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KR102818273B1 - 긴급 가스방출기를 포함하는 반도체 기판 처리장치 - Google Patents

긴급 가스방출기를 포함하는 반도체 기판 처리장치 Download PDF

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KR102818273B1
KR102818273B1 KR1020230157242A KR20230157242A KR102818273B1 KR 102818273 B1 KR102818273 B1 KR 102818273B1 KR 1020230157242 A KR1020230157242 A KR 1020230157242A KR 20230157242 A KR20230157242 A KR 20230157242A KR 102818273 B1 KR102818273 B1 KR 102818273B1
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KR
South Korea
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semiconductor substrate
gas outlet
loading chamber
gas
plate
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함영준
김정의
권용환
이진석
백종환
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(주) 예스티
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Abstract

반도체 기판 처리장치는, 고압 분위기로 상기 반도체 기판을 처리하는 프로세스 챔버, 상기 프로세스 챔버의 하측에 연결되어 상기 반도체 기판을 일시적으로 수용하고, 가스 유출구를 포함하는, 로딩 챔버, 및 상기 가스 유출구를 커버하며 상기 로딩 챔버에 연결되는 긴급 가스방출기를 포함하고, 상기 긴급 가스방출기는, 상기 가스 유출구를 둘러싸며 상기 로딩 챔버와 연결되고, 상기 가스 유출구로부터 돌출하는, 서포트, 및 상기 서포트 상에 안착되어, 상기 가스 유출구를 폐쇄하는, 플레이트를 포함하고, 상기 로딩 챔버와 외부의 압력차가 설정값을 초과하면 상기 플레이트가 개방되어 상기 로딩 챔버의 가스를 외부로 방출할 수 있다.

Description

긴급 가스방출기를 포함하는 반도체 기판 처리장치{SEMICONDUCTOR SUBSTRATE PROCESS DEVICE WITH EMERGENCY GAS EMITTER}
이하 실시 예들은 긴급 가스방출기를 포함하는 반도체 기판 처리장치에 관한 것이다.
반도체 기판 처리장치는 반도체 기판 처리가 이루어지는 프로세스 챔버와 프로세스 챔버로 투입 및 방출되는 반도체 기판을 일시적으로 수용하기 위한 로딩 챔버를 갖는다. 프로세스 챔버는 고압 분위기를 유지할 수 있도록 구성되고, 프로세스 챔버 내에는 인체에 유해하거나 또는 가연성 기체가 포함될 수 있다.
일반적으로 프로세스 챔버에는 가스의 유출을 방지하는 장비가 설치되어 있지만, 장비의 노후화 등을 이유로 프로세스 챔버 밖으로 가스가 유출될 위험성을 내재하고 있다. 예를 들면, 공개특허공보 제10-0675272호는 반도체 확산 공정의 가스 안전 사고 방지 장치를 개시한다.
일 실시 예에 따른 목적은 로딩 챔버 압력의 급격한 상승을 방지하는 긴급 가스방출기를 포함하는 반도체 기판 처리장치를 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 목적은 로딩 챔버의 내부 장비를 보호하는 긴급 가스방출기를 포함하는 반도체 기판 처리장치를 제공하는 것이다.
다양한 실시 예에 따른 반도체 기판 처리장치는 고압 분위기로 상기 반도체 기판을 처리하는 프로세스 챔버, 상기 프로세스 챔버의 하측에 연결되어 상기 반도체 기판을 일시적으로 수용하고, 가스 유출구를 포함하는, 로딩 챔버, 및 상기 가스 유출구를 커버하며 상기 로딩 챔버에 연결되는 긴급 가스방출기를 포함하고, 상기 긴급 가스방출기는, 상기 가스 유출구를 둘러싸며 상기 로딩 챔버와 연결되고, 상기 가스 유출구로부터 돌출하는, 서포트, 및 상기 서포트 상에 안착되어, 상기 가스 유출구를 폐쇄하는, 플레이트를 포함하고, 상기 로딩 챔버와 외부의 압력차가 설정값을 초과하면 상기 플레이트가 개방되어 상기 로딩 챔버의 가스를 외부로 방출할 수 있다.
