KR101362437B1

KR101362437B1 - 반도체 제조용 트랩장치

Info

Publication number: KR101362437B1
Application number: KR1020120036257A
Authority: KR
Inventors: 정순빈
Original assignee: (주)아인스
Priority date: 2012-04-06
Filing date: 2012-04-06
Publication date: 2014-02-13
Also published as: KR20130113781A

Abstract

포획성이 향상된 반도체 제조용 트랩장치가 개시된다. 개시된 본 발명에 의한 반도체 제조용 트랩장치는, 반도체 제조 환경을 제공하는 처리챔버로부터 공기를 펌핑하는 진공펌프에 의해 배기되는 가스 중 부산물을 포획하기 위한 반도체 제조용 트랩장치에 있어서, 상기 처리챔버와 진공펌프 사이에 배치되어, 상기 가스의 부산물을 포획하는 비금속성 재질로 이루어진 플라즈마 트랩유닛과, 상기 플라즈마 트랩유닛의 내부 공간에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생장치를 포함한다.

Description

반도체 제조용 트랩장치{TRAP FOR SEMICONDUCTOR FABRICATION}

본 발명은 반도체 제조용 트랩장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 가스로부터 포획성을 향상시켜 효율 향상에 기여할 수 있는 반도체 제조용 트랩장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조 설비에는 반도체 제조공정이 이루어지는 처리챔버와, 처리챔버 내에서 제조 공정 중 발생되어 배기되는 배기가스를 펌핑하는 진공펌프의 사이에 트랩장치가 마련된다. 상기 트랩장치는 상기 처리챔버에서 발생된 배기가스의 부산물을 파우더 즉, 분말 형태로 응축하여 포획한다.

한편, 상기 배기가스에 포함된 부산물은 서로 다른 입자 크기를 가지는 복수의 성분들이 포함되지만, 상기 트랩장치는 입자의 크기에 상관없이 입자 크기대로 배기가스의 모든 부산물을 동시에 포획하게 된다. 이에 따라서, 상기 트랩의 효율성 및 진공펌프의 성능이 열화되며, 진공펌프의 수명이 짧아진다는 문제점이 있다.

또한, 상기 부산물이 트랩 장치 내벽 및/또는 트랩 장치의 포집부재에 붙어서 잘 떨어지지 않으면서, 때나 얼룩으로 남게 되어서 포집 성능이 떨어지게 되고, 자주 세척하여야 한다는 문제점이 발생한다.

특히, 유기금속화학증착(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD)법이 적용된 반도체 제조공정의 트랩장치의 경우, 배기가스 중 상대적으로 입자가 크고 무거운 금속성 즉, 자성을 가지는 물질의 포획율이 저하되는 문제점을 가진다. 상기 배기가스에서 포획되지 못하는 금속성 물질은 진공펌프로 유입됨에 따라, 펌핑 효율 저하를 야기한다. 뿐만 아니라, 상기 진공펌프 내에 금속성 물질이 잔류됨에 따른 진공펌프의 수명을 저하시키는 원인이 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 트랩의 성능 및 진공펌프의 성능을 향상시키는 반도체 제조용 트랩장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 금속성 물질의 포획성을 향상시킴으로써 효율 향상에 기여할 수 있는 반도체 제조용 트랩장치에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 반도체 제조용 트랩장치는, 반도체 제조 환경을 제공하는 처리챔버로부터 공기를 펌핑하는 진공펌프에 의해 배기되는 가스 중 부산물을 포획하기 위한 반도체 제조용 트랩장치에 있어서, 상기 처리챔버와 진공펌프 사이에 배치되어, 상기 가스의 부산물을 포획하는 비금속성 재질로 이루어진 플라즈마 트랩유닛과, 상기 플라즈마 트랩유닛의 내부 공간에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생장치를 포함한다.

이 경우, 상기 플라즈마 발생장치는, 상기 플라즈마 트랩유닛 내벽에 배치된 유전체와, 상기 유전체를 감싸도록 형성된 안테나와, 상기 안테나에 전류를 인가하는 플라즈마 전원을 포함할 수 있다.

