KR20230069297A - 기판 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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박우영
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Abstract

본 기술의 실시예에 따른 기판 처리 장치는 처리 공간을 구비하며 적어도 하나의 기판을 안착하기 위한 서셉터를 포함하는 공정 챔버; 상기 공정 챔버 상부에 장착되고, 소스 가스를 포함하는 제1 공정 가스 및 반응 가스를 포함하는 제2 공정 가스를 상기 기판에 각각 분사하도록 제공되는 가스 분사부; 상기 처리 공간 내에 잔류하는 제1 공정 가스를 배출시키도록 제1 배기 펌프와 연결되고, 액상 포집부, 플라즈마 처리부, 파우더 포집부 및 고정 캐니스터를 포함하며, 상기 액상 포집부는 상기 고정 캐니스터와 연결되는 제1 배기 블록과, 제1 배기 블록과 이격 설치되며 상기 처리 공간 내에 잔류하는 제2 공정 가스를 배출시키도록 제2 배기 펌프와 연결되는 제2 배기 블록을 포함하는 배기부; 상기 고정 캐니스터와 연결되는 자동 배출 시스템; 및 상기 제1 배기 블록, 상기 제2 배기 블록 및 상기 자동 배출 시스템의 작동을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF PROCESSING SUBSTRATE}
본 기술은 기판 처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 배기 장치를 포함하는 기판 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 증착 방식의 하나로 ALD(Atomic Layer Deposition) 방식은 옴스트롱(Angstrom) 단위의 박막을 제작할 수 있다.
이와 같은 ALD 방식은 유기 금속 전구체로 된 소스 가스를 제공하는 단계, 잔류하는 소스 가스를 퍼지하는 단계, 반응 가스(reactant)를 제공하는 단계 및 잔류하는 반응 가스를 퍼지하는 단계를 주기적으로 진행하여, 반도체층을 증착하는 방법이다.
잔류하는 소스 가스 및 반응 가스를 제거하는 퍼지 단계는 펌프를 구비하는 배기 시스템을 통해 진행되고 있다. 또한, 퍼지 공정 외에, 기판 처리 장치의 유지 보수를 위해, 배기 라인 내의 배기 공정이 진행되고 있다.
배기 공정은 배기 가스 내에 잔류하는 소스 가스 성분을 액화하는 단계, 소스 가스 성분을 고형화하는 단계 및 액화된 소스 가스와 고형화된 소스 가스를 배출하는 단계로 구성될 수 있다.
고형화된 소스 가스의 양이 많아서 포집부가 과부하가 걸리거나, 액화된 소스 가스를 담는 캐니스터를 주기적으로 교체해줄 때 장비를 중단시켜야 하기 때문에 장비의 효율성이 떨어지게 된다.
본 기술은 기판 처리 장치의 효율성을 높일 수 있는 배기 시스템을 포함하는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 기술의 실시예에 따른 기판 처리 장치는 처리 공간을 구비하며 적어도 하나의 기판을 안착하기 위한 서셉터를 포함하는 공정 챔버; 상기 공정 챔버 상부에 장착되고, 소스 가스를 포함하는 제1 공정 가스 및 반응 가스를 포함하는 제2 공정 가스를 상기 기판에 각각 분사하도록 제공되는 가스 분사부; 상기 처리 공간 내에 잔류하는 제1 공정 가스를 배출시키도록 제1 배기 펌프와 연결되고, 액상 포집부, 플라즈마 처리부, 파우더 포집부 및 고정 캐니스터를 포함하며, 상기 액상 포집부는 상기 고정 캐니스터와 연결되는 제1 배기 블록과, 제1 배기 블록과 이격 설치되며 상기 처리 공간 내에 잔류하는 제2 공정 가스를 배출시키도록 제2 배기 펌프와 연결되는 제2 배기 블록을 포함하는 배기부; 상기 고정 캐니스터와 연결되는 자동 배출 시스템; 및 상기 제1 배기 블록, 상기 제2 배기 블록 및 상기 자동 배출 시스템의 작동을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
본 기술의 실시예에 따른 기판 처리 방법은 기판을 처리하는 처리 공간을 포함하는 공정 챔버; 상기 공정 챔버에서 사용된 공정 가스를 배출시키기 위한 액상 포집부, 플라즈마 처리부, 파우더 포집부 및 고정 캐니스터를 포함하는 배기부; 상기 고정 캐니스터와 연결된 자동 배출 시스템을 포함하는 기판 처리 장치의 기판 처리 방법으로서, 상기 액상 포집부에서 액화된 액체 부산물이 상기 고정 캐니스터로 포집되는 단계; 상기 고정 캐니스터에 포집되는 상기 액체 부산물의 용량이 일정량을 넘어가는지 판단하는 단계; 상기 고정 캐니스터에 포집되는 상기 액체 부산물을 상기 자동 배출 시스템으로 전달하는 단계; 및 상기 자동 배출 시스템 내의 캐니스터를 교체시키는 단계;를 포함할 수 있다.
