KR20060007691A - 박막 형성 장치의 웨이퍼 안착 수단 - Google Patents

Abstract

본 발명은 박막 형성 장치의 웨이퍼 안착 수단에 관한 것으로서, 웨이퍼 박막 형성 장치의 챔버 내부에 고정되며, 웨이퍼를 가열하기 위한 핫 플레이트를 관통하여 삽입되는 박막 형성 장치의 웨이퍼 안착 수단에 있어서, 상기 웨이퍼 안착 수단의 웨이퍼 접촉면에는 다수의 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치의 웨이퍼 안착 수단을 제공한다.

본 발명에 의하면, 웨이퍼가 로봇 블레이드에서 챔버 내부에 적재되거나, 상기 핫 플레이트가 상승하면서 웨이퍼의 배면과 접촉하여도 안착 수단의 표면에 형성된 홈이나 돌기에 의해 접촉 저항이 증가되거나, 웨이퍼 가이드가 웨이퍼 측면을 지지하고 있으므로 슬라이딩이 발생되지 않고 안정적으로 웨이퍼가 안착될 수 있다.

웨이퍼, 증착, CVD, 고정.

Description

박막 형성 장치의 웨이퍼 안착 수단{Wafer lift pin in thin-film generating apparatus}

도 1은 종래의 박막 형성 장치의 구조를 개략적으로 도시한 것으로서, 웨이퍼가 핫 플레이트에 안착된 상태를 도시한 단면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 박막 형성 장치에서, 핫 플레이트가 하강하여, 웨이퍼가 리프트 핀(lift pin)에 안착된 상태를 도시한 단면도이다.

도 3은 도 1에 도시된 박막 형성 장치에서, 웨이퍼가 정위치에서 이탈한 상태를 도시한 측면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼 안착 수단의 제1 실시예를 도시한 사시도이다.

도 5는 본 발명에 따른 웨이퍼 안착 수단의 제2 실시예를 도시한 사시도이다.

도 6은 본 발명에 따른 웨이퍼 안착 수단의 제3 실시예를 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 7은 도 6에 도시된 제3 실시예에 웨이퍼가 안착된 상태를 도시한 측면도이다.

<도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 … PECVD 장치, 11 … 챔버,

12 … 핫 플레이트, 14 … 링,

16 … 슬라이드 축, 17 … 구동 수단,

18a, 18b … 리프트 핀, 20 … 웨이퍼,

102, 202, 301a … 지지부, 104, 204 … 웨이퍼 안착부,

106 … 홈, 206 … 돌기,

302a … 웨이퍼 접촉면, 304a … 웨이퍼 가이드.

본 발명은 박막 형성 장치의 웨이퍼 안착 수단에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 제조 공정에 있어서 웨이퍼의 표면에 박막을 형성하기 위한 장치 중 웨이퍼를 챔버 내부에 안정적으로 안착시키기 위한 안착 수단에 관한 것이다.

반도체 제조 공정에 있어서, 웨이퍼의 표면에 금속 박막층을 형성하기 위한 다양한 형태의 기술들이 존재하는 데, 대표적으로는 화학적 기상 증착법(Chemical vapor deposition, CVD)과 물리적 기상 증착법(Physical vapor deposition, PVD)을 예로 들 수 있다. PVD에 해당하는 증착법에는 스퍼터링(Sputtering), 전자빔증착법(E-beam evaporation), 열증착법(Thermal evaporation), 레이저분자빔증착법(L- MBE, Laser Molecular Beam Epitaxy), 펄스레이저증착법(PLD, Pulsed Laser Deposition) 등을 들 수 있으며, 이들은 소스 물질이 기판에 증착될 때 기체상태가 고체상태로 바뀌는 과정이 물리적인 변화인 점에서 특징이 있다.

즉, PVD 방법들은 그 화합물들을 우선 소결하거나 녹여서 고체 상태로 제조해서 열이나 전자빔으로 휘발시켜서 기판에 증착시키는 것이며, 다른 방법으로는 각각의 원료 물질을 셀(cell)에 넣은 다음에 셀의 문을 열고 닫는 것으로 원료물질을 열, 레이저, 전자빔 등을 통해 기체상태로 날려서 보내고 날아간 원료 물질이 기판에 닿았을 때 고체 상태로 변화된다. 이때 일단 기판에 붙은 물질의 화학적 조성은 기판에 도착한 기체상태의 물질의 조성과 같다.

