KR20160015544A - 화학 기계적 연마 공정을 마친 웨이퍼의 반전 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 이송 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼의 반전 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 이송 방법에 관한 것으로, 화학 기계적 연마 공정을 마친 웨이퍼를 세정 공정에 공급하기 위하여 화학 기계적 연마 시스템의 언로딩 유닛에서 상기 웨이퍼를 뒤집는 웨이퍼 반전 장치로서, 화학 기계적 공정을 마친 웨이퍼가 언로딩 유닛으로 캐리어 헤드에 의하여 이동하면, 상기 캐리어 헤드로부터 상기 웨이퍼를 파지하는 그립퍼와; 상기 언로딩 유닛의 거치대를 하방으로 이동하면, 상기 웨이퍼를 파지하고 있는 상기 그립퍼를 180도 회전시켜 상기 웨이퍼를 뒤집는 그립퍼 조작수단을; 포함하여 구성되어, 화학 기계적 연마 공정을 마친 웨이퍼가 언로딩 유닛으로 이동하면, 그 자리에서 캐리어 헤드로부터 웨이퍼를 그립퍼가 파지하면서 언로딩 유닛의 거치대가 하방 이동하고, 거치대가 하방 이동하여 그립퍼의 회전이 가능한 공간이 마련되면 그립퍼 조작수단에 의하여 그립퍼를 180도 회전시켜 웨이퍼를 뒤집도록 구성됨으로써, 보다 적은 수의 구성 요소만을 제어하면서 웨이퍼의 반전에 소요되는 시간을 단축하여, 공정 효율을 보다 향상시킨 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 반전 장치를 제공한다.

Description

화학 기계적 연마 공정을 마친 웨이퍼의 반전 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 이송 방법 {WAFER TURNING APPARATUS AFTER CHEMICAL MECHANICAL POLISHING PROCESS AND SUBSTRATE TRANSFERRING METHOD USING SAME}

본 발명은 화학 기계적 연마 공정을 마친 웨이퍼의 반전 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼의 공정면이 하측을 향하였던 것을 그 다음 세정 공정에 웨이퍼의 공정면이 상측을 향하게 웨이퍼를 180도 뒤집어 반전시키는 웨이퍼의 반전 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 이송 방법에 관한 것이다.

화학기계적 연마(CMP) 공정은 반도체소자 제조과정 중 마스킹, 에칭 및 배선공정 등을 반복 수행하면서 생성되는 웨이퍼 표면의 요철로 인한 셀 지역과 주변 회로지역간 높이 차를 제거하는 광역 평탄화와, 회로 형성용 콘택/배선막 분리 및 고집적 소자화에 따른 웨이퍼 표면 거칠기 향상 등을 도모하기 위하여, 웨이퍼의 표면을 정밀 연마 가공하는 공정이다.

이러한 CMP 공정은 웨이퍼의 공정면이 연마 패드와 마주보게 한 상태로 상기 웨이퍼를 가압하여 공정면의 화학적 연마와 기계적 연마를 동시에 행하는 것에 의해 이루어지고, 연마 공정이 종료된 웨이퍼는 캐리어 헤드에 의하여 파지되어 공정면에 묻은 이물질을 세정하는 세정 공정을 거치게 된다.

즉, 도1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 웨이퍼의 화학 기계적 연마 공정은 로딩 유닛(20)에서 웨이퍼가 화학 기계적 연마 시스템(X1)에 공급되면, 웨이퍼(W)를 캐리어 헤드(S1, S2, S1', S2'; S)에 밀착된 상태로 정해진 경로(Po)를 따라 이동(66-68)하면서 다수의 연마 정반(P1, P2, P1', P2') 상에서 화학 기계적 연마 공정이 행해지는 것에 의해 이루어진다. 화학 기계적 연마 공정이 행해진 웨이퍼(W)는 캐리어 헤드(S)에 의하여 언로딩 유닛의 거치대(10)로 이전되고, 그다음의 세정 공정이 행해지는 세정 유닛(X2)으로 이전하여 다수의 세정 모듈(70)에서 웨이퍼(W)에 묻은 이물질을 세정하는 공정이 행해진다.

이 때, 화학 기계적 연마 공정 중에는 웨이퍼의 공정면이 연마 정반(P1, P2,..)의 표면과 접촉하기 위하여 하측을 향하지만, 세정 공정 중에는 세정액이 중력 방향으로 공급되면서 세정이 이루어지므로 웨이퍼의 공정면이 상측을 향하게 된다. 이를 위하여, 언로딩 유닛에서는 웨이퍼를 180도 뒤집는 반전 작업이 웨이퍼 반전 장치(50)에 의해 행해진다.

