KR20060136154A - 반도체 장비용 온도 조절 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 장비용 온도 조절 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공정 온도를 조절하기 위하여 사용하는 반도체 장비용 온도 조절 장치에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명의 반도체 제조용 온도 조절 장치는 웨이퍼에 대한 가공을 실시하는 공정챔버로 유체를 순환시켜 공정 온도를 조절하는 것으로서, 내부에 상기 유체를 저장하며, 서로 연결되어 상기 유체를 서로 전달 가능한 복수의 유체 탱크를 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하여 유체 탱크에 보조 유체 탱크를 첨가하여 온도 조절 용량을 증가시킴으로써, 종래에 비하여 온도 조절 에러에 의해서 발생하는 에러를 방지하는 효과가 있다.
온도 조절, 유체 탱크, 공정챔버, 하부 전극, 온도 감지기
Description
도1은 종래의 반도체 장비용 온도 조절 장치를 보여주는 구조도.
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 장비용 온도 조절 장치를 보여주는 구조도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10, 100 : 공정챔버 11, 110 : 유체
13, 130 : 하부 전극 15, 150 : 웨이퍼
21, 210 : 유체 탱크 23, 230 : 펌프
25, 250 : 온도 감지기 27, 270 : 제어부
120 : 보조 유체 220 : 보조 유체 탱크
221, 222 : 연결라인 223, 224 : 밸브
225 : 보조 연결라인 227 : 보조 밸브
본 발명은 반도체 장비용 온도 조절 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공정 온도를 조절하기 위하여 사용하는 반도체 장비용 온도 조절 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자를 생산하는 공정은 노광, 식각, 확산, 증착 등의 공정을 선택적으로 수행하는 일련의 과정에 의해서 이루어지고, 웨이퍼의 표면에 형성된 패턴은 포토레지스트 패턴을 이용하여 필요한 부분만 남기고 박막의 일부를 식각 공정으로 제거하여 형성한다.
반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라 미세한 패턴을 형성하기에 유리한 이방성 특성을 나타내는 건식 식각(dry etching)이 주로 이용된다. 상기 건식 식각은 고진공의 공정챔버 내에 공정가스로 사용되는 반응 가스를 주입하고, 고주파 전력을 인가하여 발생하는 플라스마 상태를 형성하여 실시한다. 건식 식각은 반응 가스로부터 이온을 발생시켜 박막을 식각하는 것으로 플라스마 식각 장비에서 실시한다.
상기 플라스마 식각 장비에서 미세한 패턴을 반복적으로 계속 가공하기 위하여 식각 공정은 매우 엄격한 공정 조건하에서 실시되고, 공정 챔버에서 공정이 실시되는 온도는 식각 속도나 프로파일(profile) 및 폴리머에 의한 오염 등에 영향을 주기 때문에 엄격히 관리되어야 한다. 이를 위하여 반도체 장비용 온도 조절 장치는 웨이퍼에 대한 가공을 실시하는 공정챔버로 유체를 순환시켜 공정 온도를 일정하게 관리한다.
도1은 종래의 의 반도체 장비용 온도 조절 장치를 보여주는 구조도이다.
도1에 도시된 바와 같이, 공정챔버(10)로 유체(11)를 순환시켜 공정 온도를 일정하게 관리하기 위한 종래의 반도체 장비용 온도 조절 장치(20)는 유체 탱크(21), 펌프(23), 온도 감지기(25) 및 제어부(27)를 구비한다.
유체 탱크(21)는 공정챔버(10)로 순환되는 유체(11)를 일정한 온도로 조절하며 저장하는 곳이고, 유체 탱크(21) 내부의 유체(11)는 공정챔버(10) 내부의 하부 전극(13) 또는 공정챔버(10)의 둘레에 연결된 유체 통로(도면에 표시하지 않음)를 통하여 공급된다.
상기 유체(11)는 공정챔버(10) 내부의 하부 전극(13)에 공급되어, 하부 전극(13) 위에서 공정을 실시하는 웨이퍼(15)의 공정온도가 유체(11)에 의해서 직접 조절하는 것이 일반적인 추세이다.
