KR20180083514A - 배기가스 포집유닛을 가지는 기판처리장치 및 그 배기가스 처리방법 - Google Patents
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Abstract
배기가스 포집유닛을 가지는 기판처리장치 및 그 배기가스 처리방법이 개시된다. 본 발명에 따른 배기가스 포집유닛을 가지는 기판처리장치 및 그 배기가스 처리방법은, 챔버에서 배출되는 소스가스와 부산물을 플라즈마로 처리하여 제1포집유닛에서 분말 형태로 포집한다. 그리고, 제1포집유닛에서 포집되지 않고 배출되는 소스가스와 부산물 및 챔버에서 배출되는 반응가스와 부산물을 제2포집유닛에서 다시 분말 형태로 포집한다. 그러면, 소스가스가 배기펌프에 증착되는 것이 방지되므로, 배기펌프가 소스가스로 인하여 손상되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있을 수 있다. 그리고, 소스가스가 배기펌프에 증착되지 않으므로, 배기펌프에서 발생되는 열로 인한 소스가스 폭발의 위험성을 완전히 방지할 수 있는 효과가 있을 수 있다.
Description
본 발명은, 기판의 처리시, 챔버에서 배출되는 배기가스를 처리하기 위한 배기가스 포집유닛을 가지는 기판처리장치 및 그 배기가스 처리방법에 관한 것이다.
반도체소자, 평판표시소자 또는 태양전지 등은, 실리콘 웨이퍼 또는 글라스 등과 같은, 기판에 필요한 물질을 증착하여 박막을 형성하는 박막증착공정, 감광성 물질을 사용하여 증착된 박막들 중 선택된 영역을 노출 또는 은폐시키는 포토리소그라피공정, 선택된 영역의 박막을 제거하여 목적하는 패턴을 형성하는 식각공정 등과 같은 반도체 제조공정에 의하여 제조된다.
기판에 박막을 형성하는 박막증착공정은 기판을 공전시키면서 기판측으로 소스가스 및 반응가스를 순차적으로 분사하고, 소스가스와 반응가스의 반응에 의하여 기판에 박막을 증착하기도 한다.
기판을 공전시키면서 기판에 박막을 형성하기 위한 기판처리장치는 챔버를 포함하며, 챔버의 내부에는 기판이 투입되어 처리되는 공간이 형성된다. 그리고, 챔버의 공간은 소스가스가 분사되는 영역과 반응가스가 분사되는 영역이 공간적으로 구획된다.
기판처리장치의 챔버로 소스가스 및 반응가스를 분사하면서 기판에 박막을 형성할 때, 기판에 증착되는 물질인 소스가스는 일부만 기판에 증착되고, 나머지는 증착 공정시 발생하는 부산물과 함께 챔버의 외부로 배출된다. 또한, 소스가스가 기판에 용이하게 증착되도록 도와주는 반응가스도 일부만 소스가스와 반응하며, 나머지는 증착 공정시 발생하는 부산물과 함께 챔버의 외부로 배출된다.
기판에 증착되지 않은 소스가스, 소스가스와 반응하지 않은 반응가스 및 부산물은 배기부를 통하여 챔버의 외부로 배출되며, 배기부는 배기펌프를 포함한다. 그리하여, 소스가스, 반응가스 및 부산물은 배기펌프에 의하여 챔버의 외부로 추출된 후, 배기펌프를 통과하여 외부로 배출된다.
그런데, 챔버에서 배출되어 배기펌프로 유입된 소스가스는 배기펌프에서 발생되는 열 또는 챔버에서 배출된 반응가스와 반응하여 배기펌프의 내면에 증착될 수 있다. 그러면, 배기펌프를 구성하는 부품들 사이의 클리어런스(Clearance)가 변경되므로, 배기펌프가 손상될 수 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 모든 문제점들을 해결할 수 있는 기판처리장치 및 그 배기가스 처리방법을 제공하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 기판에 증착되지 않고 챔버의 외부로 배출되는 소스가스를 처리한 다음, 배기펌프를 통과시켜 배출함으로써, 배기펌프가 소스가스에 의하여 손상되는 것을 방지할 수 있는 기판처리장치 및 그 배기가스 처리방법을 제공하는 것일 수 있다.
