WO2016080629A1 - 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치 및 웨이퍼 로딩위치 조정 방법 - Google Patents

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Definitions

  • the embodiment relates to a wafer loading apparatus and a wafer loading position adjusting method of a wafer polishing apparatus, and more particularly, to detect the loading position of the wafer so that the wafer can be loaded in the correct position of the polishing carrier, and adjust the position of the wafer.
  • the present invention relates to a wafer loading apparatus and a wafer loading position adjusting method of a wafer polishing apparatus that can be aligned.
  • a semiconductor device is manufactured by performing various manufacturing processes such as a deposition process, a photo process, an etching process, an ion implantation process, and the like on a silicon wafer.
  • a silicon wafer is formed with various process layers during the fabrication process, which may be repeated to selectively remove or pattern portions of the silicon wafer and deposit additional process layers on the surface of the preformed process layer.
  • This process layer may be an insulating layer, a rate oxide layer, a conductive layer, a metal or glass layer, or the like.
  • the top surface of the process layer previously formed on the wafer is flat for the deposition of subsequent process layers.
  • the silicon wafer is subjected to a polishing process for smoothly polishing the pre-formed process layer for a stable process of a subsequent process, where the polishing process is typically polishing both sides of the wafer using a double-side polishing apparatus.
  • Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-2005-0066114 has a wafer alignment link installed to guide the side of the wafer, a piston coupled to the end of the wafer alignment link and moving up and down in the cylinder, the lower side of the piston.
  • a plurality of wafer detection and alignment units consisting of a spring interposed between the piston and the cylinder to push the cylinder, and a plurality of position detection sensors installed on the side of the cylinder to detect the vertical position of the piston, are installed on the side of the wafer.
  • Disclosed are a wafer sensing and aligning apparatus and method for sensing position mounting and alignment and aligning a wafer.
  • the embodiment has been devised to solve the above problems, and the camera is mounted on the wafer transfer arm to detect the position where the wafer is to be loaded, and the wafer detachment unit and the wafer alignment unit are provided to determine the position where the wafer is to be loaded. It is an object of the present invention to provide a wafer loading apparatus and a wafer loading position adjusting method of a wafer polishing apparatus, which can be loaded and calculated at a position where a wafer is to be loaded.
  • the embodiment is provided with a polishing carrier is formed with a wafer hole is loaded wafer, the wafer polishing portion is polished by the upper surface and the lower surface of both sides of the wafer;
  • a wafer transfer part disposed above the polishing carrier and having a transfer arm for transferring the wafer, and having a transfer plate corresponding to a shape of the wafer connected to one end of the transfer arm;
  • a wafer position detector installed on a lower surface of the transfer plate to detect a position of the wafer hole;
  • a plurality of wafer detachable units formed at edge portions of the transfer plate;
  • a wafer alignment unit installed on the top surface of the transfer plate to align the wafer;
  • a controller which transmits data on the position of the wafer hole detected by the wafer position detecting unit, and calculates a position at which the wafer is to be loaded by the wafer detachment unit and the wafer alignment unit.
  • the wafer position detector may be provided as a camera to detect the position of the wafer hole and transmit position coordinate data of the wafer hole to the controller.
  • the wafer detachable unit includes a vacuum pump for supplying a vacuum; A vacuum pipe connected to the vacuum pump; And a vacuum chuck installed at a lower end of the vacuum pipe to detach and attach an upper surface of the wafer.
  • the vacuum pipe is disposed on an upper end of the vacuum chuck and moves along a through hole formed at an edge of the transfer plate, and a second connecting the upper end of the first pipe and the vacuum pump. It may consist of piping.
  • the wafer detachment unit may further include a pressure sensor between the vacuum pump and the second pipe, and the pressure sensor may measure a vacuum pressure when the wafer is attached to the vacuum chuck.
  • a flange may be formed on an upper portion of the first pipe, and an elastic member may be provided between the upper surface of the transfer plate and the flange to surround an upper portion of the first pipe, and the elastic member may be provided as a spring.