펌프(23)는 유체 탱크(21) 내부에 저장된 유체(11)를 순환시켜서 하부 전극(13) 또는 공정챔버(10)를 지난 유체(11)를 다시 유체 탱크(21)로 계속 순환시킨다. 상기 온도 감지기(25)는 공정챔버(10) 또는 하부 전극(13)에 장착되어 공정온도를 직접 감지하여 제어부(27)에 전달한다.
제어부(27)는 펌프(23)에 연결되어 온도 감지기(25)의 온도가 일정한 설정 범위를 벗어나면 펌프(23)에 의한 유체(11)의 순환 속도를 조절하여 온도를 조절한다. 또한 온도 감지기(25)의 온도가 어떤 한계를 벗어나면, 이를 기록하고 공정이 진행 중인 반도체 제조 장비에 에러 신호를 발생시켜 공정의 진행을 멈추게 한다.
그런데 종래의 반도체 장비용 온도 조절 장치에서 상기 유체 탱크(21)의 크 기나 냉각 용량이 한정되어 있기 때문에, 공정이 계속 진행되어 하부 전극(13)의 온도가 계속 증가하면 반도체 장비용 온도 조절 장치는 하부 전극(13)의 온도를 더 이상 조절하지 못하게 된다. 이로 인하여 공정이 정지되고 온도가 충분히 하강될 때까지 기다려야 하기 때문에 생산성이 저하되는 문제가 자주 발생한다.
따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 반도체 제조 장비에서 공정을 진행하는 중에 유체 탱크의 온도 조절 능력이 한계로 인하여 공정 온도가 일정한 조절 범위를 벗어나서, 불량이 발생하거나 공정이 정지되는 것을 방지하기 위하여 필요시에는 유체 탱크에 의한 온도 조절 용량을 보충하여 사용할 수 있는 반도체 장비용 온도 조절 장치를 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조용 온도 조절 장치는 웨이퍼에 대한 가공을 실시하는 공정챔버로 유체를 순환시켜 공정 온도를 조절하는 것으로서, 내부에 상기 유체를 저장하며, 서로 연결되어 상기 유체를 서로 전달 가능한 복수의 유체 탱크를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 제조용 온도 조절 장치는 웨이퍼에 대한 가공을 실시하는 공정챔버로 유체를 순환시켜 공정 온도를 조절하는 것으로서, 내부에 상기 유체를 저장하는 유체 탱크; 내부에 일정한 온도의 보조 유체를 저장하고, 상기 유체 탱크와 연결되어 상기 유체를 전달하는 보조 유체 탱크; 상기 유 체 탱크로부터 상기 공정챔버로 상기 유체를 순환시키는 펌프; 상기 공정챔버에 장착된 온도 감지기; 및 상기 온도 감지기가 정해진 범위를 벗어나면 상기 보조 유체를 상기 유체 탱크로 전달하도록 온도 감지기에 연결되어 보조 유체 탱크를 조절하는 제어부를 구비한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 공정챔버의 하부 전극에 상기 유체를 공급하고, 상기 온도 감지기도 상기 하부 전극에 연결된 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 보조 유체 탱크는 밸브로 조절되고, 상기 유체 탱크에 연결된 연결라인을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 보조 유체 탱크는 보조 밸브에 의해서 조절되고, 상기 유체 탱크에 연결되어 상기 유체 탱크에서 상기 보조 유체 탱크로 상기 유체를 전달 가능한 보조 연결라인을 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 밸브는 상기 제어부에 의해서 조절되고, 상기 보조 유체 탱크는 상기 유체 탱크의 상부와 하부에 각각 연결되는 복수의 보조 연결라인을 더 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 복수의 상기 보조 연결라인은 각각으로 상기 제어부에 의해서 조절되는 밸브를 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 유체 탱크에 장착되고, 상기 제어부에 연결된 다른 온도 감지기를 더 구비한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 보조 유체 탱크에 장착되고, 상기 제어부에 연결된 또 다른 온도 감지기를 더 구비한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 보조 유체 탱크가 복수 개인 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 보조 유체 탱크는 각각으로 밸브에 의해서 조절되며 상기 유체 탱크에 연결된 각각의 연결라인을 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 펌프에 연결되어 유체의 순환 속도를 조절한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명한다.
