KR100839189B1 - 반도체 제조장치 및 반도체 제조장치의 공정챔버에 기판을이송하는 방법 - Google Patents

반도체 제조장치 및 반도체 제조장치의 공정챔버에 기판을이송하는 방법 Download PDF

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Abstract

반도체 제조장치는 공정이 이루어지는 공정챔버와 공정챔버에 기판을 로딩하는 트랜스퍼 챔버, 그리고 용기 내부에 수납된 복수의 기판들을 트랜스퍼 챔버의 내부로 이송하는 기판 이송 유닛을 포함한다. 기판 이송 유닛은 설비 전방 단부 모듈(Equipment Front End Module:EFEM)을 포함할 수 있다. 트랜스퍼 챔버의 내부는 상압이며, 트랜스퍼 챔버의 내부에는 분사노즐이 설치될 수 있다. 분사노즐은 공정챔버를 향하여 이동하는 기판에 클리닝 가스를 분사한다. 또한, 트랜스퍼 챔버의 내부에는 기판 이송 유닛으로부터 로딩된 기판을 공정챔버 내부에 로딩하는 이송 로봇이 설치될 수 있다.
트랜스퍼 챔버, 기판 이송 유닛, 분사노즐, 이송 로봇

Description

반도체 제조장치 및 반도체 제조장치의 공정챔버에 기판을 이송하는 방법{semiconductor manufacturing apparatus and method for transporting substrate to process chamber of the semiconductor manufacturing apparatus}
도 1a 및 1b는 금속라인들 사이에 형성된 갭을 채우는 모습을 나타내는 웨이퍼의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 기판처리장치를 포함하는 반도체 제조장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 트랜스퍼 챔버를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2의 트랜스퍼 챔버 내에서 기판을 이송하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 2의 기판처리장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7은 도 5의 지지부재를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 도 5의 지지부재를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 9는 도 7의 Ⅰ-Ⅰ'을 따라 구성한 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 기판처리방법을 나타내는 흐름도이다.
도 11은 도 5의 기판처리장치가 작동하는 모습을 나타내는 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1 : 반도체 제조장치 2 : 공정설비
3 : 설비 전방 단부 모듈 10 : 공정챔버(기판처리장치)
30 : 트랜스퍼 챔버 32 : 분사노즐
34 : 구동부재 36 : 블레이드부재
100 : 처리실(본체) 200 : 지지부재
500 : 플라스마 생성부재 520 : 코일 고정체
540 : 상부전극 600 : 가스공급부재
본 발명은 반도체 제조장치 및 반도체 제조장치의 공정챔버에 기판을 이송하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 트랜스퍼 챔버를 이용한 반도체 제조장치 및 반도체 제조장치의 공정챔버에 기판을 이송하는 방법이다.
반도체 제조장치는 트랜스퍼 챔버 및 트랜스퍼 챔버에 연결된 복수의 공정챔버들을 포함한다. 트랜스퍼 챔버는 외부로부터 로딩된 기판을 각각의 공정챔버들에 로딩하며, 공정챔버 내에서는 로딩된 기판에 대한 공정을 수행한다. 트랜스퍼 챔버 및 공정챔버의 내부는 진공으로 유지되며, 외부로부터 로딩된 기판은 트랜스퍼 챔버를 통하여 공정챔버들에 각각 로딩된다. 트랜스퍼 챔버 내에는 이송 로봇이 설치된다. 이송 로봇은 공정챔버로 웨이퍼를 로딩하거나 공정챔버로부터 웨이퍼(W)를 언로딩한다.
이와 같은 반도체 제조장치는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 트랜스퍼 챔버의 내부를 진공으로 유지하기 위해서는 트랜스퍼 챔버에 진공설비가 설치되어야 한다. 따라서, 진공설비로 인하여 장비의 제조단가가 상승하며, 장비의 점유면적(footprint)이 증가한다.
