KR20090037529A - 웨이퍼 습식 세정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼를 세정하는 웨이퍼 습식 세정 장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 습식 세정 장치는 웨이퍼의 이송 및 세정이 장치 전후 방향으로 이루어지는 타입이며, 상기 웨이퍼를 수납한 웨이퍼 카세트를 별개의 루트를 통해 로딩하고 언로딩하는 로딩/언로딩 유닛을 포함하고, 상기 로딩/언로딩 유닛에 의해 로딩된 상기 웨이퍼 카세트를 차례로 이송하는 제1 픽 앤 플레이스 로봇, 제1 수평 수직 변환 기구, 제1 푸셔, 그리고 웨이퍼 이송 유닛을 포함한다. 또한 습식 웨이퍼 세정 장치는 웨이퍼를 세정하는 세정부, 웨이퍼를 건조하는 건조기, 그리고 프로세싱 암을 포함하며, 프로세싱 암에 의해 전달된 웨이퍼를 차례로 이송하는 제2 푸셔, 제2 수평 수직 변환 기구, 그리고 제2 픽 앤 플레이스 로봇을 포함한다. 본 발명에 의하면 웨이퍼의 이송 및 세정이 장치 전후 방향으로 이루어짐과 동시에 웨이퍼 카세트의 로딩 및 언로딩이 서로 이격된 별개의 루트(route)를 통해서 이루어짐으로써, 세정 장치의 풋프린트의 감소와 동시에 로딩 및 언로딩 공정에서의 상호 간섭이 제거되어 생산성 향상이 도모될 수 있다.
Figure P1020070102853
웨이퍼, 웨이퍼 카세트, 습식 세정, 로딩, 언로딩, 로봇

Description

웨이퍼 습식 세정 장치{WET CLEANING APPARATUS FOR SEMICONDUCTOR WAFER}
본 발명은 웨이퍼(wafer)를 세정하는 웨이퍼 세정 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 웨이퍼 습식 세정 장치에 관한 것이다.
반도체 LSI(Large Scale Integration) 제조 공정에 있어서 웨이퍼 세정 기술은 금속과 입자 등의 오염물을 웨이퍼 표면에서 제거하는 기술로서 디바이스(device)의 성능과 품질을 좌우한다.
세정 기술은 건식 세정 기술과 습식 세정 기술로 나누어진다. 습식 세정 프로세스는 산화, 확산 CVD(Chemical Vapor Deposition) 등의 고온 열처리 공정과 스퍼터링(Sputtering) 등의 금속막 형성 공정 전에 충분한 오염물 제거를 위한 전처리와 이온 주입과 건식 에칭에 의한 패턴 형성 후에 발생된 레지스트 잔사물 등을 제거하는 후처리로 크게 나뉠 수 있다.
습식 세정은 웨이퍼 세정 방식에 따라 배치(batch)식 장치(wet station)와 매엽식 장치로 나누어진다. 배치식 세정 장치는 카세트(cassette)에 웨이퍼를 장전하거나 카세트에서 웨이퍼를 꺼내는 로더(loader)/언로더(unloader), 이 웨이퍼를 이송하는 반송 로봇, 세정 처리를 행하는 배스(bath), 세정된 웨이퍼를 건조시 키는 건조 장치를 포함한다. 이와 같은 배치식 세정 장치는 높은 생산성을 가지며 200mm 웨이퍼 제조에 많이 사용되어 왔다.
한편, 기존의 200mm 구경의 웨이퍼 생산 공정에 비해 생산 효율이 비약적으로 발전된 300mm 웨이퍼 생산 공정이 가동되면서 습식 세정 장치에 관한 기술도 비약적으로 발전하였다. 300mm 웨이퍼 제조의 주요한 이슈는 적은 풋프린트(footprint)로 많은 생산량을 낼 수 있는 장치의 도입이었으며, 습식 세정 장치 분야에서도 배치식 보다는 매엽식 장치의 도입이 늘었으나 매입식 장치의 최대 약점인 낮은 생산량으로 인해 배치식 장치가 주를 이루고 있다.
기존의 습식 배치식 장치는 세정 공정이 좌우 방향(전면에서 본 경우)으로 진행되는 타입(F 타입)의 장비이다. 그러나 F 타입 장비는 높은 생산량(UPH:450매/hour)를 가지지만 300mm 웨이퍼의 대구경화에 따라 풋프린트도 200mm 웨이퍼 장치에 비해 약 1.5배 내지 2배 정도로 커져 디바이스 업체들은 제조 레이아웃을 구성하는 데 많은 어려움을 겪고 있다.
이러한 F 타입 장비의 문제점을 해결하기 위해 세정 공정이 전후 방향(정면에서 본 경우)으로 진행되는 타입(I 타입)의 장비가 개발되었다. 이러한 습식 배치 I 타입의 장비는 획기적으로 개선된 풋프린트를 가지며 습식 배치 F 타입의 생산량의 약 70% 정도의 생산량을 가지는 수준을 달성하였다.
