KR20050071860A - 반도체 제조설비의 리프트핀 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition)을 이용하여 웨이퍼에 금속층을 증착할 시 리프트 핀에 알루미늄의 증착을 억제하는 반도체 제조설비의 리프트 핀 및 그 제조방법에 관한 것이다.
CVD장치에서 공정진행 중에 CVD Al이 증착되지 않도록 하여 웨이퍼 브로큰이나 리프트핀의 파손을 방지하는 본 발명의 반도체 제조설비의 리프트핀은, SUS재질로 형성된 리프트핀을 설정된 온도에서 설정된 시간동안 산화시켜 CVD공정 진행 중에 CVD 알루미늄이 증착되지 않도록 한다.
본 발명은 CVD 공정쳄버에서 SUS재질로 제작한 후 그 표면을 산화시킨 히터와 리프트핀을 사용하므로, CVD공정을 진행할 시 리프트핀이 알루미늄에 의해 증착되지 않아 리프트링이 하강할 때 리프트핀이 중력에 의한 하강되지 못하므로 인한 웨이퍼의 브로큰을 방지하고, 또한 개구부를 통해 인입되는 로봇에 의해 리프트핀이 파손되는 것을 방지한다.

Description

반도체 제조설비의 리프트핀 및 그 제조방법{MANUFACTUREING METHOD AND LIFT PIN OF SEMICONDUCTOR PRODUCTION DEVICE TREREFOR}
본 발명은 반도체 제조설비의 리프트 핀에 관한 것으로, 특히 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition)을 이용하여 웨이퍼에 금속층을 증착할 시 리프트 핀에 알루미늄의 증착을 억제하는 반도체 제조설비의 리프트 핀 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자를 제조하는 과정에서 반도체 기판인 웨이퍼는 물질층의 증착공정과 증착된 물질층을 에칭하는 공정, 세정공정, 건조공정 등 여러 단계의 공정을 거치게 된다. 이러한 공정 중에 물리적 화학적공정(CVD)를 사용하는 대부분의 공정이 반도체 소자 형성을 위한 물질층 형성공정과 형성된 물질층을 원하는 형태로 패터닝하는 공정으로 이루어진다.
반도체 소자의 제조공정에서 물질층을 형성시키기 위한 장치의 하나로서 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition; 이하 "CVD"라 함) 장치를 들 수 있으며, CVD 장치는 기체 상태의 화합물을 분해한 후 화학적 반응에 의해 반도체 기판 위에 박막을 형성하는 장치이다.
이러한 공정을 진행하는 반도체 장치는 미국 특허 5,262,029 및 5,838,529에 개시되어 있으며, 반도체 기판인 실리콘 웨이퍼는 진공챔버내에서 CVD공정을 진행하는 동안에 정전척(ESC)에 의해 기판홀더에 위치한다. 공정가스는 가스노즐, 가스링, 가스분산판 등과 같은 여러 가지 기구물등을 통해 챔버 내부로 공급된다. 반도체 기판을 처리하는 다른 설비는 이송메카니즘, 가스공급 시스템, 라이너(Liner), 리프트 메카니즘, 로봇암, 패스테너(Fastener), 로드락, 도어 메카니즘 등과 같은 것을 포함한다.
도 1은 일반적인 CVD장치의 구조도이다.
CVD 공정이 실시되는 공정챔버(10) 일측에는 진공밀폐가 가능한 개구부(11)가 형성되며, 공정챔버(10) 내측에는 웨이퍼 이송로봇(도시 안됨)에 의해 개구부(11)를 통해 로딩되어 안착된 웨이퍼(W)를 공정이 진행되는 위치로 상승시키는 페데스탈(20)이 구비된다.
페데스탈(20)은 상부면에 에지링(edge ring;21)이 설치됨으로써 에지링(21)에 의해 CVD 공정 시 페데스탈(20)의 상부면과 공정챔버(10)의 하부에 증착되는 것을 방지하고, 상부에 복수의 리프트핀(22)이 슬라이딩 결합되며, 하부에 복수의 리프트핀(22)의 하단을 지지하여 복수의 리프트핀(22)을 페데스탈(20)의 표면위로 들어올리는 리프트링(23)이 수직방향으로 이동 가능하도록 결합되어 있다.
따라서, 복수의 리프트핀(22)이 웨이퍼 이송로봇(미도시)에 의해 개구부(11)로 삽입된 웨이퍼(W)를 웨이퍼 이송로봇으로부터 떼어내어 상승시키며, 상승된 웨이퍼(W)는 페데스탈(20)의 상승에 의해 페데스탈(20)의 상부면의 에지링(21) 내측에 위치된다.
