KR101217516B1 - 클러스터 툴 - Google Patents

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pressure
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이태완
양철훈
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주성엔지니어링(주)
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Abstract

본 발명은 클러스터 툴에 관한 것으로, 적어도 하나의 로드락 챔버와, 상기 로드락 챔버에 연결된 클러스터 툴 전방 모듈과, 상기 로드락 챔버와 클러스터 툴 전방 모듈 간의 압력차에 따라 이둘 간을 연통하는 압력 조절 부재를 포함하는 클러스터 툴을 제공한다. 이와 같이 로드락 챔버와 클러스터 툴 전방 모듈 사이를 압력에 따라 연통시키는 압력 조절 부재를 통해 로드락 챔버와 클러스터 툴 전방 모듈 사이의 압력을 동일하게 유지할 수 있다. 또한, 상기 압력 조절 부재 내부에 개폐 수단을 두어 상기 로드락 챔버가 진공시에는 로드락 챔버와 클러스터 툴 전방 모듈 간의 연통을 차단하고, 로드락 챔버가 대기압 상태일 경우에는 로드락 챔버와 클러스터 툴 전방 모듈 간을 연통시킬 수 있다.
로드락 챔버, 압력 조절 부재, 개폐 수단, 대기압, 연통, 압력 평행

Description

클러스터 툴{CLUSTER TOOL}
도 1은 일반적인 클러스터 툴의 개략적 평면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로드락 챔버를 포함하는 클러스터 툴의 개략적 평면도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 조절 부재를 설명하기 위한 도면.
도 5 및 도 6은 일 실시예의 제 1 변형예에 따른 압력 조절 부재를 설명하기 위한 도면.
도 7 및 도 8은 일 실시예의 제 2 변형예에 따른 압력 조절 부재를 설명하기 위한 도면이다.
※도면의 주요 부재에 대한 부호의 설명※
10, 12, 110, 112 : 로드 포트 20, 120 : EFEM
30, 32, 130, 132 : 로드락 챔버 40, 140 : 진공 이송 모듈
50, 52, 150, 152 : 프로세스 모듈 134 : ATM 스위치
135 : 압력 게이지 200 : 압력 조절 부재
300 : 개폐 수단 310, 320 : 개구부
330 : 구동공간
본 발명은 일반적으로 반도체 산업에서 사용되는 클러스터 툴(cluster tool)에서 진공 이송 모듈(TM, Transfer Module)과 클러스터 툴 전방 모듈(EFEM, Equipment Front End Module) 사이를 연결하는 로드락 챔버(load lock chamber) 및 이를 포함하는 클러스터 툴에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 EFEM과 로드락 챔버 사이의 압력차를 제거하기 위한 압력 조절 부재를 구비하는 로드락 챔버 및 이를 포함하는 클러스터 툴에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는, 기판인 웨이퍼 상에 여러 가지 물질을 박막 형태로 증착하고 이를 패터닝하여 구현되는데, 이를 위하여 증착 공정, 식각 공정, 세정 공정, 건조 공정 등 여러 단계의 서로 다른 공정이 요구된다. 이러한 각각의 공정에서 처리 대상물인 웨이퍼는 해당 공정의 진행에 최적의 환경을 가지고 있는 프로세스 모듈에 장착되어 처리되는데, 이와 같이 피처리물인 웨이퍼를 프로세스 모듈로 이송하여 프로세스를 진행할 수 있도록 하는 복합형 장치의 총칭이 클러스터 툴(cluster tool)이다.
이러한 클러스터 툴 내에는 오염되지 않은 진공 영역이 포함되므로, 통상 진 공 클러스터 툴이라 불리기도 하는데, 도 1은 일반적인 클러스터 툴의 개략적 평면도이다.
도 1을 참조하면, 클러스터 툴은, 웨이퍼가 초기 또는 최종적으로 안착되어 적재되는 제 1 및 제 2 로드포트(loadport, 10, 12)와, 상기 제 1 및 제 2 로드포트(10, 12)에 위치하는 웨이퍼를 위치 정렬하여 이송하는 EFEM(Equipment Front End Module, 20)과, 상기 EFEM(20)으로부터 이송된 웨이퍼가 1차적으로 각각 적재되는 제 1 및 제 2 로드락 챔버(30, 32)와, 상기 제 1 및 제 2 로드락 챔버(30, 32)에 1차 적재된 웨이퍼를 각 해당 프로세스가 진행되는 프로세스 모듈(50, 52)로 이송하는 진공 이송 모듈(40)을 포함한다.
이때, 전술한 EFEM(20)은 대기에 개방된 오염되지 않은 공간에 위치하여, 제 1 및 제 2 로드포트(10, 12)에 각각 적재된 웨이퍼를 이송하는 ATM 로봇(22)과, 이러한 ATM 로봇에 의해 이송된 웨이퍼를 위치 정렬하는 ATM 얼라이너(도시 않음)를 가지고 있어 웨이퍼의 이송 및 위치 정렬을 가능하게 한다.
