KR20070069902A - 수소 퍼지 장치를 가지는 반도체 장치 제조 장비 - Google Patents

수소 퍼지 장치를 가지는 반도체 장치 제조 장비 Download PDF

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Abstract

수소 공급 라인을 가지는 공정 챔버와 상기 공정 챔버와 개폐 장치를 통해 연결되며 퍼지용 운반 가스 공급 라인과 벤트를 포함하는 퍼지 장치가 구비된 준비 공간을 가지는 반도체 장치 제조 장비에서, 퍼지 장치의 퍼지용 운반 가스 공급 라인의 공급구가 상기 준비 공간의 중간 부분이나 하부 공간에 설치되고, 상기 벤트의 입구가 상기 준비 공간의 상부에 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조 장비가 개시된다. 이때, 상부는 공간의 체적을 기준으로 절반이 되는 수평면의 위쪽을 의미할 수 있고, 벤트는 상부에서도 공간의 제일 위쪽인 상단에 위치할 수 있다.
본 발명에 따르면, 벤트 위치와 퍼지 가스 공급구의 위치만을 변경하면서 수소와 같은 가벼운 가스에 대해서는 퍼지 효율을 획기적으로 높이고, 기존의 산소와 같은 가스에 대해서는 퍼지 효율의 저하가 거의 없게 된다. 따라서, 공정 장비에서 보다 원활하게 퍼지가 이루어질 수 있고, 퍼지에 소요되는 시간이 많이 감소되어 장비 가동률이 향상되는 효과가 있다.