  • the wafer alignment unit is provided on the upper surface of the transfer plate and the light emitting unit for transmitting the light in one direction and the light receiving unit for receiving the light; And a linear scale provided between the light emitting part and the light receiving part and connected to an upper end surface of the flange.
  • the wafer detachable unit and the wafer alignment unit may be provided in 2n and correspond to each other.
  • Another embodiment includes a polishing carrier having a wafer hole in which a wafer is loaded, wherein both sides of the wafer are polished by an upper plate and a lower plate;
  • a plurality of transfer arms disposed on the polishing carrier to transfer the wafers and connected to each other in a longitudinal direction, and a transfer plate corresponding to a shape of the wafer connected to one end of the transfer arms; ; A plurality of wafer position sensing units installed at a lower edge portion of the transfer plate to sense positions of the respective wafer holes; A plurality of wafer detachable units formed at edge portions of the transfer plate; A wafer alignment unit installed on the top surface of the transfer plate to align the wafer; And a controller which transmits data on the position of the wafer hole detected by the wafer position detecting unit, and calculates a position at which the wafer is to be loaded by the wafer detachment unit and the wafer alignment unit. Provide the device.
  • the data about the position of the wafer hole detected by the wafer position detecting unit is transmitted to the controller, and the distance to which the wafer is moved is calculated to load the wafer at the correct position of the wafer hole.
  • the embodiment includes the steps of (a) detecting the position of the wafer hole formed in the polishing carrier; (b) a first loading step of loading a wafer into the wafer hole; (c) confirming that the wafer is loaded in place in the wafer hole; (d) calculating a moving distance of the wafer such that the wafer is loaded in position in the wafer hole; And (e) a second loading step of adjusting the position of the wafer by the moving distance and aligning the wafer to load the wafer at a predetermined position of the wafer hole. Provide a method of adjustment.
  • step (a) a transfer arm disposed on the polishing carrier to transfer the wafer is provided, and a transfer plate corresponding to the shape of the wafer is connected to one end of the transfer arm.
  • the wafer transfer unit may be provided with a wafer position sensing unit.
  • the wafer position detection unit is provided with a camera is installed on the lower surface of the transfer plate, it is possible to detect the position of the wafer hole by taking an image of the polishing carrier.
  • a vacuum pump for supplying a vacuum
  • a vacuum pipe connected to the vacuum pump
  • a vacuum chuck installed at a lower end of the vacuum pipe to attach and detach the upper surface of the wafer, and the upper surface of the wafer may be attached and transported by a plurality of the wafer detachment units formed at an edge of the transfer plate.
  • step (c) by measuring the vacuum pressure of the vacuum chuck provided in 2n pieces can be increased if the magnitude of each vacuum pressure is less than the reference value.
  • the light emitting unit for transmitting the light in one direction is provided on the upper surface of the transfer plate and the light receiving unit for receiving the light;
  • a wafer alignment unit provided between the light emitting unit and the light receiving unit and including a linear scale connected to an upper end surface of the flange to adjust the position of the wafer and align the wafer.
  • step (d) data about the position of the wafer hole detected by the wafer position sensing unit is transmitted to a controller, and the distance to move the wafer so that the wafer is loaded at the correct position of the wafer hole is calculated. Can be.
  • the position where the wafer is to be loaded is sensed by a camera installed in the wafer transfer arm, and the wafer unloading unit and the wafer alignment unit calculate the exact position where the wafer is to be loaded and the wafer Since it can be aligned and loaded in place, the upper and lower surfaces of the wafer can be stably and evenly ground.
  • the wafer defect rate can be significantly lowered and productivity can be increased.
  • FIG. 1 is a plan view showing a wafer polishing apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a wafer polishing apparatus according to the embodiment.
  • FIG 3 is a cross-sectional view illustrating a wafer polishing unit according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a wafer transfer unit in accordance with an embodiment.
  • FIG. 5 is a view showing the position of the camera installed on the transfer plate according to the embodiment.
  • 6A and 6B are conceptual views illustrating a process in which a loading position of a wafer is adjusted by a wafer loading apparatus according to an embodiment, and thus the wafer is loaded at a correct position of a wafer hole.
