KR101491992B1 - 반도체 웨이퍼의 연속 처리방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼의 리플로우 방법에 관한 것으로, 제5스테이션에 로딩된 웨이퍼를 제1스테이션에 이송하고, 상기 웨이퍼를 세정하는 제1단계와, 상기 제1단계가 완료된 상기 웨이퍼를 제2스테이션에 이송하고, 웨이퍼를 가열하는 제2단계와, 상기 제2단계가 완료된 상기 웨이퍼를 제3스테이션에 이송하고, 대기압에서에서 상기 웨이퍼를 가열하여 상기 솔더 내의 공극을 제거하는 제3단계와, 상기 제3단계가 완료된 상기 웨이퍼를 제4스테이션에 이송하고, 가열하는 제4단계와, 상기 제4단계가 완료된 상기 웨이퍼를 제5스테이션에 이송하고 상기 웨이퍼를 냉각시켜 외부로 언로딩하는 제5단계를 포함한다. 본 발명은 리플로우 장치의 스테이션 수를 줄일 수 있도록 공정단계를 단순화함으로써, 공정시간을 줄여 생산성을 향상시키며, 리플로우 장치의 크기를 줄이고 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

반도체 웨이퍼의 연속 처리방법{Continuous treatment method of semiconductor wafer}
본 발명은 반도체 웨이퍼의 연속 처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공정단계를 줄이며, 납땜 볼의 파열을 방지할 수 있는 반도체 웨이퍼의 연속 처리방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 웨이퍼에는 와이어, 컨덕터 등의 연결을 위하여 솔더 돌출부가 형성된다. 이러한 솔더부(범프)의 제조과정 중 하나인 리플로우(reflow) 공정은 솔더 볼, 솔더 크림 등을 용융시켜 웨이퍼에 밀착시키며, 적당한 프로파일을 가지도록 하는 공정이다.
리플로우 과정에서는 특정한 온도 분위기와 대기 조건 및 공정시간에 의해 원하는 프로파일의 솔더부를 제작할 수 있게 된다. 이러한 온도 분위기나 기타의 조건을 유지하기 위하여, 처리중인 웨이퍼를 대기중으로 인출하지 않고 연속된 챔버를 가지는 장치를 사용하여 연속공정으로 처리된다.
이와 같은 리플로우 방법의 예로서, 미국특허 07358175호(이하 종래기술 1)를 들 수 있고, 이를 구현하기 위한 장치로서 미국특허 US6,827,789호(이하 종래기술 2)를 들 수 있다.
도 1은 상기 종래기술 1에 기재된 리플로우 장치의 구성도이다.
도 1에 도시한 바와 같이 제1 내지 제6스테이션(#1~#6)과, 상기 각 스테이션에 웨이퍼(W)를 회전시켜 이송시키는 턴테이블(12)을 포함하는 처리장치(10)를 이용하여 공정이 진행된다.
종래 기술의 상세한 설명 등에는 제1 내지 제6스테이션(#1~#6) 각각에서 진행되는 공정에 대하여 기재되어 있다. 이를 각 단계별로 정리하면 다음과 같다.
먼저 웨이퍼(W)가 제6스테이션(#6)에 로딩 된 후 질소가스에 의해 제6스테이션(#6) 내부를 퍼지하고, 상기 턴테이블(12)이 회전하여 웨이퍼(W)를 제1스테이션(#1)으로 이동시킨다. 이때 제1스테이션(#1)에서는 대기압에서 질소 또는 포름산 증기와 질소가 공급되어, 가열에 의해 웨이퍼 상의 수분, 유기 오염물, 표면 산화물이 제거된다.
그 다음, 턴테이블(12)에 의해 제1스테이션(#1)의 웨이퍼(W)는 제2스테이션(#2)으로 이동되어, 대기압에서 질소 또는 포름산 증기와 질소가 공급되어, 가열함으로써 웨이퍼(W)상의 솔더가 융해된다.
그 다음, 턴테이블(12)에 의해 제2스테이션(#2)에서 제3스테이션(#3)으로 웨이퍼(W)가 이송된 후, 1torr 이하의 압력분위기에서 200 내지 400℃의 온도로 가열하여 웨이퍼 상의 솔더에 포함된 공극(void)을 제거하게 된다.
그 다음, 제4스테이션(#4)에서는 웨이퍼(W)를 대기압 분위기에서 포름산 증기와 질소의 혼합가스 또는 질소를 공급한 상태에서 가열하여, 솔더 범프를 형성하고, 상기 솔더 표면의 거칠기를 완화한다.
그 다음, 제5스테이션(#5)으로 이송된 웨이퍼(W)는 대기압 분위기에서 질소를 공급하고, 가열하여 솔더 범프의 그레인(grain) 형성을 제어한다.
그 다음, 제6스테이션(#6)으로 웨이퍼(W)를 이송시키고, 그 웨이퍼(W)는 대기압 분위기에서 솔더 범프를 냉각시킨 후, 웨이퍼(W)는 외부로 언로딩 된다.
이처럼 종래 웨이퍼(W)의 리플로우 방법은 모두 6개의 단계로 순차 진행되며, 각 공정단계의 진행시간 이외에 웨이퍼(W)를 이송하는 시간을 더 고려할 때 상대적으로 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.
또한 앞서 설명한 바와 같이 진공분위기에서 솔더 내의 공극을 제거하는 과정에서 솔더가 파열되며, 이는 제4스테이션(#4)에서의 후처리에 의해서도 표면이 균일하게 회복되지 않는 문제점이 있었다.
한편, 종래기술 2의 도면 1에는 로딩챔버와 언로딩챔버를 포함하는 총 6개의 챔버가 도시되어 있으며, 턴테이블을 사용하여 로딩된 웨이퍼를 다음의 공정챔버로 순차 이동시키며, 최종적으로 웨이퍼를 언로딩챔버로 이송하여, 처리가 완료된 웨이퍼를 로봇에 의해 언로딩 시키도록 구성되어 있다.
종래기술 1의 스테이션과 종래기술 2의 챔버는 동일한 의미로서 사용되고, 이하 설명에서도 동일하다.
종래기술 2에는 처리플레이트와 하부격리챔버를 상하로 이동 가능하게 구성하여, 턴테이블에 의해 이송되어진 웨이퍼를 격리시켜 공정을 진행하게 된다.
상기 처리플레이트는 통상 서셉터로 통칭되며, 내부에 히터를 포함하고, 웨이퍼를 진공 흡착시키는 구조가 형성되어 있어 상대적으로 중량물이며, 이를 상하로 이동시키기 위하여 에너지 소모량이 많고, 장치의 부피가 커지는 문제점이 있었다.
아울러 처리플레이트와 하부격리챔버를 상하 이동시키기 위한 구동부와 동력전달구조가 복잡하여 제조원가가 증가하게 되는 문제점이 있었다.
