KR20170036348A - 고생산성 박막증착이 가능한 원자층 증착 시스템 - Google Patents

고생산성 박막증착이 가능한 원자층 증착 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판 배열 피치가 다른 공정용 카세트와 일반 카세트 사이에서 기판을 오염이나 손상없이 원활하고 신속하게 이재시킬 수 있는 자동화된 물류 시스템을 도입하여 다수개의 웨이퍼를 하나의 공정 챔버에 장입한 상태에서 고생산성을 유지하면서 원자층 증착 공정을 수행할 수 있는 원자층 증착 시스템에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 원자층 증착 시스템은, 다수개의 공정용 카세트가 장입된 상태에서 원자층 증착 공정을 수행할 수 있는 공정 박스 다수개가 내부에 설치되는 원자층증착 공정부; 상기 다수개의 공정 박스마다 다수개의 공정용 카세트를 반입하고 반출하는 카세트 반입부; 상기 카세트 반입부 측방에 설치되며, 일반 카세트에서 공정용 카세트에 공정전 기판을 이재하고, 공정용 카세트에서 일반 카세트로 공정후 기판을 이재하는 기판 이재부; 상기 카세트 반입부와 기판 이재부 사이에 설치되며, 공정전 기판이 장입된 공정용 카세트들이 대기하거나 상기 카세트 반입부에 이송되고, 공정후 기판이 장입된 카세트들이 대기하거나 상기 기판 이재부에 이송되는 카세트 버퍼부;를 포함한다.

Description

고생산성 박막증착이 가능한 원자층 증착 시스템{THE SYSTEM FOR DEPOSITING A ATOMIC LAYER}
본 발명은 원자층 증착 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판 배열 피치가 다른 공정용 카세트와 일반 카세트 사이에서 기판을 오염이나 손상없이 원활하고 신속하게 이재시킬 수 있는 자동화된 물류 시스템을 도입하여 다수개의 웨이퍼를 하나의 공정 챔버에 장입한 상태에서 고생산성을 유지하면서 원자층 증착 공정을 수행할 수 있는 원자층 증착 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자나 평판 디스플레이 소자 등의 제조에서는 다양한 제조공정을 거치게 되는데, 그 중에서 웨이퍼나 글래스(이하, '기판'이라고 한다) 상에 소정의 박막을 증착시키는 공정이 필수적으로 진행된다. 이러한 박막 증착공정은 스퍼터링법(sputtering), 화학기상증착법(CVD: chemical vapor deposition), 원자층 증착법(ALD: atomic layer deposition) 등이 주로 사용된다.
먼저, 스퍼터링법은 예를 들어, 플라즈마 상태에서 아르곤 이온을 생성시키기 위해 고전압을 타겟에 인가한 상태에서 아르곤 등의 비활성 가스를 공정챔버 내로 주입시킨다. 이때, 아르곤 이온들은 타겟의 표면에 스퍼터링되고, 타겟의 원자들은 타겟의 표면으로부터 이탈되어 기판에 증착된다.
이러한 스퍼터링법에 의해 기판과 접착성이 우수한 고순도 박막을 형성할 수 있으나, 공정 차이를 갖는 고집적 박막을 스퍼터링법으로 증착하는 경우에는 전체 박막에 대해서 균일도를 확보하기가 매우 어려워 미세한 패턴을 위한 스퍼티링법의 적용에는 한계가 있다.
다음으로 화학기상증착법은 가장 널리 이용되는 증착기술로서, 반응가스와 분해가스를 이용하여 요구되는 두께를 갖는 박막을 기판상에 증착하는 방법이다. 예컨데, 화학기상증착법은 먼저 다양한 가스들을 반응 챔버로 주입시키고, 열, 빛 또는 플라즈마와 같은 고에너지에 의해 유도된 가스들을 화학반응시킴으로써 기판상에 요구되는 두께의 박막을 증착시킨다.
