KR20020095845A - 반도체 장치 제조설비 및 웨이퍼 세정방법 - Google Patents

반도체 장치 제조설비 및 웨이퍼 세정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 웨이퍼에 대한 공정을 수행하기 전·후 과정에서 웨이퍼 상에 잔존하는 파티클 등의 각종 불순물을 제거하는 세정작업과 웨이퍼의 플랫존을 통해 정확하게 위치 이송될 수 있도록 정렬하는 작업을 동시에 수행하는 반도체장치 제조설비 및 웨이퍼 세정방법에 관한 것으로서, 로봇이 설치된 반도체장치 제조설비에 있어서, 상기 로봇에 의한 웨이퍼 이송 영역의 소정 부위를 구획하는 하우징과; 상기 하우징 내부에 상기 로봇척의 위치됨에 대응하여 웨이퍼를 인수 또는 인계하도록 승·하강 가능하게 설치되는 리프트수단과; 상기 리프트수단에 의해 하강 위치되는 웨이퍼의 저면 중심 부위를 선택적으로 고정하며, 회전 및 승·하강 가능하게 설치되는 회전척 조립체와; 상기 회전척 조립체의 구동 영역에 근접하여 하강 위치되는 웨이퍼 저면의 가장자리 부위를 선택적으로 고정하도록 설치되는 지지척 조립체와; 상기 회전척 조립체 또는 지지척 조립체에 고정됨에 따른 웨이퍼의 노출된 표면을 세정하는 세정수단; 및 상기 로봇, 리프트수단, 회전척 조립체, 지지척 조립체, 세정수단을 포함한 각 구성의 구동을 제어하는 콘트롤러;를 포함하여 이루어진다.

Description

반도체장치 제조설비 및 웨이퍼 세정방법{semiconductor device manufacturing equipment and wafer washing method}
본 발명은 반도체장치 제조설비 및 웨이퍼 세정방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼에 대한 공정을 수행하기 전·후 과정에서 웨이퍼 상에 잔존하는 파티클 등의 각종 불순물을 제거하는 세정작업과 웨이퍼의 플랫존을 통해 정확하게 위치 이송될 수 있도록 정렬하는 작업을 동시에 수행하는 반도체장치 제조설비 및 웨이퍼 세정방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체장치는 웨이퍼 상에 사진, 식각, 확산, 화학기상증착, 이온주입, 금속증착 등의 공정을 선택적이고도 반복적으로 수행하는 일련의 과정을 통해 이루어진다.
이들 각 공정을 수행하는 반도체장치 제조설비에는 제조되는 반도체장치의 제품 성능과 제조수율 향상을 위하여 파티클 등의 불순물로부터 웨이퍼를 격리시키도록 함이 요구된다. 또한 각 공정을 수행함에 있어서, 공정에 의한 반응이 웨이퍼에 한정되도록 함이 요구되며, 이것은 웨이퍼의 플랫존이 절개된 형상을 이루는 것에 대응하여 플랫존의 위치가 일정한 방향에 정확히 위치되도록 하는 웨이퍼의 정렬에 의해 이루어질 수 있다. 이러한 요구 관계에 따른 종래의 반도체장치 제조설비의 구성 및 이들 구성에 따른 동작 관계에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
일반적인 멀티챔버 구조의 반도체장치 제조설비의 구성을 일 예로 들어 설명하면, 도 1에 도시된 바와 같이, 생산라인으로부터 복수 웨이퍼(W)를 탑재한 카세트(K)가 투입 위치되는 로드락챔버(10)가 있고, 이 로드락챔버(10)는 구비된 도어수단(D)을 통해 카세트(K)의 투입 및 인출에 대응하여 선택적으로 밀폐된 분위기를 이루게 된다. 또한 로드락챔버(10)의 내부는 상술한 도어수단(D)의 개폐에 대응하여 연결된 진공압 제공수단(도면의 단순화를 위하여 생략함)의 구동으로 소정의 진공압 분위기를 이루게 되고, 이러한 진공압 분위기는 생산라인에서의 상압 분위기와 공정에 요구되는 진공압 분위기의 차이를 로드락챔버(10)를 통해 중재하도록 하기 위한 것이다. 그리고, 로드락챔버(10)의 일측으로는 다시 도어수단(D')에 의해선택적으로 연통하는 트랜스퍼챔버(12)가 설치되고, 이 트랜스퍼챔버(12) 내부는 공정에 요구되는 진공압 분위기를 이루고 있는 것이 일반적이다. 또한 트랜스퍼챔버(12)의 소정 위치에는 로드락챔버(10)에 위치되는 웨이퍼(W)를 구비된 로봇척(C)을 이용하여 일 매씩 고정 지지하여 요구되는 위치로 이송토록 하는 로봇(R)이 설치된다. 이러한 구성에 더하여 상술한 트랜스퍼챔버(12)의 각 측부에는 위치되는 웨이퍼(W)에 대하여 공정을 수행하는 공정챔버(14)와 이 공정챔버(14)에서의 공정 수행 전·후 처리 과정을 수행하는 각 보조챔버(16, 18) 등이 도어수단(D')의 개폐에 따라 선택적으로 연통하도록 설치되고, 이들 공정챔버(14)와 각 보조챔버(16, 18) 내부는 상술한 트랜스퍼챔버(12)와 동일 또는 유사한 진공압 분위기를 이루게 된다.
이러한 구성의 동작 과정을 살펴보면, 이전 공정을 마친 웨이퍼(W)는 카세트(K)에 복수개 수용된 상태로 개방된 로드락챔버(10)로 투입 위치되고, 로드락챔버(10)는 카세트(K)의 투입 위치됨에 대응하여 도어수단(D)에 의해 밀폐되어 연결된 진공압 제공수단에 의해 소정의 진공압 상태를 이루게 된다. 이어 트랜스퍼챔버(12)와 연통하는 부위를 도어수단(D')이 개방하게 되고, 이때 로봇(R)은 구비된 로봇척(C)을 이용하여 카세트(K)에 탑재된 웨이퍼(W) 일 매씩을 고정 지지하여 선 처리 과정을 거쳐 공정을 수행하는 공정챔버(14)로 이송하게 된다. 이를 통해 공정을 마친 웨이퍼(W)는 로봇(R)에 의해 포토레지스트를 제거하기 위한 스트립 과정과 가열된 상태의 웨이퍼(W)를 냉각시키는 등의 후처리 과정을 수행하는 각 보조챔버(16, 18)에 순차적으로 이송되고, 이후 웨이퍼(W)는 다시 로드락챔버(10)로이송되어 카세트(K)에 탑재되는 과정을 거치게 된다.
여기서, 제조설비의 내부에는 외부의 오염원으로부터 웨이퍼(W)를 보호하기 위하여 밀폐된 분위기와 진공압 분위기를 형성하고 있으나, 제조설비에 투입되는 웨이퍼(W) 상에는 이전 공정 과정과 현재의 공정 과정에서 공정에 따른 잔류물이나 그에 따른 파티클 등의 불순물이 잔존하게 된다.
이러한 불순물은 공정 수행 과정에서 그 위치된 부위의 웨이퍼(W)를 오염시켜 공정 불량을 야기하게 된다. 이에 대응하여 공정을 수행하기에 앞서 세정액 등을 이용한 별도의 세정 과정을 마친 후 요구되는 제조설비로 이송되는 경우가 있으나, 웨이퍼(W) 상에 포토레지스트에 의한 패턴 마스크가 형성된 경우에는 그 세정작업을 수행하기 어려운 관계에 있게 된다. 특히 웨이퍼(W) 저면에 입자 상태의 파티클을 포함한 불순물이 잔존하는 경우, 그 공정이 식각, 확산, 화학기상증착, 금속증착 등 고주파 파워가 인가되는 공정 등에 있어서, 웨이퍼(W) 저면을 고정하는 척 조립체(도면의 단순화를 위하여 생략함) 상의 진공압 또는 정전기력 등의 고정력에 대응하여 웨이퍼(W)를 척 조립체의 상면으로부터 들뜬 상태로 있게 함으로써 웨이퍼(W)는 고정되지 않은 상태로 있게 된다. 이것은 공정 과정에서 가열되는 웨이퍼(W)를 냉각시키기 위한 냉각가스의 손실과 또는 냉각 기능의 상실로 인해 웨이퍼(W) 상에 도포되는 포토레지스트 층을 포함한 패턴층이 타는 등 손상을 유발함과 동시에 그에 따라 공정이 불균일하게 이루어지는 등 공정불량을 유발하게 된다.
