KR100237823B1 - 반도체 공정챔버로의 냉각용 헬륨가스 공급 장치 - Google Patents
반도체 공정챔버로의 냉각용 헬륨가스 공급 장치 Download PDFInfo
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Abstract
주 공급밸브로부터 분기되어 복수개의 챔버에 연결된 라인으로 공급되는 헬륨가스의 압력이 라인별로 일정하게 유지되어 각 챔버로 공급되도록 개선시킨 반도체 공정챔버로의 냉각용 헬륨가스 공급 장치에 관한 것으로서, 헬륨가스가 공급되는 라인에 설치된 공급밸브의 후단으로 둘 이상의 분기된 공급라인을 통해 공정챔버가 각각 연결되어 있는 반도체 공정챔버로의 냉각용 헬륨가스 공급 장치에 있어서, 상기 공급라인상에 설치되어서 상기 헬륨가스의 공급압력을 일정하게 유지하도록 하는 압력레귤레이터가 헬륨공급밸브와 직렬로 상기 공정챔버에 각각 연결되어 이루어진다.
따라서, 두 개 이상의 챔버 내부에서 공정수행 중인 웨이퍼를 냉각시키기 위한 헬륨가스를 각 챔버에 대하여 정압으로 공급하게 되어 공급효율이 개선되고, 설비상의 에러가 발생되지 않으므로, 공정 및 설비의 신뢰성이 극대화되는 효과가 있다.
Description
본 발명은 반도체 공정챔버로의 냉각용 헬륨가스 공급 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수 개의 챔버로 주 공급밸브에 연결된 각 분기된 라인으로 공급되는 헬륨가스가 분기된 각 라인별 압력이 일정하게 유지되어 각 챔버로 공급되도록 개선시킨 반도체 공정챔버로의 냉각용 헬륨가스 공급 장치에 관한 것이다.
통상, 고집적화된 반도체장치 제조공정에는 챔버 내부에서 공정 수행중인 웨이퍼 표면 온도의 제어가 중요한 요소로 인식되고 있다.
공정 중의 웨이퍼 표면 온도는 균일도(Uniformity), 선폭(Critical Dimension), 프로파일(Profile) 및 반복성(Repeatability)에 상당한 영향을 미친다. 때문에 웨이퍼의 표면 온도를 제어하기 위하여 웨이퍼의 후면(Backside)을 냉각시키는 시스템이 도입되어 활용되고 있다.
일반적으로 웨이퍼 후면의 냉각은 제1도와 같이 복수 개(제1도에는 챔버 A, B 및 C로 공급됨을 도시한 것임)의 챔버로 헬륨가스를 공급하는 장치에 의하여 이루어지고 있다.
종래의 헬륨가스 공급장치는 헬륨가스가 주 공급밸브(10)에서 분기되어 각 챔버 A, B 및 C로 공급되도록 구성되어 있으며, 각 챔버 A, B 및 C로 분기된 라인에는 매뉴얼밸브(12,14,16)와 유량제어기(18,29,22)와 압력게이지(24,26,28) 및 쓰리웨이(Three Way) 방식의 헬륨공급밸브(30,32,34)가 각각 구성되어 있다. 그리고 헬륨공급밸브(30,32,34)의 분기된 다른 라인은 펌핑라인으로 연결되어 있다.
전술한 종래의 구성에 따라서 헬륨가스는 매뉴얼밸브(12,14,16)의 개폐된 정도와 주공급밸브(10) 및 헬륨공급밸브(30,32,34)의 개폐상태 및 유량제어기(18,20,22)의 유량 제어 상태에 따라 각 챔버로 공급되며, 각 챔버로 공급되는 헬륨가스는 웨이퍼의 후면으로 공급되어 웨이퍼를 냉각시킨다.
그러나, 전술한 종래의 장치는 헬륨가스가 한정된 양으로 공급되는 반면에 헬륨가스의 공급이 요구되는 챔버의 수가 동시 또는 시간차를 두면서 가변되므로, 각 분기라인 상에서 공급되는 헬륨가스의 압력에 변동이 발생된다.
이러한 헬륨가스의 압력변동에 대하여 제2도를 참조하여 구체적으로 설명한다.