본 실시예에 따른 기판처리장치는, 챔버와 상기 챔버 내부에서 소스가스와 반응가스가 분사되는 영역이 동일하지 않거나, 소스가스와 반응가스가 시차를 두고 분사되는 기판처리장치에 있어서, 상기 챔버에서 소스가스를 배출하는 제1배기라인; 상기 제1배기라인과 이격되어 상기 챔버에서 반응가스를 배출하는 제2배기라인; 상기 제1배기라인에 유입된 소스가스를 포함한 가스를 플라즈마화 하는 제1포집유닛; 상기 제2배기라인에 유입된 배기가스를 포함한 가스와 상기 제1포집유닛을 통과한 가스를 포집하는 제2포집유닛을 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 기판처리장치는, 챔버와 상기 챔버 내부에서 소스가스와 반응가스가 분사되는 영역이 동일하지 않거나, 소스가스와 반응가스가 시차를 두고 분사되는 기판처리장치에 있어서, 상기 챔버에서 소스가스를 배출하는 제1배기라인; 상기 제1배기라인에 유입된 소스가스를 포함한 가스를 포집하여 플라즈마로 처리하는 제1포집유닛; 상기 제1배기라인과 이격되어 상기 챔버에서 반응가스를 배출하는 제2배기라인; 상기 제2배기라인에 유입된 배기가스를 포함한 가스와 상기 제1포집유닛을 통과하면서 플라즈마 활성화된 배기가스의 혼합가스를 포집하는 제2포집유닛을 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 기판처리장치는, 챔버와 상기 챔버 내부에서 소스가스와 반응가스가 분사되는 영역이 동일하지 않거나, 소스가스와 반응가스가 시차를 두고 분사되는 기판처리장치에 있어서, 상기 챔버에 연결된 제1배기라인; 상기 제1배기라인과 이격되어 연결된 제2배기라인; 상기 제1배기라인에 형성된 플라즈마 발생기; 상기 플라즈마 발생기를 통과한 제1배기가스와 상기 제2배기라인을 통과한 제2배기가스가 혼압되어 유입되는 비플라즈마 방식의 제2포집유닛을 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 기판처리장치는, 챔버와 상기 챔버 내부에서 소스가스와 반응가스가 분사되는 영역이 동일하지 않거나, 소스가스와 반응가스가 시차를 두고 분사되는 기판처리장치에 있어서, 상기 챔버에 연결된 제1배기라인; 상기 제1배기라인과 이격되어 연결된 제2배기라인; 상기 제1배기라인에서 플라즈마 활성화된 제1배기가스와 상기 제2배기라인을 통과한 제2배기가스가 혼입되어 유입되는 비플라즈마 방식의 제2포집유닛을 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 기판처리장치는, 내부에 기판이 처리되는 공간이 형성된 챔버; 상기 챔버의 내부에 회전가능하게 설치되며, 기판이 탑재 지지되는 기판지지부; 상기 챔버의 내부 제1영역으로 기판에 증착되는 소스가스를 분사하는 제1분사부; 상기 제1영역과 구획된 상기 챔버의 내부 제2영역으로 소스가스가 기판에 증착되도록 도와주는 반응가스를 분사하는 제2분사부; 기판에 증착되지 않은 소스가스, 소스가스와 반응하지 않은 반응가스 및 증착공정시 발생하는 부산물을 챔버의 외부로 배출시키는 배출펌프를 포함하는 배출부; 상기 제1영역측 상기 챔버와 상기 배출펌프 사이에 설치되며 상기 챔버에서 배출되는 소스가스와 부산물을 포집하는 제1포집유닛; 상기 제2영역측 상기 챔버와 상기 배출펌프 사이에 설치되며 상기 챔버에서 배출되는 반응가스와 부산물을 포집하는 제2포집유닛; 상기 제1포집유닛에 설치되며, 상기 제1포집유닛으로 유입되는 소스가스와 부산물을 처리하기 위한 플라즈마를 발생하는 플라즈마 발생기를 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 기판처리방법은, 기판이 처리되는 챔버의 제1영역 및 제2영역으로 분사되어 기판에 고유전막을 증착하는 소스가스 및 반응가스 중, 기판에 증착되지 않은 소스가스, 소스가스와 반응하지 않은 반응가스 및 증착공정중 발생하는 부산물을 배출시켜 처리하는 기판처리장치의 배기가스 처리방법에 있어서, 일측은 상기 제1영역측 상기 챔버와 연통되고 타측은 배기펌프측과 연통된 제1배기라인 및 일측은 상기 제2영역측 상기 챔버와 연통되고 타측은 상기 배기펌프측과 연통된 제2배기라인으로, 상기 배기펌프를 구동하여, 소스가스와 부산물 및 반응가스와 부산물을 각각 배출시키는 단계; 상기 제1배기라인으로 유입된 소스가스와 부산물을 플라즈마로 처리하여 제1포집유닛에서 포집하는 단계; 상기 제1포집유닛에서 배출되는 소스가스와 부산물 및 상기 제2배기라인을 통하여 배출되는 반응가스와 부산물을 처리하여 제2포집유닛에서 포집하는 단계; 상기 제2포집유닛에서 배출되는 가스를 상기 배기펌프의 내부로 통과시켜 배출하는 단계를 수행할 수 있다.
