KR20030065593A - 기판 처리공정에서 배기라인의 백분을 제거하는 장치 - Google Patents

기판 처리공정에서 배기라인의 백분을 제거하는 장치 Download PDF

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KR20030065593A
KR20030065593A KR10-2003-7009138A KR20037009138A KR20030065593A KR 20030065593 A KR20030065593 A KR 20030065593A KR 20037009138 A KR20037009138 A KR 20037009138A KR 20030065593 A KR20030065593 A KR 20030065593A
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 반도체 제조를 위한 기판 처리 시스템을 제공한다. 그와 같은 시스템은 프로세스 챔버, 배기 시스템 및 세정가스를 제공하는 수단을 포함한다. 배기 시스템은 진공 펌프, 진공 배기 라인, 및 진공 펌프의 하류에 설치되는 필터링 장치를 포함한다. 필터링 장치는 진공 펌프 하류의 진공 배기 라인에 설치된다. 또한 본 발명은 배기 라인에 침적되는 고체 잔류물을 제거 또는 감소시키는 방법을 제공하는데, 상기 방법은 세정가스를 프로세스 챔버에 도입하여 배기 라인으로 흐르게 하는 단계와, 진공 펌프 하류의 배기 라인에 설치되는 필터링 장치에 의해 고체 잔류물을 포획하는 단계와, 세정가스를 재반응시키도록 필터링 장치를 가열함으로써, 포획된 고체 잔류물과 반응하여 고체 잔류물을 가스 잔류물로 변환시키는 단계, 및 가스 잔류물을 배기 라인을 통해 방출시키는 단계를 포함한다. 인-시츄 또는 원격 플라즈마 리소오스 세정방법이 전술한 방법과 관련하여 사용될 수 있다.

Description

기판 처리공정에서 배기라인의 백분을 제거하는 장치 {APPARATUS FOR EXHAUST WHITE POWDER ELIMINATION IN SUBSTRATE PROCESSING}
통상적인 기판 처리공정 중에, 프로세스 챔버 내측의 증착 가스들은 처리될 기판 상에 박막 층을 형성한다. 증착 중에, 임의로 잔류하는 활성 화학종(chemical species) 및 부산물들은 챔버로부터 진공 펌프를 경유하여 배출된다. 진공 라인은 일반적으로 포라인(foreline)으로서 지칭된다.
부분 반응 화합물 및 반응 부산물과 함께 비소모된 가스 분자들은 프로세스 챔버로부터 포라인을 통해, 그리고 배기 출력단으로부터 진공 배기 라인으로 연속적으로 배출된다. 배기 라인으로부터의 유출물은 주위 대기 방출물로서 배출되거나 예를들어, 세정기를 사용하여 추가 처리되고나서 배출된다.
배기 가스 내부의 대부분의 화합물은 여전히 높은 반응성을 가지며 배기 라인에 바람직하지 않은 침적물을 형성하는 잔류물이나 입자들을 포함한다. 일정한시간 후의 이러한 분말 잔류물들의 침적 증대로 인해 상대한 문제점을 야기한다. 예를들어, 이러한 충분한 양의 침적물들이 배기 라인을 덮으면, 배기 라인이 막히기 시작한다. 주기적으로 세정된다하더라도, 배기 라인 내의 침적물 증대는 진공 펌프의 정상적인 작동에 영향을 미치게 되며 결국에는 진공 펌프의 유효 수명을 현저하게 감소시킬 수 있다.
따라서, 진공 펌프의 유지, 보수 또는 교체가 종종 필요하다. 기간이 경과된 후에, 진공 펌프의 보수 및 교체에는 많은 비용이 소요되어 장비를 보유하는 비용이 증가한다. 결국, 배기 라인은 통상적으로 증착 공정의 형태 및 횟수에 따라 일정한 시점에서 세정될 필요가 있다. 그러한 세정에는 제조 라인으로부터 기판 처리 시스템의 제거를 필요로 하는데, 이는 생산량의 손실 측면에서 비효율적이다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 시도로서, 침적물을 제거하기 위해 정기적으로 포라인의 내측면을 세정하는 방법이 있다. 이러한 방법은 챔버 벽 및 챔버의 기타 영역으로부터 바람직하지 않은 침적물을 제거하는데 사용되는 표준 챔버 세정작동 중에 수행된다. 공동 챔버 세정기술에는 챔버 벽 및 기타 영역으로부터 침적물을 제거하기 위해 불화물이나 염화물같은 에칭 가스를 사용하는 기술도 포함된다. 그러한 기술에 있어서, 에칭 가스가 챔버 내측으로 도입되고 플라즈마가 형성되어서 에칭 가스는 침적물과 반응하고 챔버 벽으로부터 침적물을 추가로 제거한다. 이러한 세정 기술은 일반적으로, 매 기판마다 또는 N 개의 기판마다 증착 단계 사이에 수행된다.
챔버 벽으로부터 침적물을 제거하는 것은 플라즈마가 침적물에 근접한 영역의 챔버 내부에 형성된다는 점에서 상당히 바람직하다. 포라인으로부터 침적물을 제거하는 것은 반도체 공정 중에 사용되는 고온으로 인해 심각한 문제점을 야기하지도 않는다. 그러나, 배기 라인으로부터 침적물을 제거하는 것은 배기 라인이 진공 펌프로부터 하류에 있기 때문에 더욱 어렵다는 것이 입증되었다. 따라서, 일정한 시간 주기 내에서 챔버와 포라인이 적절히 세정되더라도 잔류물과 유사한 침적물들이 배기 라인에 여전히 남아 있게 된다. 배기 라인을 적절히 세정하기 위한 하나의 종래 방법으로서, 세정 작동 기간을 증대시키는 방법이 있다. 그러나, 세정 작동 기간을 증대시키는 것은 기판 처리량에 악영향을 끼치므로 바람직하지 못하다. 또한, 증가된 잔류물도 배기 라인내의 잔류물과 반응할 수 있는 상태로 세정 단계로부터의 반응물이 배기 라인 내측으로 배출되는 정도로만 세정될 수 있다.몇몇 시스템 및 몇몇 적용에 있어서, 배기된 반응물의 수명은 배기 라인에 도달하기에 충분하지 못하여 잔류물의 증대에 보다 큰 주의를 요하게 한다.
