KR20080060773A - 로드락 챔버 및 그 챔버에서의 벤트 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 진공에서 대기압으로 만드는 벤트시간을 최소화할 수 있는 로드락 챔버 및 로드락 챔버에서의 벤트방법에 관한 것이다. 본 발명의 로드락 챔버는 챔버와; 상기 챔버 내부를 진공상태에서 대기압 상태로 만들기 위한 벤트부재를 포함하되; 상기 벤트부재는 상기 챔버의 압력이 대기압 또는 대기압보다 높아지도록 벤트라인들을 통해 벤트가스를 공급하는 벤트공급부; 및 상기 챔버의 압력이 대기압보다 높을 경우 상기 챔버의 벤트가스를 외부로 배출하기 위한 대기압라인를 포함한다.
로드락 챔버, 벤트, 대기압

Description

로드락 챔버 및 그 챔버에서의 벤트 방법{ Loadlock chamber and vent method on the same}
본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 종래 로드락 챔버에서의 벤트과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로드락 챔버가 적용된 기판 처리 시스템의 전체 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 로드락 챔버에서의 벤트 과정을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100: 반도체 처리 시스템
110 : 반송실
130 : 공정챔버
200 : 로드락 챔버
210 : 펌핑부재
220 : 벤트부재
본 발명은 반도체 진공설비 및 이를 이용하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 진공에서 대기압으로 만드는 벤트시간을 최소화할 수 있는 로드락 챔버 및 로드락챔버에서의 벤트방법에 관한 것이다.
근년에, IC패턴의 미세화에 따라 프로세스의 고정밀도화, 복잡화, 웨이퍼의 대구경화 등 다양성이 요구되고 있다. 이와 같은 배경에 있어서, 복합프로세스의 증가나, 매엽식화(枚葉式化)에 수반되는 스루풋의 향상이라는 관점에서 멀티챔버 프로세스 장치가 주목되고 있다.
주지하다시피, 반도체 소자는 미세한 파티클(Particle)에 의해서도 공정불량이 발생할 수 있기 때문에 멀티챔버 프로세스 장치는 고도로 청정한 클린룸(Clean Room) 내부에 설치된다. 아울러, 멀티챔버 프로세스의 공정챔버는 파티클에 의한 공정 영향성을 배제하기 위해 고진공상태를 유지하게 된다. 또한, 상기 공정챔버는 웨이퍼의 투입/배출시 고진공상태가 급격히 불량해지는 것을 방지하기 위해 저진공상태의 로드락챔버(Loadlock Chamber)를 더 포함한다.
이러한 매엽방식의 멀티 프로세스 챔버장치에서 공정챔버 내부로 투입되는 웨이퍼는, 공정챔버의 기압상태가 변화되는 것을 방지하기 위하여 공정챔버와 비교하여 진공상태가 낮게 형성되기는 하나, 역시 진공상태의 로드락챔버에서 일정시간동안 대기한 후, 공정챔버로 투입된다. 상기 로드락챔버의 기압상태는, 상기 공정챔버와 동일하게 또 다른 고진공펌프, 밸브 등이 구비된 진공조절장치에 의해서 조 절된다.
즉, 공정챔버로 웨이퍼를 로딩 또는 언로딩하는 시기에 로드락챔버는 공정챔버와 동일한 진공분위기를 형성하게 되나 이전 공정으로부터 미가공 웨이퍼를 공급받거나 이미 가공된 웨이퍼를 후속 공정으로 이송시키게 될 때에는 대기상태로서 유지되어야만 한다.
따라서 로드락챔버는 공정챔버의 기압상태가 변화되는 것을 방지시키기 위해 그 자체적으로 진공상태와 대기상태를 교차하면서 압력을 유지하게 되는 특징이 있다. 이러한 로드락챔버에서의 진공형성은 통상 진공펌프와, 진공라인 등의 펌핑부재에 의해서 이루어지며, 대기압형성은 벤트가스 공급원과 벤트라인 등의 벤트부재에 의해 이루어진다.
