KR101899435B1

KR101899435B1 - 웨이퍼 처리 장치

Info

Publication number: KR101899435B1
Application number: KR1020150052837A
Authority: KR
Inventors: 안준호; 조현기
Original assignee: 주식회사 케이씨텍
Priority date: 2015-04-15
Filing date: 2015-04-15
Publication date: 2018-09-17
Also published as: KR20160122953A

Abstract

본 발명은 웨이퍼 처리 장치에 관한 것으로, 화학 기계적 연마 공정이 행해지는 연마 정반과; 상기 연마 정반에서 상기 웨이퍼에 대하여 상기 화학 기계적 연마 공정이 행해지도록 웨이퍼를 보유한 상태로 이동하는 웨이퍼 캐리어와; 상기 화학 기계적 연마 공정이 행해진 상기 웨이퍼를 상기 웨이퍼 캐리어로부터 전달받아 세워진 자세가 되게 회전시키는 전달 유닛과; 상기 전달 유닛에서 웨이퍼를 전달받아 세워진 상태로 이송하는 웨이퍼 이송 기구와; 상기 웨이퍼 이송 기구에 의하여 이송되는 상기 웨이퍼를 다단계로 세정하는 2개 이상의 세정 모듈을; 포함하여 구성되어, 웨이퍼 이송 기구에 의해 웨이퍼를 세워진 상태로 이송하면서 세정 모듈에서 세정되게 함으로써, 화학 기계적 연마 공정과 세정 공정이 행해지는 배치 구조를 콤팩트하게 구성하고, 세정 공정에서 대기 시간을 없앨 수 있으며, 웨이퍼의 이동 거리를 최소화하여 이동 중에 손상될 가능성을 최소화한 웨이퍼 처리 장치를 제공한다.

Description

웨이퍼 처리 장치 {WAFER TREATMENT APPARATUS}

본 발명은 웨이퍼 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼의 크기가 대직경 웨이퍼의 화학 기계적 연마 공정이 행해지는 설비를 정해진 공간 내에 설치하면서 처리 효율을 향상시키고 작동 오류를 최소화하는 웨이퍼 처리 장치에 관한 것이다.

반도체 소자를 제조하는 데에는 매우 복잡하고 다양한 공정을 거치게 된다. 이 가운데, 웨이퍼의 집적도를 향상시키기 위해서는 반도체 소자가 다수 안착되는 웨이퍼의 화학 기계적 연마 공정과 세정 공정이 필요하다.

화학기계적 연마(CMP) 공정은 반도체소자 제조과정 중 마스킹, 에칭 및 배선공정 등을 반복 수행하면서 생성되는 웨이퍼 표면의 요철로 인한 셀 지역과 주변 회로지역간 높이 차를 제거하는 광역 평탄화와, 회로 형성용 콘택/배선막 분리 및 고집적 소자화에 따른 웨이퍼 표면 거칠기 향상 등을 도모하기 위하여, 웨이퍼의 표면을 정밀 연마 가공하는 공정이다.

화학 기계적 연마 공정은 웨이퍼의 구리, 산화물층 등의 증착면이 일정 두께에 도달하도록 평탄화하는 공정인데, 연마 입자나 슬러리 등이 연마면에 묻게 되어, 연마면의 세정 공정은 매우 중요하다.

도1에 도시된 종래의 웨이퍼 처리 장치(1)는, 화학 기계적 연마 공정이 행해지는 연마 영역(X1)에 배치된 다수의 연마 정반(P)으로 핸들러(20)에 의해 이동시켜 웨이퍼(W)의 화학 기계적 연마 공정을 행하고, 그 다음에 화학 기계적 연마 공정이 행해진 웨이퍼(W)를 적치 공간(55)으로 이동(55)시킨다. 그러면, 적치 공간(55)에서 대기하는 웨이퍼(W)를 그리퍼(Gr)로 집어, 그립퍼(Gr)가 정해진 이송 레일(Rx)을 따라 이동(99d)하면서 그립퍼(Gr)에 파지된 웨이퍼(W)를 세정 영역(X2)에 배치된 다수의 세정 모듈(C1, C2, C3)에서 세정, 헹굼, 건조 공정을 거치도록 구성된다.

그러나, 도1에 도시된 웨이퍼 처리 장치(1)는 핸들러(20)에 의하여 연마 정반(P)으로 웨이퍼(W)를 이송하면서 화학 기계적 연마 공정이 행해지므로, 단위 시간당 처리 효율이 낮은 문제가 있었다. 이 뿐만 아니라, 웨이퍼(W)의 직경이 커지면, 연마 정반의 크기가 커져야 하고, 이에 따라 수평 이송되는 세정 모듈(C1, C2, C3)의 크기도 커져야 하므로, 종래의 웨이퍼 처리 장치(1)가 차지하였던 공간에 대직경 웨이퍼의 처리 공정을 위한 설비를 설치하는 것이 불가능한 문제도 있었다.

이 뿐만 아니라, 개별적으로 웨이퍼를 이송하여 각각의 세정 모듈(C1, C2, C3)에서 공정이 진행되므로, 상대적으로 오랜 시간이 소요되는 건조 공정에 의해 세정 공정을 마친 웨이퍼가 진행하지 못하고 대기하여야 하므로 전체적인 공정 효율이 낮아지는 문제가 있었다.

한편, 종래의 다른 형태의 웨이퍼 처리 장치(2)는 도1의 장치(1)를 개량한 것으로, 웨이퍼(W)의 이송을 핸들러(20)에 의하면 처리 효율이 저하되므로, 대한민국 등록특허공보 제10-1188579호에 개시된 도2에서와 같이, 다수의 레일(R, R')로 이루어진 순환형 경로(55d)를 따라 웨이퍼(W)를 파지하는 웨이퍼 캐리어(C)가 이동하면서, 웨이퍼 캐리어(C)의 이동 경로 상에 배치된 연마 정반(P)에서 화학 기계적 연마 공정을 행하도록 구성된다.

즉, 웨이퍼 캐리어(C)는 로딩/언로딩 유닛(LUU)에서 웨이퍼(W)를 탑재한 상태로 제1레일(R)과 제2레일(R')로 연결되는 순환형 경로(55d)를 따라 이동한다. 여기서, 제1레일(R)에서는 웨이퍼 캐리어(C)가 직접 레일을 따라 이동하고, 제2레일(R')에서는 캐리어 홀더(H)와 함께 웨이퍼 캐리어(C)가 이동한다.

이와 같이 구성된 종래의 웨이퍼 처리 장치(2)에서는 웨이퍼(W)가 순환형 경로(55d)를 따라 이동함에 따라, 연마 정반(P)에서 중단없이 웨이퍼(W)의 화학 기계적 연마 공정이 행해지는 잇점을 얻을 수 있다. 그러나, 도1에 도시된 바와 유사하게 화학 기계적 연마 공정이 행해지는 타측(도2의 오른편)에 세정 모듈이 배치됨에 따라, 웨이퍼(W)는 로딩/언로딩 유닛(LUU)에서 탑재되어 화학 기계적 연마 공정을 행하고, 연마 정반(P)에서 화학 기계적 연마 공정을 마친 웨이퍼(W)가 웨이퍼 캐리어(C)에 탑재된 상태로 로딩/언로딩 유닛(LUU)으로 되돌아와야 하므로, 연마 공정을 마친 웨이퍼(W)가 로딩/언로딩 유닛(LUU)으로 되돌아오는 경로에서 웨이퍼(W)를 떨어뜨려 오류를 야기하는 문제가 있었다.

