KR100665855B1 - 반도체 디바이스 제조설비의 진공장치 및 이를 이용한진공방법 - Google Patents

반도체 디바이스 제조설비의 진공장치 및 이를 이용한진공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 디바이스 제조설비의 진공장치 및 이를 이용한 진공방법에 관한 것이다. 본 발명에서는, 진공 상태의 로드락 챔버에 구비된 아이솔레이션 밸브의 차단 동작이 비진공 상태의 로드락 챔버에 구비된 아이솔레이션 밸브의 개방 동작에 선행하도록 함을 특징으로 한다. 그 결과, 진공 상태의 로드락 챔버 내부에 와류가 형성되는 것을 방지하여 로드락 챔버 내부의 파티클 발생을 최소화할 수 있게 된다. 또한, 상기 아이솔레이션 밸브를 개폐를 제어하는 커넥터에 강제 에어 방출부를 구비하여 아이솔레이션 밸브를 보다 신속히 차단시킴으로써, 아이솔레이션 밸브 개폐에 따른 시간적 딜레이를 최소화할 수 있게 된다.
로드락 챔버, 배기라인, 아이솔레이션 밸브, 와류, 파티클

Description

반도체 디바이스 제조설비의 진공장치 및 이를 이용한 진공방법{vacuum apparatus of semiconductor device manufacturing equipment and vacuum method the same}
도 1은 로드락 챔버에 대한 배기라인 구조가 개략적으로 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 아이솔레이션 밸브 유닛이 적용되는 클러스터 타입의 반도체 디바이스 제조설비를 나타낸다.
도 3은 상기 도 2에 도시되어 있는 로드락 챔버에 대한 상세 구조를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 아이솔레이션 밸브 유닛에 대한 블록구성을 나타낸다.
도 5는 상기 도 4에 도시된 아이솔레이션 밸브 유닛의 구동 방법을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 아이솔레이션 밸브 유닛에 대한 블록구성을 나타낸다.
도 7은 상기 도 6에 도시된 아이솔레이션 밸브 유닛의 구동 방법을 나타낸다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
116a,116b: 로드락 챔버 120a,120b: 배기라인
122: 진공펌프 126a,126b: 아이솔레이션 밸브
128a,128b: 진공단속기 130a,130b: 공압단속기
132a,132b: 커넥터 134a,134b: 공압튜브
136a,136b: 에어공급부 137a,137b: 에어방출부
138: 아이솔레이션 밸브 제어부 140: 설비제어부
본 발명은 반도체 디바이스 제조설비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 디바이스 제조설비의 진공장치 및 이를 이용한 진공방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 디바이스는 웨이퍼 표면 상부에 여러 가지 기능을 수행하는 박막을 증착한 뒤, 이를 패터닝하여 다양한 회로 기하구조를 형성함으로써 제조하게 된다. 이러한 반도체 디바이스를 제조하기 위한 단위 공정은, 크게 반도체 기판 내부로 3B족(예컨대, B) 또는 5B(예컨대 P 또는 As)족의 불순물 이온을 주입하는 불순물 이온주입 공정, 반도체 기판 상에 물질막을 형성하는 박막 증착(deposition)공정, 반도체 기판 상의 물질막을 소정의 패턴으로 형성하는 식각 공정, 반도체 기판 상부에 층간절연막등을 증착한 후에 일괄적으로 반도체 기판 표면 을 연마하여 단차를 없애는 평탄화(CMP:Chemical Mechanical Polishing) 공정을 비롯하여 웨이퍼 또는 챔버의 불순물을 제거 하기 위한 세정 공정등과 같은 여러 단위 공정들로 이루어져 있다. 따라서, 반도체 디바이스를 제조하기 위해서는 상기와 같은 여러 단위 공정들을 여러 번 반복적으로 실시하게 되는데, 이러한 단위 공정은 각각의 반도체 디바이스 제조설비를 통해 이루어진다.
한편, 반도체 디바이스 제조설비에 있어서, 대기중의 오염물질 또는 공정을 진행하는 과정에서 발생된 폴리머를 비롯한 각종 파티클들은 반도체 디바이스의 신뢰성 및 수율에 매우 큰 영향을 미치게 된다. 따라서, 통상의 반도체 디바이스 제조설비에는 외부로부터 밀폐되어 파티클과 같은 오염물질이 거의 존재하지 않는 진공의 분위기인 프로세스 챔버(process chamber)가 제공된다. 이때, 상기 프로세스 챔버에 웨이퍼가 투입될 때마다 프로세스 챔버 내부를 상압에서 진공압 상태로 펌핑하기 위해서는 불필요한 많은 예비시간이 소요된다. 따라서, 상기 반도체 디바이스 제조설비에는 상기 프로세스 챔버에 투입될 다수개의 웨이퍼가 탑재되는 웨이퍼 카세트가 위치되며, 상기 프로세스 챔버 내부와 유사한 진공압 상태를 유지하고 있는 로드락 챔버와, 상기 로드락 챔버에 위치된 상기 웨이퍼 카세트로부터 웨이퍼를 인출하여 프로세스 챔버로 이송시키는 로봇암이 설치된 트랜스퍼 챔버가 더 구비된다. 그리고, 상기 프로세스 챔버, 로드락 챔버 및 트랜스퍼 챔버로 이루어진 반도체 디바이스 제조설비는, 작업 효율을 향상시키기 위하여, 상기 트랜스퍼 챔버를 중심에 두고 복수개의 로드락 챔버와 프로세스 챔버가 원형모양으로 배치된 클러스터 타입(cluster type)을 이루고 있다.
그러나, 반도체 디바이스의 신뢰성 및 수율을 향상시키기 위해서는, 반도체 디바이스 제조공정이 수행되는 프로세스 챔버를 비롯한 각 설비 내부의 청정도를 높게 유지하는 것이 매우 중요하다. 따라서, 진공펌프등의 펌핑 장치를 이용하여 각각의 설비 내부를 펌핑함으로써, 공정시 요구되는 청정도를 유지하고 있다.
한편, 클러스터 타입의 반도체 디바이스 제조설비에 있어서, 인접하고 있는 두 개의 로드락 챔버는 하나의 진공펌프를 공유하고 있다. 그리고, 상기 인접한 로드락 챔버간, 그리고 로드락 챔버와 진공펌프는 배기라인에 의해 서로 연결되어 있다. 하기 도 1에는 인접한 두 개의 로드락 챔버에 대한 배기라인 구조가 개략적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 로드락 챔버A(10) 및 로드락 챔버B(12)가 도시되어 있다. 그리고, 상기 로드락 챔버A(10) 및 로드락 챔버B(12) 전단에는 배기라인(14)을 통해 퍼지가스 공급부(도시되지 않음)가 연결되어 있으며, 후단에는 배기라인을 통해 진공펌프(16)가 연결되어 있다. 그리고, 상기 로드락 챔버A(10) 및 로드락 챔버B(12)의 전단 및 후단에는 각각 배기라인(14)을 개폐하는 아이솔레이션 밸브(18a,18b,18c,18d)가 형성되어 있다.
따라서, 상기 로드락 챔버A(10) 및 로드락 챔버B(12) 내부로는 배기라인(14)을 통해 퍼지가스 공급부로부터 퍼지가스(예컨대, 질소(N2))가 공급된다. 그리고, 상기 퍼지가스가 공급된 로드락 챔버A(10) 및 로드락 챔버B(12)는 진공펌프(16)에 의해 진공상태로 펌핑되어지는데, 상기 아이솔레이션 밸브(18a,18b,18c,18d)를 이용하여 로드락 챔버A(10) 또는 로드락 챔버B(12)를 선택적으로 진공화할 수 있게 된다.
