KR100511800B1 - 반도체 제조 장치 - Google Patents

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KR100511800B1
KR100511800B1 KR10-2000-7006559A KR20007006559A KR100511800B1 KR 100511800 B1 KR100511800 B1 KR 100511800B1 KR 20007006559 A KR20007006559 A KR 20007006559A KR 100511800 B1 KR100511800 B1 KR 100511800B1
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다다히로 오미
마사키 히라야마
타카히사 니타
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다다히로 오미
가부시끼가이샤울트라크린테크놀로지개발 연구소
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Abstract

본 발명은 기체상의 균일한 처리가 가능하고, 장치의 설치 밑면적이 작으며, 유지성이 뛰어난 반도체 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 진공용기로 구성되고, 이 진공용기 밑판에는 적어도 하나 이상의 기체 재치대가 설치되어 이 기체 재치대를 둘러싸듯이 통이 설치되고, 이 통을 승강시키므로써, 이 통과 이 진공용기 천정판 또는 밑판 간의 간격을 변하게 하고, 이 기체 표면 처리를 하기위한 처리실을 구성하는 이 통 안쪽 공간과 이 기체를 이송하기 위한 반송실을 구성하는 이 통 바깥쪽의 공간을 분리시키기위한 하나의 이 통에 있어서 적어도 하나의 통 승강기구를 갖고, 이 반송실은 이 간격을 통해 이 처리실과 이 반송실 간의 이 기체 이송을 행하기위한 기체 이송기구를 구비하며, 이 처리실은 처리실 가스 도입구와 처리실 가스 배기구를 갖고, 이 반송실은 반송실 가스 도입구와 반송실 가스 배기구를 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 제조 장치{SEMICONDUCTOR MANUFACTURING APPARATUS}
본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 기체 상의 균일한 처리가 가능하고, 장치의 설치 바닥 면적이 작으며, 유지성(唯持性)이 뛰어난 반도체 제조 장치에 따른 것이다.
복수의 처리실과 하나의 반송실을 갖는 반도체 제조 장치로서, 도 12에 도시한 클러스터 툴(Cluster tool)이 일반적이다.
(601)은 반입실, (602)는 반출실, (603)은 처리실, (604)는 게이트 판, (605)는 웨이퍼 반송 로보트이다. 이 클러스터 툴에서는 웨이퍼 반송 로보트를 구비한 다각형의 반송실 각 변에 처리실과 반입실 및 반출실이 각각 게이트 판을 통해 접속되어 있다. 대기 상태에서 모든 게이트 판은 닫혀 있고, 각 실은 통상 진공상태로 되어 있다.
웨이퍼의 반출입은 하기와 같이 이루어진다. 우선, 장치 외부의 대기 중에서 복수의 웨이퍼를 넣은 카세트가 반입실 내에 재치되어 있고, 반입실을 진공상태로 한다. 다음으로, 반입실과 반송실 간의 게이트 판이 열리고, 웨이퍼 반송 로보트가 반송 암에 의해 카세트내의 웨이퍼를 1장 꺼내므로써 반송실로 이동시킨다. 처리실과 반송실간 게이트 판을 열고 반송 암에 의해 웨이퍼를 처리실 내의 웨이퍼 스테이지 위에 얹는다. 플라즈마 에칭과 성막 처리 후, 처리된 웨이퍼는 반송 암에의해 다른 처리실과 반출실 내의 카세트로 이송된다.
본 장치는 하기와 같은 문제점을 갖는다. 웨이퍼는 통상적으로 원형이므로, 웨이퍼 전면에서 균일한 처리를 하는 데에는 처리실 내면이 웨이퍼 중심축에 대해 축대칭구조인 것이 바람직하다. 축대칭구조가 아니면, 가스 흐름이 불균일해 지거나, 플라즈마를 이용하는 처리에서는 플라즈마가 편중되거나 하기때문에 균일한 처리를 행할 수 없다. 본 장치에서는 처리실 측벽에 웨이퍼의 반송구를 설치할 필요가 있으므로, 처리실 내면은 전혀 축대칭으로 되어 있지않다. 결과적으로, 웨이퍼면 위에 균일한 처리를 할 수 없고, 반도체 생산의 원료에 대한 제품 비율이 저하한다.
