KR101118638B1 - 열 반사 패드가 구비된 로드록 챔버 - Google Patents

Abstract

기판이 반출입 되는 로드록(Loadlock) 챔버가 개시된다. 보다 상세하게는 본 발명에 따른 로드록 챔버는, 복수의 기판이 서로 다른 높이에서 동시에 또는 순차적으로 안착되는 로드록 챔버에 관한 것으로 상부에 기판이 안착되는 제1 안착부를 형성하며 상기 제1 안착부에 안착되는 기판에 열을 공급하는 히터와 연결되도록 구비되는 히팅 플레이트와, 제1 안착부의 상방 또는 하방으로 소정거리 이격된 위치에 구비되며 상부에 기판이 안착되는 제2 안착부를 형성하여 제2 안착부에 안착되는 기판을 냉각하는 쿨링 플레이트 및 히팅 플레이트와 쿨링 플레이트 사이에 구비되며 상기 히팅 플레이트의 제1 안착부에 안착되는 기판이 상기 히터에서 공급되는 열에 의해 가열되는 동안 전달되는 열을 반사하도록 형성되는 열 반사 패드를 포함하는 로드록 챔버에 관한 것이다.

로드록, 단열, 히팅 플레이트, 열 반사 패드, 쿨링 플레이트

Description

열 반사 패드가 구비된 로드록 챔버{Loadlock Chamber having heat reflecting pad}

본 발명은 반도체 제조용 로드록 챔버에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 동시에 히팅 및 쿨링이 가능하여, 복수의 기판이 서로 다른 높이에서 동시에 또는 순차적으로 안착되어 반도체 제조용 기판의 생산성을 향상시킬 수 있는 로드록 챔버에 관한 것이다.

일반적으로 로드록 챔버는 진공 상태와 대기 상태를 반복하여 프로세스 챔버와 EFEM(End Front Equipment Module) 간에 기판을 이송하기 위한 챔버이다.

기판을 EFEM으로부터 프로세스 챔버로 투입하는 때에는 진공상태를 유지하고, 반대로, 프로세스 챔버로부터 기판을 EFEM으로 투입하는 때에는 대기 상태를 유지한다.

로드록 챔버에는 그 내부에 기판을 예비가열하기 위한 히터를 구비한 것이 알려져 있다. 또, 가열용 플레이트와 냉각용 플레이트를 구비하여, 기판을 EFEM으로부터 프로세스 챔버로 반입할 때에는 가열용 플레이트에 의해서 기판을 가열하고, 기판을 처리부로부터 반출입부에 반출할 때에는 냉각용 플레이트에 의해서 기 판을 냉각할 수 있게 한 것이 제안되어 있다.

그러나, 이러한 로드록 챔버에는 히터와 쿨링 플레이트만이 존재하여 히팅과 쿨링을 정해진 시간 동안 진행하도록 설계되어 있어 하나의 로드록 챔버에 이들을 함께 설치하는 경우 히터로부터 발생한 열이 쿨링 플레이트에 전달되는 열 간섭 현상이 발생하여 기판의 신속한 냉각이 어려운 문제가 있었다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 관점으로부터 본 발명은 기판을 동시에 수납하여 히팅 및 쿨링 처리하는 로드록 챔버를 제공하되, 히터와 쿨링 플레이트간의 열전달을 효율적으로 차단할 수 있는 로드록 챔버를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

또한, 상기와 같은 로드록 챔버를 사용하여 반도체 제조공정에서 기판의 냉각 시간을 단축시킬 수 있는 로드록 챔버를 제공함을 목적으로 한다.

또한, 열 반사 패드를 사용하여 히터의 열을 다시 기판에 전달시킬 수 있어 기판의 온도를 신속하게 올릴 수 있는 로드록 챔버를 제공함을 목적으로 한다.

