KR20120039890A - 로드락 챔버 및 이를 포함하는 단결정막 증착장치, 웨이퍼 상에 단결정막을 증착하는 방법 - Google Patents

로드락 챔버 및 이를 포함하는 단결정막 증착장치, 웨이퍼 상에 단결정막을 증착하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 로드락 챔버 및 이를 포함하는 단결정막 증착장치, 웨이퍼 상에 단결정막을 증착하는 방법에 관한 것이다. 에피택셜 성장이 이루어지는 공정챔버에 연결되어, 웨이퍼의 출입이 가능한 로드락 챔버는, 복수의 웨이퍼를 안착할 수 있는 웨이퍼 거치대; 상기 로드락 챔버 내부로 분위기가스를 공급하는 가스공급부; 상기 웨이퍼를 가열하는 가열부; 상기 로드락 챔버 내부를 펌핑하는 펌핑부; 를 포함하고, 상기 웨이퍼는 상기 분위기가스 하에서 가열되어 어닐링되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 따르면, 웨이퍼의 어닐링을 위한 별도의 장치 및 공정을 두지 않음으로써, 공정 시간의 단축, 공정 비용 및 장치 비용을 절감할 수 있는 로드락챔버 및 이를 포함하는 단결정막 증착장치, 웨이퍼 상에 단결정막을 증착하는 방법을 제공할 수 있다.

Description

로드락 챔버 및 이를 포함하는 단결정막 증착장치, 웨이퍼 상에 단결정막을 증착하는 방법 {Load lock chamber, single crystal film deposition apparatus having the same and method for depositing single crystal film on wafer}
본 발명은 로드락 챔버 및 이를 포함하는 단결정막 증착장치, 웨이퍼 상에 단결정막을 증착하는 방법에 관한 것이다.
오늘날 반도체 소자 제조용 재료로서 광범위하게 사용되고 있는 웨이퍼(wafer)는 다결정의 실리콘을 원재료로 하여 만들어진 단결정 실리콘 박판을 말한다.
이러한 웨이퍼는, 다결정의 실리콘을 단결정 실리콘 잉곳(ingot)으로 성장시키는 성장 공정, 성장된 단결정 실리콘 잉곳을 웨이퍼의 형태로 자르는 슬라이싱 공정, 웨이퍼의 두께를 균일화하여 평면화하는 래핑(lapping) 공정, 기계적인 연마에 의하여 발생한 손상을 제거 또는 완화하는 에칭(etching) 공정, 웨이퍼 표면을 경면화하는 폴리싱(polishing) 공정, 그리고 웨이퍼를 세정하는 세정공정(cleaning) 등을 거쳐 제조된다.
이러한 방법으로 제조된 웨이퍼를 폴리시드 웨이퍼(polished wafer)라 한다.
한편, 상기와 같은 일련의 제조공정을 거쳐 제조된 폴리시드 웨이퍼는 제조되는 도중에 물리적 및 화학적으로 스트레스를 받아 결함이 발생된다. 이러한 웨이퍼의 결함은 별도의 열처리장치(furnace)에서 어닐링(annealing) 공정을 통해 제거되며, 이러한 웨이퍼를 열처리 웨이퍼 또는 어닐드 웨이퍼라 한다.
한편, 에피택셜 웨이퍼(epitaxial wafer)는 폴리시드 웨이퍼 표면에 또 다른 단결정막(또는 "에피층")을 성장시킨 웨이퍼를 말하며, 폴리시드 웨이퍼보다 표면 결함이 적고, 불순물의 농도나 종류의 제어가 가능한 특성을 갖는 웨이퍼이다. 상기 에피층은 순도가 높고 결정 특성이 우수하여 고집적화되고 있는 반도체 장치의 수율 및 소자 특성 향상에 유리한 장점을 갖는다.
도 1은 종래의 에피택셜 웨이퍼를 제조하기 위한 단결정막 증착장치의 개략적인 단면도이다.
단결정막 증착장치(1)는 이송 챔버(10)와, 로드락 챔버(20, 30)와, 공정 챔버(40)와, 가스분사유닛(50)을 갖는다.
이송 챔버(10)의 내부에는 수용부(11)가 형성되어 있으며, 이 수용부(11)에는 이송아암(12)이 설치된다. 이송아암(12)은 이송 챔버(10), 로드락 챔버(20, 30), 공정 챔버(40) 사이에서 웨이퍼(W)를 이송한다.