또한 종래기술 2는 다수의 챔버 각각이 밀폐된 상태에서는 항상 웨이퍼가 처리플레이트에 안착 되는 구조이기 때문에 다른 챔버에서 공정이 진행되고 있는 상태에서 특정 챔버에서 공정이 완료된 경우에도 웨이퍼가 처리플레이트에 안착 되어 있어 지속적으로 가열되어 공정 불량이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
종래기술 2의 경우 처리플레이트와 하부격리챔버를 함께 하향이동하면 웨이퍼와 함께 웨이퍼 링이 하강하여 턴테이블에 안착됨으로써 웨이퍼는 처리플레이트로부터 이격되어, 다른 챔버에서 공정이 진행되고 있는 동안 공정이 완료된 웨이퍼를 처리플레이트에 접촉하지 않도록 할 수 있어 처리플레이트로부터의 지속적인 가열에 의해 공정 불량이 발생하는 문제점은 방지할 수 있다.
그러나 이 경우 웨이퍼는 더 이상 격리된 상태를 유지할 수 없고, 웨이퍼는 격리된 챔버 외부 공간에 노출된다. 따라서 웨이퍼가 가열 공정에 의해 처리가 된 후 다음 챔버에서 공정이 진행되기까지 외부 공간에 노출되면 웨이퍼 온도가 떨어져 공정불량이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
또한 종래기술 2의 경우 처리플레이트의 상면에 웨이퍼 지지핀을 수용하기 위한 홈이 형성되어 있어, 처리플레이트 상에 웨이퍼가 지지된 상태에서 웨이퍼에 열을 가하게 되면, 홈으로 인해 웨이퍼의 저면에 전달되는 열이 불균일하여 공정불량이 발생할 수 있다.
또한 종래기술 2의 경우 웨이퍼가 하나의 챔버에서 다음 챔버로 이송되는 도중에는 원하는 온도를 유지할 수 없어 웨이퍼에 열충격이 가해져 품질이 저하되는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 과제는, 공정단계를 줄일 수 있는 반도체 웨이퍼의 연속 처리방법을 제공함에 있다.
또한 본 발명의 다른 과제는 공극 제거 과정에서 솔더가 파열되는 것을 방지하여, 공정의 안정성을 향상시킬 수 있는 반도체 웨이퍼의 연속 처리방법을 제공함에 있다.
또한 본 발명의 다른 과제는, 공정이 완료된 특정 챔버내의 웨이퍼를 다른 챔버의 공정이 완료될 때까지 서셉터로부터 이격시킴과 동시에 격리된 상태를 유지할 수 있는 반도체 웨이퍼의 연속 처리방법을 제공함에 있다.
또한 본 발명의 다른 과제는, 웨이퍼에 분사되는 공정가스를 웨이퍼에 분사하기 직전에 가열함으로써 공정 처리의 균일성을 확보할 수 있는 반도체 웨이퍼의 연속 처리방법을 제공함에 있다.
또한 본 발명의 다른 과제는, 솔더 볼의 형성단계에서 웨이퍼의 상면과 하면을 동시에 가열함으로써 솔더 볼의 형상을 안정적으로 형성할 수 있는 반도체 웨이퍼의 연속 처리방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명 반도체 웨이퍼의 연속 처리방법은, 다수의 챔버를 구비하고, 상기 챔버의 외부를 둘러싸는 외부몸체가 구비된 장치에서 웨이퍼를 처리하는 반도체 웨이퍼의 연속 처리방법에 있어서, 상기 다수의 챔버는 제1 내지 제5챔버로 이루어지고, 상기 제5챔버에 웨이퍼를 로딩한 후 불활성 가스를 주입하여 퍼지하는 제1단계; 상기 제1단계가 완료된 상기 웨이퍼를 제1챔버에 이송하고, 상기 제1챔버 내부에 공정가스를 주입한 후 웨이퍼를 가열하는 제2단계; 상기 제2단계가 완료된 상기 웨이퍼를 제2챔버로 이송하고, 상기 제2챔버 내부에 공정가스를 주입한 후 웨이퍼를 가열하는 제3단계; 상기 제3단계가 완료된 상기 웨이퍼를 제3챔버에 이송하고, 상기 제3챔버의 내부가 대기압인 상태에서 상기 웨이퍼를 가열하는 제4단계; 상기 제4단계가 완료된 상기 웨이퍼를 제4챔버에 이송하고, 상기 제4챔버의 내부에 공정가스를 주입한 후 웨이퍼를 가열하는 제5단계; 상기 제5단계가 완료된 상기 웨이퍼를 제5챔버에 이송하고 상기 웨이퍼를 냉각시킨 후 외부로 언로딩하고, 다른 웨이퍼를 상기 제5챔버에 로딩시키는 제5단계를 포함한다.
상기 제2단계 내지 제5단계에 주입되는 공정가스는, 포름산 증기와 질소일 수 있다.
상기 챔버 내부의 격리된 공정공간과, 상기 외부몸체 내부의 연결공간부에는 상기 웨이퍼가 이송되는 과정에서 가열된 질소가 공급되어 웨이퍼의 온도 변화를 최소화하는 것으로 구성될 수 있다.
상기 가열된 질소는, 상기 챔버가 격리된 상태에서 공정이 진행되는 경우의 상기 연결공간부의 분위기 온도보다 더 높은 온도로 공급될 수 있다.
상기 가열된 질소는, 상기 제2 단계 내지 제5 단계에서 웨이퍼를 가열하는 온도로 공급될 수 있다.
상기 제4단계는, 100 내지 500℃의 온도에서, 질소를 전달 가스로 사용하여 포름산 증기를 공급하여, 1 내지 300초의 시간 동안 상기 웨이퍼를 처리할 수 있다.
상기 제5단계는, 상기 웨이퍼를 대기압과 20 내지 400℃의 온도 분위기에서, 질소를 전달 가스로 사용하여 포름산 증기를 공급하여, 1 내지 300초의 시간 동안 처리할 수 있다.
상기 제4단계 및 제5단계는, 상기 웨이퍼의 하면을 지지하는 서셉터에 구비된 히터에 의해 가열됨과 동시에 상기 웨이퍼의 상부에 설치된 상부히터에 의해 가열됨으로써, 웨이퍼의 상면과 하면이 균일하게 가열될 수 있다.
상기 웨이퍼에 분사되는 포름산은 상기 상부히터에 의해 가열될 수 있다.
상기 상부히터의 하부에는, 내부에 상기 포름산이 유입되는 버퍼공간이 형성되고, 상기 버퍼공간의 하부에 상기 포름산을 상기 웨이퍼의 상면에 균일하게 분사하기 위한 분사구가 다수개 형성된 샤워헤드가 구비되어, 상기 버퍼공간에서 상기 포름산이 가열될 수 있다.
