KR100902330B1 - Apparatus for Semiconductor Process - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체공정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼 등과 같은 기판의 표면을 식각, 증착 등의 반도체공정을 수행하는 반도체공정장치이다.
본 발명은 반도체공정이 수행될 기판이 출입되는 게이트가 형성된 반응용기와, 상기 반응용기의 상측에 설치되어 반도체공정을 수행할 수 있도록 가스를 분사하는 하나 이상의 샤워헤드와, 상기 샤워헤드 각각에 대응되어 상기 반응용기의 내부 하측에 설치되고 상기 기판을 지지하는 하나 이상의 웨이퍼 지지부와, 상기 반응용기 내에 설치되어 상기 샤워헤드 및 웨이퍼 지지부를 포함하는 공간을 밀폐시켜 반도체공정을 위한 처리공간을 형성하는 처리공간형성부와, 상기 반응용기 내부 및 상기 처리공간형성부가 형성하는 상기 처리공간 내의 압력조절 및 배기를 위하여 상기 처리공간형성부와 연결되는 배기시스템을 포함하는 반도체공정장치를 개시한다.
반도체, 반도체공정, 실린더밸브
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor processing apparatus, and more particularly, to a semiconductor processing apparatus for performing a semiconductor process such as etching or depositing a surface of a substrate such as a wafer.
The present invention relates to a reaction vessel having a gate through which a substrate to be subjected to a semiconductor process is formed, a reaction container having one or more shower heads installed on an upper side of the reaction vessel to inject a gas so as to perform a semiconductor process, and corresponding to each of the shower heads. At least one wafer support part installed inside the reaction vessel and supporting the substrate, and a space formed in the reaction container to seal a space including the shower head and the wafer support part to form a processing space for a semiconductor process. A space forming unit, and inside the reaction vessel; Disclosed is a semiconductor processing apparatus including an exhaust system connected to the processing space forming unit for pressure control and exhaust in the processing space formed by the processing space forming unit.
Semiconductor, Semiconductor Process, Cylinder Valve
Description
도 1은 종래의 반도체공정장치를 보여주는 수평 단면도이다.1 is a horizontal cross-sectional view showing a conventional semiconductor processing apparatus.
도 2는 도 1에서의 A-A 방향의 단면도를 보여주는 수직 단면도이다.2 is a vertical cross-sectional view showing a cross-sectional view of the A-A direction in FIG.
도 3은 본 발명에 따른 반도체공정장치를 보여주는 수직단면도이다.3 is a vertical sectional view showing a semiconductor processing apparatus according to the present invention.
도 4는 도 3의 반도체공정장치의 수평단면도이다.4 is a horizontal cross-sectional view of the semiconductor processing apparatus of FIG. 3.
도 5는 도 3의 반도체공정장치에 설치되는 카세트를 보여주는 사시도이다.5 is a perspective view illustrating a cassette installed in the semiconductor processing apparatus of FIG. 3.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체공정장치의 일부를 보여주는 수직단면도이다. 6 is a vertical cross-sectional view showing a part of a semiconductor processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
도 7은 도 6의 반도체공정장치의 수평단면 일부를 보여주는 일부 단면도이다.7 is a partial cross-sectional view illustrating a portion of a horizontal cross section of the semiconductor processing apparatus of FIG. 6.
***** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ********** Explanation of symbols for main parts of drawing *****
100 : 반응용기 110 : 게이트100: reaction vessel 110: gate
120 : 웨이퍼 지지부 200 : 카세트부120: wafer support portion 200: cassette portion
300 : 이송부 400 : 실린더밸브 (처리공간형성부)300: transfer unit 400: cylinder valve (process space forming unit)
710 : 가스분사장치 720 : 온도제어부710: gas injection device 720: temperature control unit
730 : 라이너730: liner
본 발명은 반도체공정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼 등과 같은 기판의 표면을 식각, 증착 등의 반도체공정을 수행하는 반도체공정장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
대한민국등록특허 10-0364089호는 한 쌍의 웨이퍼 지지부가 설치된 반도체공정장치를 개시하고 있다.Korean Patent Registration No. 10-0364089 discloses a semiconductor processing apparatus provided with a pair of wafer supports.
도 1은 종래의 반도체공정장치를 보여주는 수평 단면도이고, 도 2는 도 1에서의 A-A 방향의 단면도를 보여주는 수직 단면도이다.1 is a horizontal cross-sectional view showing a conventional semiconductor processing apparatus, Figure 2 is a vertical cross-sectional view showing a cross-sectional view of the A-A direction in FIG.
