KR102185404B1 - 회수 가능한 플루오르카본계 전구체를 이용한 반도체 소자 제조용 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플루오르카본계 전구체를 이용한 반도체 소자 제조용 시스템에 관한 것으로, 웨이퍼의 식각 또는 표면처리를 위한 플라즈마가 발생되는 챔버(10)와; 챔버(10)의 일측에 설치되면서 챔버(10)의 내부를 고진공 상태로 만드는 터보펌프(20)와; 터보펌프(20)와 제1 유로(L1)를 통해 연결되면서 터보펌프(20)의 진공펌핑을 조력하는 드라이펌프(30) 및; 제1 유로(L1)상에 설치되면서 터보펌프(20)에 의해 챔버(10)에서 배출되는 공정가스를 분리 회수하는 멤브레인필터(40); 를 포함하고, 챔버(10)로 공급되는 공정가스는 플루오르카본계 전구체가 사용되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 상기한 멤브레인필터(40) 대신에 액체질소흡착부(41)가 부가된 것을 특징으로 하는 플루오르카본계 전구체를 이용한 반도체 소자 제조용 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 챔버(10)로 공급되는 공정가스인 플루오르카본계 전구체는 CnHrFm의 구조로서 C(탄소)와 F(플루오르)의 결합비(n:m)가 1:1 ~ 1:3의 범위 내로 이루어진 플루오르카본계 전구체인 것을 특징으로 하는 플루오르카본계 전구체를 이용한 반도체 소자 제조용 시스템을 제공한다.
상기와 같은 구성에 의해 본 발명은 지구 온난화 지수(GWP)가 낮은 플루오르카본계 전구체를 공정가스로 사용하면서도 멤브레인을 통해 사용된 공정가스를 배출가스로부터 분리하여 회수할 수 있다.

Description

회수 가능한 플루오르카본계 전구체를 이용한 반도체 소자 제조용 시스템{Semiconductor Device Manufacturing System with recoverable Fluorocarbon-based Precursor}
본 발명은 플루오르카본계 전구체를 이용한 반도체 소자 제조용 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 및 디스플레이 제조(식각, 표면처리 등) 시 사용되는 공정가스를 플루오르카본(fluorocarbon)계 전구체(Precursor)를 사용하고, 사용된 플루오르카본계 전구체를 회수하는 반도체 소자 제조용 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자 및 디스플레이 제조를 위한 플라즈마 공정에서는 많은 종류의 전구체가 사용된다.
상기와 같은 전구체로는 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(Si3N4) 또는 금속류 등을 식각하는 공정에 사용되는 CF4, NF3, C4F8 등의 과불화탄소(Perfluorocarbon, PFC) 계열 공정가스를 예로들 수 있다.
이러한 PFC 계열 전구체들은 구조적으로 매우 안정한 상태를 갖는 화합물이고, 이산화탄소에 비해 수천 배에서 수만 배에 이르는 긴 안정 상태를 유지하는 특징이 있다.
더욱이 PFC 계열 전구체들은 대기 중 분해되는 데에 많은 시간이 소요되고, 이 때문에 지구 온난화를 일으키는 주요인으로 알려져 있으며, 이에 의해 배출 규제의 필요성이 전 세계적으로 대두되고 있다.
따라서 종래에는 PFC 계열 전구체는 대체적으로 끓는점이 매우 낮아 가스 상태로 존재하여 반도체 제조 공정에서 공정 후 배기 영역에서 회수 또는 분해를 통해 대기 중 배출되는 가스량을 감축하는 공정을 추가함으로써 대기로의 배출을 감소시키고 있다.
그러나 이 공정은 매우 복잡하고 비용이 많이 든다는 단점을 가지며 공정 시 적용되는 고열공정으로 인해 또 다른 형태로 온실가스가 방출되는 문제점이 있다.
따라서 반도체 제조 공정에 사용되는 PFC 계열 전구체를 대체하기 위해서 지구 온난화 지수(GWP)가 낮으면서도 쉽게 회수 가능한 대체 화합물(전구체)의 개발이 요구된다.
이와 같은 요구로 본 발명자는 10-2017-0126691호(회수 가능한 플루오르카본계 전구체를 이용한 반도체 소자 제조용 시스템, 이하 선행기술)을 제공한 바 있다.
