KR100444405B1 - cooling apparatus of chamber for manufacturing semiconductor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 제조장치인 챔버의 냉각을 위한 냉각장치에 관한 것으로, 냉각용매를 저장하는 냉각용매 저장부와; 상기 냉각용매 저장부에 일 끝단과 타 끝단이 각각 연결된 상태로 상기 챔버에 매설되어, 그 내부로 상기 냉각용매가 순환하는 냉각용매 순환관과; 상기 냉각용매 순환관의 일단에 장착되어, 상기 냉각용매 순환관으로 유입되는 냉각용매를 단속하는 제 1 밸브와; 상기 냉각용매 순환관의 타단에 장착되어, 상기 냉각용매 순환관을 통해 유출되는 냉각용매를 단속하는 제 2 밸브와; 기체를 저장하는 기체 저장부와; 상기 기체 저장부와 상기 냉각용매 순환관의 일단을 연결하는 기체 유입관과; 상기 기체 유입관에 장착되어 상기 유입관을 흐르는 기체를 단속하는 제 3 밸브를 포함하는 챔버의 냉각장치를 제공한다.The present invention relates to a cooling apparatus for cooling a chamber, which is a semiconductor manufacturing apparatus, comprising: a cooling solvent storage unit for storing a cooling solvent; A cooling solvent circulation pipe buried in the chamber with one end and the other end connected to the cooling solvent storage unit, and the cooling solvent circulated therein; A first valve mounted to one end of the cooling solvent circulation pipe to control the cooling solvent flowing into the cooling solvent circulation pipe; A second valve mounted at the other end of the cooling solvent circulation pipe to control the cooling solvent flowing out through the cooling solvent circulation pipe; A gas storage unit for storing gas; A gas inlet pipe connecting one end of the gas storage part and the cooling solvent circulation pipe; Is provided in the gas inlet pipe provides a cooling device of the chamber including a third valve for intermittent gas flowing through the inlet pipe.
Description
본 발명은 반도체 제조용 냉각장치에 관한 것으로, 좀 더 자세하게는 반도체 제조를 위한 밀폐된 반응용기인 챔버의 냉각장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling apparatus for semiconductor manufacturing, and more particularly, to a cooling apparatus of a chamber, which is a sealed reaction vessel for manufacturing a semiconductor.
근래에 들어 과학이 발달함에 따라 새로운 물질의 개발 및 처리를 가능하게 하는 신소재 분야가 급속도로 발전하였고, 이러한 신소재 분야의 개발 성과물은 반도체 산업의 비약적인 발전 원동력이 되고 있다. 반도체 소자란 기판인 웨이퍼(wafer)의 상면에 수 차례에 걸친 박막의 증착 및 이의 패터닝(patterning) 등의 가공처리를 통해 구현되는 고밀도 집적회로(LSI: Large Scale Integration)로서, 이러한 박막의 증착 및 패터닝 등의 공정은 통상 챔버(chamber)형 프로세스 모듈(process module) 내에서 이루어진다.In recent years, with the development of science, the field of new materials, which enables the development and processing of new materials, has been rapidly developed, and the development results of these materials are driving the development of the semiconductor industry. A semiconductor device is a large scale integration (LSI) that is realized through a process such as deposition of a thin film on the upper surface of a wafer, which is a substrate, and patterning thereof. Processes such as patterning are usually performed in a chamber type process module.
이러한 챔버형 프로세스 모듈은 목적하는 공정에 따라 다양한 구성을 가지고 있는데, 이 중 일례로 상부가 돔(dome) 형상을 가지고, 사이드 플로우(side flow)방식의 인젝터(injector)를 채용한 챔버를 포함하는 챔버형 프로세스 모듈을 설명하면, 이는 일반적으로 도 1에 도시한 바와 같이 그 내부에 안착된 웨이퍼(1)의 상면에 박막을 증착하거나 이를 패터닝하는 등의 직접적 처리공정이 진행되는 밀폐된 반응용기인 챔버(chamber)(20)와, 이러한 챔버(20) 내에서 목적하는 공정의 진행을 위한 소스(source) 및 반응물질 등의 필요물질을 저장하고, 이를 챔버(20) 내로 공급하는 소스 및 반응물질 공급부(40)를 포함하고 있다.Such a chamber-type process module has various configurations according to a desired process. For example, the chamber-type process module includes a chamber in which an upper portion has a dome shape and a side flow injector is employed. Referring to the chamber type process module, it is generally a sealed reaction vessel in which a direct processing process such as depositing or patterning a thin film on the upper surface of the wafer 1 seated therein is performed as shown in FIG. 1. A chamber 20 and a source and a reactant for storing necessary materials such as a source and a reactant for the progress of a desired process in the chamber 20 and supplying the same to the chamber 20. The supply part 40 is included.
