KR20230169523A - 국부 플라즈마를 이용한 웨이퍼 베벨 에지 에칭 장치 - Google Patents

국부 플라즈마를 이용한 웨이퍼 베벨 에지 에칭 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치는, 웨이퍼가 적재되는 하나 이상의 로드포트; 상기 하나 이상의 로드포트와 결합되고, 대기압 상태에서 상기 하나 이상의 로드포트에 적재된 웨이퍼를 이송하기 위한 대기로봇이 구비된 프론트엔드 모듈; 상기 프론트엔드 모듈과 결합되고, 상기 프론트엔드 모듈을 통해 이송되는 웨이퍼가 적재되는 로드락 챔버; 상기 로드락 챔버와 결합되며, 상기 로드락 챔버에 적재된 웨이퍼를 이송하기 위한 진공로봇이 구비된 트랜스퍼 모듈; 및 상기 트랜스퍼 모듈에 결합되고, 상기 진공로봇에 의해 이송된 웨이퍼의 에지 부분을 식각 처리하는 다수의 프로세스 챔버를 포함하고, 상기 다수의 프로세스 챔버는 상기 웨이퍼의 에지 부분이 삽입되어 상기 웨이퍼의 에지 부분을 플라즈마를 이용하여 식각하는 하나 이상의 플라즈마 반응기를 포함할 수 있다. 본 발명에 의하면, 웨이퍼의 베벨 에지 영역을 식각하기 위해 프로세스 챔버 내에 웨이퍼의 베벨 에지 영역만 삽입될 수 있는 플라즈마 반응기를 이용함으로서, 프로세스 챔버 내에서 종래에 비해 상대적으로 작은 공간을 이용하여 하나의 프로세스 챔버 내에서 다수의 웨이퍼를 동시에 처리할 수 있어, 웨이퍼 처리 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

국부 플라즈마를 이용한 웨이퍼 베벨 에지 에칭 장치{WAFER BEVEL EDGE ETCHING APPARATUS USING LOCAL PLASMA}
본 발명은 국부 플라즈마를 이용한 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨이퍼 베벨의 에지를 식각하는 국부 플라즈마를 이용한 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치에 관한 것이다.
반도체 등의 전자 부품을 생산하기 위한 소재로 반도체 웨이퍼가 이용된다. 이러한 반도체 웨이퍼는 단결정 실리콘 잉곳을 일정한 두께로 절단하고, 웨이퍼 에지 영역을 연마한 다음 절단된 표면 중 한 면을 경면 처리하여 제작된다. 이때, 웨이퍼의 에지 영역은 별도의 소자나 회로 패턴을 제작하지 않는 영역이고, 경사지게 형성된다. 이런 에지 영역을 웨이퍼 베벨 에지 영역이라 한다.
그런데, 웨이퍼 베벨 에지를 연마 공정으로 형성하면, 표면이 매끄럽지 못하고 거칠게 형성될 수 있다. 웨이퍼 베벨 에지의 표면이 거칠면 이후 공정을 진행하는 동안 웨이퍼 베벨 에지 영역에도 증착되는 막들이 웨이퍼 베벨 에지의 표면 형상을 따라 형성되어 울퉁불퉁한 표면을 가질 수 있다. 그리고 이렇게 형성된 울퉁불퉁한 표면 중 일부가 공정 중에 떨어져 나가 이후 공정이나 장비를 오염시킬 수 있는 문제가 있다.
특히, 반도체 공정이 초미세화되면서 수율에 직접적으로 영향을 줄 수 있는 파티클(particle) 제어의 중요성이 더욱 커지고 있다. 파티클 제어 관점에서 웨이퍼의 베벨 에지 영역에 대한 주의가 필요하며, 반도체 공정 중에 다양한 필름이 적층되고, 웨이퍼를 에칭하는 과정이 반복됨에 따라 웨이퍼 베벨 에지 영역에 불연속적으로 적층(deposition)된 입자성 필름과 불완전한 에칭으로 인해 필름의 찌꺼기(residue)나 폴리머(polymer) 등이 생성되어 쌓일 수 있다. 그로인해, 후속 열 공정, 에칭 공정, CMP, 세정 공정 과정에서 쌓인 찌꺼기나 폴리머가 떨어져 나와 파티클 형태로 웨이퍼 안쪽의 칩 영역까지 침범하여 반도체 제조공정에 심각한 수율 저하를 초래할 수 있는 문제가 있다.
그에 따라 웨이퍼 베벨 에지 영역에 대한 세정을 통해 필름 찌꺼기나 입자성 이물질 등을 제거하여 수율에 영향을 줄 수 있는 주요 파티클의 생성을 방지할 수 있다. 그리고 최근 웨이퍼 에지까지 칩 영역을 확장하고 있기 때문에 웨이퍼 베벨 에지를 에칭하는 것은 필수적인 과정으로 처리되고 있다.
종래의 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치는, 플라즈마를 이용하여 웨이퍼의 베벨 에지 영역을 식각하는데, 웨이퍼의 중앙 영역은 플라즈마가 형성되는 것을 억제하기 위해 보호판으로 막고, 웨이퍼 에지에만 플라즈마를 형성하여, 대략 1 내지 3mm의 에지 영역과 베벨 부위의 잠재적인 파티클 발생 근원을 식각한다.
그런데, 이러한 종래의 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치는, 웨이퍼의 중앙 영역에 플라즈마가 형성되는 것을 방지하기 위해 웨이퍼의 중앙 부분을 막기 위한 기구를 이용하고 하나의 프로세스 챔버에서 하나의 웨이퍼만을 처리하기 때문에 생산성이 낮고, 다량의 웨이퍼를 처리하려면 장비의 설치 면적이 커지는 문제가 있다.
또한, 종래의 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치는, 로드포트 및 프론트엔드 모듈을 통해 웨이퍼를 정렬하여 프로세스 챔버로 이동하기 때문에 프로세스 챔버의 웨이퍼 척 위에 배치되는 웨이퍼의 위치가 정밀하지 못하는 경우가 발생하며, 그로 인해 베벨 영역이 균일하게 식각되지 않는 문제가 있다.
그리고 웨이퍼 중앙 영역을 막은 상태에서 웨이퍼의 에지 영역에 대한 식각이 이루어지기 때문에 프로세스 챔버 내에 전체적으로 플라즈마가 발생하여 식각 효율에 비해 이용되는 반응가스의 소모량이 많고, 소비전력이 높은 문제가 있다.
