KR100346602B1 - Apparatus for pummping of reactive gas in load-lock chamber and method for thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 장비에 웨이퍼를 진공이 유지된 상태로 로딩 또는 언로딩하는 과정에서 로드 락 챔버 내부로 유입되는 반응성 가스를 제거하기 위한 로드 락 챔버의 반응성 가스 배출장치 및 그 방법을 개시한다.The present invention discloses a reactive gas discharge device of a load lock chamber and a method for removing a reactive gas introduced into a load lock chamber in a process of loading or unloading a wafer into a semiconductor device in a vacuum state.
본 발명은 로드 락 챔버의 진공을 형성하기 위해 로드 락 챔버의 일단에 마련된 배기 라인과; 로드 락 챔버의 타단에 마련되며, 배기 라인과 연계되어 신호에 의해 반대로 개폐되는 제 1 비활성 가스 라인과; 비활성 가스 라인으로부터 분기되어 로드 락 챔버에 연결되며, 배기 라인의 개폐와 무관하게 개폐 및 주입량을 조절할 수 있는 제 2 비활성 가스 라인을 포함한다.The present invention includes an exhaust line provided at one end of the load lock chamber to form a vacuum of the load lock chamber; A first inert gas line provided at the other end of the load lock chamber, the first inert gas line being opened and closed in reverse with a signal in association with the exhaust line; And a second inert gas line branched from the inert gas line and connected to the load lock chamber, the second inert gas line being capable of adjusting the opening and closing amount regardless of opening and closing of the exhaust line.
본 발명에 따르면, 로드 락 챔버 내부에 존재하는 반응성 가스를 완벽하게 제거할 수 있어 로드 락 챔버의 부식 및 웨이퍼의 결함을 예방하는 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, it is possible to completely remove the reactive gas present in the load lock chamber to obtain the effect of preventing corrosion of the load lock chamber and defects of the wafer.
Description
본 발명은 반도체 장비에 진공이 유지된 상태로 웨이퍼를 로딩 또는 언로딩 하기 위한 로드 락(load-lock) 챔버에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨이퍼를 로딩 또는 언로딩하는 과정에서 로드 락 챔버 내부로 유입되는 반응성 가스를 제거하기 위한 로드 락 챔버의 반응성 가스 배출장치 및 배출방법에 관한 것이다.The present invention relates to a load lock chamber for loading or unloading a wafer while maintaining a vacuum in a semiconductor device, and more particularly, into a load lock chamber during a process of loading or unloading a wafer. A reactive gas discharge device and a discharge method of a load lock chamber for removing an incoming reactive gas.
로드 락 장치는 반도체 장비에 웨이퍼를 로딩 또는 언로딩하기 위한 입구에설치되어, 진공이 형성된 반도체 장비에 대기중의 공기가 유입되는 것을 차단하면서 웨이퍼를 로딩 또는 언로딩하는 것이다.The load lock apparatus is installed at an inlet for loading or unloading a wafer into a semiconductor device, and loads or unloads a wafer while preventing air from entering the semiconductor device having a vacuum.
도 1은 종래의 로드 락 챔버의 반응성 가스 배출장치를 도시한 것이다.1 illustrates a reactive gas discharge device of a conventional load lock chamber.
로드 락 챔버(1)는 미도시된 공정 챔버의 전면에 위치한다. 로드 락 챔버(1)는 대기압하에서 웨이퍼 카세트를 로딩 및 언로딩하는 반면에 시스템의 공정 챔버에서는 진공을 유지할 수 있도록 각각의 입/출구 포트에 로드 락 도어(미도시됨)가 설치된다. 로드 락 챔버(1) 일단에는 배기 라인(2)과 퍼지(purge) 라인(3)이 연결된다. 배기 라인(2)은 통해 로드 락 챔버(1) 내부에 존재하는 이물질 및 가스를 배출시켜 진공을 형성하고, 퍼지 라인(3)은 비활성 가스, 예를 들면, N2가스 또는 Ar가스를 공급하여 로드 락 챔버(1) 내부를 세척한다.The load lock chamber 1 is located in front of the process chamber, not shown. The load lock chamber 1 loads and unloads the wafer cassette under atmospheric pressure while a load lock door (not shown) is provided at each inlet / outlet port to maintain vacuum in the process chamber of the system. An exhaust line 2 and a purge line 3 are connected to one end of the load lock chamber 1. The exhaust line 2 discharges foreign substances and gases present in the load lock chamber 1 through the exhaust line 2 to form a vacuum, and the purge line 3 supplies an inert gas, for example, N 2 gas or Ar gas. Clean the inside of the load lock chamber (1).
