KR20110099041A - 로드-언로드 로크 내의 압력을 강하시키기 위한 방법 및 이와 관련된 장비 - Google Patents

로드-언로드 로크 내의 압력을 강하시키기 위한 방법 및 이와 관련된 장비 Download PDF

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줄리앙 부누아르
장-마리 포레이
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아딕슨 배큠 프로덕츠
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Abstract

본 발명은 대기압으로부터 대기압보다 낮은 전달 압력으로 장치의 로드-언로드 로크 내의 압력을 강하시키기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 로크는 적어도 하나의 기판이 대기압에 배열되는 챔버를 포함하고, 상기 방법은, 상기 챔버의 터보분자 펌핑을 고립시키면서, 제한된 펌핑 속도를 갖는 1차 펌프를 사용하여 대기압으로부터 제1 특성 임계치까지 제1 1차 펌핑이 실행되는 제1 단계(101)와, 상기 제1 단계(101)에 이어, 터보분자 펌핑의 고립을 유지하면서 상기 제1 단계보다 더 빠르게 제2 특성 임계치까지 제2 1차 펌핑이 실행되는 제2 단계(102)와, 상기 제2 단계(102)에 이어, 제1 펌핑으로부터 상류에서 상기 터보분자 펌핑을 사용하여 2차 펌핑이 실행되고 1차 펌프 챔버가 고립되는 제3 단계(103)를 포함한다. 또한, 본 발명은 상기 방법을 실시하기 위한 장치에 관한 것이다.

Description

로드-언로드 로크 내의 압력을 강하시키기 위한 방법 및 이와 관련된 장비{METHOD FOR LOWERING THE PRESSURE IN A CHARGE-DISCHARGE LOCK AND ASSOCIATED EQUIPMENT}
본 발명은, 저압으로 유지되는 처리 챔버(handling chamber) 내로 기판을 로딩(loading)하고 그로부터 기판을 언로딩(unloading)하기 위해, 기판 로드 로크(substrate load lock) 내의 압력을 대기압으로부터 저압으로 강하시키는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 방법의 실시를 위해 구성된 로드 로크를 포함하는 장비, 예를 들어, 반도체 부품을 제조하기 위한 장비에 관한 것이다.
일부 제조 방법은 기판이 장비의 일 부분의 공정 챔버 내에서 매우 낮은 압력의 제어된 기압에서 처리되는 중요한 단계를 포함한다. 예를 들어, 반도체 부품 제조 방법에서, 플라즈마 에칭 또는 증착을 실행하기 위해 반도체 기판을 매우 낮은 압력에서 유지하는 것이 필요하다.
허용가능한 생산율을 유지하고 임의의 불순물 또는 오염이 존재하는 것을 피하기 위해, 기판을 둘러싸는 대기의 압력은 공정 챔버와 연통하는 로드 로크에 의해 낮은 레벨로 초기에 감소된다.
이러한 목적을 위해, 로드 로크는 제1 도어(door)를 갖는 기밀 챔버를 포함하며, 제1 도어에 의해 봉입부의 내부는, 적어도 하나의 기판을 로딩하기 위해 클린룸 또는 장비의 미니 인바이런먼트(mini-environment)와 같은 일정 영역과 대기압에서 연통된다. 상기 로드 로크의 챔버는 챔버 내의 압력을 공정 챔버 내에 존재하는 것과 유사한 적절한 낮은 레벨로 강하시킬 수 있는 가스 펌핑 시스템에 연결되어, 기판이 공정 챔버로 전달될 수 있게 한다. 또한, 상기 로드 로크는 상기 로드 로크의 소기 후에 기판을 공정 챔버 내로 또는 전달 챔버 내로 언로딩시키기 위한 제2 도어를 포함한다.
복수의 공정 챔버를 포함하는 장비의 경우에, 로드 로크는 저압으로 유지되고 후속적으로 기판을 다양한 공정 챔버 내로 유도하는 전달 챔버와 연통한다.
따라서, 로드 로크를 사용함으로써 대기압으로부터 낮은 전달 압력으로 변경하는 데 요구되는 시간이 감소될 수 있다. 또한, 공정 또는 전달 챔버 내의 오염을 감소시킬 수 있다.
상기 로드 로크 내의 압력은 대체로 2개의 연속된 단계에서 점진적으로 감소된다. 제1 단계에서, 대기압으로부터 제1 특성 임계치까지 느린 1차 펌핑이 실행된다. 느린 펌핑은, 예를 들어, 물 결정(water crystal)의 출현을 방지하기 위해서, 기판을 둘러싸는 상기 로드 로크의 기상 대기(gaseous atmosphere) 내에 존재하는 임의의 형태의 가스의 고형화를 방지하기 위해 필수적이다.
