KR101442781B1

KR101442781B1 - 반도체 제조 장치 및 이의 배기 가스 처리방법

Info

Publication number: KR101442781B1
Application number: KR1020080073202A
Authority: KR
Inventors: 박해윤; 조병철; 김영준
Original assignee: 주식회사 원익아이피에스
Priority date: 2008-07-25
Filing date: 2008-07-25
Publication date: 2014-09-23
Also published as: KR20100011824A

Abstract

본 발명은 반도체 제조 장치 및 이의 배기 가스 처리방법에 관한 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조 장치는: 반도체 공정 반응이 발생하는 공정챔버와; 제1 배기관을 통하여 상기 공정챔버와 연결되어서, 상기 공정챔버를 반응 압력 상태로 유지시키는 배기 펌프와; 상기 제1 배기관 중간에 개재(介在)되어서, 상기 공정챔버로부터 상기 배기 펌프로 향하는 배기가스 중 적어도 일부 물질을 포집하는 트랩과; 상기 트랩과 배기 펌프 사이의 제1배기관과 연결되는 배기 보조관을 통해 배기 펌프와 연통되며, 회수관을 통하여 상기 트랩과 연통되어서 상기 트랩에 포집된 물질을 저장하는 모집 용기; 및 상기 트랩 내부에 정압(positive pressure)을 공급하는 회수용 가스 공급 수단;을 구비한다.

반도체 소자, 트랩, 모집 용기, 퍼지

Description

반도체 제조 장치 및 이의 배기 가스 처리방법{Apparatus for manufacturing semiconductor chip and method for treating an exhausting gas of the same }

본 발명은 반도체 제조 장치 및 이의 배기가스 처리방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 소자를 제조하는 공정에서 공정챔버로부터 나오는 배기 가스를 처리하는 공정에서 적용될 수 있는 반도체 제조 장치 및 이의 배기가스 처리방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 제조 공정은, 각종 공정챔버(Chamber)내에서 웨이퍼(Wafer) 상에 박막을 증착하고, 증착된 박막을 선택적으로 식각하는 과정을 반복적으로 수행하여 반도체 소자(Chip)를 제조하는 공정을 포함한다.

이 때에, 상기 웨이퍼 상에 박막을 증착 하거나, 웨이퍼 상에 증착된 박막을 식각하는 공정 등은 소스 가스를 공정챔버에 공급하여 진행되며, 상기 공정이 진행되는 동안 공정챔버 내부에는 각종 발화성 가스와 부식성 이물질 및 유해 가스 등이 다량 발생하게 되며, 이들을 포함하는 배기가스는 공정챔버로부터 배기라인을 통하여 배기 펌프로 이동된다.

상기 공정챔버에서 배출되는 배기가스는 대기와 접촉하거나 주변의 온도가 낮으면 고형화되어 파우더로 변하게 되는데, 상기 파우더는 배기라인에 고착되어 배기압력을 상승시킴과 동시에, 배기 펌프로 유입될 경우 상기 배기 펌프의 고장을 유발한다. 이에 따라서 배기 펌프의 효율이 떨어지게 되어서 최종적으로는 상기 배기 펌프를 교체하여야 하며, 상기 배기 펌프를 교체하기 위해서는 공정챔버의 가동을 중지하여야 하며, 상기 공정챔버를 다시 공정 조건으로 변경시키기 위한 시간이 증가하게 된다. 또한, 배기 펌프의 효율이 떨어짐에 따라서 배기가스의 역류를 초래하여 공정 챔버 내를 오염시키는 문제점이 있었다.

또한 상기 소스 가스는 챔버에서 일부만 반응하며, 나머지는 반응 없이 바로 배기 펌프로 배출되는데, 이러한 소스 가스가 고가(高價)이므로 이를 소모하게 되면 반도체 소자를 제조하는데 비용이 증가할 수 밖에 없다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이, 공정 반응이 발생하는 챔버(1)와 진공 펌프(9) 사이에, 상기 챔버(1)에서 배출되는 배기가스를 파우더 상태로 응착시키는 냉각 트랩(5)을 설치한다.

이러한 냉각 트랩(5)은, 챔버(1)와 진공 펌프(9)를 연결하는 배기라인(2)에 분기되어서, 상기 챔버(1)에서 발생된 배기 가스 중 일부를 파우더 형태로 포집하여 적체한다.

이렇게 적체된 포집물은 다른 용기에 담아서 제거하거나, 냉각 트랩을 상기 배기라인(2)으로부터 착탈용 밸브(3, 6)을 통하여 탈착시켜서 제거하게 된다.

그런데, 포집 공정시에 냉각 트랩(5)이, 챔버(1) 및 진공 펌프(9)와 연통되어 있어서, 상기 냉각 트랩(5) 내의 압력이 상승하게 된다면 포집물이 챔버(1) 방 향으로 역류하여서, 공정 챔버 내부가 오염되는 경우가 발생한다.

또한, 다른 용기에 담아서 제거하는 방법은 상기 냉각 트랩(5)에 쌓여있는 포집물이 고형화 되어 있으므로 다른 용기로 이동시키기가 어렵고, 다른 용기로 이동 전에 유해 물질을 제거하는 것이 어렵다. 또한, 냉각 트랩(5)을 교체하거나 청소하는 과정에서 유독성이 있는 반응물질이 대기 중으로 노출될 가능성이 큰 문제점이 있다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 한국 등록특허공보 10-0455782호에서는 상기 문제점을 해결하기 위하여, 냉각 트랩(20)의 저면과 제2배기관(40) 사이에 보조탱크(70)를 연결시켜서, 상기 냉각 트랩(20)의 저면에 쌓인 응축물질(20a)을 보조 탱크(70)로 보내서 저장한다. 이 경우, 보조 탱크(70)는 제1보조관(72)에 의해 냉각 트랩(20)과 연결되고, 제2보조관(74)에 의해 제2배기관(40)과 연결된다. 이 경우, 상기 냉각 트랩(20)은 제1 배기관(30)을 통해 진공 챔버(10)와 연결되고, 상기 제2 배기관(40)을 통해 진공펌프(60)와 연결된다.

