KR20080025724A - 배기 가스 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

공정 챔버(12)로부터 가스상의 폭발성 물질을 포함하는 유체 스트림을 수송하기 위한 포어라인(10) 내에 고체 폭발성 물질이 축적되는 것을 억제하는 방법에서, 유체 스트림에 폭발성 물질과 반응시켜 비-폭발성 물질을 형성하기 위한 산화제가 소스(16)로부터 공급되고, 산화제가 공정 챔버(12) 내로 이동하는 것이 억제된다.

Description

배기 가스 처리 방법{METHOD OF TREATING AN EXHAUST GAS}
본 발명은 배기 가스 처리 방법; 및 공정 챔버로부터 가스상의 폭발성 물질을 포함하는 유체 스트림을 수송하기 위한 포어라인(foreline) 내에 고체 폭발성 물질이 축적되는 것을 억제하는 방법에 관한 것이다.
에피택셜 증착 공정은 규소 및 화합물 반도체 용도의 고속 반도체 소자에 널리 사용되고 있다. 에피택셜 층은 신중하게 성장되는 단결정 규소 필름이다. 에피택셜 증착은 고온, 전형적으로 약 800 내지 1100℃ 및 진공 상태하의 수소 분위기에서 규소 소스 가스, 전형적으로 실레인, 또는 클로로실레인 화합물들 중에서 하나, 예를 들어 트라이클로로실레인 또는 다이클로로실레인을 이용한다. 에피택셜 증착 공정은 종종 제작되는 소자에 따라 필요한 경우 소량의 붕소, 인, 비소, 게르마늄 또는 탄소로 도핑하는 것을 포함한다. 또한, 염화수소는 증착 공정 간의 챔버를 세정하는 데 사용될 수 있다.
이러한 증착 공정에서, 공정 챔버에서 증착 가스의 체류 시간은 비교적 짧아 챔버로 공급되는 가스 중에서 극히 소량만이 증착 공정 중에 소비된다. 따라서, 챔버에 공급되는 증착 가스 중 대부분은 증착 공정의 부산물과 함께 챔버로부터 배기된다.
에피택셜 증착 공정과 특히 관련된 문제점은 상기 부산물들이 공정 챔버와 진공 펌프 사이에서 연장되는 포어라인의 내벽 표면에 부착되거나 그 표면상에 증착될 수 있다는 것이다. 이들 부산물은 규소와 염소의 화합물이거나 규소와 수소의 화합물이 되는 경향이 있다. 이들 부산물은 SiClyHz 형태의 클로로실레인 중합체를 포함할 수 있다. 이들 중합체는 대기 중의 습기에 노출되는 경우 자기-가연성 또는 폭발성 물질, 예를 들어 폴리실록세인으로 전환될 수 있다. 따라서, 이러한 물질이 포어라인 내에 축적된다면, 예를 들어 포어라인 내에 증착된 중합체들을 제거하기 위해 유지보수 중에 포어라인이 해체되거나, 포어라인에서의 누설로 인해 공기가 우연히 포어라인 내로 유입됨으로 인해 포어라인이 대기에 노출되는 경우, 폭발이 일어날 수 있는 위험이 있다.
도 1은 공정 챔버(12)로부터 유체 스트림 또는 배기 가스를 진공 펌프(14)로 수송하기 위한 포어라인(10) 내에 고체 폭발성 물질이 축적되는 것을 억제하기 위한 시스템을 개략적으로 나타낸다.
본 발명의 바람직한 실시양태의 목적은 상기 및 기타 문제점들을 해결하기 위한 것이다.
본 발명의 제 1 양태는 공정 챔버로부터 가스상의 폭발성 물질을 포함하는 유체 스트림을 수송하기 위한 포어라인 내에 고체 폭발성 물질이 축적되는 것을 억제하는 방법을 제공하는 것으로서, 유체 스트림에 폭발성 물질과 반응시켜 비-폭발성 물질을 형성하기 위한 산화제를 공급하는 단계; 및 산화제가 공정 챔버 내로 이동하는 것을 억제시키는 단계를 포함한다.
유체 스트림에, 기체상의 폭발성 물질과 반응시키기 위한 제어 가능한 양의 산화제를 공급하여, 상기 물질이 포어라인의 내표면 상에 응축되기 전에 비-폭발성 물질로 전환됨으로써 안전성을 증가시킬 수 있다. 포어라인에, 폭발성 물질이 잔존하는 정도를 감소시키기 위한 산화제를 직접 공급하는 것이 바람직하고, 가능한 한 공정 챔버에 근접해서 공급하는 것이 바람직하다.
산화제가 공정 챔버 내로 유입되어 공정 챔버에 공급되는 가스와 바람직하지 않은 반응이 일어날 가능성을 방지하기 위해, 포어라인으로부터 공정 챔버 내로 산화제가 이동하는 것을 억제하기 위한 수단이 제공된다. 이러한 격리 수단으로는 바람직하게 펌핑 기구(pumping mechanism)가 제공되며, 이는 산화제가 포어라인에 공급되는 산화제 유입구로부터 상류(upstream) 위치에 제공될 수 있다. 상기 펌핑 기구는 부분적으로 공정 챔버로부터 배기되는 가스를 포함함으로써 챔버를 산화제의 상당한 유입으로부터 격리시킬 수 있다. 대안으로, 상기 격리 수단으로는 포어라인에서 산화제 유입구로부터 상류에 위치된 오리피스(orifice)가 제공될 수 있다.
