KR20070088863A - 퍼징 유닛을 구비한 반도체 소자 제조 설비 - Google Patents

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KR20070088863A
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Abstract

웨이퍼를 적재하는 로드락 챔버를 구비한 반도체 소자 제조 설비가 개시된다. 그러한 반도체 소자 제조 설비는 상기 웨이퍼에 대한 공정이 내부에서 진행되는 복수 개의 공정 챔버들, 상기 로드락 챔버로부터 상기 공정 챔버로 상기 웨이퍼를 이송하고, 상기 공정 챔버로부터 공정이 완료된 웨이퍼를 상기 로드락 챔버로 이송하기 위한 이송 로봇이 구비된 트랜스퍼 챔버 및 상기 공정 챔버들 간의 내부 압력이 소정 레벨로 유지되도록 하는 퍼지 유닛을 구비한다. 그리하여, 본 발명은 웨이퍼가 복수 개의 챔버 간을 이동하는 경우 하나의 챔버와 이동하고자 하는 챔버 간의 압력 차이가 발생되는 문제를 개선하고, 챔버 간의 압력 차이에 기인한 역류 현상으로 챔버 내에 체류하고 있는 파티클이 이동하여 웨이퍼에 부착되어 공정 불량을 유발하는 문제점을 개선한다.
챔버, 압력, 와류, 파티클, 퍼지(purge)

Description

퍼징 유닛을 구비한 반도체 소자 제조 설비{Equipment for fabricating semiconductor device having purging unit}
도 1은 식각 공정을 수행하는 종래의 반도체 소자 제조 설비의 개략도.
도 2는 상기한 바와 같이 도 1의 반도체 소자 제조 설비에서 발생되는 문제점을 설명하기 위한 개략도.
도 3은 종래의 반도체 소자 제조 설비에서의 공정 챔버에서의 와류 발생을 설명하기 위한 그래프.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조 설비의 개략도.
도 5는 도 4에서의 퍼지 유닛의 구성 및 공정 진행시 동작을 설명하기 위한 블록도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110, 112 : 로드락 챔버 114 : 쿨링 챔버
116 : 오리엔트 챔버 118, 120, 122, 124 : 공정 챔버
130 : 트랜스퍼 챔버 132 : 이송 로봇
140 : 퍼징 라인 220, 222 : 펌핑부
320, 322 : 압력 센싱부
420, 422 : 퍼지 가스 필터부
500 : 슬릿 밸브 520 : 퍼지 가스 공급부
본 발명은 반도체 소자 제조 설비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공정 챔버 내에서의 와류를 방지하기 위한 와 퍼징 유닛을 구비한 반도체 소자 제조 설비에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자는 웨이퍼 상에 일련의 반도체 소자 제조 공정이 반복적으로 진행되어 완성되며, 상기 반도체 소자 제조 공정은 웨이퍼에 대해 산화, 마스킹, 포토레지스트 코팅, 식각, 확산 및 적층 공정들과 이들 공정들의 전, 후에서 보조적으로 세척, 건조 및 검사 등의 여러 공정들이 수행되어야 한다. 특히, 식각 공정은 실질적으로 웨이퍼 상에 패턴을 형성시키는 중요한 공정의 하나로서, 포토레지스트 코팅 공정과 함께 사진 식각 공정을 이루는 것으로서, 감광성을 갖는 포토레지스트를 웨이퍼 상에 코팅하고, 패턴을 전사한 후 그 패턴에 따라 식각 공정을 수행하여 적절한 소자의 물리적 특성을 부여하는 것이다.
식각 공정은 크게 습식 식각과 건식 식각으로 나눠질 수 있으며, 습식 식각은 제거되어야 하는 웨이퍼의 최상단층을 효과적으로 제거할 수 있는 화학 물질을 담은 습식조에 웨이퍼를 담갔다가 꺼내는 방식 또는 그 화학물질을 웨이퍼의 표면으로 분사하는 방식이나, 일정 각도로 경사지게 고정시킨 웨이퍼 상으로 화학 물질을 흘려 보내는 방식 등이 개발되어 사용되고 있다. 또한, 건식 식각은 플라즈마를 사용하는 플라즈마 식각, 이온빔 식각 및 반응성 이온 식각 등을 예로 들 수 있다. 그 중, 반응성 이온 식각은 식각 가스를 반응 용기 내로 인입시켜 이온화시킨 후, 웨이퍼 표면으로 가속시켜 웨이퍼 표면의 최상층을 물리적, 화학적으로 제거하는 공정으로서, 식각의 조절이 용이하고, 생산성이 높으며 1㎛ 정도의 패턴 형성이 가능하여 널리 사용되고 있다. 상기 반응성 이온 식각에서의 균일한 식각을 위하여 고려되어야 할 파라미터들로는 식각될 층의 두께와 밀도, 식각 가스의 에너지 및 온도, 포토레지스트의 접착성과 웨이퍼 표면의 상태 및 식각 가스의 균일성 등을 들 수 있다. 특히, 식각 가스를 이온화시키고, 이온화된 식각 가스를 웨이퍼 표면으로 가속시켜 식각을 수행하는 원동력이 되는 고주파(Radio Frequency;RF)의 조절은 매우 중요한 변수가 될 수 있으며, 또한 실제 식각 과정에서 직접적으로 그리고 용이하게 조절할 수 있는 변수로서 고려된다.
