KR101208696B1 - 반도체 제조장치 및 그 챔버 압력 제어방법 - Google Patents

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Abstract

반도체 제조장치 및 그 챔버 압력 제어방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 반도체 제조장치 및 그 챔버 압력 제어방법은, 기판에 일정한 처리를 수행하는 공정챔버와, 상기 공정챔버에 상기 기판을 로딩하는 이송챔버를 포함하는 반도체 제조장치용 챔버의 압력을 제어하는 방법으로서, 상기 공정챔버에 기판이 로딩되는 동안 상기 공정챔버의 압력을 제1 진공 상태로 유지하는 단계; 상기 공정챔버 내의 상기 기판에 일정한 처리가 수행되는 동안 상기 공정챔버의 압력을 상기 제1 진공 상태 보다 고 진공의 제2 진공 상태로 유지하는 단계를 포함한다.

Description

반도체 제조장치 및 그 챔버 압력 제어방법 {apparatus for producing semiconductor and method for controlling chamber thereof}
본 발명은 반도체 제조장치 및 그 챔버 압력 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자 제조 공정 중 산화막 증착 공정 또는 플라즈마 식각 공정 등은 각각의 공정 챔버가 진공인 상태에서 수행된다. 이러한 진공 상태를 형성하기 위해서 반도체 소자 제조용 장비에 포함된 진공펌프가 공정 챔버와 연결되어 있다.
통상 진공펌프는 공정챔버의 작업 상황을 고려하지 않고, 계속적으로 공정챔버 내의 압력을 일정하게 유지하고 있어, 이로 인한 전력이 낭비되고 있는 실정이다. 특히, 최근과 같이, 자원 문제가 대두되고 있는 시점에서, 대규모 반도체 제조 설비에서 진공펌프의 이와 같은 동작으로 인한 전력 손실은 간과할 수 없는 현안으로 대두되고 있다.
본 발명의 실시예는 전력소비를 절감할 수 있는 반도체 제조장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판에 일정한 처리를 수행하는 공정챔버와, 상기 공정챔버에 상기 기판을 로딩하는 이송챔버를 포함하는 반도체 제조장치용 챔버의 압력을 제어하는 방법으로서, 상기 공정챔버에 기판이 로딩되는 동안 상기 공정챔버의 압력을 제1 진공 상태로 유지하는 단계; 상기 공정챔버 내의 상기 기판에 일정한 처리가 수행되는 동안 상기 공정챔버의 압력을 상기 제1 진공 상태 보다 고 진공의 제2 진공 상태로 유지하는 단계를 포함하는 반도체 제조장치용 챔버 압력 제어 방법이 제공된다.
여기서, 반도체 제조장치용 챔버 압력 제어 방법은 상기 제2 진공 상태로 유지하는 단계 이후에, 상기 공정챔버에서 상기 기판이 언로딩되는 동안 상기 공정챔버의 압력을 상기 제1 진공 상태로 유지하는 단계를 더 포함할 수 있다.
그리고, 반도체 제조장치용 챔버 압력 제어 방법은, 상기 제1 진공 상태를 유지하는 단계 이후에, 상기 이송챔버가 상기 기판의 로딩을 대기하는 동안 상기 공정챔버의 압력을 상기 제1 압력 상태 보다 저 진공의 제3 압력 상태로 유지하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판에 일정한 처리를 수행하는 공정챔버; 상기 공정챔버에 상기 기판을 로딩하는 이송챔버; 상기 공정챔버의 진공 상태를 형성하는 진공펌프; 및 상기 공정챔버에 기판이 로딩되는 동안 상기 공정챔버의 압력을 제1 진공 상태로 유지하고, 상기 공정챔버 내의 상기 기판에 일정한 처리가 수행되는 동안 상기 공정챔버의 압력을 상기 제1 진공 상태 보다 고 진공의 제2 진공 상태로 유지하도록 상기 진공펌프를 제어하는 제어부를 포함하는 반도체 제조장치가 제공된다.
여기서, 상기 제어부는 상기 공정챔버에서 상기 기판이 언로딩되는 동안에 상기 공정챔버의 압력을 제1 진공 상태로 유지할 수 있다.
