KR20050048845A

KR20050048845A - 반도체 제조설비의 가스필터

Info

Publication number: KR20050048845A
Application number: KR1020030082579A
Authority: KR
Inventors: 유재경
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-11-20
Filing date: 2003-11-20
Publication date: 2005-05-25

Abstract

본 발명은 반도체 제조설비에서 제조공정 중에 부식으로 인한 챔버의 오염을 방지할 수 있는 가스필터에 관한 것이다.

반도체 제조장치에서 가스필터를 교체하지 않고 영구히 사용할 수 있는 본 발명의 반도체 제조설비의 가스필터, 가스라인 상의 일측에 연결되어 가스를 유입하기 위한 가스 유입구와, 상기 가스유입구에 일측이 체결되고 타측이 개방된 필터 몸체와, 테프론 재질로 이루어져 있으며, 상기 필터 몸체의 타측에 삽입되어 가스를 필터링하는 필터와, 상기 필터의 일측에 체결되어 상기 필터로부터 필터링된 가스를 배출하는 가스 배출구를 포함한다.

그리고 반도체 제조설비에서 가스를 챔버로 공급할 시 독성가스를 필터링하는 가스필터의 재질을 테프론으로 형성하여 독성가스에 부식되지 않도록 하여 필터를 교체하지 않고 영구히 사용하여 비용을 절감할 수 있고, 또한 가스필터의 부식을 방지하여 챔버를 오염시키지 않도록 하여 불량발생률을 현저히 감소시킬 수 있다.

Description

반도체 제조설비의 가스필터{GAS FILTER OF SEMICONDUCTOR PRODUCTION DEVICE}

본 발명은 반도체 제조설비의 가스필터에 것으로, 특히 반도체 제조설비에서 제조공정 중에 부식으로 인한 챔버의 오염을 방지할 수 있는 가스필터에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 웨이퍼는 사진, 확산, 식각, 화학기상증착 및 금속증착 등의 공정을 반복 수행함으로써 반도체 칩으로 제작되고, 이들 반도체 칩 제조 공정 중 확산, 식각, 화학기상증착 등의 공정은 밀폐된 챔버 내부에서 필요한 공정가스를 공급하여 이들 공정가스로 하여금 웨이퍼 상에서 반응토록 하여 회로를 형성하는 것이다.

웨이퍼 표면에 공급되는 가스들은 웨이퍼의주성분인 실리콘에 주사되어 불순물 막을 형성하거나 불순물 막의 일부를 식각하는 등 웨이퍼 표면의 회로를 형성할 때 사용된다.

이와 같이 사용되는 공정가스는 대부분이 독성이 강하고, 챔버를 부식시키는 부식성이 강한 가스로 챔버내에 방치할 경우 챔버를 부식시켜 사용 사이클을 단축시키고, 또한 별도의 정화 과정없이 외부로 유출될 경우 심각한 환경오염과 안전사고를 초래하게 된다.

또한, 챔버 내 웨이퍼 에칭 중 발생되는 에칭가스의 부산물 및 미반응 가스가 웨이퍼에 의해 실려 나오면서 챔버 내부가 부식됨으로써, 웨이퍼의 손상 및 챔버내의 주기적인 클리닝으로 생산성 및 시간적인 손실이 발생할 뿐만 아니라 챔버내의 노화발생 및 웨이퍼의 수율이 저하되기 때문에 반도체 제조설비로 연결되는 가스관의 일 지점에 가스필터를 사용하는 것이 일반화 되어 있다.

도 1은 종래의 반도체 챔버 내에서 발생하는 가스를 제거하기 위한 장치의 구성도이다.

챔버(10)의 일측단과 타측단이 연통되어 흡입관(31)과 배출관(35)을 설치하고 그 흡입관(31)과 배출관(35) 사이에 오염물 포집기(50)를 설치하여 챔버(10) 내에서 발생하는 이물질과 가스를 흡입하여 걸러낸 후 챔버(10)로 정화된 공기를 공급 순환시킨다.

도 2는 도 1의 오염물 포집기(50)의 상세 구성도이다.