이와 같은 식각 공정을 수행하는 종래의 반도체 소자 제조 설비가 도 1에 개시되어 있다.
도 1을 참조하면, 시스템 메인 프레임의 중앙에 위치하여 쉘프(shelf)를 구비하고 있으며, 로봇(미도시)이 웨이퍼를 쉘프에 적재하고 있는 로드락 챔버(load lock chamber, 10, 12)와, 상기 로드락 챔버(10, 12)에 적재된 웨이퍼를 오리엔트 챔버(16)로 이송하고, 공정 챔버(18, 20)로부터 프로세스 진행이 완료된 웨이퍼를 공정 챔버(22, 24)로 이송하고, 상기 공정 챔버(22, 24)로부터 프로세스 진행이 완료된 웨이퍼를 상기 로드락 챔버(10, 12)로 이송하기 위한 이송 로봇(32)이 설치된 트랜스퍼 챔버(30)와, 상기 트랜스퍼 챔버(30)의 이송 로봇(32)에 의해 이송되어 안착된 웨이퍼를 회전시켜 웨이퍼의 위치 좌표를 감지하는 오리엔트 챔버(16)와, 이송된 웨이퍼에 대한 프로세스를 진행하기 위해 포지션별로 2개로 구분되어 있는 공정 챔버(18, 20)와, 상기 공정 챔버(18, 20)로부터 프로세스 진행이 완료된 웨이퍼가 이송되어 안착될 시 스트립(strip) 공정을 진행하는 공정 챔버(22, 24)로 구성되어 있다. 상기 공정 챔버(18, 20)는 식각 공정을 진행하는 챔버가 될 수 있고, 상기 공정 챔버(22, 24)는 스트립 공정을 진행하는 챔버가 될 수 있다. 그리고, 참조부호 14는 공정 진행 중 웨이퍼를 냉각시키기 위한 쿨링 챔버일 수 있다. 그리고, 상기 트랜스퍼 챔버(30)는 공정 진행 중에 공정 챔버들 간을 이동할 경우 경유하는 챔버로서 그러한 의미에서 버퍼 챔버라고도 한다.
그러나, 공정 진행 중 상기 반도체 소자 제조 설비의 공정 챔버에서, 챔버 내의 대류 현상으로 인해 파티클 와류 현상이 발생하여 웨이퍼를 오염시키는 문제가 발생한다. 즉, 상기 반도체 소자 제조 설비는 상술한 바와 같이 각각의 역할을 수행하는 여러가지 챔버로 조합되어 있으나, 웨이퍼가 각각의 챔버로 이동하면서 챔버와 챔버 간의 압력 차이가 발생되고 있다.
따라서, 그로 인한 기류의 역류 현상이 발생하게 되고, 그러한 기류의 역류 현상으로 인해 챔버 내에 체류하고 있는 파티클이 이동하여 웨이퍼에 부착되어 공정 불량을 유발하고, 수율을 저하시키는 주요 원인이 되고 있다.
도 2는 상기한 바와 같이 도 1의 반도체 소자 제조 설비에서 발생되는 문제점을 설명하기 위한 개략도이다.
도 2를 참조하면, 공정 챔버들(20, 22) 및 이들 사이의 슬릿 밸브(50)가 도시되어 있다.
상기 공정 챔버들(20, 22) 각각은 웨이퍼(미도시)가 이송 로봇에 의해 투입되어 내부에서 공정이 진행되는 곳이다. 상기 공정 챔버들(20, 22) 각각은 내부의 압력을 인식하여 미리 설정된 소정의 압력 값으로 고정되어져 있다.
