KR20160039957A - 이온 발생기를 갖는 기판 이송 시스템 - Google Patents

이온 발생기를 갖는 기판 이송 시스템 Download PDF

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KR20160039957A KR1020140133322A KR20140133322A KR20160039957A KR 20160039957 A KR20160039957 A KR 20160039957A KR 1020140133322 A KR1020140133322 A KR 1020140133322A KR 20140133322 A KR20140133322 A KR 20140133322A KR 20160039957 A KR20160039957 A KR 20160039957A
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이재욱
정호형
백계현
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삼성전자주식회사
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Abstract

기판 이송 시스템은 기판 수납부 및 공정 챔버 사이에 배치되며 상기 기판 수납부 및 상기 공정 챔버 사이에서 기판을 이송하기 위한 공간을 제공하는 기판 이송 챔버, 및 상기 기판 이송 챔버 내에 위치하며 상기 기판 상부에서 상기 기판을 향하여 기 설정된 방사 각도로 제전 이온들을 발생시키기 위한 전자기파를 조사하는 광원부를 갖는 이온 발생기를 포함한다.

Description

이온 발생기를 갖는 기판 이송 시스템{SUBSTRATE TRANSFER SYSTEM HAVING IONIZER}
본 발명은 이온 발생기를 갖는 기판 이송 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 웨이퍼의 제조 공정 중에 웨이퍼의 정전기를 제거하기 위한 이온 발생기를 갖는 기판 이송 시스템에 관한 것이다.
웨이퍼의 대전 현상은 반도체 공정 진행에 있어서 잠재적인 위험 요인이 될 수 있다. 공정 설비로 웨이퍼를 이송하기 위한 웨이퍼 이송 챔버에서 상기 웨이퍼의 정전기를 제거하기 위하여 코로나 방전 방식의 이온 발생기가 설치될 수 있다.
그러나, 상기 이온 발생기로부터 발생한 이온들이 타겟에 도달하기 전에 손실되어 제전 효율이 저하되고 웨이퍼 상에 형성된 다층 구조물의 하부 패턴의 정전기는 제거되지 않는 문제점이 있다.
본 발명의 일 과제는 제전 효율을 향상시킬 수 있는 이온 발생기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 과제는 상술한 이온 발생기를 갖는 기판 이송 시스템을 제공하는 데 있다.
다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 상기 언급된 과제에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
상기 본 발명의 일 과제를 달성하기 위해 예시적인 실시예들에 따른 기판 이송 시스템은 기판 수납부 및 공정 챔버 사이에 배치되며 상기 기판 수납부 및 상기 공정 챔버 사이에서 기판을 이송하기 위한 공간을 제공하는 기판 이송 챔버, 및 상기 기판 이송 챔버 내에 위치하며 상기 기판 상부에서 상기 기판을 향하여 기 설정된 방사 각도로 제전 이온들을 발생시키기 위한 전자기파를 조사하는 광원부를 갖는 이온 발생기를 포함한다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 광원부는 연X선을 조사하는 X-선 튜브 광원을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 광원부는 상기 기판 중심 상부에 위치할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 기판으로부터의 상기 광원부의 거리는 상기 기판의 전체 면을 조사하도록 상기 방사 각도 및 상기 기판의 직경으로부터 삼각법을 이용하여 결정될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 기판으로부터 상기 광원부의 거리(L)는 L = D/2tan(θ/2) (여기서, θ 는 방사 각도, D는 기판의 직경)에 의해 산출될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 방사 각도는 110°내지 140°의 범위 내에 있을 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 기판 이송 시스템은, 상기 기판 이송 챔버 내에서 상기 이온 발생기를 둘러싸는 차폐 플레이트를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 기판 이송 시스템은, 상기 기판 이송 챔버 내에 배치되며, 상기 공정 챔버로 이송하기 전에 상기 기판을 정렬시키기 위한 기판 정렬기를 더 포함할 수 있고, 상기 이온 발생기는 상기 기판 정렬기 상부에 위치할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 공정 챔버는 상기 기판 상에 형성된 패턴을 측정하기 위한 계측 챔버일 수 있다. 상기 공정 챔버는 상기 기판을 촬상하기 위한 전자주사현미경을 포함할 수 있다. 