KR102653780B1 - 반도체 웨이퍼 보호를 위한 역류 방지 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

반도체 웨이퍼 보호를 위한 역류 방지 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼 보호를 위한 역류 방지 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다. 반도체 웨이퍼 보호을 위한 역류 방지 방법은 공정 챔버의 배기 라인에 설치된 진공 펌프로부터 발생된 경보 신호가 컨트롤러에 의하여 수신되는 단계; 및 경보 신호의 수신에 따라 배기 라인에 설치된 게이트 밸브 및 격리 밸브가 조절되는 단계를 포함한다.

Description

반도체 웨이퍼 보호를 위한 역류 방지 방법 및 이를 위한 장치{A Method for Preventing a Back Flow to Protect a Wafer and an Apparatus for the Same}
본 발명은 반도체 웨이퍼 보호를 위한 역류 방지 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이고, 구체적으로 배기 라인으로부터 공정 챔버로 유입되는 기체에 포함된 입자 또는 이와 유사한 오염 물질에 의한 웨이퍼의 오염을 방지하는 반도체 웨이퍼 보호를 위한 역류 방지 방법 및 이를 위한 장치를 제공하는 것이다.
반도체용 웨이퍼 공정이 진행되는 공정 챔버는 예를 들어 진공 펌프(dry pump)에 의하여 진공 상태로 만들어질 수 있다. 공정 챔버를 진공 상태로 만드는 과정에서 진공 펌프에서 작동 오류가 발생되거나, 정전과 같은 돌발 상황의 발생으로 인하여 진공 펌프의 작동이 일시적으로 중단될 수 있다. 그리고 이로 인하여 공정 챔버와 진공 펌프를 연결하는 배기 라인으로부터 진공 챔버로 일시적으로 역류가 발생될 수 있다. 이와 같은 역류에 폴리머 입자를 포함하는 다양한 형태의 입자가 발생될 수 있고, 이로 인하여 웨이퍼가 오염될 수 있다, 특허공개번호 특2003-0009790은 반도체 제조 설비에서 백스트림 방지 장치에 대하여 개시한다. 또한 특허공개번호 10-2073789는 밸브의 차단 순간까지의 시간 지연이 상대적으로 감소되도록 하는 반도체 제조 장비용 백 스트림 방지 구조에 대하여 개시한다. 배기 라인으로부터 공정 챔버로 향하는 역류는 공정 챔버와 배기 라인 사이의 압력 조절 또는 유동 경로 차단의 방식으로 이루어질 수 있다. 예를 들어 다수 개의 밸브가 배기 라인 또는 공정 챔버의 유입 라인에 설치될 수 있고, 밸브에 의한 유동 경로의 차단은 동시에 또는 유동 압력의 조절이 가능한 방법으로 이루어질 수 있다. 그러나 선행기술은 이와 같은 방법으로 역류가 방지되는 방법에 대하여 개시하지 않는다.
본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.
특허문헌 1: 특허공개번호 특2003-0009790(삼성전자주식회사, 2003.02.05. 공개) 반도체 제조장치의 파티클 백스트림 방지 장치 특허문헌 2: 특허등록번호 10-2073789(김태화, 2020.02.05. 공고) 반도체 제조 장비용 백 스트림 방지 구조
본 발명의 목적은 배기 라인으로부터 공정 챔버로 향하는 역류로 인한 웨이퍼 오염을 방지할 수 있는 반도체 웨이퍼 보호를 위한 역류 방지 방법 및 이를 위한 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 반도체 웨이퍼의 보호를 위한 역류 방지 방법은 공정 챔버의 배기 라인에 설치된 진공 펌프로부터 발생된 경보 신호가 컨트롤러에 의하여 수신되는 단계; 및 경보 신호의 수신에 따라 배기 라인에 설치된 게이트 밸브 및 격리 밸브가 조절되는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 컨트롤러에 의하여 챔버 인터락이 되면서 기체 파이널 밸브가 닫히고, 이와 동시에 게이트 밸브 및 격리 밸브가 닫힌다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 게이트 밸브 또는 격리 밸브는 전자 작동 밸브가 되고 조절은 전기 신호의 전송에 의하여 이루어진다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 웨이퍼의 보호를 위한 역류 방지 장치는 공정 챔버의 배기 라인에 설치된 진공 펌프로부터 발생되는 경고 신호를 수신하는 역류 방지 수단; 및 역류 방지 수단에 의하여 챔버 인터락 과정에서 기체 파이널 밸브, 게이트 밸브 및 격리 밸브를 닫는 밸브 트리거 수단을 포함한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 게이트 밸브는 전자 작동 밸브 구조가 되고, 격리 밸브는 공압 작동 방식이 된다.
