KR20220095322A - 챔버 내 압력을 제어하기 위한 압력 조절 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 - Google Patents

챔버 내 압력을 제어하기 위한 압력 조절 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예는 신속하게 챔버로 기체를 공급하고 기체를 챔버로부터 배출하기 위한 압력 조절 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다. 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조 설비의 챔버 내 압력을 제어하기 위한 압력 조절 장치는, 상기 챔버로 제공될 기체를 보관하는 보관 탱크와, 외부 라인으로부터 상기 보관 탱크로 상기 기체를 공급하는 제1 공급 라인과, 상기 보관 탱크로부터 상기 챔버로 상기 기체를 공급하는 제2 공급 라인과, 상기 챔버로부터 상기 기체를 배출구로 배출하기 위한 배출 라인과, 상기 제1 공급 라인, 제2 공급 라인, 및 상기 배출 라인에 설치된 밸브들을 제어하는 제어부를 포함한다. 상기 배출 라인은 상기 챔버의 배출단에 서로 병렬로 연결된 제1 개폐 밸브 및 제2 개폐 밸브와, 상기 챔버의 배출단과 연결된 제3 개폐 밸브를 포함한다. 상기 제어부는 상기 챔버로부터 기체를 배출할 때 상기 제1 개폐 밸브 및 상기 제2 개폐 밸브를 개방시키고, 상기 제1 개폐 밸브 및 상기 제2 개폐 밸브가 개방된 후 소정 시간이 경과하면 상기 제3 개폐 밸브를 개방하도록 제어한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 챔버로의 공급 라인 및 배출 라인을 구성하여 신속하게 챔버로 기체를 공급하고 기체를 챔버로부터 배출할 수 있다.

Description

챔버 내 압력을 제어하기 위한 압력 조절 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 장치{PRESSURE ADJUSTMENT APPARATUS FOR CONTROLLING PRESSURE IN CHAMBER AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS INCLUDING THE SAME}
본 발명은 압력 조절 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 챔버 내 압력을 제어하기 위한 압력 조절 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체(또는 디스플레이) 제조 공정은 기판(예: 웨이퍼) 상에 반도체 소자를 제조하기 위한 공정으로서, 예를 들어 노광, 증착, 식각, 이온 주입, 세정 등을 포함한다. 여기서 반도체 제조 공정은 고압의 기체를 사용하여 기판에 대한 처리를 수행하는 공정을 포함할 수 있다.
한편, 고압의 기체를 사용하는 공정의 경우, 보다 신속한 공정 처리를 위하여 신속하게 기체를 챔버 내부로 공급하고, 공정이 완료되면 챔버 내 기체를 배출하기 위한 시스템이 요구되고 있다. 또한, 공정별 적합한 수준의 기압을 챔버 내부에 형성 및 유지하기 위한 제어 방법 또한 요구되고 있다.
나아가, 기체를 챔버에 공급하거나 챔버로부터 기체를 배출하는 과정에서 챔버와 배관에 충격이 발생하여 수명이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 기체를 챔버에 공급하거나 챔버로부터 기체를 배출하는 과정에서 챔버와 배관에 가해지는 충격을 최소화하기 위한 방법 또한 요구되고 있다.
따라서, 본 발명의 실시예는 신속하게 챔버로 기체를 공급하고 기체를 챔버로부터 배출하기 위한 압력 조절 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예는 적합한 수준의 기압을 챔버 내부에 형성 및 유지하기 위한 압력 조절 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예는 기체의 공급 및 배출시 챔버와 배관에 가해지는 충격을 최소화할 수 있는 압력 조절 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조 설비의 챔버 내 압력을 제어하기 위한 압력 조절 장치는, 상기 챔버로 제공될 기체를 보관하는 보관 탱크와, 외부 라인으로부터 상기 보관 탱크로 상기 기체를 공급하는 제1 공급 라인과, 상기 보관 탱크로부터 상기 챔버로 상기 기체를 공급하는 제2 공급 라인과, 상기 챔버로부터 상기 기체를 배출구로 배출하기 위한 배출 라인과, 상기 제1 공급 라인, 제2 공급 라인, 및 상기 배출 라인에 설치된 밸브들을 제어하는 제어부를 포함한다. 상기 배출 라인은 상기 챔버의 배출단에 서로 병렬로 연결된 제1 개폐 밸브 및 제2 개폐 밸브와, 상기 챔버의 배출단과 연결된 제3 개폐 밸브를 포함한다. 