상기 제1 내지 제5챔버는, 웨이퍼를 지지하기 위해 고정 설치되어 상기 웨이퍼에 열을 인가하는 서셉터, 상기 서셉터의 외측에 고정 설치되어 상기 웨이퍼의 하부에 격리된 공정 공간을 형성하는 하부하우징, 상기 웨이퍼의 상부에 격리된 공정 공간을 형성하기 위해 상하 이동하는 상부하우징, 상기 상부하우징과 하부하우징 사이에 구비되어 상기 다수의 챔버 사이에서 웨이퍼를 이송하는 턴테이블을 포함하되; 상기 상부하우징이 하향 이동하여 격리된 공정공간을 형성한 상태에서 상기 웨이퍼의 처리가 이루어질 수 있다.
상기 제1 내지 제5챔버 중 공정이 완료된 챔버의 상기 웨이퍼는, 상기 상부하우징에 의해 격리된 공정공간 내에서, 상기 웨이퍼를 상기 서셉터의 상면으로부터 이격시킨 상태로 공정이 진행중인 챔버의 공정이 완료될 때까지 대기하는 것일 수 있다.
상기 웨이퍼가 다음 챔버로 이송되는 경우 상기 턴테이블이 상승 및 하강하는 것일 수 있다.
상기 제1단계에서 제1챔버에 주입되는 불활성 가스는 내부 공간의 수분을 증발시키기 위해 가열된 상태로 주입되는 것일 수 있다.
본 발명은, 반도체 연속 처리장치의 챔버 수를 줄일 수 있도록 공정단계를 단순화함으로써, 공정시간을 줄여 생산성을 향상시키며, 장치의 크기를 줄이고 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 솔더 볼의 파열을 방지하면서, 효과적으로 유기오염물을 제거할 수 있게 되어, 공정의 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 공정이 완료된 특정 챔버내의 웨이퍼를 다른 챔버의 공정이 완료될 때까지 서셉터로부터 이격시킴과 동시에 격리된 상태를 유지할 수 있어, 웨이퍼가 대기상태에서 추가로 가열되는 것을 방지하여 공정의 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있고, 다른 챔버의 공정이 완료될 때까지 대기하는 경우 웨이퍼가 격리된 상태를 유지할 수 있어 공정의 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한 웨이퍼에 분사되는 공정가스를 웨이퍼에 분사하기 직전에 가열함으로써 공정 처리의 균일성을 확보할 수 있고, 솔더 볼의 형성단계에서 웨이퍼의 상면과 하면을 동시에 가열함으로써 솔더 볼의 형상을 안정적으로 형성할 수 있다.
도 1은 종래 리플로우 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 연속처리 방법이 적용되는 장치의 구성도이다.
도 3은 도 2에서 A-A 방향의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명에 적용되는 안착링의 상세 단면 구성도이다.
도 5 내지 도 14은 웨이퍼의 이동과 처리 과정에 따라 도시한 본 발명의 개략적인 단면 구성도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1공정챔버의 단면 구성도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 웨이퍼의 연속처리 방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 연속처리 방법이 적용되는 리플로우 장치의 구성도이다.
도 2를 참조하면 본 발명이 적용되는 반도체 웨이퍼 연속처리 장치는 제1 내지 제5챔버(100, 200, 300, 400, 500)를 포함하고, 외부몸체(600)의 중앙을 기준으로 제1 내지 제5챔버(100, 200, 300, 400, 500)가 원형으로 배치되며, 제1 내지 제5챔버(100, 200, 300, 400, 500)의 사이에서 웨이퍼(W)를 이송하는 턴테이블(700)을 포함하여 구성된다.
이와 같은 구성은 도 1의 종래 기술에 비하여 웨이퍼(W)의 이송단계의 수를 줄이고, 그 공정단계의 간소화를 통해 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한 장치의 크기를 줄일 수 있기 때문에 장치의 제조원가를 절감할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
이하, 상기 제1 내지 제5챔버(100~500)에서 각각 진행되는 본 발명 반도체 웨이퍼 연속처리 방법의 일례로서, 웨이퍼 리플로우 방법의 구성과 작용을 보다 상세히 설명한다.
먼저, 웨이퍼(W)가 제1챔버(100)에 로딩되면, 대기압 분위기의 제1챔버(100) 내부에 불활성 가스인 질소를 투입하여 퍼지(Purge)함으로써 내부에 잔존하는 산소 함량을 줄이게 된다.
상기 제1챔버(100) 내부에는 이전 공정에서 포름산 증기를 가열하여 생성된 수분 입자가 챔버 내외부의 온도 차로 인해 챔버 내부 벽면에 부착되어 있고, 이러한 수분 입자에 다른 공정 입자 또는 이물질이 달라붙어 챔버 내부 벽면에 부착되면 파티클이 발생할 수 있다.
이러한 문제점을 방지하기 위해 상기 질소는 상기 수분 입자를 기화시킬 수 있는 온도로 가열된 질소를 사용하여 챔버 내부 벽면에 수분 입자가 증발시켜 파티클의 발생을 방지할 수 있다.
웨이퍼(W)의 퍼지가 완료되면, 턴테이블(700)에 의해 웨이퍼(W)가 제2챔버(200)로 이동하고, 제2챔버(200)의 내부는 대기압인 760torr의 압력과 100 내지 400℃의 온도를 유지하게 되며, 포름산과 질소가 공급되어, 1 내지 300초의 시간 동안 처리되어, 웨이퍼(W)에 존재하는 수분, 유기 오염물, 표면 산화물을 제거하게 된다.
그 다음, 턴테이블(700)에 의해 제3챔버(300)로 웨이퍼(W)가 이송된 후, 760torr의 압력과 100 내지 500℃의 온도에서, 포름산 증기와 질소가 공급되어, 1 내지 300초의 시간 동안 처리되어, 웨이퍼 상의 솔더가 융해된다.
이 경우 상기 턴테이블(700)이 회전하여 웨이퍼(W)를 이송하는 동안에도 상기 가열된 질소를 공급하여, 웨이퍼(W)의 솔더볼의 온도가 낮아지는 것을 방지하여 솔더볼의 형상을 안정적으로 유지할 수 있다.
그 다음, 턴테이블(700)에 의해 제3챔버(300)에서 제4챔버(400)로 웨이퍼(W)가 이송된 후, 760torr의 압력과 100 내지 500℃의 온도에서, 질소와 포름산 증기를 공급하여, 1 내지 300초의 시간 동안 처리한다.
이러한 처리에 의해 솔더볼 내의 공극을 제거할 수 있다. 이때의 공극 제거가 종래와는 다르게 대기압인 760torr의 압력에서 이루어져, 종래의 1torr 이하의 압력에서 진행되는 공극 제거공정에 비하여 공극 제거율은 감소할 수 있다. 그러나 공극의 제거를 위하여 진공 공정을 진행하는 경우, 솔더볼이 파열되는 문제점이 발생할 수 있으며, 본 발명에서는 공극의 제거율은 상대적으로 낮더라도 안정적인 공정의 진행을 위하여 760torr의 압력하에서 공정하여, 공정 안정성을 향상시킬 수 있게 된다. 또한 공극 제거율의 측면에서도 종래의 1torr 이하의 압력에서 진행되는 경우와 비교하여 제품 품질에 영향을 미치지 않는 정도의 차이만 발생한다.
