KR20090064113A - 웨이퍼 리프팅장치 및 이를 이용한 웨이퍼 디척킹방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공정챔버 내부의 정전척에 흡착고정된 웨이퍼를 디척킹하는 과정에서 웨이퍼에 잔류하는 전하를 효과적으로 방전시킬 수 있도록 한 웨이퍼 리프팅장치 및 이를 이용한 웨이퍼 디척킹방법에 관한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명은 공정챔버 내부에 위치되고, 전원부로부터 인가된 전압에 의해 정전기력을 발생시켜 웨이퍼를 흡착고정시키는 정전척을 포함하는 웨이퍼 리프팅장치에 있어서, 상기 공정챔버 내부의 천정에 상하방향으로 왕복이송가능하게 설치되되, 상기 정전척의 센터를 중심으로 소정각도 이격되게 복수 개 설치되는 승강수단; 상기 승강수단의 하단에 각각 형성되어 상기 웨이퍼의 저면을 지지하는 지지핀; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
정전척, 웨이퍼, 척킹, 디척킹, 잔류 전하

Description

웨이퍼 리프팅장치 및 이를 이용한 웨이퍼 디척킹방법{Wafer lifting apparatus and method for dechucking wafer using the same}
본 발명은 웨이퍼 리프팅장치 및 이를 이용한 웨이퍼 디척킹방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공정챔버 내부의 정전척에 흡착고정된 웨이퍼를 디척킹하는 과정에서 웨이퍼에 잔류하는 전하를 효과적으로 방전시킬 수 있는 웨이퍼 리프팅장치 및 이를 이용한 웨이퍼 디척킹방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자는 반도체 기판상에 사진, 식각, 증착, 확산, 이온 주입, 금속 증착 등의 공정이 반복되어 형성된다.
상기 반도체 제조공정 중 일부 공정은 필요한 장치가 구비된 공정챔버(process chamber)에 공정대상 웨이퍼가 반입되어 진행되고, 상기 공정이 진행되는 경우 웨이퍼를 안정적으로 고정하기 위해 웨이퍼척이 사용된다. 이 경우 상기 웨이퍼척이 웨이퍼를 고정하는 방법으로는 클램핑방식, 진공흡착방식, 정전기력에 의한 고정방식 등의 다양한 방식이 적용된다.
일례로, 플라즈마 증착이나 식각공정의 경우 클램핑방식을 사용하였으나 이는 클램핑되는 부분이 웨이퍼의 에지 부분을 손상시키는 문제가 있어, 최근에는 전 극을 이용한 척킹방식을 사용하여 웨이퍼의 손상을 입히지 않도록 하고 있다. 상기 전극을 이용한 정전기력으로 웨이퍼를 잡아주는 장치로는 정전척(ESC, Electro Static Chuck)이 있다.
도 1은 종래의 정전척을 보여주는 사시도이고, 도 2는 종래의 정전척에 구비된 수직이송수단을 보여주는 개략적인 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 공정챔버(100) 내에 구비된 정전척(200)은 전원부(110)로부터 인가된 전압에 의해 정전기력을 발생시켜 웨이퍼(W)를 흡착시키는 전극부재(210)와, 상기 전극부재(210)를 지지하는 정전척바디(220)와, 상기 전극부재(210)에 웨이퍼(W)를 척킹 또는 디척킹시킬 수 있도록 구동실린더(미도시)에 의해 상하로 왕복이동가능하게 결합된 수직이송수단(300)과, 상기 전극부재(210)에서 웨이퍼(W) 디척킹 시 웨이퍼(W) 및 전극부재(210)에 잔류하게 되는 전하를 방전시키기 위한 접지핀(250)을 포함하여 구성된다.
그러나 상기 접지핀(250)을 통하여 잔류 전하를 방전시키더라도 전극부재(210)와 웨이퍼(W) 상에 잔류하는 전하가 완전하게 방전되지 않는 경우가 있다.
