WO2024025366A1 - 고압 기판 처리 장치 - Google Patents

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WO2024025366A1
WO2024025366A1 PCT/KR2023/010944 KR2023010944W WO2024025366A1 WO 2024025366 A1 WO2024025366 A1 WO 2024025366A1 KR 2023010944 W KR2023010944 W KR 2023010944W WO 2024025366 A1 WO2024025366 A1 WO 2024025366A1
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WO
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pressure
module
gas
exhaust pipe
chamber
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/010944
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English (en)
French (fr)
Inventor
임근영
윤혜성
Original Assignee
주식회사 에이치피에스피
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere

Definitions

  • the present invention relates to a processing device for processing substrates in a high pressure environment.
  • various treatments are performed on the semiconductor substrate. Examples of such treatments include oxidation, nitriding, silicide, ion implantation, and deposition processes. There is also a hydrogen or deuterium heat treatment process to improve the interface properties of semiconductor devices.
  • the gas used for processing is supplied into the chamber and acts on the semiconductor substrate. During such operations, by-products such as particles may be emitted from the semiconductor substrate.
  • Solidified by-products accumulate on the inner walls of exhaust pipes, gas discharge valves, other scrubbers, and vacuum pumps. As a result, flow paths in pipes and various devices are blocked, causing problems.
  • the area where the problem occurs may be a fairly long section along the flow path of gas and by-products.
  • a cold trap collects by-products by cooling the exhaust gas, and cooling performance determines the by-product collection efficiency.
  • Cold traps are traditionally installed right in front of the scrubber, responding to the problem of channel blockage between the scrubber and the vacuum pump.
  • One object of the present invention is to provide a high-pressure substrate processing apparatus that can remove by-products from within the chamber so that adverse effects caused by the by-products do not extend beyond the chamber.
  • Another object of the present invention is to provide a high-pressure substrate processing device that does not require a high-level high-pressure design even though it is a by-product collection module used for high-pressure processing of substrates.
  • a high-pressure substrate processing apparatus for realizing the above-described object includes an internal chamber formed to accommodate a substrate for processing; an outer chamber having a hollow housing and a partition plate arranged to partition the housing into a high temperature zone containing the inner chamber and a low temperature zone having a lower temperature than the high temperature zone; Supplying a reaction gas for processing the substrate to the inner chamber at a first pressure higher than atmospheric pressure, and supplying a protective gas to the space between the outer chamber and the inner chamber at a second pressure set in relation to the first pressure.
  • An air supply module configured; an exhaust module communicating with the internal chamber and having an exhaust pipe passing through the low temperature zone, configured to exhaust a mixed gas including the reaction gas and by-products from the processing; and a collection module disposed in the low-temperature zone while communicating with the exhaust pipe and configured to collect the by-products in the mixed gas.
  • the exhaust module further includes a gas exhauster installed in the exhaust pipe to be located outside the external chamber and configured to control the discharge of the mixed gas to the outside through the collection module, and the collection module , may be located in front of the gas exhauster.
  • a cooling water supply module including a cooling water supply pipe may be further included, and the collection module may be configured to cool the mixed gas by cooling water flowing along the cooling water supply pipe to turn the by-product into powder.
  • the collection module includes a pair of exhaust pipe connectors detachably connected to the exhaust pipe; And it may include a pair of coolant supply pipe connection parts detachably connected to the coolant supply pipe.
  • the pair of exhaust pipe connection parts may be arranged along the extension direction of the exhaust pipe, and the pair of coolant supply pipe connection parts may be arranged along a cross direction that intersects the extension direction.
  • the cooling water supply module may supply cooling water to one of the housing and the partition plate to cool the low-temperature zone.
  • a detection module including a temperature sensor that measures the temperature of the exhaust pipe; and a control module connected to the temperature sensor and the coolant supply module, wherein the control module can adjust the temperature of the coolant based on the temperature of the exhaust pipe obtained from the temperature sensor.
  • the cooling water supply module further includes a chiller configured to cool the cooling water, and the control module may operate the chiller to lower the temperature of the cooling water.
  • a detection module including a pressure sensor that measures the pressure of the exhaust pipe at the rear end of the collection module; and a control module connected to the pressure sensor, wherein the control module outputs a replacement time for the collection module based on the pressure of the exhaust pipe obtained from the pressure sensor.
  • a high-pressure substrate processing apparatus includes an internal chamber formed to accommodate a substrate to be processed; an outer chamber having a hollow housing for accommodating the inner chamber; Supplying a reaction gas for processing the substrate to the inner chamber at a first pressure higher than atmospheric pressure, and supplying a protective gas to the space between the outer chamber and the inner chamber at a second pressure set in relation to the first pressure.
  • An air supply module configured; an exhaust module provided with an exhaust pipe communicating with the internal chamber and configured to exhaust a mixed gas including the reaction gas and by-products from the processing to the outside of the external chamber; and disposed in the external chamber while communicating with the exhaust pipe to be externally exposed to the second pressure by the shielding gas and internally to the first pressure by the reactive gas, and among the mixed gases, It may include a capture module configured to capture by-products.
  • the difference between the first pressure and the second pressure may be 2 ATM or less.
  • the exhaust module further includes a gas exhauster installed in the exhaust pipe and configured to control discharge of the mixed gas, and the collection module may be located in front of the gas discharger.
  • a heating module configured to heat the reaction gas for processing the substrate
  • the outer chamber includes a high temperature zone for housing the inner chamber and the heating module and a lower temperature zone than the high temperature zone. It further includes a partition plate dividing into a low-temperature zone having a temperature, and the low-temperature zone can be filled with cold air.
  • a cooling water supply module is further included, and the collection module is configured to cool the mixed gas by the cooling water supplied by the cooling water supply module to turn the by-product into powder, and the low temperature zone is configured to cool the coolant supply module.
  • the cold air may be generated by cooling water supplied to one of the housing and the partition plate by the module.
  • the gas in the inner chamber is supplied with a gas according to the first pressure or the second pressure to each of the inner chamber accommodating the substrate and the outer chamber surrounding the inner chamber.
  • the collection module is installed and operated on the exhaust pipe within the external chamber, so problems caused by by-products do not extend beyond the external chamber.
  • the collection module is exposed internally to a first pressure through communication with the internal chamber and externally to a second pressure set in a certain relationship with the first pressure, the collection module High-level high-pressure design may not be necessary.
  • the capture module can cool the gas exhausted from the inner chamber more powerfully and collect by-products more efficiently.
  • Figure 1 is a conceptual diagram of a high-pressure substrate processing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing the specific relationship between the chambers 110 and 120 of FIG. 1 and the collection module 150.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram showing the connection relationship between the collection module 150, the coolant supply module 170, and the detection module 180 of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the control configuration of the high-pressure substrate processing apparatus 100 of FIG. 1.
  • Figure 5 is a perspective view showing the structure of the collection module 150 of Figure 1.
  • Figure 1 is a conceptual diagram of a high-pressure substrate processing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the high pressure substrate processing apparatus 100 may include an inner chamber 110, an outer chamber 120, an air supply module 130, an exhaust module 140, and a collection module 150. .
  • the inner chamber 110 forms a reaction space that accommodates the object for processing.
  • the inner chamber 110 may be made of a non-metallic material, for example, quartz, to reduce contamination in a high temperature and high pressure working environment.
