KR100240196B1 - 반도체 처리실의 제거 가능한 셔터 장치 - Google Patents

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Abstract

증착 혹은 에칭장치용 선회 가능한 셔터 장치는 처리실내에 설치되고 회수된 위치와 확장된 위치 사이에 셔터판을 운반하기에 적합한 셔터용 기구를 포함하고 상기 확장된 위치에서 셔터판은 승강 조립체에 의해서 결합되고 처리될 기판의 경우와 마찬가지로 보통 도금구멍을 폐쇄하는 위치로 이동된다. 새로운 기판이 처리되기 위해 장착될때, 승강 조립체는 셔터용 기구위의 셔터판 후미보다 낮추어지고 보통 조절되고 처리되는 공정의 방법에서 벗어난 회수된 위치로 구동된다. 셔터판은 기하학적으로 기판의 형상과 비슷하고 같은 승강조립체에 의해서 조절되므로, 기판을 진공실내부 및 외부로 이송하기 위해 사용된 똑같은 자동 왕복기구는 시스템을 폐쇄시킴 없이 주기적으로 처리된 셔터판을 제거하고 새로운 셔터판으로 교체하는데 사용된다. 본 발명의 주요한 장점은 기판이 처리되는 동안 기판에 의해서 폐쇄되는 처리구멍을 셔터판이 똑같이 폐쇄하는 것이다. 즉 "섀도우" 되는 것이다.

Description

반도체 처리실의 선회 가능한 셔터장치
제1도는 종래 기술의 처리실 및 셔터장치를 도시한 개략적인 단면도.
제2도 및 제3도는 본 발명에 따른 처리실 및 셔터장치를 도시한 측면도 및 평면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10, 40 : 하우징 12 : 차폐기
17 : 가열판 18, 56 : 승강조립체
19, 57 : (지지용)집게 20 : 보울(Bowl)
32, 32' : 셔터 42 : 진공실
62 : 보조진공실 66 : 셔터판
본 발명은 기판표면 처리장치에 관한 것이며, 특히 반도체 처리 혹은 다른 증착 및 에칭 처리실의 기판 노출용 구멍을 폐쇄하는데 사용되는 선회 가능한 셔터장치에 관한 것이다.
반도체 처리산업에서, 반도체 웨이퍼는 진공실에 배치되고 금속성 재료는 전기적으로 양극에서 이탈하여 반도체 웨이퍼상에 부착되는 스퍼터링 기술을 사용함으로써 금속 혹은 금속산화물로 반도체 웨이퍼의 표면을 입히는 것이 일반적이다.
웨이퍼는 보통 자동화 기구에 의해서 처리실 내부 및 외부로 왕복된다. 종래의 실시는 웨이퍼가 처리실로 삽입되거나 처리실에서 배출될 때마다 도금처리를 방해하거나, 스퍼터링 공정이 계속되는 경우에, 웨이퍼가 점유하는 구멍을 폐쇄하기 위한 어떤 형태의 셔터 기구가 제공된다.
첫번째 경우에 있어서, 주요 단점은 시스템의 처리량이 감소되는 것이며, 그 이유는 도금공정을 준비하고 마무리하는데 시간이 많이 걸리기 때문이다.
두번째 경우를 실행하는 장치가 제1도에 도시되어 있고, 하우징(10) 및 폐쇄부(12)에 의해서 형성된 진공실을 포함하며, 폐쇄부(12)의 하부표면은 시스템의 양극(anode)으로 작용하는 금속판(14)에 의해서 형성되어 있다. 또한, 웨이퍼(16)상에 스퍼터되는 재료원이 도시되어 있고 상기 웨이퍼(16)는 4개의 지지용 집게(19)를 갖는 승강 조립체(18)에 의해서 가열판(17)위에 지지되는 것이 도시되어 있다. 시스템의 음극은 보울(bowl)(20)에 의해서 형성되며 상기 보울(20)은 그 안에 형성된 중앙 구멍을 가지고 있다. 보울(20)의 하부에 놓여 있는 것은 환형의 결합용 기구(24)이고, 상기 환형의 결합용 기구(24)는 거의 내부가 둥글게 형성된 립(26)을 갖으며, 상기 립(26)은 웨이퍼(16)가 승강 조립체(18)에 의해서 점선(16')으로 도시된 바와 같이 도금 위치로 상승될때 웨이퍼(16)의 테두리와 결합되기에 적합하다. 가열판(17)은 실선으로 도시된 하부위치와 웨이퍼(16')근처의 상부위치 사이를 점선으로 도시된 바와 같이 이동할 수 있다.
