KR100577567B1 - 반도체 공정 설비의 웨이퍼 감지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수의 공정 챔버, 이송 챔버, 로드락 챔버를 포함하는 반도체 공정 설비의 반도체 웨이퍼 감지 장치에 있어서, 챔버상에 설치되고 공정 진행중인 웨이퍼를 감지하는 센서와, 상기 센서로부터 감지된 웨이퍼의 정보를 받아서 웨이퍼가 불량인 경우에 불량인 웨이퍼를 상기 로드락 챔버의 카세트로 보내도록 제어하는 제어부로 이루어짐을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 감지 장치를 제공하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은, 하나의 공정 진행 후 다음 단계의 공정 진행 전에, 반도체 웨이퍼를 감지하여 웨이퍼의 전(pre) 단계 공정후의 양호 또는 불량 상태를 검사하여 다음 공정 챔버가 손상된 웨이퍼에 의하여 오염되는 것을 최소화한다.

공정 설비, 챔버, 센서, 레일

Description

반도체 공정 설비의 웨이퍼 감지 장치{Wafer sensing device of semiconductor process equipment}

도 1은 종래의 기술에 따른 반도체 공정 설비를 보여주는 개략도이다.

도 2는 본 발명에 따른 반도체 공정 설비를 보여주는 개략도이다.

도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 감지 장치의 측면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼 감지 장치의 평면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

80 : 로드부 90 : 오리엔트 챔버

100 : 로드락 챔버 110 : 냉각 챔버

120 : 이송 챔버 130 : 공정 챔버

211 : 레일(rail) 212 : 센서

213 : 냉각 챔버 커버 214 : 뷰 포트(view port)

본 발명은 반도체 공정 설비의 웨이퍼 감지 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진공 공정 챔버에서 상기 공정 챔버내에 위치한 웨이퍼를 센싱(sensing)할 수 있는 센서가 장착된 웨이퍼 감지 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자의 제조를 위하여, CVD(chemical vapor deposition) 공정, PVD(physical vapor deposition) 공정, 열처리 공정, 산화 공정, 에칭 공정 등 다양한 제조 공정을 수행하게 되고, 각각의 공정 또한 수 개의 진공 처리 챔버에서 이루어진다.

그리고, 각각의 공정을 수행하기 위한 반도체 공정 설비에 있어서, 종래의 설비는 로딩후 오리엔트 챔버(orient chamber)에서 웨이퍼 플랫존 정렬(wafer flat zone align)을 실시하는 것에 그치고, 그 후의 공정 단계에 있어서는 최종 공정이 끝나고 웨이퍼가 언로딩(unloading)될 때까지 웨이퍼의 상태를 검사하는 장치를 구비하고 있지 않다.

상기 오리엔트 챔버에서의 웨이퍼 플랫존 정렬 실시는, 웨이퍼가 로드(load)부로 로딩(loading)된 후 로더암(loader arm)이 진공 흡착하여 오리엔터 챔버의 위치로 이송하고 그 후, 이송된 웨이퍼의 플랫존을 찾는 순서로 진행되는 과정이다.

이하에서는 종래의 반도체 공정 설비에 관하여 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다.

도 1은 종래의 반도체 공정 설비를 보여주는 개략적인 구성을 평면 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 종래의 반도체 공정 설비는, 로드부(80)와 그 내부에 웨이퍼를 진공 흡착하여 로드락 챔버(load lock chamber)(100)로 이송하기 위한 로더 암(미도시)을 각각 구비하고 있다. 상기 로더 암은 웨이퍼를 로드부(80)에서 로드락 챔버(100)로 이송하기 위한 장치이다.

또한, 웨이퍼의 플랫존(flat zone)을 정렬(align)하기 위한 부분을 포함하고 있는 오리엔트 챔버(90)가 상기 로드부(80)와 로드락 챔버(100)사이에 위치하게 되어 있다.

또한, 로드락 챔버(100)는 상기 오리엔트 챔버(90)에 인접하여 위치한다. 이는 대기압 상태에서 진공 상태로의 전환 혹은 그 반대 과정을 수행하고, 그러한 과정이 진행될 수 있는 공간을 제공하는 부분이다.

또한, 이송 챔버(120)는 상기 로드락 챔버(100)에 인접하여 위치하는데, 이는 웨이퍼를 상기 로드락 챔버(100)로부터 공정 챔버(130)로 이송시키기 위한 로봇 장치를 포함하고 있는 부분이다.

