KR20080050560A

KR20080050560A - 반도체 웨이퍼 세정장치

Info

Publication number: KR20080050560A
Application number: KR1020080046331A
Authority: KR
Inventors: 김명학
Original assignee: 김명학
Priority date: 2008-05-19
Filing date: 2008-05-19
Publication date: 2008-06-09
Also published as: KR100864262B1

Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼 세정장치 관한 것으로, 웨이퍼 랩핑 이후 행해지는 웨이퍼 세정을 위한 일련의 공정을 연속적으로 이루어지게 하며, 세정 및 건조가 끝난 웨이퍼가 곧바로 회수 캐리어에 적재되도록 구성하여 웨이퍼 이동 및 지체 시간을 줄일 수 있어 전체 공정시간을 감소시킬 수 있을 뿐 아니라 웨이퍼가 공기 중에 노출되는 시간을 줄임으로써 불순물이 부착되는 것을 방지하며, 장비의 콤팩트(Compact)화를 꾀하여 설비공간을 최소화하는 특징이 있다.

본 발명은 크게 네 부분으로 구성되는바, 복수장의 웨이퍼(W)가 안착되도록 구성되되, 상·하로 수직이동 가능하며 수평축을 중심으로 90°로 회전가능하도록 구성된 카세트(110)와 상기 카세트(110)의 전방에 설치되되, 카세트(110)에 안착된 웨이퍼(W)가 한 장씩 인출되도록 하는 이송암(121)이 구비된 로딩부(100)와, 상기 로딩부(100)의 후방에 설치되되, 웨이퍼(W)의 이동경로의 상·하로 다수 개 배치되는 세정액이 분사되는 노즐(210)과 롤 브러쉬(220)가 구비된 세정부(200)와, 상기 세정부(200)의 후방에 설치되되, 웨이퍼(W)의 이동경로의 상·하로 배치되는 에어 나이프(310)가 구비된 건조부(300)와, 상기 건조부(300)의 후방에 설치되되, 인입되는 웨이퍼(W)를 캐리어(410)에 안치시키는 실린더(420)에 의해 구동되는 이송암(421)과 상·하로 수직이동 가능한 캐리어(410)가 구비된 언로딩부(400)로 구성되어 균일한 세정이 자동으로 실현되도록 하며, 각 공정부가 최소한의 영역에 집적 되도록 하여 연속적인 작업이 이루어질 수 있도록 하여 효율적이며 작업성을 높인 특징이 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은, 다수의 웨이퍼가 적재된 카세트에서 자동으로 하나의 웨이퍼가 선택되어 이송 암과 이송 롤러를 통해 이동하면서 세정 및 건조 공정을 거쳐 회수 캐리어로 바로 적재될 수 있도록 구성하여 작업의 흐름이 끊기지 않고 계속적인 공정이 수행될 수 있으며, 웨이퍼의 이동 및 지체 시간을 줄일 수 있어 전체 공정시간을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 각 공정부로 이송되면서 공기 중에 노출되는 시간을 줄임으로써 불순물이 부착되는 것을 방지하여 불량률을 최소화하며, 각 공정부가 최소한의 영역에 집적되도록 함으로써 각 공정부의 이송거리를 줄임과 동시에 장비의 콤팩트(Compact)화를 꾀하여 설비공간을 최소화하는 효과가 있다.