KR 10-2001-0063392 A KR 10-2002-0075214 A KR 10-2004-0012052 A KR 10-1522277 B1
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 반도체 제조 공정이 가지는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 상기한 선행기술을 더욱 개선한 것으로서, 지구 온난화 지수(GWP)가 낮은 전구체를 공정가스로 사용하고, 사용된 공정가스를 쉽게 회수할 수 있는 플루오르카본계 전구체를 이용한 반도체 소자 제조용 시스템을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 반도체 소자 제조용 시스템을, 웨이퍼의 식각 또는 표면처리를 위한 플라즈마가 발생되는 챔버와; 챔버의 일측에 설치되면서 챔버의 내부를 고진공 상태로 만드는 터보펌프와; 터보펌프와 제1 유로를 통해 연결되면서 터보펌프의 진공펌핑을 조력하는 드라이펌프 및; 제1 유로상에 설치되면서 터보펌프에 의해 챔버에서 배출되는 공정가스를 분리 회수하는 멤브레인필터; 를 포함하여 구성되고, 챔버로 공급되는 공정가스는 플루오르카본계 전구체가 사용하는 것에 의해 달성된다.
본 발명은 웨이퍼의 식각 또는 표면처리를 위한 플라즈마가 발생되는 챔버(10)와;
상기 챔버(10)의 일측에 설치되면서 상기 챔버(10)의 내부를 고진공 상태로 만드는 터보펌프(20)와;
상기 터보펌프(20)와 제1 유로(L1)를 통해 연결되면서 상기 터보펌프(20)의 진공펌핑을 조력하는 드라이펌프(30) 및;
상기 제1 유로(L1)상에 설치되면서 상기 터보펌프(20)에 의해 상기 챔버(10)에서 배출되는 공정가스를 분리 회수하는 멤브레인필터(40); 를 포함하고,
상기 챔버(10)로 공급되는 공정가스는 플루오르카본계 전구체가 사용되는 것을 특징으로 하는 플루오르카본계 전구체를 이용한 반도체 소자 제조용 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 상기한 멤브레인필터(40) 대신에 액체질소흡착부(41)가 부가된 것을 특징으로 하는 플루오르카본계 전구체를 이용한 반도체 소자 제조용 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 챔버(10)로 공급되는 공정가스인 플루오르카본계 전구체는 CnHrFm의 구조로서 C(탄소)와 F(플루오르)의 결합비(n:m)가 1:1 ~ 1:3의 범위 내로 이루어진 플루오르카본계 전구체인 것을 특징으로 하는 플루오르카본계 전구체를 이용한 반도체 소자 제조용 시스템을 제공한다.
그리고 본 발명은 챔버와 드라이펌프를 연결하는 제2 유로가 더 설치되고, 제1, 2 유로상에는 각각, 제1, 2밸브가 설치되며, 멤브레인필터는, 터보펌프와 제1 밸브 사이의 제1 유로상에 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 터보펌프와 드라이펌프 사이의 제1 유로가 병렬로 2개의 유로로 분기되고, 분기된 제1 유로상에 각각 제1 밸브와 멤브레인필터가 설치되는 것을 특징으로 한다.
이에 더해 본 발명은 터보펌프와 드라이펌프 사이의 제1 유로가 병렬로 4개의 유로로 분기되고, 분기된 제1 유로상에 각각 제1 밸브와 멤브레인필터가 설치되는 것을 또 다른 특징으로 한다.
그리고 본 발명은 4개로 분기된 제1 유로가, 2개의 유로가 한 조를 이루도록 2개 조로 구분되고, 터보펌프와 멤브레인필터 사이의 제1 유로상에는 2개 조로 구분된 유로를 개폐하는 제1, 2 전환밸브가 설치되며, 제1, 전환밸브는, 한 조씩 교대로 유로가 연결되도록 개폐 제어되는 것을 또 다른 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 제1, 2 유로상에 각각, 제1, 2 밸브가 설치되고, 드라이펌프의 하류쪽에는 제3 유로가 설치되며, 멤브레인필터는, 제1 유로 상에 설치되는 대신, 제3 유로상에 설치되는 것을 또 다른 특징으로 한다.
이에 더해 본 발명은 멤브레인필터가 제3 유로의 하단에 병렬로 복수 개 설치되고, 제3 유로상에는 드라이펌프를 통해 배출되는 가스를 압축하는 압축기와, 압축된 가스를 복수 개의 멤브레인필터로 분배하여 공급하는 보틀이 설치되는 것을 또 다른 특징으로 한다.
