KR20060086028A - 밸브 어셈블리 및 이를 가지는 반도체 제조 장치, 그리고트랩을 세정하는 방법 - Google Patents

밸브 어셈블리 및 이를 가지는 반도체 제조 장치, 그리고트랩을 세정하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 제조장비의 배기부에 사용되는 누설(leak)을 방지하는 밸브 어셈블리 구조를 개시한다. 이에 의하면, 밸브 어셈블리 몸체의 오픈된 양 끝단중의 하나는 공정챔버 또는 펌프와 연결되고 다른 하나는 트랩과 연결된다. 몸체내에는 3개의 밸브가 설치되며, 가스를 배기할 때는 몸체 내부에 설치된 모든 밸브들을 개방시키고, 가스를 차단할 때에는 몸체 내부의 모든 밸브들을 폐쇄시킨다. 이경우 밸브들에 의해 몸체 내부가 복수의 공간으로 분리되는데, 제 1밸브와 제 2밸브 사이의 공간에는 제 1영역이 형성되고, 제 2 밸브와 제 3밸브에는 제 2영역이 형성된다. 제 1영역에는 가스 주입관이 연결되어 밸브들이 폐쇄된 상태에서 제 1영역은 고압으로 유지되고, 제 2영역에는 유체 흡입관이 연결되어 밸브들이 폐쇄된 상태에서 제 2영역은 저압으로 유지된다.
밸브 어셈블리, 진공, 트랩, 세정

Description

밸브 어셈블리 및 이를 가지는 반도체 제조 장치, 그리고 트랩을 세정하는 방법{VALVE ASSEMBLY, APPARATUS FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICES WITH THIS, AND METHOD FOR CLEANING TRAP}
도 1은 일반적인 반도체 제조 장치를 개략적으로 보여주는 도면;
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 반도체 제조 장치를 개략적으로 보여주는 도면;
도 3은 도 2의 장치에서 분기관에 설치되는 밸브 어셈블리들의 배치를 보여주는 도면;
도 4는 도 3의 밸브 어셈블리를 확대하여 보여주는 단면도;
도 5는 트랩 세정시 밸브 어셈블리 내 상태를 보여주는 도면; 그리고
도 6과 도 7은 도 4의 밸브 어셈블리의 다른 예를 보여주는 도면들이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 공정챔버 20 : 펌프
30 : 배기관 40 : 트랩
50 : 밸브 어셈블리 520 : 몸체
550a, 550b, 550c : 제 1밸브, 제 2밸브, 제 3밸브
540a, 540b, 540c : 제 1하우징, 제 2하우징, 제 3하우징
572 : 제 1영역 574 : 제 2영역
582 : 가스 주입관 584 : 유체 흡입관
본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 트랩이 설치된 진공배기관에 설치되는 밸브 어셈블리 및 이를 가지는 반도체 제조 장비에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조 공정에서, 웨이퍼 상에 박막을 증착하거나, 웨이퍼 상에 증착된 박막을 식각하는 공정은 공정챔버 내에서 실란(Silane), 아르신(Arsine), 티클(TiCl4) 암모니아(NH3)및 염화 붕소 등의 유해가스와 수소 등의 프로세스 가스를 사용하여 고온에서 수행되며, 상기 공정이 진행되는 동안 공정챔버 내부에는 각종 발화성 가스와 부식성 이물질 및 유동 성분을 함유한 유해가스 등이 다량 발생하게 된다.
따라서 반도체 제조 장비에는 공정챔버를 진공 상태로 만들어 주는 진공 펌프의 후단에 공정챔버에서 배출되는 배기가스를 정화 시킨후 대기로 방출하는 스크러버(scrubber)를 설치한다.
하지만, 공정챔버에서 배출되는 배기 가스는 대기와 접촉하거나 주변의 온도가 낮으면 고형화되어 파우더로 변한다. 파우더가 배기 라인에 고착될 경우 배기 압력을 상승시키고, 파우더가 진공 펌프로 유입 될 경우 진공 펌프의 고장을 유발하고, 배기 가스의 역류를 초래하여 공정챔버 내 웨이퍼를 오염시키는 문제점이 있다.
이에, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 공정챔버와 진공 펌프 사이에 공정챔버에서 배출되는 배기가스를 파우더 형태로 포집하는 트랩 장치가 설치된다.
도 1은 일반적인 반도체 제조 장비의 배기 구조를 나타낸 개략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 저압 화학기상증착장치와 같은 공정챔버(910)의 배기구에 연결된 배기관(20)에는 트랩(932, 934)과 펌프(920)가 설치된다. 펌프(920)는 상기 공정챔버(910) 내의 진공을 유지하여 주고, 트랩(932, 934)은 파우더 형태의 반응 부산물인 이물질을 포집하여 반응 부산물이 펌프로 유입되는 것을 방지한다.
