KR101342309B1

KR101342309B1 - 가스 배기 장치 및 방법, 및 진공 챔버 내의 처리 압력 제어 방법

Info

Publication number: KR101342309B1
Application number: KR1020087008286A
Authority: KR
Inventors: 피터 존 홀랜드; 케이트 윌슨; 던 스티븐슨
Original assignee: 에드워즈 배큠 인코포레이티드
Priority date: 2005-10-07
Filing date: 2008-04-04
Publication date: 2013-12-16
Also published as: US20070079758A1; EP1934043A2; JP2009511248A; WO2007044298A2; US7438534B2; JP5455371B2; TW200730731A; CN101282836B; EP1934043A4; WO2007044298A3; KR20080056193A; EP1934043B1; CN101282836A

Abstract

본 발명은 터보 분자 펌프에 의해 진공화되는 진공 처리 챔버 내의 처리 유량 및 압력을 제어하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 펌프와 처리 챔버 사이의 쓰로틀 밸브의 제어를 통해 상기 압력과 유량을 조절한다. 펌프의 하류의 배킹 밸브의 제어를 통해 쓰로틀 밸브의 세팅을 바람직한 안정적인 작동 범위 내에 유지시킨다.

처리 챔버, 처리 압력, 유량, 터보 분자 펌프, 쓰로틀 밸브, 배킹 밸브

Description

가스 배기 장치 및 방법, 및 진공 챔버 내의 처리 압력 제어 방법{WIDE RANGE PRESSURE CONTROL USING TURBO PUMP}

본 발명은 일반적으로 진공 펌핑에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가변하는 유동 속도 및 압력으로 고진공을 제공하고 정밀하게 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

소정의 연구 및 제작 공정에서는 고 진공 상태의 처리 챔버의 사용을 필요로 한다. 진공은 수많은 이유 중 어떤 이유로 해서 필요할 수 있다. 일부 경우, 공정 중에 화학적 반응을 유발하거나 물리적 손상을 입힐 수 있는 대기 성분은 반드시 제거하여야 한다(예, 티타늄과 같은 반응성 금속의 진공 용융시). 다른 경우, 진공은 물질의 벌크로부터 휘발성 액체, 혹은 흡장(吸藏) 또는 용해된 가스의 제거시(예, 오일의 탈기, 동결 건조), 또는 표면으로부터 가스 탈착시(desorption)(예, 제작 중 마이크로파 튜브의 소제)와 같은 상온 상태에서 존재하는 평형 상태를 깨뜨리는데 사용된다. 진공은 소정의 입자가 다른 것과 충돌하기까지 이동하는 거리가 연장됨으로써 입자가 (예를 들면, 진공 코팅, 입자 가속기, 텔레비젼 화상 튜브에서의) 소스와 타겟 사이의 비-충돌 경로를 따르도록 하는 공정에도 사용된다. 결국, 진공은 초당 분자 충격수를 감소시키는 것에 의해 깨끗한 표면을 얻는데 사용된다. 이는 (예를 들면, 청정 표면 연구 및 순수 박막의 준비시) 오염의 가능성을 줄여준다.

반도체 웨이퍼 공정에서, 진공은 우선적으로 오염을 줄이고 입자 경로를 최대화하기 위해 박막의 화학적 기상 증착(CVD) 및 에칭 동작 중에 사용된다. 본 발명의 진공 시스템은 반도체 웨이퍼 제조 공정과 관련하여 주로 설명되지만 전술한 소정의 진공의 사용을 요하는 다른 공정 및 연구 활동에 사용될 수 있다.

건조 에칭기와 같은 플라즈마계 반도체 제조 장비는 통상 정밀 제어된 진공과 함께 2-250 mTorr의 압력 범위에서 동작한다. 도 1의 예시적 시스템(100)에 도시된 바와 같이, 처리 챔버(110)는 터보 분자 펌프(130)에 의해 진공화된다. 처리 챔버(110)의 압력은 통상 하나 또는 그 이상의 정전 용량 압력계 기구(112)를 사용하여 측정된다. 챔버 압력은 전체 공정을 제어하고 시퀀싱하는 툴 제어기(115)로 압력계 측정치를 제공하는 것에 의해 제어된다. 상기 툴 제어기(115)는 챔버(110)와 터보 분자 펌프(130) 사이에 배치되는 베인 또는 진자형 쓰로틀 밸브(120)에 대해 스테퍼 모터를 구동시키는 밸브 제어기(125)에 명령을 내린다. 쓰로틀 밸브(120)의 개구의 크기를 변화시키는 것에 의해 챔버(110) 내 압력이 변화된다.