또한 본 발명은 웨이퍼의 식각 또는 표면처리를 위한 플라즈마가 발생되는 챔버(10)와;
상기 챔버(10)의 일측에 설치되면서 상기 챔버(10)의 내부를 고진공 상태로 만드는 터보펌프(20)와;
상기 터보펌프(20)와 제1 유로(L1)를 통해 연결되면서 상기 터보펌프(20)의 진공펌핑을 조력하는 드라이펌프(30) 및;
상기 제1 유로(L1)상에 설치되면서 상기 터보펌프(20)에 의해 상기 챔버(10)에서 배출되는 공정가스를 분리 회수하는 멤브레인필터(40); 를 포함하고,
상기 챔버(10)로 공급되는 공정가스는 플루오르카본계 전구체가 사용되는 것을 특징으로 하는 플루오르카본계 전구체를 이용한 반도체 소자 제조용 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 챔버(10)와 상기 드라이펌프(30)를 연결하는 제2 유로(L2)가 더 설치되고,
상기 제1, 2 유로(L1, L2)상에는 각각, 제1, 2밸브(V1, V2)가 설치되며,
상기 멤브레인필터(40)는, 상기 터보펌프(20)와 제1 밸브(V1) 사이의 상기 제1 유로(L1)상에 설치되는 것을 특징으로 하는 플루오르카본계 전구체를 이용한 반도체 소자 제조용 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 터보펌프(20)와 상기 드라이펌프(30) 사이의 상기 제1 유로(L1)가 병렬로 2개의 유로로 분기되고,
분기된 상기 제1 유로(L1)상에 각각 제1 밸브(V1)와 상기 멤브레인필터(40)가 설치되는 것을 특징으로 하는 플루오르카본계 전구체를 이용한 반도체 소자 제조용 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 터보펌프(20)와 상기 드라이펌프(30) 사이의 상기 제1 유로(L1)가 병렬로 4개의 유로로 분기되고,
분기된 상기 제1 유로(L1)상에 각각 제1 밸브(V1)와 상기 멤브레인필터(40)가 설치되는 것을 특징으로 하는 플루오르카본계 전구체를 이용한 반도체 소자 제조용 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 4개로 분기된 상기 제1 유로(L1)는, 2개의 유로가 한 조를 이루도록 2개 조로 구분되고,
상기 터보펌프(20)와 상기 멤브레인필터(40) 사이의 상기 제1 유로(L1)상에는 2개 조로 구분된 유로를 개폐하는 제1, 2 전환밸브(V3, V4)가 설치되며,
상기 제1, 전환밸브(V3, V4)는, 한 조씩 교대로 유로가 연결되도록 개폐 제어되는 것을 특징으로 하는 플루오르카본계 전구체를 이용한 반도체 소자 제조용 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 제1, 2 유로(L1, L2)상에는 각각, 제1, 2 밸브(V1, V2)가 설치되고,
상기 드라이펌프(30)의 하류쪽에는 제3 유로(L3)가 설치되며,
상기 멤브레인필터(40)는, 상기 제1 유로(L1) 상에 설치되는 대신, 상기 제3 유로(L3)상에 설치되는 것을 특징으로 하는 플루오르카본계 전구체를 이용한 반도체 소자 제조용 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 멤브레인필터(40)는, 상기 제3 유로(L3)의 하단에 병렬로 복수 개가 설치되고,
상기 제3 유로(L3)상에는 상기 드라이펌프(30)를 통해 배출되는 가스를 압축하는 압축기(50)와, 압축된 가스를 복수 개의 상기 멤브레인필터(40)로 분배하여 공급하는 보틀(60)이 설치되는 것을 특징으로 하는 플루오르카본계 전구체를 이용한 반도체 소자 제조용 시스템을 제공한다.
본 발명에 따르면, 지구 온난화 지수(GWP)가 낮은 플루오르카본계 전구체를 공정가스로 사용하고, 사용된 공정가스를 멤브레인필터를 사용하여 분리 회수함으로써 외부로 배출되는 공정가스량을 줄일 수 있고, 그 결과 대기 중으로 배출되는 공정가스로 인한 환경오염을 크게 줄일 수 있다.
또한 본 발명은 지구 온난화 지수(GWP)가 낮은 전구체인 플루오르카본계 전구체를 사용함에 따라 플루오르카본계 전구체를 전량 회수가 가능한 반도체 소자 제조용 시스템으로서 대기환경오염의 현저한 방지 효과 및 지구온난화 주범 물질을 배출을 방지하는 효과가 나타난다.
특히, 본 발명은 상기한 플르오르카본계 전구체(fluorocarbon-based Precursor)가 CnHrFm의 구조로 된 것으로서 C(탄소)와 F(플루오르)의 결합비(n:m)가 1:1 ~ 1:3의 범위 내로 이루어져 있어 회수율이 현저히 높게 되는 효과가 나타난다.
