KR20070053476A - 반도체 제조 장비용 냉각 장치 - Google Patents

반도체 제조 장비용 냉각 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 제조 장비용 냉각 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 제조 장비에서 고온으로 공정을 진행한 웨이퍼를 신속하게 냉각시키기 위하여 사용되는 반도체 제조 장비용 냉각 장치에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명의 반도체 제조 장비용 냉각 장치는 웨이퍼를 냉각시키기 위하여 사용되는 것으로서, 프레임; 상기 프레임에 고정되어 표면에 상기 웨이퍼가 안착되는 플레이트; 상기 플레이트에 부착되어 상기 웨이퍼의 온도를 감지하는 온도 센서; 및 상기 플레이트 내부를 통과하며 관상의 통로를 형성하여 냉각 매체가 통과되는 냉각 라인을 포함한다. 본 발명에 의하여 냉각되는 웨이퍼는 온도가 충분히 저하될 때까지 냉각되고, 냉각된 웨이퍼의 온도를 확인한 뒤에 웨이퍼가 카세트나 다른 공정챔버로 이동되기 때문에 반도체 제조 장비에서 오염이나 공정불량이 발생하는 것을 방지하는 효과가 있다.
냉각 장치, 온도 센서, 플레이트

Description

반도체 제조 장비용 냉각 장치{Cooling apparatus for semiconductor manufacturing equipment }
도1은 반도체 제조 장비에서 사용되는 종래의 반도체 제조 장비용 냉각 장치의 단면도.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 장비용 냉각 장치의 단면도.
도3은 도2의 A 부분을 확대한 부분 확대도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10, 100 : 프레임 20, 200 : 플레이트
23, 230 : 냉각 라인 25, 250 : 웨이퍼
210 : 온도 센서 220 : 구멍
본 발명은 반도체 제조 장비용 냉각 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 제조 장비에서 고온으로 공정을 진행한 웨이퍼를 신속하게 냉각시키기 위하 여 사용되는 반도체 제조 장비용 냉각 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자를 생산하는 공정은 노광, 식각, 확산, 증착 등의 공정을 선택적으로 수행하는 일련의 과정에 의해서 이루어지고, 이러한 반도체 제조 공정은 반도체 제조 장비에서 순차적으로 진행된다.
그러데 고온 분위기에서 공정이 진행되어 공정 중에 웨이퍼가 고온으로 상승하는 경우 예를 들어 고온 열처리 공정, 산화공정, 건식 식각 공정 또는 금속 증착 공정을 실시하는 경우 고온의 웨이퍼를 냉각시켜야 다음 단계의 공정이 실시될 수 있다. 따라서 고온 공정이 진행되는 반도체 제조 장비에서 웨이퍼를 냉각시키기 위하여 별도의 냉각 장치가 사용된다.
도1은 반도체 제조 장비에서 사용되는 종래의 반도체 제조 장비용 냉각 장치의 단면도이다.
도1에 도시된 바와 같이, 고온에서 공정이 진행된 웨이퍼를 신속하게 냉각시키기 위하여 사용되는 종래의 반도체 제조 장비용 냉각 장치는 프레임(10), 플레이트(plate, 20) 및 냉각 라인(23)을 포함한다.
프레임(10)은 플레이트(20)가 설치되는 틀로서 플레이트를 고정시키는 지지대 역할을 하고, 웨이퍼(25)를 냉각시키기 위한 공간을 제한하는 하우징을 형성한다.
플레이트(20)는 프레임(10)에 고정되고, 플레이트(20)에 안착된 웨이퍼(25)의 온도를 신속히 낮추기 위하여 냉각수로 계속 냉각되는 표면을 제공한다. 플레이트(20)에 안착된 고온의 웨이퍼(25)는 플레이트(20)의 표면과 접촉하여 냉각된 플 레이트(20)에 열을 빼앗겨서 신속하게 냉각되었다.
플레이트(20) 위에서 냉각된 웨이퍼(25)는 반도체 제조 장비에 설치된 로봇암(도면에 표시하지 않음)에 의해서 다음 단계로 이동되는데, 일반적으로 웨이퍼(25)는 카세트(도면에 표시하지 않음)로 언로딩된다.
냉각 라인(23)은 플레이트(20) 내부에서 관상의 통로를 형성하여, 상기 통로의 내부를 통하여 일정한 온도의 냉각수를 통과시켜서 플레이트(20)가 일정한 온도를 유지하도록 한다.
반도체 제조 장비 예를 들어 금속 박막 증착 장비에서 종래의 반도체 제조 장비용 냉각 장치를 적용한 경우에 대하여 설명하면 다음과 같다.
금속 장착 장비에서 고온으로 가열된 웨이퍼를 냉각시키는 경우 플레이트에 안착된 웨이퍼는 일정한 시간 동안 플레이트 표면과 접촉하다가 카세트로 언로딩되거나 다른 금속 박막을 증착하기 위하여 다른 공정챔버로 이동된다.
그리고 종래의 반도체 제조 장비용 냉각 장치는 공정챔버와 연계하여 연속 공정으로 진행되기 때문에 생산성을 향상시키기 위하여 공정챔버에서 공정이 진행되는 시간과 동일한 시간 동안 플레이트 위에서 웨이퍼를 냉각시키는 것이 일반적이다.
