KR20080112406A

KR20080112406A - 로드록 제어

Info

Publication number: KR20080112406A
Application number: KR1020087028560A
Authority: KR
Inventors: 타리크 페쉬; 제임스 캐롤; 클라우스 페트리; 데일 스톤; 루드밀라 스톤; 데이브 웨이더스팬
Original assignee: 액셀리스 테크놀러지스, 인크.
Priority date: 2006-04-24
Filing date: 2007-04-13
Publication date: 2008-12-24
Also published as: US7381969B2; JP2009534867A; EP2011140A1; JP5113155B2; TW200826152A; TWI404116B; US20070246658A1; KR101353009B1; CN101427345A; WO2007127068A1

Abstract

로드록의 가압을 제어한다. 그러한 제어는 가스 소오스를 로드록의 내부에 연결함으로써 로드록 내부의 가압화를 시작한다. 대표적인 로드록은 압력 센서 및 대기와 소통되는 다중 밸브를 포함하며, 적어도 하나의 그러한 밸브는 로드록의 내측으로 그리고 로드록의 내측으로부터 피가공재를 삽입하고 제거하기 위한 통행 밸브이다. 제 2 신속 작동 밸브도 대기로 개방된다. 로드록 내측의 압력 상승이 모니터링되며 그 압력이 대기압보다 높은 임계 압력에 도달할 때 신속 작동 밸브는 대기로 개방된다. 이러한 제 2 신속 작동 밸브는 상기 통행 밸브의 개방 이전에 통행 밸브로부터 과압을 제거하도록 구성된다. 피가공재의 이동은 피가공재의 위치시키거나 회수할 때 로드록의 내측에 도달하는 로봇의 도움으로 달성된다. 이러한 시스템 및 방법은 로드록 내부의 입자 오염뿐만아니라 통행 밸브와 어떤 공정에 따른 피가공재 근처의 로드록 외측에 있는 영역의 오염을 최소화한다.

Description

로드록 제어 {LOAD LOCK CONTROL}

본 발명은 반도체 장비인 프로세싱 툴(processing tool) 내부의 대기와 진공 영역 사이로 피가공재를 이동시키기 위한 로드록에 관한 것이다. 그와 같은 하나의 프로세싱 툴은 이온 주입기(implanter)이나 반도체 장비인 프로세싱 툴의 기술 분야에서 공지된 로드록을 사용하는 다른 툴일 수 있다.

이온 주입기는 이온 비임에 의한 웨이퍼와의 충돌에 의해 실리콘 웨이퍼를 처리하는데 사용될 수 있다. 그러한 비임 처리의 한 가지 용도는 집적 회로의 제조 중에 반도체 재료를 생산하기 위해 제어된 농도의 불순물로 웨이퍼를 선택적으로 도프하는 것이다.

통상적인 이온 주입기는 이온 소오스, 이온 추출 장치, 질량 분석 장치, 비임 이송 장치 및 웨이퍼 처리 장치를 포함한다. 이온 소오스는 소정의 원자 또는 분자 도펀트 종의 이온들을 생성한다. 이들 이온들은 추출 시스템, 통상적으로 이온 소오스로부터의 이온 유동을 활성화고 지향시키는 전극 세트에 의해 이온 소오스로부터 추출된다. 소정의 이온들은 질량 분석기, 통상적으로 추출된 이온 비임의 질량 분산을 수행하는 자기 쌍극자(magnetic dipole) 내의 이온 소오스의 부산물과는 구별된다. 비임 이송 장치, 통상적으로 초점 장치의 광 트레인을 포함하는 진공 시스템은 이온 비임의 소정의 광 특성을 유지하면서 이온 비임을 웨이퍼 처리 장치로 이송한다. 마지막으로, 반도체 웨이퍼는 웨이퍼 처리 장치 내에서 이온 주입된다.

배치(batch) 프로세싱 이온 주입기는 이온 비임을 통해 다중 실리콘 웨이퍼를 이동시키기 위한 회전 디스크 지지대를 포함한다. 이온 비임은 지지대가 이온 비임을 통해 웨이퍼를 회전시킬 때 웨이퍼 표면과 충돌한다.

시리얼(serial) 이온 주입기는 한번에 하나의 웨이퍼를 처리한다. 웨이퍼는 카세트 내에 지지되며 한번씩 후퇴되어 지지대 상에 놓인다. 웨이퍼는 그 후에 주입 방향으로 지향되어서 이온 비임이 단일 웨이퍼와 충돌한다. 이러한 시리얼 이온 주입기는 최초 궤적으로부터 비임을 편향시키기 위한 비임 정형화(shaping) 장치를 사용하며 전체 웨이퍼 표면을 선택적으로 도프하거나 처리하기 위해 조정된 웨이퍼 지지대 운동과 관련하여 종종 사용된다.

