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KR102256161B1 - Gas exhausting equipment and method for inhibiting deposition of powder in exhaust pipe for semiconductor production facility - Google Patents

Gas exhausting equipment and method for inhibiting deposition of powder in exhaust pipe for semiconductor production facility Download PDF

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Publication number
KR102256161B1
KR102256161B1 KR1020200012772A KR20200012772A KR102256161B1 KR 102256161 B1 KR102256161 B1 KR 102256161B1 KR 1020200012772 A KR1020200012772 A KR 1020200012772A KR 20200012772 A KR20200012772 A KR 20200012772A KR 102256161 B1 KR102256161 B1 KR 102256161B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
chamber
plasma
exhaust pipe
powder
Prior art date
Application number
KR1020200012772A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
배진호
김민재
이종택
Original Assignee
(주)엘오티씨이에스
(주)엘오티베큠
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.)
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Publication date
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Abstract

The present invention relates to an exhaust device for a semiconductor manufacturing facility and a method for preventing powder deposition in an exhaust pipe by using the same. The exhaust device for a semiconductor manufacturing facility comprises: a vacuum pump for generating pressure to discharge residual gases from a process chamber; a chamber exhaust pipe connected between the process chamber and the vacuum pump; and an exhaust pipe plasma apparatus for processing a gas flowing along the chamber exhaust pipe by using inductively coupled plasma. Therefore, the exhaust device for a semiconductor manufacturing facility prevents powder from being deposited in the exhaust pipe through which the residual gases of the process chamber are discharged.

Description

반도체 제조설비용 배기 장비 및 이를 이용한 배기관 내 파우더 침적 방지 방법 {GAS EXHAUSTING EQUIPMENT AND METHOD FOR INHIBITING DEPOSITION OF POWDER IN EXHAUST PIPE FOR SEMICONDUCTOR PRODUCTION FACILITY}Exhaust equipment for semiconductor manufacturing facilities and method of preventing powder deposition in exhaust pipes using the same {GAS EXHAUSTING EQUIPMENT AND METHOD FOR INHIBITING DEPOSITION OF POWDER IN EXHAUST PIPE FOR SEMICONDUCTOR PRODUCTION FACILITY}

본 발명은 반도체 제조설비 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공정챔버의 잔류가스가 배출되는 배기관에 파우더가 침적되는 것을 방지하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor manufacturing facility technology, and more particularly, to a technology for preventing powder from being deposited in an exhaust pipe through which residual gas of a process chamber is discharged.

반도체 소자는 공정챔버에서 웨이퍼 상에 포토리소그래피, 식각, 확산 및 금속증착 등의 공정들이 반복적으로 수행됨으로써 제조되고 있다. 이러한 반도체 제조 공정 중에는 다양한 공정 가스가 사용되며, 공정이 완료된 후에는 공정챔버에 잔류가스가 존재하게 되는데, 공정챔버 내 잔류가스는 유독성분을 포함하고 있기 때문에, 진공펌프에 의해 배출되어서 스크러버와 같은 배기가스 처리장치에 의해 정화된다. 하지만, 진공펌프와 스크러버를 연결하는 배기관에 파우더가 침적되는 문제가 발생하고 있다.Semiconductor devices are manufactured by repeatedly performing processes such as photolithography, etching, diffusion, and metal deposition on a wafer in a process chamber. During the semiconductor manufacturing process, various process gases are used, and after the process is completed, residual gas exists in the process chamber.Since the residual gas in the process chamber contains toxic substances, it is discharged by a vacuum pump and It is purified by an exhaust gas treatment device. However, there is a problem that the powder is deposited in the exhaust pipe connecting the vacuum pump and the scrubber.

사염화티타늄(TiCl4) 가스와 암모니아(NH3) 가스를 반응시켜서 생성된 티타늄질화물(TiN)을 화학기상증착법(CVD)을 이용하여 웨이퍼에 증착시키는 TiN 공정의 경우, 배기관에 침적되어 문제가 되는 파우더는 TiN 공정에서 웨이퍼에 증착되지 않고 배출되는 잔여 TiN 파우더 뿐만 아니라, 염화암모늄(NH4Cl) 파우더와 TiCl4·nNH3 파우더이다.In the case of the TiN process in which titanium nitride (TiN) produced by reacting titanium tetrachloride (TiCl 4 ) gas and ammonia (NH 3 ) gas is deposited on a wafer using chemical vapor deposition (CVD), it is deposited in the exhaust pipe, which is a problem. Powders are not only residual TiN powder that is discharged from the wafer without being deposited on the wafer in the TiN process, but also ammonium chloride (NH 4 Cl) powder and TiCl 4 ·nNH 3 powder.

염화암모늄(NH4Cl) 파우더는 TiN 공정시 공정챔버로부터 배출되는 배기가스에 함유된 암모니아(NH3) 가스와 염화수소(HCl) 가스가 반응하여 생성되는 것으로서, 특정 온도 이상에서는 염화수소(HCl) 가스와 암모니아(NH3) 가스로 분해되어서 기체 상태로 존재하지만, 배기관에서 온도가 저하됨에 따라 특정 온도 이하에서 염화암모늄(NH4Cl) 파우더가 생성된다.Ammonium chloride (NH 4 Cl) powder is produced by reacting ammonia (NH 3 ) gas and hydrogen chloride (HCl) gas contained in exhaust gas discharged from the process chamber during the TiN process, and hydrogen chloride (HCl) gas at a specific temperature or higher. And ammonia (NH 3 ) It is decomposed into gas and exists in a gaseous state, but as the temperature in the exhaust pipe decreases, ammonium chloride (NH 4 Cl) powder is produced below a certain temperature.

TiCl4·nNH3 파우더는 TiN 공정시 공정챔버로부터 배출되는 배기가스에 함유된 사염화티타늄(TiCl4) 가스와 암모니아(NH3) 가스가 반응하여 생성되는 것으로서, 특정 온도 이상에서는 기체 상태로 존재하지만, 배기관에서 온도가 저하됨에 따라 특정 온도 이하에서 파우더로 존재하게 된다.TiCl 4 nNH 3 powder is produced by reacting titanium tetrachloride (TiCl 4 ) gas and ammonia (NH 3 ) gas contained in the exhaust gas discharged from the process chamber during the TiN process, and exists in a gaseous state above a certain temperature. As the temperature in the exhaust pipe decreases, it exists as a powder below a certain temperature.

염화암모늄(NH4Cl)에 의한 배기관 내 파우더 침적 문제를 해결하기 위하여, 종래에는 히팅 재킷과 같은 가열 장치를 이용하여 배기관을 특정 온도 이상으로 가열함으로써, 염화수소(HCl) 가스와 암모니아(NH3) 가스가 반응하여 고체 상태의 염화암모늄(NH4Cl)을 생성하지 못하도록 하고, 고체 상태의 염화암모늄(NH4Cl)은 염화수소(HCl) 가스와 암모니아(NH3) 가스로 분해된 상태로 배기관을 통과하도록 하는 기술이 사용되고 있다. 하지만, 이러한 종래의 기술은 염화수소(HCl) 가스와 암모니아(NH3) 가스가 쉽게 반응할 수 있기 때문에 염화암모늄(NH4Cl) 파우더가 쉽게 재생성될 수 있다는 점에서 파우더의 침적 문제에 대한 근본적인 해결책이 되기 어렵다.In order to solve the problem of powder deposition in the exhaust pipe due to ammonium chloride (NH 4 Cl), by heating the exhaust pipe above a specific temperature using a heating device such as a heating jacket, hydrogen chloride (HCl) gas and ammonia (NH 3 ) The gas does not react to produce solid ammonium chloride (NH 4 Cl), and the solid ammonium chloride (NH 4 Cl) is decomposed into hydrogen chloride (HCl) gas and ammonia (NH 3 ) gas. The technology to pass through is being used. However, this conventional technology is a fundamental solution to the problem of powder deposition in that the ammonium chloride (NH 4 Cl) powder can be easily regenerated because hydrogen chloride (HCl) gas and ammonia (NH 3 ) gas can easily react. It's hard to be.

대한민국 공개특허 제10-2007-0024806호 "히팅 재킷" (2007.03.08.)Korean Patent Application Publication No. 10-2007-0024806 "Heating Jacket" (2007.03.08.)