아울러 화학기상증착법에서는 반응에너지만큼 인가된 플라즈마 또는 가스들의 비(ratio) 및 양(amount)을 통해 반응 조건을 제어함으로써, 증착률을 증가시킨다.
그러나 화학기상증착법에서는 반응들이 빠르기 때문에 원자들의 열역학적 안정성을 제어하기 매우 어렵고, 박막의 물리적, 화학적 전기적 특성을 저하시키는 문제점이 있다.
마지막으로 원자층 증착법은 (ALD: Atomic Layer Deposition)은 박막을 형성하기 위한 반응 챔버(chamber) 내로 두 가지 이상의 반응물(reactants)을 하나씩 차례로 투입하여 각각의 반응물의 분해와 흡착에 의해서 박막을 원자층 단위로 증착하는 방법이다. 즉, 제1반응가스를 펄싱(pulsing) 방식으로 공급하여 챔버 내부에서 하부막에 화학적으로 증착시킨 후, 물리적으로 결합하고 있는 잔류 제1반응가스는 퍼지(purge) 방식으로 제거된다. 이어서, 제2반응가스도 펄싱(pulsing)과 퍼지(purge) 과정을 통해 일부가 제1반응가스(제1반응물)와 화학적인 결합을 하면서 원하는 박막이 기판에 증착된다. 상술한 원자층 증착공정에서, 각각의 반응가스가 일회의 펄싱(pulsing) 및 퍼지(purge)가 행해지는 시간을 사이클(cycle)이라 부른다. 이러한 원자층 증착방식으로 형성 가능한 박막으로는 Al2O3, HfO2, ZrO2, TiO2 및 ZnO가 대표적이다.
상기 원자층 증착은 60℃ 이하의 낮은 온도에서도 우수한 단차도포성(step coverage)을 갖는 박막을 형성할 수 있기 때문에, 차세대 반도체 소자, 디스플레이, 태양전지 등을 제조하는 공정에서 많은 사용이 예상되는 공정기술이다.
이러한 원자층 증착 기술이 반도체 분야 뿐만아니라 디스플레이, 태양전지 등의 분야에 확대되어 사용되기 위해서는 대면적 기판에 대하여 균일한 박막을 얻을 수 있어야 할 뿐만아니라, 대면적 기판 다수장의 한 번의 공정으로 처리하여 충분한 생산성을 확보하여야 한다.
그런데 다수장의 기판을 한번의 공정으로 처리하기 위하여 다수장의 기판이 로딩된 카세트 다수개를 길게 장입한 상태에서 원자층 증착 공정을 수행하다 보면, 공정가스가 통과하는 구간이 길어져서 공정 시간이 길어질 뿐만아니라, 다수장의 기판에 대한 균일한 박막 형성이 어려운 문제점이 있다.
따라서 다수개의 카세트를 장입한 상태에서도 짧은 공정 시간 안에 모든 기판에 대하여 균일한 공정을 수행할 수 있는 원자층 증착장치의 개발이 절실하게 요구되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 기판 배열 피치가 다른 공정용 카세트와 일반 카세트 사이에서 기판을 오염이나 손상없이 원활하고 신속하게 이재시킬 수 있는 자동화된 물류 시스템을 도입하여 다수개의 웨이퍼를 하나의 공정 챔버에 장입한 상태에서 고생산성을 유지하면서 원자층 증착 공정을 수행할 수 있는 원자층 증착 시스템을 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 원자층 증착 시스템은, 다수개의 공정용 카세트가 장입된 상태에서 원자층 증착 공정을 수행할 수 있는 공정 박스 다수개가 내부에 설치되는 원자층증착 공정부; 상기 다수개의 공정 박스마다 다수개의 공정용 카세트를 반입하고 반출하는 카세트 반입부; 상기 카세트 반입부 측방에 설치되며, 일반 카세트에서 공정용 카세트에 공정전 기판을 이재하고, 공정용 카세트에서 일반 카세트로 공정후 기판을 이재하는 기판 이재부; 상기 카세트 반입부와 기판 이재부 사이에 설치되며, 공정전 기판이 장입된 공정용 카세트들이 대기하거나 상기 카세트 반입부에 이송되고, 공정후 기판이 장입된 카세트들이 대기하거나 상기 기판 이재부에 이송되는 카세트 버퍼부;를 포함한다.