라옥스(Raoux) 등은 프로세스 챔버와 진공 펌프 사이의 포라인에 연통되게 설치되는 플라즈마 세정 장치(DPA) 트랩을 소개하였는데(플라즈마 소오스 사이언스 테크놀로지, 6:405-414, 1997 참조), 이 플라즈마 세정장치 트랩은 정전기 전위에 의해 입자들을 포획하고 그 트랩 내측의 플라즈마에 의해 입자들을 제거한다.
바람직하지 않은 침적물들을 제거하기 위한 다른 시도로서는 전체 배기 라인을 설정 온도로 가열하는 방법이다. 불행하게도, 고온으로의 가열은 다수의 단점을 가진다. 예를들어, 이는 초미세 분말의 연소를 초래하여 시스템의 막힘을 유발한다. 또한, 입자들은 일반적으로 수세(water scrubbing)에 의해 수집되며 그러한수세 자체는 입자 및 수용성 오염물을 제거하기 위한 단계 이전에 처리되어야 한다.
그러므로, 종래 기술에서는 진공 펌프로부터 하류에 연결된 배기 라인으로부터 오염물과 잔류물(백분)을 제거 또는 감소시키기 위한 유효 수단이 결여되어 있다. 본 발명은 종래기술에서 오랜 기간 동안 소망했던 요구 사항에 부합하고자 하는 것이다.
본 발명은 일반적으로 기판 처리공정(substrate processing) 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 기판 처리공정 중에 배출되는 진공 펌프의 배기 라인에 축적되는 고체 잔류물[즉, 백분(white powder)]을 제거하기 위한 장치 및/또는 공정에 관한 것이다.
도 1은 히터(101), CAP 백분 입자 필터(102), O형 링(103), 스풀(104), 필터 디스크(105), 및 스페이서(106)를 포함하는, 본 발명의 실시예에 따른 필터링장치(100)의 개략도이며,
도 2는 본 발명의 일면을 도시하는 도면으로서, 특히 세정가스가 프로세스 챔버로 도입되고 난 후에 본 발명의 필터링 장치로 흐르는 것을 도시하는 도면이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예를 도시하는 개략도로서, 원격 플라즈마 소오스가 본 발명의 필터링 장치와 관련하여 사용되는 것을 도시하는 도면이다.
일반적으로, 본 발명은 고체 잔류물들이 진공 펌프 배기라인에 침적되는 것을 최소화하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
상기 시스템은 프로세스 챔버, 배기 시스템 및 세정 가스를 프로세스 챔버에 제공하기 위한 수단을 포함한다. 상기 배기 시스템은 진공 펌프, 진공 배기 라인, 및 상기 진공 펌프으로부터 하류에 있는 상기 진공 배기 라인의 내부에 설치되는 필터링 장치를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에서는 기판 처리 시스템의 배기 라인에 침적되는 고체 잔류물을 제거 또는 감소시키기 위한 방법도 제공된다. 상기 방법은 (1) 하나 이상의 세정가스를 프로세스 챔버로 도입하여 배기 라인으로 흐르게 하는 단계와, (2) 기판 처리공정 중에 생성된 고체 잔류물을 포획하는 단계로서, 상기 잔류물이 진공 펌프로부터 하류에 있는 배기 라인에 제공되는 필터링 장치에 의해 포획 또는 여과되는, 고체 잔류물 포획단계와, (3) 필터링 장치를 가열하는 단계로서, 세정가스가 재활성화되어 포획된 고체 잔류물과 반응함으로써 상기 고체 잔류물을 가스 잔류물로 덮는, 필터링 장치 가열 단계, 및 (4) 상기 가스 잔류물을 배기 라인을 통해 방출함으로써 일반적으로, 상기 배기 라인으로부터 침적된 고체 잔류물을 제거 또는 감소시키는 단계를 포함한다.
이와는 달리, 본 발명의 또다른 실시예에서는 기판 처리 시스템의 배기 라인에 침적되는 고체 잔류물을 제거 또는 감소시키는 방법이 제공되며, 상기 방법은 (1) 하나 이상의 전구체 가스를 기판 처리 시스템의 프로세스 챔버에 도입하는 단계와, (2) 전구체 가스에 플라즈마를 국부적으로 인가하는 단계로서, 상기 플라즈마가 전구체 가스를 활성화시켜 세정가스 플라즈마를 형성하는, 플라즈마 인가 단계와, (3) 기판 처리공정 중에 생성된 고체 잔류물을 포획하는 단계로서, 상기 잔류물이 진공 펌프로부터 하류의 배기 라인에 제공되는 필터링 장치에 의해 포획 또는 여과되는, 고체 잔류물 포획 단계와, (4) 필터링 장치를 가열하는 단계로서, 세정가스가 재활성화되어 포획된 고체 잔류물과 반응함으로써 상기 고체 잔류물을 가스 잔류물로 덮는, 필터링 장치 가열 단계, 및 (5) 상기 가스 잔류물을 배기 라인을 통해 방출함으로써 일반적으로, 상기 배기 라인으로부터 침적된 고체 잔류물을 제거 또는 감소시키는 단계를 포함한다.
