KR102010731B1 - 웨이퍼형 기판 프로세싱 방법, 장치 및 이것의 용도 - Google Patents

웨이퍼형 기판 프로세싱 방법, 장치 및 이것의 용도 Download PDF

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랄프 라우엔부쉬
토비아스 부쎄니우스
다니엘 부흐베르거
라이 바인홀트
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아토테크더치랜드게엠베하
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Abstract

본 발명은 접촉식 그립퍼 및 무접촉식 그립퍼를 이용하여 웨이퍼형 기판을 프로세싱하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 접촉형 그립퍼 및 무접촉형 그립퍼를 포함하는 웨이퍼형 기판을 프로세싱하기 위한 장치에 관한 것이다. 추가적으로, 본 발명은 웨이퍼형 기판을 프로세싱하기 위한 본 발명의 장치의 이용에 관한 것이다.

Description

웨이퍼형 기판 프로세싱 방법, 장치 및 이것의 용도
본 발명은 웨이퍼형 기판을 프로세싱하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 방법 및 장치는 프로세싱 동안 웨이퍼형 기판의 안전하고 적소에서의 이송에 특히 적절하다.
웨이퍼형 기판들을 이송하기 위한 그립퍼들의 이용이 종래 기술에 알려져 있다. 여기에서, 상이한 종류들의 그립퍼들이 이용된다. 과거에는, 특히 기판의 표면이나 에지에 접촉하는 그립퍼들이 이용되었다. 그러나, 무접촉식 그립퍼들의 이용, 특히 Bernoulli 그립을 이용하는 것이 잘 확립되어 왔다. 여기에서, 양쪽 유형의 그립퍼들은 특정 이점들을 제공하지만, 동시에 민감한 기판에 대해 문제가 되는 특정 부적합성을 제공한다.
기판의 표면에 접촉하는 그립퍼들은 일반적으로 기판을 매우 정확하게 처리할 수 있는 가능성을 제공한다. 그러나, 이송된 기판들은 접촉 포인트들에서 기판들의 표면에 데미지를 받기 쉽다.
표면에 접촉하지 않는 그립퍼들은 일반적으로 정규 접점이 없기 때문에 이러한 국부적 데미지를 회피한다. 그러나, 이러한 그립퍼들은 더욱 복잡하고, 기판들이 고정되어 있어도 이들은 어느 정도 범위로 이동가능하다. 한편으로, 이들은 이동중 관성 효과들에 기초하여 측면으로 이동할 수 있다. 이러한 이동을 방지하기 위해 제한 에지를 이용하는 것은 기판과 제한 에지의 충돌, 가능하게는 기판의 에지 또는 심지어 기판 전체의 에지에 데미지를 주는 가능성을 가져온다. 또한, 이송된 기판의 이동 및 진동은 기판이 배치될 때 기판을 손상시킬 위험성을 제공한다. WO 2016/096946 A1 에 개시된 바와 같이 기판 홀더와 같은 복잡한 구조에 그러한 기판을 배치하는 것은 그러한 프로세스에 훨씬 더 큰 부담을 준다.
따라서, 이송 중에 기판을 안전하고 적소에서 취급하기 위하여 웨이퍼형 기판들에 대한 개선된 처리 방법 및 상기 방법을 실현하는 장치를 제공할 필요가 있다.
상술한 문제들은 독립청구항들 및 상세한 설명에 개시된 바와 같이 본 발명에 의해 해결된다. 추가적인 이점들을 제공하는 추가의 수정들이 종속청구항들 및 다음의 설명에 포함된다. 그러나, 본원에 명시적으로 언급되지 않지만 여기에서 논의된 연결부분들로부터 즉시 유도가능하거나 구별가능한 추가적인 이점들이 본원에 개시된 본 발명 및 이것의 실시형태들에 의해 해결된다.
본 발명은 웨이퍼형 기판을 프로세싱하는 방법에 관한 것이며, 다음의 단계들:
i) 로딩 디바이스에 기판을 제공하는 단계;
ⅱ) 무접촉식 그립퍼 또는 접촉식 그립퍼를 이용하여 기판을 로딩 디바이스로부터 정렬 디바이스로 이송하는 단계;
iii) 정렬 디바이스에서 기판을 정렬하는 단계;
ⅳ) 접촉식 그립퍼를 이용하여 정렬된 기판을 연결 디바이스로 이송하는 단계로서, 상기 연결 디바이스는 기판 홀더를 제공하는, 상기 정렬된 기판을 연결 디바이스로 이송하는 단계;
v) 정렬된 기판을 연결 디바이스에서 기판 홀더에 고정하는 단계;
ⅵ) 접촉식 그립퍼를 이용하여 상기 정렬된 기판을 포함하는 상기 기판 홀더를 처리 디바이스로 추가로 이송하는 단계;
vii) 개별적인 기판 홀더에 여전히 고정되어 있는 상기 기판을 상기 처리 디바이스에서 처리하는 단계;
viii) 처리된 기판을 포함하는 기판 홀더를 연결 디바이스로 이송하는 단계로서, 처리된 기판은 개별적인 기판 홀더로부터 고정해제되는, 상기 기판 홀더를 연결 디바이스로 이송하는 단계;
ix) 접촉식 그립퍼를 이용하여 처리된 기판을 추가로 후처리 디바이스로 이송하는 단계;
x) 후처리 디바이스에서 기판을 후처리하는 단계;
xi) 후처리된 기판을, 무접촉식 그립퍼를 이용하여 후처리 디바이스로부터 저장 디바이스로 이송하거나, 또는 무접촉식 그립퍼를 이용하여 로딩 디바이스로 다시 이송하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 로딩 디바이스, 정렬 디바이스, 연결 디바이스, 처리 디바이스, 후처리 디바이스, 저장 디바이스 및 접촉식 그립퍼와 무접촉식 그립퍼를 갖는 웨이퍼형 기판을 프로세싱하기 위한 장치에 관한 것으로, 접촉식 그립퍼와 무접촉식 그립퍼 양쪽 모두는 다음과 같은 방식으로 기판을 이송가능하다:
- 무접촉식 그립퍼 또는 접촉식 그립퍼는 로딩 디바이스로부터 기판을 정렬가능한 정렬 디바이스로 기판을 이송가능하고;
- 접촉식 그립퍼는 정렬 디바이스로부터, 기판 홀더에서 정렬된 기판을 고정하고 처리된 기판을 기판 홀더로부터 고정해제가능한 연결 디바이스로 정렬된 기판을 이송가능하고;
- 접촉식 그립퍼는 기판 홀더를, 연결 디바이스로부터, 기판을 처리가능한 처리 디바이스로 이송하고 연결 디바이스로 다시 이송가능하고;
- 접촉식 그립퍼는 처리된 기판을 연결 디바이스로부터 후처리 디바이스로 이송가능하고;
- 무접촉식 그립퍼는 후처리된 기판을 후처리 디바이스로부터 저장 디바이스로 이송하거나, 또는 로딩 디바이스로 다시 이송가능하다.
