KR101981899B1 - 클리닝 기능이 구비된 반도체 공정 장비 및 이를 이용한 반도체 공정 장비의 클리닝 방법 - Google Patents

클리닝 기능이 구비된 반도체 공정 장비 및 이를 이용한 반도체 공정 장비의 클리닝 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 공정 장비의 클리닝 방법에 관한 것으로서, 내부에 기판 처리 공간을 제공하는 챔버; 상기 챔버 내부로부터 공정 가스를 배기하는 제1 가스배기부; 상기 챔버 내부로 불활성 가스를 공급하는 제1 가스공급부; 상기 챔버 내부로 클리닝 가스를 공급하여 상기 챔버 내부에 흄을 발생하는 제2 가스공급부; 및 상기 챔버 내부로부터 상기 불활성 가스, 상기 클리닝 가스, 상기 흄 또는 이들이 혼합된 혼합 가스를 배기하는 제2 가스배기부; 를 포함하되, 상기 제2 가스배기부는, 상기 불활성 가스, 상기 클리닝 가스, 상기 흄 또는 이들이 혼합된 혼합 가스의 배기량을 조절하는 흡입팬; 를 포함한다.

Description

클리닝 기능이 구비된 반도체 공정 장비 및 이를 이용한 반도체 공정 장비의 클리닝 방법{Semiconductor processing device with cleaning function and cleaning method of semiconductor processing device using the same}
본 발명은 클리닝 기능이 구비된 반도체 공정 장비 및 이를 이용한 반도체 공정 장비의 클리닝 방법에 관한 것이다.
반도체 공정 장비는 척에 기판을 안착하고, 반도체 공정으로 기판을 처리하는 장치이다.
예를 들어, 반도체 공정으로 기판을 처리하는 장치는 챔버 내부로 공정 가스를 주입하여 플라즈마 증착 및 식각 중 하나 이상을 수행할 수 있다. 통상 기판에 형성된 박막을 식각하기 위하여 염소(Cl) 계열의 가스를 공정 가스로 이용한다.
이러한 염소 계열의 가스를 공정 가스로 이용하여 식각 공정을 반복적으로 수행하게 되면, 챔버 내부에서 반응부산물이 발생된다. 발생된 반응부산물은 챔버 내부에 증착되어 후속 공정에서 기판에 대해 오염원으로 작용하기 때문에, 이를 제거하기 위한 챔버 내부의 주기적인 클리닝 공정이 필요하다.
일반적으로 챔버 클리닝 공정은 챔버 리드를 개방하여 챔버 내벽 및 부품에 잔류하는 잔류부산물을 제거하는 과정을 수반한다. 이 과정에서, 챔버 리드를 개방하면, 흄(Fume)이 발생한다.
흄은 예를 들어 챔버 내부에 잔류하는 염소가 챔버 리드를 개방하면서 챔버 내부로 유입되는 대기가스와 만나 급격하게 반응하여 발생하는 염화수소(HCl)일 수 있다.
흄은 인체에 유해한 성분이기 때문에 작업자는 방독면 등을 착용한 후 챔버 리드를 개방한 다음, 챔버 내부에 증착된 반응부산물을 제거한다. 그러나 이러한 클리닝 과정은 작업자가 유해 물질을 흡입할 수 있는 문제점이 있다.
챔버를 클리닝하는 또 다른 방법으로, 챔버의 리드를 개방하지 않고, 챔버 내부로 염소와 반응하는 클리닝 가스를 공급하여 흄을 발생시키고, 이를 챔버와 연결된 펌프를 통하여 배기 하였다. 그 다음, 작업자는 챔버 리드를 개방하여 챔버 내부 및 부품에 증착된 반응부산물을 제거하였다. 그러나, 이러한 방법은 챔버 내부의 온도보다 상대적으로 낮은 온도를 갖는 챔버와 펌프를 연결하는 펌핑 라인에 흄이 파우더 형태로 고착화되어 반도체 공정 장비의 성능이 저하되는 문제점이 있다. 그리고, 펌프를 사용하는 경우, 염화수소의 생성 속도보다 염소의 배기속도가 더 빠르기 때문에 염소가 그대로 펌프 내로 흡입되면서 펌프의 부품에 부식을 일으켜 반도체 공정 장비가 고장나는 문제점이 있다.
