KR20060134286A - 반도체 제조설비용 진공설비 - Google Patents

반도체 제조설비용 진공설비 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 제조설비용 진공설비에 관한 것으로서, 유체의 역류를 방지할 수 있는 디퓨저를 장착한 반도체 제조설비용 진공설비에 관한 것이다. 본 발명에 의한 반도체 제조설비용 진공설비는 공정 웨이퍼가 대기하는 로드락챔버와, 진공라인에 의하여 상기 로드락챔버에 연결되며 상기 로드락 챔버의 내부를 진공상태로 형성시키는 저진공펌프와, 상기 진공라인 상에 위치하며 상기 진공라인을 개폐시키는 아이솔레이션밸브와, 상기 아이솔레이션밸브와 상기 로드락챔버 사이의 진공라인에 위치하는 디퓨저를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
아이솔레이션 밸브, 드라이펌프, 디퓨저

Description

반도체 제조설비용 진공설비 {VACUUM FORMING EQUIPMENT FOR SEMICONDUCTOR MANUFACTURING EQUIPMENT}
도 1은 종래의 반도체 장치 제조 설비의 개략적인 구성도
도 2는 본 발명에 의한 반도체 장치 제조 설비의 개략적인 구성도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100a, 100b : 제1 및 제2 로드락챔버 120 : 저진공펌프
140 : 저진공라인 150a, 150b : 제1 및 제2 디퓨저
160a, 160b : 제1 및 제2 아이솔레이션밸브
180 : 공정챔버 200 : 배기밸브
220 : 고진공펌프 240 : 저진공펌프
260 : 고진공라인 280 : 아이솔레이션 밸브
300a, 300b : 제1 및 제2 게이트밸브 320 : 개방라인
340 : 폐쇄라인 350 : 에어공급라인
360 : 에어공급원
본 발명은 반도체 제조설비용 진공설비에 관한 것으로서, 유체의 역류를 방지할 수 있는 디퓨저를 장착한 반도체 제조설비용 진공설비에 관한 것이다.
정보 통신 분야의 급속한 발달과 컴퓨터와 같은 정보 매체의 광범위한 보급에 따라 반도체 장치도 비약적으로 발전하고 있다. 그 기능적인 면에 있어서, 상기 반도체 장치는 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구된다. 이에 따라, 상기 반도체 장치의 집적도, 신뢰도 및 응답 속도 등을 향상시키는 방향으로 제조 기술이 발전되고 있다.
일반적으로 반도체 장치는 웨이퍼 상에 사진, 식각, 확산, 화학기상증착, 이온주입, 금속증착 등의 공정을 선택적이고도 반복적으로 수행하는 일련의 과정을 통해 이루어진다. 이들 각 공정을 수행하는 반도체 장치 제조설비에는 제조되는 반도체 장치의 제품 성능과 제조수율 향상을 위하여 파티클 등의 불순물로부터 웨이퍼를 격리시킬 것과 또 공정이 수행되는 공간에 대한 온도, 압력 등의 공정 조건을 요구하고 있다.
반도체 장치를 제조하기 위한 반도체 기판의 가공 공정들은 다양한 공정 가스들을 사용하고, 반도체 기판이 공기와 반응하지 않도록 하기 위해 대기압에 비해 매우 낮은 진공 상태에서 수행된다. 상기 가공 공정들이 진행되는 공정 챔버의 내부를 진공 상태로 만들기 위해 상기 공정 챔버와 연결되는 다양한 방식의 진공설비 가 사용되고 있다. 그런데, 상기 진공설비는 진공을 제공하기 위해서만 사용되지는 않는다. 상기 진공설비는 상기 공정 가스들에 의해 공정이 진행되는 도중에 발생되는 미반응 가스들과 반응 부산물을 배출하고, 공정이 종료된 후 상기 공정 가스 공급 라인 내부에 잔류하는 공정 가스를 배출한다. 예를 들면, 반도체 기판 상에 피가공막을 형성하는 증착 공정이나, 상기 증착 공정 이후에 상기 피가공막을 식각하는 식각 공정에는 다양한 종류의 공정 가스들이 사용된다. 상기 공정들이 시작될 때 공정 챔버로 공정 가스들이 투입되면, 상기 공정 챔버의 내부는 일시적으로 압력이 상승된다. 따라서 상승된 상기 압력을 공정 조건으로 유지하기 위해 공정이 진행되는 동안 계속해서 진공설비의 펌프 시스템이 가동되어야 하고, 공정이 진행되는 동안 발생하는 미반응 가스 및 반응 부산물의 배출도 진공설비의 펌프 시스템에 의해 이루어진다. 따라서, 공정 조건의 정밀한 제어를 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
상기 진공설비는 공정 장치들에 따라 다양한 방식이 있으며, 진공 라인 등에는 다양한 밸브들이 장착되어 공정 조건을 제어한다. 예를 들어, 고진공을 달성할 수 있는 터보 펌프를 사용하는 경우, 상기 터보 펌프는 개폐 정도를 조절할 수 있는 트로틀 밸브(Throttle Valve)와 온-오프(On-Off) 동작에 의해 개폐를 수행하는 게이트 밸브(Gate Valve) 또는 고진공 밸브(Hi-Vacuum Valve) 등과 함께 진공 라인에 연결된다.
