KR20040104090A - 펌프설비의 펌프 트립에 의한 공정불량 방지방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 펌프시스템의 펌프트립에 의한 공정불량방지방법에 관한 것으로, 본 발명의 제1 사상은 공정이 수행되는 공정챔버와; 상기 공정챔버의 진공도를 조절하는 진공 펌프단과; 상기 공정챔버와 상기 진공펌프단을 연결하는 진공라인 상에 개폐를 조절하도록 구비된 제1 밸브를 포함한 펌프시스템에 있어서: 공정챔버에서 공정이 진행되어 상기 진공펌프단이 구동되는 단계와; 상기 펌프시스템의 에러를 감지하는 에러발생신호가 발생하였는 지에 대해 판단하는 단계와; 상기 진공라인 상에 설치된 제1 밸브를 차단하는 단계를 포함하는 것이다.

Description

펌프설비의 펌프 트립에 의한 공정불량 방지방법{Method of preventing process badness by pump trip in Pump equipment}

본 발명은 펌프설비의 펌프트립에 의한 공정불량 방지방법에 관한 것으로, 저압화학기상 증착설비의 펌프설비에서 발생되는 펌프 트립으로 인해 공정불량이 방지되는 방법에 관한 것이다.

반도체 소자를 제조하는 반도체 제조공정의 조건들 중 압력의 조건은 매우 중요하며, 많은 반도체 제조 공정 상에서 저압력 즉, 저진공이나 고진공의 조건들이 필요로 한다. 각 공정마다 요구되는 진공도는 각 공정에 따라 다르며, 요구되는 진공도에 따라서 1개 또는 그 이상의 진공 펌프들이 사용된다.

특히, 반도체 제조공정의 확산 또는 증착 공정 진행시 낮은 압력을 유지하거나 만들기 위해서는 반드시 펌프 설비가 필요하며, 이 펌프 설비의 진공 펌프들은 기본적으로 로터(rotor)의 회전력에 의해 진공을 발생시킨다. 이것을 위해 진공 펌프는 크게 부스터, 드라이 펌프가 있으며, 진공의 전도에 있어 회전 로우터의 움직임이 틀리다. 먼저, 부스터 펌프가 어느 정도 압력을 맞추면, 이후 낮은 압력은 드라이 펌프(또는 메인 펌프)가 작동하여 압력을 조절하게 된다. 상기 드라인 펌프는 5단의 스테이지로 이루어진 로터로 구성된다.

종래 이러한 진공펌프를 구비하는 저압기상 증착설비에 있어서, 증착 스텝에 SiH₄,PH₃, SiH₂Cl₂, NH₃와 같은 유독성 가스(Toxic Gas)가 사용된다. 이때, 드라이 펌프의 자체누설 또는 드라이 펌프 배출단에 누설이 있을 경우, 상기 유독성 가스로 인해 상기 드라이 펌프의 로터에 고형화된 파우더(powder)가 생성된다.

이 증착된 파우더는 드라이 펌프의 로터에 스크래치를 발생시키고, 또한 마찰로 인한 오버로드(overload)로 펌프의 전류값이 상승하게 되어 펌프의 구동을 정지시키는 펌프 트립(pump trip)이 발생된다. 이 펌프 트립(pump trip)이 발생되면, 펌프의 입력부에 압력이 상승하여 증착챔버 내부로 백 스트림(back stream)현상이 발생되어 상기 증착챔버 내에 있는 웨이퍼에 다량의 파티클을 유발시키게 되는 문제점이 있다.

이에 대응하여 펌프 트립을 방지하기 위해 지속적인 방법들이 강구되고 있으나 펌프 트립은 여전히 발생하고 있기 때문에, 펌프 트립이 발생하기 전에 펌프 트립의 발생을 감지할 수 있는 대책들이 요구되고 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 진공 펌프단의 구동중단으로 인해 발생된 펌프 트립으로, 공정챔버에서 배출된 공정 가스를 포함한 잔류물이 다시 공정챔버 내부로 역유입되는 것을 방지할 수 있게 하는 펌프설비의 펌프 트립에 의한 공정불량 방지방법을 제공함에 있다.

