KR100529650B1

KR100529650B1 - 로드락 챔버의 환기 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR100529650B1
Application number: KR10-2003-0050192A
Authority: KR
Inventors: 이근화
Original assignee: 동부아남반도체 주식회사
Priority date: 2003-07-22
Filing date: 2003-07-22
Publication date: 2005-11-17
Also published as: KR20050011196A

Abstract

본 발명은 공정이 진행될 웨이퍼 카세트를 일시적으로 보관하는 로드락 챔버의 환기 시스템 및 환기 방법에 관한 것으로, 본 발명의 환기 시스템은, 로드락 챔버를 개폐하는 도어, 상기 로드락 챔버의 내부를 진공 상태로 조성하기 위한 진공 수단, 상기 로드락 챔버의 내부를 대기압 상태로 조성하기 위한 배기 수단, 상기 로드락 챔버의 내부 압력을 측정하는 압력 게이지, 상기 로드락 챔버의 내부 압력에 따라 온/오프 구동되는 릴리프 수단, 그리고 상기 압력 게이지 및 릴리프 수단의 신호를 입력받아 상기 도어를 개폐하는 제어 수단을 포함하며, 상기 압력 게이지 및 릴리프 수단의 신호가 규정값을 동시에 만족하는 경우에만 도어를 개방한다.

Description

로드락 챔버의 환기 시스템 및 방법{VENTILATION SYSTEM OF LOAD LOCK CHAMBER AND METHOD FOR VENTILATING WITH THE SAME}

본 발명은 반도체 소자 제조용 챔버 장비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공정이 진행될 웨이퍼 카세트를 일시적으로 보관하는 로드락 챔버의 환기 시스템 및 환기 방법에 관한 것이다.

반도체 장치는 일반적으로 막 형성, 패턴 형성, 금속 배선 형성 등을 위한 일련의 단위 공정들을 순차적으로 수행함으로써 제조된다. 상기한 단위 공정을 실시하기 위해 웨이퍼들이 가공되는 장소를 제공하는 챔버 장비들이 이용되고 있는데, 상기한 챔버 장비는 일반적으로 진공이 유지며 단위 공정이 실시되는 프로세스 챔버와, 상기한 프로세스 챔버의 내부로 웨이퍼를 로딩 및 언로딩시키기 위해 공정이 진행될 웨이퍼 카세트를 일시적으로 보관하는 로드락 챔버(load lock chamber)를 포함한다.

상기한 구성의 챔버 장비에 있어서, 상기 로드락 챔버는 그의 내부 공간이, 웨이퍼 카세트가 적재될 때에는 대기압 상태가 되고, 카세트 적재 후 공정 진행시에는 진공 상태가 되어야 한다.

환기 시스템은 전술한 로드락 챔버의 내부를 대기 상태와 진공 상태로 조성하여 주는 장치로서, 이의 작동에 의해 로드락 챔버의 진공 및 대기를 조성하는 방법을 도 1을 참조로 살펴보면 다음과 같다.

도시한 바와 같이, 종래 기술에 따른 환기 시스템은 로드락 챔버(100)를 개폐하는 도어(102)와, 도어(102)를 개폐 구동하는 구동 수단(104)과, 로드락 챔버(100)의 내부를 진공 상태로 조성하기 위한 진공 펌프(P)와, 진공 펌프(P)를 로드락 챔버(100)에 연결하는 진공 배관(P1)과, 진공 배관(P1)에 설치되는 진공 밸브(V1)와, 도어(102) 개방시 상기 로드락 챔버(100)로 외부 공기가 유입되는 것을 차단하여 웨이퍼가 산소 및 수분과 반응하는 것을 방지하도록 질소 가스를 공급하는 가스 공급 수단(112)과, 가스 공급 수단(112)과 로드락 챔버(100)를 연결하는 배기 배관(P2)과, 배기 배관(P2)에 설치되는 배기 밸브(V2)와, 로드락 챔버(100) 내부의 압력을 측정하는 압력 게이지(120)와, 상기 진공 펌프(P)와 밸브(V1,V2) 및 구동 수단(104) 등을 제어하는 컨트롤러(130) 등을 포함한다.

상기 도 1에서, 점선으로 도시한 것은 신호 전달 라인을 나타낸다.

