KR100689697B1 - 반도체 웨이퍼의 평탄화 장치용 이송 로봇의 위치교정지그와 교정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼의 평탄화 장치용 이송 로봇의 위치 교정지그와 교정방법에 관한 것으로서, 헤드 컵 로딩 언로딩의 피데스탈을 로드 컵의 상단부보다 낮은 위치로 하강시키는 공정; 상기 로드 컵의 상부로 교정지그의 고정판을 회전 유동이 방지되게 안착시키는 공정; 이송 로봇의 이송 초기값을 설정하는 공정; 상기 이송 로봇을 구동시켜 로드/언로드 스테이션에 위치되도록 하면서 기설정된 데이터의 위치로 상기 이송 로봇의 블레이드가 상기 교정지그의 교정판에 형성한 교정홈을 따라 진행하도록 하는 공정; 상기 교정판에서 교정홈의 끝단면에 블레이드가 균일하게 면접촉하도록 수동으로 회전시키는 공정; 상기 블레이드가 상기 교정판의 교정홈에 면접촉되는 위치를 데이터 저장하는 공정에 의해 수행되게 하므로서 인위적으로 블레이드를 교정 지그의 교정홈을 따라 회전시켜 블레이드가 정위치되도록 하는 동시에 이때의 위치값을 콘트롤러가 기억하도록 하여 이송 로봇의 위치 교정을 정확하고 간편하게 수행될 수 있도록 하는데 특징이 있다.

반도체, 웨이퍼, CMP, HCLU, 교정지그, 이송 로봇

Description

반도체 웨이퍼의 평탄화 장치용 이송 로봇의 위치 교정지그와 교정방법{Position calibration jig and calibration method of long robot for CMP of semiconductor wafer}

도 1은 본 발명에 따른 교정지그의 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 교정지그의 측단면도,

도 3은 본 발명에 따른 교정 공정을 도시한 블록도,

도 4는 본 발명에 따라 이송 로봇의 블레이드가 교정지그에 의해 교정되는 상태를 도시한 평면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 고정판 20 : 교정판

21 : 교정홈

본 발명은 반도체 소자의 제조 공정에서 웨이퍼 표면에 형성된 금속층면을 평탄화시키기 위해 구비하는 CMP(Chemical Mechanical Polishing)장비에 로드/언로드 스테이션으로 웨이퍼를 이송시키는 이송 로봇의 위치 교정지그와 교정방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 로드/언로드 스테이션에 교정홈이 형성된 교정 지그를 회전 가능하게 결합되도록 하여 인위적으로 블레이드를 교정 지그의 교정홈을 따라 회전시켜 블레이드가 정위치되도록 하는 동시에 이때의 위치값을 콘트롤러가 기억하도록 하여 이송 로봇의 위치 교정을 정확하고 간편하게 수행될 수 있도록 하는 반도체 웨이퍼의 평탄화 장치용 이송 로봇의 위치 교정장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자의 제조 공정에서 다단의 금속층을 갖는 웨이퍼의 표면을 기계적·화학적 반응을 통하여 평탄화하는 작업을 CMP공정이라 한다.

이러한 CMP공정을 위한 설비의 주요 구성은 로드/언로드 스테이션, 연마 테이블, 웨이퍼 캐리어등이고, 로드/언로드 스테이션으로의 웨이퍼 이송은 이송 로봇에 의해서 수행된다.

따라서 로드/언로드 스테이션으로부터 캐리어 필름에 웨이퍼를 부착시킨 상태에서 웨이퍼 캐리어에 의해 연마 테이블로 이동시키게 되면 연마액을 공급하면서 연마패드와의 접촉에 의해 웨이퍼가 연마되도록 하는 것이다.

상기한 구성에서 로드/언로드 스테이션은 하나의 헤드 컵 로딩 언로딩(Head Cup Loading Unloading, 이하 HCLU라 함)과 3개의 플래튼으로 이루어지며, 특히 HCLU는 상하 구동 장치(도시 안됨)와 기계적으로 연결되어 있어 로봇에 의해 이송되어 온 웨이퍼를 캐리어의 헤드로 이동시키는 기능과 함께 폴리싱 작업이 끝난 웨이퍼를 캐리어의 헤드로부터 받는 기능을 수행하게 된다.

한편 HCLU에 안치되는 웨이퍼는 이송 로봇을 통해 공급되며, 이송 로봇은 컨트롤러에 의해 셋팅된 데이터를 따라서 이동하게 된다.

즉 이송 로봇의 이송하는 시점과 종점 및 블레이트의 회전 위치등을 인위적으로 컨트롤러에 셋팅시키게 되면 이송 로봇은 셋팅된 데이터대로 구동을 하면서 웨이퍼를 이송시키게 되는 것이다.

하지만 이송 로봇이 장시간을 구동하다 보면 셋팅된 데이터와 실제 이동 위치간에는 편차가 발생되는데 이 편차가 심해지면 HCLU에서 웨이퍼가 정확한 위치에 정렬되지 못하게 되므로 급기야는 연마 불량이라는 심각한 문제를 초래하게 된다.