한편, 이러한 불순물은 이후의 공정에서 계속적인 공정 불량의 요인으로 작용할 뿐 아니라 공정을 수행하는 제조설비의 각 구성을 오염시켜 다음에 투입되는다른 웨이퍼(W)에 대하여 손상과 공정불량을 유발하는 요인으로 작용하게 된다. 이러한 문제는 제조되는 반도체장치의 제품 성능을 저하시킬 뿐 아니라 제조수율의 저하를 초래하고, 또 제조설비의 각 구성에 대한 세정 주기를 단축시키게 되어 설비의 가동률 및 생산성을 저하시키게 된다.
본 발명의 목적은, 상술한 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 공정을 수행하기 전·후 과정에서 웨이퍼 표면에 잔존하는 불순물을 웨이퍼의 손상 없이 제거하도록 하는 작업과 웨이퍼의 플랫존을 기준하여 웨이퍼를 정확하게 이송 위치시킬 수 있도록 정렬하는 작업이 동시에 이루어지도록 함으로써 공정이 안정적으로 수행될 수 있도록 하고, 제조되는 반도체장치의 성능이 요구되는 수준으로 형성하기 용이하도록 하며, 이를 통해 반도체장치 제조수율을 보다 향상시키도록 하는 반도체장치 제조설비 및 웨이퍼 세정방법을 제공함에 있다.
또한, 공정에 요구되는 제조설비의 각 구성에 대하여 세정 주기 및 그 오염 방지에 따른 수명을 연장시키도록 하여 설비의 가동률과 생산성을 높이도록 하는 반도체장치 제조설비 및 웨이퍼 세정방법을 제공함에 있다.
도 1은 일반적인 멀티챔버 구조를 갖는 반도체장치 제조설비의 구성 및 이들 구성의 결합 관계를 개략적으로 나타낸 평면상태 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체장치 제조설비의 웨이퍼 정렬과 세정 작업을 수행하는 구성을 개략적으로 나타낸 평면상태 단면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 도 2에 도시된 구성으로부터 Ⅲ-Ⅲ선을 기준하여 웨이퍼에 대한 정렬과 세정 과정에 따른 구성 및 이들 구성의 동작 관계를 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 Ⅳ-Ⅳ선을 기준하여 각 구성의 결합 및 동작 관계를 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 2의 구성 중 리프트수단의 다른 실시예 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼의 세정과 정렬 과정에 대한 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10: 로드락챔버 12: 트랜스퍼챔버
14: 공정챔버 16, 18: 보조챔버
20: 하우징 22: 진공펌프
24: 압력센서 26: 투명창
28: 리프트 가드 30: 리프트 핀
32: 플레이트 34: 샤프트
36: 구동부 38: 지지판
40: 브러시 42a, 42b: 유도홈
44a, 44b: 노즐46: 가이드레일
48: 슬라이더50: 검출장치
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 구성은, 구비된 로봇척으로 웨이퍼를 일 매씩 선택적으로 지지하여 이송 위치시키는 로봇이 설치된 반도체장치 제조설비에 있어서, 상기 로봇에 의한 웨이퍼 이송 영역의 소정 부위를 구획하는 하우징과; 상기 하우징 내부에 상기 로봇척의 위치됨에 대응하여 웨이퍼를 인수 또는 인계하도록 승·하강 가능하게 설치되는 리프트수단과; 상기 리프트수단에 의해 하강 위치되는 웨이퍼의 저면 중심 부위를 선택적으로 고정하며, 회전 및 승·하강 가능하게 설치되는 회전척 조립체와; 상기 회전척 조립체의 구동 영역에 근접하여 하강 위치되는 웨이퍼 저면의 가장자리 부위를 선택적으로 고정하도록 설치되는 지지척 조립체와; 상기 회전척 조립체 또는 지지척 조립체에 고정됨에 따른 웨이퍼의 노출된 표면을 세정하는 세정수단; 및 상기 로봇, 리프트수단, 회전척 조립체, 지지척 조립체, 세정수단를 포함한 각 구성의 구동을 제어하는 콘트롤러;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다. 또한, 상기 로봇은 구획된 트랜스퍼챔버 내에 설치되고, 상기 트랜스퍼챔버의 측부 소정 위치에 관통하는 게이트가 형성되며, 상기 하우징은 상기 트랜스퍼챔버의 게이트 외측을 소정 크기의 공간으로 구획 커버하여 형성토록 함이 바람직하고, 상기 트랜스퍼챔버 또는 하우징의 소정 위치에 상기 콘트롤러로부터 인가되는 제어신호의 따라 상기 게이트를 선택적으로 개폐하는 도어수단과 상기 하우징 내의 소정 위치에는 상기 콘트롤러의 제어신호에 따라 그 내부에 소정의 진공압을 제공하는 진공펌프와 내부의 진공압 상태를 감지하기 위한 압력센서를 을 더 설치하여 구성함이 바람직하다. 그리고, 상기 리프트수단은, 웨이퍼를 위치시키는 상기 로봇척의 수직 대향 위치로부터 이격된 상기 회전척 조립체 또는 상기 지지척 조립체를 관통하여 수직 승·하강 가능하게 설치되는 복수개의 리프트 핀으로 구성될 수 있고, 리프트수단의 다른 구성으로는 웨이퍼를 위치시키는 상기 로봇척의 수직 대향 위치로부터 이격된 웨이퍼의 양측 가장자리 부위에 수직 대향하여 승·하강 가능하게 설치되는 리프트 가드로 구성하고, 또 상기 양측 리프트 가드의 상면에 웨이퍼의 가장자리 부위를 접촉 지지하여 그 하중에 의해 중심 위치로 안내하기 위한 경사면을 이루며 단차지게 형성함이 바람직하다. 그리고, 상기 회전척 조립체는, 하강 위치되는 웨이퍼의 저면을 밀착 지지하게 되고, 외측으로부터 분기된 진공라인과 연통 연결되는 적어도 하나 이상의 진공통로가 그 상면으로 연장 형성된 플레이트와; 상기 플레이트의 하부에 샤프트로 연결되어 상기 콘트롤러의 제어신호에 따라 상기 플레이트를 회전 및 승·하강 구동시키는 구동부; 및 상기 진공라인 또는 진공통로에 연통 설치되어 상기 콘트롤러의 제어신호에 따라 진공압의 전달을 제어하는 콘트롤밸브;를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 상기 지지척 조립체는 상기 회전척 조립체의 외측에서 하강 위치되는 웨이퍼의 저면을 가장자리 부위를 지지하도록 상기 하우징에 고정 설치되고, 외측으로부터 분기된 다른 진공라인과 연통 연결되는 적어도 하나 이상의 진공홀이 그 상면으로 연장 형성된 지지판과; 상기 다른 진공라인 또는 진공홀 상에 연통 설치되어 상기 콘트롤러의 제어신호에 따라 진공압의 전달을 제어하는 콘트롤밸브;를 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 구성에 더하여 상기 세정수단은, 웨이퍼의 저면에 대향하는 상기 회전척 조립체와 지지척 조립체 상면에 구비되는 브러시로 구성될 수 있고, 또는 상기 회전척 조립체와 지지척 조립체 상에 외부로부터 분기되어 연장된 세정가스 공급라인과 연통 연결되어 그 상면까지 연장 관통하는 가스통로가 각각 적어도 하나 이상씩 형성되고, 상기 세정수단을 상기 세정가스 공급라인 또는 가스통로상에 연통 설치되어 상기 콘트롤러로부터 인가되는 제어신호에 따라 세정가스의 흐름을 선택적으로 차단하도록 설치되는 콘트롤밸브를 포함한 구성으로 형성될 수 있는 것이다. 이러한 구성에 있어서, 상기 회전척 조립체와 지지척 조립체의 각 상면 상에는, 상기 회전척 조립체의 상면 중심 기준하여 외측 방향으로 상기 각 관통홀의 단부를 소정 폭과 깊이 및 형상을 이루며 연통하게 지나는 적어도 하나 이상의 유도홈을 더 형성하여 구성함이 바람직하고, 상기 유도홈은 상기 회전척 조립체의 상면 중심으로부터 외측 방향으로 나선 형상을 이루도록 형성함이 바람직하다. 여기에 상기 가스통로는 상기 유도홈 상에 소정 간격을 이루며 복수개 형성되게 구성함이 보다 효과적이다. 그리고 상기 브러시는 상기 유도홈 상에 설치되어 상기 가스통로를 통해 세정가스가 공급됨에 의해 근접하여 위치되는 웨이퍼의 저면에 접촉 가능하게 부상하도록 구비하여 구성함이 바람직하다. 