상기와 같은 구조에 따라서 상기 냉각 트랩(20) 내의 응축물질(20a)을 보조 탱크(70)로 보내기 위해서, 먼저 개폐밸브(74a, 74b)들을 열어서 제2보조관(74)을 개방하여 보조 탱크를 진공으로 만든 다음, 제1보조관(72)측의 개폐밸브(72a, 72b)를 열어서 제1보조관(72)을 개방하게 된다. 이에 따라서 보조 탱크(70) 및 냉각 트랩(20)은 동일한 진공 상태에 있으며, 냉각 트랩(20) 내의 응축물질(20a)이 자중에 의하여 보조 탱크(70)로 이동되게 한다.

그런데, 상기 냉각 트랩(20) 내의 응축물질(20a)은 자중에 의하여 보조 탱크 로 이동됨으로써, 그 이동 속도가 늦다. 이에 따라서 이른 시간 내에 반응물질을 회수할 수 없게 되어서, 반도체 제조 공정이 늦어진다는 문제점이 있다.

본 발명은 트랩 내의 반응물질을 빠른 시간 내에 회수할 수 있는 구조를 가지는 반도체 제조 장치 및 배기 가스 처리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 포집 물질을 대기 중에 노출시키지 않으면서 회수할 수 있으며, 간편하게 보조 용기를 이동시킴으로써 포집 물질의 회수가 가능하도록 하는 것이다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 장치는, 공정챔버와, 배기 펌프와, 트랩과, 모집 용기와, 회수용 가스 공급 수단을 구비한다. 공정챔버에는 반도체 공정 반응이 발생한다. 배기 펌프는 제1 배기관을 통하여 상기 공정챔버와 연결되어서, 상기 공정챔버를 반응 압력 상태로 유지시킨다. 트랩은 상기 제1 배기관 중간에 개재(介在)되어서, 상기 공정챔버로부터 상기 배기 펌프로 향하는 부산물 중 적어도 일부 물질을 포집한다. 모집 용기는 트랩과 배기 펌프 사이의 제1배기관과 연결되는 배기 보조관을 통해 배기 펌프와 연통되며, 회수관을 통하여 상기 트랩과 연통되어서 상기 트랩에 포집된 물질을 저장한다. 회수용 가스 공급 수단은 상기 트랩 내부에 정압(positive pressure)을 공급한다.

이 경우, 상기 회수용 가스 공급 수단은 압력 전달관을 구비할 수 있다. 상기 압력 전달관은 불활성 가스를 공급하는 회수용 가스 공급부와 상기 트랩 사이를 연결하는 것으로, 상기 회수용 가스 공급부로부터 불활성 가스를 상기 트랩에 공급 한다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 제조 장치는, 반도체 공정 반응이 발생하는 공정챔버와, 제1 배기관을 통하여 상기 공정챔버와 연결되어서, 상기 공정챔버를 적정 압력 상태로 유지시키는 배기 펌프와, 상기 배기 펌프와 제2 배기관을 통하여 연결 배치된 스크루버(Scrubber)와, 상기 제2 배기관 중간에 개재되어서, 상기 배기 펌프로부터 상기 스크루버로 향하는 기체 중 적어도 일부 물질을 포집하는 트랩과, 상기 트랩과 스크루버 사이의 제2배기관과 연결되는 배기 보조관을 통해 배기 펌프와 연통되며 회수관을 통하여 상기 트랩과 연통되어서 상기 트랩에 포집된 물질을 저장하는 모집 용기와, 상기 트랩 내부에 정압(positive pressure)을 공급하는 회수용 가스 공급을 구비한다.

본 발명에 따르면, 트랩 내의 포집 물질을 압력 구배에 의하여 강제적으로 모집 용기로 이동할 수 있음으로써, 보다 신속하게 포집 물질을 회수할 수 있다.

또한, 모집 용기를 분리하여 이동시킴으로써, 상기 포집 물질이 대기에 노출되지 않고 회수가 가능하다.

도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 반도체 제조 장치를 개념적으로 도시한 블럭도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 반도체 제조 장치(100)는 공정챔버(110)와, 배기 펌프(120)와, 트랩(130)과, 모집 용기(140)와, 회수용 가스 공급 수단(155)과, 배기 보조관(174)을 구비한다.

공정챔버(110)에서는 반도체 공정 반응이 발생한다. 상기 반도체 공정이란 웨이퍼(wafer)로부터 반도체 소자를 제조하기 위한 확산 공정, 식각 공정, 증착 공정 등 각각의 공정을 포함하며, 상기 공정에 필요한 공정용 소스 가스(source gas)를 상기 공정챔버(110)에 공급하여서 웨이퍼와 반응하도록 한다.

상기 공정챔버(110)의 일 예로서 웨이퍼 상에 박막을 성장시키는 증착 챔버일 수 있으며, 이 경우 상기 공정 챔버에 단일 또는 복수의 웨이퍼가 안착되도록 하고, 상기 웨이퍼 상에 공정용 소스 가스를 공급하여 상기 기판에 도포되도록 할 수 있다.

나아가 상기와 같이 복수의 웨이퍼를 안착시키는 공정 챔버의 경우, 다수의 가스를 서로 다른 영역에 각각 분사하도록 하는 샤워헤드 구조는 예를 들면 복수의 소스가스 분사부와 복수의 반응가스 분사부, 그리고 이들 분사부 사이에서 불활성 가스를 분사하는 불활성가스 분사부로 구성되는 샤워헤드가 포함된 공정 챔버에 적용될 수도 있다.

