KR101664784B1 - 다양한 처리 공정이 가능한 웨이퍼 처리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼 처리 시스템에 관한 것으로, 웨이퍼를 보유한 상태로 정해진 제1경로와 제2경로 중 어느 하나 이상을 따라 이동하는 웨이퍼 캐리어와; 상기 제1경로상에 배치된 제1처리정반과; 상기 제2경로상에 배치된 제2처리정반을; 포함하여 구성되어, 상기 웨이퍼 캐리어에 의하여 운반된 상기 웨이퍼에 대하여 상기 제1처리정반과 상기 제2처리정반 중 어느 하나 이상에서 처리 공정이 행해짐으로써, 연속적으로 웨이퍼 캐리어를 처리 정반으로 공급하여 단위 시간 당 높은 효율로 처리 공정을 행할 수 있는 웨이퍼 처리 시스템을 제공한다.

Description

다양한 처리 공정이 가능한 웨이퍼 처리 시스템 {WAFER TREATMENT SYSTEM CAPABLE OF DIVERSE PROCESSES}
본 발명은 웨이퍼 처리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나의 배치 구조를 가지면서 필요에 따라 다양한 처리 공정을 행할 수 있으면서도, 생산 라인에서 차지하는 공간을 최소화하여 공간효율성을 극대화한 웨이퍼 처리 시스템에 관한 것이다.
반도체 소자는 미세한 회로선이 고밀도로 집적되어 제조됨에 따라, 이에 상응하는 정밀 연마가 웨이퍼 표면에 행해진다. 웨이퍼의 연마를 보다 정밀하게 행하기 위해서는 기계적인 연마 뿐만 아니라 화학적 연마가 병행되는 화학 기계적 연마 공정(CMP공정)이 행해진다.
최근에는 하나의 웨이퍼에 대하여 다양한의 연마 공정을 행하여 정교한 연마층의 두께 제어를 행하고 있다. 다양한의 연마 공정을 행하기 위하여, 웨이퍼가 다수의 처리 정반을 거치면서 이동하는 형태의 웨이퍼 처리 시스템이 제안되고 있다.
대한민국 공개특허공보 제2011-13384호에 따르면, 웨이퍼 캐리어가 웨이퍼를 탑재한 상태로 원형으로 형성된 가이드 레일을 따라 이동하면서, 가이드 레일을 따라 배치된 다수의 처리 정반에서 다양한의 연마 공정이 행해지는 구성이 개시되어 있다. 그러나, 하나의 가이드 레일을 따라 순차적으로 웨이퍼 캐리어가 이동하면서 다양한의 연마 공정을 행하므로, 하나의 배치 구조에서 행할 수 있는 다양한의 연마 공정은 1가지에 국한되거나, 일부 처리 정반을 누락하는 형식의 다양한 연마 공정으로 국한되는 문제가 있었다.
또한, 대한민국 공개특허공보 제2011-65464호에 따르면, 웨이퍼가 회전 가능한 캐루셀의 헤드에 탑재되어, 캐루셀이 회전하면서 순서대로 정해진 처리 정반에서 다양한의 연마 공정을 행하도록 구성된다. 그러나, 이 구성도 역시, 캐루셀의 회전에 의해서만 웨이퍼의 이동 경로가 정해지므로, 하나의 배치 구조에서 행할 수 있는 다양한의 연마 공정은 1가지에 국한되거나 일부 처리 정반을 누락하는 형식의 다양한 연마 공정으로 국한될 수 밖에 없는 한계가 있었다.
한편, 상기와 같은 화학 기계적 연마 공정은 웨이퍼의 연마층 표면을 평탄화는데 사용되므로, 연마 공정에 사용되는 연마 패드는 폴리우레탄 등의 비교적 단단한 재질이 사용된다. 이와 같은 평탄화 처리 공정을 메인 연마 공정이라고 부르기로 한다.
그런데, 단단한 재질의 연마 패드에서 행해지는 메인 연마 공정은 웨이퍼의 연마 표면에 결함을 야기할 수 있으므로, 최근에는 메인 연마 공정 이후에 보다 낮은 경도를 이용한 연마 패드 상에서 메인 연마 공정에서 행해지는 것에 비하여 보다 짧은 시간 동안에 보다 얇은 두께 만큼 연마하는 버핑(buffing) 연마 공정을 행하여, 웨이퍼의 연마면에 결함을 최소화하는 시도가 행해지고 있다.
그러나, 웨이퍼의 연마면을 손상없는 상태로 마무리 연마를 행하는 버핑 연마 공정도 웨이퍼의 상태에 따라 다양한 공정에 의해 행해질 수 있다. 즉, 웨이퍼의 종류나 행해진 화학 기계적 연마 공정 변수에 따라 버핑 공정이 달라질 수 있으며, 통상적으로는 1단계로 버핑 공정이 마무리되지만 2단계의 버핑 공정으로 웨이퍼의 연마면을 마무리하는 경우가 발생된다.
그러나, 대한민국 공개특허공보 제2011-13384호와 대한민국 공개특허공보 제2011-65464호에 개시된 종래의 화학 기계적 연마 시스템을 이용하여 버핑 공정을 행하는 경우에는, 과도하게 장비가 복잡해질 뿐만 아니라 그 다음의 세정 유닛으로 이송하는 과정이 복잡해지고, 상호 독립적으로 연마 공정이 행해지는 것도 아니어서 연마 공정의 변수를 제어하는 데 한계가 있었다.
본 발명은 전술한 기술적 배경하에서 창안된 것으로, 웨이퍼 연마면에 결함이 없는 상태로 마무리 연마를 행하는 버핑 연마 공정에 특화되어 적용될 수 있으면서, 웨이퍼에 증착되는 연마층의 종류나 두께에 따라 다양한 형태의 연마 공정을 다양하게 행할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
이를 통해, 반도체 제조 라인에서 차지하는 공간을 최소화하면서도 웨이퍼의 상태나 종류에 따라 다양한 연마 공정을 행하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 연마 공정을 행한 웨이퍼를 세정 공정으로 옮기기 전에 180도 뒤집는 반전기에 이송되기 이전에 예비 세정 공정을 거침으로써, 반전기의 오염을 방지하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 웨이퍼를 보유한 상태로 정해진 제1경로와 제2경로 중 어느 하나 이상을 따라 이동하는 웨이퍼 캐리어와; 상기 제1경로상에 배치된 제1처리정반과; 상기 제2경로상에 배치된 제2처리정반을; 포함하여 구성되어, 상기 웨이퍼 캐리어에 의하여 운반된 상기 웨이퍼에 대하여 상기 제1처리정반과 상기 제2처리정반 중 어느 하나 이상에서 처리 공정이 행해지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템을 제공한다.
이는, 웨이퍼 캐리어를 정해진 경로를 따라 이동하면서 처리 정반 상에서 정해진 처리 공정을 제1처리정반과 제2처리정반에서 행함으로써, 연속적으로 웨이퍼 캐리어를 처리 정반으로 공급하여 단위 시간 당 높은 효율로 처리 공정을 행할 수 있도록 하기 위함이다.
이 때, 상기 웨이퍼 캐리어는 순환 경로를 따라 이동하고, 상기 처리 정반이 상기 순환 경로 상에 배치된다. 그리고, 상기 순환 경로를 따라 상기 웨이퍼 캐리어를 안내하는 가이드 레일이 설치되어, 웨이퍼 캐리어가 가이드 레일에 의해 안내되면서 정해진 순환 경로를 이동하면서 처리 공정을 행할 수 있다.
상기 가이드 레일은 폐루프 형태로 배치되어, 웨이퍼 캐리어가 처리 정반 상에서 웨이퍼의 처리 공정을 행한 이후에, 다시 제 위치로 돌아올 수 있게 배치된다. 이에 따라, 웨이퍼 캐리어에 웨이퍼를 탑재한 위치나 그 근방에서 처리 공정을 마친 웨이퍼를 언로딩할 수 있으므로, 웨이퍼 캐리어에 웨이퍼를 탑재하거나 언로딩하는 공정을 좁은 공간 내에서 할 수 있다.
무엇보다도, 상기 제1경로와 제2경로는 서로 왕래 가능하게 배치되는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 웨이퍼 캐리어가 각각의 순환 경로를 따라 이동하다가 상호 교차하여 왕래하는 것이 가능해짐에 따라, 하나의 배치 구조로 설치되면서도 웨이퍼에 대한 다양한 처리 프로세스를 거칠 수 있게 된다.
예를 들어, 상기 제1처리정반에서 제1처리공정이 행해진 제1웨이퍼는 상기 제1세정유닛으로 공급되어 세정 공정이 행해지고; 상기 제2처리정반에서 제2처리공정이 행해진 제2웨이퍼는 상기 제2세정유닛으로 공급되어 세정 공정이 행해질 수 있다.
또한, 처리 정반에서 상대적으로 짧은 공정 시간이 소요되는 처리 공정이 행해지는 경우에는, 상기 제1처리정반에서 제1처리공정이 행해진 제1웨이퍼와 제2웨이퍼는 상기 제1세정유닛과 상기 제2세정유닛 중 어느 하나로 교대로 공급되어 세정 공정이 행해질 수도 있다.
그리고, 처리 정반에서 상대적으로 긴 공정 시간이 소요되는 처리 공정이 행해지는 경우에는, 상기 제1처리정반에서 제1처리 공정이 행해진 제1웨이퍼와 상기 제2처리정반에서 제2처리 공정이 행해진 제2웨이퍼는 상기 제1세정유닛으로 공급되어 세정 공정이 행해질 수도 있다.
또한, 다단계의 처리 공정이 필요한 경우에는, 상기 제1처리정반에서 제1처리 공정이 행해진 제1웨이퍼는 상기 상기 제2처리정반에서 제2처리 공정이 행해지고, 상기 제1세정유닛으로 공급되어 세정 공정이 행해질 수도 있다.