도 1은 저압화학기상 증착설비의 펌프설비를 개략적으로 도시한 구성도이고,

도 2는 본 발명에 따른 바람직한 제1 실시예인 펌프설비의 펌프 트립에 의한 공정불량을 방지하는 방법을 도시한 순서도이고,

도 3은 본 발명에 따른 바람직한 제2 실시예인 펌프설비의 펌프 트립에 의한 공정불량을 방지하는 방법을 도시한 순서도이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 사상은 공정을 수행하는 공정챔버와; 상기 공정챔버의 진공도를 조절하는 진공 펌프단과; 상기 공정챔버와 상기 진공펌프단을 연결하는 진공라인 상에 개폐를 조절하도록 구비된 제1 밸브를 포함한 펌프설비에 있어서: 공정챔버에서 공정이 진행되어 상기 진공펌프단이 구동되는 단계와; 상기 펌프설비의 에러를 감지하는 에러발생신호가 발생하였는 지에 대해 판단하는 단계와; 상기 진공라인 상에 설치된 제1 밸브를 차단하는 단계를 포함하는 것이다.

또한, 본 발명의 제2 사상은 공정을 수행하는 공정챔버와; 상기 공정챔버의 진공도를 조절하는 진공 펌프단과; 상기 공정챔버와 상기 진공 펌프단을 연결하는진공라인 상에 개폐를 조절하도록 구비된 제1 밸브를 포함한 펌프설비에 있어서: 공정챔버에서 공정이 진행되어 상기 진공 펌프단이 구동되는 단계와; 상기 진공 펌프단의 구동중단을 감지할 수 있는 설정치에 진공 펌프단의 전류값이 도달했는 지에 대해 판단하는 단계와; 상기 진공 펌프단으로 배출된 잔류물이 상기 공정챔버 및 진공라인에 역유입되는 것을 차단하기 위해 잔류물 역유입차단 플로우를 진행하는 단계를 포함하는 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 저압화학기상 증착설비의 펌프설비를 나타내는 개략적인 구성도이고, 이를 참조하여 설명하면, 저압화학기상 증착공정이 수행되는 공정챔버(110)에, 진공 펌프단(120)이 진공라인(126)을 통해 연결되어 있다. 이 진공 펌프단(120)은 부스터펌프(122)와 드라이펌프(124)가 순차적으로 연결되어 있다. 상기 공정챔버(110)와 진공 펌프단(120)을 연결하는 진공라인(126)에는 개폐정도를 조절하는 제1 밸브(128)가 설치된다. 이 공정챔버(110) 내부의 진공도는 반도체 기판 상에 막층을 형성하기 위해 공정가스들이 공급되면 미세하게 변하게 되고, 상기 진공도를 유지하기 위해 상기 진공라인(126)의 개폐정도를 조절할 수 있는 제1 밸브(128)가 설치된다. 제1 밸브(128)는 드로틀 밸브가 설치된다.

상기 공정챔버(110)의 일측에는 공급가스를 공급하는 공급라인(112)들이 연결되고, 공정의 중간 또는 공정이 종료한 후에 공급라인(112)의 내부에 잔류되어 있는 공정가스를 배출하는 배출라인(114)이 연결된다. 이 배출라인(114)은 상기 진공 펌프단(120)의 드라이 펌프(124)에 연결된다. 상기 공급라인(112) 및 배출라인(114)에는 각각 제1 에어밸브(116) 및 제2 에어밸브(118)가 연결된다. 상기 공정이 종료되어 상기 공급라인(112) 내부에 잔류하는 상기 공정가스를 배출하는 경우 상기 공급라인(112)에 설치하는 제1 에어밸브(116)들은 폐쇄되고 배출라인(114)에 설치되는 제2 에어밸브(118)들은 개방되어 드라이 펌프(124)의 펌핑에 의해 배출된다.

이때, 상기 저압기상증착설비의 펌프설비에 대한 동작여부를 제어하는 콘트롤러(미도시)가 더 구비되어 있다.

이와 같은 구성을 가진 저압화학기상 증착설비의 펌프설비에서 본 발명에 따른 펌프 트립에 의한 공정불량을 방지하는 방법을 도시한 순서도가 도 2 및 도 3에 도시되어 있다.

우선, 본 발명에 따른 바람직한 제1 실시 예인 펌프 트립에 의한 공정불량을 방지하는 방법이 도시된 순서도가 도 2에 도시되어 있다.

도 2를 참조하면, 진공 펌프단이 동작하는 제1 단계(S2)이다. 상기 공정이 수행될 반도체 기판이 로드락챔버(미도시)에서 공정챔버(110)의 내부에 구비되는 척(미도시)에 로딩되면 드라이 펌프(124)의 동작에 의해 공정챔버(110)의 내부는 일차적으로 저진공이 형성되고, 이후 부스터 펌프(122)의 동작에 의해 고진공이 형성된다. 이때, 제1 밸브(128)의 개폐정도가 조절되어 공정챔버(110)의 내부 진공도가 조절된다. 척(미도시)의 내부에 구비되는 히터가 반도체기판을 반응온도로 가열하고 공정챔버(110)의 내부로 공급되는 공정가스의 화학반응에 의해 반도체기판 상에 막질이 형성된다.