  • FIG. 7 is a view showing the bottom of the transfer plate is installed vacuum chuck according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a wafer loading position adjusting method according to an embodiment.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating a process of calculating a moving distance of a wafer by the wafer loading apparatus of the embodiment.
  • FIG. 1 is a plan view illustrating a wafer polishing apparatus according to an embodiment
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a wafer polishing apparatus according to an embodiment
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a wafer polishing unit according to an embodiment.
  • the wafer polishing apparatus includes a wafer polishing unit 100, a wafer transfer unit 200, a wafer position detection unit 300, a wafer detachment unit 400, and a wafer alignment unit ( 500) and the control unit.
  • a loading stage 240 and an unloading stage 250 may be further included to store the wafer to be loaded in the wafer polishing unit 100 or to move and store the polished wafer from the wafer polishing unit 100.
  • the wafer polishing unit 100 is provided with a polishing carrier 130 having a wafer hole 131 on which a wafer W is loaded.
  • the wafer polishing unit 100 is disposed above and below the polishing carrier 130, respectively.
  • a top plate 110 and a bottom plate 120 for polishing both surfaces of W).
  • top plate 110 and the bottom plate 120 are disposed above and below the polishing carrier 130, the top plate 110 may be in close contact with the wafer W loaded on the polishing carrier 130.
  • a pressurizing cylinder 140 for pressing the upper plate 110 may be further included.
  • the polishing carrier 130 is formed in a disk shape, the wafer hole 131 corresponding to the shape and size of the wafer (W) for loading the plurality of wafers (W) along the edge of the polishing carrier 130 It is formed at regular intervals.
  • an upper surface pad 111 is attached to the lower surface of the upper surface plate 110, and a lower surface surface pad 121 is attached to the upper surface of the lower surface plate 120, and the wafer W is loaded in the wafer hole 131. Both surfaces of the wafer W are brought into close contact with the upper surface pad 111 and the lower surface pad 121 in the closed state.
  • Both surfaces of the wafer W loaded on the polishing carrier 130 are polished by the upper and lower plates 110 and 120 disposed on the upper and lower portions of the polishing carrier 130.
  • the wafer W in close contact with the upper plate pad 111 and the lower plate pad 121 is mechanically and chemically polished by a slurry in which frictional force and relative particles and various additives are mixed by relative motion.
  • a loading stage 240 for storing the wafer for polishing
  • a wafer transfer unit 200 for transferring the wafer between the unloading stage 250 for moving and storing the polished wafer and the wafer polishing unit 100.
  • the wafer transfer part 200 is provided with a transfer arm 210 disposed above the polishing carrier 130 to transfer the wafer, and is formed on one end of the transfer arm 210 to correspond to the shape of the wafer. 220 is connected and installed.
  • a driving unit 230 for supplying driving power to the wafer transfer unit 200 is provided.
  • the transfer arm 210 may have a plurality of transfer arms 210 connected to each other in the longitudinal direction.
  • three transfer arms 210 may be installed.
  • each of the plurality of transfer arms 210 connected to each other may be connected to the driving unit and rotate at various angles, so that the wafers may be moved regardless of the distance for transferring the wafer W to the wafer polishing unit 100 even in a narrow space. W) can be transferred.
  • the transfer plate 220 is provided with a wafer position detecting unit 300, a wafer detachable unit 400, and a wafer alignment unit 500.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a wafer transfer unit in accordance with an embodiment.
  • the wafer position detecting unit 300 is installed on the lower surface of the transfer plate 220, and may be provided as a camera in an embodiment.
  • the camera detects the position of the wafer hole 131 formed in the polishing carrier 130 to describe coordinate data of the position of the wafer hole to which the wafer is to be loaded. It is transmitted to the control unit.
  • FIG. 5 is a view showing the position of the camera installed on the transfer plate according to the embodiment.
  • the camera may detect a position of a plurality of wafer holes provided in the center of the bottom surface of the transfer plate 220, but the camera 300 may have an outer circumference or an edge of the bottom surface of the transfer plate 220.