1. 한국 등록특허 10-0266681 (2000년06월27일) 2. 한국 등록특허 10-1078536 (2011년10월25일) 3. 한국 등록특허 10-1720620 (2017년03월22일)
본 발명은 클리닝 기능이 구비된 반도체 공정 장비 및 이를 이용한 반도체 공정 장비의 클리닝 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 클리닝 기능이 구비된 반도체 공정 장비에 있어서, 내부에 기판 처리 공간을 제공하는 챔버; 상기 챔버 내부로부터 공정 가스를 배기하는 제1 가스배기부; 상기 챔버 내부로 불활성 가스를 공급하는 제1 가스공급부; 상기 챔버 내부로 클리닝 가스를 공급하여 상기 챔버 내부에 흄을 발생하는 제2 가스공급부; 및 상기 챔버 내부로부터 상기 불활성 가스, 상기 클리닝 가스, 상기 흄 또는 이들이 혼합된 혼합 가스를 배기하는 제2 가스배기부; 를 포함한다.
상기 제2 가스배기부는, 상기 챔버에 연결되어 상기 불활성 가스, 상기 클리닝 가스, 상기 흄 또는 이들이 혼합된 혼합 가스의 배기를 개폐하는 가스배기밸브; 및 상기 불활성 가스, 상기 클리닝 가스, 상기 흄 또는 이들이 혼합된 혼합 가스의 배기량을 조절하는 흡입팬; 을 포함한다.
상기 흡입팬을 제어하는 제어부; 를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 흡입팬의 회전 속도를 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 가스배기부에 설치되어, 상기 흄의 잔류량을 검출하는 검출장치; 를 더 포함하고, 상기 검출장치가 검출한 상기 흄의 잔류량 값이 상기 제어부에 입력되고, 입력된 값을 기준 설정값과 비교하여, 상기 흡입팬의 회전 속도를 조절하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 가스배기부, 상기 제1 가스공급부, 상기 제2 가스공급부 및 상기 제2 가스배기부 중 하나 이상을 제어하는 제어부; 를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1 가스배기부, 상기 제1 가스공급부, 상기 제2 가스공급부 및 상기 제2 가스배기부 중 하나 이상을 각각 제어하거나, 둘 이상을 상호관계를 가지고 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 가스배기부에 설치되어, 상기 흄의 잔류량을 검출하는 검출장치; 를 더 포함한다.
상기 검출장치로부터 검출된 상기 흄의 잔류량 값이 입력되는 제어부; 를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 검출장치로부터 검출된 상기 잔류량 값이 상기 제어부에 입력되고, 상기 입력된 값에 기초하여, 상기 가스공급부(40) 및 상기 제2 가스배기부의 구동을 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 가스공급부 또는 상기 제2 가스배기부 측에 설치되어 상기 흄을 가열하는 가열장치; 를 더 포함한다.
본 발명의 반도체 공정 장비의 클리닝 방법에 있어서, 챔버에 연결된 제1 가스배기부, 제1 가스공급부, 제2 가스공급부 및 제2 가스배기부를 포함하는 반도체 공정 장비를 이용하여, 상기 챔버 내부에 존재하는 흄을 제거하는 방법에 있어서, 상기 제1 가스공급부로부터 상기 챔버 내부로 불활성 가스를 기준 설정 압력까지 도달하도록 공급하는 단계; 상기 챔버 내부의 압력이 상기 기준 설정 압력까지 도달한 후에 상기 제1 가스공급부로부터의 상기 불활성 가스의 공급을 중단하는 단계; 상기 제2 가스배기부를 가동하여 상기 챔버 내부의 상기 불활성 가스가 상기 챔버 외부로 배기되도록 상기 챔버 내부에 기류를 형성하는 단계; 및 상기 제2 가스공급부로부터 상기 챔버 내부로 클리닝 가스를 공급하는 단계; 를 포함한다.
상기 클리닝 가스를 공급하는 단계는, 상기 불활성 가스를 클리닝 가스가 대체하여, 상기 챔버 내부의 압력이 상기 챔버 외부의 압력보다 낮게 유지되므로, 상기 제2 가스공급부로부터 지속적으로 상기 클리닝 가스가 상기 챔버 내부로 유입되는 것을 특징으로 한다.
먼저, 작업자가 챔버의 리드를 개방하는 작업을 수행하기 이전에 흄을 제거함으로써, 작업자가 클리닝 과정에서 유해 물질을 흡입할 수 있는 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 흄을 배기하는 제2 가스배기부를 제1 가스배기부와 물리적으로 구분함으로써, 흄이 펌핑 라인에 파우더 형태로 고착화되는 문제점을 해결할 수 있다. 이로 인해 반도체 공정 장비의 성능이 저하되거나 또는 잦은 고장이 발생하는 문제점을 해결할 수 있다. 그리고, 펌프의 부품에 부식을 일으켜 반도체 공정 장비가 고장나는 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 흡입팬은 흄의 발생량과 배기량을 조절할 수 있는 효과가 있다.
또한, 제어부는 흄의 발생량과 배기량을 조절할 수 있는 효과가 있다.