그리고 본 발명에서 상기 카세트 반입부는, 다수개의 공정용 카세트가 밀착된 상태에서 길이방향으로 일직선상으로 장착되는 카세트 장착부; 상기 카세트 장착부의 전단에 결합되어 설치되며, 상기 공정 박스의 게이트를 차단하는 도어부;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 기판 이재부는, 상기 공정용 카세트가 그 상부에 안착되며, 상기 공정용 카세트에 장착되어 있는 다수개의 기판 중 절반의 기판을 교번적으로 승강시키는 공정용 카세트 승강 모듈; 상기 공정용 카세트 승강모듈에 인접하게 설치되며, 상기 일반 카세트가 그 상부에 안착되어 상기 일반 카세트에 장착되어 있는 다수개의 기판 중 일측에 배치된 절반의 기판을 승강시키는 일반 카세트 승강 모듈; 상기 공정 카세트 승강 모듈 및 일반 카세트 승강 모듈의 상측에 걸쳐서 설치되며, 상기 공정용 카세트 승강 모듈에 의하여 상승된 기판 또는 상기 일반 카세트 승강 모듈에 의하여 상승된 기판을 그리핑하여 이송하는 기판 그리핑 모듈;을 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 기판 그리핑 모듈은, 기판의 양측 하부 모서리를 지지하는 기판 그리퍼; 상기 기판 그리퍼를 전후진 시키는 그리퍼 구동수단; 상기 그리퍼 구동수단에 설치되며, 상기 기판 그리퍼에 이재된 기판의 측면을 지지하는 기판 가이드부; 상기 그리퍼 구동수단을 상하 및 수평 방향으로 이동시키는 이송 로봇;을 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 일반 카세트 승강 모듈에는, 상기 일반 카세트를 일측으로 기울이는 틸팅 모듈이 더 구비되며,
상기 일반 카세트 승강 모듈 상측에 설치되며, 상기 일반 카세트에 장입되어 있는 카세트를 흡착하여 배출 또는 장입하는 기판 흡착 모듈이 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 기판 흡착 모듈은, 기판 사이의 공간으로 진입하여 기판의 일측면을 흡착하는 기판 흡착 패드 다수개가 나란하게 배열되는 흡착 패드부; 상기 흡착 패드부를 승강시키는 패드부 승강모듈; 상기 패드부 승강 모듈을 회전시키는 회전모듈; 상기 패드부 승강 모듈을 기울이는 패드부 틸팅모듈; 사익 패드부 승강 모듈을 수평 이동시키는 패드부 수평이동모듈;을 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 기판 흡착 모듈은, 백투백(back to back) 증착을 위하여 상기 일반 카세트 일측 절반의 기판을 타측 절단의 기판이 장입되어 있는 장입홈에 기판의 비증착면이 밀착되도록 장입하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면 기판이 탑재되는 피치가 서로 다른 공정용 카세트와 일반 카세트 사이에서 기판에 손상이나 오염 등이 발생하지 않고 신속하게 기판 이재 작업이 가능한 자동화 물류 시스템이 구비되어 다수장의 기판에 대하여 카세트 단위별로 공정이 고생산성을 유지한 상태에서 수행가능한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착 시스템의 구성을 도시하는 레이아웃도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 이재장치의 구조를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 그리핑 모듈의 구조를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공정용 카세트의 구조를 도시하는 도면이다.
도 5, 6은 공정용 카세트 승강모듈에 의한 기판 승강 과정을 도시하는 도면들이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 일반 카세트의 구조를 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 이재장치의 구조를 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착 패드부의 동작을 도시하는 도면이다.