또한 본 발명은 공정가스 분리 회수를 위하여 멤브레인필터가 사용되기 때문에 종래의 공정 가스의 분리 회수를 위해 공정을 추가하는 것에 비해 상대적으로 구조가 간단하므로 설치와 유지보수가 쉽고, 또한 비용을 절약할 수 있는 장점도 있다.
특히 본 발명은 공정가스 분리 회수를 위하여 액체질소흡착부가 사용되기 때문에 공정가스의 회수율을 현저히 높게 되는 효과가 나타나고 더불어 종래의 공정 가스의 분리 회수를 위해 공정을 추가하는 것에 비해 구조가 간단하여 설치와 유지보수가 쉬운 특징을 갖게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 플루오르카본계 전구체를 이용한 반도체 소자 제조용 시스템의 제1 실시예를 보인 구성도이고,
도 1b는 본 발명에 따른 플루오르카본계 전구체를 이용한 반도체 소자 제조용 시스템의 액체질소흡착부가 부가된 구성도이고,
도 1c는 본 발명에 따른 플루오르카본계 전구체를 이용한 반도체 소자 제조용 시스템의 액체질소흡착부가 부가된 구성의 실시 구성도이고,
도 2는 본 발명에 따른 멤브레인필터의 예를 보인 사시도이며,
도 3은 본 발명에 따른 플루오르카본계 전구체를 이용한 반도체 소자 제조용 시스템의 제2 실시예를 보인 구성도이고,
도 4는 본 발명에 따른 플루오르카본계 전구체를 이용한 반도체 소자 제조용 시스템의 제3 실시예를 보인 구성도이며,
도 5는 본 발명에 따른 플루오르카본계 전구체를 이용한 반도체 소자 제조용 시스템의 제4 실시예를 보인 구성도이며,
도 6은 본 발명에 따른 플루오르카본계 전구체 C7F8를 사용하고 액체질소흡착부가 구성된 플루오르카본계 전구체를 이용한 반도체 소자 제조용 시스템에서의 플루오르카본계 전구체의 회수율을 보여주는 도면이고,
도 6b는 본 발명에 따른 플루오르카본계 전구체 C7F18를 사용하고 액체질소흡착부가 구성된 플루오르카본계 전구체를 이용한 반도체 소자 제조용 시스템에서의 플루오르카본계 전구체의 회수율을 보여주는 도면이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 첨부도면에 따라 본 발명의 구성과 작용에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명은 지구 온난화 지수(GWP)가 낮은 전구체를 공정가스로 사용하고, 사용된 공정가스를 쉽게 회수할 수 있는 플루오르카본계 전구체를 이용한 반도체 소자 제조용 시스템을 제공하고자 하는 것으로, 이러한 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 챔버(10), 터보펌프(20), 드라이펌프(30), 멤브레인필터(40)를 포함한다.
챔버(10)는 플루오르카본계 전구체(이하 '공정가스'라 한다.)가 공급되어 웨이퍼를 식각 또는 표면처리를 위한 플라즈마가 발생되는 구성으로, 일반적으로 챔버(10)는 밀폐되어 소정의 분위기하에서 공정가스를 투입함으로써 챔버(10) 내의 웨이퍼상에서 반응토록 하는 공정이 수행된다.
여기서 플루오르카본계 전구체(fluorocarbon-based Precursor)는 탄화수소의 분자 내의 수소가 전부 플루오르 원자로 치환된 화합물로, 이러한 플루오르카본계 전구체(fluorocarbon-based Precursor)는 공지되어 널리 사용되고 있는 다양한 플루오르카본계 화합물 중에서 당업자가 적절하게 선택하여 실시된다.
상기한 플루오르카본계 전구체(fluorocarbon-based Precursor)는 carbon tetrafluoride, Perfluorooctane, Perfluoro-2-methylpentane, Perfluoro-1,3-dimethylcyclohexane, Perfluorodecalin, Fluoroalkenes, fluoroalkynes 등을 들 수 있으며, 특히 본 발명의 플루오르카본계 전구체(fluorocarbon-based Precursor)는 액상의 플루오르카본계 전구체(fluorocarbon-based Precursor)를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 기술적 특징은 상기한 플르오르카본계 전구체(fluorocarbon-based Precursor)는 CnHrFm의 구조로서 C(탄소)와 F(플루오르)의 결합비(n:m)가 1:1 ~ 1:3의 범위 내로 이루어진 점을 들 수 있다.