산화제가 포어라인에 직접 공급되는 것과는 반대로, 산화제는 펌핑 기구를 포함하는 진공 펌프의 산화제 유입구에 공급될 수 있으며, 상기 산화제 유입구는 바람직하게 펌핑 기구로부터 하류(downstream)에 위치하여 상기 펌핑 기구가 산화제의 공정 챔버 내로의 이동을 억제할 수 있다. 예를 들어, 진공 펌프가 다단 펌프인 경우, 산화제 유입구는 펌프의 단들 사이에 위치할 수 있다.
본 발명의 제 2 양태는 챔버로부터 가스상의 폭발성 물질을 포함하는 배기 가스를 처리하는 방법을 제공하는 것으로서, 배기 가스에 폭발성 물질과 반응시켜 비-폭발성 물질을 형성하기 위한 산화제를 공급하는 단계; 및 산화제가 챔버 내로 이동하는 것을 억제하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제 3 양태는 공정 챔버로부터 가스상의 폭발성 물질을 포함하는 유체 스트림을 수송하기 위한 포어라인 내에 고체 폭발성 물질이 축적되는 것을 억제하기 위한 시스템을 제공하는 것으로서, 유체 스트림에 폭발성 물질과 반응시켜 비-폭발성 물질을 형성하기 위한 산화제를 공급하기 위한 수단; 및 산화제가 공정 챔버 내로 이동하는 것을 억제하기 위한 수단을 포함한다.
본 발명의 제 4 양태는 챔버로부터 배기 가스를 처리하기 위한 시스템을 제공하는 것으로서, 유체 스트림에 폭발성 물질과 반응시켜 비-폭발성 물질을 형성하기 위한 산화제를 공급하기 위한 수단; 및 산화제가 챔버 내로 이동하는 것을 억제하기 위한 수단을 포함한다.
본 발명의 방법 양태들과 관련하여 상술한 특징들은 시스템 양태들에 동일하게 적용될 수 있으며, 그 역으로도 적용될 수 있다.
이제 본 발명의 실시양태가 하기의 도면을 참조하여 실시예로 설명될 것이며, 이는 공정 챔버(12)로부터 유체 스트림 또는 배기 가스를 진공 펌프(14)로 수송하기 위한 포어라인(10) 내에 고체 폭발성 물질이 축적되는 것을 억제하기 위한 시스템을 개략적으로 나타낸다. 상기 시스템은 에피택셜 증착 공정이 수행되는 공정 챔버(12)에 의한 특정 용도를 찾아낸 것인데, 이들 공정이 가스상의 폭발성 물질을 배기시킬 수 있기 때문이다. 상기 폭발성 물질은 전형적으로 중합체성 물질이며, 전형적으로 규소 및 염소를 포함하는 것으로, 예를 들어 클로로실레인 중합체이다. 그러나, 상기 시스템은 공정 챔버가 구비된 용도에만 제한되지 않는데, 이는 폭발성 물질을 배기시키는 임의의 다른 챔버와 조합하여 사용될 수 있기 때문이다.
상기 시스템은 산화제 소스(16), 예를 들어 산소, 오존, 공기, 불소, 과산화물 및 수증기 중의 1종 이상, 및 배기 가스 스트림 내의 폭발성 물질과 반응하여 비-폭발성 물질을 형성하는 데 바람직하게 제어되는 습도를 포함한다. 예시된 실시양태에서, 산화제는 소스로부터 산화제 유입구(18)를 통해 직접 포어라인(10)으로 연속적으로 또는 주기적으로 수송되며, 바람직하게 공정 챔버(12)에 가능한 한 근접하게 위치시켜 폭발성 물질이 잔존할 수 있는 포어라인의 길이를 최소화한다. 포어라인(10)으로의 산화제의 공급은 제어기(20)에 의해 제어되고, 밸브(22) 또는 기타 가변성 흐름 전도 소자에 신호를 공급하여 포어라인(10)으로의 산화제의 공급을 제어한다. 도시된 바와 같이, 제어기(20)는 또한 공정 가스를 각각의 가스 소스(24, 26, 28)(임의의 개수로 제공될 수 있으나, 도면에는 세 개가 도시되어 있음)로부터 공정 챔버로 공급되도록 구성될 수 있다. 이는 포어라인으로의 산화제의 주기적인 공급은 공정 챔버(12)로의 하나 이상의 공정 가스의 공급과 동기화될 수 있게 한다.
산화제가 포어라인(10)으로부터 공정 챔버(12) 내로 이동하는 것을 억제하기 위해, 본 실시예에서는 추가적인 펌핑 기구가 공정 챔버(12)와 산화제 유입구(18) 사이에 제공된다. 도시된 바와 같이, 상기 펌핑 기구는 포어라인(10)에 위치하는 펌프(30)의 일부를 형성할 수 있다. 펌핑 기구의 적합한 예는 루츠(Roots) 펌핑 기구이다. 펌핑 기구는 부분적으로 공정 챔버(12)로부터 유도된 배기 가스를 포함함으로써 공정 챔버(12)를 산화제의 상당한 유입으로부터 격리시킨다. 또한, 상기 펌핑 기구는 포어라인(10)의 온도 및 압력을 제어하는 데 사용될 수 있으므로, 폭발성 물질이 포어라인(10)에서 가스상으로 존재하도록 보조한다.
산화제가 공정 챔버 내로 이동하는 것을 억제하기 위한 추가적인 펌핑 기구가 제공되는 것에 대한 대안으로, 산화제 유입구(18)로부터 상류 위치의 포어라인(10)에 오리피스를 위치시킬 수 있다.

