KR20070001705A - 반도체 기판 가공 장치 - Google Patents

반도체 기판 가공 장치 Download PDF

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Abstract

가스의 누출 및 외부 오염물의 유입을 효과적으로 방지할 수 있는 반도체 기판 가공 장치는, 일측에 반도체 기판의 유출입구가 형성된 프로세스 챔버, 유출입구를 마주보도록 프로세스 챔버에 결합되고 유출입구를 통하여 반도체 기판을 제공하는 트랜스퍼 챔버, 수직 방향으로 승강하며 유출입구를 개폐하기 위한 도어, 그리고 도어에 구동력을 제공하기 위하여 프로세스 챔버에 결합되며 프로세스 챔버와의 접합면 둘레를 따라서 사각 띠 형상의 실링 부재가 배치된 구동 유닛을 포함한다. 이 경우, 구동 유닛은 도어에 결합되어 도어를 지지하는 샤프트 및 샤프트가 승강가능하게 삽입 배치되고 샤프트를 통하여 도어에 승강 운동력을 전달하며 샤프트가 돌출되는 일측면의 둘레를 따라서 실링 부재를 배치하기 위한 실링 홈이 형성된 실린더 모듈을 포함한다.

Description

반도체 기판 가공 장치{APPARATUS FOR PROCESSING A SEMICONDUCTOR SUBSTRATE}
도 1은 종래에 개시된 반도체 기판 가공 장치에서의 슬릿 도어 어셈블리를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 기판 가공 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시한 슬릿 도어 어셈블리를 설명하기 위한 부분 확대 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100：반도체 기판 가공 장치 110：프로세스 챔버
113：척 115：유출입구
120：트랜스퍼 챔버 130：이송 모듈
140：슬릿 도어 어셈블리 145：도어
150：구동 유닛 155：샤프트
157,167：나사홀 160：실린더 모듈
162：상면 164：실링 홈
165：실링 부재
본 발명은 반도체 기판 가공 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 반도체 기판의 유출입구를 개폐하기 위한 슬릿 도어 어셈블리를 포함하는 반도체 기판 가공 장치에 관한 것이다.
현재의 반도체 장치에 대한 연구는 보다 많은 데이터를 단시간 내에 처리하기 위하여 고집적 및 고성능을 추구하는 방향으로 진행되고 있다. 반도체 장치의 고집적화 및 고성능화를 이루기 위해서는 반도체 기판 상에 박막 패턴을 정확하게 형성하는 박막 증착 기술이 무엇보다 중요하다.
일반적으로 반도체 기판 상에 박막을 형성하는 기술은 크게 물리적 방식을 이용하는 물리 기상 증착(Physical Vapor Deposition; PVD) 방법과 화학적 방식을 이용한 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition; CVD) 방법으로 분류될 수 있다.
현재 물리 기상 증착 방법은 불균일한 막질 특성으로 인하여 극히 제한된 공정에만 이용되고 있으며, 상기 문제점을 개선한 화학 기상 증착 방법이 주로 이용되고 있다. 화학 기상 증착 방법은 반응 챔버 내의 압력에 따라 저압 화학 기상 증착 방법(LPCVD), 상압 화학 기상 증착 방법(APCVD), 플라스마 증대 화학 기상 증착 방법(PECVD) 및 고압 화학 기상 증착 방법(HPCVD) 등으로 구분된다. 이러한 화학 기상 증착 방법은, 현재 반도체 기판 상에 아몰퍼스 실리콘 막, 실리콘 산화물 막, 실리콘 질화물 막, 또는 실리콘 산질화물 막 등과 같은 다양한 박막들을 증착하기 위해 이용되고 있다.
플라스마 증대 화학 기상 증착 방법에 따르면, 높은 에너지를 얻은 전자가 중성 상태의 가스 분자와 충돌하여 가스 분자를 분해하고, 분해된 가스 원자가 반도체 기판에 증착되는 반응을 이용하여 박막을 증착하게 된다. 플라스마 증대 화학 기상 증착 방법에 따르면, 박막의 증착 공정 중에 스퍼터링(sputtering)에 의한 식각이 동시에 발생하기 때문에 높은 종횡비를 가지는 갭(gap) 내에 보이드 없이 양질의 막을 박막을 형성할 수 있다. 이 경우, 플라스마 반응이 일어나는 프로세스 챔버와 반도체 기판이 대기되는 트랜스퍼 모듈 사이의 실링 불량으로 인하여 프로세스 챔버 내부의 압력이 불균일해지거나 불순물이 프로세스 챔버 내부로 침투 하는 등의 문제들이 발생한다. 이하, 도면을 참조하여 상기 문제점에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 종래에 개시된 반도체 기판 가공 장치에서의 슬릿 도어 어셈블리를 설명하기 위한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 슬릿 도어 어셈블리(10)는 프로세스 챔버와 트랜스퍼 챔버 사이에 배치되어, 반도체 기판 유출입구를 개폐한다. 상기 트랜스퍼 챔버는 카세트로부터 반도체 기판을 제공받아 프로세스 챔버에 제공한다. 트랜스퍼 챔버 내부는 반도체 기판의 오염을 방지하기 위하여 진공 상태로 조성된다. 트랜스퍼 챔버에서 얼라인된 반도체 기판은 프로세스 챔버에 형성된 반도체 기판 유출입구를 통하여 프로세스 챔버 내부에 제공된다. 프로세스 챔버 내부도 정밀한 가공 공정을 수행하 기 위하여 진공 상태로 조성된다.
