KR101118914B1 - 진공펌핑 시스템 및 방법과 이를 이용하는 공정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대기압 상태를 유지하며 내부에 로봇을 포함하는 이송부와, 슬롯밸브를 사이에 두고 상기 이송부의 일 측부에 연결되며 진공상태와 대기압상태를 반복하는 하나 이상의 공정 챔버를 포함하는 공정장치에 관한 것이다.

상기 공정챔버는 대기압상태와 진공상태를 반복하여야 하기 때문에 펌핑속도를 높여 생산성을 높일 수 있는 진공 펌핑시스템과 벤팅가스를 공급할 때 챔버 내부의 온도충격을 최소화하고 벤팅속도를 높일 수 있는 가압 벤팅시스템을 제안한다.

본 발명에 따르면, 반도체 또는 LCD 제조에 사용되는 공정장치에서, 진공분위기의 이송챔버 및 이송챔버 로봇과, 로드락챔버를 생략할 수 있으므로 장비전체의 풋프린트를 감소시킬 수 있게 되고, 나아가 장비의 가격을 낮출 수 있게 된다.

공정장치, 이송부, 대기압, 진공펌핑, 가압벤팅

Description

진공펌핑 시스템 및 방법과 이를 이용하는 공정장치{Vacuum pumping system and method, and process apparatus using the same}

도 1은 종래 공정장치의 구성도

도 2는 종래 공정챔버의 진공펌핑 및 벤팅 시스템 구성도

도 3은 부스터펌프의 원리를 나타내는 도면

도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 실시예에 따른 공정장치의 여러 유형을 예시한 구성도

도 5는 펌핑속도를 나타낸 그래프

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 진공펌핑시스템의 구성도

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 진공펌핑시스템의 다른 구성도

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 진공펌핑시스템의 또 다른 구성도

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 가압 벤팅시스템의 구성도

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 가입 벤팅시스템의 다른 구성도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 이송부 12 : 로봇

20, 30 : 제1,2 로드 포트 60 : 얼라이너

100 : 공정챔버 110 : 슬롯밸브

120 : 터보분자펌프 122 : 펜들럼밸브

210 : 제1 배기라인 220 : 제2 배기라인

230 : 바이패스라인 310, 320 : 제1,2 스리웨이밸브

410 : 부스터펌프 420 : 드라이펌프

500a, 500b : 제1,2 벤팅라인 510a, 510b : 제1,2 니들밸브

520a, 520b : 제1,2 히팅장치 530a, 530b : 제1,2 팽창부

532a, 532b : 제3,4 히팅장치

본 발명은 반도체칩 또는 액정표시소자를 제조하기 위해 웨이퍼 또는 글래스(이하 '기판'이라 함)에 대한 공정을 수행하는 공정장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체칩 또는 액정표시장치를 제조하기 위해서는 대상물인 기판에 대해 박막증착, 식각, 세정 등의 공정을 수 회 내지 수십 회 반복하여 실시하여야 하는데, 이러한 각 공정은 최적의 환경이 조성된 공정챔버 내부에서 진행된다.

특히 최근에는 단시간에 다량의 기판을 처리하기 위해 기판에 대한 공정을 직접 수행하는 공정챔버와, 기판의 출입을 위한 완충영역인 로드락챔버와, 로드락 챔버와 공정챔버 사이에서 기판을 이송 또는 회송하는 이송챔버 등이 포함된 클러스트형 공정장치가 많이 사용되고 있다.

도 1은 이러한 종래 방식의 공정장치를 예시한 구성도로서, 편의상 반도체 제조용 공정장치를 예시하였으나. LCD 제조용 공정장치도 비슷한 구성을 가진다.

구체적으로 살펴보면, 종래의 공정장치는 이송챔버(70)와, 상기 이송챔버(70)의 측부에 결합되는 다수의 공정챔버(80) 및 제1,2 로드락(loadlock)챔버(40,50)와, 상기 제1,2 로드락챔버(40,50)의 측부에 결합하는 이송부(10)와, 이송부(10)의 일측에 결합하는 제1,2 로드포트(load port, 20, 30)를 포함하고 있다.

공정챔버(80)는 통상 고진공상태를 유지하면서 기판에 대한 박막증착, 식각, 세정 등의 공정을 수행하게 되며, 이송챔버(70)는 내부에 위치하는 이송챔버 로봇(72)에 의해 공정챔버(80)와 공정챔버(80) 사이 또는 공정챔버(80)와 로드락챔버(40,50) 사이에서 기판을 이송하는 공간으로서 역시 진공 상태를 유지한다. 공정챔버(80)와 이송챔버(70) 사이에는 슬롯밸브(미도시)가 설치된다.

이송부(10)는 EFEM(Equipment Front End Module)이라고도 하며 내부의 로봇(12)을 통해 미처리 기판을 로드락챔버(40,50)로 반입하거나 공정을 끝낸 기판을 로드락챔버(40,50)로부터 외부로 반출하는 공간으로서 항상 대기압 상태를 유지하며, 미도시된 도어를 사이에 두고 제1,2 로드포트(20,30)와 연결된다. 로드포트(20,30)는 기판을 적재한 카세트를 안치하는 부분이다.

이송부(10)의 일 측에는 로봇(12)에 안치된 기판의 플랫존 정열을 위한 얼라이너(60)가 설치되기도 한다.

이송챔버(70)는 진공상태이고 이송부(10)는 대기압상태이므로 그 사이에는 완충역할을 하는 제1,2 로드락챔버(40,50)가 설치되며, 제1,2 로드락챔버(40,50)는 기판의 출입시에 진공상태와 대기압상태를 반복한다.

제1,2 로드락챔버(40,50)와 이송부(10) 및 이송챔버(70)의 사이에는 슬롯밸브가 설치된다.

이상과 같은 종래 공정장치에서 기판이 반입되는 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저 제1,2 로드포트(20,30)에 기판 카세트가 안치되면, 로봇(12)이 이들 로드포트(20,30) 중 하나로부터 이송부(10) 내부로 기판을 반입한다.

이어서 상기 로봇(12)은 얼라이너(60)에서 기판의 플랫존을 정렬한 후, 제1,2 로드락챔버(40,50) 중 어느 하나로 기판을 반입한다.

예를 들어 제1 로드락 챔버(40)의 미도시된 도어가 열리면 상기 로봇(12)이 기판을 제1 로드락챔버(40) 내부에 안치하며, 로봇(12)이 물러나면 상기 도어를 닫은 후 제1 로드락챔버(40)를 대기압 상태에서 이송챔버(70)와 같은 정도의 진공상태로 전환하기 위해 진공 펌핑(pumping)을 실시한다.

진공펌핑이 완료되면, 이송챔버측 도어(미도시)가 열리고, 이송챔버 로봇(72)이 제1 로드락챔버(40)로 진입하여 기판을 공정챔버(80) 중 하나로 반입한다.

공정챔버(80)에서 공정을 마친 기판은 상기 과정의 역순으로 반출되는데, 이때 로드락챔버(40,50)는 이송챔버(70)로부터 기판이 반입된 후에 진공상태로부터 대기압상태로 전환하기 위한 가압 벤팅(venting) 단계를 거치게 되며, 벤팅이 완료된 후에는 이송부의 로봇(12)이 로드락챔버(40,50)의 기판을 반출하여 로드포트(20,30)의 기판 카세트로 이송한다.

