KR20060082091A - 반도체 기판 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 벨로우즈의 불량 시 척을 포함한 스테이지부를 분해하지 않고 신속하게 벨로우즈를 교체할 수 있도록 구성된 반도체 기판 처리장치가 개시된다.

이와 같은 본 발명은 공정진행을 위해 상기 반도체 기판이 안착되는 척과, 상기 척을 관통하여 설치되고 두 파트(part)로 분리되도록 구성되며 상하 이동에 따라 반도체 기판을 척 위에 안착시키거나 척으로부터 반도체 기판을 분리시키는 리프트 핀과, 상기 리프트 핀을 둘러싸며 챔버 내부가 고진공을 유지할 수 있도록 하는 벨로우즈를 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 리프트 핀은 상부 리프트 핀과 하부 리프트 핀으로 이루어지며, 상부 리프트 핀은 상기 척을 관통하여 설치되고, 하부 리프트 핀은 상기 상부 리프트 핀 아래에서 이와 나사결합 하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 상부 리프트 핀의 재질은 세라믹으로 이루어져 이 상부 리프트 핀의 휘어짐을 방지 할 수 있다.

반도체 기판 처리장치, 상부 리프트 핀, 하부 리프트 핀, 벨로우즈, 척

Description

반도체 기판 처리장치{Equipment for treating substrate}

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 반도체 기판 처리장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.

도 2는 도 1에 표현된 상부 리프트 핀과 하부 리프트 핀을 분리하여 도시한 것이다

<도면의 주요부분에 대한 참조 부호의 설명>

100 : 반도체 제조설비 107 : 상부뚜껑

109 : 하부몸체 110 : 개구

112 : 가스 제공부 115 : 샤워헤드

130 : 척(chuck) 140 : 지지부재

143 : 고정 플레이트 145 : 상부 리프트 핀

147: 하부 리프트핀 149 : 리프트핀 홀

150 : 벨로우즈 155 : 구동 플레이트

157 : 구동부 166 : 진공펌프

168 : 압력계

본 발명은 반도체 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 기판을 척(chuck) 위에 안착시키고 또 척으로부터 반도체 기판을 분리시키기는 리프트 핀의 휘어짐을 방지할 수 있고, 또 챔버 내 고진공 상태를 유지하기 위하여 리프트 핀을 감싸고 있는 벨로우즈의 불량 시 척을 포함한 스테이지부를 분리하지 않고 벨로우즈를 교체할 수 있도록 구성된 반도체 기판 처리장치에 관한 것이다.

반도체 소자의 제조 기술은 소비자의 다양한 욕구를 충족시키기 위해 집적도, 신뢰도, 응답속도 등을 향상시키는 방향으로 발전하고 있다. 일반적으로, 반도체 소자는 반도체 기판으로 사용되는 웨이퍼 상에 소정의 막을 형성하고, 상기 막을 전기적 특성을 갖는 패턴으로 형성함으로서 제조된다.

상기 패턴은 화학 기상 증착, 스퍼터링, 포토리소그래피, 식각, 이온주입, 화학적 기계적 연마(CMP) 등과 같은 단위공정들의 순차적 또는 반복적인 수행에 의해 형성된다.

상기와 같은 단위 공정들에 사용되는 반도체 제조장치는 챔버 내부에 반도체 기판인 웨이퍼를 지지하고, 고정시키는 척을 구비한다. 반도체 기판을 고정시키는 방법은 클램프 또는 진공을 이용하여 반도체 기판을 고정시키거나, 정전기력을 이용하여 반도체 기판을 고정시키는 방법 등이 있다. 근래 반도체 소자의 미세화 및 대용량화를 요구하는 반도체 기판 가공 기술에서는 매엽식 가공 공정 및 건식 가공 공정이 선호됨에 따라 정전기력을 이용하여 반도체 기판을 고정시키는 동시에 반도체 기판의 온도를 일정하게 유지하기 위한 온도 조절 가스를 제공하는 정전척(electro static chuck ; ESC)이 주로 사용되고 있다. 상기 정전척의 사용 범위는 화학 기상 증착, 식각, 스퍼터링, 이온 주입공정 등과 같이 전반적인 반도체 기판 가공 공정으로 확대되고 있다.

