KR20030033674A - 반도체 제조 장비의 배기 시스템 - Google Patents

반도체 제조 장비의 배기 시스템 Download PDF

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KR20030033674A
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Abstract

반도체 제조 장비의 배기 시스템을 제공한다. 이 배기 시스템은 반도체기판이 로딩되는 챔버, 챔버에 연결되는 배기 라인, 배기 라인 중에 배치되는 배기 펌프, 배기 라인의 개폐를 조절하는 배기 밸브 및 서지 탱크를 포함한다. 배기 밸브는 배기 라인 중, 배기 펌프와 챔버 사이에 배치된다. 이때, 서지 탱크는 배기 라인에 발생하는 맥동파를 완충시키는 역할을 하며, 배기 밸브 및 배기 펌프 사이에 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 공정 가스의 역류에 따라 발생한 파티클이 챔버로 유입되는 것을 방지하기 위하여, 챔버와 배기 밸브 사이의 배기 라인에는 버퍼 탱크가 더 연결될 수도 있다.

Description

반도체 제조 장비의 배기 시스템{Exhausting System Of Semiconductor Manufacturing Machine}
본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로서, 특히 반도체 제조 장비의 배기 시스템에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조를 위해서는 복수번의 증착(deposition) 공정 및 식각(etch) 공정이 수행된다. 상기 증착 및 식각 공정은 챔버(chamber)내로 공정 가스(process gas)를 주입하는 단계를 포함하는 과정이다. 이러한 증착 및 식각 공정은 일반적으로 고진공의 상태인 동시에 고온의 상태로 조절된 챔버에서 이루어진다. 상기 챔버로 유입된 공정 가스는 상기 고온의 상태에서 반응을 일으킨 후, 공정의 결과로 형성된 반응 부산물(process byproducts)과 함께 상기 챔버 밖으로 배출된다. 상기 반응 부산물은 휘발성(Volatile) 또는 비휘발성 (Nonvolatil)의 특성을 가질 수 있다.
상기 반응 부산물을 포함하는 상기 공정 가스를 상기 챔버 밖으로 배기하기 위해, 일반적으로 공정 장비들은 배기 시스템을 구비한다.
도 1은 일반적인 종래 기술에 따라 배치되는 반도체 제조 장비의 배기 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 반도체 제조를 위한 공정이 수행되는 챔버(10)가 배치된다. 상기 챔버(10)에는 공정 가스가 유입되는 가스 유입관(도시하지 않음)이 연결된다. 상기 챔버(10)에서의 반응으로 발생하는 공정 부산물 및 공정 가스를 배출하기 위해, 상기 챔버(10)에는 배기 라인(20) 및 배기 펌프(40)가 연결된다.
공정이 진행되는 동안 상기 챔버(10) 내부를 고진공 상태로 유지시키기 위해, 상기 배기 펌프(40) 및 상기 챔버(10) 사이에는 배기 밸브(30)가 배치된다. 상기 배기 밸브(30)는 필요에 따라, 상기 배기 라인(20)을 통해 외부로부터 기체가 유입되지 않도록하는 역류 방지의 역할도 한다.
그런데, 상기 공정 부산물을 포함하는 공정 가스들이 상기 배기 라인(20)을 통과하는 과정에서, 배기 라인(20) 또는 배기 펌프(40) 등과의 마찰 또는 충돌로 인해 점차 그 운동 에너지를 잃는다. 이처럼 배기되는 공정 가스가 운동 에너지를 잃을 경우, 그에 포함된 상기 공정 부산물들이 상기 배기 라인(20) 내에 적층된다.
한편, 상기 공정 가스는 관을 따라 흐르는 유체의 일반적인 특성에 의해, 상기 배기 라인(20) 내에서 압력을 순간적으로 변화시킬 수 있는 맥동파를 형성할 수있다. 하지만, 이러한 맥동파는 상기 공정 가스 내에 포함된 부산물들을 상기 챔버(10) 내부로 역류시키는 문제점을 갖는다. 상기 챔버(10) 내부로 역류된 부산물들은 상기 챔버(10)를 오염시킴으로써, 반도체 장치의 제조에 치명적인 파티클(particle)로 작용한다. 예를 들면, 상기 파티클은 메탈 라인(metal line) 사이의 브릿지(bridge) 등과 같은 반도체 제조에 심각한 불량 원인이 된다. 상기한 공정 가스의 역류 현상은 상기 챔버(10) 내의 공정 조건이 변할 때, 더 심화될 수 있는 것으로 알려진다.
상기 공정 가스의 운동 에너지 손실을 최소화하기 위해, 상기 배기 라인(20)을 히팅 자켓(heating jacket)으로 둘러싸는 배기 시스템이 사용되기도 한다. 하지만, 이러한 히팅 자켓을 이용하는 방법은 효율성이 떨어지는 동시에 상기 공정 부산물의 역류를 예방하지는 못한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 공정 부산물의 역류에 따른 챔버의 오염을 최소화할 수 있는 반도체 제조 장비의 배기 시스템을 제공하는 데 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 반도체 제조 장비의 배기 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2a, 도 2b, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 제조 장비의 배기 시스템들을 개략적으로 나타내는 도면들이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 서지 탱크 및 버퍼 탱크를 구비하는 반도체 제조 장비의 배기 시스템을 제공한다. 이 배기 시스템은 반도체기판이 로딩되는 챔버, 상기 챔버에 연결되는 배기 라인, 상기 배기 라인 중에 배치되는 배기 펌프, 상기 배기 라인의 개폐를 조절하는 배기 밸브 및 서지 탱크를 포함한다. 상기 배기 밸브는 상기 배기 라인 중, 상기 배기 펌프와 상기 챔버 사이에배치된다.
상기 서지 탱크는 상기 배기 라인에 발생하는 맥동파를 완충시키는 역할을 하며, 상기 배기 밸브 및 상기 배기 펌프 사이에 배치되는 것이 바람직하다. 또는, 상기 배기 펌프가 상기 서지 탱크와 상기 배기 밸브 사이에 위치할 수도 있다.