본 발명의 목적은 반도체 제조설비에서 TiN 공정이 이루어지는 공정챔버의 잔류가스가 배출되는 배기관에 파우더가 침적되는 것을 방지하는 배기 장비 및 이를 이용한 배기관 내 파우더 침적 방지 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an exhaust equipment that prevents powder from being deposited in an exhaust pipe through which residual gas is discharged from a process chamber in which a TiN process is performed in a semiconductor manufacturing facility, and a method for preventing powder deposition in an exhaust pipe using the same.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, TiCl4 가스와 NH3 가스를 반응시켜서 생성된 TiN을 증착시키는 TiN 공정이 수행되는 공정 챔버 내 잔류 가스를 배출하는 배기 장비로서, 상기 잔류 가스를 상기 공정 챔버로부터 배출시키기 위한 압력을 발생시키는 진공 펌프; 상기 공정 챔버와 상기 진공 펌프 사이에 연결되는 챔버 배기관; 및 상기 챔버 배기관을 따라 유동하는 가스를 유도결합 플라즈마를 이용하여 처리하는 배기관 플라즈마 장치를 포함하며, 상기 배기관 플라즈마 장치는, 상기 챔버 배기관 상에 설치되는 반응 챔버와, 상기 반응 챔버를 감싸도록 배치되는 마그네틱 코어와, 상기 마그네틱 코어에 권선되는 제1 코일과, 플라즈마 점화를 위해 상기 반응 챔버에 설치되는 점화기와, 상기 제1 코일에 무선주파수의 전력이 인가되도록 상기 제1 코일에 교류 전력을 공급하는 전원을 구비하며, 상기 반응 챔버 내에는 상기 유도결합 플라즈마의 열 반응에 의한 플라즈마 처리 영역이 형성되며, 상기 공정 챔버로부터 배출되는 상기 잔류 가스에 포함된 NH4Cl 파우더는 상기 플라즈마 처리 영역에서 상기 열 반응에 의해 염화수소(HCl) 가스와 암모니아(NH3) 가스로 분해되며, 상기 공정 챔버로부터 배출되는 상기 잔류 가스에 포함된 TiCl4·nNH3 파우더는 상기 플라즈마 처리 영역에서 상기 열 반응에 의해 TiCl4 가스와 암모니아(NH3) 가스로 분해되며, 상기 TiN 공정 후 상기 공정 챔버의 세정을 위해 상기 공정 챔버에 주입된 ClF3 가스는 상기 TiN과 반응하여 TiF4 파우더를 생성하며, 상기 세정 후 상기 공정 챔버로부터 배출되는 상기 ClF3 가스와 상기 TiF4 파우더의 혼합물은 상기 플라즈마 처리 영역에서 상기 열 반응에 의해 TiCl4 가스와 F2 가스의 혼합기체로 변화하는, 반도체 제조 설비용 배기 장비가 제공된다.In order to achieve the object of the present invention, according to an aspect of the present invention, an exhaust equipment for discharging residual gas in a process chamber in which a TiN process of depositing TiN generated by reacting TiCl 4 gas and NH 3 gas is performed. As, a vacuum pump for generating a pressure for discharging the residual gas from the process chamber; A chamber exhaust pipe connected between the process chamber and the vacuum pump; And an exhaust pipe plasma apparatus for processing gas flowing along the chamber exhaust pipe using inductively coupled plasma, wherein the exhaust pipe plasma apparatus includes a reaction chamber installed on the chamber exhaust pipe, and disposed to surround the reaction chamber. A magnetic core, a first coil wound around the magnetic core, an igniter installed in the reaction chamber for plasma ignition, and supplying AC power to the first coil so that radio frequency power is applied to the first coil. A plasma treatment region is formed in the reaction chamber by a thermal reaction of the inductively coupled plasma, and the NH 4 Cl powder contained in the residual gas discharged from the process chamber is provided with a power source. The reaction is decomposed into hydrogen chloride (HCl) gas and ammonia (NH 3 ) gas, and TiCl 4 ·nNH 3 powder contained in the residual gas discharged from the process chamber is TiCl 4 by the thermal reaction in the plasma treatment region. It is decomposed into gas and ammonia (NH 3 ) gas, and the ClF 3 gas injected into the process chamber for cleaning the process chamber after the TiN process reacts with the TiN to generate TiF 4 powder, and the process after the cleaning A mixture of the ClF 3 gas and the TiF 4 powder discharged from the chamber is converted into a mixed gas of the TiCl 4 gas and the F 2 gas by the thermal reaction in the plasma treatment region, and an exhaust equipment for a semiconductor manufacturing facility is provided.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 공정 챔버에서 TiCl4 가스와 NH3 가스를 반응시켜서 생성된 TiN을 증착시키는 TiN 공정이 수행되는 TiN 공정 단계; 상기 TiN 공정 후 상기 공정 챔버의 잔류 가스가 상기 공정 챔버와 진공 펌프 사이를 연결하는 챔버 배기관을 통해 상기 진공 펌프의 작동에 의해 배출되는 제1 배기 단계; 상기 챔버 배기관 상에 설치된 유도결합 플라즈마 반응기에 유도결합 플라즈마에 의한 제1 플라즈마 처리 영역이 형성되어서 제1 열 반응이 발생하는 제1 플라즈마 처리 단계; 상기 공정 챔버에서 상기 TiN 공정 후 상기 공정 챔버에 ClF3 가스를 주입하여 상기 공정 챔버에 남아 있는 TiN 파우더와 유기물이 제거되고 TiF4 파우더가 생성되는 챔버 세정 단계; 상기 챔버 세정 단계 후 상기 공정 챔버의 잔류 가스가 상기 공정 챔버와 진공 펌프 사이를 연결하는 챔버 배기관을 통해 상기 진공 펌프의 작동에 의해 배출되는 제2 배기 단계; 및 상기 유도결합 플라즈마 반응기에 유도결합 플라즈마에 의한 제2 플라즈마 처리 영역이 형성되어서 제2 열 반응이 발생하는 제2 플라즈마 처리 단계를 포함하며, 상기 제1 플라즈마 처리 단계에서, 상기 제1 배기 단계에 의해 배출되는 상기 공정 챔버의 잔류 가스에 포함된 NH4Cl 파우더는 상기 제1 열 반응에 의해 염화수소(HCl) 가스와 암모니아(NH3) 가스로 분해되고, 상기 공정 챔버로부터 배출되는 상기 잔류 가스에 포함된 TiCl4·nNH3 파우더는 상기 제1 열 반응에 의해 TiCl4 가스와 암모니아(NH3) 가스로 분해되며, 상기 제2 플라즈마 반응 단계에서, 상기 제2 배기 단계에 의해 배출되는 상기 공정 챔버의 잔류 가스에 포함된 상기 ClF3 가스와 상기 TiF4 파우더의 혼합물은 상기 제2 열 반응에 의해 TiCl4 가스와 F2 가스의 혼합기체로 변화하는, 배기관 내 파우더 침적 방지 방법이 제공된다.In order to achieve the object of the present invention, according to another aspect of the present invention, a TiN process step of performing a TiN process of depositing TiN generated by reacting a TiCl 4 gas and an NH 3 gas in a process chamber is performed; A first exhaust step in which residual gas in the process chamber after the TiN process is discharged by operation of the vacuum pump through a chamber exhaust pipe connecting between the process chamber and the vacuum pump; A first plasma treatment step in which a first plasma treatment region by inductively coupled plasma is formed in the inductively coupled plasma reactor installed on the chamber exhaust pipe to generate a first thermal reaction; A chamber cleaning step in which TiN powder and organic matter remaining in the process chamber are removed by injecting ClF 3 gas into the process chamber after the TiN process in the process chamber, and TiF 4 powder is generated; A second exhaust step in which the residual gas in the process chamber is discharged by operation of the vacuum pump through a chamber exhaust pipe connecting between the process chamber and the vacuum pump after the chamber cleaning step; And a second plasma treatment step in which a second plasma treatment region is formed by inductively coupled plasma in the inductively coupled plasma reactor to generate a second thermal reaction, wherein in the first plasma treatment step, in the first exhaust step The NH 4 Cl powder contained in the residual gas of the process chamber discharged by the first thermal reaction is decomposed into hydrogen chloride (HCl) gas and ammonia (NH 3 ) gas, and the residual gas discharged from the process chamber The included TiCl 4 ·nNH 3 powder is decomposed into TiCl 4 gas and ammonia (NH 3 ) gas by the first thermal reaction, and in the second plasma reaction step, the process chamber discharged by the second exhaust step The mixture of the ClF 3 gas and the TiF 4 powder contained in the residual gas of is changed into a mixed gas of the TiCl 4 gas and the F 2 gas by the second thermal reaction, and a method for preventing powder deposition in an exhaust pipe is provided.

본 발명에 의하면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로는, TiN 공정 중 공정 챔버로부터 배출되는 배기가스 중 염화암모늄(NH4Cl) 파우더 및 TiCl4·nNH3 파우더가 유도결합 플라즈마에 의한 열 반응에 의해 각각 염화수소(HCl) 가스와 암모니아(NH3) 가스 및 TiCl4 가스와 암모니아(NH3) 가스로 분해되며, 추가적으로 염화암모늄(NH4Cl) 파우더 및 TiCl4·nNH3 파우더의 생성 원인인 암모니아 가스가 직류 플라즈마 토치에 의한 플라즈마에 의해 질소 가스와 수소 가스로 분해됨으로써, 배기관에서 염화암모늄 파우더와 TiCl4·nNH3 파우더의 침적이 근본적으로 방지될 수 있다.According to the present invention, all the objects of the present invention described above can be achieved. Specifically, in the exhaust gas discharged from the process chamber during the TiN process, ammonium chloride (NH 4 Cl) powder and TiCl 4 ·nNH 3 powder are respectively hydrogen chloride (HCl) gas and ammonia (NH) by thermal reaction by inductively coupled plasma. 3 ) Gas, TiCl 4 gas and ammonia (NH 3 ) gas, and additionally , ammonia gas, which is the cause of formation of ammonium chloride (NH 4 Cl) powder and TiCl 4 ·nNH 3 powder, is nitrogen by plasma by a DC plasma torch. By decomposition into gas and hydrogen gas, deposition of ammonium chloride powder and TiCl 4 ·nNH 3 powder in the exhaust pipe can be fundamentally prevented.

또한, TiN 공정에 사용되는 공정 챔버의 세정 과정에서 배출되는 TiF4 파우더와 ClF3 가스가 유도결합 플라즈마에 의한 플라즈마에 의해 반응하여 TiCl4 가스와 불소(F2) 가스의 가스 형태로 처리된다. In addition, TiF 4 powder and ClF 3 gas discharged during the cleaning process of the process chamber used in the TiN process are reacted by plasma by the inductively coupled plasma to be treated in the form of TiCl 4 gas and fluorine (F 2) gas.

도 1은 본 발명에 따른 배기 장비가 설치된 반도체 제조설비의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 배기 장비에 구비되는 배기관 플라즈마 발생장치의 플라즈마 반응기에 대한 종단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 마그네틱 코어를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 배기관 플라즈마 발생장치에 사용되는 점화 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 도 2에 플라즈마 반응기에 의한 작용을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 6은 도 1에 도시된 배기 장비를 이용한 본 발명의 일 실시예에 따른 배기관 내 파우더 침적 방지 방법을 도시한 순서도이다.
1 is a diagram showing a schematic configuration of a semiconductor manufacturing facility equipped with an exhaust equipment according to the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view of a plasma reactor of the exhaust pipe plasma generator provided in the exhaust equipment shown in FIG. 1.
3 is a perspective view illustrating the magnetic core shown in FIG. 2.
4 is a diagram schematically showing the configuration of an ignition system used in the exhaust pipe plasma generating apparatus shown in FIG. 1.
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating an action of the plasma reactor in FIG. 2.
6 is a flowchart illustrating a method of preventing powder deposition in an exhaust pipe according to an embodiment of the present invention using the exhaust equipment shown in FIG. 1.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성 및 작용을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 장비가 설치된 반도체 제조설비의 개략적인 구성이 블록도로서 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 반도체 제조설비는 TiN 공정이 수행되는 공정 챔버(C)와, 공정 챔버(C)로부터 배출되는 배기가스를 처리하는 스크러버(S)와, 공정 챔버(C)의 잔류가스를 배출시켜서 스크러버(S)까지 이동시키는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 장비(100)를 포함한다.1 is a block diagram showing a schematic configuration of a semiconductor manufacturing facility equipped with exhaust equipment according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a semiconductor manufacturing facility includes a process chamber C in which a TiN process is performed, a scrubber S that processes exhaust gas discharged from the process chamber C, and residual gas in the process chamber C. It includes an exhaust equipment 100 according to an embodiment of the present invention to be discharged to move to the scrubber (S).