또한, 페데스탈(20)의 상측에는 가스공급플레이트(30)가, 상부에는 히터(40)가 각각 설치된다. 가스공급플레이트(30)는 공정챔버(10)내에 반응가스를 공급하기 위하여 중앙에 가스유입구(31)가 형성되며, 그 하측에 다수의 홀 또는 통로(32a)를 형성한 가스 분배 면판인 샤워헤드(32)가 구비된다. 따라서, 가스유입구(31)를 통해 주입된 반응가스는 샤워헤드(32)를 통해 공정챔버(10) 내부, 즉 공정위치의 영역에 분사된다.
히터(40)는 도시하지 않은 제어부의 제어에 의해 전원을 인가받아 페데스탈(20) 및 웨이퍼(W)를 가열시킨다.
상기 다수의 리프트핀(22)은 200mm 웨이퍼의 경우 세라믹 재질을 사용하였으나 웨이퍼가 대구경화되면서 300mm설비에서 SUS재질을 적용하였다.
이러한 종래의 리프트핀(22)은 도 2에서 보는 바와 같이 웨이퍼 누적매수 400매를 작업하였을 경우 2/3 정도가 완전히 힌색으로 알루미늄(Al)이 증착되었고, 웨이퍼 누적매수 1000매를 작업하였을 경우 도 3과 같이 리프트핀(22)의 전체가 힌색으로 알루미늄(Al)이 증착되는 상태를 볼수 있다.
이러한 CVD장치는 리프트링(23)이 상승되었다가 하강될 때 다수의 리프트핀(22)은 중력에 의해 하강되어야 하는데, CVD Al이 증착되었을 경우 웨이퍼의 브로큰이 발생하고, 또한 개구부(11)를 통해 인입되는 로봇(도시하지 않음)에 의해 리프트핀(22)이 파손되는 문제가 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 CVD장치에서 공정진행 중에 CVD Al이 증착되지 않도록 하여 웨이퍼 브로큰이나 리프트핀의 파손을 방지하는 반도체 제조설비의 리프트핀 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 제조설비의 리프트핀은, SUS재질로 형성된 리프트핀을 설정된 온도에서 설정된 시간동안 산화시켜 CVD공정 진행 중에 CVD 알루미늄이 증착되지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 제조설비의 리프트핀 제조방법은, SUS재질로 형성된 리프트핀을 형성하는 단계와, 상기 SUS재질로 형성된 리프트핀을 산화시키는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
상기 산화시키는 단계는 400℃온도에서 4시간동안 열처리하는 것이 바람직하다.
상기 리프트핀의 산화는 에어, 질소, 불화성기체 분위기에서 진행하는 것이 바람직하다.
상기 리프트핀의 산화는 진공상태에서 진행하는 것이 바람직하다.
상기 진공상태의 진공도는 5*E-3Torr로 하는 것이 바람직하다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 CVD장치의 구조도이고,
도 5는 본 발명에 따른 웨이퍼 2000매의 CVD공정을 진행하였을 경우 알루미늄(Al)이 증착되지 않고 있는 리프트핀의 상태도이다.
상술한 도 4 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예의 동작을 상세히 설명한다.
CVD 공정이 실시되는 공정챔버(100) 일측에는 진공밀폐가 가능한 개구부(110)가 형성되며, 공정챔버(100) 내측에는 웨이퍼 이송로봇(도시 안됨)에 의해 개구부(110)를 통해 로딩되어 안착된 웨이퍼(W)를 공정이 진행되는 위치로 상승시키는 페데스탈(200)이 구비된다.
페데스탈(200)은 상부면에 에지링(edge ring;21)이 설치됨으로써 에지링(210)에 의해 CVD 공정 시 페데스탈(200)의 상부면과 공정챔버(100)의 하부에 증착되는 것을 방지하고, 상부에 복수의 리프트핀(220)이 슬라이딩 결합되며, 하부에 복수의 리프트핀(220)의 하단을 지지하여 복수의 리프트핀(220)을 페데스탈(200)의 표면위로 들어올리는 리프트링(230)이 수직방향으로 이동 가능하도록 결합되어 있다. 상기 리프트링(230)은 리프트후프(Lift Hoop)에 포함된다.
따라서, 복수의 리프트핀(220)이 웨이퍼 이송로봇(미도시)에 의해 개구부(110)로 삽입된 웨이퍼(W)를 웨이퍼 이송로봇으로부터 떼어내어 상승시키며, 상승된 웨이퍼(W)는 페데스탈(200)의 상승에 의해 페데스탈(200)의 상부면의 에지링(210) 내측에 위치된다.
또한, 페데스탈(200)의 상측에는 가스공급플레이트(300)가, 상부에는 히터(400)가 각각 설치된다. 가스공급플레이트(300)는 공정챔버(100)내에 반응가스를 공급하기 위하여 중앙에 가스유입구(310)가 형성되며, 그 하측에 다수의 홀 또는 통로(320a)를 형성한 가스 분배 면판인 샤워헤드(320)가 구비된다. 따라서, 가스유입구(310)를 통해 주입된 반응가스는 샤워헤드(320)를 통해 공정챔버(100) 내부, 즉 공정위치의 영역에 분사된다.
