KR20070079102A - 반도체 소자 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체소자 제조장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 반도체 소자 제조장치는, 반도체 제조공정이 진행되는 공정챔버와; 상기 공정챔버에 공정을 위해 투입되는 웨이퍼 또는 상기 공정챔버에서 소정의 공정이 완료된 웨이퍼를 일시 저장하기 위한 로드락 챔버와; 상기 공정챔버 및 상기 로드락 챔버에 각각 연결되어 상기 웨이퍼를 상기 공정챔버 또는 로드락 챔버에 로딩 또는 언로딩하기 위한 트랜스퍼 챔버와; 상기 로드락 챔버 표면의 온도조절을 하기 위해 상기 로드락 챔버 표면에 온도조절유닛을 구비한다. 본 발명에 따르면, 가스흄을 방지 또는 최소화할 수 있게 되어 반도체 제조장치의 부식을 방지 또는 최소화할 수 있으며, 웨이퍼에의 패턴 형성시 불량을 방지 또는 최소화할 수 있어 공정효율이 향상된다.
가스흄, 로드락챔버, 공정챔버, 트랜스퍼 챔버, 부식, 히팅패드

Description

반도체 소자 제조 장치{Apparatus for fabricating semiconductor device}
도 1은 종래의 반도체소자 제조장치의 개략도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조장치의 개략도
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
210 : 공정챔버 220 : 트랜스퍼 챔버
240 : 로드락 챔버 250 : 웨이퍼 이송장치
260 : 히팅패드
본 발명은 반도체 소자 제조장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 가스 흄(fume) 발생에 의한 설비부식 및 설비 주변 오염 방지가 가능한 반도체 소자 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체장치는 웨이퍼라 불리는 반도체 기판에 여러 종류의 막질 을 형성하고 가공하여 이루어지는 전자, 전기 소자를 배선으로 연결하여 완성되는 복잡하고 극도로 정밀한 장치이다.
이러한 반도체장치의 제조는 매우 복잡하고 다양한 과정을 거쳐서 이루어지는데 기본적으로는 반도체 웨이퍼상에 도체, 부도체, 반도체 막을 형성하고 이를 가공하여 전자, 전기 소자를 형성하고 회로를 이루는 것이다. 막의 형성은 다양한 막의 성질에 따라 화학기상증착(CVD), 스퍼터링이나 가열증착 같은 물리적증착(PVD), 기존 막의 열산화나 질화 등의 화학반응에 의한 재질변경 등을 통해 이루어지고 가공은 주로 패턴의 형성작업인데 포토리소그래피(Photo-lithography)법과 에칭(etching)을 이용하여 이루어진다.
이러한 포토리소그래피 공정은 포토레지스트막의 도포, 노광 및 현상 등의 일련 공정으로 진행되고, 포토 리소그래피 공정에 의하여 형성된 포토 마스크에 의하여 피식각층을 패터닝하므로써 소정의 패턴이 형성된다.
노광 공정을 수행하기 위한 장치로는 스텝 앤 리피트(Step and repeat) 방식의 스텝퍼(Stepper)와 스텝 앤 스캔(step and scan) 방식의 스캐너(Scanner)가 있다.
에칭은 일정 패턴의 에칭마스크가 대상막을 덮고 있을 때 대상막에 대한 식각능력을 가지는 식각물질 즉, 에천트(etchant)를 접촉시켜 반응이 이루어지게 함으로써 에칭마스크로 보호되지 않은 부분을 제거하는 것이다.
에칭은 용액중의 에천트 물질을 이용하는 습식 에칭과 가스상의 에천트 물질을 이용하는 건식 에칭이 있고, 화학적인 반응을 위주로 하여 모든 방향으로 식각 이 동등하게 진행되는 등방성 식각과 물리적인 작용을 통해 특정 방향으로 우세하게 식각이 진행되는 이방성 식각으로 나눌 수 있다. 건식 식각도 플라즈마를 형성하여 식각력을 높이는 방법을 많이 사용하게 된다.
이러한 공정등을 통하여 반도체 소자를 제조하기 위한 반도체소자 제조장치들은 대부분 고진공 분위기에서 소정의 공정을 진행할 수 있도록 다수의 챔버설비를 구비한다. 구체적으로 다수의 공정챔버(process chamber)와 로드락 챔버(load lock chamber) 와 트랜스퍼 챔버(transfer chamber)를 구비한다. 이를 도 1에 나타내었다
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 반도체 소자 제조 장치는 다수의 공정챔버(10), 트랜스퍼챔버(20), 및 로드락챔버(40)에 의해서 수행된다.
