KR20080089791A - 웨이퍼 리프트 유닛 및 그 웨이퍼 리프트 유닛을 구비하는반도체 제조장치 - Google Patents

웨이퍼 리프트 유닛 및 그 웨이퍼 리프트 유닛을 구비하는반도체 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 웨이퍼 리프트 유닛 및 그 웨이퍼 리프트 유닛을 구비하는 반도체 제조장치를 개시한다. 개시된 반도체 제조장치는 공정 챔버; 상기 공정 챔버 내부에 위치하며, 웨이퍼가 안착되고 상면에 관통 홀이 형성는 웨이퍼 지지대; 상기 웨이퍼 지지대의 관통 홀을 관통하여 승강하며, 하부에 나사 부가 형성되는 다수의 리프트 핀; 상기 웨이퍼 지지대의 하부에 위치하며, 상기 리프트 핀의 나사 부에 체결되도록 나사 홀을 갖는 리프트 링; 및 상기 리프트 핀의 나사 부가 상기 리프트 링의 나사 홀에 결합 된 상태에서 상기 리프트 핀이 상기 리프트 링으로부터 임의로 분리되는 것을 방지하는 리프트 핀 풀림 방지유닛을 포함한다.
리프트 핀, 리프트 링, 나사 부, 와셔 부재

Description

웨이퍼 리프트 유닛 및 그 웨이퍼 리프트 유닛을 구비하는 반도체 제조장치{Wafer lift unit and semiconductor manufacturing apparatus with the same}
도 1은 종래 반도체 제조장치를 보인 종단면도
도 2는 종래 웨이퍼 리프트 유닛의 리프프 핀과 리프트 링을 보인 사시도
도 3은 본 발명에 따른 반도체 제조장치를 보인 종단면도
도 4는 3의 A부 확대도
도 5는 본 발명에 따른 웨이퍼 리프트 유닛의 지지 브래킷과 와셔 부재를 보인 분리 사시도
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100 : 반도체 제조장치
110 : 공정 챔버
120 : 샤워 헤드
130 : 웨이퍼 지지대
140 : 리프트 핀
131 : 관통 홀
141 : 나사 부
150 : 리프트 링
151 : 나사 홀
170 : 승,하강 구동부
160 : 구동 로드
170 : 리프트 핀 풀림 방지유닛
171 : 지지 브래킷
172 : 와셔 부재
172a : 제 1 와셔
172b : 제 2 와셔
173 : 삽입 홀
174 : 고정 돌기
본 발명은 반도체 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 리프트 핀과 리프트 링의 결합부위가 공정 진행중에 임의로 분리되지 않도록 그 구조가 개선된 웨이퍼 리프트 유닛 및 그 웨이퍼 리프트 유닛을 구비하는 반도체 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는 웨이퍼에 다수의 공정들을 반복적으로 실시하여 제조된다. 예를 들자면 웨이퍼 상에 절연막이나 도전체 막 등의 물질 막을 증착하는 공정, 증착된 물질 막을 소자 형성을 위하여 필요한 형태로 패터닝 하는 공정 그리고 전 공정을 거치면서 웨이퍼 상에 형성된 잔류물을 제거하는 공정 그리고 웨이퍼나 물질 막내에 소정의 불순물을 주입하는 공정이 있다.
이러한 공정들을 진행하기 위해서는 각각의 공정을 수행하는 공정 챔버 내부에 설치된 웨이퍼 지지대로 웨이퍼를 로딩하여 필요한 공정을 수행하고, 공정이 완료되면 이 웨이퍼를 외부로 언 로딩하여 다음 공정을 위하여 이동시키는 과정을 필요에 따라 반복하게 된다.
반도체소자 제조를 원활하게 진행하기 위해서는 웨이퍼가 웨이퍼 지지대에 안정적으로 고정되고, 리프팅 과정 중에 웨이퍼가 손상되지 않도록 하는 것이 중요하다.
이를 위하여 각각의 공정 챔버에서는 파티클(particle)의 억제와 공정의 단일성 측면에서 우수한 정전척(ESC ; Electro Static Chuck)이 주로 사용되고 있으며, 특히 고밀도 플라즈마 식각 및 화학기상증착(CVD) 장비의 공정 챔버 내에서 웨이퍼를 고정하기 위해 상기 정전 척이 많이 사용되고 있다.
정전 척의 내부에는 웨이퍼를 승, 하강시키는 다수의 리프트 핀이 구비된다. 이러한 리프트 핀은 웨이퍼를 반송하는 역할과, 웨이퍼에 축적된 전하를 방전하는 역할을 수행한다.
