KR20050052126A - 내부에 발열체가 장착된 플랜지 - Google Patents

내부에 발열체가 장착된 플랜지 Download PDF

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Abstract

부산물의 침적을 방지하는 가스 배기 장치의 각 부품들을 연결하기 위한 플랜지가 제공된다. 플랜지는 기판 처리 장치의 배기 시스템을 구성하는 다수의 부품들의 통로역할을 하며 내부에 빈 공간이 형성되어 있는 플랜지 몸체, 접합수단을 이용하여 다른 플랜지와 연결이 가능한 플랜지 접합부, 및 플랜지 몸체 내부에 형성되어 있는 빈 공간에 위치하며, 플랜지 몸체의 온도가 배기 시스템을 구성하는 다수의 부품들의 온도와 실질적으로 균일하도록 조절하는 발열체를 포함한다.

Description

내부에 발열체가 장착된 플랜지{Flange with inner heater}
본 발명은 기판 처리 장치의 배기부를 구성하는 다수의 부품들을 연결하기 위한 플랜지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플랜지 몸체에 발열체를 장착하여 내부에 부산물 덩어리가 생성되는 것을 방지할 수 있는 플랜지에 관한 것이다.
통상적인 기판 처리공정 중에, 공정 챔버 내측의 증착 가스들은 처리될 기판 상에 박막 층을 형성한다. 증착 중에, 임의로 잔류하는 활성 화학종(chemical species) 및 부산물들은 챔버로부터 진공 펌프를 경유하여 배출된다. 진공 라인은 일반적으로 포라인(foreline)으로서 지칭된다. 부분 반응 화합물 및 반응 부산물과 함께 비소모된 가스 분자들은 공정 챔버로부터 진공 펌프, 차단 밸브를 거쳐 포라인을 통해 연속적으로 배출된다. 배기 라인으로부터의 유출물은 주위 대기 방출물로서 배출되거나 세정기를 사용하여 추가 처리되고나서 배출된다.
배기 가스 내부의 대부분의 화합물은 여전히 높은 반응성을 가지며 배기 라인에 바람직하지 않은 침적물을 형성하는 잔류물이나 입자들을 포함한다. 일정한 시간 후의 이러한 분말 잔류물들의 침적 증대로 인해 배기 라인이 막히기 시작하는 등의 여러 문제가 발생한다. 주기적으로 세정된다하더라도, 배기 라인 내의 침적물 증대는 진공 펌프의 정상적인 작동에 영향을 미치게 되며 결국에는 진공 펌프의 유효 수명을 현저하게 감소시킬 수 있다.
결국, 배기 라인은 통상적으로 증착 공정의 형태 및 횟수에 따라 일정한 시점에서 세정될 필요가 있다. 이러한 세정 과정은 챔버 벽 및 챔버의 기타 영역으로부터 바람직하지 않은 침적물을 제거하는데 사용되는 표준 챔버 세정 작동중에 수행된다. 그러나 이러한 세정 과정을 수행할때에는 제조 라인으로부터 기판 처리 시스템을 제거해야 가능한데, 이는 생산량의 손실 측면에서 비효율적이다.
특히, 이러한 부산물들이 배기 시스템을 구성하는 다수의 부품들을 연결하는 플랜지를 통과함에 있어서 좁은 플랜지의 외벽과 마찰 또는 충돌로 인하여 점차 그 운동에너지를 잃게 되며, 또한 플랜지 부분에서의 온도가 급격하게 떨어지면서 플랜지 부분에서의 침적물 형성은 더욱 심각해질 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 기판 처리 장치의 배기부를 구성하는 다수의 부품들을 연결하기 위한 플랜지에 있어서 부산물의 침적이 적게 일어날 수 있는 플랜지를 제공하는 것이다.
상기의 기술적 과제들을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜지는 기판 처리 장치의 배기 시스템을 구성하는 다수의 부품들의 통로역할을 하며 내부에 빈 공간이 형성되어 있는 플랜지 몸체, 접합수단을 이용하여 다른 플랜지와 연결이 가능한 플랜지 접합부, 및 상기 플랜지 몸체 내부에 형성되어 있는 빈 공간에 위치하며, 상기 플랜지몸체의 온도가 상기 배기 시스템을 구성하는 다수의 부품들의 온도와 실질적으로 균일하도록 조절하는 발열체를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명에 따른 플랜지는 평판 디스플레이(FED)제조 또는 반도체 제조 중 증착(deposition)공정 및 식각(etching)공정 등 공정 챔버내로 공정 가스(process gas)를 주입하는 단계가 포함되는 모든 기판 처리 장치의 배기 시스템에 적용될 수 있다. 이하, 통상적인 기판 처리 장치의 배기 시스템을 예로 들어 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜지가 적용될 수 있는 배기 시스템을 나타낸 단면도이다. 통상적인 배기 시스템은 처리 챔버(10)에 연결되어 있으며, 상기 처리 챔버(10)에서 생성된 부산물 및 상기 반응에 참여하지 않은 공정 가스등을 배출한다. 상기 공정 챔버(10)는 내부에 반도체 기판이 로딩되며, 증착 또는 식각등 본 공정이 진행된다. 또한 상기 공정 챔버(10)에는 공정 가스가 유입되는 가스 유입관이 연결되며 공정 온도를 조절하기 위한 가열 장치 또는 냉각 장치를 더 구비할 수도 있다. 상기 가스 유입관을 통해 유입된 공정 가스들은 상기 공정 챔버(10)내의 적절한 공정 온도 및 압력 상태에서 반응함으로써, 공정 부산물들을 형성한다. 이러한 공정 부산물들은 배기 시스템을 통하여 외부로 배출된다.