또한, EFEM(20)으로부터 이송된 웨이퍼가 1차 적재되는 제 1 및 제 2 로드락 챔버(30, 32)에는, 웨이퍼의 적재 위치인 메탈 쉘프(도시 않음)가 각각 구비되어, 이러한 메탈 쉘프 상에 웨이퍼가 1차적으로 적재된다. 이때 제 1 및 제 2 로드락 챔버(30, 32)와 EFEM(20) 사이의 영역에는 이들을 분리시키는 슬롯 밸브(31, 33)가 마련되어 있어 상기 제 1 및 제 2 로드락 챔버(30, 32) 내부를 진공 상태로 유지할 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 로드락 챔버(30, 32) 내부를 대기압 및 진공 상태로 만들기 위해, 상기 제 1 및 제 2 로드락 챔버(30, 32)에는 ATM 스위치(34a, 34b)와 압력 게이지(35a, 35b)가 장착되어 있다. 또한, 상기 제 1 및 제 2 로드락 챔버(30, 32)의 각 메탈 쉘프에 적재된 웨이퍼는 진공 이송 모듈(40)에 위치하는 진공 로봇(41)에 의하여 각 프로세스 모듈(50, 52)의 장착 위치(51, 53)로 이송, 장착된다.
이와 같이, 상기 EFEM(20)은 대기 상태에 있고 상기 제 1 및 제 2 로드락 챔버(30, 32)는 진공 상태에 있게 된다. 프로세스 모듈(50, 52)에서 처리된 웨이퍼를 제 1 및 제 2 로드락 챔버(30, 32)로부터 상기 EFEM(20)으로 이송하기 위해서 상기 제 1 및 제 2 로드락 챔버(30, 32)에서는 벤트(vent)가 시작되며 상기 제 1 및 제 2 로드락 챔버(30, 32)가 대기압에 도달하면 ATM 스위치(34a, 34b)가 이를 감지하여 벤트가 종료된다.
그러나, 벤트가 종료되었을 때, 압력 게이지의 오차와 벤트하는 가스의 압력 및 벤트 과정에 의해서 로드락 챔버와 EFEM 사이에는 수 토르(torr)에서 수십 토르 (torr)범위의 압력차가 형성될 수 있다. 이러한 압력차가 형성되었을 때, 로드락 챔버의 슬롯 밸브를 개방하게 되면 한꺼번에 로드락 챔버와 EFEM 사이에 많은 량의 가스 또는 공기의 교환이 일어나 소음 및 입자(particle)를 발생시킨다. 이러한 입자는 로드락 챔버에서 대기하고 있는 웨이퍼에 오염물로 작용하게 되며 악영향을 주어 웨이퍼의 수율을 저하시킨다.
따라서, 본 발명의 목적은 로드락 챔버와 EFEM 사이의 압력차로 인해 로드락 챔버의 슬롯 밸브의 개방시 압력 변화에 의한 가스 또는 공기의 흐름을 없애 입자의 발생을 제거할 수 있는 압력 조절 부재를 구비하는 로드락 챔버, 및 이를 포함하는 클러스터 툴을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명에 따른 적어도 하나의 로드락 챔버와, 상기 로드락 챔버에 연결된 클러스터 툴 전방 모듈 및 일단은 상기 로드락 챔버에 연결되고, 타단은 상기 클러스터 툴 전방 모듈에 연결되며 상기 로드락 챔버와 상기 클러스터 툴 전방 모듈 간의 압력차에 따라 이둘 간을 연통하는 압력 조절 수단을 포함하는 클러스터 툴을 제공한다.
여기서, 압력 조절 수단은, 구동 공간을 갖는 몸체와, 상기 로드락 챔버의 내부 공간과 상기 구동 공간을 연통하는 제 1 개구부와, 상기 클러스터 툴 전방 모듈의 내부 공간과 상기 구동 공간을 연통하는 제 2 개구부 및 상기 구동 공간 내에 마련되어 제 1 및 제 2 개구부의 압력에 따라 상기 제 1 및 제 2 개구부 사이의 연통을 제어하는 개폐 수단을 포함하는 것이 바람직하다. 상기의 제 1 및 제 2 개구부 중 어느 하나는 튜브 형태로 상기 몸체 내에 마련되고, 나머지 개구부는 적어도 일 단부가 중앙 영역에 다수의 관통공이 마련된 판 형상으로 제작되어 상기 몸체에 부착되며 다수의 관통공이 마련된 상기 중앙 영역이 상기 구동 공간에 노출되는 것이 효과적이다.
물론 상기 개폐 수단은 제 1 및 제 2 개구부 중 적어도 어느 하나의 개구부 영역에 밀착하여 개구부의 연통을 차단하는 밀착면을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 개폐 수단은 적어도 하나의 관통공을 포함하되, 상기 관통공의 일 끝단이 상기 개구부와 접하는 밀착면 이외의 영역에 마련되는 것이 바람직하다.
상기의 제 1 개구부와 접하는 상기 구동공간 영역은 절두 원뿔 형상을 갖고, 상기 개폐 수단의 상기 밀착면 영역의 형상도 이와 대응되는 절두 원뿔 형상을 갖는 것이 바람직하다.
상술한 개폐 수단이 자중에 의하여 상기 제 1 개구부에서 제 2 개구부 방향으로 이동하는 것이 바람직하다.
상기의 개폐 수단으로 밸브를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 구동 공간 내에 마련되어 상기 개폐 수단을 지지하는 고정 부재를 더 포함하는 것이 효과적이다.
상기 고정 부재는 상기 구동 공간 내에 링 형상으로 마련되고, 그 내부에 복수의 관통공이 마련되는 것이 바람직하다.
