KR101616464B1 - 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치 및 웨이퍼 로딩위치 조정 방법 - Google Patents

웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치 및 웨이퍼 로딩위치 조정 방법 Download PDF

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Abstract

실시예는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치에 관한 것으로서, 웨이퍼가 로딩되는 웨이퍼 홀이 형성된 연마 캐리어가 구비되며, 웨이퍼의 양면이 상정반과 하정반에 의해 연마되는 웨이퍼 연마부와, 연마 캐리어의 상부에 배치되어 웨이퍼를 이송시키는 이송 암(arm)이 구비되고, 이송 암의 일단에 웨이퍼의 형상에 대응되는 이송 플레이트가 연결되는 웨이퍼 이송부와, 이송 플레이트의 하면에 설치되어 웨이퍼 홀의 위치를 감지하는 웨이퍼 위치 감지부와, 이송 플레이트의 가장자리부에 형성되는 복수 개의 웨이퍼 탈부착 유닛과, 이송 플레이트의 상단면에 설치되어 웨이퍼를 정렬하는 웨이퍼 정렬부와, 웨이퍼 위치 감지부로부터 검출된 웨이퍼 홀의 위치에 대한 데이터가 전송되고, 웨이퍼 탈부착 유닛과 웨이퍼 정렬부에 의해 웨이퍼가 로딩될 위치를 산출하는 제어부를 포함하는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치를 제공한다.

Description

웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치 및 웨이퍼 로딩위치 조정 방법{Apparatus for Loading Wafer of Polishing Wafer Equipment and Method of Calibrating Loading Position of Wafer}
실시예는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치 및 웨이퍼 로딩위치 조정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼가 연마 캐리어의 정위치에 로딩될 수 있도록 웨이퍼의 로딩 위치를 감지하고, 웨이퍼의 위치를 조정하여 정렬할 수 있는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치 및 웨이퍼 로딩위치 조정 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자는 실리콘 웨이퍼에 대하여 증착공정, 사진공정, 식각공정, 이온주입공정 등과 같은 다양한 제조 공정을 수행하여 제조된다.
일례로, 실리콘 웨이퍼는 제조공정 중에 다양한 공정층이 형성되는데, 이러한 공정층은 일부분을 선택적으로 제거하거나 패턴화하고, 추가의 공정층을 기형성된 공정층 표면에 증착시키는 과정이 반복 진행될 수 있다.
이러한 공정층은 절연층, 레이트 산화물층, 전도층, 금속 또는 유리층 등이 될 수 있다.
이에, 특정 공정에서는 웨이퍼에 기형성된 공정층의 최상부 표면이 후속하는 공정층의 증착을 위해서 평탄한 상태인 것이 바람직하다.
따라서, 실리콘 웨이퍼는 후속 공정의 안정적 진행을 위해 기형성된 공정층을 평탄하게 연마하는 연마공정을 거치게 되는데, 여기서 연마 공정은 통상적으로 양면 연마장치를 사용하여 웨이퍼의 양면을 연마하고 있다.
그리고, 웨이퍼의 양면을 평탄하게 연마하기 위해서는 웨이퍼의 로딩위치에 웨이퍼를 제대로 위치시키는 것이 중요하다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 한국공개특허 제10-2005-0066114호에는 웨이퍼의 측면을 가이드하도록 설치된 웨이퍼 정렬링크, 웨이퍼 정렬링크의 끝단에 결합되며 실린더 내에서 상하운동을 하는 피스톤, 피스톤의 하측을 밀도록 피스톤과 실린더 사이에 개재되는 스프링, 피스톤의 상하위치를 감지하도록 실린더의 측면에 설치되는 다수의 위치감지센서로 이루어진 웨이퍼 감지 및 정렬유니트가 웨이퍼의 측면에 복수로 설치되어, 웨이퍼의 정위치 장착 및 정렬여부를 감지하고 웨이퍼를 정렬시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 감지 및 정렬장치와 그 방법이 개시되어 있다.
하지만, 웨이퍼가 웨이퍼 홀에 수평으로 로딩되지 않고 비스듬히 로딩되었을 때, 이를 확인하고 위치를 이동시켜 웨이퍼가 로딩될 정위치에 정확하게 정렬시킬 수 없는 문제점이 있다.
실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로, 웨이퍼 이송 암(arm)에 카메라를 설치함으로써 웨이퍼가 로딩될 위치를 검출하고, 웨이퍼 탈부착 유닛과 웨이퍼 정렬부를 구비함으로써 웨이퍼가 로딩될 위치를 산출하여 웨이퍼가 로딩될 정위치에 로딩될 수 있는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치 및 웨이퍼 로딩위치 조정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 실시예는 웨이퍼가 로딩되는 웨이퍼 홀이 형성된 연마 캐리어가 구비되며, 상기 웨이퍼의 양면이 상정반과 하정반에 의해 연마되는 웨이퍼 연마부; 상기 연마 캐리어의 상부에 배치되어 상기 웨이퍼를 이송시키는 이송 암(arm)이 구비되고, 상기 이송 암의 일단에 상기 웨이퍼의 형상에 대응되는 이송 플레이트가 연결되는 웨이퍼 이송부; 상기 이송 플레이트의 하면에 설치되어 상기 웨이퍼 홀의 위치를 감지하는 웨이퍼 위치 감지부; 상기 이송 플레이트의 가장자리부에 형성되는 복수 개의 웨이퍼 탈부착 유닛; 상기 이송 플레이트의 상단면에 설치되어 상기 웨이퍼를 정렬하는 웨이퍼 정렬부; 및 상기 웨이퍼 위치 감지부로부터 검출된 상기 웨이퍼 홀의 위치에 대한 데이터가 전송되고, 상기 웨이퍼 탈부착 유닛과 상기 웨이퍼 정렬부에 의해 상기 웨이퍼가 로딩될 위치를 산출하는 제어부를 포함하는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치를 제공한다.
