KR20080071638A

KR20080071638A - 플라즈마를 이용한 건조 방법 및 이를 수행하기 위한 장치

Info

Publication number: KR20080071638A
Application number: KR1020070009722A
Authority: KR
Inventors: 이종만
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-01-31
Filing date: 2007-01-31
Publication date: 2008-08-05

Abstract

플라즈마를 이용한 건조 방법은 대상물을 건조 챔버 내로 반입하는 단계 및 상기 대상물로 플라즈마를 제공하여, 상기 대상물을 건조시키는 단계를 포함한다. 플라즈마를 대상물에 충돌시켜 건조하기 때문에, 대상물의 아웃 개싱(Out-Gassing)을 보다 효과적으로 제거할 수 있다.

Description

플라즈마를 이용한 건조 방법 및 이를 수행하기 위한 장치 { METHODS AND APPARATUS FOR DRYING AN OBJECT USING PLASMA }

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 건조 장치를 설명하기 위한 단면도이다.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 건조 장치를 설명하기 위한 단면도이다.

도 3은 도 1에 도시된 장치를 이용해서 대상물을 건조하는 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100a : 건조 장치 102 : 건조 챔버

110 : 플라즈마 형성 유닛 120 : 절연막

130 : 플레이트 140 : 컨트롤 밸브

150 : 진공 펌프 160 : 가스 공급부

170 : 가스 제어부 180 : 챔버 컨트롤러

190 : 대상물

본 발명은 플라즈마를 이용한 건조 방법 및 이를 수행하기 위한 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마를 이용하여 대상물의 Out-gassing을 제거하는 건조 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘웨이퍼에 대하여 증착 공정, 확산 공정, 식각 공정, 이온 주입 공정, 연마 공정 등과 같은 단위 공정들을 반복적, 선택적으로 수행함으로써 제조된다.

상기와 같은 단위 공정들은 외부 공기에 의한 반도체 기판의 오염 및 외부 공기와 반도체 기판의 반응에 의한 불순물 생성 및 불필요한 막질의 형성 등을 방지하기 위해 진공 상태에서 수행되는 것이 일반적이다. 따라서 상기 단위 공정들을 수행하기 위한 가공 장치들은 챔버의 내부를 진공 상태로 형성하기 위한 진공 시스템을 포함한다. 예를 들면, 상기 진공 시스템은 증착, 식각, 확산 등과 같은 공정이 수행되는 공정 챔버, 상기 공정 챔버와 인접하여 배치되며 상기 공정을 수행하기 위한 반도체 기판이 대기하는 로드록 챔버, 이온 주입을 위한 엔드 스테이션 챔버, 상기 이온 주입에 사용되는 이온빔을 전달하기 위한 빔 라인 챔버 등과 연결될 수 있다.

그런데, 반도체 진공을 사용하는 상기 챔버들에 대해 주기적인 챔버 습식 세정(WET cleaning) 할 경우, 상기 진공 챔버를 구성하는 각종 부품들에서 아웃 개싱(Out-gassing)이 나타나게 되고, 이는 웨이퍼(Wafer) 가공을 위한 진공(Base Pressure) 도달을 저해하여 고가의 생산 설비 정지 손실을 초래하는 문제점이 있다.

즉, 반도체 설비 부품의 외주 혹은 라인내 세정(In-Line Cleaning) 후 부품 습기(Moisture) 및 잔류 가스가 제거되지 않아 공정 진행을 위한 기준 압력(Base Pressure)도달 시간이 매우 길어지게 된다.

또한, 부품 세정 공정 중 현 건조 공정에서 아웃 개싱(Out-gassing) 제거력이 미흡하기 때문에 진공 패킹(Packing) 보관시에도 역시 동일한 문제점이 발생하게 된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 아웃 개싱을 효과적으로 줄일 수 있는 건조 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 건조 방법을 수행하기 위한 건조 장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 플라즈마를 이용한 건조 방법은 대상물을 건조 챔버 내로 반입하는 단계 및 상기 대상물로 플라즈마를 제공하여, 상기 대상물을 건조시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 플라즈마는 상기 건조 챔버 내로 제공된 공정 가스로부터 형성할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 플라즈마는 상기 건조 챔버 외부에서 공정 가스로부터 형성할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 플라즈마를 이용한 건조 장치는 대상물이 반입되는 건조 챔버, 상기 건조 챔버 내부로 플라즈마를 형성하기 위한 공정 가스를 공급하는 가스 공급부, 및 상기 공정 가스로부터 상기 대상물을 건조하기 위한 플라즈마를 형성하는 플라즈마 형성 유닛을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 플라즈마 형성 유닛은 상기 건조 챔버 외부에 위치할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 플라즈마를 이용하여 대상물을 건조시킴으로써 대상물이 갖고 있는 아웃 개싱(Out-Gassing)을 보다 효과적으로 제거할 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

실시예 1

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 건조 장치를 나타낸 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 건조 장치(100a)는 건조 챔버(102), 플라즈마 형성 유닛(110), 절연막(120), 플레이트(130), 컨트롤 밸브(140), 진공 펌프(150), 가스 공급부(160), 가스 제어부(170), 챔버 컨트롤러(180)를 포함한다.

