KR20040093197A - 이온 주입 장치의 웨이퍼 핸들러 - Google Patents

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김수만
임태섭
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삼성전자주식회사
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Abstract

이온 주입 장치에 있어서, 로드록 챔버의 웨이퍼 카세트와 플래튼 사이에서 웨이퍼를 이송하기 위한 웨이퍼 핸들러가 개시되어 있다. 이송 암의 직선 왕복 운동 및 회전 운동은 록 핀과 록 핀 가이드의 결합 또는 분리에 의해 결정되며, 상기 록 핀 가이드는 가이드 블록 상에 배치되며, 록 핀은 이송 암의 후단 부위에 연결된다. 록 핀 가이드는 록 핀을 수용하기 위한 수용부를 형성하는 한 쌍의 돌출부를 포함하며, 상기 한 쌍의 돌출부의 내측 모서리는 라운딩 처리되어 있다. 따라서, 록 핀이 상기 수용부에 삽입될 때 라운딩 처리된 면을 따라 삽입되므로, 안정적인 록 핀과 록 핀 가이드의 결합이 보장된다.

Description

이온 주입 장치의 웨이퍼 핸들러{Wafer handler of ion implanter}
본 발명은 이온 주입 장치의 웨이퍼 핸들러에 관한 것이다. 보다 상세하게는 로드록 챔버에 배치된 웨이퍼 카세트와 이온 주입 공정을 수행하기 위한 플래튼(platen) 사이에서 웨이퍼를 이송하기 위한 웨이퍼 핸들러에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘웨이퍼 상에 전기 소자들을 포함하는 전기적인 회로를 형성하는 팹(Fab) 공정과, 상기 팹 공정에서 형성된 반도체 장치들의 전기적인 특성을 검사하기 위한 EDS(electrical die sorting) 공정과, 상기 반도체 장치들을 각각 에폭시 수지로 봉지하고 개별화시키기 위한 패키지 조립 공정을 통해 제조된다.
상기 팹 공정은 웨이퍼 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 상기 막을 평탄화하기 위한 화학적 기계적 연마 공정과, 상기 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 막을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정과, 웨이퍼의 소정 영역에 특정 이온을 주입하기 위한 이온 주입 공정과, 웨이퍼 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정과, 상기 막 또는 패턴이 형성된 웨이퍼의 표면을 검사하기 위한 검사 공정 등을 포함한다.
상기 단위 공정 중에서 이온 주입 공정은 웨이퍼의 소정 부위에 특정 이온을 주입하여 트랜지스터의 소스(source), 드레인(drain)을 형성하는 공정이다. 상기이온 주입 공정에서의 주요한 기술은 상기 특정 이온을 균일한 깊이로 주입하여, 상기 소스 및 드레인을 형성시키는 것이다. 이온 주입 공정은 열확산 기술에 비하여 소스 및 드레인 영역에 주입되는 이온의 양 및 주입 깊이를 조절할 수 있다는 장점이 있다. 상기 이온 주입 공정을 수행하는 장치의 일 예로서, 미합중국 특허 제5,343,047호(issued to Ono, et al.) 및 제5,641,969호(Cooke, et al.)에는 이온 주입 장치와 이온 주입 시스템이 개시되어 있다.
일반적으로, 종래의 이온 주입 장치는 이온빔을 제공하기 위한 이온 소스와, 이온빔을 전송하기 위한 빔 라인 챔버와, 이온 주입 공정을 수행하기 위한 엔드 스테이션과, 다수의 웨이퍼들이 이온 주입 공정의 수행을 위해 대기하는 로드록 챔버를 포함한다.
로드록 챔버의 내부에는 다수의 웨이퍼들을 수납하기 위한 카세트가 배치되어 있고, 엔드 스테이션에는 웨이퍼를 지지하여 이온 주입 공정을 수행하기 위한 플래튼이 배치되어 있다. 또한, 상기 카세트와 플래튼 사이에서 웨이퍼를 이송하기 위한 웨이퍼 핸들러가 배치되어 있다.
상기 웨이퍼 핸들러는 진공압을 이용하여 웨이퍼를 흡착하고 이동시키기 위한 웨이퍼 이송 암과, 상기 이송 암을 지지하기 위한 지지 블록과, 상기 지지 블록과 연결되며 이송 암을 회전 운동시키기 위한 회전 블록과, 회전 블록을 지지하여 상기 이송 암을 직선 왕복 운동시키기 위한 가이드 블록과, 가이드 블록을 안내하여 상기 이송 암을 직선 왕복 운동시키기 위한 가이드 레일을 포함한다.