  • a door is provided at the bottom of the internal chamber 110 to open the reaction space. As the door descends, the reaction space is opened, and the object can be placed into the internal chamber 110 while being mounted on a holder (not shown).
  • the object may be, for example, a semiconductor substrate.
  • the holder may be a wafer boat capable of stacking the semiconductor substrate in multiple layers.
  • the outer chamber 120 is arranged to entirely surround the inner chamber 110. Unlike the inner chamber 110, the outer chamber 120 is free from contamination problems and can be made of metal.
  • the outer chamber 120 has a hollow housing 121 having an inner space for accommodating the inner chamber 110.
  • the housing 121 also has a door at the bottom, and can be opened in conjunction with the door of the internal chamber 110 when it is opened.
  • the air supply module 130 supplies gas to the inner chamber 110 and the outer chamber 120.
  • the air supply module 130 has a gas supplier 131 that serves as a source of gas.
  • the gas supplier 131 may selectively provide, for example, hydrogen/deuterium, fluorine, ammonia, chlorine, nitrogen, etc. as a reaction gas to the internal chamber 110.
  • the gas supplier 131 may provide, for example, nitrogen, an inert gas, as a protective gas to the external chamber 120.
  • These reaction gases and shielding gases are supplied to the inner chamber 110 or the outer chamber 120 through the reaction gas line 133 or the shielding gas line 135, respectively.
  • the protective gas supplied to the external chamber 120 is specifically filled in the space between the external chamber 120 and the internal chamber 110.
  • the reaction gas and the protective gas may be supplied to form a high pressure higher than atmospheric pressure, for example, from several atmospheres to tens of atmospheres.
  • the pressure of the reaction gas is a first pressure and the pressure of the protective gas is a second pressure, they can be maintained in a set relationship (range).
  • the second pressure may be set to be somewhat greater than the first pressure.
  • the pressure difference between the first pressure and the second pressure may be, for example, 2 ATM or less. The pressure difference provides the advantage that the reaction gas does not leak from the internal chamber 110.
  • the exhaust module 140 is configured to exhaust the reaction gas and the protective gas.
  • an exhaust pipe 141 is connected to the internal chamber 110.
  • the exhaust pipe 141 may be connected to the upper part of the inner chamber 110 and extend out of the outer chamber 120.
  • a gas exhaust 143 may be installed in the exhaust pipe 141.
  • the gas discharger 143 may be a gas discharge valve that controls discharge of the reaction gas.
  • the first pressure may be maintained or adjusted to a low level.
  • the reaction gas may be mixed with by-products from processing the substrate. Because the reaction gas and the by-product are mixed with each other, they may be collectively referred to as mixed gas.
  • an exhaust pipe 145 communicating with the external chamber 120 and a gas exhaust 147 installed therein may be similarly provided. Since these exhaust pipes 141 and 145 are connected to each other, the reaction gas is diluted with the shielding gas and its concentration is lowered.
  • the collection module 150 is configured to collect the by-products from the mixed gas flowing along the exhaust pipe 141.
  • the collection module 150 is disposed in the external chamber 120 while being connected to the exhaust pipe 141.
  • the collection module 150 is also located in front of the gas discharger 143 along the gas discharge direction in the exhaust pipe 141.
  • the collection module 150 since the collection module 150 is located within the external chamber 120, the by-products are collected within the external chamber 120. As a result, the by-products do not extend beyond the external chamber 120 and adversely affect the portion of the exhaust pipe 141 following the collection module 150, the gas discharger 143, and other related devices such as scrubbers.
  • the gas discharger 143 discharges the reaction gas from the internal chamber 110 to control, mainly lower, the first pressure. Adjusting the first pressure involves adjusting the second pressure in a set relationship therewith. Since the by-products are not mixed in the protective gas, the gas discharger 147 for controlling the second pressure operates without being adversely affected by the by-products. Accordingly, the gas discharger 143 for controlling the first pressure must operate normally without being adversely affected by the by-products.
  • the collection module 150 is located in front of the gas exhauster 143. The fact that the gas discharger 143 operates normally due to the influence of the collection module 150 has important implications not only for controlling the first pressure but also for controlling the second pressure related to the first pressure.
  • the collection module 150 Since the collection module 150 is in communication with the internal chamber 110 and the exhaust pipe 141, it is internally exposed to the first pressure.
  • the collection module 150 is externally exposed to the second pressure by the shielding gas. Since the second pressure maintains a set relationship with the first pressure, their pressure difference is not large. Even if the first pressure reaches tens of atmospheres, the collection module 150 is exposed to the pressure difference rather than the first pressure, so it is not necessary to have a high-level high pressure design corresponding to tens of atmospheres.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing the specific relationship between the chambers 110 and 120 of FIG. 1 and the collection module 150.
  • the housing 121 of the external chamber 120 may include a body portion 121a and a cover portion 121b. If the body portion 121a has a generally cylindrical shape, the cover portion 121b may have a shape corresponding to the open upper portion of the body portion 121a. The cover portion 121b may generally have a dome shape.
  • the space defined by the housing 121 may be divided into two zones by the partition plate 125.
  • the partition plate 125 may be disposed on the lower side of the cover portion 121b while being supported on the body portion 121a.
  • the partition plate 125 may define a high temperature zone 123 together with the body portion 121a, and may define a low temperature zone 127 together with the cover portion 121b.
  • the high-temperature zone 123 and the low-temperature zone 127 are connected to each other through a communication hole (not shown) formed in the partition plate 125, and may have the same pressure (the second pressure).
  • a heating module 160 is also arranged in the high temperature zone 123 .
  • the heating module 160 may include a heater 161 and an insulation block 165.
  • the heater 161 may have a shape surrounding the internal chamber 110.
  • the protective gas in the high temperature zone 123 and the reaction gas in the internal chamber 110 may be heated by the heat generated by the heater 161.
  • the insulation block 165 has a built-in heater 161 and prevents heat from the heater 161 from being transferred to the body portion 121a.
  • an insulating layer 125a may be provided at the lower part of the partition plate 125.
  • the insulation layer 125a may be disposed on the upper side of the heating module 160 to face the heater 161.
  • the insulation layer 125a is used to block heat generated by the heater 161 from being transferred to the low temperature area 127.
  • a cooling layer 125b may be provided on the upper part of the partition plate 125.
  • the cooling layer 125b may have a space to accommodate a cooling medium, for example, cooling water.
  • the cover portion 121b may also be provided with a space to accommodate cooling water. The cover portion 121b can accommodate a larger amount of coolant than the partition plate 125.
  • the cooling water contained in the cover portion 121b and/or the cooling layer 125b fills the low temperature zone 127 with cold air. Because of this, the temperature of the cold zone 127 can be maintained much lower than the temperature of the hot zone 125, for example, less than one tenth of the temperature of the hot zone 123.
  • the collection module 150 can be installed in the exhaust pipe 141 passing through the cold zone 127 while being located in the cold zone 127.
  • the collection module 150, and furthermore, the gas remaining in the exhaust pipe 141 and the collection module 150 among the reaction gases, are affected by the cold air.
  • the mixed gas flows from the high temperature zone 123 to the low temperature zone 127 and passes through the collection module 150.
  • the mixed gas will pass through the collection module 150 at a significantly cooled temperature rather than the high temperature used when processing the substrate.
