KR102519472B1 - 펌핑 라인 배열체에서의 또는 그에 관한 개량 - Google Patents

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Abstract

반도체 제조 분야에서, 상이한 양립 불가능한 처리 흐름이 상이한 처리 흐름들 사이에 치명적인 반응이 발생할 위험이 높은 방식으로 서로 혼합되지 않는 것을 보장할 필요가 있다. 펌핑 라인 배열체(10)는 반도체 제조 툴(15)의 일부를 형성하는 처리 챔버(14)에 유체적으로 연결 가능한 챔버 연결 라인(12)을 포함한다. 펌핑 라인 배열체(10)는 또한 챔버 연결 라인(12)에 유체적으로 연결되는 밸브 모듈(16)을 포함한다. 밸브 모듈(16)은 챔버 연결 라인(12)을 각각의 제 1 및 제 2 펌핑 라인(18, 20)으로 분할한다. 제 1 펌핑 라인(18)은 제 1 처리 흐름을 전달하기 위한 것이고, 제 2 펌핑 라인(20)은 제 1 처리 흐름과 양립 불가능한 제 2 처리 흐름을 전달하기 위한 것이다. 제 1 펌핑 라인(18) 또는 제 2 펌핑 라인(20) 중 적어도 하나는 내부에서 유체적으로 연결된 사전 저감 모듈(26, 28)을 포함하고, 사전 저감 모듈(26, 28)은 다른 펌핑 라인(18, 20)에 의해 전달되도록 의도된 처리 흐름으로부터 하나 이상의 양립 불가능한 성분을 제거하도록 구성된다.

Description

펌핑 라인 배열체에서의 또는 그에 관한 개량
본 발명은 반도체 제조 어셈블리(semiconductor fabrication assembly) 또는 진공 펌핑 시스템에 사용하기 위한 펌핑 라인 배열체(pumping line arrangement)에 관한 것이다.
펌핑 라인 배열체는 예컨대 실리콘 칩, 평판 디스플레이, 태양 전지판 및 발광 다이오드(LED) 등의 반도체를 제조하는 어셈블리에 사용하기 위한 진공 펌핑 시스템 내에서 광범위하게 나타난다. 어셈블리는 하나 이상의 제조 툴을 포함하고, 각각의 제조 툴은 내부에서 처리가 발생하는 하나 이상의 챔버를 구비할 수도 있다. 챔버에서의 처리는 하나 이상의 처리 단계를 필요로 할 수도 있고, 각 단계는 상이한 처리 가스를 필요로 할 수도 있다. 하나 이상의 진공 펌핑 시스템은 챔버에서 필요한 처리 압력을 유지하고 챔버로부터 처리 가스를 진공 배기한다. 상이한, 본질적으로 전용인 펌핑 라인들에 상이한, 양립 불가능한 처리 가스 흐름을 전달하도록 의도된 펌핑 라인 배열체에서, 상이한, 양립 불가능한 처리 가스 흐름은 그 상이한 처리 가스 흐름들 사이의 치명적인 반응이 발생할 위험이 높은 방식으로 서로 혼합되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 반도체 제조 어셈블리에 사용하기 위한 펌핑 라인 배열체가 제공되는데, 펌핑 라인 배열체는,
반도체 제조 툴의 일부를 형성하며 내부에서 적어도 2개의 처리 단계가 수행되는 처리 챔버에 유체적으로 연결 가능한 챔버 연결 라인; 및
챔버 연결 라인에 유체적으로 연결된 밸브 모듈로서, 밸브 모듈은 챔버 연결 라인을 각각의 제 1 및 제 2 펌핑 라인으로 분할하고, 제 1 펌핑 라인은 제 1 처리 단계 배기 흐름을 전달하기 위한 것이고, 제 2 펌핑 라인은 제 1 처리 단계 배기 흐름과 양립 불가능한 제 2 처리 단계 배기 흐름을 전달하기 위한 것인, 밸브 모듈을 포함하고,
제 1 펌핑 라인 또는 제 2 펌핑 라인 중 적어도 하나는 내부에서 유체적으로 연결된 사전 저감 모듈(pre-abatement module)을 포함하고, 사전 저감 모듈은 다른 펌핑 라인에 의해 전달되도록 의도된 처리 단계 배기 흐름으로부터 하나 이상의 양립 불가능한 처리 단계 배기 성분을 제거하도록 구성된다.
도면들과 관련하여 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 사용시, 다른 펌핑 라인에 의해 전달될 처리 흐름, 즉 다른 처리 흐름으로부터 하나 이상의 양립 불가능한 성분을 제거하도록 구성된 사전 저감 모듈을 소정(given) 펌핑 라인 내에 포함시키면, 기계 또는 제어 시스템 고장시에 그 소정 펌핑 라인에서 잘못 흐를 수도 있는 임의의 다른 처리 흐름을 펌핑 라인 배열체가 필요에 따라 중화시킬 수 있다. 다시 말해서, 사전 저감 모듈이 그렇지 않으면 소정 펌핑 라인의 의도된 처리 흐름(intended process flow)과 바람직하지 않게 반응할 수도 있는 다른 처리 흐름의 하나 이상의 성분을 제거함으로써, 중화된 다른 처리 흐름과 의도된 처리 흐름이 이 후에 하류측에서 혼합되어도 상기 처리 흐름들 사이의 치명적인 반응을 일으키지는 않을 것이다.