또한, 상기 공정 가스의 역류에 따라 발생한 파티클이 상기 챔버로 유입되는 것을 방지하기 위하여, 상기 챔버와 상기 배기 밸브 사이의 상기 배기 라인에는 버퍼 탱크가 더 연결될 수도 있다. 이에 더하여, 상기 배기 라인은 히팅 자켓으로 둘러싸이는 것이 바람직하다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 제조 장비의 배기 시스템들을 개략적으로 나타내는 도면들이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조 장비는 반도체 기판이 로딩되는 챔버(100)를 구비한다. 상기 챔버(100)에는 공정 가스가 유입되는 가스 유입관(도시하지 않음)이 연결된다. 또한, 상기 챔버(100)는 공정 온도를 조절하기 위한 가열 장치 또는 냉각 장치를 더 구비할 수도 있다. 상기 가스 유입관을 통해 유입된 공정 가스들은 상기 챔버(100) 내의 적절한 공정 온도 및 압력 상태에서 반응함으로써, 공정 부산물들을 형성한다.
상기 부산물 및 상기 반응에 참여하지 않은 공정 가스 등을 배출하기 위해, 상기 챔버(100)에는 배기 시스템(exhausting system)이 연결된다. 상기 배기 시스템은 상기 챔버(100)에 연결되는 배기 라인(120), 상기 배기 라인(120) 중에 배치되는 배기 펌프(140), 상기 배기 펌프(140)와 상기 챔버(100) 사이에서 상기 배기 라인(120)의 개폐를 조절하는 배기 밸브(130) 및 상기 배기 밸브(130)와 상기 배기 펌프(140) 사이에 배치되는 서지 탱크(150)를 포함한다(도 2a).
이때, 상기 배기 밸브(130)는 상기 배기 라인(120)을 통해 상기 챔버(100)로 기체가 유입되지 못하도록, 상기한 바와 같이, 상기 배기 라인(120)의 개폐를 조절하는 역류 방지의 기능을 갖는다. 이를 통해, 상기 챔버(100)는 고진공 상태로 유지되는 동시에 부산물들을 포함하는 공정 가스의 역류로부터 보호된다. 또한, 상기 배기 밸브(130)는 상기 챔버(100) 내부의 압력을 조절하는 쓰로틀 밸브(throttle valve)의 기능을 함께 가질 수도 있다.
그런데, 상기 배기 밸브(130)는 공정 가스를 배기하는 동안에는, 맥동파에 의한 공정 부산물들의 역류를 차단하지는 못한다. 이를 최소화하기 위해, 일반적으로 알려진 바와 같이, 유체의 흐름에서 발생하는 맥동파를 차단하는 기능을 갖는 상기 서지 탱크(150)를 상기 배기 펌프(140) 및 상기 배기 밸브(130) 사이에 배치한다(도 2a). 상기 배기 펌프(140)가 상기 배기 밸브(130)와 상기 서지 탱크(150) 사이에 위치하도록, 상기 배기 시스템을 배치할 수도 있다(도 2b).
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 또다른 바람직한 실시예에 따른 반도체 제조 장비의 배기 시스템들을 개략적으로 나타내는 도면들이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 또다른 실시예들은 상기 도 2a 및 도 2b에서 설명한 바와 유사한 구조를 갖는다. 즉, 챔버(100), 배기 라인(120), 배기 밸브(130), 배기 펌프(140) 및 서지 탱크(150)는 상기 도 2a 및 도 2b에서 설명한 것과 동일한 기능 및 배치를 갖는다. 따라서, 이들 장치에 대한 설명은 도 2a 및 도 2b에서의 설명으로 대신한다.
상기 공정 부산물들이 상기 챔버(100)로 유입되는 것은 맥동파 등에 기인하는 순간적인 역류 현상때문이다. 따라서, 역류되는 시간동안 상기 공정 부산물들이 이동할 수 있는 평균 이동 길이 이상의 경로를 확보함으로써, 상기 공정 부산물의 상기 챔버(100)로의 유입을 최소화할 수 있다. 이를 위해, 상기 챔버(100)와 상기 배기 밸브(130) 사이에 배치된 상기 배기 라인(120)에 버퍼 탱크(160)를 연결한다.
상기 버퍼 탱크(160)는 상기 역류 현상시 발생하는 유체의 방향, 유속 및 유량 등을 고려하여, 그 크기 및 구조를 설계하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 역류 현상시 유입된 상기 공정 부산물을 포함하는 공정 가스가 다시 상기 배기 펌프(140)로 배출되는 것이 가능하도록 배치하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 상기 배기 펌프(140) 및 상기 배기 밸브(130)의 연장선 상에 배치한다. 또한, 상기 버퍼 탱크(160)에서 상기 공정 가스가 그 운동 에너지를 잃을 경우, 상기 공정 부산물이 상기 버퍼 탱크(160) 내에 적층될 수 있으므로 상기 버퍼 탱크(160)의 종단은 라운딩된 형태를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 종래 기술에서 설명한 것처럼, 상기 공정 가스는 상기 배기 라인(120)을 통과하는 동안 마찰 또는 충돌에 의해 운동 에너지를 잃는다. 이를 최소화하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배기 시스템 역시 종래 기술에서와 마찬가지로 상기 배기 라인(120)을 둘러싸는 히팅 자켓(170)을 구비하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 히팅 자켓(170)은 상기 버퍼 탱크(160)까지 둘러싸도록 배치되는 것이 바람직하다.
상기 히팅 자켓(170)은 도 2a 및 도 2b에서 설명한 배기 시스템에서도 동일한 기능 및 구조로 배치되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 배기 라인에 서지 탱크를 배치한다. 이에 따라, 공정 부산물을 포함하는 공정 가스의 맥동파 및 이에 따른 공정 가스의 역류를 최소화할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 상기 배기 라인에 버퍼 탱크를 배치한다. 이에 따라, 역류된 공정 가스가 챔버로 유입되는 것을 최소화할 수 있다. 그 결과, 챔버로 유입된 공정 부산물에 의한 챔버의 오염을 최소화하여, 반도체 장치의 생산 수율을 증가시킬 수 있다.