한편, 척을 구비한 반도체 제조설비의 경우, 반도체 기판을 척 위에 안착시키고 또 척으로부터 반도체 기판을 분리시키기 위한 리프트 핀이 척 및 척 하부에 결합된 지지부재를 관통하여 설치된다. 그리고 상기 리프트 핀의 아래쪽 끝은 구동부와 연결되고, 이 구동부에 의해 리프트 핀이 상하 운동을 한다. 벨로우즈는 지지부재 아래쪽에 위치한 리프트 핀 둘레를 감싸도록 구성되고, 지지부재에 형성된 홀 즉 리프트 핀이 삽입되는 홀로 유체의 흐름을 막아 챔버 내부가 고진공을 유지할 수 있도록 한다.

반도체 기판이 프로세스 챔버 및 트랜스퍼 챔버로 이송될 때에 챔버 내부는 고진공(high vacuum)을 유지해야한다. 리크(leak)가 발생하게 되면 챔버 내부는 고진공을 유지할 수 없기 때문에 반도체 소자의 품질면 등에서 문제가 발생하게 된다. 가령, 상술한 벨로우즈가 찢어지는 등 불량이 발생하게 되면 외부의 유체가 챔버 내부로 유동할 수 있게 되므로 챔버 내부는 고진공 상태를 유지할 수 없게 된다. 이때 작업자는 불량이 발생한 벨로우즈를 교체해야 한다.

그런데 종래 기술에 의하면, 벨로우즈 교체작업 시 길이가 긴 리프트 핀에서 벨로우즈를 분리시키기 위해 척을 포함한 스테이지부 전부를 분해하여야한다. 벨로 우즈만을 교체함에 있어 스테이지부 전부를 분해하는 것은 상당히 번거로운 작업일 뿐만 아니라, 설비 다운시간이 길어져 반도체 소자의 생산성 저하를 초래하는 원인이 된다.

또한, 종래 기술에 의하면 리프트 핀은 스테인리스 재질로 구성되어 있는 바, 리프트 핀의 지속적인 왕복운동에 의해 상기 리프트 핀이 휘어지는 현상이 발생하게 된다. 이로 인해, 리프트 핀의 상승 또는 하강 시 웨이퍼 진동(wafer vibration)이 발생하고, 결국 반도체 소자의 품질이 저하되는 문제가 발생한다.

이에 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 반도체 기판을 척 위에 안착시키고 또 척으로부터 반도체 기판을 분리시키기는 리프트 핀의 휘어짐을 방지할 수 있는 반도체 기판 처리장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 벨로우즈의 불량 시 척을 포함한 스테이지부를 분해하지 않고 신속하게 벨로우즈를 교체할 수 있도록 구성된 반도체 기판 처리장치를 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명인 반도체 기판 처리장치는 공정진행을 위해 상기 반도체 기판이 안착되는 척과, 상기 척을 관통하여 설치되고 두 파트(part)로 분리되도록 구성되며 상하 이동에 따라 반도체 기판을 척 위에 안착시키 거나 척으로부터 반도체 기판을 분리시키는 리프트 핀과, 상기 리프트 핀을 둘러싸며 챔버 내부가 고진공을 유지할 수 있도록 하는 벨로우즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 리프트 핀은 상부 리프트 핀과 하부 리프트 핀으로 이루어지며, 상부 리프트 핀은 상기 척을 관통하여 설치되고, 하부 리프트 핀은 상기 상부 리프트 핀 아래에서 이와 나사결합 하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 상부 리프트 핀의 재질은 세라믹으로 이루어져 이 상부 리프트 핀의 휘어짐을 방지 할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 특징적인 구성 및 이에 따른 작용효과는 첨부도면을 참조한 실시예의 상세한 설명을 통해 더욱 명확해 질 것이다.

본 발명의 실시예들은 당해 기술이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 그리고 도면에서 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 위해 도시된 것이며, 도면상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다.

본 발명은 첨부된 도면에 의하여 설명되지만, 다양한 형태, 크기 등으로 대체될 수 있음은 당해 기술이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 한편, 일반적으로 널리 알려져 있는 공지기술의 경우 그 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 반도체 기판 처리장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.