공정 챔버(C)에서는 사염화티타늄(TiCl4) 가스와 암모니아(NH3) 가스를 반응시켜서 생성된 티타늄질화물(TiN)을 화학기상증착법(CVD)을 이용하여 웨이퍼에 증착시키는 TiN 공정이 수행된다. 본 발명에서 공정 챔버(C)는 통상적인 TiN 공정이 수행되는 모든 형태의 공정 챔버를 포함한다. TiN 공정 후 공정 챔버(C)에는 TiCl4 가스, NH3 가스, HCl 가스, N2 가스와 함께, 웨이퍼에 증착되지 않은 잔여 TiN 파우더를 포함하는 잔류가스가 남게 된다.In the process chamber C, a TiN process is performed in which titanium nitride (TiN) generated by reacting titanium tetrachloride (TiCl 4 ) gas and ammonia (NH 3 ) gas is deposited on a wafer by using a chemical vapor deposition method (CVD). In the present invention, the process chamber C includes all types of process chambers in which a conventional TiN process is performed. After the TiN process, residual gas including TiCl 4 gas, NH 3 gas, HCl gas, and N 2 gas and residual TiN powder not deposited on the wafer remains in the process chamber C.

스크러버(S)는 배기 장비(100)에 의해 공정 챔버(C)로부터 배출되는 배기가스를 처리한다. 스크러버(S)는 반도체 제조 설비 기술 분야에서 배기가스를 처리하기위한 통상적으로 사용되는 모든 형태의 스크러버를 포함한다.The scrubber S processes the exhaust gas discharged from the process chamber C by the exhaust equipment 100. The scrubber S includes all types of scrubbers commonly used for treating exhaust gases in the field of semiconductor manufacturing equipment technology.

배기 장비(100)는 TiN 공정 후 공정 챔버(C)의 잔류가스를 배출시키고 스크러버(S)까지 이동시킨다. 배기 장비(100)는 공정 챔버(C)로부터 가스를 배출시키기 위한 진공 펌프(100a)와, 공정 챔버(C)와 진공 펌프(100a)를 연결하는 챔버 배기관(100b)과, 진공 펌프(100a)와 스크러버(S)를 연결하는 펌프 배기관(100c)과, 챔버 배기관(100b)을 따라 유동하는 배기가스를 플라즈마를 이용하여 처리하는 배기관 플라즈마 장치(101)와, 챔버 배기관(100b) 상에 설치되어서 파우더를 포집하는 파우더 포집 트랩(170)과, 파우더 포집 트랩(170)에 설치되어서 파우더 포집 트랩(170)에 포집된 파우더를 플라즈마 처리하는 트랩 플라즈마 장치(178)를 구비한다.The exhaust equipment 100 discharges residual gas in the process chamber C after the TiN process and moves it to the scrubber S. The exhaust equipment 100 includes a vacuum pump 100a for discharging gas from the process chamber C, a chamber exhaust pipe 100b connecting the process chamber C and the vacuum pump 100a, and a vacuum pump 100a. It is installed on the pump exhaust pipe 100c connecting the scrubber S and the exhaust pipe plasma apparatus 101 for treating exhaust gas flowing along the chamber exhaust pipe 100b using plasma, and the chamber exhaust pipe 100b. A powder collecting trap 170 for collecting powder and a trap plasma device 178 installed in the powder collecting trap 170 to plasma-process the powder collected in the powder collecting trap 170 are provided.

진공 펌프(100a)는 TiN 공정 후 공정 챔버(C)의 잔류가스를 배출하기 위하여 공정 챔버(C) 측에 음압을 형성하는데, 반도체 제조 설비 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 진공 펌프의 구성을 포함하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.The vacuum pump 100a creates a negative pressure on the side of the process chamber C in order to discharge residual gas from the process chamber C after the TiN process, and includes a configuration of a vacuum pump commonly used in the field of semiconductor manufacturing equipment technology. Detailed description of this will be omitted.

챔버 배기관(100b)은 공정 챔버(C)와 진공 펌프(100a)의 사이에서 공정 챔버(C)의 배기구와 진공 펌프(100a)의 흡입구를 연결한다. 진공 펌프(100a)에 의해 형성되는 음압에 의해 공정 챔버(C)의 잔류가스가 챔버 배기관(100b)을 통해 배기가스로서 배출된다.The chamber exhaust pipe 100b connects the exhaust port of the process chamber C and the intake port of the vacuum pump 100a between the process chamber C and the vacuum pump 100a. The residual gas in the process chamber C is discharged as exhaust gas through the chamber exhaust pipe 100b by the negative pressure generated by the vacuum pump 100a.

펌프 배기관(100c)은 진공 펌프(100a)와 스크러버(S)의 사이에서 진공 펌프(100a)의 토출구와 스크러버(S)의 유입구를 연결한다. 펌프 배기관(100c)을 통해 진공 펌프(100a)로부터 배출되는 배기가스가 스크러버(S)로 이동한다.The pump exhaust pipe 100c connects the discharge port of the vacuum pump 100a and the inlet port of the scrubber S between the vacuum pump 100a and the scrubber S. Exhaust gas discharged from the vacuum pump 100a through the pump exhaust pipe 100c moves to the scrubber S.

배기관 플라즈마 장치(101)는 챔버 배기관(100b)을 따라 유동하는 배기가스를 유도결합 플라즈마를 이용하여 처리한다. 배기관 플라즈마 장치(101)는 챔버 배기관(100b) 상에 설치되는 유도결합 플라즈마 반응기(110)와, 유도결합 플라즈마 반응기(110)에 전력을 공급하는 전원(180)을 구비한다.The exhaust pipe plasma device 101 processes exhaust gas flowing along the chamber exhaust pipe 100b using inductively coupled plasma. The exhaust pipe plasma apparatus 101 includes an inductively coupled plasma reactor 110 installed on the chamber exhaust pipe 100b and a power supply 180 supplying power to the inductively coupled plasma reactor 110.

유도결합 플라즈마 반응기(110)는 챔버 배기관(100b) 상에 설치되어서 열 반응을 이용하여 염화암모늄(NH4Cl) 파우더를 염화수소(HCl) 가스와 암모니아(NH3) 가스로 분해하고, TiCl4·nNH3 파우더를 TiCl4 가스와 암모니아(NH3) 가스로 분해한다. 추가적으로 플라즈마 반응기(110)는 플라즈마 반응을 이용하여 염화암모늄(NH4Cl) 파우더 및 TiCl4·nNH3 파우더의 생성 원인인 암모니아 가스를 질소 가스와 수소 가스로 분해하기도 한다.The inductively coupled plasma reactor 110 is installed on the chamber exhaust pipe 100b to decompose ammonium chloride (NH 4 Cl) powder into hydrogen chloride (HCl) gas and ammonia (NH 3 ) gas using a thermal reaction, and TiCl 4 · The nNH 3 powder is decomposed into TiCl 4 gas and ammonia (NH 3 ) gas. Additionally, the plasma reactor 110 decomposes ammonia gas, which is a cause of generation of ammonium chloride (NH 4 Cl) powder and TiCl 4 ·nNH 3 powder, into nitrogen gas and hydrogen gas using a plasma reaction.

도 2에는 유도결합 플라즈마 반응기(110)의 개략적인 구성이 종단면도로서 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 유도결합 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 전원(180)으로부터 전력을 공급받는 제1 코일(미도시)와, 마그네틱 코어(130)에 권선되고 점화기(140)에 전력을 공급하는 제2 코일(미도시)을 구비한다.2 shows a schematic configuration of the inductively coupled plasma reactor 110 as a longitudinal cross-sectional view. Referring to FIG. 2, the inductively coupled plasma reactor 110 includes a reaction chamber 120, a magnetic core 130 disposed to surround the reaction chamber 120, an igniter 140 for plasma ignition, and a magnetic core. A first coil (not shown) wound around 130 and receiving power from the power source 180, and a second coil wound around the magnetic core 130 and supplying power to the igniter 140 (not shown). do.

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. The reaction chamber 120 is a toroidal-shaped chamber, the gas inlet 121, the gas inlet 121 and a gas outlet 123 positioned spaced apart from the gas inlet 121, and A plasma reaction unit 125 connected to the gas discharge unit 123 and in which a plasma reaction occurs is provided.

가스 유입부(121)는 직선의 연장축선(A)을 중심으로 연장되는 짧은 관 형태로서, 가스 유입부(121)의 선단부는 개방되어서 처리대상 배기가스가 유입되는 유입구(122)를 형성한다.The gas inlet 121 is in the form of a short tube extending around a straight extension axis A, and the front end of the gas inlet 121 is opened to form an inlet 122 through which the exhaust gas to be treated is introduced.

가스 배출부(123)는 연장축선(A) 상에 가스 유입부(121)와 동축으로 이격되어서 위치하는 짧은 관 형태로서, 가스 배출부(123)의 후단부는 개방되어서 처리대상 배기가스가 배출되는 배출구(124)를 형성한다.The gas discharge part 123 is in the form of a short tube located coaxially and spaced apart from the gas inlet part 121 on the extension axis A, and the rear end of the gas discharge part 123 is opened so that the exhaust gas to be treated is discharged. A discharge port 124 is formed.