Claims (5)

  1. 반도체기판이 로딩되는 챔버;
    상기 챔버에 유입된 공정 가스를 배출하기 위하여, 상기 챔버에 연결되는 배기 라인;
    상기 배기 라인 중에 배치되는 배기 펌프;
    상기 배기 라인 중, 상기 배기 펌프와 상기 챔버 사이에 배치되어, 상기 배기 라인의 개폐를 조절하는 배기 밸브; 및
    상기 배기 라인에 발생하는 맥동파를 완충시키기 위하여, 상기 배기 라인 중에 배치되는 서지 탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장비의 배기 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 서지 탱크는 상기 배기 밸브 및 상기 배기 펌프 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장비의 배기 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 배기 펌프는 상기 서지 탱크 및 상기 배기 밸브 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장비의 배기 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 공정 가스의 역류에 따라 발생한 파티클이 상기 챔버로 유입되는 것을 방지하기 위하여, 상기 챔버와 상기 배기 밸브 사이의 상기 배기 라인에 연결되는 버퍼 탱크를 더 포함하는 반도체 제조 장비의 배기 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 배기 라인을 둘러싸는 히팅 자켓을 더 포함하는 반도체 제조 장비의 배기 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100861818B1 (ko) * 2006-12-26 2008-10-07 동부일렉트로닉스 주식회사 반도체 소자 제조를 위한 공정챔버의 배기장치

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