대한민국등록특허 10-0364089호에서 개시된 종래의 반도체공정장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 웨이퍼 지지부(12)가 설치된 공정챔버(10)와, 한 쌍의 이송로봇(30)이 설치된 이송챔버(60)를 포함하여 구성된다.The conventional semiconductor processing apparatus disclosed in Korean Patent Registration No. 10-0364089 includes a
상기 공정챔버(10) 내에는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 웨이퍼 지지부(12)가 설치되어 있으며, 상기 공정챔버(10)는 이송로봇(30)에 의하여 기판(1)이 웨이퍼 지지부(12)에 안착된 후에 공정챔버(10) 및 이송챔버(60) 사이에 설치된 게이트밸브(54)에 의하여 밀폐된다. 그리고 상기 공정챔버(10)는 밀폐된 상태에서 증착, 식각, 어닐링 등의 소정의 반도체공정을 수행하게 된다. As shown in FIGS. 1 and 2, a pair of wafer supports 12 are installed in the
그런데 상기와 같은 구성을 가지는 종래의 반도체공정장치, 특히 대한민국등록특허 10-0364089호에 개시된 반도체공정장치와 같이 복수 개의 웨이퍼 지지부가 설치된 종래의 반도체공정장치는 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.However, the conventional semiconductor processing apparatus having the above-described configuration, in particular, the conventional semiconductor processing apparatus provided with a plurality of wafer supports, such as the semiconductor processing apparatus disclosed in Korean Patent No. 10-0364089, has the following problems.
먼저 종래의 반도체공정장치는 복수 개의 웨이퍼 지지부가 설치되는 경우 반도체공정을 수행하기 위한 처리공간이 기판을 중심으로 비대칭으로 형성되어 반도체공정시 챔버 내부에 균일한 공정조건을 형성할 수 없게 된다.First, in the conventional semiconductor processing apparatus, when a plurality of wafer support units are installed, a processing space for performing a semiconductor process is asymmetrically formed around a substrate, thereby making it impossible to form uniform process conditions inside a chamber during a semiconductor process.
또한 종래의 반도체공정장치는 공정챔버 내에 각 웨이퍼 지지부들 간의 격리가 이루어지지 않아 반도체공정시 반응가스, 원료가스의 혼합, 플라즈마 발생원의 간섭 등 반도체공정의 불량을 야기하여 반도체공정의 신뢰성이 저하될 수 있게 된다.In addition, the conventional semiconductor processing apparatus is not isolated between the wafer support in the process chamber, causing the semiconductor process defects such as the reaction gas, the mixing of the raw material gas, interference of the plasma generation source during the semiconductor process, the reliability of the semiconductor process may be lowered. Will be.
또한 종래의 반도체공정장치는 기판의 반도체공정 수행 후 냉각을 위한 대기시간이 증가되어 반도체공정의 전체 공정시간이 길어지게 되어 생산성을 저하시키는 문제점을 가지고 있다.In addition, the conventional semiconductor processing apparatus has a problem in that the waiting time for cooling after the semiconductor process of the substrate is increased to increase the overall processing time of the semiconductor process, thereby lowering the productivity.
또한 반도체공정 전체 공정시간이 길어짐에 따라서 기판이 대기 중에 장시간 노출되어 먼지, 이물질 등으로 오염되어 수율을 저하시킬 수 있는 문제점을 가지고 있다.In addition, as the overall process time of the semiconductor process becomes longer, the substrate may be exposed to the air for a long time, contaminated with dust, foreign matters, etc., thereby lowering the yield.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 반도체공정을 위한 처리공간이 기판을 중심으로 대칭인 구조를 가짐으로써 공정분위기를 균일하게 하여 공정의 신뢰성을 높일 수 있는 반도체공정장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor processing apparatus capable of increasing the reliability of a process by making the process atmosphere uniform by having a structure in which a processing space for a semiconductor process is symmetric about a substrate in order to solve the above problems. have.
본 발명의 다른 목적은 복수 개의 웨이퍼 지지부들이 설치되었을 때 각 웨이퍼 지지부들에 형성되는 처리공간들을 상호 격리함으로써 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체공정장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a semiconductor processing apparatus capable of improving process reliability by mutually isolating processing spaces formed in each wafer support when a plurality of wafer supports are installed.
본 발명의 또 다른 목적은 카세트부를 추가로 구비함으로써 반도체공정 수행 후 기판의 냉각을 위한 대기시간을 현저히 감소시켜 전체 공정시간을 단축시킬 수 있으며, 대기 중에 기판이 장시간 노출되는 것을 방지하여 먼지, 이물질 등에 의하여 오염되는 것을 최소화 할 수 있는 반도체공정장치를 제공하는 데 있다.Still another object of the present invention is to further reduce the standby time for cooling the substrate after performing the semiconductor process by further providing a cassette unit to shorten the overall process time, to prevent exposure of the substrate in the air for a long time dust, foreign matter It is to provide a semiconductor processing apparatus that can minimize the contamination by such.
