KR20030014603A - 반도체웨이퍼를 처리하기 위한 반응챔버 - Google Patents

반도체웨이퍼를 처리하기 위한 반응챔버 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체웨이퍼를 처리하기 위한 PECVD 반응챔버를 제공한다. 상기 반응챔버는 복수의 수직 관통공을 형성하며 상기 반응챔버 내의 반도체웨이퍼를 지지하는 서셉터, 적어도 제1위치와 제2위치 사이에서 상기 서셉터를 수직으로 움직이기 위한 이동수단, 각각의 하부말단부에는 상승부재가 결합되며 상기 관통공을 통과하는 웨이퍼상승핀, 및 상기 웨이퍼상승핀을 수직으로 이동시키기 위한 승강메커니즘에 연결된 상승부재를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 상술한 장치는 상기 반도체웨이퍼의 하면상의 오염을 줄인다.

Description

반도체웨이퍼를 처리하기 위한 반응챔버{REACTION CHAMBER FOR PROCESSING SEMICONDUCTOR WAFERS}
본 발명은 반도체웨이퍼를 처리하기 위한 반응챔버에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 반응챔버 내의 반도체웨이퍼를 상승시키기 위한 웨이퍼지지핀에 관한 것이다.
최근 대부분의 반도체 처리장치는 반도체웨이퍼를 한 시트씩 처리하는 단일웨이퍼처리식의 장치이다. 일반적으로 이러한 단일웨이퍼처리식의 장치는 반응챔버내에 서셉터가 마련되어 있으며, 소정의 온도로 서셉터 상의 반도체웨이퍼를 가열하면서 처리수행된다.
단일웨이퍼처리식의 장치에서 전형적인 서셉터는 열전도성이 높은 금속 또는 세라믹 재질의 디스크형상체로 구성되며, 전기히터와 같은 고유의 가열원을 갖는다. 이러한 종류의 서셉터는 적어도 세 개의 관통공을 가지며 각 공 내에는 기판지지핀이 자유롭게 이동될 수 있도록 수직으로 삽입되어 있다. 외부 이송장치가 반도체웨이퍼를 반응챔버로 이송할 때, 기판지지핀이 관통공으로부터 상향이동되어 반도체웨이퍼를 받는다. 그리고 나서, 기판지지핀이 하향이동하면서 반도체웨이퍼가 서셉터 상에 위치한다.
처리된 반도체웨이퍼를 반응챔버로부터 제거할 때, 기판지지핀은 관통공으로부터 재상향이동되어 반도체웨이퍼를 지지하고, 그 후에 이송장치는 반도체웨이퍼를 반응챔버의 외부로 이송한다.
기판지지핀을 서셉터 관통공의 내외부로 내밀고 집어넣기 위해, 각각의 기판지지핀의 하부 말단에 형성된 수평지지부가 서셉터 하측에 인접하여 제공된다. 이러한 수평지지부는 공기실린더와 같은 구동장치에 의해 승강된다.
관통공은 전형적으로 반도체웨이퍼의 말단부로부터 떨어져서 내측에 제공되며, 반도체웨이퍼를 처리하는 동안에 반도체웨이퍼에 의해 처리환경으로부터 차단된다.
초미립자 및 고밀도화를 요구하는 반도체장치에 있어서, 반도체웨이퍼의 후면에 미립자 오염의 문제가 있다. 종래의 기판지지핀은 반도체웨이퍼의 후면과 직접 접촉한다. 미립자는 종종 웨이퍼 후면의 이러한 접촉지점에 달라붙는다.
웨이퍼지지핀의 헤드는 서셉터의 관통공을 차단하기 위해 테이퍼상을 가질 수 있다. 웨이퍼지지핀은 자체의 무게로 인해 단지 설치되어(seated) 있기 때문에 핀은 제대로 설치되지 못하고 결합될 수 있다.
웨이퍼지지핀이 반도체웨이퍼의 말단부에 위치한다면, 웨이퍼지지핀의 헤드에 있는 단차가 반도체웨이퍼의 가장자리부를 받치도록 마련되어야 하며 이런 단차부분의 회전정지를 필요로 한다.
따라서, 본 발명의 첫번째 목적은 반도체지지핀의 걸림없이 반도체웨이퍼를 안정적으로 승강시키는 기판지지핀을 갖는 반응챔버를 제공하는 것이다.