일 실시 예에 따른 반도체 기판 처리장치에 있어서, 상기 서포트는 원통 형상일 수 있다.
일 실시 예에 따른 반도체 기판 처리장치에 있어서, 상기 서포트는 상기 로딩 챔버의 상면에 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따른 반도체 기판 처리장치에 있어서, 상기 긴급 가스방출기는, 상기 서포트 및 플레이트를 수용하는 하우징을 더 포함하고, 상기 하우징의 적어도 일 면에는 개구가 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따른 반도체 기판 처리장치에 있어서, 상기 하우징의 상기 개구는 상기 하우징의 상면에 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따른 반도체 기판 처리장치에 있어서, 상기 긴급 가스방출기는, 상기 하우징의 개구와 연결되는 방출 통로를 더 포함하고, 상기 방출 통로를 통해 상기 로딩 챔버의 가스가 외부로 방출될 수 있다.
일 실시 예에 따른 반도체 기판 처리장치에 있어서, 상기 플레이트는 상기 하우징에 힌지 결합될 수 있다.
일 실시 예에 따른 반도체 기판 처리장치에 있어서, 상기 설정값은 1.5기압 내지 2.5기압 사이의 값일 수 있다.
일 실시 예에 따른 긴급 가스방출기를 포함하는 반도체 기판 처리장치는 로딩 챔버 압력의 급격한 상승을 방지할 수 있다.
일 실시 예에 따른 긴급 가스방출기를 포함하는 반도체 기판 처리장치는 로딩 챔버의 내부 장비를 보호할 수 있다.
일 실시 예에 따른 긴급 가스방출기를 포함하는 반도체 기판 처리장치의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시 예에 따른 긴급 가스방출기를 포함하는 반도체 기판 처리장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 A를 확대하여 본 긴급 가스방출기의 사시도이다.
도 3은 도 2의 긴급 가스방출기(300)의 B-B라인에 따른 단면 사시도이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안 된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재한 설명은 다른 실시예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 긴급 가스방출기(300)를 포함하는 반도체 기판 처리장치(10)의 개략적으로 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 1의 (a)는 프로세스 챔버(100)의 도어(101)가 하강하여 개방되어 있는 모습을 도시하고, 도 1의 (b)는 도어(101)가 상승하여 프로세스 챔버(100)를 폐쇄하고 있는 모습을 도시한다.
도 1을 참조하면, 일 실시 예에서, 반도체 기판 처리장치(10)는 프로세스 챔버(100), 로딩 챔버(200) 및 긴급 가스방출기(300)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 프로세스 챔버(100)는 기체의 조성을 달리하며 다양한 분위기에서, 특히 고압 분위기에서, 반도체 기판을 처리할 수 있다. 프로세스 챔버(100)의 내부에 투입되어 반도체 기판 처리에 사용되는 가스는 수소, 중수소와 같이 가연성 기체이거나, 불화수소와 같은 인체에 유해한 기체일 수 있다. 따라서, 프로세스 챔버(100)의 고압 가스가 외부로 누출되지 않도록 적절히 밀폐되어야 한다. 특히, 반도체 기판은 프로세스 챔버(100)의 도어(101)의 상승과 하강을 거쳐 프로세스 챔버(100)로 투입되거나 배출되므로, 프로세스 챔버(100)를 폐쇄하고 있는 도어(101) 및 그 주위를 통해 프로세스 챔버(100)의 외부로 고압 가스의 누출이 시작될 가능성이 높다. 따라서, 고압 가스의 누출이 발생한다면, 프로세스 챔버(100)의 도어(101)를 통해 곧이어 후술할 로딩 챔버(200)로 고압 가스가 이동할 수 있으며, 로딩 챔버(200)의 압력이 상승될 수 있다.
