(57)【要約】【課題】ウェハの汚染及び損傷を防止する半導体素子製造用ロードロックチャンバーの真空／パージ方法を提供する。【解決手段】密閉雰囲気をなすロードロックチャンバーと、ロードロックチャンバーに連結された配管ラインを通じて真空圧を提供する真空ポンプと、ロードロックチャンバーに連結されたガス供給管を通じてパージガスを提供するガス供給部と、真空圧提供とパージガスの提供を制御するように配管とガス供給管にそれぞれ設置される制御バルブと、真空ポンプ、ガス供給部及び制御バルブの駆動を制御する制御部とを備える半導体製造設備におけるロードロックチャンバーの真空／パージ方法において、ロードロックチャンバー内部の圧力を変化させる時点で真空圧とパージガスの提供を相互に連動して進行する段階と、真空圧とパージガスの提供のうちいずれか一つの提供を漸進的に減らし遮断する段階とを含む。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉雰囲気をなすロードロックチャンバーと、前記ロードロックチャンバーに連結された配管を通じて、印加される制御信号に応じて真空圧を提供する真空ポンプと、前記ロードロックチャンバーに連結されたガス供給管を通じて、印加される制御信号に応じてパージガスを提供するガス供給部と、印加される制御信号に応じて真空圧提供及びパージガス提供を制御するために前記配管及び前記ガス供給管にそれぞれ少なくとも一つ設置される制御バルブと、前記真空ポンプ、前記ガス供給部及び前記制御バルブの駆動を制御する制御部とを備える半導体素子製造設備におけるロードロックチャンバーの真空／パージ方法であって、
前記ロードロックチャンバーの内部の圧力を変化させる時点で真空圧及びパージガスの提供を相互に連動させて進行する段階と、
前記真空圧又は前記パージガスの提供のうちいずれか一つの提供を漸進的に減らし遮断する段階と、
を含むことを特徴とする半導体素子製造用ロードロックチャンバーの真空／パージ方法。
【請求項２】
前記ロードロックチャンバーの内部への真空圧及びパージガスの提供は、所定設定時間の間に前記ロードロックチャンバーの内部の圧力変化を防止するように相互に均衡を維持し、漸進的にその提供量を増大させることによりなされることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子製造用ロードロックチャンバーの真空／パージ方法。
【請求項３】
前記ロードロックチャンバーの内部を真空圧状態から大気圧状態に形成するためには、前記真空圧の提供を前記パージガスの提供よりも所定時間以上に速く進行することを特徴とする請求項１に記載の半導体素子製造用ロードロックチャンバーの真空／パージ方法。
【請求項４】
前記ロードロックチャンバーの内部を大気圧状態から所定の真空圧状態に形成するためには、前記パージガスの提供を前記真空圧の提供よりも所定時間以上に速く進行することを特徴とする請求項１に記載の半導体素子製造用ロードロックチャンバーの真空／パージ方法。
【請求項５】
前記真空圧の提供はニドルバルブで制御することを特徴とする請求項１に記載の半導体素子製造用ロードロックチャンバーの真空／パージ方法。
【請求項６】
前記パージガスの提供はソレノイドバルブで制御することを特徴とする請求項１に記載の半導体素子製造用ロードロックチャンバーの真空／パージ方法。
【請求項７】
前記ロードロックチャンバーを真空圧状態から大気圧状態に形成する過程において、前記真空圧の提供は前記配管上に設けられた制御バルブの開閉速度を制御することによりなされることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子製造用ロードロックチャンバーの真空／パージ方法。
【請求項８】
前記真空圧又は前記パージガスの提供のうちいずれか一つの提供を漸進的に減らし遮断する段階において、その遮断までの時間を設定して段階を進行することを特徴とする請求項１に記載の半導体素子製造用ロードロックチャンバーの真空／パージ方法。
【請求項９】
前記ガス供給管に連結される前記ロードロックチャンバーの内部には前記ガス供給管から供給されるパージガスを前記ロードロックチャンバーの内部に均一に分布するためのディヒューザーが設置されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子製造用ロードロックチャンバーの真空／パージ方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生産ラインの大気圧雰囲気と工程条件の真空圧雰囲気との間の圧力変化を仲裁するロードロックチャンバーにおいて、流体の流れによるウェハの汚染及び損傷を防止することができる半導体素子製造用ロードロックチャンバーの真空／パージ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に半導体素子は、ウェハ上に写真、食刻、拡散、化学気相蒸着、イオン注入、金属蒸着などの工程を選択的且つ反復的に行う過程を経ることによって作られる。
