KR101909430B1 - Apparatus and method for treating gas powder for semicouductor process system - Google Patents

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Abstract

반도체 공정 시스템용 가스 파우더처리 장치 및 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 공정 시스템용 가스 파우더처리 장치는 공정가스가 유입되어 반응하는 공정챔버(110) 및 상기 공정챔버(110)에 진공을 인가하기 위한 펌프(120)를 구비한 반도체 공정 시스템용 가스 파우더처리 장치로, 상기 장치는 상기 공정챔버로부터 배출되는 배기가스가 포어라인(112)을 통하여 유입되는 반응챔버(111); 상기 상기 반응챔버(111) 전단에 구비되며, 상기 공정챔버(110)로부터 배출되는 배기가스 중 WF6와 반응, 파우더를 형성할 수 있는 반응가스를 상기 포어라인(112)으로 유입하는 반응가스 유입라인(113); 상기 반응챔버(111) 내에 구비되어, 상기 반응챔버(111) 내 온도를 상승시키는 히팅블록(117); 상기 반응챔버(111) 내에서 WF6와 상기 반응가스 반응에 따라 형성된 파우더가 포집되는 쿨링블록(119); 및 상기 포집된 파우더를 가스화시키기 위한 플로린계 라디칼을 상기 반응챔버(111) 내로 공급하기 위한 플라즈마 공급원(115)을 포함한다. An apparatus and method for treating a gas powder for a semiconductor process system are provided.
The apparatus for treating a gas powder for a semiconductor process system according to an embodiment of the present invention includes a process chamber 110 in which a process gas is introduced and reacted and a semiconductor 120 having a pump 120 for applying a vacuum to the process chamber 110. [ A gas powder processing apparatus for a process system, comprising: a reaction chamber (111) through which exhaust gas discharged from the process chamber flows through a foreline; A reaction gas inlet line for introducing a reaction gas, which is provided at a front end of the reaction chamber 111 and is capable of reacting with WF 6 of the exhaust gas discharged from the process chamber 110 and forming a powder, (113); A heating block 117 provided in the reaction chamber 111 to raise the temperature in the reaction chamber 111; A cooling block 119 for collecting WF 6 and powder formed in response to the reaction gas in the reaction chamber 111; And a plasma source 115 for supplying fluorine-based radicals into the reaction chamber 111 for gasifying the collected powder.

Description

반도체 공정 시스템용 가스 파우더처리 장치 및 방법{Apparatus and method for treating gas powder for semicouductor process system}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an apparatus and a method for processing a gas powder for a semiconductor process system,

본 발명은 반도체 공정 시스템용 가스 파우더처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마를 이용하여 원자막 화학기상공정에서 배출되는 파우더를 효과적으로 제거하여, 공정 효율을 향상시키고, 펌프 수명을 연장시킬 수 있는 반도체 공정 시스템용 가스 파우더처리 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and a method for treating a gas powder for a semiconductor process system, and more particularly, to a process for removing a powder discharged from a chemical vapor deposition process using plasma to improve process efficiency and prolong pump life 0001] The present invention relates to an apparatus and a method for treating a gas powder for a semiconductor processing system.

반도체 제조에는 가스를 이용하여 반응을 유도하는 공정이 많이 사용된다. 이 중 하나는 박막을 증착하는 증착공정으로, 이 중 하나는 원자막 화학기상증착공정이다. 원자막 화학기상증착공정(ALD CVD) 공정은 반응 가스를 한번에 같이 흘리지않고, 수초간 번갈아 흘려서 기판위에서의 반응을 최소화함으로서 원자크기만큼의 박막을 키우는데 적절하다. 단, 대부분의 반응가스가 서로 만나지 않고 배기라인을 통하여 펌프로 유입되며, 이러한 배기 진행중 반응하여 배기라인이나 펌프에 쌓여 문제를 일으키고있다. 대표적인 예로서, WN (Tungsten Nitride) 공정이 있으며, 반응가스로는 WF6, NH3, B2H6등의 가스를 수초 (1-3초)씩 순차적으로 흘려서 반응시키는 공정이다.In semiconductor manufacturing, a process of inducing a reaction using gas is widely used. One of these is a deposition process for depositing a thin film, one of which is a chemical vapor deposition process. The atomic layer chemical vapor deposition (ALD CVD) process is suitable for growing thin films of atomic size by minimizing the reaction on the substrate by alternately flowing the reaction gas for several seconds without sparging the reaction gas at the same time. However, most of the reaction gases do not meet with each other and are introduced into the pump through the exhaust line. During the exhaust process, the reactant gas accumulates in the exhaust line or pump, causing problems. As a typical example, there is a WN (Tungsten Nitride) process, and a reaction gas is a process in which gases such as WF6, NH3, and B2H6 are sequentially flowed for several seconds (1-3 seconds).