배기 펌프(120)는 제1 배기관(160)을 통하여 상기 공정챔버(110)와 연결되어서, 상기 공정챔버(110)를 적정 압력 상태로 유지시킨다. 이 경우, 통상적으로 공정챔버(110) 내에서의 공정은 진공 상태에서 행해지므로, 상기 배기 펌프(120)는 상기 공정챔버(110)를 진공 상태로 유지시키는 진공 펌프인 것이 바람직하다.

상기 제1 배기관(160)은 제1 배기 통로(161)와, 제2 배기 통로(162)를 구비한다.

제1 배기 통로(161)는 상기 공정챔버(110)와 트랩(130) 사이를 연결하는 것 으로, 제1 배기용 개폐밸브(181)가 설치된다. 이에 따라서 제1 배기 통로(161)는 상기 제1 배기용 개폐밸브(181)에 의하여 개방 또는 차단된다.

제2 배기 통로(162)는 상기 트랩(130)과 배기 펌프(120) 사이를 연결하는 것으로, 제2 배기용 개폐밸브(182)가 설치된다. 이에 따라서 제2 배기 통로(162)는 상기 제2 배기용 개폐밸브(182)에 의하여 개방 또는 차단된다.

도 3에는 도시되지는 않으나, 제1 배기 통로(161) 및 제2 배기 통로(162)에는, 트랩(130)을 이들 통로(161, 162)들로부터 분리시킬 수 있는 게이트 밸브들이 설치될 수 있다.

한편, 상기 공정챔버(110) 및 배기 펌프(120)는 제1 우회 배기관(166)에 의하여 연결될 수도 있다. 제1 우회 배기관(166)은 상기 공정챔버(110)로부터 나온 배기 가스가 트랩(130)을 통하지 않고 우회하여 배기 펌프(120)로 향하도록 배치된다.

즉, 상기 제1 우회 배기관(166)은, 상기 제1 배기 통로(161)의 제1 배기용 개폐밸브(181) 상류측 일 지점과 상기 제2 배기 통로(162)의 제2 배기용 개폐밸브(182) 하류측 일 지점 사이가 직통되도록 연결한다. 이 경우 상기 제1 우회 배기관(166)에는 상기 제1 우회 배기관(166)을 개폐하는 제1 우회용 개폐밸브(185)가 설치된다.

이에 따라서, 통상적인 반도체 제조 공정에서는 제1 배기용 개폐밸브(181) 및 제2 배기용 개폐밸브(182)를 열고, 제1 우회용 개폐밸브(185)를 닫아서 상기 공정챔버(110)로부터의 배기 가스가 트랩(130)을 거쳐서 배기 펌프(120)로 향하도록 한다. 또한, 후술하는 트랩(130)에서 모집 용기로 포집 물질(P)을 이동시키는 작업이 진행 중이거나, 공정챔버(110)의 인시츄 클리닝 작업이 진행 중이거나, 트랩(130)을 분리 시에, 제1 배기용 개폐밸브(181) 및 제2 배기용 개폐밸브(182)를 닫고 제1 우회용 개폐밸브(185)를 열어서, 공정챔버(110)로부터의 배기 가스가 트랩(130)을 바이패스하여 배기 펌프(120)로 향하도록 한다.

이로 인하여 공정챔버(110) 내의 상태를 공정 상태로 항상 유지시킬 수 있게 되어 공정 안정성이 보장되고, 트랩(130) 제거 시에 공정챔버(110)의 압력변화를 주지 않으며, 인시츄 클리닝 작업시의 클리너가 트랩(130)에 포집된 물질과 반응하는 것을 방지하기 위함이다.

트랩(130)은 상기 제1 배기관(160) 중간에 개재되도록 설치되어서, 상기 공정챔버(110)로부터 상기 배기 펌프(120)로 향하는 배기가스 중 적어도 일부 물질을 포집한다. 상기 배기 펌프(120)로 향하는 배기가스는, 소스가스와, 공정챔버(110)에서 공정이 진행되는 동안 소스가스와 반응하는 반응가스와, 공정챔버(110)에서 반응하고 남은 반응 부산물과, 유독성분을 함유한 유해가스와, 불활성 가스 등을 포함하는 개념이다.

상기 트랩(130)은 상기 배기가스 중의 일부 물질, 예를 들어 소스가스나 반응 부산물을 걸러지게 되고, 나머지는 배기 펌프(120)로 빠져나가게 된다.

상기 트랩(130)은 포집 대상 물질을 고형화하여 포집할 수 있다. 이를 위하여 상기 트랩(130)에는, 상기 트랩(130)으로 유입된 배기가스에 포함된 각종 물질의 기화온도에 따라서 선택적으로 응축하여 포집하기 위한 냉각 수단(미도시)이 설 치될 수 있다. 상기 냉각 수단은, 예를 들어서 트랩(130) 내를 약 20 ℃ 이하로 냉각시키게 되고, 이에 따라서 기화 온도가 상대적으로 높은 소스가스나 반응 부산물들이 고형화되어서 트랩(130) 내에 포집되게 된다. 만약 액체 상태로 포집 대상 물질을 포집한다면 압력이 낮은 트랩(130) 내부에서 포집된 액체의 휘발로 인한 압력 상승 및 휘발에 의한 2차 오염이 발생할 가능성이 많으므로, 이를 방지하기 위하여 휘발이 거의 없는 고체 상태로 포집하는 것이 더 유리하다.