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 장비용 온도 조절 장치를 보여주는 구조도이다.
도2를 참조하여 본 발명의 반도체 장비용 온도 조절 장치를 자세히 설명하면, 본 발명의 반도체 장비용 온도 조절 장치는 유체 탱크(210), 보조 유체 탱크(220), 펌프(230), 온도 감지기(250) 및 제어부(270)를 구비한다.
유체 탱크(210)는 공정챔버(100)로 순환되는 유체(110)를 일정한 온도로 조절하며 저장하는 곳이고, 보조 유체 탱크(220)는 내부에 저장된 보조 유체(120)를 일정한 온도로 유지하며 필요에 따라 유체 탱크(210)로 저장된 보조 유체(120)를 전달한다. 물론 보조 유체(120)와 유체(110)는 일반적으로 동일한 유체를 사용한다.
이때 유체 탱크(210) 내부의 유체(110)는 공정챔버(100) 내부의 하부 전극(130) 또는 공정챔버(100)의 둘레에 연결된 유체 통로(도면에 표시하지 않음)를 통하여 공급되는데, 특히 유체(110)가 상기 하부 전극(130)에 공급되어 하부 전극 (130) 위에서 공정이 진행되는 웨이퍼(150)의 공정 온도를 조절하는 것이 바람직하다.
또한 상기 보조 유체 탱크(220)는 유체 탱크(210)에 연결된 연결라인(221)을 포함하고, 연결라인(221)에 설치된 밸브(223)에 의해서 연결라인(221)의 개폐가 조절되어 상기 하부 전극(130)의 온도에 따라 보조 유체 탱크(220)에서 온도가 조절되어 저장된 보조 유체(120)가 유체 탱크(210)로 전달된다.
펌프(230)는 유체 통로를 통하여 유체 탱크(210)에 연결되어 유체 탱크(220) 내부에 저장된 유체(110)를 하부 전극(130) 또는 공정챔버(100)의 둘레로 순환시키고, 펌프(230)에 의해서 유체 탱크(210)의 유체(110)는 유체 탱크(210)에서부터 하부 전극(130) 또는 공정챔버(100)를 지나 다시 유체 탱크(210)로 계속 순환된다.
온도 감지기(250)는 공정챔버(100) 또는 하부 전극(130)에 장착되어 공정챔버(100) 또는 하부 전극(130)의 온도를 감지한 결과를 제어부(270)에 전달한다.
제어부(270)는 펌프(230) 또는 밸브(223)에 연결되어 이들의 동작을 조절한다. 온도 감지기(250)의 온도가 설정 범위를 벗어나면 제어부(270)는 펌프(230)의 동작을 조절하여 유체(110)의 순환 속도를 변경하고, 유체(110)의 순환 속도가 변경됨으로써 공정챔버(100) 또는 하부 전극(130)의 온도가 조절된다.
그리고 제어부(270)는 온도 감지기(250)의 온도가 더 큰 설정 범위를 벗어나면 보조 유체 탱크(220) 내부에 저장된 일정한 온도의 보조 유체(120)를 유체 탱크(210)에 전달하도록 밸브(223)를 조절한다.
예를 들어, 상기 보조 유체 탱크(220)에 설치된 보조 펌프(231)에 제어부 (270)를 연결하고, 제어부(270)는 보조 펌프(231)의 동작과 밸브(223)의 개폐를 조절하여서 연결라인(221)을 통하여 보조 유체 탱크(220) 내부의 보조 유체(120)를 유체 탱크(210)에 공급한다.
또한 보조 유체 탱크(220)와 유체 탱크(210) 사이를 연결하는 보조 연결라인(225)이 보조 유체 탱크(220)에 형성되어 있어, 일정한 온도를 벗어난 유체 탱크(210)의 유체(110)가 보조 유체 탱크(220)에 전달된다. 이때 상기 보조 연결라인(225)에 설치된 보조 밸브(227)에 의해서 보조 연결라인(225)의 개폐가 조절되고, 보조 밸브(227)는 제어부(270)에 연결되어 조절된다.