또, 게이트 판을 통해 처리실과 반송실이 접속되므로 웨이퍼 반송로보트와 웨이퍼 스테이지 간 거리가 길다. 이 때문에 스트로크가 긴 대형 웨이퍼 반송로보트가 필요하고, 대형 반송실을 필요로 한다. 더우기 게이트 판이 설치되므로써 장치 전체의 설치밑면적과 장치 제조 비용이 증대한다. 결과적으로 대규모 반도체 생산라인이 필요해지고 초기 투자 비용과 제조 비용의 삭감이 곤란했다.
또, 처리실 내벽이 축대칭구조를 갖고, 장치 설치밑면적이 작은 클러스터 툴의 예로서, 일본특원평 10-169213 호에 기재한 반도체 제조장치가 있다. 웨이퍼 스테이지에는 웨이퍼 온도 제어기구, 웨이퍼 정전 흡착기구, 고주파 인가기구, 웨이퍼 리프트기구 등 여러가지 복잡한 기구가 필요하다. 더우기 이 클러스터 툴에서는 웨이퍼 스테이지를 승강시키는 기구를 장치 아랫면에 설치할 필요가 있다. 이 때문에 장치 아랫면이 밀집하여 유지성이 나쁜 문제점이 있다. 또, 웨이퍼 온도 제어기구, 웨이퍼 정전 흡착기구, 고주파 인가기구, 웨이퍼 리프트기구 등을 웨이퍼 스테이지와 함께 승강시키기 때문에 수명이 짧은 문제가 있다.
본 발명은 기체 상의 균일한 처리가 가능하고, 장치의 설치밑면적이 작고, 유지성이 뛰어난 반도체 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 제조 장치인 일례를 도시하는 모식적인 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 반도체 제조 장치의 B-O-B' 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 반도체 제조 장치의 C-O 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 반도체 제조 장치의 일례를 도시하는 모식적인 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시한 반도체 제조 장치의 B-O-B' 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 반도체 제조 장치의 일례를 도시하는 모식적인 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 반도체 제조 장치의 일례를 도시하는 모식적인 단면도이다.
도 8은 도 7에 도시한 반도체 제조 장치의 B-O-B' 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 반도체 제조 장치의 일례를 도시한 모식적인 단면도이다.
도 10은 도 9에 도시한 반도체 제조 장치의 B-O-B' 단면도이다.
도 11은 도 9에 도시한 반도체 제조 장치의 C-O 단면도이다.
도 12는 종래의 반도체 제조 장치를 도시한 모식도이다.
부호의 설명
101 진공용기
102 진공용기 밑판
103 진공용기 천정판
104 웨이퍼
105 웨이퍼 스테이지
106 벨로우즈
107 통
108 O링
109 통 승강기구
110 샤프트
111 처리실
112 반송실
113 기체 이송 기구
114 샤워 플레이트
115 처리실 가스 도입구
116 처리실 가스 배기구
117 처리실 배기 펌프
118 컨덕턴스(전기 전도율) 조절판
119 반송실 가스 배기구
120 반송실 배기 펌프
121 커버
121 반입실
123 반출실
201 처리실을 갖는 부분
202 기체 이송기구를 갖는 부분
301 래디얼 라인 슬롯 안테나
302 유전체판
303 샤워 플레이트
304 동축도파관
401 영구자석
402 웨이퍼
403 전극
404 고주파전원
501 상부 영구자석
502 하부 영구자석
503 반송실 중의 하부 영구자석
발명을 실시하기 위한 최적의 형태
이하에서는 본 발명에 따른 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명인 반도체 제조 장치는 진공용기로 구성되고,
이 진공용기 밑판에는 적어도 하나 이상의 기체 재치대가 설치되며,
이 기체 재치대를 둘러싸듯이 통이 설치되어서,
이 통을 승강시키는 것에 의해 이 통과 이 진공용기 천정판 또는 밑판 간의 간격을 변화하고,
이 기체표면 처리를 하기 위한 처리실을 구성하는 이 통 내측 공간과 이 기체를 이송하기 위한 반송실을 구성하는 이 통 외측의 공간을 분리시키기 위하여,
하나의 이 통에 있어서 적어도 하나의 통 승강기구를 가지며,
이 반송실은 이 간격을 통해 이 처리실과 이 반송실 간의 이 기체 이송을 하기 위한 기체이송기구를 구비하고,
이 처리실은 처리실 가스 도입구와 처리실 가스 배기구를 가지며,
이 반송실은 반송실 가스 도입구와 반송실 가스 배기구를 갖는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명인 반도체 제조 장치는 진공용기로 구성되고,
이 진공용기 밑판에는 복수의 기체 재치대가 설치되며,
이 기체 재치대를 둘러싸듯이 각각 O링이 재치된 통이 벨로즈를 통해 이 밑판에 접속되어 있어서,
이 통을 승강시키므로써 이 통과 이 진공용기 천정판 사이 간격을 변하게 하고, 이 간격이 최소가 되는 위치에서는 이 O링에 의해 이 기체 표면 처리를 하기위한 처리실을 구성하는 이 통 안쪽의 공간과 이 기체를 이송하기 위한 반송실을 구성하는 이 통 바깥쪽 공간을 기밀(氣密)적으로 분리시키기 때문에 이 통 하나에 있어서 복수의 통 승강구를 갖고,
이 반송실은 이 간격을 통해 이 처리실과 이 반송실 사이의 이 기체 이송을 하기위한 기체 이송기구를 구비하고,
이 처리실은 처리실 가스 도입구와 처리실 가스 배기구를 가지며,
이 반송실은 반송실 가스 도입구와 반송실 가스 배기구를 갖는 것을 특징으로 한다.