가스류의 속도는 챔버를 통해 일정 유속이 유지되도록 질량 유량 제어부(105)를 설정하는 것에 의해 설정된다. 질량 유량 제어부는 챔버 압력이 쓰로틀 밸브(120)를 사용하여 조정될 때 일정한 질량 유량 속도를 유지시킨다. 여기에 사용되는 "펑핑 속도"의 용어는 펌프를 통한 용적 가스류에 관한 것이다. 상기 가스류는 예컨대, 표준 분당 유체 유입량(Standard Cubic Centimeter Per Minute: SCCM)으로 측정될 수 있다.

최근, 툴 제작자에게 강제되는 반도체 처리 요건은 보다 큰 터보 분자 펌프를 설치하여 다량의 가스 유동과 함께 저압을 달성하는 것이다. 요구되는 가스 유동은 1000 SCCM 정도의 고 유량일 수 있다. 또한, 파괴 에칭(breakthrough etch), 인-시튜(in-situ) 포토레지스트 스트립 또는 챔버 소제와 같은 공정 단계를 위한 처리 챔버의 고압, 저 유동 상태를 위한 필요 조건이 존재한다.

쓰로틀 밸브 기술은 통상 취할 수 있는 고정 수의 다수 위치를 갖는 스테퍼 모터 액츄에이터를 기초로 한다. 예를 들면, 진자 게이트 밸브는 당업계에서 쓰로틀 밸브로서 통상 사용되는 것이다. 상기 진자 게이트 밸브는 유한한 각도 위치 한계를 갖는 서보 모터에 의해 밀봉 위치 내외로 회전되는 진자판을 구비한다.

안정적인 압력 제어를 저압으로 유지시키기 위해 밸브는 20-80%의 개방 범위로 작동될 수 있다. 이론적 게이트 밸브의 유동 특성의 그래프를 도 2에 도시하고 있다. 도면에서, 곡선(230)은 밸브 개방도(220) 함수로서의 유량(210)을 나타낸다. 20-80%의 개방 범위(240)에서 곡선은 과도하게 작거나 큰 기울기를 보이지 않아서 안정적인 제어를 가능케 함을 알 수 있다.

도시된 예시적 시스템은 쓰로틀 밸브가 제어 안정성을 제한할 정도로 크게 개방되지 않으면서 전도도를 최대화하도록 개폐 작동하는 반도체 처리 방법에서의 저압, 고 유동 단계를 위해 최적화된다.

고압, 고 유동 상태에서, 쓰로틀 밸브는 거의 완전히 폐쇄되어 터보 분자 펌프로의 가스 전도를 제한한다. 그 영역에서, 압력 제어의 한계는 제한되고, 스테퍼 모터의 일 스텝은 전도도에 큰 편차를 가져오며, 따라서 제어 안정성이 떨어지 게 된다.

예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 챔버 내에 고압력을 유지하기 위해 밸브는 0-20%의 개방 범위(260)로 동작되어야 한다. 그러나, 그 영역에서는 밸브 개방도의 미세 변화도 유량에 큰 변동을 가져와서 압력 제어에 불안정성을 야기한다. 이는 밸브가 대구경 유입 포트를 갖는 대형 터보 분자 펌프를 쓰로틀 제어할 때 고압 및 저 유량 제어 능력을 제한하게 된다.

