KR20040014068A - 로드 락 챔버 퍼지 시스템 - Google Patents

로드 락 챔버 퍼지 시스템 Download PDF

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KR20040014068A
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Abstract

제품 수율을 증가시킬 수 있는 로드 락 챔버 퍼지 시스템(load lock chamber purge system)을 개시한다. 본 발명의 로드 락 챔버 퍼지 시스템은, 로드 락 챔버 내부를 진공 상태로 유지하기 위한 펌핑 라인(pumping line)과, 로드 락 챔버 내의 압력을 조절하기 위하여 로드 락 챔버로 벤팅 가스를 공급하는 벤팅 라인(venting line), 및 로드 락 챔버 내로 소정의 퍼징 가스를 공급하는 퍼징 라인(purging line)을 구비한다. 퍼징 가스는 웨이퍼를 로딩하거나 언로딩하는 과정에서 로드 락 챔버 내로 유입되는 식각 부산물과 식각가스 흄(fume)을 제거하므로, 이들에 의한 파티클 발생을 억제함으로써 제품 수율을 향상시킬 수 있다.

Description

로드 락 챔버 퍼지 시스템{Load lock chamber purge system}
본 발명은 반도체 건식각 장비에 관한 것으로서, 특히 실제 식각이 진행되는 프로세스 챔버를 보조하는 로드 락 챔버의 가스 공급 구조에 관한 것이다.
반도체 제조 공정 중, 실리콘층 또는 금속층을 건식 식각하기 위한 프로세스 챔버에서는 공정의 특성상 부식성 가스를 많이 사용하고 있다. 따라서, 공정을 마치고 프로세스 챔버로부터 로드 락 챔버로 웨이퍼를 로딩하거나 로드 락 챔버에서 다른 곳으로 언로딩하는 과정에서 부식용 가스의 흄(fume)이나 식각 부산물이 로드 락 챔버로 유입되는 경우가 있다.
도 1은 종래의 반도체 건식각 장비를 도시한 것이고, 도 2는 종래의 로드 락 챔버와 그 가스 공급 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
먼저 도 1을 참조하면, 웨이퍼를 이송하기 위한 로봇(30a)이 설치된 트랜스퍼 챔버(30) 외주에 두 개의 프로세스 챔버(10)와 두 개의 로드 락 챔버(50)가 구비되어 있다. 트랜스퍼 챔버(30) 외주에는 디개싱/배향 챔버, 챔버개구부 또는 냉각/열챔버 등도 연결되어 있다.
도 2를 참조하면, 트랜스퍼 챔버(30)를 사이에 두고 프로세스 챔버(10)와 연결된 로드 락 챔버(50)에는 펌핑 라인(60) 및 벤팅 라인(70)을 포함하는 가스 공급 시스템이 구비되어 있다. 펌핑 라인(60)은 로드 락 챔버(50) 내의 기압을 일정하게 유지하기 위한 것이고, 벤팅 라인(70)은 로드 락 챔버(50)로 질소(N2) 가스와 같은 벤팅 가스를 공급하기 위한 것이다.
프로세스 챔버(10) 내부에는 웨이퍼를 식각하면서 발생하는 부산물이 프로세스 챔버(10) 내부에 부착되면 터보펌프(미도시)를 이용하여 부산물을 펌핑하는 구조로 되어있다. 그러나, 부산물은 완전히 펌핑되지 못하고 로드 락 챔버(50)로 유입되어 내벽에 증착된다. 뿐만 아니라, 식각가스의 흄도 로드 락 챔버(50)로 유입되어 내벽에 증착된다. 증착된 부산물과 식각가스의 흄은 로드 락 압력 변화의 영향으로 환경성 파티클을 발생시킨다. 파티클은 식각 전의 웨이퍼 위에 떨어짐으로써 웨이퍼 패턴 형성을 방해하여 수율을 떨어뜨리는 원인이 되고있다. 그러나, 이와 같은 종래 로드 락 챔버 가스 공급 구조에서는 부산물과 식각가스 흄의 유입이 방지되지 못하는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여, 프로세스 챔버로부터 로드 락 챔버 내로 유입되는 부산물과 식각가스 흄을 퍼징할 수 있는 로드 락 챔버 퍼지 시스템을 제공하는 데 있다.
도 1은 종래의 반도체 건식각 장비를 도시한 것이다.
