KR20240043106A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20240043106A
KR20240043106A KR1020230126647A KR20230126647A KR20240043106A KR 20240043106 A KR20240043106 A KR 20240043106A KR 1020230126647 A KR1020230126647 A KR 1020230126647A KR 20230126647 A KR20230126647 A KR 20230126647A KR 20240043106 A KR20240043106 A KR 20240043106A
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fan
substrate
substrate processing
reaction chamber
processing apparatus
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KR1020230126647A
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정원기
김대연
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에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이.
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Abstract

기판 처리 장치가 제시될 수 있다. 장치는 기판을 유지 및 처리하는 기판 반응 챔버, 기판 반응 챔버를 세정하기 위해 라디칼 가스를 생성하는 원격 플라즈마 유닛, 냉각 유닛을 포함하고, 냉각 유닛은 냉각을 위한 물을 저장하도록 구성된 탱크, 공기 흐름을 발생시키도록 구성된 팬, 상기 팬의 전면에 배치되는 복수의 핀, 상기 팬의 전면을 통과하도록 배치되고 상기 탱크로부터의 물을 순환시키도록 구성된 복수의 냉각 파이프를 포함하며, 상기 냉각 파이프를 통과하는 물은 상기 팬에 의해 발생되는 공기 흐름을 냉각시킨다.

Description

기판 처리 장치{Substrate processing apparatus}
본 개시는 기판을 처리하기 위한 장치에 관한 것으로, 특히 기판 처리 동안 화학 반응의 고온으로부터 냉각하는 데 더 효율적인 장치에 관한 것이다.
통상적으로, 공정 가스는 기판 공정 동안 샤워헤드를 통해 챔버에 공급된다. 샤워헤드는 공정 가스의 특성을 일정한 상태로 유지하기 위해 특정 온도로 제어되어야 한다. 샤워헤드는 특정 온도로 유지되어야 하기 때문에, 샤워헤드에 열을 공급하기 위한 장치와 샤워헤드를 냉각하기 위한 장치가 모두 필요하다.
열 공급 및 냉각을 위한 두 가지 기능 중, 본 개시는 샤워헤드 냉각을 개선하도록 제안한다.
샤워헤드는 또한, 플라즈마를 생성하기 위한 전극으로서 기능하는 것을 주목해야 한다. 이를 위해, 기판 공정 동안 특정 전기 구성 요소가 샤워헤드에 적용된다.
특정 레벨 이상의 RF(무선 주파수) 플라즈마 전력이 특정 공정에서 인가되는 경우, 이는 샤워헤드의 온도를 증가시킬 수 있다. 이러한 증가는 가끔 빠르게 발생할 수 있다. 이러한 급격한 온도 상승은 온도 제어의 손실을 야기할 수 있다. 따라서, 본 개시는 효율적인 냉각으로 이어지는 냉각 성능을 향상시키는 것을 제안한다.
이 부분에서 진술된 문제점 및 해결책에 대한 임의의 논의를 포함하여 모든 논의는 단지 본 개시에 대한 맥락을 제공하는 목적으로 본 개시에 포함되었고, 그 논의의 일부 또는 전부가 본 발명이 이루어진 당시에 알려졌거나 달리 종래 기술을 구성하고 있음을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 된다.
본 발명의 내용은 선정된 개념을 단순화된 형태로 소개하기 위해 제공된다. 이들 개념은 하기의 본 발명의 예시적 구현예의 상세한 설명에 더 상세하게 기재되어 있다. 이 발명의 내용은 청구된 주제의 주요 특징부 또는 필수 특징부를 식별하도록 의도되지 않으며, 청구된 주제의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다.
일 구현예에 따라, 기판 처리 장치가 제공될 수 있고, 상기 기판 처리 장치는, 기판을 유지하고 처리하도록 구성된 기판 반응 챔버; 상기 기판 반응 챔버를 세정하기 위해 라디칼 가스를 생성하기 위한 원격식 플라즈마 유닛; 냉각 유닛을 포함하되, 상기 냉각 유닛은, 냉각을 위해 물을 저장하도록 구성된 탱크; 공기 흐름을 생성하도록 구성된 팬; 상기 팬의 앞에 배치된 복수의 핀; 상기 탱크로부터 상기 물을 순환시키도록 구성되고 상기 팬의 전방을 통과하도록 위치하는 복수의 냉각 파이프를 포함하며, 상기 냉각 파이프를 통과하는 물은 상기 팬에 의해 발생된 공기 흐름을 냉각시킨다.