  • the low temperature zone 127 serves to improve the cooling performance of the collection module 150 through preliminary or preemptive cooling of the mixed gas. As a result, the cooling load on the collection module 150 is reduced or the cooling efficiency of the collection module 150 is increased. The collection efficiency of the collection module 150 may also be improved.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram showing the connection relationship between the collection module 150, the coolant supply module 170, and the detection module 180 of FIG. 1.
  • the collection module 150 communicates with the exhaust pipe 141, as previously described.
  • the collection module 150 also communicates with the cooling water supply pipe 171 of the cooling water supply module 170.
  • the cooling water supply module 170 supplies cooling water to components other than the collection module 150 through a supply pipe (not shown) different from the cooling water supply pipe 171. Cooling water is also supplied to the cover portion 121b or the cooling layer 125b (see FIG. 2 above) of the external chamber 120 described above by the cooling water supply module 170.
  • the cooling water flowing in the cooling water supply pipe 171 cools the mixed gas flowing in the collection module 150.
  • the by-product exists as a gas in a high-temperature environment, and solidifies as it cools to become a powder.
  • the powder accumulates within the collection module 150 and does not escape out of the external chamber 120.
  • a detection module 180 that obtains information related to the collection module 150 may be introduced.
  • the sensing module 180 may include a temperature sensor 181 and a pressure sensor 185.
  • the temperature sensor 181 measures the temperature of the exhaust pipe 141. Since the temperature sensor 181 is located on the upstream side of the collection module 150, it can measure the temperature of the mixed gas flowing into the exhaust pipe 141.
  • the pressure sensor 185 measures the pressure of the exhaust pipe 141. Since the pressure sensor 185 is located downstream of the collection module 150, it can measure the pressure (change thereof) due to the presence of the exhaust pipe 141 where the powder accumulates.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the control configuration of the high-pressure substrate processing apparatus 100 of FIG. 1.
  • the cooling water supply module 170 may further include a chiller 175.
  • the chiller 175 is used to lower the temperature of the coolant supplied through the coolant supply pipe 171, etc.
  • the processing device 100 may further include a control module 190 and a storage module 195.
  • the control module 190 is connected to the detection module 180 and the coolant supply module 170.
  • the control module 190 is configured to control the coolant supply module 170 or output a replacement time for the collection module 150 based on the detection result of the detection module 180.
  • the storage module 195 is a component that stores data, programs, etc. that the control module 190 can refer to for control.
  • the control module 190 receives the temperature of the tip of the exhaust pipe 141 from the temperature sensor 181 connected thereto.
  • the temperature of the tip of the exhaust pipe 141 may be on the order of hundreds to thousands of degrees Celsius corresponding to the temperature of the internal chamber 110.
  • the control module 190 may adjust the temperature of the coolant according to the temperature of the exhaust pipe 141 and the temperature of the low temperature zone 127. If the temperature of the exhaust pipe 141 is high, the temperature of the coolant is lowered further.
  • the control module 190 may operate the chiller 175 to further lower the temperature of the coolant.
  • the control module 190 will determine the operation level of the chiller 175 by referring to the storage module 195.
  • the control module 190 also receives pressure at the rear end of the exhaust pipe 141 from the pressure sensor 185.
  • the pressure of the exhaust pipe 141 may vary depending on the state of the collection module 150.
  • the control module 190 may calculate a replacement time for the collection module 150. If replacement of the collection module 150 is necessary, the control module 190 can cause it to be alarmed through a buzzer, display, etc. or sent to a management computer.
  • the control module 190 will determine the specific degree (point) of the replacement time by referring to the storage module 195.
  • Figure 5 is a perspective view showing the structure of the collection module 150 of Figure 1.
  • the collection module 150 includes a body 151, a pair of exhaust pipe connections 152 and 153, a coolant coil 155, a pair of coolant supply pipe connections 156 and 157, and a filter ( 158 and 159).
  • Body 151 is a hollow body with an internal space.
  • the body 151 may have, for example, a hexahedral shape.
  • Body 151 may be made of metal material.
  • a pair of exhaust pipe connection portions 152 and 153 are coupled to both sides of the body 151. Specifically, they may be arranged to form a row along the flow direction (F) of the mixed gas (extension direction of the exhaust pipe 141).
  • the inlet exhaust pipe connection part 152 may be coupled to the right side of the body 151
  • the outlet exhaust pipe connection part 153 may be coupled to the left side of the body 151.
  • These are detachably coupled to the exhaust pipe 141. They also allow the mixed gas to communicate with the internal space of the body 151.
  • the coolant coil 155 is disposed in the internal space of the body 151 to cool the mixed gas.
  • the coolant coil 155 is wound in the form of a coil to maximize the time the coolant stays in the body 151.
  • a pair of coolant supply pipe connection portions 156 and 157 are installed at both ends of the coolant coil 155.
  • the connection portions 156 and 157 allow the coolant coil 155 to be detachably connected to the coolant supply pipe 171 (see FIG. 2). If one of the connection parts 156 and 157 is for receiving the coolant from the coolant supply pipe 171, the other is for returning the coolant that has passed through the coolant coil 155 to the coolant supply pipe 171.
  • the connection portions 156 and 157 may be arranged along a cross direction (I) that intersects the extension direction (F).
  • Filters 158 and 159 are configured to filter out the by-products or powder from the internal space of the body 151.
  • One of the filters 158 and 159 may be disposed between the inlet exhaust pipe connection 152 and the coolant coil 155, and the other may be disposed between the coolant coil 155 and the outlet exhaust pipe connection 153.
  • the manager needs to measure the pressure of the exhaust pipe 141 to determine the lifespan of the collection module 150 and replace it.
  • the manager only needs to separate a total of four connections, including the exhaust pipe connections (152 and 153) and the cooling water supply pipe connections (156 and 157). Thereby, only the collection module 150 can be replaced with a new one while the exhaust pipe 141 or the cooling water supply pipe 171 is left as is.
  • the high-pressure substrate processing apparatus as described above is not limited to the configuration and operation method of the embodiments described above.
  • the above embodiments may be configured so that various modifications can be made by selectively combining all or part of each embodiment.
  • the present invention has industrial applicability in the field of manufacturing high-pressure substrate processing equipment.

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Abstract

본 발명은, 처리를 위한 기판을 수용하도록 형성되는 내부 챔버; 중공형의 하우징과, 상기 하우징을 상기 내부 챔버를 수용하는 고온 구역과 상기 고온 구역 보다 낮은 온도를 갖는 저온 구역으로 구획하도록 배치되는 구획판을 구비하는 외부 챔버; 상기 내부 챔버에 상기 기판의 처리를 위한 반응 가스를 대기압보다 높은 제1 압력으로 공급하고, 상기 외부 챔버와 상기 내부 챔버 사이의 공간에는 보호 가스를 상기 제1 압력과 관련해 설정된 제2 압력으로 공급하도록 구성되는 급기 모듈; 상기 내부 챔버에 연통되며 상기 저온 구역을 지나는 배기관을 구비하여, 상기 반응 가스 및 상기 처리에 따른 부산물을 포함하는 혼합 가스를 배기하도록 구성되는 배기 모듈; 및 상기 배기관에 연통된 채로 상기 저온 구역에 배치되어, 상기 혼합 가스 중 상기 부산물을 포집하도록 구성되는 포집 모듈을 포함하는, 고압 기판 처리 장치를 제공한다.