한편, 상기 세정수단은, 상기 회전척 조립체 또는 지지척 조립체에 고정되는 웨이퍼의 상면에 대향하여 세정가스를 분사 공급하도록 설치되는 세정가스 공급부로 구성될 수 있다. 이러한 상기 세정가스 공급부는, 상기 회전척 조립체와 지지척 조립체 상에 위치되는 웨이퍼의 상면 중심에 수직 대향하게 설치되어 상기 세정가스 공급라인과 연통 연결되는 노즐과; 상기 세정가스 공급라인 상에 설치되어 상기 콘트롤러의 제어신호에 따라 세정가스의 공급을 제어하도록 설치되는 콘트롤밸브;를 포함한 구성으로 이루어질 수 있으며, 또는 상기 세정가스 공급부를 상기 하우징의 상호 마주보는 측벽을 가로지르는 형상으로 구비되는 가이드레일과; 상기 콘트롤러의 제어신호에 의해 상기 가이드레일을 따라 웨이퍼의 상면 일측에서 상대측 방향으로 슬라이딩 위치 이동하도록 설치되는 슬라이더와; 상기 슬라이더 상에 설치되고, 외부로부터 분기된 세정가스 공급라인과 연통 연결되어 웨이퍼에 대향하여 세정가스를 분사 공급하도록 형성된 노즐; 및 상기 세정가스 공급라인 상에 설치되어 상기 콘트롤러의 제어신호에 의해 세정가스의 공급을 제어하는 콘트롤밸브;를 포함한 구성으로 형성할 수도 있는 것이다. 그리고, 상기 회전척 조립체에 고정되어 회전하는 웨이퍼의 상측으로부터 웨이퍼의 플랫존을 기준하여 정렬 위치를 검출하고, 이것을 상기 콘트롤러에 인가하여 웨이퍼를 정렬토록 상기 회전척 조립체의 회전을 제어하도록 하는 검출장치가 더 설치함이 보다 효과적이다. 상기 하우징의 소정 부위에 상기 로봇척, 리프트수단, 회전척 조립체, 지지척 조립체, 세정수단을 포함한 각 구성의 구동에 대한 정상 여부를 확인할 수 있도록 하는 투명창으로 형성함이 효과적이다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 웨이퍼 세정방법은, 로봇에 구비되어 구동하는 로봇척으로부터 리프트수단에 인계되어 하강 위치되는 웨이퍼의 저면 중심 부위를 선택적으로 고정하며, 회전 및 승·하강 구동하는 회전척 조립체와; 웨이퍼의 저면 가장자리 부위를 선택적으로 고정하는 지지척 조립체와; 고정 위치되는 웨이퍼의 표면을 세정하는 세정수단; 및 상기 로봇척, 리프트수단, 회전척 조립체, 지지척 조립체, 세정수단를 포함한 각 구성의 구동을 제어하는 콘트롤러;를 포함하여 구성하고, 상기 회전척 조립체의 상면이 상기 지지척 조립체의 상면보다 하측에 위치된 상태에서 상기 로봇척으로부터 리프트수단에 인계된 웨이퍼를 상기 지지척 조립체에 고정시키는 단계와; 상기 회전척 조립체 상에 설치되는 세정수단으로 위치되는 웨이퍼의 저면 중심 부위를 세정하는 단계; 및 상기 회전척 조립체를 승강 시켜 상기 지지척 조립체 상면으로부터 웨이퍼의 저면이 소정 간격 이격되게 고정하여 상기 지지척 조립체 상에 설치되는 세정수단으로 웨이퍼의 저면 가장자리 부위를 세정하는 단계;를 포함하여 이루어진다. 또한 상기 세정수단을 상기 회전척 조립체와 지지척 조립체의 상면에 각각 설치되는 브러시로 구성하고, 상기 웨이퍼 저면 중심 부위를 세정하는 단계는, 상기 회전척 조립체의 상면이 상기 지지척 조립체의 상면 상에 고정되는 웨이퍼 저면 중심 부위에 대향하여 소정 간격 이격 위치되어 회전함으로써 그 상부 상에 구비되는 브러시가 웨이퍼 저면에 접촉 회전하여 이루어질 수 있고, 상기 웨이퍼 저면 가장자리 부위를 세정하는 단계는, 상기 회전척 조립체가 회전 구동이 정지하여 승강 구동하는 과정에서 웨이퍼의 저면 중심 부위를 고정하여 웨이퍼의 저면이 상기 지지척 조립체의 상면으로부터 소정 간격 이격되게 위치시키는 단계와; 상기 지지척 조립체 상면 상에 구비되는 브러시로 하여금 상기 회전척에 고정되어 회전하는 웨이퍼의 저면 가장자리 부위에 접촉되게 하여 이루어질 수 있는 것이다. 이러한 구성은, 상기 세정수단을 상기 회전척 조립체와 지지척 조립체를 통해 상기 콘트롤러의 신호에 따라 각각 세정가스를 분리하여 공급하는 세정가스 공급부로 구성하고, 상기 웨이퍼 저면 중심 부위를 세정하는 단계는, 상기 지지척 조립체의 상면 상에 고정되는 웨이퍼 저면 중심 부위에 대향하여 상기 회전척 조립체의 상면이 하측으로 이격 위치된 상태에서 대향하는 웨이퍼의 저면 중심 부위에 세정가스 공급부로 하여금 세정가스를 분사 공급토록 함으로써 이루어질 수 있고, 상기 웨이퍼 저면 가장자리 부위를 세정하는 단계는, 상기회전척 조립체가 회전 구동이 정지하여 승강 구동하는 과정에서 웨이퍼의 저면 중심 부위를 고정하여 웨이퍼의 저면이 상기 지지척 조립체의 상면으로부터 소정 간격 이격되게 위치시켜 상기 세정가스 공급부로 하여금 세정가스를 분사 공급토록 함으로써 이루어질 수도 있는 것이다. 이것은 상술한 브러시와 세정가스 공급부의 구성을 결합하여 구성될 수 있으며, 이때 브러시는 공급되는 세정가스의 유동압에 의해 선택적으로 웨이퍼의 저면에 접촉되게 함이 바람직하다. 한편, 상기 세정수단은 상기 회전척 조립체 또는 지지척 조립체 상에 고정되는 웨이퍼의 상면에 대향하여 세정가스를 분사 공급하는 세정가스 공급부로 구성할 수 있고, 상기 세정가스 공급부를 통해 고정 위치되는 웨이퍼의 상면에 대향하여 세정가스를 소정의 압력으로 분사 공급하도록 함이 바람직하다. 상기 세정가스 공급부를 상기 회전척 조립체 또는 지지척 조립체 상에 고정되는 웨이퍼의 상측으로 가로질러 구비되는 가이드레일과; 상기 가이드레일을 따라 위치되는 웨이퍼의 일측에서 상대측으로 슬라이딩 이동하는 슬라이더와; 상기 슬라이더 상에 형성되고, 외부의 세정가스 공급라인으로부터 연장 연결되어 웨이퍼의 상면에 대향하여 세정가스를 분사 공급하게 되는 노즐과; 상기 세정가스 공급라인으로부터 상기 노즐로 이어지는 세정가스 공급 통로 상에 연통 설치되어 상기 콘트롤러의 제어신호에 따라 세정가스의 유동을 제어하는 콘트롤밸브;를 포함한 구성으로 형성하고, 상기 회전척 조립체 또는 지지척 조립체 상에 고정되는 웨이퍼의 상면에 대응하여 상기 슬라이더를 웨이퍼 일측에서 상대측으로 슬라이딩 이송시키며 상기 노즐을 통해 세정가스를 분사 공급하여 이루어질 수 있다. 이러한 구성을 보다 한정하면, 상기 로봇은 소정 영역을 구획하는트랜스퍼챔버 내에 설치하고, 상기 리프트수단, 회전척 조립체, 지지척 조립체, 세정수단을 포함한 각 구성은 상기 트랜스퍼챔버의 일측에 분리 구획된 하우징 내부에 설치하고, 상기 트랜스퍼챔버와 하우징 사이에는 상호 내부 압력에 의한 영향이 전달되는 것을 방지하도록 선택적으로 게이트를 개폐하는 도어수단을 통해 연통하도록 하며, 상기 하우징의 소정 위치에 진공압을 공급하도록 하는 진공펌프와 그 압력 상태를 감지하기 위한 압력센서를 더 설치하여 구성함이 바람직하고, 상기 회전척 조립체에 고정되어 회전하는 웨이퍼에 대향하여 세정과 동시에 웨이퍼의 정렬 위치를 검출하여 상기 콘트롤러로 하여금 웨이퍼의 정렬 위치를 제어하도록 검출 신호를 인가하도록 하는 검출장치;를 더 설치하고, 상기 웨이퍼의 저면 가장자리 부위를 세정하는 단계에서 상기 회전척 조립체의 회전을 제어하여 웨이퍼를 소정 위치로 정렬이 이루어지도록 함이 보다 효과적이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체장치 제조설비 및 웨이퍼 세정방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체장치 제조설비의 웨이퍼 정렬과 세정 작업을 수행하는 구성을 개략적으로 부분 절취하여 나타낸 평면상태 단면도이고, 도 3a 내지 도 4는 도 2에 도시된 구성으로부터 Ⅲ-Ⅲ선과 Ⅳ-Ⅳ선을 기준하여 각 구성의 동작 관계를 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 단면도이며, 도 5는 도 2의 구성 중 리프트수단의 다른 일 실시예의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이며, 도 6은 웨이퍼의 세정과 정렬 과정에 대한 실시예의 흐름도로서, 종래와 동일한 부분에 대하여 동일한 부호를 부여하고, 그에 따른 상세한 설명은 생략하기로한다.
