KR20050060644A

KR20050060644A - 치핑 검출 장치

Info

Publication number: KR20050060644A
Application number: KR1020030092326A
Authority: KR
Inventors: 김종준
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-12-17
Filing date: 2003-12-17
Publication date: 2005-06-22

Abstract

웨이퍼의 뒷면 가장자리 부위에 발생하는 치핑을 검출하기 위한 치핑 검출 장치가 개시되어 있다. 상기 치핑 검출 장치는 발광부를 이용하여 회전하는 웨이퍼의 뒷면 가장자리 부위에 광을 조사한다. 수광부는 상기 웨이퍼으로부터 반사되는 광을 검출한다. 제어부는 상기 수광부에서 검출되는 광의 양을 기 설정된 광의 양과 비교하여 상기 웨이퍼의 뒷면에 치핑(chipping)의 존재 여부를 판단한다. 또한 제어부는 상기 판단 결과에 따라 반도체 공정 설비를 정지시킨다. 상기 치핑 검출 장치를 이용하여 상기 웨이퍼의 치핑을 미리 검출하여 공정 챔버에서 치핑이 발생한 웨이퍼를 처킹시 상기 웨이퍼가 파손되는 것을 방지한다.

Description

치핑 검출 장치{Apparatus for detecting chipping}

본 발명은 반도체 장치를 제조하기 위한 반도체 공정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼의 뒷면에 형성된 치핑을 감지하기 위한 치핑 감지 장치에 관한 것이다.

근래에 컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 보급에 따라 반도체 장치도 비약적으로 발전하고 있다. 그 기능면에 있어서, 반도체 장치는 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구된다. 이러한 요구에 부응하여 반도체 장치는 집적도, 신뢰도 및 응답속도 등을 향상시키는 방향으로 제조 기술이 발전되고 있다.

반도체 소자를 제조하기 위해서는 고순도의 폴리실리콘(polysilicon)으로 이루어진 다결정 실리콘으로부터 웨이퍼를 형성 및 가공하고, 가공된 웨이퍼를 선별하는 작업등을 수행한다. 상기 가공을 위해서 증착 공정, 사진(photo) 공정, 식각(etching) 공정, 확산 공정, 박막 공정 등의 단위 공정이 반복적으로 실시된다.

웨이퍼는 상기와 같이 다양한 공정을 거치게 된다. 상기와 같이 웨이퍼가 다양한 공정을 거치기 위해서는 로봇암에 의한 웨이퍼의 이송이 필요하다. 상기 웨이퍼는 상기와 같은 이송 과정이나 로봇암에 의해 상기 웨이퍼의 약간의 흠이나 갈라짐 등의 치핑이 발생하게 된다.

상기 웨이퍼는 각각의 공정이 진행되는 경우 척에 의해 고정된 상태에서 공정이 이루어진다. 상기 척의 종류에는 기계척, 정전척 및 진공척 등이 있고, 상기 척은 매우 강한 힘으로 상기 웨이퍼를 고정한다. 특히 정전척의 경우 1600 볼트에 이르는 전류를 이용하여 상기 웨이퍼를 강하게 고정한다.

상기 웨이퍼에 치핑이 있는 경우, 상기 웨이퍼는 결정 구조가 각형으로 되어 있어 상기 치핑 부위에 크랙(crack)이 발생하고 이로 인해 상기 웨이퍼는 파손된다. 상기와 같은 웨이퍼의 파손은 소정의 공정을 진행하기 위한 공정 챔버 내에서 발생하기 때문에 상기 공정 챔버를 세정해야 한다. 따라서 공정 시간과 비용의 낭비를 초래한다.

현재 상기 웨이퍼의 앞면에 치핑이 존재하는 경우 작업자가 육안을 이용하여 치핑을 검출하고 있다. 그러나 상기 웨이퍼의 뒷면에 치핑이 존재하는 경우 이를 검출하기 위한 장치가 없는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 웨이퍼의 뒷면에 발생하는 치핑을 사전에 검출하여 상기 웨이퍼가 공정 챔버에서 부러지지 않도록 하기 위한 치핑 검출 장치를 제공하는데 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 웨이퍼의 뒷면 가장 자리 부위에 광을 조사하기 발광부와, 상기 웨이퍼으로부터 반사되는 광을 검출하기 위한 수광부 및 상기 수광부에서 검출되는 광의 양을 기 설정된 광의 양과 비교하여 상기 웨이퍼의 뒷면에 치핑(chipping)의 존재 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 반도체 공정 설비를 정지시키기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 치핑 검출 장치를 제공한다.