플라즈마 반응부(125)는 이격된 가스 유입부(121)와 가스 배출부(123)를 연결하며, 내부에 플라즈마 처리 영역(A)을 형성한다. 플라즈마 반응부(125)는 연장축선(A)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(A)과 평행하게 연장되고 가스 유입부(121) 및 가스 배출부(123)와 연통된다. 그에 따라, 플라즈마 반응부(125)에는 파선으로 도시된 바와 같은 고리형 방전 루프(R)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.The plasma reaction unit 125 connects the spaced gas inlet 121 and the gas discharge unit 123, and forms a plasma processing region A therein. The plasma reaction unit 125 includes a first connection pipe portion 126 and a second connection pipe portion 127 that are spaced apart from each other on both sides with an extension axis A interposed therebetween. The first connection pipe portion 126 and the second connection pipe portion 127 extend parallel to the extension axis A and communicate with the gas inlet portion 121 and the gas outlet portion 123. Accordingly, plasma is generated in the plasma reaction unit 125 along the annular discharge loop R as shown by the broken line. The exhaust gas introduced through the gas inlet 122 is treated by the plasma generated in the plasma reaction unit 125 and then discharged through the gas outlet 124.

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.In this embodiment, the reaction chamber 120 includes the entire gas inlet 121 and a part of the first connection pipe 126 connected to the gas inlet 121 and a part of the second connection pipe 127. A second chamber member including a first chamber member 120a, a part of the first connection pipe part 126 connected to the gas discharge part 123 and the gas discharge part 123, and a part of the second connection pipe part 127 Although (120b) is described as being configured to be combined, the present invention is not limited thereto.

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.The magnetic core 130 is disposed to surround the reaction chamber 120. In this embodiment, the magnetic core 130 will be described as being a ferrite core generally used in an inductively coupled plasma generator. 3 shows the magnetic core 130 as a perspective view. 2 and 3, the magnetic core 130 has an annular ring portion 131 surrounding the plasma reaction portion 125 of the reaction chamber 120 from the outside, and an inner region of the ring portion 131. It has a connecting portion 135 that crosses.

고리부(131)는 직사각형의 고리형상으로서, 연장축선(A)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 구비한다The ring portion 131 has a rectangular ring shape and is disposed at right angles to the extension axis A to surround the plasma reaction portion 125 of the reaction chamber 120 from the outside. The rectangular ring portion 131 has two long side portions 132a and 132b facing each other, and two short side portions 133a and 133b facing each other.

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.The connection part 135 extends in a straight line to connect between the two opposite long side parts 132a and 132b of the ring part 131. Both ends of the connection part 135 are connected to the center of each of the two long side parts 132a and 132b. The connection part 135 is disposed to pass through the gap 128 formed between the first connection pipe part 126 and the second connection pipe part 127 of the reaction chamber 120. The inner area of the ring part 131 is separated into a first through hole 136 and a second through hole 137 by the connection part 135, and the first through hole 136 is a first through hole of the reaction chamber 120. The connection pipe part 126 passes and the second connection pipe part 127 of the reaction chamber 120 passes through the second through hole 137. Accordingly, the magnetic core 130 is formed to surround the first connection pipe portion 126 and the second connection pipe portion 127 of the reaction chamber 120 from the outside, respectively.

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.The igniter 140 ignites the plasma by receiving high voltage power from the outside. In this embodiment, the igniter 140 is described as being positioned adjacent to the gas inlet 121 in the plasma reaction unit 125 of the reaction chamber 120, but the present invention is not limited thereto.

도 4에는 마그네틱 코어(130)에 권선된 제1 코일과 제2 코일이 도시되어 있다.4 shows a first coil and a second coil wound around the magnetic core 130.

도 4를 참조하면, 제1 코일(150)는 마그네틱 코어(130)의 제1 장변부(132a)에 권선되고 전원(180)에 연결된다. 제1 코일(150)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. 본 실시예에서는 제1 코일(150)은 마그네틱 코어(130)에 2회 권선되는 것을 설명하는데 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다.Referring to FIG. 4, the first coil 150 is wound around the first long side portion 132a of the magnetic core 130 and is connected to the power source 180. The first coil 150 receives AC power of a radio frequency through the power source 180 to form an induced magnetic flux in the magnetic core 130. An induced electric field is generated by the induced magnetic flux formed in the magnetic core 130, and plasma is formed by the generated induced electric field. In the present embodiment, it is described that the first coil 150 is wound on the magnetic core 130 twice, but the present invention is not limited thereto.

제2 코일(160)은 마그네틱 코어(130)의 제2 장변부(132b)에 제1 코일(150)과 분리되어서 권선되고 점화기(140)와 스위치 회로(릴레이)(190)를 통해 연결된다. 제2 코일(160)에는 유도 기전력이 발생하여 점화기(140)에 전력을 공급한다. 즉, 제1 코일(150), 제2 코일(160) 및 마그네틱 코어(130)는 변압기의 역할을 수행함으로써, 제2 코일(160)에 점화기(140)의 작동을 위한 고전압이 형성되어서 출력된다. 이를 위하여, 제2 코일(160)은 마그네틱 코어(130)에 제1 코일(150)의 권선수보다 더 큰 권선수로 권선되는데, 본 실시예에서는 6회 권선되는 것으로 설명한다.The second coil 160 is wound separately from the first coil 150 on the second long side portion 132b of the magnetic core 130 and is connected to the igniter 140 through a switch circuit (relay) 190. Induced electromotive force is generated in the second coil 160 to supply power to the igniter 140. That is, the first coil 150, the second coil 160, and the magnetic core 130 function as a transformer, so that a high voltage for the operation of the igniter 140 is formed in the second coil 160 and is output. . To this end, the second coil 160 is wound on the magnetic core 130 with a number of turns greater than the number of turns of the first coil 150, and in this embodiment, it will be described as being wound six times.

전원(180)은 유도 결합 플라즈마 발생을 위하여, 무선주파수의 교류 전력은 제1 코일(150)에 인가한다. 본 실시예에서 제1 코일(150), 제2 코일(160) 및 마그네틱 코어(130)는 변압기로서 기능한다. 즉, 제1 코일(150), 제2 코일(160) 및 마그네틱 코어(130)는 변압기에서 1차 코일, 2차 코일 및 철심의 역할을 하게 된다. 제2 코일(160)의 권선수를 제1 코일(150)의 권선수보다 크게 함으로써, 점화기(140)에 승압된 고전압의 전력을 인가할 수 있게 된다.The power source 180 applies AC power of a radio frequency to the first coil 150 to generate inductively coupled plasma. In this embodiment, the first coil 150, the second coil 160, and the magnetic core 130 function as a transformer. That is, the first coil 150, the second coil 160, and the magnetic core 130 serve as a primary coil, a secondary coil, and an iron core in a transformer. By making the number of turns of the second coil 160 larger than the number of turns of the first coil 150, it is possible to apply a boosted high voltage power to the igniter 140.

플라즈마 반응부(125)의 내부에는 배기가스에 대한 열반응 및 플라즈마 반응이 일어나는 플라즈마 처리 영역(A)이 형성된다. 플라즈마 처리 영역(A)의 온도는 약 250℃ 이하의 온도에서 생성되는 TiCl4·nNH3 파우더를 고려하여 250℃ 이상을 유지하는 것이 바람직하며, 약 338℃에서 생성되는 염화암모늄(NH4Cl) 파우더를 더 고려하면 350℃ 이상을 유지하는 것이 가장 바람직하다. 즉, 약 250℃ 이하의 온도에서 TiCl4 가스와 암모니아(NH3) 가스가 결합하여 TiCl4·nNH3 파우더가 생성되므로 250℃ 이상을 유지함으로써 TiCl4·nNH3 파우더의 생성이 억제될 수 있다. 또한, 염화암모늄(NH4Cl) 파우더는 약 338℃ 이상의 온도에서 기화하여 염화수소(HCl) 가스와 암모니아(NH3) 가스로 분해되므로 350℃ 이상을 유지하면 염화암모늄(NH4Cl) 파우더의 생성이 억제될 수 있고 이 경우 TiCl4·nNH3 파우더의 생성도 함께 억제될 수 있다. 본 실시예에서는 플라즈마 처리 영역(A)의 온도가 200℃ 내지 500℃의 온도로 유지되는 것으로 설명한다.A plasma processing region A in which a thermal reaction and a plasma reaction with respect to exhaust gas occur is formed in the plasma reaction unit 125. The temperature of the plasma treatment area (A) is preferably maintained at 250° C. or higher in consideration of TiCl 4 ·nNH 3 powder generated at a temperature of about 250° C. or less, and ammonium chloride (NH 4 Cl) generated at about 338° C. If more powder is considered, it is most preferable to maintain at least 350°C. That is, TiCl 4 ·nNH 3 powder is generated by combining TiCl 4 gas and ammonia (NH 3 ) gas at a temperature of about 250° C. or lower, so the production of TiCl 4 ·nNH 3 powder can be suppressed by maintaining the temperature above 250° C. . In addition, since ammonium chloride (NH 4 Cl) powder vaporizes at a temperature of about 338°C or higher and decomposes into hydrogen chloride (HCl) gas and ammonia (NH 3 ) gas, ammonium chloride (NH 4 Cl) powder is generated when maintained at 350°C or higher. This can be suppressed, and in this case, the formation of TiCl 4 ·nNH 3 powder can also be suppressed. In this embodiment, it will be described that the temperature of the plasma processing region A is maintained at a temperature of 200°C to 500°C.

