KR19980018979A - 반도체 웨이퍼 캐리어(Semiconductor Wafer Carrier) - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼들의 웨트 처리 후, 탑재된 웨이퍼들이 그루브로부터 벗어나고 기울어져서 떨어지거나 또는 그들 서로간에 접촉하여 파손 또는 표면이 손상되는 것을 방지하는 보트형 반도체 웨이퍼 캐리어를 제공하는 것이다. 웨이퍼들의 상부를 지지하기 위한 홀딩부재가 보트형 캐리어상에 부착되며, 상기 웨이퍼 홀딩부재는 보트형 캐리어로부터 탈착가능하며, 보트형 캐리어상에 정렬된 웨이퍼들을 고정하기 위하여 보트형 캐리어상에 부착된다. 처리 탱크간의 웨이퍼 이동은 웨이퍼들이 탑재된 보트형 캐리어를 이동시킴으로써 수행된다.

Description

반도체 웨이퍼 캐리어
본 발명은 반도체 웨이퍼에 대한 웨트 (wet) 처리에 관한 것으로, 특히 웨트 처리시에 사용하기 위한 반도체 웨이퍼용 캐리어에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼 (이하, 웨이퍼라 지칭) 용 배치형 웨트 처리에는, 웨이퍼들이 캐리어내에 탑재되어 처리 탱크(processing tank) 내부로 잠기는 캐리어 시스템과 캐리어를 사용하지 않고 웨이퍼들만 처리 탱크 내부로 잠기는 캐리어없는 시스템이 있다. 캐리어 없는 시스템에서는, 웨이퍼들을 지지하기 위한 보트가 처리 탱크의 하부에 제공되고, 처리 탱크들 사이에서 웨이퍼들을 지지하고 이동시키는 로봇이 웨이퍼들을 탱크내의 보트 내부에 수납한다.
상기 2 가지 시스템의 장단점을 아래에 설명한다. 캐리어 시스템에서, 처리 탱크들 사이의 이동은 웨이퍼들이 탑재된 캐리어를 지지하는 로봇에 의해 수행되고, 웨이퍼들은 로봇과 직접적으로 접촉하지 않는다. 결과적으로, 캐리어 시스템에서는, 캐리어에 의한 지지의 실패에 의해 야기되는 갈라짐(crack) 또는 깨어짐(break) 과 같은 웨이퍼 손상이 거의 일어나지 않는다. 또한, 웨이퍼가 처리 탱크 내부로 잠기는 경우에 위치 조정이 수행되기 때문에, 상기 캐리어 시스템은 비교적 큰 위치에 대한 허용치가 제공될 수 있는 장점을 갖는다. 그러나, 웨이퍼들이 캐리어에 탑재된 상태로 처리 탱크 내부로 잠기기 때문에, 처리 탱크의 용량이 커야 하고 따라서, 약액(藥液) 사용량을 증가시키고 장치의 크기를 크게 해야 한다는 면에서 캐리어 시스템은 단점을 갖는다.
다른 한편으로, 캐리어 없는 시스템은, 웨이퍼들만이 처리 탱크 내부에 잠기기 때문에, 처리 탱크의 용량은 캐리어 시스템의 경우보다 작아질 수 있고 따라서 약액 사용량을 줄이고 장치의 크기도 줄일 수 있는 장점을 갖는다. 그러나, 웨이퍼들이 직접적으로 이동 로봇에 의해 지지되고 이동되기 때문에, 로봇에 의한 웨이퍼의 지지 실패에 의해 발생하는 갈라짐 또는 깨어짐과 같은 웨이퍼들의 손상이 캐리어 시스템의 경우에서 보다도 빈번하게 발생하며, 이동 로봇 및 처리 탱크내에 설치되는 보트의 위치 조정은 웨이퍼들이 상기 보트의 그루브 내부로 탑재될 수 있도록 정확하게 수행되어야 하며, 게다가 그러한 위치 조정은 정기적으로 수행되어야 한다는 면에서 단점을 갖는다.