제2도의 제2(a)도, 제2(e)도 및 제2(i)도는 챔버 A, B 및 C에서 웨이퍼가 척의 핀(도시되지 않음)에 의하여 리프트(Lift)됨을 나타내는 것이고, 제2도의 제2(b)도, 제2(f)도 및 제2(j)도는 전력이 챔버 A, B 및 C로 공급됨을 나타내는 것이며, 제2도의 제2(c)도, 제2(g)도 및 제2(k)도는 챔버 A, B 및 C로 고전압이 공정수행을 위하여 인가됨을 나타내는 것이고, 제2도의 제2(d)도, 제2(h)도 및 제2(l)도는 챔버 A, B 및 C로 헬륨가스가 공급됨을 나타내는 것이다.
제2도에서 알 수 있듯이, 각 챔버 A, B 및 C로 헬륨가스가 공급되는 시점이 t1, t2 및 t3로 약간씩 차이가 있으며, 헬륨가스의 공급중지 시점이 t4, t5 및 t6과 같이 차이가 있다. 이렇게 챔버 A, B 및 C에서는 제2도의 제2(d)도, 제2(h)도 및 제2(l)도와 같이 헬륨가스가 공급되는 동안 공정이 진행된다.
그러면, 전술한 바와 같이 헬륨가스가 한정된 양으로 공급되는 상태에서 헬륨가스가 공급될 챔버의 수가 달라지면, 헬륨가스의 압력은 t1~t6의 구간내에서 변동이 발생된다. 이러한 헬륨가스의 압력변동은 공급되는 헬륨가스의 양이 달라지게 되므로 웨이퍼 온도를 제어하는 것이 어렵고, 웨이퍼 냉각을 위하여 공급되는 헬륨의 누설비(Leak Rate)가 너무 커지며, 헬륨냉각 밸브가 고주파가 인가되는 동안 개방되지 않는 등의 에러를 유발시켰다.
특히, 기계적 척(Mechanical Chuck)의 여러 결함을 극복하고자 개발되어 각 챔버로 적용되고 있는 전기적 척(Electro Static Chuck)의 경우에 웨이퍼의 잡는 힘(Chucking Force)이 약하기 때문에 전술한 사항과 관련된 에러가 많이 발생되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 두 개 이상의 챔버 내부에서 공정수행 중인 웨이퍼를 냉각시키기 위한 헬륨가스를 각 챔버에 대하여 정압으로 공급하기 위한 반도체 공정챔버로의 냉각용 헬륨가스 공급장치를 제공하는 데 있다.
제1도는 종래의 반도체 공정챔버로의 냉각용 헬륨가스 공급 장치를 나타내는 블록도이다.
제2도는 제1도에서의 각 공정챔버의 웨이퍼 리프트, 전력, 고전압 및 헬륨가스의 공급 타이밍 차트이다.
제3도는 본 발명에 따른 반도체 공정챔버로의 냉각용 헬륨가스 공급장치의 실시예를 나타내는 블록도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 주 공급밸브 12,14,16 : 매뉴얼밸브
18,29,22 : 유량제어기 24,26,28 : 압력게이지
30,32,34 : 헬륨공급밸브 40,42,44 : 압력레귤레이터
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 공정챔버로의 냉각용 헬륨가스 공급장치는, 헬륨가스가 공급되는 라인에 설치된 공급밸브의 후단으로 둘 이상의 분기된 공급라인을 통해 공정챔버가 각각 연결되어 있는 반도체 공정챔버로의 냉각용 헬륨가스 공급 장치에 있어서, 상기 공급라인상에 설치되어서 상기 헬륨가스의 공급압력을 일정하게 유지하도록 하는 압력레귤레이터가 헬륨공급밸브와 직렬로 상기 공정챔버에 각각 연결되어 이루어진다.
그리고, 상기 압력레귤레이터는 유량제어기 전 또는 쓰리웨이(Three Way)방식의 헬륨공급밸브 전에 구성될 수 있다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제3도를 참조하면, 본 발명의 실시예에는 제1도의 구성 중 각 매뉴얼밸브(Manual Valve)와 유량제어기의 사이에 압력레귤레이터(40,42,44)가 각각 구성되어 있다. 그리고, 제3도에 있어서 제1도와 동일부품은 동일 부호로 나타내고, 중복된 구성설명은 생략한다.
