KR100835834B1

KR100835834B1 - 화학기계적 연마장비의 웨이퍼 정렬장치

Info

Publication number: KR100835834B1
Application number: KR1020030099726A
Authority: KR
Inventors: 박성후
Original assignee: 동부일렉트로닉스 주식회사
Priority date: 2003-12-30
Filing date: 2003-12-30
Publication date: 2008-06-05
Also published as: KR20050070331A

Abstract

본 발명은 화학기계적 연마공정 중 폴리싱이 완료된 웨이퍼가 일시적으로 대기하는 언로딩배스의 웨이퍼 정렬장치에 관한 것으로, 순수가 저장된 배스의 내부에 구비되며, 하나 이상의 웨이퍼가 내입된 카세트를 하측에서 지지하는 카세트 로더와, 상기 카세트 로더를 승하강시키기 위해 상기 배스의 일측에 구비된 엘리베이터와, 상기 배스의 측면을 관통하여 일면이 삽입.고정되며, 외부로부터 압축공기가 인가시 팽창 또는 수축되면서 상기 웨이퍼를 정렬시키도록 구비된 블래더부를 포함하여 이루어져, 상기 웨이퍼가 카세트 외부로 돌출될 때 상기 블래더부에 압축공기를 인가하여 이를 신속하게 정렬시켜주므로, 카세트의 언로딩시 발생할 수 있는 웨이퍼의 파손 등을 효과적으로 방지할 수 있는 것이다.

CMP, 카세트, 웨이퍼, 정렬, 블래더, 공기, 러버, 언로딩배스, 진공펌프

Description

화학기계적 연마장비의 웨이퍼 정렬장치 {The Wafer Align Apparatus of Chemical Mechanical Polisher}

도 1은 종래의 화학기계적 연마장비를 개략적으로 도시한 블록도

도 2a 및 도 2b는 종래의 언로딩배스 및 카세트의 승하강 상태를 개략적으로 도시한 도면

도 3a는 본 발명의 웨이퍼 정렬장치가 구비된 언로딩배스를 개략적으로 도시한 도면

도 3b 및 도 3c는 본 발명의 웨이퍼 정렬장치가 작동하는 상태를 도시한 도면

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

11 : 언로딩배스 12 : 배스

13 : 카세트 14 : 카세트 로더

16 : 엘리베이터 20 : 에어 바울

22 : 러버 블래더 24 : 블래더 바아

26 : 에어관 30 : 밸브

32 : 공기압축기 34 : 진공펌프

36 : 압력게이지 38 : 제어부

본 발명은 화학기계적 연마장비의 웨이퍼 정렬장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리싱이 완료된 웨이퍼가 일시적으로 대기하는 언로딩배스의 일측에 팽창 또는 수축하는 블래더부를 구비하여 카세트의 언로딩 전 카세트 외측으로 돌출된 웨이퍼를 정렬시킴으로써, 카세트의 언로딩시 웨이퍼의 파손을 방지하도록 한 화학기계적 연마장비의 웨이퍼 정렬장치에 관한 것이다.

최근에는 웨이퍼가 대구경화됨에 따라 웨이퍼의 넓어진 면적을 평탄화하기 위해 화학기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing, 이하 " CMP "라 함) 공정이 널리 이용되고 있다. CMP 공정이란 단차를 가진 웨이퍼 표면을 폴리싱 패드 위에 밀착시킨 후 연마제와 화학물질이 포함된 슬러리(slurry)를 웨이퍼와 폴리싱 패드 사이에 주입시켜 웨이퍼의 표면을 평탄화하는 작업이다.

종래의 CMP 장비를 첨부도면 도 1을 통해 살펴보면 다음과 같다.