그런데 이와 같은 종래방식의 클러스터는 고진공 상태의 공정챔버(80)와 대기압 상태의 외부를 연결하기 위해, 진공 상태의 이송챔버(70)와 하나 이상의 로드락챔버(40,50)가 필수적으로 존재하여야 하므로, 클러스터 전체의 풋프린트(footprint)가 커질 수밖에 없고, 이송챔버(70)와 이송챔버 로봇(12)의 가격 때문에 클러스터 가격이 매우 높아지는 문제점이 있다.

한편 이상의 공정장치에서 알 수 있듯이 로드락챔버(40,50)는 진공과 대기압상태를 반복하여야 하고 공정챔버(80) 및 이송챔버(70)는 진공상태를 항상 유지하여야 하므로 기판제조를 위한 공정장치는 필수적으로 진공펌핑 및 가압 벤팅(venting) 시스템을 구비하여야 한다.

도 2는 이중에서 공정챔버(80)와 이에 연결되는 진공펌핑 시스템 및 벤팅시스템의 구성을 개략적으로 도시한 것으로서, 공정챔버(80)의 내부에는 기판(s)을 안치하는 서셉터(87)가 위치하며, 상기 서셉터(87)의 상부에는 가스분사장치(84)가 위치한다.

상기 가스분사장치(84)는 돔 형상의 챔버리드(81)를 관통하는 가스공급라인(85)에 의해 외부의 공정가스 저장부(86)와 연결된다.

챔버에 공정가스를 공급하는 가스분사장치(84)는 도시된 바와 같은 샤워헤드 이외에도 챔버 측벽이나 저면을 관통하여 챔버 내부로 인입되는 인젝터가 이용될 수 있다. 또한 챔버리드(81)는 돔 형상에 한정되지 않는다.

공정챔버(80)의 하부에는 펜들럼밸브(83)를 사이에 두고 터보분자펌프(Turbo Molecular Pump, TMP, 90)가 위치한다.

진공 펌핑 시스템은 크게 공정챔버(80)의 하부에 연결되는 제1 배기라인(91)과, 제1 배기라인(91)의 하류에 연결되는 부스터펌프(98) 및 드라이펌프(99)와, 일단은 터보분자펌프(90)에 연결되고 타단은 부스터펌프(98) 선단의 제1 배기라인(91)에 연결되는 제2 배기라인(92)으로 구성된다.

드라이펌프(99)는 기판 제조용 공정장치에 사용되는 일반적인 진공펌프로서 러핑(roughing) 펌프라고도 하는데 대기압에서부터 약 1 mTorr의 압력구간까지 광범위하게 사용되며, 캠(CAM) 타입, 스크류(screw) 타입 등이 있다.

부스터펌프(98)는 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이 실린더(98a) 내에 있는 2개의 누에고치형 로터(98b)가 그 축단의 구동기어에 의해 상호 반대방향으로 등속 회전하는 구성을 가진다.

따라서 부스터펌프(98)의 흡입구로 들어온 기체는 실린더(98a)와 로터(98b) 사이의 공간에 밀폐된 채 로터의 회전으로 배기구 측으로 배출되어져 후단에 설치되는 별도의 펌프(도면에는 드라이펌프)를 통해 대기 중에 방출된다.

로터와 로터의 사이 및 로터와 실린더의 사이에는 아주 작은 틈(0.1~0.3mm)이 유지되기 때문에 윤활유를 필요로 하지 않으므로 오일이 필요 없는 진공배기가 가능한 장점이 있다.

제1 배기라인 또는 패스트 펌핑 라인 (fast pumping line, 91)에서는 소정 길이의 슬로우 펌핑 라인(slow pumping line, 93)이 분기되는데, 슬로우 펌핑 라인(93)은 제1 배기라인(91)보다 유동 단면적이 작기 때문에 배기 컨덕턴스가 낮고 펌핑속도가 느린 점에서 제1 배기라인(91)과 차이가 있다.

펌핑속도가 느린 데도 불구하고 이와 같이 슬로우 펌핑 라인(93)을 이용하는 이유는, 펌핑 초기부터 고속 펌핑을 하게 되면 기판에 악영향을 미칠 수 있고 장비내부의 부품손상을 초래할 수 있기 때문에 이러한 위험을 줄이기 위한 것이다.

제1 배기라인(91)에서 슬로우 펌핑라인(93)을 분기하기 위하여 공정챔버(80)와 부스터펌프(98) 사이에 스리웨이밸브(96)를 설치하고, 슬로우 펌핑 라인(93)의 일단은 상기 스리웨이밸브(96)의 출구중 하나에 연결하고 타단은 부스터펌프(98)와 스리웨이밸브(96)의 사이에 연결한다.

따라서 배기가스의 배출경로는 스리웨이 밸브(96)에 의해 슬로우 펌핑 라인(93)과 제1 배기라인(91) 중에서 선택적으로 결정된다.

제2 배기라인(92)의 중간에는 터보분자펌프(90)의 동작과 함께 개폐되는 중간밸브(97)가 존재한다.

이와 같은 종래 방식의 진공펌핑 시스템을 이용하여 챔버를 대기압 상태에서 진공상태로 펌핑하는 과정을 살펴보면, 먼저 부스터펌프(98)와 드라이펌프(99)를 함께 동작시키고, 스리웨이 밸브(96)를 조절하여 배기가스가 슬로우 펌핑 라인(93)을 통해 배출되도록 한다.

공정챔버(80) 내부의 기압이 일정 수준 이하가 되면, 스리웨이 밸브(96)를 다시 조절하여 슬로우 펌핑 라인(93) 대신에 제1 배기라인(95)을 통해서만 배기가스가 배출되도록 한다.

이상의 펌핑 과정에서 부스터펌프(98)와 드라이펌프(99)는 동시에 동작한다.

이를 통해 고진공상태에 도달하면 버퍼챔버(82) 하부의 펜들럼밸브(83)를 오픈한 후 터보분자펌프(90)를 이용하여 챔버 내부가 초고진공상태에 도달할 때까지 펌핑을 한다. 터보분자펌프(90)를 통해 배출된 배기가스는 중간밸브(97)와 제1 배기라인(93)을 거쳐 부스터펌프(98)와 드라이펌프(99)를 통해 외부로 배출된다.

그런데 이러한 진공펌핑 시스템은 펌핑속도가 늦기 때문에 공정챔버의 가동 중에 빈번히 활용하는 것은 불가능하고, 장비를 세팅하는 단계에서나 운용되는 것이다.

한편 가압 벤팅 시스템은 주로 대기압과 진공상태를 반복하는 로드락챔버(40,50)에 주로 설치되지만, 공정챔버(80)나 이송챔버(70)의 경우에도 설치된다. 즉 과도한 진공 펌핑으로 인해 내부의 압력이 지나치게 낮아진 경우에는 Ar, N₂ 등의 가스를 주입하여 공정챔버(80)나 이송챔버(70) 내부의 압력을 적정 수준으로 조정할 필요가 있고, 유지보수를 위해 장비를 다운시키거나 기타 필요한 경우에도 대 기압 상태로 전환시켜야 하기 때문이다.

도 2에는 공정챔버(80)의 가압 벤팅 시스템도 도시되어 있는데, 일단은 공정챔버의 측벽에 관통하여 연결되고 타단은 Ar, N₂ 등의 가스를 저장하는 벤팅가스 저장부(미도시)에 연결되는 가압 벤팅라인(88)과, 상기 벤팅라인(88)의 중간에 설치되어 유량을 조절하는 니들밸브(89)가 그것이다.