즉, 실시예는 챔버 A, B 및 C로 헬륨가스를 공급하도록 주 공급밸브(10)에서 분기된 분기라인 상의 구성요소들 중 매뉴얼밸브(12,14,16) 및 유량제어기(18.29.22) 사이에 압력레귤레이터(40,42,44)가 구성되어 있으나, 압력레귤레이터의 구성 위치는 분기라인 상의 다른 적정 위치로 가변될 수 있다.
전술한 바와 같이 구성되어 있으므로, 헬륨가스가 주 공급밸브(10)를 통하여 각 분기라인으로 공급될 때 제2도의 t1~t6과 같은 시점에서 각 챔버에서 동시 또는 순차적인 사용량 변화가 발생되더라도, 압력레귤레이터(40,42,44)는 항상 정압으로 헬륨가스가 공급되도록 조절한다.
이때 정압으로 공급되도록 하기 위해서는 헬륨가스가 주 공급밸브(10)로 공급될 때의 압력은 주 공급밸브(10)에 연결된 챔버들로 모두 공급되는 경우에 필요한 이상의 압력으로 유지됨이 바람직하다.
따라서, 제2도에서의 타이밍으로 각 챔버 A, B 및 C로 헬륨가스가 공급되는 시점이 약간씩 간격을 두고 챔버 A, B 및 C에서 공정이 진행되더라도 압력레귤레이터(40,42,44)의 제어로 헬륨가스의 각 챔버로 공급되는 압력은 일정하다.
헬륨가스가 정압으로 각 챔버로 공급되므로, 챔버내의 웨이퍼 온도제어가 정해진 바 대로 이루어지고, 챔버 내부에서의 고급 헬륨가스의 누설비가 적정 수준을 유지하며, 헬륨 쿨링(Cooling) 밸브가 고주파 전력이 공급됨에 상관없이 정상적으로 개방된다.
실시예에 의하면 헬륨가스가 각 챔버로 정압공급되고, 그에 따라 웨이퍼 냉각을 위한 설비의 에러가 발생되지 않게 되며, 특히 챔버 내부에서 웨이퍼를 잡는 힘이 약한 전기적 척에 적용되면 그 효과가 월등히 개선되어 나타난다.
따라서, 본 발명에 의하면 두 개 이상의 챔버 내부에서 공정수행 중인 웨이퍼를 냉각시키기 위한 헬륨가스를 각 챔버에 대하여 정압으로 공급하여 웨이퍼의 온도를 적정 수준으로 유지시키므로 공급효율이 개선되고, 설비상의 에러가 발생되지 않으므로, 공정 및 설비의 신뢰성이 극대화되는 효과가 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
Claims (2)
- 헬륨가스가 공급되는 라인에 설치된 공급밸브의 후단으로 둘 이상의 분기된 공급라인을 통해 공정챔버가 각각 연결되어 있는 반도체 공정챔버로의 냉각용 헬륨가스 공급 장치에 있어서, 상기 공급라인상에 설치되어서 상기 헬륨가스의 공급압력을 일정하게 유지하도록 하는 압력레귤레이터가 헬륨공급밸브와 직렬로 상기 공정챔버에 각각 연결된 것을 특징으로 하는 반도체 공정챔버로의 냉각용 헬륨가스 공급 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 압력레귤레이터와 상기 헬륨공급밸브 사이에는 유량제어기가 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 공정챔버로의 냉각용 헬륨가스 공급 장치.
Priority Applications (1)
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| KR1019960020405A KR100237823B1 (ko) | 1996-06-07 | 1996-06-07 | 반도체 공정챔버로의 냉각용 헬륨가스 공급 장치 |
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1996
- 1996-06-07 KR KR1019960020405A patent/KR100237823B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
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| KR950025871U (ko) * | 1994-02-21 | 1995-09-18 | 엘지반도체주식회사 | 자동 헬륨 조절장치 |
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