KR950011846B1 - 입자오염을 최소화시키는 유체유동 제어방법과 그 장치 - Google Patents

입자오염을 최소화시키는 유체유동 제어방법과 그 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR950011846B1
KR950011846B1 KR1019900002530A KR900002530A KR950011846B1 KR 950011846 B1 KR950011846 B1 KR 950011846B1 KR 1019900002530 A KR1019900002530 A KR 1019900002530A KR 900002530 A KR900002530 A KR 900002530A KR 950011846 B1 KR950011846 B1 KR 950011846B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
chamber
pressure
air
flow rate
flow
Prior art date
Application number
KR1019900002530A
Other languages
English (en)
Other versions
KR900014772A (ko
Inventor
에드와드 맥 마이클
Original Assignee
이턴 코오포레이숀
프랑크 엠 사죠벡
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이턴 코오포레이숀, 프랑크 엠 사죠벡 filed Critical 이턴 코오포레이숀
Publication of KR900014772A publication Critical patent/KR900014772A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR950011846B1 publication Critical patent/KR950011846B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • C23C14/564—Means for minimising impurities in the coating chamber such as dust, moisture, residual gases
    • C23C14/566—Means for minimising impurities in the coating chamber such as dust, moisture, residual gases using a load-lock chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • C23C14/564—Means for minimising impurities in the coating chamber such as dust, moisture, residual gases
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00—Control of fluid pressure
    • G05D16/20—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means
    • G05D16/2006—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with direct action of electric energy on controlling means
    • G05D16/2013—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with direct action of electric energy on controlling means using throttling means as controlling means
    • G05D16/2026—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with direct action of electric energy on controlling means using throttling means as controlling means with a plurality of throttling means
    • G05D16/2046—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with direct action of electric energy on controlling means using throttling means as controlling means with a plurality of throttling means the plurality of throttling means being arranged for the control of a single pressure from a plurality of converging pressures
    • G05D16/2053—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with direct action of electric energy on controlling means using throttling means as controlling means with a plurality of throttling means the plurality of throttling means being arranged for the control of a single pressure from a plurality of converging pressures the plurality of throttling means comprising only a first throttling means acting on a higher pressure and a second throttling means acting on a lower pressure, e.g. the atmosphere
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/18—Vacuum locks ; Means for obtaining or maintaining the desired pressure within the vessel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
    • H01J37/3171—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation for ion implantation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/0318—Processes
    • Y10T137/0396—Involving pressure control
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7758—Pilot or servo controlled
    • Y10T137/7761—Electrically actuated valve

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

내용 없음.