도 1은 종래 반도체 제조장치를 보인 종단면도이고, 도 2는 종래 웨이퍼 리프트 유닛의 리프프 핀과 리프트 링을 보인 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래 반도체 제조장치(10)는 공정 챔버(11)와, 공정 챔버(11)의 상부에 설치되어 공정 챔버(11) 내부로 반응가스를 공급하는 샤워 헤드(12)를 구비한다.
샤워 헤드(12) 하부에는 웨이퍼를 안착시키고 히팅하는 웨이퍼 지지대(13)가 설치된다.
상기 웨이퍼 지지대(13)에는 리프트 핀(14)이 관통되는 관통 홀(15)이 일정 간격을 두고 형성되어 있다. 상기 리프트 핀(14)은 하부에 나사 부(16)가 형성되어 있다.
상기 웨이퍼 지지대(13)의 하부에는 리프트 링(17)이 위치하며, 상기 리프트 핀(14)의 나사 부(16)에 끼워져 체결되도록 상기 리프트 링(17)에는 나사 홀(18)이 형성되어 있다.
상기 웨이퍼 지지대(13)의 하부에는 승,하강 구동부(20)에 의해 상기 웨이퍼 지지대(13)를 승,하강시키는 구동 로드(19)가 연결되어 있다.
그러나, 종래 반도체 제조장치에 있어서는, 일련의 공정이 반복적으로 장시간 수행되는 과정에서, 웨이퍼 지지대의 진동이 발생하고, 이 때문에 리프트 핀과 리프트 링의 결합부위(나사 부가 나사 홀에 끼워진 부위)가 공정 중에 임의로 풀리게 되어, 웨이퍼 지지대의 승,하강 시 리프트 핀의 상단에 안착되어 있는 웨이퍼가 웨이퍼 포지션에서 이탈하여 손상, 또는 파손되는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 일련의 공정이 반복적으로 장시간 수행되는 과정에서, 웨이퍼 지지대의 진동이 발생하더라도, 리프트 핀과 리프트 링의 결합부위가 임의로 풀리지 않게 되어, 웨이퍼 지지대 의 승,하강 시 리프트 핀의 상단에 안착되어 있는 웨이퍼의 웨이퍼 포지션에서 이탈되지 않으며, 손상 또는 파손되는 것을 사전에 방지할 수 있는 웨이퍼 리프트 유닛 및 그 웨이퍼 리프트 유닛을 구비하는 반도체 제조장치를 제공함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 제조장치는 공정 챔버;상기 공정 챔버 내부에 위치하며, 웨이퍼가 안착되고 상면에 관통 홀이 형성되는 웨이퍼 지지대; 상기 웨이퍼 지지대의 관통 홀을 관통하여 승강하며, 하부에 나사 부가 형성되는 다수의 리프트 핀; 상기 웨이퍼 지지대의 하부에 위치하며, 상기 리프트 핀의 나사 부에 체결되도록 나사 홀을 갖는 리프트 링; 및 상기 리프트 핀의 나사 부가 상기 리프트 링의 나사 홀에 결합 된 상태에서 상기 리프트 핀이 상기 리프트 링으로부터 임의로 분리되는 것을 방지하는 리프트 핀 풀림 방지유닛을 포함한다.
본 발명에 따른 리프트 핀 풀림 방지유닛은 상기 웨이퍼 지지대의 상면과 일정 간격을 두고 설치되며, 상면에 상기 리프트 핀이 삽입되는 삽입 홀이 형성되는 지지 브래킷; 및 상기 웨이퍼 지지대의 상면과 상기 지지 브래킷 사이의 간격에 위치되고, 상기 리프트 핀에 끼워지는 적어도 하나 이상의 와셔 부재를 포함한다.
상기 와셔 부재는 편평한 구조를 갖는 제 1 와셔와, 굽은 구조를 갖는 제 2 와셔로 이루어지며, 상기 제 1 와셔는 세라믹 와셔이고, 상기 제 2와셔는 웨이브 와셔이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 웨이퍼 리프트 유닛 및 그 웨 이퍼 리프트 유닛을 구비하는 반도체 제조장치에 대한 바람직한 실시 예를 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 반도체 제조장치를 보인 종단면도이고, 도 4는 3의 A부 확대도이며, 도 5는 본 발명에 따른 웨이퍼 리프트 유닛의 지지 브래킷과 와셔 부재를 보인 분리 사시도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 반도체 제조장치(100)는 공정 챔버(110)와, 공정 챔버(110)의 상부에 설치되어 공정 챔버(110) 내부로 반응가스를 공급하는 샤워 헤드(120)를 구비한다.
샤워 헤드(120) 하부에는 샤워 헤드(120)와 소정간격을 유지하며 웨이퍼(W)를 안착시키고 히팅하는 웨이퍼 지지대(130)가 설치된다.