상기 트랩(130)은, 상기 트랩(130) 내에 포집된 물질들을 가열하여 액상으로 변화시키기 위한 제1 가열 수단(135)을 더 구비할 수 있다. 이는 후술할 모집 용기(140)에 포집 물질(P)을 액체 상태로 이동시키기 위함이다. 즉, 고체 상태로 포집된 포집 물질(P)은 유동성이 없으므로 이를 유동성이 우수한 액체 상태로 변환시켜서 상기 모집 용기(140)로 이동시키기 위함이다.

모집 용기(140)는 상기 트랩(130)에 포집된 물질을 저장할 수 있다. 상기 모집 용기(140)의 내부는 대기에 노출되지 않도록 밀봉되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 모집 용기는 배기 보조관을 통해 배기 펌프와 연통된다. 즉, 배기 보조관(174)는 상기 모집 용기(140)와 배기 펌프(120)를 연통시키는 것으로, 상기 배기 펌프(120)를 통하여 상기 모집 용기(140) 내의 압력을 진공 상태로 유지시킨다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 모집 용기(140)의 부피는 트랩(130)의 부피에 비하여 작도록 설계할 수 있으며, 예를 들어 통상 트랩(130)의 부피가 20~30 리터인데, 상기 모집 용기(140)의 부피가 2~4 리터 정도로 되도록 작게 설계할 수 있다. 이에 따라서 상기 모집 용기(140)의 분리가 편리하게 되고, 간편하게 이동 시킬 수 있게 된다.

회수용 가스 공급 수단(155)은 상기 트랩(130) 내부에 상기 모집 용기(140) 내부보다 높은 압력을 공급하여, 상기 트랩(130)에 포집된 물질을 회수관(171)을 통하여 상기 모집 용기(140)로 이동시킨다.

즉, 상기 회수용 가스 공급 수단(155)이 상기 트랩(130)에 정압(positive pressure)을 가하고, 모집 용기(140) 내의 압력은 배기 펌프(120)의 작동에 의하여 부압(negative pressure) 상태를 유지하므로, 상기 트랩(130)과 모집 용기(140) 사이에 압력 구배가 발생하게 되고, 이에 따라서 상기 트랩(130) 내에 포집된 물질(P)들이 빠르게 모집 용기(140)로 이동되게 된다.

상기 배기 펌프(120)는 트랩(130)과 모집 용기(140)의 압력 구배를 유지시키는 기능을 가진다. 이는 배기 펌프(120)이 통상 진공 펌프이기 때문에, 모집 용기 내의 압력을 진공 상태로 계속 유지시킬 수 있으며, 이에 따라서 트랩(130)과 모집용기(140) 사이에 압력 구배를 계속 유지시킬 수 있기 때문이다.

이 경우, 상기 배기 보조관(174)은 상기 배기 펌프(120)에 직접 연결될 수도 있고, 상기 제1배기 통로(162)의 제2 배기용 개폐밸브(182) 하류측에 연결될 수도 있다.

본 발명에 따르면, 트랩(130)과 별도의 모집 용기(140)로 포집 물질(P)을 이동시켜서 저축한다. 이에 따라서 트랩(130) 및 배기 펌프(120)의 수명이 늘게 되어서 공정챔버(110)의 가동율이 좋아지게 된다.

또한, 상기 트랩(130)과 모집 용기(140) 사이에 압력 구배를 강제적으로 가 하여서, 상기 트랩(130)에서 모집 용기(140)로의 포집 물질의 이동을 신속하게 한다. 이에 따라서 포집 물질의 회수 시간이 단축되어, 공정챔버(110)로부터의 기체가 트랩(130)을 거쳐서 배기 펌프(120)로 이동되는 공정 시스템을 신속하게 복귀할 수 있다.

이 경우, 상기 회수용 가스 공급 수단(155)은 압력 전달관(157)을 구비할 수 있다.

압력 전달관(157)은 회수용 가스 공급부(156)와 트랩(130) 사이를 연결하는 것으로, 상기 회수용 가스 공급부(156)로부터 질소, 아르곤 등의 불활성 가스를 상기 트랩(130)에 전달한다. 이 경우 상기 압력 전달관(157)이 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 트랩(130)에 바로 연결되거나, 상기 제1 배기 통로(161)의 상기 트랩(130) 입구에 인접한 부분과 연결될 수 있다.

이에 따라서 통상적으로 배기 펌프(120)에 의하여 진공 상태인 상기 트랩(130)는 압력 전달관(157)을 통해 유입된 불활성가스에 의해 내부 압력이 증가하게 되어서 모집 용기와의 압력 구배가 발생하게 된다.

이 경우, 상기 압력 전달관(157) 및 회수관(171)에는 각각 개폐밸브(197, 191)이 설치될 수 있다.

한편, 상기 회수관(171)을 이루는 관에는 포집 물질(P)이 이동되면서 일부가 관에 붙어서 잔류한다. 이런 잔류 물질들은 유해한 성분이 다수 포함되어 있다. 따라서 모집 용기(140)에 저축된 포집 물질(P)의 재활용을 위하여, 상기 모집 용기(140)를 상기 회수관(171)으로부터 분리시키는 경우, 상기 회수관(171)이 외부 로 노출되게 되며, 상기 유해성 잔류 물질이 대기 중에 퍼지게 된다. 따라서, 상기 모집 용기(140)를 분리 전에, 회수관(171)에 잔류하는 포집 물질(P)을 퍼지(purge)할 필요가 있다.

이를 위하여, 본 발명의 상기 반도체 제조 장치(100)는 도 4에 도시된 바와 같이, 퍼지 수단(101)을 더 구비할 수 있다. 이 경우, 상기 퍼지 수단(101)은 퍼지 가스 공급관(103)과 퍼지 가스 배출관(105)을 구비한다.