본 발명의 또 다른 목적은 각 처리공간에 반도체공정을 수행하기 위한 최적의 조건을 형성할 수 있는 반도체공정장치를 제공하는 데 있다.It is still another object of the present invention to provide a semiconductor processing apparatus capable of forming optimum conditions for performing a semiconductor process in each processing space.
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은 반도체공정이 수행될 기판이 출입되는 게이트가 형성되는 반응용기와, 상기 반응용기의 상측에 설치되어 반도체공정을 수행할 수 있도록 가스를 분사하는 하나 이상의 샤워헤드와, 상기 샤워헤드 각각에 대응되어 상기 반응용기의 내부 하측에 설치되고 상기 기판을 지지하는 하나 이상의 웨이퍼 지지부와, 상기 반응용기 내에 설치되어 상기 샤워헤드 및 웨이퍼 지지부를 포함하는 공간을 밀폐시켜 반도체공정을 위한 처리공간을 형성하는 처리공간형성부와, 상기 반응용기 내부 및 상기 처리공간형성부가 형성하는 상기 처리공간 내의 압력조절 및 배기를 위하여 상기 처리공간형성부와 연결되는 배기시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체공정장치를 개시한다.The present invention was created in order to achieve the object of the present invention as described above, the present invention is a reaction vessel in which a gate for entering and exiting the substrate to be subjected to the semiconductor process is formed, and is installed on the upper side of the reaction vessel to perform a semiconductor process At least one shower head for injecting gas, at least one wafer support part corresponding to each of the shower heads and installed inside the reaction container and supporting the substrate, and installed in the reaction container; A processing space forming unit for sealing a space including a wafer support unit to form a processing space for a semiconductor process, and forming the processing space for pressure control and exhaust in the processing space formed inside the reaction vessel and the processing space forming unit; A semiconductor processing apparatus comprising an exhaust system connected to a portion Try.
상기 웨이퍼 지지부와 상기 게이트 사이에는 상기 게이트로부터 반도체공정을 수행할 기판을 상기 웨이퍼 지지부로 이송하거나 반도체공정이 수행된 기판을 상기 게이트를 통하여 외부로 반출하는 이송부를 추가로 포함하여 구성될 수 있다. 상기 이송부는 일단이 상기 반응용기에 설치된 회전구동부와 연결되고, 타단이 상기 웨이퍼 지지부와 상기 게이트 사이를 왕복 회전하면서 기판을 지지하는 하나 이상의 로봇암으로 구성될 수 있다. 상기 각각의 로봇암은 회전이 서로 간섭되지 않도록 서로 다른 높이로 설치될 수 있다.Between the wafer support and the gate may further include a transfer unit for transferring the substrate to be subjected to the semiconductor process from the gate to the wafer support or to carry out the substrate subjected to the semiconductor process to the outside through the gate. One end of the transfer part may be connected to a rotation driving part installed in the reaction vessel, and the other end may include one or more robot arms supporting the substrate while reciprocating between the wafer support part and the gate. Each of the robot arms may be installed at different heights so that rotations do not interfere with each other.
상기 이송부와 상기 게이트 사이에는 복수 개의 기판들이 적층될 수 있는 카세트부가 추가로 설치될 수 있다. 상기 카세트부는 구동부에 의하여 상하로 승하강이 가능하도록 설치될 수 있다. 상기 카세트부는 적층되는 기판의 온도조절을 위한 온도조절부를 포함하여 구성될 수 있다.A cassette part may be additionally installed between the transfer part and the gate to stack a plurality of substrates. The cassette unit may be installed to move up and down by a driving unit. The cassette unit may be configured to include a temperature control unit for temperature control of the stacked substrate.
상기 처리공간형성부는 상기 반응용기 내에 상하왕복운동이 가능하도록 설치되어 상승하였을 때 상기 처리공간을 형성하는 실린더밸브로 구성될 수 있다. 그리고 상기 실린더밸브는 상기 배기시스템과 연결하는 배기관이 연결되도록 구성될 수 있다.The processing space forming unit may be configured as a cylinder valve to form the processing space when installed and raised to enable the up and down reciprocating motion in the reaction vessel. And the cylinder valve may be configured to be connected to the exhaust pipe for connecting with the exhaust system.
상기 실린더밸브에는 기판의 에지 부위의 증착을 방지하도록 기판의 에지 부위로 가스를 분사하는 가스분사장치가 추가로 설치될 수 있다.The cylinder valve may be further provided with a gas injection device for injecting gas to the edge portion of the substrate to prevent deposition of the edge portion of the substrate.
상기 가스분사장치는 상기 실린더밸브의 내측에 다수개의 분사공이 형성되며 외부에 설치된 가스공급장치와 가스공급관에 의하여 연결되는 가스분사링을 포함하여 구성될 수 있다.The gas injection device may be configured to include a plurality of injection holes are formed inside the cylinder valve and a gas injection ring connected by a gas supply device and a gas supply pipe installed outside.