이어, 상기 진공 펌프단(120)의 구동으로 공정챔버(110)의 구동이 진행되어 막질 증착이 수행되는 도중, 상기 펌프설비에서 에러발생신호가 발생하였는지의 여부를 콘트롤러(미도시)에서 판단하는 제2 단계(S4)로 진행한다. 이 에러발생신호는 상기 펌프설비에서 공정 진행도중 발생되어 공정 진행이 정지될 수 있는 다양한 에러들을 감지하는 신호이다. 상기 펌프설비에서 에러가 발생하여 이를 감지하는 신호인 에러발생신호가 감지되면, 딜레이 시간없이 진공 라인(126)상에 설치된 제1 밸브(128)가 차단되는 단계(S6)로 진행되고, 상기 공정설비에서 에러발생신호가 감지되지 않으면, 진공 펌프단(120)의 구동이 진행되는 단계(S2)로 진행된다.

다음으로, 상기 에러발생신호가 콘트롤러에서 감지되면, 콘트롤러에 의해 진공라인(126)의 제1 밸브(128)를 차단하는 제3 단계(S6)로 진행한다. 상기 에러발생신호가 감지되면, 상기 진공라인(126)상의 제1 밸브(128)를 차단하게 된다. 상기 제1 밸브(128)의 차단은 상기 공정챔버(110) 내부에서 배출된 공정 가스를 포함한 잔류물이 진공펌프단(120)의 공정정지와 함께 진공라인을 통해 다시 공정챔버 (110)내부로 역유입되는 것을 방지하기 위함이다.

이어, 상기 제1 밸브(128)가 차단되면, 상기 발생된 에러발생신호의 원인을 제거하기 위해 콘트롤러에 의해 진공펌프단(120)의 구동을 중단시켜 펌프트립을 발생시키게 하는 제4 단계(S8)로 진행한다. 상기 에러처리의 원인을 제거하기 위해서는 진공펌프단(120)의 구동을 중단시켜야 하는 데 이때, 공정챔버(110) 내부에서 배출된 잔류물이 상기 펌프단의 구동중단으로 다시 공정챔버로 역유입된다. 따라서, 상기 제4 단계(S8)에서 제1 밸브(128)가 차단된 상태에서 진공펌프단(120)의 구동을 중단하여 펌프 트립을 발생시키게 한다.

따라서, 펌프설비의 에러발생을 감지하고, 이를 통해 제1 밸브를 차단함으로써, 상기 진공 펌프단의 구동중단으로 인해 상기 공정 가스를 포함한 잔류물이 다시 공정챔버내부로 역유입되는 것을 방지할 수 있게 된다.

상기 본 발명에 따른 바람직한 제1 실시 예는 펌프설비에서 발생될 수 있는 에러를 감지하여 펌프트립 발생시 잔류물의 역유입을 방지할 수 있는 방법을 제공하였고, 이후에서 제시할 제2 실시 예는 진공펌프단에서 발생될 수 있는 에러를 감지하여 펌프트립 발생시 잔류물의 역유입을 방지할 수 있는 방법을 제공한다.

본 발명에 바람직한 제2 실시 예인 펌프 트립에 의한 공정불량을 방지하는 방법이 도시된 순서도가 도 3에 도시되어 있다.

우선, 제1 실시 예와 동일하게 진공 펌프단이 동작하는 제1 단계(P2)이다.

이어, 진공펌프에서 발생되는 에러를 판단하기 위해, 진공 펌프단의 전류값이 설정치까지 도달하였는 지에 대한 여부를 콘트롤러에 의해 판단하는 제2 단계(P4)로 진행한다. 상기 진공펌프단(120)에서 정동작을 수행할 때 측정되는 진공펌프단(120)의 전류값은 진공 펌프단의 구동이 정지할 때에는 이보다 상승된 전류값을 갖게 된다. 따라서, 진공펌프단의 구동정지 즉, 펌프트립이 발생하기 전에 전류값의 상승을 감지하는 전류값의 설정치를 콘트롤러(미도시)에 설정하여 펌프 트립에 의한 잔류물의 역유입을 방지할 수 있게 한다. 진공 펌프단의 전류값이 설정치까지 도달하였다면, 진공라인 내부에 수행되는 역유입차단플로우를 수행하는단계(P6)로 진행하고, 상기 진공 펌프단의 전류값이 설정치까지 도달하지 않았다면, 진공 펌프단(120)의 구동이 진행되는 단계(P2)로 진행된다.

