KR100560623B1

KR100560623B1 - 반도체 제조 장치 및 그 동작 방법

Info

Publication number: KR100560623B1
Application number: KR1020030035295A
Authority: KR
Inventors: 윤국기; 유운종; 남창길; 민병희; 이재무; 양승복
Original assignee: 주식회사 엘티케이
Priority date: 2003-06-02
Filing date: 2003-06-02
Publication date: 2006-03-14
Also published as: KR20040103676A

Abstract

본 발명은 반도체 제조 장치 및 그 동작 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 반도체 제조 장치는 다수개의 웨이퍼들이 보관되는 웨이퍼 로딩 스테이지; 복수개의 웨이퍼들이 수납되는 복수개의 카세트들; 각각 상기 카세트들 중 하나를 포함하는 복수개의 로드락 챔버들; 상기 웨이퍼 로딩 스테이지에 보관된 웨이퍼들을 복수개씩 진공 흡착하여 상기 카세트들에 수납하는 로봇; 장착된 웨이퍼에 대해 반도체 공정을 진행하는 히터 스테이지; 장착된 웨이퍼를 예열하는 예열 스테이지; 웨이퍼가 일시 놓여지는 버퍼 스테이지; 반도체 공정이 진행되지 않은 상태에서 상기 버퍼 스테이지에 놓여진 웨이퍼를 상기 예열 스테이지로 이송하고, 상기 예열 스테이지에서 예열된 웨이퍼를 상기 히터 스테이지로 이송하며, 상기 히터 스테이지에서 반도체 공정이 완료된 웨이퍼를 상기 버퍼 스테이지 또는 상기 예열 스테이지로 이송하는 회전 수단; 및 반도체 공정을 진행하기 위하여 상기 카세트들에 수납된 웨이퍼들을 상기 버퍼 스테이지 또는 예열 스테이지로 이송하고, 상기 히터 스테이지에서 반도체 공정이 완료되어 상기 버퍼 스테이지 또는 상기 예열 스테이지에 놓여진 웨이퍼들을 상기 카세트들에 수납하는 복수개의 이송 수단들을 구비함으로써 웨이퍼의 반도체 공정 처리량이 증가한다.

Description

반도체 제조 장치 및 그 동작 방법{Apparatus for manufacturing semiconductor device and operating method thereof}

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.

도 1은 본 발명에 따른 반도체 제조 장치의 평면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 반도체 제조 장치의 측면도이다.

도 3은 도 1에 도시된 카세트들 중 하나의 사시도이다.

도 4는 본 발명에 따른 반도체 제조 장치의 동작 방법을 도시한 흐름도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

111: 웨이퍼 로딩 스테이지, 121: 로봇

131,132: 로드락 챔버들, g1∼g4: 밸브들

141,142: 카세트들, 138,139: 카세트 인덱스들

151: 공정 챔버, 161: 버퍼 스테이지

162: 예열 스테이지, 163∼165: 히터 스테이지

171: 회전 수단, 175: 암들

181: 할로겐 램프, 183: 상하 이동수단

185: 셔틀 블레이드, 189: 히터들

191: 펌핑 라인, 193: 플라즈마 발생기들

321,322: 슬롯들, 311,312: 냉각관들

본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 특히 반도체 공정 중 애싱(ashing) 공정에 이용되는 반도체 제조 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.

종래의 반도체 제조 장치는 50장의 웨이퍼를 로딩(loading)할 수 있는 1개의 로드락 챔버, 한번에 25매의 웨이퍼를 이송할 수 있는 25개의 엔드 이팩터(End effector)를 가진 대기압 로봇, 웨이퍼에 대해 반도체 공정을 처리하는 공정 챔버(Process chamber), 공정 챔버에서 반도체 공정 처리된 웨이퍼를 로드락 챔버로 이송하고, 반도체 공정 처리되지 않은 웨이퍼를 로드락 챔버에서 공정 챔버로 이송하는 하나의 셔틀 블레이드, 히터스테이지(Heater stage)로 웨이퍼를 회전 이동시키는 7개의 핀, 병렬로 배열된 플라즈마 발생기들, 6개의 히터스테이지들로 이루어져 있다.

이러한 종래의 반도체 제조 장치는 웨이퍼가 300mm로 대형화되면서 다음과 같은 많은 문제점을 가지고 있다.

