KR100819161B1 - 반도체 제조 설비의 공정 챔버 - Google Patents

반도체 제조 설비의 공정 챔버 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 제조 설비의 공정 챔버에 관한 것이다. 공정 챔버는 하우징과, 하우징 내부에 구비되어 상부에 정전척이 설치되고, 내부에 정전척의 구동 장치가 수납되는 수납부 및, 수납부를 하우징에 고정시키고, 상호 직교되게 배치되고, 정전척과 연결되는 주변 장치들의 다양한 유틸리티 라인들이 내부 통로에 설치되는 복수 개의 지지부들을 포함한다. 유틸리티 라인들은 예를 들어, 정전척의 전원 공급 라인, 가스 공급 라인, 냉각 라인 및 각종 신호 라인들을 포함한다. 공정 챔버는 후면 외측에 정전척으로 고주파 바이어스 전원을 공급하는 고주파 매처(RF matcher)가 설치되며, 이를 위해 후면 방향으로 배치되는 지지부는 정전척과 고주파 매처를 전기적으로 연결하는 고주파 공급 라인이 설치된다. 본 발명의 공정 챔버는 지지부의 내부 통로를 통해 공정 챔버의 주변 장치들의 다양한 유틸리티 라인들의 설치 및 유지 보수가 용이하고, 고주파 공급 라인을 직선 형태로 단순하게 구성하여 고주파 바이어스 전원 공급을 향상시킨다.
반도체 제조 설비, 플라즈마, 공정 챔버, 유틸리티 라인, RF 매처, 지지부

Description

반도체 제조 설비의 공정 챔버{PROCESSING CHAMBER OF SEMICONDUCTOR MANAUFACTURING EQUIPMENT}
도 1은 본 발명에 따른 클러스터 방식의 반도체 제조 설비의 구성을 나타내는 도면;
도 2는 도 1에 도시된 공정 챔버를 도시한 사시도;
도 3은 도 2에 도시된 공정 챔버의 평면도; 그리고
도 4는 도 2에 도시된 공정 챔버의 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
100 : 반도체 제조 설비 130 : 공정 챔버
132 : 하우징 134 : 출입구
136 : 지지부 138 : 내부 통로
140 : RF 매처 142 : 고주파 공급 라인
146 : 배기 공간 148 : 배기구
150 : 정전척 152 : 구동 장치
154 : 배기 어댑터 156 : 통로 입구
158 : 수납부 160 : 슬롯 밸브
본 발명은 반도체 제조 설비에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 정전척과 연결되는 다수의 유틸리티 라인들을 설치하기 위한 반도체 제조 설비의 공정 챔버에 관한 것이다.
복수 개의 챔버들 즉, 멀티 챔버 방식의 반도체 제조 설비는 다수의 공정 챔버들과, 각각의 공정 챔버들 사이에 구비되어 기판을 공정 챔버로 이송하는 적어도 하나의 트랜스퍼 챔버를 구비한다. 이러한 반도체 제조 설비는 공정 챔버들과 트랜스퍼 챔버의 배치 형태에 따라 클러스트(cluster) 방식과 인라인(inline) 방식이 있다. 예컨대, 클러스터 방식의 반도체 제조 설비는 트랜스퍼 챔버 둘레에 복수 개의 공정 챔버들을 구비하고, 인라인 방식의 반도체 제조 설비는 복수 개의 트랜스퍼 챔버 양측에 공정 챔버들을 각각 구비한다.
이러한 클러스트 방식의 반도체 제조 설비는 복수 개의 공정 챔버들이 인접하게 배치되고, 공정 챔버의 외부에 다양한 주변 장치들이 설치되므로, 공정 챔버 외부에서 내부를 모니터링하거나 유지 보수하는데 불편함이 따른다. 예를 들어, 주변 장치들은 가스 공급원, 전원 공급원, 제어 장치 및, 각종 유틸리티 장치 등이 공정 챔버 외부에 배치된다. 이러한 주변 장치들은 다양한 연결 라인들을 통해 공정 챔버와 연결된다.