또한, 본 발명은 프레임형 구조체를 제공하는 웨이퍼형 기판을 프로세싱하기 위한 본 발명의 방법 또는 본 발명의 장치의 이용에 관한 것이다. 일반적으로, 접촉식 그립퍼 및 무접촉식 그립퍼의 부적합성이 누적되어 더 악화된 결과들을 제공할 것이 예상된다. 그러나, 놀랍게도, 후처리의 시점에서 그립퍼 유형의 이러한 변경은 매우 민감한 테스트 기판들에 대한 데미지 양을 크게 감소시킴이 주지되었다.
본원에서 이용되는 용어 "무접촉식 그립퍼"는 기판의 표면과 접촉함이 없이 기판을 처리가능한 그립퍼를 의미한다. 그러나, 일반적으로, 이러한 무접촉식 그립퍼는 적어도 하나의 제한 에지를 추가로 제공하는 것이 바람직하다. 이러한 제한 에지는 상기 기판이 무접촉식 그립퍼의 중심 위치로부터 멀리 이동중이면 기판의 에지와 접촉할 수 있다. 따라서, 이러한 제한 에지는 일반적으로 예를 들어 기판의 관성에 기초하여 이동 중에 기판이 손실되는 것을 방지하기 위해 매우 유용하다.
본원에 이용된 용어 "접촉식 그립퍼"는 오브젝트와 접촉하면서 오브젝트를 처리가능한 그립퍼를 지칭한다. 이러한 접촉식 그립퍼의 일 예는 기판의 표면을 접촉하면서 기판을 이송가능한 접촉식 그립퍼이다. 바람직하게, 이러한 접촉식 그립퍼는 기판 표면의 표면적에 기초하여 기판 표면의 최외부 10 % 를 나타내는 영역과 같이 기판의 외부 부분에서 선택적으로 기판을 접촉한다. 접촉식 그립퍼의 다른 예는 기판 홀더를 이송가능한 그립퍼이다. 기판 홀더를 이송가능한 이러한 그립퍼는 예를 들어, 상기 기판 홀더에 가역적으로 연결하기 위해 기판 홀더의 일부 행잉 엘리먼트 (hanging element) 에 부착한다. 본원에서, 기판 홀더를 이송가능한 이러한 그립퍼는 기판 홀더에 기계적으로 바람직하게 부착한다. 그러나, 이는 또한 진공 흡착을 이용하는 것과 같이 이러한 기판 홀더에 자체적으로 부착하는 당해 기술 분야의 당업자에게 알려진 임의의 다른 수단을 또한 이용할 수 있다. 이러한 행잉 엘리먼트를 제공하는 기판 홀더들의 예들은 예를 들어, WO 2016/096946 A1 로부터 입수가능하다. 진보된 방법 및 장치는 기판을 고정하는 것에 더하여 특히 기판을 접촉하는 수단을 제공하는 이러한 기판 홀더들에 대해 특히 적합하다.
컴포넌트들 또는 피처들이 용어들, 어떤 것이 "가능한" 또는 어떤 것을 제공"가능한" 에 의해 특정되면, 이들 용어들은 수행되어야 할 기능을 참조하는 것에 의해 이러한 특정된 컴포넌트들 또는 피처들의 범위 내로 제한되는 것으로서 고려된다. 달리 말하자면, 컴포넌트들 또는 피처들은 특히, 명명된 기능에 채택 또는 명명된 기능을 충족하는 것으로 구성된다.
본 발명의 보다 완전한 이해를 위하여, 첨부한 도면과 연계하여 고려되는 본 발명의 다음 상세한 설명에 대한 참조가 이루어진다.
도 1 은 본 발명의 장치의 부분의 개략적 사시도를 도시한다.
도 2 는 도 1 에 도시된 본 발명의 장치의 부분의 개략적 측면도를 도시한다.
도 3 은 도 1 에 도시된 본 발명의 장치의 부분의 개략적 정면도를 도시한다.
도 4 는 도 1 에 도시된 본 발명의 장치의 부분의 개략적 평면도를 도시한다.
도 5 는 도 1 에 도시된 본 발명의 장치의 부분의 후측에서 본 개략적 단면도를 도시한다.
도 6 은 도 1 에 도시된 본 발명의 장치의 개략적 사시도의 절단부를 도시한다.
도 7 은 도 1 에 도시된 본 발명의 장치에 이용되는 기판의 표면에 접촉하면서 기판을 이송가능한 접촉식 그립퍼 (4) 의 개략적 사시도를 도시한다.
도 8 은 도 1 에 도시된 본 발명의 장치에 이용된 무접촉식 그립퍼 (3) 의 개략적 사시도를 도시한다.