Description

입자오염을 최소화시키는 유체유동 제어방법과 그 장치
제1도는 이온 주입계통의 개략도.
제2도는 이온주입실과 이 주입실로부터 실리콘 웨이퍼들을 끼우고 빼내기 위한 로드록(load-lock)을 나타내는 확대 입면도.
제3도는 웨이퍼들이 처리되고 나서 이온주입실로부터 철회됨에 따라 이온 주입실 자세가 배기되고 나서 가압되는 다른 배열을 나타내는 개략도.
제4도는 체임버와 유체소통하는 통로를 통과하는 공기의 유동율을 조절하는 하나의 공정제어기술을 나타내는 개략도.
제5도는 공기유동통로이 유동율을 제어하는 다른 공정을 나타내는 제4도와 유사한 도면.
제6도는 체임버내이 과도한 입자오염을 방지하기 위하여 감지압력을 체임버에 들어오는 공지의 최대 허용속도와 상호 연관시키는 조사메카니즘을 나타내는 도표이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 이온주입시스템 12 : 이온소오스
14 : 분해자석 16,24 : 하우징
20 : 비온비임 22 : 이온주입실
40 : 웨이퍼 지지대 50,52 : 모터
70 : 로드록(load-lock) 80,82 : 해치(hatch)
74,76 : 개구부 72 : 압력실
110,112 : 유동제어장치 114 : 확산기
130 : 프로그래머블 콘트롤러 132 : 압력센서
134-136 : 압력센서
본 발명은 작업물(workpiece) 위의 입자오염을 최소화시킬 수 있도록 처리실을 배기시키고 가압시키는데 사용되는 유동을 제어방법과 그 제어장치에 관한 것이다.
작업부를 조절가능하게 배기시키고, 가압시킬 필요가 있는 제조공정의 한가지 예로서 이온주일실내의 이온들로 반도체 웨이퍼를 조절 처리하는 공정이 있다. 소오스에서 나온 이온들이 이온 이동경로를 따라 가속되어 웨이퍼들과 충돌하므로서 적당량의 불순물을 실리콘 웨이퍼안에 들어가게 한다. 이온들이 잘 조준 될 수 있도록 하기 위해 그 이온 이동경로는 배기되어 있어야 한다. 종래기술에서는 이 공정을 완수하기 위하여 웨이퍼들이 로드록(load-lock)을 통해 이온주입실 안으로 도입되었거나, 아니면 웨이퍼들이 직접 이온주입실 안으로 도입되었다. 로드록 장치가 사용되면, 웨이퍼가 그 이동경로상에서 로드록 안으로 삽입되어 이온주입실로 보내짐에 따라 로드록 체임버는 차례로 감압되고 가압된다. 로드록이 사용되지 않으면 웨이퍼가 직접 이온주입실 안으로 삽입 되고, 이온주입실 자체는 작업물이 체임버안으로 삽입되고 처리된 다음 제거됨에 따라 가압되고, 배기된 다음 다시 가압되어야 한다.
체임버의 가압과 감압을 포함하는 공정의 다른 예들이 종래기술에 알려져 있다. 예컨대 스퍼터 코팅(sputter coating) 방식에서 작업물이 처리실안에 삽입되고 나서 표면적으로 멀리 피복물질을 튀김으로서 작물의 표면에 코팅이 된다. 이런 방식은 예컨대 자기물질을 기록매체 입히는데 사용될 수 있다.
다시 이 코팅공정을 하기 전에 그 작업물은 처리실 안으로 삽입되고 나서 감소된 압력으로 코팅공정이 실시되어야 한다. 종종 이런 공정들에서 처리실 내의 오임물 수준이 최소로 유지되어야 할 필요가 있다. 예컨대, 처리실내의 오염물 수준이 특정값을 초과하면, 그 공정의 반도체 생산량이 감소될 것이다.
처리실내의 입자오염수준을 줄이려는 몇가지 단계를 거치더라도 이러한 단계들이 그러한 오염물을 완전히 제거할 수는 없다. 예컨대 작입물이 이온주입실 안으로 삽입됨에 따라 일자들이 어쩔수 없이 들어오게 된다. 이런 입자들은 이온주입실 안쪽벽에 내려 앉기 쉽고, 이온주입실 배기 및 재가압중에 일어나는 공기유동으로 입자들이 움직여서 이온주입실 내에서 이동하게 될 때까지 제자리에 그대로 있게 된다. 입자오염물이 이온주입실 벽들에 들러 붙어 있으면 작업물은 지나친 오염없이 이온주입실 안으로 삽입되고 처리되어 제거될 수 있다. 입자들의 존재로 인하여 생산량이 감소되는 것은 이온 주입과정 전이나 후에 입자들이 움직여 작업물 위에 얹히게 될 때이다.
종래기술로서 1988년 8월 26일자 특허된 스톨텐베르그의 미합중국 특허 제4,739,787 호는 반도체 웨이퍼 제조중에 생산량에 영향을 미치는 오염물 존재에 대한 가능성을 알고 있었다. 이 특허는 공기가 처리실을 들어가고 나가고 함에 따라 처리실벽에서 오염물을 움직이게 할수 있는 가능성을 인식하였다. 오염물 이동문제에 대한 해결책으로서 상기 미국특허는 ＆quot;턴온(trun-om) 교란이 감소되게끔 조절된 프로필(profile)에 따라 열리는 ＆quot;소프트 스타트 밸브＆quot;의 사용을 권고하였다. 특히 상기 특허는 타임프로필에 따라 처리실의 가압 및 감압을 요한다.
상기 미국 특허는 처리실벽에서 입자들이 떨어지는 것을 줄이는데 중점을 두고 있는 반면에 유동속도를 조절한다는 말은 한마디로 언급이 없다. 그 대신에 상기 미국 특허는 기체유동교란을 피하기 위한 시간 조절된 순서에 따라 처리실을 가압시키고 감압시킴으로서 교란을 피하는데 초점을 두어 이를 해결하고 있다.
