KR102331801B1 - 스크래퍼 및 이를 포함하는 가스 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

실시예는 제1 방향으로 테두리를 가지는 제1 스크래핑부; 상기 제1 스크래핑부의 내부 영역에 구비되는 제2 스크래핑부; 및 상기 제2 스크래핑부로부터 제2 방향으로 연장되어 배치되는 제3 스크래핑부를 포함하고, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 교차하는 스크래퍼를 제공한다.

Description

스크래퍼 및 이를 포함하는 가스 처리 장치{SCRAPER AND APPARATUR FOR TREATING GAS INCLUDING THE SAME}
실시예는 스크래퍼 및 이를 포함하는 가스 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실리콘 웨이퍼에 에피택셜층을 증착하는 공정에서 배출되는 가스를 처리하는 장치 및 이에 사용되는 스크래퍼에 관한 것이다.
통상적인 실리콘 웨이퍼는, 단결정(Ingot)을 만들기 위한 단결정 성장 공정과, 단결정을 절삭(Slicing)하여 얇은 원판 모양의 웨이퍼를 얻는 절삭공정과, 상기 절삭으로 인하여 웨이퍼에 잔존하는 기계적 가공에 의한 손상(Damage)을 제거하는 연삭(Lapping) 공정과, 웨이퍼를 경면화하는 연마(Polishing) 공정과, 연마된 웨이퍼를 경면화하고 웨이퍼에 부착된 연마제나 이물질을 제거하는 세정 공정을 포함하여 이루어진다.
제조된 웨이퍼의 전면에 에피택셜층(epitaxial layer)를 성장시키는 박막 증착이 진행되는데, 예를 들면 기상증착법이 사용될 수 있다. 기상증착법은 증착시키려는 물질이 기체상태에서 고체상태로 웨이퍼에 증착될 때에 변화에 따라 물리적 증착(Physical Vapor Deposition: PVD)과 화학적 증착(Chemical Vapor Deposition: CVD)으로 나뉘어진다. 여기서, CVD는 증착 시에 화학적 변화를 거치는 방법으로써, 넓은 면적에 빠른 속도로 박막이나 나노구조를 증착시킬 수 있으며, 일반적으로 많이 사용된다.
웨이퍼에 CVD 방법으로 박막을 증착시키기 위하여 박막의 원료가 되는 액화가스가 저장된 가스 실린더와, 가스 실린더로부터 공급된 액화가스를 다른 소스물질에 의해 기화시키는 버블러가 구비되며, 이와 같이 버블러로부터 기화가스가 기판을 박막 증착시키는 증착장비로 공급된다.
그리고, 박막을 형성하기 위해 사용되는 다양한 종류의 반응가스는 산화성분, 인화성분 및 유독성분 등을 갖고 있기 때문에 사용을 마친 반응가스(이하, 폐가스라 칭함)를 그대로 대기중에 방출할 경우 인체에 유해할 뿐만 아니라 환경 오염을 유발시키게 된다.
이에 따라, 반도체 설비의 배기 라인에서 방출되는 폐가스의 산화성분, 인화성분 및 유독성분 등을 제거한 후 대기중으로 배출시킬 필요가 있다.
실시예는 웨이퍼에 에피택셜층을 성장시킨 후에, 공정 챔버로부터 방출되는 폐가스의 처리에 사용되는 스크래퍼 및 이를 포함하는 가스 처리 장치를 제공하고자 한다.
실시예는 제1 방향으로 테두리를 가지는 제1 스크래핑부; 상기 제1 스크래핑부의 내부 영역에 구비되는 제2 스크래핑부; 및 상기 제2 스크래핑부로부터 제2 방향으로 연장되어 배치되는 제3 스크래핑부를 포함하고, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 교차하는 스크래퍼를 제공한다.
제1 스크래핑부의 외측면은 원형의 단면을 가질 수 있다.
제1 스크래핑부의 내측면은 원형의 단면을 가질 수 있다.
