KR100851236B1 - 배기장치 및 이를 포함하는 기판처리장치, 그리고 배기방법 - Google Patents

배기장치 및 이를 포함하는 기판처리장치, 그리고 배기방법 Download PDF

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Abstract

공정챔버 내의 가스 및 반응부산물은 배기라인을 통해 배출된다. 배기라인 상에는 배출포트가 연결되며, 반응부산물은 배출포트를 통하여 포집된다. 배출포트는 배출라인의 측벽에 형성된 배출구에 연결되며, 포집된 반응부산물을 저장하는 포집통과 포집통을 배출라인 상에 연결하는 체결부재를 포함한다. 배기라인은 제1 및 제2 배기라인, 그리고 연결라인을 포함하며, 연결라인 상에는 배출구 및 가이드면이 형성된다.
포집통, 플랜지, 배출포트, 가이드면

Description

배기장치 및 이를 포함하는 기판처리장치, 그리고 배기방법{exhausting apparatus and substrate treating apparatus including the same, and method for exhausting}
본 발명의 특징과 형상, 효과는 이하의 상세한 설명 및 특허청구범위, 그리고 첨부된 도면을 통하여 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 기판처리장치의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기부를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2의 주배기라인 및 배출포트를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 3의 배출포트를 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 3의 배출포트 내에 반응부산물이 포집되는 모습을 나타내는 도면이다.
도 6은 도 3의 제1 배기라인 및 제2 배기라인을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배기부를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 7의 주배기라인 및 배출포트를 나타내는 단면도이다.
도 9는 도 8의 배출포트 내에 반응부산물이 포집되는 모습을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 주배기라인 및 배출포트를 나타내는 단면도이다.
도 11은 도 10의 배출포트 내에 반응부산물이 포집되는 모습을 나타내는 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 번호의 설명 >
10 : 공정처리부 20 : 플라스마 생성부
30 : 배기부 100 : 배기라인
120 : 제1 라인 140 : 제2 라인
160 : 연결라인 162 : 배출구
166 : 체결부재 200 : 배출포트
220 : 포집통 222 : 입구
240 : 플랜지 300 : 히팅 재킷
본 발명은 배기장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가스 내의 반응부산물을 포집하는 배기장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체를 제조하기 위해서는 포토레지스트(photoresist)를 사용하는 리소그래피(lithography) 공정이 필수적으로 수반된다. 포토레지스트는 빛에 감응하는 유기 고분자 또는 감광제와 고분자의 혼합물로 이루어지며, 노광과 용해 과정을 거친 후 기판 상에 패턴을 형성한 포토레지스트는 기판이나 기판 상의 막들을 에칭하는 과정에서 기판으로 패턴을 전사시킨다. 이러한 고분자를 포토레지스트라 하며, 광원을 이용하여 기판 상에 미세 패턴을 형성시키는 공정을 리소그래피 공정이라고 한다.
이러한 반도체 제조공정에 있어서, 기판 상에 라인(line) 또는 스페이스(space) 패턴 등과 같은 각종의 미세회로패턴들을 형성하거나 이온 주입(ion implantation) 공정에서 마스크(mask)로 이용된 포토레지스트는 주로 애싱(ashing) 공정을 통하여 기판으로부터 제거된다.
일반적으로 사용되는 애싱 공정은 고온(200~300℃)으로 가열된 히터척 위에 웨이퍼를 올려놓은 상태로 산소 플라스마를 포토레지스트와 반응시켜 포토레지스트를 제거한다. 반응가스로는 주로 산소(O2) 가스를 사용하며, 애싱 효율을 증가시키기 위하여 다른 가스를 혼합하여 사용하기도 한다.
애싱 공정은 외부로부터 차단된 공정챔버 내에서 이루어지며, 애싱공정시 발생하는 반응가스 및 미반응가스, 그리고 반응부산물 등은 공정챔버에 연결된 배기라인을 통해 외부로 배출된다. 배기라인은 반응부산물 등을 배출하는 기능 외에도 공정챔버 내의 공정압력을 조절하는 기능도 한다.
그러나, 종래의 배기라인은 몇가지 문제가 있다. 배기라인의 내부를 흐르는 반응부산물 등은 배기라인의 내벽에 누적되어 배기흐름을 방해하거나, 배기라인을 개폐하는 밸브에 누적되어 밸브의 오동작을 초래하였다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 배기라인 내에 존재하는 반응부산물을 제거할 수 있는 배기장치 및 배기방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 배기라인 내의 반응부산물을 용이하게 제거할 수 있는 배기장치 및 배기방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.
본 발명에 의하면, 배기장치는 공정챔버에 연결되며 상기 공정챔버 내의 반응부산물을 배출하는 배기라인, 상기 배기라인의 측벽에 형성된 배출구 상에 연결되며 상기 배기라인 내의 반응부산물을 포집하는 용기 형상의 포집통, 상기 포집통에 연결되어 상기 포집통을 상기 배출구 상에 연결하는 체결부재를 포함한다.
상기 체결부재는 상기 포집통의 외벽으로부터 상기 포집통의 반경방향으로 연장되는 플랜지일 수 있다.
상기 장치는 상기 배기라인과 상기 체결부재 사이에 개재된 씰링부재를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 배기라인은 상기 공정챔버에 연결되며 지면과 대체로 수직하게 배치된 제1 배기라인, 상기 제1 배기라인과 평행하게 배치되는 제2 배기라인, 상기 제1 배기라인과 상기 제2 배기라인을 연결하는 연결라인을 포함하되, 상기 배출구는 상기 연결라인 상에 형성될 수 있다.