Description

수소 퍼지 장치를 가지는 반도체 장치 제조 장비{Equipment for making semiconductor device having hydrogen purge apparatus}
도1은 공정 챔버와 로드록 챔버 및 이들을 연결하는 이송 챔버가 구비된 반도체 장치 제조 장비의 예를 나타내는 평면도,
도2는 종래의 반도체 장치 제조 장비의 로드록 챔버 및 이송 챔버의 퍼지 장치 설치 형태를 나타내는 장비 일부에 대한 단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에서의 퍼지 장치를 나타내는 단면도,
도 4는 본 발명의 일 실시에에서의 퍼지용 운반 가스 공급구 형태를 설명하기 위한 측면도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10:로드록 챔버 20: 이송챔버
30:게이트 밸브 40: 공정 챔버
110,210,210':공급구 130,230: 벤트
140: 수소 센서 211: 노즐
본 발명은 반도체 장치 제조 장비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공정에 사용되는 수소를 장비 공간에서 퍼지하여 제거할 수 있는 퍼지 장치를 가지는 반도체 장치 제조 장비에 관한 것이다.
도1은 공정 챔버와 로드록 챔버 및 이들을 연결하는 이송 챔버가 구비된 반도체 장치 제조 장비의 예를 나타내는 평면도이다.
두 개의 로드록 챔버(10)가 각각 이송 챔버(20)와 접하고, 다른 쪽에는 공정 챔버(40)가 게이트 밸브(30)를 통해 이송 챔버(20)와 접한다. 이송 챔버에는 로봇 아암(25)이 설치되며, 로봇 아암(25)의 웨이퍼와 접하는 첨부가 로드록 챔버(10) 및 공정 챔버(40)로 투입될 수 있다.
도2는 종래의 반도체 장치 제조 장비의 로드록 챔버 및 이송 챔버의 퍼지 장치 설치 형태를 나타내는 장비 일부에 대한 단면도이다.
이러한 구성을 가지는 장비 가운데 일부의 공정 챔버에는 수소 가스가 공급되는 경우가 있다. 가령, 실리콘 산화막을 형성한 상태에서 산화막과 실리콘 사이의 계면 처리를 위한 어닐링 단계에서 수소가 공급되어 결정 결함을 치유하는 역할 을 할 수 있으며, 이런 공정을 위해 도1과 같은 장비가 이용될 수 있다.
이런 장비에서는 공정 가스인 수소가 챔버 외에서 웨이퍼와 함께 유입되는 외기와 화합하여 폭발을 일으킬 수 있으므로 공정 챔버 외에 장비의 다른 부분인 로드록 챔버 및 이송 챔버에 도2에 나타나는 것과 같이 공정 챔버에서 나온 수소 가스를 제거하기 위한 퍼지 장치가 구비된다.
이런 장비에서의 공정이 이루어지는 한 예를 살펴보면, 먼저 SMIF(Standard Mechanical Interface:미도시)) 장치에서 로드록 챔버(10)로 웨이퍼(100)가 반입되어 장착된다. 이때, 외기의 산소가 웨이퍼(100)와 함께 로드록 챔버(10)로 유입될 수 있다. 웨이퍼(100)를 반입하기 위해 열려진 로드록 챔버(10)의 문(12)이 닫기고, 로드록 챔버(10) 내에서는 유입된 산소를 제거하기 위해 로드록 챔버(10)와 이송 챔버(20)의 질소 공급 라인의 공급구(110)에서 일정 시간 공급된다. 공급된 질소는 산소와 섞여 벤트(130) 입구로 흐르며 배출된다. 따라서 퍼지를 통해 산소가 제거된다.
로드록 챔버(10)에서 웨이퍼(100)가 이송 챔버(20)에 설치된 로봇 아암(25)에 파지되어 이송 챔버를 거쳐 공정 챔버(40) 앞쪽의 게이트 밸브(30)쪽으로 이동한다. 그러면, 게이트 밸브(30)가 열리고 로봇 아암이 웨이퍼(100)를 공정 챔버(40) 내의 척에 웨이퍼를 놓는다. 이때, 공정 챔버(40) 내의 수소 가스가 게이트 밸브(30)를 통해 이송 챔버(20) 및 로드록 챔버(10)로 유입된다.
웨이퍼가 공정 챔버에 놓이면 로봇 아암이 이송 챔버쪽으로 후퇴하고 게이트 밸브가 닫힌다.
공정 챔버에서 웨이퍼 처리가 완료되면 게이트 밸브, 로봇 아암 등 장비 내 장치는 역순으로 움직이면서 웨이퍼를 로드록 챔버로 돌려주게 된다. 장비에 따라서는 로봇 아암은 수평으로만 작용하고, 웨이퍼 카세트는 로드록 챔버에서 엘리베이터에 놓여 웨이퍼 한장을 처리할 때마다 수직으로 한 단계씩 상승, 하강할 수 있다.
한 카세트의 웨이퍼들이 모두 처리되면, 카세트는 역순으로 로드록 챔버에서 SMIF로 전달된다.
한편, 공정 챔버(10)에서 유입된 수소 가스를 제거하기 위해 이송 챔버(20와 로드록 챔버(10)에는 퍼지용 운반 가스 공급 라인의 공급구(110)를 통해 질소 가스가 일정 시간 유입되어 벤트(130)쪽으로 흐르게 된다. 즉, 수소 퍼지가 이루어지게 된다. 가령, 카세트(60)를 SMIF로 반출하기 위해 로드록 챔버(10)의 문(12)을 개방하면 외기를 통해 로드록 챔버10)로 산소가 유입되는데 로드록 챔버 및 이송 챔버에 공정 챔버(40)에서 유입된 수소가 잔존하면 폭발을 일으키게 된다. 따라서, 필요한 시점마다 질소 가스 공급을 통한 수소 퍼지가 이루어져야 한다.