동일한 방법에서 저압, 고유량 및 고압, 저유량 단계의 사용도 역시 하드웨어 엔진에 심각한 안정성의 문제를 가져온다.
상기 문제는 단지 제한된 성공도를 가지고 여러 가지 방식으로 대처되어 왔다. 예를 들면, 처리 가스류에 불활성 가스를 첨가하여 펌프에 가스 부하를 부가하는 방안이 있다. 이 방법은 상대적으로 신속하게 작동하며, 실제 쓰로틀 밸브가 바람직한 작동 범위를 벗어나 작동하는 것을 요하지 않고 처리 챔버 압력을 증가시킨다. 그러나, 상기 방법은 가스 소비 및 소유 비용을 크게 증가시키며, 원치 않는 처리 효과를 생성할 수 있다.

터보 펌프 회전자의 회전 속도를 변화시켜 처리 챔버 압력을 조정하는 방법이 있다. 이 방법도 역시 유효한 펌핑 속도에 바람직한 변화를 가져오지만, 처리 방법에 있어 고압 및 저압 단계 사이에서 회전자를 감속 및 가속시키는데 상당한 시간을 요하게 된다. 회전 속도의 변화에는 60초 이상이 소요되기도 하며, 생산성에 있어 허용될 수 없는 손실이 나타난다.

배킹(backing) 펌프의 회전 속도를 변화시켜 처리 챔버 압력을 변화시키는 방법이 있다. 배킹 펌프는 1차 터보 분자 펌프의 하류에 통상 사용되어 1차 펌프 의 배출 압력을 감압시킨다. 배킹 펌프의 회전 속도 변경은 1차 펌프에 대한 압력 강하를 변화시켜 처리 챔버 압력을 변화시킨다. 이 방법도 역시 처리 챔버 압력의 변화에 과도한 시간이 소요된다. 또한, 챔버간 반복성을 위해 터보 펌프로부터 정확하고 일정한 거리에 배킹 펌프를 위치시키는 것이 필요하다.

다른 접근법은 보다 많은 스텝수를 갖는 서보 모터를 구비한 고가의 쓰로틀 밸브를 사용하는 것이다. 그러나, 이 해법은 상당한 비용상의 문제로 인해 바람직하지 않다.

터보 펌프의 유입 압력 제어를 위해 배출 포트 쓰로틀 밸브 및 기타 방식의 배킹 압력 제어를 사용하는 방법이 시도된 바 있다. 이들 방법 각각은 유입 쓰로틀 게이트 밸브를 배킹 압력 조절을 위한 소정의 구성으로 대체하는데 촛점을 맞추고 있는 것이다.

따라서, 반도체 웨이퍼 제조시 나타나는 고압, 저유량 공정에 사용될 수 있는 진공 배출 장치 및 방법에 대한 요구가 현존한다. 특히, 상기 방법은 반응적이어야 하며, 현재 사용되고 있는 방법보다 저 비용 및 저 유지보수 요건으로 수행되어야 한다. 발명자가 알고 있는 바에 따르면 현재 활용 가능한 그러한 방법은 존재하지 않는다.

본 발명은 챔버 내 처리 압력을 유지하기 위해 진공 챔버의 배기 포트로부터 가스를 배출시키는 장치의 제공을 통해 전술한 요구에 대처하고 있다. 상기 장치는 진공 챔버 내 압력을 측정하는 압력 센서와, 상기 배기 포트로부터의 유동을 조절하기 위해 상기 진공 챔버의 배기 포트와 연계된 쓰로틀 밸브와, 상기 쓰로틀 밸브와 연통하는 펌프 유입구와 배킹 포트를 갖는 고진공 펌프와, 상기 배킹 포트로부터의 유동을 조절하기 위해 상기 펌프 배킹 포트와 연계된 배킹 밸브와, 상기 챔버 내 처리 압력을 유지시키도록 상기 압력 센서로부터의 측정치를 기초로 상기 쓰로틀 밸브 및 배킹 밸브의 개구 크기를 조절하는 적어도 하나의 제어기를 포함한다.

상기 제어기는 상기 압력 측정치를 수신하기 위한 상기 압력 센서로부터의 입력과 개구 크기 조절 신호를 전송하기 위한 상기 배킹 밸브 및 상기 쓰로틀 밸브로의 출력을 갖는 프로세서를 포함할 수 있다.