대한민국 공개특허 제10-2010-0079222호 (2010.07.08)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 효율적으로 웨이퍼의 베벨 에지 영역을 식각할 수 있는 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치는, 웨이퍼가 적재되는 하나 이상의 로드포트; 상기 하나 이상의 로드포트와 결합되고, 대기압 상태에서 상기 하나 이상의 로드포트에 적재된 웨이퍼를 이송하기 위한 대기로봇이 구비된 프론트엔드 모듈; 상기 프론트엔드 모듈과 결합되고, 상기 프론트엔드 모듈을 통해 이송되는 웨이퍼가 적재되는 로드락 챔버; 상기 로드락 챔버와 결합되며, 상기 로드락 챔버에 적재된 웨이퍼를 이송하기 위한 진공로봇이 구비된 트랜스퍼 모듈; 및 상기 트랜스퍼 모듈에 결합되고, 상기 진공로봇에 의해 이송된 웨이퍼의 에지 부분을 식각 처리하는 다수의 프로세스 챔버들을 포함하고, 각 프로세스 챔버는, 상기 웨이퍼의 에지 부분이 삽입되어 상기 웨이퍼의 에지 부분을 플라즈마를 이용하여 식각하는 하나 이상의 플라즈마 반응기; 상기 하나 이상의 플라즈마 반응기에 상기 웨이퍼의 에지 부분이 삽입되도록 상기 웨이퍼가 놓이고, 상기 하나 이상의 플라즈마 반응기에 삽입된 상기 웨이퍼를 회전시키는 회전 척; 및 상기 회전 척 상에 배치되어 상기 웨이퍼의 위치를 정렬하는 정렬부를 포함할 수 있다.
그리고 상기 각 프로세스 챔버는, 상기 회전 척에 연결되며, 상기 웨이퍼가 상기 하나 이상의 플라즈마 반응기에 삽입되도록 상기 웨이퍼를 이동하는 웨이퍼 이동암; 및 상기 회전 척 상에 배치된 웨이퍼의 위치를 감지하는 정렬 센서를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 하나 이상의 플라즈마 반응기는, 상기 플라즈마가 발생되는 플라즈마 발생 영역을 형성하는 프레임; 상기 플라즈마 발생 영역에 플라즈마가 발생되도록 RF 전원을 발생시키는 활성전극; 상기 플라즈마 발생 영역에 상기 활성전극에 의해 발생된 RF 전원에 의해 상기 플라즈마가 발생되도록 상기 웨이퍼의 내측에서 상기 웨이퍼의 에지 부분 방향으로 반응가스를 공급하는 반응가스 공급부; 상기 플라즈마 반응기에 형성된 홈을 통해 삽입된 상기 웨이퍼에 질소를 공급하는 제1 및 제2 질소 공급부; 및 상기 플라즈마 발생 영역에 공급된 상기 반응가스 및 상기 질소가 배출되기 위한 가스 배기부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 반응가스 공급부는 상기 플라즈마 반응기에 형성된 홈의 상부에 배치되며, 상기 반응가스를 상기 웨이퍼의 내측에서 상기 웨이퍼의 에지 부분을 향해 상기 플라즈마 발생 영역의 상부에서 수평 방향으로 공급하기 위해 상기 플라즈마 발생 영역과 연동된 반응가스 공급라인이 수평 방향으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 반응가스 공급부는 상기 플라즈마 반응기에 형성된 홈의 상부에 배치되며, 상기 반응가스를 상기 웨이퍼의 내측에서 상기 웨이퍼의 에지 부분을 향하면서 상기 플라즈마 발생 영역의 상부에서 상기 플라즈마 발생 영역의 하부를 향해 사선 방향으로 공급하기 위해 상기 플라즈마 발생 영역과 연동된 반응가스 공급라인이 하향 경사진 사선 방향으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 하나 이상의 플라즈마 반응기는, 상기 플라즈마 발생 영역의 상기 플라즈마 반응기에 형성된 홈의 내측 끝단 하부에 배치되며, RF 전원을 발생시키는 바이어스 전극을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 및 제2 질소 공급부는 상기 반응가스 공급부보다 상기 웨이퍼의 내측으로 더 위치되도록 상기 플라즈마 반응기에 형성된 홈의 상부 및 하부에 각각 배치되고, 상기 반응가스 공급부에서 공급된 반응가스가 상기 웨이퍼의 에지 부분을 제외한 다른 부분에 접촉하지 못하도록 상기 웨이퍼에 질소를 공급할 수 있다.
이때, 상기 활성전극은 13.56MHz, 27.12MHz 및 60MHz 중 어느 하나에 해당하는 RF 전원을 발생하고, 이때, RF 전원 용량은 0.1kW 내지 10kW일 수 있다.
또한, 상기 정렬부는 상기 웨이퍼의 위치를 이동시키기 위한 다수의 샤프트들 및 상기 다수의 샤프트들을 각각 구동하기 위한 다수의 모터들을 포함할 수 있다.
또한, 상기 다수의 샤프트들은 상기 진공로봇에 의해 상기 회전 척 상에 배치된 웨이퍼의 중심에서 각각 편심될 수 있다.
그리고 상기 다수의 샤프트들은 제1 내지 제4 샤프트들을 포함하고, 상기 제4 샤프트는 상기 제1 내지 제3 샤프트들보다 상기 회전 척 상에 배치된 웨이퍼의 중심에서 더 크게 편심될 수 있다.
또한, 상기 다수의 샤프트들은 각각 서로 다른 크기의 반경을 가질 수 있다.
그리고 상기 하나 이상의 플라즈마 반응기는 네 개의 플라즈마 반응기들을 포함하며, 상기 웨이퍼 이동암은 상기 네 개의 플라즈마 반응기들에 상기 웨이퍼가 삽입되도록 X자 형상으로 형성되고, 상기 정렬 센서는 상기 X자 형상의 중심에 배치되어 상기 회전 척 상에 놓인 웨이퍼의 위치를 감지할 수 있다.
이때, 상기 정렬 센서는 360도 회전되도록 상기 웨이퍼 이동암에 배치될 수 있다.
또한, 상기 각 프로세스 챔버는, 상기 하나 이상의 플라즈마 반응기에 상기 웨이퍼가 삽입되어 처리되는 동안 상기 웨이퍼의 위치를 감지하는 위치 센서를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 가스 배기부는 상기 하나 이상의 플라즈마 반응기에 형성된 상기 홈에서 상기 플라즈마 발생 영역의 상기 하부를 향해 사선 방향으로 이격되도록 상기 플라즈마 발생 영역의 하부에 배치될 수 있다.
본 발명에 의하면, 웨이퍼의 베벨 에지 영역을 식각하기 위해 프로세스 챔버 내에 웨이퍼의 베벨 에지 영역만 삽입될 수 있는 플라즈마 반응기를 이용함으로서, 프로세스 챔버 내에서 종래에 비해 상대적으로 작은 공간을 이용하여 하나의 프로세스 챔버 내에서 다수의 웨이퍼를 동시에 처리할 수 있어, 웨이퍼 처리 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.
