KR20060100042A - 배기 시스템 - Google Patents

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Abstract

반도체 제조 공정에서 저압으로 유지되는 공정 챔버의 배기 시스템이 개시되어 있다. 상기 배기 시스템은 공정이 진행되는 상기 공정 챔버에 연결된 배기라인과 상기 배기라인 상에 설치되어 상기 공정챔버가 배기가스를 배기할 때 개폐동작을 수행하는 밸브부 및 상기 밸브부에 연결되어 상기 밸브부의 개폐 상태를 외부로 나타내는 표시부를 구비한다. 따라서 작업자가 상기 표시부를 통하여 상기 밸브부의 개폐 상태를 용이하게 확인할 수 있음으로써 상기 밸브부의 개방으로 인하여 상기 펌프부로부터 상기 공정 챔버로 파우더가 유입되는 사고를 방지한다.

Description

배기 시스템{EXHAUST SYSTEM}
도 1은 종래의 확산 설비의 배기 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 확산설비의 배기 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 따른 배기시스템의 표시부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2에 따른 배기시스템의 펌프부를 교체하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 공정 챔버 120 : 배기 라인
130 : 밸브부 140 : 펌프부
142 : 부스터 펌프 142 : 드라이 펌프
150 : 표시부 152 : 센서
154: 발광 소자 160 : 자동 압력 제어기
본 발명은 배기 시스템에 관한 것으로 보다 상세하게는 반도체 제조 공정이 진행되는 공정 챔버의 배기 가스를 외부로 배기하는 시스템에 관한 것이다.
반도체 제조 공정 중 이온 주입 공정, 증착 공정 등과 같이 공정 가스를 사용하는 공정은 상기 공정 가스들의 혼합 및 반응이 공정 챔버에서 일어나며, 상기 공정이 완료된 후 상기 공정 챔버에 잔류하는 가스를 외부로 배기한다. 그러므로 상기 공정 가스를 이용하는 공정에 있어서, 상기 공정 챔버에 잔류하는 가스를 외부로 배기하기 위한 배기 시스템이 중요하다.
상기 공정들이 시작될 때 공정 챔버로 공정 가스들이 유입되며, 이때 상기 공정 챔버의 내부는 일시적으로 압력이 상승된다. 따라서 상승된 상기 압력을 공정 조건으로 유지시키기 위해 공정이 진행되는 동안 계속해서 상기 공정 가스를 배기하기 위한 배기 시스템이 가동되어야 하고, 공정이 진행되는 동안 발생하는 미반응 가스 및 반응 부산물의 배기 역시 상기 배기 시스템에 의해 이루어진다.
도1은 확산 설비의 배기 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도1을 참조하면, 확산 설비의 배기 시스템은 웨이퍼에 대한 공정이 이루어지는 공정 챔버에 연결되는 배기 라인과 상기 배기 라인에 설치되어 상기 공정 챔버에서 발생하는 배기 가스를 배기시키는 펌프부가 설치된다.
또한, 상기 공정 챔버를 상기 펌프부로부터 차단하여 상기 펌프부내의 파우더가 상기 펌프부로부터 상기 공정 챔버로 유입되는 것을 막는 밸브부가 상기 펌프부와 상기 공정챔버 사이의 상기 배기라인에 설치된다.
배기 시스템의 작동방법에 대하여 설명하면, 웨이퍼에 대한 공정을 진행시키 기 위하여 상기 웨이퍼를 공정 챔버에 로딩(Loading) 시키고, 공정 챔버의 주입구를 통하여 공정 가스가 주입되고, 상기 주입된 공정 가스를 이용하여 소정의 공정을 진행한다.
이때, 공정 챔버 내 일정한 압력을 유지하기 위하여 펌프부를 사용한다. 즉, 펌프부에서 발생하는 흡입력에 의하여 공정 진행 중에 발생하는 배기가스들이 공정 챔버와 연결된 배기 라인을 통하여 펌프부에 유입되며, 상기 유입된 배기가스는 상기 펌프부를 지나 상기 배기라인의 배출구를 통하여 외부로 배기된다.
그러나 펌프부로 유입된 상기 배기가스들은 상기 공정 챔버에 비하여 상대적으로 낮은 상기 펌프부내의 온도에 의하여 상기 배기가스들의 일부가 고형화된 파우더(powder)로 변형되며, 따라서 상기 펌프부내에 부착되는 파우더는 상기 펌프부의 트립(trip)을 발생시키므로 주기적으로 상기 펌프부를 교체하여야 한다.