제2 단계에서, 기상 대기는 더 빠른 1차 펌핑에 의한 전달을 위해 적절한 저압이 된다. 그러나, 전달 압력(transfer pressure)에서 잔여 가스 혼합물 내에 존재하는 수증기의 부분 압력은, 1차 펌핑 시스템에 의해 매우 만족스럽게는 소기되지 못한다는 것을 알 수 있다. 수증기는 기판에 비교적 해로울 수 있고, 따라서, 특히 반도체 제조 공정에서 기판의 금속 층의 부식의 결과로서 생산 효율을 감소시킬 수 있다.
또한, 로드 로크 내의 대기의 압력을 강하시키는 동안 기판에서 가스를 없애는 것이 불가피하게 발생되며, 기판이 공정 챔버 내로 도입되기 전에 이러한 가스 제거가 충분히 일어나는 것은 중요하다. 이러한 경우가 아니라면, 공정 챔버 내에서 가스 제거가 지속되며, 이러한 후속 가스 제거에 의해 방출된 가스는 공정 동안 추가적인 오염의 근원을 형성한다.
제WO 01/81651호에서는, 적절한 전달 압력에 도달할 때까지 가스를 펌핑하기 위해 펌핑 회로에 의해 로드 로크로 연결된 1차 펌프를 포함하는 가스 펌핑 시스템을 개시한다. 터보분자 펌프(turbomolecular pump)는 1차 펌프와 로드 로크 사이의 펌핑 회로 내에 개재된다. 로드 로크 내의 가스의 임의의 응축 또는 고형화를 피하기 위해 1차 펌프의 속도를 구성하도록 가스 제어 수단이 제공된다. 터보분자 펌프는 로드 로크에 연결된 유일한 펌핑 요소이다. 그러나, 터보분자 펌프를 사용하여 대기압으로부터 펌핑하는 것은 터보분자 펌프의 신뢰성의 문제로 이어지고 펌핑을 상대적으로 시끄럽게 만든다는 것이 밝혀졌다. 또한, 펌프의 속도를 구성하는 데 사용된 1차 펌프의 구동 수단을 실시하는 것이 복잡하다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 단순하고, 실시하기에 비싸지 않고, 소형이며, 기판이 공정 챔버 내로 전달되는 것을 지연시키지 않고 잔류 수증기가 저압에서 공정 또는 전달 챔버 내로 전파되는 것을 피하도록 잔류 수증기의 양을 감소시키면서, 고압에서 임의의 형태의 가스의 고형화를 방지할 수 있는, 장비의 로드 로크 내의 압력을 강하시키는 방법을 제공하는 것이다. 또한, 본 방법은 전달 압력에서 기판의 가스 제거를 개선하고자 한다. 또한, 본 발명은 상기 방법을 실시하기 위한 장비를 제공한다.
이러한 목적을 위해, 본 발명은, 장비의 로드 로크 내의 압력을 대기압으로부터 대기압보다 낮은(sub-atmospheric) 전달 압력으로 강하시키는 방법을 제공하며, 상기 로드 로크는 적어도 하나의 기판이 대기압에 위치되는 챔버와, 1차 펌프와 터보분자 펌프를 포함하는 가스 펌핑 시스템을 포함하고, 터보분자 펌프의 흡기부(intake)는 제1 고립 밸브(isolation valve)를 통해 챔버에 연결되고, 터보분자 펌프의 이송 측부(delivery side)는 상기 1차 펌프의 상류에서 1차 펌핑 회로에 연결되고, 상기 가스 펌핑 시스템은 상기 터보분자 펌프의 바이패스 회로(bypass circuit)를 더 포함하고, 상기 바이패스 회로는 한편으로는 상기 제1 고립 밸브의 상류의 상기 챔버와 연통하고, 다른 한편으로는 상기 1차 펌핑 회로와 연통하며, 작동할 수 있는 유동 제한 수단을 포함하는 제2 고립 밸브를 포함하고, 상기 1차 펌핑 회로는 터보분자 펌프의 이송 측부와 바이패스 회로 사이에 위치된 제3 고립 밸브를 포함하며,
상기 방법은,
상기 제1 및 제3 고립 밸브는 폐쇄되고, 유동 제한 수단이 작동되기 위한 상기 제2 고립 밸브는 개방되어, 펌핑 속도가 제한되는 상기 1차 펌프의 상기 바이패스 회로를 통해 대기압으로부터 제1 특성 임계치까지 제1 1차 펌핑이 실행되고, 상기 작동하는 터보분자 펌프의 상기 흡기부는 상기 챔버로부터 고립되고, 상기 터보분자 펌프의 상기 이송 측부는 1차 펌프로부터 고립되는, 제1 단계와,
제1 단계에 이은 제2 단계에서, 상기 제2 고립 밸브의 유동 제한 수단은 제2 1차 펌핑을 실행하기 위해 무력화되고, 제2 1차 펌핑은 터보분자 펌핑의 고립을 유지하면서 제2 특성 임계치까지 제1 단계에서보다 빠르게 펌핑하는, 제2 단계와,
상기 제2 단계에 이은 제3 단계에서, 챔버가 상기 1차 펌프로부터 고립된 상태로 1차 펌핑의 상류의 상기 터보분자 펌핑에 의해 2차 펌핑을 실행하기 위해 상기 제1 및 제3 고립 밸브는 개방되고 상기 제2 고립 밸브는 폐쇄되는, 제3 단계를 포함한다.