특히, 본 발명은 상기한 플르오르카본계 전구체(fluorocarbon-based Precursor)가 CnHrFm의 구조로 된 것으로서 C(탄소)와 F(플루오르)의 결합비(n:m)가 1:1 ~ 1:3의 범위 내로 이루어져 있어 회수율이 현저히 높게 되는 효과가 나타난다.
본 발명의 상기한 상기한 플르오르카본계 전구체(fluorocarbon-based)인 CnHrFm의 구조에서 H(수소)가 포함되는 형태의 플르오르카본계 전구체는 r의 범위는 r은 정수로서 0≤r의 범위에 해당한다.
따라서 r=1인 경우에는 플르오르카본계 전구체(fluorocarbon-based) CnHrFm의 구조식은 CHF3(n=1, m=3)가 될 수 있다.
또한 r=0인 경우에는 플르오르카본계 전구체(fluorocarbon-based) CnHrFm의 구조식은 CnFm의 구조가 되며 그 예로 플르오르카본계 전구체는 C7F8, C7F14로 된 것을 들 수 있다.
특히, 본 발명의 플르오르카본계 전구체는 C7F8, C7F14로 된 것을 사용하는 경우 회수율이 40% 정도로 높게 나타나는 특징을 갖게 된다.
본 발명의 플루오르카본계 전구체는 프리커서 (L-FC : Liquid-Fluorocarbon Precurosr)인 것이 특징이며, 상온에서 액상으로 존재하는 프리커서 (L-FC : Liquid-Fluorocarbon Precurosr)로서 CnHrFm의 구조로 된 것으로서 C(탄소)와 F(플루오르)의 결합비(n:m)가 1:1 ~ 1:3의 범위 내로 이루어져 있는 점이 특징이다.
또한, 챔버(10)는 후술하는 터보펌프(20)와 드라이펌프(30)에 의해 고진공상태가 유지되는데, 이를 위해 챔버(10)와 터보펌프(20) 및 드라이펌프(30)를 차례로 연결하는 제1 유로(L1)와, 챔버(10)와 드라이펌프(30)를 직접 연결하는 제2 유로(L2)가 구비된다.
그리고 제1 유로(L1)상에는 유로내부의 압력을 유지하여 터보펌프(20)를 보호하기 위한 제1 밸브(V1)가 설치되고, 제2 유로(L2)상에는 터보펌프(20)를 이용하여 챔버(10)를 고진공 상태로 만들기 전에 챔버(10)의 내부를 저, 중진공 상태로 만들기 위한 제2 밸브(V2)가 설치된다.
이때 제1 밸브(V1)는 일반적으로 터보펌프(20)의 배기라인쪽에 설치되는 플로라인밸브(Foreline Valve, FV)로 이루어지고, 제2 밸브(V2)는 저진공 형성을 위한 러핑밸브(Roughing Valve, RV)로 이루어진다.
또한, 챔버(10)와 후술하는 터보펌프(20) 사이의 제1 유로(L1)상에는 메인밸브(11)가 설치되고, 이러한 메인밸브(11)에 의해 챔버(10) 내부의 압력이 조절되거나 또는 챔버(10) 내부의 압력이 유지된다.
터보펌프(20)는 챔버(10)의 내부를 고진공 상태로 만들기 위한 진공펌프로서, 이러한 터보펌프(20)는 고속 회전되는 표면을 이용하여 배기하고, 부드럽게 작동하여 진동이 적으며, 트랩을 사용하지 않고도 고진공도에 도달할 수 있는 특징이 있다.
이러한 터보펌프(20)는 탄화수소가 없는 진공에서 배기가 빠르고 깨끗한 장점이 있고, 통상 후술하는 드라이펌프(30) 등의 다른 펌프에 의해 보조되도록 구성된다.
드라이펌프(30)는 제1 유로(L1)상에 설치되면서 터보펌프(20)의 진공펌핑을 조력하는 기능을 한다. 그리고 터보펌프(20)를 이용하여 챔버(10)를 고진공상태로 만들기에 앞서, 제2 유로(L2)를 통해 챔버(10)를 저, 중진공상태로 만드는 기능을 한다. 이와 같이 터보펌프(20)를 이용하여 챔버(10)를 고진공 상태로 유지하기 위해 드라이펌프(30)를 보조하여 사용하는 것은 널리 알려져 있으므로 이에 대한 더욱 상세한 설명은 생략한다.
멤브레인필터(40)는 제1 유로(L1)상에 설치되면서 터보펌프(20)에 의해 챔버(10)에서 배출되는 공정가스를 분리 회수하는 역할을 한다.