한편, 그러한 사전 저감 모듈은 소정 펌핑 라인을 통과하는 의도된 처리 흐름에 최소한의 영향을 미치므로, 의도된 처리 흐름의 저감은 의도된 처리 흐름의 소정 특성에 최적화된 전용 저감 모듈에 의해 수행될 수 있다.
따라서, 사전 저감 모듈은 정상 작동 조건 하에서 사전 저감 모듈이 의도된 처리 가스 흐름에 최소한의 영향을 미치는 한은 외부 개입을 필요로 하지 않지만, 불리한 작동 조건, 즉 사전 저감 모듈을 통해 잘못된 흐름의 다른 처리 흐름이 흐르는 조건에서는 사전 저감 모듈이 다른 처리 흐름으로부터 상기 또는 각각의 반응성 성분을 제거하는 작용을 한다.
바람직하게는, 상기 또는 각각의 사전 저감 모듈은 대응 펌핑 라인 내에서 밸브 모듈의 바로 하류측에 유체적으로 연결된다. 이러한 배열은 임의의 중화되지 않은 다른 처리 흐름이 의도된 처리 흐름, 예컨대, 소정 펌핑 라인에 남아 있을 수 있는 의도된 처리 흐름의 일부와 혼합될 가능성을 최소화하는 데 도움이 된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 제 1 펌핑 라인은 제 1 펌핑 라인 내에서 유체적으로 연결되며 제 2 처리 흐름으로부터 하나 이상의 양립 불가능한 처리 단계 배기 성분을 제거하도록 구성된 제 1 사전 저감 모듈을 포함하고, 제 2 펌핑 라인은 제 2 펌핑 라인 내에서 유체적으로 연결되며 제 1 처리 흐름으로부터 하나 이상의 양립 불가능한 처리 단계 배기 성분을 제거하도록 구성된 제 2 사전 저감 모듈을 포함한다.
제 1 및 제 2 사전 저감 모듈의 포함은 각각의 제 1 및 제 2 펌핑 라인에서 제 1 및 제 2 처리 흐름의 반응성 방식으로 잘못된 혼합에 대한 보호를 제공한다.
선택적으로, 제 1 펌핑 라인은 증착 처리 흐름을 전달하기 위한 증착 펌핑 라인을 한정하고, 제 2 펌핑 라인은 세정 처리 흐름을 전달하기 위한 세정 펌핑 라인을 한정하며, 제 1 사전 저감 모듈은 세정 처리 흐름으로부터 하나 이상의 양립 불가능한 처리 단계 배기 성분을 제거하도록 구성되고, 제 2 사전 저감 모듈은 증착 처리 흐름으로부터 하나 이상의 양립 불가능한 처리 단계 배기 성분을 제거하도록 구성된다.
이러한 배열은 증착 및 세정 공정을 일상적으로 활용하는 반도체 제조 어셈블리에 사용하기에 특히 적합하다.
진공 펌핑 시스템에서, 제 1 펌핑 라인은 제 1 펌핑 라인 내에서 유체적으로 연결되며 제 1 처리 흐름을 저감하도록 구성된 제 1 주 저감 모듈(primary abatement module)을 포함할 수도 있고, 제 2 펌핑 라인은 제 2 펌핑 라인 내에서 유체적으로 연결되며 제 2 처리 흐름을 저감하도록 구성된 제 2 주 저감 모듈을 포함할 수도 있으며, 각각의 주 저감 모듈은 대응하는 사전 저감 모듈의 하류측에 위치될 수도 있다.
각각의 펌핑 라인에 각자의 주 저감 모듈을 제공함으로써, 소정 펌핑 라인에 의해 전달될 의도된 처리 흐름의 특성에 따라 소정 펌핑 라인 내에 필요한 저감을 최적화할 수 있고, 따라서 관련 반도체 제조 처리의 전체 효율을 향상시키는 데 도움이 된다.
바람직하게는, 제 1 사전 저감 모듈은 플루오린 제거제(fluorine removal agent)를 포함한다. 이러한 제거제를 포함하면, 일반적인 세정액, 예컨대 플루오린 가스가 제 1 펌핑 라인에 잘못 도입된 경우에 제 1 펌핑 라인으로부터 플루오린 가스가 제거되는 것을 보장하는 데 도움이 된다.
선택적으로, 플루오린 제거제는 하기의 것이거나 하기의 것을 포함한다:
탄산칼슘; 및/또는
규소.
탄산칼슘 및 규소 각각은 유리하게는 특히 가열되었을 때, 예컨대 약 300℃ 또는 그 부근에서 플루오린과 반응하여 비교적 불활성인 부산물을 생성하고, 그에 의해 제 1 펌핑 라인으로부터 플루오린을 제거하는 데 사용될 수 있다. 또한, 탄산칼슘이나 규소 어느 것도 실란, 암모니아 또는 수소와 같은 일반적인 증착 가스와 반응하지 않으므로, 의도된 처리 흐름, 즉 증착 처리 흐름이 제 1 펌핑 라인을 통과하는 동안에 본질적으로 비활성 상태를 유지한다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 제 2 사전 저감 모듈은 플루오린화제(fluorinating agent)를 포함한다.