퍼지 가스 공급관(103)은 회수관(171) 상류 측, 트랩과 인접한 부분으로부터 분기되어 연장 형성된 것으로, 도면에 도시되지 않았으나 별도의 퍼지 가스 공급부와 연결될 수 있다. 이 경우, 상기 퍼지 가스 공급부는 상기 회수관(171) 내에 응축된 포집 물질을 퍼지할 수 있는 퍼지 가스를 공급한다. 상기 퍼지 가스는 불활성 가스일 수 있다. 이를 통하여 상기 퍼지 가스 공급부로부터 퍼지 가스인 불활성 가스가 회수관(171)으로 이동된다. 상기 불활성 가스는 상기 회수관(171)에 잔존한 포집 물질(P)을 희석시키는 동시에 이들을 외부로 이동시키는 기능을 한다.

퍼지 가스 공급부에서는 통상 불활성 가스를 공급하므로, 회수용 가스 공급부(156)가 상기 퍼지 가스 공급부의 기능을 행할 수 있다. 이 경우 상기 퍼지 가스 공급관(103)은, 일측이 상기 압력 전달관(157)과, 타측이 상기 회수관(171)의 상류측에 각각 분기하여서, 상기 트랩(130)을 바이패스 하도록 형성될 수 있다.

퍼지 가스 배출관(105)은 상기 회수관(171)의 하류측, 즉 모집 용기(140)와 인접한 부분으로부터 분기하여 연장 형성된 것으로, 퍼지 펌프(109) 또는 배기 펌프(120; 도 5참조)와 연결되어서 상기 회수관(171)을 부압으로 유지시킨다. 이에 따라서, 상기 퍼지 가스 공급관으로부터 회수관 상류측에 불활성 가스를 공급하고, 퍼지 펌프(109) 또는 배기 펌프(120)로부터 회수관(171) 하류측에 부압을 공급함으로써 압력 구배가 발생하게 되고, 이에 따라서 회수관(171) 내의 잔존물질을 제거할 수 있다.

이 경우, 상기 회수관(171)의 퍼지 가스 공급관(103)과 트랩(130) 사이와, 회수관(171)의 퍼지 가스 배출관(105)과 모집 용기(140) 사이와, 퍼지 가스 공급관(103)과, 퍼지 가스 배출관(105)에는 각각 개폐밸브(191, 192, 196, 195) 가 설치될 수 있다.

도 4는 퍼지 가스 배출관(105)이 퍼지 펌프(109)와 연결된 상태를 도시하고, 도 5는 퍼지 가스 배출관(105)이 배기 펌프(120)와 연결된 상태를 도시한다.

배기 펌프(120)가 상기 퍼지 가스 배출관(105)와 연결된 경우의 일 예를 도 5를 참조하여 설명하면, 상기 퍼지 가스 배출관(105)이 바이패스 관(105a)을 포함할 수 있다. 상기 바이패스 관(105a)은, 그 일측이 상기 회수관(171)의 하류측으로부터 분기되고, 그 타측이 상기 배기 보조관(174)의 중앙부로부터 분기되도록 배치된다.

따라서, 회수용 가스 공급부(156)로부터의 불활성 가스는 상기 퍼지 가스 공급관(103), 회수관(171), 상기 바이패스 관(105a) 및 배기 펌프(120)를 통하여 외부로 이동된다.

이 경우, 트랩의 포집 물질을 모집 용기(140)로 이동하는 공정, 회수관에 잔존하는 포집 물질을 퍼지하는 공정에 따라서 상기 퍼지 가스 공급관(103), 바이패 스 관(105a), 회수관(171), 배기 보조관(174)들을 각각 선택적으로 개폐하는 복수의 밸브들(191, 192, 193, 194, 195, 196, 197)을 구비할 수 있다.

즉, 트랩(130)의 포집 물질(P)을 모집 용기(140)로 이동시키는 경우 퍼지 가스 공급관(103) 및 바이패스 관(105a)을 폐쇄시키고, 회수관(171)에서의 잔류 물질을 퍼지시키는 경우에는 가스 공급관(103)과 트랩(130)사이의 통로 및 회수관(171)과 모집 용기(140) 사이의 통로 및 배기 보조관(174)과 모집 용기(140) 사이의 통로를 폐쇄시킬 수 있다

따라서, 상기 밸브 군은 제1 개폐밸브(191)와, 제2 개폐밸브(192), 제3 개폐밸브(193), 제4 개폐밸브(194), 제5 개폐밸브(195), 제6 개폐밸브(196) 및 제7개폐밸브(197)를 구비할 수 있다.

제1 개폐밸브(191)는 상기 회수관(171)의 바이패스 관(105a) 분기점과 상기 트랩(130) 사이의 통로인 제1 회수통로(172)를 개폐하고, 제2 개폐밸브(192)는 상기 회수관(171)의 바이패스 관(105a) 분기점과 상기 모집 용기(140) 사이의 통로인 제2 회수통로(173)를 개폐하고, 제3 개폐밸브(193)는 상기 배기 보조관(174)의 상기 모집 용기(140)와 바이패스 관(105a) 분기점 사이의 제3 회수통로(175)를 개폐하고, 제4 개폐밸브(194)는 상기 배기 보조관(174)의 상기 배기 펌프(120)와 바이패스 관(105a) 분기점 사이의 제4 회수통로(176)를 개폐하고, 제5 개폐밸브(195)는 상기 바이패스 관(105a)을 개폐하며, 제6 개폐밸브(196)는 상기 퍼지 가스 공급관(103)을 개폐할 수 있다. 이 경우, 상기 퍼지 가스 공급관(103)은 상기 압력 전달관(157) 및 회수관(171)에 각각 분기하여 이들을 연결할 수 있다. 이 경우, 상 기 퍼지 가스 공급관(103)의 회수관측 분기지점은, 상기 회수관(171)의 제1 개폐밸브(191)와 바이패스 관(105a) 분기점 사이일 수 있다. 한편, 압력 전달관(157)에는 제7 개폐밸브(197)이 설치될 수 있다. 이 경우, 상기 제1, 2, 3, 4, 5, 6 개폐밸브(191, 192, 193, 194, 195, 196)는 액상 포집 물질의 응축이 발생하지 않도록 가열이 가능한 것이 바람직하다.

