KR20060002353A - 반도체 제조 공정에 사용되는 진공 시스템 - Google Patents

반도체 제조 공정에 사용되는 진공 시스템 Download PDF

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Abstract

반도체 제조 공정에 사용되는 챔버 내부가 파티클들에 의해 오염되는 것을 방지하기 위한 진공 시스템에서, 반도체 기판에 대한 가공 공정을 수행하기 위한 챔버와 연결된 진공 펌프가 구비된다. 상기 챔버와 상기 진공 펌프는 진공 라인으로 연결되고, 상기 진공 라인 상에 설치되는 제1 밸브는 상기 진공 라인을 개폐시킨다. 상기 진공 라인 상에 설치되는 제2 밸브는 상기 진공 펌프의 펌핑 작용에 의해 상기 진공 펌프로 흡입되는 가스 및 파티클이 상기 챔버로 역류하는 것을 방지한다.한편, 상기 제2 밸브는 체크밸브를 포함한다. 따라서 상기와 같은 진공 시스템은 상기 제2 밸브를 사용하여 상기 진공 펌프 및 상기 진공 라인 내에 유입된 가스 및 파티클이 상기 챔버 내부로 역류하는 것을 방지하므로써, 상기 로드락 챔버 내부를 오염 및 손상시키는 것을 방지하여 반도체 소자의 특성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

반도체 제조 공정에 사용되는 진공 시스템 {VACUUM SYSTEM USED IN SEMICONDUCTOR MANUFACTURING PROCESS}
도 1은 종래 기술에 따른 진공 시스템을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 반도체 제조 공정에 사용되는 진공 시스템을 설명하기 위한 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 로드락 챔버 120a : 제1 도어
120b : 제2 도어 140 : 공정 챔버
160 : 진공 펌프 180 : 진공 라인
200 : 제1 밸브 220 : 제2 밸브
본 발명은 진공 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 로드락 챔버 내부가 파티클에 의해 오염되는 것을 방지하는 반도체 제조 공정에 사용되는 진공 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자의 제조공정은 진공이 유지된 공정 챔버 내에서 진행되어지고, 이러한 진공상태가 유지된 공정 챔버 내로 반도체 기판을 로딩시키고 상기 공정 챔버 내에서 언로딩시키기 위해서는 일정한 진공압을 유지하는 로드락 챔버를 통해 로딩 및 언로딩하게 된다.
즉, 반도체 소자는 반도체 기판 상에 사진, 식각, 확산, 화학기상증착, 이온주입, 금속증착 등의 공정을 선택적이고도 반복적으로 수행하는 과정을 거쳐 만들어진다. 이렇게 반도체 소자로 제조되기까지 반도체 기판은 카세트에 탑재되어 각 공정을 수행하는 각각의 제조설비로 이송될 뿐 아니라 각 제조설비 내에서도 공정 수행에 필요한 위치로 이송된다.
이러한 반도체 기판의 이송 관계에 있어서, 소정의 진공압 분위기를 공정 조건으로 하는 제조설비에 대하여 반도체 기판을 효과적으로 로딩 및 언로딩하기 위해서는 상압 분위기와 진공압 분위기를 중재하기 위한 로드락 챔버를 이용하는 것이 통상적이다.
이때, 상기 로드락 챔버를 일정한 진공압으로 유지하기 위해, 진공 펌프를 이용하여 상기 로드락 챔버 내부의 가스 및 파티클을 펌핑한다.
이와 같이, 상기 진공 펌프를 이용하는 진공 시스템에 대한 일 예가 대한민국특허청 공개특허공보 공개번호 제10-1998-039348호에 개시되어 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 진공 시스템을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 1 을 참조하면, 로드락 챔버(10) 일측에 공정 챔버(20)가 구비되고, 타측 에는 진공 라인(14)으로 연결된 진공 펌프(30)가 구비된다. 상기 로드락 챔버(10)에는 제1 도어(12a)가 설치되어 상기 로드락 챔버(10) 내에 반도체 기판(W)을 로딩 및 언로딩시키도록 선택적인 개폐가 이루어진다. 또, 상기 로드락 챔버(10) 및 상기 공정 챔버(20) 상호간에 반도체 기판(W)을 로딩 및 언로딩시키기 위한 제2 도어(12b)가 상기 챔버들(10, 20) 사이에 구비된다.