이 때, 상기 2개 이상의 순환 경로의 일부 경로는 서로 공유하도록 구성되어, 2개의 순환 경로를 서로 왕래하는 공정이 보다 자연스러울 뿐만 아니라 정해진 생산 현장을 차지하는 공간을 줄일 수 있는 효과도 얻을 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 상기 웨이퍼 캐리어는 왕복 이동 경로를 따라 왕복 이동하게 구성될 수도 있다. 이 경우에도, 왕복 이동 경로는 2개 이상 배치되고 각각의 왕복 이동 경로에 처리 정반이 각각 배치되며, 2개 이상의 왕복 이동 경로는 서로 왕래하도록 구성될 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 웨이퍼 처리 시스템에서 상기 제1처리정반과 상기 제2처리정반에서 행해지는 연마 공정 중 어느 하나 이상은 화학 기계적 연마 공정일 수도 있으며, 버핑 연마 공정일 수도 있다. 다만, 화학 기계적 연마 공정은 2단계 이상의 연마 단계를 거치는 것이 바람직하므로, 상기와 같이 구성된 본 발명은 제1처리정반과 제2처리정반에서 각각 버핑 연마 공정이 개별적으로 또는 연속적인 2단계 이상으로 행해지는 것이 바람직하다.
이 때, 버핑 연마 공정은 화학 기계적 연마 공정에 사용되는 폴리우레탄 재질에 비하여 경도가 낮은 재질의 연마 패드가 사용되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 웨이퍼 캐리어에 의해 운반되는 상기 웨이퍼는 화학 기계적 연마 공정이 행해진 웨이퍼이고, 상기 처리 정반에서는 상기 웨이퍼의 버핑 연마 공정이 행해질 수 있다.
한편, 상기 웨이퍼 캐리어에는 N극과 S극의 영구 자석이 교대로 배열되고, 이동 경로를 따라 배치된 코일의 전류 제어에 의하여, 상기 웨이퍼 캐리어는 구동 모터를 구비하지 않은 상태로 이동할 수 있다. 이와 같이, 웨이퍼 캐리어에 구동 모터를 구비하지 않음에 따라 보다 가벼운 상태를 유지하면서 이동할 수 있다.
그리고, 상기 웨이퍼 캐리어가 연마 공정이 행해지는 위치에 도달하면, 도킹 유닛이 상기 웨이퍼 캐리어에 도킹되어 상기 웨이퍼를 회전 구동하는 구동력과 상기 웨이퍼를 가압하는 데 필요한 공압 중 어느 하나 이상이 상기 웨이퍼 캐리어에 전달되게 구성될 수 있다.
한편, 웨이퍼 캐리어에 동력을 전달하는 도킹 유닛이 가이드 레일을 기준으로 서로 반대측의 바깥쪽에 위치하여 보다 콤팩트한 배치 구조를 구현한다. 이에 따라, 상기 웨이퍼 캐리어가 제1처리정반이 위치한 제1순환경로 상에서 도킹 유닛이 도킹되는 방향과, 상기 웨이퍼 캐리어가 제2처리정반이 위치한 제2순환경로 상에서 도킹 유닛이 도킹되는 방향이 서로 반대가 된다. 따라서, 제1처리정반과 제2처리정반에서 처리 공정을 행하게 하는 웨이퍼 캐리어를 서로 구분하지 않고 사용하기 위하여, 웨이퍼 캐리어에는 도킹 유닛이 결합하는 도킹면이 각각 서로 반대면에 2개 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 정해진 경로에는 연마 공정이 행해질 웨이퍼를 공급하는 로딩 유닛과, 연마 공정이 모두 행해진 웨이퍼를 배출하는 언로딩 유닛이 배치된다.
특히, 다양한의 처리 공정이 행해진 웨이퍼가 언로딩 유닛에 공급되기 이전에 상기 웨이퍼를 예비 세정하는 예비 세정 장치가 구비됨으로써, 연마 등의 처리 공정을 거치면서 연마 입자나 슬러리가 묻은 웨이퍼에 의하여 웨이퍼를 세정 공정으로 투입하기 위하여 반전기로 180도 뒤집는 공정에서 반전기의 오염을 방지할 수 있다. 이에 따라, 반전기의 유지 보수에 소요되는 시간을 줄여 연속적으로 웨이퍼의 연마 공정을 진행할 수 있다.
이 때, 상기 예비 세정 장치는 메가소닉 세정기와 노즐분사형 세정기 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 메가소닉 세정기의 경우에는 분사되는 세정액에 고주파의 메가소닉 에너지를 전달하여 세정액을 진동시켜 강력한 유체의 음파 흐름(acoustic stream)을 만들어, 음파 흐름의 세정액이 기판과 충돌하여 기판 상의 오염 입자를 제거하므로, 작은 오염 입자에 대해서도 확실하게 제거할 수 있는 잇점이 있다.
이를 통해, 상기 언로딩 유닛에서 반전기에 의해 상기 웨이퍼를 180도 뒤집는 공정을 행하는 중에 연마 공정을 거치면서 오염된 웨이퍼로부터 반전기가 오염되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 웨이퍼 처리 시스템은, 연마 공정이 행해진 웨이퍼를 전달받아, 회전하는 세정 브러쉬에 의하여 접촉 세정을 하는 제1세정모듈과, 회오리 형태로 세정액을 분사하여 상기 웨이퍼를 세정하는 제2세정모듈과, 순수와 이산화탄소를 함께 분사하는 제3세정모듈과, IPA 액층을 이용하여 웨이퍼를 헹굼 건조하는 제4세정모듈을 순차적으로 통과하는 세정 유닛을; 더 포함하여 구성된다.
이와 같이, 버핑 공정과 같은 처리 공정이 완료되어 웨이퍼의 연마면이 손상없이 연마된 상태에서, 세정 브러쉬에 의하여 접촉 세정하여 웨이퍼의 연마면에 묻어있는 이물질을 1차적으로 제거하고, 회오리 형태의 세정액을 연마면에 분사하여 웨이퍼의 작은 이물질을 제거한 후, 순수와 반응성이 없는 이산화탄소를 함께 분사하여 비이온화상태로 웨이퍼 표면의 부착물을 제거함으로써 웨이퍼의 연마면의 세정을 완전하게 할 수 있다. 그 다음, 웨이퍼를 세정액에 담아 헹군 이후에 IPA 액층을 통과하면서 배출시킴으로써 웨이퍼의 표면을 짧은 시간 내에 건조시킨다. 이를 통해, 연마 공정이 행해진 웨이퍼의 표면을 신속하고 깨끗하게 세정 건조시키는 것이 가능해진다.
이 때, 상기 세정 유닛은 상기 제1처리정반과 상기 제2처리정반에 각각 나란히 2열로 배열된 제1세정유닛과 제2세정유닛으로 이루어져, 공정에 따라 제1처리정반에서 연마 공정이 행해진 웨이퍼와 제2처리정반에서 연마 공정이 행해진 웨이퍼를 구분하여 동시다발적으로 세정 건조 공정을 처리할 수 있게 된다.
예를 들어, 제1처리정반에서 연마가 행해진 상기 제1웨이퍼는 1열로 배열된 제1세정유닛으로 공급되어, 브러쉬 세정, 회오리 노즐에 의한 세정, 순수와 이산화탄소에 의한 세정을 거쳐 IPA 액층에 의한 헹굼 건조 공정이 행해지고; 상기 제2처리정반에서 연마가 행해진 상기 제2웨이퍼는 상기 제2세정유닛과 나란이 평행하게 배열된 제2세정유닛으로 공급되어, 브러쉬 세정, 회오리 노즐에 의한 세정, 순수와 이산화탄소에 의한 세정을 거쳐 IPA 액층에 의한 헹굼 건조 공정이 행해질 수 있다.
한편, 처리 정반에서 행해지는 연마 공정이 웨이퍼의 버핑 연마인 경우에는 연마에 소요되는 시간이 세정에 소요되는 시간보다 대체로 짧으므로, 상기 제1처리정반에서 연마가 행해진 제1웨이퍼가 교대로 제1세정유닛과 제2세정유닛으로 공급되어 세정 공정을 거치도록 구성될 수도 있다.
그리고, 상기 제1처리정반에서 1단계의 화학 기계적 연마가 행해진 제1웨이퍼와 상기 제2처리정반에서 화학 기계적 연마가 행해진 제2웨이퍼는 모두 1열로 배열된 제1세정유닛으로 모두 공급되어, 브러쉬 세정, 회오리 노즐에 의한 세정, 순수와 이산화탄소에 의한 세정을 거쳐 IPA 액층에 의한 헹굼 건조 공정이 행해질 수도 있다.
그리고, 2단계의 처리 공정을 필요로 하는 경우에는, 먼저 웨이퍼 캐리어에 탑재된 제1웨이퍼가 제1순환경로 상의 제1처리 정반 상에서 제1화학 기계적 연마 공정을 행하고, 그 다음에 웨이퍼 캐리어가 제2순환 경로로 이동하여 제2처리정반 상에서 제2화학기계적 연마 공정을 행한 후, 세정 모듈로 이동하여 세정 공정을 거치도록 구성될 수도 있다.
