KR0137964Y1 - 웨이퍼 냉각 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 웨이퍼 냉각 장치에 관한 것으로, 종래에는 설정값과 실제 압력을 일치시키기 위해 누설 개스에 의존하는데 실제의 높은 압력에 비해 누설량이 적어 압력의 안정화에 많은 시간이 소요되며 누설 개스가 없거나 너무 많은 경우 공정에 이상이 발생되는 문제점이 있었다.

이러한 점을 감안하여 본 고안에서는 개스가 공급됨에 따라 미세한 양의 개스가 배출되도록 별도의 배출 경로를 형성하므로써 빠른 시간에 실제 압력과 설정값을 일치시켜 압력을 안정시킬 수 있다. 또한, 웨이퍼의 가장자리로 개스의 누설이 없어도 압력을 안정시킬 수 있음으로 공정의 불안정 요소를 제거하여 공정이 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

웨이퍼 냉각 장치

제1도는 웨이퍼와 챔버(Chamber)의 이격을 보인 상세도.

제2도는 종래 웨이퍼 냉각 장치의 구성도.

제3도는 본 고안 웨이퍼 냉각 장치의 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 압력 조절기 2 : 수동 차단 밸브

3 : 단위 압력 제어부 4 : 개스 공급 밸브

5 : 압력 계측기 6 : 웨이퍼(wafer)

7 : 웨이퍼 클램프(wafer clamp) 8, 10 : 개스 배출 밸브

9 : 니들(,needle) 밸브

본 고안은 웨이퍼의 냉각에 관한 것으로 특히, 식각 공정에서 웨이퍼의 하단부 공간에 냉각을 위해 공급되는 헬륨(He)의 양을 빠르고 정확히 조정하여 압력을 안정시키는 웨이퍼 냉각 장치에 관한 것이다.

식각 공정을 위해 진공의 공정실(Process Chamber) 안에 웨이퍼(6)를 놓은 후 상기 웨이퍼(6)의 접촉을 향상시키기 위해 웨이퍼 클램프(wafer clamp)(7)로 상기 웨이퍼(6)의 가장자리를 눌러주면 제1도에 도시한 바와 같이 상기 웨이퍼(6)의 하단부에 작은 공간이 생긴다. 이때, 웨이퍼(6)의 하단부에 생긴 공간은 상기 웨이퍼(6)와 챔버(chamber)의 아랫부분을 이격시킴으로 공정을 진행하면 상기 웨이퍼(6)의 냉각을 방해하게 된다.

따라서, 공정 진행 중 프라즈마(plasma)의 온도가 백도임으로 웨이퍼(6)의 하단부 공간에 냉각을 위한 헬륨(He)을 공급하게 된다.

제2도는 종래 웨이퍼 냉각 장치의 구성도로서 이에 도시한 바와 같이, 개스 실린더(Gas Cylinder)(도면 미표시)로 부터 공급되는 헬륨(He)개스를 대기압보다 낮게 낮추어 공급하는 압력 조절기(1)와, 정상 동작시 오픈(open)되어 상기 압력 조절기(1)에서 공급되는 헬륨(he)개스를 수동조정에 따라 차단하는 수동 차단 밸브(2)와, 압력의 설정값과 상기 수동차단 밸브(2)의 개스 압력의 실제값의 차이에 따라 개스의 유량을 조절하는 단위 압력 제어부(3)와, 이 단위 압력 제어부(3)의 공급 개스를 조절하여 웨이퍼 클램프(7)의 눌림에 의해 생긴 웨이퍼(6)의 하단부 공간에 헬륨(He) 개스를 공급하는 개스 공급 밸브(4)와, 상기 웨이퍼(6)의 하단부 공간에 공급된 개스의 압력을 측정하는 압력 계측기(5)와, 공정이 완료된 후 상기 웨이퍼(6)의 하단부 공간의 개스를 배출시키는 개스 배출 밸브(87)로 구성한 것으로, 상기 웨이퍼(6)는 웨이퍼 클램프(7)의 눌림에 의해 휘면서 하단부에 작은 공간이 생기는데 접촉을 향상시키기 위한 것이다.

