KR200238689Y1 - 웨이퍼 검사장치의 로드락 챔버 - Google Patents

Abstract

본 고안의 목적은 종래에 비해 적은 모터를 사용하면서도 동일한 이송작업이 가능함과 동시에 웨이퍼 홀더 측에서의 웨이퍼 로딩 시간을 단축시킬 수 있는 웨이퍼 검사장치의 로드락 챔버를 제공하는 데 있다.

이에 본 고안의 로드락 챔버는 승강 모터와 하강 모터에 의해 승하강되는 회전축이 챔버의 중심부에 설치되고, 회전축에 다수의 익스체인지 암이 설치되는 익스체인지 암부; 익스체인지 암의 개수보다 1개 적게 챔버의 내부에 설치되고, 익스체인지 암의 끝부분이 수용되는 홈이 대응되도록 형성되며, 상면에 웨이퍼가 안착되는 스테이션 홀더; 및 챔버에 설치된 볼 스크루에 의해 일측에서 타측으로 이동하며 상면에 안착되는 웨이퍼를 공정챔버의 내부로 진입시키는 웨이퍼 홀더를 포함하여 이루어진다.

따라서, 구조가 단순하게 되어 고장이 발생될 확률이 낮아지게 됨에 따라 로드락 챔버의 유지관리 용이하게 되고, 또한 웨이퍼의 생산수율을 향상시키게 되며, 아울러 로드락 챔버의 내부에 웨이퍼가 4장 장입된 상태에서 로딩 작업이 이루어지므로 종래에 비해 로딩시간을 크게 단축시킬 수 있다.

Description

웨이퍼 검사장치의 로드락 챔버{Load Lock Chamber of Scanning Electron Microscope}

본 고안은 반도체 제조장비에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 웨이퍼의 상태를 검사하는 웨이퍼 검사장치의 로드락 챔버에 관한 것이다.

일반적으로 웨이퍼 검사장치는 반도체의 제조과정에서 각 공정의 전후에 반도체 웨이퍼 또는 다이(die)의 상태가 공정의 특징에 따라 정확하게 진행되었는지를 파악하기 위한 장치이다.

이러한 웨이퍼 검사장치 중에서 셈장비(SEM; Scanning Electron Microscope)는 진공 중의 시료(웨이퍼)를 가늘게 집속한 전자 빔으로 주사하여 그 2차 전자상을 디스플레이 장치에서 관측하는 현미경이다.

셈장비를 이용하여 웨이퍼의 현상 후 현상부위의 폭을 재거나 웨이퍼의 식각 및 스트립 후 식각부의 폭을 검사하게 된다.

이와 같은 셈장비에 설치된 로드락 챔버는 진공상태로 유지되고 있다가 도 1에 도시한 바와 같은 도구들에 의해 웨이퍼(W)를 공정 챔버(2)의 내부로 이송시킨다.

즉, 로봇 암(4)에 의해 스테이션 홀더(6)에 안착된 웨이퍼(W)는 익스체인지 암(8)에 의해 웨이퍼 홀더(10)에 안착되고, 웨이퍼 홀더(10)에 안착된 웨이퍼(W)는 웨이퍼 홀더(10)가 볼 스크루(12)에 의해 공정 챔버(2)의 내부로 이동함에 따라 공정 챔버(2)의 내부로 장입된다.

이렇게 웨이퍼(W)를 장입시키는 과정에서 익스체인지 암(8)은 웨이퍼 홀더(10)와 스테이션 홀더(6)를 번갈아 이동하면서 웨이퍼(W)를 이송시키게 된다.

이를 위하여 익스체인지 암(8)은 상부 익스체인지 암(8a)과 하부 익스체인지 암(8b)으로 구성되며, 두 암은 서로 번갈아 스테이션 홀더(6)와 웨이퍼 홀더(10)를교대로 이동하게 된다.

상술한 상부 익스체인지 암(8a)과 하부 익스체인지 암(8b)은 각각 2개의 모터에 의해 상하 이동이 제어되며, 전체 익스체인지 암(8)은 1개의 모터에 의해 상하 이동이 이루어진다.

따라서 암의 설계구조가 복잡하여 이에 따른 고장이 자주 발생하고 있으며, 나아가 잦은 고장에 따른 설비 정지로 인한 제품 생산성이 떨어진다.

그리고 두 암의 위치에 따라 자세를 단속하기 위해서 포토 센서와 1개의 베어링이 설치되며, 특히 베어링은 1개로 두 암의 승하강 및 회전을 단속해야 하기 때문에 베어링의 구동이 자주 불량해져 주기적으로 클리닝 및 그리싱(greasing)을 해야 한다.

