KR101099854B1 - 처리 진공 챔버로부터 가스를 배기하는 방법 및 진공 배기 장치 - Google Patents

처리 진공 챔버로부터 가스를 배기하는 방법 및 진공 배기 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다수의 진공 처리 챔버에 대한 압력을 제어하고 진공을 펌핑하고 완화를 제공하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 시스템은 반도체 제조에 사용될 수 있다. 다중 진공 처리 챔버는 터버 펌프에 의하여 백킹 펌프에 의하여 서브-대기 압력으로 유지되는 공통의 완화 챔버내로 배기된다. 처리 챔버내의 압력은 개별적으로 제어된다. 완화 장치의 내부 체적은 하나의 처리 챔버의 압력 변화가 다른 챔버의 압력에 미치는 영향을 감소시키는 버퍼를 제공한다.

Description

처리 진공 챔버로부터 가스를 배기하는 방법 및 진공 배기 장치{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROL, PUMPING AND ABATEMENT FOR VACUUM PROCESS CHAMBERS}
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 진공 배기 장치의 기능적인 부재를 도시하는 개략적인 다이어그램,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 방법을 도시하는 블록 다이어그램.
<도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명>
110,115,120,125 : 처리 챔버 111,116,121,126 : 고진공 펌프
113,118,123,128 : 압력 제어 유니트 112,117,122,127 : 스로틀 밸브
130 : 서브-대기 챔버 131 : 완화 장치
140 : 백킹 펌프 150 : 대기 스크러버
본 발명은 일반적으로 진공 펌핑 분야, 특히 다중 챔버용 고 진공(high vacuum)을 제공하고 제어하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
어떤 연구 및 제조 공정은 고진공 상태의 처리 챔버의 사용을 필요로 한다. 진공 상태는 여러 이유 때문에 필요로 한다. 어떤 경우에는, 공정동안 화학 반응 또는 물리적 손상을 야기시키는 대기 성분이 제거되어야 하기 때문이다. (즉, 티타늄과 같은 반응성 금속의 진공용융). 휘발성 액체 또는 재료로부터 흡수 또는 용해된 가스를 제거하거나(즉, 탈가스 오일, 동결-건조) 또는 표면에서 흡수된 가스를 제거하는 경우(즉, 제조동안 마이크로웨이브 튜브의 청소)와 같은 또 다른 경우에는, 통상적인 룸 조건에 존재하는 평형을 깨기 위하여 진공이 사용된다. 진공은 또한 입자가 서로 각각 충돌하기 전에 이동해야만 하는 거리가 길어지고 그것에 의해서 입자들이 소스(source)와 목표물 사이의 무충돌코스(collision free cource)를 추구하는 공정(즉, 진공 코팅, 입자 가속기, 텔레비전 화면 튜브)에 사용된다. 마지막으로, 진공은 초당 분자 충돌 수를 감소시킴으로써 클린 표면을 준비하는데 사용된다. 그것은 오염의 기회를 감소시킨다. (즉, 클린 표면의 연구와 순수한 박막의 준비)
반도체 웨이퍼 공정에서, 진공은 주로 오염을 감소시키기 위해서 박막 전착과 에칭 작업 동안에 사용된다. 본 발명의 진공 시스템은 이곳에서 주로 반도체 웨이퍼 제조 작업과 관련하여 설명되지만, 전술한 진공의 사용을 필요로 하는 어떤 공정과 연구 활동에도 사용될 수 있다.
진공 펌프 구성의 실제에서, 어떤 응용 조건을 만족하는 충분한 펌핑 속도를 유지하는 상태에서 1 대기압으로부터 10-6토르(torr) 또는 그 미만의 "고진공"까지의 압력 범위에서 작동하는 어떤 하나의 진공 펌프도 제작할 수 없다. 대신에, 박판 코팅과 다른 고진공 응용에 충분한 고진공을 달성하기 위하여 주(primary) 오일-밀봉 또는 건조 펌프와 부차적(secondary) 고진공 분자 펌프의 양자를 포함하는 펌핑 시스템이 사용된다. 회전 오일-밀봉 또는 건조 주 펌프(primary pump)[또는 포어펌프(forepump) 또는 백킹 펌프(backing pump)]가 처리 챔버를 약 0.1토르 압력의 "낮은 진공"까지 "개략적으로 만들고" 그 후에 부차적 고진공 분자 펌프 및 회전 펌프가 처리 챔버를 공정에 필요한 고진공 수준까지 배출(evacuate)시키도록 연속적으로 사용된다.
