KR20040041918A - 이온주입 설비용 반도체 제조장치 - Google Patents

이온주입 설비용 반도체 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이온 주입 설비용 반도체 제조장치에 관한 것으로서, 본 발명은 회전 디스크(30)의 외주연부에 동심원상으로 복수개로서 구비되는 웨이퍼 패드(31)와, 각 상기 웨이퍼 패드(31)로의 웨이퍼 로딩 및 언로딩시키는 리프터 어셈블리(40)로 이루어지는 반도체 제조장치에 있어서, 상기 리프터 어셈블리(40)의 승강 작용으로 중앙의 웨이퍼 감지수단(42)이 수직으로 인출입하게 되는 회전 디스크(30)와 웨이퍼 패드(31)를 수직으로 관통시킨 센서 홀(34)에는 절연성 재질의 부도체(51)로서 채워지도록 하고, 상기 부도체(51)의 중앙에는 도전성 심(52)이 수직으로 삽입되도록 하되 상기 도전성 심(52)의 상단부는 상기 부도체(51)의 상단부 중앙에서 소정의 높이로 상기 웨이퍼 패드(31)의 상부면에는 못미치게 고정시켜 돌출되게 하고, 상기 도전성 심(52)의 하단부는 승강되는 상기 웨이퍼 감지수단(42)의 센서(42c)와 동일 수직선상에 접속 가능하게 형성되도록 하여 항상 안정되고 정확한 웨이퍼 감지가 가능토록 하는 것이다.

Description

이온 주입 설비용 반도체 제조장치{Semiconductor manufacturing device for ion implantation equipment}
본 발명은 이온 주입 설비용 반도체 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이온 주입 설비에서 웨이퍼 패드에 안치되는 웨이퍼의 안치상태를 정확하고 안정되게 감지할 수 있도록 하는 이온 주입 설비용 반도체 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 웨이퍼에 형성되는 반도체 소자가 원하는 전기적 특성을 가지도록 웨이퍼의 내부에 P형, 또는 N형 불순물 이온을 고전계(50~500KeV) 상태로 웨이퍼상에 강제로 침투시키는 공정을 이온주입공정(ion implantation)이라 한다.
또한 고에너지를 갖는 고전계 불순물 이온들은 고에너지의 이온빔 형태로 자체가 매우 높은 에너지를 갖고 있기 때문에 어떠한 재료라도 쉽게 침투할 수 있다.
이와 같은 이온주입공정에 사용되는 이온주입 설비에는 도 1에서와 같은 웨이퍼 로딩장치가 구비되어 있다. 도시된 바와 같이 웨이퍼 로딩장치는 크게 다수의 웨이퍼가 적재되는 카세트(10)와, 카세트(10)의 웨이퍼를 운반하는 이송부(20)와, 이송부(20)로부터 운반되어 온 웨이퍼가 적재되는 회전 디스크(30)로서 구성되어 있다. 이때 회전 디스크(30)에는 카세트(10)로부터 이송되어 온 웨이퍼가 안착되는9조의 웨이퍼 패드(31)가 동일 간격으로 형성되어 있으며, 이 웨이퍼 패드(31)에는 그 저부로 통상 웨이퍼 패드(31)에 웨이퍼가 안치될 수 있도록 하는 리프터 어셈블 리가 구비되도록 한다.
그리고 각 웨이퍼 패드(31)에는 도 2에서와 같이 회전 디스크(30)의 외측방향으로 각각 팬스(32, fence)를 구비하고, 이 팬스(32)와 대응되는 방향에는 핑거(33)가 구비되도록 하고 있다. 또한 웨이퍼 패드(31)에는 중앙에 수직으로 관통되게 센서 홀(34)을 형성하고, 이 센서 홀(34)을 중심으로 동심원상에는 복수개의 핀홀(35)이 형성된다.
전기한 구성에서 웨이퍼가 웨이퍼 패드(31)에 유도되면 웨이퍼를 웨이퍼 패드(31)에 안착시키기 위해 구비하게 되는 구성이 도 3에서와 같은 리프터 어셈블리(40)이다.