둘째, 복수의 공정챔버들이 하나의 트랜스퍼 챔버에 종속되므로, 트랜스퍼 챔버에 작동오류가 발생하거나 작동하지 않는 경우 공정오류 또는 공정중단이 발생한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 진공설비를 필요로 하지 않는 반도체 제조장치 및 반도체 제조장치의 공정챔버에 기판을 이송하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 트랜스퍼 챔버의 작동오류로 인한 공정오류 발생을 방지할 수 있는 반도체 제조장치 및 반도체 제조장치의 공정챔버에 기판을 이송하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.
본 발명에 의하면, 반도체 제조장치는 기판에 대한 공정을 수행하는 복수의 공정챔버들, 외부로부터 로딩된 상기 기판을 상기 공정챔버 내부에 각각 로딩하는 복수의 트랜스퍼 챔버들, 그리고 용기 내부에 수납된 복수의 기판들을 상기 트랜스 퍼 챔버들의 내부로 각각 이송하는 기판 이송 유닛을 포함하되, 상기 트랜스퍼 챔버들은 상기 기판 이송 유닛에 인접하도록 배치되며 상기 공정챔버들은 상기 트랜스퍼 챔버들에 각각 연결된다.
상기 기판 이송 유닛은 설비 전방 단부 모듈(Equipment Front End Module:EFEM)일 수 있다. 또한, 상기 트랜스퍼 챔버의 내부는 상압일 수 있다.
상기 트랜스퍼 챔버는 상기 공정챔버와 인접한 상기 트랜스퍼 챔버의 내부에 설치되어 클리닝 가스를 분사하는 분사노즐을 포함할 수 있다. 또한, 상기 클리닝 가스는 질소일 수 있다.
상기 트랜스퍼 챔버는 상기 기판 이송 유닛으로부터 로딩된 상기 기판을 상기 공정챔버 내부에 로딩하는 이송 로봇을 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 반도체 제조장치는 기판에 대한 공정을 수행하는 공정챔버, 상기 공정챔버의 일측에 연결되며 외부로부터 로딩된 상기 기판을 상기 공정챔버 내부에 로딩하는 트랜스퍼 챔버, 그리고 상기 트랜스퍼 챔버의 일측에 연결되며 용기 내부에 수납된 복수의 기판들을 상기 트랜스퍼 챔버의 내부로 이송하는 기판 이송 유닛을 포함한다.
본 발명에 의하면, 반도체 제조장치의 공정챔버에 기판을 이송하는 방법은 트랜스퍼 챔버를 상기 공정챔버에 연결하고, 상기 트랜스퍼 챔버를 통하여 상기 공정챔버에 상기 기판을 이송하되, 상기 트랜스퍼 챔버의 내부에 설치된 분사노즐을 통하여 상기 기판을 클리닝한다.
상기 트랜스퍼 챔버의 일측에 기판 이송 유닛을 연결하고, 상기 기판 이송 유닛을 이용하여 용기의 내부에 수납된 복수의 기판들을 상기 트랜스퍼 챔버로 이송할 수 있다. 또한, 상기 트랜스퍼 챔버는 상압 상태일 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도 2 내지 도 11을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.