본 실시예에 따른 배기가스 포집유닛을 가지는 기판처리장치 및 그 배기가스 처리방법은, 챔버에서 배출되는 소스가스와 부산물을 플라즈마로 처리하여 제1포집유닛에서 분말 형태로 포집한다. 그리고, 제1포집유닛에서 포집되지 않고 배출되는 소스가스와 부산물 및 챔버에서 배출되는 반응가스와 부산물을 제2포집유닛에서 다시 분말 형태로 포집한다. 그러면, 소스가스가 배기펌프에 증착되는 것이 방지되므로, 배기펌프가 소스가스로 인하여 손상되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있을 수 있다.
그리고, 소스가스가 배기펌프에 증착되지 않으므로, 배기펌프에서 발생되는 열로 인한 소스가스 폭발의 위험성을 완전히 방지할 수 있는 효과가 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치의 챔버측의 일부 분해 개략 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치의 배출부의 구성을 보인 도 1의 "A-A"선 단면도.
도 3은 도 1의 평단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치의 배기가스 처리방법을 보인 흐름도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치의 배출부의 구성을 보인 도 1의 "A-A"선 단면도.
도 3은 도 1의 평단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치의 배기가스 처리방법을 보인 흐름도.
본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1항목, 제2항목 또는 제3항목 각각 뿐만 아니라 제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
"및/또는"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1항목, 제2항목 및/또는 제3항목"의 의미는 제1항목, 제2항목 또는 제3항목뿐만 아니라 제1항목, 제2항목 또는 제3항목들 중 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결된다 또는 설치된다"고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 설치될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결된다 또는 설치된다"라고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "∼사이에"와 "바로 ∼사이에" 또는 "∼에 이웃하는"과 "∼에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, S100, S110, S120 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 결정하여 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고, 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며, 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 포집유닛을 가지는 기판처리장치 및 그 배기가스 처리방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 실시예에 따른 기판처리장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치의 챔버측의 일부 분해 개략 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치의 배출부의 구성을 보인 도 1의 "A-A"선 단면도이며, 도 3은 도 1의 평단면도이다.
기판(S)의 처리란, 기판(S)에 금속산화막을 포함하는 유전막 또는 전극 등과 같은 패턴 형태의 박막을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치는 실리콘 웨이퍼 또는 글라스 등과 같은 기판(S)이 투입되어 처리되는 공간이 형성된 챔버(110)를 포함할 수 있다. 챔버(110)는 상면이 개방되며 상대적으로 하측에 위치된 본체(111)와 본체(111)의 개방된 상단면(上端面)에 결합되며 상대적으로 상측에 위치된 리드(115)를 포함할 수 있다.
본체(111)와 리드(115)가 상호 결합되어 상대적으로 하측과 상측에 각각 위치되므로, 챔버(110)의 하면은 본체(111)의 하면에 해당하고, 챔버(110)의 상면은 리드(115)에 해당함은 당연하다.
챔버(110)의 측면에는 기판(S)을 챔버(110)로 반입하거나, 챔버(110)의 기판(S)을 외부로 반출하기 위한 기판출입구(111a)가 형성될 수 있고, 기판출입구(111a)는 개폐유닛(미도시)에 의하여 개폐될 수 있다.
챔버(110)의 내부 하면측에는 기판(S)이 탑재 지지되는 기판지지부(120)가 설치될 수 있다. 기판지지부(120)는 챔버(110)의 내부에 위치되며 상면에 기판(S)이 탑재 지지되는 서셉터(121)와 상단부는 서셉터(121)의 하면에 결합되고 하단부는 챔버(110)의 하면 외측으로 노출된 지지축(125)을 포함할 수 있다.
기판(S)이 탑재 지지되는 서셉터(121)의 부위에는 기판(S)을 가열하기 위한 히터 등과 같은 가열수단(미도시)이 설치될 수 있고, 서섭테(121)의 상면에는 복수의 기판이 방사상으로 탑재 지지될 수 있다. 그리고, 챔버(110) 외측의 지지축(125)의 부위에는 챔버(110)와 지지축(125) 사이를 실링하는 벨로즈 등과 같은 실링모듈이 설치될 수 있다.
챔버(110)의 외측으로 노출된 지지축(125)의 부위는 구동부(130)에 연결될 수 있고, 구동부(130)는 기판지지부(120)를 승강시키거나, 회전시킬 수 있다. 즉, 구동부(130)는 지지축(125)을 승강시키거나 회전시켜, 서셉터(121)를 승강시키거나 회전시킬 수 있다. 이로 인해, 서셉터(121)에 탑재 지지된 기판(S)이 승강되거나, 지지축(125)을 중심으로 공전될 수 있다.
