KR20040083623A

KR20040083623A - 반도체 제조 장치

Info

Publication number: KR20040083623A
Application number: KR1020030018155A
Authority: KR
Inventors: 서영갑; 최동욱; 백금주
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2004-10-06

Abstract

반도체 기판이나 액정 표시 장치용 기판의 계면 처리 시간을 줄이기 위한 반도체 제조 장치가 개시된다. 반송 챔버는 다수의 프로세스 챔버들 중 어느 하나에 피처리물을 제공하고, 피처리물의 처리가 완료함에 따라 처리 완료된 피처리물을 인출하여 프로세스 챔버들 중 다른 하나에 제공하고, 가스 플로우부는 피처리물이 반송 챔버에 의해 반송되는 동안 가스 플로우 처리를 수행한다. 이에 따라, 반도체나 액정 표시 장치의 제조 장치의 연속 증착 공정에서 필요한 박막간의 계면 처리를 피처리물이 반송되는 시간에 처리하므로써 계면 처리를 위한 챔버의 수를 줄일 수 있고, 계면 처리 시간을 줄일 수 있다.

Description

반도체 제조 장치{APPARATUS FOR MANUFACTURING A SEMICONDUCTOR}

본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 기판이나 액정 표시 장치용 기판의 계면 처리 시간을 줄이기 위한 반도체 제조 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체나 액정 표시 장치 등은 그 제조 과정이 제조 설비에 크게 의존하고 있으므로 반도체 산업이나 액정 표시 장치 산업을 장치 산업이라고 하는데, 크게 설계 설비, 공장 설비 및 조립/검사 설비로 구분할 수 있으며, 점차 복잡화, 자동화, 고기능화되고 있는 추세이다.

특히, 액정 표시 장치의 제조 공정에서는 게이트 배선이나 소오스-드레인 배선 등의 배선용 막을 이중 또는 삼중막을 활용하므로써, 배선 저항을 줄이거나 공정상의 문제점을 해결한다.

상기 배선용 박막의 증착은 통상적으로 스퍼터링 공정에 의해 이루어지고, 대개의 경우 진공 상태에서 이루어지며, 이러한 진공 상태에서는 각 박막간의 계면에 필연적으로 옥사이드(Oxide) 층과 같은 계면 처리 공정을 수반한다.

이에 본 발명의 기술과 과제는 이러한 점에 착안한 것으로, 본 발명의 목적은 연속 증착 공정에 필요한 박막간의 계면 처리 시간을 줄이기 위한 반도체 제조 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 반도체 제조 장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 상기한 도 1에서 A-A'으로 절단한 단면 개략도이다.

도 3은 게이트 밸브에 구비되는 가스 플로우부를 도시한다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 로드/언로드 챔버 200 : 반송 챔버

310, 320, 330 : 프로세스 챔버 410, 420, 430 : 게이트 밸브

430 : 가스 플로우부

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 반도체 제조 장치는, 다수의 프로세스 챔버; 상기 프로세스 챔버들 중 어느 하나에 피처리물을 제공하고, 상기 피처리물의 처리가 완료함에 따라 처리 완료된 피처리물을 인출하여 프로세스 챔버들 중 다른 하나에 제공하는 상기 반송 챔버; 및 상기 피처리물이 상기 반송 챔버에 의해 반송되는 동안 가스 플로우 처리를 수행하는 가스 플로우부를 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 가스 플로우부는 플로우되는 가스가 상기 프로세스 챔버와 반송 챔버간에 구비되는 게이트 밸브를 통과한 피처리물에 인가되도록 중력 방향에 반하는 방향으로 상기 게이트 밸브들에 배치되는 것을 하나의 특징으로 한다. 또한, 상기 가스 플로우부는 플로우되는 가스가 상기 프로세스 챔버와 반송 챔버간에 구비되는 게이트 밸브를 통과한 피처리물에 인가되도록 중력 방향에 반하는 방향으로 상기 반송 챔버에 구비되는 반송 로봇 위에 배치되는 것을 다른 하나의 특징으로 한다. 또한, 상기 가스 플로우부는 플로우되는 가스가 상기 프로세스 챔버와 반송 챔버간에 구비되는 게이트 밸브를 통과한 피처리물에 인가되도록 중력 방향에 반하는 방향으로 상기 반송 챔버의 천정부에 배치되는 것을 또 다른 하나의 특징으로 한다.