이와 같이, 본 발명은 하나의 배치 구조로 설치된 웨이퍼 처리 시스템을 이용하여 웨이퍼에 대한 다양한 처리 프로세스를 거칠 수 있도록 함으로써, 웨이퍼에 증착되는 연마층의 종류나 두께에 따라 다양한의 연마 공정을 다양하게 행할 수 있으며, 이에 따라 반도체 제조 라인에서 차지하는 공간을 최소화하면서도 웨이퍼의 상태나 종류에 따라 다양한 연마 공정을 다양하게 행할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '보유', '탑재', '장착'이라는 용어는 웨이퍼가 웨이퍼 캐리어와 함께 이동하는 형태를 지칭하는 것으로 정의하기로 한다. 따라서, 웨이퍼 캐리어에 '보유'되거나 '탑재'되거나 '장착'된 웨이퍼는 웨이퍼 캐리어의 내부에 위치해야 하는 등의 특정한 형태나 위치에 국한되는 것은 아니다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은, 제1경로와 제2경로 중 어느 하나 이상을 따라 이동 가능한 웨이퍼 캐리어에 의하여, 제1경로 상의 제1처리 정반과 제2경로상의 제2처리 정반 중 어느 하나 이상에서 처리 공정을 행하고, 상호 교차하거나 순차적으로 이동하거나 독립적으로 별개로 이동하는 것이 가능해짐에 따라, 하나의 배치 구조로 설치된 웨이퍼 처리 시스템을 이용하여 웨이퍼에 대한 다양한 연마 프로세스를 거칠 수 있게 되어, 웨이퍼에 증착되는 연마층의 종류나 두께에 따라 다양한 처리 공정을 행할 수 있으며, 이에 따라 반도체 제조 라인에서 차지하는 공간을 최소화하면서도 웨이퍼의 상태나 종류에 따라 다양한 연마 공정을 다양하게 행할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 본 발명은, 제1경로와 제2경로가 서로 공유하는 공유 경로를 구비함으로써, 생산 라인에서 차지하는 공간을 최소화하면서도 웨이퍼가 제1처리정반과 제2처리정반의 사이로 자유자재로 이송될 수 있고, 동시에 제1세정유닛과 제2세정유닛 중 어느 하나에서 세정 공정을 거침으로써, 처리 공정과 세정 공정의 소요 시간의 편차를 상쇄시키고 정지없이 단위 시간 당 보다 높은 처리 효율로 공정을 진행시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이를 통해, 본 발명은 웨이퍼의 화학 기계적 연마 공정 뿐만 아니라, 화학 기계적 연마 공정이 행해진 웨이퍼에 대하여 버핑 연마 공정을 작은 공간을 차지하면서 다양한 형태로 행할 수 있게 되어, 웨이퍼의 연마 공정의 마무리를 보다 효율적으로 할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 본 발명은 웨이퍼 캐리어가 웨이퍼를 보유한 상태로 이동하면서 웨이퍼 캐리어를 회전시키지 않도록 구성하고, 동시에 웨이퍼 캐리어에 동력이나 공압을 공급하는 도킹 유닛이 제1가이드레일과 제2가이드레일을 이동하는 동안에 서로 다른 방향에서 접근하여 도킹되게 구성하고, 동시에 웨이퍼 캐리어의 2개의 면에 도킹면이 형성됨에 따라, 웨이퍼의 이동 경로를 보다 좁은 공간 내에 콤팩트한 상태로 설치하는 것이 가능해지고 웨이퍼 캐리어의 제어도 용이해지는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 웨이퍼 캐리어에 탑재된 웨이퍼가 연마 공정을 마치고 언로딩 유닛에 이송되기 이전에, 예비세정장치에 의하여 웨이퍼의 연마면을 세정하여 이물질을 제거함으로써, 언로딩 유닛에서 웨이퍼를 파지한 상태로 180도 뒤집어 반전시키는 반전기의 오염을 방지하고, 이를 통해 반전기의 작동 신뢰성을 확보하면서 유지 보수 시간 간격을 줄여 보다 높은 생산성을 구현할 수 있는 잇점이 얻어진다.
그리고, 본 발명은 연마 공정이 완료된 웨이퍼에 대하여 1열로 배열된 세정유닛으로 모두 공급되어, 브러쉬 세정, 회오리 노즐에 의한 세정, 순수와 이산화탄소에 의한 세정을 거쳐 IPA 액층에 의한 헹굼 건조 공정이 행해짐으로써, 웨이퍼의 세정, 헹굼 및 건조 공정이 짧은 시간 내에 깨끗하게 행해질 수 있는 잇점도 얻을 수 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 시스템 및 세정 공정을 행하는 배치 구조를 도시한 평면도,
도2는 도1의 웨이퍼 처리 시스템의 연마 공정이 행해지는 영역의 배치 구조를 도시한 평면도,
도3은 가이드 레일을 따라 이동하는 웨이퍼 캐리어가 연결 레일로 이동하는 작동 원리를 설명하는 도면,
도4는 도3의 웨이퍼 캐리어의 사시도,
도5는 도4의 종단면도,
도6은 도3의 웨이퍼 캐리어에 도킹 유닛이 도킹된 상태를 도시한 사시도,
도7a 및 도7b는 언로딩 유닛에서의 반전 장치를 도시한 도면,
도8a 및 도8b는 도1의 예비 세정 장치의 구성을 도시한 개략도,
도9는 세정 브러쉬에 의한 웨이퍼의 접촉 세정이 이루어지는 제1세정모듈의 구성을 도시한 도면,
도10은 회오리 노즐에 의한 웨이퍼의 비접촉 세정이 이루어지는 제2세정모듈의 구성을 도시한 도면,
도11은 도10의 회오리 노즐의 종단면도,
도12는 IPA 액층에 의한 건조 공정이 행해지는 제4세정모듈의 구성을 도시한 도면,
도13은 도1의 웨이퍼 처리 시스템을 이용하여 서로 다른 웨이퍼의 1단계 연마 공정을 동시에 행하고 2개의 세정 유닛에서 세정 공정이 각각 행해지는 제1실시형태의 구성을 도시한 도면,
도14은 도1의 웨이퍼 처리 시스템을 이용하여 서로 다른 웨이퍼의 1단계 연마 공정을 동시에 행하고 1개의 세정 유닛에서 세정 공정이 각각 행해지는 제2실시형태의 구성을 도시한 도면,
도15는 도1의 웨이퍼 처리 시스템을 이용하여 웨이퍼의 1단계 연마 공정이 행해진 다음에 서로 다른 2개의 세정 유닛에서 세정 공정이 행해지는 구성을 도시한 도면,
도16은 도1의 웨이퍼 처리 시스템을 이용하여 웨이퍼의 2단계 연마 공정을 순차적으로 행하고, 세정 유닛에서 세정 공정이 행해지는 구성을 도시한 도면,
도17은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 웨이퍼 처리 시스템의 일부 구성을 도시한 평면도,
도18는 본 발명에 적용 가능한 웨이퍼 캐리어의 사시도,
도19a는 도18의 종단면도,
도19b는 웨이퍼 캐리어의 부상 원리를 설명하기 위한 도면,
도20 내지 도22은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 웨이퍼 캐리어의 부상 원리를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 시스템(1)을 상술한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해서는 동일 또는 유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도1 및 도2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 시스템(1)은 웨이퍼(W)의 처리 공정이 행해지는 처리 영역(X1)과, 처리 공정이 행해진 웨이퍼(W)에 대하여 세정 및 건조 공정이 행해지는 세정 영역(X2)으로 구분된다.
상기 처리 영역(X1)에는, 웨이퍼(W)를 보유한 상태로 이동하는 웨이퍼 캐리어(C)와, 제1처리정반(P1)을 통과하도록 배열된 제1순환경로(R1)를 따라 웨이퍼 캐리어(C)가 이동할 수 있게 설치된 제1가이드레일(G1)과, 제2처리정반(P2)을 통과하도록 배열된 제2순환경로(R2)를 따라 웨이퍼 캐리어(C)가 이동할 수 있게 설치된 제2가이드레일(G2)과, 제1가이드레일(G1)과 제2가이드레일(G2)로부터 분기되는 연장 레일(Ge)이 배치된다.
그리고, 웨이퍼 캐리어(C)가 제1경로(R1)와 제2경로(R2)를 따라 이동하는 경로 상에는 웨이퍼(W)를 웨이퍼 캐리어(C)에 탑재하는 로딩 유닛(20)과, 웨이퍼(W)를 예비적으로 세정하는 예비세정유닛(30)과, 웨이퍼(W)를 웨이퍼 캐리어(C)로부터 언로딩하는 언로딩 유닛(10)이 배치된다.
여기서, 로딩 유닛(20)이 웨이퍼 캐리어(C)에 처리 공정이 행해질 예정인 웨이퍼(W)를 탑재하면, 웨이퍼 캐리어(C)는 제1경로(R1)나 제2경로(R2)를 따라 순환 경로로 이동하면서, 제1처리정반(P1)과 제2처리정반 중 어느 하나에서 예정된 처리 공정을 행한다. 그리고, 웨이퍼 캐리어(C)는 제1가이드레일(G1)이나 제2가이드레일(G2)을 따라 이동하다고, 공유 가이드레일(Gc)을 따라 이동하여, 예비 세정 장치(30)에서 웨이퍼(W)의 연마면에 묻어있는 이물질을 1차로 세정하고, 언로딩 유닛(10)에서 웨이퍼 캐리어(C)로부터 처리 공정을 마친 웨이퍼(W)를 언로딩한다. 그 다음에 웨이퍼(W)는 세정 유닛(1C, 2C)으로 이동하여 단계적인 세정 공정을 거치게 된다. 그리고, 웨이퍼 캐리어(C)는 다시 로딩 유닛(20)으로 되돌아오는 왕복 이동(R1x', R2x')을 하게 된다.
이 때, 폐루프 형태의 가이드 레일(G1, G2, Gc)로 이루어지는 제1경로(R1)와 제2경로(R2)로부터 분기된 연장 레일(Ge)은 마찬가지로 교차부(J3)에 의하여 선택적으로 왕래할 수 있게 형성된다. 이에 따라, 웨이퍼 캐리어(C)가 제1경로(R1)와 제2경로(R2)로 각각 순환하면서 이동하다가, 연장 레일(Ge)과의 제3교차부(J3)에 도달하면, 웨이퍼 캐리어(C)는 열차의 선로 변경 구조와 유사한 제3교차부(J3)를 통해 순환 경로(R1, R2)와 연장 레일(Ge) 중 어느 하나로 이동하는 것이 가능하다.
웨이퍼 캐리어(C)가 연장 레일(Ge)로 이동하는 경우에는, 웨이퍼 캐리어(C)에 탑재된 웨이퍼(W)는 예비세정장치(30)에서 예비세정된 후 언로딩 유닛(10)에서 언로딩 되며, 웨이퍼 캐리어(C)는 언로딩 유닛(10)으로부터 도면부호 R1x', R2x'로 표시된 방향으로 되돌아와 로딩 유닛(20)에서 새로운 웨이퍼(W)를 공급받아 탑재한 후, 제1경로(R1)를 따라 이동하면서 탑재된 웨이퍼(W)의 처리 공정을 행하게 된다.
이 때, 웨이퍼 캐리어(C)는 처리 정반(P1, P2)의 개수와 동일한 개수로만 배치되어, 하나씩 웨이퍼(W)를 탑재하고 처리 공정을 행한 후 언로딩 하는 공정을 행하도록 이동할 수도 있지만, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 웨이퍼 캐리어(C)는 처리 정반(P1, P2)의 개수에 비하여 보다 많은 개수로 배치되어, 처리 정반(P1, P2)에서의 처리 공정이 행해지는 동안에 웨이퍼 캐리어(C)에 탑재한 웨이퍼가 대기하고 있다가, 처리 정반(P1, P2)에서의 처리 공정이 완료되면 대기하고 있던 웨이퍼 캐리어(C)에 탑재한 웨이퍼가 곧바로 처리 정반(P1, P2)에서 처리 공정을 진행하게 구성될 수 있다. 이를 통해, 본 발명은, 보다 짧은 시간에 보다 많은 처리 공정을 행할 수 있으면서 웨이퍼 캐리어(C)의 제어가 단순해지는 잇점을 얻을 수 있다.