상기 치핑 검출 장치는 상기 웨이퍼를 지지하며 회전시키기 위한 회전 테이블을 더 포함한다. 상기 치핑 검출 장치는 상기 웨이퍼의 플랫존을 정렬하며 상기 웨이퍼의 중심을 검출하기 위한 오리엔팅 챔버 내부에 구비된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 상기 치핑 검출 장치는 상기 웨이퍼가 소정의 공정이 진행되는 공정 챔버로 이송되기 전에 상기 웨이퍼의 뒷면에 형성된 치핑을 사전에 검출한다. 상기 치핑 검출 장치는 상기 웨이퍼에서 치핑이 검출되는 경우 상기 공정의 진행을 중단시킴으로써 상기 웨이퍼가 상기 공정 챔버에서 파손되는 것을 방지한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 치핑 검출 장치에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 오리엔팅 챔버가 사용된 반도체 제조용 장치의 일례를 개략적으로 도시한 장치도이다.

도 1을 참조하면, 상기 반도체 제조용 장치는 웨이퍼를 각각의 챔버로 이동시키기 위한 로봇암(미도시)이 내부에 설치되며 저압으로 유지되는 트랜스퍼 챔버(60)가 중앙에 구비된다. 트랜스퍼 챔버(60)의 둘레로 로딩 챔버(10), 오리엔팅 챔버(20), 공정 챔버(30), 냉각 챔버(40) 및 언로딩 챔버(50)가 각각 구비된다.

로딩 챔버(10)에는 소정의 공정이 수행되기 위한 웨이퍼를 수납하고 있는 카세트가 내부에 구비된다.

오리엔팅 챔버(20)는 웨이퍼의 플랫존을 일정한 방향으로 향하도록 정열하는 플랫존 얼라이닝(flat zone aligning)과 웨이퍼의 중심을 로봇암이 파지할 수 있도록 하기 위한 센터 파인딩(center finding)을 함께 지칭하는 용어인 오리엔팅을 행하는 챔버를 말한다.

공정 챔버(30)는 다수개가 구비되는 것이 바람직하며, 식각, 스퍼터링, 및 화학 기상 증착 등 필요에 따른 소정의 공정이 진행된다. 상기 다수개의 공정 챔버(30)는 일반적으로 동일한 공정이 진행된다.

냉각 챔버(40)는 공정 챔버(30)에서 고온의 상태로 공정이 진행된 웨이퍼를 냉각하여, 상기 웨이퍼가 언로딩 챔버(50)의 내부에 구비된 카세트를 손상시키는 것을 방지한다.

언로딩 챔버(50)는 공정처리된 웨이퍼를 내부에 구비된 카세트에 수납한다. 도 1에 도시된 바와 같이 로딩 챔버(10)와 언로딩 챔버(50)는 인접하여 있으므로 이를 합하여 로딩 언로딩 챔버라고도 한다.

트랜스퍼 챔버(60)는 로딩 챔버(10), 언로딩 챔버(50) 및 오리엔팅 챔버(20)와 동일한 압력으로 유지된다.

상기한 구조를 갖는 상기 반도체 제조용 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

소정의 공정이 수행되기 위한 웨이퍼가 수납된 카세트를 로딩 챔버(10)에 넣고, 언로딩 챔버(20)에 상기 소정의 공정이 수행된 웨이퍼를 수납하기 위해 비어 있는 카세트를 넣은 후에 공정을 시작한다. 상기 공정이 시작되면, 트랜스퍼 챔버(60) 내부의 로봇암이 로딩 챔버(10)에서 오리엔팅 챔버(20)로 한 장의 웨이퍼를 이송하게 되고, 오리엔팅 챔버(20)는 이송된 웨이퍼에 대해 플랫존 얼라이닝과 센터 파인딩 즉, 오리엔팅을 한 후 그 상태로 웨이퍼를 척의 상면에 위치한 상태로 있게 된다.

그러면 상기 로봇암이 플랫존 얼라이닝과 센터 파인딩이 완료된 오리엔팅 챔버(20) 내부의 웨이퍼를 꺼내어 공정 챔버(30)들 중 하나에 넣고 반응이 종료된 후 이를 냉각 챔버(40)로 이송하여 냉각시킨 후 언로딩 챔버(50)의 카세트로 수납시키게 된다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 치핑 검출 장치를 포함하는 오리엔팅 챔버의 구성을 설명하기 위한 개략적인 정면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 오리엔팅 챔버의 구성을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 오리엔팅 챔버(20)는 웨이퍼(W)를 지지하며 회전시키기 위한 회전 테이블(120), 회전 테이블(120)의 중앙부에 삽입되어 상하로 이동 가능하도록 구비되고, 회전 테이블(120) 위로 웨이퍼(W)를 로딩시키거나 회전 테이블(120)로부터 웨이퍼(W)를 언로딩 시키기 위한 척(110), 웨이퍼(W)의 가장자리 부위에 구비되어 웨이퍼(W)의 플랫존을 검출하기 위한 플랫존 검출 센서(130) 및 웨이퍼(W)의 뒷면 가장자리 부위에 구비되어 웨이퍼(W)의 치핑을 검출하기 위한 치핑 검출 센서(140)를 포함한다.

