KR20060104343A

KR20060104343A - 반도체 웨이퍼용 퍼지 가스의 가열 장치

Info

Publication number: KR20060104343A
Application number: KR1020050026440A
Authority: KR
Inventors: 이선영
Original assignee: 이선영
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2006-10-09
Also published as: KR100754827B1

Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼용 퍼지 가스의 가열 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체의 웨이퍼를 가공하기 위한 생산설비의 챔버에서 로드 록 챔버 및/또는 웨이퍼 수용을 위한 카세트에어리어에 웨이퍼가공 시 발생된 잔류 유기질 기체를 제거하기 위한 퍼지 가스를 공급하게 하되, 퍼지 가스파이프 상에 가열장치를 마련하고 이 가열장치에 의해 가열된 퍼지 가스를 공급하여 웨이퍼 주변의 급격한 온도변화를 방지하게 함으로써 웨이퍼의 스트레스를 감소시켜 웨이퍼가공 불량률을 줄일 수 있는 반도체 웨이퍼용 퍼지 가스의 가열 장치가 개시된다.

상기 가열장치는 가스의 흐름을 정체시키기 위해 히터 내측에 위치한 가스파이프의 내측으로 돌출되게 한 적어도 하나 이상의 돌조를 갖게 함으로써 가열 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

반도체 웨이퍼용 퍼지 가스의 가열 장치{HEATING DEVICE OF PURGE GAS FOR SEMICONDUCTOR WAFER}

도 1은 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼가공 챔버의 개략적인 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 퍼지 가스 가열장치의 구성을 보인 확대 단면도.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 웨이퍼가공 챔버의 개략적인 구성도.

도 4는 종래 기술의 반도체 웨이퍼가공 챔버의 개략적인 구성도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 웨이퍼가공 챔버 10 : 웨이퍼 가공부

20 : 로드 록(ROAD LOCK) 챔버

30 : 카세트에어리어(CASSETTE AREA)

40 : 가스파이프 41 : 제1돌조

42 : 제2돌조 43 : 제3돌조

44 : 온도센서 50 : 가열장치

51 : 하우징 52 : 세라믹히터

53 : 제어기

본 발명은 반도체의 웨이퍼를 가공하기 위한 생산설비의 챔버에서 로드 록 챔버 및/또는 웨이퍼 수용을 위한 카세트에어리어에 웨이퍼가공 시 발생된 잔류 유기질 기체를 제거하기 위한 퍼지 가스를 공급하게 하되, 퍼지 가스파이프 상에 가열장치를 마련하고 이 가열장치에 의해 가열된 퍼지 가스를 공급하여 웨이퍼 주변의 급격한 온도변화를 방지하게 함으로써 웨이퍼의 스트레스를 감소시켜 웨이퍼가공 불량률을 줄일 수 있는 반도체 웨이퍼용 퍼지 가스의 가열 장치에 관한 것이다.

종래의 반도체 웨이퍼가공 챔버를 개략적으로 도시한 도 4를 참조하면, 웨이퍼가공 챔버(1)는 웨이퍼 상에 소정의 회로패턴을 형성하기 위한 웨이퍼 가공부(10)와 로드 록 챔버(20) 및 웨이퍼 수용을 위한 카세트에어리어(30)로 구성되고, 상기 로드 록 챔버(20)에는 통상 퍼지 가스를 유입시키기 위한 가스파이프(40)를 설치하여 퍼지 가스에 의해 웨이퍼 표면에 잔류한 오염물질을 제거하도록 구성되어 있다.

즉, 웨이퍼에 소정의 회로 패턴을 형성하기 위한 웨이퍼 가공은 약 700℃의 온도 하에서 화학적 작용에 의한 식각 공정을 통해 이루어지며, 파티클(PARTICLE)과 같은 불량 요인을 감소시키기 위해 통상 웨이퍼가공 챔버(1) 내부는 웨이퍼 가공시 진공상태를 유지한다.