적어도 하나의 양태에서, 기판 처리 장치는 추가로, 팬에 의해 발생된 공기 흐름을 기판 반응 챔버에 공급하기 위해 기판 반응 챔버 위에 구성된 유입구 후드를 포함한다.
적어도 하나의 양태에서, 기판 처리 장치는 추가로, 공기 흐름을 방출하기 위해 유입구 후드를 가로질러 기판 반응 챔버 위에 구성된 유출구 후드를 포함한다.
적어도 하나의 양태에서, 기판 처리 장치는 추가로, 기판 반응 챔버로부터의 공기 흐름 배기를 촉진하기 위해 유출구 후드에 설치된 배기 팬을 포함한다.
적어도 하나의 양태에서, 기판 처리 장치의 유출구 후드의 수는 2개 이상이다.
적어도 하나의 양태에서, 유출구 후드의 수는 2개 이상이고, 기판 반응 챔버로부터 공기 흐름 배기를 촉진하기 위해 각각의 유출구 후드에 배기 팬이 설치된다.
적어도 하나의 양태에서, 기판 처리 장치는 추가로, 온도 센서에 의해 측정된 온도가 임계값 초과인 경우에 팬의 회전을 제어하기 위해 온도 센서와 팬에 작동 가능하게 연결된 제어기를 포함한다.
적어도 하나의 양태에서, 기판 처리 장치는 추가로, 온도 센서에 의해 측정된 온도가 임계값 초과인 경우에 핀의 각도를 제어하기 위해 온도 센서와 복수의 핀에 작동 가능하게 연결된 제어기를 포함한다.
적어도 하나의 양태에서, 제어기는 추가로, 온도 센서에 의해 측정된 온도가 임계값을 초과하는 경우에 팬의 회전과 핀의 각도를 제어하기 위해 복수의 핀에 작동 가능하게 연결된다.
적어도 하나의 양태에서, 온도 센서의 수는 1 이상이다.
적어도 하나의 양태에서, 핀은 공기 흐름을 반응 챔버 내에 유도하도록 구성되고 배열된다.
도면의 요소는 간략하고 명료하게 도시되어 있으며, 반드시 축적대로 도시되지 않았음을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 개시에서 예시된 구현예의 이해를 돕기 위해 도면 중 일부 구성 요소의 치수는 다른 구성 요소에 비해 과장될 수 있다.
도 1 (a)는 본 개시의 공정 냉각수(PCW) 블록, 파이프, 팬 및 핀의 사시도를 나타낸다.
도 1 (b)는 방향 A에서 본 도 1 (a)의 측면도를 나타낸다.
도 2는 본 개시의 구현예에 따라 PCW 블록 및 반응 챔버와 함께 본 개시의 개요를 나타낸다.
도 3은 본 개시의 다른 구현예에 따른 반응 챔버의 다른 개요를 나타낸다.
특정 구현예 및 실시예가 아래에 개시되었지만, 당업자는 본 발명이 구체적으로 개시된 구현예 및/또는 본 발명의 용도 및 이들의 명백한 변형물 및 균등물을 넘어 확장된다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 개시된 발명의 범주는 후술되는 구체적인 개시된 구현예에 의해 제한되지 않도록 의도된다.
본원에 사용된 바와 같이, "기판"이라는 용어는 개질될 수 있거나 그 위에 장치, 회로 또는 필름이 형성될 수 있는 임의의 하부 재료 또는 재료들을 포함하여 임의의 하부 재료 또는 재료들을 지칭할 수 있다. "기판"은 연속적 또는 비연속적; 강성 또는 가요성; 고체 또는 다공성; 및 이들의 조합일 수 있다. 기판은 분말, 플레이트, 또는 피가공재와 같은 임의의 형태일 수 있다. 플레이트 형태의 기판은 다양한 형상 및 크기의 웨이퍼를 포함할 수 있다. 기판은, 예를 들어 실리콘, 실리콘 게르마늄, 실리콘 산화물, 갈륨 비소, 갈륨 질화물 및 실리콘 탄화물을 포함하는 반도체 재료로 제조될 수 있다.