하지만, 상기 펌프부의 교체시 상기 밸브부를 폐쇄한 상태에서 작업이 진행되어야 함에도 불구하고, 상기 밸브부의 개폐 상태를 작업자가 용이하게 육안으로 확인할 수 없으므로 상기 밸브부가 개방된 상태에서 상기 펌프부의 교체 작업이 이루어지는 경우가 있다.
이때, 대기압에 노출되는 상기 펌프부와 저압이 유지되는 상기 공정 챔버와의 압력차이로 인하여 상기 펌프부로부터 상기 공정 챔버로 파우더가 유입되어 상기 공정 챔버가 오염되는 문제가 발생한다.
따라서 상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 밸브부의 개폐 상 태를 육안으로 용이하게 확인할 수 있는 배기 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 확산 설비의 배기 시스템은 웨이퍼에 대하여 저압으로 공정이 이루어지는 공정 챔버에 연결되는 배기 라인과 상기 배기라인 상에 설치되는 밸브부 및 상기 밸브부 상에 설치되어 상기 밸브부의 개폐상태를 나타내는 표시부를 구비하여 이루어진다.
본 발명에 따르면 밸브부 상에 설치된 표시부를 통하여 상기 밸브부의 개폐 상태를 배기 라인상에 설치된 펌프부를 교체하려는 작업자가 육안으로 확인할 수 있다. 따라서 상기 밸브부가 개방된 상태에서 펌프부를 교체하는 작업자의 실수를 막아 상기 펌프부내의 파우더가 반도체 공정이 진행되는 공정 챔버로 유입되는 문제점을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 배관 시스템의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 확산 설비의 배기 시스템을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도2를 참조하면, 배기 시스템은 웨이퍼에 대하여 저압으로 공정이 이루어지는 공정 챔버(110)에 연결되는 배기 라인(120)과 상기 배기 라인에 설치되어 상기 공정 챔버(110)의 압력을 조절하는 자동 압력 조절기(auto pressure controller; 이하 APC, 160)를 구비하며, 상기 배기 라인에 설치되어 상기 공정챔버에 흡인력을 제공하여 상기 공정 챔버의 배기가스를 외부로 배기시키는 펌프부(140)와 상기 공 정 챔버(110)와 상기 펌프부(110)를 차단하기 위하여 상기 배기 라인에 설치되는 밸브부(130)와 상기 밸브부(130)에 장착되어 상기 밸브부(130)의 개폐상태를 표시하는 표시부(150)를 구비하여 이루어진다.
화학기상증착 또는 건식식각공정에서 공정 챔버(110)는 내부가 약 30 Pascal 이하의 저압을 유지한 상태에서 반도체 소자 제조 공정이 진행된다. 상기 공정 챔버(110)가 화학기상증착(CVD: Chemical Vapor Deposition)에 적용될 경우, 실란(SiH4), 디클로로 실란(SiH2Cl2), 암모니아(NH3), 산화질소(N2O) 등의 공정 가스가 상기 공정 챔버(110)로 주입된다. 한편, 상기 공정 챔버(110)가 건식식각공정에 적용될 경우 염소(Cl2), 육불화탄소(CF6), 육불화황(SF6), 수소불화탄소(CHF3) 등의 공정 가스가 상기 공정 챔버(110)로 유입된다. 이때, 상기 공정 챔버(110)내로 유입된 상기 공정 가스는 상기 공정 챔버내에서 사용된 후, 미 반응 가스 또는 반응 잔류물의 형태로 외부로 배기되는 데 이 가스가 배기 가스이다.
APC(160)는 상기 배기라인 상에 설치되어, 스로틀 밸브의 개폐 정도를 조절하여 공정 챔버(110)의 압력을 조절한다. 즉, 상기 APC(190)는 상기 공정 챔버(110)에 설치된 압력 게이지(도시되지 않음)에서 측정된 공정 챔버(110)의 압력을 참고하여 상기 공정 챔버(110)의 압력을 공정 조건에 맞추어 일정하게 유지할 수 있도록 상기 공정 챔버(110)의 압력을 조절한다.
펌프부(140)는 배기 라인(120) 상에 설치되며, 상기 펌프부(140)는 상기 배기 라인(120)에 진공력을 제공하여 상기 공정 챔버(110) 내의 미반응 가스 또는 반 응 부산물을 상기 배기 라인(120)을 통해 외부로 배기된다. 상기 펌프부(140)는 부스터 펌프(142)와 드라이 펌프(144)로 구성된다.