만약, 웨이퍼가 공정 챔버(20)에서 공정 챔버(22)로 이동되는 경우, 상기 슬릿 밸브(50)가 오픈(open)되었다가 클로즈(close)된다. 이 경우 상기 공정 챔버들(20, 22)은 미리 설정된 소정의 압력 값을 그대로 유지하려고 하지만, 상기 슬릿 밸브(50)가 오픈되었다가 클로즈되는 구간의 사이에는 와류가 발생한다. 그러한 와류의 발생을 보여주는 것이 도 3이다.
즉, 도 3은 종래의 반도체 소자 제조 설비에서의 공정 챔버에서의 와류 발생을 설명하기 위한 그래프이다.
도 3을 참조하면, 그래프 g1은 트랜스퍼 챔버의 압력을 보인 그래프이고, 그래프 g2는 슬릿 밸브가 오픈되었다가 클로즈되는 챔버에서의 압력을 보인 그래프이다. 그리고, 그래프 g2의 일부분인 g3은 와류가 발생하는 부분으로서, 슬릿 밸브가 오픈되는 시점에서 클로즈 되는 시점 까지의 구간 내에서 그래프 g3과 같은 와류 현상이 발생한다. 이와 같은 와류 현상에 의한 웨이퍼의 오염으로 공정 불량이 유발된다.
따라서, 이러한 와류 현상을 줄이는 것이 절실히 요구된다.
따라서, 본 발명의 목적은 공정 진행 중 챔버 내의 파티클 와류 현상이 발생하여 웨이퍼를 오염시키는 문제를 개선하기 위한 퍼징 유닛을 구비한 반도체 소자 제조 설비를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 웨이퍼가 복수 개의 챔버 간을 이동하는 경우 하나의 챔버와 이동하고자 하는 챔버 간의 압력 차이가 발생되는 문제점을 개선하기 위한 퍼징 유닛을 구비한 반도체 소자 제조 설비를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 챔버 간의 압력 차이에 기인한 역류 현상으로 챔버 내에 체류하고 있는 파티클이 이동하여 웨이퍼에 부착되어 공정 불량을 유발하는 문제점을 개선하기 위한 퍼징 유닛을 구비한 반도체 소자 제조 설비를 제공함에 있다.
상기의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 웨이퍼를 적재하는 로드락 챔버를 구비한 반도체 소자 제조 설비는, 상기 웨이퍼에 대한 공정이 내부에서 진행되는 복수 개의 공정 챔버들; 상기 로드락 챔버로부터 상기 공정 챔버로 상기 웨이퍼를 이송하고, 상기 공정 챔버로부터 공정이 완료된 웨이퍼를 상기 로드락 챔버로 이송하기 위한 이송 로봇이 구비된 트랜스퍼 챔버; 및 상기 공정 챔버들 간의 내부 압력이 소정 레벨로 유지되도록 하는 퍼지 유닛을 구비함을 특징으로 한다.
여기서, 상기 퍼지 유닛은 상기 트랜스퍼 챔버의 내부에 형성될 수 있다.
또한, 상기 퍼지 유닛은 상기 공정 챔버들 중 제1 공정 챔버 및 제2 공정 챔버 사이에 구비되는 슬릿 밸브가 개방될 때, 상기 제1 공정 챔버 및 상기 제2 공정 챔버의 내부 압력 차이가 줄어들도록 조절할 수 있다.
또한, 상기 퍼지 유닛은, 상기 제1 공정 챔버 및 상기 제2 공정 챔버의 내부 압력을 센싱하는 압력 센싱부; 상기 압력 센싱부로부터 센싱된 정보를 수신하여 상기 제1 공정 챔버 또는 상기 제2 공정 챔버의 내부로 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급부; 및 상기 퍼지 가스를 배출하기 위한 펌핑부를 구비할 수 있다.
또한, 상기 퍼지 가스 공급부는 상기 제1 공정 챔버와 상기 제2 공정 챔버 간의 내부의 압력 차이를 줄이도록 하기 위해 상기 트랜스퍼 챔버의 내부에 원형의 퍼지 가스 라인을 구비할 수 있다.
또한, 상기 퍼지 가스 공급부와 상기 제1 공정 챔버 사이, 또는 상기 퍼지 가스 공급부와 상기 제2 공정 챔버 사이에는 상기 퍼지 가스가 원활하게 공급되도록 하기 위한 퍼지 가스 필터를 구비할 수 있다.