이러한 반도체 제조 장치에 의하면, 반도체나 액정 표시 장치의 제조 장치의 연속 증착 공정에서 필요한 박막간의 계면 처리를 피처리물이 반송되는 시간에 처리하므로써 계면 처리를 위한 챔버의 수를 줄일 수 있고, 계면 처리 시간을 줄일 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 반도체 제조 장치는 로드/언로드 챔버(100)와, 중앙에 배치된 반송 챔버(200)와, 반송 챔버(200)의 주위에 배치된 제1 내지 제3 프로세스 챔버(310, 320, 330)로 이루어지는 멀티- 챔버 타입의 시스템으로 되어 있다.

제1 내지 제3 프로세스 챔버(310, 320, 330)는 각각의 제1 내지 제3 게이트 밸브(410, 420, 430)를 통해 중앙의 반송 챔버(200)에 기밀하게 접속되어 있다. 각각의 챔버에는 전용 또는 겸용의 배기계가 갖추어지고, 소정의 압력까지 배기 가능하게 되어 있다.

반송 챔버(200) 안에는 반송기구로서 진공 중에 처리전 기판이나 처리후 기판을 반송할 수 있는 반송 로봇(미도시)이 마련되어 있다. 여기서, 기판은 반도체를 위한 웨이퍼일 수도 있고, 액정 표시 장치의 어레이 기판에 구비되는 절연성의 투명 재질의 글라스일 수도 있다.

도면상에서는 상기 처리전 기판과 상기 처리후 기판을 수용하는 로드/언로드 챔버를 함께 도시하였으나, 상기 처리전 기판을 수용하는 로드 챔버와 상기 처리후 기판을 수용하는 언로드 챔버를 각각 분리하고 인접하도록 배치할 수도 있을 것이다.

또한, 기판이 반송되는 반송 챔버(200)의 상부 또는 반송 챔버(200)와 각 프로세스 챔버(310, 320, 330)간에 배치되는 게이트 밸브(410, 420, 430)에는 연속 증착 공정에서 필요한 계면 처리를 위한 가스 플로우부(미도시)가 배치된다. 상기 가스 플로우부는 매 게이트 밸브(410, 420, 430)에 구비될 수도 있고, 임의의 게이트 밸브 하나에 구비될 수도 있다.

동작시, 로드/언로드 챔버(100) 안에 배치되는 기판은 반송 챔버(200)에 구비되는 반송 로봇에 의해 추출되어 각 프로세스 챔버(310, 320, 330)에 순차 반송되고, 성막 처리를 포함하는 각종 처리를 행한 후 로드/언로드 챔버(100)에 되돌려진다. 이때, 계면 처리를 위해 상기 가스 플로우부에 의해 플로우되는 가스는 반송 챔버(200)에 위치하는 중에 또는 제1 내지 제3 프로세스 챔버(310, 320, 330)중 어느 하나의 챔버에서 처리가 종료된 기판이 반송 챔버(200)로 이동하는 중에 피처리기판에 플로우된다. 이때 사용되는 가스는 필요에 따라 O2, N2, Air 등이 될 수 있다.

이처럼, 반도체 장치나 액정 표시 장치의 제조 공정에서는 각 박막간의 계면에 필연적인 계면 처리 공정을 위한 별도의 챔버를 구비하지 않더라도 게면 처리 공증을 수행할 수 있을 뿐 아니라, 챔버에서 다른 챔버에 이동하는 중에 계면 처리를 위한 플로우 공정이 수행되므로 계면 처리 시간을 줄일 수 있다.