이는 로크 챔버 내의 전체 압력을 빠르게 감소시키며, 따라서 수증기 부분 압력도 감소된다. 또한, 터보분자 펌프는 최대 속도와 저압으로 작동되게 변함없이 유지되고, 따라서 사용 수명을 늘리며, 고립 밸브가 개방되자마자 챔버 내에 즉시 펌핑이 실행되게 할 수 있다.
상기 방법의 하나 이상의 특징에 따라 개별적으로 또는 조합하여 고려하면,
상기 방법은 상기 제3 단계에 이은 제4 단계를 포함하고, 상기 제4 단계에서, 상기 제1 고립 밸브는 폐쇄되고, 유동 제한 수단이 무력화되기 위한 상기 제2 고립 밸브는 제3 특성 임계치에 도달할 시 터보분자 펌프가 고립된 상태로 1차 펌핑을 복구하기 위해 개방되고,
상기 제4 단계 동안 중립 가스(neutral gas)가 주입되고,
상기 제1 및/또는 제2 및/또는 제3 특성 임계치는 미리 정해진 시간 간격이고,
상기 제1 및/또는 제2 및/또는 제3 특성 임계치는 미리 정해진 압력 레벨이고,
상기 제2 1차 펌핑은 상기 챔버가 기판의 언로딩을 요구하는 신호를 받을 시 재시작된다.
또한, 본 발명은 전술한 바와 같은 압력 강하 방법을 실시하기 위한 장비를 제공하며, 상기 장비는 로드 로크를 포함하고, 상기 로드 로크는, 적어도 하나의 기판의 환경의 압력을 대기압으로부터 대기압보다 낮은 전달 압력으로 강하시키기 위한 챔버와, 전달 압력에서 기판을 처리 챔버 내로 전달하기 위해 상기 로드 로크와 연통하는 적어도 하나의 처리 챔버를 포함하고, 상기 로드 로크는 1차 펌프와 터보분자 펌프를 포함하는 가스 펌핑 시스템을 포함하고, 터보분자 펌프의 흡기부는 제1 고립 밸브를 통해 챔버에 연결되고, 터보분자 펌프의 이송 측부는 상기 1차 펌프의 상류에서 1차 펌핑 회로에 연결되고, 상기 가스 펌핑 시스템은 상기 터보분자 펌프의 바이패스 회로를 더 포함하고, 상기 바이패스 회로는 한편으로는 상기 제1 고립 밸브의 상류의 상기 챔버와 연통하고, 다른 한편으로는 상기 1차 펌핑 회로와 연통하며, 작동될 수 있는 유동 제한 수단을 포함하는 제2 고립 밸브를 포함하고, 상기 1차 펌핑 회로는 터보분자 펌프의 이송 측부와 바이패스 회로 사이에 위치된 제3 고립 밸브를 포함하고, 상기 가스 펌핑 시스템은 상기 고립 밸브를 제어하기 위한 수단을 더 포함한다.
상기 장비의 하나 이상의 특성에 따라 개별적으로 또는 조합하여 고려하면,
제2 고립 밸브는 제1 컨덕턴스를 갖는 제1 주 밸브와, 상기 주 밸브로부터 분기되고 상기 제1 컨덕턴스보다 낮은 제2 컨덕턴스를 갖는 제2 제한 밸브를 포함하고,
상기 장비는 상기 챔버 내의 가스의 특성 인자의 센서의 적어도 하나의 출력 신호의 함수로서 상기 밸브를 제어하기 위한 처리 유닛을 포함하고,
상기 제3 밸브는 상기 터보분자 펌프의 이송 개구와 상호작용하도록 상기 터보분자 펌프의 주연 케이싱 내에 통합된다.
본 발명의 다른 장점과 특징은 첨부된 도면과 이하의 설명을 참조하여 명확해질 것이다.
도 1은 로드 로크 및 장비의 일 부분의 처리 챔버의 개략도이다.
도 2는 반도체 부품을 제조하기 위한 장비의 일 부분의 개략 측면도이다.
도 3은 로드 로크 내의 압력을 강하시키는 방법의 개략도이다.
도 4는 시간의 함수로서 로드 로크 내의 압력 감소 곡선을 나타내는 그래프이다.
이러한 도면에서, 동일한 요소에는 동일한 참조 부호가 부여된다. 명확성을 위해 방법에 관련된 요소는 100 이후의 번호가 부여된다.
"1차 진공 압력(primary vacuum pressure)"이라는 용어는 1차 펌핑에 의해 얻어진 약 0.1 파스칼 미만의 압력을 나타낸다. "2차 진공 압력(secondary vacuum pressure)"이라는 용어는 2차 터보분자 펌핑에 의해 얻어진 0.1 파스칼 미만의 압력을 나타낸다.
