KR20070000686A - 반도체 디바이스 제조 설비의 웨이퍼 리프팅 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공정 진행을 위해 웨이퍼를 상승/하강시키기 위한 웨이퍼 리프팅 장치에 관한 것이다. 본 발명에서는 웨이퍼를 상승/하강시키는 리프팅 장치를 구현함에 있어서, 리프트핀이 관통하는 리프트핀 삽입홀과 리프트핀을 상하 왕복시키는 벨로우즈 사이에 오링을 형성하여 프로세스 챔버와 벨로우즈를 내부적으로 격리시킴을 특징으로 한다. 이처럼 오링을 이용하여 프로세스 챔버와 벨로우즈를 격리시킴으로써, 프로세스 챔버에서 발생된 파티클이 벨로우즈 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있음은 물론 벨로우즈 내부에 증착된 파티클이 정전척 또는 프로세스 챔버 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

리프트핀, 리프트핀 삽입홀, 폴리머, 오링, 벨로우즈

Description

반도체 디바이스 제조 설비의 웨이퍼 리프팅 장치{wafer lifting apparatus of semiconductor device manufacturing equipment}

도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 반도체 디바이스 제조 설비의 웨이퍼 리프팅 장치를 나타낸다.

도 3은 상기 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 종래 기술에 따른 웨이퍼 리프팅 장치의 벨로우즈 구조를 나타낸다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 리프팅 장치를 나나낸다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100: 정전척 102: 리프트핀 삽입홀

104: 리프트핀 106: 벨로우즈

108: 오링 110: 파티클

본 발명은 반도체 디바이스 제조 설비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반 도체 디바이스 제조 공정을 위한 웨이퍼 리프팅 장치에 관한 것이다.

최근 정보 통신 분야의 급속한 발달과 컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 대중화에 따라 반도체 디바이스도 비약적으로 발전하고 있다. 이로 인해 그 기능적인 면에 있어서도 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구되어 반도체 디바이스의 집적도는 점차 증가되고 있는 실정이다. 이러한 반도체 디바이스의 고집적화 및 대용량화 추세로 인해 메모리셀을 구성하는 각각의 단위소자 사이즈가 축소됨에 따라 제한된 면적내에 다층구조를 형성하는 고집적화기술 또한 눈부신 발전을 거듭하고 있다.

일반적으로 반도체 디바이스는 웨이퍼 표면 상부에 여러 가지 기능을 수행하는 박막을 증착하고 이를 패터닝하여 다양한 회로 기하구조를 형성함으로써 제조하게 되는데, 이러한 반도체 디바이스를 제조하기 위한 공정은 크게 반도체 기판 내부로 3가 또는 5가의 불순물 이온을 주입하는 불순물 이온주입 공정, 반도체 기판 상에 물질막을 형성하는 박막증착(deposition)공정, 상기 박막증착 공정으로 형성된 물질막을 원하는 형상으로 패터닝하는 식각 공정, 웨이퍼 표면에 층간절연막등을 증착한 후에 일괄적으로 웨이퍼 표면을 폴리싱하여 단차를 없애는 연마 공정을 비롯하여 불순물 제거를 위한 웨이퍼 세정 공정등과 같은 여러 단위 공정들로 이루어져 있다.

상기와 같은 단위 공정들을 수행하기 위해서, 웨이퍼는 해당 공정을 실시하기에 가장 적합한 조건에 놓이게 된다. 예를 들어 에칭이나 물질층 증착공정은 화학기상증착 공정을 통해 이루어지는데, 통상적으로 웨이퍼와 에칭 소오스 또는 증 착용 물질 소오스 사이에 반응을 활성화시키기 위해 웨이퍼는 적정온도로 가열하여 BPSG 등의 막질을 증착하게 된다. 이러한 공정을 진행하는 반응챔버는 각종 공정가스들이 유입되고, 챔버 내부에 잔존하는 공정가스를 배기시키도록 되어 있으며, 반응챔버의 내부에는 공정이 진행될 웨이퍼가 놓여지는 정전척과 상기 정전척 상부에 로딩된 웨이퍼를 상승/하강시키는 리프팅 장치가 구비되어 있다.