마찬가지로, 웨이퍼의 크기가 더 커지면 전체적으로 처리 장치(2)의 폭(도2에서 높이)이 더 커져야 하므로, 기존의 설치 공간에서는 설치를 할 수 없는 문제가 있었다.

본 발명은 전술한 기술적 배경하에서 창안된 것으로, 대직경 웨이퍼에 대해서도 생산 현장에서 차지하는 종래의 설비 공간에 웨이퍼 처리 장치를 배치할 수 있는 웨이퍼 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 단위 웨이퍼가 화학 기계적 연마 공정과 세정 공정을 거치는 데 필요한 경로를 최소화하는 것을 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은 한꺼번에 다수의 웨이퍼에 대한 건조 공정이 행해져, 상대적으로 소요 시간이 긴 건조 공정에 의해 화학 기계적 연마 공정이 행해진 웨이퍼의 세정 공정 효율을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 웨이퍼의 세정 공정 중에 웨이퍼를 세워서 이동하고, 세워서 세정하여 콤팩트한 배치 구조를 구현하는 것을 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은 화학 기계적 연마 공정을 위하여 웨이퍼를 탑재한 상태로 이송되는 거리를 최소화하여, 웨이퍼의 이동 중에 낙하하는 것에 의해 불량이 발생되는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 화학 기계적 연마 공정이 행해지는 연마 정반과; 상기 연마 정반에서 상기 웨이퍼에 대하여 상기 화학 기계적 연마 공정이 행해지도록 웨이퍼를 보유한 상태로 이동하는 웨이퍼 캐리어와; 상기 화학 기계적 연마 공정이 행해진 상기 웨이퍼를 상기 웨이퍼 캐리어로부터 전달받아 세워진 자세가 되게 회전시키는 전달 유닛과; 상기 전달 유닛에서 웨이퍼를 전달받아 세워진 상태로 이송하는 웨이퍼 이송 기구와; 상기 웨이퍼 이송 기구에 의하여 이송되는 상기 웨이퍼를 다단계로 세정하는 2개 이상의 세정 모듈을; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치를 제공한다.

이와 같이, 본 발명은, 연마 정반에서 수평인 상태로 화학 기계적 연마 공정이 행해진 이후에, 웨이퍼 캐리어로부터 웨이퍼를 넘겨받은 전달 유닛이 대략 90도만큼 회전시켜 웨이퍼가 세워진 자세가 되게 한 이후에, 웨이퍼 이송 기구에 의해 웨이퍼를 세워진 상태로 이송하면서 세정 모듈에서 세정되게 함으로써, 화학 기계적 연마 공정과 세정 공정이 행해지는 배치 구조를 콤팩트하게 구성하는 것이 가능해진다.

무엇보다도, 상기 세정 모듈 중 어느 하나는 2개 이상의 웨이퍼를 세로로 적치하는 보유 챔버를; 더 포함하여 구성되어, 상기 세정 모듈이 행해진 상기 웨이퍼가 상기 보유 챔버에 적치되면서 대기한다. 그리고, 상기 보유 챔버에는 2개 이상의 웨이퍼를 적치시키는 적치대를 구비하고, 상기 적치대를 회전시키는 것에 의하여 상기 적치대에 적치된 2개 이상의 웨이퍼를 동시에 세정 공정과, 헹굼 공정과, 건조 공정 중 어느 하나 이상을 행하게 구성된다.

이와 같이, 한번에 2개 이상의 웨이퍼를 적치해두고 한꺼번에 건조 공정 등을 행함에 따라, 다른 세정 모듈에서의 세정에 소요되는 시간을 보다 더 확보할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 상기 적치대는 90도 회전하여 상기 웨이퍼가 수평인 상태로 회전하는 것에 의하여 다수의 웨이퍼를 동시에 건조시키는 건조 공정이 행해지게 할 수 있다.

이 때, 상기 적치대는 상기 웨이퍼를 거치하는 안착부가 구비되어, 상기 웨이퍼 이송 기구로부터 이송되는 웨이퍼를 상기 적치대의 입구를 통해 상기 안착부에 하나씩 거치시킨 상태에서, 상기 입구를 개폐하는 덮개가 닫히면, 상기 덮개에 형성된 안착 슬릿에 의해 상기 웨이퍼의 위치가 고정되게 구성될 수 있다.

이에 의해 다수의 웨이퍼가 세워진 상태로 적치대에 수용되면서 덮개가 닫히면서 적치대 내에서 웨이퍼가 요동하지 않고 하나의 자리에 위치 고정되며, 이를 통해, 적치대를 회전시키면서 건조 공정을 원활히 수행할 수 있게 된다.

한편, 상기 웨이퍼가 수평인 상태로 상기 적치대가 회전한 위치에서 상면에는 에어 필터가 형성되어, 상측에서의 공기 유동을 허용할 수 있게 구성될 수 있다. 이에 의하여 최상측의 웨이퍼의 건조 효율을 높일 수 있다.

그리고, 상기 웨이퍼가 수평인 상태로 상기 적치대가 회전한 위치에서, 상기 웨이퍼의 가장자리에 유체 분출공이 형성되어, 적치대가 회전하면서 웨이퍼로부터 튀는 액체가 유체 분출공을 통해 외부로 배출될 수 있게 된다.

그리고, 웨이퍼가 수평인 상태로 위치하면, 상하 방향으로 배치된 다수의 웨이퍼의 사이에 물튐 방지 커버가 배치되어, 상측 웨이퍼로부터 튀긴 액체가 하측 웨이퍼에 묻지 않고 유체 분출공을 통해 외부로 배출되게 한다. 이를 통해, 다수의 웨이퍼를 동시에 건조시키더라도 건조 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

이 때, 상기 물튐 방지 커버의 가장자리는 상기 유체 분출공으로부터 상향 경사지게 형성된 지지대에 의해 지지되어, 물튐 방지 커버의 설치를 가능하게 할 뿐만 아니라, 경사진 지지대에 의해 웨이퍼로부터 분리된 액체를 액체 분출공으로 유도하여 바깥으로 신속하게 배출시킨다.

한편, 상기 세정 모듈은 상기 웨이퍼를 세워진 상태로 세정하게 구성된다. 이와 같은 구성은, 350mm 이상의 직경을 갖는 웨이퍼에 대한 세정 공정에 특히 유리하다. 이와 같이, 세정 모듈의 폭이 더 작아짐에 따라, 상기 연마 정반도 350mm 이상의 직경을 갖는 웨이퍼의 화학 기계적 연마 공정을 행하는 크기로 정해질 수 있다.

