KR19990069067A - 웨이퍼 어라인 챔버구조 - Google Patents

Abstract

어라인 챔버에서의 정렬 공정시 웨이퍼 뒷면의 이물 및 오염원을 제거하여, He 에러의 발생을 최소화시켜 웨이퍼의 신뢰성을 향상시키고, 불량품의 발생을 억제할 수 있는 웨이퍼 어라인 챔버를 제공하기 위하여,

웨이퍼 어라인 챔버는 수직방향으로 설치되는 샤프트가 웨이퍼에 회전력을 인가시키고, 상기 샤프트의 상단측에 샤프트와 같이 회전하는 척이 장착되고, 상기 척의 상단측에 장착되는 핀에 의해 반송되는 웨이퍼가 고정되고, 상기 웨이퍼의 상단측에 일정 간격을 두고 위치하여 웨이퍼의 위치를 동일한 위치로 정렬시키기 위한 위치 결정 센서가 웨이퍼의 위치를 검출하여 상기 샤프트의 회전위치를 결정하고, 상기 척의 상측에 위치한 크리닝 수단에 의해 웨이퍼 뒷면의 오물 및 오염원을 제거할 수 있도록 이루어진다.

Description

웨이퍼 어라인 챔버구조

본 발명은 ESC(Electric Static Chuck)구조를 가진 웨이퍼 식각(Etching)장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼의 식각공정을 위해 웨이퍼의 위치를 동일하게 정렬하는 목적을 지닌 웨이퍼 어라인 챔버의 구조에 관한 것이다.

일반적으로 식각공정은 반도체 소자 제작을 위한 웨이퍼 가공공정의 한공정으로 감광막 현상공정이 끝난 후 감광막밑에 성장 혹은 증착시킨 박막들을 공정목적에 따라 선택적으로 제거하는 공정이다.

이러한 식각공정은 식각하고자 하는 박막과 화학적으로 반응하여 용해시키는 습식 식각액을 사용하여 식각을 행하는 습식식각(Chemical Etching)과, 특정한 식각가스를 두 전극 사이에 넣고 강한 전장을 형성시키면 전기적인 충격에 의하여 가스를 이온화시켜 식각을 행하는 건식 식각(Dry Ething)으로 대별된다.

상기 건식식각 공정은 도 6에 도시된 바와 같이 감광막 현상공정을 마친 웨이퍼가 식각공정을 진행할 목적으로 웨이퍼 로우더(Loader)에 반송되는 단계(S100)와, 상기 단계에서 웨이퍼의 위치를 동일하게 고정시키기 위해 어라인 챔버로 반송하여 정렬시키는 단계(S200)와, 상기 단계에서 정렬이 이루어진 웨이퍼를 낱장씩 에칭챔버로 반송하여 식각을 행하는 단계(S300)와, 상기 단계에서 식각시에 냉각처리를 위해 주입되는 He 가스에 의한 He 불량 여부를 판단하는 단계(S400)와, 상기 단계(S400)에서 정상으로 판단되면 웨이퍼를 다음 공정으로 반송시키는 웨이퍼 언로우드 반송단계(S500)와, 상기 단계(S400)에서 불량으로 판단되면 불량 웨이퍼로 처리하는 단계(S600)로 이루어진다.

상기 단계(S200)에서의 웨이퍼 정렬을 위한 어라인 챔버는 도 7에 도시된 바와 같이 일정 회전력을 인가시키는 샤프트(102)가 위치하고, 이 샤프트(102)의 상측에 회전하는 원판상인 척(104)이 위치하고, 이 척(104)의 상단 원주방향으로 반송되는 웨이퍼(108)를 고정시키는 핀(106)이 장착되어 있고, 웨이퍼(108)의 일측에 일정 간격을 두고 설치되어 웨이퍼의 위치를 결정하는 센서(110) 등을 포함하여 이루어진다.

이러한 어라인 챔버는 샤프트(102)의 회전에 의해 척이 회전하면서 웨이퍼(108)를 회전시키고, 이때 센서(110)가 웨이퍼(108)의 플레트 존(Flat Zone) 및 노치(Notch)을 감지하여 웨이퍼(108)의 위치를 동일하게 정렬시킨다.

그리고 정렬된 웨이퍼(108)는 식각을 위해 에칭챔버로 반송되어 식각이 행해지고, 이때 식각시의 냉각작용을 위해 He가스가 에칭 챔버내로 유입된다.