그런데 이와 같은 종래 방식의 가압 벤팅 시스템은 주로 진공분위기의 공정챔버 등에서 압력을 소폭으로 조절하기 위한 것이어서, 압력 조절폭이 커지는 경우에는 벤팅시간이 아주 길어지는 문제점이 있다.

더우기 벤팅시간을 단축시키기 위해, 가스를 다량으로 유입시키게 되면, 공정챔버 내부의 온도를 일정하게 유지하기 힘들어져 공정 재현성이 떨어지는 문제점이 있고, 열 충격으로 인해 장비의 열화나 파티클의 발생을 초래할 우려가 크기 때문에 공정 도중에 공정챔버를 주기적으로 벤팅하는 데는 한계가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 풋프린트를 감소시킴으로써 장비운용의 효율성을 도모하고, 전체적인 장비 가격을 낮출 수 있는 기판 제조용 공정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 공정장치의 진공 펌핑속도를 향상시킬 수 있는 진공 펌핑시스템과 이를 이용한 펌핑방법을 제공하는데 목적이 있다.

또한 공정장치의 벤팅 속도를 향상시키면서도, 챔버 내부의 온도변화나 열충격을 최소화할 수 있는 가압 벤팅 시스템과 이를 이용한 벤팅 방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 대기압 상태를 유지하며, 내부에 로봇을 구비하는 이송부와; 슬롯밸브를 사이에 두고 상기 이송부의 일 측부에 연결되며, 진공상태와 대기압상태를 반복하는 하나 이상의 공정 챔버를 포함하는 공정장치를 제공한다.

상기 공정장치는, 상기 공정챔버에 연결되는 배기라인과; 상기 배기라인에 순차적으로 설치되는 부스터펌프 및 드라이펌프와; 일단은 상기 부스터펌프와 상기 드라이펌프의 사이에 연결되고, 타단은 상기 부스터펌프의 선단에 연결되어 상기 부스터펌프를 우회하는 바이패스라인을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 부스터펌프와 상기 드라이펌프 사이에는 제1 스리웨이밸브가 설치되고, 상기 부스터펌프의 선단에는 제2 스리웨이밸브가 설치되며, 상기 바이패스라인의 일단 및 타단이 상기 제1,2 스리웨이밸브에 각각 연결될 수 있다.

상기 제2 스리웨이밸브와 상기 부스터펌프 사이에는 밸브가 위치하고, 상기 제2 스리웨이밸브와 상기 밸브의 사이에는 슬로우 펌핑라인이 분기하여 상기 바이패스라인에 연결되며, 상기 슬로우 펌핑라인은 상기 바이패스라인보다 적은 직경을 가지는 것이 바람직하다.

또한 상기 배기라인에서 상기 바이패스라인이 분기되는 분기점과 상기 부스터펌프의 사이에는 상기 부스터펌프를 아이솔레이션(isolation)하는 밸브가 설치되고, 상기 바이패스라인에도 상기 아이솔레이션 밸브와 연동하는 밸브가 설치되는 것이 바람직하다.

한편 상기 공정장치는, 일단은 상기 공정챔버에 연결되고, 타단은 벤팅가스 저장부에 연결되는 벤팅 라인과; 상기 벤팅 라인의 중간에 설치되는 제1 히팅장치를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 벤팅 라인은 챔버의 중심에 대하여 2개 이상이 서로 대칭적으로 연결되는 것이 바람직하며, 상기 벤팅라인에서 상기 제1 히팅장치와 상기 챔버 사이에는 밸브가 설치되고, 상기 밸브와 상기 챔버 사이에는 하나 이상의 팽창부가 설치될 수 있고, 상기 팽창부에는 제2 히팅장치가 결합될 수 있다.

또한 상기 이송부의 타 측부에는 하나 이상의 로드 포트가 연결될 수 있고, 상기 로봇은 직선운동 또는 회전운동 중 하나 이상의 운동방식을 취할 수 있다.

또한 본 발명은, 이송부에 설치된 로봇이 대기압 상태의 이송부 내부로 기판을 반입하는 단계와; 상기 이송부 로봇이 상기 이송부로부터 대기압 상태의 공정챔버로 기판을 이송하는 단계와; 상기 공정챔버의 내부를 진공펌핑하는 단계를 포함하는 기판의 로딩 방법을 제공하며,

상기 진공 펌핑하는 단계는, 상기 공정챔버에 순차적으로 연결된 부스터펌프 및 드라이펌프 중에서 드라이펌프만을 이용하여 펌핑하는 단계와; 부스터펌프 및 드라이펌프를 함께 이용하여 펌핑하는 단계를 포함할 수 있다.

또한 본 발명은, 공정을 마친 공정챔버의 내부를 진공상태에서 대기압상태로 전환하기 위해 가압 벤팅하는 단계와; 로봇이 상기 공정챔버의 내부로 진입하여 대기압상태의 이송부로 기판을 이송하는 단계와; 상기 이송부 로봇이 상기 이송부에서 기판을 외부로 반출하는 단계를 포함하는 기판의 언로딩 방법을 제공하며,

상기 가압 벤팅단계는, 벤팅가스를 유입하는 벤팅 라인의 중간에서 벤팅가스를 가열하는 단계와; 상기 가열된 벤팅가스를 상기 챔버 내부로 분사하는 단계를 포함하며, 상기 가열 단계 이후에는 상기 가열된 벤팅가스를 팽창수단을 이용하여 팽창시키는 단계가 더 포함될 수 있고, 상기 팽창단계 이후에는 상기 벤팅가스를 재가열하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한 본 발명은, 챔버에 연결되는 배기라인과; 상기 배기라인에 순차적으로 설치되는 부스터펌프 및 드라이펌프와; 일단은 상기 부스터펌프와 상기 드라이펌프의 사이에 연결되고, 타단은 상기 부스터펌프의 선단에 연결되어 상기 부스터펌프를 우회하는 바이패스라인을 포함하는 진공펌핑 시스템을 제공한다.

상기 부스터펌프와 상기 드라이펌프 사이에는 제1 스리웨이밸브가 설치되고, 상기 부스터펌프의 선단에는 제2 스리웨이밸브가 설치되며, 상기 바이패스라인의 일단 및 타단이 상기 제1,2 스리웨이밸브에 각각 연결될 수 있으며, 상기 제2 스리웨이밸브와 상기 부스터펌프 사이에는 밸브가 위치하고, 상기 제2 스리웨이밸브와 상기 밸브의 사이에는 슬로우 펌핑라인이 분기하여 상기 바이패스라인에 연결되며, 상기 슬로우 펌핑라인은 상기 바이패스라인보다 적은 직경을 가지는 것이 바람직하다.

또한 상기 배기라인에서 상기 바이패스라인이 분기되는 분기점과 상기 부스터펌프의 사이에는 상기 부스터펌프를 아이솔레이션하는 밸브가 설치되고, 상기 바이패스라인에도 상기 아이솔레이션 밸브와 연동하는 밸브가 설치되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명은 배기라인에 순차적으로 설치된 부스터펌프와 드라이펌프를 이용하여 챔버 내부를 진공펌핑하는 방법에 있어서, 상기 드라이펌프만을 이용하여 펌핑하는 제1 단계와; 상기 드라이펌프와 부스터펌프를 함께 이용하여 펌핑하는 제2 단계를 포함하는 진공펌핑방법을 제공하며,

상기 제2 단계는 챔버의 내부압력이 대기압으로부터 100 Torr 내지 300 Torr에 이른 때부터 시작되는 것이 바람직하다.

