KR20160106730A - 반도체 제작에서 질소 산화물 저감 - Google Patents

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모니크 맥킨토시
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Abstract

본원에 포함된 구체예들은 반도체 제작 가공 동안과 같은, 가공 동안 형성된 질소 산화물들(NOx)을 감소시키기 위한 방법들 및 장치에 관한 것이다. 가공 시스템은 저감 제어기 및 유출물 저감 시스템을 포함할 수 있으며, 여기서, 저감 제어기는 가공 시스템으로부터의 유출물 가스들의 저감을 보장하면서, NOx 형성을 감소시키기 위해 유출물 저감 시스템을 제어한다. 유출물 저감 시스템은 연소-타입 유출물 저감 시스템 및/또는 플라즈마-타입 유출물 저감 시스템을 포함할 수 있다. 저감 제어기는 NOx 형성을 감소시키기 위해 유출물 저감 시스템들의 작동 모드들을 선택할 수 있다.

Description

반도체 제작에서 질소 산화물 저감{NITROGEN OXIDE ABATEMENT IN SEMICONDUCTOR FABRICATION}
본 발명의 구체예들은 일반적으로 반도체 가공 장비에 관한 것이다. 보다 특히, 본 발명의 구체예들은 반도체 제작 동안 형성된 질소 산화물들(NOx)을 감소시키기 위한 기술들에 관한 것이다.
특히, 제작업체들이 450 mm 웨이퍼들을 가공하는 쪽으로 넘어가고 있기 때문에, 반도체 가공 산업에서 NOx 배출물들이 점점 중요해지고 있다. 웨이퍼 크기의 증가는 가공을 위해 요구되는 가공 가스들의 흐름들의 증가를 야기시키는데, 이는 결국 가공으로부터 NOx 배출물들의 증가를 야기시킨다. 반도체 가공 설비들은 총 NOx 배출물들에 대해 규제 한도(regulatory limit)를 가지며, 증가된 NOx 배출물들은 설비들이 이러한 규제 한도들에 도달하거나 초과할 가능성을 갖게 한다.
반도체 가공 설비들에 의해 사용되는 공정 가스들은 규제 요건들 및 환경 문제들로 인해, 저감되거나 폐기 전에 처리되어야 하는 여러 화합물들을 포함한다. 이러한 화합물들 중에는 퍼플루오로화합물들(PFCs)이 있다. PFCs 및 다른 공정 화학물질들의 저감을 위한 현 기술은 이러한 것들을 연소시키는 것을 포함한다. 그러나, 이러한 물질들의 연소는 공정 화학물질들의 연소, 및 연소에서 사용되는 공기 중에 존재하는 질소 및 산소의 반응으로 인해, NOx의 발생을 야기시킨다. 이에 따라, 상기 언급된 가공 가스들의 흐름들의 증가는 반도체 가공 설비들에 의한 NOx 발생의 증가를 야기시킨다.
이에 따라, 현 저감 기술들과 비교하여, 반도체 가공 설비들로부터의 PFCs 및 다른 공정 화학물들의 저감으로부터 NOx 배출물들을 감소시키는 기술이 요구되고 있다.
유출물 저감 시스템(effluent abatement system)을 포함하는 가공 시스템에 의해 형성된 질소 산화물들(NOx)을 감소시키는 방법이 제공된다. 본 방법은 일반적으로, 가공 시스템의 적어도 하나의 작동 파라미터를 획득하고, 적어도 획득된 하나의 작동 파라미터를 기초로 하여, 유출물 저감 시스템의 작동 모드(operating mode)를 선택하는 것을 포함한다.
다른 구체예에서, 연소-타입 유출물 저감 시스템을 포함하는 가공 시스템에 의해 형성된 질소 산화물들(NOx)을 감소시키는 방법이 제공된다. 본 방법은 일반적으로, 유출물을 연소시키거나, 유출물을 플라즈마에 노출시키거나, 둘 모두를 수행하거나 수행하지 않음으로써 유출물을 저감시키는 지의 여부를 결정하고; 그러한 결정에 따라 연소-타입 유출물 저감 시스템을 작동시키고; 그러한 결정에 따라 플라즈마-타입 유출물 저감 시스템을 작동시키는 것을 포함한다.
다른 구체예에서, 유출물 저감 시스템을 포함하는 가공 시스템에 의해 형성된 질소 산화물들(NOx)을 감소시키기 위한 시스템이 제공된다. 질소 산화물 감소 시스템은 일반적으로 가공 시스템의 적어도 하나의 작동 파라미터를 획득하고 적어도 획득된 하나의 작동 파라미터를 기초로 하여, 적어도 세 가지의 작동 모드들의 그룹으로부터 유출물 저감 시스템의 작동 모드를 선택하도록 구성된 제어기를 포함한다.
다른 구체예에서, 가공 시스템에 의해 형성된 질소 산화물들(NOx)을 감소시키기 위한 시스템이 제공된다. 질소 산화물 감소 시스템은 일반적으로, 유출물을 연소시키거나, 유출물을 플라즈마에 노출시키거나, 둘 모두를 수행하거나 수행하지 않음으로써 유출물을 저감시키는 지의 여부를 결정하도록 작동 가능한 제어기; 및 그러한 결정에 따라, 연소-타입 유출물 저감 시스템 및 플라즈마-타입 유출물 저감 시스템의 작동을 제어하도록 작동 가능한 제어기를 포함한다.
