KR100648166B1 - 파티클 집진 장치를 갖는 공정 챔버 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파티클 집진 장치를 갖는 공정 챔버에 관한 것으로서, 반응 기체가 내부에 충전되며, 웨이퍼가 거치되는 챔버; 및 상기 챔버의 내부에 설치되며, 표면이 상기 챔버 내부의 공정 진행 온도 보다 낮은 온도를 갖는 냉각부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파티클 집진 장치를 갖는 공정 챔버를 제공한다.

본 발명에 의하면, 공정 챔버 내에서 화학 가스와 웨이퍼가 반응하여 생성되는 부산물들이 공정 챔버의 외부가 아닌 내부에서 직접 제거되므로, 공정 챔버의 배기 라인을 통해서 외부로 반출되는 부산물의 양이 종래에 비해 줄어들게 되므로 스크러버에서 제거해야 할 부산물의 양도 감소하게 된다. 이로 인해, 스크러버 내부의 필터 교체 주기를 종래에 비해서 더욱 연장시킬 수 있게 되므로 스크러버 점검에 따른 가동 중단 시간을 단축할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.

웨이퍼, 부산물, 스크러버, 냉각수, 집진 장치.

Description

파티클 집진 장치를 갖는 공정 챔버{Process chamber with particle collector}

도 1은 종래의 건식 스크러버의 일예를 개략적으로 도시한 계통도이다.

도 2는 도 1에 도시된 스크러버의 구성을 간략하게 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 파티클 집진 장치를 갖는 공정 챔버의 일 실시예를 도시한 부분 절개도이다.

도 4는 도 4에 도시된 실시예 중 냉각부를 확대하여 도시한 분해 사시도이다.

<도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 공정 챔버,

102 : 배기 라인,

104 : 게이트 밸브,

106 : 터보 펌프,

108 : 드라이 펌프,

110 : 스크러버,

210, 220 : 냉각수 배관,

212, 222 : 상부 커버,

214, 224 : 하부 커버.

본 발명은 파티클 집진 장치를 갖는 공정 챔버에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼 가공 공정에 있어서 챔버 내부에 존재하는 부산물들을 집진하여 제거하기 위한 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자를 제조하기 위해서는 웨이퍼를 공정 챔버 내부에 적재한 후, 챔버에 충전된 화학가스를 웨이퍼와 반응시켜 웨이퍼의 표면에 박막을 형성시키는 화학기상증착 공정이 수행되는 바, 이에 따라 반응되고 남은 가스와 반응에 따른 부산물이 다량으로 발생되며, 이러한 가스와 부산물들을 이루는 분진(파티클)이 덕트 내에 쌓이거나 웨이퍼 표면을 오염시키는 것을 방지하기 위해 챔버의 배기라인 상에 건식 스크러버를 장착하여 사용하고 있다.

도 1은 종래의 건식 스크러버가 장착된 공정 챔버를 개략적으로 도시한 것이다. 즉, 공정 챔버(100)의 일측에 형성된 배기 라인(102)을 통해 내부의 부산물이 챔버(100) 외부로 반출되고, 이는 게이트 밸브(104)를 통과하여 터보 펌프(106) 및 드라이 펌프(108)에 의해 스크러버(110)의 내부로 보내져서 이물질이 제거된 후 외부로 배출되게 된다.

도 2를 살펴보면, 상기 스크러버(110)는 미반응 가스를 제거하기 위한 필터(112)와 촉매(114)가 일체형으로 구성되어 있다. 공정 챔버(100) 내부에서 사용되고 남은 미반응 가스는 건식 스크러버를 통과하면서 강제 반응을 하게 되고, 이렇게 미반응 가스의 강제 반응은 파티클을 발생시킨다. 이러한 파티클은 상기 필터(112) 주변에 잔류하거나 필터를 보관하고 있는 용기의 하부에 집중적으로 모이게 되며, 반응 과정에서 발생되는 부산물 또한 상기 파티클과 함께 포집된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 건식 스크러버의 경우 부산물 및 미반응 가스가 배기 라인에 쌓여서 배기 라인을 막는 것을 방지할 수는 있지만 공정 챔버 내부에서 부산물을 직접 제거하는 것은 아니다. 즉, 챔버 내부에는 여전히 부산물이 부유하게 되며, 이러한 부산물들은 공정 진행 중에 웨이퍼 위로 떨어져서 결함을 유발시키게 되는 것이다.

또한, 미반응 가스 및 부산물을 모두 건식 스크러버에 의존하여 제거하여야 하는 바, 건식 스크러버가 제 기능을 유지하기 위해서는 주기적으로 상기 필터에 잔류하는 파티클을 제거하거나 필터를 교체하여야 하는 데, 종래의 경우 이러한 교체 및 파티클 제거 주기가 짧아 장비의 가동 시간을 단축시키는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 건식 스크러버 외에도 상기 공정 챔버 내부에서 직접 부산물 등의 파티클을 제거할 수 있어, 웨이퍼 불량률을 낮추고 스크러버의 수명을 연장시킬 수 있는 파티클 집진 장치를 갖는 공정 챔버를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 반응 기체가 내부에 충전되며, 웨이퍼가 거치되는 챔버; 및 상기 챔버의 내부에 설치되며, 표면이 상기 챔버 내부의 공정 진행 온도 보다 낮은 온도를 갖는 냉각부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파티클 집진 장치를 갖는 공정 챔버를 제공한다.

