KR100268416B1 - 반도체장치 제조설비용 냉각챔버 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 반도체장치 제조설비용 냉각챔버는, 냉각챔버에서 냉각가스를 사용치 않고 냉각수에 의하여 웨이퍼를 효율적으로 냉각시키도록 챔버본체(3)와 상하구동장치(7)에 의하여 상하로 가변되어 상기 챔버본체(3)를 개폐하는 챔버덮개(4)로 이루어지며, 상기 챔버본체(3)는 그 상단을 밀폐하는 열전도막(89)에 의하여 형성된 공간이 다수의 통수구(82)들이 형성된 수류단속판(81)에 의하여 구획되어 제2냉각실(9)과 제2기화실(91)로 구분되어 형성되고, 상기 챔버덮개(4)는 그 이면에 측벽들과 상기 측벽들의 상단을 밀폐하는 열전도막(89)에 의하여 형성된 공간이 다수의 통수구(82)들이 형성된 수류단속판(81)에 의하여 구획되어 제1냉각실(8)과 제1기화실(83)로 구분되어 형성되며, 상기 제1냉각실(8)과 제2냉각실(9)에 냉각수단속밸브(85)가 취부된 냉각수공급관(84)이 연결되고, 상기 제1기화실(83)과 제2기화실(91)에 수증기단속밸브(87)가 취부된 수증기배출관(86)을 경유하여 진공펌프(6)가 연결되어 이루어지며, 그에 따라 냉각수의 공급 및 진공펌프(6)의 가동으로 웨이퍼(11)를 충분히 빠르게 냉각시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

반도체장치 제조설비용 냉각챔버

본 발명은 반도체장치 제조설비에서 웨이퍼를 냉각시키는 데 사용되는 냉각챔버에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 냉각챔버에서 냉각가스를 사용치 않고 냉각수에 의하여 웨이퍼를 효율적으로 냉각시키도록 한 반도체장치 제조설비용 냉각챔버에 관한 것이다.

반도체장치를 제조하는 공정들 중에는 열산화공정이나 건식식각공정 또는 금속증착공정 등 고온 중에서 진행되는 공정들이 다수 수행되고 있으며, 이때 공정 후의 웨이퍼는 상당한 고온으로 가열된 상태이기 때문에 공정챔버에서 단시간내에 상온으로 냉각시킬 필요가 있다.

웨이퍼의 냉각은 특히 냉각 동안에도 냉매와 접촉하지 않는 것이 바람직하며, 냉매와 접촉하는 경우 매우 순도가 높은 냉매를 사용하여야 하는 등 많은 제약이 따르기 때문에 매우 주의할 필요가 있다.

종래의 경우, 도 1에 개략적으로 도시한 바와 같이, 공정챔버(1)에서 공정에 적용된 웨이퍼(11)는 냉각을 위하여 상기 공정챔버(1)내에 위치하는 냉각챔버(2)내로 도입되어 냉각되게 된다.

종래의 냉각챔버(2)는, 챔버본체(3)와 상기 챔버본체(3)에 대하여 상하로 가변되어 개폐될 수 있는 챔버덮개(4)를 포함하여 이루어지며, 상기 챔버본체(3)는 열전도막(32)에 의하여 상단이 폐쇄되어 수냉실(31)이 형성되며, 냉각수순환단속밸브(34)가 취부된 냉각수순환관(33)을 경유하여 냉각수를 수냉실(31)로 공급하여 순환토록 하므로써 상기 열전도막(32) 주위의 온도를 낮추어 그에 인접하게 위치하는 웨이퍼(11)를 냉각시키도록 구성되어 있으며, 또한 상기 챔버본체(3)를 덮고 있는 챔버덮개(4)의 이면에는 냉각시킬 웨이퍼(11)가 얹혀지는 웨이퍼지지대(42)가 형성되어 있으며, 챔버덮개(4)는 별도의 상하구동장치(7)에 의하여 상하로 가변되면서 상기 챔버본체(3)를 개폐하면서 웨이퍼(11)를 냉각시키도록 구성되어 있다. 그러나, 상기와 같이 웨이퍼(11)의 하방에서의 냉각수의 순환만으로는 웨이퍼(11)가 단시간내에 충분히 냉각되지 못하였기 때문에 보다 신속한 냉각을 위하여 헬륨과 같은 불활성가스를 냉각가스로 사용하며, 이 냉각가스의 공급을 위하여 상기 챔버본체(3)와 챔버덮개(4) 사이에 형성된 냉각실(41)에는 냉각가스단속밸브(52)가 취부된 냉각가스공급관(51)에 의하여 냉각가스공급원(5)이 연결되어 있어, 이 냉각가스의 상기 냉각실(41)내로의 공급 후 또한 배기단속밸브(62)가 취부된 배기관(61)을 경유하여 진공펌프(6)가 연결되어 있어 상기 냉각가스를 강제로 배기시키도록 구성되어 있다. 따라서, 상기 챔버본체(3)의 수냉실(31)로 냉각수를 순환시키면서 동시에 상기 냉각실(41)로는 냉각가스를 별도로 공급한 후, 강제배기시켜 상기 냉각실(41)내로 도입된 웨이퍼(11)를 냉각시켰었다.