일 실시 예에 따른 로딩 챔버(200)는 프로세스 챔버(100)와 연결될 수 있다. 특히, 로딩 챔버(200)는 프로세스 챔버(100)의 하측(예: 도 1에서 -Z축이 향하는 측)에 연결될 수 있다. 이 경우, 반도체 기판 처리장치(10)는 로딩 챔버(200)의 상면(201)에서 프로세스 챔버(100)가 상측(예: 도 1에서 +Z축이 향하는 측)으로 돌출된 모양일 수 있다.
프로세스 챔버(100)의 도어(101)가 하강하여 개방되면 프로세스 챔버(100)와 로딩 챔버(200)가 유체연통 될 수 있고(도 1의 (a) 참조), 프로세스 챔버(100)의 도어(101)가 상승하여 폐쇄되면 프로세스 챔버(100)는 로딩 챔버(200)로부터 밀폐될 수 있다(도 1의 (b) 참조). 로딩 챔버(200)에는 프로세스 챔버(100)로 투입되기 이전의(예를 들면, 도어(101)가 개방되기 이전) 반도체 기판 및/또는 프로세스 챔버(100)로 처리가 완료되어 배출된 반도체 기판이 일시적으로 수용될 수 있다.
일반적으로, 프로세스 챔버(100)에는 가스 누출을 방지하는 구조로 이루어지거나 가스 누출을 막기 위한 별도의 장비가 설치되지만, 구조의 결함이나 장비의 마모 및/또는 노후 등을 이유로 상술한 프로세스 챔버(100)로부터 고압 가스가 누출될 수 있다. 이 경우 프로세스 챔버(100)와 연결된 로딩 챔버(200)의 압력이 급격하게 상승할 수 있고, 급격한 압력 상승은 로딩 챔버(200) 내부에 설치된 다양한 장비들의 손상을 야기할 수 있다.
이러한 프로세스 챔버(100)의 가스 누출로 인한 피해를 최소화하기 위하여, 로딩 챔버(200)에 가스 유출구(예: 도 3의 가스 유출구(202))를 형성하고. 가스 유출구(예: 도 3의 가스 유출구(202))를 커버하는 긴급 가스방출기(300)를 로딩 챔버(200)에 연결함으로써 급격한 압력 상승을 방지하거나 지속되지 않도록 할 수 있다.
일 실시 예에 따른 로딩 챔버(200)는 가스 유출구(예: 도 3의 가스 유출구(202))를 포함할 수 있다. 가스 유출구(예: 도 3의 가스 유출구(202))는 로딩 챔버(200)의 상면(201)에 위치될 수 있다. 프로세스 챔버(100)의 하측에 로딩 챔버(200)가 연결되어 있으므로, 로딩 챔버(200)의 상면(201)에 가스 유출구(예: 도 3의 가스 유출구(202))가 위치되면 프로세스 챔버(100)와 가스 유출구(예: 도 3의 가스 유출구(202))가 서로 인접하여 위치될 수 있다. 가스 유출구(예: 도 3의 가스 유출구(202))와 프로세스 챔버(100)가 서로 인접하여 배치되어 거리가 가까워질수록, 로딩 챔버(200)의 압력이 가파르게 상승하기 이전에 누출된 가스가 가스 유출구(예: 도 3의 가스 유출구(202))를 통과하여 긴급 가스방출기(300)를 거쳐 배출될 수 있어 급격한 압력 상승을 방지하거나 지속되지 않도록 할 수 있다.
일 실시 예에 따른 가스 유출구(예: 도 3의 가스 유출구(202))는 긴급 가스방출기(300)에 의해 커버될 수 있다. 프로세스 챔버(100)에서 방출된 가스는 가스 유출구(예: 도 3의 가스 유출구(202))를 지나 긴급 가스방출기(300)를 통해 로딩 챔버(200)의 외부로 배출될 수 있다.
일 실시 예에 따른 긴급 가스방출기(300)는 가스 유출구(예: 도 3의 가스 유출구(202))를 커버하며 로딩 챔버(200)에 연결될 수 있다. 긴급 가스방출기(300)에 대한 더욱 자세한 설명은 도 2 및 도 3을 참조하여 후술한다.
도 2는 도 1의 A를 확대하여 본 긴급 가스방출기(300)의 사시도이다.