건조 챔버(102)는 세정 공정이 완료된 대상물에 대한 건조 공정이 수행되기 위한 공간을 갖는다.

플라즈마 형성 유닛(110)은 건조 챔버(102) 내부에 구비된다. 본 실시예에서, 플라즈마 형성 유닛(110)은 RF 전극을 포함할 수 있다.

절연막(120)은 플라즈마 등으로부터 내부 보호를 위하여 건조 챔버(102)의 내측벽에 형성된다.

플레이트(130)는 건조 챔버(102) 내부에 구비되며, 접지되거나 전력이 인가된다. 본 실시예에서, 플레이트(130)는 대상물(190)을 지지할 수 있다. 하지만, 반드시 플레이트(130)가 대상물(190)을 지지해야 하는 것은 아니다.

진공 유닛은 건조 챔버(102) 내부와 연결된다. 상기 진공 유닛은 건조 챔버(102) 내부를 진공으로 형성하기 위한 진공 펌프(150)를 포함하며, 진공 펌프(150)의 압력을 조절하기 위한 컨트롤 밸브(140)를 더 포함할 수 있다.

가스 공급부(160)는 건조 챔버(102) 내부와 연결된다. 가스 공급부(160)는 건조 챔버(102)내로 플라즈마를 형성하기 위한 공정 가스를 공급한다. 상기 공정 가스에는 Ar, N₂등의 비활성 가스가 포함될 수 있다.

가스 제어부(170)는 가스 공급부(160)에 연결된다. 가스 제어부(170)는 가스 공급부(160)에서 공급되는 가스의 흐름, 양 및 종류 등을 제어할 수 있다.

챔버 컨트롤러(180)는 건조 챔버(102)에 연결된다. 챔버 컨트롤러(180)는 건조 챔버(102) 내부의 건조 조건을 조절한다. 상기 건조 조건에는 온도, 시간, 압력, 전력(예를 들면 RF 전력), 가스의 흐름, 양 및 종류, 진공 조건 등이 포함될 수 있다. 또한 챔버 컨트롤러(180)는 상기 건조 조건들을 조절하여 플라즈마 발생을 유도할 수 있다.

대상물(190)은 건조 공정 시작 전에 반입되어 플레이트(130)에 의해 지지된다. 하지만, 대상물(190)이 반드시 플레이트(130)에 의해 지지되어야 하는 것은 아니다.

본 실시예에 따르면 플라즈마 형성 유닛(110)에서 형성된 플라즈마가 대상물(190)에 충돌함으로써, 대상물(190)의 아웃 개싱(Out-Gassing)을 보다 효과적으로 제거할 수 있다.

실시예2.

도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 건조 장치를 나타낸 단면도이다.

본 실시예에 따른 건조 장치(100b)는 플라즈마 형성 유닛(210)이 건조 챔버(102) 외부에 구비된 것을 제외하고는 실시예 1의 건조 장치와 실질적으로 동일한 구성요소들을 포함한다. 따라서 동일한 구성요소들은 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략한다.

도 2을 참조하면, 플라즈마 형성 유닛(210)이 건조 챔버(102) 외부에 배치된 다. 플라즈마 형성 유닛(210)에서 플라즈마(A)가 형성된다. 형성된 플라즈마(A)는 플라즈마 형성 유닛(210)과 건조 챔버(102)를 연결하는 관을 따라 건조 챔버(102) 내부로 공급된다.

본 실시예에 따르면 플라즈마 형성 유닛(210)에서 형성된 플라즈마(A)가 건조 챔버(102) 내부로 공급되어 대상물(190)에 충돌함으로써, 대상물(190)의 아웃 개싱(Out-Gassing)을 보다 효과적으로 제거할 수 있다.

도 3을 참조하면, 건조시키기 위한 대상물이 건조 챔버 내로 반입된다(S110). 본 실시예에서, 반입된 상기 대상물을 지지하기 위하여 상기 건조 챔버 내에 서셉터, 플레이트 등이 구비될 수 있다.

상기 건조 챔버 내부를 진공 유닛을 사용하여 진공으로 유지한다(S120). 상기 진공 유닛은 진공 펌프, 상기 진공 펌프의 압력을 조절하기 위한 컨트롤 밸브를 포함할 수 있다.

상기 건조 챔버 내부로 공정 가스를 도입한다(S130). 본 실시예에서, 상기 공정 가스의 예로서 Ar, N₂등의 비활성 가스를 들 수 있다.

