KR19990031612A - 반도체장치 제조설비의 배기시스템 및 배기시스템 운영방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공정챔버 내부에 잔류하는 유독성 및 부식성이 강한 각종 반응 폐기물을 배출함에 있어서, 안전한 상태로 변환하여 배출하도록 하는 반도체장치 제조설비의 배기시스템 및 배기시스템 운영방법에 관한 것이다.

본 발명은 공정챔버에서 배기덕트 사이를 연결하는 배기라인 상에 유체의 유동을 제어하는 차단밸브와, 진공압을 제공하는 진공펌프 및 유동하는 반응 폐기물을 안정한 상태로 분해, 변환하는 스크러버가 순차적으로 설치된 배기시스템에 있어서, 상기 공정챔버와 상기 차단밸브 사이의 상기 배기라인의 일측과 상기 스크러버 사이를 연통하도록 하는 연결관을 설치하고, 상기 연결관 상에 유체의 유동을 제어하는 제어밸브가 설치됨을 특징으로 한다.

따라서, 배기라인 상에 고가의 냉각필터를 설치하지 않고도 반응폐기물에 의해 차단밸브와 진공펌프의 수명을 연장하게 되고, 그에 따른 경비와 교체에 따른 의한 설비 복원 시간을 단축시키는 효과가 있다.

Description

반도체장치 제조설비의 배기시스템 및 배기시스템 운영방법

본 발명은 반도체장치 제조설비의 배기시스템 및 배기시스템 운영방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공정수행 후 공정챔버 내부에 잔류하는 유독성 및 부식성이 강한 각종 반응 폐기물을 배출함에 있어서, 안전한 상태로 변환하여 배출하도록 하는 반도체장치 제조설비의 배기시스템 및 배기시스템 운영방법에 관한 것이다.

통상적으로 웨이퍼는 사진, 확산, 식각, 화학기상증착 및 금속 증착 등의 공정을 반복 수행함에 따라 반도체장치로 제작되고, 이렇게 반도체장치를 제작하기 위한 공정 중 확산공정 또는 식각공정 등은 밀폐된 공정챔버 내부에 요구되는 공정가스를 공급하여 공정가스로 하여금 웨이퍼 상에서 반응하도록 하는 공정이 있다.

그러나, 상술한 바와 같이, 공급된 공정가스는 공정챔버 내부의 웨이퍼를 포함한 전 표면에 선택성 없이 반응하여 특정 막질을 형성하게 되며, 이렇게 형성된 막질은 이후의 공정수행 중 웨이퍼를 오염시키는 요인으로 작용하게 된다.

따라서, 다음 공정을 수행하기 전에 형성된 막질을 제거하여 사용하도록 되어 있으며, 이러한 막질을 제거하기 위한 방법으로는 공정챔버 내부에 불화수소(HF) 등의 식각가스를 공급하여 형성된 막질을 제거하는 방법이 통상적으로 사용되고 있다.

여기서, 공정챔버 내부에 공급되는 공정가스 및 불필요한 막질을 제거하기 위한 식각가스 등은 유독성 및 부식성이 강한 특성을 갖고 있는 것이 많고, 이러한 각종 가스를 배출함에 있어서 작업자의 안전과 설비의 부식 등에 따른 손상을 방지하기 위하여 그 특성을 안전한 상태로 변환시켜 배출하기 위한 배기시스템이 사용되고 있다.

이러한 배기시스템의 종래 기술에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

종래의 배기시스템(10)의 구성은, 도1에 도시된 바와 같이, 공정을 수행할 수 있도록 각종 환경조건을 형성하는 공정챔버(12)가 있고, 이 공정챔버(12)의 일측에는 웨이퍼 또는 각종 부품의 출입이 가능한 입구부(14)가 형성되어 있으며, 이 입구부(14)의 소정 위치에는 공정가스 또는 퍼지가스 등 각종 가스를 공급하기 위한 각각의 공급관(16a, 16b, 16c)이 연결되어 있다.

