KR19990039091U

KR19990039091U - 반도체 웨이퍼 식각장비의 웨이퍼 냉각용 가스압력 제어장치

Info

Publication number: KR19990039091U
Application number: KR2019980005194U
Authority: KR
Inventors: 염시춘
Original assignee: 김영환; 현대반도체 주식회사
Priority date: 1998-04-04
Filing date: 1998-04-04
Publication date: 1999-11-05

Abstract

본 고안은 반도체 웨이퍼 식각장비의 웨이퍼 냉각용 가스압력 제어장치에 관한 것으로, 종래에는 웨이퍼상에 공급되는 헬륨 가스의 압력 상태가 20 Torr 이상의 고압의 헬륨가스 압력이 요구되는 공정일 경우 웨이퍼상에 고압의 헬륨가스가 도달하는 시간 소요가 많게 되어 서로우 풋(Throught-Put) 및 생산성의 저하를 가져오게 되는 문제점이 있었는 바, 본 고안은 웨이퍼를 공정챔버내에 반송되기전 저장탱크(14)내에 헬륨가스를 공급하여 응축시킨 다음 웨이퍼가 공정챔버에 반송되어 웨이퍼척에 척킹되면 저장탱크(14)내에 저장된 헬륨가스를 공급하여 순간적으로 메인라인(1) 및 웨이퍼척에 척킹된 웨이퍼에 고압의 헬륨가스가 도달하도록 함으로써 고압의 상태로 이르는 소요 시간을 단축시켜 서로우 풋(Throught-Put) 및 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

반도체 웨이퍼 식각장비의 웨이퍼 냉각용 가스압력 제어장치

본 고안은 반도체 웨이퍼 식각장비의 웨이퍼 냉각용 가스압력 제어장치에 관한 것으로, 특히 식각을 하기 위해 웨이퍼척에 고정된 웨이퍼에 온도를 제어하기 위해서 공급되는 고압의 헬륨가스의 공급 시간을 단축시킬 수 있도록 한 반도체 웨이퍼 식각장비의 웨이퍼 냉각용 가스압력 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 웨이퍼 제조공정 중 포토 공정을 실시한 다음에 노광된 일정 부분을 제거하는 식각 공정(ETCHING PROCESS)을 실시하게 되며, 그와 같은 식각 공정은 소정의 내부 공간을 갖는 공정챔버(PROCESS CHAMBER)내에서 이루어진다. 상기 공정챔버에는 웨이퍼가 챔버내에 놓이는 웨이퍼척이 설치되고, 상기 공정챔버에는 웨이퍼척에 놓이는 웨이퍼의 백면의 온도를 제어하기 위하여 웨이퍼 냉각용 가스압력 제어장치가 설치되어 있다.

상기 냉각용 가스는 보통 헬륨가스(HELIUM GAS)가 사용되며, 상기 헬륨가스는 균일한 온도분포 특성을 위하여 고압의 상태로 사용된다.

상기 냉각용 가스를 제어하기 위한 종래의 웨이퍼 냉각용 가스압력 제어장치는, 도 1에 도시한 바와 같이, 소정의 길이를 갖으며 일측에 펌프(1)가 연결되고 타측에 헬륨가스가 공급되는 헬륨가스 공급부측과 연결되는 헬륨 메인라인(2)상에 헬륨가스 공급부측으로 헬륨가스의 공급을 개폐하는 제1개폐밸브(3)가 연결되고, 상기 제1개폐밸브(3)에 이어 헬륨가스의 유량을 제어하는 유량제어기(Mass Flow Controller)(4)가 연결되며, 상기 유량제어기(4)에 이어 제2개폐밸브(5)가 연결되고, 상기 제2개폐밸브(5)에 이어 헬륨 메인라인(2)의 헬륨가스 압력을 리딩하는 씨엠게이지(Capacitance Manometer gauge)(6)가 설치되며, 상기 씨엠게이지(6)에 이어 제3개폐밸브(7)가 연결되고, 상기 제3개폐밸브(7)에 이어 펌프(1)가 위치하게 된다.