상기 공정챔버(10), 상기 트랜스퍼 챔버(20), 및 로드락챔버(40)는 순차적으로 연결되어 있으나, 도어개폐에 의해 서로 인접한 챔버간이 상호 연통 또는 밀폐되도록 하고 있으며, 이들은 일정한 압력의 진공분위기에서 유지하게 된다.
이와 같은 구성에서 실제 웨이퍼를 최적의 가공조건으로 유지되도록 하며, 가공 공정이 수행되는 것은 공정챔버(10)이다. 그리고, 상기 로드락챔버(40)는 상기 공정챔버(10)로 웨이퍼를 로딩 또는 언로딩시키는 작용을 한다.
상기 트랜스퍼 챔버(20)는 상기 공정 챔버(10)와 상기 로드락챔버(40) 간의 웨이퍼를 이송시키는 곳이다.
즉 상기 로드락챔버(40)는 대기압상태에서 외부로부터 미가공상태의 웨이퍼를 전달받아 이를 상기 트랜스퍼 챔버(20)를 통하여 상기 공정 챔버(10)에 전달하 게 되고, 상기 공정챔버(10)에서 가공된 웨이퍼는 다시 트랜스퍼 챔버(20)의 웨이퍼 이송장치(50)에 의하여 상기 로드락 챔버(40)로 반송된다.
상기 로드락 챔버(40)는 대기압상태에서 외부로부터 미가공상태의 웨이퍼를 전달받아 이를 상기 공정챔버(10)에 전달하게 될 때에는 상기 공정챔버(10)와 동일한 진공분위기를 유지하게 되며, 상기 공정 챔버(10)에서 가공된 웨이퍼를 다시 로드락 챔버(40)로 반송하는 경우에도 상기 공정챔버(10)와 동일한 진공분위기를 유지하게 된다. 이후 반송된 웨이퍼를 후속 공정으로 이송시키게 될 때에는 다시 대기압상태를 유지하게 된다.
따라서 로드락챔버(40)에는 이러한 대기압상태와 진공상태를 상호 교차하여 유지되도록 하기 위해 진공라인과 가스공급라인 및 배기라인을 갖추고 있다.
하지만 상기 공정챔버(10)로부터 증착 공정이 완료된 웨이퍼가 상기 로드락 챔버(40)로 반송되는 경우에, 상기 웨이퍼는 상기 로드락챔버(40)에는 상기 공정챔버(10)에서 공정 수행시 사용된 가스 흄이 완전 제거되지 않은 상태에서 동시에 유입된다.
상기 로드락챔버(40)에서 상기 공정챔버(10)측의 웨이퍼를 모두 이송하게 되는 동안 이들 가스 흄이 상기 로드락챔버(40)의 벽면에 흡착되기도 하고 일부는 펌핑 및 배기시 웨이퍼에 다시 흡착되거나 폴리머상태로 웨이퍼에 증착되기도 한다. 이로 인해 상기 로드락 챔버(40)내 벽면 부식이 가속화되고, 후속 공정에서는 웨이퍼에의 패턴 형성시 불량을 초래하게 되는 심각한 문제가 있게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 극복할 수 있는 반도체 소자 제조장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 가스흄을 방지 또는 최소화할 수 있는 반도체 소자 제조장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 로드락 챔버를 포함하는 반도체 제조장치의 부식을 방지 또는 최소화할 수 있는 반도체 소자 제조장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 웨이퍼에의 패턴 형성시 불량을 방지 또는 최소화할 수 있는 반도체 소자 제조장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은반도체 제조공정에서의 공정효율을 향상시킬 수 있는 반도체 소자 제조장치를 제공하는 데 있다.
상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 양상(aspect)에 따라, 본 발명에 따른 반도체 소자 제조장치는, 반도체 제조공정이 진행되는 공정챔버와; 상기 공정챔버에 공정을 위해 투입되는 웨이퍼 또는 상기 공정챔버에서 소정의 공정이 완료된 웨이퍼를 일시 저장하기 위한 로드락 챔버와; 상기 공정챔버 및 상기 로드락 챔버에 각각 연결되어 상기 웨이퍼를 상기 공정챔버 또는 로드락 챔버에 로딩 또는 언로딩하기 위한 트랜스퍼 챔버와; 상기 로드락 챔버 표면의 온도조절을 하기 위해 상기 로드락 챔버 표면에 온도 조절유닛을 구비한다.
