로봇및센서실습 · 반도체장비전공 · CHAPTER 10

Load Lock
진공 형성과 압력 센서

대기와 진공을 잇는 유일한 문. Pump Down으로 배기하고, Vent로 되돌리며, 두 밸브는 절대 동시에 열리지 않습니다.
이 강의 — 압력을 맞춰야만 문이 열리는 이유, 그리고 이를 지키는 Vacuum 인터록을 다룹니다.
대기 760 LOAD LOCK ATM V TM V 진공 0.01
01 · 왜 필요

대기와 진공 사이의 방

1
직접 이으면 무너진다 대기와 진공을 바로 연결하면 진공이 순식간에 깨집니다.
2
작은 방에서 압력 전환 웨이퍼를 Load Lock에 넣고, 그 방만 압력을 바꿔 통과시킵니다.
3
본진공은 보존 Transfer Chamber의 진공은 건드리지 않습니다.
비유 — 잠수함의 에어록. 바깥 물과 안쪽 공기를 작은 방으로 분리해 오갑니다.
02 · 압력 전환

Pump Down과 Vent

Pump Down (배기)

진공측으로 보낼 때. 펌프로 공기를 빼 목표 진공(예: 1×10⁻² Torr)까지 낮춥니다.

Vent (주입)

대기측으로 뺄 때. 질소를 넣어 대기압(760 Torr)까지 올립니다.

Pump Down 7600.01 Torr
03 · 규칙

두 밸브는 절대 동시에 열리지 않습니다

!
Vacuum Interlock 대기압인데 진공측(TM) 밸브를 열려 하면 ALM-314로 거부.
!
반대도 금지 진공 상태(700 Torr 미만)에서 대기측(ATM) 밸브를 열려 하면 ALM-311로 거부.
!
동시 개방 금지 한쪽이 열린 채 다른 쪽을 열려 하면 ALM-312 / 315.
✓
순서 ATM 열고 웨이퍼 넣기 → ATM 닫기 → Pump Down → TM 열기.
핵심 — "압력이 맞아야 문이 열린다." 압력 센서가 목표에 닿았는지 확인 후에만 밸브가 허가됩니다.
개요 · 시뮬레이터의 기준값

압력 숫자 네 개만 기억하면 된다

본진공은 못 건드린다

Transfer Chamber의 진공은 늘 유지돼야 합니다. 그래서 중간 방(Load Lock)에서만 압력을 바꿉니다.

작은 방의 경제성

웨이퍼 하나 들어갈 작은 방만 배기/주입하면 되니 빠르고 효율적입니다. 시뮬레이터의 정상 배기는 약 3초.

센서 LED — 700 Torr 미만이면 Pressure Sensor, 1 Torr 미만이면 Vacuum Sensor가 켜집니다.
압력의미허가되는 것
760 Torr대기압 · Vent 목표—
≥ 700 Torr대기로 본다대기측(ATM) 밸브 열기
≤ 1 Torr진공으로 본다진공측(TM) 밸브 열기
1.0E-2 TorrPump Down 목표배기 완료 로그
9초배기 제한시간넘으면 ALM-701
01 · 구조

두 개의 문을 가진 방

1
ATM 밸브 대기측 문.
2
TM 밸브 진공측 문.
3
압력 센서 방 안의 현재 압력.
철칙 — 두 문이 동시에 열리면 진공이 무너집니다. 절대 금지.
02 · Pump Down

배기 — 대기에서 진공으로

1
ATM 닫기 웨이퍼 넣고 대기측 문을 닫는다.
2
펌프 가동 공기를 빼 목표 압력까지 낮춘다.
3
도달 확인 압력 센서가 목표(≤1×10⁻² Torr)에 닿아야 TM 개방 허가.
Timeout — 9초 안에 1.0E-2 Torr에 못 닿으면 ALM-701(Vacuum Timeout). 명령이 아니라 설비(펌프·누설) 문제를 의심합니다(14강).
03 · Vent

벤트 — 진공에서 대기로

질소 주입

TM 닫은 뒤 질소를 넣어 대기압(760 Torr)까지 천천히 올립니다.

왜 천천히

급격한 압력 변화는 웨이퍼를 흔들 수 있어 부드럽게 조절합니다.

완료 — 대기압 도달 후에야 ATM 밸브를 열 수 있습니다.
04 · 인터록

압력이 맞아야 문이 열린다 — Load Lock 알람 전체

코드하려던 동작거부 이유
ALM-311대기측(ATM) 밸브 열기압력이 700 Torr 미만 — 아직 대기압이 아님
ALM-314진공측(TM) 밸브 열기압력이 1 Torr 초과 — 아직 진공이 아님
ALM-312 / 315한쪽이 열린 채 다른 쪽 열기양쪽 동시 개방 금지
ALM-308 / 309Pump Down대기측 / 진공측 밸브가 열려 있음
ALM-310Vent진공측 밸브가 열려 있음 — TM에 질소가 들어감
ALM-303 / 304EFEM / 진공 로봇이 Load Lock으로 Extend그쪽 밸브가 닫혀 있음
ALM-313 / 316밸브 닫기로봇 팔이 Load Lock 안에 들어가 있음
실습 — 대기압에서 진공측 밸브를 열어 ALM-314, 배기 후 대기측 밸브를 열어 ALM-311, 대기측을 연 채 Pump Down으로 ALM-308. 훈련 ②가 바로 이 세 개입니다.
05 · 순서