드라이 펌프(144)는 오일 및 물을 사용하는 습식 펌프와 달리 펌프 내에 오일의 공급없이 구동되는 진공펌프로서 오일미스트가 발생되지 않는다. 따라서 드라이 펌프(144)는 배기가스로 인한 오염발생이 없고, 반도체 소자 제조 공정과 같은 쾌적한 환경을 요하는 곳에서 사용하기 적합한 펌프이다. 또한 드라이 펌프(144)는 마찰이 동반되지 않으므로 보다 폭넓은 압력범위를 요하는 진공성형 장비에서도 유용하게 사용할 수 있다. 부스터 펌프(142)는 드라이 펌프(144)의 부족한 마력을 보충하여 펌프부(140)의 진공력을 높인다.
밸브부(130)는 상기 공정 챔버(110)와 상기 펌프부(140) 사이의 배기 라인상에 설치되어, 상기 밸브부(130)가 폐쇄되면 상기 공정 챔버(110)는 배기라인(120)상에 설치된 상기 펌프부(140)와 차단되며, 이로써 상기 펌프부(140)로부터 파우더가 상기 공정 챔버(110)로 유입되지 않는다.
표시부(150)는 상기 밸브부(130)의 외부와 연결되어 작업자가 상기 밸브부(130)의 개방 또는 폐쇄상태를 육안으로 용이하게 확인할 수 있다.
상기 표시부(150)는 상기 밸브부(130)의 개폐를 감지하는 센서와 상기 센서에 연결되어 상기 밸브부(130)의 개폐상태를 외부로 표시하는 발광 소자로 구성되어 있다. 상기 표시부(150)를 통하여 상기 펌프부를 교체하는 작업자는 상기 밸브부(130)의 개폐 상태를 육안으로 확인할 수 있으며, 이에 따라 상기 밸브부(130)의 개방 상태에서 상기 펌프부(140)를 교체하는 실수를 막을 수 있다. 따라서 상기 펌프부와 공정이 이루어지는 공정 챔버와의 온도차에 의하여 배기가스가 고형화된 파우더가 상기 펌프부로부터 상기 공정 챔버로 유입되어 상기 공정 챔버가 오염되는 것을 방지할 수 있다.
도3은 도2에서 도시된 표시부(150)를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도3을 참조하면, 상기 표시부(150)는 상기 밸브부(130)에 설치되고, 상기 밸브부(130)의 개폐상태를 인식하는 센서(152)와 상기 센서(152)에 연결되어 개폐상태를 외부로 표시하는 발광소자(154)를 포함하여 이루어진다.
상기 센서(152)는 밸브부(130)에 장착되고, 금속물질의 접근에 따라 내부 전기저항의 변화가 생기는 자기 센서(magnetic sensor)를 포함하여 이루어진다. 또한, 상기 발광소자(154)는 상기 센서(152)와 연결되고, 상기 밸브부(130)의 동작에 따른 개폐를 나타내는 전기적 신호를 받아 이를 외부로 표시하는 발광 다이오드(LED)들로 이루어져 있다.
상기 표시부(150)의 작동원리를 설명하면, 반도체 공정이 공정 챔버에서 진행되는 동안 밸브부(130)는 개방 상태에 있게 되며 배기 라인에 설치된 펌프부와 상기 공정 챔버는 연결된다. 따라서 상기 공정 챔버에서 발생하는 배기 가스들은 상기 펌프부의 흡인력에 의하여 상기 배기라인을 통하여 외부로 배기된다.
이때, 표시부(150)에서 자기 센서로 구성된 상기 센서(152)는 금속 물질로 이루어진 상기 밸브부(130)와 이격되며, 상기 센서(152)는 상기 센서에 연결된 발광소자(154)로 전류를 보내지 않게 된다. 이때, 발광소자(154) 내에서는 개방 상태를 나타내는 발광 다이오드로 다른 전류가 흐르고 있으므로, 발광소자(154)내에서 개방을 나타내는 발광 다이오드가 빛을 발하게 되고, 작업자는 육안으로 상기 밸브부의 개방상태를 용이하게 확인할 수 있다.
반면, 작업자가 상기 밸브부(130)를 폐쇄하는 경우, 상기 공정 챔버와 상기 공정 챔버와 연결되어 배기라인 상에 설치된 펌프부는 상기 폐쇄된 밸브부(130)에 의하여 차단된다.
