KR20050110717A - 화학적 물리적 연마 장치의 웨이퍼 스테이션 - Google Patents

화학적 물리적 연마 장치의 웨이퍼 스테이션 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화학적 물리적 연마 장치의 웨이퍼 스테이션에 관한 것으로, 웨이퍼가 슬립(slip)에 의해 로드락 핀에 경사지게 탑재되는 것을 방지하고, 웨이퍼 스테이션에서 웨이퍼를 센터링하기 위해서, 베이스와; 상기 베이스 위에 고정 설치되며, 탑재될 웨이퍼의 외측면보다는 안쪽에 설치된 다수개의 로드락 핀과; 상기 로드락 핀들에 탑재될 웨이퍼의 외측에 설치되며, 상기 로드락 핀들에 탑재된 웨이퍼의 외측면에 동시에 밀착되면서 상기 웨이퍼 위치를 센터링하는 가이드 핀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 물리적 연마 장치의 웨이퍼 스테이션을 제공한다. 그리고 본 발명에 따른 웨이퍼 스테이션은, 웨이퍼가 탑재되는 베이스의 중심 부분에 설치되어 웨이퍼의 탑재 여부를 감지하는 제 1 센서와, 가이드 핀에 근접하게 설치되어 가이드 핀의 이동에 따른 웨이퍼의 센터링이 정확히 이루어졌는 지의 여부를 감지하는 제 2 센서를 더 포함한다.

Description

화학적 물리적 연마 장치의 웨이퍼 스테이션{Wafer station of CMP device}
본 발명은 화학적 물리적 연마 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨이퍼 카세트에서 공정 챔버로 공급되기 전에 웨이퍼가 대기하는 화학적 물리적 연마 장치의 웨이퍼 스테이션에 관한 것이다.
반도체 소자의 제조 공정에 있어서 표면단차를 평탄화하기 위해 에스오지(SOG; Spin On Glass), 에치 백(etch back), 리플로우(reflow) 등의 평탄화 방법이 개발되어 공정에 이용되어 왔지만, 반도체 소자의 고밀도화, 미세화 및 배선구조의 다층화에 따라 단차가 증가함에 따라 이와 같은 표면단차를 평탄화하기 위한 방법으로 화학적 물리적 연마(Chemical Mechanical Polishing; CMP) 방법이 개발되었다. CMP 공정은 화학적·물리적인 반응을 통하여 웨이퍼 표면의 평탄화하는 기술이다.
즉 CMP 공정은 웨이퍼를 연마 패드(polishing pad) 표면 위에 접촉하도록 한 상태에서 연마액(slurry)을 공급하여 웨이퍼 표면을 화학적으로 반응시키면서 웨이퍼 캐리어(wafer carrier)와 연마 테이블(polishing table)을 상대운동시켜 물리적으로 웨이퍼 표면의 요철부분을 평탄화하는 것이다.
이와 같은 CMP 공정을 진행하는 CMP 장치(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, CMP 공정을 진행할 웨이퍼(20)가 적재된 웨이퍼 카세트(12; wafer cassette)와, 웨이퍼 카세트(12)에서 공급된 웨이퍼(20)에 대한 CMP 공정을 진행하는 프로세스 챔버(16; process chamber)와, 웨이퍼 카세트(12)에서 프로세스 챔버(16)로 공급되기 전에 웨이퍼(20)가 대기하는 웨이퍼 스테이션(14; wafer station)을 포함한다. 그리고 웨이퍼 카세트(12)에 적재된 웨이퍼(20)는 이송 암(18; transfer arm)에 의해 웨이퍼 스테이션(14)을 거쳐 프로세스 챔버(16)로 공급된다.
특히 웨이퍼 스테이션(14)은 베이스(13)와, 베이스(13) 위에 설치되어 웨이퍼 카세트(12)에서 이송된 웨이퍼(20)가 탑재되는 세쌍의 로드락 핀(15; loadlock pin)을 포함한다. 로드락 핀(15)은 웨이퍼(20)를 안정적으로 지지할 수 있도록 웨이퍼(20)의 외주면 안쪽에 설치된 탑재 핀(17)을 더 포함하며, 로드락 핀(15)은 웨이퍼(20)의 외측면에 접하게 된다.
