KR100689723B1

KR100689723B1 - 온도조절 장치

Info

Publication number: KR100689723B1
Application number: KR1020050024595A
Authority: KR
Inventors: 최동현; 김종철; 이진우
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-03-24
Filing date: 2005-03-24
Publication date: 2007-03-08
Also published as: KR20060102715A

Abstract

냉매를 사용하는 반도체 제조 장치의 온도조절 장치에 관한 것이다. 상기 온도조절 장치는 반도체 제조 장치를 구성하는 부재들의 온도를 일정하게 유지하기 위하여 사용되는 냉매를 저장하기 위한 제1 저장부를 구비한다. 그리고 상기 제1 저장부로부터 제공되는 상기 냉매를 상기 부재들에 순환시키기 위한 냉매 순환 라인이 설치되어 있다. 아울러 상기 냉매 순환 라인에 압축 가스를 제공하여 상기 냉매 순환 라인에 플로우되는 상기 냉매를 상기 제1 저장부로 회수하기 위한 가스 공급부를 구비한다. 이로써, 반도체 장치의 제조 비용의 절감 효과가 있다.

Description

온도조절 장치{APPARATUS FOR CONTROLLING TEMPERATURE}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 장치의 온도조절 장치를 설명하기 위한 구성도이다.

도 2는 도 1에 도시된 온도조절 장치의 작동 과정을 설명하는 흐름도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 냉매 12 : 제1 저장부

14 : 반도체 제조 장치 16 : 구성 부재들

18 : 냉매 순환 라인 20 : 압축가스

22 : 가스 공급부 24 : 제2 저장부

26 : 레벨 센서들 28 : 제1 센서

30 : 제2 센서 32 : 제1 라인

34 : 제2 라인 36 : 제3 라인

38 : 제1 밸브 40 : 제2 밸브

42 : 가스 공급원 44 : 제4 라인

46 : 제3 밸브 48 : 제1 저장탱크

50 : 제2 저장탱크 52 : 제5 라인

54 : 제6 라인 56 : 제4 밸브

58 : 제5 밸브

본 발명은 반도체 제조 장치의 온도조절 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉매를 사용하는 반도체 제조 장치의 온도조절 장치에 관한 것이다.

근래에 컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 보급에 따라 반도체 장치도 비약적으로 발전하고 있다. 그 기능 면에 있어서, 상기 반도체 장치는 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구된다. 이러한 요구에 부응하여 반도체 장치는 집적도, 신뢰도 및 응답 속도 등을 향상시키는 방향으로 제조 기술이 발전되고 있다. 때문에 사진 공정 및 식각 공정 등과 같은 미세 가공 기술에 대한 요구도 엄격해지고 있다.

상기 미세 가공 기술에서는 온도, 압력(진공도), 가스 유량 등을 포함하는 공정 조건들의 미세 제어가 가능해야 한다. 그렇지 않을 경우 공정 에러(error)가 발생하고, 불량 소스(source)를 제공한다.

더불어 상기 온도 제어의 경우에는 주로 냉매(coolant)를 사용하는 온도 조절 장치로 이루어진다. 상기 온도 조절 장치 대부분은 반도체 제조 장치의 구성 부재들 각각에 냉매를 순환시켜 설정 온도를 유지하는 방식을 채택하고 있다. 그리고 상기 구성 부재들 중에서 특히, 웨이퍼가 가공되는 반응 챔버와 상기 웨이퍼가 놓여지는 전극 플레이트를 주로 냉각 대상으로 한다.

그리고 미세 가공 기술을 다루는 반도체 제조 특성 때문에 반도체 제조 장치에 사용되는 냉매는 높은 열전달 계수 등의 기본적인 물성치가 엄격하게 요구될 뿐만 아니라, 알에프 파워에 대한 안전성 등과 같은 추가적인 물성치가 요구된다. 때문에 외국에서 수입되고, 그로 인하여 구입단가가 비싸다.

그런데 절약해서 사용될 필요가 있는 상기 냉매가 증발되고, 누설되고, 반도체 제조 장치의 유지보수 시에 회수되지 못하고 버려지는 등의 여러 요인에 의하여 다량으로 소모되고 있다.