도면에 도시된 바와 같이, 종래의 CMP 장비는 복수의 웨이퍼를 수납한 웨이퍼 카세트가 로딩/언로딩되는 포트(port)(1)와, 상기 포트(1)에 로딩된 웨이퍼 카세트로부터 제 1이송암(2)에 의해 웨이퍼가 로딩되어 일시적으로 머무는 트랜스퍼 스테이션(3)과, 상기 트랜스퍼 스테이션(3)으로부터 제 2이송암(4)에 플립(flip)되어 웨이퍼를 순수로 웨트(wet)시키는 스프레이 스테이션(5)과, 상기 스프레이 스테이션(5)으로부터 제 3이송암(6)에 의해 이송된 웨이퍼를 폴리싱하는 폴리싱 스테이션(7)과, 상기 폴리싱 스테이션(7)의 폴리싱 패드를 컨디셔닝하는 복수의 컨디셔너(8)와, 폴리싱 스테이션(7)으로부터 CMP 공정을 마친 웨이퍼를 케미컬로 세정한 후 린스 및 드라이시키는 세정 스테이션(9)을 포함한다.

상기 세정 스테이션(9) 내에서는 제 4이송암(10)이 웨이퍼를 이송시키며, 세정 스테이션(9)에서 세정을 마친 웨이퍼는 제 1이송암(2)에 의해 언로딩배스(11)로 이송되어 웨이퍼 카세트에 수납된다.

상기 언로딩배스(11)는 순수(Di-Water)가 저장되어 있고, 상기 언로딩배스(11)에서 일시적으로 저장된 웨이퍼는 미도시된 카세트 이송암에 의해 후속공정으로 언로딩된다.

이러한 CMP 장비의 언로딩배스(11)를 첨부도면 도 2a를 통해 살펴보면, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 언로딩배스(11)는 순수가 충전된 배스(12)와, 상기 배스(12)의 내측에 구비되며 웨이퍼(w)가 내입된 카세트(13)를 하측에서 지지하는 카세트 로더(cassette loader)(14)와, 상기 카세트 로더(14)를 한층씩 승하강시키도록 구비된 스텝모터(15) 및 배스 일측의 엘리베이터(16)로 이루어져 있다.

이와 같이 구성된 종래의 언로딩배스(11)는 상기 카세트 로더(14)가 상기 엘리베이터(16)를 따라 승하강하면서 폴리싱이 완료되어 이송된 웨이퍼(w)를 카세트(13) 내측으로 수납되도록 하며, 웨이퍼(w)를 카세트(13)와 함께 배스(12) 내에 서 대기할 수 있도록 한다.

그런데, 상기 카세트(13)의 하부에 삽입된 웨이퍼(w)는 카세트(13)의 승하강 운동이 반복되는 동안 배스(12) 내의 수압에 의해, 도 3a에 도시된 바와 같이, 카세트(13)의 외측으로 돌출되는 경향이 있었다.

따라서, 상기 카세트(13)의 외측으로 돌출된 웨이퍼(w)는 상기 카세트(13)의 언로딩시 배스(12) 일측의 워터 트랙(water track)(17)이나 주변 장비와 충돌하여 파손되는 문제가 발생할 수 있었다.

이에 따라, 폴리싱 공정까지 완료된 웨이퍼가 파손됨으로써 비용손실이 컸고, 공정지연에 따른 시간적 손실비용도 컸다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 감안하여 발명된 것으로서, 상기 언로딩배스에서 카세트의 언로딩 전에 카세트 외측으로 돌출된 웨이퍼를 정렬시켜주므로써, 돌출된 웨이퍼가 파손되는 것을 방지하도록 한 화학기계적 연마장비의 웨이퍼 정렬장치를 제공함에 발명의 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 화학기계적 연마공정 중 폴리싱이 완료된 웨이퍼가 일시적으로 대기하는 언로딩배스에 있어서, 순수가 저장된 배스의 내부에 구비되며, 하나 이상의 웨이퍼가 내입된 카세트를 하측에서 지지하는 카세 트 로더와, 상기 카세트 로더를 승하강시키기 위해 상기 배스의 일측에 구비된 엘리베이터와, 상기 배스의 측면을 관통하여 일면이 삽입.고정되며, 외부로부터 압축공기가 인가시 팽창 또는 수축되면서 상기 웨이퍼를 정렬시키도록 구비된 블래더부를 포함하여 이루어진 것을 기술적 특징으로 한다.

