KR100899078B1 - 램리서치 티시피/레인보우 장치의 정전 척 디척킹 장치 - Google Patents

램리서치 티시피/레인보우 장치의 정전 척 디척킹 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 장비인 LAM Research社 TCP/Rainbow Series 장치의 정전 척(Electro Static Chuck:정전기의 힘을 사용해 기판을 하부 전극에 고정해 주는 핵심부품)에 붙어있는 웨이퍼(Wafer)를 완전하게 디척킹(Dechucking:정전 척 등의 기판고정 장치에 정전기력 등에 의해 고정되어 있던 기판을 정전 척으로부터 떼어내는 행위) 시키는 디척킹 장치(Dechucking Kit)에 관한 것이다.
종래의 장치에는 웨이퍼(Wafer)를 디척킹(Dechucking) 시키기 위한 별도의 장치가 없어 공정(Process)이 종료된 웨이퍼(Wafer)가 처리실(Chamber)에서 반출될 때 디척킹(Dechucking)이 완전하게 되지 않았을 경우 정전 척(E.S.C)과 웨이퍼(Wafer) 사이에 잔류 정전기력이 남아있어 웨이퍼(Wafer)가 정전 척(E.S.C)에 달라붙게 되는 현상이 발생되어 지지대(Lifter) 상승 시 그 힘에 의해 웨이퍼(Wafer)가 깨지거나 위로 튀어 올라 위치가 이탈되는 현상이 발생되었다. 이로 인해 반도체 생산 작업의 생산성 저하 및 장치 가동률 저하를 가져오는 문제점이 있었다.
이를 위하여 본 발명은 처리실(Chamber)에서 공정진행(Process)이 완료되면 정전 척(E.S.C)에 남아있던 잔류 정전기력을 디척킹 장치(Dechucking Kit)를 사용하여 접지를 통해 완전히 제거 시켜줌으로써 완전한 디척킹(Dechucking)을 구현할 수 있게 된다.
이로 인해 정전 척(E.S.C)에 붙어있던 웨이퍼(Wafer)는 정전 척(E.S.C)에서 완전히 떨어지게 되고 디척킹(Dechcuking) 불량으로 지지대(Lifter) 상승 시 발생되던 문제점(웨이퍼 깨짐 및 튀어 오름에 위한 위치 이탈)들을 완벽하게 해결될 수 있게 된다.
따라서 본 발명은 LAM Research社 TCP/Rainbow Series 장치를 사용하는 반도체 공정의 생산성 및 가동률을 향상시키는 효과뿐만 아니라, 순수 국내기술을 이용한 국산화로 이루어지기 때문에 국내 반도체 산업 기술 향상에도 커다란 효과가 있다.
정전 척(E.S.C), 디척킹(Dechucking), 정전기력, 웨이퍼(Wafer), 처리실(Chamber), 디척킹 장치(Dechucking Kit), 지지대(Lifter)

Description

램리서치 티시피/레인보우 장치의 정전 척 디척킹 장치{Lam Research TCP/Rainbow Series Electro Static chuck dechucking Kit}
본 발명은 반도체 장비인 LAM Research社 TCP/Rainbow Series 장치의 정전 척(Electro Static Chuck:정전기의 힘을 사용해 기판을 하부 전극에 고정해 주는 핵심 부품)에 붙어있는 웨이퍼(Wafer)를 완전하게 디척킹(Dechucking:정전 척 등의 기판고정 장치에 정전기력 등에 의해 고정되어 있던 기판을 정전 척으로부터 떼어내는 행위) 시키는 디척킹 장치(Dechucking Kit)에 관한 것이다.
일반적으로 Lam Research社 TCP/Rainbow Series 장치의 공정(Process) 진행순서를 살펴보면 다음과 같다. 먼저 [도 1] 에서와 같이 로드 카세트(Load Cassette)(1)에 들어있는 웨이퍼(Wafer)를 대기 반송 로봇(Robot)(2)이 입구 대기실(Entrance LoadLock, 이하 "ELL")로 옮기면 ELL 로봇(Robot)(3)이 웨이퍼(Wafer)를 처리실(Chamber)안으로 가지고 들어간다. 이때 처리실 안의 모습은 [도 2] 의 (가)와 같다.