챔버(10)의 일측단과 타측단의 흡입관(31)과 배출관(35) 사이에 연통되도록 설치되어 흡입구(53)와 배출구(89)를 갖는 원통형 몸체(51)와, 상기 몸체(51)의 흡입구(53)측에 내삽되어 챔버(10)로부터 흡입된 가스가 역류되는 것을 방지하기 위한 체크밸브와 같은 일방향밸브(55)와, 상기 일방향밸브(55)의 후단 몸체(51)에 내삽되어 입력전원에 따라 이온을 발생하므로 챔버(10)내의 정전기의 발생을 방지하는 이온발생기(54)와, 상기 이온발생기(54)의 후단 몸체에 내삽되어 챔버(10)로부터 흡입된 오염가스의 불순물 가스를 걸러내는 필터링수단(60)과, 상기 필터링수단(60)의 후단에 내삽되어 외부로부터 강제 입력되는 배출용 가스로 인해 압력이 저하되어 흡입구(53)로부터 흡입된 챔버(10)의 오염물 가스가 몸체(51)를 통해 순환되도록 제어하는 배출순환수단(70)의 후단에 설치되어 배출순환수단(70)을 통해 유출되는 정화가스를 2차적으로 필터링하는 원통형의 가스필터(80)로 구성되어 있다.

이온발생기(54)는, 전원공급부(91)로부터 출력되는 전원을 변압시키는 변압기(93)와, 변압기(93)로부터 출력되는 신호를 고전압으로 증폭하는 고전압증폭기(94)를 통해 동작 전원을 공급받아 이온을 발생시킨다. 상기 필터링수단(60)은, 상기 몸체(51) 내부의 흡입구(53) 측에 관통축의 수직방향으로 설치되어 챔버(10)내의 이물질 입자를 걸러내는 프리필터(61)와, 상기 프리필터(61)의 후단에 관통축의 수직방향으로 설치되어 화학적 가스를 걸러내는 카본필터(63), 및 상기 카본필터(60)의 후단에 관통축의 수직방향으로 설치되어 미세 분진을 걸러내는 고성능필터(65)로 구성되어 있다.

또한, 배출순환수단(70)은 외부로부터 입력되는 질소(N2)와 같은 가스를 미세관(75)을 통해 강하게 분사시킴으로써, 그 부위의 압력 저하로 인해 흡입구(53)로 유입된 오염 가스를 배출구(89)를 통해 배출시켜 챔버(10)내의 이물질과 가스를 오염물 포집기(50)내로 흡입한 후 정화된 공기를 챔버(10)내로 공급하여 순환시키는 베르누이 효과(Bernoulli's effect)를 이용한 이젝터(Ejector)와 같은 배출기(72)와, 배출용 가스관(77)으로부터 입력되는 질소가스를 일정온도로 가열하여 데운 후 배출기(72)로 공급하는 히터부(74)로 이루어져 있다. 상기에서 질소가스(N2)를 배출기(72)로 유입시키는 이유는 챔버(10)내 웨이퍼 처리시 질소가스를 별도로 이용하기 때문이며, 웨이퍼 처리공정에 악영향을 주지 않는 가스이면 어떤 가스이던지 무방하다.

그리고, 히터부(74)는 전원공급부(91)로부터 동작전원을 제공받아 노이즈를 필터링하는 노이즈필터(96)와, 상기 노이즈필터(96)를 통해 출력되는 전원전압을 제공받아 히터부(74)를 미리 설정된 온도로 가열하도록 제어하는 온도제어부(97), 및 상기 온도제어부(97)의 출력 제어신호에 따라 개폐되어 히터(74)로 전원공급 여부를 결정하는 릴레이스위치(98)로 이루어져 있다.

부가적으로 흡입관(31) 또는 배출관(35) 및 히터부(74) 전단에 설치된 배출용가스관(77)에는 가스의 흐름을 차단시키는 개폐밸브(33, 76)가 각각 설치되어 있어 사용자 임의로 불순물 가스와 배출용 가스의 유입을 각각 차단시킬 수 있다.

상기와 같이 본 고안은 여러 종류의 필터(61, 63, 65, 80)를 사용하여 미세의 먼지와 화학적 가스를 동시에 걸러주는 역할을 할 뿐만 아니라 전단에 이온발생기(54)를 부가하여 챔버(10)내에서 발생할 수 있는 정전기까지 제거하는 역할을 하고 있다.