  • a plurality may be installed in the vacuum chuck 430 provided in the transfer plate 220.
  • the wafer holes may be installed to correspond to the wafer holes at every interval to detect the position of the wafer holes.
  • a plurality of cameras 300 may be installed along the outer circumferential surface of the transfer plate 220 to be adjacent to the vacuum chuck 430 provided in the transfer plate 220 to detect the position of the wafer hole. As such, the camera may be installed at various positions of the transfer plate 220 to detect the position of the wafer hole.
  • the transfer arm 210 transfers the wafer stored in the loading stage to the polishing carrier.
  • the transfer plate 220 is provided with a wafer detachment unit 400 that can attach and detach the wafer.
  • a plurality of wafer detachable units 400 may be installed at edge portions of the transfer plate 220 to detachable edge portions of the wafer.
  • the wafer detachable unit 400 is provided at the lower end of the vacuum pipe 420 for supplying a vacuum, the vacuum pipe 420 connected to the vacuum pump 410, and the vacuum pipe 420 to attach and detach the upper surface of the wafer. It comprises a vacuum chuck 430.
  • the vacuum pipe 420 may include a first pipe 421 disposed on an upper end of the vacuum chuck 430, and a second pipe 422 connecting between an upper end of the first pipe 421 and the vacuum pump 410. It can be composed of).
  • the first pipe 421 is installed along the edge portion of the transfer plate 220, and passes through the through hole 221 formed at the edge portion of the transfer plate 220 to correspond to the diameter of the first pipe 421. It is installed to, and can move up and down along the through-hole 221.
  • a flange 423 is formed on an upper portion of the first pipe 421 that protrudes through the transfer plate 220 and protrudes to the upper portion of the transfer plate 220.
  • an elastic member may be provided between the top surface of the transfer plate 220 and the flange 423 to surround the upper portion of the first pipe 421.
  • the elastic member may be provided as a spring 424. Can be.
  • the wafer detachable unit 400 may further include a pressure sensor 440 between the vacuum pump 410 and the second pipe 422, and the pressure sensor 440 may have a wafer attached to the vacuum chuck 430. The vacuum pressure at the time of measurement is measured.
  • the upper surface of the transfer plate 220 may be provided with a wafer alignment unit 500 for aligning the wafer so that the wafer can be loaded in the correct position of the wafer hole.
  • the wafer alignment unit 500 is provided on the upper surface of the transfer plate 220 to emit light in one direction, the light emitting unit 510, the light receiving unit 520 for receiving the light emitted from the light emitting unit 510, light emission
  • a linear scale 530 is provided between the unit 510 and the light receiving unit 520 and connected to the upper surface of the flange 423.
  • 6A and 6B are conceptual views illustrating a process in which a loading position of a wafer is adjusted by a wafer loading apparatus according to an embodiment, and thus the wafer is loaded at a correct position of a wafer hole.
  • the wafer W when loading the wafer W into the wafer hole 131, the wafer W is attached to the vacuum chuck 430, wherein the pressure sensor 440 is attached to the vacuum chuck 430. Measure the applied vacuum pressure.
  • the scale values of the linear scale 530 provided between the light emitting unit 510 and the light receiving unit 520 are respectively measured.
  • data on the position of the wafer hole 131 detected from the wafer position detecting unit 300 is transmitted, and the position at which the wafer W is to be loaded by the wafer detachable unit and the wafer alignment unit 500. It may include a control unit (not shown) for calculating.
  • data on the position of the wafer hole 131 is transmitted to a controller (not shown) to transfer the wafer W to the wafer hole 131.
  • a controller not shown
  • the vacuum pressure measured by the wafer detachment unit is measured to be equal to or less than the reference value
  • the vacuum pressure is increased by the controller.
  • the wafers W are loaded by aligning the wafers W such that each scale value is the same. Calculate the location to be.
  • FIG. 7 is a view showing the bottom of the transfer plate is installed vacuum chuck according to the embodiment.
  • a 2n wafer detachable unit and a wafer alignment unit are required to calculate the position at which the wafer W is to be loaded.
