KR19990032974A

KR19990032974A - Semiconductor manufacturing device

Info

Publication number: KR19990032974A
Application number: KR1019970054199A
Authority: KR
Inventors: 최정민; 마범숙
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1997-10-22
Filing date: 1997-10-22
Publication date: 1999-05-15

Abstract

펌프 퍼지 가스의 유량을 MFC(Mass Flow Controller)로 제어하는 반도체 제조 장치에 관하여 개시한다. 본 발명에 따른 반도체 제조 장치는 반도체 제조를 위한 소정의 반응 챔버를 진공으로 유지시키는 적어도 1개의 펌프와, 상기 각 펌프에서의 퍼지 가스 유량을 소정의 설정 압력으로 제어하기 위한 적어도 1개의 MFC(Mass Flow Controller)와, 상기 챔버내에서의 압력 변화를 감지하는 커패시턴스 마노미터와, 상기 커패시턴스 마노미터에서 감지된 압력으로부터 압력 보정치를 구하는 차동 수단과, 상기 압력 보정치에 의하여 보정된 설정 압력에 의거하여 상기 MFC에서의 가스 유량을 제어하는 콘트롤러 메카니즘을 포함한다.Disclosed is a semiconductor manufacturing apparatus for controlling a flow rate of a pump purge gas with a mass flow controller (MFC). The semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention comprises at least one pump for maintaining a predetermined reaction chamber for semiconductor manufacturing in vacuum, and at least one MFC (Mass) for controlling the purge gas flow rate at each of the pumps to a predetermined set pressure. Flow controller), a capacitance manometer for detecting a pressure change in the chamber, differential means for obtaining a pressure correction value from the pressure sensed by the capacitance manometer, and the MFC based on a set pressure corrected by the pressure correction value. It includes a controller mechanism for controlling the gas flow rate of the.

Description

Semiconductor manufacturing equipment

본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 특히 펌프를 사용하여 진공 상태로 건식 식각 공정을 행하는 반도체 제조 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus, and more particularly, to a semiconductor manufacturing apparatus for performing a dry etching process in a vacuum state using a pump.

반도체 제조 공정중 건식 식각 공정은 대부분 진공 상태에서 플라즈마를 발생시켜서 웨이퍼상의 원하는 막질을 높은 선택비로 깍아내는 공정이다. 건식 식각 공정을 뱃치(batch)식 공정으로 진행할 때 식각 챔버를 진공 상태로 유지시켜주기 위하여 펌프가 사용된다. 이 때, 펌프는 초고진공 상태에서 계속적으로 로타리 운동을 한다. 이로 인하여 펌프에 무리가 가는 것을 방지하기 위하여 미량의 퍼지 가스를 펌프 내로 주입시켜서 펌프를 보호하고 퍼지시킨다.The dry etching process in the semiconductor manufacturing process is a process of generating a plasma in a vacuum state to scrape the desired film quality on the wafer at a high selectivity. Pumps are used to maintain the etch chamber in a vacuum when the dry etching process is a batch process. At this time, the pump continuously rotates in the ultra-high vacuum state. As a result, a small amount of purge gas is injected into the pump to protect the pump and to purge the pump.

건식 식각 장치에서 식각 챔버를 진공 상태로 유지시키기 위하여 통상적으로 드라이 펌프(dry pump)와 터보 펌프(turbo molecular pump)를 조합하여 사용한다. 그리고, 각 펌프에서의 압력을 조절하기 위하여 종래에는 밸러스트 니들 밸브(ballast needle valve)를 사용하였다. 이와 같이 밸러스트 니들 밸브를 사용하는 경우에는 펌프에서의 퍼지 가스의 유량을 니들 밸브의 개방/폐쇄에 의하여 제어한다. 따라서, 공정의 스탠드바이(stand-by) 상태에서, 또는 가스의 챔버 내 유입에 따른 챔버 내의 압력 상승 상태에서, 밸러스트 니들 밸브는 밸브 개방 상태로 일정한 유속을 유지시킨다. 또한, 식각 챔버 내부 압력과 백킹 라인(backing line)에서의 압력이 낮을 때에는 가스의 유속이 감소되고, 식각 챔버와 백킹 라인에서의 압력이 높을 때에는 가스의 유속이 증가하게 되어 백킹 라인에서의 과부하를 초래하고 펌프를 보호하고자 하는 본래의 목적을 달성하기 어렵다.In a dry etching apparatus, a dry pump and a turbo molecular pump are commonly used in combination to maintain the etching chamber in a vacuum state. In addition, in order to control the pressure in each pump, a ballast needle valve is conventionally used. When using the ballast needle valve in this way, the flow rate of the purge gas in the pump is controlled by opening / closing the needle valve. Thus, in a stand-by state of the process or in a pressure rise in the chamber as the gas enters the chamber, the ballast needle valve maintains a constant flow rate with the valve open. In addition, when the pressure inside the etching chamber and the pressure in the backing line is low, the gas flow rate decreases, and when the pressure in the etching chamber and the backing line is high, the gas flow rate increases, thereby overloading the backing line. It is difficult to achieve the original purpose of causing and protecting the pump.