그런데, 제조 공정이 장기간 진행되면 트랩(932, 934) 내부에 부착된 파우더의 양의 증가로 인해 배기가스가 통과할 수 있는 트랩(932, 934) 내의 공간이 점차 좁아진다. 따라서, 일정 시간이 경과되면 펌프(920)와 공정챔버(910)의 가동을 중단한 후 오염된 트랩을 세척하거나 또는 새로운 트랩으로 교체한다. 그러나 트랩을 세척하거나 교환하기 위하여, 공정챔버(910)와 펌프(920)의 가동을 중단하여야 하므로 설비가동률이 저하된다. 따라서 일반적으로 사용되는 장치는 도 1에 나타난 바와 같이 2개의 트랩을 사용하고 있다.
예를 들어, 도 1에서와 같이 제 1트랩(932)에 파우더가 많이 부착되면, 제 1트랩(932)은 더 이상 가동되지 않고 이에 대해 세척 또는 교체 작업이 진행되며, 제 1트랩(932)이 세척 또는 교체되는 동안 제 2트랩(934)을 사용하여 트랩이 수행된다. 따라서 공정챔버(910)와 펌프(920)의 가동을 중단하지 않고도 상기 공정 부산물인 이물질의 트랩을 계속 진행 할 수 있다. 또한, 트랩(932, 934)에 탈이온수 공급라인과 배출라인(도면에 도시)을 추가적으로 설치하여 트랩(932, 934)을 분리 하지 않고 세척할 수 있는 구조도 제안 되었다.
트랩을 세척하는 과정을 상세히 설명하면, 제 1트랩(932)을 세척하기 위해서는 제 1밸브(V1)와 제 2밸브(V2)를 폐쇄하고, 제 1트랩(932)으로 탈이온수(DIW)를 공급한다. 이 동안, 제 3밸브(V3)와 제 4밸브(V4)는 개방상태가 되어 제 2트랩(934)이 트랩을 진행하게 된다.
그러나 상기 제 1트랩(932)을 세척하는 동안 제 1밸브(V1)와 제 2밸브(V2)의 내부 리크(leak)에 의해 세척용 탈이온수가 진공 배기관(940)으로 유입되는 문제가 발생한다. 이로 인하여 공정챔버(910)와 연결된 진공 배기관(940) 또는 웨이퍼가 오염되는 문제가 발생한다.
본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 2개 이상 트랩을 사용하는 배기구조에 있어서, 그 중 하나의 트랩을 교체 또는 세척하는 동안 밸브의 리크(leak)로 탈이온수 또는 외부의 오염물질이 진공 배기관으로 유입되는 것을 방지할 수 있는 밸브 어셈블리 및 이를 가지는 반도체 제조 장치를 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명인 밸브 어셈블리는 상기 배기관에 연결되는 제 1포트 및 제 2포트를 가지는 몸체를 가진다. 상기 몸체 내에는 상기 몸체의 내부 통로를 개폐하는 제 1밸브와 상기 몸체의 내부 통로를 개폐하며 상기 제 1밸브와의 사이에 제 1영역을 제공하는 제 2밸브가 제공된다. 상기 제 1밸브와 상기 제 2밸브가 닫힌 상태에서 유체가 상기 밸브 어셈블리를 통과하여 흐르는 것을 차단하도록 상기 제 1영역 내 압력을 조절하는 제 1압력 조절부를 가지는 차단부재가 제공된다.
일 예에 의하면, 상기 제 1압력 조절부는 상기 제 1영역과 연결되며, 상기 제 1영역 내부를 고압으로 유지하기 위해 상기 제 1영역으로 가스를 공급하는 가스 주입관을 포함한다.
또한, 상기 밸브 어셈블리는 상기 몸체 내에 배치되며 상기 몸체의 내부 통로를 개폐하고 상기 제 2밸브와의 사이에 제 2영역을 제공하는 제 3밸브를 더 포함하고, 상기 차단 부재는 상기 제 2영역 내 압력을 조절하는 제 2압력 조절부를 더 포함한다. 상기 제 2압력 조절부는 상기 제 2영역과 연결되며 상기 제 2밸브와 상기 제 3밸브가 닫힌 상태에서 상기 제 2영역 내부를 저압으로 유지하기 위해 상기 제 2영역 내 유체를 흡입하는 유체 흡입관을 포함한다.
상기 배기관은 공정챔버와 펌프를 연결하며, 상기 배기관 상에는 상기 공정챔버로부터 배출된 반응부산물을 포집하는 트랩이 설치되고, 상기 밸브 어셈블리는 상기 공정챔버와 상기 트랩 또는 상기 펌프와 상기 트랩 사이에 위치되며, 상기 제 1영역은 상기 제 2영역보다 상기 트랩에 가깝게 배치될 수 있다.