그리고, 상기 배출순환수단(70)은 히터부(74)를 구비하는 데, 이는 배출용 가스(N2)를 일정온도로 데운 후 배출기(72)를 통해 챔버(10)로 공급함에 따라 챔버(10)내의 평균온도를 상승시킬 수 있고, 이는 즉 가스의 활성화를 유발하여 가스 순환을 원활하게 할 수 있다. 물론, 챔버(10)를 제조할 때 보온소재로 제조하거나 챔버 내외면을 보온물질로 코팅하거나 챔버(10)를 히팅시키는 등의 별도의 보온 방식과 병행하면 보다 높은 효과를 얻을 수 있다.

아울러, 프리필터(61; Pre-Filter)는 산업용 전처리 필터의 일종으로 입자가 10㎛ 이상으로 비교적 큰 분진을 제거할 경우에 사용하며, 통상 중성능 필터의 전단에 설치하여 필터의 사용기간을 연장시키는 역할도 한다.

카본필터(63; Carbon Filter)는 일반적으로 여러 가지 가스상 오염물질(악취)을 제거하는 데 사용하며, 활성탄은 유황산화물, 이산화질소, 탄화수소 등 여러 가지 방향성물질을 함유한 가스를 90% 이상 흡착할 수 있다.

또한, 고성능필터(65)는 헤파(HEPA; High Efficiency Particulate Air)필터 또는 울파(ULPA)필터를 지칭하는 데, 헤파필터는 분진입자의 크기가 비교적 미세한 분진을 제거할 경우에 사용하며 D.O.P 테스트(계수법)로 측정하여 0.3㎛ 입자 기준 99.97% 이상을 포집할 수 있고, 울파필터는 분진입자의 크기가 미세한 분진을 제거할 경우 사용하며 D.O.P 테스트(계수법)로 측정하여 0.12 내지 0.17㎛ 입자 기준 99.9995% 이상을 포집할 수 있다.

즉, 흡입구(53)를 통해 흡입한 오염 공기는 1차적으로 프리필터(61)에서 비교적 큰 입자의 먼지들 대략, 10㎛의 입자를 중량법(AFI) 80% 이상을 포집하여 제거하게 된다. 이 필터(61)를 통과한 오염된 공기는 다시 2차로 카본필터(63)를 통과하면서 오염공기 중의 화학적인 가스들(Cl2, F2, HF 등)을 포집하여 제거한다. 표 1과 같은 가스들은 대개가 부식성이며 카본필터(63)는 휘발성 물질의 용제를 포집함과 아울러 요해 성분을 제거한다.

다음 3차로 헤파필터 또는 울파필터와 같은 고성능필터(65)를 통과하면서 최종적으로 미세한 부분의 먼지까지 모두 걸러서 내보내게 된다. 이 과정을 마치고 나온 공기는 이온발생기(54)를 통해 챔버내에서 발생할 수 있는 정전기를 억제시키기 위한 이온과 함께 2차 가스필터(80)를 통해 재차 필터링되어 챔버(10)내로 보내 다시 순환된다.

상기 2차 가스필터(80)는 그 직경이 대략 1인치 정도인 원통형의 인-라인 가스 필터로, 몸체는 스테인레스 스틸 재질로 이루어져 있다.

한편, 흡입구(53)와 프리필터(61)와 카본필터(63)가 위치하는 몸체(51) 내부에서는 부식성의 가스가 여전히 존재하게 되므로 몸체(51)의 내면에 내부식성이 강한 재료를 이용하여 코팅함에 따라 포집기(50)의 수명을 연장시킴과 아울러 프리필터(61)와 카본필터(63) 및 고성능필터(65)를 일체로 제작하여 한꺼번에 교체할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

도 3은 종래의 가스필터를 나타낸 정면도이다.

가스 필터(100)는 가스 여과 장치(도시되지 않음)를 내부에 포함하는 필터 몸체(102)와, 필터 몸체(102)의 양단에 형성된 가스 유입구(104) 및 가스 배출구(106)를 포함한다. 가스 유입구(104)는 가스가 저장되어 있는 가스 저장용기 등과 연결되며, 가스 배출구(106)는 반도체 제조 장치의 각 부분 등으로 연결된다.

가스 필터(100)의 크기는 각 반도체 제조 장치에 따라 다양하게 적용될 수 있으며, 가스관의 두께에 비하여 약 2∼3배의 두께로 가스 필터가 형성된다. 실제 반도체 제조 장치 등에 형성된 가스관들은 약 ⅛ inch 이상의 크기를 가지며, 그에 따라 가스 필터의 크기는 약 ⅜ inch 가 일반적이다.

