KR20060103640A - 반도체 제조장치 - Google Patents

Abstract

웨이퍼의 전 표면에 박막을 균일하게 형성시킬 수 있게 구성된 반도체 제조장치가 개시된다. 본 발명의 반도체 제조장치는 반응챔버, 샤워헤드, 웨이퍼 구동유닛을 포함한다. 웨이퍼 구동유닛은 웨이퍼를 받치는 받침대, 받침대에 연결된 회전축, 회전축과 연결된 회전모터를 구비하여 웨이퍼를 회전시킬 수 있도록 한다. 받침대와 회전축은 하우징과 주름통, 그리고 승강통과 밀폐씰로 둘러싸여서 베어링 하우징의 내부에 설치되어 밀폐실과 회전모터를 연결하는 벨트에 의해 회전하게 된다. 웨이퍼 구동유닛은 승강모터를 더 구비하여 받침대를 상하로 이동시킬 수 있게 한다.

Description

반도체 제조장치{Semi-Conductor Manufacturing Apparatus}

도 1은 본 발명에 따른 반도체 제조장치를 구성하는 화학기상 증착장치의 개략적인 구조를 보인 단면도이다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 웨이퍼 구동장치의 사시도이다.

도 3은 도 2의 선 III-III을 따라 취해진 단면도로서 웨이퍼 구동장치가 정방향으로 회전 이동함과 동시에 상향으로 직선 이동하는 것을 보인 것이다.

도 4는 도 3에 대응하는 도면으로 웨이퍼 구동장치가 역방향으로 회전 이동함과 동시에 하향으로 직선 이동하는 것을 보인 것이다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 웨이퍼 구동장치의 사시도이다.

도 6은 도 5의 선 VI-VI을 따라 취해진 단면도로서 웨이퍼 구동장치가 정방향으로 회전 이동함과 동시에 상향으로 직선 이동하는 것을 보인 것이다.

도 7은 도 6에 대응하는 도면으로 웨이퍼 구동장치가 정방향으로 회전 이동함과 동시에 하향으로 직선 이동하는 것을 보인 것이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

10: 반응챔버 20,20a: 웨이퍼 구동유닛

21: 받침대 22: 회전축

23: 회전모터 24: 밀폐씰

30: 회전 제한장치 41: 하우징

42: 주름통 43: 승강통

60: 승강모터

본 발명은 반도체 제조장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 반도체 제조장치를 구성하는 화학기상 증착장치가 승강이동 및 회전운동이 가능하게 구성된 웨이퍼 구동유닛을 구비하여 웨이퍼의 전 표면에 화학 기상 막을 균일하게 증착시킬 수 있도록 한 반도체 제조장치에 관한 것이다.

반도체 제조장치는 반도체를 제조하는 과정에서 웨이퍼의 표면에 절연막, 금속막, 유기막 등과 같은 박막을 형성시키기 위해 화학 기상 증착장치를 구비하는데, 한국 공개특허공보 특2000-0019254호에는 이러한 화학기상 증착장치의 일예가 제시되어 있다.

상기 종래의 화학기상 증착장치는 웨이퍼에 박막을 증착시키는 공정이 이루어지는 반응챔버와, 웨이퍼에 박막 형성을 위한 가스를 분사하기 위해 반응챔버의 상부에 배치되는 샤워헤드와, 웨이퍼를 상하이동 가능하게 지지하기 위해 반응챔버의 하부를 관통하여 설치되는 웨이퍼 승강장치와, 샤워헤드를 회전 가능하게 지지하기 위해 반응챔버의 상부를 관통하여 설치되는 샤워헤드 회전장치를 구비하여 구성된다.

이러한 구성에 의해 반응챔버의 내부에서 웨이퍼 승강장치의 상부에 웨이퍼를 올려놓고 웨이퍼 승강장치를 샤워헤드에 인접하도록 이동시킨 후 샤워헤드 회전장치에 의해 회전되는 샤워헤드를 통해 웨이퍼에 가스를 분사시키게 되면 웨이퍼의 표면에 가스가 증착되면서 박막을 형성하게 된다.

그러나 상기와 같은 종래의 화학기상 증착장치는 샤워헤드 회전장치의 회전축을 반응챔버에 회전 가능하게 밀봉시키기 위한 진공 씰이 가스 증착과정에서 발생되는 플라즈마에 의해 변형되어 반응챔버를 진공으로 유지시키기 어렵게 되는 단점이 있다.