또한, 상기 플라즈마 트랩유닛 내부에 지그재그 형상으로 설치되어서, 상기 플라즈마 트랩유입으로 유입되는 부산물의 흐름을 가이드하는 비금속 재질의 가이드 판을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 처리챔버와 플라즈마 트랩유닛 사이에 배치되는 금속포집용 트랩유닛과, 상기 금속포집용 트랩유닛의 외면을 감싸도록 마련되어, 자력에 의해 상기 가스의 부산물 중 금속성 물질을 선별하여 포획시키는 자력유닛을 더 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 자력유닛은, 상기 트랩유닛의 외측을 감싸는 영구자석과, 상기 영구자석의 외측을 감싸도록 마련되되, 선택적으로 상기 영구자석과 반대극성으로 자화되어 상기 금속성 물질을 간섭하는 상기 영구자석의 자력을 선택적으로 제거시키는 전자석을 포함할 수 있다.

또한, 상기 자력유닛은, 상기 트랩유닛의 외면을 감싸는 제1자력체 및 상기 제1자력체의 외면을 감싸도록 마련되어, 선택적으로 상기 제1자력체와 반대 극성을 가지는 제2자력체를 포함할 수 있다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 반도체 제조용 트랩장치는, 처리챔버로부터 배기된 가스로부터 응축되어 포획되는 부산물을 플라즈마 처리한다. 따라서, 균질한 크기의 부산물을 포집할 수 있게 됨으로써, 트랩의 성능이 향상된다. 또한, 트랩 내벽이나 포집부재의 표면이 플라즈마 반응으로 인하여 세척됨으로써, 얼룩이나 때가 묻지 않아서 트랩 성능이 우수하고, 별도의 세척이 불필요하다.

또한, 처리챔버로부터 배기된 가스로부터 응축되어 포획되는 부산물 중에서 상대적으로 입자가 크고 무거운 금속성 물질만을 별도로 포획하여 처리할 수 있게 되어, 포획성 향상에 기여할 수 있게 된다.

또한, 진공펌프로 유입되는 가스의 금속성 물질에 대한 포획성 향상으로 인해, 진공펌프의 펌핑 효율 향상에 기여할 수 있게 된다. 또한, 진공펌프에 금속성 물질이 잔류되지 않아, 진공펌프의 수명 향상에 따른 경제성 향상의 효과도 기대할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 반도체 제조용 트랩장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 플라즈마 트랩유닛을 확대하여 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 반도체 제조용 트랩장치의 변형 실시예를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 4는 도 3에 도시된 금속포집용 트랩유닛을 확대하여 개략적으로 도시한 단면도이다.

이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 일실시예에 의한 반도체 제조용 트랩장치(10)는 플라즈마 트랩유닛(20)과 플라즈마 발생장치(25)를 포함한다.

참고로, 본 발명에서 설명하는 트랩장치(10)는 도 1의 도시와 같이 처리챔버(C)와 진공펌프(P)를 포함하는 반도체 제조설비에 적용되는 것으로서, 처리챔버(C)와 진공펌프(P) 사이에서 처리챔버(C)로부터 배기되는 가스(G)의 부산물을 포획한다. 여기서, 상기 처리챔버(C)는 미도시된 가스공급원으로부터 가스(G)를 공급받아 반도체 제조환경을 제공하며, 상기 진공펌프(P)는 처리챔버(C)에서 제조공정이 수행된 반도체의 증착을 위한 공기를 펌핑한다. 이러한 처리챔버(C)와 진공펌프(P) 사이에 진공의 라인이 형성되며, 이 진공 라인을 따라 가스(G)가 처리챔버(C)로부터 배기되어 진공펌프(P) 측으로 유입된다. 이때, 자세히 도시되지 않았으나 가스(G)의 배기 압력을 조절하기 위한 밸브가 처리챔버(C)와 진공펌프(P) 사이에 마련된다. 상기 처리챔버(C) 및 진공펌프(P)의 구성은 공지의 기술로부터 이해 가능하므로 자세한 설명은 생략한다.

상기 플라즈마 트랩유닛(20)은 처리챔버(C)의 반도체 제조 공정 중 발생되어 배기되는 가스(G)의 경로 상에 설치되어, 가스(G) 내에 포함된 부산물을 분해 및/또는 포획한다. 이를 위해, 상기 플라즈마 트랩유닛(20)은 도 2의 도시와 같이, 유입구(21)와 배기구(22)를 구비하며, 대략 원통 형상을 가진다. 그러나, 상기 플라즈마 트랩유닛(20)의 형상은 한정되지 않으며, 반도체 제조 환경에 따라 다양하게 가변 가능함은 당연하다.

