KR100708973B1 - 유브이 램프 모듈을 구비하는 로드락 챔버를 이용한반도체 제조 장치 및 방법 - Google Patents

유브이 램프 모듈을 구비하는 로드락 챔버를 이용한반도체 제조 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 제조 장치 및 방법에 관한 것으로서, 다수의 웨이퍼가 수납된 카세트가 안착되어 자동으로 공정을 진행하도록 하는 로드 락 챔버; 상기 로드 락 챔버의 카세트로부터 이송된 낱장의 웨이퍼에서 노치 부분을 찾아 일정한 방향으로 맞춰주는 오리엔트 챔버; 상기 얼라인 된 웨이퍼가 이송되어 메탈 에칭이 수행되는 프로세스 챔버; 상기 메탈 에칭이 완료된 웨이퍼가 이송되어 대략 250℃의 척 위에서 웨이퍼 표면의 포토 레지스트가 스트립 되는 포토 레지스트 스트립 챔버; 상기 포토 레지스트에서 스트립 된 웨이퍼가 이송되어 웨이퍼를 상온까지 냉각하는 쿨다운 챔버; 상기 각 챔버에서 웨이퍼를 이송하는 트랜스퍼 챔버를 포함하여 이루어진 반도체 제조 장비에 있어서, 상기 로드 락 챔버 하부에 장착되어 로드 락 챔버 및 웨이퍼를 가열 시키는 유브이 램프 모듈을 더 포함하여 이루어지며,
부식성 가스는 온도에 민감하게 반응한다는 점을 감안하여 유브이 램프 모듈을 로드 락 챔버 하부에 장착함으로써 부식성 가스에 의해 발생하는 흄을 효과적으로 제거하여 웨이퍼 및 챔버 내부에 파티클이 발생하지 않도록 하여 설비의 가동률을 향상시키고 수율 저하를 방지함으로써 장비 신뢰성을 제고시켜 원가절감을 유도 한다.
반도체, 로드 락 챔버, 유브이 램프 모듈

Description

유브이 램프 모듈을 구비하는 로드락 챔버를 이용한 반도체 제조 장치 및 방법{SEMICONDUCTOR MANUFACTURING APPARATUS AND A METHOD UTILIZATION LOAD LOCK CHAMBER FOR HAVING AN UV LAMP MODULE}
도 1은 반도체 웨이퍼 상에서 메탈 에칭(METAL ETCCHING)을 수행하는 종래의 반도체 제조 장비를 나타낸 개략 평면도이다.
도 2는 종래의 반도체 제조 장비 중에 로드 락 챔버를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 상에서 메탈 에칭(METAL ETCCHING)을 수행하는 반도체 제조 장비를 나타낸 개략 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유브이 램프 모듈을 구비하는 로드 락 챔버를 나타낸 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11 : 오리엔트 챔버 15 : 로드 락 챔버
17 : 포토 레지스트 스트립 챔버 19 : 트랜스퍼 챔버
21 : 프로세스 챔버 23 : 쿨 다운 챔버
35 : 로보트 110 : 웨이퍼
120 : 카세트 130 : 내벽
140 : 흄 150 : 스테이지 샤프트
200 : 유브이 램프 300 : 유브이 램프 모듈
A : 펌핑 다운 B : 뷰 포트
본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 로드 락 챔버(LOAD LOCK CHAMBER) 구조의 형상변경으로 가동률 향상 및 원가절감을 유도할 수 있는 유브이 램프 모듈(UV LAMP MODULE)을 구비하는 로드 락 챔버를 이용한 반도체 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체를 제조하는 과정에서 반도체 기판인 웨이퍼(WAFER)는 물질층의 증착공정과 증착된 물질층을 에칭하는 공정, 세정공정, 건조공정 등 여러단계의 공정을 거치게 된다.
이러한 공정 수행중에 파티클(PARTICLE)의 발생 또는 존재는 반도체 소자의 수율 및 신뢰성에 커다란 영향을 미치므로, 반도체 소자의 제조 장비들은 대부분 진공분위기에서 원하는 공정을 진행할 수 있도록 밀폐된 다수의 챔버를 구비하며, 이러한 다수의 챔버에 웨이퍼를 선택적으로 로딩/언로딩 한다.
도 1은 반도체 웨이퍼 상에서 메탈 에칭(METAL ETCCHING)을 수행하는 종래의 반도체 제조 장비를 나타낸 개략 평면도이다.
