KR20060065823A - 배기 라인의 클리닝 방법 - Google Patents

배기 라인의 클리닝 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소정의 단위 공정이 이루어지는 공정 챔버와 진공 펌프 사이를 연결시키는 배기 라인의 클리닝 방법으로서, 공정 챔버 내부의 배기 가스가 배기 라인을 통해 외부로 배출되도록 소정 시간동안 베이스 펌핑시키는 제 1 단계;, 공정 챔버 내부로 퍼지(Purge) 가스를 공급시키는 제 2 단계;, 제 1 단계 및 제 2 단계에 의해 배기 라인의 내부 압력이 증가되고, 이에 압력 측정 센서가 이를 감지하여 조절 밸브를 클로우즈(Close)시키는 제 3 단계;, 및 제 3 단계에 의해 공정 챔버 내부의 압력이 소정의 압력까지 상승되면, 공정 챔버와 조절 밸브 사이의 배기 라인 내에 존재하는 배기 가스를 외부로 배출시켜 배기 라인을 클리닝시키는 제 4 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따르면, 퍼지 가스를 이용하여 배기 라인 내에 존재하게 된 파우더를 클리닝시킨다. 따라서, 배기 라인 내에 파우더가 존재함으로 인해 공정 챔버 내의 배기 가스가 진공 펌프에 의해 원활하게 배출되지 못하거나, 진공 펌프로부터 공정 챔버 내부로 오일이 역류하는 등의 문제점이 야기되지 않는다.
화학 기상 증착, 공정 챔버, 배기 라인, 퍼지 가스, 벤트, 클리닝, 파우더

Description

배기 라인의 클리닝 방법{Method of Cleaning Exhaust Line}
도 1은 일반적인 화학 기상 증착 장치를 개략적으로 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 배기 라인의 클리닝 방법을 간략하게 나타낸 순서도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
101: 화학 기상 증착 장치 102: 공정 챔버
103: 배기 라인 104: 진공 펌프
105: 조절 밸브 106: 주 밸브
107: 압력 측정 센서
본 발명은 배기 라인의 클리닝 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 제조 장치에서 소정의 단위 공정이 이루어지는 공정 챔버와 진공 펌프 사이를 연결시키고 공정 챔버로부터 배출되는 배기 가스의 이동 통로가 되는 배기 라인의 클리닝 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자 제조 공정에서는 반도체 기판 상에 사진, 확산, 식각, 화학기상증착 및 금속증착 등의 단위 공정이 반복적으로 수행됨으로써 반도체 소자로 제작된다.
그 중, 화학기상증착(CVD : Chemical vapour deposition) 공정은 공정 챔버(Process Chamber) 내에 반응 가스를 주입하여 화학반응에 의해 반도체 기판 상에 소정의 막이 형성되도록 하는 공정으로, 반도체 프로세스 기술에 있어서 없어서는 안 되는 중요한 공정이다.
화학기상증착 공정은 공정 압력에 따라 저압 (100~700mm Torr)의 반응관 내에 단순한 열 에너지에 의한 화학 반응을 이용하여 박막을 증착하는 저압 화학기상 증착(Low Pressure Chemical Vapor Deposition;LPCVD) 공정과, 상압(대기압 700mm Torr)에서 같은 방법으로 박막을 증착하는 상압 화학기상증착(Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition;APCVD) 공정과, 고압에서 같은 방법으로 박막을 증착하는 고압 화학기상증착(High Pressure Chemical Vapor Deposition;HPCVD) 공정으로 분류되거나, 에너지원에 따라 열 화학기상증착 공정, 플라즈마 화학기상증착 공정, 광 화학기상증착 공정, 및 레이저 화학기상증착 공정 등으로 분류된다.
여기서, 저압 화학기상증착 공정이 진행되는 공정 챔버는 공정 진행을 위한 특정 진공상태가 형성되어야 함으로 공정 챔버와 연결된 진공 펌프의 펌핑 동작에 의해서 특정 진공 상태를 형성하고 있다.
또한, 공정 챔버에 특정 진공상태가 형성되면, 진공상태를 조절하기 위하여 공정 챔버와 진공 펌프가 연결된 배기라인에 질소 가스 등과 같은 퍼지(purge) 가스를 공급하고 있으며, 이 때 공급된 퍼지 가스는 공정 챔버 내의 온도 안정화 및 웨이퍼 표면 등에 위치하는 오염 물질을 제거시키는 역할을 한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 일반적으로 사용되고 있는 화학 기상 증착 장치에 대해 간략하게 살펴보기로 한다.