웨이퍼(16)를 제거하고 교체하는 동안 도금용 구멍(22)를 폐쇄하기 위해서, 보통 측면에 위치된 셔터(32)는 점선(32')으로 표시된 지점으로 이동되어서 도금이온의 통로를 막는다. 도금재료는 셔터(32), 음극(20) 및 결합용 링(24)의 표면상에 증착되므로, 셔터(32)는 충분한 거리를 갖고서 이러한 부재위에 설치되어서 이러한 부재와의 접촉을 막는다. 따라서, 셔터(32)가 효율적이기 위해서는 웨이퍼 보다 훨씬 커야만 한다. 이것은 셔터에 의해서 덮여진 결합용 기구의 내부 외주 표면부는 셔터가 제위치에 있는 동안에 수리될 수 없음을 의미한다. 따라서, 진공실은 결합기구에 접근하기 위해서 주기적으로 개방되어져야만 한다.
더욱이, 반응가스가 진공실로 유입되고 금속이온과 반응하여 금속산화물을 형성하는 경우에, 셔터상에 도금되는 산화물은 약간 부서지기 쉬워서 제거되지 않는다면 부서지고 박편으로 벗기어져서 실을 오염시킨다. 따라서, 특정한 셔터는 짧은 시간동안만 사용될 수 있고 이 시간후 진공실은 웨이퍼가 교체될 수 있도록 개방되어야 한다. 물론 이것은 장치의 효율을 제한하고 시스템의 신뢰성을 제한하게 된다.
비슷한 장치에 에칭 및 다른 증착공정을 수행하기 위해서 사용되고 상기된 것과 같거나 비슷한 단점을 갖는다.
간단히 하면, 본 발명의 바람직한 실시예는 처리실 내의 설치된 셔터기구를 포함하며, 상기 셔터 기구는 회수된 위치 및 확장된 위치 사이에서 처리되는 웨이퍼 혹은 다른 기판의 형성을 갖춘 셔터판을 운반하기에 적합하며, 상기 회수된 위치 및 확장된 위치 사이에서 셔터판은 승강 조립체에 의해서 결합되고 이것은 마치 웨이퍼가 도금 또는 다른 처리를 받는 것과 같이 보통 처리구멍을 폐쇄하는 위치까지 움직인다.
새로운 기판이 처리되기 위해서 배치되도록 준비되었을때, 승강 조립체는 셔터 이송기구 상의 셔터판 후미를 하강시키고 셔터판은 보통 기판 취급 및 처리공정에서 벗어나는 회수된 위치로 이동된다. 셔터판은 처리될 기판과 기하학적으로 비슷하고 같은 승강조립체에 의해서 취급되므로, 진공실의 내부 및 외부로 기판을 이동시키기 위해 사용된 것과 같은 자동 셔터용 기구는 시스템을 폐쇄시킴이 없이 사용된 셔터판을 주기적으로 제거하고 새로운 판으로 대체하는데 사용될 수 있다. 본 발명의 주요한 잇점은 처리가 진행되는 동안 셔터판은 기판에 의해서 폐쇄된 똑같은 처리용 구멍을 폐쇄, 즉 "섀도우(shadow)"된다는 점이다.