리프터 어셈블리(40)는 크게 평판의 베이스부(41)와 이 베이스부(41)에 수직으로 각각 구비되는 웨이퍼 감지부(42)와 복수의 리프트 핀(43) 및 핑거 액츄에이터(44)로서 이루어진다.
베이스부(41)는 승강이 가능하며, 이 베이스부(41)에서 웨이퍼 감지부(42)와 복수의 리프트 핀(43)들은 그 직상부의 웨이퍼 패드(31)와 회전 디스크(30)에 수직선상으로 관통되게 형성한 센서 홀(34)과 핀 홀(35)의 직하부에서 동일 수직선상에 구비되고, 핑거 액츄에이터(44)는 핑거(33)의 하향 인출된 끝단부와 동일 수직선상에 위치되게 구비된다.
리프터 어셈블리(40)는 이송부(20)의 로봇 암(21)에 의해 웨이퍼(W)를 웨이퍼 패드(31)의 직상부에 위치되도록 하면 베이스부(41)가 상승하면서 복수의 리프트 핀(43)들이 핀 홀(35)을 관통하여 각 리프트 핀(43)들의 상단부로 웨이퍼(W)가 안치되도록 한다. 웨이퍼(W)가 안치되면 그 즉시 리프터 어셈블리(40)가 하강하게 되고, 이때 리프터 어셈블리(40)는 웨이퍼(W)가 웨이퍼 패드(31)에 안착될 때까지 하강하게 되며, 이 상태에서 웨이퍼 감지부(42)에 의해 웨이퍼(W)의 안착상태를 체크하게 된다.
웨이퍼 감지부(42)는 도 3의 일부 확대도에서 보는바와 같이 통상 베이스부(41)에 고정되는 홀더(42a)와, 이 홀더(42a)에 승강 가능하게 탄력 지지되는 케이스(42b)와, 이 케이스(42b) 상단부에 소정의 높이로 돌출되게 구비되는 센서(42c)로서 이루어진다.
따라서 리프터 어셈블리(40)의 승강작용에 의해 웨이퍼 패드(31)에 웨이퍼(W)가 안착되게 한 상태에서 센서(42c)를 통한 정전 용량의 변화에 의해 웨이퍼(W)의 안착상태를 체크하게 된다.
다시말해 센서(42c)에서 데이터값이 "0"으로 체크되면 웨이퍼는 없다는 것을 의미하며, 센서(42c)와 웨이퍼(W)간 간극이 멀어질수록 데이터값은 높아지게 되도록 하고 있으므로 일정 데이터값 이상으로 체크되는 순간 현재는 자동으로 설비 구동에 로드락(loadlock)이 걸리도록 하고 있다.
그러나 웨이퍼 감지부(42)의 홀더(42a)에 끼워진 케이스(42b)가 장시간 사용 또는 스프링(42d) 변형에 의해 수직의 상태를 유지하지 못하고 미세한 각도로 기울어지게 되면 센서(42c)가 웨이퍼 패드(31)의 센서 홀(33) 내경면에 접촉되면서 쇼트를 유발하게 된다.
즉 웨이퍼 패드(31) 자체는 도전성 재질인 금속이고, 웨이퍼(W)가 안치되는 상부면은 일정 두께로 비전도성 재질로서 이루어지도록 하고 있는 바, 따라서 중앙의 센서 홀(33)의 내경면은 전도성 재질로 이루어지므로 웨이퍼 감지부(42)가 소정의 경사각으로 기울어져서 상승되면 자칫 센서 홀(33)의 전도성을 갖는 내경면에 센서(32c)가 접촉되면서 쇼트를 유발하게 되고, 이러한 쇼트의 발생 시 웨이퍼 패드(31)에는 정상적으로 웨이퍼(W)가 안치되어 있지만 웨이퍼 감지부(42)에서는 웨이퍼(W)가 없다는 "0"의 데이터값을 출력하게 되므로 설비 구동은 자동으로 로드락걸리면서 가동이 중지된다.
이와 같이 정상적인 웨이퍼 안치상태에서도 설비 구동이 중지되는 사례가 빈번하게 발생되면서 제품 불량 및 공정 불량이 초래되어 제품의 생산성에 막대한 폐해를 주게 되는 문제가 있다.