도 1은 일반적인 화학 기상 증착 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 1을 참조하면, 화학 기상 증착 장치(101)는 소정의 증착 공정이 진행되는 공정 챔버(102)를 포함하고 있고, 배기 라인(103)에 의해 공정 챔버(102)와 진공 펌프(104)가 연결되어 있다. 그리고, 배기 라인(103)의 소정 부위에는 공정 챔버(102)로부터 배출되는 배기 가스를 차단시키는 주 밸브(106)가 형성되어 있고, 주 밸브와 진공 펌프(104) 사이에는 배기 가스의 양에 따른 내부 압력을 측정하는 압력 측정 센서(107)가 형성되어 있다. 또한, 주 밸브(106)와 공정 챔버(102) 사이에는 주 밸브(106)를 통과하는 배기 가스의 양을 조절하기 위한 조절 밸브(105)가 형성되어 있다.
한편, 이와 같은 구성을 갖는 화학 기상 증착 장치(101)의 증착 공정을 위한 프로세스에 대해 살펴보면,
먼저, 주 밸브(106) 및 조절 밸브(105)가 오픈된 상태에서 진공 펌프(104)가 가동되어 공정 챔버(102)로 부터 배기 라인(103)으로 배기 가스가 배출되는 베이스 펌핑 단계가 진행되고, 이 후 베이스 펌핑 단계에 의해 공정 챔버(102)의 내부가 소정의 고진공 상태에 놓이게 되면 공정 챔버(102) 내부로 공정 가스가 주입되어 화학 반응에 의해 웨이퍼 상에 소정의 막이 증착되는 증착 단계가 진행된다. 다음으로, 공정 챔버(102) 내부를 승압하기 위해 공정 챔버(102) 내로 퍼지 가스가 주입되고, 이에 공정 챔버(102) 내부가 소정의 압력 이상이 되면 조절 밸브(105) 및 주 밸브(107)가 오픈되어 퍼지 가스가 배기 라인(110)을 통해 외부로 배출시키는 벤트(Vent) 단계가 이루어진다.
여기서, 퍼지 가스로 가장 많이 사용되는 질소(N2) 가스는 공정 챔버(102) 내에서 소정의 단위 공정이 진행되기 전인 공정 챔버(102)를 클리닝시키는 단계에서도 사용되는데, 이 때 퍼지 가스는 공정 챔버(102) 내부를 거치면서 다른 성분들과 결합하여 염화암모늄(NH3CL2) 가스를 형성한다. 이러한 염화암모늄은 고온에서는 가스 상태이나, 온도가 떨어지게 되면 파우더 형상으로 고상화되는 성질을 가지고 있기에 배기 라인(103)을 통해 외부로 배출될 시 배기 라인(103)의 소정 부위에 종종 쌓이게 된다. 특히, 공정 챔버(102)와 조절 밸브(105) 사이의 배기 라인(103) 내에 가장 많이 쌓인다.
따라서, 일반적인 화학 기상 증착 장치(101)는 이와 같은 현상이 소정의 시간 동안 반복됨으로 인해, 공정 챔버(102) 내부를 벤트시키는 경우 벤트가 제대로 이루어지지 않아 공정 챔버(102) 내부 압력이 상승되어 위험해질 수 있고, 진공 펌프(104) 내의 오일이 공정 챔버(102) 내로 역류되어 공정 챔버(102)의 내부가 오염되는 경우가 발생될 수 있다.