슬릿 도어 어셈블리(10)는 도어(20), 샤프트(30) 및 실린더 모듈(40)을 포함한다.
도어(20)는 두개의 샤프트들(30)에 결합되어 반도체 기판 유출입구에 수직방향으로 배치된다. 샤프트들(30)은 실린더 모듈(40)에 삽입 배치되고, 실린더 모듈(40)으로부터 승강 운동력을 제공받아 도어(20)를 수직방향으로 승강 이동시킨다. 실린더 모듈(40)은 프로세스 챔버에 결합된다. 이 경우, 샤프트들(30)의 둘레에는 오링(50)이 각기 배치된다. 오링(50)은 실린더 모듈(40)은 프로세스 챔버 사이를 실링하여 프로세스 챔버 내부 분위기 저하되는 것을 억제한다.
전술한 바와 같은, 슬릿 도어 어셈블리(10)는 프로세스 챔버 또는 트랜스퍼 챔버에 가스 누설이 발생될 경우 정비 또는 교체를 위하여 프로세스 챔버로부터 분리된다. 일반적으로 가스 누설은 오링(50)의 부식을 유발한다. 예를 들어, 프로세스 챔버에 삼불화질소(NF3)와 같이 불소를 포함한 가스가 공정 가스로서 공급될 수 있으며, 이러한 공정 가스는 고무 재질의 오링(50)을 부식시킨다. 따라서 오링(50) 또는 슬릿 도어 어셈블리(10)의 교체가 요구된다.
하지만, 오링(50)이 교체된 슬릿 도어 어셈블리(10)를 프로세스 챔버에 재장착할 경우, 작업 미숙으로 인하여 도시된 바와 같이 오링(50)이 손상되는 경우가 종종 발생하고 있다.
오링(50)이 손상되면, 프로세스 챔버와 트랜스퍼 챔버 사이에서 가스 누설이 발생되어 프로세스 챔버 내부 압력이 불균일해진다. 또한 반도체 기판 가공 장치 외부의 불순물들이 상대적으로 압력이 낮은 프로세스 챔버와 트랜스퍼 챔버 내부로 유입될 수 있다. 이 결과, 반도체 기판은 정밀하게 가공되지 못하거나 오염되어 재처리 또는 폐기되는 심각한 문제들이 발생된다.
현재 반도체 장치가 고집적 및 고성능을 추구하는 방향으로 개발됨에 따라 반도체 기판의 가치는 단위 가공 공정을 거칠수록 급격히 높아지고 있다. 하지만 전술한 바와 같은 문제들로 인하여 고가의 반도체 기판들이 손상되거나 폐기될 경우 상당한 경제적 손실이 발생될 것은 너무나 자명한 사실이며 이에 대한 대책 마련이 시급한 실정이다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 프로세스 챔버와 트랜스퍼 챔버 사이를 효과적으로 밀폐할 수 있는 반도체 기판 가공 장치를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 관점에 따른 반도체 기판 가공 장치는, 반도체 기판에 대한 가공 공정이 수행되며 일측에 반도체 기판의 유출입구가 형성된 프로세스 챔버, 유출입구를 마주보도록 프로세스 챔버에 결합되고 유출입구를 통하여 반도체 기판을 제공하기 위한 트랜스퍼 챔버, 수직 방향으로 승강하며 유출입구를 개폐하기 위한 도어, 그리고 도어에 구동력을 제공하기 위하여 프로세스 챔버에 결합되며 프로세스 챔버와의 접합면 둘레를 따라서 사 각 띠 형상의 실링 부재가 배치된 구동 유닛을 포함한다. 이 경우, 구동 유닛은 도어에 결합되어 도어를 지지하는 샤프트 및 샤프트가 승강 가능하게 삽입 배치되고 샤프트를 통하여 도어에 구동력을 전달하며 샤프트가 돌출되는 일측면의 둘레를 따라서 실링 부재를 배치하기 위한 실링 홈이 형성된 실린더 모듈을 포함한다.
