KR20060058809A - 반도체 제조 공정에 사용되는 진공 시스템 - Google Patents

Abstract

반도체 기판 상에 막을 형성하기 위한 화학 기상 증착 장치에 사용되는 진공 시스템에서, 진공 펌프는 로드락 챔버와 연결되어 상기 로드락 챔버를 진공 상태로 형성한다. 상기 로드락 챔버와 상기 진공 펌프는 진공 라인으로 연결된다. 상기 진공 라인 상에는 상기 진공 라인을 개폐하기 위한 진공 밸브가 설치되며, 상기 진공 밸브와 상기 로드락 챔버 사이의 진공 라인 상에는 상기 진공 라인을 분리하기 위한 벨로우즈가 설치된다. 따라서, 상기 벨로우즈를 이용하여 상기 진공 라인을 분리할 수 있으므로 상기 진공 밸브 및 상기 진공 라인에 대한 예방 정비 및 고장 정비를 용이하게 수행할 수 있다.

Description

반도체 제조 공정에 사용되는 진공 시스템{Vacuum system used in a semiconductor manufacturing process}

도 1은 종래의 화학 기상 증착 장치에 사용되는 진공 시스템의 개략적인 구성도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치에 사용되는 진공 시스템을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 : 로드락 챔버 110 : 진공 라인

112 : 고정 스크류 120 : 로드부

130 : 진공 펌프 140 : 진공 밸브

142 : 제1 연결 부재 150 : 벨로우즈

152 : 제2 연결 부재 200 : 진공 챔버

본 발명은 진공 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 화학 기상 증착 장치에 사용되는 진공 시스템에 관한 것이다.

근래에 정보 통신 분야의 급속한 발달과 더불어 컴퓨터와 같은 정보 매체가 널리 보급됨에 따라 반도체 장치도 비약적으로 발전하고 있다. 그 기능 면에 있어서, 상기 반도체 장치는 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구된다. 이러한 요구에 부응하여 반도체 장치는 집적도, 신뢰도 및 응답 속도 등을 향상시키는 방향으로 제조 기술이 발전되고 있다.

상기 반도체 장치는 일반적으로 반도체 기판으로 사용되는 실리콘 웨이퍼에 증착 공정, 확산 공정, 식각 공정, 이온 주입 공정, 연마 공정 등과 같은 일련의 단위 공정들을 순차적으로 수행함으로써 제조된다. 상기 단위 공정은 일반적으로 진공이 유지된 공정 챔버의 내부에서 진행된다.

이러한 진공 상태가 유지된 공정 챔버의 내부로 웨이퍼를 로딩 및 언로딩시키기 위해서는, 저진공을 유지하고 공정이 진행될 웨이퍼 카세트를 일시적으로 보관하는 로드락 챔버를 통해 상기 공정 챔버로 로딩 및 언로딩하게 된다.

상기 챔버들을 진공으로 유지시키는 것은 외부 공기에 의한 반도체 기판의 오염 및 외부 공기와 반도체 기판의 반응에 의한 불순물 생성 및 불필요한 막의 형성 등을 방지하기 위함이다.

따라서, 상기 단위 공정들을 수행하기 위한 가공 장치들은 공정 챔버 및 로드락 챔버의 내부를 진공 상태로 형성하기 위한 진공 시스템을 포함한다. 이와 같은 진공 시스템에 대한 일 예가 대한민국특허 공개 제1998-39348호에 개시되어 있다.

도 1은 종래의 화학 기상 증착 장치에 사용되는 진공 시스템의 개략적인 구 성도이다.

도 1을 참조하면, 소정의 막을 형성하는 증착 공정을 수행하기 위한 공정 챔버(20)가 구비된다. 상기 공정 챔버(20)의 일측에는 상기 공정 챔버(20)와 연결되는 로드락 챔버(10)가 구비된다. 상기 공정 챔버(20)와 로드락 챔버(10) 사이에는 도어(도시되지 않음)가 설치되어, 상기 공정이 진행될 반도체 기판이 상기 로드락 챔버(10) 및 상기 도어를 통해 상기 공정 챔버(20)에 로딩된다.

상기 로드락 챔버(10)의 외부에는 상기 로드락 챔버(10)를 진공 상태로 형성하기 위한 진공 펌프(30)가 구비된다. 상기 진공 펌프(30)와 상기 로드락 챔버(10)는 진공 라인(40)으로 연결된다. 상기 진공 라인(40) 상에는 진공 밸브(50)가 장착된다.