상기 배기관은 공정챔버와 펌프를 연결하며, 상기 배기관 상에는 상기 공정챔버로부터 배출된 반응부산물을 포집하는 트랩이 설치되고, 상기 제 1영역은 상기 트랩 내부가 세정액에 의해 세정이 이루어질 때 상기 세정액의 수압보다 높은 압력으로 유지되는 것이 바람직하다. 상기 배기관은 공정챔버와 펌프를 연결하며, 상기 배기관 상에는 상기 공정챔버로부터 배출된 반응부산물을 포집하는 트랩이 설치되고, 상기 제 2영역은 상기 밸브 어셈블리가 연결되는 상기 공정챔버 또는 상기 펌프측 배기관의 압력과 같거나 낮은 것이 바람직하다
다른 예에 의하면, 상기 제 1압력 조절부는 상기 제 1영역과 연결되며, 상기 제 1영역 내부로 유입된 유체를 흡입하는 가스 흡입관을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 반도체 제조 장치는 공정챔버와 배기관을 가진다. 상기 배기관은 상기 공정챔버와 연결되는 제 1배관, 펌프와 연결되는 제 2배관, 그리고 상기 제 1배관으로부터 분기되어 상기 제 2배관에 연결되는 2개의 분기관들을 가진다. 상기 분기관들 각각에는 상기 공정챔버로부터 배출되는 부산물을 포집하는 트랩과 상기 공정챔버와 상기 트랩 또는 상기 펌프와 상기 트랩 사이에 위치되는 밸브 어셈블리가 설치된다. 상기 밸브 어셈블리는 상기 분기관 내에 배치되며 상기 분기관의 내부 통로를 개폐하는 제 1밸브와 상기 분기관 내에 배치되며 상기 분기관의 내부 통로를 개폐하고 상기 제 1밸브와의 사이에 제 1영역을 제공하는 제 2밸브를 가진다. 또한 상기 밸브 어셈블리에는 상기 제 1밸브와 상기 제 2밸브가 닫힌 상태에서 유체가 상기 밸브 어셈블리를 통과하여 흐르는 것을 차단하도록 상기 제 1영역 내 압력을 조절하는 제 1압력 조절부를 가지는 차단부재가 제공된다.
일 예에 의하면 상기 제 1압력 조절부는 상기 제 1영역과 연결되며 상기 제 1영역 내부를 고압으로 유지하기 위해 상기 제 1영역으로 가스를 공급하는 가스 주입관을 포함한다.
상기 밸브 어셈블리는 상기 제 2밸브와의 사이에 제 2영역을 제공하며 상기 분기관을 개폐하는 제 3밸브를 더 포함하고, 상기 차단부재는 상기 제 2영역 내 압력을 조절하는 제 2압력 조절부를 더 포함하며, 상기 제 2압력 조절부는 상기 제 2영역과 연결되며 상기 제 2밸브와 상기 제 3밸브가 닫힌 상태에서 상기 제 2영역 내부를 저압으로 유지하기 위해 상기 제 2영역 내 유체를 흡입하는 유체 흡입관을 포함한다.
상기 제 1영역은 상기 제 2영역보다 상기 트랩에 가깝게 배치되는 것이 바람직하다. 상기 제 1영역은 상기 트랩 내부가 세정액에 의해 세정이 이루어질 때 상기 세정액의 수압보다 높은 압력으로 유지되는 것이 바람직하다. 상기 제 2영역은 상기 밸브 어셈블리가 연결되는 상기 공정챔버 또는 상기 펌프측 배기관의 압력보다 높지 않은 것이 바람직하다.
다른 예에 의하면 상기 차단부재는 상기 제 1영역과 연결되며, 상기 제 1영역 내부로 유입된 유체를 흡입하는 가스 흡입관을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 반도체 제조 장치의 배기관에 연결되는 트랩을 세정하는 방법은 상기 트랩과 공정챔버 또는 상기 트랩과 펌프 사이에 위치되는 배기관에 설치된 제 1밸브와 제 2밸브를 닫는 단계, 상기 제 1밸브와 상기 제 2밸브 사이에 제공된 제 1영역과 연결된 가스 공급관을 통해 상기 제 1영역으로 가스를 공급하는 단 계, 그리고 상기 트랩 내부로 세정액을 공급하는 단계를 포함한다.
상기 방법은 상기 배기관에 설치된 제 3밸브를 닫고, 상기 제 2밸브와 상기 제 3밸브 사이에 제공된 제 2영역으로 유입된 유체를 상기 제 2영역과 연결된 가스 흡입관을 통해 흡입하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 방법은 상기 트랩 내부로 세정액을 공급하기 전에 상기 트랩을 상기 배기관으로부터 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 반도체 제조장비 및 그 배기 구조에 사용되는 밸브 어셈블리 구조를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 위해 과장되어진 것이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 예에 따른 반도체 제조 장치(1)를 개략적으로 보여주는 도면이다. 장치(1)는 저압에서 웨이퍼 상에 박막을 형성하는 저압 화학 기상 증착 장치일 수 있다. 도 2를 참조하면, 장치(1)는 공정 챔버(10)와 배기 부재를 가진다. 공정 챔버(10)는 단일의 웨이퍼에 박막을 증착하는 구조를 가지는 매엽식 챔버이거나, 보트에 상하로 적층된 복수의 웨이퍼들에 대해 동시에 박막을 증착하는 배치식 챔버일 수 있다.