상기 웨이퍼 캐리어의 이송 경로 상에 상기 연마 정반이 2개 이상 구비되어, 하나의 웨이퍼에 대하여 2단계 이상의 화학 기계적 연마 공정이 행해질 수 있다.

그리고, 상기 웨이퍼 캐리어의 연마 이송 경로와 상기 웨이퍼 이송 기구의 세정 이송 경로는 서로 평행하고, 상기 연마 이송 경로의 바깥 일측에 상기 세정 이송 경로가 위치함으로써, 웨이퍼의 이동 경로를 최소화할 수 있게 된다.

즉, 세정 이송 경로가 연마 이송 경로와 평행한 일측에 배치됨으로써, 전체적인 배치 구조를 콤팩트하게 구성할 수 있다. 무엇보다도, 상기 웨이퍼 캐리어에 상기 웨이퍼를 로딩하는 로딩 유닛은 상기 전달 유닛과 상기 연마 정반을 사이에 두고 반대측에 위치함으로써, 웨이퍼 캐리어에 탑재된 웨이퍼가 연마 정반에서 화학 기계적 연마 공정을 행한 이후에, 웨이퍼를 웨이퍼 캐리어에 로딩하였던 위치로 되돌아가지 않고 곧바로 언로딩하여 세정 공정을 거칠 수 있게 되므로, 웨이퍼의 이동 경로를 단축할 수 있고, 웨이퍼 캐리어에 웨이퍼가 탑재된 상태로 로딩 유닛으로 되돌아오는 동안에 웨이퍼를 떨어뜨려 손상될 가능성을 미연에 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 상기 연마 정반과 상기 웨이퍼 캐리어는 각각 한 쌍으로 이루어져 상기 연마 이송 경로가 2열로 이루어지고, 상기 세정 모듈이 상기 연마 정반의 바깥에 각각 1열씩 대칭으로 배치되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.

그리고, 상기 세정 모듈들 중 어느 하나 이상의 내부에는, 상기 웨이퍼가 세워진 상태로 회전 구동되면서, 상기 웨이퍼의 표면에 비접촉 방식으로 세정액을 분사하는 세정액 분사기가 설치되어, 웨이퍼가 세워진 상태로도 회전시키면서 비접촉 세정하는 것이 가능해진다.

이를 위하여, 상기 웨이퍼는 회전축과 연통 회전하는 흡입 플레이트에 고정된 상태로 회전축을 회전 구동하는 구동 모터의 회전 구동력에 의하여 세워진 상태로 회전하게 구성될 수 있다.

한편, 상기 세정 모듈들 중 어느 하나 이상의 내부에는, 상기 웨이퍼가 세워진 상태로 회전 구동되면서, 상기 웨이퍼의 표면에 세정 브러쉬가 회전하면서 상기 웨이퍼의 표면을 접촉 방식으로 세정하게 구성될 수도 있다.

한편, 상기 웨이퍼 이송기구는 상기 웨이퍼를 2군데 이상에서 접촉하여 집은 형태로 이송할 수도 있고, 웨이퍼를 2군데 이상의 하측에서 걸터놓은 그립부에서 지지하여 이송될 수 있다.

그리고, 상기 웨이퍼 캐리어는 상기 순환형 궤도로 이동하여, 로딩 유닛에서 웨이퍼를 탑재한 상태로 이동하면서 연마 정반에서 화학 기계적 연마 공정이 행해지고 나면 전달 유닛에서 바로 웨이퍼를 언로딩하고, 다시 로딩 유닛으로 되돌아와서 새로운 웨이퍼를 탑재하는 형태로 구동될 수 있다.

이 때, 상기 웨이퍼 캐리어가 상기 전달 유닛에서 웨이퍼를 언로딩 한 상태로 상기 로딩 유닛에서 웨이퍼를 로딩받기 이전에, 상기 웨이퍼 캐리어의 저면을 세정하는 세정 기구를; 더 포함하여 구성되어, 새로운 웨이퍼를 탑재하기에 앞서 웨이퍼 캐리어의 상태를 깨끗하게 유지할 수 있다.

그리고, 상기 웨이퍼 캐리어로부터 웨이퍼를 상기 전달 유닛에 전달하기 이전에, 상기 웨이퍼 캐리어에 탑재된 웨이퍼의 연마면을 세정액으로 예비 세정하는 예비 세정기를; 더 포함하여 구성되어, 웨이퍼를 집어 회전시키는 전달 유닛의 파지부가 오염되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 본 발명은, 화학 기계적 연마 공정이 행해진 웨이퍼를 건조시키는 건조기로서, 2개 이상의 웨이퍼를 세로로 적치하여 대기시키는 적치대와; 상기 적치대에 대기 중인 상기 웨이퍼에 질소 가스, 불활성 가스 중 어느 하나 이상을 공급하는 기체 공급부와; 상기 적치대를 회전시켜 상기 적치대에 위치한 2개 이상의 상기 웨이퍼를 동시에 건조시키는 회전 구동부를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 건조기를 제공한다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 웨이퍼의 '세워진 상태' 및 이와 유사한 용어는 웨이퍼가 연직 방향으로 직립한 경우를 포함할 뿐만 아니라 경사지게 세워진 상태도 포함하는 것으로 정의한다. 따라서, 웨이퍼의 가장자리에 의하여 지지된다면 세워진 상태에 해당하며, 동시에 웨이퍼의 중심부가 흡입된 상태로 연직 방향 또는 경사진 자세로 있다면 세워진 상태에 해당한다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '세정' 및 이와 유사한 용어는 세정액 등을 이용하여 깨끗하게 하는 사전적 의미의 세정을 포함할 뿐만 아니라, 헹굼 및 건조를 모두 포함하는 것으로 정의한다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '처리' 및 이와 유사한 용어는 웨이퍼에 대하여 화학 기계적 연마, 세정을 포함하여 이루어지는 것을 지칭하는 것으로 정의한다.

본 발명에 따르면, 연마 정반에서 수평인 상태로 화학 기계적 연마 공정이 행해진 이후에, 웨이퍼 캐리어로부터 웨이퍼를 넘겨받은 전달 유닛이 대략 90도만큼 회전시켜 웨이퍼가 세워진 자세가 되게 한 이후에, 웨이퍼 이송 기구에 의해 웨이퍼를 세워진 상태로 이송하면서 세정 모듈에서 세정되게 함으로써, 화학 기계적 연마 공정과 세정 공정이 행해지는 배치 구조를 콤팩트하게 구성할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

특히, 본 발명은 세정 이송 경로가 연마 이송 경로와 평행한 일측에 배치됨으로써, 전체적인 배치 구조를 보다 콤팩트하게 구성할 수 있는 효과가 있다.