이와 같이, 상기 제2 도어(12b)를 통해 상기 반도체 기판(W)을 상기 로드락 챔버(10) 내에 로딩시킨다. 상기 진공 펌프(30)로 펌핑하여 상기 로드락 챔버(10) 내부를 저진공 상태로 유지시키고, 동시에 상기 공정 챔버(20) 내부도 저진공 상태로 유지시킴으로써 상기 로드락 챔버(10)에서 상기 공정 챔버(20)로 상기 반도체 기판(W)을 로딩시킬 수 있게 된다.
상기 공정 챔버(20)로 상기 반도체 기판(W)이 로딩되면, 상기 공정 챔버(20)는 고진공 상태를 유지하여 공정을 진행하게 된다.
상기 공정 챔버(20)에서 공정을 마친 반도체 기판(W)을 언로딩시키는 과정은 먼저 공정 챔버(20)의 고진공 상태를 상기 로드락 챔버(10)와 동일한 저전공 상태로 만들어 상기 로드락 챔버(10)로 상기 반도체 기판(W)을 이동시키고, 상기 이동 후 상기 로드락 챔버(10) 내부를 배기시켜 대기상태로 유지하여 상기 반도체 기판(W)을 외부로 배출시킬 수 있도록 하는 것이다.
한편, 상기 로드락 챔버(10) 및 상기 진공 펌프(30)는 진공 라인(14)으로 연결되고, 상기 진공 라인에는 밸브(16)가 설치된다.
상기와 같은 로드락 챔버(10) 내부를 진공으로 형성하기 위해서는 상기 로드 락 챔버(10) 내부의 가스 및 파티클을 상기 진공 펌프(30)로 계속해서 펌핑하는 작업이 필요하다.
이때, 상기 진공 펌프(30)가 다운되면 상기 진공 펌프(30) 및 상기 진공 라인(14) 내부의 가스 및 파티클이 상기 로드락 챔버(10) 내부로 순간적인 속도로 치고 올라오는 역류 현상이 발생한다. 이러한 역류 현상을 막기 위해 상기 밸브(16)가 사용된다. 다만, 상기 밸브(16)가 닫히는 속도는 상기 진공 펌프(30) 내에 잔류하는 가스 및 파티클이 상기 로드락 챔버(10) 내로 역류하는 순간 속도보다 느리게 반응한다.
따라서, 상기 로드락 챔버(10) 내부는 상기 역류하는 가스 및 파티클에 의해 오염 및 손상이 발생하는 문제가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 진공 펌프 내부의 가스 및 파티클이 로드락 챔버 내부로 역류하는 것을 방지하기 위한 반도체 제조 공정에 사용되는 진공 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 공정에 사용되는 진공 시스템은, 반도체 기판에 대한 가공 공정을 수행하기 위한 챔버와 연결된 진공 펌프가 구비된다. 상기 챔버와 상기 진공 펌프를 연결하는 진공 라인 상에 설치되어 상기 진공 라인을 개폐하기 위한 제1 밸브가 구비된다. 상기 진공 라인 상에 설치되며 상기 진공 펌프의 펌핑 작용에 의해 상기 진공 펌프로 흡입되는 가스 및 파티클이 상기 챔버로 역류하는 것을 방지하기 위한 제2 밸브를 포함하고, 상기 제2 밸브는 체크밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 상기 로드락 챔버 및 상기 진공 펌프 사이에 상기 제2 밸브를 설치하여 상기 진공 펌프 내부에 흡입된 가스 및 파티클이 상기 로드락 챔버 내로 역류하는 것을 막음으로써, 상기 로드락 챔버 내의 오염 및 손상을 방지하여 반도체 소자의 특성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 반도체 제조 공정에 사용되는 진공 시스템을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 반도체 제조 공정에 사용되는 진공 시스템은 로드락 챔버(100)와, 상기 로드락 챔버(100) 내부를 펌핑하는 진공 펌프(160)와, 상기 로드락 챔버(100) 및 상기 진공 펌프(160) 사이에 연결되는 진공 라인(180)과, 상기 진공 라인에 설치되는 제1 밸브(200) 및 제2 밸브(220)를 포함한다.
상기 로드락 챔버(100)의 일측에는 다수의 반도체 기판(W)을 탑재한 카세트(C)를 투입하고 인출할 수 있도록 선택적인 개폐가 이루어지는 제1 도어(120a)가 생산라인과 접하는 부위에 설치된다.
