KR100849943B1 - 로드락 챔버와 프로세스 챔버 간의 기압 완충을 위한 버퍼챔버 - Google Patents

로드락 챔버와 프로세스 챔버 간의 기압 완충을 위한 버퍼챔버 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내부에 상호 역동작의 반도체 자재 이송 동작을 수행하여 반도체 자재 수납장치와 프로세스 챔버 간에 반도체 자재를 이송하는 듀얼 이송암이 설치되어 있는 로드락 챔버와 프로세스 챔버 간에 개재되어 양 챔버 간의 기압을 완충하는 버퍼 챔버에 있어서, 상기 로드락 챔버와 프로세스 챔버의 사이에 배치되고 양측면에 상기 반도체 자재의 반입 및 반출을 위한 개구가 형성된 본체부, 상기 로드락 챔버 측에 형성된 상기 개구를 개폐시키기 위한 제 1 게이트 밸브 및 상기 프로세스 챔버 측에 형성된 상기 개구를 개폐시키기 위한 제 2 게이트 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 로드락 챔버와 프로세스 챔버의 직접 결합시 발생할 수 있는 양 챔버 간의 가스 누설을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
웨이퍼, 반도체자재, 로드락, 로드락챔버, 버퍼챔버, 프로세스챔버.

Description

로드락 챔버와 프로세스 챔버 간의 기압 완충을 위한 버퍼 챔버{A Buffer Chamber For Buffering Air Pressure Between Loadlock Chamber and Process Chamber}
도 1은 종래 일반적인 반도체 자재 처리를 위한 클러스터 툴의 구성도이다.
도 2는 로드락 챔버와 프로세스 챔버 간에 본 발명에 따른 버퍼 챔버가 적용된 구조를 도시한 사시도이다.
도 3은 로드락 챔버와 프로세스 챔버 간에 본 발명에 따른 버퍼 챔버가 적용된 구조를 도시한 측면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 로드락 챔버의 세부 구조를 도시한 사시도이다.
<주요도면부호에 관한 설명>
30 : 로드락 챔버 40 : 프로세스 챔버
50 : 버퍼 챔버 51 : 제 1 게이트 밸브
53 : 제 2 게이트 밸브 55 : 진공 라인
본 발명은 버퍼 챔버에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내부에 반송 로봇이 구비되어 반도체 자재가 수납된 자재 수납장치로부터 직접 반도체 자재를 반출하여 프로세스 챔버로 제공하는 로드락 챔버와 프로세스 챔버 간의 기압 차이를 완충시키기 위한 퍼버 챔버에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는, 기판인 웨이퍼(wafer) 상에 여러 가지 물질을 박막형태로 증착하고 이를 패터닝하여 구현되는데, 이를 위하여 증착공정, 식각공정, 세정공정, 건조공정 등 여러 단계의 서로 다른 공정이 요구된다.
이러한 각각의 공정에서 처리 대상물인 웨이퍼는 해당공정의 진행에 적절한 환경을 가지고 있는 프로세스 챔버내에서 처리되는데, 근래에는 웨이퍼를 프로세스 모듈로 이송 또는 회송하여 공정 프로세스를 진행할 수 있도록 하는 클러스터 툴(cluster tool)이 널리 사용되고 있다.
도 1은 일반적인 클러스터 툴의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
클러스터 툴은, 크게 웨이퍼(122)가 초기 또는 최종적으로 안착되는 전면 개방 방식의 파드인 풉(FOUP : Front Opening Unified Pod)이 적재되는 복수 개의 로드 포트(load port)(115 ~ 118)와, 로드포트(115 ~ 118)에 위치하는 웨이퍼(122)를 위치 정렬하여 이송하는 프론트 엔드 모듈(front end module : 114)과, 프론트 엔드 모듈(114)으로부터 이송된 웨이퍼(122)를 적재한 후 진공압을 인가하여 내부를 진공상태로 만드는 로드락 챔버(load lock chamber : 108)와, 진공압 상태의 로드 락 챔버(108)에서 적재된 웨이퍼(122)를 해당 프로세서 챔버(104)로 이송하는 이송 로봇(120)이 설치된 이송 챔버(102)를 포함하여 구성된다.