이러한 웨이퍼 정렬 오류를 보상하기 위하여 현재는 컨트롤러에 셋팅되어 있는 데이터를 주기적 또는 비주기적으로 교정해주는 작업에 의해 데이터 편차가 보상되도록 하고 있다.

그러나 이러한 컨트롤러의 데이터를 교정시 이송 로봇의 이송 위치에 맞게 데이터를 셋팅하는 것을 현재는 전적으로 육안에 의존하여 판단하게 되므로 정확성이 매우 떨어질 뿐만 아니라 셋팅 편차가 여전히 잔존하게 되고, 교정 시간이 오래 걸리게 되는 동시에 교정작업시 반복 작업을 여러번 수행해야 하므로 웨이퍼와의 잦은 접촉에 의해서 HCLU의 피데스탈 필름이 손상되면서 웨이퍼의 오염을 유발시키게 되는 문제가 발생된다.

따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것 으로서, 본 발명의 목적은 HCLU의 피데스탈 상부면으로 회전 가능하게 교정 지그가 안착되게 하므로서 이송 로봇의 블레이드가 교정 지그에 정확히 세팅되는 값을 초기값으로 재설정하여 정확하고 손쉬운 교정이 이루어질 수 있도록 하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 HCLU의 로드 컵 상부로 회전 유동이 방지되게 안착되는 고정판; 상기 고정판의 상부에서 회전 가능하게 구비되며, 판면에는 외주연 단부로부터 이송 로봇의 블레이드가 안내되어 밀착되도록 하는 교정홈을 형성하는 교정판으로 이루어지는 구성이다.

상기의 교정지그를 이용한 이송 로봇의 이송 데이터 교정방법은 헤드 컵 로딩 언로딩의 피데스탈을 로드 컵의 상단부보다 낮은 위치로 하강시키는 공정; 상기 로드 컵의 상부로 교정지그의 고정판을 회전 유동이 방지되게 안착시키는 공정; 이송 로봇의 이송 초기값을 설정하는 공정; 이송 로봇을 구동시켜 로드/언로드 스테이션에 위치되도록 하면서 기설정된 데이터의 위치로 상기 이송 로봇의 블레이드가 상기 교정지그의 교정판에 형성한 교정홈을 따라 진행하도록 하는 공정; 상기 교정판에서 교정홈의 끝단면에 블레이드가 균일하게 면접촉하도록 수동으로 회전시키는 공정; 상기 블레이드가 상기 교정판의 교정홈에 면접촉되는 위치를 데이터 저장하는 공정으로서 수행되도록 하는 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명한다.

본 발명은 반도체 웨이퍼를 가공하는 CMP장비에서 가공하기 전의 웨이퍼를 로딩시키거나 가공직후의 웨이퍼를 언로딩시키는 HCLU에 장착되는 구성과 이 구성을 이용한 이송 로봇의 이송 데이터를 교정하는 방법에 관한 것이다.

즉 도 1은 본 발명에 따른 교정지그를 도시한 사시도이고, 도 2는 평면도이다.

상기에 도시된 바와같이 교정지그는 크게 고정판(10)과 이 고정판(10)에 회전 가능하게 지지되는 원형의 교정판(20)으로서 이루어지는 구성이다.

고정판(10)은 CMP설비에서 HCLU에 구비되는 로드 컵의 상단부에 회전 방지되도록 안착되는 고정 플레이트로서, 로드 컵이 통상 원형의 외주면을 등간격이 되게 직선의 형상으로 절개시킨 구성이므로 고정판(10)의 외형도 로드 컵과 동일한 형상을 갖게 된다.

다만 고정판(10)의 측면 내경이 로드 컵의 외경보다는 미세하게 큰 사이즈로 형성되게 하므로서 로드 컵의 상부로부터 고정판(10)이 안착될 수 있도록 한다.

그리고 고정판(10)의 상부면에는 원형의 교정판(20)이 회전 가능하게 구비된다.

교정판(20)은 로드 컵 내측으로 구비되는 HCLU와 동일한 사이즈로서 이루어지도록 하되 판면에는 센터로부터 외주연 단부로 부채꼴 형상이 되게 요입되게 하므로서 교정홈(21)이 형성되도록 한다.

교정홈(21)은 이송 데이터 교정시 이송 로봇의 블레이드와 교정판(20)이 동일 수평선상에 위치되므로 교정판(20)에서 블레이드가 안전하게 정위치할 수 있도 록 안내하게 된다.

한편 교정지그에서 교정판(20)에 형성되는 교정홈(21)은 끝단면이 블레이드의 이송 단면과 균일하게 면밀착되도록 동일 단면을 갖도록 하는 것이 가장 바람직하다.

상기한 교정지그를 이용하여 이송 로봇의 이송 데이터를 교정하는 방법은 다음과 같다.

도 3의 블록 공정도에서 보는바와 같이 우선 데이터 교정 준비의 단계로서 헤드 컵 로딩 언로딩의 피데스탈을 로드 컵의 상단부보다는 낮은 위치로 하강시킨다.

그리고 로드 컵의 상부로는 교정지그의 고정판을 회전 유동이 방지되게 안착시킨 후 이송 로봇의 스타트 포지션인 이송 초기값을 설정하게 된다.