또한, 검출장치 및 제어부는 상황에 따라 흄이 발생되는 양을 조절할 수 있는 효과가 있다.
또한, 제어부는 흄의 발생량과 배기량을 조절할 수 있는 효과가 있다.
또한, 검출장치는 객관적으로 흄이 충분히 제거되었는지를 판단할 수 있는 효과가 있다.
또한, 흄의 온도를 높이면 흄이 파우더 형태로 챔버 내부에 고착화되는 것이 방지되는 효과가 있다.
또한, 제2 가스배기부로 불활성 가스가 배기되는 기류를 형성하고, 클리닝 가스를 챔버 내부로 공급함에 따라, 흄이 제2 가스공급부를 통해 챔버 외부로 누출되는 것을 방지하여, 챔버 외부의 주변환경이 오염되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제2 가스배기부 및 챔버 내부의 압력을 조절하여 클리닝 가스가 지속적으로 챔버 내부로 유입하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 클리닝 기능이 구비된 반도체 공정 장비를 설명하는 도면
도 2는 도 1의 반도체 공정 장비에 제어부, 검출장치 및 가열장치가 포함된 반도체 공정 장비를 설명하는 도면
도 3은 본 발명의 반도체 공정 장비의 클리닝 방법을 수행하기 위하여 각 구성을 제어하는 순서 및 방법을 설명하는 도면
도 4는 도 3의 클리닝 방법에 따라 클리닝을 수행하는 경우, 챔버 내부의 가스 공급 및 배기를 설명하는 도면
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 클리닝 기능이 구비된 반도체 공정 장비 및 이를 이용한 반도체 공정 장비의 클리닝 방법에 대하여 자세히 설명하기로 한다.
통상 기판에 형성된 박막을 식각하기 위하여 염소(Cl) 계열(Cl2/Ar, Cl2/N2, Cl2/He, Cl2/BCl3/Ar, BCl3/Ar, BrCl3, SiCl4/Ar, CCl2F2/H2/Ar 등)의 가스를 공정 가스로 이용한다. 이러한 공정 가스로 이용하여 식각공정을 반복적으로 수행하게 되면, 챔버 내부에서 반응부산물이 발생된다. 반응부산물은 챔버 내부에 증착되어 후속 공정에서 기판에 대해 오염원으로 작용하기 때문에, 이를 제거하기 위해 챔버의 주기적인 클리닝공정이 필요하다. 챔버를 클리닝하는 방법으로는, 작업자가 챔버 리드를 개방하여 챔버 내부를 클리닝하는 방법이 있다. 이 경우, 작업자가 챔버 리드를 개방하면서 수분을 함유하는 대기가스가 챔버 내부로 유입되어 흄(Fume)이 발생된다. 흄은 챔버 내에 잔류하는 염소와 대기중의 수분(H2O)가 반응하여 생성되는 염화수소(HCl)일 수 있다.
흄은 예를 들어 챔버 내부에 잔류하는 염소가 챔버 리드를 개방하면서 챔버 내부로 유입되는 대기가스와 만나 급격하게 반응하는 염화수소(HCl)일 수 있다.
흄은 인체에 유해한 성분이기 때문에 작업자는 방독면 등을 착용한 후 챔버 리드를 개방한 다음, 챔버 내부에 증착된 반응부산물을 제거한다. 그러나 이러한 클리닝 과정은 작업자가 유해 물질을 흡입할 수 있는 문제점이 있다.
챔버를 클리닝하는 또 다른 방법으로, 챔버의 리드를 개방하지 않고, 챔버 내부로 염소와 반응하는 클리닝 가스를 공급하여 흄을 발생시키고, 이를 챔버와 연결된 펌프를 통하여 배기 하였다. 그 다음, 작업자는 챔버 리드를 개방하여 챔버 내부 및 부품에 증착된 반응부산물을 제거하였다. 그러나, 이러한 방법은 챔버 내부의 온도보다 상대적으로 낮은 온도를 갖는 챔버와 펌프를 연결하는 펌핑 라인에 흄이 파우더 형태로 고착화되어 반도체 공정 장비의 성능이 저하되는 문제점이 있다. 그리고, 펌프를 사용하는 경우, 염화수소의 생성 속도보다 염소의 배기속도가 더 빠르기 때문에 염소가 그대로 펌프 내로 흡입되면서 펌프의 부품에 부식을 일으켜 반도체 공정 장비가 고장나는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 클리닝 기능이 구비된 반도체 공정 장비(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 챔버(10), 제1 가스배기부(20), 제1 가스공급부(30), 제2 가스공급부(40) 및 제2 가스배기부(50)를 포함한다.
챔버(10)는 내부에 기판 처리 공간을 제공한다.
