KR101391822B1 - 공정 모니터링이 가능한 기판 처리 장치 및 이를 이용한 공정 모니터링 방법 - Google Patents

공정 모니터링이 가능한 기판 처리 장치 및 이를 이용한 공정 모니터링 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공정 모니터링이 가능한 기판 처리 장치 및 이를 이용한 공정 모니터링 방법에 관한 것으로, 공정챔버에 연결된 고진공 펌프와 잔류가스분석기를 연결하는 배기라인을 형성하고, 상기 잔류스분석기와 연결된 배기라인에 의해 상기 잔류가스분석기의 진동도를 제어하도록 하여 공정챔버의 누설 및 가스 성분을 분석할 수 있는 공정 모니터링이 가능한 기판 처리 장치 및 이를 이용한 공정 모니터링 방법에 관한 것이다.

Description

공정 모니터링이 가능한 기판 처리 장치 및 이를 이용한 공정 모니터링 방법{Process monitorable apparatus for processing substrate and method of process mornitoring using the same}
본 발명은 공정 모니터링이 가능한 기판 처리 장치 및 이를 이용한 공정 모니터링 방법에 관한 것으로, 구체적으로, 구조가 복잡하지 않으면서도 제작 단가를 낮출 있는 잔류가스분석기를 사용하여 챔버의 누설 및 챔버 내 가스 성분을 분석할 수 있는 공정 모니터링이 가능한 기판 처리 장치 및 이를 이용한 공정 모니터링 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장치를 제조하기 위한 반도체 기판의 공정들은 다양한 공정 가스들을 사용하고, 반도체 기판이 공기와 반응하지 않도록 하기 위해 공정 수행 전 대기압에 비해 매우 낮은 진공 상태로 초기 진공 펌핑을 수행한다.
하지만, 반도체 제조 공정을 장기간 수행함에 따라 상기 공정 챔버의 부품간 연결 부위 등에서 누설이 발생하는 경우가 있다. 상기 공정 챔버에서 누설이 발생하면 외부로부터 유입되는 공기에 의해 상기 공정 챔버는 공정에 요구되는 가스 분위기 상태를 유지할 수 없게 된다. 이와 같이, 공기가 유입되는 상태에서 공정을 수행하면 제품의 품질 저하를 가져오는 등의 공정 불량을 초래하게 된다.
또한, 반도체 제조 공정시 각 공정 단계에 따라서 특정의 가스가 발생되기도 하고 특정의 가스가 발생되면 공정에 심각한 문제가 생기기도 한다.
따라서, 상기 공정 챔버의 진공 누설을 검출하고 내부의 가스 성분을 분석할 수 있는 잔류가스분석기(RGA : Residual Gas Analyzer)를 사용하여 공정 불량 등을 사전에 방지할 필요가 있다.
상기 잔류가스분석기는 챔버 내부의 가스 중 일부를 샘플링하여 고전압 에너지를 통해 흡입된 가스를 레디컬(redical) 상태로 분해한 후, 분해된 가스에 대한 질량 측정으로 성분을 분석하는 장치이다.
이러한 상기 잔류가스분석기는 동작을 위해서 수 mTorr 이하의 진공도가 유지되어야 하며, 분석하고자 하는 챔버의 진공도가 잔류가스분석기의 동작 진공도를 만족할 경우에는 잔류가스분석기를 밸브를 이용하여 챔버에 직접 연결하고, 밸브를 열어 잔류가스분석기를 동작시킬 수 있게 된다.
한편, 분석하고자 하는 챔버의 진공도가 잔류가스분석기의 동작 진공도 보다 높을 경우에는 잔류가스분석기 내부의 진공도를 고진공으로 유지시켜야 할 필요성이 있으며, 상기와 같이 잔류가스분석기의 진공도를 고진공으로 유지시키기 위한 기술들은 한국공개특허 제10-1998-0072272호 및 한국공개특허 제10-2006-0042741호 등과 같은 여러 특허에 이미 공지되어 있다.
그런데, 상기의 종래 기술들은 잔류가스분석기의 진공도를 고진공으로 유지시키기 위하여 별도의 고진공 펌프를 제공하는 기술인 것으로, 이러한 별도의 고진공 펌프를 제공하는 기술은 도 1에서와 같이 잔류가스분석기(130)의 진공도를 수 mTorr 이하의 고진공으로 유지시키기 위하여 터보 펌프(110), 로터리 펌프(120) 및 진공센서 등의 별도 추가 장치(150)가 필요하게 되면서 잔류가스분석기(130)의 구조가 복잡해지고, 생산비가 상승하는 문제점이 생기게 된다.
