KR20030094736A - 반도체 웨이퍼 스테이지 - Google Patents

Abstract

반도체 장치 제조 공정에 있어서 상기 반도체 웨이퍼를 정렬하는 웨이퍼 스테이지가 기재되어 있다. 상기 웨이퍼 스테이지는 상기 반도체 웨이퍼가 안착되기 위한 플레이트가 구비되어 있다. 상기 플레이트 상면에 구비되고, 상기 반도체 웨이퍼의 주연부위를 기이딩하여 상기 반도체 웨이퍼의 안착 위치를 정렬하기 위한 링 형상의 정렬 가이드를 포함하고 있다. 이와 같은 구성요소를 포함하는 상기 웨이퍼 스테이지는 상기 반도체 제조 공정 진행시 상기 반도체 웨이퍼를 플레이트 중앙에 정확하게 정렬하여 상기 반도체 웨이퍼의 가공 공정의 불량을 방지할 수 있다.

Description

반도체 웨이퍼 스테이지{Apparatus for aligning a semiconductor wafer}

본 발명은 반도체 웨이퍼를 정렬하는 정렬 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 반도체 장치 제조 공정에서 상기 반도체 웨이퍼를 정렬하는 웨이퍼 스테이지에 관한 것이다.

반도체 장치의 제조는 단결정의 웨이퍼 상에 다층의 원하는 회로패턴에 따라 소정의 반도체 장치를 얻는 과정으로서, 증착 공정, 포토리소그라피 공정, 산화 공정, 식각 공정, 이온 주입 공정 및 금속 배선 공정 등의 일련의 공정들이 각 단계에 따라 수행된다.

이러한 공정이 수행됨에 따라 반도체 웨이퍼 상에 형성되는 패턴의 크기, 이온 주입 농도 및 파티클을 계측하는 공정이 더불어 진행된다. 상기와 같은 단위 공정과 상기 계측 공정들을 수행하기 위해서는 상기 공정을 수행하기 전에 상기 반도체 웨이퍼의 정렬이 수행되어야 한다. 특히 상기 포토리소그라피 공정 및 포레지스트 패턴의 에싱 공정은 상기 반도체 웨이퍼의 정렬이 수행되지 않을 경우 결함이 발생하여 반도체 장치 제조 공정에서의 장치 수율에 심각한 영향을 초래할 수 있으므로 주의해야 한다.

상기 반도체 웨이퍼 정렬 장치에 대한 일 예가 레비(Revy et al.)등에게 허여된 미 합중국 특허 제 3,972,424호에 개시되어 있다.

도 1은 종래의 반도체 장치 제조 공정의 웨이퍼 스테이지를 나타내는 구성도이고, 도 2는 종래의 반도체 장치 제조 공정의 웨이퍼 스테이지를 나타내는 단면도이다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 반도체 장치 제조 공정이 수행되는 챔버(도시하지 않음) 내에는 반도체 웨이퍼가 안착되어 소정의 제조 공정이 수행되기 위한 웨이퍼 스테이지가 구비되어 있다.

상기 웨이퍼 스테이지(10)는 상기 반도체 웨이퍼(W)를 안착하는 플레이트(20)와 상기 플레이트(20) 상에 안착된 반도체 웨이퍼(W)를 상기 플레이트 중앙에 위치할 수 있도록 기준점을 제공하는 가이드 핀(30)을 포함하고 있다.

상기 플레이트(20)는 상기 반도체 장치의 제조 공정에서 상기 반도체 웨이퍼(W)를 가공처리를 할 수 있도록 상기 반도체 웨이퍼(W)의 안착 및 파지하는 역할을 한다. 그리고, 상기 플레이트(20) 상부 외주면에 안착되는 반도체 웨이퍼(W)를 상기 플레이트(20) 상면의 정 중앙부에서 정렬 할 수 있도록 기준점 제공하는 가이드 핀(30)이 구비된다.

상기 가이드 핀(30)은 상기 플레이트(20) 상부 외주면에 위치하고, 정삼각형좌표 형상을 형성할 수 있도록 3개의 가이드 핀(30)을 포함한다. 상기 가이드 핀(30)이 위치하는 플레이트(20) 상에 상기 반도체 웨이퍼(W)를 위치시킬 때 상기 가이드 핀(30)의 위치를 좌표의 기준점으로 판단하여 육안으로 상기 반도체 웨이퍼(W)의 정렬 상태를 판단한다.