여기에서 WF6는 B2H6나 NH3등과 고온에서 반응하며 (보통은 150도씨 이상), WB, WN등의 부산물을 만들어낸다.Here, WF6 reacts with B2H6 and NH3 at high temperatures (usually more than 150 degrees Celsius) and produces by-products such as WB and WN.

WF6와 NH3의 ALD CVD공정중의 반응 메커니즘은 다음 식과 같다. The reaction mechanism during the ALD CVD process of WF6 and NH3 is as follows.

WFx + NH3 → W-NH* + HF + F2WFx + NH3 - > W-NH * + HF + F2

W-NH* + WF6 → WN-WF* + HF + F2W-NH * + WF6? WN-WF * + HF + F2

여기에서 W-NH*, WN-WF* 등은 잔류의 WF6와 NH3등에 반응하며, 쉽게 생성물을 만드는 프리커서 역할을 하고있다. 이후 반응된 물질중, W, WN, W2N 등은 솔리드 물질로 파우더 혹은 코팅된 물질로 잔류하게 되고, 나머지 WFx, NFx, H2등은 가스상태로 배기된다. 이러한 반응 메커니즘은 공정중 순차적으로 유입되는 가스와, 그 잔류가스가 반응하며 반응물을 만들어내고, 미반응 가스 대부분은 배기라인 등에 잔류물질로 남아 지속적으로 조금씩 반응하여, 배관 막힘 등으로 펌프 수명을 단축시킨다. 이와 같이 공정가스를 반응시키는 반도체 공정에서는 공정 후 배출되는 미반응 가스의 반응이 펌프 등과 같은 공정장치에 벌어지는 문제가 발생한다.
Here, W-NH *, WN-WF *, etc. react with remaining WF6 and NH3 and act as precursors to easily produce products. Among the reacted materials, W, WN, W2N and the like are left as a solid material as a powder or a coated material, and the remaining WFx, NFx, H2, etc. are exhausted in a gaseous state. This reaction mechanism reacts sequentially with the gas flowing in the process and the residual gas to generate a reaction product. Most of the unreacted gas remains as a residual substance in the exhaust line and reacts little by little, thereby shortening the life of the pump . In the semiconductor process for reacting the process gas, the reaction of the unreacted gas discharged after the process occurs in a process apparatus such as a pump.

이에 따라, 본 발명이 해결하려는 과제는 ALD CVD와 같은 반도체 공정 중 배출되는 반응가스의 반응에 따라 형성되는 파우더 등과 같은 잔류물을 효과적으로 처리할 수 있는, 저압용 파우더 처리 장치를 제공하는 것이다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a low-pressure powder processing apparatus capable of effectively treating residues such as powders formed in response to the reaction of discharged reaction gases during semiconductor processing such as ALD CVD.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 공정가스가 유입되어 반응하는 공정챔버(110) 및 상기 공정챔버(110)에 진공을 인가하기 위한 펌프(120)를 구비한 반도체 공정 시스템용 가스 파우더처리 장치로, 상기 장치는 상기 공정챔버로부터 배출되는 배기가스가 포어라인(112)을 통하여 유입되는 반응챔버(111); 상기 상기 반응챔버(111) 전단에 구비되며, 상기 공정챔버(110)로부터 배출되는 배기가스 중 WF6와 반응, 파우더를 형성할 수 있는 반응가스를 상기 포어라인(112)으로 유입하는 반응가스 유입라인(113); 상기 반응챔버(111) 내에 구비되어, 상기 반응챔버(111) 내 온도를 상승시키는 히팅블록((117); 상기 반응챔버(111) 내에서 WF6와 상기 반응가스 반응에 따라 형성된 파우더가 포집되는 쿨링블록(119); 및 상기 포집된 파우더를 가스화시키기 위한 플로린계 라디칼을 상기 반응챔버(111) 내로 공급하기 위한 플라즈마 공급원(115)을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정 시스템용 가스 파우더처리 장치를 제공한다. The present invention provides a gas powder processing apparatus for a semiconductor process system having a process chamber 110 in which a process gas is introduced and reacted and a pump 120 for applying a vacuum to the process chamber 110, , The apparatus comprising: a reaction chamber (111) through which the exhaust gas discharged from the process chamber flows through the foreline (112); A reaction gas inlet line for introducing a reaction gas, which is provided at a front end of the reaction chamber 111 and is capable of reacting with WF 6 of the exhaust gas discharged from the process chamber 110 and forming a powder, (113); A heating block 117 provided in the reaction chamber 111 for raising the temperature in the reaction chamber 111 and a cooling block 117 for collecting the WF 6 and the powder formed in the reaction gas reaction in the reaction chamber 111, And a plasma source (115) for supplying a fluorine-based radical for gasifying the collected powder into the reaction chamber (111). do.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 플라즈마 공급원(115)으로부터 플로린계 라디칼은 상기 히팅블록(117)과 쿨링블록(119) 사이의 반응챔버(111) 공간 또는 히팅블록(117) 상단의 반응챔버 공간으로 유입된다. The fluorine-based radical from the plasma source 115 is supplied to the reaction chamber 111 between the heating block 117 and the cooling block 119 or into the reaction chamber 111 at the upper end of the heating block 117. In this case, Respectively.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 플라즈마 공급원은 리모트 플라즈마 공급원이다. In one embodiment of the invention, the plasma source is a remote plasma source.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 히팅블록(117)은 상부면이 개방된 상자형태이며, 상기 쿨링블록은 상기 히팅블록(117) 외곽의 반응챔버(111) 내벽을 에워싸는 형태이다. In an embodiment of the present invention, the heating block 117 is in the form of a box having an opened upper surface, and the cooling block surrounds the inner wall of the reaction chamber 111 outside the heating block 117.