상기 압력 조절 수단은 상기 로드락 챔버 또는 상기 클러스터 툴 전방 모듈과 일체로 제작되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 적어도 하나의 로드락 챔버와 상기 로드락 챔버에 연결된 클러스터 툴 전방 모듈 및 상기 로드락 챔버와 상기 클러스터 툴 전방 모듈 간의 압력차에 따라 이둘 간을 연통하는 압력 조절 수단을 구비하는 클러스터 툴의 압력 조절 방법에 있어서, 처리가 완료된 기판을 상기 로드락 챔버에 이송하는 단계와, 상기 로드락 챔버를 벤트하는 단계와, 상기 압력조절 수단을 작동하여 상기 로드락 챔버와 상기 클러스터 툴 전방 모듈의 압력을 동일하게 조절하는 단계와, 상기 로드락 챔버의 상기 기판을 상기 클러스터 툴 전방 모듈로 이송하는 단계를 포함하는 클러스터 툴의 압력 조절 방법을 제공한다.
상기의 로드락 챔버와 상기 클러스터 툴 전방 모듈의 압력을 동일하게 조절하는 단계는, 상기 압력 조절 수단에 의해 상기 로드락 챔버와 상기 클러스터 툴 전방 모듈이 연통되어 압력이 동일해지는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 본 실시예들은 단지 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면 상에서 동일 부호는 동일한 부재를 지칭한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로드락 챔버를 포함하는 클러스터 툴의 개략적 평면도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예의 상기 클러스터 툴은 웨이퍼가 초기 또는 최종적으로 안착되어 적재되는 제 1 및 제 2 로드포트(loadport, 110, 112)와, 상기 제 1 및 제 2 로드포트(110, 112)에 위치하는 웨이퍼를 위치 정렬하여 이송하는 EFEM(Equipment Front End Module, 120)과, 상기 EFEM(120)으로부터 이송된 웨이퍼 가 1차적으로 각각 적재되는 제 1 및 제 2 로드락 챔버(130, 132)와, 상기 제 1 및 제 2 로드락 챔버(130, 132)에 1차 적재된 웨이퍼를 각 해당 프로세스가 진행되는 프로세스 모듈(150, 152)로 이송하는 진공 이송 모듈(140)을 포함한다.
이때, 상기 EFEM(120)은 대기에 개방된 오염되지 않은 공간에 위치하여, 제 1 및 제 2 로드포트(110, 112)에 각각 적재된 웨이퍼를 이송하는 ATM 로봇(122)과, 이러한 ATM 로봇(122)에 의해 이송된 웨이퍼를 위치 정렬하는 ATM 얼라이너(미도시)를 가지고 있어 웨이퍼의 이송 및 위치 정렬을 가능하게 한다.
또한, 상기 EFEM(120)으로부터 이송된 웨이퍼가 1차 적재되는 제 1 및 제 2 로드락 챔버(130, 132)에는, 웨이퍼의 적재 위치인 메탈 쉘프(도시 않음)가 각각 구비되어, 이러한 메탈 쉘프 상에 웨이퍼가 1차적으로 적재된다. 이때 제 1 및 제 2 로드락 챔버(130, 132)와 EFEM(120) 사이의 영역에는 이들을 분리시키는 슬롯 밸브(131, 133)가 마련되어 있어 상기 제 1 및 제 2 로드락 챔버(130, 132) 내부를 진공 상태로 유지할 수 있다. 또한, 상기 제 1 및 제 2 로드락 챔버(130, 132)에는 ATM 스위치(134a, 134b)와 압력 게이지(135a, 135b)가 장착되어 있다. 상기 제 1 및 제 2 로드락 챔버(130, 132)는 각각 상기 제 1 및 제 2 로드락 챔버(130, 132)와 EFEM(120)을 연통시키는 압력 조절 부재(200)를 포함한다.
상기 압력 조절 부재(200)는 상기 제 1 및 제 2 로드락 챔버(130, 132)와 EFEM(120)을 연통시켜 상기 제 1 및 제 2 로드락 챔버(130, 132)와 EFEM(120) 내부의 압력을 동일하게 만든다.
이때, 상기 제 1 로드락 챔버(130) 또는 제 2 로드락 챔버(132)는 진공 상태 에 있고 EFEM(120)은 대기압 상태에 있게 된다. 이와 같이 이들 내부의 압력 차이로 인해 제 1 로드락 챔버(130) 또는 제 2 로드락 챔버(132)를 대기압 상태로 만들기 위해 제 1 로드락 챔버(130) 또는 제 2 로드락 챔버(132)의 벤트가 시작되며 상기 제 1 로드락 챔버(130) 또는 제 2 로드락 챔버(132)가 대기압에 도달하면 ATM 스위치(134a, 134b)가 이를 감지하여 벤트가 종료된다. 그러나 이 경우에도 압력 게이지의 오차와 벤트하는 가스의 압력 및 벤트 과정에 따라 제 1 로드락 챔버(130) 또는 제 2 로드락 챔버(132)의 내부가 대기압(즉, EFEM 내부의 압력)보다 높거나 낮을 수 있다. 이러한 상태에서 전술한 바와 같이 제 1 로드락 챔버(130) 또는 제 2 로드락 챔버(132)의 슬롯 밸브(131, 133)를 개방하게 되면 압력 차로 인한 제 1 로드락 챔버(130) 또는 제 2 로드락 챔버(132) 내부에 소음 및 입자의 발생을 초래하여 고 청정도를 요구하는 웨이퍼의 수율에 악영향을 줄 뿐만 아니라 웨이퍼의 정렬이 틀어지거나 심지어는 웨이퍼가 미끌어지는 현상이 발생한다. 따라서, 제 1 로드락 챔버(130) 및 제 2 로드락 챔버(132)와, EFEM(120)압력을 동일하게 설정하여야 하고, 이를 위해 제 1 및 제 2 로드락 챔버(130, 132)와 EFEM(120)사이에는 압력 조절 부재(200)가 마련되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 제 1 및 제 2 로드락 챔버(130, 132) 각각에 압력 조절 부재(200)를 배치하였다. 상기 압력 조절 부재(200)는 EFEM(120)과 제 1 로드락 챔버(130) 또는 제 2 로드락 챔버(132)를 연통시키도록 EFEM(120)과 마주보는 제 1 로드락 챔버(130) 또는 제 2 로드락 챔버(132)의 본체에 형성되어 있다. 상기 압력 조절 부재(200)에 대해서는 후술한다.