도 1은 적어도 하나의 기판(4)의 환경의 압력을 대기압으로부터 대기압보다 낮은 전달 압력으로 강하시키기 위한 챔버(3)를 포함하는 로드 로크(2)를 포함하는 장비(1)의 일 부분을 도시한다.
대기압보다 낮은 전달 압력은, 예를 들어, 약 0.01 파스칼의 1차 진공 압력이다.
또한, 장비(1)는 전달 압력에서 화살표(7)의 방향으로 기판(4)을 처리 챔버(5) 내로 전달하기 위해 제1 잠금 도어(6)를 통해 로드 로크(2)와 연통하는 적어도 하나의 처리 챔버(5)를 포함한다.
상기 로드 로크(2)와 처리 챔버(5)는 주로 기판(4)을 지지하고 전달하는 데 사용되는 기판 캐리어(8)와 조종 로봇(미도시)을 포함한다.
챔버(3)는 기밀이며, 적어도 하나의 기판(4)을 화살표(10) 방향으로 로딩하기 위한 클린룸이나 장비용 미니-인바이런먼트["장비 전방 단부 모듈(equipment front end module)"로도 알려짐]와 같은 대기압에서의 일정 영역과 챔버(3)의 내부를 연통하게 하는 제2 잠금 도어(9)를 포함한다.
또한, 상기 로드 로크(2)는 대기압을 회복하기 위한 수단(미도시)을 포함하며, 상기 수단은 새로운 기판의 로딩이 대기중인 동안 그리고 처리 챔버(2)에서 처리된 기판의 로딩 후에 챔버(3)의 내부를 대기압으로 되돌리는 데 사용된다.
따라서, 로드 로크(2)는 대기압으로부터 대기압보다 낮은 전달 압력으로 변경시키는 데 필요한 시간을 감소시키고 공정 또는 전달 챔버 내의 오염을 감소시키는 데 사용될 수 있다.
장비(1)는, 예를 들어, 반도체 부품을 제조하기 위한 장비의 일 부분이다. 이러한 경우에, 처리 챔버(5)는 공정 챔버 또는 전달 챔버이다.
단순한[또는 "독립형(stand-alone)"] 장비의 경우에, 처리 챔버(5)는 예를 들어 약 10-3 파스칼의 2차 진공 압력으로 제어된 대기 내에서 기판(4)의 층 내에 반도체가 증착되거나 에칭되는 공정 챔버이다.
다중[또는 "클러스터(cluster)"] 장비의 경우에, 장비는 하나 이상의 공정 챔버를 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 처리 챔버(5)는 전달 챔버이다. 사용에 있어서, 전달 챔버는 예를 들어 약 10-2 파스칼의 공정 챔버의 압력과 동일한 정도의 전달 압력으로 유지된다. 전달 챔버의 대기는 1차 펌프 또는 2차 펌프에 의해 질소와 같은 중립 가스의 제어된 대기로 유지된다. 전달 챔버는 전달 압력에서 로드 로크(2)로부터 기판(4)을 수용하고 그것을 적절한 공정 챔버로 유도한다.
도 2는 장비 미니-인바이런먼트(11), 로드 로크(2), 전달 챔버(5) 및 공정 챔버(12)를 포함하는 반도체 부품 제조를 위한 다중 장비의 예시를 도시한다.
상기 로드 로크(2)는 챔버 내의 압력을 강하시키기 위한 챔버(3)와 연통하는 가스 펌핑 시스템(13)(도 1)을 포함한다.
가스 펌핑 시스템(13)은 1차 펌프(14), 및 화살표(16)에 의해 나타내진 펌핑된 가스의 유동 방향으로 1차 펌프(14)의 상류에 있는 터보분자 펌프(15)를 포함한다. 1차 펌프(14)는 상기 로드 로크(2) 전용인 펌프일 수 있거나, 전달 챔버(5)와 같은 장비(1)의 다른 챔버의 1차 펌프일 수 있다.
터보분자 펌프(15)의 흡기부(17)는 제1 고립 밸브(18)를 통해 챔버(3)에 연결된다. 터보분자 펌프(15)의 이송 측부(19)는 1차 펌프(14)의 흡기부의 상류에서 1차 펌핑 회로(20)에 연결된다.
또한, 가스 펌핑 시스템(13)은, 한편으로는 제1 고립 밸브(18)의 상류에서 챔버(3)와 연통하고, 다른 한편으로는 1차 펌핑 회로(20)와 연통하는, 터보분자 펌프(15)의 바이패스 회로(21)를 포함한다.
바이패스 회로(21)는 작동될 수 있는 유동 제한 수단을 포함하는 제2 고립 밸브(22)를 포함한다. 유동 제한 수단은 작동될 시 1차 펌프(14)의 펌핑 속도가 기계적으로 제한되게 할 수 있다.
예를 들어, 제2 고립 밸브(22)는 제1 컨덕턴스를 갖는 제1 주 밸브와, 주 밸브로부터 분기되고 제1 컨덕턴스보다 낮은 제2 컨덕턴스를 갖는 제2 제한 밸브를 포함한다.