실시예에서, 상기 웨이퍼 위치 감지부는 카메라로 구비되어 상기 웨이퍼 홀의 위치를 감지하여 상기 웨이퍼 홀의 위치좌표 데이터를 상기 제어부로 전송할 수 있다.
또한, 상기 웨이퍼 탈부착 유닛은 진공을 공급하는 진공 펌프; 상기 진공 펌프와 연결되는 진공 배관; 및 상기 진공 배관의 하단에 설치되어 상기 웨이퍼의 상면을 탈부착하는 진공 척을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 진공 배관은 상기 진공 척의 상단에 배치되어 상기 이송 플레이트의 가장자리부에 형성되는 관통홀을 따라 이동하는 제1 배관과, 상기 제1 배관의 상단과 상기 진공 펌프의 사이를 연결하는 제2 배관으로 구성될 수 있다.
아울러, 상기 웨이퍼 탈부착 유닛은 상기 진공 펌프와 상기 제2 배관 사이에 압력센서를 더 포함하고, 상기 압력센서는 상기 웨이퍼가 상기 진공 척에 부착되었을 때의 진공 압력을 측정할 수 있다.
한편, 상기 제1 배관 상부에는 플랜지가 형성될 수 있고, 상기 이송 플레이트의 상단면과 상기 플랜지 사이에는 상기 제1 배관의 상부를 감싸는 탄성부재가 구비될수 있으며, 상기 탄성부재는 스프링으로 구비될 수 있다.
또한, 상기 웨이퍼 정렬부는 상기 이송 플레이트의 상단면에 구비되어 빛을 일방향으로 송출하는 발광부와 상기 빛을 수광하는 수광부; 및 상기 발광부와 수광부의 사이에 구비되고, 상기 플랜지의 상단면과 연결되는 리니어 스케일을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 웨이퍼 탈부착 유닛과 웨이퍼 정렬부는 각각 2n개로 구비되어 서로 대응되어 배치될 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 실시예에서는 (a) 연마 캐리어에 형성된 웨이퍼 홀의 위치를 감지하는 단계; (b) 상기 웨이퍼 홀에 웨이퍼를 로딩시키는 제1 로딩 단계; (c) 상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼 홀의 정위치에 로딩되었는지 확인하는 단계; (d) 상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼 홀의 정위치에 로딩되도록 상기 웨이퍼의 이동거리를 산출하는 단계; 및 (e) 상기 이동거리만큼 상기 웨이퍼의 위치를 조정하고 상기 웨이퍼를 정렬하여 상기 웨이퍼 홀의 정위치에 상기 웨이퍼를 로딩하는 제2 로딩 단계를 포함하는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치를 이용한 웨이퍼 로딩위치 조정 방법을 제공한다.
실시예에서, 상기 (a)단계에서는, 상기 연마 캐리어의 상부에 배치되어 상기 웨이퍼를 이송시키는 이송 암(arm)이 구비되고, 상기 이송 암의 일단에 상기 웨이퍼의 형상에 대응되는 이송 플레이트가 연결되는 웨이퍼 이송부에 웨이퍼 위치 감지부가 구비될 수 있다.
그리고, 상기 (a)단계에서는, 상기 웨이퍼 위치 감지부는 카메라로 구비되어 상기 이송 플레이트의 하면에 설치되고, 상기 연마 캐리어의 영상을 촬영하여 상기 웨이퍼 홀의 위치를 감지할 수 있다.
또한, 상기 (b)단계에서는, 진공을 공급하는 진공 펌프; 상기 진공 펌프와 연결되는 진공 배관; 및 상기 진공 배관의 하단에 설치되어 상기 웨이퍼의 상면을 탈부착하는 진공 척을 포함하고, 상기 이송 플레이트의 가장자리부에 형성되는 복수 개의 상기 웨이퍼 탈부착 유닛에 의해 상기 웨이퍼의 상면이 부착되어 이송될 수 있다.
한편, 상기 (c)단계에서는, 2n개로 구비되는 상기 진공 척의 진공 압력을 측정하여 각각의 진공 압력의 크기가 기준값 이하이면 진공 압력을 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 (d)단계에서는, 상기 이송 플레이트의 상단면에 구비되어 빛을 일방향으로 송출하는 발광부와 상기 빛을 수광하는 수광부; 및 상기 발광부와 수광부의 사이에 구비되고, 상기 플랜지의 상단면과 연결되는 리니어 스케일을 포함하는 웨이퍼 정렬부에 의해 상기 웨이퍼의 위치를 조정하고, 상기 웨이퍼를 정렬할 수 있다.