따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 웨이퍼 패드에 안치되는 웨이퍼 감지 위치를 일정 위치로 고정되게 함으로써 비록 웨이퍼 감지수단의 작동 상태가 불량하게 되더라도 웨이퍼 감지 에러가 방지되도록 하여 제품 생산성이 향상되도록 하는데 있다.
도 1은 종래의 이온 주입 설비를 도시한 평면도,
도 2는 종래 이온 주입 설비에서 회전 디스크를 확대 도시한 평면도,
도 3은 종래 이온 주입 설비의 일부를 도시한 측단면도,
도 4는 본 발명에 따른 요부 확대 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 도전성 심의 다른 실시예를 도시한 요부 확대 단면도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 요부 확대 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 카세트 20 : 이송부
30 : 회전 디스크 31 : 웨이퍼 패드
34 : 센서 홀 35 : 핀 홀
40 : 리프터 어셈블리 42 : 웨이퍼 감지수단
42a : 홀더 42b : 케이스
42c : 센서 42d : 스프링
43 : 리프트 핀 51 : 부도체
52 : 도전성 심
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 회전 디스크의 외주연부에 동심원상으로 복수개로서 구비되는 웨이퍼 패드와, 각 상기 웨이퍼 패드와 동심원 상의 상기 회전 디스크의 저부로 상기 웨이퍼 패드로의 웨이퍼 로딩 및 언로딩시키는 리프터 어셈블리로 이루어지는 반도체 제조장치에 있어서, 상기 리프터 어셈블리의 승강 작용으로 중앙의 웨이퍼 감지수단이 수직으로 인출입하게 되는 회전 디스크와 웨이퍼 패드를 수직으로 관통시킨 센서 홀에는 절연성 재질의 부도체로서 채워지도록 하고, 상기 부도체의 중앙에는 도전성 심이 수직으로 삽입되도록 하되 상기 도전성 심의 상단부는 상기 부도체의 상단부 중앙에서 소정의 높이로 상기 웨이퍼 패드의 상부면에는 못미치게 고정시켜 돌출되게 하고, 상기 도전성 심의 하단부는 승강되는 상기 웨이퍼 감지수단의 센서와 동일 수직선상에 접속 가능하게 형성되도록 하는 구성이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 반도체 제조 설비 중 특히 이온 주입 공정에 사용되는 설비로서, 종래 기술에서와 동일한 구성에는 동일 부호를 적용하기로 한다.
이온을 주입하는 이온 주입 설비에서 챔버의 내부에는 회전 가능하게 회전 디스크(30)가 구비되고, 이 회전 디스크(30)에는 외주연부로 동심원상에 등간격으로 복수의 웨이퍼 패드(31)가 구비된다.
웨이퍼 패드(31)는 웨이퍼(W)가 안치되는 부위로서, 웨이퍼 패드(31) 자체는 금속재질로 이루어지나 웨이퍼(W)가 안치되는 상부면에는 웨이퍼(W) 손상이 방지되도록 하기 위하여 보통 미세한 쿠션을 갖는 비전도성 재질로서 이루어지도록 한다.
각 웨이퍼 패드(31)의 중심에는 회전 디스크(30)를 관통하는 수직의 센서 홀(34)이 형성되어 있고, 이 센서 홀(34)을 중심으로 웨이퍼 패드(31)의 외주연부에는 복수의 핀 홀(35)이 형성되어 있다. 그리고 회전 디스크(30)를 중심으로 각 웨이퍼 패드(31)에서 가장 가까운 외주연부에는 핑거(33)가 구비되고, 가장 먼 외주연 끝단면에는 외주면을 따라 소정의 높이로 팬스(32)가 구비되어 있다. 이때 센서 홀(34)과 마찬가지로 복수의 핀 홀(35)은 웨이퍼 패드(31)에서 뿐만 아니라 그 저부의 회전 디스크(30)를 소정의 직경으로 관통되게 하여 형성한다.
