KR100619116B1 - 이온 주입 장비의 웨이퍼 정렬 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이온 주입 장비의 웨이퍼 정렬 장치에 관한 것으로서, 웨이퍼를 고정하여 회전시키는 웨이퍼 척; 상기 웨이퍼 척에 웨이퍼를 로드/언로드하는 로봇 아암; 상기 웨이퍼 척의 상부 또는 하부에 설치되는 웨이퍼 위치감지 장치; 및 제어부를 포함하며, 상기 웨이퍼 위치감지 장치를 통해 오리엔팅 작업이 완료된 웨이퍼의 위치를 감지한 후, 상기 로봇 아암이 이온 주입 장비의 플레이튼에 감지된 위치만큼 보상하여 안착시키는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장비의 웨이퍼 정렬 장치를 제공한다.

본 발명에 의하면, 오리엔트 과정 중에서 슬립되거나 이탈된 웨이퍼를 이온 주입 장비의 플레이튼에 정확하게 위치시키게 되므로 생산 수율을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 부정확한 위치에 웨이퍼를 장착함으로써 플레이튼을 손상시키는 것도 방지할 수 있게 되는 것이다.

웨이퍼, 이온 주입, 오리엔트, 플레이튼.

Description

이온 주입 장비의 웨이퍼 정렬 장치{Wafer aligner for the ion implant equipment}

도 1은 종래의 이온 주입 장비의 웨이퍼 정렬 장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 이온 주입 장비의 웨이퍼 정렬 장치의 일 실시예를 개략적으로 도시한 측면도이다.

<도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 웨이퍼 척,

102 : 로봇 아암,

106 : 웨이퍼 엘리베이터,

110 : 플레이튼,

120 : 고정 플레이트,

122 : 발광부,

132 : 수광부.

본 발명은 이온 주입 장비의 웨이퍼 정렬 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼의 표면에 이온을 주입하는 이온 주입 공정에 있어서, 웨이퍼를 장비에 정확한 위치에 안착시키기 위한 웨이퍼 정렬 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 장치는 반도체 기판 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 상기 막을 평판화하기 위한 화학적 기계적 연마 공정과, 상기 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 막을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정과, 반도체 기판의 소정 영역에 특정 이온을 주입하기 위한 이온 주입 공정과, 반도체 기판 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정과 같은 일련의 단위 공정들을 수행하여 형성된다.

상기 단위 공정들 중에서 이온 주입 공정은 반도체 기판의 소정 부위에 특정 이온을 주입하여 트랜지스터의 소스, 드레인을 형성하는 공정이다. 상기 이온 주입 공정에서의 주요한 기술은 상기 특정 이온을 균일한 깊이로 주입하여, 상기 소스 및 드레인을 형성시키는 것이다. 상기 이온 주입 공정을 수행하는 장치의 일 예로서, 미합중국 특허 제5,343,047호 및 제5,641,969호에는 이온 주입 장치와 이온 주입 시스템이 개시되어 있다.

이온 주입 공정에서, 특정 이온들은 반도체 기판을 이루는 실리콘의 결정 구조에 따른 채널링 효과에 의해 불균일한 깊이로 주입된다. 이러한 이유로, 반도체 기판은 이온빔의 방향에 대하여 소정의 경사각을 갖도록 배치되어야 한다. 이온빔은 이온 공급원으로부터 수평 방향으로 제공되며, 반도체 기판은 플레이튼(platen)에 의해 수직선에 대하여 약 7°의 경사각을 갖도록 배치된다. 이때, 반도체 기판의 표면에는 트랜지스터의 게이트 패턴이 형성되어 있으며, 상기 트랜지스터 게이트 패턴의 높이에 의해 상기 이온이 주입되는 영역이 일정 부분 가려지는 이온 섀도우 표과가 발생된다. 상기 이온 섀도우 효과의 영향을 최소화하기 위해서, 상기 웨이퍼는 상기 웨이퍼의 플랫존을 기준으로 하여 45°의 오리엔트 각도로 수평 회전한 상태로 위치하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 이온 주입 장치에는 상기 웨이퍼를 소정 각도로 수평회전시키기 위한 정렬 장치가 구비된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 척(100)을 중심으로 하여 우측 로봇 아암(102)과 좌측 로봇 아암(104)이 배치되고, 각각의 로봇 아암(102, 104)들은 우측 웨이퍼 엘리베이터(106)와 좌측 웨이퍼 엘리베이터(108)로부터 웨이퍼를 꺼내어 순차적으로 상기 웨이퍼 척(100)의 상부에 적재한다. 이 상태에서 웨이퍼를 정렬 시킨 후 이온 주입이 이루어지는 챔버 내의 플레이튼(110)에 웨이퍼를 적재하여 공정을 진행한다. 이하에서는, 상기 정렬 장치에 의해 웨이퍼를 소정의 오리엔트각도로 위치시키는 방법에 대해서 간단히 설명한다.

웨이퍼 척 상에 웨이퍼를 로딩하고, 상기 웨이퍼 척을 수평 회전시킨다. 상기 회전하고 있는 웨이퍼의 가장자리 부위로 광을 조사하고, 상기 조사되는 광이 웨이퍼에 의해 차단됨으로서 발생하는 광량의 차이에 의해 플랫존의 설정된 2지점을 센싱한다.

상기 플랫존의 위치에 의해 상기 웨이퍼의 중심점의 위치를 계산한다. 그리고, 상기 웨이퍼를 원하는 오리엔트 각도로 위치시키기 위해 웨이퍼 척이 회전되어야 하는 회전각을 계산한다. 상기 웨이퍼 척을 소정의 오리엔트 각도에 위치할 때까지 수평 회전시킨 후에 상기 웨이퍼 척을 정지시킨다.