배치 및 시리얼 이온 주입기 모두 진공화된 주입 챔버로부터 그리고 주입 챔버로 웨이퍼를 이동시키기 위한 로드록을 사용한다. 일반적인 로드록 배기 시퀀스는 로드록 내측을 진공으로부터 차단하고 배기 밸브를 개방하여 조절된 압력을 갖는 가스가 로드록 챔버로 유입시킴으로써 시작된다. 챔버 압력은 소정의 설정 지점에 도달할 때까지 모니터링되며 일단 대기압 또는 대기압 부근에서 설정지점에 도달하면 가스 배기가 중지되며 로드록이 대기와 연통된다.

US 특허 제 5,913,978호에는 챔버 내의 압력이 예정된 레벨로 상승되도록 가스가 제 1 챔버로 공급되는 시스템이 설명되어 있다. 다른 챔버와 제 1 챔버를 내 부와 연결하기 위한 연통로가 제공되어 있다. 제 1 챔버 내의 압력이 예정 레벨로 되면, 가스는 제 2 챔버로부터 연통로를 통해 제 1 챔버로 유동될 수 있다. 가스 유동은 개폐 도어가 챔버를 연결하도록 개방될 때 체크될 수 있다. 따라서, 실제적인 가스 유동이 없게 되어 미립자들이 이동되는 것이 방지된다.

본 발명은 하나의 압력 영역으로부터 제 2 압력 영역으로 피가공재를 이송시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 전술된 로드록은 제 1 로드록 내부와 상기 로드록으로부터 그리고 로드록으로 피가공재를 이동시키기 위해 개폐되는 제 1 관통로를 가진다. 제 1 관통로는 대기에 개방되어 있다. 제 2 관통로는 로드록으로 그리고 로드록으로부터의 피가공재의 운동을 가능하게 하도록 개폐되며 이온 주입이 발생되는 이온 주입기의 배기 영역으로 개방된다.

대기로 제 1 관통로의 개방 이전에 가스 소오스를 로드록 내부와 연결시킴으로써 로드록 내부의 가압을 위한 제어가 시작된다. 로드록 내부의 압력 상승은 모니터되며 압력이 대기압보다 높은 임계 압력에 도달하면 압력을 제거하는 신속 작동 밸브가 대기로 개방된다. 그후 제 1 관통로가 개방되어 피가공재가 로드록의 내측에 삽입될 수 있게 하거나, 이와는 달리 로드록 내부의 피가공재가 제거될 수 있게 한다. 피가공재의 운동은 피가공재를 위치시키거나 제거할 때 로드록 내부로 출입하는 로봇의 도움으로 달성된다. 이러한 공정은 로드록 내부뿐만 아니라 관통로 근처에 있는 로드록 외측 영역의 입자 오염을 최소화한다.

본 발명의 다른 특징들은 첨부 도면을 참조하여 다음의 설명들을 읽는 본 기술 분야의 당업자들에게 분명해질 것이다.

도 1은 지지대 상에 장착된 실리콘 웨이퍼와 같은 피가공재의 이온 비임 처리를 위한 이온 주입기의 개략도이며,

도 2는 이온 주입기의 배기 환경으로 그리고 배기 환경으로부터 피가공재를 이송하기 위한 로드록의 개략도이며,

도 3은 본 발명의 용도로 사용하기 위한 배기 공정을 설명하는 흐름도이며,

도 4는 로드록 내부의 압력 대 시간을 나타내는 타이밍 그래프로서, 이는 예시적인 시스템을 위한 예시적인 타이밍 그래프이며 다른 타이밍 그래프를 갖는 다른 상황도 포함되어야 한다.

도면을 참조하면, 도 1은 이온 비임 주입기(10)의 개략도이다. 이온 주입기는 주입 또는 단부 스테이션(20)를 향해 비임 통로를 횡단하도록 정형화 및 선택적으로 편향되는 이온 비임(14)을 형성하는 이온들을 생성하기 위한 이온 소오스(12)를 포함한다. 주입 스테이션은 이온 비임(14)을 형성하는 이온에 의한 주입을 위해 반도체 웨이퍼와 같은 피가공재(24)가 위치되는 내측 영역을 형성하는 진공 또는 주입 챔버(22)를 포함한다. 제어기(41)로서 개략적으로 표시된 제어 전자 장비들이 피가공재(24)에 의해 수용되는 이온량(ion dosage)을 모니터링 및 제어하기 위해 제공된다. 제어 장비로의 인풋은 단부 스테이션(20) 근처에 위치된 사용자 제어 콘솔(26)을 통해 수행된다. 이온 비임(14) 내의 이온들은 비임이 소오스와 주입 챔버 사이의 영역을 횡단할 때 분기되는 경향이 있다. 이러한 분기를 감소시키기 위해, 상기 영역은 하나 또는 그 이상의 진공 펌프(27)에 의해 저압으로 유지된다.