이하에서는 기판의 일례로 웨이퍼(W)를 들어 설명하나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 또한, 이하에서는 증착 공정을 수행하는 기판처리장치(또는 공정챔버)(10)를 가지는 반도체 제조장치(1)를 예로 들어 설명한다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상과 범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명은 애싱 공정, 에칭 공정, 또는 세정 공정에 응용될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 기판처리장치(10)를 포함하는 반도체 제조장치(1)를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 3은 도 2의 트랜스퍼 챔버(30)를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 4는 도 2의 트랜스퍼 챔버(30) 내에서 웨이퍼(W)를 이송하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 2를 살펴보면, 반도체 제조설비(1)는 공정설비(2), 설비 전방 단부 모 듈(Equipment Front End Module:EFEM)(3)을 포함한다. 설비 전방 단부 모듈(3)은 공정설비(2)의 전방에 장착되어, 웨이퍼들(W)이 수용된 용기(도시안됨)와 공정설비(2) 간에 웨이퍼(W)를 이송한다. 설비 전방 단부 모듈(3)은 복수의 로드포트들(loadports)(60)과 프레임(frame)(50)을 가진다. 프레임(50)은 로드포트(60)와 공정 설비(2) 사이에 위치한다. 웨이퍼(W)를 수용하는 용기는 오버헤드 트랜스퍼(overhead transfer), 오버헤드 컨베이어(overhead conveyor), 또는 자동 안내 차량(automatic guided vehicle)과 같은 이송 수단(도시안됨)에 의해 로드포트(60) 상에 놓여진다. 용기는 전면 개방 일체식 포드(Front Open Unified Pod:FOUP)와 같은 밀폐용 용기가 사용될 수 있다. 프레임(50) 내에는 로드포트(60)에 놓여진 용기와 공정설비(2) 간에 웨이퍼(W)를 이송하는 프레임 로봇(70)이 설치된다. 프레임(50) 내에는 용기의 도어를 자동으로 개폐하는 도어 오프너(도시안됨)가 설치될 수 있다. 또한, 프레임(50)에는 청정 공기가 프레임(50) 내 상부에서 하부로 흐르도록 청정 공기를 프레임(50) 내로 공급하는 팬필터 유닛(Fan Filter Unit:FFU)(도시안됨)이 제공될 수 있다.
웨이퍼(W)는 공정설비(2) 내에서 소정의 공정이 수행된다. 공정설비(2)는 복수의 공정모듈들(20)을 포함하며, 공정모듈(20)은 웨이퍼(W)에 대한 공정을 수행하는 공정챔버(process chambers)(10) 및 공정챔버(10)에 웨이퍼(W)를 이송하는 트랜스퍼 챔버(transfer chambers)(30)를 가진다. 트랜스퍼 챔버들(30)은 프레임(50)에 연결되며, 프레임(50)과 대체로 나란하게 배치된다. 트랜스퍼 챔버들(30)의 전방에는 공정챔버들(10)이 각각 연결된다. 트랜스퍼 챔버(30)의 내부는 상압 상태를 유지한다. 트랜스퍼 챔버(30)와 공정챔버(10)의 사이에는 도어(도 3의 130)가 설치된다. 트랜스퍼 챔버(30)와 공정챔버(10) 간에 웨이퍼(W)가 이동하는 경우 도어(130)가 개방된다.
도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 트랜스퍼 챔버(30)는 분사부재(40) 및 이송 로봇이 설치된다. 이송 로봇은 구동부재(34)와 블레이드부재(36)를 포함하며, 프레임 로봇(70)으로부터 이송된 웨이퍼(W)를 공정챔버(10)로 로딩하거나 공정챔버(10)로부터 웨이퍼(W)를 언로딩한 후 프레임 로봇(70)으로 이송한다. 웨이퍼(W)는 블레이드부재(36)의 상부에 놓여지며, 구동부재(34)의 구동에 의해 공정챔버(10)로 웨이퍼(W)를 이송한다.
분사부재(40)는 분사노즐(42), 공급라인(44), 그리고 공급탱크(46)를 포함한다. 분사노즐(42)은 공정챔버(10)의 통로(122)에 인접하도록 설치되며, 연직 하방을 향하여 차단가스를 분사한다. 분사된 차단가스는 통로(122) 근처에 차단막을 제공하며, 차단막은 공정챔버(10)의 내부로 이물질이 유입되는 것을 방지한다. 공급라인(44)은 공급탱크(46)과 분사노즐(42)을 연결하며, 공급탱크(46)에 저장된 차단가스를 분사노즐(42)에 공급한다. 차단가스는 질소(N2)를 포함하는 비활성가스인 것이 바람직하다.
도 4를 참고하여 트랜스퍼 챔버(30)로부터 공정챔버(10) 내에 웨이퍼(W)를 이송하는 방법을 설명한다. 앞서 설명한 프레임 로봇(70)은 웨이퍼(W)를 복수의 트 랜스퍼 챔버들(30) 중 어느 하나로 이송하며, 통로(32)를 통하여 트랜스퍼 챔버(30)의 내부에 설치된 블레이드부재(36)에 웨이퍼(W)를 올려 놓는다. 트랜스퍼 챔버(30)의 내부는 상압 상태이다.