아울러, 상기 (d)단계에서는, 제어부에 상기 웨이퍼 위치 감지부로부터 검출된 상기 웨이퍼 홀의 위치에 대한 데이터가 전송되고, 상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼 홀의 정위치에 로딩되도록 상기 웨이퍼가 이동될 거리를 산출할 수 있다.
그리고, 상기 (d)단계에서, 상기 웨이퍼가 이동될 거리는 2n개로 구비되는 상기 웨이퍼 정렬부에서 측정된 스케일의 값이 각각 동일하지 않을 경우, 상기 웨이퍼의 이동거리가 산출될 수 있으며, 상기 (d)단계에서는 상기 웨이퍼 홀의 지름(Lc), 상기 웨이퍼의 지름(Lw), 상기 진공 척 간의 거리(Lb), 상기 웨이퍼의 하면이 지면과 이루는 각도(θ = cos-1((L2-L1)/Lb)), 상기 리니어 스케일을 통해 계산된 높이(Lh = Lw/sinθ) 및 L = (Lw2-L12)(1/2) = Lw/cosθ로부터 도출된 상기 웨이퍼의 이동거리 X = Lc-L로 산출될 수 있다.
상술한 바와 같은 실시예에 의하면, 웨이퍼 이송 암(arm)에 설치되는 카메라에 의해 웨이퍼가 로딩될 위치가 감지되고, 웨이퍼 탈부탁 유닛과 웨이퍼 정렬부에 의해 웨이퍼가 로딩될 정위치를 산출하고 웨이퍼를 정렬하여 정위치에 로딩할 수 있으므로 웨이퍼의 상하면이 안정적으로 고르게 연마될 수 있는 효과가 있다.
또한, 웨이퍼가 정위치에 로딩되어 웨이퍼의 상하면이 고르게 연마되므로 웨이퍼 제작시 불량률을 현저히 낮추고, 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 실시예에 따른 웨이퍼 연마장비를 나타내는 평면도이다.
도 2는 실시예에 따른 웨이퍼 연마장비를 나타내는 단면도이다.
도 3은 실시예에 따른 웨이퍼 연마부를 나타내는 단면도이다.
도 4는 실시예에 따른 웨이퍼 이송부를 나타내는 단면도이다.
도 5는 실시예에 따른 이송 플레이트에 설치되는 카메라의 위치를 도시한 도면이다.
도 6a와 도 6b는 실시예에 따른 웨이퍼 로딩장치에 의해 웨이퍼의 로딩 위치가 조정되어 웨이퍼가 웨이퍼 홀의 정위치에 로딩되는 과정을 나타내는 개념도이다.
도 7은 실시예에 따라 진공 척이 설치된 이송 플레이트의 저면을 나타내는 도면이다.
도 8은 실시예에 따른 웨이퍼 로딩위치 조정 방법을 도시한 순서도이다.
도 9는 실시예의 웨이퍼 로딩장치에 의해 웨이퍼의 이동거리를 계산하는 과정을 나타내는 개념도이다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 실시예에 따른 웨이퍼 연마장비를 나타내는 평면도이고, 도 2는 실시예에 따른 웨이퍼 연마장비를 나타내는 단면도이며, 도 3은 실시예에 따른 웨이퍼 연마부를 나타내는 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 웨이퍼 연마장비는 웨이퍼 연마부(100), 웨이퍼 이송부(200), 웨이퍼 위치 감지부(300), 웨이퍼 탈부착 유닛(400), 웨이퍼 정렬부(500) 및 제어부를 포함하여 이루어진다.
그리고, 웨이퍼 연마부(100)에 로딩될 웨이퍼를 보관하거나 연마된 웨이퍼를 웨이퍼 연마부(100)로부터 이동시켜 보관할 수 있는 로딩 스테이지(240)와 언로딩 스테이지(250)가 더 포함될 수 있다.
본 실시예에서, 웨이퍼 연마부(100)는 웨이퍼(W)가 로딩되는 웨이퍼 홀(131)이 형성된 연마 캐리어(130)가 구비되며, 연마 캐리어(130)의 상부와 하부에 각각 배치되어 웨이퍼(W)의 양면을 각각 연마하는 상정반(110)과 하정반(120)을 포함한다.
그리고, 연마 캐리어(130)의 상부와 하부에 상정반(110)과 하정반(120)이 배치되었을 때 상정반(110)이 연마 캐리어(130)에 로딩된 웨이퍼(W)에 밀착될 수 있도록 상정반(110)을 가압해주는 가압 실린더(140)가 더 포함될 수 있다.
여기서, 연마 캐리어(130)는 원판 형상으로 이루어지고, 복수 개의 웨이퍼(W)가 로딩되기 위해 웨이퍼(W)의 형상과 크기에 대응되는 웨이퍼 홀(131)이 연마 캐리어(130)의 가장자리부를 따라 일정 간격을 두고 형성된다. 또한, 상정반(110)의 하면에는 상정반 패드(111)각 부착되고, 하정반(120)의 상면에는 하정반 패드(121)이 부착되는데, 웨이퍼 홀(131)에 웨이퍼(W)가 로딩된 상태에서 상정반 패드(111)과 하정반 패드(121)가 웨이퍼(W)의 양면이 밀착된다.