또한, 상기 드라이 펌프의 하단부에는 T/C 게이지가 설치되어 있어, 펌프 라인의 압력을 측정하고 그에 따라 상기 밸러스트 니들 밸브를 개방/폐쇄시키는 신호를 보낸다. 상기 T/C 게이지에 의하여 상기 밸러스트 니들 밸브의 유량을 조절하게 된다.In addition, the lower end of the dry pump is provided with a T / C gauge, it measures the pressure of the pump line and sends a signal to open / close the ballast needle valve accordingly. The flow rate of the ballast needle valve is adjusted by the T / C gauge.

본 발명의 목적은 반도체 제조 공정을 진행하는 챔버를 진공으로 유지시키기 위하여 사용되는 펌프를 효율적으로 보호하고 펌프 능력을 극대화시킬 수 있는 구성을 가지는 반도체 제조 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor manufacturing apparatus having a configuration capable of efficiently protecting a pump used to maintain a chamber in which a semiconductor manufacturing process is performed in a vacuum and maximizing pump capability.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 제조 장치의 요부의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.1 is a block diagram schematically showing the configuration of main parts of a semiconductor manufacturing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

10 : 챔버, 20 : 터보 펌프10: chamber, 20: turbo pump

22 : MFC, 30 : 드라이 펌프22: MFC, 30: dry pump

32 : MFC, 40 : 콘트롤러 메카니즘32: MFC, 40: controller mechanism

42 : 콘트롤러, 50 : 커패시턴스 마노미터42: controller, 50: capacitance manometer

60 : 차동 수단60: differential means

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 제조 장치는 반도체 제조를 위한 소정의 반응 챔버를 진공으로 유지시키는 적어도 1개의 펌프와, 상기 각 펌프에서의 퍼지 가스 유량을 소정의 설정 압력으로 제어하기 위한 적어도 1개의 MFC(Mass Flow Controller)와, 상기 챔버내에서의 압력 변화를 감지하는 커패시턴스 마노미터와, 상기 커패시턴스 마노미터에서 감지된 압력으로부터 압력 보정치를 구하는 차동 수단과, 상기 압력 보정치에 의하여 보정된 설정 압력에 의거하여 상기 MFC에서의 가스 유량을 제어하는 콘트롤러 메카니즘을 포함한다.The semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention for achieving the above object is at least one pump for maintaining a predetermined reaction chamber for the semiconductor manufacturing in vacuum, and for controlling the purge gas flow rate in each of the pumps to a predetermined set pressure At least one MFC (mass flow controller), a capacitance manometer for detecting a pressure change in the chamber, differential means for obtaining a pressure correction value from the pressure sensed in the capacitance manometer, and a set pressure corrected by the pressure correction value And a controller mechanism for controlling the gas flow rate in the MFC based on the control.

상기 반응 챔버는 터보 펌프와 드라이 펌프에 의하여 진공으로 유지되고, 상기 터보 펌프와 드라이 펌프는 각각 퍼지 가스 유량이 별도의 MFC에 의하여 소정의 설정 압력으로 제어된다.The reaction chamber is maintained in vacuum by a turbo pump and a dry pump, and each of the turbo pump and the dry pump has a purge gas flow rate controlled by a separate MFC at a predetermined set pressure.

본 발명에 의하면, 백킹 라인에서의 과부하를 방지할 수 있고, 펌프를 효율적으로 보호할 수 있으며, 펌프 능력을 극대화시킬 수 있다.According to the present invention, it is possible to prevent overload in the backing line, to efficiently protect the pump, and to maximize the pump capability.

다음에, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Next, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 반도체 제조 장치는 반도체 제조 공정, 예를 들면 플라즈마에 의한 건식 식각 공정을 행하는 챔버(10) 내부를 진공 상태로 유지시키기 위하여 터보 펌프(20) 및 드라이 펌프(30)를 사용한다. 상기 터보 펌프(20) 및 드라이 펌프(30)에서의 압력은 각각 MFC(Mass Flow Controller)(22, 32)에 의하여 제어된다. 여기서, 상기 MFC(22, 32)에서의 퍼지 가스의 유량은 콘트롤러 메카니즘(40)에 의하여 제어되고, 상기 콘트롤러 메카니즘(40)에서는 콘트롤러(42)에 의하여 퍼지 가스를 소정의 설정 압력(Psp)으로 유입시킨다. 따라서, 상기 챔버(10)를 통한 가스 흐름이 없는 경우에는 상기 MFC(22, 32)에서는 일정한 유속이 유지된다.Referring to FIG. 1, the semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention includes a turbo pump 20 and a dry pump to maintain the inside of the chamber 10 performing a semiconductor manufacturing process, for example, a dry etching process by plasma. 30). The pressures in the turbo pump 20 and the dry pump 30 are controlled by mass flow controllers (MFCs) 22 and 32, respectively. Here, the flow rate of the purge gas in the MFC (22, 32) is controlled by the controller mechanism 40, the controller mechanism 40 by the controller 42 to purge gas to a predetermined set pressure (Psp) Inflow. Therefore, when there is no gas flow through the chamber 10, the constant flow rate is maintained in the MFC (22, 32).