연결라인(221)과 상기 보조 연결라인(225)은 예를 들어 온도가 낮은 유체가 보조 유체 탱크(220)에서 유체 탱크(210)로 이동하면, 온도가 높은 유체는 유체 탱크(210)에서 보조 유체 탱크(220)로 이동시키는 기능을 한다. 이의 반대 작용도 가능하다. 그리고 밸브(223) 및 보조 밸브(227)는 내부를 통과하는 유체가 하나의 방향으로만 흘러서 전달되어, 역류를 방지하는 구조를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 유체 탱크(210)와 보조 유체 탱크(220) 사이에 상부와 하부에 각각 서로 연결된 복수의 연결라인(221, 222 또는 225와 동일한 모양)을 보조 유체 탱크(220)에 형성하여, 복수의 연결라인(221)에 제어부(270)에 의해서 조절되는 각각의 밸브(223, 224 또는 227과 동일한 구조)가 설치되어 연결라인의 개폐가 조절된다.
이것은 상부와 하부의 온도차를 이용하기 위한 방법으로 예를 들어 고온의 유체를 이동시키려면 상부의 연결라인(222)으로 유체를 이동시키고, 저온의 유체를 이동시키려면 하부의 연결라인(221)으로 유체를 이동시키는 것이다.
또한 온도를 좀 더 정밀하게 조절하기 위하여 유체 탱크(210)와 보조 유체 탱크(220)에 보조 온도 감지기(251, 253)를 장착하여 제어부(270)에 연결하면 더욱 정확한 온도 조절이 가능하다. 또한 상기 보조 유체 탱크(220) 하나로 온도 조절에 충분한 유체를 공급하지 못하거나 좀더 신속한 온도 조절을 필요로 하는 경우에는 유체 탱크(210)에 복수 개의 보조 유체 탱크(220)를 동일한 방법으로 연결하는 것도 가능하다.
도2를 참조하여 본 발명에 따른 반도체 장비용 온도 조절 장치의 동작을 설명한다.
하나의 유체 탱크(210) 만을 가동시켜서 상기 하부 전극(130)의 온도를 냉각시키는 경우에 유체 탱크(210)의 냉각 용량만으로 부족하여 일시적으로 하부 전극(130)의 온도가 범위를 벗어나서 상승하게 된다.
이때 제어부(270)는 연결라인(221)을 통하여 온도가 낮게 조절된 상태의 보조 유체 탱크(220)의 보조 유체(120)를 유체 탱크(210)로 전달하고, 온도가 높은 유체 탱크(210)의 유체(110)를 보조 연결라인(225)을 통하여 보조 유체 탱크(220)로 전달하여 유체 탱크(210) 내부의 유체(110) 온도를 짧은 시간에 충분히 낮출 수 있다.
특히 이때 보조 유체 탱크(220)의 하부에 있는 보조 유체(120)를 유체 탱크(210)로 이동시키고, 유체 탱크(210) 상부의 유체(110)를 보조 유체 탱크(220)로 이동시키면 효과적이다.
그리고 이렇게 온도가 낮아진 유체 탱크(210)의 유체를 하부 전극(130) 또는 공정챔버(100)에 공급하면 짧은 시간에 효과적으로 온도를 원하는 조건으로 조절할 수 있다.
또한 하부 전극(130)의 온도를 상승시켜야 하는 경우에는 반대로 동작시키면 된다.
이렇게 동작시키면 본 발명의 반도체 장비용 온도 조절 장치에 의해서 유체 탱크(210)의 용량 부족으로 종래에 온도 조절이 원활하지 못하였던 것을 보완할 수 있다.
도2를 참조하여 본 발명의 다른 실시예를 설명한다. 도2에서 웨이퍼에 대한 가공을 실시하는 공정챔버(100)로 유체를 순환시켜 공정 온도를 일정하게 관리하기 위한 본 발명의 반도체 장비용 온도 조절 장치는 내부에 유체를 저장하며, 서로 연결되어 유체를 전달할 수 있는 복수의 유체 탱크(210)를 구비한다.
이때 유체는 공정챔버(100)의 하부 전극(130)에 상기 유체를 공급하고, 복수의 상기 유체 탱크(210)는 밸브(223, 227)에 의해서 조절되는 연결라인(221, 225)에 의해서 연결된다.