고진공 펌핑 시스템에서 두 펌프 기구를 사용하는 하나의 이유는 진공을 펌핑하는데 고려되는 두 가지의 물리적 기구가 있기 때문이다. 약 10-1 또는 10-2토르까지의 낮은 진공 범위에서 공기 분자는 상호 작용한다. 이러한 조건하에서 공기는 비스코스 성질을 갖고 유체처럼 유동하며 따라서 오일 밀봉 또는 회전 펌프를 사용하여 펌핑될 수 있다.
고진공 압력에서 분자는 서로 각각 독립적인데 이것은 "분자 유동"을 야기한다. 펌프는 각 분자에 대하여 작동한다. 이런 조건하에서 "펌핑"은 랜덤(random) 분자 운동에 의해서 특징 지워지는 시스템에서 실제로 어떤 복귀점(또는 복귀의 가능성)도 제공하지 않는다. 분자 펌프는 그러한 어떤 복귀점도 제공하지 않는다.
오일 밀봉 펌프 또는 건조 회전 펌프는 양자가 백킹 펌프로서 진공 펌핑 시스템에 사용된다. 일반적으로, 펌프의 양 형태는 펌프의 고압측에서 배기가 일어나기 전에 체적이 감소되는 펌핑 챔버 내에 가스의 부피를 한정하는 것에 의존한다. 회전 베인(vane) 펌프와 평행 축상에서 서로 맞물리는 형상을 포함하는 다양한 기하학적 구성이 회전 진공 펌프에 사용된다.
오일 밀봉 회전 베인 펌프는 활주 베인을 구비하는 회전자를 구동시키는 하나의 축과, 편심의 고정자내에서 회전하는 회전자와 베인을 포함한다. 펌프는 하나의 단계 또는 연속의 두 단계를 가질 수 있고, 보다 큰 제 1 단계는 보다 작은 제 2 단계내로 흡수된다. 전체 기구는 윤할과 밀봉과 냉각을 위하여 오일에 잠긴다.
건조 펌프의 공지된 구성은 다른 무엇보다 후크(hook)와 클로우(claw), 텅(tongue)과 홈 그리고 나사의 결합구조와 루트(Root) 펌프를 포함한다. 건조 펌프에는 어떤 오일도 없으며, 대신에 밀봉이 밀접한 작동 간극에 의하여 이루어 진다. 건조 펌프는 일반적으로 제조가 더 어렵고 따라서 비용이 더 들지만, 반도제 제조 산업에서 선호되는데, 그들이 보다 적은 오염물을 시스템내로 도입하고, 오일 밀봉 펌프에서의 오일이 펌프를 열화시키는 부식 처리 가스를 흡수하는 경향이 있기 때문이다.
분자 수준의 가스를 펌핑하기 위하여 여러 기술이 관련된다. 여러 기술은 진공 챔버내의 분자를 배기부를 향하여 이동시키도록 증기 제트를 사용하여 모멘텀을 분산시키는 확산 펌프(diffusion pump)를 포함한다. 가스 캡쳐 펌프(gas capture pump)는 이온 트랩(ion entrapment), 동결[크라이오 펌프(cryo pump)] 또는 가스를 금속의 일정한 전착 필름에 매장함으로써 분자를 제거한다.
터보 펌프(또는 터보 분자 펌프)는 배기 방향의 분자를 가속시키는 터빈-유사 회전자를 사용하는데, 분자가 챔버로부터 백킹 펌프를 향하여 이동하는 확률을 증가시킨다. 이 기술은 청결이 중요한 요소인 응용에 사용되는데, 펌핑 기구, 즉 펌핑 기구는 건조에 사용되는 어떤 물질의 후방 스트림에 아무런 문제가 없기 때문이다.
분자 펌프(확산, 가스 트랩 또는 터보)의 어떤 것도 대기압에서 효율적인 작동을 할 수 없다. 그러한 이유로, 전술된 바와 같이, 진공 챔버는 먼저 러핑 펌프(roughing pump)를 사용하여 약 1토르에서 10-2토르의 러핑 압력(roughing pressure)으로 배출되고, 이어서 고진공 분자 펌프에 의하여 더욱 배출된다. 보다 큰 압력까지 배기할 수 있는 펌프가 종래 기술에 공지되었지만, 분자 펌프는 일반적으로 그것의 전 사이클을 통하여 약 1토르에서 10-2토르까지의 배기 압력을 갖는다.