또한 가스 필터(100)의 성능과 별도로, 설치된 가스 필터(100)를 교체시기에 맞게 적절히 교체해 주어야 한다. 가스 필터(100)는 내부의 가스 여과 장치를 통과하는 가스의 불순물을 여과시켜 가스의 순도를 유지하는 것이므로, 일정한 시기마다 교체해 주어야 한다. 교체시기가 지난 가스 필터는 제 기능을 발휘하기 어려우므로, 가스의 순도를 유지하지 못하기 때문에 웨이퍼의 품질을 저하시키는 문제가 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 반도체 제조장치에서 가스필터를 교체하지 않고 영구히 사용할 수 있는 가스필터를 제공함에 있다.

본 발며의 다른 목적은 가스필터의 재질을 테프론으로 형성하여 독성가스에 부식되지 않도록 하는 반도체 제조설비의 가스필터를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 반도체 제조설비의 가스필터는, 가스라인 상의 일측에 연결되어 가스를 유입하기 위한 가스 유입구와, 상기 가스유입구에 일측이 체결되고 타측이 개방된 필터 몸체와, 테프론 재질로 이루어져 있으며, 상기 필터 몸체의 타측에 삽입되어 가스를 필터링하는 필터와, 상기 필터의 일측에 체결되어 상기 필터로부터 필터링된 가스를 배출하는 가스 배출구를 포함함을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 제조설비의 가스필터의 분해 사시도이고,

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 제조설비의 가스필터의 단면도이다.

가스라인 상의 일측에 연결되어 가스를 유입하기 위한 가스 유입구(104)와, 상기 가스유입구(104)에 일측이 체결되고 타측이 개방된 필터 몸체(102)와, 테프론 재질로 이루어져 있으며, 상기 필터 몸체(102)의 타측에 삽입되어 가스를 필터링하는 필터(108)와, 상기 필터(108)의 일측에 체결되어 상기 필터(108)로부터 필터링된 가스를 배출하는 가스 배출구(106)로 구성되어 있다.

가스 유입구(104)는 가스가 저장되어 있는 가스 저장용기 등과 연결되며, 가스 배출구(106)는 반도체 제조 장치의 각 부분 등으로 연결된다.

가스저장용기(도시하지 않음)로부터 가스가 공급되면 가스라인 상에 설치된 가스필터(100)를 통해 가스의 불순물을 필터링 하여 가스의 순도를 유지하도록 배출한다. 이때 필터몸체(102) 내에 삽입된 필터(108)가 테프론 재질로 이루어져 있어 예컨대 Co가스와 같은 독성 가스에 의해 부식되지 않기 때문에 챔버내의 오염발생을 방지할 수 있다. 필터(108)는 테프론 재질로 이루어져 있기 때문에 부식되지 않아 반영구적으로 사용할 수 있다.

상기에서 본 고안의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만, 필터가 테프론 재질로 이루어져 있지만 독성가스에 부식되지 않는 다른 재질로 변경하는 등의 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 첨부된 청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 반도체 제조설비에서 가스를 챔버로 공급할 시 독성가스를 필터링하는 가스필터의 재질을 테프론으로 형성하여 독성가스에 부식되지 않도록 하여 필터를 교체하지 않고 영구히 사용하여 비용을 절감할 수 있고, 또한 가스필터의 부식을 방지하여 챔버를 오염시키지 않도록 하여 불량발생률을 현저히 감소시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1은 종래의 반도체 챔버 내에서 발생하는 가스를 제거하기 위한 장치의 구성도

도 2는 도 1의 오염물 포집기(50)의 상세 구성도

도 3은 종래의 가스필터를 나타낸 정면도

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 제조설비의 가스필터의 분해 사시도

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 제조설비의 가스필터의 단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100: 가스필터 102: 필터본체

104: 가스유입구 106: 가스 배출구

108: 필터

Claims

반도체 제조설비의 가스필터에 있어서,

가스라인 상의 일측에 연결되어 가스를 유입하기 위한 가스 유입구와,

상기 가스유입구에 일측이 체결되고 타측이 개방된 필터 몸체와,

테프론 재질로 이루어져 있으며, 상기 필터 몸체의 타측에 삽입되어 가스를 필터링하는 필터와,

상기 필터의 일측에 체결되어 상기 필터로부터 필터링된 가스를 배출하는 가스 배출구를 포함함을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 가스필터.