상기 연결라인은 상기 연결라인의 내부에 상기 배출구를 향하여 하향경사지도록 제공되며, 상기 반응부산물을 상기 배출구로 안내하는 가이드면을 포함할 수 있다.
선택적으로, 상기 연결라인은 상기 연결라인의 내부에 제공되며, 하향경사진 가이드면을 포함하되, 상기 가이드면의 하단은 상기 배출구의 연직상부에 배치될 수 있다.
선택적으로, 상기 배기라인은 상기 배기라인의 내부에 상기 배출구를 향하여 하향경사지도록 제공되며, 상기 반응부산물을 상기 배출구로 안내하는 가이드면을 포함할 수 있다.
또한, 상기 장치는 상기 배기라인을 감싸는 히팅 재킷(heating jacket)을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 장치는 상기 제2 배기라인 상에 연결되며 상기 제2 배기라인 내의 압력을 조절하는 압력조절기를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 장치는 상기 제2 배기라인 상에 연결되며, 상기 제2 배기라인을 개폐하는 밸브를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 기판처리장치는 기판에 대한 공정을 수행하는 공간을 제 공하며 하부에는 배기구가 형성되는 하우징, 상기 하우징의 내부에 제공되며 상기 기판이 놓여지는 척, 상기 하우징의 상부에 연결되며 공정시 플라스마를 발생시켜 상기 척에 놓여진 상기 기판의 상부로 제공하는 플라스마 생성부재, 상기 배기구에 연결되며 상기 하우징 내의 반응부산물을 배출하는 배기장치를 포함하되, 상기 배기장치는 상기 하우징에 연결되며 상기 하우징 내의 반응부산물을 배출하는 배기라인, 상기 배기라인의 측벽에 형성된 배출구 상에 연결되며 상기 배기라인 내의 반응부산물을 포집하는 용기 형상의 포집통, 상기 포집통에 연결되어 상기 포집통을 상기 배출구 상에 연결하는 체결부재를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 공정챔버에 연결된 배기라인을 통하여 상기 공정챔버 내의 가스를 배기하는 방법은 상기 배기라인의 측벽에 상기 측벽을 관통하는 배출구를 형성하고 상기 배출구에 포집통을 연결한 후, 상기 배기라인을 통하여 상기 공정챔버 내의 가스를 배기하는 동시에 상기 포집통을 통하여 상기 가스에 포함된 반응부산물을 포집한다.
상기 배기라인은 상기 배기라인의 내부에 제공된 가이드면을 포함하며, 상기 배기라인의 내벽을 타고 흐르는 상기 반응부산물을 상기 가이드면을 이용하여 상기 배출구로 안내할 수 있다. 한편, 상기 가스의 배기시 상기 배기라인은 가열될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도 1 내지 도 11을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.
한편, 이하에서는 애싱 장치를 예로 들어 설명하나, 본 발명은 세정 장치 및 증착 장치를 비롯한 반도체 제조장치에 응용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기판처리장치(1)의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 기판처리장치(1)는 공정처리부(processing part)(10), 플라스마 생성부(plasma generating part)(20), 그리고 배기부(exhausting part)(30)를 포함한다. 공정처리부(10)는 애싱 공정(ashing process) 등과 같은 기판처리공정을 수행한다. 플라스마 생성부(20)는 애싱 공정시 사용되는 플라스마를 생성하여 공정처리부(10)로 공급한다. 그리고, 배기부(30)는 공정처리부(10) 내부의 가스 및 반응부산물 등을 외부로 배출한다.
공정처리부(10)는 하우징(housing)(12), 척(chuck)(14), 샤워헤드(shower head)(16), 그리고 전원(power supply)(18)을 포함한다. 하우징(12)은 애싱 공정을 수행하는 공정챔버(processing chamber)를 제공한다. 하우징(12)은 두 개의 기판(W)을 동시에 처리할 수 있는 공정챔버를 제공한다. 즉, 하우징(12)의 내부 공간은 제1 공간(a) 및 제2 공간(b)을 가진다. 제1 공간(a) 및 제2 공간(b)은 각각 공 정시 로딩된 기판(W)에 대한 애싱 공정이 이루어지는 공간이다. 하우징(12)의 측벽에는 공정시 기판(W)의 출입이 이루어지는 기판출입구(12a)가 형성된다. 기판출입구(12a)는 슬릿도어(slit door)(도시안됨)와 같은 개폐부재에 의해 개폐된다. 그리고, 하우징(12)의 하부벽에는 하우징(12) 내 가스를 배출하는 배기구(12b)가 형성된다. 배기구(12b)는 척(14)의 둘레에 형성되며, 후술하는 배기부(30)와 연결된다.
