KR102241736B1 - 반응기 가스 패널 공통 배기 장치 - Google Patents

반응기 가스 패널 공통 배기 장치 Download PDF

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Abstract

기판 처리 시스템이 설명되는데, 이 기판 처리 시스템은 반응기, 가스 패널, 및 반응기와 가스 패널을 위한 공통 배기 장치를 갖는다. 반응기로부터의 배기 도관이 가스 패널로 라우팅되고, 반응기로부터의 배기 가스들이 가스 패널을 퍼징하기 위해 이용된다. 반응기로부터의 가스들은 가스 패널로 유동하기 이전에 냉각될 수 있다.

Description

반응기 가스 패널 공통 배기 장치{REACTOR GAS PANEL COMMON EXHAUST}
반도체 처리를 위한 방법 및 장치가 본 명세서에 개시되어 있다. 보다 구체적으로는, 본 명세서에 개시된 실시예들은 에피택셜 퇴적을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
에피택시는 반도체 기판들 상에 매우 얇은 재료 층들을 형성하기 위해 반도체 처리에서 광범위하게 이용되는 프로세스이다. 이러한 층들은 흔히 반도체 디바이스의 가장 작은 피쳐들 중 일부를 정의하며, 결정질 재료들의 전기적 특성들이 요구되는 경우에 고품질의 결정 구조를 가질 수 있다. 기판이 배치되는 처리 챔버에 퇴적 프리커서(deposition precursor)가 통상적으로 제공되며, 기판은 원하는 특성들을 갖는 재료 층의 성장을 촉진하는 온도로 가열된다.
통상적으로, 에피택시 프로세스들은, 반응기에 기판을 배치하고, 프리커서 가스 혼합물을 반응기로 유동시키고, 기판 상에 막을 퇴적하는 반응을 수행하는 것에 의해, 반응기에서 수행된다. 기판에 의해 방출되는 임의의 가스들, 부산물들 및 미반응 가스들은 반응기를 나와서 배기 핸들링 시스템으로 유동된다. 통상적으로, 이러한 가스들은 회수되지(recovered) 않는다.
제조 표준들이 증가함에 따라, 제조 프로세스들을 보다 효율적이며 비용 효과적이게 하려는 노력들이 계속되고 있다. 저비용 반도체 처리 챔버들 및 프로세스들에 대한 필요성이 계속 남아있다.
본 명세서에 설명된 실시예들은 기판 처리 시스템을 제공하는데, 이 기판 처리 시스템은 반응기, 가스 패널, 및 반응기와 가스 패널을 위한 공통 배기 장치(common exhaust)를 갖는다. 반응기로부터의 배기 도관이 가스 패널로 라우팅되고, 반응기로부터의 배기 가스들이 가스 패널을 퍼징(purging)하기 위해 이용된다. 반응기로부터의 가스들은 가스 패널로 유동하기 이전에 냉각될 수 있다.
위에서 언급된 본 발명의 특징들이 상세하게 이해될 수 있도록, 위에 간략하게 요약된 본 발명의 더 구체적인 설명은 실시예들을 참조할 수 있으며, 그들 중 일부는 첨부 도면들에 도시되어 있다. 그러나, 본 발명은 동등한 효과의 다른 실시예들을 허용할 수 있으므로, 첨부 도면들은 본 발명의 전형적인 실시예들만을 도시하며, 따라서 그것의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 점에 유의해야 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 프로세스 챔버의 개략적인 단면도이다.
도 2는 다른 실시예에 따른 반도체 처리 시스템의 사시도이다.
도 1은 일 실시예에 따른 반도체 처리 시스템(100)의 개략도이다. 처리 시스템(100)은 반응기(102), 반응기(102)로 가스들을 유동시키기 위한 가스 패널(104), 및 가스 패널에 연결된 배기 시스템(106)을 갖는다. 가스 패널(104)은 가스들을 반응기(102)로 운반하는 하나 이상의 도관(108)을 갖는다. 가스 패널(104)에서의 밸브들 및 부속품들(fittings)은 도관들(108)을 통한 가스들의 유동을 제어한다. 프로세스 가스가 유입구(112)를 통해 반응기(102)로 유동하고, 배기 라인(134)을 통해 반응기(102)로부터 배기된다. 반응기(102)로부터 가스를 배기하기 위해 진공 펌프와 같은 펌프(132)가 이용될 수 있다.
반응기(102)는 통상적으로 인클로저(124)에 하우징된다. 통상적으로, 플러시 가스(flush gas)가 도관(128)을 통해 가스 소스(130), 예를 들어 블로어(blower) 또는 공기 무버(air mover)로부터 인클로저(124)를 통하여 유동된다. 플러시 가스는, 인클로저(124)를 통하여 그리고 반응기(102) 주위에서, 반응기(102) 또는 연결 배관을 탈출하는 임의의 가스들을 끌고 가면서(entraining) 유동한다. 플러시 가스는 공기와 같은 임의의 편리한 주변 가스 혼합물일 수 있다.