히터(400)는 도시하지 않은 제어부의 제어에 의해 전원을 인가받아 페데스탈(20) 및 웨이퍼(W)를 가열시킨다.
CVD Al의 소스(Sorce)는 예를들어 MPA(Methylpyrrolidine Alane), DMEAA(Dimethylethylethylamaine Alane), DMAH(Dimethylaluminum Hydridge) 혹은 TMAA(Trimethylamine Alane) 전구체를 사용할 수 있으며, 자유전자가 많은 하지막에서 자유전자가 소스분해의 촉매역할을 하여 다수의 리프트핀(220)이나 히터(400)에 증착이 잘이루어지도록 하는 특성이 있다. 따라서 다수의 리프트핀(22)과 히터(400)에 증착이 이루어지지 않게하기 위해서는 비저항이 매우 높은 재질을 적용하여야 한다. 이러한 재질을 갖기 위한 상기 다수의 리프트핀(220)과 히터(400)는 SUS 재질로 형성한 후 표면을 예를들어 적어도 400℃의 온도에서 4 내지 36시간동안 고온용 오븐에서 열처리하여 산화되도록 하였다. 상기 고온용 오븐은 상기 다수의 리프트핀(220)과 히터(400)의 스테인레스재질(SUS재질)을 산화할 때 에어(Air), 질소, 산소, 불활성기체 분위기 또는 진공(Vacuum) 상태에서 진행될 수 있다. 상기 진공상태는 적어도 5*E-3Torr이상에서 진행된다.
이렇게 산화된 다수의 리프트핀(220)은 도 5에서 보는 바와 같이 웨이퍼 누적매수 2000매의 CVD공정을 진행하였을 경우 알루미늄(Al)이 증착되지 않고 있는 상태를 볼수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 CVD 공정쳄버에서 SUS재질로 제작한 후 그 표면을 산화시킨 히터와 리프트핀을 사용하므로, CVD공정을 진행할 시 리프트핀이 알루미늄에 의해 증착되지 않아 리프트링이 하강할 때 리프트핀이 중력에 의한 하강되지 못하므로 인한 웨이퍼의 브로큰을 방지하고, 또한 개구부를 통해 인입되는 로봇에 의해 리프트핀이 파손되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한 CVD공정을 진행할 시 리프트핀이 알루미늄에 의해 증착되지 않도록 하여 프로세스 관리(PM:Process Management) 주기를 연장할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래의 CVD장치의 구성도
도 2는 종래의 400매의 CVD공정을 진행한 리프트핀의 CVD Al의 증착상태도
도 3은 종래의 1000매의 CVD공정을 진행한 리프트핀의 CVD Al의 증착상태도
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 CVD장치의 구조도
도 5는 본 발명에 따른 웨이퍼 2000매의 CVD공정을 진행하였을 경우 알루미늄(Al)이 증착되지 않고 있는 리프트핀의 상태도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100: 공정챔버 110: 개구부
200: 페데스탈 210: 에지링
220: 다수의 리프트핀 230: 리프트링
300: 가스공급플레이트 310: 가스유입구
320: 샤워헤드 400: 히터

Claims (11)

  1. 반도체 제조설비의 리프트핀에 있어서,
    스텐렌스재질로 형성된 리프트핀을 설정된 온도에서 설정된 시간동안 산화시켜 CVD공정 진행 중에 알루미늄이 증착되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 리프트핀.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 설정된 온도는 적어도 400℃이고 설정된 시간은 4 내지 36시간임을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 리프트핀.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 알루미늄은 Methylpyrrolidine Alane, Dimethylethylethylamaine Alane, Dimethylaluminum Hydridge 혹은 Trimethylamine Alane 전구체임을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 리프트핀.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 리프트핀의 산화는 에어, 질소, 산소, 불화성기체 분위기에서 진행함을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 리프트핀.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 리프트핀의 산화는 진공상태에서 진행함을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 리프트핀.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 진공상태의 진공도는 적어도 5*E-3Torr이상임을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 리프트핀.
  7. 반도체 제조설비의 리프트핀 제조방법에 있어서,
    스테인레스재질로 형성된 리프트핀을 형성하는 단계와,
    상기 스테인레스재질로 형성된 리프트핀을 산화시키는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 리프트핀 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 산화시키는 단계는 적어도 400℃온도에서 적어도 4 내지 36시간동안 열처리함을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 리프트핀 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 리프트핀의 산화는 에어, 질소, 산소, 불화성기체 분위기에서 진행함을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 리프트핀 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 리프트핀의 산화는 진공상태에서 진행함을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 리프트핀 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 진공상태의 진공도는 적어도 5*E-3Torr이상임을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 리프트핀 제조방법.
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