KR20240091535A - 반도체 제조설비용 배기가스 전처리 장비 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의하면, 공정가스를 이용한 반도체 제조공정이 수행되는 반도체 공정 챔버로부터 진공 펌프에 의해 챔버 배기관을 통해 배출되는 배기가스를 전처리하는 장비로서, 상기 챔버 배기관 상에 설치되어서 상기 배기가스에 플라즈마를 발생시키는 배기관 플라즈마 반응기; 및 플라즈마를 발생시켜서 소스 가스를 분해하여 반응 활성종을 포함하는 원격 플라즈마 가스를 생성하는 원격 플라즈마 반응기를 포함하며, 상기 원격 플라즈마 가스는 상기 배기가스의 유동 라인 상에서 상기 배기관 플라즈마 반응기와 상기 진공 펌프의 사이로 공급되거나, 상기 배기관 플라즈마 반응기의 상류 측에 공급되는, 반도체 제조설비용 배기가스 전처리 장비가 제공된다.
Description
본 발명은 반도체 제조설비 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 제조설비의 공정챔버로부터 배출되는 배기가스의 유동성 저하를 방지하는 기술에 관한 것이다.
반도체 소자는 반도체 공정 챔버에서 웨이퍼 상에 포토리소그래피, 식각, 확산 및 금속증착 등의 공정들이 다양한 공정 가스를 이용하여 반복적으로 수행됨으로써 제조되고 있다. 반도체 공정 챔버에서 공정이 완료된 후에는 반도체 공정 챔버에 잔류가스가 존재하게 되는데, 공정 챔버 내 잔류가스는 유독성분을 포함하고 있기 때문에, 진공펌프에 의해 배출되어서 스크러버와 같은 배기가스 처리 장비에 의해 정화된다. 하지만, 배기가스가 유동하는 과정에서 진공펌프 및 진공펌프와 스크러버를 연결하는 배기관에 파우더가 침적되어서 배기가스의 유동성을 저하시키고, 장비의 MTBF(Mean Time Between Failure)를 단축시키는 원인이 되고 있다.
공개특허 제10-2007-0024806호에는 진공배관에 히팅 재킷을 설치하여 배기가스의 온도 저하로 인한 고체화를 방지하는 기술이 기재되어 있다.
본 발명의 목적은 반도체 제조설비에서 다양한 공정가스를 이용한 반도체 제조 공정이 이루어지는 공정챔버로부터 배출되는 배기가스의 유동성 저하를 방지하기 위하여 배기가스를 전처리하는 배기가스 전처리 장비 및 이의 운영방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 공정가스를 이용한 반도체 제조공정이 수행되는 반도체 공정 챔버로부터 진공 펌프에 의해 챔버 배기관을 통해 배출되는 배기가스를 전처리하는 장비로서, 상기 챔버 배기관 상에 설치되어서 상기 배기가스에 플라즈마를 발생시키는 배기관 플라즈마 반응기; 및 플라즈마를 발생시켜서 소스 가스를 분해하여 반응 활성종을 포함하는 원격 플라즈마 가스를 생성하는 원격 플라즈마 반응기를 포함하며, 상기 원격 플라즈마 가스는 상기 배기가스의 유동 라인 상에서 상기 배기관 플라즈마 반응기와 상기 진공 펌프의 사이로 공급되는, 반도체 제조설비용 배기가스 전처리 장비가 제공된다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 공정가스를 이용한 반도체 제조공정이 수행되는 반도체 공정 챔버로부터 진공 펌프에 의해 챔버 배기관을 통해 배출되는 배기가스를 전처리하는 장비로서, 상기 챔버 배기관 상에 설치되어서 상기 배기가스에 플라즈마를 발생시키는 배기관 플라즈마 반응기; 및 플라즈마를 발생시켜서 소스 가스를 분해하여 반응 활성종을 포함하는 원격 플라즈마 가스를 생성하는 원격 플라즈마 반응기를 포함하며, 상기 원격 플라즈마 가스는 상기 배기가스의 유동 라인 상에서 상기 배기관 플라즈마 반응기의 상류 측으로 공급되는 반도체 제조설비용 배기가스 전처리 장비가 제공된다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 공정가스를 이용한 반도체 제조공정이 수행되는 반도체 공정 챔버로부터 진공 펌프에 의해 챔버 배기관을 통해 배출되는 배기가스를 전처리하는 배기가스 전처리 장비를 운영하는 방법으로서, 상기 배기가스 전처리 장비는 상기 챔버 배기관 상에 설치되어서 상기 배기가스에 플라즈마를 발생시키는 배기관 플라즈마 반응기와, 플라즈마를 발생시켜서 소스 가스를 분해하는 원격 플라즈마 반응기를 구비하며, 상기 배기관 플라즈마 반응기를 작동시켜서 상기 배기가스에 플라즈마를 발생시키는 배기관 플라즈마 발생 단계; 및 상기 원격 플라즈마 반응기의 작동에 의해 상기 소스 가스가 분해되어서 생성되는 반응 활성종을 포함하는 원격 플라즈마 가스를 상기 배기가스의 유동 라인 상에서 상기 배기관 플라즈마 반응기와 상기 진공 펌프의 사이로 공급하는 원격 플라즈마 가스 공급 단계를 포함하며, 상기 배기관 플라즈마 발생 단계에서 상기 배기가스에 안정화된 파우더가 형성되며, 상기 파우더는 상기 반응 활성종과 반응하여 가스화되는, 반도체 제조설비용 배기가스 전처리 장비의 운영방법이 제공된다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 공정가스를 이용한 반도체 제조공정이 수행되는 반도체 공정 챔버로부터 진공 펌프에 의해 챔버 배기관을 통해 배출되는 배기가스를 전처리하는 배기가스 전처리 장비를 운영하는 방법으로서, 상기 배기가스 전처리 장비는 상기 챔버 배기관 상에 설치되어서 상기 배기가스에 플라즈마를 발생시키는 배기관 플라즈마 반응기와, 플라즈마를 발생시켜서 소스 가스를 분해하는 원격 플라즈마 반응기를 구비하며, 상기 배기관 플라즈마 반응기를 작동시켜서 상기 배기가스에 플라즈마를 발생시키는 배기관 플라즈마 발생 단계; 및 상기 원격 플라즈마 반응기의 작동에 의해 상기 소스 가스가 분해되어서 생성되는 반응 활성종을 포함하는 원격 플라즈마 가스를 상기 배기가스의 유동 라인 상에서 상기 배기관 플라즈마 반응기의 상류 측으로 공급하는 원격 플라즈마 가스 공급 단계를 포함하며, 상기 배기관 플라즈마 발생 단계에서 상기 배기가스에 안정화된 파우더가 형성되며, 상기 파우더는 상기 반응 활성종과 반응하여 가스화되는 반도체 제조설비용 배기가스 전처리 장비의 운영방법이 제공된다.
