KR100413067B1 - 반도체 제조 장비의 웨이퍼 세정 장비 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 제조 장비의 웨이퍼 이면 세정 장비에 관한 것이다. 본 발명의 웨이퍼 이면 세정 장비는 회전장치, 브러시 세정장치, 초음파 세정장치, 용액 공급 노즐 및 웨이퍼 반전 유닛으로 구성된다. 웨이퍼 이면 세정 장비가 웨이퍼를 반전시키는 웨이퍼 반전 유닛을 구비함으로써, 웨이퍼 반전 유닛을 위한 별도의 공정 챔버가 불필요하게 되고, 장비의 소형화와 공정의 간소화를 이룰 수 있다. 또한, 장비의 간소화로 인하여 장비 원가와 유지 비용이 절감된다.

Description

반도체 제조 장비의 웨이퍼 세정 장비{APPARATUS FOR CLEANING WAFER OF SEMICONDUCTOR FABRICATION EQUIPMENT}
본 발명은 반도체 제조 장비에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 웨이퍼 이면을 세정하기 위한 웨이퍼 이면 세정 장비에 관한 것이다.
최근에, 반도체 장치가 고집적화되면서 웨이퍼 상에 구현해야 하는 패턴 (pattern)도 아주 작아졌다. 그래서 웨이퍼 상의 패턴은 아주 미세한 파티클 (particle)에 의해서도 반도체 소자의 불량을 발생하게 함으로써 세정 공정의 중요성이 더욱 더 부각되고 있다.
일반적으로, 웨이퍼 세정은 초순수물(DI water), 브러시 및 초음파를 이용하여 이루어지고 있다. 특히, 웨이퍼의 이면을 세정하기 위해서 반도체 제조 설비는 웨이퍼를 반전 시키는 웨이퍼 반전 장치를 별도로 구비하고 있다.
도 1은 종래의 웨이퍼 이면 세정을 위한 반도체 제조 장비의 레이-아웃(lay-out)을 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 웨이퍼 이면 세정을 위한 반도체 제조 장비는 웨이퍼가 담긴 웨이퍼 카세트(20)가 놓여지는 인덱스(10), 웨이퍼 카세트(20)로부터 웨이퍼를 인출하여, 이송하기 위한 웨이퍼 이송 장치(30), 웨이퍼를 반전시키기 위한 웨이퍼 반전 장치(40) 및 공정이 이루어지는 다수의 공정 챔버(50)로 구성된다.
먼저, 상기 인덱스(10) 상에 웨이퍼가 담긴 웨이퍼 카세트(20)가 놓여진다. 상기 웨이퍼 이송 장치(30)는 인덱스(10) 상의 웨이퍼 카세트(20)로부터 웨이퍼를 인출하여 웨이퍼 반전 장치(40)로 이송한다. 이송되어진 웨이퍼는 웨이퍼 반전 장치(40)에 의해 패턴이 형성되는 웨이퍼 표면이 아래를 향하도록 뒤집어진다. 상기 뒤집어진 웨이퍼는 다시 이송 장치(30)에 의해 세정 공정이 이루어지는 공정 챔버(50)로 보내진다. 상기 공정 챔버(50) 내에 위치한 웨이퍼 이면 세정 장비(60)를 통해 이면 세정 공정이 완료 된 웨이퍼는 이송 장치에 의해 웨이퍼 반전 장치(40)로 보내져서 웨이퍼의 표면이 위를 향하도록 반전된다. 그런 다음, 상기 웨이퍼는 이송 장치(30)로 보내지고, 상기 이송 장치(30)에 의해 상기 웨이퍼는 웨이퍼 카세트(20)에 담긴다.
상기한 통상적인 웨이퍼 이면 세정을 위한 반도체 제조 장비는 웨이퍼 반전 유닛을 별도로 구비하고 있다. 따라서, 상기 웨이퍼 반전 유닛을 위한 별도의 설치 공간이 필요하게 되고, 장비 원가 상승과 유지 비용이 증가한다. 또한, 웨이퍼의 이면 세정을 위한 공정 진행 단계가 많아진다. 특히, 이송 장치에 의해 웨이퍼가 이송되어질 때 반도체 제조 장비가 정지한 경우, 웨이퍼의 표면과 이면을 판별하기 어려운 문제점이 발생하였다.