본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 보호를 위한 역류 방지 방법은 배기 라인의 서로 다른 위치에 배치된 적어도 두 개의 밸브를 개폐를 조절하여 공정 챔버로 향하는 역류가 방지되도록 한다. 본 발명에 따른 역류 방지 방법은 배기 라인의 게이트 밸브와 터보 펌프의 격리 밸브(isolation valve)가 닫히면서 이와 동시에 공정 챔버의 파이널 밸브가 닫히도록 하는 것에 의하여 역류가 효과적으로 방지되도록 한다. 본 발명에 따른 역류 방지 장치는 챔버 인터락 수단에 의하여 게이트 밸브, 격리 밸브 또는 게이트 밸브의 개폐를 컨트롤러에 의하여 소프트웨어 방식으로 작동시키는 것에 의하여 공정 챔버 구조를 변경시키지 않으면서 역류 방지가 가능하다는 장점을 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 보호를 위한 역류 방지 방법의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 역류 방지 장치의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 역류 방지 구조의 다른 실시 예를 도시한 것이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 보호를 위한 역류 방지 방법의 실시 예를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 반도체 웨이퍼 보호를 위한 역류 방지 방법은 공정 챔버의 배기 라인에 설치된 진공 펌프로부터 발생된 경보 신호가 컨트롤러에 의하여 수신되는 단계; 및 경보 신호의 수신에 따라 배기 라인에 설치된 게이트 밸브 및 격리 밸브가 조절되는 단계를 포함한다.
공정 챔버는 웨이퍼에 대한 식각 공정, 리소그래피 공정 또는 이와 관련된 공정이 진행되는 공간이 될 수 있다. 공정 챔버는 플라즈마 또는 이와 유사한 기체로 채워지거나, 공정을 위하여 진공 상태로 만들어질 수 있다. 공정 챔버를 진공 상태로 만들거나, 감압 상태로 만들기 위하여 공정 챔버에 예를 들어 스크러버와 같은 장치와 연결되는 배기 라인이 형성될 수 있다. 그리고 배기 라인에 설치되는 진공 펌프(dry pump)에 의하여 공정 챔버가 진공 상태 또는 감압 상태로 만들어질 수 있다. 진공 펌프의 작동 과정에서 오류가 발생되거나, 전력 공급이 일시적으로 중단되어 작동이 중단될 수 있다. 이와 같은 작동 오류로 인하여 배기 라인으로부터 공정 챔버로 역류가 발생될 수 있고, 이로 인하여 웨이퍼가 오염될 수 있으므로 배기 라인에 배치된 밸브에 의하여 배기 라인의 유동이 차단될 필요가 있다. 진공 펌프에서 작동 오류가 발생되면, 경보 신호(alarm signal)가 전송되고, 이에 따라 컨트롤러에 의하여 터보 펌프(turbo pump)에 배치된 격리 밸브(isolation valve)가 닫히고 이에 의하여 배기 라인의 유동이 차단될 수 있다. 그러나 밸브가 차단되는 과정에서 진공 챔버와 배기 라인 사이의 존재하는 일부의 기체가 공정 챔버로 유입되거나, 공정 챔버의 내부에서 와류가 발생될 수 있다. 그러므로 이와 같은 잔존 기체의 역류 또는 와류 발생이 효과적으로 방지되도록 밸브의 작동이 조절될 필요가 있다. 