이와 같이, 반도체장치 제조공정은, 공정조건으로서 파티클(Particle)의 존재빈도가 낮은 고진공상태의 공정챔버 내부에서 진행된다.
이에 따라, 반도체장치 제조공정이 진행될 웨이퍼가 상기 공정챔버 내부로 투입될 때, 고진공상태의 공정챔버 내부와 외부 사이의 압력차에 의해서 와류가 발생되며, 상기 와류에 의해서 공정챔버 외부의 파티클이 공정챔버 내부로 유입되어 공정불량 요인으로 작용하였다.
따라서, 반도체장치 제조공정이 진행될 웨이퍼는, 100 내지 500 mTorr 정도의 로드락챔버를 통과하여 상기 로드락챔버와 비교하여 상대적으로 고진공상태인 10 mTorr 이하의 공정챔버 내부로 이송된다.
도 1은 종래의 반도체 장치 제조 설비의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 반도체장치 제조공정이 진행될 웨이퍼가 일정시간 대기하는 제1 및 제2 로드락챔버(10a, 10b)가 설치되어 있다. 상기 제1 및 제2 로드락챔버(10a, 10b)는 제1 및 제2 아이솔레이션밸브(16a, 16b)가 설치된 로드락챔버 저진공라인(14)에 의해서 드라이펌프 등의 저진공펌프(12)와 연결되어 있다.
또한, 반응가스를 이용한 반도체장치 제조공정이 진행되는 공정챔버(18)가 설치되어 있다. 상기 공정챔버 고진공라인(26) 상에는 배기가스의 흐름을 기준으로 배기밸브(20), 터보펌프 등의 고진공펌프(22) 및 아이솔레이션 밸브(28)가 순차적으로 설치되어 있다.
그리고, 상기 제1 및 제2 로드락챔버(10a, 10b) 및 공정챔버(18)는 제1 및 제2 게이트밸브(30a, 30b)에 의해서 서로 연결되어 있으며, 상기 제1 및 제2 게이트밸브(30a, 30b)는 개방라인(32) 및 폐쇄라인(34)으로 이루어지는 에어공급라인(35)에 의해서 에어공급원(36)과 서로 연결되어 있다. 상기 제1 및 제2 게이트밸브 (30a, 30b)는, 에어공급원(36)에서 방출된 에어가 개방라인(32)을 통해서 제1 및 제2 게이트밸브(30a, 30b) 내부로 일정량 이상 공급되면 개방되고, 폐쇄라인(34)을 통해서 제1 및 제2 게이트밸브(30a, 30b) 내부로 일정량 이상 공급되면 폐쇄되도록 되어 있다.
따라서, 반도체장치 제조공정이 진행될 웨이퍼가 대기압상태의 제1 및 제2 로드락챔버(10a, 10b) 내부에 투입되면, 로드락챔버 저진공라인(14) 상에 설치된 제1 및 제2 아이솔레이션밸브(16a, 16b)는 개방되고, 드라이펌프 등의 저진공펌프(12)는 펌핑동작을 수행함에 따라 제1 및 제2 로드락챔버(10a, 10b)의 압력상태는 일정 저진공상태로 유지된다.
그리고, 에어공급원(36)에서 방출된 일정량의 에어가 에어공급라인(35)의 개방라인(32)을 통해서 제1 및 제2 게이트밸브(30a, 30b) 내부로 공급됨에 따라 제1 및 제2 게이트밸브(30a, 30b)는 개방된다.
이어서, 상기 웨이퍼는 배기밸브(20)가 열린 상태에서 저진공펌프(24)의 펌핑동작에 의해서 일정수준의 저진공상태가 형성된 후, 다시 터보펌프 등의 고진공펌프(22)의 펌핑동작에 의해서 일정 고진공상태가 유지되는 공정챔버(18) 내부로 이동된다. 마지막으로, 공정챔버(18) 내부에서는 공정부산물을 공정챔버(18) 내부에 축적시키며 반응가스를 이용한 반도체장치 제조공정이 진행된다.
