KR101132261B1 - 불순물 감소를 위한 슬릿밸브의 동작 압력 가변 장치를 구비한 반도체 제조장비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 슬릿밸브를 구비한 반도체 제조장비에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 슬릿밸브에 의한 슬릿의 클로즈 시에 서로 이웃하는 챔버 간의 진공도 상태에 따라 슬릿밸브가 서로 다른 압력으로 작동할 수 있도록 하여 불순물을 최소화할 수 있는 반도체 제조장비에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 프로세스 챔버, 트랜스퍼 챔버 및 로드락 챔버를 포함하는 반도체 제조 설비에 있어서, 공압에 의해 동작하여 격리된 각 챔버의 슬릿을 개폐하는 슬릿밸브와, 상기 각 챔버의 진공도 상태 정도를 감지하기 위한 진공도감지부와, 상기 진공도감지부로부터 감지된 신호를 받아 각 챔버의 진공도를 서로 비교하여 서로 이웃하는 챔버 간의 진공도 차이에 따라 슬릿밸브의 동작 압력을 서로 다르게 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

불순물 감소를 위한 슬릿밸브의 동작 압력 가변 장치를 구비한 반도체 제조장비{Semiconductor manufacturing equipment with apparatus being able to change actuating pressure of slit valve for reducing particle}

본 발명은 슬릿밸브를 구비한 반도체 제조장비에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 슬릿밸브에 의한 슬릿의 클로즈 시에 서로 이웃하는 챔버 간의 진공도 상태에 따라 슬릿밸브가 서로 다른 압력으로 작동할 수 있도록 하여 불순물을 최소화할 수 있는 반도체 제조장비에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조 설비에는 대부분 고진공 분위기에서 공정이 이루어지는 소정의 반도체 공정, 예를 들면 박막증착 , 식각 등의 공정 등이 진행될 수 있도록 밀폐된 챔버가 구비된다. 또한 이러한 챔버를 통하여 반도체 수율을 높이기 위해서는 챔버 내부가 오염되지 않도록 유지하는 것이 매우 중요하다.

챔버는 고진공 상태에서 소정의 반도체 공정이 수행되는 프로세스 챔버(Process chamber, PC) 외에 이 프로세스 챔버와 인접하여 설치된 기타 챔버를 구비하고 있다.

즉, 웨이퍼 가공 공정이 수행되는 프로세스 챔버와, 가공을 위한 웨이퍼를 로드 또는 언로드 하는 로드락 챔버(Load lock chamber, LC)와, 그리고 프로세스 챔버와 로드락 챔버 사이에 설치되어 웨이퍼를 이송하는 트랜스퍼 챔버(Transfer chamber, TC) 등으로 되어 있다.

여기서, 프로세스 챔버는 통상 고진공상태를 유지하면서 웨이퍼에 대한 박막증착, 식각 등의 공정을 수행하며, 트랜스퍼 챔버는 내부에 설치된 이송수단에 의해 프로세스 챔버와 로드락 챔버 사이에서 웨이퍼를 이송하는 공간으로 역시 진공상태를 유지한다.

로드락 챔버는 트랜스퍼 챔버가 진공상태이고 로드락 챔버로 웨이퍼를 로딩/언로딩 시키는 로드부/언로드부(이송부)는 대기압상태이므로 양자 사이에 완충 역할을 하며 웨이퍼의 출입 시에 진공상태와 대기압상태를 반복한다. 즉, 로드락 챔버에서의 진공상태는 외부에서 웨이퍼가 반입된 상태 또는 프로세스 챔버로부터 웨이퍼를 반입하기 위한 시점에 형성되고, 로드락 챔버에서의 대기압상태는 외부로부터 미가공된 웨이퍼를 공급받거나 또는 이미 가공된 웨이퍼를 반출하기 위한 시점에 형성된다.

로드락 챔버에서 대기압상태를 형성하기 위해 진공상태 중인 로드락 챔버에서 로드부/언로부부 측에 설치된 외측도어(슬릿밸브)를 바로 오픈하게 되면 로드락 챔버 내외부의 압력 차이로 인한 기류 현상으로 인해 외부 파티클(불순물)이 로드락 챔버로 유입되어 웨이퍼의 불량 및 로드락 챔버의 오염이 발생되기 때문에, 일반적으로 외측도어(슬릿밸브)를 오픈 하기 이전에 내외부 압력이 같아지도록 질소 가스를 주입하는 벤트(Vent) 공정을 수행하게 된다.

한편, 상술한 각각의 챔버들 사이에는 웨이퍼를 통과시키기 위한 통로인 슬릿이 형성되어 있고, 이 슬릿에는 슬릿을 개폐하는 슬릿밸브가 설치되어 있어서 슬릿의 개폐가 이루어지도록 되어 있다.

슬릿밸브는 실질적으로 챔버 간의 통로를 이루는 슬릿을 개폐하는 것으로 슬릿 형상의 플레이트로 이루어진 밸브 플레이트와, 공압에 의해 작동되며 밸브 플레이트 측에 연결되는 샤프트, 이 샤프트를 동작시키는 엑추에이터와, 이 엑추에이터를 수용하는 밸브 바디 등을 포함하는 형태로 이루어져 있다.