본 기술의 실시예에 따른 기판 처리 장치는 기판 처리 장치를 무중단 상태로 공정에 사용된 소스 가스 및 반응 가스와 같은 공정 가스를 배출하여 기판 처리 장치의 효율성을 높일 수 있다. 이를 통해, 기판 처리 장치의 생산성을 높일 수 있다.
도 1은 본 기술의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 2는 본 기술의 실시예에 따른 기판 처리 장치와 연결된 자동 배출 시스템의 구성도를 간략하게 도시한 도면이다.
도 3은 본 기술의 실시예에 따른 액상 포집부와 고정 캐니스터 및 자동 배출 시스템이 연결된 구조 및 밸브를 표시한 도면이다.
도 4는 본 기술의 실시예에 따른 액상 포집부 및 자동 배출 시스템이 작동하는 순서도이다.
도 5는 본 기술의 실시예에 따른 자동 배출 시스템이 캐니스터를 교체하는 순서를 나타낸 순서도이다.
본 기술의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 기술은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 기술의 개시가 완전하도록 하며, 본 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 기술의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 기술은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다
도 1은 본 기술의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 기판 처리 장치(10)는 공정 챔버(100), 가스 분사부(200), 및 가스 배기부(300)를 포함할 수 있다.
공정 챔버(100)는 내부에 기판 처리 공간을 구비할 수 있으며, 적어도 하나의 기판(102)이 수용될 수 있는 서셉터(101)를 포함할 수 있다. 서셉터(101)는 기판 처리 공정 중 기판(102)을 안정적으로 지지하는 테이블의 역할을 수행할 수 있다. 서셉터(101)는 그 내부 혹은 하단에 발열 히터를 포함하여, 온도를 조절할 수 있다. 또한, 공정 챔버(100)는 바닥부(103), 외벽부(104) 및 상층 플레이트(105)를 포함하여, 외기의 유입을 차단하도록 구성될 수 있다.
가스 분사부(200)는 공정 챔버(100)의 상층 플레이트(105)에 위치하여, 공정 챔버(100) 내부로 적어도 하나 이상의 공정 가스를 공급할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 공정 가스(201,202)를 공급할 수 있다.
예를 들어, 가스 분사부(200)는 제1 공정 가스(201) 및 제2 공정 가스(202)를 기판(102) 상에 제공할 수 있도록 복수의 샤워 헤드를 구비할 수 있다. 가스 분사부(200)는 제1 공정 가스 분사부(200a), 제2 공정 가스 분사부(200b) 및 퍼지 가스 분사부(200c)를 포함할 수 있다. 제1 공정 가스 분사부(200a) 및 제2 공정 가스 분사부(200b)는 가스 분사부(200)의 둘레 방향을 따라 방사형으로 배치될 수 있고, 제1 및 제2 공정 가스 분사부(200a,200b) 사이 혹은 가스 분사부(200)의 중간에 퍼지 가스 분사부(200c)가 구비될 수 있다.
본 기술의 실시예에 따른 기판 처리 장치(10)는 공간 분할 방식의 처리 장치로, 서셉터(101)와 가스 분사부(200)가 상대적인 방향으로 회전함으로써, 복수의 기판(102)들에 순차적으로 가스가 공급되게 처리할 수 있다. 기판 처리 장치(10)는 서셉터(101) 혹은 가스 분사부(200)를 회전시킬 수 있다. 이를 통해, 기판 처리 장치(10)는 서셉터(101) 상에 안착되는 복수의 기판(102)들 중 어느 하나의 기판 상에 가스 분사부(200)에서 분사되는 제1 공정 가스(201), 제2 공정 가스(202) 및 퍼지 가스가 순차적으로 공급될 수 있도록 한다.
제1 공정 가스(201)는 금속 전구체를 포함하는 소스 가스 일 수 있고, 제2 공정 가스(202)는 반응성 가스를 포함할 수 있다. 제1 공정 가스(201)는 고유전체(high-k) 물질을 사용할 수 있다. 일례로, Zr, Ti, Si, Ta 및 Hf 중 어느 하나의 가스를 포함할 수 있으나, 여기에 한정되지는 않는다. 제2 공정 가스(202)는 제1 공정 가스(201)와 반응하여, 기판 상에 원자층을 형성할 수 있는 물질로서, O2, O3 또는 NH3 중 어느 하나가 이용될 수 있으며, 이에 한정되지는 않는다.