그리고, 연마 캐리어(130)에 로딩된 웨이퍼(W)의 양면은 연마 캐리어(130)의 상부와 하부에 배치되는 상정반(110)과 하정반(120)에 의해 연마된다.
이때, 상정반 패드(111)과 하정반 패드(121)와 밀착된 웨이퍼(W)는 상대 운동에 의한 마찰력과 연마입자와 각종 첨가물을 혼합한 슬러리(Slurry)에 의하여 기계적·화학적 연마가 이루어진다.
한편, 연마시키기 위한 웨이퍼를 보관하는 로딩 스테이지(240) 및 연마된 웨이퍼를 이동시켜 보관하는 언로딩 스테이지(250)와 웨이퍼 연마부(100) 간에 웨이퍼를 이송시키는 웨이퍼 이송부(200)가 구비된다.
실시예에서 웨이퍼 이송부(200)는 연마 캐리어(130)의 상부에 배치되어 웨이퍼를 이송시키는 이송 암(210)이 구비되고, 이송 암(210)의 일단에 웨이퍼의 형상에 대응되도록 형성되는 이송 플레이트(220)가 연결되어 설치된다.
그리고, 웨이퍼 이송부(200)에 구동전력을 공급해 주는 구동부(230)가 구비된다.
한편, 이송 암(210)은 다수 개의 이송 암(210)이 길이방향으로 서로 연결될 수 있는데, 실시예에서는 3개의 이송 암(210)이 설치된다. 여기서, 이송 암(210)은 구동부와 연결되어 다양한 각도로 회전할 수 있고, 좁은 공간에서도 웨이퍼 연마부(100)에 웨이퍼(W)를 이송시키는 거리에 구애받지 않고, 웨이퍼(W)를 이송시킬 수 있다.
그리고, 이송 플레이트(220)에는 웨이퍼 위치 감지부(300), 웨이퍼 탈부착 유닛(400), 웨이퍼 정렬부(500)가 설치된다.
도 4는 실시예에 따른 웨이퍼 이송부를 나타내는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 웨이퍼 위치 감지부(300)는 이송 플레이트(220)의 하면에 설치되는데, 실시예에서는 카메라로 구비될 수 있다. 그리고, 이송 암(210)이 연마 캐리어(130)의 상부로 이동하면 카메라는 연마 캐리어(130)에 형성된 웨이퍼 홀(131)의 위치를 감지하여 웨이퍼가 로딩될 웨이퍼 홀의 위치에 대한 좌표 데이터를 후술할 제어부로 전송하게 된다.
도 5는 실시예에 따른 이송 플레이트에 설치되는 카메라의 위치를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 카메라는 이송 플레이트(220)의 하단면 중앙에 설치되어 복수 개로 구비되는 웨이퍼 홀(131)의 위치를 감지할 수도 있지만, 카메라는 이송 플레이트(220)의 하단면 외주부나 에지부에 복수 개가 설치되어 웨이퍼 홀(131)의 위치를 감지하는 등 다양한 위치에 설치되어 웨이퍼 홀(131)의 위치를 감지할 수 있다.
그리고, 이송 암(210)은 로딩 스테이지에 보관되어 있는 웨이퍼를 연마 캐리어로 이송한다.
여기서, 이송 플레이트(220)에는 웨이퍼를 탈부착할 수 있는 웨이퍼 탈부착 유닛(400)이 설치된다. 또한, 웨이퍼 탈부착 유닛(400)은 웨이퍼의 가장자리부를 탈부착할 수 있도록 이송 플레이트(220)의 가장자리부에 복수 개가 설치될 수 있다.
그리고, 웨이퍼 탈부착 유닛(400)은 진공을 공급하는 진공 펌프(410)와, 진공 펌프(410)와 연결되는 진공 배관(420)과, 진공 배관(420)의 하단에 설치되어 웨이퍼의 상면을 탈부착하는 진공 척(430)을 포함한다.
아울러, 진공 배관(420)은 진공 척(430)의 상단에 배치되는 제1 배관(421)과, 제1 배관(421)의 상단과 진공 펌프(410)의 사이를 연결하는 제2 배관(422)으로 구성될 수 있다. 여기서, 제1 배관(421)은 이송 플레이트(220)의 가장자리부를 따라 설치되는데, 제1 배관(421)의 직경에 대응되도록 이송 플레이트(220)의 가장자리부에 형성되는 관통홀(221)을 관통하여 설치되며, 관통홀(221)을 따라 상하로 이동할 수 있다.
또한, 이송 플레이트(220)를 관통하여 이송 플레이트(220)의 상부로 돌출된 제1 배관(421) 상부에는 플랜지(423)가 형성된다. 그리고, 이송 플레이트(220)의 상단면과 플랜지(423) 사이에는 제1 배관(421)의 상부를 감싸도록 탄성부재가 구비될 수 있는데, 실시예에서, 탄성부재는 스프링(424)으로 구비될 수 있다.
아울러, 웨이퍼 탈부착 유닛(400)은 진공 펌프(410)와 제2 배관(422) 사이에 압력센서(440)를 더 포함할 수 있고, 압력센서(440)는 웨이퍼가 진공 척(430)에 부착되었을 때의 진공 압력을 측정하게 된다.