또한, 상기 플라즈마 트랩유닛(20)은 배기된 가스(G)를 대략 160도의 고온으로 가열함으로써, 가스(G)를 응축하여 분말 형태로 부산물을 포획할 수도 있다. 이러한 플라즈마 트랩유닛(20)의 트랩 구성은 공지의 기술로부터 이해 가능함에 따라, 자세한 설명은 생략한다.

플라즈마 발생장치(25)는 상기 플라즈마 트랩유닛(20)의 내부 공간에 플라즈마(P)를 발생시킨다. 상기 플라즈마 트랩유닛(20) 내로 유입되는 가스 부산물들이 상기 플라즈마(P)와 부딪히게 되어서 분해된다. 이에 따라서 상기 가스 부산물들이 분해되어서 포집 필요없이 배기로 배출되거나, 균일하게 미립화되어서 포집 가능해진다. 또한, 상기 플라즈마는 상기 플라즈마 트랩유닛(20)의 내벽과 부딪히면서, 상기 플라즈마 트랩유닛(20) 내벽에 묻어있는 가스 부산물 찌꺼기를 세정하는 기능을 겸할 수 있다.

이 경우, 상기 플라즈마 트랩유닛(20) 내부에 지그재그 형상으로 설치되어서, 상기 플라즈마 트랩유닛으로 유입되는 부산물의 흐름을 가이드하는 예를 들어 세라믹 재질의 가이드 판(23)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 가이드 판(23)은 금속 재질이 아닌 것이 바람직하다. 이는 금속 재질의 가이드 판(23)의 경우 플라즈마가 부딪히게 되면, 금속이 상기 플라즈마와 반응을 하여서 폭발 가능성이 있기 때문이다. 이와 더불어 플라즈마 트랩유닛 또한 비금속성 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 플라즈마 발생장치(25)는 유전체(27)와, 안테나(26)와, 플라즈마 전원(미도시)을 포함한다. 유전체(27)는 상기 플라즈마 트랩유닛 내벽에 배치된다. 안테나(26)는 상기 유전체(27)를 감싸도록 형성된다. 상기 안테나(26)는 코일 형상 또는 루프 형상으로 상기 플라즈마 트랩유닛(20)의 내벽(W)을 감싸도록 형성될 수 있다. 플라즈마 전원은 상기 안테나(26)에 전류를 인가한다. 상기 플라즈마 전원은 RF전원일 수 있다.

이에 따라서 원통형 또는 돔형의 유전체(27)에 코일 형상의 안테나를 감아 여기에 전류를 인가하고 안테나(26) 주변에서 발생하는 유도 전기장을 이용하여 방전시킴으로써 플라즈마(P)를 발생시킬 수 있다.

플라즈마 발생 장치는 상기 구조에 한정되지 않으며, 유도결합 플라즈마(Inductively Coupled Plasma;ICP)방식이나 축전 결합형 플라즈마(Capacitively Coupled Plasma; CCP) 방식을 이용한 다양한 구조로 플라즈마를 발생시킬 수 있다.

한편, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 처리챔버(C)와 플라즈마 트랩유닛(20) 사이에는 금속포집용 트랩유닛(30)과, 자력유닛(35)이 배치될 수 있다.

금속포집용 트랩유닛(30) 및 자력유닛(35)은, 특히 가스 부산물 중에 자성을 가지는 금속성 물질(M)을 포함하는 경우, 이를 분리하여 포집시킨다. 특히, 유기금속화학증착(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD)법이 적용된 반도체 제조공정의 트랩장치의 경우, 배기가스 중 상대적으로 입자가 크고 무거운 금속성 즉, 자성을 가지는 물질을 가지고 있으며, 이 경우 상기 금속포집용 트랩유닛(30) 및 자력유닛을 적용하는 것이 보다 바람직하다.

자력유닛(35)이 상기 금속포집용 트랩유닛(30)을 통과하는 가스 부산물 중에 금속성 부산물을 포집시킴으로써, 플라즈마 트랩유닛(20)을 통과하는 가스 부산물 중에는 자성을 가진 부산물이 없게 된다. 이에 따라서 플라즈마 발생시에 플라즈마가 금속과 반응하는 현상을 미연에 방지할 수 있게 된다.