또한, 상기 퍼지 가스 라인은 선택적으로 클로즈 또는 오픈되는 구간 단위로 형성될 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 첨부된 도면 및 이하의 설명들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 의도로 예를 들어 도시되고 한정된 것에 불과하다. 그러므로, 이하의 설명들이 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 사용되어서는 아니 될 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조 설비의 개략도이다.
도 4를 참조하면, 로드락 챔버(110, 112), 오리엔트 챔버(116), 공정 챔버(118, 120, 122, 124), 트랜스퍼 챔버(130), 이송 로봇(132) 및 퍼지 유닛(140) 등이 도시되어 있다.
상기 트랜스퍼 챔버(130)는 상기 로드락 챔버(110, 112)에 적재된 웨이퍼를 상기 오리엔트 챔버(116)로 이송하고, 상기 공정 챔버(118, 120)로부터 프로세스 진행이 완료된 웨이퍼를 공정 챔버(122, 124)로 이송하고 상기 공정 챔버(122, 124)로부터 프로세스 진행이 완료된 웨이퍼를 상기 로드락 챔버(110, 112)로 이송하기 위한 이송 로봇(132)을 구비한다.
상기 오리엔트 챔버(116)에서는 상기 이송 로봇(132)에 의해 이송되어 안착된 웨이퍼를 회전시켜 웨이퍼의 위차 좌표를 감지한다.
상기 공정 챔버(118, 120, 122, 124)는 이송된 웨이퍼에 대한 프로세스를 진행하기 위해 포지션별로 2개로 구분되어 있는 공정 챔버(118, 120)와, 상기 공정 챔버(118, 120)로부터 프로세스 진행이 완료된 웨이퍼가 이송되어 안착될 시 스트립 공정을 진행하는 공정 챔버(122, 124)를 포함한다. 즉, 상기 공정 챔버(118, 120)는 식각 공정을 진행하는 공정 챔버가 될 수 있고, 상기 공정 챔버(122, 124)는 스트립 공정을 진행하는 챔버가 될 수 있다.
상기 퍼지 유닛(140)은 상기 공정 챔버(118, 120, 122, 124) 간의 내부 압력이 소정 레벨로 유지되도록 한다. 상기 퍼지 유닛(140)은 상기 트랜스퍼 챔버(130)의 내부에 형성된다. 상기 퍼지 유닛(140)은 상기 공정 챔버(11, 120, 122, 124) 중 제1 공정 챔버(120)와 제2 공정 챔버(122) 사이에 구비되는 슬릿 밸브가 개방될 때, 상기 제1 공정 챔버(120) 및 상기 제2 공정 챔버(122)의 내부 압력 차이가 줄어들도록 조절한다. 상기 퍼지 유닛(140)의 구성 및 공정 진행시 동작은 도 5에 잘 나타나 있다.
도 5를 참조하면, 상기 퍼지 유닛(140)은 압력 센싱부(320, 322), 퍼지 가스 공급부(520) 및 펌핑부(220, 222)를 구비한다.
상기 압력 센싱부(320, 322)는 상기 제1 공정 챔버(120) 및 상기 제2 공정 챔버(122) 각각에 배치되어 상기 제1 공정 챔버(120) 및 상기 제2 공정 챔버(122) 각각의 내부 압력을 센싱한다.
상기 퍼지 가스 공급부(520)는 상기 압력 센싱부(320, 322)로부터 센싱된 정보를 수신하여 상기 제1 공정 챔버(120) 또는 상기 제2 공정 챔버(122)의 내부로 퍼지 가스를 공급한다. 상기 퍼지 가스 공급부(520)는 상기 제1 공정 챔버(120)와 상기 제2 공정 챔버(122) 간의 내부의 압력 차이를 줄이도록 하기 위해 상기 트랜스퍼 챔버(130)의 내부에 원형의 퍼지 가스 라인을 구비한다. 상기 퍼지 가스 라인은 선택적으로 클로즈 또는 오픈되는 구간 단위로 형성되어, 이동하고자 하는 공정 챔버 앞으로 이송 로봇(132)이 움직일 경우 그 공정 챔버 앞의 퍼지 가스 라인 구간이 오픈되면서 그 챔버 내부의 압력을 소정의 레벨로 유지한다.
상기 펌핑부(220, 222)는 상기 퍼지 가스를 배출하기 위한 부분으로서, 각각의 공정 챔버에 구비된다.