하기의 도 1 및 도 2에는 종래 기술에 따른 반도체 디바이스 제조 설비의 웨이퍼 리프팅 장치가 도시되어 있다. 도 1은 리프트핀(14)이 상승하여 웨이퍼(12)가 들어올려진 상태를 나타내며, 도 2는 리프트핀(14)이 하강되어 웨이퍼가(12) 정전척(10) 상부에 놓여진 상태를 나타낸다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 웨이퍼 리프팅 장치는 소정영역에 복수개의 리프트핀 삽입홀(18)이 형성되어 있고 그 상부에 웨이퍼(12)가 로딩되는 정전척(10)과, 상기 리프트핀 삽입홀(18)에 끼워짐에 따라 상기 정전척(10)의 상부면에 웨이퍼(12)를 올려놓거나, 상기 정전척(10)의 상부면에 로딩된 웨이퍼(12)를 들어올리는 복수개의 리프트핀(14)과, 상기 정전척(10)의 하부에 설치되며 복수개의 상기 리프트핀(14)이 고정되어 상기 리프트핀(14)들을 상승 및 하강시키는 리프트 후프(16)로 구성되어 있다.

상기와 같은 웨이퍼 리프팅 장치의 구동 원리를 간략히 살펴보면, 웨이퍼 핸들러 암(도시되지 않음)에 의해 카세트로부터 웨이퍼(12)를 가져온 뒤, 리프트 후프(16)가 상승되어 리프트핀(14)을 상승시킨다. 이처럼 리프트핀(14)이 상승됨에 따라 핸들러 암이 카세트로부터 가져온 웨이퍼(12)가 상기 리프트핀(14)에 의해 상 승된다. 그리고 나서, 상기 리프트 후프(16)가 하강되면 상기 리프트핀(14)이 상기 리프트핀 삽입홀(15)을 관통하여 내려오게 되고, 이로 인해 정전척(10) 상부에 웨이퍼(12)가 로딩된다.

이처럼 정전척(10) 상부에 놓여진 웨이퍼(12)는 정전척(10)에 의해 고정되어진 상태에서 공정이 진행된다. 그리고, 공정이 완료된 후에는 상기 리프트 후프(16)가 상승하고, 상기 리프트 후프(16)가 상승함에 따라 상기 리프트핀(14)이 상승되면 핸들러 암이 상기 리프트핀(14)에 올려져 있는 웨이퍼(12)를 카세트로 이동시키게 되는 것이다.

이와 같이, 상기 웨이퍼 리프팅 장치에서는 리프트핀(14)이 직경 10mm 정도의 리프트핀 삽입홀(18)을 상하로 왕복 관통하면서 정전척(10) 상부에 로딩되어 있는 웨이퍼(12)를 들어올리고 내려놓는 동작을 수행하게 된다.

한편, 상기 리프트핀(14)의 상하 왕복 운동은 벨로우즈에 의해 이루어지는데, 하기의 도 3는 벨로우즈(20)에 의해 구동되는 리프트핀(14)의 상세 구조가 도시되어 있다.

도 3을 참조하면, 정전척(10)의 소정영역에 리프트핀 삽입홀(18)이 형성되어 있으며, 상기 리프트핀 삽입홀(18)을 관통하여 리프트핀(14)이 상하 왕복 운동을 하게 된다. 이때, 상기 리프트핀(14)은 그 하부에 형성되어 있는 벨로우즈(20)가 수축/이완됨에 따라 리프트핀 삽입홀(18)을 관통하는 상하 왕복 운동을 하게 된다.