그러나, 상기와 같은 배기라인 구조에 있어서, 상기 로드락 챔버A(10) 및 로드락 챔버B(10)간의 상호 영향으로 순간적인 와류가 발생하여 파티클이 발생하는 문제점이 있다. 예컨대, 로드락 챔버A(10) 내부가 진공을 유지하고 있는 상태에서 로드락 챔버B(12) 내부를 진공화하고자 하는 경우, 아이솔레이션 밸브(18a,18b)를 동시에 클로징하고, 아이솔레이션 밸브(18c, 18d)는 동시에 오프닝하게 된다. 따라서, 상기 로드락 챔버A(10)는 진공상태를 그대로 유지하게 되고, 로드락 챔버B(12)에 대해서만 진공펌프(16)에 의한 펌핑동작이 이루어지게 된다. 이때, 상기 아이솔레이션 밸브(18d)의 오픈 동작과 아이솔레이션 밸브(18b)의 클로즈 동작의 타이밍이 서로 맞지 않는 경우가 발생한다. 즉, 상기 로드락 챔버A(10)를 외부로부터 차단하는 아이솔레이션 밸브(18b)가 완전히 잠궈지기 전에 로드락 챔버B(12)에 대한 펌핑동작이 이루어지게 된다. 이때, 상기 로드락 챔버A(10) 내부는 진공상태인데 비하여, 상기 로드락 챔버B(12)는 상압 상태이다. 따라서, 아이솔레이션 밸브(18b)가 완전히 클로즈되지 못한 상태에서 아이솔레이션 밸브(18d)가 오픈되어 로드락 챔버B(12)에 대한 펌핑이 진행되면, 진공상태를 유지하고 있던 로드락 챔버A(10) 내부로 로드락 챔버B(12) 내부의 상압의 에어가 배기라인(14)을 통해 유입된다. 그 결과, 로드락 챔버A(10) 내부의 압력이 급격히 증가하여 순간적으로 와류가 발생하게 된다. 그리고, 이러한 와류로 인해 로드락 챔버A(10) 내부에는 파티클이 유발된다.
이처럼, 로드락 챔버 내부에 파티클이 발생할 경우, 상기 로드락 챔버 내부 에 대기중이던 웨이퍼에 파티클이 부착되어 웨이퍼 로스가 발생되어 반도체 디바이스의 신뢰성은 물론 수율이 저하된다. 또한, 상기 로드락 챔버로부터 웨이퍼를 인출하기 위한 로봇암에도 파티클이 부착되며, 이러한 로봇암에 의해 웨이퍼가 이송되는 과정에서 트랜스터 챔버 및 프로세스 챔버 또한 오염에 노출된다. 따라서, 파티클에 오염된 로드락 챔버, 트랜스퍼 챔버, 프로세스 챔버 및 로봇암에 대한 세정 공정으로 인해 전체 반도체 디바이스 제조설비의 PM 주기가 단축되어 반도체 디바이스의 생산성에 악영향을 미치게 된다.
상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 로드락 챔버 내부에 순간적으로 와류가 발생되는 문제점을 해소할 수 있는 반도체 디바이스 제조설비의 진공장치 및 이를 이용한 진공방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 순간적 와류로 인해 로드락 챔버 내부에 파티클이 발생되는 문제점을 해소할 수 있는 반도체 디바이스 제조설비의 진공장치 및 이를 이용한 진공방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 로드락 챔버 내부에 대기중인 웨이퍼에 대한 로스를 방지할 수 있는 반도체 디바이스 제조설비의 진공장치 및 이를 이용한 진공방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 반도체 디바이스의 신뢰성 및 수율 저하를 방지할 수 있는 반도체 디바이스 제조설비의 진공장치 및 이를 이용한 진공방법을 제공함 에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 공정 설비의 PM 주기를 연장하여 설비 가동률을 보다 향상시킬 수 있는 반도체 디바이스 제조설비의 진공장치 및 이를 이용한 진공방법을 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 디바이스 제조설비의 진공장치는, 외부로부터 독립된 공간을 제공하는 복수개의 챔버; 상기 챔버 내부의 에어를 배기시키는 배기라인; 및 상기 배기라인을 통해 배기되는 에어의 유동을 단속하도록 개폐동작되며, 서로 다른 진공 상태를 가지는 복수개의 챔버들중 타 챔버들에 비해 진공도가 보다 높은 제1챔버에 연결된 제1배기라인을 먼저 차단한 후, 상기 서로 다른 진공 상태를 가지는 복수개의 챔버들중 상기 제1챔버에 비해 진공도가 보다 낮은 제2챔버에 연결된 제2배기라인을 개방시키는 아이솔레이션 밸브 유닛을 포함함을 특징으로 한다.
여기서, 상기 아이솔레이션 밸브 유닛은; 상기 챔버에 연결된 배기라인을 차단 또는 개방하는 복수개의 아이솔레이션 밸브, 상기 복수개의 아이솔레이션 밸브에 연결되어 있으며, 설비제어부측으로부터 전송되는 펌핑 신호에 따라 상기 복수개의 챔버에 연결된 아이솔레이션 밸브의 개방 또는 차단을 명령하는 아이솔레이션 밸브 제어부, 상기 아이솔레이션 밸브 제어부로부터의 상기 아이솔레이션 개방 명령에 따라 상기 아이솔레이션 밸브측으로 에어를 공급하는 에어공급부, 및 상기 아 이솔레이션 밸브 제어부로부터의 상기 아이솔레이션 밸브 차단 명령에 따라 상기 아이솔레이션 밸브측으로 공급된 에어를 방출시키는 에어방출부로 구성될 수 있다.
여기서, 상기 아이솔레이션 밸브 유닛은; 상기 챔버에 연결된 배기라인을 차단 또는 개방하는 복수개의 아이솔레이션 밸브, 상기 아이솔레이션 밸브에 연결되어 있으며, 설비제어부측으로부터 전송되는 펌핑 신호에 따라 상기 복수개의 챔버에 연결된 아이솔레이션 밸브의 개방 또는 차단을 명령하는 아이솔레이션 밸브 제어부, 상기 아이솔레이션 밸브 제어부로부터의 상기 아이솔레이션 밸브 개방 명령에 따라 상기 아이솔레이션 밸브측으로 에어를 공급하는 에어공급부, 상기 아이솔레이션 밸브 제어부로부터의 상기 아이솔레이션 차단 명령에 따라 상기 아이솔레이션 밸브측으로 공급된 에어를 방출시키는 에어방출부, 및 상기 아이솔레이션 밸브 제어부의 명령에 따라 상기 아이솔레이션 밸브측으로의 에어 공급 중단시, 상기 아이솔레이션 밸브와 커넥터 사이에 존재하는 에어를 강제로 배기시키는 강제 에어방출부로 구성될 수 있다.