본 발명에 따른 반도체장치 제조설비의 구성은, 도 2에 도시된 바와 같이, 구비된 로봇척(C)으로 웨이퍼(W)를 일 매씩 선택적으로 지지하여 이송 위치시키는 로봇(R)이 설치되고, 로봇(R)에 의한 웨이퍼(W)의 이송 영역의 소정 부위는 소정 크기의 공간을 구획 형성하는 하우징(20)이 설치되며, 이 하우징(20) 내부에 웨이퍼(W)를 정렬시키도록 함과 동시에 세정시키기 위한 각 구성이 설치되어 이루어진다.
상술한 하우징(20)은, 도 1에 도시되어 종래의 기술 구성으로 설명된 트랜스퍼챔버(12)와 공정챔버(16) 등을 포함한 구성이 진공압 등 환경 조건의 변화에 무관하게 동작되거나 본 발명에서 해결하고자 하는 웨이퍼(W)의 정렬 및 세정 작업을 수행하는 구성이 트랜스퍼챔버(12)와 공정챔버(16) 등에 요구되는 환경 조건을 변화시키지 않는 구성으로 이루어질 경우 상술한 하우징(20)은 종래의 트랜스퍼챔버(12)로 대체될 수 있고, 이때 웨이퍼(W)의 정렬 및 세정을 위한 구성은 트랜스퍼챔버(12) 내의 웨이퍼(W) 이송 영역상의 소정 위치에 설치되는 구성으로 이루어질 수 있는 것이다.
여기서의 하우징(20)은 트랜스퍼챔버(12)의 일 측에 소정 크기의 공간을 이웃하게 구획 형성하는 것으로 설명하지만 이에 한정되지는 않는다.
한편, 하우징(20)의 내부에 설치되는 각 구성에 대하여 상세히 설명하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 하우징(20)의 하부로부터 소정 위치에 설치되는 콘트롤러(도면의 단순화를 위하여 생략함)의 제어신호에 따라 위치되는 웨이퍼(W)의 저면을 받쳐 지지하도록 승·하강 가능하도록 설치되는 리프트수단이 설치된다. 또한 로봇척(C)에 의해 위치되는 웨이퍼(W)의 저면 중심 부위에 수직 대향하는 하우징(20)의 하측 부위에는 상술한 콘트롤러의 제어신호에 따라 회전과 승·하강 구동 및 하강 위치되는 웨이퍼(W)의 저면 중심 부위를 고정하게 되는 회전척 조립체가 설치된다. 그리고 회전척 조립체에 수직 대향하는 웨이퍼(W)의 저면 가장자리 부위에 수직 대향하는 하우징(20)의 하측 부위에는 상술한 콘트롤러의 제어신호에 따라 하강 위치되어 대응하는 웨이퍼(W)의 저면을 고정하게 되는 지지척 조립체가 고정 설치된다. 이러한 구성에 더하여 상술한 하우징(20)의 소정 위치에는 상술한 회전척 조립체 또는 지지척 조립체에 선택적으로 고정됨에 따른 웨이퍼(W)의 표면에 대하여 콘트롤러의 제어신호에 따라 세정하게 되는 세정수단이 설치된 구성으로 이루어진다.
이러한 각 구성에 대하여 보다 상세히 설명하면, 먼저 하우징(20)을 중심으로 상술한 로봇(R)은 구획된 트랜스퍼챔버(12) 내에 설치되고, 이 트랜스퍼챔버(12)의 일측 소정 부위에 이웃하여 공간을 구획하는 하우징(20)은 트랜스퍼챔버(12)와 관통하는 게이트(G)를 통해 상호 연통하게 된다. 이렇게 형성된 게이트(G)는 트랜스퍼챔버(12) 또는 하우징(20)의 소정 위치에서 콘트롤러의 제어신호에 따라 구동하는 도어수단(D")에 의해 트랜스퍼챔버(12)와 하우징(20) 사이의 기밀 관계가 유지되게 선택적으로 개폐된다. 이러한 도어수단의 개폐는 하우징(20) 내에 설치되는 각 구성으로부터 트랜스퍼챔버(12) 내부를 포함한 환경에 영향을 주지 않도록 하기 위한 것이다. 그리고 하우징(20)의 측부 소정 부위에는 하우징(20) 내부에 콘트롤러의 제어신호에 따라 소정의 진공압을 제공하게 되는 진공펌프(22)와 또 하우징(20) 내부의 진공압 상태를 감지하기 위한 압력센서(24)가 더 설치되는 구성을 이룬다. 이에 더하여 상술한 하우징(20)은, 그 내부에 설치되는 각 구성이 정상적으로 작동하는지 여부를 작업자로 하여금 용이하게 확인할 수 있도록 하기 위하여 투명하게 또는 투명창(26)을 갖는 구성으로 형성될 수 있다.
한편, 상술한 리프트수단을 살펴보면, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하우징(20) 내부로 웨이퍼(W)를 투입하는 로봇척(C)의 수직 대향하는 부위와 간섭되지 않는 웨이퍼(W)의 저면 양측 가장자리 부위에 수직 대향하도록 배치되어 수직 승·하강 가능하게 설치되는 리프트 가드(28)로 구성될 수 있다. 이러한 형상의 리프트 가드(28)의 상면은, 도 3a와 도 3b에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)가 로봇척(C)의 일측으로 소정 범위 틀어진 상태로 위치됨에 대응하여 웨이퍼(W)의 양측 가장자리 부위를 접촉 지지하여 양측 리프트 가드(28) 사이의 중심 위치로 슬라이딩 위치되도록 소정 각도로 경사면(A)을 이루며 단차진 형상으로 형성된다.
이러한 리프트수단은, 도 5에 도시된 바와 같이, 하우징(20) 내부로 웨이퍼(W)를 투입하는 로봇척(C)과 간섭되지 않는 수직 대향 위치의 회전척 조립체 또는 지지척 조립체를 관통하여 콘트롤러의 제어신호에 따라 수직 승·하강 가능하게 설치되는 복수개의 리프트 핀(30)으로 구성될 수도 있다. 이 경우 바람직하기로는 하우징(20)에 고정되는 지지척 조립체 상에 설치토록 함이 바람직하다.
