KR100886015B1 - 다중 리프터를 갖는 반도체 제조설비의 드라이 크린방법 - Google Patents

다중 리프터를 갖는 반도체 제조설비의 드라이 크린방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 제조 공정 후 크린공정을 진행할 시 웨이퍼를 업다운시키는 리프트핀을 구동시키지 않고 정전척 캐소드부만 구동시키는 드라이 크린방법에 관한 것이다.
반도체 제조설비에서 드라이 크린 시 리프트핀을 승,하강시키는 공정을 스킵하여 생산성을 향상시킬 수 있는 다중 리프터를 갖는 반도체 제조설비의 드라이 크린방법은, 드라이 크린주기가 되었을 시 공정완료된 웨이퍼가 정전척으로부터 외부로 반송되었는지 검사하는 단계와, 상기 웨이퍼가 정전척으로부터 반송되었을 시 웨이퍼를 상승시키는 리프트핀의 상승을 스킵하고 정전척 캐소드부를 상승시키는 단계와, 상기 정전척 캐소드부를 상승시킨 플라즈마를 형성하여 드라이 크린공정을 진행하는 단계를 포함한다.
플라즈마, 리프트핀, 드라이 크린, 리프트 승하강,

Description

다중 리프터를 갖는 반도체 제조설비의 드라이 크린방법{DRY CLEANING METHOD OF SEMICONDUCTOR PRODUCTION DEVICE HAVING MUTI-LIFTER}
도 1은 종래의 반도체 제조설비의 구조도
도 2는 종래의 플라즈마 크린공정을 진행하기 위한 제어흐름도
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 제조설비의 구조도
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 크린공정을 진행하기 위한 제어흐름도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
110: 상부챔버 120: 하부챔버
123: 정전척 캐소드부 128: 리프트핀
129: 리프트 핀구동부
본 발명은 다중 실린더를 반도체 제조설비의 드라이 크린방법에 관한 것으 로, 특히 반도체 제조 공정 후 크린공정을 진행할 시 웨이퍼를 업다운시키는 리프트핀을 구동시키지 않고 정전척 캐소드부만 구동시키는 드라이 크린방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자를 제조하는 과정에서 반도체 기판인 웨이퍼는 물질층의 증착공정과 증착된 물질층을 에칭하는 공정, 세정공정, 건조공정 등 여러 단계의 공정을 거치게 된다. 이러한 공정 중에 물리적 화학적공정(CVD)를 사용하는 대부분의 공정이 반도체 소자 형성을 위한 물질층 형성공정과 형성된 물질층을 원하는 형태로 패터닝하는 공정으로 이루어진다.
반도체 소자의 제조공정에서 물질층을 형성시키기 위한 장치의 하나로서 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition; 이하 "CVD"라 함) 장치를 들 수 있으며, CVD 장치는 기체 상태의 화합물을 분해한 후 화학적 반응에 의해 반도체 기판 위에 박막을 형성하는 장치이다.
이러한 공정을 진행하는 반도체 장치는 미국 특허 5,262,029 및 5,838,529에 개시되어 있으며, 반도체 기판인 실리콘 웨이퍼는 진공챔버내에서 CVD공정을 진행하는 동안에 정전척(ESC)에 의해 기판홀더에 위치한다. 공정가스는 가스노즐, 가스링, 가스분산판 등과 같은 여러 가지 기구물등을 통해 챔버 내부로 공급된다. 반도체 기판을 처리하는 다른 설비는 이송메카니즘, 가스공급 시스템, 라이너(Liner), 리프트 메카니즘, 로봇암, 패스테너(Fastener), 로드락, 도어 메카니즘 등과 같은 것을 포함한다.
각종 반도체 제조설비에서 웨이퍼(WAFER)의 가공은 최적의 공정조건을 유지 하는 공정챔버(PROCESS CHAMBER)에서 이루어지게 되며, 이러한 공정챔버(PROCESS CHAMBER)에 웨이퍼가 로딩되기 전 공정챔버(PROCESS CHAMBER)와 동일한 조건으로 웨이퍼(WAFER)의 환경을 조성해주는 로드락챔버(ROAD LOCK CHAMBER)가 구비된다.
이와같은 로드락챔버(ROAD LOCK CHAMBER)의 종류는 공정순서에 따라 공정챔버에 웨이퍼를 투입하는 로딩로드락챔버(ROADING ROAD LOCK CHAMBER)와, 공정챔버(PROCESS CHAMBER)에서 공정이 모두 끝난 웨이퍼를 다시 대기상태나 후속공정챔버로 이송하기 위해 배출하는 언로딩로드락챔버(UNROADING ROAD LOCK CHAMBER)로 분류된다.
