KR100313631B1

KR100313631B1 - 진공처리장치

Info

Publication number: KR100313631B1
Application number: KR1019980036271A
Authority: KR
Inventors: 고이치 야마자키; 시게루 가사이
Original assignee: 히가시 데쓰로; 동경 엘렉트론 주식회사
Priority date: 1997-09-05
Filing date: 1998-09-03
Publication date: 2002-01-15
Also published as: JP3406488B2; TW396487B; US6092299A; JPH1187256A; KR19990029492A

Abstract

본 발명의 진공 처리 장치는 소정의 진공 상태에서 대상물에 대하여 소정의 처리가 실시되는 처리실과, 처리실내에 설치되어 대상물이 탑재되는 탑재대와, 처리실의 하부에 설치되어, 광원으로서의 복수개의 램프를 갖고, 이들 램프로부터 탑재대를 향하여 조사되는 빛의 열에너지에 의해서 탑재대상의 대상물을 가열하는 램프 유닛과, 램프 유닛에 연결되어 램프 유닛을 회전시키는 회전축과, 회전축을 회전 가능하게 지지하는 축받이와, 회전축과 접촉하는 축받이의 접촉면에 설치되고, 회전축측의 열을 흡수하여 축받이측에 방열함으로써, 램프 유닛의 열을 회전축을 거쳐서 축받이에 이동시키는 서모모듈을 구비하고 있다.

Description

진공 처리 장치{VACUUM PROCESSING APPARATUS}

본 발명은 액정 기판(LCD 기판)이나 반도체 웨이퍼 등의 대상물에 소정의 처리를 실시하기 위한 진공 처리 장치에 관한 것이다.

일반적으로, LCD 기판이나 반도체 웨이퍼 등의 대상물에 소정의 처리를 실시하기 위한 진공 처리 장치는 반송 아암이 설치된 로드 록 챔버와, 로드 록 챔버에 인접하여 배치된 처리 챔버(process chamber)를 구비하고 있다. 각 챔버는 소정의 진공 상태로 설정되어 있다. 로드 록 챔버내에 설치된 대상물은 반송 아암에 의해서 로드 록 챔버로부터 한 개씩 반출되어 처리 챔버내에 반입되고, 처리 챔버내에서 소정의 처리가 실시된다. 처리 챔버내에서의 처리가 완료되면, 대상물은 반송 아암에 의해서 다시 로드 록 챔버내로 되돌아간다. 처리 챔버내에는 처리될 대상물이 탑재되는 탑재대가 설치된다.

도 4 및 도 5는 종래의 진공 처리 장치의 일례를 도시하고 있다. 도 4에 도시되는 바와 같이, 진공 처리 장치는 처리 대상물인 반도체 웨이퍼(W)에 소정의 처리를 실시하기 위한 처리 챔버(1)를 갖고 있다. 처리 챔버(1)내의 바닥부에는 웨이퍼(W)가 탑재되는 탑재대(2)가 설치되어 있다. 처리 챔버(1)의 하부에는 탑재대(2)를 거쳐서 웨이퍼(W)를 가열하기 위한 램프 유닛(4)이 설치되어 있다.

램프 유닛(4)은 복수개의 할로겐 램프(3)를 구비하고, 램프 하우징(8)에 장착되어 있다. 램프 하우징(8)은 처리 챔버(1)의 하측에서 연직 방향으로 연장된샤프트(5)의 상단부에 장착되어 있다. 샤프트(5)는 축받이(6)에 설치된 베어링(7)에 의해서 회전 가능하게 지지되어 있다. 샤프트(5)의 하단측은 회전 구동 기구(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 따라서, 회전 구동 기구를 통해서 샤프트(5)가 예컨데 수십 rpm으로 회전되면, 그에 따라 램프 하우징(8)에 장착된 램프 유닛(4)이 회전된다. 또, 도 5에 도시되는 바와 같이 램프 유닛(4)은 금 도금된 반사재(3a)를 갖고 있다.