그러므로, 상기와 같이 가이드 핀을 기준점으로 이용하여 상기 반도체 웨이퍼의 정렬을 육안으로 판단할 때 작업자마다 상기 반도체 웨이퍼의 정렬 오차가 발생한다. 따라서, 이후 반도체 장치 제조에서 반도체 웨이퍼에 불량이 발생하는 문제점이 발생한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 상기 플레이트 상에 안착되는 반도체 웨이퍼를 상기 플레이트 중앙에 정확히 안착시켜 반도체 장치 제조 공정에 있어서 제조 공정의 불량을 방지하는데 있다.

도 1a는 종래의 반도체 장치 제조 공정의 웨이퍼 스테이지를 나타내는 평면도이다.

도 1b는 종래의 반도체 장치 제조 공정의 웨이퍼 스테이지를 나타내는 단면도이다.

도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 웨이퍼 스테이지를 나타내는 구성도이다.

도 2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 웨이퍼 스테이지를 나타내는 단면도이다.

도 3a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 웨이퍼 스테이지를 나타내는 구성도이다.

도 3b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 웨이퍼 스테이지를 나타내는 단면도이다.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 웨이퍼의 정렬 가이드를 나타내는 사시도이다.

도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 웨이퍼 스테이지를 포함하는 에싱 장치를 설명하기 위한 구성도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

W : 반도체 웨이퍼50 : 웨이퍼 스테이지

60 : 플레이트70 : 정렬 가이드

72 : 안내공74 : 삽입부

76 : 분리홈78 : 경사면

80 : 돌출부

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 웨이퍼 스테이지는,

상기 반도체 웨이퍼가 놓여지는 플레이트; 및

상기 플레이트 상에 구비되고, 상기 반도체 웨이퍼의 주연부위를 가이딩하여 상기 반도체 웨이퍼의 안착 위치를 상기 플레이트 중앙으로 정렬하기 위한 링 형상의 정렬 가이드를 포함하고 있다.

그럼으로, 상기와 같은 구성요소를 포함하는 웨이퍼 스테이지는 상기 플레이트 상에 안착되는 반도체 웨이퍼를 작업자에 관계없이 상기 플레이트 중앙에 정확히 안착시켜 이후 반도체 장치 제조 공정에서 상기 반도체 웨이퍼에 발생하는 불량을 방지할 수 있다.

이하, 본 발명에 첨부된 도면에 따라 더욱 상세히 설명하도록 한다.

도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 웨이퍼 스테이지를 나타내는 평면도이고, 도 2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 웨이퍼 스테이지를 나타내는 단면도이다.

도2a 내지 도2b를 참조하면, 상기 웨이퍼 스테이지(50)는 반도체 웨이퍼(W)가 안착되는 위한 플레이트(60), 상기 플레이트(60) 하부에 연결되어 상기 플레이트(60)를 지지하는 플레이트 지지부(도시하지 않음) 및 상기 반도체 웨이퍼(W)의 주연부위를 안내하여 상기 반도체 웨이퍼(W)의 안착 위치를 상기 플레이트(60) 중앙에 정렬하기 위한 안내공이 형성된 정렬 가이드(70)를 포함하고 있다.

그리고, 상기 웨이퍼 스테이지(50)의 플레이트(60)에는 3개의 리프트 핀(도시하지 않음)구비되어 있고, 상기 리프트 핀은 상기 반도체 웨이퍼(W)를 가공 공정 후 상기 플레이트(60) 상에 안착된 반도체 웨이퍼(W)를 지지하면서 들어올려 상기 웨이퍼 스테이지(50)로부터 상기 반도체 웨이퍼의 이송을 용이하게 할 수 있도록 한다.

상기 플레이트(60)에는 상기 반도체 장치의 제조 공정에서 반도체 웨이퍼(W)를 가공처리를 할 수 있도록 상기 반도체 웨이퍼(W)가 안착되고, 상기 반도체 웨이퍼(W)를 파지하는 역할을 한다. 상기 플레이트(60) 상에는 상기 안착될 반도체 웨이퍼(W)를 상기 플레이트(60) 상면의 중앙에 정렬 할 수 있도록 하는 정렬 가이드가(70) 구비되어 있다.

그리고, 상기 플레이트(70) 상부 외주면의 정삼각형 좌표 형상에 위치하고, 상기 정렬 가이드(70)에 형성된 삽입부와 체결하여 상기 플레이트(60) 상에 반도체 웨이퍼가 안착될 때 상기 정렬 가이드(70)의 움직임을 방지하기 위한 3개의 돌출부(80)가 형성되어 있다.