본 발명에 의하면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로, 배기관에 설치되는 배기관 플라즈마 반응기에 의해 배기가스에서 안정화된 파우더가 생성되고, 원격 플라즈마 반응기에서 생성된 반응 활성종이 배기가스의 유동 라인 상에서 배기관 플라즈마 반응기와 진공 펌프의 사이로 공급되거나, 배기관 플라즈마 반응기의 상류 측에 공급되어서 안정화된 파우더와 반응하여 파우더를 가스화 하므로, 배기가스의 유동성 저하를 효과적으로 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 전처리 장비가 설치된 반도체 제조설비의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 배기관 플라즈마 반응기에 대한 종단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 마그네틱 코어를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 원격 플라즈마 반응기에 대한 종단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 마그네틱 코어를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배기가스 전처리 장비가 설치된 반도체 제조설비의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 배기관 플라즈마 반응기에 대한 종단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 마그네틱 코어를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 원격 플라즈마 반응기에 대한 종단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 마그네틱 코어를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배기가스 전처리 장비가 설치된 반도체 제조설비의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성 및 작용을 상세하게 설명한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 전처리 장비가 설치된 반도체 제조설비의 개략적인 구성이 블록도로서 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 반도체 제조설비(100)는, 반도체 소자를 제조하기 위한 반도체 제조공정이 수행되는 반도체 제조 장비(101)와, 반도체 제조 장비(101)로부터 배출되는 가스를 처리하는 배기가스 처리 장비(103)와, 반도체 제조 장비(101)로부터 가스를 배출시켜서 배기가스 처리 장비(103)로 유동시키는 배기 장비(105)와, 반도체 제조 장비(101)로부터 배출되는 가스를 전처리하여 가스의 유동성 저하를 방지하는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 전처리 장비(109)를 포함한다.
반도체 제조 장비(101)는 다양한 공정가스를 이용한 반도체 제조공정을 수행하여 반도체 소자를 제조한다. 반도체 제조 장비(101)는 다양한 공정가스를 이용한 반도체 제조공정이 진행되는 반도체 공정 챔버(102)를 구비한다. 도시되지는 않았으나, 반도체 제조 장비(101)는 반도체 공정 챔버(102)에 필요한 공정가스를 다양하게 종류별로 공급하는 공정가스 공급부를 더 구비한다.
반도체 공정 챔버(102)에서는 다양한 공정가스를 이용하여 반도체 제조공정이 진행된다. 반도체 공정 챔버(102)는 반도체 제조 설비 기술 분야에서 반도체 소자를 제조하기 위해 통상적으로 사용되는 모든 형태의 반도체 공정 챔버를 포함한다. 반도체 공정 챔버(102)에서 발생한 잔류가스는 배기 장비(105)에 의해 배기가스로서 외부로 배출되고 배기가스 처리 장비(103)에 의해 정화된다. 본 실시예에서 반도체 공정 챔버(102)에서 수행되는 반도체 공정은 실리콘 산화막을 형성하는 SiO2 공정, 이산화티타늄막을 형성하는 TiO2 공정, 지르코니아막을 형성하는 ZrO2 공정, 산화하프늄막을 형성하는 HfO2 공정, 오산화나이오븀막을 형성하는 Nb2O5 공정, 오산화탄탈럼막을 형성하는 Ta2O5 공정인 것으로 설명한다.
배기가스 처리 장비(103)는 배기 장비(105)에 의해 배출되는 반도체 공정 챔버(102)로부터 배출되는 배기가스에 포함된 유해 성분을 처리하여 정화한다. 배기가스 처리 장비(103)는 배기가스를 처리하는 스크러버(104)를 포함한다. 스크러버(104)에는 파우더가 유입되어서 스크러버(104)의 성능이 저하될 수 있는데, 배기가스 전처리 장비(109)에 의해 파우더의 유입이 최소화되어서 스크러버(104)의 MTBF가 연장된다. 스크러버(104)는 반도체 제조 설비 기술 분야에서 배기가스를 처리하기 위해 통상적으로 사용되는 모든 형태의 스크러버를 포함한다.
배기 장비(105)는 반도체 공정 챔버(102)에서 발생한 잔류가스를 반도체 공정 챔버(102)로부터 배출시킨다. 배기 장비(105)는 진공 펌프(106)와, 반도체 공정 챔버(102)와 진공 펌프(106)를 연결하는 챔버 배기관(107)과, 진공 펌프(106)로부터 하류 쪽으로 연장되는 펌프 배기관(108)을 구비한다.
진공 펌프(106)는 반도체 공정 챔버(102)의 잔류가스를 배기가스로서 배출하기 위하여 반도체 공정 챔버(102)와 진공 펌프(106)를 연결하는 챔버 배기관(107)을 통해 반도체 공정 챔버(102) 측에 음압을 형성한다. 진공 펌프(106)는 반도체 제조 설비 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 진공 펌프의 구성을 포함하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 진공 펌프(106)에는 파우더가 침적되어서 진공 펌프(106)의 성능이 저하될 수 있는데, 배기가스 전처리 장비(109)에 의해 파우더의 침적이 최소화되어서 진공 펌프(106)의 MTBF가 연장된다.
챔버 배기관(107)은 반도체 공정 챔버(102)와 진공 펌프(106)의 사이에서 반도체 공정 챔버(102)의 배기구와 진공 펌프(106)의 흡입구를 연결한다. 진공 펌프(106)에 의해 형성되는 음압에 의해 반도체 공정 챔버(102)의 잔류가스가 챔버 배기관(107)을 통해 배기가스로서 배출된다.
펌프 배기관(108)은 진공 펌프(106)로부터 하류 쪽으로 연장된다. 펌프 배기관(108)은 진공 펌프(106)의 토출구와 연결되어서 진공 펌프(106)로부터 배출되는 배기가스가 유동한다. 펌프 배기관(108)의 하류 끝단에는 스크러버(104)가 연결되어서 진공 펌프(106)로부터 배출되는 배기가스가 펌프 배기관(108)을 통해 스크러버(104)로 유입된다. 펌프 배기관(108)에는 파우더가 침적되어서 배기가스의 유동성이 저하될 수 있는데, 배기가스 전처리 장비(109)에 의해 파우더의 침적이 최소화되어서 펌프 배기관(108)의 MTBF가 연장된다.
배기가스 전처리 장비(109)는 반도체 공정 챔버(102)로부터 배출되는 배기가스의 유동성 저하를 방지하기 위하여 반도체 공정 챔버(102)로부터 배출되는 배기가스를 전처리한다. 배기가스 전처리 장비(109)는 플라즈마를 이용하여 배기가스에서 안정화된 파우더를 형성하는 배기관 플라즈마 반응기(110)와, 배기관 플라즈마 반응기(110)에 전력을 공급하는 배기관 반응기 전원(145)과, 챔버 배기관(107) 상에서 설치되어서 파우더를 포집하는 파우더 포집 트랩(148)과, 플라즈마를 이용하여 파우더 포집 트랩(148)로 공급되는 반응 활성종을 생성하는 원격 플라즈마 반응기(150)와, 원격 플라즈마 반응기(150)에 전력을 공급하는 원격 반응기 전원(180)과, 원격 플라즈마 반응기(150)로 가스를 공급하는 가스 공급기(190)를 구비한다.