이하에서는 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 공정장치의 구성을 도시한 것으로서, 대기압 상태에 있고 내부에 로봇(12)을 포함하는 이송부(10)와, 상기 이송부(10)의 측부에 연결되는 다수의 공정챔버(100) 및 제1,2 로드포트(20, 30)를 포함하고 있다. 여기서 공정챔버와 로드포트의 개수는 달라질 수 있음은 물론이다.

이러한 구성은 도 1의 종래 공정장치와 비교해 보면 이송챔버(70), 이송챔버 로봇(72) 및 로드락챔버(40,50)가 생략된 점에 특징이 있다. 따라서 생략된 구성이 수행하던 역할을 다른 구성에서 수행하여야 하는데, 본 발명에서는 종래 이송챔버(70)의 역할은 이송부(10)에서 수행하도록 하였다.

또한 외부의 대기압 환경과 진공분위기의 공정 환경 사이에서 완충역할을 하던 로드락챔버(40,50)의 역할은 각 공정챔버(100)에서 자체적으로 수행하도록 하였다. 이를 위해서 공정챔버에는 새로운 형태의 진공펌핑 수단과 진공상태에서 대기압상태로 전환하기 위해 질소(N₂) 또는 아르곤(Ar) 등의 가스를 공급하는 가압 벤팅수단이 결합되어야 하는데 이에 대해서는 후술한다.

또한 이송부의 로봇(12)은 각 공정챔버로 기판을 이송하고 다시 이를 반출하는 역할을 하므로 이송부(10)의 내부에는 로봇(12)의 이동을 위하여 이동레일 등의 이동가이드(미도시)가 설치되는 것이 바람직하며, 이송부(10) 내부에 표시된 화살표는 이와 같은 이동가이드를 따라 이동하는 로봇(12)의 이동방향을 나타낸 것이다. 이러한 로봇(12)의 동작은 자동화된 제어장치에 의하여 이루어진다.

이송부(10)와 공정챔버(100)의 배치형태에 따라, 로봇(12)은 회전운동만을 할 수도 있고, 회전운동과 인라인 방식의 직선운동을 병행할 수도 있게 된다. 이것은 종래 공정장치에서 회전운동만을 하던 이송챔버 로봇(72)의 운동방식과는 차이가 있는 것이다.

로드포트(20,30)는 기판을 적재한 카세트가 안치되는 부분임은 앞서 설명한 바와 같다.

각 공정챔버(100)와 이송부(10)의 사이에는 기판의 이동통로를 개폐하는 슬롯밸브(110)가 설치되며, 외부환경과의 격리를 위해 이송부(10)와 각 로드포트(20,30) 사이에도 도어(미도시)가 설치되는 것이 바람직하다.

한편 이송부(10)의 일부에 포함되는 얼라이너(60)는 로봇(12)에 안치된 기판(10)을 정렬하기 위한 것으로서, 도 4a 내지 도 4b에는 이송부(10)에 포함되는 것으로 도시되어 있으나, 도 4c 내지 도 4e 에서 도시하고 있는 것처럼 이송부(10)의 측부에 결합되어도 무방하다.

얼라이너(60)는 필수적인 것은 아니므로, 미리 기판 정렬을 마친 경우이거나 소정의 경우에는 생략될 수도 있다.

도 4b 내지 도 4e는 본 발명의 실시예에 따른 공정장치의 다양한 유형을 도시한 것으로서, 이송부(10)의 형상을 주위 환경에 따라 다양하게 변화시킴으로써 다양한 형태의 풋프린트가 도출됨을 알 수 있다.

이송부(10)의 형상에 따라 내부에 설치되는 로봇(12)의 이동가이드(미도시)도 적절하게 변형되어야 함은 물론이다. 도 4e는 제3 로드포트(32)를 추가하여 로드포트의 개수를 3개로 하였으나, 로드포트의 개수는 얼마든지 변경될 수 있다.

한편 이상과 같이 공정챔버(100)와 대기압 상태의 이송부(10)가 직접 연결된 공정장치에서 기판이 공정챔버(100)로 로딩되는 과정과 공정챔버(100)로부터 언로 딩되는 과정을 도 4a를 기준으로 살펴보면 다음과 같다.

먼저 이송부의 로봇(12)이 제1,2 로드포트(20,30) 중 어느 하나에서 이송부(10)로 기판을 반입하며, 상기 로봇(12)은 필요한 경우 얼라이너(60)에서 기판을 정렬한 후 다수의 공정챔버(100) 중 어느 하나의 전면에 기판을 위치시킨다.

이송부(10)는 항상 대기압상태에 있으므로, 기판이 반입될 때 공정챔버(100)의 내부도 대기압 상태로 전환되어야 하므로, 슬롯밸브(110)를 열기 전에 공정챔버 내부를 대기압 상태로 전환하기 위한 가압 벤팅(venting)을 실시하여야 한다.

공정챔버(100)가 대기압 상태에 도달하면, 슬롯밸브(110)가 열리고 기판을 안치한 로봇(12)이 공정챔버(100)의 내부로 진입하여 미도시된 서셉터에 기판을 안치한다.

로봇(12)이 서셉터에 기판을 로딩한 후 공정챔버(100)로부터 빠져나가면, 슬롯밸브(110)가 닫히고 공정챔버(100)의 내부를 공정분위기인 진공상태로 전환하기 위해 진공 펌핑을 실시하며, 원하는 진공상태에 도달한 후에는 공정가스 등을 분사하여 공정을 진행하게 된다.

공정을 마친 후에는 기판을 공정챔버로부터 언로딩하는 과정이 진행되는데, 먼저 진공분위기의 내부환경을 다시 대기압 상태로 전환하기 위해 질소, 아르곤 등의 가스를 주입하여 벤팅을 실시하며, 원하는 대기압 상태가 조성되면 슬롯밸브(110)가 열리고, 이를 통해 로봇(12)이 진입하여 공정을 마친 기판을 이송부(10)로 반출한다.

로봇(12)이 상기 반출된 기판을 이송부(10)로부터 제1,2 로드 포트(20,30) 중 하나로 반출하여 기판 카세트(미도시)에 안치함으로써 기판의 언로딩이 완료된다.

그런데 전술한 공정장치는 종래와 달리 기판 교환시에 대기압 상태와 진공상태를 매번 반복하여야 하므로, 공정분위기를 신속하게 조성하기 위해서는 진공 펌핑을 신속하게 수행하여야만 실용 가능한 생산성을 확보할 수 있다.

이하에서는 이러한 목적에 부합되는 새로운 개념의 진공펌핑 시스템에 대하여 설명한다.

본 발명에 따른 진공펌핑 시스템은 챔버에 사용되는 진공펌프를 이용하는 방법에 따라 펌핑속도의 최대구간이 다르게 나타난다는 점에 착안하여 안출된 것이다.

도 5는 펌핑속도를 나타낸 실험그래프로서, 곡선Ⅰ은 챔버의 배기라인에 순차적으로 설치된 부스터펌프 및 드라이펌프를 이용하여 슬로우 펌핑을 계속하는 경우를 나타낸 것이고, 곡선 Ⅱ 및 곡선 Ⅲ은 슬로우 펌핑으로 펌핑을 시작하였다가 소정 압력 이후에 패스트 펌핑(fast pumping)으로 전환한 경우의 펌핑속도를 나타낸 것이다.