각 개폐밸브들의 작동은 후에 상세히 설명한다.

이 경우, 상기 회수관(171)을 가열하는 제2 가열 수단(145)이 구비될 수 있다. 상기 제2 가열 수단(145)은 상기 회수관(171)에 부착된 물질들이 응축되지 않도록 한다. 즉, 트랩(130) 내의 포집 물질(P)이 회수관(171)을 통하여 모집 용기(140)로 이동되는 경우에 상기 포집 물질(P)이 고형화되거나, 회수관(171)에 달라붙는 것을 최소화 하고, 만약 포집 물질(P)이 회수관(171)에 달라 붙어 잔류하는 경우에는 퍼지 공정 시 상기 회수관(171)으로부터 떨어지도록 한다.

이하에서는 이와 같은 구조를 가진 반도체 제조 장치를 비롯한 여러 반도체 제조 장치의 배기 가스 처리 방법을 설명한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 반도체 제조 장치의 배기 가스 처리 방법은, 상기 공정챔버로부터 배기 펌프로 향하는 배기 가스 중에서 일부 물질을 포집하는 단계(S1)와, 상기 공정챔버와 트랩 사이 및 상기 트랩과 배기 펌프 사이를 차단하는 단계(S2)와, 상기 트랩 내에 포집된 물질들을 액화시키는 단계(S3)와, 상기 트랩과 모집 용기 사이에 압력 구배를 주어, 상기 포집 물질들을 회수관을 통하여 별도의 모집 용기로 이동시켜서 저장하는 단계(S4)를 포함한다.

이하, 설명의 편의상 도 5의 구조를 예를 들어 각 단계를 상세히 설명한다. 본 발명은 도 5의 구조에 한정되는 것이 아니며 본 발명의 처리 방법이 적용되는 구조라면 본 발명에 포함되는 것은 자명하다.

각 단계를 상세히 설명하면, 먼저 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 공정챔버(110)로부터 배기 펌프(120)로 향하는 배기 가스 중에서 일부 물질을 포집하는 단계를 거친다. 상기 단계에서는 배기 펌프(120)를 작동시켜서 상기 공정챔버(110)로부터의 배기가스를 제1 배기관(160)을 트랩(130)을 거쳐서 배기 펌프(120)로 이동시킨다. 이 때에 제1 배기관(160)에는 가열 수단이 설치되어서 상기 배기가스들이 고형화되는 것을 방지하고, 상기 트랩(130)의 냉각 수단은 포집 대상 물질을 고형화시켜서 트랩(130) 내에 포집한다. 이 때에 상기 제1 우회용 개폐밸브(185) 및 제1 개폐밸브(191)를 닫아서 우회 배기관(166)으로 배기 가스, 그리고 모집 용 기(140)로는 포집 물질이 유입되지 않도록 한다.

그 후에 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 트랩 내에 있는 포집 물질을 모집 용기(140)로 이동시키는 단계를 거친다. 이를 위하여 먼저, 상기 제1 배기관(160)의 제1 배기용 개폐밸브(181) 및 제2 배기용 개폐밸브(182)를 닫아서 상기 제1 배기관(160)과 트랩(130) 사이를 차단시킨다. 이때에 상기 공정챔버(110)는 공정 압력을 유지하여야 하므로, 제1 우회용 개폐밸브(185)를 열어서 공정챔버(110)와 배기 펌프(120)를 연결시킨다.

그 후에, 상기 트랩(130) 내에 포집된 물질들을 액화시키는 단계를 거친다. 이를 위하여 상기 트랩(130)에는 제1 가열 수단이 설치되어서 상기 고형화된 포집 물질(P)을 액상으로 상변화시킨다. 상기 포집 물질(P)을 액상으로 변화시킴으로써, 상기 포집 물질(P)의 이동을 신속하게 할 수 있고, 상기 트랩(130) 내에 포집 물질(P)을 잔존시키지 않게 된다.

그 후에, 상기 트랩(130)과 모집 용기(140) 사이에 압력 구배를 주어, 상기 포집 물질(P)들을 회수관(171)을 통하여 별도의 모집 용기(140)로 이동시켜서 저장하는 단계를 거친다.

즉, 상기 트랩(130)에는 상대적으로 고압을 제공하고 상기 모집 용기(140) 내의 가스는 배기 펌프에 의하여 외부로 배출되도록 함으로써, 상기 트랩(130)과 모집 용기(140) 사이에 압력 구배가 발생하도록 하고, 이에 따라서 상기 트랩(130) 내의 액상 포집 물질(P)이 회수관(171)을 따라서 신속하게 모집 용기(140)로 이동되도록 한다. 본 발명에 따르면 상기 포집 물질(P)의 자중을 이용하여 이동시키는 것이 아니라, 강제적인 압력 구배에 의하여 포집 물질(P)이 이동하므로 보다 신속하게 이동 가능하다.

상기 트랩(130)과 모집 용기(140)에 압력 구배를 제공하는 방법은 여러 방법이 있다. 그 중 하나의 실시예로, 상기 트랩(130) 내부에 불활성 가스를 공급하고, 상기 모집 용기(140)와 연결된 배기 펌프(120)를 사용하여 상기 모집 용기(140)를 진공으로 유지시킴으로써 이루어질 수 있다. 이 경우 상기 배기 펌프(120)는 진공 펌프로서 배기 보조관(174)을 통하여 모집 용기(140)를 진공을 유지시킨다.