이 경우 상기 수직이송수단(300)으로 웨이퍼(W)를 들어올릴 때 전극부재(210)와 웨이퍼(W) 상의 잔류전하로 인한 잔존 흡착력에 의해 웨이퍼(W)의 튕김 현상이 발생하게 되어 웨이퍼(W)가 손상될 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 공정챔버 내부의 정전척에 흡착고정된 웨이퍼를 디척킹하는 과정에서 웨이퍼에 잔류하는 전하를 효과적으로 방전시킬 수 있도록 한 웨이퍼 리프팅장치 및 이를 이용한 웨이퍼 디척킹방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 웨이퍼 리프팅장치는, 공정챔버 내부에 위치되고, 전원부로부터 인가된 전압에 의해 정전기력을 발생시켜 웨이퍼를 흡착고정시키는 정전척을 포함하는 웨이퍼 리프팅장치에 있어서, 상기 공정챔버 내부의 천정에 상하방향으로 왕복이송가능하게 설치되되, 상기 정전척의 센터를 중심으로 소정각도 이격되게 복수 개 설치되는 승강수단; 상기 승강수단의 하단에 각각 형성되어 상기 웨이퍼의 저면을 지지하는 지지핀; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이 경우 상기 승강수단은, 수직방향으로 설치되는 실린더몸체; 상기 실린더몸체에 상하로 왕복이송가능하게 결합되고, 하단에 상기 지지핀이 설치되는 실린더로드; 로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 승강수단은, 수직방향으로 설치되되, 모터의 동력을 전달받아 회전가능하게 설치되는 리드스크류; 상기 리드스크류에 상하 왕복이송가능하게 결합되고, 하단에 상기 지지핀이 설치되는 승강너트; 로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지지핀은 상기 정전척에 척킹/디척킹되는 웨이퍼의 저면 둘레를 지지하여 승강시킬 수 있도록 'ㄴ' 자 형상으로 형성되고, 상기 웨이퍼의 좌우유동을 방지할 수 있도록 상면에 걸림턱이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지지핀은 상기 승강수단에 의해 승강되는 과정에서 상기 웨이퍼와의 충돌을 방지할 수 있도록 모터의 동력을 전달받아 수평방향으로 180°씩 회전가능하게 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 승강수단과 지지핀은 상기 정전척에서 웨이퍼를 디척킹하는 과정에서 상기 웨이퍼의 잔류전하를 방전시키는 접지역할을 할 수 있도록 SUS재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.
웨이퍼 디척킹방법에 있어서, 정전척에 인가된 전압을 차단하는 단계; 상기 정전척에 흡착된 웨이퍼의 저면 둘레를 지지핀이 하강하여 지지하는 단계; 상기 지지핀에 지지된 웨이퍼가 승강수단에 의해 상승하는 단계; 상기 웨이퍼를 외부로 반출하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 웨이퍼 리프팅장치 및 이를 이용한 웨이퍼 디척킹방법은, 정전척 상면에 흡착고정된 웨이퍼를 디척킹하는 과정에서 잔류 전하를 원활하게 방전시켜줄 수 있게 됨으로써 웨이퍼 튕김 현상에 의한 웨이퍼의 파손을 방지할 수 있는 장점이 있다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작 용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 리프팅장치를 보여주는 개략적인 내부구성도이고, 도 4는 도 3의 A-A선 상태도이고, 도 5는 승강수단을 보여주는 부분단면상세도이고, 도 6은 지지핀을 보여주는 작동상태도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명은 공정챔버(10) 내에 전원부(11)로부터 인가된 전압에 의해 웨이퍼(W)를 흡착고정시키는 전극부재(21)와, 상기 전극부재(21)를 지지하는 정전척바디(22)로 이루어진 정전척(20)의 구성은 종래와 동일하다.
이 경우 상기 정전척(20)에 흡착고정된 웨이퍼(W)를 디척킹하는 과정에서, 상기 정전척(20) 및 웨이퍼(W)의 잔류전하에 의해 발생하는 웨이퍼(W)의 튕김 현상을 방지할 수 있는 구조가 마련되어야 한다.
이를 구현하기 위한 본 발명에 따른 웨이퍼 리프팅장치는 승강수단(30), 지지핀(40)을 포함하여 구성된다.