또한, 1차 펌핑 회로(20)는 터보분자 펌프(15)의 이송 측부(19)와 바이패스 회로(21) 사이에 위치된 제3 고립 밸브(23)를 포함한다.
또한, 제3 밸브(23)는 제3 밸브(23)의 플러그가 터보분자 펌프의 이송 개구와 직접 상호작용하는 방식으로 터보분자 펌프(15)의 주연 케이싱 내에 통합될 수 있다.
알카뗄 루센트(Alcatel Lucent)에 의해 판매되는 ATH30 펌프와 같은 소형 터보분자 펌프가 사용될 수 있다. 이러한 펌프는 소형이라는 장점을 가지며, 따라서 챔버(3) 부근에 쉽게 위치될 수 있다.
그리고 나서, 제1 및 제3 밸브(18 및 23)를 폐쇄함으로써 흡기구(17)에서 그리고 이송 측부(19)에서의 작동에 대해 터보분자 펌프(15)를 완전히 고립시킬 수 있으며, 따라서, 주로 터보분자 펌프(15)의 이송 측부(19)에서 1차 진공 압력을 생성한다. 이러한 이송 측부(19)에서의 낮은 압력은 터보분자 펌프(15)가 과도한 전력 소비 없이 그리고 고장의 위험 없이 최대 속도에서 작동할 수 있게 한다.
또한, 가스 펌핑 시스템(13)은 특성 임계치의 함수로서 고립 밸브(18, 22, 23)의 개방과 폐쇄를 제어하기 위한 수단을 포함한다.
이러한 목적을 위해, 장비(1)는 처리 유닛(24)을 포함한다. 예를 들어, 처리 유닛(24)은 미리 정해진 시간 간격의 경과(elapsing)의 함수로서 밸브(18, 22, 23)의 개방 및/또는 폐쇄를 제어한다.
다른 예시에서, 처리 유닛(24)은, 상기 로드 로크(2)의 챔버(3)의 가스의 특성 인자를 측정하기 위해 챔버(3)에 연결된 센서(25)의 적어도 하나의 출력 신호(26)의 함수로서 밸브(18, 22, 23)를 제어한다. 센서(25)의 출력 신호(26)는 출력 신호(26)에 의해 공급되는 특성 임계치의 값의 함수로서 밸브(18, 22, 23)를 제어하기 위한 처리 유닛(24)에 연결된다.
예를 들어, 센서(25)는 챔버(3) 내에 형성된 압력을 나타내기 위한 압력 센서이다.
또한, 챔버(3) 내의 가스의 부분 압력의 표시를 제공할 수 있는 센서(25)를 가질 수 있을 것이다. 예를 들어, 센서(25)는 챔버(3) 내의 수증기의 부분 압력의 표시를 제공할 수 있다.
특정 실시예에서, 센서(25)는 간접적으로 여기된 셀(cell)과, 셀 내에 플라즈마를 형성하도록 셀 주위에 위치된, 발전기에 의해 전력공급되는 전자기적 여기 안테나(electromagnetic excitation antenna)를 포함한다. 플라즈마에 의해 방출된 광 방사는 후속적으로 포획되어 광학 분광계에 전송된다. 전송은 광학 섬유 또는 적합한 커넥터에 의해 제공될 수 있다. 광학 분광계는 처리 유닛(24)에 전송된 검출된 광학 스펙트럼의 출력 신호(26)를 발생시킨다.
다른 실시예에서, 센서(25)는 매스 스펙트로미터(mass spectrometer)이다.
장비(1)의 로드 로크(2) 내의 압력을 대기압으로부터 낮은 전달 압력으로 감소시키는 것은 적어도 3개의 연속적 단계로 점진적으로 실행된다[도 3에 도시된 공정(100) 참조].
적어도 하나의 기판(4)은 초기에 대기압에서 챔버(3) 내에 위치된다. 제1 및 제2 고립 밸브(18, 22)는 폐쇄된다. 또한, 제3 고립 밸브(23)를 폐쇄하는 것이 가능하다. 1차 펌프(14)와 터보분자 펌프(15)는 작동 중이다.
제1 단계(101)에서, 제1 1차 펌핑은 대기압으로부터 제1 특성 임계치까지 실행된다. 펌핑은 펌핑 속도가 제한되는 1차 펌프(14)의 바이패스 회로(21)에 의해 실행된다. 터보분자 펌프(15)의 흡기부(17)는 작동 중에 챔버(3)로부터 고립되고, 터보분자 펌프(15)의 이송 측부(19)는 1차 펌프(14)로부터 고립된다. 이러한 목적을 위해, 도 1에서 고려된 예시에서 제1 및 제3 고립 밸브(18 및 23)는 폐쇄되고 제2 고립 밸브(22)는 개방되며, 후자의 유동 제한 수단은 제1 특성 임계치에 도달할 때까지 예를 들어 제2의 보다 낮은 컨덕턴스를 가짐으로써 작동될 수 있다.
