KR101339152B1 - 기판 정렬 시스템 및 이를 구비한 기판 세정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판을 세정조 등에 장입 시에 이의 정합 위치를 용이하게 산출하여 기판을 안정적으로 정렬시키도록 하는 기판 정렬 시스템 및 이를 구비한 기판 세정 장치에 관한 것으로서, 기판 안착대가 포함되며, 제1감지수단이 구비되는 케이스부 및 상기 케이스부 연직상부에 이동배치되며, 기판을 지지 및 이송하여 상기 기판 안착대에 안착시키는 이송수단과, 상기 이송수단의 정렬위치를 감지하고 상기 케이스부의 상기 제1감지수단과 감응하도록 대응배치되는 제2감지수단이 포함된 기판 이송부를 포함하여, 기판을 세정조 등에 장입하기 이전에 기판 안착대와의 정합 위치를 용이하게 산출하여 기판이 세정조 등에 장입될 시 기판 이송 장치와 세정조 간에 충돌을 미연에 방지하고 기판의 파손을 예방할 수 있다.
기판 세정, 웨이퍼, 척, 습식세정

Description

기판 정렬 시스템 및 이를 구비한 기판 세정 장치{Substrate aligning system and apparatus for cleaning substrate having it}
도 1은 종래의 기판 세정 공정을 나타내는 개략도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 정렬 시스템을 나타낸 개략도,
도 3은 도 2의 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1...웨이퍼, 100...세정조,
110...기판 안착대, 300...기판 이송 장치,
310...척, 330...가이드,
410,420,430...제1센서, 460,470,480...제2센서.
본 발명은 기판 정렬 시스템 및 이를 구비한 기판 세정 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기판을 세정조 등에 장입 시에 이의 정합 위치를 용이하게 산출하여 기판을 안정적으로 정렬시키도록 하는 기판 정렬 시스템 및 이를 구비한 기판 세정 장치에 관한 것이다.
반도체 장치의 회로 패턴의 디자인 룰이 미세화됨에 따라서, 반도체 장치의 제조과정에서 사용되는 기판에 생성 또는 부착되는 각종 파티클, 금속 불순물, 유기물 등에 기인하는 오염이 제품의 수율이나 신뢰성에 주는 영향이 커지고 있으며, 반도체 장치의 제조과정 중 기판에 부착된 오염 물질 세정의 중요성이 더욱 높아지고 있다.
기판을 세정하는 방법에는, 플라즈마 처리나 자외선 조사 등에 의한 건식(Dry) 세정과, 세정액을 사용하는 습식(Wet) 세정이 있다. 건식 세정은 반도체 공정 전체의 건식화 추세에 부합되어 제안된 기술이며, 균일성이 우수하고, 오염물질의 재부착이 적고, 다른 건식 공정과의 연속화가 가능하고, 건조가 불필요하다는 등의 이점을 가지고 있다.
그러나, 건식 세정은 다량의 오염물 제거에 적합하지 않고 대립의 파티클 제거에는 부적절하며, 또한 2차 오염의 염려를 완전히 불식할 수 없는 등의 문제를 가지므로, 건식 세정을 적용한 이후에 습식 세정이나 순수 린스를 하여야만 하는 것이 현상황이다.
이에 반해, 습식 세정은 장치 비용이 낮고, 처리량이 우수하고, 여러 종류의 오염을 동시에 제거 가능하며, 또한 방법에 따라서는 배치 처리나 전후면 동시 세정도 가능하다는 등의 이점을 가지고 있으므로, 현재 반도체 제조공정에서는 이들이 주류를 이루고 있다.
이러한 습식 세정 시에는 다수의 기판을 기판 이송 장치를 통하여 세정조 내에 장입하고, 세정을 수행한 뒤 기판 이송 장치로써 반출하여 차후의 공정으로 진 행한다.
이를 도 1을 참조하여 더 상세히 설명하면, 기판(1)을 세정하기 위하여 기판 안착대(11)가 구비된 세정조(10)가 마련되고, 이 세정조(10) 내에, 더 상세하게는 세정조(10) 내의 기판 안착대(11)에 기판(1)을 안착시키기 위하여 이전 공정에서부터 기판(1)을 이송해오는 기판 이송 장치(30)가 마련된다.
