KR20070060702A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20070060702A
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최광희
안영수
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치를 개시한 것으로서, 기판을 처리하는 공정이 진행되는 공정 챔버와, 상기 공정 챔버 내의 반응 부산물을 배출시키는 배기 부재를 포함하며, 상기 배기 부재는 상기 반응 부산물의 유로를 형성하는 제 1 배기관과, 상기 제 1 배기관을 가열하도록 상기 제 1 배기관을 감싸는 가열 부재와, 상기 가열 부재를 감싸도록 설치되는 제 2 배기관을 포함하는 구성을 가진다. 이러한 구성에 의하면, 배기 가스의 온도를 파우더의 고화 침전 현상을 방지하기 위한 적정 온도 범위까지 안전하고 효율적으로 높여줄 수 있는 기판 처리 장치를 제공할 수 있다.
반응 부산물, 배기 부재, 가열 부재, 단열재, 파우더

Description

기판 처리 장치{APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATES}
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일 예를 도시해 보인 개략적 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 배기 부재의 개략적 횡단면도,
도 3은 도 1에 도시된 배기 부재의 개략적 종단면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 기판 처리 장치 100 : 공정 챔버
200 : 가스 공급 유닛 300 : 기판 지지 부재
400 : 가스 분사 장치 500 : 배기 장치
520 : 배기 부재 521 : 유로
522 : 제 1 배기관 524 : 가열 부재
525 : 전열선 526 : 하우징
528 : 제 2 배기관 540 : 진공 펌프
560 : 가스 스크러버
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판을 처리하는 공정이 진행되는 공정 챔버 내의 각종 반응 부산물을 외부로 배출시키는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 디바이스 제조 공정에서, 웨이퍼 상에 박막을 증착하거나, 웨이퍼 상에 증착된 박막을 식각하는 공정은, 공정 챔버 내에서 실란(Silane), 아르신(Arsine), 사염화티탄(TiCl4) 암모니아(NH3) 및 염화 붕소 등의 유해 가스와 수소 등의 프로세스 가스를 사용하여 고온에서 수행된다. 상기 공정이 진행되는 동안 공정 챔버 내부에는 각종 발화성 가스와 부식성 이물질 및 유동 성분을 함유한 유해 가스 등이 다량 발생하게 되며, 이러한 성분의 가스 등은 배기 장치를 통해 공정 챔버의 외부로 배출된다.
공정 챔버에서 배출되는 배기 가스는 일정 온도 이상으로 유지되지 못하면 고형화되어 파우더(Powder)로 변하게 되며, 파우더가 배기 계통의 벽면에 침전되어 고착될 경우 배기 장치의 배기 압력을 상승시키거나 배기 가스의 역류를 초래하게 된다. 이로 인해 공정 챔버 내의 웨이퍼가 오염되는 등의 문제가 발생하며, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 당 업계에서는 배기 라인의 둘레에 히터 매트 또는 히터 재킷을 감싸 배기 가스의 온도를 일정하게 유지하도록 함으로써 배기 가스의 고화 침전 현상을 방지하고 있다.
