KR20050089215A - 반도체 소자 제조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼 이송시 압력차에 따른 와류로 인한 공정불량을 방지하기 위한 반도체 소자 제조장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 반도체 소자 제조장치는, 반도체 제조를 위한 공정을 행하는 프로세스 챔버와, 상기 프로세스 챔버에서 웨이퍼를 로딩/언로딩하기 위하여 상기 프로세스 챔버에 제1게이트 밸브를 통하여 연결된 로드락 챔버와, 상기 로드락 챔버와의 웨이퍼 이송을 위하여 상기 로드락 챔버에 제2게이트 밸브를 통하여 연결된 로드부와, 상기 프로세스 챔버와 상기 로드락 챔버의 압력차이를 감지하는 제1차압 측정기와, 상기 로드부와 상기 로드락 챔버의 압력차이를 감지하는 제2차압 측정기를 구비한다.

Description

반도체 소자 제조장치{Apparatus for manufacturing semiconductor device}
본 발명은 반도체 소자 제조장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 차압 측정기가 부착됨에 의해 와류발생이나 파티클을 방지또는 최소화 할 수 있는 반도체 소자 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 식각 설비 또는 화학 기상 증착 설비 등과 같은 반도체 소자 제조장치에서는 대부분 대기압보다 매우 낮은 압력에서 반도체 소자 제조 과정, 예컨대, 식각 또는 증착 과정들을 수행하도록 설계되어 있다. 이러한 반도체 제조 장비를 제어하는 데에는 장비의 챔버 내에 형성된 압력을 측정하고 제어하는 것이 매우 중요시되고 있다. 이는 챔버에 형성된 압력의 관리와 이러한 압력 정도에 따라 반도체 공정의 결과물의 상태가 달라질 수 있기 때문이다. 따라서, 반도체 제조 장비는 매우 정교하게 압력을 측정 관리하도록 설계되어 있다.
특히, 상기와 같은 공정을 진행하기 위하여 공급되는 웨이퍼를 로드락 챔버를 통하여 상기 프로세서 챔버에 로딩(loading)시키거나 또는 공정이 완료된 웨이퍼를 프로세스 챔버에서 상기 로드락 챔버로 언로딩(unloading)시키는 과정이 필요하다. 이 과정에서 웨이퍼의 이송시에 압력 상태를 적절하게 조절하는 것이 중요하다.
도 1은 종래의 반도체 소자 제조장치의 개략적인 블록도이다.
상기 종래의 반도체 소자 제조장치는 크게 로드부(20), 로드락 챔버(30) 및 프로세스 챔버(40)로 구성된다. 또한, 상기 로드락 챔버(30)의 압력 및 상기 프로세스 챔버(40)의 압력을 측정하는 마노미터(116a,116b)가 각각 설치되어 있다.
상기 로드부(20)는 로드락 챔버(30)와 게이트 밸브(112)를 통하여 연결되며, 외부에서 가공되지 않은 웨이퍼(10a)를 로드락 챔버(30)로 이송한다.
상기 로드락 챔버(30)는 프로세스 챔버(40)로 웨이퍼(10b)를 게이트 밸브(114)를 통하여 로딩 및 언로딩시키도록 구성된다.
상기 프로세스 챔버(40)는 웨이퍼(10c)를 가공하기 위한 여러 가지 공정이 수행되도록 구성된다.
상기 로드락 챔버(30)는 웨이퍼를 대기압 상태인 로드부(20)에서 진공상태인 프로세스 챔버(40)까지 이송하는 과정에서 프로세스 챔버(40)가 대기에 노출되는 것을 방지하기 위하여 사용된다. 따라서, 상기 프로세스 챔버(40)로 웨이퍼를 로딩 또는 언로딩하는 시기에 로드락 챔버(30)는 상기 프로세스 챔버(40)와 동일한 진공 상태를 유지하게 되나 로드부(20)로부터 미가공 웨이퍼를 공급받거나 이미 가공된 웨이퍼를 후속 공정으로 이송시키게 될 때에는 대기압 상태로서 유지되어야만 한다. 즉, 로드락 챔버(30)에서의 진공 상태는 외부에서 웨이퍼가 반입된 상태 또는 프로세스 챔버(40)로부터 웨이퍼를 반입하기 위한 시점에 형성된다.