본 발명의 목적은 웨이퍼 이면 세정을 위한 장비의 간소화 및 원가 절감을 이룰 수 있고, 웨이퍼 반전 유닛을 위한 별도의 공정 챔버가 불필요한 웨이퍼 이면 세정 장비를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 웨이퍼의 이면 세정을 위한 공정 단계의 간소화와, 항상 표면이 위를 향한 상태에서 웨이퍼의 이송이 이루어질 수 있는 웨이퍼 이면 세정 장비를 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 웨이퍼 이면 세정을 위한 반도체 제조 장비의 레이-아웃(lay-out)을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 이면 세정을 위한 반도체 제조 장비의 레이-아웃(lay-out)을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 이면 세정 장비의 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼 이면 세정 장비의 측면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 웨이퍼 이면 세정 장비의 평면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 웨이퍼 반전 유닛의 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 웨이퍼 반전 유닛의 정면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 웨이퍼 이면 세정 장비의 웨이퍼 이면 세정 방법을 보여주는 플로우 차트이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10,100 : 인덱스(index) 20,110 : 웨이퍼 카세트(wafer cassette)
30,120 : 이송장치 40 : 웨이퍼 반전 장치
50,130 : 공정 챔버 60,200 : 웨이퍼 이면 세정 장비
300 : 회전 장치 310 : 커버(cover)
320 : 회전 테이블 330 : 지지핀
340 : 회전축 350 : 모터
400 : 브러시 세정 장치 410 : 엘엠(LM) 레일
420 : 제 2아암 430 : 브러시(brush)
440 : 엘엠 블록 450 : 실린더
472 : 링크바 474 : 제 1캠홈
476 : 제 1캠레버 478 : 캠장치
470 : 이동 수단 500 : 초음파 세정 장치
510 : 지지축 520 : 제 1아암
530 : 실린더 540 : 진동자
550 : 모터 560 : 가이드 홈
600 : 웨이퍼 반전 유닛 601 : 프레임
610 : 반전부 612 : 로딩부
614 : 척킹 아암 616 : 헤드
620 : 승강 수단 622 : 슬라이더
624 : 가이드 레일 626 : 실린더
630 : 반전 수단 631 : 제 2캠홈
634 : 센터핀 636 : 캠핀
632 : 제 2캠레버 638 : 걸림핀
640 : 삽입부 650 : 쐐기 블록
700 : 용액 공급 노즐
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 반도체 이면 세정을 위한 반도체 제조 장비는 웨이퍼가 담겨진 웨이퍼 카세트가 놓여지는 인덱스, 상기 웨이퍼 카세트의 웨이퍼를 로딩/언로딩하기 위한 이송장치 및 하나의 공정 챔버 내에 설치되고, 상기 이송장치로부터 공급된 웨이퍼에 대한 이면 세정 공정이 이루어지는 웨이퍼 이면 세정 장비로 구성된다. 상기 웨이퍼 이면 세정 장비는 웨이퍼를 지지하고, 회전시키는 회전 장치와 세정 수단 및 이면 세정을 위한 웨이퍼 반전 유닛으로 구성된다.
상기 세정 수단은 웨이퍼를 브러시로 세정하는 브러시 세정 장치와 웨이퍼를 초음파로 세정하는 초음파 세정 장치 및 세정을 위한 용액을 공급하는 용액 공급 노즐로 구성된다.
이와 같은 본 발명에서, 상기 회전 장치는 회전 테이블, 상기 회전 테이블 상에 설치되고 웨이퍼가 놓여지는 다수의 지지핀들 및 상기 회전 테이블을 회전시키기 위한 회전축으로 구성된다. 또한, 상기 회전축을 구동하기 위한 모터 및 상기 회전 테이블을 감싸도록 설치되고, 세정 공정 시 용액이 밖으로 튀는 것을 방지하기 위한 커버를 구비한다.
이와 같은 본 발명에서, 상기 초음파 세정 장치는 지지축, 상기 지지축의 일단에 수평으로 연결된 제1아암, 상기 제1아암을 상,하로 이동시키기 위한 실린더, 상기 제1아암의 일단에 수직으로 장착되고, 세정을 위한 초음파가 발진되는 진동자 및 상기 지지축을 회전 가능하게 하는 모터로 구성된다. 또한, 상기 제1아암이 상,하로 이동될 때, 상기 제1아암이 수직으로 회동 가능하게 유도하는 가이드 홈을 구비한다. 그리고, 상기 모터에 의한 상기 지지축의 회전은 상기 초음파 장치가 웨이퍼의 중앙부로부터 둘레 가장자리부까지 세정을 할 수 있도록 움직이는 각운동이다.
이와 같은 본 발명에서, 상기 브러시 장치는 엘엠(LM) 레일, 상기 엘엠 레일 상단에 직교하는 수평단과 상기 수평단으로부터 연장되어 형성된 수직단을 갖는 'L'자형 제2아암, 상기 제2아암의 일단에 설치되는 브러시 및 상기 제2아암의 일 측면에 부착되고, 상기 제2아암을 좌,우 이동가능하게 하는 이동 수단으로 구성된다. 상기 이동 수단은 상기 제2아암과 연결된 링크바 및 상기 링크바를 왕복 운동시키기 위한 캠 장치로 이루어진다. 상기 캠 장치는 캠 장치의 운동 경로인 제1캠홈과 상기 링크바와 제1캠홈에 연결된 제1캠레버를 구비한다. 또한, 상기 제1캠레버와 연결되고, 상기 제1캠레버를 상,하로 이동시키기 위하여 엘엠 레일을 따라 상,하로 이동하는 엘엠 블록 및 상기 엘엠 블록을 구동하기 위한 실린더를 구비한다.