이어, 진공 펌프단의 전류값이 설정치까지 도달하면 콘트롤러에 의해 진공라인 내부에 수행되는 역유입차단 플로우를 수행하도록 하는 제3 단계(P6)로 진행한다. 상기 진공 펌프단의 전류값이 설정치까지 도달한 후 얼마 후의 시간이 경과하면 펌프 트립이 발생되기 때문에, 펌프 트립이 발생되기 이전에 공정불량을 발생할 수 있는 요소들을 제거할 수 있도록 해야 한다. 따라서, 상기 제1 에어밸브(116)를 폐쇄하여 공정챔버로 유입되는 공정가스를 차단하고, 상기 공급라인(112) 내부에 잔존한 공정가스가 진공펌프단으로 유입되지 않도록 하기 위해 제2 에어밸브(118)도 차단하게 된다. 이어서, 공정챔버 내부에 잔류하는 공정가스도 진공펌프단의 펌핑으로 배출시키고, 상기 배출된 공정가스를 포함한 잔류물이 공정챔버(110)로 역유입되지 않도록 제1 밸브(128)를 차단하고, 진공펌프단과의 압력차로 인한 역류가 발생되지 않도록 공정챔버(110) 내부를 상압으로 조절한다. 따라서, 펌프 트립이 발생되기 이전에 공정불량을 발생할 수 있는 요소들을 제거할 수 있게 된다.

이어, 상기 공정불량을 발생할 수 있는 요소들이 제거되면, 진공펌프단(120)의 구동이 중단되는 펌프트립이 발생되는 제4 단계(P8)이다. 상기 공정챔버 내부에 공정가스가 잔류하지 않고, 상기 배출된 공정가스를 포함한 잔류물이 공정챔버(110)로 역유입되지 않으며, 진공펌프단과의 압력차로 인한 역류가 발생되지 않는 등 공정불량을 발생하는 요소들이 제거된 상태에서 펌프트립이 발생되기 때문에, 공정챔버에서 배출된 공정가스를 포함한 잔류물이 공정챔버로 역유입되는것을 방지할 수 있게 된다.

따라서, 진공펌프단에 전류값의 설정치를 설정하고, 이를 통해 공정불량을 발생할 수 있는 요소들을 제거함으로써, 상기 진공 펌프단의 구동중단으로 인해 상기 공정 가스를 포함한 잔류물이 다시 공정챔버내부로 역유입되는 것을 방지할 수 있게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 펌프설비의 에러발생을 감지하고, 이를 통해 제1 밸브를 차단함으로써, 상기 진공 펌프단의 구동중단으로 인해 상기 공정챔버에서 배출된 공정 가스를 포함한 잔류물이 다시 공정챔버 내부로 역유입되는 것을 방지할 수 있게 되는 효과가 있다.

또한, 진공 펌프단에 전류값의 설정치를 설정하고, 이를 통해 공정불량이 발생될 수 있는 요소들을 제거함으로써, 상기 진공 펌프단의 구동중단으로 인해 상기 공정챔버에서 배출된 공정 가스를 포함한 잔류물이 다시 공정챔버내부로 역유입되는 것을 방지할 수 있게 되는 효과가 있다.

본 발명은 구체적인 실시 예에 대해서만 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

Claims (2)

1. 공정이 수행되는 공정챔버와; 상기 공정챔버의 진공도를 조절하는 진공 펌프단과; 상기 공정챔버와 상기 진공 펌프단을 연결하는 진공라인 상에 개폐를 조절하도록 구비된 제1 밸브를 포함한 펌프설비에 있어서:

   공정챔버에서 공정이 진행되어 상기 진공 펌프단이 구동되는 단계와;

   상기 진공 펌프단의 구동중단을 감지할 수 있는 설정치에 진공펌프단의 전류값이 도달했는 지에 대해 판단하는 단계와;

   상기 진공펌프단으로 배출된 잔류물이 상기 공정챔버 및 진공라인에 역유입되는 것을 차단하기 위해 잔류물 역유입차단 플로우를 진행하는 단게를 포함하는 것을 특징으로 하는 펌프설비의 펌프 트립에 의한 공정불량방지방법.
2. 공정이 수행되는 공정챔버와; 상기 공정챔버의 진공도를 조절하는 진공 펌프단과; 상기 공정챔버와 상기 진공펌프단을 연결하는 진공라인 상에 개폐를 조절하도록 구비된 제1 밸브를 포함한 펌프설비에 있어서:

   공정챔버에서 공정이 진행되어 상기 진공펌프단이 구동되는 단계와;

   상기 펌프설비의 에러를 감지하는 에러발생신호가 발생하였는 지에 대해 판단하는 단계와;

   상기 진공라인 상에 설치된 제1 밸브를 차단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 펌프설비의 펌프 트립에 의한 공정불량방지방법.