이 중에서도 곡선 Ⅱ는 부스터펌프와 드라이펌프를 모두 가동하여 펌핑하는 경우를 나타내고, 곡선 Ⅲ은 부스터펌프를 사용하지 않고 드라이펌프만을 가동하는 경우를 나타낸 것이다.

슬로우 펌핑(slow pumping)과 패스트 펌핑(fast pumping)이 상대적인 개념이기는 하지만, 공정챔버 내부의 기판에 대한 악영향을 줄이기 위해서는 상대적으로 펌핑속도를 낮게 유지하는 것이 바람직하고, 그렇다고 해서 끝까지 슬로우 펌핑만을 행하면 곡선 Ⅰ을 통해서 알 수 있듯이 펌핑속도가 너무 느리므로 공정챔버에서 공정도중에 빈번하게 적용하는 것은 현실적으로 불가능하다.

따라서 실제 공정챔버에 적용하기 위해서는 펌핑 초기에만 슬로우 펌핑을 이용하고 소정 압력으로 강하된 이후에는 패스트 펌핑으로 전환하여 펌핑속도를 높여야 한다.

슬로우 펌핑 이후에 패스트 펌핑으로 전환하는 경우에 있어서, 구간 A에서는 어떤 방식을 취하든 펌핑 속도에 별다른 차이가 없으나, 압력이 점차 낮아질수록 부스터펌프를 사용하지 않고 드라이펌프만을 이용하는 경우(Ⅲ)의 펌핑 속도가 가장 빠르다는 것을 그래프를 통해 알 수 있다.(B구간 참조)

따라서 처음에는 부스터펌프는 사용하지 않고 드라이펌프만을 이용하여 펌핑하는 것이 펌핑속도의 면에서 유리하다.

그러나 이러한 펌핑 속도의 차이는 공정챔버의 압력이 대기압에서 100 Torr 내지 300 Torr 정도에 이르는 구간에서만 유지되고, 그 이하의 압력에서는 드라이펌프만 이용하는 경우(Ⅲ)기울기가 완만해지는 반면 부스터펌프와 드라이펌프를 같이 사용하는 경우(Ⅱ)의 펌핑 기울기는 지속적으로 유지되므로 역전현상이 일어나게 되어 약 1 Torr의 압력에 먼저 도달하게 된다. (C구간 참조)

따라서 100 Torr 내지 300 Torr 정도에서 약 1 Torr에 이르는 압력구간에서는 부스터펌프와 드라이펌프를 함께 사용하여 펌핑하는 것이 바람직하다.

약 1 Torr 이하의 구간에서는 펌핑속도가 부스터펌프의 사용여부에 무관할 뿐만 아니라, 약 1 Torr의 이하의 고진공 영역에서는 통상 터보분자펌프를 이용하여 펌핑하는 것이 바람직하다.(D구간 참조)

이러한 도 5의 그래프는 통상 사용되는 반도체 제조장치를 기준으로 관측한 것이므로, 챔버의 체적이나 단면적이 달라지면 구체적인 기울기나 압력범위는 달라질 수 있으나, 전체적인 패턴은 유사하게 나타난다.

도 6은 이상과 같은 압력구간별 펌핑속도의 차이를 이용하여 전체 펌핑속도를 극대화시킨 진공펌핑 시스템의 일 실시예를 나타낸 것이다.

도 6에서 공정챔버(100)의 구성은 비록 도면부호를 다르게 표시하였지만 편의상 종래와 동일한 것으로 가정한다. 그러나 공정챔버의 구성이 이에 한정되지 않음은 물론이다.

따라서 공정챔버(100)의 상부에는 챔버리드(102)가 결합되고, 공정챔버(100)의 하부에는 펜들럼 밸브(122)를 사이에 두고 터보분자펌프(120)가 설치된다. 또한 공정챔버(100)의 하측방에는 제1 배기라인(210)의 일단이 연결되고, 제1 배기라인(210)의 타단에는 부스터펌프(410) 및 드라이펌프(420)가 순차적으로 설치된다.

터보분자펌프(120)에는 제2 배기라인(220)의 일단이 연결되고 제2 배기라인(220)의 타단은 제1 배기라인(210)의 부스터펌프(410) 선단에 연결된다.

본 발명에 따른 진공펌핑 시스템의 가장 큰 특징은 부스터펌프(410) 및드라이펌프(420)를 함께 가동하여 진공펌핑을 수행하는 종래 방식과 달리, 부스터펌프(410)를 바이패스하는 경로를 형성하여 처음에는 부스터펌프(410)를 거치지 않고 드라이펌프(420)만을 이용하여 배기한 다음 소정 압력부터 부스터펌프(410)와 드라이펌프(420)를 함께 이용하도록 한 데 있다.

이를 위해 부스터펌프(410) 선단의 제1 배기라인(210)에서 바이패스라인(230)을 분기하여 부스터펌프(410)와 드라이펌프(420) 사이에 연결한다.

바이패스라인(230)을 분기하는 방법에는 여러 가지가 있을 수 있으나 도 6에서는 부스터펌프(410)와 드라이펌프(420)의 사이에 2개의 입구를 가지는 제1 스리웨이 밸브(310)를 설치하고 부스터펌프(410)의 선단에 제2 스리웨이밸브(320)를 설치하여, 상기 바이패스라인(230)의 일단은 상기 제1 스리웨이밸브(310)의 입구 중 하나에 연결하고, 타단을 제2 스리웨이밸브(320)의 출구 중 하나에 연결한다.

따라서 제1,2 스리웨이밸브(310,320)를 조절함으로써 제1 배기라인(210)과 바이패스라인(230) 중에서 선택하여 배기가스를 배출할 수 있다.

만일 급속한 펌핌으로 인한 기판손상 및 챔버 내부의 부품손상을 방지하기 위하여 펌핑 초기에 슬로우 펌핑을 실시하는 경우를 대비하여, 제2 스리웨이밸브(320) 선단에 제1 밸브(V1)를 설치하고, 제1 밸브(V1)를 우회하는 슬로우 펌핑 라인(240)을 연결하며, 슬로우 펌핑 라인(240)에는 제3 밸브(V3)를 설치한다.

슬로우 펌핑 라인(240)은 제1 배기라인(210) 보다 적은 단면적의 배기관을 이용하여 배기 컨덕턴스를 낮게 유지하는 역할을 하며, 경우에 따라 생략될 수도 있다.

제2 배기라인(220)에는 제2 밸브(V2)가 설치되며, 챔버 내부의 압력변화에 따라 구동 펌프나 가스유로를 선택적으로 조절하기 위해서는 챔버 내부의 압력을 지속적으로 체크하는 압력감지장치와 이를 이용하여 상기 제1,2 스리웨이밸브(310, 320) 등의 개폐를 자동으로 제어하는 제어장치도 필요하나 이에 대한 설명은 생략한다.

이러한 진공펌핑시스템의 동작을 살펴보면, 초기에 펜들럼밸브(122) 및 제2 밸브(V2)를 오프(off) 상태로 두며, 터보분자펌프(120)는 온(on) 또는 오프(off) 중 어느 상태이어도 무방하다.

부스터펌프(410)는 오프(off) 상태로 드라이펌프(420)는 온(on) 상태로 하는데, 부스터펌프(410)는 제1,2 스리웨이밸브(310,320)에 의해 아이솔레이션 되므로 온(on) 상태로 둘 수도 있다.