한편, 상술한 회전척 조립체의 구성은, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이,리프트수단에 의해 하강 위치되는 웨이퍼(W)의 저면에 접촉 대향하게 되는 상면 부위가 밀착 지지하도록 평탄한 형상을 이루고, 외측으로부터 분기된 진공라인(도면의 단순화를 위하여 생략함)과 연통 연결되는 적어도 하나 이상의 진공통로(P)가 웨이퍼(W)의 저면에 대향하는 상면으로 연장 형성된 플레이트(32)가 있고, 이 플레이트(32)의 하부로부터 샤프트(34)로 연결되어 콘트롤러의 제어신호에 따라 플레이트(32)를 회전시키거나 승·하강 위치시키도록 하는 구동부(36)가 설치된다. 그리고, 상술한 진공라인 또는 진공통로(P)로 이어지는 진공압 유동 통로 상에 연통 설치되어 콘트롤러의 제어신호에 따라 진공압의 흐름을 선택적으로 제어하는 콘트롤밸브(도면의 단순화를 위하여 생략함)가 설치된 구성을 이룬다.
그리고, 상술한 지지척 조립체의 구성은, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 리프트수단에 의해 웨이퍼(W)가 하강 위치됨에 따라 그 저면에 접촉 대향하게 되는 상면 부위가 밀착 지지하도록 평탄한 형상을 이루고, 외측으로부터 분기된 다른 진공라인과 연통 연결되는 적어도 하나 이상의 진공통로(P)가 연장 형성된 지지판(38)이 상술한 하우징(20)에 고정 설치되고, 상술한 다른 진공라인으로부터 지지판(38)의 상면으로 연장 형성된 진공통로(P)로 이어지는 진공압의 유동 통로 상에는 역시 콘트롤러의 제어신호에 따라 진공압의 흐름을 선택적으로 제어하는 콘트롤밸브(도면의 단순화를 위하여 생략함)가 연통 설치되어 이루어진다.
이러한 구성에 있어서, 상술한 회전척 조립체는, 도 2에 도시된 바와 같이, 지지척 조립체의 중심 부위에 관통하여 설치되는 구성으로 형성함이 바람직하고, 또 상술한 리프트수단이 리프트 가드(28)로 구성된 경우 회전척 조립체와 지지척조립체 및 리프트 가드(28)를 포함한 평면 형상은 도 2에 도시된 바와 같이, 원 형상을 이루는 형성될 수 있다. 그리고 리프트수단이 리프트 핀(30)으로 구성될 경우 회전척 조립체와 지지척 조립체가 설치된 평면 형상은 원 형상으로 이루어질 수도 있으나 이러한 형상은 한정되지 않는다.
한편, 상술한 세정수단은, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 회전척 조립체와 지지척 조립체의 각 상면에 웨이퍼(W)면에 대하여 선택적으로 접촉 가능하게 구비되는 브러시(40)로 구성될 수 있다. 이러한 브러시(40) 만의 구성에 따르면, 상술한 하우징(20)은 이웃하는 트랜스퍼챔버(12)와의 사이에 도어수단(D")을 별도로 구성하지 않고 항시 연통하도록 구성될 수 있는 것이다. 그리고, 상술한 세정수단의 구성은, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 외부로부터 분기되어 연장된 세정가스 공급라인(도면의 단순화를 위하여 생략함)과 연통 연결되어 회전척 조립체와 지지척 조립체의 각 상면까지 연장 형성되는 가스통로(T)가 각각 적어도 하나 이상씩 형성되고, 이들 가스통로(T) 상에는 콘트롤러의 제어신호에 따라 세정가스의 흐름을 선택적으로 차단 제어하게 되는 상술한 콘트롤밸브를 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 가스통로(T)와 콘트롤밸브로 이루어지는 세정수단의 구성에 더하여, 상술한 회전척 조립체와 지지척 조립체의 각 상면 상에는, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 회전척 조립체의 상면 중심을 기준하여 외측 방향으로 소정 폭과 깊이 및 형상으로 연장 형성되는 유도홈(42a, 42b)이 형성되고, 이들 유도홈(42a, 42b)은 상술한 소정 위치의 각 가스통로(T)의 상측 단부를 연통하여 지나게 형성된다. 그리고 이렇게 형성되는 유도홈(42a, 42b)의 형상은 회전척 조립체에 있어서, 상면 중심으로부터 외측 방향으로 나선 형상을 이루도록 형성될 수도 있다. 또한 각 유도홈(42a, 42b) 상에는 상술한 브러시(40)를 설치하여 구성될 수 있으며, 이들 브러시(40)는 각 가스통로(T)와 유도홈(42a, 42b)을 통해 유동하는 세정가스의 유동압에 의해 근접 위치되는 웨이퍼(W) 저면에 접촉 가능하게 부상하도록 설치될 수 있다. 이러한 구성에 더하여 상술한 세정수단의 추가되는 구성은, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 하우징(20)의 상면 소정 위치에는 외부의 다른 세정가스 공급라인(도면의 단순화를 위하여 생략함)으로부터 연통 연결되어 회전척 조립체와 지지척 조립체에 고정 지지되는 웨이퍼(W)의 상면에 대향하여 세정가스를 분사 공급하도록 하는 세정가스 공급부가 더 설치된다. 이러한 세정가스 공급부의 구체적인 구성 중 하나는, 도 5에 도시된 바와 같이, 회전척 조립체와 지지척 조립체 상에 위치되는 웨이퍼(W)의 상면 중심에 수직 대향하게 설치되어 세정가스 공급라인으로부터 유도 유동하는 세정가스를 웨이퍼(W)의 중심을 통해 상면 전체로 퍼지도록 분사 공급하는 노즐(44a)이 설치되고, 세정가스 공급라인을 포함한 세정가스가 유동하는 통로 상에는 콘트롤러의 제어신호에 따라 세정가스의 유동을 제어하도록 설치되는 콘트롤밸브를 포함하여 구성된다. 그리고, 상술한 세정가스 공급부의 다른 구성은, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하우징(20)의 상측 부위에 일측 방향으로 가로지르는 형상으로 가이드레일(46)이 형성되고, 이 가이드레일(46) 상에는 상술한 콘트롤러의 제어신호에 따라 가이드레일(46)의 안내를 받아 웨이퍼(W)의 일측에서 상대측 방향으로 슬라이딩 위치 이동하게 되는 슬라이더(48)가 설치되며, 이 슬라이더(48) 상에는 상술한 세정가스 공급라인과 연통 연결되어 웨이퍼(W) 상면에 대향하여 세정가스를 분사 공급하게 되는 노즐(44b)이 설치되며, 상술한 세정가스 공급라인을 포함한 세정가스의 유동 통로 상에 연통하게 설치되어 콘트롤러의 제어신호에 따라 세정가스의 공급을 제어하는 콘트롤밸브를 포함하여 구성된다.
한편, 상술한 하우징(20)의 소정 위치에는, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 회전척 조립체에 고정되어 회전하는 웨이퍼(W)의 플랫존을 기준하여 웨이퍼(W)의 정렬 위치를 검출하고, 이것을 콘트롤러에 인가하여 웨이퍼(W)를 정렬토록 회전척 조립체의 회전을 제어하도록 하는 검출장치(50)가 더 설치된 구성을 이룬다.
여기서, 상술한 가이드레일(46)은 하우징(20) 내의 천장 부위를 포함한 적어도 어느 하나 이상의 측벽에 소정 길이로 연장 형성된 홈 또는 돌기로 구성될 수 있으며, 상술한 슬라이더(48)의 슬라이딩 위치를 안내하는 통상의 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 각 형상의 가이드레일(46)을 따라 슬라이딩 구동하는 슬라이더(48)는 회전척 조립체 또는 지지척 조립체에 고정되는 웨이퍼(W)에 대향하여 가능한 근접하여 슬라이딩 이송토록 하고, 분사된 세정가스와 이를 통해 제거되는 파티클 등의 불순물이 슬라이더(48)의 상측을 통해 진행 방향의 반대쪽으로 이동하지 않도록 슬라이더(48)의 상측 부위는 하우징(20) 내의 천장에 근접하도록 설계함이 바람직하다. 그리고, 상술한 하우징(20)에 있어서, 진공펌프(22)의 효율을 높이기 위하여 그 내부를 가능한 협소하게 하고, 또 각 구성의 동작 범위 또한 집약되게 설계함이 바람직하다.