할로겐 램프(3)를 구비한 램프 유닛(4)에 의해서 웨이퍼(W)를 가열하는 경우, 램프 하우징(8) 및 그 주변은 고온으로 된다. 그 때문에, 할로겐 램프(3)가 과열되어 할로겐 램프(3)의 수명이 줄어듬과 동시에, 반사재(3a)의 금 도금이 열화된다고 하는 문제가 발생한다. 종래, 이러한 문제가 발생하지 않도록, 할로겐 램프(3)의 주변부를 관통하는 통로(9)를 샤프트(5)에 설치하고(도 5 참조), 통로(9)에 냉각을 위한 공기를 공급함으로써, 샤프트(5) 및 램프 하우징(8)을 냉각하고 있다. 그러나, 통로(9)에 공급되는 공기만으로 램프 하우징(8)을 냉각하여도, 400℃ 전후의 온도에 도달하는 램프 유닛(4)을 350℃ 전후의 온도까지 밖에 내릴 수 없다. 따라서, 장치를 장시간 연속으로 운전할 수 없음과 동시에, 램프(3)의 수명도 짧고, 램프(3)를 빈번하게 교환해야 한다.

본 발명의 목적은 램프 유닛을 효율적으로 냉각할 수 있어, 램프 수명의 연장과 장시간의 연속 운전이 가능하며, 경제성 및 능률의 향상을 도모할 수 있는 진공 처리 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 목적은 이하의 진공 처리 장치에 의해서 달성된다. 즉, 이 진공 처리 장치는 소정의 진공 상태에서 대상물에 대하여 소정의 처리가 실시되는 처리실과, 처리실내에 설치되어 대상물이 탑재되는 탑재대와, 처리실의 하부에 설치되어 광원으로서의 복수개의 램프를 갖고, 이들 램프로부터 탑재대를 향하여 조사되는 빛의 열에너지에 의해서 탑재대상의 대상물을 가열하는 램프 유닛과, 램프 유닛에 연결되어 램프 유닛을 회전시키는 회전축과, 회전축을 회전 가능하게 지지하는 축받이와, 회전축과 접촉하는 축받이의 접촉면에 설치되고, 회전축측의 열을 흡수하여 축받이측에 방열함에 의해, 램프 유닛의 열을 회전축을 거쳐서 축받이에 이동시키는 서모모듈을 구비하고 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 진공 처리 장치의 개략적인 구성도,

도 2는 도 1의 A 부분의 확대 단면도,

도 3은 도 2의 Ⅲ 부분의 확대 단면도,

도 4는 램프 유닛을 구비하는 종래의 진공 처리 장치의 개략적인 구성도,

도 5는 도 4의 C 부분의 확대 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1: 처리 챔버 2: 탑재대

3: 할로겐 챔버 4: 램프 유닛

8: 램프 하우징 11: 축받이

13: 샤프트 14: 축받이의 플랜지부

16: 샤프트의 플랜지부 18: 냉각수로

21: 서모모듈 27: 냉각용 통로

W: 웨이퍼

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명한다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시예에 관한 진공 처리 장치(10)는 예를 들면 CVD(chemical vapor deposition) 장치로서, 처리 대상물인 예컨데 반도체 웨이퍼(W)에 소정의 처리를 실시하기 위한 처리 챔버(1)를 갖고 있다. 처리 챔버(1)내의 바닥부에는 웨이퍼(W)가 탑재되는 탑재대(2)가 설치되어 있다. 처리 챔버(1)의 하부에는 탑재대(2)를 거쳐서 웨이퍼(W)를 가열하기 위한 램프 유닛(4)이 설치되어 있다.