이에 따라, 상기 컨트롤러(130)는 진공 펌프(P)와 진공 밸브(V1)를 작동시켜 로드락 챔버(100)의 내부를 규정 압력의 진공 상태로 유지하거나, 배기 밸브(V2) 및 가스 공급 수단(112)을 작동시켜 로드락 챔버(100) 내부를 대기압 상태로 조성한 후, 압력 게이지(120)에 의해 측정된 로드락 챔버(100) 내부의 압력이 대기압 이상인 경우 상기 구동 수단(104)을 이용하여 도어(102)를 자동으로 개방한다.

그런데, 전술한 바와 같이 컨트롤러(130)가 압력 게이지(120)로부터의 신호에만 의존해서 도어 개방 신호를 출력하도록 구성된 종래의 환기 시스템 및 환기 방법은 압력 게이지(120)의 이상 발생시 로드락 챔버(100)의 내부 압력이 대기압으로 강압되지 않은 상태에서 도어(102)가 개방되고, 이 경우 로드락 챔버(100) 주변의 외부 대기가 상대적으로 저압인 로드락 챔버(100) 안으로 급격하게 빨려 들어가게 된다. 따라서, 외부 대기에 포함되어 있는 파티클(particle)로 인해 웨이퍼(W)가 오염되고, 심한 경우 웨이퍼 깨짐이 발생되는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 로드락 챔버의 내부 압력이 대기압으로 강압된 경우에만 도어를 개방하도록 한 로드락 챔버의 환기 시스템 및 환기 방법을 제공함에 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

로드락 챔버를 개폐하는 도어,

상기 로드락 챔버의 내부를 진공 상태로 조성하기 위한 진공 수단,

상기 로드락 챔버의 내부를 대기압 상태로 조성하기 위한 배기 수단,

상기 로드락 챔버의 내부 압력을 측정하는 압력 게이지,

상기 로드락 챔버의 내부 압력에 따라 온/오프 구동되는 릴리프 수단, 그리고

상기 압력 게이지 및 릴리프 수단의 신호를 입력받아 상기 도어를 개폐하는 제어 수단을 포함하는 로드락 챔버의 환기 시스템을 제공한다.

삭제

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 진공 수단은 진공 펌프와, 상기 진공 펌프를 로드락 챔버에 연결하는 진공 배관과, 상기 진공 배관에 설치되는 진공 밸브로 이루어지고, 배기 수단은 상기 도어 개방시 질소 가스를 공급하는 가스 공급 수단과, 가스 공급 수단과 로드락 챔버를 연결하는 배기 배관과, 상기 배기 배관에 설치되는 배기 밸브로 이루어지며, 릴리프 수단은 로드락 챔버의 내부 압력에 따라 상하 이동하는 피스톤과, 상기 피스톤의 상하 이동을 감지하여 온/오프 신호를 제어 수단에 출력하는 마그네틱 센서를 포함한다.

그리고, 상기한 구성의 환기 시스템을 이용한 환기 방법은,

(A) 로드락 챔버 내에 웨이퍼 카세트가 적재되어 있는 경우 상기 도어를 폐쇄하는 단계,

(B) 진공 수단을 구동하여 로드락 챔버의 내부 압력을 규정 압력으로 조성하는 단계,

(C) 웨이퍼 공정이 완료되었는가를 판단하는 단계,

(D) 배기 수단을 구동하여 로드락 챔버의 내부 압력을 대기압으로 조성하는 단계,

(E) 압력 게이지로부터의 압력 신호 및 릴리프 수단으로부터의 온/오프 신호를 입력받아 상기 로드락 챔버의 내부 압력이 대기압과 동일한가를 판단하는 단계, 그리고

(G) 도어를 개방하는 단계를 포함한다.

삭제

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 환기 시스템의 개략적인 구성을 도시한 것이고, 도 3은 도 2의 릴리프 수단의 일실시예에 따른 구성을 도시한 것이며, 도 4는 도 2의 환기 시스템을 사용한 환기 방법의 공정 흐름도를 도시한 것이다.

로드락 챔버(10) 내의 진공 및 배기는 로드락 챔버(10)의 도어(12)를 열기 위한 것으로서, 카세트에 실린 모든 웨이퍼(W)의 공정이 완료된 후 카세트를 꺼내기 위해 로드락 챔버(10)의 도어(12)를 개방하려면, 먼저 배기 배관(P2)에 설치된 배기 밸브(V2)를 개방시키는 한편, 가스 공급 수단(22)을 구동하여 질소 가스를 공급함으로써 로드락 챔버(10)의 내부 공간을 대기압과 동일한 압력 조건으로 조성해야 한다. 상기에서, 가스 공급 수단(22)과 배기 배관(P2) 및 배기 밸브(V2)는 본 실시예의 배기 수단(20)을 구성한다.