Description

고압 기판 처리 장치
본 발명은 고압 환경에서 기판을 처리하는 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자의 제조 공정이 진행되는 동안에는 반도체 기판에는 다양한 처리가 수행된다. 상기 처리의 예로서는, 산화, 질화, 실리사이드, 이온 주입, 및 증착 공정 등이 있다. 반도체 소자의 계면 특성을 개선하기 위한 수소 또는 중수소 열처리 공정도 있다.
처리에 사용되는 가스는 챔버 내에 공급되어, 반도체 기판에 작용하게 된다. 그런 작용 중에, 반도체 기판에서는 파티클과 같은 부산물이 방출되기도 한다.
처리 공정의 배기 단계에서, 부산물은 공정에 사용된 가스와 혼합된 채로 배출된다. 부산물은 고온 환경에서는 기체 상태이나 처리 장비를 벗어나는 과정, 또는 벗어난 이후의 과정에서 고체화된다.
고체화된 부산물은 배기관이나 가스배출 밸브, 기타 스크러버나 진공 펌프 등의 내벽에 쌓이게 된다. 그에 따라 배관 및 각종 장치에서 유로를 폐쇄하여 문제를 일으킨다. 문제가 발생하는 범위는 가스와 부산물의 유동 경로를 따라 상당히 긴 구간이 될 수도 있다.
이에 대응하여 부산물을 포집하기 위한 장치, 예를 들어 콜드트랩이 사용되고 있다. 콜드트랩은 배출 가스를 냉각하여 부산물을 포집하는 것으로서, 냉각 성능이 부산물 포집 효율을 좌우한다. 콜드트랩은 전통적으로 스크러버 바로 앞에 설치되어, 스크러버와 진공 펌프의 유로 폐쇄 문제에 대응하고 있다.
본 발명의 일 목적은, 부산물을 챔버 내에서 제거하여, 부산물에 의한 악영향이 챔버를 넘어서 확대되지 않게 할 수 있는, 고압 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은, 기판에 대한 고압 처리에 사용되는 부산물 포집 모듈임에도 그에 대한 높은 수준의 고압설계는 필요 없게 하는, 고압 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 고압 기판 처리 장치는, 처리를 위한 기판을 수용하도록 형성되는 내부 챔버; 중공형의 하우징과, 상기 하우징을 상기 내부 챔버를 수용하는 고온 구역과 상기 고온 구역 보다 낮은 온도를 갖는 저온 구역으로 구획하도록 배치되는 구획판을 구비하는 외부 챔버; 상기 내부 챔버에 상기 기판의 처리를 위한 반응 가스를 대기압보다 높은 제1 압력으로 공급하고, 상기 외부 챔버와 상기 내부 챔버 사이의 공간에는 보호 가스를 상기 제1 압력과 관련해 설정된 제2 압력으로 공급하도록 구성되는 급기 모듈; 상기 내부 챔버에 연통되며 상기 저온 구역을 지나는 배기관을 구비하여, 상기 반응 가스 및 상기 처리에 따른 부산물을 포함하는 혼합 가스를 배기하도록 구성되는 배기 모듈; 및 상기 배기관에 연통된 채로 상기 저온 구역에 배치되어, 상기 혼합 가스 중 상기 부산물을 포집하도록 구성되는 포집 모듈을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 배기 모듈은, 상기 외부 챔버의 외부에 위치하도록 상기 배기관에 설치되고, 상기 혼합 가스가 상기 포집 모듈을 거쳐 외부로 배출되는 것을 조절하도록 형성되는 가스 배출기를 더 포함하고, 상기 포집 모듈은, 상기 가스 배출기의 앞에 위치할 수 있다.
여기서, 냉각수 공급관을 구비하는 냉각수 공급 모듈이 더 포함되고, 상기 포집 모듈은, 상기 혼합 가스가 상기 냉각수 공급관을 따라 유동하는 냉각수에 의해 냉각되어 상기 부산물이 파우더가 되게 하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 포집 모듈은, 상기 배기관과 탈착 가능하게 연결되는 한 쌍의 배기관 연결부; 및 상기 냉각수 공급관과 탈착 가능하게 연결되는 한 쌍의 냉각수 공급관 연결부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 한 쌍의 배기관 연결부는, 상기 배기관의 연장 방향을 따라 배열되고, 상기 한 쌍의 냉각수 공급관 연결부는, 상기 연장 방향에 교차하는 교차 방향을 따라 배열될 수 있다.
여기서, 상기 냉각수 공급 모듈은, 상기 저온 구역을 냉각하기 위하여, 상기 하우징 및 상기 구획판 중 하나에 냉각수를 공급하는 것일 수 있다.
여기서, 상기 배기관의 온도를 측정하는 온도 센서를 구비하는 감지 모듈; 및 상기 온도 센서 및 상기 냉각수 공급 모듈과 연결되는 제어 모듈을 더 포함되고, 상기 제어 모듈은, 상기 온도 센서로부터 획득된 상기 배기관의 온도에 기초하여, 상기 냉각수의 온도를 조절할 수 있다.
여기서, 상기 냉각수 공급 모듈은, 상기 냉각수를 냉각하도록 구성되는 칠러를 더 포함하고, 상기 제어 모듈은, 상기 냉각수의 온도를 낮추기 위해, 상기 칠러를 작동시킬 수 있다.
여기서, 상기 포집 모듈의 후단에서 상기 배기관의 압력을 측정하는 압력 센서를 구비하는 감지 모듈; 및 상기 압력 센서와 연결되는 제어 모듈이 더 포함되고, 상기 제어 모듈은, 상기 압력 센서로부터 획득된 상기 배기관의 압력에 기초하여, 상기 포집 모듈의 교체 시기가 출력되게 하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따른 고압 기판 처리 장치는, 피처리 기판을 수용하도록 형성되는 내부 챔버; 상기 내부 챔버를 수용하는 중공형의 하우징을 구비하는 외부 챔버; 상기 내부 챔버에 상기 기판의 처리를 위한 반응 가스를 대기압 보다 높은 제1 압력으로 공급하고, 상기 외부 챔버와 상기 내부 챔버 사이의 공간에는 보호 가스를 상기 제1 압력과 관련해 설정된 제2 압력으로 공급하도록 구성되는 급기 모듈; 상기 내부 챔버에 연통되는 배기관을 구비하여, 상기 반응 가스 및 상기 처리에 따른 부산물을 포함하는 혼합 가스를 상기 외부 챔버의 외부로 배기하도록 구성되는 배기 모듈; 및 상기 배기관에 연통된 채로 상기 외부 챔버 내에 배치되어 외부적으로는 상기 보호 가스에 의해 상기 제2 압력에 노출되고 내부적으로는 상기 반응 가스에 의해 상기 제1 압력에 노출되며, 상기 혼합 가스 중 상기 부산물을 포집하도록 구성되는 포집 모듈을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 압력과 상기 제2 압력의 차는 2 ATM 이하일 수 있다.
여기서, 상기 배기 모듈은, 상기 배기관에 설치되고, 상기 혼합 가스의 배출을 조절하도록 형성되는 가스 배출기를 더 포함하고, 상기 포집 모듈은, 상기 가스 배출기의 앞에 위치할 수 있다.
여기서, 상기 기판에 대한 처리를 위해 상기 반응 가스를 가열하도록 형성되는 히팅 모듈이 더 포함되고, 상기 외부 챔버는, 상기 하우징을 상기 내부 챔버 및 상기 히팅 모듈을 수용하는 고온 구역과 상기 고온 구역보다 낮은 온도를 갖는 저온 구역으로 구획하는 구획판을 더 포함하고, 상기 저온 구역은, 냉기로 충전될 수 있다.