이 경우, 상기 트랩(130) 내의 포집 물질(P)을 모집 용기(140)에 이동시키는 경우에는 제1, 2, 3, 4, 7 개폐밸브(191, 192, 193, 194, 197)를 열어서 트랩(130) 과 모집 용기(140) 사이를 연통시키고, 제5, 6 개폐밸브(195, 196)를 닫는다.

상기 포집 물질(P)들을 모집 용기(140)로 이동시키는 단계 이후에는, 도 8에 상기 회수관(171)에 잔존하는 포집 물질(P)들을 제거하는 단계(S5; 도 6 참조)를 더 포함할 수 있다. 이는 상기한 바와 같이, 회수관(171)이 외부로 노출되는 경우 상기 회수관(171)에 유해성 포집 물질(P)들이 잔존하는 것을 방지하기 위함이다.

이를 위하여, 상기 회수관(171)과 배기 펌프(120) 사이의 통로를 개방시키고, 상기 회수관(171)과 모집 용기(140) 사이의 통로를 차단시킨 다음, 외부로부터 퍼지 가스를 회수관(171)에 공급할 수 있다. 상기 퍼지 가스는 불활성 가스일 수 있다.

이 단계에서 상기 회수관(171)에는 제2 가열 수단이 작동하여서, 상기 회수관(171)에 붙어있는 잔존 물질들을 기화시켜서 떨어지도록 할 수 있다.

이 경우에는, 상기 제1, 2, 3, 7 개폐밸브(191, 192, 193, 197)를 닫고, 상기 제4, 5, 6 개폐밸브(194, 195, 196)를 연다.

그 후에, 상기 모집 용기(140)를 상기 회수관(171)으로부터 분리하는 단계(S6)를 거치며, 분리된 모집 용기(140)는 대기 상태에 노출되지 않고 이동되어서, 재활용 단계를 거칠 수 있게 된다. 상기 모집 용기(140)의 교체시점은 상기 모집 용기(140)에 플로팅(floating) 센서나, RF 센서 등을 장착하여 모집 용기에 저축된 포집 물질의 양을 측정하여 설정할 수 있다.

한편, 반도체 제조 장치에는, 도 9에 도시된 바와 같이, 공정챔버(110)를 진 공상태로 만들어 주는 배기 펌프(120)의 후단에 상기 공정챔버(110)에서 배출되는 배기가스를 정화시킨 후 대기로 방출하는 스크루버(Scrubber)(220)가 구비된다.

이 경우, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 제조 장치(200)는 상기 트랩(130)이 제2 배기관(260) 중에 개재되고, 상기 모집 용기(140) 및 상기 회수용 가스 공급 수단(155)이 상기 제2 배기관(260) 중에 개재된 트랩(130)에 연결된다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 제조 장치(200)는 퍼지 수단(101) 또한 구비할 수 있다.

도 9에 도시된 상기 모집 용기(140), 배기 펌프(120), 회수용 가스 공급 수단(155) 및 퍼지 수단(101) 등은 도 3, 4, 5에 도시된 모집 용기, 배기 펌프, 회수용 가스 공급 수단 및 퍼지 수단 등과 그 구조 및 기능이 동일하므로 동일한 참조번호를 부여하였으며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이 경우, 상기 제2 배기관(260)은 제3 배기 통로(261)와, 제4 배기 통로(262)를 구비하고, 이 경우 상기 제3 배기 통로(261)와 제4 배기 통로(262) 사이를 트랩(130)을 개재시키지 않고 직접 연결하는 제2 우회 배기관(266)이 더 설치될 수 있다. 즉, 상기 제2 우회 배기관(266)은, 상기 제3 배기 통로(261)의 제3 배기용 개폐밸브 상류측 일 지점과 상기 제3 배기 통로(261)의 제3 배기용 개폐밸브 하류측 일 지점 사이가 직통되도록 연결한다. 이 경우 상기 제2 우회 배기관(266)에는 상기 제2 우회 배기관(266)을 개폐하는 제2 우회용 개폐밸브(285)가 설치된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 이 로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

본 발명의 반도체 소자를 제조하는 제조 장치에서 사용 가능하다.

도 1은 종래의 반도체 제조 장치를 도시한 블럭도이다.

도 2는 종래의 다른 반도체 제조 장치를 도시한 블럭도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조 장치를 도시한 블록도이다.

도 4는 도 3의 변형예이다.

도 5는 도 3의 다른 변형예이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조 장치의 부산물 처리 방법을 도시한 흐름도이다.

도 7은 반도체 제조 장치의 부산물 처리 방법에서, 트랩의 포집 물질을 모집 용기에 이동시키는 단계를 도시한 개략도이다.

도 8은 반도체 제조 장치의 부산물 처리 방법에서, 회수관에서 포집 물질을퍼지하는 단계를 도시한 개략도이다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 제조 장치를 도시한 개략도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100, 200: 반도체 제조 장치 101: 퍼지 수단

102: 퍼지 가스 공급부 105: 바이패스 관

110: 공정챔버 160: 제1 배기관

120: 배기 펌프 130: 트랩

140: 모집 용기 150: 회수용 펌프

155: 회수용 가스 공급 수단 156: 회수용 가스 공급부

157: 압력 전달관 166: 제1 우회 배기관

171: 회수관 174: 배기 보조관

220: 스크루버 260: 제2 배기관

Claims

반도체 공정 반응이 발생하는 공정챔버;

제1 배기관을 통하여 상기 공정챔버와 연결되어서, 상기 공정챔버를 반응 압력 상태로 유지시키는 배기 펌프;

상기 제1 배기관 중간에 개재(介在)되어서, 상기 공정챔버로부터 상기 배기 펌프로 향하는 배기가스 중 적어도 일부 물질을 포집하는 트랩;

