KR20020087160A

KR20020087160A - 기계적 화학적 연마 설비용 웨이퍼 이송장치

Info

Publication number: KR20020087160A
Application number: KR1020010026145A
Authority: KR
Inventors: 제만호
Original assignee: 삼성전자 주식회사
Priority date: 2001-05-14
Filing date: 2001-05-14
Publication date: 2002-11-22

Abstract

본 발명은 화학적 기계적 연마 설비용 웨이퍼 이송장치에 관한 것으로서, 로드락과 폴리싱부간을 이동하면서 웨이퍼를 이송하는 기계적 화학적 연마 설비용 웨이퍼 이송장치에 있어서, 소정의 각도로 수평회전하는 실린더(10)와, 상기 실린더(10)의 하단부에 결합되어 수직으로 승하강되는 너클 조인트(20) 및 일단이 상기 너클 조인트(20)에 ±180°회전 가능하게 결합되고, 양측면으로 웨이퍼를 흡착시킬 수 있도록 흡착면을 갖는 블레이드(30)로서 구비되면서 폴리싱부에서의 구동이 잠시 공전되는 시간을 대폭적으로 줄어들게 하므로서 공정 수행 속도의 증가에 따라 웨이퍼를 연마하는 가공 효율을 상승시키는 동시에 생산성과 함께 제조 원가가 절감될 수 있도록 하는 것이다.

Description

기계적 화학적 연마 설비용 웨이퍼 이송장치{Robot for moving wafer for Chemical Mechanical Polishing equipment}

본 발명은 화학적 기계적 연마 설비용 웨이퍼 이송장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼를 이송시키는 이송로봇이 블레이드의 양면으로 동시에 웨이퍼를 흡착할 수 있도록 하면서 웨이퍼를 흡착시킨 상태에서 180°로 회전이 가능토록 하여 공정 수행 시간이 대폭적으로 단축되게 하므로서 생산성이 증대되도록 하는 화학적 기계적 연마 설비용 웨이퍼 이송장치에 관한 것이다.

최근의 반도체분야에 있어서 반도체 소자에 보다 미세한 선폭의 회로선들을 다단층 고밀도로 집적시켜 넣어서 소자를 제조하는 것이 요구되고 있으며, 이러한 고집적도의 반도체 소자 제조를 위해서는 그에 상응하는 고도의 표면 평탄화를 이루어낼 수 있는 연마기술이 필요하다.

고집적 반도체 소자 제조를 위한 미크론 단위(약 1㎛ 이하)의 초정밀 표면연마를 이루어내는 데에는 기계적인 표면연마만으로는 한계가 있으므로 화학적 연마와 기계적 연마를 병행토록 하는 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing:이하 CMP로 약칭함) 설비가 개발되어 사용되고 있다.

CMP설비는 통상 도 1에서와 같이 로봇(1)에 의해 카세트 스테이지(2)로부터 인출시키거나 다시 카세트 스테이지(2)에 채우게 될 카세트(2a)가 준비되는 로드락(3, loadlock)과, 로드락(3)으로부터 웨이퍼를 한 매씩 이송시키는 롱 로봇(4)과 롱 로봇(4)에 의해 이송되는 웨이퍼를 안착시켜 기계적 화학적으로 연마하는 폴리싱부(5)와, 그리고 폴리싱된 웨이퍼의 표면에 있는 파티클과 슬러리등을 화학적으로 세정하는 클리너(6)로서 이루어지는 구성이다.

상기의 구성에서 로봇(1)은 단순히 카세트 스테이지(2)와 로드락(3)간을 이동하면서 카세트 스테이지(2)에 적재되어 있는 카세트(2a)를 하나씩 로드락(3)에이송시키거나 연마가 수행된 웨이퍼를 적층시킨 카세트(2a)가 로드락(3)으로부터 다시 카세트 스테이지(2)에 적재되도록 하는 기능을 수행한다.

이에 반해 롱 로봇(4)은 로드락(3)으로부터 카세트(2a)내의 웨이퍼를 한 매씩 폴리싱부(5)의 헤드 컵 로드 언로드(Head Cup Load Unload, 이하 약칭하여 HLCU로 함)에 로딩시키고, 폴리싱부(5)에서 연마가 완료된 웨이퍼를 언로딩하여 클리너(6)에 공급하며, 클리너(6)에서 세정이 완료된 웨이퍼를 다시 로드락(3)에 이동시키는 기능을 한다.

한편 CMP설비에서 롱 로봇(4)은 도 2에서 보는바와 같이 로드락(3)에서 폴리싱부(5)의 구간을 레일을 따라 이동할 수 있도록 하고 있다.