본 기술의 일 실시예로, CpZr[N(CH3)2]3 또는 Zr(N(CH3)(C2H5))4와 같은 지르코늄 소스를 제1 공정 가스(201)로 이용하는 경우, O3, O2, H20 또는 OH를 제2 공정 가스(202)로 이용할 수 있다. 또한, TiCl4와 같은 티타늄 소스를 제1 공정 가스(201)로 이용하는 경우, O3, O2 또는 NH3를 제2 공정 가스(202)로 이용할 수 있다. 또한, Si2Cl6, C8H22N2Si 또는 C3H22N2Si와 같은 실리콘 소스를 제1 공정 가스(201)로 이용하는 경우, O3, O2 또는 NH3를 제2 공정 가스(202)로 이용할 수 있다.
배기부(300)는 공정 챔버(100) 내부에 잔류하는 가스들을 외부로 배기시키도록 구성된다. 일례로, 제1 및 제2 공정 가스(201,202)를 외부로 배기시킬 수 있다.
본 기술의 실시예에 따른 배기부(300)는 공정 챔버(100) 하부에 위치될 수 있다. 배기부(300)는 제1 배기 블록(310a) 및 제2 배기 블록(310b)을 포함할 수 있다. 제1 배기 블록(310a)은 제1 공정 가스(201)를 배출시킬 수 있고, 제2 배기 블록(310b)은 제2 공정 가스(202)를 배출시킬 수 있다. 단, 이에 한정되지는 않는다.
제1 배기 블록(310a)은 제1 배기 라인(L1), 제1 메인 배기 밸브(MV1), 액상 포집부(320), 플라즈마 처리부(330) 및 파우더 포집부(340)를 포함할 수 있다.
제1 배기 라인(L1)은 공정 챔버(100)와 제1 배기 펌프(350a)를 연결하는 라인일 수 있다. 제1 메인 배기 밸브(MV1)는 공정 챔버(100)의 제1 공정 가스(201) 배출을 단속하기 위해 제1 배기 라인(L1) 상에 위치될 수 있다. 제1 배기 블록(310a)은 제1 메인 배기 밸브(MV1)의 하부에 액상 포집부(320), 플라즈마 처리부(330) 및 파우더 포집부(340)를 포함할 수 있다.
액상 포집부(320)는 제1 메인 배기 밸브(MV1)와 플라즈마 처리부(330) 사이의 제1 배기 라인(L1) 상에 위치될 수 있다. 액상 포집부(320)는 고정 캐니스터(321)과 연결될 수 있다. 고정 캐니스터(321)는 제1 배기 라인(L1) 이외에 별도로 액상 포집부(320)와 연결될 수 있다.
액상 포집부(320)는 공정 챔버(100)에서 배출되는 제1 공정 가스(201)를 쿨링 시켜 액상화 시킬 수 있다. 공정 챔버(100)는 액상 포집부(320)에 비해 상대적으로 높은 온도에서 공정이 진행될 수 있다. 일례로, 공정 챔버(100)는 300 내지 320℃에서 공정이 진행될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 액상 포집부(320)에서 액화된 제1 공정 가스(201)는 액상 포집부(320)와 연결된 고정 캐니스터(321)로 전달될 수 있다.
고정 캐니스터(321)는 액상 포집부(320)에서 액화된 제1 공정 가스(201), 즉 액체 부산물을 전달 받을 수 있다. 고정 캐니스터(321)는 레벨 센서(S)(도 3 참조)를 포함할 수 있다. 고정 캐니스터(321)의 레벨 센서(S)는 고정 캐니스터(321) 내의 액체 부산물이 얼마나 채워졌는지 확인 할 수 있다. 레벨 센서를 통해 고정 캐니스터(321) 내의 액체 부산물이 일정량 이상 채워진 것을 감지하면, 고정 캐니스터(321)는 고정 캐니스터(321)와 연결된 자동 배출 시스템(ADS;Auto Drain System)(400)으로 액체 부산물을 전달할 수 있다.
자동 배출 시스템(ADS,400)의 구성 및 고정 캐니스터(321)와 자동 배출 시스템(400)이 액체 부산물을 처리하는 과정은 도 2 내지 도 5를 통해 자세히 후술하도록 한다.
플라즈마 처리부(330)는 액상 포집부(320)와 파우더 포집부(340) 사이의 제1 배기 라인(L1) 상에 위치될 수 있다.
플라즈마 처리부(330)는 일반적인 플라즈마 프로세스에 의해, 유입된 제1 공정 가스(201)를 플라즈마 처리할 수 있다. 플라즈마 처리부(330)에는 액상 포집부(320)에서 처리되지 않은 제1 공정 가스(201)가 유입될 수 있다. 플라즈마 처리부(330)는 유입된 제1 공정 가스(201)를 플라즈마 처리하여, 안정화 상태로 해리시켜 고형화시킬 수 있다. 플라즈마 처리부(330)는 플라즈마가 형성될 내부 공간(도시하지 않음)을 포함할 수 있고, 내부 공간에서 플라즈마 처리가 진행될 수 있다.
파우더 포집부(340)는 플라즈마 처리부(330)와 제1 배기 펌프(350a) 사이의 제1 배기 라인(L1) 상에 위치될 수 있다.
