KR20190048381A - 반도체 기판의 공정 처리 챔버 장치 - Google Patents

반도체 기판의 공정 처리 챔버 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 반도체 기판의 공정 처리 챔버 장치는, 반도체 기판을 수용하기 위한 하우징부(10); 상기 하우징부(10)의 전면을 개폐하기 위한 도어부(20); 및 상기 도어부(20)를 통하여 상기 하우징부(10) 내로 안내되는 상기 반도체 기판을 적재한 매거진(100);을 포함하는 반도체 기판의 공정 처리 챔버 장치로서, 상기 챔버 장치는: 상기 챔버 장치 외부로부터 상기 하우징부(10) 내로 연결되어 공기가 공급되는 가압 라인(30); 상기 하우징부(10) 내에서 상기 매거진(100)의 일측에 배치되고 상기 가압 라인(30)과 연결되어 공급된 공기를 가열하는 히터(50); 상기 히터(50)와 연결되어 가열된 공기를 가압하여 요구되는 풍압을 생성하는 풍향 생성기(60); 상기 히터(50) 및 상기 풍향 생성기(60)를 통해 가열 및 가압된 공기를 상기 매거진(100)으로 안내하는 흡기 필터부(70); 및 상기 매거진(100)에 공급된 공기를 상기 히터(50) 측으로 안내하는 배기 필터부(80);를 포함하여, 공기가 순환되는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 기판의 공정 처리 챔버 장치{Chamber for Processing a Semi-conductor Substrate}
본 발명은 반도체 기판의 공정 처리를 위한 챔버 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 기판에 열처리 공정을 수행하면서 반도체 기판의 보이드(void)를 효율적으로 제거할 수 있는 순환 공기 시스템을 갖는 챔버 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자, 표시장치 및 박막 태양전지를 제조하기 위해서는 반도체 기판 또는 유리 기판을 급속하게 가열하는 열처리공정, 기판 상에 박막을 증착하는 증착 공정, 감광성 물질을 사용하여 박막 중 선택된 영역을 노출시키는 포토공정, 선택된 영역의 박막을 제거하여 패터닝하는 식각 공정 등을 거치게 된다.
급속 열처리는 반도체 소자의 제조과정에서 결정화, 불순물의 확산, 산화처리 및 질화처리 등에 적용되는 공정으로서, 200도 내지 1200도로 기판을 급속히 가열하고 이후 냉각한다. 상기와 같은 기판의 열처리를 위한 열처리 장치는 고속열처리(Rapid Thermal Anealing), 고속 열세정(Rapid Thermal Cleaning), 고속 열화학 증착(Rapid Thermal Chemical Vap. or Deposition) 등의 기판 열처리를 위한 장비이다. 반도체 부품의 열처리 공정을 수행하기 위한 장치는, 반도체 부품을 매거진에 수용한 상태에서 공정 챔버 내부에 배치시키고, 상기 반도체 부품에 압력과 함께 열을 가하도록 구성된다.
상기와 같은 공정 챔버는 되도록 짧은 시간 내에 챔버 내부의 온도를 승온 및 감온시킬 수 있도록 구성되는 것이 바람직하며, 공정 챔버 내부의 각 부분의 온도가 균일하게 상승되도록 온도를 제어하는 것이 매우 중요한 문제이다.
또한, 반도체 부품의 특성 상 챔버 내부가 청정한 상태로 유지될 수 있어야 하며, 공정 처리 수행 이후에는 생산 수율의 향상을 위해 챔버 내부의 온도가 신속히 하강될 수 있도록 구성되어야 한다.
또한, 공정 챔버 내부의 온도 및 압력을 높이는 과정에서 챔버 자체가 용이하게 변형되지 않아야 하며, 공정 챔버 자체가 컴팩트하게 구성되는 것이 바람직하다.
한편, 반도체 기판이 대형화되고 공정 챔버 내부에 반도체 기판을 동시에 다량 적재하여 열처리 공정 등을 수행하는 경우, 기판에 발생하는 보이드(void)를 다량의 기판 전체에서 효율적으로 제거하기 위해서는, 요구되는 수준의 가열 및 가압된 공기를 공정 챔버 내에 효율적으로 공급하는 기술이 필요하다.