  • the wafer detachable unit and the wafer alignment unit are provided with 2n centering around the wafer position sensing unit 300 so as to correspond to each other and to be disposed at the edge of the transfer plate 220. have.
  • the position to load the wafer is sensed by a camera installed in the wafer transfer arm, the exact position to load the wafer by the wafer detachment unit and the wafer alignment unit is calculated and the wafer is Since it can be aligned and loaded in place, the upper and lower surfaces of the wafer can be stably and evenly polished.
  • a method of adjusting the loading position of the wafer using the wafer loading apparatus of the wafer polishing apparatus according to the embodiment is as follows.
  • Wafer loading position adjustment method using a wafer loading apparatus of the wafer polishing apparatus (a) detecting the position of the wafer hole formed in the polishing carrier (10), (b) loading the wafer into the wafer hole A first loading step 20, (c) checking whether the wafer is loaded in place of the wafer hole (30), and (d) moving distance of the wafer so that the wafer is loaded in place of the wafer hole Calculating a step (40), and (e) adjusting the position of the wafer by the moving distance and aligning the wafer to load the wafer in the correct position of the wafer hole (50).
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a wafer loading position adjusting method according to an embodiment.
  • a wafer position detecting unit detecting a position of the wafer hole is provided.
  • the wafer position sensing unit may be installed on a transfer plate disposed on the polishing carrier and connected to one end of a transfer arm for transferring the wafer.
  • the transfer plate is formed to correspond to the shape of the wafer.
  • the wafer position detection unit may be installed at the center of the bottom surface of the transfer plate to detect the wafer hole.
  • the wafer position detecting unit may be provided with a camera to detect the position of the wafer hole by capturing an image of the polishing carrier.
  • the wafer is attached by the wafer detachment unit and transferred to the wafer hole.
  • a plurality of wafer detachable units may be formed at the edges of the transfer plate to attach the upper surface of the wafer to transfer the wafer to the wafer hole.
  • step 30 of checking whether the wafer is loaded at the correct position of the wafer hole it is checked whether the wafer is attached to the wafer detachable unit at a vacuum pressure based on a reference value.
  • the wafer detachable unit includes a vacuum pump for supplying a vacuum, a vacuum pipe connected to the vacuum pump, and a vacuum chuck installed at a lower end of the vacuum pipe to attach and detach the upper surface of the wafer.
  • the vacuum pipe may be composed of a first pipe disposed on the upper end of the vacuum chuck, and a second pipe connecting the upper end of the first pipe and the vacuum pump. Then, the first pipe is installed along the edge of the transfer plate, it is installed through the through hole formed in the edge of the transfer plate to correspond to the diameter of the first pipe, it can move up and down along the through hole.
  • a flange is formed on an upper portion of the first pipe that penetrates the transfer plate and protrudes to the upper portion of the transfer plate.
  • an elastic member may be provided between the upper surface of the transfer plate and the flange to surround the upper portion of the first pipe.
  • the elastic member may be provided as a spring.
  • the wafer detachable unit may further include a pressure sensor between the vacuum pump and the second pipe, and the pressure sensor measures the vacuum pressure when the wafer is attached to the vacuum chuck. Then, the vacuum pressure of the vacuum chuck provided with 2n is measured and the vacuum pressure is increased when the magnitude of each vacuum pressure is equal to or less than the reference value.
  • a light emitting part for transmitting light in one direction and a light receiving part for receiving light are installed on the upper surface of the transfer plate.
  • the movement distance of a wafer can be calculated by the wafer alignment part provided with the linear scale between a part and a light receiving part.
  • the linear scale is connected to the flange top surface of the first pipe, which measures the value of each linear scale when the wafer is loaded.
  • step (40) of calculating the moving distance of the wafer so that the wafer is loaded at the correct position of the wafer hole data about the position of the wafer hole detected by the wafer position detecting unit is transmitted to the control unit, and the vacuum pressure measured from the wafer detachment unit is removed. The value is transferred and the value of each linear scale measured from the wafer alignment is transmitted.
  • the wafer position detecting unit is provided with a camera in an embodiment.