본 발명은 처리실벽으로부터 과도한 양의 오염물을 이탈시키지 않고서 효율적인 방식으로 적절한 압력을 얻도록 처리실의 가압과 감압을 위한 압력 조절 형식에 관한 것이다.
본 발명은 처리실에서 공기를 빼내고 나서 공기를 다시 처리실안에 들어가게 함으로서 이 처리실을 감압시키고 나서 다시 배기시키는 방법 및 장치에 관한 것이다. 그 처리는 공기가 처리실을 들락날락함에 따른 공기의 유동율을 조절하여 처리실벽에서 입자오염물이 들썩거려 날리는 것을 최소화시키는 것이다.
본 발명에 따라 구성된 적어도 하나의 작업물을 처리하는 장치는, 이 적어도 하나의 작업물이 처리공정중에 이동하게 되는 내실이 있는 체임버를 포함한다.
이 체임버에는 이 작업물을 집어 넣었다가 처리된 후에 다시 꺼내기 위한 적어도 들어올수 있게 하고 제2출구통로를 통해 체임버내의 공기를 빼내어 체임버를 배기시키기 위한 적어도 하나의 개구부들을 포함하기도 한다. 압력센서는 체임버내측의 압력을 감시하고 감지된 압력을 나타내는 압력신호를 보낸다. 프로그래머블 제어장치는 이 압력신호를 감시하고 체임버를 출입하는 공기의 유동율을 조절하여 이 공기유동율이 너무 높아 야기되는 실내의 오염을 방지한다. 이 시스템의 바람직한 용도는 실리콘 웨이퍼의 이온주입을 위한 것이다.
이런 용도에서 작업물을 삽입하기 위한 개구부가 있는 체임버는 이온 주입 공정중에 작업물이 놓여 있는 처리실 그 자체일 수 있고, 그렇지 않으면 그 체임버는 작업물이 넣어지는 로드록이다. 후자의 경우에, 작업물이 로드록 안에 집어 넣어지고 나서 로드록이 감압되고 다시 작업물이 로드록에서 처리실로 전달된다.
다른 응용에서 유동제어장치가 체임버내의 압력을 감시하고 이 체임버를 출입하는 공기의 유동율을 조절하여 체임버의 입자오염을 방지한다. 이는 특정 공기유동율을 제공하도록 체임배내의 감지된 압력에 따라 조절될 수 있는 유동제어밸브와 압력센서로의 완수되는 것이 가장 바람직하다. 체임버 압력과 유동율 사이의 상호관계는 체임버내의 감지압력과 최대 유동율을 비교한 뒤 필수 유동율을 얻게끔 유동제어밸브 세팅을 조절하는 신호를 출력하는 조사표를 가진 프로그래머블 콘트롤러로서 달성되는 것이 가장 바람직하다.
바람직한 설계에 있어서, 프로그래머블 콘트롤러의 조사표내에 안전계수가 설정되어 있어 허용가능한 양보다 훨신 더 작은 입자들을 움직이게 하는 유동율이 얻어진다. 다른 장치에서 체임버를 출입하는 공기의 유동율은 복수의 압력 감지기들로서 감시될 수 있고, 이 압력센서들에서 읽은 복수의 압력값에 따라 조절 밸브의 세팅이 변화되어 원하는 공기유동율을 제공하게 된다. 이 기술은 다른 위치들에 있는 더 많은 압력센서들을 사용하지만 덜 비싼 밸브장치로 보충될 수 있다.
상술한 바로부터 알수 있듯이 본 발명의 목적은 처리실을 순차로 배기시키고 가압시키는 공정제어에 사용하기 위한 새롭고 개량된 유동제어기구를 제공하는 것이다. 여기서 제시되는 특별한 기술은 감압과 재가압이 달성되는 시간간격 보다는 실제의 유동율에 초점이 맞추어져 있다. 본 발명의 다른 목적과 잇점들은 첨부한 도면들을 참조하여 이하 더욱 상세히 설명한다.
제1도는 이온소오스(12)와 분해자석(14)이 제1하우징(16)에 내장되어 있는 이온주입시스템(10)을 도시한다. 소오스(12)에서 나온 이온비임(20)은 이동경로를 따라 하우징(16)을 빠져나와 제2하우징(24) 내측의 이온주입실(22)로 이동한다. 분해자석(14)은 이온을 분해하여 선택된 이온 종류의 정제된 비임을 만들고, 이 정제된 비임이 하우징(16)을 빠져나와 연결도관(26)을 통과해서 제2하우징(24)에 들어간다.
이온주입실(22)은 이온비임(20)에 대해 주입실(22)의 정렬을 용이하게 하는 가동 축배침(28)위에 지지된다. 제2도에 표시한 바와 같이, 이온비임(20)은 이온주입실(22)에 들어가 웨이퍼 지지대(40)에 부딪히고, 웨이퍼 지지대(40)는 이온비임(20)이 웨이퍼에 부딪혀, 이 웨이퍼를 이온불순물로 선택적으로 처리하게끔 설계된 원형경로를 따라 개별 실리콘 웨이퍼들을 이동시킨다.
이 지지대(40)는 축선(42)을 중심으로 회전할 수 있도록 장치되어 있고, 일단 웨이퍼들이 지지대(40)의 외주원에 장치된 다음 지지대(40)을 회전시키는 모터(50)에 의해 지지대(40)를 고속회전시킨다. 웨이퍼 지지대(40)는 이온주입실(22)내에서 병진 운동할 수 있게 장치되어 있어, 이온 불순물의 선택적인 처리를 완수하는 주사운동식으로 웨이퍼 위치를 이동시킨다. 이러한 전후 병진운동은 구동축(54)에 의해 지지대(40)에 결합된 제2모터(52)에 의해 실시된다. 모터(50)와 웨이퍼 지지대(40)는 안내 레일(56)에 의해 지지된다. 두 개의 베어링들(58), (58)은 제2도의 화살(60)로 표시된 바와 같이 미끄럼 운동할 수 있도록 웨이퍼 지지대(40)와 모터(50)를 지지한다. 실리콘 웨이퍼의 이온 주입중에 화살(60) 표 방향으로 전후 운동하면서 고속으로 돌아 지지대(40)의 원주 부근에 장치된 웨이퍼들에 이온 불순물이 선택적으로 집중 처리되게 한다.
