KR100774711B1 - 반도체 제조용 에피택셜 장비의 파티클 제거 장치 및 제거방법 - Google Patents

반도체 제조용 에피택셜 장비의 파티클 제거 장치 및 제거방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 제조용 에피택셜 장비의 파티클 제거 장치 및 제거 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 완드를 사용하여 웨이퍼를 핸들링하는 에피택셜 장비의 파티클 발생을 감소시킬 수 있는 반도체 제조용 에피택셜 장비의 파티클 제거 장치 및 제거 방법에 관한 것이다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 반도체 제조용 에피택셜 장비의 파티클 제거 장치는 반도체 제조용 웨이퍼상에 동일한 격자구조를 갖는 동일층을 형성하기 위해웨이퍼 카세트가 놓이는 로드락 챔버; 상기 로드락 챔버의 측면과 연결된 웨이퍼 핸들링 챔버; 상기 웨이퍼 핸들링 챔버의 다른 측면과 연결된 프로세스 챔버; 상기 웨이퍼 핸들링 챔버의 내부 중앙에 설치한 웨이퍼 트랜스퍼 아암; 상기 웨이퍼 트랜스퍼 아암의 일단에 연결된 완드;와 직육면체 형상으로 이루어진 것으로서 중앙에 웨이퍼를 지지할 수 있는 받침부와, 상기 직육면체의 저면의 네개의 모서리 부분에 형성된 벤트 라인과, 상기 직육면체의 상면 중앙에 설치한 퍼지라인으로 이루어졌으며, 상기 웨이퍼 핸들링 챔버의 다른 측면에 연결된 퍼지 챔버;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 또한 본 발명의 반도체 제조용 에피택셜 장비의 파티클 제거 방법은 반도체 제조용 웨이퍼상에 동일한 격자구조를 갖는 동일층을 형성하기 위해 웨이퍼 카세트가 로드락 챔버에 놓이는 로딩단계, 상기 웨이퍼 카세트에 수납된 웨이퍼를 프로세스 챔버로 반송하는 제1반송단계, 상기 프로세스 챔버에서 공정이 진행되는 공정단계, 상기 공정단계후 웨이퍼를 퍼지 챔버로 반송하는 제2반송단계, 상기 퍼지챔버에서 퍼지가스에 의하여 파티클의 제거가 이루어지는 퍼지단계, 상기 퍼지단계후 웨이퍼를 로드락 챔버로 반송하는 제3반송단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 반도체 제조용 에피택셜 장비의 파티클 제거 장치 및 제거 방법에 의하면 질소 퍼지 챔버를 구비함으로써 완드를 사용하여 웨이퍼를 핸들링하는 에피택셜 장비의 파티클 발생을 감소시킬 수 있어 공정을 안정화시키고 생산수율을 향상시키며 장비의 다운타임을 줄일 수 있는 효과가 있다.
반도체 제조 장치, 에피택셜 공정, 파티클, 완드

Description

반도체 제조용 에피택셜 장비의 파티클 제거 장치 및 제거 방법{Particle removing apparatus of epitaxial equipment for semiconductor manufacturing and removing method}
도 1은 종래의 완드를 사용하여 웨이퍼를 핸들링하는 에피택셜 장비의 요부절개 사시도,
도 2는 종래의 에피택셜 장비의 웨이퍼 트랜스퍼 아암 및 완드를 보여주는 개략도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 제조용 에피택셜 장비의 파티클 제거 장치의 구성을 보여주는 요부절개 사시도,
도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 퍼지 챔버의 구성을 보여주는 정면도 및 평면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10 : 로드락 챔버 11 : 웨이퍼 카세트
12 : 엘리베이터 20 : 웨이퍼 핸들링 챔버
30 : 프로세스 챔버 31 : 게이트 밸브
40 : 웨이퍼 트랜스퍼 아암
41 : 회전 유닛 42 : 아암 유닛
50 : 완드 51 : 블래이드 유닛
52 : 풋 유닛 60 : 웨이퍼
70 : 퍼지 챔버 71 : 받침부
72 : 벤트 라인 73 : 퍼지 라인
본 발명은 반도체 제조용 에피택셜 장비의 파티클 제거 장치 및 제거 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 완드를 사용하여 웨이퍼를 핸들링하는 에피택셜 장비의 파티클 발생을 감소시킬 수 있는 반도체 제조용 에피택셜 장비의 파티클 제거 장치 및 제거 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체소자의 제조공정 중 단결정(single crystal) 실리콘 증착 공정은 메모리 반도체뿐만 아니라, 비메모리 반도체에서도 적용 가능성이 큰 핵심공정 중의 하나가 되었다. 에피-웨이퍼(Epi-wafer)개발과 선택적 에피텍셜 실리콘 성장(selective epitaxial growth of silicon; SEG)은 그 대표적인 공정이다.