따라서, 로드락 챔버(30)는 프로세스 챔버(40)의 압력상태가 변화되는 것을 방지시키기 위해 그 자체적으로 진공상태와 대기상태를 교차하면서 압력을 유지하게 되는 특징이 있다. 이러한 로드락 챔버(30)에서의 진공형성은 통상 별도의 펌핑수단(미도시)에 의해서 이루어지게 된다. 이러한 로드락 챔버(30)의 진공상태 또는 대기압 상태의 여부는, 로드락 챔버(30)와 프로세스 챔버(40)를 연결하는 게이트 밸브 및 로드부(20)와 로드락 챔버(30)를 연결하는 게이트 밸브(112,114)의 개폐의 기준으로 된다. 따라서, 이러한 압력을 측정하기 위해서 많은 반도체 제조장치에서 로드락 챔버(30) 또는 프로세스 챔버(40) 내의 압력을 측정하기 위해서 마노미터(manometer;116a,116b)가 채용되고 있다.
상기와 같은 종래의 반도체 소자 제조장치에서는 압력의 측정이 중요시되는 데, 로드락 챔버 또는 프로세스 챔버에 설치된 마노미터에 불량이 발생하여 측정값이 실제 압력과 다를 경우에는, 게이트 밸브의 오픈시에 로드락 챔버와 프로세스 챔버간에 또는 로드락 챔버와 로드부간의 압력차에 의한 와류가 발생하게 된다.
특히, 밀폐된 공간인 로드락 챔버 내에서 급격한 압력 변화 및 와류가 발생될 경우에 파티클을 유발하여 공정불량이 발생되는 문제점이 발생된다. 따라서, 반도체 소자 제조장치 내의 마노미터가 불량일 경우에도 공정불량을 방지 또는 최소화할 수 있는 장치가 필요하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 극복할 수 있는 반도체 소자의 제조장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 로드락 챔버와 프로세스 챔버 또는 로드락 챔버와 로드부 간의 급격한 압력변화에 의한 와류발생을 억제하여 공정불량을 방지 또는 최소화 할 수 있는 반도체 소자의 제조장치를 제공하는데 있다.
상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 양상(aspect)에 따라, 본 발명에 따른 반도체 소자 제조장치는, 반도체 제조를 위한 공정을 행하는 프로세스 챔버와, 상기 프로세스 챔버에서 웨이퍼를 로딩/언로딩하기 위하여 상기 프로세스 챔버에 제1게이트 밸브를 통하여 연결된 로드락 챔버와, 상기 로드락 챔버와의 웨이퍼 이송을 위하여 상기 로드락 챔버에 제2게이트 밸브를 통하여 연결된 로드부와, 상기 프로세스 챔버와 상기 로드락 챔버의 압력차이를 감지하는 제1차압 측정기와, 상기 로드부와 상기 로드락 챔버의 압력차이를 감지하는 제2차압 측정기를 구비함을 특징으로 한다.
상기 제1차압측정기 및 제2차압측정기는 차압센서로 구성될 수 있으며, 상기 프로세스 챔버에는 상기 프로세스 챔버의 압력을 측정하는 제1압력측정기가 추가로 구비되며, 상기 로드락 챔버에는 상기 로드락 챔버의 압력을 측정하는 제2압력측정기가 추가로 구비될 수 있다. 또한, 상기 제1압력측정기 및 제2압력측정기는 마노미터로 구성될 수 있다.
상기 제1게이트 밸브는, 상기 제2압력측정기의 측정값이 진공상태에 상응하는 값으로 출력될 경우 또는 상기 제1차압 측정기의 측정값이 상기 프로세스 챔버와 상기 로드락 챔버간의 압력차가 없다고 미리 정해진 값과 동일하거나 그 이하의 측정값이 측정될 경우에 오픈 되도록 제어될 수 있고, 상기 제2게이트 밸브는, 상기 제2압력측정기의 측정값이 대기압에 상응하는 값으로 츨력될 경우 또는 상기 제2차압 측정기의 측정값이 상기 로드부와 상기 로드락 챔버간의 압력차가 없다고 미리 정해진 값과 동일하거나 그 이하의 측정값이 측정될 경우에 오픈 되도록 제어될 수 있다.