본 발명의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된, 본 발명의 보다 구체적인 설명이 구체예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 구체예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 단지 본 발명의 전형적인 구체예들을 도시하는 것이므로 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주지되어야 하는데, 이는 본 발명이 다른 균등하게 유효한 구체예들을 허용할 수 있기 때문이다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른, 예시적인 가공 시스템의 개략도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 구체예들에 따른, 예시적인 가공 시스템들의 개략도들이다.
도 3은 본 발명의 일 구체예에 따른, 예시적인 가공 시스템의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 특정 양태들에 따른, 가공 시스템에 의해 수행될 수 있는 예시적인 작동을 기술한 것이다.
도 5는 본 발명의 특정 양태들에 따른, 가공 시스템에 의해 수행될 수 있는 예시적인 작동을 기술한 것이다.
가공 시스템으로부터 NOx 형성을 감소시키기 위한 제어 시스템 및 방법들이 제공된다. 제어 시스템은 가공 시스템의 유출물 저감 시스템으로부터 NOx의 형성을 감소시킨다. 예를 들어, 본원에 기술된 제어 시스템은 유출물 중의 화학물질들의 적절한 저감을 보장하면서, 유출물 저감 시스템에서 NOx 형성을 최소화하기 위해 연소-타입 유출물 저감 시스템을 제어한다. 제어 시스템은 또한, 유출물 중의 화학물질들의 적절한 저감을 보장하면서, 유출물 저감 시스템에서 NOx 형성을 최소화하기 위해 플라즈마-타입 유출물 저감 시스템을 제어할 수 있다.
본원에 기술된 일 구체예는 가공 시스템의 적어도 하나의 작동 파라미터를 기초로 하여, 작동 모드들의 그룹으로부터 유출물 저감 시스템의 작동 모드를 선택한다. 예를 들어, 일 양태에서, 유출물 저감 시스템은 제1의 최소 용량 모드에서 작동된다. 가공 시스템으로의 가스 흐름의 개시 시에, 이에 대한 응답으로, 유출물 저감 시스템은 제2의 최대 용량 모드에서 작동된다. 제2 모드는 예를 들어, 특정 온도를 달성하기 위해, 유출물 저감 시스템을 작동시킬 수 있다.
엄밀하게 제1 구체예와 관련되지 않은 다른 구체예는 유출물을 연소시키거나, 유출물을 플라즈마에 노출시키거나, 유출물을 연소시키고 유출물을 플라즈마에 노출시키거나, 유출물을 연소시키지 않거나 유출물을 플라즈마에 노출시키지 않음으로써 가공 시스템으로부터 유출물을 저감시키는지의 여부를 결정하고, 그러한 결정에 따라 연소-타입 유출물 저감 시스템 및 플라즈마-타입 유출물 저감 시스템을 작동시킨다.
본원에서 사용되는 "저감시키다"는 감소시키는 것으로서, 반드시 제거하는 것을 것을 의미하는 것은 아니다. 즉, 본원에서 사용되는 유출물은 유출물에서 특정 성분들의 농도를 감소시킴으로써 저감된다. 유사하게, "유출물 저감 시스템"은 유출물에서 특정 성분들의 농도를 감소시킨다.
본원에서 사용되는 "질소 산화물들"은 질소의 산화물들에 대한 일반적인 용어이다. 본원에서 사용되는 용어는 구체적으로, 산화질소(NO) 및 이산화질소(NO2)를 포함한다.
반도체 가공에서, 공정 가스들은 통상적으로, 가공 챔버 내에서 기판과 반응하여, 부산물 가스들을 형성시킨다. 부산물 가스들 및 미반응된 공정 가스들은 함께, 가공 챔버로부터 제거되는 (예를 들어, 펌핑되는) 유출물 가스들을 형성한다. 본 발명의 구체예들이 예시적인 반도체 가공 시스템을 참조로 하여 기술되지만, 본 발명은 이로 제한되지 않고, 저감을 필요로 하는 유출물 가스들을 형성시키는 임의 가공 또는 제조 시스템에 적용 가능하다.
도 1은 본 발명의 구체예들에 따른, 가공 시스템(100)의 개략적 다이아그램이다. 가공 시스템(100)은 일반적으로, 하나 이상의 공정 가스 소스들(120), 하나 이상의 밸브들(118), 가공 챔버(104), 공정 제어기(106), 진공 펌프(110), 저감 제어기(112), 유출물 처리 또는 저감 서브시스템(114), 선택적인 스크러버(scrubber)(124), 하나 이상의 선택적인 배기 가스 센서들(122), 및 배기관(exhaust)(116)을 포함한다. 공정 제어기(106) 및 저감 제어기(112)는 본 발명의 일부 구체예들에서 동일한 제어기일 수 있다.