올바른 통과 순서

① ATM 열기 · 투입 ATM 열림TM 닫힘 ② ATM 닫기 닫힘닫힘 ③ Pump Down 배기 ↓ 760 → 0.01 Torr ④ TM 열기 · Pick 진공측 열림 → 진공 로봇
역방향(웨이퍼가 나올 때) — TM 닫기 → Vent(질소 주입) → ATM 열기. 들어온 길을 정확히 거꾸로 되짚습니다.
06 · 흔한 문제

Load Lock에서 자주 나는 문제

증상원인 후보가르는 관찰
ALM-701 Pump Timeout펌프 성능 저하압력이 수십 Torr에서 멈추고, 펌프를 멈추면 그대로 머문다
ALM-701 Pump Timeout누설(Leak)펌프를 멈추면 압력이 스스로 올라간다
밸브 거부 311 / 314압력 조건 미충족 (명령 순서 문제)상태창 압력값 — Vent / Pump 완료 전인가?
Extend 거부 303 / 304밸브를 안 열고 팔을 뻗음밸브 상태 표시와 Valve 로그
진단 — 311·314·303은 사람의 순서 문제, 701은 설비 문제입니다. 압력 센서 값과 로그를 함께 봅니다(14강). 훈련 ③에서 잰 정상 배기 시간(약 3초)이 비교 기준입니다.
개념 · 진공 기초

Torr — 진공을 재는 단위

1
대기 = 760 Torr 우리가 사는 압력.
2
공정 진공 = 0.01 Torr 이하 대기의 수만 분의 1.
3
왜 진공 공기 분자가 웨이퍼를 오염·산란시키지 않도록.
감각 — 숫자가 작을수록 더 높은 진공(공기 적음)입니다.
개념 · 펌프

진공은 어떻게 만드나 — 두 단계

러핑(1차)

대기에서 중간 진공까지 큰 흐름으로 빼냅니다.

하이 배큠(2차)

중간 진공에서 고진공까지 정밀하게 낮춥니다.

왜 두 단계 — 한 종류 펌프로 전 구간을 효율적으로 못 커버하기 때문.
개념 · 곡선

Pump Down 곡선 읽기

1
처음엔 빠르게 공기가 많아 압력이 급히 떨어짐.
2
뒤로 갈수록 느리게 목표 근처에서 완만.
!
안 떨어지면 누설·오염 의심(14강 Timeout).
760시간
개념 · 사이클타임

Load Lock이 곧 병목일 수 있다

펌프·벤트에 시간

압력 전환은 즉시가 아닙니다. 이 시간이 장비 처리량(throughput)을 좌우.

듀얼 Load Lock

방을 둘 두어 하나가 펌핑하는 동안 다른 하나로 처리해 대기를 줄입니다.

관점 — 이송 설계는 "어디서 기다리게 되나"를 줄이는 싸움.
개념 · 안전

왜 두 밸브 동시 개방이 치명적인가

1
진공 붕괴 대기가 진공으로 쏟아져 챔버 오염·정지.
2
웨이퍼 비산 급격한 기류가 웨이퍼를 날릴 수 있음.
그래서 — 이 조건은 소프트뿐 아니라 하드웨어로도 막는 안전 인터록.
실습 미션

10강에서 직접 해볼 것

1
인터록 확인 대기압에서 진공측 밸브 열기 → ALM-314.
2
Pump Down 1.0×10⁻² Torr 이하까지 배기.
3
Vent 다시 대기압(≥759 Torr)까지 복귀.
4
훈련 탭 3개 ① 대기↔진공 한 바퀴 · ② 진공 인터록 3종 · ③ 배기 시간 측정.
완료 기준 — 배기·벤트 왕복과 인터록 확인, 그리고 훈련 3개를 통과하면 10강 종료. 훈련 ③에서 잰 정상 배기 시간이 14강 고장 진단의 기준선이 됩니다.
정리 · 자가 점검

10강에서 남길 것

1
압력 전환 Pump Down / Vent.
2
두 밸브 규칙 동시 개방 금지, 압력 맞아야 개방(ATM ≥700 · TM ≤1 Torr).
3
알람 두 종류 311·314·308은 순서 위반, 701은 펌프·누설 같은 설비 문제.

Q1 · Q2 · Q3

① 대기압에서 진공측 밸브가 안 열리는 이유는? → 1 Torr 초과, ALM-314.
② 배기 직후 대기측 밸브를 누르면? → ALM-311, 먼저 Vent.
③ 701이 떴을 때 펌프 고장과 누설을 가르는 관찰은? → 펌프를 멈췄을 때 압력이 오르는가.

다음 강 — 11강 진공 이송: 이제 진공 로봇이 웨이퍼를 챔버로 나릅니다.