KR20060116931A - 웨이퍼 이송 장치 - Google Patents

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KR20060116931A
KR20060116931A KR1020050039546A KR20050039546A KR20060116931A KR 20060116931 A KR20060116931 A KR 20060116931A KR 1020050039546 A KR1020050039546 A KR 1020050039546A KR 20050039546 A KR20050039546 A KR 20050039546A KR 20060116931 A KR20060116931 A KR 20060116931A
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전태수
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삼성전자주식회사
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    • H01L21/67742—Mechanical parts of transfer devices

Abstract

웨이퍼에 대하여 세정 공정을 수행하기 위하여 웨이퍼를 이송시키기 위한 웨이퍼 이송 장치는, 웨이퍼를 지지하고 이송하기 위한 이송 암을 구비하며, 상기 이송 암은 원형 프레임과, 웨이퍼를 지지하기 위한 지지부를 포함한다. 또한, 상기 웨이퍼 이송 장치는 상기 지지부 상에 지지된 웨이퍼의 파손 및 손상 유무를 검출하기 위하여 검출부가 더 구비하며, 상기 검출부는 웨이퍼로 광을 조사시키기 위한 광원과, 상기 웨이퍼로부터 반사 및 산란된 광을 검출하여 웨이퍼의 결함 유무를 검출하기 위한 광 검출기를 포함한다. 상기 검출부가 더 구비됨에 따라 웨이퍼에 대한 손상 및 파손을 미리 검출하여 후속 공정이 수행되는 동안 상기 결함을 가진 웨이퍼로부터 발생되는 파티클 등으로 후속 공정이 수행되는 챔버가 오염되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

Description

웨이퍼 이송 장치{Apparatus for transferring a wafer}
도 1은 종래에 개시된 웨이퍼 이송 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 웨이퍼 이송 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 웨이퍼 이송 장치의 이송 암을 설명하기 위한 개략적인 분해 사시도이다.
도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 웨이퍼 이송 장치를 포함하는 웨이퍼 세정 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
20 : 웨이퍼 이송 장치 200 : 이송 암
202 : 원형 프레임 204 : 지지부
206 : 감지 센서 208 : 결합 부재
210 : 결함 홈 220 : 구동부
222 : 핸드링 축 224 : 보조 감지 센서
230 : 검출부 232 : 검출부 지지 부재
234 : 광원 236 : 광 검출기
본 발명은 웨이퍼 이송 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 웨이퍼에 대하여 세정 공정을 수행하기 위한 챔버로 웨이퍼를 이송하기 위한 웨이퍼 이송 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 장치는 증착, 포토리소그래피, 식각, 연마, 세정 및 건조 등과 같은 단위 공정들의 반복적인 수행에 의해 제조된다. 상기 단위 공정들 중에서 세정 공정은 최근 웨이퍼 상에 형성되는 패턴이 미세화되고, 패턴의 종횡비(Aspect Ratio)가 커짐에 따라 그 중요도가 높아지고 있다.
세정 공정을 수행하기 위한 장치 중 매엽식 세정 장치는, 세정 챔버에 웨이퍼를 투입한 후, 투입된 웨이퍼에 세정액을 분사하여 세정 공정을 수행한다. 이때, 세정 챔버에 웨이퍼를 투입하기 위하여 웨이퍼 이송 장치가 이용된다. 웨이퍼 이송 장치의 이송 암은 스테이지로부터 웨이퍼를 파지하여 세정 챔버에 투입하고, 세정 공정이 완료된 후 세정 챔버로부터 웨이퍼를 파지하여 스테이지로 반송한다.
도 1은 종래에 개시된 웨이퍼 이송 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 1을 참조하면, 웨이퍼 이송 장치(10)는, 웨이퍼(W)를 지지하기 위한 이송 암(100)과, 상기 이송 암(100)으로 회전, 승강 및 직선 왕복 구동력을 제공하기 위한 구동부(108)와, 상기 이송 암(100) 상에 지지된 웨이퍼(W)의 유무를 감지하기 위한 감지 센서(106)를 포함한다.
도시된 바와 같이 이송 암(100)은 원형 프레임(102)과, 상기 원형 프레임(102)으로부터 상기 원형 프레임(102)의 중심 방향으로 구비되어 상기 웨이퍼(W)를 지지하기 위한 다수개의 지지부(104)를 포함한다.