이러한 멤브레인필터(40)는 도 2에 도시된 바와 같이 제1 유로(L1) 유로를 따라 일정 길이를 가지도록 형성되는 원통 모양의 필터하우징(41)과, 필터하우징(41)의 상류쪽에 필터하우징(41)의 내부와 연통되도록 형성되면서 챔버(10)의 내부에서 해리(dissociation)되지 않고 터보펌프(20)를 통해 배출되는 미반응 공정가스가 유입되는 유입구(42)와, 필터하우징(41)의 하류쪽에 필터하우징(41)의 내부와 연통되도록 형성되어 클린 가스가 배출되는 제1 배출구(43)와, 필터하우징(41)의 내부에 설치되면서 내부로 유입된 미반응 공정가스를 분리하는 중공사 분리막(45) 및 필터하우징(41)의 일측에 위치되어 필터하우징(41)의 내부와 연통되도록 형성되고 중공사 분리막(45)을 통해 분리된 미반응 공정가스가 배출되는 제2 배출구(44)를 포함한다.
여기서 중공사 분리막(45)은 고분자소재의 분자사슬 간격을 조절하여 막을 제조한 후, 통과하는 기체분자의 크기 차이를 이용하여 분리하는 것으로, 이에 의해공정가스로 공급된 플루오르카본계 전구체가 제1 유로(L1)를 통해 멤브레인필터(40)의 내부로 유입되면, 중공사 분리막(45)에 의해 공정가스(플루오르카본계 전구체)와 클린가스가 서로 분리되어 제1 배출구(43)와 제2 배출구(44)로 각각 배출되게 된다.
이때 제2 배출구(44)에는 분리 배출되는 공정가스를 회수하여 저장하기 위해 별도의 저장탱크(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 플루오르카본계 전구체를 이용한 반도체 소자 제조용 시스템은 공정가스로서 지구 온난화 지수(GWP)가 낮고, 회수가 용이한 플루오르카본계 전구체를 사용하기 때문에 챔버(10)에서 미반응되거나 챔버(10)로부터 배출되는 공정가스를 멤브레인필터(40)를 이용하여 쉽게 분리 회수할 수 있고, 이에 의해 드라이펌프(30)를 통해 상대적으로 클린 가스만이 배출되므로 대기오염이 방지된다.
본 발명의 플루오르카본계 전구체를 이용한 반도체 소자 제조용 시스템의 진보된 시스템은 아래와 같이 설명하는 바와 같다.
본 발명은 도 1b에서 보는 것처럼, 상기한 멤브레인필터(40)가 액체질소흡착부(41)로 구성되어 있는 점이 기술적 특징이다.
본 발명의 상기한 액체질소흡착부(41)는 액체질소를 흘려보내 지나가는 기체분자를 냉각시켜 흡착시키는 기능을 수행하게 된다.
본 발명의 액체질소흡착부(41)에는 다양한 영역대의 온도조절을 위해 히터와 액체질소를 이용한 냉각부분을 포함하여 구성되어 있다.
본 발명은 같이 챔버(10), 터보펌프(20), 드라이펌프(30), 액체질소흡착부(41)를 포함하는 플루오르카본계 전구체를 이용한 반도체 소자 제조용 시스템을 제공한다.
도 1b에서 보는 것처럼 상기한 액체질소흡착부(41)는 액체질소를 흘래보내 지나가는 기체분자를 냉각시켜 흡착시키는 기능을 수행하게 된다.
도 1c는 본 발명의 상기한 플루오르카본계 전구체를 이용한 반도체 소자 제조용 시스템의 세부 도면을 보여준다.
도 1c에서 보는 것처럼 챔버(10)에는 버블러(12), 아르곤 가스 제어부(13), 챔버내의 가스를 분석하는 분석부(14)가 부가 구성되게 된다.
본 발명의 상기한 버블러(12)는 본 발명의 챔버(10) 내로 공정 가스(플루오르카본계 전구체)를 유입시키는 기능을 수행한다.
본 발명의 상기한 아르곤 가스 제어부(13)는 버블러(12)로 유입하는 아르곤 가스의 유량을 제어하는 기능을 수행한다.
본 발명의 상기한 분석부(14)는 챔버(10) 내의 기체를 분석하는 기능을 수행하는 장치 또는 수단을 의미한다.
본 발명의 상기한 터보펌프(20)는 챔버를 10-4 ~ 10- 7 까지 진공시키는 고진공 펌프(turbo molecular pump)를 사용할 수 있다.