특히 소모되는 상기 냉매의 양의 80% 정도가 반도체 제조 장치의 유지보수 시 회수되지 못하고 버려지고 있다. 따라서 반도체 장치의 제조 비용을 높이고 있다.

구체적으로 상기 냉매는 반도체 제조 장치의 구성 부재들의 온도를 일정하게 유지하기 위하여 사용된 후에, 상기 구성 부재들에 일체형으로나, 근접하여 설치되고 그 안에 냉매 순환 라인을 포함하는 부품들, 예컨대 건식 식각 장비의 경우 캐소드(Cathode) 라이너, 웰(Wall) 라이너 및 애노드(Anode) 라이너에 잔류한다. 이렇게 잔류된 상기 냉매는 반도체 제조 장치의 유지보수를 위하여 해체할 때 버려진다.

본 발명의 목적은, 반도체 제조 장치의 구성 부재들의 온도를 일정하게 유지하기 위하여 사용된 냉매를 용이하게 회수하기 위한 반도체 제조 장치의 온도조절 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 제조 장치의 온도조절 장치는, 상기 온도조절 장치는 반도체 제조 장치를 구성하는 부재들의 온도를 일정하게 유지하기 위하여 사용되는 냉매를 저장하기 위한 제1 저장부를 구비한다. 그리고 상기 제1 저장부로부터 제공되는 상기 냉매를 상기 부재들에 순환시키기 위한 냉매 순환 라인이 설치되어 있다. 아울러 상기 냉매 순환 라인에 압축 가스를 제공하여 상기 냉매 순환 라인에 플로우되는 상기 냉매를 상기 제1 저장부로 회수하기 위한 가스 공급부를 구비한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 반도체 제조 장치의 구성 부재들의 온도를 일정하게 유지하기 위하여 사용된 냉매가 회수되어, 버려지는 것을 감소할 수 있다. 따라서, 반도체 장치의 제조 비용의 절감 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라서 더욱 상세히 설명하기로 한다.

이하에서 설명되는 상기 반도체 제조 장치는 건식 식각 장비이며, 상기 반도체 제조 장치의 구성 부재들은 상기 건식 식각 장비에 포함되고, 그 온도가 일정하게 유지될 구성 부재들로, 예컨대 하부 전극 플레이트, 챔버 벽 및 상부 전극 플레이트 등이다. 그리고 도면에 표시된 화살표(→)는 상기 구성 부재들의 온도를 일정 하게 유지시키는 냉매의 흐름 방향을 나타낸다.

도 1을 참조하면, 도시된 장치는 냉매(10)를 저장하는 제1 저장부(12)와 상기 냉매(10)를 제공받아 반도체 제조 장치(14)를 구성하는 부재들(16)의 온도를 일정하게 유지하는 냉매 순환 라인(18)과 상기 냉매 순환 라인(18)에 제공된 상기 냉매(10) 중에, 상기 구성 부재들(16)과 일체형으로나 근접하여 설치된 냉각 순환 라인(24)에 잔류하는 상기 냉매(10)를 강제로 회수하기 위하여 압축가스(20)를 제공하는 가스 공급부(22)를 나타낸다. 그리고 제1 저장부(12)와 체계적 방법으로 상기 냉매(10)를 제공하고, 제공받는 제2 저장부(24)를 구비한다.

구체적으로 상기 제1 저장부(12)는 반도체 제조 장치(14)를 구성하는 부재들(16)의 온도를 일정하게 유지하기 위하여 사용되는 상기 냉매(10)를 저장한다. 그리고, 상기 제1 저장부(12)는 상기 냉매(10)의 입, 출입에 관련된 다수의 연결부재(도시하지 않음), 예컨대 피팅(pitting)이 구비되어 후속에 설명되는 라인들과 체결된다.