상기 제어기는 적어도 하나의 처리 유량 및 처리 압력을 통해 상기 처리 챔버를 시퀀스 제어하도록 상기 압력 센서에 연결된 툴 제어기와, 상기 쓰로틀 밸브의 개방을 제어하도록 상기 쓰로틀 밸브에 연결된 쓰로틀 밸브 제어기와, 상기 배킹 밸브의 개구를 제어하도록 상기 배킹 밸브에 연결된 배킹 밸브 제어기와, 상기 툴 제어기, 상기 쓰로틀 밸브 제어기 및 상기 배킹 밸브 제어기에 연계된 프로세서를 구비할 수 있다. 상기 프로세서는 상기 적어도 하나의 챔버 내 처리 유량 및 처리 압력을 유지시키도록 상기 압력 센서로부터의 측정치를 기초로 상기 쓰로틀 밸브 및 배킹 밸브의 개구 크기를 조절하는 상기 프로세서에 의해 실행 가능한 컴퓨터 판독 가능 명령을 저장하는 저장 매체를 구비한다.

상기 압력 센서는 정전 용량 압력계일 수 있다. 상기 배킹 밸브는 버터플라이 밸브, 진자 게이트 밸브, 또는 기타 제한된 오리피스 기구일 수 있다.

상기 쓰로틀 밸브는 진자 게이트 밸브일 수 있다. 상기 쓰로틀 밸브는 스테핑 모터 위치 조정 기구를 더 포함할 수 있다.

상기 쓰로틀 밸브는 유한 수의 개별 개구 크기로 제어 가능할 수 있다. 이 경우, 상기 제어기는 상기 쓰로틀 밸브에 있어 연속하는 두 개의 개별 개구 크기에 기인하는 챔버 내 처리 압력들 사이에 있는 챔버 내 처리 압력을 얻기 위해 상기 배킹 밸브의 개구 크기를 조절하기 위한 것이기도 하다.

상기 챔버 내 처리 압력은 터보 분자 펌프의 회전 속도의 변경없이 유지될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예는 진공 챔버의 배기 포트로부터 그리고 터보 분자 펌프를 통해 유동하는 배기 가스를 조절하는 것에 의해 진공 챔버 내 처리 압력을 제어하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 진공 챔버 내 압력을 판독하는 단계와, 적어도 부분적으로 판독 압력에 기초하여 상기 배기 포트로부터 상기 터보 분자 펌프로의 유동을 조절하도록 바람직한 작동 범위를 갖는 쓰로틀 밸브의 개구를 제어하는 단계와, 상기 쓰로틀 밸브 개구를 상기 바람직한 작동 범위 내에 유지하도록 상기 터보 분자 펌프의 하류의 배킹 밸브를 제어하는 단계를 포함한다.

상기 방법은 또한 상기 방법 중 적어도 일부를 수행하기 위한 컴퓨터 실행 가능 명령을 저장 매체로부터 판독하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 압력 판독 단계는 정전 용량 압력계로부터 수신된 신호를 판독하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 배킹 밸브 제어 단계는 버터플라이 밸브를 회전시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 쓰로틀 밸브의 개구 제어 단계는 진자 게이트 밸브를 진퇴시키는 단계를 포함할 수 있다.

상기 쓰로틀 밸브의 개구 제어 단계는 스테핑 모터 위치 조정 기구를 작동시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 쓰로틀 밸브는 유한 수의 개별 개구 크기로 제어 가능할 수 있으며, 이 경우 상기 배킹 밸브 제어 단계는 상기 쓰로틀 밸브에 있어 연속하는 두 개의 개별 개구 크기에 기인하는 챔버 내 처리 압력들 사이에 있는 챔버 내 처리 압력을 얻기 위해 상기 배킹 밸브의 개구 크기를 조절하는 단계를 포함한다.

챔버 내 처리 압력은 상기 터보 분자 펌프의 회전 속도의 변경없이 제어될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예는 진공 챔버 내 처리 압력을 유지시키도록 진공 챔버의 배기 포트로부터 그리고 터보 분자 펌프를 통해 가스를 배기시키는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 상기 진공 챔버 내 압력을 측정하는 단계와, 상기 진공 펌프의 배기 포트와 상기 터보 분자 펌프 사이에 연계된 쓰로틀 밸브의 개구 크기를 조절하는 단계와, 상기 펌프의 압축비 조절을 위해 상기 펌프의 배킹 포트와 연계된 배킹 밸브의 개구 크기를 조절하는 단계를 포함한다. 상기 쓰로틀 밸브와 상기 배킹 밸브의 개구 크기는 챔버 내 처리 압력을 유지시킨다.