이러한 작용제는 제 2 펌핑 라인 내의 의도된 처리 흐름의 적어도 일부를 구성할 가능성이 높은 일반적인 세정 유체, 즉 플루오린 가스에 대하여 불활성이다. 한편, 이러한 작용제는 제 1 처리 흐름의 성분일 가능성이 높은 하나 이상의 일반적인 증착 가스, 예컨대 실란에 대해서 반응적이므로, 이러한 플루오린화제는 제 1 처리 흐름이 제 2 펌핑 라인에 잘못 도입될 경우에 제 2 펌핑 라인으로부터 그러한 양립 불가능한 성분을 제거하는 데 사용될 수 있다.
플루오린화제는 하기의 것이거나 하기의 것을 포함할 수도 있다:
전이 금속 플루오린화물(transitional metal fluoride); 및/또는
테트라플루오로코발트산 칼륨(potassium tetrafluorocobaltate).
바람직하게는 전이 금속 플루오린화물은 하기의 것이거나 하기의 것을 포함한다:
플루오린화 코발트(Ⅲ); 및/또는
플루오린화제이철(ferric fluoride).
전술한 것 각각은 유리하게는 증착 유체, 예컨대 실란과 반응하여 비교적 불활성인 부산물을 생성하고, 이에 의해 제 2 펌핑 라인으로부터 그러한 증착 유체를 제거하는 데 사용될 수 있다.
이러한 펌핑 라인 배열체를 포함하는 진공 펌핑 시스템의 예에서, 진공 펌핑 시스템은 제 1 주 저감 모듈 및 제 2 주 저감 모듈을 포함할 수도 있고, 제 1 펌핑 라인은 제 1 처리 흐름을 저감하도록 구성된 제 1 주 저감 모듈과 유체적으로 연결되고, 제 2 펌핑 라인은 제 2 처리 흐름을 저감하도록 구성된 제 2 주 저감 모듈과 유체적으로 연결되며, 각각의 주 저감 모듈은 대응하는 상류측 사전 저감 모듈의 하류측에 위치된다.
챔버 연결 라인은 하나 이상의 반도체 제조 툴의 일부를 형성하는 각각의 처리 챔버에 유체적으로 연결 가능할 수도 있고; 제 1 공통 펌핑 라인은 제 1 주 저감 모듈 및 펌핑 라인 배열체의 제 1 펌핑 라인과 유체 연결될 수도 있고; 제 2 공통 펌핑 라인은 제 2 주 저감 모듈 및 펌핑 라인 배열체의 제 2 펌핑 라인과 유체 연결될 수도 있다.
제 1 공통 펌핑 라인은 제 1 진공 펌핑 장치와 유체 연결될 수도 있고, 제 2 공통 펌핑 라인은 제 2 진공 펌핑 장치와 유체 연결될 수도 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 그와 유체적으로 연결된 임의의 선행 청구항에 따른 펌핑 라인 배열체를 갖는 적어도 하나의 처리 챔버를 포함하는 반도체 제조 툴이 제공된다.
본 발명의 반도체 제조 툴은 펌핑 라인 배열체의 대응하는 특징의 장점을 공유한다.
이제, 도면을 참조하여 비제한적인 예에 의해 본 발명의 몇몇 실시예에 대한 간단한 설명이 이어지는데, 도면에서:
도 1은 반도체 제조 어셈블리에서의 본 발명의 제 1 실시예에 따른 펌핑 라인 배열체의 개략도를 도시하고;
도 2는 다른 반도체 제조 어셈블리에서의 복수의 펌핑 라인 배열체의 개략도를 도시한다.
도 1을 참조하면, 적어도 2개의 처리 단계가 내부에서 수행되는 처리 챔버(14)를 포함하는 반도체 제조 툴(15)을 포함하는 반도체 제조 어셈블리(100)가 도시되어 있다. 진공 펌핑 시스템(102)은 각 처리 단계에 필요한 처리 압력을 유지하고, 각 처리 단계에 대한 처리 단계 배기 가스 흐름을 배출한다.
진공 펌핑 시스템은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 펌핑 라인 배열체(10)를 포함한다. 펌핑 라인 배열체는 사용시 처리 챔버(14)에 유체적으로 연결되는 챔버 연결 라인(12)을 포함한다.
도시된 실시예에서, 챔버 연결 라인(12)은 내부에서 유체적으로 연결된 부스터 펌프(17)를 포함하지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 부스터 펌프는 특히 진공 펌핑 시스템이 챔버 또는 챔버들과 어느 정도 떨어져 있는 경우 챔버 연결 라인을 따라 가스 흐름을 증가시킨다.