제1 가스배기부(20)는 챔버(10) 내부로부터 공정 가스(G)를 배기한다.
이때, 제1 가스배기부(20)는 챔버(10)의 내부를 진공 상태로 유지시키고 공정 가스(G)를 배기하는 펌프일 수 있다.
또한, 공정 가스(G)는 기판에 형성된 박막을 식각하는 염소 계열(Cl2/Ar, Cl2/N2, Cl2/He, Cl2/BCl3/Ar, BCl3/Ar, BrCl3, SiCl4/Ar, CCl2F2/H2/Ar, 등)의 가스일 수 있다.
제1 가스공급부(30)는 챔버(10) 내부로 불활성 가스(N)를 공급한다.
이때, 불활성 가스(N)는 식각과 같은 반응 공정에 참여하지 않는 질소(N2), 아르곤(Ar), 헬륨(He) 등의 가스일 수 있다.
제2 가스공급부(40)는 챔버(10) 내부로 클리닝 가스(A)를 공급하여 챔버(10) 내부에 흄(F)을 발생한다.
이때, 클리닝 가스(A)는 수분(H2O)을 포함하는 대기가스일 수 있다.
또한, 제2 가스공급부(40)는 챔버(10)의 벽에 설치된 밸브일 수 있으며, 별도로 외부에서 가스가 공급되는 유로의 연결없이 개방하여 챔버(10) 외부의 대기가스가 챔버(10) 내부로 공급되도록 할 수 있다.
제2 가스배기부(50)는 챔버(10) 내부로부터 불활성 가스(N), 클리닝 가스(A), 흄(F) 또는 이들이 혼합된 혼합 가스를 배기할 수 있다.
이러한 구성에 따라서, 흄(F)을 배기하는 제2 가스배기부(50)는 제1 가스배기부(20)와 물리적으로 구분된다.
또한, 챔버(10)의 리드를 개방하지 않아도, 제1 가스공급부(30)를 통해 챔버(10) 내부에 불활성 가스(N)가 공급되어 챔버(10) 내부의 압력을 조절하고, 제2 가스공급부(40)를 통해 챔버(10) 내부에 클리닝 가스(A)가 공급되어 흄(F)이 발생하며, 발생된 흄(F)은 제2 가스배기부(50)를 통해 배기될 수 있다.
이와 같이, 작업자가 챔버(10)의 리드를 개방하는 작업을 수행하기 이전에 흄(F)을 제거함으로써, 작업자가 클리닝 과정에서 유해 물질을 흡입할 수 있는 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 흄(F)을 배기하는 제2 가스배기부(50)를 제1 가스배기부(20)와 물리적으로 구분함으로써, 흄(F)이 펌핑 라인에 파우더 형태로 고착화되는 문제점을 해결할 수 있다. 이로 인해 반도체 공정 장비의 성능이 저하되거나 또는 잦은 고장이 발생하는 문제점을 해결할 수 있다. 그리고, 펌프의 부품에 부식을 일으켜 반도체 공정 장비가 고장나는 문제점을 해결할 수 있다.
제2 가스배기부(50)는 가스배기밸브(51) 및 흡입팬(52)을 포함할 수 있다.
가스배기밸브(51)는 챔버(10)에 연결되어 불활성 가스(N), 클리닝 가스(A), 흄(F) 또는 이들이 혼합된 혼합 가스의 배기를 개폐할 수 있다.
흡입팬(52)은 불활성 가스(N), 클리닝 가스(A), 흄(F) 또는 이들이 혼합된 혼합 가스가 챔버(10) 외부로 원활히 배기되도록 챔버(10) 내부에 가스배기밸브(51) 방향으로 기류를 형성하고, 배기량을 조절할 수 있다.
흡입팬(52)은 펌프와 다르게 회전 속도(RPM; Revolution Per Minute)를 조절하여 제2 가스공급부(40)로부터 챔버(10) 내부에 클리닝 가스(A)가 공급되는 속도, 챔버(10) 내부에서 클리닝 가스(A)가 반응하여 흄(F)이 발생되는 속도, 제2 가스배기부(50)로부터 챔버(10) 내부의 흄(F)이 배기되는 속도를 조절할 수 있도록 함으로써, 흄(F)의 발생량과 배기량을 조절할 수 있다.
흡입팬(52)은 흄(F)이 제2 가스배기부(50)에 파우더 형태로 고착화되어 배기량이 감소하는 경우, 흡입팬(52)은 펌프와 다르게 회전 속도를 조절할 수 있어 배기량의 감소와 대응되도록 회전 속도를 증가하여 배기량을 증가할 수 있다.