도 2를 참조하면, 일 실시 예에서, 긴급 가스방출기(300)는 로딩 챔버(200)의 상면(201)에 위치된 가스 유출구(예: 도 3의 가스 유출구(202))를 커버하며 로딩 챔버(200)의 상면(201)에서 로딩 챔버(200)와 연결될 수 있다.
도 3은 도 2의 긴급 가스방출기(300)의 B-B라인에 따른 단면 사시도이다. 구체적으로, 도 3의 (a)는 플레이트(320)가 서포트(310) 상에 안착된 모습을 도시하고, 도 3의 (b)는 플레이트(320)가 절반가량 개방되어 있는 모습을 도시한다.
도 3을 참조하면, 일 실시 예에서, 긴급 가스방출기(300)는 서포트(310) 및 플레이트(320)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 서포트(310)는 가스 유출구(202)를 둘러싸며 로딩 챔버(200)와 연결되고, 가스 유출구(202)로부터 돌출할 수 있다.
일 실시 예에 따른 서포트(310)는 중공을 포함하는 원통 형상일 수 있다. 서포트(310), 후술하는 방출 통로(333) 및 방출 통로(333)와 연결되는 별도의 파이프가 모두 유사한 직경을 갖는 원통 형상인 경우에, 가스 방출 흐름에 역행하지 않을 수 있어 급격한 압력 상승을 예방하거나 지속되지 않도록 함에 도움이 될 수 있다.
일 실시 예에 따른 서포트(310)는 로딩 챔버(200)의 상면(201)에 배치될 수 있다. 로딩 챔버(200)는 프로세스 챔버(100)의 하측에 연결되고 가스 유출구(202)가 로딩 챔버(200)의 상면(201)에 형성되며, 로딩 챔버(200)의 상면(201)에 서포트(310)가 배치되는 경우, 서포트(310)는 가스 유출구(202)를 둘러싸고 있으므로, 결국 가스 유출구(202)와 프로세스 챔버(100)가 서로 인접하여 배치됨을 의미할 수 있다. 따라서, 프로세스 챔버(100)로부터 가스 누출이 있는 경우에, 프로세스 챔버(100)로부터 거리가 가까운 가스 유출구(202)로 가스가 방출되어 로딩 챔버(200)의 급격한 압력 상승을 더 잘 방지하거나 지속되지 않도록 할 수 있다.
도 3의 (a)를 참조하면, 일 실시 예에 따른 플레이트(320)는 서포트(310) 상에 안착되어, 가스 유출구(202)를 폐쇄할 수 있다. 플레이트(320)와 서포트(310) 사이에는 완충 요소(미도시)가 위치될 수 있다. 예를 들면, 완충 요소(미도시)로서 고무 재질의 패킹이나 O-링을 사용할 수 있다. 완충 요소(미도시)는 플레이트(320)가 가스 유출구(202)를 폐쇄한 경우에 로딩 챔버(200)로부터 로딩 챔버(200)의 외부로 가스가 새어 나가지 않도록 도울 수 있다.
도 3의 (b)를 참조하면, 로딩 챔버(200)와 로딩 챔버(200)의 외부 사이 압력 차이가 발생하면, 압력 차이에 의한 힘이 플레이트(320)에 가해질 수 있다. 힘의 방향은 도 3의 (b)의 화살표의 방향과 동일할 수 있다. 로딩 챔버(200)와 그 외부 사이의 압력차가 설정값을 초과하면 상술한 힘에 의해 플레이트(320)가 개방되어 로딩 챔버(200)의 가스를 로딩 챔버(200)의 외부로 방출할 수 있다. 플레이트(320)의 개방/폐쇄 여부는 플레이트의 질량 및 압력차에 의해 결정될 수 있다. 설정값은 1.5기압 내지 2.5기압 사이의 값일 수 있으나, 그 값에 국한되지 않고 당업자가 플레이트의 질량을 조절함으로써 자유롭게 설정하거나 변경할 수 있다.