전술한 형식의 이온 주입시스템에 대한 더 상세한 사항은 암스트롬등의 미합중국 특허 제4,672,210호에 들어 있다. 이 종래기술 특허는 주제가 여기서 참고로 병합된다. 반도체 웨이퍼들이 로드록(70)을 통해 이온주입실(22)안에 삽입된다.
로드록(70)은 체임버(72)를 형성하고, 이 체임버(72)는 이온주입실(22)내부 압력과 같은 압력까지 진공펌프(도시 안됨)에 의해 배기되어 웨이퍼들이 로드록(70)과 이온주입실(22)사이의 개구부(74)를 통해 앞뒤로 전달 될수 있게 한다.
웨이퍼들을 이온주입실(22)안밖으로 이동시키는 자동기구는 종래기술에 알려져 있다. 이 웨이퍼들은 처음에 로드록(70)안에 삽입되고, 로드록 체임버(72)내의 압력은 이온주입실(22)내의 압력과 같아질 때 까지 감소된다. 그 다음에 유체가 새지 않게된 문, 즉 해치(80)가 열려 로드록(70)내의 웨이퍼들이 이온주입실(22)안으로 전달되게 한다. 이온 주입공정이 완료 된후 웨이퍼들은 이온주입실(22)에서 다시 로드록(70)안으로 이동되고, 이 로드록은 공기가 다시 체임버(72)안에 들어오게 하여 다시 가압된다. 제2도어인 해치(82)가 열리고 처리된 웨이퍼들이 개구부(76)를 통해 제거 되고, 다시 후속 웨이퍼 조작 및 처리부로 옮겨진다.
로드록 체임버(72)의 벽에서 입자 오염물이 이탈할 위험이 있는 경우란 로드록(70)이 배기되고 가압되는 동안이다. 체임버(72)를 출입하는 공기의 유동율이 본 발명에 따라 주의깊게 감시된다. 체임버에 들러붙은 입자들이 벽에서 떨어지기 전에 겪어야 하는 힘을 이론적으로 고찰함으로서 허용 가능한 유동율이 유도된다.
이론적인 유동율 한계 계산
유체유동으로 인하여 입자에 작용하는 공기역학적힘(aerodynamic force) Faero는,
Figure kpo00001
여기서 Cd 는 향력계수, Cc 는 커닝햄 슬립 팩트(Cunningham slip fact), p는 기체밀도, u는 입자에서의 국부기체 속도, Ap는 입자의 단면적이다. 이 모든 인수들은 기체밀도(압력), 국부 기체속도 및 입자크기에만 의존한다. 대상 입자들이의 로드쪽 체임버의 벽들에 붙어 있다. 경계층이라 할수 있는 것이 존재하므로 벽에서의 유동속도는 u=0이다. 벽에서 떨어져 유동되어 안으로 이동하는 속도 프로필은 유동의 형식에 의존한다. 속도구배는 난류에서 보다 충류에서 더 완만하다. 따라서, 충류에서 벽으로부터 약간 이동하면 그 속도는 난류의 경우보다 자유흐름속도의 훨씬 더 작은 비율일 것이다. 물론 난류의 자유흐름속도는 더 클수 있다. 충류에 대해서 벽에서 거리 y만큼 떨어진 곳의 속도는,
Figure kpo00002
여기서 u*는 자유흐름 속도이고, δ는 경계층 두께이다. 전형적으로 δ는 여기서 관심대상인 압력과 유동속도에 대해 수밀리미터이고
Figure kpo00003
와 함께 감소한다. 입자직경 y=d를 삽입하면,
Figure kpo00004
여기서 G(d,p)는 압력에 약간 의존한다.
입자가 벽에서 떨어지기 위해서 그 공기역학적 힘은 표면을 따라 입자를 미끄러지게 할 만큼 최소한 커야 한다. 마찰계수가 k이고, 부착력(attachmaent force)은 Fattach 로서 입자를 체임버 벽에서 떨어지게 하려면
Faero > k Fattach (식 4)
>이 부착력은 기체상태에 의존하지 않는다. 그래서, 입자들은 떨어지게 하려면,
Figure kpo00005
(식 5)
실험에 의해 이 결과의 정확성이 확인되었다. 부착력은 여러 가지 입자 변수와 벽의 특성에 의존한다. 동일한 실험에 의해 k Fattach 의 크기는 5×10-6dyne 이상이다. 이것은 상기 식에서 유일한 미지수이고, 임계속도 u*crit(P)의 결정을 가능하게 하는데 이 속도보다 더 높은 속도에서 입자는 이탈하고 더 낮은 속도에서 입자는 이탈하지 않는다. u*crit(P)/m(m은 안전계수)는 로드록에 들어오는 공기나 또는 감압중에 빠져나가는 공기에 대해 가장 적합한 통기프로필이다. 임계속도는 주위압력에만 의존하는 것에 유의한다.
제2도에서 로드록(70)이 가압됨에 따라 유동제어장치(110)가 열리서 체임버(72)내부에 조절된 유동율로 공기가 들어오게 한다. 로드록(70)의 출구측에서 제2유동제어장치(112)가 열리어 로드록(70) 내의 공기가 체임버(72)밖으로 빠져나가게 한다.