상기 로딩로드락챔버(ROADING ROAD LOCK CHAMBER)와 언로딩로드락챔버(UNROADING ROAD LOCK CHAMBER)에는 각각 웨이퍼(WAFER)를 이송시키기 위한 로봇암 등 여러 가지의 형태의 웨이퍼 이송장치가 구비되고, 공정챔버(PROCESS CHAMBER)에 구비되어 웨이퍼를 고정하는 척(CHUCK)은 그 내부에 승,하강 작동되는 리프트 핀 어셈블리(LIFT PIN ASS'Y)가 구비된다.
이러한 웨이퍼 척을 갖는 반도체 제조설비가 대한민국 공개특허번호 10-2004-0053465호에 개시되어 있다. 대한민국 공개특허번호 10-2004-0053465호에 개시된 반도체 제조설비를 도 1을 참조하여 설명한다.
공정챔버(100)는 상부 챔버(110)와 하부 챔버(120)로 이루어진다. 상기 상부 챔버(110)의 본체(111)의 측벽에 공정 가스를 균일한 분산을 위해 가스 노즐구(113)가 각각 일정 간격을 두고 형성된다. 상기 상부 챔버(110)의 커버체(115)가 세라믹 재질의 돔 형상의 중앙부를 갖는다.
상기 하부 챔버(120)의 본체(121)의 저면 중앙부에 정전척 캐소드부(123)의 수직 승강을 위한 캐소드 승강부(125)가 수직 관통하여 설치된다. 정전척 캐소드부(123)는 에칭 처리할 웨이퍼(도시 안됨)를 고정시킨다. 상기 정전척 캐소드부(123)가 최상 위치에서 상기 본체(111)의 저면 개구부(117)를 밀봉시킨다. 상기 하부 챔버(120)의 본체(121)의 측벽 및 상기 정전척 캐소드부(123)의 내부에 헬륨(He)과 같은 냉각 매체의 흐름을 위한 통로(127)가 형성된다. 또한, 상기 웨이퍼(도시 안됨)의 수직 승강을 위해 상기 정전척 캐소드부(123)의 정해진 부분에 웨이퍼 승강핀(128)이 각각 일정 간격을 두고 수직 관통하여 설치되고 아울러 상기 하부 챔버(120)의 본체의 내측 저면부에 상기 리프트핀(128)을 수직 승강시키기 위한 리프트핀 구동부(129)가 설치된다. 또한, 상기 상부 챔버(110)의 내부 압력은 상기 본체(111)의 개구부(119)를 밀봉시키도록 설치된, 상기 트로틀밸브를 갖는 폐루프 압력 제어 시스템(도시 안됨)에 의해 제어된다.
설명의 편의상 도시하지 않았으나, 상기 에칭 챔버의 외측에 플라즈마의 발생을 위한 플라즈마 발생 장치가 설치되어 있다.
이와 같이 구성된 종래의 에칭 챔버의 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 상부 챔버(110)의 내부 공간에서 실질적인 에칭 처리가 진행되는 동안에는 상기 정전척 캐소드부(123)가 최상 위치에서 상기 상부 챔버(110)의 본체(111)의 저면 개구부(117)를 밀봉시킨 상태를 계속 유지한다. 상기 정전척 캐소드부(123)의 상부면 표면에 웨이퍼(도시 안됨)가 고정된다.
상기 웨이퍼의 에칭 처리가 완료되고 나면, 상기 캐소드 구동부(125)가 수직 하강함에 따라 상기 정전척 캐소드부(123)도 수직 하강한다. 이때, 상기 정전척 캐소드부(123)는 상기 웨이퍼의 이송을 위해 상기 하부 챔버(120)와 트랜스퍼 챔버(도시 안됨) 사이의 웨이퍼 진출/진입구의 레벨까지 하강한다.
상기 정전척 캐소드부(123)의 하강이 완료되면, 상기 리프트핀 구동부(129)가 수직 상승하고, 상기 리프트핀 구동부(129)의 리프트핀 접촉부(129a)가 상기 리피트핀(128)을 수직 상승시킨다. 따라서, 상기 리프트핀(128)이 상기 웨이퍼를 상기 정전척 캐소드부(123)의 상부면 표면으로부터 일정 거리를 두고 이격시킨다.