따라서, 당 기술분야에서는 구조가 복잡하지 않으면서도 제작 단가를 낮출 있는 잔류가스분석기를 사용하여 챔버의 누설 및 챔버 내 가스 성분을 분석할 수 있는 새로운 방안이 요구되고 있다.
본 발명은 잔류가스분석기의 진공도를 고진공으로 제어할 수 있는 공정 모니터링이 가능한 기판 처리 장치 및 이를 이용한 공정 모니터링 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 구조가 복잡하지 않으면서도 제작 단가를 낮출 있는 잔류가스분석기을 구비한 기판 처리 장치 및 이를 이용한 공정 모니터링 방법을 제공함에 그 다른 목적이 있다.
본 발명은 기판 처리 공정이 진행되는 공정챔버; 상기 공정챔버의 기저 압력(base pressure)을 확보하기 위해 상기 공정챔버와 연결된 고진공 펌프; 상기 공정챔버와 고진공 펌프에 연결된 저진공 펌프; 상기 공정챔버와 연결되며, 상기 공정챔버의 잔류 가스를 분석하기 위한 잔류가스분석기; 및 상기 고진공 펌프에 의하여 상기 잔류가스분석기의 압력 상태를 조절하도록 상기 잔류가스분석기와 상기 고진공 펌프를 연결시키는 배기라인;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기판 처리 공정은 10-2 Torr ∼ 상압의 압력에서 실시되고,
상기 공정챔버와 고진공 펌프 사이에 게이트 밸브가 구비되고, 기판 처리 공정 중에는 게이트 밸브가 닫힌 상태이고,
상기 공정챔버와 저진공 펌프를 연결하는 제1진공배기라인이 설치되고, 상기 제1진공배기라인에는 제1개폐밸브가 구비되고,
상기 고진공 펌프와 저진공 펌프를 연결하는 제2진공배기라인이 설치되고, 상기 제2진공배기라인에는 제2개폐밸브가 구비되고,
상기 고진공 펌프가 크라이오 펌프인 경우, 상기 배기라인은 그 일측이 상기 게이트 밸브와 상기 크라이오 펌프의 상단부 사이에 설치된 플랜지에 연결되고, 타측이 상기 잔류가스분석기에 연결되고,
상기 고진공 펌프가 크라이오 펌프인 경우, 상기 배기라인은 그 일측이 상기 크라이오 펌프와 제2개폐밸브 사이의 제2진공배기라인에 연결되고, 타측이 상기 잔류가스분석기에 연결되고,
상기 고진공 펌프가 터보 펌프인 경우, 상기 배기라인은 그 일측이 상기 게이트 밸브와 상기 터보 펌프의 상단부 사이에 설치된 플랜지에 연결되고, 타측이 상기 잔류가스분석기에 연결되고,
상기 배기라인은 제3개폐밸브를 구비하고, 상기 제3개폐밸브를 개방하여 상기 잔류가스분석기의 진공도를 고진공으로 제어하고,
상기 잔류가스분석기와 상기 공정챔버 사이에는 상기 공정챔버로부터 유입된 가스의 유량을 제어하는 유량제어수단을 더 포함한다.