또한, 상기 로드락 챔버(100)의 다른 일측(통상적으로 구비된 제1 도어(120a)의 상대측 부위)에는 상기 반도체 기판(W)을 로딩하고 인출할 수 있도록 선택적으로 개폐가 이루어지는 제2 도어(120b)가 구비된다. 상기 제2 도어(120b)와 접하는 부위에는 진공압 분위기를 이루는 공정 챔버(140)가 구비된다.
상기 로드락 챔버(100)의 측부 소정 부위는 상기 로드락 챔버(100) 내부에 진공압을 제공하는 진공 펌프(160) 및 진공 라인(180)으로 연통된다.
상기 진공 라인(180)에 설치되는 제1 밸브(200)는 외부로부터 제어신호를 입력받아 상기 진공 라인을 개폐시키고, 상기 제2 밸브(220)는 상기 진공 라인(180)에 흐르는 가스들의 압력 및 이동 방향에 의해 상기 진공 라인을 개폐시킨다. 여기서, 상기 제1 밸브(200)는 상기 진공 펌프(160)가 작동 상태일 때에는 개방 상태를 유지하고 상기 진공 펌프(160)가 작동을 멈추면 닫히도록 구성된다.
상기 진공 펌프(160)는 상기 로드락 챔버(100) 내부의 가스 및 파티클을 펌핑하여 상기 로드락 챔버(100) 내부에 배치된 상기 반도체 기판(W)에 악영향을 주는 가스 및 파티클을 제거하고 상기 로드락 챔버(100) 내부가 일정한 진공 상태로 형성되게 한다.
상기 펌핑 결과, 상기 진공 펌프(160) 및 상기 진공 라인(180) 내부에는 파티클이 쌓이게 된다. 이때 상기 작동 중인 진공 펌프(160)가 다운되면 상기 진공 펌프(160) 및 상기 진공 라인(180) 내부에 잔류하는 가스 및 파티클이 상기 로드락 챔버(100) 내부로 순간적인 속도로 치고 올라오는 역류 현상이 발생한다.
이때, 상기 제1 밸브(200)는 외부로부터 제어신호를 입력받아 닫히게 되므로, 상기 가스 및 파티클이 순간적으로 역류하는 속도보다 상기 제1 밸브(200)는 더 늦게 닫히게 된다.
따라서, 상기 로드락 챔버(100) 내부는 상기 역류하는 파티클들에 의해 오염 되어 손상을 받게 된다.
이와 같이, 상기 제1 밸브(200)는 역류하는 파티클들을 완전하게 차단할 수 없으므로, 상기 역류하는 파티클들을 완전하게 차단할 수 있도록 상기 진공 라인(180)에 상기 제2 밸브(220)를 설치한 것이다.
즉, 상기 제2 밸브(220)는 상기 로드락 챔버(100) 내의 가스 및 파티클이 상기 진공 펌프(160) 방향으로만 플로우되도록 상기 진공 펌프(160) 방향으로는 개방되고 상기 로드락 챔버(100) 방향으로는 닫힌 상태를 유지하도록 구성된다. 따라서, 상기 로드락 챔버(100) 내의 가스 및 파티클은 'A'방향으로만 플로우되고 'B'방향으로는 플로우되지 못하게 되는 것이다. 여기서, 상기 제2 밸브(220)는 체크밸브를 포함할 수 있다.
도시되지 않았지만, 상기 제2 밸브(220)는 상기 제1 밸브(200)보다 상기 로드락 챔버(100) 측의 상기 진공 라인(180)에 설치될 수 있고, 한편 상기 역류하는 파티클들을 더욱 완벽하게 차단시키기 위해 상기 제2 밸브(220)가 다수 구비될 수 있다.
또한, 상기 제2 밸브(220)는 상기 진공 펌프(160)에 인접되게 상기 진공 라인(180)에 설치되어 상기 역류하는 파티클들이 상기 제1 밸브(200)를 통과하기 전에 미리 차단되도록 하는 것이 바람직하다.
이상에서와 같이, 상기 진공 라인에 상기 제2 밸브를 설치하여, 상기 역류하는 파티클들이 상기 로드락 챔버 내부로 유입되지 못하도록 완전하게 차단하므로써 상기 로드락 챔버 내부가 상기 역류하는 가스 및 파티클에 의해 오염되는 것을 방 지할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 작용을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
상기 제1 도어(120a)가 개방된 상태에서 공정 수행을 목적으로 하는 다수의 상기 반도체 기판(W)을 탑재한 상기 카세트(C)가 생산라인으로부터 상기 로드락 챔버(100) 내로 로딩되면 상기 제1 도어(120a)를 차단하여 상기 로드락 챔버(100) 내부를 밀폐된 분위기로 형성한다.