상기 실린더밸브의 내부에는 반도체공정 조건에 따라 상기 실린더밸브의 온도를 제어하기 위한 온도제어부가 추가로 설치될 수 있다.The cylinder valve may be further provided with a temperature control unit for controlling the temperature of the cylinder valve in accordance with the semiconductor process conditions.
한편 상기 실린더밸브의 내벽에는 실링부재를 보호하기 위한 라이너가 추가 로 설치될 수 있다. 이때 상기 라이너의 하단부는 상기 실린더밸브가 플라즈마 형성에 영향을 주는 것을 방지하기 위하여 기판의 저면보다 아래쪽까지 연장 형성될 수 있으며, 상기 실린더밸브의 끝단은 상기 처리공간과 상기 실린더밸브의 외면 사이에서 단차가 형성되고 상기 실링부재가 설치된 부분이 상기 처리공간에 접하는 부분과 높이를 달리하도록 구성될 수 있다.Meanwhile, a liner for protecting the sealing member may be additionally installed on the inner wall of the cylinder valve. At this time, the lower end of the liner may be formed to extend below the bottom of the substrate in order to prevent the cylinder valve from affecting the plasma formation, the end of the cylinder valve is stepped between the processing space and the outer surface of the cylinder valve Is formed and the portion in which the sealing member is installed may be configured to differ in height from the portion in contact with the processing space.
이하 본 발명에 따른 반도체공정장치에 관하여 실시예들 및 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a semiconductor processing apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to embodiments and the accompanying drawings.
본 발명에 따른 반도체공정장치는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 반도체공정이 수행될 기판(1)이 출입되는 게이트(110)가 형성된 반응용기(100)와, 반응용기(100)의 내부 하측에 설치되어 기판(1)을 지지하는 하나 이상의 웨이퍼 지지부(120)와, 반응용기(100) 내에 상하왕복이 가능하게 설치되어 각각의 웨이퍼 지지부(120)를 포함하는 공간을 밀폐시켜 반도체공정을 위한 처리공간(S)을 형성하는 처리공간형성부와, 처리공간형성부와 연결되어 처리공간의 가스를 외부로 배기하는 배기시스템을 포함하여 구성된다.In the semiconductor processing apparatus according to the present invention, as shown in FIGS. 3 to 5, the
상기 반응용기(100)는 하부챔버(101) 및 하부챔버(101)와 결합되는 상부커버(102) 등으로 이루어진 조립체로 구성될 수 있다. 그리고 상기 하부챔버(101)는 상측면 중 일부가 개방된 상태로 형성되며, 하부챔버(101) 중 개방된 부분에는 반도체공정을 수행하기 위하여 가스공급시스템, 전원인가장치 및 처리공간(S) 내로 가스를 분사하기 위한 샤워헤드 등이 설치되도록 하부플레이트(151)가 설치되고, 샤워헤드 상측에는 반응용기(100)를 밀폐시키기 위한 상부플레이트(152)가 설치될 수 있다.The
그리고 상기 게이트(110)는 기판(1)의 출입을 위하여 반응용기(100)의 측벽에 형성되며, 게이트 도어(111)에 의하여 개폐된다.In addition, the
한편 상기 게이트(110)의 외측에는 기판(1)의 이송을 위한 이송로봇(540) 등이 설치되고 상기 이송로봇(540)은 게이트(110)를 통하여 반도체공정을 위한 기판(1)을 후술할 카세트부(200)로 이송하거나, 반도체공정을 마친 기판(1)을 반출하게 된다.Meanwhile, a
상기 반응용기(100)는 내부의 압력 조절 및 공정 후 반응용기(100) 내에 잔존하는 가스나 부산물 등을 외부로 배기하기 위한 배기시스템이 설치된다. 상기 배기시스템은 반응용기(100) 내부를 진공분위기로 만들기 위하여 배기관(530)을 통하여 진공펌프(미도시)와 연결된다. 상기 배기관(530)은 설계 조건 등에 따라서 다양하게 설치가 가능하다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 배기관(530)은 처리공간형성부가 형성하는 처리공간(S) 내의 압력 조절 및 배기를 위하여 처리공간형성부와 직접 연결되도록 구성되어 있다.The
