KR19980015712A - 반도체 공정용 진공시스템 - Google Patents

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KR19980015712A
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노태효
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김광호
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Abstract

반도체장치 제조공정이 수행되는 공정챔버 내부에 크라이오 트랩을 설치하여 단시간 내에 진공상태를 원하는 수준으로 설정할 수 있도록 개선시킨 반도체 공정용 진공시스템에 관한 것이다.
본 발명은 러프 진공 펌프(Rough Vacuum Pump)와 고진공 펌프(High Vacuum Pump)가 설치되어 공정챔버 내부를 진공상태로 설정 및 유지시키는 반도체 공정용 진공시스템에 있어서, 상기 공정챔버 내부에 크라이오 트랩(Cryo Trap)이 설치됨으로써 직접 냉각 및 응축 방식으로 상기 공정챔버 내부 진공상태를 설정하도록 이루어진다.
따라서, 본 발명에 의하면 반도체장치 제조에 필요한 공정기간을 단축시켜서 반도체장치의 생산성 및 수율이 극대화되는 효과가 있다.

Description

반도체 공정용 진공시스템
본 발명은 반도체 공정용 진공시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체장치 제조공정이 수행되는 공정챔버 내부에 크라이오 트랩을 설치하여 단시간내에 진공상태를 원하는 수준으로 설정할 수 있도록 개선시킨 반도체 공정용 진공시스템에 관한 것이다.
통상 집적회로가 내장된 반도체장치를 제조하는 시스템에 진공시스템이 많이 설치되고 있으며, 진공시스템은 공정설비의 챔버 내부를 공정수행에 필요한 최적의 진공상태로 설정하도록 가동된다. 반도체 제조 공정에 필요한 조건 중 진공도는 가장 중요한 조건이며, 특히 최근 반도체장치가 고집적화되어갈수록 그 중요도는 높아지고 있다.
반도체장치를 제조하는 공정챔버를 진공상태로 설정시키기 위해서는 두가지 원리가 이용되고 있다. 첫째로는 공정챔버 내부의 기체를 물리적으로 진공반응실 밖으로 배출하는 방법이 있고, 이러한 방법을 이용한 것이 기계식 펌프 및 확산 펌프이다. 그리고, 둘째로는 기체분자들을 배출하지 않고 공정챔버 내부 표면의 한 부분에서 응축 또는 포획하는 방법으로서 저온(Cryogenic), 저온흡수(Cryosorption), 승화(Sublimation), 이온게더(Getter-Ion) 펌프 등이 그예이다.
그리고, 진공상태는 압력 정도에 따라서 러프 진공(Rough Vacuum, 1∼10-4Torr), 고진공(High Vacuum, 10-4∼10-8Torr) 및 초고진공(Ultrahigh Vacuum, 10-8∼10-12Torr) 상태로 구분되고 있다.
반도체장치는 보통 고진공 상태 또는 초고진공 상태에서 많이 제조되고 있으며, 고진공 또는 초고진공은 먼저 일차적인 러프 진공상태로 설정한 후 이루어지고, 그를 위해서 반도체장치 제조를 위한 진공시스템은 도1과 같이 공정챔버(10)에 러프 진공 펌프(12)와 고진공펌프(14)가 같이 설치된다.
러프 진공 펌프(12)는 공정챔버(10)의 초기 진공상태 설정을 위하여 배기라인을 통하여 기계적으로 공기를 배출시키며, 공기의 배출은 배기라인에 구성된 밸브(16)가 열리면서 수행된다.
그리고, 러프 진공 펌프(12)에 의하여 공정챔버(10) 내부가 어느 정도 진공도를 갖게 되면 밸브(16)가 닫히고 밸브(18) 및 고진공밸브(19)가 열리면서 고진공펌프(14)가 구동되며, 그에 따라서 공정챔버(10) 내부는 원하는 수준의 진공 상태로 설정된다.
그러나, 종래의 도1과 같은 구성을 갖는 진공시스템은 원하는 고진공 정도까지 도달하기 위해서 약 24시간 이상의 공정시간이 소요되었다.
최근 반도체장치가 점차적으로 고집적화됨에 따라 공정챔버 내부가 보다 높은 진공도로 설정되도록 요구되고 있으며, 진공도가 높을 수록 공정챔버 내부를 적정 수준으로 설정하기 위하여 소요되는 시간이 늘어나서 점차적으로 전체 공기에 차지하는 비중이 커지게 되었다. 전술한 이유로 종래의 진공시스템은 반도체장치의 생산성과 수율을 떨어뜨리는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 반도체장치 제조공정이 수행되는 공정챔버 내부를 단시간 내에 원하는 수준의 고진공 또는 초고진공상태로 설정하기 위한 반도체 공정용 진공시스템을 제공하는 데 있다.
도1은 종래의 반도체 공정용 진공시스템을 나타내는 블록도이다.
도2는 본 발명에 따른 반도체 공정용 진공시스템의 실시예를 나타내는 블록도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10, 20 : 공정챔버 12, 26 : 러프 진공 펌프
14, 24 : 고진공펌프 16, 18, 28, 30 : 밸브
19, 22 : 고진공밸브 32 : 크라이오 트랩
34 : 칠러
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 진공시스템은, 러프 진공 펌프(Rough Vacuum Pump)와 고진공 펌프(High Vacuum Pump)가 설치되어 공정챔버 내부를 진공상태로 설정 및 유지시키는 반도체 공정용 진공시스템에 있어서, 상기 공정챔버 내부에 크라이오 트랩(Cryo Trap)이 설치됨으로써 직접 냉각 및 응축 방식으로 상기 공정챔버 내부 진공상태를 설정하도록 이루어진다.