상기 쓰로틀 밸브는 유한 수의 개별 개구 크기로 제어 가능할 수 있으며, 이 경우 상기 배킹 밸브 조절 단계는 상기 쓰로틀 밸브에 있어 연속하는 두 개의 개별 개구 크기에 기인하는 챔버 내 처리 압력들 사이에 있는 챔버 내 처리 압력을 얻기 위해 상기 배킹 밸브의 개구 크기를 조절하는 단계를 더 포함한다.

도 1은 종래 기술의 진공 배기 장치의 기능적 요소를 보여주는 개략적 다이어그램이다.

도 2는 이론적 게이트 밸브에 있어서 유량과 밸브 개방 간의 그래프이다.

도 3은 본 발명에 따른 진공 배기 장치의 기능적 요소를 보여주는 개략적 다이어그램이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법을 보여주는 블록 다이어그램이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방법을 보여주는 블록 다이어그램이다.

본 발명은 터보 분자 펌프와 처리 챔버 사이의 쓰로틀 게이트 밸브와 조합되어 사용되는 대형 터보 분자 펌프의 유효 펌핑 속도를 동적으로 조정하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 상기 시스템 및 방법은 광범위한 안정적 압력 제어를 가능케 한다.

본 발명은 반도체 처리용 처리 챔버를 진공화하는 일 실시예에 대해 설명될 것이다. 당업자는 상기 시스템이 고진공을 요하는 연구용 기구와 같은 다른 어플리케이션에도 사용될 수 있음을 인식할 것이다.

본 발명은 터보 분자 펌프의 유입 포트에서의 펌핑 속도를 동적 조정하도록 상기 터보 분자 펌프의 압축 특성을 활용한다. 터보 펌프의 압축비는 통상 배킹 압력이 변할 때 유입 압력은 일정하게 유지되도록 되어 있다. 그러나, 소정의 배킹 압력 이상에서(터보 펌프 회전자 설계에 의해 결정됨) 배킹 압력의 변화는 유입 압력의 변화를 가져올 것이다.

버터플라이 밸브와 같은 단순한 비정밀 제어 밸브를 터보 펌프의 배킹 포트에 부착하고 제어기에 적절한 압력 제어 알고리즘을 제공하는 것에 의해, 펌프의 유효 펌핑 속도를 동적으로 감소시켜 압력 해상도 및 제어를 향상시키면서 유입 쓰로틀 밸브를 바람직한 20-80%의 개방 범위로 개방될 수 있도록 할 수 있다.

도 3에는 본 발명의 예시적 실시예(300)의 시스템이 도시되어 있다. 이 실시예에서, 질량 유량 제어부(305)를 통해 처리 가스 챔버(310) 내로 처리 가스가 도입된다. 처리 챔버(310)와 터보 분자 펌프(330) 사이에는 쓰로틀 밸브(320)가 제공된다. 상기 쓰로틀 밸브(320)는 예컨대 스위스 헤이그 소재의 VAT Vakuumventile AG사에 의해 제조된 통합 제어기를 갖는 65.0 시리즈의 진자 압력 제어 밸브일 수 있다. 당업자는 전통적인 쓰로틀 밸브와 같은 다른 종류의 쓰로틀 밸브를 사용할 수 있음을 인식할 것이다.

상기 밸브는 밸브 제어기(325)에 의해 제어된다. 도 3의 제어기(325)는 밸브(320)와 분리된 것으로 도시되어 있으나, 상기 제어기(325)는 밸브(320)와 통합되어 단일의 콤팩트한 패키지로 구성될 수 있다.

상기 쓰로틀 밸브(320)는 전술한 진자판의 위치 조정을 위해 스테핑 모터를 사용할 수 있다. 본 발명의 장점 중 하나는 밸브 경로의 극단 근처에서의 위치 조정능(positioning resolution)에 의해 야기되는 단점 없이 스테핑 서보 모터 위치 조정 기구를 갖는 표준 쓰로틀 밸브를 사용할 수 있다는 것이다.