단결정 실리콘 증착을 위한 종래의 기술은 저압 화학 기상 증착(Low chemical vapor deposition, LPCVD)법과 극저압 화학 기상 증착(Ultra high vacuum chemical vapor deposition, UHV-CVD)법으로 양분된다. LPCVD방법은 공정이 단순한 편이며, 에피-웨이퍼 제작을 위한 생산성도 양호하지만, SEG공정을 적용하기에는 800℃이상의 높은 열적 버짓(thermal budget)의 제한을 받는다.
상기한 에피택셜 장비는 반도체소자의 제조공정시 초기공정에 주로 사용되는 것으로, 웨이퍼상에 동일한 격자구조를 갖는 동일층을 형성하기 위해 사용되는 장비이다.
도 1은 종래의 완드를 사용하여 웨이퍼를 핸들링하는 에피택셜 장비의 요부절개 사시도이다.
첨부된 도 1에 도시한 바와 같이 종래의 완드를 사용하여 웨이퍼를 핸들링하는 에피택셜 장비는 로드락 챔버(loadlock chamber, 10), 웨이퍼 핸들링 챔버(wafer handling chamber, 20), 프로세스 챔버(process chamber, 30), 웨이퍼 트랜스퍼 아암(wafer transfer arm, 40) 및 완드(wand, 50)로 이루어져 있다.
상기 로드락 챔버(10)는 SMIF(Standard Mechanical Interface, 웨이퍼 이송장치의 일종, 도시되지 않음)로부터 웨이퍼(60)가 에피택셜 장비의 내부로 들어오는 장소로서, 웨이퍼 스테이지(wafer stage) 역할을 한다.
상기 웨이퍼 핸들링 챔버(20)는 상기 로드락 챔버(10)와 프로세스 챔버(30) 사이에 위치하는 챔버로서, 챔버 중앙에 위치한 웨이퍼 트랜스퍼 아암(40)과 완드(50)에 의하여 웨이퍼(60)가 반송된다. 또한 상기 프로세스 챔버(30)는 상기 웨이퍼 핸들링 챔버(20)와 연결되어 위치한 챔버로서, 에피택셜 공정이 진행되는 챔버이다.
첨부된 도 1에 도시한 바와 같이 트랜스퍼 아암(40)은 웨이퍼 핸들링 챔버(20)의 중앙 부위에 설치한 회전 유닛(41)과; 일단은 상기 회전 유닛(41)과 연결 되고 타단은 상기 완드(50)와 연결된 마름모 형상의 아암 유닛(42);으로 구성되어, 완드(50)의 회전 운동과 직선운동에 의하여 웨이퍼(60)의 반송이 이루어지는 것이다.
종래의 웨이퍼가 공정진행을 위하여 반송되는 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저 SMIF로부터 로드락 챔버(10)로 웨이퍼 카세트(11)가 로딩된다. 이후 로드락 챔버(10)의 엘리베이터(12)가 하강하면서 #01 슬롯(slot) 위치로 이동하면, 완드(50)가 #01 슬롯 위치의 웨이퍼(60)의 상면으로 위치한다.
이후 상기 완드(50)에 연결된 질소 가스의 공급이 켜짐으로써 웨이퍼(60)가 완드(50)에 의하여 들려지게 되며, 완드(50)는 웨이퍼 트렌스퍼 챔버(20)로 이동한 후 회전운동에 의하여 프로세스 챔버(30)의 게이트 밸브(31) 앞에 위치하면 게이트 밸브(31)가 열리고 완드(50)는 프로세스 챔버(30) 내부로 이동하게 된다.
이후 완드(50)에 연결된 질소 가스의 공급이 꺼지면셔 웨이퍼(60)가 프로세스 챔버(30)의 서셉터(susceptor)의 상면에 놓이며, 완드(50)는 다시 웨이퍼 트렌스퍼 챔버(20)로 이동한 후 게이트 밸브(31)가 닫히면 공정이 진행된다.