도 2는 종래의 반도체 제조 장비 중에 로드 락 챔버를 나타낸 단면도이다.
도 1과 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 종래의 반도체 제조 장치는 다수의 웨이퍼(110)가 수납된 카세트(CASSETTE)(120)가 안착되어 자동으로 공정을 진행하도록 하는 로드 락 챔버(15); 상기 로드 락 챔버(15)의 카세트(120)로부터 이송된 낱장의 웨이퍼(110)에서 노치(NOTCH) 부분을 찾아 일정한 방향으로 맞춰주는 오리엔트 챔버(ORIENT CHAMBER)(11); 상기 얼라인(ALIGN)된 웨이퍼(110)가 이송되어 메탈 에칭이 수행되는 프로세스 챔버(PROCESS CHAMBER)(21); 상기 메탈 에칭이 완료된 웨이퍼(110)가 이송되어 대략 250℃의 척(CHUCK) 위에서 웨이퍼(110) 표면의 포토 레지스트(PHOTO RESIST)가 스트립(STRIP)되는 포토 레지스트 스트립 챔버(PHOTO RESIST STRIP CHAMBER)(17); 상기 포토 레지스트 스트립 챔버(17)에서 스트립 된 웨이퍼(110)가 이송되어 웨이퍼(25)를 상온까지 냉각하는 쿨다운 챔버(COOL DOWN CHAMBER)(23); 상기 각 챔버에서 웨이퍼(110)를 이송하는 트랜스퍼 챔버(TRANSFER CHAMBER)(19)를 포함하여 이루어진다.
상기와 같이 구성된 종래의 반도체 제조 장치에서 로드 락 챔버(15)를 중심으로 하는 작용을 보면, 다음과 같다.
로드 락 챔버(15)는 대기압과 진공을 교대로 이루고 있다. 고진공의 챔버 내에서 웨이퍼(110) 상에 공정이 수행되는 경우를 보면, 공정이 수행되는 프로세스 챔버(21) 내로 웨이퍼(110)를 바로 이송하는 것이 아니라, 로드 락 챔버(15)를 통한 후에 웨이퍼(110)를 프로세스 챔버(21)로 이송한다.
이는 공정을 수행하기 위해서는 메인 챔버의 안정적 고진공 상태를 만들어주기 위한 것으로, 로드 락 챔버(15)에 웨이퍼(110)를 로딩한 다음 로드 락 챔버(15)를 진공 상태로 형성하고, 소정의 진공이 설정되면 로드 락 챔버(15)의 일측에 구 비되며 프로세스 챔버(21)와 로드 락 챔버(15)를 개폐시키는 슬릿을 통해 웨이퍼(110)를 프로세스 챔버(21)로 이송시켜 프로세스 챔버(21)가 갖는 고진공의 상태를 계속 유지한다.
고진공의 챔버 내에서 수행되는 반도체 공정은 건식 에칭, 이온 주입, 화학 기상 증착 등이 포함된다.
한편, 프로세스 챔버(21)에서 건식 에칭이 이루어지는 경우에 사용되는 가스에는 벌크 가스가 사용되며, 해당 공정에서의 특정 막질을 식각 혹은 증착하는데 사용된다.
모든 공정 가스가 그러하듯이 공정에 사용되는 가스는 특정 막질에
흄(FUME)(140) 형태로 잔존하며, 프로세스 챔버(21)에서 공정을 진행하며 언로딩(UNLOADING)을 위해 대기하고 있던 웨이퍼(110)에 증착되어 있던 흄(140)이 로드 락 챔버(15)로 이동하여 공정진행 중의 파티클로 발생된다.
이러한 공정가스들은 프로세스 챔버(21)에서만 사용되어 지지만, 에칭 공정 후에 웨이퍼(110)의 표면에 파티클로 잔류될 수 있고, 이러한 잔류 부식 가스는 로드 락 챔버(15) 등의 부품 수명에 영향을 줄 뿐 아니라 부식된 각 부품에서 금속성 이물질이 떨어짐으로써 웨이퍼(110)의 수율을 떨어뜨릴 수 있다.
특히, 로드 락 챔버(15)의 내벽(WALL)(130)과 스테이지(STAGE)(150)는 순수한 알루미늄으로 구성되어 있어서, 프로세스 챔버(21)에서 사용되는 부식성 가스에 영향을 많이 받게 된다.