상기 클러스터 툴의 작동 과정에 대해 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제 1 로드포트(110) 또는 제 2 로드포트(112)에 초기 적재된 다수의 웨이퍼가 EFEM(120)의 ATM 로봇(122)에 의하여 하나씩 이송되어, ATM 얼라이너에 놓이게 되면, ATM 얼라이너는 이러한 웨이퍼를 제 1 프로세스 모듈(150) 또는 제 2 프로세스 모듈(152)의 장착 위치(151, 153)에 정확하게 놓이도록 위치 정렬된다. 이후 다시 ATM 로봇(122)이 위치 정렬된 웨이퍼를 제 1 및 제 2 로드락 챔버(130, 132) 내의 메탈 쉘프(도시 않음)로 하나씩 이송하여 적재한다. 이와 같은 과정을 반복하여 제 1 로드락 챔버(130) 및 제 2 로드락 챔버(132)의 메탈 쉘프로 웨이퍼가 모두 이송되면, 제 1 및 제 2 로드락 챔버(130, 132)의 슬롯 밸브(131, 133)가 닫힌 후 입자가 들어가지 않도록 펌핑을 개시하여 진공 상태를 유지하게 된다. 이후, 진공 이송 모듈(140)에 위치하는 진공 로봇(141)에 의하여 제 1 로드락 챔버(130) 또는 제 2 로드락 챔버(132)의 쉘프에 적재된 웨이퍼가 한 장씩 제 1 또는 제 2 프로세스 모듈(150, 152)로 공급되고, 제 1 또는 제 2 프로세스 모듈(150, 152)은 해당 프로세스를 진행하게 된다.
이후, 제 1 또는 제 2 프로세스 모듈(150, 152)에서 웨이퍼의 처리가 완료되면, 웨이퍼는 전술한 과정의 역순, 즉 진공 로봇(141)에 의해 각 프로세스 모듈(150, 152)로부터 다시 제 1 로드락 챔버(130) 또는 제 2 로드락 챔버(132)의 메탈 쉘프로 회송되어 적재되고, 제 1 로드락 챔버(130)나 제 2 로드락 챔버(132)가 대기압으로 벤트되어, 제 1 로드락 챔버(130) 또는 제 2 로드락 챔버(132)에 장착되어 있는 ATM 스위치(134a, 134b)가 동작을 하게 되어 벤트가 완료되는데, 이때 발생하는 제 1 로드락 챔버(130) 또는 제 2 로드락 챔버(132)와 EFEM(120) 사이의 압력차는 압력 조절 부재(200)에 의해서 제 1 로드락 챔버(130) 또는 제 2 로드락 챔버(132)와 EFEM(120) 사이의 압력을 동일하게 한다. 그 후, 슬롯 밸브(131, 133)를 개방하고 웨이퍼를 제 1 로드락 챔버(130) 또는 제 2 로드락 챔버(132)로부터 EFEM(120)을 통해 제 1 로드포트 또는 제 2 로드포트(110, 112)로 이송시킨다. 이처럼, 본 발명은 로드락 챔버(130, 132)와 EFEM(120)의 압력을 동일하게 한 후 슬롯 밸브(131, 133)를 개방하므로, 로드락 챔버(130, 132)와 EFEM(120) 사이에서 급격한 유체 흐름이 발생하지 않아 소음 및 입자의 발생을 방지할 수 있다. 상기의 과정을 반복 수행함으로써 다수의 웨이퍼의 프로세싱이 완료된다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 조절 부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 조절 부재(200)는 상기 몸체(301)와, 상기 몸체(301) 내에 마련되어 외부 공간과 연통하는 제 1 개구부(310)와 제 2 개구부(320)를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 개구부(310, 320) 사이에는 구동 공간(330)이 형성되고, 상기 구동 공간(330) 내에 개폐 수단(300)이 움직여 제 1 및 제 2 개구부(310, 320)의 개폐를 조절한다.
여기서, 상기 몸체(301)는 로드락 챔버(130, 132) 또는 EFEM(120)과 일체로 제작될 수도 있다. 상기 제 1 및 제 2 개구부(310, 320) 중 어느 하나는 로드락 챔버(130, 132)의 내부 공간과 연통하고, 나머지 하나는 EFEM(120)의 내부 공간과 연통된다.
상기의 제 1 개구부(310)는 도면에 도시된 바와 같이 관통홀 형태로 구성된다. 제 2 개구부(320)는 도면에 도시된 바와 같이 적어도 중심 영역에 복수의 관통홀이 마련된 판 형상으로 제작된다. 상기 구동 공간(330)은 제 1 및 제 2 개구부(310, 320) 사이에 관통홀 형상으로 마련되고, 제 1 개구부(310)와 접속되는 관통홀 영역의 면적이 제 2 개구부(320)와 접속하는 관통홀의 면적보다 작은 것이 바람직하다.