상기 감지 센서(106)는 상기 지지부(104)에 내장되어 구비되거나, 상기 감지 센서(106) 상부에 구비되어 상기 지지부(104) 상에 위치한 웨이퍼(W)의 유무를 확인할 수 있다.
그러나 이때, 손상되거나 파손된 웨이퍼(W)가 상기 지지부 상에 로딩되어 세정 공정을 수행하는 경우가 종종 발생되고 있다. 한편, 세정 공정 후, 웨이퍼(W)가 손상되거나 파손되는 경우도 있다. 이는 웨이퍼(W)를 이송하는 동안이나, 상기 웨이퍼(W)가 단위 공정을 수행하는 도중에 충격 또는 충돌로 인하여 웨이퍼(W)의 일부가 손상 또는 파손될 수 있다.
상기와 같은 결함을 가진 웨이퍼(W)가 세정 공정 또는 후속 공정을 수행하는 동안, 손상된 웨이퍼(W)로부터 파티클 등이 분리되어 세정 챔버 또는 공정 챔버 내부를 오염시킬 수 있다.
따라서, 상기 웨이퍼(W)에 대한 손상 및 파손을 검출할 수 있는 검출부의 발명이 시급한 실정이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 웨이퍼의 손상 및 파손 여부를 검출할 수 있는 웨이퍼 이송 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 원형 프레임과, 상기 원형 프레임에 고정되어 웨이퍼의 에지를 지지하기 위한 다수의 지지부를 포함하는 이송 암과, 상기 이송 암의 일 측에 연결되고, 상기 이송 암으로 회전, 승강 및 직선 왕복 구동력을 제공하기 위한 구동부와, 상기 원형 프레임 중심에 위치하고, 상기 지지부 상에 로딩되는 웨이퍼에 대하여 광을 조사시키고, 상기 웨이퍼로부터 반사 또는 산란되는 광을 검출하여 상기 웨이퍼의 손상을 검출하기 위한 검출부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 검출부는, 상기 웨이퍼로 광을 발생시키기 위한 광원과, 상기 웨이퍼로부터 반사 또는 산란되는 광을 수집하고 상기 수집된 광을 전류로 변환시켜 기 설정된 전류와 비교하여 웨이퍼의 손상 여부를 확인하기 위한 광 검출기를 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 이송 암의 원형 프레임 중심에 검출부를 구비하여 상기 이송 암 상에 지지된 웨이퍼의 손상 및 파손 유무를 검출하여, 후속되는 단위 공정에서 상기 결함을 가진 웨이퍼로부터 파티클이 형성되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 이송 장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 이송 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 2를 참조하면, 웨이퍼 이송 장치(20)는, 웨이퍼를 지지하기 위한 이송 암(200)과, 상기 이송 암(200)으로 회전, 승강 및 직선 왕복 구동력을 제공하기 위한 구동부(220)와, 상기 이송 암(200) 상에 지지된 웨이퍼의 파손 및 손상을 검출하기 위한 검출부(230)를 포함한다.
도 3은 도 2에 도시된 웨이퍼 이송 장치의 이송 암을 설명하기 위한 개략적인 분해 사시도이다.
도 3을 참조하면, 이송 암(200)은 원형 프레임(202)과, 웨이퍼를 지지하기 위한 다수의 지지부(204)를 포함한다.
상세하게 설명하면, 원형 프레임(202) 상부에는 지지부(204)들과 결합하기 위하여 결합 홈(210)이 등간격으로 형성되어 있다. 본 실시예에서는 3개의 지지부들과 결합하기 위하여 3개의 결합 홈(210)들이 형성되어 있지만, 본 발명에서 상기 지지부(204) 및 결합 홈(210)의 수량을 한정하지는 않는다. 한편, 상기 원형 프레임(202)의 일 측은 이송 암(200)의 수평 이동이 제한되지 않도록 개방되어 있다.
상기 지지부(204)의 일 측면은 상기 결합 홈(210)과 결합하고, 상기 지지부(204)의 일 측면의 대응되는 타 측면은 웨이퍼의 에지 부위를 지지하기 위하여 단차부를 가진다. 이때, 상기 지지부(204)는 상기 원형 프레임(202) 상부로부터 상기 원형 프레임(202) 중심을 향하도록 결합부재(208)에 의해 고정된다.
도 3에 도시된 것과 같이, 상기 지지부(204)에는 웨이퍼가 지지부(204) 상에 정확하게 배치되었는지 확인하기 위한 감지 센서(206)가 구비될 수 있다. 상기 감지 센서(206)는 지지부(204)에 내장되거나 상기 감지 센서(206) 상부에 구비될 수 있으며, 접촉식 센서와 비접촉식 센서 모두 이용 가능하다.