본 발명은 또한 반도체 공정 시스템용 가스 파우더처리 방법으로, 상기 방법은 원자막 화학기상증착공정이 진행되는 공정챔버로부터 유입되는 배기가스에 상기 배기가스 중 함유되는 WF6와 반응하는 반응가스를 혼합하는 단계; 상기 혼합된 반응가스를 섭씨 150도 이상의 고온으로 반응시켜 파우더를 형성시키는 단계; 상기 형성된 파우더를 포집하는 단계; 및 상기 냉각된 파우더와 플로린계 라디칼로 가스화시키는 단계를 포함한다. The present invention also relates to a method of treating a gas powder for a semiconductor process system, said method comprising the steps of mixing a reaction gas reacting with WF6 contained in said exhaust gas into an exhaust gas flowing from a process chamber in which a chemical vapor deposition ; Reacting the mixed reaction gas at a high temperature of 150 DEG C or more to form a powder; Collecting the formed powder; And gassing the cooled powder and the flourine-based radical.

본 발명의 일 실시예에서 상기 방법은 상기 가스화된 파우더 가스를 진공펌프를 이용 배기시키는 단계를 더 포함하며, 상기 파우더를 포집하는 단계는 상기 파우더를 별도의 쿨링블록으로 냉각시키는 방식으로 진행된다. In one embodiment of the present invention, the method further comprises evacuating the gasified powder gas using a vacuum pump, wherein the step of collecting the powder proceeds by cooling the powder with a separate cooling block.

본 발명에 따른 파우더 처리장치는 공정챔버와 펌프 사이에 저압으로 운전되는 반응챔버를 포함하며, 상기 반응챔버에서 미반응 가스 등을 반응시켜, 잔류 가스가 펌프로 유입되는 것을 방지한다. 더 나아가, 반응챔버 전단에 NH3를 유입시켜, WF6의 고온 반응과 펌프 유입을 방지하고, 리모트 플라즈마 시스템을 이용하여, W, WN, W2N 등의 부산물을 제거한다. 이로써 펌프 수명 연장, 높은 ALD 공정효율 등을 달성할 수 있다. A powder processing apparatus according to the present invention includes a reaction chamber operated at a low pressure between a process chamber and a pump and reacts unreacted gas or the like in the reaction chamber to prevent residual gas from entering the pump. Further, NH 3 is introduced into the front end of the reaction chamber to prevent the high-temperature reaction of WF 6 and the inflow of the pump, and by-products such as W, WN and W 2 N are removed using a remote plasma system. This can lead to longer pump life and higher ALD process efficiency.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 공정용 파우더 처리장치를 포함하는 ALD 공정 시스템의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우더 처리 장치를 포함하는 시스템의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 히팅블록 및 쿨링블록을 포함하는 반응챔버의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 ALD공정 부산물 처리 방법의 단계도이다. 1 is a schematic diagram of an ALD process system including a powder processing apparatus for semiconductor processing according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram of a system including a powder processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a reaction chamber including a heating block and a cooling block according to an embodiment of the present invention.
4 is a step diagram of a method for treating by-products of ALD according to an embodiment of the present invention.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. However, the present invention can be implemented in various different forms, and is not limited to the embodiments described. In order to clearly describe the present invention, parts that are not related to the description are omitted, and the same reference numerals in the drawings denote the same members.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “...부”, “...기”, “모듈”, “블록” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when an element is referred to as " including " an element, it does not exclude other elements unless specifically stated to the contrary. The terms "part", "unit", "module", "block", and the like described in the specification mean units for processing at least one function or operation, And a combination of software.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여, ALD와 같은 가스공정이 진행되는 공정챔버와 상기 공정챔버에 진공압을 인가하기 위한 펌프 사이에 별도의 반응챔버를 구비시켜, 상기 공정챔버로부터 배출되는 미반응 가스가 바로 펌프로 유입되는 방지하며, 이로써 펌프의 파우더에 의한 막힘 그리고 F 라디컬에 의한 펌프 부식 등의 문제를 효과적으로 방지한다. 이하 ALD 공정을 이용하여, 본 발명에 따른 파우더 처리장치를 상세히 설명하나, 본 발명에 따른 가스 파우더 처리장치는 가스가 사용되며, 가스 간 반응에 따른 부산물이 펌프 등에 형성될 수 있는 임의의 모든 공정에 사용될 수 있다.  In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is characterized in that a separate reaction chamber is provided between a process chamber in which a gas process such as ALD is performed and a pump for applying vacuum pressure to the process chamber, Thereby preventing the reaction gas from being directly introduced into the pump, thereby effectively preventing the clogging of the pump by the powder and the corrosion of the pump due to the F radical. Hereinafter, a powder processing apparatus according to the present invention will be described in detail using an ALD process, but the gas powder processing apparatus according to the present invention can be applied to any kind of processes in which gas is used and by- Lt; / RTI >

