KR20060011674A - 반도체 식각장비의 웨이퍼 냉각 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공정챔버 내의 웨이퍼를 냉각시키기 위한 가스를 공급하는 가스공급수단인 가스용기와, 상기 가스용기와 공정챔버 사이를 연결하여 가스를 공급하는 라인과, 상기 라인 상에 설치하며, 라인 내부의 가스압력을 제어하는 역할을 하는 압력조절기를 포함하며, 상기 압력조절기와 챔버 간 연결된 라인에 수동밸브를 설치하는 반도체 식각장비의 웨이퍼 냉각 시스템이다.

바람직하게 상기 공정챔버와, 상기 공정챔버와 진공펌프를 연결하는 배기라인과, 상기 배기라인 상에 설치되어 헬륨의 유량을 조절하는 오리피스를 포함하며, 상기 오리피스와 상기 진공펌프 간 연결된 라인에 수동밸브를 설치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수동밸브는 On/Off 스위치와 디스플레이 기능을 갖춘 것을 특징으로 한다.

식각장비

Description

반도체 식각장비의 웨이퍼 냉각 시스템{Wafer Cooling System of Semiconductor Etching Apparatus}

도 1은 종래의 건식 식각장비에 설치된 웨이퍼 냉각 시스템을 나타내기 위한 배관도

도 2는 본 발명의 일실시예의 웨이퍼 냉각 시스템을 나타내기 위한 배관도

<주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 헬륨용기

20 : 제 1 수동밸브

30 : 레귤레이터

40 : 필터

50, 70, 80 : 제 1, 2, 3 자동밸브

60 : 압력조절기(UPC)

90, 90' : 제 2, 3 수동밸브

100 : 공정챔버

110 : 오리피스

120 : 진공펌프

본 발명은 반도체 식각장비의 웨이퍼 냉각시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉각가스 라인의 구조를 개선한 반도체 식각장비의 웨이퍼 냉각 시스템에 관한 것이다.

근래에 들어, 반도체 소자의 반도체 박막 회로 집적도 및 처리 능력이 증가하면서 반도체 공정의 정밀도 및 반도체 공정을 진행하는 반도체 제조장비의 공정 정밀도 또한 함께 증가하고 있다. 반도체 박막 회로의 미세 선폭을 구현하기 위해서는 정밀한 사진 공정 및 웨이퍼 상에 형성된 패턴 개구를 정밀하게 식각하거나 패턴 개구에 소정 박막 물질을 증착하는 공정을 필요로 한다.

반도체 식각장비는 상기와 같이 웨이퍼 상에 형성된 소정 회로 패턴을 식각하기 위한 장비로써, 식각성이 매우 뛰어난 플라즈마 가스를 형성하여 웨이퍼의 소정 부분을 식각하는 플라즈마 식각장비가 대표적이다. 이와 같은 플라즈마 식각장비는 반응챔버의 내부에 2개의 전극, 예컨대 상부전극과 하부전극을 평행하게 이격설치한 후, 이러한 전극의 사이에 반응가스를 주입함과 아울러 이 반응가스가 이온화되기 충분한 전계를 형성하므로써 웨이퍼의 소정 부분을 플라즈마를 이용하여 식각하는 공정을 수행한다.

이때, 식각공정에서의 플라즈마는 높은 온도를 나타내므로, 이러한 플라즈마 에 노출되는 웨이퍼는 과도하게 온도가 높아질 위험이 있다. 따라서, 대개의 식각장비에서는 하부전극에 노즐부를 마련하여 웨이퍼가 안착되는 정전척에 헬륨가스를 분사하므로써 웨이퍼를 냉각하고 있다. 이때 헬륨가스는 불활성가스로 누출이 생기는 경우에도 공정가스와 부반응을 일으킬 염려가 없고, 분자량이 작아 확산이 빠르고 따라서 열전달율이 높기 때문에 사용된다.

도 1은 종래의 건식 식각장비에 설치된 반도체 웨이퍼 냉각 시스템을 나타내기 위한 배관도이다.

도 1을 참조하면, 헬륨가스를 공급하는 헬륨용기(10)와 인접하는 헬륨 공급라인(200) 상에 헬륨가스의 공급을 개폐하는 수동밸브(20)가 연결되고, 상기 수동밸브(20)에 이어 헬륨가스의 압력을 진공압력으로 낮추어서 공급하는 레귤레이터(Regulator)(30)가 연결된다. 상기 레귤레이터(30)에 이어 가스의 각종 이물질을 제거하여 반도체 제조공정에 요구되는 순도를 유지시켜 주는 필터(40)와 연결된다.

또한, 상기 필터(40)는 제 1 자동밸브(50)와 연결되고, 제 1 자동밸브(50)는 헬륨가스의 압력을 조절하는 압력조절기(Unit Pressure Controller;UPC)(60)와 연결된다. 상기 압력조절기(60)는 다시 제 2 자동밸브(70)와 연결되며, 제 2 자동밸브(70)는 분지된 라인(220)이 병렬로 연결되어, 일측이 제 3 자동밸브(80)와 연결된다. 상기 제 3 자동밸브(80)는 공정챔버(100)에 로딩(Loading)된 웨이퍼(미도시)에 헬륨가스를 공급하게 된다.