또한, 종래의 화학기상 증착장치는 반응챔버가 고온으로 유지되는 상태에서 웨이퍼에 가스를 증착시키는 과정에서 진공 씰이 열변형되어 파티클(particle)이 발생하게 되고, 이 파티클은 샤워헤드의 회전운동에 의해 반응가스와 함께 웨이퍼에 전달되게 되면서 웨이퍼에 양질의 박막이 형성되는 것을 방해하게 되는 단점이 있다.

또한, 종래의 화학기상 증착장치는 샤워헤드가 회전하면서 웨이퍼에 반응가스를 분사시키는 구조를 가져서 복수의 가스 주입구가 형성되어 있는 샤워헤드의 구조가 복잡해지고, 샤워헤드를 통해 반을가스를 분사시키는 동작을 제어하기가 어렵게 될 뿐만 아니라 반응가스가 난류 유동을 하게 되어 박막이 웨이퍼의 전 표면에 균일하게 형성되지 않게 되는 단점이 있다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 웨이퍼의 전 표면에 박막을 균일하게 형성시킬 수 있게 구성된 반도체 제조장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 반응가스가 파티클과 함께 웨이퍼에 증착되지 않게 구성된 반도체 제조장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 웨이퍼에 박막을 증착시키는 공정이 이루어지는 반응챔버와, 상기 웨이퍼로 반응가스를 분사시키는 샤워헤드와, 상기 웨이퍼를 승강 가능하게 받치는 웨이퍼 구동유닛을 구비한 반도체 제조장치에 있어서,

상기 웨이퍼 구동유닛은 상기 웨이퍼를 받치는 받침대와, 상기 받침대에 연결된 회전축과, 상기 회전축과 연결된 회전모터를 구비하여 상기 웨이퍼를 회전시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

상기 웨이퍼 구동유닛은 상기 회전모터와 회전축에 각각 설치된 제 1 풀리와, 상기 두 제 1 풀리를 연결하는 제 1 벨트를 더 구비하여서, 상기 회전모터의 회전력이 상기 회전축에 전달되게 한 것을 특징으로 한다.

상기 받침대는 상기 반응챔버의 내부에 배치되어 상기 웨이퍼가 올려지는 서셉터와, 상기 서셉터에서 상기 반응챔버의 외부로 연장되어 상기 회전축과 연결되는 연장축을 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 웨이퍼 구동유닛은 상기 받침대를 승강시키기 위한 승강모터를 더 구비하여 상기 받침대를 상하로 이동시킬 수 있게 한 것을 특징으로 한다.

상기 웨이퍼 구동유닛은 상기 회전모터를 지지하는 제 1 지지대와, 상기 승강모터를 지지하는 제 2 지지대를 더 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 웨이퍼 구동유닛은 상기 제 2 지지대에 설치되고 외면에 스크류 홈이 마련된 수직축과, 상기 승강모터와 수직축에 각각 설치된 제 2 풀리와, 상기 두 제 2 풀리를 연결하는 제 2 벨트를 더 구비하여서, 상기 승강모터의 회전력이 상기 수직축에 전달되게 한 것을 특징으로 한다.

상기 웨이퍼 구동유닛은 내부에 볼 스크류 홈이 형성되어 상기 수직축의 스크류 홈을 따라 상하 이동하게 되는 아암과, 상기 아암과 결합되어 승강하는 승강통을 더 구비하고, 상기 승강통은 상기 제 1 지지대와 결합되어 상기 회전모터와 회전축, 그리고 상기 받침대를 상하 이동할 수 있게 한 것을 특징으로 한다.

상기 웨이퍼 구동유닛은 상기 승강통의 하단에 결합되어 상기 승강통의 하단을 밀폐시키는 밀폐씰을 더 구비하여서, 상기 회전축을 회전시키기 위한 상기 제 1 풀리는 상기 밀폐씰에 결합되도록 하고, 상기 회전축은 상기 밀폐씰에 연결되어 회전 가능하게 지지되게 한 것을 특징으로 한다.