공정 챔버(120, 122)의 상부에 퍼지 가스 필터(420, 422)가 더 구비될 수 있다. 상기 퍼지 가스 필터(420, 422)는 상기 퍼지 가스 공급부(520)와 상기 제1 공정 챔버(120)의 사이, 또는 상기 퍼지 가스 공급부(520)와 상기 제2 공정 챔버(122)의 사이에 구비된다. 그리하여, 상기 퍼지 가스 필터(420, 422)는 상기 퍼지 가스가 원활하게 공급되도록 한다. 예를 들면, 상기 퍼지 가스 필터(420, 422)는 상기 퍼지 가스 공급부(520)로부터 상기 퍼지 가스를 공급 받아, 방사형으로 상기 공정 챔버(120, 122)의 내부로 상기 퍼지 가스를 공급할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 각각의 공정 챔버들 간을 이동함에 있어서 경유하는 트랜스퍼 챔버에 퍼지 유닛을 장착하여 일정한 압력이 인식되었을 경우, 웨이퍼가 이동하려는 공정 챔버의 압력을 비교 분석하여 트랜스퍼 챔버의 압력과 이동하려는 챔버의 압력 차이를 줄여 웨이퍼가 다른 챔버로 무빙되면서 발생되는 와류의 발생을 감소시켜 그로 인해 발생되는 파티클에 의한 오염을 미연에 방지하도록 하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 퍼징 유닛을 구비한 반도체 소자 제조 설비는 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기본 원리를 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 설계되고, 응용될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게는 자명한 사실이라 할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 퍼징 유닛을 구비한 반도체 소자 제조 설비를 제공함으로써 공정 진행 중 챔버 내의 파티클 와류 현상이 발생하여 웨이퍼를 오염시키는 문제를 개선하는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 웨이퍼가 복수 개의 챔버 간을 이동하는 경우 하나의 챔버와 이동하고자 하는 챔버 간의 압력 차이가 발생되는 문제를 개선하고, 챔버 간의 압력 차이에 기인한 역류 현상으로 챔버 내에 체류하고 있는 파티클이 이동하여 웨이퍼에 부착되어 공정 불량을 유발하는 문제점을 개선하는 효과를 갖는다.

Claims (7)

  1. 웨이퍼를 적재하는 로드락 챔버를 구비한 반도체 소자 제조 설비에 있어서:
    상기 웨이퍼에 대한 공정이 내부에서 진행되는 복수 개의 공정 챔버들;
    상기 로드락 챔버로부터 상기 공정 챔버로 상기 웨이퍼를 이송하고, 상기 공정 챔버로부터 공정이 완료된 웨이퍼를 상기 로드락 챔버로 이송하기 위한 이송 로봇이 구비된 트랜스퍼 챔버; 및
    상기 공정 챔버들 간의 내부 압력이 소정 레벨로 유지되도록 하는 퍼지 유닛을 구비함을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 설비.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 퍼지 유닛은 상기 트랜스퍼 챔버의 내부에 형성됨을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 설비.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 퍼지 유닛은 상기 공정 챔버들 중 제1 공정 챔버 및 제2 공정 챔버 사이에 구비되는 슬릿 밸브가 개방될 때, 상기 제1 공정 챔버 및 상기 제2 공정 챔버의 내부 압력 차이가 줄어들도록 조절함을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 설비.
  4. 제3항에 있어서, 상기 퍼지 유닛은,
    상기 제1 공정 챔버 및 상기 제2 공정 챔버의 내부 압력을 센싱하는 압력 센싱부;
    상기 압력 센싱부로부터 센싱된 정보를 수신하여 상기 제1 공정 챔버 또는 상기 제2 공정 챔버의 내부로 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급부; 및
    상기 퍼지 가스를 배출하기 위한 펌핑부를 구비함을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 설비.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 퍼지 가스 공급부는 상기 제1 공정 챔버와 상기 제2 공정 챔버 간의 내부의 압력 차이를 줄이도록 하기 위해 상기 트랜스퍼 챔버의 내부에 원형의 퍼지 가스 라인을 구비함을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 설비.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 퍼지 가스 공급부와 상기 제1 공정 챔버 사이, 또는 상기 퍼지 가스 공급부와 상기 제2 공정 챔버 사이에는 상기 퍼지 가스가 원활하게 공급되도록 하기 위한 퍼지 가스 필터를 구비함을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 설비.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 퍼지 가스 라인은 선택적으로 클로즈 또는 오픈되는 구간 단위로 형성됨을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 설비.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101043775B1 (ko) * 2009-02-03 2011-06-22 세메스 주식회사 반도체 제조용 장비의 로드락 챔버
KR20190012033A (ko) * 2017-07-26 2019-02-08 주식회사 원익아이피에스 기판 처리 장치

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