CVD에 해당하는 증착법에는 MOCVD(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition), HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy), PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 등이 있다. CVD는 PVD처럼 원료물질을 일단 기체상태로 운반하나 이 원료물질들이 기판의 표면에서 화학반응을 일으키는 점에서 차이가 있다. 이러한 화학반응을 일으키키 위해 CVD의 경우 대개 1000도를 상회하는 고온을 요구하나, PECVD 기술은 기판 표면 근처의 반응영역에 전계를 적용함으로써 반응 기체의 여기(excitation) 및/또는 분열이 일어나게 하여, 반응물이 플라즈마를 생산한다. 플라즈마 상태에서의 반응물의 반응은 화학반응에 요구되는 에너지를 줄이며, PECVD 공정에 요구되는 온도를 낮추는 효과를 가진다.

도 1을 참조하면, 종래의 일반적인 PECVD 장치(10)가 개략적으로 도시되어 있다. 상기 PECVD 장치(10)의 내부에는 챔버(11)가 있으며, 상기 챔버(11)의 상부 에는 챔버(11) 내부를 밀폐하기 위한 리드(미도시)가 설치된다. 또한, 상기 챔버(11)의 내부에는 웨이퍼(20)를 적재하고 가열하기 위한 핫 플레이트(12)가 상하 방향으로 승강가능하게 설치되어 있다. 한편, 상기 핫 플레이트(12)의 배면에는 슬라이드 축(16)이 일체로 형성되며, 상기 슬라이드 축(16)의 외부에는 핫 플레이트(12)를 승강시키기 위한 구동 수단(17)이 설치된다. 상기 핫 플레이트(12)의 외주부에는 링(14)이 장착되어 있으며, 상기 링(14)의 측면에는 웨이퍼 리프트 핀(18a, 18b)이 상기 핫 플레이트(12)를 관통하여 삽입되어 있다.

상기 웨이퍼(20)는 로봇 블레이드(미도시)에 의해 상기 PECVD 장치(10)의 내부로 옮겨지며, 이 때 상기 핫 플레이트(12)는 하강하여 도 2에 도시된 상태로 배치된다. 따라서, 로봇 블레이드가 상기 웨이퍼(20)를 리프트 핀(18a, 18b)에 올려놓은 후 복귀하며, 핫 플레이트가 상승하면 도 1에 도시된 상태가 되어 공정이 진행되게 된다.

그러나, 상기 리프트 핀의 표면은 평평한 표면으로 되어 있어 웨이퍼 배면과의 마찰력이 적다. 이로 인해 웨이퍼의 슬라이딩이 발생되어, 핫 플레이트 상에 정확하게 안착되지 못해 이상 증착이 일어날 뿐만 아니라 로봇 블레이드의 언로드 과정에서 미끄러짐에 의한 낙하로 인해 웨이퍼가 파손되는 등의 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 웨이퍼 안착 수단인 리프트 핀과 웨이퍼 배면과의 마찰력을 증가시켜서 웨이퍼가 리프트 핀에 올려진 후에도 슬라이딩 없이 안정적으로 지지될 수 있는 박막 형성 장치의 웨이퍼 안착 수단을 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.

본 발명은 또한, 웨이퍼를 안정적으로 지지할 수 있을 뿐만 아니라 웨이퍼가 항상 정위치에 올려질 수 있도록 하는 박막 형성 장치의 웨이퍼 안착 수단을 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 삼고 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 웨이퍼 박막 형성 장치의 챔버 내부에 고정되며, 웨이퍼를 가열하기 위한 핫 플레이트를 관통하여 삽입되는 박막 형성 장치의 웨이퍼 안착 수단에 있어서, 상기 웨이퍼 안착 수단의 웨이퍼 접촉면에는 다수의 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치의 웨이퍼 안착 수단을 제공한다. 즉, 본 발명은 상기 웨이퍼 안착 수단의 웨이퍼 접촉면에 다수의 홈을 형성하여, 상기 홈의 모서리부분에 의해 보다 높은 마찰 저항을 발생시키도록 하여 웨이퍼의 슬라이딩을 방지할 수 있게 하는 것이다.

상기 홈은 다양한 형태로 배치될 수 있으며, 일 예로서 상기 다수의 홈은 상기 웨이퍼 접촉면에서 바둑판 형태로 교차하도록 할 수 있다. 상기 다수의 홈들은 반드시 수직으로 교차할 필요는 없으며, 90°가 아닌 다른 각도로 교차하도록 할 수도 있다.