웨이퍼 세정, 웨이퍼 건조, 노즐, 브러쉬

Description

반도체 웨이퍼 세정장치{Apparatus of Cleaning a Wafer}

본 발명은 반도체 웨이퍼 세정장치 관한 것으로, 더욱 상세하게 설명하면, 웨이퍼 랩핑 이후 행해지는 웨이퍼 세정을 위한 일련의 공정을 연속적으로 이루어지게 하며, 세정 및 건조가 끝난 웨이퍼가 곧바로 캐리어에 적재되도록 구성하여 웨이퍼 이동 및 지체 시간을 줄일 수 있어 전체 공정시간을 감소시킬 수 있을 뿐 아니라 웨이퍼가 공기 중에 노출되는 시간을 줄임으로써 유기물이 부착되는 것을 방지하며, 장비의 콤팩트(Compact)화를 꾀하여 설비공간을 최소화한 반도체 웨이퍼 세정장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 웨이퍼 제조공정 중 웨이퍼에 부착되어 있는 이물질을 제거하기 위한 세정공정에서 사용되는 세정장치는 세정액이 채워진 세정조와, 건조기가 구비되고, 카세트에 수납한 복수매의 웨이퍼를 상기 공정부로 이송하기 위한 로봇 등의 이송장치가 부가되어, 로봇 암 등이 카세트에 수납한 복수매의 웨이퍼를 세정조에 침지시킨 후 건조하는 베스식 액체세정이 대부분이었다.

그러나, 종래의 베스식 세정장치는 다수개의 웨이퍼를 세정조에 담궈서 한번에 세정하여야 하기 때문에 설비의 규모가 커져 작업공간에 제한을 받을 뿐 아니라, 다수개의 웨이퍼가 하나의 베스에 담궈져 세정됨으로 인해 균일한 세정이 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.

이에, 이와 같은 문제점을 해결하며 고품질의 웨이퍼를 양산하기 위해 종래의 카세트 단위의 세정에서 벗어나 개별 웨이퍼 한 장씩 이송시켜 액체세정 공정을 진행하는 매엽식 공정(Single Wafer Processing) 기술이 확산되고 있다.

상기의 매엽식 웨이퍼 세정장치는 웨이퍼가 마련되는 로딩부와, 로딩되는 웨이퍼를 각 공정부로 이송하기 위한 로봇 암 등의 이송수단과, 웨이퍼를 세정하기 위한 세정부 및 세정된 웨이퍼를 건조하기 위한 건조부로 구성되어 있어서, 로봇 암 등이 카세트에서 1장씩 웨이퍼를 인출하여 세정부와 건조부로 이송하면서 세정 및 건조작업을 하도록 구성된다.

상기와 같은 종래의 매엽식 액체세정은 고정밀도로 세정을 실시할 수 있는 장점이 있으나, 로봇 암에 의해 1장씩 인출되어 각 공정부로 이송하는 과정에서 공기 중에 노출되는 시간이 길어져 불순물이 유착되는 등의 문제점이 발생하였고, 각 공정부가 병렬로 배열됨으로써 로봇 암에 의해 각 공정부로 이송되고 적재되어 반납되는 일련의 과정을 수행하는 시간이 길어지며, 공정처리 간의 과도한 이송이 반복되어 작업의 효율성 및 생산성이 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 크게 네 부분으로 구성되는바, 복수장의 웨이퍼(W)가 안착되도록 구성되되, 상·하로 수직이동 가능하며 수평축을 중심으로 90°로 회전가능하도록 구성된 카세트(110)와 카세트(110)에 안착된 웨이퍼(W)가 한 장씩 인출되도록 하는 실린더(120)에 의해 구동되는 이송암(121)이 구비된 로딩부(100)와, 상기 로딩부(100)의 후방에 설치되되, 웨이퍼(W)의 수평 이동경로의 상·하로 다수 개 배치되는 세정액이 분사되는 노즐(210)과 롤 브러쉬(220)가 구비된 세정부(200)와, 상기 세정부(200)의 후방에 설치되되, 웨이퍼(W)의 수평 이동경로의 상·하로 다수 개 배치되는 에어 나이프(310)가 구비된 건조부(300)와, 상기 건조부(300)의 후방에 설치되되, 인입되는 웨이퍼(W)를 캐리어(410)에 안치시키는 실린더(420)에 의해 구동되는 이송암(421)과 리프트(412)에 의해 상·하로 수직이동 가능한 캐리 어(410)가 구비된 언로딩부(400)로 구성되어 고밀도의 세정이 실현되도록 하며, 각 공정부가 최소한의 영역에 집적되도록 하여 효율적이며 작업성을 높인 특징이 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은, 다수개의 웨이퍼가 적재된 캐리어에서 자동으로 하나의 웨이퍼가 선택되어 이송 롤러를 통해 이동하면서 세정 및 건조의 공정을 거쳐 회수 캐리어로 바로 적재될 수 있도록 구성하여 작업의 흐름이 끊기지 않고 계속적인 공정이 수행될 수 있으며, 웨이퍼의 이동 및 지체 시간을 줄일 수 있어 전체 공정시간을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 로봇암 등에 의해 각 공정부로 이송되면서 공기 중에 노출되는 시간을 줄임으로써 유기물이 부착되는 것을 방지하여 불량률을 최소화하며, 각 공정부가 최소한의 영역에 집적되도록 함으로써 각 공정부의 이송거리를 줄임과 동시에 장비의 콤팩트(Compact)화를 꾀하여 설비공간을 최소화하는 효과가 있다.

