KR101132633B1 - 반도체 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 반응 챔버와, 상기 반응 챔버 내에 배치된 지지 부재 및 적어도 한개의 웨이퍼가 안착되고, 상기 지지 부재에 배치되는 안착 부재를 포함하는 반도체 제조 장치 또는, 적어도 한개의 웨이퍼가 안착된 다수의 안착 부재가 실장된 로드락 챔버와, 상기 안착 부재를 이송하는 이송챔버 및 상기 안착 부재가 배치될 지지 부재를 포함하는 반응 챔버를 포함하는 반도체 제조 장치 및 이들을 이용한 반도체 소자의 제조 방법을 제공한다. 이와 같이, 본 발명은 지지 부재 상에 동일한 크기를 갖는 안착 부재가 적어도 한개가 배치되고, 안착 부재 상에 다양한 크기의 웨이퍼가 장착될 수 있어, 웨이퍼 크기에 상관없이 단일 장비로 공정을 진행할 수 있고, 동일한 크기 또는 다양한 크기의 웨이퍼가 안착된 안착 부재를 웨이퍼의 내부로 로딩 언로딩 함으로 인해 연속 공정이 가능하여 공정 시간을 줄일 수 있다.
반응 챔버, 안착 부재, 지지 부재, 웨이퍼, 이송모듈

Description

반도체 제조 장치{Semiconductor manufacturing apparatus}
도 1은 종래 기술에 따른 반도체 제조 장치와 제조 방법을 설명하기 위한 개념도.
도 2는 종래 기술에 따른 웨이퍼 지지수단의 평면도.
도 3은 종래의 웨이퍼 이송부재를 갖는 반도체 제조 장치의 개념도.
도 4는 종래 기술에 따른 웨이퍼 지지도의 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 반도체 제조 장치를 설명하기 위한 평면 개념도.
도 6a 내지 도 6d는 안착 부재의 단면도.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 따른 웨이퍼 지지 수단의 개념 단면도이고, 도 7d는 웨이퍼 지지 수단의 개념 평면도.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 웨이퍼 지지 수단의 개념 단면도.
도 9a 및 도 9b는 웨이퍼 지지 수단의 개념 평면도.
도 10 및 도 11은 웨이퍼가 안착된 안착부재의 도면.
도 12는 본 발명에 따른 배치타입의 반도체 제조 장치를 설명하기 위한 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10, 110 : 지지수단 11, 111, 1300 : 웨이퍼
20, 40, 120, 1000, 2000 : 챔버 30. 130 : 가스 분사 수단
140 : 이송 부재 1100, 2100 : 지지 부재
1200, 2200 : 안착 부재 1400 : 이송 모듈
2400 : 이송 챔버 2500 : 로드락 챔버
본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 웨이퍼 크기에 제약이 없고, 공정 중단없이 박막을 제조할 수 있는 반도체 제조 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 장비 중에서도 특히, 화합물 반도체 장비를 이용한 박막의 증착공정은 다수의 웨이퍼를 수동으로 챔버 내부에 배치시킨 다음, 증착을 실시하여 양산율을 높이는데는 어느 정도의 한계가 있었다.
도 1은 종래 기술에 따른 화합물 반도체 제조 장치와 제조 방법을 설명하기 위한 개념도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 웨이퍼 지지수단의 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 화합물 반도체 제조 장치는 웨이퍼(11)가 안착되는 웨이퍼 지지수단(10)과, 상기 웨이퍼 지지수단(10)이 배치된 하부 챔버 (20)와, 소정의 가스가 분사되는 가스 분사 수단(30)와, 상기 가스 분사 수단(30)가 배치되고, 상기 하부 챔버(20)를 밀봉하는 상부 챔버(40)를 포함한다.
상술한 화합물 반도체 제조 장치를 이용한 종래의 반도체 제조 공정에 관해 설명하면 다음과 같다. 먼저 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이 상부 챔버(40)와 하부 챔버(20)를 분리시켜 하부 챔버(20)의 웨이퍼 지지수단(10)을 외부로 노출시킨다. 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이 웨이퍼 지지수단(10) 상에 다수의 웨이퍼(11a 내지 11j)를 장착한다. 웨이퍼(11a 내지 11j)의 장착은 도 2에 도시된 바와 같이 일정한 간격과 소정의 거리를 두고 배치하고, 사람이 직접 웨이퍼 지지수단(10) 상에 웨이퍼(11a 내지 11j)를 로딩한다. 이후, 상부 챔버(40)와 하부 챔버(20)를 결합하고, 두 챔버간을 밀봉하여 반응 공간을 형성한다. 이후, 챔버 내부의 온도와 압력을 목표로 하는 수준까지 상승시키고, 인젝터부(30)를 통해 소정의 반응 가스, 원료가스, 이송가스 등을 분사하여 웨이퍼(11) 상에 소정의 박막을 형성한다.