그리고, 상기 제어부는 상기 이송챔버가 상기 기판의 로딩을 대기하는 동안 상기 공정챔버의 압력을 상기 제1 압력 상태 보다 저 진공의 제3 압력 상태로 유지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 공정챔버의 공정 상태에 따라 진공펌프의 효율을 제어하여 진공펌프의 최고출력 유지로 인한 전력소비를 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조장치를 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조장치의 공정챔버의 압력 제어를 나타낸 순서도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조장치의 공정챔버의 시간 변화에 따른 압력 및 소비전력을 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조장치의 로딩상태를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조장치의 공정상태를 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조장치의 언로딩상태를 나타낸 단면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조장치의 대기상태를 나타낸 단면도.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 반도체 제조장치 및 그 챔버 압력 제어방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조장치(1000)를 나타낸 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 반도체 제조장치(1000)는, 예를 들어 웨이퍼와 같은 기판의 표면에 화학기상증착을 수행하여 박막을 형성하는 장치로서, 로드포트(310), 이송모듈(300), 로드락챔버(200), 이송챔버(110), 공정챔버(120, 130, 140, 150), 진공펌프(520, 530, 540, 550) 및 제어부(600)를 포함한다.
로드포트(310)는 복수 개의 웨이퍼가 적재되는 카세트가 로딩되는 부분으로, 이송모듈(300)의 일측에 복수 개가 결합된다.
이송모듈(300)은 로드포트(310)에 로딩된 카세트로부터 웨이퍼를 이송하여 로드락챔버(200)에 제공하는 부분으로, 그 내부에 이송로봇(112)이 결합되어, 카세트로부터 웨이퍼를 언로딩하고, 로드락챔버(200)에 웨이퍼를 로딩할 수 있다.
로드락챔버(200)는 이송챔버(110)와 이송모듈(300) 사이에 개재되어, 로드락챔버(200)의 이송모듈(300) 측이 개방되면, 이송모듈(300) 측의 압력과 같은 압력을 유지하며, 이송챔버(110) 측이 개방되면 이송챔버(110) 측의 압력과 같은 압력을 유지함으로써, 이송모듈(300)과 이송챔버(110) 간의 중간 매개체로서 기능한다.
이송챔버(110)는 그 내부에 이송로봇(112)이 결합되어, 로드락챔버(200)를 통해 로딩된 웨이퍼를 공정챔버(120)에 로딩 또는 언로딩시키고, 공정챔버(120)를 거친 웨이퍼를 다시 로드락챔버(200)에 로딩하여 이송챔버(110)의 외부로 배출시킨다.
공정챔버(120)는 예를 들어 웨이퍼 표면에 박막을 형성하기 위해 화학기상증착 공정이 수행되는 부분이다. 공정챔버(120)는 그 내부에서 화학기상증착 공정이 수행되기 위해 필요한 압력상태(이하, 공정압력상태: process pressure condition, 도 3의 status B)이 유지되어야 한다.
한편, 공정챔버(120)는 웨이퍼에 일정한 처리를 수행하기 위해 진공상태를 형성해야 하는 챔버를 지칭하며, 예를 들어, 박막형성공정, 박막에칭공정 또는 박막에슁(ashing)공정 등을 수행하는 챔버일 수도 있음은 물론이다.
또한, 공정압력상태는 공정챔버가 화학기상증착을 수행하는 경우 2 이상 3Torr 이하 또는 20 이상 30mTorr 이하의 범위일 수 있으며, 공정챔버가 에칭(etch)공정을 수행하는 경우 80 이상 250mTorr이하 범위, 디퓨전(diffusion)공정을 수행하는 경우 2 이상3Torr 이하의 범위 정도일 수 있다.
하나의 이송챔버(110)에는 복수의 공정챔버(120, 130, 140, 150)가 결합될 수 있으며, 각각의 공정챔버(120, 130, 140, 150)에는 진공펌프(520, 530, 540, 550)가 각각 결합된다. 진공펌프(520, 530, 540, 550)는 공정챔버(120, 130, 140, 150) 내부의 기체를 배기하여 공정챔버(120) 내부의 압력을 조절할 수 있으며, 고 진공펌프와 저 진공펌프를 포함할 수 있다.
각각의 진공펌프(520, 530, 540, 550)는 제어부(600)에 의해 그 동작이 제어될 수 있다. 제어부(600)는 반도체 제조장치(1000)의 각 부분에 대한 제어를 함께 수행할 수 있으며, 각 부분의 동작 상태에 따라 각각의 진공펌프(520, 530, 540, 550)의 효율을 제어하여, 진공펌프(520, 530, 540, 550)가 최고출력을 유지하는 동작으로 인한 전력소비를 절감할 수 있다.
