KR101007638B1 - 개선된 웨이퍼 이송장치를 갖는 반도체 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 제조를 위해 이송되는 웨이퍼에 스크래치나 다른 결함이 발생되는 것을 방지함과 동시에 웨이퍼 재치부를 도전성 물질로 코팅하여 반도체 제조효율을 향상시킬 수 있도록 한 반도체 제조장치에 관한 것이다. 본 발명은 반도체 제조를 위해 웨이퍼를 일정위치로 이송하는 로봇 블레이드에 있어서, 상기 블레이드에는 웨이퍼가 안정되게 유지되도록 일정면적을 갖는 웨이퍼재치부; 및 상기 웨이퍼재치부에 웨이퍼가 접촉되는 면적을 최소화하도록 돌출 형성된 복수 개의 접촉부가 형성된다. 본 발명의 접촉부는 웨이퍼재치부의 중심으로부터 외주쪽으로 일정각도 상향 경사지게 형성된다. 본 발명의 접촉부는 그 바깥부분이 일정각도의 반경을 갖도록 형성된다. 본 발명의 접촉부를 포함한 웨이퍼재치부 전체면적은 티타늄을 주원료로 하여 코팅하여 전기가 잘 통하도록 하되, TiCN 코팅 혹은 TiAlN 코팅 중 어느 하나를 약 400℃ ~ 500℃에서 실시한다.

Description

개선된 웨이퍼 이송장치를 갖는 반도체 제조장치{Semiconductor manufacturing apparatus having improved wafer transferring device}

본 발명은 개선된 웨이퍼 이송장치를 갖는 반도체 제조장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 반도체 제조를 위해 이송되는 웨이퍼에 대한 스크래치나 결함발생을 방지하여 반도체 제조효율을 향상시킬 수 있도록 한 반도체 제조장치에 관한 것이다.

본 발명은 또한 웨이퍼가 재치되는 부분을 도전성 물질로 코팅하여 반도체 제조효율을 향상시킬 수 있도록 한 반도체 제조장치에 관한 것이다.

통상적으로 반도체 처리시스템은 다수의 처리 챔버를 단일 플랫폼상에 통합시켜서 고도로 제어된 처리환경에서 웨이퍼를 제거함이 없이 여러 일련의 처리단계를 수행한다.

통상적으로 웨이퍼는 그 무게와 블레이드와의 마찰 접촉에 의해 블레이드상에서 제 위치에 유지된다. 따라서 블레이드가 너무 갑작스럽게 이동되거나 빨리 회전되면 웨이퍼 및 챔버 등이 손상될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이 통상적인 반도체 제조공정에 있어서 웨이퍼 이송장치는, 트랜스퍼 모듈(TM: Transfer Module)에서는 비록 TM 티칭을 정기적으로 확인하여 교정하지만 웨이퍼 이송용 로봇(100)의 장시간 사용으로 재현성이 틀어지는 현상 발생시 챔버(C) 내 웨이퍼 지지대(110) 상의 웨이퍼(120) 재치 위치도 틀어지게 될 뿐만 아니라, 고온공정 프로세스 모듈(PM: Process Module)일 경우 상온에서의 티칭 위치가 틀어져 챔버 백업시 두 번의 교정작업을 수행해야 하므로 히터 업/다운 시간을 포함한 많은 시간이 소요되어 반도체 제조효율을 저하시키는 단점이 있었다.

더구나 상기와 같은 웨이퍼나 티칭 위치의 틀어짐은 웨이퍼 뒷면의 손상(예를 들어, 스크래치 등)을 야기하는 바, 이러한 손상은 도전성에 영향을 미치므로 웨이퍼의 정확한 이송에 지장을 초래하는 문제가 발생한다.

또한 종래 로봇 블레이드는, 반도체 제조공정 중 RF 플라즈마를 사용하는 공정의 경우 블레이드가 절연물질로 되어 있어 플라즈마 이온들이 외부로 빠져나가지 못하고 남아 있기 때문에 웨이퍼가 플라즈마 이온들에 의해 미끄러져서 뒷면에 스크래치가 발생하는 등 망가지게 된다.