습식 배치 I 타입 장비는 웨이퍼 카세트를 로딩/언로딩(loading/unloading)하는 로딩/언로딩 포트, 웨이퍼 카세트를 적재하는 적재부, 웨이퍼 카세트를 개방하는 개방부, 웨이퍼 카세트 내의 웨이퍼를 빼내기 위한 반송 로봇, 웨이퍼 카세트 내의 웨이퍼 수평 구조를 수직 구조로 변환하는 수직-수평 유닛, 처리 전 웨이퍼를 반송하는 트랜스퍼 유닛, 배스(bath) 간 웨이퍼를 이동시키는 로봇, 세정 배스, 건조부를 포함한다.
I 타입 장비는 이와 같은 구조를 통해 F 타입에 비해 장치의 풋프린트는 줄일 수 있으나 웨이퍼의 로딩과 언로딩이 동일한 곳에서 이루어짐으로 인해 반송 장치 간의 간섭 현상으로 생산성이 떨어지는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명이 이루고자 하는 과제는 풋프린트가 작으면서도 생산량이 우수한 웨이퍼 습식 세정 장치를 제공하는 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 습식 세정 장치는 웨이퍼의 이송 및 세정이 장치 전후 방향으로 이루어지는 타입이며, 상기 웨이퍼를 수납한 웨이퍼 카세트를 별개의 루트를 통해 로딩하고 언로딩하는 로딩/언로딩 유닛, 상기 로딩/언로딩 유닛에 의해 로딩된 상기 웨이퍼 카세트 내의 상기 웨이퍼를 파지하여 반출하는 제1 픽 앤 플레이스 로봇, 상기 제1 픽 앤 플레이스 로봇에 의해 반출된 상기 웨이퍼를 전달받고 상기 전달받은 웨이퍼를 수평 상태에서 수직 상태로 변환하는 제1 수평 수직 변환 기구, 상기 제1 수평 수직 기구에 의해 수직 상태로 위치 변환된 상기 웨이퍼를 적어도 1회 전달받는 제1 푸셔, 상기 제1 푸셔에 의해 전달되는 상기 웨이퍼를 정렬하고 이송하는 웨이퍼 이송 유닛, 상기 웨이퍼 이송 유닛에 의해 이송된 상기 웨이퍼를 세정하는 세정부, 상기 세정부에 의해 세정된 상기 웨이퍼를 건조하는 건조기, 상기 웨이퍼가 상기 세정부와 상기 건조기를 차례로 지나도록 상기 웨이퍼를 이송시키는 프로세싱 암, 상기 프로세싱 암에 의해 전달된 상기 웨이퍼를 수납하는 제2 푸셔, 상기 제2 푸셔에 의해 전달된 상기 웨이퍼를 수직 상태에서 수평 상태로 변환하는 제2 수평 수직 변환 기 구, 그리고 상기 제2 수평 수직 변환 기구에 의해 수평 상태로 위치 변환된 상기 웨이퍼를 파지하여 상기 로딩/언로딩 유닛에 위치하는 웨이퍼 카세트 내로 반입시키는 제2 픽 앤 플레이스 로봇을 포함한다.
상기 로딩/언로딩 유닛은, 상기 웨이퍼를 수납하는 상기 웨이퍼 카세트의 로딩 및 언로딩이 이루어지는 로드 포트, 상기 로드 포트에 의해 로딩된 상기 웨이퍼 카세트를 전달받으며 상기 전달된 웨이퍼 카세트를 오픈하는 로딩 인터페이스 기구, 상기 로딩 인터페이스 기구에 의해 오픈된 상기 웨이퍼 카세트를 상기 제1 픽 앤 플레이스로 이송하는 로딩 엘리베이터, 상기 로딩 엘리베이터와는 이격되어 배치되고 상기 제2 픽 앤 플레이스 로봇으로부터 전달된 웨이퍼를 수납하는 웨이퍼 카세트를 이송하는 언로딩 엘리베이터, 상기 로딩 인터페이스 기구와 이격된 위치에 배치되고 상기 언로딩 엘리베이터로부터 상기 웨이퍼 카세트를 전달받으며 상기 전달된 웨이퍼 카세트를 클로즈하는 언로딩 인터페이스 기구, 그리고 상기 로딩 인터페이스 기구 및 상기 언로딩 인터페이스 기구와 상기 로드 포트 사이에서 상기 웨이퍼 카세트를 이송하는 웨이퍼 카세트 이송 머신을 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면 웨이퍼의 이송 및 세정이 장치 전후 방향으로 이루어짐과 동시에 웨이퍼 카세트의 로딩 및 언로딩이 서로 이격된 별개의 루트(route)를 통해서 이루어짐으로써, 세정 장치의 풋프린트의 감소와 동시에 로딩 및 언로딩 공정에서의 상호 간섭이 제거되어 생산성 향상이 도모될 수 있다.
이하에서 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 습식 세정 장치는 웨이퍼를 수납하는 웨이퍼 카세트에 복수의 웨이퍼를 수납시킨 후 이를 로딩/언로딩 하여 웨이퍼를 세정하는 배치(batch)식 습식 세정 장치에 관한 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 습식 세정 장치는 로딩/언로딩 유닛(loading/unloading unit)(100)을 포함한다.