로드락 챔버(20, 30)는 2개 구비될 수 있다. 이중 하나의 로드락 챔버(20)에는 단결정막이 증착되기 전의 웨이퍼(W)가 저장되며, 다른 하나의 로드락 챔버(30)에는 단결정막이 증착된 웨이퍼(W)가 저장될 수 있다. 각 로드락 챔버(20, 30)는 이송 챔버(10)의 측면에 결합되며, 게이트(G)를 통해 이송 챔버(10)와 연결된다.
공정 챔버(40)는 단결정막 증착공정이 진행되는 곳이다. 공정 챔버(40)는 이송 챔버(10)의 측면에 결합되며, 게이트(G)를 통해 이송 챔버(10)와 연결된다. 공정 챔버(40)는 그 내부에 웨이퍼(W)가 배치되는 수용부(41)를 갖는다. 공정 챔버(40)의 일측면에는 웨이퍼(W) 상으로 소스가스를 분사하는 가스분사유닛(50)이 위치하고, 반대쪽 측면에는 소스가스가 배출되는 배기장치(43)가 설치되어 있다.
종래의 경우, 폴리시드 웨이퍼를 제작하는 공정 중에 웨이퍼가 받았던 물리적, 화학적 스트레스를 안정화시키기 위해 별도의 어닐링 공정을 도입하고 있다. 이러한 별도의 어닐링 공정을 두었을 경우, 전체적인 웨이퍼의 제조가 복잡해지고, 웨이퍼의 제조시간이 증가되고, 별도의 어닐링 장비의 운용으로 인해 웨이퍼의 제작비용이 증가되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기 사정을 감안하여 발명한 것으로, 웨이퍼의 어닐링을 위한 별도의 장치 및 공정을 두지 않고, 단결정막 증착장치에서 웨이퍼가 대기하는 동안 어닐링 공정을 진행할 수 있도록 하기 위한 로드락챔버 및 이를 포함하는 단결정막 증착장치, 웨이퍼 상에 단결정막을 증착하는 방법을 제공하고자 함에 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 의하면, 에피택셜 성장이 이루어지는 공정챔버에 연결되어, 웨이퍼의 출입이 가능한 로드락 챔버는, 복수의 웨이퍼를 안착할 수 있는 웨이퍼 거치대; 상기 로드락 챔버 내부로 분위기가스를 공급하는 가스공급부; 상기 웨이퍼를 가열하는 가열부; 상기 로드락 챔버 내부를 펌핑하는 펌핑부; 를 포함하고, 상기 웨이퍼는 상기 분위기가스 하에서 가열되어 어닐링되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 웨이퍼 거치대를 수용하는 어닐링 튜브; 를 더 포함하고, 상기 가열부는 상기 어닐링 튜브를 가열하여 웨이퍼를 가열하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가열부는 할로겐 램프를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분위기가스는 불활성가스인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가스공급부는 퍼지가스를 공급하는 것을 특징으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 의하면, 단결정막 증착장치는, 상기 로드락 챔버; 상기 로드락 챔버와 인접하게 배치되어, 웨이퍼가 안착되는 공간을 갖는 공정 챔버; 상기 공정 챔버 내의 상기 웨이퍼로 소스가스를 공급하여 단결정막을 증착하기 위한 가스분사유닛; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단결정막 증착장치는 단결정막이 증착된 웨이퍼를 수용하기 위한 제2 로드락 챔버; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 로드락 챔버는, 복수의 웨이퍼를 안착할 수 있는 웨이퍼 거치대; 상기 제2 로드락 챔버 내부로 분위기가스를 공급하는 가스공급부; 상기 웨이퍼를 가열하는 가열부; 상기 제2 로드락 챔버 내부를 펌핑하는 펌핑부; 를 포함하고, 상기 웨이퍼는 상기 제2 로드락 챔버 내의 상기 분위기가스 하에서 가열되어 어닐링되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 의하면, 웨이퍼 상에 단결정막을 증착하기 위한 방법에 있어서, 로드락 챔버 내에 안착된 웨이퍼를 가열하여 어닐링하는 단계; 상기 로드락 챔버 내의 웨이퍼를 공정 챔버로 이송하는 단계; 상기 공정 챔버 내의 웨이퍼 상에 소스가스를 공급하여 단결정막을 증착하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 어닐링하는 단계 전에 상기 로드락 챔버 내부를 펌핑하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 어닐링하는 단계에서는 다수의 웨이퍼가 동시에 어닐링되는 것을 특징으로 한다.