상기한 본 발명의 장치적 구성에 따르면, 와류발생에 의한 파티클 문제를 억제하여 공정불량을 최소화 또는 방지할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예가, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 철저한 이해를 제공할 의도 외에는 다른 의도 없이, 도 2를 참조로 설명되어질 것이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조장치의 개략적인 블록도이다.
상기의 반도체 소자 제조장치는 크게 로드부(120), 로드락 챔버(130) 및 프로세스 챔버(140)로 구성된다. 또한, 상기 로드락 챔버(130)의 압력 및 상기 프로세스 챔버(140)의 압력을 측정하는 마노미터(116a,116b)가 각각 설치되어 있으며, 종래와 달리 상기 로드부(120)와 상기 로드락 챔버(130) 간 및 상기 로드락 챔버(130)와 프로세스 챔버(140) 간의 압력차이를 측정할 수 있는 차압측정기인 차압센서(118a,118b)가 설치된다.
상기 프로세스 챔버(140)에서는 웨이퍼(110c)를 가공하기 위한 여러 가지 공정이 수행된다. 상기 프로세스 챔버(140)에서는 진공상태를 유지한 채로 공정이 진행된다.
상기 로드락 챔버(130)에서는 웨이퍼(110b)를 제1게이트 밸브(114)를 통하여 프로세스 챔버(140)로 로딩 및 언로딩시키도록 구성된다.
상기 로드부(120)는 로드락 챔버(130)와 제2게이트 밸브(112)를 통하여 연결되며, 외부에서 가공되지 않은 웨이퍼(110a)를 로드락 챔버(130)로 이송한다.
상기와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 제조장치에서의 동작은 다음과 같다.
가공하기를 원하는 웨이퍼(110a)가 로드부(120)에서 로드락 챔버(130)로 이송된다. 상기 로드부(120)와 상기 로드락 챔버(130)의 압력상태는 대기압 상태로 유지된다. 상기 로드부(120) 및 상기 로드락 챔버(130)의 압력상태는 제2마노미터(116a) 및 제2차압 센서(118a)에 의하여 측정되며, 이러한 측정값에 따라서 상기 제2게이트 밸브(112)의 개폐를 제어함에 의하여 웨이퍼를 이송하게 된다. 상기 제2마노미터(116a)는 상기 로드락 챔버(130)의 압력을 측정하기 위한 것이고, 상기 제2차압센서(118a)는 상기 로드부(120)와 상기 로드락 챔버(130) 간의 압력차이를 측정하기 위한 것이다.
여기서 상기 제2게이트 밸브는, 상기 제2마노미터(116a)의 측정값이 대기압에 상응하는 값으로 측정될 경우 또는 상기 제2차압센서(118a) 측정기의 측정값이 상기 로드부(120)와 상기 로드락 챔버(130)간의 압력차가 없다고 미리 정해진 값과 동일하거나 그 이하의 측정값으로 측정될 경우에 오픈 되도록 제어된다.
로드락 챔버(130)가 대기압 상태를 유지한 채로 상기 로드부(120)에서 웨이퍼가 이송되면, 상기 제2게이트 밸브(116a)는 닫힌다.
이후에, 상기 로드락 챔버(130)에서는 진공펌프(미도시)가 동작되어 상기 로드락 챔버(130)를 진공상태로 만든다. 상기 로드락 챔버(130)가 진공상태로 되면 제1게이트 밸브(114)가 개방되고 상기 로드락 챔버(130)에 있던 웨이퍼(110b)를 프로세스 챔버(140)로 로딩한다.
상기 제1게이트 밸브(114)는 제1차압센서(118b)와 제2마노미터(116a)의 측정값에 의하여 제어된다. 즉, 상기 제1게이트 밸브(114)는, 상기 제2마노미터(116a)의 측정값이 진공상태에 상응하는 값으로 출력될 경우 또는 상기 제1차압센서(118b)의 측정값이 상기 프로세스 챔버(140)와 상기 로드락 챔버(130) 간의 압력차가 없다고 미리 정해진 값과 동일하거나 그 이하의 측정값으로 측정될 경우에 오픈 되도록 제어된다.
이와 같은 차압센서(118a,118b)의 채용으로 인하여, 상기 로드락 챔버(130) 또는 상기 프로세스 챔버(140)에 설치된 마노미터에 불량이 발생하여 측정값이 실제 압력과 다를 경우에 발생될 수 있는 공정불량을 방지 또는 최소화 할 수 있게 된다.