이와 같이, 흡입팬(52)은 흄(F)의 발생량과 배기량을 조절할 수 있는 효과가 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 클리닝 기능이 구비된 반도체 공정 장비(100)는, 제1 가스배기부(20), 제1 가스공급부(30), 제2 가스공급부(40) 및 제2 가스배기부(50) 중 하나 이상을 제어하는 제어부(60)를 더 포함한다.
제어부(60)는 제1 가스배기부(20), 제1 가스공급부(30), 제2 가스공급부(40) 및 제2 가스배기부(50) 중 하나 이상을 각각 제어하거나, 다음과 같이 제1 가스배기부(20), 제1 가스공급부(30), 제2 가스공급부(40) 및 제2 가스배기부(50) 중 둘 이상을 상호관계를 가지고 제어할 수 있다.
제어부(60)는 제1 가스배기부(20)로부터 배기가 차단된 상태에서 제1 가스공급부(30)를 개방하여 불활성 가스(G)가 챔버(10) 내부에 공급되도록 제1 가스배기부(20) 및 제1 가스공급부(30)를 제어할 수 있다.
제어부(60)는 제1 가스공급부(30)로부터 불활성 가스(G)가 일정이상 챔버(10) 내부에 공급된 상태에서 제2 가스배기부(50)로 배기되도록 제1 가스공급부(30) 및 제2 가스배기부(50)를 제어할 수 있다.
제어부(60)는 제2 가스배기부(50)로 배기가 진행된 상태에서 제2 가스공급부(40)로부터 클리닝 가스(A)를 챔버(10) 내부에 공급되도록 제2 가스배기부(50) 및 제2 가스공급부(40)를 제어할 수 있다.
제어부(60)는 흡입팬(52)의 회전 속도를 제어하여 제2 가스공급부(40)로부터 챔버(10) 내부에 클리닝 가스(A)가 공급되는 속도, 챔버(10) 내부에서 클리닝 가스(A)가 반응하여 흄(F)이 발생되는 속도, 제2 가스배기부(50)로부터 챔버(10) 내부의 흄(F)이 배기되는 속도를 조절할 수 있도록 함으로써, 흄(F)의 발생량과 배기량을 조절할 수 있다.
이와 같이, 제어부(60)는 흄(F)의 발생량과 배기량을 조절할 수 있는 효과가 있다.
종래의 반도체 공정 장비는 챔버(10) 내부의 흄(F)이 충분히 제거되었는지를 확인할 수 없는 문제가 있었다. 이에 작업자의 주관적 판단 또는 경험 데이터에 의존하여 흄(F)이 충분히 제거되었는지를 판단할 수밖에 없는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 클리닝 기능이 구비된 반도체 공정 장비(100)는, 흄(F)의 잔류량을 검출하는 검출장치(53)를 더 포함한다.
검출장치(53)는 제2 가스배기부(50)에 설치되어, 챔버(10) 외부로 배기되는 흄(F)의 잔류량을 검출한다.
이때, 검출장치(53)는 염화수소의 직접적으로 검출하거나, 염화수소를 구성하는 분자의 유무를 검출하여 흄(F)의 잔류량을 검출하는 장치 일 수 있다.
검출장치(53)로부터 검출된 흄(F)의 잔류량 값을 기초로 제2 가스공급부(40) 및 제2 가스배기부(50)의 구동을 조작하거나 제어부(60)를 통해 제2 가스공급부(40) 및 제2 가스배기부(50)의 구동을 제어할 수 있다.
제어부(60)는 검출장치(53)로부터 검출된 흄(F)의 잔류량 값이 제어부(60)에 입력되고, 입력된 값에 기초하여, 제2 가스공급부(40) 및 제2 가스배기부(50)의 구동을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(60)에 입력된 값을 기초로 흄(F)이 충분히 제거된 경우 제2 가스공급부(40) 및 제2 가스배기부(50)의 구동을 중단하거나, 제어부(60)에 입력된 값을 기초로 흄(F)이 충분히 제거되지 않은 경우 제2 가스공급부(40) 및 제2 가스배기부(50)의 구동을 계속할 수 있다.
이러한 구성에 따라서, 검출장치(53)가 제2 가스배기부(50)로부터 배기되는 흄(F)의 잔류량을 확인함으로써, 검출장치(53)를 통해 측정된 흄(F)의 잔류량 값에 의해 챔버(10) 내부의 흄(F)의 잔류량을 확인하고, 이를 토대로 객관적으로 흄(F)이 충분히 제거되었는지를 판단할 수 있다.
이와 같이, 검출장치(53)는 객관적으로 흄(F)이 충분히 제거되었는지를 판단할 수 있는 효과가 있다.