따라서, 제1 단계(101)에서, 터보분자 펌프(15)는 챔버(3)와 바이패스 회로(21)의 가스로부터 완전히 고립되고, 그 압력은 대기압으로부터 대기압보다 낮은 제1 1차 압력까지의 범위에 있으며, 이는 터보분자 펌프(15)에 손상을 가할 수 있다.
이러한 제1 단계(101)는 대기압으로부터 제1 특성 임계치까지 느린 1차 펌핑이 실행되게 할 수 있으며, 이때 과도하게 빠른 1차 펌핑에 의한 오염 위험성이 존재하지 않게 된다. 느린 펌핑에 의해 기판(4)을 둘러싸는 기상 대기 내에 존재하는 임의의 형태의 가스의 고형화가 방지될 수 있다.
제1 단계(101)에 이은 제2 단계(102)에서, 터보분자 펌프의 고립이 유지되면서, 제2 1차 펌핑이 제1 단계(101)에서보다 더 빠르게 제2 특성 임계치까지 실행된다.
이러한 목적을 위해, 제1 및 제3 고립 밸브(18 및 23)는 폐쇄되게 유지된다. 제2 고립 밸브(22)는 개방되게 유지되고, 유동 제한 수단은 예를 들어 고립 밸브(22)가 제2 특성 임계치를 지나갈 때까지 제2 컨덕턴스보다 큰 제1 컨덕턴스를 갖게 만듦으로써 무력화된다. 1차 펌프(14)의 펌핑 속도는 더 이상 제한되지 않는다.
제2 특성 임계치는 터보분자 펌프(15)의 흡기부(17)에서의 압력이 그 작동에 영향을 끼치지 않도록 충분히 낮은 임계치에 대응한다.
따라서, 제2 단계(102)에서, 챔버(3) 내의 압력이 대기압보다 낮은 제1 압력으로부터 제2 1차 진공 압력까지의 범위에 있을 시, 터보분자 펌프(15)는 흡기부(17)와 이송 측부(19)에 고립된 채로 유지되고, 그 결과, 터보분자 펌프(15)의 전력 소비가 제한되고 사용 수명이 증가된다.
제2 단계(102)에 이은 제3 단계(103)에서, 1차 펌핑의 상류에서 터보분자 펌프에 의해 2차 펌핑이 실행되고, 챔버(3)는 1차 펌핑으로부터 고립된다. 이러한 목적을 위해, 제1 및 제3 고립 밸브(18 및 23)는 개방되고, 제2 고립 밸브(22)는 폐쇄된다.
이러한 제3 단계(103)는 잔류 가스 혼합물 내에 존재하는 수증기의 부분 압력을 감소시키고 기판에서 가스를 제거하는 것(degassing)을 가속하여, 생산 효율을 증가시킨다.
따라서, 제3 단계(103)에서, 챔버(3) 내의 압력이 충분히 낮을 시, 최대 속도에서의 작동이 유지된 터보분자 펌프(15)는 챔버(3) 내의 압력을 즉시 강하시킬 수 있다.
공정(100)은 제3 단계(103)에 이은 제4 단계(104)를 포함할 수 있으며, 제4 단계에서 1차 펌핑은 제3 특성 임계치에 도달할 때 터보분자 펌핑이 고립된 상태로 재시작된다. 예를 들어, 1차 펌핑은, 상기 로드 로크(2)가 처리 챔버(5)에 의해 발생될 수 있는 기판(4)의 언로딩을 요구하는 신호를 받을 시 재시작된다.
이러한 목적을 위해, 제1 고립 밸브(18)는 폐쇄되고 제2 고립 밸브(22)는 개방되며, 후자의 유동 제한 수단은 예를 들어 제3 단계(103)에서 제3 특성 임계치를 지나갈 때 더 높은 제1 컨덕턴스를 제공함으로써 무력화된다. 또한, 터보분자 펌프(15)의 이송 측부(19)가 1차 진공 압력에서 고립되는 것을 보장하도록, 제2 고립 밸브(22)가 개방되기 전에 제3 고립 밸브(23)를 즉시 폐쇄하는 것이 가능하다.
제4 단계(104)는 기판(4)의 기상 대기가 적절한 전달 압력이 될 수 있게 한다. 따라서, 처리 챔버(5) 내의 공정의 단계는 동일한 전달 압력이 유지되기 때문에 기판(4)의 진입을 허용하기 위해 수정될 필요가 없다.
또한, 제4 단계(104)에서 1차 펌핑을 향한 가스의 유동 방향을 유지하도록 질소와 같은 중립 가스를 주입하는 것이 가능하다.
제1 및/또는 제2 및/또는 제3 특성 임계치는 미리 정해진 시간 간격일 수 있다. 다르게는 또는 추가적으로, 제1 및/또는 제2 및/또는 제3 특성 임계치는 미리 정해진 압력 레벨이다.