여기서, 냉각수 공급 모듈이 더 포함되고, 상기 포집 모듈은, 상기 냉각수 공급 모듈에 의해 공급되는 냉각수에 의해 상기 혼합 가스가 냉각되어 상기 부산물이 파우더가 되게 하도록 구성되고, 상기 저온 구역은, 상기 냉각수 공급 모듈에 의해 상기 하우징 및 상기 구획판 중 하나에 공급되는 냉각수에 의해 상기 냉기를 생성할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 고압 기판 처리 장치에 의하면, 기판을 수용하는 내부 챔버와 내부 챔버를 감싸는 외부 챔버 각각에 제1 압력 또는 제2 압력에 따른 가스가 공급된 상태에서 내부 챔버 내의 가스가 배기되는 경우에 포집 모듈이 외부 챔버 내에서 배기관에 설치되어 작동하기에, 부산물에 의한 문제는 외부 챔버를 넘어서 확대되지 않게 된다.
포집 모듈은 내부 챔버와의 연통에 의해 내부적으로는 제1 압력에 노출되고 외부적으로는 제1 압력과 일정 관계로 설정된 제2 압력에 노출되기에, 기판에 대한 고압 처리에도 불구하고 포집 모듈에 대한 높은 수준의 고압설계는 필요하지 않을 수 있다.
포집 모듈이 외부 챔버 내에서 고온 구역과 구별되는 저온 구역에 배치됨에 따라서는, 포집 모듈은 내부 챔버로부터 배기되는 가스를 보다 강력하게 냉각하여, 부산물을 보다 효율적으로 포집할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 기판 처리 장치(100)에 대한 개념도이다.
도 2는 도 1의 챔버(110 및 120)와 포집 모듈(150) 간의 구체적 관계를 보인 부분 단면도이다.
도 3은 도 1의 포집 모듈(150)과 냉각수 공급 모듈(170) 및 감지 모듈(180) 간의 연결 관계를 보인 개념도이다.
도 4는 도 1의 고압 기판 처리 장치(100)에 대한 제어적 구성을 보인 블록도이다.
도 5는 도 1의 포집 모듈(150)의 구조를 보인 사시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고압 기판 처리 장치에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 기판 처리 장치(100)에 대한 개념도이다.
본 도면을 참조하면, 고압 기판 처리 장치(100)는, 내부 챔버(110), 외부 챔버(120), 급기 모듈(130), 배기 모듈(140), 그리고 포집 모듈(150)을 포함할 수 있다.
내부 챔버(110)는 처리를 위한 대상물을 수용하는 반응 공간을 형성한다. 내부 챔버(110)는 고온과 고압의 작업 환경에서 오염을 감소시키기 위해 비금속재, 예를 들어 석영으로 제작될 수 있다. 도면상 간략화되어 있지만, 내부 챔버(110)의 하단에는 상기 반응 공간을 개방하는 도어가 구비된다. 상기 도어가 하강함에 따라 상기 반응 공간이 개방되고, 상기 대상물은 홀더(미도시)에 장착된 채로 내부 챔버(110)에 투입될 수 있다. 상기 대상물은, 예를 들어 반도체 기판일 수 있다. 그 경우, 상기 홀더는 상기 반도체 기판을 복수 층으로 적층할 수 있는 웨이퍼 보트(wafer boat)가 될 수 있다.
외부 챔버(120)는 내부 챔버(110)를 전체적으로 감싸도록 배치된다. 내부 챔버(110)와 달리, 외부 챔버(120)는 오염 문제에서 자유롭기에, 금속재로 제작될 수 있다. 외부 챔버(120)는 내부 챔버(110)를 수용하는 내부 공간을 갖는 중공형의 하우징(121)을 가진다. 하우징(121) 역시 하부에는 도어를 구비하는데, 내부 챔버(110)의 도어가 개방될 때 그 도어에 연동되어 개방될 수 있다.
급기 모듈(130)은 내부 챔버(110)와 외부 챔버(120)에 대해 가스를 공급하는 구성이다. 급기 모듈(130)은 가스의 소스가 되는 가스 공급기(131)를 가진다. 가스 공급기(131)는 내부 챔버(110)에 대해 반응 가스로서, 예를 들어 수소/중수소, 플루오르, 암모니아, 염소, 질소 등을 선택적으로 제공할 수 있다. 가스 공급기(131)는 외부 챔버(120)에 대해서는 보호 가스로서, 예를 들어 불활성가스인 질소를 제공할 수 있다. 이들 반응 가스 및 보호 가스는 각각 반응가스 라인(133) 또는 보호가스 라인(135)를 통해 내부 챔버(110) 또는 외부 챔버(120)에 공급된다. 외부 챔버(120)에 공급된 보호 가스는, 구체적으로 외부 챔버(120)와 내부 챔버(110) 사이의 공간에 채워진다.
상기 반응 가스 및 상기 보호 가스는, 대기압보다 높은 압력으로서, 예를 들어 수 기압 내지 수십 기압에 이르는 고압을 형성하도록 공급될 수 있다. 상기 반응 가스의 압력이 제1 압력이고 상기 보호 가스의 압력이 제2 압력일 때, 이들은 설정된 관계(범위)로 유지될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 압력이 상기 제1 압력보다 다소 크게 설정될 수 있다. 상기 제1 압력과 상기 제2 압력 간의 압력차는, 예를 들어 2 ATM 이하일 수 있다. 상기 압력차는 내부 챔버(110)로부터 상기 반응 가스가 누설되지 않게 되는 이점을 제공한다.
배기 모듈(140)은 상기 반응 가스, 그리고 상기 보호 가스를 배기하기 위한 구성이다. 먼저, 내부 챔버(110)로부터 상기 반응 가스를 배기하기 위하여, 내부 챔버(110)에는 배기관(141)이 연결된다. 배기관(141)은 내부 챔버(110)의 상부에 연결되어, 외부 챔버(120)의 밖으로 연장될 수 있다. 배기관(141)에는 가스 배출기(143)가 설치될 수 있다. 가스 배출기(143)는 상기 반응 가스의 배출을 조절하는 가스 배출 밸브일 수 있다. 가스 배출기(143)의 작동에 따라 상기 제1 압력은 유지, 혹은 낮게 조절될 수 있다. 상기 반응 가스에는 기판에 대한 처리에 따른 부산물이 혼합될 수 있다. 상기 반응 가스와 상기 부산물은 서로 혼합되어 있음으로 인하여, 그들은 혼합 가스라 통칭될 수 있다.
외부 챔버(120)로부터 상기 보호 가스를 배출하기 위해서도, 유사하게 외부 챔버(120)에 연통되는 배기관(145)과 그에 설치되는 가스 배출기(147)가 구비될 수 있다. 이들 배기관(141 및 145)은 서로 연결되기에, 상기 반응 가스는 상기 보호 가스에 희석되어 그 농도가 낮아지게 된다.
포집 모듈(150)은 배기관(141)을 따라 유동하는 상기 혼합 가스 중 상기 부산물을 포집하는 구성이다. 포집 모듈(150)은 배기관(141)에 연통된 채로 외부 챔버(120) 내에 배치된다. 포집 모듈(150)은 또한 배기관(141)에서 가스 배출 방향을 따라 가스 배출기(143)의 앞에 위치하게 된다.