제2 스크래핑부의 상기 제1 방향의 단면은 십자가 형상을 가질 수 있다.
제2 스크래핑부는 서로 교차하는 제1 부분과 제2 부분을 가지고, 상기 제3 스크래핑부는 상기 제1 부분과 제2 부분이 교차하는 영역으로부터 연장되어 배치될 수 있다.
다른 실시예는 실린더 형상의 몸체; 상기 몸체의 내부에 배치되는 상술한 스크래퍼; 상기 몸체의 위에 구비되어 상기 스크래퍼를 상기 제1 방향으로 승강시키는 구동부; 상기 몸체의 상부의 제1 영역의 측면에 구비되어 반응 가스를 공급하는 가스 인입부; 상기 몸체의 중간의 제2 영역의 측면에 구비되어 순환수를 공급하는 순환수 인입부; 및 상기 몸체의 하부에 구비되어, 상기 반응 가스와 순환수가 반응하여 생성되는 파우더를 방출하는 배출부를 포함하는 가스 처리 장치를 제공한다.
구동부는 에어 밸브이고, 상기 에어 밸브는 상기 스크래퍼의 상부의 중앙에 연결되어 상기 스크래퍼를 승강시킬 수 있다.
스크래퍼는 상기 제2 영역과 상기 가스 인입부의 사이에서 승강될 수 있다.
반응가스는 TCS(SiHCl3)이고, 상기 파우더는 실리콘 산화물(SiO2)일 수 있다.
반응 가스는, 웨이퍼에 에피택셜층을 성장시키는 공정 챔버에서 방출되는 배기 가스일 수 있다.
배출부는 가장 자리로부터 중앙 영역 방향으로 경사를 가지고, 상기 중앙 영역에 개구부가 형성될 수 있다.
가스 처리 장치는 몸체의 하부에 구비되는 제1 분해부를 더 포함하고, 상기 제1 분해부에는 물이 담겨져서 상기 몸체로부터 방출되는 염화수소를 가수 분해할 수 있다.
가스 처리 장치는 몸체와 인접하여 배치되고, 상기 몸체로부터 방출되는 수소를 열 분해하는 제2 분해부를 더 포함할 수 있다.
가스 처리 장치는 순환수 인입부와 인접하여 상기 몸체의 중간의 제2 영역의 내면에 구비되어 상기 순환수를 상기 몸체의 내부에 공급하는 복수 개의 노즐을 가지는 순환수 공급부를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따른 스크래퍼 및 이를 포함하는 가스 처리 장치에 따르면, 가스 처리 장치의 몸체의 내벽에 축적되는 파우더가 스크래퍼의 작용에 의하여 제거되어, 몸체의 막힘을 방지할 수 있다. 또한, 상기의 화학 반응에서 생성되는 수소 및 염화수소도 몸체(200)의 외부로 방출하여 분해할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 실시예에 따른 스크래퍼의 측단면도 및 평면도이고,
도 2는 실시예에 따른 가스 처리 장치를 나타낸 도면이고,
도 3a 및 도 3b는 도 2의 가스 처리 장치의 작용을 나타낸 도면이고,
도 4는 도 3의 순환수 인입부와 노즐을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시 예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
그러나, 본 발명에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
또한, 이하에서 이용되는 "제1" 및 "제2," "상부" 및 "하부" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서만 이용될 수도 있다.
도 1a 및 도 1b는 실시예에 따른 스크래퍼의 측단면도 및 평면도이다. 이하에서, 도 1a 및 도 1b를 참조하여 본 발명의 스크래퍼의 일 실시예를 설명한다.
도시된 바와 같이, 실시예에 따른 스크래퍼(scraper, 100)는, 제1 방향으로 테두리를 가지는 제1 스크래핑부(110)와, 제1 스크래핑부(120)의 내부 영역에 구비되는 제2 스크래핑부(120) 및 제2 스크래핑부(120)로부터 제2 방향으로 연장되어 배치되는 제3 스크래핑부(130)를 포함한다. 여기서, 제1 방향은 가로 방향인고, 제2 방향은 제1 방향과 교차하는 세로 방향일 수 있다.