이와는 달리, 본 발명의 또다른 실시예에서는 기판 처리 시스템의 배기 라인에 침적되는 고체 잔류물을 제거 또는 감소시키는 방법이 제공되며, 상기 방법은 (1) 원격 챔버에 하나 이상의 전구체 가스를 도입하는 단계로서, 상기 원격 챔버가 기판 처리 시스템의 프로세스 챔버의 내측에 연결되는, 전구체 가스 도입 단계, (2) 상기 원격 챔버 내부의 전구체 가스를 활성화시킴으로써 세정가스 플라즈마를형성하는 단계와, (3) 상기 프로세스 챔버에 세정 가스 플라즈마를 도입하는 단계로서, 상기 세정 가스 플라즈마가 배기 라인으로 더 흐르는, 세정 가스 플라즈마 도입 단계와, (4) 기판 처리공정 중에 생성된 고체 잔류물을 포획하는 단계로서, 상기 잔류물이 진공 펌프로부터 하류의 배기 라인에 제공되는 필터링 장치에 의해 포획 또는 여과되는, 고체 잔류물 포획 단계와, (5) 필터링 장치를 가열하는 단계로서, 세정가스가 재활성화되어 포획된 고체 잔류물과 반응함으로써 상기 고체 잔류물을 가스 잔류물로 덮는, 필터링 장치 가열 단계, 및 (6) 상기 가스 잔류물을 배기 라인을 통해 방출함으로써 일반적으로, 상기 배기 라인으로부터 침적된 고체 잔류물을 제거 또는 감소시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 측면, 특성 및 장점들과 추가의 측면, 특성 및 장점들은 설명의 목적으로 제시된 본 발명의 실시예들에 대한 다음 설명으로부터 명확해질 것이다.
전술한 본 발명의 특징, 장점 및 목적들뿐만 아니라 이후의 설명으로 명확해질 특징, 장점 및 목적들이 상세히 이해되고 실시될 수 있도록, 위에서 간단히 요약된 본 발명에 대해서 첨부된 도면에 도시되어 있는 임의의 실시예를 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 이들 도면은 명세서의 일부이다. 그러나, 첨부된 도면은 본 발명의 실시예들이므로 본 발명의 범주를 한정하는 것이라고 간주해서는 안된다.
본 발명은 배기된 백분 제거기 또는 소멸기라고도 지칭되며 고체 잔류물이 기판 프로세스 챔버의 배기 라인에 침적되는 것을 방지하고 방해하는 필터링 장치를 제공한다.
평판 디스플레이(FED) 공정과 같은 기판 처리공정 작업 중에, 다양한 가스 폐기물과 오염물이 챔버로부터 진공 매니폴드로 배기된다. 수행될 특정 작동에 따라서, 이러한 배기물들은 배기 라인에 잔류물 또는 유사한 분말 재료들을 남겨 놓는 부분 반응된 생성물 및/또는 부산물을 포함할 수 있다. 본 발명의 필터링 장치는 배기 라인에 그러한 입자들의 침적 증대를 방지한다. 필터링 장치는 진공 펌프의 하류에 있는 배기 라인에 위치된다. 상기 필터링 장치는 진공 펌프로부터 하류에 위치되는 배기 출력단의 일부에 연결되거나 대체된다. 프로세스 챔버로부터 배기되는 가스 함유 고체 잔류물은 고체 잔류물을 포획하는 필터링 장치를 연속적으로 통과한다. 가열시, 포획된 고체 잔류물은 챔버 세정 싸이클 중에 필터링 장치로 흐르는 세정 가스에 의해 제거된다.
두 개 이상의 필터링 장치를 배기 출력단에 연결하는 것도 가능하다. 그와 같은 구성은 예를들어, 입자 및 증대된 잔류물로부터 배기 라인을 추가로 보호하기 위해 입자 수집을 최적화하기 위한 두 개의 필터링 장치를 사용하는데 이용된다.
본 발명의 장치는 평판 디스플레이(FED) 공정, 플라즈마 강화 화학 증착 공정 또는 PECVD와 같은 화학 증착 공정, 에칭 공정, 또는 열 공정(thermal process)과 같이 치명적인 부산물을 생성하는 임의의 다양한 기판 처리 방법과 관련하여 사용될 수 있다.
그러므로, 전술한 바와 같이, 본 발명의 일면은 반도체 제조를 위한 기판 처리 시스템과 관련되어 있다. 이러한 시스템은 프로세스 챔버, 배기 시스템, 및 세정 가스를 프로세스 챔버에 제공하는 수단을 포함한다. 배기 시스템은 진공 펌프, 진공 배기라인, 및 진공 펌프 하류의 진공 배기 라인에 설치되는 필터링 장치를 포함한다. 필터링 장치는 고체 잔류물을 포획한다. 승온하에서, 포획된 고체 잔류물은 배기 라인을 흐르는 세정 가스에 의해 제거됨으로써, 고체 잔류물이 진공 배기 라인에 침적되는 것을 감소 또는 방지한다.
특히, 필터링 장치는 하나 이상의 필터 디스크, 히터, 및 상기 히터를 에워싸는 도관을 갖추고 있는 밀폐 시스템(enclosed system)이다. 필터 디스크는 밀폐 시스템의 벽과 히터 도관의 벽들 내부에 밀봉가능하게 배열된다. 더더욱, 상기 필터 디스크는 고체 잔류물을 포획하기에 충분히 작은 크기의 필터 구멍을 가진다. 예를들어, 필터 디스크는 약 10 ㎛ 내지 약 30 ㎛ 범위 크기의 필터 구멍을 가질 수 있다. 다중 필터 디스크가 사용될 경우에, 상기 디스크는 커다란 필터 구멍을갖는 디스크가 보다 작은 필터 구멍을 갖는 디스크의 상류에 배열된다.