또한, 단결정막이 증착된 웨이퍼를 제2 로드락 챔버 내로 이송하는 단계; 상기 제2 로드락 챔버 내에 안착된 웨이퍼를 가열하여 어닐링하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 웨이퍼의 어닐링을 위한 별도의 장치 및 공정을 두지 않음으로써, 공정 시간의 단축, 공정 비용 및 장치 비용을 절감할 수 있는 로드락챔버 및 이를 포함하는 단결정막 증착장치, 웨이퍼 상에 단결정막을 증착하는 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 에피택셜 웨이퍼를 제조하기 위한 단결정막 증착장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에피택셜 웨이퍼를 제조하기 위한 단결정막 증착장치의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로드락 챔버를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 4은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로드락 챔버를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 상에 단결정막을 증착하기 위한 방법을 순차적으로 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에피택셜 웨이퍼를 제조하기 위한 단결정막 증착장치의 개략적인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에피택셜 웨이퍼를 제조하기 위한 단결정막 증착장치의 개략적인 단면도이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.
제1 실시예
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에피택셜 웨이퍼를 제조하기 위한 단결정막 증착장치의 개략적인 단면도이다.
에피택셜 웨이퍼는 폴리시드 웨이퍼(polished wafer) 표면에 또 다른 단결정막을 성장시킨 웨이퍼를 말한다. 에피택셜 웨이퍼는 기존의 실리콘 웨이퍼보다 표면 결함이 적고, 불순물의 농도나 종류의 제어가 가능한 특성을 갖는 웨이퍼이다. 이러한 단결정막은 순도가 높고 결정 특성이 우수하여 고집적화되고 있는 반도체 장치의 수율 및 소자 특성 향상에 유리한 장점을 갖는다.
한편, 폴리시드 웨이퍼는, 성장된 단결정 실리콘 잉곳을 웨이퍼의 형태로 자르는 슬라이싱 공정, 웨이퍼의 두께를 균일화하여 평면화하는 래핑(lapping) 공정, 기계적인 연마에 의하여 발생한 손상을 제거 또는 완화하는 에칭(etching) 공정, 웨이퍼 표면을 경면화하는 폴리싱(polishing) 공정, 그리고 웨이퍼를 세정하는 세정 공정(cleaning) 등을 거쳐 제조된다. 또한, 폴리시드 웨이퍼는 제조되는 도중에 물리적 및 화학적으로 스트레스를 받아 생긴 결함을 제거하고, BMD(Bulk Mirco Defect; 벌크 결함)핵을 생성시키기 위해 별도의 열처리 장치에서 어닐링(annealing) 공정을 거쳐 열처리 웨이퍼(또는 어닐드 웨이퍼)가 된다.
본 발명에서는 종래에 열처리 웨이퍼를 제조하는 과정에서 별도의 열처리 장치에서 이루어지던 어닐링 공정을 에피택셜 웨이퍼를 제조하기 위한 단결정막 증착장치에서 이루어지도록 한다. 이러한 어닐링 공정은 단결정막 증착장치에 구비되는 로드락 챔버(load lock chamber)에서 이루어질 수 있다.
실시예에 따른 단결정막 증착장치(100)는 이송 챔버(110), 로드락 챔버(120, 130), 공정 챔버(140), 가스분사유닛(150) 등을 갖는다.
이송 챔버(110)의 내부에는 수용부(111)가 형성되어 있으며, 이 수용부(111)에는 이송아암(112)이 설치된다. 이송아암(112)은 이송챔버(110), 로드락 챔버(120, 130), 공정 챔버(140) 사이에서 웨이퍼(W)를 이송한다.
로드락 챔버(120, 130)는 이송챔버(110)의 일측에 2개 구비될 수 있다. 일반적으로 로드락 챔버(120, 130)는 단결정막 증착이 이루어지는 공정 챔버(140)에 연결되어, 웨이퍼(W)의 대기장소로 활용된다.
이 중 하나의 로드락 챔버(120)에는 단결정막이 증착되기 전의 웨이퍼(W)가 저장되며, 다른 하나의 로드락 챔버(130)(또는, 제2 로드락 챔버)에는 단결정막이 증착된 웨이퍼(W)가 저장될 수 있다. 각 로드락 챔버(120, 130)는 게이트(G)를 통해 이송챔버(110)와 연결된다.