이온 소오스(12)는 소오스 재료들이 분사되는 내측 영역을 형성하는 플라즈마 챔버를 포함한다. 소오스 재료는 이온화가능한 가스 또는 기화된 소오스 재료를 포함할 수 있다. 플라즈마 챔버 내에 생성된 이온들은 이온 가속 전기장을 생성하기 위한 다수의 금속 전극을 포함하는 이온 비임 추출 조립체(28)에 의해 챔버로부터 추출된다.

비임 통로(16)를 따라 위치되는 것은 이온 비임(14)을 휘게 하고 이들 비임 셔터(32)를 통해 지향시키는 분석용 마그네트(30)이다. 비임 셔터(32) 다음에서 비임(14)은 비임(14)을 형성하는 4중 렌즈 시스템(36)을 통과한다. 그 후 비임은 제어기(41)에 의해 제어되는 편향 마그네트(40)를 통과한다. 제어기(41)는 수백 헤르쯔의 주파수에서 비임(14)이 차례로 반복적으로 좌우로 편향 또는 스캔되게 하는 마그네트(40)의 전도체 권선에 교류 신호를 제공한다. 전술한 하나의 실시예에서, 200 내지 300 헤르쯔의 스캔 주파수가 사용된다. 이러한 편향 또는 좌우 스캔은 얇은 팬형상으로 정형화된 리본 이온 비임(14a)을 생성한다.

팬형상의 리본 비임 내의 이온은 마그네트(40)를 떠난 후에 분기 통로를 따른다. 이러한 이온들은 평행화 마그네트(42)로 진입하고 비임(14a)을 형성하는 이온이 양을 변화시킴으로써 다시 휘어지고 일반적으로 평행한 비임 통로를 따라 이동하는 평행화 마그네트(42)를 통과한다. 그 후 이온 비임은 전하로 인해 이온들 을 하향(도면에서 y-방향)으로 편향시키는 에너지 필터(44)로 진입한다. 상기 필터는 발생되는 상류 비임의 정형화 중에 비임에 진입되었던 중성 입자들을 제거한다.

평형화 마그네트(42)를 이탈하는 리본 이온 비임(14a)은 매우 좁은 직사각형을 필수적으로 형성하는 횡단면을 갖는 이온 비임, 즉 일방향으로 연장하는, 예를 들어 제한된(예를 들어, 약 1/2 인치) 수직 범위와 실리콘 웨이퍼와 같은 피가공재의 직경을 완전히 커버하도록 마그네트(40)에 기인된 스캐닝 또는 편향으로 인해 외측으로 확대되는 대각선 방향으로의 범위를 갖는 이온 비임이다.

일반적으로, 리본 이온 비임(14a)의 범위는 스캔될 때, 피가공재(24)의 전체 표면에 이온 주입하기에 충분하다. 피가공재(24)는 300 mm의 수평 치수(또는 300 mm의 직경)을 갖는 것으로 추정한다. 마그네트(40)는 이온 주입 챔버(22) 내의 피가공재(24)의 이온 주입 표면과의 충돌시 리본 이온 비임(14a)의 수평 범위가 적어도 300 mm가 되도록 비임을 편향시킬 것이다.

피가공재 지지 구조물(50)은 피가공재(24)의 전체 이온 주입 표면이 이온에 의해 균일하게 이온 주입되도록 이온 주입되는 동안에 리본 이온 비임(14)에 대하여 피가공재(24)를 지지 및 이동(y 방향으로 상승 및 하강)시킨다. 이온 주입 챔버의 내측 영역이 배기되므로, 피가공재는 로드록(60)을 통해 챔버로 진입 및 챔버로부터 제거되어야 한다. 이온 주입 챔버(22) 내에 위치된 로봇(62)은 로드록(60)으로 그리고 로드록으로부터 웨이퍼 피가공재를 이동시킨다. 피가공재(24)는 도 1의 로드록(60) 내에 수평 위치로 개략적으로 도시되어 있다. 로봇(62)은 이온 주 입 챔버의 배기 영역 내에서의 운동을 위해 피가공재를 파지하도록 로드록(60)의 내측으로 도달하는 아암에 의해 피가공재(24)를 로드록(60)으로부터 지지대(50)로 이동시킨다. 이온 주입 이전에, 피가공재 지지 구조물(50)은 이온 주입을 위해 수직 또는 수직에 가까운 위치로 피가공재(24)를 회전시킨다. 피가공재(24)가 수직이면, 즉 이온 비임(14)에 대해 수직이면, 이온 비임과 피가공재 표면에 수직인 면 사이의 이온 주입각 또는 입사각은 0도이다.

