KR20220053605A - Cvd-반응기 시스템의 로딩 모듈 - Google Patents

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KR20220053605A
KR20220053605A KR1020227008598A KR20227008598A KR20220053605A KR 20220053605 A KR20220053605 A KR 20220053605A KR 1020227008598 A KR1020227008598 A KR 1020227008598A KR 20227008598 A KR20227008598 A KR 20227008598A KR 20220053605 A KR20220053605 A KR 20220053605A
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폴 니슐러
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아익스트론 에스이
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Abstract

본 발명은 하나 또는 복수의 기판(19)을 처리하기 위한 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 하나 또는 복수의 공정 모듈(3, 3’, 3’’), 이송 모듈(2), 수납 모듈(21), 로딩- 및 언로딩 락(loading- and unloading lock)(4) 및 로딩 모듈(loading module)(1)을 포함하고, 상기 하나 또는 복수의 공정 모듈은 서셉터(10)를 수용하기 위한 각각 하나의 공정 챔버(20)를 포함하고, 상기 이송 모듈은 서셉터(10)를 파지하기 위한 그리핑 요소(gripping element)(9)를 포함하며, 상기 수납 모듈은 복수의 냉각 가능한 수납 위치(5)를 포함하고, 상기 로딩- 및 언로딩 락을 통해 서셉터(10)가 외부로부터 상기 이송 모듈(2)의 핸들링 볼륨(handling volume)(22) 내로 제공 가능하며, 상기 로딩 모듈 내에서 서셉터들(10)에 상기 하나 또는 복수의 기판(19)이 로드되고 서셉터들로부터 상기 하나 또는 복수의 기판이 언로드될 수 있다. 상기 장치의 모듈들을 공간 절약 방식으로 배치하기 위해, 상기 로딩 모듈(1), 로딩- 및 언로딩 락(4) 및 수납 모듈(21)은 수직으로 서로 겹쳐서 배치되도록 제안된다.

Description

CVD-반응기 시스템의 로딩 모듈
본 발명은 예를 들어 하나 또는 복수의 기판 또는 다른 물체들을 처리하기 위한 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 하나 또는 복수의 공정 모듈, 이송 모듈, 수납 모듈, 로딩- 및 언로딩 락(loading- and unloading lock) 및 로딩 모듈(loading module)을 포함하고, 상기 하나 또는 복수의 공정 모듈은 서셉터를 수용하기 위한 각각 하나의 공정 챔버를 포함하고, 상기 이송 모듈은 물체, 예를 들어 서셉터를 파지하기 위한 그리핑 요소(gripping element)를 포함하며, 상기 수납 모듈은 복수의 냉각 가능한 또는 가열 가능한 수납 위치, 특히 서셉터 수납 위치를 포함하고, 상기 로딩- 및 언로딩 락을 통해 물체, 예를 들어 서셉터가 외부로부터 상기 이송 모듈의 핸들링 볼륨(handling volume) 내로 제공 가능하며, 상기 로딩 모듈 내에서 물체들이 준비될 수 있는데, 예를 들어 서셉터들에 상기 하나 또는 복수의 기판이 로드되고 서셉터들로부터 상기 하나 또는 복수의 기판이 언로드될 수 있다.
더 나아가 본 발명은 수납 모듈, 로딩- 및 언로딩 락 및 로딩 모듈로 구성된 배열체에 관한 것으로, 상기 수납 모듈은 복수의 냉각 가능한 수납 위치를 포함하고, 상기 로딩- 및 언로딩 락을 통해 물체, 예를 들어 서셉터가 외부로부터 이송 모듈의 핸들링 볼륨 내로 제공 가능하며, 상기 로딩 모듈 내에서 물체들이 준비될 수 있는데, 예를 들어 서셉터들에 하나 또는 복수의 기판이 로드되고 서셉터들로부터 하나 또는 복수의 기판이 언로드될 수 있다.
더 나아가 본 발명은, 특히 처리 공정을 포함하는, 상기 유형의 장치의 CVD-반응기의 공정 챔버의 로드 및 언로드를 위한 방법에 관한 것이다.
EP 1 124 252 A1호는 복수의 공정 챔버, 로딩- 및 언로딩 락 및 수납 모듈들을 포함하는, 기판들을 처리하기 위한 장치를 기술한다. 이송 모듈 내에 배치된 그리핑 요소에 의해 기판들은 공정 챔버들, 로딩- 및 언로딩 락 및 수납 모듈 사이에서 운반될 수 있다. 복수의 수납 모듈 및 로딩- 및 언로딩 락은 수직으로 서로 겹쳐서 배치되어 있다.
US 6192601 B1호는 복수의 CVD-반응기를 포함하는 장치를 기술하는데, 상기 CVD-반응기들은 핸들링 볼륨의 둘레를 둘러싸며 배치되어 있고, 각각 상기 핸들링 볼륨 쪽을 향하는 개구들을 포함한다. 상기 핸들링 볼륨 내에는 그리핑 요소가 배치되어 있고, 상기 그리핑 요소에 의해 기판들은 상기 CVD-반응기들의 공정 챔버들 내로 제공될 수 있다. 또한, 그 내부에 코팅된 기판들이 중간 저장될 수 있는 중간 저장 장치가 제공되어 있다.
DE 102013101777 A1호는 CVD-설비의 로드 및 언로드를 위한 장치를 기술한다. 그리핑 요소에 의해 기판들을 지지하는 서셉터들은 CVD-반응기의 공정 챔버 내로, 그리고 CVD-반응기의 공정 챔버로부터 외부로 운반될 수 있다.
WO 2011 / 138315 A1호는 그리핑 요소에 의해 CVD-반응기의 공정 챔버 내로 제공 가능한 서셉터들을 수납하기 위한 매거진(magazine)을 기술하고, 이때 상기 매거진은 복수의 서로 겹쳐서 배치된 서셉터 수납 위치를 포함한다.