도 10 내지 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착 패드부에 의한 기판 적재 과정을 도시하는 도면들이다.
도 14, 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착 패드부에 의하여 기판이 적재되기전후의 상태를 도시하는 도면들이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.
본 실시예에 따른 고생산성 원자층 증착 시스템(1)은 도 1에 도시된 바와 같이, 원자층증착 공정부(100), 카세트 반입부(200), 기판 이재부(300), 카세트 버퍼부(400)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저 상기 원자층증착 공정부(100)는 다수개의 공정용 카세트(Cp)가 장입된 상태에서 원자층 증착 공정을 수행할 수 있는 공정 박스(120) 다수개가 내부에 설치되는 구성요소이다. 따라서 상기 원자층증착 공정부(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 하나의 진공 챔버(110) 내에 하나 이상 다수개의 공정 박스(120)가 나란하게 설치되고, 각 공정 박스(120)에는 다수개의 공정용 카세트(Cp)가 장입될 수 있는 공간이 형성된다.
그리고 상기 진공 챔버(110) 내부는 진공 상태를 이루며, 상기 공정 박스(120)에는 원자층 증착 공정이 이루어질 수 있도록 가스 공급부(도면에 미도시), 배기부(130, 140) 등 다양한 구성요소들이 설치되며, 이들은 일반적인 기술을 채용할 수 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
다음으로 상기 카세트 반입부(200)는 상기 다수개의 공정 박스(120)마다 다수개의 공정용 카세트(Cp)를 반입하고 반출하는 구성요소이다. 즉, 상기 카세트 반입부(200)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 원자층증착 공정부(100) 전방에 설치되며, 다수개의 공정용 카세트(Cp)가 나란하게 로딩된 상태에서 전후진하여 다수개의 공정용 카세트(Cp)를 동시에 상기 공정 박스(120) 내부로 반입하거나 반출할 수 있는 구조를 가진다.
구체적으로 본 실시예에서 상기 카세트 반입부(200)는 카세트 장착부(도면에 미도시)와 도어부(210)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 카세트 장착부는 상기 공정용 카세트(Cp) 하부를 지지할 수 있는 구조를 가지며, 상기 도어부(210)는 상기 카세트 장착부의 전단에 결합되어 설치되며, 상기 공정 박스(120)의 게이트를 차단하는 구성요소이다. 따라서 상기 도어부(210)에 의하여 상기 공정 박스(120)가 밀폐되어 원자층 증착 공정이 이루어지는 것이다.
다음으로 상기 기판 이재부(300)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 카세트 반입부(200) 측방에 설치되며, 일반 카세트(Cs)에서 공정용 카세트(Cp)에 공정전 기판을 이재하고, 공정용 카세트(Cp)에서 일반 카세트(Cs)로 공정후 기판을 이재하는 구성요소이다.
원자층 증착 공정은 기판 사이의 간격이 매우 좁고 챔버 내 부피가 작을수록 공정 효율성이 높아서 유리하다. 따라서 상기 공정 박스(120) 내에 반입되어 원자층 증착 공정이 진행되는 공정용 카세트(Cp)는 도 4에 도시된 바와 같이, 기판이 장착될 시에 기판 사이의 간격 즉, 피치가 매우 작다. 반면에 일반적인 물류 시스템에서 사용하는 일반 카세트(Cs)는 원활한 기판의 삽입 또는 배출을 위하여 상기 공정용 카세트(Cp)보다 2배 또는 3배 정도 큰 피치를 가진다.
본 실시예에서 상기 기판 이재부(300)는 이렇게 서로 피치가 다른 공정용 카세트(Cp)와 일반 카세트(Cs) 사이에 기판을 옮겨 담는 역할을 하는 것이다. 이 동작은 공정용 카세트(Cp)에서 일반 카세트(Cs)로 기판을 이송하는 과정과 일반 카세트(Cs)에서 공정용 카세트(Cp)로 기판을 이송하는 과정이 상이하다. 이에 최적화된 구조를 제시한다.