도 2에 상세히 도시되어 있는 바와 같이, 램프 유닛(4)은 복수개의 할로겐램프(3)를 구비하고, 램프 하우징(8)에 장착되어 있다. 램프 하우징(8)은 처리 챔버(1)의 하측에서 연직 방향으로 연장하는 샤프트(13)의 상단부에 장착되어 있다. 샤프트(13)는 알루미늄 등의 열전도성이 우수한 재료에 의해서 형성되고, 베어링(12)에 의해서 축받이(11)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 샤프트(13)의 하단측은 회전 구동 기구(40)에 접속되어 있다. 따라서, 회전 구동 기구(40)를 통해서 샤프트(13)가 예컨데 수십 rpm으로 회전되면, 그에 따라 램프 하우징(8)에 장착된 램프 유닛(4)이 회전된다. 또, 램프 유닛(4)은 금 도금된 반사재(3a)를 갖고 있다.

축받이(11)는 원통형 형상을 이루고 있고, 그 상단부에 플랜지부(14)를 갖고 있다. 샤프트(13)의 축심부에는 샤프트(13)의 축방향을 따라 연장되고 또한 외부로 통하는 관통 구멍(15)이 설치된다. 샤프트(13)의 상부에는 축받이(11)의 플랜지부(14)와 대향하여 위치되는 플랜지부(16)가 일체적으로 설치된다.

플랜지부(16)에는 직경방향을 따라 방사상으로 연장되는 복수개의 방열 구멍(16a)이 뚫려 있다. 이들 방열 구멍(16a)은 플랜지부(16)의 원주 단면에서 개구됨과 동시에, 관통 구멍(15)에 연통되어 있다. 축받이(11)의 플랜지부(14)의 상면에는 환상(環狀)의 냉각수로(18)가 형성되어 있다. 이 냉각수로(18)에는 냉각수 공급원(도시하지 않음)으로부터 냉각수가 순환하도록 공급된다. 도 3에 상세하게 도시되는 바와 같이, 냉각수로(18)는 덮개(19)에 의해서 폐색되어 있다. 덮개(19)의 상면에는 요부(20)가 설치되고, 이 요부(20)에는 펠티에 효과(peltier effect)에 의해서 열을 흡수 및 발산하는 열전 소자로서의 서모모듈(21)이 설치되어 있다.펠티에 효과란 두 종류의 물질이 접합된 개소에 일방향으로 전류가 흐르면, 그 접합면에서 흡열 및 발열이 일어나는 현상을 말한다. 이 펠티에 효과를 응용하여 형성된 서모모듈(21)은 그 한쪽 면이 흡열면(21a)을 형성하고 또한 다른쪽 면이 방열면(21b)을 형성하는 열 펌프로서 기능한다. 특히, 본 실시예에 있어서 서모모듈(21)은 샤프트(13)의 플랜지부(16)와 대향하는 그 상면이 흡열면(21a)으로 되고 또한 하면이 방열면(21b)이 되도록 전기적으로 접속되어 있다.

서모모듈(21)의 흡열면(상면)(21a)에는 적층 구조의 판재(22)가 겹쳐서 탑재되어 있다. 판재(22)는 나사(23)에 의해서 덮개(19)와 함께 플랜지부(14)에 고정되어 있다. 판재(22)의 상면에는 샤프트(13)의 플랜지부(16)의 하면이 미끄럼운동 가능하게 접촉되어 있다. 즉, 샤프트(13)의 플랜지부(16)와 축받이(11)의 플랜지부(14) 사이의 부위는 샤프트(13)의 회전시에 플랜지부(16)의 하면이 판재(22)에 대하여 미끄럼운동하는 미끄럼운동부(17)를 형성한다.

축받이(11)의 내주면에는 환상 홈(24)이 형성되어 있다. 환상 홈(24)은 축받이(11)를 직경 방향으로 관통하여 연장되는 기체 공급구(28)와 연통되어 있다. 기체 공급구(28)는 공기 배관(29)을 거쳐서 냉각을 위한 기체를 공급하는 기체 공급원(75)에 접속되어 있다.

샤프트(13)에는 샤프트(13)의 직경 방향을 따라 연장되고 또한 축받이(11)의 환상 홈(24)과 연통하는 수평 구멍(25)이 설치된다. 또한, 샤프트(13)에는 샤프트(13)의 축방향을 따라 연장되고 또한 수평 구멍(25)과 연통하는 수직 구멍(26)이 설치되어 있다.

