KR200141164Y1 - 스퍼터 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 스퍼터 장치에 관한 것으로, 특히 카세트실에 장착된 웨이퍼의 대기중 노출을 방지함과 아울러 공정시간을 단축 할 수 있도록 하기 위하여 본체를 이루는 예비실(11)과 그 예비실(11)에 연결설치된 수개의 반응실(12)(12')(12)(12')을 구비한 스퍼터 장치를 구성함에 있어서, 상기 예비실(11)을 6각 형태로 형성하여 상부의 4면에는 반응실(12)(12')(12)(12')을, 하부의 2면에는 스토리지 엘리베이터(13)(13')를 각각 연결설치하고, 상기 스토리지 엘리베이터(13)(13')의 전면에 다수개의 웨이퍼(14)가 장착되는 카세트실(15)(15')을 외부와 밀폐되도록 연결설치함과 아울러, 상기 카세트실(15)(15')의 상, 하부에 카세트실(15)(15') 내부를 진공 분위기로 형성하기 위한 진공펌프(16) 및 퍼지용 질소가스 공급라인(17)을 각각 연결설치하여 공정진행시, 카세트실의 내부를 공정진공상태로 유지시키도록 구성한 것이다.

Description

스퍼터 장치

제1도 및 제2도는 종래 일반적인 스퍼터 장치의 구조를 보인 도면으로서,

제1도는 정면 구조도이고,

제2도는 측면 구조도이다.

제3도 내지 제5도는 본 고안이 실시된 스퍼터 장치의 구조를 보인 도면으로서,

제3도는 정면구조도이고,

제4도는 측면구조도이며,

제5도의 (a) 및 (b)는 본 고안 카세트 실의 전체구조를 상세하게 보인 사시도 및 내부구조를 보인 부분파단 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 예비실 12,12',12,12' : 반응실

13,13' : 스토리지 엘리베이터 14 : 웨이퍼

15,15' : 카세트실 16 : 진공펌프

17 : 질소가스 공급라인 21 : 카세트 지지대

22 : 축 23 : 카세트 도어

24 : 확인창

본 고안은 반도체 제조공정중 실리콘 기판위에 금속박막을 형성하는 금속증착(sputtering) 공정에 사용되는 스퍼터 장치에 관한 것으로, 특히 웨이퍼(Wafer)가 장착되는 카세트실(Cassette Cbamber)을 공정진공상태로 유지시킴으로써 웨이퍼의 대기중 노출을 방지하여 공정상의 신뢰성 향상을 기하고, 예비실의 압력전환없이 공정을 진행할 수 있게 하여 생산성 향상을 기할 수 있도록 한 스퍼터 장치에 관한 것이다.

반도체 제조공정에서 금속증착 공정이란 실리콘 기판위에 소정의 금속을 증착시켜 집적회로 소자의 게이트나 메탈전극용 금속박막을 형성하는 공정으로서, 이와같은 금속증착 공정에 사용되는 장비의 일예로 스퍼터 장치가 알려져 있다.

제1도 및 제2도는 일반적으로 알려지고 있는 스퍼터 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 이에도시한 바와 같이, 일반적인 스퍼터 장치는 본체를 이루는 오각형태의 예비실(1) 4면에 반응실(2)(2')(2)(2')이 각각 연결설치되어 있고, 상기 예비실(1)의 제5면에 인접하게는 다수개의 웨이퍼(3)가 장착되는 카세트실(4)이 예비실(1)과 연결되도록 설치되어 있으며, 상기 예비실(1)에는 스토리지 엘리베이터(5)와, 그 스토리지 엘리베이터(5)에 카세트실(4)의 웨이퍼(3)를 이동시킴과 아울러 스토리지 엘리베이터(5)의 웨이퍼(3)를 각각의 반응실(2)(2')(2)(2')로 이동시키는 로버트 암(6)이 설치되어 있다.

여기서, 상기 카세트실(4)에는 25매의 웨이퍼(3)가 장착된 카세트가 수납되게되고, 이 웨이퍼(3)들은 로버트 암(6)에 의해 스토리지 엘리베이터(5)로 8매씩 이동되며, 다시 로버트 암(6)에 의해 1매씩 각각의 반응실(2)(2')(2)(2')로 이동되어 공정이 진행된다.