기판(S)에 박막을 증착하기 위해서는, 공정가스가 챔버(110)로 공급되어야 한다. 공정가스는 소스가스와 반응가스를 포함할 수 있으며, 소스가스는 기판(S)에 증착되는 물질이고, 반응가스는 소스가스가 기판(S)에 안정되게 증착되도록 도와주는 물질일 수 있다.
기판지지부(120)에 탑재 지지되어 회전하는 기판(S)측으로 소스가스 및 반응가스를 분사하기 위하여, 챔버(110)의 상면에는 소스가스를 분사하는 제1분사부(141) 및 반응가스를 분사하는 제2분사부(143)가 각각 설치될 수 있다. 제1분사부(141)는 챔버(110)의 제1영역(110a)으로 소스가스를 분사할 수 있고, 제2분사부(143)는 챔버(110)의 제2영역(110b)으로 반응가스를 분사할 수 있다. 이때, 소스가스는 아민(Amine)이 결합된 지르코늄(Zr)일 수 있고, 반응가스는 O3일 수 있다.
그리고, 제1분사부(141)와 제2분사부(143) 사이의 챔버(110)의 상면 부위에는 아르곤(Ar) 등과 같은 불활성가스인 퍼지가스를 기판(S)측으로 분사하는 제3분사부(145)가 설치될 수 있다.
제3분사부(145)는 제1영역(110a)과 제2영역(110b) 사이로 퍼지가스를 분사하여, 제1영역(110a)과 제2영역(110b) 사이를 공간적으로 분리할 수 있다. 그러면, 제1분사부(141)에서 분사된 제1영역(110a)의 소스가스와 제2분사부(143)에서 분사된 제2영역(110b)의 반응가스가 상호 혼합되는 것이 방지된다. 즉, 퍼지가스는 에어 커튼의 기능을 한다.
제1분사부(141)는 복수개가 상호 간격을 가지면서 설치될 수 있고, 제2분사부(143)는 복수개가 상호 간격을 가지면서 설치될 수 있다. 그리하여, 기판지지부(120)가 회전함에 따라, 기판(S)이 제1분사부(141)의 하측, 제2분사부(143)의 하측에 위치되면, 기판(S)에 소스가스와 반응가스가 순차적으로 분사되며, 소스가스와 반응가스의 반응에 의하여 기판(S)에 박막이 증착된다.
제1분사부(141) 및 제2분사부(143)는 각각 샤워헤드 등으로 마련될 수 있다. 기판(S)으로 소스가스 및 반응가스를 균일하게 분사하기 위하여, 제1분사부(141)의 하면 및 제2분사부(143)의 하면에는 복수의 분사공이 각각 형성될 수 있다. 그리고, 기판(S)의 전체 면으로 소스가스 및 반응가스가 분사될 수 있도록, 기판지지부(120)의 중심을 기준으로, 제1분사부(141) 및 제2분사부(143)의 반경 방향 길이는 기판(S)의 직경 보다 긴 것이 바람직하다.
제2분사부(143)가 위치된 챔버(110)의 상면에는 반응가스를 플라즈마로 상태로 생성하거나, 별도로 유입되는 가스를 플라즈마 상태로 생성하기 위한 플라즈마 발생기(151)가 설치될 수 있다. 그리고, 챔버(110)의 외측에는 플라즈마 발생기(151)로 RF(Radio Frequency) 전원 등을 인가하기 위한 전원장치(153) 및 임피던스를 정합하기 위한 매처(155)가 설치될 수 있다. 전원장치(153)는 접지될 수 있으며, 플라즈마 발생기(151)는 전원장치(153)를 매개로 접지될 수 있다.
챔버(110)로 공급된 소스가스는 일부만 기판(S)에 증착되고, 반응가스는 일부만 소스가스와 반응한다. 그러므로, 기판(S)에 증착되지 않은 나머지 소스가스, 소스가스와 반응하지 않은 나머지 반응가스 및 증착공정시 발생하는 부산물을 챔버(110)의 외부로 배출시켜야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치는 기판(S)에 증착되지 않은 소스가스, 소스가스와 반응하지 않은 반응가스 및 부산물을 챔버(110)의 외부로 배출시키기 위한 배출부(160)를 포함할 수 있으며, 배출부(160)는 제1배기라인(161), 제2배기라인(163) 및 배기펌프(165)를 포함할 수 있다.
제1배기라인(161)의 일단부는 제1영역(110a) 하측의 챔버(110)의 하면과 연통되고, 타단부는 배기펌프(165)측과 연통될 수 있다. 그리고, 제1배기라인(161)에는 후술할 제1포집유닛(171)이 연통될 수 있다. 그리하여, 제1배기라인(161)은 제1영역(110a)으로 분사된 소스가스 중, 기판(S)에 증착되지 않은 소스가스와 부산물을 챔버(110)의 외측으로 배출시켜 제1포집유닛(171)으로 유입할 수 있다.