이때 그 내부에 처리 대상물인 웨이퍼(1)가 안착되어 이를 직접 가공 처리하는 챔버(20)는, 일정정도의 내용적을 가지는 금속재질의 하부챔버(20b)와, 쿼츠(quartz) 등의 재질로 이루어지는 돔(dome) 형상의 상부챔버(20a)의 결합으로 그 내부에 밀폐된 공간을 정의하며, 이러한 챔버(20)의 내부 영역에는 그 상면에 안착되는 웨이퍼(1)를 지지하고 온도를 제어하는 척(30)이 설치되어 있다.At this time, the chamber 20 to which the wafer 1 as the object to be processed is placed, and directly processed, is formed of a lower chamber 20b of a metallic material having a certain internal content and a material such as quartz. The dome-shaped upper chamber 20a is coupled to define an enclosed space therein, and the inner region of the chamber 20 supports the wafer 1 seated on its upper surface and controls the temperature. 30 is provided.
또한 상기 챔버(20)에는 전술한 소스 및 반응물질 공급부(40)로부터 필요물질이 공급될 수 있도록 연결된 공급관(42)과, 그 내부의 기체를 배출함으로써 압력을 제어할 수 있도록 하는 배출관(62) 및 그 말단에 부설된 펌프(60)를 포함하는 바, 먼저 척(30)의 상면에 웨이퍼(1)가 안착되어 챔버(20)가 밀폐되면, 상기 배출관(62)의 말단에 부설된 펌프(60) 등을 통해 챔버(20)의 내부 환경을 조절한 후, 소스 및 반응물질 공급부(40)에 일단이 연결된 공급관(42)을 통해 챔버 내로 유입된 소스 및 반응물질의 화학반응으로 웨이퍼(1)를 가공, 처리하는 것이다.In addition, the chamber 20 has a supply pipe 42 connected to supply the necessary materials from the source and reactant supply 40 described above, and a discharge pipe 62 for controlling the pressure by discharging the gas therein. And a pump 60 disposed at an end thereof. First, when the wafer 1 is seated on the upper surface of the chuck 30 and the chamber 20 is sealed, the pump installed at the end of the discharge pipe 62 ( After adjusting the internal environment of the chamber 20 through, for example, 60, etc., the wafer 1 may be reacted with a chemical reaction of the source and the reactant introduced into the chamber through a supply pipe 42 having one end connected to the source and the reactant supply 40. ) Is processed and processed.
이때 전술한 소스 및 반응물질 공급부(40)를 통해 공급관(42)을 경유하여 챔버(20)의 내부로 인입되는 소스 및 반응물질을 챔버(20)의 내부 전(全) 면적으로고르게 확산시키기 위해서, 통상 공급관(42)의 타단에는 여러 가지 형태의 인젝터가 설치되는데, 이 중 일반적으로 가스 링(gas ring)이라 불리는 사이드 플로우 방식의 인젝터(22)는, 도시된 바와 같이 하부챔버(20b)와 상부챔버(20a)의 사이에 개재되어 측벽의 일부를 이루는 링(ring) 형상을 가지고, 그 내면에 다수의 홀(미도시)을 가지고 있어, 상기 다수의 홀을 통해 웨이퍼(1)의 상방 측면에서 웨이퍼(1)를 향해 점선화살표로 표시한 것과 같이 소스 및 반응물질을 분사하게 된다.At this time, in order to evenly spread the source and the reactant introduced into the chamber 20 through the supply pipe 42 through the source and the reactant supply unit 40 described above to the entire internal area of the chamber 20. In general, various types of injectors are installed at the other end of the supply pipe 42. Among these, a side flow injector 22 generally called a gas ring includes a lower chamber 20b and a lower chamber 20b. It has a ring shape interposed between the upper chamber 20a to form a part of the side wall, and has a plurality of holes (not shown) on the inner surface, the upper side of the wafer 1 through the plurality of holes Inject the source and the reactant toward the wafer 1 as indicated by the dotted arrows.
한편, 이러한 챔버(20)의 내부에는 소스 및 반응물질의 용이한 화학반응을 유도하기 위하여 다수의 히팅장치(미도시)가 내장되는데, 이러한 히팅장치는 하부챔버(20b)의 측벽 및 저면과 사이드 플로우 방식의 인젝터(22) 내부에 설치되는 것이 일반적이다. 이에 전술한 웨이퍼(1)의 처리 가공공정 중이나 또는 완료된 후 가열된 챔버(20)를 냉각하기 위한 냉각장치(50)가 부설되는 바, 이러한 냉각장치(50)는 통상 냉각용매를 순환시켜 목적을 달성하는 순환식 냉각장치가 사용된다.On the other hand, a plurality of heating devices (not shown) are built in the chamber 20 to induce an easy chemical reaction of the source and the reactant, such heating device is a side wall and bottom and side of the lower chamber 20b It is generally installed inside the flow injector 22. Accordingly, a cooling device 50 for cooling the heated chamber 20 is provided during or after the above-described processing of the wafer 1, and such a cooling device 50 usually circulates a cooling solvent to achieve the purpose. A circulating chiller is used to achieve this.