블레이드부재(36)는 구동부재(34)에 의해 웨이퍼(W)를 공정챔버(10)를 향하여 이송한다. 이때, 분사노즐(42)은 공정챔버(10)의 통로(122) 근처에 차단가스를 분사하여 차단막을 형성하며, 웨이퍼(W)는 차단막 및 통로(122)를 통하여 공정챔버(10)에 로딩된다. 이때, 도어(130)의 이동에 의해 통로(122)는 개방된 상태이며, 트랜스퍼 챔버(30) 내부의 이물질은 차단막에 의하여 차단된다.
웨이퍼(W)가 공정챔버(10)의 내부에 로딩되면, 도어(130)의 이동에 의해 통로(122)는 폐쇄되며, 공정챔버(10)의 내부는 후술하는 배기라인(104)을 통해 상압 상태에서 진공 상태로 변환된다.
이후, 공정챔버(10)는 웨이퍼(W)에 대하여 소정의 공정, 예컨대 증착, 에칭과 같은 공정을 수행한다. 이하에서는 공정챔버(10)를 기판처리장치(10)로 부르기로 한다. 기판처리장치(10)에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
도 5는 본 발명에 따른 기판처리장치(10)를 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)에 대한 공정을 수행하기 위한 기판처리장치(10)는 처리실(100)을 포함한다.
본 실시예에서 기판처리장치(10)를 이용하여 수행하는 공정은 증착 공정이 며, 이하에서는 고밀도 플라스마 화학 기상 증착(High Density Plasma Chemical Vapor Deposition:HDPCVD) 공정을 예로 들어 설명한다. 앞서 본 바와 같이, 고밀도 플라스마 화학 기상 증착 공정은 높은 밀도의 플라스마를 형성하여 금속배선들 사이에 형성된 갭 내에 막을 증착시키는 증착(deposition) 공정과, 갭 상부의 오버행들(overhang)을 에칭하는 에칭(etching) 공정을 포함한다. 갭의 상부에서 성장한 오버행들은 갭의 입구를 폐쇄하여 갭 내에 보이드(void)를 형성한다. 따라서, 에칭 공정을 통하여 오버행들을 제거함으로써, 갭 내에 보이드가 형성되는 것을 방지한다.
본체(100)의 내부공간에는 웨이퍼(W)를 지지하기 위한 지지부재(200)가 설치된다. 지지부재(200)는 정전기력을 이용하여 웨이퍼(W)를 고정할 수 있는 정전척(ESC)이 사용될 수 있으며, 선택적으로 기계적인 구조를 통하여 클램핑이 가능한 기계척 또는 진공으로 웨이퍼(W)를 흡착하는 진공척이 사용될 수 있다. 한편, 지지부재(200)에는 플라즈마 상태의 소스가스를 웨이퍼(W)로 유도할 수 있도록 바이어스 전원이 인가될 수 있다. 지지부재(200)에 대한 상세한 내용은 후술하기로 한다.
처리실(100)의 측벽에는 웨이퍼(W)가 드나들 수 있는 통로(122)가 형성된다. 웨이퍼(W)는 통로(122)를 통하여 처리실(100)의 내부로 진입하거나 처리실(100)의 외부로 빠져나간다.
통로(122) 상에는 통로(122)를 개폐하는 도어(130)가 설치된다. 도어(130) 는 구동기(132)에 연결되며, 구동기(132)의 작동에 의하여 통로(122)의 길이방향과 대체로 수직한 방향으로 이동하면서 통로(122)를 개폐한다.