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우더 처리장치를 포함하는 ALD 공정 시스템의 모식도이다. 본 발명에서 파우더 처리 장치는 공정챔버로부터 배출되는 배기가스를 미리 반응시켜, 파우더화하고, 이를 다시 플라즈마 라디칼로 가스화 처리하는 장치 전반을 의미한다. 1 is a schematic diagram of an ALD process system including a powder processing apparatus according to an embodiment of the present invention. In the present invention, the powder processing apparatus refers to a general apparatus for reacting exhaust gas discharged from a process chamber in advance, powdering the same, and gasifying the exhaust gas again into plasma radicals.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 ALD 공정 시스템은 ALD 공정이 진행되는 공정챔버(100), 상기 공정챔버(100)와 라인 연결되어, 상기 공정챔버(100)에 ALD 공정에 필요한 진공압을 인가하는 펌프(120)를 포함한다. 특히, 본 발명의은 상기 공정챔버(100)와 펌프(120) 사이에 구비되며, 상기 공정챔버로부터 배출되는 미반응 가스를 반응시켜, 파우더를 형성하고, 이를 처리하는 별도의 파우더 처리 장치(110)를 포함한다. Referring to FIG. 1, an ALD process system according to an embodiment of the present invention includes a process chamber 100 in which an ALD process is performed, a process chamber 100 connected in line with the process chamber 100, And a pump 120 for applying necessary vacuum pressure. Particularly, the present invention provides a separate powder processing apparatus 110 provided between the process chamber 100 and the pump 120 for reacting unreacted gas discharged from the process chamber to form a powder, .

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우더 처리 장치를 포함하는 시스템의 모식도이다.2 is a schematic diagram of a system including a powder processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 파우더 처리는 공정챔버(100)로부터 미반응 가스가 유입되며, 고온(섭씨 150도 이상)으로 유지되는 반응챔버(111)를 포함한다. 이와 같이 본 발명은 공정챔버와 펌프 사이에 별도의 반응챔버를 구비시켜, 상기 공정챔버로부터 배출되는 미반응가스를 펌프 전단에서 반응시키고, 상기 반응에 따라 형성된 파우더를 처리한다. Referring to FIG. 2, the powder processing according to the present invention includes a reaction chamber 111 into which unreacted gas is introduced from the process chamber 100 and is maintained at a high temperature (150 degrees Celsius or more). As described above, the present invention provides a separate reaction chamber between the process chamber and the pump, reacts the unreacted gas discharged from the process chamber at the front end of the pump, and processes the powder formed in accordance with the reaction.

본 발명자는ALD 공정이 순차적인 반응가스 유입으로, 가스간 반응을 최소화시키며, 그 결과 공정가스 대부분은 배기라인으로 유입되고, 유입된 공정가스는 배기라인 또는 펌프에서 반응하여, 펌프 등에 손상을 입힌다. The present inventors have found that the ALD process minimizes the intergass reaction with sequential reactant gas inflows, with the result that most of the process gas enters the exhaust line and the introduced process gas reacts in the exhaust line or pump, .