상기 블래더부는 상기 배스의 일측면에 삽입되며, 내측에 압축공기가 저장되는 공간부가 형성된 에어 바울과, 상기 에어 바울의 일측을 밀봉하도록 에어 바울의 일측에 부착되며, 상기 배스의 내측으로 노출된 러버 블래더와, 상기 러버 블래더의 일측에 고정되며, 상기 배스 내에서 수직방향으로 설치된 블래더 바아 및, 상기 에어 바울로 압축 공기를 공급하거나 에어 바울 내의 압축공기를 흡입하도록 구비된 에어관을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 에어관의 일측에 구비되어 상기 에어 바울에 인가되는 공기압을 측정하는 압력게이지와, 상기 에어관 상에 구비된 진공펌프 및 공기압축기와, 상기 압력게이지 연결되어 상기 에어 바울 내의 공기압에 따라 상기 러버 블래더를 팽창 또는 수축시킬 수 있도록 상기 진공펌프 및 공기압축기를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하되 종래와 동일한 구성에는 동일한 부호를 부여하여 설명한다.

본 발명의 CMP 장비의 웨이퍼 정렬장치(100)는 우선, 순수가 저장되는 배스(12)와, 상기 배스(12)의 내부에 구비되며 하나 이상의 웨이퍼(w)가 내입된 카 세트(13)와, 상기 카세트(13)를 하측에서 지지하는 카세트 로더(14)와, 상기 카세트 로더(14)를 승하강시키기 위해 상기 배스(12)의 일측에 구비된 엘리베이터(16)를 포함하여 이루어진 언로딩배스(11)에 구비된다.

여기에서, 도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 언로딩배스(11)의 측면에는 외부로부터 압축공기가 인가시 팽창 또는 수축되면서 상기 웨이퍼를 정렬시킬 수 있는 블래더부(50)가 상기 배스(12)의 측면을 관통하여 일면이 삽입.고정되어 있다.

상기 블래더부(50)의 구성을 보다 구체적으로 살펴보면, 상기 블래더부(50)는 상기 배스(12)의 일측면에 삽입되며 내측에 압축공기가 저장되는 공간부(20a)가 형성된 에어 바울(air bowl)(20)과, 상기 에어 바울(20)의 일측을 밀봉하도록 에어 바울(20)의 일측에 부착되며 상기 배스(12)의 내측으로 노출된 러버 블래더(rubber bladder)(22)와, 상기 러버 블래더(22)의 일측에 고정되며, 상기 배스(12) 내에서 수직방향으로 설치된 블래더 바아(bladder bar)(24) 및, 상기 에어 바울(50)로 압축 공기를 공급하거나 에어 바울(50) 내의 압축공기를 흡입하도록 구비된 에어관(26)을 포함하여 이루어져 있다.

상기 에어 바울(20)은 상기 공간부(20a)에 압축공기가 충분히 충전될 수 있도록 바람직하게 내측으로 오목한 형상으로 형성되어 있고, 상기 러버 블래더(22)는 신축성이 우수한 재질로 이루어져 있다.

한편, 상기 에어관(20)의 일측에는 상기 에어 바울(20)에 인가되는 공기압을 측정하는 압력게이지(36)가 구비되고, 상기 에어관(26) 상에는 유로를 개폐하는 밸브(30) 및 압축공기를 공급하는 공기압축기(32), 상기 에어 바울(20) 내부를 진공 으로 만드는 진공펌프(34) 등이 구비된다.

또한, 상기 배스(12) 외부의 소정위치에는 상기 압력게이지(36)와 연결되어 에어 바울(20) 내에 일정압력 이상의 공기압이 인가되면 상기 공기압축기(32) 및 진공펌프(34)를 제어하는 제어부(38)가 구비된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 웨이퍼 정렬장치의 작동과정을 살펴보면 다음과 같다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 카세트(13)의 언로딩 전 카세트(13)의 외측으로 웨이퍼(w)가 돌출된 상태가 관찰되면 작업자는 상기 제어부(38)를 통해 상기 밸브(30)를 개방시키고 공기압축기(32)를 작동시킨다.