즉, 일반적인 반도체 제조용 챔버(20)에 부설되는 냉각장치(50)는 냉각용매를 저장하는 냉각용매 저장부(52)와, 상기 냉각용매 저장부(52)에 일단(54a)과 타단(54b)이 각각 연결된 상태에서 챔버(20)의 측벽 및 사이드 플로우 방식의 인젝터(22) 내부에 매설되어 그 내부로 냉각용매가 순환하는 냉각용매 순환관(54)과, 이러한 냉각용매의 순환을 제어하는 제어부(56)를 포함하고 있는데, 이러한 제어부(56)는 냉각용매 순환관의 일단(54a)에 장착되어 상기 냉각용매 저장부(52)에서 냉각용매 순환관(54)으로 유입되는 냉각용매를 단속하는 제 1 밸브(58a)와, 냉각용매 순환관의 타단(54b)에 장착되어 이를 통해 냉각용매 저장부(52)로 유출되는냉각용매를 단속하는 제 2 밸브(58b)를 포함하고 있다.That is, the cooling device 50 installed in the general chamber 20 for manufacturing a semiconductor includes a cooling solvent storage unit 52 for storing a cooling solvent, and one end 54a and the other end 54b in the cooling solvent storage unit 52. Cooling solvent circulation pipe 54 which is embedded in the side wall and side flow injector 22 of the chamber 20 in the connected state and the cooling solvent circulates therein, and a control unit for controlling the circulation of the cooling solvent. The control unit 56 is mounted to one end 54a of the cooling solvent circulation pipe to control the cooling solvent flowing into the cooling solvent circulation pipe 54 from the cooling solvent storage unit 52. It includes a first valve (58a) and a second valve (58b) attached to the other end (54b) of the cooling solvent circulation pipe to control the cooling solvent flowing out to the cooling solvent storage unit 52 through it.
도 2는 전술한 반도체 제조용 챔버에 부설되는 냉각장치에 포함되는 제어부만을 확대하여 도시한 사시도로서 도 1 및 도 2를 참조하면, 챔버(20) 내에서 진행되는 웨이퍼(1)의 가공, 처리 공정 중 또는 완료되면, 제 1 및 제 2 밸브(58a, 58b)를 모두 열어 냉각용매 저장부(52)에 저장된 냉각용매를 냉각용매 순환관(54)을 통해 순환시키는 동안 챔버(20) 및 사이드 플로우 방식의 인젝터(22)를 냉각하게 되고, 냉각이 완료되면 제 2 밸브(58b)와 제 1 밸브(58a)를 순차적으로 닫음으로써 냉각용매 순환관(54) 내에 냉각용매가 잔류한 채로 냉각을 종료하게 된다.FIG. 2 is an enlarged perspective view illustrating only a control unit included in a cooling apparatus installed in a semiconductor manufacturing chamber as described above. Referring to FIGS. 1 and 2, a process and a process of processing the wafer 1 in the chamber 20 are performed. During or after completion, the chamber 20 and the side flow while opening both the first and second valves 58a and 58b to circulate the cooling solvent stored in the cooling solvent storage unit 52 through the cooling solvent circulation pipe 54 The injector 22 of the type is cooled, and when the cooling is completed, the second valve 58b and the first valve 58a are sequentially closed to terminate the cooling with the cooling solvent remaining in the cooling solvent circulation pipe 54. Done.
그러나 이러한 일반적인 냉각장치(50)가 부설된 챔버형 프로세스 모듈(10)은 사용상 몇 가지 문제점을 나타내는데, 이는 전술한 바와 같이 냉각용매 순환관(54) 내에 잔류한 냉각용매에 의한 냉각용매 순환관(54)의 부식 및 챔버(20)의 오염 등의 현상이다.However, the chamber type process module 10 in which the general cooling device 50 is installed exhibits some problems in use. This is because the cooling solvent circulation pipe by the cooling solvent remaining in the cooling solvent circulation pipe 54 as described above. 54 is a phenomenon such as corrosion of the chamber 20 and contamination of the chamber 20.
즉, 일반적인 냉각장치(50)의 경우 냉각이 완료된 후에도 여전히 냉각용매 순환관(54) 내에 냉각용매가 잔류함은 전술한 바 있는데, 이러한 잔류 냉각용매가 장시간 방치될 경우에 냉각용매 순환관(54)이 부식되거나 또는 챔버 내로 누수(漏水)되는 경우가 빈번하여, 챔버(20)의 환경을 해치게 된다. 또한 비록 도시하지는 않았지만, 하부챔버(20b)의 저면에는 전기적 배선 등 여러 가지 요소들이 설치되는 것이 일반적이므로, 이러한 누수 냉각용매는 이들의 단락 및 오염의 원인이 된다.That is, in the case of the general cooling device 50, the cooling solvent still remains in the cooling solvent circulation tube 54 even after the cooling is completed. When the residual cooling solvent is left for a long time, the cooling solvent circulation tube 54 ) Is often corroded or leaks into the chamber, thereby damaging the environment of the chamber 20. In addition, although not shown, since various elements such as electrical wiring are generally installed on the bottom of the lower chamber 20b, such leakage cooling solvents cause short circuits and contamination thereof.
이에 청결한 환경을 유지해야 하는 챔버(20)의 내부를 오염시켜 올바른 공정을 불가능하게 하는데, 더욱이 이러한 챔버(20) 내로 누설된 냉각용매를 제거하기위해서는 챔버(20)를 분해해야만 하는 불편함을 가지고 있다.This contaminates the interior of the chamber 20, which should maintain a clean environment, thereby making the correct process impossible. Furthermore, in order to remove the cooling solvent leaked into the chamber 20, it is inconvenient to disassemble the chamber 20. have.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 냉각용매 순환관 내의 잔류 냉각용매를 용이하게 제거할 수 있는 냉각장치를 제공하여 보다 개선된 반도체 제조공정을 구현하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a cooling device that can easily remove the residual cooling solvent in the cooling solvent circulation pipe to implement an improved semiconductor manufacturing process.