배기 부재는 공정 챔버(10)와 연결되어, 공정 진행 중 공정 챔버(10) 내 압력을 공정압력으로 유지하고, 공정 챔버(10) 내에서 발생되는 부산물(by product) 을 배출한다. 배기 부재는 공정 챔버(10)와 연결되며 진공펌프(20)가 설치된 배기관(30)을 가진다. 배기관(30)과 진공 펌프(20) 사이에는 공정 챔버(10)로부터 배출되는 부산물들이 펌프(20)로 유입되는 것을 방지하기 위해 부산물들을 포집하는 트랩(40)이 설치된다. 일정기간 공정이 진행되면, 트랩(40) 내부에 증착된 부산물을 제거하기 위해 트랩(40) 내부를 세정하여야 한다. 배기관(30)에 하나의 트랩만이 제공되는 경우, 트랩 세정 동안 공정이 중단되어야 하므로, 배기관(30)에는 두 개의 트랩들(40a, 40b)이 제공된다.
일 예에 의하면, 배기관(30)은 제 1배관(32), 제 2배관(38), 그리고 제 1분기관(34)과 제 2분기관(36)을 가진다. 제 1배관(32)은 공정 챔버(10)와 연결되고, 제 2배관(38)은 펌프(20)와 연결된다. 제 1배관(32)과 제 2배관(38)은 서로 병렬로 배치되는 제 1분기관(34)과 제 2분기관(36)에 의해 연결된다. 제 1분기관(34)에는 제 1트랩(40a)이 설치되고, 제 2분기관(36)에는 제 2트랩(40b)이 설치된다. 제 1분기관(34)에서 제 1트랩(40a)의 전방 및 후방에는 각각 제 1분기관(34) 내 통로를 개폐하는 밸브 어셈블리(50)가 설치되고, 제 2분기관(36)에서 제 2트랩(40b)의 전방 및 후방에는 각각 제 2분기관(36) 내 통로를 개폐하는 밸브 어셈블리(50)가 설치된다. 상술한 구조로 인해, 제 1분기관(34)에 설치된 밸브 어셈블리들(50)이 열리도록 조절되고, 제 2분기관(36)에 설치된 밸브 어셈블리들(50)이 닫히도록 조절된다. 공정 챔버(10)로부터 배출되는 반응부산물은 제 1트랩(40a)에 포집된다. 제 1트랩(40a) 내에 반응부산물이 상당량 증착되면, 제 1분기관(34)에 설치된 밸브 어셈블리들(50)이 닫히도록 조절되고, 제 2분기관(36)에 설치된 밸브 어셈블리들(50) 이 열리도록 조절된다. 공정 챔버(10)로부터 배출되는 반응부산물은 제 2트랩(40b)에 포집되며, 이 기간동안 제 1트랩(40a)은 세정된다. 제 2트랩(40b) 내에 반응부산물이 상당량 증착되면, 다시 반응부산물은 제 1트랩(40a)에 포집되고, 제 2트랩(40b)은 세정된다.
제 1트랩(40a) 또는 제 2트랩(40b)의 세정 방법은 다음과 같다. 일 예에 의하면, 세정하고자 하는 트랩(40a, 40b)의 전방 및 후방에 설치된 밸브 어셈블리들(50)이 닫히도록 조절한 후, 트랩(40a, 40b)을 분기관(34, 36)으로부터 분리하여 트랩(40a, 40b)을 세정한다. 다른 예에 의하면, 트랩(40a, 40b)에는 세정액이 공급되는 세정액 공급관(42)과 세정액이 배출되는 세정액 배출관(44)이 제1공하여, 트랩을 분기관으로부터 분리하지 않고 세정액을 사용하여 트랩 내부를 세정할 수 있다. 세정액으로는 탈이온수(deionized water) 등이 사용된다.
본 발명의 밸브 어셈블리(50)는 트랩(40a, 40b)의 세정이 이루어지는 동안 외부 오염물 또는 세정액이 공정 챔버(10) 또는 펌프(20)로 유입되는 것을 완전히 차단할 수 있는 구조를 가진다. 제 1트랩(40a)과 제 2트랩(40b)의 전후방에 설치된 밸브 어셈블리들(50)은 모두 동일한 구조를 가지는 것이 바람직하다. 도 3은 트랩과 연결된 밸브 어셈블리들의 배치를 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 4는 도 3의 밸브 어셈블리의 구조를 확대하여 보여주는 도면이다. 도 3과 도4를 참조하면, 밸브 어셈블리(50)는 몸체(520), 제 1밸브(550a), 제 2밸브(550b), 제 3밸브(550c), 그리고 차단부재(580)를 가진다. 몸체(520)는 분기관에 연결되도록 양단에 제 1포트(522)와 제 2포트(524)를 가지며, 몸체(520) 내에는 유체가 흐르는 통로가 제공된다. 제 1포트(522)는 트랩(40a, 40b)측 분기관 또는 트랩(40a, 40b)과 직접 연결되고, 제 2포트(524)는 반대측 분기관과 연결된다.
