KR20150080212A - 기판처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판을 처리하는 장치 및 방법을 제공한다. 기판처리장치는 내부에 기판을 처리하는 처리공간을 제공하는 챔버 및 상기 챔버 내부를 배기하는 배기유닛을 포함하되, 상기 배기유닛은 상기 챔버에 결합된 배기관 및 상기 배기관에 설치되는 밸브 유닛을 포함하고, 상기 밸브 유닛은 상기 배기관의 통로를 개폐하는 플레이트, 상기 배기관의 일측에 위치되며, 내부에 상기 플레이트가 수용 가능하며, 상기 통로와 통하는 수용공간이 제공되는 하우징, 상기 플레이트를 상기 배기관 내의 통로와 상기 하우징 내 사이로 이동시키는 플레이트 구동기, 그리고 상기 플레이트의 상면 또는 상기 플레이트와 상기 배기관의 접촉영역으로 퍼지 가스를 공급하는 가스 공급 부재를 포함한다. 배기관의 일측에 위치된 하우징으로부터 퍼지가스를 공급하므로, 하우징 및 배기관의 내부, 그리고 하우징에 위치된 플레이트를 용이하게 세정 처리할 수 있다.

Description

기판처리장치{Apparatus for treating substrate}

본 발명은 기판을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

반도체 소자의 제조 공정은 식각, 증착, 그리고 세정 등 다양한 공정들을 포함한다. 이들 중 식각 및 증착 공정들은 공정가스를 챔버 내에 공급하여 진행되며, 이때 공정 균일도를 위해 공정가스는 기판의 전체 영역으로 균일하게 공급되어야 한다.

이러한 공정들은 챔버 내에 공정가스를 공급하고, 챔버의 내부 분위기를 일정하게 유지시킨다. 챔버의 내부 분위기를 일정하게 유지시키기 위해서는 챔버 내에 음압을 제공한다. 도1은 일반적인 기판처리장치를 보여주는 일 예로서, 음압은 챔버에 연결된 배기관(2)을 통해 제공된다. 이때 진공압의 세기 및 이에 따른 공정가스의 배기량은 배기관(2)의 개방율에 따라 조절된다. 배기관(2)의 개방율은 그 배기관(2)에 제공된 플레이트(4)에 의해 조절된다. 플레이트(4)는 배기관(2)의 일측에 위치된 하우징(6)과 배기관(2)의 통로 간을 이동하며 그 개방율을 조절한다.

그러나 챔버 내에 발생된 공정부산물은 그 음압에 의해 배기관(2)을 통해 배기된다. 배기되는 과정에서 공정부산물은 플레이트(4)의 상면에 부착되거나 플레이트(4)와 배기관(2)의 접촉되는 영역에 누적된다.

이로 인해 배기관(2)의 개방율은 그 누적된 공정부산물에 의해 상이하게 변화될 수 있다. 또한 배기관(2)과 플레이트(4)가 접촉되는 오링이 파손될 수 있다. 이에 따라 배기관(2) 및 플레이트(4)에 대한 주기적인 세정을 필요로 한다. 그러나 배기관(2)의 내부 및 플레이트(4)를 세정하기 위해서는 그 장치를 분해해야 한다.

본 발명은 배기관 내부에 공정부산물이 누적되어 그 장치의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 배기관의 내부를 용이하게 메인터넌스할 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예는 기판을 처리하는 장치 및 방법을 제공한다. 기판처리장치는 내부에 기판을 처리하는 처리공간을 제공하는 챔버 및 상기 챔버 내부를 배기하는 배기유닛을 포함하되, 상기 배기유닛은 상기 챔버에 결합된 배기관 및 상기 배기관에 설치되는 밸브 유닛을 포함하고, 상기 밸브 유닛은 상기 배기관의 통로를 개폐하는 플레이트, 상기 배기관의 일측에 위치되며, 내부에 상기 플레이트가 수용 가능하며, 상기 통로와 통하는 수용공간이 제공되는 하우징, 상기 플레이트를 상기 배기관 내의 통로와 상기 하우징 내 사이로 이동시키는 플레이트 구동기, 그리고 상기 플레이트의 상면 또는 상기 플레이트와 상기 배기관의 접촉영역으로 퍼지 가스를 공급하는 가스 공급 부재를 포함한다.