파우더 포집부(340)는 공정 챔버(100)에서 발생되는 파우더 및 플라즈마 처리부(330)에서 발생될 수 있는 파우더를 추가로 포집할 수 있다. 일례로, 파우더 포집부(340)는 콜드 트랩(cold trap) 또는 핫 트랩(hot trap)을 적용시킬 수 있으며, 주기적으로 교체될 수 있다.
제1 배기 펌프(350a)는 배기부(300) 외부에 위치될 수 있다. 제1 배기 펌프(350a)는 공정 챔버(100) 내부의 압력을 조절할 수 있다. 제1 배기 펌프(350a)는 공정 챔버(100)의 압력을 조절하여, 미반응된 제1 공정 가스(201)를 공정 챔버(100) 외부의 제1 배기 라인(L1)으로 배출시킬 수 있다.
제1 배기 펌프(350a)의 하측에 스크러버(360)가 더 연결될 수 있다. 스크러버(360)는 펌핑 공정 이후에도 남아있는 오염물 및 부산물들을 포집할 수 있다.
제2 배기 블록(310b)은 제2 배기 라인(L2) 및 제2 메인 배기 밸브(MV2)를 포함할 수 있다. 제2 배기 라인(L2)은 공정 챔버(100)와 제2 배기 펌프(350b)를 연결하는 라인일 수 있다. 제2 메인 배기 밸브(MV2)는 제2 공정 가스(202)가 제2 배기 라인(L2)으로 유입되는 것을 조절할 수 있다. 제2 배기 라인(L2)은 제2 배기 펌프(350b)와 연결될 수 있다.
일례로, 제2 배기 블록(310b)은 O2 또는 O3와 같은 반응 가스 만을 배출하기 때문에 별도의 고형화 처리부가 요구되지 않을 수 있다.
본 기술의 실시예에 따른 기판 처리 장치(10)는 배기부(300)의 각각의 구성 요소를 제어하기 위한 제어부(500)를 더 포함할 수 있다. 제어부(500)는 제1, 2 배기 펌프(350a,350b)의 구동 순서 및 구동 시간 및 제1 , 2 배기 라인(L1, L2)과 연결된 제1,2 메인 배기 밸브(MV1,MV2)의 개폐 여부 등을 제어할 수 있다. 제어부(500)는 이외에 기판 처리 장치(10)의 배기를 위한 전반적인 구성 요소들을 제어할 수 있다.
도 2는 본 기술의 실시예에 따른 기판 처리 장치와 연결된 자동 배출 시스템의 구성도를 간략하게 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 고정 캐니스터(321)는 액상 포집부(320), 비활성 가스 공급부(323) 및 자동 배출 시스템(ADS;400)과 연결될 수 있다. 고정 캐니스터(321)는 레벨 센서(S)를 포함할 수 있다.
고정 캐니스터(321)는 액상 포집부(320)로부터 액화된 공정 가스인 액체 부산물을 전달 받을 수 있다. 고정 캐니스터(321) 내의 레벨 센서(S)는 고정 캐니스터(321) 내 액체 부산물이 얼마나 채워졌는지를 감지할 수 있다. 비활성 가스 공급부(323)는 고정 캐니스터(321) 내에 비활성 가스를 공급할 수 있다. 이는, 고정 캐니스터(321) 내의 액체 부산물을 자동 배출 시스템(400)으로 전달할 때 필요한 것으로 추후 도 3 및 도 4를 참조하여 자세히 서술하도록 한다.
자동 배출 시스템(400)은 복수 개의 교체 가능한 캐니스터(410), 센서부(420), 탈착부(430) 및 제어부(440)를 포함할 수 있다. 일례로, 자동 배출 시스템(400)은 제1 캐니스터(411) 및 복수 개의 제2 캐니스터(413)들을 포함할 수 있다. 여기서, 캐니스터(410)의 개수는 한정되지 않는다. 도 2를 참조하면, 자동 배출 시스템(400) 내 복수 개의 캐니스터(410)들은 배관을 통해 고정 캐니스터(321)와 연결될 수 있다.
자동 배출 시스템(400) 내 복수 개의 캐니스터(410)들은 교체를 위해 탈부착이 가능하다. 각각 복수 개의 캐니스터(410)들이 연결된 배관은 탈부착을 위한 탈착부(430) 및 제4밸브(V4, 도 3 참조)를 포함할 수 있다.
자동 배출 시스템(400) 내 복수 개의 캐니스터(410)들은 고정 캐니스터(321)로부터 액체 부산물을 전달받을 수 있다. 또한, 자동 배출 시스템(400) 내 복수 개의 캐니스터(410)들 중 적어도 하나 이상은 용매를 포함할 수 있다. 일례로, 제1 캐니스터(411)가 배관을 세정하기 위한 용매를 포함할 수 있다. 복수 개의 제2 캐니스터(413)들은 고정 캐니스터(321)에서 전달되는 액체 부산물을 전달받을 수 있다.