로딩/언로딩 유닛(100)은 세정이 될 웨이퍼를 수납하고 있는 웨이퍼 카세트(wafer cassette)를 로딩하고 세정된 웨이퍼를 수납하고 있는 웨이퍼 카세트를 언로딩하는 기능을 수행한다. 이때, 로딩/언로딩 유닛(100)은 웨이퍼 카세트를 서로 이격된 별개의 루트(route)를 통해서 로딩하고 언로딩한다.
로딩/언로딩 유닛(100)은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 습식 세정 장치의 전단부에 배치되며, 복수의 로드 포트(load port)(110)를 포함한다. 본 실시예는 네 개의 로드 포트가 구비되는 경우이나 로드 포트의 개수는 이에 한정되지 아니함은 물론이다.
웨이퍼 카세트는 그 내부에 복수의 웨이퍼를 수납할 수 있도록 박스 형태를 가질 수 있으며, 잠금 기능 및 열림 기능을 가지도록 형성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 로드 포트(110) 각각은 몸체(111)와 이 몸체(111) 상에 이동 가능하게 장착된 스테이지(stage)(113)를 포함한다. 또한 몸체(111)에는 상하 방향으로 작동해 스테이지(113)가 이동하는 통로를 열거나 닫는 셔터(shutter)(115)가 구비된다. 나아가 스테이지(113)와 셔터(115)를 작동시키기 위한 작동 버튼, 그리고 웨이퍼 카세트의 로딩을 인식하거나 웨이퍼 카세트의 존재나 위치 등을 감지하기 위한 다양한 리더(reader)나 센서 등이 로드 포트(110)에 설치될 수 있다. 셔터(115)와 스테이지(113)는 도 2에 도시된 화살표 방향으로 이동할 수 있게 형성된다. 셔터(115)가 상방향으로 이동하여 출입구가 열리면 스테이지(113)가 그 출입구를 통해 다음 공정을 위한 위치로 이송된다.
세정될 웨이퍼를 수납하는 웨이퍼 카세트가 로드 포트(110)의 스테이지(113)에 올려짐으로써 웨이퍼 카세트가 로딩되며, 세정된 웨이퍼를 수납하는 웨이퍼 카세트가 로드 포트(110)의 스테이지(113)에서 내려짐으로써 웨이퍼 카세트가 언로딩된다. 이와 같이 로드 포트(110)에서 웨이퍼 카세트의 로딩 및 언로딩이 이루어진다.
그리고 로딩/언로딩 유닛(100)은 로딩 인터페이스 기구(120)와 언로딩 인터페이스 기구(130)를 포함한다. 로딩 인터페이스 기구(120)는 로딩되는 웨이퍼 카세트에서 웨이퍼를 반출하기 위한 인터페이스 기구로 기능하며, 언로딩 인터페이스 기구(130)는 언로딩되는 웨이퍼 카세트로 웨이퍼를 수납하기 위한 인터페이스 기구로 기능한다. 또한 로딩 인터페이스 기구(120)는 웨이퍼 카세트를 오픈(open)하고, 언로딩 인터페이스 기구(130)는 웨이퍼 카세트를 클로즈(close)한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 로딩 인터페이스 기구(120)와 언로딩 인터페이스 기구(130)는 서로 별개의 기구로 일정 거리만큼 이격되어 배치된다. 로딩 인터페이스 기구(120)와 언로딩 인터페이스 기구(130)가 서로 별개로 구성됨으로써, 로딩과 언로딩 작업 시에 양 작업 공정 간의 간섭이 발생하지 않아 세정 작업의 생산성 이 크게 향상될 수 있다.
로딩 인터페이스 기구(120)와 언로딩 인터페이스 기구(130)는 구조는 동일하게 형성될 수 있으며, 단지 반대로 작용함으로써 로딩 시에는 웨이퍼를 웨이퍼 카세트로부터 반출하기 위한 인터페이스로 기능하고 언로딩 시에는 웨이퍼를 웨이퍼 카세트에 수납하기 위한 인터페이스로 기능한다. 즉, 로딩 인터페이스 기구(120)는 웨이퍼 카세트를 언락(unlock)/오픈(open)하는 기능을 수행하고 언로딩 인터페이스 기구(120)는 웨이퍼 카세트를 클로즈(close)/락(lock)하는 기능을 수행한다. 로딩 인터페이스 기구(120)와 언로딩 인터페이스 기구(130)의 구조가 동일하므로, 설명의 편의를 위해 이하에서는 로딩 인터페이스 기구(120)에 대해서만 설명한다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 로딩 인터페이스 기구(120)는 상하 방향으로 연장되어 형성되는 몸체(121)를 포함한다.
몸체(121)의 상부에 웨이퍼 카세트가 올려지는 스테이지(stage)(122)가 구비되고, 스테이지(122) 주변에 웨이퍼 카세트를 인식하기 위한 센서나 로딩 작업 수행을 위한 버튼이 구비될 수 있다. 또한 로딩 인터페이스 기구(120)는 웨이퍼 카세트에서 웨이퍼가 돌출되었는지를 감지하기 위한 웨이퍼 돌출 센서를 포함할 수 있다. 이러한 센서들은 웨이퍼 카세트가 안착되었는지 그리고 웨이퍼 카세트에서 웨이퍼가 돌출되었는지 등을 검출하여 해당 신호를 출력하며, 이 신호들을 기초로 로딩 공정이 제어될 수 있다.