도시하지는 않았지만, 상기 도어(12)를 개폐 구동하는 구동 수단(14)은 공압 실린더 또는 전기 모터에 의해 도어(12)를 수직방향으로 슬라이딩시킴으로써 로드락 챔버(10)의 개구를 개폐하도록 구성할 수 있다.

그리고, 도어(12)의 뒷면에 내열성 높은 합성수지재 실링 및 오링 등을 설치하여 로드락 챔버(10)와 도어(12)의 긴밀을 유지할 수 있으며, 도어(12)의 반대쪽으로 로드락 챔버(10)에는 웨이퍼(W)를 진공척으로 잡아 취출하는 로봇 아암이 로드락 챔버 내로 진입 가능하도록 슬릿 밸브를 더욱 형성할 수 있다.

그리고, 상기 로드락 챔버(10)에는 진공 수단(30)이 더욱 설치되는데, 본 실시예에 의한 진공 수단(30)은 로드락 챔버(10)에 연결되는 진공 배관(P1)과, 이 배관(P1)에 설치되는 진공 밸브(V1)와, 상기 배관(P1)의 단부에 설치되는 진공 펌프(P)를 포함한다.

상기 도 2에는 진공 배관(P1)과 배기 배관(P2)에 진공 밸브(V1) 및 배기 밸브(V2)가 각각 한 개씩 설치되는 것으로 도시하였지만, 이는 필수적이지 않으며, 상기한 진공 밸브(V1) 및 배기 밸브(V2)는 각각 2개씩 설치되어 한 개는 메인 밸브로, 그리고 다른 한 개는 서브 밸브로 작용할 수도 있다.

그리고, 도어(12)에는 로드락 챔버(10)의 내부 압력을 감지하기 위한 압력 게이지(40)가 설치되며, 이 압력 게이지(40)에 의해 감지된 압력 신호는 컨트롤러(50)에 입력된다.

한편, 상기한 컨트롤러(50)에는 본 실시예에 의한 릴리프 수단(60)으로부터의 신호도 입력되는데, 도 3을 참조하면, 상기한 릴리프 수단(60)은 로드락 챔버(10)의 상부에 설치되는 가이드(62)와, 가이드(62) 내에서 밀접한 상태로 상하 슬라이드하는 피스톤체(64)와, 피스톤체(64)를 상방으로 밀어내는 스프링(66)과, 피스톤체(64)의 상방 이동을 감지하여 컨트롤러(50)에 온 신호 또는 오프 신호를 출력하는 마그네틱 센서(68)를 포함한다.

도시하지는 않았지만, 상기 피스톤체(64)의 원주면에 오링 등의 기밀부재를 설치하여 가이드(62)와 피스톤체(64)의 기밀을 확실하게 유지할 수 있으며, 마그네틱 센서는 피스톤체의 하방 이동을 감지하는 마그네틱 센서(68')를 더 구비할 수 있다.

이러한 구성의 릴리프 수단(60)은 진공 수단(30)에 의해 로드락 챔버(10) 내부를 진공으로 조성할 때에는 상기 피스톤체(64)가 스프링(66)의 탄성력을 이기고 하방으로 이동하고, 배기 수단(20)에 의해 로드락 챔버(10) 내부를 대기압으로 조성할 때에는 피스톤체(64)가 스프링(66)에 의해 상방으로 이동한다. 이때, 상기 스프링(66)의 탄성력은 로드락 챔버(10)의 내부 압력이 대기압과 동일한 압력으로 조성될 때에만 피스톤체(64)를 점선으로 도시한 위치로 상방 이동시키도록 설정된다.

이하, 상기한 구성의 환기 시스템을 사용한 환기 방법을 상세히 설명한다.

카세트에 실린 웨이퍼(W)의 단위 공정(막 형성, 패턴 형성, 금속 배선 형성 등)을 실시하기 위해 컨트롤러(50)는 구동 수단(14)을 구동하여 도어(12)를 폐쇄 구동하는 한편, 진공 수단(30)의 진공 밸브(V1)를 개방하고 진공 펌프(P)를 구동하여 로드락 챔버(10)의 내부를 규정 압력으로 조성하며, 상기 챔버(10)의 내부가 규정 압력으로 조성되면 진공 밸브(V1)를 폐쇄하여 챔버(10) 내부를 규정 압력으로 유지한다.