도 2는 종래의 로드 락 챔버와 그 가스 공급 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로드 락 챔버 퍼지 시스템을 도시한 것이다.
도 4는 도 3에서 퍼징 라인의 일단부와 로드 락 챔버와의 연결을 설명하기 위한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110...프로세스 챔버130...트랜스퍼 챔버
150...로드 락 챔버160...펌핑 라인
170...벤팅 라인190...퍼징 라인
190a...퍼징 밸브190b...유량조절밸브
200...세라믹 필터
본 발명에 따른 로드 락 챔버 퍼지 시스템은, 로드 락 챔버 내부를 진공 상태로 유지하기 위한 펌핑 라인, 상기 로드 락 챔버 내의 압력을 조절하기 위하여 상기 로드 락 챔버로 벤팅 가스를 공급하는 벤팅 라인, 및 웨이퍼를 로딩하거나 언로딩하는 과정에서 상기 로드 락 챔버 내로 유입되는 식각 부산물과 식각가스 흄을 제거하기 위하여, 상기 로드 락 챔버 내로 소정의 퍼징 가스를 공급하는 퍼징 라인을 구비하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 퍼징 가스는 질소 또는 아르곤 가스이고, 상기 퍼징 라인의 일단부는 상기 로드 락 챔버의 상부에 연결된 것이 바람직한데, 특히 상기 퍼징 라인의 일단부는 상기 로드 락 챔버와의 연결부에 세라믹 필터를 통과하도록 구성하는 것이 좋다. 상기 벤팅 라인도 상기 로드 락 챔버와의 연결부에 상기 세라믹 필터를 통과하도록 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 퍼징 라인을 통하여 상기 로드 락 챔버 내로 공급되는 퍼징 가스의 공급량을 조절하기 위한 유량조절밸브를 더 구비하는 것이 바람직하며, 상기 퍼징 라인은 챔버 내의 압력을 상기 프로세스 챔버보다 높게 유지하도록 하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로드 락 챔버 퍼지 시스템을 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 식각가스를 제공받아 식각 공정이 진행되는 프로세스 챔버(110)에 트랜스퍼 챔버(130)가 연결되어 있고, 로드 락 챔버(150)도 연결되어 있다. 본 발명에 따른 로드 락 챔버 퍼지 시스템은 로드 락 챔버(150)에 연결된 펌핑 라인(160), 벤팅 라인(170), 및 퍼징 라인(190)을 포함하여 구성된다.
여기서, 펌핑 라인(160)은 로드 락 챔버(150) 내부를 진공 상태로 유지하기 위한 펌핑 동작을 수행하고, 벤팅 라인(170)은 로드 락 챔버(150) 내의 압력을 조절하기 위하여 로드 락 챔버(150)로 질소 가스와 같은 벤팅 가스를 공급하며, 퍼징 라인(190)은 프로세스 챔버(110)로부터 로드 락 챔버(150) 내로 유입되는 식각 부산물과 식각가스 흄을 제거하기 위하여, 로드 락 챔버(150) 내로 소정의 퍼징 가스를 공급한다.
펌핑 라인(160)과 벤팅 라인(170)은 공지의 기술을 포함하여 필요에 맞게 다양하게 구성될 수 있다. 예컨대, 펌핑 라인(160)은 메인 포라인 밸브(미도시)의 오픈에 따른 패스트 펌핑 동작을 수행하거나, 슬로우 펌핑 밸브(미도시)의 오픈에 따른 슬로우 펌핑 동작을 수행한다. 그리고 벤팅 라인(170)은 패스트 벤팅 밸브(미도시)의 오픈에 따른 패스트 벤팅 동작을 수행하거나, 슬로우 벤팅 밸브(미도시)의 오픈에 따른 슬로우 벤팅 동작을 수행한다. 한편, 슬로우 펌핑 밸브 및 슬로우 벤팅 밸브에는 각각 니들밸브(미도시)가 부착되어 가스 공급량을 수동으로 조절할 수 있다.