일 양태에 따르면, 본 발명은 웨이퍼형 기판을 프로세싱하는 방법에 관한 것이며, 다음의 단계들을 포함한다:
i) 로딩 디바이스에 기판을 제공하는 단계;
ⅱ) 무접촉식 그립퍼 또는 접촉식 그립퍼를 이용하여 로딩 디바이스로부터 정렬 디바이스로 기판을 이송하는 단계;
iii) 정렬 디바이스에서 기판을 정렬하는 단계;
ⅳ) 접촉식 그립퍼를 이용하여 정렬된 기판을 연결 디바이스로 이송하는 단계로서, 상기 연결 디바이스는 기판 홀더를 제공하는, 상기 정렬된 기판을 연결 디바이스로 이송하는 단계;
v) 정렬된 기판을 연결 디바이스에서 기판 홀더에 고정하는 단계;
ⅵ) 접촉식 그립퍼를 이용하여 상기 정렬된 기판을 포함하는 상기 기판 홀더를 처리 디바이스로 추가로 이송하는 단계;
vii) 개별적인 기판 홀더에 여전히 고정되어 있는 상기 기판을 상기 처리 디바이스에서 처리하는 단계;
viii) 처리된 기판을 포함하는 기판 홀더를 연결 디바이스로 이송하는 단계로서, 처리된 기판은 개별적인 기판 홀더로부터 고정해제되는, 상기 기판 홀더를 연결 디바이스로 이송하는 단계;
ix) 접촉식 그립퍼를 이용하여 처리된 기판을 추가로 후처리 디바이스로 이송하는 단계;
x) 후처리 디바이스에서 기판을 후처리하는 단계;
xi) 후처리된 기판을, 무접촉식 그립퍼를 이용하여 후처리 디바이스로부터 저장 디바이스로 이송하거나, 또는 무접촉식 그립퍼를 이용하여 로딩 디바이스로 다시 이송하는 단계를 포함한다.
본원에서, 예를 들어, 단계 ii) 는 명시적으로 언급되지 않은 추가의 단계들을 포함할 수도 있음을 주지한다. 예를 들어, 기판이 정렬 디바이스로 이송되기 전에 결함들을 검출하기 위한 웨이퍼형 기판의 일부 검사가 행해진다.
본원에서, 상술한 방법은 다수의 로딩 디바이스들, 정렬 디바이스들, 처리 디바이스들 등을 이용할 수도 있음이 이해되어야 한다. 상술한 방법은 특히 민감한 웨이퍼형 기판들을 프로세싱할 때 특히 유용한 것으로 입증되었다. 본원에서, 상술한 방법 단계들의 조합은 데미지들의 리스크를 크게 감소시키면서 웨이퍼형 기판들의 안전한 프로세싱을 제공한다.
본원에 이용된 선호되는 유형의 무접촉식 그립퍼는 Bernoulli 그립퍼이다. 이러한 Bernoulli 그립퍼는 기판의 표면과 Bernoulli 그립퍼의 접촉을 회피함과 동시에 기판에 부착력을 제공하기 위해 가스 플로우에 기초하는 Bernoulli 그립을 이용한다.
본 발명에 이용될 수 있는 처리 디바이스들의 예들은 웨트 처리, 바람직하게는, a) 화학 또는 전해 금속 데포지션, b) 화학 또는 전해 에칭 및/또는 c) 화학 또는 전해 클리닝, 보다 바람직하게는 전해 금속 데포지션, 화학 에칭 또는 화학 클리닝을 위한 처리 디바이스이다. 본 발명의 방법은 화학 또는 전해 금속 데포지션을 위한, 보다 바람직하게는 전해 금속 데포지션을 위한 처리 디바이스에 특히 유용한 것으로 입증되었다. 본원에서 이용된 특히 바람직한 유형의 처리 디바이스는 전해 구리 데포지션을 위한 처리 디바이스, 바람직하게는 수직 전해 구리 데포지션을 위한 처리 디바이스이다.
바람직한 유형의 접촉식 그립퍼, 특히 단계들 iv) 및 ix) 에 이용된 기판 유형의 표면을 접촉하면서 기판을 이송가능한 접촉식 그립퍼는 진공 흡착을 이용한 그립퍼이다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 접촉식 그립퍼, 특히, 기판의 표면을 접촉하면서 기판을 이송가능한 접촉식 그립퍼는 진공 흡착을 이용한 그립퍼이고, 무접촉식 그립퍼는 Bernoulli 유형 그립퍼이다. 이러한 그립퍼들은 많은 유형들의 기판들을 이송하는데 특히 유용하고 신뢰성있는 것으로 입증되었다.
기판의 표면을 접촉하면서 기판을 이송가능한 접촉식 그립퍼의 특히 바람직한 유형은 진공을 이용하여 기판을 가역적으로 부착가능한 적어도 3 개, 보다 바람직하게는 적어도 4 개, 더욱 바람직하게는 적어도 6 개의 노즐들을 제공하는 접촉식 그립퍼이다. 이들 접촉식 그립퍼들은 이전에 정렬된 기판들을 특정된 포지션으로 이송하기에 특히 효과적인 것으로 입증되었다. 바람직하게는, 상기 노즐들은 접촉식 그립퍼의 표면의 승강부에 위치되어, 접촉식 그립퍼와 기판의 접촉 면적을 최소한으로 감소시킨다.