그런데, 여기서 공정 진행 중에 하나의 드라이펌프 등의 저진공펌프(12)에 제1 및 제2 로드락챔버(10a, 10b)를 사용함으로써 제1 및 제2 아이솔레이션밸브(16a, 16b)가 서로 번갈아 동작할 때 로드락 챔버내의 와류 및 역류현상이 발생할 가능성이 있다. 따라서 파티클(particle)이 챔버 내부로 유입되어 챔버 내에 위치하는 웨이퍼를 오염시키고 로드락챔버를 손상시키게 된다. 따라서 신뢰성이 저하된 반도체 장치를 제조하는 한 원인이 되고 있다.
또한 공정 진행 중에 상기 드라이펌프(12)가 고장에 의하여 갑자기 오프(off)된 경우에는 진공설비에 의한 펌핑(pumping)이 되지 않게 된다. 따라서 그 순간 유체의 흐름이 상기 진공라인(14), 제1 및 제2 아이솔레이션밸브(16a, 16b)를 타고 역류하고 그에 따라 파티클(particle)이 챔버 내부로 유입되어 공정 챔버 내에 위치하는 웨이퍼를 오염시킬 수 있다. 또한 챔버의 압력 상승으로 인해 비정기적인 예방보전(PM : Preventive Maintenance)이 필요하게 된다. 따라서 상기 드라이펌프(12)가 오프(off)된 경우에는 진공설비 자체에서 시그널(signal)을 받아 제1 및 제2 아이솔레이션밸브(16a, 16b)가 닫히게 된다. 그리하여 공정 챔버 내부의 압력이 갑자기 상승하는 것을 방지한다. 그러나 상기 드라이펌프(12)의 갑작스런 오프(off)에 의한 유체의 역류는 급격하고 빠르게 이루어지기 때문에, 파티클(particle)이 챔버 내부로 유입됨에 따른 웨이퍼의 오염을 완벽하게 방지하지 못하고 챔버 내의 압력상승을 완벽하게 방지하지 못하게 되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결할 수 있는 반도체 제조 장비를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 하나의 드라이펌프 등의 저진공펌프에 두 개의 로드 락챔버를 사용함으로써, 두 개의 아이솔레이션밸브가 서로 번갈아 동작할 때 발생하는 파티클의 와류 및 역류에 의한 문제점을 해결할 수 있는 반도체 제조 장비를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 반도체 제조 공정에서 진공라인에서 발생하는 유체의 역류를 방지 할 수 있는 진공설비를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 드라이펌프가 고장에 의하여 갑자기 오프된 경우에 발생하는 유체의 역류에 의한 문제점을 해결할 수 있는 반도체 제조 장비를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 드라이펌프가 고장에 의하여 갑자기 오프된 경우에 발생하는 유체의 역류를 방지 할 수 있는 진공설비를 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 의한 반도체 제조설비용 진공설비는 공정 웨이퍼가 대기하는 로드락챔버와, 진공라인에 의하여 상기 로드락챔버에 연결되며 상기 로드락 챔버의 내부를 진공상태로 형성시키는 저진공펌프와, 상기 진공라인 상에 위치하며 상기 진공라인을 개폐시키는 아이솔레이션밸브와, 상기 아이솔레이션밸브와 상기 로드락챔버 사이의 진공라인에 위치하는 디퓨저를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부한 도면들을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예가 상세히 설명될 것이다. 실시예에서의 설명들은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가지 는 자에게 본 발명의 보다 철저한 이해를 돕기 위한 의도 이외에는 다른 의도 없이 예를 들어 도시되고 한정된 것에 불과하므로, 그러한 설명들이 본 발명의 범위를 제한하는 용도로 사용되어서는 아니 됨은 명백하다.
도 2는 본 발명에 의한 반도체 장치 제조 설비의 개략적인 구성도이다.
도 2에서 보는 바와 같이, 반도체장치 제조공정이 진행될 웨이퍼가 일정시간 대기하는 제1 및 제2 로드락챔버(100a, 100b)가 설치되어 있다. 상기 제1 및 제2 로드락챔버(100a, 100b)는 제1 및 제2 아이솔레이션밸브(160a, 160b)가 설치된 로드락챔버 저진공라인(140)에 의해서 드라이펌프 등의 저진공펌프(120)와 연결되어 있다. 이때 상기 제1 및 제2 로드락챔버(100a, 100b)와 상기 제1 및 제2 아이솔레이션밸브(160a, 160b) 사이의 저진공라인(140)에 제1 및 제2 디퓨저(Diffuser, 150a, 150b)가 설치된다.