어닐링 공정은 단결정막이 증착되기 전의 웨이퍼(W)가 저장되는 로드락 챔버(120)에서 진행될 수 있다. 로드락 챔버(120)에는 어닐링 공정시 웨이퍼(W)를 가열하기 위한 가열부(123)가 구비된다. 로드락 챔버(120)의 구체적인 구성은 후술하기로 한다.
이와 같이, 어닐링 공정이 단결정막 증착장치(100)에 구비되는 로드락 챔버(120)에서 진행됨으로써, 폴리시드 웨이퍼를 제작하고 나서 별도의 열처리 장치에서 어닐링 공정을 거치지 않고 웨이퍼(W)는 바로 단결정막 증착장치(100)로 이송될 수 있다. 웨이퍼(W)는 단결정막이 증착되기 전에 로드락 챔버(120)에서 대기하게 되는데, 이러한 대기시간을 활용하여 웨이퍼(W)에 대한 어닐링 공정을 진행하게 된다. 또한, 종래에는 별도의 열처리 장치에서 어닐링 공정을 진행하였는데, 본 발명에서는 로드락 챔버(120)에 웨이퍼(W)를 어닐링 하기 위한 일부의 구성만 추가함으로써 어닐링 공정을 진행할 수 있다. 따라서, 공정이 간소화되어 전체 웨이퍼(W)를 제작하는 시간이 단축되고, 별도의 열처리 장치를 구비하지 않음으로 인해 웨이퍼(W)의 제작 비용을 절감할 수 있게 된다.
로드락 챔버(120)에서 어닐링 공정을 마친 웨이퍼(W)는 이송아암(112)에 의해 공정 챔버(140)로 이송된다. 공정 챔버(140)에서는 소스가스에 의한 단결정막 증착공정이 진행된다. 웨이퍼(W) 상에 단결정막을 증착시키는 소스가스는 사염화규소(SiCl4), 삼염화실란(SiHCl3, Trichlorosilane, TCS), 이염화실란(SiH2Cl2, Dichlorosilane) 또는 실란(SiH4) 등과 같이 실리콘(Si)이 함유된 다양한 소스가스들 중 어느 하나일 수 있다. 또한, 소스가스는 원활한 이송을 위해 비활성가스인 질소(N2) 또는 수소(H2)와 같은 캐리어가스에 의해 이송된다.
공정 챔버(140)는 이송 챔버(110)의 측면에 결합되며, 게이트(G)를 통해 이송 챔버(110)와 연결된다. 공정 챔버(140)는 그 내부에 웨이퍼(W)가 배치되는 수용부(141)를 갖는다.
공정 챔버(140)의 일측면에는 웨이퍼(W) 상으로 소스가스를 분사하는 가스분사유닛(150)이 위치하고, 반대쪽 측면에는 소스가스가 배출되는 배기장치(143)가 설치되어 있다. 가스분사유닛(150)에는 소스가스를 분사하기 위한 인젝터(152)가 구비된다.
공정 챔버(140)에서 단결정막이 증착된 웨이퍼(W)는 이송아암(112)에 의해 로드락 챔버(130)로 이송되어 냉각된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로드락 챔버를 도시하는 개략적인 단면도이다.
실시예에 따른 로드락 챔버(120)는 웨이퍼 거치대(121), 가스공급부(122), 가열부(123), 펌핑부(125)를 포함한다.
웨이퍼 거치대(121)는 복수의 웨이퍼(W)를 안착시킬 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 웨이퍼 거치대(121)는 25매의 웨이퍼(W)를 안착시킬 수 있도록 구성된다. 종래의 로드락 챔버는 웨이퍼(W)를 한 장씩 로딩하도록 구성되지만, 본 발명의 로드락 챔버(120)는 일반적으로 사용되는 카세트(cassette)에 수용되는 매수와 같이 25매를 동시에 웨이퍼 거치대(121)에 안착시킬 수 있도록 구성된다. 이는 로드락 챔버(120)에서 여러 장의 웨이퍼(W)를 한번에 어닐링하여 공정시간 및 비용을 단축시킬 수 있도록 하기 위함이다.
로드락 챔버(120)에서 어닐링을 마친 웨이퍼(W)는 단결정막 성장을 위해 한 장씩 공정 챔버로 이송된다.