특히, 프로세스 챔버는 평판 디스플레이(FED) 챔버 또는 반도체 프로세스 챔버(예를들어, PECVD 챔버 또는 에칭 프로세스 챔버)일 수 있다. 본 발명의 필터링 장치에 의해 여과될 고체 잔류물의 대표적인 예는 SiO, α-Si, (NH.sub.4).sub.2SiF.sub.6, NH.sub.4F, 및 SiH.sub.4, NH.sub.3 및 HF와 같은 상기 잔류물들의 흡수제이다. 세정 가스는 불화물 함유 가스, 염화물 함유 가스 또는 할로겐 함유 가스일 수 있다. 불화물 함유 가스의 대표적인 예는 HF, F.sub.2, NF.sub.3, SF.sub.6, C.sub.2, F.sub.6, CF.sub.4, C.sub.3F.sub.8O, 및 C.sub.xF.sub.y이다.
본 발명의 다른 일면으로서, 기판 처리 시스템의 배기 라인에 침적되는 고체 잔류물을 제거 또는 감소시키는 방법이 제공된다. 이러한 방법은 (1) 하나 이상의 세정 가스를 프로세스 챔버에 도입하는 단계와, (2) 기판 처리공정 중에 생성된 고체 잔류물을 포획하는 단계로서, 상기 고체 잔류물이 진공 펌프 하류의 배기 라인에 배열되는 필터링 장치에 의해 여과 또는 포획되는 고체 잔류물 포획 단계와, (3) 필터 장치를 가열하는 단계로서, 세정 가스가 재활성화되고 포획된 고체 잔류과 더욱 반응하여 차례로 가스 잔류물로 변환시키는 가열 단계, 및 (4) 가스 잔류물을 배기 라인을 통해 배출함으로써 침적된 고체 잔류물을 배기 라인으로부터 감소 및 제거하는 가스 잔류물 배출단계를 포함한다.
특히, 필터링 장치는 약 100 ℃ 내지 약 250 ℃ 범위의 온도로 가열된다. 프로세스 챔버는 평판 디스플레이(FED) 챔버, CVD 챔버, 에칭 프로세스 챔버 또는열 프로세스 챔버일 수 있다. 본 발명의 필터링 장치에 의해 여과될 고체 잔류물의 대표적인 예는 SiO, α-Si, (NH.sub.4).sub.2SiF.sub.6, NH.sub.4F, 및 SiH.sub.4, NH.sub.3 및 HF와 같은 상기 잔류물들의 흡수제이다. 세정 가스는 불화물 함유 가스, 염화물 함유 가스 또는 할로겐 함유 가스일 수 있다. 불화물 함유 가스의 대표적인 예는 HF, F.sub.2, NF.sub.3, SF.sub.6, C.sub.2, F.sub.6, CF.sub.4, C.sub.3F.sub.8O, 및 C.sub.xF.sub.y이다.
본 발명의 또다른 일면으로서, 기판 처리 시스템의 배기 라인에 침적되는 고체 잔류물을 제거 또는 감소시키는 방법이 제공된다. 이러한 방법은 (1) 하나 이상의 전구체 가스를 기판 처리 시스템의 프로세스 챔버에 도입하는 단계와, (2) 전구체 가스에 플라즈마를 국부적으로 인가하는 단계로서, 세정 가스의 플라즈마를 형성하여 기판 처리 시스템의 배기 라인으로 흐르도록 상기 플라즈마가 전구체 가스를 활성화시키는 플라즈마 인가 단계와, (3) 기판 처리공정 중에 생성된 고체 잔류물을 포획하는 단계로서, 진공 펌프 하류의 배기 라인에 배열되는 필터링 장치에 의해 고체 잔류물이 포획 또는 여과되는 고체 잔류물 포획 단계와, (4) 필터 장치를 가열하는 단계로서, 세정 가스가 재활성화되고 포획된 고체 잔류과 더욱 반응하여 차례로 가스 잔류물로 변환시키는 가열 단계, 및 (5) 가스 잔류물을 배기 라인을 통해 배출함으로써 침적된 고체 잔류물을 배기 라인으로부터 감소 및 제거하는 가스 잔류물 배출단계를 포함한다.
특히, 필터링 장치는 약 100 ℃ 내지 약 250 ℃ 범위의 온도로 가열될 수 있다. 프로세스 챔버는 평판 디스플레이(FED) 챔버, CVD 챔버, 에칭 프로세스 챔버또는 열 프로세스 챔버일 수 있다. 본 발명의 필터링 장치에 의해 여과될 고체 잔류물의 대표적인 예는 SiO, α-Si, (NH.sub.4).sub.2SiF.sub.6, NH.sub.4F, 및 SiH.sub.4, NH.sub.3 및 HF와 같은 상기 잔류물들의 흡수제이다. 세정 가스는 불화물 함유 가스, 염화물 함유 가스 또는 할로겐 함유 가스일 수 있다. 불화물 함유 가스의 대표적인 예는 HF, F.sub.2, NF.sub.3, SF.sub.6, C.sub.2, F.sub.6, CF.sub.4, C.sub.3F.sub.8O, 및 C.sub.xF.sub.y이다.