특히 후속에 설명되는 제5 라인과 체결되는 상기 피팅의 위치는 상기 제1 저장부(12)에 저장되는 상기 냉매(10)의 저수 한계 레벨(도시하지 않음), 즉 상기 제1 저장부의 저수 범위에서 최고 값과 동일한 위치에 설치되는 것이 바람직하다. 아울러 상기 제1 저장부(12)는 그 외측에 상기 냉매(10)의 저장수위를 검출하는 레벨 센서들(26)을 구비한다.

그리고 상기 레벨 센서들(26)은 제1 센서(28)와 제2 센서(30)를 포함한다. 계속하여 제1 센서(28)는 상기 냉매(10) 저수 수위가 보충 필요 레벨(도시하지 않 음), 즉 상기 제1 저장부의 저수 범위에서 최저 값임을 검출한다. 이어서 제2 센서(30)는 상기 냉매(10)의 저수 수위가 상기 저수 한계 레벨(도시하지 않음), 즉 상기 제1 저장부의 저수 범위에서 최고 값임을 검출한다. 그리고 상기 제1 센서(28)와 상기 제2 센서(30)는 광 센서인 것이 바람직하다.

그리고 상기 냉매 순환 라인(18)은 상기 제1 저장부(12)로부터 상기 냉매(10)를 제공받는 제1 라인(32), 상기 제1 라인(32)과 연결되고 상기 구성 부재들(16)로 상기 냉매(10)를 제공하여 냉각시키는 제2 라인(34) 및 상기 제2 라인(34)과 연결되고 상기 제2 라인(34)을 지나는 상기 냉매(10)를 상기 제1 저장부(12)에 제공하여 상기 냉매(10)를 순환시키는 제3 라인(36)으로 이루어진다. 여기서 상기 냉매 순환 라인(18)은 상기 제1 라인(32) 상에 설치된 제1 밸브(38)와 상기 제2 라인(34) 상에 설치된 제2 밸브(40)를 구비한다.

계속하여 펌핑부(도시하지 않음)가 상기 제1 라인(32) 상에 설치되어 상기 제1 저장부(12)에 저장된 상기 냉매(10)를 펌핑하여 상기 냉매 순환 라인(18)에 제공할 수 있다. 아울러 도면에서는 간략하게 표시하였으나, 상기 구성 부재(16)가 하부 전극 플레이트(도시하지 않음)인 경우에 상기 제2 라인(34)은 하부 전극 라이너(도시하지 않음)에 구비되고, 상기 하부 전극 라이너(도시하지 않음)를 관통하도록 일체로 형성된 홀 인 것이 바람직하다.

또한 상기 구성 부재(16)가 챔버 웰(도시하지 않음)인 경우에 상기 제2 라인(34)은 상기 웰 라이너(도시하지 않음)에 구비되고, 상기 웰 라이너를 관통하는 라인 인 것이 바람직하다.

한편 가공되는 웨이퍼가 대구경화, 예컨대 200㎜에서 300㎜로 변경되고, 반도체 장치는 고 신뢰성이 요구되면서, 상기 반도체 제조 장치(14)의 구성 부재들(16)의 규모가 커진다. 따라서 상기 구성 부재들(16)을 냉각시키기 위하여 사용되는 상기 냉매(10)를 제공받는 상기 제2 라인(34)의 규모도 커진다. 따라서 상기 제2 라인(34)에 많은 양의 상기 냉매(10)가 제공된다.

그리고 가스 공급부(22)는 압축가스(20)를 저장하고 있는 가스 공급원(42)과 상기 가스 공급원(42)으로부터 상기 압축가스(20)를 상기 제1 라인(32)에 제공하는 제4 라인(44) 및 상기 제4 라인(44) 상에 설치되고 상기 제4 라인(44)을 개폐하는 제3 밸브(46)를 구비한다.

여기서 압축가스(20)는 질소 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 질소 가스는 가스 공급원(42), 예컨대, 가스탱크에 5㎏/㎠으로 압축시켜 보관된다. 이렇게 구성된 가스 공급부(22)는 상기 반도체 제조 장치(14)의 유지 보수 시에 상기 제1 라인(32)에 압축가스(20)를 제공하고, 그 후에 상기 제2 라인(34)에 압축가스(20)를 가압시켜 상기 제2 라인(34)에 잔류하는 상기 냉매(10)를 상기 제1 저장부(12)로 강제 회수시키는 기능을 수행한다.

