KR20050066115A - 웨이퍼 잔존 초순수의 감지 및 배출이 가능한웨이퍼핸들러 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼 잔존 초순수의 감지 및 배출이 가능한 웨이퍼핸들러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼를 카세트에 로딩/언로딩하는 웨이퍼핸들러에 있어서, 웨이퍼가 완전히 드라이되지 않은 상태에서 로딩/언로딩되어 웨이퍼파손 및 웨이퍼핸들러 오동작이 발생하는 것을 방지하도록 하기 위하여 웨이퍼면에 잔존하는 초순수가 흘러내리도록 기울기를 형성한 수집홈과 드레인을 설치하고, 배출된 초순수의 유무를 감지하도록 감지센서를 구비한 웨이퍼 잔존 초순수의 감지 및 배출이 가능한 웨이퍼핸들러에 관한 것으로서,
웨이퍼 잔류 초순수의 후 공정으로의 확산에 의한 공정에러 발생을 차단하는 외에, 잔류 초순수에 의한 웨이퍼 진공흡착 시스템의 에러에 의하여 웨이퍼 로딩/언로딩시에 파손되는 것을 방지하며, 전체적으로 제조비용이 절감되고 제조수율이 향상되는 효과가 있다.

Description

웨이퍼 잔존 초순수의 감지 및 배출이 가능한 웨이퍼핸들러{wafer handler sensing and draining the de ionized water leak}
본 발명은 웨이퍼 잔존 초순수의 감지 및 배출이 가능한 웨이퍼핸들러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼를 카세트에 로딩/언로딩하는 웨이퍼핸들러에 있어서, 웨이퍼가 완전히 드라이되지 않은 상태에서 로딩/언로딩되어 웨이퍼파손 및 웨이퍼핸들러 오동작이 발생하는 것을 방지하도록 하기 위하여 웨이퍼면에 잔존하는 초순수가 흘러내리도록 기울기를 형성한 수집홈과 드레인을 설치하고, 배출된 초순수의 유무를 감지하도록 감지센서를 구비한 웨이퍼 잔존 초순수의 감지 및 배출이 가능한 웨이퍼핸들러에 관한 것이다.
웨이퍼의 화학기계적연마(CMP : chemical mechanical polishing) 공정은 반도체 소자가 다층 배선 구조를 가지고 좀더 엄격한 광역 평탄화와 엄격한 초점 심도(Depth of Focus)를 요구하기 때문에 도입되었고, 소자가 더욱 미세화되고 웨이퍼가 더욱 대형화 되기 때문에 반도체 제조공정에서 화학기계적연마 공정에 대한 수요는 급격히 증가하고 있다.
화학기계적연마(CMP) 공정은 IBM에서 개발된 후 미국의 유수한 반도체 제조 회사를 중심으로 연구 개발 중이며, 국내 반도체 제조 회사에서도 광역 평탄화를 위한 절연막 CMP공정, 다층 배선을 사용하기 위한 메탈(Metal) CMP공정 등의 기술이 도입 개발되고 있다.
화학기계적연마(CMP) 공정은 그 기능에 따라서, 웨이퍼를 연마하는 폴리싱공정과 연마된 웨이퍼를 세정하는 세정공정으로 나뉜다.
폴리싱 공정은 가압된 웨이퍼와 폴리싱패드 사이에 존재하는 연마제(abrasive)에 의한 기계적인 가공과 슬러리(slurry) 등의 화합물에 의한 화학적 에칭이 동시에 일어나는 공정이다.
그리고, 화학기계적연마(CMP) 공정에서 표면의 효과적인 연마만큼 중요한 것이 화학기계적연마(CMP) 공정 후의 파티클의 오염 제어와 세정공정이다. 화학기계적연마(CMP) 공정에서 웨이퍼에 발생할 수 있는 결함 발생을 방지하기 위하여는 폴리싱이 완료된 후에 최소한의 시간 내에 세정을 실시해야 한다. 세정공정에서는 표면의 슬러리 입자와 메탈(Metal) 불순물의 제거가 가장 중요한 문제로 대두되고 있다.