도 5는 배기관 플라즈마 장치(101)에 의한 작용을 개략적으로 설명하는 도면이다. 도 5를 참조하면, 공정 챔버(C)로부터 배출되는 배기가스에 포함된 염화수소(HCl) 가스, 암모니아(NH3) 가스, 질소(N2)가스, TiN 파우더 및 TiCl4 가스가 플라즈마 반응부(도 2의 125)의 내부에 형성되는 플라즈마 처리 영역(A)을 통과한다. 염화수소(HCl) 가스, 질소(N2) 가스 및 TiCl4 가스는 변화없이 플라즈마 처리 영역(A)을 통과하며, 200℃ 내지 500℃의 온도로 유지되는 플라즈마 처리 영역(A)에서의 열 반응에 의하여 염화암모늄(NH4Cl) 파우더는 염화수소(HCl) 가스와 암모니아(NH3) 가스로 분해하고, TiCl4·nNH3 파우더는 TiCl4 가스와 암모니아(NH3) 가스로 분해된다.5 is a diagram schematically explaining the operation of the exhaust pipe plasma device 101. 5, hydrogen chloride (HCl) gas, ammonia (NH 3 ) gas, nitrogen (N 2 ) gas, TiN powder, and TiCl 4 gas contained in the exhaust gas discharged from the process chamber C are plasma reaction units ( It passes through the plasma processing region A formed inside 125 of FIG. 2. Hydrogen chloride (HCl) gas, nitrogen (N 2 ) gas, and TiCl 4 gas pass through the plasma treatment region A without change, and are prevented from thermal reaction in the plasma treatment region A maintained at a temperature of 200°C to 500°C. By this, ammonium chloride (NH 4 Cl) powder is decomposed into hydrogen chloride (HCl) gas and ammonia (NH 3 ) gas, and TiCl 4 ·nNH 3 powder is decomposed into TiCl 4 gas and ammonia (NH 3 ) gas.

추가적으로 암모니아(NH3) 가스는 플라즈마 처리 영역(A)에서의 플라즈마 반응에 의해 질소(N2) 가스와 수소(H2) 가스로 분해(2NH3(g) → N2(g) + 3H2(g))될 수도 있다. 이 경우, 챔버 배기관(120) 내에서 배기가스가 플라즈마 처리 영역(A)을 통과한 후에 암모니아(NH3) 가스가 존재하지 않게 되어서, 챔버 배기관(120) 및 펌프 배기관(130) 내 파우더 침적의 주요 원인인 염화암모늄(NH4Cl) 파우더와 TiCl4·nNH3 파우더의 생성이 근본적으로 방지될 수 있다. 질소(N2) 가스와 수소(H2) 가스가 반응하여 암모니아(NH3) 가스가 생성되기 위해서는 고온, 고압의 환경에서 촉매를 이용(예를 들어, 530℃, 290atm에서 FexOy의 촉매)해야 하기 때문에, 챔버 배기관(120) 및 펌프 배기관(130)에서 질소(N2) 가스와 수소(H2) 가스가 반응하여 암모니아(NH3) 가스가 생성되는 것은 실질적으로 불가능하다. 또한, TiN 파우더는 파우더의 형태로 플라즈마 처리 영역(A)을 통과하게 된다. Additionally, ammonia (NH 3 ) gas is decomposed into nitrogen (N 2 ) gas and hydrogen (H 2 ) gas by plasma reaction in the plasma treatment area (A) (2NH 3 (g) → N 2 (g) + 3H 2) (g)) may be. In this case, the ammonia (NH 3 ) gas does not exist after the exhaust gas passes through the plasma treatment region A in the chamber exhaust pipe 120, so that the powder deposition in the chamber exhaust pipe 120 and the pump exhaust pipe 130 The formation of ammonium chloride (NH 4 Cl) powder and TiCl 4 ·nNH 3 powder, which are the main causes, can be fundamentally prevented. To generate ammonia (NH 3 ) gas by reacting nitrogen (N 2 ) gas and hydrogen (H 2 ) gas, a catalyst is used in a high temperature and high pressure environment (e.g., Fe x O y at 530°C and 290 atm). Because it must be a catalyst), it is practically impossible to generate ammonia (NH 3 ) gas by reacting nitrogen (N 2 ) gas and hydrogen (H 2 ) gas in the chamber exhaust pipe 120 and the pump exhaust pipe 130. In addition, the TiN powder passes through the plasma treatment region A in the form of a powder.

파우더 포집 트랩(170)은 챔버 배기관(100b) 상에서 플라즈마 처리 영역(A)보다 하류에 설치되어서 TiN 파우더를 포함하는 파우더를 포집하여, 파우더가 진공 펌프(100c)로 유입되는 것을 막는다. 파우더 포집 트랩(170)으로는 통상적으로 사용되는 것(예를 들어, 등록특허 제10-1480237호에 기재된 입자 포집장치 등)일 수 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 실시예에서는 파우더 포집 트랩(170)이 플라즈마 처리 영역(A)보다 하류에 위치하도록 설치되는 것으로 설명하지만 이와는 달리 플라즈마 처리 영역(A)보다 상류에 위치하도록 설치될 수도 있고, 플라즈마 처리 영역(A)보다 상류 및 하류에 모두 위치하도록 복수개가 설치될 수도 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다. The powder collecting trap 170 is installed downstream of the plasma treatment region A on the chamber exhaust pipe 100b to collect powder including TiN powder, and prevents the powder from flowing into the vacuum pump 100c. As the powder collecting trap 170 may be a commonly used one (eg, a particle collecting device described in Patent No. 10-1480237), a detailed description thereof will be omitted. In the present embodiment, it is described that the powder collecting trap 170 is installed to be located downstream of the plasma processing area A, but unlike this, it may be installed so as to be located upstream of the plasma processing area A, and the plasma processing area A ) May be provided so as to be located both upstream and downstream, and this is also within the scope of the present invention.

트랩 플라즈마 장치(178)는 파우더 포집 트랩(170)에 설치되어서 파우더 포집 트랩(170)에 포집되어서 쌓인 파우더를 플라즈마 처리하여 제거한다. 본 실시예에서는 트랩 플라즈마 장치(178)가 직류 플라즈마 토치를 이용하는 구성인 것으로 설명하는데, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다.The trap plasma device 178 is installed in the powder collecting trap 170 to remove the powder collected by the powder collecting trap 170 by plasma treatment. In this embodiment, the trap plasma device 178 is described as having a configuration using a DC plasma torch, but the present invention is not limited thereto.

도 6에는 도 1에 도시된 배기 장비를 이용한 본 발명의 일 실시예에 따른 배기관 내 파우더 침적 방지 방법이 순서도로서 도시되어 있다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배기관 내 파우더 침적 방지 방법은 공정 챔버(도 1의 C)에서 TiN 공정이 수행되는 TiN 공정 단계(S10)와, TiN 공정 단계(S10)에 의한 TiN 공정 후 공정 챔버(도 1의 C)의 잔류가스를 진공 펌프(도 1의 100a)를 작동시켜서 배기시키는 제1 배기 단계(S20)와, 제1 배기 단계(S20) 수행 중에 배기관 플라즈마 장치(도 1의 101)를 작동시켜서 챔버 배기관(도 1의 100b) 상에서 열 반응 및 플라즈마 반응을 발생시키는 제1 플라즈마 처리 단계(S30)와, 제1 배기 단계(S20) 수행 중에 파우더 포집 트랩(도 1의 170)을 이용하여 챔버 배기관(도 1의 100b)을 유동하는 배기가스에서 파우더를 포집하는 제1 포집 단계(S40)와, 공정 챔버(도 1의 C)에 대한 세정이 수행되는 챔버 세정 단계(S50)와, 챔버 세정 단계(S50)에 의한 챔버에 대한 세정 후 공정 챔버(도 1의 C)의 잔류가스를 진공 펌프(도 1의 100a)를 작동시켜서 배기시키는 제2 배기 단계(S60)와, 제2 배기 단계(S60) 수행 중에 배기관 플라즈마 장치(도 1의 101)를 작동시켜서 챔버 배기관(도 1의 100b) 상에서 열 반응 및 플라즈마 반응을 발생시키는 제2 플라즈마 처리 단계(S70)와, 제2 배기 단계(S60) 수행 중에 파우더 포집 트랩(도 1의 170)을 이용하여 챔버 배기관(도 1의 100b)을 유동하는 배기가스에서 파우더를 포집하는 제2 포집 단계(S80)를 포함한다.6 is a flowchart illustrating a method of preventing powder deposition in an exhaust pipe according to an embodiment of the present invention using the exhaust equipment shown in FIG. 1. 6, the method for preventing powder deposition in the exhaust pipe according to an embodiment of the present invention includes a TiN process step (S10) in which a TiN process is performed in a process chamber (C of FIG. 1), and a TiN process step (S10). After the TiN process by the first exhaust step (S20) of exhausting the residual gas in the process chamber (C in FIG. 1) by operating the vacuum pump (100a in FIG. 1), the exhaust pipe plasma device during the first exhaust step (S20) During the first plasma treatment step (S30) and the first exhaust step (S20) of generating a thermal reaction and a plasma reaction on the chamber exhaust pipe (100b of FIG. 1) by operating (101 in FIG. 1), a powder collecting trap (FIG. The first collection step (S40) of collecting powder from the exhaust gas flowing through the chamber exhaust pipe (100b of FIG. 1) using 170 of 1) and the chamber cleaning in which cleaning of the process chamber (C of FIG. 1) is performed. After cleaning the chamber by step S50 and the chamber cleaning step S50, the residual gas in the process chamber (C in FIG. 1) is exhausted by operating a vacuum pump (100a in FIG. 1) (S60). ), and a second plasma processing step (S70) of generating a thermal reaction and a plasma reaction on the chamber exhaust pipe (100b of FIG. 1) by operating the exhaust pipe plasma device (101 in FIG. 1) during the execution of the second exhaust step (S60), and , Including a second collecting step (S80) of collecting powder from exhaust gas flowing through the chamber exhaust pipe (100b of Fig. 1) using a powder collecting trap (170 in Fig. 1) while performing the second exhaust step (S60). .

TiN 공정 단계(S10)에서는 공정 챔버(도 1의 C)에서 사염화티타늄(TiCl4) 가스와 암모니아(NH3) 가스를 반응시켜서 생성된 티타늄질화물(TiN)을 화학기상증착법(CVD)을 이용하여 웨이퍼에 증착시키는 것과 같은 통상적인 TiN 공정이 수행된다. TiN 공정에 의해 공정 챔버(도 1의 C)에는 TiCl4 가스, NH3 가스, HCl 가스, N2 가스와 함께, 웨이퍼에 증착되지 않은 잔여 TiN 파우더를 포함하는 잔류가스가 남게 된다. 공정 챔버(도 1의 C)에서의 TiN 공정이 완료된 후에는 제1 배기 단계(S20)가 수행된다. In the TiN process step (S10), titanium nitride (TiN) generated by reacting titanium tetrachloride (TiCl 4 ) gas and ammonia (NH 3 ) gas in a process chamber (C in FIG. 1) is used by chemical vapor deposition (CVD). Conventional TiN processes, such as depositing on a wafer, are performed. By the TiN process, residual gas including TiCl 4 gas, NH 3 gas, HCl gas, and N 2 gas, which is not deposited on the wafer, remains in the process chamber (C of FIG. 1 ). After the TiN process in the process chamber (C in FIG. 1) is completed, the first exhaust step S20 is performed.

