KR101531446B1 - 고진공검사기용 이송장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 검사하고자 하는 기판의 공급과 반출의 용이성을 제공하는 것은 물론 대기와 저진공 및 고진공상태로의 전환을 신속하게 할 수 있으면서 고진공검사기의 부피를 줄여 설치공간을 최소화하면서 검사 효율성을 극대화할 수 있도록 한 고진공검사기용 이송장치에 관한 것으로서;
기판을 검사하기 위한 전자현미경을 장착한 고진공검사기를 구성하는 고진공챔버의 상부에 검사하고자 하는 기판을 공급하고 검사 완료된 기판을 반출하도록 설치하는 기판출입부와, 상기 고진공챔버의 내부에 기판출입부를 통하여 인계받은 기판을 전자현미경 방향으로 이송하여 검사할 수 있도록 하고, 검사 완료된 기판을 기판출입부로 이송하도록 설치하는 기판이송부로 구성하는 것이 특징이다.

Description

고진공검사기용 이송장치{WAFER TRANSFER OF TRANSFER OF WAFER INSPECTION SYSTEM FOR SCANNING ELECTRON MICROSCORPE}
본 발명은 고진공검사기용 이송장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 전자현미경을 이용하여 고진공 상태에서 반도체 웨이퍼 또는 피시비를 검사하는 고진공검사기에 적용하여 검사대상체를 용이하게 이송하면서 검사대상에 맞게 고진공을 신속하게 변환할 수 있도록 한 이송장치의 제공에 관한 것이다.
반도체나 LED 등의 집적 회로는 지속적인 기술 발달에 의해서 고 집적화되어 가고 있으며, 이에 요구되는 집적회로의 최소 선폭 크기 역시, 수 마이크로 미터 단위로 초미세화 되어가고 있는 실정이다.
상기와 같이 고 집적화 및 초미세화되어가는 고 집적화 회로(기판)의 선폭을 측정 및 검사하기 위한 장비도 고배율 광학 현미경에서 전자빔과 같은 대전입자 빔을 사용하여 보다 고배율을 관찰할 수 있는 전자현미경(SEM, Scanning Electron Microscope)으로 옮겨가고 있는 실정이다.
상기 전자현미경은 일반적으로 알려진 바와 같이, 전자총에서 발생 된 전자빔이 집속모듈과 주사코일 및 대물모듈을 거쳐서 검사테이블에 적재된 웨이퍼(집적회로가 형성된)로 주사되면, 웨이퍼와 충돌한 전자빔에서 2차 전자가 생성되고, 이 2차 전자를 비디오신호로 변환하여 디스플레이 기기에 이미지로 표시함으로써, 웨이퍼의 고 집적 회로 선폭을 측정 및 검사할 수 있는 장비이다.
종래에도 전자현미경을 이용하여 기판을 검사하기 위한 수단이 다수 개발되어 사용되고 있으며, 일반적인 기술내용을 도 7을 통하여 살펴보면 다음과 같다.
종래 기술이 적용되는 고진공검사기(1)는, 검사하고자 하는 기판(2)을 공급받고 저진공상태를 유지하기 위한 진공밸브(3)를 가지는 저진공챔버(4)와, 상기 저진공챔버(4)와 이송챔버(5)로 연결되는 고진공챔버(6)로 구성한다.
상기 고진공챔버(6)에는 저진공챔버(4)로부터 공급된 기판(2)을 검사하기 위한 전자현미경(7)이 장착되고, 저진공챔버(4)와 고진공챔버(6) 사이를 연결하는 이송챔버(5)에는 기판(2)의 공급과 배출을 위한 기판이송수단(8)이 설치된다.
상기 이송챔버(5)에는 저진공챔버(4)를 차단하면서 고진공챔버(6)에 검사할 기판(2)이 공급되면 검사조건을 만족하도록 고진공상태로 만들기 위한 메인밸브(9)를 설치하여 구성된다.
실용신안등록 제 20 - 0238689 - 0000 호 실용신안등록 제 20 - 0285996 - 0000 호 특허 제 10 - 0481074 - 0000 호 특허 제 10 - 0492158 - 0000 호 특허 제 10 - 0541788 - 0000 호
상기와 같은 종래 기술이 적용된 고진공검사기는, 검사하고자 하는 기판을 저진공챔버로 공급한 후 저진공상태로 전환하고, 다시 이송챔버를 통하여 고진공챔버로 이송한 후 고진공챔버와 저진공챔버를 진공분리되도록 한 상태에서 고진공챔버를 고진공상태로 전환한 상태에서 전자현미경을 통하여 검사를 수행하고, 다시 이송챔버를 통하여 진공전환을 수행한 상태에서 저진공챔버로 반송하는 과정을 반복하게 된다.
