KR0134817Y1 - 웨이퍼의 이면 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 LPCVD나 스퍼나 공정중에 웨이퍼의 이면을 안정되게 냉각시켜 주기 위한 것이다.

종래에는 웨이퍼가 냉각가스와 접촉되는 부위만 냉각되도록 되어 있으므로 냉각효율이 저하되었다.

본 고안은 이를 개선하기 위해, 척(13)에 별도의 냉각가스유통공(20)을 형성하여 상기 냉각가스 유통공을 통해 유입된 냉각가스가 웨이퍼의 이면을 냉각시키고 온도가 상승된 냉각가스를 냉각시켜 공정이 안정되게 이루어지도록 된 것이다.

Description

웨이퍼의 이면 냉각장치

제1도의 종래 장치의 종단면도.

제2도는 본 고안 장치의 종단면도.

제3도는 제2도의 A-A선 단면도.

제4도는 제2도의 웨이퍼척을 나타낸 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 웨이퍼 13 : 척

14 : 유입공 15 : 배출공

17 : 제1유입관 20 : 냉각가스유통공

23 : 제2유입관 24 : 제2배출관

25 : 제7밸브 31 : 제4밸브

본 고안은 LPCVD 공정이나 스퍼터링 공정중에 웨이퍼의 이면을 냉각시켜 주기 위한 것으로서, 좀더 구체적으로는 웨이퍼의 온도를 일정하게 유지하므로써 공정 안정을 도모하는 한편 공정 마진을 늘릴 수 있도록 한 것이다.

종래의 웨이퍼 냉각장치는 제1도와 같은 형태로서, 웨이퍼(1)를 올려놓기 위한 척(2) 일측 및 타측에 냉각가스가 유입되는 유입공(3) 및 유출되는 배출공(4)이 형성되고, 상기 유입공에는 공급밸브(5)가 설치된 유입관(6)을 연결하고 배출공(4)에는 배출밸브(7)가 설치된 배출관(8)이 연결되어 있다. 따라서, 척(2)에웨이퍼(1)를 올려놓고 클램프(9)로 웨이퍼(1)의 바깥둘레를 일정압력으로 눌러 지지한 상태에서 공급밸브(5)와 배출밸브(7)를 개방시키고 유입관(3)을 통해 냉각가스를 공급하면 냉각가스가 유입관(6)→공급밸브(5)→유입공→배출공(4)→배출관(8)→배출밸브(7)를 거쳐 배출되면서 웨이퍼(1)의 이면을 냉각시키게 된다.

이때, 상기 웨이퍼 상면의 유입공을 통해 웨이퍼와 척의 접속면 사이로 유입된 냉각가스는 웨이퍼(1)의 이면을 냉각시키게 된다.

한편, 상기 웨이퍼 이면으로 유입된 냉각가스는 배출공을 통해 저압측인 배출관으로 빠져나가게 된다.

그러나, 이러한 종래의 장치는 배출밸브(7)를 개방시킨 상태에서 냉각가스로 웨이퍼(1)의 이면을 냉각시키도록 되어 있는 펌프(도시는 생략함)의 성능에 따라 냉각효과가 심하게 변화되는 단점이 있었다.

또한, 웨이퍼 전면에 걸쳐 고르게 냉각이 일어나지 않고 웨이퍼와 냉각가스의 관이 직접 맞닿는 부분만 집중적으로 냉각되므로 웨이퍼의 국부냉각에 따른 증착막 또는 금속막의 균일성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 고안은 종래의 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 웨이퍼가 로딩되는 웨이퍼 척 내부에 냉각가스 유동경로를 추가적으로 형성하여, 웨이퍼척의 온도를 낮추므로써, 결국 상기 웨이퍼와 웨이퍼 척의 접속면 사이로 공급되어 웨이퍼 이면을 냉각시키는 냉각가스의 온도상승을 방지하여 웨이퍼에 대한 균일 냉각이 이루어질 수 있도록 한 웨이퍼의 이면냉각장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 형태에 따르면, 웨이퍼가 로딩되는 척에 냉각가스 유입공과 배출공을 형성하여 상기 유입공을 통해 유입된 냉각가스로 웨이퍼의 이면을 냉각시키도록 된 것이 있어서; 상기 웨이퍼척 내부에 상기 유입공 및 배출공에 대해 간섭하지 않도록 형성되는 나선형(螺旋形)의 냉각가스 유통공과, 상기 유입공에 연결되는 제1유입관 일측과 상기 냉각가스 유통공의 배출구측을 연결하는 제2유입관과, 상기 배출공에 연결되는 제1배출관 일측와 상기 냉각가스 유통공의 인입구측을 연결하는 제2배출관과, 상기 제2유입관과 제2배출관을 연결하는 제1연결관과, 상기 제1연결관을 교차하면서 상기 제2유입관과 제2배출관을 연결하게 되는 제2연결관과, 상기 제1연결관 및제2연결관 상에 설치되는 제7밸브 및 제8밸브와, 상기 제2유입관에 있어서 제1연결관 및 제2연결관이 연결되는 지점 사이의 관로 상에 설치되는 제5밸브와, 상기 제2배출관의 제1연결관 및 제2연결관이 연결되는 지점 사이의 관로 상에 설치되는 제6밸브와, 상기 제2유입관의 제5밸브 상류측에 설치되는 제3밸브와, 상기 제2배출관이 제6밸브 하류측에 설치되는 제4밸브로 구성되어; 증착 또는 스퍼터링 공정진행시 제2밸브·제5밸브·제6밸브를 닫고 나머지 밸브를 오픈시킨 상태에서 냉각가스가 제1유입관을 통해 유입됨에 따라, 상기 제1유입관을 통해 웨이퍼와 척사이로 유입된 냉각가스가 웨이퍼 이면을 직접 냉각시키고, 상기 제1유입관 일측에서 분기된 제2유입관을 통해 유동하는 냉각가스는 제8밸브를 거쳐 나선형의 냉각가스 유통공 내를 유동한 다음 상기 제7밸브와 제4밸브를 통해 제2배출관을 배출되므로써 웨이퍼척을 냉각시켜 상기 웨이퍼 이면으로 유입된 냉각가스를 간접적으로 냉각시키게 됨을 특징으로 하는 웨이퍼의 이면 냉각장치가 제공된다.