또한, 본 발명은 기판 처리 공정을 수행하는 공정챔버의 기저 압력(base pressure)을 확보하기 위해 상기 공정챔버에 연결된 고진공 펌프를 이용하여 진공배기하는 단계; 상기 공정챔버에 공정 가스를 유입하고, 상기 공정챔버에 연결된 저진공 펌프를 이용하여 상기 공정챔버의 공정 압력을 유지하는 단계; 상기 고진공 펌프와 잔류가스분석기를 배기라인으로 연결하여 상기 잔류가스분석기의 진공도를 제어하는 단계; 및 상기 공정챔버와 연결된 잔류가스분석기에서 공정챔버의 잔류 가스를 분석하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 공정챔버의 상태를 10-2 Torr ∼ 상압으로 제어하고,
상기 공정챔버와 고진공 펌프 사이에 게이트 밸브를 구비하고, 상기 게이트 밸브를 폐쇄한 상태에서 기판 처리 공정을 수행하고,
상기 공정챔버와 저진공 펌프는 제1진공배기라인으로 연결하고, 상기 제1진공배기라인에는 제1개폐밸브를 구비하고,
상기 고진공 펌프와 저진공 펌프는 제2진공배기라인으로 연결하고, 상기 제2진공배기라인에는 제2개폐밸브를 구비하고,
상기 고진공 펌프가 크라이오 펌프인 경우, 상기 배기라인은 상기 게이트 밸브와 상기 크라이오 펌프의 상단부 사이에 설치된 플랜지와 상기 잔류가스분석기를 연결하고,
상기 고진공 펌프가 크라이오 펌프인 경우, 상기 배기라인은 상기 크라이오 펌프와 제2개폐밸브 사이의 제2진공배기라인과 상기 잔류가스분석기를 연결하고,
상기 고진공 펌프가 터보 펌프인 경우, 상기 배기라인은 상기 게이트 밸브와 상기 터보 펌프의 상단부 사이에 설치된 플랜지와 상기 잔류가스분석기를 연결하고,
상기 잔류가스분석기의 진공도를 고진공으로 제어하는 것은, 상기 고진공 펌프를 작동시키는 상태에서 상기 게이트 밸브를 닫고, 상기 배기라인에 설치된 제3개폐밸브를 개방하여 상기 잔류가스분석기의 진공도를 고진공으로 제어하고,
상기 잔류가스분석기는 상기 공정챔버와 연결하여 공정챔버에서 유입된 가스의 흐름을 제어하는 유량제어수단으로부터 잔류 가스를 공급받아서 공정챔버의 잔류 가스 성분을 분석하고,
상기 잔류가스분석기는 진공 게이지를 더 포함하고, 상기 진공 게이지에서 측정된 상기 잔류가스분석기 내부의 압력 값을 이용하여 상기 유량제어수단을 제어한다.
본 발명은 공정챔버의 잔류 가스를 분석하기 위한 잔류가스분석기의 고진공 환경 확보를 위해 터보 펌프, 로터리 펌프 등 고가의 추가 장치를 포함시키지 않고, 공정챔버에 연결된 고진공 펌프에 배기라인을 연결시키는 것만으로 잔류가스분석기에 고진공 환경을 제공할 수 있게 되어, 이로 인해, 장비의 구성이 간단하고 제작 단가가 현저히 감소하는 효과를 가진다.
도 1은 종래의 문제점을 보여주는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 공정 모니터링이 가능한 기판 처리 장치를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 공정 모니터링이 가능한 다른 기판 처리 장치를 나타낸 도면.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 대해 상세히 설명하도록 한다. 설명 중, 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 공정 모니터링이 가능한 기판 처리 장치를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 공정 모니터링이 가능한 기판 처리 장치는 공정챔버(200)가 구비되고, 상기 공정챔버(200)와 연결된 고진공 펌프(210)와, 상기 공정챔버(200)와 고진공 펌프(210)에 연결된 저진공 펌프(220)와, 상기 공정챔버(200)와 연결되며, 상기 공정챔버의 잔류 가스를 분석하기 위한 잔류가스분석기(230) 및 상기 잔류가스분석기(230)와 상기 고진공 펌프(210)를 연결시키고, 상기 고진공 펌프(210)의 작동시 고진공 상태를 유지하여 상기 잔류가스분석기(230)의 압력 상태를 조절하는 배기라인(240)을 포함한다.
상기 공정챔버(200)는 기판 처리 공정이 이루어지는 공간을 제공한다. 여기서, 상기 기판 처리 공정은 증착 공정, 식각 공정, 이온 주입 공정, 에싱 공정 및 클리닝 공정 중 어느 하나일 수 있다. 각각의 공정들은 공정 조건에 따라 저진공/고진공 분위기 또는 상압 분위기에서 진행될 수 있는데, 본 발명에 따른 기판 처리 공정은 10-2 Torr ∼ 상압의 압력에서 진행되는 것이 바람직하다.
상기 공정챔버(200)와 상기 고진공 펌프(210) 사이에 게이트 밸브(250)가 구비되어 기판 처리 공정 중에는 상기 게이트 밸브(250)가 닫힌 상태가 되도록 하고, 저진공 펌프(220)를 이용하여 공정챔버(200)의 압력(10-2 Torr ∼ 상압)을 유지하는 것이 바람직하다.