한편, 공정 챔버에서 소정의 식각공정이 수행된 웨이퍼가 로드 락 챔버(1)로 로딩되면서 웨이퍼에 부착된 반응성 가스들이 함께 유입된다. 식각공정에 이용되는 반응성 가스(HBr, Cl2가스 등)는 대기중의 수분과 반응하여 강산성의 HCl을 생성하게 되어 로드 락 챔버(1)의 내부표면을 부식시키는 문제를 발생시킨다. 특히, 고진공 상태를 유지하는 공정 챔버는 영향을 덜 받지만 상대적으로 저압인 로드 락 챔버(1) 내부는 대기중의 수분이 로드 락 챔버(1) 내부에서 완전히 제거되지 않아 그 영향이 심각하다.On the other hand, as the wafer subjected to a predetermined etching process in the process chamber is loaded into the load lock chamber 1, reactive gases attached to the wafer are introduced together. Reactive gases (HBr, Cl 2 gas, etc.) used in the etching process reacts with moisture in the atmosphere to produce strongly acidic HCl, causing a problem of corrosion of the inner surface of the load lock chamber (1). In particular, the process chamber maintaining a high vacuum state is less affected, but the relatively low pressure inside the load lock chamber (1) is not seriously removed from the load lock chamber (1) inside the atmosphere, the effect is serious.
이처럼, 로드 락 챔버(1)의 내부 표면이 부식되면 부식에 의한 부산물이 로딩 또는 언로딩되는 웨이퍼 표면에 떨어져 웨이퍼 결함을 야기시킨다.As such, when the inner surface of the load lock chamber 1 is corroded, by-products due to corrosion fall on the wafer surface where it is loaded or unloaded, causing wafer defects.
또한, 로드 락 챔버(1)의 부식이 계속되면 장비의 크리닝 주기가 짧아지고 수명이 단축된다.In addition, if corrosion of the load lock chamber 1 continues, the cleaning cycle of the equipment is shortened and the life is shortened.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해소시키기 위하여 발명된 것으로, 웨이퍼와 함께 언로딩되면서 로드 락 챔버로 유입되는 반응성 가스를 효율적으로 제거하여 로드 락 챔버의 부식을 방지하고 웨이퍼의 결함을 최소화할 수 있는 로드 락 챔버의 반응성 가스 배출장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been invented to solve such a conventional problem, and effectively removes reactive gas flowing into the load lock chamber while being unloaded with the wafer to prevent corrosion of the load lock chamber and minimize wafer defects. It is an object of the present invention to provide a reactive gas discharge device of the load lock chamber and a method thereof.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 반도체 장비에 웨이퍼를 진공이 유지된 상태로 로딩 또는 언로딩하는 과정에서 로드 락 챔버 내부로 유입되는 반응성 가스를 제거하기 위한 로드 락 챔버의 반응성 가스 배출장치에 있어서, 로드 락 챔버의 외벽면에 설치되는 가열 수단과; 로드 락 챔버의 진공을 형성하기 위해 로드 락 챔버의 일단에 마련된 배기 라인과; 로드 락 챔버의 타단에 마련되며, 배기 라인과 연계되어 신호에 의해 반대로 개폐되는 제 1 비활성 가스 라인과; 비활성 가스 라인으로부터 분기되어 로드 락 챔버에 연결되며, 배기 라인의 개폐와 무관하게 개폐 및 주입량을 조절할 수 있는 제 2 비활성 가스 라인을 포함한 반응성 가스 배출장치를 제공한다.The present invention for achieving the above object is to a reactive gas discharge device of the load lock chamber for removing the reactive gas flowing into the load lock chamber in the process of loading or unloading the wafer in the semiconductor equipment is maintained in a vacuum state A heating means installed on an outer wall surface of the load lock chamber; An exhaust line provided at one end of the load lock chamber to form a vacuum of the load lock chamber; A first inert gas line provided at the other end of the load lock chamber, the first inert gas line being opened and closed in reverse with a signal in association with the exhaust line; A reactive gas discharge device is provided which is branched from an inert gas line and connected to a load lock chamber, the second inert gas line being capable of adjusting the opening and closing amount regardless of opening and closing of the exhaust line.
