KR20000028131A - 배기 가스 제거방법 - Google Patents

Abstract

공정 쳄버 내부의 배기 가스를 제거하 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 공정 쳄버 내에서 반도체 웨이퍼에 대한 소정의 공정을 진행한 후에 계속하여 진행하는 펌핑단계를 진행함과 동싱에 공정을 위해 공정 쳄버 내에 공정이 완료된 후 남아 있는 배기 가스를 제거하기 위하여 질소 가스를 일정 시간 동안 펌핑함으로써 공정 쳄버 내부의 상기 잔류 배기 가스를 완전히 제거한 후, 본격적인 펌핑을 행함으로써 공정 쳄버의 도어나 척을 개방할 때 공정 쳄버 밖으로 잔류 배기 가스가 새어 나오는 것을 방지할 수 있는 방법에 관하여 개시한다.

Description

배기 가스 제거 방법

본 발명은 공정 쳄버 내부의 배기 가스를 제거하는 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 공정 쳄버 내에서 반도체 웨이퍼에 대한 소정의 공정을 진행한 후에 계속하여 진행하는 펌핑단계를 진행함과 동싱에 공정을 위해 공정 쳄버 내에 공정이 완료된 후 남아 있는 배기 가스를 제거하기 위하여 질소 가스를 일정 시간 동안 펌핑함으로써 공정 쳄버 내부의 상기 잔류 배기 가스를 완전히 제거한 후, 본격적인 펌핑을 행함으로써 공정 쳄버의 도어나 척을 개방할 때 공정 쳄버 밖으로 잔류 배기 가스가 새어 나오는 것을 방지할 수 있는 방법에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼에 대한 소정의 가공을 진행하기 위한 반도체 제조 장비의 공정 쳄버 내부에는 공정 진행 목적에 다양한 조건하에서 공정 진행을 위한 가스가 사용된다. 이때, 공정에 사용된 가스의 잔류물, 즉 배기 가스를 여하히 공정 쳄버 내부에서 외부로 배출은 공정 진행의 완전성과 최종 처리된 반도체 웨이퍼의 품질에 연결되므로 중요한 요소 중의 하나이다. 그런데, 공정이 진행된 후에 공정 쳄버 내부에 잔류하는 배기 가스를 펌프 등을 이용하여 배출시키고 있으나, 현재의 기술로는 공정 쳄버 내부의 잔류 배기 가스를 완전하게 제거할 수는 없다. 다만, 배기 가스의 완전한 배출에 얼마나 근접할 수 있느냐의 문제이므로, 이를 위한 노력이 진행되고 있다.

공정 쳄버에 잔류하는 배기 가스를 배출시키기 위하여 일단 공정이 진행된 후, 공정 쳄버를 개방하여 대기 성분에 근접하는 가스인 활성이 적은 질소 가스를 주입하여 공정 쳄버의 내부 압력을 높인 후, 그 상승된 압력에 의하여 쳄버 외부로 배기 가스를 배출시키는 방법이 사용되고 있다. 이러한 배기 가스를 공정 쳄버에서 제거하는 방법은 다음의 순서로 진행된다. 일단 공정 쳄버 내부로 반도체 웨이퍼를 반입한 후, 밀폐된 공정 쳄버 내부를 소정의 공정 조건이 달성되도록 펌핑을 한다. 이후, 공정 쳄버 내부로 공정 가스를 주입하고, 고주파 발생장치를 스위치 온 하여소정의 반도체 제조 공정을 진행한다. 공정이 완료된 후, 상기 고주파 발생장치를 스위치 오프하고, 공정 가스 밸브를 잠근다. 이후 풀 펌핑을 실시하고, 질소 가스를 이용한 퍼징을 실행한다. 마지막으로 공정 쳄버를 개방하고 소정의 공정이 완료된 반도체 웨이퍼를 공정 쳄버 외부로 반출한다. 이때, 공정 쳄버 내부에 잔류하는 배기 가스는 그 외부로 새어나오게 되며, 이는 반도체 제조 공정을 진행하는 작업자에게는 물론 기타 주위의 관련 장비를 오염시키는 원인 물질로 작용할 수 있기 때문에 이러한 문제의 해결을 위한 노력이 진행되고 있다.

이하에서 본 발명과 관련된 종래의 기술에 관하여 첨부도면을 참조하여 설명하고 그 문제점을 살펴보기로 한다.