그러나, 본 발명의 기술적 과제는 상기에 언급된 사항으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위해서 본 발명에 따른 로드록 챔버는, 로드록(Loadlock) 챔버에 있어서, 상부에 기판이 안착되는 제1 안착부를 형성하며 상기 제1 안착부에 안착되는 기판에 열을 공급하는 히터와 연결되도록 구비되는 히팅 플레이트와, 상기 제1 안착부의 상방 또는 하방으로 소정거리 이격된 위치에 구비되며 상부에 기판이 안착되는 제2 안착부를 형성하여 상기 제2 안착부에 안착되는 기판을 냉각하는 쿨링 플레이트 및 히팅 플레이트와 쿨링 플레이트 사이에 구비되며 히팅 플레이트의 제1 안착부에 안착되는 기판이 상기 히터에서 공급되는 열에 의해 가열되는 동안 전달되는 열을 반사하도록 형성되는 열 반사 패드를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 쿨링 플레이트는 쿨링 풀레이트의 하부에 부착되어 상기 쿨링 플레이트로 전달되는 열을 차단하는 냉각 패드를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 냉각 패드는 상기 냉각 패드의 내부로 냉매가 흐를 수 있도록 냉매 유로를 형성하는 것이 더욱 바람직하다.

또한 바람직하게는, 상기 냉각 패드와 상기 열 반사 패드는 소정 거리 이격되도록 형성될 수 있다.

또한 바람직하게는, 상기 열 반사 패드는 금속 코팅되거나 라미네이트 필름이 부착될 수 있을 것이다. 그리고 상기 열 반사 패드는 상기 열 반사 패드로부터 반사된 열이 기판에 전달되는 양을 조절할 수 있도록 열 반사 패드의 일부에만 금속 코팅 또는 라미네이트 필름을 부착되는 것이 바람직할 것이다. 여기서, 열 반사 패드는 폴리싱 처리되는 것이 더욱 바람직하다.

또한 바람직하게는, 상기 히팅 플레이트와 상기 열 반사 패드 및 상기 로드록 챔버의 내부면으로 규정되는 내부 공간에 포함되는 로드록 챔버의 내부면은 폴리싱 처리될 수 있다.

본 발명에 따르면, 보다 신속하게 기판을 가열하여 목적하는 기판의 온도에 도달할 수 있다.

또한, 기판의 냉각 처리시 히터에서 전달되는 열이 효과적으로 차단하여 기판의 냉각 속도가 향상되는 효과가 있다.

또한, 열 반사 패드의 표면을 코팅 또는 폴리싱 처리하는 것에 의하여 기판의 원하는 부위에 특히 열전달이 집중되게 조절하는 것이 가능하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 이때 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 로드록 챔버를 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 로드록 챔버(100)는 챔버 바디(70), 쿨링 플레이트(10), 냉각 패드(15), 열 반사 패드(65), 히터(60) 및 히팅 플레이트(80)를 포함한다.

히팅 플레이트(80)는 프로세스 챔버에 기판을 투입하기 전에 기판을 공정 온도로 예비 히팅(Pre-Heating) 하기 위한 것으로, 내부에 기판을 히팅하기 위한 열을 발생시키는 발열부를 구비할 수 있다.

또한, 발열부는 열선으로 형성할 수 있으며, 다른 수단으로는 히팅 플레이트(80) 자체를 직접 가열하여 히팅 플레이트(80)에 안착된 기판을 가열하여도 좋 다.

쿨링 플레이트(10)는 프로세스 챔버에서 공정이 끝난 후에 EFEM(End Front Equipment Module)으로 기판을 이송하기 전, 고온 상태의 기판을 예비 쿨링(Pre-Cooling) 하기 위한 것으로, 그 내부에 기판의 쿨링을 위한 쿨링 수단(냉매)이 통과하는 적어도 하나의 냉각 유로(미도시)를 구비한다.