본 발명은 반도체 웨이퍼 세정장치 관한 것으로, 웨이퍼 랩핑 이후 행해지는 웨이퍼 세정을 위한 일련의 공정을 연속적으로 이루어지게 하며, 세정 및 건조가 끝난 웨이퍼가 곧바로 캐리어에 적재되도록 구성하여 웨이퍼 이동 및 지체 시간을 줄일 수 있어 전체 공정시간을 감소시킬 수 있을 뿐 아니라 웨이퍼가 공기 중에 노출되는 시간을 줄임으로써 불순물이 부착되는 것을 방지하며, 장비의 콤팩트(Compact)화를 꾀하여 설비공간을 최소화하는 특징이 있다.

이하 본 발명의 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 평면도를 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 정단면도를 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명의 측단면도를 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명의 실시에 따른 평면도를 나타낸 것이며, 도 5는 본 발명의 실시에 따른 세정부의 부분 단면도를 나타낸 것으로,

세정부(200)와 건조부(300)를 폐쇄시켜 세정을 위한 공간을 외기로부터 보호하되, 인입공(11)과 반출공(12)만으로 외부로부터 웨이퍼(W)의 출입이 이루어지도록 하는 하우징(10)내에서 웨이퍼(W) 세정이 이루어지는 본 발명 웨이퍼(W) 세정장치에 있어서,

우선 로딩부(100)의 구성을 살펴보면, 복수장의 웨이퍼(W)가 안착되는 카세트(110)와, 이송수단이 되는 이송롤러(130) 및 이송암(121)이 구비되어 로딩된 웨이퍼(W)가 세정부(200)로 인출되도록 구성된다.

상기 카세트(110)의 중앙부로는 길이방향으로 수평을 이루며 형성된 회전축(113)이 구비되어 상기 회전축(113)의 정·역방향으로의 회전에 의해 카세트(110)가 90°의 범위 내에서 회전되도록 하며, 카세트(110)의 일측면으로는 리프 트(111)가 결합되어 카세트(110)가 상·하측으로의 수직이동이 가능하게 한다.

상기 카세트(110)는 제어패널(13)을 제어함으로써 회전축(113)을 구동시켜 만입구(111)가 상면이 되도록 카세트(110)를 회전시킨 후, 웨이퍼(W)가 위에서 아래로 만입구(111)에 끼워지는 방식으로 만입시키고, 웨이퍼(W) 만입이 완료되면, 카세트(110)의 만입구(111)가 인입공(11)을 향하도록 90°회전시켜 웨이퍼(W)가 수평을 유지하며 인입공(11)을 통과할 수 있도록 구성된다.

또한, 상기 카세트(110)의 전방으로는 실린더(120)와 그에 의해 구동되는 이송암(121)이 구비되어 리프트(112)의 수직운동으로 인해 카세트(110)가 승강되면서 카세트(110) 내에 안치된 복수 장의 웨이퍼(W) 가운데 인출되도록 선택된 하나의 웨이퍼(W)가 이송암(121)의 일직선상에 수평을 이루도록 위치되면 이송암(121)이 선택된 하나의 웨이퍼(W)를 세정부(200)로 통하는 인입공(11)으로 밀어주게 되도록 구성된다.