CN 102212877 B호는 서셉터 저장 위치로부터 CVD-반응기의 공정 챔버 내로 서셉터들을 변위시키기 위해 상기 서셉터들을 핸들링하기 위한 장치 기술한다.
CN 207418863 U호는 서로 겹쳐서 배치된 챔버들을 포함하는, 서셉터들을 저장하기 위한 배열체를 기술하고, 이때 상기 챔버들 또는 상기 챔버들 내에 배치된 서셉터들을 냉각시키기 위해 냉각 요소들이 제공되어 있다.
본 발명의 과제는 유사한 종류의 장치를 장치가 필요한 공간과 관련하여 개선하고, 특히 상기 유형의 장치에서 서셉터들의 핸들링을 더 간단하게 설계하는 것이다.
상기 과제는 청구항들에 제시된 발명에 의해 해결되고, 이때 종속 청구항들은 독립 청구항들에 청구된 발명의 바람직한 개선예들뿐만 아니라, 상기 과제의 독립적인 해결책들도 나타낸다.
우선적으로 그리고 실질적으로, 로딩 챔버(loading chamber)가 수직으로 로딩- 및 언로딩 락 및 수납 모듈 위에 배치되어 있도록 제안된다. 로딩- 및 언로딩 락 및 수납 모듈과 함께, 이송 모듈로부터 분리 가능한 일체형의 앙상블(ensemble)이 형성된다. 계속해서, 로딩 모듈, 로딩- 및 언로딩 락 및 수납 모듈이 수직으로 서로 겹쳐서 배치되어 있도록 제안된다. 이와 같은 설계의 결과, 세 개의 부품, 말하자면 로딩 모듈, 로딩- 및 언로딩 락 및 수납 모듈은 동일한 설치면을 이용한다. 이와 같은 모듈들에 의해 이용된 설치면은 상기 세 개의 모듈의 최대의 베이스 면(base surface)에 상응한다. 바람직한 하나의 설계에서 로딩 모듈은 최상에 배치되어 있다. 상기 로딩 모듈은 글로브 박스(glove box)로서 형성될 수 있다. 로딩 모듈은 지지 요소들을 포함하고, 상기 지지 요소들 상에 물체가 놓일 수 있다. 상기 물체는 특히 서셉터이다. 서셉터는 특히 원판형 흑연판에 의해 형성되고, 상기 흑연판의 상부면은 하나 또는 복수의 기판의 수납 위치들을 포함할 수 있다. 상기 하나 또는 복수의 기판은 원판 형태를 가질 수 있다. 상기 수납 위치들은 서셉터의 표면 내 홈들일 수 있다. 서셉터의 하부면은 열 전달을 개선하기 위해 구조화될 수 있다. 그러나 서셉터는 원형과 다른 수평 단면을 가질 수도 있는데, 예를 들어 다각형일 수 있다. 또한, 서셉터는 부채꼴 형태를 가질 수도 있음으로써, 결과적으로 복수의 서셉터가 하나의 원 형태로 채워진다. 상기 유형의 서셉터 설계의 경우, 공정 챔버 내에서 복수의 서셉터가 동시에 사용될 수 있다. 로딩 모듈 바로 아래에는 로딩- 및 언로딩 락이 배치될 수 있다. 그러나 로딩 모듈 바로 아래에 수납 모듈이 배치되어 있을 수도 있다. 그러나 수납 모듈은 로딩- 및 언로딩 락 아래에 배치될 수도 있다. 또한, 수납 모듈은 복수의 서셉터 수납 위치를 포함할 수 있다. 또한, 로딩- 및 언로딩 락은 두 개의 서셉터 수납 위치 사이에 배치되어 있을 수도 있다. 로딩- 및 언로딩 락은 장치 외부로 향하는 개구를 포함하고, 상기 개구는 도어(door)에 의해 폐쇄 가능하다. 이와 같은 개구를 통해 서셉터는 외부로부터 바람직하게 고순도 가스 분위기(purest gas atmosphere)를 포함하는 시스템 내로 제공될 수 있다. 이를 위해, 로딩- 및 언로딩 락의 볼륨은 고순도 가스에 의해 세척 가능하고 경우에 따라 진공화 가능하다. 고순도 가스는 경우에 따라 가열될 수 있음으로써, 결과적으로 상기 고순도 가스는 실온 위의 온도를 갖게 된다. 로딩- 및 언로딩 락은 핸들링 볼륨 쪽으로 향하는, 마찬가지로 도어에 의해 폐쇄 가능한 개구를 포함한다. 두 개의 도어가 동시에 개방되지 못함으로써, 로딩- 및 언로딩 락은 자체 락 기능을 수행한다. 하나 또는 복수의 서셉터 수납 위치는 각각 하나의 챔버를 포함하고, 상기 챔버들은 핸들링 볼륨 쪽으로 개방되어 있다. 이와 같은 개구는 도어에 의해 폐쇄되지 않아도 되지만, 가스 커튼(gas curtain)에 의해 폐쇄 가능할 수 있다. 그러나 이와 같은 개구가 도어에 의해 폐쇄 가능할 수도 있다. 