  • the wafer position detecting unit detects the position of the wafer hole formed in the wafer carrier, and transmits coordinate data about the position of the wafer hole into which the wafer is to be loaded to the control unit, and the wafer transfer unit transmits the wafer. Is transferred to the wafer hole.
  • the controller measures the vacuum pressure at each vacuum chuck of the wafer detachment unit to compare the reference value of the vacuum pressure to check whether the wafer is loaded in the wafer hole. If the vacuum pressure is measured below the reference value, it is determined that the wafer will not be properly loaded into the wafer hole, thereby increasing the vacuum pressure of the vacuum chuck.
  • the controller calculates a distance to move the wafer so that the wafer is loaded at the correct position of the wafer hole. If the values of the plurality of linear scales measured from the wafer alignment unit are different, the controller determines that the wafer is not loaded horizontally into the wafer hole. . Thus, the transfer arm is moved to load the wafer in position in the wafer hole until each linear scale value is measured equally.
  • the formula for calculating the moving distance for loading the wafer at the correct position of the wafer hole is the diameter of the wafer hole, the diameter of the wafer, The distance between the vacuum chucks and the like.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating a process of calculating a moving distance of a wafer by the wafer loading apparatus of the embodiment.
  • the relational expression for calculating the moving distance in the step 40 of calculating the moving distance of the wafer so that the wafer is loaded at the correct position of the wafer hole is as follows.
  • 2n wafer detachable units and wafer alignment units may be provided at the edges of the transfer plate to correspond to each other.
  • the position of the wafer may be adjusted by the moving distance, the wafer may be aligned, and the wafer may be loaded at the correct position of the wafer hole. Therefore, since the wafer is loaded in place and the upper and lower surfaces of the wafer are evenly polished, the wafer defect rate is significantly lowered and productivity is improved.
  • the wafer loading apparatus of the above-described wafer polishing apparatus can be applied to various fields.
  • the wafer loading apparatus of the wafer polishing apparatus can be applied to the wafer double side polishing apparatus used in the subsequent process of the wafer for the process of smoothly polishing both sides of the wafer.

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Abstract

실시예는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치에 관한 것으로서, 웨이퍼가 로딩되는 웨이퍼 홀이 형성된 연마 캐리어가 구비되며, 웨이퍼의 양면이 상정반과 하정반에 의해 연마되는 웨이퍼 연마부와, 연마 캐리어의 상부에 배치되어 웨이퍼를 이송시키는 이송 암(arm)이 구비되고, 이송 암의 일단에 웨이퍼의 형상에 대응되는 이송 플레이트가 연결되는 웨이퍼 이송부와, 이송 플레이트의 하면에 설치되어 웨이퍼 홀의 위치를 감지하는 웨이퍼 위치 감지부와, 이송 플레이트의 가장자리부에 형성되는 복수 개의 웨이퍼 탈부착 유닛과, 이송 플레이트의 상단면에 설치되어 웨이퍼를 정렬하는 웨이퍼 정렬부와, 웨이퍼 위치 감지부로부터 검출된 웨이퍼 홀의 위치에 대한 데이터가 전송되고, 웨이퍼 탈부착 유닛과 웨이퍼 정렬부에 의해 웨이퍼가 로딩될 위치를 산출하는 제어부를 포함하는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치를 제공한다.

Description

웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치 및 웨이퍼 로딩위치 조정 방법
실시예는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치 및 웨이퍼 로딩위치 조정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼가 연마 캐리어의 정위치에 로딩될 수 있도록 웨이퍼의 로딩 위치를 감지하고, 웨이퍼의 위치를 조정하여 정렬할 수 있는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치 및 웨이퍼 로딩위치 조정 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자는 실리콘 웨이퍼에 대하여 증착공정, 사진공정, 식각공정, 이온주입공정 등과 같은 다양한 제조 공정을 수행하여 제조된다.
일례로, 실리콘 웨이퍼는 제조공정 중에 다양한 공정층이 형성되는데, 이러한 공정층은 일부분을 선택적으로 제거하거나 패턴화하고, 추가의 공정층을 기형성된 공정층 표면에 증착시키는 과정이 반복 진행될 수 있다.