제 1밸브(550a), 제 2밸브(550b), 그리고 제 3밸브(550c)는 순차적으로 트랩(40a, 40b)과 인접하게 배치되고, 몸체(520) 내 통로를 개폐하는 구조를 가진다. 각각의 밸브(550a, 550b, 550c)는 차단판(562)을 가지는 에어 실린더(560a, 560b, 560c)와 하우징을 가진다. 제 1밸브(550a)의 하우징, 제 2밸브(550b)의 하우징, 그리고 제 3밸브(550c)의 하우징을 각각 제 1하우징(540a), 제 2하우징(540b) 그리고 제 3하우징(540c)이라 칭한다. 제 1하우징(540a), 제 2하우징(540b), 그리고 제 3하우징(540c)은 순차적으로 트랩(40a, 40b)과 인접하도록 몸체(520) 내부에 나란히 제공된다. 각각의 하우징(540a, 540b, 540c)의 전방에는 개구(542)가 형성된다. 제 2하우징(540b)과 대향되는 제 1하우징(540a)의 측벽(568a) 전단, 제 1하우징(540a)과 대향되는 제 2하우징(540b)의 측벽(568b) 전단, 그리고 제 2하우징(540b)과 반대측에 위치되는 제 3하우징(540c)의 측벽(568c) 전단에는 각각 측부개구(544)가 제공된다. 공기압에 의해 직선이동되는 로드(564) 및 그 끝단에 제공되는 차단판(562)을 가지는 에어 실린더(560a, 560b, 560c)의 구조는 널리 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
제 1하우징(540a), 제 2하우징(540b), 그리고 제 3하우징(540c) 내에는 차단판(562)이 삽입된다. 각각의 하우징(560a, 560b, 560c) 내 후단에는 고정판(566)이 고정설치되고, 고정판(566)의 중앙 및 각각의 하우징의 후방벽(567) 중앙에는 차단판(562)에 고정결합된 로드(564)가 삽입되는 삽입구가 제공된다. 차단판(562)은 하 우징 내에서 전진 및 후진된다. 차단판(562)이 전진되면, 차단판(562)은 하우징의 전방개구(542) 둘레에 제공된 벽과 밀착되어 전방개구(542)를 막는다. 차단판(562)과 고정판(566)에는 로드(564)를 감싸는 벨로즈(569)가 설치될 수 있다. 상술한 구조로 인해, 몸체(520) 내 통로는 제 1포트(522)와 제 1밸브(550a)의 전방개구(542) 사이에 제공되는 제 1공간(526), 제 1하우징(540a)과 제 2하우징(540b)의 인접하는 측벽 사이에 제공되는 제 1영역(572), 제 2하우징(540b)의 전방개구(542)와 제 3하우징(540c)의 전방개구(542) 사이에 제공되는 제 2영역(574), 그리고 제 3밸브(550c)의 전방개구(542)와 제 2포트(524) 사이에 제공되는 제 2공간(528)을 포함한다. 제 1하우징(540a)과 제 2하우징(540b), 그리고 제 2하우징(540b)과 제 3하우징(540c)의 측벽은 각각 분리되거나 일체로 제공될 수 있으며, 제 1하우징(540a)과 제 2하우징(540b)의 측벽이 일체로 제공된 경우 측벽 내 공간이 제 1영역(572)으로 제공된다. 또한, 상술한 구조와 달리 제 1밸브(550a)의 전방개구(542)와 제 2밸브(550b)의 전방개구(542) 사이에 제 1영역이 제공되고, 제 2밸브(550b)와 제 3밸브(550c)의 인접하는 측벽에 측부개구(544)가 형성되고 이들 사이에 제 2영역이 제공될 수 있다. 따라서 제 1밸브(550a), 제 2밸브(550b), 그리고 제 3밸브(550c)가 열린 상태(차단판(562)이 후진 이동되고, 벨로우즈가 수축된 상태)에서 밸브 어셈블리(50) 내로 유입된 유체는 제 2포트(524)를 통해 밸브 어셈블리(50) 내로 유입된 유체는 제 1공간(526), 제 1하우징(540a), 제 1영역(572), 제 2하우징(540b), 제 2영역(574), 제 3하우징(540c), 그리고 제 2공간(528)을 지나 제 2포트(524)로 흐르거나, 그 반대로 흐른다.