따라서, 본 발명자는 ALD 공정 중 과량으로 배출되는 WF6 미반응가스를 처리하기 위하여, 상개 반응챔버(111)의 전단라인, 즉, 포어라인(112)으로 NH3 와 같이 WF6 와 반응할 수 있는 반응가스를 유입시킨다. 그 결과, 공정챔버(100)로부터 배출되는 WF6 가스는 반응챔버 유입 전 미리 NH3와 같은 WF6 반응가스와 혼합되어, 미리 반응하며, 더 나아가, 히팅블록(117)에 의하여 고온이 유지되는 반응챔버(111) 내에서 반응하여, 부산물을 형성하게 된다. 이로써 종래 기술과 같이 미반응 가스의 직접 펌프 유입 및 이에 따란 파우더 형성의 문제를 효과적으로 방지한다. Therefore, the present inventors have found that a reaction gas that can react with WF 6, such as NH 3, is supplied to the front end line of the upper reaction chamber 111, that is, the foreline 112, in order to treat WF 6 unreacted gas, . As a result, the WF 6 gas discharged from the process chamber 100 is mixed with the WF 6 reaction gas such as NH 3 in advance before entering the reaction chamber, and reacts in advance, and further, 111) to form byproducts. This effectively prevents the problem of direct pump inflow of unreacted gas and powder formation as in the prior art.

도 2를 다시 참조하면, 본 발명에 따른 파우더 처리장치는 고온으로 유지되는 저압 조건의 반응챔버(111)를 구비하며, 공정챔버(미도시)와 연결된 라인에 별도의 NH3 유입라인(113)이 구비된다. 상기 반응가스 유입라인(113)을 통하여 유입된 NH3와 같은 반응가스는 미반응 WF6와 반응한다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 반응가스 유입라인(113)을 통하여 유입되는 WF6 반응가스는 선택적 또는 상시 유입될 수 있다. 선택적 유입인 경우, WF6 가스가 공정챔버(110)로부터 배출되는 경우에만 반응가스가 유입된다. Referring to FIG. 2 again, the powder processing apparatus according to the present invention includes a reaction chamber 111 of a low-pressure condition maintained at a high temperature, and a separate NH 3 inlet line 113 is connected to a line connected to a process chamber Respectively. Reaction gas such as NH 3 introduced through the reaction gas inlet line 113 reacts with unreacted WF 6. In an embodiment of the present invention, the WF6 reaction gas introduced through the reaction gas inlet line 113 may be selectively or continuously introduced. In the case of the selective introduction, the reaction gas is introduced only when the WF6 gas is discharged from the process chamber 110.

더 나아가, 본 발명에 따른 ALD 공정용 파우더 처리장치는 원격 플라즈마 공급원(Remote Plasma Source, RPS, 115)를 포함하며, 상기 원격 플라즈마 공급원은 NF3등의 플로린 계열의 가스를 풀라즈마 공정으로 라디컬화 하여 반응챔버에 흘림으로써, 반응에 따라 형성된 W, WN, W2N등의 파우더를 제거하는데 사용된다. Furthermore, the powder processing apparatus for an ALD process according to the present invention includes a remote plasma source (RPS) 115, wherein the remote plasma source is a plasma source, such as NF3, By flowing into the reaction chamber, it is used to remove powder such as W, WN, W2N formed by the reaction.

즉, 반응에 따라 형성되어, 포집된 부산물을 F라디컬 식각을 통하여 다시 가스화하는 단계를 세정 공정이라고 하며, 그 메커니즘은 아래 식과 같다. That is, the step of gasifying again the formed by-products formed by the reaction through the F radical etching is called a cleaning process, and the mechanism is as follows.

W, W2N, WN + F- → WF*, WF* + N2W, W2N, WN + F-? WF *, WF * + N2

또한, 본 발명에 따른 파우더 처리장치의 반응챔버(111) 내에는 챔버 내 온도를 섭씨 150도 이상의 고온으로 유지시키기 위한 히팅블록(117)를 더 포함한다. 상기 히팅블록(117)은 전기적 방식으로 반응챔버(111) 내 온도를 상승시키며, 상기 히팅블록(117)은 바람직하게는 공정챔버와 연결된 반응챔버(111) 상단에 구비되는 것이 바람직하다. 이로써 미반응 공정가스와 반응챔버(111) 전단에서 유입되는 NH3 와 같은 반응가스는 활발히 반응한다.In addition, the reaction chamber 111 of the powder processing apparatus according to the present invention further includes a heating block 117 for maintaining the temperature in the chamber at a high temperature of 150 degrees Celsius or more. The heating block 117 electrically increases the temperature in the reaction chamber 111. The heating block 117 is preferably disposed at an upper end of the reaction chamber 111 connected to the process chamber. As a result, unreacted process gases and reaction gases such as NH3 introduced from the front end of the reaction chamber 111 actively react.