이와 같은 구성에 따라 본 발명에 따른 반도체공정장치는 진공펌프와 연결된 배기관(530)이 처리공간형성부에 연결되어 있음으로써, 이 배기관(530)을 통해 반응용기(100) 내부를 대기압보다 낮은 압력 상태로 유지하게 된다. 또한 반도체공정을 수행하는 경우, 이 배기관(530)을 통해 처리공간형성부에 의해 형성된 처리공간(S)의 압력을 반도체공정이 가능한 수준의 진공 상태로 유지함으로써, 처리공간(S) 내에서 반도체공정이 수행되는 것이다.According to this configuration, in the semiconductor processing apparatus according to the present invention, the
상기 웨이퍼 지지부(120)는 히팅, 증착, 에칭 등 기판(1)에 대하여 반도체공정을 수행할 수 있도록 기판(1)을 지지하는 구성으로서, 스테이지 히터, 정전척, 서셉터 등 다양한 구성이 가능하다.The
상기 웨이퍼 지지부(120)는 반응용기(100)의 하측에 설치된 구동부(121)에 의하여 상하이동이 가능하도록 설치된다.The
상기 웨이퍼 지지부(120)에는 이송부(300)에 의하여 이송된 기판(1)을 지지하고 있다가 웨이퍼 지지부(120)가 상승함에 따라 상대적으로 하강하여 웨이퍼 지지부(120)의 지지면에 기판(1)을 안착시키는 복수 개의 리프트핀(531)들이 설치될 수 있다.The
한편, 본 발명의 특징인 처리공간형성부는 반응용기(100) 내에 독립적인 처리공간을 형성하도록 샤워헤드 및 웨이퍼 지지부(120)를 둘러싸는 공간을 밀폐, 즉, 기판(1)이 안착된 웨이퍼 지지부(120)를 둘러싸는 공간을 증착, 식각 등 반도체공정을 위한 환경을 조성하기 위하여 주변과 격리시키도록 구성되며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형 및 실시가 가능하다.Meanwhile, the processing space forming unit, which is a feature of the present invention, seals the space surrounding the showerhead and the
예를 들면, 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 처리공간형성부는 반응용기(100) 내에 상하왕복운동이 가능하도록 설치되어 상승하였을 때 하부플레이트(151)의 저면과 함께 처리공간(S)을 형성하는 실린더밸브(400)로 구성될 수 있다. 이때 처리공간형성부의 상측면 또는 하부플레이트(151)의 저면에는 처리공간(S)의 밀폐를 위한 실링부재(411)가 설치된다. For example, in the preferred embodiment of the present invention, the processing space forming unit is installed in the
한편 상기 처리공간형성부는 하부플레이트(151)의 저면 이외에도 샤워헤드 또는 반응용기(100)에 형성된 돌출부(미도시)와 맞닿아 밀폐된 처리공간(S)을 형성하도록 구성될 수 있다.Meanwhile, the processing space forming unit may be configured to form a closed processing space S in contact with a protrusion (not shown) formed in the shower head or the
즉 본 발명의 실시예에 있어서 처리공간형성부인 실린더밸브(400)는 처리공간(S)을 밀폐 또는 개방하는 실린더밸브체(410)와, 실린더밸브체(410)를 상하 왕복시키는 구동부(430)를 포함하여 구성될 수 있다.That is, in the embodiment of the present invention, the
상기 실린더밸브체(410)는 구동부(430)의 구동에 의하여 상하로 왕복 이동되며, 실린더밸브체(410)의 이동에 의하여 샤워헤드 및 웨이퍼 지지부(120)를 포함하는 공간을 밀폐시켜 반도체공정을 위한 처리공간(S)을 형성하게 된다. 상기 실린더밸브체(410)는 그 수평단면 형상이 원형 이외에 다각형상 등 다양한 형상을 가질 수 있다 그리고 상기 실린더밸브체(410)의 저면에는 배기관(530)이 연결된다.The
그리고 상기 실린더밸브(400)는 대칭구조를 이룸으로써 반도체공정시 챔버 내부에 균일한 공정조건을 형성할 수 있게 되며, 반도체공정장치 내의 각 웨이퍼 지지부(120)들을 격리함으로써 반도체공정시 가스의 혼합, 플라즈마 발생원의 간섭 등을 방지할 수 있게 된다.In addition, the
또한 상기 실린더밸브(400)는 복수 개의 처리공간(S)을 형성하도록 복수 개로 구성될 수 있으며, 각각의 처리공간(S)들 내에서는 서로 다른 반도체공정을 수행할 수 있다. 즉, 기판(1)은 첫 번째 처리공간(S)에서 식각 공정을 거친 후, 카세트부(200)를 거쳐 다음 처리공간(S)으로 이송된 후 증착 공정을 거치는 등, 복합공정을 연속적으로 수행할 수 있게 된다. 또한 상기 복수 개의 처리공간(S) 내에서 동시에 식각 및 증착 등의 반도체공정들을 동시에 수행할 수 있게 된다.In addition, the