그리고 상술한 바와 같이, 상기 가스 공급부(22)는 상기 반도체 제조 장치(14)의 유지 보수 시에는 그 본래의 기능을 수행한다. 그러나 상기 반도체 제조 장치(14)가 웨이퍼를 가공할 시에는 작동정지상태로 유지된다.

그리고 제2 저장부(24)는 상기 제1 저장부(12)로부터 상기 냉매(10)를 제공받아 저장하는 제1 저장탱크(48)와 상기 제1 저장부(12)로 상기 냉매(10)를 제공하 는 제2 저장탱크(50)를 포함한다.

그리고 상기 제2 저장부(24)는 상기 제1 저장부(12)로부터 상기 냉매(10)를 제공받아 제1 저장탱크(48)에 제공하는 제5 라인(52)을 구비한다. 그리고 상기 제2 저장탱크(50)로부터 상기 냉매(10)를 제공받아 제1 저장부(12)에 제공하는 제6 라인(54)과 상기 제6 라인(54) 상에 설치되고, 상기 제6 라인(54)을 개폐하는 제4 밸브(56)를 구비한다.

여기서 상기 제5 라인(52)과 제6 라인(54)은 1/4 inch 배관인 것이 바람직하고, 또한 그 재질이 테프론 인 것이 바람직하다. 그리고 제4 밸브(56)는 점선으로 표시한 바대로 상기 레벨 센서들(26)의 검출 신호에 의하여 자동적으로 개폐할 수 있는 전자밸브 인 것이 바람직하다. 상기 전자밸브는 솔레로이드 밸브 인 것이 바람직하다.

그리고 안전 장치로 상기 제1 저장탱크(48)에 연결되는 제5 밸브(58)를 구비하여 상기 제1 저장탱크(48)에 고압 발생 시에 압력을 제거할 수 있다. 여기서 상기 제5 밸브(58)는 체크 밸브인 것이 바람직하다.

이렇게 구성된 제2 저장부(24)는 상기 제1 저장부(12)와 상호간에 체계적인 방법으로 상기 냉매(10)를 제공하고, 제공받는다.

즉 반도체 제조 장치(14)를 가동하여 웨이퍼 가공 작업을 시작하면서, 상기 제1 저장부(12)에 저장된 상기 냉매(10)가 상기 반도체 제조 장치(14)의 구성 부재들(16)을 냉각시키기 위하여 사용된다. 사용이 계속되면서 상기 제1 저장부(12)에 상기 냉매(10)의 수위가 상기 보충 필요 레벨보다 미달될 때, 상기 제1 저장부(12) 의 외벽에 설치된 제1 센서(28)는 상기 냉매(10)의 수위를 검출하여 제어부(도시하지 않음)에 알리고, 상기 제어부는 상기 제4 밸브(56)를 열어 제1 저장부(12)에 상기 냉매(10)를 공급한다.

이어서 이러한 공급이 계속되면서 상기 제1 저장부(12)에 상기 냉매(10)의 수위가 상기 저수 한계 레벨(도시하지 않음)보다 높을 때, 상기 제1 저장부(12)의 외벽에 설치된 제2 센서(30)는 상기 냉매(10)의 수위를 검출하여 제어부(도시하지 않음)에 알리고 상기 제어부는 상기 제4 밸브(56)를 닫아 제1 저장부(12)에 상기 냉매(10) 공급을 중지한다.

그리고 반도체 제조 장치(14)의 유지보수 시, 상기 가스 공급부(22)의 작동에 의하여 상기 제2 라인(34)으로부터 회수되는 상기 냉매(10)는 상기 제1 저장부(12)에 저장되기 시작한다. 저장이 계속되면서 상기 제1 저장부(12)의 상기 냉매(10)의 수위가 상기 저수 한계 레벨보다 초과될 때, 상기 냉매(10)는 제5 라인(52)을 통하여 상기 제1 저장탱크(48)에 저장된다.

