KR102054411B1 - 배기유체 처리장치 및 기판 처리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 배기유체 처리장치는 기판 처리 공정이 이루어지는 공정챔버에 연결되어 상기 공정챔버로부터 배기되는 배기유체를 공급받는 믹싱챔버; 플라즈마를 이용하여 분해된 라디칼을 상기 믹싱챔버로 공급하는 라디칼 발생기; 상기 라디칼 발생기 내에로 공급되는 가스를 조절하는 제어부를 포함하여, 상기 믹싱챔버 내에서 상기 배기유체는 포집되거나 분해될 수 있다.

Description

배기유체 처리장치 및 기판 처리 시스템{EXHAUST FLUID TREATMENT APPARATUS AND SUBSTRATE TREATMENT SYSTEM}

본 발명은 배기유체 처리장치 및 기판 처리 시스템에 관한 것이다.

반도체, 디스플레이, 태양전지 등의 제조라인에는 식각, 증착, 세정 등의 작업이 진행되는 공정챔버가 설치되고, 공정챔버는 포어라인을 통해 펌프와 연결될 수 있다. 펌프를 구동함으로써 공정챔버 내에서 미 반응된 공정가스를 포함하는 배기유체를 공정챔버 외부로 배출할 수 있다. 특히, 공정챔버에서 증착 공정을 수행하는 경우, 다량의 입자 부산물이 포함된 배기유체가 발생할 수 있다.

이러한 배기유체는 포어라인을 통해 공정챔버 외부로 배출되면서 펌프 내부에 축척될 수 있다. 특히, 입자상 물질들은 공정챔버와 펌프를 연결하는 포어라인을 통과하면서 냉각 과정을 거친 후 분말 형태로 성장하게 되며, 시간이 지남에 따라 펌프 내부(진공과 관련된 부품)에 축적되게 된다. 이렇게 축적된 분말은 펌프의 배기 능력을 저하시키므로 펌프의 수명을 단축시킨다.

또한 펌프의 세척 및 교체과정은 공정챔버의 가동을 멈춘 상태에서 진행해야하므로 기판 처리 공정 시간이 늘어나게 된다.

종래에 출원된 등록특허 10-1703993호 "아크 플라즈마 반응기를 구비한 저압 공정 설비"에서는 진공배관으로 플라즈마 제트를 분사하여 공정 챔버에서 배출되는 입자 부산물을 세정하는 장치에 대하여 설명하고 있다. 이 등록건은 입자 부산물이 배출되는 진공배관으로 플라즈마 제트를 직접 분사하기 때문에 빠르게 배출되는 입자 부산물을 효율적으로 세정하기에는 어려움이 존재할 수 있다.

다른 종래에 출원된 등록특허 10-1565116호 "공정설비에서 발생되는 배기가스 처리설비"에서는 공정챔버와 진공펌프 사이에 설치되는 플라즈마 반응기에 대하여 설명하고 있다. 이 등록건은 공정챔버와 진공펌프 사이에 플라즈마 반응기 및 트랩이 연결되어 배기가스를 처리할 수 있다.

대한민국등록특허 제 10-1703993호 대한민국등록특허 제 10-1565116호

본 발명의 목적은 기판을 처리하는 공정챔버에서 배출되는 배기유체를 분해하여 진공과 관련된 부품들의 수명을 연장시킬 수 있는 배기유체 처리장치 및 기판 처리 시스템을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배기유체 처리장치는 기판 처리 공정이 이루어지는 공정챔버에 연결되어 상기 공정챔버로부터 배기되는 배기 유체를 공급받는 믹싱챔버; 플라즈마를 이용하여 분해된 라디칼을 상기 믹싱챔버로 공급하는 라디칼 발생기; 상기 라디칼 발생기 내에로 공급되는 가스를 조절하는 제어부를 포함하여, 상기 믹싱챔버 내에서 상기 배기유체는 포집되거나 분해될 수 있다.

실시 예에 있어서, 상기 라디칼 발생기는, 가스를 공급받는 가스 주입구와 라디칼을 배출하는 가스 배출구를 갖는 몸체; 및 상기 몸체 내로 플라즈마를 방전하기 위하여 상기 몸체에 구비되어 구동되는 용량 결합 전극을 포함할 수 있다.

실시 예에 있어서, 상기 라디칼 발생기는, 가스를 공급받는 가스 주입구와 라디칼을 배출하는 가스 배출구를 갖는 몸체; 및 상기 몸체 내로 플라즈마를 방전하기 위하여 상기 몸체에 권선되어 구동되는 안테나 코일을 포함할 수 있다.

실시 예에 있어서, 상기 라디칼 발생기는, 가스를 공급받는 가스 주입구와 라디칼을 배출하는 가스 배출구를 갖고 내부에 플라즈마 방전 채널이 구비되는 몸체; 상기 몸체 내로 플라즈마를 방전하기 위하여 상기 몸체에 쇄교하도록 구비되는 페라이트 코어; 및 상기 페라이트 코어에 권선되는 일차권선 코일을 포함할 수 있다.

실시 예에 있어서, 상기 라디칼 발생기는, 상기 믹싱챔버로 오존(O3) 라디칼을 공급할 수 있다.

실시 예에 있어서, 상기 배기유체 처리장치는, 상기 제어부에 의해 제어되어 상기 공정챔버에서 배출되는 배기유체에 따라 공급되는 상기 가스의 공급 양을 조절하는 유량 조절부를 더 포함할 수 있다.