상기 고진공 펌프(210)는 상기 공정챔버(200)의 기저 압력(base pressure)을 확보하기 위한 것으로, 크라이오 펌프(Cryo pump) 또는 터보 펌프(Turbo pump) 등을 사용할 수 있다. 상기 크라이오 펌프는 액체 헬륨 크라이오 펌프와 헬륨 가스 크라이오 펌프가 있고, 헬륨은 순환하고 있을 뿐 거의 소비되지 않으므로 운전 경비가 싸고 실용적이다. 상기 터보 펌프는 매우 청정한 기계적인 압축 펌프로 다양한 작업에 적용되며, 상기 크라이오 펌프와는 달리 직접 대기를 배출할 수 없으므로 대개 로터리 펌프를 보조 펌프로 이용하거나 때로는 드라이 펌프와 같은 다른 펌프를 보조 펌프로 사용한다.
상기 저진공 펌프(220)는 공정챔버(200) 내부를 저진공 상태로 유지하거나, 공정챔버(200)를 고진공 상태로 만들기 위해 미리 저진공 상태로 만들기 위한 것일 수 있으며, 상기 저진공 펌프(220)는 드라이 펌프(Dry pump), 로터리 펌프(rotary pump) 및 미케니컬 펌프(mechanical pump) 등에서 선택될 수 있다.
상기 저진공 펌프(220)는 제1진공배기라인(261)에 의해 상기 공정챔버(200)와 연결되고, 상기 제1진공배기라인(261)에는 제1개폐밸브(271)가 구비된다. 상기 저진공 펌프(220)는 제2진공배기라인(262)에 의해 상기 고진공 펌프(210)와 연결되고, 상기 제2진공배기라인(262)에는 제2개폐밸브(272)가 구비된다.
상기 잔류가스분석기(230)는 공정챔버 내의 잔류 가스 성분을 분석하기 위한 기기로서, 챔버의 진공 펌핑시 챔버의 진공 누설 여부 및 공정시 발생되는 챔버 내의 잔류 가스 성분의 분석을 위해서 사용된다.
상기 잔류가스분석기(230)와 상기 공정챔버(200) 사이에는 상기 공정챔버로부터 유입된 가스의 유량을 제어하는 유량제어수단(280)을 더 포함할 수 있다. 상기 유량제어수단(280)은 상기 공정챔버(200)로부터 분기된 튜브와 잔류 가스의 공급 조절을 위한 밸브 및 교체 가능한 샘플 오리피스 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 잔류가스분석기(230)는 가스의 압력을 확인할 수 있는 진공 게이지(291)와 잔류가스분석기 및 유량제어수단(280)을 제어하는 제어부(292)를 더 포함할 수 있다.
이러한 상기 잔류가스분석기(230)는 기판 처리 공정시 잔류가스분석기에 부착된 샘플 오리피스의 가스켓에 형성된 구멍을 개방 및 조절하여 밸브를 통해 공정챔버(200)에 잔류하는 가스를 잔류가스분석기로 유입시키고, 상기 잔류가스분석기로 공급된 잔류 가스는 이온화되고 이에 따라 이온화된 각 성분의 질량에 대응하는 상대적 전하의 세기를 나타내는 스펙트럼을 얻어 상기 스펙트럼을 분석함으로써 상기 공정챔버의 잔류 가스를 정량 분석하게 된다.
한편, 종래에서는 상기와 같은 잔류가스분석기의 동작 진공도가 공정챔버 보다 낮은 경우, 상기 잔류가스분석기의 진공도를 고진공을 유지시키기 위해서 상기 잔류가스분석기에 터보 펌프, 로터리 펌프 등의 펌프를 별도로 장착하도록 하였다. 그런데 이러한 구조는 추가적인 별도의 장치들로 인하여 잔류가스분석기의 구조가 복잡해지고 제작 단가가 상승한다는 문제점을 가지고 있다.
이에, 본 발명은 잔류가스분석기(230)에 별도의 고진공 펌프를 장착하지 않고, 상기 공정챔버(200)와 연결된 고진공 펌프(210)를 이용하는 것으로 잔류가스분석기의 진공도를 고진공으로 유지하도록 하였다. 바람직하게, 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 상기 공정챔버(200)에 연결된 고진공 펌프(210)와 상기 잔류가스분석기(230)를 연결시키는 배기라인(240)을 구비하는 것으로, 상기 배기라인(240)을 통해 상기 고진공 펌프(210)의 작동시 상기 잔류가스분석기(230)의 압력 상태를 조절함으로써 상기 잔류가스분석기의 진공도를 고진공으로 유지하도록 하였다.