구동 공간(330)은 상측면(331)과 하측면(332) 그리고, 상측면(331)과 하측면(332) 사이에 측벽면(333a, 333b; 333)을 포함한다. 이때, 하측면(332)은 제 1 개구부(310)에 접속되고, 상측면(331)은 제 2 개구부(320)에 접속된다. 상기 상측면(331)을 통해 제 2 개구부(320)의 관통홀이 구동 공간(330)에 모두 노출되고, 하측면(332)를 통해 제 1 개구부(310)의 관통홀이 구동 공간(330)에 노출된다. 앞서 설명한 바와 같이 하측면(332)에 비하여 상측면(331)의 면적이 넓기 때문에 상기 측벽면(333)은 소정의 기울기를 갖는 영역으로 존재한다. 도면에서와 같이 측벽면(333)은 상측면(331)과 접하여 이와 수직하에 연장된 제 1 측벽면(333a)과 상기 제 1 측벽면(333a)에서 소정의 기울기를 갖고 하측면(332)으로 연장된 제 2 측벽면(333b)을 포함한다.
개폐 수단(300)은 구동공간(330) 내에서 이동하여 제 1 개구부(310) 및 제 2 개구부(320)의 관통홀을 차폐할 수 있는 형상으로 제작한다.
즉, 개폐 수단(300)의 전면부에는 상기 제 1 개구부(310)의 관통홀을 막을 수 있을 정도의 면으로 마련되고, 후면부에는 상기 제 2 개구부(320)의 관통홀을 모두 막을 수 있을 정도의 면이 마련된다. 바람직하게는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 상기 개폐 수단(300)은 그 단면이 대략 사다리꼴 형태로 제작된다. 여기서, 사다리꼴의 윗변은 구동 공간(330)의 하측면(332)과 대응되고, 아랫변은 제 2 개구부의 관통홀 형성 영역과 대응된다. 그리고, 다른 두변은 구동 공간(330)의 제 2 측벽면(333b)와 대응된다. 이를 통해 개폐 수단(300)이 도 3의 (a)에서와 같이 구동 공간(330)의 아래 끝단에 위치하는 경우에는 제 1 개구부(310)에 밀착되고, 구동 공간(330)의 제 2 측벽면(333b)에 밀착되어 제 1 개구부(310)을 차폐한다. 또한, 도 3의 (b)에서와 같이 구동 공간(330)의 상측 끝단에 위치하는 경우에는 제 2 개구부(310)에 밀착되어 제 2 개구부(320)을 차폐한다. 도 4와 같이 상기 개폐 수단(300)이 구동 공간(330)의 중심영역에 위치하는 경우에는 상기 구동 공간(330)과 국부적으로 밀착되어 제 1 및 제 2 개구부(310, 320) 사이에 연통공간을 마련한다. 이때, 만일 상기 개폐 수단(300)의 자중을 이용하여 제 1 및 제 2 개구부(310, 320)를 개폐하는 경우에는 본 실시예의 압력 조절 부재(200)는 지면에 수직하게 배치되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 개폐 수단(300)과 제 1 및 제 2 개구부의 경계면의 개폐를 더욱 확실히 하기 위해 상기 개폐 수단(300)에 O-링 등의 밀봉 부재(350)가 마련되는 것이 효과적이다. 여기서, 상기의 구동 공간(330)이 그 상부에 절두 원뿔 형상을 갖는 원형 통 형상으로 제작될 경우 상기 개폐 수단(300)은 상기 절두 원뿔 형상에 대응되는 절두 원뿔 형상으로 제작되는 것이 바람직하다. 그리고, 구동 공간(330)이 그 상부에 절두 사각 뿔 형상을 갖는 사각 통 형상으로 제작될 경우에는 상기 개폐 수단(300)은 절두 사각 뿔 형상으로 제작되는 것이 바 람직하다.
하기에서는 이러한 압력 조절 부재(200)의 압력 조절 과정에 대해 설명하면 다음과 같다.
여기서, 제 1 개구부(310)가 로드락 챔버(130, 132)의 내부 공간에 접속되고, 제 2 개구부(320)가 EFEM(120)의 내부 공간에 접속됨을 일예로하여 설명한다.
EFEM(120)은 항상 대기압 상태에 있고, 로드락 챔버(130, 132)의 압력이 대기압보다 낮으면 EFEM(120)의 압력이 로드락 챔버(130, 132)의 압력보다 높은 상태이이다. 이경우, 압력 조절 부재(200) 내부의 개폐 수단(300)은 압력차에 의해 제 1 개구부(310) 쪽으로 밀려가 제 1 개구부(310)를 차폐한다. 이를 통해 제 1 개구부(310) 및 제 2 개구부(320) 사이의 연통 공간이 형성되지 않게 된다.
이후, 상기 로드락 챔버(130, 132)의 압력이 대기압이 될 때까지 로드락 챔버(130, 132)를 계속 밴트시키면 로드락 챔버(130, 132)와 EFEM(120)의 압력이 유사해지게 된다. 이와 같이 둘 사이의 압력 차가 줄어들 경우, 어느 순간부터 개폐 수단(300)의 자중에 의해 개폐 수단(300)이 상기 제 1 개구부(310)에서부터 이격되게 된다. 이를 통해 제 1 개구부(310) 및 제 2 개구부(320) 사이에는 연통 공간이 형성된다. 따라서, 이러한 연통 공간을 통해 제 1 개구부(310) 및 제 2 개구부(320) 사이에 압력 평행이 형성된다.