본원에 이용된 용어 "연결 디바이스"는 기판을 기판 홀더에 고정하는 디바이스를 의미한다. 바람직하게는, 이러한 연결 디바이스는 장치 내에 확고하게 부착된 디바이스이다. 본원에서, 예를 들어, 기판 홀더는 연결 디바이스 내에 도입되어 개방된다. 이후, 기판은 개방된 기판 홀더에 배치된다. 그후, 기판 홀더는 폐쇄되고, 연결 디바이스로부터 제거된다. 또는 예를 들어, 기판 홀더의 제 1 부분이 연결 디바이스 내에 도입된다. 기판을 기판 홀더의 상기 제 1 부분에 배치한 후, 기판 홀더의 제 2 부분이 제 1 기판 홀더 부분에 가역적으로 고정된다. 바람직하게, 기판 홀더의 이러한 폐쇄 및 이러한 제 2 기판 홀더 부분의 가역적 고정은 WO 2016/096946 A1 에 개시된 기판 홀더 유형에 통합된 메카니즘에 기초한다.
또한, 기판의 정렬은 상기 처리 디바이스에서의 후속 처리를 위한 정확하게 정렬된 기판을 야기하는 것이 바람직하다. 이러한 정확한 정렬은 안전한 전기적 접촉을 보장하기 위해 예를 들어 전해 금속 데포지션을 위하여, 이용된 기판 홀더에 기판을 정확하게 위치시키는 가능성을 제공한다. 이러한 정렬 디바이스의 일 예는 오스트리아 소재의 Mechatronic Systemtechnik GmbH 사 제조의 프리-얼라이너 1207 이다.
통상적으로, 기판은 처리될 적어도 하나의 표면, 예를 들어, 2 개의 표면들을 포함한다. 기판을 처리 및 전처리하는 동안, 처리될 표면은 더욱더 민감해지고, 따라서, 기판을 프로세싱하는 동안, 특히 이송 동안에 데미지를 받기 쉽다. 접촉식 그립퍼 또는 무접촉식 그립퍼는 이송 동안에 처리될 기판의 표면 상에서 기판을 그립가능한 것이 바람직하다. 단계들 ii), iv), ix) 및 xi) 의 접촉식 그립퍼 또는 무접촉식 그립퍼가 그렇게 행하는 것이 가능하다면 특히 유용한 것으로 입증되었다.
본 발명의 방법 및 장치는 하나 이상의 접촉식 그립퍼 및 무접촉식 그립퍼에 고정되거나 또는 하나 이상의 접촉식 그립퍼 또는 무접촉식 그립퍼에 가역적으로 부착되는 것으로 정렬된 다기능 로봇 아암을 이용하여 특히 공간 절약하여 실시될 수 있음에 주지하였다. 바람직하게, 다기능 로봇 아암은 접촉식 그립퍼 또는 무접촉식 그립퍼에 가역적으로 부착되고, 단계들 ii), iv), ix) 및 xi) 의 접촉식 그립퍼 및 무접촉식 그립퍼는 이 로봇 아암에 가역적으로 부착된다. 예를 들어, 이러한 다기능 로봇 아암을 이용하여, 단계 ix) 에서 이용된 접촉식 그립퍼는 단계 xi) 에 이용될 무접촉식 그립퍼에 의해 쉽게 대체될 수 있고, 여기에서, 동일한 로봇 아암은 양쪽 단계들에 이용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 다기능 로봇 아암은 접촉식 그립퍼 또는 무접촉식 그립퍼에 가역적으로 부착되고, 단계들 ii), iv), ix), vi) 및 xi) 의 접촉식 그립퍼 및 무접촉식 그립퍼는 이 로봇 아암에 가역적으로 부착된다.
또한, 본 발명의 추가의 실시형태들에서, 단계 vii) 의 기판의 처리는 기판의 양쪽 표면들의 처리인 것이 바람직하다. 이러한 유형의 처리는, 처리가 금속 양쪽 사이드들에서 금속 데포지션, 바람직하게는 전해 금속 데포지션을 포함하면 특히 유용한 것으로 입증되었다. 이러한 기판들은 예를 들어, 이러한 기판의 보다 고속의 이동을 허용하는 증가된 안정도를 제공하여, 관성 효과들에 대해 덜 민감하고 따라서 프로세싱 시간의 추가적인 감소를 추가로 제공하는 것으로 보여진다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 후처리는 기판을 건조하는 것을 포함한다. 건조 프로세스 후에 무접촉식 그립퍼를 이용하는 것은 기판의 표면에 대한 데미지들을 크게 감소시킨다. 처리 후의 기판들은 상기 건조 프로세스 전에 표면 데미지들에 대해 훨씬 덜 민감한 것으로 보여지는 반면, 상기 건조 프로세스 후에 기판의 처리된 표면은 특히 민감한 것으로 보여진다. 이용될 수 있는 건조 방법의 일 예는 Marangoni 건조이다.
또한, 적어도 하나의 추가적인 후처리, 예를 들어, 후처리 디바이스에서의 린싱을 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 통상적으로 후처리는 기판의 린싱 및 건조를 포함하는 것이 바람직한 것으로 입증되었다. 예를 들어, 후처리 디바이스에서의 상기 2 개의 단계들을 결합하는 것은 상당히 더 많은 양의 클리닝 액을 요구하는, 기판 홀더에 고정된 상태에서 기판을 린싱하는 단계를 회피하는 것을 허용한다. 본원에 이용된 용어 "린싱"은 기판의 표면을 클리닝가능한 임의의 클리닝 프로세스를 의미한다.
상이한 유형들의 접촉식 그립퍼들 또는 무접촉식 그립퍼들이 각각의 단계에 이용될 수 있지만, 동일한 접촉식 그립퍼가 단계들 iv) 및 ix) 에 이용되는 것이 통상적으로 바람직하였다. 이 단계에 대해 동일한 접촉식 그립퍼를 이용하는 것은 컴포넌트들의 수를 감소시키는 것을 허용하고 요구되는 디바이스 및 메인터넌스를 단순화시킨다. 본 발명의 일부 실시형태들에서, 접촉식 그립퍼가 단계 ii) 에 이용되면 단계들 ii), iv) 및 ix) 에 이용된 동일한 접촉식 그립퍼가 이용되었다.