프론트 엔드 시스템(20)은 대기에 개방된 오염이 되지 않은 공간에 위치하며, 도시되어 있지는 않으나, 로드포트(115 ~ 118)에 각각 적재된 웨이퍼를 이송하는 ATM 로봇(atmosphere robot)과, 이러한 ATM 로봇에 의해 이송된 웨이퍼를 위치 정렬하는 ATM 얼라이너(atmosphere aligner)를 가지고 있어 웨이퍼의 이송 및 위치정렬을 가능하게 한다.
또한, 로드락 챔버(108)에는 웨이퍼의 적재위치인 메탈 쉘프(shelf : 미도시 됨)가 각각 구비되어, 이러한 메탈 쉘프 상에 웨이퍼(122)가 적재되고, 메탈 쉘프에 적재된 웨이퍼는 이송 챔버(102)에 위치하는 이송 로봇(120)에 의하여 해당 프로세스 챔버(104)내로 이송된다.
그러나, 상기의 클러스터 툴에 의할 경우에는 프론트 엔드 모듈(114)의 ATM 로봇과 ATM 얼라이너의 설치, 이송 챔버(102)의 이송 로봇(120)의 설치 등으로 인해 제조 단가가 높아지는 문제점이 있을 뿐 아니라, 프론트 엔드 모듈(114), 이송 챔버(102) 등의 공간 때문에 전체 장치가 대형화되어 넓은 설치면적이 소요되고 단가가 상승하는 문제점이 있다.
또한, 로드 포트(115 ~ 118)에서 프론트 엔드 모듈(114), 프론트 엔드 모듈(114)에서 로드락 챔버(208), 로드락 챔버(208)에서 프로세스 챔버(104)로의 다단계의 웨이퍼(122) 전송 과정이 포함되어 웨이퍼(122)의 전송에 과다한 시간이 소요되어 반도체 제조 수율이 현저하게 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 프론트 엔드 모듈과 이송 챔버를 생략하고 로드락 챔버가 자재 수납장치로부터 직접 웨이퍼 등의 반도체 자재를 반출하여 바로 해당 프로세스 챔버로 전송할 수 있도록 하고, 로드락 챔버와 프로세스 챔버간에 기압 차를 완충하는 버퍼 챔버를 개재시켜 양 챔버의 직접 결합시 발생할 수 있는 양 챔버 간의 가스 누설을 미연에 방지할 수 있도록 하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 내부에 상호 역동작의 반도체 자재 이송 동작을 수행하여 반도체 자재 수납장치와 프로세스 챔버 간에 반도체 자재를 이송하는 듀얼 이송암이 설치되어 있는 로드락 챔버와 프로세스 챔버 간에 개재되어 양 챔버 간의 기압을 완충하는 버퍼 챔버에 있어서, 상기 로드락 챔버와 프로세스 챔버의 사이에 배치되고 양측면에 상기 반도체 자재의 반입 및 반출을 위한 개구가 형성된 본체부, 상기 로드락 챔버 측에 형성된 상기 개구를 개폐시키기 위한 제 1 게이트 밸브 및 상기 프로세스 챔버 측에 형성된 상기 개구를 개폐시키기 위한 제 2 게이트 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 본 발명의 버퍼 챔버는 상기 본체부 내의 진공압을 조절하기 위한 진공 라인이 더 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 진공라인은 상기 프로세스 챔버의 내부가 진공 상태이고 상기 로드락 챔버의 내부가 대기압 상태인 경우 본체부의 내부가 상기 프로세스 챔버보다 고진공 상태가 되도록 제어하고, 상기 로드락 챔버가 프로세스 챔버보다 고진공 상태인 경우 본체부의 내부가 상기 프로세스 챔버보다 저진공 상태가 되도록 제어하는 것이 보다 바람직하다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 로드락 챔버와 프로세스 챔버 간에 본 발명에 따른 버퍼 챔버가 적용된 구조를 도시한 사시도이고, 도 3은 로드락 챔버와 프로세스 챔버 간에 본 발명에 따른 버퍼 챔버가 적용된 구조를 도시한 측면도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 버퍼 챔버(50)는 로드락 챔버(30)와 프로세스 챔버(40)의 사이에 개재된다.
