KR100683114B1 - 반도체 제조 설비의 배기 라인 - Google Patents

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Abstract

내벽에 배기물이 침적하는 것을 방지하는 배기 라인이 개시되어 있다. 공정을 수행하기 위한 가스를 공급하는 제1가스 공급부가 구비된 챔버와, 상기 챔버와 연결되는 제1 라인과, 상기 제1 라인의 내부에 상기 제1 라인과 이격되도록 설치되고, 소정 부분에서 외부와 내부가 도통하는 구성을 갖는 제2 라인으로 이루어진 배기 라인부와, 상기 배기 라인부와 연결되고, 상기 제조 설비와 배기 라인부를 개폐하기 위한 절환 밸브와, 상기 배기 라인부와 연결되고, 상기 배기물을 펌핑하기 위한 펌프와, 상기 배기 라인부로 불활성 가스를 공급하기 위해, 상기 제1 라인의 내부로 불활성 가스가 공급되는 가스 공급부를 구비한다. 따라서 배기물이 상기 제2 라인으로 배기할 때 불활성 가스를 공급함으로서 배기물이 상기 제2 라인의 내벽에 부착하는 것을 방지한다.

Description

반도체 제조 설비의 배기 라인{Exhaust line in apparatus for semiconductor processing}
도 1은 종래의 반도체 설비의 배기 라인을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 설비의 배기 라인을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 3은 도2에서 설명한 배기 라인에서 배기 라인부를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배기 라인에서 배기 라인부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4에서 도시한 배기 라인부에서 가이드 라인을 설명하기 위한 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
30 : 반도체 제조 설비 32 : 챔버
34 : 반응 가스 공급부 36, 62 : 제1 라인
38, 64 : 제2 라인 40 : 배기 라인부
42 : 밸브 44, 60 : 가스 공급부
46 : 펌프
본 발명은 반도체 제조 설비의 배기 라인에 관한 것으로서 보다 상세하게는, 내벽에 배기물이 침적하는 것을 방지하는 배기 라인에 관한 것이다.
근래에 컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 보급에 따라 반도체 장치도 비약적으로 발전하고 있다. 그 기능면에 있어서, 반도체 장치는 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구된다. 이러한 요구에 부응하여 반도체 장치는 집적도, 신뢰도 및 응답속도 등을 향상시키는 방향으로 제조 기술이 발전되고 있다.
이러한 반도체 장치의 제조는 대부분이 기체 상태의 가스나 미세한 분말이 함유된 가스의 반응을 이용하여 공정이 진행된다. 이들 가스는 주로 반도체 장치의 챔버내에서 웨이퍼의 표면과 반응하여 식각 또는 증착 공정이 수행되고, 미반응 가스나 부생성물 등은 챔버의 외부와 연결되는 배기 라인으로 배기된다.
도 1은 종래의 반도체 설비의 배기 라인을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
반도체 제조 공정이 수행되는 설비(10)가 구비되어 있다. 상기 제조 설비(10)는 가스의 반응을 이용하여 식각 또는 증착 공정이 수행되는 설비이며, 상기 공정을 수행하기 위한 챔버(12)를 포함한다. 상기 챔버(12)와 연결하여 상기 챔 버(12) 내로 공정 수행시에 사용되는 가스가 공급되는 반응 가스 공급부(14)가 구비된다. 그리고 상기 반응 가스 공급부(14)에서 챔버(12)내에 가스가 공급되어 공정이 수행된 다음 미반응 가스나 부생성불 등을 제조 설비의 외부로 배기하기 위한 배기 라인(16)이 구비된다. 상기 배기 라인(16)상에는 절환 밸브(18)와 상기 배기물을 펌핑하기 위한 펌프(20)가 구비된다. 그러나 이러한 구성을 갖는 배기 라인(16)으로 장시간동안 배기를 수행하면, 배기물들이 상기 배기 라인(16)의 내벽에 침적하게 된다.
이러한 배기 라인에 발생된 침적물을 최소화하기 위해 상기 배기물을 다공홀을 통과한 다음 배기 라인으로 보내고, 이 때 불활성 가스를 배기 라인 쪽으로 주입하는 방법이 미 합중국 특허 제 5,338,363호에 개시되어 있다. 그러나 이러한 방법은 다공홀 상에 배기물이 침적되어 다공홀이 막히게 되어 배기가 원할하게 수행되지 않을 가능성이 있다. 또한 불활성 가스의 방향이 배기 라인 쪽으로 정확히 유도되지 않으면, 오히려 상기 불활성 가스에 의해 배기를 방해하게 된다.