그런데, 히터 재킷 등을 이용하여 배기 가스를 일정 온도 이상으로 유지하는 경우에는, 화재 발생 위험 등의 요인으로 인해 배기 가스의 온도를 올리는데 한계 가 있게 된다. 이로 인해 배기 가스의 온도를 파우더 발생을 억제하기 위한 적정 온도 범위까지 안전하고 효율적으로 높여줄 수 있는 새로운 방안이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 통상적인 기판 처리 장치가 가진 문제점을 감안하여 이를 해소하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 배기 가스의 온도를 효율적으로 제어하여 파우더의 고화 침전 현상을 방지할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 기판 처리 장치는, 기판을 처리하는 공정이 진행되는 공정 챔버와; 상기 공정 챔버 내의 반응 부산물을 배출시키는 배기 부재;를 포함하며, 상기 배기 부재는 상기 반응 부산물의 유로를 형성하는 제 1 배기관과; 상기 제 1 배기관을 가열하도록 상기 제 1 배기관을 감싸는 가열 부재와; 상기 가열 부재를 감싸도록 설치되는 제 2 배기관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 기판 처리 장치에 있어서, 상기 가열 부재는 상기 제 1 배기관을 감싸도록 설치되는 전열선과; 상기 전열선을 감싸는 하우징;을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 제 2 배기관은 상기 가열 부재로부터 외부로 전달되는 열을 차단하도록 단열재를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 배기 부재 상에 설치되는 진공 펌프와; 상기 진공 펌프 하류의 상기 배기 부재 상에 배치되어, 상기 진공 펌프를 통해 배출되는 반응 부산물을 정화시켜 외부로 배출시키는 가스 스크러버;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 처리 장치를 상세히 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
( 실시예 )
본 실시예의 기판 처리 장치로는, 공정 챔버 내의 기판상으로 물질막을 구성하는 여러 가지 성분의 반응 가스들을 공급하면서, 공정 챔버 내의 물리적 조건을 물질막 증착에 적합하게 유지하여, 기판상에 물질막을 증착하는 화학 기상 증착 장치를 예로 들어 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일 예를 도시해 보인 개략적 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 배기 부재의 개략적 횡단면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 배기 부재의 개략적 종단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(10)는, 공정 챔버(100), 가스 공급 유닛(200), 기판 지지 부재(300), 가스 분사 장치(400) 및 배 기 장치(500)를 포함한다.
공정 챔버(100)는, 기판(W)상에 물질막의 증착을 위해 반응 가스들을 공급하도록 구성된 화학 기상 증착(CVD) 챔버로 구비된다. 그리고 공정 챔버(100)는 증착된 물질막의 식각을 위해 가스를 공급하도록 구성된 식각 챔버로 구비될 수도 있다.
가스 공급 유닛(200)은, 물질막을 구성하는 여러 가지 성분의 반응 가스들을 공정 챔버(100) 내로 공급하기 위한 것으로, 제 1 가스 공급원(210)과 제 2 가스 공급원(220)에 각각 연결된 제 1 가스 공급관(212)과 제 2 가스 공급관(222)을 통해 서로 다른 성분의 반응 가스들을 공정 챔버(100)에 공급한다.
기판 지지 부재(300)는, 기판(W)이 놓여지는 부분으로 공정 챔버(100) 내의 저면에 설치된다. 공정 챔버(100)의 내부를 공정 온도로 유지하고 기판(W)상에 반응 가스들의 증착이 원활하게 이루어지도록 기판(W)을 고온으로 가열하는 히터(미도시)가 기판 지지 부재(300)의 내부에 설치될 수 있다.
가스분사장치(400)는, 기판 지지 부재(300)에 놓여진 기판(W)과 대향되도록 설치되어 가스를 분사하는 가스 분사부(410)와, 제 1 가스 공급관(212)과 가스 분사부(410)의 사이에 연통되도록 설치되는 유로 연결부(420)를 포함한다.
가스 분사부(410)는, 다층의 가공된 제 1 분사판(412) 및 제 2 분사판(414)이 적층되고, 가스 공급원(210,220)으로부터 공급된 두 가지 성분의 반응 가스들이 분리된 경로를 따라 공정 챔버(100)에 유입되도록 공간이 구획된다. 분사판(412,414)들에 형성된 분사홀(415a,415b)들을 통해 반응 가스들이 분출되고, 기판 지지 부재(300) 상에 놓여진 기판(W)과 가스 분사 장치(400) 사이의 반응 영역에서 혼합된다.
유로 연결부(420)는, 가스 공급원(210,220)으로부터 공급된 반응 가스들이 가스 분사 장치(400)의 내부로 유입되는 경로를 분리하기 위해, 제 1 가스 공급관(212)과 가스 분사부(410)의 사이에 연통되도록 설치된다. 유로 연결부(420)는 제 1 가스 공급원(210)으로부터 공급되는 반응 가스의 인입구 역할을 한다.