배기 덕트(110)가 반응기 인클로저(124)를 가스 패널(104)에 연결한다. 배기 라인(110)은 가스 패널(104)의 배기 가스 유입구(114)에 연결되고, 가스 패널(104)에서의 부속품들 및 밸브들로부터의 이탈 가스들(fugitive gases)을 제거하기 위해서 가스 패널(104)의 내부를 플러싱하기 위한 가스를 제공한다. 플러시 가스는 반응기 인클로저(124)로부터 도관(110)을 통해 유입구(114)로 유동된다. 배기 가스 유입구(114)는 가스 박스의 임의의 편리한 위치에 위치될 수 있다. 반응기 인클로저(124)에서의 압력 및/또는 가스 패널(104)을 통한 배기 가스의 유동을 제어하기 위해 댐퍼(122)가 배기 라인(110)에 배치될 수 있다. 압력 센서(136)가 이용되어, 이러한 압력 센서로부터의 압력 신호에 기초하여 댐퍼(122)를 제어함으로써 반응기 인클로저(124)에서 원하는 압력을 유지할 수 있다. 이러한 압력 센서를 위해 다이어프램(diaphragm) 또는 압전 디바이스가 이용될 수 있다.
배기 라인(116)이 가스 패널(104)을 배기 펌프(118)에 연결한다. 배기 라인(116)은 가스 패널(104)의 배기 유출구(120)에 연결된다. 배기 유출구(120)는, 가스 패널(104)을 통한 가스의 유동 및 가스 패널(104)로부터의 모든 가스의 제거를 최대화하도록 위치될 수 있다.
반응기 인클로저(124)로부터 배기되는 가스들이 가스 패널(104)에 대한 온도 허용오차(temperature tolerance)를 초과하는 경우, 가스들을 냉각하기 위해서 냉각기(125)가 배기 라인(110)에 이용될 수 있다. 냉각기는 열 교환기, 라디에이터 또는 냉각 재킷일 수 있다. 열 교환기 및 냉각 재킷에 대해, 배기 가스들을 냉각하기 위해 물과 같은 냉각 매질이 이용될 수 있다. 냉각기(125)는 배기 가스들로부터 응축될 수 있는 임의의 액체들을 수집하기 위한 액체 수집기(126)를 포함할 수 있다. 액체 수집기(126)로부터의 액체들은 액체 폐기물 처리 시스템으로 라우팅되거나, 또는 열 집적(heat integration)을 위해 냉각기(125)에 재활용될 수 있다. 액체들이 냉각기(125)에서 급격히 가스로 되는 경우, 결과적인 가스가 배기 라인(116)으로 라우팅될 수 있다.
도 2는 다른 실시예에 따른 반도체 처리 시스템(200)의 사시도이다. 처리 챔버(202)는 처리 챔버(202)가 놓여 있는 플로어(206)를 갖는 프레임(204)에 배치된다. 가스 패널(208)이 프레임(204)에 연결되고, 가스들을 처리 챔버(202)에 공급하는 가스 도관들을 갖는데, 이러한 가스 도관들은 도 2의 실시예에서는 보이지 않는다. 가스 패널(208)은 프레임(204)의 일 측을 따라 수직으로 연장되는데, 가스 패널(208)의 하측 부분은 플로어(206)에 인접하고, 가스 패널(208)의 상측 부분은 프레임(204)의 오버헤드 부분(218)에 인접한다. 프레임(204)은, 처리 챔버(202) 또는 처리 챔버(202)에 연결된 배관으로부터 탈출하는 임의의 가스들을 포함하기 위해 처리 챔버(202)를 외부 환경으로부터 분리하는 인클로저(212)를 갖는다. 도 2에서, 인클로저(212)는 부분적으로 투명한 것으로서 도시되어 있지만, 투명한 것으로서 도시되어 있는 인클로저(212)의 부분은 불투명할 수도 있고, 또는 투명과 불투명 사이의 임의의 정도의 광 투과율을 가질 수도 있다.
챔버 배기 핸들러(210)가 프레임(204)에 그리고 처리 챔버(202)의 상측 부분(218)에 연결될 수 있다. 챔버 배기 핸들러(210)는 가스가 인클로저(212)로부터 배기 라인(216)을 통해 지나가게 한다. 신선한 가스가 플로어(206)에서의 하나 이상의 개구를 통해 또는 임의의 편리한 통로를 통해 인클로저에 추가될 수 있다. 부분적으로 가상선으로 도시되어 있는 배기 라인(216)은 챔버 배기 핸들러(210)를 프레임(204)의 오버헤드 부분(218)을 통해 가스 패널(208)에 연결한다. 배기 라인(216)은 가스 패널(208)의 상측 부분(220)에서 가스 패널(208)에 연결된다. 가스 패널(208)의 하측 부분(224)에 있는 가스 패널 배기 포트(222)는 배기 가스들이 가스 패널(208)로부터 배기되는 것을 허용한다. 요구되는 경우에 배기 가스들을 환경 제어 장치 또는 폐기물 처리 시스템으로 라우팅하기 위해서 배기 펌프(도시되지 않음)가 가스 패널 배기 포트(222)에 연결될 수 있다. 챔버 배기 라인(214), 챔버 배기 핸들러(210), 배기 라인(216), 가스 패널(208) 및 가스 패널 배기 포트(222)는 처리 챔버(202)와 가스 패널(208)에 공통인 단일의 배기 가스 경로를 형성한다. 도 1의 실시예에서와 같이, 챔버 배기 핸들러(210)는 밸브(도시되지 않음) 및 냉각기(도시되지 않음)를 포함할 수 있고, 이것은 요구되는 경우에 액체 핸들링 및 열 집적 능력을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 플러시 가스가, 개구(222)를 통해 가스 패널(208)로, 가스 패널을 나와서 도관(216)을 통해 인클로저(212)로, 그리고 다음에 임의의 적합한 개구를 통하여 플로어(206)를 통해 밖으로, 반대 방향으로 유동할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 가스 핸들러(210)는 가스를 어느 방향으로도 유동시키도록 배향될 수 있다. 부가적으로, 가스 핸들러(210)는 오버헤드 부분(218) 내부에 배치되고, 인클로저(212) 및 도관(216)에 유체 연결될(fluidly coupled) 수 있다.
