11)으로 유입되어 펌프배출관(21)을 통해 최종적으로 가스처리기(40)에 도달하여 소정의 정화과정을 거친 후 대기로 배출된다.

이때, 수소의 경우 폭발의 위험성 때문에, 가스처리기(40)로 도달하기 전 미리 희석시킬 필요가 있으므로, 진공펌프(20)와 가스처리기(40) 사이에 질소가스가 유입되는 트랜스퍼(30)를 마련하여 대량의 질소가스에 의해 희석되게 한다.

상기 트랜스퍼(30)에 유입되는 질소가스는 상기 수소가스의 배출 경로, 즉 챔버배출관(11), 펌프배출관(21)의 경로와는 다른 경로를 통해 유입되게 하는 것으로, 도시된 바와 같이 질소가스가 압축된 상태로 저장된 질소저장탱크(60)에서 질소가 기체화되어 탱크배출관(61)을 통해 배출되고 제어기(50)에 의해 질소가스의 투입량과 시점이 제어되는 과정을 통해 제어기배출관(51) 경로를 통해 트랜스퍼(30)에 인입된다.

한편, 상기 제어기(50)는 질소가스의 배출량과 시점 등을 제어하기 위한 정보를 웨이퍼가공 챔버(10)로부터 감지되는 신호에 의해 제어되도록 제어기(50)와 웨이퍼가공 챔버(10)는 상호 신호 교환이 가능하도록 연결되어 있다.

도 1에서 설명되지 않은 부호 a는 웨이퍼가공 챔버(10)로부터 발생하여 제어기(50)로 도달되는 퍼지 신호이고, 부호 b는 제어기(50)로부터 발생하여 웨이퍼가공 챔버(10)로 도달하는 인터록 신호를 의미하는 것으로, 이에 대해서는 후술하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가스 정화시스템의 질소가스 공급 구조를 보인 개략적인 구성회로도로서, 즉, 상기 도 1의 제어기(50)와 웨이퍼가공 챔버(10)의 상호 교환 신호에 의해 트랜스퍼(30) 내부로 질소가스의 인입이 제어되는 과정을 보인 것이다.

도 2를 참조하면, 전술한 도 1에서와 같이 웨이퍼가공챔버(10)에서 배출되는 수소가스는 진공펌프(20)에 의해 챔버배출관(11), 펌프배출관(21) 및 트랜스퍼(31)을 통해 가스처리기(40)(도 1 참조)로 배출되고, 트랜스퍼(30)로의 질소가스 유입 경로는 질소저장탱크(60)에서 탱크배출관(61)을 통해 제어기(50)(도 1 참조) 및 제어기배출관(51)을 경유하여 트랜스퍼(30)로 인입된다.

이때, 도 1을 참조한 제어기(50)는 도 2에서와 같이 연산장치(52). 전원부(53), 가스전환부(54) 및 플로우센서(55)로 구비되고, 질소가스의 제어에 따른 각종 밸브(1 내지 3)이 구비된다.

상기 연산장치(52)는 소정의 연산이 메모리되어 외부로부터의 신호에 의해 소정의 명령을 수행하게 하는 것으로, 그 진행과정을 표시하기 위한 각종 표시기를 포함하고 있으며, 예컨대 정상적으로 작동중임을 알리는 정상표시기(4), 시스템의 진행과정을 문자나 도형으로 표시하기 위한 진행표시기(5), 상기 트랜스퍼로의 질소가스 유입량을 표시하기 위한 유량표기시(6) 및 시스템이 이상이 발생했을 경우 표시하기 위한 이상표시기(7) 등을 구비할 수 있다.

상기 제어기(50)에 포함된 상기 가스전환부(54)는 질소가스가 분기밸브(2)에 의해 선택적으로 양분될 수 있게 하고, 상기 가스전환부(54)와 질소저장탱크(60) 사이의 관로상에 질소가스의 흐름을 선택적으로 개폐할 수 있는 개페밸브(1)가 마련되며, 상기 가스전환부(54)와 트랜스퍼(30) 사이의 관로상에는 질소가스의 유동량을 측정할 수 있는 플로우센서(55)가 마련된다.