터보 분자 펌프(330)의 배킹 측면 상에는 본 발명의 배킹 밸브(340)가 존재 한다. 상기 배킹 밸브(340)는 저가의 비정밀도의 버터플라이 밸브일 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 배킹 밸브는 미국 메사추세츠 소재의 MKS Instruments사에 의해 제작된 153 타입 배기 쓰로틀 밸브이다. 당업자는 본 발명의 배킹 밸브로서 다른 종류의 제어 밸브를 사용할 수 있음을 인식할 것이다.

배킹 밸브(340)의 위치 조정은 제어기(345)에 의해 제어된다. 상기 제어기는 독립형 또는 통합형일 수 있다. 배킹 밸브의 위치 조정 서보는 쓰로틀 밸브에 사용되는 스테핑 모터일 필요는 없으며, 대신 저가의 비정밀 위치 조정 기구일 수 있다.

정전 용량 압력계일 수 있는 압력 변환기(312)로부터 신호를 수신하기 위해 툴 제어기(315)가 연결된다. 상기 툴 제어기는 처리 챔버에서 완료되는 공정 단계를 더더욱 조정한다.

시스템 제어기(350)는 미국 캘리포니아 소재의 ASC Process Systems of Sylmar사로부터 구매 가능한 CPC 제어 소프트웨어의 축소판과 같은 매립형 PC 구동 시스템 제어 소프트웨어일 수 있다. 상기 시스템 제어기(350)는 실제 처리 챔버 압력과 바람직한 처리 챔버 압력을 포함하여 상기 툴 제어기(315)로부터 정보를 수신하기 위해 연결된다. 상기 시스템 제어기는 쓰로틀 밸브 제어기(325)와 배킹 밸브 제어기(345)에도 연결되고, 상기 시스템 제어기에 저장된 압력 제어 알고리즘에 따라 상기 제어기들에 대해 그 각각의 밸브의 개폐를 명령하는데, 상기 알고리즘에 의해 상기 툴 제어기(315)로부터의 신호가 해석된다.

상기 툴 제어기(315), 상기 밸브 제어기(325), 상기 시스템 제어기(350) 및 상기 밸브 제어기(345)는 압력 센서로부터의 측정치를 기초로 상기 쓰로틀 밸브와 상기 배킹 밸브의 개구 크기를 조절하기 위한 종합 제어기(360)를 구비한다. 상기 개별 제어기들은 도 3에 별개로 도시되어 있지만, 상기 제어기 중 어느 두 개 또는 그 이상의 제어기가 본 발명의 시스템 제어를 위한 단일 제어기로 통합될 수 있음에 유의하여야 한다.

시스템의 제어기 요소의 프로그램화 및 새로운 공정법 등의 실행을 위한 프로그램의 변경을 위해 진단 워크스테이션(360)이 제공될 수 있다.

본 발명에 따라 진공 펌프 내 처리 압력의 제어를 위한 방법(400)이 도 4에 도시되어 있다. 상기 압력은 진공 챔버의 배기 포트로부터 그리고 터보 분자 펌프를 통해 유동하는 배기 가스를 조절하는 것에 의해 제어된다. 먼저, 진공 챔버 내 압력을 판독한다(420 단계). 다음, 배기 포트로부터 터보 분자 펌프까지의 유동을 조절하기 위해 쓰로틀 밸브의 개구를 제어한다(430 단계). 상기 제어는 적어도 부분적으로 판독 압력을 기초로 한다. 상기 쓰로틀 밸브 개구는 바람직한 작동 범위를 갖는다.

상기 쓰로틀 밸브 개구를 상기 바람직한 작동 범위 내에 유지하도록 상기 터보 분자 펌프 하류의 배킹 밸브를 제어한다(440 단계).