즉, 본 발명은, 설비가 차지하는 공간을 증대하지 않고서도, 웨이퍼의 세정 처리 효율을 증대시켜 웨이퍼의 적체 현상 없이 처리 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

무엇보다도, 본 발명은, 웨이퍼 캐리어에 상기 웨이퍼를 로딩하는 로딩 유닛은 웨이퍼를 언로딩하는 전달 유닛과 상기 연마 정반을 사이에 두고 반대측에 위치함으로써, 웨이퍼 캐리어에 탑재된 웨이퍼가 연마 정반에서 화학 기계적 연마 공정을 행한 이후에, 웨이퍼를 웨이퍼 캐리어에 로딩하였던 위치로 되돌아가지 않고 곧바로 언로딩하여 세정 공정을 거칠 수 있게 되므로, 웨이퍼의 이동 경로를 단축할 수 있고, 웨이퍼 캐리어에 웨이퍼가 탑재된 상태로 로딩 유닛으로 되돌아오는 동안에 웨이퍼를 떨어뜨려 손상될 가능성을 미연에 방지할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은, 세정 이송 기구에 의하여 세워진 상태로 이송된 웨이퍼를 2개 이상 적치하는 적치대와, 적치대를 회전 구동하여 2개 이상의 웨이퍼를 한번에 건조 공정을 행함으로써, 상대적으로 오랜 시간이 소요되는 건조 공정을 대기하는 웨이퍼를 없앨 수 있게 되어 세정 및 건조 공정 시간을 단축할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

이 때, 본 발명은 상기 물튐 방지 커버의 가장자리는 상기 유체 분출공으로부터 상향 경사지게 형성된 지지대에 의해 지지되어, 물튐 방지 커버의 설치를 가능하게 할 뿐만 아니라, 경사진 지지대에 의해 웨이퍼로부터 분리된 액체를 액체 분출공으로 유도하여 바깥으로 신속하게 배출시킴으로써, 2장 이상의 웨이퍼의 건조 공정을 행하면서도 건조 효율이 저하되는 것을 최소화할 수 있다.

도1은 종래의 화학 기계적 연마 공정과 세정 공정이 행해지는 웨이퍼 처리 장치를 도시한 평면도,
도2는 다른 형태의 종래의 화학 기계적 연마 공정이 행해지는 웨이퍼 처리 장치를 도시한 평면도,
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 장치를 도시한 평면도,
도4는 도3에 적용될 수 있는 웨이퍼 이송 기구를 도시한 사시도,
도5a는 도3의 세정 모듈 중 어느 하나에서의 세정 기구를 도시한 횡단면도,
도5b는 도3의 세정 모듈 중 어느 하나에서의 세정 기구를 도시한 횡단면도,
도6a 내지 도6d는 도3의 세정 모듈 중 마지막에 배치된 건조 기구의 구성 및 작동 원리를 설명하기 위한 도면,
도7a 및 도7b는 웨이퍼 이송 기구에 의하여 도6a의 적치대에 웨이퍼를 안착시키는 작용을 설명하기 위한 도면,
도8a 및 도8b는 웨이퍼 캐리어에 웨이퍼를 탑재한 상태로 웨이퍼의 예비 세정 기구를 도시한 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 장치(100)는, 화학 기계적 연마 공정이 이루어지는 연마 영역(X10)과, 화학 기계적 연마 공정이 이루어진 웨이퍼(W)의 세정 공정이 이루어지는 세정 영역(X20)과, 화학 기계적 연마 공정을 행하기 위한 웨이퍼를 공급하는 공급부(X30)와, 세정 공정이 행해진 웨이퍼를 배출하는 배출부(X40)로 구성된다.

상기 공급부(X30)는, 처리 공정이 행해질 웨이퍼(W)를 거치시킨 상태로 대기하는 다수의 대기 유닛(110)과, 다수의 대기 유닛(110)에서 대기 중인 웨이퍼(W)들 중 어느 하나를 집어(R1) 연마 영역(X10)으로 전달(R2)하는 제1핸들러(H1)와, 제1핸들러(H1)에서 웨이퍼(W)를 넘겨받아 연마 영역(X10)의 로딩 유닛(120)으로 전달(R3)하는 제2핸들러(H2)로 이루어진다.

여기서, 제1핸들러(H1)는 다수의 대기 유닛(110) 중 어느 하나에서 대기중인 웨이퍼(W)를 집기 위하여 레일(Hr)을 따라 왕복 이동(H1d) 가능하게 설치된다. 따라서, 제1핸들러(H1)는 다수의 대기 유닛(110)에서 웨이퍼(W)를 집어 전달(R2)하므로, 짧은 시간에도 많은 웨이퍼(W)를 연마 영역(X10)에 공급하는 것이 가능하다.

그리고, 제2핸들러(H2)는 제1핸들러(H1)로부터 전달(R2)받은 웨이퍼(W)를 2개의 연마 영역(X10)의 로딩 유닛(120)으로 번갈아가면서 공급한다.

이와 같이, 하나의 공급부(X30)로부터 2개의 연마 영역(X10)에 웨이퍼(W)를 공급할 수 있게 구성되어, 연마 영역(X10)과 세정 영역(X20)이 2개 이상으로 배치되더라도, 원활히 웨이퍼(W)를 연마 영역(X10)에 공급하여 중단없이 처리 공정을 지속할 수 있으면서, 콤팩트한 배치 구조를 형성하는 잇점을 얻을 수 있다.

본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 필요에 따라 연마 영역(X10)과 세정 영역(X20)이 하나씩만 배치될 수도 있다. 그리고, 경우에 따라서는, 제1핸들러(H1)와 제2핸들러(H2) 중 어느 하나만 구비될 수도 있다. 다만, 웨이퍼(W)를 공급하는 대기 유닛(110)이 다수 배치되면, 연마 영역(X10)에서 웨이퍼(W) 공급을 위해 대기하는 시간을 없앨 수 있다.

상기 연마 영역(X10)은, 제2핸들러(H2)로부터 웨이퍼(W)를 공급받는 로딩 유닛(120)과, 로딩 유닛(120)에서 웨이퍼(W)를 로딩받아 웨이퍼(W)를 탑재한 상태로 정해진 순환형 경로(Rc, Rc')를 따라 이동하는 웨이퍼 캐리어(C)와, 웨이퍼 캐리어(C)의 이동 경로(Rc, Rc')에 배치되어 웨이퍼(W)의 화학 기계적 연마 공정이 행해지는 연마 정반(P1, P2'; P)과, 연마 정반(P)에서 화학 기계적 연마(CMP) 공정을 마친 웨이퍼(W)의 연마면을 예비 세정하는 예비세정기구(PC)와, CMP 공정과 예비 세정 공정을 마친 웨이퍼(W)를 웨이퍼 캐리어(C)로부터 전달받아 90도 회전(121r)시켜 세정 영역(X20)으로 전달하는 전달 유닛(140)과, 전달 유닛(140)으로 웨이퍼(W)를 전달한 웨이퍼 캐리어(C)가 로딩 유닛(120)으로 되돌아가서 새로운 웨이퍼(W)를 공급받기 이전에 웨이퍼 캐리어(C)를 세정하는 캐리어 세정기(130)로 구성된다.