상기 로드락 챔버(10)는 고정 스크류(60)에 의해 상기 진공 라인(40)의 일단과 체결되며, 상기 진공 라인(40)의 타단은 상기 진공 밸브(50)와 클램프(70)에 의해 연결되어 있다. 즉, 상기 로드락 챔버(10), 상기 로드락 챔버와 연결되는 상기 진공 라인(40) 및 상기 진공 밸브(50)는 일체형으로 형성된다.

통상적으로 정기적인 예방 정비(preventive maintenance; P.M) 또는 장비의 결함으로 인한 고장 정비(breakdown maintenance, B.M)시에 상기 진공 밸브(50) 및 상기 진공 라인(40)을 세정한다. 작업자는 상기 세정을 위해서 먼저 상기 고정 스크류(60)를 풀어 상기 로드락 챔버(10)로부터 상기 진공 라인(40)을 분리한다. 상기 세정이 완료되면 상기 고정 스크류(60)를 조임으로써 상기 진공 라인(40)을 상기 로드락 챔버(10)에 고정시킨다.

상기 고정 스크류(60)를 풀고 조이는 과정이 계속해서 반복되기 때문에 상기 고정 스크류(60)에 마모가 발생할 가능성이 크다. 상기 마모로 인하여 상기 고정 스크류(60)를 풀고 조이는 작업이 용이하지 않게 된다. 특히 상기 마모 정도가 심할 경우에는 상기 고정 스크류(60)의 교체해야 한다.

또한, 상기 진공 라인(40) 주변의 작업 공간이 일반적으로 협소하기 때문에 상기 작업이 용이하지 않아 작업 시간이 길어지는 문제점이 있다. 이에 따라, 상기 고정 스크류(60)를 풀지 않고 상기 진공 라인(40)과 상기 진공 밸브를(50) 분리할 수 있는 진공 시스템의 개발이 요구된다.

따라서 본 발명의 목적은, 예방 정비 시간을 단축시킬 수 있는 진공 시스템을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 진공 시스템은, 반도체 기판 상에 막을 형성하기 위한 화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버와 연결되어 상기 로드락 챔버를 진공 상태로 형성하기 위한 진공 펌프와, 상기 로드락 챔버와 상기 진공 펌프를 연결하는 진공 라인과, 상기 진공 라인 상에 설치되며 상기 진공 라인을 개폐하기 위한 진공 밸브와, 상기 진공 밸브와 상기 로드락 챔버 사이의 상기 진공 라인 상에 설치되며 상기 진공 라인을 분리하기 위한 벨로우즈를 포함한다.

상기 로드락 챔버와 상기 진공 라인은 고정 스크류(screw)에 의해 연결되며, 상기 벨로우즈의 양단에는 상기 벨로우즈와 상기 진공 라인을 연결하는 연결 부재가 장착된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 벨로우즈의 재질은 스테인리스 스틸을 포함하며, 상기 연결 부재로는 클램프가 사용될 수 있다.

이로써, 예방 정비 또는 고장 정비시에 상기 벨로우즈에 연결된 클램프를 분리함으로써 상기 고정 스크류의 마모를 유발하지 않고 상기 진공 밸브를 용이하게 분리할 수 있어 정비 시간이 단축되는 효과가 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치에 사용되는 진공 시스템을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.

도 2를 참조하면, 반도체 기판 상에 소정의 막을 증착하기 위한 화학 기상 증착 장치는 상기 증착 공정을 수행하기 위한 공정 챔버(200)를 구비한다. 상기 공정 챔버(200)의 일측에는 상기 공정 챔버(200)에 반도체 기판을 로딩 및 언로딩시키기 위한 로드락 챔버(100)가 구비되어 있다.

상기 로드락 챔버(100)는 상기 증착 공정을 수행하기 위해 고진공이 유지되어야 하는 상기 공정 챔버(200)의 진공 버퍼(buffer) 역할을 한다. 이에 따라, 상기 화학 기상 증착 장치에는 상기 공정 챔버(200) 및 로드락 챔버(100) 내부를 진공 상태로 형성하기 위한 진공 펌프(130)가 구비된다.

한편, 외부와 연결되는 상기 로드락 챔버(100)의 일측에는 로드부(120)가 설 치되고, 상기 로드락 챔버(100) 및 상기 공정 챔버(200) 사이에는 도어(도시되지 않음)가 형성된다. 상기 로드부(120)에 카세트가 안착되면 상기 화학 기상 증착 장치에 구비된 로봇암(도시되지 않음)에 의해 상기 증착 공정이 수행될 반도체 기판이 로드락 챔버(100)로 진입된다. 상기 반도체 기판은 다시 상기 도어를 통해 상기 공정 챔버(200)로 로딩된다.