도 1은 일반적인 챔버형 프로세스 모듈 및 이에 부설되는 냉각장치를 개략적으로 도시한 개략구조도1 is a schematic structural diagram schematically showing a general chamber type process module and a cooling device attached thereto
도 2는 도 1의 냉각장치의 제어부를 도시한 사시도2 is a perspective view showing a control unit of the cooling apparatus of FIG.
도 3은 일반적인 챔버형 프로세스 모듈 및 이에 부설되는 본 발명에 따른 냉각장치를 개략적으로 도시한 개략구조도3 is a schematic structural diagram schematically showing a general chamber type process module and a cooling apparatus according to the present invention attached thereto
도 4는 도 3 의 냉각장치의 제어부를 도시한 사시도4 is a perspective view showing a control unit of the cooling apparatus of FIG.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1 : 웨이퍼 110 : 챔버형 프로세스 모듈1: wafer 110: chamber type process module
120 : 챔버 120a : 상부챔버120: chamber 120a: upper chamber
120b : 하부챔버 122 : 사이드 플로우 인젝터120b: lower chamber 122: side flow injector
130 : 척 140 : 소스 및 반응물질 공급부130: Chuck 140: source and reactant supply
142 : 공급관 150 : 냉각장치142: supply pipe 150: cooling device
152 : 냉각용매 저장부 153 : 기체 저장부152: cooling solvent storage unit 153: gas storage unit
154 : 냉각용매 순환관 154a : 냉각용매 순환관 일단154: cooling solvent circulation tube 154a: cooling solvent circulation tube
154b : 냉각용매 순환관 타단 155 : 기체 유입관154b: other end of cooling solvent circulation pipe 155: gas inlet pipe
156 : 제어부156: control unit
158a, 158b, 158c : 제 1, 제 2, 제 3 밸브158a, 158b, 158c: first, second, third valve
160 : 펌프 162 : 배출관160: pump 162: discharge pipe
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 반도체 제조용 챔버의 냉각장치로서, 냉각용매를 저장하는 냉각용매 저장부와; 상기 냉각용매 저장부에 일 끝단과 타 끝단이 각각 연결된 상태로 상기 챔버에 매설되어, 그 내부로 상기 냉각용매가 순환하는 냉각용매 순환관과; 상기 냉각용매 순환관의 일단에 장착되어, 상기 냉각용매 순환관으로 유입되는 냉각용매를 제어하는 제 1 밸브와; 상기 냉각용매 순환관의 타단에 장착되어, 상기 냉각용매 순환관을 통해 유출되는 냉각용매를 제어하는 제 2 밸브와; 기체를 저장하는 기체 저장부와; 상기 기체 저장부와 상기 냉각용매 순환관의 일단을 연결하는 유입관과; 상기 유입관에 장착되어 상기 유입관을 흐르는 기체를 제어하는 제 3 밸브를 포함하는 챔버의 냉각장치를 제공한다.The present invention provides a cooling apparatus of a chamber for manufacturing a semiconductor in order to achieve the above object, and a cooling solvent storage unit for storing a cooling solvent; A cooling solvent circulation pipe buried in the chamber with one end and the other end connected to the cooling solvent storage unit, and the cooling solvent circulated therein; A first valve mounted at one end of the cooling solvent circulation pipe to control the cooling solvent flowing into the cooling solvent circulation pipe; A second valve mounted at the other end of the cooling solvent circulation pipe to control the cooling solvent flowing out through the cooling solvent circulation pipe; A gas storage unit for storing gas; An inlet pipe connecting one end of the gas storage part and the cooling solvent circulation pipe; It is provided with a cooling device of the chamber is mounted to the inlet pipe and comprises a third valve for controlling the gas flowing through the inlet pipe.
이때 상기 제 1, 제 2, 제 3 밸브는 각각 볼 밸브인 것을 특징으로 하며, 상기 기체 저장부에 저장된 기체물질은 씨디에이(CDA : Clean Dry Air)인 것을 특징으로 한다.At this time, the first, second, third valve is characterized in that each ball valve, the gas material stored in the gas storage unit is characterized in that the CD (CDA) (Clean Dry Air).
또한 상기 챔버에는 사이드 플로우 방식의 인젝터를 더욱 포함하고, 상기 냉각용매 순환관은 상기 챔버와 상기 사이드 플로우 방식의 인젝터를 모두 연결하여 매설되는 것을 특징으로 한다.The chamber may further include a side flow injector, and the cooling solvent circulation pipe may be embedded by connecting both the chamber and the side flow injector.