더욱이, 프로세스 챔버 내에 웨이퍼를 이송한 다음 정렬하기 때문에 웨이퍼 베벨 에지 영역에 대한 제어의 정확도를 높일 수 있어, 웨이퍼 베벨 에지 영역의 처리 정밀도를 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 플라즈마 반응영역을 프로세스 챔버 내에 배치된 플라즈마 반응기 내로 한정함으로써, 웨이퍼 베벨 에지 영역에 대한 식각 공정 동안 소모되는 반응가스의 양을 종래에 비해 최소화할 수 있고, 그에 따라 전력이용을 줄일 수 있어, 비용을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
그리고 본 실시예에서, 60MHz 이상의 고주파수를 이용한 플라즈마를 이용하여 저압공정이 가능하고, 미세패턴 가공에 유리하므로, 베벨 영역의 식각 비율을 높일 수 있고, 슬로프 조절이 용이한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치의 평면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치에서 웨이퍼를 식각하기 위한 플라즈마 반응기를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치의 플라즈마 반응기를 도시한 도면이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치에서 웨이퍼를 식각하는 과정을 설명하기 위한 예들을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치의 프로세스 챔버를 도시한 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치의 정렬부를 설명하기 위한 도면이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치의 웨이퍼를 정렬하기 위한 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 13a 및 13b는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치의 위치 센서를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치의 평면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치(100)는, 로드포트(110), 프론트엔드 모듈(120), 로드락 챔버(130), 트랜스퍼 모듈(140), 제1 프로세스 챔버(150) 및 제2 프로세스 챔버(160)를 포함한다.
로드포트(110)는, 다수의 웨이퍼(W)가 각각 적재될 수 있게 다수 개가 구비될 수 있고, 미처리된 웨이퍼(W)가 제1 및 제2 프로세스 챔버(150, 160)로 전달되도록 배치될 수 있다. 그리고 제1 및 제2 프로세스 챔버(150, 160)에서 처리가 완료된 웨이퍼(W)가 전달되어 이후 공정을 위해 배치될 수 있다. 다수 개의 로드포트(110)는 프론트엔드 모듈(120)에 각각 결합된다.
프론트엔드 모듈(120)은 로드포트(110)와 로드락 챔버(130) 사이에 배치되고, 내부에 대기로봇(122)이 구비된다. 대기로봇(122)은 본 실시예에서, 두 개의 로봇 암을 이용하여 로드포트(110)에 적재된 웨이퍼(W)를 로드락 챔버(130)에 전달한다. 또는, 대기로봇(122)은, 로드락 챔버(130)에 적재된 웨이퍼(W)를 로드포트(110)로 전달한다.
이때, 프론트엔드 모듈(120)은 오염되지 않은 대기 상태에 노출된 상태이다.
로드락 챔버(130)는 프론트엔드 모듈(120)과 트랜스퍼 모듈(140) 사이에 위치하고, 프론트엔드 모듈(120)에서 전달된 웨이퍼(W)를 제1 및 제2 프로세스 챔버(150, 160) 측으로 전달하기 위해 적재한다. 그리고 제1 및 제2 프로세스 챔버(150, 160)에서 처리가 완료된 웨이퍼(W)를 트랜스퍼 모듈(140)을 통해 프론트엔드 모듈(120)로 전달하기 위해 적재한다.
트랜스퍼 모듈(140)은 도 1에 도시된 바와 같이, 평면 형상이 다각 형상을 가질 수 있고, 일면에 로드락 챔버(130)가 배치되고, 다른 두면에 제1 및 제2 프로세스 챔버(150, 160)가 배치될 수 있다. 트랜스퍼 모듈(140)은 내부에 진공로봇(142)이 배치되고, 진공로봇(142)이 로드락 챔버(130)에서 제1 및 제2 프로세스 챔버(150, 160) 중 어느 하나로 웨이퍼(W)를 이송할 수 있다. 그리고 제1 및 제2 프로세스 챔버(150, 160) 중 어느 하나에서 로드락 챔버(130)로 웨이퍼(W)를 이송할 수 있다.
본 실시예에서, 진공로봇(142)은 한 번에 두 개의 웨이퍼(W)를 이송할 수 있고, 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 프로세스 챔버(150, 160)에는 네 개의 웨이퍼(W)가 처리를 위해 배치될 수 있다. 그에 따라 진공로봇(142)은 한 번에 두 개씩, 두 번에 걸쳐 하나의 프로세스 챔버에 웨이퍼(W)를 이송할 수 있다.
제1 및 제2 프로세스 챔버(150, 160)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 트랜스퍼 모듈(140)의 두 면에 각각 배치될 수 있다. 제1 및 제2 프로세스 챔버(150, 160)는 각각 독립적으로 구동되며, 각 프로세스 챔버에서 웨이퍼(W)에 대한 처리가 이루어질 수 있다. 본 실시예에서, 제1 및 제2 프로세스 챔버(150, 160)는, 웨이퍼(W)의 베벨 에지를 식각하기 위해 구비된다.
이를 위해 제1 및 제2 프로세스 챔버(150, 160)는, 각각 플라즈마 반응기(151), 웨이퍼 이동암(153), 회전 척(155), 정렬부(157) 및 정렬 센서(159)를 포함한다. 본 실시예에서, 제1 프로세스 챔버(150)를 이용하여 설명하며, 제2 프로세스 챔버(160)는 제1 프로세스 챔버(150)와 그 구성 및 동작이 동일하여 자세한 설명은 생략한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치(100)에서 웨이퍼(W)를 식각하기 위한 플라즈마 반응기(151)를 도시한 도면이다. 그리고 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치(100)의 플라즈마 반응기(151)를 도시한 도면이다. 그리고 도 4 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치(100)에서 웨이퍼(W)를 식각하는 과정을 설명하기 위한 예들을 도시한 도면이다.
먼저, 도 2a 및 도 2b와 도 3 내지 도 7을 참조하여, 제1 프로세스 챔버(150) 내에 배치된 플라즈마 반응기(151)에 대해 설명한다.
플라즈마 반응기(151)는, 도 2a 및 도 2b, 그리고 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 프레임(151a), 활성전극(151b), 반응가스 공급부(151c), 반응가스 공급라인(151ca), 제1 질소 공급부(151d), 제2 질소 공급부(151e), 메시 플레이트(151f), 가스 배기부(151g), 바이어스 전극(151h)을 포함한다.
프레임(151a)은 다른 구성을 지지하고, 웨이퍼(W)의 에지 부분이 일부 삽입될 수 있게 홈이 형성될 수 있다. 그리고 프레임(151a)의 내부에 플라즈마 발생 영역(R)이 형성될 수 있다. 그에 따라 프레임(151a)에 삽입된 웨이퍼(W)의 에지 부분이 플라즈마 발생 영역(R)에서 발생된 플라즈마에 의해 식각될 수 있다.
이때, 웨이퍼(W)는 회전 척(155) 상에 배치될 수 있으며, 후술하겠지만, 회전 척(155)에 배치된 웨이퍼(W)는 정렬부(157)에 의해 회전 척(155)의 중앙에 정렬된 상태에서 프레임(151a)의 홈에 삽입될 수 있다.