상기 제어부는 상기 챔버로부터 기체를 배출할 때 상기 제1 개폐 밸브 및 상기 제2 개폐 밸브를 개방시키고, 상기 제1 개폐 밸브 및 상기 제2 개폐 밸브가 개방된 후 소정 시간이 경과하면 상기 제3 개폐 밸브를 개방하도록 제어한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1 공급 라인은, 상기 기체가 유입되는 제1 유입구와, 상기 제1 유입구에 대하여 별도의 라인으로 형성되어 상기 기체가 유입되는 제2 유입구와, 상기 제1 유입구 및 상기 제2 유입구를 통해 유입된 상기 기체를 소정 압력 이상으로 증폭시켜 배출하는 부스터를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 부스터는, 제1 시간 구간 동안 상기 제1 유입구를 통해 유입된 상기 기체의 압력을 사용하여 상기 제2 유입구를 통해 유입된 상기 기체를 고압으로 출력하고, 제2 시간 구간 동안 상기 제2 유입구를 통해 유입된 상기 기체의 압력을 사용하여 상기 제2 유입구를 통해 유입된 상기 기체를 고압으로 출력할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 보관 탱크는 상기 챔버의 내부 압력보다 높은 압력으로 상기 기체를 보관하도록 설정될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제2 공급 라인은 상기 챔버의 내부 압력에 따라 개폐량이 조절되는 제1 유량 조절 밸브를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 배출 라인은, 상기 챔버의 배출단과 상기 제1 개폐 밸브 사이에서 상기 내부 압력에 따라 개폐량이 조절되는 제2 유량 조절 밸브를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 배출 라인은, 상기 챔버의 내부 압력을 측정하는 제1 압력 센서와, 상기 챔버의 내부 압력을 측정하여 상기 제1 유량 조절 밸브 및 상기 제2 유량 조절 밸브의 제어를 위해 상기 제어부로 상기 챔버의 내부 압력을 제공하는 제2 압력 센서를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 제조 설비의 챔버 내 압력을 제어하기 위한 압력 조절 장치는, 외부 라인으로부터 상기 챔버로 기체를 공급하는 공급 라인과, 상기 챔버로부터 상기 기체를 배출구로 배출하기 위한 배출 라인과, 상기 공급 라인 및 상기 배출 라인에 설치된 밸브들을 제어하는 제어부를 포함한다. 상기 배출 라인은 상기 챔버의 배출단에 서로 병렬로 연결된 제1 개폐 밸브 및 제2 개폐 밸브와, 상기 챔버의 배출단과 연결된 제3 개폐 밸브를 포함한다. 상기 제어부는, 상기 챔버로부터 기체를 배출할 때 상기 제1 개폐 밸브 및 상기 제2 개폐 밸브를 개방시키고, 상기 제1 개폐 밸브 및 상기 제2 개폐 밸브가 개방된 후 소정 시간이 경과하면 상기 제3 개폐 밸브를 개방하도록 제어한다.
본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 고압의 기체를 사용하여 기판에 대한 처리를 수행하는 공간을 제공하는 챔버와, 상기 챔버로 제공될 기체를 보관하는 보관 탱크와, 외부 라인으로부터 상기 보관 탱크로 상기 기체를 공급하는 제1 공급 라인과, 상기 보관 탱크로부터 상기 챔버로 상기 기체를 공급하는 제2 공급 라인과, 상기 챔버로부터 상기 기체를 배출구로 배출하기 위한 배출 라인과, 상기 제1 공급 라인, 제2 공급 라인, 및 상기 배출 라인에 설치된 밸브들을 제어하는 제어부를 포함한다. 상기 배출 라인은, 상기 챔버의 배출단에 서로 병렬로 연결된 제1 개폐 밸브 및 제2 개폐 밸브와, 상기 챔버의 배출단과 연결된 제3 개폐 밸브를 포함한다. 상기 제어부는, 상기 챔버에서의 공정이 완료되면 상기 제1 개폐 밸브 및 상기 제2 개폐 밸브를 개방시키고, 상기 제1 개폐 밸브 및 상기 제2 개폐 밸브가 개방된 후 소정 시간이 경과하면 상기 제3 개폐 밸브를 개방하도록 제어한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 챔버로의 공급 라인 및 배출 라인을 구성하여 신속하게 챔버로 기체를 공급하고 기체를 챔버로부터 배출할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 압력 센서를 통해 밸브의 개폐량을 조절함으로써 적합한 수준의 기압을 챔버 내부에 형성 및 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 기체의 배출시 순차적으로 밸브를 개방함으로써 기체의 공급 및 배출시 챔버와 배관에 가해지는 충격을 최소화할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 기판 처리 설비의 개략적인 구조를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 압력 조절 장치의 구조를 도시한다.
도 3은 압력 조절 장치에서 챔버로 기체를 공급하기 위한 경로의 예를 도시한다.
도 4 및 도 5는 압력 조절 장치에서 챔버로 기체를 공급하기 위한 경로의 예를 도시한다.