상기 이온 발생기는 상기 전자주사현미경 동작 시 인터로크되도록 제어될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 이온 발생기는 상기 기판 이송 챔버의 챔버 도어 동작 시 인터로크되도록 제어될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 기판 이송 시스템은, 상기 기판 이송 챔버의 상부에 설치되며 상기 기판 이송 챔버 내부를 소정의 청정도로 유지하기 위한 송풍팬 및 필터를 구비하는 팬 필터 유닛을 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 기판 이송 시스템은, 상기 기판 이송 챔버 내에서 상기 기판을 이송하기 위한 이송 장치를 더 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 일 과제를 달성하기 위해 예시적인 실시예들에 따른 기판 이송 시스템은 기판 수납부 및 공정 챔버 사이에 배치되며 상기 기판 수납부 및 상기 공정 챔버 사이에서 기판을 이송하기 위한 이송 장치를 갖는 기판 이송 챔버, 및 상기 기판 이송 챔버 내에 위치하며 상기 기판의 중심 상부에서 상기 기판을 향하여 기 설정된 방사 각도를 갖는 X선을 조사하는 광원부를 갖는 이온 발생기를 포함한다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 광원부는 연X선을 조사하는 X-선 튜브 광원을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 기판으로부터 상기 광원부의 거리는 상기 기판의 전체 면을 조사하도록 상기 방사 각도 및 상기 기판의 직경으로부터 삼각법을 이용하여 결정될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 기판으로부터 상기 광원부의 거리(L)는 L = D/2tan(θ/2) (여기서, θ 는 방사 각도, D는 기판의 직경)에 의해 산출될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 기판 이송 시스템은, 상기 기판 이송 챔버 내에서 상기 이온 발생기를 둘러싸는 차폐 플레이트를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 기판 이송 시스템은, 상기 기판 이송 챔버 내에 배치되며 상기 공정 챔버로 이송하기 전에 상기 기판을 정렬시키기 위한 기판 정렬기를 더 포함할 수 있고, 상기 이온 발생기는 상기 기판 정렬기 상부에 위치할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 공정 챔버는 상기 기판 상에 형성된 패턴을 측정하기 위한 계측 챔버일 수 있다. 상기 공정 챔버는 상기 기판을 촬상하기 위한 전자주사현미경을 포함할 수 있다. 상기 이온 발생기는 상기 전자주사현미경 동작 시 인터로크되도록 제어될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 이온 발생기는 상기 기판 이송 챔버의 챔버 도어 동작 시 인터로크되도록 제어될 수 있다.
본 발명의 다른 과제를 달성하기 위해 예시적인 실시예들에 따른 이온 발생기는 기판 수납부 및 공정 챔버 사이에 웨이퍼를 이송하기 위한 공간을 제공하는 기판 이송 챔버 내에 위치하며, 상기 웨이퍼의 중심 상부에서 상기 웨이퍼를 향하여 기 설정된 방사 각도를 갖는 X선을 조사하는 광원부를 포함한다. 상기 웨이퍼로부터 상기 광원부가 설치되는 최소 이격 거리는 상기 웨이퍼의 전체 면을 조사하도록 상기 방사 각도 및 상기 웨이퍼의 직경으로부터 삼각법을 이용하여 결정된다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 웨이퍼로부터 상기 광원부의 최소 이격 거리(L)는 L = D/2tan(θ/2) (여기서, θ 는 방사 각도, D는 웨이퍼의 직경)에 의해 산출될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 광원부는 연X선을 조사하는 X-선 튜브 광원을 포함할 수 있다. 상기 X-선 튜브 광원이 체결된 상기 이온 발생기의 본체는 설치 브라켓에 의해 상기 기판 이송 챔버 내의 지지 부재에 설치될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 이온 발생기는 상기 공정 챔버로 이송하기 전에 상기 웨이퍼를 정렬시키기 위한 기판 정렬기의 상부에 위치할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 공정 챔버는 상기 웨이퍼 상에 형성된 패턴을 측정하기 위한 계측 챔버일 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 이온 발생기는 기판 이송 챔버 내에서 웨이퍼 중심 상부에 설치되고, 상기 웨이퍼를 향하여 기 설정된 방사 각도를 갖는 연X선을 조사할 수 있다. 상기 웨이퍼로부터의 상기 이온 발생기의 거리는 상기 웨이퍼 전면에 연X선을 조사하도록 상기 방사 각도 및 상기 웨이퍼의 직경으로부터 삼각법을 이용하여 결정될 수 있다.
상기 이온 발생기에 의해 생성된 이온들은 고농도이고 우수한 이온 밸런스를 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 웨이퍼 상의 다층 구조물의 상부 패턴 표면뿐만 아니라 하부 패턴에서의 정전기들까지 빠르고 효율적으로 제거하여, 효율적인 제전 효과를 제공할 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 기판 이송 시스템을 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1의 기판 이송 시스템을 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 1의 기판 정렬기 상에 설치된 이온 발생기를 평면도이다.