그 결과, 로드 락 챔버(15)의 스테이지(150)에서 부식이 발생하면 부품은 전 량 교체 후 폐기처리 되고 있으며, 내벽(130) 부위에서 부식이 발생하면 벽(130) 어셈블리를 교체하는 것이 어려워 습식 세정으로 부식 가스 잔류물 및 부식된 부분을 제거하고 있다. 그런데, 장비의 사용 시간이 늘어 날 수록 로드 락 챔버(15)의 부식에 의한 오염은 더욱 심각하게 발생하며 메탈 성분 부식에 의한 파티클 발생은 장비 가동률 저하에 가장 큰 원인이 된다.
또한, 로드 락 챔버(15)는 발광 부위가 없기에 로드 락 챔버(15) 내에서 웨이퍼(110)의 포지션(POSITION)상 문제가 발생할 경우 로드 락 챔버(15) 내부를 확인하기 위해선 별도의 이동식 전구로 내부를 비쳐서 차기 행동을 취해야 되는 단점이 있으며 그런 단점 때문에 모니터링(MONITORING)을 용이하게 할 수 없어 조작 실수에 의한 웨이퍼(110)의 파손이나 기타 스크래치(SCRATCH)에 의한 사고가 발생할 수 있다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 로드 락 챔버 하부에 유브이 램프 모듈을 장착하여 부식성 가스에 의해 발생하는 흄을 펌핑 다운(PUMPING DOWN)(A)함으로써 챔버 내부에 발생하는 부식을 막고 파티클 소스를 제거하여 로드 락 챔버의 수명 연장 및 장비 가동률의 향상 뿐만 아니라 로드 포인트(LOAD POINT)에서의 파티클 생성 억제를 통해 웨이퍼의 수율을 최대한으로 증가시키고 또한, 로드 락 챔버 내에 발광부를 형성함으로써 모니터링을 용이하게 할 수 있어 조작 실수에 의한 수율 저하를 방지하는 것 등을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 다수의 웨이퍼가 수납된 카세트가 안착되어 자동으로 공정을 진행하도록 하는 로드 락 챔버; 상기 로드 락 챔버의 카세트로부터 이송된 낱장의 웨이퍼에서 노치 부분을 찾아 일정한 방향으로 맞춰주는 오리엔트 챔버; 상기 얼라인 된 웨이퍼가 이송되어 메탈 에칭이 수행되는 프로세스 챔버; 상기 메탈 에칭이 완료된 웨이퍼가 이송되어 대략 250℃의 척 위에서 웨이퍼 표면의 포토 레지스트가 스트립 되는 포토 레지스트 스트립 챔버; 상기 포토 레지스트에서 스트립 된 웨이퍼가 이송되어 웨이퍼를 상온까지 냉각하는 쿨다운 챔버; 상기 각 챔버에서 웨이퍼를 이송하는 트랜스퍼 챔버를 포함하여 이루어진 반도체 제조 장비에 있어서, 상기 로드 락 챔버 하부에 장착되어 로드 락 챔버 및 웨이퍼를 가열 시키는 유브이 램프 모듈을 더 포함하여 이루어진다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 구성은, 다수의 웨이퍼가 놓여진 웨이퍼 카세트와 내벽을 가지는 공간과 잔여가스를 배출시키는 배기구와 스테이지가 구비된 로드락 챔버를 이용한 반도체소자 제조공정에 있어서 상기 로드락 챔버의 하부에 유브이 램프를 이용하여 로드락 챔버를 가열하여 웨이퍼에 증착되어 있는 흄을 제거하는 것을 특징으로하는 반도체 소자 제조 방법이다.