통상적인 이온 주입 작동에 있어서, 언도프된 피가공재(통상적으로 반도체 웨이퍼)는 피가공재(24)를 특정 방위로 회전시키는 오리엔터(84: orienter)로 피가공재(24)를 이동시키는 두 개의 로봇(80,82) 중의 하나에 의해 다수의 카세트(70-73) 중의 하나로부터 회수된다. 로봇 아암은 지향된 피가공재(24)를 회수하여 로드록(60)의 내측으로 이동시킨다. 로드록은 폐쇄되며 소정의 진공도로 펌핑되고 나서, 이온 주입 챔버(22)로 개방된다. 로봇 아암(62)은 피가공재(24)를 파지하여 이온 주입 챔버(22)의 내측의 피가공재 지지 구조물(50)의 정전 클램프 또는 정전 척 상에 놓는다. 정전 클램프는 이온 주입 중에 피가공재(24)를 제위치에 유지하도록 활성화된다. 적합한 정전 클램프는 1995년 7월 25일자로 브레이크 등에 허여된 미국 특허 제 5,436,790호 및 1995년 8월 22일자로 브레이크 등에 허여된 미국 특허 제 5,444,597호에 설명되어 있으며, 이들 특허는 본 발명의 양수인에게 양도되었다. 또한, 이들 두 특허는 본 발명에 참조되었다.

피가공재(24)의 이온 비임 처리 공정 이후에, 피가공재 지지 구조물(50)은 피가공재(24)를 수평 위치로 복원하며 정전 클램프는 피가공재를 해제하도록 비활 성화된다. 아암(62)은 그러한 비임 처리 이후에 피가공재(24)를 파지하여 지지 구조물(50)로부터 로드록(60)으로 다시 이동시킨다. 대체 실시예에 따라서, 로드록은 독립적으로 배기되고 가압되는 상부 및 바닥 영역을 가지며, 이 대체 실시예에서 이온 주입 스테이션(20)에 있는 제 2 로봇 아암(도시 않음)은 이온 주입된 피가공재(24)를 파지하여 이온 주입 챔버(22)로부터 로드록(60)으로 다시 이동시킨다. 로드록(60)으로부터 로봇 중의 하나의 로봇 아암은 이온 주입된 피가공재(24)를 카세트(70-73) 중의 하나로, 가장 보편적으론 처음으로 회수된 카세트로 다시 이동시킨다.

로드록(60)은 도 2에 개략적으로 도시되어 있다. 로드록은 제 1 및 제 2 제어기(110,112)에 연결되는데, 상기 제어기는 이온 주입이 수행되는 배기 영역(120)과 피가공재가 4 개의 카세트(70-73) 내에 저장되어 있는 대기압 영역(122)으로 로드록으로부터 그리고 로드록으로 피가공재를 이동시키는데 필요한 로봇 운동 및 다수의 밸브의 개폐를 제어한다. 본 발명에 사용하기 위한 하나의 적합한 로드록이 "피가공재 처리 시스템"이란 명칭으로 폐라라에 의해 출원되어 공개된 미국 특허 출원 2005/0232727호에 설명되어 있으며 이 출원은 본 발명에 참조되었다. 로드록의 내부는 웨이퍼의 삽입을 위해 대기압 영역(122)으로부터 접근가능하며 피가공재 관통로 또는 통행로로서의 기능을 하는 제 1 및 제 2 도어(130,132)에 의해 제거된다. 제 3 도어 또는 밸브(134)는 이온 주입 챔버로 그리고 이온 주입 챔버로부터 피가공재의 이동을 위해 배기 영역(120)으로 개방된다.