상기 공정이 완료되면 게이트 밸브(31)가 열리고 완드(50)는 프로세스 챔버(30)로 이동하여 웨이퍼(60)를 다시 로드락 챔버(10)의 #01 슬롯 위치로 반송한다.
이러한 과정을 상기 로드락챔버(10)에 있는 모든 웨이퍼(60)에 대하여 반복하여 진행하고나서 웨이퍼 카세트는 SMIF로 언로딩된다.
도 2는 종래의 에피택셜 장비의 웨이퍼 트랜스퍼 아암 및 완드를 보여주는 개략도이다.
첨부된 도 2에 도시한 바와 같이 완드(50)는 저면에 형성된 진공에 의하여 웨이퍼(60)를 고정하는 블래이드 유닛(51), 상기 고정된 웨이퍼(60)가 웨이퍼 트랜스퍼 아암(40) 방향으로 움직이는 것을 방지하는 풋 유닛(52), 상기 블래이드 유닛(51)의 저면의 중앙에 형성된 흡입구(51a) 및 상기 흡입구(51a)의 주위를 둘러싸서 형성된 7개의 방출구(51b)로 형성되어 있다.
따라서 상기 완드(50)는 웨이퍼(60)의 상면에 위치하여 상기 7개의 방출구(51b)로부터 배출된 질소 가스가 상기 흡입구(51a)로 강하게 빨려들어감에 따라서 발생하는 진공(첨부된 도 2의 빗금친 부분)에 의하여 웨이퍼(60)를 상기 완드(50)의 블래이드 유닛(51)의 저면에 접촉 없이 고정할 수 있는 것이다.
그러나 전술한 바와 같이 완드를 사용한 웨이퍼 고정 방식에 의하면 공정 진행 후 프로세스 챔버에서 발생한 파우더가 쉽게 웨이퍼 표면에 오염시키게 되고 이러한 웨이퍼를 반송함에 따라 장비의 다른 부분, 즉 로드락 챔버 또는 웨이퍼 핸들링 챔버도 상기 파우더와 같은 파티클의 오염을 유발시키는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 완드를 사용하여 웨이퍼를 핸들링하는 에피택셜 장비의 파티클 발생을 감소시킬 수 있는 반도체 제조용 에피택셜 장비의 파티클 제거 장치 및 제거 방법를 제공함에 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 반도체 제조용 에피택셜 장비의 파티클 제거 장치는 반도체 제조용 웨이퍼상에 동일한 격자구조를 갖는 동일층을 형성하기 위해웨이퍼 카세트가 놓이는 로드락 챔버; 상기 로드락 챔버의 측면과 연결된 웨이퍼 핸들링 챔버; 상기 웨이퍼 핸들링 챔버의 다른 측면과 연결된 프로세스 챔버; 상기 웨이퍼 핸들링 챔버의 내부 중앙에 설치한 웨이퍼 트랜스퍼 아암; 상기 웨이퍼 트랜스퍼 아암의 일단에 연결된 완드;와 직육면체 형상으로 이루어진 것으로서 중앙에 웨이퍼를 지지할 수 있는 받침부와, 상기 직육면체의 저면의 네개의 모서리 부분에 형성된 벤트 라인과, 상기 직육면체의 상면 중앙에 설치한 퍼지라인으로 이루어졌으며, 상기 웨이퍼 핸들링 챔버의 다른 측면에 연결된 퍼지 챔버;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
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또한, 상기 퍼지라인을 통하여 퍼지 챔버 내부로 유입되는 퍼지 가스는 질소 가스를 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 반도체 제조용 에피택셜 장비의 파티클 제거 방법은 반도체 제조용 웨이퍼상에 동일한 격자구조를 갖는 동일층을 형성하기 위해 웨이퍼 카세트가 로드락 챔버에 놓이는 로딩단계, 상기 웨이퍼 카세트에 수납된 웨이퍼를 프로세스 챔버로 반송하는 제1반송단계, 상기 프로세스 챔버에서 공정이 진행되는 공정단계, 상기 공정단계후 웨이퍼를 퍼지 챔버로 반송하는 제2반송단계, 상기 퍼지챔버에서 퍼지가스에 의하여 파티클의 제거가 이루어지는 퍼지 단계, 상기 퍼지단계후 웨이퍼를 로드락 챔버로 반송하는 제3반송단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 제조용 에피택셜 장비의 파티클 제거 장치의 구성을 보여주는 요부절개 사시도이고, 도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 퍼지 챔버의 구성을 보여주는 정면도 및 평면도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 반도체 제조용 에피택셜 장비의 파티클 제거 장치는 로드락 챔버(10), 웨이퍼 핸들링 챔버(20), 프로세스 챔버(30), 웨이퍼 트랜스퍼 아암(40), 완드(50) 및 퍼지 챔버(purge chamber, 70)를 포함하여 이루어져 있으며, 상기 로드락 챔버(10), 웨이퍼 핸들링 챔버(20), 프로세스 챔버(30), 웨이퍼 트랜스퍼 아암(40), 완드(50)의 구성은 종래의 기술과 동일하므로 설명의 중복을 피하기 위하여 상세한 설명은 생략하고, 새로이 부가되는 구성부재들의 동작을 중심으로 하여 상세히 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 반도체 제조용 에피택셜 장비의 파티클 제거 장치는 퍼지 챔버(70)를 포함하여 이루어진 것이다.