보다 구체적으로는, 도1의 언로딩 유닛(U)에는 도2의 웨이퍼 반전 장치(50)가 구비된다. 언로딩 유닛(U)에 위치한 거치대(10)는 전기적 힘이나 유압 또는 공압을 이용한 이동 수단(Mo)에 의하여 상하 방향(10d)으로 이동 가능하게 설치된다. 동시에 웨이퍼(W)를 파지하는 그립퍼(52)도 조작 수단(M1)에 의하여 가이드 기둥(55)을 따라 상하 방향(52d)으로 이동 가능하며 그립퍼(52)에 의해 웨이퍼를 파지할 수 있게 설치된다.

이에 따라, 도3a에 도시된 바와 같이 화학 기계적 연마 공정이 종료된 웨이퍼(W)가 캐리어 헤드(S)에 의하여 언로딩 유닛의 거치대(10)에 공급되면, 도3b에 도시된 바와 같이 거치대(10) 상의 웨이퍼(W)가 그립퍼(52)에 의하여 파지된다. 그 다음 캐리어 헤드(S)가 언로딩 유닛(U)의 바깥으로 벗어나면, 도3c에 도시된 바와 같이 그립퍼(52)는 상방(52d2)으로 이동하고 언로딩 유닛(U)의 거치대(10)는 하방(10d1)으로 이동하여 그립퍼(52)의 회전 공간을 확보한다. 그 다음, 도3d에 도시된 바와 같이 이동 수단(Mo)에 의하여 그립퍼(52)를 180도 회전(52r)시켜 웨이퍼의 공정면(Sw)이 하측을 향하던 웨이퍼(W)의 자세를 도3e에 도시된 바와 같이 웨이퍼의 공정면(Sw)이 상측을 향하게 한다.

그리고 나서, 도3f에 도시된 바와 같이 그립퍼(52)를 하방(52d1)으로 이동시키고 언로딩 유닛의 거치대를 상방(10d2)으로 이동시킨 후, 그립퍼(52)에 파지되어 있던 웨이퍼(W)를 언로딩 유닛의 거치대에 거치시킨다. 그 다음, 화학 기계적 연마 공정에 소요되는 시간과 세정 공정에 투입되는 시간 간격에 차이가 발생되는 경우가 대부분이므로, 별도의 설비를 이용하여 언로딩 유닛의 거치대(10) 상의 웨이퍼를 파지하여 도3g에 도시된 웨이퍼 웨팅 장치(40)로 이송한다. 웨이퍼 웨팅 장치(40)는 다수의 구멍(40p)을 통해 액체가 공급되어, 웨팅 장치의 바닥면(41s) 상에 단턱(42)의 높이만큼 액체(91)가 채워져, 채워진 액체(91)에 의하여 웨이퍼의 공정면을 젖은 상태로 유지한다. 그리고 나서, 웨이퍼(W)를 이송 유닛이 파지하여 세정 공정이 행해지는 영역(X2)으로 이동시킨다.

상기와 같이 구성된 종래 기술은 언로딩 유닛(U)에서 그립퍼(52)가 상하 방향으로 이동하고 동시에 거치대도 상하 방향으로 이동하여 웨이퍼를 뒤집는 회전 공간을 확보하도록 구성되어, 동시에 2개의 구성 요소를 제어해야 하므로 제어 방식이 복잡해지는 문제가 있었다.

특히, 언로딩 유닛(U)에서 웨이퍼(W)를 뒤집은 상태에서 그 다음 세정 공정에 투입되는 시간 차이가 있으면, 웨이퍼가 건조하게 되어 공정면이 손상되는 것을 방지하기 위하여 언로딩 유닛(U)에 인접한 위치에 웨이퍼의 젖음 상태를 유지시키는 거치대를 별도로 구비하여야 하는데, 웨이퍼의 젖음 상태를 유지하기 위하여 웨이퍼를 담그거나 웨이퍼의 공정면에 순수를 분사하는 장치를 별도로 마련하는 데에 비용이 소요될 뿐만 아니라 화학 기계적 연마 공정이 행해지는 영역(X1)의 정해진 면적 내에 이를 설치하는 것도 까다로운 문제점이 있었다.

따라서, 언로딩 유닛(U)에서 웨이퍼를 180도 뒤집는 공정을 보다 간편하게 제어하면서도, 세정 공정에 투입되기 이전에 대기하는 웨이퍼에 액체를 공급하기 위한 설비에 소요되는 비용과 공간을 줄일 수 있는 방안의 필요성이 절실히 요구되고 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 는 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼의 공정면이 하측을 향하였던 것을 그 다음 세정 공정에 웨이퍼의 공정면이 상측을 향하게 웨이퍼를 180도 뒤집어 반전시키는 데 있어서, 웨이퍼를 180도 반전시키는 공정을 보다 간단한 제어 방식에 의해 행해지는 웨이퍼의 반전 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 이송 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

무엇보다도, 본 발명은 화학 기계적 연마 공정이 행해진 웨이퍼를 세정 공정에 투입하기 이전에 대기 시간이 발생되는 경우에, 고가의 웨팅 장치를 구비하지 않고서도 웨이퍼의 젖음 상태를 언로딩 유닛이 차지하는 공간 내에서 확실하게 유지시키는 것을 목적으로 한다.