하지만, 상술한 종래의 장치를 이용하여 증착할 경우, 증착 공정과 증착 공정 사이에 챔버 내부의 유독가스가 완전히 배출되고, 고온의 챔버 내부의 온도가 상온으로 하강할때 까지 기다린 다음, 상부 챔버(40)와 하부 챔버(20) 간을 분리한 후, 소정 박막의 증착이 완료된 웨이퍼를 언로딩하고, 소정 박막이 증착될 웨이퍼를 로딩하여야 하기 때문에 연속적인 증착공정이 불가능하다. 또한, 웨이퍼를 다시 로딩시킨 다음, 챔버의 온도를 다시 상온에서 부터 목표로 하는 공정 온도까지 상승시켜야 하기 때문에 증착공정과 증착 공정 사이에 지연되는 시간이 길어지게 되다. 그리고, 증착 공정과 증착 공정 사이에 지연되는 시간이 길어지게 되어 공정 시간이 증대되고, 양산율이 떨어지게 되는 문제가 발생한다. 또한, 웨이퍼 로딩시 매번 챔버를 개방하여야 하므로 인해 챔버 내부가 외부 오염요인에 쉽게 노출되고, 챔버의 효과적인 개폐를 위해서는 넓은 공간이 요구된다.
이러한 문제를 해결하기 위해 반응 챔버에 별도의 웨이퍼 로딩/언로딩을 위한 이송부재를 두었다.
도 3은 종래의 웨이퍼 이송부재를 갖는 반도체 제조 장치의 개념도이고, 도 4는 종래 기술에 따른 웨이퍼 지지도의 평면도이다.
도 3을 참조하면, 종래의 웨이퍼 이송부재를 갖는 반도체 제조 장치는 소정의 반응 공간을 갖는 반응 챔버(120)와, 반응 챔버 내부(120)에 배치되고 웨이퍼(111)가 안착되는 웨이퍼 지지수단(110)과, 상기 웨이퍼(111)에 소정의 가스를 분사하는 가스 분사 수단(130)과, 반응 챔버(120) 내부로의 상기 웨이퍼 로딩과 언로딩을 하는 웨이퍼 이송부재(140)를 포함한다.
종래의 웨이퍼 이송 부재(140)를 갖는 반도체 제조 장치의 동작을 간단히 살펴보면, 챔버 외부의 이송 부재(140)를 통해 반응 챔버(120) 내부의 웨이퍼 지지 수단(110) 상에 웨이퍼들(111a, 111b, 111c, 111d)을 로딩한다. 이후, 챔버(110) 내부를 공정온도와 공정 압력으로 유지한 다음 반응가스, 원료가스 등을 분사하여 웨이퍼(111) 상에 소정의 박막을 형성한다. 이후, 챔버(110) 내부에 잔류하는 가스와 반응 부산물을 제거한 다음, 웨이퍼 이송 부재(140)를 통해 소정의 박막이 형성된 웨이퍼(111)를 챔버(110) 외부로 언로딩한다.
상술한 바와 같은 종래의 반도체 제조 장치는 앞서 설명한 종래의 문제점이 였던 챔버 내부의 온도가 하강할 때까지 기다려야 하는 시간 지연 없이 공정이 끝난 후, 공정이 끝난 웨이퍼를 언로딩할 수 있다. 하지만, 이송부재가 이송할 수 있는 웨이퍼의 사이즈가 한정이 되어 있기 때문에, 고가의 장비가 웨이퍼 사이즈에 종속되는 문제가 있다. 즉, 이송 부재가 이송할 수 있는 웨이퍼 사이즈가 12인치 인경우, 웨이퍼 사이즈가 12인치가 아닌 경우에는 상술한 장비를 이용하여 증착공정을 수행할 수 없는 문제가 발생한다. 즉, 다수의 장비를 여러대 배치할 경우, 결국 챔버 하나당 하나의 시스템이 필요하게 된다. 예를 들어 반도체 제조 장치의 사이즈를 12 인치 웨이퍼 4개를 진행할 수 있도록 재작하였다면, 12인치 웨이퍼 4개는 각기 이송부재를 통해 웨이퍼 지지 수단에 안착될 수 있다. 하지만, 8인치 웨이퍼는 12인치 보다 더 많은 8~10개가 웨이퍼 지지수단에 안착될 수 있지만, 기존의 이송부재로는 8인치 웨이퍼를 로딩할 수 없어 앞서 설명한 바와 같이 챔버의 상부를 개방하여 이들을 사람이 직접 웨이퍼 지지 수단에 안착할 수 밖에 없는 문제점이 발생한다.
따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 다양한 사이즈의 웨이퍼가 장착될 수 있고, 그 크기가 동일한 적어도 한개의 안착 부재를 반응 챔버에 로딩 또는 언로딩하여 공정 시간을 줄일 수 있고, 챔버가 차지 하는 공간을 줄일 수 있으며, 배치타입으로 챔버를 배치하여 연속공정을 수행할 수 있는 반도체 제조 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 반응 챔버와, 상기 반응 챔버 내에 배치된 지지 부재 및 적어도 한개의 웨이퍼가 안착되고, 상기 지지 부재에 배치되는 안착 부재를 포함하는 반도체 제조 장치를 제공한다.
여기서, 상기 반응 챔버 내의 상기 지지 부재 상으로 상기 안착 부재의 로딩 또는 언로딩을 수행하는 이송 모듈을 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 적어도 한개의 웨이퍼가 안착된 다수의 안착 부재가 실장된 로드락 챔버와, 상기 안착 부재를 이송하는 이송챔버 및 상기 안착 부재가 배치될 지지 부재를 포함하는 반응 챔버를 포함하는 반도체 제조 장치를 제공한다.
상기의 안착 부재는, 동일 또는 서로 다른 크기의 상기 웨이퍼가 안착되는 몸체 및 상기 웨이퍼를 고정하기 위한 고정부재를 포함하는 것이 효과적이다.
이때, 상기 고정부재는 상기 몸체의 일부가 함몰된 홈 형상 또는 몸체로 부터 돌출된 돌기 형상으로 형성할 수 있다. 그리고, 상기 안착부재의 일부에 웨이퍼 분리수단이 형성될 수도 있다.