본 발명의 또다른 일면으로서, 기판 처리 시스템의 배기 라인에 침적되는 고체 잔류물을 제거 또는 감소시키는 방법이 제공된다. 이러한 방법은 (1) 기판 처리 시스템의 프로세스 챔버 내측에 연결된 원격 챔버에 하나 이상의 전구체 가스를 도입하는 단계와, (2) 세정 가스 플라즈마를 형성하도록 상기 원격 플라즈마 내의 전구체 가스를 활성화하는 단계와, (3) 세정 가스 플라즈마를 프로세스 챔버에 인가하고 나서 배기 라인으로 흐르게 하는 세정가스 플라즈마 인가 단계와, (4) 기판 처리공정 중에 생성된 고체 잔류물을 포획하는 단계로서, 진공 펌프 하류의 배기 라인에 배열되는 필터링 장치에 의해 고체 잔류물이 포획 또는 여과되는 고체 잔류물 포획 단계와, (5) 필터 장치를 가열하는 단계로서, 세정 가스가 재활성화되고 포획된 고체 잔류과 더욱 반응하여 차례로 가스 잔류물로 변환시키는 가열 단계, 및 (6) 가스 잔류물을 배기 라인을 통해 배출함으로써 침적된 고체 잔류물을 배기 라인으로부터 감소 및 제거하는 가스 잔류물 배출단계를 포함한다.
특히, 필터링 장치는 약 100 ℃ 내지 약 250 ℃ 범위의 온도로 가열된다. 프로세스 챔버는 평판 디스플레이(FED) 챔버, CVD 챔버, 에칭 프로세스 챔버 또는열 프로세스 챔버일 수 있다. 본 발명의 필터링 장치에 의해 여과될 고체 잔류물의 대표적인 예는 SiO, α-Si, (NH.sub.4).sub.2SiF.sub.6, NH.sub.4F, 및 SiH.sub.4, NH.sub.3 및 HF와 같은 상기 잔류물들의 흡수제이다. 세정 가스는 불화물 함유 가스, 염화물 함유 가스 또는 할로겐 함유 가스일 수 있다. 불화물 함유 가스의 대표적인 예는 HF, F.sub.2, NF.sub.3, SF.sub.6, C.sub.2, F.sub.6, CF.sub.4, C.sub.3F.sub.8O, 및 C.sub.xF.sub.y이다.
다음의 실시예들은 본 발명의 다수의 실시예들을 설명할 목적으로 주어진 것이지 어떠한 형태로든 본 발명을 제한하려는 의미는 아니라고 이해해야 한다.
실시예 1
배기된 백분 제거기
본 발명의 필터링 장치(이후, 배기된 백분 제거기 또는 소멸기라 지칭함)는 차례로 평탄 디스플레이(FED) 프로세스 챔버 또는 반도체 처리 시스템에 부착되는 진공 펌프의 배기 출력단에 설치된다. 도 1을 참조하면, 필터링 장치(100)는 상류 진공 펌프에 대한 제 1 접점과 배기 시스템에 대한 제 2 접점을 갖는 밀폐 시스템이다. 상기 장치는 히터(101), CAP 백분 필터(102), O형 링(103), 스풀(104), 필터 디스크(105), 및 스페이서(106)를 포함한다. 히터(101)는 필터링 장치 내측으로 흐르는 세정 가스에 대한 노출없이 도관 내부에 밀봉되어 있다. 세정 싸이클 중에, 세정 가스는 상류 진공 펌프로부터 필터 디스크를 통해 필터링 장치로 흐르며, 세정 가스의 재활성화가 발생되며 최종 생성물이 배기 시스템으로 배출된다.
필터 조립체는 필터링 장치의 내측 벽과 히터 도관의 벽 내측에 밀봉가능하게 배열되는 하나 이상의 디스크를 포함한다. 각각의 디스크는 1회분의 필터 활성도를 제공한다. 상기 가스 흐름의 상류에 있는 디스크는 하류에 있는 것 보다 큰 필터 구멍을 가진다. 커다란 필터 구멍을 갖는 필터 디스크는 커다란 입자들을 걸러내며 계속해서, 단지 미세한 입자들이 걸러내어 질 수 있는 하류의 디스크를 통과하게 된다. 작은 구멍을 갖는 디스크는 보다 높은 여과 효율을 제공하는데 양호하지만, 펌핑 속도에 영향을 줄 수 있는 가스 컨덕턴스를 감소시킨다.
도 1을 참조하면, 3단 입자 필터의 예가 도시되어 있다. 3 개의 디스크는 높은 포획 효율을 얻기 위한 3단 필터링을 제공한다. 상류에 있는 2 개의 디스크에 대한 필터 구멍은 예를들어, 약 30 ㎛일 수 있지만, 제 3 디스크는 예를들어, 약 10 ㎛의 필터 구멍을 가진다.
필터를 제조하는데 유용한 재료는 일반적으로, 부식 환경에 견딜 수 있는 어떤 재료이다. 예를들어, 필터는 고온의 불화물 에칭 환경과 양립할 수 있는 다공성 알루미늄 또는 세라믹(Al2O3또는 AlN)으로 제조될 수 있다.
실시예 2
배기된 백분 제거기와 관련된 증착 및 세정 공정
증착 공정 중에, 유전체(SiOx, SiNx, SiOxNy, 등등) 또는 반도체(α-Si, ρ-Si, 등등) CVD 필름이 기판 상에 증착된다. 세정 공정 중에, 세정 가스는 챔버로 일정하게 흐른다. 불화물 함유 가스, 염화물 함유 가스 또는 할로겐 함유 가스가 세정 가스로서 사용될 수 있다. 예를들어, F.sub.2, NF.sub.3, SF.sub.6,C.sub.2, F.sub.6 또는 CF.sub.4가 세정에 일반적으로 사용된다.