도 4는 도 3의 이온 발생기의 일부를 나타내는 부분 사시도이다.
도 5는 도 3의 이온 발생기를 나타내는 측면도이다.
도 6은 도 3의 이온 발생기의 설치 위치를 산출하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 1의 기판 이송 시스템의 제어부를 나타내는 블록도이다.
도 8은 예시적인 실시예들에 따른 기판 이송 시스템을 나타내는 평면도이다.
도 9는 예시적인 실시예들에 따른 기판 처리 방법을 나타내는 순서도이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 기판 이송 시스템을 나타내는 평면도이다. 도 2는 도 1의 기판 이송 시스템을 나타내는 단면도이다. 도 3은 도 1의 기판 정렬기 상에 설치된 이온 발생기를 평면도이다. 도 4는 도 3의 이온 발생기의 일부를 나타내는 부분 사시도이다. 도 5는 도 3의 이온 발생기를 나타내는 측면도이다. 도 6은 도 3의 이온 발생기의 설치 위치를 산출하는 방법을 나타내는 도면이다. 도 7은 도 1의 기판 이송 시스템의 제어부를 나타내는 블록도이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 기판 이송 시스템(100)는 기판 수납부(110)와 공정 챔버(200) 사이에 배치되며 기판을 이송하기 위한 공간을 제공하는 기판 이송 챔버(120), 및 기판 이송 챔버(120) 내에 위치하며 상기 기판의 정전기를 제거하기 위한 이온 발생기(10)를 포함할 수 있다. 상기 기판은 반도체 웨이퍼(W), 디스플레이 패널용 기판 등을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 기판 이송 시스템(100)는 공정 설비의 전방에 배치되며 개방 일체식 포트(front open unified pod, FOUP)로부터 상기 공정 설비로 웨이퍼들을 이송하기 위한 설비 전후 모듈(equipment front end module, EFEM)의 역할을 수행할 수 있다. 상기 공정 설비는 소정의 반도체 공정을 수행하기 위한 공정 챔버(200)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 공정 챔버(200)는 화학기상증착 공정, 식각 공정, 계측 공정 등과 같은 공정을 수행하는 챔버일 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 기판 이송 챔버(120)의 일측에는 기판 수납부(110)가 위치할 수 있다. 기판 수납부(110) 상에는 웨이퍼들이 수납된 용기(FOUP, 112)가 놓여질 수 있다. 용기(112)는 오버헤드 트랜스퍼(OHT)와 같은 이송 장치에 의해 용기 수납부(110) 상으로 이송될 수 있다.
기판 이송 시스템(100)는 기판 이송 챔버(120) 내에 배치되며 용기(112)와 공정 챔버(200) 사이에서 웨이퍼들을 이송시키는 이송 장치(122)를 포함할 수 있다. 이송 장치(122)는 용기(112)로부터 웨이퍼(W)를 파지하기 위한 이송 암(124)을 갖는 이송 로봇일 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 기판 이송 시스템(100)는 기판 이송 챔버(120)의 압력 및 청정도를 조절하기 위한 팬 필터 유닛을 더 포함할 수 있다. 상기 팬 필터 유닛은 기판 이송 챔버(120)의 상부에 설치되며 공기를 아래방향으로 송풍하는 송풍팬(126) 및 송풍팬(126) 아래에 배치되며 기판 이송 챔버(120) 내부로 도입되는 상기 공기로부터 오염물질을 여과하기 위한 필터(128)를 포함할 수 있다. 상기 팬 필터 유닛에 의해 기판 이송 챔버(120)는 소정의 청정도를 갖는 청정룸의 역할을 수행할 수 있다.
기판 이송 챔버(120)의 타측에는 공정 챔버(200)가 위치할 수 있다. 기판 이송 시스템(100)는 기판 이송 챔버(120) 및 공정 챔버(200) 사이에 배치되는 로드락 챔버(140) 및 홀더(152)가 설치된 버퍼 챔버(150)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 용기(112) 내의 웨이퍼(W)는 기판 이송 챔버(120) 및 로드락 챔버(140)를 거쳐 공정 챔버(200) 내로 로딩되고, 공정 챔버(200) 내의 웨이퍼(W)는 버퍼 챔버(150) 및 기판 이송 챔버(120)를 거쳐 기판 수납부(110)로 언로딩될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 공정 챔버(200)는 계측 공정을 수행하기 위한 계측 챔버일 수 있다. 공정 챔버(200)는 웨이퍼(W)를 촬상하기 위한 전자주사현미경(SEM)(210)을 포함할 수 있다. 상기 전자주사현미경에 의해 촬상된 SEM 이미지를 이용하여 웨이퍼(W) 상에 형성된 패턴의 선폭(line width) 등을 측정할 수 있다.