그런데, 도2와 같이 기존 장비에서 로드록 챔버(10)와 이송 챔버(20)의 질소 가스 공급 라인의 공급구(110)는 공간의 상부에 위치하며, 벤트(130) 입구는 공간의 하부에 설치되어 있다. 이런 퍼지 장치는 산소나 기타 공기와 비슷한 비중을 가지는 가스의 제거에는 문제가 없을 것이나, 수소와 같은 가벼운 기체를 제거하는 데에는 효율이 떨어진다. 즉, 수소를 제거하기 위해 질소 가스의 소비가 늘어나고, 시간이 오래 걸릴 수 있으며, 한편으로 퍼지 시간이나 질소 가스 공급이 충분하지 못하면 수소가 잔존하여 폭발의 위험성이 높아질 수 있다.
또한, 기존에는 장비의 질소 공급 라인의 공급구(110) 노즐이 하나의 작은 포트로 이루어져 여러 방향으로 질소를 분사하지 못하여 부분적으로 수소 제거 효율이 높지 못한 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 종래 장비의 퍼지 장치의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 수소의 퍼지 효율을 높일 수 있는 퍼지 장치를 가진 반도체 장치 제조 장비를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 수소의 퍼지 효율을 높여 안전성을 증대시키고, 공정 비용을 절감할 수 있는 퍼지 장치를 가진 반도체 장비 제조 장비를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 수소 공급 라인을 가지는 공정 챔버와 상기 공정 챔버와 개폐 장치를 통해 연결되며 퍼지용 운반 가스 공급 라인과 벤트를 포함하는 퍼지 장치가 구비된 준비 공간을 가지는 반도체 장치 제조 장비에서, 퍼지 장치의 퍼지용 운반 가스 공급 라인의 공급구가 상기 준비 공간의 중간 부분이나 하부 공간에 설치되고, 상기 벤트의 입구가 상기 준비 공간의 상부에 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상부는 공간의 체적을 기준으로 절반이 되는 수평면의 위쪽을 의미할 수 있고, 벤트는 상부에서도 공간의 제일 위쪽인 상단에 위치할 수 있다.
본 발명에서 퍼지용 가스의 공급구는 준비 공간의 하단에 위치할 수 있고, 공급구의 형태가 상하로 길게 형성되면서 노즐 자체의 형태가 상하로 길게 형성되거나, 상하로 많은 개별 노즐이 배치되도록 이루어질 수 있다. 또한, 노즐은 공급구에서 여러 방향을 향하도록 복수 개로 이루어질 수 있다. 가령, 파이프 형태의 공급구에서 노즐이 방사상으로 설치되는 경우를 생각할 수 있다.
이하 도면을 참조하면서 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에서의 퍼지 장치를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시에에서의 퍼지용 운반 가스 공급구 형태를 설명하기 위한 측면도이다.
종래의 경우를 나타내는 도2의 단면도와 같이 장비의 준비 공간은 수직으로 높이 형성되는 로드록 챔버(10)와 이와 연통되는 이송 챔버(20)로 구분된다. 로드록 챔버(10)에는 카세트(60)가 출입하는 문(12:입구)이 있고, 카세트(60)는 수직 이동 가능한 엘리베이터(13)에 수직으로 놓인다. 로드록 챔버(10) 하부에 엘리베이터(13)를 움직이는 축과 모터(미도시)가 있으며, 축의 일정 구간 이동부는 로드록 챔버(10)의 기밀을 위해 벨로즈 실(Bellows seal)로 밀폐된다.
먼저 미도시된 SMIF(Standard Mechanical Interface) 장치에서 로드록 챔버로 웨이퍼(100)가 반입되어 엘리베이터(13)의 다이에 카세트(60)가 장착된다. 이때, 카세트(60) 내에서 웨이퍼(100)는 수직으로 배열된다. 웨이퍼를 반입하기 위해 열려진 로도록 챔버의 문(12)이 닫기고, 로드록 챔버(10) 내에서는 유입된 산소를 제거하기 위해 질소가 일정 시간 공급된다. 질소는 로드록 챔버(10)의 중간 부분과 하부에 설치된 퍼지용 운반 가스 라인의 단부를 이루는 공급구(210)를 통해 장비의 준비 공간, 즉, 로드록 챔버(10)와 이송 챔버(20)에 공급된다. 공급구(210)는 퍼지 효율을 높이기 위해 로드록 챔버와 이송 챔버의 복수 개소에 설치될 수 있다.
공급된 질소는 산소와 섞여 벤트(230) 입구로 흐르며 배출된다. 따라서 퍼지를 통해 산소가 제거된다. 벤트(230) 입구는 로드록 챔버(10) 측벽의 상단부에 설치된다. 산소나 질소는 큰 비중 차이가 없으므로 공간 내에서 공급되는 질소의 양과 압력에 의해 희석되고 배출되고, 이런 경우, 벤트(230)의 위치는 중요하지 않다.
로드록 챔버에서 웨이퍼가 이송 챔버에 설치된 로봇 아암에 파지되어 이송 챔버를 거쳐 공정 챔버 앞쪽의 게이트 밸브쪽으로 이동한다. 그러면, 게이트 밸브가 열리고 로봇 아암이 웨이퍼를 공정 챔버 내의 척에 웨이퍼를 놓는다. 이때, 공정 챔버 내의 수소 가스가 게이트 밸브를 통해 이송 챔버 및 로드록 챔버로 유입된다.