그리고 씨엠게이지(6)와 제3개폐밸브(7)사이의 헬륨 메인라인(2)에서 분지되어 웨이퍼척(9)과 연통되도록 공급라인(8)이 연결되고, 상기 메인라인(2)에 공급라인(8)이 연결된 부분과 제3개폐밸브(7)사이와 제3개폐밸브(7)와 펌프(1)사이를 연통시키는 분지라인(10)이 병렬로 연결되고, 상기 분지라인(10)에는 제4개폐밸브(11)가 설치되며, 상기 제4개폐밸브(11)에 이어 헬륨의 압력을 제어하는 압력제어밸브(Press Control Valve)(12)가 설치된다. 상기 제4개폐밸브(11) 및 압력제어밸브(12)는 제3개폐밸브(7)와 병렬관계를 이루게 된다.

그리고 상기 웨이퍼척(9)에는 파워를 공급해주는 파워 서플라이(POWER SUPPLY)(13)가 연결,설치된다.

상기한 바와 같은, 종래 웨이퍼 냉각용 가스압력 제어장치는 먼저 웨이퍼가 공정챔버내로 반송되기전 제1개폐밸브(3)가 닫힌 상태가 되어 고압의 헬륨가스가 제1개폐밸브(3)까지 공급되어 있는 상태로 유지된다. 그리고 웨이퍼가 공정챔버내로 반송되면 파워서플라이(13)에서 공급된 전원에 의해 웨이퍼척(9)에 웨이퍼가 놓여 척킹(chucking)되고, 제1개폐밸브(3)가 열리면서 유량제어기(4)에 의해 세팅된 유량으로 유지되며 이어 제2개폐밸브(5)와 제3개폐밸브(7)가 동시에 열림과 함께 압력제어밸브(12)도 열려 가압된 헬륨가스가 유량제어기(4)를 통해 메인라인(2) 및 공급라인(8)를 통해 웨이퍼척(8)에 척킹된 웨이퍼에 공급된다. 이때 현재의 압력을 씨엠게이지(6)로 리딩하면서 세팅된 압력과 비교하고, 압력제어밸브(12)를 조절하여 헬륨가스를 외부로 배출하면서 메인라인(2) 및 공급라인(8)내를 세팅된 압력 상태로 유지하게 된다.

이와 같이, 공급된 헬륨가스가 세팅된 압력 상태를 유지하여 웨이퍼상에 공급되어 웨이퍼의 온도상태를 조절하게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 반도체 웨이퍼 식각장비의 웨이퍼 냉각용 가스압력 제어장치는 웨이퍼상에 공급되는 헬륨가스의 압력 상태가 20 Torr 이상의 고압의 헬륨가스 압력이 요구되는 공정일 경우 웨이퍼상에 고압의 헬륨가스가 도달하는 시간 소요가 많게 되어 서로우 풋(Throught-Put)의 저하 및 생산성의 저하를 가져오게 되며, 또한 압력제어밸브(12)가 완전히 닫힌 상태에서 열리게 됨으로 압력 헌팅(HUNTING)이 심한 문제점이 있었다.

따라서 본 고안의 목적은 식각을 하기 위해 웨이퍼척에 고정된 웨이퍼에 온도를 제어하기 위해서 공급되는 고압의 헬륨가스의 공급 시간을 단축시킬 수 있도록 한 반도체 웨이퍼 식각장비의 웨이퍼 냉각용 가스압력 제어장치를 제공함에 있다.

도 1은 종래 반도체 웨이퍼 식각장비의 웨이퍼 냉각용 가스압력 제어장치를 도시한 유압회로도,

도 2는 본 고안의 반도체 웨이퍼 식각장비의 웨이퍼 냉각용 가스압력 제어장치를 도시한 유압회로도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1 ; 펌프 2 ; 메인라인