이와 같이 이루어진 식각공정은 어라인 챔버에서의 정렬 공정시 여러 가지 적층구조의 공정을 거치는 동안 웨이퍼 뒷면이 이물 및 기타 오염원에 의해 오염되면, 식각시 He가스의 냉각처리를 실시하는 공정 중에 He 누유량이 많아져 He 에러가 발생되고, 이로 인하여 웨이퍼의 신뢰성을 저하시키고, 불량품을 발생시키는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 어라인 챔버에서의 정렬 공정시 웨이퍼 뒷면의 이물 및 오염원을 제거하여, He Error의 발생을 최소화시켜 웨이퍼의 신뢰성을 향상시키고, 불량품의 발생을 억제할 수 있는 웨이퍼 어라인 챔버를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 식각(Etching) 공정을 도시한 공정순서도이고,

도 2는 본 발명에 따른 어라인 챔버의 단면도이고,

도 3은 본 발명에 따른 어라인 챔버의 웨이퍼 정렬을 위한 제어수단의 회로도이고,

도 4는 본 발명에 따른 어라인 챔버의 다른 실시예의 단면도이고,

도 5는 본 발명에 따른 어라인 챔버의 또 다른 실시예의 단면도이고,

도 6은 종래 기술에 따른 식각(Etching) 공정을 도시한 공정 순서도이고,

도 7은 종래 기술에 따른 어라인 챔버의 단면도이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 수직방향으로 설치되어 웨이퍼에 회전력을 인가시키는 샤프트와; 상기 샤프트의 상단측에 고정되어 회전하는 척과; 상기 척의 상단측에 장착되어 반송되는 웨이퍼를 고정하는 핀과; 상기 웨이퍼의 상단측에 일정간격을 두고 위치하여 웨이퍼의 위치를 동일한 위치로 정렬시키기 위해 웨이퍼의 위치를 검출하여 상기 샤프트의 회전위치를 결정하는 위치 결정 센서와; 상기 척의 상측에 설치되어 웨이퍼의 뒷면의 오물 및 오염물을 제거하는 크리닝 수단을 포함하는 웨이퍼 어라인 챔버를 제공한다.

상기한 바와 같이 이루어진 웨이퍼 어라인 챔버는 위치 결정 센서에 의해 웨이퍼의 위치를 정렬함과 동시에 크리닝 수단에 의해 웨이퍼 뒷면의 크리닝을 행한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼의 식각 공정을 도시한 공정 순서도로서, 식각공정을 진행할 목적으로 웨이퍼(Wafer)를 로우더(Loder)에 반송을 실시하는 단계(S10)와, 웨이퍼의 위치를 동일하게 정렬시키기 위해 어라인 챔버로 반송된 웨이퍼를 정렬시킴과 동시에 웨이퍼의 뒷면을 크리닝하는 단계(S20)와, 상기 단계에서 뒷면의 크리닝과, 정렬이 이루어진 웨이퍼를 에칭 챔버로 반송하여 식각공정을 진행하는 단계(S30)와, 식각공정이 끝난 웨이퍼가 다음 공정으로 반송되는 웨이퍼 언로우더부 반송 단계(S40)로 이루어진다.

상기 단계(S20)에서의 어라인 챔버는 도 2에 도시된 바와 같이 웨이퍼의 위치 정렬을 위해 회전력을 인가시키는 샤프트(2)와, 이 샤프트(2)의 상측에 고정되어 같이 회전하는 원판상의 척(4)과, 이 척(4)의 상단측 둘레방향으로 장착되어 반송된 웨이퍼(6)를 고정하는 핀(8)과, 웨이퍼(6)의 일측에 일정간격을 두고 위치하여 웨이퍼(6)의 위치를 검출하는 위치 결정센서(10)와, 척(4)의 상측에 위치하여 웨이퍼(6)의 뒷면에 부착된 각종 이물질 및 오염원을 제거하는 크리닝 수단을 포함한다.

상기 위치 결정센서(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 웨이퍼(6)의 플레트(Flat) 존(Zone) 및 노치부를 감지하여 그 신호를 전자제어유닛(ECU)(16)에 전달하면, 이 전자제어유닛(ECU)(16)은 상기 샤프트(2)에 회전력을 인가시키는 액츄에이터(18)를 작동시켜 웨이퍼(6)의 위치를 정렬시킨다.

상기 크리닝 수단은 상기 샤프트(2)의 내측 길이방향으로 형성된 관통홀(20)에 삽입되어 세척액을 공급하는 세척액 공급라인(12)과, 상기 척(4)의 상측면에 위치하여 웨이퍼(6) 뒷면에 세척액을 분사시키는 노즐(14)을 포함하여 이루어진다.

상기 노즐(14)은 세척액 공급라인(12)과 연결되고, 하나 또는 둘 이상으로 이루어진다.

