KR100893880B1 - 로드 락 포트를 포함하는 반도체 제조 장비 및 이를이용하는 반도체 제조 방법 - Google Patents

로드 락 포트를 포함하는 반도체 제조 장비 및 이를이용하는 반도체 제조 방법 Download PDF

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Abstract

개시된 반도체 제조 장비는 로드 락 포트, 로드 락 챔버 및 공정 챔버를 포함한다. 상기 로드 락 포트는 슬롯부, 그립 홀더들 및 구동부를 포함한다. 상기 슬롯부는 웨이퍼를 수용하는 복수개의 슬롯을 가지고 상기 웨이퍼를 수용한다. 상기 그립 홀더들은 상기 웨이퍼의 주변부에 복수개 배치되고 상기 웨이퍼를 가이드 정렬시킬 때 상기 웨이퍼의 측면과 접한다. 상기 구동부는 상기 그립 홀더들과 연결되고 상기 그립 홀더들을 상기 웨이퍼의 중심 방향으로 집중시켜 상기 웨이퍼를 가이드 정렬시킨다. 상기 로드 락 챔버는 상기 로드 락 포트들에 연결되고, 상기 로드 락 포트로부터 상기 가이드 정렬된 웨이퍼를 전달받는다. 상기 공정 챔버는 상기 로드 락 챔버에 연결되고, 상기 로드 락 챔버로부터 전달된 상기 웨이퍼의 개별적인 공정이 이루어진다.

Description

로드 락 포트를 포함하는 반도체 제조 장비 및 이를 이용하는 반도체 제조 방법{APPARATUS FOR FABRICATING SEMICONDUCTOR DEVICE HAVING A LOAD LOCK PORT AND METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR USING THE SAME}
본 발명은 로드 락 포트를 포함하는 반도체 제조 장비 및 이를 이용하는 반도체 제조 방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 웨이퍼를 사용하여 반도체 소자를 제조할 때 이용되는 로드 락 포트를 포함하는 반도체 제조 장비 및 이를 이용하는 반도체 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조 설비에서 웨이퍼는 복수개가 카세트에 적층되어 공정과 공정간 또는 설비와 설비 간을 이동하게 된다.
한편 최근의 반도체 분야에서는 패턴의 고집적화와 고밀도화의 추세가 가속화되면서 아무리 미세한 입자의 파티클일지라도 제조 수율에 치명적인 영향을 미칠 수가 있다.
따라서 카세트에서의 웨이퍼는 외부에 노출되어 있는 상태이므로 이동 중에는 외부로부터의 각종 미세 이물질 유입을 방지하고자 별도의 웨이퍼 이송 용기인 후프(FOUP,Front Open Unified Pod)에 의해 이송되고 있다.
이때에 설비 프론트 엔드 모듈(EFEM, Equipment Front End Module) 내에서 후프를 이송하게 된다. 이에 의해 이송된 웨이퍼는 대기중 로봇이 후프에서 꺼낸 후 상기 설비 프론트 엔드 모듈 내에서 별도의 정렬 부재에 의해 웨이퍼 정렬 과정을 거쳐 로드 락 포트(load lock port)에 반송하게 된다.
웨이퍼를 정렬한 후에, 로드 락 포트에 반입하고 로드 락 포트가 상기 웨이퍼를 로드 락 챔버로 이송하는 단계에서는 상기 웨이퍼의 정렬에 많은 시간이 걸린다. 특히 웨이퍼 얼라인 장치가 하나만 있는 경우, 웨이퍼의 얼라인에 의해 전체 공정 속도가 종속되어 전체적인 공정시간이 길어지게 된다.
이 경우에 웨이퍼 정렬부를 독립적으로 사용하게 됨으로서 웨이퍼 정렬부에서 소비하는 시간으로 인해 반송 시간이 현격히 늘게 되어 상기 설비 프론트 엔드 모듈 내에서의 제조 공정에 문제가 생기게 된다.