도 2를 참조하면, 고정 캐니스터(321)와 복수 개의 캐니스터(410)들은 배관으로 연결되어 있다. 고정 캐니스터(321)와 연결된 하나의 배관은 복수 개의 캐니스터(410)들과 연결되기 위해 여러 갈래로 분기되어 각각의 복수 개의 캐니스터(410)들과 연결될 수 있다. 여기서, 각각의 캐니스터(410)에 연결되기 위해 배관이 분기된 곳을 연결부라고 지칭한다. 일례로, 제1 캐니스터(411)로 연결되는 연결부는 나머지 제2 캐니스터(413)들의 연결부보다 상류 측에 위치할 수 있다. 이는, 제1 캐니스터(411)에서 나머지 제2 캐니스터(413)들과 연결되는 배관으로 보다 쉽게 세정하기 위해서이다. 단, 연결 배관 형태가 이에 한정되는 것은 아니다. 연결 배관 형태는 용매가 포함된 제1 캐니스터(411)가 나머지 제2 캐니스터(413)들과 연결된 배관에 용매를 공급할 수 있는 구조라면 모두 적용될 수 있다.
고정 캐니스터(321) 및 자동 배출 시스템(400)을 연결하는 라인에서 액체 부산물의 흐름을 조절할 수 있는 밸브는 도 3에 표기되어 있으며, 액체 부산물이 전달되는 과정에 대해서는 도 3을 통해 보다 자세히 설명하고자 한다.
센서부(420)는 자동 배출 시스템(400)의 배관 내에 남아있는 잔류물을 확인할 수 있다. 센서부(420)는 적어도 하나 이상 설치될 수 있으며, 위치는 한정되지 않는다. 센서부(420)는 배관 내에 잔류물을 감지하며, 제어부(440)에 결과를 알릴 수 있다.
탈착부(430)는 각각 복수 개의 캐니스터(410)들과 연결된 배관에 위치할 수 있으며, 액체 부산물을 전달받은 캐니스터(410)를 교체할 때 탈부착을 가능하게 한다.
제어부(440)는 자동 배출 시스템(400) 내에서 이뤄지는 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(440)는 고정 캐니스터(321)에 모인 액체 부산물을 자동 배출 시스템(400) 내에 전달받도록 밸브를 제어할 수 있다. 여기서, 제어부(440)는 기판 처리 장치(10)의 제어부(500)가 그 역할을 대체할 수도 있다.
도 3은 본 기술의 실시예에 따른 액상 포집부와 고정 캐니스터 간의 연결 라인에 관한 도면이고, 도 4는 본 기술의 실시예에 따른 액상 포집부 및 자동 배출 시스템이 작동하는 순서도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 기술의 실시예에 따른 기판 처리 장치(10)의 액상 포집부(320) 및 자동 배출 시스템(400)이 작동하는 방법을 서술하고자 한다.
먼저, 액상 포집부(320)와 고정 캐니스터(321) 사이의 제1밸브(V1)는 오픈 상태이다(S101). 액상 포집부(320)에서 액화된 공정 가스인 액체 부산물은 고정 캐니스터(321)로 전달된다.
고정 캐니스터(321) 내의 레벨 센서(S)는 고정 캐니스터(321) 내 액체 부산물이 일정량 이상 채워졌는지 확인한다(S103).
여기서, 일정량은 사용자가 설정할 수 있다. 일례로, 사용자는 고정 캐니스터(321) 내 액체 부산물을 채우는 용량의 기준을 고정 캐니스터(321) 전체 용량에서 75%로 설정할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
고정 캐니스터(321) 내 액체 부산물이 일정량 이상 채워졌을 경우(S103:Y), 제어부(500)는 액상 포집부(320)와 고정 캐니스터(321) 사이의 제1밸브(V1)를 클로즈 상태로 변경한다(S105).
제1밸브(V1)가 클로즈되면, 액상 포집부(320)에서 액체 부산물은 고정 캐니스터(321)로 전달될 수 없다. 제1밸브(V1)가 클로즈되면, 액상 포집부(320)에서 발생되는 액체 부산물은 일정 시간 동안 액상 포집부(320) 내에 머무를 수 있다. 상기 일정 시간은 고정 캐니스터(321)에서 자동 배출 시스템(400) 내의 캐니스터(410)로 액체 부산물이 전달되는데 소요되는 시간이다. 그 외, 기판 처리 장치(10)에서 기판이 교체되는 과정 또는 기판 처리 장치(10) 내 진행되는 기판이 없어 아이들(Idle)인 상태에서 제1밸브(V1)를 클로즈 상태로 변경하는 단계(S105)를 진행할 수 있다. 즉, 공정이 진행되는데 영향없이 진행될 수 있는 것이다.