지지부재(supporter)(14)는 공정시 기판(W)을 지지한다. 지지부재(14)는 제1 공간(a)에 설치되는 제1 지지부재(14a) 및 제2 공간(b)에 설치되는 제2 지지부재(14b)를 포함한다. 제1 및 제2 지지부재(14a, 14b)로는 정전척(electrode chuck)이 사용될 수 있다. 또한, 지지부재(14)는 공정시 기판(W)을 안착시켜 기설정된 공정온도로 가열한다. 이를 위해, 지지부재(14)는 기판(W)의 로딩 및 언로딩을 위한 리프트 핀(lift pin)들 및 적어도 하나의 히터(heater)를 포함한다. 샤워헤드(16)는 공정시 하우징(12) 내부로 플라스마(plasma)를 분사한다. 샤워헤드(16)는 하우징(12)의 상부벽에 설치된다. 샤워헤드(16)는 제1 헤드(16a) 및 제2 헤드(16b)를 포함한다. 제1 헤드(16a)는 제1 지지부재(14a)의 상부면을 향해 플라스마를 분사하고, 제2 헤드(16b)는 제2 지지부재(14b)의 상부면을 향해 플라스마를 분사한다. 전원(18)은 지지부재(14)에 전력을 인가한다. 즉, 전원(18)은 제1 지지부재(14a) 및 제2 지지부재(14b) 각각에 기설정된 크기의 바이어스 전력을 인가한다.
플라스마 생성부(20)는 공정시 플라스마를 발생시켜 샤워헤드(16)로 공급한 다. 플라스마 생성부(20)로는 원격 플라스마 발생장치(remote plasma generating apparatus)가 사용된다. 즉, 플라스마 생성부(20)는 마그네트론(magnetron)(22), 도파관(wave guide line)(24), 그리고 가스 공급관(gas supply line)(26)을 포함한다. 마그네트론(22)은 공정시 플라스마 생성을 위한 마이크로파(microwave)를 발생시킨다. 도파관(24)은 마그네트론(22)에서 생성된 마이크로파를 가스 공급관(26)으로 유도한다. 가스 공급관(26)은 공정시 반응 가스를 공급한다. 이때, 가스 공급관(26)을 통해 공급받은 반응가스는 마그네트론(22)에서 생성된 마이크로파에 의해 플라스마가 발생된다. 플라스마 생성부(20)에서 생성된 플라스마는 애싱 공정시 공정처리부(10)의 샤워헤드(16)로 공급된다.
배기부(30)는 공정처리부(10)의 압력 조절 및 내부 공기의 배기를 수행한다. 배기부(30)는 주배기라인(100) 및 보조배3기라인(100a)을 포함한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 주배기라인(100)은 제1 지지부재(14a)와 제2 지지부재(14b)의 사이 영역으로부터 제1 및 제2 공간(a, b) 내 가스를 모두 배기하도록 하우징(12)의 하부에 연결된다. 보조배기라인(100a)은 제1 지지부재(14a)와 제2 지지부재(14b)의 사이를 제외한 영역으로부터 제1 및 제2 공간(a, b) 내 가스를 각각 독립적으로 배기하도록 하우징(12)의 하부에 연결된다. 보조배기라인(100a)은 주배기라인(100)에 연결되며, 보조배기라인(100a)을 통해 배기된 가스는 주배기라인(100)에서 수렴된다. 주배기라인(100) 상에는 별도의 펌프(pump)(도시안됨)가 설치될 수 있다. 펌프는 제1 및 제2 공간(a, b) 내 가스를 강제로 흡입하여 하우징(12) 내부 압력을 낮 춘다.
이하, 도 1을 참고하여 기판 처리 장치(1)를 이용한 공정을 상세하게 설명한다.
기판 처리 장치(1)의 공정이 개시되면, 기판들(W)은 기판 출입구(12a)를 통해 제1 지지부재(14a) 및 제2 지지부재(14b)에 각각 로딩(loading)된다. 기판(W)이 로딩되면, 기판(W)은 지지부재(14)에 의해 기설정된 공정온도로 가열된다. 그리고, 전원(18)은 제1 및 제2 지지부재(14a, 14b) 각각에 바이어스 전력을 인가한다. 또한, 펌프(도시안됨)를 이용하여 하우징(12) 내부 공기를 강제배출함으로써 하우징(12) 내부의 압력을 기설정된 압력으로 감압한다. 이때, 하우징(12) 내 공정 압력은 최대 1200mTorr이고, 지지부재(14)에 인가되는 바이어스 전력은 최대 500Watt일 수 있다. 만약, 공정 압력이 1200mTorr를 초과하거나, 바이어스 전력이 500Watt를 초과하면, 공정시 하우징(12) 내부에 방전현상이 발생될 수 있다.
하우징(12) 내부 공정 압력 및 온도 등의 공정 조건이 기설정된 조건을 만족하면, 플라스마 생성부(30)는 플라스마를 생성하여 공정처리부(10)로 공급하고, 배기부(30)는 공정처리부(10)의 내부압력을 일정하게 유지시킨다. 즉, 플라스마 생성부(30)의 마그네트론(22)은 마이크로파를 발생시키고, 도파관(24)은 가스공급관(26)을 통해 샤워헤드(16)로 공급되는 반응가스로 마이크로파를 인가시켜 플라스마를 발생시킨다. 그리고, 플라스마가 샤워헤드(16)를 통과할 때, 플라스마 내 전자 또는 이온 등과 같은 하전 입자는 접지(ground)된 금속 재질의 샤워헤드(16)에 의해 갇히고, 산소 라디칼 등과 같은 전하를 띄지 않는 중성입자들만 샤워헤드(16)를 통해 기판(W)으로 공급된다. 이러한 산소 플라스마는 기판(W) 표면에 잔류하는 레지스트를 제거한다.그리고, 배기부(30)는 하우징(12) 내부로 공급된 플라스마 및 반응가스를 일정 유량으로 배기시켜, 하우징(12) 내부 압력을 유지한다. 기판(W) 표면에 레지스트가 제거되면, 기판(W)은 지지부재(14)로부터 언로딩(unloading)된 후 기판 출입구(12a)를 통해 하우징(12) 내부로부터 반출된다.