이러한 슬릿밸브는 챔버와 챔버 간에 웨이퍼 이송 시에는 엑추에이터에 공압이 해제되어 밸브 플레이트가 하강하면서 슬릿을 개방(오픈)하도록 작동하고, 챔버에서 웨이퍼 가공 공정 중 또는 벤트(Vent) 공정 중에는 엑추에이터의 공압이 작동되어 밸브 플레이트가 상승하면서 슬릿을 밀폐(클로즈)하도록 작동한다.

그런데, 종래의 반도체 제조 장치에서는 슬릿의 클로즈 시에 슬릿밸브가 항상 동일한 압력으로 작동을 하고 있다.

예를 들어, 트랜스퍼 챔버와 로드락 챔버가 모두 진공 상태인 경우와, 트랜스퍼 챔버는 진공상태이고 로드락 챔버는 대기압상태의 이전, 즉 벤트(Vent) 공정인 경우에 서로 구별 없이 슬릿밸브는 항시 동일한 공압으로 밸브 플레이트를 가압하도록 작동하고 있다.

그러나, 종래 기술과 같이 서로 이웃하는 두 챔버 사이의 진공도 차이를 고려하기 않고 항시 높은 공압으로 밸브 플레이트를 가압하게 되면 밸브 플레이트의 둘레에 실링(sealing)을 위해 마련된 고무 재질의 오링(o-ring)에 무리를 주어서 오링의 수명이 짧아지는 문제점이 있으며, 더욱이 높은 압력으로 눌리고 복원되는 과정에서 오링이 미세한 파손에 의한 불순물(파티클)이 발생 되는 문제점이 있다.

또한, 밸브 플레이트 역시 금속 재질로 이루어져 높은 압력으로 클로즈 되면서 밸브 플레이트와 슬릿을 이루는 금속 재질의 메인 바디의 면이 서로 충돌되면서 역시 불순물(파티클)이 발생 되는 문제점이 있다.

이러한 불순물(파티클)이 발생은 웨이퍼 불량은 물론 챔버 내부가 오염되어 반도체 제조 공정비의 손실 및 반도체 제조 공전 시간 지연 등 큰 손실이 유발되는 치명적인 문제점이 있다.

또한, 슬릿밸브의 클로즈 시에 항시 높은 압력으로 밸브 플레이트를 가압하게 되어 슬릿밸브의 성능 저하 문제 및 오작동 문제를 배제할 수 없는 문제점이 있을 수 있다.

물론, 이러한 문제점을 해결하기 위해 슬릿밸브의 클로즈 시에 낮은 압력을 사용하는 것도 고려해볼 수 있으나 이 경우 양 챔버 간의 압력차에 의한 역압으로 인한 인터리크(interleak)가 발생되어 공정 불량을 유발하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 서로 이웃하는 챔버의 슬릿을 밀폐하기 위한 슬릿밸브의 클로즈 시에 양 챔버 간의 진공도 상태를 고려하여 슬릿밸브의 가압력을 달리하여 슬릿밸브를 이루는 오링과 밸브 플레이로부터 발생하는 불순물(파티클)을 줄일 수 있도록 한 슬릿밸브의 동작 압력 가변 장치를 구비한 반도체 제조장비를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 슬릿밸브의 클로즈 시에 양 챔버 간의 진공도 상태를 고려하여 슬릿밸브의 가압력을 달리하게 되므로 오링의 파손 및 슬릿밸브의 성능 저하 및 오작동 문제를 완전히 배제할 수 있는 슬릿밸브의 동작 압력 가변 장치를 구비한 반도체 제조장비를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 슬릿밸브의 클로즈 시에 슬릿밸브의 가압력을 달리하더라도 양 챔버 간의 압력차에 의한 역압에 의해 인터리크(interleak)가 발생되지 않는 슬릿밸브의 동작 압력 가변 장치를 구비한 반도체 제조장비를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 프로세스 챔버, 트랜스퍼 챔버 및 로드락 챔버를 포함하는 반도체 제조 설비에 있어서, 공압에 의해 동작하여 격리된 각 챔버의 슬릿을 개폐하는 슬릿밸브와, 상기 각 챔버의 진공 상태에서 대기압 상태로 전환을 위한 벤트 가스 주입을 위한 벤팅 단계를 감지하는 진공도감지부와, 상기 진공도감지부로부터 감지된 신호를 받아 각 챔버의 진공도를 서로 비교하여 서로 이웃하는 챔버 간의 진공도 차이에 따라 슬릿밸브의 동작 압력을 서로 다르게 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 각 챔버에 연결된 진공라인에 설치되어 챔버의 진공 상태를 형성하는 진공펌프와, 상기 진공펌프의 전단의 진공라인에 설치되는 게이트밸브와, 상기 각 챔버에 연결된 벤트라인에 설치되어 챔버를 대기압 상태로 전환하기 위해 챔버에 벤트 가스의 공급을 단속하는 벤트밸브를 더 포함하고, 상기 진공도감지부는 상기 게이트밸브와 벤트밸브 측에 각각 설치되어 상기 게이트밸브와 벤트밸브의 오픈 및 클로즈 상태를 동작하기 위한 전기적 신호를 감지하는 게이트밸브 감지센서와 벤트밸브 감지센서로 이루어지고, 상기 제어부는 게이트밸브 감지센서 및 벤트밸브 감지센서로부터 상기 게이트밸브가 클로즈 상태이고 상기 벤트밸브가 오픈 상태의 신호를 받는 경우에 해당 게이트밸브 및 벤트밸브가 설치된 챔버에 벤트 가스가 주입되는 벤트 대기 상태로 판단하여, 벤트 대기 챔버와 이와 서로 이웃하는 챔버 간에 진공도 차이가 큰 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 슬릿밸브는 슬릿을 개폐하는 밸브 플레이트와 상기 밸브 플레이트에 연결된 샤프트와, 상기 샤프트를 승강시키기 위한 공압 엑추에이터를 포함하고, 상기 공압 엑추에이터로 연결되는 에어라인에는 공기의 흐름을 단속하는 차단밸브가 설치되고, 상기 차단밸브 전단의 에어라인으로부터 분지되어 상기 차단밸브 후단의 에어라인으로 연결되는 바이패스라인에는 공기의 압력을 감압시키기 위해 항시 작동중인 감압장치가 설치되며, 상기 제어부는 서로 이웃하는 챔버 간에 진공도 차이가 작다고 판단되는 경우에 상기 차단밸브를 클로즈 하여 상기 슬릿밸브에 감압된 공기만을 공급하여 슬릿밸브의 동작 압력을 감소시키고, 서로 이웃하는 챔버 간에 진공도 차이가 크다고 판단되는 경우에는 상기 차단밸브를 오픈 하여 상기 슬릿밸브에 고압의 공기와 감압된 공기를 함께 공급하여 슬릿밸브의 동작 압력을 증가시키도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 차단밸브와 감압장치가 설치된 에어라인은 슬릿밸브의 내부에 설치되거나 또는 슬릿밸브의 외부에 설치될 수 있다.