상기 온도 조절유닛은 히팅패드 일 수 있으며, 상기 히팅패드는 상기 공정챔버의 외부 표면 및 상기 트랜스퍼 챔버의 외부표면에도 구비될 수 있다.
상기 히팅패드의 온도를 조절하기 위한 온도 제어부를 더 구비할 수 있으며,상기 히팅패드는 상기 로드락 챔버의 내부의 온도가 50℃ 정도를 유지하도록 온도가 조절될 수 있다.
상기한 구성에 따르면, 가스흄을 방지 또는 최소화할 수 있게 되어 반도체 제조장치의 부식을 방지 또는 최소화할 수 있으며, 웨이퍼에의 패턴 형성시 불량을 방지 또는 최소화할 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예가, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 철저한 이해를 제공할 의도 외에는 다른 의도 없이, 첨부한 도면들을 참조로 하여 상세히 설명될 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조장치의 개략도를 나타낸 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조 장치는 다수의 공정챔버(210), 트랜스퍼챔버(220), 및 로드락챔버(240)에 의해서 수행된다.
즉, 반도체 제조공정이 진행되는 다수의 공정챔버(210)와, 상기 공정챔버(210)들에 투입시킬 웨이퍼 또는 상기 공정챔버(210)에서 소정의 공정이 완료된 웨이퍼를 웨이퍼 이송장치(250)에 의하여 일시적으로 보관시키기 위한 로드락 챔버(240)와, 상기 공정챔버(210) 및 로드락 챔버(240)와 각각 연결되어 있는 트랜스퍼 챔버(220)를 구비한다. 그리고 상기 로드락 챔버(240)의 외부 표면에는 상기 로드락 챔버 내부의 온도를 조절하기 위한 온도 조절유닛이 구비되는데 여기서는 상기 온도 조절유닛을 히팅패드(260)로하여 설명한다. 상기 온도 조절유닛은 상기 공정챔버(210) 및 상기 트랜스퍼 챔버(220)의 외부표면에도 구비될 수 있으나 여기서는 상기 로드락 챔버(240)에만 구비되는 것으로 하여 설명한다.
상기 공정챔버(210)는 웨이퍼에 대한 직접적인 단위공정이 행해지는 장소로써 외부와는 완전히 차단되며 고진공 상태를 유지한다.
상기 트랜스퍼 챔버(220) 및 로드락 챔버(240)는 상기 공정챔버(210)의 외부와의 차단을 위해 준비되는 장소들이다. 또한 웨이퍼를 로딩시키거나 언로딩시키는 경우에, 상기 공정챔버(210)의 내부 공간을 대기압 상태에서 진공상태로 만들기 위하여 오랜시간 동안 펌프를 가동시켜야 하는 문제점을 해결하기 위한 것이다.
한편 상기 로드락 챔버(240)에는 온도조절 유닛 즉 히팅패드(260)가 구비된다. 상기 히팅패드(260)는 상기 로드락 챔버(240) 내부로 유입된 부식성 가스 및 웨이퍼로부터 발생되는 가스 흄 등의 잔류물로 인한 내부표면의 부식방지를 위한 것이다. 또한, 후속공정에서의 웨이퍼에의 패턴 형성시 상기 잔류물로 인한 불량을 방지하기 위한 것이다.
상기 히팅패드(260)는 상기 로드락 챔버(240) 외벽 전체를 감싸도록 설치된다. 상기 히팅패드(260)는 상기 로드락 챔버(240)의 내부 온도가 50℃ 정도로 유지될 수 있도록 제어될 수 있다. 상기 히팅패드(260)의 온도 제어는 별도의 온도 제어부(미도시)에 의해 행해질 수 있다.
상기 히팅패드(260)는 두께가 얇고 가벼우며 강한 재질을 가지도록 제조되어야 한다. 또한 상기 히팅패드(260)는 열전도가 빠르고 효과적으로 상기 로드락 챔버에 열을 균일하게 가열할 수 있어야 한다.
상술한 바와 같은 챔버설비를 구비하는 반도체 소자 제조 장치에서 이루어지는 소정의 공정, 예컨대 웨이퍼의 식각공정을 예를 들어 동작을 설명한다.
우선, 대기중의 웨이퍼가 로드락 챔버(240)의 게이트(미도시)를 통해 로드락 챔버(240)로의 로딩이 완료되면, 로드락 챔버(240)와 트랜스퍼 챔버(220) 사이에 설치된 밸브(미도시)를 열고 웨이퍼를 트랜스퍼 챔버(220)에 로딩시킨다.