수납 모듈은 온도 제어 장치, 예를 들어 냉각 장치를 포함하고, 상기 냉각 장치는 예를 들어 냉각된 냉각제가 관류하는 냉각제 채널들 또는 냉각제 라인들을 포함한다. 온도 제어 장치는, 상기 온도 제어 장치에 의해 서셉터 수납 위치에 배치된 서셉터로부터 열이 제거될 수 있도록 배치되어 있다. 그러나 열원으로서 형성된 온도 제어 장치는 서셉터에 열을 공급할 수도 있다. 특히 수납 모듈은 복수의 서셉터 수납 위치를 포함하고, 이때 각각의 서셉터 수납 위치는 냉각 요소를 포함하며, 상기 냉각 요소에 의해 상기 서셉터 수납 위치의 챔버 내에 배치된 기판으로부터 열이 제거될 수 있다. 핸들링 볼륨을 포함하는 이송 모듈은 바람직하게 장치의 중앙 위치에 배치되어 있다. 이송 모듈의 수평 단면은 다각형의 수평 단면일 수 있다. 이송 모듈의 수평 단면의 하나 또는 복수의 다각형 에지에 하나 또는 복수의 공정 모듈이 인접한다. 공정 모듈들은 각각 CVD-반응기에 의해 형성된다. 그러나 공정 모듈은 저장 모듈, 혹은 그 내부에서 물체, 예를 들어 서셉터 또는 공정 챔버의 덮개판이 청소 또는 건조될 수 있는 청소 모듈 또는 건조 모듈일 수도 있다. 이송 모듈의 수평 단면의 또 다른 하나의 다각형 에지에는 수납 모듈, 로딩- 및 언로딩 락 및 로딩 모듈로 구성된 배열체가 인접한다. 이와 같은 배열체는 유지 관리 목적으로 이송 모듈로부터 분리될 수 있는 공간 단위를 형성한다. 이송 모듈의 핸들링 볼륨 내부에는 그리핑 요소가 배치되어 있다. 그리핑 요소는, 서셉터를 파지할 수 있도록 형성되어 있는 그리핑 헤드(gripping head), 서로 상대적으로 선회 가능한 하나 또는 복수의 암(arm) 및 상기 암들 중 하나의 암이 선회 운동 가능하게 고정되어 있는 중심축으로 이루어진 배열체이다. 그리핑 요소는 하나 또는 복수의 그리핑 헤드를 포함할 수 있다. 티치 툴(teach tool)이 고려될 수 있다. 그리퍼(gripper)에 의해 서셉터들, 덮개판들 또는 반도체 층들의 제조시 사용되고 특히 CVD-반응기 내에서 사용되는 다른 물체들이 운반될 수 있다. 그리핑 요소는 센서들을 포함할 수도 있다. 특히 그리핑 헤드 및 암들로 구성된 배열체가 중심축을 따라서 수직 방향으로 변위 가능하다. 중심축은 샤프트일 수 있다. 그러나 중심축은 수납 장치일 수도 있는데, 상기 수납 장치에는 암들 중 하나의 암이 지지 되어 있는 수평으로 변위 가능한 캐리지(carriage)가 놓인다. 개별적으로 구동되는 복수의 서로 겹쳐서 배치된 캐리지가 제공될 수 있다. 이와 같은 캐리지들은 텔레스코프(telescope)로 형성될 수도 있다. 그리핑 헤드는 복수의 관절식으로 서로 연결된 암에 배치될 수 있다. 그러나 그리핑 요소는 관절식으로 서로 연결된 암들 대신에 텔레스코핑(telescoping) 가능한 암들을 포함하거나, 또는 선형으로 이동 가능한 헤드를 포함할 수도 있다. 그리핑 헤드는 평면 또는 공간 내에서 특히 2축 테이블식으로 변위 될 수 있다. 그리핑 암은 특히 서로의 내부로 삽입된 암 요소들을 가짐으로써, 결과적으로 상기 암은 선형으로 연장 또는 축소될 수 있다. 그리핑 요소의 수직 변위에 의해 그리핑 헤드는 로딩- 및 언로딩 락, 로딩 모듈 및 수납 위치들, 예를 들어 서셉터 수납 위치들의 수직으로 서로 겹쳐서 배치된 개구들 내로 맞물릴 수 있고, 상기 개구들을 통해 서셉터들을 운반할 수 있다. 그리핑 요소는 전자 제어 장치에 의해 구동 제어될 수 있다. 이를 위해, 특히 전동 액추에이터들(electric actuators)이 제공되어 있고, 상기 전동 액추에이터들에 의해 그리핑 헤드의 수직 변위 및 수평 변위가 수행될 수 있다. 하나 또는 복수의 CVD-반응기는 각각 도어들에 의해 폐쇄 가능한 개구들을 포함하고, 상기 개구들을 통해 그리핑 요소에 의해 기판이 CVD-반응기의 공정 챔버 내로 제공될 수 있다. 앞에서 기술된 도어들은 개구들을 폐쇄 및 개방하기 위해, 마찬가지로 특히 전동 액추에이터들에 의해 작동될 수 있다. 전동 액추에이터들 대신에 공압 또는 유압 액추에이터들이 사용될 수도 있다.