제1 배기 단계(S20)에서는 진공 펌프(도 1의 110)가 작동되어서 TiN 공정 후 공전 챔버(도 1의 C)의 잔류 가스가 챔버 배기관(100b)과 펌프 배기관(100c)을 통해 배기가스로서 배출된다. 제1 배기 단계(S20)가 수행되는 과정에서 제1 플라즈마 처리 단계(S30)와 제1 포집 단계(S40)가 함께 수행된다.In the first exhaust step (S20), the vacuum pump (110 in FIG. 1) is operated so that the residual gas in the idle chamber (C in FIG. 1) after the TiN process is discharged as exhaust gas through the chamber exhaust pipe 100b and the pump exhaust pipe 100c. Is discharged. In a process in which the first exhaust step S20 is performed, the first plasma treatment step S30 and the first collection step S40 are performed together.

제1 플라즈마 처리 단계(S30)는 제1 배기 단계(S20)와 함께 수행된다. 제1 플라즈마 처리 단계(S30)에서는 배기관 플라즈마 장치(도 1의 101)가 작동되어서 챔버 배기관(도 1의 100b) 상에 설치된 유도결합 플라즈마 반응기(도 1의 110)에서 열 반응 및 플라즈마 반응이 발생하여 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 제1 플라즈마 처리 영역(A)이 형성된다. 제1 플라즈마 처리 단계(S30)에서는 200℃ 내지 500℃의 온도로 유지되는 플라즈마 처리 영역(A)에서의 열 반응에 의하여 염화암모늄(NH4Cl) 파우더는 염화수소(HCl) 가스와 암모니아(NH3) 가스로 분해하고, TiCl4·nNH3 파우더는 TiCl4 가스와 암모니아(NH3) 가스로 분해된다. 추가적으로 암모니아(NH3) 가스는 플라즈마 처리 영역(A)에서의 플라즈마 반응에 의해 질소(N2) 가스와 수소(H2) 가스로 분해(2NH3(g) → N2(g) + 3H2(g))된다. 따라서, 챔버 배기관(120) 내에서 배기가스가 플라즈마 처리 영역(A)을 통과한 후에는 암모니아(NH3) 가스가 존재하지 않게 되므로, 챔버 배기관(120) 및 펌프 배기관(130) 내 파우더 침적의 주요 원인인 염화암모늄(NH4Cl) 파우더와 TiCl4·nNH3 파우더의 생성이 근본적으로 방지될 수 있다.The first plasma treatment step S30 is performed together with the first exhaust step S20. In the first plasma treatment step (S30), the exhaust pipe plasma device (101 in FIG. 1) is operated to generate a thermal reaction and a plasma reaction in the inductively coupled plasma reactor (110 in FIG. 1) installed on the chamber exhaust pipe (100b in FIG. 1). Thus, the first plasma processing region A as shown in FIGS. 2 and 3 is formed. In the first plasma treatment step (S30), the ammonium chloride (NH 4 Cl) powder is converted into hydrogen chloride (HCl) gas and ammonia (NH 3 ) by a thermal reaction in the plasma treatment region (A) maintained at a temperature of 200°C to 500°C. ) Gas, and TiCl 4 ·nNH 3 powder is decomposed into TiCl 4 gas and ammonia (NH 3 ) gas. Additionally, ammonia (NH 3 ) gas is decomposed into nitrogen (N 2 ) gas and hydrogen (H 2 ) gas by plasma reaction in the plasma treatment area (A) (2NH 3 (g) → N 2 (g) + 3H 2) (g)). Therefore, after the exhaust gas passes through the plasma treatment region A in the chamber exhaust pipe 120, ammonia (NH 3 ) gas does not exist, so that the powder deposition in the chamber exhaust pipe 120 and the pump exhaust pipe 130 The formation of ammonium chloride (NH 4 Cl) powder and TiCl 4 ·nNH 3 powder, which are the main causes, can be fundamentally prevented.

제1 포집 단계(S40)는 제1 배기 단계(S20) 수행 중에 제1 플라즈마 처리 단계(S30)와 함께 수행된다. 제1 포집 단계(S40)에서는 파우더 포집 트랩(도 1의 170)을 이용하여 챔버 배기관(도 1의 100b)을 유동하는 배기가스에서 TiN 등의 파우더가 포집된다.The first collection step (S40) is performed together with the first plasma treatment step (S30) while the first exhaust step (S20) is performed. In the first collecting step (S40), powder such as TiN is collected from the exhaust gas flowing through the chamber exhaust pipe (100b of FIG. 1) using a powder collecting trap (170 in FIG. 1).

챔버 세정 단계(S50)에서는 공정 챔버(도 1의 C)로 ClF3 가스가 주입되어서 TiN 공정 후 공정 챔버(도 1의 C)에 남아 있는 TiN 파우더 및 유기물이 제거된다. 챔버 세정 단계(S50)에서 주입되는 ClF3 가스는 TiN과 결합되어서 TiF4 파우더를 생성하게 된다. 챔버 세정 단계(S50)에 의한 챔버 세정 후 공정 챔버(도 1의 C)에는 ClF3 가스와 TiF4 파우더 및 미제거 TiN 파우더를 포함하는 잔류가스가 남게 된다. 챔버 세정 단계(S50)가 완료된 후에는 제2 배기 단계(S60)가 수행된다.In the chamber cleaning step (S50), ClF 3 gas is injected into the process chamber (C of FIG. 1) to remove TiN powder and organic matter remaining in the process chamber (C of FIG. 1) after the TiN process. The ClF 3 gas injected in the chamber cleaning step S50 is combined with TiN to generate TiF 4 powder. After cleaning the chamber by the chamber cleaning step (S50), residual gas including ClF 3 gas, TiF 4 powder, and unremoved TiN powder remains in the process chamber (C of FIG. 1 ). After the chamber cleaning step S50 is completed, the second exhaust step S60 is performed.

제2 배기 단계(S60)에서는 진공 펌프(도 1의 100a)가 작동해서 챔버 세정 단계(S50) 후 공정 챔버(도 1의 C)의 잔류 가스가 챔버 배기관(도1의 100b)과 펌프 배기관(도 1의 100c)을 통해 배기가스로서 배출된다. 제2 배기 단계(S60)가 수행되는 과정에서 제2 플라즈마 처리 단계(S70)와 제2 포집 단계(S80)가 함께 수행된다.In the second exhaust step (S60), the vacuum pump (100a in FIG. 1) is operated so that the residual gas in the process chamber (C in FIG. 1) after the chamber cleaning step (S50) is removed from the chamber exhaust pipe (100b in FIG. 1) and the pump exhaust pipe ( It is discharged as exhaust gas through 100c of FIG. 1. In the process of performing the second exhausting step S60, the second plasma processing step S70 and the second collecting step S80 are performed together.

제2 플라즈마 처리 단계(S70)는 제2 배기 단계(S60) 수행 중에 함께 수행된다. 제2 플라즈마 처리 단계(S70)에서는 배기관 플라즈마 장치(도 1의 101)가 작동되해서 챔버 배기관(도 1의 100b) 상에 설치된 유도결합 플라즈마 반응기(도 1의 110)에서 열 반응 및 플라즈마 반응이 발생하여 도 2에 도시된 바와 같은 제2 플라즈마 처리 영역(A)이 형성된다. 제2 플라즈마 처리 단계(S70)에서 배기가스에 포함된 TiF4 파우더 및 ClF3 가스의 혼합물이 제2 플라즈마 처리 영역(A)에서의 플라즈마 반응에 의해 TiCl4 가스와 F2 가스의 혼합기체로 변화(TiF4(s) + 4ClF3(g) → TiCl4(g) + 8F2(g))하여 제2 플라즈마 처리 영역(A)을 통과한다.The second plasma processing step S70 is performed together while the second exhaust step S60 is performed. In the second plasma treatment step (S70), the exhaust pipe plasma device (101 in FIG. 1) is operated, so that the thermal reaction and plasma reaction are performed in the inductively coupled plasma reactor (110 in FIG. 1) installed on the chamber exhaust pipe (100b in FIG. 1). And a second plasma processing region A as shown in FIG. 2 is formed. In the second plasma treatment step (S70), the mixture of TiF 4 powder and ClF 3 gas contained in the exhaust gas is changed into a mixture gas of TiCl 4 gas and F 2 gas by plasma reaction in the second plasma treatment region (A). (TiF 4 (s) + 4ClF 3 (g) → TiCl 4 (g) + 8F 2 (g)) and passes through the second plasma treatment area A.

제2 포집 단계(S80)는 제2 배기 단계(S60) 수행 중에 제2 플라즈마 처리 단계(S70)와 함께 수행된다. 제2 포집 단계(S70)에서는 파우더 포집 트랩(도 1의 170)을 이용하여 챔버 배기관(도 1의 100b)을 유동하는 배기가스에서 TiN 등의 파우더가 포집된다.The second collection step S80 is performed together with the second plasma treatment step S70 while the second exhaust step S60 is performed. In the second collection step (S70), powder such as TiN is collected from exhaust gas flowing through the chamber exhaust pipe (100b of FIG. 1) using a powder collection trap (170 in FIG. 1).