Claims (21)

  1. 공정 챔버로부터 가스상의 폭발성 물질을 포함하는 유체 스트림을 수송하기 위한 포어라인 내에 고체 폭발성 물질이 축적되는 것을 억제하는 방법으로서,
    상기 유체 스트림에, 폭발성 물질과 반응시켜 비-폭발성 물질을 형성하기 위한 산화제를 공급하는 단계; 및
    상기 산화제가 공정 챔버 내로 이동하는 것을 억제시키는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 산화제가 포어라인에 직접 공급되는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 산화제가 공정 챔버에 근접해 있는 포어라인에 공급되는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    산화제 유입구로부터 상류(upstream) 위치에 펌핑 기구가 제공되어, 산화제가 유체 스트림에 공급되어 공정 챔버 내로 이동하는 것을 억제시키는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 펌핑 기구가 포어라인에서 공정 챔버와 산화제 유입구 사이에 위치된 진공 펌프의 일부를 형성하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    산화제 유입구로부터 상류 위치의 포어라인에 오리피스가 제공되어, 산화제가 유체 스트림에 공급되어 공정 챔버 내로 이동하는 것을 억제시키는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 산화제가 포어라인에 연속적으로 공급되는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 산화제가 포어라인에 주기적으로 공급되는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폭발성 물질이 중합체성 물질을 포함하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 폭발성 물질이 적어도 규소 및 염소의 화합물을 포함하는 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 산화제가 산소, 오존, 공기, 불소, 과산화물 및 수증기 중의 1종 이상을 포함하는 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 산화제의 습도가 제어되는 방법.
  13. 챔버로부터 가스상의 폭발성 물질을 포함하는 배기 가스를 처리하는 방법으로서,
    상기 배기 가스에, 폭발성 물질과 반응시켜 비-폭발성 물질을 형성하기 위한 산화제를 공급하는 단계; 및
    상기 산화제가 챔버 내로 이동하는 것을 억제시키는 단계를 포함하는 방법.
  14. 공정 챔버로부터 가스상의 폭발성 물질을 포함하는 유체 스트림을 수송하기 위한 포어라인 내에 고체 폭발성 물질이 축적되는 것을 억제하기 위한 시스템으로서,
    상기 유체 스트림에, 폭발성 물질과 반응시켜 비-폭발성 물질을 형성하기 위한 산화제를 공급하는 수단; 및
    상기 산화제가 공정 챔버 내로 이동하는 것을 억제하기 위한 격리 수단을 포함하는 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 공급 수단이 산화제를 포어라인에 직접 공급하도록 구성되는 시스템.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 공급 수단이 산화제를 공정 챔버에 근접해 있는 포어라인에 공급하도록 구성되는 시스템.
  17. 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 격리 수단이, 산화제 유입구로부터 상류 위치에 제공되어 산화제가 유체 스트림에 공급되어 공정 챔버 내로 이동하는 것을 억제시키는 펌핑 기구를 포함하는 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 펌핑 기구가 포어라인에서 공정 챔버와 산화제 유입구 사이에 위치된 진공 펌프의 일부를 형성하는 시스템.
  19. 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 격리 수단이, 산화제 유입구로부터 상류의 포어라인에 위치되어 산화제가 유체 스트림에 공급되어 공정 챔버 내로 이동하는 것을 억제시키는 오리피스를 포함하는 시스템.
  20. 제 14 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 산화제가 산소, 오존, 공기, 과산화물 및 수증기 중의 1종 이상을 포함하는 시스템.
  21. 챔버로부터 가스상의 폭발성 물질을 포함하는 배기 가스를 처리하기 위한 시스템으로서,
    상기 배기 가스에, 폭발성 물질과 반응시켜 비-폭발성 물질을 형성하기 위한 산화제를 공급하는 수단; 및
    상기 산화제가 챔버 내로 이동하는 것을 억제하기 위한 수단을 포함하는 시스템.
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