상기 제4챔버(400)에서의 처리 과정이 완료된 상태에서, 제5챔버(500)에서 이전에 공급된 웨이퍼가 처리 중인 경우, 제4챔버(400)에 구비되어 웨이퍼(W)를 지지하는 서셉터의 표면으로부터 웨이퍼(W)를 들어올려 대기하는 상태가 되도록 한다. 상기 대기상태는 공정이 완료된 후에도 계속 내부에 히터가 구비된 서셉터에 접촉시켜 둘 경우 공정 이상이 발생할 수 있기 때문이다. 이와 같은 대기상태에서 상기 제4챔버(400)는 격리된 상태를 유지하며, 상기 대기상태는 모든 챔버에 적용될 수 있다.
그 다음, 제5챔버(500)에서는 웨이퍼(W)를 760torr의 압력과 20 내지 400℃의 온도에서, 포름산 증기와 질소의 혼합가스의 공급분위기에서, 1 내지 300초의 시간 동안 처리하여, 솔더 범프를 형성하고 솔더의 표면 거칠기를 완화한다.
상기 제4챔버(400)와 제5챔버(500)에는 웨이퍼(W)를 지지하는 서셉터에 마련된 히터 이외에도, 상부측에 후술하는 상부히터(370)를 더 포함하여 온도의 조절이 용이하도록 할 수 있으며, 웨이퍼의 상부와 하부를 균일하게 가열하여 솔더볼의 형상의 안정적으로 형성하는 것이 가능하다.
그 다음, 제1챔버(100)로 이송된 웨이퍼(W)는 760torr의 압력과 20 내지 30℃의 온도에서, 공기 또는 질소의 공급분위기에서, 1 내지 300초의 시간 동안 처리되어, 솔더 범프의 그레인(grain)을 형성하고 냉각시킨다. 상기 냉각된 웨이퍼(W)는 제1챔버(100)에서 외부로 언로딩 된다.
즉, 상기 제1챔버(100)에서는 웨이퍼(W)의 로딩과 언로딩이 함께 수행될 수 있는 공간을 제공한다.
상기한 바와 같이 본 발명은 솔더 내의 공극의 제거를 위하여 진공 분위기를 사용하지 않아 공정의 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있으며, 사용되는 스테이션의 수를 줄여 장치의 구조를 단순화 할 수 있다.
이하 상기한 방법을 구현하기 위한 반도체 웨이퍼 연속 처리 장치의 일례를 도 3 내지 도 15를 참조하여 설명한다.
도 3은 도 2에서 A-A 방향의 개략적인 단면도, 도 4는 안착링의 상세 단면 구성도이다.
도 2와 도 3을 각각 참조하면, 상기 외부몸체(600)는 원판형의 하부플레이트(610)와, 상기 하부플레이트(610)의 상측에 구비된 원판형의 상부플레이트(620)와, 상기 하부플레이트(610)의 가장자리와 상부플레이트(620)의 가장자리에 상단과 하단이 연결된 측면하우징(630)으로 구성된다.
도면에는 도시되어 있지 않지만 상기 상부플레이트(620)에는 공정가스를 공급하기 위한 배관 등의 부품들이 각 챔버(100,200,300,400,500)의 상부 위치에 구비되고, 상기 제1챔버(100)가 위치한 측면하우징(630)에는 웨이퍼를 로딩 또는 언로딩을 위해 로봇 아암(Arm)의 진입/후퇴가 가능하도록 개구부가 형성될 수 있다.
상기 하부플레이트(610)와 상부플레이트(620) 및 측면하우징(630)으로 둘러싸인 내부공간인 연결공간부(800)에는 상기 제1 내지 제5챔버(100, 200, 300, 400, 500)와, 중앙에 회전축을 가지는 턴테이블(700)이 구비되어 있다.
상기 턴테이블(700)에는 개구된 형상의 홀(710)이 챔버(100,200,300,400,500)의 수와 동수로 형성되어 있다.
상기 홀(710)에는 웨이퍼가 안착되는 안착링(720)이 구비된다. 상기 안착링(720)은 후술하는 리프트핀(240)의 상하 운동에 의해 웨이퍼가 안착된 상태에서 웨이퍼와 함께 턴테이블(700)로부터 분리 가능하다.
또한 상기 안착링(720)은 도 4에 도시한 바와 같이 단차진 형상으로서, 웨이퍼(W)가 안착되도록 내경부 주변에 형성된 내부 안착단(722)과, 안착링(720)이 턴테이블(700)의 홀(710)에 안착될 수 있도록 외경부 주변에 형성된 외부 안착단(723)으로 이루어지고, 상기 내부 안착단(722)과 외부 안착단(723) 사이에는 가스가 통과할 수 있도록 상하로 관통된 가스통공(721)이 형성되어 있다.
따라서 후술하는 샤워헤드(160,260)에서 웨이퍼(W)의 상부 전면으로 고르게 분사된 가스는 상기 가스통공(721)을 통해서 배기구(150,250) 측으로 배기된다. 이와 같이 공정 가스의 배기 흐름이 웨이퍼(W)를 기준으로 상부에서 하부로 흐름이 형성되므로, 챔버 내부에 공정 가스의 잔유물이 적게 발생한다.
상기 안착링(720)은 웨이퍼(W)가 접촉하게 되고, 상기 안착링(720)은 턴테이블(700)과 접촉하게 된다. 상기 턴테이블(700)은 챔버 외부의 연결공간부(800)에 노출되어 있어 연결공간부(800)의 온도가 턴테이블(700)과 안착링(720)을 통해 웨이퍼(W)에 전달되어 공정온도에 영향을 미치게 된다. 따라서 웨이퍼(W)에 열이 전달되는 것을 차단하기 위해 상기 안착링(720)은 비금속재질을 사용하는 것이 바람직하다.
또한 안착링(720)은 고온의 공정온도에 노출되므로 내열성을 갖춘 세라믹(Ceramic)이 될 수 있고, 그 이외에도 내열성과 열의 전도성이 낮은 비금속재질이면 무엇이든 적용 가능하다.
상기 제1 내지 제5챔버(100, 200, 300, 400, 500)는 웨이퍼가 처리되는 격리된 공간을 규정하는 것으로서, 웨이퍼를 처리하기 위한 온도, 압력을 설정하기 위한 구성들이 각각의 챔버마다 구비되며, 각 챔버마다 서로 다른 조건으로 웨이퍼를 처리할 수 있도록 각 챔버는 공정 진행 중 연결공간부(800)에 대하여 격리된 상태를 유지할 수 있다.
상기 제1 챔버(100)는 외부의 로봇에 의해 웨이퍼가 로딩(Loading)되는 한편, 제5챔버(500)에서 처리가 완료된 웨이퍼를 외부의 로봇에 웨이퍼를 언로딩(Unloading)하기 위한 것으로서, 도 3을 참조하여 상세한 구성을 설명한다.