구체적으로, 상기 전자주사현미경은 웨이퍼(W)를 지지하는 스테이지(211), 주 전자빔(primary electron beam)을 발생시키기 위한 전자총(electron gun)(212), 상기 주 전자빔의 방향 및 폭을 제어하고 시료(W) 상에 조사하기 위한 집속 렌즈(214), 편향기(215) 및 대물 렌즈(218), 그리고 웨이퍼(W)로부터 방출된 전자들과 같은 검출 신호를 검출하기 위한 검출기(220)를 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 웨이퍼는 반도체 또는 비반도체 물질로 이루어진 기판을 의미할 수 있다. 상기 웨이퍼는 기판 상에 형성된 다수의 층들을 포함할 수 있다. 상기 층은 포토레지스트, 유전 물질, 전도성 물질을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 검출된 전자들을 이용하여 웨이퍼(W)의 SEM 이미지를 생성할 수 있다. 상기 SEM 이미지를 통해 웨이퍼(W) 상에 형성된 패턴의 선폭 등을 측정할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 기판 이송 시스템(100)는 기판 이송 챔버(120) 내에 배치되며 공정 챔버(200)로 이송하기 전에 웨이퍼(W)을 정렬시키기 위한 기판 정렬기(130)를 포함할 수 있다. 이온 발생기(10)는 기판 정렬기(130) 상부에 위치하여 기판 정렬기(130) 상에 배치된 웨이퍼(W)의 정전기를 제거할 수 있다. 이와 다르게, 상기 이온 발생기는 이송 장치(122)의 이송 암(124) 상부에 위치하여 이송 암(124) 상에 파지된 웨이퍼(W)의 정전기를 제거할 수 있다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 기판 정렬기(130)는 기판 이송 챔버(120)의 일측벽에 인접하게 배치될 수 있다. 챔버 도어(121)가 개방되고 이송 장치(122)의 이송 암(124)은 용기(112)로부터 웨이퍼(W)를 기판 정렬기(130)로 이송시킬 수 있다. 웨이퍼(W)가 이송 장치(122)에 의해 기판 정렬기(130)의 정렬 스테이지(132) 상에 로딩되면, 정렬 센서(136)는 웨이퍼(W)의 노치(notch)를 검출하고 검출된 정보를 이용하여 정렬 스테이지(132)는 회전하여 웨이퍼(W)를 정렬시킬 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 이온 발생기(10)는 기판 이송 챔버(120) 내의 정렬 스테이지(132) 상부에 설치되며, 정렬 스테이지(132) 상에 놓여진 기판의 정전기를 제거하기 위하여 기판을 향하여 제전 이온들을 발생시킬 수 있는 전자기파를 조사할 수 있다.
구체적으로, 이온 발생기(10)는 웨이퍼(W)의 중심 상부에 위치하도록 설치되고, 웨이퍼(W)를 향하여 기 설정된 방사 각도(원추 각도)(θ)를 갖는 X선을 조사하는 광원부를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 광원부는 연X선(soft X-ray)을 조사하는 X-선 튜브 광원(12)을 포함할 수 있다. 이온 발생기(10)의 본체는 X-선 튜브 광원(12)에 전력을 공급하기 위한 전력 모듈을 포함하고, X-선 튜브 광원(12)은 상기 본체의 하우징에 고정될 수 있다.
정렬 스테이지(132) 상부에는 이온 발생기(10)를 설치하기 위한 지지 부재(134)가 구비될 수 있다. 이온 발생기(10)는 정렬 스테이지(132) 상의 웨이퍼(W) 중심 상부에 위치하도록 지지 부재(134)에 설치될 수 있다. 예를 들면, 이온 발생기(10)는 설치 브라켓(14)에 의해 지지 부재(134)에 고정 설치될 수 있다.
이온 발생기(10)로부터 조사되는 연X선은 X-선 튜브 광원(12)의 조사 홀로부터 기 설정된 방사 각도(퍼짐 각도)를 갖는 원추형으로 퍼질 수 있다.
