KR20060001145A - 반도체 제조설비의 진공/퍼지 시스템 - Google Patents

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KR20060001145A
KR20060001145A KR1020040050181A KR20040050181A KR20060001145A KR 20060001145 A KR20060001145 A KR 20060001145A KR 1020040050181 A KR1020040050181 A KR 1020040050181A KR 20040050181 A KR20040050181 A KR 20040050181A KR 20060001145 A KR20060001145 A KR 20060001145A
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안재수
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Abstract

본 발명은 생산 수율을 증대 또는 극대화할 수 있는 반도체 제조설비의 진공/퍼지 시스템에 관한 것으로, 그의 시스템은 일정한 공간을 통해 소정압이 유지되도록 제어되는 반도체 제조설비의 진공/퍼징 시스템에 있어서; 복수개의 공정 챔버에 공통으로 연결되어 도어의 개폐동작에 의해 각 상기 공정 챔버와 선택적으로 연통되는 로드락 또는 트랜스퍼 챔버; 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버의 진공압을 조절하기 위해 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버와 진공펌프 및 퍼징가스 공급부를 연결하는 진공/퍼지 라인; 및 상기 진공/퍼지 라인의 말단부에서 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버 내부로 돌출되고, 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버 내부에서 유발되는 미세 파티클이 상기 진공/퍼지 라인에 유출입되는 것을 방지하는 다수개의 미세공극이 형성된 적어도 하나 이상의 디퓨저를 포함하여 이루어진다.
로드락(load lock), 트랜스퍼(transfer), 챔버(chamber), 진공 펌프, 디퓨저(diffuser)

Description

반도체 제조설비의 진공/퍼지 시스템{System of vacuum/pursing in semiconductor device manufacturing equipment}
도 1은 일반적인 멀티챔버 구조를 갖는 반도체 제조설비를 개략적으로 나타낸 구성 평면도.
도 2는 종래 기술에 따른 반도체 제조설비의 진공/퍼지 시스템을 나타내는 구성 단면도.
도 3은 도 2의 디퓨저를 상세하게 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 반도체 제조설비의 진공/퍼지 시스템을 개략적으로 나타내는 구성 단면도.
도 5는 도 4의 디퓨저를 상세하게 나타낸 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
120 : 로드락 또는 트랜스퍼 챔버 130 : 도어
170 : 디퓨저 171 : 펌핑 디퓨저
172 : 벤팅 디퓨저 180 : 진공 라인
190 : 퍼지 라인 191 : 슬로우 벤팅용 퍼지 라인
192 : 밸브 193 : 감압장치
본 발명은 반도체장치 제조설비의 진공/퍼지시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공정 챔버(process chamber)로 웨이퍼를 로딩하는 로드락(load lock) 또는 트랜스퍼(transfer) 챔버에서 유발되는 미세입자(particle)의 유동을 방지하여 웨이퍼의 오염을 방지하는 반도체 제조설비의 진공/퍼지시스템에 관한 것이다.
일반적으로 반도체장치는 웨이퍼 상에 증착공정, 사진공정, 식각공정, 확산공정, 이온주입공정 등과 같은 다수의 공정을 선택적이고도 반복적으로 수행하는 일련의 과정을 통해 이루어진다.
이와 같이, 반도체장치로 제조되기까지 웨이퍼는 카세트에 복수개씩 탑재되어 각 공정을 수행하는 각각의 제조설비로 이송되고, 또한, 이들 웨이퍼의 각 공정을 원활하게 수행하기 위해서는 멀티챔버 구조를 갖는 반도체 제조설비가 요구된다. 이때, 상기 웨이퍼는 상기 반도체 제조설비 내에서도 그 내부에 설치된 로봇에 의해 일 매씩 인출되어 요구되는 위치로 이송되는 과정을 거치게 된다.