이러한 종래의 냉각챔버(2)에서는 냉각용으로 공급된 가스를 배기시키는 데 사용된 진공펌프(6)가 저진공펌프(6)이기 때문에 일단 냉각실(41)로 공급된 냉각가스를 충분히 배기시키는데 문제가 있었으며, 이를 충분히 배기시키기 위하여는 고진공펌프를 사용하여 하나, 이 또한 배기에 많은 시간과 비용이 소요된다는 문제점이 있었다. 또한, 냉각가스가 충분히 배기되지 못함에 따라 생기는 냉각챔버(2) 내외에서의 압력차를 완화시키기 위하여 상기 챔버덮개(4)에 별도로 압력조절밸브가 취부된 압력조절관을 더 형성시켜야 하였으며, 이는 냉각챔버(2)를 복잡하게 하고, 역시 유지, 보수에 많은 시간과 노력 및 비용이 소요된다는 문제점이 있는 것이다.

본 발명의 목적은 별도의 냉각가스를 사용치 않고도 냉각수만을 활용하여 웨이퍼를 충분히 냉각시킬 수 있는 반도체장치 제조설비용 냉각챔버를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래의 반도체장치 제조설비용 냉각챔버를 개략적으로 도시한 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 반도체장치 제조설비용 냉각챔버를 개략적으로 도시한 구성도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 공정챔버 2 : 냉각챔버

3 : 챔버본체 4 : 챔버덮개

5 : 냉각가스공급원 6 : 진공펌프

7 : 상하구동장치 8 : 제1냉각실

9 : 제2냉각실 11 : 웨이퍼

31 : 수냉실 32 : 열전도막

33 : 냉각수순환관 34 : 냉각수순환단속밸브

41 : 냉각실 42 : 웨이퍼지지대

51 : 냉각가스공급관 52 : 냉각가스단속밸브

61 : 배기관 62 : 배기단속밸브

81 : 수류단속판 82 : 통수구

83 : 제1기화실 84 : 냉각수공급관

85 : 냉각수단속밸브 86 : 수증기배출관

87 : 수증기단속밸브 88 : 중진공펌프

89 : 열전도막 91 : 제2기화실

본 발명에 따른 반도체장치 제조설비용 냉각챔버는, 챔버본체와 상하구동장치에 의하여 상하로 가변되어 상기 챔버본체를 개폐하는 챔버덮개로 이루어지며, 상기 챔버본체는 그 상단을 밀폐하는 열전도막에 의하여 형성된 공간이 다수의 통수구들이 형성된 수류단속판에 의하여 구획되어 제2냉각실과 제2기화실로 구분되어 형성되고, 상기 챔버덮개는 그 이면에 측벽들과 상기 측벽들의 상단을 밀폐하는 열전도막에 의하여 형성된 공간이 다수의 통수구들이 형성된 수류단속판에 의하여 구획되어 제1냉각실과 제1기화실로 구분되어 형성되며, 상기 제1냉각실과 제2냉각실에 냉각수단속밸브가 취부된 냉각수공급관이 연결되고, 상기 제1기화실과 제2기화실에 수증기단속밸브가 취부된 수증기배출관을 경유하여 진공펌프가 연결되어 이루어짐을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2에 개략적으로 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체장치 제조설비용 냉각챔버는, 웨이퍼(11)를 중심으로 상하 양측에 위치하는 챔버본체(3)와 챔버덮개(4)에 각각 냉각수에 의하여 냉각될 수 있는 냉각공간을 형성하므로써 그에 의하여 웨이퍼(11)를 급속하게 냉각시킬 수 있도록 하였으며, 특히 이들 냉각공간이 냉각수가 공급되는 냉각실(41)들이 수류단속판(81)의 통수구(82)를 거쳐 기화실에서 기화하면서 배출되도록 하고, 이때의 기화열에 의하여 웨이퍼(11)를 냉각시킬 수 있도록 한 점에 특징이 있는 것이다.