상술된 캐리어 시스템 및 캐리어 없는 시스템의 단점을 보완하는 시스템으로써, 보트 형상을 갖는 캐리어 (이하, 보트형 캐리어라고 지칭) 를 사용하는 시스템이 제안되었다. 도 1 에 도시된 이러한 시스템에서는, 웨이퍼들이 보트형 캐리어에 탑재되고 이동 로봇이 상기 보트형 캐리어를 지지하여 처리 탱크들 사이에서 이동시킨다. 상기 시스템은, 캐리어의 폭이 웨이퍼들의 직경보다 작게 만들어질 수 있기 때문에, 처리 탱크들의 용량은 캐리어 시스템의 경우와 비교하여 줄어들 수 있고, 처리 탱크들 사이의 이동은 웨이퍼들이 캐리어내에 탑재된 채로 수행되기 때문에, 이동 로봇 및 보트의 위치 조정이 정확할 필요가 없다는 면에서 장점을 갖는다.
보트형 캐리어를 사용하는 상기 시스템은 상술된 캐리어 시스템 및 캐리어 없는 시스템 양쪽의 장점을 갖지만 반면에, 다음의 문제점을 갖는다.
반도체 제조는 웨이퍼로부터 리소그래피 공정에서 사용된 포토레지스트를 제거하기 위하여 황산과 과산화수소 용액의 혼합액 (Sulfuric acid Hydrogen-Peroxide Mixture; 이하, SPM 으로 지칭)으로 웨이퍼를 처리하는 단계를 갖는다. 농도가 96 중량 % 일 때 황산의 비중은 1.83 (20 ℃) 이고, SPM 은 보통 100 ℃ 이상에서 사용되기 때문에, 과산화수소 용액의 분해에 의해 다량의 기포가 생긴다. 만일 이러한 상태에서 웨이퍼들이 SPM 내부로 잠기면, 기포들이 웨이퍼들에 부착되고, 기포의 영향과 SPM 의 비중에 의해 상기 웨이퍼들은 때때로 약간 떠오른다.
보트형 시스템을 사용하는 시스템에서, 캐리어에 의한 웨이퍼들의 지지는 통상적으로 웨이퍼들의 저면을 지지하는 캐리어의 그루브들만으로 수행되기 때문에, 웨이퍼들이 약간만 떠올라도, 웨이퍼들은 캐리어의 그루브들로부터 이탈한다. 그리고, 웨이퍼들이 그루브들로부터 이탈된 상태에서 보트형 캐리어가 처리 탱크로부터 꺼내지면, 웨이퍼들은 떨어져 깨어지고 또는 인접한 웨이퍼들끼리 접촉하여 웨이퍼들의 표면이 손상되는 문제점이 발생한다.
또한, 약액으로 웨이퍼들을 처리한 후 뿐만 아니라 약액 처리 후 순수한 물로 린스한 후에도, 다른 문제점들이 발생한다. 약액 처리 후 순수한 물로 린스하는 시스템으로써, 웨이퍼들이 린스 탱크 내부에 놓인 후 린스 효율을 높이기 위하여 린스 탱크내의 순수한 물을 단시간에 배출시키는 시스템이 존재한다. 이러한 시스템에서는, 탱크내의 순수한 물이 갑자기 배출되기 때문에, 탱크내의 순수한 물의 흐름 속도가 매우 빠르다. 보트형 캐리어에 탑재된 웨이퍼들이 이러한 시스템의 린스 탱크 내부에 잠기는 경우, 웨이퍼들이 순수한 물 흐름의 힘에 의해 기울어져서 서로간에 접촉하여 웨이퍼 표면에 손상을 입히는 상황이 때때로 발생한다.
따라서, 본 발명은 반도체 웨이퍼의 웨트 처리 후, 탑재된 웨이퍼들이 그루브들로부터 이탈하고 기울어져서 떨어져 깨어지거나 또는 서로간에 접촉하여 웨이퍼들이 표면에 손상을 입히는 상황을 방지할 수 있는 보트형 반도체 웨이퍼 캐리어를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
도 1a 및 도 1b 는 종래의 보트형 캐리어의 일반적인 구조를 나타내는 정면도 및 사시도.