상기의 지지 부재는, 상기 안착 부재가 안착되는 몸체와, 상기 몸체를 회전시키는 구동축 및 상기 안착 부재가 안착되는 몸체 영역에 형성된 리프트 관통공을 포함하는 것이 효과적이다. 그리고, 상기 안착 부재를 고정하기 위한 고정부재를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 고정부재는 상기 몸체의 일부가 함몰된 홈 형상 또는 몸체로부터 돌출된 돌기 형상으로 형성하는 것이 바람직하다.
물론 상기 몸체 내부에 형성된 가열 수단 또는 몸체 외부에 형성된 가열 수 단을 더 포함할 수 있다.
상기 안착부재가 안착되는 영역의 상기 몸체 내에 장착되고, 그 중심이 리프트 관통공 상에 위치한 승강 보조수단을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 안착 부재 상에 웨이퍼를 안착하는 단계와, 상기 웨이퍼가 안착된 적어도 한개의 상기 안착 부재를 반응 챔버 내로 로딩하는 단계와, 소정의 반응 공정을 실시하는 단계와, 상기 안착 부재를 반응 챔버 외부로 언로딩하는 단계 및 상기 안착 부재 상의 웨이퍼를 제거하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법을 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 5는 본 발명에 따른 반도체 제조 장치를 설명하기 위한 평면 개념도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 반도체 제조 장치는 반응 챔버(1000)와, 상기 반응 챔버(1000) 내에 배치된 지지 부재(1100)와, 적어도 한개의 웨이퍼(1300)가 안착되고, 상기 지지 부재(1100)에 배치되는 안착 부재(1200)와, 상기 안착 부재(1200)의 로딩 또는 언로딩을 수행하는 이송 모듈(1400)을 포함한다. 또 한, 소정의 가스를 반응 챔버(1000) 내부로 분사하는 가스 분사 수단(미도시)과, 챔버(1000) 내부의 잔류 가스 및 반응 부산물을 배출하는 가스 배기 수단(미도시)과, 반응 챔버(1000)를 가열하고 그 온도를 제어하는 가열 수단(미도시)등을 더 포함한다. 가열 수단은 상기 지지부재(1100) 내부에 저항열 히터가 내재되거나 상기 지지부재(1100) 하단에 램프 히터로 설치될 수도 있다.
여기서 가스 분사 수단은 가스의 분사를 용이하게 하기 위해 챔버의 상부면에 방사형으로 형성될 수도 있고, 다수의 인젝터를 갖는 회전형으로 형성될 수도 있으며, 안착 부재와 동일한 크기와 형상으로 형성될 수도 있다.
다양한 크기의 웨이퍼(1300)가 안착되는 다수의 안착 부재(1200)를 적층하는 카세트 부재(1500)를 더 포함할 수 있다. 즉, 카세트 부재(1500)는 증착 공정 전의 안착 부재(1200)가 적층되는 제 1 카세트 부재와 증착 공정후의 안착 부재(1200)가 적층되는 제 2 카세트 부재를 포함한다.
이러한 본 발명에 따른 반도체 제조 장치의 개략적인 동작을 간략히 살펴보면, 수동으로 안착 부재(1200) 상에 다양한 크기의 웨이퍼(1300)를 안착한 다음, 이를 제 1 카세트 부재에 적층시켜 둔다. 이후, 제 1 카세트 부재에 적층된 다수의 안착 부재(1200)는 이송 모듈에 의해 반응 챔버(1000) 내부의 지지 부재(1100)에 순차적으로 로딩된다. 이때, 지지 부재(1100)는 하나의 안착 부재(1200)가 로딩된 다음, 회전하여 다음번 안착 부재(1200)가 로딩되도록 하여 적어도 하나이상의 안착 부재(1200)가 배치될 수 있다. 다음 증착공정을 실시하여 안착 부재(1200) 상의 다수의 웨이퍼(1300) 표면에 소정의 박막을 형성한다. 이후, 즉, 증착공정이 끝난후에 이송 모듈에 의해 반응 챔버(1000) 내부의 지지 부재(1100)를 순차적으로 언로딩하여 제 2 카세트 부재에 적층한다. 상술한 카세트 부재는 하나일 수도 있고, 2개 이상일 수도 있다.
상술한 안착 부재와 지지 부재에 관해 도면을 참조하여 설명한다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 일 실시예에 따른 안착 부재의 단면도이다. 도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 지지 수단의 개념 단면도이고, 도 7d는 웨이퍼 지지 수단의 개념 평면도이다.
도 6a 내지 도 6d 및 도 7a 내지 도 7d를 참조하면, 웨이퍼 지지수단으로 본 실시예에서는 지지 부재(1100)와 안착 부재(1200)를 포함한다. 앞서 설명한 바와 같이 안착 부재(1200) 상에는 웨이퍼(1300)가 안착되고, 지지 부재(1100) 상에는 웨이퍼(1300)가 안착된 안착 부재(1200)가 배치된다.