공정이 진행될 때에는 각 레시피(recipe) 마다 사용되는 가스량과 압력이 달라진다. 이를 보상하기 위하여, 공정 가스의 유량에 따른 상기 챔버(10) 내에서의 압력 변화, 또는 상기 챔버(10) 내에서의 반응에 따른 압력 변화를 커패시턴스 마노미터(50)에 의하여 감지한다. 상기 커패시턴스 마노미터(50)에 의하여 감지된 압력(P)으로부터 차동 수단(60)에 의하여 차동 압력(differential pressure)을 구하고, 그 결과 얻어진 압력 보정치(Pm)가 상기 콘트롤러 메카니즘(40)으로 입력된다. 상기 압력 보정치(Pm)에 의하여 퍼지 가스의 설정 압력(Psp)이 보정되어 상기 콘트롤러 메카니즘(40)의 콘트롤러(42)에 입력되고, 상기 압력 보정치(Pm)와 설정 압력(Psp)에 의거하여 보정된 압력에 따라서 상기 콘트롤러(42)는 상기 MFC(22, 32)에서의 퍼지 가스의 유량을 제어한다.As the process progresses, the gas volume and pressure used are different for each recipe. To compensate for this, the capacitance manometer 50 detects the pressure change in the chamber 10 according to the flow rate of the process gas, or the pressure change according to the reaction in the chamber 10. The differential pressure 60 is obtained by the differential means 60 from the pressure P sensed by the capacitance manometer 50, and the resulting pressure correction value Pm is input to the controller mechanism 40. The set pressure Psp of the purge gas is corrected by the pressure correction value Pm, input to the controller 42 of the controller mechanism 40, and corrected based on the pressure correction value Pm and the set pressure Psp. According to the pressure, the controller 42 controls the flow rate of the purge gas in the MFCs 22 and 32.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 제조 장치에서는 챔버 내를 진공 상태로 유지시키기 위한 펌프에서의 퍼지 가스 유량을 MFC로 제어함으로써, 챔버에서의 압력 변화에 따라 MFC의 유속을 변화시켜서 펌프에서의 퍼지 가스 유량을 효과적으로 제어한다. 그 결과, 백킹 라인에서의 과부하를 방지할 수 있고, 펌프를 효율적으로 보호할 수 있으며, 펌프 능력을 극대화시키게 된다.As described above, in the semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention, by controlling the purge gas flow rate in the pump for maintaining the inside of the chamber in a vacuum state, the flow rate of the MFC is changed in accordance with the pressure change in the chamber, Effectively control purge gas flow rate. As a result, overload on the backing line can be prevented, the pump can be protected efficiently, and the pump capacity is maximized.

또한, 본 발명에서는 커패시턴스 마노메터에 의하여 MFC가 제어되므로, 종래 기술에서 드라이 펌프의 하단부에 설치되어 사용되었던 T/C 게이지는 필요 없게 된다. 따라서, 장치 구조를 간단하게 할 수 있는 효과가 있다.In addition, in the present invention, since the MFC is controlled by the capacitance manometer, the T / C gauge used in the lower end of the dry pump in the prior art is not required. Therefore, there is an effect that the device structure can be simplified.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형이 가능하다.The present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. Do.

Claims

At least one pump for maintaining a predetermined reaction chamber for semiconductor manufacturing in vacuum,

At least one mass flow controller (MFC) for controlling the purge gas flow rate at each of the pumps to a predetermined set pressure;

A capacitance manometer for detecting a change in pressure in the chamber;

Differential means for obtaining a pressure correction value from the pressure sensed by the capacitance manometer;

And a controller mechanism for controlling the gas flow rate in the MFC based on the set pressure corrected by the pressure correction value.

The method of claim 1, wherein the reaction chamber is maintained in a vacuum by a turbo pump and a dry pump, the turbo pump and the dry pump, respectively, characterized in that the purge gas flow rate is controlled to a predetermined set pressure by a separate MFC Semiconductor manufacturing apparatus.