상기 트랩과 배기 펌프 사이의 제1배기관과 연결되는 배기 보조관을 통해 배기 펌프와 연통되며, 회수관을 통하여 상기 트랩과 연통되어서 상기 트랩에 포집된 물질을 저장하는 모집 용기; 및

상기 트랩 내부에 정압(positive pressure)을 공급하는 회수용 가스 공급 수단;

을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
제1항에 있어서,

상기 회수용 가스 공급 수단은,

불활성 가스를 공급하는 회수용 가스 공급부와 상기 트랩 사이를 연결하는 것으로, 상기 회수용 가스 공급부로부터 불활성 가스를 상기 트랩에 공급하는 압력 전달관을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
제2항에 있어서,

일단 및 타단이 각각 상기 회수관의 상류측 및 상기 압력 전달관으로부터 분기되어서, 상기 회수용 가스 공급부로부터 불활성 가스를 상기 회수관에 공급하는 퍼지 가스 공급관과;

일단 및 타단이 각각 상기 회수관의 하류측 및 상기 배기 보조관으로부터 분기되어서, 상기 배기 펌프와 연통되는 바이패스 관;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
제2항에 있어서,

일단 및 타단이 각각 상기 회수관의 상류측 및 상기 압력 전달관으로부터 각각 분기되어서, 상기 회수용 가스 공급부로부터 불활성 가스를 상기 회수관에 공급하는 퍼지 가스 공급관과;

상기 회수관의 하류측으로부터 분기되어서 상기 배기 펌프와 별도로 배치된 퍼지 펌프와 연통되는 퍼지 가스 배출관;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
제1항에 있어서,

상기 공정챔버로부터의 배기가스가 상기 트랩을 거치지 않고 직접 배기 펌프로 이동되도록 형성된 우회 배기관을 더 구비하고, 상기 제1 배기관 및 우회 배기관에는 이들 라인들을 선택적으로 개폐할 수 있는 개폐 밸브들이 설치된 것을 특징 으로 하는 반도체 제조 장치.
반도체 공정 반응이 발생하는 공정챔버;

제1 배기관을 통하여 상기 공정챔버와 연결되어서, 상기 공정챔버를 적정 압력 상태로 유지시키는 배기 펌프;

상기 배기 펌프와 제2 배기관을 통하여 연결 배치된 스크루버(Scrubber);

상기 제2 배기관 중간에 개재되어서, 상기 배기 펌프로부터 상기 스크루버로 향하는 기체 중 적어도 일부 물질을 포집하는 트랩;

상기 트랩과 스크루버 사이의 제2배기관과 연결되는 배기 보조관을 통해 배기 펌프와 연통되며, 회수관을 통하여 상기 트랩과 연통되어서 상기 트랩에 포집된 물질을 저장하는 모집 용기; 및

상기 트랩 내부에 정압(positive pressure)을 공급하는 회수용 가스 공급 수단;

을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
제6항에 있어서,

상기 회수용 가스 공급 수단은,

불활성 가스를 공급하는 회수용 가스 공급부와 상기 트랩 사이를 연결하는 것으로, 상기 회수용 가스 공급부로부터 불활성 가스를 상기 트랩에 공급하는 압력 전달관을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 트랩은:

상기 트랩으로 유입된 배기 가스에 포함된 물질의 기화온도에 따라서 선택적으로 응축하여 포집하기 위한 냉각 수단; 및

상기 트랩 내에 포집된 물질들을 가열하여 액상으로 변화시키기 위한 가열 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 회수관을 가열하여 상기 회수관에 부착된 물질들을 가열하는 가열 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 모집 용기는 상기 회수관에 분리 가능하도록 결합된 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
반도체 반응이 발생되는 공정챔버와, 배기관을 통하여 상기 공정챔버와 연결되어서 상기 공정챔버를 적정 압력 상태로 유지시키는 배기 펌프와, 상기 배기관 중간에 개재되어 상기 공정챔버로부터 배기 펌프로 향하는 배기가스 중 적어도 일부를 포집하는 트랩과, 상기 트랩과 배기 펌프 사이의 제1배기관과 연결되는 배기 보조관을 통해 배기 펌프와 연통되며, 회수관을 통하여 상기 트랩과 연통되어서 상기 트랩에 포집된 물질을 저장하는 모집 용기를 구비하는 반도체 제조 장치의 배기가스 처리 방법으로서,

상기 공정챔버로부터 배출되는 배기가스 중 일부를 트랩에서 포집하는 단계;

상기 공정챔버와 트랩 사이 및 상기 트랩과 배기 펌프 사이를 각각 차단하는 단계;

상기 트랩 내에 포집된 물질들을 액화시키는 단계; 및

상기 트랩 내부에 불활성 가스를 공급하여 상기 포집 물질들을 회수관을 통하여 별도의 모집 용기로 이동하여 저장하는 단계;를 포함하는 반도체 제조 장치의 반도체 배기가스 처리방법.
제11항에 있어서,

상기 트랩 내부에 불활성 가스를 공급하는 단계는,

회수용 가스 공급부 와 상기 트랩 사이를 연결하는 압력 전달관을 통하여, 상기 회수용 가스 공급부로부터 불활성 가스를 상기 트랩에 공급하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 반도체 배기가스 처리방법.
제11항 또는 제12항에 있어서,

상기 포집 물질들을 모집 용기로 이동하는 단계 이후에는,

상기 회수관에 잔존하는 포집 물질들을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 반도체 배기가스 처리방법.
제11항 또는 제12항에 있어서,

상기 포집 물질들을 모집 용기로 이동시키는 단계 이후에는, 상기 모집 용기를 상기 회수관으로부터 분리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 반도체 배기가스 처리방법.