본 발명의 목적은 웨이퍼 정렬과 로드 락 포드 내의 반송 공정 시간을 줄일 수 있는 로드 락 포트를 포함하는 반도체 제조 장비를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 로드 락 포트를 이용한 반도체 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 다른 반도체 제조 장비는 로드 락 포트, 로드 락 챔버 및 공정 챔버를 포함한다. 상기 로드 락 포트는 슬롯 부, 그립 홀더들 및 구동부를 포함한다. 상기 슬롯부는 웨이퍼를 수용하는 복수개의 슬롯을 가지고 상기 웨이퍼를 수용한다. 상기 그립 홀더들은 상기 웨이퍼의 주변부에 복수개 배치되고, 상기 웨이퍼를 가이드 정렬시킬 때 상기 웨이퍼의 측면과 접한다. 상기 구동부는 상기 그립 홀더들과 연결되고 상기 그립 홀더들을 상기 웨이퍼의 중심 방향으로 집중시켜 상기 웨이퍼를 가이드 정렬시킨다. 상기 로드 락 챔버는 상기 로드 락 포트들에 연결되고, 상기 로드 락 포트로부터 상기 가이드 정렬된 웨이퍼를 전달받는다. 상기 공정 챔버는 상기 로드 락 챔버에 연결되고, 상기 로드 락 챔버로부터 전달된 상기 웨이퍼의 개별적인 공정이 이루어진다.
바람직하게, 상기 로드 락 포트의 구동부는 회전판, 커넥팅 로드 및 가이드 부재를 포함할 수 있다. 상기 커넥팅 로드는 상기 회전판과 상기 그립 홀더를 연결하여 상기 회전판이 회전됨에 따라 상기 그립 홀더를 중심 방향으로 집중한다. 상기 가이드 부재는 상기 그립 홀더의 이동 방향을 가이드 한다.
또한, 상기 각각의 그립 홀더들은 측면에 상기 웨이퍼의 에지부분을 수용할 수 있는 복수개의 홈들을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 제조 방법에서는 웨이퍼가 로드 락 포트 내로 반입된다. 또한, 상기 웨이퍼의 주변부에 위치한 정렬 부재들을 상기 웨이퍼의 중심 방향으로 당겨 상기 웨이퍼를 가이드 정렬한다. 또한, 상기 로드 락 포트로부터 상기 로드 락 챔버 내로 상기 웨이퍼가 전달된다. 또한, 상기 로드 락 챔버 내의 웨이퍼를 각각의 공정 챔버들로 이송하여 개별적인 공정이 이루어진다.
바람직하게, 상기 웨이퍼의 주변부에 위치한 정렬 부재들을 상기 웨이퍼의 중심 방향으로 당겨 상기 웨이퍼를 가이드 정렬함에 있어서, 커넥팅 로드를 통하여 상기 정렬 부재들과 연결된 회전판을 회전시켜 상기 정렬 부재들을 중심 방향으로 집중할 수 있다.
따라서 본 발명에 의하면, 기존의 설비 프론트 엔드 모듈(EFEM, Equipment Front End Module) 내부에 설치되어 운용되고 있는 대기중 정렬부를 제거하고 각각의 로드 락 포트에서 동시에 웨이퍼를 정렬하고 별도 시스템을 위한 공간을 줄일 수 있게 된다. 또한, 단순히 가이드 얼라인만 필요한 웨이퍼의 경우에, 불필요한 웨이퍼 정렬과정을 생략함으로써 시간을 더욱 단축할 수 있게 된다.
상기 웨이퍼의 정렬을 로드 락 포트 내에서 해결하는 과정으로 변함에 따라 설비 프론트 엔드 모듈에서 정렬로 인해 소비되는 시간을 절약할 수 있고, 내부의 공정 경로를 효과적으로 단축 할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조 부호를 유사한 구성 요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 방비의 개략적인 구성도이 다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 장비는 로드 락 포트(10), 로드 락 챔버(20) 및 공정 챔버(31, 32, 33)를 포함한다. 상기 로드 락 포트(10)는 반송된 웨이퍼를 내부에서 정렬한다. 상기 로드 락 챔버(20)는 상기 로드 락 포트들에 연결되어, 상기 로드 락 포트들에 대해 개폐가능하다. 상기 공정 챔버(31, 32, 33)는 상기 로드 락 챔버에 연결되어 상기 로드 락 챔버에 대해 개폐가능하다.