본 예에서, 2개의 처리 단계 배기 가스 흐름을 필요로 하는 2개의 처리 단계가 수행되고, 펌핑 라인 배열체(10)는 또한 챔버 연결 라인(12)에 유체적으로 연결되며 챔버 연결 라인(12)을 각각의 제 1 및 제 2 펌핑 라인(18, 20)으로 분할하는 밸브 모듈(16)을 포함한다. 밸브 모듈은 처리 단계 배기 가스 흐름을 필요에 따라 제 1 및 제 2 펌핑 라인 중 선택된 하나로 전달한다. 이와 관련하여, 제 1 펌핑 라인(18)은 제 1 처리 단계 배기 가스 흐름을 전달하기 위한 것인 반면에, 제 2 펌핑 라인은 제 2 처리 단계 배기 가스 흐름을 전달하기 위한 것이다. 다른 예에서 2개 초과의 처리 단계 배기 가스 흐름을 필요로 하는 2개 초과의 처리 단계가 수행되는 경우, 펌핑 라인 배열체는 적어도 동등한 수의 펌핑 라인을 포함하고, 밸브 모듈은 선택된 펌핑 라인으로 가스를 전달하도록 배열될 것이다. 챔버를 신속하게 진공 배기하기 위해 추가로 펌프다운 펌핑 라인(pump down pumping line)이 있을 수도 있다.
전형적으로, 제 1 처리 흐름 및 제 2 처리 흐름은 처리 챔버(14)에서의 제조 동안 순차적으로 하나씩 발생한다. 제 1 및 제 2 처리 흐름은 각각 다른 처리 흐름의 하나 이상의 이러한 양립 불가능한 처리 단계 배기 가스 성분과 어쩌면 치명적으로 반응할 하나 이상의 양립 불가능한 처리 단계 배기 가스 성분을 가질 정도로 서로 양립 불가능하다.
도시된 예에서, 제 1 펌핑 라인(18)은 증착 처리 흐름을 전달하기 위한 증착 펌핑 라인(22)을 한정하고, 제 2 펌핑 라인(20)은 세정 처리 흐름을 전달하기 위한 세정 펌핑 라인(24)을 한정한다. 도시된 실시예에서, 증착 처리 흐름은 오직 실란(SiH4)으로만 구성되지만, 암모니아(NH3), 수소(H2) 등의 환원 종이거나 이를 포함할 수도 있다. 세정 처리 흐름은 플루오린(F2)으로만 구성되지만, 다른 산화 종, 특히 다른 할로겐도 가능하다.
또한, 제 1 펌핑 라인(18), 즉 본 예에서의 증착 펌핑 라인(22)은 제 1 펌핑 라인(18)과 유체적으로 상호 연결되는 제 1 사전 저감 모듈(26)을 포함한다. 제 1 사전 저감 모듈(26)은 제 2 처리 흐름이 의도치 않게 제 1 펌핑 라인을 통해 전달되는 경우에 제 2 처리 흐름으로부터 양립 불가능한 성분을 제거하도록 구성되지만, 정상 작동에서는 실질적으로 바뀌지 않은 제 1 처리 흐름의 통과를 허용한다. 본 예에서, 제 2 처리 흐름은 세정 처리 흐름이므로, 제 1 사전 저감 모듈은 세정 처리 흐름으로부터 플루오린을 제거하도록 구성될 수도 있다. 본 발명의 다른 실시예(도시 생략)에서, 제 1 사전 저감 모듈(26)은 위에 언급된 플루오린뿐만 아니라 또는 그 대신에 제 2 처리 흐름의 다른 성분을 제거하도록 구성될 수도 있다.
제 2 펌핑 라인(20), 즉 본 예에서의 세정 펌핑 라인(24)은 유체적으로 상호 연결된 제 2 사전 저감 모듈(28)을 포함한다. 제 2 사전 저감 모듈(28)은 제 1 처리 흐름이 의도치 않게 제 2 펌핑 라인을 통해 전달되는 경우에 제 1 처리 흐름으로부터 양립 불가능한 성분을 제거하도록 구성되지만, 정상 작동에서는 실질적으로 바뀌지 않은 제 2 처리 흐름의 통과를 허용한다. 본 예에서, 제 1 처리 흐름은 증착 처리 흐름이므로, 제 2 사전 저감 모듈은 증착 처리 흐름으로부터 실란을 제거하도록 구성된다. 본 발명의 다른 실시예(도시 생략)에서, 제 2 사전 저감 모듈(28)은 전술한 실란뿐만 아니라 또는 그 대신에 제 1 처리 흐름의 다른 성분을 제거하도록 구성될 수도 있다.
따라서, 제 1 및 제 2 사전 저감 모듈은 처리 단계 배기 흐름이 의도치 않게 잘못된 펌핑 라인을 따라 전달되는 경우에만 저감을 수행한다는 점에서 수동 저감 모듈이다. 이들은 정상 작동 중에는 처리 가스 흐름과 현저하게 반응하거나 처리 가스 흐름을 변경하지 않는데, 이는 정상 작동 중에는 가스 흐름의 혼합이 발생하지 않고 따라서 주 저감 모듈에 의해 저감이 수행되기 때문이다(후술함). 또한, 사전 저감 모듈은 정상 작동 중에는 실질적으로 열화되지 않으며, 몇몇 예에서는 올바른 처리 흐름에 의해 보충될 수도 있다. 부스터 펌프(17) 또는 밸브(16)에서와 같이 시스템의 하나 이상의 부품이 고장 난 경우에는 정상적으로 작동하지 않을 수도 있다.