그리고 도 1에 도시된 바와 같이, 트랜스퍼 모듈(140)에 포함된 진공 로봇에 의해 제1 프로세스 챔버(150)로 이송된 웨이퍼(W)는 회전 척(155) 상에 배치되고, 정렬부(157)에 의해 회전 척(155)의 중앙에 배치되며, 웨이퍼 이동암(153)에 의해 이동되어 프레임(151a)의 홈에 삽입될 수 있다. 웨이퍼(W)가 정렬부(157)에 의해 회전 척(155)의 중앙에 배치되는 것에 대한 자세한 사항은 후술한다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)의 에지 일부가 플라즈마 발생 영역(R)에 삽입되면, 플라즈마 발생 영역(R)에서 웨이퍼(W)의 에지 부분을 식각하기 위해 플라즈마가 발생된다. 그리고 회전 척(155)이 회전하여 웨이퍼(W)의 에지 부분에 대한 식각 처리가 수행될 수 있다.
그리고 도 3을 참조하면, 프레임(151a)에는 반응가스 공급부(151c), 제1 질소 공급부(151d) 및 가스 배기부(151g)가 배치될 수 있다. 그에 따라 외부에서 공급된 반응가스가 반응가스 공급부(151c)를 통해 공급되어 웨이퍼(W)를 식각할 수 있다. 이때, 본 실시예에서, 반응가스는 플라즈마를 발생시키기 위한 가스일 수 있다. 그리고 제1 질소 공급부(151d)를 통해 질소가 공급되어 웨이퍼(W)의 에지 부분 외의 다른 영역에 반응가스가 접촉하지 않도록 보호할 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)를 거친 반응가스와 질소는 가스 배기부(151g)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
도 4를 참조하여, 본 실시예에서, 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치(100)에서 플라즈마를 이용하여 웨이퍼(W)의 에지 부분을 식각하는 것에 대해 설명한다.
플라즈마 반응기(151)는 내부에 프레임(151a), 활성전극(151b), 반응가스 공급부(151c), 반응가스 공급라인(151ca), 제1 및 제2 질소 공급부(151d, 151e) 및 가스 배기부(151g)가 배치되고, 플라즈마 발생 영역(R)을 구비된다. 이를 위해 일 측에 웨이퍼(W)의 에지 부분이 삽입될 수 있는 홈이 형성될 수 있다.
프레임(151a)은 플라즈마 반응기(151)의 내부에 배치되고 플라즈마 발생 영역(R)의 위치에 소정의 공간이 형성되도록 형성되며, 내부에 형성된 소정의 공간은 플라즈마 반응기(151)의 홈과 연결되며, 홈보다 크게 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 프레임(151a)은 세라믹으로 제조될 수 있다.
활성전극(151b)은 프레임(151a)에 형성된 소정의 공간 내에 배치되고, 플라즈마 반응기(151)의 홈이 형성된 위치에 대향된 위치에 배치될 수 있다. 활성전극(151b)은 약 60MHz의 RF 전원을 발생할 수 있고, 플라즈마 반응기(151)가 접지로 이용될 수 있다. 또한, 활성전극(151b)에서 발생할 수 있는 RF 전원은 13.56MHz나 27.12MHz를 사용할 수 있고, 이때, RF 전원 용량은 0.1kW 내지 10kW를 사용할 수 있다.
반응가스 공급부(151c)는 외부에서 공급된 반응가스를 플라즈마 발생 영역(R)에 공급한다. 본 실시예에서, 반응가스 공급부(151c)를 통해 공급된 반응가스는 반응가스 공급라인(151ca)을 통해 플라즈마 발생 영역(R)으로 공급될 수 있다. 이때, 반응가스 공급부(151c)는 플라즈마 반응기(151)의 홈이 형성된 위치의 상부에 배치될 수 있으며, 반응가스 공급라인(151ca)은 도 3에 도시된 바와 같이, 플라즈마 발생 영역(R)에 수평 방향으로 반응가스를 공급할 수 있게 플라즈마 발생 영역(R)의 내측 상부에 배치될 수 있다.
그에 따라 반응가스 공급라인(151ca)을 통해 플라즈마 발생 영역(R)에 공급된 반응가스는, 수평 방향으로 공급되어 플라즈마 발생 영역(R) 내에 넓게 퍼져 공급될 수 있다. 이렇게 반응가스가 플라즈마 발생 영역(R)의 상부에서 공급되어, 반응가스가 플라즈마 발생 영역(R) 전체에 고르게 퍼지도록 할 수 있다.
여기서, 플라즈마 발생 영역(R)은 내부 공간의 모서리 부분이 라운드 처리가 이루어져 플라즈마 발생 영역(R) 내로 공급된 반응가스가 플라즈마 발생 영역(R) 전역에 고르게 퍼지도록 할 수 있다.
그리고 이렇게 플라즈마 발생 영역(R)에 반응가스가 고르게 퍼진 상태에서 활성전극(151b)에서 전원이 발생하면, 플라즈마 발생 영역(R)에 플라즈마가 발생하고, 발생된 플라즈마에 의해 웨이퍼(W)가 식각될 수 있다.
제1 및 제2 질소 공급부(151d, 151e)는 플라즈마 반응기(151)의 홈 내에 질소를 공급하기 위해 구비된다. 제1 질소 공급부(151d)는, 플라즈마 반응기(151)의 홈이 형성된 위치의 상부에 배치될 수 있고, 반응가스 공급부(151c)보다 외측에 배치될 수 있다. 그리고 제2 질소 공급부(151e)는 플라즈마 반응기(151)의 홈이 형성된 위치의 하부에 배치될 수 있으며, 제1 질소 공급부(151d)와 대향된 위치에 배치될 수 있다.
그에 따라 제1 및 제2 질소 공급부(151d, 151e)는 각각 플라즈마 반응기(151)의 홈 내에 질소를 공급할 수 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)가 플라즈마 반응기(151)의 홈에 삽입되면, 웨이퍼(W)의 상면과 하면에 각각 질소를 공급할 수 있다. 따라서 웨이퍼(W)의 상면과 하면에 각각 공급된 질소는 반응가스 공급부(151c)를 통해 공급된 반응가스에 의해 발생된 플라즈마가 웨이퍼(W)의 에지 부분 외에 접촉되는 것을 차단할 수 있다. 그에 따라 플라즈마가 웨이퍼(W)의 에지 부분에만 접촉하여 식각될 수 있다.
그리고 제1 및 제2 질소 공급부(151d, 151e)를 통해 공급된 질소의 일부는 플라즈마 반응기(151)의 홈을 통해 외부로 배출될 수 있고, 또한, 플라즈마 발생 영역(R)으로 유입된 질소는 가스 배기부(151g)를 통해 배출될 수 있다.