완화 설비(abatement equipment)가, 위험한 가스의 대기로의 방출을 제어하고 제조 공정에 사용된 재료의 재포착을 위하여 배기를 조절하는 많은 응용에 사용되어야만 한다. 완화 장치의 한 예는 유해 방출물에 액체 또는 가스를 주입하여 유해 방출물에서 물질을 제거하는 스크러버(scrubber)이다. 이용 가능한 스크러버는 습식 스크러버 또는 건식 스크러버를 포함한다.
습식 스크러버에서 공정 배기물은 미세 물분자가 가스를 용해시키고 먼지와 입자를 동반시키어 그들을 가스 스트림으로부터 제거하는 스프레이 챔버내로 가압된다. 먼지-용질이 함유된 물은 그 후에 트랩된 물질을 제거하도록 처리된다. 물은 재순환된다.
건식 스크러버에서는 가스가 배기실로 주입되고 위험한 가스를 배기 스트림에서 화학적으로 변화시킨다. 건식 스크러버에는 원하지 않는 가스를 제거하기 위하여, 부가적인 연료 또는 산화제가 있는 상태 또는 없는 상태에서의 열산화 처리와, (고온 또는 저온) 흡착 처리와, 촉매 및 플라즈마 공정을 포함하는 다양한 기술이 사용된다. 스크러버는 또한 습식 단계에 공급하는 건식 단계를 포함하는 것으로 공지되었다.
먼지를 단순히 집진하기 위하여 트랩(trap)이 또한 사용될 수 있다. 그러한 트랩은 대기압 또는 낮은 압력에서 이루어진다. 트랩은 필터 또는 사이클론이 사용될 수 있다.
반도체 웨이퍼의 제조 또는 다른 반응 가스 공정의 일반적인 진공 시스템에서, 하나의 터보 분자 펌프와 하나의 백킹 펌프가 단일 처리 진공 챔버에 시리즈로 제공되는데, 터보 분자 펌프가 진공 챔버에 가장 가깝다. 4개의 진공 처리 챔버가 일반적으로 하나의 제조 툴(tool)상에 구비된다. 하나 또는 그 이상의 완화 장치(abatement device)가 배기부에서 과도한 처리 가스를 제거하기 위하여 사용될 수 있다. 완화 장치가 터보 펌프와 백킹 펌프 사이에 있다면, 현재는 챔버당 하나의 완화 유니트만이 필요하다. 완화 장치가 대기, 즉 백킹 펌프의 하류에 있다면, 과도한 가스가 있는 경우에 하나의 완화 장치가 여러 개의 챔버 사이에 공유될 수 있다. 하나의 챔버에서의 압력의 동요가 다른 챔버에서의 압력의 교란을 방지하도록 챔버 구성에 관계없이 하나의 백킹 펌프가 필요하다.
진공 챔버 내부의 압력을 조절하기 위한 다양한 시스템이 구현되고 있다. 그러한 하나의 시스템에서, 2002년 7월 16일 공개된 로우세우(Rousseau)등의 미국 특허 제 6,419,455 호에서는 터보 분자 펌프와 백킹 펌프의 회전 속도가 챔버에서의 소정의 압력 프로파일(profile)을 이루도록 동시에 제어되는 기술이 개시되었다.
2000년 6월 28일 공개된 유럽 특허 출원 공개 제 1 014 427 A2 호에서, 다수의 처리 챔버를 배출시키는데 다중-입구 제 2 (낮은 진공) 펌프를 사용하는 다른 시스템이 개시되었다. 이 제 2 펌프 입구는 고진공 펌프에 연결된다.
1999년 8월 31일 공개된 베이어(Beyer) 등의 미국 특허 제 5,944,049 호에서는, 시스템은 고진공 펌프의 배기측상에 위치된 제어 밸브를 사용하는 시스템이 개시되었다. 상기 제어 밸브는 처리 챔버 내측의 진공을 조절하기 위하여 사용된다.