상술한 기판(W) 표면의 레지스트 제거 공정(애싱 공정)이 수행되는 과정에서, 제1 공간(a) 및 제2 공간(b)의 배기가 이루어진다. 제1 공간(a) 및 제2 공간(b) 내에는 반응가스 및 미반응가스, 그리고 반응부산물 등이 존재한다. 먼저, 제1 지지부재(14a)와 제2 지지부재(14b)의 사이 영역의 가스는 주배기라인(100)을 통해 배출되며, 제1 지지부재(14a)와 제2 지지부재(14b)의 사이를 제외한 영역의 가스는 보조배기라인(100a)을 통해 배출된다. 보조배기라인(100a)을 통해 배출된 가스는 주배기라인(100)으로 수렴되며, 주배기라인(100)을 통해 배출된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기부(30)를 개략적으로 나타내는 사시도이며, 도 3은 도 2의 주배기라인(100) 및 배출포트(200)를 나타내는 단면도이다.
앞서 살펴본 바와 같이, 하우징(12) 내부의 가스는 주배기라인(100)을 통해 외부로 배출된다. 이때, 주배기라인(100)을 통해 배출되는 가스는 반응가스 및 미반응가스를 포함하며, 공정시 하우징(12) 내부 또는 주배기라인(100) 내에서 발생 된 반응부산물을 포함한다. 이밖에도 포토레지스트(photoresist)를 포함하는 폴리머가 가스와 함께 주배기라인(100)을 통하여 배출된다.
이때, 고체상태(solid state) 또는 액체상태(liquid state)의 반응부산물은 주배기라인(100)의 내벽에 누적될 수 있다. 누적된 포토레지스트는 주배기라인(100) 내부의 흐름을 방해할 수 있으며, 배기라인 상에 설치된 밸브 또는 펌프에 누적되어 밸브 또는 펌프의 오동작을 초래할 수 있다. 이와 같은 현상은 단지 포토레지스트에 국한되지 않으며, 주배기라인(100)의 내부를 흐르는 액체상의 물질 및 고체상의 물질에 모두 해당된다. 또한, 기체상태(gas state)의 물질도 마찬가지로 주배기라인(100) 내부에서 액체상태 또는 고체상태로 전환될 수 있으므로, 기체상태의 물질에서도 이와 같은 현상이 발생할 수 있다. 그러므로, 이와 같은 현상을 방지하기 위하여 주배기라인(100)의 내부를 흐르는 액체상태 또는 고체상태의 물질을 별도로 포집할 필요가 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 배기부(30)는 주배기라인(100) 상에 설치된 배기포트(200)를 더 포함한다. 배기포트(200)는 주배기라인(100) 내의 반응부산물을 포집한다. 앞서 설명한 바와 같이, 반응부산물은 액체상태 또는 고체상태이며, 하우징(12)의 내부에서 생성되거나 주배기라인(100)의 내부에서 생성된 물질을 포함한다. 한편, 본 실시예에서는 배기포트(200)가 주배기라인(100) 상에 설치되는 것으로 설명하고 있으나, 배기포트(200)는 보조배기라인(100a) 상에 설치될 수 있으며, 주배기라인(100) 및 보조배기라인(100a)에 함께 설치될 수도 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 주배기라인(100)은 하우징(12)의 하단에 연결되는 제1 배기라인(120), 제1 배기라인(120)의 하단에 연결되는 제2 배기라인(140), 그리고 제1 배기라인(120)과 제2 배기라인(140)을 연결하는 연결라인(160)을 포함한다. 제1 배기라인(120) 및 제2 배기라인(140)은 지면과 대체로 수직하게 배치된다.
제1 배기라인(120)과 제2 배기라인(140)은 연결라인(160)을 통하여 연결되며, 연결라인(160)은 지면과 대체로 나란하게 배치된다. 배출포트(200)는 지면과 대향되는 연결라인(160)의 하부면에 연결된다. 연결라인(160)의 하부면에는 배출구(162)가 형성된다. 연결라인(160)의 내부를 흐르는 반응부산물은 배출구(162)를 통하여 배출포트(200)로 유입될 수 있다. 배출포트(200)는 배출구(162) 상에 연결된다. 배출포트(200)와 연결라인(160) 사이에는 씰링부재(sealing member)(164)가 설치되며, 씰링부재(164)는 반응부산물이 배출포트(200)와 연결라인(160) 사이에서 누설되는 것을 방지한다. 씰링부재(164)는 오링(Oring)을 포함한다.
한편, 배기부(30)는 주배기라인(100)의 외벽에 설치된 히팅 재킷(heating jacket)(300)을 더 포함한다. 히팅 재킷(300)은 주배기라인(100)의 외벽을 통해 주배기라인(100)의 내벽을 가열한다. 따라서, 반응부산물이 주배기라인(100)의 내벽에 누적되어 응고되는 것을 방지할 수 있다.