따라서, 본 발명은 공정 챔버 내부의 클리닝 및 벤트 단계 시 공정 챔버 내로 공급되어 배기 라인을 통해 배출되던 퍼지 가스로 인해 배기 라인 내에 형성된 파우더를 제거할 수 있는 배기 라인의 클리닝 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 소정의 단위 공정이 이루어지는 공정 챔버와 진공 펌프 사이를 연결시키고, 소정 부위에 그 내부를 통과하는 배기 가스량을 조절하는 조절 밸브 및 조절 밸브와 진공 펌프 사이에 배기 가스를 차단하는 주 밸브가 형성되어 있으며, 주 밸브와 진공 펌프 사이에 배기 가스의 양에 따른 내부 압력을 측정하는 압력 측정 센서가 형성된 배기 라인의 클리닝 방법으로서, 공정 챔버 내부의 배기 가스가 배기 라인을 통해 외부로 배출되도록 조절 밸브와 주 밸브가 오픈된 상태에서 진공 펌프를 가동시켜 소정 시간동안 베이스 펌핑시키는 제 1 단계;, 공정 챔버 내부로 퍼지(Purge) 가스를 공급시키는 제 2 단계;, 제 1 단계 및 제 2 단계에 의해 공정 챔버로부터 퍼지 가스를 포함한 배기 가스가 배출되어 배기 라인의 내부 압력이 증가되고, 이에 압력 측정 센서가 이를 감지하여 조절 밸브를 클로우즈(Close)시키는 제 3 단계;, 및 제 3 단계에 의해 공정 챔버 내부의 압력이 소정의 압력까지 상승되면, 퍼지 가스를 외부로로 배출시켜 배기 라인을 클리닝시키는 제 4 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 배기 라인의 클리닝 방법에 따르면, 제 4 단계는 조절 밸브를 오픈시킨 후 퍼지 가스의 공급을 멈춤으로써, 배기 라인을 클리닝시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 배기 라인의 클리닝 방법에 따르면, 제 4 단계는 퍼지 가스의 공급을 멈춘 후 조절 밸브를 오픈시킴으로써, 배기 라인을 클리닝시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 배기 라인의 클리닝 방법에 따르면, 제 1 단계 내지 제 4 단계는 배기 라인 내에 존재하는 파우더의 양에 따라 소정 횟수만큼 반복해서 실시되는 것이 바람직하다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 단, 본 발명에 따른 실시 예는 도 1에 나타낸 일반적인 화학 기상 증착 장치에 대한 배기 라인의 클리닝 방법을 참조하여 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명에 따른 배기 라인의 클리닝 방법을 간략하게 나타낸 순서도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 배기 라인(102)의 클리닝 방법은 소정 시간동안 진공 펌프(104)를 가동시켜 베이스 펌핑시키는 제 1 단계(201)와, 공정 챔버(102) 내부로 퍼지 가스를 공급시키는 제 2 단계(202)와, 조절 밸브(105)를 클로우즈시키는 제 3 단계(203), 및 배기 라인(103)을 클리닝시키는 제 4 단계(204)를 포함한다.
먼저, 제 1 단계(201)는 공정 챔버(102) 내부의 배기 가스가 배기 라인(103)을 통해 외부로 배출되도록, 조절 밸브(105) 및 주 밸브(106)가 오픈된 상태에서 진공 펌프(104)를 가동시켜 소정 시간동안 베이스 펌핑시킨다. 이 때, 공정 챔버(102)는 내부의 공기가 배기 라인(103)을 통해 외부로 배출됨에 따라 소정의 고진공 상태에 놓이게 되고, 이로 인해 배기 라인(103) 내에 존재하고 있던 파우더의 일부가 제거된다.
제 2 단계(202)는 제 1 단계(201)에 의해 진공 펌프(104)가 가동된 상태에서 공정 챔버(102) 내부로 질소(N2), 산소(O2), 헬륨(He), 아르곤(Ar) 등과 같은 퍼지 가스를 공급시킨다. 이 때, 공급되는 퍼지 가스의 양은 1 내지 20 토르(Torr) 정도가 바람직하며, 퍼지 가스는 공정 챔버(102) 내부를 순환한 후 공정 챔버(102)에 잔존하던 공정 가스와 함께 배기 가스로서 배기 라인(103)으로 배출된다. 이에, 배기 라인(103)은 공정 챔버(102)로부터 배출되는 배기 가스로 인해 내부 압력이 증가된다.
제 3 단계(203)는 제 1 단계(201) 및 제 2 단계(202)에 의해 공정 챔버(102)로부터 배기 가스가 배출되어 배기 라인(103) 내의 압력이 증가됨에 따라, 주 밸브(106)와 진공 펌프(104) 사이에 형성된 압력 측정 센서(107)가 이를 감지하여 조절 밸브(105)를 클로우즈시킨다. 이 때, 공정 챔버(102)로부터 배출된 배기 가스, 즉 공정 가스 및 퍼지 가스는 공정 챔버(102)와 조절 밸브(105) 사이의 배기 라인(103) 내에 파우더 형상으로 더 쌓이게 될 수도 있고, 공정 챔버(102) 내부 및 공정 챔버(102)와 조절 밸브(105) 사이에 위치하는 배기 라인(1203)의 내부는 조절 밸브(105)가 클로우즈됨으로 인해 압력이 증가된다. 여기서, 압력 측정 센서(107)는 화학 기상 증착 장치(101)를 제어하는 제어부와 연결되고, 이에 압력 측정 센서(105)로부터 전달된 전기 신호에 의해 제어부가 조절 밸브(105)를 클로우즈시키는 것이 바람직하다.