가스 배기부(151g)는 플라즈마 발생 영역(R)에 공급된 반응가스와 질소가스를 외부로 배출하기 위해 구비된다. 가스 배기부(151g)는 플라즈마 발생 영역(R)의 하부에 배치되며, 도 4에 도시된 바와 같이, 플라즈마 반응기(151)에 형성된 홈에 인접한 위치에 배치된다. 그에 따라 반응가스 공급부(151c)에서 반응가스 공급 라인을 통해 공급된 반응가스는, 플라즈마 발생 영역(R)의 상부 일 측에서 수평 방향으로 공급되어 플라즈마 발생 영역(R)의 전역에 고르게 퍼지고, 이렇게 퍼진 반응가스가 플라즈마 발생기의 홈 측에 배치된 가스 배기부(151g)를 통해 외부로 배출될 수 있다. 그에 따라 반응가스는 웨이퍼(W)의 에지 부분을 감싸듯이 돌아 가스 배기부(151g) 측을 이동할 수 있고, 반응가스에 의해 발생된 플라즈마에 의해 웨이퍼(W)의 에지 부분이 식각될 수 있다.
이때, 가스 배기부(151g)의 상부에는 메시 플레이트(151f)가 배치될 수 있다. 그에 따라 메시 플레이트(151f)는 플라즈마 발생 영역(R)에서 가스 배기부(151g)로 배출되는 반응가스 및 질소와 함께 가스 배기부(151g)를 통해 배출될 수 있는 이물질을 제거할 수 있다.
도 5는 본 발명의 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치의 플라즈마 반응기의 변형된 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 플라즈마 반응기(151)는 내부에 프레임(151a), 활성전극(151b), 반응가스 공급부(151c), 반응가스 공급라인(151ca), 제1 및 제2 질소 공급부(151d, 151e), 가스 배기부(151g) 및 바이어스 전극(151h)을 포함할 수 있다.
이때, 플라즈마 반응기(151)의 변형된 다른 실시예에서, 다른 구성은 도 4에 도시된 일 실시예에서와 동일한 설명은 생략한다.
바이어스 전극(151h)은, 플라즈마 발생 영역(R) 내에 배치되고, 가스 배기부(151g)의 상부에 가스 배기부(151g)와 일정 간격 이격된 상태로 배치되는데, 플라즈마 반응기(151)에 형성된 홈에 인접한 위치에 배치될 수 있다. 그리고 바이어스 전극(151h)은 플라즈마 반응기(151)와 전기적으로 연결될 수 있다. 그에 따라 활성전극(151b)과 바이어스 전극(151h) 사이에 반응가스에 의해 플라즈마가 발생할 수 있다. 본 실시예에서, 바이어스 전극(151h)은 약 2MHz의 RF 전원을 발생할 수 있다.
그리고 바이어스 전극(151h)은 가스 배기부(151g)의 상부에 배치됨에 따라 플라즈마 발생 영역(R) 내에서 이동되는 반응가스의 이동 경로가 달라질 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 바이어스 전극(151h)은 플라즈마 반응기(151)에 형성된 홈의 하단에 인접하게 배치됨에 따라 반응가스는 웨이퍼(W)에 에지 부분에 소정의 시간 동안 머무를 수 있고, 그에 따라 바이어스 전극(151h)의 상부에서 플라즈마의 발생이 다른 위치에서보다 많이 발생할 수 있어, 웨이퍼(W) 에지 부분에 대한 식각이 보다 효과적으로 이루어질 수 있다.
그리고 플라즈마 반응기(151)에 형성된 홈 내에서 공급된 질소 가스에 의해 반응가스가 밀려 가스 배기부(151g)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
도 6은 본 발명의 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치의 플라즈마 반응기의 변형된 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 플라즈마 반응기(151)는 내부에 프레임(151a), 활성전극(151b), 반응가스 공급부(151c), 반응가스 공급라인(151ca), 제1 및 제2 질소 공급부(151d, 151e) 및 가스 배기부(151g)를 포함할 수 있다.
플라즈마 반응기(151)의 변형된 또 다른 실시예에서, 도 4에 도시된 일 실시예에서와 동일한 설명에 대해서는 생략한다.
도 6을 참조하면, 반응가스 공급라인(151ca)은 반응가스 공급부(151c)에서 플라즈마 활성 영역 내로 공급되기 위한 라인으로, 도시된 바와 같이, 사선 방향으로 경사지게 형성된다. 이때, 반응가스 공급라인(151ca)은, 반응가스 공급부(151c)에서 웨이퍼(W)가 플라즈마 반응기(151)의 홈을 통해 삽입되었을 때, 웨이퍼(W)의 에지 부분을 향하도록 사선 방향으로 경사지게 형성된다.
그에 따라 반응가스 공급부(151c)에서 반응가스 공급라인(151ca)을 통해 공급된 반응가스가 웨이퍼(W)에 거의 직접 접촉할 수 있고, 활성전극(151b)에 의해 발생된 RF 전원에 의해 웨이퍼(W)의 에지 부분에서 직접적으로 플라즈마가 발생할 수 있다. 따라서 웨이퍼(W)의 에지 부분에 대한 식각이 보다 효과적으로 이루어질 수 있다.
그리고 반응가스는 플라즈마 발생 영역(R)의 하부에 배치된 가스 배기부(151g)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
도 7은 본 발명의 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치의 플라즈마 반응기의 변형된 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 플라즈마 반응기(151)는 내부에 프레임(151a), 활성전극(151b), 반응가스 공급부(151c), 반응가스 공급라인(151ca), 제1 및 제2 질소 공급부(151d, 151e) 및 가스 배기부(151g)를 포함할 수 있다.
그리고 플라즈마 반응기(151)의 변형된 또 다른 실시예인 본 실시예에서, 도 4에 도시된 일 실시예에서와 동일한 설명에 대해서는 생략한다.
프레임(151a)은 도 7에 도시된 바와 같이, 'ㄷ'자 형상을 가질 수 있고, 'ㄷ'자 형상에서 상부에 위치한 바(bar)의 길이가 하부에 위치한 바(bar)의 길이보다 길게 형성될 수 있다. 그리고 상부 및 하부에 위치한 바(bar)의 사이에 활성전극(151b)이 배치될 수 있다. 또한, 활성전극(151b)과 하부에 위치한 바(bar)의 일 측에 플라즈마 활성 영역이 배치될 수 있다.
플라즈마 활성 영역은 앞선 실시예들과 마찬가지로, 플라즈마 반응기(151)에 형성된 홈과 연결되도록 형성되며, 모서리 부분이 라운드 처리가 이루어질 수 있다.
그리고 반응가스 공급라인(151ca)은 사선 방향으로 경사지게 형성된다. 이때, 반응가스 공급라인(151ca)은, 반응가스 공급부(151c)에서 웨이퍼(W)가 플라즈마 반응기(151)의 홈을 통해 삽입되었을 때, 웨이퍼(W)의 에지 부분을 향하도록 사선 방향으로 경사지게 형성될 수 있다.
또한, 가스 배기부(151g)는 플라즈마 발생 영역(R)에 공급된 반응가스와 질소가스가 배출되도록 플라즈마 발생 영역(R)의 하부에 배치된다. 이때, 가스 배기부(151g)는 플라즈마 발생 영역(R)의 내측에 배치될 수 있는데, 플라즈마 반응기(151)에 형성된 홈에서 최대한 이격된 위치에 배치될 수 있다.