또한, 상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 디바이스 제조설비의 진공방법은: 서로 다른 진공 상태를 가지는 복수개의 챔버들중 타 챔버들에 비해 진공도가 보다 높은 제1챔버에 연결된 제1배기라인을 차단하는 단계와; 상기 제1배기라인을 차단시킨 후, 서로 다른 진공 상태를 가지는 복수개의 챔버들중 상기 제1챔버에 비해 진공도가 보다 낮은 제2챔버에 연결된 제2배기라인을 개방하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제1챔버에 연결된 제1배기라인을 차단하는 단계는; 상기 제1배 기라인에 연결된 에어공급부로부터의 에어 공급을 중단시켜, 상기 에어공급부와 상기 제1배기라인 사이에 형성되어 있는 커넥터를 차단하는 단계와, 상기 커넥터를 차단함에 의해 상기 제1배기라인을 개폐시키는 아이솔레이션 밸브를 차단하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1챔버에 연결된 제1배기라인을 차단하는 단계는; 상기 제1배기라인에 연결된 에어공급부로부터의 에어 공급을 중단시키는 단계와, 상기 에어공급부와 상기 제1배기라인 사이에 형성되어 있는 커넥터에 구비된 강제 에어방출부를 이용하여 상기 커넥터 내부의 에어를 강제로 배기시킴으로써, 상기 커넥터를 차단하는 단계와, 상기 커넥터를 차단함에 의해 상기 제1배기라인을 개폐시키는 아이솔레이션 밸브를 차단하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제2챔버에 연결된 제2배기라인을 개방하는 단계는;
상기 제2배기라인에 연결된 에어공급부로부터 에어를 방출시키는 단계와, 상기 에어가 방출됨에 따라 형성되는 에어압으로 상기 에어공급부와 상기 제2배기라인 사이에 형성되어 있는 커넥터를 개방하는 단계와, 상기 커넥터를 개방함에 의해 상기 제2배기라인을 개폐시키는 아이솔레이션 밸브를 개방하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 디바이스 제조설비의 진공방법은, 서로 다른 진공 상태를 가지는 복수개의 챔버들중 타 챔버들에 비해 진공도가 보다 높은 제1챔버에 연결된 제1배기라인을 차단하는 단계와 서로 다른 진공 상태를 가지는 복수개의 챔버들중 상기 제1챔버에 비해 진공도가 보다 낮은 제2챔버에 연결된 제2배기라인을 개방시키는 단계가 동시에 진행되도록 함을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제1챔버에 연결된 제1배기라인을 차단하는 단계는; 상기 제1배기라인에 연결된 에어공급부로부터의 에어 공급을 중단시키는 단계와, 상기 에어공급부와 상기 제1배기라인 사이에 형성되어 있는 커넥터에 구비된 강제 에어방출부를 이용하여 상기 커넥터 내부의 에어를 강제로 배기시킴으로써, 상기 커넥터를 차단하는 단계와, 상기 커넥터를 차단함에 의해 상기 제1배기라인을 개폐시키는 아이솔레이션 밸브를 차단하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제2챔버에 연결된 제2배기라인을 개방하는 단계는, 상기 제2배기라인에 연결된 에어공급부로부터 에어를 방출시키는 단계와; 상기 에어가 방출됨에 따라 형성되는 에어압으로 상기 에어공급부와 상기 제2배기라인 사이에 형성되어 있는 커넥터를 개방하는 단계와, 상기 커넥터를 개방함에 의해 상기 제2배기라인을 개폐시키는 아이솔레이션 밸브를 개방하는 단계를 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 카테고리를 벗어나지 않는 범위내에서 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
정보 통신 분야의 급속한 발달과 컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 대중화에 따라 반도체 디바이스도 비약적으로 발전하고 있다. 따라서, 그 기능적인 면에 있어서도 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구되고 있다. 또한, 반도체 디바이스의 고집적화 및 대용량화 추세로 인해 반도체 디바이스의 메모리셀을 구성하는 각각의 단위소자의 사이즈 또한 축소되고 있다. 이처럼 단위소자의 사이즈가 축소되어 공정 마진이 감소됨에 따라 반도체 디바이스를 제조하기 위한 단위 공정에 있어서 최상의 정밀성이 요구되고 있다. 따라서, 본 분야에서는 박막 증착공정, 식각 공정등의 여러 단위 공정을 정밀하게 수행하기 위하여 플라즈마를 적극적으로 이용하게 되었다. 그러나, 플라즈마를 반도체 디바이스 제조공정에 이용하고자 하는 경우, 실질적으로 공정이 진행되는 프로세스 챔버는 물론 공정이 진행되어질 웨이퍼가 대기하고 있는 로드락 챔버 및 웨이퍼가 이송되는 경로인 트랜스퍼 챔버 내부가 일정 수준의 압력분위기로 유지될 것이 요구되고 있다. 통상적으로, 프로세스 챔버를 비롯한 로드락 챔버 및 트랜스퍼 챔버 내부는 진공 펌프를 이용하여 요구되는 압력 수준을 유지시키게 된다.
본 발명은 반도체 디바이스 제조설비중, 특히 로드락 챔버 내부의 압력 조절을 위한 아이솔레이션 밸브 유닛에 관한 것이다. 본 발명에서는 로드락 챔버 내부의 압력 조절을 위한 아이솔레이션 밸브의 개폐 동작이 보다 신속하게 이루어질 수 있도록 하여 로드락 챔버에 대한 순간적 와류 발생을 방지할 수 있도록 한다. 이러한 순간적 와류는 진공상태의 로드락 챔버 내부로 상압의 에어가 유입될 경우 발생되는 것으로서, 이러한 와류 발생을 방지함으로써, 로드락 챔버 내부에 파티클 발생율을 최소화시킬 수 있게 된다. 그리고, 로드락 챔버 내부로 파티클 발생율을 최소화함으로써 로드락 챔버 내부에 대기중이던 웨이퍼에 대한 웨이퍼 로스 및 PM 주 기 단축등과 같은 종래의 여러 문제점들을 해소할 수 있게 된다. 그러면, 하기의 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 아이솔레이션 밸브 유닛 및 그 구동 방법을 구체적으로 살펴보기로 하자.
도 2는 본 발명에 따른 아이솔레이션 밸브 유닛이 적용되는 클러스터 타입의 반도체 디바이스 제조설비(100)를 나타낸다. 그리고, 도 3은 상기 도 2에 도시되어 있는 로드락 챔버에 대한 상세 구조를 나타낸다.
먼저, 도 2를 참조하면, 클러스터 타입의 상기 반도체 디바이스 제조설비(100)는 크게, 웨이퍼(W)에 대한 박막 증착 공정 또는 식각 공정등과 같은 단위 공정이 수행되는 복수개의 프로세스 챔버(process chamber: 102), 상기 복수개의 프로세스 챔버(102)에서 단위 공정이 수행되는 웨이퍼(W)의 플랫존(flat zone)을 일방향으로 정렬하는 정렬 챔버(align chamber:104), 상기 정렬 챔버(104)에서 상기 복수개의 프로세스 챔버(102)측으로 웨이퍼(W)를 이송시키는 로봇암(106)이 형성된 트랜스퍼 챔버(transfer chamber:108), 상기 트랜스퍼 챔버(108)와 연통되어 있으며, 상기 로봇암(106)의 진입시 오픈되는 슬릿밸브(slit valve:110)가 일측에 형성되어 있고, 다수개의 웨이퍼(W)가 탑재된 웨이퍼 카세트(112)가 유출입되는 도어(door:114)가 구비된 복수개의 로드락 챔버(load-lock chamber:116)로 이루어져 있다. 그리고, 도 3을 참조하면, 상기 로드락 챔버(116)의 상부에는 퍼지가스가 공급되도록 하는 퍼지가스 공급라인(118)이 형성되어 있으며, 그 하부로는 로드락 챔버(116) 내부로 공급된 퍼지가스가 배출되도록 하는 배기라인(120)이 형성되어 있다.
상기 도 2 및 도 3에 도시된 반도체 디바이스 제조설비에 있어서, 상기 프로 세스 챔버(102)는 반도체 디바이스 제조를 위한 여러 단위 공정이 수행될 수 있도록 하는 소정의 밀폐된 공간을 제공하는 장치이다. 예컨대, 상기 프로세스 챔버(102)는 상기 웨이퍼(W) 상에 물리기상증착(physical vapor deposition) 방법 또는 화학기상증착(chemical vapor deposition)방법을 통해 소정의 두께의 박막을 형성하는 박막 증착 공정 또는 상기 웨이퍼(W) 상에 형성된 포토레지스트와 같은 마스크막을 통해 노출된 웨이퍼(W)의 표면 제거하는 식각 공정이 수행될 수 있다. 또한, 상기와 같은 식각 공정을 완료한 후에는 상기 포토레지스트를 산화시켜 제거하는 에싱 공정이 순차적으로 수행되기도 한다. 그리고, 이러한 박막 증착 공정, 식각 공정 및 에싱 공정은 통상적으로 반응성이 우수한 반응가스를 플라즈마 상태로 변화시켜 상기 웨이퍼(W) 표면으로 유동시키면서 해당 공정의 균일성과 신뢰성을 높이고 있다. 이때, 상기 프로세스 챔버(102)는 균일한 플라즈마 발생을 위하여 파티클과 같은 오염물질의 유입을 최소화하는 것이 매우 중요한데, 이를 위해 진공펌프를 이용하여 프로세스 챔버(102) 내부를 진공상태로 유지시킨다. 예컨대, 상기 프로세스 챔버(102)는 웨이퍼(W)가 로딩되면 1×10-6Torr정도의 고진공으로 펌핑시킨다. 그리고 나서, 플라즈마 반응을 유도하기 위한 질소(N2) 또는 아르곤(Ar)과 같은 퍼지가스가 공급되면 약 1×10-3Torr 내지 약 1×10-1Torr 정도의 저진공 상태가 유지되도록 한다.