도 6 및 도 7은 기판 처리 설비에서 기판이 처리되는 챔버의 단면을 도시한다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적인 실시예에서만 설명하고, 그 외의 다른 실시예에서는 대표적인 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(또는 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결(또는 결합)"되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결(또는 결합)"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 기판 처리 설비의 개략적인 구조를 도시한다. 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비는 고압의 기체를 사용하여 기판(W)에 대한 공정을 수행하는 설비일 수 있다. 예를 들어, 기판 처리 설비는 기판(W) 상에 가접합된 복수개의 칩을 고온 및 고압의 기체를 사용하여 기판(W)에 접합하는 기능을 수행할 수 있다.
보다 구체적으로 도 1을 참조하면, 본딩 설비는 복수개의 칩들이 안착된 기판(W)을 수용하는 용기가 안착되는 로딩부(110)와, 로딩부(110)에 안착된 용기로부터 기판을 반출하는 기판 이송부(120)와, 기판 이송부(120)로부터 제공된 기판(W)을 처리하는 기판 처리부(130)와, 기판 처리부(130)에 의해 처리된 기판(W)을 기판 이송부(120)로부터 수신하고, 처리된 기판(W) 상에 본딩된 칩들을 검사하는 기판 검사부(140)를 포함한다.
로딩부(110)는 본딩 설비로 기판(W)을 투입하거나, 처리된 기판(W)을 반출하기 위한 인터페이스로서, 로드 포트로 지칭될 수 있다. 로딩부(110)에 기판(W)이 수납된 용기가 안착된다. 로딩부(110)에 용기가 안착되는 포트는 복수개가 제공될 수 있으며, 포트들은 일정 방향을 따라 배열될 수 있다. 기판(W)을 수용하는 용기의 예로서, FOUP(front opening unified pod))이 사용될 수 있다.
기판 이송부(120)는 본딩 설비 내에서 기판(W)을 이송하는 장치로서, 기판(W)을 그립하여 이송하는 기판 이송 로봇(124)과, 기판 이송 로봇(124)의 이동을 위한 경로를 제공하는 이동 가이드(122)를 포함할 수 있다. 이송 가이드(122)는 일정 방향을 따라 배치될 수 있다. 기판 이송 로봇(224)은 이송 가이드(122) 상에 설치되고, 이송 가이드(122)의 방향을 따라 이동할 수 있다.
기판 처리부(130)는 기판 이송부(120)로부터 제공된 기판(W)에 대한 처리를 수행할 수 있다. 기판 처리부(130)는 수평 방향 또는 수직 방향을 따라 복수개로 제공될 수 있다.
기판 검사부(140)는 기판(W) 상에 칩들이 설정된 위치에 정상적으로 본딩되었는지 검사할 수 있다. 기판 검사부(140)는 기판(W) 상의 칩들을 촬상하여 검사를 수행하기 위한 비전 유닛(카메라)을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 압력 조절 장치의 구조를 도시한다. 반도체 제조 설비의 챔버(1000) 내 압력을 제어하기 위한 압력 조절 장치는, 외부 라인으로부터 챔버(1000)로 기체를 공급하는 공급 라인(2000)과, 챔버(1000)로부터 기체를 배출구로 배출하기 위한 배출 라인(3000)과, 공급 라인(2000) 및 상기 배출 라인에 설치된 밸브들을 제어하는 제어부를 포함한다.
공급 라인(2000)은 챔버(1000)로 제공될 기체를 보관하는 보관 탱크(2200)와, 외부 라인으로부터 보관 탱크(2200)로 기체를 공급하는 제1 공급 라인(2100)과, 보관 탱크(2200)로부터 챔버(1000)로 기체를 공급하는 제2 공급 라인(2300)을 포함한다.
제1 공급 라인(2100)은 기체가 유입되는 제1 유입구(INLET1)와, 제1 유입구(INLET1)에 대하여 별도의 라인으로 형성되어 기체가 유입되는 제2 유입구(INLET2)와, 제1 유입구(INLET1) 및 제2 유입구(INLET2)를 통해 유입된 기체를 소정 압력 이상으로 증폭시켜 배출하는 부스터(2130)를 포함한다.
부스터(2130)는 제1 시간 구간 동안 제1 유입구(INLET1)를 통해 유입된 기체의 압력을 사용하여 제2 유입구(INLET2)를 통해 유입된 기체를 고압으로 출력하고, 제2 시간 구간 동안 제2 유입구(INLET2)를 통해 유입된 기체의 압력을 사용하여 제2 유입구(INLET1)를 통해 유입된 기체를 고압으로 출력할 수 있다. 즉, 부스터는 2개의 유입구 및 압축기를 구비하여 일측에서 유입된 기체를 사용하여 반대측의 기체의 압력을 높여 출력하는 동작을 반복 수행하도록 구성될 수 있다.