그에 따라 사선 방향으로 경사지게 형성된 반응가스 공급라인(151ca)을 통해 공급된 반응가스는 웨이퍼(W)의 에지 부분을 스치듯 반응가스 공급라인(151ca)의 경사진 사선 방향으로 이동할 수 있고, 해당 방향을 따라 배치된 가스 배기부(151g)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치의 프로세스 챔버를 도시한 도면이다.
앞서 설명한 바와 같이, 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치(100)의 프로세스 챔버는 내부에 플라즈마 반응기(151), 웨이퍼 이동암(153), 회전 척(155), 정렬부(157) 및 정렬 센서(159)를 포함한다.
본 실시예에서, 플라즈마 반응기(151)는 하나의 프로세스 챔버 내에 네 개가 구비될 수 있다. 그에 따라 하나의 프로세스 챔버에서, 네 개의 웨이퍼(W)를 동시에 처리할 수 있다.
그리고 네 개의 플라즈마 반응기(151)에 각각 웨이퍼(W)를 처리하기 위해 웨이퍼(W)를 이동시키기 위한 웨이퍼 이동암(153)이 구비되며, 웨이퍼 이동암(153)은 도시된 바와 같이, X자 형상으로 배치될 수 있다. 그리고 웨이퍼 이동암(153)의 각 끝단에 회전 척(155)이 배치될 수 있다. 이렇게 회전 척(155) 상에 웨이퍼(W)가 배치된 상태에서, 웨이퍼 이동암(153)의 이동에 의해 웨이퍼(W)가 회전 척(155)에 위치된 상태에서, 플라즈마 반응기(151) 내에 삽입될 수 있다.
이때, 트랜스퍼 모듈(140)에 배치된 진공로봇(142)에 의해 웨이퍼(W)가 회전 척(155) 상에 위치하도록 운반되는데, 이 과정에서 웨이퍼(W)가 정확하게 회전 척(155)의 중앙에 배치하는 것이 쉽지 않다. 그에 따라 회전 척(155)의 중앙에 웨이퍼(W)가 배치되도록 정렬부(157)가 웨이퍼(W)의 위치를 정렬할 수 있다. 이렇게 정렬부(157)는 웨이퍼(W)의 중심이 회전 척(155)의 중심에 일치하도록 웨이퍼(W)의 위치를 보정할 수 있다. 이러한 정렬부(157)의 자세한 구성에 대해서는 후술한다.
정렬 센서(159)는 X자 형상의 웨이퍼 이동암(153)의 중앙에 배치되며, 360도로 회전할 수 있도록 배치된다. 정렬 센서(159)는 웨이퍼(W)의 중심이 회전 척(155)의 중심에 일치하도록 배치되었는지 여부를 감지하여, 감지된 결과를 정렬부(157)에 전송한다. 본 실시예에서, 회전 척(155)은 웨이퍼 이동암(153)의 각 끝단에 배치됨에 따라 네 개의 회전 척(155)이 구비되며, 정렬 센서(159)는 360도로 회전하여 각 회전 척(155)에 배치된 웨이퍼(W)의 위치를 감지할 수 있다.
회전 척(155)의 기준 세팅은, 회전 척(155)의 5mm 편심 위치점과 제3 샤프트(157c)의 중심으로 지그 등을 이용하여 모터의 원점으로 설정한다. 그리고 제1 샤프트(157a)와 회전 척(155)은 동심으로 제작되어 회전 척(155)의 직경에 대해 정렬 센서(159)를 통해 1회 위치를 파악한다. 또한, 제2 샤프트(157b)를 기준으로 5mm 편심된 제1 샤프트(157a)를 120도 간격으로 회전하면서, 정렬 센서(159)를 통해 감지하여, 3점의 원 중심을 구할 수 있다. 이때, 3점에 대한 원의 중심을 구하면, 이 위치가 제2 샤프트(157b)의 위치이다.
제3 샤프트(157c)는 제2 샤프트(157b)가 고정된 상태에서 회전 척(155)을 120도 간격으로 회전하여 정렬 센서(159)를 통해 세 차례에 걸쳐 측정하여 원의 중심을 구하기 위한 3점을 얻을 수 있다. 이때, 이렇게 구한 원의 중심은 제3 샤프트(157c)의 중심이다. 이렇게 제1 내지 제3 샤프트(157a, 157b, 157c)의 위치를 파악하면, 원하는 위치로의 이동을 할 수 있는데, 제3 샤프트(157c)의 중심을 기준으로 하여 웨이퍼(W)의 위치가 얼마나 틀어져 있는지 정렬 센서(159)를 통해 치수를 파악할 수 있으며, 또한, 그에 대한 보정이 이루어질 수 있다.
이렇게 정렬 센서(159)에 의해 감지된 웨이퍼(W)의 위치에 따라 정렬부(157)는 웨이퍼(W)의 회전 중심축인 제3 샤프트(157c)의 중심이 회전 척(155)의 중심에 일치하도록 웨이퍼(W)의 위치를 보정할 수 있다. 여기서, 웨이퍼(W)가 플라즈마 반응기(151)에 삽입된 상태에서 회전 척(155)의 회전으로 웨이퍼(W)를 회전시켜 웨이퍼(W)의 에지 부분을 식각하는데, 웨이퍼(W)의 중심이 회전 척(155)의 중심에 일치하지 않으면, 웨이퍼(W)의 에지 부분이 일정하지 않게 식각될 수 있다. 따라서 회전 척(155) 상에 배치된 웨이퍼(W)의 위치를 보정하여 웨이퍼(W)의 중심과 회전 척(155)의 중심을 일치시키는 것이 웨이퍼(W)의 에지 부분을 일정하게 식각하는데 중요한 역할을 한다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치의 정렬부(157)를 설명하기 위한 도면이고, 도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치의 웨이퍼를 정렬하기 위한 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 실시예에서, 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치(100)에 포함된 정렬부(157)는, 제1 내지 제4 샤프트(157a, 157b, 157c, 157d), 제1 내지 제4 모터(Ma, Mb, Mc, Md)와 액추에이터(AT)를 포함한다.
제1 내지 제4 샤프트(157a, 157b, 157c, 157d)는, 웨이퍼(W)의 위치를 보정하기 위해, 각각 회전 척(155)의 중심에서 소정의 간격을 가지도록 편심된 상태로 배치될 수 있으며, 회전 각도에 따라 웨이퍼(W)의 중심이 이동될 수 있다. 도시된 바와 같이, 제1 샤프트(157a)는 제1 내지 제4 샤프트(157a, 157b, 157c, 157d) 중 가장 작은 반경을 가지며, 제2 샤프트(157b)는 제1 샤프트(157a)보다 큰 반경을 가질 수 있다. 그리고 제3 샤프트(157c)는 제2 샤프트(157b)보다 큰 반경을 가지고, 제4 샤프트(157d)는 가장 큰 반경을 가질 수 있다. 그리고 도시된 바와 같이, 제1 샤프트(157a)와 제2 샤프트(157b)는 각각의 원주가 한 점에서 접촉할 수 있고, 제2 샤프트(157b)와 제3 샤프트(157c)는 각각의 원주가 한 점에서 접촉할 수 있으며, 제3 샤프트(157c)와 제4 샤프트(157d)는 각각의 원주가 한 점에서 접촉할 수 있다.