기판 이송 장치(30)는 기판(1)을 이송하고 기판(1)의 하중을 지지하기 위한 척(31)이 구비되며 이 척(31)은 가이드(33)를 따라 이동된다.
척(31)으로써 지지된 기판(1)을 이전 공정에서부터 이송하여 오는 기판 이송 장치(30)는 세정조(10) 상부에서 정지되고, 세정을 위하여 기판(1)이 안착되는 기판 안착대(11)에 기판을 안착시키기 위하여 척(31)이 기판 안착대(11)에까지 하강된다. 기판(1)을 기판 안착대(11)에 안정되게 안착시키기 위하여 척(31)의 하강은 기판 안착대(11)와 상호 물리적으로 비간섭되도록 이루어지는 것이 바람직하다.
척(31)의 하강으로 기판(1)이 기판 안착대(11) 상에 안착되고, 척(31)이 세정조(10) 내에서 퇴거된 후 기판(1)의 세정이 수행된다.
기판(1)의 안정된 안착을 위하여, 기판(1)은 기판 안착대(11)의 기판(1) 안착위치에 대하여 정위치 상에 정합될 것이 요구되는데, 기판(1)이 비정합될 시에는 세정조(10) 또는 척(31)을 이동하여 정합위치(A)를 조절하게 된다.
그러나, 세정조(10)의 구조상 그 여유 공간이 불충분하므로 척(31)과 세정조(10)와의 충돌이 발생되는 경우가 있으며, 이러한 충돌을 회피하기 위한 정합위치 조절에 따른 공정 시간이 소요되는 문제점이 있었다.
또한, 유리나 웨이퍼와 같은 취성의 기판(1)을 사용할 시에는 척(31)과 세정조(10)와의 충돌로 인하여 기판(1)이 세정조(10) 내에서 파손되는 경우가 발생될 수 있으며, 이 경우 전체 공정을 중단하고 파손된 기판(1)편을 소제하여야 한다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기된 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 기판을 세정조 등에 장입하기 이전에 기판 안착대와의 정합 위치를 용이하게 산출하여 기판이 세정조 등에 장입될 시 기판 이송 장치와 세정조 간에 충돌을 미연에 방지하고 기판의 파손을 예방하고자 하는 기판 정렬 시스템 및 이를 구비한 기판 세정 장치을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 기판 정렬 시스템은, 기판 안착대가 포함되며, 제1감지수단이 구비되는 케이스부 및 상기 케이스부 연직상부에 이동배치되며, 기판을 지지 및 이송하여 상기 기판 안착대에 안착시키는 이송수단과, 상기 이송수단의 정렬위치를 감지하고 상기 케이스부의 상기 제1감지수단과 감응하도록 대응배치되는 제2감지수단이 포함된 기판 이송부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제1감지수단 또는 상기 제2감지수단은 광감지수단일 수 있고, 이때 상기 제1감지수단은 발광수단이고 상기 제2감지수단은 수광수단이거나, 상기 제2감지수단은 발광수단이고 상기 제1감지수단은 수광수단일 수 있으며, 상기 제1 감지수단은 발광 및 수광수단이고 상기 제2감지수단은 반사수단이거나, 상기 제2감지수단은 발광 및 수광수단이고 상기 제1감지수단은 반사수단일 수도 있다.
또한, 상기 제1감지수단 및 상기 제2감지수단은 상호 동일 개수로 구성되는 것이 바람직하며, 상기 제1감지수단은 적어도 3 개 이상이 구성되고, 상기 적어도 3 개 이상의 제1감지수단은 각각을 연결한 가상의 연장선이 면적을 가지는 다각형을 이루도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제1감지수단과 상기 제2감지수단의 상호 감응은 상기 기판 이송수단 상에 지지되는 상기 기판을 회피하여 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 기판 세정 장치는, 기판 안착대가 포함되며, 제1감지수단이 구비되는 케이스부 및 상기 케이스부 연직상부에 이동배치되며, 기판을 지지 및 이송하여 상기 기판 안착대에 안착시키는 이송수단과, 상기 이송수단의 정렬위치를 감지하고 상기 케이스부의 상기 제1감지수단과 감응하도록 대응배치되는 제2감지수단이 포함된 기판 이송부를 포함하고, 여기서, 상기 케이스부는 세정조이며, 상기 세정조의 상기 기판 안착대 상에 상기 기판이 상기 기판 이송부에 의하여 안착되어 습식 세정이 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 기판 정렬 시스템 및 이를 구비한 기판 세정 장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면과 함께 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 정렬 시스템을 나타낸 개략도이며, 도 3은 도 2의 사시도이다.