도 4는 도 3의 배출포트(200)를 나타내는 사시도이다. 배출포트(200)는 포집통(220)과 체결부재(240)를 포함한다. 포집통(220)은 배출구(162)를 통해 유입된 반응부산물을 저장한다. 포집통(220)은 상부가 개방된 원통(cylinder) 형상이며, 상부에는 입구(222)가 제공된다. 입구(222)는 배출구(162)와 대응되며, 배출구(162)를 통해 유입된 반응부산물은 입구(222)를 통해 포집통(220)에 저장된다.
체결부재(240)는 포집통(220)을 연결라인(160)의 배출구(162) 상에 연결한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 체결부재(240)는 포집통(220)의 상단으로부터 포집통(220)의 반경방향으로 연장된 사각의 플랜지(flange)를 포함한다. 체결부재(240)의 네 귀퉁이에는 체결홀(242)이 형성된다. 도 3에 도시한 바와 같이, 체결홀(242)에는 체결구(166)가 삽입되며, 체결구(166)는 연결라인(160)에 고정되어 체결부재(240)를 연결라인(160)의 배출구(162) 상에 연결한다.
또한, 체결부재(240)에는 씰링부재(164)가 설치되는 씰링홈(244)이 형성된다. 씰링홈(244)은 입구(222)의 둘레에 배치된다.
도 5는 도 3의 배출포트(200) 내에 반응부산물이 포집되는 모습을 나타내는 도면이다. 이하, 도 5를 참고하여 배출포트(200)를 이용한 반응부산물의 포집방법을 상세하게 설명한다.
앞서 설명한 바와 같이, 하우징(12) 내의 가스 및 반응부산물은 주배기라인(100)을 통해 외부로 배출된다. 제1 배기라인(120)은 하우징(12)의 하단에 연결되며, 하우징(12) 내의 가스 및 반응부산물은 제1 배기라인(120)으로 유입된다. 가스 및 반응부산물은 제1 배기라인(120)을 따라 흐른다.
이후, 제1 배기라인(120) 내의 가스 및 반응부산물은 제1 배기라인(120)과 대체로 수직하게 연결된 연결라인(160)으로 유입된다. 이때, 고체상태의 반응부산물은 질량을 가지므로, 배출구(162)를 향하여 낙하하며, 배출구(162) 및 입구(222)를 통해 포집통(220)에 저장된다. 또한, 액체상태의 반응부산물은 제1 배기라인(120) 및 연결라인(160)의 내벽을 따라 흐르며, 배출구(162) 및 입구(222)를 통해 포집통(220)에 유입된다. 그러나, 기체상태의 반응부산물은 매우 작은 질량을 가지므로, 대부분의 기체상태의 반응부산물은 포집통(220)에 포집되지 않는다.
한편, 가스 및 반응부산물의 유속이 큰 경우, 액체상태 또는 고체상태의 반응부산물은 배출구(162)를 통해 배출되지 않으며, 가스의 흐름을 따라 제2 배기라인(140)으로 유입될 수 있다. 특히, 고체상태의 반응부산물은 가스에 의하여 부유된 상태에서 이동하므로, 배출구(162)를 통해 포집통(220)에 포집되지 않을 수 있다. 따라서, 가스 및 반응부산물의 유속을 감소시킬 필요가 있다.
유속을 감소시키기 위한 방법으로 유로의 단면적을 증가시킬 수 있다. 유로를 따라 일정한 유속으로 흐르는 유체의 경우, 유로의 단면적이 증가하면 유체의 유속이 감소하는 원리를 이용할 수 있다. 따라서, 연결라인(160) 중 배출구(162)의 전단에 해당하는 부분의 단면적을 증가시키면, 제1 배기라인(120)을 통해 유입된 가스 및 반응부산물의 유속을 감소시킬 수 있으며, 반응부산물(특히 고체상태의 반응부산물)을 쉽게 포집통(220) 내에 포집할 수 있다.
포집통(220) 내에 반응부산물이 충분하게 채워지면, 사용자는 포집통(220)을 연결라인(160)으로부터 분리한 후 포집통(220) 내의 반응부산물을 별도로 처리할 수 있다. 이때, 포집통(220) 내에 채워진 반응부산물의 양을 파악하기 위해서 포집통(220)은 투명 재질로 이루어질 수 있으며, 선택적으로 포집통(220)은 투명창(도시안됨)을 구비할 수 있다.
도 6은 도 3의 제1 배기라인(120) 및 제2 배기라인(140)을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 배기부(30)는 스로틀 밸브(throttle valve)(420) 및 압력 제어기(Auto Pressure Controller:APC)(440), 그리고 격리 밸브(isolation valve)(460)를 더 포함할 수 있다.
스로틀 밸브(420)는 제2 배기라인(140) 상에 설치되며, 제2 배기라인(140)의 개폐 정도를 조절한다. 압력 제어기(440)는 스로틀 밸브(420)에 연결되며, 스로틀 밸브(420)를 이용하여 하우징(12) 내부의 압력을 제어한다.
격리 밸브(460)는 제2 배기라인(140)에 설치되며, 제2 배기라인(140)을 개폐한다. 격리 밸브(460)는 게이트 밸브(gate valve)로 대체될 수 있다.
이밖에도, 배기부(30)는 제2 배기라인(140)에 설치된 스크러버(도시안됨)를 더 포함할 수 있다. 스크러버는 제2 배기라인을 통해 배출되는 가스를 중화시킨다. 또한, 배기부(30)는 제1 배기라인(140) 또는 제2 배기라인(140)에 설치된 압력 게이지(pressure gauge)(도시안됨)를 더 포함할 수 있다. 압력 게이지는 제1 배기라인(140) 또는 제2 배기라인(140)의 압력을 측정할 수 있다.