이온 발생기(10)로부터 방출되는 연X선은 수 내지 수십 옹스트롬의 파장을 가지며 수 내지 수십 eV의 에너지 강도를 갖는 전자기파일 수 있다. 이온 발생기(10)로부터 연 X선이 조사되면, 조사 범위 내에 포함되는 안정 상태의 기체 원자 및 기체 분자가 전리되어, 고농도의 기체 원자 이온 및 기체 분자 이온이 생성될 수 있다. 이로 인해, 생성된 이온들 중에서 상기 조사 범위 내의 기판에서의 전하와 역극성을 갖는 이온들은 상기 기판에서의 전하와 결합하여 정전기를 제거할 수 있다.
기판 정렬기(130)는 다운플로우 방식의 클린룸의 역할을 수행하는 기판 이송 챔버(120)의 안에 배치되어 있으므로, 이온 발생기(10)로부터 발생된 연X선은, 상부로부터 정렬 스테이지(132) 상으로 흐르는 하강류(도 2의 화살표로 나타냄)에 의해 정렬 스테이지(132) 상의 기판으로 조사될 수 있다.
이온 발생기(10)에 의해 생성된 이온들은 고농도이고 우수한 이온 밸런스를 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 웨이퍼 상의 다층 구조물의 상부 패턴 표면뿐만 아니라 하부 패턴의 정전기들까지 빠르고 효율적으로 제거할 수 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)로부터의 광원부(12)의 거리(L)는 웨이퍼(W)의 전체 면을 조사하도록 방사 각도(θ) 및 웨이퍼(W)의 직경(D)으로부터 삼각법을 이용하여 결정될 수 있다. 즉, 상기 결정된 광원부(12)의 거리(L)는 광원부(12)가 웨이퍼(W)로부터 설치되는 최소 이격 거리일 수 있다.
웨이퍼(W)로부터 광원부(12)의 이격 거리(L)는 아래의 수학식 1에 의해 계산될 수 있다.
Figure pat00001
여기서, θ 는 방사 각도, D는 웨이퍼의 직경이다.
예를 들면, 이온 발생기(10)의 방사 각도는 110°내지 140°의 범위 이내에서 설정될 수 있다. 이온 발생기(10)의 방사 각도(θ)가 130°이고, 웨이퍼(W)의 직경(D)이 300mm인 경우, 웨이퍼(W)로부터 광원부(12)의 이격 거리(L)는 수학식 1에 의해 약 70mm로 결정될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 기판 이송 시스템(100)은 전자파 차폐를 위하여 이온 발생기(10)를 둘러싸는 차폐 플레이트(138)를 더 포함할 수 있다. 차폐 플레이트(138)는 기판 이송 챔버(120) 내에서 기판 정렬기(130) 둘레에 설치될 수 있다. 차폐 플레이트(138)에는 기판 정렬기(130)로의 웨이퍼(W)의 반입 및 반출을 위한 슬릿(138a) 및 슬릿(138a)를 개폐시키는 게이트(139)가 형성될 수 있다.
예를 들면, 차폐 플레이트(138)는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 납(Pb), 철(Fe)과 같은 금속, PVC와 같은 플라스틱, 유리 등을 포함할 수 있다. 차폐 플레이트(138)의 두께는 차폐 플레이트(138)의 물질에 따라 결정될 수 있다. 차폐 플레이트(138)가 스테인레스 강을 포함할 경우, 차폐 플레이트(138)는 약 0.1mm 내지 약 0.5mm의 두께를 가질 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 기판 이송 시스템(100)은 계측 챔버(200)의 SEM(210) 및 SEM 제어부(230)의 동작, 기판 이송 챔버(120)의 챔버 도어(121) 및 이송 장치(122)의 동작, 및 기판 정렬기(130) 및 이온 발생기(10)의 동작을 제어하는 제어부(160)를 포함할 수 있다.
또한, 제어부(160)는 기판 이송 시스템(100) 내의 각 구성요소들의 동작들에 대한 정보를 획득하여 상기 획득된 정보를 기초로 하여 각 구성요소들을 제어할 수 있다.
예를 들면, 이온 발생기(10)는 전자주사현미경(SEM)(210)과 연동되도록 제어될 수 있다. 계측 챔버(200)에서의 계측 공정은 이온 발생기(10)의 동작을 피드백하여 제어될 수 있다. 이온 발생기(10)는 SEM(210) 동작 시 인터로크되도록 제어될 수 있다.