본 발명은 보조 유체 탱크를 형성하여 유체 탱크의 온도 조절 용량을 보완하는 기능을 가진다. 따라서 필요에 따라 보조 유체 탱크의 개수를 변경할 수 있는 것은 자명하고, 하나의 보조 유체 탱크로 여러 개의 유체 탱크에 대하여 온도 조절 능력을 보충할 수도 있다.
이상에서, 본 발명의 구성 및 동작을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상 및 특허청구 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 반도체 제조 장비에서 공정온도를 조절하기 위하여 사용하는 유체 탱크에 보조 유체 탱크를 첨가하여 온도 조절 용량을 증가시킴으로써 종래에 비하여 온도 조절 에러에 의해서 발생하는 에러를 방지하는 효과가 있다. 또한 이러한 에러가 현저히 줄어둠에 따라 생산성이 향상되어 원가가 절감되는 장점이 있다.
Claims (13)
- 웨이퍼에 대한 가공을 실시하는 공정챔버로 유체를 순환시켜 공정 온도를 조절하는 반도체 장비용 온도 조절 장치에서,내부에 상기 유체를 저장하며, 서로 연결되어 상기 유체를 서로 전달 가능한 복수의 유체 탱크를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장비용 온도 조절 장치.
- 웨이퍼에 대한 가공을 실시하는 공정챔버로 유체를 순환시켜 공정 온도를 조절하는 반도체 장비용 온도 조절 장치에서,내부에 상기 유체를 저장하는 유체 탱크;내부에 일정한 온도의 보조 유체를 저장하고, 상기 유체 탱크와 연결되어 상기 유체를 전달하는 보조 유체 탱크;상기 유체 탱크로부터 상기 공정챔버로 상기 유체를 순환시키는 펌프;상기 공정챔버에 장착된 온도 감지기; 및상기 온도 감지기가 정해진 범위를 벗어나면 상기 보조 유체를 상기 유체 탱크로 전달하도록 온도 감지기에 연결되어 보조 유체 탱크를 조절하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장비용 온도 조절 장치.
- 제2항에 있어서,상기 공정챔버의 하부 전극에 상기 유체를 공급하고, 상기 온도 감지기도 상 기 하부 전극에 연결된 것을 특징으로 하는 반도체 장비용 온도 조절 장치.
- 제2항 또는 제3항에 있어서,상기 보조 유체 탱크는 밸브로 조절되고, 상기 유체 탱크에 연결된 연결라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장비용 온도 조절 장치.
- 제4항에 있어서,상기 보조 유체 탱크는 보조 밸브에 의해서 조절되고, 상기 유체 탱크에 연결되어 상기 유체 탱크에서 상기 보조 유체 탱크로 상기 유체를 전달 가능한 보조 연결라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장비용 온도 조절 장치.
- 제4항에 있어서,상기 밸브는 상기 제어부에 의해서 조절되는 것을 특징으로 하는 반도체 장비용 온도 조절 장치.
- 제2항 또는 제3항에 있어서,상기 보조 유체 탱크는 상기 유체 탱크의 상부와 하부에 각각 연결되는 복수의 보조 연결라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장비용 온도 조절 장치.
- 제7항에 있어서,복수의 상기 보조 연결라인은 각각으로 상기 제어부에 의해서 조절되는 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장비용 온도 조절 장치.
- 제2항 또는 제3항에 있어서,상기 유체 탱크에 장착되고, 상기 제어부에 연결된 다른 온도 감지기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장비용 온도 조절 장치.
- 제2항 또는 제3항에 있어서,상기 보조 유체 탱크에 장착되고, 상기 제어부에 연결된 또 다른 온도 감지기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장비용 온도 조절 장치.
- 제2항 또는 제3항에 있어서,상기 보조 유체 탱크가 복수 개인 것을 특징으로 하는 반도체 장비용 온도 조절 장치.
- 제11항에 있어서,상기 보조 유체 탱크는 각각으로 밸브에 의해서 조절되며 상기 유체 탱크에 연결된 각각의 연결라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장비용 온도 조절 장치.
- 제2항 또는 제3항에 있어서,상기 제어부는 상기 펌프에 연결되어 유체의 순환 속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 반도체 장비용 온도 조절 장치.
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