상기 웨이퍼(110b)가 상기 프로세스 챔버(140)로 로딩되면 상기 제1게이트 밸브(114)는 닫히게 된다.
상기 프로세스 챔버(140)으로 로딩된 웨이퍼(110c)에는 증착 공정, 식각 공정 등의 가공 공정이 진행된다. 이렇게 공정을 진행하고 공정 완료된 웨이퍼(110c)는 냉각 챔버에서 냉각 한 후, 다시 로드락 챔버(130) 내로 이송된다. 이렇게 웨이퍼의 프로세스 진행이 완료되면 상기 로드락 챔버(130)에 가스를 주입하여 대기압으로 벤트(Vent)시킨다. 이후에는 상기 로드락 챔버(130)의 제2게이트 밸브를 열어 공정이 완료된 웨이퍼를 꺼내고 새로운 웨이퍼를 로드락 챔버(130)에 이송한다. 이러한 동작을 반복 수행하여 다수의 웨이퍼를 가공하게 된다.
상기한 실시예의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안될 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 명백하다 할 것이다. 예컨대, 차압측정기로서의 차압센서는 이와 동일 또는 유사한 작용의 센서 또는 다른 측정기구로 대체될 수 있음은 분명한 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 반도체 소자 제조 장치에 차압센서 등의 차압 측정기로 압력차를 측정하여, 로드락 챔버와 프로세스 챔버간 또는 로드부와 로드락 챔버간의 압력 차이가 없거나 적을 경우에만 웨이퍼를 이송함에 의하여, 와류발생에 의한 파티클을 억제하고 공정불량을 방지 또는 최소화 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 반도체 소자 제조장치의 블록도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조장치의 블록도
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
110a,110b,110c : 웨이퍼 112 : 제2게이트 밸브
114 : 제1게이트 밸브 116a,116b : 제1 및 제2마노미터
118a,118b : 제1 및 제2차압센서 120 : 로드부
130 : 로드락 챔버 140 : 프로세스 챔버

Claims (6)

  1. 반도체 소자 제조 장치에 있어서:
    반도체 제조를 위한 공정을 행하는 프로세스 챔버와;
    상기 프로세스 챔버에서 웨이퍼를 로딩/언로딩하기 위하여 상기 프로세스 챔버에 제1게이트 밸브를 통하여 연결된 로드락 챔버와;
    상기 로드락 챔버와의 웨이퍼 이송을 위하여 상기 로드락 챔버에 제2게이트 밸브를 통하여 연결된 로드부와;
    상기 프로세스 챔버와 상기 로드락 챔버의 압력차이를 감지하는 제1차압 측정기와;
    상기 로드부와 상기 로드락 챔버의 압력차이를 감지하는 제2차압 측정기를 구비함을 특징으로 하는 반도체 소자 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1차압측정기 및 제2차압측정기는 차압센서로 구성됨을 특징으로 하는 반도체 소자 제조장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프로세스 챔버에는 상기 프로세스 챔버의 압력을 측정하는 제1압력측정기가 추가로 구비되며, 상기 로드락 챔버에는 상기 로드락 챔버의 압력을 측정하는 제2압력측정기가 추가로 구비됨을 특징으로 하는 반도체 소자 제조장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1압력측정기 및 제2압력측정기는 마노미터로 구성됨을 특징으로 하는 반도체 소자 제조장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1게이트 밸브는, 상기 제2압력측정기의 측정값이 진공상태에 상응하는 값으로 출력될 경우 또는 상기 제1차압 측정기의 측정값이 상기 프로세스 챔버와 상기 로드락 챔버간의 압력차가 없다고 미리 정해진 값과 동일하거나 그 이하의 측정값으로 측정될 경우에 오픈 되도록 제어됨을 특징으로 하는 반도체 소자 제조장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2게이트 밸브는, 상기 제2압력측정기의 측정값이 대기압에 상응하는 값으로 측정될 경우 또는 상기 제2차압 측정기의 측정값이 상기 로드부와 상기 로드락 챔버간의 압력차가 없다고 미리 정해진 값과 동일하거나 그 이하의 측정값으로 측정될 경우에 오픈 되도록 제어됨을 특징으로 하는 반도체 소자 제조장치.
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