세척액 공급라인(12)은 샤프트(2)의 관통홀(20)과 일정 간격을 두고 삽입되고, 노즐(14)은 척(4)의 상측과 일정 간격을 두고 세척액 공급라인(12)과 연결되어 있어 샤프트(2)의 회전시 세척액 공급라인(12) 및 노즐(14)은 정지된 상태를 유지한다.

즉 샤프트(2)가 회전하게 되면 이 샤프트(2)와 연결되는 척(4)과 핀(8)이 동시에 회전하고, 이 핀(8)에 고정된 웨이퍼(6)가 동시에 회전한다. 이때 노즐(14)은 정지된 상태를 유지하게 된다.

그러므로 웨이퍼(6)가 어라인 챔버로 반송되면 액츄에이터(18)를 작동시켜 샤프트(2)를 회전시킴과 동시에 노즐(14)로 세척액을 분사하여 회전하는 웨이퍼(6) 뒷면의 크리닝을 실시한다.

그리고 웨이퍼(6) 뒷면의 크리닝이 끝난 세척액은 세척액 공급라인(12)이 삽입되는 샤프트(2)의 관통홀(20)측으로 배출된다.

이때 샤프트(2)의 회전속도는 100 - 2500 RPM 사이에서 단계별로 조정할 수 있도록 되고, 세척액의 유량은 300sccm/min - 500sccm/min 사이에서 조종할 수 있도록 이루어지며, 노즐(14)의 분사시간은 20초 이상 실시함이 바람직하다.

상기 세척액으로 본 실시예에서는 불순물을 제거시켜 이온이 함유되지 않은 순수한 물인 DI 워터(De Ionize Water)를 사용한다.

이와 같은 웨이퍼(6) 뒷면의 크리닝이 끝나면 위치 결정 센서(10)가 회전하는 웨이퍼의 플레트 존 및 노치를 감지하여 웨이퍼의 위치를 정렬시킨 뒤 에칭 챔버로 반송한다.

이 에칭 챔버에서는 웨이퍼의 식각공정이 행해지고, 에칭 챔버내로 He가스가 유입되어 냉각작용을 행한다. 이때 웨이퍼 뒷면의 이물 및 오염물이 제거되어 있어 He 누유에 의한 웨이퍼의 불량을 최소화할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 어라인 챔버의 다른 실시예로서, 회전력을 인가시키는 샤프트(2)와, 이 샤프트(2)의 상측에 위치하여 회전하는 척(4)과, 웨이퍼(6)를 고정하는 핀(8) 등은 상기 도 1에 도시된 구조와 동일한 구조를 가지나, 웨이퍼(6) 뒷면의 이물 및 오염물을 제거하는 크리닝 수단의 구조가 달리 이루어진다.

상기 크리닝 수단은 샤프트(2)의 내측 길이방향으로 형성된 관통홀(20)에 삽입되어 상하 수직왕복 이동 및 회전하는 작동 로드(22)와, 이 작동 로드(22)의 상측에 설치되어 작동 로드(22)와 같이 회전하고, 웨이퍼 뒷면의 크리닝을 실시하는 브러쉬(24)를 포함하여 이루어진다.

이러한 크리닝 수단은 작동 로드(22)를 상측으로 이동시켜 브러쉬(24)가 웨이퍼 뒷면에 접촉시켜 크리닝하기 용이한 일정 간격을 유지하도록 한 상태에서 작동 로드(22)를 회전시키면 브러쉬(24)가 회전가면서 웨이퍼(6) 뒷면의 오염원을 제거한다.

그리고 브러쉬(24)의 크리닝작용이 끝나면 작동 로드(22)가 하측으로 이동하여 웨이퍼(6) 뒷면과 브러쉬(24)가 서로 닿지 않도록 한 상태에서 샤프트(2)가 회전되고, 위치결정 센서에 의해 웨이퍼의 위치를 정렬시킨 뒤 에칭챔버로 반송한다.

도 5는 본 발명에 따른 웨이퍼 어라인 챔버의 또 다른 실시예로서, 회전력을 인가시키는 샤프트(2)와, 이 샤프트(2)의 상측에 위치하여 같이 회전하는 척(4)과, 반송된 웨이퍼(6)를 고정하는 핀(8)과, 웨이퍼 뒷면을 크리닝하는 크리닝 수단을 포함하여 이루어진다.

상기 크리닝 수단은 샤프트(2)의 내측 길이방향으로 관통 형성된 관통홀(20) 에 삽입되는 작동 로드(26)와, 이 작동 로드(26)의 상측에 장착되어 같이 회전하는 브러쉬(30)와, 상기 작동 로드(26)의 내측으로 세척액이 압입될 수 있도록 형성된 공급유로(28)와, 이 공급유로(28)와 연결되고, 브러쉬의 원주방향으로 형성된 분배유로(34)와, 이 분배유로(34)의 일측에 연결되어 웨이퍼의 뒷면에 세척액을 분사시키는 다수개의 노즐(32)을 포함하여 이루어진다.