수직 구멍(26)은 샤프트(13)의 상단에서 개구되어 있고, 램프 하우징(8)에 설치된 기체 분출구(30)에 연통되어 있다. 즉, 환상 홈(24)과 수평 구멍(25)과 수직 구멍(26)은 기체 공급구(28)를 통하여 공급되는 냉각을 위한 기체를 기체 분출구(30)를 통하여 할로겐 램프(3) 및 그 주변부에 분출하기 위한 냉각용 통로(27)를 형성한다.

다음에, 상기 구성의 진공 처리 장치(10)의 작용에 대하여 설명한다.

처리 챔버(1)내에서 웨이퍼(W)에 소정의 처리를 실시하는 경우에는, 탑재대(2)상에 웨이퍼(W)가 탑재되고, 할로겐 램프(3)를 구비한 램프 유닛(4)에 의해서 탑재대(2)상의 웨이퍼(W)가 가열된다. 이 때, 회전 구동 기구(40)에 의해서 샤프트(13)가 회전되고, 이에 따라 샤프트(13)의 상단부에 램프 하우징(8)을 거쳐서 장착된 램프 유닛(4)이 회전한다.

램프 유닛(4)은 동시에 점등하는 복수개의 할로겐 램프(3)를 열원으로 하여 웨이퍼(W)를 가열함과 동시에, 램프 하우징(8)까지도 가열한다. 그 때문에, 본 실시예에서는 할로겐 램프(3)의 과열 및 반사재(3a)의 금 도금의 열화를 방지하기 위해서, 할로겐 램프(3) 및 그 주변부가 냉각된다. 즉, 기체 공급원(75)으로부터 공기 배관(29)을 거쳐서 냉각을 위한 기체가 기체 통로(27)에 공급된다. 기체 통로(27)에 공급된 기체는 램프 하우징(8)에 설치된 기체 분출구(30)로 유도되어, 기체 분출구(30)로부터 할로겐 램프(3) 및 그 주변부에 분출된다.

반면, 이와 같은 기체에 의한 냉각과는 별도로, 축받이(11)와 샤프트(13)의 미끄럼운동부(17)에 설치된 서모모듈(21)에 의해서, 샤프트(13)측의 열이축받이(11)측에 방열된다. 즉, 서모모듈(21)이 통전되어, 서모모듈(21)의 접합면에서 흡열 및 발열이 발생하고, 샤프트(13)의 플랜지부(16)와 대향하는 서모모듈(21)의 상면이 흡열면(21a)으로 되며, 축받이(11)측을 향하는 서모모듈(21)의 하면이 방열면(21b)으로 된다. 따라서, 샤프트(13)의 열은 서모모듈(21)의 흡열면(21a)에서 흡열되고, 방열면(21b)를 거쳐서 축받이(11)측에 방열된다. 축받이(11)측에 방열된 열[방열면(21b)의 열]은 냉각수로(18)를 순환하는 냉각수에로도 방출된다. 또한, 램프 하우징(8)의 열도 샤프트(13)를 거쳐서 서모모듈(21)의 흡열면(21a)으로 열 이동하고, 방열면(21b)를 거쳐서 축받이(11)측에 방열되며, 냉각수로(18)를 순환하는 냉각수로 달아난다. 또, 방열 구멍(16a) 및 관통 구멍(15)은 샤프트(13)측의 열을 외부로 달아나게 함으로써, 서모모듈(21)로 이동하는 열을 경감시켜, 서모모듈(21)의 부하를 줄이는 작용을 한다.

이상과 같이, 본 실시예의 진공 처리 장치(10)에서는 기체 통로(27)에 냉각을 위한 기체가 공급됨으로써, 할로겐 램프(3) 및 그 주변부가 기체에 의해서 직접 냉각됨과 동시에, 샤프트(13)측의 열이 서모모듈(21)에 의해서 강제적으로 흡열됨에 따라 할로겐 램프(3) 및 그 주변부가 간접적으로 냉각된다. 이와 같이, 기체에 의한 직접 냉각과 열 이동을 이용한 서모모듈에 의한 간접 냉각을 병용하면, 할로겐 램프(3) 및 그 주변부가 효율적으로 냉각되어, 램프 하우징(8)의 온도를 220℃ 정도로 억제할 수 있다. 따라서, 할로겐 램프(3)의 수명을 연장시킬 수 있음과 동시에, 반사재(3a)의 금 도금의 열화를 방지할 수 있다.