이하, 본 고안을 일실시예로 도시한 첨부된 도면 제2도 내지 제4도를 참고로 하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 제2도는 본 고안장치의 종단면도이고, 제3도는 제2도의 A-A선 단면도이며, 제4도는 제2도의 웨이퍼척을 나타낸 평면도로서, 웨이퍼(11)가 클램프(12)에 의해 고정되는 척(13)에 냉각가스 유입공(14)과 배출공(15)이 형성되고, 상기 유입공(14)에는 제1밸브(16)가 설치된 제1유입관(17)이 연결되며, 배출공(15)에는 제2밸브(18)가 설치된 제1배출관(19)이 연결된다.

그리고, 상기 척(13)에 형성된 냉각가스 유입공(14)과 배출관(15) 주위로는 제3도에 도시한 바와 같이 나선형(螺線形)의 냉각가스 유통공(20)이 형성되고, 상기 냉각가스 유통공(20)의 인입구(21)와 제1배출관(19) 일측 사이에는 제4밸브(31) 및 제6밸브(30)가 설치된 제2배출관(24)이 연결되며, 상기 냉각가스 유통공(20)의 배출구(22)와 제1유입관(17) 일측 사이에는 제3밸브(32) 및 제5밸브(29)가 설치된 제2유입관(23)이 dusrufehlse.

그리고, 상기 제2유입관(23)과 제2배출관(24)은 서로 교차하는 한편 관로상에 제7밸브(25)와 제8밸브(28)가 각각 구비된 제1연결관(33) 및 제2연결관(34)에 의해 연결되어 있으며, 상기 나선형(螺線形)의 냉각가스 유통공(20)을 통해 흐르게 되는 냉각가스는 제2유입관(23)과 제2배출관(24)의 제5밸브(29)와 제6밸브(30)의 개폐에 의해 흐름 방향이 제어되도록 되어 있다. 한편, 제2배출관(24)의 끝단부에는 제4밸브(31)가 설치되어 있다.

이때, 제1유입관(17)과 제2유입관(23)을 각각 분리형성하여 각기 다른 냉각가스를 사용할 수도 있지만 본 고안의 일실시예에서는 제1유입관(17)에서 제2유입관(23)을 분기하여 동일 냉각가스를 사용하도록 되어 있다.

이와 같이 구성된 본 고안의 작용·효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 척(13) 상면에 클램프(12)를 이용하여 웨이퍼(11)를 고정시킨 다음, 공정이 시작되기 직전에 제1밸브(16)·제3밸브(32)·제7밸브(25)·제8밸브(28)를 개방시키고 나머지 밸브는 폐쇄시킨다.

그리고, 공정이 시작되면 제4밸브(31)은 오픈시킨다.

이 상태에서 냉각가스를 제1유입관(17)을 통해 공급하면, 냉각가스는 제1유입관(17)→제1밸브(16)→유입공(14)을 통해 흘러들어가 웨이퍼(11)의 저면과 접촉되어 공정이 진행되는 동안 웨이퍼(11)의 온도 상승을 억제시키게 된다.

이때, 제1유입관(17)을 통해 웨이퍼의 이면으로 유입된 냉각가스는 제1배출관(19)의 관로상에 설치된 제2밸브(18)가 닫혀 있으므로 인해 밖으로 빠져나가지 않고 웨이퍼(11) 저면에 머무르게 된다.

이와 동시에, 상기 제1유입관(17)을 통해 유입되는 냉각가스의 일부는 제2유입관(23)→제3밸브(32)→제8밸브(28)→냉각가스 유통공(20)의 인입구(21)→유통공(20)의 배출구(22)→제7밸브(25)→제2배출관(24)→제4밸브(31)을 거쳐 제1배출관(19)로 빠져나가게 된다.