일반적인 반도체 웨이퍼 공정 시스템은 챔버에 진공을 만들고 유지하기 위하여 독립적 진공 펌핑 시스템을 구비하는 여러 개의 진공 챔버를 갖는다. 챔버내의 공정 사이클은 독립적으로 이루어지고, 반응 가스는 다양한 압력 상태에서의 필요에 따라서 유입된다.
완화 장치 및 백킹 펌프와 같은 많은 복잡한 성분 때문에 부분적으로 그러한 시스템의 초기 설치 비용이 높다. 유사한 이유로, 그러한 시스템의 유지 비용도 높고 큰 공간을 점유한다.
따라서, 예를 들면 반도체 웨이퍼 제조에 사용될 수 있는 진공 배기 장치 및 방법을 제공할 필요가 있게 된다. 특히, 종래기술에 비하여 낮은 비용과 낮은 유지 및 점유공간을 가지면서 기술이 구현되어야 한다. 현재의 어떤 공지 기술도 이런 조건을 만족하지 못한다.
본 발명은 각 챔버에 대하여 완전한 진공 시스템을 갖추지 않고도 다수의 처리 진공 챔버 압력을 배기하고 제어하는 장치 및 방법을 제공하는 것에 의하여 전술한 필요성을 충족시킨다. 한 실시예에서, 적어도 2개의 처리 진공 챔버의 가스를 배기하기 위한 진공 배기 장치가 제공된다. 상기 장치는 적어도 2개의 입구와 출구를 갖는 서브-대기 챔버(sub-atmospheric chamber)를 포함한다. 상기 장치는 또한 다수의 고진공 펌프를 포함하는데, 그 각각은 챔버내의 진공을 제어하기 위하여, 배기측 상에서는 상기 서브-대기 챔버의 입구중 하나에 연결되고 진공측상에서는 처리 진공 챔버의 하나에 연결된다. 백킹 펌프가 챔버내의 진공을 유지하기 위하여 서브-대기 챔버의 출구에 연결된다.
진공 배기 장치는 배기를 조절하기 위하여 서브-대기 챔버에 서브-대기 완화 장치를 또한 포함한다. 서브-대기 완화 장치는 스크러버 또는 플라즈마 장치일 수 있다. 서브-대기 챔버는 처리 챔버에 인접하거나 또는 선택적으로 처리 챔버에서 멀리 위치될 수 있다.
고진공 펌프는 터보 펌프일 수 있다. 이들 펌프는 1토르를 넘는, 5토르를 넘는 압력까지 배기할 수 있다. 스로틀 밸브(throttle valve)가 고진공 펌프의 배기측에 연결될 수 있다.
백킹 펌프는 서브-대기 챔버에 인접할 수 있다. 하나의 대기 완화 장치가 백킹 펌프의 배기측에 연결될 수 있다. 대기 완화 장치는 습식 스크러버 또는 건식 스크러버 또는 이들의 조합장치일 수 있다.
진공 배기 장치는 4개의 처리 진공 챔버와 4개의 고진공 펌프를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예는 반도체 제조 시스템이다. 상기 시스템은 다수의 반도체 진공 처리 챔버와 다수의 압력 제어 유니트를 포함하고, 각 압력 제어 유니트는 챔버를 배출시키기 위하여 하나의 처리 챔버에 연결된다. 상기 시스템은 또한 상기 압력 제어 유니트 각각의 배기측에 연결된 단일 서브-대기 완화 챔버를 포함하여, 상기 모든 압력 제어 유니트가 단일 서브-대기 완화 챔버내로 배기된다. 본 시스템은 또한, 완화 챔버 내의 배기를 조절하기 위한 서브-대기 완화 챔버 내의 완화 수단과, 서브-대기 완화 챔버 내의 서브-대기 압력을 유지하기 위한 서브-대기 완화 챔버에 접속된 단일 백킹 펌프와, 백킹 펌프의 배기부에 연결된 대기 완화 챔버를 포함한다.
반도체 제조 시스템의 압력 제어 유니트는 하나의 처리 챔버를 배출시키기 위하여 접속된 터보 펌프와, 상기 터보 펌프의 배기측에 연결된 스로틀 밸브를 포함한다. 상기 서브-대기 완화 챔버 내의 완화 수단은 플라즈마 장치일 수 있다.