도 1에 도시된 바와 같이, 기존 로드락챔버(12)에서의 벤트공정은 압력감지센서(14)를 통해 로드락 챔버(12) 내부의 압력을 실시간으로 측정하면서 질소가스를 공급하게 되며, 로드락 챔버(12)의 압력이 대기압에 가까워지면 760 torr 를 맞추기 위해 낮은 압력으로 질소가스를 서서히 공급하기 때문에 많은 시간이 걸리게 된다. 물론, 로드락 챔버(12)의 압력이 대기압에 가까워지면 정확하게 760 torr로 맞추는 단계를 생략하고 로드락 챔버(12)의 도어를 개방할 수도 있지만 이 경우에는 외부와의 압력 차이로 인해 도어 근처에 급속한 대기 이동이 발생하게 되고, 결국에는 외부 파티클 등이 로드락 챔버(12)로 유입되는 문제가 발생된다. 특히, 실제의 사용에 있어서 압력센서(14)의 감도가 정확하지 않아 로드락 챔버(12) 내부와 외부의 압력에 차이가 있게 되어 도어가 열릴 때 이물질이 유입되는 일이 빈번하여 웨이퍼의 품질을 떨어트리는 한 요인으로 인식되어 왔다.
본 발명은 로드락 챔버의 벤트시간을 최소화할 수 있는 로드락 챔버 및 로드락챔버에서의 벤트방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 로드락 챔버의 내부 압력이 대기압과 동일하게 조절될 수 있는 로드락 챔버 및 로드락챔버에서의 벤트방법에 관한 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 로드락 챔버는 챔버와; 상기 챔버 내부를 진공상태에서 대기압 상태로 만들기 위한 벤트부재를 포함하되; 상기 벤트부재는 상기 챔버의 압력이 대기압 또는 대기압보다 높아지도록 벤트라인들을 통해 벤트가스를 공급하는 벤트공급부; 및 상기 챔버의 압력이 대기압보다 높을 경우 상기 챔버의 벤트가스를 외부로 배출하기 위한 대기압라인를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 벤트공급부는 벤트가스공급원; 상기 벤트가스공급원에 저장된 벤트가스를 상기 챔버로 빠르게 공급하기 위한 제1벤트라인; 상기 벤트가스공급원에 저장된 벤트가스를 상기 챔버로 느리게 공급하기 위한 제2벤트라인; 상기 제1,2벤트라인에 설치되며 제어부에 의해 개폐되는 퍼스트밸브와 슬로우 밸브를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 대기압 라인에는 상기 챔버의 압력이 대기압보다 높을 경우 개방되는 체크밸브가 설치된다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 로드락 챔버의 압력을 진공에서 외부개방에 필요한 대기압으로 조정하는 벤트방법에 있어서: 상기 로드락 챔버의 압력이 대기압 또는 대기압보다 높아지도록 벤트라인들을 통해 벤트가스를 공급하는 단계; 상기 로드락 챔버의 압력이 대기압보다 높을 경우 상기 챔버의 벤트가스를 외부로 배출시켜 상기 로드락 챔버의 압력을 대기압으로 조정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 조정 단계는 상기 로드락 챔버의 압력이 대기압보다 높아지면 상기 벤트가스의 공급을 중단하고, 상기 로드락 챔버에 연결된 대기압라인의 체크밸브를 통해 상기 로드락 챔버의 벤트가스를 배출시킨다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 벤트가스 공급단계는 상기 로드락 챔버의 압력이 급격하게 변하지 않도록 벤트가스를 직경이 작은 벤트라인을 통해 서서히 공급한 이후에 직경이 큰 벤트라인을 통해 빠르게 공급한다.
예컨대, 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공된 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 2 및 도 3을 참조하면서 보다 상세히 설명한다. 본 발명은 복수 매의 기판을 일관해서 처리할 수 있는 클러스터 시스템에 사용되는 로드락 챔버를 제공한다.