이러한 구성에 의하면, 포집 모듈(150)이 외부 챔버(120) 내에 위치하기에, 상기 부산물은 외부 챔버(120) 내에서 포집된다. 그 결과, 상기 부산물이 외부 챔버(120)를 넘어서, 배기관(141) 중 포집 모듈(150) 다음의 부분, 가스 배출기(143), 및 기타 스크러버 등의 관련 장치에 대해 악영향을 미치지는 않게 된다.
가스 배출기(143)는 내부 챔버(110)에서 상기 반응 가스를 배출하여 상기 제1 압력을 조절, 주로는 강하시키는 것이다. 상기 제1 압력 조절은 그와 설정 관계를 갖는 상기 제2 압력의 조절을 수반한다. 상기 보호 가스에는 상기 부산물이 혼입되지 않기에, 상기 제2 압력의 조절을 위한 가스 배출기(147)는 상기 부산물에 의한 악영향을 받지 않은 채로 작동하게 된다. 그에 따라, 상기 제1 압력의 조절을 위한 가스 배출기(143)가 상기 부산물에 의한 악영향을 받지 않고 정상적으로 작동해야 한다. 이를 위해, 포집 모듈(150)은 가스 배출기(143)의 앞에 위치하게 된다. 포집 모듈(150)의 영향으로 가스 배출기(143)가 정상적으로 작동한다는 것은, 상기 제1 압력의 조절뿐 아니라 상기 제1 압력에 연관된 상기 제2 압력의 조절에도 중요한 의미를 갖는다.
포집 모듈(150)은 내부 챔버(110)와 배기관(141)을 통해 연통되어 있기에, 내부적으로 상기 제1 압력에 노출되어 있다. 포집 모듈(150)은 외부적으로는 상기 보호 가스에 의해 상기 제2 압력에 노출된다. 상기 제2 압력은 상기 제1 압력과 설정 관계를 유지하기에, 그들의 압력차는 크지는 않다. 상기 제1 압력이 수십 기압에 이른다고 하더라도, 포집 모듈(150)은 상기 제1 압력이 아닌 상기 압력차에 노출되는 것이기에, 수십 기압에 대응하는 높은 수준의 고압설계를 갖추지 않아도 된다.
도 2는 도 1의 챔버(110 및 120)와 포집 모듈(150) 간의 구체적 관계를 보인 부분 단면도이다.
본 도면을 참조하면, 외부 챔버(120)의 하우징(121)은 몸통부(121a)와 커버부(121b)를 포함할 수 있다. 몸통부(121a)는 대체로 실린더 형태를 가지는 것이라면, 커버부(121b)는 몸통부(121a)의 개방된 상부에 대응하는 형태를 가질 수 있다. 커버부(121b)는 대체로 돔 형상을 가질 수 있다.
하우징(121)이 한정하는 공간, 다시 말해 상기 내부 공간은 구획판(125)에 의해 두 구역으로 구획될 수 있다. 구획판(125)은 몸통부(121a)에 지지된 채로 커버부(121b)의 하측에 배치될 수 있다. 구획판(125)은 몸통부(121a)와 함께 고온 구역(123)을 한정하고, 커버부(121b)와 함께는 저온 구역(127)을 한정할 수 있다. 고온 구역(123)과 저온 구역(127)은 구획판(125)에 형성된 연통홀(미도시) 등에 의해 서로 연통되어, 서로 간에 동일한 압력(상기 제2 압력)을 가질 수 있다.
고온 구역(123)에는 내부 챔버(110)에 더하여, 히팅 모듈(160)이 또한 배치된다. 히팅 모듈(160)은 히터(161)와 단열 블럭(165)을 포함할 수 있다. 히터(161)는 내부 챔버(110)를 둘러싸는 형태를 가질 수 있다. 히터(161)에서 발생한 열에 의해 고온 구역(123) 내의 상기 보호 가스, 그리고 내부 챔버(110) 내의 상기 반응 가스가 가열될 수 있다. 히터(161)의 작동으로, 상기 반응 가스의 온도는 수백 ~ 천 ℃에 이를 수 있다. 단열 블럭(165)은 히터(161)를 내장하며, 히터(161)의 열이 몸통부(121a) 측으로 전달되지 않게 한다.
히터(161)에 대응하여, 구획판(125)의 하부에는 단열층(125a)이 구비될 수 있다. 단열층(125a)은 히터(161)와 마주하도록 히팅 모듈(160)의 상측에 배치될 수 있다. 단열층(125a)은 히터(161)에서 발생한 열이 저온 구역(127)으로 전달되는 것을 차단하기 위한 것이다.
구획판(125)의 상부에는 냉각층(125b)이 구비될 수 있다. 냉각층(125b)은 냉각 매체, 예를 들어 냉각수를 수용하는 공간을 가질 수 있다. 냉각층(125b)에 대응하여, 커버부(121b)에도 냉각수를 수용하는 공간이 구비될 수 있다. 커버부(121b)는 구획판(125) 보다 많은 양의 냉각수를 수용할 수 있다.
커버부(121b) 및/또는 냉각층(125b)에 수용된 냉각수는 저온 구역(127)을 냉기로 충전한다. 이로 인하여, 저온 구역(127)의 온도는 고온 구역(125)의 온도 보다 훨씬 낮게, 예를 들어 고온 구역(123)의 온도의 십 분의 일 이하로 유지될 수 있다.
포집 모듈(150)은 저온 구역(127)에 위치한 채로 저온 구역(127)을 지나는 배기관(141)에 설치될 수 있다. 포집 모듈(150), 나아가 상기 반응 가스 중에 배기관(141)과 포집 모듈(150)에 머무는 가스는 상기 냉기의 영향을 받는 상태가 된다.
이러한 구성에 의하면, 상기 혼합 가스는 고온 구역(123)에서 저온 구역(127)으로 유동하여 포집 모듈(150)를 거치게 된다. 그에 의해, 상기 혼합 가스는 상기 기판을 처리할 때의 높은 온도 보다는 크게 냉각된 온도로 포집 모듈(150)을 통과하게 될 것이다. 저온 구역(127)은 상기 혼합 가스에 대한 예비적 혹은 선제적인 냉각을 통해, 포집 모듈(150)의 냉각 성능을 향상시키는 역할을 한다. 그 결과, 포집 모듈(150)에서의 냉각 부하가 감소되거나, 포집 모듈(150)의 냉각 효율이 높아진다. 포집 모듈(150)의 포집 효율 또한 향상될 수 있다.
포집 모듈(150)과 주변 구성과의 연결 관계에 대해서는 도 3를 참조하여 설명한다. 도 3은 도 1의 포집 모듈(150)과 냉각수 공급 모듈(170) 및 감지 모듈(180) 간의 연결 관계를 보인 개념도이다.
본 도면을 참조하면, 포집 모듈(150)은, 앞서 설명한 바대로, 배기관(141)과 연통된다. 포집 모듈(150)은 또한, 냉각수 공급 모듈(170)의 냉각수 공급관(171)과 연통되기도 한다.
냉각수 공급 모듈(170)은 냉각수 공급관(171)과 다른 공급관(미도시)을 통해, 포집 모듈(150) 외의 구성에도 냉각수를 공급한다. 앞서 설명한 외부 챔버(120)의 커버부(121b)나 냉각층(125b, 이상 도 2 참조)에도 냉각수 공급 모듈(170)에 의해 냉각수가 공급되는 것이다.