일반적으로 화학기계적연마(CMP) 공정을 거친 웨이퍼의 세정 방식은 메가소닉(Megasonic)을 이용한 비접촉식 방법과 브러시 스크러버(PVA brush scrubber)를 이용하는 접촉식 방법 두 가지가 주로 이용되고 있다.
일반 웨이퍼 세정과는 다르게 화학기계적연마(CMP) 후의 세정은 연마 공정 중 압력이 가해진 상태에서 정전기를 띤 파티클이 웨이퍼 표면에 오염되어 파티클과 웨이퍼 사이의 전기적 부착력이 매우 큰 파티클을 제거하는 공정이므로 메가소닉(Megasonic)이나 스크러빙(scrubbing)과 같은 물리적인 힘의 공급이 없이 화학액 만의 작용으로 입자들을 제거하기는 어렵다.
세정 용액의 개발에 있어 이러한 파티클의 전기적 부착 성질이 용액의 pH와 첨가제를 결정하는 가장 기본이 되는 변수이다. 또한 금속 표면은 세정 공정 중 세정 용액에 의해 표면이 부식되거나 침식되는 현상을 나타내기도 하는데 이 역시 세정 용액과 세정 공정의 개발에 영향을 미치는 변수가 될 것이다.
이러한 세정공정은 다단계로 구성되어 있으며 세정공정의 최후 단계에서는 세정용액의 화학적 성질에 의한 웨이퍼 금속면 및 공정장비의 부식 우려를 차단하고, 혹시나 남아 있을 파티클 및 기타 웨이퍼 잔류 불순물을 제거하기 위하여 초순수(de ionized water)에 의한 세정과 아울러 웨이퍼를 고속회전시켜 웨이퍼의 건조를 하는 스핀-린스-드라이(SRD :spin rinse dry)공정으로 되어있다.
세정공정을 완료한 웨이퍼는 화학기계적연마(CMP) 후의 공정으로 투입되는데, 세정공정에서 스핀-린스-드라이(SRD :spin rinse dry)공정은 상술한 바와 같이, 웨이퍼에 남아 있는 초순수를 제거하여 건조시키는 것이 가장 큰 목적이다.
그러나, 비정상적인 동작으로 웨이퍼가 완전히 건조되지 못한 채로 이송로봇에 의해 언로딩되어 화학기계적 연마후의 공정에서 공정에러가 발생하거나, 잔류 초순수에 의하여 웨이퍼 진공 흡착시스템에 에러가 발생되어 웨이퍼가 정상적으로 언로딩되지 않은 상태로 이송위치에 있는 웨이퍼끼리 상호충돌시키거나, 웨이퍼를 중복적으로 로딩하여 웨이퍼를 파손시키는 문제점이 발생하고 있다.
본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하고자 발명된 것으로, 웨이퍼표면에 잔존하는 초순수를 수집하여 배출하도록 경사면을 형성한 수집홈을 웨이퍼핸들러에 설치하고 수집된 초순수를 감지하는 감지센서를 설치하여 잔존하는 초순수에 의한 웨이퍼의 파손과 장비의 오동작을 방지하고, 질소노즐을 설치하여 웨이퍼면과 웨이퍼핸들러에 잔존하는 초순수의 제거를 하는 웨이퍼 잔존 초순수의 감지 및 배출이 가능한 웨이퍼핸들러를 제공함에 그 목적이 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구성과 작용효과 및 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 웨이퍼(20) 잔존 초순수의 감지 및 배출이 가능한 웨이퍼핸들러(100)는,
웨이퍼(20)를 카세트(10)에 로딩/언로딩하는 웨이퍼핸들러(100)에 있어서,
웨이퍼(20)를 카세트(10)에 로딩/언로딩시 웨이퍼(20)를 흡착하는 진공구멍(112), 웨이퍼(20)표면에 잔존하는 초순수를 수집하는 수집홈(111), 수집된 초순수가 모이도록 상기 수집홈(111)의 단부에 설치된 드레인(115), 수집된 초순수의 유무를 감지하도록 상기 드레인(115)에 설치된 감지센서(114)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 다른 실시예로,
웨이퍼(20)표면에 잔존하는 초순수의 제거와 배출을 용이하게 하는 질소노즐(113)이 설치된 것을 특징으로 하는 웨이퍼(20) 잔존 초순수의 감지 및 배출이 가능한 웨이퍼핸들러(100)의 실시가 가능하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 웨이퍼핸들러(100)의 동작을 설명하는 사시도이다.