상기 정렬 가이드(70)는 플레이트(70) 상부 외주면에 구비되고, 상기 반도체 웨이퍼(W)의 안착 위치를 상기 플레이트(60)의 중심에 정렬할 수 있도록 안내공이 형성되어 있다. 상기 정렬 가이드(70)는 안내공이 형성되어 링 형상을 갖고 있고, 상기 안내공의 크기와 형상은 상기 플레이트(60) 상에 안착될 반도체 웨이퍼(90)와 같은 크기를 갖는다.

도 3a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 웨이퍼 스테이지를 나타내는 평면도이고, 도 3b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 웨이퍼 스테이지를 나타내는 단면도이다.

도3a 내지 도3b를 참조하면, 상기 웨이퍼 스테이지(50)는 반도체 웨이퍼(W)가 안착되는 위한 플레이트(60), 상기 플레이트(60) 하부에 연결되어 상기 플레이트(60)를 지지하는 플레이트 지지부(도시하지 않음) 및 상기 반도체 웨이퍼(W)의 주연부위를 안내하여 상기 반도체 웨이퍼(W)의 안착 위치를 상기 플레이트(60) 중앙에 정렬하기 위한 안내공이 형성된 정렬 가이드(70)를 포함하고 있다.

상기 정렬 가이드(70)는 안내공(72)이 형성되어 링 형상을 갖고, 상기 정렬가이드(70) 내측면에는 경사면(78)이 형성되어 있어 상기 반도체 웨이퍼(W)가 플레이트 상에 안착될 때 상기 반도체 웨이퍼(W)가 정렬 가이드(70)의 경사면(78)을 따라 내려오면서 보다 쉽게 상기 플레이트 중앙에 안착될 수 있도록 한다.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 반도체 웨이퍼의 정렬 가이드를 나타내는 사시도이다.

도 4를 참조하면, 상기 정렬 가이드(70)는 안내공(72)이 형성되어 링 형상을 갖고 있고, 상기 안내공(72)의 직경은 상기 플레이트 상에 안착될 반도체 웨이퍼(W)와 같은 직경을 갖는다.

상기 안내공(72)이 형성되어 링 형상을 갖는 상기 정렬 가이드(70)의 내측면에는 경사면(78)이 형성되어 있어 상기 반도체 웨이퍼(W)가 플레이트 상에 안착될 때 상기 반도체 웨이퍼(W)가 정렬 가이드(70)의 경사면(78)을 따라 내려오면서 보다 쉽게 상기 플레이트 중앙에 안착될 수 있다.

그리고, 상기 정렬 가이드(70)는 상기 플레이트 상부 외주면에 형성된 3개의 돌출부와 일체형으로 체결하기 위한 삽입부(74)가 형성되어 있고, 또한 상기 정렬 가이드(70)의 이송 및 상기 플레이트와 탈착을 용이하게 하기 위한 분리홈(76)이 형성되어 있다. 상기 삽입부(74)는 플레이트 상에 반도체 웨이퍼가 안착될 때 상기 정렬 가이드의 움직임을 방지하기 위해 상기 돌출부와 억지 끼움 결합으로 체결된다.

상기와 같이 안내공이 형성된 링 형상의 정렬 가이드는 본 발명의 목적을 수행하는데 중요한 수단을 갖는다. 이는 기존에는 상기 반도체 웨이퍼를 플레이트 중앙에 안착시켜 정렬할 때 플레이트 상부 외측부에 형성된 돌출부를 정렬 점으로 이용하여 작업자가 직접 상기 반도체 웨이퍼를 정렬하기 때문에 오차가 발생할 수 있었다.

도 5 본 발명의 제4 실시예에 따른 웨이퍼 스테이지를 포함하는 에싱 장치를 설명하기 위한 구성도이다.

도 5를 참조하면, 상기 에싱 장치(100)는 에싱 공정을 수행하기 위한 에싱 챔버(110), 상기 에싱 챔버(110) 내부로 공정 가스를 제공하기 위한 가스주입구(120), 상기 가스를 에싱 챔버(110) 밖으로 배기하기 위한 가스배기구(130), 상기 에싱 챔버(110) 하부에 구비되어 반도체 웨이퍼(W)를 지지하기 위한 웨이퍼 스테이지(50)를 포함하고 있다.

상기와 같은 구성요소를 갖는 에싱 장치(100)에서 반도체 웨이퍼(W)를 에싱 처리하는 공정을 살펴보면, 먼저 상기 이송 로봇 아암(도시하지 않음)에 의해 파지된 반도체 웨이퍼(W)가 에싱 챔버(110)에 하면에 구비되어 있는 웨이퍼 스테이지(50) 상에 안착하기 위해서는 상기 에싱 챔버(110)의 웨이퍼 스테이지(50) 내부에 구비되어 있는 웨이퍼 지지핀(150)이 상승되어야 한다.