첫째, 대기압 로봇이 25매의 웨이퍼를 동시에 이송하기 때문에 1장의 웨이퍼가 문제가 되면 다른 고가의 웨이퍼 24장이 전부 영향을 받게 된다. 웨이퍼를 이송하는 과정에서 대기압 로봇에 문제가 발생하면 25장의 웨이퍼가 모두 손상을 받게 된다. 둘째, 두개의 플라즈마 발생기들에 하나의 전원 장치를 사용하기 때문에 웨이퍼가 대형화되면서 웨이퍼에 대한 반도체 공정을 처리하는 속도가 느리다. 셋째, 하나의 로드락 챔버를 사용하기 때문에 로드락 챔버에 이상이 발생하면 반도체 제조 장치 전체를 사용할 수 없게 된다. 넷째, 로드락 챔버가 하나이므로 반도체 공정 처리 이후에 웨이퍼의 온도를 냉각시키는 속도가 늦다. 다섯째, 웨이퍼를 반도체 공정에 적합한 온도까지 올리기 위해 히터 스테이지에서 웨이퍼의 온도를 높이기 위한 추가 시간이 필요하다. 여섯째, 웨이퍼가 대형화로 가면서 웨이퍼와 히터 스테이지 사이의 온도 차이로 인하여 웨이퍼가 와피지(Warpage)될 수가 있다.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 웨이퍼의 대량 손실을 최소화시키고, 반도체 공정을 안정적으로 처리하며, 웨이퍼의 반도체 공정 처리량(throughput)을 증가시키며, 반도체 공정의 다양성을 제공하며, 와피지를 방지하는 반도체 제조 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자하는 다른 기술적 과제는 웨이퍼의 반도체 공정 처리량을 증가시키는 반도체 제조 장치의 동작 방법을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은

다수개의 웨이퍼들이 보관되는 웨이퍼 로딩 스테이지; 복수개의 웨이퍼들이 수납되는 복수개의 카세트들; 각각 상기 카세트들 중 하나를 포함하는 복수개의 로드락 챔버들; 상기 웨이퍼 로딩 스테이지에 보관된 웨이퍼들을 복수개씩 진공 흡착 하여 상기 카세트들에 수납하는 로봇; 장착된 웨이퍼에 대해 반도체 공정을 진행하는 히터 스테이지; 장착된 웨이퍼를 예열하는 예열 스테이지; 웨이퍼가 일시 놓여지는 버퍼 스테이지; 반도체 공정이 진행되지 않은 상태에서 상기 버퍼 스테이지에 놓여진 웨이퍼를 상기 예열 스테이지로 이송하고, 상기 예열 스테이지에서 예열된 웨이퍼를 상기 히터 스테이지로 이송하며, 상기 다수의 히터 스테이지들에서 반도체 공정이 완료된 웨이퍼를 상기 버퍼 스테이지 또는 상기 예열 스테이지로 이송하는 회전 수단; 및 반도체 공정을 진행하기 위하여 상기 카세트들에 수납된 웨이퍼들을 상기 버퍼 스테이지 와 예열 스테이지로 이송하고, 상기 히터 스테이지에서 반도체 공정이 완료되어 상기 버퍼 스테이지 또는 상기 예열 스테이지에 놓여진 웨이퍼를 상기 카세트들에 수납하는 복수개의 이송 수단들을 구비하는 반도체 제조 장치를 제공한다.

상기 다른 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은

웨이퍼 로딩 스테이지, 로봇, 제1 및 제2 카세트들을 포함하는 제1 및 제2 로드락 챔버들, 및 버퍼 스테이지와 예열 스테이지와 복수개의 히터 스테이지들을 구비하는 공정 챔버를 포함하는 반도체 제조 장치의 동작 방법에 있어서, (a) 상기 로봇이 상기 웨이퍼 로딩 스테이지에 보관된 웨이퍼들을 상기 제1 로드락 챔버 내의 제1 카세트로 이송하여 수납하는 단계; (b) 상기 제1 로드락 챔버를 진공 상태로 만들며, 상기 로봇이 상기 웨이퍼 로딩 스테이지에 보관된 웨이퍼들을 상기 제2 로드락 챔버 내의 제2 카세트로 이송하여 수납하는 단계; (c) 상기 제1 카세트에 적재된 웨이퍼들을 상기 공정 챔버로 이송하여 반도체 공정을 진행하고 반도체 공 정이 완료된 순서대로 상기 제1 카세트에 수납하며, 상기 제2 로드락 챔버를 진공상태로 만드는 단계; (d) 상기 반도체 공정이 완료된 웨이퍼들이 상기 제1 카세트에 모두 수납되면 상기 제1 로드락 챔버를 상압으로 만들고 동시에 상기 제1 카세트에 수납된 웨이퍼들을 냉각시키며, 상기 제2 카세트에 수납된 웨이퍼들을 상기 공정 챔버로 이송하여 반도체 공정을 진행하고 상기 반도체 공정이 완료된 순서대로 상기 제2 카세트에 수납하는 단계; (e) 상기 로봇이 상기 제1 카세트에 적재된 웨이퍼들을 상기 웨이퍼 로딩 스테이지에 보관하는 단계; (f) 상기 반도체 공정이 완료된 웨이퍼들이 상기 제2 카세트에 모두 수납되면 상기 제2 로드락 챔버를 상압으로 만들고 동시에 상기 제2 카세트에 수납된 웨이퍼들을 냉각시키는 단계; 및 (g) 상기 로봇이 상기 제2 카세트에 수납된 웨이퍼들을 상기 웨이퍼 로딩 스테이지로 이송하는 단계를 포함하는 반도체 제조 장치의 동작 방법을 제공한다.