상기 가이드 레일은 로드록 챔버의 카세트를 향하여 연장되어 있으며, 이송암은 가이드 레일을 따라 직선 방향으로 이동하여 웨이퍼를 흡착하고, 다시 반대 방향으로 이동한 뒤, 회전 운동하여 플래튼 상에 웨이퍼를 로딩한다. 이때, 록 핀과 록 핀 가이드(또는 록 핀 액추에이터)가 이송 암의 회전 운동 및 직선 왕복 운동의 방향을 결정한다.
상기 록 핀은 상기 이송 암의 후단 부위로부터 하방으로 연장되어 있으며, 록 핀 가이드는 가이드 블록의 상부면에 배치되어 있다. 이송 암이 직선 왕복 운동하는 경우에는 록 핀이 록 핀 가이드와 결합되며, 이송 암이 회전 운동하는 동안에는 록 핀이 록 핀 가이드로부터 분리된다.
도 1은 종래의 웨이퍼 핸들러의 록 핀과 록 핀 가이드를 설명하기 위한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 록 핀 가이드(100)는 가이드 블록(미도시)의 상부면에 배치되는 베이스 부재(102)와 한 쌍의 돌출부(104, 105)를 포함한다. 한 쌍의 돌출부(104, 105)는 베이스 부재(102)의 일 측면으로부터 돌출되며, 록 핀(10)을 수용하기 위한 수용부(110)를 구성한다. 즉, 한 쌍의 돌출부(104, 105) 사이에 상기 수용부(110)가 형성된다.
상기와 같이 록 핀(10)이 상기 수용부(110)에 수납되는 경우 상기 이송 암은 웨이퍼 카세트를 향해 직선 왕복 운동하며, 수용부(110)로부터 록 핀(10)이 이탈되는 경우 이송 암은 회전 운동하여 웨이퍼를 플래튼 상에/으로부터 로딩/언로딩한다. 도시된 화살표는 록 핀(10)의 삽입 방향을 의미한다.
그러나, 이송 암의 이동 거리 또는 위치가 정확하게 제어되지 않는 경우, 록핀(10)이 수용부(110)에 정확히 수납되지 않게 되며, 이송 암의 구동에 심각한 장애가 발생된다. 즉, 록 핀(10)이 수용부(110)에 수납되지 않고, 한 쌍의 돌출부(104, 105)에 걸리는 경우에 상기와 같은 문제점이 발생된다.
상술한 바와 같이 록 핀(10)과 록 핀 가이드(100)의 결합이 원활하게 이루어지지 않는 경우, 이송 암에 발생할 수 있는 진동 또는 운동 불량에 따라 웨이퍼의 파손이 유발된다. 즉, 이송 암의 운동에 문제가 발생되는 경우, 웨이퍼가 이송 암으로부터 이탈되어 파손되는 문제점이 발생한다. 또한, 상기와 같은 웨이퍼 파손이 발생하는 경우, 웨이퍼의 깨짐에 의해 발생하는 파티클은 엔드 스테이션 내부에 심각한 오염을 초래한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 상기 이송 암의 위치가 정확하지 않은 경우에도 록 핀과 록 핀 가이드의 원활한 결합을 보장하기 위한 웨이퍼 핸들러를 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 웨이퍼 핸들러의 록 핀과 록 핀 가이드를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 핸들러의 록 핀과 록 핀 가이드를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼 핸들러의 록 핀과 록 핀 가이드를 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 록 핀과 록 핀 가이드를 갖는 웨이퍼 핸들러를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 웨이퍼 핸들러를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
20 : 록 핀 200 : 록 핀 가이드
202 : 베이스 부재 204, 205 : 한 쌍의 돌출부
210 : 수용부 400 : 웨이퍼 핸들러
402 : 가이드 레일 404 : 가이드 블록
406 : 회전 블록 408 : 웨이퍼 이송 암
410 : 지지 블록 W : 웨이퍼
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 웨이퍼를 흡착하여 이송하기 위한 웨이퍼 이송 암과, 상기 이송 암을 지지하기 위한 지지 블록과, 상기 지지 블록을 회전시키기 위한 회전 블록과, 상기 회전 블록을 직선 왕복 운동시키기 위한 가이드 블록과, 상기 이송 암의 운동 방향을 설정하는 방향 설정 부재를 포함하는 이온 주입 장치의 웨이퍼 핸들러에 있어서, 상기 방향 설정 부재는, 상기 이송 암의 후단 부위로부터 상기 가이드 블록 방향으로 연장된 록 핀(lock pin)과, 상기 가이드 블록 상에 배치되며, 상기 이송 암의 직선 왕복 운동시 상기 록 핀과 결합되고, 상기 이송 암의 회전 운동시 상기 록 핀으로부터 분리되는 록 핀 가이드를 포함하되, 상기 록 핀 가이드는 상기 가이드 블록에 연결되는 베이스 부재와, 상기 베이스 부재의 일 측면으로부터 돌출되며 상기 록 핀을 수용하기 위한 수용부를 형성하기 위한 한 쌍의 돌출부를 포함하되, 상기 록 핀이 삽입되는 방향에 대향하는 돌출부의 일측 부위가 라운딩 처리되어 있는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치의 웨이퍼 핸들러를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 돌출부는 사각 기둥 형상을 갖고, 상기 수용부와 인접하며 상기 록 핀이 삽입되는 방향에 대향하는 모서리가 라운딩 처리된다.