상기 웨이퍼 구동유닛은 상기 반응챔버의 외측에 결합되는 하우징과, 상기 하우징과 상기 승강통을 연결하는 주름통을 더 구비하여 상기 하우징과 승강통과 주름통의 내부가 상기 밀폐씰에 의해 밀폐되고 상기 승강통이 상기 주름통의 신축작용에 의해 승강 가능하게 되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 밀폐씰은 자성 유체씰인 것을 특징으로 한다.

상기 웨이퍼 구동유닛은 상기 밀폐씰과 상기 회전축을 연결하는 커플링을 더 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 하우징의 일 측면에는 전선 공급홀이 마련되고, 상기 회전축에는 측면에서 상단부로 이어지는 전선 설치홀이 마련되어서, 상기 하우징을 통해 상기 받침대에 복수의 전선이 연결되게 함으로써 상기 받침대를 가열시킬 수 있게 함과 동시에 상기 받침대의 회전을 제어할 수 있게 한 것을 특징으로 한다.

상기 웨이퍼 구동유닛은 상기 전선 공급홀에 설치되어 상기 전선 공급홀을 밀폐한 상태로 상기 복수의 전선이 통과되도록 하는 전선 피드를 더 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 웨이퍼 구동유닛은 상기 회전축이 일정 회전 범위 이내에서 정역 회전하도록 하기 위한 회전 제한장치를 더 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 회전 제한장치는 상기 밀폐씰에서 연장하고 외주면에 일정길이의 나선형 그루브가 형성된 몸체와, 상기 제 2 지지대에서 연장한 수직바와, 상기 수직바에 결합된 슬라이드 부재와, 상기 슬라이드 부재에서 수평으로 연장하여 상기 그루브에 끼워지는 스톱핀을 구비하여서, 상기 몸체가 회전함에 따라 상기 스톱핀이 상기 그루브의 상단과 하단에 걸려지게 됨으로써 상기 회전축의 정역방향으로의 회전 범위를 한정하게 되는 것을 특징으로 한다.

상기 밀폐씰과 상기 회전축은 중공으로 형성되어서 상기 밀폐씰과 상기 회전축의 중공부를 통해 배치된 복수의 전선이 상기 받침대에 연결되게 함으로써 상기 받침대를 가열시킬 수 있게 함과 동시에 상기 받침대의 회전을 제어할 수 있게 한 것을 특징으로 한다.

상기 웨이퍼 구동유닛은 상기 회전축의 외측에 설치되고 그 내부에 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하기 위한 복수의 베어링이 배치된 베어링 하우징을 더 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 베어링은 트러스트 베어링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 베어링은 깊은 홈 베어링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 하우징의 일 측면에는 상기 반응챔버와 연통되는 배기관이 설치되어 상기 반응챔버에서 발생하는 배기가스를 배출시킬 수 있게 함과 동시에, 상기 반응챔버를 진공상태로 유지할 수 있게 한 것을 특징으로 한다.

상기 하우징에는 상기 하우징의 내부를 냉각시킬 수 있도록 냉각기체 공급홀이 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 냉각기체는 질소가스인 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명에 따른 반도체 제조장치를 구성하는 화학기상 증착장치의 개략적인 구조를 보인 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 반도체를 제조하기 위해 사용되는 반도체 제조장치의 화학기상 증착장치는 상부몸체(11)와 하부몸체(12)로 이루어져서 웨이퍼(1)에 화학 기상 막을 증착시키기 위한 밀폐공간을 형성하는 반응챔버(10)와, 상부몸체(11)를 관통하여 배치되어 웨이퍼(1)에 화학 기상 막을 형성시키기 위한 반응가스를 분사시키는 샤워헤드(13)와, 하부몸체(12)를 관통하여 배치되고 웨이퍼(1)를 승강 및 회전시킬 수 있게 구성되어 샤워헤드(13)에서 분사 되는 반응가스가 웨이퍼(1)의 표면에 증착되도록 웨이퍼(1)를 지지하는 웨이퍼 구동유닛(20)을 포함한다.

이러한 화학기상 증착장치에 있어서 웨이퍼 구동유닛(20)을 작동시켜서 웨이퍼(1)가 샤워헤드(13)로부터 적정 거리로 이격되어 위치되도록 웨이퍼(1)를 상승시킨 후에 웨이퍼(1)를 회전시키게 되면 샤워헤드(13)로부터 분사되는 반응가스가 웨이퍼(1)에 골고루 증착되어 웨이퍼(1)의 전 표면에 균일한 화학 기상 막이 형성되게 된다.