상기 본 발명에 의하여 웨이퍼의 반도체 공정 처리량이 증가한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 반도체 제조 장치의 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 반도체 제조 장치의 측면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 카세트들 중 하나의 사시도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 반도체 제조 장치에 대해 설명하기로 한다.

본 발명의 반도체 제조 장치(101)는 크게 웨이퍼 로딩 스테이지(111), 로봇(121), 로드락 챔버들(131,132) 및 공정 챔버(151)로 구분된다.

웨이퍼 로딩 스테이지(111)는 하나 이상의 카세트들(113,114,115)을 구비하며, 각 카세트에는 다수개의 웨이퍼들이 수납된다.

로봇(121)은 대기압 로봇으로서, 웨이퍼 로딩 스테이지(111)에 보관된 웨이퍼들을 로드락 챔버들(131,132)의 카세트들(141,142)로 이송하며, 고속으로 움직일 때 웨이퍼의 슬라이딩을 방지하기 위해 진공 흡착하여 이송한다. 로봇(121)은 5개의 엔드 이펙트(End Effector)(123)를 가지고 있으며, 엔드 이펙터(123)를 이용하여 한번에 5개씩의 웨이퍼들을 진공 흡착하여 이송한다. 본 발명에서는 최소 5개 이상의 웨이퍼를 로딩 하는데 이는 공정 챔버(151)에서 25장의 웨이퍼가 공정이 마무리하기 이전에 로딩스테이지(111)에서 로드락 챔버(131 or 132)로 25장의 웨이퍼를 이송해야하기 때문이다. 로봇(121)에 설치된 엔드 이펙터의 수에 따라 한번에 이송할 수 있는 웨이퍼의 수가 결정된다. 한번에 여러 장의 웨이퍼를 이송할 때 한 장의 웨이퍼나 로봇(121)에 문제가 발생하면 상기 여러 장의 웨이퍼들이 손상되므로 가능한 웨이퍼 처리량에 영향을 주지 않는 범위내에서 이송되는 웨이퍼의 수를 결정하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 로봇(121)이 한번에 5개의 웨이퍼만을 이송함으로써 웨이퍼 이송 도중에 문제가 발생하더라도 최대 5개 이하의 웨이퍼만 손상을 받게 된다.

로드락 챔버들(131,132)은 반도체 공정을 처리하기 위한 웨이퍼들(115)이 카세트들(141,142)에 수납되면 진공상태로 되며, 반도체 공정이 완료된 웨이퍼들이 카세트들(141,142)에 수납되면 상압 상태로 된다. 로드락 챔버들(131,132)은 각각 웨이퍼의 출입을 제어하고 로드락 챔버들(131,132)만 진공이나 상압상태로 만들기 위하여 그 양쪽에 설치된 밸브들(g1∼g4)을 포함한다.

로드락 챔버들(131,132)은 웨이퍼들이 수납되는 카세트들(141,142)을 포함한다. 카세트들(141,142)에는 각각 복수개의 웨이퍼들이 적재된다. 카세트들(141,142)의 각 내측면에는 복수개의 웨이퍼들, 예컨대 25장의 웨이퍼들이 수평으로 장착될 수 있도록 다수개의 슬롯들(321)이 형성된다. 카세트들(141,142)의 각 외측면에는 슬롯들(321)에 장착된 웨이퍼를 급속 냉각시키기 위한 냉각관(311)이 설치되어, 반도체 공정이 완료된 웨이퍼의 온도를 70℃ 이하로 유지한다. 이는 로딩스테이지(111)의 카세트가 열에 의한 손상을 방지하기 위해서 이다.

로드락 챔버들(131,132)은 카세트들(141,142)을 상하로 이동시키는 카세트 인덱스들(138,139)을 포함한다.

공정 챔버(151)는 버퍼 스테이지(161), 예열 스테이지(162), 히터 스테이지(163∼165), 회전수단(171), 복수개의 이송수단들(185,186), 상하 이동수단(183), 및 펌핑라인(191)을 포함한다.

히터 스테이지(163∼165)는 장착된 웨이퍼에 대해 반도체 공정을 진행한다. 히터 스테이지(163∼165)는 웨이퍼를 가열하는 복수개의 히터들(189), 히터들 각각의 상부에 설치되며 진공 상태에서 플라즈마를 발생하여 히터들(189) 위에 놓인 웨이퍼들에 대해 반도체 공정을 진행하는 복수개의 플라즈마 발생기들(193), 및 플라즈마 발생기들 각각에 설치되어 플라즈마 발생기들(193)의 동작을 별도로 제어하는 복수개의 전원 장치들(미도시)을 포함한다.

히터들(189)은 개별적으로 50∼400℃까지 온도 조절이 가능하게 하는 금속 히터로 구성되며, 공정에 적절하게 온도 설정이 가능하고 플라즈마 발생 전원, 가스주입을 다르게 함으로써 제거가 곤란한 포토레지스터 막을 가장 효율적으로 제거할 수 있다.