회전 테이블(120)은 오리엔팅 챔버(20)의 하부에 구비되며, 웨이퍼(W)를 지지하기 위한 테이블 및 상기 테이블의 하부면과 연결되며 상기 테이블을 회전시키기 위한 회전축으로 구성된다. 상기 테이블의 크기는 플랫존 검출 센서(130)가 웨이퍼(W)의 플랫존을 용이하게 검출할 수 있도록 웨이퍼(W)의 크기보다 작게 형성된다. 회전 테이블(120)의 중앙부에는 상하를 관통하는 관통홀이 형성된다. 회전 테이블(120)은 도시되지는 않았지만 구동 모터에 의해 회전된다. 상기 구동 모터는 회전 테이블(120)을 시계 방향 및 반시계 방향으로 모두 회전시킬 수 있다.

척(110)은 회전 테이블(120)의 중앙 부위에 형성된 관통홀에 삽입되어 구비된다. 척(110)은 상기 관통홀을 따라 상하로 이동 가능하다. 척(110)은 상하로 이동하면서 웨이퍼(W)를 회전 테이블(120) 상에 로딩하거나 회전 테이블(120)로부터 언로딩한다.

척(110)은 내부에 웨이퍼(W)를 진공 흡착하기 위한 진공관(미도시)을 구비한다. 웨이퍼(W)가 로딩 및 언로딩하는 동안 웨이퍼(W)는 척(110)에 진공 흡착된 상태이다. 웨이퍼(W)가 척(110)에 의해 흡착되는 부위는 중심부이고 또한 그 크기가 적어 웨이퍼(W) 뒷면 가장자리 부위에 치핑이 존재하더라도 웨이퍼(W)의 파손이 발생하지 않는다.

척(110)은 스텝핑 모터(미도시)와 연결되고, 상기 스텝핑 모터는 척(110)이 상하로 이동하기 위한 구동력을 제공한다.

플랫존 검출 센서(130)는 웨이퍼(W)의 가장자리에 형성된 플랫존을 검출하기 위한 것으로, 웨이퍼(W)의 가장자리 일측에 웨이퍼(W)를 감싸도록 구비된다. 플랫존 검출 센서(130)는 발광부(132)와 수광부(134)를 포함한다. 웨이퍼(W)의 일측 상부에는 웨이퍼(W) 상부면으로 광을 조사하기 위한 발광부(132)가 구비되고, 발광부(132)의 위치와 대응하는 웨이퍼(W)의 일측 하부에는 발광부(132)에서 조사된 광을 검출하기 위한 수광부(134)가 구비된다. 도 2에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)의 가장자리 부위는 발광부(132)와 수광부(134) 사이에 배치된다.

치핑 검출 센서(140)는 웨이퍼(W)가 여러 공정을 거치는 과정에서의 손상으로 인해 발생한 웨이퍼(W) 뒷면 가장자리 부위의 치핑을 검출한다. 치핑 검출 센서(140)는 웨이퍼(W)의 뒷면 가장자리의 하부에 구비되어 웨이퍼(W) 뒷면 가장자리 부위에 광을 조사하기 위한 발광부(142)와, 웨이퍼(W)의 뒷면 가장자리의 하부에 구비되어 웨이퍼(W)로부터 반사되는 광을 검출하기 위한 수광부(144)를 포함한다.

상기 도면에서는 발광부(142)와 수광부(144)는 각각 구비되는 것으로 도시되었지만, 발광부(142)와 수광부(144)는 일체로 구성되어 웨이퍼(W) 뒷면 가장자리에 광을 조사하면서 웨이퍼(W)로부터 반사되는 광을 검출할 수도 있다.

치핑 검출 장치는 웨이퍼(W)가 여러 공정을 거치는 과정에서의 손상으로 인해 발생한 웨이퍼(W) 뒷면 가장자리 부위의 치핑을 검출하기 위한 것으로, 웨이퍼(W)를 지지하며 회전시키기 위한 회전 테이블(120)과, 웨이퍼(W)의 뒷면 가장 자리 부위에 광을 조사하기 발광부(142)와, 웨이퍼(W)로부터 반사되는 광을 검출하기 위한 수광부(144) 및 수광부(144)에서 검출되는 광의 양을 기 설정된 광의 양과 비교하여 웨이퍼(W)의 뒷면에 치핑(chipping)의 존재 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 반도체 공정 설비를 정지시키기 위한 제어부(150)를 포함한다.