이하, 이렇게 구성된 온도조절 장치를 이용하여 제2 라인(34)에 잔류하는 상기 냉매(10)를 강제 회수하는 과정을 설명한다.

먼저 반도체 제조 장치(14)의 유지보수 상태를 확인한다.(S20)

이어서 상기 유지보수 상태라는 것이 확인되면, 제1 라인(32) 상에 설치된 제1 밸브(38)를 닫는다.(S22)

계속하여 제3 라인(36) 상에 설치된 제2 밸브(40)가 열린 상태임을 확인한다.(S24) 만약 닫혀진 상태면 연다. 그리고 제4 라인(44) 상에 설치된 제3 밸브(46)를 연다.(S26) 이로써, 가스 공급원(42)에 들어있는 압축가스(20)가 제4 라인(44)을 통하여 제1 라인(32)에 제공된다.

이어서 상기 제1 라인(32)에 제공된 상기 압축가스(20)가 제2 라인(34)에 잔류하는 상기 냉매(10)를 가압시킨다.(S26) 이러한 가압에 의하여 상기 냉매(10)는 제3 라인(36)을 통하여 1차로 제1 저장부(12)로 회수된다.

이때 제1 저장부(12)에 회수되는 상기 냉매(10)의 수위가 상기 제1 저장부(12)의 상기 저수 한계 레벨보다 초과될 때, 상기 냉매(10)는 제5 라인(52)을 통하여 2차로 제1 저장탱크(48)에 제공된다.(S30)

이로써 종래에는 반도체 제조 장치(14)의 유지보수 시에 반도체 제조 장치(14)의 구성 부재들(16)을 냉각하기 위하여 사용된 상기 냉매(10)를 버렸으나, 본 발명에는 반도체 제조 장치(14)의 유지보수 시에 가스 공급부(22)를 이용하여 제2 라인(34)에 잔류하는 상기 냉매(10)를 강제로 회수할 수 있다. 따라서 반도체 장치의 제조 비용의 절감 효과가 있다.

따라서 본 발명에 의하면, 반도체 제조 장치의 구성 부재들을 냉각시키기 위하여 사용된 냉매가 회수되어, 버려지는 것을 감소할 수 있다. 따라서, 반도체 장치의 제조 비용의 절감 효과가 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

반도체 제조 장치를 구성하는 부재들의 온도를 일정하게 유지하기 위하여 사용되는 냉매를 저장하기 위한 제1 저장부;

상기 제1 저장부로부터 제공되는 상기 냉매를 상기 부재들에 순환시키기 위한 냉매 순환 라인; 및

상기 냉매 순환 라인에 압축 가스를 제공하여 상기 냉매 순환 라인에 플로우되는 상기 냉매를 상기 제1 저장부로 회수하기 위한 가스 공급부를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 온도조절 장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 저장부에 저장된 상기 냉매의 수위가 상기 제1 저장부의 저수 범위에서 최고 값보다 초과될 때, 상기 냉매를 제공받아 저장하고, 상기 제1 저장부에 저장된 상기 냉매의 수위가 상기 제1 저장부의 저수 범위에서 최저 값보다 미달될 때, 상기 냉매를 제1 저장부에 공급하는 제2 저장부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 온도 조절 장치.
제1항에 있어서, 상기 가스 공급부는,

상기 압축가스를 저장하고 있는 가스 공급원;

상기 냉매 순환 라인 상에 설치되고 상기 가스 공급원으로부터 상기 압축가 스를 상기 냉매 순환 라인에 제공하는 가스 공급 라인; 및

상기 가스 공급 라인 상에 설치되고 상기 가스 공급 라인을 개폐하는 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 온도조절 장치.
제1항에 있어서, 상기 냉매 순환 라인은,

상기 제1 저장부로부터 상기 냉매를 제공받는 제1 라인;

상기 제1 라인과 연결되고 상기 부재들로 상기 냉매를 제공하여 냉각시키는 제2 라인; 및

상기 제2 라인과 연결되고 상기 제2 라인을 지나는 냉매를 상기 제1 저장부에 제공하여 상기 냉매를 순환시키는 제3 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 온도조절장치.