실시 예에 있어서, 상기 믹싱챔버는, 상기 배기유체를 공급받는 배기유체 주입구, 처리된 배기유체를 배출하는 배출구 및 상기 라디칼을 공급받는 라디칼 주입구를 갖는 몸체; 및 상기 주입구 및 상기 배출구 사이에 위치하도록 상기 몸체 내부에 구비되는 하나 이상의 격벽을 포함할 수 있다.

실시 예에 있어서, 상기 믹싱챔버는, 상기 라디칼 발생기를 통해 공급된 라디칼을 균일하게 상기 믹싱챔버 내부로 분배하는 분배판을 더 포함할 수 있다.

실시 예에 있어서, 상기 격벽은, 상기 배기유체가 통과되는 하나 이상의 관통홀을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 시스템은 기판의 식각, 증착 및 세정 공정 중 적어도 하나의 기판 처리 공정을 수행하는 공정챔버; 상기 공정챔버와 포어라인으로 연결되어 상기 공정챔버 내의 배기유체를 배출하는 펌프; 및상기 공정챔버와 상기 펌프 사이에 구비되어 상기 공정챔버에서 배출되는 배기유체를 처리하는 배기유체 처리장치를 포함하고,상기 배기유체 처리 장치는,상기 공정챔버로부터 배기유체를 공급받는 믹싱챔버; 플라즈마를 이용하여 분해된 라디칼을 상기 믹싱챔버로 공급하는 라디칼 발생기; 및 상기 라디칼 발생기 내로 공급되는 가스를 조절하는 제어부를 포함하여, 상기 믹싱챔버 내에서 상기 배기 유체는 포집되거나 분해될 수 있다.

실시 예에 있어서, 상기 배기유체 처리장치는, 상기 제어부에 의해 제어되어 상기 공정챔버에서 배출되는 배기유체에 따라 공급되는 상기 가스의 공급 양을 조절하는 유량 조절부를 더 포함할 수 있다.

실시 예에 있어서, 상기 기판 처리 시스템은, 상기 배기유체 처리장치와 상기 펌프 사이에 구비되는 트랩을 더 포함할 수 있다.

실시 예에 있어서, 상기 공정챔버는, 상기 기판 처리 시스템의 팹(FAB)에 구비되고, 상기 배기유체 처리장치는, 상기 기판 처리 시스템의 미들팹에 구비되며, 상기 펌프는, 상기 기판 처리 시스템의 서브팹에 구비될 수 있다.

본 발명에 따른 배기유체 처리장치 및 기판 처리 시스템의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 공정챔버에서 배출되는 배기유체를 분해함으로써, 진공과 관련된 부품(펌프, 트랩 등)에 배기유체가 쌓이는 것을 방지하여 진공과 관련된 부품의 수명을 연장시킬 수 있다. 특히, 펌프 내부에 배기유체가 축적되는 것을 방지하여 펌프의 사용 수명을 효과적으로 연장시킬 수 있다.

또한 진공과 관련된 부품의 수명을 연장함으로써 공정챔버에서 기판을 처리할 수 있는 공정시간을 늘릴 수 있다.

도 1a, 1b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전체 기판 처리 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 배기유체 처리장치 및 기판 처리 시스템을 도시한 도면이다.
도 3a, 3b 및 도 4는 본 발명의 배기유체 처리장치의 라디칼 발생기의 다양한 실시예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기판 처리 시스템을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 믹싱챔버를 도시한 사시도이다.
도 7a, 7b은 도 6의 믹싱챔버의 단면 사시도 및 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 믹싱챔버를 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 믹싱챔버를 도시한 분해 사시도이다.
도 10은 도 9의 믹싱챔버의 단면을 도시한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 믹싱챔버의 단면을 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 제5 실시 예에 따른 믹싱챔버를 도시한 사시도이다.
도 13a, 13b는 믹싱챔버의 실시예를 도시한 단면도이다.
도 14a, 14b는 본 발명의 제6 실시 예에 따른 믹싱챔버를 도시한 전체 사시도 및 단면 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.

도 1a, 1b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전체 기판 처리 시스템을 도시한 도면이다.

도 1a, 1b 를 참조하면, 본 발명의 기판 처리 시스템(100)은 공정챔버(110), 배기유체 처리장치(140), 트랩(150) 및 펌프(160)를 포함할 수 있다.

공정챔버(110)는 내부 공간에서 기판(114)의 식각, 증착 및 세정 공정 중 적어도 하나의 기판 처리 공정을 수행할 수 있다. 공정챔버(110)의 내부에는 기판 지지대(112)가 구비될 수 있다. 기판 지지대(112)에는 식각, 증착 공정을 수행하기 위한 기판(114)이 안착될 수 있다. 기판(114)은 웨이퍼 또는 디스플레이용 기판(유리)일 수 있다.

공정챔버(110)에서 증착 공정에 의해 생성된 배기유체에는 공정챔버(110)에서 증착 공정 시 생성되는 금속 전구체, 비금속 전구체 및 공정가스, 클리닝(cleaning) 가스의 부산물들이 포함되어 있다. 이러한 부산물들이 포함된 배기유체는 처리되지 않으면, 펌프(160)의 내부에 축적되거나 대기 중으로 배출될 수 있다.