상기 웨이퍼 캐리어(C)는 정해진 경로(Rc, Rc')를 따라 이동하며, 리니어 모터의 작동 원리로 배열된 가이드 레일을 따라 이동한다. 예를 들어, 본 출원인이 출원하여 특허등록된 대한민국 등록특허공보 제10-1188579호, 제10-1188540호에 기재된 바와 같이 웨이퍼를 공급받고 이동할 수 있다. 대한민국 등록특허공보 제10-1188579호, 제10-1188540호의 기재 사항은 본 명세서의 일부로 포함된다. 또는, 이동 경로(Rc, Rc')의 끝단부가 곡면으로 형성되어, 웨이퍼 캐리어(C)는 캐리어 홀더를 이용하지 않고 가이드 레일을 따라 이동하게 구성될 수도 있다.

웨이퍼(W)는 웨이퍼 캐리어(C)의 하측에 위치한 캐리어 헤드(도8a의 CH)의 저면에 탑재된 상태로, 웨이퍼 캐리어(C)의 이동과 함께 이동한다. 그리고, 웨이퍼 캐리어(C)가 연마 정반(P)의 상측에 위치하면, 연마 정반(P)에서 웨이퍼(W)의 화학 기계적 연마 공정이 이루어진다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 하나의 웨이퍼(W)는 하나의 연마 정반(P1이나 P2)에서만 1단계의 화학 기계적 연마 공정이 행해질 수도 있지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 웨이퍼 캐리어(C)에 탑재된 상태로 이동하는 하나의 웨이퍼(W)는 2개 이상의 연마 정반(P1, P2)에서 각각 단계별로 화학 기계적 연마 공정이 행해질 수 있다.

한편, 도3에 도시된 웨이퍼 처리 장치(100)는 현재 양산 중인 직경 300mm인 웨이퍼에 대해서도 적용할 수 있지만, 직경이 350mm 이상인 웨이퍼에 대해서도 처리 공정이 행해질 수 있다. 예를 들어, 직경이 450mm인 대면적 웨이퍼를 연마 정반(P) 상에서 화학 기계적 연마 공정을 하고자 하는 경우에는, 연마 정반(P)의 직경이 웨이퍼(W)의 직경의 2배보다 더 커야 하므로, 연마 정반(P)은 충분히 넓은 면적을 갖게 된다.

따라서, 연마 영역(X10)에서 차지하는 연마 정반(P)은 폭 방향(y)으로 거의 대부분을 차지하게 된다. 이에 따라, 웨이퍼 캐리어(C)는 웨이퍼(W)의 CMP 공정을 위해 이동하는 경로(Rc)에서는 웨이퍼(W)의 중심이 연마 정반(P)의 정해진 위치(대략 중심으로부터 1/2만큼 반경 방향으로 떨어진 위치)를 통과하도록 이동하며, 웨이퍼(W)를 전달 유닛(140)에 옮긴 이후에 로딩 유닛(120)으로 되돌아 오는 경로(Rc')도 연마 정반(P)의 상측을 지나지만 연마 정반(P)의 중심으로부터 1/2만큼의 반경보다 더 바깥쪽으로 이격된 위치를 웨이퍼 캐리어(C)의 중앙부가 통과하게 된다.

이와 같이, 웨이퍼 캐리어(C)는 로딩 유닛(120)에서 전달 유닛(140)을 향하는 경로(Rc)와, 전달 유닛(140)에서 로딩 유닛(120)을 향하는 경로(Rc')가 모두 연마 정반(P)의 상측을 통과하게 배치되어, 폭 방향(y)으로의 연마 영역(X10)의 길이를 보다 작게 형성할 수 있다.

상기 예비세정기구(PC)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 기구(PC')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(PC, PC')에 의하여 웨이퍼(W)의 연마면에 묻어 있는 1차적으로 이물질(99)을 제거함으로써, 웨이퍼 캐리어(C)로부터 전달 유닛(140)으로 웨이퍼(W)를 전달할 때에, 웨이퍼(W)를 붙잡는 전달 유닛(140)의 그립퍼(141)의 오염을 방지할 수 있다.

그리고, 웨이퍼 캐리어(C)가 웨이퍼(W)를 전달 유닛(140)에 넘겨준 이후에, 로딩 유닛(120)을 향하여 정해진 경로(Rc')로 되돌아오면, 연마 정반(P)에서 CMP 공정 중에 이물질이 웨이퍼 캐리어(C)의 저면에 묻기도 하고, 이물질이 묻어 있는 웨이퍼(W)를 탑재하는 과정에서 웨이퍼 캐리어(C)의 저면이 오염된 상태이므로, 웨이 캐리어(C)의 저면은 캐리어 세정기(130)에 의해 세정된다.

캐리어 세정기(130)는 웨이퍼 캐리어(C)의 저면에 세정액을 분사하는 것에 의해 이물질을 씻어내게 구성될 수 있다. 예를 들어, 본 출원인에 의해 출원되어 특허등록된 대한민국 등록특허공보 제10-1130888호에 개시된 헤드 세정 유닛과 같이 구성될 수 있다. 대한민국 등록특허공보 제10-1130888호의 기재 내용은 본 명세서의 일부로 포함된다.

이와 같이, 캐리어 세정기(130)에 의해 저면이 깨끗해진 상태로 새로 공급되는 웨이퍼(W)가 로딩 유닛(120)에서 웨이퍼 캐리어(C)로 탑재되므로, 새로 공급된 웨이퍼(W)는 오염되지 않은 깨끗한 상태로 연마 공정이 행해질 수 있다.

상기 전달 유닛(140)은 웨이퍼(W)의 가장자리를 집는 그립퍼(141)가 폭 방향으로 배열된 가이드 레일(142)을 따라 이동 가능하게 설치된다. 그리고, 그립퍼(141)는 웨이퍼 캐리어(C)가 전달 유닛(140)에 근접한 정해진 위치에서 웨이퍼(W)를 웨이퍼 캐리어(C)로부터 언로딩하여 파지하고, 가이드 레일(142)을 따라 이동(141d)한 후, 세정 영역(X20)에 배치된 웨이퍼 이송 기구(Go)에 웨이퍼(W)를 전달한다.

이와 같이, 연마 영역(X10)은 웨이퍼(W)가 웨이퍼 캐리어(C)에 로딩되는 로딩 유닛(120)과 웨이퍼(W)가 웨이퍼 캐리어(C)로부터 언로딩되는 전달 유닛(140)이 서로 반대측에 위치하게 배치되므로, 웨이퍼 캐리어(C)는 CMP 공정을 위하여 연마 정반(P)을 통과할 때에만 웨이퍼(W)를 탑재한 상태가 되므로, CMP 공정을 마친 웨이퍼(W)를 탑재한 상태로 이동하다가 웨이퍼(W)를 떨어뜨려 웨이퍼(W)의 손상이나 불량을 야기하는 문제점을 크게 낮출 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

이 뿐만 아니라, 웨이퍼 캐리어(C)는 순환 경로(Rc, Rc')를 따라 순환 이동하는 데 반하여, 웨이퍼(W)는 연마 영역(X10) 내에서 직선 경로(Rc)만 이동한 후 곧바로 세정 영역(X20)으로 이송되므로, 웨이퍼(W)의 이동 거리가 짧아져 전체적인 공정 효율이 향상되고 이동 중에 웨이퍼(W)의 손상 가능성을 최소화할 수 있다.