도 2는 본 발명의 일면을 도시하는 도면으로서, 세정 가스가 프로세스 챔버로 도입되어 펌프 하류의 배기 라인로부터 침적된 백분을 제거하기 위해 본 발명의 필터링 장치로 지향된다.
인-시츄(in-situ) 플라즈마 세정은 세정 가스를 분해하는데 사용될 수 있다. 그와 같은 시스템에서, 전구체 가스는 챔버로 공급된다. 그후, 글로우 방전 플라즈마를 챔버 내부의 전구체 가스에 국부적으로 인가함으로써, 반응종(reactive species)이 생성된다. 반응종은 이들 표면 상에 있는 공정 잔류물에 대한 휘발성 화합물을 형성함으로써 챔버 표면을 세정한다.
이와는 달리, 플라즈마는 멀리 떨어진 상태로 제공될 수 있다. 원격 플라즈마 소오스 세정 시스템은 원격 활성 챔버에 연결된 세정 가스 소오스를 포함한다. 세정 가스 소오스는 전구체 가스, 전구체 가스의 흐름을 제어하는 전자식 작동 밸브와 흐름 제어기구, 및 프로세스 챔버로부터 이격되게 외측에 위치되는 원격 활성 챔버의 내측으로 가스를 흐르게 하는 도관을 포함한다. 동력 활성 소오스, 예를들어 고동력 초단파 발생기가 원격 활성 챔버 내부의 전구체 가스를 활성화하는데 사용된다. 원격 챔버는 사파이어 튜브일 수 있으며 상기 사파이어 튜브에 겨냥된 출력을 갖는 2.54 ㎓ 초단파 에너지 소오스일 수 있다. 전구체 가스는 예를들어, NF.sub.3와 같은 불화물 함유 가스, 염화물 함유 가스 또는 할로겐 함유 가스일 수 있다. 활성화된 반응종들의 흐름율은 약 2리터 당 분이며 프로세스 챔버의 압력은 약 0.5 Torr이다. 전구체 가스를 활성화하기 위해, 초단파 소오스는 약 3,000 내지 12,000 와트의 동력을 원격 활성 챔버에 분배한다. 5000 와트의 값은 다수의 적용예에 사용된다. 활성화시, 세정 가스 플라즈마가 원격 챔버 내에 발생되며 플라즈마의 일부가 프로세서 챔버로 도입된다.
도 3은 본 발명의 다른 일면으로서, 원격 플라즈마 소오스가 프로세서 챔버를 세정하는데 사용되며 세정 가스가 프로세스 챔버로 도입되어 펌프 하류의 배기 라인로부터 침적된 백분을 제거하기 위해 본 발명의 필터링 장치로 지향된다.
기판 처리 공정 중에, 다양한 가스 폐기물과 오염물이 프로세스 챔버로부터 진공 매니폴드로 배기된다. 수행될 특정 작동에 따라서, 상기 배기물들은 배기 라인에 잔류물 또는 그와 유사한 분말 재료들을 남겨 놓게 되는 부분 반응된 생성물 및/또는 부산물을 포함한다. 본 발명의 필터링 장치를 사용하여, 상기 장치 내측의 입자 필터링 디스크에 의해 입자들이 포획된다. 나머지 사용된 세정 가스, 예를들어 F2, F는 세정 싸이클 중에 배기 라인으로 흐른다. 필터링 장치는 약 100 내지 250 ℃로 가열된다. 그와 같은 승온하에서, 세정 가스는 재활성화되어서 고체 잔류물과 반응되며 계속해서, 가스 상태로 전환된다. 예를들어, SiN과 같은 고체 잔류물은 다음 반응식에 따라서 F2, F와 같은 세정 가스와 반응한다.
SiN(고체) + F(F2) →SiF(가스)
변환된 가스 잔류물은 배출된다. 가시적으로 관찰할 수 있듯이, 본 발명의 트랩 및 자체 세정 방법은 배기 라인 내측의 백분을 감소시킨다.
실시예 3
배기된 백분 제거기의 적용예
본 발명의 장치 및 기술을 사용하는 일 실시예가 AKF PECVD인데, 여기서는 CVD 실란(산화물, 질화물 및 비정질 실리콘) 공정 후에, 챔버는 주기적으로 세정될 필요가 있다. 고체 잔류물(백분)들은 진공 펌프의 배기 라인 내측에 축적되며 배기 라인 내측에 고압의 압력 증대를 초래한다. 따라서, 진공 펌프는 배기 라인 내부의 고압으로 인해 고장을 초래한다. 고체 잔류물은 배기 파이프의 직경을 감소시키거나 배기 라인을 완전히 막히게 한다. 고체 잔류물은 또한 진공 펌프의 수명을 감소시킨다. 바람직하지 않은 고체 잔류물의 예는 일반적으로, SiN, SiO, α-Si, (NH4)2SiF6, NH4F, SiH4, NH3, HF이다. 배기된 백분 제거기를 진공 펌프의 배기 출력단에 설치함으로써, 백분은 필터 밀봉체 내측에서 포획되고 제거된다. 그와 같은 공정은 진공 펌프의 수명을 연장하고 시스템의 작동중지 시간과 보수 유지 비용을 현저히 감소시킨다.