또한, 공정챔버(12)의 다른 일측에는 공급관(16a, 16b, 16c)을 통해 공급된 각종 가스를 포함한 반응 폐기물을 배출하기 위한 배출구(18)가 형성되어 있으며, 이 배출구(18)의 단부에는 배기덕트(20)로 이어지는 배기라인(22a, 22b, 22c, 22d, 22e)이 연결되어 있다.

한편, 상술한 배기라인(22a, 22b) 상에는 배출되는 반응 폐기물을 냉각시켜 일차적으로 필터링하는 냉각필터(24)가 착탈 가능하게 설치되고, 이 냉각필터(24)에 연이어 배기라인(22b, 22c)을 따라 유동하는 유체의 흐름을 제어하는 차단밸브(26)가 설치되어 있다.

또한, 차단밸브(26) 이후의 배기라인(22c, 22d) 상에는 공정챔버 내부에 진공압을 제공하도록 하는 진공펌프(28)가 설치되어 있고, 이 진공펌프(28)에 연이어 진공펌프(28)에 의해 유동하는 유체를 이차적으로 정화시켜 안전한 상태로 변환하는 스크러버(30)가 배기라인(22d)을 통해 연결되어 있다.

그리고, 상술한 스크러버(30)를 통과하여 안전한 상태로 변환된 유체는 배기라인(22e)을 통해 일반적인 배기덕트(20)로 유도, 배출되는 구성으로 이루어진다.

한편, 상술한 냉각필터(24)를 보다 상세하게 설명하면, 냉각필터(24) 내부에 양측 배기라인(22a, 22b)과 연통하는 통로가 형성되어 있고, 이 통로의 내벽에는 소정 두께를 갖는 판 형상의 블록(32)이 상호 엇갈려 배치된 형상으로 복수개 설치되어 있다.

또한, 상술한 블록(32)의 내부에는 상온 이하의 온도를 갖는 냉각수가 유동하도록 형성되고, 이러한 구성은 통상 고온 상태로 유동하는 반응폐기물은 상술한 블록(32) 표면에 접촉됨으로써 냉각되고, 그 일부가 블록(32) 표면에서 증착되도록 하는 것이다.

이러한 과정을 통해 일정 시간이 경과하게 되면 상술한 블록(32) 표면에는 반응폐기물에 의해 증착된 정도가 심화되어 더 이상 필터링 효율을 기대하기 어렵고, 이에 따라 일정 주기를 정하여 다른 냉각필터를 교체하여 사용하도록 되어 있다.

한편, 냉각필터(24)에 의해 증착되지 않은 상태로 유동하게 되는 유체 즉, 반응폐기물은 진공펌프(28)에 의해 차단밸브(26)와 진공펌프(28)를 거쳐 스크러버(30)로 유도되고, 스크러버(30) 내부에서 안전한 상태로 분해, 변환되어 배기덕트(20)로 배출되도록 되어 있다.

이러한 배기시스템(10)의 구성에 따른 배기 과정을 설명하면, 공정 대상물(도면의 단순화를 위하여 생략함)이 투입된 공정챔버(12) 내부는 진공펌프(28)에 의해 소정의 진공압 상태 및 기타 공정을 수행하기 용이한 밀폐된 상태를 형성하게 되고, 이어 입구부(14)를 통해 요구되는 공정가스를 공급하여 공정을 수행하게 된다.

상술한 바와 같이, 일정 시간이 경과하여 공급되어 분포된 공정가스 또는 식각가스에 의해 요구되는 공정이 이루어지면 진공펌프(28)가 구동하고, 차단밸브(26)가 개방됨과 동시에 공정챔버(12)의 입구부에 연결된 공급관(16a, 16b, 16c)을 통해 반응성이 약한 퍼지가스 즉, 통상 사용되는 질소 가스가 공급됨으로써 공정챔버(12) 내부에 분포된 잔류 가스 및 각종 반응폐기물은 배출구(18)를 통해 배기라인(22a, 22b, 22c, 22d, 22e)을 따라 유동하게 된다.