이러한 크리닝 수단은 작동 로드(26)가 상측으로 이동하여 웨이퍼 뒷면과 접한 상태에서 회전함과 동시에 공급유로(28)를 통하여 공급된 세척액이 분배유로(34)를 통해 각각의 노즐로 공급되어 웨이퍼 뒷면에 세척액을 분사시킨다.

그로므로 웨이퍼(6) 뒷면은 세척액에 의해 세척됨과 동시에 브러쉬(30)에 의해 이 세척액을 닦아내는 작용을 동시에 수행하여 이물 및 오염물을 제거한다.

이러한 웨이퍼 뒷면의 크리닝이 끝나면 작동 로드(26)가 하측으로 이동하여 브러쉬(30)가 웨이퍼의 뒷면에 닿지 않도록 일정 간격을 유지한 상태에서 샤프트(2)를 회전시켜 위치 결정 센서에 의해 웨이퍼의 위치를 정렬시킨 뒤 에칭챔버로 반송한다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 웨이퍼 어라인 챔버는 웨이퍼의 위치를 정렬시킴과 아울러 웨이퍼 뒷면의 이물 및 오염물을 제거하여, 식각시 He가스로 냉각처리를 하는 공정에서의 He가스 누유량을 최소화하여 웨이퍼의 불량률을 줄일 수 있고, 이상방전 및 아크발생을 방지할 수 있고, 장치의 안정성 및 웨이퍼의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Claims (6)

1. 수직방향으로 설치되어 웨이퍼에 회전력을 인가시키는 샤프트와, 이 샤프트의 상단측에 고정되어 같이 회전하는 척과, 이 척의 상단측 원주방향으로 장착되어 반송되는 웨이퍼를 고정하는 핀과, 상기 웨이퍼의 상단측에 일정간격을 두고 위치하여 웨이퍼의 위치를 동일한 위치로 정렬시키기 위해 웨이퍼의 위치를 검출하여 상기 샤프트의 회전위치를 결정하는 위치 결정 센서를 포함하는 웨이퍼 어라인 챔버에 있어서,

   상기 척의 상측에 설치되어 웨이퍼 뒷면의 오물 및 오염원을 제거하는 크리닝 수단을 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 웨이퍼 어라인 챔버.
2. 청구항 1에 있어서,

   크리닝 수단은 상기 샤프트의 내측 길이방향으로 형성된 관통홀에 삽입되어 세척액을 공급하는 세척액 공급라인과;

   상기 세척액 공급라인과 연결되고, 상기 척의 상측에 일정간격을 두고 설치되어 웨이퍼 뒷면에 세척액을 분사시키는 노즐을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 웨이퍼 어라인 챔버.
3. 청구항 2에 있어서,

   세척액은 불순물을 제거시켜 이온이 함유되지 않은 순수한 물인 DI WATER(De Lonize Water)를 사용함을 특징으로 하는 웨이퍼 어라인 챔버.
4. 청구항 2에 있어서,

   노즐은 세척액 공급라인과 연결되는 하나 또는 둘 이상으로 이루어짐을 특징으로 하는 웨이퍼 어라인 챔버.
5. 청구항 1에 있어서,

   크리닝 수단은 상기 샤프트의 내측 길이방향으로 형성된 관통홀에 일정 간격을 두고 삽입되어 수직 왕복 이동 및 회전 운동하는 작동 로드와;

   상기 작동 로드의 상측에 연결되어 같이 회전하면서 웨이퍼 뒷면을 크리닝하는 브러쉬를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 웨이퍼 어라인 챔버.
6. 청구항 1에 있어서,

   크리닝 수단은 상기 샤프트의 내측 길이방향으로 형성된 관통홀에 일정간격을 두고 삽입되어 수직 왕복 이동 및 회전 운동하는 작동 로드와;

   상기 작동 로드의 상측과 연결되어 같이 회전하면서 웨이퍼 뒷면에 분사된 세척액을 닦아내는 브러쉬와;

   상기 작동 로드의 내측 길이방향으로 관통 형성되어 세척액이 공급되는 세척액 공급라인과;

   상기 세척액 공급라인과 연결되고, 상기 브러쉬의 내측에 형성되어 공급라인을 통하여 유입된 세척액을 분배하는 분배라인과;

   상기 분배라인과 연결되고, 브러쉬의 상측에 고정되어 세척액을 웨이퍼 뒷면에 분사시키는 노즐을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 웨이퍼 어라인 챔버.