도 1을 참조하면, 공정 가스들은 공정 가스 소스(120)(예를 들어, 저장 탱크 또는 배관)로부터 유입구(102)를 통해 가공 챔버(104)로 공급된다. 공정 가스들의 공급은 예를 들어, 하나 이상의 밸브들(118)을 제어할 수 있는 공정 제어기(106)에 의해 제어되고 모니터링된다. 공정 제어기(106)는 예를 들어, 컴퓨터를 포함할 수 있다. 공정 제어기(106)는 가공 챔버(104)에서의 작동들을 제어하고 모니터링한다. 예를 들어, 공정 제어기(106)는 가공 챔버(104) 내의 온도를 제어하기 위해 가열 구성요소들(미도시됨)을 제어할 수 있고 가공 챔버(104) 내에서의 물질들의 이동을 제어하기 위해 로보트들(미도시됨)을 제어할 수 있다. 유출물 가스들은 하나 이상의 유출구들(108)을 통해 가공 챔버(104)에서 배출된다. 유출물 가스들은 진공 펌프(110)에 의해 가공 챔버(104)로부터 펌핑된다. 진공 펌프(110)는 예를 들어, 가공 챔버(104)에서의 압력을 요망되는 범위 내에서 유지시키기 위해, 공정 제어기(106)에 의해 제어될 수 있다.
도 1을 또한 참조하면, 저감 제어기(112)는 공정 제어기(106)로부터 공정 파라미터들(예를 들어, 유입구 가스 조성, 가스 유량, 펌핑 속도, 가공 온도, 등)을 획득한다. 저감 제어기(112)는 컴퓨터를 포함할 수 있다. 저감 제어기(112)는 유출물 저감 시스템(114)의 작동들을 제어한다. 유출물 저감 시스템(114)은 통상적으로, 연소-타입 유출물 저감 시스템, 예를 들어, Edwards VacuumTM으로부터 입수 가능한 Atlas TPUTM 유출물 저감 시스템을 포함할 수 있다. 저감 제어기(112)는, 예를 들어, 높은 또는 낮은 유량의 연소 가스와 함께 작동시키기 위해 유출물 저감 시스템(114)을 제어할 수 있다. 저감된 유출물 가스들은 이후에, 예를 들어, 미립자들의 제거를 위해 선택적인 스크러버(124)로 흐를 수 있거나, 작동들 및 규제 요건들이 허용되는 경우에, 배기관(116)으로 바로 흐를 수 있다. 저감 제어기(112)는 고용량 모드, 저용량 모드, 및 휴지 모드를 포함하는 그룹으로부터 유출물 저감 시스템(114)에 대한 작동 모드를 선택할 수 있다. 고용량 모드는 연소-타입 유출물 저감 시스템으로의 높은 유량의 연소 가스(예를 들어, 프로판, 천연 가스, 등) 및 공기를 수반하고, 가공 시스템에서 능동 가공(active processing)이 일어나는 동안 선택될 수 있다. 고용량 모드를 선택함으로써, 저감 제어기(112)는 형성되는 유출물 가스들의 적절한 저감을 보장할 수 있다. 저용량 모드는 연소-타입 유출물 저감 시스템으로의 보다 낮은 유량의 연소 가스 및 공기를 수반하고, 능동 가공이 일어나지 않을 때 선택될 수 있지만, 최근에 종료되거나 곧(예를 들어, 기판의 가공이 완료되고 신규한 기판이 가공 챔버에 배치될 때) 개시될 것으로 예상된다. 저용량 모드를 선택함으로써, 저감 제어기(112)는 유출물 저감 시스템에서 NOx 형성을 감소시키면서, 잔류 유출물 가스들의 적절한 저감을 보장할 수 있다. 휴지 모드는 연소-타입 유출물 저감 시스템으로의 가장 낮은 유량의 연소 가스 및 공기를 포함하고, 가능하게 전혀 흐르지 않을 수 있다(즉, 유출물 처리 시스템은 꺼진다). 휴지 모드는 능동 가공이 일어나지 않을 때 또는 가공 챔버(104)에서 수행되는 공정이 공정 가스들을 사용하고 연소-타입 저감을 필요로 하지 않는 유출물 가스들을 형성시킬 때 선택될 수 있다. 휴지 모드를 선택함으로써, 저감 제어기(112)는 유출물 저감 시스템에서 NOx 형성의 최대 감소를 달성할 수 있다. 저감 제어기(112)는 본원에 기술되는 것으로서 구성될 때, 질소 산화물 감소 시스템으로서 지칭될 수 있다.
본 발명의 특정 양태들에 따르면, 저감 제어기(112)는, 저감 제어기(112)가 작동 파라미터를 획득할 수 없는 경우에, 유출물 저감 시스템(114)에 대한 고용량 모드를 선택할 수 있다. 이러한 양태는 "고장-안전(fail-safe)" 특징으로서, 여기서, 고용량 모드를 선택함으로써, 저감 제어기(112)는 저감 제어기(112)와 공정 제어기(106) 간에 통신 고장의 사건에서와 같이, 작동 파라미터들이 획득될 수 없을 때 유출물 저감 규제 요건들이 충족되는 것을 보장한다.
본 발명의 특정 양태들에 따르면, 저감 제어기(112)는 고연소 가스 유량 모드, 저연소 가스 유량 모드, 고연소 온도 모드, 저연소 온도 모드, 고연소 공기 유량 모드, 및 저연소 공기 유량 모드 중 적어도 하나를 포함하는 그룹으로부터 유출물 저감 시스템(114)에 대한 작동 모드를 선택할 수 있다.