그리고, 웨이퍼 캐리어(C)가 웨이퍼(W)를 탑재한 상태로 이동하는 제1경로(R1)와 제2경로(R2)는 도면에 도시된 바와 같이 폐루프 형태의 순환 경로로 형성되며, 동시에 제1경로(R1)와 제2경로(R2)에 웨이퍼 캐리어(C)가 화살표 방향의 한 방향으로만 이동하게 제어될 수 있다. 이에 의하여, 웨이퍼 캐리어(C)가 제1경로(R1)와 제2경로(R2)를 따라 이동하면서 서로 충돌하거나 간섭되는 것을 방지할 수 있으며, 보다 쉬운 제어 방식으로 웨이퍼 캐리어(C)를 이동 제어할 수 있다.
한편, 제1가이드레일(G1)과 제2가이드레일(G2)은 웨이퍼 캐리어(C)를 각각 제1경로(R1)와 제2경로(R2)로 안내하지만, 일부 구간에서는 서로의 경로(R1, R2)를 공유하는 공유 가이드레일(Gc)을 구비하여, 좁은 공간 내에서도 웨이퍼 캐리어(C)가 제1경로(R1)와 제2경로(R2)를 자유롭게 왕래할 수 있게 된다.
여기서, 제1가이드레일(G1)과 제2가이드레일(G2)의 공유 레일(Gc)로 진입하는 제1교차부(J1)와, 공유 레일(Gc)로부터 제1가이드레일(G1)과 제2가이드레일(G2)로 진입하는 제2교차부(J2)는 열차 선로가 합쳐지고 나눠지는 것과 유사하게 형성되어, 웨이퍼 캐리어(C)는 필요에 따라 제1가이드레일(G1)이나 제2가이드레일(G2) 중 어느 하나로부터 공유 레일(Gc)로 이동할 수 있고, 또한 공유 레일(Gc)로부터 제1가이드레일(G1)이나 제2가이드레일(G2) 중 어느 하나로 이동할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 제1경로(R1)를 따라 배치된 제1가이드레일(G1)과 제2경로(R2)를 따라 배치된 제2가이드레일(G2)은 일부의 서로 공유 레일(Gc)를 공유하지 않고, 폐루프 형태로 배치된 제1가이드레일(G1)과 제2가이드레일(G2) 사이를 왕래하는 별도의 연결 레일이 구비되는 형태로 구성될 수도 있다. 이에 의해서도 제1경로(R1)를 따라 이동하던 웨이퍼 캐리어(C)는 제2경로(R2)로 이동하거나 그 반대로 이동하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 제1처리정반(P1)이 배치되는 제1가이드레일(G1)과 제2처리정반(P2)이 배치되는 제2가이드레일(G2)은, 도1 및 도2에 도시된 순환 경로로 형성되는 대신에, 도17에 도시된 바와 같이 웨이퍼 캐리어(C)가 왕복 이동하는 경로(Rx)로 형성될 수도 있다. 웨이퍼 캐리어(C)가 왕복 이동하는 경로로 형성되면, 처리 정반(P1, P2)에서 처리 공정을 마친 웨이퍼가 동일한 경로를 되돌아와야 하므로, 웨이퍼 캐리어(C)가 대기하고 있다고 곧바로 처리 정반(P1, P2)에 공급되지는 못한다. 이와 같이 구성된 처리 유닛(X1')에 대해서도 후술하는 구성이 동일 또는 유사하게 적용되므로, 이에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
상기 웨이퍼 캐리어(C)는 가이드 레일(G1, G2, Gc, Ge; G)을 따라 이동한다. 도1 및 도2의 배치도에서 다수의 수직선으로 형성된 직사각형 형태가 웨이퍼 캐리어(C)를 단순화하여 표시한 것이다.
그리고, 도4 및 도5에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 캐리어(C)는 상측에 N극 영구자석(128n)과 S극 영구자석(128s)이 교대로 배열되며, 내부에는 구동 모터나 공압 공급 장치가 구비되지 않는 무동력 상태로 구성된다. 이에 따라, 도3에 도시된 바와 같이, 처리 정반(P1, P2; P)의 상측에 형성된 프레임(F)에 설치된 코일(90)에 인가되는 전원(88)의 전류 방향을 제어하는 것에 의하여, 리니어 모터의 원리로 가이드 레일(G)을 따라 이동한다.
그리고, 웨이퍼 캐리어(C)가 처리 정반(P)의 상측에 위치하면, 도킹 유닛(D)이 웨이퍼 캐리어(C)에 결합하여, 웨이퍼(W)를 회전 구동시키는 회전 구동력과 웨이퍼(W)를 하방으로 가압하기 위한 공압이 공급된다.
이를 위하여, 도4 및 도5에 도시된 바와 같이, 회전 구동력을 전달받기 위하여 내주면에 N극과 S극의 영구 자석이 교대로 배열되는 자기 커플러(124)가 형성되고, 도킹 유닛(D)의 구동축(186)의 외주면에도 원주 방향을 따라 N극과 S극의 영구 자석이 교대로 배열되어, 도킹 유닛(D)의 구동축(186)이 웨이퍼 캐리어(C)의 자기 커플러(124)에 접근하여 삽입된 상태로 회전하면, 자기 커플러(124)에 회전 구동력이 전달되어 회전 구동(124r)된다. 따라서, 자기 커플러(124)와 연동하여 회전하는 회전축(125)이 함께 회전(125r)하며, 회전축(125)의 회전 구동력은 기어 등의 동력 전달 수단에 의하여 수직축(126)을 회전 구동(126r)시키면서 처리 헤드(CH)에 전달되어, 처리 공정 중에 웨이퍼(W)를 회전 구동시킨다. 이 때, 도킹 유닛(D)의 구동축(186)이 자기 커플러(124)에 삽입되는 것을 안내하도록 자기 커플러(124)의 중앙부에는 안내축(124o)이 형성될 수 있다.
또한, 웨이퍼 캐리어(C)의 외주면에는 공압 파이프가 결합되는 공압 공급구(123x)가 외면에 형성되어, 도킹 유닛(D)이 웨이퍼 캐리어(C)로 근접(8)하여 도킹하면, 도킹 유닛(D)의 공압 파이프(187a)의 결합부(187)가 공압 공급구(123x)에 끼워지면서, 공압 공급구(123x)로부터 연장되는 공압 공급로(123, 129)를 통해 회전하는 처리 헤드(CH)로 전달된다. 이 때, 처리 헤드(CH)는 처리 공정 중에 회전(126r)구동되므로, 공압 공급로(123, 129) 상에는 로터리 유니언(RU)이 설치되어, 회전 구동하는 처리 헤드(CH)에 공압을 원활히 공급할 수 있게 된다.
그리고, 도1 및 도2에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 캐리어(C)는 가이드 레일(G)을 따라 이동하는데, 웨이퍼 캐리어(C)에 도킹하여 동력을 공급하는 도킹 유닛(D)은 가이드 레일(G1, G2)의 바깥쪽(즉, X1 영역의 가장자리)에 배치되어야, 가이드 레일(G)의 사이 간격이 필요이상으로 커지는 것을 방지하여, 가이드 레일의 배치 구조를 보다 콤팩트하게 구성할 수 있다.
따라서, 도1에 도시된 바와 같이, 제1가이드레일(G1)에 대해서는 도킹 유닛(D)이 바깥쪽(도1을 기준으로 상측)에 배치되고, 제2가이드레일(G2)에 대해서는 도킹 유닛(D)도 바깥쪽(도1을 기준으로 하측)에 배치되어, 서로 반대 방향에서 서로 반대 방향으로 이동하여 도킹하도록 구성되는 것이 전체적인 공간 효율을 높이는 데 효과적이다. 이 때, 웨이퍼 캐리어(C)는 회전하지 않는 상태로 경로를 이동하므로, 웨이퍼 캐리어(C)는 상측과 하측(도1기준)에서 접근하는 도킹 유닛(D)과 결합할 수 있도록, 도5에 도시된 바와 같이 공압 결합부(123) 및 자기 커플러(124)가 서로 반대측에 위치한 2개의 면에 형성된다. 이를 통해, 웨이퍼 처리 시스템의 배치를 보다 콤팩트하게 유지하면서도, 웨이퍼 캐리어(C)를 회전시켜야 하는 복잡한 제어 및 구조를 회피할 수 있는 잇점을 얻을 수 있다.
그리고, 웨이퍼 캐리어(C)의 양측면에는 가이드 레일(G)을 타고 요동없이 이동할 수 있도록 상측 롤러(127U)와 하측 롤러(127L)가 회전 가능하게 형성된다. 웨이퍼 캐리어(C)는 가이드 레일(C)과 연결 레일(CR)을 따르는 경로를 이동하면서 회전하지 않는 상태가 지속된다.
도면 중 미설명 부호인 121은 웨이퍼 캐리어(C)의 처리 헤드(CH)와의 연결 결합부이다.
한편, 도18에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 캐리어(C)의 양측면에는 가이드 레일(G)을 수용하는 'ㄷ'자 단면의 요홈부(120v)가 형성되고, 요홈부(120v)의 상측에는 부상 전자석(190)이 설치된다. 이와 같이, 웨이퍼 캐리어(C)의 양측에 요홈부(120v)가 요입 형성되고, 요홈부(120v)에 가이드 레일이 삽입되게 배치됨으로써, 웨이퍼 캐리어(C)에 부상력이 작용하더라도 웨이퍼 캐리어(C)의 자세가 안정되게 부상된 상태를 유지할 수 있다.
부상 전자석(190)은 코일의 감긴축이 수직 방향으로 배치되어, 부상 전자석(190)에 인가되는 전류의 방향에 따라 상하 방향으로 N극-S극, S극-N극으로 전환된다. 그리고, 부상 전자석(190)과 대향하는 가이드 레일(G)의 표면에는 영구 자석(Mp)이 고정된다.