본 발명의 방법의 다른 실시예가 도 5에 도시되어 있다. 상기 방법은 진공 챔버 내의 처리 유량 및 처리 압력을 유지시키도록 진공 챔버의 배기 포트로부터 그리고 터보 분자 펌프를 통해 가스를 배기시키기 위한 것이다. 상기 방법은 진공 챔버 내 압력을 측정하는 것(520 단계)으로 시작된다. 진공 챔버의 배기 포트와 터보 분자 펌프 사이에 연계된 쓰로틀 밸브의 개구 크기가 조절된다(530 단계). 펌프의 압축비 조절을 위해 펌프의 배기 포트와 연계된 배킹 밸브의 개구 크기도 역시 조절된다(540 단계). 쓰로틀 밸브와 배킹 밸브의 개구 크기의 조절은 챔버 내 처리 압력을 유지시킨다.

전술한 상세한 설명은 모든 관점에서 설명적이고 예시적이지만 그에 한정되지 않는 것으로 이해되어야 하며, 본원에 개시된 발명의 범위는 발명의 설명 부분으로부터 결정되지 않으며, 그보다는 특허법이 허용하는 전 범위에 따라 해석되는 청구범위로부터 결정되는 것이다. 예를 들면, 본 발명의 시스템은 반도체 처리 챔버의 압력과 유동을 제어하는 것으로 설명되었지만, 이와 달리 고진공을 요하는 소정의 시스템과 관련하여 사용될 수 있다. 본원에 제시되고 설명된 실시예들은 본 발명의 원리의 설명만을 위한 것이며, 본 발명의 범위와 취지를 벗어나지 않고 당업자에 의해 다양한 변형이 행해질 수 있음을 이해하여야 한다.

Claims

챔버 내 처리 압력을 유지하도록 진공 챔버의 배기 포트로부터 가스를 배기시키는 장치에 있어서,

상기 진공 챔버 내 압력을 측정하는 압력 센서와,

상기 배기 포트로부터의 유동을 조절하도록 상기 진공 챔버의 배기 포트와 연통하는 쓰로틀 밸브와,

상기 쓰로틀 밸브와 연통하는 펌프 유입구와 배킹 포트를 갖는 고진공 펌프와,

상기 배킹 포트로부터의 유동을 조절하도록 상기 펌프의 배킹 포트와 연통하는 배킹 밸브와,

상기 챔버 내 처리 압력을 유지시키도록 상기 압력 센서로부터의 측정치에 기초하여 상기 쓰로틀 밸브 및 배킹 밸브의 개구 크기를 조절하는 적어도 하나의 제어기를 포함하며,

상기 쓰로틀 밸브는 유한 수의 개별 개구 크기로 제어 가능하며, 상기 제어기는, 추가로, 상기 쓰로틀 밸브에 있어서의 두 개의 인접한 개별 개구 크기에 기인하는 챔버 내 처리 압력들 사이에 있는 챔버 내 처리 압력을 얻도록 상기 배킹 밸브의 개구 크기를 조절하는

가스 배기 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 제어기는, 상기 압력 측정치를 수신하기 위한 상기 압력 센서로부터의 입력과, 개구 크기 조절 신호를 전송하기 위한 상기 배킹 밸브 및 상기 쓰로틀 밸브로의 출력을 갖는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는

가스 배기 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 제어기는,

처리 유량 및 처리 압력 중 적어도 하나를 통해 처리 챔버를 시퀀스 제어하도록 상기 압력 센서에 연결된 툴 제어기와,

상기 쓰로틀 밸브의 개방을 제어하도록 상기 쓰로틀 밸브에 연결된 쓰로틀 밸브 제어기와,

상기 배킹 밸브의 개방을 제어하도록 상기 배킹 밸브에 연결된 배킹 밸브 제어기와,

상기 툴 제어기, 상기 쓰로틀 밸브 제어기 및 상기 배킹 밸브 제어기에 연계된 프로세서를 구비하며,

상기 프로세서는 상기 챔버 내의 상기 처리 유량 및 처리 압력 중 적어도 하나를 유지시키도록 상기 압력 센서로부터의 측정치에 기초하여 상기 쓰로틀 밸브 및 배킹 밸브의 개구 크기를 조절하는 상기 프로세서에 의해 실행 가능한 컴퓨터 판독 가능 명령을 저장하는 저장 매체를 구비하는