이러한 구성의 본 발명에 따른 반도체장치 제조설비의 각 구성의 동작 관계를 도 6의 흐름도를 통해 살펴보면, 도 2에 도시된 바와 같이, 로봇(R)의 구동에 따라 웨이퍼(W)가 로봇척(C)에 고정 지지되어 하우징(20) 내부로 투입 위치되면, 상술한 리프트수단은 도 3a에 도시된 바와 같이, 승강 구동하여 로봇척(C)으로부터 웨이퍼(W)를 인수하게 된다. 이때 상술한 리프트수단이 리프트 가드(28)로 구성될 경우 웨이퍼(W)가 로봇척(C)에 지지된 상태가 그 일측으로 소정 범위 틀어진 상태로 있을 경우 리프트 가드(28)의 경사면(A)은 그 승강 구동하는 과정에서 하중을 받는 웨이퍼(W)의 가장자리 부위를 접촉 지지하여 그 중심 부위에 위치되도록 안내하게 된다. 이어 로봇척(C)이 하우징(20) 외측 즉, 트랜스퍼챔버(12)로 이격 위치되면, 도 3b에 도시된 바와 같이, 도어수단(D")은 트랜스퍼챔버(12)와 하우징(20) 사이의 게이트(G)를 상호 기밀 유지토록 차단하게 되고, 리프트수단은 웨이퍼(W)를 하강 위치시키게 된다. 이때 회전척 조립체의 상면은 지지척 조립체의 상면 보다 소정 간격 하측에 위치된 상태로 있게 되고, 이에 따라 웨이퍼(W)는 리프트수단에 안내되어 지지척 조립체의 상면에 안착되어 고정되게 된다. 이러한 상태에서 상술한 세정수단이 회전척 조립체의 상면에 설치되는 브러시(40)인 경우 콘트롤러는 구동부(36)에 제어신호를 인가하여 브러시(40)가 웨이퍼(W)의 저면 중심 부위에 접촉 가능하게 플레이트(32)를 근접 위치시킴과 동시에 회전시켜 웨이퍼(W)의 저면 중심 부위를 먼저 세정하게 된다. 이렇게 소정 시간이 경과하면, 콘트롤러는 플레이트(32)의 회전을 중지시킴과 동시에 웨이퍼(W)에 대한 지지척 조립체의 고정력을 제거하고, 도 3c에 도시된 바와 같이, 이어 플레이트(32)를 승강 위치토록 함과 동시에 그 상면에 밀착되는 웨이퍼(W)의 저면을 진공압으로 흡착 고정토록 한 후 구동부(36)에 제어신호를 인가하여 회전시키게 된다. 이때 플레이트(32)에 고정되는 웨이퍼(W)의 저면 가장자리 부위는 대향하는 지지척 조립체의 지지판(38) 상에 설치되는 브러시(40)가 접촉 가능한 정도를 유지하게 되어 그 회전에 의해 접촉되는 부위가 세정되게 된다. 이러한 세정 과정에 있어서, 상술한 세정수단이 세정가스를 분사 공급하는 구성으로 형성될 경우에도 웨이퍼(W)의 저면 중심 부위를 먼저 세정하고, 이후 저면 가장자리 부위를 세정하게 되며, 웨이퍼(W)의 표면으로부터 제거된 파티클 등의 불순물은 회전척 조립체와 지지척 조립체 사이 그리고 지지척 조립체의 외측 방향으로 유동하여 하우징(20)의 측부 소정 위치에 연결된 진공펌프(22)의 구동에 의해 유도 배출되게 된다. 따라서 상술한 진공펌프(22)는 하우징(20)의 하측 부위에 설치됨이 바람직하고, 회전척 조립체로부터 분사되는 세정가스의 공급 압력은 지지척 조립체로부터의 공급 압력 보다 더 강하게 형성함이 바람직하며, 또한 웨이퍼(W)가 플레이트(32)에 고정되어 회전하는 과정에서도 플레이트(32)와 지지판(38) 상에 세정가스의 흐름을 유도하는 유도홈(42a, 42b)을 통해 계속적인 세정가스의 공급이 있도록 함이 바람직하다. 또한 플레이트(32) 상에 형성되는 유도홈(42a)의 형상은 그 회전 방향에 대하여 세정가스의 흐름이 보다 원활하도록 그 중심을 기준하여 나선 형상으로 형성함이 바람직하고, 세정가스의 분사 공급과 더불어 상술한 브러시(40)를 세정가스의 공급 압력에 의해 웨이퍼(W) 저면에 접촉 가능하게 부상하도록 하여 세정토록 함이 보다 효과적이라 할 수 있다. 그리고 회전척 조립체 또는 지지척 조립체에 선택적으로 고정되어 세정되는 과정에서 웨이퍼(W)의 하우징(20) 상측 부위에 설치되는 세정가스 공급부는 소정 압력으로 세정가스를 분사 공급하거나 가이드레일(46)을 따라 웨이퍼(W)의 일측에서 상대측 방향으로 슬라이더(48)가 슬라이딩 이동하는 과정에서 구비된 노즐(44b)을 통해 세정가스를 분사 공급하여 웨이퍼(W) 상면을 세정하게 된다. 이러한 세정 과정에서 하우징(20)의 소정 위치 즉, 하우징(20) 상측 부위에 웨이퍼(W)의 가장자리 부위에 대향하여 설치되는 플랫존 검출장치(50)는 회전척 조립체에 의해 회전하는 웨이퍼(W)의 플랫존을 검출하여 콘트롤러로 하여금 회전척 조립체에 의한 웨이퍼(W)의 회전 위치를 제어하여 정렬 위치시키게 된다. 이러한 과정을 통해 웨이퍼(W)의 표면에 대한 세정작업과 정렬작업이 이루어지면, 콘트롤러는 하우징(20) 내부에 설치된 압력센서(24)로부터 압력 상태 신호를 인가 받아 진공펌프(22)로 하여금 하우징 내부의 압력을 트랜스퍼챔버(12)의 압력에 대응하도록 형성하게 된다. 이후 콘트롤러는 도어수단(D")을 구동시켜 트랜스퍼챔버(12)와 하우징(20) 사이에 위치되는 게이트(G)를 개방하고, 회전척 조립체에 의한 웨이퍼(W)의 고정력을 제거하며, 상술한 리브트수단을 이용하여 웨이퍼(W)를 승강 위치시키게 된다. 이에 따라 트랜스퍼챔버(12)로부터 로봇(R)의 구동에 의한 로봇척(C)이 투입 위치되면 리프트수단은 하강 구동하여 웨이퍼(W)를 로봇척(C)에 인계하여 다음 과정을 대기하게 된다.
한편, 이러한 구성에 있어서, 상술한 검출장치(50)는 CCD 카메라로 구성함이 바람직하고, 또 상술한 세정가스는 질소가스가 사용될 수 있다.
그리고, 이에 더하여 상술한 하우징(20) 내부로 웨이퍼(W)가 투입 위치되지않은 상태에서 하우징(20)의 상면에 설치되는 세정가스 공급부는 회전척 조립체와 지지척 조립체의 상면 표면에 대하여 잔존 가능한 파티클 등의 불순물을 제거하는 과정을 더 수행하여 이루어질 수도 있는 것이다.
따라서, 본 발명에 의하면, 로드락챔버로부터 공정 위치로 이송되기 전 단계에서 웨이퍼를 정렬시키는 과정과 세정 작업이 짧은 시간 동안 동시에 이루어지도록 하고, 또 카세트에 투입하기 전 단계에서 웨이퍼의 정렬과 세정 작업을 수행하게 됨으로써 보다 안정적인 공정을 수행하게 되고, 불순물에 의한 웨이퍼의 손상이나 오염 및 공정불량을 방지하게 됨으로써 제조되는 반도체장치의 제품 성능이 요구되는 수준을 이루게 되며, 제조수율 또한 향상되는 효과가 있다.
또한, 웨이퍼의 오염 방지에 따른 제조설비를 이루는 각 구성의 오염이 방지되어 제조설비의 세정 주기가 연장되고, 이에 따른 설비의 가동률과 생산성이 향상되는 효과가 있다.