공정챔버(110)의 상부에는 기판(114)의 처리공정 또는 세정을 위한 원격 플라즈마 발생기(120)가 구비될 수 있다. 원격 플라즈마 발생기(120)는 내부에서 플라즈마를 방전하여 공정챔버(110) 내로 라디칼을 공급할 수 있다. 원격 플라즈마 발생기(120)는 공정챔버(110) 내로 공급되어 기판(114)을 처리하는 공정용으로 사용될 수도 있고, 공정챔버(110) 내부를 세정하는 세정용으로 사용될 수도 있다.

공정챔버(110)의 하부에는 공정챔버(110) 내부를 진공으로 형성하거나 미반응 가스가 포함된 배기유체를 배출하기 위한 배출구가 구비될 수 있다. 배출구는 포어라인(130)을 통해 펌프(160)와 연결될 수 있다.

배기유체 처리장치(140)는 포어라인(130)에 구비되어 공정챔버(110)의 배출구를 통해 배출되는 배기유체를 처리할 수 있다. 구제적으로 배기유체 처리장치(140)는 공정챔버(110)와 펌프(160) 사이에 구비될 수 있다. 배기유체 처리장치(140)는 공정챔버(110)에서 배기되는 배기유체를 1차로 포집할 수 있다.

펌프(160)는 포어라인(130)의 끝단에 연결될 수 있다. 펌프(160)는 공정챔버(110) 및 배기유체 처리장치(140)와 포어라인(130)을 통해 연결될 수 있다. 펌프(160)를 구동하여 공정챔버(110) 내부를 진공으로 형성할 수도 있고, 배기유체를 공정챔버(110) 외부로 배출할 수도 있다.

배기유체 처리장치(140)와 펌프(160) 사이에는 트랩(150)이 구비될 수 있다. 배기유체 처리장치(140)를 통과하며 분해되거나 포집되지 않은 배기유체는 트랩(150)에 의해 포집될 수 있다.

트랩(150)과 펌프(160)는 일자 형상의 연결관으로 연결될 수 있다. 그러므로 공정챔버(110)와 배기유체 처리장치(140), 트랩(150) 및 펌프(160)는 동일 선상에 위치될 수 있다.

기판 처리 시스템(100)은 하나 이상의 공정챔버(110)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 공정챔버(110)는 각각 배기유체 처리장치(140), 트랩(150) 및 펌프(160)와 연결될 수 있다. 다수 개의 공정챔버(110)는 하나의 배기유체 처리장치(140)로 연결될 수도 있다. 공정챔버(110), 배기유체 처리장치(140), 트랩(150) 및 펌프(160)의 갯수는 도시된 도면에 국한되지 않으며, 다양한 변형 실시가 가능할 수 있다.

기판 처리 시스템(100)은 가장 위 층에 위치하는 팹(FAB)(A), 중간 층의 미들팹(C/S FAB: Clean/ Sub FAB)(B) 및 가장 아래 층에 위치하는 서브팹(F/S FAB: Fascility/Sub FAB)(C)으로 구성될 수 있다. 가장 위 층의 팹(FAB)에는 공정챔버(110) 및 원격 플라즈마 발생기(120)가 설치될 수 있다. 중간 층의 미들팹(C/S FAB: Clean/ Sub FAB)(B)에는 배기유체 처리장치(140)가 설치될 수 있다. 가장 아래 층의 서브팹(F/S FAB: Fascility/Sub FAB)(C)에는 트랩(150) 및 펌프(160)가 설치될 수 있다.

도 1a를 참조하면, 기판 처리 시스템(100)의 가장 아래 층의 서브팹에서 펌프(160) 후단으로 스크러버(170)가 구비될 수 있다. 스크러버(170)는 기판 처리 시스템(100)을 통해 기판(114)이 처리되어 배출되는 배기유체를 제거할 수 있다.

도 1b를 참조하면, 트랩(150)은 미들팹에 설치될 수도 있다. 트랩(150)은 미들팹 또는 서브팹 중 하나 이상에 선택적으로 설치되어 배기유체가 펌프(160)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에서의 진공 부품이란 공정챔버(110) 내부를 진공으로 형성하기 위한 구성으로 펌프(160) 및 트랩(150)을 포함할 수 있다. 본 발명에서의 배기유체 처리장치(140)를 이용하여 공정챔버(110)에서 배기되는 배기유체를 분해하거나 포집할 수 있어 펌프(160) 및 트랩(150)에 배기유체가 축적되지 않아 펌프(160) 및 트랩(150)의 수명을 연장할 수 있다. 그러므로 펌프(160) 및 트랩(150)의 세정주기(또는 교체주기)를 늘릴 수 있으므로 공정챔버(110)의 공정 시간도 늘릴 수 있다.

도 2는 본 발명의 배기유체 처리장치 및 기판 처리 시스템을 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 배기유체 처리장치(140)는 배기라인(130)에 구비되는 믹싱챔버(141), 믹싱챔버(141)로 라디칼을 공급하는 라디칼 발생기(142), 라디칼 발생기로 가스를 공급하는 가스 공급부(144), 전원 공급부(147) 및 제어부(146)를 포함할 수 있다.

믹싱챔버(141)는 공정챔버(110)와 펌프(160) 사이에 위치되도록 포어라인(130)에 구비될 수 있다. 상세하게는 믹싱챔버(141)의 배출구에 배출된 배기유체는 믹싱챔버(141)를 통과하여 펌프(160)로 이동할 수 있다. 믹싱챔버(141)는 내부에 배기유체가 통과될 수 있는 공간이 구비될 수 있다.