이후, 상기 웨이퍼 진출/진입구의 도어가 개방되고 상기 트랜스퍼 챔버의 웨이퍼 이송용 로봇이 상기 웨이퍼 진출/진입구를 거쳐 상기 웨이퍼를 상기 트랜스퍼 챔버로 이송함으로써 상기 웨이퍼가 최종적으로 웨이퍼 카세트(도시 안됨)로 이송된다.
그런 다음, 상기 로봇이 에칭 처리를 위한 또 다른 웨이퍼를 상기 웨이퍼 카세트로부터 상기 웨이퍼 진출/진입구를 거쳐 상기 정전척 캐소드부(123)의 리프트핀(128)에 올려놓고 원래의 위치로 되돌아간 후 상기 웨이퍼 진출/진입구의 도어가 폐쇄된다. 이어서, 상기 리프트핀 접촉부(129a)가 상기 리프트핀 구동부(129)의 하강에 의해 하강하고 상기 리프트핀(128)도 하강한다. 따라서, 상기 웨이퍼가 상기 정전척 캐소드부(123)의 상부면 표면에 고정된다.
이후, 상기 캐소드 구동부(125)가 최상 위치까지 수직 상승함으로써 상기 상부 챔버(110)의 본체(111)의 저면 개구부(117)를 밀봉시킨다. 이러한 상태에서 실질적인 에칭 공정이 진행된다.
이러한 반도체 제조설비는 공정을 진행한 후 일정주기로 크린공정을 진행하여야 한다. 크린공정은 도 2의 흐름도와 같은 절차에 의해 진행된다. 도 2를 참조하면, 101단계에서 드라이 크린주기가 되었는지 검사하여 드라이 크린 주기가 되었으면 102단계로 진행한다. 상기 102단계에서 공정이 완료된 웨이퍼가 정전척 캐소드부(123)로부터 외부로 반송되었는지 검사하여 웨이퍼가 반송되었으면 103단계로 진행한다. 상기 103단계에서 리프트핀 구동부(129)를 구동시켜 웨이퍼를 승강시키는 리프트핀(128)을 상승시킨다. 그리고 104단계에서 캐소드 구동부(125)를 구동시켜 정전척 캐소드부(123)를 상승시키고 105단계로 진행한다. 상기 105단계에서 크린개스를 상부챔버(110)로 공급하여 플라즈마를 형성하여 크린공정을 진행하고 106단계로 진행한다. 상기 106단계에서 드라이 크린공정이 완료되었는지 검사하여 드라이 크린공정이 완료되었으면 107단계로 진행한다. 상기 107단계에서 캐소드 구동부(125)를 구동시켜 정전척 캐소드부(123)를 하강시키고 108단계로 진행한다. 상기 108단계에서 리프트핀 구동부(129)를 구동시켜 웨이퍼를 리프트핀(128)을 하강시킨다. 그런 후 109단계에서 공정을 진행하기 위해 아이들 상태로 진행한다.
상기와 같은 종래의 반도체 제조설비는 드라인 크린 주기가 되었을 때 드라이 크린을 위해 리프트핀을 승강시킨 후 드라이 크린이 종료될 시 리프트핀을 하강하도록 하는 불필요한 동작으로 인해 생산성을 떨어뜨리는 문제가 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 반도체 제조설 비에서 드라이 크린 시 리프트핀을 승,하강시키는 공정을 스킵하여 생산성을 향상시킬 수 있는 다중실린더를 갖는 반도체 제조설비의 드라이 크린방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 제조설비의 다중 리프터를 갖는 반도체 제조설비의 드라이 크린방법은, 드라이 크린주기가 되었을 시 공정완료된 웨이퍼가 정전척으로부터 외부로 반송되었는지 검사하는 단계와, 상기 웨이퍼가 정전척으로부터 반송되었을 시 정전척 캐소드부를 상승시키는 단계와, 상기 정전척 캐소드부를 상승시킨 상태에서 그 상부로 크린개스를 공급해서 플라즈마를 형성하여 드라이 크린공정을 진행하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
상기 드라이 크린공정이 완료될 시 상기 정전척 캐소드부를 하강시키는 단계를 더 포함함을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 다른 실시 양태에 따른 다중 리프터를 갖는 반도체 제조설비의 드라이 크린방법은, 드라이 크린주기가 되었을 시 공정완료된 웨이퍼가 정전척으로부터 외부로 반송되었는지 검사하는 단계와, 상기 웨이퍼가 정전척으로부터 반송되었을 시 웨이퍼를 상승시키는 리프트핀 구동부의 구동을 스킵하고 정전척 캐소드부를 상승시키는 단계와, 상기 정전척 캐소드부를 상승시킨 플라즈마를 형성하여 드라이 크린공정을 진행하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
상기 드라이 크린공정이 완료될 시 웨이퍼를 하강시키는 리프트핀 구동부의 구동을 스킵하고 상기 정전척 캐소드부를 하강시키는 단계를 더 포함함을 특징으로 한다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 제조설비의 구조도로서,
공정챔버(100)는 상부 챔버(110)와 하부 챔버(120)로 이루어진다. 상기 상부 챔버(110)의 본체(111)의 측벽에 공정 가스를 균일한 분산을 위해 가스 노즐구(113)가 각각 일정 간격을 두고 형성된다. 상기 상부 챔버(110)의 커버체(115)가 세라믹 재질의 돔 형상의 중앙부를 갖는다.