제어부(600)의 동작은 이하에서 살펴 본다. 이하에서는 복수의 공정챔버(120, 130, 140, 150) 가운데 하나의 공정챔버(120)와 이송챔버(110) 간의 동작을 예로 들어 제어부(600)의 동작을 살펴본다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조장치(1000)의 공정챔버(120)의 압력 제어를 나타낸 순서도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조장치(1000)의 공정챔버(120)의 시간 변화에 따른 압력 및 소비전력을 나타낸 그래프이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조장치(1000)의 로딩상태를 나타낸 단면도이다.
도 2, 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 먼저, 제어부(600)는 공정챔버(120)에 기판이 로딩되는 동안 공정챔버(120)의 압력이 제1 진공 상태(이하, 대기압력상태: standby pressure condition, 도 3의 status A)로 유지되도록 진공펌프(520)를 제어한다. (S100)
로드락챔버(200)를 통해 투입된 웨이퍼는 이송로봇(112)에 의해 공정챔버(120)에 로딩된다. 공정챔버(120)에 웨이퍼가 로딩되는 동안(도 3의 P1), 공정챔버(120)는 박막 형성 공정을 수행하는 공정상태가 아니므로, 공정압력상태를 유지할 필요가 없다.
이에 제어부(600)는 진공펌프(520)의 동작을 제어하여 공정챔버(120) 내부의 압력을 대기압력상태(standby pressure condition, 도 3의 status A)로 유지할 수 있다. 대기압력상태(standby pressure condition, 도 3의 status A)는 공정압력상태 보다는 상대적으로 저 진공(압력이 높은)의 압력상태를 말하며, 예를 들어 500mTorr이상9Torr이하의 범위일 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 대기압력상태(standby pressure condition, 도 3의 status A)에서는 공정압력상태에 비해 상대적으로 적은 전력을 진공펌프(520)가 소모하게 되는 것을 알 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조장치(1000)의 공정상태를 나타낸 단면도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 다음으로, 공정챔버(120) 내의 기판에 일정한 처리가 수행되는 동안(도 3의 P2) 공정챔버(120)의 대기압력상태(standby pressure condition, 도 3의 status A) 보다 고 진공의 제2 진공 상태(이하, 상술한 공정압력상태: process pressure condition, 도 3의 status B)로 유지되도록 진공펌프(520)를 제어한다. (S200)
공정챔버(120)에 웨이퍼가 로딩되면, 공정챔버(120)는 이송챔버(110)와 밀폐되며, 웨이퍼 상에 박막을 형성하기 위한 공정을 수행하게 된다. 이 때, 공정챔버(120)는 공정압력상태를 유지하게 된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조장치(1000)의 언로딩상태를 나타낸 단면도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 공정챔버(120)의 박막 형성 공정이 완료되면, 공정챔버(120)는 개방되고, 이송로봇(112)이 공정챔버(120)의 웨이퍼를 언로딩할 수 있다.
이 때, 제어부(600)는 공정챔버(120)에서 기판이 언로딩되는 동안(도 3의 P3) 공정챔버(120)의 압력이 대기압력상태(standby pressure condition, 도 3의 status A)로 유지되도록 진공펌프(520)를 제어한다. (S300) 공정챔버(120)에서 웨이퍼가 언로딩되는 동안에, 공정챔버(120)는 공정압력상태를 유지할 필요가 없으므로, 대기압력상태(standby pressure condition, 도 3의 status A)를 유지하도록 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 이 경우, 진공펌프(520)의 소모 전력은 공정압력상태일 때보다 적은 상태(도 3의 status A)를 유지하게 되어, 진공펌프(520)의 소모 전력을 절약할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조장치(1000)의 이동상태를 나타낸 단면도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 공정챔버(120)에서 웨이퍼가 언로딩된 후, 웨이퍼 이송의 일시적인 문제로 인해 이송챔버(110)가 로드락챔버(200)로부터 공정챔버(120)에 로딩할 웨이퍼를 대기하는 상태가 발생할 수 있다.
이 때, 제어부(600)는 이송챔버(110)가 기판의 로딩을 대기하는 동안(도 3의 P4), 공정챔버(120)의 압력이 대기압력상태(standby pressure condition, 도 3의 status A) 보다 저 진공의 제3 압력 상태(이하, 아이들압력상태: idle pressure condition, 도 3의 status C)로 유지되도록 진공펌프(520)를 제어한다. (S400)
아이들압력상태는 대기압력상태(standby pressure condition, 도 3의 status A)와 대기압(atmospheric pressure) 사이의 압력상태로서, 대기압력상태(standby pressure condition, 도 3의 status A) 보다 상대적으로 저 진공(압력이 높은)의 압력상태를 말한다.