상기 퍼지 챔버(70)는 첨부된 도 3에 도시한 바와 같이 웨이퍼 핸들링 챔버(20)의 측면에 부착된 것으로서, 공정이 완료된 웨이퍼(60)의 표면에 존재하는 파우더(powder)와 같은 파티클 등을 제거하는 역할을 하는 것이다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 반도체 제조용 에피택셜 장비의 파티클 제거 장치의 퍼지 챔버(70)는 첨부된 도 4에 도시한 바와 같이 직육면체 형상으로 이루어진 것으로서 받침부(71), 벤트 라인(vent line, 72), 퍼지 라인(purge line, 73)을 포함하여 이루어진 것이다.
상기 받침부(71)는 퍼지 챔버의 바닥면 중앙에 설치한 것으로서, 상기 받침부(71)의 상면에 놓이는 웨이퍼를 지지하는 역할을 한다.
상기 벤트 라인(72)은 상기 퍼지 챔버의 직육면체 저면의 네 개의 모서리 부분에 형성된 것으로서, 퍼지 챔버(70)에 존재하는 퍼지 가스와 함께 파티클이 빠져나가는 출구로서의 역할을 한다.
상기 퍼지 라인(73)은 상기 퍼지 챔버(70)의 직육면체 상면 중앙에 설치한 것으로서, 퍼지 가스를 웨이퍼(60)의 상면으로 분사하는 역할을 한다.
따라서 공정이 완료된 웨이퍼(60)의 표면에 존재하는 파우더와 같은 파티클 등은 상기 퍼지 라인(73)으로부터 분사되는 퍼지 가스에 의하여 웨이퍼의 표면으로부터 분리되어 상기 벤트 라인(72)으로 배출됨에 따라 파티클을 제거할 수 있는 것이다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 반도체 제조용 에피택셜 장비의 파티클 제거 장치의 퍼지 가스(purge gas)는 질소 가스를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일실시예에 따른 반도체 제조용 에피택셜 장비의 파티클 제거 방법은 로딩단계, 제1반송단계, 공정단계, 제2반송단계, 퍼지단계, 제3반송단계를 포함하여 이루어진 것이다.
상기 로딩단계는 반도체 제조용 웨이퍼상에 동일한 격자구조를 갖는 동일층을 형성하기 위해 웨이퍼 카세트가 로드락 챔버에 놓이는 단계이다. 예를 들어 SMIF로부터 로드락 챔버로 웨이퍼 카세트가 작업자 또는 SMIF 로봇에 의하여 로딩되는 단계이다.
상기 제1반송단계는 상기 로딩단계 완료 후 로드락 챔버의 엘리베이터가 하강하면서 #01 슬롯 위치로 이동하면, 완드가 #01 슬롯 위치의 웨이퍼의 상면으로 위치한다. 이후 상기 완드에 연결된 질소 가스의 공급이 켜짐으로써 웨이퍼가 완드에 의하여 들려지게 되며, 완드는 웨이퍼 트렌스퍼 챔버로 이동한 후 회전운동에 의하여 프로세스 챔버의 게이트 밸브 앞에 위치한다. 이후 게이트 밸브가 열리고 완드는 프로세스 챔버 내부로 이동한 후 완드에 연결된 질소 가스의 공급이 꺼지면서 웨이퍼가 프로세스 챔버의 서셉터의 상면에 놓이며, 완드는 다시 웨이퍼 트렌스퍼 챔버로 이동한 후 게이트 밸브가 닫히는 것이다.