상기의 안착 부재(1200) 상에는 다수의 웨이퍼(1300)가 안착되고, 상기 웨이퍼(1300)의 움직임을 고정시키기 위한 고정부재(1210)가 형성되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서의 안착 부재(1200)의 형성은 원형 판 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 물론 이에 한정되지 않고, 안착 부재(1200)의 형상은 다양한 형상이 가능하다. 또한, 본 실시예에서는 다수의 안착 부재(1200)를 사용하되 개개의 안착 부재(1200) 크기는 서로 동일한 것이 바람직하다. 이와 같이 동일한 크기의 안착 부재(1200) 상에 안착되는 웨이퍼(1300)는 단일 웨이퍼(1300)일 수도 있고, 동일한 크기와 형상의 다수개의 웨이퍼(1300)일 수도 있고, 서로 다른 크기와 형상의 다수개의 웨이퍼(1300)일 수도 있다. 이때, 웨이퍼(1300)의 크기는 2 인치에서 부 터 12인치까지 모든 웨이퍼(1300)가 가능하다. 물론 안착 부재(1200)의 크기를 조절하여 이보다 더 큰 웨이퍼(1300)도 가능하다. 예를 들어 안착 부재(1200)의 크기가 30인치인 경우에는 30인치 크기 웨이퍼(1300) 하나가 안착 될 수 있고, 12인치 웨이퍼(1300)인 경우에는 1 내지 6개의 웨이퍼가 안착될 수 있고, 8인치인 경우에는 수십개의 웨이퍼가 안착될 수 있다. 또한, 12인치 내지 2인치의 웨이퍼(1300)인 경우에도 수십개의 웨이퍼가 그 상부에 안착될 수 있다.
그리고, 고정부재(1210)를 통해 이와 같이 안착 부재(1200) 상에 안착된 웨이퍼(1300)의 이동과 흔들림과 같은 움직임을 방지할 수 있고, 인접한 웨이퍼(1300)들간의 접속을 통한 웨이퍼 손상 및 공정 중에 웨이퍼(1300)가 안착 부재(1200)에서 떨어지는 형상을 방지할 수 있다.
이러한 고정부재(1210) 또한, 웨이퍼의 형상, 크기에 따라 매우 다양하게 변화될 수 있다. 도 6a에 도시된 바와 같이 안착 부재(1200)에는 고정부재(1210)로 요철부가 형성될 수 있다. 이때, 요부는 웨이퍼(1300)의 형상과 크기와 동일한 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 도 6b에 도시된 바와 같이 안착 부재(1200) 상에는 별도의 돌기가 형성될 수 있다. 돌기 사이에 웨이퍼(1300)가 안착되어 웨이퍼(1300)의 움직임을 잡아 줄 수 있다. 이때, 돌기는 원형 띠 형상으로 형성될 수도 있고, 원형 점선 형상으로 형성될 수도 있다. 물론 도 6c에 도시된 바와 같이 고정부재(1210) 없이 안착 부재(1200) 상에 웨이퍼(1300)를 안착시킬 수도 있다. 또한, 고정부재(1210)를 갖는 안착 부재(1200) 상에 웨이퍼(1300)를 안착시킬 경우 웨이퍼(1300)의 삽입을 용이하게 하기 위해 도 6d에 도시된 바와 같이 고 정부재(1210) 상부의 소정 영역이 경사진 형상으로 형성할 수도 있다.
이러한 안착 부재(1200)에 웨이퍼(1300)를 안착시키기 위해 수작업을 통해 다양한 크기와 형상의 웨이퍼(1300)를 안착시킬 수 있다. 웨이퍼(1300)의 형상은 다양하는 것이 바람직하지만, 앞서 언급한 바와 같이 다수의 안착 부재(1200)는 모두 동일한 형상과 크기로 형성하는 것이 바람직하다. 이를 통해 고가의 장치가 웨이퍼에 종속되지않을 수 있다.
이러한 안착 부재를 챔버 내에서 지지하는 본 실시예에서의 지지 부재(1100)는 그 하부 중앙에 위치한 구동축(1110)에 의해 회전운동을 한다. 지지 부재(1100)에는 안착 부재(1200)의 고정을 위한 다수의 고정부재(1120)가 형성되는 것이 바람직하다. 고정 부재(1120)는 앞선 안착 부재(1200) 설명과 동일한 형상도 가능하고, 도 7b에 도시된 바와 같이 고정부재(1120)가 없어도 가능하다. 또한 도 7c에 도시된 바와 같이 삼각형 형상으로 회전에 의한 안착 부재(1200)의 움직임을 방지할 수 있다.
본 실시예에서는 도 7a에서 도시된 바와 같이 안착 부재(1200)를 지지 부재(1100) 상에 고정하기 위한 고정부재(1120)로, 지지 부재(1100)에 안착 부재(1200)가 배치되고, 안착 부재(1200)를 고정시킬 홈(요철)이 형성된다. 이때, 고정부재(1120)인 홈의 형상은 안착 부재(1200)의 형상에 따라 다양하게 변화될 수 있다. 본 실시예에서는 소자의 제조 공정의 편의를 위해 1 내지 9개의 원형의 홈이 형성되는 것이 효과적이다.
또한, 홈 내부에는 다수의 리프트 관통공(1130)이 형성된다. 또한, 리프트 관통공(1130)을 통해 안착 부재(1200)의 상하 운동을 수행하는 리프트 핀(1140)을 포함한다. 이때 리프트 핀(1140)은 안착 부재(1200)가 로딩되는 반응 챔버(1000)의 입구 영역에만 배치되어 로딩되는 안착 부재(1200)의 상하 운동을 주관하는 것이 바람직하다. 지지부재(1100) 내부에는 가열수단(미도시)이 내장되어 있어 안착부재(1200)를 가열시킬 수 있다. 이때, 안착부재(1200)와 지지부재(1100)는 동일한 재질을 사용하는 것이 바람직하다. 안착부재(1200)와 지지부재(1100)는 그라파이트(Graphite)를 사용하는 것이 효과적이다. 또한, 안착부재(1200)의 재질로 지지부재(1100)에 비하여 열전도도가 더 우수한 물질을 사용하여 열전달의 효율성을 향상시킬 수도 있다.