또한, 상기 이송 챔버(120)의 측면에는 냉각 챔버(cool chamber)(110)와 다수의 공정 챔버(130)가 위치하고 있다. 다수의 공정 챔버(130)는 웨이퍼의 공정이 진행되는 부분이고, 냉각 챔버(110)는 하나의 공정 진행후 웨이퍼를 냉각 하기 위한 부분이다.

도 1을 참조하여 웨이퍼 로딩시부터 수개의 진공 처리 공정을 거친 후 언로딩 될 때까지의 단계를 살펴보면 아래와 같다.

상기 로드부(80)는 웨이퍼를 로딩 또는 언로딩하기 위한 공간을 제공하기 위 한 부분으로서, 통상적으로 웨이퍼는 웨이퍼 카세트에 장착되어 로딩 또는 언로딩된다. 로드부(80)로부터 또는 로드부(80)로 이송되는 웨이퍼는 로더 암에 의해 오리엔트 챔버(orient chamber)(90)로 이송되고, 여기서 이송된 웨이퍼의 플랫존 정렬이 이루어 진다.

로더 암에 의해 오리엔트 챔버(90)에서 로드락 챔버(100)로 이송되고, 로드락 챔버(100)내에서의 진공상태로 만들기 위한 펌핑(pumping) 과정을 거친 후에, 웨이퍼는 이송 챔버(120)내에 로딩된다.

이송 챔버(120)내에 웨이퍼가 로딩되면 웨이퍼 처리 공정이 수행되며, 모든 공정이 종료되면 로봇 장치에 의해 로드락 챔버(100)의 카세트로 언로딩된다.

그리고, 하나의 공정 챔버(130)에서 공정이 수행되고 난 후, 웨이퍼는 이송 챔버(120)내로 이송되게 되고, 이송 챔버(120)내의 로봇 장치에 의하여 다음 단계의 공정을 위한 공정 챔버로 이송된다. 그리고, 하나의 공정 수행 후 다음 단계의 공정을 위하여 웨이퍼가 이송되기 전에, 냉각 챔버(110)에서 웨이퍼의 냉각이 이루어지게 된다.

통상적으로 반도체 공정에 있어서 웨이퍼 손상이 빈번히 발생한다.

그러나, 상기와 같이 종래의 공정 설비에 있어서는, 단지 웨이퍼 로딩 후 오리엔트 챔버(orient chamber)에서 웨이퍼 플랫 존 정렬(wafer flat zone align)만 실시하고 있다.

따라서, 웨이퍼가 공정 챔버에서의 하나의 공정 단계를 거친 후 이송 챔버로 이송된 후 다음 단계의 공정을 위한 공정 챔버로 이송되는 경우에 있어서, 전 공정 챔버에서 웨이퍼 손상이 발생하였다 하더라도, 상기 손상된 웨이퍼가 로봇 장치에 의해 그 상태대로 다음 단계의 챔버까지 이동하여 공정 챔버를 오염시키는 문제가 발생한다. 그리하여, 설비가 장기 다운되는 문제가 빈번히 발생한다.

따라서, 본 발명의 목적은, 상기한 종래의 문제점들을 해결하기 위하여, 공정 챔버의 오염을 최소화 할 수 있는 반도체 공정 설비의 웨이퍼 감지 장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다수의 공정 챔버, 이송 챔버, 로드락 챔버를 포함하는 반도체 공정 설비에서의 반도체 웨이퍼 감지 장치에 있어서, 챔버 상에 설치되고, 공정 진행중인 웨이퍼를 감지하는 센서와, 상기 센서로부터 감지된 웨이퍼의 정보를 받아서 웨이퍼가 불량인 경우에 불량인 웨이퍼를 상기 로드락 챔버의 카세트로 보내도록 제어하는 제어부로 이루어짐을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 감지 장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.

나아가, 뷰포트가 형성된 챔버상에, 상기 센서가 상기 웨이퍼를 감지하기 위하여 공전할 수 있는 경로를 제공하는 레일이 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 레일은 상기 이송 챔버의 측면에 더 설치된 냉각 챔버의 상부에 장착되어지는 것이 바람직하다.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 일실시예에 대하여 상세히 설명한다.