CVD-반응기의 공정 챔버에 물체를 로드하고 공정 챔버로부터 물체를 언로드할 수 있거나, 추가로 하나 또는 복수의 CVD-반응기 내에서 처리 공정, 예를 들어 기판 처리 공정을 실시할 수 있는 본 발명에 따른 방법에 의해, 공정 챔버로부터 취해진 서셉터가 기판의 제거 이전에 냉각되거나, 또는 처리 이전 또는 이후에 가열된다. 로딩 모듈 내에서 서셉터에 하나 또는 복수의 기판이 장착된다. 이는 수동 또는 자동으로 이루어질 수 있다. 첫 번째 경우에 로딩 챔버는 글로브 박스로서 형성될 수 있다. 두 번째 경우에 로딩 챔버 내에 자동 장착기가 제공될 수 있다. 이와 같은 방식으로 하나 이상의 기판이 장착된 서셉터들은 그리핑 요소에 의해 로딩 모듈의 개구로부터 핸들링 볼륨 내로 운반된다. 이와 같은 방식으로 로딩 모듈로부터 취해진 서셉터는 서셉터 수납 위치에 중간 저장될 수 있거나, 또는 곧바로 CVD-반응기의 공정 챔버 내로 제공될 수 있는데, 상기 공정 챔버에서 상기 서셉터로부터 취해진 기판 또는 기판들이 처리된다. 서셉터가 우선 서셉터 수납 위치에 중간 저장되면, 상기 서셉터는 추후에 그리핑 요소에 의해, 기판 또는 기판들이 처리되는 공정 챔버 내로 제공될 수 있다. 이 경우, 기판 또는 기판들 상에 하나 또는 복수의 층이 증착될 수 있다. 이 경우, 바람직하게 Ⅲ. 주족 및 Ⅴ. 주족의 출발 물질들에 의해 Ⅲ-Ⅴ-층들이 기판상에 증착되는 MOCVD-공정이 고려된다. 바람직하게 GaN-층들 또는 Ga, Al, In 혹은 P, N 또는 As를 함유하는 다른 층들이 고려된다. 공정 모듈 내에서 실시된 공정으로 청소 공정, 저장 공정 또는 어닐링 공정(annealing process)이 고려될 수 있다. 물리적인 설비 특성의 디지털화를 위해 반응 공간으로부터 데이터가 확실하게 수집되는 “핑거프린트 공정(fingerprint process)”이 고려될 수도 있다. 처리 공정은 바람직하게 특히 500 ℃ 이상, 700 ℃ 이상 또는 1000 ℃ 이상의 상승한 제1 온도에서 실시된다. 처리 공정 이후에 공정 챔버 내에서 실시된 서셉터의 냉각이 수행될 수 있다. 특히 서셉터는 단지, 바람직하게 >500 ℃인 상승한 제2 온도까지만 냉각된다. 이와 같은 상승한 제2 온도에서 서셉터는 그리핑 요소에 의해 공정 챔버로부터 취해진다. 이를 위해, 핸들링 볼륨 내에, 그리고 상기 핸들링 볼륨에 인접하는 볼륨 내에 불활성 가스 분위기, 예를 들어 H2 또는 N2가 존재한다. 상승한 제2 온도에서 CVD-반응기로부터 취해진 서셉터는 우선 서셉터 수납 위치들 중 하나의 서셉터 수납 위치로 제공되고, 상기 서셉터 수납 위치에서, 상기 서셉터가 예를 들어 100 ℃를 초과하지 않는 냉각 온도에 도달할 때까지, 상기 서셉터로부터 냉각 요소에 의해 열이 제거된다. 그런 다음 상기 방식으로 냉각된 서셉터는 그리핑 요소에 의해 로딩 모듈로 제공될 수 있고, 상기 로딩 모듈에서 코팅된 기판들이 상기 서셉터로부터 취해질 수 있다. 복수의 CVD-반응기의 복수의 공정 챔버 내에서 각각 동일한 공정 단계들이 실시될 수 있다. 그러나 복수의 CVD-반응기 내에서 서로 다른 공정 단계들이 실시될 수도 있다. 하나 또는 복수의 기판이 장착된 서셉터가 단지 각각 하나의 공정 챔버 내로 제공될 수 있다. 이 경우, 서로 다른 CVD-반응기들 내에서 복수의 서셉터의 기판들은 동일하거나, 또는 서로 다른 공정들에서 거의 서로 평행하게 처리된다.
본 발명에 따른 장치 및 본 발명에 따른 방법에 의해 서셉터들만이 운반되지 않는다. 다른 구성 부품들, 예를 들어 덮개판 또는 가스 유입 부재의 덮개가 운반될 수도 있다. 그에 따라 위에 기술된 실시예들은 상응하게 서셉터에 대해서만 적용되는 것이 아니라, MOCVD-반응기의 다른 구성 부품들 또는 공정 챔버 내로 연속적으로 또는 동시에 제공되는 복수의 서셉터에 대해서도 적용되며, 상기 공정 챔버에서 상기 서셉터들에 의해 지지 된 기판들이 열 처리된다. 특히 링들, 기판 캐리어들, 공정 챔버의 벽 구성 부품들 등이 운반된다. CVD-반응기 대신에, 물체들을 청소하는 다른 반응기가 제공될 수도 있다. 이를 위해, 공정 챔버 내로 부식 작용할 수 있는 퍼지 가스들(purge gases)이 공급될 수 있다. 본 발명에 따른 장치에 의해 처리된 부품들로 서셉터들, 덮개판들 또는 CVD-반응기들의 다른 구성 부품들만이 고려되지는 않는다. 특정 시간대 내에서, 그리고 유지 관리 활동들의 범주 내에서 데이터를 수집하기 위해, 티치 툴들 또는 휴대용 센서들과 같이, CVD-반응기에 직접적으로 포함되지 않고 간접적으로 포함되는 구성 부품들도 고려될 수 있다.
앞에서 기술된 실시예의 경우, 개구들은 수납 위치들, 특히 기판 수납 위치들 쪽으로 개방되어 있다. 그러나 이와 같은 개구들은 도어들에 의해 폐쇄 가능할 수도 있다. 또한, 개구들에 가스 커튼들이 제공되어 있음으로써, 결과적으로 물체들의 운반 방향에 대해 횡 방향으로 가스 유동이 형성될 수 있다. 이 경우, 수납 위치들의 챔버들은 가스 커튼을 통해 핸들링 볼륨에 대하여 분리되어 있다.
본 발명의 하나의 실시예는 다음에서 첨부된 도면들을 참조하여 설명된다.