냉각 유로는 냉각 유체(냉매)가 유동하는 일정한 관 형상의 파이프로 구현될 수 있다. 냉매는 냉각수(PCW, Process Cooling Water)와 같은 냉각용 액체 또는 헬륨(He)과 같은 냉각용 기체가 사용될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 로드록 챔버(100)에서 히팅 플레이트(80)와 쿨링 플레이트(10)는 서로 다른 높이로 설치된다.

도 1에서는, 히팅 플레이트(80)의 상방향으로 쿨링 플레이트(10)를 배치하였다.

열 반사 패드(65)는 히팅 플레이트(80)와 쿨링 플레이트(10) 사이에 위치하여 히팅 플레이트(80)와 쿨링 플레이트(10)간 열전달을 차단한다. 열 반사 패드(65)가 존재하지 않을 경우, 발열부가 구비되어 있는 히팅 플레이트(80)와 냉각 유로가 구비되어 있는 쿨링 플레이트(10)간에 온도차가 발생하게 된다. 이렇게 되면, 쿨링 플레이트(10)의 하부면에 결로현상이 발생하여 기판에 결함(defect)이 발생한다.

이러한 문제를 해결하기 위해 히팅 플레이트(80)와 쿨링 플레이트(10) 사이에 열 반사 패드(65)를 위치시켜 기판에 결함이 생성되는 점을 방지할 수 있다.

열 반사 패드(65)는 복수개 구비할 수 있으나, 이는 로드락 챔버(100)의 사이즈를 크게 가져갈 수 있으므로, 가급적 1개의 열 반사 패드(65)를 구비하는 것이 바람직하다. 이를 위해서 히팅 플레이트(80)와 쿨링 플레이트(10)는 열 반사 패드(65)를 기준으로 분리되어 있는 것이 바람직하다. 히팅 플레이트(80) 및 쿨링 플레이트(10)는 도 1에서 도시한 바와 같이, 열 반사 패드(65)를 기준으로, 서로 높이가 다르게 구비되는 것이 바람직하다.

열 반사 패드(65)를 통해 히팅 플레이트(80)와 쿨링 플레이트(10)는 서로 단열되므로, 히팅 플레이트(80)에서의 예비 히팅과 쿨링 플레이트(10)에서의 예비 쿨링 역시 서로 영향을 미치지 않는다. 따라서, 적어도 하나의 히팅 플레이트(80)에서의 예비 히팅과 쿨링 플레이트(10)에서의 예비 쿨링을 동시에 진행하는 것이 가능하다. 그러나, 예비 히팅과 예비 쿨링은 순차적 또는 연속적으로 진행될 수 있음은 물론이다.

또한 열 반사 패드(65)의 표면을 적당히 처리하는 것에 의하여 열 반사 효율을 더욱 상승시킬 수 있다. 이것은 열 반사 패드(65)의 표면에 금속 코팅울 하거나 라미네이트(laminate) 필름을 부착하는 것에 의해 달성될 수 있다. 여기서, 금속 코팅에 사용되는 금속 재료는 열 반사 성능이 우수한 것으로 알려진 공지의 금속이 모두 사용될 수 있다. 바람직하게는 금(gold)으로 코팅하는 것이 좋다.

히터(60)는 로드락 챔버(100)의 하부에 구비되며, 히팅 플레이트(80)에 연결되어 히팅 플레이트(80)로 열을 공급한다.

기판(G)을 프로세스 공정이 진행되는 챔버로 투입하기 전에 공정 온도로 가 열하는 예비 히팅에 대하여 상술한 바 있다. 이러한 이유로 기판은 로드록 챔버(100)에서 대기하는 시간을 갖는데, 본 발명에 의한 열 반사 패드(65)에 의해 기판(G)을 통과한 열이 다시 기판(G)으로 전달되기 때문에 기판(G)이 가열되는 시간이 현저히 줄어들게 된다.