추가적으로, 단계 ii) 에서 무접촉식 그립퍼를 이용하는 것이 통상 바람직하다. 기판의 표면이 이 지점에서 민감하지 않지만, 무접촉식 그립퍼를 이용하는 것은 많은 기판들에 대해 일부 추가적인 개선을 여전히 제공하는 것으로 보여진다.
컴포넌트들의 수의 추가적인 감소 및 디바이스 및 메인터넌스의 단순화는 통상적으로 단계들 ii) 및 xi) 에서의 동일한 무접촉식 그립퍼를 이용하여 통상 실현될 수 있다. 동일한 유형의 무접촉식 그립퍼는 양쪽 방법 단계들에 유리하게 이용될 수 있음을 주지하였다.
또한, 위에 설명된 바와 같이 무접촉식 그립퍼 또는 접촉식 그립퍼, 특히, 기판의 표면을 접촉하면서 기판을 이송가능한 접촉식 그립퍼에 추가적으로 바람직한 것으로 입증되었으며, 여기에서, 상기 무접촉식 그립퍼 또는 접촉식 그립퍼는 양면 그립퍼의 각각의 측면에서 기판을 이송가능한 양면 그립퍼이다. 단계들 ii), iv), ix) 로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 보다 바람직하게는 단계들 iv) 또는 ix) 로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 단계에서 이러한 접촉식 그립퍼 또는 무접촉식 그립퍼를 이용하는 것이 특히 유용한 것으로 입증되었다. 특히, 접촉식 그립퍼, 바람직하게는 동일한 접촉식 그립퍼를 단계 iv) 및 ix) 에서 이용하는 것이 바람직하였다. 그립퍼가 2 개의 기판들을 동시에 가역적으로 부착하고 다수의 기판들을 동시에 프로세싱하는 단계들을 결합하는 것을 허용하기 때문에, 이러한 무접촉식 그립퍼 또는 접촉식 그립퍼, 바람직하게는, 기판의 표면을 접촉하면서 기판을 이송가능한 접촉식 그립퍼를 이용하는 것은 기판의 프로세싱 시간을 추가로 단축시키는 것을 허용함을 주지하였다. 예를 들어, 로봇 아암이 연결 디바이스로 이동하여 처리된 기판을 기판 홀더로부터 취출하는 동안, 여기에 부착된 접촉식 그립퍼가 이미 다른 정렬된 (처리된 또는 미처리된) 기판을 이송하고 기판 홀더에 포함된 기판을 대체할 수 있다.
본원에 논의된 본 발명의 방법은 웨이퍼와 같은 웨이퍼형 기판들에 매우 유용한 것으로 입증되었다. 본원에서, 본 발명의 방법은 프레임형 구조체를 제공하는 웨이퍼들을 프로세싱하는데 특히 유용함을 주지하였다. 본원에 이용된 어구 "프레임형 구조체"는 구조체를 의미하며, 여기에서, 얇은 내부 부분은 더 두꺼운 외부 부분에 의해 둘러싸이며, 바람직하게, 더 두꺼운 외부 부분은 프레임형 구조체의 에지부에 위치되어, 웨이퍼의 안정화를 가져오는 안정적인 프레임이 제공된다. 이러한 웨이퍼들은 예를 들어, 웨이퍼의 프레임 영역을 벗어나는 웨이퍼의 내부 부분을 침식시키는 것에 의해 형성될 수 있다. 이러한 "프레임형 구조체"의 일 예는 Taiko-Wafer 이다.
로딩 디바이스는 통상적으로, 장치 내로 기판을 도입하고 장치 외부로 처리 기판을 취출하는데 이용된다. 본원에서, 로딩 디바이스가 적어도 하나의 기판을 저장가능한 카세트를 포함하는 것이 바람직한 것으로 입증되었다. 예를 들어, 상이한 유형들의 기판들이 이들의 차이들을 평가하도록 프로세싱되어야 하면, 하나의 기판을 포함가능한 카세트를 이용하는 것이 바람직하다. 그러나, 통상적으로, 카세트는 적어도 5 개, 보다 바람직하게는 10 개의 기판과 같은 복수의 기판을 포함할 수 있는 것이 바람직하다. 이러한 카세트들을 이용하는 것은 복수의 기판들이 도입될 수 있고 자동적으로 프로세싱되어 요구되는 수동 상호작용의 양을 크게 감소시키는 이점을 제공한다. 미처리 기판들이 하나의 카세트에 저장되는 한편 미처리된 기판이 다른 카세트에 저장되는 방식으로 상이한 카세트들을 이용하는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 방법을 이용하는 것은 예상외로 또한, 복수의 웨이퍼들을 자동으로 프로세싱하여 프레임형 구조체를 자동으로 제공하는 것을 허용한다. 통상적으로, 본 발명의 방법은 적어도 2 회, 보다 바람직하게는 적어도 5 회 반복하는 것이 바람직하며, 로딩 디바이스에 저장된 다수의 기판들이 프로세싱된다.
저장 디바이스는 예를 들어, 확고하게 부착되거나 또는 탈착가능한 카세트일 수 있고, 여기에서 적어도 하나의 기판을 일시적으로 수집하기 위해 이용될 수 있다. 이러한 저장 디바이스는 본 발명의 방법 후에 프로세스를 위한 초기 지점으로서 이용될 수 있다. 예를 들어, 처리된 기판은 본 발명의 장치의 상이한 부분에서 발생하는 일부 다음 레지스트 스트립핑 프로세스를 겪을 수 있다.
본 발명의 방법의 특히 바람직한 실시형태에 따르면, 기판의 처리는 전해 금속 데포지션 유형의 전해 구리 또는 니켈 데포지션을 포함하고, 기판의 후처리는 기판을 건조하는 것, 보다 바람직하게는 기판을 린싱하고 건조하는 것을 포함한다. 후처리 프로세스와 같은 건조 단계 후에 표면 데미지의 매우 크게 감소된 변경 및 명확하게 정의된 전기적 접촉을 제공하기 위한 기판 홀더에서의 기판의 정확한 배치의 조합은 처리된 기판의 크게 개선된 품질을 가져오는 주요 이유들인 것으로 본다.