이와 같이 EFEM(120)과 로드락 챔버(130, 132) 간에 압력이 평형하게 되면 슬롯 노즐(131, 133)을 개방시켜 웨이퍼를 로드락 챔버(130, 132)로부터 EFEM(120)을 통해 로드 포트(110, 112)로 이송시킬 수 있게 된다.
물론 본 실시예는 이에 한정되지 않고, 상기 제 1 개구부(310)가 EFEM(120)의 내부 공간에 접속될 수도 있고, 제 2 개구부(320)가 로드락 챔버(130, 132)에 접속될 수도 있다.
도 5 및 도 6은 일 실시예의 제 1 변형예에 따른 압력 조절 부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 변형예에 따른 압력 조절 부재(200)는 몸체(301)와, 상기 몸체에 마련된 제 1 및 제 2 개구부(310, 320)와, 상기 제 1 및 제 2 개구부(310, 320) 사이에 마련된 구동공간(330)과, 상기 구동 공간(330) 내에 마련되어 상기 제 1 및 제 2 개구부(310, 320)간의 연동을 제어하는 개폐 수단(300)과, 구동 공간(330) 내에 마련되어 개폐 수단(300)의 이동을 제어하고, 연통된 제 1 및 제 2 개구부(310, 320) 사이의 공기 흐름을 유도하는 고정부재(360)을 포함한다.
상기의 고정부재(360)는 상기 구동 공간(330)의 제 1 내측벽(333a) 영역에 링 형상으로 마련되고, 링의 내측에는 복수의 관통홀이 마련되는 것이 바람직하다. 상기 고정 부재(360)은 제 1 개구부(310)과 인접한 영역에 마련되는 것이 바람직하다. 이를 통해 개폐 수단(300)의 과도한 움직임을 줄일 수 있다. 그리고, 링 형상의 고정 부재(360)의 내측 개구 영역은 상기 개폐 수단(300)의 후면부의 면적보다 작은 것이 바람직하다. 이를 통해 개폐 수단(300)이 상기 고정 부재(360)을 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
이때, 상기 구동 공간(330)은 제 2 개구부(320)과 접속되는 상측면(331)과, 제 1 개구부(310)에 접속되는 하측면(332)과, 상기 상측면(332)에서부터 수직하게 연장된 제 1 측벽면(333a)과, 상기 하측면(332)에서부터 일정한 기울기를 갖고 연장된 제 2 측벽면(333b)과, 상기 제 1 및 제 2 측벽면(333a, 333b) 간을 연결하는 제 3 측벽면(333c)을 포함한다. 여기서, 상기 제 3 측벽면(333c)은 도면에 도시된 바와 같이 제 1 측벽면(333a)와 수직하게 연장된다. 그리고, 제 2 측벽면(333b)의 높이과 개폐 수단(300)의 높이를 동일하게 제작할 수도 있다. 여기서, 상기 고정 부재(360)은 상기 제 1 측벽면(333a)에 마련된다.
상술한 압력 조절 부재(200)의 동작을 간략히 설명하면 다음과 같다.
제 1 개구부(310)가 로드락 챔버(130, 132)의 내부 공간에 접속되고, 제 2 개구부(320)가 EFEM(120)의 내부 공간에 접속됨을 일예로 설명한다.
로드락 챔버(130, 132)가 진공 상태이고, EFEM(120)이 대기압 상태이면 이둘 사이에는 압력차가 발생한다. 이러한 압력차로 인해 상기 구동 공간(330) 내부의 개폐 수단(300)은 도 5에 도시된 바와 같이 제 1 개구부(310)에 밀착된다. 이를 통해 제 1 개구부(310)와 제 2 개구부(320) 사이의 공기 흐름을 차폐한다. 이를 통해 로드락 챔버(130, 132)는 계속적으로 진공을 유지할 수 있게 된다. 한편, 로드락 챔버(130, 132)의 압력을 대기압과 유사하게 되도록 밴트를 수행하게 되면 로드락 챔버(130, 132)와 EFEM(120)의 압력차가 줄어들게 된다. 여기서 로드락 챔버(130, 132) 및 EFEM(120)의 압력차에 의해 제 1 개구부(310)에 밀착되어 있던 개폐 수단(300)이 도 6에 도시된 바와 같이 이로부터 이격되게 되고 이로인해 제 1 개구부(310)과 제 2 개구부(320) 사이에 연통 공간이 마련되어 압력 평행이 이루어진 다. 이때, 개폐 수단(300)은 자중에 의해 고정부재(360)에 밀착되고, 고정 부재(360)의 복수의 관통홀에 의해 제 1 개구부(310)와 제 2 개구부(320) 사이에 연통 공간이 형성된다. 이와 같이 개폐 수단(300)이 자중에 의해 고정 부재(360)에 밀착되기 위해서는 구동 공간(330)의 상측면(331)이 지면 영역으로 향하도록 배치되는 것이 효과적이다.