상기 웨이퍼가공 공정에 사용된 유기질 가스는 대부분 제거되지만, 웨이퍼 표면에는 소량의 잔류 유기질 가스, 파티클(PARTICLE) 및 습기 등이 존재하며, 이는 이후의 웨이퍼 처리 공정을 방해하거나 불량률을 증가시키게 되므로 상기 잔류 가스 등을 제거하는 것이 필요로 하며, 이는 로드 록 챔버(20) 내에 공급되는 퍼지 가스에 의해 수행된다.

퍼지 가스는 주로 질소 가스를 사용하고 있으며, 이와 같이 로드 록 챔버 내에서 질소 가스에 의해 웨이퍼 표면에 형성된 잔류 유기질 가스를 제거하도록 하는 기술에 대해서는 대한민국 등록실용신안공보 등록 제 0149296호와, 등록실용신안공보 등록 제 0299007호에서 그 구체적인 실시예들을 참조할 수 있다.

그러나 상기 선행기술을 포함한 종래 퍼지 가스에 의한 웨이퍼 잔류 유기질 가스 제거 공정에는 다음과 같은 문제점이 있다.

전술한 바와 같이 웨이퍼가공 공정은 고온에서 처리되기 때문에 로드 록 챔버에 위치한 웨이퍼 표면 역시 완전히 식지 않은 잠열이 존재하지만 그 표면에 퍼지 가스가 유입되면, 급격한 온도 변화에 의한 웨이퍼의 스트레스로 인해 회로 패턴 방향으로 크랙(CRACK)이 발생하는 문제점이 있는 것이다.

더욱이, 웨이퍼 표면에 잔류한 더운 상태의 습기는 차가운 질소가스와 접하면서 급속히 냉각되고, 이는 웨이퍼에 발생되는 스트레스를 가중시켜 파티클 외에 크랙 발생을 증가시키는 요인이 되기도 한다.

이에 따라, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 웨이퍼 상에 잔류된 유기질 가스를 제거하기 위한 퍼지 가스 공급시 퍼지 가 스를 가열시켜 소정의 온도를 유지하게 함으로써 로드 록 챔버 및/또는 카세트에어리어 내의 급격한 온도변화를 방지하여 웨이퍼의 불량률을 줄일 수 있는 반도체 웨이퍼용 퍼지 가스의 가열 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 퍼지 가스의 가열 장치의 구성을 보다 효과적으로 설계함으로써 퍼지 가스를 단시간 내에 원하는 온도까지 상승시킬 수 있는 반도체 웨이퍼용 퍼지 가스의 가열 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 웨이퍼 가공부(10), 로드 록 챔버(20), 카세트에어리어(30)로 구성된 웨이퍼가공 챔버(1)에 있어서, 로드 록 챔버(20) 및/또는 카세트에어리어(30)로 퍼지 가스를 공급하기 위한 가스파이프(40)에 가열장치(50)를 설치하여 퍼지 가스가 소정의 온도까지 상승시킨 후 공급되게 한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가열장치는 퍼지 가스의 가열 효율을 상승시키기 위해 적어도 하나 이상의 돌조를 구비하여 퍼지 가스의 흐름을 정체시켜 가열되게 한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼가공 챔버의 개략적인 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 퍼지 가스 가열장치의 구성을 보인 확대 단면도이다.

전술한 바와 같은 도 1의 구성에 따른 반도체 웨이퍼가공 챔버(1)에는 웨이 퍼에 잔류한 유기물 가스를 제거하기 위한 퍼지 가스, 예컨대 질소 가스, 아르곤 가스, 헬륨 가스 등이 주입되고, 상기 퍼지 가스는 가스파이프(40)에 설치된 가열장치(50)에 의해 소정의 온도까지 가열되어 챔버 내로 유입된다.

도 2를 참조한 가스파이프(40)와 가열장치(50)의 구성은 다음과 같다.