도 1을 참조하면, 반도체 제조설비(100)는 챔버와, 상기 챔버 내부에 구비되며 반도체 기판을 지지하기 위한 척(130)과, 상기 척(130) 아래에 위치한 지지부재(140)와, 반도체 기판을 가공하기 위한 가스를 챔버 내부로 균일하게 제공하기 위한 샤워헤드(115)와, 상기 가스를 제공하는 가스 제공부(112)를 포함하여 구성된다.

상기 챔버는 상부뚜껑(107)과 하부몸체(109)에 의해 일정공간이 한정되며, 이러한 챔버의 일측에는 챔버 내부를 고진공(high vacuum) 상태로 만들기 위한 진공장치가 연결되어 있다. 진공장치는 챔버와 연결된 진공라인(164)과, 상기 진공라인(164)의 끝에 결합된 진공펌프(166)와, 상기 진공 라인(164)에 설치되고 챔버의 내부 압력을 조절하기 위한 압력조절밸브(162)를 포함하여 구성된다.

한편, 챔버의 다른 일측에는 챔버 내부의 압력을 측정하기 위한 압력계(168)가 연결되어 있다. 상기 압력계(168)는 챔버 내부에 설치되는 압력 센서(미도시)와, 상기 압력 센서와 연결되며, 상기 압력 센서로부터 측정된 압력을 보여주는 디스플레이로 구성될 수 있다. 그리고 상기 압력계(168) 아래에는 반도체 기판이 드나들 수 있는 개구(110)가 형성되어 있다. 이 개구(110)는 오링(미도시)을 구비한 슬롯밸브(미도시)에 의하여 개폐된다.

반도체 기판이 안착되는 척(130)은 지지부재(140) 위에 장착되며, 지지부재(140)는 챔버의 하부에 고정되어 있다. 척(130)과 지지부재(140)에는 3개의 리프트핀 홀(149)이 형성되고, 상기 리프트핀 홀(149)에는 상하 이동에 따라 반도체 기판을 척(130) 위에 안착시키거나 척(130)으로부터 반도체 기판을 분리시키는 3개의 상부 리프트 핀(145)이 배치된다. 그리고 지지부재(140)의 하부면에는 리프트핀 홀(149)의 기밀을 위한 오링(미도시) 및 고정 플레이트(143)가 장착되며, 상기 고정 플레이트(143)에는 상부 리프트 핀(145)이 관통되어 있다. 즉, 상부 리프트 핀(145)은 리프트핀 홀(149) 및 고정 플레이트(143)를 따라 상하 이동할 수 있도록 구성되어 있다. 한편, 본 실시예에서는 리프트핀 홀(149) 및 상부 리프트 핀(145)이 3개로 구성되나, 다양한 개수로 구성될 수 있음은 물론이다.

하부 리프트 핀(147)은 상부 리프트 핀(145) 아래에서 이와 나사결합을 하고 있다. 즉, 상부 리프트 핀(145)과 하부 리프트 핀(147)은 두 파트(part)로 분리될 수 있도록 구성된다. 하부 리프트핀(147)의 다른 끝은 지지부재(140)의 아래로 일정간격 이격된 곳에 위치한 구동 플레이트(155)에 연결되고, 이 구동 플레이트(155)는 구동부(157)에 의해 상하 운동을 한다. 구동부(157)는 공압 또는 유압 등을 이용한 피스톤 운동에 의해 동작될 수 있다.

벨로우즈(150)는 상부 리프트 핀(145)과 하부 리프트 핀(147)이 결합되는 주변에서 이들을 둘러싸며, 고정 플레이트(143)에 장착된다. 이러한 벨로우즈(150)는 유체가 리프트핀 홀(149)로 흐르는 것을 막아 챔버 내부가 고진공을 유지할 수 있도록 한다.

가스 제공부(112)로부터 제공되는 가스는 샤워헤드(115)를 통해 챔버 내부로 균일하게 제공된다. 샤워헤드(115)에는 상기 가스를 균일하게 제공하기 위한 다수의 분사홀이 형성되어 있으며, 또한 상기 가스를 플라즈마 상태로 형성하기 위한 고주파 전원이 연결된다. 여기서, 상기 가스는 반도체 기판 상에 막을 형성하기 위 한 가스일 수도 있고, 반도체 기판 상에 형성된 막을 제거하기 위한 가스일 수도 있다.