본 발명의 목적은 반도체 기판에 열처리 공정을 수행하면서 반도체 기판의 보이드(void)를 효율적으로 제거할 수 있는 순환 공기 시스템을 갖는 챔버 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 반도체 기판의 공정 처리 챔버 장치는, 반도체 기판을 수용하기 위한 하우징부(10); 상기 하우징부(10)의 전면을 개폐하기 위한 도어부(20); 및 상기 도어부(20)를 통하여 상기 하우징부(10) 내로 안내되는 상기 반도체 기판을 적재한 매거진(100);을 포함하는 반도체 기판의 공정 처리 챔버 장치로서, 상기 챔버 장치는: 상기 챔버 장치 외부로부터 상기 하우징부(10) 내로 연결되어 공기가 공급되는 가압 라인(30); 상기 하우징부(10) 내에서 상기 매거진(100)의 일측에 배치되고 상기 가압 라인(30)과 연결되어 공급된 공기를 가열하는 히터(50); 상기 히터(50)와 연결되어 가열된 공기를 가압하여 요구되는 풍압을 생성하는 풍향 생성기(60); 상기 히터(50) 및 상기 풍향 생성기(60)를 통해 가열 및 가압된 공기를 상기 매거진(100)으로 안내하는 흡기 필터부(70); 및 상기 매거진(100)에 공급된 공기를 상기 히터(50) 측으로 안내하는 배기 필터부(80);를 포함하여, 공기가 순환되는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 히터(50) 및 상기 풍향 생성기(60)를 통해 가열 및 가압된 공기는 상기 매거진(100)에 적재된 반도체 기판을 열처리함과 동시에, 상기 반도체 기판의 보이드(void)를 제거할 수 있다.
상기 도어부(20)의 맞은편에 배치되어 상기 히터(50) 또는 상기 하우징부(10) 내에 배치된 장치의 교체 또는 수리를 위해 접근을 용이하게 하는 후면 도어부(90)를 더 포함할 수 있다.
상기 가압 라인(30) 및 상기 히터(50) 사이에 배치되는 칠러(40)를 더 포함할 수 있다.
상기 매거진(100)은 복수 개의 반도체 기판을 상하 방향으로 적층하도록 구성될 수 있다. 상기 반도체 기판은 PCB 기판 또는 동판일 수 있다.
본 발명에 따른 챔버 장치는 가압 라인을 통해 공급된 공기를 히터를 통해 가열하고, 풍향 생성기를 통해 가압하여, 요구되는 온도와 압력을 적절히 조절해 흡기 필터부를 거쳐 챔버 내 반도체 부품에 순환 공기를 제공한다. 또한, 반도체 부품에 제공된 공기는 배기 필터를 거쳐 순환하여 다시 히터에 도달함으로써 재가열되고, 재가열된 공기는 다시 풍향 생성기에 도달함으로써 재가압되는 순환 구성을 제공한다. 이렇게 가열 및 가압된 순환 공기는 특히, 대형 PCB 기판(또는 동판)의 보이드를 제거하는 데에 효율적이며, 본 실시예의 경우 이러한 보이드 제거를 10판 이상 동시에 진행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 기판의 공정 처리 챔버 장치의 가압 라인 및 배기 라인을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 기판의 공정 처리 챔버 장치의 내부 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 반도체 기판의 공정 처리 챔버 장치의 공기 순환 시스템을 나타내는 사시도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 개략도인 평면도 및 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 실시예들을 첨부 도면을 참조하면서 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 기판의 공정 처리 챔버 장치의 가압 라인 및 배기 라인을 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 반도체 기판의 공정 처리 챔버 장치의 내부 구성을 나타내는 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 반도체 기판의 공정 처리 챔버 장치의 공기 순환 시스템을 나타내는 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 챔버 장치는 내부에 반도체 부품을 수용하기 위한 하우징부(10)와 상기 하우징부(10)의 전면을 개폐하기 위한 도어부(20)가 배치된다.
상기 하우징부(10)는 챔버 장치 내에서 열처리 등의 대상이 되는 반도체 부품을 적재할 수 있는 매거진(100)을 내부에 수용하기 위한 구성이며, 전체적으로 육면체 형상으로 형성되어 챔버 장치 내에 설치된다. 즉, 상기 하우징부(10)는 챔버 장치 내에서 반도체 부품의 공정 처리를 원활하게 수행할 수 있는 공간 역할을 한다.
상기 하우징부(10) 전방에는 상기 도어부(20)가 설치되어 상기 하우징부(10)를 개폐하도록 구성된다. 즉, 상기 반도체 부품은 상기 도어부(20)를 통하여 챔버 장치 내의 상기 하우징부(10)에 안내된다. 여기서, 상기 도어부(20)는 상하 방향으로 슬라이딩됨으로써 상기 하우징부(10)를 개방 또는 폐쇄하도록 구성된다. 일 실시예에 따르면, 상기 도어부(20)는 슬라이딩부재 상에 설치된 상태에서 구동실린더의 구동에 의해 상하 방향으로 구동되어, 상기 하우징부(10)의 전방을 개방 또는 폐쇄하도록 구성된다. 일례로, 상기 도어부(20)는 상기 하우징부(10)에 대해 상방으로 슬라이딩됨으로써 상기 하우징부(10)를 개방하고, 하방으로 슬라이딩됨으로써 상기 하우징부(10)를 폐쇄하도록 구성되나, 상기 하우징부(10)의 개폐 방식에 제한을 두지는 않는다.