이온 발생기(10)는 기판 이송 챔버(120)에서의 기판 반입 및 반출 동작과 연동되도록 제어될 수 있다. 이온 발생기(10)는 기판 이송 챔버(120)의 챔버 도어(121) 동작 시 인터로크되도록 제어될 수 있다.
상술한 바와 같이, 이온 발생기(10)는 기판 이송 챔버(120) 내에서 정렬 스테이지(132) 상의 웨이퍼(W) 중심 상부에 설치되고, 웨이퍼(W)를 향하여 기 설정된 방사 각도를 갖는 연X선을 조사할 수 있다. 웨이퍼(W)로부터의 이온 발생기(10)의 거리는 웨이퍼(W) 전면에 연X선을 조사하도록 상기 방사 각도 및 웨이퍼(W)의 직경으로부터 삼각법을 이용하여 결정될 수 있다.
이온 발생기(10)에 의해 생성된 이온들은 고농도이고 우수한 이온 밸런스를 가질 수 있다. 이에 따라, 웨이퍼(W) 상의 다층 구조물의 상부 패턴 표면뿐만 아니라 하부 패턴에서의 정전기들까지 빠르고 효율적으로 제거할 수 있다.
도 8은 예시적인 실시예들에 따른 기판 이송 시스템을 나타내는 평면도이다. 상기 기판 이송 시스템은 이온 발생기의 설치 위치를 제외하고는 도 1 내지 도 7을 참조로 설명한 기판 처리 시스템과 실질적으로 동일하거나 유사하다. 이에 따라, 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.
도 8을 참조하면, 기판 정렬기(130)는 기판 이송 챔버(120)와 공정 챔버(200) 사이의 로드 락 챔버(140) 내에 배치되고, 이온 발생기(10)는 로드 락 챔버(140) 내에서 기판 정렬기(130) 상부에 설치될 수 있다. 이 경우에 있어서, 도 1의 홀더(152)가 설치된 버퍼 챔버(150)는 생략될 수 있다. 로드 락 챔버(140)는 기판 이송 챔버(120)에 비해 더 낮은 진공도를 갖는 것을 제외하고는, 로드 락 챔버(140)는 기판 이송 챔버(120)와 함께 기판 수납부(110) 및 공정 챔버(200) 사이에서 기판을 이송하기 위한 공간을 제공하는 기판 이송용 챔버의 역할을 수행할 수 있다.
따라서, 웨이퍼(W)는 로드 락 챔버(140)를 통해 공정 챔버(200)로 로딩되거나 공정 챔버(200)로부터 언로딩될 수 있다.
이하에서는, 도 1 의 기판 이송 시스템을 이용하여 기판을 처리하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 9는 예시적인 실시예들에 따른 기판 처리 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1, 도 2 및 도 9를 참조하면, 먼저, 기판 이송 챔버(120) 내로 웨이퍼를 제공한다(S100).
예시적인 실시예들에 있어서, 소정의 반도체 공정들이 수행된 웨이퍼들이 수납된 용기(112)가 기판 이송 챔버(120)의 용기 수납부(110) 상으로 이송될 수 있다.
예를 들면, 상기 웨이퍼 상에 화학기상증착 공정, 식각 공정 등과 같은 반도체 공정을 수행하여 상부 패턴 및 하부 패턴을 갖는 다층 구조물을 형성할 수 있다. 상기 반도체 공정을 수행한 후에, 상기 웨이퍼들이 수납된 용기(112)를 오버헤드 트랜스퍼(OHT)와 같은 이송 장치를 이용하여 용기 수납부(110) 상으로 이송시킬 수 있다.
이후, 기판 이송 챔버(120)의 챔버 도어(121)가 개방되고, 이송 장치(122)의 이송 암(124)은 용기(112)로부터 웨이퍼(W)를 파지하여 기판 이송 챔버(120) 내로 이송시킬 수 있다.
이어서, 웨이퍼(W)를 기판 이송 챔버(120) 내의 기판 정렬기(130) 상에 배치시킨다(S110).
기판 이송 챔버(120) 내의 이송 로봇과 같은 이송 장치(122)는 용기(112)로부터 웨이퍼(W)를 기판 정렬기(130) 상으로 이송할 수 있다.
차폐 플레이트(138)의 게이트(139)가 슬릿(128a)을 개방시키고, 이송 암(124)은 차폐 플레이트(138)의 슬릿(128a)을 통해 기판 정렬기(130)의 정렬 스테이지(132) 상으로 웨이퍼(W)를 이동시킬 수 있다.