한편, 상기 프로세스 챔버(102)에서의 단위 공정이 완료되면 상기 로봇암(106)이 상기 프로세스 챔버(102) 내부의 웨이퍼(W)를 인출할 수 있도록 상기 프로 세스 챔버(102)와 트랜스퍼 챔버(108)사이에 형성된 슬릿밸브(110)가 열려진다. 이때, 상기 프로세스 챔버(102) 내부의 진공도는 상기 트랜스퍼 챔버(108)의 진공도에 비해 보다 높도록 설정한다. 따라서, 상기 트랜스퍼 챔버(108) 내부의 에어가 상기 프로세스 챔버(102) 내부로 유입되도록 한다. 그 결과, 상기 프로세스 챔버(102) 내부의 에어가 상기 트랜스퍼 챔버(108)측으로 역류되는 것을 방지하여 상기 트랜스퍼 챔버(108)의 오염을 줄일 수 있도록 한다.
이어서, 상기 로봇암(106)에 의해 인출된 상기 웨이퍼(W)를 상기 로드락 챔버(116) 내부로 이송시키고자 하는 경우, 상기 로드락 챔버(116)와 상기 트랜스퍼 챔버(108) 사이에 형성된 슬릿밸브(110)가 열린다. 이때, 로드락 챔버(116) 내부의 진공도는 상기 트랜스퍼 챔버(108)의 진공도에 비해 보다 높도록 설정하여 상기 로드락 챔버(116) 내부의 에어가 트랜스퍼 챔버(108)측으로 역류되어 상기 트랜스퍼 챔버(108)를 오염시키는 것을 방지하도록 한다.
또한, 상기 프로세스 챔버(102)를 통해 반도체 디바이스 제조공정이 완료된 웨이퍼(W)는 상기 웨이퍼 카세트(112)에 수납된 다수개의 타 웨이퍼(W)들이 순차적으로 상기 프로세스 챔버(102)로 이송되어 반도체 디바이스 제조공정이 완료될 때까지 웨이퍼 카세트(112)에 수납된 상태로 대기하게 된다. 이때, 상기 웨이퍼(W)의 표면에 잔존하는 강산성 용액 또는 확산물이 퓸 형태로 비상되어 상기 로드락 챔버(116)의 내벽에 부착될 수 있다. 그리고, 상기 로드락 챔버(116) 내벽에 부착된 상기 오염물질들은 로드락 챔버(116) 내부의 기류(에어의 흐름) 또는 예상치 못한 순간 와류(eddy)에 의해 박리되어 파티클(particle)화될 수 있다. 이러한 파티클은 로드락 챔버(116) 내부에 대기중이거나 이송중인 웨이퍼(W)의 표면에 부착되어 박막의 특성을 저하시키거나, 후속 공정의 불량을 유발시킬 수 있다. 따라서, 상기 로드락 챔버(116) 내부의 파티클은 배기라인(120)을 통해 연결되어 있는 진공펌프(122)을 이용하여 제거하게 된다.
한편, 상기에서 언급한 바와 같이, 상기 로드락 챔버(116)의 상부에는 퍼지가스가 공급되도록 하는 퍼지가스 공급라인(118)이 형성되어 있으며, 그 하부로는 로드락 챔버(116) 내부로 공급된 퍼지가스가 배출되도록 하는 배기라인(120)이 형성되어 있다. 따라서, 상기 도어(114)가 로드락 챔버(116)의 측벽에 결합되어 상기 로드락 챔버(116)를 밀폐시키고, 상기 로드락 챔버(116)의 하부에 형성된 배기라인(120)을 통해 상기 로드락 챔버(116) 내부의 에어가 펌핑된다. 예컨대, 상기 로드락 챔버(116)의 내부는 약 3×10-3Torr 정도의 진공도를 갖도록 펌핑된다. 또한, 상기 배기라인(120)을 통해 상기 로드락 챔버(116) 내부의 에어를 펌핑하는 진공 펌프(122)에는 상기 로드락 챔버(116) 내부의 에어를 약 1×10-3Torr 정도까지 펌핑할 수 있는 드라이 펌프(dry pump) 또는 로터리 펌프(rotary pump)가 더 구비될 수 있다. 그리고, 도시되지는 않았지만, 상기 로드락 챔버(116)에는, 로드락 챔버(116)의 측벽에 형성된 포트를 통해 외부에서 내부로 삽입되어 상기 로드락 챔버(116) 내부의 진공도를 감지하는 진공 센서가 형성되어 있다. 예컨대, 상기 진공 센서는 베플(baffle)을 이용하여 기준압에 비교하여 진공도를 계측하는 바라트론 센서, 또는 기체의 열전도율(熱傳導率)이 저압하에서 거의 진공도(잔류기체의 압력)에 비례 하는 것을 이용하여 진공도를 계측하는 피라니 게이지(pirane gauge)를 포함하여 이루어진다. 그리고, 상기 배기라인(120)에는 상기 진공 센서에서 출력되는 계측신호를 제공받아 상기 로드락 챔버(116)의 진공도가 미리 정해진 값으로 설정되도록 상기 진공 펌프(122)에서 펌핑되는 에어의 유량을 조절하는 아이솔레이션 밸브 유닛(124)이 형성되어 있다. 따라서, 상기 아이솔레이션 밸브 유닛(124)은 로드락 챔버(116) 내부를 진공상태를 형성하기 위한 진공장치로서, 상기 로드락 챔버(116)의 도어(114)가 닫히기 전까지 배기라인(120)을 차단한다. 그리고, 상기 도어(114)가 닫혀 상기 로드락 챔버(116)를 밀폐시키면 상기 로드락 챔버(116) 내의 에어가 상기 진공 펌프(122)에 의해 펌핑되도록 상기 배기라인(120)을 개방하게 된다.
이와 같이, 상기 로드락 챔버(116) 내부의 에어가 일정 수량 이상 펌핑되어 미리 설정된 진공도에 도달하면, 퍼지가스 공급부(도시하지 않음)는 상기 로드락 챔버(116)의 상부에 형성된 퍼지가스 공급라인(118)을 통해 상기 로드락 챔버(116) 내부에 수 sccm(standard cubic centimeter) 내지 수십 SCCM 정도의 질소 또는 아르곤과 같은 퍼지가스를 공급한다. 이러한 퍼지가스로 인해 상기 로드락 챔버(116) 내부에 유발된 파티클등을 배기라인(120)을 통해 배기시킴으로써, 상기 로드락 챔버(116)의 오염을 방지하게 된다.
이와 같이, 상기 로드락 챔버(116)는 상기 프로세스 챔버(102)의 진공도를 유지시키기 위한 완충용 챔버로서, 상기 프로세스 챔버(102) 내부의 공정분위기가 외부로부터 영향을 받지 않도록 차단하는 차단 지역으로서의 역할을 수행한다. 따라서, 상기 퍼지가스 공급라인(118)을 통해 퍼지가스를 상기 로드락 챔버(116)의 내부에 공급하여 웨이퍼 표면으로부터 비상되는 퓸을 희석시키고, 이처럼 퓸이 희석된 퍼지가스는 진공펌프(122)의 펌핑작동으로 상기 배기라인(120)을 통해 외부로 배기된다. 이러한 진공펌프(122)의 펌핑작동으로 인해 상기 로드락 챔버(116) 내부에는 파티클과 같은 오염물질을 클리어하게 제거할 수 있음은 물론 공정시 요구되는 압력 수준을 유지할 수 있게 된다.
한편, 종래에는 진공 상태를 유지하고 있는 로드락 챔버에 대해 진공 펌프를 이용한 펌핑동작을 중단시킬 경우, 로드락 챔버와 진공 펌프 사이를 연결하고 있는 배기라인의 아이솔레이션 밸브가 신속하게 차단되지 못하였다. 그로 인해 상기 진공상태를 유지하고 있던 로드락 챔버 내부로 상압이 유입됨으로 인하여 순간적인 와류가 발생하고, 이러한 와류로 인해 로드락 챔버 내부에 파티클이 발생되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명에서는 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하고자 로드락 챔버와 진공펌프 사이를 연결하고 있는 배기라인에 진공장치로서, 아이솔레이션 밸브 유닛(124)을 구비하였다. 이러한 아이솔레이션 밸브 유닛(124)은 종래 기술에 따른 통상의 반도체 디바이스 제조설비와 본 발명에 따른 반도체 디바이스 제조설비를 구별지을 수 있도록 하는 핵심 구성 요소로서, 하기의 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 아이솔레이션 밸브 유닛의 구조를 구체적으로 살펴보기로 하자.