한편, 이송 플레이트(220)의 상단면에는 웨이퍼가 웨이퍼 홀의 정위치에 로딩될 수 있도록 웨이퍼를 정렬하는 웨이퍼 정렬부(500)가 설치될 수 있다.
그리고, 웨이퍼 정렬부(500)는 이송 플레이트(220)의 상단면에 구비되어 빛을 일방향으로 송출하는 발광부(510), 빛을 수광하는 수광부(520), 발광부(510)와 수광부(520)의 사이에 구비되고, 플랜지(423)의 상단면과 연결되는 리니어 스케일(530)을 포함한다.
도 6a와 도 6b는 실시예에 따른 웨이퍼 로딩장치에 의해 웨이퍼의 로딩 위치가 조정되어 웨이퍼가 웨이퍼 홀의 정위치에 로딩되는 과정을 나타내는 개념도이다.
도 6a와 도 6b를 참조하면, 웨이퍼(W)를 웨이퍼 홀(131)에 로딩시킬 때, 진공 척(430)에 웨이퍼(W)가 부착되는데 이때 압력 센서(440)에서 진공 척(430)에 걸린 진공 압력을 측정한다.
또한, 발광부(510)와 수광부(520)의 사이에 설치되는 리니어 스케일(530)의 스케일 값을 각각 측정한다.
한편, 실시예에는 웨이퍼 위치 감지부(300)로부터 검출된 웨이퍼 홀(131)의 위치에 대한 데이터가 전송되고, 웨이퍼 탈부착 유닛과 웨이퍼 정렬부(500)에 의해 웨이퍼(W)가 로딩될 위치를 산출하는 제어부(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
아울러, 제어부(도시되지 않음)에 웨이퍼 홀(131)의 위치에 대한 데이터가 전송되어 웨이퍼(W)를 웨이퍼 홀(131)로 이송시킨다. 그리고, 웨이퍼 탈부착 유닛에서 측정된 진공 압력이 기준값 이하로 측정이 되면 제어부에 의해 진공 압력을 증가시킨다. 또한, 웨이퍼 정렬부(500)에서 측정된 스케일 값이 제어부에 전달되어 복수 개의 리니어 스케일 값이 각각 다르게 측정되면 각각의 스케일 값이 동일한 값이 되도록 웨이퍼(W)를 정렬하여 웨이퍼(W)가 로딩될 위치를 산출하게 된다.
도 7은 실시예에 따라 진공 척이 설치된 이송 플레이트의 저면을 나타내는 도면이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)가 로딩될 위치를 산출하기 위해서는 2n의 웨이퍼 탈부착 유닛과 웨이퍼 정렬부가 필요하다.
따라서, 실시예에서 웨이퍼 탈부착 유닛과 웨이퍼 정렬부는 도 7에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 위치 감지부(300)를 중심으로 각각 2n개로 구비되어 서로 대응되어 이송 플레이트(220)의 가장자리부에 배치될 수 있다.
상술한 바와 같은 실시예에 의하면, 웨이퍼 이송 암(arm)에 설치되는 카메라에 의해 웨이퍼가 로딩될 위치가 감지되고, 웨이퍼 탈부착 유닛과 웨이퍼 정렬부에 의해 웨이퍼가 로딩될 정위치를 산출하고 웨이퍼를 정렬하여 정위치에 로딩할 수 있으므로 웨이퍼의 상하면이 안정적으로 고르게 연마될 수 있는 효과가 있다.
아울러, 실시예에 따른 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치를 이용하여 웨이퍼의 로딩위치를 조정하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
본 실시예에 따른 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치를 이용한 웨이퍼 로딩위치 조정 방법은 (a) 연마 캐리어에 형성된 웨이퍼 홀의 위치를 감지하는 단계(10)와, (b) 상기 웨이퍼 홀에 웨이퍼를 로딩시키는 제1 로딩 단계(20)와, (c) 상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼 홀의 정위치에 로딩되었는지 확인하는 단계(30)와, (d) 상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼 홀의 정위치에 로딩되도록 상기 웨이퍼의 이동거리를 산출하는 단계(40)와, (e) 상기 이동거리 만큼 상기 웨이퍼의 위치를 조정하고 상기 웨이퍼를 정렬하여 상기 웨이퍼 홀의 정위치에 상기 웨이퍼를 로딩하는 제2 로딩 단계(50)를 포함한다.
도 8은 실시예에 따른 웨이퍼 로딩위치 조정 방법을 도시한 순서도이다.
도 8을 참조하면, 연마 캐리어에 형성된 웨이퍼 홀의 위치를 감지하는 단계(10)에서는 웨이퍼 홀의 위치를 감지하는 웨이퍼 위치 감지부가 구비된다. 여기서, 웨이퍼 위치 감지부는 연마 캐리어의 상부에 배치되어 웨이퍼를 이송시키는 이송 암(arm)의 일단에 연결되는 이송 플레이트에 설치될 수 있다.