상기 세정 영역(X20)은, 연마 영역(X10)의 전달 유닛(140)으로부터 웨이퍼(W)를 전달받아 이송하는 웨이퍼 이송 기구(Go)와, 웨이퍼 이송 기구(Go)에 의해 웨이퍼(W)가 이송되면서 단계적으로 세정 공정(헹굼 및 건조 공정을 포함한다)을 행하는 세정 모듈(C1, C2, C3, C4)로 이루어진다.

여기서, CMP 공정이 행해진 웨이퍼(W)의 세정 공정이 행해지는 세정 모듈(C1, C2,...)은, 도3에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 캐리어(C)의 연마 이송 경로(Rc)와 웨이퍼 이송 기구(Go)의 세정 이송 경로(R5)가 서로 평행하고 연마 이송 경로(Rc)의 바깥측에 배치됨으로써, 콤팩트한 배치 구조를 이루면서도, 웨이퍼(W)가 세정을 위하여 이송되는 이동 거리를 보다 짧게 할 수 있는 잇점을 얻을 수 있다.

도면에는 세정 모듈(C1, C2, C3, C4)이 모두 4개인 것으로 예시되어 있지만, 웨이퍼의 표면에 잔류하는 이물질의 양과 접착 특성을 고려하여 2개 또는 3개로 설치될 수도 있고, 5개 이상으로 설치될 수도 있다.

도4에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 이송 기구(Go)는 전달 기구(140)로부터 웨이퍼(W)를 세워진 상태로 전달받아, 웨이퍼(W)의 가장자리 하측을 경사진 면으로 거치시키는 거치 걸이(30)가 구비된 그립 부재(Gr)와, 그립 부재(Gr)를 정해진 경로(R5)를 따라 길이 방향(도3의 x)으로 이동(88x)시키는 이동 부재(Gx)로 이루어진다.

각각의 그립 부재(Gr)는 세정 모듈(C1, C2, C3, C4)간을 이동시키는 역할을 하며, 그립 부재(Gr)의 거치 걸이(30)는 도면부호 77로 표시된 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치된다. 예를 들어, 도5a에 도시된 바와 같이, 거치 걸이(30)는 자성체로 형성되고, 이를 감싸는 코일(91)의 전류 제어에 의해 왕복 이동(77)된다.

그리고, 세정 모듈(C1,..,C4)에서 웨이퍼(W)는 세워진 상태로 세정 공정이 행해진다. 이에 따라, 웨이퍼(W)의 직경이 커지더라도, 세정 모듈(C1,...)과 웨이퍼 이송 기구(Go)의 폭 방향(y)으로의 길이는 짧게 유지된다. 따라서, 웨이퍼 처리 장치(100)에서 세정 모듈(C1,...)이 차지하는 면적이 줄어들어 전체적으로 콤팩트한 구성을 가능하게 한다.

한편, 각각의 세정 모듈(C1,...)에서 행해지는 웨이퍼(W)의 세정 공정은 웨이퍼(W)를 정지한 상태에서 행할 수도 있고, 웨이퍼를 세워진 상태로 회전시키면서 행할 수도 있다.

예를 들어, 도5a에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)를 흡입 펌프(P)로 흡입압(41)을 인가하는 흡입 플레이트(45)를 웨이퍼(W)의 반대면에 고정시킨 상태로, 구동 모터(M)에 회전축(43)으로 연결되어 회전하면서 고압 노즐(101)로부터 세정액(11)을 분사하여 비접촉 방식으로 세정할 수도 있다.

또한, 도5b에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)를 흡입 펌프(P)로 흡입압(41)을 인가하는 흡입 플레이트(45)를 웨이퍼(W)의 반대면에 고정시킨 상태로, 구동 모터(M)에 회전축(43)으로 연결되어 회전하면서, 액체를 머금는 재질로 형성된 세정 브러쉬(102)를 회전시키면서 웨이퍼(W)의 공정면을 접촉 세정할 수도 있다.

이를 위하여, 그립 부재(Gr)는 이동 부재(Gx)와 함께 왕복 이동(66)하게 구성되어, 흡입 플레이트(45)로 웨이퍼(W)를 흡입 파지하면, 후퇴하여 이동할 수 있다.

한편, 세정 모듈(C1, C2, C3, C4) 중 가장 마지막에 공정이 행해지는 세정 모듈(C4)은 2장 이상의 웨이퍼를 세워진 상태로 적치하는 보유 챔버(410)가 구비되어, 이전의 세정 모듈(C1, C2, C3)에서의 세정 공정을 마친 웨이퍼를 2개 이상 대기 상태로 적치시킨다.

이를 위하여, 보유 챔버(410)의 내부에는 웨이퍼(W)를 세워진 상태로 적치시키는 적치대(420)가 위치하며, 적치대(420)의 안착부(423)에 웨이퍼(W)가 세워진 상태로 거치된다. 여기서, 안착부(423)는 웨이퍼(W)의 가장자리와 접촉하는 홈이 형성되고, 웨이퍼(W)의 하측에 3개 내지 5개로 설치되어, 도6c에 도시된 바와 같이 지지한다. 안착부(423)는 회전 가능한 롤러로 형성될 수도 있다.

적치대(420)의 안착부(423)에 첫번째 웨이퍼(W)를 거치시키는 공정이 도7a에 도시되어 있다. 즉, 그립 부재(Gr)는 웨이퍼(W)를 거치 걸이(30)에 올려둔 상태에서, 적치대(420)의 내부로 내려온다(D1). 그리고, 웨이퍼(W)의 가장자리 하측이 안착부(423)에 위치된 상태에서, 그립 부재(Gr)가 후퇴(D2)하여 상측으로 이동(D3)하는 것에 의하여, 적치대(420)의 안착부(423)에 웨이퍼(W)를 거치시키게 된다. 이와 같이, 안착부(423)에 거치된 웨이퍼(W)의 정면도는 도7c에 도시된 형태가 된다.

그리고, 적치대(420)의 안착부(423)에 두번째 웨이퍼(W)를 거치시키는 공정이 도7b에 도시되어 있다. 즉, 첫번째 웨이퍼(W)를 거치시키는 것과 유사하게, 그립 부재(Gr)는 웨이퍼(W)를 거치 걸이(30)에 올려둔 상태에서, 첫번째 웨이퍼가 거치된 안착부(423)에 인접한 다른 안착부(423')에 근접한 적치대(420) 내부로 내려온다(D1). 그리고, 웨이퍼(W)의 가장자리 하측이 안착부(423')에 위치된 상태에서, 그립 부재(Gr)가 후퇴(D2)하여 상측으로 이동(D3)하는 것에 의하여, 적치대(420)의 안착부(423')에 웨이퍼(W)를 거치시키게 된다.

이와 같은 방식으로, 적치대(420)의 다수의 안착부(423)에 웨이퍼(W)를 하나씩 거치시키는 것이 가능해진다. 이를 위하여, 그립 부재(Gr)는 구동부(M)에 의하여 폭방향(y)으로 이동(66)이 가능할 뿐만 아니라, 상하 방향(67)으로도 이동 가능하게 설치된다.