3 ; 제1개폐밸브 4 ; 유량제어기

5 ; 제2개폐밸브 6 ; 씨엠게이지

7 ; 제3개폐밸브 8 ; 공급라인

9 ; 웨이퍼척 10 ; 분지라인

11 ; 제4개폐밸브 12 ; 압력제어밸브

13 ; 파워 서플라이 14 ; 저장탱크

상기한 바와 같은 본 고안의 목적을 달성하기 위하여 일측이 헬륨가스가 공급되는 헬륨가스공급원에 연결되는 메인라인과, 상기 메인라인상의 일측에 설치되는 제1개폐밸브와, 상기 제1개폐밸브에 이어 설치되는 유량제어기와, 상기 유량제어기에 이어 설치되는 제2개폐밸브와, 상기 제2개폐밸브에 이어 설치되는 씨엠게이지와, 상기 씨엠게이지에 이어 메인라인과 웨이퍼척을 연통시키는 공급라인과, 상기 공급라인에 이어 설치되는 제3개폐밸브와, 상기 제3개폐밸브에 이어 설치되는 펌프와, 상기 제3개폐밸브의 양측으로 메인라인상에 연통되는 분지라인에 제3개폐밸브와 병렬관계로 설치되는 제4개폐밸브와, 상기 제4개폐밸브에 이어 설치되는 압력제어밸브를 포함하여 구성된 반도체 웨이퍼 식각장비의 웨이퍼 냉각용 가스압력 제어장치에 있어서; 상기 유량제어기와 제2개페밸브사이의 메인라인에 유량제어기를 통해 유입되는 헬륨가스를 저장하는 저장탱크가 설치된 것을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 식각장비의 웨이퍼 냉각용 가스압력 제어장치가 제공된다.

이하, 본 고안의 반도체 웨이퍼 식각장비의 웨이퍼 냉각용 가스압력 제어장치를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 반도체 웨이퍼 식각장비의 웨이퍼 냉각용 가스압력 제어장치는, 도 2에 도시한 바와 같이, 소정의 길이를 갖으며 일측에 펌프(1)가 연결되고 타측에 헬륨가스가 공급되는 헬륨가스 공급부측과 연결되는 헬륨 메인라인(2)상에 헬륨가스 공급부측으로 헬륨가스의 공급을 개폐하는 제1개폐밸브(3)가 연결되고, 상기 제1개폐밸브(3)에 이어 헬륨가스의 유량을 제어하는 유량제어기(Mass Flow Controller)(4)가 연결되며, 상기 유량제어기(4)에 이어 제2개폐밸브(5)가 연결되고, 상기 제2개폐밸브(5)에 이어 헬륨 메인라인(2)의 헬륨가스 압력을 리딩하는 씨엠게이지(Capacitance Manometer gauge)(6)가 설치되며, 상기 씨엠게이지(6)에 이어 제3개폐밸브(7)가 연결되고, 상기 제3개폐밸브(7)에 이어 펌프(1)가 위치하게 된다.

그리고 씨엠게이지(6)와 제3개폐밸브(7)사이의 헬륨 메인라인(2)에서 분지되어 웨이퍼척(9)과 연통되도록 공급라인(8)이 연결되고, 상기 메인라인(2)에 공급라인(8)이 연결된 부분과 제3개폐밸브(7)사이와 제3개폐밸브(7)와 펌프(1)사이를 연통시키는 분지라인(10)이 병렬로 연결되고, 상기 분지라인(10)에는 제4개폐밸브(11)가 설치되며, 상기 제4개폐밸브(11)에 이어 헬륨의 압력을 제어하는 압력제어밸브(Press Control Valve)(12)가 설치된다. 상기 제4개폐밸브(11) 및 압력제어밸브(12)는 제3개폐밸브(7)와 병렬관계를 이루게 된다. 그리고 상기 웨이퍼척(9)에는 파워를 공급해주는 파워 서플라이(POWER SUPPLY)(13)가 연결,설치된다.

그리고 상기 유량제어기(4)와 제2개폐밸브(5)사이의 메인라인(2)에 유량제어기(4)를 통해 유입되는 헬륨가스를 저장하는 저장탱크(14)가 설치된다.

이하, 본 고안의 반도체 웨이퍼 식각장비의 웨이퍼 냉각용 가스압력 제어장치의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 웨이퍼 냉각용 가스압력 제어장치는 먼저 웨이퍼가 공정챔버내로 반송되기전에 제1개폐밸브(3)를 열어 고압의 헬륨가스가 제1개폐밸브(3) 및 유량제어기(4)를 통해 제2개폐밸브(5)까지 공급되도록 하며, 이때 유량제어기(4)는 공정중에 사용되는 헬륨의 유량과 동일하게 유량제어기(4)를 세팅한다. 이상태에서 제2개폐밸브(5)까지의 헬륨가스의 공급으로 저장탱크(14)내에 헬륨가스가 응축되면서 공정중의 사용되는 세팅된 압력까지 도달되도록 한다. 상기 압력이 세팅된 압력까지 도달하게 되면 압력제어밸브(12)를 이용하여 압력을 조절하게 된다.