このように半導体素子として製造されるまでにウェハはカセットに載置されて、各工程を行うそれぞれの製造設備に移送されるだけでなく、各製造設備内でもその内部に設置されたロボット手段により工程実行に必要な位置に移送される。
【０００３】
このようなウェハの移送関係において、所定の真空圧雰囲気を工程条件とする製造設備に対しウェハを効果的に搬入及び搬出するためには、製造設備の一側に生産ラインの大気圧雰囲気と製造設備内の真空圧雰囲気とを仲裁するためのロードロックチャンバーを利用するのが通常的である。
上述のように、生産ラインの大気圧雰囲気と工程条件の真空圧雰囲気との間を区分及び区画して、その内部を真空／パージ関係として仲裁するロードロックチャンバーの従来技術について、添付の図面を参照して説明する。
【０００４】
まず図４に示すように、一般のロードロックチャンバー１０の構成は、生産ラインと接する一側部位に、複数のウェハＷを載置したカセットＣの取入及び取出ができるように選択的に開閉される第１ドア１２ａを備える。
又、ロードロックチャンバー１０の他側部位（通常的に具備された第１ドア１２ａの相対側部位）には真空圧雰囲気をなし、隣接する工程チャンバー１４又はトランスファーチャンバー１６との間にウェハＷの取入及び取出しができるように選択的に開閉される第２ドア１２ｂを備える。
【０００５】
そして、ロードロックチャンバー１０は、側部所定部位に内部へ真空圧を提供する真空ポンプ１８と配管２０が連結され、他の所定部位には内部を大気圧に形成するためパージガスを供給するガス供給部２２とガス供給管２４が連結される。
さらに、前記配管２０とガス供給管２４上には制御部（図面の単純化のため省略する）の信号に従いロードロックチャンバー１０に対する流体の流れを制御する制御バルブ２６ａ、２６ｂがそれぞれ設置される。
【０００６】
このような構成からロードロックチャンバー１０に対する真空／パージ関係を説明する。図５に示すように、第１ドア１２ａが開放された状態で工程実行を目的とする複数のウェハＷを載置したカセットＣが生産ラインからロードロックチャンバー１０内へ搬入されると（ＳＴ１００）、制御部は第１ドア１２ａを遮断してロードロックチャンバー１０内部を密閉された雰囲気に形成する（ＳＴ１０２）。
【０００７】
次いで、制御部は前記ガス供給管２４上の制御バルブ２６ｂを遮断した状態で真空ポンプ１８と配管２０上の制御バルブ２６ａとを制御して真空圧を提供し（ＳＴ１０４）、同時にロードロックチャンバー１０内部の圧力状態をセンシング手段（図面の単純化のため省略する）を用いて測定すると共にその水準が設定された真空圧水準、即ち、工程チャンバー１４及びトランスファーチャンバー１６に対応する水準に至るようにする（ＳＴ１０６）。
【０００８】
このようにロードロックチャンバー１０内部の圧力が一定水準に至ると、制御部は第２ドア１２ｂを選択的に開閉し（ＳＴ１０８）、隣接する工程チャンバー１４又はトランスファーチャンバー１６内のロボットＲを制御してウェハＷを取出し、継続的に工程進行に必要な位置に移送する（ＳＴ１１０）。
【０００９】
以後、制御部は工程済みのウェハＷがロードロックチャンバー１０内のカセットＣに載置されるように移送する（ＳＴ１１２）。上記の過程によりロードロックチャンバー１０内に搬入された各ウェハＷがそれぞれの過程を終えカセットＣに載置されると、制御部は第２ドア１２ｂを遮断する（ＳＴ１１４）。
【００１０】
前記配管２０上の制御バルブ２６ａを遮断した状態でガス供給管２４上の制御バルブ２６ｂの制御とセンシング手段を通じた測定とでパージガスを供給することにより（ＳＴ１１６）、ロードロックチャンバー１０内部を生産ラインと同じ水準に至るように所定の大気圧雰囲気を形成する（ＳＴ１１８）。
【００１１】
そして、ロードロックチャンバー１０内部が生産ラインの大気圧雰囲気に対応する圧力状態になると、制御部はカセットＣをロードロックチャンバー１０から取出すことができるように第１ドア１２ａを開放する（ＳＴ１２０）。一連の過程を反復して行う。
【００１２】
上記の過程中ロードロックチャンバー１０内部は、真空圧水準から大気圧に又は大気圧から真空圧水準に変換する過程において、まずロードロックチャンバー１０内部を真空圧水準に形成するために、パージガスを供給するガス供給管２４上の制御バルブ２６ｂを遮断した状態で配管２０上の制御バルブ２６ａを開放することにより真空圧の提供がなされる。