웨이퍼 구동유닛(20)은 또한 샤워헤드(13)의 증착과정에서 발생되는 배기가스를 반응챔버(10)의 외부로 배기시킴과 동시에 반응챔버(10)의 내부가 소정의 반응온도와 진공상태로 되도록 하여 반복적으로 반응챔버(10)로 투입된 웨이퍼(1)에 화학 기상 막이 증착될 수 있게 있는 기능을 하게 되는데, 이하에서는 이러한 웨이퍼 구동유닛(20)의 구성에 대해서 상세하게 설명한다.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 웨이퍼 구동장치의 구조를 보인 것으로서, 도 2는 웨이퍼 구동장치의 사시도이고, 도 3은 웨이퍼 구동장치가 정방향으로 회전 이동함과 동시에 상향으로 직선 이동하는 것을 보인 단면도이며, 도 4는 웨이퍼 구동장치가 역방향으로 회전 이동함과 동시에 하향으로 직선 이동하는 것을 보인 단면도이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 웨이퍼 구동장치(10)는 웨이퍼(1)를 받치는 받침대(21)와, 받침대(21)의 하단에 결합되어 받침대(21)가 회전되도록 하기 위한 회전축(22)과, 벨트연결 방식으로 회전축(22) 과 연결되어 회전축(22)을 회전시키기 위한 회전모터(23)를 구비한다.

받침대(21)는 반응챔버(10)의 내부에 배치되어 그 상부에 웨이퍼(1)가 올려지는 서셉터(21a)와, 서셉터(21a)의 하부에서 반응챔버(10)의 외부로 연장되어 회전축(22)의 상단에 결합되는 연장축(21b)으로 이루어지며, 연장축(21b)의 하단에는 회전축(22)을 통해 공급되는 복수의 전선(14)이 연결되어 받침대(21)를 가열시킬 수 있게 함과 동시에 받침대(21)의 회전을 제어할 수 있게 한다.

반응챔버(10)를 관통하여 배치되는 연장축(21b)과 이 연장축(21b)의 하단에 결합되는 회전축(22)을 외부와 밀폐되도록 둘러싸기 위해 연장축(21b)과 회전축(22)의 외측에는 하우징(41)과 주름통(42)과 승강통(43)이 설치된다.

하우징(41)은 연장축(21b)을 반응챔버(10)의 외측으로 연장시키기 위한 개구부(15)가 형성된 하부몸체(12)의 외측 하단에 결합되어 개구부(15)가 외부와 밀폐되도록 하고, 주름통(42)은 상하방향으로 신축될 수 있는 구조를 가져서 하우징(41)의 하단에 결합되며, 승강통(43)은 주름통(42)의 하단에 결합되어 후술하는 승강모터(60)에 의해 상하로 승강될 수 있게 된다.

승강통(43)의 하단에는 회전축(22)이 회전모터(23)와 회전 가능하게 연결될 수 있도록 지지함과 동시에 승강통(43)의 하단부가 외부와 밀폐되도록 하는 밀폐씰(24)이 설치된다. 또한, 이 승강통(43)에는 회전모터(23)를 설치하기 위한 제 1 지지대(46)가 결합된다.

밀폐씰(24)은 그 중심을 관통하는 관통축(24a)을 구비하고 그 내부에 자성유체가 충진된 자성 유체씨로 이루어지고, 밀폐씰(24)의 관통축(24a)을 회전축(22)과 연결시키기 위해 밀폐씰(24)의 상단과 회전축(22)의 하단 사이에는 커플링(25)이 설치된다.

회전모터(23)의 하단과 밀폐씰(24)의 하부에는 각각 제 1 풀리(26)(27)가 설치되고, 이 두 개의 제 1 풀리(26)(27)는 제 1 벨트(28)로 연결되어서, 제 1 지지대(46)에 설치된 회전모터(23)가 회전하면 제 1 벨트(28)에 의해 밀폐씰(24)의 관통축(24a)이 회전하게 되고, 이에 따라 밀폐씰(24)에 차례로 연결된 커플링(25)과 회전축(22)과 연장축(21b)이 회전하게 됨으로써 서셉터(21a)에 올려진 웨이퍼(1)를 회전시키게 된다.