상술한 바에 의하면, 주배기라인(100) 내를 흐르는 반응부산물(특히, 고체상태 또는 액체상태의 반응부산물)을 포집할 수 있으므로, 반응부산물이 주배기라인(100)의 내벽에 누적되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제2 배기라인(140) 상에 설치된 스로틀 밸브(420) 또는 격리 밸브(460)에 누적되는 것을 방지할 수 있으므로, 스로틀 밸브(420) 또는 격리 밸브(460)가 오작동하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 가스 및 반응부산물이 주배기라인(100)을 통해 외부로 배출될 때, 주배기라인(100)은 히팅 재킷(300)에 의하여 가열되므로, 반응부산물이 주배기라인(100)의 내벽에 누적되어 응고되는 것을 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배기부(30)를 개략적으로 나타내는 사시도이며, 도 8은 도 7의 주배기라인(100) 및 배출포트(200)를 나타내는 단면도이다. 이하에서는 도 3에 도시한 배기부(30)와 다른 구성요소에 대해서만 상세하게 설명한다. 이하에서 생략된 설명은 도 3에 도시한 배기부(30)에 대한 설명을 참고할 수 있다.
도 7에 도시한 바와 같이, 배기부(30)는 주배기라인(100) 상에 설치된 배기포트(200)를 더 포함한다. 본 실시예에서는 배기포트(200)가 주배기라인(100) 상에 설치되는 것으로 설명하고 있으나, 배기포트(200)는 보조배기라인(100a) 상에 설치될 수 있으며, 주배기라인(100) 및 보조배기라인(100a)에 함께 설치될 수도 있다.
도 8에 도시한 바와 같이, 주배기라인(100)은 하우징(12)의 하단에 연결되는 제1 배기라인(120), 제1 배기라인(120)의 하단에 연결되는 제2 배기라인(140), 그 리고 제1 배기라인(120)과 제2 배기라인(140)을 연결하는 연결라인(160)을 포함한다. 제1 배기라인(120)은 지면과 대체로 수직하게 배치되며, 제2 배기라인(140)은 제1 배기라인(120)과 일정한 각도(θ)를 이룬다. 제1 배기라인(120)과 제2 배기라인(140)은 연결라인(160)을 통하여 연결된다.
도 3에 도시한 제2 배기라인(140)과 달리, 도 8에 도시한 제2 배기라인(140)은 제1 배기라인(120)과 일정한 각도(θ)를 이룬다. 이때, 각도(θ)는 둔각(90˚보다 큰 각)이다. 이는 유로의 급격한 변화시 마찰 등으로 인하여 발생하는 압력 강하(pressure drop)를 방지하여 가스 및 반응부산물이 원활하게 배출될 수 있도록 하기 위함이다.
도 3에 도시한 주배기라인(100)의 경우, 가스 및 반응부산물은 제1 배기라인(120)에서 연결라인(160)으로 유입될 때 90˚만큼 방향을 전환해야 하며, 다시 연결라인(160)에서 제2 배기라인(140)으로 유입될 때 90˚만큼 방향을 전환해야 한다. 그러나, 도 8에 도시한 주배기라인(100)의 경우, 가스 및 반응부산물은 제1 배기라인(120)에서 연결라인(160)으로 유입될 때 예각(정확하게는 180-θ)만큼 방향을 전환하며, 다시 연결라인(160)에서 제2 배기라인(140)으로 유입될 때 예각(180-θ)만큼 방향을 전환한다. 따라서, 제2 배기라인(140)이 제1 배기라인(120)과 일정한 각도(θ)를 이루면 유로가 급격하게 변하는 것을 방지할 수 있으며, 유로의 급격한 변화시 마찰 등으로 인하여 발생되는 압력 강하를 방지할 수 있다. 그러므로, 도 8에 도시한 주배기라인(100)은 도 3에 도시한 주배기라인(100)에 비하여 가스 및 반응부산물을 원활하게 배출할 수 있다.
배출포트(200)는 지면과 대향되는 연결라인(160)의 하부면에 연결된다. 연결라인(160)의 하부면에는 배출구(162)가 형성된다. 연결라인(160)의 내부를 흐르는 반응부산물은 배출구(162)를 통하여 배출포트(200)로 유입될 수 있다. 배출포트(200)는 배출구(162) 상에 연결된다.
연결라인(160)은 배출구(162)와 대향되도록 배치된 가이드면(168)을 포함한다. 가이드면(168)은 배출구(162)를 향하여 하향경사지도록 배치된다. 가이드면(168)은 연결라인(160)의 내벽을 가공하여 제공될 수도 있으며, 연결라인(160)의 내벽에 별도의 구조물을 부착하여 제공될 수도 있다.
도 9는 도 8의 배출포트(200) 내에 반응부산물이 포집되는 모습을 나타내는 도면이다. 이하에서는 도 9를 참고하여 배출포트(200)를 이용한 반응부산물의 포집방법을 상세하게 설명하며, 이하에서 생략된 설명은 도 5에 대한 상세한 설명을 참고할 수 있다.