한편, 프로세스 챔버, 트랜스퍼 챔버 및 로드락 챔버를 포함하는 반도체 제조 설비에 있어서, 공압에 의해 동작하여 격리된 각 챔버의 슬릿을 개폐하는 슬릿밸브와, 상기 각 챔버에 각각 설치되어 각 챔버의 압력값을 감지하는 압력센서와, 상기 압력센서에서 측정된 각 챔버의 압력값을 받아 서로 이웃하는 챔버 간의 압력 차이값을 연산한 후 연산된 압력 차이값과 기 설정된 기준값을 비교하여 연산된 압력 차이값이 기준값보다 작은 경우에 양 챔버 사이에 설치된 슬릿밸브의 동작 압력이 연산된 압력 차이값이 기준값보다 큰 경우에 비하여 상대적으로 작도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

전술한 과제해결 수단에 의해 본 발명은 서로 이웃하는 챔버의 슬릿을 밀폐하기 위한 슬릿밸브의 클로즈 시에 양 챔버 간에 진공도 차이가 클 때에 비하여 진공도 차이가 적은 때에 보다 작은 압력으로 슬릿밸브를 가압함으로써 오링이나 밸브 플레이트에 가해지는 힘이 적어 오링의 미세한 파손이나 밸브 플레이트의 충격으로부터 발생하는 불순물(파티클)을 줄일 수 있어 웨이퍼 불량이나 또는 챔버 내부가 오염으로 인한 손실을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 양 챔버의 진공도 차이가 적은 때에 상대적으로 작은 압력으로 슬릿밸브를 가압함으로 인해 항시 큰 압력으로 슬릿밸브를 가압하는 경우에 비하여 오링의 수명이 연장되고, 더나아가 슬릿밸브의 전체 수명이 연장되어 장비 전체의 경제적인 손실을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 작은 압력으로 슬릿밸브를 작동시키는 경우에도 양 챔버 간의 진공도 차이가 크지 않기 때문에 양 챔버 간의 압력차에 의한 역압에 의해 인터리크(interleak)가 발생되지 않는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 단일 프로세스 챔버형 반도체 제조 설비의 평면도이고.
도 2는 도 1에 도시된 슬릿밸브를 도시한 정면도이고,
도 3은 도 1에 도시된 반도체 제조 설비의 단면도이고,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 슬릿밸브의 동작 압력을 가변시키기 위한 제어 블럭도이고,
도 5는 본 발명에 따라 슬릿밸브 측으로 고압을 제공하는 에어라인 구조를 도시한 개념도이고,
도 6은 본 발명에 따라 각 챔버의 진공도 상태를 감지하기 위한 압력센서를 적용한 반도체 제조 설비의 단면이고,
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 멀티 프로세스 챔버형 반도체 제조 설비의 평면도이고.
도 7은 도 6에 도시된 반도체 제조 설비의 단면도이다.

하기의 설명에서 본 발명에 따른 불순물 감소를 위한 슬릿밸브의 동작 압력 가변 장치를 구비한 반도체 제조장비의 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있는데, 이들 특정 상세들 없이 또한 이들의 변형에 의해서도 본 발명이 용이하게 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 중심으로 설명한다.

(제1 실시형태)

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 단일 프로세스 챔버형 반도체 제조 설비의 평면도이고.도 2는 도 1에 도시된 슬릿밸브를 도시한 정면도이고, 도 3은 제 1실시예에 따른 반도체 제조 설비의 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 반도체 제조 설비에는 대부분 고진공 분위기에서 공정이 이루어지는 소정의 반도체 공정, 예를 들면 박막증착 , 식각 등의 공정 등이 진행될 수 있도록 밀폐된 다수의 챔버가 구비된다.