도 1은 기판들을 처리하기 위한 장치를 절단한 횡단면도로 로딩 모듈(1), 이송 모듈(2) 및 공정 모듈(3)을 보여주고, 그리고
도 2는 기판들을 처리하기 위한 상기 유형의 장치를 절단한 종단면도로 로딩 모듈(1), 이송 모듈(2) 및 총 3개의 공정 모듈(3, 3’, 3’’)을 보여준다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예의 수평 단면을 보여준다. 이송 모듈(2)은 직사각형 수평 단면을 갖는다. 상기 이송 모듈은 하나의 직사각형 에지에 의해 로딩 모듈(1)에 인접하고 또 다른 하나의 직사각형 에지에 의해 공정 모듈(3)에 인접하는데, 상기 공정 모듈은 CVD-반응기이다. 선택적으로 로딩 모듈(1)의 또 다른 직사각형 에지들이 도 2에서 파선으로 표시된 또 다른 공정 모듈들(3’, 3’’)에 인접할 수 있다. 이와 같은 공정 모듈들(3’, 3’’)도 CVD-반응기들일 수 있다. 상기 유형의 CVD-반응기 이외에 서셉터들, 덮개판들 등의 처리 또는 저장을 목적으로 또 다른 모듈들이 더 장치에 연결될 수 있음으로써, 결과적으로 물체들이 청소, 건조 또는 저장될 수 있다.
도 1은 이송 모듈(2)의 핸들링 볼륨(22)과 연결된 로딩 모듈(1)을 개략적으로 보여주는데, 상기 로딩 모듈은 로딩- 및 언로딩 락(4) 위에 배치되어 있고, 이때 상기 로딩- 및 언로딩 락(4)은 수납 모듈(21) 위에 배치되어 있다. 상기 로딩 모듈(1)은 지지 요소들(8)을 포함하고, 상기 지지 요소들 상에는, 예를 들어 흑연 또는 코팅된 흑연으로 제조되어 있는 원판형 서셉터(10)가 놓일 수 있다. 상기 서셉터(10) 상에는 기판들(19)이 놓일 수 있다. 이를 위해, 상기 서셉터(10)의 상부면은 각각 하나의 기판(19)을 수용하기 위한 도시되지 않은 수납함들을 포함한다.
상기 로딩 모듈(1)의 로딩 챔버(18)는 글로브 박스로서 형성될 수 있음으로써, 결과적으로 기판들(19)이 수동으로 상기 수납함들 내로 놓일 수 있다. 도어(11)에 의해 폐쇄 가능한 개구(11’)가 제공되어 있다. 이와 같은 개구(11’)를 통해 그리핑 요소(9)의 그리핑 헤드가 상기 로딩 챔버(18) 내로 맞물려서, 그곳에 배치된 서셉터(10)를 수용할 수 있다.
상기 로딩- 및 언로딩 락(4)은 도어(13)에 의해 폐쇄 가능한, 외부로 향하는 개구(13’)를 포함하고, 도어(12)에 의해 폐쇄 가능한, 상기 핸들링 볼륨(22) 쪽으로 향하는 개구(12’)를 포함한다. 상기 로딩- 및 언로딩 락(4)에 의해 서셉터들(10)은 외부로부터 상기 핸들링 볼륨(22) 내로, 또는 상기 핸들링 볼륨(22)으로부터 외부로 제공될 수 있다. 상기 로딩- 및 언로딩 락(4)은 도시되지 않은 플러싱 가스 장치(flushing gas device)에 의해 불활성 가스로 세척 가능하다.
상기 로딩 모듈(1) 아래, 그리고 본 실시예에서 상기 로딩- 및 언로딩 락(4) 아래에는 각각 하나의 서셉터를 위한 복수의 수납 위치(5)의 배열체가 제공되어 있다. 상기 배열체로는 복수의 서셉터 수납 위치(5)를 포함하는 수납 모듈(21)이 고려되고, 상기 서셉터 수납 위치들은 본 실시예에서 서로 동일하게 설계되어 있다. 각각의 서셉터 수납 위치(5)는 상기 핸들링 볼륨(22) 쪽으로 개방되어 있는 챔버(7)를 포함하고, 상기 챔버 내에는 지지 요소들(8)이 위치하는데, 상기 지지 요소들 상으로 서셉터(10)가 놓일 수 있고, 상기 지지 요소들은 상기 챔버(7) 또는 상기 챔버(7) 내에 배치된 서셉터(10)를 온도 제어하기 위해, 온도 제어 요소(6)를 포함한다. 상기 온도 제어 요소는 상기 서셉터를 냉각하기 위한 냉각 요소일 수 있다. 그러나 상기 온도 제어 요소는 상기 서셉터(10)를 가열하기 위한, 특히 제습하기 위한 가열 요소일 수도 있다.
상기 그리핑 요소(9)에 의해 서셉터 수납 위치(5) 또는 로딩 챔버(18)로부터 취해진 서셉터가 도어(14)에 의해 폐쇄 가능한 개구(14’)를 통해 공정 모듈(3, 3’, 3’’)의 내부로 제공될 수 있다. 그곳에서 상기 서셉터(10)는 지지 요소(17) 상에 놓이는데, 상기 지지 요소는 수직축을 중심으로 회전할 수 있음으로써, 결과적으로 상기 서셉터(10)는 기판들의 처리 동안에 회전할 수 있다. 상기 서셉터(10)의 상부에는 위쪽으로 공정 챔버 덮개(16)에 의해 제한되어 있는 공정 챔버(20)가 위치한다. 상기 공정 챔버 덮개(16)는 도면들 내에 도시되지 않은 샤워 헤드(shower head)로서 형성된 가스 유입 부재(15)의 덮개판일 수 있다. 이와 같은 덮개판도 마찬가지로 상기 그리핑 요소에 의해 파지 되어, 교체될 수 있다. 상기 덮개판은 상기 수납 위치들(5) 중 하나의 수납 위치에 중간 저장되고 상기 로딩- 및 언로딩 락(4)을 통해 외부로 운반될 수 있다.