따라서, 이송 암의 이동 거리 또는 위치 제어가 정확하게 이루어지지 않는 경우에도, 록 핀은 상기 라운딩 처리된 일면을 따라 상기 수용부에 정확하게 삽입될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 핸들러의 록 핀과 록 핀 가이드를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2에 도시된 록 핀 가이드(200)는 웨이퍼 핸들러의 가이드 블록(미도시)의 상부면에 배치되는 베이스 부재(202)와, 베이스 부재(202)의 일 측면에 형성된 한 쌍의 돌출부(204, 205)를 포함한다. 한 쌍의 돌출부(204, 205)는 그 사이에 웨이퍼를 이송하기 위한 이송 암(미도시)에 연결된 록 핀(20)을 수용하기 위한 수용부(210)를 형성한다.
전체적으로 한 쌍의 돌출부(204, 205)는 각각 사각 기둥 형상을 가지며, 록 핀(20)이 삽입되는 방향에 대하여 대향하는 일면(204a, 205a)이 라운딩 처리되어 있다. 즉, 사각 기둥의 일면이 둥근 곡면을 갖는다.
따라서, 록 핀(20)이 상기 수용부(210)로 삽입될 때, 상기 이송 암의 위치 또는 이동 거리의 제어가 불량하더라도 록 핀(20)은 상기 라운딩 처리된 일면(204a, 205a)과 접촉하여 슬라이딩되므로 안정적으로 수용부(210)로 삽입될 수 있다. 도시된 화살표는 록 핀(20)의 삽입 방향을 의미한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼 핸들러의 록 핀과 록 핀 가이드를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3을 참조하면, 상기 다른 실시예에 따른 록 핀 가이드(300)는 도 2에 도시된 바와 같은 일 실시예에 따른 록 핀 가이드(200)와 유사한 형상을 갖는다. 다만, 베이스 부재(302)의 일 측면에 형성된 한 쌍의 돌출부(304, 305)의 형상이 다르게 형성된다.
한 쌍의 돌출부(304, 305)는 록 핀(30)을 수용하기 위한 수용부(310)를 형성하며, 수용부(310)와 인접한 모서리(304a, 305a)가 라운딩 처리되어 있다. 구체적으로는, 록 핀(30)의 삽입 방향에 대하여 대향하며, 상기 수용부(310)와 인접하는 모서리(304a, 305a)가 라운딩 처리되어 있다. 따라서, 록 핀(30)은 보다 안정적으로 수용부(310)에 삽입될 수 있다. 도시된 화살표는 록 핀(30)의 삽입 방향을 의미한다.
한 쌍의 돌출부(304, 305)는 전체적으로 사각 기둥 형상을 가지며, 구체적으로, 마름모 형상의 단면을 갖는다. 그러나, 한 쌍의 돌출부(304, 305)의 단면 형상은 본 발명의 범위를 한정하지 않으며, 다양한 형상이 채택될 수 있다.
도 4는 도 2에 도시된 록 핀과 록 핀 가이드를 갖는 웨이퍼 핸들러를 설명하기 위한 개략적인 평면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 웨이퍼 핸들러를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 웨이퍼 핸들러(400)는 로드록 챔버(미도시)에 배치된 웨이퍼 카세트(500)를 향하도록 연장된 가이드 레일(402)과, 가이드 레일(402)과 결합되어 직선 왕복 운동하도록 배치된 가이드 블록(404)과, 가이드 블록(404)의 상부에 회전 가능하도록 결합된 회전 블록(406)과, 회전 블록(406)의 상부에 결합되어 웨이퍼(W)를 이송하기 위한 웨이퍼 이송 암(408)을 지지하기 위한 지지 블록(410)과, 지지 블록(410)에 의해 지지되며 진공압을 이용하여 웨이퍼(W)를 흡착하고 상기 카세트(500) 및 웨이퍼(W)에 대한 이온 주입 공정을 수행하기 위한 플래튼(502) 사이에서 웨이퍼(W)를 이송하기 위한 웨이퍼 이송 암(408)을 포함한다. 한편, 도시되지는 않았으나, 구동력을 제공하기 위한 구동 유닛이 더 구비된다.