도 7 및 도 8은 일 실시예의 제 2 변형예에 따른 압력 조절 부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 변형예에 따른 압력 조절 부재(200)는 몸체(301)와, 상기 몸체에 마련된 제 1 및 제 2 개구부(310, 320)와, 상기 제 1 및 제 2 개구부(310, 320) 사이에 마련된 구동공간(330)과, 상기 구동 공간(330) 내에 마련되어 상기 제 1 및 제 2 개구부(310, 320)간의 연동을 제어하는 개폐 수단(300)과, 상기 개폐 수단(300)의 일측에 마련된 연통 공(370)과, 상기 개폐 수단(300)을 고정하는 링 형상의 고정 부재(360)을 포함한다.
상기의 고정 부재(360)는 구동 공간(330)의 제 1 측벽면(333a)에 링 형태로 마련되는 것이 바람직하다. 이때 고정부재(360)은 몸체(301)와 일체로 제작될 수 있다. 본 변형예에서는 상기 구동공간(330)의 상측면(331)의 면적과 개폐 수단(300)의 후면부의 면적이 동일한 것이 바람직하다.
상기의 개폐 수단(300)은 복수의 연통 공(370)을 포함하되, 상기 개폐 수단(300)이 상기 제 1 개구부(310)에 밀착되었을 경우 상기 개폐 수단(300)과 구동 공간(330)의 내측면들이 만나는 영역에서 개폐 수단(300)의 후면부 즉, 아랫변 영 역까지 연통된 복수의 연통공(370)을 포함한다.
여기서, 상기 연통 공(370)은 도면에 도시된 바와 같이 개폐 수단(300)의 윗변과 아랫변을 연결하는 사선형 변에서부터 아랫변까지 관통된 형상으로 제작하는 것이 바람직하다.
상술한 고정 부재(360)는 개폐 수단(300)의 연통 공(370)을 차폐하지 않는 범위내에서 다양하게 제작될 수 있다.
상술한 압력 조절 부재(200)의 동작을 간략히 설명하면 다음과 같다.
제 1 개구부(310)가 로드락 챔버(130, 132)의 내부 공간에 접속되고, 제 2 개구부(320)가 EFEM(120)의 내부 공간에 접속됨을 일예로 설명한다.
로드락 챔버(130, 132)가 진공 상태이고, EFEM(120)이 대기압 상태이면 이둘 사이에는 압력차가 발생한다. 이러한 압력차로 인해 상기 구동 공간(330) 내부의 개폐 수단(300)은 도 7에 도시된 바와 같이 제 1 개구부(310)에 밀착된다. 이때, 개폐 수단(300)의 연통공(370)의 전단영역 즉, 사선형 변 영역이 구동 공간(330)의 제 2 측벽면(333b)에 밀착되어 있기 때문에 제 1 개구부(310)와 제 2 개구부(320) 사이의 공기 흐름을 차폐한다. 이를 통해 로드락 챔버(130, 132)는 계속적으로 진공을 유지할 수 있게 된다. 한편, 로드락 챔버(130, 132)의 압력을 대기압과 유사하게 되도록 밴트를 수행하게 되면 로드락 챔버(130, 132)와 EFEM(120)의 압력차가 줄어들게 된다. 여기서 로드락 챔버(130, 132) 및 EFEM(120)의 압력차에 의해 제 1 개구부(310)에 밀착되어 있던 개폐 수단(300)이 도 8에 도시된 바와 같이 이로부터 이격되게 되고 이로인해 제 1 개구부(310)과 제 2 개구부(320) 사이에 연통 공간이 마련되어 압력 평행이 이루어진다. 즉, 개폐 수단(300)이 이격되면 그 이격된 사이 영역으로 압력 교환이 이루어지게 된다. 그리고, 자중에 의해 개폐 수단(300)이 고정 부재(360)에 밀착되는 경우에는 개폐 수단의 연통 공(370)에 의해 제 1 및 제 2 개구부(310, 320) 사이에 연통 공간이 마련된다. 이를 통해 로드락 챔버(130, 132)의 압력을 EFEM(120)의 압력과 동일하게 할 수 있다.
여기서, 고정 부재(360)과 개폐 수단(300) 사이의 간격이 1 내지 10mm 인 것이 바람직하다. 상기 사이 간격이 크면 펌핑에 의해 개폐 수단(300)이 제 1 개구부(310) 쪽으로 용이하게 밀려갈 수 없게 된다.
본 실시예의 도 2에서는 상술한 압력 조절 부재(200)가 로드락 챔버(130, 132)내에 마련됨을 도시하였지만, 이에 한정되지 않고, EFEM(120)에 마련하고, 상기 압력 조절 부재(200)의 제 1 또는 제 2 개구부(310, 320)가 로드락 챔버(130, 132)의 내부공간에 접속되도록 할 수 있다. 또한, 상기 로드락 챔버(130, 132)와 EFEM(120)의 외측에 마련할 수도 있다. 그리고, 상기 압력 조절 부재(200)는 로드락 챔버(130, 132) 또는 EFEM(120)과 일체로 제작될 수도 있다.
또한, 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고, 다양한 변형예가 가능하다. 즉, 상술한 압력 조절 부재(200)로 밸브(미도시)를 사용하여 로드락 챔버(130, 132)와 EFEM(120)간의 압력을 일정하게 유지할 수 있다. 즉 로드락 챔버(130, 132)가 진공상태일 경우에는 밸브를 차단하였다가 로드락 챔버(130, 132)의 압력이 대기압 상태일 경우에는 밸브를 오픈하여 로드락 챔버(130, 132)와 EFEM(120) 간의 압력 평행을 유지할 수 있다. 이때, 로드락 챔버(130, 132)의 압력을 1차적으로 압 력게이지를 이용하여 EFEM(120)의 압력과 동일하게 조절하고, 2차로 밸브를 동작시켜 EFEM(120)의 압력과 동일하게 조절할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 로드락 챔버와 EFEM 사이를 압력에 따라 연통시키는 압력 조절 수단을 통해 로드락 챔버와 EFEM 둘 사이의 압력을 동일하게 유지할 수 있다.