도면들 내에 중앙 가스 유입 요소로서 도시된 가스 유입 부재(15)를 통해 공정 가스들이 상기 공정 챔버(20) 내로 제공될 수 있다. 상기 서셉터(10) 아래에 배치된 가열 장치에 의해 상기 서셉터(10) 또는 상기 서셉터에 의해 지지 된 기판들(19)은 500 ℃ 이상의 공정 온도로 가열된다. 처리 공정의 종료 후에 상기 기판(10)은 우선 500 ℃ 이상일 수 있는 온도로 냉각된다. 그러나 상기 온도는 상기 공정 온도보다 더 낮다. 상기 온도는 600 ℃보다 더 낮을 수 있다. 그러나 상기 서셉터가 냉각되는 온도는 400 ℃ 내지 600 ℃의 범위 내에 놓일 수도 있다. 이와 같은 상승한 온도에서 상기 도어(14)는 개방된다. 상기 그리핑 요소(9)에 의해 상기 서셉터(10)는 상기 공정 챔버(20)로부터 취해져서 상기 서셉터 수납 위치들(5) 중 하나의 서셉터 수납 위치로 제공되고, 상기 서셉터 수납 위치에서, 상기 서셉터(10)가 100 ℃ 미만일 수 있는 냉각 온도에 도달할 때까지, 상기 서셉터로부터 냉각 요소(6)에 의해 열이 제거되는데, 상기 냉각 온도에서 상기 로딩 챔버(18) 내의 서셉터로부터 상기 기판들(19)이 취해질 수 있다. 상기 냉각 온도는 70 ℃ 미만 또는 50 ℃ 미만일 수도 있다.
상기 로딩 챔버(18)는 도시되지 않은 또 다른 개구들, 특히 락 개구들을 포함할 수 있는데, 상기 락 개구들을 통해 기판들은 바람직하게 불활성 가스로 세척된 상기 로딩 챔버(18)로부터 외부로 취해질 수 있다. 또한, 이와 같은 개구들을 통해 처리되지 않은 기판들이 상기 로딩 챔버(18) 내로 제공될 수도 있다.
특히 도 1 좌측에 도시된, 상기 로딩 모듈(1), 로딩- 및 언로딩 락(4) 및 수납 모듈(21)로 구성된 앙상블은 일체형으로 유지 관리 목적으로 상기 이송 모듈(2)로부터 분리될 수 있다. 상기 앙상블의 구성 부품들은 서로 단단하게 연결되어 있지만, 서로 분리될 수도 있다. 마찬가지로 상기 하나 또는 복수의 공정 모듈(3, 3’, 3’’)이 유지 관리 목적으로 상기 이송 모듈(2)로부터 제거될 수 있다.
본 발명에 따른 장치에 의해 각각 복수의 기판이 장치된 복수의 서셉터(10)가 연속적으로 하나 또는 복수의 공정 모듈(3, 3’, 3’’) 내에서 처리될 수 있다. 이를 위해, 상기 서셉터들에 연속적으로 기판들이 로드될 수 있고, 후속하여 상기 서셉터들은 곧바로 CVD-반응기(3, 3’, 3’’)의 각각 하나의 공정 챔버(20) 내로 제공되거나, 또는 우선 서셉터 수납 위치(5)에 중간 저장될 수 있다. 특히 이를 위해, 상기 서셉터 수납 위치들(5)의 개수는 적어도 상기 이송 모듈(2)에 연결된 공정 모듈들(3, 3’, 3’’)의 개수와 같다.
도시되지 않은 하나의 실시예에서 서셉터(10)는 대형 기판을 지지하기 위한 중앙 주머니 또는 단 하나의 지지 위치를 포함한다. 상기 기판은 300 ㎜ 또는 그 이상의 지름을 가질 수 있고 상기 서셉터(10)의 전체 면적에 걸쳐서 뻗을 수 있다.
전술된 실시예들은 본 출원서에 의해 전체적으로 기술된 발명들을 설명하기 위해 이용되고, 상기 발명들은 적어도 다음 특징 조합들에 의해 선행 기술을 각각 독립적으로도 개선하며, 이때 두 개, 복수의 또는 모든 이와 같은 특징 조합은 서로 조합될 수도 있다:
로딩 모듈(1), 로딩- 및 언로딩 락(4) 및 수납 모듈(21)은 수직으로 서로 겹쳐서 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 장치.
그리핑 요소(9)는 수평 평면 내에서, 그리고 수직 방향으로 변위 가능하고, 특히 복수의 서로 관절식 연결된 암(23, 23’)의 배열체이며, 상기 암들 중 하나의 암(23’)은 수평 평면 내에서 회전 가능하게 축(24)에 고정되어 있고 상기 축(24)을 따라서 수직 방향으로 변위 가능한 것을 특징으로 하는, 장치.
수납 위치들(5)에 온도 제어 요소들, 예를 들어 냉각 요소들(6) 또는 가열 요소들이 할당되어 있고, 상기 온도 제어 요소들에 의해 상기 수납 위치들(5)에 배치된 물체들(10)이 냉각 가능하거나, 또는 가열 가능한 것을 특징으로 하는, 장치.
수납 위치들(5)은 챔버들(7)을 포함하고, 상기 챔버들은 핸들링 볼륨(22) 쪽으로 개방되어 있거나, 또는 가스 커튼에 의해 상기 핸들링 볼륨(22)으로부터 분리 가능한 것을 특징으로 하는, 장치.
이송 모듈(2)은 다각형 수평 단면을 갖고, 하나의 다각형 에지에는 로딩 모듈(1), 그리고 상기 로딩 모듈에 연결된 수납 모듈(21) 및 로딩- 및 언로딩 락(4)이 배치되어 있고, 하나 이상의 다른 다각형 에지에는 공정 모듈(3, 3’, 3’’)이 배치되어 있으며, 상기 공정 모듈(3, 3’, 3’’)은, 특히 CVD-반응기의 구성 부품들 형태의 물체들을 저장, 청소 또는 온도 제어하기 위한 장치인 것을 특징으로 하는, 장치.
로딩 모듈(1), 로딩- 및 언로딩 락(4) 및 수납 모듈(21)은 수직으로 서로 겹쳐서 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 배열체.