【００１３】
相対的にロードロックチャンバー１０内部を大気圧水準に形成するためには、前記配管２０上の制御バルブ２６ａを遮断して、これ以上の真空圧が提供されない状態でガス供給管２４上の制御バルブ２６ｂを開放してパージガスを提供することによりなされる。
【００１４】
しかし、上記の前者の場合のように、パージガスの提供を遮断した状態で密閉されたロードロックチャンバー１０内部に真空圧が急に提供されると、ロードロックチャンバー１０内部の温度は瞬間的に約−４０℃水準に至る。このとき、ロードロックチャンバー１０内に残存する空気及び各種ガスは瞬間的な温度低下の影響を受けて凝固されながらパーティクルに形成される。これらパーティクルは急な真空圧の提供に従う渦流現象により飛び上がると共に流動し、ウェハＷ及びロードロックチャンバー１０の内部を汚染または損傷させる要因として作用する。
【００１５】
このため、前記配管２０上にはロードロックチャンバー１０に対する急な真空圧の提供を防止するため、初期真空圧提供過程で真空圧の提供が徐々になされるようにし、所定時間を決めて漸次的に真空圧の提供を増大させるシステムがあった。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、このようなシステムの構成は単に真空圧の提供時間を遅延させる程度であり、所定時間が経過した以後、真空圧の提供水準は急激に増大されてロードロックチャンバー１０内の渦流現象を誘発するため、ウェハＷ及びロードロックチャンバー１０の汚染および損傷は依然として存在する。
【００１７】
一方、相対的に後者の場合のように、ロードロックチャンバー１０内部を真空圧水準から大気圧水準に形成する関係においても、真空圧の提供を遮断した状態で急に供給されるパージガスが内部に残存する各種ガス及びパーティクルと共に渦流現象を誘発することにより、上記の前者の場合のようにウェハＷ及びロードロックチャンバー１０内部の汚染及び損傷を招来するという問題点があった。
【００１８】
そこで、本発明の目的は、ロードロックチャンバーの内部の圧力状態を変化させる過程でロードロックチャンバー内部の渦流現象を抑制して、それに従うパーティクルなどの飛散及び流動によるウェハとロードロックチャンバー内の汚染及び損傷を防止することができる半導体素子製造用ロードロックチャンバーの真空／パージ方法を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため本発明の半導体素子製造用ロードロックチャンバーの真空／パージ方法は、密閉雰囲気をなすロードロックチャンバーと、前記ロードロックチャンバーに連結された配管を通じて、印加される制御信号に応じて真空圧を提供する真空ポンプと、前記ロードロックチャンバーに連結されたガス供給管を通じて、印加される制御信号に応じてパージガスを提供するガス供給部と、印加される制御信号に応じて真空圧提供とパージガス提供を制御するために前記配管とガス供給管にそれぞれ少なくとも一つ設置される制御バルブと、前記真空ポンプ、ガス供給部及び制御バルブの駆動を制御する制御部とを備える半導体素子製造用ロードロックチャンバーの真空／パージ方法をであって、前記ロードロックチャンバー内部の圧力を変化させる時点で真空圧とパージガスの提供を互いに連動させて進行する段階と、前記真空圧とパージガスの提供のうちいずれか一つの提供を漸次に減らし遮断する段階とを含む。
【００２０】
又、前記ロードラックチャンバーの内部への真空圧とパージガスの提供は、所定設定時間の間に前記ロードロックチャンバーの内部の圧力変化を防止するように互いに均衡を維持し、漸次にその提供量を増大させることによりなされる。
そして、前記ロードロックチャンバー内部を真空圧状態から大気圧に形成するためには、前記真空圧の提供を前記パージガスの提供よりも所定時間以上に速く進行するのが好ましく、前記ロードロックチャンバー内部を大気圧状態から所定の真空圧に形成するためには前記パージガスの提供を前記真空圧の提供よりも所定時間以上に速く進行するのが好ましい。
【００２１】
さらに、前記真空圧の提供はニドルバルブで制御し、前記パージガスの提供はソレノイドバルブで制御するのが好ましい。
一方、前記ロードロックチャンバーを真空圧状態から大気圧に形成する過程において前記真空圧の提供は、前記配管上に具備された制御バルブの開閉速度を制御することによりなされる。
【００２２】
又、前記真空圧とパージガスの提供のうちいずれか一つの提供を漸進的に減らし遮断する段階において、その遮断までの時間を設定して段階を進行するのが好ましい。