특히, 공정 챔버 내부에 구비되는 정전척과 연결되는 연결 라인들은 고주파 전원을 공급하도록 전기적으로 연결되는 RF 파워 라인과, 정전척 DC 전압 공급 라 인, 정전척 헬륨 가스 공급 라인, 정전척 냉각 라인 및, 정전척 구동, 온도 측정, 척킹 제어 등에 따른 각종 신호 라인 등을 포함한다.
이러한 연결 라인들은 그 종류가 다양하고, 또 연결 라인들의 구성이 복잡하므로, 설치 및 유지 보수에 어려움이 따른다. 특히 정전척으로 고주파 전원을 공급하는 RF 매처의 경우, 정전척과 RF 매처를 전기적으로 연결시키는 연결 라인은 공정 챔버의 내외부 구조에 의해 구성품이 증가되어 연결이 복잡해지고 이로 인해 제조 비용이 증가되며, 또 구성품들 간의 체결에 따른 접점 부위에서 노이즈가 발생되는 등의 문제점들이 있다.
본 발명의 목적은 내부와 연결되는 다양한 유틸리티 라인들을 용이하게 설치하기 위한 구조를 갖는 반도체 제조 설비의 공정 챔버를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 정전척과 고주파 매처를 전기적으로 연결하는 유틸리티 라인들의 구성을 단순화하기 위한 반도체 제조 설비의 공정 챔버를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 유지 보수가 용이한 반도체 제조 설비의 공정 챔버를 제공하는 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 반도체 제조 설비의 공정 챔버는 다양한 유틸리티 라인들을 설치하기 위한 복수 개의 지지부들을 구비하는데 그 한 특징이 있다. 이와 같이 공정 챔버는 고주파 매처를 후면 외측에 배치하고, 지지부 의 내부 통로를 통해 정전척과 고주파 매처를 연결하는 고주파 공급 라인을 설치 가능하다.
본 발명의 공정 챔버는, 하우징과; 상기 하우징 내부에 구비되고 상부에 정전척이 설치되며, 하부에 상기 정전척의 구동 장치들이 수납되는 수납부 및; 상기 하우징에 상기 수납부가 지지하도록 결합하고, 상기 정전척의 유틸리티 라인들이 설치되는 내부 통로가 구비되는 복수 개의 지지부들을 포함한다.
한 실시예에 있어서, 상기 지지부들은 상기 정전척을 중심으로 각각 상호 직교되게 구비하되, 상기 지지부들 중 하나는 상기 하우징 외측에 배치되고 상기 정전척으로 고주파 바이어스 전원을 공급하는 고주파 매처와 상기 정전척을 전기적으로 연결하는 고주파 공급 라인이 상기 내부 통로에 설치된다.
다른 실시예에 있어서, 상기 하나의 지지부는 상기 고주파 매처가 배치되는 상기 하우징의 후면 방향으로 구비된다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 하우징은 하단에 배기 가스가 배기되는 배기구를 구비하고, 상기 지지부들은 배기 가스가 균일하게 배기하도록 상기 하우징의 내부 공간을 균등하게 분할하도록 배치된다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 하우징은; 전면에 기판이 출입되는 출입구와, 후면 외측에 상기 정전척으로 고주파 바이어스 전원을 공급하는 고주파 매처가 구비되며, 상기 후면 방향으로 상기 지지부가 제공되어 상기 유틸리티 라인들 중 상기 정전척과 상기 고주파 매처를 전기적으로 연결하는 고주파 공급 라인이 상기 내부 통로에 설치된다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 출입구가 배치되는 상기 하우징의 전면 방향으로 배치되는 제 1 지지부와, 상기 하우징 양측면 방향으로 각각 배치되는 제 2 및 제 3 지지부 및, 상기 하우징의 후면 방향으로 배치되는 제 4 지지부를 포함하되, 상기 제 4 지지부는 상기 고주파 공급 라인이 상기 내부 통로에 설치된다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
이하 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 공정 챔버를 구비하는 클러스트 방식의 반도체 제조 설비를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 반도체 제조 설비(100)는 플라즈마를 이용하는 공정(예를 들어, 식각, 애싱 및 증착 공정 등)을 처리하는 플라즈마 처리 장치로서, 로드 포트(load port)(102)와, 설비 전방 종단 모듈(Equipment Front End Module : EFEM)(104)과, 좌우 대칭되는 2 개의 로드락 챔버(loadrock chamber)(110)들과, 트랜스퍼 챔버(transfer chamber)(120) 및, 트랜스퍼 챔버(120) 둘레에 배치되는 복수 개의 공정 챔버(process chamber)(130)들을 포함한다.
