KR20030055847A

KR20030055847A - 웨이퍼 홀더

Info

Publication number: KR20030055847A
Application number: KR1020010085959A
Authority: KR
Inventors: 김용주; 강호성
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2003-07-04

Abstract

웨이퍼에 불량을 발생시키지 않으면서 웨이퍼를 고정시키는 웨이퍼 홀더가 개시되어 있다. 플레이트와, 상기 플레이트의 상부에 부착되고, 웨이퍼의 저면과 직접 접촉하는 다수개의 패드와, 상기 플레이트의 상부에 구비되고, 상기 패드의 상부면에 놓여지는 웨이퍼를 고정시키기 위한 플라스틱 재질을 갖는 다수개의 가이드 핀을 포함하는 반도체 장치의 제조에 사용되는 웨이퍼 홀더를 제공한다. 상기 웨이퍼 홀더는 플라스틱 물질로 형성되는 가이드 핀을 구비하므로, 상기 가이드 핀이 웨이퍼의 측면과 접촉할 때 웨이퍼에 가해지는 충격이 감소된다. 때문에, 상기 가이드 핀에 의해 상기 웨이퍼에 발생되는 불량을 감소시킬 수 있다.

Description

웨이퍼 홀더{holder of a wafer}

본 발명은 웨이퍼 홀더에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼가 놓여지고, 상기 놓여진 웨이퍼를 고정시키는 웨이퍼 홀더에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 장치의 제조는 단결정의 웨이퍼상에 다층막을 원하는 회로 패턴에 따라 형성하여 소기의 반도체 장치를 얻는 과정으로서, 증착 공정, 포토리소그라피 공정, 산화 공정, 식각 공정, 이온 주입 공정 및 금속 배선 공정 등의 일련의 공정이 각 단계에 따라 수행되어 진다. 또한 이러한 단위 공정들에 수반되어 패턴의 크기, 이온 주입 농도, 파티클의 개수등의 계측 공정이 이루어 진다.

상기 단위 공정들을 수행할 때 공정 장비나 계측 장비내로 상기 웨이퍼를 로딩하여야 한다. 이 때, 상기 웨이퍼는 일반적으로 로봇암과 같은 이송 장치를 이용하여 상기 장비 내에 구비되는 홀더의 상부면으로 이동한다. 또는, 상기 장비의 특성에 따라 상기 웨이퍼를 홀더에 고정시킨후 상기 홀더 자체를 장비 내에 로딩하기도 한다.

웨이퍼가 놓여지고, 상기 웨이퍼를 고정하는 홀더를 포함하는 반도체 장비의 일 예가 더빈스키(Derbinsdki et al.)등에게 허여된 미 합중국 특허 제5,820,329에 개시되어 있다.

이하에서는, 패턴의 선폭등을 측정하는 주사 전자 현미경(SEM)에 포함되어 있어, 웨이퍼를 상기 주사 전자 현미경의 챔버내로 이동시키기 위해 상기 웨이퍼를 고정하는 웨이퍼 홀더를 설명한다.

웨이퍼 홀더는 웨이퍼가 놓여지는 플레이트가 구비된다. 상기 플레이트의 상부에는 웨이퍼를 고정시키기 위한 다수개의 가이드 핀이 구비되어 있다. 상기 가이드 핀은 상기 플레이트 상에 놓여지는 웨이퍼의 측면과 접촉하여, 상기 웨이퍼를 상기 플레이트 상에 고정시킨다. 상기 가이드 핀은 일반적으로 전체가 금속 재질로 형성된다.

도 1a 내지 도 1b는 종래의 가이드 핀을 나타내는 분리 사시도이다. 그리고 도 2는 종래의 결합된 가이드 핀을 나타내는 도면이다.

도 1a 내지 도 1b를 참조하면, 상기 가이드 핀(10)은 상기 플레이트와 나사 결합에 의해 체결될 수 있도록 하는 스크류(12)와, 상기 스크류(12)에 결합되는 링(14)으로 구성된다. 그리고 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 스크류(12)에서 머리 부분(12a)의 아래의 나사 부분(12b)을 둘러싸도록 상기 링(14)을 결합한다. 상기 가이드 핀(10)에 포함되는 링(14)은 외부에서 가해지는 힘에 의해 수평 회전한다. 그리고, 상기 링(14)에는 상기 수평 회전 시의 발생하는 마찰을 감소시키기 위한 베어링(14a)이 포함되어 있다.