이송 로봇을 구동시켜 로드/언로드 스테이션에 위치되도록 하면서 기설정된 데이터의 위치로 상기 이송 로봇의 블레이드가 회전하도록 한다.

즉 이송 로봇이 로드/언로드 스테이션에 위치되면 이때부터는 블레이드가 피데스탈에 웨이퍼를 안착시킬 때와 마찬가지로 회전하게 된다.

따라서 블레이드가 회전시 블레이드가 진입하는 교정지그의 교정판에는 교정홈이 위치되도록 하여 블레이드가 교정홈을 따라서 진행하도록 한다.

블레이드가 이미 설정된 위치에까지 진행하게 되면 다시 블레이드를 수동으로 회전시켜 도 4에서와 같이 교정판(20)의 교정홈(21) 끝단면과 블레이드(31)의 이송 단면이 균일하게 면접촉하도록 한다.

이는 기설정된 데이터에 의한 블레이드(31)의 최종 이송 위치는 정위치와는 차이가 있으므로 블레이드(31)가 더 이상 회전되지 않는 상태가 될 때까지 수동으로 교정홈(21)을 따라 블레이드(31)를 이송시키게 되는 것이다.

이렇게 블레이드(31)가 교정홈(21)에서 더 이상 회전하지 못하게 되는 상태가 바로 블레이드(31)의 정위치인바 이 상태는 교정판(20)의 교정홈(21)과의 끝단면과 블레이드(31)의 이송 단면이 면접촉되는 순간이다.

블레이드(31)의 회전이 정지되는 상태에서 수동으로 콘트롤러를 조작하여 최종 위치를 재입력하게 되면 콘트롤러에서는 다시 교정된 값으로 이송 데이터를 재설정하게 된다.

이와같이 하여 이송 로봇(30)의 이송 데이터를 교정하게 되면 항상 정확한 데이터값을 유지할 수가 있게 되므로 웨이퍼 이송 에러를 방지할 수가 있게 된다.

또한 본 발명은 로드 컵에 간단히 교정지그만을 장착하는 행위로 정확한 교정을 할 수가 있으므로 종전과 같은 교정 작업 시간의 지연과 피데스탈의 손상 및 그에 따른 웨이퍼 오염의 오류를 방지할 수가 있게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 교정지그와 교정방법은 대단히 간단한 구성의 지그를 사용하여 손쉽게 교정작업을 수행할 수가 있으므로 웨이퍼 가공에 따른 불필요한 시간을 최대한 단축시킬 수가 있도록 하며, 이로서 작업성과 반도체 생산성을 더욱 향상시킬 수가 있게 된다.

또한 보다 정확한 데이터 교정을 달성하게 되므로서 교정 작업 및 웨이퍼 가공에 대한 신뢰성을 대폭적으로 향상시키게 되는 매우 유용한 효과를 제공하게 된다.

Claims (5)

1. 헤드 컵 로딩/언로딩의 로드 컵 상부로 회전 유동이 방지되게 안착되는 고정판; 상기 고정판의 상부에서 회전 가능하게 구비되며, 판면에는 외주연 단부로부터 이송 로봇의 블레이드가 안내되어 밀착되도록 하는 교정홈을 형성하는 교정판;

   으로 이루어지는 반도체 웨이퍼의 평탄화 장치용 이송 로봇의 위치 교정지그.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 교정판은 헤드 컵 로딩/언로딩의 피데스탈과 동일한 사이즈의 원형판으로 구비되는 반도체 웨이퍼의 평탄화 장치용 이송 로봇의 위치 교정지그.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 교정판의 교정홈은 끝단면이 블레이드의 이송 단면과 균일하게 면밀착되도록 동일 단면을 갖는 반도체 웨이퍼의 평탄화 장치용 이송 로봇의 위치 교정지그.
4. 헤드 컵 로딩 언로딩의 피데스탈을 로드 컵의 상단부보다 낮은 위치로 하강 시키는 공정;

   상기 로드 컵의 상부로 교정지그의 고정판을 회전 유동이 방지되게 안착시키는 공정;

   이송 로봇의 이송 초기값을 설정하는 공정;

   상기 이송 로봇을 구동시켜 로드/언로드 스테이션에 위치되도록 하면서 기설정된 데이터의 위치로 상기 이송 로봇의 블레이드가 상기 교정지그의 교정판에 형성한 교정홈을 따라 진행하도록 하는 공정;

   상기 교정판에서 교정홈의 끝단면에 블레이드가 균일하게 면접촉하도록 수동으로 회전시키는 공정;

   상기 블레이드가 상기 교정판의 교정홈에 면접촉되는 위치를 데이터 저장하는 공정;

   으로서 수행되는 반도체 웨이퍼의 평탄화 장치용 이송 로봇의 위치 교정방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 이송 로봇의 블레이드가 기설정 테이터의 위치에서 정지되면 상기 이송 로봇의 구동을 정지시키고, 수동으로 회전시켜 교정하는 반도체 웨이퍼의 평탄화 장치용 이송 로봇의 위치 교정방법.

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