하기의 장치에 대한 설명들은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가지는 자에게 본 발명의 보다 철저한 이해를 돕기 위한 의도 이외에는 다른 의도없이 예를 들어 도시되고 한정된 것에 불과하므로, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 사용되어서는 아니될 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 감지 장치가 장착된 냉각 챔버를 포함하는 반도체 공정 설비를 나타낸 개략도이고, 도 3은 웨이퍼 감지 장치의 측면도이고, 도 4는 웨이퍼 감지 장치의 평면도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 설비는 이하와 같이 설명된다.

로드부(80)는 웨이퍼를 로딩 또는 언로딩 하는 공간을 제공하기 위한 부분으로, 통상적으로 반도체 웨이퍼는 웨이퍼 카세트에 장착되어 로딩 또는 언로딩된다.

오리엔트 챔버(90)는 상기 로드부(80)에 인접하여 설치된다. 이는 웨이퍼의 플랫존을 정렬하기 위한 부분을 포함하고 있어, 로드부(80)로부터 이송된 웨이퍼의 플랫존을 정렬하는 동작을 수행한다.

로드락 챔버(100)는 상기 오리엔트 챔버(90)에 인접하여 설치된다. 이는 대기압 상태에서 진공 상태로의 전환 혹은 그 반대 과정을 수행하고, 그러한 과정이 진행될 수 있는 공간을 제공한다.

이송 챔버(120)는 상기 로드락 챔버(100)에 인접하여 설치된다. 이는 로드 락 챔버(100)로부터 웨이퍼를 이송 챔버(120)로 이송하고, 상기 웨이퍼를 다수의 공정챔버(130)로 이송하는 동작을 수행하는 로봇 장치를 가진 진공 챔버이다. 즉, 이송 챔버(120)내의 로봇 장치가 로드락 챔버(100)로부터 상기 웨이퍼를 이송 챔버(120)내로 이송한 후, 처음의 공정 챔버(130)내로 상기 웨이퍼를 이송하는 역할을 수행한다. 또한, 하나의 공정 챔버(130)내에서의 공정 진행 후에, 다음 단계의 공정 챔버로 웨이퍼가 이송되기 전에도 상기의 이송 챔버(120)의 공간이 활용된다.

냉각 챔버(110)는 상기 이송 챔버(120)의 측면에 설치된다. 이는 공정 챔버(130)에서 각각의 공정 후 다음 단계의 공정 챔버로 이송하기 전에 반도체 웨이퍼를 냉각하기 위한 부분이다. 상기 냉각 챔버(110)는 그 외측에 금속으로 된 냉각 챔버 커버(213)와 투명한 뷰 포트(view port)(214)를 포함하고 있다.

다수의 공정 챔버(130)는 상기 이송 챔버(120)의 측면에 설치된다. 이는 반도체 웨이퍼에 대한 각 단계의 공정이 이루어지는 공간이다.

웨이퍼 감지 장치는 상기 냉각 챔버 외측의 뷰 포트(214) 상부에 장착되어 있다. 상기 웨이퍼 감지 장치는 센서(212), 제어부, 레일(211)을 포함한다. 상기 웨이퍼 감지 장치는 한 단계의 공정 챔버에서의 공정 진행 후 다음 단계의 공정 챔버로 가기 전에 상기 냉각 챔버 내부에 위치한 웨이퍼를 감지하는 부분이다.

상기 웨이퍼 감지 장치에서의 레일(211)은 상기 뷰 포트(214)의 상부에 장착되어지는데, 센서(212)의 공전(revolution)경로를 제공한다. 그 형태는 웨이퍼를 감지할 수 있는 형태이면 족하므로, 타원형, 원형, 사각형등의 다양한 형태(웨이퍼 의 형태를 고려할 때, 바람직하게는 타원형)로 구성되어질 수 있다.

상기 웨이퍼 감지 장치에서의 센서(212)는 상기 레일(211)상에 장착되어져, 하나의 공정 챔버에서의 공정 진행후, 다음 단계의 공정으로 진행되기 전에, 전 단계 공정 종료후의 웨이퍼의 파손 여부를 감지하는 동작을 수행한다. 상기 센서(212)는 웨이퍼의 상태를 감지할 수 있는 센서(바람직하게는 광센서)이어야 한다. 상기 센서(212)는 발광부, 수광부를 구비하고 있어, 발광부에서는 광을 발사하고, 발사된 광이 웨이퍼에 반사된 후 수광부에서 상기 반사광을 감지하게 된다. 상기 센서(212)는 상기 레일(211)위를 공전할 수 있는 소정의 장치를 갖추고 있다.