상기 웨이퍼 지지핀(150)이 상승되면, 상기 이송 로봇 아암(도시하지 않음)에 의해 파지된 반도체 웨이퍼(W)는 에싱 챔버(110)내부로 도입되고, 상기 웨이퍼 스테이지(50)에서 상승된 상태로 있는 웨이퍼 지지핀(150) 상에 안착된다.

이후, 상기 웨이퍼 지지핀(150) 상에 상기 반도체 웨이퍼(W)를 안착시킨 후 상기 이송 로봇 아암은 에싱 챔버(110) 밖으로 이동된다. 상기와 같이 반도체 웨이퍼(W)가 상기 웨이퍼 지지핀(150)상에 안착되면, 상기 웨이퍼 지지핀(150)은 하강하여 상기 웨이퍼 스테이지(50)상에 반도체 웨이퍼(W)가 안착된다.

상기 웨이퍼 스테이지(50)는 안내공이 형성된 링 형상의 정렬 가이드(70)와 상기 반도체 웨이퍼(W)가 안착되는 플레이트(60)를 포함하고 있다. 상기 플레이트(60) 상에 구비된 정렬 가이드(70)로 인해 상기 반도체 웨이퍼(W)는 상기 웨이퍼 지지핀(150)이 하강할 때 상기 플레이트(60) 중앙에 정렬되어 안착된다.

즉, 상기 안내공이 형성되어 링 형상을 갖는 상기 정렬 가이드(70)는 내측면에 경사면이 형성되어 있기 때문에 상기 반도체 웨이퍼(W)가 플레이트(60) 상에 안착될 때 상기 반도체 웨이퍼(60)의 외주면이 상기 정렬 가이드(70)의 경사면을 따라 내려오면서 보다 쉽게 상기 플레이트(60)의 중앙에 안착될 수 있다.

상기와 같이 플레이트(60) 중앙에 안착된 반도체 웨이퍼(W)에 에싱 공정을 수행하여 상기 반도체 웨이퍼(W)의 에싱 처리가 완료되면, 상기 웨이퍼 지지핀(150)은 에싱 처리된 반도체 웨이퍼(W)를 상승시키고, 상기 이송 로봇 아암은 지지핀(150)에 의해 상승된 반도체 웨이퍼(W)를 파지하여 애싱 챔버(110) 외부로 배출시킨다.

그리고, 상기 에싱 처리된 반도체 웨이퍼(W)가 상기 에싱 챔버(110)에서 배출되면, 상기 이송 로봇 아암 및 웨이퍼 지지핀(150)은 위와 같은 동작을 반복하면서 새로운 반도체 웨이퍼(W)들을 에싱 처리를 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 반도체 제조 장치의 웨이퍼 스테이지는 반도체 웨이퍼를 안착하는 공간을 제공하는 플레이트와 상기 플레이트 상의 중앙으로정렬하여 안착시키는 정렬 가이드를 구비함으로써 반도체 제조 장치의 챔버 내에 제공되는 반도체 웨이퍼를 플레이트 중앙에서 오차 없이 효과적으로 정렬할 수 있다. 그럼으로 제조 공정이 수행될 때 웨이퍼의 손상을 방지하는 이점과 웨이퍼의 신뢰성을 향상시켜 반도체 장치의 수율을 증가시킬 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (4)

1. 상기 웨이퍼가 놓여지는 플레이트; 및

   상기 플레이트 상에 구비되고, 상기 반도체 웨이퍼의 주연부위를 가이딩하여 상기 반도체 웨이퍼의 안착 위치를 상기 플레이트 중앙으로 정렬하기 위한 링 형상의 정렬 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 스테이지.
2. 제1항에 있어서, 상기 정렬 가이드의 그 내측면은 상기 웨이퍼의 주연부위를 안내하여 상기 플레이트 중앙에 정렬시킬 수 있도록 경사져 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 스테이지.
3. 제1항에 있어서, 상기 플레이트 상에는 상기 정렬 가이드를 고정시키기 위한 다수개의 돌출부가 형성되어 있고,

   상기 정렬 가이드에는 상기 돌출부들과 각각 대응하는 다수개의 삽입부가 형성되어 있으며,

   상기 정렬 가이드는 상기 플레이트에 억지 끼움 방식으로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 스테이지.
4. 제3항에 있어서, 상기 플레이트 상에서 분리하기 위한 분리홈이 형성되어 있는 정렬가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 스테이지.