이후 [도 2] (나)에서와 같이 웨이퍼(Wafter) 지지대(Lifer)(6)가 상승하여 ELL 로봇 암(Robot Arm)(7) 위에 놓여있는 웨이퍼(Wafer)(8)가 위로 들어 올려지고 [도 2] (다)와 같이 ELL 로봇 암(Robot Arm)(7)이 처리실(Chamber)에서 빠져 나가게 된다. 이후 [도 2] (라)와 같이 웨이퍼(Wafer) 지지대(Lifter)(6)는 하강하여 웨이퍼(Wafer)(8)를 정전 척(9) 위에 올려놓게 된다.
이렇게 정전 척(9) 위에 놓인 웨이퍼(Wafer)는 공정(Process) 진행이 시작되면 [도 3] 에서와 같이 시스템에서 공급된 DC24V가 고전압 발생기(High Voltage Module, 이하 "H.V.M")(10)에 전달되어 H.V.M은 정전 척(9)에 DC760V를 가하게 되고, 정전 척(9)과 웨이퍼(Wafer) 사이에는 강한 정전기력이 발생되어 웨이퍼(Wafer)가 정전 척(9)에 단단히 붙게 된다.
공정(Process) 진행이 완료되면 시스템에서 공급되던 DC24V는 차단되고 이로 인해 정전 척(9)에 공급되던 H.V.M(10)의 DC760V도 차단되어 0V가 되게 된다. 정전 척(9)에 가해지던 전압이 사라지면 정전 척(9)에 작용하던 정전기력이 사라져 웨이퍼(Wafer)는 더 이상 정전 척(9)에 붙어있지 않게 되고 반출을 위하여 [도 4] 의 (가)와 같이 웨이퍼(Wafer) 지지대(Lifter)(12)가 상승하여 웨이퍼(Wafer)는 위로 들어 올려진다.
이후 [도 4] (나)와 같이 출구 대기실(Exit LoadLock, 이하 "XLL") 로봇 암(Robot Arm)(11)이 처리실(Chamber)로 들어오고 [도 4] (다)와 같이 웨이퍼(Wafer) 지지대(Lifter)(12)가 하강하여 웨이퍼(Wafer)는 XLL 로봇 암(Robot Arm)(11) 위에 놓여진다. XLL 로봇 암(Robot Arm)(11)은 [도 4] 의 (라)와 같이 처리실(Chamber)에서 빠져 나간 후 [도 1] 에서와 같이 XLL 로봇 암(Robot Arm)(4)에 의해 원 로드 카세트(Unload Cassette)(5)로 반출되어 공정(Process) 진행을 모두 마치게 된다.
그러나 위에서 설명한 공정(Process) 진행 순서 중 처리실(Chamber)에서의 진행과정을 살펴보면 [도 3] 에서와 같이 공정(Process) 진행과 함께 H.V.M(10)에 의해서 가해진 DC760V가 정전 척(9)에 정전기력을 발생시켜 웨이퍼(Wafer)(8)를 정전 척(9)에 붙게 만들고 공정(Process) 진행이 완료 될 때 까지 그 상태를 유지하며 H.V.M(10)에서 가해지던 DC760V가 차단되면 이론상 정전 척(9)에 작용하던 정전기력이 완전히 사라져 웨이퍼(Wafer)가 정전 척(9)에서 완전히 떨어져야 하지만 일부 정전기력들이 정전 척(9)과 웨이퍼(Wafer)(8) 사이에 잔류하여 웨이퍼(Wafer)가 정전 척(9)에 달라 붙어 있는 현상이 발생 된다. 이로 인해 처리실(Chamber)에서 공정(Process) 진행을 마치고 웨이퍼(Wafer)의 반출을 위하여 [도 4] 의 (가)와 같이 웨이퍼(Wafer) 지지대(Lifter)(12)가 상승하게 되면 [도 5] (가)에서와 같이 잔류 정전기력의 힘과 지지대(Lifter)의 반대되는 힘에 의해 웨이퍼(Wafer)가 깨지거나, [도 5] 의 (나)와 같이 웨이퍼(Wafer)가 깨지지는 않지만 위로 튀어 올라 위치가 틀어지는 현상이 발생되어 웨이퍼(Wafer)는 정상적인 자기 위치를 벗어나 XLL 로봇 암(Robot Arm) 진입 시 웨이퍼(Wafer)와 로봇 암(Robot Arm)이 서로 충돌하여 웨이퍼(Wafer) 깨짐, 웨이퍼(Wafer) 칩(Chip) 스크래치(Scratch) 발생은 물론 로봇(Robot) 에러(Error)들을 유발시켜 생산 활동 및 장치사용을 어렵게 하는 문제점이 발생하게 된다.