도 3에 도시한 바와 같이 제1챔버(100)는, 웨이퍼의 저면을 지지하는 서셉터(110)와, 상기 서셉터(110)의 외측에 설치되어 하부플레이트(610) 상에 고정 설치된 하부하우징(120)과, 상기 하부하우징(120)의 상측에 구비되어 상부플레이트(620)에 고정설치된 상부하우징(130)과, 상하 이동되어 웨이퍼의 저면을 지지하는 리프트핀(140)과, 상기 하부플레이트(610)에 형성되어 상기 하부하우징(120)의 내측 공간과 연통 되는 배기구(150)와, 웨이퍼에 가스를 분사하여 처리하기 위하여 상기 상부하우징(130)의 내측에 구비된 샤워헤드(160)를 포함하여 구성된다.
상기 서셉터(110)는 웨이퍼를 그 상면에 고정시키기 위해 진공 흡착을 위한 구성이 구비되고, 제5챔버(500)에서 공정이 완료된 웨이퍼를 외부로 언로딩하기 전에 웨이퍼를 냉각하기 위한 냉각수단(미도시)이 구비될 수 있다. 또한 서셉터(110)는 상하 이동되는 것이 아니라 하부플레이트(610) 상에 고정된 상태로 있으므로, 상기 진공 흡착을 위한 연결라인 및 웨이퍼 냉각수단을 위한 연결라인 등이 고정된 있으면 되므로 구조가 간단해진다.
상기 하부하우징(120)은 원통 형상으로 이루어져 내부공간(120a)이 공정 진행 중 연결공간부(800)에 대하여 격리된 상태가 되어 격리된 공정공간의 하측을 형성하고, 상기 내측공간(120a)은 배기구(150)를 통해 배기통로(미도시)로 연결되어 있다.
상기 상부하우징(130)은 그 내부공간(130a)이 공정 진행 중 연결공간부(800)에 대하여 격리된 상태가 되어 격리된 공정공간의 상측을 형성하고, 상기 안착링(720)의 가스통공(721)을 통해 하부하우징(130)의 내측공간(120a)과 연통하도록 되어 있다.
상기 상부하우징(130)은 공정 진행 중 웨이퍼의 격리된 상태를 유지하고 다음 챔버로 이동하는 경우에는 연결공간부(800)와 연통하는 상태를 구현하기 위해, 원통 형상으로 이루어져 상기 상부플레이트(620)에 고정된 고정부(131)와, 상기 고정부(131)의 하측에 구비되어 상하로 이동할 수 있는 이동부(132)로 구성된다.
상기 이동부(132)는 구동부(133)에 의해 상기 이동부(132)가 하향으로 이동되어 상기 이동부(132)의 하단이 상기 턴테이블(700)의 상부에 접하게 된다. 상기 이동부(132)와 턴테이블(700)이 접하는 면의 기밀을 유지하기 위해 상기 이동부(132)의 하단에는 고무, 실리콘 등의 재질로 이루어진 기밀부재(미도시)가 구비될 수 있다. 또한 상기 고정부(131)와 이동부(132)가 접하는 면에도 기밀을 유지하기 위한 기밀부재(미도시)가 구비될 수 있다.
상기 리프트핀(140)은, 서셉터(710)를 상하로 관통하도록 구비되어, 로봇에 의해 로딩된 웨이퍼의 저면을 지지하여 그 웨이퍼를 서셉터(110)의 상면에 안착시키기 위해 구동부(미도시)에 의해 상하 이동이 가능하도록 되어 있다.
또한 웨이퍼를 언로딩하는 경우에는 안착링(720)에 안착된 웨이퍼의 저면을 지지하여 안착링(720)으로부터 분리시킨 후 로봇에 인계하기 위해 상하 이동된다.
상기 샤워헤드(160)는 냉각을 위한 가스 또는 가열된 질소가스를 웨이퍼의 상면에 균일하게 분사하기 위한 것으로, 유입된 가스가 모이는 버퍼공간(161)과, 그 버퍼공간(161)에서 상기 웨이퍼(W)의 방향인 하향으로 가스가 분사되도록 샤워헤드(160)의 저면에 다수의 분사구가 일정 간격으로 형성된다.
상기 연결공간부(800)는 각 챔버(100,200,300,400,500)의 외측을 둘러싸는 공간이고, 상기 연결공간부(800) 내부에 잔존하는 가스의 배기를 위한 배기구(810)가 구비된다.
이와 같은 구성에 의하면 격리된 공정공간을 형성하기 위해 서셉터(110)와 하부하우징(120)을 상하 이동시키기 위해 벨로우즈와 같은 구성을 구비할 필요가 없어 장치의 내구성을 향상시키고, 보수비용을 절감할 수 있다.
제2챔버(200)는 상기 제1챔버(100)와 동일한 구성으로, 서셉터(210), 하부하우징(220), 상부하우징(230), 리프트핀(240), 배기구(250) 및 샤워헤드(260)을 포함하여 구성된다.
상기 서셉터(210)에는 웨이퍼에 열을 가하기 위한 히터(미도시)가 구비되고, 웨이퍼는 서셉터(210)의 상면에 진공 흡착되어 고정된 상태에서 공정이 진행된다.
단 제1챔버(100)의 리프트핀(140)은 웨이퍼의 저면을 직접 지지하는 것이나, 제2챔버(200)의 리프트핀(240)은 안착링(720)의 저면을 지지하여 안착링(720)과 안착링(720)에 안착된 웨이퍼를 함께 상하로 이동시킬 수 있는 것에 차이가 있다. 이를 위해 상기 리프트핀(140)은 서셉트(210)의 외측에서 상하 이동할 수 있도록 위치시킨다.
나머지 하부하우징(220)과 상부하우징(230) 및 샤워헤드(260)의 상세 구성은 제1챔버(100)의 구성과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
또한 이와 같은 구성은 다른 챔버인 제3 내지 제5챔버(300,400,500) 역시 동일한 구성이다.
이하에서는 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 연속 처리장치의 구성과 작용을 웨이퍼의 이동과 처리 과정에 맞춰 상세히 설명한다.
도 5 내지 도 14는 웨이퍼의 이동과 처리 과정에 따라 도시한 본 발명의 개략적인 단면 구성도이다.
먼저, 도 5를 참조하면 로봇(2)에 의하여 웨이퍼(W)가 제1챔버(100) 내로 로딩되는 과정을 도시한 것으로, 턴테이블(700)이 하향으로 이동하여, 턴테이블(700)의 저면이 상기 하부하우징(120)의 상부에 접하며, 서셉터(110)의 상면이 상기 턴테이블(700)의 홀(710)을 통해 상부에 노출되어 있다.
로봇(2)의 아암(Arm) 상면에 웨이퍼(W)가 올려진 상태에서 리프트핀(140)이 상향으로 이동하여 웨이퍼(W)의 저면을 지지하게 된다.