도 4는 시간의 함수로서 로드 로크(2) 내의 압력 감소의 곡선(C)을 도시하는 그래프이다.
그래프 상의 초기 시간(t0)에서 기판(4)의 대기는 대기압(Pa)에 있다.
제1 단계(101)에서, 기판(4)의 환경의 압력은 펌핑 속도가 제한된 1차 펌프(14)에 의해 대기압보다 낮은 압력(P1)까지 느린 펌핑에 의해 강하된다. 예를 들어 약 50 파스칼의 압력(P1)은, 제1 특성 임계치 너머에서는 과도하게 빠른 1차 펌핑에 의한 오염의 위험성이 더 이상 존재하지 않는다고 생각되는 제1 특성 임계치에 대응한다.
그리고 나서 제2 단계(102)에서, 기판(4)의 환경의 압력은, 펌핑 속도가 더 이상 제한되지 않는 1차 펌프(14)에 의해 압력(P1) 아래인 대기압보다 낮은 압력(P2)까지 빠르게 펌핑함으로써 강하된다. 따라서, 빠른 1차 펌핑이 시작될 때 시간(t1)에서의 압력 강하 곡선의 기울기에 분기점이 존재한다. 예를 들어 약 0.1 파스칼의 압력(P2)은, 제2 특성 임계치 너머에서 터보분자 펌프가 어떤 손상의 위험도 없이 최대 속도에서 작동할 수 있는 제2 특성 임계치에 대응한다.
그리고 나서 제3 단계(103)에서, 기판(4)의 환경의 압력은 2차 펌프(15)에 의해 약 10-4 파스칼의 대기압보다 낮은 압력(P3)으로 감소된다. 터보분자 펌프(15)에 의해 펌핑이 실행되는 시간(t2)에서 압력 강하 곡선의 기울기에 제2 분기점이 관찰된다.
제4 단계(104)에서, 제3 특성 임계치를 지나가는 시간(t3)에서 기판(4)의 환경의 압력은 약 10-2 파스칼의 1차 진공 압력에 대응하는 전달 압력(P4)으로 다시 상승한다. 압력(P4)은 중립 가스의 주입으로 1차 펌핑에 의해 얻어진다. 제3 특성 임계치는 예를 들어, 챔버(3)의 압력이 대기압보다 낮은 압력(P3)에 도달한 후 수 초의 시간 간격(D)의 말단에 대응한다.
이는 챔버(3) 내의 전체 압력을 빠르게 감소시키고, 따라서, 마스킹된 시간 간격에서 수증기 부분 압력을 빠르게 감소시킨다. 또한, 터보분자 펌프(15)는 최대 작동 속도로 일정하게 유지되고 1차 진공 압력에서만 로드되며, 그 결과, 사용 수명이 증가되고, 챔버(3)와 연통되게 될 때 시간이나 효율의 낭비가 없어진다. 또한, 표준 터보분자 펌프(15)를 사용하는 것이 가능하다.
따라서, 본 압력 강하 방법은 간단하고, 실시하기에 비싸지 않으며, 로드 로크를 위한 고속 펌핑 사이클을 제공하도록 신뢰도에 대한 산업 규제를 만족시키면서 기판의 컨디셔닝을 개선하기 위해, 전달 압력 미만의 저압으로 빠르게 전이시키는 데 사용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 장비의 로드 로크 내의 압력을 대기압으로부터 대기압보다 낮은 전달 압력으로 강하시키는 방법이며,
    상기 로드 로크(2)는 적어도 하나의 기판(4)이 대기압에 위치되는 챔버(3)와, 1차 펌프(14)와 터보분자 펌프(15)를 포함하는 가스 펌핑 시스템(13)을 포함하고, 터보분자 펌프의 흡기부(17)는 제1 고립 밸브(18)를 통해 챔버(3)에 연결되고, 터보분자 펌프의 이송 측부(19)는 상기 1차 펌프(14)의 상류에서 1차 펌핑 회로(20)에 연결되고,
    상기 가스 펌핑 시스템(13)은 상기 터보분자 펌프(15)의 바이패스 회로(21)를 더 포함하고, 상기 바이패스 회로(21)는 한편으로는 상기 제1 고립 밸브(18)의 상류의 상기 챔버(3)와 연통하고, 다른 한편으로는 상기 1차 펌핑 회로(20)와 연통하며, 작동될 수 있는 유동 제한 수단을 포함하는 제2 고립 밸브(22)를 포함하고,
    상기 1차 펌핑 회로(20)는 터보분자 펌프(15)의 이송 측부(19)와 바이패스 회로(21) 사이에 위치된 제3 고립 밸브(23)를 포함하며,
    상기 방법은,
    펌핑 속도가 제한되는 상기 1차 펌프(14)의 상기 바이패스 회로(21)를 통해 대기압으로부터 제1 특성 임계치까지 제1 1차 펌핑을 실행하기 위해 상기 제1 및 제3 고립 밸브(18, 23)는 폐쇄되고, 유동 제한 수단이 작동되기 위한 상기 제2 고립 밸브(22)는 개방되며, 상기 작동하는 터보분자 펌프(15)의 상기 흡기부(17)는 상기 챔버(3)로부터 고립되고, 상기 터보분자 펌프(15)의 상기 이송 측부(19)는 1차 펌프(14)로부터 고립되는, 제1 단계(101)와,
    제1 단계(101)에 이은 제2 단계(102)에서, 상기 제2 고립 밸브(22)의 유동 제한 수단은 제2 1차 펌핑을 실행하기 위해 무력화되고, 제2 1차 펌핑은 터보분자 펌핑의 고립을 유지하면서 상기 제1 단계에서보다 빠르게 제2 특성 임계치까지 펌핑하는, 제2 단계와,