제2도를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예가 반도체 웨이퍼 상에 코팅되는 금속을 스퍼터하기 위해 적합한 장치가 도시되어 있다. 이러한 실시예에서, 하우징(40)은 진공처리실(42)을 형성하고, 하우징이 상부는 금속이 양극판(44)에서 웨이퍼(46")의 상부 표면상에 스퍼터되는 스퍼터링 구역을 형성한다. 진공실(424)은 양극판(44)을 포함하는 양극조립체(43)에 의해서 상부가 개폐 가능하며, 양극판(44)은 하우징(40)의 상부에 형성되어 있는 원형구멍(45)까지 뻗어있다. 폐쇄기(43)는 절연성 링(47)에 의해 하우징(40)과 전기적으로 절연되고 탄성 0 형 링(49)에 의해서 하우징(40)을 밀폐하고 스퍼터링 구역(48)은 양극판(44), 음극 및 웨이퍼 클램프(52)로 형성되며, 상기 음극은 기저부에 형성되어 있는 중앙 구멍(36)을 가지는 보울(50)을 형성하며, 상기 웨이터 클램프(52)의 내부외주(37)는 도금 구멍(38)을 형성한다. 양극 및 음극은 본 기술분야에서 공지된 방법으로 서로 전기적으로 연결되어 있다.
진공실(42)내에는 웨이퍼 가열판(54) 및 웨이퍼를 지지하는 4개의 집게를 포함하는 승강 조립체(56)가 설치되어 있다. 가열판(54)은 작동기(58)에 의해서 실선으로 도시된 하부 위치와 정위치에 있는 웨이퍼(46")의 바로 아래에 위치된 점선(54')으로 도시된 상부위치 사이를 왕복 이동된다.
하기된 바와같이, 승강조립체(56)는 작동기(59)에 이해서 실선으로 도시된 하부위치와 점선(56')으로 도시된 상부위치 사이를 왕복 이동하게 된다.
하우징(40)의 한쪽면으로 연장된 것은 자동 웨이퍼 이송기구(53)의 왕복판(51)용 연결통로의 수단(41)이며, 웨이퍼 이송기구(53)는 웨이프를 실선(51')으로 도시한 바와 같이 슬릿(55)을 통해서 진공실(42) 내부 및 외부로 이동시킨다.
제2도에 도시된 바와 같이, 하우징(40)의 우측면으로 연장되어 있는 것은 보조진공실(62)을 형성하는 확장된 하우징(60)이고 상기 보조 진공실(62)은 슬릿(64)에 의해서 진공실(42)과 연결되어서 셔터판(66) 및 이와 병합된 이송팔(68)용 회수격실을 형성한다. 이송팔(68)은 회전 작동기(72)의 회전가능한 축(70)과 연결되며, 제3도에 더욱 자세히 도시되어 있는 것처럼, 지시된 회수 위치(68)로 부터 가열판(54) 위에 있는 확장위치(68')까지 회전된다.
제2도의 선 3-3을 따라서 일반적으로 취해진 평면도인 제3도를 참조하면, 제2도에 도시되어 있는 종래기술의편리성 및 명확성을 제3도에 도시되어 있는 선 2-2를 취한 단면도로 전개하고 2차원적으로 도시했음을 알 수 있다. 도시된 것처럼, 셔터판(66)은 이송팔의 기저부(67)위에 위치하며, 직립하는 리브(rib) 혹은 립(lip, 69)에 의해서 유지되며, 보조진공실(62)내의 회수된 위치(68)에서 가열판(54)위에 설치되는 확장된 위치(68')까지 회전될 수 있다. 셔터판(66)은 보통 처리되는 웨이퍼와 비슷한 형상의 디스크형이고 금속, 세라믹 혹은 다른 적절한 재료로 제조된다.
작업시, 제2도 및 제3도를 동시에 참조하면, 자동기구(53)의 왕복판(51)의 상부에 장착되어 있는 웨이퍼(46)는 슬릿(55)을 통해서 위치(46')로 이동된 후, 승강 수단의 집게(57)에 의해서 판(51)으로 부터 (구멍(38)에 있는)도금되는 위치(46")로 올려질 수 있다. 제3도를 참조하면, 왕복판(51)이 위치(51')에 존재하기 위해서 왕복판(51)을 받아들일 수 있는 공간을 제공하기 위하여 지점(63)이 개방되어 있는 팔을 포함하는 요크형 구조체를 승강 조립체(56)는 포함한다. 왕복판(51)이 회수되자마자, 가열판(54)은 웨이퍼(46")의 바닥면 바로 아래의 웨이퍼 가열 위치까지 올려질 수 있다. 새김눈(59)은 올림 조립체의 집게(57)를 받아들일 수 있는 공간을 제공하기 위하여 가열판(54)에 제공된다. 웨이퍼, 승강 조립체 및 가열판은 도금공정이 수행되기 위한 예정된 시간동안 올려진 위치에 머무르며 도금공정이 수행된 후 가열판(54)은 내려지며, 자동왕복판(51)은 위치(51')로 다시 삽입되고, 승강조립체(56)는 웨이퍼(46")를 위치(46')에 도시된 것처럼(제2도 참조)내린다. 승강 조립체(56)는 웨이퍼(46')가 집게(57)에서 떨어져서 왕복판(51)에 의해서 회수될 수 있을 때까지 계속 내려진다.