본 발명에 따른 배기라인(240)에 대해 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명에 따른 고진공 펌프(210)가 크라이오 펌프인 경우라면, 도 2와 같이 상기 배기라인(240)은 그 일측이 상기 게이트 밸브(250)와 상기 크라이오 펌프의 상단부 사이에 설치된 플랜지(201)에 연결되고, 타측이 상기 잔류가스분석기(230)에 연결된 것으로 구성될 수 있고, 다른 한편으로는, 상기 배기라인(240)은 도 3과 같이 그 일측이 상기 크라이오 펌프와 상기 제2개폐밸브(272) 사이의 제2진공배기라인(262)에 연결되고, 타측이 상기 잔류가스분석기(230)에 연결된 것으로 구성될 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 상기 고진공 펌프(210)가 터보 펌프인 경우라면, 도 2과 같이 상기 배기라인(240)은 그 일측이 상기 게이트 밸브(250)와 상기 터보 펌프의 상단부 사이에 설치된 플랜지(201)에 연결되고, 타측이 상기 잔류가스분석기(230)에 연결된 것으로 구성될 수 있다.
이러한 상기 배기라인(240)은 제3개폐밸브(273)를 구비하고, 상기 고진공 펌프의 작동시 상기 제3개폐밸브(273)를 개방하는 것으로 상기 잔류가스분석기(230)의 진공도를 고진공으로 제어할 수 있게 된다. 이때, 상기 잔류가스분석기(230) 내부의 기압상태는, 고진공 펌프의 연속적인 펌핑 동작에 의해서 특정 고진공 상태가 형성된다. 또한, 보다 정확한 정량 분석을 위해서는 진공 게이지(291)를 이용하여 상기 잔류가스분석기 내부의 압력을 모니터링하고 내부 진공도를 조절할 수도 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 공정 모니터링이 가능한 기판 처리 장치를 이용한 공정 모니터링 방법을 구체적으로 설명하도록 한다.
먼저, 도 2 및 도 3에서와 같이 기판 처리 공정을 수행하는 공정챔버의 기저 압력을 확보하기 위해 상기 공정챔버(200)에 연결된 고진공 펌프(210)를 이용하여 진공배기한다. 상기 기판 처리 공정은 상기 공정챔버(200)와 고진공 펌프(210) 사이에 구비된 게이트 밸브(250)를 폐쇄한 상태로 상기 공정챔버의 상태를 10-2 Torr ∼ 상압으로 제어하면서 수행할 수 있다.
여기서, 상기 진공배기는 상기 공정챔버(200)와 고진공 펌프(210) 사이에 구비된 게이트 밸브(250)를 개방한 상태에서 고진공 펌프를 펌핑하는 것으로 이루어지는데, 상기 공정챔버에 연결된 고진공 펌프(210)가 크라이오 펌프인 경우라면, 상기 진공배기의 진행은 상기 크라이오 펌프와 저진공 펌프를 연결하는 제2진공배기라인(262)의 제2개폐밸브(272)를 닫은 상태에서 크라이오 펌프를 작동시키는 것으로 이루어진다. 여기서, 상기 제2개폐밸브(272)는 상기 크라이오 펌프의 재생 공정 이외에는 항상 폐쇄되어 있는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 고진공 펌프(210)가 터보 펌프인 경우라면, 상기 진공배기 진행은 터보 펌프와 저진공 펌프를 연결하는 제2진공배기라인(262)의 제2개폐밸브(272)를 개방한 상태에서 터보 펌프를 작동시킨다.
이어서, 상기 공정챔버의 기저 압력이 일정시간 확보된 이후에 게이트 밸브(250)를 닫은 상태에서 상기 공정챔버에 공정 가스를 유입하고 상기 고진공 펌프(210)와 상기 공정챔버에 연결된 저진공 펌프(220)를 이용하여 상기 공정챔버(200)의 공정 압력을 유지하도록 한다. 이때, 상기 공정챔버(200)와 저진공 펌프(220)에 연결된 제1진공배기라인(261)의 제1개폐밸브(271)는 개방된 상태에서 저진공 펌프(220)를 작동시킨다. 상기 공정챔버의 공정 압력 유지를 위해서는 제1진공배기라인(261)에 별도의 유량조절 밸브를 추가할 수도 있다.
