KR101220591B1 - 웨이퍼 얼라인 장치 - Google Patents

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Abstract

웨이퍼 얼라인 장치가 개시된다. 웨이퍼 얼라인 장치는 하부척; 상기 하부척 상에 배치되고, 상기 하부척에 대하여 독립적으로 회전가능한 상부척; 상기 상부척의 외주면에 배치되어 웨이퍼를 지지하는 다수 개의 그립바들을 포함하고, 상기 상부척은 상방으로 물을 분출하는 워터 분사부를 포함하며, 상기 상부척은 상기 워터 분사부가 형성된 제 1 상면; 상기 제 1 상면보다 더 높은 제 2 상면; 및 상기 제 2 상면보다 더 높은 제 3 상면을 포함한다.

Description

웨이퍼 얼라인 장치{WAFER ALLIGNMENT APPARATUS}
실시예는 웨이퍼 얼라인 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 웨이퍼 상에 층을 형성하거나, 웨이퍼 상에 형성된 층을 식각하여 의도하는 패턴을 형성하는 공정에 있어서, 복수의 웨이퍼들에 서로 동일한 층 또는 패턴을 형성하기 위해서는 웨이퍼들이 반응 챔버 내에서 각각 동일한 형상으로 구비되어 있어야 한다.
웨이퍼는 반응 챔버 내부에 웨이퍼의 위치 또는 방향을 특정시키기 위한 얼라인 마크를 포함한다. 얼라인 마크는 웨이퍼 일부의 원주 면을 직선으로 절단시킨 플랫존(flat zone) 또는 웨이퍼 일부의 원주 면을 웨이퍼의 중심을 향하여 함입시킨 노치(notch) 등일 수 있다.
종래의 웨이퍼 얼라이너는 회전모터, 웨이퍼 척 및 센서를 포함한다. 웨이퍼의 얼라인은 예를 들어, 웨이퍼 척이 회전모터가 전달하는 회전력에 의해 수평 회전하고, 웨이퍼 척 상에 배치된 웨이퍼의 얼라인 마크를 센서가 감지함으로써 이루어질 수 있다.
이러한 웨이퍼 얼라이너는 한 장의 웨이퍼만을 얼라인 시키므로, 복수의 웨이퍼들을 얼라인 시키기 위해서는 웨이퍼들의 수만큼 반복해야한다. 이에 따라, 상기 웨이퍼 얼라이너를 이용하여 모든 웨이퍼들을 모두 얼라인 시키기 위해서는 많은 시간이 소요된다. 또한, 웨이퍼들의 정렬이 완료되기 전까지는 후속 공정을 진행할 수 없다.
웨이퍼들의 얼라인을 위해 소요되는 시간이 길수록 반도체 제조공정 전체의 소요 시간이 길어짐으로써 반도체 생산의 생산성을 저하시키는 문제점이 있다.
실시예는 웨이퍼가 하부로 처지는 현상을 보상하고, 안정하고 정밀하게 웨이퍼를 얼라인할 수 있는 웨이퍼 얼라인 장치를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 웨이퍼 얼라인 장치는 하부척; 상기 하부척 상에 배치되고, 상기 하부척에 대하여 독립적으로 회전가능한 상부척; 상기 상부척의 외주면에 배치되어 웨이퍼를 지지하는 다수 개의 그립바들을 포함하고, 상기 상부척은 상방으로 물을 분출하는 워터 분사부를 포함하며, 상기 상부척은 상기 워터 분사부가 형성된 제 1 상면; 상기 제 1 상면보다 더 높은 제 2 상면; 및 상기 제 2 상면보다 더 높은 제 3 상면을 포함한다.
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실시예에 따른 웨이퍼 얼라인 장치는 웨이퍼의 하면에 물을 분출시켜서 웨이퍼를 지지할 수 있다. 워터 분사부에 의해서 분출되는 물에 의해서, 웨이퍼가 지지될 수 있고, 웨이퍼가 처지는 현상이 방지된다. 따라서, 실시예에 따른 웨이퍼 얼라인 장치는 웨이퍼를 안전하게 지지하고, 웨이퍼를 정밀하게 얼라인할 수 있다.