예시로서, 분말 형태의 기판은 약학적 제조를 위한 응용을 가질 수 있다. 다공성 기판은 중합체를 포함할 수 있다. 피가공재의 예시는 의료 장치(예, 스텐트 및 주사기), 장신구, 공구 장치, 배터리 제조용 부품(예, 애노드, 캐소드 또는 분리기) 또는 태양전지 셀의 부품 등을 포함할 수 있다.
연속적인 기판은, 증착 공정이 발생하는 공정 챔버의 경계를 넘어 연장될 수 있다. 일부 공정에서, 연속적인 기판은, 기판의 말단에 도달할 때까지 공정이 계속되도록, 공정 챔버를 통해 이동할 수 있다. 연속적인 기판은 연속적인 기판 공급 시스템으로부터 공급되어 임의의 적절한 형태로 연속적인 기판을 제조하고 산출할 수 있다.
연속 기판의 비제한적인 예시는 시트, 부직포 필름, 롤, 포일, 웹, 가요성 재료, 연속 필라멘트 또는 섬유(예, 세라믹 섬유 또는 중합체 섬유)의 다발을 포함할 수 있다. 연속적인 기판은, 비-연속적 기판이 그 위에 장착되는 캐리어 또는 시트를 포함할 수도 있다.
본원에 제시된 예시는 임의의 특정한 재료, 구조, 또는 소자의 실제 뷰를 의도하려 하는 것은 아니며, 단지 본 발명의 구현예를 설명하기 위해 사용되는 이상화된 표현이다.
나타내고 설명된 구체적인 적용예는, 본 발명의 예시이자 최적 실시 모드이며, 어떤 방식으로도 양태와 적용예의 범주를 달리 제한하도록 의도되지 않는다. 실제로, 간결성을 위해서, 시스템의 종래의 제조, 연결, 준비 및 다른 기능적 양태는 상세히 기술되지 않을 수 있다. 또한, 다양한 도면에서 나타낸 연결선은 다양한 요소 사이의 예시적인 기능 관계 및/또는 물리적 결합을 표시하려는 의도이다. 많은 대안 또는 추가적인 기능적 관계 또는 물리적 연결은 실질적인 시스템에 존재할 수 있고/있거나 일부 구현예에서는 없을 수 있다.
본원에 기술된 구성 및/또는 접근법은 본질적으로 예시적인 것이며, 다양한 변형이 가능하기 때문에, 이들 특정 구현예 또는 실시예가 제한적인 의미로 고려되어서는 안 된다는 것을 이해해야 한다. 본원에 설명된 특정 루틴 또는 방법은 임의의 처리 전략 중 하나 이상을 나타낼 수 있다. 따라서, 예시된 다양한 동작은 예시된 시퀀스에서 수행되거나, 상이한 시퀀스에서 수행되거나, 경우에 따라 생략될 수 있다.
본 개시의 요지는, 본원에 개시된 다양한 공정, 시스템, 및 구성, 다른 특징, 기능, 행위 및/또는 성질의 모든 신규하고 비자명한 조합 및 하위 조합뿐만 아니라 임의의 그리고 모든 균등물을 포함한다.
공정 챔버는 반응기 및 원격식 플라즈마 유닛(RPU)을 구비할 수 있어서, 주 공정이 반응기에서 일어난다.
특정 수의 공정이 실행된 후, 챔버를 주기적으로 세정될 수 있다. 세정은 RPU를 사용하여 수행될 수 있다. RPU는 플라즈마를 사용하여 식각 가스로부터 F 라디칼을 생성한 다음 생성된 라디칼을 반응기에 공급한다.
이 과정에서 생성된 F 라디칼은 다른 물질과 격렬하게 반응하여, 때때로 강한 발열 반응을 초래한다. 반응으로부터 생성된 고온으로 인해, 가장 강한 발열 반응이 발생하는 챔버의 부분은 PCW(공정 냉각수) 블록에 의해 보호되어 다른 기계적 부품을 보호한다.
PCW 블록은, 공정 냉각수가 순환하는 탱크(12) 및 세정 가스를 각각의 반응기에 분배하고 연결하는 파이프(14)를 포함할 수 있다.