본 발명의 상기한 드라이펌프(30)는 챔버를 10-3 ~ 10- 4 까지 진공시키는 저진공 펌프(rotary pump)를 사용할 수 있다.
또한 본 발명은 앞서 설명한 바처럼 상기한 플르오르카본계 전구체(fluorocarbon-based Precursor)가 CnHrFm의 구조로서 특히 C(탄소)와 F(플루오르)의 결합비(n:m)가 1:1 ~ 1:3의 범위 내로 이루어진 물질을 사용하여 회수율을 현저히 높인 점을 들 수 있다.
특히, 본 발명의 플르오르카본계 전구체는 C7F8, C7F14로 된 것을 사용하는 경우 회수율이 40% 정도로 높게 나타나는 특징을 갖게 된다.
이와 같이 본 발명은 상기한 플루오르카본계 전구체를 이용한 반도체 소자 제조용 시스템은 멤브레인 필터(40)가 액체질소흡착부(41)로 구성되어 있고, 플르오르카본계 전구체(fluorocarbon-based Precursor)가 CnHrFm의 구조로서 특히 C(탄소)와 F(플루오르)의 결합비(n:m)가 1:1 ~ 1:3의 범위 내로 이루어진 물질을 사용하게 됨에 따라 플루오르카본계 전구체의 회수율을 현저히 높인 점을 들 수 있다.
<실시예 1>
본 발명은 액체질소흡착부(41)로 구성되어 있고 플르오르카본계 전구체로 C7F8을 사용할 경우 회수율이 40%로 나타나는 것을 볼 수 있다.(도 6)
<실시예 2>
또한 본 발명은 액체질소흡착부(41)로 구성되어 있고 플르오르카본계 전구체로 C7F14를 사용할 경우 회수율이 40%로 나타나는 것을 볼 수 있다.(도 6b)
이하에서는 본 발명에 따른 플루오르카본계 전구체를 이용한 반도체 소자 제조용 시스템의 다른 실시예에 대하여 설명한다.
본 발명에서 공정가스로 사용되는 플루오르카본계 전구체를 회수하기 위해 제1 유로(L1)상에 멤브레인필터(40)가 설치되고, 이러한 멤브레인필터(40)의 내부에는 가스의 입자 크기에 따라 공정가스와 클린가스를 분리하기 위한 중공사 분리막(45)이 설치되는데, 이러한 구성에 의해 공정가스가 원활하게 배출되지 않을 수 있다.
이를 위해 본 발명은 도 3에 도시된 바와 같이 터보펌프(20)와 드라이펌프(30) 사이의 제1 유로(L1)가 병렬로 2개의 유로로 분기되고, 분기된 제1 유로(L1)상에 각각 제1 밸브(V1)와 멤브레인필터(40)가 설치되는 것으로 실시될 수 있다.
상기와 같은 구조에 의해 제1 밸브(V1)의 개폐를 제어하여 공정가스가 2개의 멤브레인필터(40)를 교대로 통과하여 드라이펌프(40)로 흐르면서 공정가스의 흐름이 저해되는 것이 방지된다.
본 발명의 또 다른 예로는 도 4에 도시된 바와 같이 터보펌프(20)와 드라이펌프(30) 사이의 제1 유로(L1)가 병렬로 4개의 유로로 분기되고, 분기된 제1 유로(L1)상에 각각 제1 밸브(V1)와 멤브레인필터(40)가 설치되는 것으로 실시될 수 있다.
이때 4개로 분기된 제1 유로(L1)는 2개의 유로가 한 조를 이루도록 2개 조로 구분되고, 터보펌프(20)와 멤브레인필터(40) 사이의 제1 유로(L1)상에는 2개 조로 구분된 유로를 개폐하는 제1, 2 전환밸브(V3, V4)가 설치되며, 제1, 전환밸브(V3, V4)는 한 조씩 교대로 유로가 연결되도록 개폐 제어되는 것으로 실시될 수 있다.
상기와 같은 구조에 의해 공정가스가 2개씩 2개조를 이루도록 설치되는 총 4개의 멤브레인필터(40)를 통과하면서 가스의 흐름성이 적절하게 담보된다.
한편, 위에서는 멤브레인필터(40)가 제1 유로(L1)상에 설치되는 것으로 설명하였으나, 이와 달리 도 5에 도시된 바와 같이 드라이펌프(30)의 하류쪽에 제3 유로(L3)가 설치되고, 멤브레인필터(40)는 제3 유로(L3)상에 복수 개가 병렬로 설치되며, 제3 유로(L3)상에는 드라이펌프(30)를 통해 배출되는 가스를 압축하는 압축기(50)와, 압축된 가스를 복수 개의 멤브레인필터(40)로 분배하여 공급하는 보틀(60)이 설치되는 것으로 실시될 수 있다.