예열 스테이지(162)는 장착된 웨이퍼를 예열한다. 예열 스테이지(162)는 로드락 챔버(132)에 근접하여 설치된다. 예열 스테이지(162)는 웨이퍼를 가열하는 할로겐 램프(181), 및 할로겐 램프의 하부에 설치되며 웨이퍼가 급속히 예열되도록 웨이퍼를 할로겐 램프(181) 가까이로 들어올리는 상하 이동수단(183)을 포함한다. 상하 이동수단(183)은 이송수단들(185,186)에 의해 예열 스테이지(162)로 이송된 웨이퍼의 온도를 급격히 상승시키기 위하여 이송수단(185)에 실려있는 웨이퍼를 할로겐 램프(181) 가까이로 들어올린다. 그런 다음 웨이퍼가 소정 온도까지 예열되면 내려서 원래대로 이송수단(185)에 실어놓는다. 상하 이동수단(183)은 웨이퍼를 들어 올리기 위한 4개의 핀들을 구비한다.

버퍼 스테이지(161)에는 웨이퍼가 일시 놓여진다. 버퍼 스테이지(161)는 로드락 챔버(131)에 근접하여 설치된다.

예열 스테이지(162)에서 웨이퍼는 50∼250℃까지 급속히 가열됨으로써 히터 스테이지(163∼165)와 웨이퍼 사이의 온도 차이에 의해 발생하는 웨이퍼의 와피지를 예방하며, 또한 웨이퍼가 공정 온도까지 가열되는 시간 손실을 최소화시킨다.

제 2로드락 챔버를 통하여 웨이퍼가 이송수단(186)을 이용하여 버퍼스테이지(161)에 놓이면 회전수단(171)은 버퍼 스테이지(161)에 놓여진 웨이퍼를 예열 스테이지(162)로 이송하고, 예열 스테이지(162)에서 예열된 웨이퍼를 히터 스테이지(163∼165)로 이송하며, 히터 스테이지(163∼165)에서 반도체 공정이 완료된 웨이퍼를 버퍼 스테이지(161)로 이송하고, 이송수단(185)을 이용하여 제 1로드락 챔버(131)로 이송한다. 한편, 제2 로드락 챔버(132)에서 웨이퍼가 이송수단(186)을 이용하여 예열스테이지(162)로 이송되어 예열되고, 예열이 완료된 후 히터 스테이지(163∼165)로 이송된다. 히터 스테이지(163∼165)에서 반도체 공정이 완료된 웨이퍼는 버퍼 스테이지(161)로 이송된다. 그리고 버퍼 스테이지(161)에서 예열스테이지(162)로 이송되고 이송수단(186)을 이용하여 반도체 공정이 완료된 웨이퍼는 제2 로드락 챔버(132)로 이송된다.

회전수단(171)은 암들(175)을 포함하며, 회전수단(171)이 상승하면 버퍼 스테이지(161), 예열 스테이지(162) 및 히터 스테이지(163∼165)에 놓인 웨이퍼들이 암들(175)에 로딩되며, 이 상태에서 회전수단(171)이 소정 각도 회전한 다음 내려오면 웨이퍼들은 다른 스테이지로 옮겨지게 된다.

이송수단들(185,186) 즉, 셔틀 블레이드들은 반도체 공정을 진행하기 위하여 카세트들(141,142)에 수납된 웨이퍼들을 버퍼 스테이지(161) 또는 예열 스테이지(162)로 이송하고, 히터 스테이지(163∼165)에서 반도체 공정이 완료되어 버퍼 스테이지(161) 또는 예열 스테이지(162)에 놓여진 웨이퍼들을 카세트들(141,142)로 이송한다.

펌핑 라인(191)은 공정 챔버(151)에 설치되며, 공정 챔버(151)의 잔류기체와 플라즈마 발생기들(193)에서 생성되는 부산물을 상기 공정 챔버(151)의 외부로 배출한다. 이와 같이 공정 챔버(151)에는 한 개의 펌핑 라인(191)이 구성되어 있으므로 공정 챔버(151)의 구조가 간단하다.

감광제 도포 과정이나 건식 식각 과정에 발생된 감광제가 웨이퍼 후면에 감광제 잔류물로 붙어 있을 수가 있다. 그러므로 이 잔류물을 제거하기 위해 마지막 히터스테이지(165)와 웨이퍼 후면이 접촉하지 않고 플라즈마의 산소 레디칼(radical)들이 웨이퍼 후면 잔류물과 반응하여 제거할 수 있도록 웨이퍼를 상하 움직일 수 있는 이동수단(미도시)를 설치하였다. 반도체 공정 시에 마지막 히터스테이지(165)에 이동한 웨이퍼는 고온(150 ~ 250℃)이기 때문에 웨이퍼 후면의 잔류물을 제거하기 위해 히터스테이지(165) 위에 있는 웨이퍼를 위로 이동시켜도 식각 속도에는 영향이 없으면서 웨이퍼 후면의 잔류물이 제거 된다.