본 발명의 방법은 클린룸 프로세스로서 이용되기에 특히 적합한 것임을 주지하였다. 본원에서, 프로세싱될 기판들을 도입하고 프로세싱된 기판들을 취출하는 것에 대한 수동의 상호작용을 본질적으로 감소시키는 높은 자동화도는 데미지들 및 오염들의 위험을 크게 감소시키는 것으로 보여진다. 본원에서, 보다 일반적으로, 본 발명의 방법은 이러한 클린룸 내에서 특정 장치를 나타내는 밀폐된 룸에서 수행되는 것이 바람직하다. 본 발명의 방법을 이용하여, 이들 단계들을 결합하는 것이 가능하여, 낮은 정도의 공간만이 요구되게 된다.
다른 양태에 따르면, 본 발명은 로딩 디바이스, 정렬 디바이스, 연결 디바이스, 처리 디바이스, 후처리 디바이스, 저장 디바이스 및 접촉식 그립퍼와 무접촉식 그립퍼를 갖는 웨이퍼형 기판을 프로세싱하기 위한 장치에 관한 것으로, 접촉식 그립퍼와 무접촉식 그립퍼 양쪽 모두는 다음과 같은 방식으로 기판을 이송가능하다:
- 무접촉식 그립퍼 또는 접촉식 그립퍼는 로딩 디바이스로부터 기판을 정렬가능한 정렬 디바이스로 기판을 이송가능하고;
- 접촉식 그립퍼는 정렬 디바이스로부터, 기판 홀더에서 정렬된 기판을 고정하고 처리된 기판을 기판 홀더로부터 고정해제가능한 연결 디바이스로 정렬된 기판을 이송가능하고;
- 접촉식 그립퍼는 연결 디바이스로부터, 기판을 처리가능한 처리 디바이스로 기판 홀더를 이송하고 연결 디바이스로 다시 이송가능하고;
- 접촉식 그립퍼는 처리된 기판을 연결 디바이스로부터 후처리 디바이스로 이송가능하고;
- 무접촉식 그립퍼는 후처리된 기판을, 후처리 디바이스로부터 저장 디바이스로 이송하거나, 또는 로딩 디바이스로 다시 이송가능하다.
통상적으로, 장치는 방법에 관하여 위에 특정된 컴포넌트들을 포함하는 것이 추가로 선호된다.
또한, 처리 디바이스는 웨트처리 용이며, 바람직하게는 a) 화학 또는 전해 금속 데포지션, b) 화학 또는 전해 에칭 및/또는 c) 화학 또는 전해 클리닝, 보다 바람직하게는 전해 금속 데포지션, 화학 에칭 및/또는 화학 클리닝, 더 바람직하게는, 전해 금속 데포지션, 화학 에칭 및/또는 화학 클리닝 용이다. 본 발명의 방법은 화학 또는 전해 금속 데포지션을 위한, 보다 바람직하게는 전해 금속 데포지션을 위한 처리 디바이스에 특히 유용한 것으로 입증되었다. 본원에서 이용된 특히 바람직한 유형의 처리 디바이스는 전해 구리 데포지션을 위한 처리 디바이스, 바람직하게는 전해 구리 데포지션을 위한 수직 처리 디바이스이다.
다른 양태에 따르면, 본 발명은 웨이퍼형 기판을 프로세싱하는 본 발명의 방법 또는 본 발명의 장치의 이용을 의미하며, 여기에서, 상기 웨이퍼형 기판은 프레임형 구조체를 제공하는 웨이퍼이다. 본 발명의 방법 및 장치는 특히 이러한 유형들의 웨이퍼들을 처리하는데 특히 적합한 것임을 주지하였다.
통상적으로, 장치는 적어도 하나의 기판을 제공하는 카세트를 포함하는, 로딩 디바이스를 장치 내에 도입하거나 또는 로딩 디바이스를 장치로부터 취출하는 적어도 하나의 개구를 제공하는 것이 바람직하다. 본원에서, 상기 적어도 하나의 개구는 바람직하게 수동으로 동작가능하다. 특히 로딩 디바이스의 부분으로서 카세트를 이용할 때, 카세트가 복수의 기판들을 제공할 수도 있고, 이러한 개구는 처리될 기판의 단순하고 효율적인 도입 및 처리된 기판의 제거를 허용한다.
본 발명의 장치는 수직 전해도금에 특히 유용한 것으로 입증되었음을 주지하였다. 이러한 프로세스는 예를 들어, 반도체 웨이퍼의 표면 상에 구리 또는 니켈과 같은 금속들을 갈바니 전기에 의해 데포짓하기 위해 이용될 수 있다.
다음 비제한적인 예들은 본 발명의 이해를 용이하게 하고 본 발명의 바람직한 실시형태들을 예시하기 위해 제공된 것이며, 본원에 첨부된 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다.
도 1 은 본 발명의 장치의 부분의 개략적 사시도를 도시한다. 본원에서, 본 장치는 다수의 웨이퍼형 기판들을 포함하는, 좌측에 카세트를 포함하는 로딩 디바이스 (1) 를 제공하며, 상기 웨이퍼형 기판들은 프레임형 구조체를 제공하는 웨이퍼들이다. 이들 기판들은 로봇 아암 (7) 에 가역적으로 부착된 Bernoulli 유형 그립퍼인 무접촉식 그립퍼 (3) 를 이용하여 로딩 디바이스 (1) 로부터 정렬 디바이스 (2) 로 이송된다. 정렬 디바이스 (2) 의 사이즈에 기초하여, 기판을 홀딩 및 정렬하기 위한 아암들과 같은 상기 디바이스 유형의 세부 사항들은 도면에 도시되어 있지 않다. 정렬 디바이스 (2) 는 기판이 접촉식 그립퍼를 이용하여 연결 디바이스 (5) 로 이송되기 전에 기판을 정렬하여 정확하게 정렬된 기판을 제공한다. 본원에서, 접촉식 그립퍼는 로봇 아암 (7) 에 가역적으로 부착된 진공 흡착 그립퍼이다. 상기 기판은 도면에 도시되지 않은 기판 홀더에 고정되며, 기판 홀더에 의해 제공된다.