고연소 가스 유량 모드에서, 저감 제어기(112)는 연소 가스를 높은 유량으로 사용하기 위해 유출물 저감 시스템(114)을 제어한다. 이러한 모드는 예를 들어, 유출물이 환원 반응에 의해 저감을 필요로 하는 화학물질들을 포함하고 고연소 가스 유량이 그러한 환원 반응을 증진시킬 때 선택될 수 있다.
저연소 가스 유량 모드에서, 저감 제어기(112)는 연소 가스를 낮은 유량으로 사용하기 위해 유출물 저감 시스템(114)을 제어한다. 이러한 모드는, 예를 들어, 유출물이 산화에 의한 저감을 필요로 하는 화학물질들을 포함할 때 선택될 수 있다.
고연소 온도 모드에서, 저감 제어기(112)는 고연소 온도를 야기시키는 양들 및 비율들로 연소 가스 및 공기를 사용하기 위해 유출물 저감 시스템(114)을 제어한다. 이러한 모드는 예를 들어, 유출물이 저온 연소에 대해 내성적인 화학물질들을 포함할 때 선택될 수 있다.
저연소 온도 모드에서, 저감 제어기(112)는 저연소 온도를 야기시키는 양들 및 비율들로 연소 가스 및 공기를 사용하기 위해 유출물 저감 시스템(114)을 제어한다. 이러한 모드는 예를 들어, 유출물이 저온 연소에 대해 내성적인 화학물질들을 포함하지 않을 때 선택될 수 있다. 저연소 온도 모드에서 유출물 저감 시스템(114)에서의 NOx 형성은 다른 모드들과 비교하여 감소될 수 있다.
고연소 공기 유량 모드에서, 저감 제어기(112)는 높은 유량으로 연소 공기를 사용하기 위해 유출물 저감 시스템(114)을 제어한다. 이러한 모드는 예를 들어, 유출물이 산화에 의한 저감을 필요로 하는 화학물질들을 포함할 때 선택될 수 있다.
저연소 공기 유량 모드에서, 저감 제어기(112)는 낮은 유량으로 연소 공기를 사용하기 위해 유출물 저감 시스템(114)을 제어한다. 이러한 모드는, 예를 들어, 유출물이 환원 반응에 의해 저감을 필요로 하는 화학물질들을 포함할 때, 선택될 수 있다.
두 개 이상의 모드들은, 두 개의 모드들이 상호 배타적이지 않는 경우에, 저감 제어기(112)에 의해 동시에 선택될 수 있다(예를 들어, 저감 제어기(112)가 고연소 가스 유량 모드 및 저연소 가스 유량 모드를 동시에 선택하지 못할 수 있다).
본 발명의 특정 양태들에 따르면, 저감 제어기(112)는 유출물 저감 시스템에 대한 환원 시약들(예를 들어, 수소 또는 암모니아)의 공급을 제어할 수 있다. 환원 시약들은 유출물 가스들에서 NOx와 환원적으로 반응할 수 있어, 유출물 가스들에서 NOx의 농도를 추가로 감소시킬 수 있다.
본 발명의 특정 양태들에 따르면, 저감 제어기(112)는 유출물 처리 시스템의 배기관(116)에서의 NOx의 표시를 획득하고 획득된 표시를 추가로 기초로 하여 유출물 저감 시스템(114)의 작동 모드를 선택할 수 있다. 표시는 예를 들어, 배기 가스들에서 NOx의 농도를 결정하는 배기관(116)에서의 센서들(122)로부터 획득될 수 있다. 예를 들어, 저감 제어기(112)는, 표시가 배기관(116)에서 높은 NOx 농도를 표시하는 경우에, 보다 낮은 온도에서 작동하기 위해 유출물 저감 시스템(114)을 제어할 수 있다.
본 발명의 특정 양태들에 따르면, 저감 제어기(112)는 유출물 처리 시스템에서 NOx 형성을 감소시키기 위해, 유출물 처리 시스템의 작동 모드를 변경시키지 않으면서, 유출물 처리 시스템으로의 연소 가스 유량 또는 연소 공기 유량을 조정할 수 있다. 저감 제어기(112)는 공정 제어기(106)로부터 획득된 공정 파라미터들 또는 유출물 처리 시스템의 배기관(116)에서의 NOx의 표시를 기초로 하여, 유출물 처리 시스템으로의 연소 가스 유량, 연소 공기 유량, 또는 두 유량들 모두를 조정할 수 있다.