회전축(22)을 회전 가능하게 지지하기 위해 회전축(22)의 외측에는 베어링 하우징(50)이 설치된다. 승강통(43)이 내면과 회전축(22)의 외면에 배치되어 지지되는 상기 베어링 하우징(50)은 그 내측 상단에 배치되어 회전축(22)을 축방향으로 지지하는 트러스트 베어링(51)과, 이 트러스트 베어링(51)의 하부에 배치되어 회전축(22)을 반경방향으로 지지하고 회전축(22)이 편심 없이 회전되도록 하는 복수의 깊은 홈 베어링(52)을 구비한다. 트러스트 베어링(51)과 깊은 홈 베어링(52)은 모두 세라믹 소재로 만들어져서 파티클이 발생하지 않도록 하다.

웨이퍼 구동유닛(20)의 외부의 전원으로부터 그 내부로 복수의 전선(14)을 배선시키기 위해 하우징(41)의 일 측면에는 전선 공급홀(16)이 형성되고, 회전축(22)에는 그 측면에서 상단부로 이어지는 전선 설치홀(22a)이 형성되어 있다. 또한, 전선 공급홀(16)에는 이 전선 공급홀(16)을 밀폐한 상태로 복수의 전선(14)이 하우징(41)의 내부로 공급되도록 하는 전선 피드(feed)(29)가 설치되어 있다.

상기와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 웨이퍼 구동유닛(20)은 복수의 전선(14)이 하우징(41)과 회전축(22)의 측면을 통해 배치되는 구조를 갖기 때문에 회전축(22)이 일 방향으로만 회전하게 되면 복수의 전선(14)이 꼬여서 단선될 가능성이 매우 높게 된다.

이를 방지하기 위해 제 1 풀리(27)의 하부에는 회전축(22)이 일정 회전 범위 이내에서 정역 회전하도록 하기 위한 회전 제한장치(30)가 설치된다. 이 회전 제한장치(30)는 밀폐씰(24)에서 연장하고 그 외주면에 일정길이의 나선형 그루브(31a)가 형성된 몸체(31)와, 후술할 승강모터(60)를 지지하기 위한 지지대(44)의 하단에서 하향으로 연장한 수직바(32)와, 수직바(32)에 슬라이드 이동 가능하게 결합된 슬라이드 부재(33)와, 슬라이드 부재(33)에서 수평으로 연장하여 그루브(31a)에 끼워지는 스톱핀(34)을 구비하여 이루어진다.

따라서 몸체(31)가 회전함에 따라 슬라이드 부재(33)가 수직바(32)를 따라 상하이동 하게 되면서 스톱핀(34)이 그루브(31a)의 상단 또는 하단에 걸려지게 되면 몸체(31)의 회전이 정지하게 되어 회전축(22)의 더 이상의 회전을 제한할 수 있게 된다. 이러한 동작시 회전모터(23)는 일 방향으로의 회전을 중지하고 다시 반대방향으로 회전할 수 있도록 제어된다.

또한, 받침대(21)를 상하방향으로 이동 가능하게 하여 반응챔버(10)의 내부에서 서셉터(21a) 위에 올려진 웨이퍼(1)를 샤워헤드(13)와 적정거리로 이격된 위치에서 증착과정이 이루어지게 함과 동시에, 웨이퍼(1)가 반응챔버(10)를 통해 원활하게 투입되거나 반출되도록 하기 위해 하우징(41)의 외측에는 승강모터(60)가 설치된다.

승강모터(60)는 하우징(41)의 하단에 지지되는 제 2 지지대(44)의 하부에 설치되며, 승강모터(60)의 회전에 의해 회전되도록 하기 위해 제 2 지지대(44)에는 그 상단과 하단 사이에서 수직으로 배치되는 수직축(64)이 설치된다.

수직축(64)을 승강모터(60)와 연결시키기 위해 승강모터(60)와 수직축(64)의 하단에는 각각 제 2 풀리(61)(62)가 설치되어 그 사이에 제 2 벨트(63)가 연결되게 된다.