라디칼 발생기(142)는 플라즈마를 이용하여 라디칼을 생성하고, 생성된 라디칼을 공급라인(143)을 통해 믹싱챔버(141) 내로 공급할 수 있다. 라디칼 발생기(142)는 전원 공급부(147)로부터 전력을 공급받아 구동될 수 있다. 라디칼 발생기(142)에서 발생된 라디칼은 믹싱챔버(141) 내로 공급되고, 믹싱챔버(141) 내에서 배기유체와 반응하여 배기유체를 분해할 수 있다. 또는 라디칼은 믹싱챔버(141) 내에서 배기유체와 반응하여 반응물질(예를 들어, 파우더 형태의 부산물)로 포집될 수 있다. 일 실시예로 라디칼 발생기(142)는 오존(O3) 라디칼을 생성할 수 있다.

가스 공급부(144)는 라디칼 발생기(142)로 가스를 공급하기 위한 구성이다. 가스 공급부(144)는 유량 조절부(145)를 통해 라디칼 발생기(142)로 가스를 공급할 수 있다. 유량 조절부(145)는 예를 들어, 질량 유량계(MFC)일 수 있다. 가스 공급부(144)는 두 개의 가스 공급부(144a, 144b)로 구비될 수 있다. 하나의 가스 공급부(144a)에서는 NF3 또는 O2 가스를 공급하고, 나머지 가스 공급부(144b)에서는 Ar 가스를 공급할 수 있다. 두 개의 가스 공급부(144a, 144b)에는 각각 유량 조절부(145a, 145b)가 구비되어 공급되는 가스의 양을 조절할 수 있다.

제어부(146)는 유량 조절부(145)를 제어하여 라디칼 발생기(142)로 공급되는 가스의 양을 조절할 수 있다. 제어부(146)는 공정챔버(110)에서 배출되는 배기유체의 양 또는 종류에 라디칼 발생기(142)로 공급되는 가스의 양 또는 종류를 제어할 수 있다.

배기유체 처리장치(140)와 펌프(160) 사이에는 트랩(150)이 구비될 수 있다. 공정챔버(110)에서 배출되는 배기유체는 배기유체 처리장치(140)에서 1차로 포집되거나 분해될 수 있고, 나머지는 트랩(150)에 의해 포집될 수 있다.

일 실시예로, 공정챔버(110)에서 기판(114)에 TiN 막을 증착하기 위한 공정을 수행하는 경우, 공정챔버(110) 내로 Ticl4, NH3, N2 가스가 공급될 수 있다. 공급된 가스들의 일부는 기판(114)에 TiN 막으로 증착되고, 나머지 일부는 배기유체로 배출될 수 있다. 특히, Ticl4는 액상으로 끈적한 성질의 물질이다. 그러므로 Ticl4이 포어라인(130)을 통해 배출될 경우, 펌프(160) 등의 진공 관련 부품에 축적될 수 있다.

본 발명에서는 라디칼 발생기(142)를 이용하여 믹싱챔버(141) 내로 오존(O3) 라디칼을 공급할 수 있다. 이 때, 믹싱챔버(141) 내로 Ticl4가 포함된 배기유체가 공급되면, Ticl4와 오존(O3) 라디칼이 반응하여 TiO2를 포함하는 생성물이 생성될 수 있다. 이러한 생성물은 파우더 형태이므로 믹싱챔버(141) 내에 축적되어 포집될 수 있다. 공정챔버(110)의 가동이 멈추면, 믹싱챔버(141) 내에 포집된 생성물을 분해할 수 있다.

도 3a, 3b 및 도 4는 본 발명의 배기유체 처리장치의 라디칼 발생기의 다양한 실시예를 도시한 도면이다.

도 3a, 3b를 참조하면, 라디칼 발생기(330, 340)는 변압기 플라즈마 방식(TCP) 또는 유도 결합 플라즈마 방식(ICP)을 이용하여 플라즈마를 방전할 수 있다.

라디칼 발생기(330)는 변압기 플라즈마 방식을 도시한 것으로, 토로이달 형상의 플라즈마 방전 채널을 갖는 몸체(332)와 변압기를 포함할 수 있다. 몸체(332)는 내부에 플라즈마가 방전되는 공간으로 토로이달 형상의 플라즈마 방전 채널을 갖는다. 플라즈마 방전 채널 일부에 쇄교하도록 몸체(332)에 변압기가 설치될 수 있다. 변압기는 몸체(332)에 설치되는 페라이트 코어(334) 및 페라이트 코어에 권선되는 일차권선 코일(336)을 포함할 수 있다. 가스 주입구(331)를 통해 몸체(332) 내부로 가스가 주입되고, 전원 공급부(147)로부터 전력이 일차권선으로 공급되면, 플라즈마 방전 채널에서 플라즈마가 방전될 수 있다. 플라즈마 방전 채널에서 분해된 라디칼은 가스 배출구(337)를 통해 배출될 수 있다. 가스 배출구(337)는 공정챔버와 연결될 수 있다. 페라이트 코어(334)의 설치 위치는 도면의 도시된 위치에 국한되지 않고, 가스 주입구(331) 또는 가스 배출구(337) 주변에 설치될 수 있다.