이후, 기판 홀더는 접촉식 그립퍼를 이용하여 도면에 도시되지 않은 처리 디바이스로 이송된다. 기판 양면에서의 전해 금속 데포지션을 포함하는 기판을 처리한 후, 기판을 포함하는 기판 홀더는 연결 디바이스 (5) 로 이송된다. 여기에서, 기판은 기판 홀더로부터 고정해제된다.
고정해제되고 처리된 기판은 로봇 아암 (7) 에 가역적으로 부착된 진공 흡착 그립퍼인 접촉식 그립퍼를 이용하여 후처리 디바이스 (6) 로 이송된다. 후처리 디바이스 (6) 에서, 기판을 건조하는 것을 포함하는 후처리가 발생한다. 이후, 기판은 로봇 아암 (7) 에 가역적으로 부착된 Bernoulli 그립퍼인 무접촉식 그립퍼 (3) 를 이용하여 로딩 디바이스 (1) 로 이송된다.
도 2 는 도 1 에 도시된 본 발명의 장치의 부분의 개략적 측면도를 도시한다. 본원에서 측면도는 기판을 제공하는 카세트를 포함하는 로딩 디바이스를 도입하는 개구들의 커버들 (10) 을 도시한다.
도 3 은 도 1 에 도시된 본 발명의 장치의 부분의 개략적 정면도를 도시하고 도 4 는 본 발명의 장치의 개략적 평면도를 도시한다.
도 5 는 도 1 에 도시된 본 발명의 장치의 부분의 후측에서 본 개략적 단면도를 도시한다. 본원에서, 카세트를 포함하는 로딩 디바이스 (1) 를 포함하는 개구의 커버 (10) 가 도시된다. 또한, 예를 들어, 기판을 정렬 디바이스 (2) 로부터 연결 디바이스 (5) 로 이송하기 위한 로봇 아암 (7) 의 후측이 도시된다.
도 6 은 도 1 에 도시된 본 발명의 장치의 개략적 사시도의 절단부를 도시한다. 본원에서, 로봇 아암 (7) 의 부분이 도시되어 있으며, 여기에서, 무접촉식 그립퍼 (3) 는 로봇 아암에 가역적으로 부착된다. 좌측에는, 정렬 디바이스 (2) 의 부분이 도시되며, 여기에서, 기판을 홀딩 및 정렬하기 위한 아암들의 부분은 가시적이다.
도 7 은 도 1 에 도시된 본 발명의 장치에 이용되는 기판의 표면에 접촉하면서 기판을 이송가능한 접촉식 그립퍼 (4) 의 개략적 사시도를 도시한다. 본원에서, 접촉식 그립퍼 (4) 에 포함된 8 개의 노즐들 (9) 중 3 개의 노즐이 라벨링된다. 상기 노즐들 (9) 은 기판의 표면 상에 접촉식 그립퍼 (4) 의 접촉 면적을 최소화하도록 접촉식 그립퍼 (4) 의 표면에 승강부를 제공한다.
도 8 은 도 1 에 도시된 본 발명의 장치에 이용된 무접촉식 그립퍼 (3) 의 개략적 사시도를 도시한다. 본원에서, 무접촉식 그립퍼 (3) 의 중간에 위치된, Bernoulli 효과를 제공하는 개구는 도면에 도시되어 있지 않다. 무접촉식 그립퍼 (3) 의 평면 중앙 영역은 4 개의 제한 에지들 (8) 에 의해 둘러싸여 기판이 무접촉식 그립퍼 (3) 에의 중앙을 이탈하지 않게 한다.