상술한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은, 화학 기계적 연마 공정을 마친 웨이퍼를 세정 공정에 공급하기 위하여 화학 기계적 연마 시스템의 언로딩 유닛에서 상기 웨이퍼를 뒤집는 웨이퍼 반전 장치로서, 화학 기계적 공정을 마친 웨이퍼가 언로딩 유닛으로 캐리어 헤드에 의하여 이동하면, 상기 캐리어 헤드로부터 상기 웨이퍼를 파지하는 그립퍼와; 상기 언로딩 유닛의 거치대를 하방으로 이동하면, 상기 웨이퍼를 파지하고 있는 상기 그립퍼를 180도 회전시켜 상기 웨이퍼를 뒤집는 그립퍼 조작수단을; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 반전 장치를 제공한다.

이는, 화학 기계적 연마 공정을 마친 웨이퍼가 언로딩 유닛으로 이동하면, 그 자리에서 캐리어 헤드로부터 웨이퍼를 그립퍼가 파지하면서 언로딩 유닛의 거치대가 하방 이동하고, 거치대가 하방 이동하여 그립퍼의 회전이 가능한 공간이 마련되면 그립퍼 조작수단에 의하여 그립퍼를 180도 회전시켜 웨이퍼를 뒤집도록 구성됨으로써, 보다 적은 수의 구성 요소만을 제어하면서 웨이퍼의 반전에 소요되는 시간을 단축하여, 공정 효율을 보다 향상시키기 위함이다.

여기서, 상기 그립퍼에는 상기 웨이퍼의 공정면에 액체를 공급하여 젖음 상태를 유지하는 액체 공급기가 설치될 수 있다. 이를 통해, 화학 기계적 연마 공정이 종료된 웨이퍼를 그립퍼로 파지하고 있는 동안에 웨이퍼의 공정면에 순수 등의 액체를 공급하여 웨이퍼의 공정면을 젖음 상태로 유지함으로써, 웨이퍼의 공정면이 건조하여 손상되는 것을 방지할 수 있다.

특히, 종래에는 웨이퍼의 공정면에 액체로 젖음 상태를 유지하기 위하여, 웨이퍼를 180도 반전시킨 상태에서 별도의 영역에 웨이퍼를 위치시킨 상태에서, 웨이퍼를 액체에 담그거나 액체를 도포하도록 구성되었지만, 그립퍼에 액체 공급기를 구비함으로써 별도의 공간을 마련하지 않고 공정의 효율을 저해하지도 않으며 종래에 비하여 웨이퍼의 이송 공정을 보다 단순화하면서 웨이퍼를 젖음 상태로 유지할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

한편, 상기 그립퍼는 상기 웨이퍼의 가장자리를 2군데 이상에서 접촉하기 위하여 이동 가능하게 설치된 2개 이상의 그립 부재를 포함하고, 상기 액체 공급기는 상기 그립 부재에 장착되어, 웨이퍼의 공정면에 직접 순수 등의 액체를 공급한다.

이 때, 상기 액체 공급기는 상기 그립퍼 조작수단에 의하여 상기 그립퍼가 회전하여 상기 웨이퍼가 경사지거나 수직인 자세로 유지하는 동안에 액체를 공급함으로써, 액체 공급기로부터 공급되는 액체가 웨이퍼의 공정면에 공급되어 흘러내리는 것에 의해 보다 적은 양의 액체로 웨이퍼의 공정면을 젖음 상태로 유지할 수 있는 잇점을 얻을 수 있다.

한편, 발명의 다른 분야에 따르면, 본 발명은, 화학 기계적 연마 공정을 마친 웨이퍼를 세정 공정에 공급하는 웨이퍼 공급 방법으로서, 상기 화학 기계적 연마 공정이 행해진 상기 웨이퍼를 캐리어 헤드로부터 그립퍼에 파지시키는 웨이퍼 파지 단계와; 상기 웨이퍼파지단계가 행해지면, 상기 거치대를 하방 이동시키는 거치대 하방이동단계와; 상기 거치대 하방이동단계가 행해지면, 상기 그립퍼는 제자리에서 회전하여 상기 웨이퍼의 공정면이 하측을 향하다가 상측을 향하도록 상기 웨이퍼를 뒤집는 웨이퍼반전단계와; 상기 거치대가 상측으로 이동하는 거치대 상방이동단계와; 상기 그립퍼에 파지되어 있던 상기 웨이퍼를 상기 거치대에 위치시키는 제2웨이퍼거치단계와; 상기 거치대 상에 거치된 상기 웨이퍼를 세정 공정으로 이송하는 웨이퍼이송단계를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 방법을 제공한다.