또한, 웨이퍼는 그립바들에 의해서 회전될 수 있으므로, 웨이퍼와 웨이퍼 얼라인 장치의 접촉 면적이 최소화된다. 이에 따라서, 실시예에 따른 웨이퍼 얼라인 장치는 웨이퍼에 가해지는 손상을 최소화시킬 수 있다.
또한, 웨이퍼의 하면에 분사되는 물에 의해서, 웨이퍼의 하면이 클리닝될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 웨이퍼 얼라인 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 실시예에 따른 웨이퍼 얼라인 장치의 일 단면을 도시한 단면도이다.
도 3은 그립바를 확대하여 도시한 사시도이다.
도 4는 실시예에 따른 웨이퍼 얼라인 장치를 이용하여, 웨이퍼를 얼라인하는 과정을 도시한 블럭도이다.
도 5 내지 도 7은 실시예에 따른 웨이퍼 얼라인 장치를 이용하여, 웨이퍼를 얼라인하는 과정을 도시한 도면들이다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 웨이퍼, 부, 바 또는 척 등이 각 부, 바, 웨이퍼 또는 척 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 하부에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1은 실시예에 따른 웨이퍼 얼라인 장치를 도시한 사시도이다. 도 2는 실시예에 따른 웨이퍼 얼라인 장치의 일 단면을 도시한 단면도이다. 도 3은 그립바를 확대하여 도시한 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 웨이퍼 얼라인 장치는 하부척(100), 상부척(200), 다수 개의 그립바들(300) 및 센서부(400)를 포함한다.
상기 하부척(100)은 상기 상부척(200) 및 상기 그립바들(300)을 지지한다. 상기 하부척(100)은 자체적으로 회전하지 않는다. 상기 하부척(100)에는 중공이 형성될 수 있다.
상기 상부척(200)은 상기 하부척(100) 상에 배치된다. 상기 상부척(200)은 상기 하부척(100)에 대하여 독립적으로 회전한다. 더 자세하게, 상기 상부척(200)은 원형 플레이트 형상을 가질 수 있고, 상기 중공을 관통하는 회전축(240)에 의해서 회전될 수 있다.
즉, 실시예에 따른 웨이퍼 얼라인 장치는 상기 상부척(200)을 회전시키기 위한 제 1 구동부(230)를 포함할 수 있다. 상기 제 1 구동부(230)는 상기 상부척(200)을 원하는 방향으로 원하는 각도로 회전시키기 위한 스테핑 모터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 상부척(200)에는 상기 그립바들(300)을 상하 방향으로 구동하기 위한 제 2 구동부(250)를 포함할 수 있다. 상기 제 2 구동부(250)는 상기 그립바들(300)을 구동하기 위한 스테핑 모터를 포함할 수 있다.
상기 상부척(200)의 직경은 얼라인하는 웨이퍼(W)의 직경에 대응될 수 있다. 예를 들어, 상기 상부척(200)의 직경은 약 300㎜일 수 있다. 상기 상부척(200)은 워터 분사부(210)를 포함한다.
상기 워터 분사부(210)는 상기 상부척(200)의 중앙 부분에 배치된다. 상기 워터 분사부(210)는 상기 상부척(200)의 상면에서 상방으로 물을 분출시킬 수 있다. 상기 워터 분사부(210)는 상기 상부척(200) 상에 배치되는 웨이퍼(W)의 하면에 물을 분사한다.
상기 워터 분사부(210)는 상기 상부척(200)에 형성되는 다수 개의 분사홀들이다. 상기 분사홀들의 직경은 약 4.5㎜ 내지 약 5.5㎜일 수 있다. 또한, 상기 분사홀들 사이의 거리는 약 19㎜ 내지 약 21㎜일 수 있다. 특히, 상기 분사홀들 사이의 거리는 서로 일정할 수 있다.
