KR20020084959A - 화학 기상 증착 장치의 쿨링 챔버 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 웨이퍼를 신속하게 냉각시킬 수 있는 구조로 된 화학 기상 증착 장치의 쿨링 챔버를 제공하는 데 있다.

이에 본 발명의 쿨링 챔버는 챔버의 상부에 질소가스를 투입할 수 있는 가스 유입 라인을 설치하고, 가스 유입 라인에 의해 공급된 가스가 웨이퍼에 골고루 퍼질 수 있도록 챔버의 내부 구조를 변경한다.

이에 따라, 웨이퍼를 직간접적인 방식으로 동시에 냉각시켜 종래의 간접적인 방식으로 웨이퍼를 냉각시켰던 시간보다 단축된 시간안에 지정된 온도까지 낮출 수 있어 공정시간을 단축시킬 수 있게 되어 반도체 제조 생산성을 크게 향상시킬 수 있게 된다.

Description

화학 기상 증착 장치의 쿨링 챔버{Cooling chamber in Chemical Vapor Deposition Apparatus}

본 발명은 반도체 제조장비에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 웨이퍼를 냉각시키는 화학 기상 증착 장치의 쿨링 챔버에 관한 것이다.

일반적으로 화학 기상 증착 장치는 외부와 차단된 반응실 안에 웨이퍼를 넣고, 반응실로 공급된 가스를 열, 플라즈마, 빛, 또는 임의의 에너지에 의해 웨이퍼와 반응시키는 장치이다.

통상적으로 웨이퍼를 처리하는 타입에 따라 낱장으로 처리하는 타입과, 다수매의 웨이퍼를 동시에 처리하는 배치 타입(batch type)으로 구분한다.

여기서, 낱장 처리 타입은 장비구성시 배치 타입보다는 공정이 다소 안정되고, 처리가 손쉬우나 생산성 측면에서는 저조한 성능을 보인다.

이에 따라 낱장 타입의 장비는 생산성 향상을 위해 다중으로 웨이퍼를 처리할 수 있는 멀티 타입(Multi-type)으로 구성된다.

도 1에서는 멀티 타입인 일반적인 화학 기상 증착 장치의 구조를 평면도를 이용하여 개략적으로 나타내고 있다.

종래의 화학 기상 증착 장치는 일측에 설치된 복수의 엘리베이터(2)를 통해 웨이퍼가 적재된 카세트를 세팅하고, 카세트의 웨이퍼는 중심부의 트랜스퍼(4)에 의해 공정 챔버(6)나 쿨링 챔버(8)의 내부로 로딩 또는 언로딩되도록 설계된다.

화학 기상 증착이 종료된 웨이퍼는 쿨링 챔버(8)의 내부로 로딩되어 상온까지 온도 강하가 이루어지게 되며, 이를 위하여 도 2에 도시한 바와 같은 냉각라인(10)이 설치된다.

이 냉각라인(10)에 의해 냉각수(process cooling water, PCW)가 쿨링 챔버(8)의 내부에 설치된 웨이퍼 장착대(12)를 통과하면서 웨이퍼(W)와 간접 접촉하여 고온인 웨이퍼(W)를 상온까지 냉각시키게 된다.

그러나, 간접 접촉에 의해 웨이퍼를 냉각시키는 방식은 웨이퍼 장착대의 열흡수, 즉 열전달 방식에 의하여 냉각이 이루어지기 때문에 냉각 효율이 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 오랜 시간 경과한 후에야 상온까지 냉각되기 때문에 멀티 타입의 화학 기상 증착 장치에서 쿨링 챔버에 의해 공정이 지연되는 문제점이 있다.

이와 같은 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 웨이퍼를 신속하게 냉각시킬 수 있는 구조로 된 쿨링 챔버를 제공하는 데 있다.

도 1은 일반적인 화학 기상 증착 장치를 개략적으로 도시한 평면도이고,

도 2는 종래 화학 기상 증착 장치의 쿨링 챔버를 개략적으로 도시한 측면도이고,

도 3은 본 발명에 따른 화학 기상 증착 장치의 쿨링 챔버를 개략적으로 도시한 측면도이다.

<< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >>

W...웨이퍼 10...냉각수 라인

20...챔버 22...작업공간

30...리드 32...그물망

40...가스 유입 라인 42...조절 밸브

50...웨이퍼 장착대 52...고정핀

60...배가스 라인 62...배가스 조절 밸브

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 쿨링 챔버는 챔버의 상부에 질소가스를 투입할 수 있는 가스 유입 라인을 설치하고, 가스 유입 라인에 의해 공급된 가스가 웨이퍼에 골고루 퍼질 수 있도록 챔버의 내부 구조를 변경한다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명에 따른 화학 기상 증착 장치의 쿨링 챔버를 개략적으로 도시한 측면도이다.

화학 기상 증착 장치의 쿨링 챔버는 웨이퍼를 가공하는 챔버(20)와, 챔버(20)의 상측을 밀폐시키는 리드(30)로 구성된다.