배기관 플라즈마 반응기(110)는 챔버 배기관(107) 상에 설치되어서 플라즈마를 이용하여 반도체 공정 챔버(102)로부터 배출되는 배기가스에서 안정화된 파우더를 형성한다. 본 실시예에서는 배기관 플라즈마 반응기(110)가 유도결합 플라즈마(ICP: Inductively Coupled Plasma)를 이용하는 유도결합 플라즈마 반응기인 것으로 설명한다. 본 실시예에서는 배기관 플라즈마 반응기(110)가 유도결합 플라즈마를 이용하는 것으로 설명하지만, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명에서 배기관 플라즈마 반응기는 플라즈마 반응을 발생시키는 모든 방식의 플라즈마 반응기(예를 들어서 용량성 결합 플라즈마(CCP: Capacitively Coupled Plasma)를 이용하는 플라즈마 반응기)를 포함하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
도 2에는 배기관 플라즈마 반응기(110)의 개략적인 구성이 종단면도로서 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 배기관 플라즈마 반응기(110)는 반응 챔버(120)와, 반응 챔버(120)를 감싸도록 배치되는 마그네틱 코어(130)와, 플라즈마 점화를 위한 점화기(140)와, 마그네틱 코어(130)에 권선되고 배기관 반응기 전원(145)으로부터 전력을 공급받는 코일(미도시)을 구비한다.
반응 챔버(120)는 토로이달(toroidal) 형상의 챔버로서, 가스 유입부(121)와, 가스 유입부(121)와 이격되어서 위치하는 가스 배출부(123)와, 가스 유입부(121)와 가스 배출부(123)를 연결하며 플라즈마 반응이 일어나는 플라즈마 반응부(125)를 구비한다.
가스 유입부(121)는 직선의 연장축선(X1)을 중심으로 연장되는 짧은 관 형태로서, 가스 유입부(121)의 선단부는 개방되어서 배기가스가 유입되는 유입구(122)를 형성한다.
가스 배출부(123)는 연장축선(X1) 상에 가스 유입부(121)와 동축으로 이격되어서 위치하는 짧은 관 형태로서, 가스 배출부(123)의 후단부는 개방되어서 배기가스가 배출되는 배출구(124)를 형성한다.
플라즈마 반응부(125)는 이격된 가스 유입부(121)와 가스 배출부(123)를 연결하며, 내부에 플라즈마 처리 영역(A1)을 형성한다. 플라즈마 반응부(125)는 연장축선(X1)을 사이에 두고 양측에 각각 이격되어서 위치하는 제1 연결관부(126)와 제2 연결관부(127)를 구비한다. 제1 연결관부(126) 및 제2 연결관부(127)는 연장축선(X1)과 대체로 평행하게 연장되고 가스 유입부(121) 및 가스 배출부(123)와 연통된다. 그에 따라, 플라즈마 반응부(125)에는 파선으로 도시된 바와 같은 고리형 방전 루프(R1)를 따라서 플라즈마가 발생한다. 플라즈마 반응부(125)에서 발생하는 플라즈마에 의해 가스 유입구(122)를 통해 유입된 배기가스가 처리된 후 가스 배출구(124)를 통해 배출된다.
본 실시예에서 반응 챔버(120)는 가스 유입부(121) 전체 및 가스 유입부(121)와 연결되는 제1 연결관부(126)의 일부 및 제2 연결관부(127)의 일부를 포함하는 제1 챔버 부재(120a)와, 가스 배출부(123) 및 가스 배출부(123)와 연결되는 제1 연결관부(126)의 일부 및 제2 연결관부(127)의 일부를 포함하는 제2 챔버 부재(120b)가 결합되어서 구성되는 것으로 설명하는데, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다.
마그네틱 코어(130)는 반응 챔버(120)를 감싸도록 배치된다. 본 실시예에서 마그네틱 코어(130)는 유도결합 플라즈마 발생장치에서 일반적으로 사용되는 페라이트 코어(Ferrite Core)인 것으로 설명한다. 도 3에는 마그네틱 코어(130)가 사시도로서 도시되어 있다. 도 2와 도 3을 참조하면, 마그네틱 코어(130)는 반응 챔버(120)의 플라즈마 반응부(125)를 외부에서 감싸는 고리형상의 고리부(131)와, 고리부(131)의 내부 영역을 가로지르는 연결부(135)를 구비한다.
고리부(131)는 직사각형의 고리형상으로서, 연장축선(X1)과 직각으로 배치되어서 반응 챔버(120)의 플라즈마 반응부(125)를 외부에서 감싼다. 직사각형의 고리부(131)는 대향하는 두 장변부(132a, 132b)들과, 대향하는 두 단변부(133a, 133b)들을 구비한다
연결부(135)는 고리부(131)의 대향하는 두 장변부(132a, 132b)들 사이를 연결하도록 직선으로 연장된다. 연결부(135)의 양단은 두 장변부(132a, 132b)들 각각의 중심과 이어진다. 연결부(135)는 반응 챔버(120)의 제1 연결관부(126)와 제2 연결관부(127) 사이에 형성된 틈(128)을 통과하도록 배치된다. 연결부(135)에 의해 고리부(131)의 내부 영역은 제1 관통구(136)와 제2 관통구(137)로 분리되며, 제1 관통구(136)를 반응 챔버(120)의 제1 연결관부(126)가 지나가고 제2 관통구(137)를 반응 챔버(120)의 제2 연결관부(127)가 지나간다. 그에 따라, 마그네틱 코어(130)는 반응 챔버(120)의 제1 연결관부(126)와 제2 연결관부(127)를 각각 외부에서 에워싸는 형태가 된다.
점화기(igniter)(140)는 외부에서 고전압의 전력을 공급받아서 플라즈마를 점화한다. 본 실시예에서 점화기(140)는 반응 챔버(120)의 플라즈마 반응부(125)에서 가스 유입부(121)에 인접하여 위치하는 것으로 설명하는데, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다.
코일(미도시)은 마그네틱 코어(130)에 권선되고 전원(180)에 연결된다. 코일(미도시)은 전원(180)을 통해 무선주파수의 교류 전원을 인가받아서 마그네틱 코어(130)에 유도자속을 형성한다. 마그네틱 코어(130)에 형성된 유도자속에 의해 유도전기장이 생성되고, 생성된 유도전기장에 의해 플라즈마가 형성되는 것이다.
도 1을 참조하면, 배기관 반응기 전원(145)은 배기관 플라즈마 반응기(110)에서 유도 결합 플라즈마가 발생하도록, 무선주파수의 교류 전력을 마그네틱 코어(130)에 권선된 코일(미도시)에 인가한다. 또한, 배기관 반응기 전원(145)은 점화기(140)에도 전력을 공급한다.