수직축(64)은 그 외면에 일정피치의 스크류 홈이 형성되어 있으며, 이러한 수직축(64)에는 그 내면에 수직축(64)의 스크류 홈과 동일한 피치를 가진 볼 스크류 홈이 형성되는 아암(45)이 결합되어 수직축(64)의 스크류 홈을 따라 상하 이동할 수 있게 된다.

상기 아암(45)은 승강통(43)에 결합되어서 아암(45)이 상하 이동하게 되면 승강통(43)에 결합된 제 1 지지대(46)와 밀폐씰(24)이 승강통(43)과 함께 상하 이동하게 되며, 이에 따라 밀폐씰(24)에 연결된 회전축(22)과 받침대(21)도 함께 상하 이동하게 됨으로써 받침대(21)의 서셉터(21a)에 올려진 웨이퍼(1)의 높이를 조절할 수 있게 된다.

하우징(41)의 일 측면에는 반응챔버(10)의 개구부(15)를 통해 반응챔버(10)와 연통되는 배기관(36)이 설치되고, 이 배기관(36)은 진공펌프(미도시)와 연결되어서, 반응챔버(10)에서 발생하는 배기가스를 배출시킬 수 있게 함과 동시에, 반응챔버(10)의 내부를 증착공정에 필요한 진공상태로 유지할 수 있게 한다.

또한, 하우징(41)의 일 측면에는 하우징(41)의 내부를 냉각시킬 수 있도록 하기 위한 냉각기체 공급홀(35)이 형성되어서, 발열체로 이루어져서 복수의 전선(14)을 통해 공급되는 전원에 의해 발열하는 받침대(21)로부터 하우징(41) 주위로 발산되는 열이 냉각될 수 있게 한다. 이러한 냉각작용에 의해 회전축(22)의 열팽창과 복수의 전선(16)의 손상을 방지할 수 있게 된다.

냉각기체는 반응가스의 증착작용에 영향을 주지 않도록 질소가스로 하는 것이 바람직하며, 이러한 냉각기체는 하우징(41)의 내부를 순환한 후 배기관(36)을 통해 배기가스와 함께 배기되게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 웨이퍼 구동유닛(20)은 다음과 같이 작동하게 된다. 즉, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 승강모터(60)를 작동시키게 되면 제 2 벨트(63)가 승강모터(60)의 회전력을 수직축(64)으로 전달하여 수직축(64)이 제 2 지지대(44)에서 지지된 상태에서 회전하게 되면서 수직축(64)에 볼 스크류 방식으로 결합되어 있는 아암(45)을 상방 또는 하방으로 슬라이드 이동시키게 된다.

아암(45)이 승강하게 되면 이 아암(45)이 결합되어 있는 승강통(43)이 함께 승강하게 되어 주름통(42)을 신축시키게 되며, 이와 동시에 승강통(43)과 결합되어 있는 제 1 지지대(46)와 밀폐씰(24)이 승강하게 되면서 회전축(22)과 받침대(21)를 상하 이동시키게 되는 것이다.

승강모터(60)의 작동에 의해 받침대(21)의 서셉터(21a)에 올려진 웨이퍼(1)가 반응챔버(10)의 내부에서 샤워헤드(13)로부터 적정거리로 이격되도록 높이 조정 된 후에 회전모터(23)를 작동시키게 되면 회전모터(23)의 회전력이 제 1 벨트(28)에 의해 밀폐씰(24)의 관통축(24a)으로 전달되게 되며, 이에 따라 관통축(24a)에 차례로 연결된 커플링(25)과 회전축(22)과 받침대(21)가 함께 저속 회전하게 된다.

이렇게 받침대(21)가 10RPM 이하로 저속 회전하게 되면 받침대(21)의 서셉터(21a)에 올려진 웨이퍼(1)가 함께 저속 회전하게 되면서 샤워헤드(13)에서 분사되는 반응가스가 웨이퍼(1)의 전 표면에 골고루 분산되면서 웨이퍼(1)에 균일한 화학 기상 막을 형성할 수 있게 된다.

다음에는 도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 제 2 실시예에 따른 웨이퍼 구동유닛의 구조와 작동에 대해 설명한다.