이와 같이, 웨이퍼를 캐리어 헤드로부터 직접 그립퍼로 웨이퍼를 전달하여 파지함으로써, 웨이퍼를 파지하는 데 소요되는 시간을 단축할 수 있다. 이 뿐만 아니라, 웨이퍼 파지단계가 행해진 다음에 언로딩 유닛의 거치대를 하방 이동시키면 그립퍼를 제자리에서 180도 회전시켜 웨이퍼를 반전시킴으로써, 웨이퍼의 반전을 위하여 제어하는 구성 요소를 최소화할 수 있으며, 동시에 웨이퍼의 반전을 위하여 이동해야 하는 구성 요소를 최소화하므로 제어가 보다 단순해지는 잇점을 얻을 수 있다.

이 때, 상기 화학 기계적 연마 공정이 행해진 다음에 상기 세정 공정으로 이송하기 이전에 대기 시간이 있는 경우에, 상기 웨이퍼의 공정면에 액체를 분사하여 젖음 상태로 유지시키는 웨이퍼젖음단계가 상기 웨이퍼반전단계에 포함되게 구성될 수 있다.

이는, 하나의 웨이퍼에 대하여 화학 기계적 연마 공정과 세정 공정에 소요되는 시간이 차이가 있는 경우에는, 화학 기계적 연마 공정이 행해진 다음에 세정 공정으로 이송하기 이전에 대기 시간이 발생되는 데, 그 시간 동안 웨이퍼를 방치하면 웨이퍼의 공정면이 손상되므로, 웨이퍼의 공정면에 그립퍼에 구비된 액체 공급기를 이용하여 웨이퍼의 공정면에 액체를 공급하여 웨이퍼 공정면을 젖음 상태로 유지함으로써, 양산 공정에서 정해진 공간 내에서 별도의 공간을 추가로 구비하지 않더라도 웨이퍼의 건조에 따른 손상을 예방하기 위함이다.

상술한 바와 같이 본 발명은, 화학 기계적 연마 공정을 마친 웨이퍼가 캐리어 헤드에 의하여 언로딩 유닛으로 이송되면, 그립퍼가 캐리어 헤드로부터 직접 웨이퍼를 전달받아 파지하고, 언로딩 유닛의 거치대가 하방으로 이동한 상태이거나 하방으로 이동하면, 그립퍼는 상하 이동없이 제자리에서 180도 회전하는 것에 의하여 제어되는 구성 요소의 개수를 최소화하면서 웨이퍼의 반전에 소요되는 시간을 단축하여 공정 효율을 향상시킬 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명은, 웨이퍼를 180도 뒤집는 그립퍼에 액체를 공급하는 액체 공급기를 구비함으로써, 캐리어 헤드에 의하여 파지된 상태로 언로딩 유닛에 도달한 웨이퍼를 그립퍼가 전달받아 180도 뒤집는 회전을 할 때에, 웨이퍼의 자세를 수직이거나 경사지게 위치시킨 상태에서, 그립퍼에 구비된 액체 공급기로부터 순수 등의 액체를 웨이퍼의 공정면에 공급하여, 별도의 공간을 차지하지 않으면서 웨이퍼를 특정 위치로 이동시키지 않고서도 웨이퍼의 공정면을 젖은 상태로 유지시킬 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

즉, 본 발명은, 하나의 웨이퍼에 대하여 화학 기계적 연마 공정과 세정 공정에 소요되는 시간이 차이가 있어서 화학 기계적 연마 공정이 행해진 다음에 세정 공정으로 이송하기 이전에 대기 시간 동안에, 그립퍼에 구비된 액체 공급기로부터 액체를 웨이퍼의 공정면에 공급하여 웨이퍼 공정면을 젖음 상태로 유지함으로써, 양산 공정에서 정해진 공간 내에서 별도의 공간을 추가로 구비하지 않더라도 웨이퍼의 건조에 따른 손상을 방지할 수 있다.