한편 본 발명에 따른 반도체공정장치는 상기 웨이퍼 지지부(120)와 게이트(110) 사이에서 기판(1)을 이송하는 이송부(300)와, 반도체공정 전 또는 후의 기판(1)을 적층하기 위한 카세트부(200)가 설치될 수 있다.Meanwhile, the semiconductor processing apparatus according to the present invention includes a
상기 이송부(300)는 웨이퍼 지지부(120)와 게이트(110) 사이에 설치되어 반도체공정을 수행할 기판(1)을 웨이퍼 지지부(120)로 이송하거나 반도체공정이 수행된 기판(1)을 외부로 반출한다.The
이러한 기능을 수행하는 이송부(300)는 일단이 반응용기(100)에 설치된 회전구동부(310)의 회전축(311)과 연결되고, 타단이 웨이퍼 지지부(120) 및 게이트(110) 사이를 왕복 회전에 의하여 기판(1)을 이송하는 하나 이상의 로봇암(320)을 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 로봇암(320)은 그 끝단에 기판(1)의 안착을 위한 안착부(321)가 형성되며, 안착부(321)는 포크형상, 'S'자 형상 등 다양한 형상을 가질 수 있다.The
그리고 상기와 같이 구성되는 이송부(300)는 서로 독립적으로 회전하는 한 쌍의 로봇암(320)들로 구성될 수 있으며, 이때 각각의 로봇암(320)들은 각각의 회전축(311)이 동심축을 이루는 한 쌍의 회전구동부(310)에 의해 구동된다. 이 경우, 상기 각각의 로봇암(320)들은 회전이 서로 간섭되지 않도록 서로 다른 높이로 설치되는 것이 바람직하다.In addition, the
한편 상기 카세트부(200)는 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 이송부(300)와 게이트(110) 사이에 설치된 것으로, 복수 개의 기판(1)이 끼워져 적층될 수 있도록 복수 개의 적층판(211)들이 설치된 한 쌍의 측벽부(210)와, 측벽부(210)들을 연결하는 하판부(230)로 구성될 수 있다. 그리고 하판부(230)는 상하왕복 운동을 할 수 있도록 구동부(240)와 연결되어 설치된다. Meanwhile, as shown in FIGS. 4 and 5, the
이와 같이 구성되는 상기 카세트부(200)는 알루미늄 등과 같은 열전도성이 우수하면서 내열성 있는 부재가 사용될 수 있다. 상기 카세트부(200)가 알루미늄으로 제작되는 경우 기판(1)을 자연 냉각시킬 수 있게 되어 기판(1)을 냉각시키기 위한 별도의 냉각장치가 필요 없게 된다.The
그리고 상기 카세트부(200)는 적층되는 기판(1)의 온도조절을 위한 온도조절부(250)가 추가로 설치될 수 있다. 상기 온도조절부(250)는 카세트부(200)에 적재되는 기판(1)을 냉각 또는 가열하는 구성으로써, 가스에 의한 냉각 또는 가열, 냉매에 의한 냉각 또는 가열 등 다양한 방식이 사용될 수 있다.In addition, the
한편 상기와 같이 이송부(300)와 게이트(110) 사이에 상술한 카세트부(200)가 설치되는 경우, 상술한 이송부(300)는 웨이퍼 지지부(120)와 카세트부(200) 사이를 왕복 회전하며 반도체공정을 수행할 기판을 웨이퍼 지지부(120)로 이송하거나 또는 반도체공정이 완료된 기판(1)이 카세트부(200)에 적층되도록 이송한다.Meanwhile, when the
한편 상기 처리공간형성부는 각각 반도체공정을 수행하기 위한 독립적인 처리공간(S)을 형성하게 되는데 각 처리공간(S)을 반도체공정의 수행을 위한 최적의 조건을 형성할 필요가 있다.Meanwhile, each of the processing space forming units forms an independent processing space S for performing a semiconductor process, and each processing space S needs to form an optimal condition for performing the semiconductor process.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체공정장치를 보여주는 수직단면도이고, 도 7은 도 6의 반도체공정장치의 수평단면 일부를 보여주는 일부 단면도이 다.6 is a vertical cross-sectional view showing a semiconductor processing apparatus according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a partial cross-sectional view showing a part of a horizontal cross section of the semiconductor processing apparatus of FIG. 6.