웨이퍼(20)의 화학기계적 연마공정의 최종단계는 스핀-린스-드라이(SRD : :spin rinse dry)공정으로, 화학기계적 연마공정의 원활한 작동을 위하여 웨이퍼(20)는 건조상태에서 공정을 시작하고 건조상태에서 공정을 완료하여야 한다. 이를 드라이 인/드라이 아웃(Dry In/Dry Out)이라고 부른다.
화학기계적 연마공정을 완료한 웨이퍼(20)는 카세트(10)에 적재되어 연마 후의 공정으로 투입되는데, 도 1의 로봇은 연마공정을 완료한 웨이퍼(20)를 연마후의 공정으로 투입하는 이송로봇을 도시하고 있다.
상기 이송로봇은 수직운동을 하는 로봇수직암(150)의 상측으로 수평운동을 하는 로봇수평암(160a,160b)을 2개 구비하여 이송로봇의 작업범위는 수직으로는 로봇수직암(150)의 유격거리이며, 수평으로는 2개의 로봇수평암(160a,160b)을 활짝 펼쳤을 때를 반지름으로 한 원의 내부이다.
상기 로봇수평암(160a,160b)의 말단에는 웨이퍼핸들러(100)가 장착되어 있는데, 상기 웨이퍼핸들러(100)의 일측에는 레이저스캐너(120)가 구비되어 상기 로봇수직암(150)이 상하운동을 하면서 상기 카세트(10)에 적재된 웨이퍼(20)의 매수를 읽어내고 카세트(10)에 엇슬롯되어 장착된 웨이퍼(20)를 감지하도록 되어있다.
웨이퍼핸들러(100) 일측에 구비된 레이저스캐너(120)에서 웨이퍼(20) 매수의 판독이 끝나면, 웨이퍼(20)의 로딩/언로딩을 위하여 웨이퍼핸들러(100) 타측에 구비된 웨이퍼접촉면(110)이 카세트(10) 방향을 향하도록 상기 웨이퍼핸들러(100)가 회전한다.
그러면, 웨이퍼접촉면(110)이 카세트(10)의 각 슬롯에 적재된 웨이퍼(20)들 사이의 틈새로 진입하게 되고, 상기 웨이퍼접촉면(110)에 웨이퍼(20)를 흡착하도록 형성된 진공구멍(112)이 진공상태로 되어 이송을 위한 웨이퍼(20)가 상기 웨이퍼접촉면(110)에 단단히 흡착된다.
이때, 도 2의 (a)를 참조하면, 상기 진공구멍(112)은 잔류된 초순수의 수집경로와 분리되어 있어서, 잔류된 초순수가 상기 진공구멍(112)으로 유입되어 진공시스템의 에러를 발생시키는 것을 차단하는 구조로 되어 있다.
한편, 잔류된 초순수는 초순수 수집경로를 따라서 수집/배출되어야 하는데, 상기 초순수 수집경로는 웨이퍼(20)면에 잔존하는 초순수가 흘러내리도록 기울기를 형성한 수집홈(111), 수집된 초순수가 모이도록 상기 수집홈(111)의 끝단에 설치된 드레인(115), 수집된 초순수의 유무를 감지하도록 상기 드레인(115)에 설치된 감지센서(114)를 포함하여 이루어진다.