이와 같은 본 발명에서, 상기 웨이퍼 반전 유닛은 프레임, 웨이퍼의 로딩과 반전을 위한 홀딩이 이루어지는 반전부, 상기 반전부를 상기 프레임 상에서 상,하 이동시키기 위한 승강 수단 및 상기 반전부의 직선 운동을 회전 운동으로 바꾸어주는 반전 수단으로 구성된다.
상기 승강 수단은 상기 프레임에 수직으로 설치되는 가이드 레일,상기 가이드 레일에 미끄럼 이동 가능하게 장착되고, 상기 반전부가 회전 가능하게 장착되는 슬라이더 및 상기 슬라이더를 이동시키기 위한 실린더로 구성된다.
상기 반전부는 상기 슬라이더에 회전 가능하게 장착되는 헤드, 상기 헤드에 장착되고, 웨이퍼가 놓여지는 로딩부 및 상기 로딩부의 상부에 위치되도록 상기 헤드에 장착되고, 웨이퍼의 반전시 상기 로딩부에 놓여진 웨이퍼를 홀딩하기 위한 한 쌍의 척킹 아암으로 이루어진 홀딩부를 구비한다. 또한, 상기 반전 수단은 상기 프레임에 상기 반전부의 이동 방향과 동일하게 형성되고, 반전 구간을 갖는 제2캠홈, 상기 반전부에 고정된 센터핀과 상기 제2캠홈에 끼워지는 캠핀으로 이루어진 제2캠레버 및 상기 캠핀이 상기 센터핀보다 늦게 이동되도록 하기 위한 지연 수단을 구비한다. 상기 지연 수단은 상기 캠핀으로부터 연장된 제2캠레버의 끝단에 장착되는 걸림핀과 상기 제2캠레버가 90도 회동되었을 때, 상기 걸림핀이 끼워질 수 있도록 상기 프레임에 설치된 삽입부로 이루어진다.
상기 로딩부는 웨이퍼의 로딩/언로딩시 상기 홀딩부와의 충돌을 방지하기 위해 소정의 간격을 가지고 상기 홀딩부의 아래에 위치하고, 웨이퍼 척킹시 상기 홀딩부가 웨이퍼의 둘레를 척킹할 수 있도록 위쪽으로 이동한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 하나의 공정 챔버 내에 설치되며, 웨이퍼 반전 유닛을 갖는 웨이퍼 이면 세정 장비에 의한 웨이퍼 이면 세정 방법은 이송 장치에 의해 웨이퍼 카세트로부터 웨이퍼를 인출하는 단계, 상기 웨이퍼가 상기 이송장치로부터 공정 챔버 내에 위치한 반도체 웨이퍼 이면 세정 장비의 웨이퍼 반전 유닛에 로딩되는 단계, 상기 웨이퍼 반전 유닛에 의해 웨이퍼를 반전시키는 단계, 상기 웨이퍼의 이면 세정이 이루어지는 단계, 상기 웨이퍼의 이면 세정이 완료된 후 상기 웨이퍼 반전 유닛에 의해 다시 웨이퍼를 반전시키는 단계, 상기 웨이퍼 반전 유닛으로부터 상기 이송 장치로 웨이퍼가 로딩되는 단계 및 상기 이송 장치에 의해 웨이퍼 카세트로 웨이퍼가 로딩되는 단계로 이루어진다.
이와 같은 본 발명에서, 상기 웨이퍼 이면 세정은 브러시 세정 장치에 의한 세정과 초음파 세정 장치에 의한 세정으로 이루어진다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 2 내지 도 7에 의거하여 상세히 설명한다. 또한, 상기 도면들에서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조번호를 병기한다.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 이면 세정을 위한 반도체 제조 장비의 레이-아웃(lay-out)을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 반도체 이면 세정을 위한 반도체 제조 장비는 웨이퍼 카세트(110)가 놓여지는 인덱스(100), 이송 장치(120) 및 공정 챔버(130)로 이루어진다.
상기 공정 챔버(130) 내에는 웨이퍼 이면 세정 장비(200)가 구비된다. 먼저, 상기 인덱스(100) 상에 웨이퍼가 담겨진 웨이퍼 카세트(110)가 놓여진다. 상기 이송 장치(120)는 상기 웨이퍼 카세트(110)로부터 웨이퍼를 인출하여 상기 공정 챔버(130)내로 웨이퍼를 이송한다. 상기 웨이퍼는 웨이퍼 이면 세정 장비(200)의웨이퍼 반전 유닛에 의해 반전이 이루어지고, 이어서 이면 세정 공정이 이루어진다. 이면 세정이 완료된 웨이퍼는 다시 상기 웨이퍼 반전 유닛에 의해 반전되고, 상기 이송 장치(120)로 로딩된다. 그런 다음 상기 이송 장치(120)는 상기 웨이퍼를 웨이퍼 카세트에 로딩한다.