도 2는 도 1에 표현된 상부 리프트 핀(145)과 하부 리프트 핀(147)을 분리하여 도시한 것이다. 이를 참조하면, 종래와는 달리 리프트 핀이 분리될 수 있도록 구성되어 있다. 즉, 하부 리프트 핀(147)의 한쪽 끝에는 수나사가 형성되고 상부 리프트 핀(145)에는 이에 대응해 암나사가 형성되어 결합 및 분리가 가능하다. 물론, 수나사 및 암나사는 상기와 역으로 형성될 수 있음은 당업자에게 자명한 일이다.

이와 같이 리프트 핀(145, 147)이 분리 가능하기 때문에, 벨로우즈(150)를 교체할 때 척(130) 및 지지부재(140)를 포함한 스테이지부를 전부 분해할 필요가 없다. 즉, 벨로우즈(150)는 상부 리프트 핀(145)과 하부 리프트 핀(147)을 분리한 후 쉽게 교체할 수 있게 된다.

벨로우즈(150) 분해과정을 살펴보면, 우선 구동 플레이트(155)와 하부 리프트 핀(147)을 분해하고, 이어서 상부 리프트 핀(145)의 끝부분과 하부 리프트 핀(147)의 끝부분을 잡고 나사결합을 푼다. 이어서 하부 리프트 핀(147)을 분리하고 불량이 발생한 벨로우즈를 아래로 빼낸다. 다음으로 새로운 벨로우즈를 고정 플레이트(143)에 결합시킨 후, 하부 리프트 핀(147)과 상부 리프트 핀(145)을 나사결합시킨다. 마지막으로 하부 리프트 핀(147)을 구동 플레이트(155)에 결합시킴으로써 작업은 종료된다. 이때 상부 리프트 핀(145)은 척(130) 및 지지부재(140)에 형성된 리프트핀 홀(149)에서 분리될 필요가 없으므로 벨로우즈(150) 교체시 척(130) 및 지지부재(140)를 포함한 스테이지부를 들어낼 필요가 없게 된다.

한편, 상부 리프트 핀(145)은 세라믹으로 제작된다. 따라서 상부 리프트 핀(145)의 지속적인 왕복운동에도 휘어지는 등의 문제는 발생하지 않게 된다.

한편, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 리프트 핀이 분리될 수 있도록 구성되기 때문에 척 및 지지부재를 포함한 스테이지부 분해하지 않고서 신속하게 벨로우즈를 교체할 수 있다. 이로써, 설비 다운시간을 단축시키는 효과가 있다.

그리고 본 발명에 의하면 상부 리프트 핀이 세라믹으로 제작되는 바, 지속적인 왕복운동에 의해 상부 리프트 핀이 휘어지는 현상을 방지할 수 있다. 또한, 휘어진 리프트 핀으로 인한 웨이퍼 진동(wafer vibration)이 방지되고, 결국 반도체 소자의 품질 저하를 방지하게 된다.

Claims (4)

1. 외부로부터 챔버로 이송되는 반도체 기판을 취급하는 반도체 기판 처리장치에 있어서,

   공정진행을 위해 상기 반도체 기판이 안착되는 척;

   상기 척을 관통하여 설치되고, 두 파트(part)로 분리되도록 구성되며, 상하 이동에 따라 반도체 기판을 척 위에 안착시키거나 척으로부터 반도체 기판을 분리시키는 리프트 핀; 및

   상기 리프트 핀을 둘러싸며, 챔버 내부가 고진공을 유지할 수 있도록 하는 벨로우즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 처리장치
2. 제 1항에 있어서,

   상기 리프트 핀은 상부 리프트 핀과 하부 리프트 핀으로 이루어지며,

   상부 리프트 핀은 상기 척을 관통하여 설치되고, 하부 리프트 핀은 상기 상부 리프트 핀 아래에서 이와 나사결합을 하고 있음을 특징으로 하는 반도체 기판 처리장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 상부 리프트 핀의 재질은 세라믹인 것을 특징으로 하는 반도체 기판 처리장치.
4. 외부로부터 챔버로 이송되는 반도체 기판을 상하 이동에 따라 척 위에 안착시키거나 척으로부터 반도체 기판을 분리시키는 반도체 소자 제조장치용 리프트 핀에 있어서,

   상기 리프트 핀은 휘어짐을 방지하기 위하여 그 재질이 세라믹인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조장치용 리프트 핀.

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