파우더 포집 트랩(148)은 챔버 배기관(107) 상에서 배기관 플라즈마 반응기(110)보다 하류에 설치되어서 배기관 플라즈마 반응기(110)로부터 배출되는 배기가스에 포함된 파우더를 포집한다. 파우더 포집 트랩(148)으로는 통상적으로 사용되는 것(예를 들어, 등록특허 제10-1480237호에 기재된 입자 포집장치 등)일 수 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 파우더 포집 트랩(148)에 포집된 파우더는 원격 플라즈마 반응기(150)에서 생성된 반응 활성종과 반응하여 가스화된다.
원격 플라즈마 반응기(150)는 가스 공급기(190)로부터 공급되는 가스를 플라즈마를 이용하여 분해하여 반응 활성종(reactive species)을 포함하는 원격 플라즈마 가스를 생성한다. 원격 플라즈마 반응기(150)에서 생성된 반응 활성종은 파우더 포집 트랩(148)으로 공급된다. 본 실시예에서 원격 플라즈마 반응기(150)는 플라즈마를 이용하여 반응 활성종으로서, 반응성 불소인 여기된(exited) 불소원자(F*)를 생성하는 것으로 설명한다. 본 실시예에서 여기된 불소원자(F*)는 가스 공급기(195)로부터 공급되는 삼불화질소(NF3)가 원격 플라즈마 반응기(150)에서 플라즈마에 의해 분해되어서 생성되는 것으로 설명한다. 원격 플라즈마 반응기(150)에서 플라즈마에 의해 삼불화질소(NF3)가 분해되면서 여기된 불소원자(F*)와 함께 불소(F2)도 생성되어서 파우더 포집 트랩(148)으로 공급된다. 본 실시예에서 원격 플라즈마 반응기(150)는 유도결합 플라즈마(ICP: Inductively Coupled Plasma)를 이용하는 유도결합 플라즈마 반응기인 것으로 설명한다. 본 실시예에서 원격 플라즈마 반응기(150)가 유도결합 플라즈마를 이용하는 것으로 설명하지만, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명에서 원격 플라즈마 반응기는 플라즈마 반응을 발생시키는 모든 방식의 플라즈마 반응기(예를 들어서 용량성 결합 플라즈마(CCP: Capacitively Coupled Plasma)를 이용하는 플라즈마 반응기)를 포함하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
도 4에는 원격 플라즈마 반응기(150)의 개략적인 구성이 종단면도로서 도시되어 있다. 도 4를 참조하면, 원격 플라즈마 반응기(150)는 반응 챔버(160)와, 반응 챔버(160)를 감싸도록 배치되는 마그네틱 코어(170)와, 플라즈마 점화를 위한 점화기(178)와, 마그네틱 코어(170)에 권선되고 원격 반응기 전원(180)으로부터 전력을 공급받는 코일(미도시)을 구비한다.
반응 챔버(160)는 토로이달(toroidal) 형상의 챔버로서, 가스 유입부(161)와, 가스 유입부(161)와 이격되어서 위치하는 가스 배출부(163)와, 가스 유입부(161)와 가스 배출부(163)를 연결하며 플라즈마 반응이 일어나는 플라즈마 반응부(165)를 구비한다. 반응 챔버(160)는 가스 공급기(도 1의 190)로부터 공급되는 NF3 가스를 플라즈마를 이용해 분해하여 반응 활성종인 여기된 불소원자(F*)와 함께 불소(F2)을 생성한다.
가스 유입부(161)는 직선의 연장축선(X2)을 중심으로 연장되는 짧은 관 형태로서, 가스 유입부(161)의 선단부는 개방되어서 가스가 유입되는 유입구(162)를 형성한다. 유입구(162)는 가스 유입관(186)을 통해 가스 공급기(190)와 연통된다. 유입구(162)를 통해 가스 공급기(190)가 공급하는 삼불화질소(NF3)가 반응 챔버(160)로 유입된다.
가스 배출부(163)는 연장축선(X) 상에 가스 유입부(161)와 동축으로 이격되어서 위치하는 짧은 관 형태로서, 가스 배출부(163)의 후단부는 개방되어서 가스가 배출되는 배출구(164)를 형성한다. 배출구(164)는 배출관(187)을 통해 파우더 포집 트랩(도 1의 148)과 연통된다. 배출구(164)를 통해 반응 챔버(160)에서 생성된 여기된 불소원자(F*)와 불소가스(F2)가 배출된 후 배출관(187)을 따라 유동하여 파우더 포집 트랩(도 1의 148)으로 유입된다.
플라즈마 반응부(165)는 이격된 가스 유입부(161)와 가스 배출부(163)를 연결하며, 내부에 가스에 대한 열반응 및 플라즈마 반응이 일어나는 플라즈마 반응 영역(A2)을 형성한다. 플라즈마 반응부(165)는 연장축선(X2)을 사이에 두고 양측에 각각 이격되어서 위치하는 제1 연결관부(166)와 제2 연결관부(167)를 구비한다. 제1 연결관부(166) 및 제2 연결관부(167)는 연장축선(X2)과 평행하게 연장되고 가스 유입부(161) 및 가스 배출부(163)와 연통된다. 그에 따라, 플라즈마 반응부(165)에는 파선으로 도시된 바와 같은 고리형 방전 루프(R2)를 따라서 플라즈마가 발생한다.
플라즈마 반응 영역(A2)에서 형성되는 플라즈마에 의해 유입구(162)를 통해 유입되는 가스는 분해되어서 반응 활성종을 생성한다. 도시된 바와 같이, 유입구(122)를 통해 삼불화질소(NF3)가 유입되는 경우에 삼불화질소(NF3)는 플라즈마 반응 영역(A2)에서 분해되어서 반응 활성종인 여기된 불소원자(F*)와 불소(F2)를 생성한다. 구체적으로 플라즈마 반응 영역(A)에서 삼불화질소(NF3)는 질소(N2), 불소(F2), 여기된 질소원자(N*), 여기된 불소원자(F*) 및 전자(e)를 포함하는 성분으로 분해될 수 있다.
본 실시예에서 반응 챔버(160)는 제1 챔버 부재(160a)와 제2 챔버 부재(160b)가 결합되어서 구성되는 것으로 설명한다. 제1 챔버 부재(160a)는 가스 유입부(161) 전체와, 가스 유입부(161)와 연결되는 제1 연결관부(166)의 일부 및 제2 연결관부(167)의 일부를 포함한다. 제2 챔버 부재(160b)는 가스 배출부(163) 전체와, 가스 배출부(163)와 연결되는 제1 연결관부(166)의 일부 및 제2 연결관부(167)의 일부를 포함한다.
마그네틱 코어(170)는 반응 챔버(160)를 감싸도록 배치된다. 본 실시예에서 마그네틱 코어(170)는 유도결합 플라즈마 발생장치에서 일반적으로 사용되는 페라이트 코어(Ferrite Core)인 것으로 설명한다. 도 5에는 마그네틱 코어(170)가 사시도로서 도시되어 있다. 도 3과 도 4를 참조하면, 마그네틱 코어(170)는 반응 챔버(160)의 플라즈마 반응부(165)를 외부에서 감싸는 고리형상의 고리부(171)와, 고리부(171)의 내부 영역을 가로지르는 연결부(175)를 구비한다.