본 발명은 정전 척(Electro Static Chuck:정전기의 힘을 사용해 기판을 하부 전극에 고정해 주는 핵심 부품)을 사용하는 Lam Research社 TCP/Rainbow Series 장치의 공정(Process) 진행 중 처리실(Chamber)내에서 발생되는 웨이퍼(Wafer) 깨짐 및 튀어 오름에 위한 위치 이탈 현상의 주요 원인인 웨이퍼(Wafer)와 정전 척(E.S.C) 사이에 남아있는 잔류정전기력을 전기전자소자(전자 접점기, 전자 타이머, 릴레이등) 및 전기회로로 구성된 디척킹 장치(Dechucking Kit)를 사용하여 완전하게 제거시켜줌으로써 잔류 정전기력으로 인해 발생되는 웨이퍼(Wafer) 깨짐 및 튀어 오름 현상을 사전에 완벽하게 제거하여 장치의 생산성 및 가동률 향상을 가져오는데 그 목적이 있다.
본 발명은 처리실(Chamber)에서 공정(Process) 진행이 완료된 후 웨이퍼(Wafer)와 정전 척(E.S.C)을 완전하게 디척킹(Dechucking) 시켜주는 정전 척 디척킹 장치(Electro Static chuck dechucking Kit)에 관한 것으로 공정(Process)이 시작되면 시스템에서 DC24V를 공급 받아 공정(Process) 진행 중에는 고전압 발생기(H.V.M)의 DC760V가 정전 척(E.S.C)에 완전하게 가해지도록 디척킹 장치(Dechucking Kit)의 동작을 차단하는 동작 지시부, 공정(Process) 진행이 완료되어 DC24V가 차단되면 동작 지시부에 의해 일정시간 동안 접점을 유지하는 타이머, 타이머의 설정된 시간만큼 정전 척(E.S.C)에 남아 있는 잔류 정전기력을 접지를 통해 방전시키는 전자 접점부로 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.
또한 장치별 처리실(Chamber) 조건에 맞게 타이머의 설정시간을 변경하여 사용할 수 있어 어떤 조건에서도 완벽한 디척킹(Dechucking)을 가능하게 하는 특징이 있다.
본 발명은 정전 척(Electro Static Chuck:정전기의 힘을 사용해 기판을 하부 전극에 고정해 주는 핵심 부품)을 사용하는 Lam Research社 TCP/Rainbow Series 장치의 공정(Process) 진행 후 디척킹(Dechucking) 불량으로 잔류 정전기력에 의해 웨이퍼(Wafer)가 정전 척(E.S.C)에서 완전히 떨어지지 않아 웨이퍼(Wafer) 깨짐 및 튀어 오름에 위한 위치 이탈 현상에 의한 2차적인 문제(칩에 발생되는 스크레치 및 로봇 반송 에러 등)들을 해결할 수 있어 상기 모델의 장치를 사용하는 반도체 생산라인의 생산성 향상 및 장치의 가동률을 향상시킬 수 있고, 순수 국내기술을 이용한 국산화로 이루어지기 때문에 국내 반도체 산업 기술 향상에도 커다란 효과가 있다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
[도 6] 과 같이 처리실(Chamber)에 웨이퍼(Wafer)(16)가 옮겨져 놓이게 되면 시스템은 공정(Process) 진행을 위하여 DC24V를 고전압 발생기(High Voltage Module, 이하 "H.V.M")(13)에 공급하고 H.V.M은 DC760V를 생산하여 정전 척(15)에 가하게 된다. 이로 인해 웨이퍼(Wafer)(16)와 정전 척(15) 사이에는 정전기력(17)이 형성되어 웨이퍼(Wafer)(16)는 정전 척(15)에 붙어있게 된다.
시스템에서 공급된 DC24V는 디척킹 장치(Dechucking Kit)의 동작 지시부 RL1의 코일(14)을 구동시켜 상시 닫힘 접점(Normal Close, "이하 N.C")(18)이 열리게 되고 타이머와 전자 접점부에 전원 공급이 이루어지지 않게 되어 전자 접점부 상시 열림 접점(Normal Open, 이하"N.O")(19)이 열리게 된다. 이로 인해 정전 척(15)에는 계속해서 H.V.M의 전압이 인가되게 되고 공정(Process)이 진행되는 동안 웨이퍼(Wafer)(16)는 정전 척(15)에 붙어있게 된다. 공정(Process)이 완료되면 시스템은 DC24V의 공급을 차단하고 이로 인해 정전 척(15)에 가해지던 H.V.M(13)의 DC760V도 멈추게 된다. 이때 웨이퍼(Wafer)(16)와 정전 척(15) 사이에는 잔류 정전기력이 남게 된다. DC24V 차단으로 인해 동작 지시부의 RL1 코일(14)은 꺼지고 N.C 접점(18)이 닫히게 되어 타이머의 코일(20)이 구동되며 타이머의 N.O 접점(21)이 설정된 시간만큼 닫혀있게 된다.