고정 캐니스터(321) 내 액체 부산물이 일정량 이상 채워지지 않았을 경우(S103:N), 액상 포집부(320)와 고정 캐니스터(321) 사이의 제1밸브(V1)는 오픈 상태로 유지한다. 그 후, 다시 액체 부산물이 일정량 이상 채워졌는지 확인하는 단계(S103)로 진행된다.
제1밸브(V1)가 클로즈 상태로 변경되고(S105), 고정 캐니스터(321)와 연결된 비활성 가스 공급부(323) 사이의 제2밸브(V2)가 오픈된다(S107).
비활성 가스 공급부(323)는 비활성 가스를 고정 캐니스터(321)로 공급하는데, 일례로 아르곤(Ar) 가스를 공급할 수 있다. 비활성 가스를 고정 캐니스터(321)로 공급하면서 고정 캐니스터(321) 내부를 양압으로 조절할 수 있다. 이는, 고정 캐니스터(321)에서 자동 배출 시스템(400)에 포함된 캐니스터(410)로 액체 부산물을 배출하기 위해 고정 캐니스터(321) 내부를 양압으로 조절하는 것이다. 고정 캐니스터(321) 내의 액체 부산물을 상대적으로 압력이 낮은 자동 배출 시스템(400) 내의 캐니스터(410)로 원활하게 전달시키기 위함이다.
제2밸브(V2)가 오픈된 단계(S107) 이후에, 고정 캐니스터(321) 내부가 양압인지 확인하는 단계가 진행된다(S109).
고정 캐니스터(321) 내부가 양압인지 확인되면(S109:Y), 고정 캐니스터(321)와 자동 배출 시스템(400) 사이에 위치하는 제3밸브(V3)를 클로즈 상태에서 오픈 상태로 변경한다(S111). 제3밸브(V3)가 오픈 상태로 변경되면(S111), 고정 캐니스터(321) 내 액체 부산물은 자동 배출 시스템(400) 내 복수 개의 캐니스터(410)들 중 적어도 하나 이상의 캐니스터로 전달될 수 있다. 일례로, 액체 부산물은 고정 캐니스터(321)에서 제2 캐니스터(413)로 전달될 수 있다.
고정 캐니스터(321)와 연결되는 자동 배출 시스템(400) 사이의 배관에는 감지 센서(도시하지 않음)가 위치한다. 감지 센서는 고정 캐니스터(321)에서 자동 배출 시스템(400) 내의 복수 개의 캐니스터(410)들과 연결되는 배관에 위치할 수 있다. 상기 감지 센서는 자동 배출 시스템(400)으로 비활성 가스가 감지되는지를 확인한다(S113).
감지 센서에서 비활성 가스, 일례로 아르곤 가스가 감지되는 것이 확인되면(S113:Y), 고정 캐니스터(321)와 비활성 가스 공급부(323) 사이의 제2밸브(V2)를 클로즈 상태로 변경하고, 고정 캐니스터(321)와 자동 배출 시스템(400) 사이의 제3밸브(V3)를 클로즈 상태로 변경한다(S115).
감지 센서에서 비활성 가스를 감지하지 못한다면(S113:N), 일정 시간 이후 다시 S113 단계로 진행하여, 비활성 가스가 감지되는지 확인한다.
감지 센서가 비활성 가스, 즉 아르곤 가스를 감지하는 것은 고정 캐니스터(321) 내의 액체 부산물이 자동 배출 시스템(400) 내의 제2 캐니스터(413)로 전달되고, 양압을 이루던 비활성 가스가 넘어온 것을 의미할 수 있다. 즉, 고정 캐니스터(321)에서 배출되어야 하는 액체 부산물을 모두 제2 캐니스터(413)로 전달된 것이다. 따라서, 감지 센서가 아르곤 가스를 감지하면(S113:Y), 고정 캐니스터(321)의 양압을 유지하기 위해 아르곤 가스를 공급하던 제2밸브(V2)를 클로즈하고, 고정 캐니스터(321)에서 액체 부산물을 자동 배출 시스템(400)으로 전달하던 제3밸브(V3) 또한 클로즈하는 것이다.
제2밸브(V2) 및 제3밸브(V3)를 클로즈하고 나서(S115), 다시 액상 포집부(320)와 고정 캐니스터(321) 사이의 제1밸브(V1)를 오픈하는 상태로(S101) 진행된다. 제1밸브(V1)를 오픈하여 액상 포집부(320)에서 포집되는 액체 부산물을 다시 고정 캐니스터(321)에 모을 수 있다.
도 5는 본 기술의 실시예에 따른 자동 배출 시스템이 캐니스터를 교체하는 순서를 나타낸 순서도이다.