또한, 본 발명은 웨이퍼 박막 형성 장치의 챔버 내부에 고정되며, 웨이퍼를 가열하기 위한 핫 플레이트를 관통하여 삽입되는 박막 형성 장치의 웨이퍼 안착 수단에 있어서, 상기 웨이퍼 안착 수단의 웨이퍼 접촉면에는 다수의 돌기가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치의 웨이퍼 안착 수단을 제공한다. 즉, 홈 대신에 돌기를 형성하여 상술한 바와 동일한 효과를 얻을 수 있도록 한다.

본 발명은 또한, 웨이퍼 박막 형성 장치의 챔버 내부에 고정되며, 웨이퍼를 가열하기 위한 핫 플레이트를 관통하여 삽입되는 박막 형성 장치의 웨이퍼 안착 수단에 있어서, 상기 웨이퍼 안착 수단의 단부에는 웨이퍼 접촉면이 구비되고, 상기 웨이퍼 접촉면의 일단부에는 상기 웨이퍼의 측면과 접하는 웨이퍼 가이드가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치의 웨이퍼 안착 수단을 제공한다.

즉, 안착 수단의 일단부에 웨이퍼 측면과 접하는 가이드를 두어 웨이퍼가 미끄러지지 않을 뿐만 아니라 항상 정위치에 고정될 수 있도록 한다. 바람직하게는, 상기 웨이퍼 가이드는 상기 웨이퍼 접촉면에서 상향으로 연장되도록 할 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 웨이퍼 가이드는 상기 웨이퍼의 반경 방향 외측으로 경사지게 연장되도록 하여 로봇 블레이드에 의해 웨이퍼가 웨이퍼 안착 수단에 올려지는 경우에 자중에 의해 낙하하면서 정위치에 안착되도록 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 박막 형성 장치의 웨이퍼 안착 수단의 실시예에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 안착 수단의 제1 실시예(100)가 도시되어 있다. 상기 제1 실시예(100)의 외형은 기본적으로 종래의 리프트 핀과 유사한 형태를 갖는다. 즉, 하부에는 상기 핫 플레이트(12)의 내부를 관통하여 삽입되며, 챔버(11) 바닥면에 지지되는 지지부(102)가 위치한다. 상기 지지부(102)는 얇은 원기둥 형태를 가지고 있으며, 그 상단부에는 원뿔대 형태의 웨이퍼 안착부(104)가 형성되 어 있다. 상기 웨이퍼 안착부(104)의 표면은 평면으로 구성되며, 사각형 단면을 갖는 다수의 홈(106)이 서로 직교하면서 형성되어 있다. 이로 인해서, 상기 웨이퍼 안착부(104)의 표면은 바둑판의 형태를 갖는다.

이로 인해서, 웨이퍼가 상기 다수의 홈(106)을 갖는 웨이퍼 안착부(104)에 올려지면, 상기 홈(106)에 의해 형성된 다수의 모서리가 웨이퍼의 배면과 접촉하게 되며, 웨이퍼 배면 상의 좁은 면적에 웨이퍼의 하중이 집중되므로 접촉 저항을 증가시킬 수 있게 된다. 이로 인해서, 웨이퍼가 웨이퍼 안착부(104)에 올려진 경우에도 슬라이드 되지 않고 안정적으로 고정될 수 있다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 안착 수단의 제2 실시예(200)가 도시되어 있다. 상기 제2 실시예(200)는 기본적으로는 상기 제1 실시예(100)와 유사한 형태를 갖는다. 즉, 하부에는 상기 핫 플레이트(12)의 내부를 관통하여 삽입되며, 챔버(11) 바닥면에 지지되는 지지부(202)가 위치하고, 상부에는 원뿔대 형태의 웨이퍼 안착부(204)가 형성되어 있다. 상기 웨이퍼 안착부(204)의 표면은 평면으로 구성되며, 다수의 돌기(206)가 배치되어 있다. 상기 돌기(206)는 상부로 갈수록 직경이 좁아지는 형태이어서 웨이퍼가 적재되면, 웨이퍼의 배면에 높은 압력을 가하면서 접촉하게 된다. 이로 인해, 접촉 저항이 증가하여 미끄러지지 않고 웨이퍼가 안정적으로 지지될 수 있다.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 안착 수단의 제3 실시예(300a, 300b, 300c)가 도시되어 있다. 상기 제3 실시예는 동일한 형태의 리프트 핀을 원주상에서 동일한 간격을 두고 배치한 것이다. 따라서, 이하에서는 하나의 형태(300a)에 대해 서만 설명하도록 한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제3 실시예(300a)는 전체적으로 납짝한 직사각형 단면을 갖는 바아를 절곡하여 형성한 것으로서, 하부에는 상술한 제1 및 제2 실시예와 마찬가지로 핫 플레이트(12)에 관통되게 삽입되기 위한 지지부(301a)가 위치하며, 상기 지지부(301a)의 상단부에는 웨이퍼(20)의 배면을 올려두기 위한 웨이퍼 접촉면(302a)이 형성되어 있다. 상기 웨이퍼 접촉면(302a)의 일단부에는 웨이퍼가 정위치로 안착되도록 하기 위한 웨이퍼 가이드(304a)가 형성되어 있다.