본 발명은 종래 반도체 제조장치의 웨이퍼 이송에 관련된 문제점을 개선하기 위하여 이루어진 것으로써, 본 발명의 목적은 웨이퍼가 블레이드에 접촉되는 면적을 최소화하면서도 공정간 이송이 안전하게 이루어지도록 하여 반도체 제조효율을 향상시킬 수 있도록 한 개선된 웨이퍼 이송장치를 갖는 반도체 제조장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 블레이드에 웨이퍼가 접촉되는 최소한의 면적을 포함한 전체면적을 도전성이 양호한 물질로 코팅하여 반도체 제조효율을 향상시킬 수 있도록 한 개선된 웨이퍼 이송장치를 갖는 반도체 제조장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 개선된 웨이퍼 이송장치를 갖는 반도체 제조장치는, 반도체 제조를 위해 웨이퍼를 일정위치로 이송하는 로봇 블레이드에 있어서, 상기 블레이드에는 웨이퍼가 안정되게 놓이도록 일정면적을 갖는 웨이퍼재치부; 및 상기 웨이퍼재치부에 웨이퍼가 접촉되는 면적을 최소화하도록 돌출 형성된 복수 개의 접촉부가 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 접촉부는 웨이퍼재치부의 중심으로부터 외주쪽으로 일정각도 상향 경사지게 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 접촉부는 웨이퍼의 일부분이 접촉되어 놓이는 면적을 최소화하여 테이퍼지게 형성됨과 동시에 그 바깥부분이 일정각도의 반경을 갖도록 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 웨이퍼재치부는 티타늄을 주원료로 하여 코팅하여 전기가 잘 통하도록 하되, Ti 70%, C 20%, N 10%로 배합한 TiCN 코팅 혹은 Ti 45%, Al 45%, N 10%로 배합한 TiAlN 코팅 중 어느 하나를 약 400℃ ~ 500℃에서 실시한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 개선된 웨이퍼 이송장치를 갖는 반도체 제조장치에 따르면 다음과 같은 뛰어난 효과가 있다.

첫째, 종래기술에 대비하여 웨이퍼가 블레이드상에 접촉되는 면적을 최소화하면서도 웨이퍼를 안전하게 이송할 수 있도록 함으로써 이송 중 발생될 수 있는 웨이퍼의 긁힘 등 손상을 최대한 방지하여 반도체 제조효율을 향상시킬 수 있다.

둘째, 웨이퍼가 블레이드상에 접촉되는 최소한의 영역을 포함한 전체면적을종래기술과 달리 도전성이 양호한 물질로 코팅하여 플라즈마 이온들의 외부 유출을 원활하게 보장함과 동시에 웨이퍼의 미끄러짐을 방지하여 반도체 제조효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래 반도체 제조장치의 웨이퍼 이송장치의 개략도.
도 2는 본 발명의 반도체 제조장치의 웨이퍼 이송장치의 개략 평면도.
도 3은 도 2의 A-A선 단면도.
도 4는 도 3의 B-B선 단면도.
도 5는 도 2의 사시도.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 반도체 제조장치의 웨이퍼 이송장치의 개략 평면도, 도 3은 도 2의 A-A선 단면도, 도 4는 도 3의 B-B선 단면도, 도 5는 도 2의 사시도이다.

도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 웨이퍼 이송장치는, 블레이드(10)의 엣지로 웨이퍼 접촉부(12~15)를 이동시켜서 모든 접촉부를 웨이퍼 엣지로부터 일정간격 이격되도록 하는 것을 기본 개념으로 한다.

도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 웨이퍼 이송장치는, 반도체 제조를 위해 웨이퍼를 일정위치로 이송하는 일정형상의 로봇 블레이드(10)가 구성되고, 이 블레이드(10)의 표면에는 웨이퍼(W)가 안정되게 유지되도록 일정면적을 갖는 웨이퍼재치부(11)와, 상기 웨이퍼재치부(11)에 웨이퍼(W)가 접촉되는 면적을 최소화하도록 경사지게 돌출 형성된 복수 개의 접촉부(12)(13)(14)(15)로 이루어진다.

상기 접촉부(12)(13)(14)(15)는 웨이퍼의 접촉면적을 최소화하도록 도 3에 도시된 바와 같이 각각 웨이퍼재치부(11)의 중심으로부터 외주쪽으로 일정각도 상향 경사지게(테이퍼진) 형성된다.

상기 접촉부(12)(13)(14)(15)는 웨이퍼(W)가 안정하게 재치부(11)에 놓이도록 웨이퍼(W)의 직경을 고려하여 재치부(11)의 양단부에 각각 상하로 나란히 두 개를 형성하되, 외주쪽으로 상향 경사진 상태에서 최고높이가 4.06mm, 경사각은 3°가 되도록 형성하는 것이 바람직하다.

단, 이러한 수치는 바람직한 수치로 제시된 것일 뿐이며, 기재된 수치의 범위에서 벗어나더라도 본 발명의 범주를 벗어나는 것은 아니다.

또한 상기 접촉부(12)(13)(14)(15)는 테이퍼지게 형성됨과 동시에 도 4에 도시된 바와 같이 그 바깥부분이 일정각도의 반경을 갖도록 형성된다. 이러한 구성은 웨이퍼(W)의 일부분이 접촉되어 놓이는 접촉부(12)(13)(14)(15)의 접촉면적을 더욱 최소화하여 웨이퍼(W)에 발생될 수 있는 스크래치 등의 손상을 더욱 방지할 수 있게 된다.