또한, 반응가스를 이용한 반도체장치 제조공정이 진행되는 공정챔버(180)가 설치되어 있다. 상기 공정챔버 고진공라인(260) 상에는 배기가스의 흐름을 기준으로 배기밸브(200), 터보펌프 등의 고진공펌프(220) 및 아이솔레이션 밸브(280)가 순차적으로 설치되어 있다.
그리고, 상기 제1 및 제2 로드락챔버(100a, 100b) 및 공정챔버(180)는 제1 및 제2 게이트밸브(300a, 300b)에 의해서 서로 연결되어 있으며, 상기 제1 및 제2 게이트밸브(300a, 300b)는 개방라인(320) 및 폐쇄라인(340)으로 이루어지는 에어공급라인(350)에 의해서 에어공급원(360)과 서로 연결되어 있다. 상기 제1 및 제2 게이트밸브(300a, 300b)는, 에어공급원(360)에서 방출된 에어가 개방라인(320)을 통 해서 제1 및 제2 게이트밸브(300a, 300b) 내부로 일정량 이상 공급되면 개방되고, 폐쇄라인(340)을 통해서 제1 및 제2 게이트밸브(300a, 300b) 내부로 일정량 이상 공급되면 폐쇄되도록 되어 있다.
따라서, 반도체장치 제조공정이 진행될 웨이퍼가 대기압상태의 제1 및 제2 로드락챔버(100a, 100b) 내부에 투입되면, 로드락챔버 저진공라인(140) 상에 설치된 제1 및 제2 아이솔레이션밸브(160a, 160b)는 개방되고, 드라이펌프 등의 저진공펌프(120)는 펌핑동작을 수행함에 따라 제1 및 제2 로드락챔버(100a, 100b)의 압력상태는 일정 저진공상태로 유지된다.
그리고, 에어공급원(360)에서 방출된 일정량의 에어가 에어공급라인(350)의 개방라인(320)을 통해서 제1 및 제2 게이트밸브(300a, 300b) 내부로 공급됨에 따라 제1 및 제2 게이트밸브(300a, 300b)는 개방된다.
이어서, 상기 웨이퍼는 배기밸브(200)가 열린 상태에서 저진공펌프(240)의 펌핑동작에 의해서 일정수준의 저진공상태가 형성된 후, 다시 터보펌프 등의 고진공펌프(220)의 펌핑동작에 의해서 일정 고진공상태가 유지되는 공정챔버(180) 내부로 이동된다.
마지막으로, 공정챔버(180) 내부에서는 공정부산물을 공정챔버(180) 내부에 축적시키며 반응가스를 이용한 반도체장치 제조공정이 진행된다.
이와 같이 저진공라인에 디퓨저(Diffuser, 150a, 150b)를 설치하면 제1 및 제2 아이솔레이션밸브(160a, 160b)가 서로 번갈아 동작할 때 로드락 챔버내에 발생하는 와류 및 역류현상을 방지할 수 있다. 또한 파티클(particle)이 챔버 내부로 유입되는 것을 방지하여 챔버 내에 위치하는 웨이퍼 오염을 방지하고 로드락챔버의 손상을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 진공설비는 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기본 원리를 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 설계되고, 응용될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게는 자명한 사실이라 할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 진공설비에 의하면 제1 및 제2 아이솔레이션밸브가 서로 번갈아 동작할 때 로드락 챔버내에 발생하는 와류 및 역류현상을 방지할 수 있게 된다. 또한 드라이펌프의 갑작스런 오프에 의한 유체의 역류에 의하여 파티클(particle)이 챔버 내부로 유입되는 것을 방지하여 웨이퍼의 오염을 보다 완벽하게 방지할 수 있게 된다. 따라서 비정기적인 PM의 횟수를 줄일 수 있고, 전체적인 설비가동률을 향상시킬 수 있으며, 아울러 추가적인 비용의 손실을 방지할 수 있다.

Claims (3)

  1. 공정 웨이퍼가 대기하는 로드락챔버:
    진공라인에 의하여 상기 로드락챔버에 연결되며 상기 로드락 챔버의 내부를 진공상태로 형성시키는 저진공펌프;
    상기 진공라인 상에 위치하며 상기 진공라인을 개폐시키는 아이솔레이션밸브;
    상기 아이솔레이션밸브와 상기 로드락챔버 사이의 진공라인에 위치하는 디퓨저를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비용 진공설비
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 저진공펌프는 드라이펌프임을 특징으로 하는 반도체 제조설비용 진공설비
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 디퓨저는 세라믹 재질임을 특징으로 하는 반도체 제조설비용 진공설비
KR1020050053858A 2005-06-22 2005-06-22 반도체 제조설비용 진공설비 KR20060134286A (ko)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114893957A (zh) * 2022-04-15 2022-08-12 四川景恒科技有限公司 一种超高真空除气干燥的方法及系统

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