이렇게 유동하게 된 유체 즉, 반응폐기물은 먼저 냉각필터(24)의 블록(32) 표면에서 일부가 냉각되어 증착되고, 나머지 반응폐기물은 진공펌프(28)에 유도되어 차단밸브(26)와 진공펌프(28)를 거쳐 스크러버(30)로 유동하게 된다.

이후, 상술한 바와 같이 스크러버(30) 내부로 유도된 반응폐기물은 스크러버(30)에 의해 안전한 상태로 분해, 변환되어 배기라인(22a, 22b, 22c, 22d, 22e)을 따라 배기덕트(20)로 배출된다.

그러나, 상술한 바와 같이, 반응폐기물의 성질이 유독하고 부식성이 강한 특성을 갖고 있음에 따라 냉각필터의 계속적인 교체 및 나머지 반응폐기물에 의해 차단밸브와 진공펌프의 수명이 단축되어 교체 및 설비 복원에 따른 불필요한 경비와 시간 손실이 있게 되는 문제가 있었다.

또한, 상술한 과정을 통해 손상된 차단밸브 또는 진공펌프를 사용하게 되면 진공압 상태를 비롯한 공정조건의 불안정에 의해 정상적인 공정이 이루어지지 않는 문제가 있었다.

그리고, 차단밸브 또는 진공펌프를 포함한 배기라인 상에 손상이 있게 되면 손상된 부위를 통해 반응폐기물의 유출될 위험이 있어 작업자의 안전과 다른 설비의 손상이 발생되는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 배기라인 상에 냉각필터를 설치하지 않도록 하고, 반응폐기물에 의해 차단밸브와 진공펌프의 손상을 방지하도록 하여 차단밸브와 진공펌프의 수명을 연장하고, 그에 따른 경비와 시간 손실을 감소시키도록 하는 반도체장치 제조설비의 배기시스템 및 배기시스템 운영방법을 제공함에 있다.

또한, 상술한 차단밸브 또는 진공펌프의 손상을 방지하여 진공압 상태를 비롯한 공정조건을 안정화시켜 정상적인 공정이 이루어지도록 하는 반도체장치 제조설비의 배기시스템 및 배기시스템 운영방법을 제공함에 있다.

그리고, 차단밸브 또는 진공펌프를 포함한 배기라인 상의 손상을 줄여 반응폐기물의 유출 위험을 줄이도록 함으로써 작업자의 안전과 다른 설비의 손상을 방지하도록 하는 반도체장치 제조설비의 배기시스템 및 배기시스템 운영방법을 제공함에 있다.

도1은 종래의 반도체장치 제조설비의 배기시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체장치 제조설비의 배기시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10, 40: 배기시스템 12: 공정챔버