두번째 목적은 미립자의 오염을 최소화하기 위해 반도체웨이퍼와의 접촉면적을 감소시킨 기판지지핀을 갖는 반응챔버를 제공하는 것이다.
세번째 목적은 반도체웨이퍼를 처리하는 동안에 관통공을 반응가스로부터 차단하는 기판지지핀을 갖는 반응챔버를 제공하는 것이다.
도 1(a)는 반응챔버의 바람직한 실시예에 따른 단면도,
도 1(b)는 도 1(a)의 "B"영역의 상세도,
도 1(c)는 도 1(b)의 "C"구획에 따른 단면도,
도 2는 웨이퍼지지핀에 의해 상승되는 웨이퍼가 담긴 반응챔버의 바람직한 실시예에 따른 단면도,
도 3은 반도체 웨이퍼 상의 증착시 반응챔버의 바람직한 실시예에 따른 단면도이다.
본 발명의 일실시예는 반도체지지핀의 걸림없이 반도체웨이퍼를 안정적으로 승강시키는 기판지지핀을 갖는 반응챔버를 제공한다.
두번째 실시예는 미립자의 오염을 최소화하기 위해 반도체웨이퍼와의 접촉면적을 감소시킨 기판지지핀을 갖는 반응챔버를 제공한다.
세번째실시예는 반도체웨이퍼를 처리하는 동안에 관통공을 반응가스로부터차단하는 기판지지핀을 갖는 반응챔버를 제공한다.
본 발명에 따른 반도체웨이퍼의 처리를 위한 반응챔버는,
복수의 수직관통공을 형성하며, 상기 반응챔버 내의 반도체웨이퍼를 지지하는 서셉터,
적어도 제1위치와 제2위치 사이에서 수직으로 상기 서셉터를 움직이기 위한 이동수단,
각각의 하부 말단부에는 상승부재가 결합되어 있으며, 상기 관통공을 통과하는 웨이퍼상승핀, 및
상기 웨이퍼상승핀을 수직으로 이동시키기 위한 승강메커니즘에 연결된 상승부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 웨이퍼상승핀이 원주형의 헤드와, 헤드보다 작은 직경을 갖는 원주형본체를 포함하며, 상기 헤드와 상기 본체 사이에 단차을 형성한다.
바람직하게는, 상기 웨이퍼상승핀의 상기 헤드 상부는 반도체웨이퍼의 가장자리를 형성하기 위한 단차을 갖는다.
바람직하게는, 상술한 메커니즘은, 상기 상승부재가 동력학적으로 연결되는 탄성부재를 포함한다.
상기 승강메커니즘은 전원과 전력이동수단을 포함하며, 상기 전원은 전기적으로 또는 공기압에 의해 구동되는 실린더이다.
본 발명은 첨부도면을 참조하여 상세히 설명된다. 도 1(a)는 본 발명에 따른 반응챔버의 바람직한 실시예에 따른 단면도를 제공한다. 도 1(b)는 도 1(a)의 "B"영역에 대한 상세도이다. 반응챔버(1) 내에, 반도체웨이퍼를 지지하기 위한 디스크형상의 서셉터(4)가 제공된다. 서셉터(4) 상부에는, 반도체웨이퍼를 향하는 반응가스를 방출하기 위한 샤워플레이트(2)가 서셉터(4)와 대향하여 마련된다. 플라즈마강하 CVD(PECVD)에서, 서셉터와 샤워플레이트는 고주파전원전극을 포함한다. 서셉터 (4)는 서셉터구동모터(7)에 의해 승강한다. 증착과정 동안에, 서셉터(4)는 상승되어 감소된 반응영역을 제공한다(도 3 참조).
서셉터(4)의 표면에는, 서셉터와 대략 같은 직경을 갖는 상부플레이트(3)가 설치된다. 상부플레이트(3)는 세라믹 또는 알루미늄 재질인 것이 바람직하다. 다른 실시예에서는, 상부플레이트가 불필요하다.
서셉터(4)와 상부플레이트(3)의 말단부 근처에는, 적어도 세 개의 관통공 (16)이 대략 동일한 간격으로 수직형성되어 있다. 바람직하게는, 관통공 (16) 각각은 상부플레이트(3) 내에서 약 10mm 에서 약 15mm까지의 직경을 가지며, 서셉터(4)내에서 약 6mm 내지 약 10mm의 직경을 갖는다. 관통공(16)의 직경은 서셉터 (4)에서보다 상부플레이트(3)에서 더 큰 것이 바람직하다. 상부플레이트(3)와 서셉터(4) 사이의 경계에는 숄더영역(17)이 형성되어 있다.