도 2는 본 발명의 로드락 챔버가 적용된 반도체 처리 시스템의 구성도이다. 도 2는 로드락 챔버에서의 벤트과정을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
본 발명의 로드락 챔버(200)가 적용된 반도체 처리 시스템(100)은 복수 매의 기판을 일관해서 처리할 수 있는 클러스터 시스템이다. 일반적으로, 클러스터(cluster) 시스템은 반송 로봇(또는 핸들러; handler)과 그 주위에 마련된 복수의 기판 처리 모듈을 포함하는 멀티 챔버형 기판 처리 시스템을 지칭한다.
도 2를 참조하면, 반도체 처리 시스템(100)은 반송실(transfer chamber)(110)과, 반송실(110)내에 회동이 자유롭게 마련된 반송 로봇(120)을 구비한다. 반송실(110)의 각 변에는 기판의 처리 공정을 수행하기 위한 공정 챔버들(130)과 2개의 로드락 챔버(200)가 연결되며, 로드락 챔버(200)에는 다수의 캐리어(10)가 장착되는 로드포트를 갖는 인덱스(150)가 연결된. 인덱스(150)는 설비 전방 단부 모듈(equipment front end module, 이하 EFEM)이라고도 하며, 인덱스(150)에는 대기압에서 동작되는 대기압 반송 로봇(160)이 구비된다. 대기압 반송 로봇(160)은 캐리어(10)와 로드락 챔버(200) 사이에서 기판 이송을 담당한다.
다시 도 2를 참조하면, 로드락 챔버(200)는, 반송실(110)의 반송로봇이 웨이퍼를 로딩 또는 언로딩하는 시기에 반송실(110)과 동일한(근접한) 진공분위기를 형성하게 되나, 인덱스(150)로부터 미가공 웨이퍼를 공급받거나 이미 가공된 웨이퍼를 인덱스(150)로 이송시키게 될 때에는 대기압 상태로서 유지되어야만 한다.
따라서, 로드락 챔버(200)는 반송실(또는 공정챔버)(110)의 기압상태가 변화되는 것을 방지시키기 위해 그 자체적으로 진공 상태와 대기압 상태를 교차하면서 압력을 유지하게 되는 특징이 있다. 이러한 로드락 챔버(200)에서의 진공형성은 통상 진공펌프(212)와, 진공라인(214) 등의 펌핑부재(210)에 의해서 이루어지며, 대기압 형성은 벤트부재(220)에 의해 이루어진다.
여기서 벤트부재(220)는 벤트가스공급원(222), 벤트가스공급원(222)에 저장된 벤트가스를 로드락 챔버(200)로 공급하기 위한 제1,2벤트라인(224,226), 제1,2벤트라인(224,226)에 설치되는 퍼스트밸브(224a)와 슬로우 밸브(226a), 로드락 챔버(200)에 연결되는 대기압라인(228), 대기압라인(228)에 설치되어 로드락 챔버(200)의 압력이 대기압보다 높을 경우 로드락 챔버(200)의 벤트가스가 배출되도록 대기압라인(228)을 개방하는 체크밸브(228a) 그리고 로드락 챔버(200)의 압력을 체크하는 압력센서(230) 그리고 퍼스트밸브(224a)와 슬로우벨브(226a)에 개폐신호를 인가하여 제어하는 제어부(232)로 이루어진다. 한편, 상기 벤트가스는 웨이퍼에 주는 영향을 최소화하기 위하여 불활성가스인 질소(N2 )를 사용한다.
도시하지 않았지만, 로드락챔버(200) 내부에는 반도체 기판이 임시 대기하는 버퍼 스테이지를 갖는다.
예컨대, 공정챔버에서 처리된 웨이퍼는 일반적으로 진공상태하에서 로드락 챔버(200)로 제공된다. 그 후, 로드락 챔버(200)의 진공상태는 벤트부재에 의해 파괴된다. 로드락 챔버(200)의 압력이 대기압으로 되면, 웨이퍼는 로드락 챔버(200) 외부인 인덱스로 전송된다. 만약 웨이퍼가 처리되지 않으면, 웨이퍼는 로드락 챔버가 대기압 상태에 있는 동안 대기압 반송 로봇으로부터 로드락 챔버(200)로 도입된다.