이때, 상기 진공 펌프(160)는 상기 로드락 챔버(100) 내부의 가스 및 파티클을 펌핑하여 상기 로드락 챔버(100) 내부에 진공압을 제공한다. 상기 진공압은 상기 공정 챔버(140)에 상응하는 수준에 이르도록 한다.
상기 로드락 챔버(100) 내부의 압력이 일정 수준에 이르면 상기 제1 밸브(200) 및 제2 밸브(220)를 닫고 상기 제2 도어(120b)를 선택적으로 개폐시킨다. 여기서, 상기 제1 밸브(200)는 외부로부터 제어신호를 입력받아 닫히게 되고, 상기 제2 밸브(220)는 상기 진공 라인(180)에 플로우하는 가스 및 파티클의 압력차에 의해 닫히게 된다.
이어, 상기 공정 챔버(140) 내의 로봇(R)을 이용하여 상기 반도체 기판(W)을 상기 로드락 챔버(100)로부터 인출하여 계속적으로 공정 진행에 필요한 위치로 이송시킨다.
상기 공정을 마친 반도체 기판(W)이 상기 로드락 챔버(100) 내의 상기 카세트(C)에 탑재되도록 이송시킨다. 상술한 과정을 통해 상기 로드락 챔버(100) 내에 투입된 상기 각 반도체 기판(W)들이 각 공정을 수행하여 상기 카세트(C)에 탑재되면 상기 제2 도어(120b)는 차단된다.
상기 진공 라인(180) 상의 상기 제1 밸브(200) 및 제2 밸브(220)를 차단한 상태에서 외부로부터 소정의 퍼지가스(미도시)를 공급하여 생산라인과 동일한 수준에 이르도록 상기 로드락 챔버(100) 내부를 소정의 상압 분위기로 형성한다.
상기 로드락 챔버(100) 내부가 생산라인의 상압 분위기에 상응하는 압력 상태에 이르면 상기 카세트(C)를 상기 로드락 챔버(100)로부터 인출토록 상기 제1 도어(120a)를 개방시키는 일련의 과정을 반복 수행한다.
상기와 같은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 진공 펌프는 상기 로드락 챔버 내의 가스 및 파티클을 제거하기 위해 상기 로드락 챔버 내부를 계속하여 펌핑한다. 그리하여, 상기 진공 펌프 및 상기 진공 라인 내부에는 계속적으로 이물질들이 쌓이는데, 이때 상기 작동 중인 펌프가 다운되면 상기 진공 펌프 및 상기 진공 라인 내부의 파티클들이 상기 로드락 챔버 내부로 순간적인 속도로 치고 올라오는 역류 현상이 발생한다.
이와 같이, 상기 진공 펌프 및 상기 진공 라인 내에 잔류하는 가스 및 파티클이 역류하는 것을 방지하기 위해 상기 제2 밸브를 사용한다.
따라서, 본 발명은 상기 제2 밸브를 사용하여 상기 로드락 챔버로 역류하는 가스 및 파티클을 더욱 효과적으로 차단시킴으로써, 상기 로드락 챔버 내부가 상기 역류된 가스 및 파티클로부터 오염되거나 손상되는 것을 방지할 수 있다. 그리하여 반도체 제조 공정에 따른 반도체 소자의 생산 효율성을 높이고 반도체 소자에 대한 특성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또, 상기 역류 현상을 방지하여 상기 로드락 챔버 내부를 일정한 진공 상태로 유지하기가 용이하다.
상기에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (2)

  1. 반도체 기판에 대한 가공 공정을 수행하기 위한 챔버와 연결된 진공 펌프;
    상기 챔버와 상기 진공 펌프를 연결하는 진공 라인 상에 설치되어 상기 진공 라인을 개폐하기 위한 제1 밸브; 및
    상기 진공 라인 상에 설치되며, 상기 진공 펌프의 펌핑 작용에 의해 상기 진공 펌프로 흡입되는 가스 및 파티클이 상기 챔버로 역류하는 것을 방지하기 위한 제2 밸브를 포함하는 진공 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 밸브는 체크 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 시스템.
KR1020040051354A 2004-07-02 2004-07-02 반도체 제조 공정에 사용되는 진공 시스템 KR20060002353A (ko)

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