다수의 압력 제어 유니트 각각은 직접 서브-대기 완화 챔버에 접속되거나 또는 선택적으로 압력 제어 유니트는 서브-대기 완화 챔버에 멀리서 접속될 수 있다. 진공 처리 챔버의 각각은 클린룸 내에 위치되나, 서브-대기 완화 챔버는 클린룸 외측에 위치될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 처리 진공 압력을 이루도록 다수의 처리 진공 챔버에서 가스를 배기하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 먼저 완화 챔버의 출구에 접속된 백킹 펌프를 사용하여 처리 진공 챔버와 상기 처리 진공 챔버의 출구에 접속된 서브-대기 완화 챔버를 처리 진공 압력보다 높은 중간 진공 압력까지 배기시키는 것을 포함한다. 상기 방법은 또한 다수의 고진공 펌프를 사용하여 처리 진공 챔버의 각각을 처리 진공 압력까지 독립적으로 배출시키는 것을 포함하는데, 상기 다수의 고진공 펌프의 각각은 상기 처리 진공 챔버중 하나를 배출시키기 위한 것이고, 상기 고진공 펌프중의 각각은 서브-대기 완화 챔버내로 배기하기 위하여 접속된다. 마지막으로, 완화 장치를 사용하여 서브-대기 완화 챔버의 배기가 조절된다.
중간 진공 압력은 5토르와 10토르 사이일 수 있다. 상기 방법은 또한 대응하는 고진공 펌프와 각 고진공 펌프의 배기측의 대응 스로틀 밸브를 사용하여 처리 진공 챔버의 각각에서 압력을 독립적으로 제어하는 것을 포함한다.
본 발명은 다수의 처리 챔버를 배출(evacuate)시키고 그들 처리 챔버의 압력을 제어하기 위한 시스템과 방법에 관한 것이다. 본 시스템은 종래 기술에 비하여 자본 비용과 유지 및 점유 공간을 감소시킨다.
본 발명은 4개의 반도체 처리 챔버가 배출되고 처리 진공 압력에 유지되는 하나의 실시예와 관련하여 기술될 것이다. 당업자는 본 시스템이 고진공을 필요로 하는 다른 응용에도 사용될 수 있고, 4개의 챔버 보다 많은 또는 적은 챔버의 배출에 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
본 발명에 따른 시스템이 도 1에 도시되었다. 본 시스템은 4개의 처리 챔버(A 내지 D)(110, 115, 120, 125) 각각이 터보 분자 고진공 펌프(111, 116, 121, 126)와 터보 분자 펌프의 배기부를 스로틀링하도록 배열된 스로틀 밸브(112, 117, 122, 127)와 같은 배기부의 후방 압력을 제어하기 위한 수단을 포함하는 압력 제어 유니트(113, 118, 123, 128)를 구비한다.
이곳에 제공되는 예시적인 실시예에서, 고진공 펌프는 터보 분자 펌프이다. 전술한 바와 같이, 확산 또는 가스 트랩과 같은 다른 고진공 펌핑 기술이 선택적으로 사용될 수 있고, 따라서 본 발명이 고진공 펌프로서 터보 분자 펌프의 사용에 제한되지는 않는다. 이곳에 설명되는 시스템에 사용된 고진공 펌프는 대기압까지 배기할 수는 없으나, 터보 분자 펌프의 일반적인 압력보다 높은 배기압까지 배기 할 수 있어야 한다. 일반적인 터보 분자 펌프가 약 1토르 이상까지 배기할 수 있지만, 본 발명의 시스템은 약 5 내지 10토르까지 배기할 수 있는 펌프를 필요로 한다. 그러한 터보 분자 펌프는 종래 기술의 범위 내이고, 따라서 이곳에 상세히 설명되지 않는다.
압력 제어 유니트(113, 118, 123, 128)가 백킹 펌프(140)의 작동과 독립적으로 챔버(A 내지 D)의 압력을 제어하도록 배열된다. 압력 제어 유니트(113, 118, 123, 128)는 양호하게는 제조 툴 설비상에 위치된다. 이곳에 기술되는 실시예에서, 유니트가 다중 챔버 반도체 제조 툴상에 장착되고, 각 압력 제어 장치는 대응하는 챔버상에 또는 그 근처에 장착된다. 일반적인 응용에서, 이 툴은 오염물을 감소시키기 위해 클린룸 내에 설치된다. 압력 제어 유니트(113, 118, 123, 128) 또한 클린룸 내에 설치된다.