상기 승강수단(30)은 공정챔버(10)의 내부 천정에 설치되어 하측으로 왕복이송가능하게 작동되는 것으로, 상기 정전척(20)에 흡착고정되는 웨이퍼(W)의 센터를 중심으로 소정각도 이격되게 복수 개 설치된다. 이 경우 상기 승강수단(30)은 웨이퍼(W)를 안정적으로 지지할 수 있는 3점 지지방식을 적용하여 세 개의 승강수단(30)이 형성되는 것이 바람직하다.
도 5를 참조하면, 상기 승강수단(30)은 일례로 하방향으로 승강 가능하도록 공정챔버(10) 내부의 천정에 설치되는 실린더몸체(31)와, 상기 실린더몸체(31)에 결합되어 두 개의 포트(31a)(31b)를 통해 순차적으로 공급되는 공기압에 의해 상하방향으로 왕복이송되는 실린더로드(32)로 구성된다.
상기 실린더로드(32)의 하부 끝단에는 지지핀(40)이 결합된다. 상기 지지핀(40)은 실린더로드(32)가 상측으로 상승함과 동시에 정전척(20)에 흡착고정된 웨이퍼(W)의 저면을 지지하여 상측으로 들어올리는 역할을 한다. 이 경우 상기 지지핀(40)은 정전척(20)에 척킹/디척킹되는 웨이퍼(W)의 저면 둘레를 지지할 수 있도록 'ㄴ' 자 형상으로 형성되고, 상기 지지핀(40)의 상면에는 지지되는 웨이퍼(W)의 좌우유동을 방지할 수 있도록 걸림턱(40a)이 형성된다.
또한, 상기 지지핀(40)에는 웨이퍼(W)와의 충돌을 방지할 수 있는 대피구조가 마련된다. 즉, 상기 지지핀(40)은 승강수단(30)에 의해 승강되는 과정에서 웨이퍼(W)와 충돌을 방지할 수 있도록 모터(41)의 동력을 전달받아 수평방향으로 180°씩 회전가능하게 설치된다.
도 6의 (a)는 지지핀(40)이 하강되는 상태를 보여주는 도면으로, 상기 지지핀(40)이 승강수단(30)에 의해 하강되는 과정에서, 상기 지지핀(40)은 모터(41)에 의해 수평방향으로 180°회전되어 일측으로 잠시 대피하여 웨이퍼(W)와의 충돌을 방지하게 된다.
도 6의 (b)는 지지핀(40)이 웨이퍼(W)를 지지하는 상태를 보여주는 도면으로, 상기 지지핀(40)이 승강수단(30)에 의해 소정거리 하강된 후 상기 지지핀(40)은 모터(41)에 의해 수평방향으로 180°회전되어 웨이퍼(W)의 저면을 지지하여 들어올릴 수 있게 된다.
한편, 상기 정전척(20)에서 웨이퍼(W)를 디척킹하는 순간에 정전척(20)과 웨이퍼(W) 상에 잔류하는 전하를 방전시킬 수 있도록 상기 승강수단(30)과 지지핀(40)은 SUS재질로 형성하고, 상기 SUS 재질의 공정챔버(10)와 연결되도록 설치된다. 따라서, 별도의 접지수단을 구비하지 않아도 승강수단(30), 지지핀(40) 및 공정챔버(10)를 통해서 웨이퍼(W)에 잔류하는 전하를 효과적으로 방전시킬 수 있게 된다.
도 7은 본 발명에 따른 승강수단의 다른 실시예를 보여주는 도면으로, 승강수단(30')은 모터(33)의 동력을 전달받아 회전가능하도록 상하방향으로 설치되는 리드스크류(35)와, 상기 리드스크류(35)에 상하방향으로 왕복이송가능하게 결합되는 승강너트(37)로 구성될 수도 있다. 이 경우 상기 승강너트(37)의 하단에는 모터(41)의 동력을 전달받아 수평방향으로 180°씩 회전가능한 지지핀(40)이 결합되어 있어, 웨이퍼(W)의 저면을 들어올릴 수 있게 된다.
그러면, 이상과 같은 구성의 본 발명의 웨이퍼 리프팅장치를 이를 이용한 웨이퍼 디척킹방법을 도 8을 참조하여 설명해보기로 한다.
도 8은 본 발명에 따른 웨이퍼 리프트장치를 이용한 웨이퍼 디척킹방법을 보여주는 흐름도이다.