로드록 배기

일련의 웨이퍼 중의 하나가 취급 또는 처리되는 로드록(60)으로 삽입된다고 추정된다. 하나의 예시적인 실시예에서 처리는 제어된 이온 비임 내의 이온과의 충돌에 의한 것이다. 피가공재가 이동되는 로드록 차단 밸브(134)는 이온 주입 챔버(22) 내에 유지되는 진공으로부터 로드록의 내부를 분리시키도록 폐쇄된다. 로드록 러핑 밸브(140:roughing valve)는 제어기(110)에 의해 미리 폐쇄되어서 로드록이 이온 주입 챔버의 진공과 소통되기 이전에 로드록을 초기에 배기시키는 러핑 펌프(142)로부터 로드록을 분리시킨다.

배기 가스, 도시된 실시예에서 질소가 질소 소오스(146)로부터 배기 밸브(144)을 통해 유입되며 로드록 챔버의 내측으로 향한다. 이러한 밸브(144)는 개방 상태를 유지하며 가스는 계속해서 전술한 배기 시퀀스를 통해서 로드록의 내부로 유입된다. 압력 게이지 또는 센서(150)는 로드록의 내부의 가스 압력을 모니터하여 제어기(110)가 두 개의 미리 구성된 설정 지점 또는 임계 압력을 기달릴 수 있게 한다.

예시적인 실시예에서, 제 1 설정 지점은 주위 대기압 이하인 약 110 Torr로 설정된다. 이는 해수면에서의 표준 대기압에 대해서는 650 Torr이다(도 4의 "A" 참조). 이러한 압력을 나타내는 센서(150)로부터의 신호 수령은 가스 유동으로 인해 로드록의 내측으로 도달하며 제어기(110)가 대기압 로드록 밸브 작동 시퀀스를 시작하게 한다. 도시된 실시예에서, 제어기(110)는 다수의 이온 주입기 센서 및 이온 주입기(10)의 부품과의 인터페이를 갖는 다수의 범용 컴퓨터 제어기 중의 하나이다. 제어기(110)는 이온 주입기의 스케쥴과 관련된 다수의 기능을 책임지고 있다. 제 2 제어기(112)는 특수 제어기이며 보다 더 구체적으로는 PLC 제어기이다. 제어기(112)는 빠르게 작동하며 하나의 배기 사이클로부터 다른 배기 사이클로의 타이밍 변수를 현저히 감소시키는 전용 제어(dedicated control)를 제공한다.

제 1 설정 지점이 조정될 수 있지만, 제 1 설정 지점은 정보를 처리하고 명령어를 출력하기에 충분한 시간에 소프트웨어와 하드웨어 부품이 배기 작동을 수행할 수 있기에 충분히 낮게 설정된다. 이러한 제 1 설정 지점의 트리거링 오프(triggering off)에 의해 제어기(110)에 의해 수행되는 툴 레벨 제어를 제거하고 제어 시퀀스로부터의 타이밍에 있어서의 어떠한 최종 변수를 제거함으로써 배기 작동이 최소 지연과 최소 변수로 계속될 수 있다. 제 1 설정 지점의 수신(receipt)은 제 1 제어기(110)와 제 2 제어기(112)로 통신되며 제 2 임계치의 감지에 기초하여 제 2 트리거링 이벤트의 수신을 위해 제 2 제어기를 공급한다. 예시적인 실시예에서 두 개의 제어기(110,112)가 배기 작동을 수행하는데 사용되나 그러한 기능을 모두 수행하는 하나의 제어기를 사용하는 것도 가능하다. 그러한 제어기는 빠른 프로세서를 갖춘 실시간 작동 시스템을 사용하여 도 2에 도시된 구성 요소들과 직접 접속한다. 전용 제어기(112) 사이의 직접적인 접속은 예를 들어, 다양한 기능들과 교류하고 활성화하는데 필요한 층들과 기구의 작동을 최소화한다. 그러나, 예시적인 이온 주입기(10)는 다중 제어기를 갖는 분산형 아키텍처(distributed architecture)를 사용한다. 제어기(112)와 같은 몇몇 제어기들은 다른 것들은 갖추고 있지 않는 실시간 작동 시스템을 포함한다. 제어기(112)는 사이클들 사이에 최소 타이밍 변수를 갖는 신속한 작동과 반복가능한 제어 시퀀스를 제공해야 한다. 배기 기구들을 작동시키는 순수한 전자 및 공압 신호를 갖는 로컬 제어기를 제공하는 것에 의해 이러한 목표를 달성한다. 제어기(110)의 하나의 기능은 배기 공정에 있어서의 추가의 단계를 수행하기 위해 제어기(112)를 제공하거나 준비하는 것이다.