위에서는 로봇(2)이 웨이퍼(W)를 정위치에 위치시킨 상태에서 리프트핀(140)이 상향으로 이동하는 것으로 설명하였으나, 리프트핀(140)이 상향으로 이동하여 대기하는 상태에서 로봇(2)이 웨이퍼(W)를 이송하여 리프트핀(140) 상에 웨이퍼(W)를 로딩하는 것도 가능하다.
이처럼 상기 제1챔버(100)는 웨이퍼(W)가 외부로부터 로딩되는 챔버이며, 이후에 설명되는 바와 같이 제1챔버(100)는 제5챔버(500)로부터 이동된 웨이퍼(W)를 외부로 언로딩하는 챔버로 사용된다. 즉, 제1챔버(100)는 웨이퍼(W)가 로딩 및 언로딩되는 로딩 및 언로딩 챔버가 된다.
그 다음, 도 6에 도시한 바와 같이 리프트핀(140)에 웨이퍼(W)가 올려진 상태로 로봇(2)이 후퇴하여 로딩 및 언로딩챔버(100)의 밖으로 이동한다. 이때 로봇(2)은 하향 이동하여 웨이퍼(W)가 리프트핀(140) 상에 완전히 올려진 상태에서 후퇴한다. 반대로 로봇(2)은 하향 이동하지 않고 리프트핀(140)이 웨이퍼(W)가 안착된 상태에서 상향으로 이동한 상태에서 로봇(2)이 후퇴할 수 있다.
이는 로봇(2)과 리프트핀(140)의 상대운동으로 로봇(2)이 후퇴할 때 웨이퍼(W)에 마찰 되어 웨이퍼(W)가 변위되는 것을 방지할 수 있는 방법이면 그 방법에 무관하게 적용될 수 있음을 보여준다.
그 다음, 도 7에 도시한 바와 같이 로봇(2)이 완전히 이동된 상태에서 상기 턴테이블(700)이 상향으로 이동하여 웨이퍼(W)의 저면 가장자리를 안착링(720)의 내부 안착단(722)에 안착시킨다.
이와 같은 상태에서 리프트핀(140)이 하향 이동하여 웨이퍼(W)의 저면과 리프트핀(140)의 상단이 이격되면, 턴테이블(700)이 회전하여 도 8과 같이 안착링(720)에 안착된 상태에서 웨이퍼(W)를 제2챔버(200)로 이동시킨다.
즉, 상기 턴테이블(700)의 회전은 그 턴테이블(700)이 상향으로 이동한 상태에서 이루어지며, 그 회전 각도는 챔버의 수에 따라 결정된다.
그 다음, 도 9에 도시한 바와 같이 턴테이블(700)이 하향으로 이동하여 웨이퍼(W)를 제2챔버(200)의 서셉터(210) 상에 안착시키고, 턴테이블(700)은 더 하향으로 이동하여 그 저면이 하부하우징(220)의 상단에 접하게 된다.
그 다음, 도 10에 도시한 바와 같이 구동부(233)를 구동시켜 이동부(232)가 하향으로 이동되어 이동부(232)의 하단이 상기 턴테이블(700)의 상면에 접하게 된다.
따라서 상기 상부하우징(230)과 턴테이블(700)에 의해 둘러싸인 내부공간(230a)이 격리된 공정공간의 상측을 형성하고, 하부하우징(220)과 턴테이블(700)에 의해 둘러싸인 내부공간(220a)이 격리된 공정공간의 하측을 형성하게 되며, 상기 격리된 공정공간에서 웨이퍼(W)의 필요한 처리가 이루어진다.
이러한 웨이퍼(W)의 처리를 위해 샤워헤드(260)를 통해 공정 가스가 상부하우징(230)의 내부공간(230a)으로 공급되고, 서셉터(210)는 웨이퍼(W)를 진공흡착한 상태에서 특정한 온도로 가열하게 된다. 상기 공정 가스는 웨이퍼(W)를 처리한 후, 상기 턴테이블(700)의 홀(710)에 삽입된 안착링(720)의 가스통공(721)을 통해 하부하우징(220)의 내부공간(220a)으로 이동한 후 배기구(250)를 통해 배기된다.
또한 본 발명의 경우 리프트핀(240)은 서셉터(210)를 관통하지 않는 구조이므로 서셉터(210)에 리프트핀(240)의 상하 이동을 위한 별도의 홈이나 구멍을 형성시킬 필요가 없어, 웨이퍼(W)와 접촉하는 서셉터(210)의 면적이 넓게 형성되므로, 웨이퍼(W)를 균일하게 가열할 수 있다.
도 11은 제2챔버(200) 내에서 웨이퍼(W)가 공정이 완료된 상태에서 다른 챔버(300,400,500)에서 공정이 완료되지 않았을 때 대기하는 상태의 단면 구성도이다. 예를 들어 제2챔버(200)의 공정시간이 200초이고, 제3챔버(300)의 공정시간이 300초인 경우 제2챔버(200)에서의 공정이 완료된 후 100초 동안 대기한 후 웨이퍼(W)를 제3챔버(300)로 이송해야 한다.
즉, 제2챔버(200)에서 이루어지는 공정시간에 비하여 제3챔버(300)에서 이루어지는 공정시간이 더 긴 경우, 웨이퍼(W)를 즉시 제3챔버(300)로 이동시킬 수 없기 때문에 제3챔버(300)에서의 공정이 완료되어 턴테이블(700)이 회전할 수 있는 상태가 될 때까지 대기하는 상태로 이해될 수 있다.
상기 웨이퍼(W)가 서셉터(210)에 안착된 상태로 대기하는 경우 필요 이상으로 웨이퍼(W)를 가열하게 되기 때문에, 리프트핀(240)을 상향으로 이동시켜, 상기 안착링(720)과 안착링(720)에 안착된 웨이퍼(W)를 동시에 들어올려 상향으로 서셉터(210)로부터 웨이퍼(W)를 이탈시킨 후 필요한 시간만큼 대기하게 된다.
또한 웨이퍼(W)에 대한 공정 처리가 이루어지는 공정챔버(200,300,400,500)에서는 고온으로 공정이 이루어지기 때문에 격리된 공정공간 내부의 온도는 각 챔버의 외부의 연결공간부(800)의 온도보다 높은 상태가 되고, 제2챔버(200)에서 높은 온도로 공정이 완료된 웨이퍼(W)가 대기할 때 상부하우징(230)의 내부공간(230a)이 연결공간부(800)와 연통하게 되면 낮은 온도의 연결공간부(800)에 노출되어 웨이퍼(W)에 열충격이 가해질 수 있다.
따라서 본 발명에서는 이와 같은 웨이퍼(W)의 대기 상태에서도 상기 상부하우징(230), 턴테이블(700) 및 하부하우징(220)에 의해 둘러싸인 공정 공간은 연결공간부(800)에 대하여 격리된 상태를 유지하기 때문에, 웨이퍼(W)의 가열된 상태를 유지할 수 있어 웨이퍼(W)의 공정 품질을 향상시킬 수 있다.