이러한 공정층은 절연층, 레이트 산화물층, 전도층, 금속 또는 유리층 등이 될 수 있다.
이에, 특정 공정에서는 웨이퍼에 기형성된 공정층의 최상부 표면이 후속하는 공정층의 증착을 위해서 평탄한 상태인 것이 바람직하다.
따라서, 실리콘 웨이퍼는 후속 공정의 안정적 진행을 위해 기형성된 공정층을 평탄하게 연마하는 연마공정을 거치게 되는데, 여기서 연마 공정은 통상적으로 양면 연마장치를 사용하여 웨이퍼의 양면을 연마하고 있다.
그리고, 웨이퍼의 양면을 평탄하게 연마하기 위해서는 웨이퍼의 로딩위치에 웨이퍼를 제대로 위치시키는 것이 중요하다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 한국공개특허 제10-2005-0066114호에는 웨이퍼의 측면을 가이드하도록 설치된 웨이퍼 정렬링크, 웨이퍼 정렬링크의 끝단에 결합되며 실린더 내에서 상하운동을 하는 피스톤, 피스톤의 하측을 밀도록 피스톤과 실린더 사이에 개재되는 스프링, 피스톤의 상하위치를 감지하도록 실린더의 측면에 설치되는 다수의 위치감지센서로 이루어진 웨이퍼 감지 및 정렬유니트가 웨이퍼의 측면에 복수로 설치되어, 웨이퍼의 정위치 장착 및 정렬여부를 감지하고 웨이퍼를 정렬시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 감지 및 정렬장치와 그 방법이 개시되어 있다.
하지만, 웨이퍼가 웨이퍼 홀에 수평으로 로딩되지 않고 비스듬히 로딩되었을 때, 이를 확인하고 위치를 이동시켜 웨이퍼가 로딩될 정위치에 정확하게 정렬시킬 수 없는 문제점이 있다.
실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로, 웨이퍼 이송 암(arm)에 카메라를 설치함으로써 웨이퍼가 로딩될 위치를 검출하고, 웨이퍼 탈부착 유닛과 웨이퍼 정렬부를 구비함으로써 웨이퍼가 로딩될 위치를 산출하여 웨이퍼가 로딩될 정위치에 로딩될 수 있는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치 및 웨이퍼 로딩위치 조정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 실시예는 웨이퍼가 로딩되는 웨이퍼 홀이 형성된 연마 캐리어가 구비되며, 상기 웨이퍼의 양면이 상정반과 하정반에 의해 연마되는 웨이퍼 연마부; 상기 연마 캐리어의 상부에 배치되어 상기 웨이퍼를 이송시키는 이송 암(arm)이 구비되고, 상기 이송 암의 일단에 상기 웨이퍼의 형상에 대응되는 이송 플레이트가 연결되는 웨이퍼 이송부; 상기 이송 플레이트의 하면에 설치되어 상기 웨이퍼 홀의 위치를 감지하는 웨이퍼 위치 감지부; 상기 이송 플레이트의 가장자리부에 형성되는 복수 개의 웨이퍼 탈부착 유닛; 상기 이송 플레이트의 상단면에 설치되어 상기 웨이퍼를 정렬하는 웨이퍼 정렬부; 및 상기 웨이퍼 위치 감지부로부터 검출된 상기 웨이퍼 홀의 위치에 대한 데이터가 전송되고, 상기 웨이퍼 탈부착 유닛과 상기 웨이퍼 정렬부에 의해 상기 웨이퍼가 로딩될 위치를 산출하는 제어부를 포함하는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치를 제공한다.
실시예에서, 상기 웨이퍼 위치 감지부는 카메라로 구비되어 상기 웨이퍼 홀의 위치를 감지하여 상기 웨이퍼 홀의 위치좌표 데이터를 상기 제어부로 전송할 수 있다.