또한 내부관과 외부관을 구비하고 상기 내부관에 홀을 구비하여 불활성 가스를 유입하는 배기 라인의 일 예가 일본국 특허 공개 공보 평4-10617호에 개시되어 있다. 그러나 이러한 구성의 배기 라인은, 상기 불활성 가스가 상기 배기 라인으로 배기되는 방향의 수직 방향으로 유입하므로 상기 배기라인에 배기물이 침적되지 않는 효과가 감소된다.
만일 상기 배기 라인의 내벽에 배기물이 침적되면, 상기 침적된 배기물에 의해 배기 라인의 직경이 감소하게 되고 이러한 직경 감소로 인하여 제조 장치 내의 압력의 변경 등이 발생되어 공정 불량을 유발한다. 또한 강한 반응성을 가진 가스들이 배기 라인 또는 밸브 등과 반응하여 부식시키거나 또는 부생성물을 발생시킨다. 그러므로 배기 라인을 세정하는 주기가 짧아질 뿐 아니라 배기 라인을 자주 교체하여야 한다. 이에 따라 반도체 장치의 생산성이 감소하게 된다.
따라서 본 발명의 목적은 내벽에 배기물의 침적하는 것을 방지하는 반도체 제조 설비의 배기 라인을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배기 라인은, 반도체 제조 설비의 챔버와 연결되는 제1 라인과, 상기 제1 라인의 내부에 상기 제1 라인의 외부면과 이격되도록 설치되고, 소정 부분에서 외부와 내부가 도통하는 구성을 갖는 제2 라인으로 이루어지는 배기 라인부와, 상기 배기 라인부와 연결되고, 상기 제조 설비와 배기 라인부를 개폐하는 절환 밸브와, 상기 배기 라인부와 연결되고, 배기물을 펌핑하기 위한 펌프 및 상기 제1 라인의 내부로 불활성 가스가 공급되는 가스 공급부를 구비한다.
따라서 상기 제 2라인으로 배기물이 배기되고, 상기 배기물이 배기하는 방향으로 불활성 가스가 공급된다. 그러므로 상기 배기물이 배기하는 속도가 빨라지f 뿐 아니라 상기 배기물이 상기 제2 라인상에 침적하는 것이 방지된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라서 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 설비의 배기 라인을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2를 참조하면, 반도체 장치 제조 설비(30)가 구비된다. 상기 반도체 제조 설비(30)는 웨이퍼 상에 반응 가스를 주입하여 식각 또는 증착 공정을 수행하기 위한 설비이다. 상기 반도체 제조 설비(30)는 웨이퍼가 로딩되어 공정을 수행하기 위한 챔버(32)를 포함하고 상기 챔버(32) 내로 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급부(34)가 구비된다. 상기 반도체 제조 설비(30)에서의 증착 또는 식각 공정은 상기 챔버(32)내에 웨이퍼가 놓여지고 상기 웨이퍼 상에 가스를 공급하여 수행한다.
그러나 상기 챔버(32)내에 가스를 공급하여 공정을 수행하면, 웨이퍼와의 화학 반응이 일어나지 않은 미반응 가스와 부생성물 등이 생성된다. 상기 미반응 가스와 부생성물 등은 웨이퍼 상에 파티클을 유발하게 되므로 챔버(32) 밖으로 배기하여야 한다. 따라서 상기 미반응 가스와 부생성물을 포함하는 배기물을 배기하기 위한 제1 라인(36) 및 제2 라인(38)으로 구성되는 배기 라인부(40)를 구비한다. 상기 제1 라인(36)은 상기 챔버(32)와 연결되고, 상기 제1 라인의 내부에 제1 라인(36)과 소정 간격 이격되어, 공간을 가지도록 제2 라인(38)이 구비된다. 또한 상기 제 1라인(36)과 상기 제2 라인(38)이 소정 부분에서 도통하도록 상기 제2 라인(38)을 구성한다. 상기 배기 라인부(40)와 연결되어 상기 챔버(32)와 상기 배기 라인부(40)를 개폐하여 상기 챔버(32) 내의 압력을 조절하기 위한 절환 밸브(42)가 구비된다. 상기 절환 밸브(42)가 연결되어 있는 배기 라인부에 연결되고, 상기 배기물을 펌핑하기 위한 펌프(46)가 구비된다. 그리고 상기 제1 라인(36)에는 상기 제1 라인의 내부로 불활성 가스가 공급되는 가스 공급부(44)가 구비된다. 상기 가스 공급부(44)는 상기 제1 라인(36)에 다수개를 설치할 수도 있다.
따라서 상기 제1 라인(36)의 내부로 불활성 가스를 공급하고, 상기 제1 라인과 도통하는 소정 부분으로 상기 불활성 가스가 상기 제2 라인(38)으로 공급된다. 이에 따라 상기 불활성 가스에 의해 상기 제2 라인(38)으로 배기물들 중에서 화학물을 포함하는 배기 가스의 농도를 감소시키고, 배기물의 배기 속도를 상승하여 상기 제2 라인(38)의 내벽에 배기물이 침적하는 것을 방지할 수 있다.