먼저, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 아이솔레이션 밸브 유닛(124)에 대한 블록구성을 나타낸다. 이때, 상기 아이솔레이션 밸브 유닛(124)은 두 개 이상의 로드락 챔버에 구비된 배기라인의 개폐 동작을 제어한다. 따라서, 도 4에는 각 각의 배기라인이 구비된 두 개의 로드락 챔버 및 상기 각각의 배기라인에 구비된 아이솔레이션 밸브 유닛(124)에 대한 블록구성이 도시되어 있다. 그리고, 도 5는 상기 도 4에 도시된 아이솔레이션 밸브 유닛의 구동 방법을 나타내는 플로우챠트이다.
도 4를 참조하면, 각각의 배기라인(120a,121a,120b,121b)이 구비된 로드락 챔버A(116a) 및 로드락 챔버B(116b)가 도시되어 있다. 그리고, 상기 배기라인(120a,120b)에는 아이솔레이션 밸브 유닛(124)이 연결되어 있다. 상기 아이솔레이션 밸브 유닛(124)은 배기라인을 차단 또는 개방하는 진공단속기(128a,128b) 및 공압단속기(130a,130b)가 구비된 아이솔레이션 밸브(126a,126b), 상기 아이솔레이션 밸브(126a,126b)와 공압튜브(134a,134b) 사이에 형성되어 상기 아이솔레이션 밸브(126a,126b)와 공압튜브(134a,134b)를 연결하는 커넥터(132a,132b), 상기 공압튜브(134a,134b)에 연결된 에어공급부(136a,136b) 및 에어방출부(137a,137b), 상기 아이솔레이션 밸브(126a,126b) 내부의 공압단속기(130a,130b)에 연결되어 있는 아이솔레이션 밸브 제어부(138)로 구성된다. 그리고, 상기 아이솔레이션 밸브 제어부(138)에는 설비제어부(140)가 연결되어 있으며, 상기 아이솔레이션 밸브(126a,126b)의 진공단속기(128a,128b)의 후단에는 로드락 챔버(116a,116b) 내부를 진공으로 펌핑하기 위한 진공펌프(122)가 각각의 배기라인(121a,121b)을 통해 연결되어 있다. 이때, 상기 커넥터(132a,132b)는 배기라인상의 이음부 또는 꺾음부로서 기능하는 부수적인 구성요소로서, 본 발명의 아이솔레이션 밸브 유닛(124)을 구성하는 필수구성은 아니다. 따라서, 상기 커넥터(306a,306b)를 형성하지 않고, 상기 공압단속기(130a,130b)에 공압튜브(134)를 직접 연결시킬 수도 있다. 그리고, 상기 아이솔레이션 밸브(126a,126b)는 예컨대, 솔레노이드 밸브로 구현할 수 있다. 그러나, 이는 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 분야의 당업자에 의해 얼마든지 다른 구성으로 구현될 수 있을 것이다.
따라서, 상기 로드락 챔버(116a,116b)에 대한 펌핑시에는 상기 에어공급부(136a,136b)로부터 분출된 에어가 공압튜브(134a,134b) 및 커넥터(132a,132b)를 거쳐 아이솔레이션 밸브(126a,126b)의 공압단속기(130a,130b)에 이르게 된다. 상기 공압단속기(130a,130b)는 에어에 분출력에 의해 오픈되고, 공압단속기(130a,130b)가 오픈됨으로 인해 진공단속기(128a,128b) 또한 오픈되어 아이솔레이션 밸브(126a,126b)는 개방된다. 이처럼 아이솔레이션 밸브(126a,126b)가 개방된 상태에서 진공펌프(122)를 이용하여 로드락 챔버(116a,116b) 내부를 펌핑함으로써, 상기 로드락 챔버(116a,116b) 내부를 진공상태로 유지하게 된다. 이와 반대로, 상기 로드락 챔버(116a,116b)에 대한 비펌핑시에는 상기 에어공급부(136a,136b)로부터 에어분출이 차단되고, 공압튜브(134a,134b)를 통해 방출되던 에어는 에어방출부(137a,137b)를 통해 배기된다. 그로 인해, 공압단속기(130a,130b) 및 진공단속기(128a,128b)를 통한 에어 흐름이 정지되어 아이솔레이션 밸브(126a,126b)는 차단된다. 이처럼 아이솔레이션 밸브(126a,126b)가 차단됨으로 인해 로드락 챔버(116a,116b)와 진공 펌프(122)간 배기 라인(121a,121b)이 차단됨으로써, 로드락 챔버에 대한 펌핑동작은 이루어지지 않게 된다.
상기와 같은 아이솔레이션 밸브의 개폐 원리에 따라 예컨대, 로드락 챔버 A(116a)가 진공상태를 유지하고 있는 상태에서 로드락 챔버 B(116b)에 대한 펌핑동작이 이루어지는 과정을 도 4 및 도 5를 참조하여 살펴보기로 하자.
도 4 및 도 5를 참조하면, 설비제어부(140)로부터 출력된 "로드락 챔버 B에 대한 펌핑" 신호는 아이솔레이션 밸브 제어부(138)측으로 전송된다(제200단계). 상기 "로드락 챔버 B에 대한 펌핑" 신호를 전송받은 아이솔레이션 밸브 제어부(138)는 에어공급부(136a)로부터의 에어 분출을 중단시킨다. 이러한 에어 분출 중단으로 인해 공압튜브(134a)를 거쳐 커넥터(132a)측으로 공급되던 에어 흐름이 끊기게 되어 커넥터(134a)가 차단된다(제202단계). 그리고, 상기 커넥터(134a)와 연결되어 있는 아이솔레이션 밸브(126a)가 차단되었는가를 확인한다(제204단계). 확인 결과, 아이솔레이션 밸브(126a)가 차단되지 않았을 경우에는 상기 제202단계로 되돌아가 에어공급부(136a)로부터의 에어 분출 상태를 점검한다. 한편, 아이솔레이션 밸브(126a)가 차단된 것으로 확인되면, 로드락 챔버B(116b)측 에어공급부(136b)로부터 에어가 분출되도록 명령한다. 이처럼, 에어공급부(136b)로부터 분출된 에어는 공압튜브(134b)를 거쳐 커넥터(132b)로 공급되며, 그로 인해 커넥터(132b)가 개방되어 아이솔레이션 밸브(126b) 또한 개방시키게 된다(제206단계). 그리고, 상기 아이솔레이션 밸브(126b)가 개방될 경우, 배기라인(121a,121b)을 통하여 로드락 챔버B(116b)와 진공펌프(122)는 서로 연결된다. 따라서, 상기 진공펌프(122)를 이용하여 로드락 챔버B(116b) 내부를 펌핑하게 된다(제208단계). 그리고, 상기 진공펌프(122)를 통해 펌핑된 로드락 챔버B(116b) 내부의 진공압이 요구되는 압력 범위인가를 확인한다(제210단계). 확인 결과, 로드락 챔버B(116b) 내부의 진공압이 요구되 는 압력 범위에 미치지 못할 경우에는 계속해서 로드락 챔버B(116b)에 대한 펌핑이 이루어지도록 한다.
상기한 본 발명의 제1실시예에 따르면, 진공 상태의 로드락 챔버A(116a)와 진공펌프(122) 사이를 연결하고 있는 배기라인(120a,121a)에 구비된 아이솔레이션 밸브(126a)의 차단 상태를 확인한 후, 로드락 챔버B(116b)를 펌핑시키기 위한 아이솔레이션 밸브(126b)를 개방시킨다. 즉, 로드락 챔버A(116a)에 연결된 아이솔레이션 밸브(126a)의 차단 동작이 로드락 챔버B(116b)에 연결된 아이솔레이션 밸브(126b)의 개방 동작보다 선행되도록 한다. 그 결과, 배기라인(120a,121a)을 통해 로드락 챔버A(116a) 내부로 외부의 상압의 에어가 유입되는 것을 원천적으로 봉쇄하여 로드락 챔버A(116a) 내부에 와류가 형성되는 것을 방지할 수 있게 된다. 그리고, 이처럼 와류 형성을 방지함으로써, 로드락 챔버A(116a) 내부에 파티클이 발생되는 것을 최소화하여 웨이퍼 로스 및 PM 주기 단축등과 같은 종래의 문제점을 해소할 수 있게 된다.