본 발명의 하나의 실시 예에 따르면, 진공 펌프로부터 발생되는 신호를 탐지하여 배기 라인에 배치된 적어도 두 개의 밸브의 작동이 조절될 수 있다. 예를 들어 터보 펌프에 연결된 격리 밸브와 공정 챔버의 아래쪽 또는 공정 챔버와 터보 펌프 사이에 배치된 게이트 밸브가 닫힐 수 있다. 이와 같이 배기 라인의 서로 다른 위치에 배치된 적어도 두 개의 밸브가 닫힐 수 있다. 두 개의 밸브는 순차적으로 닫힐 수 있지만 바람직하게 두 개의 밸브는 동시에 닫힐 수 있다. 또는 공정 챔버에 인접하여 위치하는 게이트 밸브의 작동이 개시되고, 이후 곧바로 격리 밸브가 닫힐 수 있다. 게이트 밸브와 같은 제1 밸브와 제1 밸브와 배기 라인의 다른 위치에 배치된 격리 밸브와 같은 제2 밸브는 전자 방식으로 작동되거나, 공압과 같은 압력 조절 방식으로 작동될 수 있다. 예를 들어 제1 밸브는 전기 신호에 의하여 작동되는 전자 개폐 밸브가 될 수 있고, 격리 밸브(isolation valve)는 유체 압력에 의하여 작동되는 공압 밸브와 같은 압력 작동 밸브가 될 수 있다. 격리 밸브는 예를 들어 공급되는 공기가 차단되고, 격리 밸브의 내부에 채워진 공기가 바이패스(bypass)가 되면 닫히는 공압 작동 밸브가 될 수 있다. 또는 제1, 2 밸브가 모두 공압 작동 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 하나의 실시 예에 따르면, 컨트롤러에 의하여 챔버 인터락이 되면서 기체 파이널 밸브가 닫히고, 이와 동시에 게이트 밸브 및 격리 밸브가 닫힐 수 있다. 예를 들어 기체를 공정 챔버로 유입시키는 유입 도관에 기체 파이널 밸브가 설치될 수 있고, 유입 도관을 따라 유동되는 기체의 상태에 따라 기체 파이널 밸브의 개폐가 조절될 수 있다. 예를 들어 유입 도관을 따른 기체의 유동이 정해진 조건에 적합하지 않는 경우 장비의 작동을 위한 컨트롤러에 의하여 기체 파이널 밸브가 인터락이 될 수 있다. 배기 라인에 설치된 제1, 2 밸브는 이와 같은 챔버 인터락 과정에 기초하여 닫힐 수 있다. 예를 들어 진공 펌프로부터 오작동 신호가 발생되어 컨트롤러로 전송되면 컨트롤러는 챔버 인터락 과정에 따라 기체 파이널 밸브를 닫을 수 있다. 이와 함께 게이트 밸브 및 격리 밸브를 작동시켜 닫을 수 있다. 이와 같이 제1, 2 밸브를 챔버 인터락 과정에 따라 조절하는 것에 의하여 역류 방지를 위하여 별도로 부품 또는 장치가 설치될 필요가 없이 소프트웨어 작동 방식으로 역류 방지가 가능하도록 한다. 게이트 밸브 및 격리 밸브는 개폐 조절은 다양한 방법으로 이루어질 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 2는 본 발명에 따른 역류 방지 장치의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 웨이퍼 보호를 위한 역류 방지 장치는 공정 챔버(21)의 배기 라인에 설치된 진공 펌프(23)로부터 발생되는 경고 신호를 수신하는 역류 방지 수단(24); 및 역류 방지 수단(24)에 의하여 챔버 인터락 과정에서 기체 파이널 밸브(27), 게이트 밸브(28) 및 격리 밸브(29)를 닫는 밸브 트리거 수단(26)을 포함한다. 선택적으로 게이트 밸브(28)는 전자 작동 밸브 구조가 되고, 격리 밸브(29)는 공압 작동 방식이 될 수 있다.