처리실(100)의 바닥벽에는 복수의 배기홀들(102)이 형성되며, 배기홀들(102)에는 각각 배기라인들(104)이 연결된다. 배기라인(104) 상에는 펌프(도시안됨)가 설치될 수 있다. 배기라인들(104)은 처리실(100) 내부의 가스를 외부로 배출하기 위한 통로가 된다. 처리실(100)의 내부에서 발생된 반응가스 및 미반응가스, 그리고 반응부산물 등은 배기라인들(104)을 통하여 처리실(100)의 외부로 배출되며, 처리실(100) 내부의 압력을 진공 상태로 유지하기 위하여 배기라인들(104)을 통하여 처리실(100) 내부의 가스를 외부로 배출할 수 있다.
처리실(100) 내의 상부에는 증착 또는 식각공정을 수행할 수 있도록 처리실(100)의 내부에 소스가스를 공급하는 가스공급부재(600)가 제공된다. 가스공급부재(600)는 샤워헤드 및 샤워헤드를 지지하는 지지축(640), 그리고 가스공급라인(660)을 포함한다.
샤워헤드는 지지플레이트(220)에 놓여진 웨이퍼(W)를 향하여 소스가스를 분사한다. 샤워헤드는 복수의 분사홀들(622a)이 형성된 분사판(622) 및 분사판(622)을 고정하는 고정홀더(620)를 포함한다. 고정홀더(620)는 하부가 개방된 형상이며, 하부에는 분사판(622)이 고정된다. 고정홀더(620)와 분사판(622) 사이에는 버퍼공간(624)이 형성된다. 가스공급라인(660)을 통해 유입된 소스가스는 버퍼공간(624)에 머무르며, 분사판(622)에 형성된 복수의 분사홀들(622a)을 통해 외부로 배출된 다. 지지축(640)은 고정홀더(620)의 상부면에 연결된다.
지지축(640)의 일단에는 가스공급라인(660)이 연결되며, 가스공급라인(660)의 내부에는 소스가스가 흐른다. 가스공급라인(660)은 밸브(660a)에 의하여 개폐된다. 소스가스는 실란(silane)(SiH4)을 포함하는 실리콘-함유 가스 및 산소(O2)를 포함하는 산소-포함(oxygen-containing) 가스이다. 소스가스는 지지축(640)의 내부유로를 통해 버퍼공간(624)에 유입된다.
따라서, 도 5에 도시한 바와 같이, 가스공급라인(660)을 통해 공급된 소스가스는 지지축(640)의 내부유로를 통해 버퍼공간(624)에 유입되며, 이후 분사판(622)에 형성된 복수의 분사홀들(622a)을 통해 하부로 배출된다.
처리실(100)의 내부에 공급된 소스가스는 플라스마 생성부재(500)에 의해 방전되며, 방전에 의해 플라스마가 생성된다. 플라스마 생성부재(500)는 코일(522)을 고정하는 코일 고정체(520) 및 상부전극(540)을 포함한다. 코일(522)은 처리실(100)의 측벽에 처리실(100)을 감싸도록 설치되며, 코일(522)은 코일 고정체(520)의 내부에 실장되어 고정된다. 코일 고정체(520)는 유도 결합 플라스마(Inductively Coupled Plasma:ICP) 소스이며, 처리실(100)의 측벽을 통해 처리실(100)의 내부에 공급된 소스가스에 에너지를 인가한다. 인가된 에너지에 의하여 소스가스는 고주파 방전(radio frequency discharge)된다.
고정홀더(620)의 내부에는 상부전극(540)이 설치된다. 상부전극(540)은 분사 판(622)과 나란하도록 배치되며, 버퍼공간(624)의 상부에 배치된다. 상부전극(540)에는 고주파 전원(RF power)이 연결되며, 상부전극(540)은 축전 결합 플라스마(Capacitively Coupled Plasma:CCP) 소스가 된다. 한편, 도 5에 도시한 바와 같이, 지지플레이트(220)는 접지되며, 상부전극(540)과 대응되는 하부전극의 역할을 한다. 따라서, 상부전극(540)에 고주파 전원이 인가되면, 상부전극(540)과 지지플레이트(220) 사이에는 전자기장이 형성되며, 전자기장에 의해 처리실(100) 내부의 소스가스는 방전된다.