그리고 스테이지(122)의 일측에 도어(door)(123)가 구비된다. 필요에 따라 도어(123)는 전후 방향 및 상하 방향으로 구동될 수 있도록 형성될 수 있다. 도 4 를 참조하면, 도어(123)를 구동하기 위한 도어 전후 구동 모듈(124)과 도어 리프트 모듈(125)이 구비될 수 있다. 도어 전후 구동 모듈(124)은 도어(123)를 전후 방향으로 구동시키며, 도어 리프트 모듈(125)은 도어(123)를 상하 방향으로 구동시킨다.
또한 로딩 인터페이스 기구(120)는 웨이퍼 카세트를 열거나 잠그는 기능을 수행하기 위한 웨이퍼 카세트 래치 모듈(wafer cassette latch module)(126)과 웨이퍼 카세트를 원하는 곳에 배치(맵핑(mapping))하기 위한 웨이퍼 카세트 맵핑 모듈(wafer cassette mapping module)(127)을 포함할 수 있다.
그리고 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 습식 세정 장치는 복수의 버퍼(buffer)(140)를 더 포함할 수 있다. 세정 공정이 원활하게 수행될 수 있도록 선행 웨이퍼 카세트에 대한 처리가 완료될 때까지 유입된 웨이퍼 카세트가 버퍼(140)에 임시로 위치될 수 있다.
한편, 로딩/언로딩 유닛(100)은 웨이퍼 카세트를 이송하는 웨이퍼 카세트 이송 머신(wafer cassette transfer machine)(150)을 포함한다. 웨이퍼 카세트 이송 머신(150)은 웨이퍼 카세트를 로드 포트(110)와 로딩 및 언로딩 인터페이스 기구(120, 130) 사이에서 이송하거나 버퍼(140)와 로딩 및 언로딩 인터페이스 기구(120, 130) 사이에서 이송한다. 즉, 웨이퍼 카세트 이송 머신(150)은 로드 포트(110)에 올려져 있는 웨이퍼 카세트를 로딩 인터페이스(120)로 이송하거나 언로딩 인터페이스 기구(130)에 올려져 있는 웨이퍼 카세트를 로드 포트(110)로 이송하는 기능을 수행하며, 또한 버퍼(140)에 올려져 있는 웨이퍼 카세트를 로딩 인터페 이스 기구(120)나 언로딩 인터페이스 기구(130)로 이송하는 기능을 수행한다.
도 5를 참조하면, 웨이퍼 카세트 이송 머신(150)은 몸체(151)와 이 몸체(151)에 장착되는 이송 암(transfer arm)(153)을 포함한다. 이송 암(153)은 웨이퍼 카세트(WC)를 고정하고 이를 원하는 장소로 이송할 수 있도록 형성된다. 예를 들어, 웨이퍼 카세트 이송 머신(150)은 이송 암(153)이 상하방향으로 이동하거나 연장/수축되거나 회전될 수 있도록 작동함으로써 웨이퍼 카세트(WC)를 원하는 곳으로 이송할 수 있다. 더욱 구체적으로, 웨이퍼 카세트 이송 머신(150)은 3축 직교좌표 로봇으로 구현될 수 있으며, 로봇의 작동 및 제어를 위한 서보 모터(servo motor) 및 컨트롤러를 포함할 수 있으며 웨이퍼 카세트를 감지하여 해당 신호를 출력하는 센서를 포함할 수 있다. 이와 같은 기능을 수행하는 웨이퍼 카세트 이송 머신(150) 그 자체는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 구현할 수 있으므로 이에 대한 더욱 상세한 설명은 생략한다.
또한 로딩/언로딩 유닛(100)은 로딩 엘리베이터(loading elevator)(160)와 언로딩 엘리베이터(unloading elevator)(170)를 포함한다. 로딩 엘리베이터(160)는 로딩 인터페이스 기구(120)의 웨이퍼 카세트를 반출하는 기능을 수행하고, 언로딩 엘리베이터(170)는 언로딩 인터페이스 기구(130)로 웨이퍼 카세트를 반입시키는 기능을 수행한다.
로딩 엘리베이터(160)와 언로딩 엘리베이터(170)는 별개의 장치로 구현되며 로딩 인터페이스 기구(120)와 언로딩 인터페이스 기구(130)에 각각 인접하게 배치된다. 로딩 엘리베이터(160)와 언로딩 엘리베이터(170)는 동일한 구조로 형성될 수 있으며, 서로 반대로 작동함으로써 로딩 인터페이스 기구(120)에서 웨이퍼 카세트를 반출하거나 언로딩 인터페이스 기구(130)로 웨이퍼 카세트를 반입시킬 수 있다. 로딩 엘리베이터(160)와 언로딩 엘리베이터(170)는 동일한 구조를 가지므로, 설명의 편의를 위해 이하에서 로딩 엘리베이터(160)의 구조에 대해서만 설명한다.