라디칼 발생기(340)는 유도 결합 플라즈마 방식으로 플라즈마를 방전할 수 있다. 라디칼 발생기(340)는 내부에 방전 공간을 갖고, 일측에는 가스 주입구(341)가 구비되고 타측에는 가스 배출구(347)가 구비되는 몸체(342) 및 몸체(342)의 외주면에 권선되는 안테나 코일(346)을 포함할 수 있다. 안테나 코일(346)은 전원 공급부(147)로부터 전력을 공급받아 구동되어 몸체(342) 내로 유도 결합된 플라즈마를 방전할 수 있다.

도 4를 참조하면, 라디칼 발생기(430)는 마이크로 웨이브 발생부(432) 및 몸체(433)를 포함할 수 있다. 마이크로 웨이브 발생부(432)에서 발생한 마이크로 웨이브는 몸체(433)로 공급되고, 몸체(433)의 가스 주입구(431)를 통해 가스가 공급되어 플라즈마가 방전되어 분해된 라디칼이 가스 배출구(437)를 통해 배출될 수 있다.

또한 라디칼 발생기(440)는 용량 결합 플라즈마 방식으로 플라즈마를 방전할 수 있다. 라디칼 발생기(440)는 방전 공간을 갖는 몸체(442)와 몸체(442)에 마주 대향되도록 구비되는 용량 결합 전극을 포함하는 전극부(445)를 포함할 수 있다. 전극부(445)의 하나의 전극은 전원 공급부(147)와 연결되고, 나머지 하나의 전극은 접지로 연결될 수 있다. 가스 주입구(441)를 통해 몸체(442) 내의 방전 공간으로 가스가 주입되고, 전극부(445)를 구동하면 방전 공간에서 플라즈마가 방전되어 분해된 라디칼이 가스 배출구(447)를 통해 배출될 수 있다.

도면에서는 도시하지 않았으나, 라디칼 발생기는 용량 결합 플라즈마, 유도 결합 플라즈마, 마이크로 웨이브 플라즈마 및 변압기 플라즈마 중 적어도 하나 이상을 포함하여 하이브리드 방식으로 플라즈마를 방전할 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기판 처리 시스템을 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 기판 처리 시스템(500)은 트랩(550)과 펌프(560)가 연결관(555)으로 연결될 수 있다. 여기서, 연결관(555)은 공정챔버(110)에서 배출된 배기유체 중 트랩(550)을 통과하여 기체만 펌프(560) 및 스크러버(570)로 배출될 수 있도록 하나 이상의 꺽인 부분을 포함할 수 있다.

일 실시예로 트랩(550)과 펌프(560)는 동일한 위치에 설치되고, 연결관(555)은 트랩(550)의 측부와 펌프(560)의 상부를 연결할 수 있다. 그러므로 연결관(555)을 통해서는 기체만 이동하여 펌프(560)로 배출될 수 있다.

도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 믹싱챔버를 도시한 사시도이다.

도 6을 참조하면, 믹싱챔버(600)는 배기유체가 주입되는 주입구(622)를 갖는 제1 플랜지(620), 처리된 배기유체가 배출되는 배출구(632)를 갖는 제2 플랜지(630) 및 몸체(610)를 포함할 수 있다.

몸체(610)는 공정챔버에서 배기된 배기유체와 라디칼이 혼합되기 위한 내부 공간을 포함할 수 있다. 몸체(610)에서 공정챔버(110)에서 배출된 배기가스와 라디칼 발생기(142)에서 배출된 라디칼이 혼합되어 반응하여 배기유체가 분해될 수 있다.

제 1 플랜지(620)는 주입구(622)를 구비하여 공정챔버(110)의 배출구에 연결된 포어라인(130)과 연결될 수 있다. 제1 플랜지(620)의 주입구(622)를 통해 몸체(610) 내부로 배기유체가 공급될 수 있다.

제2 플랜지(630)는 배출구(632)를 구비하여 펌프(160)와 연결될 수 있다. 제2 플랜지(630)의 배출구(632)를 통해 몸체(610) 내부에서 분해 처리된 배기유체가스가 배출될 수 있다.

본 발명에서는 제1 플랜지(620) 및 제2 플랜지(630)를 포함하여 설명하였으나, 몸체(610)가 직접 포어라인(130)에 설치됨으로써 포어라인이 제1 플랜지(620) 및 제2 플랜지(630) 기능을 수행할 수도 있다. 하기에서 설명하는 제1 플랜지(620) 및 제2 플랜지(630)에도 동일하게 적용이 가능하며, 하기에서는 상세한 설명은 생략한다.

도 7a, 7b는 도 6의 믹싱챔버의 단면 사시도 및 단면도이다.

도 7a, 7b를 참조하면, 제1 플랜지(620)는 몸체(610)의 상부에 설치될 수 있고, 제2 플랜지(630)는 몸체(610)의 하부에 설치될 수 있다. 이때, 제1 플랜지(620)를 통해 몸체(610)로 공급된 배기가스는 공급된 후 바로 제2 플랜지(630)를 통해 배출되지 않고, 몸체(610) 내부에서 체류되며 배출될 수 있도록 제1 플랜지(620)와 제2 플랜지(630)가 마주하지 않게 몸체(610)의 상, 하부에 설치될 수 있다.