이어서 제1, 2 스리웨이밸브(310,320)를 조절하여 바이패스라인(230)을 통해 배기가스를 배출시킨다.

만일 초기에 슬로우 펌핑을 실시하고자 한다면, 제1 밸브(V1)는 오프(off), 제3 밸브(V3)는 온(on) 시키고, 제2 스리웨이밸브(320)의 바이패스라인 측 출구를 온(on) 시킴으로써 배기가스가 슬로우 펌핑 라인(240), 바이패스라인(230) 및 드라이펌프(420)를 거쳐 배출되도록 한다.

슬로우 펌핑과정은 챔버 내부압력이 대기압상태에서 약 500 Torr 정도에 이를 때까지 계속되는데, 반도체 장비의 경우 대략 10여 초 정도 수행하면 되나, 이보다 큰 체적의 LCD 장비의 경우에는 더 많은 시간이 소요될 수 있다.

챔버 내부의 압력이 약 500 Torr 정도에 이르면, 펌핑속도를 높이기 위해 제1 밸브(V1)는 온(on), 제3 밸브(V3)는 오프(off)시켜 패스트 펌핑을 실시한다.

패스트 펌핑 과정에서도 부스터펌프(410)는 이용되지 않고, 드라이펌프(420)만을 이용하고 있음을 알 수 있는데, 패스트펌핑 과정은 공정챔버의 압력이 약 100 내지 300 Torr에 이를 때까지 지속되며 도 5의 B구간에 해당한다.

챔버 압력이 약 100 내지 300 Torr 정도에 이르면 부스터펌프(410)를 온(on)시키고, 제2 스리웨이밸브(320)의 바이패스라인(230)측 출구를 오프(off)시켜 배기가스가 제1 배기라인(210), 부스터펌프(410) 및 드라이펌프(420)를 거쳐 배기되도록 한다.

이 과정은 도 5의 C구간에 해당하는 영역으로서, 챔버 내부의 압력이 1 Torr 정도에 이를 때까지 계속된다.

그리고 1 Torr이하에서는 초고진공펌핑을 위해 펜들럼밸브(122), 제2 밸브(V2)를 온(on)하고, 제2 스리웨이밸브(320)의 입구를 오프(off) 한 후 TMP(120)를 이용하여 배기한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 진공 펌핑시스템의 다른 유형을 나타낸 것으로서, 공정챔버의 하측방에 연결되는 제1 배기라인(210)에 부스터펌프(410)와 드라이펌프(420)를 순차적으로 설치하고, 부스터펌프(410)와 드라이펌프(420) 사이에 제1 스리웨이밸브(310)를 설치한다.

부스터펌프(410)의 선단에는 부스트펌프를 아이솔레이션하는 제4 밸브(V4)를 설치하고, 상기 제4 밸브(V4) 선단의 제1 배기라인(210)에서 슬로우 펌핑 라인(240)과 패스트 펌핑 라인(250)을 각각 분기하여 바이패스라인(230)의 일단에 연결한다. 이때 슬로우 펌핑 라인(240)의 단면적이 패스트 펌핑 라인(250)의 단면적보다 작아야 함은 물론이다.

바이패스라인(230)의 타단은 제1 스리웨이밸브(310)에 연결된다.

이때 슬로우 펌핑 라인(240)을 분기하는 수단으로 제2 스리웨이밸브(320)가 이용되며, 패스트 펌핑 라인(250)은 제2 스리웨이밸브(320) 후단의 제1 배기라인(210)에서 분기한다.

이하에서는 도 7의 진공시스템에서 진공펌핑이 이루어지는 과정을 도 6과 다른 점을 중심으로 설명한다.

제1 배기라인(210)에 부스터펌프을 아이솔레이션하는 제4 밸브(V4)가 설치되므로, 상기 제4 밸브(V4)를 오프(off)시킴으로써 배기가스를 바이패스라인(230), 제1 스리웨이밸브(310) 및 드라이펌프(420)를 통해 배출할 수 있다.

제4 밸브(V4)를 오프(off)할 때 부스터펌프(410)는 계속 오프(off) 상태일 수도 있으나 온(on) 상태이어도 무방하다.

초기에 슬로우 펌핑과정을 거치고자 하면, 제1 스리웨이밸브(320)의 슬로우 펌핑라인(240) 측 출구만을 온(on)하여 약 500 Torr 정도까지 슬로우 펌핑을 행하고, 그 이후에는 제1 스리웨이밸브(320)의 슬로우 펌핑라인(240) 측 출구만을 오프(off)하고 제1 배기라인측 출구를 온(on)한다.

이때 제4 밸브(V4)는 계속 오프상태이므로, 배기가스는 패스트 펌핑라인(250)을 통해 바이패스라인(230)으로 배출된다.

챔버 압력이 약 100 내지 300 Torr 정도에 이르면 제1 스리웨이밸브(310)의 바이패스라인(230)측 입구를 오프(off)시키고, 제4 밸브(V4)를 온(on)시킨다. 이때 부스터펌프(410)가 오프(off) 상태에 있었다면 온(on) 상태로 전환하여야 함은 물론이다.

따라서 배기가스는 제1 배기라인(210), 부스터펌프(410) 및 드라이펌프(420)를 거쳐 배출된다.

그리고 약 1 Torr이하에서는 펜들럼밸브(122), 제2 밸브(V2)를 온(on)하고, 제2 스리웨이밸브(320)의 입구를 오프(off) 한 후 TMP(120)를 이용하여 배기한다.

도 8은 본 발명에 따른 진공펌핑 시스템의 또 다른 실시예를 나타내는 것으로서, 공정챔버(100)의 하측방에 연결되는 제1 배기라인(210)에 부스터펌프(410) 및 드라이펌프(420)가 순차적으로 설치되고, 제1 배기라인(210)에 부스터펌프(410)를 우회하는 바이패스라인(230)이 설치되고, 제2 배기라인(220)이 터보분자펌프 (120)와 제1 배기라인(210)을 연결하는 점에서는 도 6 및 도 7의 경우와 동일하다.

그러나 도 6 또는 도7의 경우처럼 제1,2 스리웨이 밸브를 이용하여 배기가스의 유동경로를 조절하는 것이 아니라 제4 밸브, 제5 밸브(V5)를 온/오프함으로써 바이패스경로를 선택하는 점에 차이가 있다.

제1 배기라인(210)에서 부스터펌프(410)의 선단에는 부스터펌프를 아이솔레이션하는 제4 밸브(V4)가 설치되며, 상기 제4 밸브(V4)의 선단에서 바이패스라인(230)이 분기하여 부스터펌프(410)의 후단에 연결된다.

그리고 제1 배기라인(210)에서 바이패스라인(230)이 분기되는 분기점의 선단에는 제1 밸브(V1)와 제1 밸브(V1)를 우회하는 슬로우 펌핑 라인(240)이 설치된다. 슬로우펌핑 라인(240)은 제1 배기라인(210) 보다 작은 직경을 가지는 점은 전술한 바와 같다.

제2 배기라인(220)에는 제2 밸브(V2)가 설치되며, 역시 각 밸브 및 부스터펌프를 자동으로 온/오프하는 제어장치가 필요하나 이에 대한 설명은 생략한다. 그리고 부스터펌프(410)의 후단에도 아이솔레이션 밸브를 추가로 설치할 수 있는데 이 경우에는 부스터 펌프를 온/오프 제어할 필요가 없다.