도 2a는 본 발명의 구체예들에 따른, 가공 시스템(200A)의 개략도이다. 도 2a에 도시된 가공 시스템(200A)은 다수의 유사한 구성요소들을 갖는, 도 1에 도시된 가공 시스템(100)과 유사하다. 가공 시스템(200A)은 일반적으로, 하나 이상의 공정 가스 소스들(220), 하나 이상의 밸브들(218), 가공 챔버(204), 공정 제어기(206), 진공 펌프(210), 저감 제어기(212), 진공 펌프(210)로부터 다운스트림의 연소-타입 유출물 처리 또는 저감 서브시스템(214), 진공 펌프(210)로부터 업스트림의 플라즈마-타입 유출물 처리 또는 저감 서브시스템(226), 예를 들어, Applied MaterialsTM로부터 입수 가능한 ZFP2TM 유출물 저감 시스템, 선택적인 스크러버(224), 하나 이상의 선택적인 배기 가스 센서들(222), 및 배기관(216)을 포함한다. 공정 제어기(206) 및 저감 제어기(212)는 본 발명의 일부 구체예들에서, 동일한 제어기일 수 있다. 도 2b는 본 발명의 구체예들에 따른, 가공 시스템(200B)의 개략도를 도시한 것이다. 가공 시스템(200B)은, 공정 제어기(206)가 또한 가공 시스템(200A)에서와 같이, 별도의 저감 제어기이기 보다는, 도 2b에서 저감 제어기로서 작용하는 것을 제외하고, 가공 시스템(200A)과 동일하다.
도 2a를 참조로 하여, 공정 가스들은 공정 가스 소스(220)로부터 유입구(202)를 통해 가공 챔버(204)로 공급된다. 공정 가스들의 공급은 예를 들어, 하나 이상의 밸브들(218)을 제어할 수 있는 공정 제어기(206)에 의해 제어되고 모니터링된다. 공정 제어기(206)는 예를 들어, 컴퓨터를 포함할 수 있다. 공정 제어기(206)는 가공 챔버(204)에서의 작동들을 제어하고 모니터링한다. 유출물 가스들은 하나 이상의 유출구들(208)을 통해 가공 챔버(204)에서 배출된다.
또한, 도 2a를 참조하면, 이후에 유출물 가스들은 플라즈마-타입 유출물 저감 시스템(226)으로 흐른다. 플라즈마-타입 유출물 저감 시스템(226)은 유출물 가스들을 플라즈마에 노출시킴으로써 유출물 가스들을 저감시킬 수 있다. 플라즈마-타입 유출물 저감 시스템(226)은 무선 주파수(RF), 직류(DC), 또는 마이크로파(MW) 기반 전력 방전 기술들을 포함하는 다양한 기술들에 의해 유출물 가스들을 저감시키기 위한 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 플라즈마-타입 유출물 저감 시스템(226)은 "올웨이즈-온(always-on)" 모드에서 작동할 수 있거나, 저감 제어기(212)에 의해 선택된 작동 모드에서 작동할 수 있거나, 저감 제어기(212)가 이를 꺼지도록 유도하는 경우에 작동들을 정지시킬 수 있다. 저감 제어기(212)는 공정 제어기(206)로부터 획득된 공정 파라미터들, 및/또는 가공 시스템의 배기관(216)에서의 NOx의 표시를 기초로 하여, 플라즈마-타입 유출물 저감 시스템에 대한 작동 모드들을 선택한다.
도 2a를 참조하면, 유출물 가스들은 이후에, 진공 펌프(210)에 의해 플라즈마-타입 유출물 저감 시스템(226)으로부터 펌핑된다. 진공 펌프(210)는 공정 제어기(206)에 의해 제어될 수 있다. 도 1을 참조하여 상기에 기술된 바와 유사하게, 컴퓨터, 특별한 프로세서, 등일 수 있는 저감 제어기(212)는 공정 제어기(206)로부터 공정 파라미터들(예를 들어, 유입구 가스 조성, 유량, 펌핑 속도, 가공 온도, 등)을 획득한다. 추가적으로, 저감 제어기는 하나 이상의 선택적인 센서들(222)로부터 배기관(216)에서의 NOx의 표시를 획득할 수 있다. 저감 제어기(212)는 플라즈마-타입 유출물 저감 시스템 뿐만 아니라 연소-타입 유출물 저감 시스템(214)의 작동들을 제어한다. 연소-타입 유출물 저감 시스템(214)은 유출물 가스들을 연소 가스(예를 들어, 천연 가스, 프로판, 등)와 공기의 혼합물과 함께 연소시킴으로써 유출물 가스들을 저감시킬 수 있다. 저감 제어기(212)는 연소-타입 유출물 저감 시스템이 연소 작동들을 중지시키는 모드를 포함하는, 도 1을 참조하여 상기에 기술된 것과 유사한 여러 작동 모드들로부터 선택함으로써 연소-타입 유출물 저감 시스템(214)을 제어할 수 있다. 저감 제어기(212)는 본원에 기술된 바와 같이 구성될 때, 질소 산화물 감소 시스템으로서 지칭될 수 있다.
도 2b를 참조하면, 유출물 가스들은 이후에, 진공 펌프(210)에 의해 플라즈마-타입 유출물 저감 시스템(226)으로부터 펌핑된다. 진공 펌프(210)는 공정 제어기(206)에 의해 제어될 수 있다. 도 1을 참조하여 상기에 기술되는 바와 같와 유사하게, 컴퓨터, 특별한 프로세서, 등일 수 있는 공정 제어기(206)는 저감 제어기로서 작용한다. 추가적으로, 공정 제어기는 하나 이상의 선택적인 센서들(222)로부터 배기관(216)에서의 NOx의 표시를 획득할 수 있다. 공정 제어기(206)는 플라즈마-타입 유출물 저감 시스템 뿐만 아니라 연소-타입 유출물 저감 시스템(214)의 작동들을 제어한다. 연소-타입 유출물 저감 시스템(214)은 유출물 가스들을 연소 가스(예를 들어, 천연 가스, 프로판, 등)와 공기의 혼합물과 함께 연소시킴으로써 유출물 가스를 저감시킬 수 있다. 공정 제어기(206)는 연소-타입 유출물 저감 시스템이 연소 작동들을 중지시키는 모드를 포함하는, 도 1을 참조하여 상기에 기술된 것과 유사한 여러 작동 모드들로부터 선택함으로써 연소-타입 유출물 저감 시스템(214)을 제어할 수 있다.