가스 배기 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 압력 센서는 정전 용량 압력계인

가스 배기 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 배킹 밸브는 버터플라이 밸브인

가스 배기 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 쓰로틀 밸브는 진자 게이트 밸브인

가스 배기 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 쓰로틀 밸브는 스테핑 모터 위치 조정 기구를 더 포함하는

가스 배기 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 챔버 내 처리 유량 및 처리 압력은 상기 고진공 펌프의 회전 속도의 변경 없이 유지되는

가스 배기 장치.
진공 챔버의 배기 포트로부터 그리고 터보 분자 펌프를 통해 유동하는 배기 가스를 조절하는 것에 의해 진공 챔버 내 처리 압력을 제어하는 방법에 있어서,

상기 진공 챔버 내 압력을 판독하는 단계와,

적어도 부분적으로 판독 압력에 기초하여 상기 배기 포트로부터 상기 터보 분자 펌프로의 유동을 조절하도록, 바람직한 작동 범위를 갖는 쓰로틀 밸브의 개구를 제어하는 단계와,

상기 쓰로틀 밸브 개구를 상기 바람직한 작동 범위 내에 유지하도록 상기 터보 분자 펌프의 하류의 배킹 밸브를 제어하는 단계를 포함하며,

상기 쓰로틀 밸브는 유한 수의 개별 개구 크기로 제어 가능하며, 상기 배킹 밸브 제어 단계는 상기 쓰로틀 밸브에 있어서의 두 개의 인접한 개별 개구 크기에 기인하는 챔버 내 처리 압력들 사이에 있는 챔버 내 처리 압력을 얻도록 상기 배킹 밸브의 개구 크기를 조절하는 단계를 포함하는

진공 챔버 내의 처리 압력 제어 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 방법 중 적어도 일부를 수행하기 위한 컴퓨터 실행 가능 명령을 저장 매체로부터 판독하는 단계를 더 포함하는

진공 챔버 내의 처리 압력 제어 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 압력 판독 단계는 정전 용량 압력계로부터 수신된 신호를 판독하는 단계를 포함하는

진공 챔버 내의 처리 압력 제어 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 배킹 밸브 제어 단계는 버터플라이 밸브를 회전시키는 단계를 포함하는

진공 챔버 내의 처리 압력 제어 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 쓰로틀 밸브의 개구 제어 단계는 진자 게이트 밸브를 진퇴시키는 단계를 포함하는

진공 챔버 내의 처리 압력 제어 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 쓰로틀 밸브의 개구 제어 단계는 스테핑 모터 위치 조정 기구를 작동시키는 단계를 포함하는

진공 챔버 내의 처리 압력 제어 방법.
삭제
제 10 항에 있어서,

상기 챔버 내 처리 유량 및 처리 압력은 상기 터보 펌프의 회전 속도의 변경 없이 제어되는

진공 챔버 내의 처리 압력 제어 방법.
진공 챔버 내 처리 압력을 유지시키도록 진공 챔버의 배기 포트로부터 그리고 터보 분자 펌프를 통해 가스를 배기시키는 방법에 있어서,

상기 진공 챔버 내 압력을 측정하는 단계와,

상기 진공 챔버의 배기 포트와 상기 터보 분자 펌프 사이에 연통하는 쓰로틀 밸브의 개구 크기를 조절하는 단계와,

상기 펌프의 압축비를 조절하도록 상기 펌프의 배킹 포트와 연통하는 배킹 밸브의 개구 크기를 조절하는 단계를 포함하며,

상기 쓰로틀 밸브와 상기 배킹 밸브의 개구 크기를 조절함으로써, 챔버 내 처리 압력을 유지시키고,

상기 쓰로틀 밸브는 유한 수의 개별 개구 크기로 제어 가능하며, 상기 배킹 밸브의 개구 크기 조절 단계는 상기 쓰로틀 밸브에 있어서의 두 개의 인접한 개별 개구 크기에 기인하는 챔버 내 처리 압력들 사이에 있는 범위의 챔버 내 처리 압력을 얻도록 상기 배킹 밸브의 개구 크기를 조절하는 단계를 더 포함하는

가스 배기 방법.
삭제