이 상태에서 프로세스 챔버를 이용하여 웨이퍼 공정을 진행하고, 공정이 완료된 카세트를 꺼내기 위해 로드락 챔버(10)의 도어(12)를 개방하려면, 상기 컨트롤러(50)는 배기 수단(20)의 배기 밸브(V2)를 개방하는 한편 가스 공급 수단(22)을 구동하여 로드락 챔버(10)의 내부를 대기압으로 조성한다.

이후, 상기 컨트롤러(50)는 압력 게이지(40)로부터의 압력 신호(A)를 입력받아 로드락 챔버(10)의 내부가 대기압과 동일한가를 판단하고, 이 단계에서의 답이 "예"인 경우에는 릴리프 수단(60)의 마그네틱 센서(68)로부터 온신호 또는 오프 신호가 입력되었는가를 판단하고, 상기 온(또는 오프) 신호가 입력된 경우에는 로드락 챔버(10)의 내부 압력이 대기압과 동일한 것으로 판단하여 구동 수단(14)을 통해 도어(12)를 개방한다.

이와 같이, 본원 발명의 환기 시스템 및 방법은 압력 게이지 및 릴리프 수단으로부터의 신호가 모두 만족되는 경우에만 도어를 개방함으로써, 전술한 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 압력 게이지로부터의 압력 신호와 릴리프 수단으로부터의 온(또는 오프) 신호가 모두 규정 값을 만족해야만 로드락 챔버의 도어를 개방하므로, 설령 압력 게이지에 이상이 발생되더라도 로드락 챔버의 내부 압력이 대기압으로 조성되기 이전에 도어가 개방되는 것을 방지할 수 있다.

따라서, 도어 개방으로 인한 웨이퍼 오염 및 깨짐 등의 문제점을 확실하게 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 로드락 챔버의 환기 시스템의 개략적인 구성도이고,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로드락 챔버의 환기 시스템의 개략적인 구성도이며,

도 3은 도 2의 릴리프 수단의 개략적인 구성도이고,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 로드락 챔버의 환기 방법의 흐름도이다.

Claims

로드락 챔버를 개폐하는 도어,

진공 펌프, 상기 진공 펌프를 상기 로드락 챔버에 연결하는 진공 배관, 그리고 상기 진공 배관에 설치되는 진공 밸브를 포함하며 상기 로드락 챔버의 내부를 진공 상태로 조성하기 위한 진공 수단,

상기 상기 도어 개방시 질소 가스를 공급하는 가스 공급 수단, 상기 가스 공급 수단과 상기 로드락 챔버를 연결하는 배기 배관, 그리고 상기 배기 배관에 설치되는 배기 밸브를 포함하며 상기 로드락 챔버의 내부를 대기압 상태로 조성하기 위한 배기 수단,

상기 로드락 챔버의 내부 압력을 측정하는 압력 게이지,

상기 로드락 챔버의 내부 압력에 따라 상하 이동하는 피스톤, 그리고 상기 피스톤의 상하 이동을 감지하여 온/오프 신호를 출력하는 마그네틱 센서를 포함하며 상기 로드락 챔버의 내부 압력에 따라 온/오프 구동되는 릴리프 수단, 그리고

상기 압력 게이지 및 릴리프 수단의 상기 마그네틱 센서의 신호를 입력받아 상기 도어를 개폐하는 제어 수단

을 포함하는 로드락 챔버의 환기 시스템.
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제1항의 환기 시스템을 이용한 환기 방법으로서,

(A) 로드락 챔버 내에 웨이퍼 카세트가 적재되어 있는 경우 상기 도어를 폐쇄하는 단계와;

(B) 진공 수단을 구동하여 로드락 챔버의 내부 압력을 규정 압력으로 조성하는 단계와;

(C) 웨이퍼 공정이 완료되었는가를 판단하는 단계와;

(D) 배기 수단을 구동하여 로드락 챔버의 내부 압력을 대기압으로 조성하는 단계와;

(E) 압력 게이지로부터의 압력 신호 및 릴리프 수단으로부터의 온/오프 신호를 입력 받아 상기 로드락 챔버의 내부 압력이 대기압과 동일한가를 판단하는 단계와;

(G) 상기 로드락 챔버의 내부 압력이 대기압과 동일할 경우 상기 도어를 개방하는 단계;

를 포함하는 로드락 챔버의 환기 방법.