첨부도면 도 1 및 도 2는 종래의 반도체 제조 장비의 공정 쳄버 내부의 배기 가스를 제거하는 방법을 설명하기 위한 개략도들이다.

단일한 웨이퍼 한 장 또는 복 수의 세트로 이루어진 배치 형태의 웨이퍼들을 여러 운송 수단, 예컨대 로봇암을 이용하여 웨이퍼 로딩부에서 공정 쳄버 내부로 웨이퍼를 로딩한다. 이후, 공정 쳄버를 밀폐시킨 후, 소정의 공정을 진행한다. 공정이 완료된 후, 공정 쳄버 내부에 질소 가스를 펌핑하여 50 밀리토르(mTorr) 정도의 압력이 되도록 주입하여 퍼징(purging)한다. 퍼징 후, 공정 쳄버 내부가 대기 상태가 되면 공정 쳄버를 척 또는 문을 개방하고, 공정이 완료된 웨이퍼를 외부로 반출하게 된다. 이러한 순서에 따라 웨이퍼에 대한 소정의 공정이 진행되는 중에 발생된 공정 쳄버 내부의 배기 가스를 제거하기 위하여 소정의 밸브와 펌프 및 배관들이 연결되어 있다.

먼저 제1 구동 밸브(12)에 공기(27)가 유입되어 구동되면, 분리 밸브(13)가 개방되고 펌프(11)가 동작하여 공정 쳄버(10) 내부에 대한 펌핑이 진행된다. 이때 펌핑되어 배출되는 배기 가스는 스로트 밸브(14)를 경유하게 된다. 펌핑이 진행된 후, 공정 쳄버(10) 내부의 압력이 안정화되면, 제2 구동 밸브(15)에 의하여 밸브(16)가, 제3 구동 밸브(17)에 의하여 다른 밸브(18)가 각각 개방되어 일정한 양의 가스(19)가 배관을 통하여 공정 쳄버(10) 내부로 공급되며, 이후, 소정의 공정이 진행된다. 공정이 완료되면, 가스 밸브들(16, 18)이 닫혀지고, 제1 구동 밸브(12)가 구동되어 다시 펌핑을 시작한다. 질소 가스를 퍼지하기 전에 공정 쳄버(10) 내부 압력이 소정의 진공 상태가 되면, 제1 구동 밸브(12)가 오프(off) 상태로 전환되며, 따라서 분리 밸브(13)가 닫혀진다. 최대 퍼지에 도달하기 전에 제3 구동 밸브(20)가 작동되어 밸브(21)을 개방시켜 슬로우 퍼지 밸브(24)를 통하여 느리게 질소 가스(25)를 공정 쳄버(10) 내부에 퍼징한다. 이로써 공정 쳄버(10)의 내부 압력이 점점 증가하게 되면, 제4 구동 밸브(22)가 작동되어 급속 퍼지 밸브(23)를 통하여 급속하게 최대의 퍼지를 실시하게 된다. 마침내 공정 쳄버(10) 내부의 압력이 대기압의 상태에 도달하게 되면, 두 개의 퍼지 밸브(23, 24)는 닫혀진다. 이러한 순서로 공정 쳄버(10) 내부에 질소 가스를 이용한 퍼지를 실시하게 된다.

이러한 순서에 의하여 공정 쳄버(10) 내부의 배기 가스를 제거하는 방법을 종래의 기술에서 채택하고 있으나, 많은 문제점이 내재되어 있다.

즉, 배기 가스는 그 활성이 상당히 놓아 다른 반도체 제조 설비를 오염시키거나, 폴리머와 같은 부산물인 다른 오염원을 형성시키기도 한다. 이러한, 배기 가스가 인체에 직접적으로 유해한지의 여부는 별론으로 하고, 소정의 공정이 진행된 후의 가스가 인체에 직접 흡수되는 것은 결코 바람직하다 할 수 없다. 한편, 배기 가스가 냄새를 품고 있는 경우에는 작업 환경을 오염시킬 수도 있으므로, 이러한 배기 가스가 직접 외부로 유출되지 않도록 하면서 공정 쳄버 내부에서 제거할 수 있는 배출 방법이 필요하다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전술한 문제점을 해결하는 데 있으며, 이러한 기술적 과제를 달성할 수 있는 공정 쳄버 내부의 배기 가스를 배출할 수 있는 배출시스템과 관련 장치를 제공함을 본 발명의 목적으로 한다.