또한, 본 발명에 따른 반응챔버(111) 내에는 상기 반응에 따라 형성된 부산물 등을 냉각시켜 포집하기 위한 쿨링블록(119)가 구비된다. 즉, 반응에 따라 형성된 파우더 등의 부산물은 히팅블록에 의하여 가열된 상태이며, 진공펌프에 의하여 이동 중 상기 쿨링블록(119)에 의하여 냉각되어, 포집된다. 상기 포집된 파우더 등의 부산물은 플라즈마화된 플로린 계열의 가스로 분해되어, 처리된다. 즉, 본 발명에서 상기 쿨링블록(119)는 유입되는 F 라디칼과 파우더간의 반응시간을 높여 주기 위하여, 온도 냉각에 따라 파우더의 이동도를 떨어뜨려, 포집한다. In the reaction chamber 111 according to the present invention, a cooling block 119 for cooling and collecting by-products formed according to the reaction is provided. That is, the by-products such as powder formed in accordance with the reaction are heated by the heating block and cooled by the cooling block 119 during the movement by the vacuum pump and collected. The by-products such as the collected powder are decomposed into plasma-treated florine-type gases and treated. That is, in the present invention, the cooling block 119 reduces the mobility of the powder according to the temperature cooling and collects the powder to increase the reaction time between the incoming F radical and the powder.

더 나아가, 본 발명자는 플라즈마 공급원으로부터의 플라즈마에 의하여 플라즈마화되는 플로린계열의 가스가 비록 파우더를 제거하는데에는 유용하지만, 펌프로 유입되는 경우, 펌프에 기계적 손상을 일으킬 수 있는 점에 주목하였다. 따라서, 본 발명에서 상기 플라즈마화된 플로린계 가스는 히팅블록(117)과 쿨링블록(119) 사이의 챔버 공간 또는 히팅블록(117) 상단의 챔버 공간으로 유입되며, 이로써 플라즈마에 의하여 형성된 F계 라디칼이 상기 반응챔버(111) 내에서 최대한 소진되게 하여, 펌프로의 F계 라디칼 이동을 최소화할 수 있다. 이와 달리 상기 플로린계 가스는 포어라인, 즉, 반응챔버 전단에도 유입될 수 있으며, 이로써 충분한 라디칼 이동거리가 확보되어, 펌프의 라디칼 손상을 방지할 수 있다.Further, the present inventors have noted that the florine-based gas that is plasmaized by the plasma from the plasma source is useful for removing the powder, but can cause mechanical damage to the pump when introduced into the pump. Accordingly, in the present invention, the plasmaized florine-based gas is introduced into the chamber space between the heating block 117 and the cooling block 119 or the chamber space at the upper end of the heating block 117, whereby the F-based radical formed by the plasma Is exhausted to the maximum in the reaction chamber 111, thereby minimizing the movement of the F radical to the pump. Alternatively, the florine-based gas may be introduced into the foreline, that is, the front end of the reaction chamber, thereby ensuring a sufficient radical travel distance, thereby preventing radical damage to the pump.

본 발명의 일 실시예에서 상기 히팅블록(117)과 쿨링블록(119) 형태는 제한이 없으나, 쿨링블록(119)의 경우 단위 블록 복수 개가 결합된 구조일 수 있다. 또한, 상기 쿨링블록(119)은 상기 반응챔버(111) 높이 범위 내에서 변경할 수 있으며, 이로써 부산물과 F 라디컬의 반응을 극대화시키며, 이로써 펌프 유입을 방지할 수 있다. In an embodiment of the present invention, there is no limitation on the type of the heating block 117 and the cooling block 119, but in the case of the cooling block 119, a plurality of unit blocks may be combined. Also, the cooling block 119 can be changed within the height range of the reaction chamber 111, thereby maximizing the reaction between the byproduct and the F radical, thereby preventing the pump from flowing.

본 발명의 일 실시예는 히팅블록과 쿨링블록 구조를 통하여 유입되는 가스들의 반응시간을 최대로 유지하도록 한다. One embodiment of the present invention maintains maximum response time of incoming gases through the heating block and cooling block structure.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 히팅블록 및 쿨링블록을 포함하는 반응챔버의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of a reaction chamber including a heating block and a cooling block according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 히팅블록(117)은

Figure 112012009690629-pat00001
자 형태, 즉, 상부면이 개방된 상자 또는 바구니 형태이며, 상기 상부면 방향으로 반응가스 및 미반응 공정가스가 혼합되어 유입된다. 즉, 상기
Figure 112012009690629-pat00002
구조의 격벽은 유입되는 가스를 최대한 히팅블록(117)에 접촉시키는 배플과 같은 역할을 수행하며, 상기 히팅블록(117)의 격벽 안쪽에서 가스는 반응하여 파우더 등의 부산물이 형성된다. Referring to FIG. 3, the heating block 117 according to an embodiment of the present invention includes:
Figure 112012009690629-pat00001
I.e., in the form of a box or basket with the top surface open, and the reaction gas and the unreacted process gas are mixed and introduced into the top surface direction. That is,
Figure 112012009690629-pat00002
The partition wall of the structure functions as a baffle which brings the introduced gas into contact with the heating block 117 as much as possible and the gas reacts inside the partition wall of the heating block 117 to form a byproduct such as powder.