또한, 본 발명은 반도체 장비에 웨이퍼를 진공이 유지된 상태로 로딩 또는 언로딩하는 과정에서 로드 락 챔버 내부로 유입되는 반응성 가스를 제거하기 위한 로드 락 챔버의 반응성 가스 배출방법에 있어서, 로드 락 챔버를 가열하여 내벽에 부착된 반응성 가스 또는 수분을 로드 락 챔버의 내벽면으로부터 이탈시키는 단계와; 로드 락 챔버에 배기 라인은 닫고 제 1 비활성 가스 라인은 개방하여 비활성 가스를 주입하는 단계와; 배기 라인을 개방하여 제 1 비활성 가스 라인은 반대로 닫히게 하는 대신 제 2 비활성 가스 라인을 개방하여 주입된 비활성 가스에 의한 세척과 배기가 동시에 이루어지는 로드 락 챔버의 반응성 가스 배출방을 제공한다.The present invention also relates to a method of discharging a reactive gas into a load lock chamber during a process of loading or unloading a wafer into a semiconductor device in a vacuum state, the method for discharging a reactive gas into the load lock chamber. Heating to release reactive gas or moisture attached to the inner wall from the inner wall surface of the load lock chamber; Closing the exhaust line and opening the first inert gas line in the load lock chamber to inject the inert gas; Instead of opening the exhaust line so that the first inert gas line is closed in reverse, it opens the second inert gas line to provide a reactive gas outlet of the load lock chamber where both cleaning and evacuation by the injected inert gas is simultaneously performed.
본 발명의 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 다음에 설명하는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.The objects and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the invention described below with reference to the accompanying drawings by those skilled in the art.
도 1은 종래의 로드 락 챔버의 반응성 가스 배출장치를 도시한 개념도,1 is a conceptual diagram illustrating a reactive gas discharge device of a conventional load lock chamber;
도 2는 본 발명에 따른 로드 락 챔버의 반응성 가스 배출장치를 도시한 개념도.2 is a conceptual view showing a reactive gas discharge device of the load lock chamber according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 ; 로드 락 챔버 12 ; 배기 라인10; Load lock chamber 12; Exhaust line
14 ; 제 1 비활성 가스 라인 16 ; 제 2 비활성 가스 라인14; First inert gas line 16; Second inert gas line
18 ; 유량 제어 밸브 20 ; 가열 수단18; Flow control valve 20; Heating means
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings illustrating a preferred embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 로드 락 챔버의 반응성 가스 배출장치를 도시한 개념도이다.2 is a conceptual diagram illustrating a reactive gas discharge device of the load lock chamber according to the present invention.
도시된 바와 같이, 로드 락 챔버(10)는 미도시된 공정 챔버의 전면에 위치하여 웨이퍼를 진공이 유지된 상태로 공정 챔버에 로딩 또는 언로딩한다. 이를 위해 로드 락 챔버(10)는 대기압하에서 웨이퍼 카세트를 로딩 및 언로딩하는 반면에 공정 챔버에서는 진공을 유지할 수 있도록 입/출구 포트에 로드 락 도어(미도시됨)를 포함한다.As shown, the load lock chamber 10 is located in front of the process chamber, not shown, to load or unload the wafer into the process chamber while the vacuum is maintained. To this end, the load lock chamber 10 includes a load lock door (not shown) at the inlet / outlet port for loading and unloading the wafer cassette under atmospheric pressure while maintaining a vacuum in the process chamber.