록 핀(20)은 웨이퍼 이송 암(408)의 후단 부위로부터 하방으로 연장되며, 록 핀 가이드(200)는 가이드 블록(404)의 상부면에서 상기 록 핀(20)과 대응하도록 배치되어 있다. 구체적으로 이송 암(408)의 후단 부위는 웨이퍼(W)를 흡착하기 위한웨이퍼 흡착부(408a)와 대향하는 부위를 의미한다.
록 핀(20)이 록 핀 가이드(200)의 수용부(210, 도 2 참조)에 삽입되어 록 핀(20)과 록 핀 가이드(200)가 결합되면, 가이드 블록(404)은 가이드 레일(402)을 따라 웨이퍼 카세트(500)를 향하여 이동한다. 이에 따라, 이송 암(408)은 웨이퍼 카세트(500)의 내부에서 웨이퍼(W)를 흡착하며, 가이드 블록(404)의 이동에 의해 웨이퍼(W)를 웨이퍼 카세트(500)로부터 인출한다.
이송 암(408)이 웨이퍼(W)를 플래튼(502) 상으로 로딩하는 경우 록 핀(20)은 이송 암(408)의 회전을 위해 록 핀 가이드(200)로부터 분리되며, 웨이퍼(W)는 이송 암(408)의 회전 운동에 의해 플래튼(502) 상으로 로딩된다.
플래튼(502) 상으로 웨이퍼(W)가 로딩되면, 플래튼(502)은 웨이퍼(W)의 표면에 이온을 주입하기 위하여 웨이퍼(W)를 이온빔에 대하여 적절한 각도로 배치시키고, 이온 소스에 의해 형성된 이온빔은 빔 라인 챔버를 통해 웨이퍼(W) 표면을 스캐닝한다.
상기와 같은 이온 주입 공정이 종료되면, 웨이퍼 핸들러(400)는 상술한 바와 같은 웨이퍼(W) 로딩 단계를 역으로 수행하여 이온 공정이 완료된 웨이퍼를 로드록 챔버의 웨이퍼 카세트(500)로 이송한다.
이때, 록 핀 가이드(200)의 한 쌍의 돌출부(도 2 참조) 내측 모서리 또는 일 면이 라운딩 처리되어 있으므로, 록 핀(20)과 록 핀 가이드(200)의 결합이 원활하게 수행되며, 이에 따라 웨이퍼(W)의 이송 단계가 정상적으로 수행될 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 록 핀이 록 핀 가이드의 수용부에 삽입될 때, 록 핀은 돌출부의 라운딩 처리된 면을 따라 삽입되므로, 록 핀의 삽입 불량에 따른 공정 중단 또는 웨이퍼 파손이 방지된다.
또한, 웨이퍼에 대한 이온 주입 공정의 공정 불량 요인을 미연에 방지함으로써, 공정 효율 및 이온 주입 장치의 단위 시간당 처리량이 향상되며, 웨이퍼 오염에 대한 사전 예방 효과가 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 (2)

  1. 웨이퍼를 흡착하여 이송하기 위한 웨이퍼 이송 암과, 상기 이송 암을 지지하기 위한 지지 블록과, 상기 지지 블록을 회전시키기 위한 회전 블록과, 상기 회전 블록을 직선 왕복 운동시키기 위한 가이드 블록과, 상기 이송 암의 운동 방향을 설정하는 방향 설정 부재를 포함하는 이온 주입 장치의 웨이퍼 핸들러에 있어서,
    상기 방향 설정 부재는,
    상기 이송 암의 후단 부위로부터 상기 가이드 블록 방향으로 연장된 록 핀(lock pin); 및
    상기 가이드 블록 상에 배치되며, 상기 이송 암의 직선 왕복 운동시 상기 록 핀과 결합되고, 상기 이송 암의 회전 운동시 상기 록 핀으로부터 분리되는 록 핀 가이드를 포함하되,
    상기 록 핀 가이드는 상기 가이드 블록에 연결되는 베이스 부재와, 상기 베이스 부재의 일 측면으로부터 돌출되며 상기 록 핀을 수용하기 위한 수용부를 형성하기 위한 한 쌍의 돌출부를 포함하되, 상기 록 핀이 삽입되는 방향에 대향하는 돌출부의 일측 부위가 라운딩 처리되어 있는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치의 웨이퍼 핸들러.
  2. 제1항에 있어서, 상기 돌출부는 사각 기둥 형상을 갖고, 상기 수용부와 인접하며 상기 록 핀이 삽입되는 방향에 대향하는 모서리가 라운딩 처리되어 있는 것을특징으로 하는 이온 주입 장치의 웨이퍼 핸들러.
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