실시예 1
도 1에서 도 3은 본 발명에 따른 반도체 제조 장치의 일례를 도시하는 모식적인 단면도이다. 도 1은 도 2의 A-A'단면, 도 2는 도 1의 B-O-O' 단면, 도 3은 도 1의 C-O 단면이다. 도 1에 있어서, (101)은 진공용기, (102)는 진공용기 밑판, (103)은 진공용기 천정판, (104)는 웨이퍼, (105)는 웨이퍼 스테이지, (106)은 벨로즈, (107)은 통, (108)은 O링, (109)는 통 승강기구, (110)은 샤프트, (111)은 처리실, (112)는 반송실, (113)은 기체 이송기구, (114)는 샤워 플레이트, (115)는 처리실 가스 도입구, (116)은 처리실 가스 배기구, (117)은 처리실 배기 펌프, (118)은 콘덕턴스 조절판, (119)는 반송실 가스 배기구, (120)은 반송실 배기 펌프, (121)은 커버, (122)는 반입실, (123)은 반출실이다.
통(107)은 통 승강기구(109)에 의해 승강시킬 수 있다. 도 1에서 도 3의 예에서는 처리실 주변에 3대의 통 승강기구가 설치되어 있지만, 3대에 한정되는 것은 아니다. 대기시 및 처리시에는 도 2와 같이 통(107)은 진공용기 천정판(103)과 접해 있고, O링(108)에 의해 처리실(111)과 반송실(112)은 기밀적으로 떨어져 있다. 웨이퍼 반송시에는 통(107)을 하강시켜서 통(107)과 진공용기 천정판(103) 사이에 간격을 두어, 기체 이송기구(113)의 암에 의해 이 간격을 통해 웨이퍼가 반송된다.
웨이퍼 처리시에는 복수의 처리실 가스 도입구(115)보다 처리실로 소정의 가스가 도입된다. 이 가스는 웨이퍼 스테이지(105)의 주위에서 테이퍼부를 통해 처리실 가스 배기구(116)로부터 처리실 외부로 배기된다. 프로세스실의 하부에는 2대의 처리실 배기 펌프(116)가 각각 콘덕턴스 조절판(118)을 통해 웨이퍼 중심축에 대해 거의 대각의 위치에 설치되어 있다. 단, 처리실 배기 펌프의 대수는 2대에 한정되는 것은 아니다.
웨이퍼 반출입은 하기와 같이 행해진다. 우선, 장치 외부의 대기중에서 복수의 웨이퍼를 넣은 용기가 반입실(122)에 재치되고, 기체 이송기구(113)의 암에 의해 한 장의 웨이퍼가 반입실(122)로부터 꺼내어진다. 다음으로, 통(107)을 하강시키고, 통(107)과 진공용기 천정판(103) 사이에 간격을 둔다. 웨이퍼는 이 간격을 통해 웨이퍼 스테이지(105) 위에 재치된다. 더우기, 통(107)을 상승시키므로써, 다시 처리실(111)과 반송실(112)이 기밀적으로 떨어져 있다. 다음으로, 웨이퍼 스테이지(105) 위 웨이퍼 표면에 플라즈마 에칭, 박막형성 등의 처리가 실시된다. 처리 후는 다시 통 승강기구(109)에 의해 통(107)을 하강시켜서 통(107)과 진공용기 천정판(103) 사이에 간격을 둔 후, 암에 의해 처리한 웨이퍼가 꺼내어진다.