도 2a 및 도 2b 는 본 발명의 제 1 실시예의 보트형 반도체 웨이퍼 캐리어의 일반적인 구조를 나타내는 정면도 및 사시도.
도 3a 및 도 3b 는 본 발명의 제 2 실시예의 보트형 반도체 웨이퍼 캐리어의 일반적인 구조를 나타내는 정면도 및 사시도.
도 4 는 웨이퍼 홀딩부재의 부분 확대도.
도 5 는 본 발명 및 종래의 보트형 캐리어를 사용하여 웨트 공정을 수행하는 경우의 웨이퍼 잔존수율을 비교하는 다이어그램.
* 도면의 중요 부분에 대한 부호 설명
1 : 웨이퍼 2 : 보트형 캐리어
3 : 이동 로봇 홀딩부 4 : 웨이퍼 홀딩 부재
5 : 고정 부재 6 : 보조 부재
7 : 그루브 8 : 돌출부
상술된 목적을 달성하기 위하여, 반도체 웨이퍼 캐리어상에 반도체 웨이퍼들을 고정하기 위하여 반도체 웨이퍼들의 상부를 지지하는 홀딩 수단을 구비하는 보트형 반도체 웨이퍼 캐리어가 제공된다.
상기 홀딩 수단은 반도체 웨이퍼들을 고정하기 위하여 반도체 웨이퍼 캐리어상에 탑재되는 모든 반도체 웨이퍼들을 지지하는 하나 이상의 홀딩 부재를 포함한다.
상기 홀딩 부재는 반도체 웨이퍼 캐리어로부터 탈착가능하다.
상기 홀딩 부재는 원형 단면을 갖는 막대 형상일 수 있다.
상기 홀딩 부재는 그 내부에 반도체 웨이퍼들을 고정하기 위한 다수의 그루브들을 가질 수 있다.
상기 홀딩 부재는 액체의 빠른 제거를 위하여 인접한 그루브들 사이에 각각 형성되는 돌출물들을 가질 수 있다.
캐리어의 몸체상에서 반도체 웨이퍼들의 하단부를 지지하기 위한 홀딩 부재는 원형 단면을 갖는 막대 형상이고 그 내부에 상기 하단부를 고정하기 위한 다수의 그루브들을 갖는 것이 바람직하다.
상기 반도체 웨이퍼 캐리어는 상기 반도체 웨이퍼 캐리어상에 탑재될 반도체 웨이퍼들의 반경보다 작은 높이를 갖고 상기 반도체 웨이퍼들의 직경 미만의 폭을 갖는 것이 바람직하다.
상기 반도체 웨이퍼 캐리어 및 상기 홀딩 수단은 PFA 또는 PTFE 와 같은 테프론형 수지 또는 석영으로 만들어지는 것이 바람직하다.
다음으로, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다. 도 2a , 도 2b 및 도 3a , 도 3b 는 본 발명의 실시예들의 보트형 반도체 웨이퍼 캐리어의 일반적인 구조를 나타내는 정면도 및 사시도이다.
도 2a , 도 2b 에서 도면 부호 2 로 도시된 보트형 캐리어는 한 쌍의 보조 부재 (6) 에 의해 상기 캐리어상에 설치되는 한 쌍의 웨이퍼 홀딩 부재 (4) 를 구비하고, 다수의 웨이퍼들 (1) 은 2 개의 웨이퍼 홀딩 부재 (4) 에 의해 보트형 캐리어 (2) 상에 보유되어 상기 웨이퍼들의 표면이 서로 평행하게 배열된 상태로 서로 정렬되어 있다. 웨이퍼 홀딩 부재 (4) 는 보트형 캐리어 (2) 로부터 개별적으로 탈착가능하다. 웨이퍼 홀딩 부재 (4) 가 웨이퍼들과 접촉하는 위치는 웨이퍼들의 중심보다 수직방향으로 더 높고, 2 개의 웨이퍼 홀딩 부재 (4) 사이의 폭 즉, 거리는 웨이퍼들의 반경보다 작게 설정된다. 보트형 캐리어 (2) 상에 서로 정렬되도록 웨이퍼(1) 들을 배열하고 웨이퍼 홀딩 부재 (4) 로 웨이퍼 (1) 들을 고정시키고 그 다음으로 고정부재 (5) 를 부착함으로써, 보트형 캐리어 (2) 상에 웨이퍼 (1) 들을 탑재시키는 것을 완료한다. 탑재가 완료된 보트형 캐리어는 이동 로봇에 의해 상기 캐리어의 이동 로봇 홀딩부 (3) 에서 지지되어 처리 탱크들 (도시되지 않음) 사이를 이동 로봇 (도시되지 않음) 에 의해 이동한다.