이 때, 웨이퍼(W)가 세정부(200)로 진입되는 경로에 이송 롤러(130)가 하나 이상 구비되어 이송암(121)이 웨이퍼(W)를 안정되게 이송시킬 수 있도록 부가적으로 형성될 수 있다.

한편, 상기 카세트(110)의 하부에는 초음파 세척부(140)가 형성되어 후술하는 세정부(200)에서 세정이 이루어지기 전에 초음파 세척(Ultra Sonic)을 통해 웨이퍼(W)를 선 세척할 수 있도록 하여 완전한 웨이퍼(W) 세척이 이루어지도록 구성될 수 있다.

다음으로, 세정부(200)의 구성을 살펴보면, 상기 로딩부(100)의 후방에 설치되되, 웨이퍼(W)의 수평 이동 경로의 상·하로 다수 개 배치되는 세정액이 분사되는 노즐(210)과 롤 브러쉬(220)가 다수 개 구비되어 웨이퍼(W)를 세정하도록 하는 구성을 갖는다.

웨이퍼(W)가 인입공(11)을 통해 세정부(200)로 진입하게 되면 저장탱크(미도시)에서 유입되는 세정용액이 노즐(210)을 통해 스프레이 분사되어 웨이퍼(W)를 세정하도록 하는 구성을 갖는다.

상기 노즐(210)은 수평으로 이송 되어지는 웨이퍼(W)의 이동경로의 상·하부로 다수 개 배치되도록 하여 웨이퍼(W)의 양면에 분사되도록 함으로써 고밀도의 균일한 세정이 이루어지도록 하며, 세정액을 분사함과 동시에 웨이퍼(W)의 이동경로의 상·하로 배치되는 다수 개의 롤 브러쉬(220)를 회전시켜 웨이퍼(W) 면상에 잔류하는 불순물을 제거하게 되며, 세정이 완료된 웨이퍼(W)는 이송 롤러(230)의 의해 건조부(300)로 이송되게 된다.

상기 사용되는 노즐(210)은, 이류체 노즐을 사용하는 것이 바람직한바, 이는 주지된 바와 같이 기체와 액체를 혼합하여 분사하도록 한 것으로, 기체의 압력을 이용하여 소량의 액체를 사용하더라도 순수액체를 사용할 때보다 더욱 강한 세정효과를 얻을 수 있도록 구성된다.

한편, 세정된 웨이퍼(W)를 건조하는 건조부(300)의 구성을 살펴보면, 상기 세정부(200)의 후방에 설치되되, 웨이퍼(W)의 수평 이동경로의 상·하부로 다수 개 배치되는 에어 나이프(310)가 구비되어 고압의 공기를 분사함으로써 웨이퍼(W)를 건조시키는 구성을 갖으며, 건조가 완료된 웨이퍼(W)는 이송 롤러(320)에 의해 언로딩부(400)로 이송되게 된다.

마지막으로, 언로딩부(400)의 구성을 살펴보면, 이송수단이 되는 이송롤러(430) 및 이송암(421)과 복수장의 웨이퍼(W)가 반입되는 캐리어(410)가 구비되어 세정 후 건조된 웨이퍼(W)가 캐리어(410)의 슬롯(411)으로 하나씩 적재되고 방출되는 구성을 갖는다.

건조되어 이송되는 웨이퍼(W)는 이송암(421) 상부에 평행하게 안치되게 되고, 그와 동시에 실린더(420)의 구동에 의해 이송암(421)이 캐리어(410) 방향으로 전진하여 캐리어(410)의 선택된 슬롯(411)에 반입되게 된다.

여기에서 언로딩부(400)로 진입하여 최종적으로 캐리어(410)의 슬롯(411)에 안치될 수 있도록 진입되는 경로에 이송 롤러(430)가 다수 개 구비되어 이송암(421)이 웨이퍼(W)를 안정되게 이송시킬 수 있도록 부가적으로 형성될 수 있다.