도 4는 본 발명에 따른 반도체 제조 장치(101)의 동작 방법을 도시한 흐름도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하여 도 4에 도시된 반도체 제조 장치(101)의 동작 방법을 설명하기로 한다.

제1 단계(411)로서, 로봇(121)은 웨이퍼 로딩 스테이지(111)에 보관된 웨이퍼들을 제1 로드락 챔버(131) 내의 제1 카세트(141)로 이송하여 적재한다. 이 때, 제1 로드락 챔버(131)의 밸브(g1)는 열려있으며, 웨이퍼들이 모두 제1 카세트(141)에 적재되면 밸브(g1)는 닫힌다.

제2 단계(421)로서, 제1 로드락 챔버(131)를 진공 상태로 만들기 위하여 진공 펌핑을 한다. 제1 로드락 챔버(131)에 진공 펌핑을 하면서 제1 카세트 인덱스(138)를 이용하여 제1 카세트(141)를 아래로 움직이면 웨이퍼들이 공정 챔버(151)로 이동할 수 있도록 준비된다.

제1 로드락 챔버(131)가 진공상태로 진행되는 동안 로봇(121)은 웨이퍼 로딩 스테이지(111)에 보관된 웨이퍼들을 제2 카세트(142)로 이송하여 수납한다. 이 때, 제2 로드락 챔버(132)의 밸브(g2)는 열려있으며, 웨이퍼들이 모두 제2 카세트(141)에 수납되면 밸브(g2)는 닫힌다.

제3 단계로서, 제1 로드락 챔버(131)가 진공 상태에 도달하면(425), 제1 카세트(141)에 수납된 웨이퍼들에 대해 반도체 공정이 진행된다(431). 즉, 밸브(g3)를 열고 셔틀 블레이드(185)가 제1 카세트(141)에 수납된 웨이퍼들 중 한 웨이퍼를 버퍼 스테이지(161)로 이송한다. 셔틀 블레이드(185) 위에 놓인 웨이퍼는 회전 수단(171)이 상승하여 암들(175)에 로딩된 다음 예열 스테이지(162)로 이송된다. 즉, 반도체 공정을 진행할 웨이퍼를 공정 챔버(151)에 로딩하기 위해 제1 카세트 인덱스(138)를 이용하여 제1 카세트(141)를 상하로 이동시키면 셔틀 블레이드(185)가 제1 로드락 챔버(131)내로 들어간다. 그러면 제1 카세트(141)가 약간 다운하여 웨이퍼를 셔틀 블레이드(185)위에 로딩하면 셔틀 블레이드(185)가 웨이퍼를 공정 챔버(151)에 로딩시킨다. 밸브(g3)는 1 ~ 25번째 웨이퍼가 반도체 공정 후 언로딩 될 때까지 항상 열려 있다.

웨이퍼가 공정 챔버(151)로 로딩 되어서 예열스테이지(162)에 있으면, 상하 이동수단(138)이 셔틀 블레이드(185) 위에 있는 웨이퍼를 할로겐 램프(181) 가까이로 들어올려서 웨이퍼를 5∼250℃까지 예열시킨다. 다음 상하 이동수단(183)이 아 래로 이동하여 예열이 끝난 웨이퍼를 셔틀 블레이드(185) 위에 놓으면 회전수단(171)의 암이 셔틀 블레이드(185) 위의 웨이퍼를 들어서 히터(163) 위로 옮겨 놓는다. 히터(163)에 놓인 웨이퍼에 대해 반도체 공정을 진행한다. 회전 수단(171)은 시계 반대 방향으로 회전하면서 웨이퍼들을 이동시킨다.

반도체 공정이 완료되면(435) 완료된 순서대로 웨이퍼를 제1 카세트(141)에 적재한다.

제1 카세트(141)에 적재된 웨이퍼들에 대해 반도체 공정이 진행되는 동안 제2 카세트(142)에 웨이퍼의 수납이 완료되면 제2 로드락 챔버(132)에 진공 펌핑을 하여 진공상태로 만든다(432). 제2 로드락 챔버(132)에 진공 펌핑을 하면서 제2 카세트 인덱스(139)를 이용하여 제2 카세트(142)를 아래로 움직이면 웨이퍼들이 공정 챔버(151)로 이동할 수 있도록 준비된다.

제4 단계로서, 반도체 공정이 완료된 웨이퍼들이 제1 카세트(141)에 모두 적재되면 밸브(g3)를 닫은 상태에서 질소 가스를 주입하여 제1 로드락 챔버(131)를 상압으로 만들고 동시에 제1 냉각관(311)에는 냉각수가 항상 흐르기 때문에 제1 카세트(141)에 적재된 웨이퍼들이 냉각된다(441). 반도체 공정이 완료된 웨이퍼는 예컨대 250℃ 정도로 가열된 상태이므로 냉각이 필요하다.