따라서 본 실시예에 따른 기판 이재부(300)에 설치되는 기판 이재 장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 공정용카세트 승강 모듈(310), 일반카세트 승강 모듈(320), 기판 그리핑 모듈(330)을 포함하여 구성될 수 있다.
먼저 상기 공정용카세트 승강 모듈(310)은 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 공정용 카세트(Cp)가 그 상부에 안착되며, 상기 공정용 카세트(Cp)에 장착되어 있는 다수개의 기판(W) 중 절반의 기판을 교번적으로 승강시키는 구성요소이다.
여기에서 '교번적으로 승강시킨다'는 것은, 도 5에 도시된 바와 같이, 공정용 카세트(Cp)에 장착되어 있는 다수개의 기판 중 서로 이웃한 기판을 연속하여 승강시키지 않고, 하나의 기판을 승강시키면 이웃한 하나의 기판을 건너뛰고 그 다음 기판을 승강시키는 방식으로 승강시키는 것을 말한다. 따라서 본 실시예에 따른 공정용 카세트 승강 모듈(310)에 의하면 도 6에 도시된 바와 같이, 하나의 공정용 카세트(Cp)에 담겨 있는 기판 중 절반이 승강되되, 이웃한 기판은 엇갈리게 승강된다. 이렇게 교번적으로 승강시키는 이유는 전술한 바와 같이, 공정용 카세트(Cp)의 피치가 작기 때문에 일반 카세트로 이재하는 경우 기판 간격을 일반 카세트(Cs)의 피치에 맞추기 위함이다.
다음으로 상기 일반카세트 승강 모듈(320)은 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 공정용 카세트 승강모듈(310)에 인접하게 설치되며, 상기 일반 카세트(Cs)가 그 상부에 안착되어 상기 일반 카세트(Cs)에 장착되어 있는 다수개의 기판(W) 중 일측에 배치된 절반의 기판을 승강시키는 구성요소이다. 즉, 상기 일반 카세트 승강 모듈(320)은 전술한 공정용카세트 승강모듈(310)과 달리, 일측 절반의 카세트를 단순하게 승강시키는 것이다.
따라서 본 실시예에서 상기 일반카세트 승강 모듈(320)은 도 2에 도시된 바와 같이, 좌우측에 각각 하나의 승강부(322, 324)가 설치되어 각자 자기 영역에 배치되는 기판들을 승강시킨다. 이렇게 절반의 기판들을 독립하여 승강시키는 이유는 일반 카세트(Cs)에서 공정용 카세트(Cp)로 기판을 이재하는 과정에서 먼저 절반의 기판을 공정용 카세트(Cp)로 이재한 후에, 나머지 절반의 기판을 먼저 이재된 기판 사이 사이의 공간에 이재하는 방법으로 피치가 다른 카세트 사이에서 기판을 손상없이 신속하게 이재할 수 있기 때문이다.
다음으로 상기 기판 그리핑 모듈(330)은 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 공정 카세트 승강 모듈(310) 및 일반 카세트 승강 모듈(320)의 상측에 걸쳐서 설치되며, 상기 공정용 카세트 승강 모듈(310)에 의하여 상승된 기판 또는 상기 일반 카세트 승강 모듈(320)에 의하여 상승된 기판 모두를 그리핑하여 반대편으로 이송하는 구성요소이다. 즉 상기 기판 그리핑 모듈(330)은 상기 공정용카세트 승강 모듈(310) 또는 상기 일반 카세트 승강 모듈(320)에 의하여 승강된 기판들을 그리핑하여 반대편으로 이송시키고 내려놓는 것이다.
이를 위하여 본 실시예에서 상기 기판 그리핑 모듈(330)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 그리퍼(332), 그리퍼 구동수단(334), 기판 가이드부(336), 이송 로봇(338)을 포함하여 구성될 수 있다.