일 실시 예에서, 긴급 가스방출기(300)는 서포트(310) 및 플레이트(320)를 수용하는 하우징(330)을 포함할 수 있다. 하우징(330)의 적어도 일 면에는 개구(331)가 형성될 수 있다. 일 예로, 하우징(330)의 상면(332)에 개구(331)가 형성될 수 있다. 로딩 챔버(200)의 상면(201)에 가스 유출구(202)가 위치되고, 서포트(310)가 가스 유출구(202)를 둘러싸며 로딩 챔버(200)의 상면(201)에 배치되고, 개구(331)가 하우징(330)의 상면(332)에 형성되는 경우, 가스 유출구(202), 서포트(310) 및 개구(331)의 중심 축이 서로 일치하도록 정렬될 수 있다. 이러한 배치는 로딩 챔버(200) 외부로 더욱 용이하게 방출되는 것을 도울 수 있다.
일 실시 예에서, 긴급 가스방출기(300)는 하우징(330)의 개구(331)와 연결되는 방출 통로(333)를 포함할 수 있다. 방출 통로(333)는 반도체 기판 처리장치(10)의 외부로 이어지는 파이프와 연결될 수 있다. 방출 통로(333)를 통해 로딩 챔버(200)의 가스가 로딩 챔버(200)의 외부로 방출될 수 있다. 즉, 프로세스 챔버(100)로부터 누출된 가스는 로딩 챔버(200), 가스 유출구(202), 서포트(310), 하우징(330), 개구(331) 및 방출 통로(333)를 차례로 지나며 반도체 기판 처리장치(10)의 외부로 이어진 파이프를 통해 가스를 안전하게 처리할 수 있는 시설로 이동할 수 있다.
일 실시 예에 따른 플레이트(320)는 하우징(330)에 힌지(H) 결합될 수 있으나, 이에 국한되지 않고 당업자는 플레이트(320)를 서포트(310) 상에 안착시켜 가스 유출구(202)를 개방하고 폐쇄 가능한 적절한 결합 방식을 채용할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (8)

  1. 반도체 기판 처리장치에 있어서,
    고압 분위기로 상기 반도체 기판을 처리하는 프로세스 챔버;
    상기 프로세스 챔버의 하측에 연결되어 상기 반도체 기판을 일시적으로 수용하고, 가스 유출구를 포함하는, 로딩 챔버; 및
    상기 가스 유출구를 커버하며 상기 로딩 챔버에 연결되는 긴급 가스방출기;
    를 포함하고,
    상기 긴급 가스방출기는,
    상기 가스 유출구를 둘러싸며 상기 로딩 챔버와 연결되고, 상기 가스 유출구로부터 돌출하는, 서포트,
    상기 서포트 상에 안착되어, 상기 가스 유출구를 폐쇄하는, 플레이트,
    상기 서포트 및 플레이트를 수용하고, 적어도 일 면에 개구가 형성된 하우징, 및
    상기 하우징의 개구와 연결되고, 상기 반도체 기판 처리장치의 외부로 이어지는 파이프와 연결되는, 방출 통로,
    를 포함하고,
    상기 가스 유출구 및 상기 서포트는 상기 로딩 챔버의 상면에 상기 프로세스 챔버와 인접하여 배치되고,
    상기 플레이트는 상기 하우징에 힌지 결합되고,
    상기 로딩 챔버와 외부의 압력차가 설정값을 초과하면 압력 차이에 의한 힘으로 상기 플레이트가 개방되어 상기 로딩 챔버의 가스를 상기 방출 통로를 통해 외부로 방출하고,
    상기 설정값은 상기 플레이트의 질량을 조절하여 설정되고, 상기 플레이트의 개폐 여부는 상기 플레이트의 질량 및 상기 압력차에 의해 결정되는,
    반도체 기판 처리장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 서포트는 원통 형상인,
    반도체 기판 처리장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 하우징의 상기 개구는 상기 하우징의 상면에 형성된,
    반도체 기판 처리장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 설정값은 1.5기압 내지 2.5기압 사이의 값인,
    반도체 기판 처리장치.
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