반도체 부품을 적재한 매거진(100)이 상기 도어부(20)를 통하여 상기 하우징부(10) 내에 안내되면, 챔버 장치 내에서 반도체 부품을 위해 필요한 공정 처리가 수행된다.
본 발명은 이러한 반도체 부품에 공정 처리를 수행하는 챔버 장치의 일 예로서, 가압 및 열원을 이용하여 예를 들어 PCB 기판의 보이드(void)를 제거하고 열처리 공정을 수행하는 열처리 장치를 도시한다. 이러한 챔버 장치에 있어서 챔버 내의 공기 순환 구조를 설명한다.
상술한 챔버 장치의 구성을 위하여, 챔버 외부로부터 챔버의 상기 하우징부(10) 안으로의 가압 라인(30)이 배치된다. 상기 가압 라인(30)을 통하여 공기가 흡입된다.
상기 하우징부(10) 내에 칠러(40)와 히터(50)가 배치된다. 상기 칠러(40) 및 상기 히터(50)는 상기 하우징부(10) 내에 상기 매거징(100) 주변 공간에 배치되며, 상기 가압 라인(30)을 통하여 공급되는 공기가 연속적으로 상기 칠러(40)와 히터(50)를 통과하도록 연속적으로 배치된다. 이로써, 상기 가압 라인(30)을 통해 흡입된 공기는 상기 칠러(40) 또는 상기 히터(50)로 이동함으로써 원하는 타겟 온도로 공기가 가열 또는 냉각된다. 일반적으로 상기 칠러(40)는 냉각 공정에만 사용하며, 가열 프로세스 시에는 작동하지 않고 그대로 통과하여, 공기는 상기 히터(50)에서 가열된다.
일 실시 예에 따르면, 상기 칠러(40) 및 상기 히터(50) 사이에, 상기 칠러(40)와 상기 히터(50)를 공간적으로 분리하는 격벽이 제공될 수 있다. 상기 격벽은, 크기 조절이 가능한 공기 유입구를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 공기 유입구의 크기를 조절하여, 상기 가압 라인(30)을 통해 흡입된 공기가 상기 칠러(40)에서 상기 히터(50)로 유입되는 양이 조절될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 공기 유입구는 복수의 세그먼트들(Seg1, Seg2, ... Segn)을 포함할 수 있고, 상기 복수의 세그먼트들(Seg1, Seg2, ... Segn)의 겹침 정도가 조절되어, 상기 공기 유입구의 크기가 조절될 수 있다. 구체적으로, 상기 복수의 세그먼트들(Seg1, Seg2, ... Segn)이 상대적으로 많이 겹쳐지는 경우, 상기 공기 유입구의 크기는 작아질 수 있고, 상기 복수의 세그먼트들(Seg1, Seg2, ... Segn)이 상대적으로 적게 겹쳐지는 경우, 상기 공기 유입구의 크기는 커질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 공기 유입구는, 상기 격벽에 복수로 제공될 수 있다. 이 경우, 상기 복수의 격벽이 각각 포함하는 상기 복수의 공기 유입구의 크기는 각각 개별적으로 제어될 수 있다.
또한, 일 실시 예에 따르면, 상대적으로 공기가 고온 또는 저온인 경우, 상기 공기 유입구의 크기가 커질 수 있고, 상대적으로 공기가 저온 또는 고온인 경우, 상기 공기 유입구의 크기가 작아질 수 있다.
상기 하우징부(10)의 경계에서 상기 히터(50)와 이어지는 부분에 풍향 생성기(60)가 배치된다. 상기 풍향 생성기(60)는 상기 히터(50)를 통과하여 가열된 공기가 상기 풍향 생성기(60)에 진입함으로써, 상기 하우징부(10) 내에 상기 매거진(100)에 적재된 반도체 부품 상에 적절한 순환용 공기를 제공하기 위한 풍압을 생성하는 역할을 수행한다.
상기 풍향 생성기(60)를 통과하여 순환용 풍압이 생성된 공기는 챔버 장치 내에 공급되기 이전에 흡기 필터부(70)를 거쳐 제공되도록 구성된다. 상기 흡기 필터부(70)를 통하여 가열된 공기가 순환용 풍압을 가지고 챔버 내에 균일하게 투입된다. 이렇게 챔버 장치 내의 상기 하우징부(10) 안으로 공급된 순환용 공기는 상기 매거진(100)에 적재된 반도체 부품, 예를 들어 PCB 기판에 직접 작용될 수 있다. 이렇게 상기 히터(50)를 통해 가열된 공기는 PCB 기판 상에 작용하여 열처리를 수행할 수 있을 뿐 아니라, 상기 풍향 생성기(60)를 통해 가압된 순환용 공기는 PCB 기판의 보이드를 효율적으로 제거할 수 있다. PCB 기판에 생성된 보이드의 크기 또는 개수 등에 따라 적절한 온도 및 압력을 조절하여 순환용 공기를 제공할 수 있기 때문에, 기판 상에 열처리 공정을 수행함과 동시에 기판 상의 보이드 등을 쉽게 제거하는 것이 가능하다.