상기와 같이 각각의 기판을 검사하는 과정마다 저진공챔버와 고진공챔버를 진공분리한 상태에서 진공상태로 전환하는 동작을 수행하여야 하기 때문에 대기에서 저진공, 저진공에서 고진공으로 다시 고진공에서 저진공으로 전환하는 과정이 복작하게 이루어지고 그에 따르는 시간이 많이 소요되기 때문에 검사효율성을 높지 못하게 된다.
이러한 이유에 의하여 기판을 생산하는 과정에서 검사파트의 적체율이 높아 결국에는 전체적인 생산라인의 흐름을 저해하는 원인이 되고, 생산효율성이 낮아 생산원가 상승으로 인한 대외적인 경쟁력이 취약하게 되는 원인이 되고 있다.
그리고, 고진공검사기를 구성하는 고진공챔버와 이송챔버 및 고진공상태를 유지하기 위한 진공수단이 차지하는 원가비중이 높기 때문에 고진공검사기의 전체적인 비용이 과다하게 소요되는 원인이 되므로 결국에는 생산원가 상승의 또 다른 원인이 되고 있는 등 여러 문제점이 발생하고 있는 실정이다.
이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 기판을 검사하기 위한 전자현미경을 장착한 고진공검사기를 구성하는 고진공챔버의 상부에 검사하고자 하는 기판을 공급하고 검사 완료된 기판을 반출하도록 설치하는 기판출입부와, 상기 고진공챔버의 내부에 기판출입부를 통하여 인계받은 기판을 전자현미경 방향으로 이송하여 검사할 수 있도록 하고, 검사 완료된 기판을 기판출입부로 이송하도록 설치하는 기판이송부로 구성하여;
검사하고자 하는 기판의 공급과 반출의 용이성을 제공하는 것은 물론 대기와 저진공 및 고진공상태로의 전환을 신속하게 할 수 있으면서 고진공검사기의 부피를 줄여 설치공간을 최소화하면서 검사 효율성을 극대화할 수 있는 목적 달성이 가능하다.
본 발명은 고진공검사기를 구성하는 전체 원가를 줄이면서 부피를 줄여 공간활용성을 높이면서 설치비용을 대폭 줄이고, 검사를 위한 고진공으로의 전환을 신속하게 하면서도 검사를 위한 기판의 공급과 반출과 같은 이송시간을 단축시켜 검사효율성을 높일 수 있도록 하고, 기판의 생산라인과 연계하였을 때 생산성을 높이면서 제조에 따르는 전반적인 원가를 절감할 수 있는 등 다양한 효과를 가지는 발명이다.
도 1은 본 발명의 기술이 적용된 고진공검사기를 예시적으로 도시한 외관 사시도.
도 2는 본 발명의 기술이 적용된 고진공검사기를 예시적으로 도시한 단면 구성도.
도 3은 본 발명의 기술이 적용된 고진공검사기용 이송장치를 발췌하여 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 기술이 적용된 고진공검사기용 이송장치를 도시한 A - A선 단면도.
도 5는 본 발명의 기술이 적용된 고진공검사기용 이송장치를 도시한 B - B선 단면도.
도 6은 본 발명의 기술이 적용된 고진공검사기용 이송장치의 작동상태를 도시한 구성도.
도 7은 종래 기술이 적용된 고진공검사기를 도시한 구성도.
이하 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 구성과 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 기술이 적용된 고진공검사기를 예시적으로 도시한 외관 사시도, 도 2는 본 발명의 기술이 적용된 고진공검사기를 예시적으로 도시한 단면 구성도, 도 3은 본 발명의 기술이 적용된 고진공검사기용 이송장치를 발췌하여 도시한 사시도, 도 4는 본 발명의 기술이 적용된 고진공검사기용 이송장치를 도시한 A - A선 단면도, 도 5는 본 발명의 기술이 적용된 고진공검사기용 이송장치를 도시한 B - B선 단면도, 도 6은 본 발명의 기술이 적용된 고진공검사기용 이송장치의 작동상태를 도시한 구성도로서 함께 설명한다.
본 발명의 기술이 적용되는 고진공검사기용 이송장치(100)는, 통상적인 고진공검사기(101)를 구성하는 프레임(102)의 상부에 위치한 베이스플레이트(103)의 상면에 기판(104)을 검사하기 위한 전자현미경(105)을 장착한 고진공챔버(106)를 구비하게 된다.