상기 카세트실(4)은 예비실(1)과는 별개로 대기(공기)중에 노출되어 있으며, 25매 카세트 2개를 사용 할 수 있도록 되어 있고, 상, 하 및 좌, 우로 이동되어 2개중 하나의 카세트를 선택하여 사용 할 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 상기 예비실(1)과 각각의 반응실(2)(2')(2)(2') 사이에는 게이트밸브(7)가 각각 개재되어 반응실(2)(2')(2)(2')을 선택적으로 개방시키도록 되어 있으며, 카세트실(4)에도 게이트밸브(7')가 설치되어 있다.

제2도에서 미설명부호 8 및 8'는 진공펌프를 보인 것이고, 9 및 9'는 에어밸브, 10은 드로들 밸브를 보인 것이다.

이와같이된 스퍼터 장치는 카세트실(4)의 웨이퍼(3)를 스토리지 엘리베이터(5) 및 로버트 암(6)을 이용하여 각각의 반응실(2)(2')(2)(2')로 옮겨 공정을 진행하게 되는 바, 보다 자세히 살펴보면, 먼저 웨이퍼(3)가 담겨 있는 카세트를 카세트실(4)에 장착하고, 예비실(1)을 대기압 상태로 전환한다. 카세트실(4)의 게이트밸브(7')를 열어 8매의 웨이퍼(3)를 로버트 암(6)을 이용하여 스토리지 엘리베이터(5)로 옮긴다. 이때, 각각의 반응실(2)(2')(2)(2')은 공정진공상태이며, 그들의 게이트밸브(7)는 닫혀 있다.

이어서 카세트실(4)의 게이트밸브(7')를 닫고 예비실(1)을 진공펌프(8)를 이용하여 공정진공 상태로 전환한 다음 각 반응실의 게이트밸브(7)를 오픈하여 각각의 반응실(2)(2')(2)(2')로 1매씩의 웨이퍼(3)를 옮겨 공정을 진행한다.

공정이 완료되면, 웨이퍼(3)를 반응실(2)(2')(2)(2')에서 스토리지 엘리베이터(5)로 옮기고, 나머지 4매의 웨이퍼를 다시 반응실(2)(2')(2)(2')로 1매씩 옮겨 공정을 진행한다.

상기와 같은 과정으로 8매의 공정이 완료되면, 예비실(1)을 대기압 상태로 전환한 다음, 스토리지 엘리베이터(5)에 있는 공정 완료된 웨이퍼(3)를 카세트실(4)로 이동시킴과 동시에 새로운 8매의 웨이퍼를 스토리지 엘리베이터(5)로 옮긴다. 이후 상기와 같은 과정으로 예비실(1)을 진공상태로 전환하고, 웨이퍼(3)를 반응실(2)(2')(2)(2')로 옮겨 공정을 진행한 후, 웨이퍼를 카세트실(4)로 이동시킨다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 구조의 스퍼터 장치에 있어서는 공정을 진행함에 있어서, 카세트실(4)이 대기중에 노출되어 있으므로 카세트실(4) 내부의 웨이퍼(3)가 대기중의 수분을 흡수하게 되고, 이에따라 금속막 부식을 일으키게 되는등 제품의 신뢰성이 떨어지는 단점이 있었고, 또 카세트실(4)의 웨이퍼(3)들을 반응실(2)(2')(2)(2')로 이동시킴에 있어서, 카세트실(4)이 대기중에 노출되어 있으므로 이동시마다 예비실(1)의 압력을 진공상태에서 대기압상태로, 또 진공상태로 전환-25매 진행시 4회-시켜야 하는 불편함이 있을뿐만 아니라 시간 낭비로 인한 생산성 저하를 초래하는 단점이 있었으며, 예비실(1)의 잦은 압력 전환으로 인한 파티클 발생으로 챔버내부가 오염되는 문제가 있었다.