압력 제어 유니트(113, 118, 123, 128) 각각은 단일의 다중 입구 서브-대기 챔버(multi inlet sub-atmospheric)(130) 내로 배기된다. 서브-대기 챔버는 배기부의 각각에 대하여 하나의 입구를 갖는다. 본 발명의 하나의 실시예에서 상기 챔버(130)는 압력 제어 유니트(113, 118, 123, 128)로부터 분리되어 위치되고, 배기부 라인(114, 119, 124, 129)에 의하여 접속된다. 그 경우에, 서브-대기 챔버(130)는 클린룸 외측에 위치되고 따라서 보다 용이하게 취급할 수 있다. 서브-대기 챔버의 유지를 고려하면 클린룸 외측에 위치되는 것이 좋지만, 서브-대기 챔버가 처리 챔버에 보다 가까이 위치되면 될수록, 시스템의 비용이 낮아진다.
터보 분자 펌프와 압력 제어 유니트(113, 118, 123, 128)의 스로틀 밸브의 존재는, 배기 라인(114, 119, 124, 129)과 처리 챔버(110, 115, 120, 125) 사이의 분리도(degree of isolation)를 제공하여 툴상의 모든 처리 챔버(본 실시예에서는 4개)의 배기부가 단일 챔버(130)에 접속되도록 한다. 그러나 이들 장치는 단지 하나의 제한된 반응만을 갖고 따라서 챔버들을 완전히 분리시키지 못한다. 서브-대기 챔버의 내부 체적은 다른 챔버의 압력에 영향을 미치는 하나의 챔버의 압력 변화 영향을 감소시키는 추가적인 버퍼(buffer)를 제공한다.
본 발명의 양호한 실시예에서, 완화 장치(131)는 서브-대기 챔버(130)내에 제공된다. 완화 장치(131)의 내측에는 방출 가스, 특히 PFC가 플라즈마 또는 다른 수단과 반응하여 물과 반응하는 또는 수용성 가스로 변환시키도록 한다. 부산물은 백킹 진공 펌프로 배기된다. 플라즈마 완화 장치는 종래 기술에 공지되어 있고, 따라서 이곳에 추가적으로 기술되지 않는다. 당업자는 다른 이용 가능한 완화 기술이 본 발명의 범위내에서 이곳에 기술되는 시스템에 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
공정 방출물에서 가스를 제거하는 기능에 추가하여, 완화 장치(131)는 처리 챔버(110, 115, 120, 125)들 사이의 추가적인 압력 분리를 제공하는 기능을 담당한다. 더욱이, 완화 장치(131)는 챔버로부터의 교차 반응의 영향으로부터 하류의 하드웨어를 보호한다.
서브-대기 챔버(130)는 백킹 펌프(140)에 의하여 백킹 압력에서 배출되고 유지된다. 백킹 펌프는 양호하게는 산업에서 통상 이용되는 건조 작동 진공 펌프이고 완화 장치의 배기 부산물과 양립할 수 있어야만 한다.
백킹 펌프는 원하는 압력과 유동에 맞게 크기가 적절하게 결정되어야 한다. 백킹 펌프(140)의 크기는 시스템의 유량 요건과 챔버 압력요건에 의존한다. 백킹 펌프의 크기는 또한 압력 제어 유니트(110, 115, 120, 125)와 서브-대기 챔버(130)와의 거리 함수인데, 즉 펌프 크기는 거리에 따라서 증가한다. 펌프는 서브-대기 챔버(130)에 인접하여 또는 멀리 위치된다.
백킹 펌프의 크기는 또한 백킹 압력의 함수이다. 진공 시스템의 전방 라인 압력이 크면 클수록 백킹 펌프는 점점 작아진다. 정상보다 높은 터보 펌프 배기 압력이 본 시스템에 사용되기 때문에, 전방 라인 압력이 높고 보다 적은 백킹 펌프가 사용되어 자본과 에너지를 절약하고 공간을 보전할 수 있다.
본 발명에 따르면, 다수의 터보 분자 펌프에 대해 진공 배기 압력을 제공하도록 단일 백킹 펌프(140)가 사용되는 반면에 처리 챔버 압력은 독립적으로 제어된다. 그것은 백킹 펌프(140)와 터보 분자 펌프 사이에 스로틀 밸브(112, 117, 122, 127)와 서브 대기 챔버(130)가 위치되므로 가능하다. 서브-대기 챔버와 스로틀 밸브는 양자가 압력 펄스를 흡수하고 그렇지 않으면 처리 챔버들 사이의 압력 변화를 분리하는데 기여한다. 이 효과는 또한 완화 장치(131)가 사용된다면 그것에 의해서 보강된다.