그런데, 상기 구성을 갖는 웨이퍼 홀더에 웨이퍼를 고정시킬 때 예기치 않는 불량이 빈번히 발생된다. 일 예로, 상기 플레이트 상의 소정 위치에 웨이퍼가 정확히 놓여지지 못하면, 상기 웨이퍼는 상기 가이드 핀에 의해 홀더에 고정되지 못한다. 구체적으로, 상기 웨이퍼는 상기 플레이트 상의 다수개의 가이드 핀들의 내에 위치하여야만, 상기 가이드 핀들과 상기 웨이퍼의 측면이 접촉하여 상기 웨이퍼를 고정할 수 있다.

또한, 상기 가이드 핀과 상기 웨이퍼의 측면이 접촉하는 부위에는 상기 웨이퍼에 포함되어 있는 실리콘들이 탈착되어 상기 웨이퍼 상에 파티클이 발생된다. 그리고, 상기 가이드 핀의 링이 회전함에 따라 상기 링에서 금속 파티클이 탈착되고, 상기 금속 파티클은 상기 링 내의 베어링에 침적됨으로서 웨이퍼 상에 금속 파티클을 유발시킨다.

그리고 상기 가이드 핀과 상기 웨이퍼의 측면이 너무 강하게 접촉되었을 경우에는, 상기 웨이퍼의 가장자리 부위가 깨지거나 또는 스크레치가 발생된다.

따라서, 본 발명의 목적은 웨이퍼에 불량을 발생시키지 않으면서 웨이퍼를 고정시키는 웨이퍼 홀더를 제공하는데 있다.

도 1a 내지 도 1b는 종래의 가이드 핀을 나타내는 분리 사시도이다.

도 2는 종래의 결합된 가이드 핀을 나타내는 도면이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 홀더를 설명하기 위한 구성도이다.

도 4는 도 3에 도시한 웨이퍼 홀더에 웨이퍼가 놓여진 형상을 나타내는 도면이다.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 홀더에 포함되는 가이드 핀의 분리 사시도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 홀더에 포함되는 결합된 가이드 핀을 나타내는 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 플레이트 102 : 패드

104 : 가이드 핀 108 : 벨로우즈

110 : 스크류 112 : 제1 롤러

114 : 제2 롤러

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 플레이트와, 상기 플레이트의 상부에 부착되고, 웨이퍼의 저면과 직접 접촉하는 다수개의 패드와, 상기 플레이트의 상부에 구비되고, 상기 패드의 상부면에 놓여지는 웨이퍼를 고정시키고, 플라스틱 물질로 형성되는 다수개의 가이드 핀을 포함하는 웨이퍼 홀더를 제공한다.

상기 웨이퍼 홀더는 플라스틱 물질로 형성되는 가이드 핀을 구비하므로, 상기 가이드 핀이 웨이퍼의 측면과 접촉할 때 웨이퍼에 가해지는 충격이 감소된다. 때문에, 상기 가이드 핀에 의해 상기 웨이퍼에 발생되는 불량을 감소시킬 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 홀더를 설명하기 위한 구성도이다. 그리고 도 4는 도 3에 도시한 웨이퍼 홀더에 웨이퍼가 놓여진 형상을 나타내는 도면이다.

도 3 내지 도 4를 참조하면, 홀더에 고정되는 대상 웨이퍼(W)의 사이즈 보다 큰 평면을 갖는 플레이트(100)가 구비된다. 상기 플레이트(100)의 일측면에는 상기 웨이퍼를 상기 플레이트(100)의 상부로 이송하기 위한 로봇암(106)이 상기 플레이트(100)의 상,하로 통과할 수 있는 홈(100a)이 형성되어 있다.

상기 플레이트(100)의 상부에는 웨이퍼의 저면과 직접 접촉하는 다수개의 패드(102)가 부착되어 있다. 상기 패드(102)를 구비함으로서, 상기 웨이퍼(W)는 상기 패드(102)의 상부에만 접촉하게 되어 상기 웨이퍼(W)와의 접촉 면적이 감소된다.

상기 플레이트(100)의 상부에는 또한 웨이퍼(W)를 고정시키기 위한 다수개의 가이드 핀(104)이 구비되어 있다. 상기 가이드 핀(104)은 전체가 플라스틱 물질로 형성되어 있다.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 홀더에 포함되는 가이드 핀의 분리 사시도이다. 그리고 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 홀더에 포함되는 결합된 가이드 핀을 나타내는 도면이다.

도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 상기 가이드 핀(104)은 플레이트(100)와 나사 결합되는 스크류(110)와 상기 스크류(110)의 일측에 결합되는 제1 및 제2 롤러(112, 114)로 구성된다.