즉, 히터(60)와 히팅 플레이트(80)를 통한 기판(G) 하부면의 가열과 열 반사 패드(65)에 의한 반사열에 의해 기판(G)의 상부가 가열되어 이중으로 가열되는 효과를 얻는다.

또한, 본 발명에서는 히팅 플레이트(80)와 열 반사 패드(65) 및 상기 로드록 챔버(100)의 내부면으로 규정되는 내부 공간에 포함되는 로드록 챔버의 내부(벽)면을 폴리싱(polishing) 처리하여 기판(G)으로의 열전달을 집중하도록 하는 방법이 사용된다.

쿨링 플레이트(10)는 냉각 패드(15)를 부착하여 형성할 수 있다.

냉각 패드(15)는 패드의 내부에 냉매가 흐를 수 있는 냉매 유로가 형성되는 것이 바람직하다. 냉매는 상술한 쿨링 플레이트(10)에서 사용되는 냉매와 동일한 것이 사용되므로 여기서 설명을 중복하여 하지 않는다.

이러한 냉각 패드(15)는 쿨링 플레이트(10)의 하부면에 부착되되, 열 반사 패드(65)와의 관계를 고려하여 소정 거리로 이격되어 설치되는 것이 바람직하다.

즉, 냉각 패드(15)와 열 반사 패드(65)간에 열 전달이 차단되는 것이 바람직한데, 로드록 챔버(100)의 중심부에서 서로 일정 거리 이격되어 냉각 패드(15)와 열 반사 패드(65)간에 열전달이 차단되도록 한다.

이하에서는 상술한 바 있는 열 반사 패드(65)의 표면에 금속 코팅, 라미네이트 필름 부착 또는 폴리싱 처리에 의해 기판의 특정 부위에 더욱 열 전달을 집중하기 위한 처리에 대한 설명을 개시한다.

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 열 반사 패드를 도시한 도면, 도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열 반사 패드를 도시한 도면이다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 열 반사 패드(65)는 그 중심부(1)로부터 가장자리부(3)로 향하면서, 금속 코팅의 정도를 달리할 수 있다. 도 2a는 중심부(1)에 금속 코팅을 두껍게 형성한 것이고 도 2b는 반대로 중심부(6)의 금속 코팅을 얇게 하여 형성한 것이다.

도 2a 및 도 2b를 통한 이하의 설명은 금속 코팅에 관한 설명이 개시되겠지만, 상술한 바와 같이, 폴리싱 처리 또는 라미네이트 필름을 부착하는 방법에 의하여도 동일한 설명이 적용됨에 유의할 것이다.

도 2a와 같은 열 반사 패드(65)를 형성하면, 기판을 통해 열 반사 패드(65)에 전달되는 열은 금속 코팅이 두껍게 형성되어 있는 중심부(1)에서 가장 많이 반사된다. 따라서, 히터(60)에서 전달되는 열이 일정하다고 가정한다면, 이러한 열 반사 패드(65)의 표면 형성에 의해 기판(G)의 중앙부의 온도가 가장 빨리 올라가게 된다.

이러한 원리는 도 2b와 같은 열 반사 패드(65)가 사용되는 경우에 기판의 가장자리부의 온도가 중앙부의 온도보다 더욱 신속히 오르게 되는 원리에도 동일하게 적용된다.

이하에서는 로드록 챔버(100)에 투입된 기판이 처리되는 공정에 대하여 설명을 개시한다.

히팅 플레이트(80)는 실린더(미도시)의 구동에 의하여 하강시켜 두고, 대기위치에 대기시켜 둔다. 이렇게 한 후 기판을 로드록 챔버(100)내로 진입시키고, 기판을 히팅 플레이트(80)의 제1 안착부에 안착시킨다.