    상기 제2 단계(102)에 이은 제3 단계(103)에서, 챔버(3)가 상기 1차 펌프(14)로부터 고립된 상태로 1차 펌핑의 상류의 상기 터보분자 펌핑에 의해 2차 펌핑을 실행하기 위해 상기 제1 및 제3 고립 밸브(18, 23)는 개방되고 상기 제2 고립 밸브(22)는 폐쇄되는, 제3 단계를 포함하는
    압력 강하 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제3 단계(103)에 이은 제4 단계(104)를 포함하고,
    상기 제4 단계(104)에서, 상기 제1 고립 밸브(18)는 폐쇄되고, 유동 제한 수단이 무력화되기 위한 상기 제2 고립 밸브(22)는 제3 특성 임계치에 도달할 시 터보분자 펌프가 고립된 상태로 1차 펌핑을 회복하기 위해 개방되는
    압력 강하 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제4 단계(104) 동안 중립 가스가 주입되는
    압력 강하 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및/또는 제2 및/또는 제3 특성 임계치는 미리 정해진 시간 간격인
    압력 강하 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및/또는 제2 및/또는 제3 특성 임계치는 미리 정해진 압력 레벨인
    압력 강하 방법.
  6. 제2항과의 조합을 고려했을 때, 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 1차 펌핑은 상기 로드 로크(2)가 기판(4)의 언로딩을 요구하는 신호를 받을 시 재시작되는 것을 특징으로 하는
    압력 강하 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 압력 강하 방법을 실시하기 위한 장비이며,
    로드 로크(2)를 포함하고,
    상기 로드 로크(2)는, 적어도 하나의 기판(4)의 환경의 압력을 대기압으로부터 대기압보다 낮은 전달 압력으로 강하시키기 위한 챔버(3)와, 전달 압력에서 기판(4)을 처리 챔버(5) 내로 전달하기 위해 상기 로드 로크(3)와 연통하는 적어도 하나의 처리 챔버(5)를 포함하고,
    상기 로드 로크(2)는 1차 펌프(14)와 터보분자 펌프(15)를 포함하는 가스 펌핑 시스템(13)을 포함하고, 터보분자 펌프의 흡기부(17)는 제1 고립 밸브(18)를 통해 챔버(3)에 연결되고, 터보분자 펌프의 이송 측부(19)는 상기 1차 펌프(14)의 상류에서 1차 펌핑 회로(20)에 연결되고,
    상기 가스 펌핑 시스템(13)은 상기 터보분자 펌프(15)의 바이패스 회로(21)를 더 포함하고, 상기 바이패스 회로(21)는 한편으로는 상기 제1 고립 밸브(18)의 상류의 상기 챔버(3)와 연통하고, 다른 한편으로는 상기 1차 펌핑 회로(20)와 연통하며, 작동될 수 있는 유동 제한 수단을 포함하는 제2 고립 밸브(22)를 포함하고,
    상기 1차 펌핑 회로(20)는 터보분자 펌프(15)의 이송 측부(19)와 바이패스 회로(21) 사이에 위치된 제3 고립 밸브(23)를 포함하고,
    상기 가스 펌핑 시스템(13)은 상기 고립 밸브(18, 22, 23)를 제어하기 위한 수단을 또한 포함하는
    압력 강하 방법을 실시하기 위한 장비.
  8. 제7항에 있어서,
    제2 고립 밸브(22)는 제1 컨덕턴스를 갖는 제1 주 밸브와, 상기 주 밸브로부터 분기되고 상기 제1 컨덕턴스보다 낮은 제2 컨덕턴스를 갖는 제2 제한 밸브를 포함하는
    압력 강하 방법을 실시하기 위한 장비.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 챔버(3) 내의 가스의 특성 인자의 센서(25)의 적어도 하나의 출력 신호(26)의 함수로서 상기 밸브(18, 22, 23)를 제어하기 위한 처리 유닛(24)을 포함하는
    압력 강하 방법을 실시하기 위한 장비.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 밸브(23)는 상기 터보분자 펌프(15)의 이송 개구와 상호작용하도록 상기 터보분자 펌프(15)의 주연 케이싱 내로 통합되는 것을 특징으로 하는
    압력 강하 방법을 실시하기 위한 장비.
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