한편, 제1 유입구(INLET1)를 통해 공급된 기체는 일정량으로 기압을 유지하는 레귤레이터(2105) 및 개폐가 조절되는 솔레노이드 밸브(2110)를 통해 유동하고, 제1 유입구(INLET1)를 통해 유동하는 기체의 압력을 측정하기 위한 압력 센서(2115)가 부스터(2130)의 입력단 앞에 구비될 수 있다. 또한, 제2 유입구(INLET2)를 통해 공급된 기체의 유동 여부를 제어하는 개폐 밸브(2120) 및 제2 유입구(INLET2)를 통해 공급된 기체의 기압을 측정하는 압력 센서(2115)가 부스터(2130)의 입력단 앞에 구비될 수 있다.
부스터(2130)에 의해 출력된 기체는 압력 센서(2135), 릴리프 밸브(2140), 필터(2145), 및 개폐 밸브(2150)를 거쳐 보관 탱크(2200)로 공급될 수 있다. 여기서 릴리프 밸브(2140)는 해당 배관의 안전을 위하여 압력이 기준치 이상일 경우 다른 곳(외부)으로 기체를 배출할 수 있다.
보관 탱크(2200)는 챔버(1000)의 내부 압력보다 높은 압력으로 기체를 보관하도록 설정된다.
제2 공급 라인(2300)은 챔버(1000)의 내부 압력에 따라 개폐량이 조절되는 제1 유량 조절 밸브(2320)를 포함한다. 또한, 제2 공급 라인(2300)에는 보관 탱크(2200)로부터 챔버(1000)로 배출되는 기체의 압력을 측정하는 압력 센서(2305), 기준치 이상의 압력이 발생하면 기체를 외부로 배출하는 릴리프 밸브(2306), 보관 탱크(2200)로부터 챔버(1000)로 배출되는 기체로부터 이물질을 분리하기 위한 필터(2310), 및 보관 탱크(2200)로부터 챔버(1000)로의 기체의 배출 여부를 제어하는 개폐 밸브(2315)가 구비될 수 있다. 제1 유량 조절 밸브(2320)와 챔버(1000) 사이에 기준치 이상의 압력이 발생하면 기체를 외부로 배출하는 릴리프 밸브(2321)가 구비될 수 있다. 한편, 보관 탱크(2200)로부터 기체를 외부로 배출하기 위한 수동 개폐 밸브(3040)가 구비될 수 있다.
배출 라인(3000)은 챔버(1000)의 배출단에서 서로 병렬로 연결된 제1 개폐 밸브(3025) 및 제2 밸브(3030)와, 챔버(1000)의 배출단과 연결된 제3 밸브(3035)를 포함한다. 제어부는 챔버(1000)로부터 기체를 배출할 때 제1 개폐 밸브(3025) 및 상기 제2 개폐 밸브(3030)를 개방시키고, 제1 개폐 밸브(3025) 및 제2 개폐 밸브(3030)가 개방된 후 소정 시간이 경과하면 제3 밸브(3030)를 개방하도록 제어한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 챔버(1000)로부터 기체를 배출할 때 한꺼번에 모든 밸브를 개방시키는 경우보다 순차적으로 밸브를 개방함으로써 챔버(1000)와 배관에 발생하는 충격을 최소화할 수 있다.
배출 라인(3000)은 챔버(1000)의 배출단과 제1 밸브 사이(3025)에서 챔버(1000)의 내부 압력에 따라 개폐량이 조절되는 제2 유량 조절 밸브(3020)를 더 포함할 수 있다.
배출 라인(3000)은 챔버(1000)의 내부 압력을 측정하는 제1 압력 센서(3010)와, 챔버(1000)의 내부 압력을 측정하여 제1 유량 조절 밸브(2320) 및 제2 유량 조절 밸브(3020)의 제어를 위해 제어부로 챔버(1000)의 내부 압력을 제공하는 제2 압력 센서(3015)를 더 포함한다. 즉, 제2 압력 센서(3015)는 챔버(1000) 내부의 압력을 모니터링하고, 기준 압력보다 챔버(1000)의 내부 압력이 낮으면 제1 유량 조절 밸브(2320)의 개방 량을 증가시키고 기준 압력보다 챔버(1000)의 내부 압력이 높으면 제2 유량 조절 밸브(3020)의 개방 량을 증가시킬 수 있다. 그리하여, 챔버(1000) 내부의 압력을 원하는 레벨로 일정하게 관리할 수 있다.
또한, 챔버(1000)의 배출단과 제1 압력 센서(3010) 사이에 챔버(1000)로부터 배출되는 이물질을 필터링하기 위한 필터(3005)가 구비될 수 있다.
한편, 제어부는 압력 조절 장치의 전반적인 동작을 제어하는 제어기로서, 하나 또는 그 이상의 프로세싱 회로로 구성될 수 있다.
도 3은 압력 조절 장치에서 챔버로 기체를 공급하기 위한 경로의 예를 도시하며, 도 4 및 도 5는 압력 조절 장치에서 챔버로 기체를 공급하기 위한 경로의 예를 도시한다.