이하 본 발명에 대한 올바른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 냉각장치는 일반적인 챔버를 포함하는 여러 가지 형태의 반도체 제조용 프로세스 모듈에 별다른 변형을 가하지 않고 적용 가능한 것을 특징으로 하는 바, 이러한 본 발명이 적용 가능한 반도체 제조용 프로세스 모듈의 일례로, 상부가 돔(dome) 형상을 가지고, 사이드 플로우(side flow) 방식의 인젝터(injector)를 채용한 챔버를 포함하는 챔버형 프로세스 모듈을 통해 이하 설명한다.The cooling apparatus according to the present invention is applicable to various types of process modules for semiconductor manufacturing including general chambers without any modification. As an example of the process modules for semiconductor manufacturing, the present invention is applicable. A chamber type process module having a dome shape and including a chamber employing a side flow injector will be described below.
이러한 본 발명이 적용되는 반도체 제조용 챔버형 프로세스 모듈은 도 3에 도시한 바와 같이 그 내부에 안착된 웨이퍼(1)의 상면에 박막을 증착하거나 이를 패터닝(patterning)하는 등의 직접적 처리공정이 진행되는 밀폐된 반응용기인 챔버(chamber)(120)와, 상기 챔버(120) 내에서 목적하는 공정의 진행을 위한 소스(source) 및 반응물질 등의 필요물질을 저장하고, 이를 챔버(120) 내로 공급하는 소스 및 반응물질 공급부(140)를 포함하고 있다.In the chamber-type process module for semiconductor manufacturing according to the present invention, as shown in FIG. 3, a direct processing process such as depositing or patterning a thin film on the upper surface of the wafer 1 seated therein is performed. The chamber 120, which is a sealed reaction container, and a necessary material such as a source and a reactant for the progress of a desired process in the chamber 120 are stored and supplied into the chamber 120. The source and the reactant supply unit 140 is included.
이때 그 내부에 처리 대상물인 웨이퍼(1)가 안착되어 이를 직접 가공 처리하는 챔버(120)는 일정정도의 내용적을 가지는 금속재질의 하부챔버(120b)와, 쿼츠(quartz) 등의 재질로 이루어지는 돔(dome) 형상의 상부챔버(120a)의 결합으로그 내부에 밀폐된 공간을 정의하며, 이러한 챔버(120)의 내부 영역에는 그 상면에 안착되는 웨이퍼(1)를 지지하고 온도를 제어하는 척(130)이 설치된다.At this time, the wafer 120, which is the object to be processed, is seated therein, and the chamber 120 which directly processes the wafer 1 is formed of a lower chamber 120b made of metal having a certain internal content and a dome made of quartz or the like. The dome-shaped upper chamber 120a defines a space enclosed therein, and an inner region of the chamber 120 supports the wafer 1 seated on its upper surface and controls the temperature ( 130) is installed.
또한 상기 챔버(120)에는 전술한 소스 및 반응물질 공급부(140)로부터 소스 및 반응물질이 공급될 수 있도록 연결된 공급관(142)과, 그 내부의 기체를 배출함으로써 압력을 제어할 수 있도록 하는 배출관(162) 및 그 말단에 부설된 펌프(160)를 포함함은 일반적인 경우와 동양(同樣)이다.In addition, the chamber 120 has a supply pipe 142 connected to supply the source and the reactant from the source and reactant supply unit 140 described above, and a discharge pipe to control the pressure by discharging the gas therein ( 162) and the pump 160 attached to the end thereof is the same as the general case.
이때 소스 및 반응물질 공급부(140)로부터 공급관(142)을 경유하여 챔버(120)의 내부로 인입되는 소스 및 반응물질은, 공급관(142)의 타단에 연결된 인젝터에 의하여 챔버(120)의 내부 전(全)면적으로 고르게 확산되는데, 이러한 인젝터 중 일반적으로 가스 링(gas ring)이라 불리는 사이드 플로우 방식의 인젝터(22)는 도시된 바와 같이 하부챔버(120b)와 상부챔버(120a)의 사이에 개재되어, 챔버(120)의 측벽의 일부를 이루는 링(ring) 형상을 가지고, 그 내면에 다수의 홀(도 5의 122a 참조)을 가지고 있어, 상기 다수의 홀을 통해 웨이퍼(1)의 상방 측면에서 웨이퍼(1)를 향해 소스 및 반응물질을 분사하게 된다.In this case, the source and the reactant introduced into the chamber 120 from the source and the reactant supply unit 140 via the supply pipe 142 are transferred to the inside of the chamber 120 by the injector connected to the other end of the supply pipe 142. The entire area is spread evenly. Among these injectors, a side flow injector 22 generally called a gas ring is interposed between the lower chamber 120b and the upper chamber 120a as shown. And a ring shape that forms part of the sidewalls of the chamber 120, and has a plurality of holes (see 122a in FIG. 5) on its inner surface, and the upper side of the wafer 1 through the plurality of holes. Injects the source and reactants toward the wafer 1.
또한 챔버(120)의 내에는 소스 및 반응물질의 화학반응을 용이하게 유도하기 위한 다수의 히팅장치(미도시)가 하부챔버(120b)의 측벽 및 저면과 사이드 플로우 방식의 인젝터(122) 내부에 설치되는 바, 이에 본 발명에 따른 냉각장치(150)가 챔버(120)에 부설되어 가열된 챔버를 냉각하게 된다.Also, in the chamber 120, a plurality of heating devices (not shown) for easily inducing chemical reactions of the source and the reactants are disposed in the sidewall and bottom of the lower chamber 120b and inside the injector 122 of the side flow method. When installed, the cooling device 150 according to the present invention is installed in the chamber 120 to cool the heated chamber.