처리 챔버와 가스 패널을 위한 단일의 배기 경로의 이용은 반도체 처리 시스템(200)을 배기하기 위해 이용되는 가스의 양을 감소시킨다는 이점들을 제공한다. 처리 챔버(202)는 가스 패널(208)로부터 처리 챔버(202)로 유동하는 신선한 가스들의 압력에 의해 배기될 수 있고, 처리 챔버(202)로부터 배기된 가스들은 가스 패널에서의 밸브들 및 부속품들로부터의 이탈 방출물들을 가스 패널(208)로부터 퍼징하기 위해 이용될 수 있다. 배기 가스 용적의 감소는 폐기물 가스 핸들링 설비들에 대한 부하를 감소시켜, 전체 반도체 제조 비용을 감소시킨다.
장치(200)는, 인클로저(212) 내부에 있거나 인클로저에 연결된 압력 센서(136), 가스 핸들러(210), 도관(216) 또는 가스 패널(208)의 상측 부분(220)에 배치된 댐퍼(122), 가스 핸들러(210), 도관(216) 또는 가스 패널(208)의 상측 부분(220)에 배치된 냉각기(125), 및/또는 가스 핸들러(210)에 배치되거나, 도관(216)에 연결되거나 또는 가스 패널(208)의 상측 부분(220)에 배치된 액체 수집기(126)를 포함할 수 있다.
전술한 것은 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 실시예들 및 추가 실시예들은 그것의 기본 범위로부터 벗어나지 않고서 고안될 수 있으며, 그것의 범위는 이하의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 기판 처리 장치로서,
    인클로저;
    상기 인클로저 내에 배치된 반응기;
    상기 반응기에 연결된 가스 패널;
    상기 인클로저에 유체 연결된(fluidly coupled) 챔버 배기 핸들러;
    제1 단부에서 상기 챔버 배기 핸들러에 유체 연결되고 제2 단부에서 상기 가스 패널의 배기 유입구에 유체 연결된 제1 배기 도관; 및
    제3 단부에서 상기 가스 패널의 배기 유출구에 유체 연결되고 제4 단부에서 배기 펌프에 유체 연결된 제2 배기 도관
    을 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 챔버 배기 핸들러는 상기 인클로저에 위치되는, 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 배기 도관에 배치된 댐퍼를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    프레임을 더 포함하고, 상기 제1 배기 도관은 상기 프레임의 오버헤드 부분을 통해 배치되는, 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 배기 도관에 유체 연결된 냉각기를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 냉각기는 액체 수집기를 포함하는, 기판 처리 장치.
  7. 기판 처리 장치로서,
    상기 기판 처리 장치 내에 배치된 반응기;
    상기 반응기에 연결된 가스 패널;
    상기 처리 장치에 유체 연결된 챔버 배기 핸들러;
    제1 단부에서 상기 챔버 배기 핸들러에 유체 연결되고 제2 단부에서 상기 가스 패널의 배기 유입구에 유체 연결된 제1 배기 도관; 및
    제3 단부에서 상기 가스 패널의 배기 유출구에 유체 연결되고 제4 단부에서 배기 펌프에 유체 연결된 제2 배기 도관
    을 포함하는 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 챔버 배기 핸들러는 상기 기판 처리 장치에 위치되는, 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 배기 도관에 배치된 댐퍼를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    프레임을 더 포함하고, 상기 제1 배기 도관은 상기 프레임의 오버헤드 부분을 통해 배치되는, 기판 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 배기 도관에 유체 연결된 냉각기를 더 포함하는 기판 처리 장치.
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  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
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