상기와 같은 반도체 제조 장비의 웨이퍼 이면 세정 장비에 의해, 웨이퍼 반전을 위한 별도의 장치와 챔버가 불필요하게 되고, 공정 단계가 간소화 된다. 상기 이송 장치에 의해 이송되어지는 웨이퍼는 항상 패턴이 형성되는 웨이퍼 표면이 위를 향하도록 되어 있어 작업자가 웨이퍼의 표면과 이면을 구분하기가 쉬워진다.
도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 이면 세정 장비를 나타낸 사시도이고, 도 4와 도 5는 각각 본 발명에 따른 웨이퍼 이면 세정 장비의 측면도와 평면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 웨이퍼 이면 세정 장비는 회전 장치(300),세정 수단 및 웨이퍼 반전 유닛(600)으로 구성된다.
상기 회전 장치(300)는 세정을 위한 웨이퍼가 놓여지고, 상기 웨이퍼를 회전시켜주는 장치이며, 상기 세정 수단은 상기 회전 장치에 놓여지는 웨이퍼를 세정하는 장치들이다. 또한, 상기 웨이퍼 반전 유닛(600)은 이면 세정을 위하여 웨이퍼의 표면이 아래를 향하도록 뒤집어 주는 장치이다.
먼저, 웨이퍼가 이송 장치로부터 상기 웨이퍼 반전 유닛(600)으로 로딩이 된다. 상기 웨이퍼는 세정을 위한 이면이 위를 향하도록 웨이퍼 반전 유닛(600)에 의해 뒤집어진다. 뒤집어진 웨이퍼는 상기 회전 장치(300)에 로딩이 된다. 상기 회전 장치(300)는 회전 테이블(320), 지지핀(330), 회전축(340), 모터(350) 및커버(310)로 이루어진다. 상기 웨이퍼는 상기 웨이퍼 반전 유닛(600)으로부터 상기 회전 장치(300)의 회전 테이블(320) 상에 설치된 다수의 지지핀(330)들 위에 안착이 된다. 세정 공정을 위하여 회전 테이블(320)은 그 아래에 장착된 상기 회전축(340)에 의해 회전이 된다. 상기 모터(350)는 회전축(340) 아래에 설치되고, 상기 회전축(340)을 구동시켜준다.
상기 회전 장치(300)에 의해서 웨이퍼는 회전을 한다. 이때, 상기 세정 수단에 의해서 웨이퍼 이면 세정이 이루어진다. 세정 수단은 브러시 세정 장치(400)와 초음파 세정 장치(500) 및 용액 공급 노즐(700)로 구성된다. 상기 용액 공급 노즐(700)을 통하여 세정에 필요한 초순수물(DI water)이 공급되고, 브러시 세정 장치(400)의 브러시(430)와 초음파 세정 장치(500)의 초음파를 이용하여 웨이퍼의 이면을 세정한다.
상기 세정 수단 중의 하나인 초음파 세정 장치(500)는 상기 회전 장치(300)와 인접하게 위치하고, 지지축(510), 제 1아암(520), 진동자(540) 및 모터(550)로 구성된다.
상기 제 1아암(520)은 상기 지지축(510)의 일단에 수평으로 장착되고, 상기 제 1아암(520)의 끝단에는 세정을 위한 초음파를 발진시키는 진동자(540)가 장착된다. 제 1아암(520)은 지지축(510)과 연결된 부분을 축으로 하여 회동이 가능하다. 이로 인해 공정이 이루어지지 않을 시에 상기 제 1아암(520)은 수직으로 접혀진 상태로 있게 되고, 공정 진행을 위해서 상기 제 1아암(520)은 수평으로 위치한다. 제 1아암(520)은 지지축(510)의 일 측면에 장착된 실린더(530)에 의해 상,하로 이동한다. 이때, 지지축(510)의 일면에 설치된 가이드 홈(560)에 의해 상,하 수직 운동이 회전 운동으로 바뀐다. 따라서, 상기 제 1아암(520)은 수직으로 회동하면서 접혀지거나 펴질 수 있다.
또한, 상기 초음파 세정 장치(500)는 지지축(510) 아래에 모터(550)를 구비하고 있다. 상기 모터(550)는 지지축(510)을 회전시킨다. 이로 인해, 웨이퍼의 중앙부로부터 둘레 가장자리부까지 세정을 할 수 있다. 상기 지지축(510)의 회전은 상기 제 1아암(520)이 웨이퍼의 중앙부로부터 둘레 가장자리부까지 움직이도록 각운동을 발생시킨다.
상기 세정 수단 중의 다른 하나인 상기 브러시 세정 장치(400)는 상기 회전 장치와 인접한 위치에 위치한다. 브러시 세정 장치(400)는 지지축 역할을 하는 엘엠(LM) 레일(410)과 상기 엘엠 레일(410) 상단에 직교하는 수평단과 상기 수평단으로부터 연장되어 형성되는 수직단을 갖는 제 2아암(420)으로 구성된다. 상기 제 2아암(420)의 끝단에는 세정을 위한 회전 가능한 브러시(430)가 장착된다. 또한, 제 2아암(420)의 좌,우 이동을 위한 이동 수단(470)으로 링크바(472)와 캠장치(478)를 구비한다. 세정 공정이 이루어지지 않을 시 상기 브러시 세정 장치(400)는 상기 링크바(472)가 수직으로 세워진 상태 즉, 제 2아암(420)이 상기 회전 테이블(320)로부터 이격된 위치인 상기 커버(310)에 근접하게 위치한다.