공기 입구측에서 로드록(70)은 유동확산기(114)를 포함하고 이 유동확산기(114)는 그 면적에 걸쳐 기체의 균일한 운동을 촉진한다. 확산기(114)는 체임버 치수에 비해 실용적인 만큼 커야 한다. 개시된 실시예에서 예컨대 확산기(114)는 로드록 체임버(72)에 대해 반드시 하나의 완전한 경제벽을 이룬다. 제어장치(110)와 확산기(114)사이의 유동통로는 확대된 면적의 테이퍼부위(116)를 이룬다.
로드록(70)의 출구측에 마련된 제2테이퍼통로(120)는 로드록 내측의 비교적 낮은 유동율과 진공펌프로 가는 통로(122)에서의 더 높은 공기 유동율 사이의 전이부이다. 공기속도조절은 출구측에서는 덜 임계적이고, 확산기는 불필요하다. 그러나, 오염이 허용한계를 초과하면 제2도에 점선으로 표시한 제2확산기(121)가 이용될 수 있다.
제4도에 도시한대로 2개의 유동제어장치(110), (112)는 프로그램 된 콘트롤러(130)는 로드록(70)내의 공기압을 감시하는 압력센서(132)로 부터의 압력을 감시한다. 체임버벽들로 부터의 입자들이 이탈을 막기 위해 허용 가능한 유동율에 대한 앞의 이론적 논의가 조사표 형태로 프로그래머블 콘트롤러(130)에 프로그램된다. 센서(132)에 의해 감시된 압력은 이론적 고찰을 개략적으로 나타낸 도표(제6도)에 도시한 바와같이 최대 유동율에 상호 관련된다. 이로서 콘트롤러(13)는 로드록내의 압력이 변화함에 따라 임계적인 속도프로필을 계산할 수 있게 된다.
두 개의 유동제어장치들은 예컨대 시에라 인스트루먼츠를 포함한 많은 회사들로부터 상업적으로 얻을수 있는 질량 유동제어 장치일 수 있다. 적당한 유동제어장치를 동하는 유동율은 단위 시간당 유체의 체적, 즉 1초당 입방 피이트로 계산된다. 예컨대 제어장치(110)를 동한 유동율이 조절되면 확산기(114)를 지나 체임버(72)에 돌어오는 공기의 속도는 이 유동율 F를 확산기의 단연적 A로 나누어서 계산될 수 있다. 즉, V=F/A 제6도에 도시한 바와 같이 확산기(114)지역에서 공기의 최대허용속도 V에 의거하여 콘트롤러(130)가 원하는 유동율에 측정압력을 상호 관련시키는 것이 정상이다. 콘트롤러(130)로부터의 출력(131)신호는 유동제어장치(110)를 통한 유동율이 조절되면 확산기(114)를 지나 체임버(72)에 들어오는 공기의 속도는 이 유동율 F를 확산기의 단면적 A로 나누어서 계산될 수 있다. 즉, V=F/A 제6도에 도시한 바와 같이 확산기(114)지역에서 공기의 최대허용속도 V에 의거하여 콘트롤러(130)가 원하는 유동율에 측정압력을 상호 관련시키는 것이 정상이다. 콘트롤러(130)로 부터의 출력(131)신호는 유동제어장치(110)를 통한 공기의 유동을 조절하여 입자이탈을 방지하는 적절한 속도 V를 달성한다.
체임버(72)의 크기와 웨이퍼들을 효율적으로 전달하는 데 필요한 유동율은 이용하기에 값비싼 비교적 대형의 질량 유동제어장치를 요한다. 감압을 위해서는 그 외에 상업용이 질량 유도제어장치는 콘덕턴스에 있어서 제한된다. 단일압력센서(132) 대신에 다른 제어기구는 복수의 압력센서(134-136)(제5도)를 이용한다. 또 다른 실시예에서 밸브(140) 양측에서 압력이 측정되면, 밸브세팅이 이 측정압력에 기초하여 조절될 수 있다. 밸브(140)를 통한 공기유동율(flow rate) F(flow)는 특정밸브에 의존하는 상수 Q에 두 센서(135),(136)에서의 압력차(P1-P2)를 곱한것과 같다. 즉,
F(flow) = Q(P1-P2) (식 6)
제5도 실시예에서 콘트롤러(130)는 기체속도(V=F/A)가 확산기(114)에서의 표적 기체속도 이상이냐 이하이냐에 따라 밸브(140)를 개폐하는 출력(142)에서의 제어신호에 의해 밸브(140)의 세팅을 조절한다. 제4도 및 제5도와는 다른 보충물이 유동제어기술에 숙달된 자들에게는 명백할 것이다. 본 발명의 중요한 특징은 체임버 입력의 함수로서 출입하는 유동속도의 조절을 하는 것이다.
본 발명의 실용은 로드록(70)이 사용되는 상황에 한정되는 것이 아니다. 제3도에서 예컨대 이온주입실(22')이 직접 가압되고 배기되어 웨이퍼들이 해치(82')를 통해 이온주입실(22')의 안밖으로 넣어지거나 빼내지기전에 공기가 이온주입실(22')에 들어오게 된다. 해치(82')가 닫히고, 이온주입실(22')이 배기된다. 가압과 감압 모두의 유동제어율은 제4도나 제5도와 감시되고 조절된다. 제3도의 이온주입실(22')과 같은 이온주입실 안으로 웨이퍼들을 직접 넣은 여러가지 기구들이 종래기술에 알려져 있다. 그러나 이러한 삽입과 철회기술들은 공기가 이온주입실에서 빼내지고 다시 재가압중에 이온주입실에 들어오게 함에 따라 공기유동의 감시와 일치한다.
본 발명의 어느정도 특별하게 기술되었으나 첨부한 특허청구 범위의 정신내에서 개시된 설계와는 다른 변경과 수정이 포함될 수 있을 것이다.