한편, 상기 연산장치(52)는 웨이퍼가공 챔버(10)와 퍼지 신호(a) 및 인터록 신호(b)의 인터페이스가 가능하고, 또한 상기 개폐밸브(1)에 밸브의 개방 및 폐쇄를 명령하는 퍼지공급신호(c)를, 상기 분기밸브(2)에 질소가스를 A경로 또는 B경로로 선택하여 흐를 수 있도록 하는 퍼지전환신호(d)를 송출하게 하며, 상기 플로우센서(55)로부터 감지된 질소가스의 유량감지신호(e)를 입력받을 수 있도록 인터페이스가 설계되어 있다.

이와 같은 인터페이스에 의해, 웨이퍼가공 챔버(10)로부터 트랜스퍼(30)로 수소가스가 배출되면, 그에 대한 퍼지신호(a)를 입력받은 연산장치(52)는 퍼지전환신호(d)에 의해 질소가스의 유입량을 선택적으로 조절하면서 트랜스퍼(30)로 인입시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가스 정화시스템의 구동 작용을 보인 공정 순서도로서, 이하의 설명에서 수소가스의 배출에 따른 질소가스의 유입과정과 조절방법이 구체화될 것이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 먼저 시스템이 가동을 시작하면, 연산장치(52)는 개페밸브(1) 측으로 퍼지공급신호(c)를 송출하고, 퍼지공급신호(c)르 입력받은 개폐밸브(1)가 개방되어 질소저장탱크(60)에서 질소가스가 가스전환부(64)까지 도달하게 도고, 이때 질소가스는 분기밸브(2)에 의해 A경로 또는 B경로를 통해 선택적으로 배출될 수 있는 준비상태에 있게 된다.

웨이퍼가공 챔버(10)의 웨이퍼가공 완료 후 수소가스가 챔버배출관(11)을 통해 배출되면, 그와 동시에 웨이퍼가공 챔버(10)는 연상장치(52)로 수소가스가 배출 되었다는 퍼지신호(a)를 송출하고, 퍼지신호(a)를 입력받은 연산장치는 퍼지전환신호(d)를 분기밸브에 송출하여 분기밸브의 A측 경로를 개방하여 예를 들면 50L의 질소가스를 방출하게 하여 제어기배출관(51)을 통해 트랜스퍼(30) 내로 인입시킨다.

초기 50L의 질소가스가 트랜스퍼(30)로 인입되는 시점은, 웨이퍼가공 챔버(10)로부터 배출된 수소가스가 트랜스퍼(30)로 도달하기 전의 시점으로서, 트랜스퍼(30)에 인입된 질소가스는 트랜스퍼로의 수소가스의 도달시 충격을 완화할 수 있게 한다.

이후, 웨이퍼가공 챔버(10)로부터 배출된 수소가스가 챔버배출관(11)을 통해 진공펌프(20)를 경유하여 펌프배출관(21)을 통해 트랜스퍼(30)로 도달하는 시간이 예시된 바와 같이 10초라고 한다면, 연산장치(52)는 최초 퍼지전환신호(d)로 A측 경로의 분기밸브(2)를 개방한 시점부터 10초 후에 B측 경로가 개방되게 하는 퍼지전환신호(d)를 송출하고, 그 신호에 의해 분기밸브(2)는 B측 경로로 질소가스를 2차 방출되도록 개방이 전환된다.

이때, B측 경로를 통해 방출되는 2차 질소가스의 양은 초기 예시된 50L보다 2배가 많은 100L의 질소가스를 방출하도록 설계하는 것이 바람직하며, B측 경로로 방출된 질소가스가 트랜스퍼(30)로 인입됨과 동시에 웨이퍼가공 챔버로부터 방출된 수소가스가 트랜스퍼(30) 내로 인입되어 희석된다.

한편, 플로우센서(55)는 A측 경로 및 B측 경로를 통해 유동하는 질소가스의 양을 측정하여 유량감지신호(e)를 통해 연산장치(52)에 송출하면, 연산장치(52)는 이에 대한 정보를 유량표시기(6)를 통해 표시하여 사용자가 인식 가능하게 한다.