배기 시퀀스를 트리거하는데 사용되는 제 2 압력 설정 지점은 해수면에서의 표준 대기압을 위한 761 Torr 또는 주위 대기압 보다 높은 1 Torr로 설정된다(도 4의 "B"). 센서(150)로부터의 압력 트리거 신호는 제 2 제어기(112)에 직접 연결된다. 제 2 임계치에 대응하는 신호의 수신으로 제어기(112)가 신속 작동 밸브(160)를 (약 30 밀리세컨드(ms) 동안)개방시킨다. 제 2 설정 지점 트리거 신호의 수신이 PLC(112)와 신속 작동 밸브(160)에 국부적이고 전기적으로 접속되더라도, 제 2 설정 지점 신호 트리거의 수신과 신속 작동 밸브(160)의 개방 시점 사이에는 약 20 ms의 지연이 있게 된다(도 4 참조, 시간 간격 "C"). 주위 대기압 위의 설정 지점과 단시간 지연의 선택 조합은 로드록이 (로드록 개방 시점에서 실제 대기압과 무관하게)국부 주위 대기압 위에 있게 보장하도록 조합된다. 예시적인 실시예에서, 게이지(150) 자체는 주위 대기압이 10 Torr만큼 변화하는 경우에, 제어기(110)는 대기압의 변경 결과로서의 어떤 중요한 변수를 제거하는 매 사이클마다 처럼 빈번한 주기적인 간격으로 감지된 대기압에 대해 게이지 교정을 명령한다. 로드록이 대기압 위에 있거나 그렇지 않을 때 로드록(60)의 개방은 바람직하지 않은 미립자를 생성 및/또는 영역(122) 내의 공기로부터의 습기가 로드록의 내측으로 유입될 수 있게 함으로써, 로드록의 다음 펌핑 다운 때 약간 긴 러핑 타임(roughing time)을 초래 한다. 로드록 내의 압력이 여전히 대기압 이하이면, 주위 공기는 로드록의 내측으로 향한다. 압력 게이지(150)는 소프트웨어 교정 명령을 통해 주위 압력으로 주기적으로 교정된다.

게이지(150)로부터 제어기(112)로의 신호는 고준위(active high), 저 전압 신호이다. 제어기(110)는 양방향 직렬 통신에 의해 게이지(150)와 통신하며 초당 3 내지 5번의 비율로 사용자 인터페이스에 있는 게이지(150)로부터 복귀하는 압력 판독값을 업데이트한다. 트리거는 트리거가 도달되었음을 나타내는 전압 출력 신호이나 제어기(112)로 압력/진공 판독값을 제공하지는 않는다.

전술한 시퀀스는 로드록을 대기압 보다 높은 약 10 내지 30 Torr의 압력으로 가압한다(도 4의 "D"). 일단 개방되면, 신속 작동 밸브(160)은 로드록 내측으로부터 통행 밸브(130,132)로부터 멀리 떨어진 주위 대기로 가스를 제거하기 시작한다. 그러므로 로드록 압력은 밀리세컨드 시간 내에서 대기압 보다 높은 약 2 내지 4 Torr의 압력(안정한 상태의 로드록 과압력)에서 하락하여 안정화되기 시작한다.

이러한 작지만 바람직한 과압력은 로드록의 내부가 배기 시퀀스를 통해 질소 소오스(146)에 연결되어 있다는 사실에 기인한다. 포지티브 압력은 바람직한데, 그 이유는 처리된 피가공재(24)가 공기 차단 밸브(130,132) 중의 하나를 통해서 로드록으로부터 제거될 때 외부 입자들이 로드록으로 진입(또는 입자들이 신속 작동 밸브(160)를 통해 역류)하는 것을 방지하기 때문이다. 동시에, 이러한 포지티브 압력은 크기가 충분히 작아서, 공기 차단 밸브가 작동하기 시작할 때 입자들의 생성 및 로드록 공기 차단 밸브(130,132)의 횡단 이동을 방지한다.

신속 작동 밸브의 개방은 경험적으로 유도되는 200 ms의 시간 지연이 뒤따른다. 이러한 시간 지연은 로드록 내의 압력이 (전술한 바와 같이)2 내지 4 Torr의 일정한 상태의 로드록 과압력에 도달함을 보장하도록 선택된다. 이러한 시간 지연은 시스템 요건에 따라 변경될 수 있다. 나머지 배기 시퀀스에 부수적으로, 신속 작동 밸브(160)은 별도의 일정한 시간 지연 후에 폐쇄되며 다음 사이클을 준비한다.