로딩 모듈(1) 내에서 물체(10)를 준비하는데, 예를 들어 서셉터에 기판들(19)을 장착하고, 상기 물체를 그리핑 요소(9)에 의해 상기 로딩 모듈(1)의 개구(11’)로부터 핸들링 볼륨(22) 내로, 그리고 CVD-반응기(3)의 개구(14’)를 통해 공정 챔버(20) 내로 제공하고, 상기 서셉터(10)가 특히 최소 500 ℃의 상승한 제1 온도로 가열되는 상기 공정 챔버(20) 내에서 실시된 공정 단계 이후에 특히 최소 500 ℃의 상승한 제2 온도에서 상기 물체를 상기 그리핑 요소(9)에 의해 상기 개구(14’)를 통해 상기 공정 챔버(20)로부터 취하여 수납 위치(5)에 놓고, 상기 수납 위치에서 상기 물체(10)로부터 냉각 요소(6)에 의해 열을 제거하고, 특히 최대 100 ℃의 냉각 온도에 미달한 이후에 상기 물체(10)를 상기 그리핑 요소(9)에 의해 상기 수납 위치(5)로부터 취하여 상기 로딩 모듈(1) 내로 제공하는 것을 특징으로 하는, 방법.
그리핑 요소(9)에 의해 로딩 모듈(1)로부터 취한 물체(10)를 CVD-반응기(3, 3’, 3’’)의 공정 챔버(20) 내로 운반하기 전에 수납 위치(5)에 중간 저장하는 것을 특징으로 하는, 방법.
복수의 CVD-반응기(3, 3’, 3’’) 내에서 각각 동일한 또는 서로 다른 처리 공정들을 실시하고, 상기 처리 공정들에서 예를 들어 열 처리를 실시하거나, 또는 하나 또는 복수의 기판(19)의 표면상에 층, 특히 동일한 층 또는 층 시퀀스, 특히 동일한 층 시퀀스를 증착하며, 서로 다른 물체들(10)을 연속적으로 그리핑 요소(9)에 의해 곧바로 수납 모듈(21) 또는 로딩 모듈(1)로부터 개별적인 공정 챔버(20) 내로 운반하고, 처리 공정 이전 또는 이후에 냉각 또는 가열을 위해 각각 수납 위치(5)의 챔버(7) 내로 운반하는 것을 특징으로 하는, 방법.
공개된 모든 특징들은 (그 자체로, 그러나 서로 조합된 상태로도) 본 발명에서 중요하다. 그에 따라, 우선권 서류들의 특징들을 본 출원서의 청구범위에 수용할 목적으로도, 본 출원서의 공개 내용에는 관련된/첨부된 우선권 서류들(예비 출원서의 사본)의 공개 내용도 전체적으로 포함된다. 특히 종속 청구항들에 기초하여 분할 출원을 실시하기 위해, 종속 청구항들은, 인용 청구항의 특징들 없이도, 자체 특징들에 의해 선행 기술의 독립적이고 진보적인 개선예들을 특징짓는다. 각각의 청구항에 제시된 발명은 추가로, 전술된 상세 설명에 제시된, 특히 도면 부호들이 제공되고 그리고/또는 도면 부호 목록에 제시된 하나 또는 복수의 특징을 포함할 수 있다. 또한, 특히 특징들이 개별적인 사용 목적을 위해 명백히 불필요하거나 기술적으로 동일하게 작용하는 다른 수단들에 의해 대체될 수 있는 경우에 한 해, 본 발명은 전술된 상세 설명에 언급된 개별 특징들이 구현되어 있지 않은 설계 형태들과도 관련이 있다.
1 로딩 모듈
2 이송 모듈
3 공정 모듈
3’ 공정 모듈
3’’ 공정 모듈
4 로딩- 및 언로딩 락
5 수납 위치
6 온도 제어 요소, 냉각 요소, 가열 요소
7 챔버
8 지지 요소
9 그리핑 요소
10 서셉터
11 도어
11’ 개구
12 도어
12’ 개구
13 도어
13’ 개구
14 도어
14’ 개구
15 가스 유입 부재
16 공정 챔버 덮개
17 지지 요소
18 로딩 챔버
19 기판
20 공정 챔버
21 수납 모듈
22 핸들링 볼륨
23 암
23’ 암
24 축

Claims (10)

  1. 서셉터(10) 상에 놓인 하나 또는 복수의 기판(19)을 처리하기 위한 장치로서,
    상기 장치는 수납 모듈(21), 하나 또는 복수의 공정 모듈(3, 3’, 32’), 로딩- 및 언로딩 락(loading- and unloading lock)(4) 및 로딩 모듈(loading module)(1)을 포함하고, 상기 수납 모듈은 각각 하나 이상의 서셉터(10)를 수납하기 위한 복수의 냉각 가능한 또는 가열 가능한 서셉터 수납 위치(5)를 포함하고, 상기 하나 또는 복수의 공정 모듈은 상기 하나 또는 복수의 기판(19)을 처리하기 위해, 상기 수납 모듈(21) 내에 수납된 서셉터들(10) 중 하나의 서셉터를 수용하기 위한 각각 하나의 공정 챔버(20)를 포함하며, 상기 로딩- 및 언로딩 락을 통해 서셉터(10)가 외부로부터 이송 모듈(2)의 핸들링 볼륨(handling volume)(22) 내로 제공 가능하며, 상기 로딩 모듈은 로딩 챔버(loading chamber)(18)를 포함하고, 상기 로딩 챔버 내에서 서셉터들(10)에 상기 하나 또는 복수의 기판(19)이 로드되고 서셉터들로부터 상기 하나 또는 복수의 기판이 언로드될 수 있고, 상기 장치는 이송 모듈(2)의 핸들링 볼륨(22) 내에 배치된 그리핑 요소(gripping element)(9)를 포함하며, 상기 그리핑 요소는 상기 서셉터들(10) 중 각각 하나의 서셉터를 상기 수납 모듈(21), 공정 챔버들(20) 중 하나의 공정 챔버, 로딩 챔버(18) 또는 로딩- 및 언로딩 락(4) 사이에서 운반하도록 설계되어 있고,