로드락 챔버(30)는 웨이퍼(122)가 수납된 수납장치와 프로세서 챔버(40) 사이에 위치하여 대기압 상태인 수납장치와 진공압 상태인 프로세서 챔버(40) 간의 기압 차를 조절해주는 장비로서 본원발명에서는 로드락 챔버(30) 내에 수납장치에 수납된 웨이퍼(122)를 반출하여 프로세서 챔버(40)로 이송하는 반송 로봇이 설치되어 있다.
예를 들어, 본 발명에 따른 로드락 챔버(30)는 풉이 장착되는 로드포트와 프 로세스 챔버(40) 사이에 직접 결합되도록 설치될 수 있으며, 이에 의할 경우 종래 로드포트와 로드락 챔버(30) 사이에 설치되는 프론트 엔드 모듈(114)과 이송 로봇(120)이 설치된 이송 챔버(102)가 생략될 수 있음을 주목하여야 한다. 로드락 챔버(30)의 세부 구성에 대해서는 도 4에서 상세하게 설명하기로 한다.
버퍼 챔버(50)는 로드락 챔버(30)와 프로세스 챔버(40) 간에 개재되어 양 챔버 간의 기압 차를 완충하기 위한 것이다. 즉, 종래의 클러스터 툴에서는 로드락 챔버와 프로세스 챔버 사이에 이송 챔버가 개재되어 양 챔버 간의 완충 역할을 할 수 있으나, 본원발명과 같이, 로드락 챔버(30)가 프로세스 챔버(40)에 직접 연결되는 경우에는 로드락 챔버(30)와 프로세스 챔버(40)가 1개의 게이트 밸브 만으로 상호 단속되므로 게이트 밸브의 실링이 완전하지 못한 경우 양 챔버 간의 기압차로 인해 한 쪽 챔버의 가스가 다른 쪽 챔버로 유입되는 문제가 발생할 수 있다.
예를 들면, 프로세스 챔버(40)의 내부가 진공 상태이고 로드락 챔버(30)의 내부가 대기압 상태인 경우 로드락 챔버(30) 쪽이 기압이 높으므로 게이트 밸브의 미세한 틈을 통해 대기압의 가스가 프로세스 챔버(40)로 유입될 수 있으며, 로드락 챔버(30)가 프로세스 챔버(40)보다 고진공 상태이고 프로세스 챔버(40) 내에 유해한 처리 가스가 차 있는 경우에는 역으로 처리 가스가 로드락 챔버(30) 측으로 유입되는 경우가 발생할 수 있다.
따라서, 본원발명에서는 로드락 챔버(30)와 프로세스 챔버(40)의 사이에 버퍼 챔버(50)를 개재시켜 양 챔버 간의 기압 차를 완충시키도록 한 것이 특징이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 버퍼 챔버(50)는 로드락 챔버(30)와 프로세스 챔 버(40)의 사이에 배치되고 양측면에 웨이퍼(122)의 반입 및 반출을 위한 개구(미도시)가 형성된 본체부(51), 로드락 챔버(30) 측의 개구를 개폐시키기 위한 제 1 게이트 밸브(53), 프로세스 챔버(40) 측의 개구를 개폐시키기 위한 제 2 게이트 밸브(55)를 포함하여 구성된다.
즉, 본원발명에서는 로드락 챔버(30)와 프로세스 챔버(40)가 2개의 게이트 밸브(55)를 통해 격리되므로 보다 높은 실링을 제공하여 누설에 의해 한 쪽 챔버의 가스가 다른 쪽 챔버로 유입되는 현상을 해결할 수 있도록 하는 것이 특징이다.