로드 포트(102)는 EFEM(104)의 전방에 배치되고, 공정시 복수 개의 기판이 탑재된 복수 개의 캐리어(예를 들어, 카세트, FOUP 등)들이 일렬로 배치된다. EFEM(104)은 로트 포트(102)와 로드락 챔버(110) 사이에 배치되고, 내부에 기판을 이송하는 이송 로봇(106)을 구비하여, 캐리어와 로드락 챔버(110) 상호간에 기판(W)을 이송한다. 로드락 챔버(110)는 EFEM(104)과 트랜스퍼 챔버(120) 사이에 복수 개가 구비된다. 예를 들어, 로드락 챔버(110)는 제 1 챔버 및 제 2 챔버(112, 114)가 상호 대칭되는 구조로 배치되어, EFEM(104)으로부터 트랜스퍼 챔버(120)로 기판(W)을 이송하거나, 트랜스퍼 챔버(120)로부터 EFEM(104)으로 기판(W)을 이송한다. 트랜스퍼 챔버(120)는 적어도 하나의 이송 로봇(122)을 구비하여 로드락 챔버(110) 및 복수 개의 공정 챔버들(130) 상호간에 기판(W)을 이송한다. 그리고 공정 챔버(130)는 트랜스퍼 챔버(120)의 둘레에 복수 개가 배치되며, 각각 트랜스퍼 챔버(120)로부터 기판(W)을 받아서 공정을 처리하고, 공정 처리된 기판(W)을 트랜스퍼 챔버(120)로 제공한다. 공정 챔버(130)는 내부에 기판이 안착되는 정전척(도 4의 150)을 구비한다.
특히, 공정 챔버(130)는 정전척(150)으로 전원 공급, 가스 공급, 냉매 공급 등을 위하여 내외부에 다양한 주변 장치(미도시됨)들이 배치된다. 예를 들어, 주변 장치들은 기판을 냉각시키는 가스를 공급하는 가스 공급원과, RF 전원, 정전척 DC 전원 등을 공급하는 전원 공급원과, 정전척을 냉각하는 냉각 장치와, 정전척의 온도를 조절하는 온도 조절 장치와, 정전척의 온도를 측정하는 온도 센서와, 실린더 구동, 모터 구동, 척킹을 위한 구동 장치 및, 제어 장치 등이 포함된다. 이러한 주변 장치들은 전원 공급 라인, 가스 공급 라인, 냉각 라인 및, 각종 신호 라인들을 포함하는 다양한 유틸리티 라인들을 통하여 정전척(150)과 연결된다.
예컨대, 공정 챔버(130)는 트랜스퍼 챔버(120)와 인접된 전면과 반대되는 후면에 배치되어, 정전척(150)의 하부 전극으로 고주파 전원을 공급하는 RF 매처(140)가 설치된다. 이는 RF 매처(140)로부터 고주파 전원을 공급받는 정전척(150)과 전기적으로 연결시키는 RF 공급 라인에서 고주파 전원의 손실을 방지하기 위하여, RF 공급 라인의 길이와, 굴곡되는 부위를 최소화하기 위한 것이다.
이러한 클러스터 방식의 반도체 제조 설비(100)는 복수 개의 공정 챔버(130)들이 상호 인접하게 배치된다. 그러므로 공정 챔버(130)는 내부를 모니터링하거나 유지 보수하기 용이하게 작업 공간을 제공하기 위하여, 공정 챔버(130)의 주변 장치(미도시됨)들을 양측면에 배치하지 않는다. 예를 들어, RF 매처(140)는 공정 챔버(140)의 후면에 배치하고, 정전척(150)과 전기적으로 연결하는 RF 공급 라인을 설치하도록 공정 챔버(130)의 내부 구조를 제공한다.