백킹 펌프(140)는 습식 스크러버 또는 건식 스크러버, 그러나 양호하게는 이들의 조합일 수 있는 대기 스크러버내로 배기된다. 만일 PFC가 서브-대기 완화 장치(131)에서 처리된다면 비록 다른 기술이 적절할지라도 가장 비용이 효율적인 것은 습식 스크러버이다.
전술된 기술의 조합은 종래 기술에 비하여 여러 가지 특징을 갖는다. 예를들면, 터보 펌프의 입구에서 어떤 스로틀 밸브도 필요하지 않다. 스로틀 밸브를 터보 펌프의 배기부로 이동시킴으로써, 스로틀 밸브에 의해서 발생한 또는 트랩된 입자는 처리 챔버와 어쩌면 웨이퍼 표면에서 발견될 확률이 낮다. 더욱이, 스로틀 밸브가 터보 펌프의 배기측에 있으면, 보수 유지의 필요성이 일반적으로 1개월에서 18개월로 많이 감소된다. 한편, 높은 압력에서의 밸브의 작동이 줄어들고 비용이 저렴해지며 유출과 보수 유지에 덜 취약해진다.
또한, 전술된 배열에서, 백킹 펌프의 크기와 위치는 처리 챔버 압력 제어에 의해서 제한되지 않는다. 이것은 백킹 펌프를 처리 챔버 압력 제어의 부분으로서 제어하는 현재 실행되는 해법보다 개선된 것이다. 그들 시스템에서 백킹 펌프의 크기와 위치는 시스템 성능에 결정적 요소이다.
이곳에 설명되는 시스템은 4개 또는 그 이상의 처리 챔버의 배기를 위하여 단일의 서브-대기 챔버, 백킹 펌프 및 완화 장치를 사용한다. 그러한 배열은 낮은 초기 자본 비용과 적은 보수 유지와 적은 공간을 필요로 하는 명백한 특징을 갖는다.
본 발명의 다른 실시예는 처리 진공 압력을 이루도록 다수의 처리 진공 챔버에서 가스 배기를 위한 공정(200)이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 공정은 처리 진공 챔버와 서브-대기 완화 챔버를 배출시키는 단계(220)로 시작된다(단계, 210). 이들 챔버는 처리 진공 압력보다 높은 중간 진공 압력까지 배출된다. 챔버들은 완화 챔버의 출구에 연결된 백킹 펌프를 사용하여 배출된다. 중간 진공 압력은 5토르와 10토르 사이일 수 있다.
본 방법은 또한 처리 진공 챔버들을 처리 진공 압력까지 독립적으로 배출시키는 단계(230)를 포함한다. 처리 진공 챔버는 각 챔버에 대하여 하나인 다수의 고진공 펌프를 사용하여 배출된다. 고진공 펌프의 각각은 직접 또는 간접적으로 서브-대기 완화 챔버의 입구내로 배기된다.
마지막으로, 본 방법은 완화 장치를 사용하여 서브-대기 완화 챔버로부터의 배기를 조절하는 단계(240)를 포함한다.
본 방법은 또한 각 고진공 펌프의 배기측에서 대응하는 스로틀 밸브를 사용하여 처리 진공 챔버의 각각에서 압력을 독립적으로 제어하는 단계(250)를 포함한다. 서브-대기 완화 챔버와 스로틀 밸브는 처리 챔버의 충분한 분리를 제공하여 그러한 독립적 제어가 가능하도록 한다.
전술한 상세한 설명은 각각 도시적인 그리고 예시적인 것으로서 이해될 수 있으나 제한적인 것은 아니므로 이곳에 기술된 본 발명의 범위는 본 발명의 상세한 설명에 국한되지 않고 특허법에서 허용하는 충분한 범위에 따라서 해석되는 청구범위로부터 정해질 것이다. 예를 들면, 시스템이 터보 분자 고진공 펌프의 사용과 관련하여 기술되었지만, 확산 또는 트랩과 같은 다른 분자 펌프 기술이 사용될 수 있다. 이곳에 도시되고 기술된 실시예는 본 발명의 원리에 대한 단지 도시적인 것이므로 본 발명의 정신과 범위를 이탈하지 않는 한 당업자에게 다양한 변화가 가능함을 이해하여야 한다.