그러나, 상기 제1실시예에 의하면, 로드락 챔버A(116a)에 연결된 아이솔레이션 밸브(126a)의 차단 동작이 완료되었음을 확인한 후, 로드락 챔버B(116b)에 연결된 아이솔레이션 밸브(126b)를 개방시키기 위한 동작이 진행된다. 이러한 경우, 로드락 챔버A(116) 내부로 상압의 에어가 유입되는 것을 방지할 수 있으나, 아이솔레이션 밸브(126b)의 개방 동작이 딜레이되어 전체 공정 시간이 연장될 우려가 있다. 따라서, 본 발명에서는 상기 제1실시예에서 발생될 수 있는 "아이솔레이션 밸브(126b)의 개방 동작 딜레이 문제" 를 해소할 수 있는 제2실시예를 제시하고자 한 다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 아이솔레이션 밸브 유닛(318)에 대한 블록구성을 나타내며, 도 7은 상기 도 6에 도시된 아이솔레이션 밸브 유닛(318)의 구동 방법을 나타내는 플로우챠트이다.
먼저, 도 6을 참조하면, 각각의 배기라인(302a,303a,302b,303b)이 구비된 로드락 챔버A(300a) 및 로드락 챔버B(300b)가 도시되어 있다. 상기 배기라인(302a,302b)에는 아이솔레이션 밸브 유닛(318)이 연결되어 있다. 상기 아이솔레이션 밸브 유닛(318)은, 배기라인을 차단 또는 개방하는 아이솔레이션 밸브(304a,304b), 상기 아이솔레이션 밸브(304a,304b)에 연결되어 있으며, 에어공급부(310a,310b)로부터 공급된 에어를 이용하여 아이솔레이션 밸브(304a,304b)의 개폐 동작을 제어하는 커넥터(306a,306b), 상기 커넥터(306a,306b)에 연결되어 있는 강제 에어방출부(308a,308b) 및 에어방출부(311a,311b), 상기 아이솔레이션 밸브(304a,304b)에 연결되어 있는 아이솔레이션 밸브 제어부(312)로 구성된다. 그리고, 상기 아이솔레이션 밸브 제어부(312)에는 설비제어부(314)가 연결되어 있으며, 상기 아이솔레이션 밸브(304a,304b) 후단에는 상기 로드락 챔버(300a,300b) 내부를 진공으로 펌핑하기 위한 진공펌프(316)가 배기라인(303a,303b)을 통해 연결되어 있다.
여기서, 상기 강제 에어방출부(308a,308b)는 에어공급부(310a,310b)로부터의 에어 공급 중단시에 아이솔레이션 밸브(304a,304b)와 커넥터(306a,306b) 사이에 존재하는 에어를 신속하게 배출시키는 기능을 수행하게 된다. 이처럼, 아이솔레이션 밸브(304a,304b)와 커넥터(306a,306b) 사이에 존재하는 에어를 강제로 배출시킬 경우, 자연스러운 에어 흐름에 의해 에어가 배출되는 경우에 비해 에어 배출 속도가 상당히 빨라지게 되어 커넥터(306a,306b)의 차단 동작이 신속히 이루어진다. 이처럼, 커넥터(306a,306b)의 차단 동작이 신속히 이루어짐으로 인하여 아이솔레이션 밸브(304a,304b)에 대한 차단 동작 또한 신속히 이루어져 진공 상태를 유지하고 있는 로드락 챔버(300a,300b) 내부로 상압의 에어가 유입되는 것을 방지하게 된다. 따라서, 상기 강제 에어방출부(308a,308b)는 커넥터(306a,306b)에 구비되는 것이 바람직하나, 커넥터(306a,306b) 이외에 아이솔레이션 밸브(304a,304b)와 커넥터(306a,306b) 사이의 소정 구간에 구비될 수도 있다. 이때, 상기 커넥터(306a,306b)는 배기라인상의 이음부 또는 꺾음부로서 기능하는 부수적인 구성요소로서, 본 발명의 아이솔레이션 밸브 유닛(318)을 구성하는 필수구성은 아니다. 따라서, 상기 커넥터(306a,306b)를 형성하지 않을 경우, 상기 강제 에어방출부(308a,308b)를 아이솔레이션 밸브(304a,304b) 후단에 직접 형성하는 것도 가능하다. 그리고, 상기 아이솔레이션 밸브(304a,304b)는 예컨대, 솔레노이드 밸브로 구현할 수 있다. 그러나, 이는 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 분야의 당업자에 의해 얼마든지 다른 구성으로 구현될 수 있을 것이다.
따라서, 상기 로드락 챔버(300a,300b)에 대한 펌핑시에는 상기 에어공급부(310a,310b)로부터 에어가 분출되도록 하여 커넥터(306a,306b)를 개방하고, 이러한 커넥터(306a,306b)의 개방에 따라 아이솔레이션 밸브(304a,304b) 또한 개방되도록 한다. 이처럼 아이솔레이션 밸브(304a,304b)가 개방된 상태에서 진공펌프(316)를 이용하여 로드락 챔버(300a,300b) 내부를 펌핑함으로써, 상기 로드락 챔버(300a,300b) 내부를 진공상태로 유지하게 된다. 이와 반대로, 상기 로드락 챔버(300a,300b)에 대한 비펌핑시에는 상기 에어공급부(310a,310b)로부터의 에어 분출을 중단시키고, 상기 에어방출부(311a,311b)를 통해 에어를 배기시킴으로써, 상기 커넥터(306a,306b)를 차단하게 된다. 이때, 상기 커넥터(306a,306b)에 구비되어 있는 강제 에어방출부(308a,308b)를 통해 아이솔레이션 밸브(304a,304b)와 커넥터(306a,306b) 사이의 에어가 신속히 방출되도록 함으로써, 커넥터(306a,306b)의 차단이 보다 신속히 이루어지도록 한다. 그리고, 이러한 커넥터(306a,306b)의 신속한 차단으로 인해 아이솔레이션 밸브(304a,304b) 또한 차단되어 로드락 챔버(300a,300b)와 진공펌프(316) 사이의 배기라인(302a,303a,302b,303b)를 통한 에어의 흐름이 차단된다. 따라서, 상기 로드락 챔버(300a,300b)에 대한 펌핑동작은 이루어지지 못하게 된다.
한편, 상기와 같은 아이솔레이션 밸브의 개폐 원리에 따라 예컨대, 로드락 챔버A(300a)가 진공상태를 유지하고 있는 상태에서 로드락 챔버B(300b)에 대한 펌핑동작이 이루어지는 과정을 도 6 및 도 7을 참조하여 살펴보기로 하자.