도 6을 참조하면, 로딩 엘리베이터(160)는 상하 방향으로 연장되어 형성되는 몸체(161)를 포함하고, 이 몸체(160)에는 상하 방향으로 슬롯(163)이 형성된다. 웨이퍼 카세트를 파지하기 위한 한 쌍의 암(arm)(165)이 슬롯(163)에 삽입된 상태로 몸체(160)에 장착된다. 이때 한 쌍의 암(165)은 슬롯(163)을 따라 상하 방향으로 승강될 수 있도록 형성되며, 또한 한 쌍의 암(165)은 웨이퍼 카세트를 파지하거나 놓을 수 있도록 회전 가능하게 형성된다. 또한 로딩 엘리베이터(160)의 몸체(161)가 회전하도록 형성될 수 있다. 한 쌍의 암(165)의 승강 운동을 위한 메커니즘은 공압 실린더 등 임의의 액추에이터에 의해 구현될 수 있다.
한 쌍의 암(165)이 그 사이의 간격이 벌어지게 회전된 상태에서 그 사이에 웨이퍼 카세트를 위치시킨 후 한 쌍의 암(165)이 그 사이의 간격이 좁아지도록 회전하면 한 쌍의 암(165)에 의해 웨이퍼 카세트가 파지될 수 있으며, 반대로 한 쌍의 암(165)이 그 사이의 간격이 벌어지게 회전되면 파지된 웨이퍼 카세트를 내려놓을 수 있다.
로딩 엘리베이터(160)는 로딩 인터페이스 기구(120)에 의해 개방된 웨이퍼 카세트를 파지하여 이후 공정을 진행하기 위한 장소로 이송하며, 언로딩 엘리베이터(170)는 세정된 웨이퍼가 끼워진 웨이퍼 카세트를 파지하여 언로딩 인터페이스 기구(130)로 이송한다.
본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 습식 세정 장치는 제1 픽 앤 플레이스 로봇(first pick & place robot)(180)과 제2 픽 앤 플레이스 로봇(second pick & place robot)(190)을 포함한다.
제1 픽 앤 플레이스 로봇(180)은 로딩 엘리베이터(160)의 근처에 배치되고, 제2 픽 앤 플레이스 로봇(190)은 언로딩 엘리베이터(170)의 근처에 배치된다. 제1 픽 앤 플레이스 로봇(180)은 로딩 엘리베이터(160)에 의해 개방된 상태로 이송되어 온 웨이퍼 카세트 내의 웨이퍼를 반출하여 다음 공정을 위해 필요한 위치로 이송하는 역할을 하고, 제2 픽 앤 플레이스 로봇(190)은 세정된 웨이퍼를 파지하여 이를 언로딩 엘리베이터(160)에 의해 고정된 웨이퍼 카세트에 끼워 넣는 역할을 수행한다.
제1 픽 앤 플레이스 로봇(180)과 제2 픽 앤 플레이스 로봇(190)은 동일한 구조의 로봇으로 구현될 수 있으며, 서로 반대로 작용함으로써 웨이퍼 카세트에서 웨이퍼를 반출하거나 웨이퍼 카세트 내로 웨이퍼를 반입시키는 기능을 수행할 수 있다. 제1 픽 앤 플레이스 로봇(180)과 제2 픽 앤 플레이스 로봇(190)은 동일한 구조로 형성될 수 있으므로, 설명의 편의를 위해 이하에서는 제1 픽 앤 플레이스 로봇(180)의 구조에 대해서만 설명한다.
도 7을 참조하면, 제1 픽 앤 플레이스 로봇(180)은 몸체(181)와 이 몸체(181)에 장착되는 구동 암(183)을 포함한다. 구동 암(183)은 위치 이동이 가능하도록 형성되며, 예를 들어 구동 암(183)은 수평 이동 및 회전이 가능하도록 형성 될 수 있다. 그리고 구동 암(183)의 끝 부분에는 웨이퍼(W)를 파지하기 위한 파지부(185)가 구비된다. 이 파지부(185)는 웨이퍼(W)를 고정하여 이송한 후 다시 웨이퍼(W)를 내려놓을 수 있도록 형성된다. 이와 같은 기능을 수행하는 구동 암(183) 및 파지부(185) 그 자체는 본 발명이 속하는 기술 분양의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 용이하게 구현될 수 있는 것이므로, 이에 대한 더욱 상세한 설명은 생략한다.
그리고 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 습식 세정 장치는 제1 수평 수직 변환 기구(200) 및 제2 수평 수직 변환 기구(210)를 포함한다.
제1 수평 수직 변환 기구(200)는 제1 픽 앤 플레이스 로봇(180)에 의해 전달된 웨이퍼(W)를 전달받고 전달받은 웨이퍼(W)의 수평 수직 위치를 변환하여 다음 공정으로 이송하고, 제2 수평 수직 변환 기구(210)는 세정된 웨이퍼의 수평 수직 위치를 변환하여 제2 픽 앤 플레이스 로봇(190)으로 전달한다. 이때, 제1 수평 수직 변환 기구(200)는 웨이퍼를 수평 상태(웨이퍼의 상하면이 위 아래를 향하는 상태)에서 수직 상태(웨이퍼의 상하면이 좌우를 향하는 상태)로 변환하고, 제2 수평 수직 변화 기구(210)는 웨이퍼를 수직 상태에서 수평 상태로 변환한다.