관통공(16) 내에는, 웨이퍼상승핀(5)이 삽입된다. 웨이퍼상승핀(5)은 원주형의 헤드(18)와 헤드(18)보다 작은 직경을 가진 원주형본체(19)를 포함한다. 헤드(18)의 직경은 상부플레이트 내에서의 관통공의 직경보다 약간 작은 것이 바람직하다. 본체(19)의 직경은 서셉터 내에서의 관통공의 직경보다 약간 작은 것이 바람직하다. 웨이퍼상승핀(5)은 Al2O3이나 AIN과 같은 세라믹재질인 것이 바람직하며, 웨이퍼상승핀(5)의 본체(19)와 관통공(16) 사이의 이격공간에는 부싱(bushing)(13)이 설치된다. 부싱(13)은 Al2O3이나 AIN과 같은 세라믹재질인 것이 바람직하다. 부싱은 서셉터(4)가 알루미늄인 경우, 고온에서 서셉터(4)의 웨이퍼상승핀(5)이 유착되는 것을 방지한다. 웨이퍼상승핀(5)의 헤드(18)와 본체(19) 사이에는 단차(15)가 형성된다. 단차(15)는 관통공(16)의 숄더영역(17)에 형성된다. 웨이퍼상승핀(5)의 헤드(18)의 상부 표면에는, 반도체웨이퍼의 가장자리를 형성하기 위해 단차(14)가 마련된다. 바람직하게는, 헤드(18)의 표면형상은 상부플레이트(3)의 표면형상과 일치하거나 유사하다. 따라서, 헤드(18)의 증착에 의한 영향을 최소한으로 받는다.
도 1(c)는 도 1(b)의 "C"구획에 따른 단면도이다. 일실시예에서, 웨이퍼상승핀 본체(19)의 하부 말단부는 평평한 프로파일을 갖는다. 하부 말단부(23)는, 원환체의 웨이퍼상승바(6)에 마련되는 대응하는 홀(22)에 슬라이딩 결합되어 웨이퍼상승핀(5)의 회전을 방지한다. 웨이퍼상승바(6)의 홀(22)은 서셉터(4)의 열적팽창으로부터 웨이퍼상승핀(5)의 이동을 조절하기 위해 연장된다(24).
따라서, 관통공(16) 내에 있는 웨이퍼상승핀(5)의 유착은 제거된다. 또한, 웨이퍼상승핀(5)은 회전하지 않기 때문에, 헤드(18) 상의 단차(14)의 방향이 변하지 않는다. 따라서, 반도체웨이퍼의 가장자리와의 결합을 유지할 수 있다.
웨이퍼상승바(6)는 승강메커니즘에 의해 상승하고 하강한다. 승강메커니즘은 바람직하게 전기적으로 또는 공기압에 의해 구동되는 전원(8)을 포함하며, 전원(8)에서 웨이퍼상승바(6)까지 수직이동을 하는 전력이동부를 포함한다. 이동부는 웨이퍼상승바(6)에 결합된 수직연장실린더(12), 실린더(12) 내로 삽입되는 피스톤 (11), 및 피스톤(11)의 하부 말단부에 결합되어 전원(8)에서 피스톤(11)까지 수직이동을 담당하는 승강판(20)를 포함한다. 이동부는 벨로우(10)에 의해 분리되는 것이 바람직하다. 이하 설명되는 바와 같이, 실린더(12)와 승강판(20) 사이에는, 스프링(9)이 마련된다.
도 2는 연장위치에서 반도체웨이퍼(21)를 지지하는 웨이퍼상승핀(5)을 나타낸 것이다. 전원(8)으로부터 연장된 샤프트(22)는 승강판(20)을 상승시킨다. 피스톤(11)이 상승함에 따라, 피스톤(11)의 하부 말단부에 있는 승강판(20)과 실린더(12)의 하부 말단 표면이 접촉하며, 실린더(12)가 상승하게 된다. 실린더(12)가 상승함에 따라, 웨이퍼상승바(6)는 상승하며, 웨이퍼상승핀(5)은 서셉터(4)의 표면으로부터 연장된다. 동시에, 벨로우(10)와 스프링(9)이 압축된다. 반도체웨이퍼는 웨이퍼상승핀(5)의 헤드(18)의 단차(14)와 가장자리를 접촉하고 있어 오염을 최소화시킨다.