상기 실시예에서는 본 발명이 TiN 공정에 적용되는 경우에 대해 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어서, 도 1에 도시된 바와 같은 반도체 제조 설비의 공정 챔버(C)에서 육염화이규소(hexachloride silane, Si2Cl6) 가스와 암모니아(NH3) 가스가 반응하여 염화암모늄(NH4Cl) 파우더가 발생하는 공정의 경우에도 적용될 수 있다. 반도체 제조 공정에서 육염화이규소(hexachloride silane, Si2Cl6) 가스와 암모니아(NH3) 가스가 이용되는 공정으로는, 예를 들어서 ALD(Atomic Layer Deposition) 방법을 이용하면서 BTBAS[Bis(Tertiary-ButylAmino)Silane)와 TiCl4를 사용하여 TiSiN의 확산방지막을 형성하고 박막 내 탄소 함유를 억제하기 위해 암모니아(NH3) 가스와 육염화이규소(Si2Cl6)를 첨가하여 증착하는 공정(공개특허 제10-2004-0050802호에 기재된 공정)이 있다. NH3와 Si2Cl6를 이용하는 공정에서 NH3와 Si2Cl6가 반응하여 발생한 NH4Cl 파우더는 도 1에 도시된 바와 같은 배기 장비(100)에 의해 위에서 TiN 공정에서 설명한 바와 같은 방식으로 처리될 수 있는 것이다.In the above embodiment, a case where the present invention is applied to the TiN process has been described, but the present invention is not limited thereto. For example, in the process chamber C of a semiconductor manufacturing facility as shown in FIG. 1, a hexachloride silane (Si 2 Cl 6 ) gas and ammonia (NH 3 ) gas react to produce ammonium chloride (NH 4 Cl). ) It can also be applied in the case of a process in which powder is generated. In a semiconductor manufacturing process, as a process in which a hexachloride silane (Si 2 Cl 6 ) gas and ammonia (NH 3 ) gas are used, for example, BTBAS [Bis (Tertiary- ButylAmino)Silane) and TiCl 4 are used to form a TiSiN diffusion barrier, and a process of depositing by adding ammonia (NH 3 ) gas and silicon hexachloride (Si 2 Cl 6) to suppress the carbon content in the thin film (Public Patent There is a process described in No. 10-2004-0050802). In processes using NH 3 and Si 2 Cl 6 in the manner as described in the TiN process above by the exhaust device 100 as shown in NH 4 Cl powder is 1 also resulting from the reaction of NH 3 and Si 2 Cl 6 It can be handled.

NH3와 Si2Cl6를 이용하는 공정에서 도 1에 도시된 배기 장비를 이용한 본 발명의 다른 실시예에 따른 배기관 내 파우더 침적 방지 방법은, 공정 챔버(도 1의 C)에서 NH3와 Si2Cl6를 이용하는 공정이 수행되는 챔버 공정 단계와, 챔버 공정 단계에 의한 챔버 내 공정 후 공정 챔버(도 1의 C)의 잔류가스를 진공 펌프(도 1의 100a)를 작동시켜서 배기시키는 배기 단계와, 배기 단계 수행 중에 배기관 플라즈마 장치(도 1의 101)를 작동시켜서 챔버 배기관(도 1의 100b) 상에서 열 반응 및 플라즈마 반응을 발생시키는 플라즈마 처리 단계를 포함한다. 플라즈마 처리 단계는 도 5에 도시된 제1 플라즈마 처리 단계(S30)와 대체로 동일한 방식으로 수행되므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.In the process of using NH 3 and Si 2 Cl 6 , the method for preventing powder deposition in an exhaust pipe according to another embodiment of the present invention using the exhaust equipment shown in FIG. 1 is, in the process chamber (C in FIG. 1 ), NH 3 and Si 2 A chamber process step in which a process using Cl 6 is performed, an exhaust step of evacuating residual gas in the process chamber (C in FIG. 1) after the process in the chamber by the chamber process step by operating a vacuum pump (100a in FIG. 1) and And a plasma treatment step of generating a thermal reaction and a plasma reaction on the chamber exhaust pipe (100b of FIG. 1) by operating the exhaust pipe plasma apparatus (101 in FIG. 1) while performing the exhaust step. Since the plasma processing step is performed in a substantially the same manner as the first plasma processing step S30 shown in FIG. 5, a detailed description thereof will be omitted.

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.Although the present invention has been described through the above embodiments, the present invention is not limited thereto. The above embodiments may be modified or changed without departing from the spirit and scope of the present invention, and those skilled in the art will recognize that such modifications and changes also belong to the present invention.

100 : 배기 장비 100a : 진공 펌프
100b : 챔버 배기관 100c : 펌프 배기관
101 : 배기관 플라즈마 장치 110 : 유도결합 플라즈마 반응기
120 : 반응 챔버 130 : 마그네틱 코어
140 : 점화기 150 : 제1 코일
160 : 제2 코일 170 : 파우더 포집 트랩
178 : 트랩 플라즈마 장치 180 : 전원
100: exhaust equipment 100a: vacuum pump
100b: chamber exhaust pipe 100c: pump exhaust pipe
101: exhaust pipe plasma device 110: inductively coupled plasma reactor
120: reaction chamber 130: magnetic core
140: igniter 150: first coil
160: second coil 170: powder collecting trap
178: trap plasma device 180: power

Claims (11)