    상기 로딩 챔버(18)는 수직으로 상기 로딩- 및 언로딩 락(4) 및 상기 수납 모듈(21) 위에 배치되어 있고, 상기 로딩- 및 언로딩 락(4) 및 수납 모듈(21)과 함께 일체형으로 상기 이송 모듈(2)로부터 분리 가능한 앙상블(ensemble)을 형성하는 것을 특징으로 하는, 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 그리핑 요소(9)는 수평 평면 내에서, 그리고 수직 방향으로 변위 가능하고, 그리고/또는 복수의 서로 관절식 연결된 암(arm)(23, 23’)의 배열체이며, 상기 암들 중 하나의 암(23’)은 수평 평면 내에서 회전 가능하게 축(24)에 고정되어 있고 상기 축(24)을 따라서 수직 방향으로 변위 가능한 것을 특징으로 하는, 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 수납 위치들(5)에 온도 제어 요소들 및/또는 냉각 요소들(6) 또는 가열 요소들이 할당되어 있고, 상기 온도 제어 요소들에 의해 상기 수납 위치들(5)에 배치된 물체들(10)이 냉각 가능하거나, 또는 가열 가능한 것을 특징으로 하는, 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수납 위치들(5)은 챔버들(7)을 포함하고, 상기 챔버들은 상기 핸들링 볼륨(22) 쪽으로 개방되어 있거나, 또는 가스 커튼(gas curtain)에 의해 상기 핸들링 볼륨(22)으로부터 분리 가능한 것을 특징으로 하는, 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이송 모듈(2)은 다각형 수평 단면을 갖고, 하나의 다각형 에지에는 상기 로딩 모듈(1), 그리고 상기 로딩 모듈에 연결된 수납 모듈(21) 및 로딩- 및 언로딩 락(4)이 배치되어 있고, 하나 이상의 다른 다각형 에지에는 공정 모듈(3, 3’, 3’’)이 배치되어 있으며, 상기 공정 모듈(3, 3’, 3’’)은 물체들 및/또는 CVD-반응기의 구성 부품들 형태의 물체들을 저장, 청소 또는 온도 제어하기 위한 장치인 것을 특징으로 하는, 장치.
  6. 수납 모듈(21), 로딩- 및 언로딩 락(4) 및 로딩 모듈(1)로 구성된 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 장치에서 사용하기 위한 배열체로서,
    상기 수납 모듈은 복수의 냉각 가능한 또는 가열 가능한 수납 위치(5)를 포함하고, 상기 로딩- 및 언로딩 락을 통해 물체(10)가 외부로부터 이송 모듈(2)의 핸들링 볼륨(22) 내로 제공 가능하며, 상기 로딩 모듈 내에서 물체들(1)은 준비될 수 있고, 그리고/또는 서셉터들(10)에 하나 또는 복수의 기판(19)이 로드되고 서셉터들로부터 하나 또는 복수의 기판이 언로드될 수 있으며,
    상기 로딩 모듈(1), 로딩- 및 언로딩 락(4) 및 수납 모듈(21)은 수직으로 서로 겹쳐서 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 배열체.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 장치의 CVD-반응기(3)의 공정 챔버(20)의 로드 및 언로드를 위한 방법으로서,
    로딩 모듈(1) 내에서 물체(10)를 준비하고, 그리고/또는 서셉터에 하나 또는 복수의 기판(19)을 장착하고, 상기 물체를 그리핑 요소(9)에 의해 상기 로딩 모듈(1)의 개구(11’)로부터 핸들링 볼륨(22) 내로, 그리고 상기 CVD-반응기(3)의 개구(14’)를 통해 상기 공정 챔버(20) 내로 제공하고, 상기 서셉터(10)가 특히 최소 500 ℃의 상승한 제1 온도로 가열되는 상기 공정 챔버(20) 내에서 실시된 공정 단계 이후에 특히 최소 500 ℃의 상승한 제2 온도에서 상기 물체를 상기 그리핑 요소(9)에 의해 상기 개구(14’)를 통해 상기 공정 챔버(20)로부터 취하여 수납 위치(5)에 놓고, 상기 수납 위치에서 상기 물체(10)로부터 냉각 요소(6)에 의해 열을 제거하고, 특히 최대 100 ℃의 냉각 온도에 미달한 이후에 상기 물체(10)를 상기 그리핑 요소(9)에 의해 상기 수납 위치(5)로부터 취하여 상기 로딩 모듈(1) 내로 제공하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 그리핑 요소(9)에 의해 상기 로딩 모듈(1)로부터 취한 물체(10)를 상기 CVD-반응기(3, 3’, 3’’)의 공정 챔버(20) 내로 운반하기 전에 수납 위치(5)에 중간 저장하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    복수의 CVD-반응기(3, 3’, 3’’) 내에서 각각 동일한 또는 서로 다른 처리 공정들을 실시하고, 상기 처리 공정들에서 예를 들어 열 처리를 실시하거나, 또는 하나 또는 복수의 기판(19)의 표면상에 층, 특히 동일한 층 또는 층 시퀀스, 특히 동일한 층 시퀀스를 증착하며, 서로 다른 물체들(10)을 연속적으로 상기 그리핑 요소(9)에 의해 곧바로 상기 수납 모듈(21) 또는 상기 로딩 모듈(1)로부터 개별적인 공정 챔버(20) 내로 운반하고, 처리 공정 이전 또는 이후에 냉각 또는 가열을 위해 각각 수납 위치(5)의 챔버(7) 내로 운반하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 하나 또는 복수의 특징을 갖는 것을 특징으로 하는, 장치 또는 배열체 또는 방법.
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