이와 같이 해서 기판이 로드록 챔버(100)로 투입되어 히팅 플레이트(80) 위에 놓이게 되고, 기판을 이송해 온 반송 로봇(미도시)이 로드록 챔버(100)로부터 퇴출하면, 게이트 밸브(미도시)를 폐쇄하여 로드록 챔버(100)를 밀폐상태로 하여, 로드록 챔버(100)내를 강제배기함으로써, 로드록 챔버(100) 내를 소정의 압력을 갖는 진공상태로 감압한다. 또한, 로드록 챔버(100) 내를 불활성 가스에 의해서 퍼지하면서 감압하도록 해도 되며, 이 경우 기판(G)의 가열을 촉진할 수 있다.

반대로, 프로세서 챔버에서 기판의 처리가 종료되면, 반송로봇(미도시)에 의해서 기판은 로드록 챔버(100)로 투입된다. 이 때, 기판은 고온상태로 되어 있다.

한편, 로드록 챔버(100)는 기판이 반입되는 반입구와 반출구를 각각 기밀하게 밀봉하여, 로드록 챔버(100)를 밀폐한 상태로 해 둔다. 또, 강제배기에 의해서, 로드록 챔버(100) 내를 소정 압력의 진공상태로 감압해 둔다.

로드록 챔버(100)에 투입된 기판은 쿨링 플레이트(10)의 제2 안착부에 안착된다.

이와 같이 해서, 프로세서 챔버로부터 반출된 고온상태의 기판이 쿨링 플레이트(80)에서 냉각 처리된다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명의 사상적 범주에 속한다.

도 1은 본 발명에 따른 로드록 챔버를 도시한 도면,

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 열 반사 패드를 도시한 도면,

도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열 반사 패드를 도시한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100:로드록 챔버 70:챔버 바디

10:쿨링 플레이트 15:냉각 패드

65:열 반사 패드 60:히터

G:기판(wafer) 80:히팅 플레이트

Claims (8)

1. 상부에 기판이 안착되는 제1 안착부를 형성하며 상기 제1 안착부에 안착되는 기판에 열을 공급하는 히터와 연결되도록 구비되는 히팅 플레이트;

   상기 제1 안착부의 상방 또는 하방으로 소정거리 이격된 위치에 구비되며 상부에 기판이 안착되는 제2 안착부를 형성하여 상기 제2 안착부에 안착되는 기판을 냉각하는 쿨링 플레이트로서, 상기 쿨링 플레이트의 상부 또는 하부에 부착되어 상기 쿨링 플레이트로 전달되는 열을 차단하는 냉각 패드가 구비되는 쿨링 플레이트; 및

   상기 히팅 플레이트와 쿨링 플레이트 사이에 구비되며 상기 히팅 플레이트의 제1 안착부에 안착되는 기판이 상기 히터에서 공급되는 열에 의해 가열되는 동안 전달되는 열을 반사하도록 형성되는 열 반사 패드를 포함하며, 상기 냉각 패드와 상기 열 반사 패드는 소정 거리 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 로드록 챔버.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 냉각 패드는 상기 냉각 패드의 내부로 냉매가 흐를 수 있도록 냉매 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 로드록 챔버.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,

   상기 열 반사 패드는 금속 코팅되거나 라미네이트 필름이 부착되는 것을 특징으로 하는 로드록 챔버.
6. 제1항에 있어서,

   상기 열 반사 패드는 상기 열 반사 패드로부터 반사된 열이 기판에 전달되는 양을 조절할 수 있도록 열 반사 패드의 일부에만 금속 코팅되거나 라미네이트 필름이 부착되는 것을 특징으로 하는 로드록 챔버.
7. 제6항에 있어서,

   상기 열 반사 패드는 폴리싱 처리되는 것을 특징으로 하는 로드록 챔버.
8. 제1항에 있어서,

   상기 히팅 플레이트와 상기 열 반사 패드 및 상기 로드록 챔버의 내부면으로 규정되는 내부 공간에 포함되는 상기 로드록 챔버의 내부면은 폴리싱 처리되는 것 을 특징으로 하는 로드록 챔버.

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