웨이퍼(W)가 이송 장치(122)에 의해 기판 정렬기(130)의 정렬 스테이지(132) 상에 로딩되면, 정렬 센서(136)는 웨이퍼(W)의 노치를 검출하고 검출된 정보를 이용하여 정렬 스테이지(132)는 회전하여 웨이퍼(W)를 정렬시킬 수 있다.
이어서, 웨이퍼(W) 상에 소정의 방사 각도로 X선을 조사하여 웨이퍼(W)의 정전기를 제거한다(S120).
정렬 스테이지(132) 상부에 설치된 이온 발생기(10)는 정렬 스테이지(132) 상에 놓여진 웨이퍼(W)의 정전기를 제거하기 위하여 웨이퍼(W)를 향하여 제전 이온들을 발생시킬 수 있는 전자기파를 조사할 수 있다.
이온 발생기(10)는 웨이퍼(W)의 중심 상부에 위치하도록 설치되고, 웨이퍼(W)를 향하여 기 설정된 방사 각도(원추 각도)를 갖는 X선을 조사하는 광원부를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 광원부는 연X선을 조사하는 X-선 튜브 광원을 포함할 수 있다.
이온 발생기(10)는 상기 X-선 튜브 광원의 조사 홀로부터 기 설정된 방사 각도(퍼짐 각도)를 갖는 원추형으로 연X선을 조사할 수 있다. 이온 발생기(10)는 웨이퍼(W)의 전면에 연X선을 조사하도록 웨이퍼(W)로부터 이격 설치될 수 있다. 웨이퍼(W)로부터의 이온 발생기(10)의 설치 거리(L)는 방사 각도(θ) 및 웨이퍼(W)의 직경(D)으로부터 삼각법을 이용하여 결정될 수 있다.
기판 이송 챔버(120) 내부의 압력 및 청정도는 팬 필터 유닛에 의해 유지될 수 있다. 송풍팬(126)이 기판 이송 챔버(120)의 상부에 설치되어 하강류를 발생시키고, 필터(128)은 송풍팬(126) 아래에 설치되어 기판 이송 챔버(120) 내부로 도입되는 공기로부터 오염물질을 여과할 수 있다. 따라서, 기판 이송 챔버(120)는 다운플로우 방식의 클린룸의 역할을 수행할 수 있다.
이후, 정전기가 제거된 웨이퍼(W)를 로드락 챔버(140)를 거쳐 공정 챔버(200)로 로딩한 후(S130), 웨이퍼(W) 상에 소정의 반도체 공정을 수행한다(S1140).
공정 챔버(200) 내에서 이용하여 웨이퍼(W) 상에 형성된 소정의 패턴을 검사할 수 있다. 예를 들면, 전자주사현미경(SEM)(210)을 이용하여 웨이퍼(W)를 촬상하고 촬상된 SEM 이미지를 이용하여 상기 패턴의 선폭(line width) 등을 측정할 수 있다.
이온 발생기(10)는 전자주사현미경(SEM)(210)과 연동되도록 제어될 수 있다. 계측 챔버(200)에서의 계측 공정은 이온 발생기(10)의 동작을 피드백하여 제어될 수 있다. 이온 발생기(10)는 SEM(210) 동작 시 인터로크되도록 제어될 수 있다.
이온 발생기(10)는 기판 이송 챔버(120)에서의 기판 반입 및 반출 동작과 연동되도록 제어될 수 있다. 이온 발생기(10)는 기판 이송 챔버(120)의 챔버 도어(121) 동작 시 인터로크되도록 제어될 수 있다.