상기 이송암(421)의 전진시 캐리어(410)의 복수의 슬롯 가운데 반입받도록 선택된 하나의 슬롯(411)이 리프트(412)의 수직운동으로 인해 캐리어(410)가 승강되어 전진하는 이송암(421)의 일직선상에 수평을 이루도록 위치되면 이송암(421)이 선택된 하나의 슬롯(411)으로 웨이퍼(W)를 인입시키도록 구성된다.

상기의 공정으로 웨이퍼(W)가 캐리어(410) 내의 빈 슬롯(411)에 모두 적재되면 캐리어(410)가 방출되고, 웨이퍼(W)의 세정을 위한 일련의 공정이 완료되게 된 다.

상기와 같이 언로딩되는 공정은, 세정 및 건조가 완료된 웨이퍼(W)를 단순히 순차적으로 적재할 수 있음은 물론이고, 양품과 불량품을 선별하여 정상적인 웨이퍼(W)는 적재되고, 손상된 웨이퍼(W)는 적재되지 않도록 할 뿐만 아니라, 웨이퍼(W)가 공급되지 않았음을 감지하여 캐리어(410) 내에 빈공간이 발생하지 않도록 하는 등의 선택적인 언로딩 공정은 본 발명의 단순한 변형실시에 불과하여 본 발명의 권리범위 내에 속하는 것이 자명한 사실이라 할 것이다.

상기의 구성을 가지는 본 발명의 작동상태를 살펴보면, 로딩부(100)에 마련된 카세트(110)의 만입구(111)에 복수 장의 웨이퍼(W)를 만입시킨 후, 제어패널(13)로 카세트(110) 일측에 결합된 리프트(112)를 작동시켜 카세트(110)를 상·하 수직으로 왕복 운동하게 하여 웨이퍼(W)에 진동을 가하면서 상기 카세트(110) 하부의 초음파 세척부(140)에 의해 웨이퍼(W) 세척이 이루어지게 한다.

상기 초음파 세척이 완료되면 카세트(110) 내에 만입된 웨이퍼(W)가 수평을 이루며 이송될 수 있도록 회전축(113)을 중심으로 카세트(110)를 90°회전시켜 만입구(111)가 인입공(11)에 수평이 되도록 한다.

카세트(110)의 회전이 완료되면, 제어패널(13)에 세정을 위한 웨이퍼(W) 입·반출 데이터를 입력하고, 복수장의 웨이퍼(W) 중 우선적으로 인입되도록 선택된 하나의 웨이퍼(W)가 인입공(11)의 일직선상에 수평이 되도록 리프트(412)가 수직이동하여 카세트(110)의 높이가 조절된다.

인입될 웨이퍼(W)가 인입공(11)의 일직선상에 위치되면, 실린더(120)가 구동되고, 인입공(11)의 일직선상에 형성된 이송암(121)이 인입공(11) 방향으로 전진하면서 웨이퍼(W)를 인입공(11)으로 밀어주게 되며 이송 롤러(130)가 이를 수평으로 안전하게 이송시킴으로써 웨이퍼(W)가 세정부(200)로 진입하게 된다.

웨이퍼(W)가 세정부(200)로 진입하면 웨이퍼(W)의 이동경로의 상·하로 다수 개 배치된 노즐(210)을 통해 세정액이 웨이퍼(W)의 양면으로 스프레이 분사됨과 동시에, 웨이퍼(W)의 이동경로의 상·하로 다수개 배치되는 롤 브러쉬(220)가 회전하면서 웨이퍼(W)의 양면을 쓸어주어 웨이퍼(W)에 잔존하는 불순물이 제거되게 된다.