상기 배기 시스템은, 진공 펌프(20), 차단 밸브(30), 포라인(40), 배기 펌프(50)등의 배기 부품으로 구성된다. 각 부품들(20, 30, 40)은 플랜지(22, 32, 34, 42)에 의해 상호 연결되어 있다.
상기 진공 펌프(20)는 공정 가스들에 의해 공정이 진행되는 도중에 발생되는 미반응 가스들과 반응 부산물을 배출하고, 공정이 종료된 후 상기 공정 가스 공급 라인 내부에 잔류하는 공정가스를 배출한다.
상기 차단 밸브(30)는 공정 중에 처리 챔버(10)로 기체가 유입되지 못하도록하며, 배기 시스템의 개폐를 조절한다. 이를 통해 처리 챔버(10) 내부의 일정한 기압을 유지할 수 있도록 하는 동시에 부산물들을 포함하는 공정 가스의 역류를 막게 된다. 배기 시스템에는 다양한 밸브들이 장착되어 공정조건을 제어한다. 예를 들어, 고진공을 달성할 수 있도록 진공 펌프(20)로 터보 펌프를 사용하는 경우, 상기 터보 펌프는 개폐를 조절할 수 있는 드로틀 밸브(Throttle Valve), 온-오프 동작에 의해 개폐를 수행하는 게이트 밸브(Gate Valve) 또는 고진공 밸브(Hi-Vacuum Valve)등과 함께 배기 시스템에 연결된다. 본 실시예에서 도시한 상기 차단 밸브(30)는 게이트 밸브의 일종으로서 하나의 밸브가 설치된 경우만 도시하였지만, 이에 한하지 않으며, 하나 또는 다수의 여러 형태의 밸브가 설치된 경우에도 본 발명이 적용가능함은 자명하다.
상기 포라인(40)은 차단 밸브(30)와 배기 펌프(50)를 잇는 통로이며, 배기 펌프에 의하여 부산물들이 이동한다.
상기 배기 펌프(50)는 상기 진공 펌프(20)를 보조하기 위한 펌프로서 통상적으로 드라이 펌프(Dry Pump)라고 불린다. 상기 배기 펌프(50)는 상기 진공 펌프(20)의 펌핑을 보조하는 역할과 함께 공정이 종료될 때 상기 포라인(45)을 비롯한 전체 배기 시스템에 잔류하는 공정 가스를 배출하는 역할도 함께 수행한다.
처리 챔버(10)에서 발생한 부산물은 상기 진공 펌프(20)에 의하여 강하게 흡입된다. 고온의 부산물 가스가 갑작스런 온도 강하로 인하여 상기 진공 펌프(20) 하부에 침적할 우려가 있으므로 상기 진공 펌프(20)의 하부(25)는 히트 자켓(Heat Jacket)으로 감싸질 수 있다. 상기 진공 펌프(20)에 흡입된 부산물 가스는 상기 진공 펌프(20)에 형성된 플랜지(22)를 통해 상기 차단 밸브(30)로 이동한다. 상기 차단 밸브(30)도 유입된 부산물 가스가 균일한 온도를 유지할 수 있게 하기 위하여 외부(35)를 히트 자켓으로 감쌀 수 있다. 상기 차단 밸브(30)에 형성된 플랜지(32)를 통하여 유입된 부산물 가스는 상기 포라인(40)과 연결된 플랜지(34)를 통하여 빠져나간다. 상기 포라인(40)의 플랜지(42)에 의해 유입된 부산물 가스는 상기 배기 펌프(50)를 통하여 바깥으로 배출되며 이후 집진 공정등의 마무리 공정이 수행된다. 상기 포라인(40)의 외부는 통과하는 부산물 가스가 균일한 온도를 유지할 수 있게 하기 위하여 외부(45)를 히트 자켓으로 감쌀 수 있다.
도 2는 상기 차단 밸브(30)에 형성된 상기 진공 펌프(20)와 연결되는 플랜지(32)를 나타내는 단면도이며, 도 3은 사시도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜지(32)는 플랜지 몸체(110), 플랜지 접합부(130) 및 발열체(120)를 포함한다. 상기 플랜지 몸체(110)는 부산물 가스가 이동하는 통로 역할을 하며, 내부에 상기 발열체(120)를 탑재하기 위한 빈 공간이 형성되어 있다. 상기 플랜지 접합부(130)는 진공 펌프(20)에 형성되어 있는 플랜지(22)와 결속이 가능하도록 한다. 상기 플랜지 접합부(130)는 클램프(140)등으로 상대편 플랜지와 결합이 가능하도록 클램프 홀(142)이 형성되어 있다. 본 실시예에서는 나사모양의 클램프를 예시하였지만, 여러 형태의 결속부가 모두 적용될 수 있다.
상기 발열체는 상기 플랜지 몸체(110)의 내부에 형성되어 있는 빈 공간에 장착되며, 플랜지 몸체의 온도를 배기부를 구성하는 다수의 부품들의 온도와 실질적으로 균일하게 조절함으로써 통과하는 부산물 가스의 온도 변화가 급격하게 일어나지 않게 하며 이로써 부산물의 적층을 방지한다.
나머지 플랜지들(22, 34, 42)의 구조도 플랜지 몸체 내부에 발열체를 부착함으로써, 상기 차단 밸브(30)에 형성된 플랜지(32)와 실질적으로 동일하게 본 발명의 적용이 가능하다.