이때, 나선형인 냉각가스 유통공(20)을 따라 흐르는 냉각가스는 웨이퍼척(13)을 냉각시키게 되며, 웨이퍼 척(13)이 냉각됨에 따라 상기 웨이퍼(11) 이면에 머무르는 냉각가스 또한 냉각되어 온도의 상승이 억제된다.

즉, 제2유입관(23)으로 들어간 냉각가스는 웨이퍼를 직접 냉각시키는 냉각가스를 간접적으로 냉각시키는 역할을 하게 되는 것이다.

요컨대, 본 고안은 웨이퍼 척(13) 내부에 나선형의 냉각가스 유통공(20)이 형성되어 있어, 상기 제1유입관(23)으로 유입되어 나선형의 냉각가스 유통공(20)을 따라 유동한 후 배출되는 냉각가스는 넓은 면적에 걸쳐 고르게 웨이퍼 척(13)을 냉각시키게 되며, 결국 냉각된 웨이퍼 척(13)은 상기 웨이퍼(11) 이면을 냉각시키는 냉각가스는 꾸준히 냉각시켜 웨이퍼의 온도가 상승하는 것을 지속적으로 차단하게 된다.

이와 같은 동작으로 공정이 완료되고 나면, 초기상태와는 반대로 제1밸브(16), 제3밸브(32), 제5밸브(29), 제6밸브(30)가 폐쇄되고, 나머지 밸브가 열려 냉각가스는 제1배출관(19)과 제2배출관(24)을 통해 배출되는 것이다.

이때, 제1유입관(17)을 통해 유입되어 웨이퍼(11) 이면에 머물렀던 냉각가스는 제2밸브(18)가 개방된 제1배출관(19)을 통해 곧 바로 배출되고, 상기 제2유입관(23)을 통해 유입되었던 냉각가스는 제2배출관(24)을 통해 배출된다.

이상에서와 같이, 본 고안 장치는 웨이퍼가 로딩되는 웨이퍼 척 내부에 나선형의 냉각가스 유동경로를 추가적으로 형성하여, 웨이퍼 척의 온도를 효과적으로 낮추므로써, 결국 상기 웨이퍼와 웨이퍼 척의 접속면사이로 공급되어 웨이퍼 이면을 직접 냉각시키는 냉각가스가 꾸준히 재냉각되도록 하므로써 공정진행시 웨이퍼의 온도 상승을 지속적으로 차단할 수 있도록 하여, 공정의 안정으로 웨이퍼의 가공 균일도를 향상시킬 수 있는 효과를 가져오게 된다.

Claims (2)

1. 웨이퍼(11)가 고정되는 척(13)에 냉각가스 유입공(14)과 배출공(15)을 형성하여 제1유입관(17)을 통해 유입된 냉각가스로 웨이퍼의 이면을 냉각시키도록 된 것에 있어서, 상기 웨이퍼척 내부에 상기 유입공 및 배출공에 대해 간섭하지 않도록 형성되는 나선형(螺線形)의 냉각가스 유통공과, 상기 유입공에 연결되는 제1유입관 일측과 상기 냉각가스 유통공의 배출구측을 연결하는 제2유입관과, 상기 배출공에 연결되는 제1배출관 일측가 상기 냉각가스 유통공의 인입구측을 연결하는 제2배출관과, 상기 제2유입관과 제2배출관을 연결하는 제1연결관과, 상기 제1연결관을 교차하면서 상기 제2유입관과 제2배출관을 연결하게 되는 제2연결관과, 상기 제1연결관 및 제2연결관 상에 설치되는 제7밸브 및 제8밸브와, 상기 제2유입관에 있어서 제1연결관 및 제2연결관이 연결되는 지점 사이의 관로상에 설치되는 제5밸브와, 상기 제2배출관의 제1연결관 및 제2연결관이 연결되는 지점 사이의 관로상에 설치되는 제6밸브와, 상기 제2유입관의 제5밸브 상류측에 설치되는 제3밸브와, 상기 제2배출관이 제6밸브 하류측에 설치되는 제4밸브로 구성되어; 증착 또는 스퍼터링 공정진행시 제2밸브·제5밸브·제6밸브를 닫고 나머지 밸브를 오픈시킨 상태에서 냉각가스가 제1유입관을 통해 유입됨에 따라, 상기 제1유입관을 통해 웨이퍼와 척 사이로 유입된 냉각가스가 웨이퍼 이면을 직접 냉각시키고, 상기 제1유입관 일측에서 분기된 제2유입관을 통해 유동하는 냉각가스는 제8밸브를 거쳐 나선형의 냉각가스 유통공 내를 유동한 다음 상기 제7밸브와 제4밸브를 통해 제2배출관으로 배출되므로써 웨이퍼척을 냉각시켜 상기 웨이퍼 이면으로 유입된 냉각가스를 직접적으로 냉각시키게 됨을 특징으로 하는 웨이퍼의 이면 냉각장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1유입관(17) 일측에서 분기되는 제2유입관(23)을 제1유입관으로부터 분리시켜 상기 제1유입관과 제2유입관을 통해 각기 다른 종류의 냉각가스가 흐를 수 있도록 한 것을 특징으로 하는웨이퍼의 이면 냉각장치.