냉각수 공급관(171) 내를 유동하는 냉각수는 포집 모듈(150) 내를 유동하는 상기 혼합 가스를 냉각시킨다. 상기 부산물은 고온 환경에서 기체로 존재하다가, 냉각됨에 따라 고체화되어 파우더가 된다. 상기 파우더는 포집 모듈(150) 내에 쌓이게 되어, 외부 챔버(120) 밖으로 벗어나지 않게 된다.
포집 모듈(150)의 효율적인 작동 및 교체 시기 파악을 위해서, 포집 모듈(150)과 관련한 정보를 획득하는 감지 모듈(180)이 도입될 수 있다. 감지 모듈(180)로는 온도 센서(181)와 압력 센서(185)가 채용될 수 있다.
온도 센서(181)는 배기관(141)의 온도를 측정한다. 온도 센서(181)는 포집 모듈(150)의 상류 측에 위치하기에, 배기관(141)으로 유입되는 상기 혼합 가스의 온도를 측정할 수 있다.
압력 센서(185)는 배기관(141)의 압력을 측정한다. 압력 센서(185)는 포집 모듈(150)의 후류(downstream)에 위치하기에, 상기 파우더가 쌓이는 배기관(141)의 존재로 인한 압력(그의 변화)을 측정할 수 있다.
이상의 감지 모듈(180)로부터 획득된 정보에 따른 제어에 대해서는 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 도 1의 고압 기판 처리 장치(100)에 대한 제어적 구성을 보인 블록도이다.
본 도면을 참조하면, 냉각수 공급 모듈(170)은 칠러(175)를 더 포함할 수 있다. 칠러(175)는 냉각수 공급관(171) 등을 통해 공급되는 상기 냉각수의 온도를 낮추기 위한 것이다.
냉각수 공급 모듈(170)에 더하여, 처리 장치(100)는 제어 모듈(190)과 저장 모듈(195)을 더 포함할 수 있다. 제어 모듈(190)은 감지 모듈(180) 및 냉각수 공급 모듈(170)과 연결된다. 제어 모듈(190)은 감지 모듈(180)의 감지 결과에 근거하여, 냉각수 공급 모듈(170)을 제어하거나 포집 모듈(150)의 교체 시기가 출력되게 하는 구성이다. 저장 모듈(195)은 제어 모듈(190)이 제어를 위해 참조할 수 있는 데이터, 프로그램 등을 저장하는 구성이다.
제어 모듈(190)은 그와 연결된 온도 센서(181)로부터 배기관(141)의 선단의 온도를 받아들인다. 배기관(141)의 선단의 온도는 내부 챔버(110)의 온도에 대응하여 수 백 내지 천 ℃ 수준일 수 있다. 제어 모듈(190)은 배기관(141)의 온도, 그리고 저온 구역(127)의 온도에 따라 상기 냉각수의 온도를 조절할 수 있다. 상기 배기관(141)의 온도가 높은 경우라면, 상기 냉각수의 온도를 더 낮추는 방식이다. 제어 모듈(190)은 칠러(175)를 작동시켜 상기 냉각수의 온도를 더 낮출 수 있다. 칠러(175)의 작동 정도는, 제어 모듈(190)이 저장 모듈(195)을 참조하여 결정할 것이다.
제어 모듈(190)은 압력 센서(185)로부터 배기관(141)의 후단의 압력을 받아들이기도 한다. 배기관(141)의 압력은 포집 모듈(150)의 상태에 따라 달라질 수 있다. 포집 모듈(150)이 사용된 지 얼마 안된 경우에 비해 오래 사용된 경우에, 배기관(141)의 압력에 변화가 발생하게 된다. 이는 상기 파우더가 포집 모듈(150) 내에 쌓임에 따라서 포집 모듈(150) 내의 유로가 좁아졌기 때문이다. 그러한 압력 변화에 기초하여, 제어 모듈(190)은 포집 모듈(150)의 교체 시기를 산출할 수 있다. 포집 모듈(150)에 대한 교체가 필요한 경우라면, 제어 모듈(190)은 그가 부저나 디스플레이 등을 통해 알람되거나 관리 컴퓨터에 전송되게 할 수 있다. 상기 교체 시기의 구체적 정도(시점)는, 제어 모듈(190)이 저장 모듈(195)을 참조하여 결정할 것이다.
이상의 포집 모듈(150)의 구체적 구조는 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 도 1의 포집 모듈(150)의 구조를 보인 사시도이다.
본 도면을 참조하면, 포집 모듈(150)은, 바디(151), 한 쌍의 배기관 연결부(152 및 153), 냉각수 코일(155), 한 쌍의 냉각수 공급관 연결부(156 및 157), 그리고 필터(158 및 159)를 포함할 수 있다.
바디(151)는 내부 공간을 가지는 중공체이다. 바디(151)는, 예를 들어 육면체의 형상을 가질 수 있다. 바디(151)는 금속 재질로 만들어질 수 있다.
한 쌍의 배기관 연결부(152 및 153)는 바디(151)의 양 측면에 결합된다. 구체적으로, 그들은 상기 혼합 가스의 유동 방향(F){배기관(141)의 연장 방향}을 따라 일 열을 이루도록 배열될 수 있다. 그들 중 하나인 유입 배기관 연결부(152)가 바디(151)의 우측면에 결합되며, 다른 하나인 유출 배기관 연결부(153)는 바디(151)의 좌측면에 결합될 수 있다. 이들은 배기관(141)에 대해 탈착 가능하게 결합된다. 이들은 또한 상기 혼합 가스가 바디(151)의 내부 공간과 연통되게 한다.
냉각수 코일(155)은 바디(151)의 내부 공간에 배치되어, 상기 혼합 가스를 냉각하는 구성이다. 냉각수 코일(155)은 코일 형태로서 권선되어, 상기 냉각수가 바디(151) 내에 머무르는 시간이 극대화되게 한다.
한 쌍의 냉각수 공급관 연결부(156 및 157)는 냉각수 코일(155)의 양 단부에 설치되는 구성이다. 연결부(156 및 157)는 냉각수 코일(155)이 냉각수 공급관(171, 도 2 참조)에 탈착 가능하게 연결되게 한다. 연결부(156 및 157) 중 하나가 상기 냉각수 공급관(171)에서 상기 냉각수를 공급받기 위한 것이라면, 다른 하나는 냉각수 코일(155)을 거친 상기 냉각수를 상기 냉각수 공급관(171)에 되돌려 보내기 위한 것이다. 연결부(156 및 157)는 상기 연장 방향(F)에 교차하는 교차 방향(I)을 따라 배열될 수 있다.
필터(158 및 159)는 바디(151)의 내부 공간에서 상기 부산물 또는 상기 파우더를 걸러내는 구성이다. 필터(158 및 159) 중 하나는 유입 배기관 연결부(152)와 냉각수 코일(155) 사이에 배치되고, 다른 하나는 냉각수 코일(155)과 유출 배기관 연결부(153) 사이에 배치될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 상기 냉각수 코일(155) 내를 유동하는 상기 냉각수의 냉각 작용에 의해, 상기 혼합 가스 중 부산물은 고체화되어 상기 파우더가 된다. 상기 파우더는 바디(151)의 내부 공간에 쌓이게 된다. 일부 유동하는 파우더가 있다고 하더라도, 그는 필터(158 및 159)에 의해서 바디(151) 외부로 배출되지 않는다. 상기 부산물이 통제됨에 따라, 포집 모듈(150) 이후의 가스 유동 경로에서 상기 부산물에 의한 유로 폐쇄의 문제가 발생하지 않게 된다.