상기 웨이퍼 지지대(130)에는 리프트 핀(140)이 관통되는 관통 홀(131)이 일정 간격을 두고 형성되어 있다. 상기 리프트 핀(140)은 하부에 나사 부(141)가 형성되어 있다.
상기 웨이퍼 지지대(130)의 하부에 리프트 링(150)이 위치하며, 상기 리프트 핀(140)의 나사 부(141)에 끼워져 체결되도록 상기 리프트 링(150)에는 나사 홀(151)이 형성되어 있다.
상기 웨이퍼 지지대(130)의 하부에는 승,하강 구동부(170)에 의해 상기 웨이퍼 지지대(130)를 승,하강시키는 구동 로드(160)가 연결되어 있다.
본 발명에 따른 반도체 제조장치(100)는 리프트 핀(140)의 나사 부(141)가 상기 리프트 링(150)의 나사 홀(151)에 결합 된 상태에서, 상기 리프트 핀(140)이 상기 리프트 링(150)으로부터 임의로 분리되는 것을 방지하는 리프트 핀 풀림 방지유닛(170)을 구비한다.
본 발명에 따른 리프트 핀 풀림 방지유닛(170)은 웨이퍼 지지대(130)의 상면과 일정 간격을 두고 설치되며, 상면에 상기 리프트 핀(140)이 삽입되는 삽입 홀(173)이 형성되는 지지 브래킷(171); 및 상기 웨이퍼 지지대(130)의 상면과 상기 지지 브래킷(171) 사이의 간격에 위치되고, 상기 리프트 핀(140)에 끼워지는 적어도 하나 이상의 와셔 부재(172)를 포함한다.
상기 와셔 부재(172)는 편평한 구조를 갖는 제 1 와셔(172a)와 굽은 구조를 갖는 제 2 와셔(172b)로 이루어지며, 여기서 상기 제 1 와셔(172a)는 세라믹 와셔이고, 상기 제 2와셔(172b)는 웨이브 와셔로 구성된다.
상기 지지 브래킷(171)의 삽입 홀(173) 내부 면에는 상기 와셔 부재(172)를 고정하는 고정 돌기(174)가 형성되어 있다.
이하에서는 전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 반도체 제조장치 및 웨이퍼 리프트 유닛의 작용에 대하여 설명하기로 한다.
실린더(미도시)에 의해 리프트 핀(140)의 높이가 적절히 조절된 상태에서, 로봇암(미도시)에 의하여 공정이 수행될 웨이퍼가 공정 챔버(110) 내부로 이송된다. 이렇게 이송된 웨이퍼는 리프트 핀(140)에 의해 지지된다.
이 상태에서, 승,하강 구동부(170)에 의해서 구동 로드(160)가 웨이퍼 지지대(130)를 상승시킨다.
웨이퍼(W)의 높이가 적절하게 위치하면, 웨이퍼 지지대(130)에 의해 웨이 퍼(W)는 흡착, 가열되는 등의 일련의 공정을 거쳐 완성된다.
반도체 제조공정이 완료되면, 승,하강 구동부(170)에 의해서 구동 로드(160)가 웨이퍼 지지대(130)를 다시 하강시키면, 완성된 웨이퍼(W)는 로봇암(미도시)에 의해 웨이퍼(W)를 공정 챔버(110) 외부로 이송된다.
이와 같은 일련의 공정이 반복적으로 수행되는 과정에서, 웨이퍼 지지대(130)의 진동이 발생하고, 이 때문에 리프트 핀(140)과 리프트 링(150)의 결합부위가 공정 중에 임의로 풀리려고 하는 힘을 받게 된다.
이때, 본 발명에 따른 반도체 제조장치에서는 리트프 핀 풀림방지 유닛(170)에 의해 리프트 핀(140)과 리프트 링(150)의 결합부위가 공정 중에 임의로 풀리지 않도록 함으로써, 웨이퍼의 파손을 방지할 수 있다. 이하에서는 리프트 핀(140)과 리프트 링(150)의 결합부위가 공정 중에 임의로 풀리지 않는 원리에 대하여 좀더 상세하게 설명한다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 지지 브래킷(171) 안에 상기 제 2와셔(172b)와 제 1 와셔(172a)를 순차적으로 삽입한다. 이때, 상기 제 2와셔(172b)는 탄성 변형되면서 제 1 와셔(172a)가 임의로 지지 브래킷(171) 밖으로 탈거되지 않도록 하는 역할을 한다.
또, 상기 지지 브래킷(171)의 삽입 홀(173) 내부 면에 형성된 고정 돌기(174)도 상기 제 2와셔(172b)와 제 1 와셔(172a)를 하방으로 가압하여 상기 제 2와셔(172b)와 제 1 와셔(172a)가 임의로 지지 브래킷(171) 밖으로 탈거되지 않도록 하는 역할을 한다.