또한, 쿨링블록(119)은 상기 히팅블록(117) 외곽의 반응챔버(111) 내벽을 에워싼다. 즉, 히팅블록(117)의 격벽을 타고 외부로 나오는 파우더 등은 상기 쿨링블록(119)와 접촉하여, 온도가 하강하며, 이로써 부산물은 쿨링블록(119)에 포집될 수 있다. Further, the cooling block 119 surrounds the inner wall of the reaction chamber 111 outside the heating block 117. That is, the powder or the like that comes out to the outside through the partition wall of the heating block 117 comes into contact with the cooling block 119 and the temperature is lowered, whereby the by-product can be collected in the cooling block 119.

본 발명은 상술한 파우더 처리 장치를 이용한 ALD공정 부산물 처리 방법을 제공한다. The present invention provides a method of treating an ALD process by-product using the above-described powder processing apparatus.

도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 ALD공정 부산물 처리 방법의 단계도이다. 4 is a step diagram of a method for treating by-products of ALD according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 먼저 ALD공정이 진행되는 공정챔버로부터 유입되는 배기가스에 상기 배기가스 중 함유되는 WF6와 반응하는 반응가스를 혼합시킨다. 상기 반응가스는 WF6 가스 배출시에만 선택적으로 혼합되거나, 아니면 상시 혼합될 수 있다. Referring to FIG. 4, the exhaust gas flowing from the process chamber in which the ALD process is performed is mixed with the reactive gas reacting with the WF 6 contained in the exhaust gas. The reaction gas may be selectively mixed only when the WF 6 gas is exhausted, or may be mixed at all times.

이후, 상기 혼합된 반응가스를 섭씨 150도 이상의 고온으로 반응시켜 부산물인 파우더를 형성하며, 상기 고온의 상한은 특별한 제한이 없으나, 상기 반응챔버에 손상을 일으키지 않는 수준, 예를 들어 섭씨 300도 이하가 바람직하다.Thereafter, the mixed reaction gas is reacted at a high temperature of 150 DEG C or higher to form a by-product powder. The upper limit of the high temperature is not particularly limited, but may be a level at which the reaction chamber is not damaged, .

이후, 상기 형성된 파우더를 포집하며, 상기 냉각된 파우더와 플로린계 라디칼로 가스화시킨다. 즉, 본 발명은 미반응된 공정가스를 별도 챔버에서 반응시켜, 부산물을 형성시키고, 상기 부산물을 냉각하여 포집한다. 상기 포집된 부산물은 반응챔버에 유입되는 라디칼 등에 의하여 분해되어, 다시 가스화되는 방식으로 처리될 수 있다. 따라서, 상기 가스화된 부산물은 배기장치에 달라붙거나 쌓이지 않고 쉽게 펌핑되어 배출될 수 있다. Thereafter, the formed powder is collected and gasified by the cooled powder and florine-based radical. That is, the present invention reacts unreacted process gases in separate chambers to form byproducts, which are then cooled and collected. The collected by-products can be treated in such a manner that they are decomposed by radicals or the like introduced into the reaction chamber and then gasified again. Therefore, the gasified by-product can be easily pumped and discharged without sticking to or accumulating in the exhaust device.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명이 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이와 균등하거나 또는 등가적인 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, Modification is possible. Accordingly, the spirit of the present invention should be understood only in accordance with the following claims, and all of the equivalent or equivalent variations will fall within the scope of the present invention.

Claims (7)