한편, 검출장치(53)가 검출한 흄(F)의 잔류량 값이 제어부(60)에 입력되고, 입력된 값에 기초로하여, 제2 가스공급부(40) 및 제2 가스배기부(50)의 구동을 제어할 수 있다.
또한, 검출장치(53)가 검출한 흄(F)의 잔류량 값이 제어부(60)에 입력되고, 입력된 값을 기준 설정값과 비교하여, 흡입팬(52)의 회전 속도를 조절하여, 클리닝 가스(A)가 반응하는 시간을 조절함으로써 흄(F)이 발생되는 양을 조절할 수 있다.
예를 들어, 제어부(60)에 검출장치(53)로부터 검출된 흄(F)의 잔류량 값이 입력되고, 입력된 값이 기준 설정값보다 낮을 경우, 클리닝 가스(A)가 반응하여 흄(F)이 발생하기 이전에 배기되는 속도가 빠른 것으로 판단하고, 제어부(60)가 흡입팬(52)의 회전 속도를 낮추어 클리닝 가스(A)가 반응하는 시간을 증가함으로써 흄(F)이 발생되는 양을 증가할 수 있다.
또한, 제어부(60)에 검출장치(53)로부터 검출된 흄(F)의 잔류량 값이 입력되고, 입력된 값이 기준 설정값보다 높을 경우, 클리닝 가스(A)가 반응하여 발생되는 흄(F)의 양에 비해 배기되는 속도가 느린 것으로 판단하고, 제어부(60)가 흡입팬(52)의 회전 속도를 높여 클리닝 가스(A)가 반응하는 시간을 감소함으로써 흄(F)이 발생되는 양을 감소할 수 있다.
이와 같이, 검출장치(53) 및 제어부(60)는 상황에 따라 흄(F)이 발생되는 양을 조절할 수 있는 효과가 있다.
종래의 반도체 공정 장비는 흄(F)이 온도 감소에 의해 파우더 형태로 제2 가스배기부(50)에 고착화되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 클리닝 기능이 구비된 반도체 공정 장비(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 가열장치(70)를 더 포함한다.
가열장치(70)는 제2 가스공급부(40) 또는 제2 가스배기부(50) 측에 설치되어 흄(F)을 가열할 수 있다. 도 2에 가열장치(70)가 제2 가스공급부(40) 측에 배치된 것으로 도시되어 있지만, 이는 예시적인 것으로 이에 한정되는 것은 아니다.
가열장치(70)는 제2 가스공급부(40) 또는 제2 가스배기부(50)의 라인을 감싸는 히터 자켓(HEATER JACKET) 또는 히터 파이프일 수 있다.
이때, 히터 파이프의 내부에는 열을 전달하는 열전도체인 가스 또는 액체가 순환될 수 있다.
가열장치(70)는 제2 가스공급부(40) 또는 제2 가스배기부(50)의 라인을 가열함으로써, 흄(F)의 온도를 높일 수 있다.
이와 같이, 흄(F)의 온도를 높이면 흄(F)이 파우더 형태로 챔버(10) 내부에 고착화되는 것이 방지되는 효과가 있다.
이하, 도 3 및 도 4를 함께 참조하여, 상술한 반도체 공정 장비(100)를 이용한 반도체 공정 장비의 클리닝 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 3을 참조하면, S1 단계에 있어서, 제어부(60)는 제1 가스배기부(20)로부터 챔버(10) 내부의 공정 가스(G)의 배기를 중단한다. 그리고 제1 가스공급부(30)로부터 챔버(10) 내부로 불활성 가스(N)를 기준 설정 압력까지 도달하도록 공급한다.
이때, 제1 가스배기부(20)로부터 챔버(10) 내부의 공정 가스(G)의 배기의 중단은, 펌프의 구동을 중단하거나 또는 챔버(10)와 펌프를 연결하는 펌핑 라인을 차단함으로써, 흄(F)이 제1 가스배기부(20)를 통해 배기하지 않도록 할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, S1 단계에 이르기까지 제1 가스배기부(20)로부터 챔버(10) 내부의 공정 가스(G)의 배기함에 따라 도 4에 도시된 바와 같이, 챔버(10) 내부의 공정 가스(G)는 감소한다. 그리고 S1 단계에서 공정 가스(G)의 배기를 중단하는 시점에서 제1 가스공급부(30)로부터 챔버(10) 내부로 불활성 가스(N)를 공급함에 따라 챔버(10) 내부의 불활성 가스(N)는 S1 단계에서 S2 단계까지 증가하게 된다.
다음으로, S2 단계에 있어서, 챔버(10) 내부의 압력이 기준 설정 압력까지 도달하면, 제1 가스공급부(30)로부터의 불활성 가스(N)의 공급을 중단하고, 제2 가스배기부(50)를 가동한다.