도 3에 도시된 것과 같이 압력 조절 장치는 챔버(1000) 보다 고압으로 보관 탱크(2200)에 기체를 충전시키고, 챔버(1000) 내부의 압력을 모니터링하면서 기체의 유량을 조절하여 챔버(1000)로 기체를 신속히 공급하면서 챔버(1000) 내부의 압력을 원하는 레벨로 유지할 수 있다.
또한, 압력 조절 장치는 도 4 및 도 5에 도시된 것과 같이, 챔버(1000) 내부의 공정이 완료된 이후 기체를 배출할 때 도 4와 같이 제1 개폐 밸브(3025) 및 상기 제2 개폐 밸브(3030)를 개방시키고, 도 5와 같이 제1 개폐 밸브(3025) 및 제2 개폐 밸브(3030)가 개방된 후 소정 시간이 경과하면 제3 밸브(3030)를 개방한다. 그리하여, 챔버(1000)로부터 기체를 배출할 때 한꺼번에 모든 밸브를 개방시키는 경우보다 순차적으로 밸브를 개방함으로써 챔버(1000)와 배관에 발생하는 충격을 최소화할 수 있다.
앞서 설명한 압력 조절 장치는 이하 설명할 기판 처리 장치의 일부로서 제공될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 고압의 기체를 사용하여 기판에 대한 처리를 수행하는 공간을 제공하는 챔버(1000)와, 챔버(1000)로 제공될 기체를 보관하는 보관 탱크(2200)와, 외부 라인으로부터 보관 탱크(2200)로 기체를 공급하는 제1 공급 라인(2100)과, 보관 탱크(2200)로부터 챔버(1000)로 기체를 공급하는 제2 공급 라인(2300)과, 챔버(1000)로부터 기체를 배출구로 배출하기 위한 배출 라인(3000)과, 제1 공급 라인(2100), 제2 공급 라인(2300), 및 배출 라인(3000)에 설치된 밸브들을 제어하는 제어부를 포함한다.
배출 라인(3000)은, 챔버(1000)의 배출단에 서로 병렬로 연결된 제1 개폐 밸브(3025) 및 제2 개폐 밸브(3030)와, 챔버(1000)의 배출단과 연결된 제3 개폐 밸브(3030)를 포함한다. 제어부는 챔버(1000)에서의 공정이 완료되면 제1 개폐 밸브(3025) 및 제2 개폐 밸브(3030)를 개방시키고, 제1 개폐 밸브(3025) 및 제2 개폐 밸브(3030)가 개방된 후 소정 시간이 경과하면 제3 개폐 밸브(3030)를 개방하도록 제어한다.
도 6 및 도 7은 기판 처리 설비에서 기판이 처리되는 챔버의 단면을 도시한다. 기판 처리 설비의 예로서, 기판(W) 상에 복수의 칩을 고온 및 고압의 기체를 사용하여 한꺼번에 본딩하는 본딩 설비가 제공될 수 있다. 앞서 설명한 챔버(1000)의 내부에 도 6 및 도 7과 같은 장치가 구비될 수 있다.
기판(W)이 안착된 상태에서 상부 베셀(1302)과 하부 베셀(1306)이 결합하여 처리 공간이 형성되며, 비활성 가스(예: N2 가스)가 처리 공간 내로 공급되어 기판(W)에 대한 본딩이 수행될 수 있다. 기판(W)이 투입될 때 하부 베셀(1302)은 하단 위치에 위치해 있고, 기판(W)이 안착된 이후 승강 구동부(1333)에 의해 하부 베셀(1302)이 승강할 수 있다. 승강 구동부(1333)는 실린더에 의해 구현될 수 있으며, 승강 높이를 제한하기 위한 스토퍼(1334)가 제공될 수 있다. 스토퍼(1334)는 하부 베셀(1302)이 승강할 수 있는 최대 높이를 제한하며, 그리하여 하부 베셀(1306)과 클램핑 부재(1308) 사이의 간격을 일정하게 유지할 수 있다.
하부 베셀(1306)이 승강한 이후, 클램핑 부재(1308)는 수평 가이드(LM 가이드)(1336)를 따라 이동하는 이동체(리니어 액츄에이터)(1335)에 의하여 고정 해제 위치로부터 결합 위치로 이동할 수 있다. 클램핑 부재(1308)의 이동에 의해 상부 베셀(1302)과 하부 베셀(1306)이 클램핑될 수 있다.