가스공급부(122)는 로드락 챔버(120) 내부로 분위기가스를 공급한다. 어닐링 공정은 분위기가스 하에서 진행된다. 분위기가스는 예를 들어, 아르곤(Ar)과 같은 불활성 가스가 바람직하다. 분위기가스가 불활성 가스가 아닌 경우, 분위기가스가 웨이퍼(W) 표면과 반응하여 다른 물질을 생성할 수 있기 때문이다. 가스공급부(122)는 웨이퍼(W)에 대한 어닐링이 끝난 후에는 이물질 제거 및 냉각을 위해 로드락 챔버(120) 내로 퍼지가스(purge gas)를 공급할 수 있다. 이러한 퍼지가스로는 N2가 공급될 수 있다.
가열부(123)는 로드락 챔버(120)의 벽면 주위로 설치되어 어닐링 공정시 웨이퍼(W)에 열을 가한다. 가열부(123)는 공정시간의 단축을 위해 온도의 증가속도가 빠른 할로겐 램프를 사용할 수 있다.
펌핑부(125)는 로드락 챔버(120) 내부를 펌핑하여 외기 가스 및 이물질을 제어하는 역할을 한다. 로드락 챔버(120) 내의 가스 및 이물질은 펌핑부(125)에 의해 펌핑되어 배출구(124)를 통해 빠져나간다.
도 4은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로드락 챔버를 도시하는 개략적인 단면도이다.
실시예에 따른 로드락 챔버(220)는 웨이퍼 거치대(221), 가스공급부(222), 가열부(223), 펌핑부(225), 어닐링 튜브(226)를 포함한다.
웨이퍼 거치대(221), 가스공급부(222), 가열부(223), 펌핑부(225)의 구성은 도 3에 도시된 로드락 챔버(120)의 대응하는 구성과 대체로 동일하다.
본 실시예에서는 어닐링 튜브(226)가 구비되어, 웨이퍼 거치대(221)를 내부에 수용하도록 구성된다. 따라서, 가열부(223)는 웨이퍼(W)를 직접 가열하지 않고 어닐링 튜브(226)를 통해 열을 웨이퍼(W)로 전달하도록 구성된다. 어닐링 튜브(226)는 열을 잘 전도할 수 있는 재질로 구성된다.
어닐링 튜브(226)의 상단은 가스공급부(222)와 연결되어, 분위기가스 또는 퍼지가스가 어닐링 튜브(226) 내로 공급될 수 있다. 어닐링 튜브(226)의 하단은 펌핑부(225)와 연결되어 배출구(224)를 통해 어닐링 튜브(226) 내부의 가스 등을 외부로 배출할 수 있다. 또한, 어닐링 튜브(226)의 일측은 웨이퍼(W)의 출입을 위해 개방되도록 구성된다.
가열부(223)는 어닐링 튜브(226)를 가열하도록 구성된다. 가열부(223)는 어닐링 튜브(226)의 외주면을 소정 간격 이격된 상태로 감싸도록 구성될 수 있다.
가열부(223)에 의한 가열 온도 및 시간, 냉각 속도 및 시간, 그리고 어닐링 튜브(226) 내로의 분위기가스의 유입으로 인해, 어닐링 튜브(226) 내의 웨이퍼(W)는 어닐링된다. 이러한 어닐링 공정을 통해 일련의 제조공정을 거치는 동안 웨이퍼(W)가 받았던 물리적, 화학적 스트레스가 안정화된다.
이하에서는 도 2, 도 3 및 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 상에 단결정막을 증착하기 위한 방법에 대해 설명하기로 한다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 상에 단결정막을 증착하기 위한 방법을 순차적으로 나타내는 흐름도이다.
먼저, 로드락 챔버(120) 내의 웨이퍼 거치대(121)에 웨이퍼(W)를 안착한다(S10). 이때, 웨이퍼(W)는 25매가 한꺼번에 웨이퍼 거치대(121)에 안착될 수 있다.
다음으로, 펌핑부(125)는 로드락 챔버(120) 내부를 펌핑할 수 있다(S20). 이는 웨이퍼(W) 및 로드락 챔버(120) 내부의 외기 가스를 펌핑하여 제거하기 위한 것이다.
다음으로, 가열부(123)에 의해 웨이퍼(W)를 가열하여 어닐링 공정을 진행한다(S30). 이때, 가스공급부(122)는 로드락 챔버(120) 내부로 분위기가스, 예를 들어 아르곤(Ar)을 공급하여 분위기가스 하에서 어닐링 공정이 진행되도록 한다.