앞서 본 바와 같이, 제1 배기라인(120) 내의 가스 및 반응부산물은 제1 배기라인(120)에 연결된 연결라인(160)으로 유입된다. 이때, 액체상태의 반응부산물은 제1 배기라인(120) 및 연결라인(160)의 내벽을 따라 흐른다. 이때, 연결라인(160)의 내벽에는 가이드면(168)이 제공되므로 반응부산물은 가이드면(168)을 따라 흐르며, 가이드면(168)의 하단에서는 가이드면(168)과 대체로 나란한 방향으로 가이드면(168)을 이탈한다. 앞서 설명한 바와 같이, 가이드면(168)은 배출구(162)를 향하여 하향경사지므로, 가이드면(168)을 이탈한 반응부산물은 배출구(162)에 유입되 며, 입구(222)를 통해 포집통(220)에 유입된다.
본 실시예에서는 반응부산물이 가이드면(168)의 하단에서 가이드면(168)과 대체로 나란한 방향으로 가이드면(168)을 이탈하는 것으로 설명하였다. 그러나, 이와 같은 현상은 반응부산물의 체적유량(volume flow rate)이 크고, 반응부산물의 점성(viscosity)이 충분히 낮으며, 반응부산물의 유속(fluid velocity)이 충분히 큰 경우에 가능할 것이다. 반응부산물의 체적유량이 작거나, 반응부산물의 점성이 크거나, 반응부산물의 유속이 낮은 경우, 반응부산물은 가이드면(168)의 하단에서 지면을 향하여 낙하할 것이다. 반응부산물이 낙하하는 방향은 중력이 작용하는 방향과 일치할 것이다. 따라서, 앞서 설명한 가이드면(168)의 위치 또는 배출구(162)의 위치는 변경될 필요가 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 주배기라인(100) 및 배출포트를 나타내는 단면도이다. 이하에서는 도 8에 도시한 배기부(30)와 다른 구성요소에 대해서만 상세하게 설명한다. 이하에서 생략된 설명은 도 8에 도시한 배기부(30)에 대한 설명을 참고할 수 있다.
연결라인(160)은 배출구(162)와 대향되도록 배치된 가이드면(168)을 포함한다.가이드면(168)은 배출구(162)를 향하여 하향경사지도록 배치되며, 가이드면(168)의 하단은 배출구(162)의 연직상부에 배치된다. 마찬가지로, 가이드면(168)은 연결라인(160)의 내벽을 가공하여 제공될 수도 있으며, 연결라인(160)의 내벽에 별도의 구조물을 부착하여 제공될 수도 있다.
도 11은 도 10의 배출포트(200) 내에 반응부산물이 포집되는 모습을 나타내는 도면이다. 이하에서는 도 11을 참고하여 배출포트(200)를 이용한 반응부산물의 포집방법을 상세하게 설명하며, 이하에서 생략된 설명은 도 9에 대한 상세한 설명을 참고할 수 있다.
앞서 본 바와 같이, 제1 배기라인(120) 내의 가스 및 반응부산물은 제1 배기라인(120)에 연결된 연결라인(160)으로 유입된다. 이때, 액체상태의 반응부산물은 제1 배기라인(120) 및 연결라인(160)의 내벽을 따라 흐른다. 이때, 연결라인(160)의 내벽에는 가이드면(168)이 제공되므로 반응부산물은 가이드면(168)을 따라 흐르며, 반응부산물은 가이드면(168)의 하단에서 낙하한다. 가이드면(168)의 하단은 배출구(162)의 상부에 배치되므로, 낙하한 반응부산물은 배출구(162)에 유입되며, 입구(222)를 통해 포집통(220)에 유입된다.
도 9 및 도 11에서는 반응부산물의 특성(property)에 따라 가이드면(168)의 위치 또는 배출구(162)의 위치를 달리하는 것으로 설명하다. 그러나, 이와 달리 가이드면(168)의 위치 또는 배출구(162)의 위치에 따라 반응부산물의 특성, 특히 반응부산물의 유속을 조절할 수 있다. 원리는 앞서 설명한 유속을 감소시키는 원리와 동일하다. 즉, 가이드면(168)의 전단에 해당하는 부분의 단면적을 증가시키거나 감소시킬 수 있으며, 단면적의 증감에 따라 유속은 조절될 수 있다. 따라서, 유속을 증가시키면 반응부산물이 가이드면(168)의 하단에서 가이드면(168)과 대체로 나란 한 방향으로 가이드면(168)을 이탈하며, 유속을 감소시키면 반응부산물은 가이드면(168)의 하단에서 낙하한다.
바람직한 실시예들을 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 바람직한 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명에 의하면 배기라인 내의 반응부산물이 배기라인 또는 밸브 상에 누적되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 배기라인 내의 반응부산물을 포집할 수 있으며, 포집된 반응부산물을 쉽게 폐기할 수 있다.