이를 감안하여 안출한 본 고안의 목적은 카세트실을 예비실 또는 반응실과 같이 밀폐시킴과 아울러 공정진공 상태로 유지 시킴으로써 웨이퍼의 대기중 노출을 방지하여 제품의 신뢰성을 높이고, 공정시 예비실의 압력 전환 없이 진행할 수 있도록 하여 생산성 향상을 기하며, 또 파티클 발생을 감소 시키도록 한 스퍼터 장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 본 고안의 목적을 달성하기 위하여 본체를 이루는 예비실과, 그 예비실에 연결되도록 설치된 수개의 반응실을 구비한 스퍼터 장치를 구성함에 있어서, 상기 예비실을 6각 형태로 형성하여 상부의 4면에는 반응실을, 하부의 2면에는 스토리지 엘리베이터를 각각 연결설치하고, 상기 스토리지 엘리베이터의 전면에 다수개의 웨이퍼가 장착되는 카세트실을 외부와 밀폐되도록 연결설치함과 아울러 상기 카세트실의 상, 하부에 카세트실 내부를 진공분위기를 형성하기위한 진공펌프 및 퍼지용 질소가스공급라인을 각각 연결설치하여 구성함을 특징으로 하는 스퍼터 장치게 제공된다.

상기 카세트실의 내부에는 카세트 지지대가 구동수단에 의해 상, 하 이동가능하게 설치되고, 전면에는 카세트 도어가 회동개폐 가능하게 설치되며, 상기 카세트 도어의 중간부에는 카세트실의 내부를 확인 하기 위한 확인창이 설치된다.

상기 구동수단은 카세트 지지대에 축으로 연결된 스텝핑 모터인 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같이된 본 고안이 실시된 스퍼터 장치는 카세트실이 밀폐되어 있으므로 내부의 웨이퍼가 대기중에 노출되지 않게 되어 대기중의 수분흡수로 인한 금속막의 부식이 방지되는등 제품의 신뢰성 향상을 기할 수 있고, 또 공정진행시 예비실의 압력을 전환할 필요가 없으므로 공정시간 단축으로 인한 생산성 향상을 기할 수 있을 뿐만 아니라 이물발생을 방지할 수 있다는 효과등이 있다.

이하, 상기한 바와 같은 본 고안에 의한 스퍼터 장치를 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다.

제3도 및 제4도는 본 고안이 설시된 스퍼터 장치의 정면구조도 및 측면구조도이고, 제5도의 (a) 및 (b)는 본 고안 카세트실의 구조를 상세하게 보인 사시도로서 이에 도시한 바와 같이, 본 고안에 의한 스퍼터 장치는 본체를 이루는 예비실과, 그 예비실에 연결 설치된 수개의 반응실을 구비한 스퍼터 장치를 구성함에 있어서, 상기 예비실(11)을 6각 형태로 형성하여 상부의 4면에는 반응실(2)(2')(2)(2')을, 하부의 2면에는 스토리지 엘리베이터(13)(13')를 각각 연결 설치하고, 상기 스토리지 엘리베이터(13)(13')의 전면에 다수개의 웨이퍼(14)가 장착되는 카세트실(15)(15')을 외부와 밀폐되도록 연결설치함과 아울러 상기 카세트실(15)(15')의 상, 하부에 카세트실(15)(15') 내부를 진공분위기로 형성하기 위한 진공펌프(16) 및 퍼지용 질소가스 공급라인(17)을 각각 연결설치하여 카세트실(15)(15')의 웨이퍼(14)가 대기중에 노출되는 것을 방지하고, 카세트실(15)(15')의 내부를 공정진공 상태로 유지시킴으로써 예비실(11)의 압력전환 동작없이 카세트실(15)(15')의 웨이퍼(14)를 각각의 반응실(12)(12')(12)(12')로 로딩 및 언로딩 시키도록 구성함을 특징으로 하고 있다.

상기 진공펌프(16)의 연결라인(16a) 및 질소가스 공급라인(17)의 도중에는 에어밸브(18)(18')가 각각 개재되어 있다.

상기 카세트실(15)(15')은 유동하지 않도록 고정설치되어 있고, 내부에는 카세트 지지대(21)가 상, 하 이동가능하게 설치되어 있는바, 이 카세트 지지대(21)는 그 하부에 설치된 축(22)에 연결되어 스텝핑 모터(도시되지 않음)의 구동에 의해 상, 하 높이가 조절되도록 되어 있다.

또한, 상기 카세트실(15)(15')의 전면에는 카세트를 장착 및 이탈시키기 위한 카세트 도어(23)가 회동개폐가능하게 설치되어 있고, 그 카세트 도어(23)의 중간부에는 내부상태를 외부에서 확인하기 위한 확인장(24)이 형성되어 있다.

한편, 본 고안에서는 카세트실(15)(15')은 스토리지 엘리베이터(13)(13')에 고정되어 종래 기술처럼 상, 하로 움직이지 않고 내부의 카세트 지지대(21)가 상, 하로 움직이도록 구성되어 있다.