1: 로딩 디바이스
2: 정렬 디바이스
3: 무접촉식 그립퍼
4: 접촉식 그립퍼
5: 연결 디바이스
6: 후처리 디바이스
7: 로봇 아암
8: 제한 에지
9: 노즐
10: 로딩 디바이스를 도입하는 개구의 커버

Claims (17)

  1. 웨이퍼형 기판을 프로세싱하는 방법으로서,
    i) 로딩 디바이스 (1) 에 상기 기판을 제공하는 단계;
    ii) 무접촉식 그립퍼 (3) 또는 접촉식 그립퍼 (4) 를 이용하여 상기 기판을 상기 로딩 디바이스 (1) 로부터 정렬 디바이스 (2) 로 이송하는 단계;
    iii) 상기 정렬 디바이스 (2) 에서 상기 기판을 정렬하는 단계;
    ⅳ) 접촉식 그립퍼 (4) 를 이용하여, 정렬된 상기 기판을 연결 디바이스 (5) 로 이송하는 단계로서, 상기 연결 디바이스 (5) 는 기판 홀더를 제공하는, 상기 정렬된 기판을 연결 디바이스 (5) 로 이송하는 단계;
    v) 상기 정렬된 기판을 상기 연결 디바이스 (5) 에서 상기 기판 홀더에 고정하는 단계;
    ⅵ) 접촉식 그립퍼를 이용하여 상기 정렬된 기판을 포함하는 상기 기판 홀더를 처리 디바이스로 추가로 이송하는 단계;
    vii) 개별적인 기판 홀더에 여전히 고정되어 있는 상기 기판을 상기 처리 디바이스에서 처리하는 단계;
    viii) 처리된 상기 기판을 포함하는 상기 기판 홀더를 상기 연결 디바이스 (5) 로 이송하는 단계로서, 상기 처리된 기판은 상기 개별적인 기판 홀더로부터 고정해제되는, 상기 기판 홀더를 상기 연결 디바이스 (5) 로 이송하는 단계;
    ix) 접촉식 그립퍼 (4) 를 이용하여 상기 처리된 기판을 후처리 디바이스 (6) 로 추가로 이송하는 단계;
    x) 상기 후처리 디바이스 (6) 에서 상기 기판을 후처리하는 단계;
    xi) 후처리된 상기 기판을, 무접촉식 그립퍼 (3) 를 이용하여 상기 후처리 디바이스 (6) 로부터 저장 디바이스로 이송하거나, 또는 무접촉식 그립퍼 (3) 를 이용하여 상기 로딩 디바이스 (1) 로 다시 이송하는 단계를 포함하는, 웨이퍼형 기판을 프로세싱하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 웨트 처리를 위한 처리 디바이스에서 처리되는, 웨이퍼형 기판을 프로세싱하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 웨트 처리는 a) 화학 또는 전해 금속 데포지션, b) 화학 또는 전해 에칭, 또는 c) 화학 또는 전해 클리닝인, 웨이퍼형 기판을 프로세싱하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 접촉식 그립퍼 (4) 는 진공 흡착을 이용하는 그립퍼이고, 상기 무접촉식 그립퍼 (3) 는 Bernoulli 유형 그립퍼인, 웨이퍼형 기판을 프로세싱하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판의 정렬은 상기 처리 디바이스에서의 후속 처리를 위하여 정확하게 정렬된 기판을 야기하는, 웨이퍼형 기판을 프로세싱하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 처리될 적어도 하나의 표면을 포함하고, 상기 접촉식 그립퍼 (4) 또는 상기 무접촉식 그립퍼 (3) 는 이송 동안에 처리될 표면 상에서 상기 기판을 그립가능한, 웨이퍼형 기판을 프로세싱하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    로봇 아암이 이용되고, 단계들 ii), iv), ix) 및 xi) 의 상기 접촉식 그립퍼 (4) 및 무접촉식 그립퍼 (3) 는 상기 로봇 아암 (7) 에 가역적으로 부착되는, 웨이퍼형 기판을 프로세싱하는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 vii) 의 상기 기판의 처리는 상기 기판의 2 개의 표면들의 처리인, 웨이퍼형 기판을 프로세싱하는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 후처리는 상기 기판을 건조하는 것을 포함하는, 웨이퍼형 기판을 프로세싱하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은 프레임형 구조체를 제공하는 웨이퍼인, 웨이퍼형 기판을 프로세싱하는 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로딩 디바이스 (1) 는 적어도 하나의 기판을 저장가능한 카세트를 포함하는, 웨이퍼형 기판을 프로세싱하는 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계들 iv) 및 ix) 에 이용된 상기 접촉식 그립퍼는 양면 그립퍼의 각각의 측에서 기판을 이송가능한 양면 그립퍼인, 웨이퍼형 기판을 프로세싱하는 방법.
  13. 로딩 디바이스 (1), 정렬 디바이스, 연결 디바이스 (5), 처리 디바이스, 후처리 디바이스 (6), 저장 디바이스 및 접촉식 그립퍼 (4) 와 무접촉식 그립퍼를 갖는 웨이퍼형 기판을 프로세싱하기 위한 장치로서,
    상기 접촉식 그립퍼와 무접촉식 그립퍼 양쪽 모두는:
    - 무접촉식 그립퍼 (3) 또는 접촉식 그립퍼 (4) 는 로딩 디바이스 (1) 로부터 상기 기판을 정렬가능한 상기 정렬 디바이스 (2) 로 상기 기판을 이송가능하고;
    - 접촉식 그립퍼 (4) 는 상기 정렬 디바이스 (2) 로부터, 기판 홀더에서 정렬된 기판을 고정하고 처리된 기판을 기판 홀더로부터 고정해제가능한 상기 연결 디바이스 (5) 로 상기 정렬된 기판을 이송가능하고;
    - 접촉식 그립퍼 (4) 는 상기 기판 홀더를 상기 연결 디바이스 (5) 로부터, 상기 기판을 처리가능한 상기 처리 디바이스로 이송하고 상기 연결 디바이스 (5) 로 다시 이송가능하고;
    - 접촉식 그립퍼 (4) 는 상기 처리된 기판을 상기 연결 디바이스 (5) 로부터 상기 후처리 디바이스 (6) 로 이송가능하고;
    - 무접촉식 그립퍼 (3) 는 후처리된 상기 기판을, 상기 후처리 디바이스 (6) 로부터 상기 저장 디바이스로 이송하거나, 또는 상기 로딩 디바이스 (1) 로 다시 이송가능하도록 한 방식으로 상기 기판을 이송가능한, 웨이퍼형 기판을 프로세싱하기 위한 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 처리 디바이스는 웨트 처리를 위한 것인, 웨이퍼형 기판을 프로세싱하기 위한 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 웨트 처리는 a) 화학 또는 전해 금속 데포지션, b) 화학 또는 전해 에칭, 또는 c) 화학 또는 전해 클리닝인, 웨이퍼형 기판을 프로세싱하기 위한 장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 기판은 처리될 적어도 하나의 표면을 포함하고, 상기 접촉식 그립퍼 (4) 또는 상기 무접촉식 그립퍼 (3) 는 이송 동안에 처리될 표면 상에서 상기 기판을 그립가능한, 웨이퍼형 기판을 프로세싱하기 위한 장치.
  17. 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 웨이퍼형 기판은 프레임형 구조체를 제공하는 웨이퍼인, 웨이퍼형 기판을 프로세싱하기 위한 장치.
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