본 장치는 처리실 내면이 웨이퍼 중심축에 대해 완전히 축대칭이 되어 있으므로, 웨이퍼 전면에 걸쳐 균일한 처리를 할 수 있다. 또, 게이트판이 이용되고 있지 않으므로, 장치 전체의 설치 밑면적이 상당히 작다. 예를 들면, 직경 200 mm 웨이퍼 대응의 클러스터 툴의 성치 밑면적은 종래의 클러스터 툴의 거의 1/3이 된다. 더우기, 웨이퍼 스테이지를 승강시키는 기구가 불필요하므로, 장치 하면에 넓고 빈 스페이스가 존재하고 유지성이 뛰어나다.
또한, 도 1부터 도 3의 예에서는, 3대의 처리실과 1대의 반입실, 및 1대의 반출실이 클러스터화되어 있으므로, 각 실의 대수는 꼭 이대로일 필요는 없다.
실시예 2
도 4부터 도 5는 본 발명에 따른 반도체 제조 장치의 일례를 도시하는 모식적인 단면도이다. 도 4는 도 5의 A-A' 단면, 도 5는 도 4의 B-O-O' 단면이다. 진공용기가 처리실을 갖는 부분(201)과 기체 이송기구를 갖는 부분(202)으로 분할할 수 있는 것 외에는 도 1부터 도 3의 예와 동일하다. 처리실을 클러스터 툴에서 분리하여 유지할 수가 있으므로, 도 1부터 도 3의 경우보다도 유지성이 뛰어나다.
실시예 3
도 6은 본 발명에 따른 반도체 제조 장치의 일례를 도시하는 모식적인 단면도이다. 진공용기 중, 처리실을 갖는 부분만이 도시되어 있다. (301)은 래디얼 라인 슬롯 안테나, (302)는 유전체판, (303)은 샤워 플레이트, (304)는 동축도파관이다. 도 4에서 도 5의 장치의 처리실 상부에 플라즈마 여기기구가 설치된 구조로 되어있다. 다른 부분은 도 4에서 도 5와 같다.
샤워 플레이트(303)는 유전체로 구성되어 있다. 마이크로파는 동축도파관(304)에서 래디얼 라인 슬롯 안테나(301)로 급전된다. 래디얼 라인 슬롯 안테나(301)에서 방사된 마이크로파는 유전체판(302)과 샤워 플레이트(303)를 통해 처리실 내로 도입되어 이 마이크로파에 의해 처리실 내에서 플라즈마가 생성된다. 처리실에서는 웨이퍼 위에 플라즈마 에칭, 레지스터 애싱과 플라즈마 CVD(chemical vapor deposition) 등의 처리를 할 수 있다.
실시예 4
도 7부터 도 8은 본 발명에 따른 반도체 제조 장치의 일례를 도시하는 모식적인 단면도이다. 도 7은 도 8의 A-A' 단면, 도 8은 도 7의 B-O-B' 단면이다. 진공용기 중, 처리실을 갖는 부분만이 도시되어 있다. (401)은 영구자석, (402)는 웨이퍼, (403)은 전극, (404)는 고주파 전원이다. 다른 부분은 도 4부터 도 5의 예와 같다. 이 예에서는 웨이퍼의 반송 경로 부근, 및 그 대각부근에는 영구자석이 배치되어 있지않다. 단, 웨이퍼의 반송 경로 부근인 대각부근에는 영구자석을 배치해도 좋다.
웨이퍼 주변에 자장을 인가하기 위해서, 복수의 영구자석(401)이 거의 원주상으로 설치되어 있다. 고주파 전원(404)에 의해 전극(403)에 고주파를 인가하므로써, 처리실 내에 플라즈마가 생성된다. 자장을 인가하는 것으로 플라즈마의 생성 효율이 향상되고 보다 높은 밀도의 플라즈마를 생성하는 것이 가능해진다. 예를 들면, 고주파 주파수로 13.56 MHz, 웨이퍼 주변의 자속밀도로 120 Gauss가 채용된다. 처리실에서는 웨이퍼 위에 플라즈마 에칭, 레지스터 애싱과 플라즈마 CVD(chemical vapor deposition), 스퍼터 성막 등의 처리를 할 수 있다.