상부 플레이트(1303)와 상부 베셀(1302)은 체결 부재(숄더 볼트)(1331)에 의해 결합될 수 있다. 또한, 상부 플레이트(1303)와 상부 베셀(1302) 사이에 탄성체(1332)(예: 스프링)가 제공될 수 있다. 숄더 볼트(1331)에서 상부에 플랜지부(1331A), 하부에 체결부(1331C)가 형성되고, 플랜지부와 체결부 사이에 볼트 로드부(1331B)가 형성될 수 있다. 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 숄더 볼트(1331)의 플랜지부(1331A)가 상부 플레이트(1303)의 상면에 걸리도록 구성되고, 숄더 볼트(1331)의 체결부(1331C)가 상부 베셀(1302)의 체결홀에 체결된다. 여기서, 숄더 볼트(1331)의 볼트 로드부(1331B)에 의해 상부 베셀(1302)은 상부 플레이트(1303)로부터 일정 간격만큼 이격된 상태로 위치할 수 있다. 숄더 볼트(1331)에 의해 상부 베셀(1302)의 위치가 결정됨으로써 상부 베셀(1302)과 클램핑 부재(1308) 사이의 간격이 유지될 수 있다.
기판(W)의 처리 공간 내에 기체가 주입되어 기압이 증가하면서 내부의 압력에 의해 상부 베셀(1302)과 하부 베셀(1306)이 밀리게 된다. 여기서, 상부 베셀(1302)과 상부 플레이트(1303) 사이에 결합된 탄성체(1332)의 탄성력이 내부 압력에 의해 상부로 밀리는 상부 베셀(1302)을 하부로 가압함으로써 상부 베셀(1302)이 급격히 상부로 밀리는 것을 방지할 수 있다. 즉, 상기 처리 공간 내 압력이 증가하면, 체결 부재(1331)는 상부 베셀(1302)과 함께 승강하고, 탄성체(1332)는 상부 베셀(1302)에 대하여 탄성력을 인가하여 감쇄력을 제공할 수 있다.
기판(W)의 처리를 위하여 내부 압력이 증가함에 따라 내부 압력이 탄성체(1332)의 감쇄력을 초과할 때 상부 베셀(1302)이 상부로 밀려 클램핑 부재(1308)에 접촉할 수 있다.
또한, 하부 베셀(1306)에 결합된 승강 구동부(1333)가 내부 압력에 의해 하부로 밀리는 하부 베셀(1306)을 상부로 가압함으로써 하부 베셀(1306)이 급격히 하부로 밀리는 것을 방지할 수 있다. 기판(W)의 처리를 위하여 내부 압력이 증가함에 따라 내부 압력이 승강 구동부(1333)의 감쇄력을 초과할 때 하부 베셀(1306)이 상부로 밀려 클램핑 부재(1308)에 접촉할 수 있다.
한편, 내부의 압력에 의해 상부 베셀(1302)과 하부 베셀(1306) 사이로 기체가 유출되는 것을 방지하기 위한 씰링 부재(1337)가 상부 베셀(1302)과 하부 베셀(1306)의 주연부에 결합될 수 있다. 씰링 부재(1337)는 높은 내열성을 갖는 테프론(Teflon)(PTFE) 소재로 구성될 수 있다. 씰링 부재(1337)는 상단과 하단에 비하여 중앙 부분이 외부로 돌출된 형태로 구현될 수 있다. 씰링 부재(1337)의 저항력에 의해 기체가 외부로 유출되는 것이 방지될 수 있다.
처리 공간 내 기판(W)의 처리를 위한 가압시 각 힘의 상관 관계로서, 기체에 의한 내부 압력 - 승강 구동부(1333)에 의한 하부 감쇄력 - 탄성체(1332)에 의한 상부 감쇄력 - 씰링 부재(1337)의 저항력 순서로 큰 힘을 가지도록 구성될 수 있다. 또한, 기판(W)의 처리 후 감압시, 승강 구동부(1333)에 의한 하부 감쇄력과 탄성체(1332)에 의한 상부 감쇄력이 씰링 부재(1337)의 저항력 보다 크므로, 상부 베셀(1302)과 클램핑 부재(1308) 사이의 간격, 하부 베셀(1306)과 클램핑 부재(1308) 사이의 간격이 유지될 수 있다.
한편, 도 6과 같이 하부 베셀에 형성되어 처리 공간 내부로 비활성 기체를 주입하거나 배출하는 기압 조절부(2309)가 하부 베셀(2306)의 내부에 형성될 수 있다. 예를 들어, 기압 조절부(2309)는 처리 공간 내부로 비활성 기체를 주입하기 위한 주입 도관과 처리 공간으로부터 비활성 기체를 배출하기 위한 배출 도관을 포함할 수 있다. 또한, 기압 조절부(2309)의 상부에 기류를 측면으로 유도하기 위한 기류 유도부로서 플레이트가 제공될 수 있다. 기류 유도부는 기체가 직접적으로 기판(W)에 부딪혀 기판(W)에 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 온도 조절부(2304)는 상부 베셀(2302)에 삽입되어 처리 공간 내의 온도를 상승 또는 하강시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 복수개의 칩을 본딩하기 위한 장치에서 고압 환경이 조성된 경우의 예를 도시한다. 상술한 바와 같이, 기판(W)의 처리를 위하여 기체가 주입되어 처리 공간의 내부 압력이 증가함에 따라 내부 압력이 탄성체(1332)의 감쇄력을 초과할 때 상부 베셀(1302)이 상부로 밀려 클램핑 부재(1308)에 접촉할 수 있다. 또한, 내부 압력이 증가함에 따라 내부 압력이 승강 구동부(1333)의 감쇄력을 초과할 때 하부 베셀(1306)이 하부로 밀려 클램핑 부재(1308)에 접촉할 수 있다.