본 발명은 구체적인 실시예에 대해서만 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

Claims (33)

  1. 구비된 로봇척으로 웨이퍼를 일 매씩 선택적으로 지지하여 이송 위치시키는 로봇이 설치된 반도체장치 제조설비에 있어서,
    상기 로봇에 의한 웨이퍼 이송 영역의 소정 부위를 구획하는 하우징과;
    상기 하우징 내부에 위치되는 상기 로봇척으로부터 웨이퍼를 인수 또는 인계하도록 승·하강 가능하게 설치되는 리프트수단과;
    상기 리프트수단에 의해 하강 위치되는 웨이퍼의 저면 중심 부위를 선택적으로 고정하며, 회전 및 승·하강 가능하게 설치되는 회전척 조립체와;
    상기 회전척 조립체의 구동 영역에 근접하여 하강 위치되는 웨이퍼 저면의 가장자리 부위를 선택적으로 고정하도록 설치되는 지지척 조립체와;
    상기 회전척 조립체 또는 지지척 조립체에 고정됨에 따른 웨이퍼의 노출된 표면을 세정하는 세정수단; 및
    상기 로봇, 리프트수단, 회전척 조립체, 지지척 조립체, 세정수단를 포함한 각 구성의 구동을 제어하는 콘트롤러;
    를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 반도체장치 제조설비의 웨이퍼 세정장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 로봇은 구획된 트랜스퍼챔버 내에 설치되고, 상기 트랜스퍼챔버의 측부 소정 위치에 관통하는 게이트가 형성되며, 상기 하우징은 상기 트랜스퍼챔버의 게이트 외측을 소정 크기의 공간으로 구획 커버하는 형상으로 형성됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조설비.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 트랜스퍼챔버 또는 하우징의 소정 위치에 상기 콘트롤러로부터 인가되는 제어신호의 따라 상기 게이트를 선택적으로 개폐하는 도어수단이 더 설치됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조설비.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 하우징 내의 소정 위치에는 상기 콘트롤러의 제어신호에 따라 그 내부에 소정의 진공압을 제공하는 진공펌프와; 상기 하우징 내의 압력 상태를 감지하여 그 신호를 상기 콘트롤러에 인가하는 압력센서;가 더 연결 설치됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조설비.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징의 소정 부위에 상기 로봇척, 리프트수단, 회전척 조립체, 지지척 조립체, 세정수단을 포함한 각 구성의 구동이 정상적인지 여부를 확인할 수 있도록 하는 투명창이 형성됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조설비.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 리프트수단은, 웨이퍼를 위치시키는 상기 로봇척의 수직 대향 위치로부터 이격된 상기 회전척 조립체 또는 상기 지지척 조립체를 관통하여 수직 승·하강 가능하게 설치되는 복수개의 리프트 핀으로 구성됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조설비.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 리프트수단은, 웨이퍼를 위치시키는 상기 로봇척의 수직 대향 위치로부터 이격된 웨이퍼의 양측 가장자리 부위에 수직 대향하여 승·하강 가능하게 설치되는 리프트 가드로 구성됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조설비.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 양측 리프트 가드의 상면은, 웨이퍼의 가장자리 부위를 접촉 지지하여그 하중에 의해 중심 위치로 안내하기 위한 경사면을 이루며 단차지게 형성됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조설비.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전척 조립체는, 하강 위치되는 웨이퍼의 저면을 밀착 지지하게 되고, 외측으로부터 분기된 진공라인과 연통 연결되는 적어도 하나 이상의 진공통로가 그 상면으로 연장 형성된 플레이트와;
    상기 플레이트의 하부에 샤프트로 연결되어 상기 콘트롤러의 제어신호에 따라 상기 플레이트를 회전 및 승·하강 구동시키는 구동부; 및
    상기 진공라인 또는 진공통로에 연통 설치되어 상기 콘트롤러의 제어신호에 따라 진공압의 전달을 제어하는 콘트롤밸브;
    를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조설비.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지척 조립체는 상기 회전척 조립체의 외측에서 하강 위치되는 웨이퍼의 저면을 가장자리 부위를 지지하도록 상기 하우징에 고정 설치되고, 외측으로부터 분기된 다른 진공라인과 연통 연결되는 적어도 하나 이상의 진공통로가 그 상면으로 연장 형성된 지지판과;
    상기 다른 진공라인 또는 진공통로 상에 연통 설치되어 상기 콘트롤러의 제어신호에 따라 진공압의 전달을 제어하는 콘트롤밸브;
    를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조설비.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정수단은, 웨이퍼의 저면에 대향하는 상기 회전척 조립체와 지지척 조립체 상면에 각각 구비되는 브러시로 구성됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조설비.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전척 조립체와 지지척 조립체 상에 외부로부터 분기되어 연장된 세정가스 공급라인과 연통 연결되어 그 상면로 연장 관통하는 가스통로가 각각 적어도 하나 이상씩 형성되고, 상기 세정수단은 상기 세정가스 공급라인 또는 가스통로 상에 연통 설치되어 상기 콘트롤러로부터 인가되는 제어신호에 따라 세정가스의 흐름을 선택적으로 차단하도록 설치되는 콘트롤밸브로 구성됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조설비.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 회전척 조립체와 지지척 조립체의 각 상면 상에는, 상기 회전척 조립체의 상면 중심 기준하여 외측 방향으로 상기 각 관통홀의 단부를 소정 폭과 깊이 및 형상을 이루며 연통하게 지나는 적어도 하나 이상의 유도홈이 더 형성되어 이루어짐을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조설비.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 유도홈은 상기 회전척 조립체의 상면 중심으로부터 외측 방향으로 나선 형상으로 형성됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조설비.
  15. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 가스통로는 상기 유도홈 상에 소정 간격을 이루며 복수개 형성됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조설비.
  16. 제 11 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 브러시는 상기 유도홈 상에 설치되어 상기 가스통로를 통해 세정가스가 공급됨에 의해 근접하여 위치되는 웨이퍼의 저면에 접촉 가능하게 부상하도록 구비됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조설비.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정수단은, 상기 회전척 조립체 또는 지지척 조립체에 고정되는 웨이퍼의 상면에 대향하여 세정가스를 분사 공급하도록 설치되는 세정가스 공급부로 구성됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조설비.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 세정가스 공급부는, 상기 회전척 조립체와 지지척 조립체 상에 위치되는 웨이퍼의 상면 중심에 수직 대향하게 설치되어 상기 세정가스 공급라인과 연통 연결되는 노즐과; 상기 세정가스 공급라인 상에 설치되어 상기 콘트롤러의 제어신호에 따라 세정가스의 공급을 제어하도록 설치되는 콘트롤밸브;를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 세정가스 공급부는, 상기 하우징의 상호 마주보는 측벽을 가로지르는 형상으로 구비되는 가이드레일과; 상기 콘트롤러의 제어신호에 의해 상기 가이드레일을 따라 웨이퍼의 상면 일측에서 상대측 방향으로 슬라이딩 위치 이동하도록 설치되는 슬라이더와; 상기 슬라이더 상에 설치되고, 외부로부터 분기된 세정가스 공급라인과 연통 연결되어 웨이퍼에 대향하여 세정가스를 분사 공급하도록 형성된 노즐; 및 상기 세정가스 공급라인 상에 설치되어 상기 콘트롤러의 제어신호에 의해 세정가스의 공급을 제어하는 콘트롤밸브;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조설비.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전척 조립체에 고정되어 회전하는 웨이퍼의 상측으로부터 웨이퍼의 플랫존을 기준하여 정렬 위치를 검출하고, 이것을 상기 콘트롤러에 인가하여 웨이퍼를 정렬토록 상기 회전척 조립체의 회전을 제어하도록 하는 검출장치가 더 설치됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조설비.