Claims (7)

  1. a)하나 이상의 작업물을 처리를 위해 안으로 이동하게 되는 체임버를 구성하는 이온주입실(22)로서, 이 체임버에는 처리전에 작업물을 이온주입실 안에 집어 넣고, 처리후에 이온주입실로부터 제거하기 위한 하나 이상의 작업물 개구부(74, 76)가 있고, 공기가 입구유동제어통로(116)를 통해 체임버에 들어오게 하고 제2유동제어통로(120)를 통해 체임버의 공기를 빼내어 체임버를 배기시키기 위한 하나 이상의 개구부들을 더 포함하는 상기 체임버와, b)체임버내의 압력을 감시하고 감지된 압력을 나타내는 압력신호를 제공하는 압력센서(132)와, c)압력센서로 부터의 압력을 감시하고 제1 및 제2유동제어통로를 지나 출입하는 공기의 유동율을 조절하여 체임버의 안밖으로 이동하는 공기의 유동율이 너무 높아 야기되는 실내의 오염을 방지하는 유동콘트롤러(130)를 구성되는 하나 이상의 작업물을 처리하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유동콘트롤러는 제1 및 제2유동제어통로들을 통하는 제1 및 제2최대 유동율들에 압력센서의 압력신호를 상호 관련시키는 수단을 포함하고, 상기 제1 및 제2유동제어통로들 내부에 위치하여 그 유동율 들을 상기 최대 유동율 또는 그 이하의 값으로 조절하는 수단(110, 112)을 더 포함하는 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 유동 콘트롤러는, a)제1유동제어통로 내의 밸브(140)와, b)상기 제1유동제어통로 내의 밸브 상류측에 압력센서(135)와, c)상기 제1유동제어통로내의 밸브 하류측에 있는 압력센서(136)와, d) 밸브 양측의 압력차로 표시한 대로 감지된 유동율보다 더 높거나 낮은 밸브를 통한 유동율을 얻도록 밸브 세팅을 조절하는 수단(130, 142)을 포함하는 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 체임버는 대기압 지역에서 작업물을 받아들이는 하나의 작업물 개구부(76)와 대기압보다 낮은 압력지역에서 작업물을 운반하는 제2작업물 개구부(74)를 가진 장치.
  5. 입자오염물을 움직여서 야기되는 실내오염을 피하면서 이온주입실(22)을 교대로 감압하고 가압하는 방법에 있어서, a)처리실을 출입하는 공기의 공기압에 의존하는 임계 최대속도를 규정하는 단계하와, b)처리실 내의 압력을 감지하고 처리실의 형태에 기초한 순간 공기 유동율을 결정하여 상기 임계 최대속도 미만의 처리실내 공기 이동속도를 산출하는 단계와, c)가압 또는 감압중에 처리실내의 공기압이 변함에 따라 순간 공기유동율을 산출하도록 처리실을 출입하는 공기의 유동율을 조절하는 단계를 포함하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 조절단계는 단위시간당 처리실에 들어오는 공기의 체적을 조절하도록 유체유동콘트롤러를 세팅함으로서 수행되는 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 조절단계는 밸브에 걸친 압력차를 측정하고 밸브세팅을 변하시켜 적절한 순간 공기유동율에 대응하는 소기의 압력차를 산출함으로서 완수되는 방법.
KR1019900002530A 1989-03-03 1990-02-27 입자오염을 최소화시키는 유체유동 제어방법과 그 장치 KR950011846B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US319,257 1989-03-03
US07/319,257 US4987933A (en) 1989-03-03 1989-03-03 Fluid flow control method and apparatus for minimizing particle contamination