본 발명에 따르면, 각 챔버에 대하여 완전한 진공 시스템을 갖추지 않고도 다수의 처리 진공 챔버 압력을 배기하고 제어함으로써 종래기술에 비하여 낮은 비용과 낮은 유지 및 점유 공간을 차지하는 반도체 웨이퍼 제조용 진공 배기 장치 및 방법이 제공된다.

Claims (18)

  1. 적어도 2개의 처리 진공 챔버(110, 115)로부터 가스를 배기하기 위한 진공 배기 장치(100)에 있어서,
    적어도 2개의 입구 및 출구를 갖는 서브-대기 챔버(sub-atmospheric chamber)(130)와,
    배기측 상에서 상기 서브-대기 챔버의 입구중 하나에 각각 연결되고, 진공측상에서 처리 진공 챔버중 하나에 각각 연결되어 상기 처리 진공 챔버내의 진공을 제어하는, 복수의 고진공 펌프(111, 116)와,
    상기 서브-대기 챔버내의 진공을 유지하기 위하여 상기 서브-대기 챔버의 출구에 연결되는 백킹 펌프(140)를 포함하며,
    상기 서브-대기 챔버의 내부 체적은 상기 처리 챔버중 하나의 챔버 내의 압력 변화가 상기 처리 챔버중 다른 챔버 내의 압력에 미치는 영향을 감소시키는
    진공 배기 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    소정의 배기 가스를 처리하기 위하여 상기 서브-대기 챔버 내에 서브-대기 완화 장치(131)를 더 포함하는
    진공 배기 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 서브-대기 완화 장치는 스크러버(scrubber) 및 플라즈마 장치로 구성된 그룹으로부터 선택되는
    진공 배기 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 서브-대기 챔버는 상기 처리 챔버에 인접하는
    진공 배기 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 고진공 펌프는 터보 펌프인
    진공 배기 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 고진공 펌프는 1토르(torr)를 넘는 압력까지 배기할 수 있는 터보 펌프인
    진공 배기 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 고진공 펌프는 5토르를 넘는 압력까지 배기할 수 있는 터보 펌프인
    진공 배기 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 고진공 펌프의 배기측에 연결된 스로틀 밸브를 더 포함하는
    진공 배기 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 고진공 펌프는 터보 펌프인
    진공 배기 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 백킹 펌프는 상기 서브-대기 챔버에 인접한
    진공 배기 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 백킹 펌프의 배기측에 연결된 대기 완화 장치(150)를 더 포함하는
    진공 배기 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 대기 완화 장치는 습식 스크러버와, 건식 스크러버와, 습식/건식 스크러버의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 장치인
    진공 배기 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    4개의 처리 진공 챔버와 4개의 고진공 펌프를 포함하는
    진공 배기 장치.
  15. 처리 진공 압력을 달성하기 위해 복수의 처리 진공 챔버로부터 가스를 배출하는 방법에 있어서,
    상기 처리 진공 챔버와 서브-대기 완화 챔버를, 완화 챔버의 출구에 연결된 백킹 펌프를 사용하여, 상기 처리 진공 압력보다 높은 중간 진공 압력까지 배기시키는 단계로서, 상기 중간 진공 압력은 5토르 내지 10토르인, 상기 단계와,
    복수의 고진공 펌프를 사용하여 각각의 상기 처리 진공 챔버를 상기 처리 진공 압력까지 개별적으로 배기시키는 단계로서, 각각의 상기 고진공 펌프는 상기 처리 진공 챔버중 하나를 배출시키도록 연결되고, 또한 상기 서브-대기 완화 챔버의 입구내로 배출시키도록 연결된, 상기 처리 진공 챔버 배기 단계와,
    완화 장치를 사용하여 상기 서브-대기 완화 챔버의 배기를 조정하는 단계를 포함하는
    처리 진공 챔버로부터 가스를 배출하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    대응하는 고진공 펌프와 상기 각 고진공 펌프의 배기측의 대응하는 스로틀 밸브를 사용하여 상기 각각의 처리 진공 챔버 내의 압력을 개별적으로 제어하는 단계를 더 포함하는
    처리 진공 챔버로부터 가스를 배출하는 방법.
  17. 삭제
  18. 삭제
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