이에 따라, 부상 전자석(190)은 가이드 레일(G)에 고정된 영구 자석(Mp)과 동일한 극이 서로 대향하도록 코일에 전류를 인가하여(도19a에서는 서로 S극이 대향하도록 인가된 구성이 도시되어 있음), 영구 자석(Mp)과 부상 전자석(190)의 반발력(Lf)을 유도하여, 부상 전자석(190)과 함께 웨이퍼 캐리어(C)가 도19a에 도시된 바와 같이 중력 반대 방향으로 부상시키게 된다.
따라서, 웨이퍼 캐리어(C)는 캐리어 헤드(CH)에 웨이퍼(W)를 탑재한 상태로 이동할 때에, 부상 전자석(190)과 가이드 레일(G)의 영구 자석(Mp)의 반발력(Lf)에 의해 중력 반대 방향으로 부상된 상태를 유지하면서, 웨이퍼 캐리어(C)의 중앙부 상면에 이동 방향을 따라 교대로 배열된 N극과 S극의 영구 자석편(128)과 이동 전자석(90)의 상호작용에 의한 추진력을 이용하여, 도1 및 도2의 가이드 레일(G)을 따라 가이드 레일(G)에 대하여 부상된 비접촉 상태로 이동하게 된다.
이를 통해, 웨이퍼(W)를 보유한 웨이퍼 캐리어(C)가 가이드 레일(G)을 따라 부상되어 비접촉 상태로 가이드 레일(G)을 따라 이동하면서 연마 정반(P1, P2)에서 연마 공정이 행해지므로, 웨이퍼(W)를 웨이퍼 캐리어(C)에 탑재한 상태로 가이드 레일을 타고 이송시키는 과정에서 웨이퍼 캐리어와 가이드 레일의 사이에 충격이나 진동, 소음의 발생을 원천적으로 방지할 수 있다. 따라서, 웨이퍼 캐리어(C)에 전달되는 충격에 의하여 탑재하고 있던 웨이퍼를 놓쳐버리는 문제를 해결할 수 있다.
또한, 정해진 제1경로(R)를 따라 이동하는 웨이퍼 캐리어(C)에 의하여 진동이 유발되지 않으므로, 어느 하나의 웨이퍼 캐리어(C)로부터 발생된 진동이 가이드 레일(G)을 통해 연마 공정 중인 다른 웨이퍼 캐리어(C)에 전달되어 연마 공정 중인 웨이퍼(W)의 연마 품질을 저하시켰던 종래의 문제를 해소할 수 있다. 따라서, 웨이퍼 캐리어(C)에 의하여 웨이퍼(W)를 가 가이드 레일을 따라 이동하면서 연마 공정을 행하더라도, 웨이퍼의 연마 두께를 보다 정확하게 제어할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이 경우에는, 웨이퍼 캐리어(C)가 부상된 상태로 이동하다가 웨이퍼(W)의 연마 공정이 행해지는 연마 정반(P1, P2)의 상측에 도달하면, 부상 전자석(190)에 인가하였던 전류를 서서히 제거하여, 웨이퍼 캐리어(C)의 자중에 의한 중력이 부상 전자석(190)과 연구 자석(Mp)과의 반발력보다 조금 더 크게 조절하여, 웨이퍼 캐리어(C)의 'ㄷ'자형 요홈부(120v, 보다 정확하게는, 전자석(190)의 저면)에 상하 방향으로 간섭되어, 도19b에 도시된 바와 같이 웨이퍼 캐리어(C)의 요홈부(120v)의 상면(120s)이 가이드 레일(G)에 걸터 앉은 상태가 된다.
그 다음, 도킹 유닛(D)DL 웨이퍼 캐리어(C)에 도킹되어 회전 구동력과 공압을 전달한다. 이에 따라, 웨이퍼 캐리어(C)는 가이드 레일(G) 상에서 접촉한 형태로 위치한 상태에서, 캐리어 헤드(CH)의 저면에 탑재된 웨이퍼(W)의 연마 공정을 안정적으로 행할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 도20에 도시된 바와 같이, 부상 전자석(190)은 가이드 레일(G)의 하측에 위치할 수도 있다. 이 경우에도 부상 전자석(190)에 대향하는 가이드 레일(G)의 저면에 영구 자석(Mp)이 설치되며, 부상 전자석(190)과 영구 자석(Mp)이 서로 잡아당기는 인력(引力)이 작용하여, 웨이퍼 캐리어(C)를 중력 반대 방향으로 들어올리는 인상력(Lf)이 발휘되게 한다.
도면에는 가이드 레일(G)의 저면에 영구 자석(Mp)이 설치된 구성을 예로 들었지만, 가이드 레일(G)이 자력에 의해 인력이 작용하는 금속 소재로 형성될 수도 있다.
이 경우에는, 연마 공정 중에 웨이퍼 캐리어(C)가 부상된 상태가 아니라 가이드 레일(G) 상에 접촉하여 연마 공정을 행할 때에, 요홈부(120v)의 상측면(120s)이 가이드 레일(G)과 맞닿는 면이 된다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따르면, 도21에 도시된 바와 같이, 부상 전자석(290)은 가이드 레일(G)에 위치하고, 웨이퍼 캐리어(C)의 요홈부(120v) 상측에 자력에 의해 인력이 작용할 수 있는 금속편(188)이 구비된다. 이에 따라, 부상 전자석(290)에 인가되는 전류의 크기가 높을 수록, 부상 전자석(290)이 금속편(188)을 잡아당기는 인력(Lf)이 더 커지므로, 웨이퍼 캐리어(C)는 중력 반대 방향으로 부상하게 된다.
이와 유사하게, 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따르면, 도22에 도시된 바와 같이, 부상 전자석(290)은 가이드 레일(G)에 위치하고, 웨이퍼 캐리어(C)의 요홈부(120v) 하측에 영구 자석(Mp)이 설치된다. 이에 따라, 부상 전자석(290)에 인가되는 전류의 방향을 제어하여, 영구 자석(Mp)과 반발력(Lf)이 작용하도록 부상 전자석(290)의 코일에 전류를 인가함으로써, 웨이퍼 캐리어(C)를 중력 반대 방향으로 부상시킬 수 있게 된다.
도19b 내지 도22에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 캐리어(C)와 가이드 레일(G) 중 어느 하나 이상에 부상 전자석(190, 290)이 구비되어, 웨이퍼 캐리어(C)를 가이드 레일(G)로부터 부상되어 비접촉인 상태로 이송함으로써, 웨이퍼 캐리어(C)의 이송에 의한 충격, 진동, 소음을 원천적으로 발생하지 않게 유도할 수 있으며, 이를 통해, 어느 하나의 웨이퍼 캐리어(C)의 이동 중에 발생된 진동이나 충격이 화학 기계적 연마 공정 중인 다른 웨이퍼 캐리어(C)에 전달되지 않게 되어, 웨이퍼(W)의 연마 공정이 항상 일정한 상태에서 정교하게 이루어질 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 도킹 유닛(D)은 도6에 도시된 바와 같이 프레임(F)에 고정되어, 가이드 레일(G)을 따라 이동하는 웨이퍼 캐리어(C)에 결합할 수 있도록 수평 왕복 이동(8)이 가능하게 설치된다. 이를 위하여, 이동 모터(181)에 의하여 회전축(182)을 회전 구동하면, 회전축(182)에 리드 스크류의 원리로 이동 플레이트(184)가 왕복 이동(8)을 하게 된다.
그리고, 이동 플레이트(184)에는 회전 구동 모터(185)가 고정되어 회전 구동 모터(185)에 의하여 회전 구동되는 구동축(186)이 마련되어, 이동 모터(181)에 의하여 이동 플레이트(184)를 이동시키는 것에 의하여 구동축(186)이 웨이퍼 캐리어(C)의 자기 커플러(124)로 삽입되면서 회전 구동력을 웨이퍼 캐리어(C)에 전달할 수 있는 상태가 된다. 이와 동시에, 이동 플레이트(184)의 이동에 따라 공압 공급관(187a)의 결합부(187)가 웨이퍼 캐리어(C)의 공압 공급부(123x)와 결합되면서, 공압도 공급할 수 있는 상태가 된다.
상기 제1가이드레일(G1)은 웨이퍼 캐리어(C)이 보유하고 있는 웨이퍼(W)를 제1처리정반(P1)에서 처리 공정(예를 들어, 버핑 연마 공정이나 화학 기계적 연마 공정)을 할 수 있도록 배치된다. 마찬가지로, 상기 제2가이드레일(G2)은 웨이퍼 캐리어(C)이 보유하고 있는 웨이퍼(W)를 제2처리정반(P2)에서 처리 공정(예를 들어, 버핑 연마 공정이나 화학 기계적 연마 공정)을 할 수 있도록 배치된다.
상기 공유 가이드레일(Gc)에는 처리 정반이 배치되지 않고, 웨이퍼 캐리어(C)가 이동하는 경로를 형성한다. 이 때, 제1가이드레일(G1)과 제2가이드레일(G2)을 따라 이동하고 있던 웨이퍼 캐리어(C)가 원활히 공유 가이드 레일(Gc)로 넘어오고, 동시에 공유 가이드 레일(Gc)에서 제1가이드레일(G1)과 제2가이드레일(G2) 중 어느 하나로 원활히 넘어갈 수 있는 교차부(J1, J2)가 형성된다.
한편, 각각의 처리 정반(P1, P2)에서는 화학 기계적 연마 공정이 행해질 수도 있고, 버핑 연마 공정이 행해질 수도 있다. 화학 기계적 연마 공정이 행해지는 경우에는 처리 정반(P)에 슬러리 공급부, 컨디셔너 등이 배치되며, 버핑 처리 공정이 행해지는 경우에는 웨이퍼에 공급하는 액체(순수나 알카리수 등)을 공급하는 용액 공급부 등이 배치된다. 처리 정반(P)에서 버핑 처리 공정이 행해지는 경우에는 화학 기계적 연마 공정이 행해지는 경우에 설치되는 우레탄 계열의 연마 패드에 비하여 보다 경도가 낮은 연마 패드가 처리 정반 상에 입혀진다.
도면에 도시된 바와 같이, 로딩 유닛(20)과 예비 세정 장치(30) 및 언로딩 유닛(10)은 가이드 레일(G)의 세정 영역(C)에 근접한 영역에 각각 배치된다.