그러나, 상기 도 3에 도시된 것과 같이, 종래 기술에 따른 웨이퍼 리프팅 장치에 있어서는, 상기 정전척(10)에 형성되어 있는 리프트핀 삽입홀(18)을 통해 프 로세스 챔버와 벨로우즈(20)가 서로 연결되어 있다. 상기 프로세스 챔버 내부에서는 반도체 기판 내부로 불순물을 이온주입하는 공정, 반도체 기판 상에 물질막을 형성하는 박막증착 공정을 비롯하여 상기 박막증착 공정으로 형성된 물질막을 원하는 형상으로 패터닝하는 식각 공정등 여러 단위 공정이 진행되는데, 특히 식각 공정을 진행하는 과정에서 반응 가스등에 의한 폴리머, 즉 파티클(22)이 불가피하게 발생하게 된다. 이처럼 단위 공정을 진행하는 과정에서 발생된 파티클들은 프로세스 챔버 내부에 부유하다가 참조부호 A로 나타낸 것과 같이, 상기 리프트핀 삽입홀(18)을 통해 벨로우즈(20) 내부로 유입되며, PM(Preventive Maintenance) 이후 프로세스 챔버 사용 시간이 늘어날수록 벨로우즈(20) 내부로 유입된 폴리머등의 파티클(22)들이 벨로우즈(20) 틈새에 증착된다.

이처럼 벨로우즈(20) 틈새에 파티클(22)이 증착될 경우, 벨로우즈(20)의 수축 및 이완 동작이 원활히 이루어지지 않아 리프트핀(14)의 상하 왕복 운동 또한 원활하지 못하게 되며, 결과적으로 웨이퍼 리프팅이 순조롭게 진행될 수 없게 되어 반도체 디바이스 제조 과정에 악영향을 미치게 된다.

또한, 벨로우즈(20) 틈새에 증착된 파티클(22)의 누적량이 많아질수록 웨이퍼가 로딩되는 정전척(10) 상부로 이동하거나 프로세스 챔버 내부로 역유입되어 순조로운 반도체 디바이스 제조 공정을 방해하는 파티클 소오스로서 작용하게 된다.

상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 리프트핀 을 상하 왕복시키는 벨로우즈 내부로 프로세스 챔버에서 발생된 파티클이 유입되는 것을 방지할 수 있는 웨이퍼 리프팅 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 리프트핀을 상하 왕복시키는 벨로우즈가 순조롭게 수축 및 이완될 수 있도록 하는 웨이퍼 리프팅 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 벨로우즈 내부에 증착된 파티클이 정전척 상부 또는 프로세스 챔버 내부로 이동하는 것을 방지할 수 있는 웨이퍼 리프팅 장치를 제공함에 있다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 웨이퍼 리프팅 장치는, 복수개의 리프트핀 삽입홀이 형성되어 있으며, 그 상부에 웨이퍼가 로딩되는 정전척; 상기 리프트핀 삽입홀에 끼워짐에 따라 상기 정전척 상부에 웨이퍼를 올려놓거나 상기 정전척의 상부에 로딩된 웨이퍼를 들어올리는 동작을 수행하는 리프트핀; 상기 리프트핀 하단부에 설치되며, 그 자신의 수축 및 이완 동작에 의해 상기 리프트핀을 상하 왕복시키는 벨로우즈; 및 상기 리프트핀 삽입홀에서 벨로우즈로 이어지는 내부 연결 통로에 형성되어 프로세스 챔버와 벨로우즈 사이의 에어 흐름을 차단하는 오링을 포함함을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 카테고리를 벗어나지 않는 범위내에서 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예 는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 리프팅 장치에 있어서의 리프트핀의 상세 내부 구조를 나타낸다. 그리고, 도시되지는 않았지만 상기 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리프트핀이 적용되는 웨이퍼 리프팅 장치의 전체 구조는 종래 기술에 따른 웨이퍼 리프팅 장치를 설명하기 위해 참조한 도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이, 소정영역에 복수개의 리프트핀 삽입홀이 형성되어 있고, 그 상부에 웨이퍼가 로딩되는 정전척과, 리프트핀 삽입홀에 끼워짐에 따라 상기 정전척의 상부면에 웨이퍼를 올려놓거나 상기 정전척의 상부면에 로딩된 웨이퍼를 들어올리는 복수개의 리프트핀과, 상기 정전척의 하부에 설치되며 복수개의 상기 리프트핀이 고정되어 상기 리프트핀들을 상승 및 하강시키는 리프트 후프로 구성된다.