예컨대, 공정 챔버들은 다양한 기판 프로세싱 작동들을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 포토 레지스트를 제거하기 위해서 플라즈마를 이용하여 포토 레지스트를 제거하는 애싱(ashing) 챔버일 수 있고, 절연막을 증착시키도록 구성된 CVD(Chemical Vapor Deposition) 챔버일 수 있고, 인터커넥트 구조들을 형성하기 위해 절연막에 애퍼쳐(aperture)들이나 개구들을 에치하도록 구성된 에치 챔버일 수 있다. 또는 장벽(barrier) 막을 증착시키도록 구성된 PVD 챔버일 수 있으며, 금속막을 증착시키도록 구성된 PVD 챔버일 수 있다.
본 기판 처리 시스템에서 처리되는 피 처리 기판(W)은 대표적으로 반도체 회로를 제조하기 위한 웨이퍼 기판이거나 액정 디스플레이를 제조하기 위한 유리 기판이다. 본 기판 처리 시스템의 도시된 구성 외에도 집적 회로 또는 칩의 완전한 제조에 요구되는 모든 프로세스를 수행하기 위해 다수의 프로세싱 시스템들이 요구될 수 있다. 그러나 본 발명의 명확한 설명을 위하여 통상적인 구성이나 당업자 수준에서 이해될 수 있는 구성들은 생략하였다.
공정챔버에서 처리된 기판은 반송실(110)의 반송로봇(120)에 의해 진공상태의 로드락챔버(200) 내로 이송되어진다. 로드락챔버(200)는 반송실(110)과의 기판 반송 단계에는 진공압을 유지하게 되나, 인덱스(150)와의 기판 반송 단계에서는 출입구가 개방되어질 경우 외부 대기압과 챔버 내부의 압력차이가 발생되지 않도록 로드락챔버(200)내의 웨이퍼를 인덱스(150)로 이송시키기 직전에 벤트부재(220)를 사용해 질소가스(벤트가스)를 챔버(200)내로 공급하여 챔버(200)내부의 압력을 외부압력과 동일한 대기압 수준으로 조절한 후 웨이퍼를 이송시키게 된다. 이때, 로 드락 챔버(200)의 압력이 대기압보다 높아지면 대기압라인(228)의 체크밸브(228a)가 동작하여 벤트가스를 외부로 배출시켜 압력을 동일하게 조정하게 된다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 로드락 챔버의 압력을 대기압으로 조절하는 벤트 과정은 다음과 같다.
로드락 챔버(200)의 압력이 대기압 또는 대기압보다 높아지도록 벤트라인(224,226)들을 통해 벤트가스를 공급한다. 벤트 가스 공급은 로드락 챔버(200)의 압력이 급격하게 변하지 않도록 초기에는 벤트가스를 직경이 작은 제2벤트라인(226)을 통해 서서히 공급한다(s110). 그리 다음 직경이 큰 제1벤트라인(224)을 통해 빠르게 공급한다(s120). 벤트가스의 공급은 로드락 챔버(200)의 압력이 대기압 또는 대기압보다 높아질 때까지 계속된다(s130).