이때, 금속물질로 이루어진 부분을 포함하는 상기 밸브부(130)는 자기 센서를 포함하는 센서(152)에 접근하게 되며, 자기 물질과 금속의 전자기적인 반응에 의하여 상기 센서(152)내에 저항의 변화가 발생하게 된다. 따라서 상기 저항의 변화로 인하여 상기 센서(152)는 전류의 형태로 전기적 신호를 상기 센서(152)에 연결된 상기 발광소자(154)로 보내게 된다.
이때, 상기 센서(152)로부터 상기 센서에 연결된 발광소자(154)로 흐르는 상기 전류는 상기 밸브부(130)의 개방 상태를 나타내는 발광 다이오드로 흐르던 또 다른 전류를 다시 폐쇄 상태를 나타내는 발광 다이오드로 흐르게 한다. 이에 따라 밸브부(130)의 개방 상태를 나타내는 발광 다이오드 대신 폐쇄 상태를 나타내는 발광 다이오드가 빛을 발하게 되며, 작업자는 육안으로 용이하게 상기 밸브부(130)의 폐쇄 상태를 확인할 수 있다.
도4는 도2에 따른 배기 시스템에서 표시부를 이용하여 상기 배기 시스템의 펌프부를 교체하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도4에 따르면, 작업자가 배기시스템의 펌프부를 교체하는 경우 먼저 작업자는 공정이 진행되는 공정 챔버로 유입되는 공정가스의 유입을 차단하고(S10),상기 공정 챔버에 이미 존재하는 배기 가스를 상기 배기시스템을 이용하여 외부로 배기한다(S20).
작업자는 상기 배기가스가 충분히 배기되었음을 확인한 후 상기 공정챔버와 연결된 배기라인상에 설치되어 상기 공정 챔버의 압력을 조절하는 APC를 차단하고(S30), 상기 공정 챔버와 교체가 예정된 펌프부 사이의 배관 라인상에 설치되어 상기 공정 챔버를 상기 펌프부로부터 차단하기 위한 밸브부를 폐쇄한다(S40).
이때, 상기 밸브부의 폐쇄(S40) 후 작업자는 상기 밸브부가 폐쇄되었는지 여부를 상기 밸브부에 설치된 표시부를 통하여 육안으로 확인한다(S50). 만약 상기 밸브부의 개방상태를 나타내는 발광 다이오드가 빛을 발한다면 작업자는 다시 상기 밸브부의 폐쇄단계으로 돌아가 상기 밸브부를 폐쇄한다(S40). 반대로 상기 밸브부의 폐쇄상태를 나타내는 발광 다이오드가 빛을 발하는 경우 작업자는 다음 단계로 진행하여 상기 배기라인상에 설치된 펌프부의 작동을 정지시키고, 교체작업을 시작한다.(S60)
상기와 같은 본 발명에 따르면, 작업자는 배기 시스템의 배기 라인 상에 설치된 펌프부의 교체 시 밸브부상에 설치된 표시부를 통하여 상기 밸브부의 개폐 상태를 육안으로 확인할 수 있으므로, 상기 펌프부의 교체시 상기 밸브부의 개방으로 인하여 상기 펌프부로부터 파우더가 공정 챔버로 유입되어 상기 공정 챔버가 오염되는 문제를 방지하여 상기 공정 챔버를 안정적으로 운용할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

  1. 웨이퍼에 대한 공정이 진행되는 공정 챔버에 연결되고, 상기 공정 챔버내에 잔류하는 가스를 외부로 배기하기 위한 배기라인;
    상기 배기라인에 설치되고, 상기 공정 챔버를 상기 배기라인으로부터 차단하기 위하여 개폐동작을 수행하는 밸브부; 및
    상기 밸브부에 설치되고, 상기 밸브부의 동작에 따른 개폐상태를 나타내는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 표시부는 상기 밸브부의 개폐를 감지하기 위한 센서 및 상기 센서와 연결되어 상기 밸브부의 개폐 상태를 외부로 나타내는 발광 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 센서는 상기 밸브부의 동작에 따른 개폐상태를 감지한 결과를 상기 발광 소자에 전기 신호로 전달하는 자기 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 밸브부는 상기 센서와 전자기적으로 반응할 수 있는 금속물질로 이루어진 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 발광 소자는 상기 센서에 연결되고, 전기적 신호에 따라 상기 밸브부의 개폐 상태를 각각 나타내는 발광 다이오드들로 구성되는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100934795B1 (ko) * 2007-12-26 2009-12-31 주식회사 동부하이텍 반도체 소자의 공정 장비

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