그러나, 오리엔트 과정에서 웨이퍼가 상기 웨이퍼 척 상에서 미세하게 슬립되는 경우가 발생될 수 있으나, 이를 보상할 수단이 존재하지 않아 이온 빔이 웨이퍼의 엣지 부분에 정확하게 주입되지 못하여 플레이튼의 손상을 가져올 우려가 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위해 안출된 것으로서,웨이퍼 플랫존 오리엔트시에 발생될 수 있는 웨이퍼 슬립을 감지하여 웨이퍼를 이온 주입 장비의 플레이튼에 정확하게 위치시킬 수 있는 이온 주입 장비의 웨이퍼 정렬 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 웨이퍼를 고정하여 회전시키는 웨이퍼 척; 상기 웨이퍼 척에 웨이퍼를 로드/언로드하는 로봇 아암; 상기 웨이퍼 척의 상부 또는 하부에 설치되며, 오리엔팅 작업이 완료된 웨이퍼의 위치를 감지한 후, 상기 로봇 아암이 이온 주입 장비의 플레이트에 감지된 위치만큼 보상하여 상기 웨이퍼를 안착시키기 위한 웨이퍼 위치감지 장치; 및 제어부를 포함하며, 상기 웨이퍼 위치감지 장치는, 상기 웨이퍼 척의 상부에 위치한 고정 플레이트에 부착되는 다수개의 발광부; 및 상기 웨이퍼 척의 하부에 위치한 고정 플레이트에 상기 발광부의 직하에 위치하는 다수개의 수광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장비의 웨이퍼 정렬 장치를 제공한다.

즉, 본 발명은 오리엔팅 작업이 완료된 후 재차 웨이퍼의 위치를 감지한 후, 상기 제어부가 로봇 아암을 제어하여 웨이퍼가 정위치에서 벗어난 양만큼 보상하여 웨이퍼를 이온 주입 장비의 플레이튼에 안착시키도록 한 것이다.

여기서, 상기 웨이퍼 위치감지 장치로는 상기 웨이퍼 척의 상부에 위치하는 발광부; 및 상기 웨이퍼 척의 하부에 위치하는 수광부를 포함하도록 할 수 있다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이온 주입 장비의 웨이퍼 정렬 장치의 실시예에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.

도 2를 참조하면, 웨이퍼 척(100)의 상부에 웨이퍼(w)가 장착되어 있으며, 상기 웨이퍼(w)에 대해서 상술한 과정을 통해서 웨이퍼 정렬 작업을 진행한다. 한편, 상기 웨이퍼 척(100)의 상부에는 웨이퍼(w)를 향하여 빛을 조사하는 세 개의 발광부(122)가 설치된다. 상기 발광부(122)들은 고정 플레이트(120)에 부착되어 있으며, 도시되지 않은 제어부와 연결되어 있다.

또한, 상기 웨이퍼 척(100)의 하부에는 상기 발광부(122)로부터 조사된 빛을 받아들이는 수광부(132)가 위치한다. 상기 수광부(132)는 또 다른 고정 플레이트(130)상에서 상기 발광부(122)의 직하에 위치하며, 상기 발광부(122)들은 상기 웨이퍼의 외주부를 향하여 빛을 조사하며, 웨이퍼의 위치에 따라서 수광부(132)로 전달되는 빛의 양이 변경되므로 이를 전기적 신호로 변경하여 상기 제어부로 전달하며, 상기 제어부는 이러한 전기적 신호를 통해 웨이퍼의 위치를 파악할 수 있다.

이렇게 감지된 웨이퍼의 위치는 웨이퍼를 이온 주입 장비의 플레이튼(110)에 웨이퍼를 안착시킬 때 이용된다. 즉, 상기 제어부는 로봇 아암을 이용해 웨이퍼를 플레이튼(110)을 안착시키는 경우, 웨이퍼(w)가 정위치에서 이탈된만큼 웨이퍼를 이동시켜 안착함으로써 오리엔트 과정 중에서 슬립 등에 의해 정위치를 벗어난 웨이퍼를 플레이튼에 정확하게 안착시키게 된다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 오리엔트 과정 중에서 슬립되거나 이탈된 웨이퍼를 이온 주입 장비의 플레이튼에 정확하게 위치시키게 되므로 생산 수율을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 부정확한 위치에 웨이퍼를 장착함으로써 플레이튼을 손상시키는 것도 방지할 수 있게 되는 것이다.

Claims (2)

1. 웨이퍼를 고정하여 회전시키는 웨이퍼 척;

   상기 웨이퍼 척에 웨이퍼를 로드/언로드하는 로봇 아암;

   상기 웨이퍼 척의 상부 또는 하부에 설치되며, 오리엔팅 작업이 완료된 웨이퍼의 위치를 감지한 후, 상기 로봇 아암이 이온 주입 장비의 플레이트에 감지된 위치만큼 보상하여 상기 웨이퍼를 안착시키기 위한 웨이퍼 위치감지 장치; 및

   제어부를 포함하며,

   상기 웨이퍼 위치감지는,

   상기 웨이퍼 척의 상부에 위치한 고정플레이트에 부착되는 다수개의 발광부; 및

   상기 웨이퍼 척의 하부에 위치한 고정플레이트에 상기 발광부의 직하에 위치하는 다수개의 수광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장비의 웨이퍼 정렬 장치.
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