그런데 로드락 핀(15)과 탑재 핀(17) 사이에 유격이 크지 않기 때문에, 슬립(slip)에 의해 웨이퍼(20a)가 탑재 핀(17)에 탑재되고 못하고 로드락 핀(15) 위에 위치하는 불량이 발생될 수 있다. 즉, 로드락 핀(15) 위에 위치한 웨이퍼(20a) 부분에 비해서 웨이퍼(20a)의 다른 쪽은 탑재 핀(17) 위에 위치하기 때문에, 웨이퍼(20a)가 웨이퍼 스테이션(14)에 경사지게 탑재된다.
이 경우, 웨이퍼 스테이션(14)에서 프로세스 챔버(16)로 웨이퍼(20a)를 이송하기 위해서 이송 암(18)이 웨이퍼 스테이션(14)에 탑재된 웨이퍼(20a)를 픽업하는 과정에서 경사진 웨이퍼(20a)와 충돌하여 웨이퍼(20a)가 파손되는 불량이 발생될 수 있다. 웨이퍼 파손은 웨이퍼 스테이션을 비롯한 이송 암 주위를 오염시키게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 웨이퍼가 웨이퍼 스테이션에 경사지게 탑재되는 것을 방지하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 웨이퍼가 탑재되는 웨이퍼 스테이션에서 웨이퍼를 센터링할 수 있도록 하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 화학적 물리적 연마 장치의 웨이퍼 스테이션으로, 베이스와; 상기 베이스 위에 고정 설치되며, 탑재될 웨이퍼의 외측면보다는 안쪽에 설치된 다수개의 로드락 핀과; 상기 로드락 핀들에 탑재될 웨이퍼의 외측에 설치되며, 상기 로드락 핀들에 탑재된 웨이퍼의 외측면에 동시에 밀착되면서 상기 웨이퍼 위치를 센터링하는 가이드 핀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 물리적 연마 장치의 웨이퍼 스테이션을 제공한다.
본 발명에 따른 웨이퍼 스테이션은, 웨이퍼가 탑재되는 베이스의 중심 부분에 설치되어 웨이퍼의 탑재 여부를 감지하는 제 1 센서와, 가이드 핀에 근접하게 설치되어 가이드 핀의 이동에 따른 웨이퍼의 센터링이 정확히 이루어졌는 지의 여부를 감지하는 제 2 센서를 더 포함한다.
그리고 본 발명에 따른 웨이퍼 스테이션은 가이드 핀들을 동시에 전후로 이동시키는 실린더를 더 포함한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 CMP 장치의 웨이퍼 스테이션을 보여주는 사시도로서, 웨이퍼 스테이션에 웨이퍼가 탑재되는 상태를 보여주는 부분 사시도이다. 도 4는 도 3의 로드락 핀들에 탑재된 웨이퍼를 센터링하는 상태를 보여주는 부분 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 웨이퍼 스테이션(30)은 베이스(32)와, 베이스(32) 위에 고정 설치되며 탑재될 웨이퍼(20)의 외측면보다는 안쪽에 설치된 다수개의 로드락 핀(34)과, 로드락 핀들(34) 외측의 베이스(32)에 설치되어 전후로 이동 가능한 가이드 핀(36)을 포함한다. 즉, 가이드 핀(36)은 로드락 핀들(34)에 탑재된 웨이퍼(20)의 외측면에 동시에 밀착되면서 웨이퍼(20)의 위치를 센터링한다.
본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 스테이션(30)에 대해서 좀 더 구체적으로 설명하면, 베이스(32)는 베이스판(37)과, 베이스판(37) 위에 소정의 간격을 두고 고정 설치되는 덮개판(39)으로 구성된다. 본 발명의 실시예에서는 베이스판(37) 위에 덮개판(39)이 설치된 예를 개시하였지만, 덮개판(39)은 없어도 무방하다.