다음으로, 어닐링 공정이 끝나면, 펌핑부(125)가 로드락 챔버(120) 내부를 펌핑하여 내부의 가스 및 이물질을 제거할 수 있다(S40).
다음으로, 가스공급부(122)는 퍼지가스, 예를 들어 N2를 공급하여 로드락 챔버(120) 내부의 이물질 등을 제거하면서 어닐링 공정에 의해 가열된 웨이퍼(W)를 냉각시킨다(S50). 이로써, 로드락 챔버(120)에서의 어닐링 공정은 완료된다.
다음으로, 이송 챔버(110) 내부에 설치된 이송아암(112)에 의해 웨이퍼(W)를 한 장씩 공정 챔버(140)로 이송한다(S60).
다음으로, 공정 챔버(140) 내에서 소스가스의 공급에 의해 웨이퍼(W) 상에 에피택셜 성장에 의해 단결정막을 증착시킨다(S70).
다음으로, 단결정막 증착이 완료되면, 이송아암(112)은 웨이퍼(W)를 다른 로드락 챔버(130)로 이송하고(S80), 로드락 챔버(130) 내에서 웨이퍼(W)는 냉각된다(S90).
제2 실시예
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에피택셜 웨이퍼를 제조하기 위한 단결정막 증착장치의 개략적인 단면도이다.
실시예에 따른 단결정막 증착장치(300)는 제1 로드락 챔버(또는 로드락 챔버)(320), 제2 로드락 챔버(330), 이송 챔버(310), 공정 챔버(340), 가스분사유닛(350) 등을 갖는다.
이송 챔버(310)의 내부에는 수용부(311)가 형성되어 있으며, 이 수용부(311)에는 이송아암(312)이 설치된다. 이송아암(312)은 이송챔버(310), 제1 및 제2 로드락 챔버(320, 330), 공정 챔버(340) 사이에서 웨이퍼(W)를 이송한다.
일반적으로, 제1 및 제2 로드락 챔버(320, 330)는 단결정막 증착이 이루어지는 공정 챔버(340)에 연결되어, 웨이퍼(W)의 대기장소로 활용된다.
제1 로드락 챔버(320)에는 단결정막이 증착되기 전의 웨이퍼(W)가 저장되며, 제2 로드락 챔버(330)에는 단결정막이 증착된 웨이퍼(W)가 저장될 수 있다. 제1 및 제2 로드락 챔버(320, 330)는 게이트(G)를 통해 이송챔버(310)와 연결된다.
제1 로드락 챔버(320)에 저장되어 있던 웨이퍼(W)는 이송아암(312)에 의해 공정 챔버(340)로 이송된다. 공정 챔버(340)는 이송 챔버(310)의 측면에 결합되며, 게이트(G)를 통해 이송 챔버(310)와 연결된다. 공정 챔버(340)는 그 내부에 웨이퍼(W)가 배치되는 수용부(341)를 갖는다.
공정 챔버(340)에서는 소스가스에 의한 단결정막 증착공정이 진행된다. 공정 챔버(340)의 일측면에는 웨이퍼(W) 상으로 소스가스를 분사하는 가스분사유닛(350)이 위치하고, 반대쪽 측면에는 소스가스가 배출되는 배기장치(343)가 설치되어 있다. 가스분사유닛(350)에는 소스가스를 분사하기 위한 인젝터(352)가 구비된다.
공정 챔버(340)에서 단결정막이 증착된 웨이퍼(W)는 이송아암(312)에 의해 제2 로드락 챔버(330)로 이송된다.
본 실시예에서, 어닐링 공정은 단결정막이 증착된 후의 웨이퍼(W)가 저장되는 제2 로드락 챔버(330)에서 진행될 수 있다. 제2 로드락 챔버(330)에는 어닐링 공정시 웨이퍼(W)를 가열하기 위한 가열부(333)가 구비된다. 제2 로드락 챔버(320)의 구체적인 구성은 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 로드락 챔버(120, 220)와 대체로 동일하다.