공정 챔버(21)의 웨이퍼의 고정을 위한 진공 척이 설치될 수 있고, 공정 챔버(21)의 내부로 기체를 유도하는 유입 도관에 기체 파이널 밸브(27)가 설치될 수 있다. 공정 챔버(21)의 배기 라인에 터보 펌프(22) 및 진공 펌프(23)가 설치되어 공정 챔버(21)를 진공 상태 또는 감압 상태로 만들 수 있다. 공정 챔버(21)와 터보 펌프(22) 사이에 게이트 밸브(28)가 설치되고, 터보 펌프(22)와 진공 펌프(23) 사이에 격리 밸브(isolation valve)(29)가 설치될 수 있다. 터보 펌프(22) 및 진공 펌프(23)의 작동에 의하여 공정 챔버(21)의 내부가 고진공 상태, 저진공 상태 또는 감압 상태로 만들어질 수 있다. 진공 펌프(23)의 작동 과정 또는 다른 탐지 센서에 의하여 작동 오류가 발생되면 오류 신호(Error Signal)가 역류 방지 수단(24)에 의하여 수신될 수 있다. 역류 방지 수단(24)은 이와 같은 오류 신호를 탐지 또는 수신할 수 있는 소프트웨어 또는 하드웨어가 될 수 있고, 수신된 오류 신호가 장비의 작동을 제어하는 컨트롤러(25)로 전송될 수 있다. 컨트롤러(25)는 밸브 트리거(26)로 작동 오류에 따른 닫힘 신호를 전송할 수 있고, 밸브 트리거(26)은 챔버 인터락 신호를 발생시키면서 이와 동시에 게이트 밸브(28) 및 격리 밸브(29)을 닫기 위한 신호를 발생시킬 수 있다. 이에 따라 기체 파이널 밸브(27)가 닫히면서 게이트 밸브(28) 및 격리 밸브(29)가 닫히고 이에 따라 공정 챔버(21)로 기체 유입이 차단되어 웨이퍼의 오염이 방지될 수 있다. 이와 같은 작동 구조에서 진공 펌프(23)의 작동 오류 신호가 챔버 인터락 신호가 될 수 있고, 이에 따라 챔버 인더락이 되면서 이와 동시에 게이트 밸브(28)와 격리 밸브(29)가 닫히는 것에 의하여 공정 챔버(21) 내부의 압력 상승이 방지되면서 터보 펌프(22)에서 발생되는 와류로 인한 웨이퍼의 입자(particle)이 방지될 수 있다. 챔버 인터락은 예를 들어 ATM(atmosphere) 스위치, 1/2 ATM 스위치 또는 챔버 리드 개방과 같은 것이 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
도 3은 본 발명에 따른 역류 방지 구조의 다른 실시 예를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 진공 펌프(23)에서 발생되는 오류 신호가 역류 방지 모듈(24)로 전송되고, 역류 방지 모듈(24)에 의하여 개폐 제어 유닛(31)이 작동되어 게이트 밸브(28) 및 격리 밸브(29)가 닫힐 수 있다. 역류 방지 모듈(24)은 공정 진행을 위하여 장비를 제어하는 장비 컨트롤러의 일부가 될 수 있고, 소프트웨어 또는 하드웨어 형태가 될 수 있다. 또는 역류 방지 모듈(24)은 진공 펌프(23)의 작동 상태를 모니터링을 하면서 작동 오류 신호를 처리하는 독립적인 모듈이 될 수 있다. 역류 방지 모듈(24)에서 진공 펌프(23)의 오류 신호를 탐지하면 개폐 제어 유닛(31)이 작동되어 게이트 밸브(28) 및 격리 밸브(29)로 닫힘 신호가 전송되어 동시에 닫힐 수 있다. 위에서 설명된 것처럼 게이트 밸브(28)는 전자 작동 구조를 가질 수 있고, 격리 밸브(29)는 전자 작동 구조 또는 공압 작동 구조가 될 수 있다. 또한 개폐 제어 유닛(31)은 밸브 개폐를 위한 신호를 발생시킬 수 있는 하드웨어 또는 소프트웨어가 될 수 있고 이에 의하여 본 발명은 제한되지 않는다.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
21: 공정 챔버 22: 터보 펌프
23: 진공 펌프 24: 역류 방지 수단
25: 컨트롤러 26: 밸브 트리거 수단
27: 기체 파이널 밸브 28: 게이트 밸브
29: 격리 밸브

Claims (1)

  1. 공정 챔버의 배기 라인에 설치된 진공 펌프로부터 발생된 경보 신호가 컨트롤러에 의하여 수신되는 단계; 및
    경보 신호의 수신에 따라 터보 펌프와 진공 펌프 사이에 설치된 격리 밸브와 공정 챔버와 터보 펌프 사이에 설치된 게이트 밸브가 닫히는 단계를 포함하고,
    컨트롤러에 의하여 진공 펌프로부터 수신된 경보 신호에 따라 공정 챔버의 ATM 스위치를 소프트웨어 방식으로 제어하는 챔버 인터락 과정에서 공정 챔버로 기체를 유입시키는 유입 도관에 설치된 기체 파이널 밸브가 닫히도록 하는 챔버 인터락 신호를 컨트롤러가 발생시킴과 동시에 격리 밸브 및 게이트 밸브가 닫히도록 하는 닫힘 신호를 컨트롤러가 발생시키며,
    게이트 밸브(28)는 전자 작동 밸브 구조가 되고, 격리 밸브(29)는 공압 작동 방식이 되고, 게이트 밸브(28) 및 격리 밸브(29)는 동시에 닫히는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 보호를 위한 역류 방지 방법.
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