고리부(171)는 대체로 직사각형의 고리형상으로서, 연장축선(X2)과 직각으로 배치되어서 반응 챔버(160)의 플라즈마 반응부(165)를 외부에서 감싼다. 직사각형의 고리부(171)는 대향하는 두 장변부(172a, 172b)들과, 대향하는 두 단변부(173a, 173b)들을 구비한다.
연결부(175)는 고리부(171)의 대향하는 두 장변부(172a, 172b)들 사이를 연결하도록 직선으로 연장된다. 연결부(175)의 양단은 두 장변부(172a, 172b)들 각각의 중심과 이어진다. 연결부(175)는 반응 챔버(160)의 제1 연결관부(166)와 제2 연결관부(167) 사이에 형성된 틈(168)을 통과하도록 배치된다. 연결부(165)에 의해 고리부(171)의 내부 영역은 제1 관통구(176)와 제2 관통구(177)로 분리되며, 제1 관통구(176)를 반응 챔버(160)의 제1 연결관부(166)가 지나가고 제2 관통구(177)를 반응 챔버(160)의 제2 연결관부(167)가 지나간다. 그에 따라, 마그네틱 코어(170)는 반응 챔버(160)의 제1 연결관부(166)와 제2 연결관부(167)를 각각 외부에서 에워싸는 형태가 된다.
도 4를 참조하면, 점화기(igniter)(178)는 원격 반응기 전원(180)으로부터 고전압의 전력을 공급받아서 플라즈마를 점화한다. 본 실시예에서 점화기(178)는 반응 챔버(160)의 플라즈마 반응부(165)에서 가스 유입부(161)에 인접하여 위치하는 것으로 설명하는데, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다.
코일(미도시)은 마그네틱 코어(170)에 권선되고 원격 반응기 전원(180)에 연결된다. 코일(미도시)은 원격 반응기 전원(180)을 통해 무선주파수의 교류 전원을 인가받아서 마그네틱 코어(170)에 유도자속을 형성한다. 마그네틱 코어(170)에 형성된 유도자속에 의해 유도전기장이 생성되고, 생성된 유도전기장에 의해 플라즈마가 형성되는 것이다.
도 1을 참조하면, 원격 반응기 전원(180)은 원격 플라즈마 반응기(150)에서 유도 결합 플라즈마가 발생하도록, 무선주파수의 교류 전력을 마그네틱 코어(170)에 권선된 코일(미도시)에 인가한다. 또한, 원격 반응기 전원(180)은 점화기(178)에도 전력을 공급한다.
가스 공급기(190)는 원격 플라즈마 반응기(150)에서 플라즈마에 의해 생성되는 반응 활성종의 소스 가스를 저장하고 저장된 소스 가스를 가스 유입관(186)을 통해 원격 플라즈마 반응기(190)로 공급한다. 본 실시예에서 가스 공급기(190)는 반응 활성종의 소스 가스로서 삼불화질소(NF3)를 원격 플라즈마 반응기(150)로 공급하는 것으로 설명한다.
이하, 공정챔버(102)에서 수행되는 공정에 따른 배기가스 전처리 장비(109)의 작용을 구체적으로 설명한다.
먼저, 공정챔버(102)에서 SiO2 공정이 수행되는 경우를 설명하면 다음과 같다. SiO2 공정에서 사용되는 대표적인 전구체는 Si(OC2H5)4(TEOS: Tetraethyl Orthosilicate)로서, Si(OC2H5)4를 이용한 SiO2 공정의 반응식은 아래 반응식 1과 같다.
[반응식 1]
Si(OC2H5)4 + O2(or O3) → SiO2 + H2O + CO2
SiO2 공정에서 Si(OC2H5)4는 20 ~ 30%가 반응하며, 나머지는 미반응 Si(OC2H5)4로 배기가스에 포함되어서 공정챔버(102)로부터 배출된다.
배기관 플라즈마 반응기(110)에서 배기가스에 포함된 미반응 Si(OC2H5)4는 아래 반응식 2와 같이 산소와 반응하여 안정화된 파우더인 SiO2를 형성한다.
[반응식 2]
Si(OC2H5)4 + O2 → SiO2(s) + CO/CO2 + H2O + α
반응식 2와 같이 형성된 SiO2 파우더 파우더는 포집 트랩(148)에 포집되고, 원격 플라즈마 반응기(150)로부터 공급되는 여기된 불소원자(F*) 또는 불소(F2)와 반응하여 아래 반응식 3과 같이 가스화 되어서 SiF4를 형성한다.
[반응식 3]
SiO2(s) + F*/F2 → SiF4(g)
다음, 공정챔버(102)에서 TiO2 공정이 수행되는 경우를 설명하면 다음과 같다. TiO2 공정에서 사용되는 대표적인 전구체는 Ti(OCH2CH3)4(Titanium tetraetoxide)로서, Ti(OCH2CH3)4를 이용한 TiO2 공정의 반응식은 아래 반응식 4과 같다.
[반응식 4]
Ti(OCH2CH3)4 + O2(or O3) → TiO2 + H2O + CO2
TiO2 공정에서 Ti(OCH2CH3)4는 20 ~ 30%가 반응하며, 나머지는 미반응 Ti(OCH2CH3)4로 배기가스에 포함되어서 공정챔버(102)로부터 배출된다.
배기관 플라즈마 반응기(110)에서 배기가스에 포함된 미반응 Ti(OCH2CH3)4는 아래 반응식 5와 같이 산소와 반응하여 안정화된 파우더인 TiO2를 형성한다.
[반응식 5]
Ti(OCH2CH3)4 + O2 → TiO2(s) + CO/CO2 + H2O + α
반응식 5와 같이 형성된 TiO2 파우더는 파우더 포집 트랩(148)에 포집되고, 원격 플라즈마 반응기(150)로부터 공급되는 여기된 불소원자(F*) 또는 불소(F2)와 반응하여 아래 반응식 6과 같이 가스화 되어서 TiF4를 형성한다.
[반응식 6]
TiO2(s) + F*/F2 → TiF4(g)
다음, 공정챔버(102)에서 ZrO2 공정이 수행되는 경우를 설명하면 다음과 같다. ZrO2 공정에서 사용되는 대표적인 전구체는 (C5H5)Zr(N(CH3)2)3로서, (C5H5)Zr(N(CH3)2)3를 이용한 ZrO2 공정의 반응식은 아래 반응식 7과 같다.
[반응식 7]
(C5H5)Zr(N(CH3)2)3 + O2(or O3) → ZrO2 + H2O + CO2 + NO2
ZrO2 공정에서 (C5H5)Zr(N(CH3)2)3는 20 ~ 30%가 반응하며, 나머지는 미반응 (C5H5)Zr(N(CH3)2)3로 배기가스에 포함되어서 공정챔버(102)로부터 배출된다.