상기 건조 챔버 내의 건조 조건을 조절한다(S140). 본 실시예에서, 상기 건조 조건에는 온도, 시간, 압력, 전력(예를 들면 RF 전력), 가스의 흐름, 양 및 종 류, 진공 조건 등이 포함될 수 있다. 상기 건조 조건의 조절은 상기 건조 챔버에 연결된 챔버 컨트롤러를 통하여 수행될 수 있다.

한편 상술한 S120 단계 내지 S140 단계는 꼭 순차적으로 진행될 필요는 없으며, 각 단계의 순서가 바뀌거나 둘 이상의 단계가 동시에 일어나더라도 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 본 발명을 실시하는데 지장이 없으며 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상을 충족하는 것임을 쉽게 알 수 있다.

상기 공정 가스로부터 플라즈마를 형성한다(S150). 즉, 상기 건조 챔버 내로 공정 가스가 도입되는 상태에서 상기 건조 챔버의 플라즈마 형성 유닛에 파워를 인가한다. 파워를 인가하면 상기 플라즈마 형성 유닛에서 전자가 방출된다. 방출된 전자의 에너지가 상기 공정 가스 입자의 이온화 에너지보다 크면, 전자 충돌에 의해 상기 입자들은 이온화한다. 즉, 상기 건조 챔버 내부로 도입되는 공정 가스는 플라즈마 상태로 여기된다. 이때, 플레이트는 접지된 상태이거나 바이어스 전압이 인가될 수 있다.

상기 플라즈마를 이용하여 대상물을 건조한다(S160). 즉, 상기 플라즈마를 상기 대상물에 충돌시켜 대상물을 건조한다.

본 실시예에 따르면 상기 플라즈마가 상기 대상물에 충돌함으로써, 상기 대상물의 아웃 개싱(Out-Gassing)을 보다 효과적으로 제거할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 건조 공정에서 플라즈마를 적용하여 아웃 개싱(Out-gassing) 제거력을 향상시킬 수 있다. 즉, 플라 즈마를 대상물에 충돌시킴으로써, 습식 세정 등에 의해 각종 부품들에 나타난 아웃 개싱(Out-gassing)을 보다 효과적으로 제거할 수 있다.

반도체 설비 부품의 외주 혹은 라인 내 세정(In-Line Cleaning) 후 부품 습기(Moisture) 및 잔류 가스가 제거되지 않으면 공정 진행을 위한 기준 압력(Base Pressure)도달 시간이 길어지게 되는데, 플라즈마를 이용하여 건조시킬 경우 웨이퍼(Wafer) 가공을 위한 진공(Base Pressure) 도달을 촉진하여 고가의 생산 설비 정지 손실을 막을 수 있다.

또한, 진공 패킹(Packing) 보관시에도 역시 동일하게 아웃 개싱(Out-gassing) 제거력을 향상시킬 수 있다.

아울러, 아웃 개싱(Out-gassing) 제거력 향상으로 인해 기존 진공 건조 장치(Vaccum Dry Oven)에 비해 부피도 절반정도로 축소될 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

대상물을 건조 챔버 내로 반입하는 단계; 및

상기 대상물로 플라즈마를 제공하여, 상기 대상물을 건조시키는 단계를 포함하는 건조 방법.
제1항에 있어서, 상기 플라즈마는 상기 건조 챔버 내로 제공된 공정 가스로부터 형성하는 것을 특징으로 하는 건조 방법.
제1항에 있어서, 상기 플라즈마는 상기 건조 챔버 외부에서 공정 가스로부터 형성하는 것을 특징으로 하는 건조 방법.
제1항에 있어서, 상기 건조 챔버 내의 건조 조건을 조절하는 단계를 더 포함하는 건조 방법.
대상물이 반입되는 건조 챔버;

상기 건조 챔버 내부로 플라즈마를 형성하기 위한 공정 가스를 공급하는 가스 공급부; 및

상기 공정 가스로부터 상기 대상물을 건조하기 위한 플라즈마를 형성하는 플라즈마 형성 유닛을 포함하는 건조 장치.
제5항에 있어서, 상기 건조 챔버 내를 진공으로 형성하기 위한 진공 유닛을 더 포함하고, 상기 진공 유닛은 진공 펌프 및 상기 진공 펌프의 압력을 조절하기 위한 컨트롤 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 건조 장치.
제5항에 있어서, 상기 플라즈마 형성 유닛은 상기 건조 챔버 외부에 위치하는 것을 특징으로 하는 건조 장치.
제5항에 있어서, 상기 건조 챔버의 내벽에 절연막이 형성된 것을 특징으로 하는 건조 장치.
제5항에 있어서, 상기 건조 챔버의 건조 조건을 조절하기 위한 챔버 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건조 장치.