도 1 및 도 2는 종래의 반도체 제조 장비의 공정 쳄버 내부의 배기 가스를 제거하는 방법을 설명하기 위한 개략도들이다.

도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 반도체 제조 장비의 공정 쳄버 내부의 배기 가스를 제거하는 방법의 일실시예를 설명하기 위한 개략도들이다.

전술한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제를 달성하기 위한 배기 가스 배출 방법은 반도체 웨이퍼를 공정 쳄버 내부에 반입하는 단계와; 공정 쳄버를 밀폐하는 단계와; 펌핑하는 단계와; 공정 가스를 주입하는 단계와; 고주파 발생 장치를 스위치 온 하는 단계와; 소정의 반도체 제조 공정을 진행하는 단계와; 고주파 발생 장치를 스위치 오프하는 단계와; 공정 가스 주입 밸브를 잠그는 단계와; 질소 가스를 이용하여 공정 쳄버 내부의 배기 가스를 일차로 퍼지하는 단계와; 풀펌핑하는 단계와; 질소 가스를 이용하여 공정 쳄버 내부의 배기 가스를 이차로 퍼지하는 단계; 및 공정 쳄버를 개방하여 반도체 웨이퍼를 반출하는 단계를 포함하여 진행하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 일차 퍼지하는 단계에서 딜레이 밸브를 더 포함하여 일정 시간 동안 퍼지가 행해지는 것을 특징으로 하며, 상기 딜레이 밸브는 고주파 발생 장치의 스위치 오프의 신호로 구동되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예들을 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어져서는 안된다. 이하의 도면을 참조한 설명은 본 발명의 실시예들은 본 발명과 관련한 산업기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다. 도면상에서 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위하여 과장되어진 것이다. 도면상에서 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

반도체 웨이퍼를 로딩부에서 공정 쳄버 내부로 로딩한 후, 도어 나 척을 밀폐하고, 공정 쳄버 내부를 소정 압력으로 낮추기 위한 펌핑을 진행한다. 이후, 공정 가스를 공정 쳄버 내부에 주입한 수, 고주파 발생 장치를 켜고 공정을 진행한 다. 이후, 먼저 고주파 발생 장치를 스위치 오프하고, 가스 주입 밸브를 잠근다. 딜레이 밸브를 이용하여 질소 가스를 공정 쳄버 내부에 1차로 슬로우 퍼지를 행한 후, 최대 펌핑을 행하며, 다시 2차로 질소 가스를 퍼지한다. 이러한 일련의 순서를 마친 후에 공정이 진행된 반도체 웨이퍼를 공정 쳄버로부터 배출하여 이후 공정에 사용한다.

첨부도면 도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 반도체 제조 장비의 공정 쳄버 내부의 배기 가스를 제거하는 방법의 일실시예를 설명하기 위한 개략도들이다.

먼저, 제1 구동 밸브(112)에 공기(127)가 유입되어 구동되면, 분리 밸브(113)가 개방되고 펌프(111)가 동작하여 공정 쳄버(110) 내부에 대한 펌핑이 진행된다. 이때 펌핑되어 배출되는 배기 가스는 스로트 밸브(114)를 경유하게 된다. 펌핑이 진행된 후, 공정 쳄버(110) 내부의 압력이 안정화되면, 제2 구동 밸브(115)에 의하여 밸브(116)가, 제3 구동 밸브(117)에 의하여 다른 밸브(118)가 각각 개방되어 일정한 양의 가스(119)가 배관을 통하여 공정 쳄버(110) 내부로 공급되며, 이후, 소정의 공정이 진행된다. 공정이 완료되면, 가스 밸브들(116, 118)이 닫혀지고, 제1 구동 밸브(112)가 구동되어 다시 펌핑을 시작한다. 이와 동시에 고주파 발생 장치를 스위치 오프하고, 제4 구동 밸브(126)에 의하여 딜레이 밸브(128)를 구동하여 밸브(121)을 개방시면서 질소 가스의 펌핑을 일정 시간 동안 진행되도록 한다. 딜레이 밸브(128)의 작동 시간이 종료되면, 딜레이 밸브(128)는 닫혀지고, 최대 펌핑이 진행되며, 공정 쳄버(110)의 내부 압력이 소정의 진공 상태가 되면, 제1 구동 밸브(112)가 오프(off) 상태로 전환되며, 따라서 분리 밸브(113)가 닫혀진다. 최대 퍼지에 도달하기 전에 제3 구동 밸브(120)가 작동되어 밸브(121)을 개방시켜 슬로우 퍼지 밸브(124)를 통하여 느리게 질소 가스(125)를 공정 쳄버(110) 내부에 1차적으로 퍼징한다. 이로써 공정 쳄버(110)의 내부 압력이 점점 증가하게 되면, 제4 구동 밸브(122)가 2차적으로 작동되어 급속 퍼지 밸브(123)를 통하여 급속하게 최대의 퍼지를 실시하게 된다. 마침내 공정 쳄버(110) 내부의 압력이 대기압의 상태에 도달하게 되면, 두 개의 퍼지 밸브(123, 124)는 닫혀진다. 이러한 순서로 공정 쳄버(110) 내부에 질소 가스를 이용한 퍼지를 실시하게 된다.