먼저, 상기 공정챔버(10) 내에서 해당공정이 완료되면 정전척(20)에 인가된 전압을 차단하고(S51), 상기 승강수단(30)을 하강시켜 지지핀(40)이 웨이퍼(W)의 저면을 들어올려 디척킹할 수 있는 위치로 이동시킨다(S52).
상기 웨이퍼(W) 저면이 지지되면 승강수단(30)에 의해 웨이퍼(W)가 상승하게 된다(S53).
이 경우 상기 웨이퍼(W)에 잔류하는 전하는 SUS 재질의 지지핀(40), 승강수단(30) 및 공정챔버(10)를 통하여 효과적으로 방전된 후, 상기 웨이퍼(W)는 핸들러로봇(미도시)에 의해 외부로 반출된다(S54).
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않으며 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능함은 물론이다.
도 1은 종래의 정전척을 보여주는 사시도,
도 2는 종래의 정전척에 구비된 수직이송수단을 보여주는 개략적인 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 리프팅장치를 보여주는 개략적인 내부구성도,
도 4는 도 3의 A-A선 상태도,
도 5는 본 발명에 따른 승강수단을 보여주는 부분단면상세도,
도 6의 (a)(b)는 본 발명에 따른 지지핀을 보여주는 작동상태도,
도 7은 본 발명에 따른 승강수단의 다른 실시예를 보여주는 부분상세도,
도 8은 본 발명에 따른 웨이퍼 리프트장치를 이용한 웨이퍼 디척킹방법을 보여주는 흐름도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 공정챔버 11 : 전원부
20 : 정전척 21 : 전극부재
22 : 정전척바디 30 : 승강수단
31 : 실린더몸체 32 : 실린더로드
33, 41 : 모터 37 : 승강너트
40 : 지지핀 W : 웨이퍼

Claims (7)

  1. 공정챔버 내부에 위치되고, 전원부로부터 인가된 전압에 의해 정전기력을 발생시켜 웨이퍼를 흡착고정시키는 정전척을 포함하는 웨이퍼 리프팅장치에 있어서,
    상기 공정챔버 내부의 천정에 상하방향으로 왕복이송가능하게 설치되되, 상기 정전척의 센터를 중심으로 소정각도 이격되게 복수 개 설치되는 승강수단;
    상기 승강수단의 하단에 각각 형성되어 상기 웨이퍼의 저면을 지지하는 지지핀; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 리프팅장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 승강수단은,
    수직방향으로 설치되는 실린더몸체;
    상기 실린더몸체에 상하로 왕복이송가능하게 결합되고, 하단에 상기 지지핀이 설치되는 실린더로드; 로 이루어진 것을 특징으로 하는 리프팅장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 승강수단은,
    수직방향으로 설치되되, 모터의 동력을 전달받아 회전가능하게 설치되는 리드스크류;
    상기 리드스크류에 상하 왕복이송가능하게 결합되고, 하단에 상기 지지핀이 설치되는 승강너트; 로 이루어진 것을 특징으로 하는 리프팅장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 지지핀은 상기 정전척에 척킹/디척킹되는 웨이퍼의 저면 둘레를 지지하여 승강시킬 수 있도록 'ㄴ' 자 형상으로 형성되고, 상기 웨이퍼의 좌우유동을 방지할 수 있도록 상면에 걸림턱이 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 리프팅장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 지지핀은 상기 승강수단에 의해 승강되는 과정에서 상기 웨이퍼와의 충돌을 방지할 수 있도록 모터의 동력을 전달받아 수평방향으로 180°씩 회전가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 리프팅장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 승강수단과 지지핀은 상기 정전척에서 웨이퍼를 디척킹하는 과정에서 상기 웨이퍼의 잔류전하를 방전시키는 접지역할을 할 수 있도록 SUS재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 리프트장치.
  7. 웨이퍼 디척킹방법에 있어서,
    정전척에 인가된 전압을 차단하는 단계;
    상기 정전척에 흡착된 웨이퍼의 저면 둘레를 지지핀이 하강하여 지지하는 단 계;
    상기 지지핀에 지지된 웨이퍼가 승강수단에 의해 상승하는 단계;
    상기 웨이퍼를 외부로 반출하는 단계;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 디척킹방법.
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