이하, 도면을 참조하여 일반적인 멀티챔버 구조를 갖는 반도체 제조설비를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 멀티챔버 구조를 갖는 반도체 제조설비를 개략적으로 나타낸 구성 평면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 멀티챔버 구조를 갖는 반도체장치 제조 설비는 적어도 하나이상의 별도 공정을 수행하는 복수개의 공정 챔버(10)와, 상기 복수의 공정 챔버(10)를 공통으로 연결하는 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(20)를 포함하여 클러스트 타입으로 구성된다. 또한, 상기 복수개의 공정 챔버(10)와 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(20)사이에는 제어부의 제어에 의해 개폐 동작되는 도어(30)를 더 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 공정 챔버(10)는 플라즈마 반응 또는 화학기상방법을 이용한 식각 공정 또는 증착 공정과 같은 각종 공정이 진행되는 곳으로, 고성능의 진공펌프(예컨대, 터보(turbo) 펌프)에 의한 펌핑에 의해 고진공 상태를 유지하도록 제어된다.
그리고, 상술한 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(20)의 소정 측부에는 로봇(20)의 구동에 의해 이송되는 웨이퍼(40)에 대하여 공정을 수행하는 공정 챔버(10) 뿐만 아니라, 상기 공정 챔버(10)에서의 공정 수행 전·후 과정에서 웨이퍼를 냉각 또는 가열시키거나, 상기 웨이퍼를 세정(cleaning)하는 등의 선·후 처리 과정을 수행하는 보조챔버(50)가 더 형성될 수도 있다.
또한, 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(20)는 내부에 위치되는 웨이퍼 카세트로부터 웨이퍼를 일 매씩 인출하여 요구되는 소정 위치로 이송시키도록 하는 로봇(60)이 구비된다. 상기 로봇은 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(20)의 중심 부위를 기준하여 각 방향으로 회전 가능하게 설치되며, 일측으로 자바라 형상의 로봇암(61)과 이 로봇암(21)에 의해 연결 설치되어 웨이퍼를 일 매씩 선택적으로 고정 지지하게 되는 로봇척(22)을 포함하여 이루어진다. 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(20) 는 상기 웨이퍼 카세트의 로딩시 외부의 대기압과 동일 또는 유사한 상압 상태를 유지하거나, 고진공 상태의 상기 공정 챔버(10)에 웨이퍼를 로딩하기 위해 버퍼링 역할을 수행할 수 있도록 저진공 상태를 유지할 수 있다. 이때, 상리 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(20)는 진공 펌프(예컨대, 드라이(dry) 펌프)의 펌핑에 의해 저진공 상태를 유지할 수 있다.
따라서, 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(20)에서 상기 공정 챔버(10)로 웨이퍼를 이송하고자 할 경우, 상기 도어(30)가 오픈되면 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(20)에 비해 상기 공정 챔버(10)의 진공도가 높기 때문에 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(20)에서 상기 공정 챔버(10)쪽으로 공기가 유입되기 때문에 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(20)는 미세입자로부터 보호될 수 있다. 또한, 상기 공정 챔버(10)의 진공도가 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(20)에 비해 떨어질 수 있기 때문에 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(20)내의 디퓨저(diffuser, 도 2의 70)를 통해 소정량의 퍼지 가스(예컨대, 질소 가스)를 유동시킨다.
한편, 상기 공정 챔버(10)에서 공정을 마친 웨이퍼가 상기 로드락 또는 트랜스퍼로 로딩될 경우, 상기 웨이퍼 상에 묻어 있는 미세 입자가 이탈되고, 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(20)에 소량의 미세 입자가 유발될 수 있다.
더욱이, 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(20)에 유동되는 상기 퍼지 가스가 와류를 일으킬 경우, 상기 웨이퍼 상에 묻어 있는 미세 입자가 쉽게 이탈될 수 있기 때문에 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(20) 내의 진공/퍼지 시스템에 대한 연구개발이 대두되고 있다.