제2배기라인(163)의 일단부는 제2영역(110b) 하측의 챔버(110)의 하면과 연통되고, 타단부는 배기펌프(165)측과 연통될 수 있다. 이때, 제2배기라인(163)에는 후술할 제2포집유닛(175)이 연통될 수 있다.
제1배기라인(161)은 타단부는 제2배기라인(163)의 타단부측과 연통되어 배기펌프(165)측과 연통될 수 있다. 그리하여, 챔버(110)에서 배출된 소스가스와 부산물 중, 제1포집유닛(171)에서 포집되지 않은 소스가스와 부산물은 제2포집유닛(175)으로 유입되어 다시 처리될 수 있다.
배기펌프(165)는 진공펌프 등으로 마련될 수 있으며, 전술한 바와 같이, 제2배기라인(163)의 타단부가 연통될 수 있다. 그리하여, 배기펌프(165)가 구동하면, 제1영역(110a)의 기판(S)에 증착되지 않은 소스가스와 부산물은 제1배기라인(161)을 통하여 제1포집유닛(171)으로 유입되고, 제2영역(110b)의 소스가스와 반응하지 않은 반응가스와 부산물은 제2배기라인(163)을 통하여 제1포집유닛(175)으로 유입되며, 제1포집유닛(171)에서 포집되지 않은 소스가스와 부산물은 제2포집유닛(175)으로 유입된다.
챔버(110)에서 배출된 소스가스가 배기펌프(165)로 직접 유입되면, 배기펌프(165)에서 발생되는 열이나, 제2배기라인(163)을 통하여 배기펌프(165)로 유입되는 반응가스와 반응하여 배기펌프(165)의 내면에 증착될 수 있다. 그러면, 배기펌프(165)에 증착된 소스가스에 의하여 배기펌프(165)가 손상될 수 있다. 또한, 최악의 경우, 배기펌프(165)에서 발생하는 열에 의한 소스가스 폭발의 위험성이 있을 수 있다.
이를 방지하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치는 제1배기라인(161)으로 유입된 소스가스와 부산물을 분말 형태로 포집하기 위한, 전술한 제1포집유닛(171)을 포함할 수 있다.
제1포집유닛(171)은 내부에 상하로 구획된 복수의 공간이 형성될 수 있으며, 소스가스와 부산물은 최상측의 공간 → 중간의 공간 → 최하측의 중간 순으로 통과할 수 있다. 그리하여, 제1포집유닛(171)으로 유입된 소스가스와 부산물은 분말 형태로 제1포집유닛(171)에 포집될 수 있고, 제1포집유닛(171)에서 포집되지 않은 소스가스와 부산물은 제2배기라인(163)을 통하여 제2포집유닛(175)으로 유입될 수 있다.
소스가스와 부산물을 제1포집유닛(171)에서 분말 형태로 포집하기 위하여 제1포집유닛(171)의 최상측 공간의 부위에는 플라즈마 발생기(173)가 설치될 수 있고, 플라즈마 발생기(173)는 유입되는 산소(O2)를 플라즈마로 생성할 수 있다. 그러면, 챔버(110)에서 배출된 소스가스와 부산물이 산소 플라즈마와 반응하여 분말 형태로 포집될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치는 제1포집유닛(171)에서 포집되지 않고 배출되는 소스가스와 부산물이 제2포집유닛(175)으로 유입된다. 그러므로, 제2포집유닛(175)에서는 제1포집유닛(171)에서 포집되지 않은 소스가스와 부산물 및 제2영역(110b)측에서 배출되는 반응가스와 부산물이 함께 처리될 수 있다.
그리고, 제2포집유닛(175)에서는 제1포집유닛(171)에서 포집되지 않은 소스가스와 부산물 및 제2영역(110b)측에서 배출되는 반응가스와 부산물을 분말 형태로 포집할 수 있으며, 제2포집유닛(175)에서 소스가스와 반응가스 및 부산물을 분말 형태로 포집하기 위하여 제2분사부(143)로 공급되는 O3를 분기하여 제2포집유닛(175)으로 공급할 수 있다.
상세히 설명하면, 반응가스인 O3를 제2분사부(143) 공급하기 위한 반응가스 공급라인(144)이 설치될 수 있고, 반응가스 공급라인(144)의 일측에는 O3를 제2포집유닛(175)으로 공급하기 위한 반응가스 분기라인(144a)이 분기 형성될 수 있다. 그러면, 제2포집유닛(175)에는 제1포집유닛(171)에서 포집되지 않은 소스가스와 부산물 및 제2영역(110b)측에서 배출되는 반응가스와 부산물이 O3와 반응하여 분말 형태로 포집될 수 있다.