한편, 세정 공정이 진행되면서 상기 링크바(472)는 상기 제 2아암(420)이 웨이퍼 상으로 이동되도록 밀어준다. 즉, 상기 제 2아암(420)이 웨이퍼의 중앙부에 위치하면 상기 링크바(472)는 수평으로 위치하게 된다. 이러한 링크바(472)의 움직임은 공정이 진행되는 동안 연속적, 반복적으로 일어난다. 이렇게 해서 웨이퍼의 중앙부로부터 둘레 가장자리부까지 제 2아암(420)에 장착된 브러시(430)로 세정이 이루어질 수 있도록 상기 제 2아암(420)은 좌,우 이동된다. 상기 링크바(472)는 캠장치(478)에 의해 작동된다. 링크바(472)의 일단은 제 2아암(420)에 연결되고, 링크바(472)의 타단은 캠장치(478)와 연결된다. 상기 캠장치(478)는 캠장치(478)의 경로인 제 1캠홈(474)과 상기 제 1캠홈(474)을 따라 이동하는 제 1캠레버(476)로 구성된다.
상기 제 1캠레버(476)의 일단은 상기 링크바(472)와 연결되고, 제 1캠레버 (476)의 타단은 제 1캠홈(474)에 끼워진다. 따라서, 상기 제 1캠레버(476)가 제 1캠홈(474)을 따라 이동할 때, 이에 연결된 링크바(472)가 움직인다. 상기 링크바 (472)가 움직이면서 이에 연결된 제 2아암(420)이 좌,우로 왕복 운동을 한다. 상기 제 1캠레버(476)는 상기 엘엠 레일(410)에 설치된 엘엠 블록(440)과 연결이 되고, 상기 엘엠 블록(440)은 엘엠 레일(410)의 일 면에 장착된 실린더(450)에 의해 구동된다. 따라서, 상기 실린더(450)에 의해 엘엠 블록(440)이 상,하로 이동함에 따라, 상기 엘엠 블록(440)에 연결된 제 1캠레버(476)가 제 1캠홈(474)을 따라 이동한다.
도 6은 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 이면 세정 장비의 웨이퍼 반전 유닛을 설명하기 위한 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 이면 세정 장비의 웨이퍼 반전 유닛을 설명하기 위한 정면도이다.
도 6 내지 도 7을 참조하면, 웨이퍼 반전 유닛(600)은 프레임(601), 반전부(610), 승강 수단(620) 및 반전 수단(630)으로 구성된다.
상기 반전부(610)는 헤드(616), 로딩부(612) 및 홀딩부(614)로 이루어진다. 상기 헤드(616)는 상기 승강 수단(620)의 슬라이더(622)에 회전 가능하게 장착되고, 상기 로딩부(612)는 상기 헤드(616)에 장착된다. 그리고, 상기 홀딩부(614)는 상기 로딩부(612)의 상부에 위치되도록 상기 헤드(616)에 장착된다. 상기 승강 수단(620)은 상기 반전부(610)를 상기 프레임(601) 상에서 수직방향으로 승강시키기 위한 것으로, 상기 프레임(601)에 수직으로 설치되는 가이드 레일(624)과, 상기 가이드 레일(624)에 미끄럼 이동 가능하게 장착되는 그리고 상기 반전부(610)가 회전 가능하게 장착되는 슬라이더(622), 그리고 상기 슬라이더(622)를 상기 가이드 레일(624)을 따라 승강 이동시키기 위한 실린더(626)로 이루어진다. 상기 실린더(626)는 상기 프레임(601)의 뒷면에 장착된다. 또한, 상기 반전 수단(630)은 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 프레임(601)에 형성되는 제 2캠홈(631)과, 상기 제 2캠홈(631)을 따라 회동하는 제 2캠레버(632)로 이루어진다. 상기 제 2캠홈(631)은 상기 프레임(601)에 상기 반전부(610)의 이동 방향과 동일하게 형성된다. 상기 제 2캠레버(632)는 상기 헤드(616) 중심에 고정되는 센터핀(634)과, 상기 제 2캠홈(631)에 끼워지는 캠핀(636) 그리고 상기 제 2캠레버(632)가 상기 센터핀 (634)을 축으로 90도 회동되었을 때 상기 캠핀(636)이 센터핀(634)보다 늦게 이동되도록 지연하는 역할을 갖는 걸림핀(638)으로 이루어진다. 상기 걸림핀(638)은 상기 캠핀(636)으로부터 연장된 끝단에 장착되며, 상기 제 2캠레버(632)가 90도 회동되었을 때 상기 프레임(601)에 설치된 삽입부(640)에 끼워진다.