이와 같이, 상기 고진공 펌프(210) 및 저진공 펌프(220)에 의해 상기 공정챔버(200)가 10-2 Torr ∼ 상압의 상태가 되면 상기 공정챔버에서는 소정의 제조 공정이 진행된다.
상기와 같이, 상기 공정챔버(200)가 10-2 Torr ∼ 상압으로 유지한 상태에서 잔류가스분석기를 통해 상기 공정챔버의 잔류 가스를 분석하기 위해서는, 먼저 상기 잔류가스분석기의 진공도를 고진공으로 유지시킬 필요성이 있다.
본 발명에 의한 잔류가스분석기(230)의 진공도를 고진공으로 유지시키는 방법은, 우선 상기 공정챔버(200)에 연결된 고진공 펌프(210)를 작동시킨 상태에서 상기 공정챔버(200)와 고진공 펌프(210) 사이에 구비된 게이트 밸브(250)를 닫고, 이어서 상기 고진공 펌프(210)와 잔류가스분석기(230)를 연결하는 배기라인(240)의 제3개폐밸브(273)를 개방하고 상기 공정챔버로부터 잔류가스분석기로 유입되는 가스의 유량을 제어하여 상기 잔류가스분석기(230)의 진공도를 고진공으로 제어시키도록 한다.
이처럼, 본 발명은 공정챔버에 연결된 고진공 펌프(210)와 잔류가스분석기(230)를 연결하는 배기라인(240)에 의하여 상기 잔류가스분석기(230)의 진공도를 고진공으로 제어하도록 하였는데, 여기서, 상기 공정챔버에 연결된 고진공 펌프가 크라이오 펌프인 경우라면, 상기 배기라인(40)은 상기 게이트 밸브(250)와 상기 크라이오 펌프의 상단부 사이에 설치된 플랜지(201)에 설치되어 상기 잔류가스분석기(230)와 연결하도록 하거나, 또는 상기 크라이오 펌프와 상기 제2개폐밸브(272) 사이의 제2진공배기라인(262)에 설치되어 상기 잔류가스분석기(230)와 연결하도록 하여 공정챔버(200)에 연결된 크라이오 펌프의 작동시 배기라인(240)을 통하여 잔류가스분석기의 진공도를 고진공 상태로 유지하게 된다.
이때, 상기 크라이오 펌프의 작동시 상기 크라이오 펌프와 저진공 펌프를 연결하는 제2진공배기라인(262)의 제2개폐밸브(272)는 폐쇄된 상태여야 하는데, 그 이유는 상기 제2진공배기라인의 제2개폐밸브는 상기에 설명한 바와 같이 크라이오 펌프의 재생 공정 이외에는 폐쇄되어 있다.
상기 크라이오 펌프는 항상 고진공 상태이므로, 상기 크라이오 펌프와 연결되어 있는 제2진공배기라인(262)은 상기 크라이오 펌프의 정상 동작시 고진공 상태를 유지하게 된다. 그래서, 상기 잔류가스분석기에 연결된 배기라인을 고진공 상태로 만들기 위해서는 상기 제2진공배기라인(262)의 제2개폐밸브(272)와 게이트 밸브(250)를 폐쇄한 상태에서 크라이오 펌프의 정상 작동을 유지하면 되는 것이고, 상기 제2진공배기라인(262)과 연결된 상기 배기라인(240)의 제3개폐밸브(273)를 제어하는 것으로 잔류가스분석기의 진공도를 고진공으로 제어할 수 있게 된다.
그리고, 상기 고진공 펌프가 터보 펌프인 경우라면, 상기 배기라인은 상기 게이트 밸브와 상기 터보 펌프의 상단부 사이에 설치된 플랜지에 설치되어 상기 잔류가스분석기와 연결하도록 하여 공정챔버에 연결된 터보 펌프의 작동시 배기라인을 통하여 잔류가스분석기의 진공도를 고진공 상태로 유지하게 된다.
상기에 설명한 바와 같이, 본 발명은 잔류가스분석기의 진공도를 고진공 환경 확보를 위해 터보 펌프, 로터리 펌프 등 고가의 추가 장치를 포함시키지 않고, 공정챔버에 연결된 고진공 펌프에 배기라인을 연결시키는 것만으로 잔류가스분석기에 고진공 환경을 제공할 수 있게 되어, 이로 인해, 장비의 구성이 간단하고 제작 단가가 현저히 감소하는 장점을 얻게 된다.