그러면, 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 리프팅 구조를 살펴보기로 하자.

먼저, 웨이퍼가 로딩되는 정전척(100)의 소정영역에는 리프트핀 삽입홀(102)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 리프트핀 삽입홀(102)을 관통하여 리프트핀(104)이 상하 왕복 운동을 하게 되는데, 상기 리프트핀(104)은 그 하부에 형성되어 있는 벨로우즈(106)가 수축/이완됨에 따라 리프트핀 삽입홀(102)을 관통하는 상하 왕복 운동을 하게 된다. 그리고, 본 발명에서는 상기 리프트핀 삽입홀(102)과 벨로우즈(106)의 연결부위에 에어 흐름을 차단하기 위한 에어 흐름 차단막으로서, 예컨대 오링(108)이 형성되어 있다. 이러한 오링(108)은 프로세스 챔버 내부의 파티클 (110)이 벨로우즈(106) 내부로 유입되는 것을 방지하는 기능을 한다.

종래 기술에 따른 웨이퍼 리프팅 장치에 있어서는, 정전척에 형성되어 있는 리프트핀 삽입홀을 통해 프로세스 챔버와 벨로우즈가 서로 내부적으로 연결되어 있는 구조를 이루고 있었다. 따라서, 식각 공정등을 진행함에 의해 발생된 폴리머등의 파티클들이 프로세스 챔버 내부에 부유하다가 리프트핀 삽입홀을 통해 벨로우즈 내부로 유입되어 결과적으로 벨로우즈의 기능을 약화시키는 문제점이 이었다. 또한, 이처럼 벨로우즈 내부로 유입된 폴리머등의 파티클들이 웨이퍼가 로딩되는 정전척 상부로 이동하거나 프로세스 챔버 내부로 역유입되어 순조로운 반도체 디바이스 제조 공정을 방해하는 파티클 소오스로서 작용하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명에서는 상기와 같은 종래의 문제점들을 해소하고자, 리프트핀 삽입홀(102)과 벨로우즈(106)의 연결부위에 오링(108)을 형성하여 프로세스 챔버와 벨로우즈(106) 사이의 공기의 흐름을 차단하였다. 그 결과, 반도체 디바이스 제조를 위한 불순물 이온주입 공정, 박막증착 공정을 비롯하여 여러 단위 공정중 특히 폴리머등의 파티클 발생률이 높은 식각 공정을 진행하는 과정에서 발생된 폴리머등의 파티클(110)들이 참조부호 B로 나타낸 것과 같이, 상기 오링(108)에 의해 벨로우즈(106) 내부로의 유입이 효과적으로 차단된다.

이처럼 상기 오링(108)을 이용하여 프로세스 챔버와 벨로우즈(106)를 내부적으로 격리시킴으로써, 식각 공정시 발생된 파티클(110)이 벨로우즈(106) 내부로 유입되는 것이 차단되어 벨로우즈(106) 틈새, 즉 주름부분에 파티클(110)이 증착되는 것을 방지할 수 있게 된다. 그리고, 벨로우즈(106) 틈새에 파티클(110)이 증착되는 것을 방지함으로써, 종래에서와 같이 벨로우즈(106)의 수축 및 이완 동작이 원활히 이루어지지 못하여 리프트핀(104)의 상하 왕복 운동이 원활히 이루어지지 못게 되고, 그로 인해 웨이퍼 리프팅이 순조롭지 못했던 문제점을 해소할 수 있게 된다.

또한, 종래에는 벨로우즈 틈새에 증착된 파티클이 웨이퍼가 로딩되는 정전척 상부로 이동하거나 프로세스 챔버 내부로 역유입되어 공정을 방해하는 파티클 소오스로서 작용하는 문제점이 있었다. 그러나, 본 발명에서와 같이 리프트핀 삽입홀(102)과 벨로우즈(106) 사이에 오링(108)을 형성할 경우, 벨로우즈 내부에 존재하는 파티클이 정전척 또는 프로세스 챔버 내부로 이동하여 공정을 방해하는 파티클 소오스로서 작용하는 문제점을 방지할 수 있게 된다.