다음으로 상기 밸브를 닫는다. 이후, 상기 웨이퍼를 공정챔버(210)에 로딩한다.
상기 공정챔버(210)에서는 상기 로딩된 웨이퍼에 대한 식각공정을 수행한다.
상기 식각공정이 완료되면, 상기 밸브를 열고 상기 공정챔버(210)에서 상기 웨이퍼를 상기 트랜스퍼 챔버(220) 내로 언로딩 한다. 그 다음으로는 상기 밸브를 닫고, 상기 웨이퍼를 로드락 챔버(240)로 로딩시킨다. 그리고, 로드락 챔버(240)의 게이트를 열어 상기 웨이퍼를 다른 소정의 공정으로 옮긴다.
한편, 이와 같은 일련의 식각공정 중 웨이퍼의 식각공정이 완료된 후, 상기 공정챔버(210)에서 상기 트랜스퍼 챔버(220) 내로 상기 웨이퍼를 언로딩할 때, 상기 공정챔버(210) 내에 존재하는 염소가스(Cl) 등의 부식성 가스 및 가스 흄 등의 잔류물이 상기 웨이퍼와 함께 상기 트랜스퍼 챔버(220) 내로 유입된다.
이 후, 상기 부식성 가스 및 가스 흄의 잔류물은 상기 로드락 챔버(240) 내 로 웨이퍼가 로딩될 때 개방되는 밸브를 통해 다시 로드락 챔버(240) 쪽으로 유입된다. 이러한 상기 로드락 챔버(240) 내로 유입된 부식성 가스 등의 잔류물은 공기중의 수분 또는 웨이퍼 위에 잔존하는 잔류물의 수분등과 반응하게 되면 부식성이 강한 산성의 물질을 생성하게 된다. 그러나 이러한 상기 로드락 챔버(240) 내로 유입된 부식성 가스 등의 잔류물은 상기 히팅패드에 의해 상기 로드락 챔버(240)의 온도가 일정온도 이상을 유지하고 있으므로 수분이 공급되지 않아 부식작용이 일어나지 않게 된다.
이로써, 공정챔버(210)에서 로드락 챔버(240) 내로 전이되는 부식성 가스 및 가스 퓸 등의 잔류물은 최종적으로 로드락 챔버(240)의 입구에서 배기를 통해 외부로 배출된다. 결과적으로는 로드락 챔버(240) 내의 부식을 방지하게 되고, 주변 설비 및 기타 부품들이 부식되는 것을 방지하게 되어 반도체 제조공정에서의 공정효율을 향상시키게 된다. 또한, 후속공정에서의 웨이퍼에의 패턴 형성시 불량을 방지 또는 최소화할 수 있게 된다.
상기한 실시예의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안될 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 명백하다 할 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 로드락 챔버 내의 부식을 방지하게 되고, 주변 설비 및 기타 부품들이 부식되는 것을 방지하게 되어 반도체 제조공정에서의 공정효율을 향상시키게 된다. 또한, 후속공정에서의 웨이퍼에의 패턴 형성시 불량을 방지 또는 최소화할 수 있게 된다.

Claims (5)

  1. 반도체 소자 제조장치에 있어서:
    반도체 제조공정이 진행되는 공정챔버와;
    상기 공정챔버에 공정을 위해 투입되는 웨이퍼 또는 상기 공정챔버에서 소정의 공정이 완료된 웨이퍼를 일시 저장하기 위한 로드락 챔버와;
    상기 공정챔버 및 상기 로드락 챔버에 각각 연결되어 상기 웨이퍼를 상기 공정챔버 또는 로드락 챔버에 로딩 또는 언로딩하기 위한 트랜스퍼 챔버와;
    상기 로드락 챔버 표면의 온도조절을 하기 위해 상기 로드락 챔버 표면에 온도조절유닛을 구비함을 특징으로 하는 반도체 소자 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 온도 조절 유닛은 상기 로드락 챔버 표면에 부착되는 히팅패드임을 특징으로 하는 반도체 소자 제조장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 히팅패드는 상기 공정챔버의 외부 표면 및 상기 트랜스퍼 챔버의 외부표면에도 구비됨을 특징으로 하는 반도체 소자 제조장치.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 히팅패드의 온도를 조절하기 위한 온도 제어부를 더 구비함을 특징으로 하는 반도체 소자 제조장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 히팅패드는 상기 로드락 챔버의 내부의 온도가 50℃ 정도를 유지하도록 온도가 조절됨을 특징으로 하는 반도체 소자 제조장치.
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