트랩(40a, 40b) 세정이 이루어지는 동안, 제 1밸브(550a), 제 2밸브(550b), 그리고 제 3밸브(550c)의 내부 리크(leak) 등으로 인해 외부의 오염물질이나 탈이온수가 펌프(20) 또는 공정 챔버(10)로 오염될 수 있다. 이를 방지하기 위해 제 1영역(572)과 제 2영역(574)에는 차단부재(580)가 제공된다. 차단부재(580)는 밸브 어셈블리(50)가 닫힌 상태에서 제 1영역(572) 내 압력을 조절하는 제 1압력 조절부와 제 2영역(574) 내 압력을 조절하는 제 2압력 조절부를 가진다. 일 예에 의하면 제 1압력 조절부는 가스 주입관(582)을 가지고, 제 2압력 조절부는 유체 흡입관(584)를 가진다. 가스 주입관(582)은 제 1영역(572)과 연결되어, 제 1밸브(550a) 내지 제 3밸브(550c)가 닫혀진 상태에서 제 1영역(572) 내로 고압의 가스를 분사한다. 가스 주입관(582)에는 내부 통로를 개폐하는 개폐밸브(582a) 또는 유량을 조절하는 유량조절밸브(도시되지 않음)가 설치될 수 있으며, 가스는 질소가스가 사용되는 것이 바람직하다. 제 1영역(572)은 트랩(40a, 40b)이 분기관(34, 36)으로부터 분리되어 세정되는 경우 외부의 압력보다 높게 유지되고 트랩(40a, 40b)이 분기관(34, 36)에 결합된 상태에서 세정액에 의해 세정되는 경우 트랩(40a, 40b)으로 공급되는 세정액의 수압보다 높게 유지되는 것이 바람직하다. 따라서 제 1밸브(550a)에 리크가 발생되는 경우에도 제 1영역(572) 내부가 높은 압력으로 유지되므로 외부의 오염물질 또는 세정액이 제 1영역(572) 내로 유입되는 것이 방지된다.
또한, 제 1영역(572) 내부가 고압으로 유지됨에도 불구하고 제 1영역(572) 내로 오염물질 또는 세정액의 일부가 유입될 수 있다. 이들이 제 2영역(574)을 통해 펌프(20) 또는 공정 챔버(10)로 유입되는 것을 방지하기 위해 제 2영역(574)에 는 유체 흡입관(584)이 연결된다. 유체 흡입관(584)은 제 2영역(574) 내부를 저압으로 유지하여, 제 2영역(574)으로 유입된 오염물질 또는 세정액을 강제흡입한다. 제 2영역(574)으로부터 펌프(20) 또는 공정 챔버(10) 측으로 유체가 유입되지 않도록제 2영역(574) 내 압력은 제 1배관(32) 또는 제 2배관(38)의 압력과 동일하거나 이보다 낮게 유지되는 것이 바람직하다. 유체 흡입관(584)에는 진공펌프(20)가 연결되며, 유체 흡입관(584)과 진공펌프(20) 사이에는 개폐밸브(582b) 또는 유량조절밸브(도시되지 않음)가 설치된다.
상술한 구조로 인해 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 밸브 어셈블리(50)는 밸브들(550a, 550b, 550c)에 리크가 발생하더라도 제 1영역(572)이 고압으로 유지되어 외부 또는 트랩(40a, 40b)으로부터 오염물질 또는 세정액이 제 1영역(572)으로 유입되는 것을 방지하며, 제 2영역(574)을 저압으로 유지하여 제 1영역(572)을 거쳐 제 2영역(574)으로 유입된 유체를 강제 흡입함으로써 오염물질 또는 세정액이 펌프(20) 또는 공정 챔버(10)측으로 유입되는 것을 차단한다.
상술한 예에서는 밸브 어셈블리(50) 내에 가스 주입관(582)이 연결되는 제 1영역(572)과 유체 흡입관(584)이 연결되는 제 2영역(574)이 제공되는 것으로 설명하였다. 그러나 이는 가장 바람직한 일 실시예를 보여주는 것으로, 도 6에 도시된 바와 같이 밸브 어셈블리(50′) 내에는 가스 주입관(582)이 연결되는 영역(572′)만이 제공되거나 도 7에 도시된 바와 같이 밸브 어셈블리(50″) 내에는 유체 흡입관(584)이 연결되는 영역(572′) 중 어느 하나의 영역만이 제공될 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 가스 주입관(582)이 연결되는 제 1영역(572)이 유체 흡입관(584) 이 연결되는 제 2영역(574)보다 트랩(40a, 40b)에 더 인접하게 배치되는 것으로 설명하였다. 그러나 이와 반대로 유체 흡입관(584)이 연결되는 영역이 가스 주입관(582)이 연결되는 영역보다 트랩(40a, 40b)에 더 인접하게 배치될 수 있다. 즉, 제 1압력 조절부가 유체 흡입관을 가지고 제 2압력 조절부가 가스 주입관을 가질 수 있다.
또한, 상술한 밸브 어셈블리(50)의 구조는 본 발명의 일 예를 설명한 것으로, 밸브 어셈블리(50)의 구조는 다양하게 변화될 수 있다. 또한, 본 실시예에서 밸브들(550a, 550b, 550c)은 에어 실린더(560a, 560b, 560c)에 의해 직선이동되는 차단판(562)을 예로 들어 설명하였으나, 차단판(562)의 이동경로 또는 이를 구동하기 위한 장치(1)는 다양하게 변화될 수 있다.