도 5는 웨이퍼 구동장치의 사시도이고, 도 6은 웨이퍼 구동장치가 정방향으로 회전 이동함과 동시에 상향으로 직선 이동하는 것을 보인 단면도이며, 도 7은 웨이퍼 구동장치가 정방향으로 회전 이동함과 동시에 하향으로 직선 이동하는 것을 보인 단면도이다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 웨이퍼 구동유닛(20a)은 제 1 실시예에 따른 웨이퍼 구동유닛(20)이 복수의 전선(14)을 하우징(41)의 측면을 통해 받침대(21)에 연결시키는 구조를 갖게 됨에 따라 회전 제한장치(30)와 전선 피드(29)를 필수적으로 구비해야 하는 구조상의 단점을 해결하기 위한 것이다.

즉, 제 2 실시예에 따른 웨이퍼 구동유닛(20a)은 회전축(22)과 밀폐씰(24)의 관통축(24b)을 중공축으로 마련하여 관통축(24b)의 내부와 회전축(22)의 중공부(22b)를 통해 복수의 전선(14)이 공급되어 받침대(21)의 연장축(21b)에 연결되도록 함으로써 회전축(22)이 일 방향으로 계속 회전하게 되더라도 복수의 전선(14)이 꼬이지 않게 된다.

상기와 같이, 웨이퍼 구동유닛(20a)이 복수의 전선(14)이 밀폐씰(24)과 회전축(22)의 내부를 통해 외부의 전원에서 받침대(21)의 연장축(21b)에 연결되는 구조를 갖게 되어서 복수의 전선(14)이 통과되는 부분을 제 1 실시예에서 적용된 전선 피드(29)로 밀봉할 필요가 없게 됨은 물론, 회전모터(23)를 일정 회전 범위 내에서 정역방향으로 방향전환하여 작동시킬 필요가 없이 지속적으로 일방향으로 회전시킬 수가 있어서 제 1 실시예에 비해 구조와 작동이 간단해지게 된다.

제 2 실시예의 웨이퍼 구동유닛(20a)은 상기와 같은 차이점을 제외하고는 제 1 실시예의 웨이퍼 구동유닛(20)과 동일한 구조와 작동을 하게 되므로 더 이상의 설명은 생략한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 제조장치는 웨이퍼 구동유닛이 웨이퍼를 상하 이동시킬 수 있을 뿐만 아니라 회전 운동시킬 수 있는 구조를 가져서 샤워헤드에서 분사되는 반응가스가 난류 유동되지 않은 상태에서 웨이퍼의 전 표면에 균일하게 증착될 수 있기 때문에 양질의 웨이퍼를 제조할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 반도체 제조장치는 밀폐씰과 베어링이 파티클의 발생을 억제할 수 있는 구조와 재질로 이루어져서 더욱 양질의 웨이퍼를 제조할 수 있는 효과가 있다.

Claims (22)

1. 웨이퍼에 박막을 증착시키는 공정이 이루어지는 반응챔버와, 상기 웨이퍼로 반응가스를 분사시키는 샤워헤드와, 상기 웨이퍼를 승강 가능하게 받치는 웨이퍼 구동유닛을 구비한 반도체 제조장치에 있어서,