도 6 및 도 7은 도 3의 지지부재(200)를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 8은 도 3의 지지부재를 개략적으로 나타내는 사시도이며, 도 9는 도 7의 Ⅰ-Ⅰ'을 따라 구성한 단면도이다.
도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 지지부재(200)는 지지플레이트(220), 구동축(240), 구동기(260), 그리고 제어기(280)를 포함한다.
웨이퍼(W)는 지지플레이트(220)의 상부에 지지플레이트(220)와 나란하게 놓여진다. 지지플레이트(220)는 알루미늄 재질이며, 이로 인하여 웨이퍼(W) 상에 형성된 패턴은 지지플레이트(220)와 반응할 가능성이 있다. 따라서, 세라믹 재질의 보호층(221)을 지지플레이트(220)의 상부면에 형성할 수 있으며, 세라믹 재질은 산화알루미늄(aluminium oxide:Al2O3)를 포함한다.
지지플레이트(220)의 하부에는 구동축(240)의 일단이 연결되며, 구동축(240)의 타단은 구동기(260)에 연결된다. 구동기(260)는 모터를 포함하는 회전장치이며, 외부로부터 인가된 전류에 의하여 회전력을 발생시킨다. 발생된 회전력은 구동축(240)에 전달되며, 구동축(240)은 지지플레이트(220)와 함께 회전한다.
구동축(240)과 본체(100)의 바닥벽 사이에는 씰링부재(도 5의 241)가 제공된다. 씰링부재(241)는 본체(100) 내부의 기밀을 유지함과 동시에 구동축(240)의 회전이 가능하도록 돕는다. 씰링부재(241)는 마그네틱 씰(magnetic seal)을 포함한다.
구동기(260)는 제어기(280)에 연결되며, 제어기(280)는 구동기(260)의 동작을 제어한다. 제어기(280)는 구동기(260)의 회전속도, 회전량, 회전방향을 포함한 구동기(260)의 동작을 모두 제어할 수 있다.
도 7에 도시한 바와 같이, 지지플레이트(220)의 내부에는 냉각가스가 흐르는 제1 냉각라인 및 냉각유체가 흐르는 제2 냉각라인(232)이 형성된다.
제1 냉각라인은 지지플레이트(220)의 상부에 놓여진 웨이퍼(W)의 배면에 냉각가스를 공급하며, 웨이퍼(W)는 냉각가스에 의하여 기설정된 온도로 냉각된다. 공정 중에는 고온의 열이 발생하며, 특히, 고밀도 플라스마 화학 기상 증착공정 중의 스퍼터링에 의한 에칭 공정에서 고온의 열이 발생한다. 이로 인하여 웨이퍼(W)의 온도가 상승할 수 있으며, 제1 냉각라인은 냉각가스를 이용하여 웨이퍼(W)를 냉각시킨다.
제1 냉각라인은 냉각가스유로(222), 분배라인(224), 그리고 복수의 분기라인 들(226)을 포함한다. 도 7에 도시한 바와 같이, 냉각가스유로(222)는 지지플레이트(220)의 중심에 형성되며, 냉각가스유로(222)의 하단은 구동축(240)의 중심에 형성된 냉각가스유로(242)의 상단과 연결된다. 분배라인(224)은 냉각가스유로(222)로부터 지지플레이트(220)의 반경방향으로 연장된다. 분기라인들(226)은 분배라인(224)으로부터 분기되어 지지플레이트(220)의 상부를 향하여 연장되며, 보호층(221) 상에 형성된 복수의 분출구들(228)에 각각 연결된다.
구동축(240)의 중심에 형성된 냉각가스유로(242)의 하단은 냉각가스라인(244)에 연결되며, 냉각가스라인(244) 내에는 웨이퍼(W)의 배면에 공급되는 냉각가스가 흐른다. 냉각가스는 불활성기체(inert gas)를 포함하며, 불활성기체는 헬륨(He)을 포함한다.