도1은 화학 기계적 연마 공정과 세정 공정이 행해지는 영역의 레이아웃을 도시한 평면도,
도2는 종래의 언로딩 유닛에 설치된 웨이퍼 반전 장치의 구성을 도시한 개략도,
도3a 내지 도3g는 언로딩 유닛으로 이송된 웨이퍼의 이송 공정을 순차적으로 도시한 도면,
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 언로딩 유닛에 설치된 웨이퍼 반전 장치의 구성을 도시한 개략도,
도5는 도4의 평면도,
도6a 내지 도6e는 본 발명의 일 실시예에 따른 언로딩 유닛으로 이송된 웨이퍼의 이송 공정을 순차적으로 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼의 반전 장치(100) 및 이를 이용한 웨이퍼 이송 방법에 대하여 구체적으로 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해서는 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하며, 동일하거나 유사한 기능 혹은 구성에 대해서는 동일하거나 유사한 도면 부호를 부여하기로 한다.

도4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 반전기(100)는, 웨이퍼(W)의 가장자리와 접촉하여 웨이퍼(W)를 파지하는 그립퍼(110)와, 그립퍼(110)를 상하 위치 이동하지 않고 제 자리에서 그립 부재(111a, 111b; 111)를 수평 이동시켜 웨이퍼(W)를 파지하거나 놓아주게 작동시키고 그립 부재(111a,111b)를 제자리에서 180도 반전시키는 그립퍼 조작수단(M)과, 그립 부재(111)에 설치되어 순수 등의 액체를 분사하거나 흘리는 액체 공급부(115)를 포함하여 구성된다.

상기 그립퍼(110)는 도5에 도시된 바와 같이 한 쌍의 그립 부재(111a, 111b; 111)와, 그립 부재(111a, 111b)의 일단부로부터 일방으로 연장된 작동 부재(113)와, 작동 부재(113)의 일부를 수용하는 케이싱(118)으로 구성된다. 그립퍼(110)는 케이싱(118)에 대하여 힌지 형태로 회전하면서 웨이퍼(W)를 파지하도록 구성될 수도 있으며, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 웨이퍼(W)의 파지 위치를 항상 일정하게 유지하면서 보다 견고하게 붙잡은 상태를 유지하도록 케이싱(118)에 대하여 그립 부재(111)가 111d로 표시된 방향으로 왕복 이동하면서 웨이퍼(W)를 파지한다.

상기 그립퍼 조작수단(M)은 케이싱(118)에 대하여 작동 부재(113)를 도5를 기준으로 상하 방향(케이싱으로부터 삽입되거나 인출되는 방향)으로 이동시킴으로써 그립 부재(111a, 111b)가 서로 가까워지거나 멀어지는 방향(111d)으로 이동(111d)하면서 그립 부재(111)로 웨이퍼(W)를 파지하거나 파지된 웨이퍼(W)를 놓아주는 역할을 한다.

여기서, 케이싱(118) 내부에서 작동 부재(113)를 서로 반대 방향으로 이동시키기 위하여, 케이싱(118) 내부에 압력 챔버가 형성되어 압력 챔버 내부의 압력을 제어하여 공압 또는 유압에 의하여 작동 부재(113)가 삽입되거나 인출되게 작동할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 케이싱(118) 내부에 서로 반대 방향의 나사산이 형성된 나사봉(미도시)이 작동 부재(113)의 나사산과 맞물리게 설치되어, 그립퍼 조작수단(M)에 의하여 나사봉을 회전시키는 것에 의하여 작동 부재(113)가 서로 반대 방향으로 이동시키도록 구성될 수도 있다. 이와 같이 다양한 구성에 의하여 작동 부재(113)의 왕복 이동에 의하여 그립 부재(111)를 서로 반대 방향으로 이동시킬 수 있다.

이와 같이, 작동 부재(113)를 직선 형태의 왕복 이동시키는 것에 의하여 그립 부재(111)로 웨이퍼(W)를 파지하거나 파지된 상태를 해제함으로써, 웨이퍼(W)의 가장자리를 항상 일정한 위치에서 파지하여 안정된 파지 상태를 얻을 수 있는 잇점이 얻어진다.

한편, 그립퍼 조작 수단(M)은 케이싱(118)을 도2의 52d로 표시된 상하 방향(지지대로부터 가까워지거나 멀어지는 방향)으로 이동시키지 않지만, 케이싱(118)을 180도 회전(111r)시키는 것에 의하여 그립 부재(111)에 파지되어 있는 웨이퍼(W)를 180도 뒤집어 반전시킨다.