   상기 웨이퍼 구동유닛은 상기 웨이퍼를 받치는 받침대와, 상기 받침대에 연결된 회전축과, 상기 회전축과 연결된 회전모터를 구비하여 상기 웨이퍼를 회전시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 웨이퍼 구동유닛은 상기 회전모터와 회전축에 각각 설치된 제 1 풀리와, 상기 두 제 1 풀리를 연결하는 제 1 벨트를 더 구비하여서, 상기 회전모터의 회전력이 상기 회전축에 전달되게 한 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 받침대는 상기 반응챔버의 내부에 배치되어 상기 웨이퍼가 올려지는 서셉터와, 상기 서셉터에서 상기 반응챔버의 외부로 연장되어 상기 회전축과 연결되는 연장축을 구비한 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 웨이퍼 구동유닛은 상기 받침대를 승강시키기 위한 승강모터를 더 구비하여 상기 받침대를 상하로 이동시킬 수 있게 한 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 웨이퍼 구동유닛은 상기 회전모터를 지지하는 제 1 지지대와, 상기 승강모터를 지지하는 제 2 지지대를 더 구비한 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 웨이퍼 구동유닛은 상기 제 2 지지대에 설치되고 외면에 스크류 홈이 마련된 수직축과, 상기 승강모터와 수직축에 각각 설치된 제 2 풀리와, 상기 두 제 2 풀리를 연결하는 제 2 벨트를 더 구비하여서, 상기 승강모터의 회전력이 상기 수직축에 전달되게 한 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 웨이퍼 구동유닛은 내부에 볼 스크류 홈이 형성되어 상기 수직축의 스크류 홈을 따라 상하 이동하게 되는 아암과, 상기 아암과 결합되어 승강하는 승강통을 더 구비하고, 상기 승강통은 상기 제 1 지지대와 결합되어 상기 회전모터와 회전축, 그리고 상기 받침대를 상하 이동할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 웨이퍼 구동유닛은 상기 승강통의 하단에 결합되어 상기 승강통의 하단을 밀폐시키는 밀폐씰을 더 구비하여서, 상기 회전축을 회전시키기 위한 상기 제 1 풀리는 상기 밀폐씰에 결합되도록 하고, 상기 회전축은 상기 밀폐씰에 연결되어 회전 가능하게 지지되게 한 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 웨이퍼 구동유닛은 상기 반응챔버의 외측에 결합되는 하우징과, 상기 하우징과 상기 승강통을 연결하는 주름통을 더 구비하여 상기 하우징과 승강통과 주름통의 내부가 상기 밀폐씰에 의해 밀폐되고 상기 승강통이 상기 주름통의 신축작용에 의해 승강 가능하게 되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 밀폐씰은 자성 유체씰인 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
11. 제 8 항에 있어서, 상기 웨이퍼 구동유닛은 상기 밀폐씰과 상기 회전축을 연결하는 커플링을 더 구비한 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
12. 제 9 항에 있어서, 상기 하우징의 일 측면에는 전선 공급홀이 마련되고, 상기 회전축에는 측면에서 상단부로 이어지는 전선 설치홀이 마련되어서, 상기 하우징을 통해 상기 받침대에 복수의 전선이 연결되게 함으로써 상기 받침대를 가열시킬 수 있게 함과 동시에 상기 받침대의 회전을 제어할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 웨이퍼 구동유닛은 상기 전선 공급홀에 설치되어 상기 전선 공급홀을 밀폐한 상태로 상기 복수의 전선이 통과되도록 하는 전선 피드를 더 구비한 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
14. 제 12 항에 있어서, 상기 웨이퍼 구동유닛은 상기 회전축이 일정 회전 범위 이내에서 정역 회전하도록 하기 위한 회전 제한장치를 더 구비한 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 회전 제한장치는 상기 밀폐씰에서 연장하고 외주면에 일정길이의 나선형 그루브가 형성된 몸체와, 상기 제 2 지지대에서 연장한 수직바와, 상기 수직바에 결합된 슬라이드 부재와, 상기 슬라이드 부재에서 수평으로 연장하여 상기 그루브에 끼워지는 스톱핀을 구비하여서, 상기 몸체가 회전함에 따라 상기 스톱핀이 상기 그루브의 상단과 하단에 걸려지게 됨으로써 상기 회전축의 정역방향으로의 회전 범위를 한정하게 되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
16. 제 9 항에 있어서, 상기 밀폐씰과 상기 회전축은 중공으로 형성되어서 상기 밀폐씰과 상기 회전축의 중공부를 통해 배치된 복수의 전선이 상기 받침대에 연결되게 함으로써 상기 받침대를 가열시킬 수 있게 함과 동시에 상기 받침대의 회전을 제어할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
17. 제 1 항에 있어서, 상기 웨이퍼 구동유닛은 상기 회전축의 외측에 설치되고 그 내부에 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하기 위한 복수의 베어링이 배치된 베어링 하우징을 더 구비한 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 복수의 베어링은 트러스트 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
19. 제 17 항에 있어서, 상기 복수의 베어링은 깊은 홈 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
20. 제 9 항에 있어서, 상기 하우징의 일 측면에는 상기 반응챔버와 연통되는 배기관이 설치되어 상기 반응챔버에서 발생하는 배기가스를 배출시킬 수 있게 함과 동시에, 상기 반응챔버를 진공상태로 유지할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
21. 제 9 항에 있어서, 상기 하우징에는 상기 하우징의 내부를 냉각시킬 수 있도록 냉각기체 공급홀이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
22. 제 21 항에 있어서, 상기 냉각기체는 질소가스인 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.

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