배기관 플라즈마 반응기(110)에서 배기가스에 포함된 미반응 (C5H5)Zr(N(CH3)2)3는 아래 반응식 8와 같이 산소와 반응하여 안정화된 파우더인 ZrO2를 형성한다.
[반응식 8]
(C5H5)Zr(N(CH3)2)3 + O2 → ZrO2(s) + CO/CO2 + NO/NO2 + H2O + α
반응식 8과 같이 형성된 ZrO2 파우더는 파우더 포집 트랩(148)에 포집되고, 원격 플라즈마 반응기(150)로부터 공급되는 여기된 불소원자(F*) 또는 불소(F2)와 반응하여 아래 반응식 9와 같이 가스화 되어서 ZrF4를 형성한다.
[반응식 9]
ZrO2(s) + F*/F2 → ZrF4(g)
다음, 공정챔버(102)에서 HfO2 공정이 수행되는 경우를 설명하면 다음과 같다. HfO2 공정에서 사용되는 대표적인 전구체는 (C5H5)Hf(N(CH3)2)3로서, (C5H5)Hf(N(CH3)2)3를 이용한 HfO2 공정의 반응식은 아래 반응식 10과 같다.
[반응식 10]
(C5H5)Hf(N(CH3)2)3 + O2(or O3) → HfO2 + H2O + CO2 + NO2
HfO2 공정에서 (C5H5)Hf(N(CH3)2)3는 20 ~ 30%가 반응하며, 나머지는 미반응 (C5H5)Hf(N(CH3)2)3로 배기가스에 포함되어서 공정챔버(102)로부터 배출된다.
배기관 플라즈마 반응기(110)에서 배기가스에 포함된 미반응 (C5H5)Hf(N(CH3)2)3는 아래 반응식 11과 같이 산소와 반응하여 안정화된 파우더인 HfO2를 형성한다.
[반응식 11]
(C5H5)Hf(N(CH3)2)3 + O2 → HfO2(s) + CO/CO2 + NO/NO2 + H2O + α
반응식 11과 같이 형성된 HfO2 파우더는 파우더 포집 트랩(148)에 포집되고, 원격 플라즈마 반응기(150)로부터 공급되는 여기된 불소원자(F*) 또는 불소(F2)와 반응하여 아래 반응식 12와 같이 가스화 되어서 HfF4를 형성한다.
[반응식 12]
HfO2(s) + F*/F2 → HfF4(g)
다음, 공정챔버(102)에서 Nb2O5 공정이 수행되는 경우를 설명하면 다음과 같다. Nb2O5 공정에서 사용되는 대표적인 전구체는 (C5H5)Nb(N(CH3)2)3로서, (C5H5)Nb(N(CH3)2)3를 이용한 Nb2O5 공정의 반응식은 아래 반응식 13과 같다.
[반응식 13]
(C5H5)Nb(N(CH3)2)3 + O2(or O3) → Nb2O5 + H2O↑ + CO2↑ + NO2↑
Nb2O5 공정에서 (C5H5)Nb(N(CH3)2)3는 20 ~ 30%가 반응하며, 나머지는 미반응 (C5H5)Nb(N(CH3)2)3로 배기가스에 포함되어서 공정챔버(102)로부터 배출된다.
배기관 플라즈마 반응기(110)에서 배기가스에 포함된 미반응 (C5H5)Nb(N(CH3)2)3는 아래 반응식 14와 같이 산소와 반응하여 안정화된 파우더인 Nb2O5를 형성한다.
[반응식 14]
(C5H5)Nb(N(CH3)2)3 + O2 → Nb2O5(s) + CO/CO2 + NO/NO2 + H2O + α
반응식 14와 같이 형성된 Nb2O5 파우더는 파우더 포집 트랩(148)에 포집되고, 원격 플라즈마 반응기(150)로부터 공급되는 여기된 불소원자(F*) 또는 불소(F2)와 반응하여 아래 반응식 15와 같이 가스화 되어서 NbF5를 형성한다.
[반응식 15]
Nb2O5(s) + F*/F2 → NbF5(g)
다음, 공정챔버(102)에서 Ta2O5 공정이 수행되는 경우를 설명하면 다음과 같다. Ta2O5 공정에서 사용되는 대표적인 전구체는 Ta(OC2H5)5로서, Ta(OC2H5)5를 이용한 Ta2O5 공정의 반응식은 아래 반응식 16과 같다.
[반응식 16]
Ta(OC2H5)5 + O2(or O3) → Ta2O5 + H2O↑ + CO2↑
Ta2O5 공정에서 Ta(OC2H5)5는 20 ~ 30%가 반응하며, 나머지는 미반응 Ta(OC2H5)5로 배기가스에 포함되어서 공정챔버(102)로부터 배출된다.
배기관 플라즈마 반응기(110)에서 배기가스에 포함된 미반응 Ta(OC2H5)5는 아래 반응식 17과 같이 산소와 반응하여 안정화된 파우더인 Ta2O5를 형성한다.
[반응식 17]
Ta(OC2H5)5 + O2 → Ta2O5(s) + CO/CO2 + H2O + α
반응식 17과 같이 형성된 Ta2O5 파우더는 파우더 포집 트랩(148)에 포집되고, 원격 플라즈마 반응기(150)로부터 공급되는 여기된 불소원자(F*) 또는 불소(F2)와 반응하여 아래 반응식 18과 같이 가스화 되어서 TaF5를 형성한다.
[반응식 18]
Ta2O5(s) + F*/F2 → TaF5(g)
본 발명은 반도체 제조설비용 배기가스 전처리 장비의 운영방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조설비용 배기가스 전처리 장비의 운영방법은 도 1 내지 도 5을 통해 설명된 실시예에 따른 반도체 제조설비용 배기가스 전처리 장비(109)의 운영방법으로서, 배기관 플라즈마 반응기(110)를 작동시켜서 배기가스에 플라즈마를 발생시키는 배기관 플라즈마 발생 단계와, 원격 플라즈마 반응기(150)의 작동에 의해 가스 공급기(190)에서 공급되는 소스 가스가 분해되어서 생성되는 반응 활성종을 포함하는 원격 플라즈마 가스를 파우더 포집 트랩(148)로 공급하는 원격 플라즈마 가스 공급 단계를 포함한다.
상기 배기관 플라즈마 발생 단계에서 배기가스에 안정화된 파우더가 형성된다. 공정 종류에 따라 안정화된 파우더가 형성되는 반응은 상기 반응식 2, 5, 8, 11과 같다.
상기 원격 플라즈마 가스 공급 단계에서 파우더는 반응 활성종과 반응하여 가스화된다. 공정 종류에 따라 파우더가 가스화되는 반응은 상기 반응식 3, 6, 9, 12와 같다. 상기 원격 플라즈마 가스 공급 단계는 상기 배기관 플라즈마 발생 단계가 수행되는 동안 함께 수행되는데, 상기 배기관 플라즈마 발생 단계가 수행되는 동안에만 함께 수행되거나, 상기 배기관 플라즈마 발생 단계의 수행이 종료된 후에도 지속되어서 수행될 수 있다.