이와 같이, 어닐링 공정이 단결정막 증착장치(300)에 구비되는 제2 로드락 챔버(330)에서 진행됨으로써, 폴리시드 웨이퍼를 제작하고 나서 별도의 열처리 장치에서 어닐링 공정을 거치지 않고 웨이퍼(W)는 바로 단결정막 증착장치(300)로 이송될 수 있다. 웨이퍼(W)는 단결정막이 증착된 후 제2 로드락 챔버(330)에서 대기하게 되는데, 이러한 대기시간을 활용하여 웨이퍼(W)에 대한 어닐링 공정을 진행하게 된다. 또한, 종래에는 별도의 열처리 장치에서 어닐링 공정을 진행하였는데, 본 발명에서는 제2 로드락 챔버(330)에 웨이퍼(W)를 어닐링 하기 위한 일부의 구성만 추가함으로써 어닐링 공정을 진행할 수 있다. 따라서, 공정이 간소화되어 전체 웨이퍼(W)를 제작하는 시간이 단축되고, 별도의 열처리 장치를 구비하지 않음으로 인해 웨이퍼(W)의 제작 비용을 절감할 수 있게 된다.
제3 실시예
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에피택셜 웨이퍼를 제조하기 위한 단결정막 증착장치의 개략적인 단면도이다.
실시예에 따른 단결정막 증착장치(400)는 제1 로드락 챔버(또는 로드락 챔버)(420), 제2 로드락 챔버(430), 이송 챔버(410), 공정 챔버(440), 가스분사유닛(450) 등을 갖는다.
이송 챔버(410)의 내부에는 수용부(411)가 형성되어 있으며, 이 수용부(411)에는 이송아암(412)이 설치된다. 이송아암(412)은 이송챔버(410), 로드락 챔버(420, 430), 공정 챔버(440) 사이에서 웨이퍼(W)를 이송한다.
제1 및 제2 로드락 챔버(420, 430)는 단결정막 증착이 이루어지는 공정 챔버(440)에 연결되어, 웨이퍼(W)의 대기장소로 활용된다. 이 중 제1 로드락 챔버(420)에는 단결정막이 증착되기 전의 웨이퍼(W)가 저장되며, 제2 로드락 챔버(430)에는 단결정막이 증착된 웨이퍼(W)가 저장될 수 있다. 제1 및 제2 로드락 챔버(420, 430)는 게이트(G)를 통해 이송챔버(410)와 연결된다.
단결정막이 증착되기 전의 웨이퍼(W)가 저장되는 제1 로드락 챔버(420)에서 어닐링 공정이 진행될 수 있다. 제1 로드락 챔버(420)에는 어닐링 공정시 웨이퍼(W)를 가열하기 위한 가열부(423)가 구비된다. 제1 로드락 챔버(420)의 구체적인 구성은 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 로드락 챔버(120, 220)와 대체로 동일하다.
제1 로드락 챔버(420)에서 어닐링 공정을 마친 웨이퍼(W)는 이송아암(412)에 의해 공정 챔버(440)로 이송된다. 공정 챔버(440)에서는 소스가스에 의한 단결정막 증착공정이 진행된다.
공정 챔버(440)는 이송 챔버(410)의 측면에 결합되며, 게이트(G)를 통해 이송 챔버(410)와 연결된다. 공정 챔버(440)는 그 내부에 웨이퍼(W)가 배치되는 수용부(441)를 갖는다.
공정 챔버(440)의 일측면에는 웨이퍼(W) 상으로 소스가스를 분사하는 가스분사유닛(450)이 위치하고, 반대쪽 측면에는 소스가스가 배출되는 배기장치(443)가 설치되어 있다. 가스분사유닛(450)에는 소스가스를 분사하기 위한 인젝터(452)가 구비된다.
공정 챔버(440)에서 단결정막이 증착된 웨이퍼(W)는 이송아암(412)에 의해 제2 로드락 챔버(430)로 이송된다. 어닐링 공정은 제2 로드락 챔버(430)에서도 진행될 수 있다. 제2 로드락 챔버(430)에는 어닐링 공정시 웨이퍼(W)를 가열하기 위한 가열부(433)가 구비된다. 제2 로드락 챔버(420)의 구체적인 구성은 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 로드락 챔버(120, 220)와 대체로 동일하다.