또한, 본체부(51)의 하단에는 버퍼 챔버(50) 내의 진공압을 조절하기 위한 진공 라인(57)이 설치되어 있다. 진공 라인(57)은 버퍼 챔버(50) 내를 진공 상태로 유지하도록 진공압을 인가하는 일반적인 기능 외에 로드락 챔버(30)와 프로세스 챔버(40)의 기압 상태에 따라 버퍼 챔버(50) 내의 진공압을 조절하여 양 챔버 간의 기압차를 완충하도록 하는 완충 기능을 수행하도록 하는 것이 바람직하다.
즉, 프로세스 챔버(40)의 내부가 진공 상태이고 로드락 챔버(30)의 내부가 대기압 상태인 경우 버퍼 챔버(50) 내부가 프로세스 챔버(40)보다 고진공 상태가 되도록(압력이 낮아지도록) 제어함으로써 로드락 챔버(30) 쪽의 대기압 상태의 가스가 프로세스 챔버(40)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 로드락 챔버(30)가 프로세스 챔버(40)보다 고진공 상태이고 프로세스 챔버(40) 내에 유해한 처리 가스가 차 있는 경우에는 버퍼 챔버(50) 내부의 압력을 증가시켜 버퍼 챔버(50) 내부가 프로세스 챔버(40)보다 저진공 상태가 되도록 함으로써 프로세스 챔버(40) 내의 유해 처리 가스가 버퍼 챔버(50) 측으로 유입되는 것 을 방지할 수 있다.
본 발명에서 버퍼 챔버(50)는 로드락 챔버(30)와 프로세스 챔버(40) 간의 기압차를 완충하기 위한 용도만으로 사용되는 것이므로 큰 부피를 요구하지 않으며, 2개의 게이트 밸브(53, 55)의 설치 및 양 챔버 간의 기압차를 완충할 수 있을 정도의 부피만이 요구되므로 버퍼 챔버(50)의 부피를 최소화하여 전체적인 풋프린트를 증가가 거의 발생하지 않도록 하는 것이 가능하다.
도 4는 본 발명에 따른 로드락 챔버의 세부 구조를 도시한 사시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 로드락 챔버는 본체부(31), 듀얼 암 구조의 제 1 및 제 2 이송암 및 2개의 모터(33a, 33b)를 포함하여 구성된다.
본체부(31)는 전단이 웨이퍼(122)가 수납된 수납장치에 연결되고 후단이 프로세스 챔버(40)의 전단에 위치하며, 전단 및 후단에 웨이퍼(122)의 반입 및 반출을 위한 게이트(39a, 39b)가 형성되어 있다. 본체부(31)의 저면부에는 처리된 웨이퍼(122)를 반출하기 전 챔버 내부를 질소 가스 등으로 퍼징하기 위한 퍼징 라인(37b) 및 처리할 웨이퍼(122)를 프로세스 챔버(40)로 반출하기 전에 챔버 내부를 프로세스 챔버(40)와 동일한 진공 상태가 되도록 진공압을 인가하기 위한 진공 라인(38b)이 형성되어 있다.
제 1 이송암 및 제 2 이송암은 본체부(31) 내부의 상면 및 하면에 각각 설치되어 로드포트(10)에 장착된 풉(20)과 프로세스 챔버(40) 간의 반도체 자재 이송 처리를 수행하는 것으로서, 제 1 암(34)과 제 2 암(35)이 접혔다가 펼쳐지는 신축 구조를 갖는 스칼라 암 구조를 가지며, 제 2 암(35)의 선단에는 웨이퍼(122)를 파지하는 엔드 이펙터(End Effector : 36)가 형성되어 있다.
본체부(10) 외부의 상면 및 하면에는 제 1 이송암 및 제 2 이송암을 구동하기 위한 모터(33a, 33b)가 설치되어 있다. 본 발명에서 모터(33a, 33b)가 본체부(10)의 외부에 설치되므로 모터(33a, 33b)와 제 1 암(34)의 결합 부위에 완전한 실링을 유지하는 것이 필요하며, 이를 위해 상기 결합 부위에 자성 유체를 삽입하는 등의 실링 방식이 적용될 수 있다.