이하, 상기한 바와 같은 구성에 의한 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 상에서 메탈 에칭(METAL ETCCHING)을 수행하는 반도체 제조 장비를 나타낸 개략 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유브이 램프 모듈을 구비하는 로드 락 챔버를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 유브이 램프 모듈을 구비하는 로드 락 챔버를 이용한 반도체 제조 장치 및 방법의 구성은, 도 3과 4에 도시된 바와 같이, 다수의 웨이퍼(110)를 적재하고 있는 카세트(120); 상기 카세트(120)에 있는 웨이퍼(110)를 로버트(35)가 모두 이송할 때까지 도어를 열어놓고 웨이퍼(110)가 모두 이송될 때 도어를 닫고 압력을 가하여 진공상태로 만드는 로드 락 챔버(15); 상기 로드 락 챔버(15) 하부에 장착되어 로드 락 챔버(15) 및 웨이퍼(110)를 가열 시키는 유브이 램프 모듈(300); 상기 로드 락 챔버(15)의 카세트(120)로부터 이송된 낱장의 웨이퍼(110)에서 노치 부분을 찾아 일정한 방향으로 맞춰주는 오리엔트 챔버(11); 상기 얼라인 된 웨이퍼(110)가 이송되어 메탈 에칭이 수행되는 프로세스 챔버(21); 상기 메탈 에칭이 완료된 웨이퍼(110)가 이송되어 대략 250℃의 척 위에서 웨이퍼(110) 표면의 포토 레지스트가 스트립 되는 포토 레지스트 스트립 챔버(17); 상기 포토 레지스트에서 스트립 된 웨이퍼(110)가 이송되어 웨이퍼(110)를 상온까지 냉각하는 쿨다운 챔버(23); 상기 각 챔버에서 웨이퍼를 이송하는 트랜스퍼 챔버(19)를 포함하여 이루어진다.
상기 로드 락 챔버(15)는 공정을 진행하고 언로딩 포인트에 웨이퍼(110)가 대기하고 있을 때 가스는 온도에 민감하게 반응하는 점을 감안한 유브이 램프(200)를 이용하여 로드 락 챔버(15)를 가열함으로써 웨이퍼(110)에 증착되었던 부식 가스 흄을 웨이퍼(110)에서 떨어뜨려 자연 펌핑 다운(A) 될 수 있도록 하는 것을 특 징으로 한다.
상기 로드 락 챔버(15)는 유브이 램프 모듈(300)의 장착시 웨이퍼(110) 상부가 아닌 하부쪽으로 하여 웨이퍼(110) 전면에 포토 레지스트의 변형을 막고자 카세트(120) 스테이지(150) 하부에 장착하여 유브이 램프(200)에 의한 복사열로 로드 락 챔버(15) 및 웨이퍼(110)를 가열 시키는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 의한, 본 발명의 실시예에 의한 유브이 램프 모듈을 구비하는 로드 락 챔버를 이용한 반도체 제조 장치 및 방법의 작용을 설명하면 다음과 같다.
로드 락 챔버(15)는 대기압과 진공을 교대로 이루고 있다. 고진공의 챔버 내에서 웨이퍼(110) 상에 공정이 수행되는 경우를 보면, 공정이 수행되는 프로세스 챔버(21) 내로 웨이퍼(110)를 바로 이송하는 것이 아니라, 로드 락 챔버(15)를 통한 후에 웨이퍼(110)를 프로세스 챔버로 이송한다. 이는 공정을 수행하기 위해서는 메인 챔버의 안정적 고진공 상태를 만들어주기 위한 것으로, 로드 락 챔버(15)에 웨이퍼(110)를 로딩한 다음 로드 락 챔버(15)를 진공 상태로 형성하고, 소정의 진공이 설정되면 로드 락 챔버(15)의 일측에 구비되며 프로세스 챔버(21)와 로드 락 챔버(15)를 개폐시키는 슬릿을 통해 웨이퍼(110)를 프로세스 챔버(21)로 이송시켜 프로세스 챔버(21)가 갖는 고진공의 상태를 계속 유지한다.
고진공의 챔버 내에서 수행되는 반도체 공정은 건식 에칭, 이온 주입, 화학 기상 증착 등이 포함된다.
한편, 프로세스 챔버(21)에서 건식 에칭이 이루어지는 경우에 사용되는 가스에는 벌크 가스가 사용되며, 해당 공정에서의 특정 막질을 식각 혹은 증착하는데 사용된다.
모든 공정 가스가 그러하듯이 공정에 사용되는 가스는 특정 막질에 흄(140) 형태로 잔존하여 로드 락 챔버(15)에서 공정을 진행하며 언로딩을 위해 대기하고 있던 웨이퍼(110)에 증착되어 있던 흄(140)이 챔버로 이동하여 공정진행 중의 파티클로 발생된다.