그러면, 상기 에어관(26)을 따라 압축공기가 상기 에어 바울(20) 내로 유입되고, 지속적으로 공급되는 압축공기에 의해, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 러버 블래더(22)는 배스(12) 내측으로 팽창하게 되고, 러버 블래더(22)에 부착된 블래더 바아(24)는 배스(12) 내측의 카세트(13) 측으로 이동되게 된다.

따라서, 상기 블래더 바아(24)는 상기 카세트(13)의 외측으로 돌출된 웨이퍼(w)를 수직방향에서 내측으로 밀어 넣게 되고, 카세트(13)의 모든 웨이퍼(w)가 정위치되면 상기 에어 바울(20) 내의 공기압은 점차 상승하게 된다.

한편, 상기 제어부(38)에서는 상기 압력게이지(36)를 통해 에어 바울(20) 내의 압력을 모니터링하고 있다가, 에어 바울(20) 내의 공기압이 소정 압력 이상 상승하면 웨이퍼(w)의 정렬이 완료된 것으로 판단, 상기 공기압축기(32)의 작동을 중지시키고 밸브(30)를 폐쇄시킨다.

이때, 상기 블래더부(50)를 팽창시켜 상기 웨이퍼(w)를 정렬시키는 작업을 필요에 따라 수회 반복 수행할 수도 있다.

그리고, 상기 웨이퍼(w)의 정렬이 모두 완료되면, 상기 제어부(38)는 상기 밸브(30)를 개방시키는 동시에 상기 진공펌프(34)를 작동시켜 상기 에어 바울(20) 내의 압축공기를 모두 외부로 배기시키고, 도 3c에 도시된 바와 같이 상기 러버 블래더(22) 및 블래더 바아(24)는 최초 위치로 원위치시킨다.

따라서, 상기 카세트(13)는 웨이퍼(w)가 모두 정렬된 상태로 언로딩이 가능하여 웨이퍼(w)의 파손이 발생되지 않고, 상기 러버 바아(24)를 비롯한 주변 장비, 워터 트랙(17) 등과도 기구적 간섭이 발생하지 않는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 언로딩배스에서 웨이퍼가 카세트 외부로 돌출될 때 이를 신속하게 정렬시켜주므로, 카세트의 언로딩시 발생할 수 있는 웨이퍼의 파손 등을 효과적을 방지할 수 있는 것이다.

Claims

화학기계적 연마공정 중 폴리싱이 완료된 웨이퍼가 일시적으로 대기하는 언로딩배스에 있어서,

순수가 저장된 배스의 내부에 구비되며, 하나 이상의 웨이퍼가 내입된 카세트를 하측에서 지지하는 카세트 로더와;

상기 카세트 로더를 승하강시키기 위해 상기 배스의 일측에 구비된 엘리베이터와;

상기 배스의 측면을 관통하여 일면이 삽입.고정되며, 외부로부터 압축공기가 인가시 팽창 또는 수축되면서 상기 웨이퍼를 정렬시키도록 구비된 블래더부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장비의 웨이퍼 정렬장치.
제 1항에 있어서,

상기 블래더부는 상기 배스의 일측면에 삽입되며, 내측에 압축공기가 저장되는 공간부가 형성된 에어 바울과;

상기 에어 바울의 일측을 밀봉하도록 에어 바울의 일측에 부착되며, 상기 배스의 내측으로 노출된 러버 블래더와;

상기 러버 블래더의 일측에 고정되며, 상기 배스 내에서 수직방향으로 설치된 블래더 바아 및;

상기 에어 바울로 압축 공기를 공급하거나 에어 바울 내의 압축공기를 흡입하도록 구비된 에어관;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장비의 웨이퍼 정렬장치.
제 1항에 있어서,

상기 에어관의 일측에 구비되어 상기 에어 바울에 인가되는 공기압을 측정하는 압력게이지와;

상기 에어관 상에 구비된 진공펌프 및 공기압축기와;

상기 압력게이지 연결되어 상기 에어 바울 내의 공기압에 따라 상기 러버 블래더를 팽창 또는 수축시킬 수 있도록 상기 진공펌프 및 공기압축기를 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장비의 웨이퍼 정렬장치.