로드락 핀(34)은 베이스(32)에 탑재될 웨이퍼(20)의 외측면보다는 안쪽의 덮개판(39) 위에 설치되어 센터링 위치에 대해서 오차를 갖고 이송되는 웨이퍼(20)가 안정적으로 탑재될 수 있도록 한다. 따라서 로드락 핀(34) 위에 탑재된 웨이퍼(20)가 슬립에 의해 경사지게 탑재되는 것을 방지할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 네 군데에 로드락 핀(34)이 설치된 예를 개시하였지만, 적어도 세군데 이상에 로드락 핀을 설치할 수도 있다.
가이드 핀(36)은 로드락 핀(34)에 탑재된 웨이퍼(20)에 동시에 밀착되면서 웨이퍼(20) 위치를 센터링하는 수단으로서, 가이드 핀(36)의 전후 이동 수단으로 실린더(38)를 사용한다. 이때 가이드 핀(36)을 비롯한 실린더(38)는 베이스판(37)에 고정 설치되며, 가이드 핀(36)의 상단은 덮개판(39) 위로 소정의 높이로 돌출되어 있다. 물론 가이드 핀(36)이 로드락 핀(34)에 탑재된 웨이퍼(20)의 외측면에 밀착되어 센터링할 수 있도록, 가이드 핀(36)의 돌출된 높이는 로드락 핀(34) 보다는 높다. 그리고 가이드 핀(36)이 전후로 이동할 수 있도록, 덮개판(39)에는 가이드 구멍(39a)이 형성되어 있다. 따라서 실린더(38)의 구동으로 가이드 핀들(36)은 동시에 전후로 이동하면서 로드락 핀(34)에 탑재된 웨이퍼(20)의 위치를 센터링한다. 가이드 핀들(36)은 웨이퍼(20)의 외측면에 밀착될 때, 웨이퍼(20)의 원주 상에 위치할 수 있도록 설치하는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시예에서는 양쪽에 각기 세쌍씩의 가이드 핀(36)이 설치된 예를 개시하였지만, 양쪽에 적어도 2개 이상씩 설치하면 웨이퍼의 센터링이 가능하다.
그리고 본 발명에 따른 웨이퍼 스테이션(30)은 베이스(32) 위로 웨이퍼(20)의 탑재 여부를 감지하는 센서(31)를 더 포함한다. 센서(31)는 웨이퍼(20)가 탑재되는 베이스(32)의 중심 부분에 설치되어 웨이퍼(20)의 탑재 여부를 감지하는 제 1 센서(33)와, 가이드 핀(36)에 근접하게 설치되어 가이드 핀(36)의 이동에 따른 센터링이 정확히 이루어졌는 지의 여부를 감지하는 제 2 센서(35)를 더 포함한다. 이때 제 1 센서(33)로는 포토 센서(photo sensor)를 사용하는 것이 바람직하며, 덮개판(39) 위에 설치된다. 그리고 제 2 센서(35)로는 가이드 핀(36)의 이동 유무를 감지할 수 있는 근접 센서를 사용하는 것이 바람직하며, 덮개판(39) 아래에 설치된다.
따라서 덮개판(39) 위에는 로드락 핀(34), 가이드 핀(36) 및 제 1 센서(33) 만이 노출되어 있고, 나머지 부분은 덮개판(39) 아래의 베이스판(37)에 설치되어 보호된다.
이와 같은 구조를 갖는 웨이퍼 스테이션(30)에 웨이퍼(20)가 탑재되어 센터링되는 단계를 설명하겠다. 먼저 가이드 핀(36)이 로드락 핀(34)에서 가장 먼 위치로 이동된 상태에서, 이송 암에 의해 이송된 웨이퍼(20)가 로드락 핀(34) 위에 탑재된다. 이때 로드락 핀(34)은 웨이퍼(20)의 외측면보다는 안쪽의 덮개판(39) 위에 설치되기 때문에, 센터링 위치에 대해서 오차를 갖고 웨이퍼가 이송되더라도 안정적으로 지지할 수 있다. 즉, 웨이퍼 슬립에 따른 불량을 방지할 수 있다. 한편 덮개판(39)의 중심 부분에 설치된 제 1 센서(33)는 웨이퍼(20)가 로드락 핀(34) 위에 탑재된 상태를 인식한다. 반대로 제 1 센서(33)가 웨이퍼(20)의 이송 상태를 감지하지 못하면, 가이드 핀(36)은 작동하지 않는다.