상기 배기관에 설치되며, 상기 배기관에 음압을 제공하는 감압 부재를 더 포함하고, 상기 밸브 유닛은 상기 챔버와 상기 감압 부재 사이에 위치되며, 상기 가스 공급 부재는 상기 수용공간에 퍼지 가스를 공급하도록 상기 하우징의 내벽에 형성된 제1홀에 연결되는 제1가스 공급 라인을 가질 수 있다. 상기 제1홀은 복수 개로 제공되며, 각각의 상기 제1홀은 상기 배기관의 통로를 향하도록 형성될 수 있다. 상기 제1홀은 복수 개로 제공되며, 각각의 상기 제1홀은 상기 하우징의 상부벽에 형성될 수 있다. 상기 가스 공급 부재는 상기 배기관의 통로를 퍼지 가스를 공급하도록 상기 배기관의 내벽에 형성된 제2홀에 연결되는 제2가스 공급 라인을 더 포함할 수 있다. 상기 제2홀은 복수 개로 제공되며, 각각의 상기 제2홀은 상기 플레이트와 상기 배기관의 접촉 영역과 인접한 영역에 형성될 수 있다.

기판이 처리되는 챔버의 내부공간을 배기하는 방법으로는 챔버에 연결된 배기관의 통로에 음압을 제공하여 상기 챔버의 내부를 감압하되, 상기 배기관은 플레이트가 상기 배기관의 일측에 위치된 하우징과 상기 통로 간을 이동하여 상기 배기관을 개폐하고, 상기 플레이트 또는 상기 플레이트와 상기 배기관이 접촉되는 영역으로 퍼지가스를 공급하여 상기 배기관을 세정한다.

상기 하우징의 내벽에 형성된 제1홀을 통해 상기 통로에 퍼지가스를 공급할 수 있다. 상기 배기관의 내벽에 형성된 제2홀을 통해 상기 통로에 퍼지가스를 공급할 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 배기관의 일측에 위치된 하우징으로부터 퍼지가스를 공급하므로, 하우징 및 배기관의 내부, 그리고 하우징에 위치된 플레이트를 용이하게 세정 처리할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 의하면, 배기관과 플레이트가 접촉되는 영역으로부터 퍼지가스를 공급하므로, 배기관에 누적되는 공정부산물을 용이하게 세정 처리할 수 있다.

도1은 일반적인 기판처리장치를 보여주는 단면도이다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치를 보여주는 단면도이다.
도3은 도2의 배플을 보여주는 평면도이다.
도4는 도2의 배기유닛을 선 a-a'로 절단한 면을 보여주는 단면도이다.
도5는 도2의 밸브유닛을 보여주는 단면도이다.
도6은 도5의 배기유닛의 다른 실시예를 보여주는 단면도이다.
도7은 도4의 밸브유닛의 다른 실시예를 보여주는 단면도이다.

본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이다.

본 발명의 실시예에서는 공정가스를 이용하여 기판을 식각하는 기판처리장치 에 대해 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 챔버 내에 공정가스를 공급하여 공정을 수행하는 다양한 종류의 장치에 적용 가능하다.

도2는 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치를 보여주는 단면도이다. 도2를 참조하면, 기판처리장치(10)는 챔버(100), 지지부재(400) 가스공급유닛(200), 플라즈마소스(300), 배플, 그리고 배기유닛(500)를 포함한다.

챔버(100)는 내부에 기판이 처리되는 처리공간을 제공한다. 챔버(100)는 원통 형상으로 제공된다. 챔버(100)는 금속 재질로 제공된다. 예컨대, 챔버(100)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 챔버(100)의 바닥면에는 배기홀(170)이 형성된다. 공정 진행 중에 발생되는 부산물 및 챔버(100) 내에 머무르는 공정가스는 배기홀(170)을 통해 챔버(100)의 외부로 배출된다. 챔버(100)의 일측면에는 개구(130)가 형성된다. 개구(130)는 기판(W)이 반입 또는 반출되는 통로로서 기능한다. 개구(130)에는 도어(150)가 설치되고, 도어(150)는 개구(130)를 개폐할 수 있다.

지지부재(400)는 챔버(100)의 처리공간에서 기판(W)을 지지한다. 지지부재(400)는 정전기력을 이용하여 기판(W)을 지지하는 정전척(400)으로 제공된다. 선택적으로 지지부재(400)는 기계적 클램핑과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지할 수 있다.