구체적으로, 상기 스크류(110)는 상부에 나사 결합 시에 사용하기 위한 홈을구비하는 머리 부분(110a)과, 상기 머리 부분(110a)의 아래로 상기 플레이트와 결합하기 위한 나사 부분(110b)을 포함한다. 이 때, 상기 머리 부분(110a)은 상부면에 일자 또는 십자형의 홈을 구비하고, 상부면에 비해 하부면의 사이즈가 크도록 측면에 소정의 경사를 갖는다. 또는 상기 머리 부분(110a)을 돔형으로 형성할 수도 있다.

그리고, 제1 롤러(112)는 상기 스크류(110)에서 나사 부분(110b)의 일부를 둘러싸도록 링 형태로 구성되고, 상기 제2 롤러(114)는 상기 제1 롤러(112)의 외부면과 접촉하면서 상기 제1 롤러(112)의 외부면을 둘러싸도록 구성된다.

도 6을 참조하면, 상기 스크류(110)의 머리 부분(110a) 아래의 나사 부분(110b)을 둘러싸도록 상기 제1 롤러(112)를 결합하고, 상기 제1 롤러(112)의 외부면과 접촉하면서, 상기 제2 롤러(114)를 결합하여 상기 플레이트(100)에 장착되는 가이드 핀(104)으로 조립된다.

이 때 조립된 가이드 핀(104)에서, 상기 제1 및 제2 롤러(112, 114)의 상부면은 상기 스크류(110)의 머리 부분(110a)의 하부면과 서로 대향되도록 형성한다. 즉, 상기 제2 롤러(114)는 제1 롤러(112)의 외부를 둘러싸도록 중심부에 홀을 갖는 링의 형태이고, 상기 링의 외경은 상기 스크류(110) 머리 부분(110a)의 하부면의 외경과 동일한 크기를 갖도록 형성한다.

상기와 같이 조립된 가이드 핀(104)에서, 상기 제1 롤러(112) 및 제2 롤러(114)와 결합되어 있지 않은 상기 스크류(110)의 나사 부분(110b)과 상기 플레이트(100)를 결합시킨다. 따라서, 상기 플레이트(100)의 상부로 상기 제1 및 제2롤러(112, 114)와 스크류(110)의 머리 부분이 돌출된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 다수개의 가이드 핀(104)은 상기 패드(102)에 놓여지는 웨이퍼(W)의 측면과 접촉하여 상기 웨이퍼(W)를 고정시킨다. 따라서, 상기 웨이퍼(W)의 측면과 상기 가이드 핀(104)들을 접촉시키기 위해 적어도 하나의 가이드 핀(104)은 이동 가능한 구성을 가져야 한다. 이를 위해, 상기 가이드 핀(104)은 외부 압력에 의해 신축되는 벨로우즈(108, bellows)와 연결되어, 대기 또는 진공 사이에서 소정의 경로를 따라 이동이 가능하도록 구성할 수있다.

바람직하게는, 상기 다수개의 가이드 핀(104) 중 하나의 가이드 핀(104a)만을 상기 벨로우즈(108)와 연결시켜 이동 가능하도록 구성하고, 나머지 가이드 핀(104)은 상기 웨이퍼의 측면과 각각 접촉할 수 있는 소정의 위치에 고정시킨다. 따라서, 상기 벨로우즈(108)와 연결되어 있는 하나의 가이드 핀(104a)을 이동시켜 상기 웨이퍼(W)의 측면에 상기 다수개의 가이드 핀(104)이 모두 접촉하도록 한다. 이 때, 상기 웨이퍼(W)의 측면은 상기 가이드 핀(104)에 구비되어 있는 제2 롤러(114)의 외부면과 접촉한다.

상기 벨로우즈(108)와 연결되어 있는 하나의 가이드 핀(104a)을 이동시켜 상기 플레이트(100)상의 모든 가이드 핀(104)들을 상기 웨이퍼(W)의 측면과 접촉시키면, 상기 웨이퍼(W)는 각각의 가이드 핀(104)들에 포함되어 있는 제2 롤러(114)에 소정의 힘을 가하게 된다. 이때, 상기 제2 롤러(114)에 가해지는 힘에 의해 상기 제2 롤러(114)는 상기 제1 롤러(112)의 외부면과 면접촉하면서 수평 방향으로 회전한다. 상기 제2 롤러(114)를 회전함으로서, 상기 웨이퍼(W)의 가장자리 부위의 파손을 감소시킬 수 있다.

상기 구성을 갖는 웨이퍼 홀더에 웨이퍼를 고정시키는 과정을 간단히 설명한다.