상기 하부 챔버(120)의 본체(121)의 저면 중앙부에 정전척 캐소드부(123)의 수직 승강을 위한 캐소드 승강부(125)가 수직 관통하여 설치된다. 정전척 캐소드부(123)는 에칭 처리할 웨이퍼(도시 안됨)를 고정시킨다. 상기 정전척 캐소드부(123)가 최상 위치에서 상기 본체(111)의 저면 개구부(117)를 밀봉시킨다. 상기 하부 챔버(120)의 본체(121)의 측벽 및 상기 정전척 캐소드부(123)의 내부에 헬륨(He)과 같은 냉각 매체의 흐름을 위한 통로(127)가 형성된다. 또한, 상기 웨이퍼(도시 안됨)의 수직 승강을 위해 상기 정전척 캐소드부(123)의 정해진 부분에 웨이퍼 리프트핀(128)이 각각 일정 간격을 두고 수직 관통하여 설치되고 아울러 상기 하부 챔버(120)의 본체의 내측 저면부에 상기 리프트핀(128)을 수직 승강시키기 위한 리프트핀 구동부(129)가 설치된다. 또한, 상기 상부 챔버(110)의 내부 압력은 상기 본체(111)의 개구부(119)를 밀봉시키도록 설치된, 상기 트로틀밸브를 갖는 폐루프 압력 제어 시스템(도시 안됨)에 의해 제어된다.
그리고 콘트롤러(130)는 드라이크린 주기가 도달될 시 웨이퍼를 상승시키기 위한 리프트핀을 상승시키지 않고 정전척 캐소드부(123)만을 상승시키도록 제어한다.
이와 같이 구성된 종래의 에칭 챔버의 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 상부 챔버(110)의 내부 공간에서 실질적인 에칭 처리가 진행되는 동안에는 상기 정전척 캐소드부(123)가 최상 위치에서 상기 상부 챔버(110)의 본체(111)의 저면 개구부(117)를 밀봉시킨 상태를 계속 유지한다. 상기 정전척 캐소드부(123)의 상부면 표면에 웨이퍼(도시 안됨)가 고정된다.
상기 웨이퍼의 에칭 처리가 완료되고 나면, 상기 캐소드 구동부(125)가 수직 하강함에 따라 상기 정전척 캐소드부(123)도 수직 하강한다. 이때, 상기 정전척 캐소드부(123)는 상기 웨이퍼의 이송을 위해 상기 하부 챔버(120)와 트랜스퍼 챔버(도시 안됨) 사이의 웨이퍼 진출/진입구의 레벨까지 하강한다.
상기 정전척 캐소드부(123)의 하강이 완료되면, 상기 리프트핀 구동부(129)가 수직 상승하고, 상기 리프트핀 구동부(129)의 리프트핀 접촉부(129a)가 상기 리피트핀(128)을 수직 상승시킨다. 따라서, 상기 리프트핀(128)이 상기 웨이퍼를 상기 정전척 캐소드부(123)의 상부면 표면으로부터 일정 거리를 두고 이격시킨다.
이후, 상기 웨이퍼 진출/진입구의 도어가 개방되고 상기 트랜스퍼 챔버의 웨이퍼 이송용 로봇이 상기 웨이퍼 진출/진입구를 거쳐 상기 웨이퍼를 상기 트랜스퍼 챔버로 이송함으로써 상기 웨이퍼가 최종적으로 웨이퍼 카세트(도시 안됨)로 이송된다.