제 1 및 제 2 사전 저감 모듈(26, 28) 각각은 밸브 모듈(16)의 바로 하류측에 위치한다. 즉, 각각의 사전 저감 모듈(26, 28)과 밸브 모듈(16) 사이에 놓여 있는 펌핑 라인(18, 20) 부분에는 다른 구성요소가 없다.
도시된 밸브 모듈(16)은 삼방 밸브를 포함하지만, 다른 실시예에서는 한 쌍의 단순 밸브 및 양방향 파이프라인 분기(two-way pipeline branch)와 같은 다른 밸브 배열체를 포함할 수도 있다.
밸브 모듈(16)은 또한 선택적으로, 제 1 펌핑 라인(18)으로의 제 2 처리 흐름의 잘못된 도입 및/또는 제 2 펌핑 라인(20)으로의 제 1 처리 흐름의 잘못된 도입을 방지하기 위해, 예컨대 기계적 인터로크(interlock) 또는 전자 핸드셰이크(electronic handshake)와 같은 페일 세이프(fail-safe) 장치를 포함할 수도 있다.
제 1 펌핑 라인(18)은 제 1 사전 저감 모듈(26)의 하류측에 위치된 제 1 주 저감 모듈(30)과 유체 연통하도록 배열된다. 또한, 제 1 주 저감 모듈(30)은 제 1 펌핑 라인(18)을 통한 제 1 처리 흐름을 강제하는, 예컨대 제 1 주 펌프(32)를 거쳐서 제 1 펌핑 라인(18)과 유체 연통하도록 배열될 수도 있다.
제 1 주 저감 모듈(30)은 제 1 펌핑 라인(18) 내의 의도된 처리 흐름, 즉 증착 처리 흐름 형태의 제 1 처리 흐름을 저감하도록 최적으로 구성된다. 따라서, 도시된 실시예에서, 제 1 주 저감 모듈(30)은 증착 처리 흐름으로부터 실란을 저감하도록 구성된다. 그렇기 때문에, 제 1 주 저감 모듈(30)은 플라즈마 기반 장치, 화염 기반 장치 또는 산화제 중 임의의 것의 형태를 취할 수도 있다. 제 1 주 저감 모듈(30)의 배기 흐름으로부터 임의의 남아 있는 양립 불가능한 성분을 저감하기 위해, 습식 세정기와 같은 추가의 주 저감 모듈(도시 생략)이 제 1 주 저감 모듈(30)의 하류측에 배열될 수도 있다.
한편, 제 2 펌핑 라인(20)은 예컨대 제 2 주 펌프(34)를 거쳐서 제 2 주 저감 모듈(36)과 유체 연통하도록 배열되는데, 제 2 주 저감 모듈(36)도 역시 대응하는 제 2 사전 저감 모듈(28)의 하류측에 위치된다.
제 2 주 저감 모듈(36)은 제 2 펌핑 라인(20) 내의 의도된 처리 흐름, 즉 세정 처리 흐름 형태의 제 2 처리 흐름을 저감하도록 최적으로 구성된다. 따라서, 도시된 실시예에서, 제 2 주 저감 모듈(36)은 세정 처리 흐름으로부터 플루오린을 저감하도록 구성되며, 그러므로 습식 세정기의 형태를 취할 수도 있다.
나아가, 제 1 펌핑 라인(18)은 사용시 다른 유사한 펌핑 라인 배열체(도시 생략)의 하나 이상의 제 1 펌핑 라인(18)에 유체적으로 연결되는 제 1 공통 펌핑 라인(38)과 유체 연통하도록 배열되며, 이들 유사한 펌핑 라인 배열체의 각각은 추가의 대응 처리 챔버에 유체적으로 연결된다.
유사하게, 제 2 펌핑 라인(20)은 사용시 다른 유사한 펌핑 라인 배열체(도시 생략)의 하나 이상의 제 2 펌핑 라인(20)에 유체적으로 연결되는 제 2 공통 펌핑 라인(40)과 유체 연통하도록 배열되며, 이들 유사한 펌핑 라인 배열체의 각각은 상술한 추가의 대응 처리 챔버에 유체적으로 연결된다.
변형된 반도체 제조 어셈블리(104)가 도 2에 도시되어 있다. 도 2에서 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 도면번호가 채택되었다.
이 어셈블리는 복수의 처리 챔버(14, 14', 14")를 포함하는 변형된 제조 툴(15a)을 포함한다. 변형된 진공 펌핑 시스템(106)은 각각의 처리 챔버에 연결하기 위한 복수의 펌핑 라인 배열체(11, 11', 11")를 포함한다. 도시된 펌핑 라인 배열체는 도 1에 도시되고 상술한 것과 유사하다.