상기 파우더가 쌓임에 따라 포집 모듈(150) 자체는 수명이 영구적이지는 못하다. 앞서 도 4를 참조하여 설명한 바대로, 관리자는 배기관(141)의 압력을 측정하여 포집 모듈(150)의 수명을 파악하고 교체할 필요가 있다. 포집 모듈(150)의 교체 시에는, 관리자는 배기관 연결부(152 및 153) 및 냉각수 공급관 연결부(156 및 157) 등 총 4개의 연결부를 분리하면 된다. 그에 의해, 배기관(141)이나 냉각수 공급관(171)은 그대로 남겨진 채로, 포집 모듈(150)만이 새 것으로 교체될 수 있다.
상기와 같은 고압 기판 처리 장치는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
본 발명은 고압 기판 처리 장치 제조 분야에 산업상 이용 가능성이 있다.

Claims (14)

  1. 처리를 위한 기판을 수용하도록 형성되는 내부 챔버;
    중공형의 하우징과, 상기 하우징을 상기 내부 챔버를 수용하는 고온 구역과 상기 고온 구역 보다 낮은 온도를 갖는 저온 구역으로 구획하도록 배치되는 구획판을 구비하는 외부 챔버;
    상기 내부 챔버에 상기 기판의 처리를 위한 반응 가스를 대기압보다 높은 제1 압력으로 공급하고, 상기 외부 챔버와 상기 내부 챔버 사이의 공간에는 보호 가스를 상기 제1 압력과 관련해 설정된 제2 압력으로 공급하도록 구성되는 급기 모듈;
    상기 내부 챔버에 연통되며 상기 저온 구역을 지나는 배기관을 구비하여, 상기 반응 가스 및 상기 처리에 따른 부산물을 포함하는 혼합 가스를 배기하도록 구성되는 배기 모듈; 및
    상기 배기관에 연통된 채로 상기 저온 구역에 배치되어, 상기 혼합 가스 중 상기 부산물을 포집하도록 구성되는 포집 모듈을 포함하는, 고압 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배기 모듈은,
    상기 외부 챔버의 외부에 위치하도록 상기 배기관에 설치되고, 상기 혼합 가스가 상기 포집 모듈을 거쳐 외부로 배출되는 것을 조절하도록 형성되는 가스 배출기를 더 포함하고,
    상기 포집 모듈은,
    상기 가스 배출기의 앞에 위치하는, 고압 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    냉각수 공급관을 구비하는 냉각수 공급 모듈을 더 포함하고,
    상기 포집 모듈은,
    상기 혼합 가스가 상기 냉각수 공급관을 따라 유동하는 냉각수에 의해 냉각되어 상기 부산물이 파우더가 되게 하도록 구성되는, 고압 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 포집 모듈은,
    상기 배기관과 탈착 가능하게 연결되는 한 쌍의 배기관 연결부; 및
    상기 냉각수 공급관과 탈착 가능하게 연결되는 한 쌍의 냉각수 공급관 연결부를 포함하는, 고압 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 한 쌍의 배기관 연결부는, 상기 배기관의 연장 방향을 따라 배열되고,
    상기 한 쌍의 냉각수 공급관 연결부는, 상기 연장 방향에 교차하는 교차 방향을 따라 배열되는, 고압 기판 처리 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 냉각수 공급 모듈은,
    상기 저온 구역을 냉각하기 위하여, 상기 하우징 및 상기 구획판 중 하나에 냉각수를 공급하는 것인, 고압 기판 처리 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 배기관의 온도를 측정하는 온도 센서를 구비하는 감지 모듈; 및
    상기 온도 센서 및 상기 냉각수 공급 모듈과 연결되는 제어 모듈을 더 포함하고,
    상기 제어 모듈은,
    상기 온도 센서로부터 획득된 상기 배기관의 온도에 기초하여, 상기 냉각수의 온도를 조절하는, 고압 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 냉각수 공급 모듈은,
    상기 냉각수를 냉각하도록 구성되는 칠러를 더 포함하고,
    상기 제어 모듈은,
    상기 냉각수의 온도를 낮추기 위해, 상기 칠러를 작동시키는, 고압 기판 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 포집 모듈의 후단에서 상기 배기관의 압력을 측정하는 압력 센서를 구비하는 감지 모듈; 및
    상기 압력 센서와 연결되는 제어 모듈을 더 포함하고,
    상기 제어 모듈은,
    상기 압력 센서로부터 획득된 상기 배기관의 압력에 기초하여, 상기 포집 모듈의 교체 시기가 출력되게 하는 것인, 고압 기판 처리 장치.
  10. 피처리 기판을 수용하도록 형성되는 내부 챔버;
    상기 내부 챔버를 수용하는 중공형의 하우징을 구비하는 외부 챔버;
    상기 내부 챔버에 상기 기판의 처리를 위한 반응 가스를 대기압 보다 높은 제1 압력으로 공급하고, 상기 외부 챔버와 상기 내부 챔버 사이의 공간에는 보호 가스를 상기 제1 압력과 관련해 설정된 제2 압력으로 공급하도록 구성되는 급기 모듈;
    상기 내부 챔버에 연통되는 배기관을 구비하여, 상기 반응 가스 및 상기 처리에 따른 부산물을 포함하는 혼합 가스를 상기 외부 챔버의 외부로 배기하도록 구성되는 배기 모듈; 및
    상기 배기관에 연통된 채로 상기 외부 챔버 내에 배치되어 외부적으로는 상기 보호 가스에 의해 상기 제2 압력에 노출되고 내부적으로는 상기 반응 가스에 의해 상기 제1 압력에 노출되며, 상기 혼합 가스 중 상기 부산물을 포집하도록 구성되는 포집 모듈을 포함하는, 고압 기판 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 압력과 상기 제2 압력의 차는 2 ATM 이하인, 고압 기판 처리 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 배기 모듈은,
    상기 배기관에 설치되고, 상기 혼합 가스의 배출을 조절하도록 형성되는 가스 배출기를 더 포함하고,
    상기 포집 모듈은,
    상기 가스 배출기의 앞에 위치하는, 고압 기판 처리 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 기판에 대한 처리를 위해 상기 반응 가스를 가열하도록 형성되는 히팅 모듈을 더 포함하고,
    상기 외부 챔버는,
    상기 하우징을 상기 내부 챔버 및 상기 히팅 모듈을 수용하는 고온 구역과 상기 고온 구역보다 낮은 온도를 갖는 저온 구역으로 구획하는 구획판을 더 포함하고,
    상기 저온 구역은,
    냉기로 충전되는, 고압 기판 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    냉각수 공급 모듈을 더 포함하고,
    상기 포집 모듈은,
    상기 냉각수 공급 모듈에 의해 공급되는 냉각수에 의해 상기 혼합 가스가 냉각되어 상기 부산물이 파우더가 되게 하도록 구성되고,
    상기 저온 구역은,
    상기 냉각수 공급 모듈에 의해 상기 하우징 및 상기 구획판 중 하나에 공급되는 냉각수에 의해 상기 냉기를 생성하는, 고압 기판 처리 장치.
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