그런 다음, 상기 로봇이 에칭 처리를 위한 또 다른 웨이퍼를 상기 웨이퍼 카세트로부터 상기 웨이퍼 진출/진입구를 거쳐 상기 정전척 캐소드부(123)의 리프트핀(128)에 올려놓고 원래의 위치로 되돌아간 후 상기 웨이퍼 진출/진입구의 도어가 폐쇄된다. 이어서, 상기 리프트핀 접촉부(129a)가 상기 리프트핀 구동부(129)의 하강에 의해 하강하고 상기 리프트핀(128)도 하강한다. 따라서, 상기 웨이퍼가 상기 정전척 캐소드부(123)의 상부면 표면에 고정된다.
이후, 상기 캐소드 구동부(125)가 최상 위치까지 수직 상승함으로써 상기 상부 챔버(110)의 본체(111)의 저면 개구부(117)를 밀봉시킨다. 이러한 상태에서 실질적인 에칭 공정이 진행된다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 드라이크린 시 리프트 구동제어 흐름도이다.
도 2 및 도 3을 참조하여 드라이 크린 시 정전척 캐소드부(123)만을 구동하여 드라이 크린하는 동작을 상세히 설명한다.
먼저 201단계에서 콘트롤러(130)는 드라이 크린주기가 되었는지 검사하여 드라이크린 주기가 되었으면 202단계로 진행한다. 상기 202단계에서 콘트롤러(130)는 공정완료된 웨이퍼가 정전척으로부터 반송되었는지 검사하여 웨이퍼가 정전척으로부터 반송되었으면 203단계로 진행한다. 상기 203단계에서 콘트롤러(130)는 정전척 구동부(125)를 구동시켜 정전척 캐소드부(123)를 상승시키고 204단계로 진행한다. 상기 204단계에서 크린개스를 상부챔버(110)로 공급하여 플라즈마를 형성하여 크린공정을 진행하고 205단계로 진행한다. 상기 205단계에서 드라이 크린공정이 완료되었는지 검사하여 드라이 크린공정이 완료되었으면 206단계로 진행한다. 상기 206단계에서 캐소드 구동부(125)를 구동시켜 정전척 캐소드부(123)를 하강시키고 207단계로 진행한다. 상기 207단계에서 공정을 진행하기 위해 아이들 상태로 진행한다.
이와 같이 본 발명의 특정한 실시 예가 설명되었지만 이는 다른 형태로 변경하는 등의 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다. 이렇게 변형된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 첨부된 청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 드라이 크린 시 웨이퍼를 상승시키는 리프트 핀을 상승시키지 않고 스킵하고 정전척 캐소드부만을 상승시켜 드라이 크린을 진행하므로, 리프트핀을 상승 및 하강하는 공정을 스킵하여 리프트 실린더의 가동수명을 연장할 수 있고 생산원가를 절감할 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

  1. 다중 리프터를 갖는 반도체 제조설비의 드라이 크린방법에 있어서,
    드라이 크린주기가 되었을 시 공정완료된 웨이퍼가 정전척으로부터 외부로 반송되었는지 검사하는 단계와,
    상기 웨이퍼가 정전척으로부터 반송되었을 시 정전척 캐소드부를 상승시키는 단계와,
    상기 정전척 캐소드부를 상승시킨 상태에서 그 상부로 크린개스를 공급해서 플라즈마를 형성하여 드라이 크린공정을 진행하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 다중 리프터를 갖는 반도체 제조설비의 드라이 크린방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 드라이 크린공정이 완료될 시 상기 정전척 캐소드부를 하강시키는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 다중 리프터를 갖는 반도체 제조설비의 드라이 크린방법.
  3. 다중 리프터를 갖는 반도체 제조설비의 드라이 크린방법에 있어서,
    드라이 크린주기가 되었을 시 공정완료된 웨이퍼가 정전척으로부터 외부로 반송되었는지 검사하는 단계와,
    상기 웨이퍼가 정전척으로부터 반송되었을 시 웨이퍼를 상승시키는 리프트핀 구동부의 구동을 스킵하고 정전척 캐소드부를 상승시키는 단계와,
    상기 정전척 캐소드부를 상승시킨 플라즈마를 형성하여 드라이 크린공정을 진행하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 다중 리프터를 갖는 반도체 제조설비의 드라이 크린방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 드라이 크린공정이 완료될 시 웨이퍼를 하강시키는 리프트핀 구동부의 구동을 스킵하고 상기 정전척 캐소드부를 하강시키는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 다중 리프터를 갖는 반도체 제조설비의 드라이 크린방법.
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