한편, 도6a에 도시된 바와 같이, 보유 챔버(410) 내에는 가스 제어부(430)의 가스 공급부(431)로부터 아르곤 가스 등의 불활성 가스나 질소 가스가 공급(81)되어, 웨이퍼(W)가 주변 공기와 접촉하는 것을 방지한다. 이에 의해, 웨이퍼(w)의 대기 시간 동안에 웨이퍼 연마면이 산화되는 것이 억제된다. 필요에 따라, 가스 배출부(432)에 의하여 보유 챔버(410) 내부의 공기를 배출(82)시킬 수도 있다.

그리고, 적치대(420)는 웨이퍼(W)가 유입되는 통로가 되는 입구(420a)를 덮는 덮개(429)가 마련된다. 적치대(420)에 정해진 개수(반드시, 웨이퍼 수용 위치가 모두 채워져야 하는 것은 아님)의 웨이퍼(W)가 수용되면, 도6b에 도시된 바와 같이, 덮개(429)가 이동(429d)하여 적치대(420)의 입구(420a)를 덮는다.

이 때, 덮개(429)에는 웨이퍼(W)가 안착부(423)에 거치된 위치에 웨이퍼(W)의 가장자리를 끼움 형태로 수용하는 안착 슬릿(429c)이 형성되어 있다. 따라서, 적치대(420)의 덮개(429)가 닫히면, 적치대(420)에 거치되어 있는 웨이퍼(W)의 가장자리가 안착부(423)의 V자형 홈과 안착 슬릿(429c)에 의해 끼어져, 웨이퍼(W)는 정해진 하나의 위치에 요동없이 고정된 상태가 된다.

그 다음, 도6c에 도시된 바와 같이, 적치대(420)는 기계적인 링크 구조나 그 밖의 공지된 제어 수단(Mr)에 의하여 90도만큼 회전(420r)되어, 세워져있던 웨이퍼(W)가 모두 수평인 자세가 되게 한다.

여기서, 적치대(420)에는 웨이퍼(W)가 안착되는 안착부(423)의 사이마다 도6c를 기준으로 상향 경사진 지지대(421b, 429b)에 의해 물튐 방지 커버(424)가 지지되게 설치된다. 물튐 방지 커버(424)는 상하 방향으로 액체를 완전히 차단하는 막으로 형성될 수도 있고, 공기의 흐름을 통과시키면서 액체를 일부 차단하는 망으로 형성될 수도 있다.

한편, 도6a에 도시된 바와 같이, 물튐 방지 커버(424)는 적치대(420)의 몸체측 지지대(421b)에 고정되어 있지만, 덮개(429)가 적치대(420)의 몸체에 덮이면서 덮개측 지지대(429b)에 의해서도 물튐 방지 커버(424)가 지지되는 형태로 구성될 수 있다.

그리고, 지지대(421b, 429b)와 적치대(420)의 벽면이 만나는 지점에는 액체 분출공(421a, 429a)이 관통 형성된다. 액체 분출공(421a, 429a)은 슬릿 형태로 길게 형성될 수도 있고, 다수의 구멍으로 형성될 수도 있다. 다만, 액체 분출공(421a, 429a)의 단면은 물방울이 제한없이 통과할 수 있는 크기로 형성된다.

한편, 상기 웨이퍼가 수평인 상태로 상기 적치대가 회전한 위치에서 상면에는 벽면으로 형성되는 대신에 에어 필터(422)가 형성되어, 상측에서의 공기 유동을 허용할 수 있게 구성되어, 최상측의 웨이퍼의 건조 효율을 높일 수 있다.

그리고 나서, 도6d에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)가 수평 자세로 회전된 상태에서 적치대(420)는 구동부(Mr)에 의하여 고속으로 회전 구동(420x)된다. 여기서, '고속'이라는 용어는 5rpm 내지 1000rpm의 범위를 말한다.

이에 따라, 웨이퍼(W)의 판면에 묻어있는 액체는 원심력에 의하여 웨이퍼(W)의 가장자리로 이동하며, 적치대(420)의 측벽에 관통 형성된 액체 분출공(421a, 429a)을 통해 외부로 배출(89)된다.

더욱이, 웨이퍼(W)의 사이에는 물튐 방지 커버(424)가 개재되어, 물튐 방지 커버(424)에 의하여 상측 웨이퍼에서 튀는 액체가 하측 웨이퍼로 전달되지 않으므로, 다수의 웨이퍼를 동시에 건조 공정을 행하더라도 건조 효율이 저하되지 않는다.

그리고, 웨이퍼(W)의 하측에 위치한 물튐 방지 커버(424)는 상향 경사진 지지대(421b, 429b)에 의하여 지지된 상태이므로, 물튐 방지 커버(424)에 떨어진 액체는 적치대(424)의 회전(420x)에 따라 원심력에 의하여 가장자리 영역으로 흘러나가, 지지대(421b, 429b)를 통해 흘러내려 액체 분출공(421a, 429a)을 통해 외부로 쉽게 배출(89)되므로 배출 효율이 높아진다.

동시에, 웨이퍼(W)가 수평인 상태가 되도록 회전(420r)한 상태에서, 적치대(420)의 상면은 에어를 통과하는 에어 필터(422)가 형성되어 있으므로, 가스 제어부(430)로부터의 질소 가스(81) 등의 유동이 에어 필터(422)를 통해 적치대(420)의 내부로 유입(85)되면서 최상층 웨이퍼(W)의 건조 효율이 향상된다. 그리고, 물튐 방지 커버(424)가 망 형태로 형성된 경우에는, 질소 가스(81) 등의 유동이 적치대(420)와 웨이퍼(W) 사이의 공간을 통해 하측으로 전달되면서, 하측에 위치한 웨이퍼(W)의 건조 효율도 향상된다.

도면에 도시된 실시예에서는 웨이퍼가 세워진 상태로 적치대(420)에 적치되어 대기하다가, 적치대(420)를 90도 회전(420r)시켜 웨이퍼가 수평인 상태로 되게 한 이후에, 적치대(420)를 고속 회전(420x)시켜 다수의 웨이퍼(W)를 한꺼번에 건조시키는 구성이 예시되어 있지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 웨이퍼가 세워진 상태로 적치대(420)에 적치되어 대기하다가, 곧바로 웨이퍼가 세워진 상태로 고속 회전시켜 건조시킬 수도 있다.

이렇듯, 마지막의 세정 모듈(C4)에서 세정 공정을 마치고 건조 공정이 남은 다수의 웨이퍼(W)를 적치대(420)에 적치하여 대기시키다가, 한꺼번에 다수의 웨이퍼(W)를 건조시킴으로써, 종래에 오랜 시간이 소요되는 건조 공정에 의하여 세정 및 헹굼 공정을 마친 웨이퍼가 대기하는 것에 의하여 공정 효율이 저하되었던 문제점을 해소할 수 있다.