이때, 기준 설정 압력은 식각 공정시의 압력보다 상대적으로 높고 대기압보다 낮은 압력을 의미하거나 기준 설정 압력은 대기압 수준의 압력을 의미할 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 바에 따르면, 가스공급부(30)로부터의 불활성 가스(N)의 공급을 중단하는 단계와 제2 가스배기부(50)를 가동하는 단계가 순차적으로 수행되는 것으로 도시되어 있지만, 이에 한정되지 않고, 제어부(60)는 제1 가스공급부(30)로부터의 불활성 가스(N)의 공급을 중단하는 단계와 제2 가스배기부(50)를 가동하는 단계가 동시에 수행될 수도 있고, 제2 가스배기부(50)를 가동한 이후 제1 가스공급부(30)로부터의 불활성 가스(N)의 공급을 중단할 수 있다.
제2 가스배기부(50)를 가동하여 챔버(10) 내부의 불활성 가스(N)가 챔버 (10) 외부로 배기되도록 챔버(10) 내부에 기류를 형성한다. 이때, 챔버(10) 내부에 기류를 형성하는 단계는 흡입팬(52)을 가동시킨 후, 가스배기밸브(51)를 개방하여 챔버(10) 내부에서 제2 가스배기부(50)로 불활성 가스(N)가 배기되는 기류가 형성될 수 있다.
다음으로, S3 단계에 있어서, 제2 가스공급부(40)로부터 챔버(10) 내부로 클리닝 가스(A)를 공급한다.
이때, 클리닝 가스(A)는 수분을 포함하는 대기가스일 수 있다.
제2 가스배기부(50)로 불활성 가스(N)가 배기되는 기류를 형성하고, 클리닝 가스(A)를 챔버(10) 내부로 공급하는 이유는, 제2 가스배기부(50)로 배기되는 기류를 형성하기 전에 클리닝 가스(A)를 챔버(10) 내부로 공급하면, 챔버(10) 외부의 압력보다 챔버(10) 내부의 압력이 높아서 제2 가스공급부(40) 방향으로 기류가 형성되므로, 흄(F)이 제2 가스공급부(40)를 통해 챔버(10) 외부로 누출되어, 챔버(10) 외부의 주변환경을 오염시켜 작업자에게 유해한 영향을 줄 수 있기 때문이다.
이와 같이, 제2 가스배기부(50)로 불활성 가스(N)가 배기되는 기류를 형성하고, 클리닝 가스(A)를 챔버(10) 내부로 공급함에 따라서, 흄(F)이 제2 가스공급부(40)를 통해 챔버(10) 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 4에 도시된 바에 따르면, S1 단계에 있어서, 공정가스(G)가 배기되어 압력이 감소한 챔버(10) 내부의 압력을 증가하기 위해 제1 가스공급부(30)로부터 불활성 가스(N)를 공급하여 챔버(10) 내부의 압력을 점차 증가할 수 있다.
다음으로, S2 단계에 있어서, 챔버(10) 내부의 압력이 기준 설정 압력까지 도달하면, 제1 가스공급부(30)로부터의 불활성 가스(N)의 공급을 중단하고, 제2 가스배기부(50)를 가동한다.
제2 가스배기부(50)를 가동하면, 불활성 가스(N)가 제2 가스배기부(50)을 통하여 배기 되면서, 챔버(10) 내부의 불활성 가스(N)가 점차 감소하게 되어 챔버(10) 내부의 압력이 감소하게 된다.
다음으로, S3 단계에 있어서, 불활성 가스(N)가 점차 감소하여 챔버(10) 내부의 압력은 챔버(10) 외부의 압력보다 낮으므로 불활성 가스(N)의 감소량과 대응되는 양의 클리닝 가스(A)가 제2 가스공급부(40)로부터 챔버(10) 내부로 유입된다.
제2 가스배기부(50)에 의해서, 챔버(10) 내부의 압력은 챔버(10) 외부의 압력보다 지속적으로 낮게 유지되므로 제2 가스공급부(40)로부터 클리닝 가스(A)가 지속적으로 챔버(10) 내부로 유입된다.