웨이퍼(46')가 왕복판(51)에 의해서 가열판(54)의 상부에서 떨어지자 마자, 작동기(72)는 팥(68) 및 셔터판(66)이 가열판(54)의 위에 위치해서 집게(57)와 일직선이 되도록 회전하기 위해서 여기화 될 수 있다. 그리고 작동기(59)는 승강 조립체(56)를 셔터판(66)과 맞물리게 되도록 올리기 위해서 여기화 되고, 위에 올려진 셔터판(66)을 팔(68)에서 떨어져서 웨이퍼(46")가 차지하고 있는 도금 위치로 계속 이동시킨다. 이것은 도금용 구멍(38)을 효과적으로 밀폐시키고 시스템을 계속적으로 작동시킨다. 새로운 웨이퍼가 도금될 준비가 되면, 공정 사이클은 역순환되고, 셔터판은 보조진공실(62)로 회수되고, 새로운 웨이퍼가 도금될 위치로 이동된다.
웨이퍼(46")를 제거하고 셔터판(66')으로 교체하는데 필요한 시간이 매우 짧고, 그 역도 마찬가지이므로, 중간 단계에서, 매우 적은양의 도금용 재료만이 개방된 구멍(38)을 통해서 통과한다. 이것은 진공실의 온도 및 압력은 실질적으로 일정하게 되고 웨이퍼의 도금질을 더욱 균일하게 된다는 것을 의미한다.
본 발명의 다른 잇점은 승강 조립체(56)가 웨이퍼와 셔터판들을 똑같은 방법으로 올리고 둘은 실질적으로 크기와 모양이 같으며, 변환 사이클은 주기적으로 바뀌어서 "처리중에" 셔터판을 제거하고 교체한다. 셔터판의 교환이 필요하다면, 셔터판을 이송팔(68) 위로 낮추는 대신에, 이송팔은 측면의 공간으로 움직일 수 있고 왕복판(51)은 가열판(54)위의 위치에 삽입될 수 있다. 그리고 셔터판은 왕복판(51)위로 낮추어지고 이에의해서 배출통 혹은 청정실로 이송될 수 있다. 그리고 새로운 셔터판은 왕복판(51)위에서 진공실(42)로 회송될 수 있으며 상기 진공실(42)에서 셔터판(66)은 승강조립체(56)에 의해서 왕복판(51)으로 부터 올려지고 운송팔(68)위로 낮추어져서 작동역할을 수행한다. 이런 과정은 지금까지 달성하기 어려웠던 시스템의 신뢰성 및 효율의 고도화와 오염의 낮은 수준이 성취되고 유지될 수 있음을 의미한다.
셔터판을 승강시스템 내부 및 외부로 움직이는 바람직한 수단으로서 가동형팔형상이 설명되었지만 셔터판을 승강 조립체 혹은 그 자체가 셔터판을 도금구멍으로 승강되도록 셔터 이송수단의 왕복할 수 있는 판형 혹은 다른 적절한 형이 선택적으로 이용될 수 있다는 것을 알아야 한다. 더욱이, 상기된 기능부재의 새로운 조합은 스퍼터링 적용에 한정되는 것은 아니고 많은 다른 기판증착 및 에칭 처리 혹은 둘중 하나에 제공되기 위해 사용된 비슷한 장치에 적용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
따라서, 이러한 다양한 응용, 변경 및 수정은 당업자들에게 당여한 것이며, 첨부된 청구범위는 이러한 응용, 변경 및 수정에 적용될 수 있을 정도로 광범위하게 해석하여야 한다.