도 3은 도2에서 설명한 배기 라인에서 배기 라인부를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다. 즉, 상기 제1 라인과 제2 라인으로 구성되는 배기 라인부에서, 제 1라인과 상기 제2 라인이 소정 부분에서 도통하도록 구성된 배기 라인부를 설명한다.
상기 제1 라인(36)은 챔버와 연결되고, 상기 제1 라인(36)의 내부에 다수개의 라인들(38a,38b..)로 구성되는 제2 라인(38)을 구비한다. 상기 다수개의 라인들(38a,38b..)은 상기 제1 라인(36) 내부의 지지대(48)에 의해 지지되고, 이 때 상기 다수개의 라인들(38a,38b..)은 소정 간격을 가지면서 배치된다. 그리고 상기 제1 라인(36)에는 가스 공급부(44)가 구비되어 상기 제1 라인(36)으로 불활성 가스를 소정 압력을 가지면서 공급한다. 상기 압력은 배기물이 제2 라인(38)을 통해 배기되는 압력보다 높은 압력을 가진다. 상기 불활성 가스는 질소, 아르곤, 또는 핼륨 등으로 이루어진 군에서 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있으며, 경제적 측면에서 질소 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 제1 라인(36)으로 공급되는 불활성 가스는 상기 다수개의 라인들(38a,38b..)간의 간격에 따라 형성되는 공간으로 흐르게 되어 상기 다수개의 라인들(38a,38b..)로 이루어지는 제2 라인(38)에도 상기 불활성 가스가 공급된다. 또한, 상기 불활성 가스에 의해 상기 제2 라인(38)의 외부에 에너지를 공급하여 표면 반응이 일어나는 것을 방지하기 위하여 상기 불활성 가스의 온도를 50 내지 80℃로 상승하여 공급할 수있다.
그런데 상기 불활성 가스는 상기 제2 라인(38)의 내부로 배기물이 흐르는 방향과 수직인 방향으로 공급되므로, 상기 제2 라인(38)의 내부로 불활성 가스가 원할히 공급되지 않는다. 이에 따라 상기 배기물이 제2 라인(38)의 내벽으로 침적하지않는 효과가 감소된다. 따라서 상기 제2 라인(38)의 내부로 상기 배기물이 흐르는 방향과 동일하게 상기 불활성 가스가 흐르도록 상기 다수개의 라인들(38a,38b..)을 형성한다. 즉 상기 불활성 가스가 흘러 나가는 쪽의 단부의 직경을 소정 각도를 가지면서 감소되게 형성한다. 그러면 상기 가스 공급부(44)에서 수직 방향으로 불활성 가스가 공급되어도, 다수개의 라인들(38a,38b..)에 의해 표기된 방향(50)으로 상기 불활성 가스가 유도되어 상기 제2 라인(38)의 내부로 불활성 가스의 공급이 증가하고 이에 따라 배기물이 제2 라인(38)의 내벽에 부착되는 것을 방지한다.
또한 상기 다수개의 라인들(38a,38b..)로 구성된 제2 라인에서, 상기 가스 공급부(44)와 위치상 멀게 배치된 라인들은 상기 불활성 가스의 공급이 감소하게 되므로, 상기 다수개의 라인(38a,38b..)들이 배치는 상기 가스 공급부(44)에 의해 불활성 가스가 흘러가는 방향으로 갈수록 상기 다수개의 라인들(38a,38b..)의 배치 간격이 증가되도록 구성한다. 즉 도면에 표시한 대로 l1보다 l2의 길이가 길다. 구체적으로, 상기 배치 간격은 상기 가스 공급부와 가장 인접한 라인간의 배치 간격을 기준 간격으로 정하고, 상기 가스 공급부와 이격 거리가 5m씩 증가할 때마다 상기 기준 간격에 비해 10 내지 15%정도 배치 간격이 증가하도록 구성할 수 있다. 따라서 상기 배치 간격의 조정에 의해 상기 다수개의 라인상에 균일하게 불활성 가스가 공급되고, 이에 따라 상기 배기물이 상기 다수개의 라인들(38a,38b..)로 구성되는 제2 라인(38)의 내벽 모두에 부착되지 않게 된다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배기 라인에서 배기 라인부를 설명하기 위한 도면이다.
상기 제2 실시예는 상기 제1 실시예와 챔버를 포함하는 반도체 설비와 반응 가스 공급부에 연결되어 밸브 및 펌프로 이루어지는 전체적인 구성이 동일하고, 다만 상기 제1 라인과 제2 라인으로 구성되는 배기 라인부만이 다른 구성을 가진다. 따라서 다른 구성을 가지는 배기 라인부만을 설명한다.