챔버(20)의 상측을 밀폐시키는 리드(30)에는 도 3에 도시한 바와 같이 가스유입 라인(40)이 설치되며, 가스 유입 라인(40)의 중간에는 유입되는 가스의 량을 조절할 수 있도록 하는 조절 밸브(42)가 설치된다. 이때 사용되는 가스는 질소가스인 것이 바람직하다.

이러한 가스가 챔버(20)의 내부로 유입됨에 있어 국부적으로 분사되지 않고 넓게 분사될 수 있도록 가스 유입 라인(40)과 리드(30)의 접합 부위에 그물망(32)을 설치하여 유입방향과 유입압을 조정한다.

챔버(20)는 일측에 웨이퍼(W)의 로딩시 웨이퍼(W)의 출입을 위한 도시 생략된 출입구가 형성되고, 내측에는 도 3에 도시한 바와 같이 상기 가스 유입 라인(40)과 연통되며 단면이 마름모꼴인 작업공간(22)이 형성된다.

이렇게 작업공간(22)을 마름모꼴로 형성함에 따라 전술한 가스 유입 라인(40)을 통해 유입된 가스는 손실없이 최대한 웨이퍼(W)에 근접하게 분사된다.

이 작업공간의 중심부에 웨이퍼 장착대(50)를 설치하며, 출입구를 통해 로딩된 웨이퍼는 웨이퍼 장착대(50)에 안착된다.

웨이퍼 장착대(50)에는 3개의 고정핀(52)이 승하강 가능하게 설치되며, 트랜스퍼(4)에 의한 웨이퍼(W)의 로딩시 웨이퍼(W)의 하부를 받힌 채 하강하여 웨이퍼 장착대(50)에 웨이퍼가 장착되도록 한다.

그리고 웨이퍼 장착대(50)에는 종래 기술에서 언급된 냉각수 라인(10)이 그대로 설치되며, 본 발명에 따른 직접 접촉 방식에 의한 냉각방식과 함께 시너지 효과를 발휘하여 더욱 신속하게 웨이퍼(W)를 냉각시킨다.

챔버(20)의 하부에는 배기가스 라인(60)이 설치되며, 배기가스 라인(60)에배기가스 조절 밸브(62)를 설치하여 배출되는 가스의 량을 조절한다.

또한, 배기가스 라인(60)과 챔버(20)의 접합 부위에 선택적으로 그물망(64)을 설치할 수도 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 쿨링 챔버는 다음과 같은 작용을 나타낸다.

트랜스터(4)를 통해 공정 챔버(6)에서 쿨링 챔버(20)의 내부로 진입된 웨이퍼(W)는 상승상태인 고정핀(52)에 로딩되고, 고정핀(52)의 하강으로 웨이퍼(W)는 웨이퍼 장착대(50)에 장착된다.

이어서, 냉각수 라인(10)과 가스 유입 라인(40)에서 동시에 냉각수와 질소가스가 유입되어 냉각을 시키게 되며, 냉각수는 웨이퍼 장착대(50)의 내부를 순환하며 간접 접촉 방식으로 웨이퍼(W)의 온도를 하강시키고, 질소가스는 직접 접촉으로 웨이퍼(W)의 온도를 하강시킨다.

즉, 조절 밸브(42)를 통해 가스량이 조절된 질소가스는 그물망(32)을 통해 작업공간(22)의 내부로 유입되면서 넓게 퍼지게 되고, 작업공간(22)의 내부로 유입된 질소가스는 작업공간(22)이 마름모꼴로 형성되었기 때문에 멀리 퍼지지 않고 웨이퍼(W)의 근접한 부분에서 머물다가 하부의 배가스 라인(60)을 통해 외부로 배출된다.

이에 따라, 웨이퍼(W)는 냉각수와 질소가스에 의해 지정된 온도까지 신속하게 온도가 낮아지게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예는 종래의 문제점을 실질적으로 해소하고 있다.

즉, 웨이퍼를 직간접적인 방식으로 동시에 냉각시켜 종래의 간접적인 방식으로 웨이퍼를 냉각시켰던 시간보다 단축된 시간안에 지정된 온도까지 낮출 수 있어 공정시간을 단축시킬 수 있게 된다.

따라서, 반도체 제조 생산성을 크게 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (2)

1. 챔버 내부의 장착대에 얹혀진 웨이퍼를 냉각수 라인을 이용하여 간접 냉각시키는 화학 기상 증착 장치의 쿨링 챔버에 있어서,

   상기 챔버에 형성되는 단면이 마름모꼴인 작업공간;

   상기 작업공간의 상부 중앙에 연통되고, 질소가스의 유입량을 조절할 수 있는 조절 밸브가 중간에 설치되는 가스 유입 라인; 및

   상기 작업공간의 상부 중앙에 연통되며, 배출가스의 량을 조절할 수 있는 배가스 조절 밸브가 설치되는 배가스 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치의 쿨링 챔버.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 작업공간과 가스 유입 라인 또는 배기가스 라인의 접합 부위에 설치되는 그물망을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치의 쿨링 챔버.