제1 내지 제3 스크래퍼(110~130)는 모두, 후술하는 실리콘 산화물(SiO2)를 제거하기 위한 구성들이며, 동일한 재료, 예를 들면 스테인레스로 이루어지고 서로 일체로 형성될 수 있다.
제1 스크래핑부(110)는 일정한 두께를 가지고, 내측면과 외측면이 각각 원형의 단면을 가질 수 있다. 특히, 제1 스크래핑부(110)의 외측면은 가스 처리 장치의 몸체의 내벽과 동일한 형상을 가질 때, 상기의 몸체의 내벽에 고정된 실리콘 산화물을 제거하는데 효율적이다.
제2 스크래핑부(120)는 제1 스크래핑부(110)의 내측면에서 십자가 형상으로 구비될 수 있다. 도 1b의 제1 방향의 단면에서, 제2 스크래핑부(120)는 제1 부분과 제2 부분을 포함하고, 제1 부분과 제2 부분은 'C'영역은 서로 교차한다. 이때, 'C' 영역에는 후술하는 제3 스크래퍼(130)가 하부로 연장되어 형성될 수 있다.
도 2는 실시예에 따른 가스 처리 장치를 나타낸 도면이다. 이하에서, 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 가스 처리 장치의 일 실시예를 설명한다.
실시예에 따른 가스 처리 장치(1000)는 웨이퍼에 에피택셜층을 성장시키는 공정 챔버와 인접하여 구비되며, 몸체(100)와 스크래퍼(200)와 구동부(300)와 가스 인입부(210)와 순환수 인입부(230) 및 배출부(250)를 포함한다.
몸체(200)는 실린더 형상을 가지는데, 기하학적으로 실린더와 동일한 구조는 아니고 원형의 단면을 가지고 수직 방향으로 배열된 형상일 수 있다.
몸체(200)의 내부에는 상술한 스크래퍼(100)가 구비되는데, 후술하는 바와 같이 스크래퍼(100)는 몸체(200)의 내부에서 수직 방향으로 이동할 수 있다.
몸체(200)의 상부에는 구동부(300)가 구비되는데, 예를 들면 에어 펌프(air pump)일 수 있다. 구동부(300)에는 승강축(350)이 연결되고, 상기 승강축(350)에는 스크래퍼(100)가 연결되어 상기 구동부(300)의 작용에 의하여 상기 스크래퍼(100)가 수직 방향으로 이동할 수 있다. 상세하게는 승강축(350)은 스크래퍼(100)의 상부의 중앙에 연결될 수 있다.
몸체(200)의 상부의 제1 영역의 측면에는 가스 인입부(210)가 구비될 수 있다. 가스 인입부(210)에는 상기의 공정 챔버의 폐가스가 반응 가스로 공급될 수 있다. 이때, 반응 가스는 TCS(트리클로로실란, SiHCl3)일 수 있다.
몸체(200)의 중간의 제2 영역의 측면에는 순환수 인입부(230)가 구비될 수 있다. 순환수 인입부(230)는 몸체(200)의 외부로부터 순환수(H2O)를 몸체(200)의 내부로 공급할 수 있다.
도 4는 도 3의 순환수 인입부와 노즐을 나타낸 도면이며, 도 3b의 'H' 영역의 수평 방향의 단면도일 수 있다.
순환수 인입부(230)로부터 공급된 순환수는 몸체(200)의 중간의 제2 영역의 내부에 구비된 순환수 공급부(235)로 공급되고, 순환수 공급부(235)의 내벽에는 복수 개의 노즐(nozzle)이 구비되어 몸체(200)의 내부로 순환수(H2O)를 공급할 수 있다. 순환수 공급부(235)는 상술한 순환수 인입부(230)와 인접하여 구비될 수 있다.