상기 금속포집용 트랩유닛(30)은 도 4의 도시와 같이, 유입구(31)와 배기구(32)를 구비하며, 대략 원통 형상을 가진다. 그러나, 상기 금속포집용 트랩유닛(30) 형상 또한 이에 한정되지 않으며, 반도체 제조 환경에 따라 다양하게 가변 가능함은 당연하다.

상기 자력유닛(35)은 금속포집용 트랩유닛(30)의 외면을 감싸도록 마련되어, 자력으로 가스(G)의 부산물 중 자성을 가지는 금속성 물질(M)을 포획시킨다. 상기 자력유닛(35)은 제1자력체(36)와 제2자력체(37)를 포함한다.

상기 제1자력체(36)는 금속포집용 트랩유닛(30)의 외측면을 감싼다. 이때, 상기 제1자력체(36)는 도 4의 도시와 같이, 상기 금속포집용 트랩유닛(30)의 외측면으로부터 소정 간격 이격되어 금속포집용 트랩유닛(30)의 외부를 감싸는 것으로 도시 및 예시하나, 금속포집용 트랩유닛(30)의 외측면에 부착되도록 설치될 수도 있다. 상기 제1자력체(36)는 항상 자력을 가지는 페라이트(Ferrite)와 같은 영구자석을 포함한다. 이에 따라, 상기 금속포집용 트랩유닛(30)을 통해 포획된 부산물 중 금속성 물질(M)이 제1자력체(36)를 향해 도 4와 같이 이동함으로써, 금속포집용 트랩유닛(30)의 일측 즉, 내주면에 부착된다.

상기 제2자력체(37)는 제1자력체(36)의 외측면을 감싸도록 마련된다. 이때, 상기 금속포집용 트랩유닛(30)이 원통 형상을 가짐에 따라, 상기 제1 및 제2자력체(36)(37)는 트랩유닛(20)에 대응하여 중공의 도넛 형상을 가진다. 그러나, 이러한 제1 및 제2자력체(36)(37)의 형상 또한, 금속포집용 트랩유닛(30)과 마찬가지로 반도체 제조 환경에 따라 가변 가능하다.

상기 제2자력체(37)는 선택적으로 자화되는 전자석을 포함한다. 이때, 상기 제2자력체(37)는 제1자력체(36)와 반대극성으로 자화된다. 이렇게 제2자력체(37)가 제1자력체(36)와 반대극성으로 자화될 경우, 제1자력체(36)의 자력이 제2자력체(37)에 의해 간섭됨으로써, 제1자력체(36)의 자력에 상실된다. 이로 인해, 상기 금속포집용 트랩유닛(30)의 내주면에 부착된 가스(G)의 부산물 중 금속성 물질(M)이 금속포집용 트랩유닛(30)의 내주면으로부터 분리되게 된다. 상기 분리된 금속성 물질(M)은 도 3 및 도 4와 같이, 금속포집용 트랩유닛(30)에 마련된 배출라인(33)을 따라 외부로 배출되어 별도로 수거될 수 있다. 이와 달리, 상기 분리된 금속성 물질(M)이 타 부산물이 수거된 후에, 배기구(32)를 통하여 수거될 수도 있다. 또한, 상기 배출라인(23)은 금속성 물질(M)뿐만 아니라, 가스(G)로부터 응축되어 포획되는 타 부산물의 배출경로로써 제공될 수 있다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 반도체 제조용 트랩장치(10)의 트랩동작을 도 3 및 도 4를 참고하여 설명한다.

도 3과 같이, 상기 처리챔버(C)와 진공펌프(P) 사이에서 가스(G)의 배기 경로 상에 마련된 트랩장치(10)로 가스(G)가 유입된다. 상기 트랩장치(10)로 유입되는 가스(G)는 도 4와 같이 금속포집용 트랩유닛(30)의 내부에서 가스(G)를 가열하여 부산물을 응축하여 분말 형태로 1차 포획한다. 이때, 응축된 가스(G)의 부산물 중 금속성 물질(M)은 금속포집용 트랩유닛(30)의 외면을 감싸는 자력유닛(35)의 제1자력체(36)의 자력에 의해 금속포집용 트랩유닛(30)의 내주면을 따라 부착된다.