이와 같은 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위해 안출된 본 고안의 목적은 종래에 비해 적은 모터를 사용하면서도 동일한 이송작업이 가능함과 동시에 웨이퍼 홀더 측에서의 웨이퍼 로딩 시간을 단축시킬 수 있는 웨이퍼 검사장치의 로드락 챔버를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래 로드락 챔버를 개략적으로 도시한 평면도이다.

도 2는 본 고안에 따른 로드락 챔버를 개략적으로 도시한 평면도이다.

도 3은 도 2의 A-A에서 도시한 단면도이다.

<< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >>

R...로봇 암 W...웨이퍼

20...로드락 챔버 30...웨이퍼 홀더

32...볼 스크루 34...웨이퍼 홀더의 홈

40...익스체인지 암부 42...회전축

44a~44d...익스체인지 암 46...댐퍼

48a,48b...상부 포토센서 및 하부 포토센서

50a~50c...스테이션 홀더 52...스테이션 홀더의 홈

상술한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 로드락 챔버는 승강 모터와 하강 모터에 의해 승하강되는 회전축이 챔버의 중심부에 설치되고, 회전축에 다수의 익스체인지 암이 설치되는 익스체인지 암부; 익스체인지 암의 개수보다 1개 적게 챔버의 내부에 설치되고, 익스체인지 암의 끝부분이 수용되는 홈이 대응되도록 형성되며, 상면에 웨이퍼가 안착되는 스테이션 홀더; 및 챔버에 설치된 볼 스크루에 의해 일측에서 타측으로 이동하며 상면에 안착되는 웨이퍼를 공정챔버의 내부로 진입시키는 웨이퍼 홀더를 포함하여 이루어지는 것이 특징이다.

이하 본 고안에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 도 2는 본 고안에 따른 로드락 챔버를 개략적으로 도시한 평면도이다.

본 고안의 로드락 챔버(20)는 진공으로 유지되며, 내부 일측에 볼 스크루(32)에 의해 공정 챔버(18) 측으로 이동하는 웨이퍼 홀더(30)가 설치되고, 중심부에는 웨이퍼(W)를 이송시키는 익스체인지 암부(40)가 설치된다.

익스체인지 암부(40)는 스테핑 모터에 의해 회전되는 회전축(42)이 로드락 챔버(20)의 중심부에 설치되고, 회전축(42)에는 열십자 방향으로 익스체인지 암(44a~44d)이 고정되며, 익스체인지 암(44a~44d)의 상면 끝부분에는 웨이퍼(W)의 미끄럼 방지를 위한 댐퍼(46)가 설치되는 구조로 이루어진다. 댐퍼(46)의 재질은 고무 재질로 제조되는 것이 바람직하다.

이와 같은 익스체인지 암부(40)는 회전축(42) 상에 설치된 2개의 모터인 상승 모터(42a)와 하강 모터(42b)에 의해 승하강이 이루어지게 된다.

그리고 각각의 익스체인지 암(44a~44d)의 승하강 정지 위치는 도 3에서와 같이 각각의 암에 대응되는 상하부 위치에 설치된 상하부 포토 센서(48a)(48b)에 의해 제어된다.

한편 종래에 하나밖에 설치되어 있지 않던 스테이션 홀더(50a~50c)를 2개 더 추가하여 총 3군데 설치함으로써 로드락 챔버(20)의 내부에서 웨이퍼(W)가 대기하고 있는 시간이 길게 되는 반면에, 최종 스테이션 홀더(50c)에서 웨이퍼 홀더(30)로 이동하는 시간이 단축된다.

본 고안의 설명을 원활히 하기 위하여 스테이션 홀더(50a~50c)의 명칭을 정의하면, 로드락 챔버(20)의 우측 상부에 위치한 스테이션 홀더를 제 1스테이션 홀더(50a)라 지칭하고, 정방향으로 회전하면서 우측 하부, 좌측 하부 순서대로 제 2스테이션 홀더(50b), 제 3스테이션 홀더(50c)라 한다.

그리고 모든 스페이션 홀더(50a~50c)와 웨이퍼 홀더(30)에는 도 3에 도시한 바와 같이 익스체인지 암을 수용하는 홈(52)이 형성된다. 특히 웨이퍼 홀더(30)에 형성된 홈(34)은 웨이퍼 홀더(30)의 이동시 익스체인지 암(44a~44d)에 충돌하지 않도록 형성되는 것이 바람직하다.

이상과 같이 구성되는 본 고안에 따른 로드락 챔버는 다음과 같은 작용을 나타낸다.

먼저 익스체인지 암부(40)가 하강 모터(42b)에 의해 하강되어 각 암이 스테이션 홀더(50a~50d)의 홈(52)에 수용된 상태이다.

이 상태에서 웨이퍼(W)는 외부의 로봇 암(R)에 의해 제 1스테이션 홀더(50a)로 장입 후 안착된다.