그리고, 상기 크라이오 트랩은 상기 공정챔버가 오픈되면 자동으로 재생동작하도록 구성됨이 바람직하다.
또한 냉각 가스가 칠러(Chiller)를 경유하여 상기 크라이오 트랩으로 공급되도록 구성될 수 있고, 상기 냉각가스는 헬륨이 공급됨이 바람직하다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도2를 참조하면, 본 발명에 따른 실시예는 공정챔버(20)에 고진공밸브(22) 및 고진공펌프(24)가 설치되어 있고, 공정챔버(20)와 고진공펌프(24)는 배관을 통하여 러프 진공 펌프(26)와 연결되어 있으며, 이들 배관에는 밸브(28, 30)가 각각 설치되어 있다.
그리고, 공정챔버(20)의 내부에는 크라이오 트랩(32)이 설치되어 있고, 크라이오 트랩(32)을 구성하는 관의 내부로는 헬륨이 유입되어 배출된다. 그리고, 크라이오 트랩(32)으로 유입되는 헬륨을 냉각시키기 위하여 헬륨이 크라이오 트랩(32)으로 유입되는 배관 중에 칠러(34)가 구성되어 있다.
전술한 바와 같이 본 실시예는 공정챔버(20)의 내부를 크라이오 트랩(32)으로 직접적으로 냉각 및 응축시키는 방식으로 구성되어 있다.
따라서, 공정챔버(20)가 대기에 노출된 후 공정을 수행하기 위하여 진공상태로 설정되려면, 먼저 러프 진공 펌프(26)에 의한 러프 펌핑이 수행된다.
러프 펌핑을 위해서 밸브(28)가 개방되고 러프 진공 펌프(26)가 구동되어서 공정챔버(20) 내부의 공기를 기계적으로 펌핑해서 배출한다.
이는 고진공펌프(24)가 상압에서 작동되지 않기 때문에 고진공 펌핑이 수행될 수 있을 정도의 진공도로 공정챔버(20)의 내부를 세팅하기 위한 것이다.
일정 수준의 러프 진공 상태로의 펌핑이 러프 진공 펌프(26)에 의해서 완료되면, 밸브(28)는 닫히고 고진공밸브(22)가 열리면서 공정챔버(20)는 고진공펌프(24)와 연통된다. 그리고, 밸브(30)도 열린다.
이 상태에서 고진공펌프(24)의 펌핑이 이루어지며 고진공펌프(24)의 펌핑과 동시에 크라이오 트랩(32)으로 칠러(34)에서 냉각된 헬륨이 공급되면서 공정챔버(20) 내부의 기체를 냉각 및 응축시킨다.
고진공펌프(24)는 자체적인 펌핑력을 갖지 못한다. 그러므로 공정챔버(20) 내부 및 고진공펌프(24) 내부에 냉각 및 응축된 가스는 러프 진공 펌프(26)에 의하여 배출된다.
이러한 고진공펌프(24) 및 러프 진공 펌프(26)의 펌핑에 의하여 공정챔버(20)는 원하는 진공도로 설정되고, 보조적으로 공정챔버(20) 내부의 가스가 미리 냉각 및 응축되므로 그 만큼 고진공펌프(24)에서의 냉각 및 응축시간이 줄어든다.
그러므로 단시간 내에 공정챔버(20) 내부가 원하는 진공도로 설정될 수 있다.
그리고, 크라이오 트랩(32)으로 공급되는 헬륨이 칠러(34)에 의하여 냉각되어 공급되므로, 크라이오 트랩(32)에 의하여 공정챔버(20) 내부의 기체가 냉각 및 응축된다.
그리고, 크라이오 트랩(32)은 공정챔버(20)가 개방되면 자동적으로 재생을 실시하도록 구성시켜서 별도의 재생동작을 수행시킬 필요가 없다.
특히, 본 발명에 따른 실시예는 고집적도를 요구하는 반도체장치를 제조하기 위한 초고진공 또는 고진공 설비에 적용되어 반도체장치의 생산성 및 수율을 향상시킬 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면 단시간 내에 반도체장치를 제조하기 위한 공정챔버 내부를 고진공 또는 초고진공 상태에 도달할 수 있어서, 반도체장치 제조에 필요한 공정기간을 단축시켜서 반도체장치의 생산성 및 수율이 극대화되는 효과가 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (4)

  1. 러프 진공 펌프(Rough Vacuum Pump)와 고진공 펌프(High Vacuum Pump)가 설치되어 공정챔버 내부를 진공상태로 설정 및 유지시키는 반도체 공정용 진공시스템에 있어서,
    상기 공정챔버 내부에 크라이오 트랩(Cryo Trap)이 설치됨으로써 직접 냉각 및 응축 방식으로 상기 공정챔버 내부 진공상태를 설정하도록 이루어짐을 특징으로 하는 반도체 공정용 진공시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 크라이오 트랩은 상기 공정챔버가 오픈되면 자동으로 재생동작하도록 이루어짐을 특징으로 하는 상기 반도체 공정용 진공시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    냉각 가스가 칠러(Chiller)를 경유한 후 상기 크라이오 트랩으로 공급하도록 구성됨을 특징으로 하는 상기 반도체 공정용 진공시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 냉각가스는 헬륨임을 특징으로 하는 상기 반도체 공정용 진공시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011075110A1 (en) * 2008-11-19 2011-06-23 Brooks Automation, Inc. Process chamber with intergrated pumping

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2011075110A1 (en) * 2008-11-19 2011-06-23 Brooks Automation, Inc. Process chamber with intergrated pumping

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