그리고 본 실시예에서, 제1 샤프트(157a)와 회전 척(155)은 동심이고, 웨이퍼(W)의 위치와 회전 척(155)은 5mm 편심될 수 있다. 제2 및 제3 샤프트(157b, 157c)는 회전 척(155)의 중심에서 약 5mm 편심될 수 있다. 이때, 제2 및 제3 샤프트(157b, 157c)의 편심된 위치는 각각 서로 다른 위치일 수 있다. 그리고 제4 샤프트(157d)는 제3 샤프트(157c)의 중심에서 약 20mm 편심될 수 있다. 즉, 도 11에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)가 안착된 위치의 중심(C0)에서 수평 방향으로 우측에 5mm 편심된 위치에 제1 샤프트(157a)의 중심(C1)이 배치될 수 있고, 웨이퍼(W)가 안착된 위치의 중심(C0)에서 우측 상향의 대각선 방향으로 5mm 편심된 위치에 제2 샤프트(157b)의 중심(C2)이 배치될 수 있다.
이때, 제4 샤프트(157d)는 웨이퍼(W)가 플라즈마 반응기(151)에 삽입되는 위치인 회전 척(155)의 중심에 위치하도록 이동시키는 역할을 한다.
그리고 제1 내지 제4 샤프트(157a, 157b, 157c, 157d)를 구동시키기 위해 제1 내지 제4 샤프트(157a, 157b, 157c, 157d)에 연결된 제1 내지 제4 모터(Ma, Mb, Mc, Md)가 구비된다. 제1 내지 제4 모터(Ma, Mb, Mc, Md)는 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 배치될 수 있으며, 각각 벨트에 의해 제1 내지 제4 샤프트(157a, 157b, 157c, 157d)와 연결될 수 있다.
또한, 제1 내지 제4 모터(Ma, Mb, Mc, Md)를 제어하기 위한 액추에이터(AT)가 더 구비될 수 있다.
도 12를 참조하면, 트랜스퍼 모듈(140)에 포함된 진공로봇(142)은 웨이퍼(W)를 제1 프로세스 챔버(150) 내에 배치된 회전 척(155) 상으로 이동시킨다. 이때, 진공로봇(142)에 의해 이송된 웨이퍼(W)는 회전 척(155)에 위치되는데, 이때의 웨이퍼(W)의 중심 위치가 제1 점(P1)이다. 회전 척(155)과 웨이퍼(W)의 위치는 정확한 위치가 아니므로, 제1 및 제2 샤프트(157a, 157b)에 의해 웨이퍼(W)를 제2 점(P2)로 이동한 다음, 정렬 센서(159)에 의해 웨이퍼(W)의 위치를 감지하여, 웨이퍼(W)의 회전 중심축인 제3 샤프트(157c)의 중심 센터 위치로 보정한다. 그리고 웨이퍼(W)의 중심과 제3 샤프트(157c)의 중심이 동심이 된 상태에서, 제4 샤프트(157d)에 의해 제3 점(P3)으로 이동된다. 여기서, 제3 점(P3)은 웨이퍼(W)가 플라즈마 반응기(151)에 삽입되기 위한 위치이다. 이때, 제1 내지 제3 샤프트(157a, 157b, 157c)가 동시에 회전하면 웨이퍼(W)는 제3 점(P3) 위치에서 회전될 수 있다.
이때, 진공로봇(142)에 의해 웨이퍼(W)가 회전 척(155) 상으로 위치시키는 위치(P1)를 지정할 수 있는데, 이는, 진공로봇(142)에 의해 웨이퍼(W)가 이송되는 과정에서 플라즈마 반응기(151)와의 간섭을 피하기 위함이다. 그에 따라 제1 내지 제3 샤프트(157a, 157b, 157c)에 의한 보정은 작게 이동하여 제3 샤프트(157c)의 중심과 웨이퍼(W)의 중심을 일치하는 보정이 이루어지며, 제3 샤프트(157c)는 웨이퍼(W)의 회전에 사용되고, 제4 샤프트(157d)에 의한 동작은 제3 샤프트(157c)를 크게 이동하는 위치 동작(stroke)이 이루어질 수 있다.
도 13a 및 13b는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치의 위치 센서를 설명하기 위한 도면이다.
도 13a 및 도 13b에 도시된 바와 같이, 필요에 따라 본 실시예에 따른 웨이퍼 베벨 식각 장치(100)에 위치 센서(PS)가 더 구비될 수 있다.
위치 센서(PS)는 웨이퍼(W)의 위치를 감지하기 위해 구비되며, 웨이퍼(W)의 에지 부분의 위치를 감지하여, 웨이퍼(W)의 위치가 회전 척(155) 상의 위치에서 웨이퍼(W)가 틀어진 위치 치수를 감지할 수 있다. 본 실시예에서, 위치 센서(PS)는 웨이퍼(W)의 에지 부분을 감지하기 위해 플라즈마 반응기(151)와 이격된 위치에 배치되고, 도 13b에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)의 에지 부분의 일부에 끼워진 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 위치 센서(PS)는 'ㄷ'자 형상으로 형성되어, 'ㄷ'자 형상의 상하 끝면에 발광 및 수광 센서가 삽입되어 발광 및 수광 센서를 통해 웨이퍼(W)의 끝면을 감지할 수 있다.
위치 센서(PS)는 웨이퍼(W)의 에지 부분이 플라즈마 반응기(151)에서 식각되는 처리가 이루어지는 동안 정렬 센서(159)가 회전하면서 실시간으로 웨이퍼(W)의 위치를 감지할 수 있다.
*위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이므로, 본 발명이 상기 실시예에만 국한되는 것으로 이해돼서는 안 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어야 할 것이다.