이와 같이, 어닐링 공정이 단결정막 증착장치(400)에 구비되는 제1 및 제2 로드락 챔버(420, 430)에서 진행됨으로써, 폴리시드 웨이퍼를 제작하고 나서 별도의 열처리 장치에서 어닐링 공정을 거치지 않고 웨이퍼(W)는 바로 단결정막 증착장치(400)로 이송될 수 있다. 웨이퍼(W)는 단결정막의 증착 전후에 제1 및 제2 로드락 챔버(420, 430)에서 대기하게 되는데, 이러한 대기시간을 활용하여 웨이퍼(W)에 대한 어닐링 공정을 진행하게 된다. 또한, 종래에는 별도의 열처리 장치에서 어닐링 공정을 진행하였는데, 본 발명에서는 제1 및 제2 로드락 챔버(420, 430)에 웨이퍼(W)를 어닐링 하기 위한 일부의 구성만 추가함으로써 어닐링 공정을 진행할 수 있다. 따라서, 공정이 간소화되어 전체 웨이퍼(W)를 제작하는 시간이 단축되고, 별도의 열처리 장치를 구비하지 않음으로 인해 웨이퍼(W)의 제작 비용을 절감할 수 있게 된다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
100 : 단결정막 증착장치 110 : 이송 챔버
111 : 수용부 112 : 이송아암
120, 130 : 로드락 챔버 121 : 웨이퍼 거치대
122 : 가스공급부 123 : 가열부
124 : 배출구 125 : 펌핑부
140 : 공정 챔버 141 : 수용부
143 : 배기장치 150 : 가스분사유닛
152 : 인젝터 226 : 어닐링 튜브
W : 웨이퍼 G : 게이트

Claims (12)

  1. 에피택셜 성장이 이루어지는 공정챔버에 연결되어, 웨이퍼의 출입이 가능한 로드락 챔버에 있어서,
    복수의 웨이퍼를 안착할 수 있는 웨이퍼 거치대;
    상기 로드락 챔버 내부로 분위기가스를 공급하는 가스공급부;
    상기 웨이퍼를 가열하는 가열부;
    상기 로드락 챔버 내부를 펌핑하는 펌핑부;
    를 포함하고,
    상기 웨이퍼는 상기 분위기가스 하에서 가열되어 어닐링되도록 구성된 것을 특징으로 하는 로드락 챔버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 웨이퍼 거치대를 수용하는 어닐링 튜브;
    를 더 포함하고,
    상기 가열부는 상기 어닐링 튜브를 가열하여 웨이퍼를 가열하도록 구성된 것을 특징으로 하는 로드락 챔버.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가열부는 할로겐 램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 로드락 챔버.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분위기가스는 불활성가스인 것을 특징으로 하는 로드락 챔버.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가스공급부는 퍼지가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 로드락 챔버.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 로드락 챔버;
    상기 로드락 챔버와 인접하게 배치되어, 웨이퍼가 안착되는 공간을 갖는 공정 챔버;
    상기 공정 챔버 내의 상기 웨이퍼로 소스가스를 공급하여 단결정막을 증착하기 위한 가스분사유닛;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정막 증착장치.
  7. 제6항에 있어서,
    단결정막이 증착된 웨이퍼를 수용하기 위한 제2 로드락 챔버;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정막 증착장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 로드락 챔버는,
    복수의 웨이퍼를 안착할 수 있는 웨이퍼 거치대;
    상기 제2 로드락 챔버 내부로 분위기가스를 공급하는 가스공급부;
    상기 웨이퍼를 가열하는 가열부;
    상기 제2 로드락 챔버 내부를 펌핑하는 펌핑부;
    를 포함하고,
    상기 웨이퍼는 상기 제2 로드락 챔버 내의 상기 분위기가스 하에서 가열되어 어닐링되도록 구성된 것을 특징으로 하는 단결정막 증착장치.
  9. 웨이퍼 상에 단결정막을 증착하기 위한 방법에 있어서,
    로드락 챔버 내에 안착된 웨이퍼를 가열하여 어닐링하는 단계;
    상기 로드락 챔버 내의 웨이퍼를 공정 챔버로 이송하는 단계;
    상기 공정 챔버 내의 웨이퍼 상에 소스가스를 공급하여 단결정막을 증착하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 상에 단결정막을 증착하기 위한 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 어닐링하는 단계 전에 상기 로드락 챔버 내부를 펌핑하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 상에 단결정막을 증착하기 위한 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 어닐링하는 단계에서는 다수의 웨이퍼가 동시에 어닐링되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 상에 단결정막을 증착하기 위한 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    단결정막이 증착된 웨이퍼를 제2 로드락 챔버 내로 이송하는 단계;
    상기 제2 로드락 챔버 내에 안착된 웨이퍼를 가열하여 어닐링하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 상에 단결정막을 증착하기 위한 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109273392A (zh) * 2018-09-08 2019-01-25 浙江求是半导体设备有限公司 一种晶片传送装置

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