구체적으로 도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공정 챔버의 구조를 나타내는 도면들이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 공정 챔버(130)는 원통형의 내부 공간을 가지는 하우징(132)과, 하우징(132)의 내부 하단에 구비되어 상부에 정전척(도 4의 150)이 설치되는 수납부(158)와, 하우징(132)과 수납부(158)를 연결하여 지지하고 내부에 다양한 유틸리티 라인들이 설치되는 내부 통로(도 4의 138 : 138a ~ 138d)가 제공되는 복수 개의 지지부(136 : 136a ~ 136d)들을 포함한다. 또 공정 챔버(130)는 전면에 기판이 출입되는 출입구(134)와, 출입구(134)를 개폐시키는 슬롯 밸브(160)가 설치되며, 후면 외측에 RF 매처(140)가 배치된다. 또 하우징(132)은 하단에 배기구(도 4의 148)를 구비하고, 배기구(148)는 진공 펌프(미도시됨) 등과 체결되는 배기 어댑터(154)가 설치된다.
이 실시예에서 지지부(136)는 제 1 내지 제 4 지지부(136a ~ 136d)를 포함하며, 제 1 지지부(136a)는 출입구(134)가 배치되는 공정 챔버(130)의 전면 방향에 제공되고, 제 4 지지부(136d)는 RF 매처(140)가 배치되는 공정 챔버(130)의 후면 방향에 제공된다. 그리고 제 2 및 제 3 지지부(136b, 136c)는 공정 챔버(130)의 양측 방향에 각각 제공된다. 예컨대, 제 1 내지 제 4 지지부(136a ~ 136d)는 도 3에 도시된 바와 같이, 정전척(150)을 중심으로 하여 상호 직각되도록 각각 배치된다.
구체적으로, 제 1 지지부(136a)는 출입구(134)를 통해 기판이 용이하게 출입하도록 내부 통로(138a)에 유틸리티 라인들이 설치되지 않는다. 제 4 지지부(136d)는 내부 통로(138d)에 RF 매처(140)와 정전척(150)을 전기적으로 연결하는 RF 공급 라인(도 4의 142)이 설치되어, RF 매처(140)로부터 정전척(150)으로 RF 공급 라인(142)을 통해 고주파 바이어스 전원을 공급한다. 그리고 제 2 및 제 3 지지부(136b, 136c)는 공정 챔버(130) 외부에 구비되는 다양한 주변 장치들(미도시됨)과 공정 챔버(130) 내부를 연결하는 다양한 유틸리티 라인(미도시됨)들이 내부 통로(138b, 138c)에 설치된다. 이 경우의 주변 장치들은 공정 챔버(130) 외측 하부에 배치되고, 통로 입구(156 : 156a, 156c)를 통해 다양한 유틸리티 라인들을 삽입하여 내부 통로(138 : 138a, 138c)에 설치한다. 그리고 내부 통로(138 : 138a ~ 138d)와 통로 입구(156 : 156a ~ 156d)는 사각형 또는 원 형태의 단면을 갖는다.
또 제 1 내지 제 4 지지부(136a ~ 136d)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 배기가 용이하도록 공정 챔버(130)의 내부 공간을 균등하게 분할한다. 즉, 분할된 내부 공간(146a ~ 146d)은 수납부(158)의 측벽에서 공정 챔버(130)의 내부 공간을 균등하게 분할하여 배기구(148)를 통해 배기 가스가 균등하게 배기되므로, 반도체 제조 설비(100)의 공정 성능이 향상된다.
그리고 수납부(158)는 상부가 개방되고 하부가 밀폐된 항아리 형태로 수납 공간(도 4의 144)을 제공한다. 또 수납부(158)는 수납 공간(144)이 밀폐되도록 상부에 정전척(150)이 설치된다. 수납 공간(144)은 정전척(150)의 구동 장치(152)들 예를 들어, 실린더, 모터 등이 수납되며, 지지부(136)들의 내부 통로(138)를 통해 설치된 다양한 유틸리티 라인들이 수납된다.
