KR20020032173A - 웨이퍼 냉각을 위한 냉각 가스 공급장치 - Google Patents

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KR20020032173A
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Abstract

본 발명은 반도체 소자의 제조 공정에서 공정 챔버로 헬륨가스를 안정적으로 공급하기 위한 반도체 제조 공정의 냉각 가스 공급 장치에 관한 것으로, 반도체 제조 공정의 냉각 가스 공급 장치는 냉각가스 공급원으로부터 공정챔버로 연결되는 제 1 라인, 제 1 라인상에 설치되는 단위압력 컨트롤러, 단위압력 컨트롤러에 이어 설치되는 제 1 압력 게이지, 그리고 단위압력 컨트롤러와 압력 게이지 사이에 설치되어 공정 챔버로 유입되는 고압의 냉각 가스를 안정화시키기 위한 완충 공간인 저장탱크로 이루어진다.

Description

웨이퍼 냉각을 위한 냉각 가스 공급장치{COOLING GAS SUPPLY APPARATUS FOR WAFER COOLING}
본 발명은 반도체 소자의 제조 공정에서 공정 챔버로 헬륨가스를 안정적으로 공급하기 위한 반도체 제조 공정의 냉각 가스 공급 장치에 관한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 기존 드라이 에칭 설비에서 웨이퍼 냉각용 헬륨가스 공급 장치는 그림과 같은 방식으로 플로워 된다. 도 1에서 헬륨 세팅시(normal 8torr setting) 단위압력컨트롤러(12)(UPC;Unit oressure controller)가 압력게이지(14)에서 기설정된 압력값(8torr)에 도달할 때까지 헬륨 플로우(flow) 양을 조절하게 된다.
상기 압력게이지(14)가 설정값(8torr)에 도달하게 되면 상기 단위압력컨트롤러(12)(UPC)는 그 상태를 유지하고, 헬륨은 공정챔버(20) 및 바이패스 라인으로 플로우되게 된다.
하지만, 기존의 방식에서 문제가 되는 것은 초기의 진공상태이던 헬륨 메인라인(10)(제 2 밸브 이후부터 공정챔버까지의 라인)에 헬륨이 플로우될 때 단위압력컨트롤러(12)(UPC) 전단까지 차있던 고압의 헬륨이 순간적으로 플로우되고(UPC 전단에는 idle 상태에서 약 20PSI의 압력이 차있다) 이로 인해 공정챔버(20)로 순간적으로 헬륨이 플로우되게 되어 프로세스 초기의 헬륨 헌팅(hunting) 폭이 커지게 되어 이로 인해 에러가 발생하는 경우가 있다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 단위압력컨트롤러를 거쳐 공정챔버로 플로우되는 냉각가스의 불안정한 압력을 콘트롤하여 공정챔버로 유입되는 냉각가스의 초기 압력 헌팅을 감소시킬 수 있는 새로운 형태의 반도체 제조 공정의 냉각 가스 공급 장치를 제공하는데 있다.
도 1은 기존 드라이 에칭 설비에서 웨이퍼 냉각용 헬륨가스 공급 장치의 개략도;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼용 냉각가스 공급 장치의 구성을 보여주는 개략도;
도 3은 저장탱크에서의 헬륨가스 안정화를 설명하기 위한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
102 : 헬륨가스 공급원
104a,104b,104c,104d,104e : 밸브
110 : 제 1 라인112 : 단위압력 컨트롤러
114 : 저장탱크116 : 제 1 압력 게이지
118 : 제 2 압력 게이지120 : 제 2 라인
122 : 펌프 안정기130 : 바이패스 라인
140 : 공정챔버
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 반도체 제조 공정의 냉각 가스 공급 장치는, 냉각가스 공급원으로부터 공정챔버로 연결되는 제 1 라인과; 상기 제 1 라인상에 설치되는 단위압력 컨트롤러와; 상기 단위압력 컨트롤러에 이어 설치되는 제 1 압력 게이지와; 상기 단위압력 컨트롤러와 상기 압력 게이지 사이에 설치되어 상기 공정 챔버로 유입되는 고압의 냉각 가스를 안정화시키기 위한 완충 공간인 저장탱크를 포함한다.
이와 같은 본 발명에서 상기 저장 탱크에는 저장탱크내의 압력을 측정하기 위한 제 2 압력 게이지가 설치될 수 있다. 이와 같은 본 발명에서 상기 냉각 가스는 헬륨가스일 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 드라이 에칭 공정에서의 냉각가스 공급 장치를 첨부된 도면 도 2 및 도 3에 의거하여 보다 상세히 설명하며, 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 병기한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼용 냉각가스 공급 장치의 구성을 보여주는 도면이다. 도 3은 저장탱크에서의 헬륨가스 안정화를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 건식 에칭 장비의 웨이퍼 냉각을 위한 냉각가스 공급장치는 헬륨가스 공급원(102)으로부터 공정챔버(140)로 연결되는 배관상에 설치된 복수개의 밸브(104a,104b,104c,), 단위압력 컨트롤러(UPC;Unit oressure controller)(112), 저장탱크(114) 그리고 제 1 압력 게이지(116)가 직렬로 연결된 제 1 라인(110)과, 상기 제 1 라인(110)에서 공정챔버(140)와 가장 가까운 곳의 배관의 일단(a)에 연결되어 밸브(104d)를 걸쳐 펌프 안정기(122)로 연결되는 제 2 라인(120) 그리고 상기 제 2 라인(120)과 병렬로 연결된 배관에 밸브(104e)와 오리피스(132)가 직렬 연결된 바이패스 라인(130)으로 이루어진다.
