4.6 다단계 루츠 펌프 – 진공 생성

정의 평면 위에 구축됩니다. 생산 공정에서 특수한 전자적 속 성을 가진 층들(절연체, 컨덕터 및 특정한 전도 속성을 가진 층들)이 서로의 상단에 부착됩니다. 인접한 층들의 서로 다른 속성으로 인해 트랜지스터, 커패시터 콘덴서, 저항기와 같은 전자 구성품들이 만들어집니다.

통합된 회로를 생산하는 동안 반도체 기초 재료의 도핑, 층들 의 구축, 구조화, 분석과 같은 많은 다른 공정에서 진공 기술 이 사용됩니다. 생산은 청정실에서 일어납니다. 진공 펌프는 클린룸의 생산 기계에서 직접 아니면 청정실 바로 밑에 있는 별도의 펌프 바닥(지하층)에서 사용됩니다.

이 공정들은 사용되는 펌프에 대해 요구사항이 서로 다릅니 다. 부식, 독성 또는 응축 가능한 매개체가 없는 공정은 부식 성 기체를 다루기 위해 특별히 장착되지 않은 펌프로 작동될 수 있습니다. 이 공정에는 다음이 포함됩니다.

• 부하 락 및 이송 챔버
• 반응성 기체 대기 없는 금속의 물리적 증착법(PVD)
• 주입기(Beam Line 및 End Station)
• 진공 또는 불활성 기체 대기 상태에서의 담금질(결정체 결 함 베이크 아웃)
• 웨이퍼 검사

사용되는 펌프(L 시리즈)는 4.6.3장에서 설명됩니다. 청정실 에서 펌프를 직접 사용한다는 것은 펌프 바닥의 전진공 라인 과 요구되는 모든 가열이 필요 없을 뿐만 아니라 전도성 손실 이 줄어들 수 있고 높은 공정 안정성을 가진 재생 가능 설치 가 실현될 수 있음을 의미합니다.

중형 어플리케이션은 응축 경향을 가진 부식성 화학 물질을 수반할 수는 있지만 입자를 재생하지는 않습니다. 이 유형의 어플리케이션에는 다음과 같은 서로 다른 공정이 포함됩니 다.

• 산화, 회분화
• RTP(신속한 열 처리, 높은 등급의 할로겐 조명 고온 공정 에서 웨이퍼 처리)
• 다결정 실리콘, 알루미늄 또는 텅스텐의 건조 식각
• 주입기(소스)
• 특정한 CVD 공

사용되는 펌프(P 시리즈)는 4.6.4장에서 설명됩니다. 안전 이 유 때문에 그리고 폐기체 정화 시스템에 가깝기 때문에 공정 펌프가 종종 지하층에 설치됩니다.

가장 많이 요구되는 공정(거친 공정, H-시리즈 펌프)으로 인 해 입자, 매우 부식성 높은 화학 물질이나 반응 부산물 또는 응축 경향이 있는 화학 물질이나 반응 부산물을 처리하는 것 이 필요합니다. 이런 공정의 예는 다음과 같습니다.

• 질화 티타늄의 MOCVD(유기 금속 화학 증착)
• 유전체의 등방성 건조 식각
• 실리콘 2산화물의 HDP CVD(고밀도 플라스마 화학 증착)
• 실리콘 2산화물의 SACVD(준상압 화학 증착)
• 실리콘 2산화물의 SACVD HARP(준상압 화학 증착, 고종 횡비 공정)

터보분자 펌프(4.9.3.2장 참조)와 건식 공정 펌프의 결합은 때로 이 공정에서도 사용됩니다.

전에 언급한 P 및 H 펌프의 공정은 예를 들어 다음과 같은 성 질을 가진 화학 물질을 사용합니다.

• 아르신(AsH₃) 또는 포스핀(PH₃)과 같은 높은 독성
• 플라즈마 활성 삼불화 질소(NF₃), 육불화 황(SF₆), 불화탄 소 등과 같은 높은 부식성
• 플라스마 활성 산소 또는 오존과 같은 높은 산화 속성
• 테트라 에틸 실리케이트(TEOS), 트리실리라민(TSA) 같은 금속 유기 화학 물질

진공 기술과 진공 공정 기술에 대한 확장된 지식은 장기적 안 정성 및 최소 소유 비용이 드는 실행 가능한 솔루션을 정의하 는 데에 필요합니다. 여기에는 예를 들면 너무 낮은 온도, 너 무 높은 온도에서의 분말 형성 또는 화학 물질이 펌프 바디에 너무 오랫동안 남아 있을 경우 펌프의 폐색으로 인한 응축을 방지하기 위하여 펌프 작동 온도를 정의하는 것이 포함됩니 다. 게다가 온도 패턴의 정밀한 제어가 펌프 자체에 뿐만 아 니라 생산 공장, 전진공 라인, 배기가스 라인에도 종종 필요 합니다.

태양열 산업과 디스플레이 제조에서의 진공 공정은 반도체 산업에서 사용되는 공정과 종종 유사합니다. 하지만 이 산업 부문에서는 코팅되어야 할 표면이 더 크기 때문에 기체 처리 량이 더 크고 따라서 높은 펌프 속도를 가진 펌프를 요구합니 다.

예를 들어 태양열 산업에서는 표면에 보호막을 씌우는 반사 방지 층과 질화 규소 층이 태양광을 더 잘 받아들이기 위한 플라스마 CVD 공정에서 태양 전지에 적용됩니다. 이것들은 원하는 대로 기질 위에 뿐만 아니라 진공실의 벽에도 퇴적됩 니다. 공정 챔버는 벽에 축적된 층들이 더 이상 제어된 진공 공정을 허락하지 않는 최후의 순간에 청소되어야 합니다. 이 것은 강력한 산화제 NF₃ 와 함께 현장 플라스마 세정으로 행 해집니다. 펌프(이 경우엔 AD 73 KH, 4.6.5장 참조)가 너무 낮은 온도에서 작동될 경우엔 그림 4.10에 나와 있는 것처 럼 반응 생성물 암모늄 헥사 플루오르가 펌핑 스테이션에 퇴 적됩니다. 이상적인 공정 제어에는 공정 호환 가능 펌프와 공 정 매개변수의 확실히 믿을 수 있고 자격이 있는 세트 뿐만 아니라 다음이 포함됩니다.

• 그곳에 응축물이 생기는 것을 방지하기 위한 가열된 전진 공 라인
• 수직 전징공 라인의 경우 물체가 펌프 속으로 떨어지는 것 을 방지하기 위한 보호 장치(예: 수직으로 더 낮은 말단에 끝 마개가 있고 펌프에 수평 출력이 있는 T-조각)
• 입자가 날리는 것을 방지하기 위한 소프트 스타트 밸브
• 전진공 라인에서 정비 작업 시에도 고온에서 펌프의 연속 작동을 위한 펌프 유입구의 차단 밸브
• 가능한 한 배압 펌프 근처의 전진공 라인에 누출 감지기 연결. 누출은 실리콘 2산화물 입자의 형성을 이끕니다.
• 펌프와 배기가스 청소 시스템 사이의 가열된 배기가스 라 인
• 배기가스 청소 시스템

그림 4.10: 무척 낮은 온도에서 작동되는 루츠 펌프의 암모늄 헥사 플루오르 (NH₄) 2SIF₆ 의 응축