몸체(200)의 하부에 구비되는 배출부(250)는 가장 자리로부터 중앙 영역 방향으로 경사를 가지고, 중앙 영역에 개구부(점선으로 도시됨)가 형성될 수 있다. 상기의 개구부를 통하여 몸체(200)에서 형성된 실리콘 산화물 등의 파우더가 하부로 방출될 수 있다.
몸체(200)의 하부에는 제1 분해부(400)가 구비되고, 몸체(200)와 인접하여 제2 분해부(500)가 구비될 수 있다.
제1 분해부(400)에는 물(H2O)이 담겨지고, 몸체(200)의 배출부(250)로부터 공급되는 실리콘 산화물 등의 파우더와 순환수 및 염화수소(HCl)가 제1 분해부로 공급되어, 염화수소는 제1 분해부(400)에서 가수 분해될 수 있다.
제2 분해부(500)에는 몸체(200)로부터 수소(H2)가 공급될 수 있고, 몸체(200)로부터 방출된 수소(H2)는 제2 분해부(500)에서 열 분해될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 가스 처리 장치의 작용을 나타낸 도면이다. 이하에서, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 장치의 작용을 설명한다.
실리콘 웨이퍼의 에피택셜층 성장 장치의 공정 챔버로부터 방출되어 가스 처리 장치(1000)의 가스 인입부(210)를 통하여 TCS(트리클로로실란, SiHCl3)가 반응 가스로 몸체(200)에 공급된다.
몸체(200) 내의 반응 영역에서 TCS는 순환수 인입부(230)로부터 공급되는 순환수(H2)와 아래와 같이 반응한다.
SiHCl3 + 2H2O -> SiO2 + 3HCl + H2
상술한 반응을 통하여, 실리콘 산화물(SiO2)과 염화수소(3HCl) 및 물(H2)이 발생하는데, 염화수소는 하부의 배출부(250)의 개구부를 통하여 제1 분해부(400)로 공급될 수 있고, 물은 제2 분해부(500)로 공급될 수 있다.
그리고, 실리콘 산화물은 몸체(200)의 내벽에서 순환수를 따라서 아래의 배출부로 진행될 수 있으나, 순환수가 흐리지 않는 몸체(200)의 상부의 제1 영역에서는 내벽에 실리콘 산화물이 부착될 수 있다. 몸체(200)의 내벽에 부착되는 실리콘 산화물은 몸체(200) 내부의 공간을 좁혀서, '반응 영역'이 좁아져서 가스 처리 장치(1000)의 작용을 지연시킬 수 있다.
이때, 상술한 구동부(300)에 연결된 승강축(350)을 통하여 스크래퍼(100)가 하부로 이동할 수 있다. 상세하게는, 스크래퍼(100)는 순환수 인입부(230)가 형성된 제2 영역과 상기 가스 인입부(210)가 형성된 제1 영역의 사이에서 승강될 수 있다.
그리고, 스크래퍼(100)의 제1 스크래핑부는 몸체(200)의 내벽에 인접한 실리콘 산화물(SiO2) 등의 파우더를 긁어서 아래로 떨어뜨릴 수 있고, 제2 스크래핑부는 몸체(200)의 내벽에서 내부로 크게 성장한 실리콘 산화물 등의 파우더를 아래로 떨어뜨릴 수 있다. 또한, 몸체(200)의 배출부(250)에 상기의 실리콘 산화물(SiO2) 등의 파우더가 축적되어 상기의 개구부를 막을 수 있는데, 제3 스크래핑부는 상기의 개구부를 막은 파우더를 아래로 밀어낼 수 있다.
따라서, 몸체(200)의 상부의 제1 영역의 내벽에 붙은 파우더와 하부의 배출부(250)의 개구부를 막은 파우더가 몸체(200)로부터 분리되어 제1 분해부(400)로 방출될 수 있다.