도 6 및 도 7을 참조하면, 설비제어부(314)로부터 출력된 "로드락 챔버 B에 대한 펌핑" 신호를 아이솔레이션 밸브 제어부(312)측으로 전송한다(제400단계). 상기 "로드락 챔버 B에 대한 펌핑" 신호를 전송받은 아이솔레이션 밸브 제어부(312)는 에어공급부(310a)로부터의 에어 분출을 중단시킨다(제402단계). 이러한 에어 분출 중단으로 인해 공압튜브를 거쳐 커넥터(306a)측으로 공급되던 에어 흐름이 끊기 게 된다. 그리고, 이처럼 에어 분출이 중단된 상태에서 강제 에어방출부(308a)를 통해 상기 아이솔레이션 밸브(304a)와 커넥터(306a) 사이에 존재하는 에어를 신속하게 배기시켜 상기 커넥터(306a)를 차단한다(제404단계). 이처럼, 상기 커넥터(306a)부에 강제 에어방출부(308a)를 구비할 경우, 아이솔레이션 밸브(304a)와 커넥터(306a) 사이에 존재하는 에어는 자연현상에 따른 "자연스러운 배기"와 "강제 배기"를 통해 보다 신속히 배기된다. 그 결과, 커넥터(306a)의 차단이 월등히 빨라진다. 그리고, 상기 커넥터(306a)가 차단됨으로 인하여 아이솔레이션 밸브 또한 차단되며, 상기 아이솔레이션 밸브가 완전히 차단되었는가를 확인한다(제406단계). 확인 결과, 아이솔레이션 밸브(304a)가 차단되지 않았을 경우에는 상기 제402단계로 되돌아가 로드락 챔버A(300a)측의 에어공급부(310a)로부터의 에어 분출 상태를 점검한다. 한편, 아이솔레이션 밸브(304a)가 차단된 것으로 확인되면, 로드락 챔버B(300b)측의 에어공급부(310b)로부터 에어가 분출되도록 명령한다. 이처럼, 에어공급부(310b)로부터 분출된 에어는 공압튜브를 거쳐 커넥터(306b)로 공급되며, 그로 인해 커넥터(306b)가 개방되어 아이솔레이션 밸브(304b) 또한 개방시키게 된다(제408단계). 그리고, 상기 아이솔레이션 밸브(304b)가 개방됨으로 인하여 배기라인(302b,303b)을 통하여 로드락 챔버B(300b)와 진공펌프(316)는 서로 연결된다. 따라서, 상기 진공펌프(316)를 이용하여 로드락 챔버B(300b) 내부를 펌핑하게 된다(제410단계). 그리고, 상기 진공펌프(316)를 통해 펌핑되는 로드락 챔버B(300b) 내부의 진공압이 공정시 요구되는 압력 범위인가를 확인한다(제412단계). 확인 결과, 로드락 챔버B(300b) 내부의 진공압이 요구되는 압력 범위에 미치지 못할 경우에는 계속해서 로드락 챔버B(300b)에 대한 펌핑이 이루어지도록 한다.
상기한 본 발명의 제2실시예에 따르면, 상기 "로드락 챔버 B에 대한 펌핑" 신호를 전송받은 아이솔레이션 밸브 제어부(312)에 의해 에어공급부(314)로부터의 에어 분출을 중단시킴과 동시에 상기 강제 에어방출부(308a)를 통해 상기 아이솔레이션 밸브(304a)와 커넥터(306a) 사이에 존재하는 에어를 신속하게 배기시킨다. 이처럼 강제 에어방출부(308a)를 통해 아이솔레이션 밸브(304a)와 커넥터(306a) 사이에 존재하는 에어를 배기시킬 경우, 자연현상에 따른 "자연스러운 배기"와 "강제 배기"로 인한 두가지 종류의 배기 과정이 수행된다. 따라서, "자연스러운 배기" 에만 의존하는 경우에 비해 커넥터(306a)의 차단 속도 및 이와 연동되는 아이솔레이션 밸브(304a)의 차단 속도가 월등히 향상된다. 그 결과, 배기라인(302a,303a)에 존재하는 상압의 에어가 진공 상태의 로드락 챔버A(300a) 내부로 유입되어 와류를 일으키는 종래의 문제점을 효과적으로 해소할 수 있게 된다.
한편, 상기한 본 발명의 제2실시예에 있어서, 도 7에 도시된 플로우챠트에서는 상기 제402단계 내지 제410단계의 동작 과정이 순차적으로 진행되는 것으로 도시되어 있다. 도 7에 도시된 것과 같이, 상기 제402단계 내지 제410단계의 동작 과정이 순차적으로 진행되더라도 강제 에어방출부(308a)를 통해 커넥터(306a)의 차단이 신속히 이루어짐으로써, 로드락 챔버B(300b)에 연결된 아이솔레이션 밸브(304b)의 개방 동작이 수행되기까지의 시간적 딜레이는 크지 않을 것으로 예상된다.
그러나, 상기 제402단계 내지 제410단계가 동시가 이루어지도록 하는 것도 물론 가능하다. 즉, 설비제어부(314)로부터 출력된 "로드락 챔버 B에 대한 펌핑" 신호를 아이솔레이션 밸브 제어부(312)측으로 전송한다. 그리고, 상기 "로드락 챔버 B에 대한 펌핑" 신호를 전송받은 아이솔레이션 밸브 제어부(312)는 로드락 챔버A(300a)측의 에어공급부(310a)로부터의 에어 분출을 중단시킴과 동시에 로드락 챔버B(300b)측의 에어공급부(310b)에 대해서는 에어를 분출토록 명령한다. 그러면, 상기 커넥터(306a)측으로의 에어 공급이 중단됨과 동시에 상기 커넥터(306a)에 구비된 강제 에어방출부(308a)를 통해 상기 아이솔레이션 밸브(304a)와 커넥터(306a) 사이에 존재하는 잔류 에어가 신속하게 배기되도록 한다. 그로 인해, 상기 커넥터(306a) 및 이에 연동된 아이솔레이션 밸브(304a)가 차단된다. 그리고, 로드락 챔버A(300a)측의 에어공급부(310a)로부터의 에어 분출을 차단시킴과 동시에 로드락 챔버B(300b)측의 에어공급부(310b)로부터는 에어가 분출되도록 한다. 그 결과, 로드락 챔버A(300a)측의 상기 커넥터(306a) 및 아이솔레이션 밸브(304a)가 차단됨과 동시에 로드락 챔버B(300b)측의 커넥터(306b) 및 아이솔레이션 밸브(304b)의 개방이 이루어진다.
이처럼, 상기 아이솔레이션 밸브(304a)의 차단 동작이 신속히 이루어지도록 함으로써, 배기라인(302a,303a)에 존재하는 상압의 에어가 진공 상태의 로드락 챔버A(300a) 내부로 유입되어 와류를 일으키는 종래의 문제점을 해소할 수 있다. 또한, 로드락 챔버A(300a)측의 커넥터(306a) 및 아이솔레이션 밸브(304a)의 차단됨과 동시에 로드락 챔버B(300b)측의 커넥터(306b) 및 아이솔레이션 밸브(304b)의 개방이 동시에 이루어질 수 있도록 함으로써, 아이솔레이션 밸브(304a,304b)간의 개폐에 따른 시간적 딜레이를 완화시킬 수 있게 된다.
상기한 바와 같이 본 발명에서는, 진공 상태의 로드락 챔버에 구비된 아이솔레이션 밸브의 차단 동작이 비진공 상태의 로드락 챔버에 구비된 아이솔레이션 밸브의 개방 동작에 선행하도록 한다. 그 결과, 진공 상태의 로드락 챔버 내부에 와류가 형성되는 것을 방지하여 로드락 챔버 내부의 파티클 발생을 최소화할 수 있게 된다. 따라서, 웨이퍼 로스 및 PM 주기 단축과 같은 종래의 문제점을 해소하여 반도체 디바이스의 신뢰성 및 수율 향상을 도모할 수 잇게 된다.
또한, 상기 아이솔레이션 밸브를 개폐를 제어하는 커넥터에 강제 에어 방출부를 구비하여 아이솔레이션 밸브를 보다 신속히 차단시킴으로써, 아이솔레이션 밸브 개폐에 따른 시간적 딜레이를 최소화하여 공정 효율을 보다 증대시킬 수 있게 된다.