챔버는 웨이퍼 가공 공정이 수행되는 프로세스 챔버(10, PM)와, 가공을 위한 웨이퍼를 로드 또는 언로드 하는 로드락 챔버(30, LM)와, 그리고 프로세스 챔버(10)와 로드락 챔버(30) 사이에 설치되어 웨이퍼를 이송하는 트랜스퍼 챔버(20, TM)가 각각 서로 이웃하도록 순차적으로 설치된다.

프로세스 챔버(10)는 통상 고진공상태를 유지하면서 웨이퍼에 대한 박막증착, 식각 등의 공정을 수행하며, 트랜스퍼 챔버(20)는 내부에 위치하는 이송로봇(미도시)에 의해 트랜스퍼 챔버(20)와 프로세스 챔버(10) 사이 또는 프로세스 챔버(10)와 로드락 챔버(30)) 사이에서 웨이퍼를 이송하는 공간으로서 역시 진공 상태를 유지한다.

프로세스 챔버(10)와 트랜스퍼 챔버(20) 사이에는 웨이퍼의 통로 역할을 하는 슬릿을 개폐하는 슬릿밸브(50)가 설치된다.

이송부(40)는 EFEM(Equipment Front End Module)이라고도 하며 내부의 이송 로봇(미도시)을 통해 미처리 웨이퍼를 로드락 챔버(30)로 반입하거나 공정을 끝낸 웨이퍼를 로드락 챔버(30)로부터 외부로 반출하는 공간으로서 항상 대기압 상태를 유지한다.

이와 같이, 트랜스퍼 챔버(20)는 진공상태이고 이송부(40)는 대기압상태이므로 로드락 챔버(30)는 양자의 사이에서 완충 역할을 하며, 웨이퍼의 출입시에 진공상태와 대기압상태를 반복한다.

로드락 챔버(30)와 이송부(40) 및 트랜스퍼 챔버(20)의 사이에도 웨이퍼의 통로 역할을 하는 슬릿를 개폐하는 슬릿밸브(50)가 설치된다.

이와 같이 슬릿밸브(50)는 서로 이웃하는 챔버 사이에 마련되는 것으로 웨이퍼의 통로 역할을 하는 슬릿을 개폐할 수 있도록 공압에 의해 작동된다.

이러한 슬릿밸브(50)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 각 챔버에 형성된 슬릿(60)을 개폐하도록 슬릿 형상의 밸브 플레이트(51)와, 밸브 플레이트(51) 측에 연결되는 샤프트(52), 이 샤프트(52)를 동작시키는 공압 실린더 방식의 액추에이터(53)와, 이 액추에이터(53)를 수용하는 밸브 바디(54) 등을 포함하는 형태로 이루어져 있다.

여기서, 슬릿(60)을 개폐하는 밸브 플레이트(51)는 금속 재질로 이루어지고, 슬릿(60)이 형성된 챔버의 메인 바디(61) 측과 접촉을 이루는 밸브 플레이트(51)의 둘레에는 기밀성을 향상시키기 위해 실링 역할을 하는 고무 재질의 오링(55)이 설치된다.

밸브 바디(54)는 에어라인 공압 포트로 오픈포트(54a)와 클로즈포트(54b)가 각각 형성되고, 오픈포트(54a)와 클로즈포트(54b)에 각각 공급되는 공압에 의한 실린더의 업다운 운동에 통해 샤프트(52)를 승강시키면서 밸브 플레이트(51)가 슬릿(60)을 개폐하도록 작동된다.

이때, 클로즈포트(54b)로 공압이 작동되는 경우에 실린더의 업 운동에 의해 밸브 플레이트(51)가 상승하면서 슬릿을 밀폐(클로즈)하며, 오픈포트(54a)로 공압이 작동되는 경우에는 실린더의 다운 운동에 의해 밸브 플레이트(51)가 하강하면서 슬릿(60)을 개방(오픈)하는 동작이 이루어진다.

한편, 슬릿밸브(50)는 밸브 플레이트(51)의 안정적인 작동을 위해 일반적으로 공압 엑추에이터가 두 개 설치된 복동 방식으로 구성된다. 그리고, 상기 액추에이터의 작동을 위한 동작 압력을 제공하는 동작 압력원(63, 도 5참조)이 반도체 제조장치에 마련된다.

도 3을 참조하여, 상술한 반도체 제조 설비에서 각 챔버로 웨이퍼가 반입되는 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 대기압 상태의 이송부(40)에서 로드락 챔버(30)로 기판을 반입한다. 즉 로드락 챔버(30)의 슬릿밸브(50)가 열리면 이송부(40)에서 기판을 로드락 챔버(30) 내부에 안치한 후, 슬릿밸브(50)를 닫은 후 로드락 챔버(30)를 대기압 상태에서 트랜스퍼 챔버(20)와 같은 정도의 진공상태로 전환하기 위해 진공펌프(72)로 진공 펌핑을 실시한다.

진공펌핑(72)이 완료되면, 트랜스퍼 챔버(20)측 슬릿밸브(50)가 열리고, 이 트랜스퍼 챔버(20)의 이송로봇(미도시)이 로드락 챔버(30)로 진입하여 웨이퍼를 프로세스 챔버(10)로 반입한다.