즉, 본 발명은 반도체 제조 공정 중 발생되는 부산물의 경우 주위에 비해 온도가 낮은 곳에 증착하려는 성질이 있음을 확인하고 이를 이용한 것이다. 따라서, 웨이퍼에 대한 공정이 진행되는 공정 챔버의 내부에 그 표면이 주위 온도보다 낮은 온도를 갖는 냉각부를 두어 부산물이 상기 냉각부에 부착되도록 함으로써 부산물을 포집하는 것이다.

여기서, 상기 냉각부는 내부에 냉매가 흐르는 파이프일 수 있으며, 상기 냉매로는 기체 또는 액체일 수 있다.

바람직하게는, 상기 파이프의 외주면에는 커버가 착탈 가능하게 장착되는 것이 좋다. 이는 장기간의 사용으로 인해 다량의 부산물이 포집된 경우 상기 커버만을 분리하여 포집된 부산물을 보다 용이하게 제거할 수 있도록 하기 위함이다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 파티클 집진 장치를 갖는 공정 챔버의 실시예에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.

도 3을 참조하면, 내부에 반응 가스가 채워지는 공정 챔버(200)의 외벽 일부가 절개된 상태가 개략적으로 도시되어 있다. 상기 공정 챔버(200)의 바닥면에는 웨이퍼(206)를 거치하기 위한 테이블(202)이 위치하며, 상기 테이블(202)의 상부면에는 리프트 핀(204)이 위치하여 웨이퍼(206)를 테이블(202)에 로드/언로드하게 된다.

한편, 상기 공정 챔버(200)의 측면에는 냉각수 배관(210, 220)이 공정 챔버(200)의 내벽으로부터 돌출되게 설치되어 있다. 도 3에서는 두 개의 냉각수 배관이 설치된 것으로 도시되어 있으나, 냉각수 배관의 개수는 반드시 2개일 필요는 없으며 공정 챔버의 크기에 따라서 임의로 변경할 수 있다. 한편, 상기 냉각수 배관(210)은 외부의 냉각수 라인과 연결되어 내부를 통해 냉각수가 흐르도록 구성된다. 여기서, 공정 진행시에 상기 공정 챔버(200) 내부 온도는 수백도에 이르게 되므로, 상기 냉각수 배관(210)을 통해 흐르는 냉각수의 온도는 공정 챔버(200)의 내벽보다 낮은 온도를 갖는다.

한편, 상기 냉각수 배관(210, 220)의 외부면에는 커버가 부착되는데, 상기 커버는 각각 원통을 이등분한 형태를 갖는 상부 커버(212, 222) 및 하부 커버(214, 224)를 착탈 가능하게 조립하여 부착된다. 여기서, 상기 커버(212, 222)는 열 전도체로 이루어지며, 공정 챔버 내부의 고온이 상기 커버를 통과하여 냉각수 배관(210, 220)을 흐르는 냉각수로 전달되면서, 상기 커버의 주위 일부분은 다른 부분에 비해서 낮은 온도를 갖게 된다.

따라서, 웨이퍼에 대한 화학기상증착 공정이 진행되고, 웨이퍼와 화학 가스가 반응하면서 발생된 부산물은 상기 공정 챔버(200) 내부를 부유하다가 상기 냉각수 배관(210, 220) 주위에 다다르면 온도가 낮은 곳에 증착하려는 특성으로 인해 냉각수 배관을 둘러싸고 있는 커버의 표면에 부착되어 포집되게 된다. 상기 공정 챔버(200)의 배기관(미도시)을 통해 외부로 배출되는 부산물의 양이 줄어들게 되므로 스크러버의 교체 주기가 연장되며 웨이퍼 표면에 부산물이 낙하하는 것도 차단할 수 있게 된다.

도 4를 참조하면, 상기 커버의 상세가 도시되어 있다. 즉, 상기 커버는 상기 냉각수 배관(210, 220)의 외경과 동일한 내경을 갖는 원통형 구조물을 이등분한 상부 커버(212)와 하부 커버(214)를 냉각수 배관(210)의 외주면에 부착한 것이다. 이로 인해, 커버를 용이하게 냉각수 배관(210)의 외주면에 부착하거나 분리할 수 있으므로, 일정 기간 사용하여 상기 커버의 표면에 다량의 부산물이 부착된 경우 이를 분리하여 세척하거나 교체할 수 있게 된다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 공정 챔버 내에서 화학 가스와 웨이퍼가 반응하여 생성되는 부산물들이 공정 챔버의 외부가 아닌 내부에서 직접 제거되므로, 공정 챔버의 배기 라인을 통해서 외부로 반출되는 부산물의 양이 종래에 비해 줄어들게 되므로 스크러버에서 제거해야 할 부산물의 양도 감소하게 된다. 이로 인해, 스크러버 내부의 필터 교체 주기를 종래에 비해서 더욱 연장시킬 수 있게 되므로 스크러버 점검에 따른 가동 중단 시간을 단축할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.

아울러, 공정 진행 중 챔버 내부에 존재하는 부산물의 양을 줄이게 되므로 발생된 부산물이 내부에서 부유하다가 웨이퍼의 표면에 낙하하여 불량을 유발하는 것도 차단할 수 있으므로, 수율을 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 삭제
3. 반응 기체가 내부에 충전되며, 웨이퍼가 거치되는 챔버; 및

   상기 챔버의 내부에 설치되며, 표면이 상기 챔버 내부의 공정 진행 온도 보다 낮은 온도를 갖는 냉각부를 포함하되,

   상기 냉각부는 내부에 냉매가 흐르는 파이프이고, 상기 파이프의 외주면에는 커버가 착탈 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 파티클 집진 장치를 갖는 공정 챔버.

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