결론적으로, 본 발명의 필터링 장치는 기판 프로세스 챔버의 배기 라인을 세정하기 위한 현재의 챔버 리소오스와 재활성화 수단(예를들어, 가열)을 사용한다. 종래의 세정 장치(예를들어, 라옥스 플라즈마 세정 장치)에 비해서, 본 발명의 필터링 장치는 다음과 같은 장점, 즉 라옥스 DPA는 펌프 성능에 영향을 주는 챔버 포라인에 장착되는 장점을 가진다. DPA를 작동시키기 위해, 추가의 플라즈마 소오스와 정전기 전위와 같은 실질적인 제어 시스템이 필요하다. 이에 비해서, 본 발명의 필터링 장치는 훨씬 더 단순하며, 배기 라인에 추가의 플라즈마가 인가되지 않으며, 세정을 위해 추가의 가스를 필요로 하지 않으며, 비교적 작은 보수 유지비를 필요로 한다. 그러한 필터링 장치는 펌프 하류에 있는 배기 라인에 장착되며 펌프 성능에 영향을 주지 않는다.
본 기술분야의 숙련자들은 본 발명이 본 발명의 목적들을 수행하고 전술한 목표와 장점들뿐만 아니라 내재적인 목적과 장점들을 달성하는데 매우 적합하다는 것을 이해할 것이다. 또한, 본 기술분야의 숙련자들은 본 발명의 사상 또는 범주로부터 이탈함이 없이 본 발명을 실시하기 위한 다양한 변경 및 변형예들이 있을 수 있다고 이해할 것이다. 본 발명의 변형예 및 기타 용도들도 다음 청구범위의 범주에 의해 정의된 본 발명의 사상내에 포함되는 것이라는 것을 본 기술분야의 숙련자들은 분명히 이해할 것이다.

Claims (32)

  1. 기판 처리 시스템으로서,
    프로세스 챔버와,
    진공 펌프, 진공 배기 라인, 및 상기 진공 펌프로부터 하류에 있는 상기 진공 배기 라인에 설치되는 필터링 장치를 갖춘 배기 시스템과, 그리고
    하나 이상의 세정 가스를 프로세스 챔버에 제공하는 수단을 포함하는,
    기판 처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서스 챔버는 평판 디스플레이 챔버와 반도체 프로세스 챔버로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는,
    기판 처리 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 반도체 프로세스 챔버는 화학 증착 챔버와 에칭 프로세스 챔버로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는,
    기판 처리 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터링 장치는 하나 이상의 필터 디스크, 히터, 및 상기 히터를 에워싸는 도관을 갖춘 밀폐 시스템이며, 상기 필터 디스크는 밀폐 시스템의 벽과 상기 도관의 벽 내측에 밀봉가능하게 배열되는,
    기판 처리 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 필터 디스크는 약 10 ㎛ 내지 약 30 ㎛ 범위의 필터 구멍을 가지는,
    기판 처리 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 필터 디스크는 커다란 필터 구멍을 갖는 디스크가 보다 작은 필터 구멍을 갖는 디스크의 상류에 놓이도록 배열되는,
    기판 처리 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터링 장치는 상기 진공 배기 라인에 고체 잔류물이 침적되는 것을 방지하는,
    기판 처리 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 필터링 장치는 고체 잔류물을 포획하는,
    기판 처리 시스템.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 고체 잔류물은 SiN, SiO, α-Si, (NH4)2SiF6, NH4F, SiH4, NH3, HF로 이루어진 그룹으로부터 선택되는,
    기판 처리 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정 가스는 불화물 함유 가스, 염화물 함유 가스, 및 할로겐 함유 가스로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는,
    기판 처리 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 불화물 함유 가스는 HF, F.sub.2, NF.sub.3, SF.sub.6, C.sub.2, F.sub.6, CF.sub.4, C.sub.3F.sub.8O, 및 C.sub.xF.sub.y로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는,
    기판 처리 시스템.
  12. 기판 처리 시스템의 배기 라인에 침적되는 고체 잔류물을 제거 또는 감소시키기 위한 방법에 있어서,
    하나 이상의 세정가스를 프로세스 챔버로 도입하여 배기 라인으로 흐르게 하는 단계와,
    기판 처리공정 중에 생성된 고체 잔류물을 포획하는 단계로서, 상기 잔류물이 진공 펌프로부터 하류에 있는 배기 라인에 제공되는 필터링 장치에 의해 포획 또는 여과되는, 고체 잔류물 포획 단계와,
    필터링 장치를 가열하는 단계로서, 세정가스가 재활성화되어 포획된 고체 잔류물과 반응함으로써 상기 고체 잔류물을 가스 잔류물로 덮는, 필터링 장치 가열 단계, 및
    상기 가스 잔류물을 배기 라인을 통해 방출함으로써, 상기 배기 라인으로부터 침적된 고체 잔류물을 제거 또는 감소시키는 단계를 포함하는,
    고체 잔류물의 제거 또는 감소 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 고체 잔류물은 SiN, SiO, α-Si, (NH4)2SiF6, NH4F, SiH4, NH3, HF로 이루어진 그룹으로부터 선택되는,
    고체 잔류물의 제거 또는 감소 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 세정 가스는 불화물 함유 가스, 염화물 함유 가스, 및 할로겐 함유 가스로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는,
    고체 잔류물의 제거 또는 감소 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 불화물 함유 가스는 HF, F.sub.2, NF.sub.3, SF.sub.6, C.sub.2, F.sub.6, CF.sub.4, C.sub.3F.sub.8O, 및 C.sub.xF.sub.y로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는,
    고체 잔류물의 제거 또는 감소 방법.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 프로세스 챔버는 평판 디스플레이 챔버와 반도체 프로세서 챔버로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는,
    고체 잔류물의 제거 또는 감소 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 반도체 프로세스 챔버는 화학 증착 챔버와 에칭 프로세스 챔버로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는,
    고체 잔류물의 제거 또는 감소 방법.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 필터링 장치는 약 100 ℃ 내지 약 250 ℃ 범위의 온도로 가열되는,
    고체 잔류물의 제거 또는 감소 방법.