프로세스 챔버(10)에서 공정을 마친 웨이퍼는 상기 과정의 역순으로 반출되는데, 이때 로드락 챔버(30)는 트랜스퍼 챔버(20)로부터 기판이 반입된 후에 진공상태로부터 대기압상태로 전환하기 위해 가압하는 벤팅(venting) 단계를 거치게 된다.

벤팅이 완료된 후에는 로드락 챔버(30)의 웨이퍼를 반출하여 이송부(40)를 통해 외부로 이송한다.

한편, 각 챔버의 진공 상태를 형성하기 위해서 각 챔버의 일측에 연결된 진공라인(70)에는 진공펌프(72)가 설치되며, 진공라인에는 개폐 기능만을 갖는 게이트밸브(71)가 진공펌프(72)의 전단에 설치된다.

또한, 로드락 챔버(30)의 일측에는 챔버 내부를 대기압 상태로 전환하기 위해 챔버 내부로 벤트 가스를 주입하기 위한 벤트라인(80)이 마련되며, 이 벤트라인(80)에는 로드락 챔버(30)로 벤트 가스의 유입을 단속하기 위해 개폐 기능만을 갖는 벤트밸브(81)가 설치된다.

따라서, 벤팅 공정 시에는 진공라인(70)에서 진공펌프(72)가 작동 상태에서 게이트밸브(71)가 진공펌프(72) 측으로의 진공라인을 클로즈(밀폐) 한 후에, 순차적으로 벤팅라인(80)의 벤팅밸브(82)가 오픈(개방)된다.

여기서, 벤트 가스는 일반적으로 반응성이 낮은 질소(N₂)를 사용한다.

그런데, 로드락 챔버(30)에서 웨이퍼를 반출하기 이전에 챔버의 압력을 낮추기 위해 질소 가스를 주입하는 벤팅 단계에서는 웨이퍼 가공이 이루어지는 진공 상태에 비하여 로드락 챔버(30)와 트랜스퍼 챔버(20) 간의 진공도 차이가 매우 크다.

즉, 로드락 챔버(30)와 트랜스퍼 챔버(20)는 웨이퍼 가공 중에는 서로 진공 상태를 유지하고 있어 두 챔버 간의 진공도(압력)가 크게 차이가 없게 되나, 로드락 챔버(30)의 벤팅 공정 중에는 로드락 챔버(30)의 압력이 대기압 상태로 매우 낮아지기 때문에 두 챔버 간의 진공도(압력)는 큰 차이가 발생하게 된다.

따라서, 본 발명에서는 웨이퍼 가공 공정 또는 로드락 챔버(30)의 벤팅 공정에 따른 로드락 챔버(30)와 트랜스퍼 챔버(20) 사이의 진공도(압력) 차이에 따라 두 챔버 사이에 마련된 슬릿밸브(50)의 동작 압력, 즉 밸브 플레이트를 통해 슬릿을 클로즈(밀폐)하는 경우 밸브 플레이트를 슬릿 측으로 가압하기 위한 엑추에이터의 공압을 서로 다르게 하여 작동하는 것을 요지로 한다.

이를 위해, 본 발명은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 로드락 챔버(30)의 진공도를 감지하기 위한 진공도감지부(90)와, 진공도감지부(90)에 의해 측정된 신호를 받아 트랜스퍼 챔버(20)와 로드락 챔버(30)의 진공도를 서로 비교하여 두 챔버 간의 진공도 차이에 따라 두 챔버 사이에 설치된 슬릿밸브(50)의 동작 압력을 서로 다르게 제어하는 제어부(100)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 진공도감지부(90)는 진공라인(70)에 마련된 게이트밸브(71)의 오픈 및 클로즈 상태를 동작시키기 위한 전기적 신호를 감지하는 게이트밸브 감지센서(91)와, 벤트라인(80)에 마련된 벤트밸브(81)의 오픈 및 클로즈 상태를 동작시키기 위한 전기적 신호를 감지하는 벤트밸브 감지센서(92)로 구성된다.

제어부(100)는 게이트밸브 감지센서(91)로부터 게이트 밸브가 클로즈 상태이거나 또는 벤트밸브 감지센서(92)로부터 벤트밸브가 오픈 상태의 신호를 받는 경우에, 로드락 챔버(30)에서 대기압 상태를 형성하기 위한 벤팅 단계로 판단하여, 즉 트랜스퍼 챔버와 로드락 챔버 사이의 진공도 차이가 큰 것으로 판단하여 두 챔버 사이에 설치된 슬릿밸브의 동작 압력을 두 챔버가 모두 진공 상태인 경우에 비하여 상대적으로 큰 압력으로 공압을 제어한다.

반대로, 게이트밸브 감지센서(91)로부터 게이트밸브가 오픈 상태이거나 또는 벤트밸브 감시센서(92)로부터 벤트밸브가 클로즈 상태의 신호를 받는 경우에는, 트랜스퍼 챔버와 로드락 챔버가 모두 진공 상태 또는 프로세스 챔버에서 웨이퍼 가공 공정 단계로 판단하여, 즉 즉 트랜스퍼 챔버와 로드락 챔버 사이의 진공도 차이가 적은 것으로 판단하여 두 챔버 사이에 설치된 슬릿밸브의 동작 압력을 일반적인 압력으로 작동되도록 공압을 제어한다.

