KR100929815B1 - 냉각 장치 및 이를 이용한 기판 냉각 방법 - Google Patents

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Abstract

냉각 장치는 기판이 안착되는 지지 플레이트와 기판을 냉각시키기 위한 냉각 유체를 분사하는 분사라인을 구비한다. 분사라인은 지지 플레이트의 측면에 구비되어 챔버 안에서 냉각 유체를 분사한다. 이에 따라, 냉각 장치는 냉각 시간을 단축시키고, 공정 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

냉각 장치 및 이를 이용한 기판 냉각 방법{COOLING APPARATYS AND METHOD OF COOLING SUBSTRATE USING THE SAME}
본 발명은 반도체 기판을 제조하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 기판을 냉각시키는 냉각 장치 및 이를 이용한 기판 냉각 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 기판의 제조 공정은 박막 증착 공정, 식각 공정 및 세정 공정 등을 거쳐 형성된다. 특히, 박막을 증착하거나 식각하는 공정은 그 과정에서 많은 열이 발생하고, 이로 인해, 기판의 온도가 상승한다.
버퍼 챔버는 이러한 기판의 온도를 감소시키기 위해, 공정이 완료된 기판들을 냉각시킨다. 구체적으로, 버퍼 챔버는 하우징의 외벽에 프로세스 쿨링 워터(process cooling water : PCW)와 같은 냉각 유체가 이동하는 배관을 구비한다. 배관에 지속적으로 공급되는 냉각 유체는 하우징을 냉각시켜 하우징의 내부온도를 감소시키고, 이에 따라, 하우징 안에 구비된 기판들의 온도가 점차 낮아진다. 그러나, 이러한 방법은 하우징이 냉각된 후 기판이 냉각되므로, 많은 시간이 소요된다.
본 발명의 목적은 기판을 효율적으로 냉각시킬 수 있는 냉각 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 상기한 냉각 장치를 이용하여 기판을 냉각시키는 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 냉각 장치는, 챔버, 다수의 지지 플레이트 및 분사라인으로 이루어진다.
구체적으로, 챔버는 다수의 기판을 수납하기 위한 수납 공간을 제공한다. 지지 플레이트들은 상기 수납 공간에 구비되고, 각각 기판이 안착된다. 분사라인은 상기 지지 플레이트의 측면에 설치되고, 상기 기판을 냉각시키기 위한 냉각 유체를 분사한다.
상기 분사라인은 상기 냉각 유체를 분사하는 다수의 분사홀을 구하고, 분사홀들은 상기 분사라인의 아래에 위치하는 기판과 마주한다.
또한, 상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 기판 냉각 방법은 다음과 같다.
먼저, 챔버에 구비된 다수의 지지 플레이트에 각각 기판을 안착시킨다. 이어, 각 지지 플레이트의 측면에 설치된 분사라인에 냉각 유체를 공급한다. 상기 분사라인으로부터 상기 냉각 유체가 분사되어 상기 기판을 냉각시킨다. 여기서, 상기 냉각 유체는 상기 분사라인의 아래에 위치하는 기판에 분사된다.
상술한 본 발명에 따르면, 기판이 안착되는 지지 플레이트 측면에 냉각 유체를 분사하는 분사라인을 설치함으로써, 기판을 냉각시키는데 소소되는 시간을 단축시키고, 공정 효율을 향상시킨다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 지지 플레이트를 나타낸 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 냉각 장치(100)는 웨이퍼들이 수납되는 공간을 제공하는 챔버(110), 상기 챔버(110) 내부에 구비되어 웨이퍼들을 지지하는 다수의 지지 플레이트, 및 상기 지지 플레이트(120)에 결합되어 상기 웨이퍼를 냉각시키기 위한 분사라인(130), 상기 분사라인(130)에 냉각 가스를 제공하는 공급라인(140), 및 상기 냉각 가스를 제공하는 가스 공급부(150)를 포함한다.
구체적으로, 상기 챔버(110)는 반도체 공정이 완료된 웨이퍼들을 수납한다. 상기 챔버(110)의 내측벽에는 상기 지지 플레이트들이 결합된다.
상기 지지 플레이트들은 서로 소정의 거리로 이격되어 위치하고, 각 지지 플레이트(120)는 상기 챔버(110)의 바닥면과 마주하여 평행하게 배치된다. 상기 지지 플레이트(120)의 상면에는 웨이퍼(10)가 안착되고, 상기 웨이퍼(10)는 상기 지지 플레이트(120)의 상면과 마주하여 평행하게 배치된다.
본 발명의 일례로, 상기 지지 플레이트(120)는 상기 웨이퍼(10)가 안착되는 영역의 단부가 'W'자 형상으로 이루어진다.
도 3은 도 1의 절단선 I-I'에 따른 단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 지지 플레이트를 나타낸 사시도이며, 도 5는 도 3에 도시된 분사라인을 나타낸 부분 사시도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 상기 지지 플레이트(120)의 측면에는 상기 분사라인(130)이 설치된다. 상기 분사라인(130)은 상기 공급라인(140)과 연결되고, 상기 공급라인(140)으로부터 상기 냉각 가스를 공급받아 상기 챔버(110)의 바닥면 측으로 분사한다. 상기 냉각 가스로는 질소 가스, 아르곤 가스 등이 이용될 수 있다.
상기 분사라인(130)은 상기 지지 플레이트(120)에서 상기 웨이퍼(10)가 안착되는 영역의 단부를 따라 위치하고, 상기 지지 플레이트(120)의 측면과 상기 지지 플레이트(120) 하단부를 커버한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 분사라인(130)은 상기 지지 플레이트(120)와 결합되는 부분이 내측으로 함몰되어 상기 분사라인(130)으로 인한 두께 증가를 감소시킨다. 상기 분사라인(130)은 상기 지지 플레이트(120)와 결합하기 위한 결합 돌기(131)를 구비하고, 상기 지지 플레이트(120)의 측면에는 상기 결합 돌기(131)가 삽입되는 결합홈(123)이 형성된다. 상기 결합 돌기(131)는 상기 분사라인(130)의 외주면에 형성되고, 상기 결합홈(123)에 억지 끼움 방법으로 삽입된다.
이 실시예에 있어서, 상기 분사라인(130)은 상기 결합 돌기(131)를 이용하여 상기 지지 플레이트(120)와 결합되나, 나사를 이용하여 나사 결합을 통해 상기 지지 플레이트(120)에 결합될 수도 있다. 이러한 경우, 상기 나사 체결 부위는 상기 지지 플레이트(120)에서 상기 웨이퍼(10)가 안착되지 않는 영역에 위치한다.
또한, 상기 분사라인(130)은 상기 챔버(110)의 바닥면과 마주하는 면에 다수의 분사홀(133)이 형성된다. 상기 공급라인(140)으로부터 상기 분사라인(130)에 제공된 냉각 가스는 상기 분사홀(133)을 통해 분사된다. 상기 분사홀(133)로부터 배출된 냉각 가스는 해당 분사라인(130)의 아래에 위치하는 웨이퍼에 제공되어 상기 웨이퍼를 냉각시킨다. 또한, 상기 분사라인(130)은 상기 지지 플레이트(110)의 'W'자 형상의 단부를 따라 위치하므로, 상기 분사라인(130)으로부터 분사되는 냉각 가스가 상기 웨이퍼의 전 영역에 균일하게 제공된다.
이와 같이, 상기 냉각 장치(100)는 각 웨이퍼의 상면에 상기 냉각 가스가 분사되므로, 상기 웨이퍼(10)를 냉각시키는 데 소요되는 시간을 감소시키고, 생산성을 향상시킬 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 상기 웨이퍼(10)에 상기 냉각 가스가 제공되는 과정을 구체적으로 설명한다.
도 6은 도 1에 도시된 냉각 장치에서 웨이퍼를 냉각시키는 과정을 나타낸 도면이고, 도 7은 도 6에 도시된 분사라인에서 냉각 가스를 분사하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 먼저, 상기 각 지지 플레이트(120) 상에 공정이 완료된 웨이퍼(10)를 안착시킨다.
이어, 상기 가스 공급부(150)로부터 상기 공급라인(140)을 통해 상기 각 분사라인(130)으로 상기 냉각 가스(CG)를 제공한다.
상기 분사라인(130)에 유입된 냉각 가스(CG)는 상기 분사라인(130)의 분사홀들(133)을 통해 해당 분사라인의 아래에 위치하는 웨이퍼에 분사되어 해당 웨이퍼를 냉각시킨다.
이와 같이, 각 웨이퍼(10)는 상부에 위치하는 분사라인(130)으로부터 상기 냉각 가스를 직접 공급받으므로, 냉각 시간이 단축되고, 공정 효율이 향상된다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 지지 플레이트를 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 1의 절단선 I-I'에 따른 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 지지 플레이트를 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 3에 도시된 분사라인을 나타낸 부분 사시도이다.
도 6은 도 1에 도시된 냉각 장치에서 웨이퍼를 냉각시키는 과정을 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 분사라인에서 냉각 가스를 분사하는 과정을 나타낸 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
100 : 냉각 장치 110 : 챔버
120 : 지지 플레이트 130 : 분사라인
140 : 공급라인 150 : 가스 공급부