이어서 익스체인지 암부(40)가 상승 모터(42a)에 의해 상승하다가 상부 포토 센서(48a)에 감지되어 정지하면 제 1스테이션 홀더(50a)에 안착된 웨이퍼(W)를 제 1익스체인지 암(44a)이 들게 된다.

이 때 본 고안의 특징에 따라 익스체인지 암(44a~44d)의 끝부분에 설치된 댐퍼(46)가 웨이퍼가 미끄러지는 것을 방지하게 된다.

제 1익스체인지 암(44a)이 웨이퍼(W)를 든 상태에서 익스체인지 암부(40) 전체가 대략 90°정도 정회전하여 제 1익스체인지 암(44a)이 제 2스테이션 홀더(50b)의 상부에서 멈춘다. 그리고 하강 모터(42b)가 작동하여 익스체인지 암부(40)를 하강시킨다.

이에 따라 제 2스테이션 홀더(50b)에 웨이퍼(W)가 안착된다.

이와 동시에 외부의 로봇 암(R)에 의해 제 1스테이션 홀더(50a) 위로 다른 웨이퍼(W)가 장입 후 안착된다.

그러면 익스체인지 암부(40)가 상승 모터(42a)에 의해 상승하다가 상부 포토 센서(48a)에 감지되면 멈추게 되고, 제 2익스체인지 암(44b)과 제 1익스체인지 암(44a)은 각각 다른 웨이퍼와 웨이퍼를 들게 된다.

이어서 익스체인지 암부(40)가 대략 90°정회전하게 되면 제 1익스체인지 암(44a)은 제 3스테이션 홀더(50c)의 상부에, 제 2익스체인지 암(44b)은 제 2스테이션 홀더(50b)의 상부에, 제 3익스체인지 암(44c)은 제 1스테이션 홀더(50a)의 상부에 위치한다.

이 상태에서 익스체인지 암부(40)가 하강 모터(42b)에 의해 하부 포토 센서에 의해 정지될 때까지 하강하면, 제 3스테이션 홀더(50c)에 웨이퍼(W)가 안착되고, 제 2스테이션 홀더(50b)에 다른 웨이퍼가 안착되며, 제 3익스체인지 암(44c)은 제 1스테이션 홀더(50a)의 홈(52)으로 수용된다.

이때 외부에서 로봇 암(R)에 의해 제 3웨이퍼가 장입된 후 제 1스테이션 홀더(50a)의 상면에 안착된다.

이후 전술한 상승동작과 회전 동작에 의해 웨이퍼(W)는 웨이퍼 홀더(30)에 안착된다.

웨이퍼 홀더(30)에 웨이퍼(W)가 안착되면 웨이퍼 홀더(30)는 볼 스크루(32)에 의해 전진하여 공정 챔버(18)의 내부로 진입한다.

그러면 익스체인지 암부(40)는 다시 상승하여 정방향으로 90°회전한 후 앞의 과정을 반복하게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안에 따른 바람직한 실시예는 종래의 문제점을 실질적으로 해소하고 있다.

즉, 2개의 모터만 가지고도 종래와 동일한 작동이 가능하게 되어 구조가 단순하게 되어 고장이 발생될 확률이 낮아지게 된다.

이에 따라 로드락 챔버의 유지관리 용이할 뿐만 아니라 관리비용이 절감된다.

또한, 수리평균시간이 줄어들게 되고 고장없이 사용하는 시간이 확대되어 웨이퍼의 생산수율을 향상시키게 된다.

아울러, 로드락 챔버의 내부에 웨이퍼가 4장 장입된 상태에서 로딩 작업이 이루어지므로 종래에 비해 로딩시간을 크게 단축시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 승강 모터와 하강 모터에 의해 승하강되는 회전축이 챔버의 중심부에 설치되고, 상기 회전축에 다수의 익스체인지 암이 설치되는 익스체인지 암부;

   상기 익스체인지 암의 개수보다 1개 적게 챔버의 내부에 설치되고, 상기 익스체인지 암의 끝부분이 수용되는 홈이 대응되도록 형성되며, 상면에 웨이퍼가 안착되는 스테이션 홀더; 및

   챔버에 설치된 볼 스크루에 의해 일측에서 타측으로 이동하며 상면에 안착되는 웨이퍼를 공정챔버의 내부로 진입시키는 웨이퍼 홀더

   를 포함하는 웨이퍼 검사장치의 로드락 챔버.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 다수의 익스체인지 암의 상면에 설치되는 댐퍼를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사장치의 로드락 챔버.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 각각의 익스체인지 암은 로드락 챔버의 내부에 설치된 상부 포토 센서와 하부 포토 센서에 의해 승하강 높이가 제어되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사장치의 로드락 챔버.