도 8의 진공펌핑 시스템을 이용한 펌핑과정을 살펴보면, 먼저 챔버 내부를 외부로부터 격리한 후 펜들럼밸브(122), 제2 밸브(V2)를 모두 오프(off)하는데, 이때 TMP(120)는 온(on)상태일 수도 있고 오프(off) 상태일 수도 있다. 그리고 부스터펌프(410)는 오프(off) 상태로 드라이펌프(420)는 온(on) 상태로 한다.

이어서 제1 밸브(V1), 제5 밸브(V5)를 온(on)시키고, 제3 밸브(V3), 제4 밸브(V4)를 오프(off)시키면, 배기가스는 제1 배기라인(210), 바이패스라인(230) 및 드라이펌프(420)를 통해서 배출된다.

이때 초기에 슬로우 펌핑을 거치고자 하면 제3 밸브(V3)는 온(on), 제1 밸브(V1)는 오프(off) 시켜 슬로우 펌핑 과정부터 시작할 수도 있음은 전술한 바와 마찬가지다.

이때에도 역시 펌핑속도를 감안하여 약 500 Torr 정도까지만 슬로우 펌핑을 진행하고, 이후에는 제3 밸브(V3)를 오프(off), 제1 밸브(V1)를 온(on)시켜 패스트 펌핑으로 전환하여야 하며, 패스트 펌핑과정도 드라이펌프(420)만을 이용하여 배기가 이루어지며, 약 100 내지 300 Torr 정도까지 계속하는 것이 바람직하다.

챔버 압력이 100 내지 300 Torr 정도가 되면 제5 밸브(V5)를 오프(off)시키고, 부스터펌프(410) 및 제4 밸브(V4)를 온(on) 시켜, 제1 배기라인(210), 부스터펌프(410) 및 드라이펌프(420)을 거쳐 배기가스를 배출한다.

1 Torr이하에서는 초고진공펌핑을 위해 제1,3 밸브(V1,V3)를 모두오프(off)시키고, 펜들럼밸브(122), 제2 밸브(V2)를 온(on)시켜 TMP(120)를 이용하여 배기한다. 이때 제5 밸브(V5)는 계속 오프(off) 상태이다.

이상의 진공펌핑 시스템은 본 발명의 실시예에 따른 공정챔버에 적용되는 것을 전제로 안출되기는 하였으나, 용도가 한정되는 것은 아니므로 도 1과 같은 종래 공정장치의 이송챔버나 로드락챔버에도 적용될 수 있다

한편 전술한 밸브 및 펌프의 온/오프 방식은 예시에 불과한 것이므로 초기에 드라이펌프만을 이용하고 이후에 부스터펌프를 함께 이용하는 배기루트를 제공할 수 있는 한도 내에서 작동 방식이 변경될 수 있음은 물론이다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 공정장치에서 공정챔버를 진공상태에서 대기압 상태로 전환시키기 위해서는 가압 벤팅 시스템을 설치하여야 하는 바 종래와 같이 이미 진공상태에 있는 공정챔버의 압력을 소폭 조절하기 위해 사용되던 도 2에 도시된 단순한 방식의 벤팅 시스템은 사용될 수 없다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 공정챔버에 적용하기 위한 가압 벤팅시스템의 일 실시예를 도시한 것이며, 이를 살펴보면, 챔버(100)의 일측에 제1 벤팅라인(500a)의 일단이 관통하여 연결되고, 이에 대칭되는 챔버 반대측에는 제2 벤팅라인(500b)의 일단이 연결된다. 각 벤팅라인(500a, 500b)의 타단은 미도시된 벤팅가스의 저장부에 연결되며, 벤팅가스는 종래와 마찬가지로 Ar, N₂ 등의 가스가 사용된다.

벤팅가스의 저장부는 1개만 존재하여 각 벤팅라인(500a, 500b)이 동일한 저장부에 연결될 수도 있고, 각 벤팅라인(500a, 500b)이 별개의 저장부에 연결될 수도 있다.

그리고 제1,2 벤팅라인(500a, 500b)의 중간에는 제1,2 히팅장치(520a, 520b) 가 연결되는데, 이는 벤팅가스를 공정챔버 내부의 공정온도에 가까운 상태까지 예열한 다음 챔버 내부로 분사함으로써, 벤팅으로 인해 챔버 내부의 온도가 급격히 변화하는 현상을 방지하고, 열충격을 최소화하기 위한 것이다.

즉, 기판에 박막증착, 에칭 등의 공정을 수행함에 있어서는 공정균일도와 재현성을 확보하는 것이 가장 중요한데, 이에 가장 큰 영향을 미치는 공정조건 중의 하나가 온도이므로 벤팅가스의 유입으로 발생할 수 있는 온도변화를 최소화시키기 위한 것이다.

도면에는 제1,2 히팅장치(520a, 520b)가 제1,2 벤팅라인(500a, 500b)을 각각 둘러싸는 저항코일로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니어서, 다른 형태의 열교환기가 이용되어도 무방하다.

그리고 각 벤팅라인(500a, 500b)을 대칭적으로 배치한 것은 챔버내부로 분사된 벤팅가스의 요동(turbulence)을 최소화하기 위한 것이다.

니들밸브는 가스의 유량을 조절하기 위한 것으로서, 히팅장치의 선단이나 후단에 선택적으로 설치될 수 있으며, 챔버내부의 온도, 벤팅가스의 온도, 압력 등을 종합적으로 감안하여 유량을 적절히 조절하게 된다.

도 10은 본 발명의 공정챔버에 연결되는 가압 벤팅시스템의 다른 실시예를 도시한 것으로서, 도 8과의 차이점은 제1,2 히팅장치(520a, 520b)와 챔버(100)의 사이에 제1,2 팽창부(530a, 530b)를 설치한다는 점인데, 이는 고압의 벤팅가스가 챔버 내부로 곧바로 분사되는 것을 막기 위해 벤팅 가스의 압력을 줄이고 유동속도 를 감소시키기 위한 것이다.

상기 팽창부(530a, 530b)는 벤팅가스의 압력 및 유속을 감소시키기 위한 것으로서, 도면에서는 각 벤팅라인(500a, 500b)보다 큰 직경을 가지는 캔 형상으로 도시하고 있으나 이러한 역할을 수행할 수만 있다면 이와 다른 형태를 가질 수 있음은 물론이다.

그리고 팽창으로 인해 온도가 저하된 벤팅가스로 인해 챔버 내부에 온도 충격이 가해지는 것을 방지하기 위하여 제3,4 히팅장치(532a, 532b)를 이용하여 팽창된 벤팅가스를 재가열할 수도 있다.

제3,4 히팅장치(532a, 532b)가 제1,2 팽창부(530a, 530b)의 외주를 둘러싸는 저항코일로 도시되어 있으나, 제1,2 히팅장치(520a, 520b)와 마찬가지로 다른 형태의 열교환기가 이용될 수 있음은 물론이다.

그리고 도면에서는 각 벤팅라인(500a, 500b)에 팽창부를 1개씩만 결합하고 있으나, 벤팅가스의 압력이나 기타 챔버 내부의 상태에 따라 하나의 벤팅라인에 팽창부를 2개 이상 다단으로 설치할 수도 있다.

이상과 같은 벤팅 시스템을 통해 벤팅가스가 유입되는 과정을 도 10을 참고로 설명하면 다음과 같다.