다시 도 2a를 참조하면, 저감된 유출물 가스들은 이후에 예를 들어, 스크러버(224)로, 또는 작동들 및 규제 요건들이 허용되는 경우에 배기관(216)으로 흐를 수 있다.
도 3은 가공 시스템(300)의 개략도이다. 도 3에 도시된 가공 시스템(300)은 도 2에 도시된 연소-타입 유출물 저감 시스템이 제거되는 것을 제외하고, 도 2에 도시된 가공 시스템(200)과 유사하다. 가공 시스템(300)은 일반적으로, 하나 이상의 공정 가스 소스들(320), 하나 이상의 밸브들(318), 가공 챔버(304), 공정 제어기(306), 플라즈마-타입 유출물 처리 또는 저감 서브시스템(226), 예를 들어, Applied MaterialsTM로부터 입수 가능한 ZFP2TM 저감 시스템, 진공 펌프(310), 저감 제어기(312), 선택적인 스크러버(324), 하나 이상의 선택적인 배기 가스 센서들(322), 및 배기관(316)을 포함한다. 공정 제어기(306) 및 저감 제어기(312)는 본 발명의 일부 구체예들에서, 동일한 제어기일 수 있다.
도 3을 참조하면, 공정 가스들은 공정 가스 소스(320)(예를 들어, 저장 탱크 또는 배관)로부터 유입구(302)를 통해 가공 챔버(304)로 공급된다. 공정 가스들의 공급은 예를 들어, 하나 이상의 밸브들(318)을 제어할 수 있는 공정 제어기(306)에 의해 제어되고 모니터링된다. 공정 제어기(306)는 예를 들어, 컴퓨터를 포함할 수 있다. 공정 제어기(306)는 가공 챔버(304)에서의 작동들을 제어하고 모니터링한다. 유출물 가스들은 하나 이상의 유출구들(308)을 통해 가공 챔버(304)에서 배출된다.
또한, 도 3을 참조하면, 유출물 가스들은 이후에 플라즈마-타입 유출물 저감 시스템(226)으로 흐른다. 플라즈마-타입 유출물 저감 시스템(226)은 유출물 가스들을 플라즈마에 노출시킴으로써 유출물 가스들을 저감시킬 수 있다. 플라즈마-타입 유출물 저감 시스템(226)은 무선 주파수(RF), 직류(DC), 또는 마이크로파(MW) 기반 전력 방전 기술들을 포함하는 다양한 기술들에 의해 유출물 가스들을 저감시키기 위한 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 플라즈마-타입 유출물 저감 시스템(226)은 "올웨이즈-온" 모드에서 작동할 수 있거나, 저감 제어기(312)에 의해 선택된 작동 모드에서 작동할 수 있거나, 저감 제어기(312)가 이를 꺼지도록 유도하는 경우에 작동들을 정지시킬 수 있다. 저감 제어기(312)는 공정 제어기(306)로부터 획득된 공정 파라미터들, 및/또는 유출물 저감 시스템의 배기관(316)에서의 NOx의 표시를 기초로 하여, 플라즈마-타입 유출물 저감 시스템에 대한 작동 모드들을 선택한다. 저감 제어기(312)는 본원에 기술된 바와 같이 구성될 때, 질소 산화물 감소 시스템으로서 지칭될 수 있다.
도 3을 계속 참조하여, 유출물 가스들은 이후에, 진공 펌프(310)에 의해 플라즈마-타입 유출물 저감 시스템(226)으로부터 펌핑된다. 진공 펌프(310)는 공정 제어기(106)에 의해 제어될 수 있다. 저감된 유출물 가스들은 이후에 예를 들어, 스크러버(324)로, 또는 작동들 및 규제 요건들이 허용되는 경우에, 배기관(316)으로 흐를 수 있다.