자동 배출 시스템(400) 내의 복수 개의 캐니스터(410)들은 각각 배관으로 연결될 수 있다. 상술하였듯이, 센서부(420)는 각각의 배관 내에 잔류물이 있는지를 감지할 수 있으며, 탈착부(430)는 각각의 캐니스터(410)와 배관이 연결되는 위치에 설치되어 캐니스터(410)가 탈부착될 수 있도록 한다. 탈착부(430)는 개별적으로 조절이 가능할 수 있다. 자동 배출 시스템(400)의 제어부(440)는 고정 캐니스터(321)의 액체 부산물을 자동 배출 시스템(400) 내 복수 개의 캐니스터(410)로 전달하는 역할 뿐만 아니라, 상기 복수 개의 캐니스터(410)들을 탈부착시키는 역할을 제어할 수 있다.
도 5를 참조하면, 자동 배출 시스템(400)의 복수의 캐니스터(410)들이 교체 되는 과정을 서술할 수 있다. 캐니스터(410)를 교체하기 위해서는 상술하였던 액상 포집부(320) 및 자동 배출 시스템(400)의 작동 방법의 S115 단계에서 시작할 수 있다. 여기서, 액체 부산물은 고정 캐니스터(321)에서 제2 캐니스터(413)로 옮겨지는 것으로 하며, 제1 캐니스터(411)는 용매를 포함하고 있는 것으로 설명하고자 한다. 단, 해당 캐니스터의 용도가 고정되는 것은 아니며, 필요에 따라 변경될 수 있다. 액체 부산물을 담는 캐니스터 및 용매가 담겨있는 캐니스터의 위치 및 수량은 변경될 수 있다.
고정 캐니스터(321)와 자동 배출 시스템(400) 사이에 위치하는 감지 센서가 비활성 가스를 감지하면(S113:Y), 액체 부산물이 고정 캐니스터(321)에서 제2 캐니스터(413)로 옮겨진 것을 확인할 수 있다. 액체 부산물이 제2 캐니스터(413)에 옮겨진 후 제3밸브(V3)가 클로즈되면(S115), 액체 부산물은 더 이상 고정 캐니스터(321)에서 제2 캐니스터(413)로 이동할 수 없다.
자동 배출 시스템(400) 내의 제어부(440)는 제1 캐니스터(411) 내에 있는 용매를 복수의 캐니스터(410)들을 연결하는 배관으로 공급할 수 있다(S201). 제어부(440)는 제1 캐니스터(411) 내의 용매를 나머지 복수 개의 제2 캐니스터(413)들과 연결된 배관으로 복수 회 이상 반복하여 공급 및 펌핑할 수 있다. 용매는 자동 배출 시스템(400) 내의 배관들에 남아있는 잔류물들을 세정할 수 있는 역할을 할 수 있다. 이는, 액체 부산물을 포함하고 있는 제2 캐니스터(413)를 탈착할 때, 배관 내에 남아있는 잔류물로 인한 오염 및 사고가 발생하는 것을 미연에 방지하기 위한 것이다.
센서부(420)는 배관 내에 잔류물이 남아있는지를 확인한다(S203). 센서부(420)가 배관 내에 잔류물이 남아있지 않는 것을 확인하면(S203:Y), 제어부(440)는 탈착부(430) 상단에 위치할 수 있는 제4밸브(V4)를 클로즈 상태로 변경한 뒤, 탈착부(430)를 조절하여 새로운 캐니스터로 교체한다(S205).
자동 배출 시스템(10) 내의 캐니스터(410)가 교체되는 과정은 기판 처리 장치(10)의 공정을 중단시킬 필요 없이 별도로 진행할 수 있다. 또한, 캐니스터(410)의 교체 과정에 대해서 하나의 캐니스터를 예시로 들었지만, 때에 따라 복수 개의 캐니스터(410)가 한 번에 교체될 수도 있다.
본 기술의 실시예에 따른 자동 배출 시스템(400)을 포함하는 기판 처리 장치(10)는 공정을 중단시킬 필요 없이 공정에서 사용하고 나오는 부산물들, 예를 들어 공정 가스를 처리할 수 있기 때문에 장치의 생산성을 높일 수 있다. 또한, 자동 배출 시스템(400) 내에서 별도로 캐니스터(410)를 교체하는 과정에서 배관 내에 잔류하고 있을지 모르는 잔류물에 대한 처리도 같이 수행하고 있기 때문에, 교체하는 과정에서 발생할 수 있는 사고 및 오염을 미연에 방지할 수 있다.