본 발명에 따르면, 슬릿 도어 어셈블리에 사각 띠 형상의 실링 부재를 배치하여 프로세스 챔버와 트랜스퍼 챔버 사이를 효과적으로 밀폐할 수 있다. 따라서 프로세스 챔버 내부의 가스가 외부로 누출되거나 외부의 불순물이 프로세스 챔버 또는 트랜스퍼 챔버 내부로 유입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 결과적으로는 반도체 기판을 우수하게 가공할 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 다양한 관점들에 따른 반도체 기판 가공 장치의 다양한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예에 의하여 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 기판 가공 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도를 도시한 것이고, 도 3은 도 2에 도시한 슬릿 도어 어셈블리를 설명하기 위한 부분 확대 사시도를 도시한 것이다.
도 2내지 도 3을 참조하면, 반도체 기판 가공 장치(100)는 프로세스 챔버(110), 트랜스퍼 챔버(120) 및 슬릿 도어 어셈블리(140)를 포함한다. 슬릿 도어 어셈블리(140)는 도어(145) 및 구동 유닛(150)을 포함한다. 구동 유닛(150)은 샤프트(155) 및 실린더 모듈(160)을 포함한다.
프로세스 챔버(110)의 내부에는 반도체 기판(W)에 대한 사진, 식각, 증착, 확산, 이온 주입, 금속 증착 등의 단위 가공 공정을 수행하기 위한 가공 공간이 마련된다. 상기 가공 공간에는 반도체 기판(W)을 지지하기 위한 척(113)이 구비될 수 있다. 프로세스 챔버(110) 내부는 효과적인 단위 가공 공정을 수행하기 위하여 진공 상태로 조성된다. 프로세스 챔버(110)의 일측에는 반도체 기판(W)의 유출입을 위한 유출입구(115)가 형성된다. 반도체 기판(W)은 유출입구(115)를 통하여 프로세스 챔버(110)와 트랜스퍼 챔버(120) 사이를 왕래하게 된다.
트랜스퍼 챔버(120)는 카세트(도시되지 않음)로부터 반도체 기판(W)을 제공받아 프로세스 챔버(110)에 제공하고, 프로세스 챔버(110)에서 가공 완료된 반도체 기판(W)을 다시 상기 카세트에 제공하기 위한 장치로서, 유출입구(115)를 마주보도록 프로세스 챔버(110)에 결합된다.
트랜스퍼 챔버(120) 내부에는 반도체 기판(W)을 이동시키기 위한 이송 모듈(130)이 구비된다. 또한, 트랜스퍼 챔버(120) 내부에는 반도체 기판(W)을 얼라인시키기 위한 모듈이 더 구비될 수 있다. 트랜스퍼 챔버(120) 내부도 프로세스 챔버(110) 내부와 같이 진공 상태된다. 이 경우, 트랜스퍼 챔버(120) 내부 압력은 프로세스 챔버(110) 내부 압력과 실질적으로 동일하게 조성되는 것이 바람직하다. 트랜스퍼 챔버(120)와 프로세스 챔버(110) 사이에는 유출입구(115)를 개폐하기 위한 슬릿 도어 어셈블리(140)가 설치된다.
슬릿 도어 어셈블리(140)는 도어(145), 및 샤프트(155)와 실린더 모듈(160)로 이루어진 구동 유닛(150)을 포함한다.
도어(145)는 수직 방향으로 승강하며 유출입구(115)를 개폐하기 위한 장치로 서, 전체적으로 사각 블록 형상을 갖는다. 도어(145)는 유출입구(115)과 실질적으로 동일하거나 더 큰 면적으로 갖는다. 이 경우, 도어(145)는 프로세스 챔버(110)의 재질과 실질적으로 동일한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 도어(145)는 구동 유닛(150)의 샤프트들(155)에 의하여 수직방향으로 배치 및 지지된다.
샤프트들(155)은 각기 소정의 직경을 봉 형상을 가지며, 실린더 모듈(160)에 승강가능하게 삽입 배치된다. 샤프트들(155)은 실린더 본체에 삽입되어 직선왕복 운동하는 일반적인 실린더 로드(cylinder rod)와 같이 실린더 모듈(160)에 삽입 배치된다. 각각의 샤프트(155)의 타단부에는 도어(145)가 배치되기 위한 단차부와, 상기 단차부에 배치된 도어(145)를 샤프트(155)에 고정시키기 위한 나사홀(157)이 형성된다. 샤프트들(155)은 수직방향으로 배치되고, 상단부에 도어(145)가 결합되어 도어(145)를 수직방향으로 배치시킨다. 샤프트들(155)은 실린더 모듈(160)로부터 승강 운동력을 제공 받는다.