이와 같은 종래 장치의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.

진공의 공정실(Process Chamber)안에 놓인 웨이퍼(6)의 가장자리를 웨이퍼 클램프(7)로 누르면 작은 공간이 발생되며 공정이 시작되어 개스 실린더(도면 미표시)에서 공급되는 헬륨(He) 개스는 압력 조절기(1)에서 1차로 대기압보다 낮게 낮추어진 후 수동 조정된 수동 차단 밸브(2)를 통해 단위 압력 제어부(3)에 공급되면 압력의 설정값과 실제값의 차이에 따라 유량이 조절된다.

이때, 단위 압력 제어부(3)를 통해 공급되는 개스는 개스 배출밸브(8)의 닫힘과 아울러, 개스 공급 밸브(4)의 열림에 의해 웨이퍼(6)의 하단부 공간에 공급되며 압력 계측기(5)는 상기 웨이퍼(6)의 하단부 공간의 압력을 계측하여 상기 단위 압력 제어부(3)을 제어하는데 실제 압력이 설정값보다 높으면 상기 단위 압력 제어부(3)의 공급 유량을 줄이고 설정값보다 낮으면 공급 유량을 높임으로써 실제 압력과 설정값을 일치시키게 된다.

이에 따라, 개스공급 밸브(4)에서 개스가 공급됨에 따라 웨이퍼(6)와 챔버(chamber) 아랫부분 사이에 작은 누설이 발생하면서 공정 중에 상기 웨이퍼(6)를 냉각시키게 된다.

한편, 공정이 완료되면 개스 공급 밸브(4)가 닫히고 개스 배출밸브(8)가 열림으로써 웨이퍼(6)의 하단부 공간의 개스가 배출되어 진다.

그러나, 종래 장치는 웨이퍼(6)의 하단부 공간에 헬륨(He) 개스가 공급되면 실제 압력이 설정값보다 매우 크게 되는데 개스 배출 밸브(8)가 닫혀 있음으로 실제 압력과 설정값을 일치시키기 위해 웨이퍼(6)와 챔버(chamber)의 아랫부분으로 누설되는 개스에 의존하게 된다. 따라서, 누설되는 개스의 양이 매우 적기 때문에 시간이 많이 걸리고 누설 개스가 없으면 에러가 발생되어 공정이 중단되는 문제점이 있었다. 또한, 누설량이 많을 경우 헬륨(He) 개스가 공정중에 혼입되어 공정 결과에 이상이 발생되는 문제점이 있었다.

본 고안은 이러한 종래 문제점을 해결하기 위하여 공급되는 개스가 미세한 양이 배출되도록 배출 경로를 형성함으로써 빠른 시간에 실제 압력과 설정값을 일치시켜 압력을 안정시키는 웨이퍼 냉각 장치를 안출한 것으로, 이를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제3도는 본 고안 웨이퍼 냉각 장치의 구성도로서 이에 도시한 바와 같이, 압력 조절기(1), 수동 차단 밸브(2), 단위 압력 제어부(3), 개스공급 밸브(4), 압력 계측기(5) 및 개스 배출 밸브(8)로 제1도의 종래회로와 동일하게 구성하고, 상기 개스 배출 밸브(8)로 제1도의 종래회로와 동일하게 구성하고, 상기 개스 공급 밸브(4)를 통해 공급되는 개스를 미세하게 배출하여 헬륨(He) 개스의 양을 조절하도록 수동조작되는 니들(needle) 밸브(9)와, 상기 개스 공급 밸브(4)와 동시에 조작되어 공정 진행 중 상기 니들(needle) 밸브(9)로 배출되는 개스를 펌프(pump)로 배출시키는 개스 배출 밸브(8)로 구성한 것으로, 도면의 미설명 부호 6, 7은 웨이퍼(wafer)와 웨이퍼 클램프(wafer clamp)이다.