제1 수평 수직 변환 기구(200)와 제2 수평 수직 변환 기구(210)는 동일한 구조로 형성될 수 있으며, 서로 반대로 작용함으로써 웨이퍼를 수평 수직 위치를 반대 방향으로 변환할 수 있다. 제1 수평 수직 변환 기구(200)와 제2 수평 수직 변환 기구(210)의 구조가 동일하므로, 설명의 편의를 위해 이하에서 제1 수평 수직 변환 기구(200)에 대해서만 설명한다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 제1 수평 수직 변환 기구(200)는 몸체(201)를 포함하고, 회전체(203)가 이 몸체(201)에 회전 가능하게 장착된다. 이때, 회전체(203)는 회전축(204)을 중심으로 90도 만큼 회전할 수 있도록 형성된다. 회전체(203)가 도 8의 상태에서 90도 회전하여 도 9의 상태가 된다. 그리고 복수의 가이드(205, 207)가 회전체(203)에 설치된다. 웨이퍼(W)가 끼워질 수 있는 복수의 홈(208, 209)이 가이드(205, 207)에 각각 형성된다.
제1 픽 앤 플레이스 로봇(180)에 의해 수평 상태로 이송된 웨이퍼가 도 8의 상태의 제1 수평 수직 변환 기구(200)의 가이드(205, 207)의 홈(208, 209)에 끼워지고, 그리고 나서 회전체(203)가 90도 회전함으로써 가이드(205, 207)에 의해 지지된 웨이퍼가 수직 상태로 회전된다.
도 8에서 좌측(도 9에서 상측)에 위치하는 두 개의 가이드(205)는 고정된 상태로 회전체(203)에 장착되고, 도 8에서 우측(도 9에서 하측)에 위치하는 두 개의 가이드(207)는 서로 멀어지는 방향으로 이동할 수 있도록 회전체(203)에 장착된다. 그리고 도 9의 상태에서 가이드(205, 207)에 끼워진 웨이퍼가 하중에 의해 흘러내리지 않도록 가이드(207)의 후단부에는 홈이 형성되지 않는다. 이에 따라, 회전체(203)가 회전하여 가이드(205, 207)가 도 9의 위치로 된 상태에서도 웨이퍼(W)가 흘러내리지 않고 유지될 수 있으며, 이 상태에서 도 9에서 하측의 가이드(207)가 서로 멀어지도록 위치 이동되면 가이드(205, 207)에 의해 지지되었던 웨이퍼가 중력에 의해서 아래로 흘러내리게 된다.
이와 같은 방식으로 제1 픽 앤 플레이스 로봇(180)에 의해 수평 위치로 전달 된 웨이퍼는 제1 수평 수직 변환 기구(200)에 의해 수직 위치로 변환되어 다음 공정으로 이송된다.
한편, 세정 공정을 거친 후 수직 상태로 전달된 웨이퍼는 도 9의 상태와 동일한 위치의 제2 수평 수직 변환 기구(210)에 의해 파지된 후 90도 회전되어 수평 위치로 전환된다.
본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 습식 세정 장치는 제1 푸셔(first pusher)(220)와 제2 푸셔(second pusher)(230)를 포함한다.
제1 푸셔(220)는 제1 수평 수직 변환 기구(200)에 의해 수직 위치로 전달된 웨이퍼를 1회 이상 전달받아 이를 다음 공정으로 이송하고, 제2 푸셔(230)는 세정 공정을 거친 웨이퍼를 제2 수평 수직 변환 기구(210)로 이송한다.