그 다음, 도 12에 도시한 바와 같이 제2챔버(200)에서 웨이퍼(W)를 제3챔버(300)로 이송하기 위해서 상기 상부하우징(230)의 이동부(232)가 상향으로 이동한다.
그 다음, 상기 턴테이블(700)이 상향으로 이동하여 웨이퍼(W)와 함께 안착링(720)이 턴테이블(700)의 홀(710)에 삽입되어 안착링(720)의 외부 안착단(723)이 턴테이블(700)의 상면에 안착되도록 한다.
그 다음, 상기 리프트핀(240)이 하향 이동하여 리프트핀(240)의 상단으로부터 안착링(720)의 저면을 이격시킨 후, 턴테이블(700)이 회전하여 웨이퍼를 제3챔버(300)로 이송하게 된다.
그 다음의 기계적인 과정은 상기 제1챔버(100)로부터 제2챔버(200)로 웨이퍼(W)가 이송된 이후의 동작인 도 8 이후의 동작과 동일하게 반복된다. 앞서 설명한 바와 같이 제2챔버(200), 제3챔버(300), 제4챔버(400) 및 제5챔버(500) 각각은 모두 동일하게 구성되어 웨이퍼(W)를 처리할 때는 턴테이블(700)이 하향으로 이동된 상태에서 상부하우징(230)의 이동부(232)가 고정부(231)를 따라 하향으로 이동되어 격리된 공정공간을 형성하고, 웨이퍼(W)를 이동시킬 때는 상부하우징(230)이 원위치로 상향 이동하고, 턴테이블(700)이 상향 이동 및 회전하는 구조를 가지고 있으며, 반복 설명을 피하기 위하여 상기 제3 내지 제5챔버(300~500)의 동작을 생략하고, 상기 도 12의 상태에서 제1챔버(100)로 웨이퍼(W)가 이동하는 것으로 설명한다.
상기 제2 내지 제5챔버(200~500)에서는 각각 다른 공정이 진행될 수 있으며, 웨이퍼(W)가 이동하는 연결공간부(800)에도 웨이퍼의 온도 유지를 위한 가열된 질소 등의 불활성 가스가 공급될 수 있으며, 그 불활성 가스를 포함하여 유입된 공정가스는 배기부(810)를 통해 배기 될 수 있다.
도 12는 상기 도 11에 도시한 상태에서 턴테이블(700)이 회전하여 웨이퍼(W)가 제1챔버(100)로 이송된 후, 턴테이블(700)이 하향으로 이동하여 웨이퍼(W)를 서셉터(110)에 안착한 상태를 나타낸다. 실제 동작과정은 상기 제5챔버(500)에서 공정이 완료된 웨이퍼(W)를 연속 처리장치의 외부로 언로딩하기 위하여, 상기 제1챔버(100)로 이동된다.
상기 웨이퍼(W)는 제1챔버(100)로 이동된 상태에서 별다른 처리 없이 자연냉각되도록 한 후 이후에 설명될 로봇(2)에 의해 외부로 언로딩 될 수도 있고, 냉각가스를 사용하여 웨이퍼(W)를 강제 냉각시킬 수도 있다.
이와 같은 냉각과정도 공정공간(120a,130a)의 격리 상태에서 이루어지는데, 이를 위해 먼저 상기 턴테이블(700)이 하향으로 이동하여 그 저면이 하부하우징(120)의 상단에 접하게 된다.
그 다음, 상기 상부하우징(130)의 이동부(132)가 하향으로 이동하여 격리된 공정 공간을 형성한 후, 샤워헤드(160)에서는 냉각가스를 웨이퍼(W)에 분사하여 웨이퍼(W)를 냉각시키거나, 아니면 웨이퍼(W)를 냉각수가 순환되는 서셉터(110) 상에 안착시킨 상태로 다른 챔버들에서 공정이 완료될 때까지 두어 냉각시킨다.
그 다음, 도 14에 도시한 바와 같이 리프트핀(140)이 상향으로 이동하여 웨이퍼(W)를 서셉터(110)로부터 이탈시킨 후, 로봇(2)이 진입하여 웨이퍼(W)의 저면을 지지한 상태로 웨이퍼(W)를 언로딩하게 되고, 그 후 앞서 설명한 바와 같이 제1챔버(100)에는 새로운 웨이퍼가 로딩되어 동일한 공정이 이루어지게 된다.
앞서 설명한 웨이퍼(W)의 로딩 과정과 동일하게 로봇(2)과 리프트핀(140) 사이에는 간섭이 발생하지 않도록 상대 운동을 하게 된다. 즉, 로봇(2)이 이탈하기 전에 리프트핀(140)이 하향으로 이동하거나, 로봇(2)이 상향으로 이동하여 웨이퍼(W)의 저면을 지지한 상태에서 외부로 언로딩하게 된다.
이처럼 본 발명은 각 챔버마다 마련된 중량물인 다수의 서셉터와 격리된 공정공간의 하측을 형성하기 위한 하부하우징(120)을 상하로 이동시킬 필요 없이 고정시키고, 턴테이블(700)을 회전 및 상하로 이동할 수 있도록 구성함으로써, 기구적인 구성을 단순화하고 구동부의 부하를 줄여 소비전력을 낮출 수 있는 효과가 있다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제3챔버(300)의 단면 구성도이다.
도 15를 참조하면 공정온도의 효과적인 조절을 위하여 상부플레이트(620)의 상부측에 상부히터(370)를 더 구비한 것이다.
이와 같이 웨이퍼(W)의 상부측에 상부히터(370)를 구비하게 되면, 웨이퍼(W)는 서셉터(310)로부터 전달된 열에 의해 하면이 가열되고, 상부히터(370)를 통해 전달된 열에 의해 웨이퍼(W)의 상면도 동시에 가열되므로, 웨이퍼(W)의 상하면이 균일한 온도로 가열될 수 있다.
특히 리플로우 공정에서는 솔더볼의 형상이 매우 중요하며, 서셉터(310)에 마련된 히터와 상기 상부측의 상부히터(370)에 의해 솔더볼의 상부와 하부를 균일하게 가열할 수 있어, 솔더볼의 형상 유지에 유리하게 된다.
상기 상부히터(370)는 제2챔버 내지 제5챔버(200~500)에 선택적으로 부가될 수 있는 것으로, 본 발명이 적용되는 웨이퍼 처리 공정의 종류에 따라 가변적으로 설치될 수 있다.
또한 상부하우징(230)의 내부공간(230a)에는 공정가스의 잔유물이 상부하우징(230) 내측 벽면에 들러붙게 되는데, 상기 상부히터(370)를 이용하여 가열하게 되면 공정가스의 잔유물이 상부하우징(230) 내측 벽면에 들러붙는 것을 방지할 수 있어 파티클의 발생을 줄일 수 있다.