도 2의 예에서, 제 1 및 제 2 공통 펌핑 라인(38, 40)은 복수의 펌핑 라인 배열체에 연결된다. 제조 툴 또는 툴들(15a)은 또한 도 1에 도시된 복수의 진공 펌핑 장치(32, 34)에 의해 진공 배기하기 위한 복수의 처리 챔버를 포함한다. 복수의 공통 펌핑 라인(38, 40)은 각자의 관련된 진공 펌핑 장치와 유체 연결되어 있다. 도시된 바와 같이, 제 1 공통 펌핑 라인(38)은 진공 펌핑 장치(32)와 유체 연결되고, 제 2 공통 펌핑 라인(40)은 진공 펌핑 장치(34)와 유체 연결되어 있다. 펌핑 라인 배열체(11, 11', 11")의 제 1 펌핑 라인(18)은 제 1 공통 펌핑 라인(38)과 유체 연결되고, 펌핑 라인 배열체(11, 11', 11")의 제 2 펌핑 라인(24)은 제 2 공통 펌핑 라인(40)과 유체 연결되어 있다.
그러므로, 정상 작동에서는, 챔버(14, 14', 14")로부터의 제 1 처리 가스 흐름은 제 1 주 저감 모듈(30)에 의한 저감을 위해 제 1 펌핑 라인(18), 제 1 공통 펌핑 라인(38) 및 제 1 진공 펌핑 장치(32)에 의해 이송되고, 챔버(14, 14', 14")로부터의 제 2 처리 가스 흐름은 제 2 주 저감 모듈(36)에 의한 저감을 위해 제 2 펌핑 라인(24), 제 2 공통 펌핑 라인(40) 및 제 2 진공 펌핑 장치(34)에 의해 이송된다. 따라서, 각각의 챔버(14, 14', 14")를 위한, 그리고 각각의 처리 가스 흐름에 필요한 만큼의 펌핑 라인(및 공통 펌핑 라인)을 위한 펌핑 라인 배열체가 존재한다.
각 챔버에서, 처리 단계는 순차적으로 발생하고(제 1 단계 다음에 제 2 단계), 따라서 양립 불가능한 가스들이 혼합되지 않거나, 혼합된다면 농도가 너무 낮아서 문제를 일으키지 않는다. 다수의 챔버가 존재하는 경우, 제 1 처리 가스 흐름을 사용하는 제 1 처리 단계는 챔버들(14, 14', 14") 중 하나에서 수행될 수 있는 반면에, 제 2 처리 가스 흐름을 사용하는 제 2 처리 단계는 다른 챔버에서 수행될 수도 있다. 따라서, 제 1 처리 단계는 각각의 챔버에 대해 제 2 처리 단계로 시간 분해되지만, 제 1 및 제 2 단계는 전체로서 다수의 챔버에 걸쳐서 시간 분해되지 않을 수도 있다. 예컨대, 제 2 처리 가스 흐름이 고장 중에 의도치 않게 챔버(14')로부터 배열체(11')의 제 1 펌핑 라인(18)을 따라 진공 배기되는 경우, (사전 저감 모듈(26)이 없다면) 배열체(11)의 제 1 펌핑 라인(18)을 따라 챔버(14)로부터 진공 배기된 제 1 처리 가스 흐름과 어쩌면 치명적으로 혼합될 수도 있다. 이러한 상황에서의 2개의 양립 불가능한 가스 흐름의 농도는 치명적인 사건이 과장되는 정도의 것이다. 그러나, 본 구성에서는, 사전 저감 모듈은 이러한 혼합을 피하기 위해 제 1 처리 가스 흐름의 성분과 양립 불가능한 제 2 처리 가스 흐름으로부터 이들 성분을 제거한다.
도시된 실시예에서, 제 1 사전 저감 모듈(26)은 탄산칼슘(CaCO3) 형태의 플루오린 제거제(도시 생략)를 포함한다.
사용시, 탄산칼슘은 예컨대 약 300℃로 가열된다. 그 후, 정상 작동 중에, 실란, 암모니아 또는 수소와 같은 종래의 증착 가스는 반응 없이 탄산칼슘을 통과하므로, 그의 하류측에서 예컨대 DC 플라즈마 장치인 제 1 주 저감 모듈(30)에 의해 최적으로 저감될 수 있다.
대조적으로, 예컨대 세정 처리 유체, 즉 플루오린 가스가 잘못하여 제 1 펌핑 라인(18) 내로 인도되는 고장 작동 중에, 탄산칼슘은 하기의 반응에 의해 플루오린과 반응한다:
CaCO3 + F2 = CaF2 + CO2 + O2
생성된 부산물 중, 플루오린화 칼슘(CaF2)도 이산화탄소(CO2)도 제 1 처리 흐름에 있을 수도 있는 종래의 증착 가스(예컨대, 실란, 암모니아 및 수소) 중 어느 것과도 반응하지 않는다. 또한, 제 1 처리 흐름에서의 수소 농도가 비교적 낮으면, 그러한 수소는 생성된 산소(02) 부산물과 반응하지 않을 것이며, 제 1 처리 흐름에서의 실란 농도가 자연발화 한계점보다 낮으면, 그러한 실란은 또한 산소 부산물과 반응하지 않을 것이다.
따라서, 탄산칼슘은 생성된 부산물이 제 1 펌핑 라인(18) 내에서 그의 하류측에서 종래의 증착 가스와 만나게 되면 그와 반응할 가능성이 훨씬 낮아지도록 제 2 처리 흐름을 중화시키는 작용을 한다.