제1 푸셔(220) 및 제2 푸셔(230)는 동일한 구조를 가질 수 있다. 설명의 편의를 위해, 이하에서 제1 푸셔(220)의 구조에 대해서만 설명한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 제1 푸셔(220)는 상방으로 돌출된 한 쌍의 지지대(221)를 포함한다. 이 한 쌍의 지지대(221)는 서로 마주하도록 배치되면, 지지대(221) 각각의 내면에는 웨이퍼가 끼워질 수 있는 복수의 홈(223)이 형성된다. 또한 제1 푸셔(220)는 상하 방향으로 이동하기 위한 구동 메커니즘을 구비하며, 또한 수평 방향으로 미리 설정된 피치(pitch) 만큼 이동하기 위한 구동 메커니즘을 포함한다. 나아가 제1 푸셔(220)는 필요한 방향으로 회전하기 위한 회전 구동 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이러한 구동 메커니즘은 모터로 구현될 수 있으며, 이러한 구동 메커니즘 그 자체는 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지 식을 가지는 자가 용이하게 구현할 수 있으므로 이에 대한 더욱 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 제1 푸셔(220)는 로딩 수평 수직 변환 기구(200)로부터 2회에 걸쳐 웨이퍼를 전달받도록 형성되고 구동될 수 있다. 예를 들어, 하나의 웨이퍼 카세트 및 제1 수평 수직 변환 기구(200)가 각각 25매의 웨이퍼를 수용할 수 있도록 형성된 경우, 제1 푸셔(220)는 50매의 웨이퍼를 수납할 수 있도록 형성되고 제1 푸셔(220)는 25매씩 2회에 걸쳐서 제1 수평 수직 변환 기구(200)로부터 50매의 웨이퍼를 전달받을 수 있도록 형성된다. 이를 위해, 제1 푸셔(220)의 지지대(221)에는 각각 50개의 홈(223)이 미리 설정된 거리(예를 들어, 5mm) 만큼 이격되어 형성되고, 제1 푸셔(220)가 로딩 수평 수직 변환 기구(200)로부터 25매의 웨이퍼를 전달받은 후 미리 설정된 피치(예를 들어, 5mm) 만큼 수평 이동한 후에 다시 제1 수평 수직 변환 기구(200)로부터 25매의 웨이퍼를 전달받음으로써 2회에 걸쳐 50매의 웨이퍼를 전달받을 수 있다. 또한 이를 위해, 제1 수평 수직 변환 기구(200)의 가이드(205, 207)에 형성되는 홈(208, 209)은 제1 푸셔(220)의 홈(223) 사이의 거리의 두 배가 되는 거리만큼 이격되도록 형성되며 각 홈(208, 209) 사이마다 웨이퍼가 통과할 수 있는 크기의 홈이 추가로 형성된다. 이러한 구조에 의해, 제1 수평 수직 변환 기구(200)에 의해 2회에 걸쳐 웨이퍼가 제1 푸셔(220)에 전달될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 습식 세정 장치는 제1 푸셔(220)에 의해 전달되는 웨이퍼를 정렬하고 이송하는 웨이퍼 이송 유닛을 포함한다. 도 1을 참조하면, 웨이퍼 이송 유닛은 웨이퍼의 이송이 장치의 전후 방향으로 이루어질 수 있도록 배치되고 형성된다.
웨이퍼 이송 유닛은 웨이퍼의 노치(notch)를 정렬하는 노치 얼라이너(notch aligner)(240), 그리고 웨이퍼를 세정 장치 내에 구비된 버퍼 포지션(buffer position)으로 이송하는 버퍼 포지션 슬라이더(buffer position slider)(250)를 포함할 수 있다. 노치 얼라이너(240)는 회전 및 이동을 통해 위치 조정이 가능한 메커니즘을 포함할 수 있으며, 버퍼 포지션 슬라이더(250)는 복수의 방향으로 이동 가능한 메커니즘으로 구현될 수 있다.
그리고 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 습식 세정 장치는 웨이퍼는 웨이퍼 이송 라인(wafer transfer line)(260)을 포함할 수 있다. 웨이퍼 이송 라인(260)은 노치 얼라이너(240) 및 버퍼 포지션 슬라이더(250)로 이송한다. 예를 들어, 웨이퍼 이송 라인(260)은 서보 모터(servo motor), 랙 앤 피니언(rack and pinion) 구조, 그리고 웨이퍼의 위치를 감지할 수 있는 각종 센서 등에 의해 구현될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 습식 세정 장치는 웨이퍼를 세정하기 위한 세정부(270)를 포함한다. 도 1을 참조하면, 세정부(270)는 장치의 전후 방향으로 세정 공정이 수행될 수 있도록 형성된다. 세정부(270)는 이송 유닛에 의해 이송된 웨이퍼를 세정하며, 웨이퍼를 세정하기 위해 순차적으로 배치된 복수의 세정 유닛을 포함할 수 있다.
예를 들어, 세정부(270)는 웨이퍼의 세정에 필요한 순차적으로 배치된 일련 의 세정 배스(bath)를 포함하는 세정 유닛들을 포함할 수 있다. 웨이퍼의 세정에 필요한 각 세정 유닛 그 자체는 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명하므로 이에 대한 더욱 상세한 설명은 생략한다.
그리고 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 습식 세정 장치는 세정부(270)에 의해 세정된 웨이퍼를 건조하는 건조기(280)를 포함한다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 습식 세정 장치는 웨이퍼가 세정부(270)와 건조기(280)를 순차적으로 거치도록 웨이퍼를 이송시키는 복수의 프로세싱 암(processing arm)(291, 292, 293, 294, 295)을 포함한다.
건조기(280)를 거친 웨이퍼는 프로세싱 암(295)에 의해 위에서 설명한 제2 푸셔(230)로 전달되며, 그 후 순차적으로 제2 수평 수직 변환 기구(210), 제2 픽 앤 플레이스 기구(190), 언로딩 엘리베이터(170), 언로딩 인터페이스 기구(130), 웨이퍼 카세트 이송 머신(150), 그리고 로드 포트(110)를 거쳐 언로딩 된다. 즉, 프로세싱 암(295)에 의해 전달된 웨이퍼는 제2 푸셔(230)에 수납되고, 제2 수평 수직 변환 기구(210)는 제2 푸셔(230)의 웨이퍼를 파지하여 수직 상태에서 수평 상태로 변환하고, 제2 픽 앤 플레이스 기구(190)는 제2 수평 수직 변환 기구(210)에 의해 수평 상태로 위치 변환된 웨이퍼를 파지하여 로딩/언로딩 유닛(100)의 언로딩 인터페이스 기구(130)에 위치하는 웨이퍼 카세트 내로 반입시키고, 세정된 웨이퍼가 반입된 웨이퍼 카세트는 웨이퍼 카세트 이송 머신(150)에 의해 로드 포트(110)로 이송된다.