웨이퍼가 공정 챔버에 놓이면 로봇 아암이 이송 챔버쪽으로 후퇴하고 게이트 밸브가 닫힌다. 공정 챔버에서 웨이퍼 처리가 완료되면 게이트 밸브, 로봇 아암 등 장비 내 장치는 역순으로 움직이면서 웨이퍼를 로드록 챔버로 돌려주게 된다.
웨이퍼(100)가 한장씩 진행되면서 엘리베이터(13)가 한칸씩 상승, 하강하게 된다. 따라서, 로봇 아암은 수평으로만 작용하고, 이송 챔버는 로드록 챔버와 같이 높게 형성될 필요가 없다. 한 카세트의 웨이퍼들이 모두 처리되면, 카세트는 역순으로 로드록 챔버에서 SMIF로 전달된다.
로드록 챔버(10)의 문(12)이 열리고, 웨이퍼 카세트(60)가 SMIF로 이송되기 전에 공정 챔버에서 유입된 수소 가스가 퍼지를 통해 제거된다. 이송 챔버(20)와 로드록 챔버(10)에서는 퍼지용 운반 가스 라인을 통해 질소 가스가 일정 시간 준비 공간을 이루는 로드록 챔버와 이송 챔버로 유입된다. 유입된 가스는 일부 수소와 섞이는 부분도 있으나 질소가 무거우므로 유입된 질소 가스는 준비 공간의 하부를 차지하면서 수소 가스를 위로 몰아 준비 공간 상단부에 있는 벤트(230)로 먼저 빠져나가도록 한다. 계속되는 질소 유입에 의해 일부 질소와 섞인 수소가 차례로 벤트(230)를 통해 외부로 제거된다. 즉, 수소 퍼지가 이루어지게 된다.
본 발명에 따르면 짧은 시간 내에 수소가 준비 공간 밖으로 배출되고, 퍼지가 계속되면서 잔존하는 미량의 수소도 점차 희석되어 제거된다.
한편, 준비 공간 내에 전체적으로 질소가 빠르게 확산되도록 하는 방법으로서 퍼지용 운반 가스 공급구(210)의 갯수를 복수로 하여 공간 내의 여러 곳에 분포시키거나, 공급구(210)의 형태가 상하로 길게 형성되면서 노즐 자체의 형태가 상하로 길게 형성되거나, 도4와 같이 상하로 길게 형성된 공급구(210')에 많은 개별 노즐(211)이 배치되도록 이루어질 수 있다. 또한, 노즐(211)은 공급구(210')에서 여러 방향을 향하도록 복수 개로 이루어질 수 있다. 가령, 파이프 형태의 공급구에서 노즐(211)이 방사상으로 설치되는 경우를 생각할 수 있다.
본 발명에서 수소 가스를 감지하는 수소 센서(140)는 수소가 밖으로 배출되는 벤트 입구와 함께 있거나, 인근의 준비 공간 상단에 위치하는 것이 바람직하다.
퍼지가 잘 이루어지면 규정된 시간의 퍼지 과정에서도 수소가 잔류하여 센서에 수소가 감지되고, 장비가 다음 공정으로 이어지지 못하고 셧다운 되며, 장비 이용율이 낮아지는 문제가 없어진다.
본 발명에 따르면, 벤트 위치와 퍼지 가스 공급구의 위치만을 변경하면서 수소와 같은 가벼운 가스에 대해서는 퍼지 효율을 획기적으로 높이고, 기존의 산소와 같은 가스에 대해서는 퍼지 효율의 저하가 거의 없게 된다.
따라서, 공정 장비에서 보다 원활하게 퍼지가 이루어질 수 있고, 퍼지에 소요되는 시간이 많이 감소되어 장비 가동률이 향상되는 효과가 있다. 또한, 퍼지가 잘 이루어져 잔류 가스에 의한 사고 위험성을 줄일 수 있다.

Claims (5)

  1. 수소 공급 라인을 가지는 공정 챔버와 상기 공정 챔버와 개폐 장치를 통해 연결되며 퍼지용 운반 가스 공급 라인과 벤트를 포함하는 퍼지 장치가 구비된 준비 공간을 가지는 반도체 장치 제조 장비에서,
    상기 퍼지 장치의 상기 벤트의 입구가 상기 준비 공간의 상부에 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조 장비.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 퍼지용 운반 가스 공급 라인의 공급구가 상기 준비 공간의 중간 부분이나 하부 공간에 복수 개가 분포하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조 장비.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 벤트는 상기 준비 공간의 상부에서도 상단에 수소 감지 센서와 함께 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조 장비.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 퍼지용 가스의 공급구는 상기 준비 공간에서 상하로 길게 형성되고,
    노즐 자체의 형태가 상하로 길게 형성되거나, 상하로 많은 개별 노즐이 배치 되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조 장비.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 노즐은 복수 개의 개별 노즐이 상기 공급구에서 방사상으로 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조 장비.
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