본 발명의 실시예에 따른 기판 정렬 시스템은, 기판 안착대가 포함되며, 제1 감지수단이 구비되는 케이스부 및 이 케이스부 연직상부에 이동배치되며, 기판을 지지 및 이송하여 기판 안착대에 안착시키는 이송수단과, 이송수단의 정렬위치를 감지하고 케이스부의 제1감지수단과 감응하도록 대응배치되는 제2감지수단이 포함된 기판 이송부를 포함한다.
기판 정렬 시스템은 기판(1)의 습식세정 등을 위하여 구비되는 세정조(100)에 기판 이송 장치(300)를 통하여 기판(1)을 안착시키는 경우에 사용될 수 있으며, 이외의 기판(1)을 이송하여 안착 및 수납시키는 다른 설비에 또한 이용될 수 있음은 물론이다.
기판(1)의 습식세정을 위한 세정조(100)로서의 구성을 위하여, 습식세정액을 세정조(100) 내부에 공급시키는 세정액 공급부와 이를 세정조(100) 외부로 배출시키는 배수부가 더 구비될 수 있으며, 세정조(100) 내에서 세정액의 유동을 위하여 초음파발생부, 포말공급부 등이 구성될 수도 있다.
기판(1)을 세정하기 위하여 기판 안착대(110)가 구비된 세정조(100)가 마련되고, 이 세정조(100) 내에, 더 상세하게는 세정조(100) 내의 기판 안착대(110)에 기판(1)을 안착시키기 위하여 이전 공정에서부터 기판(1)을 이송해오는 기판 이송 장치(300)가 마련된다.
기판 이송 장치(300)에는 기판(1)을 이송하고 기판(1)의 하중을 지지하기 위한 척(310)이 구비되며 이 척(310)은 가이드(330)를 따라 이동된다. 이 척(310)은 웨이퍼 등과 같은 기판(1)의 외주를 지지하되, 기판(1) 외주의 최소면적만을 지지하도록 설계되며, 다수의 기판(1)을 지지하도록 기판(1) 자체의 두께와 부합하는 다수의 홈이 형성되어 있다.
본 실시예에서는 기판(1)으로서 반도체 공정 등에 사용되는 웨이퍼(1)를 예시로 설명한다.
이 기판 이송 장치(300)에는 척(310)에 의하여 지지 및 이송되는 다수 매의 웨이퍼(1)가 배치되고, 가이드(330)에 3 개의 제1센서(410, 420, 430)가 구비된다.
이 3 개의 제1센서(410, 420, 430)는 어느 두 개의 제1센서를 연결한 가상의 선이 삼각형을 이루어 각각의 제1센서(410, 420, 430)가 그 삼각형의 정점을 이루도록 배치된다.
3 개의 제1센서(410, 420, 430)와 부합되어 세정조(100)에는, 더 상세하게는 세정조(100) 내의 기판 안착대(110)에는 3 개의 제2센서(460, 470, 480)가 구비되며, 이또한 3 개의 제1센서(410, 420, 430)가 구성하는 임의의 삼각형과 동일한 크기의 삼각형을 이루어 배치된다.
이러한 제1센서(410, 420, 430) 및 제2센서(460, 470, 480)는, 웨이퍼(1)를 지지하는 척(310)이 하강되어 웨이퍼(1)가 기판 안착대(110) 상에 안착된 뒤, 척(310)이 웨이퍼(1)의 지지를 해제하고 퇴거되는 상태에서 척(310)과 세정조(100) 내벽이 상호 충돌되지 않도록 하는 정합위치 상에 구성된다.