여기서, 예비 세정 장치(30)는 도8a에 도시된 바와 같이 웨이퍼 캐리어(C)에 탑재되어 있는 웨이퍼(W)의 연마면에 높은 수압으로 세정액(33)를 분사하는 세정 노즐(35)이 구비되고, 세정 노즐(35)이 이동(35d)하면서 웨이퍼(W)의 연마면 전체에 세정액을 고압 분사함으로써, 웨이퍼(W)의 연마면에 묻어있는 슬러리나 연마 입자 등의 큰 이물질(99)을 제거한다.
한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 예비 세정 장치(30')는 도8b에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 캐리어(C)에 탑재되어 있는 웨이퍼(W)의 연마면에 높은 수압으로 세정액(38M)를 분사하되, 메가소닉 발진부(38)에 의하여 가진된 상태로 세정액을 웨이퍼(W)의 연마면에 분사함으로써, 가진된 세정액에 의하여 웨이퍼(W)의 세정 효율을 보다 높일 수 있다.
이와 같이, 예비 세정 장치(30)에 의하여 웨이퍼(W)의 연마면에 묻어 있는 1차적으로 이물질(99)을 제거함으로써, 도7a 및 도7b에 도시된 바와 같이 웨이퍼 캐리어(C)가 그 다음에 이동하는 언로딩 유닛(10)에서 반전기(50)가 웨이퍼(W)를 웨이퍼 캐리어(C)로부터 인계받아 연마면(SW)이 상측으로 위치하게 180도 뒤집는(52r) 공정에서, 웨이퍼(W)를 반전기(50)의 아암(52)이 웨이퍼(W)에 묻어있던 이물질(99)에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 미설명 부호인 52x은 반전기의 아암(52)이 웨이퍼(W)를 파지하기 위한 힌지축이고, 미설명 부호인 51은 아암(52)을 180도 뒤집는 회전축이다.
이와 같이, 언로딩 유닛(10)에서 웨이퍼 캐리어(C)로부터 웨이퍼(W)를 인계받아, 반전기(50)에 의하여 180도 회전시켜 뒤집어 연마면(sw)이 상측을 향하는 상태로 그 다음의 세정 영역(X2)으로 웨이퍼를 공급하여 메인 세정 공정을 행한다.
한편, 처리 영역(X1)에서 웨이퍼의 연마 등이 이루어지는 처리 공정이 종료되고, 언로딩 유닛(10)에서 반전기(50)에 의하여 180도 뒤집혀 연마면(sw)이 상측을 향하는 상태가 되면, 로봇 핸들러(RH1)에 의하여 세정 유닛(1C, 2C)의 이송 그립퍼(Gr)로 옮겨진다. 이송 그립퍼(Gr)는 이송 레일(Rx)을 따라 이동(Gd)하면서, 각 세정 유닛(1C, 2C)의 세정 모듈(C1, C2, C3, C4)에서 웨이퍼(W)의 세정 공정과 헹굼 건조 공정이 행해지게 한다. 세정 유닛(1C, 2C)은 세정 영역(X2)에 각각 2열로 배열되고, 4단계의 세정 건조 공정을 거치게 된다.
여기서, 제1세정 모듈(C1)은 도9에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)를 사이에 두고 웨이퍼(W)의 표면을 회전하는 세정 브러쉬(BR)의 접촉 세정력에 의하여 웨이퍼(W)의 표면에 잔류하는 이물질을 제거한다. 처리 영역(X1)에서 웨이퍼(W)가 처리 공정을 거쳐 제1세정모듈(C1)로 이송되면, 지지대(80)에 고정된 세정 브러쉬(BR)가 리드 스크류(LS)의 회전 구동에 따라 웨이퍼(W)를 향하여 이동(BRd)하여, 웨이퍼(W)의 표면에 세정 브러쉬(BR)가 접촉한 상태가 되고, 세정 브러쉬(BR)가 회전하면서 웨이퍼(W)의 판면에 묻어있는 상대적으로 큰 이물질을 접촉 제거한다.
제1세정모듈(C1)에서 1차 세정을 마친 웨이퍼(W)는 이송 그립퍼(Gr)에 의하여 그 다음에 배치된 제2세정모듈(C2)로 이송된다. 제2세정모듈(C2)은 도10에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)를 거치대 상에 거치시킨 상태로 제자리에서 스핀 회전시키고, 웨이퍼(W)의 반경 방향 성분을 갖는 방향으로 이동하는 회오리 노즐(70)로부터 질소나 공기(77)와 세정액(66)이 혼합된 혼합 가스(70a)의 상태로 고속 분사된다. 이를 통해, 웨이퍼(W)의 판면 전체에 혼합 가스(70a)를 분사하에 표면에 묻은 이물질을 제거한다.
즉, 도11에 도시된 바와 같이, 세정액(66)이 중앙의 다수의 관로(111)를 통해 하방으로 공급되고, 동시에 세정액 관로(111)를 둘러싸는 관로(72)를 통해 고압의 에어(77)가 하방으로 공급된다. 이 때, 노즐(70)의 하부에는 내향 절곡부(132)가 형성되고, 반경 방향 성분으로 돌출된 돌출부(73)가 형성됨에 따라, 에어 관로(72)를 통해 하방으로 분사되는 에어(77)는 반경 내측 방향으로 경로가 변경된다. 따라서, 세정액 관로(111)를 통해 하방 분사되는 세정액(66)과 반경 내측 방향 성분을 갖고 하방 분사되는 고압 에어(77)는 서로 혼합되면서, 회오리 방향(88x)으로 유동하는 고압 공기에 세정액 입자(66x)가 혼합된 상태가 된다. 이를 통해, 웨이퍼(W)의 판면에 묻어있는 이물질은 수평 방향 성분을 갖는 혼합 가스(70a)에 의하여 전단 방향의 힘이 작용하면서 보다 확실하게 웨이퍼(W)의 판면으로부터 분리시킬 수 있게 된다.
제2세정모듈(C2)에서 2차 세정을 마친 웨이퍼(W)는 이송 그립퍼(Gr)에 의하여 그 다음에 배치된 제3세정모듈(C3)로 이송된다. 제3세정모듈(C3)은 도10에 도시된 바와 유사하게, 웨이퍼(W)를 거치대 상에 거치시킨 상태로 제자리에서 스핀 회전시키고, 웨이퍼(W)의 반경 방향 성분을 갖는 방향으로 이동하는 세정액 노즐로부터 세정액이 이산화탄소와 혼합된 용액을 웨이퍼(W)의 판면에 고속 분사하여 이루어진다. 이를 통해, 웨이퍼의 판면에 형성되는 정전기 전하를 감소시키면서 안정된 분위기 하에서 웨이퍼의 이물질을 제거할 수 있다.
제3세정모듈(C3)에서 3차 세정에 의하여 표면이 깨끗해진 웨이퍼(W)는 이송 그립퍼(Gr)에 의하여 그 다음에 배치된 제4세정모듈(C4)로 이송된다. 제4세정모듈(C4)은 도11에 도시된 바와 같이, 용기(81) 내에 세정액(66)을 담아두고, 격벽(112)에 의하여 2개의 영역으로 나눈 후, 커버(84)에 의하여 외기와 분리된 영역에는 이소프로필알콜(Isopropyl alcohol, IPA) 증기공급기(85)로부터 IPA 증기를 공급한다. 이에 따라, IPA증기는 세정액(66)의 상측에 액층(85a)을 형성하게 된다.
따라서, 웨이퍼(W)를 제1영역(I)에 침지시키면, 웨이퍼(W)는 용기(82)의 경사진 바닥면을 따라 제2영역(II)으로 이동하게 된다. 이 과정에서 웨이퍼(W)는 세정액(66)에 의해 세정되거나 헹궈지고, 웨이퍼(W)는 제2영역(II)에서 그립퍼(82)에 의해 들려 올려져 외부로 배출된다. 이 때, 제2영역(II)에는 IPA 액층(85a)이 형성되어 있으므로, 세정액(66)의 표면장력과 IPA 액층(85a)의 표면장력의 차이로 인해, 배출 영역(II)에서 세정액의 수면을 통과할 때에 그 위의 IPA액층(85a)에 의해 세정액이 웨이퍼의 표면에 남지 않게 되어 건조되는 공정이 행해진다.
이하, 도13을 참조하여 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 시스템(1)을 이용하여 웨이퍼(W)의 처리 공정을 행하는 제1실시형태를 상술한다.
도13에 도시된 바와 같이, 로봇 핸들러(RH1, RH2)를 통해 외부로부터 새로운 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)가 2개의 로딩 유닛(20)에서 각각의 웨이퍼 캐리어(C) 각각 공급(S1)되면, 제1웨이퍼(W1)는 제1경로(R1)를 따라 이동하여 제1처리정반(P1)에서 제1처리 공정이 행해지고, 제2웨이퍼(W2)는 제2경로(R2)를 따라 이동하여 제2처리정반(P2)에서 제2처리 공정이 행해진다.
그리고 나서, 각각의 처리 공정이 완료된 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)는제1가이드 레일(G1)과 제2가이드레일(G2)을 타고 이동하다가, 제1교차부(J1)에서 공유 가이드레일(Gc)로 이동하고, 공유 가이드 레일(Gc)의 끝단에 위치한 제2교차부(J2)에서 각각 제1가이드 레일(G1)과 제2가이드레일(G2)로 이동한다. 그리고, 가이드 레일(G1, G2) 상에 배치된 예비 세정 장치(30)에 의하여 웨이퍼(W1, W2)의 연마면을 1차적으로 세정하여 이물질을 대략적으로 제거한다.
그리고 나서, 웨이퍼 캐리어(C)가 제3교차부(J3)에 도달하면 연장 가이드 레일(Ge)로 이동하여, 언로딩 유닛(10)에서 웨이퍼(W)를 아암(RH1)에 넘겨주면서 반전기(50)에 의해 180도 뒤집은 후, 각각의 세정 유닛(1C, 2C)에서 4단계의 세정 모듈(C1, C2, C3, C4)에서 세정 건조 공정을 행한다(도13의 S2).