구동부(220)는 이송 암(200)의 핸들링 축(222)을 통하여 원형 프레임(202) 연결된다. 핸들링 축(222)의 상단은 원형 프레임(202) 일 측에 연결되고, 하단은 구동부(220)에 연결된다. 즉, 이송 암(200)의 하부에 구동부(220)가 배치된다.
핸들링 축(handle axis, 222)은 다수의 기어(도시되지 않은)를 포함하고, 구동부(220)에 내장된 복수의 모터(도시되지 않음)들로부터 구동력을 제공받아 원형 프레임(202)으로 전달한다. 상세하게, 구동부(220)의 내부에는 복수 개의 기어들 및 모터들이 내장되어 상기 구동부(220)는 핸들링 축(222)으로 승강 및 회전 운동력을 제공하고, 핸들링 축(222)에 내장된 기어들 및 모터들을 통하여 원형 프레임(202)으로 회전 및 직선왕복 운동력을 제공한다. 또한, 구동부(220)의 하부에는 레일(도시되지 않음)이 설치된다. 구동부(220)는 레일을 따라서 이송 암(200)을 수평 이동시킨다.
이때, 구동부(220)의 상측에는 보조 감지 센서(224)를 더 구비할 수 있다. 상세하게, 원형 프레임(202) 개방된 부분에 대응되는 구동부(220) 상측에 상기 보조 감지 센서(224)가 구비된다. 상기 보조 감지 센서(224)는 이송 암(200)의 원형 프레임(202)을 직진 왕복 운동시킬 경우, 웨이퍼의 유무를 감지하기 위하여 이용된다.
검출부(230)는 원형 프레임(202) 중심에 위치하여 상기 지지부(204) 상에 로딩되는 웨이퍼의 손상 및 파손 여부를 검출한다. 도시된 바와 같이 상기 검출부(230)는 상기 원형 프레임(202)과 검출부 지지부재(232)로 연결되어 있다. 상기 지 지부재(232)는 상기 원형 프레임(202) 일 측으로부터 상기 원형 프레임(202) 중심 방향을 향하여 구비되며, 상기 원형 프레임(202) 하부에 고정된다.
한편, 상기 검출부(230)는 광원(234)과, CCD(Coupled Charge Device) 또는 광증배관(PMT)과 같은 광 검출기(236)로 구성된다.
자세하게, 광원(234)은 이송 암 상에 지지된 웨이퍼로 광을 조사한다. 이 경우, 광원(234)으로부터 약 488nm 파장의 레이저광이 방출된다. 하지만, 다른 파장 또는 다른 종류의 광을 방출하는 광원(234)이 선택될 수 있다. 상기 웨이퍼로 조사된 광은 입사된 각과 동일한 각도로 반사되거나 입사각과 상이한 각도로 산란될 수 있다. 웨이퍼로부터 반사 또는 산란되는 광을 수집하기 위하여 광 검출기(236)가 이용된다.
광 검출기(236)는 웨이퍼로부터 반사 또는 산란된 광을 수집하여 이를 전류를 변환시키고, 상기 변화된 전류가 기 설정된 전류 범위를 벗어나는 경우, 상기 웨이퍼에는 손상 및 파손과 같은 결함이 있는 것으로 판단하여 상기 웨이퍼는 상기 이송 암(200)으로부터 제거된다.
이때, 상기 광 검출기(236)는 증폭기(도시되지 않음)와 연결될 수 있으며, 상기 증폭기는 전류로 변환된 광 신호를 증폭시킨다. 증폭기에서 증폭된 광 신호는 A/D 컨버터로 전달된다. A/D 컨버터는 광 신호를 디지털 신호로 변환시킨다. 상기 디지털 신호는 디스 플레이 유닛에 전달되어 이미지로 처리될 수 있다. 상기 이미지를 보고, 상기 웨이퍼의 손상 및 파손 여부를 확인할 수도 있다.
도 4는 도 2 및 도3에 도시된 웨이퍼 이송 장치를 포함하는 웨이퍼 세정 장 치를 설명하기 위한 평면도이다.
도 4를 참조하면, 웨이퍼 세정 장치(30)는, 웨이퍼들을 보관하기 위한 인덱서부(indexer, 300)와, 상기 웨이퍼에 대한 세정 공정을 수행하기 위한 세정부(340)와, 상기 인덱서부(300)와 상기 세정부(340)를 연결하기 위한 이송부(310, 320)를 포함한다.