도 2는 도 1의 반도체 제조 장비의 로드 락 포트를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로드 락 포트(100)는 용기부(120), 커버부(110) 및 내부 정렬부를 포함한다. 상기 용기부(120) 및 커버부(110)가 상기 로드 락 포트를 밀폐하고, 상기 내부 정렬부가 상기 로드 락 포트(100) 내로 전달된 웨이퍼를 정렬한다.
상기 내부 정렬부는 슬롯부(310), 그립 홀더(210) 및 구동부를 포함한다. 상기 슬롯부(310)는 웨이퍼를 수용하는 복수개의 슬롯을 포함한다. 상기 복수개의 슬롯에 복수개의 웨이퍼가 각각 수용되게 된다. 예를 들어, 상기 슬롯부(310)는 보통 마주보며 2개로 구성되어 상기 복수개의 웨이퍼를 수용할 수 있다.
상기 그립 홀더(210)는 상기 웨이퍼의 주변부에 복수개 배치된다. 상기 그립 홀더(210)는 상기 웨이퍼의 가이드 정렬을 효과적으로 하기 위하여 대칭적으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 그립 홀더(210)는 3개가 상기 웨이퍼의 주변부에 각각 정삼각형의 한 꼭짓점을 이루며 배치될 수 있고, 또는 상기 그림 홀더(210) 4개가 상기 웨이퍼의 주변부에 각각 정사각형의 한 꼭짓점을 이루며 배치될 수 있다.
상기 구동부는 상기 그립 홀더들을 상기 웨이퍼의 중심 방향으로 집중시켜 상기 웨이퍼를 가이드 정렬한다. 상기 구동부는 여러 가지 방법으로 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 로드 락 포트의 구동부는 회전판(420), 커넥팅 로드(410) 및 가이드 부재(450)를 포함한다. 또한, 상기 구동부는 밀폐상태를 유지하면서 상기 회전판(420)을 회전시키는 동력을 전달하는 동력전달부(440)를 더 포함할 수 있다.
도 3은 도 2의 로드 락 포트의 내부를 나타내는 개략적인 구성도이다
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 로드 락 포트(100)는 슬롯부(310), 그립 홀더(210) 및 구동부를 포함한다. 상기 구동부는 회전판(420), 커넥팅 로드(410) 및 가이드 부재(450)를 포함한다. 또한, 상기 회전판을 회전시키는 동력을 전달하는 동력전달부(440)를 더 포함할 수 있다.
상기 회전판(420)은 상기 그립 홀더(210)들을 상기 웨이퍼의 중심방향으로 집중시키거나 또는 상기 웨이퍼가 로드 락 포트(100) 내로 전달되기 위한 공간을 확보하기 위하여 외곽으로 상기 그립 홀더(210)들을 분산시키는 역할을 한다. 상기 회전판(420)의 각 부분에는 상기 커넥팅 로드(410)가 연결되어 있고 상기 커넥팅 로드(410)는 각각의 그립 홀더(210)와 연결되어 있다.
상기 커넥팅 로드(410)는 가동범위를 더 넓히기 위하여 상기 회전판(420)의 상부 및 하부에 교대로 연결될 수 있다. 상기 커넥팅 로드(410)는 상기 회전판(420)이 회전하는 경우에 상기 회전판(420)과 오버랩 되는 부분이 증가하기 때문에, 가동범위를 충분히 확보할 필요가 있다. 따라서 가동 범위가 중복되지 않도록 인접하는 커넥팅 로드(410)간에는 하나는 상기 회전판(420)의 상면에, 다른 하나는 상기 회전판(420)의 하면에 연결되도록 구성한다.
상기 회전판(420)과 상기 커넥팅 로드(410)가 연결되는 부분에는 상기 커넥팅 로드(410)가 상기 회전판(420)에 대하여 자유롭게 회전할 수 있도록 결합한다. 따라서 상기 회전판(420)이 일정 방향으로 회전할 때에, 상기 회전판(420)은 상기 커넥팅 로드(410)를 당기게 된다. 또한 상기 회전판(420)이 상기 커넥팅 로드(410)가 당겨진 상태에서 상기 커넥팅 로드(410)를 당기면서 회전했던 방향과 반대방향으로 회전하는 경우 다시 상기 커넥팅 로드(410)를 밀게 된다.