이어서, 상기와 같은 방법으로 고진공 상태를 갖는 잔류가스분석기를 사용하여 상기 공정챔버의 잔류 가스를 분석하는 과정을 설명하면, 상기 잔류가스분석기는 상기 공정챔버에서 유입된 가스의 흐름을 제어하는 유량제어수단으로부터 잔류 가스를 공급받고, 상기 잔류가스분석기는 상기 유량제어수단으로부터 공급받은 공정챔버의 잔류 가스 성분을 분석하게 된다.
자세하게는, 밸브 및 샘플 오리피스를 포함하는 유량제어수단에서 샘플 오리피스의 가스켓에 형성된 구멍을 개방 및 조절하여 공정챔버의 잔류 가스를 잔류가스분석기로 유입시키고, 상기 잔류가스분석기는 공급된 잔류 가스의 각 성분의 질량에 대응하는 상대적 전하의 세기를 나타내는 스펙트럼을 얻어 상기 스펙트럼을 분석함으로써 상기 공정챔버의 잔류 가스를 정량 분석하게 된다.
이러한, 상기 잔류가스분석기는 잔류 가스의 조성 분석을 보다 정확하게 수행하기 위해서 잔류가스분석기 내부의 진공도 측정이 필요하고 잔류가스분석기 내부의 진공도를 적절히 조절하기 위하여 유량제어수단을 사용하여 잔류가스분석기 내부로 유입되는 가스의 양을 조절하게 된다. 이러한 과정을 통하여 잔류가스분석기는 공정챔버 안에서 일어나는 화학반응에 대해 신뢰할 수 있는 데이터를 제공해준다. .
이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
200: 챔버 201: 플랜지
210: 고진공 펌프 220: 저진공 펌프
230: 잔류가스분석기 240: 배기라인
250: 게이트 261,262: 진공배기라인
271,272,273: 개폐밸브 280: 유량제어수단
291: 진공 게이지 292: 제어기

Claims (21)

  1. 기판 처리 공정이 진행되는 공정챔버;
    상기 공정챔버의 기저 압력(base pressure)을 확보하기 위해 상기 공정챔버와 연결된 고진공 펌프;
    상기 공정챔버와 고진공 펌프에 연결된 저진공 펌프;
    상기 공정챔버와 연결되며, 상기 공정챔버의 잔류 가스를 분석하기 위한 잔류가스분석기; 및
    상기 고진공 펌프에 의하여 상기 잔류가스분석기의 압력 상태를 조절하도록 상기 잔류가스분석기와 상기 고진공 펌프를 연결시키는 배기라인;을 포함하는 것을 특징으로 하는 공정 모니터링이 가능한 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 처리 공정은 10-2 Torr ∼ 상압의 압력에서 실시되는 것을 특징으로 하는 공정 모니터링이 가능한 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 공정챔버와 고진공 펌프 사이에 게이트 밸브가 구비되고, 기판 처리 공정 중에는 게이트 밸브가 닫힌 상태인 것을 특징으로 하는 공정 모니터링이 가능한 기판 처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 공정챔버와 저진공 펌프를 연결하는 제1진공배기라인이 설치되고, 상기 제1진공배기라인에는 제1개폐밸브가 구비된 것을 특징으로 하는 공정 모니터링이 가능한 기판 처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 고진공 펌프와 저진공 펌프를 연결하는 제2진공배기라인이 설치되고, 상기 제2진공배기라인에는 제2개폐밸브가 구비된 것을 특징으로 하는 공정 모니터링이 가능한 기판 처리 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 고진공 펌프가 크라이오 펌프인 경우,
    상기 배기라인은 그 일측이 상기 게이트 밸브와 상기 크라이오 펌프의 상단부 사이에 설치된 플랜지에 연결되고, 타측이 상기 잔류가스분석기에 연결된 것을 특징으로 하는 공정 모니터링이 가능한 기판 처리 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 고진공 펌프가 크라이오 펌프인 경우,
    상기 배기라인은 그 일측이 상기 크라이오 펌프와 제2개폐밸브 사이의 제2진공배기라인에 연결되고, 타측이 상기 잔류가스분석기에 연결된 것을 특징으로 하는 공정 모니터링이 가능한 기판 처리 장치.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 고진공 펌프가 터보 펌프인 경우,
    상기 배기라인은 그 일측이 상기 게이트 밸브와 상기 터보 펌프의 상단부 사이에 설치된 플랜지에 연결되고, 타측이 상기 잔류가스분석기에 연결된 것을 특징으로 하는 공정 모니터링이 가능한 기판 처리 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 배기라인은 제3개폐밸브를 구비하고, 상기 제3개폐밸브를 개방하여 상기 잔류가스분석기의 진공도를 고진공으로 제어하는 것을 특징으로 하는 공정 모니터링이 가능한 기판 처리 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 잔류가스분석기와 상기 공정챔버 사이에는 상기 공정챔버로부터 유입된 가스의 유량을 제어하는 유량제어수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공정 모니터링이 가능한 기판 처리 장치.