도 2는 종래 기술에 따른 반도체 제조설비의 진공/퍼지 시스템을 나타내는 구성 단면도이고, 도 3은 도 2의 디퓨저(70)를 상세하게 나타낸 사시도이다.
도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 반도체 제조설비의 진공/퍼지 시스템은, 복수개의 공정 챔버(10)에 공통으로 연결되어 도어(30)의 개폐동작에 의해 각 상기 공정 챔버(10)와 선택적으로 연통되는 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(20)와, 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(20)의 진공압을 조절하기 위해 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(20)와 진공펌프(도시하지 않음) 및 퍼징가스 공급부(도시하지 않음)를 연결하는 진공/퍼지 라인(80, 90)과, 상기 진공/퍼지 라인(80, 90)의 말단부에서 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(20) 내부로 돌출되어 상기 진공/퍼지 라인(80, 90)으로 유출입되는 퍼지 가스의 와류를 방지하는 복수개의 디퓨저(70)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 디퓨저(70)는 각각 상기 진공 라인(80)에 연결된 펌핑 디퓨저(71)와, 상기 퍼지 라인(90)에 연결된 벤팅 디퓨저(72)로 이루어진다. 또한, 상기 펌핑 디퓨저(71) 및 벤팅 디퓨저(72)는 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(20)에 공급되는 상기 퍼지 가스의 와류를 방지하기 위해 금속 재질의 원통에 소정 크기의 지름을 갖는 다수개의 홀(71)이 형성되어 있다. 예컨대, 상기 디퓨저(70)는 스텐레스 또는 알루미늄 재질로 형성되고, 상기 홀(71)은 약 수 mm정도의 지름을 갖는다.
또한, 상기 진공 라인(80)은 드라이 펌프와 같은 진공펌프에 연결되어 드로틀 밸브(도시되지 않음)를 구비하여 이루어진다. 따라서, 종래 기술에 따른 반도체 제조설비의 진공/퍼지 시스템은 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(20)의 진공도를 측정하는 압력 센서(도시하지 않음)와, 상기 드로틀 밸브 또는 압력자동조절밸브와 같은 각종 밸브를 제어하는 제어부(도시하지 않음)를 더 포함하여 이루어진다.
그리고, 상기 퍼지 라인(90)은 일정 유량으로 퍼징 가스를 유동시키는 퍼지 라인(90)과, 슬로우 벤팅용 퍼지 라인(91)을 더 포함하여 이루어진다.
즉, 상기 퍼지 라인(90)은 저진공 상태의 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(20)에 상기 퍼지 가스를 유동시킬 수 있고, 상기 슬로우 벤팅용 퍼지 라인(91)은 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(20)에 웨이퍼 카세트를 로딩 또는 언로딩하기 위해 상압에서 저진공으로 펌핑하는 과정에서 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(20)로 퍼징되는 상기 퍼지 가스를 적은양으로 유동시킬 수 있다. 이때, 상기 퍼지 라인(90) 및 슬로우 벤팅용 퍼지 라인(91)은 복수개의 밸브(92)와 감압장치(93)의 동작에 의해 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(20)에 퍼지 가스를 유동시킬 수 있다.
따라서, 종래 기술에 따른 반도체 제조설비의 진공/퍼지 시스템은, 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(20)에서 유발되는 미세입자를 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(20)보다 진공도가 높은 상기 공정 챔버(10)로 유입시키거나, 상기 진공 펌프의 펌핑에 의해 진공 라인(80)으로 배기시킬 수 있다.
하지만, 종래 기술에 따른 반도체 제조설비의 진공/퍼지 시스템은 다음과 같은 문제점이 있었다.