이와 같은 로드 락 챔버(10)는 공정 챔버에서 소정의 식각공정이 수행된 웨이퍼가 언로딩되면서 반응성 가스들에 의해 오염된다. 식각공정에 이용되는 반응성 가스(HBr, Cl2가스 등)는 대기중의 수분과 반응하여 강산성의 HCl을 생성하게 되어 로드 락 챔버(10)의 내부표면을 부식시키거나, 다음에 로딩되는 웨이퍼를 오염시키기 때문에 별도의 반응가스 제거장치를 통해 제거해야만 한다.The load lock chamber 10 is contaminated by reactive gases as the wafer, which has been subjected to a predetermined etching process, is unloaded in the process chamber. The reactive gas (HBr, Cl 2 gas, etc.) used in the etching process reacts with moisture in the atmosphere to produce strongly acidic HCl to corrode the inner surface of the load lock chamber 10 or to remove the wafer to be loaded next. Because of the contamination, it must be removed through a separate reaction gas removal device.
이를 위해 본 발명에서는 로드 락 챔버(10) 일단에 배기 라인(12)과 비활성가스 라인을 마련한다.To this end, in the present invention, an exhaust line 12 and an inert gas line are provided at one end of the load lock chamber 10.
배기 라인(12)은 앞서 언급한 바와 같이, 진공펌프 등을 이용해 로드 락 챔버(10) 내부에 존재하는 기체를 외부로 배출시킴으로써 진공상태를 형성한다.As mentioned above, the exhaust line 12 forms a vacuum state by discharging the gas existing in the load lock chamber 10 to the outside using a vacuum pump or the like.
한편, 비활성 가스 라인은 배기 라인(12)과 연계되어 신호에 의해 반대로 개폐되는 제 1 비활성 가스 라인(14)과; 비활성 가스 라인으로부터 분기되어 로드 락 챔버(10)에 연결되며, 배기 라인(12)의 개폐와 무관하게 개폐 및 주입량을 조절할 수 있는 제 2 비활성 가스 라인(16)을 포함한다.On the other hand, the inert gas line is associated with the exhaust line 12 and the first inert gas line 14 which is opened and closed in reverse by a signal; It is branched from the inert gas line and connected to the load lock chamber 10, and includes a second inert gas line 16 that can adjust the opening and closing amount regardless of opening and closing of the exhaust line 12.
제 1 비활성 가스 라인(14)은 종래기술에 따른 비활성 가스 라인으로 로드 락 챔버(10)를 포함한 전체 장비의 콘트롤 박스에 의해 제어되는 것으로써, 배기 라인(12)이 닫힌 상태에서만이 개방되거나 닫히도록 설정되어 있다.The first inert gas line 14 is an inert gas line according to the prior art, which is controlled by the control box of the entire equipment including the load lock chamber 10, so that the inert gas line 14 is opened or closed only when the exhaust line 12 is closed. Is set to.
제 2 비활성 가스 라인(16)은 본 발명에 의해 새롭게 추가된 비활성 가스 라인으로 배기 라인(12)의 개폐와 관계없이 조작자가 임의로 개방하거나 닫힐 수 있도록 되어 있다.The second inert gas line 16 is an inert gas line newly added by the present invention so that an operator can open or close it arbitrarily regardless of opening and closing of the exhaust line 12.