이와 같이, 제2 가스배기부(50) 및 챔버(10) 내부의 압력을 조절하여 클리닝 가스(A)가 지속적으로 챔버(10) 내부로 유입하는 효과가 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100 반도체 공정 장비 10 챔버
20 제1 가스배기부 30 제1 가스공급부
40 제2 가스공급부 50 제2 가스배기부
51 가스배기밸브 52 흡입팬
53 검출장치 60 제어부
70 가열장치 G 공정 가스
N 불활성 가스 A 클리닝 가스
F 흄

Claims (10)

  1. 내부에 기판 처리 공간을 제공하는 챔버;
    상기 챔버 내부로부터 공정 가스를 배기하는 제1 가스배기부;
    상기 챔버 내부로 불활성 가스를 공급하는 제1 가스공급부;
    상기 챔버 내부로 클리닝 가스를 공급하여 상기 챔버 내부에 흄을 발생하는 제2 가스공급부; 및
    상기 챔버 내부로부터 상기 불활성 가스, 상기 클리닝 가스, 상기 흄 또는 이들이 혼합된 혼합 가스를 배기하는 제2 가스배기부; 를 포함하되,
    상기 제2 가스배기부는,
    상기 불활성 가스, 상기 클리닝 가스, 상기 흄 또는 이들이 혼합된 혼합 가스의 배기량을 조절하는 흡입팬; 을 포함하는,
    클리닝 기능이 구비된 반도체 공정 장비
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 가스배기부는,
    상기 챔버에 연결되어 상기 불활성 가스, 상기 클리닝 가스, 상기 흄 또는 이들이 혼합된 혼합 가스의 배기를 개폐하는 가스배기밸브; 를 포함하는,
    클리닝 기능이 구비된 반도체 공정 장비
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 흡입팬을 제어하는 제어부; 를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 흡입팬의 회전 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는,
    클리닝 기능이 구비된 반도체 공정 장비
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2 가스배기부에 설치되어, 상기 흄의 잔류량을 검출하는 검출장치; 를 더 포함하고,
    상기 검출장치가 검출한 상기 흄의 잔류량 값이 상기 제어부에 입력되고, 입력된 값을 기준 설정값과 비교하여, 상기 흡입팬의 회전 속도를 조절하는 것을 특징으로 하는,
    클리닝 기능이 구비된 반도체 공정 장비
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 가스배기부, 상기 제1 가스공급부, 상기 제2 가스공급부 및 상기 제2 가스배기부 중 하나 이상을 제어하는 제어부; 를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제1 가스배기부, 상기 제1 가스공급부, 상기 제2 가스공급부 및 상기 제2 가스배기부 중 하나 이상을 각각 제어하거나, 둘 이상을 상호관계를 가지고 제어하는 것을 특징으로 하는,
    클리닝 기능이 구비된 반도체 공정 장비
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 가스배기부에 설치되어, 상기 흄의 잔류량을 검출하는 검출장치; 를 더 포함하는,
    클리닝 기능이 구비된 반도체 공정 장비
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 검출장치로부터 검출된 상기 흄의 잔류량 값이 입력되는 제어부; 를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 검출장치로부터 검출된 상기 잔류량 값이 상기 제어부에 입력되고, 상기 입력된 값에 기초하여, 상기 제2 가스공급부 및 상기 제2 가스배기부의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는,
    클리닝 기능이 구비된 반도체 공정 장비
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 가스공급부 또는 상기 제2 가스배기부 측에 설치되어 상기 흄을 가열하는 가열장치; 를 더 포함하는,
    클리닝 기능이 구비된 반도체 공정 장비
  9. 챔버에 연결된 제1 가스배기부, 제1 가스공급부, 제2 가스공급부 및 제2 가스배기부를 포함하는 반도체 공정 장비를 이용하여, 상기 챔버 내부에 존재하는 흄을 제거하는 방법에 있어서,
    상기 제1 가스공급부로부터 상기 챔버 내부로 불활성 가스를 기준 설정 압력까지 도달하도록 공급하는 단계;
    상기 챔버 내부의 압력이 상기 기준 설정 압력까지 도달한 후에 상기 제1 가스공급부로부터의 상기 불활성 가스의 공급을 중단하는 단계;
    상기 제2 가스배기부를 가동하여 상기 챔버 내부의 상기 불활성 가스가 상기 챔버 외부로 배기되도록 상기 챔버 내부에 기류를 형성하는 단계; 및
    상기 제2 가스공급부로부터 상기 챔버 내부로 클리닝 가스를 공급하는 단계; 를 포함하되,
    상기 제2 가스배기부는 흡입팬을 포함하고,
    상기 기류를 형성하는 단계는 상기 흡입팬에 의해 상기 불활성 가스의 배기량이 조절되는 것을 특징으로 하는,
    반도체 공정 장비의 클리닝 방법
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 클리닝 가스를 공급하는 단계는,
    상기 불활성 가스를 클리닝 가스가 대체하여, 상기 챔버 내부의 압력이 상기 챔버 외부의 압력보다 낮게 유지되므로, 상기 제2 가스공급부로부터 지속적으로 상기 클리닝 가스가 상기 챔버 내부로 유입되는 것을 특징으로 하는,
    반도체 공정 장비의 클리닝 방법
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