또한, 상기 워터 분사부(210)에 물을 공급하기 위한 워터 호스가 상기 상부척(200)에 연결될 수 있다.
상기 상부척(200)의 상면에는 단차가 형성된다. 더 자세하게, 상기 상부척(200)은 높이가 서로 다른 상면들을 포함할 수 있다. 이때, 상기 상부척(200)의 중앙 부분의 상면의 높이가 가장 낮고, 상기 상부척(200)의 외곽 부분의 상면이 가장 높을 수 있다.
상기 상부척(200)의 상면은 제 1 상면(201), 제 2 상면(202) 및 제 3 상면(203)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 상면(201)은 상기 상부척(200)의 중앙 부분에 위치한다. 상기 제 1 상면(201)에는 상기 워터 분사부(210)가 형성된다. 즉, 상기 워터 분사부(210)는 상기 제 1 상면(201)에 형성된 홀들이다. 상기 제 1 상면(201)은 평면에서 보았을 때, 원 형상을 가질 수 있다.
상기 제 2 상면(202)은 상기 제 1 상면(201)을 둘러싼다. 상기 제 2 상면(202)은 평면에서 보았을 때, 폐루프 형상을 가질 수 있다. 상기 제 2 상면(202)은 상기 제 1 상면(201)보다 더 높다. 상기 제 1 상면(201) 및 상기 제 2 상면(202)의 높이차는 약 1.8㎜ 내지 약 2.2㎜일 수 있다. 상기 제 2 상면(202)의 폭은 약 50㎜일 수 있다.
상기 제 3 상면(203)은 상기 제 2 상면(202)을 둘러싼다. 상기 제 3 상면(203)은 평면에서 보았을 때, 폐루프 형상을 가질 수 있다. 상기 제 3 상면(203)은 상기 제 2 상면(202)보다 더 높다. 상기 제 2 상면(202) 및 상기 제 3 상면(203)의 높이차는 약 1.8㎜ 내지 약 2.2㎜일 수 있다. 상기 제 3 상면(203)의 폭은 약 50㎜일 수 있다.
상기 상부척(200)의 상면에 단차가 형성되기 때문에, 상기 웨이퍼(W)는 상기 상부척(200)의 상면에 효율적으로 센터링될 수 있다. 즉, 상기 상부척(200)의 상면은 중앙 부분이 깊고, 외곽 부분이 얕은 구조를 가지기 때문에, 상기 상부척(200)의 상면에 물이 채워질 때, 표면 장력에 의해서, 상기 웨이퍼(W)가 효과적으로 센터링될 수 있다.
즉, 상기 상부척(200)의 중앙 부분이 더 깊기 때문에, 상기 상부척(200)의 중앙 부분의 표면 장력이 강하게 되고, 이에 따라서, 상기 웨이퍼(W)가 상기 상부척(200)의 상면에 효과적으로 센터링될 수 있다.
상기 그립바들(300)은 상기 상부척(200)의 외주면에 배치된다. 상기 그립바들(300)은 상기 하부척(100)의 외주면까지 연장될 수 있다. 상기 그립바들(300)은 상기 상부척(200)의 외주면에 상하로 이동가능하도록 고정될 수 있다.
상기 그립바들(300)은 상기 상부척(200)의 외주면에 3개 이상 배치될 수 있다. 또한, 상기 그립바들(300) 사이의 간격은 서로 대응될 수 있다. 즉, 상기 그립바들(300)은 상기 상부척(200)의 외주면을 서로 동일하게 나눌 수 있다.
상기 그립바들(300)은 상기 상부척(200)에 대하여, 상하 방향으로 상대이동된다. 더 자세하게, 상기 그립바들(300)은 상기 상부척(200)부터 상방으로 약 5㎜만큼 상승하고, 다시 약 5㎜만큼 하강할 수 있다.
상기 그립바들(300)은 상기 웨이퍼(W)의 외곽 부분을 지지한다. 또한, 상기 그립바들(300)은 상기 웨이퍼(W)의 에지부를 지지하며, 가이드한다.