따라서 상기 처리공간형성부는 기판(1)의 에지(Edge) 부위의 증착을 방지하도록 기판(1)의 에지 부위로 가스를 분사하는 가스분사장치(710)와, 처리공간형성부를 형성하는 실린더밸브(400) 내에 설치되어 반도체공정 조건에 따라 실린더밸브(400)의 온도를 제어하기 위한 온도제어부(720) 및 실린더밸브(400)에 설치되는 실링부재(411)인 오링(O-Ring)을 보호하기 위한 라이너(730) 중 적어도 하나가 설치될 수 있다.Accordingly, the processing space forming unit may include a
상기 가스분사장치(710)는 기판(1)의 에지 또는 저면 쪽으로 가스를 분사하여 증착을 방지하기 위하여 실린더밸브(400)에 설치되며, 실린더밸브(400)의 실린더밸브체(410)의 내부에 가스분사유로가 형성되거나, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 실린더밸브체(410)의 내측에 다수개의 분사공(711a)이 형성되며 외부에 설치된 가스공급장치(713)와 가스공급관(712)에 의하여 연결되는 가스분사링(711)으로 구성될 수 있다.The
이때 상기 가스분사장치(710)는 기판(1)의 측면, 보다 바람직하게는 기판(1)의 저면 쪽에서 측면으로 가스를 분사하도록 설치된다.At this time, the
상기 온도제어부(720)는 실린더밸브(400)에 설치되어 반도체공정, 예를 들면 증착 공정을 최적화시키거나 반도체공정을 위한 초기화 또는 공정수행 중 실린더밸브(400), 실린더밸브체(410)의 내벽에 부산물을 부착시키거나 분리를 위하여 실린더밸브체(410)의 온도를 제어한다.The
상기 온도제어부(720)는 유체와 같은 냉매를 사용하는 구조, 열전소자 등을 사용하는 구조, 히터를 사용하는 구조 등 다양한 구성이 가능하며 실린더밸브체(410) 내부에 설치되거나 외벽에 설치될 수 있다.The
예를 들면, 상기 온도제어부(720)는 실린더밸브체(410)의 내벽에 형성되어 유체가 흐르는 유로(721)와, 외부에 설치되어 유체를 가열하거나 냉각한 후 유로관(722)을 통하여 유로(721)에 가열 또는 냉각된 유체를 공급하는 유체공급관(723)을 포함하여 구성될 수 있다.For example, the
한편 증착 등 반도체공정 수행을 위한 플라즈마가 실링부재(411)에 영향을 주어 실링부재(411)를 파손하거나 처리공간(S)의 실링이 제대로 이루어지지 않을 수 있다. 이때 상기 실링부재(411)는 실린더밸브체(410)의 끝단에 형성된 실링부재 삽입홈(411a)에 설치된다. On the other hand, the plasma for performing a semiconductor process such as deposition may affect the sealing
따라서 상기 실린더밸브체(410)의 내벽에는 플라즈마의 전달 및 열을 차단하는 등 실링부재(411)를 보호하기 위하여 SiC와 같은 세라믹으로 이루어진 라이너(730)가 일체로 또는 탈착 가능하게 설치될 수 있다. 이때 상기 라이너(730)는 실린더밸브체(410)에 설치되는 경우 반도체공정에 주는 영향을 최소화하기 위하여 라이너(730)의 외면이 실린더밸브(400)의 표면과 동일한 면을 이루도록 설치되는 것이 바람직하다Accordingly, a
또한 상기 라이너(730)의 하단부는 실린더밸브체(410)가 플라즈마 형성에 영향을 주는 것을 방지하기 위하여 기판(1)의 저면보다 아래쪽까지 연장 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the lower end of the
또한 상기 실링부재(411)를 보호하기 위하여 실린더밸브(400)의 끝단은 처리 공간(S)과 외면 사이에서 단차가 형성되고 실링부재(411)가 설치된 부분이 처리공간(S)에 접하는 부분과 높이를 달리할 수 있다.In addition, in order to protect the sealing
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 반도체공정장치의 작동에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the semiconductor processing apparatus according to the present invention having the configuration as described above in detail as follows.