부산물 가스의 온도를 균일하게 유지함으로써 적층을 방지하는 일 실시예를 설명하면 다음과 같다. 화학 기상 증착장치(low pressure chemical vapor deposition)를 사용하여 질화막을 적층하는 과정을 살펴보면, 질화막 적층을 위하여 먼저 웨이퍼들을 공정 챔버에 안치한 후 챔버내의 압력을 증착에 필요한 저압으로 감압한다. 내부 압력이 증착압력에 도달하면, 가스 주입라인들 중에서 질소가스 주입라인의 밸브를 개방하여 공정 챔버 내부로 질소를 유입힌다. 이때 공정 챔버 내부에는 증착에 필요한 고온으로 균일하게 가열할 수 있도록 항시 가열장치가 가동된다. 이후 반응가스 주입라인의 밸브를 개방하여 질화막 증착에 필요한 반응가스, 예를 들어 SiH2Cl2 와 NH3 등의 반응가스가 정해진 유량만큼 해당하는 가스 주입라인들을 거쳐 공정 챔버내부로 유입된다. 이때, 반응가스들이 서로 반응함에 따라 웨이퍼 표면에 질화막이 증착하기 시작한다. 반응하고 남은 잔류가스 및 반응 부산물이 진공펌프(20)와 차단밸브(30)를 거쳐 포라인(40)으로 이동한다.
이러한 잔류 가스 중에서 예를 들면, 분말 형태의 NH4Cl이 100℃이하에서 생성된다. 즉, 히트 자켓이 설치되어 있는 상기 진공 펌프(20)와 상기 차단 밸브(30)를 연결하는 상기 플랜지(22, 32)에서는 히트 자켓과 같이 열을 공급하는 장치가 설치되어 있지 않으므로 100℃이하로 온도가 급격하게 떨어짐으로써 NH4Cl과 같은 부산물이 침적하게 된다. 또한 상기 플랜지(22, 32)로 진입하면서 갑자기 통로가 좁아짐으로써 상기 플랜지(22,32) 외벽의 마찰력등으로 인하여 부산물이 침적이 더욱 가속화된다. 이때 상기 플랜지 몸체(110)의 내부에 형성된 상기 발열체(120)가 100℃이상으로 온도를 유지함으로써 온도를 균일하게 유지할 수 있으며 NH4Cl과 같은 부산물이 침적을 방지할 수 있다. 상기 일 실시예에서는 NH4Cl의 침적을 방지하기 위한 온도제어를 예시하였지만, 이에 한하지 않으며, 공정에 따라 SiO, SiN, α-Si, (NH4)2SiF6, NH4F, SiH4, NH3, HF 등의 여러 부산물의 침적을 방지하기 위하여 본 발명의 변형실시가 가능함은 당업자에게 자명하며 각 부산물의 침전물이 발생하는 조건에 따라 온도를 적절히 제어할 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 발열체 몸체(110)에는 도어(112)가 형성되어 있어서 상기 발열체(120)를 교체, 정비를 용이하게 할 수 있도록 한다. 플랜지는 영역이 좁아서 히트 자켓으로 감싸기가 불편하고, 또한 내부 세정을 위하여 접합부를 자주 결합, 분리해야 하는 필요성이 있다. 본 발명에 의한 상기 플랜지(32)는 상기 발열체(120)가 상기 플랜지 몸체(110)의 내부에 설치 되어 있어서 좁은 영역에도 불구하고 플랜지(32)를 일정 온도로 유지하기가 용이하다. 또한 발열체의 해체를 하지 않은 상태에서도 플랜지의 결합 분리가 가능하므로 위한 플랜지의 결합 분리가 용이하다.
다시 도 2를 참조하면, 상기 발열체(120)에는 온도 센서(150)가 부착되어 있어서, 상기 플랜지(32)의 온도가 상기 진공 펌프(20), 차단 밸브(30) 또는 포라인(40)들의 온도와 균일할 수 있도록 피드백 제어된다. 상기 진공펌프(20), 차단 밸브(30), 포라인(40)의 온도를 감지하는 온도 센서는 부산물 가스가 지나가는 각각의 내부에 설치될 수도 있고, 각각의 외벽에도 설치가 가능하지만, 바람직하게는 상기 진공 펌프 외부(25), 차단 밸브 외부(35), 포라인 외부(45)를 감싸고 있는 히트 자켓에 설치되어 플랜지(32)의 발열체(150)의 온도와 균일하게 제어하도록 한다. 본 실시예에서는 상기 차단 밸브(30)에 형성된 상기 진공 펌프(20)와 연결되는 플랜지(32)만을 예로 설명하였지만, 다른 플랜지들(22, 34, 42)에도 적용가능함은 당업자에게 명백하다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
이상과 같은 본 발명에 의한 플랜지에 의하면, 플랜지 몸체의 온도가 배기 시스템을 구성하는 다수의 부품들의 온도와 균일하게 유지되어 부산물의 침적을 방지할 수 있으며, 세정작업을 위한 플랜지의 결합 분리도 간편하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜지가 적용 가능한 기판 처리 장치의 배기 시스템을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜지를 나타내는 단면도이며 도 3은 사시도이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
22, 32, 34, 42 : 플랜지 110 : 플랜지 몸체
112 : 플랜지 도어 120 : 발열체
130 : 플랜지 접합부 140 : 클램프
142 : 클램프 홀 150 : 온도 감지 센서