도 2 및 도 3에서는, 2 개의 제1센서(410, 420)는 y방향으로 배열되며, 나머지 1 개의 제1센서(430)는 y방향으로 배열된 2 개의 제1센서(410, 420) 간의 중심에 대하여 -x방향에 배치되어 있고, 제2센서(460, 470, 480)는 제1센서(410, 420, 430)에 대응하는 위치에 그와 동일한 배열로 배치되어 있으나, 이외의 다른 배열, 예를 들자면, 제1센서(420)에 대하여 제1센서(410, 430)가 수직을 이루는 위치에 배치되는 배열 또한 가능하다.
이 제1센서(410, 420, 430) 및 제2센서(460, 470, 480)는 상호 감응하도록 구성되어 세정조(100)와 기판 이송 장치(300), 더 상세하게는 세정조(100) 내의 기판 안착대(110)와 기판 이송 장치(300)의 가이드(330)가 상호 수평을 이루도록 하며, 이로써 기판 이송 장치(300)의 척(310)에 의해 지지되는 다수 매의 웨이퍼(1)가 기판 안착대(110)의 연직 상부 상에서 그에 안착되는 정합위치에 배치될 수 있도록 한다.
도면 상에서, x-y평면 상의 기판 안착대(110)에 대하여 동일 평면 상의 가이드(330)가 상호 수평을 이루도록 하기 위하여 제1센서(410, 420, 430) 및 제2센서(460, 470, 480)는 각각 적어도 3 개 이상 구성되는 것이 바람직하다.
이러한 제1센서(410, 420, 430) 및 제2센서(460, 470, 480)의 감응의 일 태양으로서 광감응 방식이 채택될 수도 있다.
즉, 제1센서(410, 420, 430)가 발광센서로 구성되고 제2센서(460, 470, 480)가 수광센서로 구성되어, 제1센서(410, 420, 430)에서 발광된 빛이 제2센서(460, 470, 480)에서 수광되는 정도에 따라 웨이퍼(1)의 기판 안착대(110)의 연직 상부에서의 정합위치 배치여부를 판별할 수 있다. 이때, 정합위치에 배치될 시에는 제1센서(410, 420, 430)에서 발광된 빛이 제2센서(460, 470, 480)에서 모두 수광될 때이다.
물론, 제2센서(460, 470, 480)가 발광센서로, 제1센서(410, 420, 430)가 수 광센서로 구성되는 것도 가능하다.
또한, 제1센서(410, 420, 430)가 발광 및 수광센서로 구성되고 제2센서(460, 470, 480)가 반사수단으로 구성되어, 웨이퍼(1)가 기판 안착대(110)의 연직 상부에서 정합위치에 배치될 시 제1센서(410, 420, 430)에서 발광된 빛이 제2센서(460, 470, 480)에서 반사되어 다시 제1센서(410, 420, 430)로 수광됨으로써 정합여부를 판별할 수 있다. 이 경우, 정합위치에 배치되어 있지 않을 시에는 제1센서(410, 420, 430)에서 발광된 빛이 제2센서(460, 470, 480)에까지 도달하지 않거나 제2센서(460, 470, 480)에서 반사되더라도 제1센서(410, 420, 430)에서 수광되지 않으므로 이로써 비정합여부를 판단하게 된다.
여기서도 물론, 제2센서(460, 470, 480)가 발광 및 수광센서로, 제1센서(410, 420, 430)가 반사수단으로 구성되는 것이 가능하다.
어느 경우에나 제1센서(410, 420, 430) 또는 제2센서(460, 470, 480)에서 발광되는 빛은 척(110)에 의하여 지지되는 다수 매의 웨이퍼(1)와 비간섭되며, 개개의 웨이퍼(1) 사이 혹은 다수 매의 웨이퍼(1) 외부로 빛이 지나가도록 구성되는 것이 바람직하다.
제1센서(410, 420, 430) 및 제2센서(460, 470, 480)는 광감응 방식 이외의 여타 방식, 이를테면 음파감응 방식 등, 또한 가능할 수 있다.