몸체(610)의 일측에는 라디칼 주입구(612)가 구비될 수 있다. 라디칼 주입구(612)는 공급라인(143)과 연결됨으로써, 라디칼 발생기(142)로부터 배출된 라디칼을 몸체(610) 내부로 공급받을 수 있다.

바람직하게는 라디칼 주입구(612)와 주입구(622)가 인접하게 구비됨으로써, 배출된 배기유체와 공급된 라디칼이 공급된 즉시 혼합될 수 있다. 특히, 라디칼 주입구(612)가 구비된 몸체(610)의 측면에는 단차(614)가 구비되어 주입구(612)를 통해 주입된 라디칼이 단차(614)에 의해 몸체(610)의 하부로 집중될 수 있다.

몸체(610) 내부에는 판 형상의 하나 이상의 격벽(615, 616)이 구비될 수 있다. 하나 이상의 격벽(615, 616)은 몸체(610) 내면에 구비되며, 몸체(610) 내부의 높이 및 너비보다 작게 형성될 수 있다. 다수 개의 격벽(615, 616)은 주입구(622)와 배출구(632) 사이에 설치되어 몸체(610) 내부를 통과하는 유체의 이동경로를 형성할 수 있다.

제1 격벽(615)은 몸체(610) 상부 내면에 설치될 수 있다. 제2 격벽(616)은 몸체(610) 하부 내면에 설치될 수 있다. 그러면, 제1 격벽(615)에 의해 몸체(610)의 하부로 유체 이동이 가능한 공간이 형성되고, 제2 격벽(616)에 의해 몸체(610)의 상부로 유체 이동이 가능한 공간이 형성될 수 있다. 그러므로 제1 격벽(615) 및 제2 격벽(616)에 의해 혼합된 유체의 흐름은 화살표로 표시된 바와 같은 형성될 수 있다.

혼합된 유체는 제 1 격벽 및 제2 격벽(615, 616)에 의해 몸체(610) 내에서의 이동 경로가 길어지게 된다. 그러므로 몸체(610) 내부에서 체류하는 시간이 길어지게 되어 배기유체와 라디칼이 혼합된 상태에서 반응 시간이 늘어나고, 이로 인해 배기유체의 분해 시간을 늘릴 수 있다.

또한 라디칼 주입구(612)로 공급된 라디칼과 주입구(622)로 주입된 배기유체는 제1 격벽(615)에 의해 형성된 공간에서 1차 혼합되며 반응될 수 있다. 1차 반응시 라디칼과 배기유체가 반응하여 배기유체가 분해되거나 파우더 형태의 반응물질로 포집될 수 있다. 반응물질은 파우더 형태로 점성을 갖기 때문에 배출구(136)를 통해 배출될 경우 펌프(160)에 적재될 수 있다. 이때, 몸체(610)의 단차(614)에 의해 반응물질(617)은 몸체(610)의 하부에 포집될 수 있다.

도면에서는 도시 하지 않았으나, 제1 격벽 및 제2 격벽(615, 616)은 유체가 이동할 수 있는 통로를 형성할 수 있도록 상부 또는 하부에 다수의 유체 이동홀이 구비된 형상일 수 있다.

본 발명에서의 격벽 갯수는 예시적인 것으로, 격벽 개수 및 형상은 도면에 국한되지 않는다.

도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 믹싱챔버를 도시한 단면도이다.

도 8을 참조하면, 믹싱챔버(600a)는 제1 격벽(615)와 제2 격벽(616) 및 제3 격벽(618)을 포함할 수 있다. 제1 격벽(615) 및 제2 격벽(616)은 도 7과 동일한 구성 및 기능으로 상세한 설명은 생략한다. 제3 격벽(618)은 배출구(632)와 근접하게 설치될 수 있다. 제3 격벽(618)은 배출구(632)로 배기유체가 배출될 수 있도록 일면에 개구부(618a)가 구비된 형상일 수 있다. 특히, 제3 격벽(616)은 상부는 막힌 상태이고, 몸체(610) 타측면과 마주하는 부분이 개구된 형상일 수 있다. 그러므로 제1 격벽(615) 및 제2 격벽(616)을 통과한 유체는 제3 격벽(618)의 상부를 지나 개구부(618a)를 통해 배출구(632)로 배출될 수 있다.

그러므로 몸체(610) 내부에서 제1 격벽(615) 및 제2 격벽(616)을 통과하며 이동하는 유체는 제3 격벽(618)의 개구부(618a)를 통해 배출되고, 파우더 형태의 반응물질(617)은 제1 격벽(615), 제2 격벽(616) 및 제3 격벽(618)에 의해 몸체(610) 내부에 포집되어 분해될 수 있다.

도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 믹싱챔버를 도시한 분해 사시도이고, 도 10은 도 9의 믹싱챔버의 단면을 도시한 단면도이다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 믹싱챔버(700)에는 배플판(714) 및 제1 격벽(715)이 구비될 수 있다. 배플판(714)은 라디칼 주입구(712)의 전방에 설치될 수 있다. 배플판(714)에는 하나 이상의 홀(714a)이 구비될 수 있다. 배플판(714)에 구비된 하나 이상의 홀(714a)은 라디칼 주입구(712)로 공급된 라디칼이 균일하게 몸체(710) 내부로 분배될 수 있도록 한다. 배플판(714)의 개수, 크기, 홀(714a)의 크기 및 홀(714a)의 사이즈는 도면에 도시한 내용에 국한되지 않고 다양한 변형 실시가 가능하다.