상기 매거진(100)에 적재된 반도체 부품에 가압 및 가열된 순환용 공기를 제공한 후, 반도체 부품을 통과한 순환용 공기는 배기 필터부(80)를 거쳐 다시 상기 가압 라인(30) 쪽으로 안내되도록 구성된다. 이로써, 상기 하우징부(10) 내를 통과한 순환용 공기는 상기 배기 필터부(80)를 통과한 후, 상기 칠러(40) 및 히터(50)를 통과하도록 구성된다. 즉, 순환용 공기는 상기 하우징부(10) 내의 상기 매거진(100) 주위로 연속 순환하도록 구성된다. 상기 배기 필터부(80)를 거친 순환용 공기는 상기 히터(50)로 이동하여 재가열됨으로써, 상술한 단계를 순환하도록 구성된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 챔버 장치는 가압 라인을 통해 공급된 공기를 히터를 통해 가열하고, 풍향 생성기를 통해 가압하여, 요구되는 온도와 압력을 적절히 조절해 흡기 필터부를 거쳐 챔버 내 반도체 부품에 순환 공기를 제공한다. 또한, 반도체 부품에 제공된 공기는 배기 필터를 거쳐 순환하여 다시 히터에 도달함으로써 재가열되고, 재가열된 공기는 다시 풍향 생성기에 도달함으로써 재가압되는 순환 구성을 제공한다. 이렇게 가열 및 가압된 순환 공기는 특히, 대형 PCB 기판(또는 동판)의 보이드를 제거하는 데에 효율적이며, 본 실시예의 경우 이러한 보이드 제거를 10판 이상 동시에 진행할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 챔버 장치는 상기 도어부(20)의 맞은편에 배치되는 후면 도어부(90)가 추가로 제공될 수 있다. 일례로, 상기 후면 도어부(90)는 상기 히터(50)와 가까운 쪽에 배치될 수 있다. 상기 후면 도어부(90)를 통하여, 상기 히터(50) 또는 챔버 장치의 상기 하우징부(10) 내에 배치된 기타 장치의 교체 또는 수리를 위해 접근을 용이하게 하는 역할을 수행할 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (6)

  1. 반도체 기판을 수용하기 위한 하우징부(10);
    상기 하우징부(10)의 전면을 개폐하기 위한 도어부(20); 및
    상기 도어부(20)를 통하여 상기 하우징부(10) 내로 안내되는 상기 반도체 기판을 적재한 매거진(100); 을 포함하는 반도체 기판의 공정 처리 챔버 장치로서,
    상기 챔버 장치는:
    상기 챔버 장치 외부로부터 상기 하우징부(10) 내로 연결되어 공기가 공급되는 가압 라인(30);
    상기 하우징부(10) 내에서 상기 매거진(100)의 일측에 배치되고 상기 가압 라인(30)과 연결되어 공급된 공기를 가열하는 히터(50);
    상기 히터(50)와 연결되어 가열된 공기를 가압하여 요구되는 풍압을 생성하는 풍향 생성기(60);
    상기 히터(50) 및 상기 풍향 생성기(60)를 통해 가열 및 가압된 공기를 상기 매거진(100)으로 안내하는 흡기 필터부(70);
    상기 매거진(100)에 공급된 공기를 상기 히터(50) 측으로 안내하는 배기 필터부(80);를 포함하여, 공기가 순환되는 구조를 갖는 챔버 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 히터(50) 및 상기 풍향 생성기(60)를 통해 가열 및 가압된 공기는 상기 매거진(100)에 적재된 반도체 기판을 열처리함과 동시에, 상기 반도체 기판의 보이드(void)를 제거하는 챔버 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 도어부(20)의 맞은편에 배치되어 상기 히터(50) 또는 상기 하우징부(10) 내에 배치된 장치의 교체 또는 수리를 위해 접근을 용이하게 하는 후면 도어부(90)를 더 포함하는 챔버 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가압 라인(30) 및 상기 히터(50) 사이에 배치되는 칠러(40)를 더 포함하는 챔버 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 매거진(100)은 복수 개의 반도체 기판을 상하 방향으로 적층하도록 구성된 챔버 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체 기판은 PCB 기판 또는 동판인 것을 특징으로 하는 챔버 장치.
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