상기 반전 수단(630)의 구조적인 특징은 상기 프레임(601) 상에서 승강되는반전부의 직선 운동을 회전 운동으로 바꾸어 웨이퍼를 반전시키는 것이다. 이와 같이, 상기 웨이퍼 반전 유닛은 웨이퍼의 반전을 위하여 별도의 모터를 구비하지 아니하고, 수직 운동을 회전 운동으로 바꿀 수 있는 캠을 사용한다. 이로 인해, 복잡한 제어가 불필요하게 되고, 장치의 원가를 줄일 수 있다.
상기와 같은 웨이퍼 반전 유닛의 웨이퍼 반전 과정은 다음과 같다.
상기 이송 장치(120)(도 2에 도시된)로부터 웨이퍼는 상기 반전부(610)의 로딩부(612)에 안착된다. 이때, 웨이퍼 반전 유닛(600)은 대기 상태로 상기 헤드(616)가 상단에 위치하여 홀딩부인 한 쌍의 척킹 아암(614)이 쐐기 블록(650)에 의해 강제적으로 벌어진 상태이고, 상기 로딩부(612)는 웨이퍼 로딩/언로딩시 척킹 아암(614)들과의 충돌을 방지하기 위해 척킹 아암(614)들 아래에 위치한다. 먼저, 상기 웨이퍼를 반전시키기 위해서 웨이퍼의 척킹 동작이 이루어진다. 상기 헤드(616)가 아래로 이동함과 동시에 상기 로딩부(612)는 상기 척킹 아암(614)들의 척킹 위치로 올라온다. 그리고, 척킹 아암(614)들은 척킹 위치로 이동된 로딩부(612) 상에 놓여진 웨이퍼의 둘레를 척킹한다. 즉, 상기 척킹 아암(614)들은 스프링 장치(미 도시된)로 연결되어 있어서, 헤드(616)가 아래로 이동함에 따라 쐐기 블록(650)이 빠지게 된다. 따라서 상기 쐐기 블록(650)에 의해 강제적으로 벌어져 있던 척킹 아암들(614)은 스피링의 복원력에 의해 웨이퍼를 척킹한다.
상기 웨이퍼를 척킹한 상태에서 상기 반전부(610)는 상기 반전 수단(630)인 제 2캠홈(631)을 따라 아래로 이동한다. 이 때, 상기 제 2캠레버(632)의 센터핀 (634)은 수직으로 직선이동을 하게 되고, 상기 캠핀(636)은 상기 제 2캠홈(631)을따라 이동하기 때문에, 제 2캠레버(632)가 센터핀(634)을 중심으로 회전을 하게 된다. 그리고, 제 2캠레버(632)가 90도 회동되었을 때, 제 2캠레버(632)의 걸림핀 (638)은 상기 프레임(601)에 설치된 삽입부(640)에 삽입되면서, 제 2캠레버(632)가 반전 방향과 반대되는 방향으로 역회전 되려는 것을 방지하여 준다. 이렇게 상기 제 2캠레버(632)는 제 2캠홈(631)을 통과하면서 180도 회전이 된다. 결국, 제 2캠레버(632)의 센터핀(634)이 고정 결합된 상기 반전부(610)의 헤드(616)를 180도 회전시키는 것이 된다.
상기와 같이 반전된 웨이퍼는 이면 세정을 위하여 웨이퍼 이면이 위를 향하게 되고, 상기 회전 장치의 지지핀들 상에 놓여진다. 또한, 세정 공정이 완료된 웨이퍼는 다시 웨이퍼 반전 유닛의 반전부에 의해 척킹되고, 상기 반전부가 위로 올라가면서 상기 웨이퍼는 그 표면이 위를 향하도록 반전된다.
도 8은 본 발명에 따른 웨이퍼 이면 세정 장비의 웨이퍼 이면 세정 방법을 보여주는 플로우 차트이다.
도 8을 참조하면, 이송 장치에 의해 인덱스 상에 놓여진 웨이퍼 카세트로부터 웨이퍼를 인출한다(s100). 상기 이송 장치는 상기 웨이퍼를 세정 공정이 이루어지는 공정 챔버 내로 이송하고, 공정 챔버 내에 위치한 웨이퍼 세정 장비의 웨이퍼 반전 유닛에 상기 웨이퍼를 로딩한다(s200). 상기 웨이퍼 반전 유닛은 이면 세정을 위하여 웨이퍼의 표면이 아래를 향하도록 웨이퍼를 반전시킨다(s300). 상기 반전되어진 웨이퍼는 회전 테이블 상의 지지핀들에 놓여지고, 세정 수단들인 브러시 세정 장치, 초음파 세정 장치 및 용액 공급 노즐에 의해 이면 세정 공정이이루어진다(s400). 이면 세정이 완료된 상기 웨이퍼는 다시 웨이퍼 반전 유닛에 의해 표면이 위를 향하도록 반전된다(s500). 상기 반전되어진 웨이퍼는 이송 장치로 로딩되고(s600), 상기 이송 장치에 의해 웨이퍼 카세트로 담겨진다(s700).