한편, 본 발명에서는, 도 5에 도시된 바와 같이, 제어부(100)를 통해 슬릿의 클로즈 시에 슬릿밸브의 동작 압력을 서로 다르게 제어하기 위한 엑추에이터 측으로 연결되는 에어라인(110)이 마련된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 액추에이터의 작동을 위한 동작 압력을 제공하는 동작 압력원(63)과 엑추에이터(53)의 클로즈포트에 각각 연결되는 에어라인(110)에는 압축된 공기의 흐름을 단속하는 것으로 개폐 기능만을 갖는 차단밸브(111)가 설치된다.

그리고, 차단밸브(111)의 전단의 에어라인(100)으로부터 분지되고 차단밸브(111)의 후단의 에어라인(100)에 연결되는, 즉 차단밸브(111)를 중심으로 차단밸브(111)의 전후의 에어라인(100)을 연결하는 바이패스라인(112)이 추가로 설치된다.

여기서, 바이패스라인(112) 상에는 바이패스되는 공기의 압력을 감압시키기 위한 감압장치(113)가 설치된다.

이때, 차단밸브(111)는 웨이퍼 가공 공정 중에는 클로즈 상태가 되고 로드락 챔버의 벤팅 직전 단계에서는 개방 상태되며, 감압장치(113)는 항시 동작되도록 작동된다.

이로 인해, 웨이퍼 가공 공정 중, 즉 로드락 챔버가 일반적인 진공 상태가 요구되는 경우에는 차단밸브(111)가 클로즈 된 상태에서 동작 압력원(63)에서 제공되는 고압의 압축된 공기가 바이패스라인(112)으로 바이패스되어 감압장치(113)에 의해 감압된 후에 엑추에이터(53)로 공급된다. 따라서, 엑추에이터(53)는 감압된 압력에 의해, 즉 보다 적은 힘으로 밸브 플레이트를 슬릿 측으로 가압하게 된다.

또한, 로드락 챔버의 벤팅 직전 단계에서는 차단밸브(111)가 개방된 상태에서 동작 압력원(63)에서 제공되는 고압의 압축된 공기가 엑추에이터(53)로 공급된다. 따라서, 엑추에이터(53)는 고압의 압력에 의해, 즉 감압장치(113)에 의해 감압된 공기만 제공되는 경우에 비하여 상대적으로 큰 힘으로 밸브 플레이트를 슬릿 측으로 가압하게 된다.

이러한 차단 밸브(111) 및 감압장치(113)가 마련된 에어라인(110)은 슬릿밸브를 이루는 밸브바디 내부에 마련될 수 있으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것이 아니라 밸브바디 외부에 별도의 컴포넌트로 설치하는 구성도 가능하다.

이상에서는, 제어부가 서로 이웃하는 챔버의 진공도 차이를 판단하기 위해 게이트밸브 또는 벤트밸브 측으로 보내주는 시그널 신호를 감지한 값을 제어 입력으로 설명을 하였지만, 제어 입력으로 각 챔버 별로 개별적인 압력을 측정하기 위한 압력센서에서 측정된 값을 사용하여 슬릿밸브의 동작 압력을 제어할 수 있다.

예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 각 챔버(10, 20, 30)에는 챔버의 진공도(압력)를 감지하는 압력센서(93)가 각각 설치되고, 상기 제어부(100)는 각 압력센서(93)에서 측정된 각 챔버의 압력값을 받아 서로 이웃하는 챔버들 간의 압력 차이값을 연산한 후 연산된 압력 차이값과 기 설정된 기준값을 비교하여 연산된 압력 차이값이 기준값보다 작으면 서로 이웃하는 양 챔버의 진공도 차이가 작은 것으로 판단하여 에어라인(100)의 차단밸브(111)를 클로즈 되도록 제어하여 슬릿밸브의 동작 압력을 감소시키고, 연산된 압력 차이값이 기준값보다 크면 서로 이웃하는 양 챔버의 진공도 차이가 큰 것으로 판단하여 에어라인(100)의 차단밸브(111)를 오픈 되도록 제어하여 슬릿밸브의 동작 압력을 상대적으로 증가시키도록 제어할 수 있다.

앞서 살펴 본 바와 같이 본 발명은 서로 이웃하는 챔버의 슬릿을 밀폐하기 위한 슬릿밸브의 클로즈 시에 양 챔버 간에 진공도(압력) 차이가 클 때에 비하여 진공도(압력) 차이가 적은 때에 보다 작은 엑추에이터의 동작 압력으로 슬릿밸브를 가압함으로써 오링이나 밸브 플레이트에 가해지는 힘이 적어 오링의 미세한 파손이나 밸브 플레이트의 충격으로부터 발생하는 불순물(파티클)을 줄일 수 있게 된다.

(제2 실시형태)

이하, 본 발명에 따른 제2 실시형태에 대해서는 도 7 내지 도 8을 참조하여 설명하기로 한다. 제1 실시형태와 제2 실시형태에서 달라지는 점은 제1 실시형태에서는 하나의 프로세스 챔버가 형성된 단일 챔버형 반도체 제조 설비에 적용하는 것으로 설명을 하였으나, 제 2 실시형태에서는 다수의 프로세스 챔버가 형성된 멀티 프로세스 챔버형 반도체 제조 설비에 적용되는 것이다.