롱 로봇(4)은 현재 실린더(4a)의 상단부가 ±90°로 회전이 가능하게 축지지되고, 실린더(4a)의 하부는 수직으로의 승강이 가능하다.

실린더(4a)의 하단부에는 블레이드(4b)의 일단이 너클 조인트(4c)에 의해 수직으로 +90°로 회전 가능하게 연결되어 있다.

블레이드(4b)는 상측의 일측면으로 부압이 작용되도록 하여 웨이퍼를 흡착할 수 있도록 형성되어 있다.

따라서 종전에는 폴리싱부(5)의 HCLU(5a)에서 폴리싱을 마친 웨이퍼를 블레이드(4b)에 흡착시켜 픽 업한 후 웨이퍼를 클리너(6)에 공급한다.

그리고 롱 로봇(4)은 로드락(3)으로 이동하여 블레이드(4b)에 미가공상태의 웨이퍼를 흡착한 후 폴리싱부(5)의 HCLU(5a)에 로딩시킨다.

이와같은 동작을 지속적으로 반복하므로서 카세트 스테이지(2)의 웨이퍼를면가공하게 되는 것이다.

하지만 종래의 롱 로봇(4)은 오직 하나의 웨이퍼만을 이송시킬 수가 있으므로 일부 구간에서는 대기 시간이 지체되면서 공정 수행이 지연되는 문제가 있다.

즉 롱 로봇(4)이 HCLU(5a)에서 폴리싱이 완료된 웨이퍼를 언로딩하여 클리너(6)로 이송시키게 되면 HCLU(5a)는 비어있는 상태에서 미가공상태의 웨이퍼가 도착할 때까지는 대기하는 상태로 방치되는 폐단이 있다.

이는 결국 시간당 웨이퍼 가공 시간의 지연을 초래하게 되면서 제품 생산성 저하와 제품의 단가를 상승시키는 문제가 있다.

따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제들점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 블레이드의 양쪽면을 모두 웨이퍼 흡착면으로 사용할 수 있도록 하므로서 일부 구간에서의 대기 시간이 대폭 단축되도록 하여 보다 빠른 공정 수행이 이루어질 수 있는 기계적 화학적 연마 설비용 웨이퍼 이송장치를 제공하고자 하는데 목적이 있다.

도 1은 일반적인 기계적 화학적 연마 설비를 개략적으로 도시한 평면도,

도 2는 종래의 웨이퍼 이송장치를 도시한 측면도,

도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 이송장치를 도시한 측면도,

도 4내지 도 8은 본 발명의 웨이퍼 이송장치의 구동 구조를 도시한 요부도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 실린더 20 : 너클 조인트

30 : 블레이드 40 : 로드락

50 : 폴리싱부 51 : 헤드 컵 로드 언로드(HCLU)

60 : 클리너

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 로드락과 폴리싱부간을 이동하면서 웨이퍼를 이송하는 기계적 화학적 연마 설비용 웨이퍼 이송장치에 있어서, 소정의 각도로 수평회전하는 실린더와, 상기 실린더의 하단부에 결합되는 너클 조인트 및 일단이 상기 너클 조인트에 ±180°회전 가능하게 결합되고, 양측면으로 웨이퍼를 흡착시킬 수 있도록 흡착면을 갖는 블레이드로 구비되는 구성이 특징이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 이송장치를 도시한 것으로서, 본 발명의 이송장치는 종래와 마찬가지로 크게 실린더(10)와 너클 조인트(20) 및 블레이드(30)로서 이루어지는 구성이다.

다만 본 발명은 실린더(10)가 소정의 각도로 수평회전하고, 실린더(10)의 하단부에는 너클 조인트(20)가 결합되도록 하며, 너클 조인트(20)에는 ±180°로 블레이드(30)가 회전 가능하게 연결되도록 하는 구성이다.

블레이드(30)는 특히 상면과 하면 양면 모두에 진공압이 형성되게 하므로서 양면으로 동시에 웨이퍼의 흡착이 가능토록 하는데 가장 두드러진 특징이 있다.

즉 블레이드(30)는 양면이 모두 흡착면을 이루도록 하는 것이다.

한편 블레이드(30)의 양면으로 웨이퍼가 흡착 가능하게 하기 위해서 도면의 A부에서와 같이 블레이드(30)의 선단은 상하로 균일하게 테이퍼지게 하는 것이 보다 바람직하다.

상기한 구성으로 이송장치를 구비하게 되면 본 발명의 이송장치는 종전과 마찬가지로 로드락으로부터 도 4와 같이 미가공상태인 웨이퍼(70)를 일면에 흡착시켜 픽 업을 한다.