따라서, 가스 처리 장치(1000)의 몸체(200)의 내벽에 축적되는 파우더가 스크래퍼의 작용에 의하여 제거되어, 몸체(200)의 막힘을 방지할 수 있다. 또한, 상기의 화학 반응에서 생성되는 수소 및 염화수소도 몸체(200)의 외부로 방출하여 분해할 수 있다.
이상과 같이 실시예는 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 스크래퍼 110~130: 제1~3 스크래핑부
200: 몸체 210: 가스 인입부
230: 순환수 인입부 235: 순환수 공급부
250: 배출부 300: 구동부
350: 승강축 400, 500: 제1,2 분해부
1000: 가스 처리 장치

Claims (14)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 실린더 형상의 몸체;
    상기 몸체의 내부에 배치되고, 제1 방향으로 테두리를 가지는 제1 스크래핑부와, 상기 제1 스크래핑부의 내부 영역에 구비되는 제2 스크래핑부, 및 상기 제2 스크래핑부로부터 제2 방향으로 연장되어 배치되는 제3 스크래핑부를 포함하고, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 교차하는 스크래퍼;
    상기 몸체의 위에 구비되어 상기 스크래퍼를 상기 제1 방향으로 승강시키는 구동부;
    상기 몸체의 상부의 제1 영역의 측면에 구비되어 반응 가스를 공급하는 가스 인입부;
    상기 몸체의 중간의 제2 영역의 측면에 구비되어 순환수를 공급하는 순환수 인입부;
    상기 몸체의 하부에 구비되어, 상기 반응 가스와 순환수가 반응하여 생성되는 파우더를 방출하는 배출부; 및
    상기 순환수 인입부와 인접하여 상기 몸체의 중간의 제2 영역의 내면에 구비되어 상기 순환수를 상기 몸체의 내부에 공급하는 노즐을 가지는 순환수 공급부를 포함하고,
    제1 스크래핑부의 외측면은 원형의 단면을 가지고, 상기 제1 스크래핑부의 내측면은 원형의 단면을 가지고, 상기 제2 스크래핑부의 상기 제1 방향의 단면은 십자가 형상을 가지며, 상기 제2 스크래핑부는 서로 교차하는 제1 부분과 제2 부분을 가지고, 상기 제3 스크래핑부는 상기 제1 부분과 제2 부분이 교차하는 영역으로부터 연장되어 배치되고,
    상기 노즐은 상기 몸체의 중심을 둘러싸고 상기 순환수 공급부의 내벽에 복수 개가 구비되고, 상기 복수 개의 노즐은 상기 몸체의 내부의 중심 방향으로 각각 상기 순환수를 공급하는 가스 처리 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 구동부는 에어 밸브이고, 상기 에어 밸브는 상기 스크래퍼의 상부의 중앙에 연결되어 상기 스크래퍼를 승강시키는 가스 처리 장치.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 스크래퍼는 상기 제2 영역과 상기 가스 인입부의 사이에서 승강되는 가스 처리 장치.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 반응가스는 TCS(SiHCl3)이고, 상기 파우더는 실리콘 산화물(SiO2)인 가스 처리 장치.
  10. 제6 항에 있어서,
    상기 반응 가스는, 웨이퍼에 에피택셜층을 성장시키는 공정 챔버에서 방출되는 배기 가스인 가스 처리 장치.
  11. 제6 항에 있어서,
    상기 배출부는 가장 자리로부터 중앙 영역 방향으로 경사를 가지고, 상기 중앙 영역에 개구부가 형성된 가스 처리 장치.
  12. 제6 항에 있어서,
    몸체의 하부에 구비되는 제1 분해부를 더 포함하고, 상기 제1 분해부에는 물이 담겨져서 상기 몸체로부터 방출되는 염화수소를 가수 분해하는 가스 처리 장치.
  13. 제6 항에 있어서,
    상기 몸체와 인접하여 배치되고, 상기 몸체로부터 방출되는 수소를 열 분해하는 제2 분해부를 더 포함하는 가스 처리 장치.
  14. 삭제
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