이와같이, 본 발명은 유브이 램프 모듈(300)이 장착되지 않은 반도체 제조 장치의 작용에서와 같이 동일하나 공정 중에 발생하는 부식 가스 흄(140)에 유브이 램프 모듈(300)이 장착된 로드 락 챔버(15)를 이용하여 공정을 진행하고 언로드 포인트에 웨이퍼(110)가 대기하고 있을 때 부식 가스가 온도에 민감하게 반응하는 점을 감안하여 챔버 내부를 가열할 경우 복사열에 의해 챔버 내부 온도 및 웨이퍼(110)의 온도가 상승하면 웨이퍼(110) 위에 증착되있던 부식 가스 흄(140)이 웨이퍼(110)에서 떨어져 자연 펌핑 다운(A) 됨으로써 파티클에 의한 반도체 장치의 가동률 저하에 효과가 있고 부식 방지에 의한 파티클 형성 억제로 웨이퍼(110)에 파티클 드롭을 통한 수율 저하까지 방지할 수 있으며, 또한 부수적으로 로드 락 챔버 내에 발광부가 형성됨으로써 로드 락 챔버 내를 훤하게 볼 수 있는 이점까지 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 유브이 램프 모듈을 구비하는 로드 락 챔버를 이용한 반도체 제조 장치 및 방법은 유브이 램프 모듈의 장착시 웨이퍼 상부가 아닌 하부에 위치하여 웨이퍼 전면에 포토 레지스트의 변형 을 막고자 카세트 스테이지 하부에 장착함으로써 로드 락 챔버를 유브이 램프를 통해 가열할 경우 복사열에 의해 챔버 내부 및 웨이퍼의 온도 상승을 가져와 부식 가스 흄이 챔버 내부에 증착되어 부식을 유도하는 반응을 억제하여 파티클에 의한 반도체 장치의 가동률 저하에 효과가 있고 부식 방지에 의한 파티클 형성 억제로 인해 웨이퍼의 파티클 드롭을 통한 수율 저하까지 방지할 수 있으며 부수적으로 로드 락 챔버 내에 발광부가 형성됨으로써 로드 락 챔버 내를 훤하게 볼 수 있는 이점까지 있어 로드 락 챔버 내부에서의 웨이퍼 포지션 에러(POSITION ERROR)시 모니터링을 용이하게 할 수 있어 조작 실수에 의한 웨이퍼의 파손이나 기타 스크래치에 의한 사고를 방지할 수 있어 설비의 가동률을 향상시키고 수율 저하를 방지함으로써 장비 신뢰성을 제고시켜 원가절감을 유도하는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (5)

  1. 반도체 소자 제조 장치의, 복수의 웨이퍼가 적재된 카세트를 수납하도록 이루어지는 로드락 챔버에 있어서,
    상기 로드 락 챔버 하부에 장착되어 로드 락 챔버 및 웨이퍼 배면에 빛을 조사하여 가열시키는 유브이 램프 모듈을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유브이 램프 모듈을 구비하는 로드 락 챔버를 이용한 반도체 제조 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 유브이 램프 모듈은 로드 락 챔버를 가열하여 웨이퍼에 증착되있던 부식 가스를 웨이퍼에서 떨어뜨려 상기 로드 락 챔버의 배기구를 통해 배출될 수 있도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 유브이 램프 모듈을 구비하는 로드 락 챔버를 이용한 반도체 제조 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 반도체 소자 제조 장치는 에칭 장치이고, 상기 유브이 램프 모듈은 표면에 포토레지스트층을 가지는 웨이퍼의 하부에 위치하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 유브이 램프 모듈을 구비하는 로드 락 챔버를 이용한 반도체 제조 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 유브이 램프 모듈은 로드 락 챔버를 가열할 경우 내부를 확인하기 위한 별도의 이동식 전구가 필요없이 내부를 모니터링하는 효과가 있는 것을 특징으로 하는 유브이 램프 모듈을 구비하는 로드 락 챔버를 이용한 반 도체 제조 장치.
  5. 에칭 공정을 실시하는 프로세스 챔버와, 상기 프로세스 챔버에 공정 웨이퍼를 투여하기 전에 웨이퍼가 놓여지며 가스를 배출시키는 배기구와 스테이지가 구비된 로드락 챔버를 이용하여 반도체소자 제조용 에칭 공정을 실시함에 있어서, 상기 프로세스 챔버에서 에칭을 실시하기 전에 상기 로드락 챔버에서 유브이 램프를 이용하여 로드락 챔버 및 포토레지스트층을 가진 웨이퍼를 배면에서 가열하는 단계를 구비하는 것을 특징으로하는 반도체 소자 제조 방법.
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