정전척(400)은 유전판(410), 포커스링(450), 그리고 베이스(430)를 포함한다. 유전판(410)의 상면에는 기판(W)이 놓인다. 유전판(410)은 원판 형상으로 제공된다. 유전판(410)은 기판(W)보다 작은 반경을 가질 수 있다. 유전판(410)의 내부에는 하부전극(412)이 설치된다. 하부전극(412)에는 전원이 연결되고, 전원으로부터 전력을 인가받는다. 하부전극(412)은 인가된 전력으로부터 기판(W)이 유전판(410)에 흡착되도록 정전기력을 제공한다. 유전판(410)의 내부에는 기판(W)을 가열하는 히터(416)가 설치된다. 히터(416)는 하부전극(412)의 아래에 위치될 수 있다. 히터(416)는 나선 형상의 열선으로 제공될 수 있다.

포커스링(450)은 플라즈마를 기판(W)으로 집중시킨다. 포커스링(450)은 유전판(410)의 둘레를 감싸도록 제공된다. 포커스링(450)은 환형의 링 형상으로 제공된다. 포커스링(450)은 그 외측부가 내측부에 비해 높게 단차진 형상으로 제공된다. 포커스링(450)의 상면 내측부는 기판(W)의 저면 가장자리영역을 지지한다. 포커스링(450)의 외측부는 기판(W)의 측부 영역을 감싸도록 제공된다.

베이스(430)는 유전판(410)을 지지한다. 베이스(430)는 유전판(410)의 아래에 위치되며, 유전판(410)에 고정결합된다. 베이스(430)의 상면은 그 중앙영역이 가장자리영역에 비해 높도록 단차진 형상을 가진다. 베이스(430)는 그 상면의 중앙영역이 유전판(410)의 저면에 대응하는 면적을 가진다. 베이스(430)의 내부에는 냉각유로(432)가 형성된다. 냉각유로(432)는 냉각유체가 순환하는 통로로 제공된다. 냉각유로(432)는 베이스(430)의 내부에서 나선 형상으로 제공될 수 있다.

가스공급유닛(200)은 챔버(100)의 내부에 공정가스를 공급한다. 가스공급ㅇ유닛(200)은 가스저장부(250), 가스공급라인(230), 그리고 가스유입포트(210)를 포함한다. 가스공급라인(230)은 가스저장부(250)와 가스유입포트(210)를 연결한다. 가스저장부(250)에 저장된 공정가스는 가스공급라인(230)을 통해 가스유입포트(210)로 공급한다. 가스공급라인(230)에는 밸브(220)가 설치되어 그 통로를 개폐하거나, 그 통로에 흐르는 공정가스의 유량을 조절할 수 있다.

플라즈마소스(300)는 챔버(100) 내에 공정가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다. 플라즈마소스(300)로는 유도결합형 플라즈마(ICP: inductively coupled plasma) 소스가 사용될 수 있다. 플라즈마소스(300)는 안테나(310) 및 외부전원(330)을 포함한다. 안테나(310)는 챔버(100)의 외측 상부에 배치된다. 안테나(310)는 복수 회 감기는 나선 형상의 코일로 제공되고, 외부전원(330)과 연결된다. 안테나(310)는 외부전원(330)으로부터 전력을 인가받는다. 전력이 인가된 안테나(310)는 챔버(100)의 내부공간에 전자기장을 형성할 수 있다. 공정가스는 전자기장에 의해 플라즈마 상태로 여기된다.

배플(470)은 처리공간에 제공된 음압이 균일하도록 한다. 도3은 도2의 배플을 보여주는 평면도이다.도3을 참조하면, 배플(470)은 챔버(100)의 내부에 제공된다. 배플(470)은 환형의 링 형상으로 제공된다. 배플(470)은 챔버(100)의 내측벽과 지지부재(400) 사이에 위치된다. 배플(470)에는 복수의 배플홀들(471)이 형성된다. 챔버(100) 내에서 공정가스는 각각의 배플홀들(471)을 통과하여 배기유닛(500)로 배기된다. 배플홀들(471)은 배플(470)의 원주방향을 따라 서로 간에 이격되게 형성된다. 배플홀들(471) 각각은 슬릿 형상을 가지도록 제공된다. 각각의 배플홀(471)은 배플(470)의 반경방향을 향하도록 제공될 수 있다.