또한, 상기 압력 조절 수단 내부에 개폐 수단을 두어 상기 로드락 챔버가 진공시에는 로드락 챔버와 EFEM 간의 연통을 차단하고, 로드락 챔버가 대기압 상태일 경우에는 로드락 챔버와 EFEM 간을 연통시킬 수 있다.
또한, 압력 조절 수단을 통해 로드락 챔버와 EFEM 간의 대기압 상태의 압력 평행을 유지시켜 로드락 챔버 및 EFEM 간의 압력 차에 의한 가스 또는 공기의 흐름을 방지할 수 있다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

Claims (13)

  1. 적어도 하나의 로드락 챔버;
    상기 로드락 챔버에 연결된 클러스터 툴 전방 모듈; 및
    일단은 상기 로드락 챔버에 연결되고, 타단은 상기 클러스터 툴 전방 모듈에 연결되며 상기 로드락 챔버와 상기 클러스터 툴 전방 모듈 간의 압력차에 따라 이둘 간을 연통하는 압력 조절 수단;을 포함하고,
    상기 압력 조절 수단은 상기 로드락 챔버 내 또는 클러스터 툴 전방 모듈 내에 마련되고, 소정의 구동 공간이 마련되어 개폐 수단이 상기 구동 공간 내에서 이동하여 상기 로드락 챔버 및 클러스터 툴 전방 모듈의 개구부를 개폐하는 클러스터 툴.
  2. 청구항 1에 있어서, 압력 조절 수단은,
    상기 구동 공간을 갖는 몸체;
    상기 로드락 챔버의 내부 공간과 상기 구동 공간을 연통하는 제 1 개구부;
    상기 클러스터 툴 전방 모듈의 내부 공간과 상기 구동 공간을 연통하는 제 2 개구부; 및
    상기 구동 공간 내에 마련되어 제 1 및 제 2 개구부의 압력에 따라 상기 제 1 및 제 2 개구부 사이의 연통을 제어하는 상기 개폐 수단;을 포함하는 클러스터 툴.
  3. 청구항 2에 있어서,
    제 1 및 제 2 개구부 중 어느 하나는 튜브 형태로 상기 몸체 내에 마련되고, 나머지 개구부는 적어도 일 단부가 중앙 영역에 다수의 관통공이 마련된 판 형상으로 제작되어 상기 몸체에 부착되며 다수의 관통공이 마련된 상기 중앙 영역이 상기 구동 공간에 노출된 클러스터 툴.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 개폐 수단은 제 1 및 제 2 개구부 중 적어도 어느 하나의 개구부 영역에 밀착하여 개구부의 연통을 차단하는 밀착면을 포함하는 클러스터 툴.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 개폐 수단은 적어도 하나의 관통공을 포함하되,
    상기 관통공의 일 끝단이 상기 개구부와 접하는 밀착면 이외의 영역에 마련된 클러스터 툴.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 제 1 개구부와 접하는 상기 구동공간 영역은 절두 원뿔 형상을 갖고, 상기 개폐 수단의 밀착면 영역의 형상도 이와 대응되는 절두 원뿔 형상을 갖는 클러스터 툴.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 개폐 수단이 자중에 의하여 상기 제 1 개구부에서 제 2 개구부 방향으로 이동하는 클러스터 툴.
  8. 삭제
  9. 청구항 2에 있어서,
    상기 구동 공간 내에 마련되어 상기 개폐 수단을 지지하는 고정 부재를 더 포함하는 클러스터 툴.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 고정 부재는 상기 구동 공간 내에 링 형상으로 마련되고, 그 내부에 복수의 관통공이 마련된 클러스터 툴.
  11. 삭제
  12. 적어도 하나의 로드락 챔버와 상기 로드락 챔버에 연결된 클러스터 툴 전방 모듈 및 상기 로드락 챔버와 상기 클러스터 툴 전방 모듈 간의 압력차에 따라 이둘 간을 연통하는 압력 조절 수단을 구비하고, 상기 압력 조절 수단은 상기 로드락 챔버 또는 클러스터 툴 전방 모듈에 마련되고, 소정의 구동 공간이 마련되어 개폐 수단이 상기 구동 공간 내에서 이동하는 클러스터 툴의 압력 조절 방법에 있어서,
    처리가 완료된 기판을 상기 로드락 챔버에 이송하는 단계;
    상기 로드락 챔버를 벤트하는 단계;
    상기 개폐 수단이 상기 구동 공간을 이동하여 상기 로드락 챔버와 상기 클러스터 툴 전방 모듈의 개구부를 개폐하여 이들 사이의 압력을 동일하게 조절하는 단계;
    상기 로드락 챔버의 상기 기판을 상기 클러스터 툴 전방 모듈로 이송하는 단계;를 포함하는 클러스터 툴의 압력 조절 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 로드락 챔버와 상기 클러스터 툴 전방 모듈의 압력을 동일하게 조절하는 단계는,
    상기 압력 조절 수단에 의해 상기 로드락 챔버와 상기 클러스터 툴 전방 모듈이 연통되어 압력이 동일해지는 단계를 더 포함하는 클러스터 툴의 압력 조절 방법.
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