냉각가스라인(244)을 통하여 냉각가스유로(242)에 공급된 냉각가스는 냉각가스유로(222) 및 분배라인(224)을 통하여 각각의 분기라인(226)으로 공급되며, 공급된 냉각가스는 분출구들(228)을 통하여 웨이퍼(W)의 배면에 공급된다.
도 8에 도시한 바와 같이, 복수의 지지돌기들(229)은 보호층(221)의 상부에 설치된다. 복수의 지지돌기들(229)은 지지플레이트(220)의 중심 및 중심을 기준으로 네방향에 등간격으로 배치되며, 지지플레이트(220)의 상부에 놓여진 웨이퍼(W)의 배면을 지지한다.
따라서, 웨이퍼(W)는 복수의 지지돌기들(229)에 의하여 지지되어 보호층(221)의 상부면으로부터 일정거리 이격된 상태를 유지하며, 웨이퍼(W)는 배면에 공급된 냉각가스에 의하여 일정한 온도로 조절된다.
제2 냉각라인(232)은 분배라인(224)의 하부에 위치하며, 도 9에 도시한 바와 같이, 제2 냉각라인(232)은 냉각가스유로(222)를 감싸도록 배치된 나선 형상이다. 제2 냉각라인(232)은 지지플레이트(220)의 온도를 기설정된 온도로 냉각한다. 앞서 말한 바와 같이, 증착공정, 특히 고밀도 플라스마 화학기상증착공정에서 발생한 고온의 열로 인하여 지지플레이트(220)의 온도가 상승할 수 있다. 따라서, 제2 냉각라인(232)을 이용하여 지지플레이트(220)를 냉각시킨다.
도 7에 도시한 바와 같이, 제2 냉각라인(232)의 일단은 냉각유체공급라인(234)에 연결되며, 제2 냉각라인(232)의 타단은 냉각유체회수라인(236)에 연결된다. 냉각유체공급라인(234)은 냉각유체공급라인(234) 상에 설치된 밸브(234a)에 의하여 개폐된다. 냉각유체공급라인(234) 내에는 냉각유체가 흐르며, 제2 냉각라인(232)에 냉각유체를 공급한다. 냉각유체공급라인(234)을 통하여 공급된 냉각유체는 제2 냉각라인(232)을 따라 냉각유체회수라인(236)이 연결된 끝단까지 이동하면서 지지플레이트(220)를 기설정된 온도로 냉각한다. 이후, 냉각유체는 냉각유체회수라인(236)을 통해 회수되며, 회수된 냉각유체는 칠러(chiller)(도시안됨)를 통하여 일정 온도로 냉각된 이후에 냉각유체공급라인(234)으로 재공급될 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 기판처리방법을 나타내는 흐름도이며, 도 11은 도 5의 기판처리장치(10)가 작동하는 모습을 나타내는 도면이다. 이하, 도 10 및 도 11을 참고하여 본 발명에 따른 기판처리방법을 살펴보기로 한다.
먼저, 웨이퍼(W)를 처리실(100) 내의 지지부재(200) 상에 로딩한다(S10). 구동기(132)에 의하여 도어(130)가 개방되면, 웨이퍼(W)는 통로(122)를 통하여 처리실(100)의 내부로 유입되며, 지지부재(200) 상의 지지돌기(229) 상에 놓여진다. 앞서 설명한 바와 같이, 웨이퍼(W)는 정전기력에 의하여 지지플레이트(220) 상에 고정될 수 있다.
다음, 처리실(100) 내에 플라스마를 생성한다(S20). 플라스마를 생성하는 구체적인 방법은 다음과 같다. 첫번째로, 가스공급부재(600)를 이용하여 웨이퍼(W)의 상부에 소스가스를 공급한다. 가스공급라인(660) 내부를 흐르는 소스가스는 지지축(640)의 내부 및 버퍼공간(624)을 통해 처리실(100)의 내부에 공급된다. 두번째로 공급된 소스가스를 방전시킨다. 상부전극(540)에 고주파 전원을 인가하면 상부전극(540)과 지지플레이트(220) 사이에 전자기장이 형성되며, 처리실(100) 내부의 소스가스는 방전되어 플라스마를 생성한다. 이는 축전 결합 플라스마 소스 방식이다.