이와 같이 동일한 공정 챔버 내에 웨이퍼 반전 유닛을 갖는 웨이퍼 이면 세정 장비에 의한 웨이퍼 이면 세정은 종래의 웨이퍼 반전 장치를 별도로 구비한 반도체 이면 세정 장비에 비해 웨이퍼의 이송단계가 줄고, 공정이 간소화 된다. 특히, 본 발명의 웨이퍼 이면 세정 장비는 웨이퍼 이송 시 패턴이 형성될 웨이퍼의 표면이 항상 위를 향한다. 이로 인해, 작업자가 웨이퍼의 표면과 이면을 쉽게 판별할 수 있다.
본 발명의 범위 및 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 상기 본 발명의 장치 및 방법에 대한 다양한 변형 및 변화가 가능하다는 것은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 동일한 공정 챔버 내에서 웨이퍼 이면 세정 장비가 웨이퍼 반전 유닛을 가짐으로써, 종래의 웨이퍼 반전 유닛이 점유한 면적이 없어지고, 웨이퍼 이면 세정을 위한 반도체 제조 장비의 간소화로 원가 절감을 이룰 수 있다. 또한, 공정 단계가 간소화 되어서 공정 효율을 높일 수 있고, 이송되어지는 웨이퍼의 표면과 이면을 쉽게 판별할 수 있다.

Claims (17)

  1. 반도체 이면 세정을 위한 반도체 제조 장비에 있어서:
    웨이퍼가 담겨진 웨이퍼 카세트가 놓여지는 인덱스;
    상기 웨이퍼 카세트의 웨이퍼를 로딩/언로딩하기 위한 이송장치; 및
    하나의 공정 챔버 내에 설치되며, 상기 이송장치로부터 공급된 웨이퍼에 대한 이면 세정 공정을 수행하는 웨이퍼 이면 세정 장비를 구비하되;
    상기 웨이퍼 이면 세정 장비는
    웨이퍼를 지지하고, 회전시키는 회전 장치;
    상기 회전 장치와 인접하게 위치하고, 상기 웨이퍼의 이면 세정을 위한 세정 수단; 및
    이면 세정을 위하여 상기 웨이퍼를 반전시키는 웨이퍼 반전 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장비.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 세정 수단은
    웨이퍼를 브러시로 세정하는 브러시 세정 장치;
    웨이퍼를 초음파로 세정하는 초음파 세정 장치; 및
    세정을 위한 용액을 공급하는 용액 공급 노즐로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장비.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 회전 장치는
    회전 테이블;
    상기 회전 테이블 상에 설치되고, 웨이퍼가 놓여지는 지지핀;
    상기 회전 테이블 아래에 부착되고, 상기 회전 테이블을 회전시키기 위한 회전축;
    상기 회전축을 구동시키기 위한 모터; 및
    상기 회전 테이블을 감싸도록 설치되고, 세정 공정 시 용액이 밖으로 튀는 것을 방지하기 위한 커버를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장비.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 지지핀은 다수개로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장비.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 초음파 세정장치는
    지지축;
    상기 지지축의 일단에 수평으로 연결된 제 1아암;
    상기 지지축에 장착되고, 상기 제 1아암을 상,하로 이동시키기 위한 실린더;
    상기 제 1아암의 일단에 수직으로 장착되고, 세정을 위한 초음파가 발진되는진동자; 및
    상기 지지축을 회전 가능하게 하는 모터를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장비.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 지지축은
    상기 실린더에 의해 상기 제 1아암이 상,하로 이동될 때, 상기 제 1아암이 수직으로 회동 가능하게 유도하는 가이드 홈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장비.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 모터에 의한 상기 지지축의 회전은 상기 초음파 장치가 웨이퍼의 중앙부로부터 둘레 가장자리부까지 세정을 할 수 있도록 움직이는 각운동인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장비.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 브러시 세정장치는
    엘엠(LM) 레일;
    상기 엘엠(LM) 레일 상단에 직교하는 수평단과, 상기 수평단으로부터 연장되어 형성되는 수직단을 갖는 'L'자형의 제 2아암;
    상기 제 2아암의 수직단의 일단에 설치되고, 세정 공정을 수행하는 브러시; 및
    상기 제 2아암의 일 측면에 부착되고, 상기 제 2아암을 웨이퍼 중앙부와 둘레 가장자리부로 좌우 이동하게 하는 이동 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장비.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 이동 수단은
    상기 제 2아암과 연결된 링크바; 및
    상기 링크바를 왕복 운동시키기 위한 캠장치를 구비하되;