상기 공정단계는 상기 서셉터의 상면에 놓인 웨이퍼의 표면에 웨이퍼와 동일한 격자구조를 갖는 동일층을 형성하는 공정이 진행되는 단계이다.
상기 제2반송단계는 상기 공정단계가 완료되면 게이트 밸브가 열리고 완드는 프로세스 챔버로 이동하여 웨이퍼를 퍼지 챔버로 반송하는 단계이다. 이 단계에서 상기 완드에 의하여 웨이퍼를 완드의 저면에 고정하는 과정에서 공정 챔버에서 발생한 파우더 등의 파티클이 웨이퍼의 상면으로 오염시키는 경우가 빈번히 발생하게 된다.
상기 퍼지단계는 상기 제2반송단계 완료 후 퍼지 챔버 내부로 반송된 웨이퍼 에 퍼지 가스를 분사시킴으로써 웨이퍼의 상면에 존재하는 파티클을 제거하는 단계이다.
상기 제3반송단계는 상기 퍼지단계 완료 후 퍼지 챔버 내부의 웨이퍼를 로드락 챔버로 완드 및 웨이퍼 트랜스퍼 아암에 의하여 반송되는 단계이다.
이러한 과정을 상기 로드락챔버에 있는 모든 웨이퍼에 대하여 반복하여 진행하고나서 웨이퍼는 SMIF로 언로딩됨으로써 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 제조용 에피택셜 장비의 파티클 제거 방법은 이루어진 것이다.
본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정/변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 제조용 에피택셜 장비의 파티클 제거 장치 및 제거 방법에 의하면 질소 퍼지 챔버를 구비함으로써 완드를 사용하여 웨이퍼를 핸들링하는 에피택셜 장비의 파티클 발생을 감소시킬 수 있어 공정을 안정화시키고 생산수율(yield)을 향상시키며 장비의 다운타임(downtime)을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 반도체 제조용 웨이퍼상에 동일한 격자구조를 갖는 동일층을 형성하기 위해웨이퍼 카세트가 놓이는 로드락 챔버; 상기 로드락 챔버의 측면과 연결된 웨이퍼 핸들링 챔버; 상기 웨이퍼 핸들링 챔버의 다른 측면과 연결된 프로세스 챔버; 상기 웨이퍼 핸들링 챔버의 내부 중앙에 설치한 웨이퍼 트랜스퍼 아암; 상기 웨이퍼 트랜스퍼 아암의 일단에 연결된 완드;와 직육면체 형상으로 이루어진 것으로서 중앙에 웨이퍼를 지지할 수 있는 받침부와, 상기 직육면체의 저면의 네개의 모서리 부분에 형성된 벤트 라인과, 상기 직육면체의 상면 중앙에 설치한 퍼지라인으로 이루어졌으며, 상기 웨이퍼 핸들링 챔버의 다른 측면에 연결된 퍼지 챔버;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 에피택셜 장비의 파티클 제거 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 퍼지라인을 통하여 퍼지 챔버 내부로 유입되는 퍼지 가스는 질소 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 에피택셜 장비의 파티클 제거 장치.
  4. 반도체 제조용 웨이퍼상에 동일한 격자구조를 갖는 동일층을 형성하기 위해 웨이퍼 카세트가 로드락 챔버에 놓이는 로딩단계, 상기 웨이퍼 카세트에 수납된 웨이퍼를 프로세스 챔버로 반송하는 제1반송단계, 상기 프로세스 챔버에서 공정이 진행되는 공정단계, 상기 공정단계후 웨이퍼를 퍼지 챔버로 반송하는 제2반송단계, 상기 퍼지챔버에서 퍼지가스에 의하여 파티클의 제거가 이루어지는 퍼지단계, 상기 퍼지단계후 웨이퍼를 로드락 챔버로 반송하는 제3반송단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 에피택셜 장비의 파티클 제거 방법.
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