이러한 시스템 가동중, 여러 가지 요인에 의해, 예컨대 도 3에 도시된 바와 같이 질소가스의 A측 경로의 방출 또는 B측 경로로의 2차 방출량이 적정 방출량 이하이거나 초기 방출량의 2배 이하(이는 플로우센서(55)의 감지로부터 감지할 수 있다.)가 되거나 질소가스의 방출에 오류가 발생하는 등에 의해 시스템에 이상이 발생하면, 연산장치(52)는 웨이퍼가공 챔버(10)에 인터록신호(b)를 송출하여 웨이퍼가공 챔버(10)의 가동을 중단시킴으로써 수소가스의 방출을 저지하고, 아울러 이상이 발생된 사실을 이상표시기(7)로부터 표시하여 사용자에게 인식 가능하게 한다.

이때, 안전장치의 수단으로써, 연산장치(52)는 웨이퍼가공 챔버(10)로 인터록 신호(b)를 방출함과 동시에 분기밸브(2)로 퍼지전환신호(d)를 송출하여 A측 경로의 분기밸브(2)를 개방하게 하여 트렌스퍼(30) 내부로 50L의 질소가스를 배출하게 함으로써, 이미 웨이퍼가공 챔버(10)로부터 배출된 수소가스의 잔여분을 희석할 수 있게 한다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서만 도시하고 설명하였지만, 이로써만 한정되는 것은 아니며, 상기 설명된 본 발명이 갖는 많은 기능들의 조합 및 선택적 부가 등의 변경은 물론이고 이하에서 기재되는 본 발명의 청구범위에 의해 마련되는 기술사상을 이탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다는 당업자는 이해할 수 있을 것이며, 본 발명은 그러한 균등 범위에까지 보호되는 것이다.

이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 웨이퍼가공용 수소 가스의 처리시스템에 의하면, 반도체 웨이퍼가공에 소요되는 가스를 수소로 사용하면서도, 수소가스가 배출되는 과정에서 적절한 시점에 2번에 걸쳐 희석용 질소가스를 자동으로 배출하여 수소가스의 충격이나 폭발 등의 위험성에 적절히 대처할 수 있고, 또한 이상발생시의 대책 역시 자동으로 수행하므로, 안전성과 편리성을 보장받을 수 있는 반도체 웨이퍼가공용 수소가스 자동처리시스템이 제공된다.

Claims

반도체 웨이퍼가공을 위한 수소가스의 처리시스템에 있어서,

웨이퍼가공 챔버로부터 배출된 수소가스는 진공펌프를 경유하여 트랜스퍼로 송기되고, 질소저장탱크로부터 배출된 질소가스는 제어기를 경유하여 트랜스퍼로 송기되되, 상기 제어기는 소정의 연산이 기억된 연산장치를 포함하여 상기 챔버로부터 수소가스 배출을 알리는 퍼지신호를 입력받아 질소가스를 1차 배출되게 하고 기억된 연산에 의해 수소가스가 트랜스퍼로 도달하는 시점까지의 지연시간 경과 후에 질소가스를 2차 배출되도록 제어되게 한 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼가공용 수소가스 자동처리시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 질소가스의 배출관로 어느 지점에 분기밸브에 의해 A측 경로와 B측 경로로 양분된 가스전환부를 구성하여 연산장치에서 분기밸브로 송출되는 퍼지전환신호에 의해 분기밸브가 선택적으로 어느 일측 경로를 통해 질소가스가 1차 배출되게 하고 타측 경로를 통해 질소가스가 2차로 배출되게 하되, 2차 질소가스는 1차 배출량의 2배가 배출되게 한 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼가공용 수소가스 자동처리시스템.
청구항 2에 있어서,

상기 가스전환부와 트랜스퍼의 사이에 질소가스의 유량을 감지하기 위한 플로우센서가 구비되어 플로우센서에서 감지된 유량감지신호를 연산장치로 송출하게 된 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼가공용 수소가스 자동처리시스템.
청구항 3에 있어서,

상기 플로우센서에서 감지된 질소가스의 유량이 연산장치에 기억된 소정의 유량보다 적을 경우 연산장치는 웨이퍼가공 챔버에 인터록신호를 송출하여 웨이퍼가공 챔버의 가동을 중지시키게 된 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼가공용 수소가스 자동처리시스템.
청구항 4에 있어서,

상기 연산장치는 인터록신호와 더불어 분기밸브에 퍼지전환신호를 송출하여 분기밸브가 어느 일측 경로를 개방하여 트랜스퍼에 질소가스를 배출되게 한 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼가공용 수소가스 자동처리시스템.