본 발명에서 핵심적인 내용은 구동 밸브 중에 남아 있는 구동 밸브(126)를 딜레이 밸브(128)를 구동시키는 밸브로 새로이 구성하여, 밸브(121)의 동작을 소정 시간 조절할 수 있는 딜레이 밸브를 더 구비하는 것을 특징으로 함을 알 수 있다. 즉, 기존의 가스를 공급하는 밸브 시스템에 딜레이 밸브(128)를 질소 가스를 퍼지하기 위하여 기존 밸브(121)에 병렬로 구성하여 고주파 발생 장치를 스위치 오프하는 신호가 발생되면, 일정 시간 동안 딜레이 밸브(128)를 개방시켜 공정 쳄버 내부에 잔류해 있는 공정 배기 가스를 제거할 수 있다. 이는 시스템의 개선을 위하여 고가의 다른 부가적인 부재를 필요로 하지 않는 저비용에 의한 경제적으로 현저한 효과를 가져올 수 있음은 자명하다.

이상의 첨부 도면을 참조하여 설명한 본 발명의 실시예들은 최적의 실시예들이다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 상세하게 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용한 것이 아니다.

본 발명에 따른 공정 쳄버 내부의 잔류 배기 가스를 제거하는 방법에 의하면, 풀 펌핑 전에 질소 가스를 공정 쳄버 내부로 주입하기 전에 제1 차 질소 가스를 이용한 퍼징을 실행하고, 이후 풀펌핑을 진행한다. 풀펌핑 완료 후에 다시 제2 차 질소 가스를 이용한 퍼징을 실행함으로써 공정 쳄버 내부에 잔류하는 배기 가스를 거의 완전하게 제거할 수 있다. 따라서, 공정 쳄버에서 소정의 공정이 완료된 반도체 웨이퍼를 반출하기 위하여 공정 쳄버를 개방할 때, 작업자에게 유해할 수도 있으며, 주변의 기타 장비의 오염원으로 작용할 수 있는 배기 가스가 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (3)

1. 반도체 웨이퍼를 공정 쳄버 내부에 반입하는 단계;

   공정 쳄버를 밀폐하는 단계;

   펌핑하는 단계;

   공정 가스를 주입하는 단계;

   고주파 발생 장치를 스위치 온 하는 단계;

   소정의 반도체 제조 공정을 진행하는 단계;

   고주파 발생 장치를 스위치 오프하는 단계;

   공정 가스 주입 밸브를 잠그는 단계;

   질소 가스를 이용하여 공정 쳄버 내부의 배기 가스를 일차로 퍼지하는 단계;

   풀펌핑하는 단계;

   질소 가스를 이용하여 공정 쳄버 내부의 배기 가스를 이차로 퍼지하는 단계; 및

   공정 쳄버를 개방하여 반도체 웨이퍼를 반출하는 단계를 포함하여 진행하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 배출 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 일차 퍼지하는 단계에서 딜레이 밸브를 더 포함하여 일정 시간 동안 퍼지가 행해지는 것을 특징으로 하는 배기 가스 배출 방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 딜레이 밸브는 고주파 발생 장치의 스위치 오프의 신호로 구동되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 배출 방법.