공정가스가 유입되어 반응하는 공정챔버(110) 및 상기 공정챔버(110)에 진공을 인가하기 위한 펌프(120)를 구비한 반도체 공정 시스템용 가스 파우더처리 장치로, 상기 장치는
상기 공정챔버로부터 배출되는 배기가스가 포어라인(112)을 통하여 유입되는 반응챔버(111);
상기 반응챔버(111) 전단에 구비되며, 상기 공정챔버(110)로부터 배출되는 배기가스 중 WF6와 반응, 파우더를 형성할 수 있는 반응가스를 상기 포어라인(112)으로 유입하는 반응가스 유입라인(113);
상기 반응챔버(111) 내에 구비되어, 상기 반응챔버(111) 내 온도를 상승시키는 히팅블록(117);
상기 반응챔버(111) 내에서 WF6와 상기 반응가스 반응에 따라 형성된 파우더가 포집되는 쿨링블록(119); 및
상기 포집된 파우더를 가스화시키기 위한 플로린계 라디칼을 상기 반응챔버(111) 내로 공급하기 위한 플라즈마 공급원(115)을 포함하며,
상기 플라즈마 공급원(115)으로부터 플로린계 라디칼은 상기 히팅블록(117)과 쿨링블록(119) 사이의 반응챔버(111) 공간 또는 히팅블록(117) 상단의 반응챔버 공간으로 유입되는 것을 특징으로 하는 반도체 공정 시스템용 가스 파우더처리 장치.A gas powder processing apparatus for a semiconductor process system having a process chamber (110) in which a process gas flows and reacts and a pump (120) for applying a vacuum to the process chamber (110)
A reaction chamber 111 through which the exhaust gas discharged from the process chamber flows through the foreline 112;
A reaction gas inlet line (not shown) disposed upstream of the reaction chamber 111 for reacting with WF 6 of the exhaust gas discharged from the process chamber 110 and introducing a reaction gas capable of forming powder into the foreline 112 113);
A heating block 117 provided in the reaction chamber 111 to raise the temperature in the reaction chamber 111;
A cooling block 119 for collecting WF 6 and powder formed in response to the reaction gas in the reaction chamber 111; And
And a plasma source 115 for supplying a fluorine-based radical for gasifying the collected powder into the reaction chamber 111,
The fluorine radical from the plasma source 115 flows into the reaction chamber 111 space between the heating block 117 and the cooling block 119 or into the reaction chamber space at the upper end of the heating block 117. [ Gas powder processing equipment for process systems. 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 플라즈마 공급원은 리모트 플라즈마 공급원인 것을 특징으로 하는 반도체 공정 시스템용 가스 파우더처리 장치.The method according to claim 1,
Wherein the plasma source is a remote plasma source. 제 1항에 있어서,
상기 히팅블록(117)은 상부면이 개방된 상자형태이며, 상기 쿨링블록은 상기 히팅블록(117) 외곽의 반응챔버(111) 내벽을 에워싸는 형태인 것을 특징으로 하는 반도체 공정 시스템용 가스 파우더처리 장치.The method according to claim 1,
Characterized in that the heating block (117) is in the form of a box with an opened top surface and the cooling block is in the form of surrounding the inner wall of the reaction chamber (111) outside the heating block (117) . 반도체 공정 시스템용 가스 파우더 처리방법으로, 상기 방법은
반도체 공정이 진행되는 공정챔버로부터 유입되는 배기가스에 상기 배기가스 중 함유되는 WF6와 반응하는 반응가스를 반응챔버 내에서 혼합하는 단계;
상기 혼합된 반응가스를 반응챔버 내에 구비된 히팅블록을 이용하여 섭씨 150도 이상의 고온으로 반응시켜 파우더를 형성시키는 단계;
상기 형성된 파우더를 포집하는 단계; 및
상기 포집된 파우더를 플로린계 라디칼로 가스화시키는 단계를 포함하며,
상기 파우더를 포집하는 단계는 상기 파우더를 별도의 쿨링블록으로 냉각하며,
플로린계 라디칼은 히팅블록과 쿨링블록 사이의 반응챔버 공간 또는 히팅블록 상단의 반응챔버 공간으로 유입시키는 것을 특징으로 하는 반도체 공정 시스템용 가스 파우더 처리방법.A method of treating a gas powder for a semiconductor process system,
Mixing a reaction gas, which reacts with WF6 contained in the exhaust gas, into an exhaust gas flowing from a process chamber in which a semiconductor process is performed, in a reaction chamber;
Reacting the mixed reaction gas at a high temperature of 150 DEG C or more using a heating block provided in the reaction chamber to form a powder;
Collecting the formed powder; And
And gassing the collected powder to a fluorine-based radical,
Wherein the step of collecting the powder cools the powder with a separate cooling block,
Wherein the fluorine-based radical is introduced into the reaction chamber space between the heating block and the cooling block or into the reaction chamber space at the top of the heating block. 제 5항에 있어서, 상기 방법은
상기 가스화된 파우더 가스를 진공펌프를 이용 배기시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정 시스템용 가스 파우더 처리방법.6. The method of claim 5,
Further comprising evacuating the gasified powder gas using a vacuum pump. ≪ RTI ID = 0.0 > 8. < / RTI > 제 5항에 있어서,
상기 파우더를 포집하는 단계는 상기 파우더를 별도의 쿨링블록으로 냉각시키는 방식으로 진행되는 것을 특징으로 하는 반도체 공정 시스템용 가스 파우더 처리방법.6. The method of claim 5,
Wherein the step of collecting the powder is performed by cooling the powder with a separate cooling block.
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