한편, 가공이 종료되어 공정챔버(100) 내의 웨이퍼가 언로딩(Unloading)되면, 펌프(120)가 작동하게 되고, 공정챔버(100) 내부에 잔류되어 있는 헬륨가스가 상기 분지된 라인(220)의 타측과 연결된 배기라인(240) 상의 오리피스(110)를 통과하여 배기 된다.

그러나, 상기와 같은 냉각 시스템에서는 기존 압력조절기(60)의 사용 중 헬륨 유량 헌팅(Hunting)이나 압력 리딩(Reading) 불량으로 인한 압력조절기(60)의 교체 시에 설비를 홀드(Hold)하여 챔버(100)내의 가스를 배출을 해야지만 압력조절기(60)의 교체가 가능한 번거로움이 있었다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로서, 본 발명의 목적은 압력조절기와 챔버 간 연결된 라인에 On/Off 스위치와 디스플레이 기능을 갖춘 수동밸브를 설치함으로써, 압력조절기의 교체 시 챔버내의 헬륨가스를 배기 해야하는 번거러움이 없는 웨이퍼 냉각 시스템을 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명은 공정챔버 내의 웨이퍼를 냉각시키기 위한 가스를 공급하는 가스공급수단인 가스용기와, 상기 가스용기와 공정챔버 사이를 연결하여 가스를 공급하는 라인과, 상기 라인 상에 설치하며, 라인 내부의 가스압력을 제어하는 역할을 하는 압력조절기를 포함하며, 상기 압력조절기와 챔버 간 연결된 라인에 수동밸브를 설치하는 반도체 식각장비의 웨이퍼 냉각 시스템이다.

바람직하게 상기 공정챔버와, 상기 공정챔버와 진공펌프를 연결하는 배기라인과, 상기 배기라인 상에 설치되어 헬륨의 유량을 조절하는 오리피스를 포함하며, 상기 오리피스와 상기 진공펌프 간 연결된 라인에 수동밸브를 설치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수동밸브는 On/Off 스위치와 디스플레이 기능을 갖춘 것을 특징으로 한다.

이하, 도 2를 참조하여 본 발명 반도체 식각장비의 웨이퍼 냉각 시스템의 바람직한 일실시예를 설명하면 다음과 같다.

종래의 웨이퍼 냉각 시스템과 같이 헬륨용기(10)로부터 공정챔버(100)로 헬륨가스를 공급하는 라인과 배기 하는 라인 상에는 제 1 수동밸브(20), 레귤레이터(30), 필터(40), 제 1,2,3 자동밸브(50,70,80), 압력조절기(60), 오리피스(110) 등 변화가 없다.

그러나, 상기 제 3 자동밸브(80)와 공정챔버(100)의 사이에 On/Off 스위치(Switch)와 디스플레이(Display)의 기능을 갖춘 제 2 수동밸브(90)를 설치한다.

이하, 도 2를 참조하여, 본 발명 웨이퍼 냉각 시스템의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 웨이퍼 냉각 시스템의 사용 중 압력조절기(60)의 헬륨 유량 헌팅 이나 압력값이 불량이여서 교체가 필요한 경우 제 2 수동밸브(90)의 스위치(91)를 Off시켜 공정챔버(100)와의 연결을 차단하여 챔버내의 헬륨가스를 배출 없이 압력조절기(60)의 교체가 가능하고, 디스플레이(92)의 헬륨 유량값을 읽어 압력조절기(60)의 불량유무를 쉽게 확인할 수 있다.

바람직하게 도 2를 참조하여 본 발명의 다른 실시예를 들면, 배기라인(240) 상의 오리피스(110)와 진공펌프(120) 간 연결된 라인에 상기와 같은 기능을 갖춘 제 3 수동밸브(90')를 설치한다.

이는 디스플레이(92)로 인해 유량값을 읽어 불량유무를 쉽게 확인할 수 있으며, 오리피스(110) 교체 시 헬륨가스의 리크 없이 교체하는 효과가 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 On/Off 스위치와 디스플레이 기능을 갖춘 수동밸브를 라인 상에 설치함으로써, 헬륨유량의 불량유무를 쉽게 확인할 수 있으며 압력조절기의 교체 시 챔버내의 가스를 배출한 후 교체를 실시해야 하는 번거러움이 없는 효과가 있다.

본 발명은 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구의 범위와 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (3)

1. 공정챔버 내의 웨이퍼를 냉각시키기 위한 가스를 공급하는 가스공급수단인 가스용기와;

   상기 가스용기와 공정챔버 사이를 연결하여 가스를 공급하는 라인과;

   상기 라인 상에 설치하며, 라인 내부의 가스압력을 제어하는 역할을 하는 압력조절기를; 포함하며,

   상기 압력조절기와 챔버 간 연결된 라인에 수동밸브를 설치하여 가스 유량을 확인할 수 있는 것을 특징으로 하는 반도체 식각장비의 웨이퍼 냉각 시스템.
2. 공정챔버와;

   상기 공정챔버와 진공펌프를 연결하는 배기라인과;

   상기 배기라인 상에 설치되어 헬륨의 유량을 조절하는 오리피스를; 포함하며,

   상기 오리피스와 상기 진공펌프 간 연결된 라인에 수동밸브를 설치하는 것을 특징으로 하는 반도체 식각장비의 웨이퍼 냉각 시스템.
3. 제 1항 또는 제 2항 어느 한 항에 있어서,

   상기 수동밸브는 On/Off 스위치와 디스플레이 기능을 갖춘 것을 특징으로 하는 반도체 식각장비의 웨이퍼 냉각 시스템.

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