먼저 각 벤팅라인(500a, 500b)으로 유입되는 벤팅가스는 제1,2 히팅장치(520a, 520b)에 의해서 일정 온도로 예열된다. 예열된 벤팅가스는 니들 밸브(510a, 510b)를 통과한 후 제1,2 팽창부(530a, 530b)에서 1차 팽창되어 압력이 감소되고, 유속이 줄어들게 된다.

그리고 팽창으로 인한 온도저하를 보상하기 위해, 제1,2 팽창부(530a, 530b)에서 제3,4 히팅장치(532a, 532b)를 이용하여 벤팅가스를 재가열하며, 이렇게 재가열된 벤팅가스가 챔버 내부로 분사된다.

전술한 가압 벤팅 시스템을 이용하게 되면, 벤팅속도를 증가시키면서도 챔버 내부의 온도충격이나 터뷸런스를 최소화할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니고, 당업자에 의해 다양하게 변형될 수 있으며, 이러한 변형도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 하는 한 본 발명의 권리범위에 속하는 것은 당연하다.

본 발명에 따르면, 반도체 또는 LCD 제조에 사용되는 공정장치에서, 진공분위기의 이송챔버 및 이송챔버 로봇과, 로드락챔버를 생략할 수 있으므로 장비전체의 풋프린트를 감소시킬 수 있게 되고, 나아가 장비의 가격을 낮출 수 있게 된다.

또한 공정챔버를 대기압상태로부터 진공상태로 진공펌핑하는 시간을 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라, 온도충격을 최소화하면서 가압 벤팅 시간을 단축시킬 수 있으므로 장치의 생산성을 크게 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (23)

1. 대기압 상태를 유지하며, 내부에 로봇을 구비하는 이송부와;

   슬롯밸브를 사이에 두고 상기 이송부의 일 측부에 연결되며, 진공상태와 대기압상태를 반복하는 하나 이상의 공정 챔버와;

   상기 공정챔버에 연결되는 배기라인과;

   상기 배기라인에 순차적으로 설치되는 부스터펌프 및 드라이펌프와;

   일단은 상기 부스터펌프와 상기 드라이펌프의 사이에 연결되고, 타단은 상기 부스터펌프의 선단에 연결되어 상기 부스터펌프를 우회하는 바이패스라인

   를 포함하고,

   상기 배기라인과 상기 바이패스라인 중에 하나를 선택하여 가스를 배출하는 것을 특징으로 하는 공정장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 부스터펌프와 상기 드라이펌프 사이에는 제1 스리웨이밸브가 설치되고, 상기 부스터펌프의 선단에는 제2 스리웨이밸브가 설치되며, 상기 바이패스라인의 일단 및 타단이 상기 제1,2 스리웨이밸브에 각각 연결되는 공정장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 제2 스리웨이밸브와 상기 부스터펌프 사이에는 밸브가 위치하고, 상기 제2 스리웨이밸브와 상기 밸브의 사이에는 슬로우 펌핑라인이 분기하여 상기 바이패스라인에 연결되며, 상기 슬로우 펌핑라인은 상기 바이패스라인보다 적은 직경을 가지는 공정장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 배기라인에서 상기 바이패스라인이 분기되는 분기점과 상기 부스터펌프의 사이에는 상기 부스터펌프를 아이솔레이션하는 밸브가 설치되고, 상기 바이패스라인에도 상기 아이솔레이션 밸브와 연동하는 밸브가 설치되는 공정장치.
6. 제1항에 있어서,

   일단은 상기 공정챔버에 연결되고, 타단은 벤팅가스 저장부에 연결되는 벤팅 라인과;

   상기 벤팅 라인의 중간에 설치되는 제1 히팅장치

   를 포함하는 공정장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 벤팅 라인은 챔버의 중심에 대하여 2개 이상이 서로 대칭적으로 연결되는 공정 장치.
8. 제6항에 있어서,

   상기 벤팅라인에서 상기 제1 히팅장치와 상기 챔버 사이에는 밸브가 설치되고, 상기 밸브와 상기 챔버 사이에는 하나 이상의 팽창부가 설치되는 공정 장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 팽창부에는 제2 히팅장치가 결합되는 공정 장치.
10. 제1항에 있어서,

    상기 이송부의 타 측부에는 하나 이상의 로드 포트가 연결되는 공정장치.
11. 제1항에 있어서,

    상기 로봇은 직선운동 또는 회전운동 중 하나 이상의 운동방식을 취하는 공정장치.
12. 공정챔버 내부로 기판을 로딩하는 방법에 있어서,

    이송부에 설치된 로봇이 대기압 상태의 이송부 내부로 기판을 반입하는 단계와;

    상기 이송부 로봇이 상기 이송부로부터 대기압 상태의 공정챔버로 기판을 이송하는 단계와;

    상기 공정챔버의 내부를 진공펌핑하는 단계

    를 포함하는 기판의 로딩 방법.
13. 제12항에 있어서,

    상기 진공 펌핑하는 단계는,

    상기 공정챔버에 순차적으로 연결된 부스터펌프 및 드라이펌프 중에서 드라이펌프만을 이용하여 펌핑하는 단계와;

    부스터펌프 및 드라이펌프를 함께 이용하여 펌핑하는 단계

    를 포함하는 기판의 로딩방법.
14. 공정챔버로부터 기판을 언로딩하는 방법에 있어서,

    공정을 마친 공정챔버의 내부를 진공상태에서 대기압상태로 전환하기 위해 가압 벤팅하는 단계와;

    로봇이 상기 공정챔버의 내부로 진입하여 대기압상태의 이송부로 기판을 이송하는 단계와;

    상기 이송부 로봇이 상기 이송부에서 기판을 외부로 반출하는 단계

    를 포함하는 기판의 언로딩 방법.
15. 제14항에 있어서,

    상기 가압 벤팅단계는,

    벤팅가스를 유입하는 벤팅 라인의 중간에서 벤팅가스를 가열하는 단계와;

    상기 가열된 벤팅가스를 상기 챔버 내부로 분사하는 단계

    를 포함하는 기판의 언로딩 방법.
16. 제15항에 있어서,

    상기 가열 단계 이후에, 상기 가열된 벤팅가스를 팽창수단을 이용하여 팽창시키는 단계를 더 포함하는 기판의 언로딩 방법.
17. 제16항에 있어서,

    상기 팽창단계 이후에 상기 벤팅가스를 재가열하는 단계를 더 포함하는 기판의 언로딩 방법.
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제
21. 삭제
22. 챔버와 연결되는 배기라인과, 상기 배기라인에 순차적으로 설치되는 부스터펌프 및 드라이펌프와 일단은 상기 부스터펌프와 상기 드라이펌프의 사이에 연결되고 타단은 상기 부스터펌프의 선단에 연결되어 상기 부스터펌프를 우회하는 바이패스라인를 포함하고, 상기 배기라인과 상기 바이패스라인 중에 하나를 선택하여 상기 챔버 내부를 진공펌핑하는 방법에 있어서,

    상기 드라이펌프만을 이용하여 펌핑하는 제1 단계와;

    상기 드라이펌프와 부스터펌프를 함께 이용하여 펌핑하는 제2 단계

    를 포함하는 진공펌핑방법.
23. 제22항에 있어서,

    상기 제2 단계는 챔버의 내부압력이 100 Torr 내지 300 Torr에 이른 때부터 시작되는 진공펌핑방법.

Images