도 6에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배기가스 전처리 장비가 설치된 반도체 제조설비의 개략적인 구성이 블록도로서 도시되어 있다. 도 6을 참조하면, 반도체 제조설비(200)는, 반도체 소자를 제조하기 위한 반도체 제조공정이 수행되는 반도체 제조 장비(101)와, 반도체 제조 장비(101)로부터 배출되는 가스를 처리하는 배기가스 처리 장비(103)와, 반도체 제조 장비(101)로부터 가스를 배출시켜서 배기가스 처리 장비(103)로 유동시키는 배기 장비(105)와, 반도체 제조 장비(101)로부터 배출되는 가스를 전처리하여 가스의 유동성 저하를 방지하는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 전처리 장비(209)를 포함한다. 반도체 제조 장비(101), 배기가스 처리 장치(103), 배기 장비(105)의 구성은 도 1에 도시된 실시예와 동일하다.
배기가스 전처리 장비(209)는 플라즈마를 이용하여 배기가스에서 안정화된 파우더를 형성하는 배기관 플라즈마 반응기(110)와, 배기관 플라즈마 반응기(110)에 전력을 공급하는 배기관 반응기 전원(145)과, 챔버 배기관(107) 상에서 설치되어서 파우더를 포집하는 파우더 포집 트랩(148)과, 플라즈마를 이용하여 배기관 플라즈마 반응기(110)의 상류 측으로 공급되는 반응 활성종을 생성하는 원격 플라즈마 반응기(150)와, 원격 플라즈마 반응기(150)에 전력을 공급하는 원격 반응기 전원(180)과, 원격 플라즈마 반응기(150)로 가스를 공급하는 가스 공급기(190)를 구비한다. 원격 플라즈마 반응기(150)에서 생성된 반응 활성종이 배출관(287)을 통해 배기관 플라즈마 반응기(110)의 상류 측으로 공급되는 점을 제외하면 도 1에 도시된 실시예와 동일하다. 본 실시예에서는 원격 플라즈마 반응기(150)에서 생성된 반응 활성종이 배출관(287)을 통해 챔버 배기관(107)으로 공급되는 것으로 설명한다.
배기관 플라즈마 반응기(110)의 작동에 의해 배기가스에 안정화된 파우더가 형성되고, 공정 종류에 따라 안정화된 파우더가 형성되는 반응은 상기 반응식 2, 5, 8, 11과 같다.
원격 플라즈마 반응기(150)의 작동에 의해 파우더는 반응 활성종과 반응하여 가스화된다. 공정 종류에 따라 파우더가 가스화되는 반응은 상기 반응식 3, 6, 9, 12와 같다. 원격 플라즈마 반응기(150)가 공정 챔버(102)에 의한 공정이 완료된 후에 작동하면, 배기관 플라즈마 반응기(110)의 내부 세정(증착 부산물 제거) 효과를 기대할 수 있다.
그에 따라, 공정 진행에 따른 배기관 플라즈마 반응기(110) 내부 부산물 증착에 따른 내부 환경(Impedence) 변화가 방지되며, 설비의 압력 상승에 미치는 영향이 감소되고, 배기관 플라즈마 반응기(110)의 PM 진행 회수도 감소하여 배기관 플라즈마 반응기(110)의 MTBF를 증가시킬 수 있다.
이상 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예는 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 본 기술분야의 통상의 기술자는 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.
100: 반도체 제조설비
102: 반도체 공정 챔버
103: 배기가스 처리 장비 104: 스크러버
105: 배기 장비 106: 진공 펌프
107: 챔버 배기관 108: 펌프 배기관
109: 배기가스 전처리 장비 110: 배기관 플라즈마 반응기
145: 배기관 반응기 전원 150: 원격 플라즈마 반응기
180: 원격 반응기 전원 190: 가스 공급기
103: 배기가스 처리 장비 104: 스크러버
105: 배기 장비 106: 진공 펌프
107: 챔버 배기관 108: 펌프 배기관
109: 배기가스 전처리 장비 110: 배기관 플라즈마 반응기
145: 배기관 반응기 전원 150: 원격 플라즈마 반응기
180: 원격 반응기 전원 190: 가스 공급기
Claims (22)
- 공정가스를 이용한 반도체 제조공정이 수행되는 반도체 공정 챔버로부터 진공 펌프에 의해 챔버 배기관을 통해 배출되는 배기가스를 전처리하는 장비로서,
상기 챔버 배기관 상에 설치되어서 상기 배기가스에 플라즈마를 발생시키는 배기관 플라즈마 반응기; 및
플라즈마를 발생시켜서 소스 가스를 분해하여 반응 활성종을 포함하는 원격 플라즈마 가스를 생성하는 원격 플라즈마 반응기를 포함하며,
상기 원격 플라즈마 가스는 상기 배기가스의 유동 라인 상에서 상기 배기관 플라즈마 반응기와 상기 진공 펌프의 사이로 공급되는,
반도체 제조설비용 배기가스 전처리 장비. - 청구항 1에 있어서,
상기 챔버 배기관 상에 상기 배기관 플라즈마 반응기보다 하류에 위치하도록 설치되어서 상기 배기가스에 포함된 파우더를 포집하는 파우더 포집 트랩을 더 포함하며,
상기 원격 플라즈마 가스는 상기 파우더 포집 트랩으로 공급되는,
반도체 제조설비용 배기가스 전처리 장비. - 공정가스를 이용한 반도체 제조공정이 수행되는 반도체 공정 챔버로부터 진공 펌프에 의해 챔버 배기관을 통해 배출되는 배기가스를 전처리하는 장비로서,
상기 챔버 배기관 상에 설치되어서 상기 배기가스에 플라즈마를 발생시키는 배기관 플라즈마 반응기; 및
플라즈마를 발생시켜서 소스 가스를 분해하여 반응 활성종을 포함하는 원격 플라즈마 가스를 생성하는 원격 플라즈마 반응기를 포함하며,
상기 원격 플라즈마 가스는 상기 배기가스의 유동 라인 상에서 상기 배기관 플라즈마 반응기의 상류 측으로 공급되는,
반도체 제조설비용 배기가스 전처리 장비. - 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
상기 배기관 플라즈마 반응기에서 안정화된 파우더가 형성되며,
상기 파우더는 상기 반응 활성종과 반응하여 가스화되는,
반도체 제조설비용 배기가스 전처리 장비. - 청구항 1에 있어서,
상기 소스 가스는 삼불화질소(NF3)이며,
상기 원격 플라즈마 가스는 여기된 불소원자(F*)를 포함하는,
반도체 제조설비용 배기가스 전처리 장비. - 청구항 5에 있어서,
상기 배기가스는 Si 함유 전구체와 산소를 포함하며,
상기 배기관 플라즈마 반응기에서 상기 Si 함유 전구체는 상기 산소와 반응하여 SiO2 파우더를 형성하며,