そして、前記ガス供給管に連結される前記ロードロックチャンバー内部には前記ガス供給管から供給されるパージガスが前記ロードロックチャンバー内部に均一に分布されるようにするディヒューザーを設置するのが効果的である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について図面を用いて詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施例によるロードロックチャンバーに対する真空／パージ過程を示す流れ図であり、図２は図１の過程における真空圧とパージガスの提供関係を説明するための模式図であり、図３は図１の過程中におけるロードロックチャンバーの大気圧形成に対する真空圧提供の制御関係を説明するための模式図であり、従来と同じ部分に対しては同じ符号を付し、それに従う詳しい説明は省略する。
【００２４】
本実施例によるロードロックチャンバーの真空／パージ過程をみると、図４又は図１に示すように、第１ドア１２ａが開放された状態で、工程実行を目的とする複数のウェハＷを載置したカセットＣが生産ラインからロードロックチャンバー１０内に取り入れられると（ＳＴ２００）、制御部は第１ドア１２ａを遮断してロードロックチャンバー１０内部を密閉雰囲気に形成する（ＳＴ２０２）。
【００２５】
次いで、制御部は上記のガス供給部２２につながるガス供給管２４上の制御バルブ２６ｂと、真空ポンプ１８につながる配管２０上の制御バルブ２６ａとを制御してパージガスと真空圧を相互に連動させて提供する（ＳＴ２０４）。
このとき、ロードロックチャンバー１０内に同時多発的に提供されるパージガスと真空圧の提供は、図２に示すようにロードロックチャンバー１０内の圧力変化を防止するようにすることが必要であり、即ち、瞬間的なパージガスの提供と真空圧の提供により局部的でも渦流現象が発生しないようにすると共に、パージガスを含んだロードロックチャンバー１０内の残存ガスの流れが自然に真空圧の提供される配管２０方向へ流動するようにすることが必要である。
【００２６】
さらに、上記のパージガスの提供と真空圧の提供の水準は、互いに均衡を維持する状態で全体的な真空圧形成時間を短縮するために、漸進的にその提供量を増大させることが必要である。
そこで、提供されるパージガスと共にロードロックチャンバー１内の残存ガスは渦流現象を誘発せず、配管２０方向への一定な流れをもつ。
又、上記のように、ロードロックチャンバー１０内部を大気圧状態から所定の真空圧水準に形成する過程において、その流れの方向性の形成を補助するために、パージガスの提供を真空圧の提供よりも所定時間以上に速く進行するようにし、その時間を約０．１−１．５秒程度に設定するのが好ましい。
【００２７】
このようにパージガスと真空圧の提供が一定水準に至ると、制御部は、図４又は図１に示したように、パージガスの提供水準を漸進的に減らし、つまり所定時間経過後に遮断する（ＳＴ２０６）。
このとき、パージガスの提供はロードロックチャンバー１０内に残存する各種ガスの流れを配管２０に向かうように誘導するためのものであり、その提供水準を漸進的に減らし、つまりその提供を遮断してもロードロックチャンバー１０内の残存ガスはその流れ性を維持する。
【００２８】
従って、パージガスの提供に対する時間を設定して管理すると、より迅速な真空圧の提供がなされて、ロードロックチャンバー１０内の圧力状態を所望の水準までに渦流現象を抑制しつつ速く形成することができる。
上記のように、パージガスの提供が中断されて真空圧が継続して提供される過程において制御部は、ロードロックチャンバー１０内部の圧力状態をセンシング手段を用いて測定し、その水準が設定された真空圧水準、即ち工程チャンバー１４及びトランスファーチャンバー１６に対応する水準に至るように真空圧の提供を制御する（ＳＴ２０８）。
【００２９】
このようにロードロックチャンバー１０内部の圧力が一定水準に至ると、制御部は第２ドア１２ｂを選択的に開閉し（ＳＴ２１０）、隣接する工程チャンバー１４又はトランスファーチャンバー１６内のロボットＲを制御することによりウェハＷを取出して、継続的に工程進行に必要な位置に移送する（ＳＴ２１２）。
【００３０】
次いで、制御部は工程済みのウェハを順次ロードロックチャンバー１０内のカセットＣに載置するように移送する（ＳＴ２１４）。
このような過程を通じてロードロックチャンバー１０内に搬入された各ウェハＷがそれぞれ工程を終えて全てカセットＣに載置されると、制御部は第２ドア１２ｂを遮断する（ＳＴ２１６）。これを通じてロードロックチャンバー１０内部が密閉された雰囲気をなすと、制御部は前記配管２０上に設置された制御バルブ２６ａとガス供給管２４上に設置された制御バルブ２６ｂとを互いに連動させるように制御し、パージガスと真空圧の提供を並行する（ＳＴ２１６）。
【００３１】