따라서 상기 회전판(420)의 회전운동으로 상기 커넥팅 로드(410)의 전후 운동을 제어할 수 있게 된다. 상기 커넥팅 로드(410)가 상기 웨이퍼의 중심 방향으로 전후 운동을 할 때에 상기 커넥팅 로드(410)의 말단에는 그립 홀더(210)가 연결되어 있기 때문에 상기 그립 홀더(210)는 상기 커넥팅 로드(410)의 전후 운동에 따라 상기 웨이퍼의 중심 방향으로 전후 운동을 하게 된다.
상기 가이드 부재(450)는 상기 그립 홀더(210)가 상기 웨이퍼의 중심 방향으로 전후 운동 할 때에 상기 그립 홀더(210)가 일정한 경로로 이동하도록 가이드 한다. 예를 들어, 상기 가이드 부재(450)는 상기 웨이퍼의 중심방향을 향하는 홈으로 구성될 수 있다.
도 4a 및 4b는 도 2의 로드 락 포트가 가이드 정렬하는 과정을 나타내는 개략적인 도면이다.
도 4a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로드 락 포트(100)의 내부에는 회전판(420), 커넥팅 로드(410), 그립 홀더(210) 및 슬롯부(310)가 배치된다.
상기 회전판(420)은 상기 그립 홀더(210)들과 커넥팅 로드(410)로 연결되어 있다. 도 4a에서는 상기 회전판(420)과 커넥팅 로드(410)들을 통하여 연결된 상기 그립 홀더(210)들이 상기 회전판(420)으로부터 가장 멀리 떨어져 있는 상태가 도시되어 있다. 이와 같이 상기 회전판(420)으로부터 상기 그립 홀더(210)들이 가장 멀리 떨어져 있는 상태를 릴리즈 상태라고 한다면, 상기 릴리즈 상태에서 상기 슬롯부(310)에 웨이퍼(500)가 전달된다. 상기 웨이퍼(500)는 상기 슬롯부(310)의 복수개의 슬롯들에 복수개가 동시에 수용될 수 있다. 상기 릴리즈 상태에서 상기 복수개의 웨이퍼들(500)을 위한 공간을 충분히 확보한 후에 상기 웨이퍼들(500)이 상기 슬롯부(310)에 수용되게 된다.
도 4b를 참조하면, 상기 회전판(420)이 회전 운동을 완료한 상태이며, 이러한 상태를 스퀴즈 상태라 할 수 있다. 상기 회전판(420)의 회전 방향은 시계 방향 또는 반 시계 방향으로 자유롭게 회전할 수 있다. 상기 회전판(420)이 예를 들어, 시계 방향으로 회전하는 경우에 상기 커넥팅 로드(410)는 상기 회전판(410)의 중심 방향으로 그립 홀더(210)들을 당기게 된다. 상기 커넥팅 로드(410)에 연결되어 있던 상기 그립 홀더(210)들은 상기 웨이퍼(500)의 가장자리에 각각 접촉하게 된다. 상기 그립 홀더(210)들이 상기 웨이퍼(500)의 가장자리에 각각 접촉하면서, 상기 웨이퍼(500)들이 중심에서 어긋나 있거나, 흐트러져있는 경우에 상기 웨이퍼(500)를 상기 회전판(510)을 기준으로 중심부에 모두 가이드 정렬하게 된다.
도 5는 도 3의 정렬을 마친 웨이퍼를 수용하고 있는 로드 락 포트의 내부를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 5를 참조하면, 상기 스퀴즈 상태에서 상기 웨이퍼(500)들이 가이드 정렬된 상태를 나타내고 있다. 상기 슬롯부(310)들이 상기 웨이퍼(500)를 수용하고 있으며, 상기 그립 홀더(210)들이 상기 웨이퍼(500)의 가장자리에 각각 접촉하고 있는 상태이다. 상기 그립 홀더(210)들은 측면에 상기 웨이퍼(500)의 에지 부분을 수용할 수 있는 복수개의 홈을 포함할 수 있다.