배기유닛(500)은 처리공간의 분위기를 형성한다. 배기유닛(500)은 처리공간을 일정 압력으로 유지한다. 배기유닛(500)은 처리공간(102)에 음압을 제공한다. 배기유닛(500)은 배기관(510), 감압부재(520), 그리고 밸브유닛(530)을 포함한다. 배기관(510)은 챔버(100)의 배기홀에 연결된다. 배기관(510)은 그 내부에 음압이 제공되는 통로(512)를 가진다. 처리공간에서 발생된 공정부산물은 음압에 의해 통로(512)로 배기될 수 있다. 배기관(510)의 내측면에는 장착홈(514)이 형성된다. 장착홈(514)은 플레이트(550)의 외측단이 삽입 가능하도록 제공된다. 이는 배기관(510)과 플레이트(550)가 접촉되는 영역으로 제공된다. 장착홈(514)은 배기관(510)의 내측면을 감싸도록 그 원주방향을 따라 길게 형성된다. 감압부재(520)는 배기관(510)에 설치된다. 감압부재(520)는 배기관(510)에 음압을 제공한다. 예컨대, 감압부재(520)는 펌프일 수 있다.

밸브유닛(530)은 배기관(510)의 통로(512)를 개폐하도록 배기관(510)에 설치된다. 밸브유닛(530)은 챔버(100)와 감압부재(520) 사이에 위치된다. 밸브유닛(530)은 배기관(510)의 개방율를 조절한다. 도4는 도2의 배기유닛을 선 a-a'로 절단한 면을 보여주는 단면도이다. 도5는 도2의 밸브유닛을 보여주는 단면도이다. 도4 및 도5를 참조하면, 밸브유닛(530)은 하우징(540), 플레이트(550), 플레이트 구동기(미도시), 가스공급부재(560)를 포함한다. 하우징(540)은 배기관(510)의 일측에서 배기관(510)에 설치된다. 하우징(540)의 배기관(510)의 장착홈(514)과 대향되게 위치된다. 하우징(540)은 일측면에 개방되는 통 형상을 가지도록 제공된다. 하우징(540)의 내측면에는 복수의 제1홀들(544)이 형성된다. 제1홀들(544)은 배기관(510)을 향하는 하우징(540)의 내측면에 형성된다. 예컨대, 제1홀(544)은 원형 또는 슬릿 형상으로 제공될 수 있다. 하우징(540)은 내부에 수용공간(542)을 가지도록 제공된다. 수용공간(542)은 플레이트(550)가 수용 가능한 공간으로 제공될 수 있다. 수용공간(542)은 배기관(510)의 통로(512)와 통하도록 제공된다. 플레이트(550)는 배기관(510)의 통로면적(512)과 대응되거나 이보다 조금 작게 제공된다. 플레이트(550)는 하우징(540)과 인접한 배기관(510)에 힌지 결합된다. 플레이트(550)는 배기관(510)에 제공된 힌지축(552)을 중심으로 회전 가능하도록 제공된다. 힌지축(552)은 그 길이방향이 배기관(510)과 평행하도록 제공된다. 플레이트(550)는 그 반경방향이 힌지축(552)과 수직한 방향을 향하도록 제공된다. 따라서 플레이트(550)는 배기관(510)의 길이방향과 수직한 평면 상에서 스윙 이동될 수 있다. 플레이트 구동기는 플레이트(550)가 수용공간(542) 및 배기관(510)의 통로(512) 간에 이동되도록 플레이트(550)를 구동한다. 플레이트 구동기는 힌지축(552)을 회전시켜 플레이트(550)를 스윙 이동시키고, 플레이트(550)를 개방위치 및 닫힘위치 간에 이동시킨다. 여기서 개방위치는 플레이트(550)의 전체영역이 수용공간(542)에 제공되는 위치이고, 닫힘위치는 플레이트(550)의 전체영역이 배기관(510)의 통로(512)에 제공되는 위치이다. 닫힘위치는 플레이트(550)의 외측단이 배기관(510)의 장착홈(514)에 삽입되는 위치이다. 플레이트 구동기는 플레이트(550)의 일부영역이 수용공간(542)에 위치되도록, 그리고 나머지가 배기관(510)의 통로(512)에 위치되도록 하여 배기관(510)의 개방율을 조절할 수 있다.