퍼징 라인(190)은 웨이퍼를 로딩하거나 언로딩하는 과정에서 프로세스 챔버(110)로부터 로드 락 챔버(150) 내로 유입되는 식각 부산물과 식각가스 흄을 제거하기 위한 것으로서, 퍼징 가스를 일정 시간 동안 로드 락 챔버(150) 내로 공급한다. 이를 위하여, 로드 락 챔버(150) 내로 퍼징 가스가 공급되도록 퍼징 라인(190)의 일단부가 로드 락 챔버(150)의 일면을 관통하도록 한다. 특히, 로드 락 챔버(150)의 펌핑 라인(160)으로의 배기구가 형성된 면(도면의 하면)과 반대인 면(도면의 상면)에 퍼징 라인(190)을 연결시키면 퍼징 효율을 증대시킬 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 퍼징 가스로서 질소 또는 아르곤 가스를 사용하는 것이 바람직하며, 질소를 사용하는 경우에는 질소를 벤팅 가스로 사용하는 벤팅 라인에서 분기된 라인을 퍼징 라인으로 사용할 수 있다. 퍼징 라인(190)은 퍼징 밸브(190a)에 의해 개폐 동작을 제어할 수 있으며, 유량조절밸브(190b),예컨대 니들밸브에 의해 그 공급량을 조절할 수 있다.
종래에는 로드 락 챔버를 진공으로 유지하여 공정을 진행하였으나, 본 발명에서는 퍼징 가스를 인가하여 로드 락 챔버(150) 내 압력을 프로세스 챔버(110)보다 높게 유지한다. 예컨대, 퍼징 가스를 지속적으로 공급하여 로드 락 챔버(150) 내 압력을 200mTorr 정도로 유지한다. 로드 락 챔버(150) 내 압력이 프로세스 챔버(110)보다 높게 유지되므로, 로드 락 챔버(150)로의 식각 부산물과 식각가스 흄의 유입을 방지(180)할 수 있고, 설령 유입되는 것이 있더라도 퍼징(192)으로 제거된다.
도 4는 퍼징 라인(190)의 일단부가 로드 락 챔버(150)를 관통한 부분을 나타내 보인 도면으로서, 퍼징 라인(190)의 일단부는 조인트(미도시)에 의해 로드 락 챔버(150)의 외부에서 고정된다. 이 퍼징 라인(190)을 통해 공급되는 퍼징 가스는 로드 락 챔버(150)를 관통하여 내부의 세라믹 필터(200)를 통해 로드 락 챔버(150) 내로 확산된다. 도면에 도시한 바와 같이, 벤팅 라인(170)도 로드 락 챔버(150)와의 연결부에 세라믹 필터(200)를 통과하도록 구성하는 것이 바람직하다. 이렇게 구성하면 퍼징 가스와 벤팅 가스 내의 불순물이 걸러져서 로드 락 챔버(150) 내로 공급된다. 세라믹 필터(200)로는 일반적인 봉 타입 세라믹 필터, 세라믹 파이버 필터, 세라믹 하니컴 필터 등을 채용할 수 있다.
이와 같이 구성된 로드 락 챔버 퍼지 시스템의 동작 과정을 더 상세히 설명하면 다음과 같다. 먼저, 로드 락 챔버(150)의 도어가 열리면 복수개의 웨이퍼들이 로드 락 챔버(150) 내로 로딩된다. 그리고, 일정한 시간이 경과하여 로드 락챔버(150)의 도어가 닫히면, 이어서 펌핑 라인(160)을 통한 펌핑이 수행되어, 로드 락 챔버(150) 내부의 압력이 다시 고진공이 되도록 한다. 그리고, 동시에 퍼징 밸브(190a)가 오픈되어 퍼징 가스를 로드 락 챔버(150) 내에 공급하여 로드 락 챔버(150) 내의 압력이 200mTorr가 되도록 한다. 이와 같은 동작이 완료된 후, 로드 락 챔버(150) 내의 웨이퍼들이 트랜스퍼 챔버(130)로 언로딩되거나, 식각 공정을 마친 웨이퍼들이 트랜스퍼 챔버(130)를 통해 다시 로드 락 챔버(150)로 로딩된다. 그러면, 다시 펌핑 라인(160)을 통한 부가적인 펌핑 동작을 수행한다. 그리고, 동시에 퍼징 밸브(190a)가 오픈되어 퍼징 가스를 로드 락 챔버(150) 내에 공급한다. 벤팅 가스가 로드 락 챔버(150)로 공급된 다음에 로드 락 챔버(150)의 도어가 열리면, 앞서 설명한 바와 같은 동작이 반복되어 수행된다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형이 가능하다.
이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따라 퍼징 가스 공급 라인을 구비하게 하면, 웨이퍼를 로딩하거나 언로딩하는 과정에서 로드 락 챔버로 유입되는 식각 부산물과 식각가스의 흄을 퍼징할 수 있다. 따라서, 로드 락 챔버 내의 환경성 파티클 발생을 최소화할 수 있다. 파티클에 의해 패턴 불량이 발생하는 일이 감소하므로, 반도체 제품의 품질이 개선되고 수율이 증가되며 생산성을 극대화할 수 있다.