도 2는 상기한 도 1에서 A-A'으로 절단한 단면 개략도로서, 특히 프로세스 챔버로서 스퍼터링 챔버를 도시하고, 도 3은 게이트 밸브에 구비되는 가스 플로우부를 도시한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 로드/언로드 챔버(100)는 배기계(110) 및 벤트가스 도입계를 갖는 진공용기로서, 기판 카세트(50)에 수용되는 다수의 기판(52)을 반송 챔버(200)에 제공하거나 반송 챔버(200)로부터 제공되는 기판(52)을 기판 카세트(50)에 수용한다. 여기서, 상기 벤트가스 도입계는 로드/언로드 챔버(100)에 접속된 벤트용 배관(122)과 상기 벤트용 배관(122)에 마련된 벤트 밸브(120)로 구성되고, 크린 룸 안의 청정 공기를 벤트 가스로서 도입하도록 되어 있다. 경우에 따라서는 벤트 가스로서 특별한 청정 공기나 질소 가스 등을 사용하는 경우도 있어 이 경우에는 벤트용 배관(122)이 이들 가스의 공급원에 접속된다.

반송 챔버(200)에 구비되는 반송 로봇(210)은 상하 운동 또는 회전 운동을 통해 암(212)을 이동시켜 로드/언로드 챔버(100)에 구비되는 기판(52)을 추출하여 스퍼터링 챔버(330)에 제공하고, 스퍼터링 처리가 종료된 기판을 추출하여 다른 프로세스 챔버나 로드/언로드 챔버(100)에 제공한다.

스퍼터링 챔버(330)는 가열부(332)와 캐소드(334)를 구비하고, 외부로부터 제공되는 소정의 가스를 도입하는 가스 도입계(338)와, 캐소드(334)에 소정의 전압을 부설하는 스퍼터 전원(336)에 응답하여 게이트 밸브(230)를 통해 제공되는 피처리 기판에 스퍼터링 공정을 수행한 후 배기계(339)를 통해 상기 가스를 배기한다.

가스 플로우부(430)는 게이트 밸브(230)의 상부, 즉 중력에 반하는 방향에 배치되어 스퍼터링 챔버(330)로부터 기판이 추출됨에 따라 청정 공기 등의 가스를 플로우한다.

특히, 도 3에 도시한 바와 같이, 게이트 밸브(230)는 반송 챔버(200)와 스퍼터링 챔버(330) 간에 형성된 격벽에 구비되어, 기판이 반송 챔버(200)에서 스퍼터링 챔버(330)로 또는 스퍼터링 챔버(330)에서 반송 챔버(200)로 이동이 가능하도록 개구된 개구부를 통해 이동함에 따라 상기 개구부에 구비되는 제1 및 제2 셔터(230, 232)를 차단하여 스퍼터링 챔버(330)의 환경이 유지될 수 있도록 한다.

가스 플로우부(430)는 반송 챔버(200)에 대향하는 게이트 밸브(230)의 개구부의 상부에 구비되어 제1 및 제2 셔터(230, 232)가 오픈되어 기판(52)이 추출됨에 따라 청정 공기를 플로우시킨다. 예를들어, 가스 플로우부(430)는 다수의 노즐(미도시)을 구비하여, 구비되는 노즐들은 상기 개구부를 통해 이동되는 기판의 폭을 커버할 수 있을 정도의 길이까지 1열 또는 다수의 열로 배열되어 청정 공기를 플로우시킨다.

동작시, 반송 로봇(210)에 의해 스퍼터링 처리를 위한 기판(52)이 게이트 밸브(230)를 경유하여 스퍼터링 챔버(330)에 제공됨에 따라, 게이트 밸브(230)를 닫은 후 가스도입계(339)를 동작시켜 스퍼터링 챔버(330)에 소정의 가스를 도입하고, 스퍼터 전원(336)을 동작시켜 스퍼터링 공정을 행하여 기판(52) 위에 소정의 박막을 형성한다. 이때 기판홀더(332)에 구비되는 가열부재에 의해 기판(52)이 소정의 온도까지 가열된다. 예를들어, 저면의 실리콘 위에 텅스텐 배선을 형성할 경우, 기판을 4000℃ 정도로 가열하여 스퍼터링을 행하면 텅스텐 박막의 비저항이 소정값으로 안정화되는 것이 알려져 있고, 이 정도의 온도까지 기판(52)을 가열하여 스퍼터링을 행한다.