또한 상기 접촉부(12)(13)(14)(15)를 포함한 웨이퍼재치부(11) 전체면적은 반도체 제조효율 향상을 위하여 전기가 잘 통하도록 티타늄(Ti)을 주원료로 PVD(Physical Vapor Deposition) 코팅하되, 바람직하게는 Ti를 주원료로 하여 TiCN 코팅 혹은 TiAlN 코팅을 약 400℃ ~ 500℃에서 실시하여 코팅 후 박리가 되지 않으면서 전도체로서의 기능을 원활하게 수행하도록 한다.

즉 RF 플라즈마를 사용하는 공정의 경우, 세라믹 절연물질로 된 로봇의 블레이드가 웨이퍼를 챔버 내부로 이송하면 공정가스가 챔버 내부에 유입되어 챔버 내부에 플라즈마가 형성됨으로써 웨이퍼 표면에 대한 반도체 제조공정이 이루어지고, 이후 플라즈마 가스의 더 이상의 생성이 없는 상태에서 로봇의 블레이드가 웨이퍼를 챔버 외부로 이송시킨다.

그러나 종래 로봇의 블레이드의 경우 절연물질인 세라믹으로 구성되므로 플라즈마 이온들이 외부로 빠져나가야(GROUND) 하는데도 불구하고, 플라즈마 이온들의 외부로의 유출통로를 가로막게 되어 이들 플라즈마 이온들에 의해 웨이퍼가 미끄러지거나 망가지게 된다. 이러한 미끄러짐 등은 웨이퍼 뒷면의 스크래치 등 손상을 야기하게 되어 본 발명에서는 도전성이 양호한 상기 물질들을 코팅하여 플라즈마의 외부로의 원활한 유출을 보장하여 반도체 제조공정 효율을 향상시키는 것이다.

PVD 코팅이유는 첫째, 마모에 대한 저항을 증가시키는 따른 높은 내마모성, 둘째, 이온코팅 피막은 화학적으로 거의 완전한 불활성을 가지는데 따른 높은 내부식성, 셋째, 공구나 공작물 사이에 생기는 마찰을 줄여주는 매끄러운 윤활성, 넷째, 이온코팅된 공구의 고속절삭이 가능하고, 공구 수명의 연장으로 인해 비가동시간을 줄여줌으로써 원가절감과 생산성 향상, 다섯째, 높은 표면 경도에 불구하고 2~3㎛의 얇은 코팅 두께로 제품의 정밀성 보장, 여섯째, 이온코팅막 자체의 미려한 색상으로 제품의 품격을 높일 수 있는 장점 등이 있기 때문이다.

여기서 TiCN 코팅은 Ti 70%, C 20%, N 10%로, TiAlN 코팅은 Ti 45%, Al 45%, N 10%로 배합하는 것이 바람직하다. 이러한 배합비율로 제조된 코팅의 상태는 다음 표 1과 같다.

구분	색상	경도 (Hv)	마찰 계수	막두께 (편측) (㎛)	내열 온도(℃)	부식 저항	산화 저항	마모 저항	소착 저항	충격 저항
TiCN	회색	2,700 ~3,000	0.2	2~4	400	O	O	O	O	O
TiAlN	어두운 회색	3,000 ~3,300	0.5~0.7	2~5	800~900	O	O	O	O	O

상기 표에 나타난 바와 같이 TiCN 코팅은 내마모성 및 경도를 강화시키며 저마찰로서 습식가공시 우수한 내마모성을 나타내며, TiAlN 코팅은 내산화성, 내마모성 및 내열성이 우수하고 건식 가공시 우수한 내마모성을 나타낸다.

다른 선택으로 SiC 코팅도 설시할 수 있다.

10 : 블레이드 11 : 웨이퍼재치부
12, 13, 14, 15 : 접촉부

Claims (4)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 반도체 제조를 위해 웨이퍼를 일정위치로 이송하는 블레이드(10)에 웨이퍼(W)가 안정되게 유지되도록 일정면적을 갖는 웨이퍼재치부(11); 및
   상기 웨이퍼재치부(11)에 웨이퍼(W)가 접촉되는 면적을 최소화하도록 중심으로부터 외주쪽으로 일정각도 상향 경사지게 돌출 형성되고, 그 바깥부분이 일정 중심각을 갖는 곡률이 형성된 접촉부(12)(13)(14)(15)로 구성된 반도체 제조장치에 있어서,
   상기 웨이퍼재치부(11)와 접촉부(12)(13)(14)(15)는 전기가 통하여 플라즈마 이온의 외부 방출이 용이하게 이루어짐으로써 웨이퍼의 손상을 방지하도록 Ti 70%, C 20%, N 10%로 배합한 TiCN 코팅 혹은 Ti 45%, Al 45%, N 10%로 배합한 TiAlN 코팅 중 어느 하나를 400℃ ~ 500℃에서 PVD 코팅으로 실시한 것을 특징으로 하는 개선된 웨이퍼 이송장치를 갖는 반도체 제조장치.

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