세정이 완료된 웨이퍼(W)는 이송 롤러(230)에 의해 건조부(300)로 이송되게 되고 건조부(300)로 진입된 웨이퍼(W)는 이동경로의 상·하로 다수개 배치된 에어 나이프(310)에서 웨이퍼(W)의 양면으로 고압의 공기가 분사됨으로써 건조되게 되며, 건조가 완료된 웨이퍼(W)는 이송 롤러(320)의 구동으로 언로딩부(400)로 이송되게 된다.

반출공(12)을 통과하여 언로딩부(400)로 이송되는 웨이퍼(W)는 이송암(421)의 상부에 평행하게 안치되고, 그와 동시에 이송암(421)이 캐리어(410) 측으로 전진함으로 인해 캐리어(410)의 슬롯(411)으로 반입되게 되며, 이송 롤러(430)가 구동되어 웨이퍼(W)를 안정되게 이송시킨다.

상기 이송암(421)의 전진시 캐리어(410)의 복수의 슬롯 가운데 반입받도록 선택된 하나의 슬롯(411)이 리프트(412)의 수직이동으로 인해 전진하는 이송암(421)의 일직선상에 수평을 이루도록 위치되면 이송암(421)이 선택된 하나의 슬 롯(411)으로 웨이퍼(W)를 인입시키고, 상기의 공정으로 웨이퍼(W)가 캐리어(410)의 빈 슬롯(411)에 모두 적재되면 캐리어(410)가 방출되게 되며, 상기 공정의 흐름이 끊기지 않고 반복적으로 수행됨으로 효율성을 높인 웨이퍼(W) 세정이 이루어지게 된다.

도 1은 본 발명의 평면도

도 2는 본 발명의 정단면도

도 3은 본 발명의 측단면도

도 4는 본 발명의 실시에 따른 평면도

도 5는 본 발명의 실시에 따른 세정부의 부분 단면도

[ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ]

10 : 하우징 11 : 인입공

12 : 반출공 13 : 제어 패널(Control Panel)

100 : 로딩부 110 : 카세트

111 : 만입구 112, 412 : 리프트

113 : 회전축 120, 420 : 실린더

121, 421 : 이송암 130, 230, 320, 430 : 이송 롤러

140 : 초음파 세척부 200 : 세정부

210 : 노즐 220 : 롤 브러쉬(Roll brush)

300 : 건조부 310 : 에어 나이프(Air knife)

400 : 언로딩부 410 : 캐리어(Carrier)

411 : 슬롯(Slot)

Claims

반도체 웨이퍼 세정장치에 있어서,

복수 장의 웨이퍼(W)가 안치되도록 구성되되 상·하로 수직이동 가능한 카세트(110)와, 카세트(110)에 안착된 웨이퍼(W)가 한 장씩 인출되도록 하는 이송암(121)이 구비된 로딩부(100)와,

로딩부(100)의 후방에 설치되되, 웨이퍼(W)의 수평 이동경로의 상·하로 하나 이상 배치되는 세정액이 분사되는 노즐(210)과 롤 브러쉬(220)가 구비된 세정부(200)와,

세정부(200)의 후방에 설치되되, 웨이퍼(W)의 수평 이동경로의 상·하로 건조수단이 하나 이상 배치되는 건조부(300)와,

건조부(300)의 후방에 설치되되, 상·하로 수직이동 가능한 캐리어(410)와, 웨이퍼(W)를 캐리어(410)에 안치시키는 이송암(421)이 구비된 언로딩부(400)로 구성되어, 각 공정부가 연속적이고 자동적으로 이루어져 최소한의 영역에 집적되도록 함을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 세정장치.
제 1항에 있어서,

로딩부(100)는 카세트(110)에 수평의 회전축(113)을 형성하여 회전축(113)을 중심으로 카세트(110)가 90°회전가능하도록 구성하여 웨이퍼(W)가 용이하게 만입 되도록 하는 반도체 웨이퍼 세정장치.
제 2항에 있어서, 로딩부(100)는 카세트(110) 저부에 초음파 세척부(140)를 형성하여 웨이퍼(W)를 세정부(200)에서 세정하기 전에 초음파로 선세척하도록 하는 반도체 웨이퍼 세정장치.