200 ms의 일정한 시간 지연의 만료 후에, 공기 차단 밸브(130,132)은 제어기(112)에 의해 개방되어 챔버가 주위 대기에 노출된다(도 4의 "F"). 제어기(112)로부터의 제어 신호는 밸브(130,132)의 개폐를 위한 구동기를 공압 작동하는 솔레노이드 뱅크(도시 않음)를 통한 경로를 취한다. 밸브(130,132,134)를 개폐하기 위한 명령은 제어기(110)에 의해 계획된 이후에 제어기(112)로부터 송출된다. 밸브들로부터의 피이드백 정보는 두 개의 제어기(110,112)로 전송된다. 로드록이 대기압보다 높기 때문에, 공기 유동은 로드록으로부터 지향된다. 로드록 과압의 크기가 작기 때문에, 공기 차단 밸브(130,132) 전체의 공기 유동 장애는 시스템을 통해 이송될 웨이퍼의 처리에 위험을 초래할 정도의 크기, 양 또는 거리를 갖는 입자를 생성, 변위 또는 이동하지 않는다. 영역(122) 내의 로드록에 노출된 주위 대기는 HEPA 여과된 공기유동과 결합되는 상업적으로 이용가능한 이큅먼트-프런트-엔드 모듈(EFEM)에 의해 제공된다.

흐름도

도 3은 본 발명에 따라 로드록(60)을 가압하는데 있어서 제어기(110,112)에 사용하기 위한 예시적인 시퀀스에 대한 흐름도이다. 단계(220)에서 로드록의 내부를 이온 주입 챔버에 연결하는 차단 밸브(134)는 제어기(110)의 명령에 따라 폐쇄된다. 제어기(110)는 밸브(134)가 폐쇄되었는지, 피가공재가 로드록 내에 있는지, 그리고 밸브(140)가 처리 이전에 폐쇄되었지와 같은 다수의 연동 관계를 체크한다.

오류가 감지되지 않았다고 가정하면, 제어기(110)는 질소 배기 밸브(144)의 개방을 명령(230)함으로써 30 내지 40 psi의 제어된 압력에서 로드록(60)의 내측으로 질소를 분배하도록 질소 공급원(146)을 조절한다. 이러한 값은 다른 로드록 또는 다른 상황에 대한 값보다 더 높거나 낮을 수 있다. 더 높은 압력이 사용되면, 더 짧은 배기 시간이 달성된다. 압력은 두 개의 제어기(110,112)와 소통되는 압력과 관련된 신호와 압력 게이지(150)에 의해 모니터링된다(240). 제어기(110)는 게이지(150)와의 시리얼 통신을 통해서 압력 판독값에 대한 업데이트를 얻는다. 제어기(112)는 게이지(150)로부터 송신된 트리거 전압을 모니터링한다.

제어기(110,112)가 처리 중에 모니터링한 두 개의 임계치가 있다. 제어기(110)는 송신된 압력을 모니터링하여 제 1 임계치에 도달된 때 결정한다. 제 1 임계치에 도달하면, 제어기(110)는 다른 제어기(112)로 명령어를 송신하여(250) 제 2 제어기가 두 개의 차단 밸브(130,132)를 개방이 시작되는 때에 제 2 임계값에 대한 모니터링을 시작한다(252). 제 2 제어기(112)는 압력 센서(150)로부터의 신호(전술한 주위 신호)를 모니터링함으로써 제 2 임계값 압력에 도달된 때를 결정하기 위해 시험한다(254).

제 1 제어기(110)로부터의 신호를 수신하기 위한 필요 조건과 전술한 대기압 임계값 신호를 감지할 필요 조건이 만족되면, 제 2 제어기(112)는 신속 작동 밸브(160)에 대한 개방 명령을 송신하여(260) 로드록 내부를 주위 대기로 개방시킨다. 제 2 제어기(112)는 로봇(80,82) 중의 하나에 의해 피가공재를 이동을 허용하도록 공기 차단 밸브(130,132)를 개방시키기 위한 명령(270)을 내리기 이전에 일정한 시간 지연(예시적인 실시예에서 약 200 ms)을 수행한다(262). 일정한 시간 지연은 로드록 내측으로의 계속적인 질소 유동으로 인한 대기압 보다 높은 최소값(약 2 내지 4 Torr)에서 로드록을 안정화시킨다. 다른 방식으로 언급하면, 밸브(144)는 챔버로부터 주위 대기로의 유동이 유지되도록 계속해서 질소의 연속적인 유동을 제공한다.