제1 격벽(715)은 믹싱챔버(700) 내부에 구비될 수 있다. 제1 격벽(715)에는 믹싱챔버(700) 내에서 유체가 이동할 수 있도록 하나 이상의 관통홀(715a)이 구비될 수 있다. 믹싱챔버(700) 내부에서 유체는 제1 격벽(715)의 관통홀(715a)을 통과하여 배출구(732)로 배출될 수 있다. 이때, 믹싱챔버(700) 내의 유체가 제1 격벽(715)의 관통홀(715a)을 통과할 때, 유체에 포함된 반응물질이 관통홀(715a)을 통과하지 못하고 관통홀(715a)에 쌓이게 된다. 또는 관통홀(715a)을 통과하지 못한 반응물질은 믹싱챔버(700) 바닥에 포집될 수 있다.

배플판(714)과 제1 격벽(715)은 믹싱챔버(700) 상부에 형성된 개구부(702)에 각각 교환 가능하게 설치될 수 있다. 그럼으로 반응물질에 의해 오염된 배플판(714) 또는 제1 격벽(715)은 개구부(702)에서 탈거하여 교체할 수 있다. 특히, 배플판(714) 또는 제1 격벽(715)은 믹싱챔버(710)를 분해하지 않아도 오염된 배플판(714) 또는 제1 격벽(715)를 교환할 수 있다.

도 11은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 믹싱챔버의 단면을 도시한 도면이다.

도 11을 참조하면, 믹싱챔버(700a)는 배플판(714)와 제1 격벽(715) 및 제2 격벽(718)을 포함할 수 있다. 배플판(714) 및 제1 격벽(715)은 도 10과 동일한 구성 및 기능으로 상세한 설명은 생략한다. 제2 격벽(718)은 배출구(732)와 근접하게 설치될 수 있다. 제2 격벽(718)은 배출구(732)로 처리된 유체가 배출될 수 있도록 일면에 개구부(718a)가 구비된 형상일 수 있다. 그러므로 제1 격벽(715)을 통과한 유체는 제2 격벽(718)의 상부를 지나 개구부(718a)를 통해 배출구(732)로 배출될 수 있다.

그러므로 몸체(710) 내부를 통과한 유체는 처리되어 제2 격벽(718)의 개구부(718a)를 통해 배출되고, 파우더 형태의 반응물질은 제1 격벽(715) 및 제2 격벽 (718)에 의해 포집될 수 있다.

도 12는 본 발명의 제5 실시 예에 따른 믹싱챔버를 도시한 사시도이고, 도 13a, 13b는 믹싱챔버의 실시예를 도시한 단면도이다.

도 12 및 도 13a를 참조하면, 믹싱챔버(800)는 제1 플랜지(820)와 제2플랜지(830) 및 몸체(810)를 포함할 수 있다. 특히, 몸체(810) 내부 공간으로 제2 플랜지(830)의 일부가 삽입되어 설치될 수 있다. 제2 플랜지(830)는 몸체(810) 내부로 소정의 높이(H)만큼 삽입시킬 수 있다. 삽입된 부분은 격벽으로 기능하여 몸체(810)를 통과하는 가스에 포함된 반응물질(817)(예를들어, 파우더 형태)이 제2 플랜지(830)의 배출구(832)로 배출되지 못하게 할 수 있다. 배출되지 못한 반응물은 제2 플랜지(830) 주변에 포집될 수 있다. 제2 플랜지(830)의 삽입 높이(H)는 조절이 가능할 수 있다.

도 13b를 참조하면, 배출구(832) 근방으로 제3 격벽(818)이 구비될 수 있다. 제3 격벽(818)은 배출구(832)로 배기가스가 배출될 수 있도록 일면에 개구부(818a)가 구비된 형상일 수 있다.

도 14a, 14b는 본 발명의 제6 실시 예에 따른 믹싱챔버를 도시한 전체 사시도 및 단면 사시도이다.

도 14a, 14b를 참조하면, 믹싱챔버(900)는 내부에 제2 플랜지(930)의 배출구(832)를 둘러싸고 제1 격벽(916) 및 제2 격벽(918)이 구비될 수 있다. 제1 격벽(916) 및 제2 격벽(918)은 원통 형상으로 형성되어 몸체(910) 내부 공간을 분할할 수 있다. 제1 격벽(916) 및 제2 격벽(918)은 중간에 하나 이상의 슬릿(918a, 916a)이 구비될 수 있다.

제2 격벽(918)은 배출구(832)에 인접한 위치에 설치되고, 제2 격벽(916)의 외곽으로 제1격벽(916)이 설치될 수 있다. 제1 격벽(916) 및 제2 격벽(918)에는 각각 하나 이상의 슬릿(918a, 916a)가 구비될 수 있다. 제1 플랜지(920)의 주입구(922)로 공급된 배기유체와 라디칼 주입구(913)를 통해 공급된 라디칼은 몸체(910) 내에서 혼합되며 이동하며 분해되어 하나 이상의 슬릿(918a, 916a)을 통과하여 배출구(932)로 배출될 수 있다. 이때, 하나 이상의 슬릿(918a, 916a)은 마주하게 구비되지 않고 엇갈리게 형성됨으로써 하나 이상의 슬릿(918a, 916a)을 통과한 유체가 배출구(932)로 배출될 수 있다.