한편 본 발명은 도 4에서와 같이 최소한 웨이퍼 패드(31)의 중앙에 형성되는 센서 홀(34)을 부도체(51)로서 채우되 통상 웨이퍼 패드(31)에 형성되는 센서 홀(34)은 상단부쪽 내경이 하부보다는 작게 형성되는 단층진 형상이고, 이때 부도체(51)는 센서 홀(34)의 내경이 큰 하부에만 채워지도록 한다. 그리고 이러한 부도체(51)의 중앙에는 수직으로 전도성 심(52)이 삽입되도록 하고, 전도성 심(52)은 상단부가 부도체(51)의 상부면으로부터 소정의 높이로 돌출되게 하되 웨이퍼 패드(31)의 상부면보다는 하부에 위치하도록 하는 것이 가장 바람직하다.
센서 홀(34)에 채워지는 부도체(51)는 다양한 방식으로 채워질 수도 있으나 반드시 이탈이 방지되게 삽입되며, 이러한 부도체(51)로서는 테프론 등의 비교적 경량의 합성수지를 사용한다.
그리고 부도체(51)에 삽입되는 전도성 심(52)은 통전 효율이 좋은 금속의 재질로서 이루어지며, 외경이 웨이퍼 감지수단(42)의 센서(42c)와 동일하거나 그보다크게 형성되도록 하고, 이 전도성 심(52)의 센서(52c)와 접촉되는 하단부는 특히 도 5에서와 같이 부도체(51)보다는 작은 직경이면서 전도성 심(52)의 상측 외경보다는 최대한 크게 형성되도록 하는 것이 가장 바람직하다.
특히 부도체(51)와 전도성 심(51)은 웨이퍼 패드(31)에서 뿐만 아니라 도 6에서와 같이 회전 디스크(30)측의 센서 홀(34)에도 채워지는 구성으로도 실시가 가능하다.
이와 같이 구성되는 본 발명에서 우선 카세트(10)로부터 이송부(20)의 로봇 암(21)을 이용해 웨이퍼 패드(31)에 웨이퍼(W)를 안치시키게 되는 과정은 종전과 동일하다.
즉 카세트(10)로부터 이송부(20)의 로봇 암(21)을 이용해서 웨이퍼(W)를 척킹하여 회전 디스크(30)의 웨이퍼 패드(31)로 이송시키게 되면 회전 디스크(30)의 저부로부터는 리프터 어셈블리(40)가 상승하면서 회전 디스크(30)와 함께 웨이퍼 패드(31)를 수직으로 관통하여 복수의 리프트 핀(43)들이 상향 인출되면서 이들 상단부에 웨이퍼(W)가 안치되도록 하며, 각 리프트 핀(43)들의 상단부에 웨이퍼(W)가 안치되면 로봇 암(21)은 뒤로 빠지면서 리프터 어셈블리(40)는 다시 하강하기 시작한다.
이때 리프터 어셈블리(40)의 하강에 의해 리프트 핀(43)들의 상단부가 웨이퍼 패드(31)의 상단면보다 하부에 위치되면 웨이퍼(W)는 웨이퍼 패드(31)의 상부면에 안치되는 상태가 된다.
웨이퍼(W)가 안치되면 리프터 어셈블리(40)의 웨이퍼 감지수단(42)에 의해웨이퍼(W)가 웨이퍼 패드(31)에 안착되는 상태를 감지하게 된다. 웨이퍼 감지수단(42)을 이용한 웨이퍼 감지는 종래와 마찬가지로 웨이퍼 감지수단(42)의 센서(42c)를 통해 검출되는 데이터값으로 한다.
한편 웨이퍼 감지수단(42)은 리프터 어셈블리(40)의 상승시 케이스(42b)가 회전 디스크(30)측 센서 홀(34)에 삽입되기는 하나 웨이퍼 패드(31)측 센서 홀(34)에서는 부도체(51)에 막혀 더 이상 상승하지 못하고, 상단부의 센서(42C)가 전도성 심(52)과 접촉되면서 센서(42C)를 통해 전도성 심(52)으로 전기적 신호를 전달하게 된다.
센서(42c)에 유도되는 전기적 신호가 전도성 심(52)과의 접촉에 의해 전도성 심(52)으로 전달되면 전도성 심(52)의 상단부를 통해서 웨이퍼(W)를 감지할 수가 있다. 즉 종전과 같이 센서(42c)가 직접 웨이퍼(W)를 감지하는 것이 아니라 전도성 심(52)을 통해 센서(42c)로 감지할 때와 동일한 방법으로 웨이퍼(W)를 감지하게 되는 것이다.