분기라인(144a)은, 도 2에 실선으로 도시된 바와 같이, 제1배기라인(161)의 타단부와 배기펌프(165) 사이의 제2배기라인(163) 부위와 연통될 수 있고, 도 2에 점선으로 도시된 바와 같이, 제1배기라인(161)의 타단부와 챔버(110) 사이의 제2배기라인(163) 부위와 연통될 수 있다.
제1포집유닛(171) 및 제2포집유닛(175)에서 포집한 분말을 파수(Wavenumbers)에 따른 흡수율(Absorptance)을 분석해 본 결과, 플라즈마 발생기(173)에서 산소 플라즈마를 발생하여 제1포집유닛(171)으로 공급한 경우, 소스가스인 지르코늄에 결합되어 있는 아민이 검출되지 않았으나, 산소 플라즈마를 제1포집유닛(171)으로 공급하지 않은 경우, 아민이 검출되었다. 즉, 산소 플라즈마를 이용하여 제1포집유닛(171)으로 유입된 가스를 처리한 경우, 지르코늄에 결합되어 있는 아민이 분해된 것을 알 수 있다.
챔버(110)에서 배출되는 아민이 결합된 소스가스와 부산물은 제1포집유닛(171) 및 제2포집유닛(175)에서 2번에 걸쳐서 포집되고, 챔버(110)에서 배출되는 반응가스와 부산물은 제2포집유닛(175)에서 포집되므로, 챔버(110)에서 배출되는 소스가스와 반응가스 및 부산물은 거의 다 포집된다. 그러므로, 제2포집유닛(175)에서 배출되는 가스는 대부분이 퍼지가스이며, 일부 부산물이 포함되어 있을 수 있다.
다음에는, 본 실시예에 따른 기판처리장치의 배기가스 처리방법에 대하여 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치의 배기가스 처리방법을 보인 흐름도이다.
먼저, 기판지지부(120)에 기판(S)을 탑재한 다음, 기판지지부(120)를 회전시키면서, 제3분사부(145)를 통하여 퍼지가스를 분사한다. 그러면, 퍼지가스에 의하여 챔버(110)의 제1영역(110a)과 제2영역(110b)이 공간적으로 구획된다.
그 후, 챔버(110)의 제1영역(110a)으로 소스가스인 지르코늄(Zr)을 분사하고, 챔버(110)의 제2영역(110b)으로 반응가스인 O3를 분사하면서 기판(S)에 고유전막 등의 박막을 증착한다. 그러면, 챔버(110)의 제1영역(110a)으로 분사된 소스가스의 일부는 기판(S)에 증착되고, 나머지는 기판(S)에 증착되지 않는다. 그리고, 챔버(110)의 제2영역(110b)으로 분사된 반응가스의 일부는 소스가스와 반응하고, 나머지는 소스가스와 반응하지 않는다.
이로 인해, 챔버(110)의 제1영역(110a)에는 기판(S)에 증착되지 않은 소스가스와 증착공정시 발생하는 부산물이 존재하고, 챔버(110)의 제2영역(110b)에는 소스가스와 반응하지 않은 반응가스와 증착공정시 발생하는 부산물이 존재한다.
그러면, 도 4에 도시된 바와 같이, 단계(S110)에서는 배기펌프(165)를 구동하여, 챔버(110)의 제1영역(110a)으로 분사되었으나 기판(S)에 증착되지 않은 소스가스와 증착공정시 발생하는 부산물을 제1배기라인(161)으로 추출하여 배출시킬 수 있고, 챔버(110)의 제2영역(110b)으로 분사되었으나 소스가스와 반응하지 않은 반응가스와 증착공정중 발생하는 부산물을 제2배기라인(163)으로 추출하여 배출시킬 수 있다.
제1배기라인(161)으로 유입된 소스가스와 부산물 및 제2배기라인(163)으로 유입된 반응가스와 부산물이 배기펌프(165)로 그대로 유입되어 배출되면, 소스가스 등이 배기펌프(165)의 내면에 증착되어 배기펌프(165)가 손상될 수 있다.
이를 방지하기 위하여, 단계(S120)에서는 제1배기라인(161)과 연통 설치된 제1포집유닛(171)에서 소스가스와 부산물을 처리할 수 있다. 제1포집유닛(171)은 산소(O2) 플라즈마를 이용하여 소스가스와 부산물을 처리할 수 있다. 그러면, 제1포집유닛(171)으로 유입되는 소스가스와 부산물은 산소 플라즈마에 의하여 분말 형태로 포집될 수 있다.