상기 배출 영역(X40)에서는, 마지막 세정 모듈(C4)에서 건조 공정이 완료된 웨이퍼(W)를 제3핸들러(H3)로 배출 유닛(150)으로 이동(R6)시킨 후, 도면에 도시되지 않은 수단으로 그 다음 공정으로 이동(R7)된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 장치(100)는, 연마 정반(P)에서 수평인 상태로 화학 기계적 연마 공정이 행해진 이후에, 웨이퍼 캐리어(C)로부터 웨이퍼(W)를 넘겨받은 전달 유닛이 대략 90도만큼 회전시켜 웨이퍼(W)가 세워진 자세가 되게 한 이후에, 웨이퍼 이송 기구(Go)에 의해 웨이퍼(W)를 세워진 상태로 이송하면서 세정 모듈(C1, C2, C3, C4)에서 세정되게 함으로써, 화학 기계적 연마 공정과 세정 공정이 행해지는 배치 구조를 콤팩트하게 구성할 수 있고, 특히, 본 발명은 세정 이송 경로(R5)가 연마 이송 경로(Rc)와 평행한 일측에 배치됨으로써, 전체적인 배치 구조를 콤팩트하게 구성할 수 있어서, 설비가 차지하는 공간을 증대하지 않고서도, 웨이퍼의 세정 처리 효율을 증대시켜 웨이퍼의 적체 현상 없이 처리 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

무엇보다도, 본 발명은, 웨이퍼 캐리어(C)에 웨이퍼(W)를 로딩하는 로딩 유닛(120)은 웨이퍼를 언로딩하는 전달 유닛(140)과 연마 정반(P)을 사이에 두고 반대측에 위치함으로써, 웨이퍼 캐리어(C)에 탑재된 웨이퍼(W)가 2개 이상의 연마 정반(P)에서 화학 기계적 연마 공정을 행한 이후에, 웨이퍼(W)를 웨이퍼 캐리어(C)에 로딩하였던 위치로 되돌아가지 않고 곧바로 언로딩하여 세정 공정을 거칠 수 있게 되므로, 웨이퍼의 이동 경로를 단축할 수 있고, 종래에 웨이퍼 캐리어(C)에 웨이퍼(W)가 탑재된 상태로 로딩 유닛(120)으로 되돌아오는 경로(Rc') 상에서 웨이퍼(W)를 떨어뜨려 손상될 가능성을 미연에 방지할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은, 세정 이송 기구(Go)에 의하여 세워진 상태로 이송된 웨이퍼(W)를 2개 이상 적치하는 적치대(420)와, 적치대(420)를 회전 구동하여 2개 이상의 웨이퍼를 한번에 건조 공정을 행함으로써, 상대적으로 오랜 시간이 소요되는 건조 공정을 대기하는 웨이퍼를 없앨 수 있게 되어, 건조 공정을 행하기 위하여 세정을 마친 웨이퍼가 대기하여야 함에 따른 공정 효율의 저하 현상을 해소할 수 있는 효과를 얻을 수 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.

W: 웨이퍼 P: 연마 정반
C: 웨이퍼 캐리어 C1, C2, C3, C4: 세정 모듈
Go: 웨이퍼 이송기구 FR: 프레임
Gr: 그립퍼 PC: 예비 세정 기구
120: 로딩 유닛 130: 캐리어 세정기
140: 전달 유닛

Claims

화학 기계적 연마 공정이 행해지는 연마 정반과;
상기 연마 정반의 일측의 로딩 유닛에서 웨이퍼를 공급받아, 상기 연마 정반에서 상기 웨이퍼에 대한 상기 화학 기계적 연마 공정이 행해지도록 상기 연마 정반을 통과하는 연마 이송 경로(Rc)를 따라 상기 웨이퍼를 보유한 상태로 이동하는 웨이퍼 캐리어(C)와;
상기 연마 정반의 타측에 위치하여, 상기 화학 기계적 연마 공정이 행해진 상기 웨이퍼를 상기 웨이퍼 캐리어로부터 전달받아 세워진 상태가 되게 회전시키는 전달 유닛과;
상기 연마 정반의 타측에 위치한 상기 전달 유닛으로부터 상기 웨이퍼를 세워진 상태로 전달받아, 상기 연마 정반으로부터 폭방향(y)으로의 바깥의 세정 이송 경로(R5)를 따라 세워진 상태로 상기 웨이퍼를 이송하는 웨이퍼 이송 기구와;
상기 연마 정반으로부터 폭방향(y)으로의 바깥에 2개 이상 상기 세정 이송 경로를 따라 배열되어, 상기 웨이퍼 이송 기구에 의하여 상기 세정 이송 경로를 따라 이송되는 상기 웨이퍼를 다단계 세정하는 다수의 세정 모듈을;
포함하여 구성되고, 상기 웨이퍼 캐리어는 상기 웨이퍼를 상기 전달 유닛에 전달하고, 상기 로딩 유닛으로 상기 웨이퍼를 보유하지 않은 상태로 되돌아오는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.
제 1항에 있어서,
상기 세정 모듈 중 어느 하나는 2개 이상의 웨이퍼를 세로로 적치하는 보유 챔버를;
더 포함하여 구성되어, 상기 세정 모듈이 행해진 상기 웨이퍼가 상기 보유 챔버에 적치되면서 대기하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.
제 2항에 있어서,
상기 보유 챔버에는 대기 중인 상기 웨이퍼에 질소 가스, 불활성 가스 중 어느 하나 이상이 공급되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.
제 2항에 있어서,
상기 보유 챔버에는 2개 이상의 웨이퍼를 적치시키는 적치대를 구비하고, 상기 적치대를 회전시키는 것에 의하여 상기 적치대에 적치된 2개 이상의 웨이퍼를 동시에 세정 공정과, 헹굼 공정과, 건조 공정 중 어느 하나 이상을 행하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.
제 4항에 있어서,
상기 적치대는 90도 회전하여 상기 웨이퍼가 수평인 상태로 회전하여 건조 공정이 행해지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.
제 4항에 있어서,
상기 적치대는 상기 웨이퍼를 거치하는 안착부가 구비되어, 상기 웨이퍼 이송 기구로부터 이송되는 웨이퍼를 상기 적치대의 입구를 통해 상기 안착부에 하나씩 거치시킨 상태에서, 상기 입구를 개폐하는 덮개가 닫히면, 상기 덮개에 형성된 안착 슬릿에 의해 상기 웨이퍼의 위치가 고정되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.
제 1항에 있어서,
상기 연마 정반은 350mm 이상의 상기 웨이퍼의 화학 기계적 연마 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.
제 1항에 있어서,
상기 웨이퍼 캐리어의 이송 경로 상에 상기 연마 정반이 2개 이상 구비된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.
제 1항에 있어서,
상기 연마 이송 경로(Rc)와 상기 세정 이송 경로는 서로 평행하고, 이송 방향이 서로 반대인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.
제 1항에 있어서,
상기 웨이퍼 캐리어가 상기 로딩 유닛에서 상기 전달 유닛으로 이동하는 상기 연마 이송 경로(Rc)와, 상기 웨이퍼 캐리어가 상기 전달 유닛에서 상기 로딩 유닛으로 이동하는 되돌아 오는 경로(Rc')는 순환형 궤도를 이루는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.
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