다음에는 본 발명에서 공정이 수행되는 과정을 순차적으로 설명한다. 처음에 제 1분기관(34)에 설치된 밸브 어셈블리들(50)은 닫힌 상태로 유지되고, 제 2분기관(36)에 설치된 밸브 어셈블리들(50)은 열린 상태로 유지되어, 공정 진행 중 공정 챔버(10)로부터 배출되는 반응부산물을 제 1분기관(34)에 설치된 제 1트랩(40a) 내에 포획된다. 일정기간이 경과되면 제 1분기관(34)에 설치된 밸브 어셈블리들(50)을 닫힌 상태로 유지하고, 제 2분기관(36)에 설치된 밸브 어셈블리들(50)을 열린 상태로 유지하여, 공정 챔버(10)로부터 배출되는 반응부산물들을 제 2트랩(40b)에 포획된다. 제 2분기관(36)에 설치된 가스 주입관(582) 및 유체 흡입관(584)은 닫힌 상태로 유지된다. 제 2트랩(40b)을 사용하여 공정이 수행되는 동안 제 1트랩(40a) 내부를 세정하는 공정이 수행된다.
제 1트랩(40a) 세정이 이루어지기 전, 밸브 어셈블리들(50) 내에 제공된 제 1밸브(550a) 내지 제 3밸브(550c)는 닫힌 상태로 유지된다. 가스 주입관(582)을 통해 제 1영역(572) 내부로 질소가스가 공급되어 제 1영역(572)이 고압으로 유지되고, 제 2영역(574) 내부 유체가 유체 흡입관(584)을 통해 흡입되어 제 2영역(574)이 저압으로 유지된다. 이후, 제 1트랩(40a)을 제 1분기관(34)으로부터 분리하여 세정 공정을 수행하거나, 제 1트랩(40a)이 제 1분기관(34)에 연결된 상태에서 제 1트랩(40a) 내부로 세정액을 공급하여 세정 공정을 수행한다.
일정기간이 경과되면, 제 1분기관(34)에 설치된 밸브 어셈블리들(50)을 열린 상태로 유지하고, 제 2분기관(36)에 설치된 밸브 어셈블리들(50)을 닫힌 상태로 유지하여, 공정 챔버(10)로부터 배출되는 반응부산물들을 제 1트랩(40a)에 포획한다. 제 1분기관(34)에 설치된 가스 주입관(582) 및 유체 흡입관(584)은 닫힌 상태로 유지된다. 제 1트랩(40a)을 사용하여 공정이 수행되는 동안 제 2트랩(40b) 내부를 세정하는 공정을 수행한다. 제 2트랩(40b) 내부를 세정하는 방법은 제 1트랩(40a) 내부를 세정하는 공정과 동일하게 이루어진다.
본 발명에 의하면 트랩을 세척하는 동안 밸브의 리크(leak)로 인해 공정챔버와 펌프로 탈이온수 및 기타 오염물의 유입이 방지되는 효과가 있다.

Claims (19)

  1. 반도체 제조 장치의 배기관에 설치되는 밸브 어셈블리에 있어서,
    상기 배기관에 연결되는 제 1포트 및 제 2포트를 가지는 몸체와;
    상기 몸체 내에 배치되며, 상기 몸체의 내부 통로를 개폐하는 제 1밸브와;
    상기 몸체 내에 배치되며, 상기 몸체의 내부 통로를 개폐하는, 그리고 상기 제 1밸브와의 사이에 제 1영역을 제공하는 제 2밸브와;
    상기 제 1밸브와 상기 제 2밸브가 닫힌 상태에서 유체가 상기 밸브 어셈블리를 통과하여 흐르는 것을 차단하도록 상기 제 1영역 내 압력을 조절하는 제 1압력 조절부를 가지는 차단부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 어셈블리.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1압력 조절부는 상기 제 1영역과 연결되며, 상기 제 1영역 내부를 고압으로 유지하기 위해 상기 제 1영역으로 가스를 공급하는 가스 주입관을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 어셈블리.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 밸브 어셈블리는 상기 몸체 내에 배치되며 상기 몸체의 내부 통로를 개폐하는, 그리고 상기 제 2밸브와의 사이에 제 2영역을 제공하는 제 3밸브를 더 포함하고,
    상기 차단 부재는 상기 제 2영역 내 압력을 조절하는 제 2압력 조절부를 더 포함하되,
    상기 제 2압력 조절부는 상기 제 2영역과 연결되며, 상기 제 2밸브와 상기 제 3밸브가 닫힌 상태에서 상기 제 2영역 내부를 저압으로 유지하기 위해 상기 제 2영역 내 유체를 흡입하는 유체 흡입관을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 어셈블리.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 배기관은 공정챔버와 펌프를 연결하며, 상기 배기관 상에는 상기 공정챔버로부터 배출된 반응부산물을 포집하는 트랩이 설치되고,
    상기 밸브 어셈블리는 상기 공정챔버와 상기 트랩 또는 상기 펌프와 상기 트랩 사이에 위치되며,
    상기 제 1영역은 상기 제 2영역보다 상기 트랩에 가깝게 배치되는 것을 특징으로 하는 밸브 어셈블리.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 배기관은 공정챔버와 펌프를 연결하며, 상기 배기관 상에는 상기 공정챔버로부터 배출된 반응부산물을 포집하는 트랩이 설치되고,
    상기 제 1영역은 상기 트랩 내부가 세정액에 의해 세정이 이루어질 때 상기 세정액의 수압보다 높은 압력으로 유지되는 것을 특징으로 하는 밸브 어셈블리.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 배기관은 공정챔버와 펌프를 연결하며, 상기 배기관 상에는 상기 공정챔버로부터 배출된 반응부산물을 포집하는 트랩이 설치되고,
    상기 제 2영역은 상기 밸브 어셈블리가 연결되는 상기 공정챔버 또는 상기 펌프측 배기관의 압력보다 높지 않은 것을 특징으로 하는 밸브 어셈블리.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1압력 조절부는 상기 제 1영역과 연결되며, 상기 제 1영역 내부로 유입된 유체를 흡입하는 가스 흡입관을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 어셈블리.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1밸브, 상기 제 2밸브, 그리고 상기 제 3밸브는 에어 밸브인 것을 특징으로 하는 밸브 어셈블리.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1영역으로 주입되는 가스는 질소인 것을 특징으로 하는 밸브 어셈블리.