제1포집유닛(171)으로 유입된 소스가스와 부산물의 대부분은 제1포집유닛(171)에 포집되나, 일부는 제1포집유닛(171)에서 포집되지 않을 수 있다.
그 후, 단계(S130)에서는 제1포집유닛(171)에 포집되지 않은 소스가스와 부산물 및 챔버(110)의 제2영역(110b)에서 배출되는 반응가스와 부산물을 제2포집유닛(175)에서 포집할 수 있으며, 제2포집유닛(175)은 반응가스인 O3를 이용하여 유입되는 소스가스와 반응가스 및 부산물을 포집할 수 있다.
그러면, 제2포집유닛(175)으로 유입되는 소스가스와 반응가스 및 부산물은 O3에 의하여 분말 형태로 포집될 수 있다.
그리고, 단계(S140)에서는 제2포집유닛(175)에 포집되지 않고 배출되는 가스를 배기펌프(165)의 내부로 통과시켜 배출시킬 수 있다. 이때, 배기펌프(165)에서 배출되는 가스는 대부분이 퍼지가스일 수 있다.
본 실시예에 따른 기판처리장치 및 그 배기가스 처리방법은 챔버(110)에서 배출되는 소스가스와 부산물을 플라즈마로 처리하여 제1포집유닛(171)에서 분말 형태로 포집한다. 그리고, 제1포집유닛(171)에서 포집되지 않고 배출되는 소스가스와 부산물 및 챔버(110)에서 배출되는 반응가스와 부산물을 함께 제2포집유닛(175)에서 분말 형태로 포집한다. 그러면, 소스가스가 배기펌프(165)에 증착되는 것이 방지되므로, 배기펌프(165)가 손상되는 것이 방지된다.
그리고, 소스가스가 배기펌프(165)에 증착되지 않으므로, 배기펌프(165)에서 발생되는 열로 인한 소스가스 폭발의 위험성이 완전히 제거된다.
본 실시예에 따른 기판처리장치는, 챔버(110)의 내부로 분사되는 소스가스와 반응가스의 분사 영역이 동일하지 않거나, 소스가스와 반응가스가 시차를 두고 분사될 수 있다. 그리고, 제2포집유닛(175)은 제1포집유닛(171)을 통과하면서 플라즈마 활성화된 배기가스의 혼합가스를 포집할 수 있으며, 제2포집유닛(175)은 비플라즈마 방식으로 가스를 포집할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110: 챔버
120: 기판지지부
160: 배기부
171: 제1포집유닛
173: 플라즈마 발생기
175: 제2포집유닛
120: 기판지지부
160: 배기부
171: 제1포집유닛
173: 플라즈마 발생기
175: 제2포집유닛
Claims (16)
- 챔버와 상기 챔버 내부에서 소스가스와 반응가스가 분사되는 영역이 동일하지 않거나, 소스가스와 반응가스가 시차를 두고 분사되는 기판처리장치에 있어서,
상기 챔버에서 소스가스를 배출하는 제1배기라인;
상기 제1배기라인과 이격되어 상기 챔버에서 반응가스를 배출하는 제2배기라인;
상기 제1배기라인에 유입된 소스가스를 포함한 가스를 포집하여 플라즈마로 처리하는 제1포집유닛;
상기 제2배기라인에 유입된 배기가스를 포함한 가스와 상기 제1포집유닛을 통과한 가스를 포집하는 제2포집유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1포집유닛에는 산소(O2) 플라즈마가 유입되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치. - 제1항에 있어서,
소스가스는 아민(Amine)이 결합된 지르코늄(Zr)이고,
반응가스는 오존(O3)인 것을 특징으로 하는 기판처리장치. - 챔버와 상기 챔버 내부에서 소스가스와 반응가스가 분사되는 영역이 동일하지 않거나, 소스가스와 반응가스가 시차를 두고 분사되는 기판처리장치에 있어서,
상기 챔버에서 소스가스를 배출하는 제1배기라인;
상기 제1배기라인과 이격되어 상기 챔버에서 반응가스를 배출하는 제2배기라인;
상기 제1배기라인에 유입된 소스가스를 포함한 가스를 포집하여 플라즈마로 처리하는 제1포집유닛;
상기 제2배기라인에 유입된 배기가스를 포함한 가스와 상기 제1포집유닛을 통과하면서 플라즈마 활성화된 배기가스의 혼합가스를 포집하는 제2포집유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치. - 제4항에 있어서,
상기 제1포집유닛에는 산소(O2) 플라즈마가 유입되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치. - 제4항에 있어서,
소스가스는 아민(Amine)이 결합된 지르코늄(Zr)이고,
반응가스는 오존(O3)인 것을 특징으로 하는 기판처리장치. - 챔버와 상기 챔버 내부에서 소스가스와 반응가스가 분사되는 영역이 동일하지 않거나, 소스가스와 반응가스가 시차를 두고 분사되는 기판처리장치에 있어서,
상기 챔버에 연결된 제1배기라인;
상기 제1배기라인과 이격되어 연결된 제2배기라인;