상기 반도체 웨이퍼의 언로딩은 이와 반대의 순서에 의해 수행될 수 있다.

그러면 상기 로딩 및 언로딩시에 상기 진공 시스템 작동하는 메커니즘을 자세하게 설명하기로 한다.

먼저 상기 반도체 기판을 상기 도어를 통해 상기 로드락 챔버(100) 내에 로딩시킨다. 이어서, 상기 진공 펌프(130)로 펌핑하여 상기 로드락 챔버(100) 내부를 저진공 상태로 유지시킨다. 동시에 상기 공정 챔버(200)의 내부도 저진공 상태로 형성한 후, 상기 로드락 챔버(100)에서 상기 공정 챔버(200)로 상기 반도체 기판을 로딩시킨다.

상기 공정 챔버(200)로 상기 반도체 기판의 로딩이 완료되면, 상기 진공 펌프(130)에 의해 공정 챔버(200)가 고진공 상태가 되어 상기 증착 공정을 진행할 수 있는 조건이 준비된다. 여기서, 도시되지는 않았지만, 상기 진공 펌프(130)는 상기 공정 챔버(200)와 다른 진공 라인에 의해 연결된다.

이와는 다르게, 상기 공정 챔버(200)에는 상기 공정 챔버(200)를 고진공 상태로 형성하기 위한 별도의 진공 펌프(도시되지 않음)를 구비할 수 있다.

상기 공정 챔버(200)에서 상기 증착 공정이 완료된 상기 반도체 기판을 언로 딩시키는 과정은 다음과 같다. 공정 챔버(200)의 진공압을 상기 로드락 챔버(100)와 동일한 상태로 낮춘다. 이때, 상기 로드락 챔버(100)는 저진공 상태를 유지하고 있다. 따라서 상기 반도체 기판을 상기 공정 챔버(200)로부터 상기 로드락 챔버(100)로 이송시킬 수 있다. 이어서, 상기 로드락 챔버(100)를 완전히 배기시켜 대기압 상태로 유지시킴으로써 상기 반도체 기판을 외부로 인출한다.

이하에서는, 상기 진공 시스템의 구성을 개략적으로 설명하기로 한다.

상기 로드락 챔버(100)의 측부 소정 부위는 상기 로드락 챔버(100) 내부에 진공압을 제공하는 진공 펌프(130)가 진공 라인(110)에 의해 연통된다. 상기 진공 펌프(130)의 펌핑 효율을 높이기 위해서 도시된 바와 같이 두 개의 진공 라인(110)이 상기 로드락 챔버(100)와 연결될 수 있다.

상기 진공 라인(110) 상에는 진공 밸브(140)가 설치되는데, 상기 두 개의 진공 라인(110)이 상기 진공 밸브(140)에 연결되며 상기 진공 밸브(140)는 상기 진공 펌프(130)와 연결된다. 상기 진공 밸브(140)는 외부로부터 제어 신호를 입력받아 상기 진공 라인(110)을 개폐시키는 기능을 갖는다.

즉, 상기 진공 펌프(130)가 작동 상태일 때에는 상기 진공 밸브(140)가 개방 상태를 유지하고 상기 진공 펌프(130)가 작동을 멈추면 상기 진공 밸브(140)가 닫히도록 구성된다.

또한, 상기 진공 밸브(140)와 상기 진공 라인(110) 사이에는 제1 연결 부재(142)가 설치된다. 특히 상기 연결 부재로는 클램프를 이용한다.

상기 진공 라인(110)은 소정의 체결 부재에 의해 상기 로드락 챔버(100)에 체결된다. 상기 체결 부재는 증착 공정 수행시 진공 펌프(130)의 작동으로 발생하는 충격에 견딜 수 있는 것이어야 한다. 따라서 상기 체결 부재로는 널리 이용되고 있는 고정 스크류(112)를 이용한다.

또한, 상기 로드락 챔버(100)와 상기 진공 밸브(140) 사이의 진공 라인(110) 상에 벨로우즈(150)가 구비된다. 특히 상기 벨로우즈(150)는 배관 설비상 좁은 공간을 활용할 수 있도록 길이가 짧은 구조로 되어 있다. 또한 상기 벨로우즈(150)의 표면에는 주름이 형성됨으로써 상기 진공 펌프(130)에 의한 진동을 효과적으로 흡수할 수 있는 유연성을 가진다. 상기 벨로우즈(150)의 재질은 스테인리스 스틸(stainless steel)을 포함한다.