TiCl4 가스와 NH3 가스를 반응시켜서 생성된 TiN을 증착시키는 TiN 공정이 수행되는 공정 챔버 내 잔류 가스를 배출하는 배기 장비로서,
상기 잔류 가스를 상기 공정 챔버로부터 배출시키기 위한 압력을 발생시키는 진공 펌프;
상기 공정 챔버와 상기 진공 펌프 사이에 연결되는 챔버 배기관; 및
상기 챔버 배기관을 따라 유동하는 가스를 유도결합 플라즈마를 이용하여 처리하는 배기관 플라즈마 장치를 포함하며,
상기 배기관 플라즈마 장치는, 상기 챔버 배기관 상에 설치되는 반응 챔버와, 상기 반응 챔버를 감싸도록 배치되는 마그네틱 코어와, 상기 마그네틱 코어에 권선되는 제1 코일과, 플라즈마 점화를 위해 상기 반응 챔버에 설치되는 점화기와, 상기 제1 코일에 무선주파수의 전력이 인가되도록 상기 제1 코일에 교류 전력을 공급하는 전원을 구비하며,
상기 반응 챔버 내에는 상기 유도결합 플라즈마의 열 반응에 의한 플라즈마 처리 영역이 형성되며,
상기 공정 챔버로부터 배출되는 상기 잔류 가스에 포함된 NH4Cl 파우더는 상기 플라즈마 처리 영역에서 상기 열 반응에 의해 염화수소(HCl) 가스와 암모니아(NH3) 가스로 분해되며,
상기 공정 챔버로부터 배출되는 상기 잔류 가스에 포함된 TiCl4·nNH3 파우더는 상기 플라즈마 처리 영역에서 상기 열 반응에 의해 TiCl4 가스와 암모니아(NH3) 가스로 분해되며,
상기 TiN 공정 후 상기 공정 챔버의 세정을 위해 상기 공정 챔버에 주입된 ClF3 가스는 상기 TiN과 반응하여 TiF4 파우더를 생성하며,
상기 세정 후 상기 공정 챔버로부터 배출되는 상기 ClF3 가스와 상기 TiF4 파우더의 혼합물은 상기 플라즈마 처리 영역에서 상기 열 반응에 의해 TiCl4 가스와 F2 가스의 혼합기체로 변화하는,
반도체 제조 설비용 배기 장비.
As an exhaust equipment that discharges residual gas in the process chamber where the TiN process is performed to deposit TiN generated by reacting TiCl 4 gas and NH 3 gas,
A vacuum pump generating pressure for discharging the residual gas from the process chamber;
A chamber exhaust pipe connected between the process chamber and the vacuum pump; And
An exhaust pipe plasma apparatus for treating gas flowing along the chamber exhaust pipe using inductively coupled plasma,
The exhaust pipe plasma apparatus includes a reaction chamber installed on the chamber exhaust pipe, a magnetic core disposed to surround the reaction chamber, a first coil wound around the magnetic core, and installed in the reaction chamber for plasma ignition. An igniter, and a power supply for supplying AC power to the first coil so that radio frequency power is applied to the first coil,
A plasma processing region is formed in the reaction chamber by a thermal reaction of the inductively coupled plasma,
NH 4 Cl powder contained in the residual gas discharged from the process chamber is decomposed into hydrogen chloride (HCl) gas and ammonia (NH 3) gas by the thermal reaction in the plasma treatment region,
TiCl 4 · nNH 3 powder contained in the residual gas discharged from the process chamber is decomposed into TiCl 4 gas and ammonia (NH 3 ) gas by the thermal reaction in the plasma treatment region,
After the TiN process, the ClF 3 gas injected into the process chamber for cleaning the process chamber reacts with the TiN to generate TiF 4 powder,
The mixture of the ClF 3 gas and the TiF 4 powder discharged from the process chamber after the cleaning is changed into a mixed gas of TiCl 4 gas and F 2 gas by the thermal reaction in the plasma treatment region,
Exhaust equipment for semiconductor manufacturing facilities.
NH3와 Si2Cl6를 이용하는 공정이 수행되는 공정 챔버 내 잔류 가스를 배출하는 배기 장비로서,
상기 잔류 가스를 상기 공정 챔버로부터 배출시키기 위한 압력을 발생시키는 진공 펌프;
상기 공정 챔버와 상기 진공 펌프 사이에 연결되는 챔버 배기관; 및
상기 챔버 배기관을 따라 유동하는 가스를 유도결합 플라즈마를 이용하여 처리하는 배기관 플라즈마 장치를 포함하며,
상기 배기관 플라즈마 장치는, 상기 챔버 배기관 상에 설치되는 반응 챔버와, 상기 반응 챔버를 감싸도록 배치되는 마그네틱 코어와, 상기 마그네틱 코어에 권선되는 제1 코일과, 플라즈마 점화를 위해 상기 반응 챔버에 설치되는 점화기와, 상기 마그네틱 코어에 상기 제1 코일과 분리되어서 권선되고 상기 점화기와 연결되는 제2 코일과, 상기 제1 코일에 무선주파수의 전력이 인가되도록 상기 제1 코일에 교류 전력을 공급하는 전원을 구비하며,
상기 반응 챔버 내에는 상기 유도결합 플라즈마의 열 반응에 의한 플라즈마 처리 영역이 형성되며,
상기 공정 챔버로부터 배출되는 상기 잔류 가스에 포함된 NH4Cl 파우더는 상기 플라즈마 처리 영역에서 상기 열 반응에 의해 염화수소(HCl) 가스와 암모니아(NH3) 가스로 분해되며,
상기 제1 코일의 권선수보다 상기 제2 코일의 권선수가 커서 상기 제2 코일에는 상기 전원에 의해 상기 제1 코일에 인가되는 교류 전력의 전압보다 큰 교류 전력이 발생하여 상기 점화기로 공급되는,
반도체 제조 설비용 배기 장비.
As an exhaust equipment that discharges residual gas in the process chamber in which the process using NH 3 and Si 2 Cl 6 is performed,
A vacuum pump generating pressure for discharging the residual gas from the process chamber;
A chamber exhaust pipe connected between the process chamber and the vacuum pump; And
An exhaust pipe plasma apparatus for treating gas flowing along the chamber exhaust pipe using inductively coupled plasma,
The exhaust pipe plasma apparatus includes a reaction chamber installed on the chamber exhaust pipe, a magnetic core disposed to surround the reaction chamber, a first coil wound around the magnetic core, and installed in the reaction chamber for plasma ignition. An igniter, a second coil wound separately from the first coil on the magnetic core and connected to the igniter, and a power supply for supplying AC power to the first coil so that radio frequency power is applied to the first coil. And
In the reaction chamber, a plasma processing region is formed by a thermal reaction of the inductively coupled plasma,
NH 4 Cl powder contained in the residual gas discharged from the process chamber is decomposed into hydrogen chloride (HCl) gas and ammonia (NH 3) gas by the thermal reaction in the plasma treatment region,
Since the number of turns of the second coil is larger than the number of turns of the first coil, AC power greater than the voltage of AC power applied to the first coil is generated in the second coil and supplied to the igniter,
Exhaust equipment for semiconductor manufacturing facilities.
청구항 1에 있어서,
상기 배기관 플라즈마 장치는 상기 마그네틱 코어에 상기 제1 코일과 분리되어서 권선되고 상기 점화기와 연결되는 제2 코일을 더 구비하며,
상기 제1 코일의 권선수보다 상기 제2 코일의 권선수가 커서 상기 제2 코일에는 상기 전원에 의해 상기 제1 코일에 인가되는 교류 전력의 전압보다 큰 교류 전력이 발생하여 상기 점화기로 공급되는,
반도체 제조 설비용 배기 장비.
The method according to claim 1,
The exhaust pipe plasma apparatus further includes a second coil wound on the magnetic core separated from the first coil and connected to the igniter,
Since the number of turns of the second coil is larger than the number of turns of the first coil, AC power greater than the voltage of AC power applied to the first coil is generated in the second coil and supplied to the igniter,
Exhaust equipment for semiconductor manufacturing facilities.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
상기 마그네틱 코어는 고리형상으로 연장되는 고리부를 구비하며,
상기 제1 코일과 상기 제2 코일은 상기 고리부에 서로 대향하여 위치하는,
반도체 제조 설비용 배기 장비.
The method according to claim 2 or 3,
The magnetic core has a ring portion extending in an annular shape,
The first coil and the second coil are located opposite to each other in the ring portion,
Exhaust equipment for semiconductor manufacturing facilities.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 반응 챔버는 내부에 상기 플라즈마 처리 영역을 형성하는 플라즈마 반응부를 구비하며,
상기 플라즈마 반응부는 이격된 상태로 나란하게 배치되어서 가스가 각각 통과하는 두 연결관부들을 구비하며,
상기 마그네틱 코어는 상기 두 연결관부들을 함께 감싸는 고리부와, 상기 두 연결관부들 사이에 형성된 틈에 위치하고 상기 고리부의 내부 영역을 지나가는 연결부를 구비하는,
반도체 제조 설비용 배기 장비.
The method according to claim 1 or 2,
The reaction chamber has a plasma reaction unit forming the plasma processing region therein,
The plasma reaction unit is arranged side by side in a spaced state and has two connection pipe portions through which gas passes, respectively,
The magnetic core has a ring portion surrounding the two connecting pipe portions together, and a connecting portion positioned in a gap formed between the two connecting pipe portions and passing through the inner region of the ring portion,
Exhaust equipment for semiconductor manufacturing facilities.
청구항 5에 있어서,
상기 두 연결관부들은 선단부와 후단부에서 각각 연결되어서, 상기 플라즈마 반응부에서는 고리형으로 형성된 방전 루프를 따라서 플라즈마가 발생하는,
반도체 제조 설비용 배기 장비.
The method of claim 5,
The two connecting pipe portions are connected at the front end and the rear end, respectively, so that plasma is generated along the discharge loop formed in an annular shape in the plasma reaction unit,
Exhaust equipment for semiconductor manufacturing facilities.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 챔버 배기관 상에 설치되어서 파우더를 포집하는 파우더 포집 트랩을 더 포함하는,
반도체 제조 설비용 배기 장비.
The method according to claim 1 or 2,
Further comprising a powder collecting trap installed on the chamber exhaust pipe to collect the powder,
Exhaust equipment for semiconductor manufacturing facilities.
공정 챔버에서 TiCl4 가스와 NH3 가스를 반응시켜서 생성된 TiN을 증착시키는 TiN 공정이 수행되는 TiN 공정 단계;
상기 TiN 공정 후 상기 공정 챔버의 잔류 가스가 상기 공정 챔버와 진공 펌프 사이를 연결하는 챔버 배기관을 통해 상기 진공 펌프의 작동에 의해 배출되는 제1 배기 단계;
상기 챔버 배기관 상에 설치된 유도결합 플라즈마 반응기에 유도결합 플라즈마에 의한 제1 플라즈마 처리 영역이 형성되어서 제1 열 반응이 발생하는 제1 플라즈마 처리 단계;
상기 공정 챔버에서 상기 TiN 공정 후 상기 공정 챔버에 ClF3 가스를 주입하여 상기 공정 챔버에 남아 있는 TiN 파우더와 유기물이 제거되고 TiF4 파우더가 생성되는 챔버 세정 단계;
상기 챔버 세정 단계 후 상기 공정 챔버의 잔류 가스가 상기 공정 챔버와 진공 펌프 사이를 연결하는 챔버 배기관을 통해 상기 진공 펌프의 작동에 의해 배출되는 제2 배기 단계; 및
상기 유도결합 플라즈마 반응기에 유도결합 플라즈마에 의한 제2 플라즈마 처리 영역이 형성되어서 제2 열 반응이 발생하는 제2 플라즈마 처리 단계를 포함하며,
상기 제1 플라즈마 처리 단계에서, 상기 제1 배기 단계에 의해 배출되는 상기 공정 챔버의 잔류 가스에 포함된 NH4Cl 파우더는 상기 제1 열 반응에 의해 염화수소(HCl) 가스와 암모니아(NH3) 가스로 분해되고, 상기 공정 챔버로부터 배출되는 상기 잔류 가스에 포함된 TiCl4·nNH3 파우더는 상기 제1 열 반응에 의해 TiCl4 가스와 암모니아(NH3) 가스로 분해되며,
상기 제2 플라즈마 반응 단계에서, 상기 제2 배기 단계에 의해 배출되는 상기 공정 챔버의 잔류 가스에 포함된 상기 ClF3 가스와 상기 TiF4 파우더의 혼합물은 상기 제2 열 반응에 의해 TiCl4 가스와 F2 가스의 혼합기체로 변화하는,
배기관 내 파우더 침적 방지 방법.
A TiN process step of performing a TiN process of depositing TiN generated by reacting a TiCl 4 gas and an NH 3 gas in a process chamber;
A first exhaust step in which residual gas in the process chamber after the TiN process is discharged by operation of the vacuum pump through a chamber exhaust pipe connecting between the process chamber and the vacuum pump;
A first plasma treatment step in which a first plasma treatment region by inductively coupled plasma is formed in the inductively coupled plasma reactor installed on the chamber exhaust pipe to generate a first thermal reaction;
A chamber cleaning step in which TiN powder and organic matter remaining in the process chamber are removed by injecting ClF 3 gas into the process chamber after the TiN process in the process chamber, and TiF 4 powder is generated;
A second exhaust step in which the residual gas in the process chamber is discharged by operation of the vacuum pump through a chamber exhaust pipe connecting between the process chamber and the vacuum pump after the chamber cleaning step; And
And a second plasma treatment step in which a second plasma treatment region is formed by inductively coupled plasma in the inductively coupled plasma reactor to generate a second thermal reaction,
In the first plasma treatment step, the NH 4 Cl powder contained in the residual gas of the process chamber discharged by the first exhaust step is hydrogen chloride (HCl) gas and ammonia (NH 3 ) gas by the first thermal reaction. TiCl 4 ·nNH 3 powder contained in the residual gas discharged from the process chamber is decomposed into TiCl 4 gas and ammonia (NH 3 ) gas by the first thermal reaction,
In the second plasma reaction step, the mixture of the ClF 3 gas and the TiF 4 powder contained in the residual gas of the process chamber discharged by the second exhaust step is TiCl 4 gas and F by the second thermal reaction. 2 changes to a gas mixture,
How to prevent powder deposition in the exhaust pipe.
청구항 8에 있어서,
상기 제1 배기 단계에 의해 배출되는 상기 공정 챔버의 잔류 가스에 포함된 파우더를 상기 챔버 배기관 상에 설치된 파우더 포집 트랩을 이용하여 포집하는 제1 포집 단계를 더 포함하는,
배기관 내 파우더 침적 방지 방법.
The method of claim 8,
Further comprising a first collecting step of collecting the powder contained in the residual gas of the process chamber discharged by the first exhaust step using a powder collecting trap installed on the chamber exhaust pipe,
How to prevent powder deposition in the exhaust pipe.
청구항 8에 있어서,
상기 제2 배기 단계에 의해 배출되는 상기 공정 챔버의 잔류 가스에 포함된 파우더를 상기 챔버 배기관 상에 설치된 파우더 포집 트랩을 이용하여 포집하는 제2 포집 단계를 더 포함하는,
배기관 내 파우더 침적 방지 방법.
The method of claim 8,
Further comprising a second collecting step of collecting the powder contained in the residual gas of the process chamber discharged by the second exhaust step using a powder collecting trap installed on the chamber exhaust pipe,
How to prevent powder deposition in the exhaust pipe.
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