상기 SiO2 파우더는 상기 여기된 불소원자(F*)와 반응하여 SiF4 가스를 형성하는,
반도체 제조설비용 배기가스 전처리 장비. - 청구항 6에 있어서,
상기 Si 함유 전구체는 Si(OC2H5)4인,
반도체 제조설비용 배기가스 전처리 장비. - 청구항 5에 있어서,
상기 배기가스는 Ti 함유 전구체와 산소를 포함하며,
상기 배기관 플라즈마 반응기에서 상기 Ti 함유 전구체는 상기 산소와 반응하여 TiO2 파우더를 형성하며,
상기 TiO2 파우더는 상기 여기된 불소원자(F*)와 반응하여 TiF4 가스를 형성하는,
반도체 제조설비용 배기가스 전처리 장비. - 청구항 8에 있어서,
상기 Ti 함유 전구체는 Ti(OCH2CH3)4인,
반도체 제조설비용 배기가스 전처리 장비. - 청구항 5에 있어서,
상기 배기가스는 Zr 함유 전구체와 산소를 포함하며,
상기 배기관 플라즈마 반응기에서 상기 Zr 함유 전구체는 상기 산소와 반응하여 ZrO2 파우더를 형성하며,
상기 ZrO2 파우더는 상기 여기된 불소원자(F*)와 반응하여 ZrF4 가스를 형성하는,
반도체 제조설비용 배기가스 전처리 장비. - 청구항 10에 있어서,
상기 Zr 함유 전구체는 (C5H5)Zr(N(CH3)2)3인,
반도체 제조설비용 배기가스 전처리 장비. - 청구항 5에 있어서,
상기 배기가스는 Hf 함유 전구체와 산소를 포함하며,
상기 배기관 플라즈마 반응기에서 상기 Hf 함유 전구체는 상기 산소와 반응하여 HfO2 파우더를 형성하며,
상기 HfO2 파우더는 상기 여기된 불소원자(F*)와 반응하여 HfF4 가스를 형성하는,
반도체 제조설비용 배기가스 전처리 장비. - 청구항 12에 있어서,
상기 Hf 함유 전구체는 (C5H5)Hf(N(CH3)2)3인,
반도체 제조설비용 배기가스 전처리 장비. - 청구항 5에 있어서,
상기 배기가스는 Nb 함유 전구체와 산소를 포함하며,
상기 배기관 플라즈마 반응기에서 상기 Nb 함유 전구체는 상기 산소와 반응하여 Nb2O5 파우더를 형성하며,
상기 Nb2O5 파우더는 상기 여기된 불소원자(F*)와 반응하여 NbF5 가스를 형성하는,
반도체 제조설비용 배기가스 전처리 장비. - 청구항 14에 있어서,
상기 Nb 함유 전구체는 (C5H5)Nb(N(CH3)2)3인,
반도체 제조설비용 배기가스 전처리 장비. - 청구항 5에 있어서,
상기 배기가스는 Ta 함유 전구체와 산소를 포함하며,
상기 배기관 플라즈마 반응기에서 상기 Ta 함유 전구체는 상기 산소와 반응하여 Ta2O5 파우더를 형성하며,
상기 Ta2O5 파우더는 상기 여기된 불소원자(F*)와 반응하여 TaF5 가스를 형성하는,
반도체 제조설비용 배기가스 전처리 장비. - 청구항 16에 있어서,
상기 Ta 함유 전구체는 Ta(OC2H5)5인,
반도체 제조설비용 배기가스 전처리 장비. - 공정가스를 이용한 반도체 제조공정이 수행되는 반도체 공정 챔버로부터 진공 펌프에 의해 챔버 배기관을 통해 배출되는 배기가스를 전처리하는 배기가스 전처리 장비를 운영하는 방법으로서,
상기 배기가스 전처리 장비는 상기 챔버 배기관 상에 설치되어서 상기 배기가스에 플라즈마를 발생시키는 배기관 플라즈마 반응기와, 플라즈마를 발생시켜서 소스 가스를 분해하는 원격 플라즈마 반응기를 구비하며,
상기 배기관 플라즈마 반응기를 작동시켜서 상기 배기가스에 플라즈마를 발생시키는 배기관 플라즈마 발생 단계; 및
상기 원격 플라즈마 반응기의 작동에 의해 상기 소스 가스가 분해되어서 생성되는 반응 활성종을 포함하는 원격 플라즈마 가스를 상기 배기가스의 유동 라인 상에서 상기 배기관 플라즈마 반응기와 상기 진공 펌프의 사이로 공급하는 원격 플라즈마 가스 공급 단계를 포함하며,
상기 배기관 플라즈마 발생 단계에서 상기 배기가스에 안정화된 파우더가 형성되며, 상기 파우더는 상기 반응 활성종과 반응하여 가스화되는,
반도체 제조설비용 배기가스 전처리 장비의 운영방법. - 공정가스를 이용한 반도체 제조공정이 수행되는 반도체 공정 챔버로부터 진공 펌프에 의해 챔버 배기관을 통해 배출되는 배기가스를 전처리하는 배기가스 전처리 장비를 운영하는 방법으로서,
상기 배기가스 전처리 장비는 상기 챔버 배기관 상에 설치되어서 상기 배기가스에 플라즈마를 발생시키는 배기관 플라즈마 반응기와, 플라즈마를 발생시켜서 소스 가스를 분해하는 원격 플라즈마 반응기를 구비하며,
상기 배기관 플라즈마 반응기를 작동시켜서 상기 배기가스에 플라즈마를 발생시키는 배기관 플라즈마 발생 단계; 및
상기 원격 플라즈마 반응기의 작동에 의해 상기 소스 가스가 분해되어서 생성되는 반응 활성종을 포함하는 원격 플라즈마 가스를 상기 배기가스의 유동 라인 상에서 상기 배기관 플라즈마 반응기의 상류 측으로 공급하는 원격 플라즈마 가스 공급 단계를 포함하며,
상기 배기관 플라즈마 발생 단계에서 상기 배기가스에 안정화된 파우더가 형성되며, 상기 파우더는 상기 반응 활성종과 반응하여 가스화되는,
반도체 제조설비용 배기가스 전처리 장비의 운영방법. - 청구항 18 또는 청구항 19에 있어서,
상기 원격 플라즈마 가스 공급 단계는 상기 배기관 플라즈마 발생 단계가 수행되는 동안 함께 수행되는,
반도체 제조설비용 배기가스 전처리 장비의 운영방법. - 청구항 20에 있어서,
상기 원격 플라즈마 가스 공급 단계는 상기 배기관 플라즈마 발생 단계가 수행되는 동안에만 함께 수행되는,
반도체 제조설비용 배기가스 전처리 장비의 운영방법. - 청구항 20에 있어서,
상기 원격 플라즈마 가스 공급 단계는 상기 배기관 플라즈마 발생 단계의 수행이 종료된 후에도 지속되어서 수행되는,
반도체 제조설비용 배기가스 전처리 장비의 운영방법.
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|---|---|---|---|
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Citations (1)
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- 2022-12-14 KR KR1020220174552A patent/KR20240091535A/ko unknown
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|---|---|---|---|---|
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