상술한 지지 부재(1100)의 동작을 간단히 살펴보면, 이송 모듈(1400)을 통해 반응 챔버(1000) 내부로 제 1 안착 부재(1200a)가 로딩되면 지지 부재(1100) 하부에 위치한 리프트 핀(1140)이 상승하여 제 1 안착 부재(1200a)를 지지하게 되고, 이송모듈(1400)과 제 1 안착 부재(1200a)는 분리된다. 이후, 리프트 핀(1140)이 하강을 하여 지지 부재(1100) 외부로 이탈하게 되면 제 1 안착 부재(1200a)도 함께 하강하고, 지지 부재(1100)의 제 1 홈(1120) 내에 배치된다. 이후, 구동축(1110)에 의해 지지 부재(1100)가 회전하여 제 2 홈(1120)이 반응 챔버(1000)의 입구로 이동하게 되고, 이송 모듈(1400)을 통해 반응 챔버(1000) 내부로 제 2 안착 부재(1200b)가 로딩되고, 리프트 핀(1140)이 상승하여 제 2 안착 부재(1200b)를 지지하게 된다. 이와 같이 리프트 핀(1140)의 상하 운동과, 지지 부재(1100)의 회전운동을 통해 지지 부재(1100) 상에 다수의 안착 부재(1200)를 배치한다.
이뿐 아니라, 본 발명은 지지부재 내에 안착부재의 상하 운동을 돕기 위한 별도의 보조수단을 두고, 이 보조 수단을 단일의 리프트 핀을 이용하여 구동시켜 안착부재의 로딩 언로딩을 실시할 수 있다. 이와 같은 본 발명의 다른 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 하기의 다른 일 실시예에서는 앞서 설명한 일 실시예와 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 하기의 다른 일 실시예의 기술은 앞서 설명한 일 실시예에 적용될 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 웨이퍼 지지 수단의 개념 단면도들이고, 도 9a 및 도 9b는 웨이퍼 지지 수단의 개념 평면도이다.
도 8a 및 도 9a는 지지부재가 회전하면서 안착부재가 지지부재에 안착되는 것을 설명하기 위한 것이고, 도 8b 및 도 9b는 안착부재가 지지부재에 안착된 후의 웨이퍼 지지 수단을 설명하기 위한 것이다.
도 8a 내지 도 9b를 참조하면, 본 실시예에서는 적어도 한개의 웨이퍼(3300)가 안착되는 안착부재(3200)와, 챔버 내에 배치되어 적어도 한개의 안착부재(3200)가 놓여지는 지지부재(3100)와, 지지부재(3100)와 안착부재(3200) 사이에 안착부재(3200)의 승강을 돕는 승강 보조수단(3101)을 포함한다.
상기에서 안착부재(3200) 상에 안착된 웨이퍼(3300)의 일부가 안착부재(3200) 상으로 돌출되도록 안착부재(3200)의 안착 영역의 깊이를 조절하는 것이 효과적이다. 또한, 지지부재(3100) 상에 배치되는 안착부재(3200)의 일부가 지지부재(3100) 상으로 돌출되도록 지지부재(3100)의 안착부재(3200) 배치 영역의 깊이를 조절하는 것이 효과적이다. 이뿐 아니라 안착부재(3200)의 전체 폭을 줄여 안착부 재(3200)의 무게를 줄일 수 있다.
상기의 승강 보조수단(3101)은 지지부재(3100) 내에 위치하되, 안착부재(3200)가 배치되는 영역과 리프트 핀(3140)이 출입하는 관통공 사이에 형성된다. 바람직하게는 상부는 안착부재(3200) 보다 작은 폭을 갖는 판 형상이고, 하부는 리프트 핀(3140)과 일치하는 형상으로 제작된다. 즉, 도 8a 및 도 9a에 도시된 바와 같이 승강 보조수단(3101)은 T자 형상으로 형성하고, 상부는 원형 판 형상으로 형성하고, 상부의 중심에서 연장되어 관통공과 동일한 형상의 하부를 갖는다. 또한, 지지부재(3100)에도 T자 형상의 수납공간이 형성되어 있어 승강 보조수단(3101)이 지지부재(3100) 내에 삽입 장착된다. 이때, 상기 승강 보조수단(3101)은 T자 형상에 한정되지 않고, 다양한 형상으로의 제작이 가능하다. 여기서 승강 보조수단(3101)은 지지부재(3100)내에 장착되어 있는 것이 가장 바람직하다.