그러나 공정챔버에서 공정이 진행되는 시간이 짧아서 웨이퍼가 충분히 냉각되지 않고 카세트로 이동되는 경우 냉각되지 않은 고온의 웨이퍼가 플라스틱 재질의 카세트를 녹여서 달라붙거나, 카세트와 웨이퍼의 온도 차이로 카세트 슬롯에서 웨이퍼가 진동하여 슬롯 외부로 웨이퍼가 떨어져서 웨이퍼가 깨지는 현상이 발생한 다. 이러한 경우 웨이퍼에 의해서 반도체 제조 장비가 오염되어 공정을 계속 진행할 수 없게 된다.
또한 웨이퍼에 다른 금속 박막을 증착하기 위하여 충분히 냉각되지 않은 고온의 웨이퍼가 다른 공정챔버로 이동되어 공정이 계속 진행되면 공정조건이 변경되어 공정불량이 발생할 수 있다.
한편, 상기 문제를 방지하기 위하여 플레이트 위에서 웨이퍼를 냉각시키는 시간을 충분히 길게 변경하는 경우 공정시간이 길어져서 생산성이 저하되는 문제가 있고, 여전히 웨이퍼의 온도를 알 수 없기 때문에 사고가 발생할 위험은 계속 남게 된다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 고온 공정에서 고온으로 가열된 웨이퍼가 충분히 냉각되지 않은 채로 카세트나 다른 공정챔버로 이동되어 오염이나 공정불량이 발생하는 것을 방지하는 반도체 제조 장비용 냉각 장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 웨이퍼를 충분히 냉각시키기 위하여 지나치게 오랜 시간 동안 웨이퍼를 냉각시켜서 생산성이 저하되는 것을 방지하는 반도체 제조 장비용 냉각 장치를 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조 장비용 냉각 장치는 웨이퍼를 냉각시키기 위하여 사용되는 것으로서, 프레임; 상기 프레임 에 고정되어 표면에 상기 웨이퍼가 안착되는 플레이트; 상기 플레이트에 부착되어 상기 웨이퍼의 온도를 감지하는 온도 센서; 및 상기 플레이트 내부를 통과하며 관상의 통로를 형성하여 냉각 매체가 통과되는 냉각 라인을 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 온도 센서는 상기 플레이트의 표면에 형성된 구멍의 내부에 노출되어 장착되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 온도 센서는 상기 플레이트의 표면 보다 낮은 위치에 장착되고, 적외선 센서인 것을 특징으로 한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명한다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 장비용 냉각 장치의 단면도이고, 도3은 도2의 A 부분을 확대한 부분 확대도이다.
도2 및 도3에 도시된 바와 같이, 고온에서 공정이 진행된 웨이퍼를 신속하게 냉각시키기 위하여 사용되는 본 발명의 반도체 제조 장비용 냉각 장치는 프레임(100), 플레이트(plate, 200), 온도 센서(210) 및 냉각 라인(230)을 포함한다.
프레임(100)은 플레이트(200)가 설치되는 틀로서 플레이트(200)를 고정시키는 지지대 역할을 하고, 웨이퍼(250)를 냉각시키기 위한 공간을 제한하는 하우징과 함께 형성되는 것이 바람직하다.
프레임(100)이 하우징 역할을 하는 경우 챔버를 형성하여 웨이퍼(250)가 출입하는 출입구(도면에 표시하지 않음)가 프레임이 형성되어 웨이퍼에 대한 가공이 실시되는 공정챔버(도면에 표시하지 않음)와 연통가능하게 설치된다. 이때 웨이퍼는 예를 들어 반도체 제조 장비에 설치된 로봇암(도면에 표시하지 않음)에 의해서 이동된다.
플레이트(200)는 프레임(100)에 고정되고, 플레이트(200)에 안착된 웨이퍼의 온도를 신속히 낮추기 위하여 냉각 매체로 계속 냉각되는 표면을 제공함으로써, 플레이트(200)에 안착된 웨이퍼는 플레이트(200)의 표면과 접촉하여 냉각된 플레이트(200)에 열을 빼앗겨서 신속하게 냉각된다.
그리고 로봇암에 의해서 이동되는 웨이퍼(250)를 플레이트(200) 표면으로 이송시키기 위하여 플레이트(100)의 하부에는 웨이퍼(250)의 이면을 지지하여 웨이퍼(250)를 상하로 왕복 운동시켜서 로봇암과 플레이트(200) 사이에 웨이퍼(250)를 전달하는 복수의 핀(도면에 표시하지 않음)이 형성되는 것이 바람직하다.
플레이트(200) 위에서 냉각된 웨이퍼(250)는 반도체 제조 장비에 설치된 로봇암에 의해서 다음 단계로 이동되는데, 일반적으로 웨이퍼(250)는 카세트(도면에 표시하지 않음)로 언로딩된다.
온도 센서(210)는 플레이트(200)에 부착되어 플레이트(200) 상에 안착된 웨이퍼(250)의 온도 변화를 측정하는 온도 감지기로서, 온도 센서(210)는 웨이퍼(250)의 위치에 영향을 주거나 웨이퍼(250) 표면에 증착된 여러 가지 박막에 영향을 받아 오동작하지 않도록 웨이퍼(250)의 이면에서 웨이퍼(250)와 접촉하지 않으면서 웨이퍼(250)의 온도를 측정할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