100: 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치
110: 로드포트
120: 프론트엔드 모듈 122: 대기로봇
130: 로드락 챔버
140: 트랜스퍼 모듈 142: 진공로봇
150: 제1 프로세스 챔버
151: 플라즈마 반응기
151a: 프레임 151b: 활성전극
151c: 반응가스 공급부 151ca: 반응가스 공급라인
151d: 제1 질소 공급부 151e: 제2 질소 공급부
151f: 메시 플레이트 151g: 가스 배기부
151h: 바이어스 전극
153: 웨이퍼 이동암 155: 회전 척
157: 정렬부
157a, 157b, 157c, 157d: 제1 내지 제4 샤프트
159: 정렬 센서
160: 제2 프로세스 챔버
Ma, Mb, Mc, Md: 제1 내지 제4 모터
AT: 액추에이터 PS: 위치 센서
R: 플라즈마 발생 영역

Claims (16)

  1. 웨이퍼가 적재되는 하나 이상의 로드포트;
    상기 하나 이상의 로드포트와 결합되고, 대기압 상태에서 상기 하나 이상의 로드포트에 적재된 웨이퍼를 이송하기 위한 대기로봇이 구비된 프론트엔드 모듈;
    상기 프론트엔드 모듈과 결합되고, 상기 프론트엔드 모듈을 통해 이송되는 웨이퍼가 적재되는 로드락 챔버;
    상기 로드락 챔버와 결합되며, 상기 로드락 챔버에 적재된 웨이퍼를 이송하기 위한 진공로봇이 구비된 트랜스퍼 모듈; 및
    상기 트랜스퍼 모듈에 결합되고, 상기 진공로봇에 의해 이송된 웨이퍼의 에지 부분을 식각 처리하는 다수의 프로세스 챔버들을 포함하고,
    각 프로세스 챔버는,
    상기 웨이퍼의 에지 부분이 삽입되어 상기 웨이퍼의 에지 부분을 플라즈마를 이용하여 식각하는 하나 이상의 플라즈마 반응기;
    상기 하나 이상의 플라즈마 반응기에 상기 웨이퍼의 에지 부분이 삽입되도록 상기 웨이퍼가 놓이고, 상기 하나 이상의 플라즈마 반응기에 삽입된 상기 웨이퍼를 회전시키는 회전 척; 및
    상기 회전 척 상에 배치되어 상기 웨이퍼의 위치를 정렬하는 정렬부를 포함하는 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 각 프로세스 챔버는,
    상기 회전 척에 연결되며, 상기 웨이퍼가 상기 하나 이상의 플라즈마 반응기에 삽입되도록 상기 웨이퍼를 이동하는 웨이퍼 이동암; 및
    상기 회전 척 상에 배치된 웨이퍼의 위치를 감지하는 정렬 센서를 더 포함하는 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 하나 이상의 플라즈마 반응기는,
    상기 플라즈마가 발생되는 플라즈마 발생 영역을 형성하는 프레임;
    상기 플라즈마 발생 영역에 플라즈마가 발생되도록 RF 전원을 발생시키는 활성전극;
    상기 플라즈마 발생 영역에 상기 활성전극에 의해 발생된 RF 전원에 의해 상기 플라즈마가 발생되도록 상기 웨이퍼의 내측에서 상기 웨이퍼의 에지 부분 방향으로 반응가스를 공급하는 반응가스 공급부;
    상기 플라즈마 반응기에 형성된 홈을 통해 삽입된 상기 웨이퍼에 질소를 공급하는 제1 및 제2 질소 공급부; 및
    상기 플라즈마 발생 영역에 공급된 상기 반응가스 및 상기 질소가 배출되기 위한 가스 배기부를 포함하는 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 반응가스 공급부는 상기 플라즈마 반응기에 형성된 홈의 상부에 배치되며, 상기 반응가스를 상기 웨이퍼의 내측에서 상기 웨이퍼의 에지 부분을 향해 상기 플라즈마 발생 영역의 상부에서 수평 방향으로 공급하기 위해 상기 플라즈마 발생 영역과 연동된 반응가스 공급라인이 수평 방향으로 형성된 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 반응가스 공급부는 상기 플라즈마 반응기에 형성된 홈의 상부에 배치되며, 상기 반응가스를 상기 웨이퍼의 내측에서 상기 웨이퍼의 에지 부분을 향하면서 상기 플라즈마 발생 영역의 상부에서 상기 플라즈마 발생 영역의 하부를 향해 사선 방향으로 공급하기 위해 상기 플라즈마 발생 영역과 연동된 반응가스 공급라인이 하향 경사진 사선 방향으로 형성된 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치.
  6. 청구항 3에 있어서, 상기 하나 이상의 플라즈마 반응기는,
    상기 플라즈마 발생 영역의 상기 플라즈마 반응기에 형성된 홈의 내측 끝단 하부에 배치되며, RF 전원을 발생시키는 바이어스 전극을 더 포함하는 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 및 제2 질소 공급부는 상기 반응가스 공급부보다 상기 웨이퍼의 내측으로 더 위치되도록 상기 플라즈마 반응기에 형성된 홈의 상부 및 하부에 각각 배치되고, 상기 반응가스 공급부에서 공급된 반응가스가 상기 웨이퍼의 에지 부분을 제외한 다른 부분에 접촉하지 못하도록 상기 웨이퍼에 질소를 공급하는 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치.
  8. 청구항 3에 있어서,
    상기 활성전극은 13.56MHz, 27.12MHz 및 60MHz 중 어느 하나에 해당하는 RF 전원을 발생하고, 이때, RF 전원 용량은 0.1kW 내지 10kW인 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 정렬부는 상기 웨이퍼의 위치를 이동시키기 위한 다수의 샤프트들 및 상기 다수의 샤프트들을 각각 구동하기 위한 다수의 모터들을 포함하는 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 다수의 샤프트들은 상기 진공로봇에 의해 상기 회전 척 상에 배치된 웨이퍼의 중심에서 각각 편심된 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 다수의 샤프트들은 제1 내지 제4 샤프트들을 포함하고,
    상기 제4 샤프트는 상기 제1 내지 제3 샤프트들보다 상기 회전 척 상에 배치된 웨이퍼의 중심에서 더 크게 편심된 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 다수의 샤프트들은 각각 서로 다른 크기의 반경을 갖는 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치.
  13. 청구항 2에 있어서,
    상기 하나 이상의 플라즈마 반응기는 네 개의 플라즈마 반응기들을 포함하며,
    상기 웨이퍼 이동암은 상기 네 개의 플라즈마 반응기들에 상기 웨이퍼가 삽입되도록 X자 형상으로 형성되고,
    상기 정렬 센서는 상기 X자 형상의 중심에 배치되어 상기 회전 척 상에 놓인 웨이퍼의 위치를 감지하는 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치.
  14. 청구항 2에 있어서,
    상기 정렬 센서는 360도 회전되도록 상기 웨이퍼 이동암에 배치된 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치.
  15. 청구항 1에 있어서, 상기 각 프로세스 챔버는,
    상기 하나 이상의 플라즈마 반응기에 상기 웨이퍼가 삽입되어 처리되는 동안 상기 웨이퍼의 위치를 감지하는 위치 센서를 더 포함하는 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치.
  16. 청구항 5에 있어서,
    상기 가스 배기부는 상기 하나 이상의 플라즈마 반응기에 형성된 상기 홈에서 상기 플라즈마 발생 영역의 상기 하부를 향해 사선 방향으로 이격되도록 상기 플라즈마 발생 영역의 하부에 배치된 웨이퍼 베벨 에지 식각 장치.

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