통상 스테인리스로 제조되는 가스파이프(40)는 가열장치(50)를 구성하는 하우징(51)을 관통하게 고정됨으로써 가스파이프(40)의 일측은 퍼지 가스 저장부(미도시)가, 타측은 반도체 웨이퍼가공 챔버(1)가 위치하며, 따라서 퍼지 가스는 그 저장부로부터 가열장치(50)를 지나 웨이퍼가공 챔버(1), 보다 상세하게는 로드 록 챔버(20) 및/또는 카세트에어리어(30)로 송기된다.

가열장치(50)를 구성하는 하우징(51) 내부에 위치한 가스파이프(40)의 주연에는 원통형의 세라믹 히터(52)가 감착된다.

세라믹 히터(52) 내측에 위치한 가스파이프(40)는 그 내측으로 돌출되어 내경을 축소시킨 수 개의 돌조(41)(42)(43)가 형성되어 있고, 상기 돌조는 도시된 바와 같이 3부분을 돌출시킨 예를 하여 제1돌조(41), 제2돌조(42), 제3돌조(43)라고 칭하였지만, 그 수가 3개에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라서 증가 또는 감소시킬 수 있다.

가스파이프(40)의 상기 돌조(41)(42)(43) 후방 위치에는 가스파이프(40)의 내부의 온도를 감지할 수 있는 온도센서(44)가 설치되고, 상기 온도센서(44)는 하우징(51)의 소정위치에 마련된 제어기(53)와 센서와이어(54)를 통해 전기적으로 연결되어 있고, 상기 세라믹 히터(52) 역시 히터 와이어(55)를 통해 제어기와 전기적 으로 연결되어 있다.

도 2로써 상기 구성의 가열장치(50)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

퍼지 가스 저장부(미도시)로부터 가스파이프(40)를 통해 송기되는 퍼지 가스는 가열장치(50) 내로 유도되어 가스파이프(40)의 내경이 축소된 제1돌조(41)에 부딪혀서 속도가 저하되고 제1돌조(41)로부터 형성된 재1구역(41′)에 한동안 머물게 된다.

또한, 제1돌조(41)를 통과한 퍼지 가스는 제2돌조(42)에 부딪혀서 제2병목구역(42′)에 정체되다가 제2돌조(42)를 빠져 나간 후, 다시 제3돌도(43)에 부딪혀서 제3병목구역(43′)에서 정체되는 것이다.

이때, 상기 각 돌조(41)(42)(43)가 형성된 가스파이프(40)의 주연에 설치된 세라믹 히터(52)가 전기저항에 의해 발열되면 각 정체 구간인 제1병목구역(41′), 제2병목구역(42′) 및 제3병목구역(43′)에서 머물러 있던 퍼지 가스는 그냥 흐르는 퍼지 가수보다 더 효율적으로 신속하게 가열된다.

한편, 상기 온도센서(44)는 가스파이프(40)를 흐르는 가열된 퍼지 가스의 온도를 감지하여 그 신호를 제어부(53)로 보내고, 상기 제어부(53)는 온도센서(44)로부터 받아들여진 신호에 따라 미리 입력된 연산에 의해 퍼지 가스의 온도를 산출해 낸다.

그리고 퍼지 가스의 감지 온도가 적정 온도보다 높을 경우에 제어부(53)는 히터 와이어(55)를 통해 히터 차단신호를 보내서 세라믹 히터(52)의 발열을 중지시키고, 반대로 감지 온도가 적정 온도보다 낮을 경우에는 제어부(53)는 다시 히터 발열신호를 보내서 세라믹 히터(52)를 발열시킨다.

상기 퍼지 가스의 적정 온도는 챔버의 환경과 온도에 따라서 가변될 수 있지만, 대략 20℃ 내외로 설정하는 것이 바람직하다.