Claims (10)

  1. 코우팅되거나 혹은 다른 방법으로 처리되어지는 표면을 갖는 기판이 배치되어 있는 구멍이 형성된 처리실 및 부처실과, 기판을 상기 구멍으로 이동시키거나 상기 구멍으로부터 이동시키기 위한 수단과, 그리고 처리된 기판이 처리될 기판에 의해서 제거되고 교체되는 동안 상기 구멍을 일시적으로 폐쇄하기 위한 셔터수단을 구비하는 처리장치에 있어서, 상기 셔터수단은, 처리될 기판의 물리적 특성과 실질적으로 비슷한 물리적 특성을 갖는 셔터판과; 상기 셔터판을 기판 대신에 상기 구멍으로 이동하도록 이동시키기 위한 수단과 정렬된 제1위치와 상기 제1위치에서 회수된 제2위치 사이에서 상기 셔터판을 이송하도록 작용하는 셔터판 이송수단을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 처리장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기판은 실질적으로 원형 반도체 웨이퍼이고 상기 셔터판은 상기 웨이퍼의 형상과 실질적으로 동일한 외주크기 및 형상을 갖는 거의 원형판인 것을 특징으로 하는 처리장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 이송수단은 상기 셔터판을 지지하기 위한 회전 가능하게 설치된 플래포옴과, 상기 셔터판을 상기 제1위치 및 상기 제2위치 사이로 이송할때 상기 플래포옴을 회전축에 관하여 회전시키기 위한 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 처리장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한항에 있어서, 상기 장치는 상기 기판을 상기 이동용 수단과 정렬되게 하므로써, 처리될 기판이 상기 이동용 수단위에 설치되고 처리된 기판을 상기 진공실에서 제거하기 위해서 사용되는 운반용 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 처리장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 셔텨판 이송기구는 상기 셔터판을 상기 운반용 수단과 정렬되게 하여서 상기 운반용 수단은 추가적으로 사용된 셔터판을 진공실에서 제거하고 다른 셔터판과 교체하기 위해서 사용되는 것을 특징으로 하는 처리장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 이송수단은 상기 셔터판을 지지하기 위해서 회전 가능하게 설치된 플랫포옴과, 상기 제1위치와 상기 제2위치 사이에 상기 셔터판을 이동시킬때 상기 플랫포옴을 회전축에 관하여 회전시키는 구동 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 처리장치.
  7. 반도체 웨이퍼 장치에 있어서, 처리될 반도체 웨이퍼를 수용하기 위한 구멍을 가지는 처리실을 형성하는 수단과, 상기 구멍내 제1위치와 제2위치 사이에서 처리될 웨이퍼를 이동시키기 위한 수단과, 셔터판과 상기 이동용 수단에 의해 추종되는 경로와 정렬되어 있는 어떤 위치와 상기 위치에서 회수된 어떤 위치 사이에서 상기 셔터판을 이송하기 위한 이송기구를 포함하는 셔터수단을 구비하고, 이에 의하여 상기 웨이퍼가 상기 구멍내에 위치되어 있지 않을때, 상기 셔터판은 보통 상기 웨이퍼가 차지하는 상기 구멍내에 있는 위치로 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 처리장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 이송수단은 상기 셔터판을 지지하기 위한 회전 가능하게 설치된 플랫포옴과, 상기 셔터판을 정렬되어 있는 상기 제1위치와 회수된 위치 사이에 이동시킬때 상기 플랫포옴을 회전축에 관하여 회전시키기 위한 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 처리장치.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 기판을 상기 이동용 수단과 정렬되게 하여 처리될 웨이퍼가 상기 이동용 수단위에 설치되고 처리된 기판을 상기 진공실에서 제거하기 위해서 사용되는 운반용 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 처리장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 이송수단은 상기 셔터판을 상기 운반용 수단과 정렬되게 하여서 상기 운반용 수단은 추가적으로 사용된 셔터판을 진공실에서 제거하고 다른 셔터판과 교체하기 위해서 사용되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 처리장치.
KR1019920007207A 1991-04-30 1992-04-29 반도체 처리실의 제거 가능한 셔터 장치 KR100240196B1 (ko)

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