본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (20)

  1. 반도체 제조 설비의 챔버 내 압력을 제어하기 위한 압력 조절 장치에 있어서,
    상기 챔버로 제공될 기체를 보관하는 보관 탱크;
    외부 라인으로부터 상기 보관 탱크로 상기 기체를 공급하는 제1 공급 라인;
    상기 보관 탱크로부터 상기 챔버로 상기 기체를 공급하는 제2 공급 라인;
    상기 챔버로부터 상기 기체를 배출구로 배출하기 위한 배출 라인; 및
    상기 제1 공급 라인, 제2 공급 라인, 및 상기 배출 라인에 설치된 밸브들을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 배출 라인은,
    상기 챔버의 배출단에 서로 병렬로 연결된 제1 개폐 밸브 및 제2 개폐 밸브; 및
    상기 챔버의 배출단과 연결된 제3 개폐 밸브를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 챔버로부터 기체를 배출할 때 상기 제1 개폐 밸브 및 상기 제2 개폐 밸브를 개방시키고,
    상기 제1 개폐 밸브 및 상기 제2 개폐 밸브가 개방된 후 소정 시간이 경과하면 상기 제3 개폐 밸브를 개방하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 압력 조절 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 공급 라인은,
    상기 기체가 유입되는 제1 유입구;
    상기 제1 유입구에 대하여 별도의 라인으로 형성되어 상기 기체가 유입되는 제2 유입구; 및
    상기 제1 유입구 및 상기 제2 유입구를 통해 유입된 상기 기체를 소정 압력 이상으로 증폭시켜 배출하는 부스터를 포함하는 압력 조절 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 부스터는,
    제1 시간 구간 동안 상기 제1 유입구를 통해 유입된 상기 기체의 압력을 사용하여 상기 제2 유입구를 통해 유입된 상기 기체를 고압으로 출력하고,
    제2 시간 구간 동안 상기 제2 유입구를 통해 유입된 상기 기체의 압력을 사용하여 상기 제2 유입구를 통해 유입된 상기 기체를 고압으로 출력하는 압력 조절 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보관 탱크는 상기 챔버의 내부 압력보다 높은 압력으로 상기 기체를 보관하도록 설정되는 압력 조절 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 공급 라인은 상기 챔버의 내부 압력에 따라 개폐량이 조절되는 제1 유량 조절 밸브를 포함하는 압력 조절 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 배출 라인은,
    상기 챔버의 배출단과 상기 제1 개폐 밸브 사이에서 상기 내부 압력에 따라 개폐량이 조절되는 제2 유량 조절 밸브를 더 포함하는 압력 조절 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 배출 라인은,
    상기 챔버의 내부 압력을 측정하는 제1 압력 센서; 및
    상기 챔버의 내부 압력을 측정하여 상기 제1 유량 조절 밸브 및 상기 제2 유량 조절 밸브의 제어를 위해 상기 제어부로 상기 챔버의 내부 압력을 제공하는 제2 압력 센서를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  8. 반도체 제조 설비의 챔버 내 압력을 제어하기 위한 압력 조절 장치에 있어서,
    외부 라인으로부터 상기 챔버로 기체를 공급하는 공급 라인;
    상기 챔버로부터 상기 기체를 배출구로 배출하기 위한 배출 라인; 및
    상기 공급 라인 및 상기 배출 라인에 설치된 밸브들을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 배출 라인은,
    상기 챔버의 배출단에 서로 병렬로 연결된 제1 개폐 밸브 및 제2 개폐 밸브; 및
    상기 챔버의 배출단과 연결된 제3 개폐 밸브를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 챔버로부터 기체를 배출할 때 상기 제1 개폐 밸브 및 상기 제2 개폐 밸브를 개방시키고,
    상기 제1 개폐 밸브 및 상기 제2 개폐 밸브가 개방된 후 소정 시간이 경과하면 상기 제3 개폐 밸브를 개방하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 압력 조절 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 공급 라인은,
    상기 챔버로 제공될 기체를 보관하는 보관 탱크;
    외부 라인으로부터 상기 보관 탱크로 상기 기체를 공급하는 제1 공급 라인;
    상기 보관 탱크로부터 상기 챔버로 상기 기체를 공급하는 제2 공급 라인을 포함하는 압력 조절 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 공급 라인은,