Claims (19)

  1. 외부로부터 독립된 공간을 제공하는 복수개의 챔버;
    상기 챔버 내부의 에어를 배기시키는 배기라인; 및
    상기 배기라인을 통해 배기되는 에어의 유동을 단속하도록 개폐동작되며, 서로 다른 진공 상태를 가지는 복수개의 챔버들중 타 챔버들에 비해 진공도가 보다 높은 제1챔버에 연결된 제1배기라인을 먼저 차단한 후, 상기 서로 다른 진공 상태를 가지는 복수개의 챔버들중 상기 제1챔버에 비해 진공도가 보다 낮은 제2챔버에 연결된 제2배기라인을 개방시키는 아이솔레이션 밸브 유닛을 포함함을 특징으로 하는 반도체 디바이스 제조설비의 진공장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 아이솔레이션 밸브 유닛은;
    상기 챔버에 연결된 배기라인을 차단 또는 개방하는 복수개의 아이솔레이션 밸브,
    상기 복수개의 아이솔레이션 밸브에 연결되어 있으며, 설비제어부측으로부터 전송되는 펌핑 신호에 따라 상기 복수개의 챔버에 연결된 아이솔레이션 밸브의 개방 또는 차단을 명령하는 아이솔레이션 밸브 제어부,
    상기 아이솔레이션 밸브 제어부로부터의 상기 아이솔레이션 개방 명령에 따라 상기 아이솔레이션 밸브측으로 에어를 공급하는 에어공급부, 및
    상기 아이솔레이션 밸브 제어부로부터의 상기 아이솔레이션 밸브 차단 명령에 따라 상기 아이솔레이션 밸브측으로 공급된 에어를 방출시키는 에어방출부로 구성됨을 특징으로 하는 반도체 디바이스 제조설비의 진공장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 복수개의 아이솔레이션 밸브는 상기 에어공급부로부터의 에어 유입 여부에 따라 각각 개폐되는 공압단속기 및 상기 공압단속기의 개폐 여부에 따라 개폐되는 진공단속기로 구성됨을 특징으로 하는 반도체 디바이스 제조설비의 진공장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 에어공급부 및 에어방출부는 공압튜브상의 커넥터를 통해 상기 공압단속기와 연결됨을 특징으로 하는 반도체 디바이스 제조설비의 진공장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 아이솔레이션 밸브 제어부는 상기 복수개의 아이솔레이션 밸브에 구비된 복수개의 공압단속기에 연결됨을 특징으로 하는 반도체 디바이스 제조설비의 진공장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 챔버는 로드락 챔버임을 특징으로 하는 반도체 디바이스 제조설비의 진공장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 아이솔레이션 밸브 유닛은;
    상기 챔버에 연결된 배기라인을 차단 또는 개방하는 복수개의 아이솔레이션 밸브,
    상기 아이솔레이션 밸브에 연결되어 있으며, 설비제어부측으로부터 전송되는 펌핑 신호에 따라 상기 복수개의 챔버에 연결된 아이솔레이션 밸브의 개방 또는 차단을 명령하는 아이솔레이션 밸브 제어부,
    상기 아이솔레이션 밸브 제어부로부터의 상기 아이솔레이션 밸브 개방 명령에 따라 상기 아이솔레이션 밸브측으로 에어를 공급하는 에어공급부,
    상기 아이솔레이션 밸브 제어부로부터의 상기 아이솔레이션 차단 명령에 따라 상기 아이솔레이션 밸브측으로 공급된 에어를 방출시키는 에어방출부, 및
    상기 아이솔레이션 밸브 제어부의 명령에 따라 상기 아이솔레이션 밸브측으로의 에어 공급 중단시, 상기 아이솔레이션 밸브와 커넥터 사이에 존재하는 에어를 강제로 배기시키는 강제 에어방출부로 구성됨을 특징으로 하는 반도체 디바이스 제조설비의 진공장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 에어공급부 및 에어방출부는 공압튜브상의 커넥터를 통해 상기 아이솔레이션 밸브와 연결됨을 특징으로 하는 반도체 디바이스 제조설비의 진공장치.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 강제 에어방출부는 상기 커넥터에 형성됨을 특징으로 하는 반도체 디바이스 제조설비의 진공장치.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 챔버는 로드락 챔버임을 특징으로 하는 반도체 디바이스 제조설비의 진공장치.
  11. 외부로부터 독립된 공간을 제공하는 복수개의 챔버;
    상기 챔버 내부의 에어를 펌핑하는 진공 펌프;
    상기 진공 펌프에서 상기 복수개의 챔버에 분기되어 연결되며, 상기 챔버 내부의 에어가 상기 진공 펌프를 통해 펌핑되도록 하는 배기라인;
    상기 배기라인을 통해 배기되는 에어의 유동을 단속하도록 개폐동작되며, 서로 다른 진공 상태를 가지는 복수개의 챔버들중 타 챔버들에 비해 진공도가 보다 높은 제1챔버에 연결된 제1배기라인을 먼저 차단한 후, 상기 서로 다른 진공 상태를 가지는 복수개의 챔버들중 상기 제1챔버에 비해 진공도가 보다 낮은 제2챔버에 연결된 제2배기라인을 개방시키는 적어도 하나이상의 아이솔레이션 밸브 유닛을 포함함을 특징으로 하는 반도체 디바이스 제조설비의 진공장치.
  12. 서로 다른 진공 상태를 가지는 복수개의 챔버들중 타 챔버들에 비해 진공도가 보다 높은 제1챔버에 연결된 제1배기라인을 차단하는 단계와;
    상기 제1배기라인을 차단시킨 후, 서로 다른 진공 상태를 가지는 복수개의 챔버들중 상기 제1챔버에 비해 진공도가 보다 낮은 제2챔버에 연결된 제2배기라인을 개방하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 반도체 디바이스 제조설비의 진공방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 제1배기라인의 차단 상태를 확인하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 반도체 디바이스 제조설비의 진공방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 제1챔버에 연결된 제1배기라인을 차단하는 단계는;
    상기 제1배기라인에 연결된 에어공급부로부터의 에어 공급을 중단시켜, 상기 에어공급부와 상기 제1배기라인 사이에 형성되어 있는 커넥터를 차단하는 단계와,
    상기 커넥터를 차단함에 의해 상기 제1배기라인을 개폐시키는 아이솔레이션 밸브를 차단하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 반도체 디바이스 제조설비의 진공방법.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 제1챔버에 연결된 제1배기라인을 차단하는 단계는;
    상기 제1배기라인에 연결된 에어공급부로부터의 에어 공급을 중단시키는 단계와,
    상기 에어공급부와 상기 제1배기라인 사이에 형성되어 있는 커넥터에 구비된 강제 에어방출부를 이용하여 상기 커넥터 내부의 에어를 강제로 배기시킴으로써, 상기 커넥터를 차단하는 단계와,
    상기 커넥터를 차단함에 의해 상기 제1배기라인을 개폐시키는 아이솔레이션 밸브를 차단하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 반도체 디바이스 제조설비의 진공방법.
  16. 제 14항 또는 제15항에 있어서, 상기 제2챔버에 연결된 제2배기라인을 개방하는 단계는;
    상기 제2배기라인에 연결된 에어공급부로부터 에어를 방출시키는 단계와,
    상기 에어가 방출됨에 따라 형성되는 에어압으로 상기 에어공급부와 상기 제2배기라인 사이에 형성되어 있는 커넥터를 개방하는 단계와,
    상기 커넥터를 개방함에 의해 상기 제2배기라인을 개폐시키는 아이솔레이션 밸브를 개방하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 반도체 디바이스 제조설비의 진공방법.
  17. 서로 다른 진공 상태를 가지는 복수개의 챔버들중 타 챔버들에 비해 진공도가 보다 높은 제1챔버에 연결된 제1배기라인을 차단하는 단계와 서로 다른 진공 상태를 가지는 복수개의 챔버들중 상기 제1챔버에 비해 진공도가 보다 낮은 제2챔버에 연결된 제2배기라인을 개방시키는 단계가 동시에 진행되도록 함을 특징으로 하는 반도체 디바이스 제조설비의 진공방법.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 제1챔버에 연결된 제1배기라인을 차단하는 단계는;
    상기 제1배기라인에 연결된 에어공급부로부터의 에어 공급을 중단시키는 단계와,
    상기 에어공급부와 상기 제1배기라인 사이에 형성되어 있는 커넥터에 구비된 강제 에어방출부를 이용하여 상기 커넥터 내부의 에어를 강제로 배기시킴으로써, 상기 커넥터를 차단하는 단계와,
    상기 커넥터를 차단함에 의해 상기 제1배기라인을 개폐시키는 아이솔레이션 밸브를 차단하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 반도체 디바이스 제조설비의 진공방법.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 제2챔버에 연결된 제2배기라인을 개방하는 단계는,
    상기 제2배기라인에 연결된 에어공급부로부터 에어를 방출시키는 단계와;
    상기 에어가 방출됨에 따라 형성되는 에어압으로 상기 에어공급부와 상기 제2배기라인 사이에 형성되어 있는 커넥터를 개방하는 단계와,
    상기 커넥터를 개방함에 의해 상기 제2배기라인을 개폐시키는 아이솔레이션 밸브를 개방하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 반도체 디바이스 제조설비의 진공방법.
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