샤프트들(155)을 포함한 실린더 모듈(160)은 프로세스 챔버(110)에 고정되어, 샤프트들(155)을 통하여 도어(145)에 수직 왕복 운동력을 전달한다. 실린더 모듈(160)은 전체적으로 사각 블록 형상을 가지며, 내부에 유압, 공압 실린더 또는 전기 모터와 같이 샤프트들(155)에 직선 왕복 운동력을 제공하기 위한 부속 기재들(도시되지 않음)을 포함한다. 실린더 모듈(160)의 상면에는 샤프트들(155)이 나란하게 배치된다.
샤프트들(155)이 돌출되는 상면(162)은 프로세스 챔버(110)에 대한 실린더 모듈(160)의 접촉면으로서, 둘레를 따라서 실린더 모듈(160)을 프로세스 챔버(110) 에 고정시키기 위한 나사홀들(167)이 형성된다. 또한, 상면(162)에는 사각 띠 형상의 실링 부재를 배치하기 위한 실링 홈(164)이 형성된다. 실링 홈(164)은 샤프트들(155)을 둘러싸며 나사홀들(167)이 배치된 반경보다 좁은 반경으로 형성된다. 실링 홈(164)에는 실링 부재(165)가 삽입되어 고정된다. 이 경우, 실링 홈(164)의 깊이는 실링 부재(165)의 두께보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.
실링 부재(165)는 실린더 모듈(160)을 프로세스 챔버(110)에 결합 시, 프로세스 챔버(110)에 밀착되어 실린더 모듈(160)과 프로세스 챔버(110) 사이를 밀폐한다. 실링 부재(165)는 실링 홈(164)의 형상에 대응하게 제조된다. 즉, 실링 부재(165)도 사각 띠 형상을 가질 수 있다. 실링 부재(165)는 일반적인 오링(O-ring)과 유사한 기능을 하며, 고무 재질로 제조되는 것이 바람직하다. 이외에도 실링 부재(165)는 합성수지나, 금속으로도 제조될 수 있다. 예를 들어, 실링 부재(165)는 플라스틱이나 실리콘 또는 구리로도 제조될 수도 있다.
실린더 모듈(160)을 프로세스 챔버(110)에 결합 시 실링 부재(165)는 이탈되거나 훼손되지 않는다. 이는, 실링 부재(165)가 실린더 모듈(160)의 상면(162) 둘레를 따라서 배치되며 또한 실린더 모듈(160)에 부분 삽입식으로 고정되어 있기 때문이다. 따라서 슬릿 도어 어셈블리(140)와 프로세스 챔버(110) 사이는 견고하게 밀폐된다. 즉, 슬릿 도어 어셈블리(140)를 통한 프로세스 챔버 또는 트랜스퍼 챔버 내부 가스의 누출이 실질적으로 발생되지 않으며, 외부의 불순물이 프로세스 챔버 또는 트랜스퍼 챔버 내부로 유입되는 것이 효과적으로 억제된다.
본 발명에 따르면, 본 발명에 따르면, 슬릿 도어 어셈블리에 사각 띠 형상의 실링 부재를 배치하여 프로세스 챔버와 트랜스퍼 챔버 사이를 효과적으로 밀폐할 수 있다. 따라서 프로세스 챔버 내부의 가스가 외부로 누출되거나 외부의 불순물이 프로세스 챔버 또는 트랜스퍼 챔버 내부로 유입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 결과적으로는 반도체 기판을 우수하게 가공할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (2)

  1. 반도체 기판에 대한 가공 공정이 수행되며, 일측에 반도체 기판의 유출입구가 형성된 프로세스 챔버;
    상기 유출입구를 마주보도록 상기 프로세스 챔버에 결합되고, 상기 유출입구를 통하여 반도체 기판을 제공하기 위한 트랜스퍼 챔버;
    수직 방향으로 승강하며 상기 유출입구를 개폐하기 위한 도어; 그리고
    상기 도어에 구동력을 제공하기 위하여 상기 프로세스 챔버에 결합되며, 상기 프로세스 챔버와의 접합면 둘레를 따라서 사각 띠 형상의 실링 부재가 배치된 구동 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 가공 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 구동 유닛은
    상기 도어에 결합되어 상기 도어를 지지하는 샤프트; 및
    상기 샤프트가 승강가능하게 삽입 배치되고, 상기 샤프트를 통하여 상기 도어에 상기 구동력을 전달하며, 상기 샤프트가 돌출되는 일측면의 둘레를 따라서 상기 실링 부재를 배치하기 위한 실링 홈이 형성된 실린더 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 가공 장치.
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