상기 제1배기라인에 형성된 플라즈마 발생기;
상기 플라즈마 발생기를 통과한 제1배기가스와 상기 제2배기라인을 통과한 제2배기가스가 혼압되어 유입되는 비플라즈마 방식의 제2포집유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치. - 제7항에 있어서,
상기 플라즈마 발생기는 산소(O2)를 플라즈마로 생성하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치. - 제7항에 있어서,
소스가스는 아민(Amine)이 결합된 지르코늄(Zr)이고,
반응가스는 오존(O3)인 것을 특징으로 하는 기판처리장치. - 챔버와 상기 챔버 내부에서 소스가스와 반응가스가 분사되는 영역이 동일하지 않거나, 소스가스와 반응가스가 시차를 두고 분사되는 기판처리장치에 있어서,
상기 챔버에 연결된 제1배기라인;
상기 제1배기라인과 이격되어 연결된 제2배기라인;
상기 제1배기라인에서 플라즈마 활성화된 제1배기가스와 상기 제2배기라인을 통과한 제2배기가스가 혼입되어 유입되는 비플라즈마 방식의 제2포집유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치. - 제10항에 있어서,
상기 제1배기라인에는 산소(O2) 플라즈마가 유입되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치. - 제11항에 있어서,
소스가스는 아민(Amine)이 결합된 지르코늄(Zr)이고,
반응가스는 오존(O3)인 것을 특징으로 하는 기판처리장치. - 내부에 기판이 처리되는 공간이 형성된 챔버;
상기 챔버의 내부에 회전가능하게 설치되며, 기판이 탑재 지지되는 기판지지부;
상기 챔버의 내부 제1영역으로 기판에 증착되는 소스가스를 분사하는 제1분사부;
상기 제1영역과 구획된 상기 챔버의 내부 제2영역으로 소스가스가 기판에 증착되도록 도와주는 반응가스를 분사하는 제2분사부;
기판에 증착되지 않은 소스가스, 소스가스와 반응하지 않은 반응가스 및 증착공정시 발생하는 부산물을 챔버의 외부로 배출시키는 배출펌프를 포함하는 배출부;
상기 제1영역측 상기 챔버와 상기 배출펌프 사이에 설치되며 상기 챔버에서 배출되는 소스가스와 부산물을 포집하는 제1포집유닛;
상기 제2영역측 상기 챔버와 상기 배출펌프 사이에 설치되며 상기 챔버에서 배출되는 반응가스와 부산물을 포집하는 제2포집유닛;
상기 제1포집유닛에 설치되며, 상기 제1포집유닛으로 유입되는 소스가스와 부산물을 처리하기 위한 플라즈마를 발생하는 플라즈마 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치. - 제13항에 있어서,
소스가스는 아민(Amine)이 결합된 지르코늄(Zr)이고,
반응가스는 오존(O3)이며,
상기 플라즈마 발생기는 유입되는 산소(O2)를 플라즈마로 생성하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치. - 기판이 처리되는 챔버의 제1영역 및 제2영역으로 분사되어 기판에 고유전막을 증착하는 소스가스 및 반응가스 중, 기판에 증착되지 않은 소스가스, 소스가스와 반응하지 않은 반응가스 및 증착공정중 발생하는 부산물을 배출시켜 처리하는 기판처리장치의 배기가스 처리방법에 있어서,
일측은 상기 제1영역측 상기 챔버와 연통되고 타측은 배기펌프측과 연통된 제1배기라인 및 일측은 상기 제2영역측 상기 챔버와 연통되고 타측은 상기 배기펌프측과 연통된 제2배기라인으로, 상기 배기펌프를 구동하여, 소스가스와 부산물 및 반응가스와 부산물을 각각 배출시키는 단계;
상기 제1배기라인으로 유입된 소스가스와 부산물을 플라즈마로 처리하여 제1포집유닛에서 포집하는 단계;
상기 제1포집유닛에서 배출되는 소스가스와 부산물 및 상기 제2배기라인을 통하여 배출되는 반응가스와 부산물을 처리하여 제2포집유닛에서 포집하는 단계;
상기 제2포집유닛에서 배출되는 가스를 상기 배기펌프의 내부로 통과시켜 배출하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치의 배기가스 처리방법. - 제15항에 있어서,
소스가스는 지르코늄(Zr)이고,
반응가스는 오존(O3)이며,
상기 제1포집유닛으로 유입되는 소스가스와 부산물은 산소(O2) 플라즈마에 의하여 처리되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치의 배기가스 처리방법.
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2017
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