  19. 기판 처리 시스템의 배기 라인에 침적되는 고체 잔류물을 제거 또는 감소시키는 방법에 있어서,
    하나 이상의 전구체 가스를 기판 처리 시스템의 프로세스 챔버에 도입하는 단계와,
    전구체 가스에 플라즈마를 국부적으로 인가하는 단계로서, 상기 플라즈마가 전구체 가스를 활성화시켜 세정가스 플라즈마를 형성하는, 플라즈마 인가 단계와,
    기판 처리공정 중에 생성된 고체 잔류물을 포획하는 단계로서, 상기 잔류물이 진공 펌프로부터 하류의 배기 라인에 제공되는 필터링 장치에 의해 포획 또는 여과되는, 고체 잔류물 포획 단계와,
    필터링 장치를 가열하는 단계로서, 세정가스가 재활성화되어 포획된 고체 잔류물과 반응함으로써 상기 고체 잔류물을 가스 잔류물로 덮는, 필터링 장치 가열 단계, 및
    상기 가스 잔류물을 배기 라인을 통해 방출함으로써, 상기 배기 라인으로부터 침적된 고체 잔류물을 제거 또는 감소시키는 단계를 포함하는,
    고체 잔류물의 제거 또는 감소 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 고체 잔류물은 SiN, SiO, α-Si, (NH4)2SiF6, NH4F, SiH4, NH3, HF로 이루어진 그룹으로부터 선택되는,
    고체 잔류물의 제거 또는 감소 방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 세정 가스는 불화물 함유 가스, 염화물 함유 가스, 및 할로겐 함유 가스로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는,
    고체 잔류물의 제거 또는 감소 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 불화물 함유 가스는 HF, F.sub.2, NF.sub.3, SF.sub.6, C.sub.2, F.sub.6, CF.sub.4, C.sub.3F.sub.8O, 및 C.sub.xF.sub.y로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는,
    고체 잔류물의 제거 또는 감소 방법.
  23. 제 19 항에 있어서,
    상기 프로세스 챔버는 평판 디스플레이 챔버와 반도체 프로세서 챔버로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는,
    고체 잔류물의 제거 또는 감소 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 반도체 프로세스 챔버는 화학 증착 챔버와 에칭 프로세스 챔버로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는,
    고체 잔류물의 제거 또는 감소 방법.
  25. 제 19 항에 있어서,
    상기 필터링 장치는 약 100 ℃ 내지 약 250 ℃ 범위의 온도로 가열되는,
    고체 잔류물의 제거 또는 감소 방법.
  26. 기판 처리 시스템의 배기 라인에 침적되는 고체 잔류물을 제거 또는 감소시키는 방법에 있어서,
    원격 챔버에 하나 이상의 전구체 가스를 도입하는 단계로서, 상기 원격 챔버가 기판 처리 시스템의 프로세스 챔버의 내측에 연결되는, 전구체 가스 도입 단계와,
    상기 원격 챔버 내부의 전구체 가스를 활성화시킴으로써 세정가스 플라즈마를 형성하는 단계와,
    상기 프로세스 챔버에 세정 가스 플라즈마를 도입하는 단계로서, 상기 세정가스 플라즈마가 배기 라인으로 더 흐르는, 세정 가스 플라즈마 도입 단계와,
    기판 처리공정 중에 생성된 고체 잔류물을 포획하는 단계로서, 상기 잔류물이 진공 펌프로부터 하류의 배기 라인에 제공되는 필터링 장치에 의해 포획 또는 여과되는, 고체 잔류물 포획 단계와,
    필터링 장치를 가열하는 단계로서, 세정가스가 재활성화되어 포획된 고체 잔류물과 반응함으로써 상기 고체 잔류물을 가스 잔류물로 덮는, 필터링 장치 가열 단계, 및
    상기 가스 잔류물을 배기 라인을 통해 방출함으로써, 상기 배기 라인으로부터 침적된 고체 잔류물을 제거 또는 감소시키는 단계를 포함하는,
    고체 잔류물의 제거 또는 감소 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 고체 잔류물은 SiN, SiO, α-Si, (NH4)2SiF6, NH4F, SiH4, NH3, HF로 이루어진 그룹으로부터 선택되는,
    고체 잔류물의 제거 또는 감소 방법.
  28. 제 26 항에 있어서,
    상기 세정 가스는 불화물 함유 가스, 염화물 함유 가스, 및 할로겐 함유 가스로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는,
    고체 잔류물의 제거 또는 감소 방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 불화물 함유 가스는 HF, F.sub.2, NF.sub.3, SF.sub.6, C.sub.2, F.sub.6, CF.sub.4, C.sub.3F.sub.8O, 및 C.sub.xF.sub.y로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는,
    고체 잔류물의 제거 또는 감소 방법.
  30. 제 26 항에 있어서,
    상기 프로세스 챔버는 평판 디스플레이 챔버와 반도체 프로세서 챔버로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는,
    고체 잔류물의 제거 또는 감소 방법.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 반도체 프로세스 챔버는 화학 증착 챔버와 에칭 프로세스 챔버로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는,
    고체 잔류물의 제거 또는 감소 방법.
  32. 제 19 항에 있어서,
    상기 필터링 장치는 약 100 ℃ 내지 약 250 ℃ 범위의 온도로 가열되는,
    고체 잔류물의 제거 또는 감소 방법.
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