이때 승강 보조수단(3101)의 상부의 면적은 안착부재(3200)의 면적을 1로 하였을 경우 0.2 내지 0.9인 것이 바람직하고, 0.3 내지 0.6인 것이 더욱 바람직하다. 즉, 승강 보조수단(3101)은 안착부재(3200)의 중심부에 위치되어 리프트 핀(3140)에 의한 안착부재(3200)의 승강시 안착부재(3200)를 지지하는 역할을 하기 때문에 상기의 범위보다 작은 면적으로 안착부재(3200)를 제작하게되면 안착부재(3200)의 승강시 안착부재(3200)가 떨어지거나 흔들리는 문제가 발생하고, 상기의 범위보다 클 경우에는 이송모듈에 의한 안착부재(3200)의 로딩이 어려워지는 문제가 발생한다. 또한, 승강 보조수단(3101)의 하부는 관통공 및 리프트 핀(3140)의 면적을 1로 하였을 경우 0.8 내지 1인 것이 바람직하다. 이는 승강 보조수단(3101) 의 하부는 관통공내에 위치하여 리프트 핀(3140)에 의해 상승하는 힘을 승강 보조수단(3101)의 상부에 전달하여 안착부재(3200)의 상승을 이끌기 때문에 리프트 핀(3140)과 승강 보조수단(3101)의 하부가 불일치하게 되면 상승시 안착부재(3200)가 흔들리거나 승강 보조수단(3101)에서 떨어지게 되는 문제가 발생하게 된다.
또한, 승강 보조 수단(3101)은 안착부재(3200)의 일부와 접촉해 있기 때문에 열전도도가 우수한 물질을 사용하여 안착부재(3200)에 공정을 위한 열을 효과적으로 전달하는 것이 바람직하다. 승강 보조 수단(3101)으로는 안착부재(3200)와 동일한 재질을 사용하거나, 지지부재(3100)와 동일한 재질을 사용하는 것이 바람직하다. 이뿐 아니라 안착부재(3200)와 지지 부재(3100)보다 열전도도가 우수한 재질을 사용할 수도 있다.
도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이 본 발명의 지지부재(3100) 하부에는 가열 수단(3102)이 배치되어 있다. 바람직하게는 램프 가열 장치가 배치되어 있다. 도면에서는 안착부재(3200)와 동일한 형상과 개수의 램프 가열 장치가 도시되어 있지만, 이에 한정되지 않고, 안착부재(3200) 상의 웨이퍼(3300) 가열을 위한 다양한 가열 장치가 다양한 형상과 개수로 지지부재(3100) 하부에 배치될 수 있다.
본 실시예에서는 지지부재(3100)의 하부 영역에는 리프트 핀(3140)이 위치하여 안착부재(3200)의 승강을 제어하게 된다. 따라서 상기의 가열 수단(3102)과 리프트 핀(3140)이 중첩되지 않도록 리프트 핀(3140) 양측에 가열 수단(3102)을 위치하는 것이 바람직하다. 물론 가열 수단(3102) 사이에 리프트 핀(3140)이 배치될 수도 있다. 한편, 본 실시예에서는 리프트 핀(3140)은 하나만을 사용하여 리프트 핀 (3140)이 차지하는 공간을 줄일 수 있다. 물론 다수개의 리프트 핀(3140)을 사용할 수도 있다. 또한, 리프트 핀(3140)은 슬랍밸브와 인접한 영역에 위치되어 있어 슬랍밸브를 통해 로딩되는 안착부재(3200)를 지지수단(3300)에 배치되도록 할 수 있다.
상술한 구성의 안착부재의 로딩과 언로딩을 간략하게 설명하면 다음과 같다.
도 9a에 도시된 바와 같이 지지수단이 회전하여 지지수단의 승강 보조수단 하부영역(관통공)과 리프트핀간을 정렬한다. 이후, 도 8a에 도시된 바와 같이 이송 챔버에 의해 반응 챔버 내부로 웨이퍼가 안착된 안착부재가 로딩되면 리프트 핀 하부의 모터가 구동하여 리프트 핀이 상승하게 되고 이에 따라 승강 보조수단도 함께 상승하여 안착부재를 지지하게 된다. 상기에서 승강 보조수단과 리프트 핀은 승강 보조수단 하부가 관통공 외부로 돌출되지 않는 영역까지 상승되는 것이 바람직하다. 이후, 리프트 핀이 하강하여 안착부재가 지지수단에 위치하게 된다. 이와 같은 동작을 다수번 수행하여 다수의 안착 부재를 지지수단에 배치한 다음, 도 8b 및 도 9b에 도시된 바와 같이 가열 수단상에 안착부재가 위치되도록 하고, 그 후에 웨이퍼를 가열하여 박막 증착 공정을 실시한다. 한편 언로딩 방법은 상술한 로딩과 반대의 순서로 수행된다.
상술한 본 발명의 웨이퍼가 안착된 안착부재의 일부에는 안착부재로 부터 웨이퍼를 분리하기 위한 홈이 형성될 수도 있고, 그 하부에 웨이퍼 분리를 위한 관통공이 형성될 수도 있다.
도 10 및 도 11은 웨이퍼가 안착된 안착부재의 도면이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 안착 부재(3200)에 웨이퍼(3300)의 분리를 용이하게 하기 위한 별도의 분리부(3201, 3202)가 형성되어 있다.