그리고, 이송 플레이트는 웨이퍼의 형상에 대응되도록 형성되는데, 이송 플레이트가 연마 캐리어의 상부에 위치되었을 때, 웨이퍼 홀을 검출할 수 있도록 웨이퍼 위치 감지부는 이송 플레이트의 하단면 중앙에 설치될 수 있다.
또한, 연마 캐리어에 형성된 웨이퍼 홀의 위치를 감지하는 단계(10)에서 웨이퍼 위치 감지부는 카메라로 구비되어 연마 캐리어의 영상을 촬영하여 웨이퍼 홀의 위치를 감지할 수 있다.
그리고, 웨이퍼 홀에 웨이퍼를 로딩시키는 제1 로딩 단계(20)에서는 웨이퍼 탈부착 유닛에 의해 웨이퍼가 부착되어 웨이퍼 홀로 이송된다. 여기서, 웨이퍼 탈부착 유닛은 이송 플레이트의 가장자리부에 복수 개로 형성되어 웨이퍼의 상면을 부착하여 웨이퍼 홀로 웨이퍼를 이송할 수 있다.
웨이퍼 홀에 웨이퍼가 이송되면, 웨이퍼가 웨이퍼 홀의 정위치에 로딩되었는지 확인하는 단계(30)에서는 웨이퍼 탈부착 유닛에 웨이퍼가 기준값에 의한 진공 압력으로 부착되었는지 확인을 한다.
여기서, 웨이퍼 탈부착 유닛은 진공을 공급하는 진공 펌프, 진공 펌프와 연결되는 진공 배관, 진공 배관의 하단에 설치되어 웨이퍼의 상면을 탈부착하는 진공 척을 포함한다. 여기서, 진공 배관은 진공 척의 상단에 배치되는 제1 배관과, 제1 배관의 상단과 진공 펌프 사이를 연결하는 제2 배관으로 구성될 수 있다. 그리고, 제1 배관은 이송 플레이트의 가장자리부를 따라 설치되는데, 제1 배관의 직경에 대응되도록 이송 플레이트의 가장자리부에 형성되는 관통홀을 관통하여 설치되며, 관통홀을 따라 상하로 이동할 수 있다.
또한, 이송 플레이트를 관통하여 이송 플레이트의 상부로 돌출된 제1 배관 상부에는 플랜지가 형성된다. 그리고, 이송 플레이트의 상단면과 플랜지 사이에는 제1 배관의 상부를 감싸도록 탄성부재가 구비될 수 있는데, 실시예에서, 탄성부재는 스프링으로 구비될 수 있다.
아울러, 웨이퍼 탈부착 유닛은 진공 펌프와 제2 배관 사이에 압력센서를 더 포함할 수 있고, 압력센서는 웨이퍼가 진공 척에 부착되었을 때의 진공 압력을 측정하게 된다. 그리고, 2n개로 구비되는 진공 척의 진공 압력을 측정하여 각각의 진공 압력의 크기가 기준값 이하이면 진공 압력을 증가시킨다.
그 다음으로, 웨이퍼가 웨이퍼 홀의 정위치에 로딩되도록 웨이퍼의 이동거리를 산출하는 단계(40)에서는 이송 플레이트의 상단면에 빛을 일방향으로 송출하는 발광부와 빛을 수광하는 수광부가 설치되고, 발광부와 수광부의 사이에 리니어 스케일이 구비되는 웨이퍼 정렬부에 의해 웨이퍼의 이동거리를 산출할 수 있다.
다시 말해서, 리니어 스케일은 제1 배관의 플랜지 상단면과 연결되는데, 웨이퍼가 로딩되었을 때 각각의 리니어 스케일의 값을 측정한다.
아울러, 웨이퍼가 웨이퍼 홀의 정위치에 로딩되도록 웨이퍼의 이동거리를 산출하는 단계(40)에서는 제어부에 웨이퍼 위치 감지부로부터 검출된 웨이퍼 홀의 위치에 대한 데이터가 전송되고, 웨이퍼 탈부착 유닛으로부터 측정된 진공 압력값이 전달되며, 웨이퍼 정렬부로부터 측정된 각각의 리니어 스케일의 값이 전송된다.
보다 상세히 설명하면, 웨이퍼 위치 감지부는 실시예에서 카메라로 구비되는데, 카메라로 웨이퍼 캐리어에 형성된 웨이퍼 홀의 위치를 감지하여 웨이퍼가 로딩될 웨이퍼 홀의 위치에 대한 좌표 데이터를 제어부로 전송하고, 웨이퍼 이송부가 웨이퍼를 웨이퍼 홀로 이송하게 된다.
그리고, 제어부는 웨이퍼 탈부착 유닛의 각각의 진공 척에서의 진공 압력을 측정하여 진공 압력의 기준값과 비교하여 웨이퍼가 웨이퍼 홀에 로딩되었는지 여부를 확인하게 된다. 진공 압력이 기준값보다 작게 측정되면 웨이퍼가 웨이퍼 홀에 제대로 로딩되지 않을 것으로 판단하여 진공 척의 진공 압력을 증가시킨다.