따라서 본 발명의 반도체 제조 설비(100)의 공정 챔버(130)는 챔버 중심부인 정전척(150)을 중심으로 각각 네 방향으로 복수 개의 지지부(136)들을 배치하여, 진공과 대기를 격리시키면서 정전척(150)으로 고주파 전원 라인, 정전척 DC 전원 라인, 정전척 헬륨 가스 공급 라인, 정전척 냉각 가스 공급 라인 및, 정전척을 제어 및 구동시키는 각종 신호 라인 등을 포함하는 다양한 유틸리티 라인들을 설치한다.
또한 공정 챔버(130)의 후면에 RF 매처(140)를 배치 가능하고, 정전척(150)과 RF 매처(140)를 직선 형태로 연결 가능하여 RF 공급 라인(142)의 구성이 단순하고 길이가 기존 대비해서 짧게 구성되므로, 고주파 바이어스 전원의 손실 방지 및 공급 향상을 얻는 효과가 제공된다.
이상에서, 본 발명에 따른 반도체 제조 설비의 공정 챔버의 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 반도체 제조 설비의 공정 챔버는 내부 구조를 균등하게 지지하는 복수 개의 지지부들을 설치함으로써, 지지부의 내부 통로를 통해 공정 챔버의 주변 장치들의 다양한 유틸리티 라인들의 설치 및 유지 보수가 용이하다.
특히, 정전척으로 고주파 바이어스 전원을 공급하는 고주파 매처를 공정 챔버의 후면에 배치함으로써, 정전척과 RF 매처를 전기적으로 연결하는 고주파 공급 라인을 직선 형태로 단순하게 구성할 수 있고, 고주파 공급 라인의 단가를 낮출 수 있으며, 고주파 바이어스 전원 공급을 향상시켜서 설비 공정 성능을 향상시킬 수 있다.
또 공정 챔버의 내부 공간을 복수 개의 지지부를 통해 균등하게 분할함으로써, 배기 가스의 균등한 배기가 가능하여 설비 공정 성능을 향상시킬 수 있다.

Claims (6)

  1. 반도체 제조 설비의 공정 챔버에 있어서:
    하우징과;
    상기 하우징 내부에 구비되고 상부에 정전척이 설치되며, 하부에 상기 정전척의 구동 장치들이 수납되는 수납부 및;
    상기 하우징에 상기 수납부가 지지하도록 결합하고, 상기 정전척의 유틸리티 라인들이 설치되는 내부 통로가 구비되는 복수 개의 지지부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비의 공정 챔버.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지부들은 상기 정전척을 중심으로 각각 상호 직교되게 구비하되,
    상기 지지부들 중 하나는 상기 하우징 외측에 배치되고 상기 정전척으로 고주파 바이어스 전원을 공급하는 고주파 매처와 상기 정전척을 전기적으로 연결하는 고주파 공급 라인이 상기 내부 통로에 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비의 공정 챔버.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 하나의 지지부는 상기 고주파 매처가 배치되는 상기 하우징의 후면 방향으로 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비의 공정 챔버.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 하우징은 하단에 배기 가스가 배기되는 배기구를 구비하고,
    상기 지지부들은 배기 가스가 균일하게 배기하도록 상기 하우징의 내부 공간을 균등하게 분할하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비의 공정 챔버.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징은;
    전면에 기판이 출입되는 출입구와,
    후면 외측에 상기 정전척으로 고주파 바이어스 전원을 공급하는 고주파 매처가 구비되며,
    상기 후면 방향으로 상기 지지부가 제공되어 상기 유틸리티 라인들 중 상기 정전척과 상기 고주파 매처를 전기적으로 연결하는 고주파 공급 라인이 상기 내부 통로에 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비의 공정 챔버.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 출입구가 배치되는 상기 하우징의 전면 방향으로 배치되는 제 1 지지부와,
    상기 하우징 양측면 방향으로 각각 배치되는 제 2 및 제 3 지지부 및,
    상기 하우징의 후면 방향으로 배치되는 제 4 지지부를 포함하되,
    상기 제 4 지지부는 상기 고주파 공급 라인이 상기 내부 통로에 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비의 공정 챔버.
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