    상기 기체가 유입되는 제1 유입구; 및
    상기 제1 유입구에 대하여 별도의 라인으로 형성되어 상기 기체가 유입되는 제2 유입구
    상기 제1 유입구 및 상기 제2 유입구를 통해 유입된 상기 기체를 소정 압력 이상으로 증폭시켜 배출하는 부스터를 포함하는 압력 조절 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 부스터는,
    제1 시간 구간 동안 상기 제1 유입구를 통해 유입된 상기 기체의 압력을 사용하여 상기 제2 유입구를 통해 유입된 상기 기체를 고압으로 출력하고,
    제2 시간 구간 동안 상기 제2 유입구를 통해 유입된 상기 기체의 압력을 사용하여 상기 제2 유입구를 통해 유입된 상기 기체를 고압으로 출력하는 압력 조절 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 보관 탱크는 상기 챔버의 내부 압력보다 높은 압력으로 상기 기체를 보관하도록 설정되는 압력 조절 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 제2 공급 라인은 상기 챔버의 내부 압력에 따라 개폐량이 조절되는 제1 유량 조절 밸브를 포함하는 압력 조절 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 배출 라인은,
    상기 챔버의 배출단과 상기 제1 개폐 밸브 사이에서 상기 내부 압력에 따라 개폐량이 조절되는 제2 유량 조절 밸브를 더 포함하는 압력 조절 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 배출 라인은,
    상기 챔버의 내부 압력을 측정하는 제1 압력 센서; 및
    상기 챔버의 내부 압력을 측정하여 상기 제1 유량 조절 밸브 및 상기 제2 유량 조절 밸브의 제어를 위해 상기 제어부로 상기 챔버의 내부 압력을 제공하는 제2 압력 센서를 더 포함하는 압력 조절 장치.
  16. 기판 처리 장치에 있어서,
    고압의 기체를 사용하여 기판에 대한 처리를 수행하는 공간을 제공하는 챔버;
    상기 챔버로 제공될 기체를 보관하는 보관 탱크;
    외부 라인으로부터 상기 보관 탱크로 상기 기체를 공급하는 제1 공급 라인;
    상기 보관 탱크로부터 상기 챔버로 상기 기체를 공급하는 제2 공급 라인;
    상기 챔버로부터 상기 기체를 배출구로 배출하기 위한 배출 라인; 및
    상기 제1 공급 라인, 제2 공급 라인, 및 상기 배출 라인에 설치된 밸브들을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 배출 라인은,
    상기 챔버의 배출단에 서로 병렬로 연결된 제1 개폐 밸브 및 제2 개폐 밸브; 및
    상기 챔버의 배출단과 연결된 제3 개폐 밸브를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 챔버에서의 공정이 완료되면 상기 제1 개폐 밸브 및 상기 제2 개폐 밸브를 개방시키고,
    상기 제1 개폐 밸브 및 상기 제2 개폐 밸브가 개방된 후 소정 시간이 경과하면 상기 제3 개폐 밸브를 개방하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 공급 라인은,
    상기 기체가 유입되는 제1 유입구; 및
    상기 제1 유입구에 대하여 별도의 라인으로 형성되어 상기 기체가 유입되는 제2 유입구
    상기 제1 유입구 및 상기 제2 유입구를 통해 유입된 상기 기체를 소정 압력 이상으로 증폭시켜 배출하는 부스터를 포함하고,
    상기 부스터는,
    제1 시간 구간 동안 상기 제1 유입구를 통해 유입된 상기 기체의 압력을 사용하여 상기 제2 유입구를 통해 유입된 상기 기체를 고압으로 출력하고,
    제2 시간 구간 동안 상기 제2 유입구를 통해 유입된 상기 기체의 압력을 사용하여 상기 제2 유입구를 통해 유입된 상기 기체를 고압으로 출력하는 기판 처리 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 보관 탱크는 상기 챔버의 내부 압력보다 높은 압력으로 상기 기체를 보관하도록 설정되는 기판 처리 장치.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 제2 공급 라인은 상기 챔버의 내부 압력에 따라 개폐량이 조절되는 제1 유량 조절 밸브를 포함하고,
    상기 배출 라인은 상기 챔버의 배출단과 상기 제1 개폐 밸브 사이에서 상기 내부 압력에 따라 개폐량이 조절되는 제2 유량 조절 밸브를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 배출 라인은,
    상기 챔버의 내부 압력을 측정하는 제1 압력 센서; 및
    상기 챔버의 내부 압력을 측정하여 상기 제1 유량 조절 밸브 및 상기 제2 유량 조절 밸브의 제어를 위해 상기 제어부로 상기 챔버의 내부 압력을 제공하는 제2 압력 센서를 더 포함하는 기판 처리 장치.
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