우선, 웨이퍼 홀더에 고정시키기 위한 대상 웨이퍼(W)의 이면을 로봇암(106)에 의해 흡착하고, 상기 로봇암(106)은 상기 웨이퍼(W)를 상기 플레이트(100)상으로 이동시킨다. 이어서, 상기 웨이퍼(W)를 흡착하고 있는 로봇암(106)은 상기 플레이트(100)에 형성되어 있는 홈(100a)에 인입되도록 하강하고, 상기 로봇암(106)에 흡착되어 있던 웨이퍼(W)는 상기 플레이트(100)의 상부면에 놓는다. 이 때, 상기 웨이퍼(W)는 상기 플레이트(100)에 구비되는 가이드 핀(104)들의 내측으로 놓여지게 된다.

이어서, 벨로우즈(108)와 연결되어 있는 하나의 가이드 핀(104)을 이동하여 상기 웨이퍼(W)의 측면에 상기 다수개의 가이드 핀(104)들을 모두 접촉시킨다. 즉, 상기 가이드 핀(104)들은 상기 웨이퍼(W)의 각 측면과 밀착하여 접촉함으로서, 상기 웨이퍼(W)를 상기 플레이트(100)의 상부면에 고정시킨다.

상기 가이드 핀(104)은 이미 설명한 바와 같이 플라스틱 물질로 형성되어 있다. 즉, 상기 가이드 핀(104)은 접촉하는 대상이 되는 상기 웨이퍼(W)에 비해 강도가 약하다. 때문에, 상기 플라스틱 물질로 형성된 가이드 핀(104)은 상기 웨이퍼(W)의 측면과 강하게 접촉하더라도 종래의 금속 물질로 형성된 가이드 핀(104)을 사용할 때에 비해 웨이퍼(W)에 가하는 충격을 감소시킬 수 있다. 따라서, 상기 가이드 핀(104)과의 접촉에 의한 웨이퍼(W)의 파손이나 스크레치의 발생을 감소시킬 수 있다.

또한, 상기 플라스틱 물질로 이루어진 2개의 롤러(112, 114)를 이중으로 형성하고, 상기 롤러(112, 114)들을 서로 접촉하여 회전시킨다. 따라서, 제2 롤러(114)의 회전에 의해 발생되는 파티클들은 침적되지 않고, 상기 2개의 롤러(112, 114)사이로 미끄러져 내려가므로 파티클을 감소시킬 수 있다.

또한, 상기 가이드 핀(104)에서 스크류(110) 머리 부분(110a)의 측면부에 경사가 형성되므로, 로봇암(106)이 상기 웨이퍼(W)를 플레이트(100)상의 정 위치에 놓지 못하고, 가이드 핀(104)의 상부에 걸쳐지게 상기 웨이퍼(W)를 놓을 경우에도 상기 웨이퍼(W)는 상기 스크류(110)의 머리 부분(110a)에서 미끄러져 내려 상기 플레이트(100)상에 바르게 놓이게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 웨이퍼 홀더에 웨이퍼를 고정시킬 때 발생하는 웨이퍼의 파손 또는 스크레치를 감소시킬 뿐 아니라, 웨이퍼 상에 발생하는 파티클을 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 웨이퍼가 플레이트의 정 위치에 놓여지지 못하여 발생되는 로딩 불량을 감소시킬 수 있다. 상기 웨이퍼에 발생할 수 있는 불량들이 감소됨에 따라 수율 향상 및 생산성 향상을 기대할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

플레이트;

상기 플레이트의 상부에 부착되고, 웨이퍼의 저면과 직접 접촉하는 다수개의 패드;

상기 플레이트의 상부에 구비되고, 상기 패드의 상부면에 놓여지는 웨이퍼를 고정시키기 위한 플라스틱 재질을 갖는 다수개의 가이드 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조에서 웨이퍼 홀더.
제1항에 있어서, 상기 가이드 핀은,

상기 플레이트와 나사 결합을 수행하는 스크류; 및

상기 스크류의 머리 부분 아래를 둘러싸도록 결합되는 제1 롤러;

상기 제1 롤러의 외부면과 접촉하면서, 상기 제1 롤러의 외부면을 둘러싸도록 결합되는 제2 롤러로 구성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 홀더.
제2항에 있어서, 상기 스크류는 상부면에 비해 하부면의 사이즈가 크도록 측면부가 소정의 경사를 갖는 머리 부분 및 상기 머리 부분의 아래로 상기 플레이트와 결합하기 위한 나사 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 홀더.
제2항에 있어서, 상기 제2 롤러는 상기 제2 롤러의 외부면에 가해지는 힘에의해 상기 제1 롤러와 마찰하면서 수평 회전하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 홀더.
제1항에 있어서, 상기 가이드 핀은 상기 패드의 상부에 놓여지는 웨이퍼의 측면과 밀착하는 부분에 고정되고, 한 개의 가이드 핀만이 이동 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 홀더.