먼저 상기 기판 그리퍼(332)는 도 3에 도시된 바와 같이, 서로 마주보는 상태로 2개가 나란하게 설치되며, 기판(W)의 양측 하부 모서리를 각각 지지하여 그리핑(gripping)하는 구성요소이다. 따라서 상기 기판 그리퍼(332)에는 기판 피치와 일치하는 간격으로 기판 삽입홈(331)이 형성된다. 이렇게 기판 그리퍼(332)가 기판(W)의 매우 작은 부분인 하부 모서리 부분만을 접촉한 상태에서 기판을 이재하므로 이재 과정에서 기판이 손상되거나 오염될 가능성이 매우 낮은 장점이 있다.
다음으로 상기 그리퍼 구동수단(334)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 기판 그리퍼(332)를 전후진 시키는 구성요소이다. 상기 기판 그리퍼(332)는 넓은 간격을 유지한 상태에서 기판(W) 상측에서 하측으로 하강하고, 정확한 그리핑 위치로 하강한 상태에서 기판 그리퍼(332) 사이의 간격을 좁히도록 수평 이동하여 기판(W)을 그리핑하게 된다. 따라서 상기 그리퍼 구동수단(334)에 의하여 상기 한 쌍의 기판 그리퍼(332) 사이의 간격이 조정되는 것이다.
다음으로 상기 기판 가이드부(336)는 필요에 따라 설치되는 것이며, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 그리퍼 구동수단(334)에 설치되며, 상기 기판 그리퍼(332)에 이재된 기판(W)의 측면을 지지하는 구성요소이다.
다음으로 상기 이송 로봇(338)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 그리퍼 구동수단(334)을 상하 및 수평 방향으로 이동시키는 구성요소이며, 상기 이송 로봇(334)에 의하여 그리핑된 기판들이 수평 및 수직 방향으로 이송되는 것이다.
한편 기판에 원자층 증착 공정을 수행하는 작업 중에 일면에만 박막을 형성하는 경우가 있다. 이 경우에는 기판의 증착면만이 외부로 노출되고, 비증착면은 맞붙여서 증착이 방지되도록 하는 백투백(back to back) 방식의 증착 방법이 사용된다. 이렇게 백투백 방식의 증착을 위해서는 전술한 기판 이재부와 달리 추가적인 구성요소들이 더 필요하다. 이하에서 설명한다.
백투백 방식의 증착을 위해서는 전술한 바와 같이, 기판(W)을 서로 맞붙여서 공정용 카세트(Cp)에 장착하여야 한다. 이를 위해서 본 실시예에 따른 기판 이재부(300)에는 도 8에 도시된 바와 같이, 틸팅 모듈(340)과 기판 흡착 모듈(350)이 더 구비된다.
먼저 상기 틸팅 모듈(340)은 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 일반카세트 승강 모듈(320)에 장착된 일반 카세트(Cs)를 일측으로 일정한 각도(θ) 기울이는 구성요소이다. 이렇게 카세트를 틸팅(tilting)시키는 이유는 일반 카세트에 형성되어 있는 하나의 삽입홈에 두개의 기판을 삽입하기 위하여, 후술하는 기판 흡착 모듈이 기판 사이의 공간으로 진입하기 용이하게 하기 위함이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 일반 카세트(Cs)가 일정 각도 기울어지면 장착되어 있는 모든 기판(W)들은 동일한 방향으로 기울어져서 기판 사이의 간격이 동일하게 세팅된다. 따라서 후술하는 흡착 패드(352)가 도 9에 도시된 바와 같이, 기판(W) 사이의 공간으로 진입할 시에 특정한 기판과 충돌하는 등의 문제를 방지할 수 있는 것이다.