위에서 설명하지 않았으나, 각 구성 요소를 제어하기 위한 컨트롤러가 구비 될 수 있으며, 이 컨트롤러는 마이크로프로세서, 메모리, 및 관련 하드웨어와 소프트웨어를 포함하고, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자가 용이하게 이해할 수 있는 것처럼 해당 센서들과 통신하고 세정 공정을 제어하기 위한 제어 방법을 수행하도록 형성된다.
이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 습식 세정 장치를 개략적으로 보여주는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 습식 세정 장치의 로드 포트를 보여주는 사시도이다.
도 3과 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 습식 세정 장치의 로딩 인터페이스 기구를 보여주는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 습식 세정 장치의 웨이퍼 카세트 이송 머신을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 습식 세정 장치의 로딩 엘리베이터를 보여주는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 습식 세정 장치의 로딩 픽 앤 플레이스 로봇을 보여주는 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 습식 세정 장치의 로딩 수평 수직 변환 기구를 보여주는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 습식 세정 장치의 로딩 푸셔를 보여주는 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 로딩/언로딩 유닛 110: 로드 포트
120: 로딩 인터페이스 기구 150: 웨이퍼 카세트 이송 머신
160: 로딩 엘리베이터 180: 로딩 픽 앤 플레이스 로봇
200: 로딩 수평 수직 변환 기구 220: 로딩 푸셔

Claims (2)

  1. 웨이퍼의 이송 및 세정이 장치 전후 방향으로 이루어지는 타입의 웨이퍼 습식 세정 장치로서,
    상기 웨이퍼를 수납한 웨이퍼 카세트를 별개의 루트를 통해 로딩하고 언로딩하는 로딩/언로딩 유닛,
    상기 로딩/언로딩 유닛에 의해 로딩된 상기 웨이퍼 카세트 내의 상기 웨이퍼를 파지하여 반출하는 제1 픽 앤 플레이스 로봇,
    상기 제1 픽 앤 플레이스 로봇에 의해 반출된 상기 웨이퍼를 전달받고 상기 전달받은 웨이퍼를 수평 상태에서 수직 상태로 변환하는 제1 수평 수직 변환 기구,
    상기 제1 수평 수직 기구에 의해 수직 상태로 위치 변환된 상기 웨이퍼를 적어도 1회 전달받는 제1 푸셔,
    상기 제1 푸셔에 의해 전달되는 상기 웨이퍼를 정렬하고 이송하는 웨이퍼 이송 유닛,
    상기 웨이퍼 이송 유닛에 의해 이송된 상기 웨이퍼를 세정하는 세정부,
    상기 세정부에 의해 세정된 상기 웨이퍼를 건조하는 건조기,
    상기 웨이퍼가 상기 세정부와 상기 건조기를 차례로 지나도록 상기 웨이퍼를 이송시키는 프로세싱 암,
    상기 프로세싱 암에 의해 전달된 상기 웨이퍼를 수납하는 제2 푸셔,
    상기 제2 푸셔에 의해 전달된 상기 웨이퍼를 수직 상태에서 수평 상태로 변 환하는 제2 수평 수직 변환 기구, 그리고
    상기 제2 수평 수직 변환 기구에 의해 수평 상태로 위치 변환된 상기 웨이퍼를 파지하여 상기 로딩/언로딩 유닛에 위치하는 웨이퍼 카세트 내로 반입시키는 제2 픽 앤 플레이스 로봇
    을 포함하는 웨이퍼 습식 세정 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 로딩/언로딩 유닛은,
    상기 웨이퍼를 수납하는 상기 웨이퍼 카세트의 로딩 및 언로딩이 이루어지는 로드 포트,
    상기 로드 포트에 의해 로딩된 상기 웨이퍼 카세트를 전달받으며 상기 전달된 웨이퍼 카세트를 오픈하는 로딩 인터페이스 기구,
    상기 로딩 인터페이스 기구에 의해 오픈된 상기 웨이퍼 카세트를 상기 제1 픽 앤 플레이스로 이송하는 로딩 엘리베이터,
    상기 로딩 엘리베이터와는 이격되어 배치되고 상기 제2 픽 앤 플레이스 로봇으로부터 전달된 웨이퍼를 수납하는 웨이퍼 카세트를 이송하는 언로딩 엘리베이터,
    상기 로딩 인터페이스 기구와 이격된 위치에 배치되고 상기 언로딩 엘리베이터로부터 상기 웨이퍼 카세트를 전달받으며 상기 전달된 웨이퍼 카세트를 클로즈하는 언로딩 인터페이스 기구, 그리고
    상기 로딩 인터페이스 기구 및 상기 언로딩 인터페이스 기구와 상기 로드 포 트 사이에서 상기 웨이퍼 카세트를 이송하는 웨이퍼 카세트 이송 머신을 포함하는 웨이퍼 습식 세정 장치.
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