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR900014772A KR900014772A (ko) 1990-10-24
KR950011846B1 true KR950011846B1 (ko) 1995-10-11

Family

ID=23241500

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019900002530A KR950011846B1 (ko) 1989-03-03 1990-02-27 입자오염을 최소화시키는 유체유동 제어방법과 그 장치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US4987933A (ko)
EP (1) EP0385709B1 (ko)
JP (1) JP3000223B2 (ko)
KR (1) KR950011846B1 (ko)
CA (1) CA2010604C (ko)
DE (1) DE69019558T2 (ko)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5231291A (en) * 1989-08-01 1993-07-27 Canon Kabushiki Kaisha Wafer table and exposure apparatus with the same
US5217053A (en) * 1990-02-05 1993-06-08 Texas Instruments Incorporated Vented vacuum semiconductor wafer cassette
US5308989A (en) * 1992-12-22 1994-05-03 Eaton Corporation Fluid flow control method and apparatus for an ion implanter
DE4419333A1 (de) * 1994-06-02 1995-12-07 Bolz Alfred Gmbh Co Kg Abfüllanlage für gefährliche, schütt- oder fließfähige Medien
US5542458A (en) * 1994-08-22 1996-08-06 Gilbarco Inc. Vapor recovery system for a fuel delivery system
US6036923A (en) * 1995-03-07 2000-03-14 Bioseq, Inc Pressure cycling reactor and methods of controlling reactions using pressure
US5633506A (en) * 1995-07-17 1997-05-27 Eaton Corporation Method and apparatus for in situ removal of contaminants from ion beam neutralization and implantation apparatuses
US5554854A (en) * 1995-07-17 1996-09-10 Eaton Corporation In situ removal of contaminants from the interior surfaces of an ion beam implanter
KR100189981B1 (ko) * 1995-11-21 1999-06-01 윤종용 진공 시스템을 구비한 반도체 소자 제조장치
US5672882A (en) * 1995-12-29 1997-09-30 Advanced Micro Devices, Inc. Ion implantation device with a closed-loop process chamber pressure control system
GB2325561B (en) * 1997-05-20 2001-10-17 Applied Materials Inc Apparatus for and methods of implanting desired chemical species in semiconductor substrates
US6278542B1 (en) 1998-11-23 2001-08-21 Light And Sound Design Ltd. Programmable light beam shape altering device using separate programmable micromirrors for each primary color
FR2807951B1 (fr) * 2000-04-20 2003-05-16 Cit Alcatel Procede et systeme de pompage des chambres de transfert d'equipement de semi-conducteur
DE10144923A1 (de) 2001-09-12 2003-03-27 Guehring Joerg Spanabhebendes Werkzeug mit Wendeschneidplatte
KR101297964B1 (ko) 2005-08-30 2013-08-19 어드밴스드 테크놀러지 머티리얼즈, 인코포레이티드 대안적인 불화 붕소 전구체를 이용한 붕소 이온 주입 방법, 및 주입을 위한 대형 수소화붕소의 형성 방법
US8598022B2 (en) 2009-10-27 2013-12-03 Advanced Technology Materials, Inc. Isotopically-enriched boron-containing compounds, and methods of making and using same
US8796131B2 (en) * 2009-10-27 2014-08-05 Advanced Technology Materials, Inc. Ion implantation system and method
KR101902022B1 (ko) 2010-08-30 2018-09-27 엔테그리스, 아이엔씨. 고체 물질로부터 화합물 또는 그의 중간체를 제조하기 위한 장치 및 방법, 및 이러한 화합물과 중간체를 사용하는 방법
TWI583442B (zh) 2011-10-10 2017-05-21 恩特葛瑞斯股份有限公司 Ｂ２ｆ４之製造程序
JP2014146486A (ja) * 2013-01-29 2014-08-14 Jeol Ltd 荷電粒子線装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3963043A (en) * 1975-01-02 1976-06-15 Motorola, Inc. Pressure sensing method and apparatus for gases
DE2811345C2 (de) * 1978-03-16 1986-12-11 Knorr-Bremse AG, 8000 München Druckregler für pneumatische Drücke, insbesondere in Fahrzeugen
US4373549A (en) * 1979-02-12 1983-02-15 Hewlett-Packard Company Mass flow/pressure control system
US4433951A (en) * 1981-02-13 1984-02-28 Lam Research Corporation Modular loadlock
JPS5998217A (ja) * 1982-11-26 1984-06-06 Fujikin:Kk 流量制御装置
JPS60189854A (ja) * 1984-03-10 1985-09-27 Shimadzu Corp 試料交換装置
JPS6191375A (ja) * 1984-10-11 1986-05-09 Hitachi Electronics Eng Co Ltd プラズマエツチング装置の排気ベント機構
US4717829A (en) * 1985-03-14 1988-01-05 Varian Associates, Inc. Platen and beam setup flag assembly for ion implanter
US4672210A (en) * 1985-09-03 1987-06-09 Eaton Corporation Ion implanter target chamber
US4705951A (en) * 1986-04-17 1987-11-10 Varian Associates, Inc. Wafer processing system
US4739787A (en) * 1986-11-10 1988-04-26 Stoltenberg Kevin J Method and apparatus for improving the yield of integrated circuit devices
US4836233A (en) * 1988-06-06 1989-06-06 Eclipse Ion Technology, Inc. Method and apparatus for venting vacuum processing equipment