상기 벨로우즈(150)의 양단에는 상기 진공 라인(110)과의 연결을 위한 제 2 연결 부재(152)가 체결된다. 특히 제2 연결 부재(152)는 상기 제1 연결 부재(152)와 동일한 부재로 형성될 수 있다. 특히 본 발명의 일 실시예와 같이 연결과 분해가 용이한 클램프를 이용한다.

이하에서는, 예방 정비 또는 고장 정비를 할 때 본 발명에 따른 진공 시스템에 구비된 진공 라인(110)과 진공 밸브(140)를 세정하는 것에 대해 자세하게 설명하기로 한다.

상기 진공 펌프(130)로 펌핑시 상기 로드락 챔버(100) 및 상기 공정 챔버(200)에 잔존하는 공정 가스 및 파티클도 함께 펌핑되어 상기 진공 라인(110) 및 진공 밸브(140)에 이물질이 축적된다. 또한 상기 진공 펌프(130)의 펌핑 압력에 따른 진공 라인(110) 및 진공 밸브(140)가 파손될 가능성이 있다. 따라서 정기적으로 상기 진공 밸브(140) 및 상기 진공 라인(110)을 분리하여 세정 및 검사를 하는 것이 필요하다.

그런데, 통상적으로 상기 진공 라인(110) 및 상기 진공 밸브(140) 등의 배관 구조는 협소한 공간에 형성되기 때문에 상기 작업을 수행하기가 용이하지 못하다. 이와 같은 환경에서 상기 벨로우즈(150)를 적절히 이용할 수 있다. 즉, 상기 진공 라인(110)을 상기 로드락 챔버(100)에 고정하기 위한 상기 고정 스크류(112)를 풀지 않고 상기 벨로우즈(150)와 연결된 클램프를 분해함으로서 상기 작업을 수행할 수 있다.

요컨대, 상기 로드락 챔버(100)와 상기 진공 밸브(140) 사이의 상기 진공 라인(110)은 상기 벨로우즈(150), 상기 벨로우즈(150)의 양단과 연결되는 진공 라인(110)들의 3단으로 구성됨으로써, 분해 및 조립이 용이하여 상기 세정 및 검사 작업을 빠른 시간에 수행할 수 있게 된다.

또한, 상기 세정 작업 시에 상기 고정 스크류(112)를 이용하지 않기 때문에 상기 고정 스크류(112)의 마모율을 현격히 감소시킬 수 있으므로 상기 고정 스크류(112)의 마모로 인한 문제점을 미연에 방지할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 화학 기상 증착 장치에 구비된 로드락 챔버와 진공 밸브를 연결하는 진공 라인 상에 벨로우즈를 설치하여 상기 진공 라인 및 진공 밸브를 분해하기 용이하도록 하였다.

따라서 예방 정비 또는 고장 정비시에 작업자가 상기 진공 라인 및 진공 밸 브를 세정하는 작업 시간이 단축되는 효과가 있다. 특히 상기 쉽게 마모되는 고정 스크류를 풀지 않아도 되기 때문에 상기 고정 스크류의 마모를 미연에 방지할 수 있다.

더 나아가서는, 예방 정비 시간을 줄임으로서, 상기 화학 기상 장치 장치의 가동률을 향상시켜 반도체 장치의 생산성을 증대시킬 것으로 기대된다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

1. 반도체 기판 상에 막을 형성하기 위한 화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버와 연결되어 상기 로드락 챔버를 진공 상태로 형성하기 위한 진공 펌프;

   상기 로드락 챔버와 상기 진공 펌프를 연결하는 진공 라인;

   상기 진공 라인 상에 설치되며, 상기 진공 라인을 개폐하기 위한 진공 밸브; 및

   상기 진공 밸브와 상기 로드락 챔버 사이의 상기 진공 라인 상에 설치되며, 상기 진공 라인을 분리하기 위한 벨로우즈를 포함하는 화학 기상 증착 장치에 사용되는 진공 시스템.
2. 제1 항에 있어서, 상기 로드락 챔버와 상기 진공 라인은 고정 스크류(screw)에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 진공 시스템.
3. 제1 항에 있어서, 상기 벨로우즈의 양단에 설치되며 상기 벨로우즈와 상기 진공 라인을 연결하는 연결 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 시스템.
4. 제3 항에 있어서, 상기 벨로우즈의 재질은 스테인리스 스틸(stainless steel)을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 시스템.
5. 제3 항에 있어서, 상기 연결 부재는 클램프인 것을 특징으로 하는 진공 시스템.

Images