인덱서부(300)는 세정 공정이 수행될 또는 세정 공정이 완료된 웨이퍼들이 배치된다. 이 경우, 웨이퍼들은 카세트와 같은 캐리어(302)에 적층 보관되며, 복수개의 캐리어(302)들을 수용할 수 있다.
세정부(340)는 웨이퍼들에 대한 세정 공정이 수행되는 세정 챔버(344)들을 포함한다. 세정 챔버(344) 내에는 웨이퍼를 지지하고 회전시키기 위한 회전척(342)이 배치된다. 세정 챔버(344)는 회전되는 웨이퍼 상에 세정액을 분사하여 세정 공정을 수행한다.
상기 회전척(342)의 상부에는 웨이퍼의 표면에 세정액을 공급하기 위한 세정액 공급 유닛(도시되지 않음)이 배치된다. 세정액 공급 유닛은 회전되는 웨이퍼 상면으로 세정액을 공급하여 세정 공정을 수행한다. 상기 세정액으로는 탈이온수(de-ionized water, H2O), 불산(HF)과 탈이온수의 혼합액, 수산화암모늄(NH4OH)과 과산화수소(H2O2)와 탈이온수의 혼합액, 불화암모늄(NH4F)과 불산(HF)과 탈이온수의 혼합액, 인산(H3PO4)과 탈이온수의 혼합액 등이 사용될 수 있다.
이송부(310, 320)는 세정부(340) 및 인덱서부(300)를 매개한다. 이송부(310, 320)는 제1이송 모듈(310)과, 제2이송 모듈(320)을 포함하며, 웨이퍼는 이송부(310, 320)를 통하여 세정부(340)와 인덱서부(300)간을 이동하며, 이때, 세정부(340)와 인덱서부(300)간을 이동하는 웨이퍼는 이송부(310, 320) 내부의 스테이지(306)를 경유할 수 있다.
상세하게 설명하면, 제1이송 모듈(310)은 스테이지(306)와, 제1이송 암(304)과, 제1레일(308)을 포함한다.
스테이지(306)는 제1이송 모듈(310)의 중심부에 설치되며, 복수개의 서포트 핀(Support pin, 도시되지 않음)들과 리프터(Lifter, 도시되지 않음)를 포함한다. 서포트 핀들은 웨이퍼를 지지할 수 있도록 삼각 형상으로 배치될 수 있으며, 리프터는 서포트 핀들에 결합되어 서포트 핀들로 승강 구동력을 제공한다.
제1레일(308)은 스테이지(306)와 인덱서부(300) 사이에 설치된다. 제1이송 암(304)은 제1레일(308) 상에 설치되어, 제1레일(308)을 따라 인덱서부(300) 내의 모든 캐리어(302)들로 이동할 수 있다. 또한, 제1이송 암(304)은 제1레일(308)로부터 수직 방향으로 승강, 직선 방향으로 신장 및 수평방향으로 회전이 가능하다.
제2이송 모듈(320)은 제1이송 모듈(310)과 연통되게 설치된다. 제2이송 모듈(320)의 양측에는 세정부(340)의 세정 챔버(344)들이 설치되어 있다. 제2이송 모듈(320)의 저면에는 제2레일(322)이 설치되고, 제2레일(322) 상에 제2이송 암(20)이 배치된다. 제2이송 암(20)은 제2레일(322)을 따라 이동하며, 스테이지(306)와 세정부(340) 사이에서 웨이퍼를 반송한다. 이 경우, 제2이송 암(20)은 제2레일(322) 상에서 승강, 회전 및 신장 구동이 가능하다.
또한, 상기 제2이송 모듈(320)은, 제2이송 암(20)을 구동하기 위한 구동 유닛(도시되지 않음)과, 상기 제2이송 암(20) 상에 지지된 웨이퍼의 파손 및 손상 여부를 검출하기 위한 검출부(도시되지 않음)는 포함한다.
상기 제2이송 모듈(20)에 대한 추가적인 상세 설명은 도 2 및 도3에 도시된 웨이퍼 이송 장치(20)와 관련하여 이미 설명된 것들과 유사하므로 생략하기로 한다.
이하, 본 실시예에 따른 웨이퍼 기판 세정 장치(30)를 이용한 세정 공정에 대하여 설명한다.