로드락 챔버(200)의 압력이 대기압보다 높아지게 되면, 벤트가스의 공급이 중단되고 대기압 라인(228)에 설치된 개폐밸브(228b)가 오픈된다. 이에 따라, 대기압 라인(228)에 설치된 체크밸브(228a)가 압력차이에 의해 개방되면서 로드락 챔버(200)의 벤트가스가 외부로 배출되면서 로드락 챔버(200)의 압력을 외부와 동일한 대기압으로 조정하게 된다(s140). 물론, 체크밸브(228a)는 로드락 챔버(200)의 압력이 대기압이거나 또는 대기압보다 낮은 경우에는 개방되지 않으며, 벤트가스는 가능한 로드락 챔버(200)가 대기압 이상이 되도록 공급되는 것이 바람직하다. 이처럼, 본 발명에서는 벤트가스의 공급을 통해 로드락 챔버(200)의 압력을 760torr로 정확하게 조정하는 것이 아니라, 760torr 가 넘어도 상관없이 벤트가스를 빠르고 신속하게 공급한 후에 대기압 라인(228)의 체크밸브(228a)를 통해 로드락 챔 버(200)의 압력을 760torr로 정확하게 조정하는 방법으로, 기존처럼 벤트가스를 로드락 챔버로 조금씩 천천히 공급하면서 로드락 챔버의 압력을 760torr로 정확하게 조정하는 방법보다 짧게 소요된다.
본 발명에 따른 로드락 챔버는 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다. 하지만, 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 로드락 챔버의 벤트시간을 최소화할 수 있다.
본 발명은 로드락 챔버의 내부 압력이 대기압과 동일하게 조절될 수 있다.

Claims (6)

  1. 로드락 챔버에 있어서:
    챔버와;
    상기 챔버 내부를 진공상태에서 대기압 상태로 만들기 위한 벤트부재를 포함하되;
    상기 벤트부재는
    상기 챔버의 압력이 대기압 또는 대기압보다 높아지도록 벤트라인들을 통해 벤트가스를 공급하는 벤트공급부; 및
    상기 챔버의 압력이 대기압보다 높을 경우 상기 챔버의 벤트가스를 외부로 배출하기 위한 대기압라인를 포함하는 것을 특징으로 하는 로드락 챔버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 벤트공급부는
    벤트가스공급원;
    상기 벤트가스공급원에 저장된 벤트가스를 상기 챔버로 빠르게 공급하기 위한 제1벤트라인;
    상기 벤트가스공급원에 저장된 벤트가스를 상기 챔버로 느리게 공급하기 위한 제2벤트라인;
    상기 제1,2벤트라인에 설치되며 제어부에 의해 개폐되는 퍼스트밸브와 슬로 우 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 로드락 챔버.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 대기압 라인에는 상기 챔버의 압력이 대기압보다 높을 경우 개방되는 체크밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 로드락 챔버.
  4. 로드락 챔버의 압력을 진공에서 외부개방에 필요한 대기압으로 조정하는 벤트방법에 있어서:
    상기 로드락 챔버의 압력이 대기압 또는 대기압보다 높아지도록 벤트라인들을 통해 벤트가스를 공급하는 단계;
    상기 로드락 챔버의 압력이 대기압보다 높을 경우 상기 챔버의 벤트가스를 외부로 배출시켜 상기 로드락 챔버의 압력을 대기압으로 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 로드락 챔버의 벤트방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 조정 단계는 상기 로드락 챔버의 압력이 대기압보다 높아지면 상기 벤트가스의 공급을 중단하고, 상기 로드락 챔버에 연결된 대기압라인의 체크밸브를 통해 상기 로드락 챔버의 벤트가스를 배출시키는 것을 특징으로 하는 로드락 챔버의 벤트방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 벤트가스 공급단계는
    상기 로드락 챔버의 압력이 급격하게 변하지 않도록 벤트가스를 직경이 작은 벤트라인을 통해 서서히 공급한 이후에 직경이 큰 벤트라인을 통해 빠르게 공급하는 것을 특징으로 하는 로드락 챔버의 벤트방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120117500A (ko) * 2011-04-15 2012-10-24 주식회사 원익아이피에스 반도체 제조장치 및 제조방법
KR20180078886A (ko) * 2016-12-30 2018-07-10 주식회사 테스 기판처리장치의 기판 언로딩 방법
KR102452714B1 (ko) * 2021-12-23 2022-10-07 주식회사 에이치피에스피 고압 및 진공공정 병행 챔버장치

Cited By (3)

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