이와 같이, 본 기술이 속하는 기술분야의 당업자는 본 기술이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 기술의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 기술의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 기판 처리 장치 100 : 공정 챔버
101 : 서셉터 102 : 기판
103 : 바닥부 104 : 외벽부
105 : 상층 플레이트 200 : 가스 분사부
200a,200b : 제1,2 공정 가스 분사부 200c : 퍼지 가스 분사부
201 : 제1 공정 가스 202 : 제2 공정 가스
300 : 배기부 310a,310b : 제1,2 배기 블록
320 : 액상 포집부 321 : 고정 캐니스터
323 : 비활성 가스 공급부 330 : 플라즈마 처리부
340 : 파우더 포집부 350a : 제1 배기 펌프
350b : 제2 배기 펌프 360 : 스크러버
400 : 자동 배출 시스템 410 : 캐니스터
411,413 : 제1,2 캐니스터 420 : 센서부
430 : 탈착부 440 : 제어부
500 : 제어부

Claims (14)

  1. 처리 공간을 구비하며 적어도 하나의 기판을 안착하기 위한 서셉터를 포함하는 공정 챔버;
    상기 공정 챔버 상부에 장착되고, 소스 가스를 포함하는 제1 공정 가스 및 반응 가스를 포함하는 제2 공정 가스를 상기 기판에 각각 분사하도록 제공되는 가스 분사부;
    상기 처리 공간 내에 잔류하는 제1 공정 가스를 배출시키도록 제1 배기 펌프와 연결되고, 액상 포집부, 플라즈마 처리부, 파우더 포집부 및 고정 캐니스터를 포함하며, 상기 액상 포집부는 상기 고정 캐니스터와 연결되는 제1 배기 블록과, 제1 배기 블록과 이격 설치되며 상기 처리 공간 내에 잔류하는 제2 공정 가스를 배출시키도록 제2 배기 펌프와 연결되는 제2 배기 블록을 포함하는 배기부;
    상기 고정 캐니스터와 연결되는 자동 배출 시스템; 및
    상기 제1 배기 블록, 상기 제2 배기 블록 및 상기 자동 배출 시스템의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 공정 가스 또는 상기 제2 공정 가스는 고유전체 물질의 가스를 사용하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 고유전체 물질의 가스는 Zr, Ti, Si, Ta 및 Hf 중 어느 하나의 가스를 포함하는 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 자동 배출 시스템은 배관으로 연결된 제1 캐니스터와 복수 개의 제2 캐니스터들;
    상기 배관의 잔류물을 확인하는 센서부; 및
    상기 캐니스터의 교체를 위한 탈착부;를 포함하는 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 캐니스터는 상기 배관을 세정하는 용매를 포함하는 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 배관은 상기 제1 캐니스터 및 상기 복수 개의 제2 캐니스터와 연결되기 위해 분기되는 연결부;를 포함하며,
    상기 제1 캐니스터와 연결되는 상기 연결부는 상기 복수 개의 제2 캐니스터와 연결되는 상기 연결부보다 상류 측에 위치되는 기판 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 고정 캐니스터는 상기 고정 캐니스터 내 액체 부산물의 용량을 확인하는 레벨 센서를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  8. 기판을 처리하는 처리 공간을 포함하는 공정 챔버;
    상기 공정 챔버에서 사용된 공정 가스를 배출시키기 위한 액상 포집부, 플라즈마 처리부, 파우더 포집부 및 고정 캐니스터를 포함하는 배기부; 상기 고정 캐니스터와 연결된 자동 배출 시스템을 포함하는 기판 처리 장치의 기판 처리 방법으로서,
    상기 액상 포집부에서 액화된 액체 부산물이 상기 고정 캐니스터로 포집되는 단계;
    상기 고정 캐니스터에 포집되는 상기 액체 부산물의 용량이 일정량을 넘어가는지 판단하는 단계;
    상기 액체 부산물의 용량이 일정량을 넘어가는 경우, 고정 캐니스터에 포집되는 상기 액체 부산물을 상기 자동 배출 시스템으로 전달하는 단계; 및
    상기 자동 배출 시스템 내의 캐니스터를 교체시키는 단계;
    를 포함하는 기판 처리 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 공정 가스는 고유전체 물질의 가스를 사용하는 기판 처리 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 고유전체 물질의 가스는 Zr, Ti, Si, Ta 및 Hf 중 어느 하나의 가스를 포함하는 기판 처리 방법.
  11. 제8항에 있어서
    상기 고정 캐니스터는 상기 고정 캐니스터 내에 포집되는 액체 부산물의 용량을 측정할 수 있는 센서부를 더 포함하는 기판 처리 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 자동 배출 시스템은 배관으로 연결된 제1 캐니스터 및 복수 개의 제2 캐니스터들;
    상기 배관의 잔류물을 확인하는 센서부; 및
    상기 제1 캐니스터 및 상기 복수 개의 제2 캐니스터들의 교체를 위한 탈착부;를 포함하는 기판 처리 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 캐니스터는 상기 배관을 세정하는 용매를 포함하는 기판 처리 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 자동 배출 시스템 내의 캐니스터를 교체시키는 단계는
    상기 제1 캐니스터가 상기 복수 개의 제2 캐니스터들과 연결된 상기 배관에 상기 용매를 복수 회 공급하는 단계;
    상기 센서부가 상기 배관 내에 잔류물이 남아있는지 확인하는 단계; 및
    적어도 하나 이상의 상기 제2 캐니스터를 교체하는 단계;
    를 포함하는 기판 처리 방법.
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