도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이 안착부재(3200)의 일부에는 웨이퍼(3300)가 안착되는 영역의 외 측으로 오목부(3201)가 형성되어 있다. 이 오목부(3201)에 소정의 핀셋을 포함하는 분리 장치(4000)를 삽입하여 지렛대 원리를 이용하여 웨이퍼(3300)를 안착부재(3200)로 부터 분리한다. 여기서 오목부 대신 굴곡이 형성될 수도 있다. 또한, 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이 안착부재(3200)의 하부의 소정영역 즉, 웨이퍼(3300)가 안착되는 영역의 일부에 분리 관통공(3202)이 형성되어 있다. 이때, 이 분리 관통공(3202)에 소정의 핀을 삽입하여 웨이퍼(3300)를 상승시켜 안착부재(3200)와 웨이퍼(3300)간을 분리시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 수동으로 안착 부재 상에 웨이퍼를 안착한 후 이를 카세트 부재에 배치시키면 이송부재에 의해 자동으로 챔버 내부로 로인/언로딩이 가능하게 되어, 다수의 반응 챔버가 하나의 시스템으로 이루어진 배치타입도 가능하게 된다. 이에 관해 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 12는 본 발명에 따른 배치타입의 반도체 제조 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 반도체 제조 장치는 이송챔버(2400)와, 이송챔버(2400)와 접속된 로드락 챔버(2500) 및 다수의 반응 챔버(2000a, 2000b)를 포함한다. 물론, 이송챔버(2400) 외각에 쿨링 챔버(2600)와 같이 별도의 후공정을 실시할 수 있는 챔버를 더 포함할 수도 있다.
이송챔버(2400)는 내부에 로봇암(2401)과 같은 안착 부재(2200)를 이송시킬 수 있는 이송부재(2401)가 설치되어 있다. 또한, 이송챔버(2400)의 형상은 다각형으로 형성하고, 다각형의 각 변에는 다수의 반응 챔버(2000a, 2000b) 및 로드락 챔버(2500)가 접속된다. 챔버와 챔버 사이에는 슬랍밸브(미도시)가 형성되어 각 챔버의 밀봉 및 개폐를 담당할 수 있다.
이송챔버(2400)의 일 가장자리 일부에는 로드락 챔버(2500)가 위치되어, 이송부재(2401)가 이송/적재할 안착 부재(2200)가 배치된다. 이송챔버(2400)의 다른 일 가장자리 일부에는 반응 챔버들(2000a, 2000b)이 위치되어, 이송챔버(2400)에 의해 안착 부재(2200)가 로딩되거나 언로딩된다.
상기의 반응 챔버(2000a, 2000b)는 다각형 형상으로 형성하여 챔버가 차지할 수 있는 공간을 최소화하는 것이 바람직하다. 또한, 로드락 챔버(2500)는 적어도 2개의 카세트 부재(2501, 2502)를 포함하여 공정 전의 웨이퍼(2300)가 안착된 안착 부재(2200)와, 공정 후의 웨이퍼(2300)가 안착된 안착 부재(2200)를 각기 분리하여 적층하는 것이 효과적이다.
즉, 도 12에서와 같이 이송챔버(2400)는 8각형 형상으로 형성하되, 일 변의 길이를 짧게 형성하고, 짧은 변과 인접한 두 변에 7각형 형상의 반응 챔버(2000a, 2000b)를 배치하여 공간을 최소화할 수 있다. 즉, 인접한 반응 챔버(2000a, 2000b) 간의 사이 공간을 줄일 수 있다. 물론 도시된 8각형 형상 및 7각형 형상에 한정되지 않고, 반도체 장치의 효율적인 공간활용과, 시스템의 사용을 최대화할 수 있는 다양한 형태가 가능함을 밝혀둔다.
상술한 본 발명의 시스템에 따른 반도체 제조 장치의 동작을 간략히 설명하면 다음과 같다.
만일 제 1 반응 챔버(2000a)에는 안착 부재(2200)가 로딩되고, 제 2 반응 챔버(2000b)에는 공정이 진행될 경우를 가정하면 다음과 같다.
외부에서 수동으로 안착 부재(2200) 상에 웨이퍼(2300)를 안착시킨 다음, 웨이퍼(2300)가 안착된 다수의 안착 부재(2200)를 로드락 챔버(2500)의 카세트 부재(2501)에 실장한다. 이송 챔버(2400)의 이송부재(2401)에 의해 로드락 챔버(2500)에 실장된 일 안착 부재(2200)를 이송챔버(2400) 내부로 가져온다. 이후 제 1 반응 챔버(2000a)의 슬랍밸브가 열리고, 이송챔버(2400) 내부의 안착 부재(2200)는 다시 이송부재(2401)에 의해 제 1 반응 챔버(2000a)의 지지 부재(2100) 상에 로딩된다. 이때, 지지 부재(2100) 하부의 리프트 핀(2140)이 상승하여 안착 부재(2200)를 지지하게 되면 이송부재(2401)는 다시 이송챔버(2400) 내부로 되돌아 오게 된다. 그후, 다시 로드락 챔버(2500)에 실장된 다른 일 안착 부재(2200)를 이송챔버(2400) 내부로 가져온다. 이와 같은 동작을 다수번 반복하여 제 1 반응 챔버(2000a) 내부로 다수의 안착 부재(2200)를 안착할 수 있다. 한편, 제 2 반응 챔버(2000b)는 제 1 반응 챔버(2000a) 내부로 안착 부재(2200)의 로딩에 상관없이 계속적인 공정을 실시할 수 있다.
이어서, 제 1 반응 챔버(2000a)는 공정이 진행되고, 제 2 반응 챔버(2000b)의 공정이 종료된 상황을 살펴보면 다음과 같다.