상기 액체 공급기(115)는 그립 부재(111)에 설치되어, 액체 공급부(L)로부터 순수나 세정액 등의 액체를 공급받아, 그립 부재(111)에 파지되어 있는 웨이퍼(W)의 공정면에 순수 등의 액체(99)를 분사하거나 흘려주는 형태로 공급하여, 웨이퍼(W)의 공정면을 젖음 상태로 유지한다. 이와 같이 웨이퍼(W)의 공정면을 젖음 상태로 유지하는 것은 단위 웨이퍼가 화학 기계적 연마 공정에 소요되는 시간과 세정 공정에 소요되는 시간의 차이가 발생되므로, 화학 기계적 연마 공정이 종료된 웨이퍼를 그 다음 세정 공정으로 이송하기 전에 대기시간이 발생될 수 밖에 없고, 이 대기 시간 동안에 웨이퍼 공정면이 건조해져 손상되는 것을 방지하기 위한 것이다. 따라서, 상기와 같이 그립퍼(110)에 액체 공급기(115)를 구비함으로써 웨이퍼(W)의 공정면이 세정 공정으로 이송되기까지의 대기 시간 동안 건조해져 손상되는 것을 방지할 수 있다.

액체 공급기(115)로부터 공급되는 액체(99)는 웨이퍼(W)의 자세가 수평이거나 수직인 상태에서 공급될 수 있지만, 적은 양의 액체(99)를 사용하면서 웨이퍼(W)의 표면에 묻어 있는 큰 이물질을 웨이퍼(W)의 표면으로부터 제거하기 위하여, 웨이퍼(W)가 연직 방향으로 세워진 상태이거나 연직 방향 성분을 갖도록 기울어진 상태일 때에 액체 공급기(115)로부터 액체(99)를 공급한다. 이 때, 공급되는 액체(99)가 중력에 의하여 이물질과 함께 웨이퍼(W)의 공정면을 쓸어내면서 흐르기 위해서는 웨이퍼(W)의 기울어진 각도는 수평면에 대하여 45도 이상인 것이 바람직하다.

이 때, 웨이퍼 공정면에 공급되는 액체(99)의 흘러내림(99d)과 함께 웨이퍼(W)에 잔류하던 이물질이 거치대(10) 상에 낙하하는 것을 방지하기 위하여, 거치대(10)와 그립퍼(110)의 사이에 차단 부재(199)가 이동(62)하여 개재될 수도 있다. 또는, 그립퍼(110)에 파지되어 있는 웨이퍼의 공정면에 액체를 공급하는 동안에 거치대(10)는 그립퍼(110)의 하측으로부터 바깥으로 벗어나게 이동부(Mo)에 의하여 이동할 수도 있다. 이를 통해, 웨이퍼 공정면으로부터 분리되어 하방으로 떨어지는 오염된 액체와 이물질에 의하여 언로딩 유닛(U)의 거치대(10)가 오염되는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이, 그립퍼(110)는 공중에서 웨이퍼(W)를 파지하고 있는 상태로 액체(99)를 웨이퍼(W)의 공정면에 공급하더라도, 적은 양의 액체(99)로 웨이퍼 공정면 전체를 젖음 상태로 유지할 수 있으며, 동시에 화학 기계적 연마 공정이 방금 종료된 웨이퍼(W)의 표면에 잔류하는 커다란 이물질을 씻어내는 작용까지 할 수 있다.

이와 같이, 화학 기계적 연마 공정이 종료된 웨이퍼가 언로딩 유닛(U)으로 이송되고, 언로딩 유닛(U)에서 그립퍼(110)로 웨이퍼(W)를 파지하고 있는 동안에 그립 부재(111)에 고정된 액체 공급기(115)로부터 액체를 웨이퍼의 공정면에 공급함으로써, 웨이퍼(W)의 공정면을 젖음 상태로 유지함으로써 웨이퍼(W)의 공정면이 건조해져 손상되는 것을 방지한다. 특히, 종래에는 웨이퍼(W)의 공정면에 액체로 젖음 상태를 유지하기 위하여, 웨이퍼를 180도 반전시킨 상태에서 별도의 영역에 웨이퍼를 위치시킨 상태에서, 웨이퍼를 액체에 담그거나 액체를 도포하도록 구성되었지만, 그립퍼에 액체 공급기를 구비함으로써 별도의 공간을 마련하지 않고 공정의 효율을 저해하지도 않으며 종래에 비하여 웨이퍼의 이송 공정을 보다 단순화하면서 웨이퍼를 젖음 상태로 유지할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

한편, 그립퍼(110)에는 웨이퍼(W)의 가장자리 곡률과 동일한 곡면(115s)이 돌출 형성되어, 웨이퍼(W)를 안정되게 파지할 수 있게 된다. 이 때, 곡면(115s)은 그립 부재(111)에 별도로 형성될 수도 있지만, 액체 공급기(115)의 내향면(115s)으로 형성될 수 있다. 이에 의하여, 웨이퍼(W)를 안정되게 파지하면서 웨이퍼(W)의 표면에 정확하게 액체(99)를 공급할 수 있게 된다. 액체 공급기(115)의 내향면(115s)에는 웨이퍼(W)와의 마찰을 증대시키기 위하여 우레탄 등의 가요성 재질이 입혀질 수도 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 반전 장치(100)를 이용한 웨이퍼 이송 방법을 상술한다.