제1 카세트(141)에 적재된 웨이퍼들에 대해 반도체 공정이 완료되고, 제2 로드락 챔버(132)가 진공 상태에 도달하면(436), 제2 카세트(142)에 수납된 웨이퍼들에 대해 반도체 공정이 진행된다(442). 즉, 밸브(g4)를 열고 셔틀 블레이드(185)가 제2 카세트(142)에 적재된 웨이퍼들을 예열 스테이지(162)로 이송한다. 그러면 상 하 이동수단(183)이 셔틀 블레이드(186) 위에 있는 웨이퍼를 할로겐 램프(181) 가까이로 들어올려서 웨이퍼를 5∼250℃까지 예열시킨다. 다음 상하 이동수단(183)이 아래로 이동하여 예열이 끝난 웨이퍼를 셔틀 블레이드(186) 위에 놓으면 회전수단(171)의 암이 셔틀 블레이드(186) 위의 웨이퍼를 들어서 히터(189) 위로 옮겨 놓는다. 히터(189)에 놓인 웨이퍼에 대해 반도체 공정을 진행한다. 회전 수단(171)은 시계 반대 방향으로 회전하면서 웨이퍼들을 이동시킨다. 반도체 공정이 완료되면 완료된 순서대로 웨이퍼를 제2 카세트(142)에 적재한다.

여기서, 제1 카세트(141)에 적재된 마지막 웨이퍼가 예열 스테이지(162)에서 히터 스테이지(163)로 이송될 때 제2 카세트(142)에 적재된 첫 번째 웨이퍼가 예열 스테이지(162)에 놓여져서 예열이 시작된다. 따라서, 반도체 공정이 연속해서 진행되어 웨이퍼 처리량이 증가한다.

제5 단계(451)로서, 제1 로드락 챔버(131)가 상압에 도달하면 로봇(121)은 제1 카세트(141)에 적재된 웨이퍼들을 이송하여 웨이퍼 로딩 스테이지(111)에 적재한다.

제6 단계로서, 제2 카세트(142)에 수납된 웨이퍼들의 반도체 공정이 완료되면(446), 반도체 공정이 완료된 웨이퍼들이 제2 카세트(142)에 모두 수납되고 밸브(g4)를 닫은 상태에서 제2 로드락 챔버(132)를 상압으로 만들고 동시에 제2 냉각관(312)에는 냉각수가 항상 흐르기 때문에 제2 카세트(142)에 적재된 웨이퍼들이 냉각된다(452).

제7 단계(461)로서, 제2 로드락 챔버(132)가 상압에 도달하면 로봇(121)은 제2 카세트(142)에 수납된 웨이퍼들을 이송하여 웨이퍼 로딩 스테이지(111)에 적재한다.

여기서, 포토레지스터 도포나 건식 식각 과정에서 발생된 잔류물에 의한 웨이퍼 후면 증착은 웨이퍼 수율에 영향을 준다. 그러므로 이 잔류물을 제거하기 위해 마지막 히터 스테이지(165)에서 공정이 시작하기전이나 공정 중에 웨이퍼를 위로 이동시킨다. 그러면 웨이퍼 후면과 히터 스테이지(165)가 접촉하지 않으므로 플라즈마의 산소 레디칼(radical)들이 웨이퍼 후면 잔류물과 반응하여 상기 잔류물을 제거한다. 반도체 공정 시에 마지막 히터 스테이지(165)로 이동한 웨이퍼는 고온, 예컨대 150~250℃ 이기 때문에 웨이퍼 후면의 잔류물을 제거하기 위해 히터 스테이지(165) 위에 있는 웨이퍼를 위로 이동시켜도 반도체 공정 속도에는 영향이 없으면서도 웨이퍼 후면의 잔류물을 제거 할 수 있다.

결과적으로, 복수개의 로드락 챔버들(131,132) 중 제1 로드락 챔버(131)에 있는 다수의 웨이퍼들이 이송수단(185)을 통하여 공정 챔버(151)로 이송되어 버퍼 스테이지(161), 예열 스테이지(162) 및 히터 스테이지들(163∼165)을 거치면서 반도체 공정 처리되며, 반도체 공정이 완료되어 버퍼 스테이지(161)에 놓인 웨이퍼는 제1 로드락 챔버(131)로 언로딩된다. 제1 로드락 챔버(131)의 웨이퍼들이 반도체 공정이 완료되기 전에 반도체 공정이 완료된 제2 로드락 챔버(132)는 질소가스 주입으로 상압으로 만들고, 웨이퍼 로딩 스테이지(111)에 반도체 공정이 완료된 웨이퍼를 언로딩하며, 반도체 공정이 완료되지 않은 웨이퍼를 제2 로드락 챔버(132)의 카세트에 로딩 후 진공 펌핑을 완료하여 웨이퍼를 공정 챔버(151) 내부로 로딩할 준비를 완료하므로서, 제1 로드락 챔버(131)의 마지막 웨이퍼가 첫 번째 히터 스테이지(163)로 이송되면 제2 로드락 챔버(132)의 다수의 웨이퍼들 중 하나의 웨이퍼가 이송 수단(186)에 의해 예열 스테이지(162)로 이송된다.