그러나, 본 발명에서는 리프트핀 삽입홀(102)과 벨로우즈(106) 사이에 오링(108)을 형성하여 프로세스 챔버와 벨로우즈(106)를 내부적으로 격리시키게 되므로, 벨로우즈(106) 내부의 파티클이 정전척 또는 프로세스 챔버 내부로 이동하는 것을 방지하기 이전에 벨로우즈(106) 내부에 프로세스 챔버로부터 발생된 파티클이 유입되어 증착되는 것을 원천적으로 방지할 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명에서는, 공정 진행을 위해 웨이퍼를 상승/하강시키기 위한 웨이퍼 리프팅 장치에 있어서, 리프트핀이 관통하는 리프트핀 삽입홀과 리프트핀을 상하 왕복시키는 벨로우즈 사이에 오링을 형성하여 프로세스 챔버와 벨로우즈를 내부적으로 격리시킨다. 그 결과, 프로세스 챔버에서 발생된 파티클이 벨로 우즈 내부로 유입되는 것을 방지하여 벨로우즈의 기능 저하를 방지할 수 있다. 또한, 벨로우즈 내부에 증착된 파티클이 정전척 또는 프로세스 챔버 내부로 유입되어 파티클 소오스로서 작용하는 것을 방지하여 원활한 반도체 디바이스 제조 공정을 진행시킬 수 있게 된다.

Claims (4)

1. 반도체 디바이스 제조 설비의 웨이퍼 리프팅 장치에 있어서:

   복수개의 리프트핀 삽입홀이 형성되어 있으며, 그 상부에 웨이퍼가 로딩되는 정전척;

   상기 리프트핀 삽입홀에 끼워짐에 따라 상기 정전척 상부에 웨이퍼를 올려놓거나 상기 정전척의 상부에 로딩된 웨이퍼를 들어올리는 동작을 수행하는 리프트핀;

   상기 리프트핀 하단부에 설치되며, 그 자신의 수축 및 이완 동작에 의해 상기 리프트핀을 상하 왕복시키는 벨로우즈; 및

   상기 리프트핀 삽입홀에서 벨로우즈로 이어지는 내부 연결 통로에 형성되어 프로세스 챔버와 벨로우즈 사이의 에어 흐름을 차단하는 에어 흐름 차단막을 포함함을 특징으로 하는 반도체 디바이스 제조 설비의 웨이퍼 리프팅 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 에어 흐름 차단막으로서 오링을 형성함을 특징으로 하는 반도체 디바이스 제조 설비의 웨이퍼 리프팅 장치.
3. 반도체 디바이스 제조 설비의 웨이퍼 리프팅 장치에 있어서:

   복수개의 리프트핀 삽입홀이 형성되어 있으며, 그 상부에 웨이퍼가 로딩되는 정전척;

   상기 리프트핀 삽입홀에 끼워짐에 따라 상기 정전척 상부에 웨이퍼를 올려놓거나 상기 정전척의 상부에 로딩된 웨이퍼를 들어올리는 동작을 수행하는 리프트핀;

   상기 리프트핀 하단부에 설치되며, 그 자신의 수축 및 이완 동작에 의해 상기 리프트핀을 상하 왕복시키는 벨로우즈; 및

   상기 리프트핀 삽입홀에서 벨로우즈로 이어지는 내부 연결 통로에 형성되어 프로세스 챔버와 벨로우즈를 내부적으로 격리시키는 내부 격리막을 포함함을 특징으로 하는 반도체 디바이스 제조 설비의 웨이퍼 리프팅 장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 내부 격리막으로서 오링을 형성함을 특징으로 하는 반도체 디바이스 제조 설비의 웨이퍼 리프팅 장치.

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