배기 장치(500)는, 배기 부재(520)를 통해 공정 챔버(100)와 연결되어 공정 진행 중 공정 챔버(100) 내의 압력을 공정 압력으로 유지하고, 공정 챔버(100) 내에서 발생되는 반응 부산물을 배출한다.
공정 챔버(100) 내의 반응 부산물을 배출시키는 배기 부재(520) 상에는 공정 챔버(100) 내의 반응 부산물을 펌핑하는 진공 펌프(540)가 설치된다. 그리고 진공 펌프(540) 하류의 배기 부재(520) 상에는 가스 스크러버(560)가 배치되어 진공 펌프(540)에서 배출되는 반응 부산물을 정화시킨 후 외부로 배출시킨다.
배기 부재(520)의 가장 내측에는 공정 챔버(100)로부터 펌핑되는 반응 부산물의 유로(521)를 형성하도록 제 1 배기관(522)이 구비된다. 제 1 배기관(522)의 외측 둘레에는 제 1 배기관(522)을 가열하도록 감싸는 가열 부재(524)가 결합된다. 그리고 가열 부재(524)로부터 외부로 열이 전달되는 것을 차단하기 위해 가열 부재(524)의 외측에는 이를 감싸는 제 2 배기관(528)이 설치된다. 제 2 배기관(528) 재질로는 석면 등과 같은 단열재가 사용될 수 있다.
가열 부재(524)는 제 1 배기관(522)을 감싸 가열시키는 전열선(525)과, 전열 선(525)을 감싸는 하우징(526)을 가진다. 전열선(525)은 제어부(미도시)에 연결되고, 제어부(미도시)는 온도 센서(미도시)로부터 제 1 배기관(522) 내를 유동하는 반응 부산물의 온도 신호를 전송받는다. 제어부(미도시)는 제 1 배기관(522)의 유로(521)를 통해 배출되는 반응 부산물의 온도가 파우더의 고화 침전을 방지할 수 있는 온도 범위(대략 180 ~ 250℃) 내에서 조절되도록 전열선(525)에 전원을 인가하여 제 1 배기관(522)을 가열시킨다. 그리고 이때 전열선(525)에서 방출되는 열은 석면 등의 단열재 재질을 갖는 제 2 배기관(528)에 의해 차단되어, 배기 부재(520) 외측의 표면 온도는 상온으로 유지될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 배기 가스를 가열시키는 가열 부재와 가열 부재의 외부 열전달을 차단하는 단열재층을 포함하도록 배기 부재를 다중 배관 구조로 개선하여, 배기 부재를 통해 배출되는 반응 부산물의 온도를 파 우더의 고화 침전 현상을 방지하기 위한 적정 온도 범위까지 안전하고 효율적으로 높여줄 수 있다.

Claims (4)

  1. 기판을 처리하는 공정이 진행되는 공정 챔버와;
    상기 공정 챔버 내의 반응 부산물을 배출시키는 배기 부재;를 포함하며,
    상기 배기 부재는,
    상기 반응 부산물의 유로를 형성하는 제 1 배기관과;
    상기 제 1 배기관을 가열하도록 상기 제 1 배기관을 감싸는 가열 부재와;
    상기 가열 부재를 감싸도록 설치되는 제 2 배기관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열 부재는,
    상기 제 1 배기관을 감싸도록 설치되는 전열선과;
    상기 전열선을 감싸는 하우징;을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 배기관은,
    상기 가열 부재로부터 외부로 전달되는 열을 차단하도록 단열재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 배기 부재 상에 설치되는 진공 펌프와;
    상기 진공 펌프 하류의 상기 배기 부재 상에 배치되어, 상기 진공 펌프를 통해 배출되는 반응 부산물을 정화시켜 외부로 배출시키는 가스 스크러버;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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