상기 고진공챔버(106)의 상부 일측에는 검사하고자 하는 기판(104)을 공급하고 검사 완료된 기판(104)을 반출하기 위한 기판출입부(110)를 설치하고, 상기 고진공챔버(106)의 내부에는 기판출입부(110)를 통하여 인계받은 기판을 전자현미경(105) 방향으로 이송하여 검사할 수 있도록 하고, 검사 완료된 기판(104)을 기판출입부(110)로 이송하는 기판이송부(150)를 설치하여 구성한다.
상기 기판출입부(110)는, 고진공챔버(106)에 검사할 기판(104)을 출입시킬 수 있도록 기판출입홀(111)을 형성하고, 상기 기판출입홀(111)의 상부에는 하부가 개방되고 진공수단과 진공라인(112)으로 연결되어 내부를 저진공 상태로 만들 수 있도록 진공캡(113)을 구비한다.
상기 진공캡(113)의 하단면에는 기밀재(114)를 개재하여 상승하면 대기상태로 전환하고, 하강하여 고진공챔버(106)와 밀착시에는 저진공상태를 유지할 수 있도록 한다.
상기 진공캡(113)의 하방에는 검사할 기판(104)을 안치하여 전자현미경(105)으로 이송하고 검사완료된 기판(104)을 전자현미경(105)으로부터 인출하기 위한 이송챔버(115)를 설치한다.
상기 이송챔버(115)는, 기판출입홀(111)의 직경보다 큰 직경을 가지는 원판형상의 챔버바디(116)를 구비하고, 상기 챔버바디(116)의 가장자리에는 진공캡(113)과 함께 저진공상태를 유지할 수 있도록 기밀재(117)를 개재한다.
상기 챔버바디(116)의 상부에는 서포터(118)로 챔버플레이트(119)를 유지하고, 상기 챔버플레이트(119)의 상면 일측에는 챔버플레이트(119)와 고정된 상태를 유지하면서 기판(104)을 안치할 수 있는 기판안치홈을 형성한 고정안치대(120)를 고정한다.
상기 고정안치대(120) 대향 위치에는 고정안치대(120)에 대하여 가변하여 공급되는 기판(104)의 크기에 대응하여 기판(104)을 잡아주기 위한 가동안치대(121)를 설치한다.
상기 가동안치대(121)는, 챔버플레이트(119)의 저면 양측에 고정되는 가이드레일(122)과 가이드블록(123)으로 결합하고, 상기 가동안치대(121)의 중앙부와 챔버바디(116) 사이에는 진공과 대기 상태에 따라 신장과 수축작동하는 벨로즈(Bellows, 125)를 설치하여 구성한다.
상기 이송챔버(115)는 고진공챔버(106)의 상면에 고정되는 다수개의 지지대(126)에 유지되는 스윙클램프(127)의 로드(128) 끝단에 연결되는 핑거(129)에 의하여 상승하도록 하고, 하강은 스윙클램프(127)의 해제로 자중에 의하여 이루어질 수 있도록 한다.
상기 스윙클램프(127)의 상면에는 진공캡플레이트(130)를 연결하고, 상기 진공캡플레이트(130)의 중앙위치 저면에는 진공캡(113)과 연결되는 캡실린더(131)를 설치하여 진공캡(113)을 상승 또는 하강시킬 수 있도록 한다.
상기 챔버바디(116)의 저면에는 수직가이드(135)를 고정하고, 상기 수직가이드(135)는 기판이송부(150)에 고정되는 가이드블록(136)과 결합하여 스윙클램프(127)에 의하여 상승하고 자중에 의하여 하강시 안정된 상태를 유지할 수 있도록 한다.
상기 기판이송부(150)는, 고진공챔버(106) 내부에서 기판출입부(110)와 전자현미경(105) 방향으로 왕복하는 X축이동자(151)와, 상기 X축이동자(151)의 상부에 설치되어 Y축 방향으로 이동하면서 전자현미경(105)과 기판출입부(110)에 대한 정확한 위치를 결정하는 Y축이동자(152)로 구성한다.
상기 X축이동자(151)는, 고진공챔버(106)와 서포터 등으로 유지되는 베이스플레이트(153)의 상면 양측에 엘엠가이드와 같은 직선가이드(154)를 고정하고, 상기 직선가이드(154)와 직선가이드블록(155)으로 결합한 X축플레이트(156)를 구비한다.