이와 같이 구성한 본 고안 웨이퍼 냉각 장치의 작용 및 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

공정시 접촉을 향상시키기 위해 진공 공정실(Process Chamber) 안에 놓인 웨이퍼(6)의 가장자리를 웨이퍼 클램프(7)로 누르고 공정을 시작하여 개스 실린더(도면 미표시)에서 공급되는 헬륨(He) 개스를 압력조절기(1)에서 대기압 보다 낮게 낮추고 이 개스는 수동 조정된 수동 차단 밸브(2), 단위 압력 제어부(3)를 통해 개스 공급 밸브(4)에 공급되어진다.

이때, 니들(needle) 밸브(9)는 수동에 의해 아주 미세하게 열린 상태이다.

이에 따라, 공정 제어에 의해 개스 공급 밸브(4)와 개스 배출밸브(10)가 열리고 배기 배출 밸브(8)가 닫히면 헬륨(He) 개스는 웨이퍼(6)의 하단부 공간에 공급됨과 아울러 니들(needel) 밸브(9), 상기 개스 배출 밸브(10)를 통해 미세한 량의 개스가 펌프(pump)로 배출되어 압력이 조절되어 진다.

이때, 웨이퍼(6)의 하단부 공간에 개스가 공급됨에 따라 압력 계측기(5)는 실제 압력을 계측하여 설정치와 비교하는데 실제 압력이 설정치보다 높으면 단위 압력 제어부(3)를 제어하여 개스의 공급량을 줄이고 설정치보다 낮으면 개스의 공급량을 눌림으로써 실제 압력과 설정치를 일치시키게 된다.

또한, 웨이퍼(6)의 하단부 공간에 개스가 공급됨에 따라 상기 웨이퍼(6)의 가장자리로 미세량의 개스가 누설됨으로서 냉각 동작이 수행되는데 니들(needle) 밸브(9)로도 미세량의 개스가 배출됨으로 상기 웨이퍼(6)의 가장자리로 개스의 누설이 없어도 압력이 안정되게 조절된다.

한편, 공정이 완료되면 개스 공급 밸브(4)와 개스 배출 밸브(10)가 닫히고 개스 배출 밸브(8)가 열림으로써 웨이퍼(6)의 하단부 공간에 공급된 개스가 펌프(pump)로 배출되어 진다.

상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 고안 웨이퍼 냉각 장치는 개스가 웨이퍼의 하단부에 공급됨에 따라 미세한 량의 개스가 니들(needel) 밸브로 배출됨으로 압력 안정시간이 빨라지고 웨이퍼의 가장가지로 개스의 누설이 없어도 압력을 안정시킬 수 있어 공정의 불안정 요소를 제거할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 압력 조절기(1)는 헬륨(He) 개스의 압력을 낮추어 수동 차단 밸브(2), 단위 압력 제어부(3)를 순차적으로 통해 공급하면 웨이퍼(6)의 하단부 공간에 공급하는 개스 공정 밸브(4)와, 상기 웨이퍼(6)의 하단부 공간의 압력을 계측하여 설정값과 비교하고 상기 단위 압력 제어부(3)의 유량을 제어하는 압력 계측기(5)와, 상기 개스 공급 밸브(4)로 개스가 공급됨에 따라 미세량을 배출시키는 니들(beedle) 밸브(9)와, 상기 니들(needle) 밸브(9)의 개스 배출을 개폐하는 개스 배출 밸브(10)와, 공정 완료 후 상기 웨이퍼(6)의 하단부 공간의 개스를 배출시키는 개스배출 밸브(8)로 구성함을 특징으로 하는 웨이퍼 냉각 장치.
2. 제1항에 있어서, 니들(needle) 밸브(9), 개스 배출 밸브(10)를 직렬 연결하여 개스 배출 밸브(8)와 병렬로 배출 경로를 형성함을 특징으로 하는 웨이퍼 냉각 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 개스 배출(10)는 개스 공급 밸브(4)와 동시에 동일한 개폐 동작을 하도록 구성함을 특징으로 하는 웨이퍼 냉각 장치.