가스공급부재(560)는 플레이트(550) 또는 배기관(510)의 내측면에 세정 처리한다. 가스공급부재(560)는 퍼지가스를 공급하여 플레이트(550) 및 배기관(510)의 내측면을 세정 처리한다. 가스공급부재(560)는 제1가스공급라인(561), 제2가스공급라인(562), 퍼지가스공급원(564), 제어기(570)를 포함한다. 제1가스공급라인(561)은 하우징(540)의 측벽에 형성되는 유로로 제공될 수 있다. 제1가스공급라인(561)은 하우징(540)의 내측벽에 형성된 제1홀들(544)에 각각 연결된다. 제1가스공급라인(561)으로 제공되는 유로는 제1홀들(544)과 통하도록 제공될 수 있다. 제1가스공급라인(561)에는 제1밸브(561a)가 설치된다. 제1밸브(561a)는 제1가스공급라인(561)을 개폐한다. 제2가스공급라인(562)은 배기관(510)의 측벽에 형성되는 유로로 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 배기관(510)의 내벽에는 제2홀(516)이 형성될 수 있다. 제2홀(516)은 원형 또는 슬릿 형상으로 제공될 수 있다. 제2홀(516)은 복수 개로 제공될 수 있다. 제2홀(516)들은 장착홈(514)과 인접하게 형성될 수 있다. 제2홀(516)들은 장착홈(514)을 형성하는 배기관(510)의 천장면에 형성될 수 있다. 제2가스공급라인(562)은 제2홀들(516)에 각각 연결된다. 제2가스공급라인(562)으로 제공되는 유로는 제2홀들(516)과 통하도록 제공될 수 있다. 제2가스공급라인(562)에는 제2밸브(562a)가 설치된다. 제2밸브(562a)는 제2가스공급라인(562)을 개폐한다. 퍼지가스공급원(564)은 제1가스공급라인(561) 및 제2가스공급라인(562) 각각에 퍼지가스를 공급한다. 예컨대, 퍼지가스는 비활성 가스일 수 있다. 비활성 가스는 질소가스(N₂)일 수 있다.

제어기(570)는 처리공간의 공정 진행 상태에 따라 가스공급부재(560)를 제어한다. 제어기(570)는 처리모드 또는 대기모드에 따라 퍼지가스의 공급을 제어한다. 여기서 처리모드는 처리공간에 제공된 기판(W)을 처리하는 처리상태이고, 대기모드는 처리공간에 기판(W)이 제공되지 않은 휴무상태로 정의한다. 대기모드에는 플레이트(550)의 전체 영역이 수용공간(542) 또는 배기관(510)의 통로(512)에 위치될 수 있다. 제어기(570)는 처리모드 시 제1밸브(561a) 및 제2밸브(562a)를 닫고, 대기모드 시 제1밸브(561a) 및 제2밸브(562a)를 개방할 수 있다.

상술한 실시예에는 제1홀들(544)이 배기관(510)의 통로(512)를 향하는 하우징(540)의 내측벽에 형성되는 것으로 설명하였다. 그러나 도6과 같이, 제1홀들(544)은 하우징(540)의 내벽 중 상부벽에 형성될 수 있다. 하우징(540)의 상부벽에 형성된 제1홀들(544)은 플레이트(550)의 상면으로 퍼지가스를 공급할 수 있다.

또한 플레이트(550)는 힌지축(552)을 중심으로 스윙이동하는 것으로 설명하였다. 그러나 도7과 같이 플레이트(550)는 직선이동될 수 있다.

500: 배기유닛 510: 배기관
530: 밸브 유닛 540: 하우징
542: 수용공간 550: 플레이트
560: 가스 공급 부재 570: 제어기

Claims (2)

1. 내부에 기판을 처리하는 처리공간을 제공하는 챔버와;
   상기 챔버 내부를 배기하는 배기유닛을 포함하되,
   상기 배기유닛은,
   상기 챔버에 결합된 배기관과;
   상기 배기관에 설치되는 밸브 유닛을 포함하고,
   상기 밸브 유닛은,
   상기 배기관의 통로를 개폐하는 플레이트와;
   상기 배기관의 일측에 위치되며, 내부에 상기 플레이트가 수용 가능하며, 상기 통로와 통하는 수용공간이 제공되는 하우징과;
   상기 플레이트를 상기 배기관 내의 통로와 상기 하우징 내 사이로 이동시키는 플레이트 구동기와;
   상기 플레이트의 상면 또는 상기 플레이트와 상기 배기관의 접촉영역으로 퍼지 가스를 공급하는 가스 공급 부재를 포함하는 기판 처리 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 배기관에 설치되며, 상기 배기관에 음압을 제공하는 감압 부재를 더 포함하고,
   상기 밸브 유닛은 상기 챔버와 상기 감압 부재 사이에 위치되며,
   상기 가스 공급 부재는,
   상기 수용공간에 퍼지 가스를 공급하도록 상기 하우징의 내벽에 형성된 제1홀에 연결되는 제1가스 공급 라인을 가지는 기판 처리 장치.
   

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