상기 베이스플레이트(153)의 중앙위치 상면에는 스크류서포터(157)로 유지되고 베이스플레이트(153)의 일측에 설치되는 X축모터(158)와 연결되어 정,역회전하는 X축스크류(159)를 설치하고, 상기 X축플레이트(156)의 중앙위치 저면에는 X축스크류블록(160)으로 X축스크류(159)와 결합하여 베이스플레이트(153)의 길이 방향(X축 방향)으로 왕복할 수 있도록 한다.
상기 Y축이동자(152)는, X축플레이트(156)의 상면에 Y축 방향으로 한 쌍의 Y축가이드(160)를 고정하고, 상기 Y축가이드(160)에는 Y축가이드블록(161)으로 결합한 Y축플레이트(162)를 구비한다.
상기 X축플레이트(156)의 상면 중앙에는 스크류서포터(163)로 유지되고 X축플레이트(156)의 일단에 설치되는 Y축모터(164)와 연결되어 정,역회전하는 Y축스크류(165)를 설치하고, 상기 Y축스크류(165)에는 Y축플레이트(162)의 저면에 고정된 Y축스크류블록(166)을 결합하여 Y축플레이트(162)를 X축이동자(151)의 축 방향에 대한 직각 방향으로 움직일 수 있도록 구성한다.
상기와 같은 본 발명의 기술이 적용된 고진공검사기용 이송장치(100)의 사용상태를 살펴보면 다음과 같다.
작업자 또는 기계적인 공급수단에 의하여 검사할 기판을 기판출입부(110)로 공급하면, 기판출입부(110)는 기판이송부(150)에 의하여 전자현미경(105) 방향으로 공급하여 검사를 수행한 후 다시 기판출입부(110)로 반송되고, 기판출입부(110) 상의 검사 완료된 기판(104)을 작업 또는 기계적인 공급수단에 의하여 인출함으로써 한 사이클이 완료되고 이러한 사이클을 반복하여 검사를 수행하게 된다.
물론, 상기 기판출입부(110)에 검사할 기판(104)을 공급할 때에는 대기 상태에서 저진공상태로 변환되고, 기판(104)을 검사하는 과정 또는 고진콩챔버(106) 내부에서 이송될 때에는 고진공상태, 검사완료된 기판(104)을 인출할 때에는 저진공상태에서 대기상태로 전환되어 진다.
이러한 일련의 과정을 구체적으로 살펴보면, 기판출입부(110)의 이송챔버(115)가 스윙클램프(127)의 핑거(129)에 의하여 챔버바디(116)의 가장자리 하단이 클램핑되어 상승하게 되고, 챔버바디(116)의 상면 가장자리에 결합된 기밀재(117)가 고진공챔버(106)와 밀착되므로 기판출입홀(111)을 차단하는 형태가 되어 고진공챔버(106) 내부의 고진공상태를 유지할 수 있게 된다.
이러한 상태에서 진공캡(113)이 캡실린더(131)에 의하여 상승하게 되면 이송챔버(115)는 대기 상태에 있게 되면서 이송챔버(115)의 고정안치대(120)와 가동안치대(121)에 기판(104)이 안치되어 진다.
그러면, 캡실린더(131)가 하강하여 진공캡(113)을 닫아 밀봉하고 진공캡(113)과 연결된 진공라인(112)에 의하여 내부가 저진공상태로 전환하게 되는 데, 대기 상태에서는 가동안치대(121)와 연결된 벨오우즈(125)가 수축되어 있어서 기판(104)의 안치를 용이하게 하고, 진공 상태에서는 팽창되어 공급된 기판(104)을 유동하지 않도록 잡아주게 된다.
상기와 같이 기판(104)의 안치가 완료되고 저진공 상태로의 전환이 완료되면, 스윙클램프(127)가 단속하고 있던 챔버바디(116)를 해제함으로써 이송챔버(115)는 자중에 의하여 고진공챔버(106)로 하강하게 되고, 기판출입부(110)의 저진공상태도 해제됨과 동시에 고진공챔버(106)는 검사에 적합한 고진공상태로 신속하게 전환하게 된다.
기판(104)을 안치한 이송챔버(115)가 하강하면 기판이송부(150)에 의하여 X축과 Y축 방향으로 움직이면서 이송챔버(115)를 전자현미경(105) 방향으로 이동시켜 기판(104)을 검사할 수 있도록 하며, 기판(104)의 검사가 완료되면 다시 기판이송부(105)가 X축과 Y축 방향으로 움직이면서 기판출입홈(111) 방향으로 이동하게 된다.