제5도면에서 미설명 부호 25는 경첩을 보인 것이고, 26은 도어 손잡이를 보인 것이며, 그외 본 고안 장치를 구성하는 여타구성은 종래와 동일하므로 동일한 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하고, 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 고안이 실시된 스퍼터 장치의 작용효과를 설명한다.

먼저, 카세트실(15)(15')의 진공펌프 연결라인(16a)의 에어밸브(18)를 잠그고, 질소가스공급라인(17)의 에어밸브(18')를 개방하여 카세트실(15)(15')을 대기압 분위기로 조정한 후 [이때 카세트실(15)(15')의 게이트밸브(7')는 닫혀 있다] 카세트실(15)(15')의 카세트 도어(23)를 열고 웨이퍼(14)가 담겨 있는 카세트를 장착한 후, 도어(23)를 닫고 진공펌프 연결라인(16a)의 에어밸브(18)를 개방하여 카세트실(15)(15')을 공정진공 분위기로 조성한다.

이와 같은 상태에서, 카세트실(15)(15')의 게이트밸브(7')를 열고, 카세트실(15)(15')의 웨이퍼(14) 8매를 스토리지 엘리베이터(13)(13') 및 각각의 반응실(12)(12')(12)(12')로 옮겨 공정을 진행한 후, 공정이 완료된 웨이퍼 8매를 스토리지 엘리베이터(13)(13')에서 바로 카세트실(15)(15')로 옮김과 동시에 새로운 8매의 웨이퍼(14)를 스토리지 엘리베이터로 옮긴 다음 상기와 같은 공정을 진행한다.

상기와 같이 공정을 진행하여 25매의 웨이퍼 공정진행이 완료되면 진공펌프연결라인(16a)의 에어밸브(18)를 잠그고 질소가스 공급라인(17)의 에어밸브(18')를 열어 카세트실(15)(15')을 대기압 분위기로 전환한 다음 공정완료된 카세트를 취출한다.

즉, 본 고안의 스퍼터 장치는 카세트실(15)(15')에 장착된 웨이퍼(14)들이 대기중에 노출되지 않고, 또한 카세트실(15)(15')이 공정진공상태를 유지하고 있으므로, 예비실(11)의 압력을 전환할 필요없이 공정을 진행할 수 있는 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안에 의한 스퍼터 장치는 카세트실이 밀폐되어 있으므로 내부의 웨이퍼가 대기중에 노출되지 않게 되어 대기중의 수분 흡수로 인한 금속막의 부식이 방지되는등 제품의 신뢰성 향상을 기할 수 있고, 또 공정진행시 예비실의 압력을 전환할 필요가 없으므로 공정시간단축으로 인한 생산성 향상 및 이물발생 방지효과등을 기대할 수 있다.

Claims (3)

1. 본체를 이루는 예비실(11)과 그 예비실(11)에 연결 설치된 수개의 반응실(12)(12')(12)(12')을 구비한 스퍼터 장치를 구성함에 있어서, 상기 예비실(1)을 6각 형태로 형성하여 상부의 4면에는 반응실(12)(12')(12)(12')을, 하부의 2면에는 스토리지 엘리베이터(13)(13')를 각각 연결 설치하고, 상기 스토리지 엘리베이터(13)(13')의 전면에 다수개의 웨이퍼(14)가 장착되는 카세트실(15)(15')을 외부와 밀폐되도록 연결 설치함과 아울러, 상기 카세트실(15)(15')의 상, 하부에 카세트실(15)(15') 내부를 진공분위기로 형성하기 위한 진공펌프(16) 및 퍼지용 질소가스 공급라인(17)을 각각 연결설치하여 구성함을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 카세트실(15)(15')은 스토리지 엘리베이터(13)(13')에 고정되고, 내부에는 카세트 지지대(21)가 구동수단에 의해 상, 하 이동가능하게 설치되며, 전면에는 카세트 도어(23)가 회동개폐 가능하게 설치됨과 아울러 그 카세트 도어(23)의 중간부에는 내부 상태를 확인하기 위한 확인창(24)이 형성되어 구성됨을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 구동수단은 카세트 지지대(21)의 하단부에 연결된 축(22)를 포함하는 스텝핑 모터인것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.