다음으로 상기 기판 흡착 모듈(350)은 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 일반 카세트 승강 모듈(320) 상측에 설치되며, 상기 일반 카세트(Cs)에 장입되어 있는 r기판을 흡착하여 배출 또는 장입하는 구성요소이다. 즉, 상기 기판 흡착 모듈(350)이 도 10에 도시된 바와 같이, 일정한 각도로 기울어져 있는 일반 카세트(Cs)에 삽입되어 있는 기판(W) 사이로 진입하여 절반의 기판만을 도 11에 도시된 바와 같이, 들어 올린다. 그리고 나서 도 12에 도시된 바와 같이, 들어올린 기판을 180°회전시켜 기판의 방향을 전환시킨다.
그리고 나서 도 13에 도시된 바와 같이, 일반 카세트(Cs)에 남아 있는 기판 사이로 내려놓는다. 그러면 도 14에 도시된 바와 같이, 하나의 삽입홈(3)에 하나의 기판(W)만이 삽입되어 있던 상태에서, 도 15에 도시된 바와 같이, 하나의 삽입홈(3)에 2개의 기판(W)이 비증착면이 서로 밀착된 상태로 삽입되는 상태가 된다.
이를 위하여 본 실시예에서 상기 기판 흡착 모듈(350)은 도 8에 도시된 바와 같이, 흡착 패드부(354), 패드부 승강모듈(355), 회전모듈(356), 패드부 틸팅모듈(도면에 미도시) 및 패드부 수평이동모듈(357)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기에서 상기 흡착 패드부(354)는 실제로 기판 사이의 공간으로 진입하여 기판의 측면을 감압 흡착하는 구성요소로서, 도 9에 도시된 바와 같이, 다수개의 흡착 패드(352)가 기판 피치 간격으로 배치되며, 각 흡착 패드(352)는 기판 피치보다 작은 폭을 가진다.
다음으로 상기 패드부 승강모듈(355), 회전모듈(356), 패드부 틸팅모듈 및 패드부 수평 이동모듈(357)은, 상기 흡착 패드부(354)를 승강, 회전, 틸팅 및 수평 이동시키는 구성요소들로서, 일반적인 기술을 채용할 수 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
다음으로 상기 카세트 버퍼부(400)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 카세트 반입부(200)와 기판 이재부(300) 사이에 설치되며, 공정전 기판이 장입된 공정용 카세트(Cp)들이 대기하거나 상기 카세트 반입부(200)에 이송되고, 공정후 기판이 장입된 공정용 카세트(Cp)들이 대기하거나 상기 기판 이재부(300)에 이송되는 구성요소이다.
본 실시예에 따른 고생산성 원자층 증착 시스템(1)에서 다수장의 기판들은 공정용 카세트(Cp) 단위별로 공정 챔버(110)로 반입되고, 반출되는 방식이다. 따라서 상기 기판 이재부(300)에서 공정전 기판이 공정용 카세트(Cp)에 삽입되는 시간과 상기 카세트 반입부(200)에 공정용 카세트(Cp)를 장착하는 시간 등의 적절한 연동을 위하여 카세트 버퍼부(400)가 필요한 것이다. 물론 공정용 카세트(Cp)를 반출하는 과정에서도 마찬가지이다.
그리고 상기 카세트 버퍼부(400)에는 공정용 카세트(Cp)의 수평 이송을 위한 이송수단(도면에 미도시)과 카세트 반입부(200)에 장착하거나 탈착하기 위한 장착수단(도면에 미도시)을 별도로 구비한다.