최근에는 반도체 기술 방향이 고밀도 고집적의 대구경화되면서 대량 생산을 추구하는 추세이므로 설비 또한 프로세스를 진행하는 프로세스 챔버를 복수화시켜 하나의 설비에서 동시에 복수의 공정이 수행된다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 멀티 프로세스 챔버형 반도체 제조 설비의 평면도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 멀티 프로세스 챔버형 반도체 제조 설비는 통상 중앙에 마련된 트랜스퍼 챔버(20)로부터 일측에는 로드락 챔버(30)가 마련되고, 타측으로는 웨이퍼 가공 공정을 진행하는 복수의 프로세스 챔버(10a, 10b, 10c)가 상호 병렬로 연결된다.

그런데, 이러한 멀티 프로세스 챔버(10a, 10b, 10c)에서는 웨이퍼 가공 공정을 지속적으로 진행하다 보면 간혹 다양한 원인에 의해서 어느 특정의 프로세스 챔버에서 고장 등에 의해 오류가 발생되기도 하는바 이때에는 전체 설비 가동을 중지시킨 상태에서 점검을 할 수 있으나, 최근에는 고장 등이 발생한 해당 챔버만을 점검하고 다른 정상적인 프로세스 챔버들을 통한 공정 수행은 지속적으로 수행될 수 있도록 함으로써 공정 효율성과 제품 생산성을 증가시키고 있다.

이때, 고장 등이 발생한 해당 챔버만을 독립적으로 점검하기 위해서는 해당 챔버의 내부를 외부와 같은 대기압 상태로 형성해야 한다.

이를 위해 각 프로세스 챔버에는 챔버 내부를 대기압 상태로 형성하기 위해 질소 가스를 주입하기 위한 벤트라인이 연결되어 있으며, 각 벤트 라인에는 각 프로세스 챔버로 질소 가스의 공급을 단속하기 위한 벤트밸브가 설치되어 있는 것이 일반적이다.

즉, 복수의 프로세스 챔버에서 각각 웨이퍼 가공이 이루어지는 중에서 어느 한 프로세스 챔버에서 오류가 발생되면 해당 프로세스 챔버에 질소 가스를 공급하여 챔버 내부를 대기압 상태로 되도록 한 후에 챔버 내부를 개방하여 오류 발생의 원인을 찾아내서 보수를 하거나 부품 교체 등을 통한 메인터넌스 작업을 한다.

여기서, 오류가 발생한 프로세스 챔버의 보수 중에도 다른 프로세스 챔버는 진공 상태에서 웨이퍼 공정이 계속적으로 진행되고 있기 때문에 트랜스퍼 챔버 역시 진공 상태를 유지하고 있어야 한다.

이때, 공정 중인 프로세스 챔버와 트랜스퍼 챔버는 모두 진공 상태로 양 챔버 간에 진공도 차이가 크게 발생되지 않는 반면에, 오류가 발생한 프로세스 챔버와 트랜스퍼 챔버에 있어서 오류 발생 프로세스 챔버는 대기압 상태이고 트랜스퍼 챔버는 진공상태로 양 챔버 간에는 진공도 차이가 크게 발생하게 된다.

이에, 본 발명의 제2 실시형태에서는 앞서 살펴본 제1 실시형태와 마찬가지로 서로 이웃하는 챔버 사이의 진공도 차이에 따라 두 챔버 사이에 마련된 슬릿밸브의 동작 압력, 즉 밸브 플레이트를 통해 슬릿을 클로즈(밀폐)하는 경우 밸브 플레이트를 슬릿 측으로 가압하기 위한 엑추에이터의 공압을 서로 다르게 하여 작동하는 것이 그대로 적용된다.

따라서, 유지 보수 중인 프로세스 챔버와 트랜스퍼 챔버 간에는 진공도 차이가 매우 크므로, 즉 한쪽은 대기압 상태이고 다른 한쪽은 진공상태이므로 진공인 트랜스퍼 챔버에서 유지 보수증인 프로세스 챔버 쪽으로 강한 힘이 작용하므로 두 챔버의 슬릿을 클로즈 하고 있는 슬릿밸브에는 매우 큰 동작 압력이 작용된다.

반면에, 공정 중인 프로세스 챔버와 트랜스퍼 챔버 간에는 모두 진공 상태로 진공도 차이가 매우 작으므로 양 챔버 간에 압력차가 크지 않아 두 챔버의 슬릿을 클로즈 하고 있는 슬릿밸브에 상대적으로 작은 동작 압력이 작용된다.

이을 위해, 본 발명은 도 8에 도시된 바와 같이, 각 프로세스 챔버(10a, 10b, 10c)에는 벤트라인(80)이 연결되어 있고, 각 벤트라인(80) 상에는 프로세스 챔버(10a, 10b, 10c)로 벤트 가스(질소 가스)의 공급을 단속하기 위한 벤트밸브(81)가 설치되어 있으며, 각 벤트밸브(81)에는 벤트밸브(81)의 오픈 및 클로즈 상태를 동작시키기 위한 전기적 신호를 감지하는 벤트밸브 감지센서(92)가 각각 설치되고, 각 벤트밸브 감지센서(92)는 제어부(100)와 전기적으로 연결되어 감지 신호를 제어부(100)로 전달한다.