このような過程はロードロックチャンバー１０内部の圧力状態を真空圧水準から大気圧に転換させるための準備過程であり、上記の真空圧形成過程と同様にパージガスの提供と真空圧の提供を、ロードロックチャンバー１０内に残存する各種ガスの渦流が発生せずロードロックチャンバー１０内部の圧力変化を防止する程度に相互間の提供関係の均衡を維持するようにし、その提供水準を所定時間の間に漸進的に増大させる。
このとき、上記の真空圧の提供に対する制御は、配管２０上に設置された制御バルブ２６ａの開閉速度を調節することによりなされるが、相対的にニドルバルブをさらに具備して使用することによりなされることもできる。
【００３２】
次いで、制御部は配管２０上に設置された制御バルブ２６ａを制御して、設定された時間内に漸進的に真空圧の提供水準を減らして最終的に遮断する（ＳＴ２２０）。この過程を通じてパージガスがロードロックチャンバー１０内に安定的に提供されるだけでなく、パージガスの提供とその方向性を有する流れにより、第２ドア１２ｂの開放によって流入した各種有害性ガスが配管２０を通じて排出され、ロードロックチャンバー１０内部はパージ状態となる。
【００３３】
そして、継続的に提供されるパージガスはロードロックチャンバー１０の内部圧力を上昇させる。この過程で制御部はロードロックチャンバー１０内部の圧力状態をセンシング手段を通じて確認し、生産ラインの圧力状態と同等な水準にあるように制御する（ＳＴ２２２）。ロードロックチャンバー１０と生産ラインの圧力状態が相互に同等な水準に至ると、制御部は上記の第１ドア１２ａを開放して（ＳＴ２２４）、複数のウェハＷを載置したカセットＣを取出できるようにする。このような一連の過程は反復的に進行される。
【００３４】
一方、上記の真空／パージ過程において、パージガスの提供がなされるロードロックチャンバー１０の内部には、提供されるパージガスがその内部に全体的に均一にパージされるようにすると共にその流れが配管２０に向かうようにする一般のディヒューザーをさらに設置することもできる。
【００３５】
上記の過程中ロードロックチャンバー１０内部は、真空圧水準から大気圧又は大気圧から真空圧水準に変換する過程において、そのための真空圧とパージガスの提供が連動して同時に進行されることにより、ロードロックチャンバー１０内に残存する各種ガスの流れを誘導提示する。
【００３６】
以後に所定の設定時間を通じていずれか一つの提供を漸次的に減らすようにした後、他の一つの提供を継続的に進行させて設定された圧力に形成することにより、渦流によるウェハＷの損傷及び汚染が予防される。
以上具体的な実施例に対してのみ詳しく説明したが、本発明の技術的思想の範囲内で上述の実施例を変形及び変更できるのは本発明が属する分野の当業者には明白なものであり、そのような変形及び変更は本発明の特許請求範囲に属するといえる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、ロードロックチャンバー内部の圧力状態を変化させる過程において、真空圧とパージガスの提供を制御してその流れ性が提示されることにより、パージガスを含んだロードロックチャンバー内に残存する各種ガスの渦流現象が防止され、それに従うパーティクルの飛散及び流動によるウェハとロードロックチャンバー内の汚染及び損傷を防止し得るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による半導体素子製造用ロードロックチャンバーの真空／パージ方法を示す流れ図である。
【図２】本発明の実施例による半導体素子製造用ロードロックチャンバーの真空／パージ方法における真空圧とパージガスの提供関係を示す模式図である。
【図３】本発明の実施例による半導体素子製造用ロードロックチャンバーの真空／パージ方法におけるロードロックチャンバーの大気圧形成に対する真空圧提供の制御関係を示す模式図である。
【図４】一般のマルチチャンバー構造を有する半導体素子製造設備のロードロックチャンバー構成とそれに従う真空／パージシステムを概略的に示す断面図である。
【図５】一般の半導体素子製造用ロードロックチャンバーの真空／パージ方法を示す流れ図である。
【符号の説明】
１０　ロードロックチャンバー
１８　真空ポンプ
２０　配管
２２　ガス供給部
２４　ガス供給管
２６　制御バルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004146781.tif 000005
【図４】
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【図５】
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