Claims (7)

  1. 로드 락 챔버 내부를 진공 상태로 유지하기 위한 펌핑 라인;
    상기 로드 락 챔버 내의 압력을 조절하기 위하여 상기 로드 락 챔버로 벤팅 가스를 공급하는 벤팅 라인; 및
    웨이퍼를 로딩하거나 언로딩하는 과정에서 상기 로드 락 챔버 내로 유입되는 식각 부산물과 식각가스 흄(fume)을 제거하기 위하여, 상기 로드 락 챔버 내로 소정의 퍼징 가스를 공급하는 퍼징 라인을 구비하는 것을 특징으로 하는 로드 락 챔버 퍼지 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 퍼징 가스는 질소 또는 아르곤 가스인 것을 특징으로 하는 로드 락 챔버 퍼지 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 퍼징 라인의 일단부는 상기 로드 락 챔버의 상부에 연결된 것을 특징으로 하는 로드 락 챔버 퍼지 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 퍼징 라인의 일단부는 상기 로드 락 챔버와의 연결부에 세라믹 필터를 통과하도록 구성한 것을 특징으로 하는 로드 락 챔버 퍼지 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 벤팅 라인도 상기 로드 락 챔버와의 연결부에 상기 세라믹 필터를 통과하도록 구성한 것을 특징으로 하는 로드 락 챔버 퍼지 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 퍼징 라인을 통하여 상기 로드 락 챔버 내로 공급되는 퍼징 가스의 공급량을 조절하기 위한 유량조절밸브를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 로드 락 챔버 퍼지 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 퍼징 라인은 챔버 내의 압력을 상기 프로세스 챔버보다 높게 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 로드 락 챔버 퍼지 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100702844B1 (ko) * 2005-11-14 2007-04-03 삼성전자주식회사 로드락 챔버 및 그를 이용한 반도체 제조설비
KR101106466B1 (ko) * 2009-04-27 2012-01-20 케이시시정공 주식회사 Ｎｏ형 솔레노이드 밸브

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