상기 웨이퍼 가이드(304a)는 상기 웨이퍼 접촉면(302a)의 표면에서 상향으로 연장되는데, 수직 방향이 아니라 웨이퍼(20)의 반경 방향 외측으로 경사지게 연장된다. 따라서, 도 7에 도시된 바와 같이, 로봇 블레이드에 의해 이송된 웨이퍼가 상기 웨이퍼 접촉면(302a)의 상부로 위치한 후, 웨이퍼 접촉면(302a) 쪽으로 하강하게 된다. 이때, 웨이퍼가 부정확하게 위치되거나 하강하면서 위치가 변경되는 경우에도 상기 웨이퍼 가이드(304a)의 경사면을 따라서, 정위치로 안착되게 된다. 또한, 로봇 블레이드가 원위치로 복귀하거나, 핫 플레이트(12)가 상승하면서 웨이퍼 배면과 접촉하는 경우에도 상기 웨이퍼 가이드(304a)의 경사면이 웨이퍼의 측면과 접하고 있으므로 웨이퍼는 항상 안정적으로 안착될 수 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 웨이퍼가 로봇 블레이드에서 챔버 내부에 적재되거나, 상기 핫 플레이트가 상승하면서 웨이퍼의 배면과 접촉하여도 안착 수단의 표면에 형성된 홈이나 돌기에 의해 접촉 저항이 증가되거나, 웨이 퍼 가이드가 웨이퍼 측면을 지지하고 있으므로 슬라이딩이 발생되지 않고 안정적으로 웨이퍼가 안착될 수 있다.

또한, 웨이퍼가 로봇 블레이드에서 안착 수단으로 적재되는 경우에 웨이퍼가 부정확하게 적재되어도 웨이퍼 가이드에 의해 하강하면서 정위치로 이동되므로 웨이퍼가 부정확하게 적재되는 것을 방지할 수 있으므로, 이상 증착이나 웨이퍼 파손 등의 위험을 줄일 수 있다.

Claims (6)

1. 웨이퍼 박막 형성 장치의 챔버 내부에 고정되며, 웨이퍼를 가열하기 위한 핫 플레이트를 관통하여 삽입되는 박막 형성 장치의 웨이퍼 안착 수단에 있어서,

   상기 웨이퍼 안착 수단의 웨이퍼 접촉면에는 다수의 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치의 웨이퍼 안착 수단.
2. 제1항에 있어서,

   상기 다수의 홈은 상기 웨이퍼 접촉면에서 바둑판 형태로 교차하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치의 웨이퍼 안착 수단.
3. 웨이퍼 박막 형성 장치의 챔버 내부에 고정되며, 웨이퍼를 가열하기 위한 핫 플레이트를 관통하여 삽입되는 박막 형성 장치의 웨이퍼 안착 수단에 있어서,

   상기 웨이퍼 안착 수단의 웨이퍼 접촉면에는 다수의 돌기가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치의 웨이퍼 안착 수단.
4. 웨이퍼 박막 형성 장치의 챔버 내부에 고정되며, 웨이퍼를 가열하기 위한 핫 플레이트를 관통하여 삽입되는 박막 형성 장치의 웨이퍼 안착 수단에 있어서,

   상기 웨이퍼 안착 수단의 단부에는 웨이퍼 접촉면이 구비되고, 상기 웨이퍼 접촉면의 일단부에는 상기 웨이퍼의 측면과 접하는 웨이퍼 가이드가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치의 웨이퍼 안착 수단.
5. 제4항에 있어서,

   상기 웨이퍼 가이드는 상기 웨이퍼 접촉면에서 상향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치의 웨이퍼 안착 수단.
6. 제5항에 있어서,

   상기 웨이퍼 가이드는 상기 웨이퍼의 반경 방향 외측으로 경사지게 연장되는것을 특징으로 하는 박막 형성 장치의 웨이퍼 안착 수단.

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