다음으로 제 1 센서(33)가 웨이퍼(20)의 이송 상태를 확인하면, 로드락 핀(34)에 탑재된 웨이퍼(20)의 외측에 위치해 있던 가이드 핀(36)이 웨이퍼(20)의 외측면으로 동시에 밀착되면서 웨이퍼(20)의 위치를 센터링한다. 즉, 실린더(38)의 구동에 의해 가이드 핀(36)이 가이드 구멍(39a)을 따라서 웨이퍼(20)에 동시에 밀착되면서 웨이퍼(20)의 위치를 센터링한다. 이때 제 2 센서(35)는 센터링이 정확히 이루어졌는 지의 여부를 체크한다.
그리고 웨이퍼(20)의 센터링이 완료되면, 가이드 핀(36)은 웨이퍼(20)의 외측면에서 이격되어 원래의 위치로 이동한다. 이후에 이송 암에 의해 센터링이 완료된 웨이퍼(20)는 프로세스 챔버로 이송된다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
따라서, 본 발명에 따르면 로드락 핀이 베이스에 탑재될 웨이퍼의 외측면보다는 안쪽에 설치되기 때문에, 웨이퍼가 센터링 위치에 대해서 오차를 갖고 이송되더라도 로드락 핀 위에 슬립없이 안정적으로 탑재될 수 있다.
로드락 핀 위에 탑재된 웨이퍼 외측에 설치된 가이드 핀이 동시에 웨이퍼의 외측면에 밀착되면서 웨이퍼의 위치를 센터링할 수 있다.
그리고 제 1 센서를 통하여 웨이퍼가 로드락 핀 위에 안정적으로 탑재되었는 지의 여부를 체크하고, 제 2 센서를 통하여 가이드 핀에 의한 웨이퍼의 센터링이 이루어졌는 지의 여부를 확인할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 화학적 물리적 연마 장치를 개략적으로 보여주는 블록도이다.
도 2는 도 1의 웨이퍼 스테이션에 웨이퍼가 탑재된 상태를 보여주는 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 화학적 물리적 연마 장치의 웨이퍼 스테이션을 보여주는 사시도로서, 웨이퍼 스테이션에 웨이퍼가 탑재되는 상태를 보여주는 사시도이다.
도 4는 도 3의 로드락 핀들에 탑재된 웨이퍼를 센터링하는 상태를 보여주는 사시도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *
30 : 웨이퍼 스테이션 31 : 센서
32 : 베이스 33 : 제 1 센서
34 : 로드락 핀 35 : 제 2 센서
36 : 가이드 핀 38 : 실린더

Claims (3)

  1. 화학적 물리적 연마 장치의 웨이퍼 스테이션으로,
    베이스와;
    상기 베이스 위에 고정 설치되며, 탑재될 웨이퍼의 외측면보다는 안쪽에 설치된 다수개의 로드락 핀과;
    상기 로드락 핀들에 탑재될 웨이퍼의 외측에 설치되며, 상기 로드락 핀들에 탑재된 웨이퍼의 외측면에 동시에 밀착되면서 상기 웨이퍼 위치를 센터링하는 가이드 핀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 물리적 연마 장치의 웨이퍼 스테이션.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 웨이퍼가 탑재되는 상기 베이스의 중심 부분에 설치되어 웨이퍼의 탑재 여부를 감지하는 제 1 센서와;
    상기 가이드 핀에 근접하게 설치되어 상기 가이드 핀의 이동에 따른 상기 웨이퍼의 센터링이 정확히 이루어졌는 지의 여부를 감지하는 제 2 센서;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 물리적 연마 장치의 웨이퍼 스테이션.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 가이드 핀들을 동시에 전후로 이동시키는 실린더;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 물리적 연마 장치의 웨이퍼 스테이션.
KR1020040035058A 2004-05-18 2004-05-18 화학적 물리적 연마 장치의 웨이퍼 스테이션 KR20050110717A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103317437A (zh) * 2013-05-07 2013-09-25 上海华力微电子有限公司 承载装置及利用该装置进行晶片转移的方法

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