Claims (11)

  1. 다수의 기판을 수납하기 위한 수납 공간을 제공하는 챔버;
    상기 수납 공간에 구비되고, 각각 기판이 안착되는 다수의 지지 플레이트; 및
    상기 지지 플레이트의 측면에 설치되고, 상기 기판을 냉각시키기 위한 냉각 유체를 분사하는 다수의 분사홀을 구비하며, 상기 지지 플레이트에서 상기 기판이 안착되는 영역의 단부를 따라 위치하는 분사라인을 포함하며,
    상기 분사홀들은 상기 분사라인의 아래에 위치하는 기판과 마주하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 지지 플레이트는 상기 기판이 안착되는 영역의 단부가 굴곡진 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 분사라인은 외주면으로부터 돌출되어 형성된 결합 돌기를 구비하고,
    상기 지지 플레이트는 상기 결합 돌기가 삽입되는 삽입홈이 형성된 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 분사라인은 상기 지지 플레이트와 억지 끼움 방식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 분사라인은 나사 결합을 통해 상기 지지 플레이트와 결합하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 분사라인은 상기 지지 플레이트의 측면과 하단부를 커버하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  10. 챔버에 구비된 다수의 지지 플레이트에 각각 기판을 안착시키는 단계;
    각 지지 플레이트의 측면에 설치된 분사라인에 냉각 유체를 공급하는 단계; 및
    상기 분사라인으로부터 상기 냉각 유체가 분사되어 상기 기판을 냉각시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 냉각 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 냉각 유체는 상기 분사라인의 아래에 위치하는 기판에 분사되는 것을 특징으로 하는 기판 냉각 방법.
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