본 발명의 다른 실시예(도시 생략)에서, 플루오린 제거제는 사용시 역시 약 300℃로 가열되는 규소(Si)일 수도 있다.
유사하게, 정상 작동 중에, 종래의 증착 가스는 반응 없이 규소를 통과하므로, 그의 하류측에서 제 1 주 저감 모듈(30)에 의해 최적으로 저감될 수 있다.
또한, 고장 동작 중에, 규소는 하기의 반응에 의해 유사하게 플루오린과 반응한다:
Si + 2F2 = SiF4
생성된 부산물인 사플루오린화 규소(SiF4)는 제 1 처리 흐름에 있을 수도 있는 종래의 증착 가스 중 어느 것과도 반응하지 않고, 유리하게는 산소가 생성되지 않으며, 이는 더 높은 농도의 수소 및/또는 실란이 원치 않는 반응이 발생할 위험 없이 제 1 처리 흐름에 포함될 수 있음을 의미한다.
따라서, 규소는 유사하게 그 후에 제 2 처리 흐름이 제 1 펌핑 라인(18)에서 종래의 증착 가스와 만나게 되면 그와 반응할 가능성이 훨씬 낮아지도록 제 2 처리 흐름을 중화시키는 작용을 한다.
또한, 도시된 실시예에서, 제 2 사전 저감 모듈(28)은 플루오린화 코발트(Ⅲ)(8CoF3) 형태의 플루오린화제(도시 생략)를 포함한다.
사용시, 정상 작동 중에, 플루오린과 같은 종래의 세정 가스는 반응 없이 플루오린화 코발트(Ⅲ)를 통과하므로, 그의 하류측에서 제 2 주 저감 모듈(36), 즉 습식 세정기에 의해 최적으로 저감될 수 있다.
대조적으로, 예컨대 실란과 같은 증착 가스가 잘못하여 제 2 펌핑 라인(20)으로 인도되는 고장 작동 중에, 실란(SiH4)은 하기의 반응에 따라 쉽게 플루오린화된다:
3SiH4 + 8CoF3 = 3SiF4 + 12HF + 8Co
생성된 부산물 중 어느 것도 제 2 처리 흐름 내의 임의의 세정 가스, 즉 플루오린과 반응하지 않으므로, 플루오린화 코발트(Ⅲ)는 생성된 부산물이 이후에 제 2 펌핑 라인(20)에서 만날 수도 있는 임의의 그러한 종래 세정 가스에 대해 불활성이 되도록 제 2 처리 흐름을 중화시키는 작용을 한다.
금속 코발트(Co) 부산물은 제 2 펌핑 라인(20)에서 의도된 바와 같이 플루오린 유동에 후속적으로 노출시킴으로써 플루오린화 코발트(Ⅲ)로 재산화될 수도 있다.
플루오린에 대해 비반응성인 플루오린화 코발트(Ⅲ)에 대한 적절한 지지체는 플루오린화 칼슘(CaF2)이다. 과립상 플루오린화 칼슘은 예컨대 고온에서 질소(N2) 중의 플루오린화 수소(HF)의 희석된 스트림을 과립상 석회 위로 통과시킴으로써 하기의 반응에 따라 편리하게 제조될 수 있다:
CaO + 2HF = CaF2 + H20
그 후, 플루오린화 코발트(Ⅲ)로의 알맞은 경로는 하기의 반응에 의해 설명된다:
2CoCl2 + 3F2 = 2CoF3 + 2Cl2
따라서, 지지체는 예컨대 에탄올(C2H50H) 중의 염화 코발트(Ⅱ)(CoCl2) 용액으로 분사 또는 텀블링함으로써 코팅될 수도 있다. 이와 관련하여, 염화 코발트(Ⅱ)는 544 g.l-1의 농도에서 에탄올에 쉽게 용해된다.
에탄올 용액의 사용은 플루오린화 칼슘으로 전환되기 전에 염화 코발트(Ⅱ)가 석회에 흡수되게 할 수도 있다.
플루오린화 수소(HF)는 하기의 반응과 같이 기상에서 염화 코발트(Ⅱ)와 눈에 띄게 반응하지는 않을 것이다:
CoCl2 + 2HF = CoF2 + 2HCl
그러나, 실제로는 염화 코발트(Ⅱ) 및 플루오린화 코발트(Ⅱ) 양자 모두가 플루오린으로 가열함으로써 플루오린화 코발트(Ⅲ)로 전환될 수 있기 때문에 상기 반응이 진행되는지의 여부는 그다지 중요하지 않다.
본 발명의 다른 실시예(도시 생략)에서, 플루오린화제는 플루오린화 제이철과 같은 다른 전이 금속 플루오린화물 또는 테트라플루오로코발트산 칼륨일 수도 있다.