도 4를 참조하면, 상기 제1 라인(62)은 챔버와 연결되고, 상기 제1 라인(62)의 내부에 상기 챔버와 연결되고, 다수개의 홀(64a)이 형성되어 있는 제2 라인(64)을 구비한다. 그리고 상기 제 1라인(62)에는 상기 제1 라인(62)의 내부로 불활성 가스를 공급하기 위한 가스 공급부(60)가 구비된다.
상기 챔버에서 공정의 수행중에 발생하는 배기물이 상기 제2 라인(64)으로 배기되고, 이 때 제1 라인(62)의 내부로 불활성 가스가 공급된다. 그러면, 상기 불 활성 가스는 상기 제2 라인(64)에 형성된 다수개의 홀(64a)을 통해 상기 제2 라인(64)으로 공급된다. 상기 불활성 가스를 폐기물이 흐르는 제2 라인(64)으로 공급함에 의해 상기 배기물이 상기 불활성 가스에 의해 농도가 감소되어 상기 제2 라인(64)의 내벽에 침적되는 것을 감소할 수 있다. 그러나 상기 불활성 가스는 상기 제2 라인(64)에서 상기 배기물이 흐르는 방향과 수직 방향으로 공급되므로 상기 제2 라인(64)의 내벽에 배기물이 침적하는 것을 효과적으로 방지할 수 없다. 그러므로 상기 다수개의 홀(64a)의 내부에 가이드 라인(64b)을 형성하여 상기 불활성 가스가 상기 제2 라인(64)의 내벽으로 흐름이 변경되고, 또한 상기 배기물이 흐르는 방향으로 공급하게 된다.
도 5는 도4에 도시한 배기 라인에서 가이드 라인을 설명하기 위해 A-A'를 절단한 단면도이다.
도시한 바와 같이 상기 다수개의 홀(64a)의 내부에 제2 라인(64)의 내벽으로 상기 불활성 가스가 흐르도록 가이드 라인(64b)을 형성한다. 즉 상기 가이드 라인에 의해 상기 불활성 가스의 흐름이 표시된 화살표 방향(66)으로 변경하게 되어 상기 제2 라인(64)으로 흐르는 배기물이 상기 제2 라인(64)의 내벽에 침적하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
제1 라인 및 제2 라인으로 배기 라인부를 구성하고, 상기 배기 라인부에 불활성 가스를 주입하여 상기 배기 라인의 내벽에 배기물이 부착하는 것을 방지할 수 있다. 따라서 상기 배기물의 부착에 의해 상기 배기 라인의 직경이 감소하여 반도 체 제조 장비 내의 압력의 변경등이 발생하는 것이 방지된다. 또한 배기 라인을 세정하는 주기와 배기 라인의 교체 주기가 늘어나게 되어 반도체 장치의 생산성이 증가한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (9)

  1. 반도체 제조 설비의 챔버와 연결되고 배기물을 배기시키기 위한 제1 라인;
    상기 제1 라인의 내부에 상기 제1 라인과 이격되도록 위치되고, 다수개의 라인들이 상기 제1 라인의 내부에서 간격을 가지면서 배치되어 외부와 내부가 도통하고, 상기 각 라인들은 불활성 가스가 플로우되어 나가는 쪽 단부의 직경이 일정한 각도를 가지면서 감소하는 형상을 갖는 제2 라인;
    상기 제1 라인과 연결되어, 상기 제조 설비와 상기 제1 라인 사이를 개폐하기 위한 절환 밸브;
    상기 제1 라인과 연결되고, 상기 배기물을 펌핑하기 위한 펌프; 및
    상기 제1 라인 및 제2 라인으로 불활성 가스를 공급하기 위해, 상기 제1 라인의 내부로 불활성 가스가 공급되는 가스 공급부를 구비하는 것을 특징으로 하는 배기 라인.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 상기 다수개의 라인들은, 상기 가스 공급부로부터 공급되는 불활성 가스가 흐르는 방향으로 갈수록 라인들 간의 배치 간격이 증가하는 것을 특징으로 하는 배기 라인.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 라인들 간의 배치 간격은, 상기 가스 공급부와 가장 인접한 라인간의 배치 간격을 기준 간격으로 할 때, 상기 가스 공급부와 라인들 간의 이격 거리가 5m씩 증가할 때마다 상기 기준 간격에 비해 10 내지 15%의 배치 간격이 증가하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배기 라인.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서, 상기 불활성 가스는 질소, 아르곤 및 핼륨 가스로 이루어지는 군에서 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 배기 라인.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 불활성 가스는 50 내지 80℃의 온도를 가지는 것을 특징으로 하는 배기 라인.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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