종래 기술에 따른 반도체 제조설비의 진공/퍼지 시스템은, 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(20)에서 유발되는 미세 입자들이 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(20)의 상압, 저진공 또는 고진공 상태의 빈번하게 변화됨에 따라 상기 디퓨저(70)를 통해 상기 진공/배기 라인으로 유입되고, 상기 진공/배기 라인에 유입된 상기 미세 입자들이 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(20)의 펌핑 또는 퍼징 시 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(20)로 유입되어 웨이퍼를 오염시킬 수 있기 때문에 생산 수율을 떨어뜨리는 단점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 로드락 또는 트랜스퍼 챔버에 유발되는 미세 입자들이 상기 디퓨저를 통해 유입되지 못하도록 하고, 상기 미세 입자들에 의한 웨이퍼 오염을 방지하여 생산 수율을 증대 또는 극대화할 수 있는 반도체 제조설비의 진공/퍼지 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 양태에 따라, 반도체 제조설비의 진공/퍼지 시스템은, 일정한 공간을 통해 소정압이 유지되도록 제어되는 반도체 제조설비의 진공/퍼징 시스템에 있어서; 복수개의 공정 챔버에 공통으로 연결되어 도어의 개폐동작에 의해 각 상기 공정 챔버와 선택적으로 연통되는 로드락 또는 트랜스퍼 챔버; 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버의 진공압을 조절하기 위해 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버와 진공펌프 및 퍼징가스 공급부를 연결하는 진공/퍼지 라인; 및 상기 진공/퍼지 라인의 말단부에서 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버 내부로 돌출되고, 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버 내부에서 유발되는 미세 파티클이 상기 진공/퍼지 라인에 유출입되는 것을 방지하는 다수개의 미세공극이 형성된 적어도 하나 이상의 디퓨저를 포함함을 특징으로 한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이며, 도면 상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 4는 본 발명에 따른 반도체 제조설비의 진공/퍼지 시스템을 개략적으로 나타내는 구성 단면도이다. 도 5는 도 4의 디퓨저를 상세하게 나타낸 사시도이다.
도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 제조설비의 진공/퍼지 시스템은, 복수개의 공정 챔버에 공통으로 연결되어 도어(130)의 개폐동작에 의해 각 상기 공정 챔버와 선택적으로 연통되는 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(120)와, 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(120)의 진공압을 조절하기 위해 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(120)와 진공펌프 및 퍼징가스 공급부를 연결하는 진 공/퍼지 라인(180, 190)과, 상기 진공/퍼지 라인(180, 190)의 말단부에서 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(120) 내부로 돌출되고, 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(120) 내부에서 유발되는 미세 파티클이 상기 진공/퍼지 라인(180, 190)에 유출입되는 것을 방지하는 다수개의 미세공극이 형성된 복수개의 디퓨저(170)를 포함하여 구성된다.
도시하지는 않았지만, 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(120)의 진공도를 측정하는 압력 센서와, 상기 드로틀 밸브 또는 압력자동조절밸브와 같은 각종 밸브를 제어하는 제어부를 더 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 디퓨저(170)는 각각 상기 진공 라인(180)에 연결된 펌핑 디퓨저(171)와, 상기 퍼지 라인(190)에 연결된 벤팅 디퓨저(172)로 이루어진다. 또한, 상기 펌핑 디퓨저(171) 및 벤팅 디퓨저(172)는 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(120)에 공급되는 상기 퍼지 가스의 와류를 방지하기 위해 비금속성 재질의 원통에 소정 크기의 지름을 갖는 다수개의 홀이 형성되어 있다. 예컨대, 상기 디퓨저(170)는 세라믹 재질로 형성되고, 상기 미세 공극은 도 5에서와 같이, 종래에 비해 아주 작은 약 수 ㎛(마이크로 미터)이하의 지름을 갖는다.
이때, 상기 공정 챔버에서 소정의 공정을 완료한 웨이퍼가 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(120)에서 이송될 시 상기 웨이퍼에서 이탈되거나, 상기 공정 챔버에서 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(120)로 역류되는 미세 입자는 약 수 ㎛이상의 지름을 갖는다. 따라서, 상기 미세 공극은 상기 미세 입자보다 작은 지름을 갖도록 형성된다.