도 1 (a)는 본 개시에 따른 시스템을 나타낸다. 탱크(12)는 공정 냉각수를 함유하고 순환시키고, 파이프(14)는 RPU(18)로부터 발생된 세정 가스를 각각의 반응기 챔버에 분배한다. RPU(18)는 탱크(12)의 내부 또는 외부에 배치될 수 있다. 탱크(12)로부터의 복수의 냉각 파이프(13)는 효율적인 냉각 효과를 위해 물을 순환시킬 수 있다.
도 1 (b)는 도 1 (a)에 나타낸 시스템의 단면도이다.
도 1 (b)는, 냉각 파이프(13)가 팬(16)의 전방으로 통과할 수 있고 핀(15)이 팬(16)의 전방에 배치될 수 있음을 나타낸다. 냉각 효율을 개선하기 위해, 핀(15)은 팬(16)과 냉각 파이프(13) 사이에 설치될 수 있다.
탱크(2) 내의 물은 냉각 파이프(13)를 통해 순환되어 물의 열이 외부로 방출될 수 있다.
제어기(100)는 온도 센서(101)과 팬(16)과 작동 가능하게 결합될 수 있다.
온도 센서(101)는 온도가 중요할 수 있는 다수 영역에 배치될 수 있다. 센서(101)가 배치될 수 있는 영역 일부는 탱크(12) 및 냉각 파이프(13)이다. 제어기(100)는 온도 센서(101)가 배치될 수 있는 영역의 온도를 모니터링할 수 있고, 센서(101)에 의해 측정된 온도가 온도 임계값을 초과하는 경우에 팬(16)의 회전을 증가시킬 수 있다. 이 온도 임계값은 필요가 발생하는 경우에 설정되고 업데이트될 수 있다.
온도가 임계값보다 낮아지는 경우, 제어기(100)는 또한 팬(16)의 회전 속도를 감소시키도록 팬(16)을 제어할 수 있다.
그러나, 도 2에서, 냉각 파이프(13) 내의 물은 또한, 팬(16)에 의해 발생된 공기 흐름(17)을 냉각시키는 데 사용될 수 있다. 생성된 공기 흐름(17)은 핀(15)에 의해 챔버(1) 내로 유도될 수 있다.
또한, 핀(15)은, 핀(15)을 통과하는 공기를 냉각시키는 데 사용될 수 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 공기 흐름(17)은 팬(16)에 의해 생성될 수 있고, 핀(15)은 발생된 공기 흐름(17)을 유입구 후드(21)를 통해 챔버(1) 내로 유도할 수 있다.
제어기(100)는 또한 핀(15)과 작동 가능하게 결합될 수 있다.
이러한 경우, 제어기(100)는 센서(101)의 온도를 모니터링할 수 있고, 측정된 온도가 온도 임계값을 초과하는 경우, 제어기(100)는 핀(15)의 각도를 변경시켜 공기 흐름(17)의 대부분을 유입구 후드(210)을 통해 챔버(1) 내로 유도되게 한다.
핀의 각도 변화는 도 1(b)에 예시되어 있다.
핀(15, 15')은 상이한 각도를 갖고, 이러한 각도 차이는 상이한 양의 공기 흐름(17)이 유입구 후드(21)를 통해 챔버 내로 유도된다. 상이한 양의 공기 흐름(17)은 온도 센서(101)에 의해 측정된 특정 온도 차이를 야기할 수 있다.
제어기(100)는 센서(101)로부터 온도를 모니터링할 수 있고, 온도가 임계값을 초과할 수 있을 경우에 팬(16) 및/또는 핀(15)를 제어할 수 있다. 팬(16)의 제어는 팬(16)의 평균 회전 속도 변화를 의미하고, 핀(15)의 제어는 핀(15)(및 15')의 각도 변화를 의미한다.
공기 흐름(17)은 반응 챔버(1) 내로 들어갈 수 있지만, 공기 흐름(17)은 샤워헤드(27) 위에서만 진행됨을 주목해야 한다. 팬(16)이 작동 중일 경우, 팬(16)에 의해 발생된 공기 흐름(17)은 냉각 파이프(13) 및 핀(15)에 의해 냉각될 수 있다. 냉각된 공기 흐름(17)은 유입구 후드(21)를 통해 농축 상태로 반응기(1) 내로 공급된다.