그리고 소정의 막두께까지 박막이 퇴적하면 가스도입계(339) 및 스퍼터 전원(336)의 동작을 정지한 후 게이트 밸브(230)를 열어 반송로봇(210)이 기판(52)을 반출하고, 로드/언로드 챔버(100) 안에 배치된 기판 카세트(50)에 수용시킨다. 이때 반송 로봇(210)에 의해 피처리를 완료한 기판이 추출되는 경로인 게이트 밸브(230)를 통해 스퍼터링 챔버(330)로부터 반출됨에 따라 게이트 밸브(230) 위에 배치되는 가스 플로우부(430)가 동작하여 계면 처리를 위한 청정 공기와 같은 가스를 플로우시킨다. 또한, 로드/언로드 챔버(100)도 스퍼터링 챔버(330)와 같은 정도의 압력까지 배기되어 있다.

이처럼, 기판(52)을 한 장씩 로드/언로드 챔버(100)로부터 스퍼터링 챔버(330)에 반입하고 스퍼터링을 행한 후, 로드/언로드 챔버(100) 안의 기판 카세트(50)에 수용한다. 그리고 로드/언로드 챔버(100) 안에 수용되어 있던 기판(52)이 기판 홀더(332)에서 모두 성막되어 로드/언로드 챔버(100) 안의 기판 카세트(50)에수용되면 벤트밸브(120)를 열어 로드/언로드 챔버(100) 안에 벤트가스를 도입하고 로드/언로드 챔버(100) 안을 대기압으로 되돌린다. 그 후 기판(52)을 로드/언로드 챔버(100)로부터 꺼낸다.

도면상에 도시하지는 않았지만, 가스 플로우부의 동작, 즉 플로우되는 가스의 양이나 플로우되는 시간 등을 제어하기 위해 별도의 콘트롤러를 더 구비할 수도 있다.

이상에서 설명한 바에 의하면, 반도체 제조 장치나 반도체 제조 장치의 연속 증착 공정에서 필요한 박막간의 계면 처리를 별도의 프로세스 챔버를 통해 수행하지 않고, 기판 또는 글라스가 반송되는 시간에 처리하므로써 별도의 계면 처리에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.

이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 통상적으로 계면 처리 시간에는 기판이나 글라스가 프로세스 챔버에 입력되고 나서부터 기판 입력, 기판 정지, 기판 출력 등의 일련의 시간과 가스 입력으로 인한 프로세스 챔버용 펌핑 부하량 증가, 가스량 및 압력 제어 에러 등의 문제가 있으나, 본 발명에 따르면 계면 처리를 위한 별도의 프로세스 챔버가 불필요할 뿐만 아니라, 계면 처리 시간을 줄일 수 있다.

Claims

다수의 프로세스 챔버;

상기 프로세스 챔버들 중 어느 하나에 피처리물을 제공하고, 상기 피처리물의 처리가 완료함에 따라 처리 완료된 피처리물을 인출하여 프로세스 챔버들 중 다른 하나에 제공하는 상기 반송 챔버; 및

상기 피처리물이 상기 반송 챔버에 의해 반송되는 동안 가스 플로우 처리를 수행하는 가스 플로우부를 포함하는 반도체 제조 장치.
제1항에 있어서, 상기 가스 플로우부는,

플로우되는 가스가 상기 프로세스 챔버와 반송 챔버간에 구비되는 게이트 밸브를 통과한 피처리물에 인가되도록 중력 방향에 반하는 방향으로 상기 게이트 밸브들에 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
제1항에 있어서, 상기 가스 플로우부는,

플로우되는 가스가 상기 프로세스 챔버와 반송 챔버간에 구비되는 게이트 밸브를 통과한 피처리물에 인가되도록 중력 방향에 반하는 방향으로 상기 반송 챔버에 구비되는 반송 로봇 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
제1항에 있어서, 상기 가스 플로우부는,

플로우되는 가스가 상기 프로세스 챔버와 반송 챔버간에 구비되는 게이트 밸브를 통과한 피처리물에 인가되도록 중력 방향에 반하는 방향으로 상기 반송 챔버의 천정부에 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.