슬릿(918a, 916a)의 크기 및 개수는 도면에 국한되지 않고 다양한 변형 실시가 가능하다.

이상의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (13)

1. 기판 처리 공정이 이루어지는 공정챔버에 연결되어 상기 공정챔버로부터 배기되는 배기유체를 공급받는 믹싱챔버;
   플라즈마를 이용하여 분해된 라디칼을 상기 믹싱챔버로 공급하는 라디칼 발생기;
   상기 라디칼 발생기 내로 공급되는 가스를 조절하는 제어부를 포함하여, 상기 믹싱챔버 내에서 상기 배기 유체는 포집되거나 분해되고,
   상기 믹싱챔버는,
   상기 배기유체를 공급받는 주입구, 처리된 배기유체를 배출하는 배출구 및 상기 라디칼을 공급받는 라디칼 주입구를 갖는 몸체; 및
   상기 주입구 및 상기 배출구 사이에 위치하도록 상기 몸체 내부에 구비되는 하나 이상의 격벽;을 포함하고,
   상기 격벽은,
   상기 몸체 내부 공간을 분할할 수 있도록 원통 형상으로 형성되고, 중간에 하나 이상의 슬릿이 형성되는, 배기유체 처리장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 라디칼 발생기는,
   가스를 공급받는 가스 주입구와 라디칼을 배출하는 가스 배출구를 갖는 몸체; 및
   상기 몸체 내로 플라즈마를 방전하기 위하여 상기 몸체에 구비되어 구동되는 용량 결합 전극을 포함하는 배기유체 처리장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 라디칼 발생기는,
   가스를 공급받는 가스 주입구와 라디칼을 배출하는 가스 배출구를 갖는 몸체; 및
   상기 몸체 내로 플라즈마를 방전하기 위하여 상기 몸체에 권선되어 구동되는 안테나 코일을 포함하는 배기유체 처리장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 라디칼 발생기는,
   가스를 공급받는 가스 주입구와 라디칼을 배출하는 가스 배출구를 갖고 내부에 플라즈마 방전 채널이 구비되는 몸체;
   상기 몸체 내로 플라즈마를 방전하기 위하여 상기 몸체에 쇄교하도록 구비되는 페라이트 코어; 및
   상기 페라이트 코어에 권선되는 일차권선 코일을 포함하는 배기유체 처리장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 라디칼 발생기는,
   상기 믹싱챔버로 오존(O3) 라디칼을 공급하는 배기유체 처리장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 배기유체 처리장치는,
   상기 제어부에 의해 제어되어 상기 공정챔버에서 배출되는 배기유체에 따라 공급되는 상기 가스의 공급 양을 조절하는 유량 조절부를 더 포함하는 배기유체 처리장치.
   
7. 삭제
8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 믹싱챔버는,
   상기 라디칼 발생기를 통해 공급된 라디칼을 균일하게 상기 믹싱챔버 내부로 분배하는 분배판을 더 포함하는 배기유체 처리장치.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 격벽은,
   상기 배기유체가 통과되는 하나 이상의 관통홀을 포함하는 배기유체 처리장치.
   
10. 기판의 식각, 증착 및 세정 공정 중 적어도 하나의 기판 처리 공정을 수행하는 공정챔버;
    상기 공정챔버와 포어라인으로 연결되어 상기 공정챔버 내의 배기유체를 배출하는 펌프; 및
    상기 공정챔버와 상기 펌프 사이에 구비되어 상기 공정챔버에서 배출되는 배기유체를 처리하는 배기유체 처리장치를 포함하고,
    상기 배기유체 처리장치는,
    상기 공정챔버로부터 배기유체를 공급받는 믹싱챔버;
    플라즈마를 이용하여 분해된 라디칼을 상기 믹싱챔버로 공급하는 라디칼 발생기; 및
    상기 라디칼 발생기 내로 공급되는 가스를 조절하는 제어부를 포함하여,
    상기 믹싱챔버 내에서 상기 배기유체는 포집되거나 분해되고,
    상기 믹싱챔버는,
    상기 배기유체를 공급받는 주입구, 처리된 배기유체를 배출하는 배출구 및 상기 라디칼을 공급받는 라디칼 주입구를 갖는 몸체; 및
    상기 주입구 및 상기 배출구 사이에 위치하도록 상기 몸체 내부에 구비되는 하나 이상의 격벽;
    을 포함하고,
    상기 격벽은,
    상기 몸체 내부 공간을 분할할 수 있도록 원통 형상으로 형성되고, 중간에 하나 이상의 슬릿이 형성되는, 기판 처리 시스템.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 배기유체 처리장치는,
    상기 제어부에 의해 제어되어 상기 공정챔버에서 배출되는 배기유체에 따라 공급되는 상기 가스의 공급 양을 조절하는 유량 조절부를 더 포함하는 기판 처리 시스템.
    
12. 제10항에 있어서,
    상기 기판 처리 시스템은,
    상기 배기유체 처리장치와 상기 펌프 사이에 구비되는 트랩을 더 포함하는 기판 처리 시스템.
    
13. 제10항에 있어서,
    상기 공정챔버는,
    상기 기판 처리 시스템의 팹(FAB)에 구비되고,
    상기 배기유체 처리장치는,
    상기 기판 처리 시스템의 미들팹에 구비되며,
    상기 펌프는,
    상기 기판 처리 시스템의 서브팹에 구비되는 기판 처리 시스템.
    

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