특히 제 2 비활성 가스 라인(16)의 일단에는 유량 제어 밸브(18)가 설치되어 로드 락 챔버(10)의 진공상태를 소망하는 진공상태로 유지할 수 있도록 배기 라인(12)을 통해 배출되는 양에 따라 제 2 비활성 가스 라인(16)을 통해 공급되는 비활성 가스의 양을 자동으로 조절할 수 있도록 되어 있다. 이와 같은 제 2 비활성 가스 라인(16)은 제 1 비활성 가스 라인(14)과 달리 배기 라인(12)이 개방된 상태에서도 비활성 가스를 공급할 수 있다. 이처럼 로드 락 챔버(10)에서 배기 라인(12)을 통한 배출과 제 2 비활성 가스 라인(16)을 통한 세척이 동시에 이루어지면 로드 락 챔버(10) 내부에 존재하는 반응성 가스가 효율적으로 제거된다.In particular, the flow control valve 18 is installed at one end of the second inert gas line 16 so that the amount of discharged through the exhaust line 12 can be maintained to maintain the vacuum of the load lock chamber 10 in a desired vacuum. Accordingly, the amount of the inert gas supplied through the second inert gas line 16 can be automatically adjusted. Unlike the first inert gas line 14, the second inert gas line 16 may supply the inert gas even when the exhaust line 12 is open. As such, when the discharge through the exhaust line 12 and the cleaning through the second inert gas line 16 are simultaneously performed in the load lock chamber 10, the reactive gas existing in the load lock chamber 10 is efficiently removed.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 반응성 가스의 원활한 제거를 위해 로드 락 챔버(10)의 외벽면에 가열 수단(20)을 설치하는 것이 유리하다. 가열 수단(20)으로는 쉽게 부착할 수 있는 히팅 패드 등을 고려할 수 있으며, 이처럼 가열 수단(20)에 의해 로드 락 챔버(10)의 내벽 온도가 올라가면, 그 내벽에 부착된 반응성 가스의 잔류물들이 쉽게 분리될 수 있다. 또한, 로드 락 챔버(10) 내부의 온도가 일정 온도(70∼80℃) 이상을 유지하면 수분이 발생되지 않아 반응성 가스의 부식작용을 억제하게 된다.In addition, according to a preferred embodiment of the present invention, it is advantageous to install the heating means 20 on the outer wall surface of the load lock chamber 10 for smooth removal of the reactive gas. As the heating means 20, a heating pad which can be easily attached, or the like may be considered. When the inner wall temperature of the load lock chamber 10 is increased by the heating means 20, residues of the reactive gas adhered to the inner wall thereof may be considered. This can be easily separated. In addition, when the temperature inside the load lock chamber 10 maintains a predetermined temperature (70 to 80 ° C.) or more, moisture is not generated, thereby suppressing the corrosive action of the reactive gas.
로드 락 챔버(10)에 공급되는 비활성 가스로는 전술한 바와 같이, N2가스 또는 Ar가스를 이용한다.As the inert gas supplied to the load lock chamber 10, N 2 gas or Ar gas is used as described above.
한편, 도 2에서 미설명 부호 22는 제 1 및 제 2 비활성 가스 라인(14,16)을 동시에 개폐시키기 위한 솔레노이드 밸브이며, 미설명 부호 24, 26은 통상적인 개폐 밸브이다.Meanwhile, reference numeral 22 in FIG. 2 denotes a solenoid valve for simultaneously opening and closing the first and second inert gas lines 14 and 16, and reference numerals 24 and 26 denote conventional valves.
이와 같이 제 2 비활성 가스 라인(16)을 구비한 본 발명은 로드 락 챔버(10)의 배기 라인(12)과 제 2 비활성 가스 라인(16)을 동시에 개방하여 비활성 가스에 의한 세척과 배기가 동시에 이루어질 수 있도록 한다.As described above, the present invention having the second inert gas line 16 opens the exhaust line 12 and the second inert gas line 16 of the load lock chamber 10 simultaneously, thereby simultaneously cleaning and exhausting the inert gas. Make it happen.
이상, 내용은 본 발명의 바람직한 일실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명이 속하는 분야의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다.The foregoing is merely illustrative of a preferred embodiment of the present invention and those skilled in the art to which the present invention pertains may make modifications and changes to the present invention without changing the subject matter of the present invention.
본 발명에 따르면, 배기 라인과 무관하게 개폐시킬 수 있는 제 2 비활성 가스 라인과 로드 락 챔버 내부의 온도를 조절할 수 있는 가열 수단을 구비함으로써 로드 락 챔버 내부에 존재하는 반응성 가스를 완벽하게 제거할 수 있어 로드 락 챔버의 부식 및 웨이퍼의 결함을 예방하는 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, a second inert gas line that can be opened and closed independently of the exhaust line and a heating means for controlling the temperature inside the load lock chamber can completely remove the reactive gas present in the load lock chamber. As a result, it is possible to prevent corrosion of the load lock chamber and defects of the wafer.
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