각각의 그립바(300)는 제 1 지지부(310) 및 제 2 지지부(320)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 지지부(310)는 상기 웨이퍼(W)의 하면을 지지한다. 상기 제 1 지지부(310)는 상기 상부척(200)의 상면과 평행한 지지면(311)을 포함한다. 즉, 상기 제 1 지지부(310)의 지지면(311)은 상기 웨이퍼(W)의 하면과 직접 접촉할 수 있다.
상기 제 2 지지부(320)는 상기 웨이퍼(W)의 측면, 즉, 외주면을 지지한다. 상기 제 2 지지부(320)는 상기 상부척(200)의 상면에 대하여 경사지는 경사면(321)을 포함한다. 상기 경사면(321) 및 상기 지지면(311)이 서로 교차하여 형성되는 각도는 약 40° 내지 약 50°일 수 있다. 더 자세하게, 상기 경사면(321) 및 상기 지지면(311) 사이의 각도는 약 45°일 수 있다. 즉, 상기 경사면(321) 및 상기 상부척(200)의 상면 사이의 각도도 약 40° 내지 약 50°일 수 있다.
상기 제 2 지지부(320)는 상기 제 1 지지부(310)보다 더 높은 위치에 배치된다. 즉, 상기 제 2 지지부(320)는 상기 상부척(200)의 상면보다 더 상방으로 돌출될 수 있다. 이때, 상기 제 2 지지부(320)는 상기 제 1 지지부(310)보다 약 9㎜ 내지 약 11㎜ 만큼 더 돌출될 수 있다.
상기 센서부(400)는 상기 상부척(200) 상에 배치된다. 상기 센서부(400)는 상기 웨이퍼(W)의 노치(N) 또는 플랫존을 검출할 수 있다. 상기 센서부(400)는 상기 웨이퍼(W)에 광을 조사하는 발광부 및 상기 웨이퍼(W)에 의해서 반사되는 광을 수광하는 수광부를 포함할 수 있다.
도 4는 실시예에 따른 웨이퍼 얼라인 장치를 이용하여, 웨이퍼를 얼라인하는 과정을 도시한 블럭도이다. 도 5 내지 도 7은 실시예에 따른 웨이퍼 얼라인 장치를 이용하여, 웨이퍼를 얼라인하는 과정을 도시한 도면들이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 워터 분사부(210)로부터 상방으로 물이 분출되고, 상기 상부척(200)의 상면에 수막이 형성된다(S100). 상기 워터 분사부(210)로부터 분출되는 물의 유속은 얼라인하는 웨이퍼(W)의 크기, 두께 및 무게 등에 따라서 다양하게 조절될 수 있다. 예를 들어, 상기 워터 분사부(210)는 약 0.5ℓ/min의 속도로 물을 분출시킬 수 있다.
도 4 및 도 6을 참조하면, 상기 상부척(200)에 형성된 수막 상에 웨이퍼(W)가 안착된다(S200). 이에 따라서, 상기 웨이퍼(W)는 상기 수막의 표면장력에 의해서 1차 센터링된다(S300). 상기 웨이퍼(W)가 1차 센터링이 완료된 후, 상기 워터 분사부(210)로부터 물의 분출이 중지될 수 있다(S400).
도 4 및 도 7을 참조하면, 상기 그립바들(300)은 상기 상부척(200)으로부터 상승한다(S500). 이때, 상기 그립바들(300)은 약 5㎜ 정도 상승할 수 있다. 또한, 상기 워터 분사부(210)로부터 상방으로 물이 다시 분출된다(S600).
이에 따라서, 상기 웨이퍼(W)는 상기 그립바들(300)에 의해서 상승하게 된다. 또한, 상기 웨이퍼(W)의 외곽 부분은 상기 그립바들(300)에 의해서 지지되고, 상기 웨이퍼(W)의 중앙 부분은 상기 워터 분사부(210)로부터 분출되는 물에 의해서 지지될 수 있다. 따라서, 상기 웨이퍼(W)는 상기 그립바들(300) 및 상기 물에 의해서 안정적으로 지지될 수 있다.