이와 달리, 유도 결합 플라스마 소스 방식을 사용하여 소스가스를 방전시킬 수 있다. 코일(522)을 이용하여 처리실(100)의 내부에 에너지를 인가하면 에너지는 처리실(100)의 측벽을 통하여 웨이퍼(W)의 상부로 전달되며, 웨이퍼(W)의 상부에 공급된 소스가스를 방전시켜 소스가스로부터 플라스마를 생성한다.
다음, 생성된 플라스마를 이용하여 웨이퍼(W)의 갭 내에 막을 증착한다(S30). 생성된 플라스마는 웨이퍼(W) 상에 공급되며, 웨이퍼(W)의 갭 내에는 막이 증착된다. 이후, 앞서 설명한 바와 같이, 갭 상부에서 성장한 오버행을 제거하 기 위한 에칭이 이루어지며, 에칭이 완료되면 동일한 방법으로 증착과정이 반복된다. 이와 같은 방법을 통하여 웨이퍼(W)의 갭은 채워진다.
본 발명을 바람직한 실시예들을 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 바람직한 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명에 의하면 진공설비를 필요로 하지 않는 트랜스퍼 챔버를 이용하여 공정챔버 내에 반도체 제조장치 및 반도체 제조장치의 공정챔버에 기판을 이송하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 트랜스퍼 챔버의 작동오류로 인한 공정오류 발생을 방지할 수 있는 반도체 제조장치 및 반도체 제조장치의 공정챔버에 기판을 이송하는 방법을 제공하는 데 있다.

Claims (11)

  1. 반도체 제조 장치에 있어서:
    용기 내부에 수납된 복수의 기판들을 이송하는 기판 이송 유닛과;
    기판에 대한 공정을 수행하는 복수 개의 공정 챔버와;
    상기 공정 챔버 각각에 대응하여 구비되고, 상압 상태에서 상기 기판 이송 유닛과 상기 공정 챔버 사이로 기판을 이송하는 트랜스퍼 챔버와;
    상기 트랜스퍼 챔버와 상기 공정 챔버 사이의 격벽에 설치되어 기판이 이송되는 통로를 개폐하는 도어 및;
    상기 도어에 인접하게 배치되어 기판이 상기 트랜스퍼 챔버로부터 상기 공정 챔버로 이송될 때, 가스를 분사하여 상기 통로에 차단막을 형성하는 분사 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공정 챔버와 상기 트랜스퍼 챔버는 하나의 공정 모듈로 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 분사 노즐은 상기 도어 상부에 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  4. 반도체 제조 장치의 공정 챔버로 기판을 이송하는 방법에 있어서:
    상압 상태의 트랜스퍼 챔버와 상기 공정 챔버 사이에 기판이 이동되는 통로가 형성되고, 상기 트랜스퍼 챔버 측의 통로 주변으로 가스를 분사하는 분사 노즐을 구비하여, 상기 트랜스퍼 챔버로부터 상기 공정 챔버로 상기 기판을 이송할 때, 상기 트랜스퍼 챔버 측의 상기 통로 주변에 가스를 분사하여 차단막을 형성하고, 상기 차단막과 상기 통로를 통과하여 상기 공정 챔버로 상기 기판을 이송하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 공정 챔버로 기판을 이송하는 방법.
  5. 제 5 항에 있어서,
    상기 방법은;
    상기 트랜스퍼 챔버의 일측에 기판 이송 유닛을 연결하고, 상기 기판 이송 유닛을 이용하여 용기의 내부에 수납된 기판을 상기 트랜스퍼 챔버로 이송하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 공정 챔버로 기판을 이송하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 방법은;
    상기 공정 챔버로 상기 기판이 이송되면, 상기 통로를 개폐하는 도어를 구동하여 상기 통로를 폐쇄하는 것을 더 포함하는 반도체 제조 장치의 공정 챔버로 기판을 이송하는 방법.
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