이어, 웨이퍼가 공정챔버내로 반송되면 파워서플라이(13)에서 공급된 전원에 의해 웨이퍼척(9)에 웨이퍼가 놓여 척킹되면, 제2개폐밸브(5) 및 제4개폐밸브(11)를 열게 된다. 상기 제2개폐밸브(5)가 열리게 되면 저장탱크(14)내에 응축된 고압의 헬륨가스가 순간적으로 메인라인(2) 및 웨이퍼척(9)에 척킹된 웨이퍼에 공급되며, 동시에 압력을 씨엠게이지(6)로 리딩하면서 세팅된 압력과 비교하고, 압력제어밸브(12)를 조절하여 헬륨가스를 외부로 배출하면서 메인라인(2) 및 공급라인(8)내를 세팅된 압력 상태로 유지하게 된다.

이와 같이, 공급된 헬륨가스가 세팅된 압력 상태를 유지하면서 웨이퍼상에 공급되어 웨이퍼의 온도상태를 조절하게 된다.

본 고안은 웨이퍼를 공정챔버내에 반송되기전 저장탱크(14)내에 헬륨가스를 공급하여 응축시킨 다음 웨이퍼가 공정챔버에 반송되어 웨이퍼척(9)에 척킹되면 저장탱크(14)내에 저장된 헬륨가스를 공급하게 됨으로써 순간적으로 메인라인(2) 및 웨이퍼척(9)에 척킹된 웨이퍼에 고압의 헬륨가스를 공급하게 되어 고압의 상태로 이르는 소요 시간을 단축시키게 된다.

본 고안은 종래의 시스템에서 20 Torr 이상의 고압을 맞추기 위해서는 35 Torr 세팅시 10초 이상 소요되었으나 본 고안의 시스템에서는 3 ~ 4초내에 세팅된 압력에 도달하는 것이 가능하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안의 반도체 웨이퍼 식각장비의 웨이퍼 냉각용 가스압력 제어장치는 웨이퍼를 공정챔버내에 반송되기전 저장탱크내에 헬륨가스를 공급하여 응축시킨 다음 웨이퍼가 공정챔버에 반송되어 웨이퍼척에 척킹되면 저장탱크내에 저장된 헬륨가스를 공급하게 되어 순간적으로 메인라인 및 웨이퍼척에 척킹된 웨이퍼에 고압의 헬륨가스를 공급하게 됨으로써 고압의 상태로 이르는 소요 시간을 단축시키게 되어 서로우 풋(Throught-Put) 및 생산성을 향상시키게 되며, 또한 압력제어밸브가 완전히 닫힌 상태에서 열리게 되면서 발생되는 압력 헌팅(HUNTING)을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

일측이 헬륨가스가 공급되는 헬륨가스공급원에 연결되는 메인라인과, 상기 메인라인상의 일측에 설치되는 제1개폐밸브와, 상기 제1개폐밸브에 이어 설치되는 유량제어기와, 상기 유량제어기에 이어 설치되는 제2개폐밸브와, 상기 제2개폐밸브에 이어 설치되는 씨엠게이지와, 상기 씨엠게이지에 이어 메인라인과 웨이퍼척을 연통시키는 공급라인과, 상기 공급라인에 이어 설치되는 제3개폐밸브와, 상기 제3개폐밸브에 이어 설치되는 펌프와, 상기 제3개폐밸브의 양측으로 메인라인상에 연통되는 분지라인에 제3개폐밸브와 병렬관계로 설치되는 제4개폐밸브와, 상기 제4개폐밸브에 이어 설치되는 압력제어밸브를 포함하여 구성된 반도체 웨이퍼 식각장비의 웨이퍼 냉각용 가스압력 제어장치에 있어서; 상기 유량제어기와 제2개페밸브사이의 메인라인에 유량제어기를 통해 유입되는 헬륨가스를 저장하는 저장탱크가 설치된 것을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 식각장비의 웨이퍼 냉각용 가스압력 제어장치.