상기 웨이퍼 감지 장치에서의 제어부(미도시)는 상기 센서(212)로부터 감지된 웨이퍼의 정보를 받아서 웨이퍼가 불량인 경우에 불량인 웨이퍼를 로드락 챔버의 카세트로 보내도록 제어하는 역할을 한다.

도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 감지 장치를 포함하는 반도체 공정 설비에 웨이퍼가 투입되는 경우의 공정 진행 단계를 설명하면 다음과 같다.

최초에, 웨이퍼가 로드부(80)로 로딩되고, 오리엔트 챔버(90)에서 웨이퍼 플랫존 정렬이 실시된 후 로드락 챔버(100)로 이송되고, 그 후 이송 챔버(120)로 이송되며, 그 후, 수 개의 공정 챔버(130)로 이송되었다가 다시 이송 챔버(120)로 들어오게 된다.

로드부(80)에서 로드락 챔버(100)에로의 이송과 수개의 공정 챔버(130)에서 로드락 챔버(100)에로의 이송 혹은 각각의 반대 과정은, 로봇 장치에 의해 이루어 진다.

하나의 공정 진행후에, 상기 웨이퍼가 로봇 장치에 의하여, 상기 이송 챔버(120)로 이송되어지고, 그 후 상기 웨이퍼는 냉각을 위하여 상기 냉각 챔버(110)로 보내어지게 된다. 이 때, 냉각 챔버(110) 상부에 장착된 웨이퍼 감지 장치(211,212)는 상기 웨이퍼의 양호 또는 불량 상태를 감지하게 된다.

상기 레일(211) 위의 센서(212)는 센서의 발광부에서 상기 웨이퍼로 광을 발사한 후 상기 웨이퍼에서 반사된 광을 수광부에서 감지하며, 웨이퍼의 감지 상태를 제어부에 알린다.

만약, 상기 센서(212)가 상기 레일(211)을 따라 일주 한 후, 상기 센서(212)에 의해 상기 웨이퍼의 상태가 양호로 판단된 경우에는 제어부가 다음 공정을 그대로 진행한다. 그러나, 웨이퍼의 상태가 불량이라면 제어부가 웨이퍼를 로봇 장치에 의해 상기 로드락 챔버(100)의 카세트로 회수하게 한다.

그리하여, 상기 센서(212)는 웨이퍼의 양호 또는 불량을 센싱함으로써, 파손된 웨이퍼인 경우, 상기 파손된 웨이퍼가 로봇 장치에 의해 그 상태대로 다음 공정 챔버로 이송되게 되어, 파손된 웨이퍼의 파편에 의해 이후의 챔버가 오염되는 것을 방지할 수 있게 한다.

본 발명의 실시예에 따른 반도체 공정 설비의 웨이퍼 감지 장치는 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기본 원리를 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 설계되고, 응용될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게는 자명한 사실이라 할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 반도체 공정 설비의 반도체 웨이퍼 감지 장치를 제공하여, 하나의 공정 챔버에서의 공정 진행후 다음 공정챔버로 공정이 진행되기 전에, 전 단계의 공정에서의 웨이퍼 손상에 기인한 파편에 의한 다음 단계의 공정 챔버의 오염을 최소화 할 수 있고, 또한 공정 챔버의 오염에 기인한 설비의 장기 다운 문제를 최소화 하는 효과를 갖는다.

Claims (3)

1. (삭제)
2. 다수의 공정 챔버, 이송 챔버, 로드락 챔버를 포함하는 반도체 공정 설비에서의 반도체 웨이퍼 감지 장치에 있어서:

   뷰포트가 형성된 챔버 상에 설치되고, 공정 진행중인 웨이퍼를 감지하는 센서와;

   상기 센서로부터 감지된 웨이퍼의 감지 정보를 받아서 웨이퍼가 불량인 경우에 불량인 웨이퍼를 상기 로드락 챔버의 카세트로 회수 할 수 있도록 제어하는 제어부와;

   상기 센서가 상기 웨이퍼를 감지하기 위하여 공전할 수 있도록 하는 경로를 제공하는 레일을 구비함을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 감지 장치.
3. (삭제)

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