로드락(40)으로부터 웨이퍼(70)를 픽 업한 상태에서 폴리싱부(50)로 이송되어 오면, 상면에는 미가공상태의 웨이퍼(70)가 흡착되어 있는 상태에서 도 5에서와 같이 이미 연마가공되어 HCLU(51)에 안치되어 있는 웨이퍼(70)를 저면에 동시에 흡착하게 된다.

블레이드(30)의 양면으로 웨이퍼(70)를 흡착시킨 상태에서 블레이드(30)를 도 6에서와 같이 너클 조인트(20)를 기준으로 180°로 수직회전시키게 되면 이미 가공되어진 웨이퍼(70)가 상부로 위치되면서 미가공상태인 웨이퍼(70)는 하부에 위치되는 상태가 된다.

이와같은 상태에서 도 7에서와 같이 미가공상태의 웨이퍼(70)를 폴리싱부(50)의 HCLU(51)에 안치시키고, 블레이드(30)에는 가공된 상태의 웨이퍼(70)만이 상면에 흡착되어 있는 상태로서 있게 된다.

이미 가공되어진 웨이퍼(70)만를 흡착한 이송장치는 다시 도 8에서와 같이 클리너(60)로 이송되면서 흡착되어 있는 웨이퍼(70)를 클리너(60)에 공급한 후 로드락(40)으로 이동한다.

한편 이송장치가 클리너(60)로 이동시 미가공상태의 웨이퍼(70)를 안치시킨 HCLU(51)에서는 폴리서로 웨이퍼(70)를 이송시켜 연마가 이루어지도록 한다.

특히 클리너(60)에서도 클리닝이 이미 끝난 웨이퍼와 클리닝 전의 웨이퍼를 폴리싱부(50)에서와 마찬가지로 블레이드(30)의 양면에 동시 흡착되게 하면서 교체되도록 하는 것도 가능하다.

이와같이 블레이드(30)의 양측면을 모두 이용하게 되면 특히 HCLU(51)에서 이미 가공되어진 웨이퍼(70)와 함께 미가공 상태인 웨이퍼(70)를 동시에 흡착한 후곧바로 미가공의 웨이퍼(70)를 HCLU(51)에 공급하게 되므로서 폴리싱부(50)에서의 비구동상태 즉 공전 시간이 대폭적으로 줄어들게 된다.

따라서 폴리싱부(50)에서는 미가공상태의 웨이퍼(70)를 지속적으로 연마하는 작업성 유지가 가능해진다.

또한 전술한 바와같이 블레이드(30)의 선단부측 상면과 하면을 균일하게 테이퍼지도록 하면 웨이퍼를 흡착시키기 위하여 접근시 웨이퍼와 블레이드(30)의 끝단면간 충돌을 방지할 수가 있다.

이처럼 블레이드(30)의 양면을 모두 웨이퍼(70)의 흡착을 가능하게 형성하고, 실린더(10)와 함께 블레이드(30)의 회전이 보다 폭넓게 이루어지도록 하게 되면 일부 구간에서의 정체가 제거되면서 각 구성 설비의 구동이 연속성을 유지하게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 간단한 구조 개선으로 특정 구간 특히 HCLU(51)에서의 공전 시간이 대폭적으로 줄어들게 되므로서 공정 수행 속도가 증가되고, 따라서 웨이퍼를 연마하는 가공 효율이 상승되어 생산성과 함께 제조 원가의 절감이 기대되는 매우 유용한 효과가 있다.

Claims

로드락과 폴리싱부간을 이동하면서 웨이퍼를 이송하는 기계적 화학적 연마 설비용 웨이퍼 이송장치에 있어서,

소정의 각도로 수평회전하는 실린더(10)와, 상기 실린더(10)의 하단부에 결합되어 수직으로 승하강되는 너클 조인트(20) 및 일단이 상기 너클 조인트(20)에 ±180°회전 가능하게 결합되고, 양측면으로 웨이퍼를 흡착시킬 수 있도록 흡착면을 갖는 블레이드(30)로 구비되는 기계적 화학적 연마 설비용 웨이퍼 이송장치.
제 1 항에 있어서, 상기 실린더(10)는 ±180로 수평 회전이 가능한 기계적 화학적 연마 설비용 웨이퍼 이송장치.
제 1 항에 있어서, 상기 블레이드(30)는 선단부측 상부면과 하부면이 균일하게 테이퍼지도록 한 기계적 화학적 연마 설비용 웨이퍼 이송장치.