이와 같이, 상기와 같이 구성된 웨이퍼 처리 시스템(1)을 이용하여 서로 다른 2개의 웨이퍼(W1, W2)에 대한 처리 공정과 세정 공정을 양측에서 동시에 행하여 생산성을 향상시킬 수 있다. 이는, 처리 정반(P1, P2)에서의 처리 공정의 소요 시간이 세정 공정에서 행해지는 세정 시간과 비슷한 경우에 적합하며, 대체로 화학 기계적 연마 공정인 경우에 효과적으로 적용될 수 있다. 또한, 처리 정반(P1, P2)에서의 처리 공정이 짧은 시간이 소요되는 버핑 처리 공정이더라도, 각각의 처리 정반(P1, P2)에서 버핑 처리 공정이 행해진 웨이퍼(W1, W2)를 인접한 세정 유닛(1C, 2C)에 공급하여 세정 공정을 거침으로써 웨이퍼의 이동 경로를 보다 짧게 하면서 웨이퍼의 이동 제어를 보다 쉽게 할 수도 있다.
처리 정반(P1, P2)에서 웨이퍼(W)의 처리 공정이 행해지는 동안에, 또 다른 웨이퍼 캐리어(C)가 로딩 유닛(20)에서 웨이퍼(W) 탑재하여 대기하고 있다가, 전방 웨이퍼 캐리어(C)에 탑재된 웨이퍼(W)의 처리 공정이 완료되어 처리 정반(P1)으로부터 빠져나가면, 대기하고 있던 웨이퍼 캐리어(C)가 곧바로 처리 정반(P1)으로 이동하여 처리 공정을 행함으로써, 처리 정반(P1, P2) 상에서의 처리 공정이 중단없이 원활하게 이루어져 짧은 시간 내에 보다 많은 처리 효율을 구현할 수 있다.
이하, 도14을 참조하여 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 시스템(1)을 이용하여 웨이퍼(W)의 처리 공정을 행하는 제2실시형태를 상술한다.
도14에 도시된 바와 같이, 로봇 핸들러(RH1, RH2)를 통해 외부로부터 새로운 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W)가 2개의 로딩 유닛(20)에 각각 공급(S1)되면, 제1웨이퍼(W1)는 제1경로(R1)를 따라 이동하여 제1처리정반(P1)에서 제1처리 공정이 행해지고, 제2웨이퍼(W2)는 제2경로(R2)를 따라 이동하여 제2처리정반(P2)에서 제2처리 공정이 행해진다.
그리고 나서, 각각의 처리 공정이 완료된 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)는제1가이드 레일(G1)과 제2가이드레일(G2)을 타고 이동하다가, 제1교차부(J1)에서 공유 가이드레일(Gc)로 이동하고, 공유 가이드 레일(Gc)의 끝단에 위치한 제2교차부(J2)에서 제1가이드 레일(G1)로만 이동한다.
그리고 나서, 처리 공정이 행해진 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)는 모두 하나의 예비세정장치(30)에서 연마면을 예비 세정하고, 언로딩 유닛(10)으로 이송되어 반전기(50)에 옮겨진 이후에 180도 반전된 상태로 어느 하나의 세정유닛(C1 또는 C2)으로 각각 이송되어 4단계의 세정 건조 공정이 행해진다(도14의 S2).
이와 같이, 상기와 같이 구성된 웨이퍼 처리 시스템(1)을 이용하여 서로 다른 2개의 웨이퍼(W1, W2)에 대한 처리 공정을 동시에 행한 이후에, 하나의 세정 유닛에서 세정 공정을 행할 수 있다. 이는, 버핑 처리 공정에서와 같이 처리 정반(P1, P2)에서의 처리 공정이 세정 공정에 비하여 소요 시간이 짧은 경우에는, 각각의 처리 정반(P1, P2)에서 1단계의 버핑 처리 공정이 행해진 다음에 하나의 세정 유닛(1C과 2C중 어느 하나)에서만 행해지더라도 충분하므로, 1단계의 버핑 처리 공정에 적용되는 것이 바람직하다.
이하, 도15을 참조하여 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 시스템(1)을 이용하여 웨이퍼(W)의 처리 공정을 행하는 제3실시형태를 상술한다.
도15에 도시된 바와 같이, 로봇 핸들러(RH1, RH2)를 통해 외부로부터 새로운 제1웨이퍼(W1)가 2개의 로딩 유닛(20) 중 하나의 로딩 유닛(20)에 공급(S1)되면, 제1웨이퍼(W1)는 제1경로(R1)를 따라 이동하여 제1처리정반(P1)에서 제1처리 공정이 행해진다. 그리고 그 다음에 로딩 유닛(20)을 통해 또 다른 웨이퍼 캐리어(C)에 공급되는 제2웨이퍼(W2)도 제1경로(R1)를 따라 이동하여 제1처리정반(P1)에서 처리 공정이 행해진다.
그리고 나서, 각각의 처리 공정이 완료된 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)는제1가이드 레일(G1)과 제2가이드레일(G2)을 타고 이동하다가, 제1교차부(J1)에서 공유 가이드레일(Gc)로 이동하고, 공유 가이드 레일(Gc)의 끝단에 위치한 제2교차부(J2)에서 하나씩 제1가이드 레일(G1)과 제2가이드레일(G2)로 이동한다. 그리고, 가이드 레일(G1, G2) 상에 배치된 예비 세정 장치(30)에 의하여 웨이퍼(W1, W2)의 연마면을 1차적으로 세정하여 이물질을 대략적으로 제거한다.
그리고 나서, 각각의 2개의 언로딩 유닛(10)으로 이송되어 반전기(50)에 옮겨진 이후에 180도 반전된 상태로 제1세정유닛(1C)과 제2세정유닛(2C)으로 교대로 이송되어 4단계의 세정 건조 공정이 행해진다(도15의 S2).
이와 같이, 상기와 같이 구성된 웨이퍼 처리 시스템(1)을 이용하여 웨이퍼(W)에 대한 처리 공정이 한 군데에서 행해진 이후에 교대로 서로 다른 세정 유닛(1C, 2C)으로 공급되어 세정 공정이 행해질 수 있다. 이는, 1단계의 화학 기계적 연마 공정에 비하여 세정 공정이 긴 경우에 활용될 수 있다.
이하, 도16을 참조하여 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 시스템(1)을 이용하여 웨이퍼(W)의 처리 공정을 행하는 제4실시형태를 상술한다.
도16에 도시된 바와 같이, 로봇 핸들러(RH1, RH2)를 통해 외부로부터 새로운 웨이퍼(W1)가 2개의 로딩 유닛(20) 중 하나의 로딩 유닛(20)에 공급(S1)되면, 제1웨이퍼(W1)는 제1경로(R1)를 따라 이동하여 제1처리정반(P1)에서 제1처리 공정이 행해진다.
그리고 나서, 제1처리 공정이 완료된 제1웨이퍼(W1)는 제1가이드 레일(G1)을 타고 이동하다가, 제1교차부(J1)에서 공유 가이드레일(Gc)로 이동하고, 공유 가이드 레일(Gc)의 끝단에 위치한 제2교차부(J2)에서 제2가이드레일(G2)로 이동한다. 그리고, 제2가이드 레일(G2)에 배치된 제2처리정반(P2)에서 제2처리 공정이 행해진다.
그리고 나서, 제2처리 공정이 완료된 제1웨이퍼(W1)는 제1가이드 레일(G1)을 타고 이동하다가, 제1교차부(J1)에서 공유 가이드레일(Gc)로 이동하고, 공유 가이드 레일(Gc)의 끝단에 위치한 제2교차부(J2)에서 제1가이드레일(G1)과 제2가이드레일(G2) 중 어느 하나로 이동한다. 그리고, 가이드 레일(G1, G2) 상에 배치된 예비 세정 장치(30)에 의하여 웨이퍼(W1)의 연마면을 1차적으로 세정하여 이물질을 대략적으로 제거한다.
이와 같이, 2단계의 처리 공정이 행해진 제1웨이퍼(W1)의 연마면을 예비 세정 장치(30)에서 세정한 후, 언로딩 유닛(10)으로 이송되어 반전기(50)에 옮겨진 이후에 180도 반전된 상태로 세정유닛 중 어느 하나으로 이송되어 세정 공정을 행한다(도16의 S2로 표시된 경로).
한편, 도16에 도시되지는 않았지만, 제1웨이퍼가 S1-R1-R2-Rx2'-S2의 경로를 거쳐 2단계의 처리 공정과 세정 공정을 거치는 것과 동시에, S1-R2-R1-R1x'-S2 를 통해 2개의 웨이퍼가 동시에 2단계의 처리 공정과 4단계의 세정 공정을 행할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 웨이퍼 처리 시스템(1)은, 웨이퍼 캐리어(C)가 제1가이드 레일(G1)과 제2가이드레일(G2) 및 연장 레일(Ge)로 이루어지는 경로를 따라 이동하되, 중앙부에 제1경로(R1)와 제2경로(R2)를 서로 왕래할 수 있는 공유 가이드레일(Gc)이 형성되어, 2개의 처리 정반(P)을 공유 가이드레일(Gc)을 통해 상호 교차하거나 순차적으로 이동하는 것이 가능해짐에 따라, 하나의 배치 구조로 설치된 웨이퍼 처리 시스템(1)을 이용하여 웨이퍼에 대한 다양한 연마 프로세스를 거칠 수 있게 되어, 웨이퍼에 증착되는 연마층의 종류나 두께에 따라 다양한의 처리 공정을 다양하게 행할 수 있으며, 이에 따라 반도체 제조 라인에서 차지하는 공간을 최소화하면서도 웨이퍼의 상태나 종류에 따라 다양한 처리 공정을 다양한로 행할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 웨이퍼 처리 시스템(1)은 생산 여건에 따라 화학 기계적 연마 공정이나 버핑 처리 공정이 동시에 행해질 수 있는 구성이므로, 반도체 제조 라인에서 차지하는 공간을 최소화하면서도 웨이퍼의 상태나 종류에 따라 다양한 버핑 처리 공정을 행하고, 세정 유닛과의 연계 구성을 통해 보다 짧은 시간 내에 보다 깨끗한 세정 공정을 할 수 있는 잇점이 있다.
이상에서 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 예시적으로 설명하였으나, 본 발명은 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명에서 제시한 기술적 사상, 구체적으로는 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있을 것이다.