또한 버퍼공간(361)이 형성된 샤워헤드(360)를 상부히터(370)의 하부에 구비하게 되면, 상부히터(370)의 열에 의해 버퍼공간(361)에 유입된 공정가스를 가열하게 되므로, 샤워헤드(360)를 통해 공급되는 공정 가스의 온도를 신속하게 상승시킬 수 있으며, 공정의 안정성을 보다 향상시킬 수 있게 된다.
리플로우 공정에 사용되는 포름산 증기는 고온으로 가열된 후 챔버 내부로 공급된다. 이 경우 포름산 증기를 미리 가열시킨 후 챔버로 유입시키면 포름산이 웨이퍼에 도달할 때 기화되어 손실이 발생하게 되어 공정 처리의 균일성이 저하된다. 또한 포름산 증기를 고온으로 하기 위해 리플로우 장비의 외부에 구비된 배관 외면에 히팅 자켓을 감싸는 것으로 하여 미리 가열하게 되면 배관 내면에 포름산 증기가 들러붙게 되는 문제점도 있다.
따라서 본 실시예와 같이 포름산 증기가 버퍼공간(361)에 유입되는 과정에서 상부히터(370)로 가열하게 되면, 웨이퍼(W)에 분사되기 직전에 가열되므로 포름산의 기화로 인한 손실을 방지하게 되고, 포름산 증기가 배관 내면에 들러붙게 되는 문제점도 방지할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 대하여 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였지만, 본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
100:제1챔버 110,210,310:서셉터
120,220,330:하부하우징 130,230,330:상부하우징
140,240,340:리프트핀 150,250,350:배기구
160,260,360:샤워헤드 200:제2챔버
370:상부히터 300:제3챔버
400:제4챔버 500:제5챔버
600:외부몸체 610:하부플레이트
620:상부플레이트 700:턴테이블
710:홀 720:안착링
721:가스통공 722:상부안착단
723:하부안착단

Claims (14)

  1. 다수의 챔버를 구비하고, 상기 챔버의 외부를 둘러싸는 외부몸체가 구비된 장치에서 웨이퍼를 처리하는 반도체 웨이퍼의 연속 처리방법에 있어서,
    상기 다수의 챔버는 제1 내지 제5챔버로 이루어지고, 상기 제1챔버에 웨이퍼를 로딩한 후 불활성 가스를 주입하여 퍼지하는 제1단계;
    상기 제1단계가 완료된 상기 웨이퍼를 제2챔버에 이송하고, 상기 제2챔버 내부에 공정가스로서 포름산 증기와 질소를 주입한 후 웨이퍼를 가열하는 제2단계;
    상기 제2단계가 완료된 상기 웨이퍼를 제3챔버로 이송하고, 상기 제3챔버 내부에 공정가스로서 포름산 증기와 질소를 주입한 후 웨이퍼를 가열하는 제3단계;
    상기 제3단계가 완료된 상기 웨이퍼를 제4챔버에 이송하고, 상기 제4챔버의 내부에 공정가스로서 포름산 증기와 질소를 주입한 후 웨이퍼를 가열하는 제4단계;
    상기 제4단계가 완료된 상기 웨이퍼를 제5챔버에 이송하고, 상기 제5챔버의 내부에 공정가스로서 포름산 증기와 질소를 주입한 후 웨이퍼를 가열하는 제5단계;
    상기 제5단계가 완료된 상기 웨이퍼를 제1챔버에 이송하고 상기 웨이퍼를 냉각시킨 후 외부로 언로딩하고, 다른 웨이퍼를 상기 제1챔버에 로딩시키는 제6단계를 포함하되,
    상기 제1 내지 제5챔버는, 웨이퍼를 지지하기 위해 고정 설치되어 상기 웨이퍼에 열을 인가하는 서셉터, 상기 서셉터의 외측에 고정 설치되어 상기 웨이퍼의 하부에 격리된 공정 공간을 형성하는 하부하우징, 상기 웨이퍼의 상부에 격리된 공정 공간을 형성하기 위해 상하 이동하는 상부하우징, 상기 상부하우징과 하부하우징 사이에 구비되어 상기 다수의 챔버 사이에서 웨이퍼를 이송하는 턴테이블을 포함하고, 상기 상부하우징이 하향 이동하여 격리된 공정공간을 형성한 상태에서 상기 웨이퍼의 처리가 이루어지는 반도체 웨이퍼의 연속 처리방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제4단계는 내부가 대기압인 상태에서 상기 웨이퍼를 가열하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 연속 처리방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 챔버 내부의 격리된 공정공간과, 상기 외부몸체 내부의 연결공간부에는 상기 웨이퍼가 이송되는 과정에서 가열된 질소가 공급되어 웨이퍼의 온도 변화를 최소화하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 연속 처리방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가열된 질소는, 상기 챔버가 격리된 상태에서 공정이 진행되는 경우의 상기 연결공간부의 분위기 온도보다 더 높은 온도로 공급되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 연속 처리방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 가열된 질소는, 상기 제2 단계 내지 제5 단계에서 웨이퍼를 가열하는 온도로 공급되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 연속 처리방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제4단계는,
    100 내지 500℃의 온도에서, 질소를 전달 가스로 사용하여 포름산 증기를 공급하여, 1 내지 300초의 시간 동안 상기 웨이퍼를 처리하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 연속 처리방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제5단계는,
    상기 웨이퍼를 대기압과 20 내지 400℃의 온도 분위기에서, 질소를 전달 가스로 사용하여 포름산 증기를 공급하여, 1 내지 300초의 시간 동안 처리하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 연속 처리방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제4단계 및 제5단계는,
    상기 웨이퍼의 하면을 지지하는 서셉터에 구비된 히터에 의해 가열됨과 동시에 상기 웨이퍼의 상부에 설치된 상부히터에 의해 가열됨으로써, 웨이퍼의 상면과 하면이 균일하게 가열되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 연속 처리방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 웨이퍼에 분사되는 포름산은 상기 상부히터에 의해 가열되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 연속 처리방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 상부히터의 하부에는, 내부에 상기 포름산이 유입되는 버퍼공간이 형성되고, 상기 버퍼공간의 하부에 상기 포름산을 상기 웨이퍼의 상면에 균일하게 분사하기 위한 분사구가 다수개 형성된 샤워헤드가 구비되어, 상기 버퍼공간에서 상기 포름산이 가열되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 연속 처리방법.
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제5챔버 중 공정이 완료된 챔버의 상기 웨이퍼는,
    상기 상부하우징에 의해 격리된 공정공간 내에서, 상기 웨이퍼를 상기 서셉터의 상면으로부터 이격시킨 상태로 공정이 진행중인 챔버의 공정이 완료될 때까지 대기하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 연속 처리방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 웨이퍼가 다음 챔버로 이송되는 경우 상기 턴테이블이 상승 및 하강하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 연속 처리방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1단계에서 제1챔버에 주입되는 불활성 가스는 내부 공간의 수분을 증발시키기 위해 가열된 상태로 주입되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 연속 처리방법.
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