도 4는 예를 들어, 본 발명의 특정 양태들에 따라, 저감 제어기(112, 312)에 의해 수행될 수 있는 가공 시스템(100 또는 300)에 의해 형성된 NOx를 감소시키기 위한 예시적인 작동(400)을 기술한 것이다. 예시된 바와 같이, (402)에서, 저감 제어기(112, 312)는 가공 시스템의 적어도 하나의 작동 파라미터를 획득한다. 적어도 하나의 작동 파라미터는 공정 가스 조성, 공정 가스 유량, 진공 펌프 펌핑 속도, 등을 포함할 수 있다. 작동들은 (404)에서 저감 제어기(112, 312)에 의해 계속하여 적어도 획득된 적어도 하나의 작동 파라미터를 기초로 하여, 적어도 세 가지의 작동 모드들의 그룹으로부터 유출물 저감 시스템의 작동 모드를 선택한다. 세 가지의 작동 모드들은 예를 들어, 가공 챔버(104)로의 공정 가스 유량이 높은 경우에 선택된 고용량 모드, 가공 챔버(104)로의 공정 가스 유량이 낮은 경우에 선택된 저용량 모드, 및 가공 챔버(104)가 휴지인 경우에 선택된 휴지 모드를 포함할 수 있다. (406)에서, 저감 제어기(112, 312)는 선택된 작동 모드에서 연소-타입 유출물 저감 시스템(114) 또는 플라즈마-타입 유출물 저감 시스템(226)을 작동시킨다. 작동들은 (408)에서 저감 제어기(112, 312)로 계속하여, 유출물 저감 시스템(114 또는 226)의 상이한 작동 모드가 표시되는 경우를 결정하기 위해 가공 시스템을 모니터링한다. 예를 들어, 가공 챔버(104, 304)가 기판을 가공하는 것을 마치고 공정 가스들의 흐름을 중지시키는 경우에, 저감 제어기(112, 312)는 (408)에서 이를 검출하고, 유출물 저감 시스템(114 또는 226)이 저용량 모드로 전환시킬 것인 지를 결정한다. (410)에서, 저감 제어기(112, 312)는 유출물 저감 시스템(114 또는 226)을 표시된 작동 모드로 전환시킨다.
도 5는 예를 들어, 본 발명의 특정 양태들에 따라, 저감 제어기(212)에 의해 수행될 수 있는 연소-타입 유출물 저감 시스템(214)을 포함하는 가공 시스템(200)에 의해 형성된 NOx를 감소시키기 위한 예시적인 작동(500)을 예시한 것이다. (502)에서, 저감 제어기(212)는 유출물을 연소시키거나, 유출물을 플라즈마에 노출시키거나, 유출물을 연소시키고 유출물을 플라즈마에 노출시키거나, 유출물을 연소시키지도 유출물을 플라즈마에 노출시키지도 않음으로써 유출물을 저감시키는 지의 여부를 결정한다. 예를 들어, (502)에서, 저감 제어기(212)는 유출물이 연소에 의한 저감을 필요로 하지 않고 플라즈마에 대한 노출에 의한 저감을 필요로 함을 결정할 수 있다. (504)에서, 저감 제어기(212)는 그러한 결정에 따라 작동시키기 위해 연소-타입 유출물 저감 시스템(214)을 제어한다. 예를 들어, 저감 제어기가 유출물이 연소에 의한 저감을 필요로 하지 않는다고 결정하는 경우에, (504)에서 저감 제어기(212)는 휴지 모드에서 연소-타입 유출물 저감 시스템(214)을 작동시킬 수 있다. 작동들은 (506)에서 계속될 수 있으며, 여기서, 저감 제어기(212)는 그러한 결정에 따라 작동될 플라즈마-타입 유출물 저감 시스템(226)을 제어한다. 예를 들어, 저감 제어기가 고속으로 흐르는 유출물이 플라즈마에 대한 노출에 의한 저감을 필요로 하는 것으로 결정하는 경우에, 저감 제어기(212)는 고용량 모드에서 플라즈마-타입 유출물 저감 시스템(226)을 작동시킬 수 있다.
저감 제어기(112, 212, 312)는 컴퓨터의 하드 디스크 드라이브 상에 저장된 컴퓨터 프로그램의 제어 하에서 작동할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 프로그램은 작동 시간, 가스들의 혼합물, 작동 온도, 유출물 저감 시스템들(114 및 226)의 RF 출력 수준들을 지시할 수 있다. 사용자와 저감 제어기 사이의 인터페이스는 터치스크린(미도시됨)을 통해 이루어질 수 있다.
다양한 작동 모드들은 예를 들어, 저감 제어기(112, 212, 312) 상에서 구동하는 컴퓨터 프로그램 제품을 이용하여 실행될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 코드는 예를 들어, 68000 어셈블리 언어(assembly language), C, C++, 또는 파스칼(Pascal)과 같은 임의 통상적인 컴퓨터 판독 가능한 프로그래밍 언어로 작성될 수 있다. 적합한 프로그램 코드는 통상적인 텍스트 에디터를 이용하여 단일 화일, 또는 다수의 화일들에 입력되고, 컴퓨터의 메모리 시스템과 같은, 컴퓨터 사용 가능한 매체에 저장되거나 포함될 수 있다. 입력된 코드 텍스트가 고급 언어로 작성되는 경우에, 코드는 컴파일링되며, 얻어진 컴파일러 코드는 이후에 사전컴파일링된 라이브러리 루틴의 목적 코드와 연결된다. 연결된 컴파일링된 목적 코드를 실행시키기 위하여, 시스템 사용자는 목적 코드를 작동시켜, 컴퓨터 시스템이 메모리에 코드를 로딩하게 하며, 이로부터, CPU는 프로그램에서 식별된 임무들을 수행하기 위해 판독하고 실행시킨다.