단계 1: 먼저, 도6a에 도시된 바와 같이 화학 기계적 연마 공정을 마친 웨이퍼(W)가 캐리어 헤드(S)에 의하여 언로딩 유닛(U)으로 이송(69)되면, 그립퍼(110)는 캐리어 헤드(S)의 하측으로 이동하여, 캐리어 헤드(S)에 파지되어 있던 웨이퍼(W)를 전달받아 그립 부재(111)로 파지한다. 이 때, 웨이퍼(W)의 공정면(Sw)은 하측을 향한 상태가 된다.

단계 2: 단계 1이 행해지는 것과 동시에 또는 그 이후에, 도6b에 도시된 바와 같이 언로딩 유닛(U)의 거치대(10)는 하방(10d1)으로 이동하여, 그립 부재(111)가 회전할 수 있는 공간을 마련한다. 한편, 단계 2는 단계 1이 행해지기 이전에 미리 행해질 수도 있다.

단계 3: 그리고 나서, 화학 기계적 연마 공정과 세정 공정의 시간차가 발생되어, 웨이퍼가 세정 공정으로 이송되기 까지 소정의 대기 시간이 요구되는 경우에는, 도6c에 도시된 바와 같이, 그립퍼 조작수단(M)은 그립퍼(110)를 제자리에서 90도 회전시켜 웨이퍼(W)가 연직 방향으로 세워진 상태가 되도록 한다. 경우에 따라서는 웨이퍼(W)가 연직면에 대하여 대략 30도 이하의 급격한 경사를 갖는 자세가 되는 위치까지만 회전시킬 수도 있다.

이와 같이, 그립퍼(110)를 제자리에서 회전만 하게 구성됨에 따라, 그립퍼(110)의 제어가 보다 용이해지고, 웨이퍼(W)의 반전에 소요되는 시간을 단축할 수 있다.

단계 4: 단계 3이 행해지는 것과 동시에 또는 그 다음에, 거치대(10)와 그립퍼(110)의 사이에 차단 부재(199)가 이송(62)되어 개재된 상태가 된다.

단계 5: 그 다음, 도6d에 도시된 바와 같이 그립 부재(111a, 111b; 111)에 설치된 액체 공급기(115)로부터 순수 등의 액체를 웨이퍼 공정면(Sw)을 향하여 분사한다. 이 때, 액체 분사량은 웨이퍼(W)의 공정면(Sw)이 젖은 상태가 되기에 충분한 소량만 공급하여도 무방하며, 시간 간격을 두고 간헐적으로 공급할 수도 있다. 이에 따라, 웨이퍼(W)의 공정면(Sw)에 공급되는 액체가 중력 방향(99d)을 따라 흘러내리면서 공정면(Sw)을 젖음 상태로 유지시키고, 동시에 웨이퍼(W)의 표면에 묻어있던 커다란 이물질이 액체(99)와 함께 씻겨 아래로 떨어진다. 이물질과 함께 떨어지는 오염된 액체는 차단 부재(199) 상에 떨어짐에 따라 거치대(10)가 오염되는 것을 방지한다.

단계 5은 웨이퍼(W)가 세정 공정으로 공급되기 위한 대기시간이 모두 경과되기 직전까지 행해지는 것이 바람직하다.

단계 6: 그리고 나서, 도6d에 도시된 바와 같이 그립 부재(111)가 완전히 180도 회전하여 웨이퍼(W)의 공정면(Sw)이 상측을 향하도록 웨이퍼(W)를 반전시킨다.

단계 7: 그 다음, 도6e에 도시된 바와 같이 거치대(10)가 상방(10d2)으로 이동하여, 그립퍼(110)에 거치되어 있던 웨이퍼(W)를 그 다음 세정 공정으로 이송될 준비를 마친다. 그 다음, 거치대(10)가 하방으로 이동하여 도면에 도시되지 않은 이송 수단으로 공정면(Sw)이 상측을 향하는 웨이퍼(W)를 세정 공정으로 이송한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 웨이퍼 반전 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 이송 방법은, 화학 기계적 연마 공정을 마친 웨이퍼가 캐리어 헤드(S)에 의하여 언로딩 유닛(U)으로 이송되면, 그립퍼(110)가 캐리어 헤드(S)로부터 직접 웨이퍼(W)를 전달받아 파지하고, 언로딩 유닛(U)의 거치대(10)가 하방(10d1)으로 이동한 상태이거나 하방(10d1)으로 이동하면, 그립퍼(110)는 상하 이동없이 제자리에서 180도 회전하는 것에 의하여 제어되는 구성 요소의 개수를 최소화하면서 웨이퍼의 반전에 소요되는 시간을 단축하여 공정 효율을 향상시킬 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