이와 같이 가열된 퍼지 가스가 로드 록 챔버(20) 및/또는 카세트에어리어(30)로 유입되면 웨이퍼 표면의 급격한 온도변화를 막을 수 있고, 잔류 유기물 가스와의 반응 시간 역시 단축된다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 웨이퍼가공 챔버의 개략적인 구성도로서, 도시된 실시예는 가열된 퍼지 가스를 로드 록 챔버(20)와 카세트에어리어(30)로 동시에 송기시키고자 할 경우, 하나의 가열장치(50)를 설치함과 동시에 가열장치(50) 이후의 가스파이프(40)를 분기시켜 각각 로드 록 챔버(20)와 카세트에어리어(30)에 연결시킨 것이다.

이때, 로드 록 챔버(20)와 카세트에어리어(30)에 유입되는 퍼지 가스의 적절 시기를 제어하기 위해 분기 후방의 가스파이프(40)에 각각 개폐밸브(60)를 설치하는 것이 바람직하다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서만 도시하고 설명하였지만, 이로써만 한정되는 것은 아니며, 상기 설명된 본 발명이 갖는 많은 기능들의 조합 및 선택적 부가 등의 변경은 물론이고 이하에서 기재되는 본 발명의 청구범위에 의해 마련되는 기술사상을 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다는 당업자는 이해할 수 있을 것이며, 본 발명은 그러한 균등 범위에까지 보호되는 것이다.

이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 반도체 웨이퍼가공 챔버의 공정에 유입되는 퍼지 가스를 적정 온도로 가열시키게 되면, 고온에서 가공 처리되어 고온의 잠열을 포함하고 있는 웨이퍼의 표면에 급격한 온도 변화를 가하지 않고 잔류 유기물 가스를 제거할 수 있게 되므로 웨이퍼 표면, 특히 회로 패턴 방향으로 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있게 되어 불량률을 현저히 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 가열된 퍼지 가스는 잔류 유기물 가스와의 반응시간을 단축하게 되므로 웨이퍼가 질소가스에 노출되는 시간을 줄일 수 있게 되어 웨이퍼가공 챔버에 소요되는 전체적인 시간을 단축시킬 수 있게 된다.

또한, 가스파이프에 형성된 수 개의 돌조는 퍼지 가스를 정체시켜 세라믹 히터와의 접촉 시간을 증가시키게 되므로 온도 손실을 줄일 수 있게 되고, 가열 효율을 높일 수 있으며, 아울러 가스파이프 외부에 히터가 장착되어 퍼지 가스를 간접적으로 가열시키므로 퍼지 가스 내에 파티클과 같은 오염물이 발생하지 않게 되는 이점이 있다.

Claims

반도체 생산설비의 챔버에 있어서,

상기 챔버는 웨이퍼 가공부, 로드 록 챔버, 카세트에어리어로 구성되고, 상기 로드 록 챔버에 건조 불활성 가스인 퍼지 가스를 유입시키는 가스파이프를 설치하되, 상기 가스파이프의 주연에 퍼지 가스를 가열시키기 위한 세라믹 히터가 구비된 가열장치가 장착된 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼용 퍼지 가스의 가열 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 가스파이프는 가열장치를 구성하는 하우징을 관통하고, 상기 세라믹 히터의 내측에 위치한 가스파이프 부분은 내경이 축소되게 한 적어도 하나 이상의 돌조를 형성하여 퍼지 가스가 상기 각 돌조로 형성된 적어도 하나 이상의 병목구역에서 정체되게 한 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼용 퍼지 가스의 가열 장치.
청구항 1 또는 2에 있어서,

상기 가스파이프의 세라믹 히터 후방에 퍼지 가스의 온도를 측정하기 위한 온도센서가 장착되고, 하우징 소정부에 제어기가 장착되어, 제어부가 상기 온도센서에서 감지된 온도와 적정온도와의 연산 비교에 따라 세라믹 히터의 발열 여부를 제어하게 된 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼용 퍼지 가스의 가열 장치.
청구항 3에 있어서,

상기 가열장치는 반도체 웨이퍼가공 챔버를 구성하는 카세트에어리어(AREA)에 연결된 가스파이프에 더 장착된 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼용 퍼지 가스의 가열 장치.