이러한 본 발명에 따른 냉각장치(150)는 냉각용매를 순환시켜 목적을 달성하는 수냉식 냉각장치가 사용되는데, 이는 냉각용매를 저장하는 냉각용매저장부(152)와, 상기 냉각용매 저장부(152)에 일단(154a)과 타단(154b)이 각각 연결된 상태에서 하부챔버(120b)의 측벽 및 사이드 플로우 방식의 인젝터(122) 내부에 매설되어 그 내부로 냉각용매가 순환하는 순환관(154)과, 기체물질을 저장하는 기체 저장부(153)와, 상기 기체 저장부(153)와 냉각용매 순환관의 일단(154a)을 연결하는 기체유입관(155)과, 이러한 냉각용매의 순환 및 기체의 유입을 제어하는 제어부(156)를 포함하고 있다.The cooling device 150 according to the present invention is used a water-cooled cooling device to achieve the purpose by circulating the cooling solvent, which is a cooling solvent storage unit 152 for storing the cooling solvent, and the cooling solvent storage unit 152 A circulation pipe 154 embedded in the side chamber of the lower chamber 120b and the side flow type injector 122 in a state in which one end 154a and the other end 154b are connected to each other, and a cooling solvent circulates therein; A gas storage unit 153 for storing gaseous substances, a gas inlet tube 155 connecting the gas storage unit 153 and one end 154a of the cooling solvent circulation pipe, and circulation of such cooling solvent and inflow of gas The control unit 156 for controlling the.
이때 상기 제어부(156)는 냉각용매 순환관의 일단(154a)에 장착되어 상기 냉각용매 저장부(152)에서 냉각용매 순환관(154)으로 유입되는 냉각용매를 단속하는 제 1 밸브(158a)와, 냉각용매 순환관의 타단(154b)에 장착되어 냉각용매 저장부(152)로 유출되는 냉각용매를 단속하는 제 2 밸브(158b)와, 기체 유입관(155)에 장착되어 상기 제 1 밸브(158a)와 연동함으로써 냉각용매 순환관(154)으로 유입되는 기체물질을 단속하는 제 3 밸브(158c)를 포함하게 되는데, 도 4는 이러한 본 발명에 따른 냉각장치(150)에 포함되는 제어부(156) 만을 확대하여 도시한 사시도이다.At this time, the control unit 156 is mounted to one end (154a) of the cooling solvent circulation pipe and the first valve (158a) to control the cooling solvent flowing into the cooling solvent circulation pipe 154 from the cooling solvent storage unit 152 and A second valve 158b mounted on the other end 154b of the cooling solvent circulation pipe to control the cooling solvent flowing out to the cooling solvent storage unit 152, and a first valve mounted on the gas inlet pipe 155. The third valve 158c intermittently interlocks the gaseous material introduced into the cooling solvent circulation pipe 154 by interlocking with the 158a, and FIG. 4 is a control unit 156 included in the cooling device 150 according to the present invention. ) Is an enlarged perspective view.
이러한 도 4 및 도 3을 통하여 본 발명에 따른 냉각장치(150)를 보다 상세히 설명하면, 이는 하부챔버(120b)의 측벽 및 저면 내부와, 사이드 플로우 방식의 인젝터(122)의 내부에 매설된 상태로 일단(154a)과 타단(154b)이 각각 외부로 연장된 냉각용매 순환관(154)과, 상기 냉각용매 순환관의 일단(154a)과 타단(154b)에 장착된 제 1 및 제 2 밸브(158a, 158b)를 매개로 상기 냉각용매 순환관(154)의 일끝단과 타끝단이 각각 연결되고, 그 내부에 냉각용매를 저장하는 냉각용매 저장부(152)와, 상기 냉각용매 순환관의 일단(154a)에서 분지한 기체 유입관(155)과, 상기 기체유입관(155)과 제 3 밸브(158c)를 매개로 연결되는 기체 저장부(153)를 포함하고 있다.4 and 3, the cooling device 150 according to the present invention will be described in more detail, which is embedded in the sidewall and bottom of the lower chamber 120b and inside the injector 122 of the side flow method. The first and second valves mounted on the cooling solvent circulation pipe 154 having one end 154a and the other end 154b extending outward, respectively, and one end 154a and the other end 154b of the cooling solvent circulation pipe ( One end and the other end of the cooling solvent circulation pipe 154 are connected to each other via 158a and 158b, respectively, and a cooling solvent storage unit 152 for storing the cooling solvent therein, and one end of the cooling solvent circulation pipe. And a gas inlet pipe 155 branched from 154a, and a gas storage part 153 connected through the gas inlet pipe 155 and the third valve 158c.