제 4 단계(204)는 제 3 단계(203)에 의해 공정 챔버(102) 내부의 압력이 소정의 압력까지 상승되면, 공정 챔버(102)와 조절 밸브(105) 사이의 배기 라인(103) 내에 존재하는 배기 가스를 외부로 배출시켜 배기 라인(103)을 클리닝시킨다. 이는 제 3 단계(203)에 의해 공정 챔버(102)와 조절 밸브(105) 사이의 배기 라인(103)의 내부 압력이 증가된 상태에서 조절 밸브(105)를 오픈시킴으로써, 그 압력에 의해 내부에 존재하던 파우더가 조절 밸브(105) 및 주 밸브(106)를 통해 진공 펌프(104)로 배출되고, 이에 진공 펌프(104)에 의해 외부로 배출되어 제거된다. 이에, 배기 라인(103) 내에 존재하던 파우더 중 비교적 큰 덩치의 파우더까지 제거된다.
여기서, 제 4 단계(204)는 조절 밸브(105)를 오픈시킨 후 퍼지 가스의 공급을 멈춤으로써 배기 라인(103)을 클리닝시키거나, 퍼지 가스의 공급을 멈춘 후 조절 밸브(105)를 오픈시킴으로써 배기 라인(103)을 클리닝시키는 것이 바람직하다.
한편, 제 1 단계(201) 내지 제 4 단계(204)는 배기 라인(103) 내에 존재하는 파우더의 양에 따라 소정 횟수만큼 반복해서 실시되는 것이 바람직하다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 배기 라인의 클리닝 방법은 파우더가 존재하는 배기 라인 내에 퍼지 가스를 공급하여 발생된 압력에 의해 파우더를 제거함으로써, 배기 라인 내부를 클리닝시킨다.
이에, 본 발명에 따른 배기 라인의 클리닝 방법을 공정 챔버의 클리닝 단계 전후에 실시하는 경우, 배기 라인 내에 존재하는 파우더로 인해 벤트가 제대로 이루어지지 않아 공정 챔버 내부 압력이 상승되거나, 진공 펌프 내의 오일이 공정 챔버 내로 역류되는 등의 현상이 발생되지 않는다.
따라서, 본 발명에 따른 배기 라인의 클리닝 방법은 배기 라인 내에 파우더 가 존재함으로 인해 소정의 단위 공정 중 에러가 발생되거나, 진공 펌프의 오일 역류로 인한 공정 챔버의 내부 오염 등의 문제점이 발생되지 않는다.

Claims (4)

  1. 소정의 단위 공정이 이루어지는 공정 챔버와 진공 펌프 사이를 연결시키고, 소정 부위에 그 내부를 통과하는 배기 가스량을 조절하는 조절 밸브 및 상기 조절 밸브와 상기 진공 펌프 사이에 상기 배기 가스를 차단하는 주 밸브가 형성되어 있으며, 상기 주 밸브와 상기 진공 펌프 사이에 상기 배기 가스의 양에 따른 내부 압력을 측정하는 압력 측정 센서가 형성된 배기 라인의 클리닝 방법에 있어서,
    상기 공정 챔버 내부의 상기 배기 가스가 상기 배기 라인을 통해 외부로 배출되도록 상기 조절 밸브와 상기 주 밸브가 오픈된 상태에서 상기 진공 펌프를 가동시켜 소정 시간동안 베이스 펌핑시키는 제 1 단계;
    상기 공정 챔버 내부로 퍼지(Purge) 가스를 공급시키는 제 2 단계;
    상기 제 1 단계 및 상기 제 2 단계에 의해 상기 공정 챔버로부터 상기 퍼지 가스를 포함한 상기 배기 가스가 배출되어 상기 배기 라인의 내부 압력이 증가되고, 이에 상기 압력 측정 센서가 이를 감지하여 상기 조절 밸브를 클로우즈(Close)시키는 제 3 단계; 및
    상기 제 3 단계에 의해 상기 공정 챔버 내부의 압력이 소정의 압력까지 상승되면, 상기 공정 챔버와 상기 조절 밸브 사이의 상기 배기 라인 내에 존재하는 상기 배기 가스를 외부로 배출시켜 상기 배기 라인을 클리닝시키는 제 4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 라인의 클리닝 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 4 단계는 상기 조절 밸브를 오픈시킨 후 상기 퍼지 가스의 공급을 멈춤으로써, 상기 배기 라인을 클리닝시키는 것을 특징으로 하는 배기 라인의 클리닝 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 4 단계는 상기 퍼지 가스의 공급을 멈춘 후 상기 조절 밸브를 오픈시킴으로써, 상기 배기 라인을 클리닝시키는 것을 특징으로 하는 배기 라인의 클리닝 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 제 1 단계 내지 제 4 단계는 상기 배기 라인 내에 존재하는 파우더의 양에 따라 소정 횟수만큼 반복해서 실시되는 것을 특징으로 하는 배기 라인의 클리닝 방법.
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