도 3은 반도체웨이퍼(21) 상의 증착시 반응챔버를 나타낸다. 도 2에 도시된 위치에서부터, 서셉터(4)는 서셉터구동모터(7)에 의해 상승한다. 샤워플레이트 (2)와 서셉터(4) 사이의 거리(30)는 약 10mm 내지 약 20mm로 조정되는 것이 바람직하다. 서셉터(4)가 상승함에 따라, 웨이퍼상승핀(5)의 단차(15)는 관통공(16)의 숄더영역(17)과 결합하며, 웨이퍼상승핀(5)은 상승한다. 웨이퍼상승바(6) 또한 웨이퍼상승핀(5)과 함께 상승하며, 실린더(12)를 상향으로 당긴다. 실린더(12)와 피스톤(11)의 결합이 풀어지면, 실린더(12)는 상승하게 된다. 승강판(20)의 위치가 변하지 않기 때문에, 실린더(12)와 승강판(20) 사이에 마련된 스프링(9)은 신장된다. 스프링(9)의 탄성력은 실린더(12)와 웨이퍼상승바(6)를 통해 웨이퍼상승핀(5)에 전달되며, 웨이퍼상승핀(5)의 단차(15)와 관통공(16)의 숄더영역(17)은 결합하고 있으며, 서셉터(4)의 관통공(16)에 반응가스가 유입되는 것을 방지한다.
상술한 실시예는 본 발명의 특정 실시예로서 제공된 것이다. 본 발명의 범위, 즉 후술할 청구범위에 한정되는 범위를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 및 실시가 가능하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 반도체지지핀의 걸림없이 반도체웨이퍼를 안정적으로 승강시키는 기판지지핀을 갖는 반응챔버가 제공된다. 또한, 미립자의 오염을 최소화하기 위해 반도체웨이퍼와의 접촉면적을 감소시킨 기판지지핀을 갖는 반응챔버가 제공되며, 반도체웨이퍼를 처리하는 동안에 관통공을 반응가스로부터 차단하는 기판지지핀을 갖는 반응챔버가 제공된다.

Claims (9)

  1. 반도체웨이퍼를 처리하기 위한 반응챔버에 있어서,
    복수의 수직 관통공을 형성하며, 상기 반응챔버 내의 반도체웨이퍼를 지지하는 서셉터,
    적어도 제1위치와 제2위치 사이에서 수직으로 상기 서셉터를 움직이기 위한 이동수단,
    각각의 하부 말단에는 상승부재가 결합되어 있으며, 상기 관통공을 통과하는 웨이퍼상승핀, 및
    상기 웨이퍼상승핀을 수직으로 이동시키기 위한 승강메커니즘에 연결된 상승부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 반응챔버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 웨이퍼상승핀은 원주형의 헤드와, 상기 헤드보다 작은 직경을 갖는 원주형본체, 및 상기 헤드와 상기 본체 사이의 경계에 형성된 단차를 포함하는 것을 특징으로 하는 반응챔버.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 웨이퍼상승핀의 상기 헤드의 상부는 상기 반도체웨이퍼의 가장자리를형성하기 위한 단차를 갖는 것을 특징으로 하는 반응챔버.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 웨이퍼상승핀의 상기 본체의 하부 말단부는 상기 웨이퍼상승부재에 형성된 홀에 대응하여 형성된 평평한 프로파일부를 가지며, 상기 웨이퍼상승핀의 회전을 방지하도록 상기 웨이퍼상승부재에 형성된 홀과 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 반응챔버.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 웨이퍼상승부재의 상기 홀은 상기 서셉터의 열팽창에 의한 웨이퍼상승핀의 이동을 조절하기 위해 연장되는 것을 특징으로 하는 반응챔버.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 상승부재가 동력학적으로 연결되는 탄성부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반응챔버.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 탄성부재는 스프링인 것을 특징으로 하는 반응챔버.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 관통공 내에 상기 웨이퍼상승핀을 안내하기 위한 부싱을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반응챔버.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 승강메커니즘은 전원과 전력이동수단을 포함하며, 상기 전원은 전기적으로 또는 공기압에 의해 구동되는 실린더인 것을 특징으로 하는 반응챔버.
KR1020020046375A 2001-08-08 2002-08-06 반도체웨이퍼를 처리하기 위한 반응챔버 KR100855091B1 (ko)

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