삭제
타이머 N.O접점(21)의 닫힘으로 인해 전자 접점부 코일(22)이 구동되어 전자접점(19)이 닫히게 되면 웨이퍼(16)와 정전 척(15) 사이에 남아있던 잔류 정전기력은 저항 R1, R2(23) 및 R3(24)를 통해 접지로 빠져나가 모두 소멸되어 완전한 디척킹(Dechucking)을 이룰 수 있게 된다. 타이머의 설정된 시간이 경과되면 타이머 접점(21)은 열리게 되며, 전자 접점부 코일(22)에 전원이 차단되어 전자접점(19)은 다시 열리게 된다. 이로 인해 장치의 회로구성은 초기로 돌아가 다음 공정(Process) 진행을 위한 준비상태가 된다.
삭제
도 1은 Lam Research社 TCP/Rainbow Series의 공정 진행 순서도.
도 2는 웨이퍼(Wafer)가 입구 대기실(ELL)에서 처리실(Chamber)로 들어와 정전 척(E.S.C) 위에 놓이기까지의 과정을 나타낸 순서도.
도 3은 정전 척(E.S.C)에 고전압(DC760V)이 가해져 웨이퍼(Wafer)와 정전 척(E.S.C) 사이에 정전기력이 형성되는 모습을 나타낸 상태도.
도 4는 정전 척(E.S.C)에 놓여있던 웨이퍼(Wafer)가 출구 대기실(XLL)로 나가기까지의 과정을 나타낸 순서도.
도 5는 디척킹(Dechucking) 불량에 의해 발생되는 현상을 나타낸 상태도.
도 6은 디척킹 장치(Dechucking Kit)의 회로구성 및 동작을 보여주는 전기 회로도.

Claims (3)

  1. 정전 척(Electro Static Chuck)을 사용하는 Lam Research社 TCP/Rainbow Series 장치의 완전한 디척킹(Dechucking:정전 척 등의 기판고정 장치에 정전기력 등에 의해 고정되어 있던 기판을 정전 척으로부터 떼어내는 행위)을 구현하는 디척킹 장치(Dechucking Kit)에 있어서,
    시스템의 DC24V에 의해 타이머와 전자 접점부를 동작시키는 동작 지시부 DC24V 전자 릴레이(Relay) RL1과;
    동작 지시부 전자 릴레이 RL1에 연결되어 설정된 시간동안 접점 닫힘 상태를 유지하여 전자 접점부를 동작시켜 주는 타이머(Delay off Timer:설정된 시간이 지나면 접점이 자동으로 끊어지는 타이머) TM1과;
    타이머 TM1에 연결되어 전자 접점을 계폐하고 정전 척(E.S.C)에 남아있는 잔류 정전기력을 제거하기 위해 사용되는 전자 접점부 MC1과;
    전자 접점부 MC1 동작 시 정전 척(E.S.C)에 남아있는 잔류 정전기력의 이동경로가 되며 과전압으로부터 전자 접점을 보호하는 저항체 R1, R2와;
    전자 접점부 MC1의 전자 접점과 연결되고 잔류 정전기력을 접지와 연결하는 저항체 R3;로 구성된 것을 특징으로 하는 정전 척(E.S.C) 디척킹 장치(Dechucking Kit).
  2. 제1항에 있어서,
    잔류 정전기력의 이동시 발생되는 과전압과 과전압으로 인한 고열발생으로부터 전자 접점 및 회로를 보호하기 위해 사용되는 200Ω 100W의 열선 저항체 R1, R2;로 구성된 것을 특징으로 하는 정전 척(E.S.C) 디척킹 장치(Dechucking Kit).
  3. 제1항에 있어서,
    전자 접점부의 전자 접점과 연결되어 잔류 정전기력을 대기와 직접 접지시켜주는 500mA 500Ω 규격의 열선 저항체 R3;로 구성된 것을 특징으로 하는 정전 척(E.S.C) 디척킹 장치(Dechucking Kit).
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