1 : 본 발명의 일 실시예에 따른 고생산성 원자층 증착 시스템
100 : 원자층증착 공정부 200 : 카세트 반입부
300 : 기판 이재부 400 : 카세트 버퍼부
Cp : 공정용 카세트 Cs : 일반 카세트
W : 기판

Claims (7)

  1. 다수개의 공정용 카세트가 장입된 상태에서 원자층 증착 공정을 수행할 수 있는 공정 박스 다수개가 내부에 설치되는 원자층증착 공정부;
    상기 다수개의 공정 박스마다 다수개의 공정용 카세트를 반입하고 반출하는 카세트 반입부;
    상기 카세트 반입부 측방에 설치되며, 일반 카세트에서 공정용 카세트에 공정전 기판을 이재하고, 공정용 카세트에서 일반 카세트로 공정후 기판을 이재하는 기판 이재부;
    상기 카세트 반입부와 기판 이재부 사이에 설치되며, 공정전 기판이 장입된 공정용 카세트들이 대기하거나 상기 카세트 반입부에 이송되고, 공정후 기판이 장입된 카세트들이 대기하거나 상기 기판 이재부에 이송되는 카세트 버퍼부;를 포함하는 고생산성 원자층 증착 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 카세트 반입부는,
    다수개의 공정용 카세트가 밀착된 상태에서 길이방향으로 일직선상으로 장착되는 카세트 장착부;
    상기 카세트 장착부의 전단에 결합되어 설치되며, 상기 공정 박스의 게이트를 차단하는 도어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고생산성 원자층 증착 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기판 이재부는,
    상기 공정용 카세트가 그 상부에 안착되며, 상기 공정용 카세트에 장착되어 있는 다수개의 기판 중 절반의 기판을 교번적으로 승강시키는 공정용 카세트 승강 모듈;
    상기 공정용 카세트 승강모듈에 인접하게 설치되며, 상기 일반 카세트가 그 상부에 안착되어 상기 일반 카세트에 장착되어 있는 다수개의 기판 중 일측에 배치된 절반의 기판을 승강시키는 일반 카세트 승강 모듈;
    상기 공정 카세트 승강 모듈 및 일반 카세트 승강 모듈의 상측에 걸쳐서 설치되며, 상기 공정용 카세트 승강 모듈에 의하여 상승된 기판 또는 상기 일반 카세트 승강 모듈에 의하여 상승된 기판을 그리핑하여 이송하는 기판 그리핑 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 고생산성 원자층 증착 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 기판 그리핑 모듈은,
    기판의 양측 하부 모서리를 지지하는 기판 그리퍼;
    상기 기판 그리퍼를 전후진 시키는 그리퍼 구동수단;
    상기 그리퍼 구동수단에 설치되며, 상기 기판 그리퍼에 이재된 기판의 측면을 지지하는 기판 가이드부;
    상기 그리퍼 구동수단을 상하 및 수평 방향으로 이동시키는 이송 로봇;을 포함하는 고생산성 원자층 증착 시스템.
  5. 제3항에 있어서, 상기 일반 카세트 승강 모듈에는,
    상기 일반 카세트를 일측으로 기울이는 틸팅 모듈이 더 구비되며,
    상기 일반 카세트 승강 모듈 상측에 설치되며, 상기 일반 카세트에 장입되어 있는 카세트를 흡착하여 배출 또는 장입하는 기판 흡착 모듈이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 고생산성 원자층 증착 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 기판 흡착 모듈은,
    기판 사이의 공간으로 진입하여 기판의 일측면을 흡착하는 기판 흡착 패드 다수개가 나란하게 배열되는 흡착 패드부;
    상기 흡착 패드부를 승강시키는 패드부 승강모듈;
    상기 패드부 승강 모듈을 회전시키는 회전모듈;
    상기 패드부 승강 모듈을 기울이는 패드부 틸팅모듈;
    사익 패드부 승강 모듈을 수평 이동시키는 패드부 수평이동모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 고생산성 원자층 증착 시스템.
  7. 제5항에 있어서, 상기 기판 흡착 모듈은,
    백투백(back to back) 증착을 위하여 상기 일반 카세트 일측 절반의 기판을 타측 절단의 기판이 장입되어 있는 장입홈에 기판의 비증착면이 밀착되도록 장입하는 것을 특징으로 하는 고생산성 원자층 증착 시스템.
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