Claims (13)

  1. 진공 펌핑 시스템에 있어서,
    반도체 제조 어셈블리(semiconductor fabrication assembly)에 사용하기 위한 펌핑 라인 배열체(pumping line arrangement)를 포함하고,
    상기 펌핑 라인 배열체는,
    반도체 제조 툴의 일부를 형성하며 내부에서 적어도 2개의 처리 단계가 수행되는 처리 챔버에 유체적으로 연결 가능한 챔버 연결 라인; 및
    상기 챔버 연결 라인에 유체적으로 연결된 밸브 모듈로서, 상기 밸브 모듈은 상기 챔버 연결 라인을 각각의 제 1 및 제 2 펌핑 라인으로 분할하고, 상기 제 1 펌핑 라인은 제 1 처리 단계 배기 흐름(process step exhaust flow)을 전달하기 위한 것이고, 상기 제 2 펌핑 라인은 상기 제 1 처리 단계 배기 흐름과 양립 불가능한 제 2 처리 단계 배기 흐름을 전달하기 위한 것인, 상기 밸브 모듈을 포함하고,
    상기 제 1 펌핑 라인은 제 1 펌핑 라인 내에서 유체적으로 연결되며 상기 제 2 처리 단계 배기 흐름으로부터 하나 이상의 양립 불가능한 처리 단계 배기 성분을 제거하도록 구성된 제 1 사전 저감 모듈(pre-abatement module)을 포함하고, 상기 제 2 펌핑 라인은 제 2 펌핑 라인 내에서 유체적으로 연결되며 상기 제 1 처리 단계 배기 흐름으로부터 하나 이상의 양립 불가능한 처리 단계 배기 성분을 제거하도록 구성된 제 2 사전 저감 모듈을 포함하고,
    상기 제 2 사전 저감 모듈은 플루오린화제(fluorinating agent)를 포함하고,
    상기 진공 펌핑 시스템은,
    상기 제 1 처리 단계 배기 흐름을 저감하도록 구성된 제 1 주 저감 모듈(primary abatement module) 및
    상기 제 2 처리 단계 배기 흐름을 저감하도록 구성된 제 2 주 저감 모듈을 포함하고,
    상기 제 1 펌핑 라인은 상기 제 1 주 저감 모듈과 유체적으로 연결되고, 상기 제 2 펌핑 라인은 상기 제 2 주 저감 모듈과 유체적으로 연결되고, 상기 제 1 주 저감 모듈은 상기 제 1 사전 저감 모듈의 하류측에 위치되고, 상기 제 2 주 저감 모듈은 상기 제 2 사전 저감 모듈의 하류측에 위치되는
    진공 펌핑 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 사전 저감 모듈 및 상기 제 2 사전 저감 모듈 각각은 대응하는 펌핑 라인 내에서 상기 밸브 모듈의 바로 하류측에 유체적으로 연결되는
    진공 펌핑 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 펌핑 라인은 증착 처리 흐름을 전달하기 위한 증착 펌핑 라인을 한정하고, 상기 제 2 펌핑 라인은 세정 처리 흐름을 전달하기 위한 세정 펌핑 라인을 한정하고, 상기 제 1 사전 저감 모듈은 세정 처리 흐름으로부터 하나 이상의 양립 불가능한 처리 단계 배기 성분을 제거하도록 구성되고, 상기 제 2 사전 저감 모듈은 증착 처리 흐름으로부터 하나 이상의 양립 불가능한 처리 단계 배기 성분을 제거하도록 구성되는
    진공 펌핑 시스템.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 사전 저감 모듈은 플루오린 제거제(fluorine removal agent)를 포함하는
    진공 펌핑 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 플루오린 제거제는 탄산칼슘 및/또는 규소이거나, 또는 탄산칼슘 및/또는 규소를 포함하는
    진공 펌핑 시스템.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 플루오린화제는 전이 금속 플루오린화물(transitional metal fluoride) 및/또는 테트라플루오로코발트산 칼륨(potassium tetrafluorocobaltate)이거나, 또는 전이 금속 플루오린화물 및/또는 테트라플루오로코발트산 칼륨을 포함하는
    진공 펌핑 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전이 금속 플루오린화물은 플루오린화 코발트(Ⅲ) 및/또는 플루오린화제이철(플루오린화철(Ⅲ))이거나, 또는 플루오린화 코발트(Ⅲ) 및/또는 플루오린화제이철(플루오린화철(Ⅲ))을 포함하는
    진공 펌핑 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    복수의 상기 펌핑 라인 배열체― 상기 챔버 연결 라인들은 하나 이상의 반도체 제조 툴의 일부를 형성하는 각각의 처리 챔버에 유체적으로 연결 가능함 ―;
    상기 제 1 주 저감 모듈 및 상기 펌핑 라인 배열체의 제 1 펌핑 라인과 유체 연결되는 제 1 공통 펌핑 라인; 및
    상기 제 2 주 저감 모듈 및 상기 펌핑 라인 배열체의 제 2 펌핑 라인과 유체 연결되는 제 2 공통 펌핑 라인을 포함하는
    진공 펌핑 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 공통 펌핑 라인은 제 1 진공 펌핑 장치와 유체 연결되고, 상기 제 2 공통 펌핑 라인은 제 2 진공 펌핑 장치와 유체 연결되는
    진공 펌핑 시스템.
  10. 반도체 제조 어셈블리에 있어서,
    제 1 항 또는 제 2 항에 따른 진공 펌핑 시스템이 유체적으로 연결되어 있는 적어도 하나의 처리 챔버를 포함하는 반도체 제조 툴을 포함하는
    반도체 제조 어셈블리.
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