상기 기판(104)을 X축과 Y축 방향으로 움직여 전자현미경(105)과 기판출입홀(111)에 정확하게 위치시키는 과정을 살펴보면, 고진공팸버(106) 내부에 유지되는 베이스플레이트(153)의 상면에 길이방향으로 설치되는 직선가이드(154)에 직선가이드블록(155)으로 결합 된 X축플레이트(156)가 X축모터(158)와 X축스크류(159)로 연결되어 있으므로 X축모터(158)의 정,역회전에 의하여 X축플레이트(156)가 전자현미경(105)과 기판출입홀(111)을 왕복할 수 있게 되는 것이다.
그리고, 상기 X축플레이트(156)의 상부에 설치되는 Y축플레이트(162)는 Y축가이드(160)와 Y축가이드블록(161)으로 결합 되고, Y축모터(164)와 Y축스크류(165)에 의하여 X축플레이트(156) 위에서 베이스플레이트(153)의 축 충심 방향에 대한 직각 방향으로 움직여 미세한 조절을 수행할 수 있게 되는 것이다.
상기와 같은 본 발명은 검사하고자 하는 기판의 공급과 반출의 용이성을 제공하는 것은 물론 대기와 저진공 및 고진공상태로의 전환을 신속하게 할 수 있으면서 고진공검사기의 부피를 줄여 설치공간을 최소화하면서 검사 효율성을 극대화할 수 있는 등의 장점을 가진다.
100; 고진공검사기용 이송장치 101; 고진공검사기
105; 전자현미경 106; 고진공챔버
110; 기판출입부 113; 진공캡
115; 이송챔버 116; 챔버바디
119; 챰버플레이트 120; 고정안치대
121; 가동안치대 125; 벨로즈
127; 스윙클램프 150; 기판이송부
151; X축이동자 152; Y축이동자
153; 베이스플레이트 156; X축플레이트
162; Y축플레이트

Claims (4)

  1. 고진공챔버에 검사할 기판을 출입시킬 수 있도록 형성하는 기판출입홀과, 상기 기판출입홀의 상부에 구비하여 하부가 개방되고 진공라인으로 연결되어 내부를 저진공 상태로 만들 수 있도록 기밀재를 가지는 진공캡과, 상기 진공캡의 하방에 설치하여 검사할 기판을 안치하여 전자현미경으로 이송하고 검사완료된 기판을 전자현미경으로부터 인출하는 이송챔버를 포함하여 검사하고자 하는 기판을 공급하고 검사 완료된 기판을 반출하도록 설치하는 기판출입부와;
    고진공챔버 내부에서 기판출입부와 전자현미경 방향으로 왕복하는 X축이동자와, 상기 X축이동자의 상부에 설치되어 Y축 방향으로 이동하면서 전자현미경과 기판출입부에 대한 정확한 위치를 결정하는 Y축이동자를 포함하여 고진공챔버의 내부에 기판출입부를 통하여 인계받은 기판을 전자현미경 방향으로 이송하여 검사할 수 있도록 하고, 검사 완료된 기판을 기판출입부로 이송하도록 설치하는 기판이송부로 구성하고;
    상기 이송챔버는, 기판출입홀 보다 큰 직경으로 구비되고 진공캡과 함께 저진공상태를 유지하도록 기밀재를 가지는 챔버바디와;
    상기 챔버바디의 상부에 서포터로 유지하는 챔버플레이트와;
    상기 챔버플레이트의 상면 일측에 챔버플레이트와 고정되어 기판을 안치하는 고정안치대와;
    상기 고정안치대 대향 위치에 고정안치대에 대하여 가변하여 기판의 크기에 대응하여 기판을 잡아주는 가동안치대와;
    상기 가동안치대는, 챔버플레이트의 저면 양측에 고정되는 가이드레일과 가이드블록으로 결합하고, 상기 가동안치대의 중앙부와 챔버바디 사이에 설치하여 진공과 대기 상태에 따라 신장과 수축작동하는 벨로즈를 포함하고;
    상기 이송챔버는, 고진공챔버의 상면에 고정되는 다수개의 지지대에 유지되는 스윙클램프와;
    상기 스윙클램프의 로드 끝단에 연결되어 자동으로 하상된 챔버바디를 상승시키는 핑거와;
    상기 스윙클램프의 상면에 연결되는 진공캡플레이트와;
    상기 진공캡플레이트의 중앙위치 저면에 설치하여 진공캡을 상승 또는 하강시키도록 진공캡과 연결되는 캡실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 고진공검사기용 이송장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
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KR20040043741A (ko) * 2002-11-19 2004-05-27 삼성전자주식회사 웨이퍼 검사 장치
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