이후, 계측 공정이 수행된 웨이퍼(W)는 홀더(150)를 통해 공정 챔버(200)로부터 언로딩된 후, 기판 이송 챔버(120)를 거쳐 기판 수납부(110) 상으로 이송될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따른 기판 이송 시스템 및 기판 이송 방법을 이용하여 형성된 DRAM, VNAND 등과 같은 반도체 소자는 컴퓨팅 시스템과 같은 다양한 형태의 시스템들에 사용될 수 있다. 상기 시스템은 컴퓨터, 휴대용 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 개인휴대단말기, 태블릿, 휴대폰, 디지털 음악 재생기 등에 적용될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 이온 발생기 12: X-선 튜브 광원
14: 설치 브라켓 100, 102: 기판 이송 시스템
110: 기판 수납부 112: 용기
120: 기판 이송 챔버 121: 챔버 도어
122: 이송 장치 124: 이송 암
126: 송풍팬 128: 필터
130: 기판 정렬기 132: 정렬 스테이지
134: 지지 부재 136: 정렬 센서
138: 차폐 플레이트 138a: 슬릿
139: 게이트 140: 로드락 챔버
150: 버퍼 챔버 152: 홀더
160: 제어부 200: 공정 챔버
210: 전자주사현미경 211: 스테이지
212: 전자총 214: 집속 렌즈
215: 편향기 218: 대물 렌즈
220: 검출기 230: SEM 제어부

Claims (20)

  1. 기판 수납부 및 공정 챔버 사이에 배치되며, 상기 기판 수납부 및 상기 공정 챔버 사이에서 기판을 이송하기 위한 공간을 제공하는 기판 이송 챔버; 및
    상기 기판 이송 챔버 내에 위치하며, 상기 기판의 중심 상부에서 상기 기판을 향하여 기 설정된 방사 각도로 제전 이온들을 조사하는 광원부를 갖는 이온 발생기를 포함하는 기판 이송 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광원부는 연X선을 조사하는 X-선 튜브 광원을 포함하는 기판 이송 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 기판으로부터의 상기 광원부의 거리는 상기 기판의 전체 면을 조사하도록 상기 방사 각도 및 상기 기판의 직경으로부터 삼각법을 이용하여 결정되는 기판 이송 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 기판으로부터 상기 광원부의 거리(L)는 L = D/2tan(θ/2) (여기서, θ 는 방사 각도, D는 기판의 직경)에 의해 계산되는 기판 이송 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 방사 각도는 110°내지 140°의 범위 내에 있는 기판 이송 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 기판 이송 챔버 내에서 상기 이온 발생기를 둘러싸는 차폐 플레이트를 더 포함하는 기판 이송 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 기판 이송 챔버 내에 배치되며, 상기 공정 챔버로 이송하기 전에 상기 기판을 정렬시키기 위한 기판 정렬기를 더 포함하고,
    상기 이온 발생기는 상기 기판 정렬기 상부에 위치하는 기판 이송 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 공정 챔버는 상기 기판 상에 형성된 패턴을 측정하기 위한 계측 챔버인 기판 이송 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 공정 챔버는 상기 기판을 촬상하기 위한 전자주사현미경을 포함하는 기판 이송 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 이온 발생기는 상기 전자주사현미경 동작 시 인터로크되도록 제어되는 기판 이송 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 이온 발생기는 상기 기판 이송 챔버의 챔버 도어 동작 시 인터로크되도록 제어되는 기판 이송 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 기판 이송 챔버 상부에 설치되며, 상기 기판 이송 챔버 내부를 소정의 청정도로 유지하기 위한 송풍팬 및 필터를 구비하는 팬 필터 유닛을 더 포함하는 기판 이송 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 기판 이송 챔버 내에서 상기 기판을 이송하기 위한 이송 장치를 더 포함하는 기판 이송 시스템.
  14. 기판 수납부 및 공정 챔버 사이에 배치되며, 상기 기판 수납부 및 상기 공정 챔버 사이에서 기판을 이송하기 위한 이송 장치를 갖는 기판 이송 챔버; 및
    상기 기판 이송 챔버 내에 위치하며, 상기 기판의 중심 상부에서 상기 기판을 향하여 기 설정된 방사 각도를 갖는 X선을 조사하는 광원부를 갖는 이온 발생기를 포함하는 기판 이송 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 광원부는 연X선을 조사하는 X-선 튜브 광원을 포함하는 기판 이송 시스템.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 기판으로부터 상기 광원부의 거리는 상기 기판의 전체 면을 조사하도록 상기 방사 각도 및 상기 기판의 직경으로부터 삼각법을 이용하여 결정되는 기판 이송 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 기판으로부터 상기 광원부의 거리(L)는 L = D/2tan(θ/2) (여기서, θ 는 방사 각도, D는 기판의 직경)에 의해 계산되는 기판 이송 시스템.
  18. 제 14 항에 있어서, 상기 기판 이송 챔버 내에서 상기 이온 발생기를 둘러싸는 차폐 플레이트를 더 포함하는 기판 이송 시스템.
  19. 제 14 항에 있어서, 상기 기판 이송 챔버 내에 배치되며, 상기 공정 챔버로 이송하기 전에 상기 기판을 정렬시키기 위한 기판 정렬기를 더 포함하고,
    상기 이온 발생기는 상기 기판 정렬기 상부에 위치하는 기판 이송 시스템.
  20. 제 14 항에 있어서, 상기 공정 챔버는 상기 기판 상에 형성된 패턴을 측정하기 위한 계측 챔버인 기판 이송 시스템.
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