무엇보다도, 본 발명은, 웨이퍼(W)의 공정면(Sw)이 하측을 향한 자세에서 상측을 향한 자세가 되도록 웨이퍼(W)를 180도 뒤집는 그립퍼(110)에 액체(99)를 공정면(Sw)에 공급하는 액체 공급기(115)를 구비함으로써, 웨이퍼(W)를 별도의 공간을 차지하는 장치로 이송하지 않고서도, 그립퍼(110)에 설치된 액체 공급기(115)로부터 순수 등의 액체(99)를 웨이퍼의 공정면에 공급하여 흘러내리게 함으로써, 웨이퍼의 공정면을 젖은 상태로 유지하여 세정 공정으로 이송되기 이전의 대기 시간 동안 건조해져 손상되는 것을 방지하면서, 웨이퍼 공정면의 커다란 이물질을 일부 제거할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 상기와 같은 특정 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 본 발명의 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

100: 웨이퍼 반전 장치 110: 그립퍼
111: 그립 부재 113: 작동 부재
118: 케이싱 115: 액체 공급기
M: 그립퍼 조작수단

Claims (9)

1. 화학 기계적 연마 공정을 마친 웨이퍼를 세정 공정에 공급하기 위하여 화학 기계적 연마 시스템의 언로딩 유닛에서 상기 웨이퍼를 뒤집는 웨이퍼 반전 장치로서,
   화학 기계적 공정을 마친 웨이퍼가 언로딩 유닛으로 캐리어 헤드에 의하여 이동하면, 상기 캐리어 헤드로부터 상기 웨이퍼를 파지하는 그립퍼와;
   상기 언로딩 유닛의 거치대를 하방으로 이동하면, 상기 웨이퍼를 파지하고 있는 상기 그립퍼를 180도 회전시켜 상기 웨이퍼를 뒤집는 그립퍼 조작수단을;
   포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 반전 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 그립퍼에는 상기 웨이퍼의 공정면에 액체를 공급하여 젖음 상태를 유지하는 액체 공급기가 설치된 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 반전 장치.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 그립퍼에는 상기 웨이퍼의 가장자리 곡률과 동일한 곡면이 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 반전 장치.
   
4. 제 2항에 있어서,
   상기 그립퍼는 상기 웨이퍼의 가장자리를 2군데 이상에서 접촉하기 위하여 이동 가능하게 설치된 2개 이상의 그립 부재를 포함하고, 상기 액체 공급기는 상기 그립 부재에 장착된 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 반전 장치.
   
5. 제 2항에 있어서,
   상기 액체 공급기는 상기 그립퍼 조작수단에 의하여 상기 그립퍼가 회전하여 상기 웨이퍼가 경사지거나 수직인 자세로 유지하는 동안에 액체를 공급하여, 공급된 액체가 상기 웨이퍼의 표면에 흘러내리게 하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 반전 장치.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 그립퍼는 상하 이동하지 않고 회전만 하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 반전 장치.
   
7. 화학 기계적 연마 공정을 마친 웨이퍼를 세정 공정에 공급하는 웨이퍼 공급 방법으로서,
   상기 화학 기계적 연마 공정이 행해진 상기 웨이퍼를 그립퍼에 파지시키는 웨이퍼 파지 단계와;
   상기 웨이퍼파지단계가 행해지면, 상기 거치대를 하방 이동시키는 거치대 하방이동단계와;
   상기 거치대 하방이동단계가 행해지면, 상기 그립퍼는 제자리에서 회전하여 상기 웨이퍼의 공정면이 하측을 향하다가 상측을 향하도록 상기 웨이퍼를 뒤집는 웨이퍼반전단계와;
   상기 거치대가 상측으로 이동하는 거치대 상방이동단계와;
   상기 그립퍼에 파지되어 있던 상기 웨이퍼를 상기 거치대에 위치시키는 제2웨이퍼거치단계와;
   상기 거치대 상에 거치된 상기 웨이퍼를 세정 공정으로 이송하는 웨이퍼이송단계를;
   포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 방법.
   
8. 제 7항에 있어서,
   상기 화학 기계적 연마 공정이 행해진 다음에 상기 세정 공정으로 이송하기 이전에 대기 시간이 있는 경우에, 상기 웨이퍼의 공정면에 액체를 분사하여 젖음 상태로 유지시키는 웨이퍼젖음단계가 상기 웨이퍼반전단계에 포함되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 방법.
   
9. 제 8항에 있어서,
   상기 웨이퍼젖음단계는 상기 웨이퍼가 경사지거나 수직으로 세워진 자세에서 액체가 상기 웨이퍼의 공정면에 흐르거나 분사되는 것에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 방법.

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