이러한 제1센서(410, 420, 430) 및 제2센서(460, 470, 480)의 작동에 의하여 가이드(330)와 기판 안착대(110)가 수평을 이루고 다수 매의 웨이퍼(1)가 기판 안착대(110)에 안착되는 위치의 연직 상부 상에서 정합위치에 배치되었음이 판별되 면, 웨이퍼(1)를 지지하는 척(310)이 세정조(100) 내부로 하강하여 웨이퍼(1)를 기판 안착대(110) 상에 안착시킨 뒤 웨이퍼(1) 지지를 해제한 뒤 다시 세정조(100) 외부로 퇴거된다.
바람직한 이러한 제1센서(410, 420, 430) 및 제2센서(460, 470, 480)의 작동을 위하여, 3 개의 제1선서(410, 420, 430) 중 어느 하나와 이와 대응되는 3 개의 제2센서(460, 470, 480) 중 어느 하나는 기준점으로서의 역할을 할 수 있으며, 더욱 바람직하게는, 3 개의 센서들이 순차적으로 감응된다.
즉, 제1센서(410) 및 제2센서(460)를 상호 감응시켜 기준점(B)을 확보한 뒤, 제1센서(410, 420) 및 제2센서(460, 470)의 감응을 통하여 y방향으로의 정렬을 확보하고(B, C), 다시 제1센서(430) 및 제2센서(480)의 감응을 통하여 x방향으로의 정렬을 확보하면(A) x-y평면 상으로의 가이드(330)와 기판 안착대(110)와의 정렬을 확보할 수 있다.
만약, 가이드(330)와 기판 안착대(110)가 수평을 이루지 않거나, 다수 매의 웨이퍼(1)가 기판 안착대(110)에 안착되는 위치의 연직 상부 상에서 정합위치에 배치되지 않을 시에는 별도 구성된 정렬수단(미도시)을 통해 제1센서(410, 420, 430) 및 제2센서(460, 470, 480)가 모두 상호 감응될 때까지 정렬을 수행한다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
특히, 본 발명의 명세서 및 도면에서는 3 개의 제1센서 및 3 개의 제2센서만을 명기하였으나, 정밀도의 향상, 요구되는 장치 크기 또는 정렬시간 단축 등의 필요에 의하여, 그 이상의 개수가 구비될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 기판 정렬 시스템 및 이를 구비한 기판 세정 장치에 의하여, 기판을 세정조 등에 장입하기 이전에 기판 안착대와의 정합 위치를 용이하게 산출하여 기판이 세정조 등에 장입될 시 기판 이송 장치와 세정조 간에 충돌을 미연에 방지하고 기판의 파손을 예방할 수 있다.

Claims (9)

  1. 기판 안착대가 포함되며, 제1감지수단이 구비되는 케이스부; 및
    상기 케이스부 연직상부에 이동배치되며, 기판을 지지 및 이송하여 상기 기판 안착대에 안착시키는 이송수단과, 상기 이송수단의 정렬위치를 감지하고 상기 케이스부의 상기 제1감지수단과 감응하도록 대응배치되는 제2감지수단이 포함된 기판 이송부;
    를 포함하고,
    상기 제1감지수단은 적어도 3개 이상이 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 정렬 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1감지수단 또는 상기 제2감지수단은 광감지수단인 것을 특징으로 하는 기판 정렬 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1감지수단은 발광수단이고 상기 제2감지수단은 수광수단이거나, 상기 제2감지수단은 발광수단이고 상기 제1감지수단은 수광수단인 것을 특징으로 하는 기판 정렬 시스템.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제1감지수단은 발광 및 수광수단이고 상기 제2감지수단은 반사수단이거나, 상기 제2감지수단은 발광 및 수광수단이고 상기 제1감지수단은 반사수단인 것을 특징으로 하는 기판 정렬 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1감지수단 및 상기 제2감지수단은 상호 동일 개수로 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 정렬 시스템.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 적어도 3 개 이상의 제1감지수단은, 각각을 연결한 가상의 연장선이 면적을 가지는 다각형을 이루도록 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 정렬 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1감지수단과 상기 제2감지수단의 상호 감응은 상기 기판 이송수단 상에 지지되는 상기 기판을 회피하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 정렬 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 케이스부는 세정조이며,
    상기 세정조의 상기 기판 안착대 상에 상기 기판이 상기 기판 이송부에 의하여 안착되어 습식 세정이 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 정렬 시스템.
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