  11. 기판 처리 공정을 수행하는 공정챔버의 기저 압력(base pressure)을 확보하기 위해 상기 공정챔버에 연결된 고진공 펌프를 이용하여 진공배기하는 단계;
    상기 공정챔버에 공정 가스를 유입하고, 상기 공정챔버에 연결된 저진공 펌프를 이용하여 상기 공정챔버의 공정 압력을 유지하는 단계;
    상기 고진공 펌프와 잔류가스분석기를 배기라인으로 연결하여 상기 잔류가스분석기의 진공도를 제어하는 단계; 및
    상기 공정챔버와 연결된 잔류가스분석기에서 공정챔버의 잔류 가스를 분석하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 공정 모니터링 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 공정챔버의 상태를 10-2 Torr ∼ 상압으로 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 공정 모니터링 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 공정챔버와 고진공 펌프 사이에 게이트 밸브를 구비하고, 상기 게이트 밸브를 폐쇄한 상태에서 기판 처리 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 공정 모니터링 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 공정챔버와 저진공 펌프는 제1진공배기라인으로 연결하고, 상기 제1진공배기라인에는 제1개폐밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 공정 모니터링 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 고진공 펌프와 저진공 펌프는 제2진공배기라인으로 연결하고, 상기 제2진공배기라인에는 제2개폐밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 공정 모니터링 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 고진공 펌프가 크라이오 펌프인 경우,
    상기 배기라인은 상기 게이트 밸브와 상기 크라이오 펌프의 상단부 사이에 설치된 플랜지와 상기 잔류가스분석기를 연결하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 공정 모니터링 방법.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 고진공 펌프가 크라이오 펌프인 경우,
    상기 배기라인은 상기 크라이오 펌프와 제2개폐밸브 사이의 제2진공배기라인과 상기 잔류가스분석기를 연결하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 공정 모니터링 방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 고진공 펌프가 터보 펌프인 경우,
    상기 배기라인은 상기 게이트 밸브와 상기 터보 펌프의 상단부 사이에 설치된 플랜지와 상기 잔류가스분석기를 연결하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 공정 모니터링 방법.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 잔류가스분석기의 진공도를 고진공으로 제어하는 것은,
    상기 고진공 펌프를 작동시키는 상태에서 상기 게이트 밸브를 닫고, 상기 배기라인에 설치된 제3개폐밸브를 개방하여 상기 잔류가스분석기의 진공도를 고진공으로 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 공정 모니터링 방법.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 잔류가스분석기는 상기 공정챔버와 연결하여 공정챔버에서 유입된 가스의 흐름을 제어하는 유량제어수단으로부터 잔류 가스를 공급받아서 공정챔버의 잔류 가스 성분을 분석하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 공정 모니터링 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 잔류가스분석기는 진공 게이지를 더 포함하고, 상기 진공 게이지에서 측정된 상기 잔류가스분석기 내부의 압력 값을 이용하여 상기 유량제어수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 공정 모니터링 방법.
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CN107591344A (zh) * 2016-07-06 2018-01-16 北京北方华创微电子装备有限公司 工艺室气氛检测方法和晶片加工设备
CN108490128A (zh) * 2018-03-21 2018-09-04 杨斌 一种残留气体清除装置
KR102140711B1 (ko) * 2019-10-17 2020-08-03 주식회사 프라임솔루션 고진공 플라즈마 잔류가스 분석장치 및 이를 이용한 잔류가스 분석방법

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