이때 바람직하게는 상기 기체유입관(155)은 냉각용매 순환관의 일단(154a)중 제 1 밸브(158a)와 챔버(120) 내로 매설된 부분 사이, 특히 제 1 밸브(158a) 쪽으로 최대한 가까이 밀착되어 분지되는 것이 유리한데, 이는 후술하는 본 발명에 따른 냉각장치(150)의 구동에 있어서 냉각용매 순환관(154) 내의 잔류 냉각용매의 양을 최소화하기 위함이며, 상기 기체 저장부(153)에 저장된 기체는 청정기체인 씨디에이(CDA : Clean Dry Air)인 것이 유리하다.In this case, preferably, the gas inlet pipe 155 closely contacts the first valve 158a and the buried portion into the chamber 120 of one end 154a of the cooling solvent circulation pipe, particularly toward the first valve 158a. It is advantageous to be branched, which is to minimize the amount of the residual cooling solvent in the cooling solvent circulation pipe 154 in the driving of the cooling device 150 according to the present invention to be described later, to the gas storage unit 153 The stored gas is advantageously CDC (Clean Dry Air).
또한 제 1, 제 2, 제 3 밸브(158a, 158b, 158c)는 각각 여기를 흐르는 유체를 온/ 오프(on/off) 할 수 있는 볼 밸브(ball valve)를 사용할 수 있는 바, 목적에 따라서는 이들의 양을 정밀하게 제어할 수 있는 니들(needle) 밸브 등을 사용할 수 도 있음은 당업자에게는 이하의 설명을 통해 자명한 사실이 될 수 있을 것이다.In addition, the first, second, and third valves 158a, 158b, and 158c may use ball valves that can turn on / off fluid flowing through the excitation bars. It will be apparent to those skilled in the art through the following description that a needle valve or the like capable of precisely controlling the amount thereof may be used.
이러한 본 발명에 따른 냉각장치(150)가 부설된 챔버(120)를 포함하는 챔버형 프로세스 모듈(110)의 동작을 설명하면, 먼저 척(130)의 상면에 웨이퍼(1)가 안착된 후 챔버(120)가 밀폐되면, 이어서 배출관(162)의 말단에 부설된 펌프(160)를 구동하여 챔버(120)의 내부 환경을 조절함과 동시에, 하부챔버(120b)의 측벽 및 저면과 사이드 플로우 방식의 인젝터(122) 내부에 설치된 히팅장치를 구동시켜 챔버(120)의 내부를 적절한 환경과 온도분위기로 제어하게 된다.Referring to the operation of the chamber-type process module 110 including the chamber 120 in which the cooling device 150 according to the present invention is installed, the chamber 1 is first seated on the upper surface of the chuck 130. When the 120 is sealed, the pump 160 installed at the distal end of the discharge pipe 162 is then driven to regulate the internal environment of the chamber 120, and at the same time, the side wall and the bottom of the lower chamber 120b and the side flow method. By driving the heating device installed in the injector 122 of the inside of the chamber 120 to control the appropriate environment and temperature atmosphere.
이 후 소스 및 반응물질 공급부(140)에 일단이 연결된 공급관(142)을 통해챔버(120) 내로 유입된 소스 및 반응물질의 화학 반응으로 웨이퍼(1)를 처리, 가공하게 되는데, 이러한 처리 가공공정 중 챔버(120) 및 사이드 플로우 방식의 인젝터(122)가 지나치게 과열되는 것을 막기 위해 냉각장치(150)를 구동시키게 된다.Thereafter, the wafer 1 is processed and processed by chemical reaction of the source and the reactant introduced into the chamber 120 through the supply pipe 142 having one end connected to the source and the reactant supply unit 140. The cooling device 150 is driven to prevent the middle chamber 120 and the side flow injector 122 from being overheated.
즉, 제 1 밸브(158a)와 제 2 밸브(158b)를 모두 열어 냉각용매 순환관(154)을 통해 냉각용매를 순환시킴으로써, 챔버(120) 및 사이드 플로우 방식의 인젝터(122)가 과열되는 것을 방지하면서 웨이퍼(1)를 가공처리 하게 되는 것이다.That is, by opening both the first valve 158a and the second valve 158b and circulating the cooling solvent through the cooling solvent circulation pipe 154, the chamber 120 and the injector 122 of the side flow method are overheated. The wafer 1 is processed while being prevented.
이러한 웨이퍼(1)의 가공 처리공정이 완료되면 웨이퍼(1)는 외부로 반출되는데, 이후 상기 챔버(120)에서 이루어지는 후속공정이 없을 경우에 냉각용매 순환관(154)에 계속 냉각용매를 순환시킴으로써 챔버(120)를 냉각한다. 이에 챔버(120)의 냉각이 종료되면 제 1 밸브(158a)를 닫고 제 3 밸브(158c)를 열어 상기 냉각용매 순환관(154)에 기체 저장부(153)에 저장된 기체가 흐를 수 있도록 한다.When the processing process of the wafer 1 is completed, the wafer 1 is carried out to the outside. If there is no subsequent process in the chamber 120, the cooling solvent is continuously circulated in the cooling solvent circulation tube 154. Cool the chamber 120. When the cooling of the chamber 120 is completed, the first valve 158a is closed and the third valve 158c is opened to allow the gas stored in the gas storage unit 153 to flow in the cooling solvent circulation pipe 154.