또한, 본 실시예의 진공 처리 장치(10)에서는 미끄럼운동부(17)[샤프트(13)와 축받이(11)의 접촉면]에 서모모듈(21)이 배치되어 있기 때문에, 샤프트(13)측의 열이 효율 좋게 서모모듈(21)의 흡열면(21a)으로 흡열된다.

또한, 본 실시예의 진공 처리 장치(10)에서는 샤프트(13)와 축받이(11)에 각각 플랜지부(14, 16)가 설치되고, 이들 플랜지부(14, 16)끼리가 접촉되어 있기 때문에, 샤프트(13)와 축받이(11)의 접촉 면적이 증대되어, 샤프트(13)측으로부터 축받이(11)측으로의 열의 이동이 용이해진다. 따라서, 램프 유닛(4)의 효율적인 냉각이 가능해진다.

Claims

소정의 진공 상태에서 대상물에 대하여 소정의 처리가 실시되는 처리실과,

상기 처리실내에 설치되어, 대상물이 탑재되는 탑재대와,

상기 처리실의 하부에 설치되어, 광원으로서의 복수개의 램프를 갖고, 상기 램프로부터 탑재대를 향하여 조사되는 빛의 열에너지에 의해서 상기 탑재대상의 대상물을 가열하는 램프 유닛과,

상기 램프 유닛에 연결되어 상기 램프 유닛을 회전시키는 회전축과,

상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 축받이와,

상기 회전축과 상기 축받이의 접촉부에 설치되어, 상기 회전축측의 열을 흡수하여 축받이측에 방열함으로써, 상기 램프 유닛의 열을 상기 회전축을 거쳐서 상기 축받이로 이동시키는 서모모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 축받이에 설치되고, 상기 서모모듈에 의해서 상기 축받이측에 방열된 열을 달아나게 하는 냉각 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 냉각 수단은 상기 축받이에 형성되는 환상의 수로와, 상기 수로에 순환하도록 공급되는 냉각수로 이루어지는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 서모모듈은 펠티에 효과에 의해 열을 흡수 및 발산하고, 상기 회전축과 대향하는 측에 흡열면을 가지며, 상기 축받이와 대향하는 측에 방열면을 갖는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 회전축에는 상기 회전축의 축 방향을 따라 연장되고 또한 외부로 통하는 관통 구멍이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 회전축에는 그 직경 방향을 따라서 방사상으로 연장되는 복수개의 방열 구멍이 뚫려 있는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 방열 구멍은 상기 회전축의 원주 측면에서 개구됨과 동시에, 상기 관통 구멍에 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 회전축에는 상기 램프 유닛 및 그 주변부로 통하는 흐름통로가 형성되고, 상기 흐름통로에는 냉각용의 기체가 공급되는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 축받이에는 상기 회전축과의 접촉부에 환상의 홈이 형성되고, 상기 환상의 홈은 상기 흐름통로와 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치.
제 9 항에 있어서,

상기 축받이에는 상기 흐름통로에 기체를 공급하기 위한 공급구가 설치되는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 회전축과 상기 축받이의 접촉부는 상기 회전축에 설치된 플랜지부와 상기 축받이에 설치된 플랜지부를 접촉시킴으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 회전축의 플랜지부에는 그 직경 방향을 따라 방사상으로 연장되는 복수개의 방열 구멍이 뚫려 있는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치.
제 12 항에 있어서,

상기 방열 구멍은 상기 플랜지부의 원주 측면에서 개구됨과 동시에, 상기 회전축의 축방향을 따라 연장되고 또한 외부로 통하는 관통 구멍에 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치.