상기와 같은 구조에 의해 제1 유로(L1)를 통해 배출되는 공정가스와 드라이펌프(30)에서 생성되어 배출되는 질소(N2) 가스를 함께 제3 유로(L3)를 통해 배출시킬 수 있고, 이에 의해 맴브레인필터(40)를 이용하여 공정가스와 질소가스를 함께 회수할 수 있으며, 그 결과 대기 중으로 클린 가스만이 배출되므로 환경오염을 더욱 줄일 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은 지구 온난화 지수(GWP)가 낮은 플루오르카본계 전구체를 공정가스로 사용하고, 사용된 공정가스를 멤브레인필터를 사용하여 분리 회수함으로써 공정가스 배출로 인한 환경오염이 감소된다.
위에서는 설명의 편의를 위해 바람직한 실시예를 도시한 도면과 도면에 나타난 구성에 도면부호와 명칭을 부여하여 설명하였으나, 이는 본 발명에 따른 하나의 실시예로서 도면상에 나타난 형상과 부여된 명칭에 국한되어 그 권리범위가 해석되어서는 안 될 것이며, 발명의 설명으로부터 예측 가능한 다양한 형상으로의 변경과 동일한 작용을 하는 구성으로의 단순 치환은 당업자가 용이하게 실시하기 위해 변경 가능한 범위 내에 있음은 지극히 자명하다고 볼 것이다.
10: 챔버 11: 메인밸브
20: 터보펌프 30: 드라이펌프
40: 멤브레인필터 41: 필터하우징
42: 유입구 43: 제1 배출구
44: 제2 배출구 45: 중공사 분리막
L1: 제1 유로 L2: 제2 유로
L3: 제3 유로 V1: 제1 밸브
V2: 제2 밸브 V3: 제1 전환밸브
V4: 제2 전환밸브

Claims (3)

  1. 웨이퍼의 식각 또는 표면처리를 위한 플라즈마가 발생되는 챔버(10)와;
    상기 챔버(10)의 일측에 설치되면서 상기 챔버(10)의 내부를 고진공 상태로 만드는 터보펌프(20)와;
    상기 터보펌프(20)와 제1 유로(L1)를 통해 연결되면서 상기 터보펌프(20)의 진공펌핑을 조력하는 드라이펌프(30) 및;
    상기 제1 유로(L1)상에 설치되면서 상기 터보펌프(20)에 의해 상기 챔버(10)에서 배출되는 공정가스를 분리 회수하는 액체질소흡착부(41)가 부가되되,
    상기한 액체질소흡착부(41)는 액체질소를 흘려보내 지나가는 기체분자를 냉각시켜 흡착시키는 기능으로 공정가스를 분리 회수하는 기능을 수행하고,
    챔버(10)와 드라이펌프(30)를 직접 연결하는 제2 유로(L2)가 구비되며,
    상기 드라이펌프(30)에 제3 유로(L3)가 설치되고, 제3 유로(L3)상에 멤브레인필터(40)가 설치되며,
    상기 멤브레인필터(40)는 원통 모양의 필터하우징(41)과, 필터하우징(41)의 상류쪽에 필터하우징(41)의 내부와 연통되도록 형성되면서 배출되는 미반응 공정가스가 유입되는 유입구(42)와, 필터하우징(41)의 하류쪽에 필터하우징(41)의 내부와 연통되도록 형성되어 클린 가스가 배출되는 제1 배출구(43)와, 필터하우징(41)의 내부에 설치되면서 내부로 유입된 미반응 공정가스를 분리하는 중공사 분리막(45) 및 필터하우징(41)의 일측에 위치되어 필터하우징(41)의 내부와 연통되도록 형성되고 중공사 분리막(45)을 통해 분리된 미반응 공정가스가 배출되는 제2 배출구(44)로 구성되고,
    상기 챔버(10)로 공급되는 공정가스는 플루오르카본계 전구체가 사용되는 것을 특징으로 하는 플루오르카본계 전구체를 이용한 반도체 소자 제조용 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 챔버(10)로 공급되는 공정가스인 플루오르카본계 전구체는 CnHrFm의 구조로서 C(탄소)와 F(플루오르)의 결합비(n:m)가 1:1 ~ 1:3의 범위 내로 이루어진 플루오르카본계 전구체인 것을 특징으로 하는 플루오르카본계 전구체를 이용한 반도체 소자 제조용 시스템.

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