10: 로딩 유닛 20: 언로딩 유닛
30: 예비 세정 장치 1: 웨이퍼 처리 시스템
D: 도킹 유닛 P: 처리정반
C: 웨이퍼 캐리어 W: 웨이퍼

Claims (33)

  1. 웨이퍼를 보유한 상태로 정해진 제1경로와 제2경로 중 어느 하나 이상을 따라 이동하는 웨이퍼 캐리어와;
    상기 제1경로상에 배치된 제1처리정반과;
    상기 제2경로상에 배치된 제2처리정반을;
    포함하여 구성되어, 상기 웨이퍼 캐리어에 의하여 운반된 상기 웨이퍼에 대하여 상기 제1처리정반과 상기 제2처리정반 중 어느 하나 이상에서 처리 공정이 행해지되, 상기 웨이퍼 캐리어에 의해 운반되는 상기 웨이퍼는 화학 기계적 연마 공정이 행해진 웨이퍼이고, 상기 제1처리 정반에서는 상기 웨이퍼의 버핑 연마 공정이 행해지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1경로와 상기 제2경로는 순환 경로인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 순환 경로를 따라 상기 웨이퍼 캐리어를 안내하는 가이드 레일이 설치된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제1경로와 상기 제2경로는 상기 웨이퍼 캐리어가 서로 왕래 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 제1경로와 상기 제2경로는 서로 공유하는 공유 경로를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 웨이퍼 캐리어는 상기 2개의 순환 경로에서 정해진 하나의 방향으로만 이동하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제1경로와 상기 제2경로는 비순환 경로로 형성되고 상기 웨이퍼 캐리어가 상기 제1경로와 상기 제2경로 중 어느 하나 이상을 왕복 이동하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제1경로와 상기 제2경로는 상기 웨이퍼 캐리어가 서로 왕래 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제1처리 정반에서 사용되는 연마 패드의 경도는 화학 기계적 연마 공정에 사용되는 연마 패드에 비하여 경도가 낮은 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템
  10. 제 1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 캐리어가 이동하는 경로에는 처리 공정이 행해질 웨이퍼를 공급하는 로딩 유닛과, 상기 처리 공정이 모두 행해진 웨이퍼를 배출하는 언로딩 유닛이 배치된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 언로딩 유닛에 공급되기 이전에 연마 공정이 행해진 웨이퍼를 예비 세정하는 예비 세정 장치가 구비된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 예비 세정 장치는 메가소닉 세정기와 노즐분사형 세정기 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 언로딩 유닛에는 상기 웨이퍼를 180도 뒤집는 반전기가 설치되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템.
  14. 제 1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1처리정반과 상기 제2처리정반 중 어느 하나 이상에서 처리 공정이 행해진 웨이퍼를 세정하는 제1세정 유닛을;
    더 포함하고, 상기 제1경로와 상기 제2경로 중 어느 하나에서 처리 공정이 행해진 상기 웨이퍼가 상기 제1세정유닛에서 세정되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 제1처리정반과 상기 제2처리정반 중 어느 하나 이상에서 처리 공정이 행해진 웨이퍼를 세정하고, 상기 제1세정유닛과 나란히 배열된 제2세정 유닛을;
    더 포함하고, 상기 제1경로와 상기 제2경로 중 어느 하나에서 처리 공정이 행해진 상기 웨이퍼가 상기 제2세정유닛에서 세정되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 제1처리정반에서 제1처리공정이 행해진 제1웨이퍼는 상기 제1세정유닛으로 공급되어 세정 공정이 행해지고;
    상기 제2처리정반에서 제2처리공정이 행해진 제2웨이퍼는 상기 제2세정유닛으로 공급되어 세정 공정이 행해지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 제1처리정반에서 제1처리공정이 행해진 제1웨이퍼와 제2웨이퍼는 상기 제1세정유닛과 상기 제2세정유닛 중 어느 하나로 교대로 공급되어 세정 공정이 행해지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템.
  18. 제 14항에 있어서,
    상기 제1처리정반에서 제1처리 공정이 행해진 제1웨이퍼와 상기 제2처리정반에서 제2처리 공정이 행해진 제2웨이퍼는 상기 제1세정유닛으로 공급되어 세정 공정이 행해지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템.
  19. 제 14항에 있어서,
    상기 제1처리정반에서 제1처리 공정이 행해진 제1웨이퍼는 상기 제2처리정반에서 제2처리 공정이 행해지고, 상기 제1세정유닛으로 공급되어 세정 공정이 행해지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템.
  20. 웨이퍼를 보유한 상태로 정해진 제1경로와 제2경로 중 어느 하나 이상을 따라 이동하는 웨이퍼 캐리어와;
    상기 제1경로상에 배치된 제1처리정반과;
    상기 제2경로상에 배치된 제2처리정반을;
    포함하여 구성되어, 상기 웨이퍼 캐리어에 의하여 운반된 상기 웨이퍼에 대하여 상기 제1처리정반과 상기 제2처리정반 중 어느 하나 이상에서 처리 공정이 행해지고,
    상기 웨이퍼 캐리어가 이동하는 경로에는 처리 공정이 행해질 웨이퍼를 공급하는 로딩 유닛과, 상기 처리 공정이 모두 행해진 웨이퍼를 배출하는 언로딩 유닛이 배치되고, 상기 언로딩 유닛에 공급되기 이전에 연마 공정이 행해진 웨이퍼를 예비 세정하는 예비 세정 장치가 구비되며, 상기 언로딩 유닛에는 상기 웨이퍼를 180도 뒤집는 반전기가 설치되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 제1처리정반에서는 상기 웨이퍼의 화학 기계적 연마 공정이 행해지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템
  22. 제 20항에 있어서,
    상기 예비 세정 장치는 메가소닉 세정기와 노즐분사형 세정기 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템.
  23. 제 20항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1처리정반과 상기 제2처리정반 중 어느 하나 이상에서 처리 공정이 행해진 웨이퍼를 세정하는 제1세정 유닛을;
    더 포함하고, 상기 제1경로와 상기 제2경로 중 어느 하나에서 처리 공정이 행해진 상기 웨이퍼가 상기 제1세정유닛에서 세정되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 제1처리정반과 상기 제2처리정반 중 어느 하나 이상에서 처리 공정이 행해진 웨이퍼를 세정하고, 상기 제1세정유닛과 나란히 배열된 제2세정 유닛을;
    더 포함하고, 상기 제1경로와 상기 제2경로 중 어느 하나에서 처리 공정이 행해진 상기 웨이퍼가 상기 제2세정유닛에서 세정되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템.
  25. 제 24항에 있어서,
    상기 제1처리정반에서 제1처리공정이 행해진 제1웨이퍼는 상기 제1세정유닛으로 공급되어 세정 공정이 행해지고;
    상기 제2처리정반에서 제2처리공정이 행해진 제2웨이퍼는 상기 제2세정유닛으로 공급되어 세정 공정이 행해지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템.
  26. 제 24항에 있어서,
    상기 제1처리정반에서 제1처리공정이 행해진 제1웨이퍼와 제2웨이퍼는 상기 제1세정유닛과 상기 제2세정유닛 중 어느 하나로 교대로 공급되어 세정 공정이 행해지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템.
  27. 제 23항에 있어서,
    상기 제1처리정반에서 제1처리 공정이 행해진 제1웨이퍼와 상기 제2처리정반에서 제2처리 공정이 행해진 제2웨이퍼는 상기 제1세정유닛으로 공급되어 세정 공정이 행해지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템.
  28. 제 23항에 있어서,
    상기 제1처리정반에서 제1처리 공정이 행해진 제1웨이퍼는 상기 제2처리정반에서 제2처리 공정이 행해지고, 상기 제1세정유닛으로 공급되어 세정 공정이 행해지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템.
  29. 웨이퍼를 보유한 상태로 정해진 제1경로와 제2경로 중 어느 하나 이상을 따라 이동하는 웨이퍼 캐리어와;
    상기 제1경로상에 배치된 제1처리정반과;
    상기 제2경로상에 배치된 제2처리정반을;
    포함하여 구성되어, 상기 웨이퍼 캐리어에 의하여 운반된 상기 웨이퍼에 대하여 상기 제1처리정반과 상기 제2처리정반 중 어느 하나 이상에서 처리 공정이 행해지고,
    상기 제1처리정반과 상기 제2처리정반 중 어느 하나 이상에서 처리 공정이 행해진 웨이퍼를 세정하는 제1세정 유닛을;
    더 포함하여, 상기 제1경로와 상기 제2경로 중 어느 하나에서 처리 공정이 행해진 상기 웨이퍼가 상기 제1세정유닛에서 세정되되,
    상기 제1세정 유닛은,
    상기 처리 공정이 행해진 웨이퍼를 전달받아, 회전하는 세정 브러쉬에 의하여 접촉 세정을 하는 제1세정모듈과, 회오리 형태로 세정액을 분사하여 상기 웨이퍼를 세정하는 제2세정모듈과, 순수와 이산화탄소를 함께 분사하는 제3세정모듈과, IPA 액층을 이용하여 웨이퍼를 헹굼 건조하는 제4세정모듈을 순차적으로 통과하는 것을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템.
  30. 제 29항에 있어서,
    상기 제1처리정반과 상기 제2처리정반 중 어느 하나 이상에서 처리 공정이 행해진 웨이퍼를 세정하는 제2세정 유닛을 더 포함하고;
    상기 제1처리정반에서 제1처리공정이 행해진 제1웨이퍼는 상기 제1세정유닛으로 공급되어 세정 공정이 행해지고;
    상기 제2처리정반에서 제2처리공정이 행해진 제2웨이퍼는 상기 제2세정유닛으로 공급되어 세정 공정이 행해지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템.
  31. 제 30항에 있어서,
    상기 제1처리정반과 상기 제2처리정반 중 어느 하나 이상에서 처리 공정이 행해진 웨이퍼를 세정하는 제2세정 유닛을 더 포함하고;
    상기 제1처리정반에서 제1처리공정이 행해진 제1웨이퍼와 제2웨이퍼는 상기 제1세정유닛과 상기 제2세정유닛 중 어느 하나로 교대로 공급되어 세정 공정이 행해지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템.
  32. 제 29항에 있어서,
    상기 제1처리정반에서 제1처리 공정이 행해진 제1웨이퍼와 상기 제2처리정반에서 제2처리 공정이 행해진 제2웨이퍼는 상기 제1세정유닛으로 공급되어 세정 공정이 행해지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템.
  33. 제 29항에 있어서,
    상기 제1처리정반에서 제1처리 공정이 행해진 제1웨이퍼는 상기 제2처리정반에서 제2처리 공정이 행해지고, 상기 제1세정유닛으로 공급되어 세정 공정이 행해지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템.
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