인덱스부(300)로 웨이퍼들이 적층된 캐리어(302)가 로딩되면, 제1이송 모듈(310)의 제1이송 암(304)이 상기 캐리어(302)로부터 웨이퍼를 선택적으로 지지하여 스테이지(306)로 이송시킨다.
이어서, 제2이송 모듈(320)의 제2이송 암(20)이 제2레일(322)을 따라 스테이지(306)로 이동한다. 제2이송 암(20)은 스테이지(322)로부터 웨이퍼를 제공받아 세정부(340)로 이송한다. 이때, 제2이송 암(20)의 검출부(230)에서 웨이퍼의 파손 및 손상 여부를 검출한다. 보다 자세하게, 상기 검출부(230)의 광원(234)으로부터 웨이퍼로 광을 조사하고, 상기 웨이퍼로부터 광이 반사 또는 산란된다. 이때, 광 검출기(236)가 상기 반사 또는 산란된 광을 수집하여 이를 전류로 변환시킨다. 상기 변화된 전류가 기 설정된 전류 범위를 벗어나는 경우, 상기 웨이퍼에는 손상 및 파손과 같은 결함이 있는 것으로 판단하여 상기 웨이퍼는 상기 제2이송 암(20)으로부터 제거된다.
다음으로, 세정 챔버의 도어(도시되지 않음)가 개방되고, 웨이퍼를 지지하는 제2이송 암(20)이 세정 챔버(344) 내부로 전진한다. 상기 제2이송 암(20) 상에 지지된 웨이퍼는 회전척(342) 상에 지지된다. 이후, 제2이송 암(20)은 세정 챔버(344) 외부로 후퇴한다. 세정 챔버(344)의 도어가 폐쇄되고, 웨이퍼에 대한 세정 공정이 수행된다.
세정 공정이 완료되면, 역순으로 세정부(340)로부터 인덱스부(300)로 웨이퍼를 귀환시킨다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 웨이퍼에 대하여 세정 공정을 수행하기 위하여 웨이퍼를 상기 세정 챔버 내부로 이송시키기 위한 웨이퍼 이송 장치에 웨이퍼의 손상 및 파손 유무를 검출할 수 있는 검출부를 구비한다. 상기 검출부는 웨이퍼로 광을 조사시켜, 상기 웨이퍼로부터 반사 및 산란된 광을 검출하고, 상기 검출된 광은 전류로 변환시켜 상기 전류가 기 설정된 전류 범위를 벗어나는 경우 상기 웨이퍼가 결함을 가진 것을 판단하여 상기 웨이퍼를 이송 암으로부터 제거한다.
따라서, 상기 검출부를 이용하여 결함을 가진 웨이퍼를 제거함으로써, 손상 및 파손된 웨이퍼로 인한 공정 챔버 내부의 오염을 미연에 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 있 음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (4)

  1. 원형 프레임과, 상기 원형 프레임에 고정되어 웨이퍼의 에지를 지지하기 위한 다수의 지지부를 포함하는 이송 암;
    상기 이송 암의 일 측에 연결되고, 상기 이송 암으로 회전, 승강 및 직선 왕복 구동력을 제공하기 위한 구동부; 및
    상기 원형 프레임 중심에 위치하고, 상기 지지부 상에 로딩되는 웨이퍼에 대하여 광을 조사시키고, 상기 웨이퍼로부터 반사 또는 산란되는 광을 검출하여 상기 웨이퍼의 손상을 검출하기 위한 검출부를 포함하는 웨이퍼 이송 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 검출부는, 상기 웨이퍼로 광을 발생시키기 위한 광원과, 상기 웨이퍼로부터 반사 또는 산란되는 광을 수집하고 상기 수집된 광을 전류로 변환시켜 기 설정된 전류와 비교하여 웨이퍼의 손상 여부를 확인하기 위한 광 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 광 검출기는 CCD(Coupled Charge Device) 또는 광증배관(Photo Multiplier : PMT)인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 장치.
  4. 제1항에 있어서, 일 측은 상기 원형 프레임에 연결되고, 타 측은 상기 원형 프레임 중심에 위치하며, 상기 타 측 상에 검출부를 지지하기 위한 검출부 지지부 재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 장치.
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KR101347065B1 (ko) * 2007-12-20 2014-01-10 주성엔지니어링(주) 기판 검사 시스템 및 방법, 및 그를 이용한 태양전지제조방법
KR20230023235A (ko) * 2021-08-10 2023-02-17 세메스 주식회사 기판 이송 어셈블리 및 방법

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