이에 따라서, 상기 웨이퍼(W)는 상기 그립바들(300)에 의해서, 정밀하게 2차 센터링된다(S700).
이후, 상기 상부척(200)은 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전된다. 이에 따라서, 상기 그립바들(300)도 상기 상부척(200)의 회전에 따라서 회전되고, 결국, 상기 웨이퍼(W)는 상기 상부척(200)의 회전에 따라서 회전된다.
이때, 상기 센서부(400)는 상기 웨이퍼(W)의 노치(N)를 검출하여, 상기 웨이퍼(W)를 얼라인할 수 있다(S800).
이후, 상기 웨이퍼(W)는 이송 암에 의해서, 언로딩되고, 상기 그립바들(300)은 하강하게 된다(S900).
이와 같이, 실시예에 따른 웨이퍼 얼라인 장치는 상기 웨이퍼(W)의 하면에 물을 분출시켜서 웨이퍼(W)를 지지할 수 있다. 상기 워터 분사부(210)에 의해서 분출되는 물에 의해서, 상기 웨이퍼(W)의 중앙 부분 지지될 수 있고, 상기 웨이퍼(W)가 처지는 현상이 방지된다. 따라서, 실시예에 따른 웨이퍼 얼라인 장치는 상기 웨이퍼(W)를 안전하게 지지하고, 상기 웨이퍼(W)를 정밀하게 얼라인할 수 있다.
또한, 상기 웨이퍼(W)는 상기 그립바들(300)에 의해서 회전될 수 있으므로, 상기 웨이퍼(W)가 다른 장치에 접촉되는 최소화된다. 이에 따라서, 실시예에 따른 웨이퍼 얼라인 장치는 상기 웨이퍼(W)에 가해지는 손상을 최소화시킬 수 있다.
또한, 상기 웨이퍼(W)의 하면에 분사되는 물에 의해서, 상기 웨이퍼(W)의 하면이 클리닝될 수 있다.
또한, 이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 하부척;
    상기 하부척 상에 배치되고, 상기 하부척에 대하여 독립적으로 회전가능한 상부척;
    상기 상부척의 외주면에 배치되어 웨이퍼를 지지하는 다수 개의 그립바들을 포함하고,
    상기 상부척은 상방으로 물을 분출하는 워터 분사부를 포함하며,
    상기 상부척은
    상기 워터 분사부가 형성된 제 1 상면;
    상기 제 1 상면보다 더 높은 제 2 상면; 및
    상기 제 2 상면보다 더 높은 제 3 상면을 포함하는 웨이퍼 얼라인 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 상면은 상기 워터 분사부의 주위를 둘러싸고,
    상기 제 3 상면은 상기 제 2 상면의 주위를 둘러싸는 웨이퍼 얼라인 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 상면 및 상기 제 2 상면의 높이차는 1.8㎜ 내지 2.2㎜이고,
    상기 제 2 상면 및 상기 제 3 상면의 높이차는 1.8㎜ 내지 2.2㎜인 웨이퍼 얼라인 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 그립바들은
    웨이퍼의 하면을 지지하는 제 1 지지부; 및
    상기 웨이퍼의 측면을 지지하는 제 2 지지부를 포함하는 웨이퍼 얼라인 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 지지부는 상기 상부척의 상면에 대하여 경사지는 경사면을 포함하는 웨이퍼 얼라인 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 경사면은 상기 상부척의 상면에 대하여, 40° 내지 50°의 각도로 경사지는 웨이퍼 얼라인 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 워터 분사부는 다수 개의 분사홀들을 포함하고,
    상기 분사홀들의 직경은 4.5㎜ 내지 5.5㎜인 웨이퍼 얼라인 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 상부척 상에 배치되고, 상기 상부척에 안착된 웨이퍼의 노치를 검출하는 센서부를 포함하는 웨이퍼 얼라인 장치.
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