본 발명에서 2개의 모터(33a, 33b)는 상호 역방향으로 회전하여 제 1 이송암과 제 2 이송암이 상호 역방향의 반도체 자재 이송 동작을 수행하도록 제어한다.
즉, 본 발명에서는 상하에 2개의 이송암이 배치되어 하나의 이송암이 전단의 수납장치로부터 처리할 웨이퍼(122)를 반출하여 프로세스 챔버(40)로 이송하는 동안 다른 하나의 이송암이 프로세스 챔버(40)로부터 처리가 완료된 웨이퍼(122)를 반출하여 수납장치 측으로 이송하는 동작이 수행되어 웨이퍼(122)의 처리 속도를 현저하게 향상시킬 수 있는 구조를 취하고 있다.
본 발명과 같이 이중 이송암을 사용하는 경우 상부 이송암의 동작시 상부에 존재하는 파티클(Particle)이 하부의 웨이퍼(122)로 떨어져 웨이퍼(122)가 오염될 수 있으므로 본체부 내부 중앙에 제 1 이송암과 제 2 이송암을 공간적으로 격리시키기 위한 격리 플레이트(32)가 설치되는 것이 바람직하다.
그리고, 격리 플레이트(32)에서 퍼징 라인(37b)의 상부 및 진공 라인(38b)의 상부측에 위치하는 각 모서리에는 퍼징 및 진공압 조절 동작 시 격리 플레이트(32) 의 상부 공간과 하부 공간이 연통할 수 있도록 제 1 및 제 2 쓰루홀(37a, 37b)이 형성되는 것이 보다 바람직하다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 프론트 엔드 모듈과 이송 챔버를 생략하고 로드락 챔버가 자재 수납장치로부터 직접 웨이퍼 등의 반도체 자재를 반출하여 바로 해당 프로세스 챔버로 전송할 수 있도록 하고, 로드락 챔버와 프로세스 챔버간에 기압 차를 완충하는 버퍼 챔버를 개재시켜 양 챔버의 직접 결합시 발생할 수 있는 양 챔버 간의 가스 누설을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims (3)

  1. 내부에 상호 역동작의 반도체 자재 이송 동작을 수행하여 반도체 자재 수납장치와 프로세스 챔버 간에 반도체 자재를 이송하는 듀얼 이송암이 설치되어 있는 로드락 챔버와 프로세스 챔버 간에 개재되어 양 챔버 간의 기압을 완충하는 버퍼 챔버에 있어서,
    상기 로드락 챔버와 프로세스 챔버의 사이에 배치되고 양측면에 상기 반도체 자재의 반입 및 반출을 위한 개구가 형성된 본체부;
    상기 로드락 챔버 측에 형성된 상기 개구를 개폐시키기 위한 제 1 게이트 밸브;
    상기 프로세스 챔버 측에 형성된 상기 개구를 개폐시키기 위한 제 2 게이트 밸브; 및
    상기 본체부 내의 진공압을 조절하기 위한 진공 라인을 포함하되,
    상기 진공라인은 상기 프로세스 챔버의 내부가 진공 상태이고 상기 로드락 챔버의 내부가 대기압 상태인 경우 본체부의 내부가 상기 프로세스 챔버보다 고진공 상태가 되도록 제어하고, 상기 로드락 챔버가 프로세스 챔버보다 고진공 상태인 경우 본체부의 내부가 상기 프로세스 챔버보다 저진공 상태가 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 로드락 챔버와 프로세스 챔버 간의 기압 완충을 위한 버퍼 챔버.
  2. 삭제
  3. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH04163937A (ja) * 1990-10-29 1992-06-09 Fujitsu Ltd 半導体製造装置
KR20050004598A (ko) * 2003-07-03 2005-01-12 삼성전자주식회사 액정 표시 장치용 처리 시스템

Patent Citations (2)

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