Claims (3)

  1. 기판 처리 장치의 배기 시스템을 구성하는 다수의 부품들의 통로역할을 하며 내부에 빈 공간이 형성되어 있는 플랜지 몸체;
    접합수단을 이용하여 다른 플랜지와 연결이 가능한 플랜지 접합부; 및
    상기 플랜지 몸체 내부에 형성되어 있는 빈 공간에 위치하며, 상기 플랜지몸체의 온도가 상기 배기 시스템을 구성하는 다수의 부품들의 온도와 실질적으로 균일하도록 조절하는 발열체를 포함하는 플랜지.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 플랜지는 상기 발열체의 온도를 감지하는 센서를 더 포함하여, 상기 센서에 의해 상기 플랜지의 몸체의 온도가 상기 배기부를 구성하는 다수의 부품들의 온도와 실질적으로 균일하게 피드백 제어되는 것을 특징으로 하는 플랜지.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 발열체의 교체, 정비를 용이하게 할 수 있도록, 상기 플랜지 몸체의 외부에는 도어가 형성되어 있는 것을 특징으로` 하는 플랜지.
KR1020030085982A 2003-11-29 2003-11-29 내부에 발열체가 장착된 플랜지 KR20050052126A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102399845B1 (ko) * 2021-12-30 2022-05-18 김병두 반도체 진공배관 연결용 발열 플랜지

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