이와 같이 공정 챔버(151) 내에 있는 모든 스테이지들(161∼165)에 항상 웨이퍼가 존재하므로서 반도체 공정을 연속적으로 처리할 수 있기 때문에 웨이퍼 처리량이 증가된다.

도면과 명세서에서 최적 실시 예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 2개의 로드락 챔버들(131,132)을 구비하여 하나의 로드락 챔버의 웨이퍼들에 대해 반도체 공정이 진행되는 동안 다른 로드락 챔버의 웨이퍼들이 펌핑, 벤트, 웨이퍼 로딩 및 언로딩이 완료됨으로써 반도체 공정이 연속적으로 이루어지게 되며, 그에 따라 웨이퍼 처리량이 증가한다.

또, 대기압 로봇(121)이 웨이퍼를 한 번에 적어도 5장씩 이송함으로써 웨이퍼 파손으로 인한 피해를 최소화한다.

또한, 로드락 챔버들(131,132)에서는 높은 공정 웨이퍼 온도를 상압 도달과 동시에 상온까지 감소시키도록 냉각관들(311,312)을 설치함으로써 반도체 공정 효율이 증가된다.

또한, 반도체 공정이 이루어지는 공정 챔버(151)는 아랫부분의 장비 단순화를 위하여 펌핑 라인(191)이 하나로 설치되어 있다.

반도체 공정 시에 마지막 히터 스테이지(165)에 이동한 웨이퍼는 고온이기 때문에 웨이퍼 후면의 잔류물을 제거하기 위해 히터 스테이지(165) 위에 있는 웨이퍼를 위로 이동시키는 이동기구(미도시)를 설치함으로써 반도체 공정 속도에는 영향이 없으면서 웨이퍼 후면의 잔류물을 제거 할 수 있다.

또한, 공정 챔버(151) 내의 히터 스테이지(163∼165)로 웨이퍼가 이동하기 전 예열 처리를 해줌으로써 와피지를 방지하고, 반도체 공정 능력이 향상되어 웨이퍼 처리 시간이 단축된다.

Claims

다수개의 웨이퍼들이 보관되는 웨이퍼 로딩 스테이지;

복수개의 웨이퍼들이 수납되는 복수개의 카세트들;

각각 상기 카세트들 중 하나를 포함하는 복수개의 로드락 챔버들;

상기 웨이퍼 로딩 스테이지에 보관된 웨이퍼들을 복수개씩 진공 흡착하여 상기 카세트들에 수납하는 로봇;

장착된 웨이퍼에 대해 반도체 공정을 진행하는 다수의 히터 스테이지들;

장착된 웨이퍼를 예열하는 예열 스테이지;

웨이퍼가 일시 놓여지는 버퍼 스테이지;

반도체 공정이 진행되지 않은 상태에서 상기 버퍼 스테이지를 거쳐서 상기 예열 스테이지로 이송되거나 또는 처음부터 상기 예열 스테이지에 놓여진 웨이퍼를 상기 예열스테이지에서 예열하므로 서 예열된 웨이퍼를 상기 히터 스테이지들로 이송하며, 상기 히터 스테이지들에서 반도체 공정이 완료된 웨이퍼를 상기 버퍼 스테이지 또는 상기 예열 스테이지로 이송하는 회전 수단; 및 반도체 공정이 진행되고 있는 상태에서 상기 카세트들에 수납된 웨이퍼들을 상기 버퍼 스테이지 또는 예열 스테이지로 이송하고, 반도체 공정이 완료되어 상기 버퍼 스테이지 또는 상기 예열 스테이지에 놓여진 웨이퍼들을 상기 카세트들에 수납하는 복수개의 이송 수단들을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
제1 항에 있어서, 상기 로드락 챔버는 2개이며, 상기 버퍼 스테이지와 상기 예열 스테이지는 상기 로드락 챔버들에 근접하여 설치된 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
제1 항에 있어서, 상기 카세트들의 각 내측면에는 상기 웨이퍼들이 수평으로 장착될 수 있도록 다수개의 슬롯들이 형성되며, 상기 카세트들의 외측면에는 상기 슬롯들에 장착된 웨이퍼를 급속 냉각시키기 위한 냉각관들이 설치된 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
제1 항에 있어서, 상기 로드락 챔버들은 상기 카세트들을 상하로 이동시키는 카세트 인덱스들을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
제1 항에 있어서, 상기 예열 스테이지는

상기 웨이퍼를 예열시키는 할로겐램프; 및

상기 할로겐램프 하부에 설치되며, 상기 웨이퍼가 급속히 예열되도록 상기 예열 스테이지 위에 놓인 웨이퍼를 상기 할로겐램프 가까이로 들어올리는 상하 이송수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
제1 항에 있어서, 상기 공정 챔버 내부에 다수의 스테이지들이 포함되며, 상기 예열 스테이지는 상기 히터 스테이지들의 전 단계에 위치해 있으므로 첫 번째 히터 스테이지에서 반도체 공정이 이루어지기 전에 상기 예열 스테이지에서 웨이퍼를 예열시키는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
제1 항에 있어서, 상기 히터 스테이지들은 각각 공정을 진행할