이 상태에서, 리프트 핀(140)의 나사 부(141)를 지지 브래킷(170)의 나사 홀(172), 리프트 링(150)의 나사 홀(151) 안으로 삽입하여, 리프트 핀(140)을 리프트 링(150)에 체결한다. 이때, 상기 제 2와셔(172b)의 탄성력에 의해서 리프트 핀(140)이 견고하게 지지됨으로써, 리프트 핀(140)의 나사 부(141)가 리프트 링(150)의 나사 홀(151)에서 임의로 탈거되지 않는다.
전술한 바와 같은 본 발명의 실시예 외에 각각의 구성요소들을 일부 변형하여 다르게 실시할 수 있을 것이다. 즉 예를 든다면, 지지 브래킷 및 와셔 부재의 형상은 여러 가지 형태로 변형가능하다.
그러나 이러한 변형된 실시예들이 기본적으로 이하의 청구항에서 청구하고 있는 기술적 사상과 같이 리프트 핀과 리프트 링의 겹합 부위가 임의로 탈거되지 않도록 하는 것이라면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
한편, 본 발명은 이하의 실시 예 한정되지 않고 다른 형태로 변형 실시될 수 있으며, 본 실시 예에는 본 발명에 대하여 당업자가 본 발명의 기술적 사상을 충분히 이해할 수 있도록 하기 위한 것으로, 반도체 제조장치의 다른 곳에도 그 적용이 가능하다.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 일련의 공정이 반복적으로 장시간 수행되는 과정에서, 웨이퍼 지지대의 진동이 발생하더라도, 리프트 핀과 리프트 링의 결합부위가 임의로 풀리지 않게 되어, 웨이퍼 지지대의 승,하강 시 리프트 핀의 상단에 안착되어 있는 웨이퍼의 웨이퍼 포지션에서 이탈되지 않으며, 손상 또는 파손되는 것을 사전에 방지할 수 있다.
또, 웨이퍼의 파손을 방지하여 반도체 제조효율 및 수율을 보다 향상시킬 수 있다.

Claims (8)

  1. 공정 챔버;
    상기 공정 챔버 내부에 위치하며, 웨이퍼를 지지하고 상면에 관통 홀이 형성되는 웨이퍼 지지대;
    상기 웨이퍼 지지대의 관통 홀을 관통하여 설치되며, 하부에 나사 부가 형성되는 다수의 리프트 핀;
    상기 웨이퍼 지지대의 하부에 위치하며, 상기 리프트 핀의 나사 부에 체결되도록 나사 홀을 갖는 리프트 링; 및
    상기 리프트 핀의 나사 부가 상기 리프트 링의 나사 홀에 결합 된 상태에서 상기 리프트 핀이 상기 리프트 링으로부터 임의로 분리되는 것을 방지하는 리프트 핀 풀림 방지유닛을 포함하는 반도체 제조장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 풀림 방지유닛은
    상기 웨이퍼 지지대의 상면과 일정 간격을 두고 설치되며, 상면에 상기 리프트 핀이 삽입되는 삽입 홀이 형성되는 지지 브래킷; 및
    상기 웨이퍼 지지대의 상면과 상기 지지 브래킷 사이의 간격에 위치되고, 상기 리프트 핀에 끼워지는 적어도 하나 이상의 와셔 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 지지 브래킷의 삽입 홀 내부 면에는 상기 와셔 부재를 고정하는 고정 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 와셔 부재는 편평한 구조를 갖는 제 1 와셔와 굽은 구조를 갖는 제 2 와셔로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1 와셔는 세라믹 와셔이고, 상기 제 2와셔는 웨이브 와셔인 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  6. 웨이퍼 지지대의 상면과 일정 간격을 두고 설치되며, 상면에 리프트 핀이 삽입되는 삽입 홀이 형성되는 지지 브래킷; 및
    상기 웨이퍼 지지대의 상면과 상기 지지 브래킷 사이의 간격에 위치되고, 상기 리프트 핀에 끼워지는 적어도 하나 이상의 와셔 부재를 포함하는 반도체 제조장치의 웨이퍼 리프트 유닛.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 와셔 부재는 평판구조를 갖는 제 1 와셔와 휜 구조를 갖는 제 2 와셔로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제 1 와셔는 세라믹 와셔이고, 상기 제 2와셔는 웨이브 와셔인 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111799213A (zh) * 2020-07-23 2020-10-20 上海华力微电子有限公司 晶片传送装置及pvd机台
WO2022169125A1 (ko) * 2021-02-03 2022-08-11 피에스케이 주식회사 리프트 핀 어셈블리 및 그것을 구비한 기판 처리 장치

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