먼저 반응용기(100)의 외측에 설치된 이송로봇(540)이 반응용기(100)의 내측으로 출입할 수 있도록 게이트 도어(111)의 작동에 의하여 게이트(110)가 개방된다.First, the
게이트(110)가 개방되면 이송로봇(540)은 카세트부(200)의 적층판(211)에 각각 순차적으로 반도체공정이 수행될 기판(1)들을 적층하게 된다. 이때 각각의 적층판(211)에 기판(1)이 적층되도록 카세트부(200)는 상하로 이동하게 된다. 그리고 카세트부(200)으로의 기판(1)의 적층이 완료되면 게이트 도어(111)가 작동하여 게이트(110)를 폐쇄시킨다. When the
이에 따라 반응용기(100)는 외부공기와 차단되며, 진공펌프의 구동에 의해 처리공간형성부에 연결되어 있는 배기관(530)을 통해 반응용기(100) 내부의 압력이 대기압보다 낮은 상태로 유지되면서, 반응용기(100) 내부에 존재하는 먼지나 이물질 등이 외부로 배기된다.Accordingly, the
따라서, 종래 카세트부(200)가 대기 중에 노출되어 있는 반도체공정장치와는 달리 대기보다 상대적으로 파티클 수가 적은 반응용기(100) 내부에 설치됨으로써, 반도체공정이 진행되는 동안 기판이 먼지 및 이물질에 의하여 오염되는 것을 줄일 수 있게 되는 것이다.Therefore, unlike the semiconductor processing apparatus in which the
한편 게이트 도어(111)에 의하여 게이트(110)가 폐쇄되면 이송부(300)가 작동을 시작하여 카세트부(200)에 적층된 기판(1)을 각 웨이퍼 지지부(120)로 왕복회전에 의하여 이송하게 된다. 이때 카세트부(200)는 기판(1)이 원활하게 웨이퍼 지지부(120)로 이송될 수 있도록 상하 이동에 의하여 지시된 높이로 위치되며, 실린더밸브(400)는 개방된 상태, 즉 실린더밸브체(410)가 하강된 상태를 유지하게 된다.Meanwhile, when the
이송부(300)에 의하여 기판(1)이 웨이퍼 지지부(120)로의 이송을 마치게 되면, 웨이퍼 지지부(120) 및 실린더밸브체(410)가 상측으로 상승하여 반도체공정을 수행할 수 있는 밀폐된 처리공간(S)을 형성하게 되며, 상기 처리공간(S) 내의 기판(1)은 식각이나 증착 등 소정의 반도체공정이 수행된다. 물론 진공펌프는 배기관(530)을 통하여 처리공간(S) 내의 압력이 반도체공정의 수행에 적합하도록 처리공간(S) 내부의 압력을 조절하게 된다.When the
한편 기판(1)이 소정의 반도체공정을 마치게 되면, 본 발명에 따른 반도체공정장치는 위와 같은 과정이 역으로 수행된다.Meanwhile, when the
즉, 처리공간형성부의 처리공간(S) 내에서 반도체공정을 마치게 되면, 배기관(530)에 의하여 배기 및 압력조절이 이루어지게 되고, 실린더밸브체(410)가 하강하여 처리공간(S)을 개방하게 되고, 이송부(300)에 의하여 반도체공정을 마친 기판(1)은 카세트부(200)에 적층된다.That is, when the semiconductor process is completed in the processing space S of the processing space forming unit, exhaust and pressure control are performed by the
그리고 카세트부(200)에 적층된 기판(1)은 후속 공정의 수행을 위하여 다른 실린더밸브체(410) 쪽의 웨이퍼 지지부(120)로 이송부(300)에 이송되거나 로봇 암(540)에 의하여 게이트 도어(111)를 통하여 반응용기(100)의 외측으로 반출된다.In addition, the
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above by way of example, the scope of the present invention is not limited to these specific embodiments, and may be appropriately changed within the scope described in the claims.
본 발명의 반도체공정장치는 실린더밸브와 같은 처리공간형성부를 설치하여 공정 간 공정가스 및 플라즈마 발생원의 간섭을 없애며, 균일한 공정분위기를 형성시켜 공정의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.The semiconductor processing apparatus of the present invention has an effect of eliminating interference between process gas and plasma generating source by installing a processing space forming unit such as a cylinder valve, and forming a uniform process atmosphere to improve process reliability.
또한, 각각 다른 반도체공정을 동시에 수행할 수 있으며, 복합된 공정을 연속으로 수행할 수가 있어 공정시간 단축 및 생산성을 향상시키는 효과가 있다.In addition, different semiconductor processes may be simultaneously performed, and complex processes may be continuously performed, thereby reducing the process time and improving productivity.
또한, 카세트부가 반응용기에 위치함으로써 웨이퍼가 먼지 및 이물질에 의한 오염을 줄여 수율을 향상시키는 효과가 있으며, 신속한 웨이퍼의 이송과 내열성 부재의 카세트부를 사용 냉각 대기 시간을 줄임으로써, 공정시간 단축하여 생산성을 향상시키는 효과가 있다.In addition, the cassette portion is located in the reaction vessel to improve the yield by reducing the contamination of the wafer by dust and foreign matter, and to reduce the processing time by reducing the process waiting time by reducing the rapid wafer transfer and the use of the cassette portion of the heat-resistant member Has the effect of improving.
또한 본 발명의 반도체공정장치는 처리공간을 형성하는 처리공간형성부에 가스분사장치, 온도제어장치 및 라이너 등을 설치하여 각 처리공간을 반도체공정 수행을 위한 최적의 조건을 형성하여 균일한 공정분위기를 형성시켜 공정의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.In addition, in the semiconductor processing apparatus of the present invention, a gas injection device, a temperature control device, and a liner are installed in the processing space forming part forming the processing space to form an optimal condition for performing the semiconductor process in each processing space, thereby providing a uniform process atmosphere. It is effective to improve the reliability of the process by forming a.
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