또한, 상기 진공 라인(180)은 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(120) 내부의 퍼지 가스 또는 공기를 펌핑하는 드라이 펌프와 같은 진공펌프에 연결되고, 상기 제어부의 제어 신호에 의해 상기 로드락 또는 트랜스퍼 펌프에서 배기되는 상기 퍼지 가스 또는 공기의 량을 조절하는 드로틀 밸브 또는 자동압력조절밸브를 구비하여 이루어진다.
그리고, 상기 퍼지 라인(190)은 저진공(예컨대, 약 1.0E-2 Torr정도) 상태의 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(120)에 상기 퍼지 가스를 일정량으로 유동시킬 수 있고, 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(120)에 웨이퍼 카세트를 로딩 또는 언로딩하기 위해 상압에서 저진공으로 펌핑하는 과정에서 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(120)로 퍼징되는 상기 퍼지 가스가 상기 퍼지 라인(190)을 통해 동일한 일정향으로 유동될 경우 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(120)의 진공을 만들기 어렵기 때문에 상기 제어부에 의해 제어되는 복수개의 밸브와 상기 퍼지 라인(190)의 일측으로 우회하는 슬로우 벤팅용 퍼지 라인(191)을 더 포함한다. 이때, 상기 퍼지 라인(190) 및 슬로우 벤팅용 퍼지 라인(191)은 복수개의 밸브(192)와 감압장치(193)를 구비하고, 상기 복수개의 밸브(192) 및 감압장치(192)의 동작에 의해 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(120)에 퍼지 가스를 유동시킬 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 반도체 제조설비의 진공/퍼지 시스템은, 로드락 또는 트랜스퍼 챔버(120)에 유발되는 미세 입자보다 작은 지름의 미세공극이 형성된 디퓨즈를 구비하여 상기 디퓨저(170)를 통해 진공/퍼지 라인(180, 190)으로 유출입되는 상기 미세 입자에 의한 웨이퍼 오염을 방지할 수 있기 때문에 생산 수율을 증 대 또는 극대화할 수 있다.
또한, 상기한 실시예의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 제공하기 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안될 것이다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 물론이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 반도체 제조설비의 진공/퍼지 시스템은, 로드락 또는 트랜스퍼 챔버에 유발되는 미세 입자보다 작은 지름의 미세공극이 형성된 디퓨즈를 구비하여 상기 디퓨저를 통해 진공/퍼지 라인으로 유출입되는 상기 미세 입자에 의한 웨이퍼 오염을 방지할 수 있기 때문에 생산 수율을 증대 또는 극대화할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 일정한 공간을 통해 소정압이 유지되도록 제어되는 반도체 제조설비의 진공/퍼징 시스템에 있어서;
    복수개의 공정 챔버에 공통으로 연결되어 도어의 개폐동작에 의해 각 상기 공정 챔버와 선택적으로 연통되는 로드락 또는 트랜스퍼 챔버;
    상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버의 진공압을 조절하기 위해 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버와 진공펌프 및 퍼징가스 공급부를 연결하는 진공/퍼지 라인; 및
    상기 진공/퍼지 라인의 말단부에서 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버 내부로 돌출되고, 상기 로드락 또는 트랜스퍼 챔버 내부에서 유발되는 미세 파티클이 상기 진공/퍼지 라인에 유출입되는 것을 방지하는 다수개의 미세공극이 형성된 적어도 하나 이상의 디퓨저를 포함함을 특징으로 하는 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 미세공극은 수 마이크로미터이하의 지름을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 진공/퍼지 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 디퓨저는 세라믹 재질로 형성됨을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 진공/퍼지 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2020038972A (ja) * 2015-05-15 2020-03-12 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ ロードロックチャンバ、ロードロックチャンバを有する真空処理システム及びロードロックチャンバを排気する方法

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