상기 챔버본체(3)는 그 상단을 열이 잘 전도되는 열전도막(89)으로 밀폐하므로써 형성된 공간을 수류단속판(81)으로 구획하여 제2냉각실(9)과 제2기화실(91)로 구분하여 냉각수공급관(84)을 경유하여 상기 제2냉각실(9)로 냉각수를 공급하므로써, 상기 수류단속판(81)에 형성된 다수의 통수구(82)들을 통하여 냉각수가 제2기화실(91)쪽으로 서서히 공급되도록 한다. 상기 제2기화실(91)로 유입된 냉각수는 그에 연결된 진공펌프(6)에 의한 감압으로 수증기화되어 수증기배출관(86)을 경유하여 배출된다. 이때 냉각수의 수증기로의 기화시 주변으로부터 열(기화열)을 흡수하게 되므로 주변의 온도가 하강하며, 저온상태로 되고, 그에 의하여 열을 잘 전도할 수 있는 열전도막(89)에 의하여 구분되어 수납된 웨이퍼(11)가 냉각되게 된다. 상기 제2냉각실(9)로 냉각수를 공급하는 냉각수공급관(84)은 냉각수공급원(도시하지 않음)과 연결되며, 상기 냉각수공급관(84)에는 냉각수단속밸브(85)가 취부되어 냉각수의 흐름을 단속할 수 있다. 또한, 상기 제2기화실(91)에 연결된 수증기배출관(86)은 진공펌프(6)와 연결되어 냉각수의 기화를 촉진시킴과 동시에 기화에 의하여 형성된 수증기를 강제적으로 배출할 수 있도록 한다.

상하구동장치(7)에 의하여 상하로 가변되어 상기 챔버본체(3)를 개폐하는 상기 챔버덮개(4)는 그 이면에 측벽들과 상기 측벽들의 상단을 밀폐하는 열전도막(89)에 의하여 형성된 공간이 다수의 통수구(82)들이 형성된 수류단속판(81)에 의하여 구획되어 제1냉각실(8)과 제1기화실(83)로 구분되어 형성된다. 상기 제1냉각실(8)에도 상기 제2냉각실(9)과 동일 또는 유사하게 냉각수공급관(84)을 경유하여 냉각수가 공급되며, 역시 수류단속판(81)의 통수구(82)를 경유하여 냉각수가 서서히 상기 제1기화실(83)로 공급되고, 여기에서 기화되어 수증기로 되면서 기화열을 흡수하여 주변을 냉각시킨다. 상기 제1기화실(83)에는 상기 제2기화실(91)과 동일 또는 유사하게 수증기배출관(86)을 경유하여 진공펌프(6)와 연결되어 냉각수의 기화를 촉진시킴과 동시에 기화에 의하여 형성된 수증기를 강제적으로 배출할 수 있도록 한다.

상기 진공펌프는 바람직하게는 상용적으로 구입하여 사용할 수 있는 중진공펌프(88)가 될 수 있다.

상기 제1냉각실(8)과 제2냉각실(9)에는 별개의 냉각수공급관(84)들이 각각 개별적으로 연결될 수 있으나, 구조의 단순화를 위하여는 바람직하게는 하나의 냉각수공급관(84)이 분지되어 동시에 연결될 수 있다.

또한, 상기 제1기화실(83)과 제2기화실(91)에도 별개의 수증기배출관(86)이 각각 개별적으로 연결될 수 있으나, 구조의 단순화를 위하여는 바람직하게는 하나의 수증기배출관(86)이 분지되어 동시에 연결될 수 있다. 상기 수증기배출관(86)에는 수증기단속밸브(87)가 취부되어 수증기의 흐름을 단속할 수 있도록 구성될 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하면 헬륨과 같은 고가의 불활성가스를 냉각가스로 사용치 않고도 웨이퍼(11)와 냉매가 직접 접촉하지 않고, 냉각수의 공급 및 중진공펌프(88)의 가동으로 웨이퍼(11)를 충분히 빠르게 냉각시킬 수 있는 효과가 있으며, 또한 냉각가스를 사용치 않기 때문에 냉각챔버(2)와 공정챔버(1) 간의 압력조절 등의 번거로운 작업을 생략할 수 있어 냉각효율의 향상 및 생산성의 향상 등의 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 (3)

1. 챔버본체와 상하구동장치에 의하여 상하로 가변되어 상기 챔버본체를 개폐하는 챔버덮개로 이루어지며, 상기 챔버본체는 그 상단을 밀폐하는 열전도막에 의하여 형성된 공간이 다수의 통수구들이 형성된 수류단속판에 의하여 구획되어 제2냉각실과 제2기화실로 구분되어 형성되고, 상기 챔버덮개는 그 이면에 측벽들과 상기 측벽들의 상단을 밀폐하는 열전도막에 의하여 형성된 공간이 다수의 통수구들이 형성된 수류단속판에 의하여 구획되어 제1냉각실과 제1기화실로 구분되어 형성되며, 상기 제1냉각실과 제2냉각실에 냉각수단속밸브가 취부된 냉각수공급관이 연결되고, 상기 제1기화실과 제2기화실에 수증기단속밸브가 취부된 수증기배출관을 경유하여 진공펌프가 연결되어 이루어짐을 특징으로 하는 반도체장치 제조설비용 냉각챔버.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1냉각실과 제2냉각실에 하나의 냉각수공급관이 분지되어 동시에 연결됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조설비용 냉각챔버.
3. 제 1 항에 있어서,

   또한, 상기 제1기화실과 제2기화실에 하나의 수증기배출관이 분지되어 동시에 연결됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조설비용 냉각챔버.