아울러, 제어부에서는 웨이퍼가 웨이퍼 홀의 정위치에 로딩되도록 웨이퍼가 이동될 거리를 산출하는데, 웨이퍼 정렬부로부터 측정된 복수 개의 리니어 스케일의 값이 각각 다르면 웨이퍼가 웨이퍼 홀에 수평으로 로딩되지 않은 것으로 판단한다. 따라서, 각각 리니어 스케일의 값이 동일하게 측정될 때까지 이송 암을 이동시켜 웨이퍼를 웨이퍼 홀의 정위치에 로딩시킨다.
또한, 웨이퍼가 상기 웨이퍼 홀의 정위치에 로딩되도록 상기 웨이퍼의 이동거리를 산출하는 단계(40)에서는 웨이퍼가 웨이퍼 홀의 정위치에 로딩시키기 위한 이동거리를 산출하는 수식이 웨이퍼 홀의 지름, 웨이퍼의 지름, 진공 척 간의 거리 등으로부터 도출될 수 있다.
도 9는 실시예의 웨이퍼 로딩장치에 의해 웨이퍼의 이동거리를 계산하는 과정을 나타내는 개념도이다.
도 9를 참조하면, 웨이퍼가 상기 웨이퍼 홀의 정위치에 로딩되도록 상기 웨이퍼의 이동거리를 산출하는 단계(40)에서 이동거리를 산출하는 관계식은 다음과 같다.
웨이퍼의 이동거리 X = Lc-L로 산출되는데, 웨이퍼 홀의 지름(Lc), 웨이퍼의 지름(Lw), 진공 척 간의 거리(Lb), 웨이퍼의 하면이 지면과 이루는 각도(θ = cos-1((L2-L1)/Lb)), 리니어 스케일을 통해 계산된 높이(Lh = Lw/sinθ) 및 L = (Lw2-L12)(1/2) = Lw/cosθ로부터 도출될 수 있다.
상술한 바와 같은 이동거리를 산출하기 위해서 웨이퍼 탈부착 유닛과 웨이퍼 정렬부는 각각 2n개 구비되어 서로 대응되도록 이송 플레이트의 가장자리부에 배치될 수 있다.
그리고, 제2 로딩 단계(50)에서 이동거리 만큼 웨이퍼의 위치를 조정하고 웨이퍼를 정렬하여 웨이퍼 홀의 정위치에 웨이퍼를 로딩할 수 있게 된다. 따라서, 웨이퍼가 정위치에 로딩되어 웨이퍼의 상하면이 고르게 연마되므로 웨이퍼 제작시 불량률을 현저히 낮추고, 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.
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.
100 : 웨이퍼 연마부 110 : 상정반
120 : 하정반 130 : 연마 캐리어
131 : 웨이퍼 홀 140 : 가압 실리더
200 : 웨이퍼 이송부 210 : 이송 암(arm)
220 : 이송 플레이트 230 : 구동부
300 : 카메라 400 : 웨이퍼 탈부착 유닛
410 : 진공 펌프 420 : 진공 배관
421 : 제1 배관 422 : 제2 배관
423 : 플랜지 424 : 스프링
430 : 진공 척 440 : 압력센서
500 : 웨이퍼 정렬부 510 : 발광부
520 : 수광부 530 : 리니어 스케일
W : 웨이퍼

Claims (19)

  1. 웨이퍼가 로딩되는 웨이퍼 홀이 형성된 연마 캐리어가 구비되며, 상기 웨이퍼의 양면이 상정반과 하정반에 의해 연마되는 웨이퍼 연마부;
    상기 연마 캐리어의 상부에 배치되어 상기 웨이퍼를 이송시키는 이송 암(arm)이 구비되고, 상기 이송 암의 일단에 상기 웨이퍼의 형상에 대응되는 이송 플레이트가 연결되는 웨이퍼 이송부;
    상기 이송 플레이트의 하면에 설치되어 상기 웨이퍼 홀의 위치를 감지하는 웨이퍼 위치 감지부;
    상기 이송 플레이트의 가장자리부에 형성되는 복수 개의 웨이퍼 탈부착 유닛;
    상기 이송 플레이트의 상단면에 설치되어 상기 웨이퍼를 정렬하는 웨이퍼 정렬부; 및
    상기 웨이퍼 위치 감지부로부터 검출된 상기 웨이퍼 홀의 위치에 대한 데이터가 전송되고, 상기 웨이퍼 탈부착 유닛과 상기 웨이퍼 정렬부에 의해 상기 웨이퍼가 로딩될 위치를 산출하는 제어부를 포함하고,
    상기 웨이퍼 탈부착 유닛은,
    진공을 공급하는 진공 펌프;
    상기 진공 펌프와 연결되는 진공 배관; 및
    상기 진공 배관의 하단에 설치되어 상기 웨이퍼의 상면을 탈부착하는 진공 척을 포함하고,
    상기 진공 배관은,
    상기 진공 척의 상단에 배치되어 상기 이송 플레이트의 가장자리부에 형성되는 관통홀을 따라 이동하는 제1 배관과,
    상기 제1 배관의 상단과 상기 진공 펌프의 사이를 연결하는 제2 배관으로 구성되고,
    상기 제1 배관 상부에는 플랜지가 형성되며,
    상기 웨이퍼 정렬부는,
    상기 이송 플레이트의 상단면에 구비되어 빛을 일방향으로 송출하는 발광부와 상기 빛을 수광하는 수광부; 및
    상기 발광부와 수광부의 사이에 구비되고, 상기 플랜지의 상단면과 연결되는 리니어 스케일을 포함하는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 위치 감지부는 카메라로 구비되어 상기 웨이퍼 홀의 위치를 감지하여 상기 웨이퍼 홀의 위치좌표 데이터를 상기 제어부로 전송하는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 탈부착 유닛은 상기 진공 펌프와 상기 제2 배관 사이에 압력센서를 더 포함하고, 상기 압력센서는 상기 웨이퍼가 상기 진공 척에 부착되었을 때의 진공 압력을 측정하는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치.