상기 수집홈(111)은 웨이퍼접촉면(110)의 끝단에서 시작하여 로봇수평암 방향에 이르기까지 하향경사로 되어 있어 수집된 초순수가 자연히 흘러내려 드레인(115)에 수집되도록 되어 있다.
상기 드레인(115)에 수집된 초순수는 감지센서(114)에 의하여 감지되어 작업자가 웨이퍼(20)에 잔류하는 초순수의 발생 원인을 찾아 잔류방지에 필요한 조치를 취하도록 하며, 스핀-린스-드라이 및 이송공정을 중지하여 화학기계적 연마 이후 공정으로 잔류 초순수로 인한 에러의 확산을 차단한다.
수집된 초순수가 모이도록 상기 수집홈(111)의 끝단에는 드레인(115)이 설치되고, 상기 드레인(115)의 하측에는 드레인구멍(116)이 형성되어 수집된 초순수를 배출하는 기능을 한다.
또한, 질소노즐(113)이 설치되어 웨이퍼(20)면에 질소가스를 분사함으로써, 웨이퍼(20)면에 묻어있는 초순수를 불어내거나 증발시키고, 레이저스캐너(120)가 웨이퍼(20)를 스캔하는 공정주기에는 웨이퍼접촉면(110) 및 수집홈(111)에 묻어있는 초순수를 불어내거나 증발시키는 기능을 한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 웨이퍼 잔존 초순수의 감지 및 배출이 가능한 웨이퍼핸들러는 초순수 수집수단과 웨이퍼 흡착수단을 분리하여 웨이퍼 진공흡착 시스템의 에러 발생을 방지할 수 있는 구조로 되어 있고, 웨이퍼 잔류 초순수의 후 공정으로의 확산에 의한 공정에러 발생을 차단하는 외에, 잔류 초순수에 의한 웨이퍼 진공흡착 시스템의 에러에 의하여 웨이퍼 로딩/언로딩시에 파손되는 것을 방지하며, 전체적으로 제조비용이 절감되고 제조수율이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 웨이퍼핸들러의 동작을 설명하는 사시도
도 2의 (a)는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 웨이퍼핸들러의 구조를 설명하는 사시도, (b)는 단면도
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10 -- 카세트 20 -- 웨이퍼
100 -- 웨이퍼핸들러 110 --웨이퍼접촉면
111 -- 수집홈 112 -- 진공구멍
113 -- 질소노즐 114 -- 감지센서
115 -- 드레인 116 -- 드레인구멍
120 -- 레이저스캐너 150 -- 로봇수직암
160a,160b -- 로봇수평암

Claims (2)

  1. 웨이퍼(20)를 카세트(10)에 로딩/언로딩하는 웨이퍼핸들러(100)에 있어서,
    웨이퍼(20)를 카세트(10)에 로딩/언로딩시 웨이퍼(20)를 흡착하는 진공구멍(112), 웨이퍼(20)표면에 잔존하는 초순수를 수집하는 수집홈(111), 수집된 초순수가 모이도록 상기 수집홈(111)의 단부에 설치된 드레인(115), 수집된 초순수의 유무를 감지하도록 상기 드레인(115)에 설치된 감지센서(114)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 웨이퍼(20) 잔존 초순수의 감지 및 배출이 가능한 웨이퍼핸들러(100).
  2. 제 1항에 있어서,
    웨이퍼(20)표면에 잔존하는 초순수의 제거와 배출을 용이하게 하는 질소노즐(113)이 설치된 것을 특징으로 하는 웨이퍼(20) 잔존 초순수의 감지 및 배출이 가능한 웨이퍼핸들러(100).
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