웨이퍼를 가열하는 히터;

상기 히터의 상부에 설치되며, 진공 상태에서 플라즈마를 발생하여 상기 히터 위에 놓인 웨이퍼에 대해 상기 반도체 공정을 진행하는 플라즈마 발생기; 및

상기 플라즈마 발생기에 설치되어 상기 플라즈마 발생기의 동작을 제어하는 전원 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
제1 항에 있어서, 상기 공정 챔버에 설치되며, 상기 공정 챔버의 잔류 기체와 상기 플라즈마 발생기들에서 생성되는 부산물을 상기 공정 챔버의 외부로 배출하는 펌핑라인을 하나 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
제1 항에 있어서, 상기 히터 스테이지들 중 마지막 히터 스테이지에 위아래로 이동시키는 이동 수단을 더 구비하며, 상기 이동 수단이 상기 마지막 히터 스테이지 위에 놓인 웨이퍼를 위로 이동시키면 상기 마지막 히터 스테이지 위에 놓인 웨이퍼 후면의 잔류물이 제거되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 장치.
웨이퍼 로딩 스테이지, 로봇, 제1 및 제2 카세트들을 포함하는 제1 및 제2 로드락 챔버들, 및 버퍼 스테이지와 예열 스테이지와 복수개의 히터 스테이지들을 구비하는 공정 챔버를 포함하는 반도체 제조 장치의 동작 방법에 있어서,

(a) 상기 로봇이 상기 웨이퍼 로딩 스테이지에 보관된 웨이퍼들을 상기 제1 로드락 챔버 내의 제1 카세트로 이송하여 수납하는 단계;

(b) 상기 제1 로드락 챔버를 진공 상태로 만들며, 상기 로봇이 상기 웨이퍼 로딩 스테이지에 보관된 웨이퍼들을 상기 제2 로드락 챔버 내의 제2 카세트로 이송하여 수납한 후 제2 로드락 챔버를 진공시키는 단계;

(c) 상기 제1 카세트에 적재된 다수의 웨이퍼들을 상기 공정 챔버 내부의 버 퍼 스테이지, 예열 스테이지 및 복수개의 히터 스테이지들을 거치면서 반도체 공정 처리하며, 반도체 공정이 완료되어 상기 버퍼 스테이지에 놓인 웨이퍼를 상기 제1 카세트로 언로딩하는 단계;

(d) 상기 반도체 공정이 완료된 웨이퍼들이 상기 제1 카세트에 모두 언로딩되면 상기 제1 로드락 챔버를 상압으로 만들면서 동시에 상기 제1 카세트에 수납된 웨이퍼들을 상기 냉각관에 흐르는 냉각수를 통하여 냉각하며, 상기 제2 로드락 챔버의 진공이 완료되면 상기 제2 카세트에 수납된 웨이퍼들을 상기 공정 챔버 내부의 예열 스테이지, 히터 스테이지들 및 버퍼스테이지를 거치면서 반도체 공정 처리하며, 반도체 공정이 완료되어 상기 예열 스테이지에 놓인 웨이퍼를 상기 제2 카세트로 언로딩하는 단계;

(e) 상기 제1 로드락 챔버가 상압으로 되면 상기 로봇이 상기 제1 카세트에 수납된 웨이퍼들을 상기 웨이퍼 로딩 스테이지에 보관하는 단계;

(f) 상기 반도체 공정이 완료된 웨이퍼들이 상기 제2 카세트에 모두 수납되면 상기 제2 로드락 챔버를 상압으로 만들면서 동시에 상기 제2 카세트에 수납된 웨이퍼들이 상기 냉각관에 흐르는 냉각수에 의해 냉각이 이루어지는 단계; 및

(g) 상기 제2 로드락 챔버가 상압으로 되면 상기 로봇이 상기 제2 카세트에 수납된 웨이퍼들을 상기 웨이퍼 로딩 스테이지로 이송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 동작 방법.
제10 항에 있어서, 상기 (c) 단계에서

상기 제1 카세트의 웨이퍼들이 상기 공정 챔버 내부에서 반도체 공정이 완료되기 전에 반도체 공정이 완료된 웨이퍼들을 가진 제2 로드락 챔버를 질소가스 주입으로 상압으로 만들고, 반도체 공정이 완료된 웨이퍼를 상기 웨이퍼 로딩 스테이지에 언 로딩하며, 다른 반도체 공정이 진행되지 않은 웨이퍼들을 제2 로드락 챔버에 로딩한 후 진공 펌핑 하여 상기 공정 챔버 내부로 로딩할 준비를 함으로써 상기 제1 카세트에 수납된 웨이퍼들 중 마지막 웨이퍼가 상기 히터 스테이지들 중 첫 번째 히터 스테이지로 이송되면 상기 제2 카세트에 수납된 다수의 웨이퍼들 중 하나의 웨이퍼가 상기 예열 스테이지로 이송되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 동작 방법.