안착 부재(2200)의 로딩 완료 후, 열려있던 제 1 반응 챔버(2000a)의 슬랍밸 브가 닫히게 되고, 제 1 반응 챔버(2000a) 내부를 소정 압력과, 소정 온도로 유지한 상태에서, 반응 가스, 원료가스, 캐리어가스 등을 챔버 내부로 주입하여 증착 공정을 실시한다. 한편 제 2 반응 챔버(2000b)는 공정이 완료되었을 경우, 챔버 내부의 잔류 가스를 배기하고, 챔버 내부의 압력을 이송챔버(2400)와 동일하게 유지한다. 이후, 제 2 반응 챔버(2000b)의 슬랍밸브가 열리게 되고, 지지 부재(2100) 하부의 리프트 핀(2140)이 상승하여 일 안착 부재(2200)가 지지 부재(2100)와 소정 간격을 유지되도록 상승한다. 다음으로 이송 챔버(2400) 내의 이송부재(2401)가 제 2 반응 챔버(2000b) 내부로 삽입되고, 안착 부재(2200)를 지지하게 되면 리프트 핀(2140)은 하강하고, 안착 부재(2200)가 안착된 이송부재(2401)는 이송챔버(2400) 내부로 되돌아 온다. 그후, 이송부재(2401)는 로드락 챔버(2500)의 카세트 부재(2502)의 일부에 안착 부재(2200)를 실장한다. 이때 로드락 챔버(2500)의 카세트 부재(2502)에 배치되기 전에 안착 부재(2200)는 냉각 챔버(2600)에 의해 냉각이 수행될 수도 있다.
이와 같은 동작을 반복하여 제 2 반응 챔버(2000b) 내부의 안착 부재(2200)를 언로딩하게 된다. 이때, 제 1 반응 챔버(2000a)는 제 2 반응 챔버(2000b)의 언로딩 동작에 상관없이 계속적인 공정을 진행할 수 있게 된다.
이와 같이 일 챔버에서 로딩/언로딩이 실시될 경우, 타 챔버에서는 반응공정이 진행될 수 있어 공정의 중단없이 연속 공정을 실시할 수 있게 된다. 또한, 반응 챔버의 온도가 상온으로 하강되지 않은 상태에서 웨이퍼가 안착된 안착 부재의 로딩/언로딩이 가능하다. 또한, 안착 부재 내에 다양한 형태의 웨이퍼를 안착시킬 수 있어, 웨이퍼 크기에 장치가 제약받지 않고 계속적인 공정을 수행할 수 있다. 또한, 챔버의 개방 없이 웨이퍼의 로딩/언로딩이 가능하여 챔버의 개방으로 인한 챔버의 오염등과 같은 문제를 해결할 수 있다.
또한, 본 발명의 지지 부재와, 안착 부재를 포함하는 챔버는 기상 증착을 이용하여 소정의 박막을 형성하는 모든 장치에 사용이 가능하다. 그리고, 증착 장치뿐 아니라 반도체 제조 공정시 사용되는 에칭, 세정 공정을 위한 챔버에서도 사용이 가능하다.
상술한 바와 같이 본 발명은 지지 부재 상에 동일한 크기를 갖는 안착 부재가 적어도 한개가 배치되고, 안착 부재 상에 다양한 크기의 웨이퍼가 장착될 수 있어, 웨이퍼 크기에 상관없이 단일 장비로 공정을 진행할 수 있다.
또한, 동일한 크기 또는 다양한 크기의 웨이퍼가 안착된 안착 부재를 웨이퍼의 내부로 로딩 언로딩 함으로 인해 연속 공정이 가능하여 공정 시간을 줄일 수 있다.

Claims (12)

  1. 반응 챔버;
    상기 반응 챔버 내에 배치되는 구동축;
    상기 구동축에 의해 회전하는 지지 부재;
    동일 또는 서로 다른 크기의 적어도 한 개의 웨이퍼가 안착되고, 상기 반응 챔버 외부로부터 상기 지지 부재에 배치되는 안착 부재;
    상기 안착 부재에 상기 웨이퍼를 고정하기 위한 고정 부재; 및
    상기 반응 챔버 내의 상기 지지 부재 상으로 상기 안착 부재의 로딩 또는 언로딩을 수행하는 이송 모듈을 포함하고,
    상기 고정 부재는 상기 안착 부재로부터 돌출된 돌기 형상으로 형성된 반도체 제조 장치.
  2. 삭제
  3. 각각 동일 또는 서로 다른 크기의 적어도 한 개의 웨이퍼가 안착되고 고정 부재에 의해 고정되는 다수의 안착 부재;
    상기 안착 부재가 다수 실장되는 로드락 챔버;
    상기 안착 부재를 이송하는 이송 챔버; 및
    상기 안착 부재가 배치될 지지 부재를 포함하는 반응 챔버를 포함하고,
    상기 고정 부재는 상기 안착 부재로부터 돌출된 돌기 형상으로 형성된 반도체 제조 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 안착부재의 일부에 웨이퍼 분리수단이 형성된 반도체 제조 장치.
  7. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서, 상기 지지 부재는,
    상기 안착 부재가 안착되는 몸체;
    상기 몸체를 회전시키는 구동축; 및
    상기 안착 부재가 안착되는 몸체 영역에 형성된 리프트 관통공을 포함하는 반도체 제조 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 안착 부재를 고정하기 위한 고정부재를 더 포함하는 반도체 제조 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 고정부재는 상기 몸체의 일부가 함몰된 홈 형상 또는 몸체로부터 돌출된 돌기 형상으로 형성하는 반도체 제조 장치.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 몸체 내부에 형성된 가열 수단 또는 몸체 외부에 형성된 가열 수단을 더 포함하는 반도체 제조 장치.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 안착부재가 안착되는 영역의 상기 몸체 내에 장착되고, 그 중심이 리프트 관통공 상에 위치한 승강 보조수단을 더 포함하는 반도체 제조 장치.
  12. 삭제
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