회전 테이블(120), 발광부(142) 및 수광부(144)에 대해서는 상기에서 설명되었으므로 생략한다.

제어부(150)는 치핑 검출 센서(140)와 연결되며, 치핑 검출 센서(140)의 검출 결과를 이용하여 웨이퍼(W) 뒷면 가장자리에 치핑이 존재하는지를 판단한다. 그 판단 과정을 살펴보면, 우선 제어부(150)에는 웨이퍼(W)에 치핑이 없는 정상 상태에서 발광부(142)가 광을 조사했을 때 수광부(144)에서 검출되는 광의 양이 기 설정되어 있다. 발광부(142)에서 조사되는 광을 100 퍼센트으로 하면 정상 상태의 웨이퍼(W) 뒷면에서 반사되어 수광부(144)에 검출되는 광의 양은 약 80 퍼센트이다. 즉 발광부(142)에서 조사되는 광의 양의 약 80 퍼센트가 기 설정된 광의 양이다.

웨이퍼(W)의 뒷면 가장자리에 치핑이 존재하지 않는 경우, 발광부(142)에서 조사된 광이 웨이퍼(W) 뒷면 가장자리로부터 반사되어 수광부(144)에 검출되는 광의 양이 기 설정된 광의 양과 동일하다. 따라서 제어부(150)는 웨이퍼(W) 뒷면 가장자리에 치핑이 없는 것으로 판단한다.

웨이퍼(W)의 뒷면 가장자리에 치핑이 존재하는 경우, 발광부(142)에서 조사된 광이 치핑 부위에서 굴절이 발생한다. 따라서 수광부(144)에서 검출할 수 있도록 웨이퍼(W)의 뒷면 가장자리로부터 반사되는 광의 양이 줄어들게 된다. 그러므로 수광부(144)에서 검출되는 광의 양이 기 설정된 광의 양보다 적게 된다. 제어부(150)는 웨이퍼(W) 뒷면 가장자리에 치핑이 있는 것으로 판단한다.

웨이퍼(W) 뒷면 가장자리에 치핑이 있는 상태에서 웨이퍼(W)가 오리엔팅 챔버(20)에서 공정 챔버(30)로 이송되어 공정 챔버(30)의 척에 의해 고정되는 경우, 상기 척이 웨이퍼(W)를 고정하는 힘에 의해 치핑 부위에서 크랙이 발생하면서 웨이퍼(W)가 파손된다. 웨이퍼(W)가 파손되면 공정 챔버(30)가 오염되므로 공정 챔버(30)를 세정해야하고, 또한 공정 챔버(30)를 세정하기 위해서는 반도체 공정 설비의 가동을 정지시켜야 하는 문제점이 있다.

제어부(150)는 웨이퍼(W) 뒷면 가장자리에 치핑이 있는 것으로 판단되면, 상기와 같은 문제점을 사전에 방지하기 위해 반도체 공정 설비의 가동을 일시적으로 정지시킨다. 따라서 웨이퍼(W)가 공정 챔버(30) 내에서 파손되는 일을 사전에 방지한다.

도 2에서는 제어부(150)가 치핑 검출 센서(140)와 연결되는 것으로 도시되었지만, 제어부(150)는 플랫존 검출 센서(130), 척(110), 회전 테이블(120) 등과도 연결되어 각각의 동작을 제어한다.

상기와 같은 구성으로 되는 본 발명의 오리엔팅 챔버(20)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

트랜스퍼 챔버(60)의 로봇암(160)이 로딩 챔버(10)의 카세트로부터 웨이퍼(W)를 오리엔팅 챔버(20)로 이송한다. 로봇암(160)이 척(110)의 상부에 위치하면 상기 스텝핑 모터의 구동에 의해 척(110)이 상승하여 회전 테이블(120)의 상부면으로부터 돌출된다. 돌출된 척(110)이 웨이퍼(W)의 뒷면을 진공을 이용하여 흡착하면 로봇암(160)은 트랜스퍼 챔버(60)로 복귀한다. 웨이퍼(W)를 흡착한 척(110)은 하강하면서 웨이퍼(W)가 회전 테이블(120)의 상부면에 놓이게 되면 진공 흡착을 해제한다.