  6. 삭제
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 이송 플레이트의 상단면과 상기 플랜지 사이에는 상기 제1 배관의 상부를 감싸는 탄성부재가 구비되는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 탄성부재는 스프링으로 구비되는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치.
  9. 삭제
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 탈부착 유닛과 웨이퍼 정렬부는 각각 2n개로 구비되어 서로 대응되어 배치되는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치.
  11. (a) 연마 캐리어에 형성된 웨이퍼 홀의 위치를 감지하는 단계;
    (b) 상기 웨이퍼 홀에 웨이퍼를 로딩시키는 제1 로딩 단계;
    (c) 상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼 홀의 정위치에 로딩되었는지 확인하는 단계;
    (d) 상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼 홀의 정위치에 로딩되도록 상기 웨이퍼의 이동거리를 산출하는 단계; 및
    (e) 상기 이동거리만큼 상기 웨이퍼의 위치를 조정하고 상기 웨이퍼를 정렬하여 상기 웨이퍼 홀의 정위치에 상기 웨이퍼를 로딩하는 제2 로딩 단계를 포함하고,
    상기 (a)단계에서는,
    상기 연마 캐리어의 상부에 배치되어 상기 웨이퍼를 이송시키는 이송 암(arm)이 구비되고, 상기 이송 암의 일단에 상기 웨이퍼의 형상에 대응되는 이송 플레이트가 연결되는 웨이퍼 이송부에 웨이퍼 위치 감지부가 구비되며,
    상기 (d)단계에서는,
    상기 이송 플레이트의 상단면에 구비되어 빛을 일방향으로 송출하는 발광부와 상기 빛을 수광하는 수광부; 및
    상기 발광부와 수광부의 사이에 구비되는 리니어 스케일을 포함하는 웨이퍼 정렬부에 의해 상기 웨이퍼의 위치를 조정하고, 상기 웨이퍼를 정렬하는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치를 이용한 웨이퍼 로딩위치 조정 방법.
  12. 삭제
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 (a)단계에서는,
    상기 웨이퍼 위치 감지부는 카메라로 구비되어 상기 이송 플레이트의 하면에 설치되고, 상기 연마 캐리어의 영상을 촬영하여 상기 웨이퍼 홀의 위치를 감지하는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치를 이용한 웨이퍼 로딩위치 조정 방법.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 (b)단계에서는,
    진공을 공급하는 진공 펌프;
    상기 진공 펌프와 연결되는 진공 배관; 및
    상기 진공 배관의 하단에 설치되어 상기 웨이퍼의 상면을 탈부착하는 진공 척을 포함하고, 상기 이송 플레이트의 가장자리부에 형성되는 복수 개의 웨이퍼 탈부착 유닛에 의해 상기 웨이퍼의 상면이 부착되어 이송되는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치를 이용한 웨이퍼 로딩위치 조정 방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 (c)단계에서는,
    2n개로 구비되는 상기 진공 척의 진공 압력을 측정하여 각각의 진공 압력의 크기가 기준값 이하이면 진공 압력을 증가시키는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치를 이용한 웨이퍼 로딩위치 조정 방법.
  16. 삭제
  17. 제11 항에 있어서,
    상기 (d)단계에서는,
    제어부에 상기 웨이퍼 위치 감지부로부터 검출된 상기 웨이퍼 홀의 위치에 대한 데이터가 전송되고, 상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼 홀의 정위치에 로딩되도록 상기 웨이퍼가 이동될 거리를 산출하는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치를 이용한 웨이퍼 로딩위치 조정 방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 (d)단계에서,
    상기 웨이퍼가 이동될 거리는 2n개로 구비되는 상기 웨이퍼 정렬부에서 측정된 스케일의 값이 각각 동일하지 않을 경우, 상기 웨이퍼의 이동거리가 산출되는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치를 이용한 웨이퍼 로딩위치 조정 방법.
  19. 제14 항 또는 제15 항에 있어서,
    상기 (d)단계에서,
    상기 웨이퍼 홀의 지름(Lc), 상기 웨이퍼의 지름(Lw), 상기 이송 플레이트의 지름선 상에 배치되는 상기 진공 척 간의 거리(Lb), 상기 웨이퍼의 하면이 지면과 이루는 각도(θ = cos-1((L2-L1)/Lb)), 상기 리니어 스케일을 통해 계산된 높이(Lh = Lw/sinθ) 및 L = (Lw2-L12)(1/2) = Lw/cosθ로부터 도출된 상기 웨이퍼의 이동거리 X = Lc-L로 산출되는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치를 이용한 웨이퍼 로딩위치 조정 방법.
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