실시예 5
도 9부터 도 11은 본 발명에 따른 반도체 제조 장치의 일례를 도시하는 모식적인 단면도이다. 도 9는 도 10 또는 도 11의 A-A' 단면, 도 10 또는 도 11은 도 9의 B-O-B' 단면이다. 진공용기 중, 처리실을 갖는 부분만이 도시되어 있다. (501)은 상부 영구자석, (502)는 하부 영구자석, (503)은 반송실 중의 하부 영구자석이다. 이 예에서, 웨이퍼의 반송경로 부근과 그 대각부근에도 영구자석이 배치되어 있다. 다른 부분은 도 7부터 도 8의 예와 같다. 각 영구자석(501), (502), (503)은 웨이퍼 반송에 지장이 없는 위치에 배치되어 있다. 도 10의 예에서 하부 영구자석(502)은 대기중에 설치되어 있지만, 도 11의예에서는 하부 영구자석(503)은 반송실 중에 설치되어있다. 웨이퍼 반송경로 부근에도 영구자석이 설치되어 있으므로 웨이퍼주변에 도 7부터 도 8까지보다도 균일성이 높은 자장을 인가할 수 있다. 따라서, 보다 균일성이 높은 플라즈마를 생성할 수 있고, 결과적으로 웨이퍼 위에 보다 균일한 처리를 할 수 있다.
본 발명에 의해 기체상의 균일한 처리가 가능하고, 장치의 설치 밑면적이 작고, 유지성이 뛰어난 반도체 제조 장치를 제공할 수 있다.

Claims (7)

  1. 진공용기;
    상기 진공용기의 밑판에 설치된 적어도 하나 이상의 기체 재치대;
    상기 기체재치대를 둘러싸는 통;
    상기 통을 승강시켜 가변되는 상기 통과 상기 진공용기 천정판 또는 밑판 사이의 간격; 및
    상기 기체 표면 처리를 하기위한 처리실을 구성하는 이 통 안쪽의 공간과 이 기체를 이송하기위한 반송실을 구성하는 이 통 바깥쪽의 공간을 분리시키기 위하여 하나의 상기 통에 제공되는 적어도 하나의 통승강기구;
    를 포함하며,
    상기 반송실은 이 간격을 통해 상기 처리실과 상기 반송실 간의 이 기체 이송을 하기위한 기체 이송기구를 포함하며,
    상기 처리실은 처리실 가스도입구와 처리실 가스 배기구를 가지며, 그리고
    상기 반송실은 반송실 가스 도입구와 반송실 가스 배기구를 갖는 것,
    을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  2. 진공용기;
    상기 진공용기의 밑판에 설치된 복수의 기체 재치대;
    벨로즈를 통해 상기 밑판에 접속되어 있으며 그리고 상기 기체재치대를 둘러싸듯이 각각 O링이 재치된 통;
    상기 통을 승강시켜 가변되는 상기 통과 상기 진공용기 천정판 간의 간격; 및
    상기 간격이 최소가 되는 위치에서, 이 O링에 의해 이 기체표면의 처리를 하기 위한 처리실을 구성하는 이 통 안쪽의 공간과 이 기체를 이송하기 위한 반송실을 구성하는 이 통 바깥쪽 공간을 기밀적으로 분리시키기 위하여 하나의 상기 통에 제공되는 복수의 통 승강기구;
    를 포함하며,
    상기 반송실은 이 간격을 통해 상기 처리실과 상기 반송실 간의 이 기체의 이송을 하기 위한 기체 이송기구를 구비하며,
    상기 처리실은 처리실 가스 도입구와 처리실 가스 배기구를 갖고, 그리고
    상기 반송실은 반송실 가스 도입구와 반송실 가스 배기구를 갖는 것,
    을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 진공용기가 상기 처리실을 갖는 부분과 상기 기체 이송기구를 갖는 부분으로 분할할 수 있는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 처리실 내에 플라즈마를 생성하기 위한 플라즈마 생성기구를 갖는 반도체 제조 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 플라즈마 생성기구는 마이크로파를 슬롯 안테나를 통해 방사하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 기체부근에 자장을 인가하기위해,상기 진공용기 바깥쪽의 대기 중에 복수의 원통형 영구자석이 이 기체를 둘러싸는 대략 원주상으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기체 재치대에는 직류 또는 교류 전력을 인가하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
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