    상기 캠장치는 상기 캠 장치의 운동 경로인 제 1캠홈과 상기 제 1캠홈에 연결된 일단과 상기 링크바와 연결된 타단을 가진 제 1캠레버로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장비.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 이동 수단은
    상기 제 2아암과 연결된 링크바; 및
    상기 링크바를 왕복 운동시키기 위한 캠장치를 구비하되;
    상기 캠장치는 상기 캠장치의 운동 경로인 제 1캠홈과 상기 제 1캠홈에 연결된 일단과 상기 링크바와 연결된 타단을 가진 제 1캠레버로 이루어지고,
    상기 브러시 세정 장치는
    상기 엘엠(LM) 레일을 따라 상,하로 이동하는 엘엠(LM) 블록과;
    상기 엘엠 레일의 일 측면에 장착되고, 상기 엘엠(LM) 블록을 상,하로 구동시키기 위한 실린더를 더 포함하되;
    상기 엘엠(LM) 블록은 상기 제 1캠레버와 연결되고, 상기 제 1캠레버를 상,하로 이동시키는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장비.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 웨이퍼 반전 유닛은
    프레임;
    웨이퍼의 로딩과 반전을 위한 홀딩이 이루어지는 반전부;
    상기 반전부를 상기 프레임상에서 상,하 이동시키기 위한 승강 수단; 및
    상기 프레임상에서 상,하 이동하는 상기 반전부의 직선운동을 회전운동으로 바꾸어주는 반전 수단을 구비하되;
    상기 승강 수단은
    상기 프레임에 수직으로 설치되는 가이드 레일;
    상기 가이드 레일에 미끄럼 이동 가능하게 장착되고, 상기 반전부가 회전 가능하게 장착되는 슬라이더; 및
    상기 슬라이더를 상기 가이드 레일을 따라 상,하 이동시키기 위한 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장비.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 반전 수단은
    상기 프레임에 상기 반전부의 이동 방향과 동일하게 형성되고, 반전 구간을 갖는 제 2캠홈;
    상기 반전부에 고정된 센터핀과 상기 제 2캠홈에 끼워지는 캠핀으로 이루어진 제 2캠레버; 및
    상기 제 2캠레버가 상기 센터핀을 축으로 90도 회동되었을 때, 상기 캠핀이 상기 센터핀보다 늦게 이동되도록 하기 위한 지연 수단을 구비하되;
    상기 지연 수단은
    상기 캠핀으로부터 연장된 제 2캠레버의 끝단에 장착되는 걸림핀; 및
    상기 제 2캠레버가 90도 회동되었을 때, 상기 걸림핀이 끼워질 수 있도록 상기 프레임에 설치되는 삽입부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장비.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 승강 수단은
    상기 프레임에 수직으로 설치되는 가이드 레일;
    상기 가이드 레일에 미끄럼 이동 가능하게 장착되고, 상기 반전부가 회전 가능하게 장착되는 슬라이더; 및
    상기 슬라이더를 상기 가이드 레일을 따라 상,하 이동시키기 위한 실린더를포함하고;
    상기 반전부는
    상기 슬라이더에 회전 가능하게 장착되는 헤드;
    상기 헤드에 장착되고, 웨이퍼가 놓여지는 로딩부; 및
    상기 로딩부의 상부에 위치되도록 상기 헤드에 장착되고, 웨이퍼의 반전시 상기 로딩부에 놓여진 웨이퍼를 홀딩하기 위한 홀딩부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장비.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 홀딩부는 웨이퍼의 양 측면을 척킹하는 한 쌍의 척킹 아암으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장비.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 로딩부는 웨이퍼의 로딩/언로딩시 상기 홀딩부와의 충돌을 방지하기 위해 소정의 간격을 가지고 상기 홀딩부의 아래에 위치하고, 웨이퍼 척킹시 상기 홀딩부가 웨이퍼의 둘레를 척킹할 수 있도록 위쪽으로 이동하는 것을 특징으로 하는반도체 제조 장비.
  16. 하나의 공정 챔버 내에 설치되며, 웨이퍼 반전 유닛을 갖는 웨이퍼 이면 세정 장비에 의한 반도체 웨이퍼 이면 세정 방법에 있어서:
    이송 장치에 의해 웨이퍼 카세트로부터 웨이퍼를 인출하는 단계;
    상기 웨이퍼가 상기 이송 장치로부터 공정 챔버 내에 위치한 반도체 웨이퍼 이면 세정 장비의 웨이퍼 반전 유닛에 로딩되는 단계;
    상기 웨이퍼 반전 유닛에 의해 웨이퍼 표면이 아래를 향하도록 웨이퍼를 반전시키는 단계;
    상기 반도체 웨이퍼 이면 세정 장비를 통해 웨이퍼의 이면 세정이 이루어지는 단계;
    상기 웨이퍼에 대한 이면 세정이 완료된 후, 상기 웨이퍼 반전 유닛에 의해 웨이퍼 표면이 위를 향하도록 웨이퍼를 반전시키는 단계;
    상기 웨이퍼 반전 유닛으로부터 상기 이송 장치로 웨이퍼를 로딩하는 단계;
    상기 이송 장치에 의해 상기 웨이퍼 카세트로 웨이퍼를 로딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 이면 세정 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 웨이퍼 이면 세정은 브러시 세정 장치에 의한 세정과 초음파 세정 장치에 의한 세정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 이면 세정 방법.
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