도 2에서와 같이, 본 발명에 따른 냉각 가스 공급장치는 단위압력 컨트롤러(112)와 제 1 압력 게이지(116) 사이에 헬륨을 일정한 압력으로 항상 차 있을 수 있도록 헬륨 저장탱크(114)를 설치하고, 그 후단에 밸브(104c)를 설치함으로써, 헬륨이 턴 온 되기 전 상기 저장탱크(114)에는 항상 일정 압력이 차있도록 한다. 상기 저장탱크(114)의 압력은 제 2 압력 게이지(118)가 체크하게 된다.
따라서, 헬륨의 턴 온(turn on)시 초기의 공정챔버(140)로 유입되는 헬륨은 기존의 20PSI(약 1030torr)의 고압력 상태에서 상기 단위압력 컨트롤러(112)를 거쳐 공정챔버(140)로 유입되는 것이 아니라, 일정압력(현재 라인에서 사용하는 압력을 기준으로 하면 8torr의 압력이 된다)으로 차 있는 상기 저장탱크(114)내의 헬륨이 공정챔버(140)로 유입되게 된다. 이때, 상기 저장탱크(114)내의 헬륨 압력이 떨어지게 되고 상기 단위압력 컨트롤러(112)가 오픈되어 저장탱크(114)내의 압력을 8torr의 압력을 유지시켜주게 된다.
이렇게 되면 헬륨이 공급되고 있는 동안 밸브(104b) 이후부터 공정챔버(140)까지는 기존과 같이 항상 8torr의 압력이 유지되기 때문에, 공정챔버(140)로의 헬륨 공급 초기에는 헬륨의 헌팅(hunting)이 상당히 안정될 것이다.
도 3 에 도시된 바와 같이, 상기 저장탱크(114)는 아이들(idle) 상태에서나 공정 상태에서나 항상 8torr의 압력을 유지한다. 이때 공정을 진행하게 되면 단위압력 컨트롤러(112)가 오픈되어 헬륨을 공급하게 된다. 하지만 기존의 방식과 달리 이미 상기 저장탱크(114)내에는 8torr의 압력이 차있는 상태이므로 헬륨이 고압인 상태에서 공정챔버(140)로 치고 들어가지 않는다. 또 만약, 헬륨이 고압인 상태에서 공정챔버(140)로 플로우되더라도 저장탱크(114)로 유입되면서 1차적으로 압력이 떨어지게 된다. 이때 상기 저장탱크(114)의 압력을 체크하는 제 2 압력 게이지(118)로 제어되지 않는다면 상기 저장탱크(114) 내의 헬륨 압력이 다시 상승하여 기존의 방식과 같은 고압력으로 공정챔버(140)로 유입되지만, 도 3에 도시된 바와 같이, 헬륨이 플로우되면 상기 제 2 압력 게이지(118)가 저장탱크(114)내의 압력을 컨트롤(제 2 밸브 이후단의 단위압력 컨트롤러의 플로우양을 제어하게 되어, 저장탱크내의 압력을 8torr의 압력으로 유지시켜줌)하여, 상기 저장탱크(114)로 유입된 헬륨의 압력이 다시 상승하는 것을 방지하게 된다. 따라서, 저장탱크(114) 이후단으로 플로우되는 헬륨의 압력은 기존의 방법보다 더욱 안정적으로 공정챔버로 유입되게 된다.
결과적으로, 본 발명에 따른 냉각가스 공급장치는 저장탱크(114)를 사용하므로 써 헬륨 턴 온(turn on)시 초기에 헬륨의 압력이 헌팅하여 헬륨 공급 라인내의 압력이 급격히 상승 또는 하강하는 것을 상기 저장탱크에서 완충하여줌으로써 상기 저장탱크 이후단으로 플로우되는 헬륨의 압력을 안정적으로 유지시켜주게 된다.
본 발명에 따르면, 사용 유닛(챔버)의 압력이 공급단의 압력에 비해 현저히 높거나 또는 낮을 경우 이를 공급라인 중간에서 압력을 강하 또는 상승시켜주어 사용 유닛으로 공급되는 가스의 압력을 안정화시켜주는 장점이 있다.
이상에서, 본 발명에 따른 건식 에칭 공정에서의 웨이퍼 냉각을 위한 냉각가스 공급장치의 구성 및 작용을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
이와 같은 본 발명을 적용하면, 고압의 헬륨이 공정챔버로 바로 유입되는 것을 방지하여 1차적으로 공정에 필요한 압력값을 유지시켜주어 헬륨의 초기 헌팅을 최소화할 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

  1. 반도체 제조 공정의 냉각 가스 공급 장치에 있어서:
    냉각가스 공급원으로부터 공정챔버로 연결되는 제 1 라인과;
    상기 제 1 라인상에 설치되는 단위압력 컨트롤러와;
    상기 단위압력 컨트롤러에 이어 설치되는 제 1 압력 게이지와;
    상기 단위압력 컨트롤러와 상기 압력 게이지 사이에 설치되어 상기 공정 챔버로 유입되는 고압의 냉각 가스를 안정화시키기 위한 완충 공간인 저장탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정의 냉각 가스 공급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 저장 탱크에는 저장탱크내의 압력을 측정하기 위한 제 2 압력 게이지가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정의 냉각 가스 공급 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 라인에서 공정챔버와 가장 가까운 곳의 배관 일단에 연결되어 밸브를 거쳐 펌프 안정기로 연결되는 제 2 라인 및;
    상기 제 2 라인과 병렬로 연결된 배관에 밸브와 오리피스가 직렬 연결된 바이패스 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정의 냉각 가스 공급 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각 가스는 헬륨가스인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정의 냉각 가스 공급 장치.
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