달리 명시하지 않는 한, 본 명세서 및 청구범위에서 사용되는, 성분들의 양들, 성질들, 반응 조건들, 등을 표현하는 모든 숫자들은 근사치들로서 이해될 것이다. 이러한 근사치들은 본 발명에 의해 수득되도록 추구된 요망되는 성질들 및 측정 오차를 기초로 한 것이고, 적어도, 보고된 유효 숫자의 수를 고려하고 통상적인 반올림 기술들을 적용함으로써 해석되어야 한다. 또한, 온도, 압력, 간격, 몰비율들, 유량들, 등을 포함하는 본원에 표현된 임의의 양들은 가공 시스템 및 유출물 저감 시스템에서 NOx 형성의 요망되는 감소를 달성하기 위해 추가로 최적화될 수 있다.
전술한 바가 본 발명의 구체예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 그리고 추가적인 구체예들이, 본 발명의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 고안될 수 있고, 본 발명의 범위는 하기 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 가공 시스템(processing system)의 하나 이상의 작동 파라미터(operating parameter)를 획득하고;
    적어도 획득된 하나 이상의 작동 파라미터를 기초로 하여, 세 가지 이상의 작동 모드(operating mode)들의 그룹으로부터 유출물 저감 시스템(effluent abatement system)의 작동 모드를 선택하는 것을 포함하는, 유출물 저감 시스템을 포함하는 가공 시스템에 의해 형성된 질소 산화물들(NOx)을 감소시키는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 하나 이상의 작동 파라미터가 가공 시스템에 공급된 하나 이상의 가스의 유량 및 조성을 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 하나 이상의 작동 파라미터가 가공 챔버의 온도를 포함하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    유출물 저감 시스템의 배기관(exhaust)에서의 NOx의 표시(indication)를 획득하고;
    획득된 표시를 추가로 기초로 하여 유출물 저감 시스템의 작동 모드를 선택하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  5. 유출물을 연소시키거나, 유출물을 플라즈마에 노출시키거나, 유출물을 연소시키고 유출물을 플라즈마에 노출시키거나, 유출물을 연소시키지도 유출물을 플라즈마에 노출시키지도 않음으로써 유출물을 저감시키는 지의 여부를 결정하고;
    그러한 결정에 따라 연소-타입 유출물 저감 시스템을 작동시키고;
    그러한 결정에 따라 플라즈마-타입 유출물 저감 시스템을 작동시키는 것을 포함하는, 연소-타입 유출물 저감 시스템을 포함하는 가공 시스템에 의해 형성된 질소 산화물들(NOx)을 감소시키는 방법.
  6. 가공 시스템의 하나 이상의 작동 파라미터를 획득하고, 적어도 획득된 하나 이상의 작동 파라미터를 기초로 하여, 세 가지 이상의 작동 모드들의 그룹으로부터 유출물 저감 시스템의 작동 모드를 선택하도록 구성된 제어기를 포함하는, 유출물 저감 시스템을 포함하는 가공 시스템에 의해 형성된 질소 산화물들(NOx)을 감소시키기 위한 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 하나 이상의 작동 파라미터가 가공 시스템에 공급된 하나 이상의 가스의 유량 및 조성을 포함하는 시스템.
  8. 제6항에 있어서, 하나 이상의 작동 파라미터가 가공 챔버의 온도를 포함하는 시스템.
  9. 제6항에 있어서, 세 가지 이상의 작동 모드들의 그룹이 고용량 모드(high capacity mode), 저용량 모드(low capacity mode) 및 휴지 모드(idle mode)를 포함하는 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 제어기가, 작동 파라미터가 획득될 수 없는 경우에, 고용량 모드를 선택하도록 추가로 구성되는 시스템.
  11. 제6항에 있어서, 세 가지 이상의 작동 모드들의 그룹이 고연소 가스 유량 모드, 고연소 온도 모드, 저연소 가스 유량 모드, 저연소 온도 모드, 고연소 공기 유량 모드, 및 저연소 공기 유량 모드 중 하나 이상을 포함하는 시스템.
  12. 제6항에 있어서, 제어기가 유출물 저감 시스템의 배기관에서의 NOx의 표시를 획득하고, 획득된 표시를 추가로 기초로 하여 유출물 저감 시스템의 작동 모드를 선택하도록 추가로 구성된 시스템.
  13. 유출물을 연소시키거나, 유출물을 플라즈마에 노출시키거나, 유출물을 연소시키고 유출물을 플라즈마에 노출시키거나, 유출물을 연소시키지도 유출물을 플라즈마에 노출시키지도 않음으로써 유출물을 저감시키는 지의 여부를 결정하도록 작동 가능한 제어기; 및
    그러한 결정에 따라 연소-타입 유출물 저감 시스템 및 플라즈마-타입 유출물 저감 시스템의 작동을 제어하도록 작동 가능한 제어기를 포함하는, 가공 시스템에 의해 형성된 질소 산화물들(NOx)을 감소시키기 위한 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 결정하도록 작동 가능한 제어기가 가공 시스템의 하나 이상의 작동 파라미터를 획득하고, 적어도 하나 이상의 작동 파라미터를 기초로 하여 결정하도록 추가로 작동 가능한 시스템.
  15. 제13항에 있어서, 결정하도록 작동 가능한 제어기가 가공 시스템의 배기관에서의 NOx의 표시를 획득하고, 적어도 획득된 표시를 기초로 하여 결정하도록 추가로 작동 가능한, 시스템.
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