따라서 온도 센서(210)는 웨이퍼(250)와 접촉되지 않고 온도를 측정할 수 있는 비접촉식으로 예를 들어 적외선 센서 등이 사용되며, 웨이퍼(250)의 이면에서 온도를 측정하기 위하여 플레이트(200)의 표면에 형성된 구멍(220) 내부에 장착되 는 것이 바람직하다.
그리고 웨이퍼(250)와 접촉하지 않으면서 웨이퍼(250)와 온도 센서(210) 사이에 다른 장애물이 없도록 온도 센서(210)는 플레이트(200)의 표면보다 낮은 위치에서 노출되어 설치되는 것이 바람직하다. 또한 온도 센서(210)가 구멍(220) 주변의 플레이트(200)에서 영향을 받지 않도록 구멍(220)의 내벽에 단열재를 부착하는 것이 바람직하다.
상기 온도 센서(210)에서 측정된 웨이퍼(250)의 온도는 온도 센서(210)에 연결된 반도체 제조 장비의 제어부(300)로 전달되고, 제어부(300)에 전달되는 웨이퍼(250) 온도가 정해진 냉각 온도에 도달하면 예를 들어 로봇암을 동작시켜서 플레이트(200) 상의 웨이퍼(250)를 다음 공정 위치로 이송시킨다.
냉각 라인(230)은 플레이트(200) 내부에서 관상의 통로를 형성하여, 상기 통로의 내부를 통하여 일정한 온도의 냉각 매체 예를 들어 냉각수 또는 냉각 가스 등을 통과시켜서 플레이트(200)가 일정한 온도를 유지하도록 한다.
반도체 제조 장비 예를 들어 금속 박막 증착 장비에서 본 발명의 반도체 제조 장비용 냉각 장치를 적용한 경우에 대하여 설명하면 다음과 같다.
금속 장착 장비에서 고온으로 가열된 웨이퍼를 냉각시키는 경우 플레이트(200)에 안착된 웨이퍼(250)가 플레이트(200) 표면과 접촉하는 동안 플레이트(200)에 설치된 온도 센서(210)는 웨이퍼(250)의 온도를 감지하여 제어부(300)에 전달한다.
제어부(300)는 계속해서 변하는 웨이퍼(250)의 온도를 전달받아 정해진 냉각 온도에 도달하기 전에는 웨이퍼(250)를 다음 단계로 이송시키지 않는다. 따라서 웨이퍼(250)가 고온인 상태로 카세트나 다른 공정챔버로 이송되는 문제가 발생되지 않는다.
또한 플레이트(200)에서 냉각되는 웨이퍼(250)의 온도를 계속 온도 센서(210)로 감지하기 때문에 웨이퍼(250)가 충분히 냉각된 다음에는 웨이퍼(250)가 신속하게 다음 단계를 이송되어 공정시간 불필요하게 길어지지 않고 효율적으로 진행된다.
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 발명의 반도체 제조 장비용 냉각 장치에서 냉각되는 웨이퍼는 온도가 충분히 저하될 때까지 냉각되고, 냉각된 웨이퍼의 온도를 확인한 뒤에 웨이퍼가 카세트나 다른 공정챔버로 이동되기 때문에 반도체 제조 장비에서 오염이나 공정불량이 발생하는 것을 방지하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 반도체 제조 장비용 냉각 장치에서 웨이퍼가 냉각된 것이 확인되면 즉시 다음 단계로 웨이퍼를 이송시키기 때문에 종래의 경우와 같이 지나치게 오랜 시간 동안 웨이퍼를 냉각시켜서 생산성이 저하되는 것을 방지하는 장점이 있다.

Claims (4)

  1. 웨이퍼를 냉각시키기 위하여 사용되는 반도체 제조 장비용 냉각 장치에 있어서,
    프레임;
    상기 프레임에 고정되어 표면에 상기 웨이퍼가 안착되는 플레이트;
    상기 플레이트에 부착되어 상기 웨이퍼의 온도를 감지하는 온도 센서; 및
    상기 플레이트 내부를 통과하며 관상의 통로를 형성하여 냉각 매체가 통과되는 냉각 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장비용 냉각 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 온도 센서는 상기 플레이트의 표면에 형성된 구멍의 내부에 노출되어 장착되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장비용 냉각 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 온도 센서는 상기 플레이트의 표면 보다 낮은 위치에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장비용 냉각 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 온도 센서는 적외선 센서인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장비용 냉 각 장치.
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WO2010123711A2 (en) * 2009-04-21 2010-10-28 Applied Materials, Inc. Substrate cool down control
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