Also Published As

Publication number Publication date
US4987933A (en) 1991-01-29
EP0385709A2 (en) 1990-09-05
DE69019558D1 (de) 1995-06-29
JP3000223B2 (ja) 2000-01-17
JPH02291652A (ja) 1990-12-03
CA2010604C (en) 1996-07-02
KR900014772A (ko) 1990-10-24
EP0385709B1 (en) 1995-05-24
CA2010604A1 (en) 1990-09-03
EP0385709A3 (en) 1991-06-05
DE69019558T2 (de) 1996-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR950011846B1 (ko) 입자오염을 최소화시키는 유체유동 제어방법과 그 장치
US5031674A (en) Fluid flow control method and apparatus for minimizing particle contamination
GB2057723A (en) Method and apparatus for controlling gas flows
JPH0242186A (ja) ブースターポンプのための制御バイパス
CA1301958C (en) Method and apparatus for venting vacuum processing equipment
JP2681576B2 (ja) 加工物を周囲空気を排除した特定の選択ガスの雰囲気中で処理するための装置及び方法
JP2009252953A (ja) 真空処理装置
US5240046A (en) Fluid flow control method and apparatus for minimizing particle contamination
US6843809B2 (en) Vacuum/purge operation of loadlock chamber and method of transferring a wafer using said operation
JPH04212038A (ja) 等速プローブ及び減圧組立体
KR20070093696A (ko) 반도체 제조설비의 진공 시스템
JP2723795B2 (ja) 横型処理炉
JP2006156769A (ja) 真空処理装置
JP2735231B2 (ja) 半導体製造装置
JPS62169416A (ja) 真空装置の圧力制御方法および装置
JPH0791368A (ja) クライオポンプの制御方法
JPH08124817A (ja) チャンバ機構およびそのガス制御方法
JP2627039B2 (ja) 真空排気装置
JPH06349759A (ja) 熱処理装置
JP2982290B2 (ja) 排気装置
JPH07280685A (ja) 高温粉体流路の圧力検出装置
JPH0795529B2 (ja) 縦型拡散ｃｖｄ装置
JPH09253474A (ja) 真空処理装置
JPH0636478Y2 (ja) 熱処理炉
JPH04304617A (ja) 荷電粒子線装置等の試料供給装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
G160 Decision to publish patent application
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20071001

Year of fee payment: 13

LAPS Lapse due to unpaid annual fee