이송챔버(110)가 기판의 로딩을 대기하는 동안(도 3의 P4)은, 공정챔버(120)가 공정압력상태(도 3의 status B)를 유지하기 이전에, 공정챔버(120)에 웨이퍼가 로딩되는 시간(도 3의 P1)동안, 대기압력상태(standby pressure condition, 도 3의 status A)의 준비단계를 가지게 되므로, 대기압력상태(standby pressure condition, 도 3의 status A) 보다 낮은 수준의 진공도를 유지할 수 있다.
이 때, 진공펌프(520)의 전력 소모는 대기압력상태(standby pressure condition, 도 3의 status A)의 경우 보다 낮은 수준을 유지하게 되어, 그 전력소모를 줄일 수 있다.
반도체 제조장치(1000)는 공정챔버(120)의 대기압력상태(standby pressure condition, 도 3의 status A), 공정압력상태 및 아이들압력상태의 반복을 통해 웨이퍼에 박막을 형성하여 반도체를 제조한다. , 이 때, 제어부(600)가 상술한 바와 같이, 공정챔버(120)의 공정 상태를 고려하여 그 압력상태를 조절함으로써, 진공펌프(520)의 불필요한 동작으로 인한 전력소모를 절감할 수 있다.
통상의 진공펌프(520)가 공정챔버(120)의 공정상태를 고려하지 않고, 공정챔버(120)의 압력을 공정상태압력으로 유지하는 경우, 전력소모는 도 3의 Wp와 같은 수준을 유지할 수 있으나, 본 실시예의 반도체 제조장치(1000)는, 공정챔버(120)의 공정 상태를 고려하여 제어부(600)가 공정챔버(120)의 압력상태를 조절함으로써, 도 3이 그래프의 해칭된 영역만큼의 전력소모를 절감할 수 있게 된다.
한편, 공정챔버(120)의 유지관리(maintenance)를 위해 반도체 제조장치(1000)가 공정 수행을 중단할 수 있으며, 이 때, 제어부(600)는 진공펌프(520)의 동작을 정지시켜, 진공펌프(520)의 전력소비를 중단시켜, 그 동작으로 인한 전력소비를 절감할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.
110: 이송챔버
120, 130, 140, 150: 공정챔버
200: 로드락챔버
300: 이송모듈
520, 530, 540, 550: 진공펌프
600: 제어부
1000: 반도체 제조장치

Claims (6)

  1. 기판에 일정한 처리를 수행하는 공정챔버와, 상기 공정챔버에 상기 기판을 로딩하는 이송챔버를 포함하는 반도체 제조장치용 챔버의 압력을 제어하는 방법으로서,
    상기 공정챔버에 기판이 로딩되는 동안 상기 공정챔버의 압력을 제1 진공 상태로 유지하는 단계;
    상기 공정챔버 내의 상기 기판에 일정한 처리가 수행되는 동안 상기 공정챔버의 압력을 상기 제1 진공 상태보다 고 진공의 제2 진공 상태로 유지하는 단계를 포함하며,
    상기 제1 진공 상태를 유지하는 단계 이후에,
    상기 이송챔버가 상기 기판의 로딩을 대기하는 동안 상기 공정챔버의 압력을 상기 제1 압력 상태보다 저 진공의 제3 압력 상태로 유지하는 단계를 더 포함하는 반도체 제조장치용 챔버 압력 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 진공 상태로 유지하는 단계 이후에,
    상기 공정챔버에서 상기 기판이 언로딩되는 동안 상기 공정챔버의 압력을 상기 제1 진공 상태로 유지하는 단계를 더 포함하는 반도체 제조장치용 챔버 압력 제어 방법.
  3. 삭제
  4. 기판에 일정한 처리를 수행하는 공정챔버;
    상기 공정챔버에 상기 기판을 로딩하는 이송챔버;
    상기 공정챔버의 진공 상태를 형성하는 진공펌프; 및
    상기 공정챔버에 기판이 로딩되는 동안 상기 공정챔버의 압력을 제1 진공 상태로 유지하고, 상기 공정챔버 내의 상기 기판에 일정한 처리가 수행되는 동안 상기 공정챔버의 압력을 상기 제1 진공 상태 보다 고 진공의 제2 진공 상태로 유지하도록 상기 진공펌프를 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는
    상기 이송챔버가 상기 기판의 로딩을 대기하는 동안 상기 공정챔버의 압력을 상기 제1 압력 상태 보다 저 진공의 제3 압력 상태로 유지하는 것을 특징으로 하는는 반도체 제조장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 공정챔버에서 상기 기판이 언로딩되는 동안에 상기 공정챔버의 압력을 제1 진공 상태로 유지하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  6. 삭제
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