일단 로드록 도어가 예를 들어 처리된 피가공재의 순차적인 제거를 위해 폐쇄되면, 처리되지 않은 피가공재가 삽입되고 러핑 사이클(펌프다운)이 시작된다. 러핑은 폐쇄된 밸브(130,132,134,144,160)에 대해 제어기(#1)에 의해 시작된다.

본 발명의 예시적인 실시예가 특정적으로 설명되었지만, 그러한 실시예로부터의 변경 및 변형예가 다음의 청구의 범위의 사상 또는 범주 내에 있을 수 있다고 이해해야 한다.

Claims

피가공재를 처리하는 배기 영역 및 상기 배기 영역으로 피가공재를 분배하고 상기 배기 영역으로부터 피가공재를 회수하는 로딩 스테이션을 갖춘 반도체 프로세싱 툴에 사용되는, 로드록을 포함하는 장치로서, 상기 로드록이,

로드록의 내부로부터 피가공재를 제거하고 상기 로드록의 내부로 피가공재를 삽입하는 통행 밸브와,

대기와 소통되는 제 2 밸브, 및

압력 센서를 포함하며,

상기 제 2 밸브는 상기 통행 밸브의 개방 이전에 상기 로드록으로부터 과압을 제거하도록 상기 압력 센서로부터의 출력에 의해 제어되는,

장치.
제 1 항에 있어서,

상기 압력 센서로부터의 신호를 모니터링하는 제어를 더 포함하는,

장치.
제 2 항에 있어서,

상기 제어는 상기 통행 밸브의 개폐를 제어하는 제어 출력을 포함하는,

장치.
제 3 항에 있어서,

상기 제어는 상기 통행 밸브의 개방 이전에 대기압 보다 높은 특정 압력에 대응하는 신호의 수신을 대기하는 제어 프로그램을 포함하는,

장치.
제 2 항에 있어서,

상기 제어는 상기 압력 센서에 연결되는 제 1 및 제 2 제어기를 포함하며, 하나의 제어기는 상기 로드록 밸브 작동기의 제어와 관련된 기능만을 수행하는 전용 제어기를 포함하는,

장치.
제 5 항에 있어서,

상기 제 2 밸브는 상기 로드록의 내부를 대기로 배기하는 신속 작동 압력 제거 밸브를 포함하며, 상기 전용 제어기는 상기 신속 작동 밸브의 개방을 명령하는,

장치.
제 6 항에 있어서,

상기 신속 작동 밸브의 개방과 상기 통행 밸브의 개방 사이의 지연이 상기 전용 제어기에 의해 설정되는,

장치.
반도체 프로세싱 툴에서 하나의 압력 영역으로부터 다른 영역으로 피가공재를 이송하는 방법으로서,

로드록 내부을 갖춘 로드록과 상기 로드록으로 그리고 로드록으로부터 피가공재를 이동시키도록 개폐되고 대기로 개방되는 제 1 관통로 및 상기 로드록으로 그리고 로드록으로부터 피가공재를 이동시키도록 개폐되고 이온 주입기의 배기 영역으로 개방되는 제 2 관통로를 제공하는 단계와,

가압 가스 소오스를 상기 로드록 내부와 연결함으로써 상기 로드록 내부의 가압화를 시작하는 단계와,

상기 가스 소오스로부터의 가스가 상기 로드록의 내부로 유입될 때와 상기 압력이 상기 로드록의 내부를 대기로 개방하도록 압력 제거 밸브를 개방하는 대기압 보다 높은 대기압 이상의 임계 압력에 도달할 때 압력 상승을 모니터링하는 단 계, 및

피가공재가 상기 로드록의 내측으로 삽입되거나 상기 로드록 내부의 피가공재가 제거되도록 상기 제 1 관통로를 개방하는 단계를 포함하는,

피가공재를 이송하는 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 로드록과 관련된 피가공재의 이동을 허용하도록 상기 압력 제거 밸브의 개방과 상기 제 1 관통로의 개방 사이에 지연을 설정하는 단계를 더 포함하는,

피가공재를 이송하는 방법.
제 8 항에 있어서,

가압된 가스 소오스로부터 챔버로의 가스 유동은 상기 제 1 관통로의 개방 이전에 상기 로드록의 내측을 대기압 이상의 압력으로 유지하도록 배기 밸브에 의해 개방되는,

피가공재를 이송하는 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 압력은 두 개의 제어기에 의해 모니터링되며, 상기 제 1 제어기는 상기 압력이 대기 압력 이하의 보다 낮은 임계 압력에 도달할 때 제 2 전용 제어기를 채비시키거나 활성화시키는,

피가공재를 이송하는 방법.