Claims (18)

  1. 공정챔버에 연결되며, 측벽에 배출구가 형성되고, 상기 공정챔버 내의 반응부산물을 배출하는 배기라인;
    상기 배출구와 연결되며, 상기 배기라인 내의 반응부산물을 포집하는 용기 형상의 포집통; 및
    상기 포집통과 상기 배기라인을 결합시키는 체결부재를 포함하고,
    상기 배기라인은,
    상기 공정챔버에 연결되며, 지면과 대체로 수직하게 배치된 제1 배기라인;
    상기 제1 배기라인과 평행하게 배치되는 제2 배기라인; 및
    상기 제1 배기라인과 상기 제2 배기라인을 연결하고, 상기 배출구가 형성된 연결라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 배기장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 체결부재는 상기 포집통의 외벽으로부터 상기 포집통의 반경방향으로 연장되는 플랜지인 것을 특징으로 하는 배기장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 장치는 상기 배기라인과 상기 체결부재 사이에 개재된 씰링부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연결라인은 상기 연결라인의 내부에 상기 배출구를 향하여 하향경사지도록 제공되며, 상기 반응부산물을 상기 배출구로 안내하는 가이드면을 포함하는 것을 특징으로 하는 배기장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 연결라인은 상기 연결라인의 내부에 제공되며, 하향경사진 가이드면을 포함하되, 상기 가이드면의 하단은 상기 배출구의 연직상부에 배치되는 것을 특징으로 하는 배기장치.
  7. 공정챔버에 연결되며, 측벽에 배출구가 형성되고, 상기 공정챔버 내의 반응부산물을 배출하는 배기라인;
    상기 배출구와 연결되며, 상기 배기라인 내의 반응부산물을 포집하는 용기 형상의 포집통; 및
    상기 포집통과 상기 배기라인을 결합시키는 체결부재를 포함하고,
    상기 배기라인은,
    상기 배기라인의 내부에서 상기 배출구를 향하여 하향경사지도록 제공되며, 상기 반응부산물을 상기 배출구로 안내하는 가이드면을 포함하는 것을 특징으로 하는 배기장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 장치는 상기 배기라인을 감싸는 히팅 재킷(heating jacket)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 장치는 상기 제2 배기라인 상에 연결되며, 상기 제2 배기라인 내의 압력을 조절하는 압력조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 장치는 상기 제2 배기라인 상에 연결되며, 상기 제2 배기라인을 개폐하는 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기장치.
  11. 삭제
  12. 기판에 대한 공정을 수행하는 공간을 제공하며, 하부에는 배기구가 형성되는 하우징;
    상기 하우징의 내부에 제공되며, 상기 기판이 놓여지는 척;
    상기 하우징의 상부에 연결되며, 공정시 플라스마를 발생시켜 상기 척에 놓여진 상기 기판의 상부로 제공하는 플라스마 생성부재; 및
    상기 배기구에 연결되며, 상기 하우징 내의 반응부산물을 배출하는 배기장치를 포함하되,
    상기 배기장치는,
    상기 하우징에 연결되며, 측벽에 배출구가 형성되고, 상기 하우징 내의 반응부산물을 배출하는 배기라인;
    상기 배출구와 연결되며, 상기 배기라인 내의 반응부산물을 포집하는 용기 형상의 포집통; 및
    상기 포집통과 상기 배기라인을 결합시키는 체결부재를 포함하고,
    상기 배기라인은,
    상기 공정챔버에 연결되며, 지면과 대체로 수직하게 배치된 제1 배기라인;
    상기 제1 배기라인과 평행하게 배치되는 제2 배기라인; 및
    상기 제1 배기라인과 상기 제2 배기라인을 연결하고, 상기 배출구가 형성된 연결라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 연결라인은 상기 연결라인의 내부에 상기 배출구를 향하여 하향경사지도록 제공되며, 상기 반응부산물을 상기 배출구로 안내하는 가이드면을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 연결라인은 상기 연결라인의 내부에 제공되며, 하향경사진 가이드면을 포함하되, 상기 가이드면의 하단은 상기 배출구의 연직상부에 배치되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  15. 기판에 대한 공정을 수행하는 공간을 제공하며, 하부에는 배기구가 형성되는 하우징;
    상기 하우징의 내부에 제공되며, 상기 기판이 놓여지는 척;
    상기 하우징의 상부에 연결되며, 공정시 플라스마를 발생시켜 상기 척에 놓여진 상기 기판의 상부로 제공하는 플라스마 생성부재; 및
    상기 배기구에 연결되며, 상기 하우징 내의 반응부산물을 배출하는 배기장치를 포함하되,
    상기 배기장치는,
    상기 하우징에 연결되며, 측벽에 배출구가 형성되고, 상기 하우징 내의 반응부산물을 배출하는 배기라인;
    상기 배출구와 연결되며, 상기 배기라인 내의 반응부산물을 포집하는 용기 형상의 포집통; 및
    상기 포집통과 상기 배기라인을 결합시키는 체결부재를 포함하고,
    상기 배기라인은,
    상기 배기라인의 내부에서 상기 배출구를 향하여 하향경사지도록 제공되며, 상기 반응부산물을 상기 배출구로 안내하는 가이드면을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  16. 공정챔버에 연결된 배기라인을 통하여 상기 공정챔버 내의 가스를 배기하는 방법에 있어서,
    상기 배기라인의 측벽에 상기 측벽을 관통하는 배출구를 형성하고 상기 배출구에 포집통을 연결한 후,
    상기 배기라인을 통하여 상기 공정챔버 내의 가스를 배기하는 동시에 상기 포집통을 통하여 상기 가스에 포함된 반응부산물을 포집하는 것을 특징으로 하는 배기방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 배기라인은 상기 배기라인의 내부에 제공된 가이드면을 포함하며,
    상기 배기라인의 내벽을 타고 흐르는 상기 반응부산물을 상기 가이드면을 이용하여 상기 배출구로 안내하는 것을 특징으로 하는 배기방법.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 가스의 배기시 상기 배기라인은 가열되는 것을 특징으로 하는 배기방법.
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