상기 금속포집용 트랩유닛(30)의 내주면으로 부착되어 별도로 포획된 금속성 물질(M)은 제1자력체(36)가 전자석인 제2자력체(37)에 의해 자력이 제거되면, 금속포집용 트랩유닛(30)의 내측면으로부터 분리되어 배출라인(33)을 통해 배출된다.

상기 금속포집용 트랩유닛(30)을 지난 가스 부산물은, 상기 금속포집용 트랩유닛(30) 후측에 배치된 플라즈마 트랩유닛(20)에서 플라즈마 분해한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 반도체 제조용 트랩장치 20: 플라즈마 트랩유닛
25: 플라즈마 발생장치 26: 안테나
27: 유전체 30: 금속포집용 트랩유닛
35: 자력유닛 36: 제1자력체
37: 제2자력체 M: 금속성 물질

Claims

반도체 제조 환경을 제공하는 처리챔버로부터 공기를 펌핑하는 진공펌프에 의해 배기되는 가스 중 부산물을 포획하기 위한 반도체 제조용 트랩장치에 있어서,
상기 처리챔버와 진공펌프 사이에 배치되어, 상기 가스의 부산물을 포획하는 비금속성 재질로 이루어진 플라즈마 트랩유닛;
상기 플라즈마 트랩유닛의 내부 공간에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생장치; 및
상기 플라즈마 트랩유닛 내부에 지그재그 형상으로 설치되어서, 상기 플라즈마 트랩유입으로 유입되는 부산물의 흐름을 가이드하는 비금속 재질의 가이드 판;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 트랩장치.
제1항에 있어서,
상기 플라즈마 발생장치는:
상기 플라즈마 트랩유닛 내벽에 배치된 유전체;
상기 유전체를 감싸도록 형성된 안테나; 및
상기 안테나에 전류를 인가하는 플라즈마 전원;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 트랩장치.
삭제
제1항 내지 제2항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 처리챔버와 플라즈마 트랩유닛 사이에 배치되는 금속포집용 트랩유닛; 및
상기 금속포집용 트랩유닛의 외면을 감싸도록 마련되어, 자력에 의해 상기 가스의 부산물 중 금속성 물질을 선별하여 포획시키는 자력유닛;
을 더 포함하는 반도체 제조용 트랩장치.
제4항에 있어서,
상기 자력유닛은:
상기 트랩유닛의 외측을 감싸는 영구자석; 및
상기 영구자석의 외측을 감싸도록 마련되되, 선택적으로 상기 영구자석과 반대극성으로 자화되어 상기 금속성 물질을 간섭하는 상기 영구자석의 자력을 선택적으로 제거시키는 전자석;
을 포함하는 반도체 제조용 트랩장치.
제4항에 있어서,
상기 자력유닛은:
상기 트랩유닛의 외면을 감싸는 제1자력체; 및
상기 제1자력체의 외면을 감싸도록 마련되어, 선택적으로 상기 제1자력체와 반대 극성을 가지는 제2자력체;
를 포함하는 반도체 제조용 트랩장치.
반도체 제조 환경을 제공하는 처리챔버로부터 공기를 펌핑하는 진공펌프에 의해 배기되는 가스 중 부산물을 포획하기 위한 반도체 제조용 트랩장치에 있어서,
상기 처리챔버와 진공펌프 사이에 배치되어, 상기 가스의 부산물을 포획하는 비금속성 재질로 이루어진 플라즈마 트랩유닛;
상기 플라즈마 트랩유닛의 내부 공간에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생장치;
상기 처리챔버와 플라즈마 트랩유닛 사이에 배치되는 금속포집용 트랩유닛; 및
상기 금속포집용 트랩유닛의 외면을 감싸도록 마련되어, 자력에 의해 상기 가스의 부산물 중 금속성 물질을 선별하여 포획시키는 자력유닛;을 포함하고,
상기 자력유닛은:
상기 트랩유닛의 외면을 감싸는 제1자력체; 및
상기 제1자력체의 외면을 감싸도록 마련되어, 선택적으로 상기 제1자력체와 반대 극성을 가지는 제2자력체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 트랩장치.