도 3a , 도 3b 에 도시된 보트형 캐리어는, 웨이퍼의 하부가 접촉하는 보트형 캐리어의 부분이 막대 형상을 가지며, 보트형 캐리어의 저면의 개구율이 도 2a , 도 2b 의 보트형 캐리어의 것과 비교하여 현저하게 높다는 면에서 도 2a , 도 2b 의 보트형 캐리어와 다르다. 보트형 캐리어의 저면의 개구율이 보다 높기 때문에, 탱크내에서 처리 용액 및 린스 용액의 흐름을 층류(層流) 로 만들고, 웨이퍼 표면의 균일성 및 린스 효과를 현저하게 향상시키는 장점이 있다. 웨이퍼 표면의 균일성 및 린스 효과의 향상에 의해 세정(洗淨) 장치의 작업 효율이 향상되고 따라서, 많은 웨이퍼들을 처리할 수 있게 되는 추가적인 장점을 갖게 된다.
도 4 는 웨이퍼 홀딩 부재 중 하나의 부분 확대도이다. 웨이퍼들이 고정되는 웨이퍼 홀딩 부재 (4) 의 인접한 그루브 (7) 들 사이에 액체 제거를 가속시키는 돌출부 (8) 가 장착되어 있다. 따라서, 약액 처리 및 린스 처리가 수행된 후 탱크로부터 보트형 캐리어 (2) 가 꺼내질 때, 웨이퍼 홀딩부재 (4) 에 부착되어 있는 액체는 돌출부 (8) 로부터 인접한 웨이퍼들의 표면 사이를 통해서 떨어진다. 결과적으로, 떨어지는 액체는 웨이퍼들의 표면에 부착되지 않고, 웨이퍼 표면에 먼지의 부착 또는 웨이퍼 표면상의 녹(stain)의 발생이 억제된다.
다음으로, 도 2a , 도 2b 또는 도 3a , 도 3b 에 도시된 보트형 캐리어를 사용하여 웨트 처리가 수행되는 경우의 처리 방법을 웨이퍼 표면상에 막으로 형성되는 레지스트가 SPM 을 사용하여 제거되는 실시예를 통하여 설명한다.
포토레지스트가 막으로 형성되는 웨이퍼 (1) 들이 웨트 처리를 위해 보트형 캐리어 (2) 상에 놓이고, 캐리어 몸체의 그루브들에 의해 웨이퍼의 하부가 고정된다. 그 다음으로, 2 개의 웨이퍼 홀딩 부재 (4) 가 보조 부재 (6) 를 이용하여 보트형 캐리어 (2) 상에 장착된다. 그리고, 웨이퍼 (1) 들의 하부가 보트형 캐리어 (2) 의 몸체상에 형성된 그루브 (7) 내에 고정되고, 웨이퍼 (1) 들의 상부가 웨이퍼 홀딩 부재 (4) 상에 형성된 그루브 (7) 내에서 지지되는 것을 확인한다. 웨이퍼 (1) 들이 보트형 캐리어 (2) 의 몸체와 웨이퍼 홀딩 부재 (4) 사이에서 완벽하게 고정된 후, 고정 부재 (5) 들이 보트형 캐리어 (2) 에 부착된다. 이런 식으로 고정 부재 (5) 를 부착함으로써, 웨이퍼 홀딩 부재 (4) 들이 보트형 캐리어 (2) 에 고정되고, 따라서 보트형 캐리어 (2) 가 나중에 웨트 처리 탱크 또는 린스 탱크 내부에 잠길지라도, 웨이퍼 (1) 들은 보트형 웨이퍼 (2) 밖으로 나오지 못하고, 웨이퍼 (1) 들이 보트형 캐리어 (2) 에 완전히 고정된 상태로 웨트 처리 또는 린스 처리가 수행될 수 있다. 이동 로봇은 이동 로봇 홀딩부 (3) 를 잡고 웨이퍼 (1) 들이 탑재되어 있는 보트형 캐리어 (2) 를 처리 탱크와 린스 탱크 내부로 차례로 담근다. 그 다음으로, 웨이퍼 (1) 들에 대한 웨트 처리와 린스 처리가 완료된 후, 웨이퍼 (1) 들과 보트형 캐리어 (2) 는 웨이퍼 홀딩 부재 (4) 및 고정 부재 (5) 를 포함한 채로 IPA 증기로 건조된다. 그 다음으로, 건조가 종료된 후, 고정 부재 (5) 및 웨이퍼 홀딩 부재 (4) 들이 보트형 캐리어 (2) 로부터 제거되고, 그 다음에 웨이퍼 (1) 들이 보트형 캐리어 (2) 로부터 제거된다.