따라서 본 발명에 의하면, 기존의 설비 프론트 엔드 모듈(EFEM, Equipment Front End Module) 내부에 설치되어 운용되고 있는 대기중 정렬부를 제거할 수 있다. 웨이퍼를 정렬 후 로드 락 포트에 전달하는 기존의 공정에서 각각의 로드 락 포트에서 진공 상태를 만듦과 동시에 웨이퍼를 정렬하여 별도 시스템을 위한 공간을 줄일 수 있게 되고, 공정에 걸리는 시간 또한 크게 단축시킬 수 있다.
또한, 각각의 로드 락 포트 내에 모두 얼라인 장치를 설치할 수 있으므로, 웨이퍼의 정렬부가 복수개 설치되어 동시에 작동하는 것과 같은 효과를 같게 된다. 또한, 로드 락 포트 별로 단순히 가이드 정렬만 하는 로드 락 포트, 웨이퍼의 각도 및 중심 모두를 얼라인 하는 세부 정렬용 로드 락 포트를 구분하여 배치시켜 웨이퍼의 정렬을 선택적으로 실시할 수도 있다.
또한, 단순히 가이드 얼라인만 필요한 웨이퍼의 경우에는 센서를 통하여 웨이퍼의 정렬 상태를 감지하고 상기 웨이퍼를 안착시켜 회전시키는 등의 불필요한 웨이퍼 정렬과정을 생략함으로써 공정 및 시간을 더욱 단축할 수 있게 된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 방비의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1의 반도체 제조 장비의 로드 락 포트를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 3은 도 2의 로드 락 포트의 내부를 나타내는 개략적인 구성도이다
도 4a 및 4b는 도 2의 로드 락 포트가 가이드 정렬하는 과정을 나타내는 개략적인 도면이다.
도 5는 도 3의 정렬을 마친 웨이퍼를 수용하고 있는 로드 락 포트의 내부를 나타내는 개략적인 구성도이다.

Claims (5)

  1. 웨이퍼를 수용하는 복수개의 슬롯을 가지고 상기 웨이퍼를 수용하는 슬롯부, 상기 웨이퍼의 주변부에 복수개 배치되고 상기 웨이퍼를 가이드 정렬시킬 때 상기 웨이퍼의 측면과 접하는 그립 홀더들 및 상기 그립 홀더들과 연결되고 상기 그립 홀더들을 상기 웨이퍼의 중심 방향으로 집중시켜 상기 웨이퍼를 가이드 정렬시키는 구동부를 포함하는 로드 락 포트;
    상기 로드 락 포트들에 연결되고, 상기 로드 락 포트로부터 상기 가이드 정렬된 웨이퍼를 전달받는 로드 락 챔버; 및
    상기 로드 락 챔버에 연결되고, 상기 로드 락 챔버로부터 전달된 상기 웨이퍼의 개별적인 공정이 이루어지는 공정 챔버를 포함하는 반도체 제조 장비.
  2. 제1항에 있어서, 상기 로드 락 포트의 구동부는 회전판, 상기 회전판과 상기 그립 홀더를 연결하여 상기 회전판이 회전됨에 따라 상기 그립 홀더를 중심 방향으로 집중하는 커넥팅 로드 및 상기 그립 홀더의 이동 방향을 가이드 하는 가이드 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장비.
  3. 제1항에 있어서, 상기 각각의 그립 홀더들은 측면에 상기 웨이퍼의 에지부분을 수용할 수 있는 복수개의 홈들을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장비.
  4. 웨이퍼를 로드 락 포트 내의 슬롯부에 삽입하는 단계;
    상기 웨이퍼의 주변부에 위치한 그립 홀더들을 상기 웨이퍼의 중심 방향으로 당겨 상기 웨이퍼를 가이드 정렬하는 단계;
    상기 로드 락 포트로부터 상기 로드 락 챔버 내로 상기 웨이퍼가 전달되는 단계;
    상기 로드 락 챔버 내의 웨이퍼를 각각의 공정 챔버들로 이송하여 개별적인 공정이 이루어지는 단계를 포함하는 반도체 제조 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 웨이퍼의 주변부에 위치한 그립 홀더들을 상기 웨이퍼의 중심 방향으로 당겨 상기 웨이퍼를 가이드 정렬하는 단계는
    커넥팅 로드를 통하여 상기 정렬 부재들과 연결된 회전판을 회전시켜 상기 그립 홀더들을 중심 방향으로 집중하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 방법.
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