공급된 공기는 가스 커튼(미도시)의 상부를 통과한 다음 RF 커버(미도시) 및 RF 로드 커버(미도시)를 통과할 수 있다. 흡입되지 않더라도 가스 커튼, RF 커버 및 RF 로드 커버는 샤워헤드와 챔버를 외부로부터 단열할 수 있는 부품일 수 있다.
공기 흐름(17)은 샤워헤드(27)로부터 열을 제거하는 데 사용될 수 있다. 반응 챔버(1) 및 샤워헤드(27)에서의 반응으로부터 가열된 이러한 공기 흐름(17)은, 유출구 후드(25)를 통해 반응기로부터 방출될 수 있다. 배기 팬(26)은 유출구 후드(25)에 부착될 수 있으며, 이는 이러한 공기 흐름(17)의 배기를 더 부드럽게 만들 수 있다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 하나 이상의 유출구 후드(25)가 반응 챔버(1) 위에 위치해 공기 흐름(17) 배기를 용이하게 할 수 있다. 각각의 유출구 후드는 배기 팬(26)을 가질 수 있다.
배기 팬(26)은 팬(16)과 함께 팬(16, 26)으로 인한 신속한 가스 배기로 인해 샤워헤드의 냉각을 보다 효율적으로 만들 수 있다.
공기 흐름(17)의 이동에 의해, 샤워헤드(27)의 온도는 특정 범위 내에서 유지되고 제어될 수 있다.
전술한 장치의 배열은 단지 본 발명의 원리의 적용을 예시하며, 청구범위에 정의된 바와 같은 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않는다면, 다른 구현예 및 변형이 많이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명의 범주는 상기 설명을 참조하여 결정되지 않고, 대신에 이들의 균등한 전체 범주와 함께 첨부된 청구범위를 참조하여 결정되어야 한다.

Claims (11)

  1. 기판 처리 장치로서,
    기판을 유지하고 처리하도록 구성된 기판 반응 챔버;
    상기 기판 반응 챔버를 세정하기 위한 라디칼 가스를 생성하도록 구성된 원격식 플라즈마 유닛;
    냉각 유닛을 포함하되, 상기 냉각 유닛은,
    냉각을 위해 물을 저장하도록 구성된 탱크;
    공기 흐름을 생성하도록 구성된 팬;
    상기 팬의 앞에 배치된 복수의 핀; 및
    상기 탱크로부터 상기 물을 순환시키도록 구성되고 상기 팬의 전방을 통과하도록 위치하는 복수의 냉각 파이프를 포함하며,
    상기 냉각 파이프를 통과하는 물은 상기 팬에 의해 발생된 공기 흐름을 냉각시키는, 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 팬에 의해 발생된 공기 흐름을 상기 기판 반응 챔버에 공급하기 위해 상기 기판 반응 챔버 위에 구성된 유입구 후드를 추가로 포함하는, 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유입구 후드를 가로질러 상기 공기 흐름을 내보내기 위해 상기 기판 반응 챔버 위에 구성된 유출구 후드를 추가로 포함하는, 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기판 반응 챔버로부터 상기 공기 흐름 배기를 촉진하기 위해 상기 유출구 후드에 설치된 배기 팬을 추가로 포함하는, 기판 처리 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 유출구 후드의 수는 2 이상인, 기판 처리 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 유출구 후드의 수는 2 이상이고, 배기 팬은 각각의 유출구 후드에 설치되어 상기 기판 반응 챔버로부터 공기 흐름 배기를 촉진하는, 기판 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    온도 센서와 상기 팬에 작동 가능하게 연결되어 상기 온도 센서에 의해 측정된 온도가 임계값 초과인 경우에 상기 팬의 회전을 제어하는 제어기를 추가로 포함하는, 기판 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    온도 센서와 상기 복수의 핀에 작동 가능하게 연결되어 상기 온도 센서에 의해 측정된 온도가 임계값 초과인 경우에 상기 핀의 각도를 제어하는 제어기를 추가로 포함하는, 기판 처리 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제어기는 추가로 상기 복수의 핀에 작동 가능하게 연결되어 상기 온도 센서에 의해 측정된 온도가 상기 임계값 초과인 경우에 상기 팬의 회전과 상기 핀의 각도를 제어하는, 기판 처리 장치.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 온도 센서의 수는 1 이상인, 기판 처리 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 핀은 상기 공기 흐름을 상기 반응 챔버 내로 유도하도록 구성되고, 배열되는, 기판 처리 장치.
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