  10. 반도체 제조 장치에 있어서,
    공정챔버와;
    상기 공정챔버와 연결되는 제 1배관, 펌프와 연결되는 제 2배관, 상기 제 1배관으로부터 분기되어 상기 제 2배관에 연결되는 2개의 분기관들을 가지는 배기관과;
    상기 분기관들 각각에 설치되며, 상기 공정챔버로부터 배출되는 부산물을 포집하는 트랩과;
    상기 분기관들 각각에 설치되며, 상기 공정챔버와 상기 트랩 또는 상기 펌프와 상기 트랩 사이에 위치되는 밸브 어셈블리를 포함하되,
    상기 밸브 어셈블리는,
    상기 분기관 내에 배치되며, 상기 분기관의 내부 통로를 개폐하는 제 1밸브와;
    상기 분기관 내에 배치되며, 상기 분기관의 내부 통로를 개폐하는, 그리고 상기 제 1밸브와의 사이에 제 1영역을 제공하는 제 2밸브와;
    상기 제 1밸브와 상기 제 2밸브가 닫힌 상태에서 유체가 상기 밸브 어셈블리를 통과하여 흐르는 것을 차단하도록 상기 제 1영역 내 압력을 조절하는 제 1압력 조절부를 가지는 차단부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제 1압력 조절부는 상기 제 1영역과 연결되며, 상기 제 1영역 내부를 고압으로 유지하기 위해 상기 제 1영역으로 가스를 공급하는 가스 주입관을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 밸브 어셈블리는 상기 제 2밸브와의 사이에 제 2영역을 제공하며 상기 분기관을 개폐하는 제 3밸브를 더 포함하고,
    상기 차단부재는 상기 제 2영역 내 압력을 조절하는 제 2압력 조절부를 더 포함하며,
    상기 제 2압력 조절부는 상기 제 2영역과 연결되며, 상기 제 2밸브와 상기 제 3밸브가 닫힌 상태에서 상기 제 2영역 내부를 저압으로 유지하기 위해 상기 제 2영역 내 유체를 흡입하는 유체 흡입관을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제 1영역은 상기 제 2영역보다 상기 트랩에 가깝게 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 제 1영역은 상기 트랩 내부가 세정액에 의해 세정이 이루어질 때 상기 세정액의 수압보다 높은 압력으로 유지되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 제 2영역은 상기 밸브 어셈블리가 연결되는 상기 공정챔버 또는 상기 펌프측 배기관의 압력보다 높지 않은 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 차단부재는 상기 제 1영역과 연결되며, 상기 제 1영역 내부로 유입된 유체를 흡입하는 가스 흡입관을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  17. 반도체 제조 장치의 배기관에 연결되는 트랩을 세정하는 방법에 있어서,
    상기 트랩과 공정챔버 또는 상기 트랩과 펌프 사이에 위치되는 배기관에 설치된 제 1밸브와 제 2밸브를 닫는 단계와;
    상기 제 1밸브와 상기 제 2밸브 사이에 제공된 제 1영역과 연결된 가스 공급관을 통해 상기 제 1영역으로 가스를 공급하는 단계와; 그리고
    상기 트랩 내부로 세정액을 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랩 세정 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 방법은 상기 배기관에 설치된 제 3밸브를 닫고, 상기 제 2밸브와 상기 제 3밸브 사이에 제공된 제 2영역으로 유입된 유체를 상기 제 2영역과 연결된 가스 흡입관을 통해 흡입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랩 세정 방법.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 방법은 상기 트랩 내부로 세정액을 공급하기 전에 상기 트랩을 상기 배기관으로부터 분리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트랩 세정 방법.
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