이때 냉각용매 순환관(154)의 내부에 잔류하는 냉각용매는 기체 저장부(153)로부터 제 3 밸브(158c)를 경유하여 냉각용매 순환관(154)으로 들어오는 기체물질에 의해 제 2 밸브(158b)를 통해 냉각용매 저장부(152)로 밀려나게 되고, 이와 같은 과정을 통해 냉각용매 순환관(154) 내의 잔류 냉각용매가 모두 제거되면 제 2 밸브(158b)와 제 3 밸브(158c)를 순차적으로 닫음으로써 모든 공정이 종료된다.At this time, the cooling solvent remaining in the cooling solvent circulation pipe 154 is the second valve 158b by the gaseous substance entering the cooling solvent circulation pipe 154 from the gas storage unit 153 via the third valve 158c. When the remaining cooling solvent in the cooling solvent circulation pipe 154 is removed through this process, the second valve 158b and the third valve 158c are sequentially By closing it all processes are finished.
이때 도 5는 이러한 본 발명에 따른 냉각용매의 순환관(154)의 일부가 매설되는 사이드 플로우 방식의 인젝터(122)를 도시한 사시도로서, 전술한 바와 같이소스 및 반응물질이 공급되는 공급관(142)의 타단에 연결된 상태로, 챔버(120)의 측벽 일부를 이루는 링 형상을 가지고 있으며, 이의 내면에는 상기 소스 반응물질이 분사되는 다수의 홀(122a)이 형성되어 있음을 확인 할 수 있다.5 is a perspective view illustrating a side flow injector 122 in which a part of the circulation pipe 154 of the cooling solvent according to the present invention is embedded, and as described above, a supply pipe 142 to which a source and a reactant are supplied. In the state connected to the other end of the), it has a ring shape forming a portion of the side wall of the chamber 120, it can be seen that a plurality of holes (122a) is formed in the inner surface of the source reactant is injected.
본 발명은 반도체 제조장치인 챔버에 부설되는 냉각장치에 있어서, 냉각용매 순환관 내의 잔류 냉각용매를 모두 제거할 수 있는 냉각장치를 제공하여 보다 신뢰성 있는 공정을 가능하게 하는 잇점을 가지고 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has the advantage of providing a cooling device capable of removing all of the remaining cooling solvent in a cooling solvent circulation pipe in a cooling device attached to a chamber, which is a semiconductor manufacturing device, to enable a more reliable process.
이에 일반적인 냉각장치에서 흔히 발생되는 냉각용매 순환관 내의 잔류 냉각용매가 챔버 내로 누설되는 현상을 방지할 수 있어 챔버내부의 오염 및 오동작의 가능성을 크게 감소할 수 있는 잇점과 함께, 냉각용매 순환관의 부식을 막아 교체비용의 절감 등의 효과도 함께 얻을 수 있다.Therefore, it is possible to prevent the residual cooling solvent in the cooling solvent circulation pipe, which is commonly generated in a general cooling device, from leaking into the chamber, and to greatly reduce the possibility of contamination and malfunction in the chamber. It can also prevent the corrosion and reduce the replacement cost.
또한 이러한 본 발명에 따른 냉각장치는 일반적인 챔버에 별다른 변형없이 적용 가능한 것을 특징으로 하는 바, 냉각용매 저장부에 일 끝단과 타 끝단이 각각 연결된 상태로 상기 챔버에 매설되어 그 내부를 통해 상기 냉각용매가 순환하는 냉각용매 순환관 및 상기 냉각용매 순환관의 일단과 타끝단에 각각 장착된 제 1 밸브와 제 2 밸브를 가지는 냉각장치에 있어서, 상기 제 1 밸브 또는 제 2 밸브와 챔버 사이의 냉각용매 순환관에서 분지하는 제 3 밸브를 가지는 기체유입관과, 상기 기체유입관의 말단에 연결된 기체 저장부를 통해 구현 가능하다.In addition, the cooling apparatus according to the present invention is characterized in that it can be applied to the general chamber without any deformation, the one end and the other end connected to the cooling solvent storage, respectively, embedded in the chamber and the cooling solvent through the inside In the cooling device having a cooling solvent circulation pipe circulating and a first valve and a second valve attached to one end and the other end of the cooling solvent circulation pipe, respectively, the cooling solvent between the first valve or the second valve and the chamber A gas inlet pipe having a third valve branched from the circulation pipe and a gas reservoir connected to the end of the gas inlet pipe may be implemented.
그러나 본 발명을 통해 얻어지는 효과는 매우 크다 할 수 있는데, 즉, 목적에 따라 냉각용매의 종류가 달라질 경우에 있어서 이들 냉각용매가 냉각용매 순환관 내에서 서로 혼입되는 것을 방지할 수 있으며, 특히 장시간 방치하여도 챔버의 내부환경을 청결하게 유지할 수 있으므로 제조공정의 간편화 및 보다 신뢰성 있는 반도체 소자의 생산을 가능하게 한다.However, the effect obtained through the present invention can be very large, that is, when the type of the cooling solvent is changed according to the purpose can be prevented from being mixed with each other in the cooling solvent circulation pipe, in particular, left for a long time Even though the internal environment of the chamber can be kept clean, the manufacturing process can be simplified and more reliable semiconductor devices can be produced.
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