  21. 로봇에 구비되어 구동하는 로봇척으로부터 리프트수단에 인계되어 하강 위치되는 웨이퍼의 저면 중심 부위를 선택적으로 고정하며, 회전 및 승·하강 구동하는 회전척 조립체와; 웨이퍼의 저면 가장자리 부위를 선택적으로 고정하는 지지척 조립체와; 고정 위치되는 웨이퍼의 표면을 세정하는 세정수단; 및 상기 로봇척, 리프트수단, 회전척 조립체, 지지척 조립체, 세정수단를 포함한 각 구성의 구동을 제어하는 콘트롤러;를 포함하여 구성하고,
    상기 회전척 조립체의 상면이 상기 지지척 조립체의 상면보다 하측에 위치된 상태에서 상기 리프트수단이 로봇척으로부터 웨이퍼를 인수받아 하강하는 과정에서 상기 지지척 조립체 상면에 웨이퍼를 고정시키는 단계와;
    상기 회전척 조립체 상에 설치되는 세정수단으로 위치되는 웨이퍼의 저면 중심 부위를 세정하는 단계; 및
    상기 회전척 조립체로 하여금 웨이퍼의 저면을 고정하여 상기 지지척 조립체 상면으로부터 소정 간격 이격되게 고정하여 상기 지지척 조립체 상에 설치되는 세정수단으로 웨이퍼의 저면 가장자리 부위를 세정하는 단계;
    를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 웨이퍼 세정방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 세정수단을 상기 회전척 조립체와 지지척 조립체의 상면에 각각 그 중심으로부터 방사방향으로 연장된 적어도 하나 이상의 유도홈을 형성하고, 상기 각 유도홈 상에 상면 이상의 높이로 돌출 가능하게 설치되는 브러시로 구성하고,
    상기 웨이퍼 저면 중심 부위를 세정하는 단계는, 상기 회전척 조립체의 상면에 설치되는 브러시가 상기 회전척 조립체의 회전에 따라 웨이퍼의 저면 중심 부위에 접촉되는 상태로 회전하여 이루어짐을 특징으로 하는 웨이퍼 세정방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 저면 가장자리 부위를 세정하는 단계는,
    상기 회전척 조립체의 회전 구동을 정지하고, 상기 지지척 조립체를 통한 웨이퍼의 고정력을 제거하는 단계와;
    웨이퍼의 저면 중심 부위를 흡착 고정토록 하며, 웨이퍼의 저면 가장자리 부위가 상기 지지척 조립체의 상면으로부터 소정 간격 이격 위치되도록 상기 회전척 조립체를 승강 구동시키는 단계; 및
    상기 지지척 조립체의 상면에 설치되는 상기 브러시가 웨이퍼의 저면 가장자리 부위와 접촉되게 하여 상기 회전척 조립체를 회전시키는 단계;
    를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 상기 웨이퍼 세정방법.
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 세정수단을 상기 회전척 조립체와 지지척 조립체를 통해 상기 콘트롤러의 신호에 따라 각각 세정가스를 분리하여 공급하는 세정가스 공급부로 구성하고,
    상기 웨이퍼 저면 중심 부위를 세정하는 단계는,
    상기 회전척 조립체의 상면 부위를 통해 대향하는 웨이퍼의 저면 중심 부위에 세정가스 공급부로 하여금 세정가스를 분사 공급토록 함으로써 이루어짐을 특징으로 하는 상기 웨이퍼 세정방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 저면 가장자리 부위를 세정하는 단계는,
    상기 회전척 조립체를 통한 세정가스의 공급을 중지하고, 상기 지지척 조립체를 통한 웨이퍼의 고정력을 제거하는 단계와;
    상기 회전척 조립체를 승강 구동시키는 과정에서 웨이퍼의 저면 중심 부위를 흡착 고정토록 하며, 웨이퍼의 저면 가장자리 부위가 상기 지지척 조립체의 소정 간격 이격되게 위치시키는 단계; 및
    상기 지지척 조립체의 상면에 설치되는 상기 세정가스 공급부로 하여금 세정가스를 분사 공급하여 세정하는 단계;
    를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 상기 웨이퍼 세정방법.
  26. 제 21 항에 있어서,
    상기 세정수단을 상기 회전척 조립체와 지지척 조립체 각 상면에 중심으로부터 방사 방향으로 연장된 적어도 하나 이상의 유도홈을 형성하고, 상기 각 유도홈을 통해 상기 콘트롤러의 신호에 따라 각각 세정가스를 선택적으로 분리하여 공급하는 세정가스 공급부와; 상기 세정가스 공급부에 의한 세정가스의 공급압력으로 상기 유도홈을 통해 상기 회전척 조립체와 지지척 조립체의 상면 이상의 높이로 부상하도록 설치되는 브러시로 구성하고,
    상기 웨이퍼 저면 중심 부위를 세정하는 단계는,
    상기 회전척 조립체의 각 유도홈에 설치된 브러시가 웨이퍼의 저면에 접촉될 수 있도록 상기 세정가스 공급부가 세정가스를 소정 압력으로 분사 공급하며, 이러한 상태로 상기 회전척 조립체가 회전하게 됨으로써 이루어짐을 특징으로 하는 상기 웨이퍼 세정방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 저면 가장자리 부위를 세정하는 단계는,
    상기 회전척 조립체의 회전 구동을 정지시키고, 상기 회전척 조립체 상면을 통한 세정가스의 공급을 중지하며, 상기 지지척 조립체를 통한 웨이퍼의 고정력을 제거하는 단계와;
    상기 회전척 조립체를 승강 구동시키는 과정에서 웨이퍼의 저면 중심 부위를 흡착 고정토록 하며, 웨이퍼의 저면 가장자리 부위가 상기 지지척 조립체의 소정 간격 이격되게 위치시키는 단계; 및
    상기 지지척 조립체 상면의 유도홈 상에 설치되는 브러시가 부상하도록 상기 세정가스 공급부로 하여금 세정가스를 분사 공급하여 세정하는 단계;
    를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 상기 웨이퍼 세정방법.
  28. 제 24 항 내지 제 27 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 회전척 조립체에 의해 웨이퍼가 고정된 상태에서 상기 회전척 조립체 상의 유도홈을 통한 세정가스의 공급이 있도록 하고, 이 세정가스의 공급 압력은 상기 지지척 조립체를 통해 공급되는 압력보다 높은 압력으로 공급하는 것을 특징으로 하는 상기 웨이퍼 세정방법.
  29. 제 21 항에 있어서,
    상기 세정수단을 상기 회전척 조립체 또는 지지척 조립체 상에 고정되는 웨이퍼의 상면에 대향하여 세정가스를 분사 공급하는 세정가스 공급부로 구성하고,
    상기 세정가스 공급부를 통해 고정 위치되는 웨이퍼의 상면에 대향하여 세정가스를 소정의 압력으로 분사 공급하는 것을 특징으로 하는 상기 웨이퍼 세정방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 세정가스 공급부를 상기 회전척 조립체 또는 지지척 조립체 상에 고정되는 웨이퍼의 상측으로 가로질러 구비되는 가이드레일과; 상기 가이드레일을 따라 위치되는 웨이퍼의 일측에서 상대측으로 슬라이딩 이동하는 슬라이더와; 상기 슬라이더 상에 형성되고, 외부의 세정가스 공급라인으로부터 연장 연결되어 웨이퍼의 상면에 대향하여 세정가스를 분사 공급하게 되는 노즐과; 상기 세정가스 공급라인으로부터 상기 노즐로 이어지는 세정가스 공급 통로 상에 연통 설치되어 상기 콘트롤러의 제어신호에 따라 세정가스의 유동을 제어하는 콘트롤밸브;를 포함하여 구성하고,
    상기 회전척 조립체 또는 지지척 조립체 상에 고정되는 웨이퍼의 상면에 대응하여 상기 슬라이더를 웨이퍼 일측에서 상대측으로 슬라이딩 이송시키며 상기 노즐을 통해 세정가스를 분사 공급하여 이루어짐을 특징으로 하는 상기 웨이퍼 세정방법.
  31. 제 29 항에 있어서,
    상기 세정수단은 상기 회전척 조립체와 지지척 조립체의 표면에 대하여 세정작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 상기 웨이퍼 세정방법.
  32. 제 21 항에 있어서,
    상기 로봇은 소정 영역을 구획하는 트랜스퍼챔버 내에 설치하고, 상기 리프트수단, 회전척 조립체, 지지척 조립체, 세정수단을 포함한 각 구성은 상기 트랜스퍼챔버의 일측에 분리 구획된 하우징 내부에 설치하고, 상기 트랜스퍼챔버와 하우징 사이에는 상호 내부 압력에 의한 영향이 전달되는 것을 방지하도록 선택적으로 게이트를 개폐하는 도어수단을 통해 연통하도록 하며, 상기 하우징의 소정 위치에진공압을 공급하도록 하는 진공펌프와 그 압력 상태를 감지하기 위한 압력센서를 더 설치하여 구성함이 바람직하다.
  33. 제 21 항에 있어서,
    상기 회전척 조립체에 고정되어 회전하는 웨이퍼에 대향하여 세정과 동시에 웨이퍼의 정렬 위치를 검출하여 상기 콘트롤러로 하여금 웨이퍼의 정렬 위치를 제어하도록 검출 신호를 인가하도록 하는 검출장치;를 더 설치하고,
    상기 웨이퍼의 저면 가장자리 부위를 세정하는 단계에서 상기 회전척 조립체의 회전을 제어하여 웨이퍼를 소정 위치로 정렬이 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 웨이퍼 세정방법.
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