웨이퍼(W)가 회전 테이블(120)에 놓여지면 제어부(150)의 신호에 따라 상기 구동 모터의 구동에 의해 회전 테이블(120)이 회전하게 된다. 플랫존 검출 센서130)의 발광부(132)에서 광을 수광부(134)를 향해 조사하게 된다.

플랫존을 얼라이닝하는 것은 웨이퍼(W)의 일측 모서리가 잘려나간 플랫존의 근방에서는 발광부(132)에서 조사된 광이 수광부(134)에 도달하게 되는 것을 이용하여 제어부(150)가 플랫존의 방향을 판단한다. 이후 상기 구동 모터를 웨이퍼(W)가 원하는 위치에 왔을 때 멈추게 된다.

센터 파인딩은 플랫존 근방에서 발광부(132)에서 조사된 광이 수광부(134)에 도달하는 폭을 수광부(134)가 측정하여 제어부(150)로 신호를 보내고, 제어부(150)가 이에 따라 회전 테이블(120)과 상기 구동 모터를 조정하여 이루어진다.

웨이퍼(W) 뒷면 가장자리의 치핑 검출은 웨이퍼(W)의 플랫존 얼라인과 동시에 이루어진다. 웨이퍼(W)의 플랫존을 얼라인할 때 웨이퍼(W)는 시계 방향으로 2회 회전하게 되는데 이때 치핑 검출 센서(140)가 웨이퍼(W) 뒷면 가장자리의 치핑을 검출하게 된다. 제어부(150)는 웨이퍼(W) 뒷면 가장자리에 치핑이 있는 것으로 판단되면 반도체 공정 설비의 작동을 일시적으로 정지시키고, 웨이퍼(W) 뒷면 가장자리에 치핑이 없는 것으로 판단되면 이후 공정을 진행하게 된다.

플랫존 얼라인, 센터 파인딩 및 치핑 검출이 종료되면 척(110)이 웨이퍼(W)의 뒷면을 진공 흡착하면서 스텝핑 모터의 구동에 의해 상승하게 된다. 척(110)이 회전 테이블(120)의 상부면으로부터 돌출된 상태에서 로봇암(160)이 웨이퍼(W)와 회전 테이블(120) 사이로 삽입된다. 척(110)이 진공 흡착을 해제하면서 다시 하강하면 웨이퍼(W)는 로봇암(160)에 의해 파지되게 된다. 이후 로봇암(160)은 웨이퍼(W)를 공정 챔버(30)로 이송하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 치핑 검출 장치는 오리엔팅 챔버에서 플랫존 얼라인 및 센터 파인딩 과정과 동시에 웨이퍼의 뒷면 가장자리에 형성된 치핑을 검출한다. 따라서 공정 챔버에서 웨이퍼가 척에 고정될 때 치핑으로 인해 웨이퍼가 파손되는 것을 방지할 수 있다. 그러므로 웨이퍼 파손으로 인해 오염된 공정 챔버를 세정하고, 상기 공정 챔버를 세정하는 동안 반도체 공정 설비의 가동이 정지되는 것을 방지할 수 있다.

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

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 치핑 검출 장치를 포함하는 오리엔팅 챔버의 구성을 설명하기 위한 개략적인 정면도이다.

도 3은 도 2에 도시된 오리엔팅 챔버의 구성을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 로딩 챔버 20 : 오리엔팅 챔버

30 : 공정 챔버 40 : 냉각 챔버

50 : 언로딩 챔버 60 : 트랜스퍼 챔버

110 : 척 120 : 회전 테이블

130 : 플랫존 검출 센서 132 : 발광부

134 : 수광부 140 : 치핑 검출 센서

150 : 제어부 160 : 로봇암

W : 웨이퍼

Claims

웨이퍼의 뒷면 가장 자리 부위에 광을 조사하기 발광부;

상기 웨이퍼로부터 반사되는 광을 검출하기 위한 수광부; 및

상기 수광부에서 검출되는 광의 양을 기 설정된 광의 양과 비교하여 상기 웨이퍼의 뒷면에 치핑(chipping)의 존재 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 반도체 공정 설비의 가동을 정지시키기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 치핑 검출 장치.
제1항에 있어서, 상기 웨이퍼를 지지하며, 상기 웨이퍼 뒷면 자장자리 부위 전체에 걸쳐 광이 조사되도록 상기 웨이퍼를 회전시키기 위한 회전 테이블을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 치핑 검출 장치.
제1항에 있어서, 상기 치핑 검출 장치는 상기 웨이퍼의 플랫존을 정렬하고, 상기 웨이퍼의 중심을 검출하기 위한 오리엔팅 챔버 내부에 구비되는 것을 특징으로 하는 치핑 검출 장치.