14: 입구부 16a, 16b, 16c: 공급관

18: 배출구 20: 배기덕트

22a, 22b, 22c, 22d, 22e: 배기라인

24: 냉각필터 26: 차단밸브

28: 진공펌프 30, 44: 스크러버

32: 블록 46: 연결관

48: 제어밸브

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 공정챔버에서 배기덕트 사이를 연결하는 배기라인 상에 유체의 유동을 제어하는 차단밸브와, 진공압을 제공하는 진공펌프 및 유동하는 반응 폐기물을 안정한 상태로 분해, 변환하는 스크러버가 순차적으로 설치된 배기시스템에 있어서, 상기 공정챔버와 상기 차단밸브 사이의 상기 배기라인의 일측과 상기 스크러버 사이를 연통하도록 하는 연결관을 설치하고, 상기 연결관 상에 유체의 유동을 제어하는 제어밸브가 설치됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어밸브는 쓰리웨이밸브를 사용하여 상기 배출구와 차단밸브 사이의 배기라인과 연결관 단부가 연결된 부위에 설치함이 바람직하다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배기시스템 운영방법은 공정챔버의 배출구를 통해 배출되는 유체를 직접 스크러버로 유도하는 제어밸브를 갖는 연결관을 설치하고, 공정이 수행된 공정챔버 내부에 퍼지가스를 공급하여 공정챔버 내부를 일정 압력 상태로 형성하는 단계와; 상기 제어밸브를 개방하여 상기 공정챔버 내부의 반응폐기물을 직접 스크러버로 유도하여 안전한 상태로 변환시키는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어밸브를 차단하고, 진공펌프를 구동시킴과 동시에 차단밸브를 개방하여 잔류하는 반응 폐기물을 스크러버로 유도 배출하는 단계를 부가 형성함이 바람직하다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체장치 제조설비의 배기시스템을 개략적으로 나타낸 구성도로서, 종래와 동일한 부분에 대하여 동일한 부호를 부여하고, 그에 따른 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명에 따른 배기시스템(40)은, 도2에 도시된 바와 같이, 소정 상태의 공정조건을 형성하는 공정챔버(12)의 일측으로 웨이퍼 또는 각종 부품의 출입이 가능한 입구부(14)가 형성되고, 이 입구부(14)에는 퍼지가스를 포함한 각종 공정가스를 공급하기 위한 각각의 공급관(16a, 16b, 16c)이 연결된다.

또한, 공정챔버(12)의 다른 일측에는 공급관(16a, 16b, 16c)을 통해 공급된 각종 가스를 포함하여 각종 반응폐기물을 배출하기 위한 배출구(18)가 형성되어 있으며, 이 배출구(18)의 단부에는 배기덕트(20)로 이어지는 배기라인(42a, 42b, 42c, 42d)이 연결되어 있다.

이렇게 연결된 배기라인(42a, 42b, 42c, 42d) 상에는 배기라인(42a, 42b, 42c, 42d)을 따라 진공압에 의해 유동하는 유체의 흐름을 제어하는 차단밸브(26)와 이 차단밸브(26)가 개방된 상태에서 공정챔버(12) 내부에 진공압을 제공하여 진공펌프(28)가 연이어 설치된다.

그리고, 진공펌프(28)에 의해 유도된 유체는 다시 배기라인(42a, 42b, 42c, 42d)을 따라 스크러버(44)로 유도되어 분해 또는 변환되고, 이어 배기덕트(20)로 유도 배출되는 구성을 이루어진다.

한편, 상술한 배출구(18)와 차단밸브(26) 사이의 배기라인(42a)의 일측에는 연결관(46) 단부가 착탈 가능하게 연통하도록 설치되고, 연결관(46)의 다른 단부는 연장 형성되어 스크러버(44)로 연결되며, 이 연결관(46) 상에는 연결관(46)을 따라 유동하는 유체의 흐름을 제어하는 제어밸브(48)가 설치되어 있다.

이러한 구성에 따른 배기시스템(40)의 운영 과정을 설명하면, 배기라인(42a, 42b, 42c, 42d) 상에 설치된 차단밸브(26)와 제어밸브(46)가 차단된 상태에서 대상물(도면의 단순화를 위하여 생략함)이 투입된 공정챔버(12)는 특정 공정조건을 형성하게 되고, 이러한 상태에서 공급관(16a, 16b, 16c)을 통해 요구되는 가스를 공급하여 공정을 수행하게 된다.

일정 시간이 경과하여 공정이 끝나게 되면 입구부(14)에 연결된 공급관(16a, 16b, 16c)을 통해 반응성이 약한 퍼지가스 즉, 질소 가스를 공급하여 일정한 압력 상태를 형성하게 된다.

상술한 바와 같이, 공정챔버(12) 내부가 일정 이상의 압력 상태를 이루게 되면, 퍼지가스를 계속적으로 공급함과 동시에 연결관 상에 설치된 제어밸브(48)를 개방하여 공정챔버(12) 내부에 잔류하는 각종 가스 및 반응폐기물을 스크러버(44)로 유동시킨다.