도 5 는 본 발명 및 종래의 보트형 캐리어를 사용하여 웨이퍼들의 웨트 처리가 수행되는 경우의 잔존수율을 비교하는 그래프이다. 여기서, 잔존수율은 1 로트 (lot) 에 대한 웨이퍼의 수가 25 인 반도체 소자 생산 라인상의 각각의 1 로트에 대한 웨이퍼들의 수율을 나타낸다.
이상의 상술된 바와 같이, 웨트 처리가 본 발명에 따른 보트형 캐리어를 사용하여 수행되는 경우, 웨이퍼들은 보트형 캐리어의 그루브 밖으로 나가고 떨어지는 것이 방지되기 때문에, 웨이퍼의 파손 또는 웨이퍼들의 표면의 손상이 종래의 방법과 비교하여 현저하게 줄어든다. 결과적으로, 웨이퍼의 잔존수율이 보다 향상되는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 반도체 웨이퍼들의 웨트 처리를 수행하기 위하여 서로간에 평행하게 정렬되어 탑재된 다수의 상기 반도체 웨이퍼들을 운반하기 위한 보트형의 반도체 웨이퍼 캐리어에 있어서, 상기 반도체 캐리어상에 반도체 웨이퍼들을 고정하기 위하여 상기 반도체 웨이퍼들의 상단부를 지지하기 위한 홀딩 수단들을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 캐리어.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 홀딩 수단들은 반도체 웨이퍼들을 고정하기 위하여 상기 반도체 웨이퍼 캐리어상에서 운반되는 모든 반도체 웨이퍼들을 지지하기 위한 하나 이상의 홀딩 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 캐리어.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 홀딩 부재는 상기 반도체 웨이퍼 캐리어로부터 탈착가능한 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 캐리어.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 홀딩 부재는 원형 단면을 갖는 막대 형상인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 캐리어.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 홀딩 부재는 그 내부에 반도체 웨이퍼들을 고정하기 위한 다수의 그루브들을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 캐리어.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 홀딩 부재는 액체의 빠른 제거를 위하여 다수의 상기 그루브들 중의 인접한 그루브들 사이에 형성되는 돌출물을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 캐리어.
  7. 제 2 항에 있어서, 캐리어의 몸체상에 반도체 웨이퍼들의 하단부를 지지하기 위한 홀딩 부재는 원형 단면을 갖는 막대 형상이고 그 내부에 반도체웨이퍼의 하단부를 고정하기 위한 다수의 그루브들을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 캐리어.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 반도체 웨이퍼 캐리어상에서 운반될 반도체 웨이퍼들의 반경보다 작은 높이를 갖고 상기 반도체 웨이퍼들의 직경 미만의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 캐리어.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 반도체 웨이퍼 캐리어 및 상기 홀딩 수단들은 PFA 또는 PTFE 와 같은 테프론형 수지 또는 석영으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 캐리어.
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