이때, 제어부를 통한 제어 감지 신호와 이 신호에 따른 슬릿밸브의 동작 압력 제어 방식과, 동작 압력원과 슬릿밸브의 엑추에이터 사이에 차단밸브 및 감압장치가 설치된 에어라인 구조는 앞서 설명한 제1 실시형태와 동일하게 이루어지므로 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명의 슬릿밸브 동작 압력 가변장치는 제2 실시형태에 따른 멀티 프로세스 챔버형 반도체 제조장비에 있어서, 트랜스퍼 챔버와 로드락 챔버 간에도 그대로 적용될 수 있다.

또한, 각 챔버의 진공도 감지부의 구성에 있어서 각 챔버별로 압력센서를 적용하는 슬릿밸브의 동작 압력을 제어하는 방식이 그대로 적용될 수 있다.

10 : 프로세스 챔버 20 : 트랜스퍼 챔버
30 : 로드락 챔버 40 : 이송부
50 : 슬릿밸브 60 : 슬릿
70 : 진공라인 71 : 게이트밸브
71 : 진공펌프 80 : 벤트라인
81 : 벤트밸브 90 : 진공도 감지센서
91 : 게이트밸브 감지센서 92 : 벤트밸브 감지센서
93 : 압력센서
100 : 에어라인 111 : 차단밸브
112 : 감압장치

Claims (6)

1. 프로세스 챔버, 트랜스퍼 챔버 및 로드락 챔버를 포함하는 반도체 제조 설비에 있어서,
   공압에 의해 동작하여 격리된 각 챔버의 슬릿을 개폐하는 슬릿밸브;
   상기 각 챔버의 진공 상태에서 대기압 상태로 전환을 위해 벤트 가스 주입하는 벤팅 단계를 감지하는 진공도감지부; 및
   상기 진공도감지부로부터 감지된 신호를 받아 각 챔버의 진공도를 서로 비교하여 서로 이웃하는 챔버 간의 진공도 차이에 따라 슬릿밸브의 동작 압력을 서로 다르게 제어하는 제어부;를 포함하되,
   상기 각 챔버에 연결된 진공라인에 설치되어 챔버의 진공 상태를 형성하는 진공펌프와, 상기 진공펌프의 전단의 진공라인에 설치되는 게이트밸브와, 상기 각 챔버에 연결된 벤트라인에 설치되어 챔버를 대기압 상태로 전환하기 위해 챔버에 벤트 가스의 공급을 단속하는 벤트밸브를 더 포함하고,
   상기 진공도감지부는 상기 게이트밸브와 벤트밸브 측에 각각 설치되어 상기 게이트밸브와 벤트밸브의 오픈 및 클로즈 상태를 동작하기 위한 전기적 신호를 감지하는 게이트밸브 감지센서와 벤트밸브 감지센서로 이루어지고,
   상기 제어부는 게이트밸브 감지센서 및 벤트밸브 감지센서로부터 상기 게이트밸브가 클로즈 상태이거나 또는 상기 벤트밸브가 오픈 상태의 신호를 받는 경우에 해당 게이트밸브 및 벤트밸브가 설치된 챔버에 벤트 가스가 주입되는 벤트 대기 상태로 판단하여, 벤트 대기 챔버와 이와 서로 이웃하는 챔버 간에 진공도 차이가 큰 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 불순물 감소를 위한 슬릿밸브의 동작 압력 가변 장치를 구비한 반도체 제조장비.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 슬릿밸브는 슬릿을 개폐하는 밸브 플레이트와 상기 밸브 플레이트에 연결된 샤프트와, 상기 샤프트를 승강시키기 위한 공압 엑추에이터를 포함하고,
   상기 공압 엑추에이터로 연결되는 에어라인에는 공기의 흐름을 단속하는 차단밸브가 설치되고, 상기 차단밸브 전단의 에어라인으로부터 분지되어 상기 차단밸브 후단의 에어라인으로 연결되는 바이패스라인에는 공기의 압력을 감압시키기 위해 항시 작동중인 감압장치가 설치되며,
   상기 제어부는 서로 이웃하는 챔버 간에 진공도 차이가 작다고 판단되는 경우에 상기 차단밸브를 클로즈 하여 상기 슬릿밸브에 감압된 공기만을 공급하여 슬릿밸브의 동작 압력을 감소시키고, 서로 이웃하는 챔버 간에 진공도 차이가 크다고 판단되는 경우에는 상기 차단밸브를 오픈 하여 상기 슬릿밸브에 고압의 공기와 감압된 공기를 함께 공급하여 슬릿밸브의 동작 압력을 증가시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 불순물 감소를 위한 슬릿밸브의 동작 압력 가변 장치를 구비한 반도체 제조장비.
   
4. 청구항 3에 있어서, 상기 차단밸브와 감압장치가 설치된 에어라인은 슬릿밸브의 내부에 설치되거나 또는 슬릿밸브의 외부에 설치되는 것을 특징으로 하는 불순물 감소를 위한 슬릿밸브의 동작 압력 가변 장치를 구비한 반도체 제조장비.
   
   
   
   
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