하지만 종전에는 센서(42c)를 고정 장착하고 있는 케이스(42b)가 센서 홀(34)에 삽입되면서 홀더(42a)로부터 수직으로 곧게 인출되지 않고 소정의 각도로 경사져서 인출되는 상태가 되면 케이스(42b) 상단부에 형성되어 있던 센서(42c)가 자칫 웨이퍼 패드(31)의 전도성 재질로 이루어지는 측면과 접촉되면서 전기적인 쇼트를 유발할 수가 있었으나 본 발명에서는 비록 케이스(42b)가 홀더(42a)로부터 경사져 인출되는 상태가 되더라도 웨이퍼 감지수단(42)의 센서(42c)는 항상 전도성 심(52)의 하단부에 접촉되는 상태가 된다.
한편 전도성 심(52)은 부도체(51)에 견고하게 고정된 상태로 구비되어 항상 일정한 위치에 유지되므로 웨이퍼 패드(31)에 안치되는 웨이퍼(W)의 안치 상태를 정확히 체크할 수가 있게 된다.
특히 리프터 어셈블리(40)에서 웨이퍼 감지수단(42)의 센서(42a)가 홀더(42a)에서 일측으로 경사지는 삐뚤어져 상승되더라도 센서(42a)는 항상 전도성 심(52)에 전기적으로 접속되는 상태가 되고, 전도성 심(52)은 일정한 위치에서 웨이퍼(W)를 감지하게 되므로 정확한 웨이퍼 체크가 가능해진다.
한편 상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다는 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다.
따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 웨이퍼 패드(31)와 회전 디스크(30)에 동시에 수직으로 형성되는 센서 홀(34)을 부도체(51)로서 채워지게 하면서 리프터 어셈블리(40)에 형성되는 웨이퍼 감지수단(42)과 동일 수직선상으로 부도체(51)의 중심에는 전도성 심(52)이 고정 삽입되면서 항상 웨이퍼 감지수단(42)의 센서(52c)와 안정된 접촉이 이루어지게 하는 간단한 구조 개선에 의해 웨이퍼 패드(31)에 안치되는 웨이퍼(W)의 안치상태를 전도성 심(52)을 통해 안정되게 체크할 수 있도록함으로써 웨이퍼 감지 에러를 미연에 방지하여 공정 수행의 잦은 중단을 예방하고, 제품 생산성이 향상되도록 하는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 회전 디스크의 외주연부에 동심원상으로 복수개로서 구비되는 웨이퍼 패드와, 각 상기 웨이퍼 패드와 동심원 상의 상기 회전 디스크의 저부로 상기 웨이퍼 패드로의 웨이퍼 로딩 및 언로딩시키는 리프터 어셈블리로 이루어지는 반도체 제조장치에 있어서,
    상기 리프터 어셈블리의 승강 작용으로 중앙의 웨이퍼 감지수단이 수직으로 인출입하게 되는 회전 디스크와 웨이퍼 패드를 수직으로 관통시킨 센서 홀에는 절연성 재질의 부도체로서 채워지도록 하고, 상기 부도체의 중앙에는 도전성 심이 수직으로 삽입되도록 하되 상기 도전성 심의 상단부는 상기 부도체의 상단부 중앙에서 소정의 높이로 상기 웨이퍼 패드의 상부면에는 못미치게 고정시켜 돌출되게 하고, 상기 도전성 심의 하단부는 승강되는 상기 웨이퍼 감지수단의 센서와 동일 수직선상에 접속 가능하게 형성되도록 하는 이온 주입 설비용 반도체 제조장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 부도체는 상기 웨이퍼 패드측 센서 홀에만 형성되는 이온 주입 설비용 반도체 제조장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 부도체는 상기 웨이퍼 패드에서 직경이 큰 센서 홀에 형성되는 이온 주입 설비용 반도체 제조장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 부도체는 테프론으로 이루어지는 이온 주입 설비용 반도체 제조장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 도전성 심은 일정 직경으로 형성되면서 하단부는 상기 부도체의 외경보다는 작게 최대한 외경이 확장되도록 형성한 이온 주입 설비용 반도체 제조장치.
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