한편, 스크러버(44) 내부로 유입된 각종 가스 및 반응폐기물은 내부의 여러 조건에 의해 안전한 상태로 분해되거나 그 성질이 변환되고, 이어 배기덕트(20)로 연결된 배기라인(42a, 42b, 42c, 42d)을 통해 배출된다.

이러한 과정을 소정 시간 계속하여 공정챔버(12) 내부가 퍼지가스로 채워지게 되면, 제어밸브(48)를 차단함과 동시에 퍼지가스의 공급을 중단하고, 이어 진공펌프(28)를 구동시킴과 동시에 차단밸브(26)를 개방함으로써 공정챔버(12) 내부의 잔류 가스 제거 및 소정의 진공압 상태를 형성하여 다음 공정을 수행하기 용이한 상태를 형성하게 된다.

한편, 상술한 구성에 있어서, 상술한 배출구(18)와 차단밸브(26) 사이의 배기라인(42a)과 상술한 연결관(46) 및 연결관(46) 상에 설치되는 제어밸브(48)는 유동하는 반응폐기물로부터 직접적으로 노출됨에 따라 손상될 위험이 있어 착탈이 가능하게 설치함이 바람직하다.

또한, 상술한 제어밸브(48)는 쓰리웨이밸브를 사용하여 배기라인(42a)과 연결관(46)이 연결된 부위에 설치하여 유체의 흐름 방향을 제어하도록 함이 바람직하다.

따라서, 본 발명에 의하면, 배기라인 상에 고가의 냉각필터를 설치하지 않고도 반응폐기물에 의해 차단밸브와 진공펌프의 손상을 방지하지 하게 됨에 따라 차단밸브와 진공펌프의 수명이 연장되어 그에 따른 경비와 교체 등의 설비 복원에 따른 시간 손실을 감소시키는 효과가 있다.

또한, 상술한 차단밸브 또는 진공펌프의 손상을 방지하여 진공압 상태를 비롯한 공정조건을 안정화시키게 됨에 따라 공정에 따른 신뢰도를 높은 이점이 있다.

그리고, 차단밸브 또는 진공펌프를 포함한 배기라인 상의 손상을 줄이게 되어 반응폐기물의 유출 위험을 줄이게 됨으로써 안전한 작업 환경을 형성하게 되고, 다른 설비의 손상 위험을 감소하게 되는 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 (5)

1. 공정챔버에서 배기덕트 사이를 연결하는 배기라인 상에 유체의 유동을 제어하는 차단밸브와, 진공압을 제공하는 진공펌프 및 유동하는 반응 폐기물을 안정한 상태로 분해, 변환하는 스크러버가 순차적으로 설치된 배기시스템에 있어서,

   상기 공정챔버와 상기 차단밸브 사이의 상기 배기라인의 일측과 상기 스크러버 사이를 연통하도록 하는 연결관을 설치하고, 상기 연결관 상에 유체의 유동을 제어하는 제어밸브가 설치됨을 특징으로 반도체장치 제조설비의 배기시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어밸브는 상기 배출구와 차단밸브 사이의 배기라인과 연결관 단부가 연결된 부위에 설치됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조설비의 배기시스템.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 제어밸브는 쓰리웨이밸브임을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조설비의 배기시스템.
4. 공정챔버의 배출구를 통해 배출되는 유체를 직접 스크러버로 유도하는 제어밸브를 갖는 연결관을 설치하고, 공정이 수행된 공정챔버 내부에 퍼지가스를 공급하여 공정챔버 내부를 일정 압력 상태로 형성하는 단계; 및

   상기 제어밸브를 개방하여 상기 공정챔버 내부의 반응폐기물을 직접 스크러버로 유도하여 안전한 상태로 변환시키는 단계;

   를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 반도체장치 제조설비의 배기시스템 운영방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 공정챔버 내부에 퍼지가스가 채워진 상태에서 상기 제어밸브를 차단하고, 상기 차단밸브의 개방에 따라 제공되는 진공압으로 잔류 가능한 반응폐기물을 배출하는 단계를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조설비의 배기시스템 운영방법.