또한, 상기 웨이퍼 탈부착 유닛은 진공을 공급하는 진공 펌프; 상기 진공 펌프와 연결되는 진공 배관; 및 상기 진공 배관의 하단에 설치되어 상기 웨이퍼의 상면을 탈부착하는 진공 척을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 진공 배관은 상기 진공 척의 상단에 배치되어 상기 이송 플레이트의 가장자리부에 형성되는 관통홀을 따라 이동하는 제1 배관과, 상기 제1 배관의 상단과 상기 진공 펌프의 사이를 연결하는 제2 배관으로 구성될 수 있다.
아울러, 상기 웨이퍼 탈부착 유닛은 상기 진공 펌프와 상기 제2 배관 사이에 압력센서를 더 포함하고, 상기 압력센서는 상기 웨이퍼가 상기 진공 척에 부착되었을 때의 진공 압력을 측정할 수 있다.
한편, 상기 제1 배관 상부에는 플랜지가 형성될 수 있고, 상기 이송 플레이트의 상단면과 상기 플랜지 사이에는 상기 제1 배관의 상부를 감싸는 탄성부재가 구비될수 있으며, 상기 탄성부재는 스프링으로 구비될 수 있다.
또한, 상기 웨이퍼 정렬부는 상기 이송 플레이트의 상단면에 구비되어 빛을 일방향으로 송출하는 발광부와 상기 빛을 수광하는 수광부; 및 상기 발광부와 수광부의 사이에 구비되고, 상기 플랜지의 상단면과 연결되는 리니어 스케일을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 웨이퍼 탈부착 유닛과 웨이퍼 정렬부는 각각 2n개로 구비되어 서로 대응되어 배치될 수 있다.
다른 실시예는 웨이퍼가 로딩되는 웨이퍼 홀이 형성된 연마 캐리어가 구비되며, 상기 웨이퍼의 양면이 상정반과 하정반에 의해 연마되는 웨이퍼 연마부;
상기 연마 캐리어의 상부에 배치되어 상기 웨이퍼를 이송시키는 복수 개의 이송 암(arm)이 길이방향으로 서로 연결되어 구비되고, 상기 이송 암의 일단에 상기 웨이퍼의 형상에 대응되는 이송 플레이트가 연결되는 웨이퍼 이송부; 상기 이송 플레이트의 하면 가장자리부에 복수 개가 설치되어 각각의 상기 웨이퍼 홀의 위치를 감지하는 웨이퍼 위치 감지부; 상기 이송 플레이트의 가장자리부에 형성되는 복수 개의 웨이퍼 탈부착 유닛; 상기 이송 플레이트의 상단면에 설치되어 상기 웨이퍼를 정렬하는 웨이퍼 정렬부; 및 상기 웨이퍼 위치 감지부로부터 검출된 상기 웨이퍼 홀의 위치에 대한 데이터가 전송되고, 상기 웨이퍼 탈부착 유닛과 상기 웨이퍼 정렬부에 의해 상기 웨이퍼가 로딩될 위치를 산출하는 제어부를 포함하는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치를 제공한다.
그리고, 상기 제어부에 상기 웨이퍼 위치 감지부로부터 검출된 상기 웨이퍼 홀의 위치에 대한 데이터가 전송되고, 상기 웨이퍼가 이동될 거리가 산출되어 상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼 홀의 정위치에 로딩될 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 실시예에서는 (a) 연마 캐리어에 형성된 웨이퍼 홀의 위치를 감지하는 단계; (b) 상기 웨이퍼 홀에 웨이퍼를 로딩시키는 제1 로딩 단계; (c) 상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼 홀의 정위치에 로딩되었는지 확인하는 단계; (d) 상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼 홀의 정위치에 로딩되도록 상기 웨이퍼의 이동거리를 산출하는 단계; 및 (e) 상기 이동거리만큼 상기 웨이퍼의 위치를 조정하고 상기 웨이퍼를 정렬하여 상기 웨이퍼 홀의 정위치에 상기 웨이퍼를 로딩하는 제2 로딩 단계를 포함하는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치를 이용한 웨이퍼 로딩위치 조정 방법을 제공한다.
실시예에서, 상기 (a)단계에서는, 상기 연마 캐리어의 상부에 배치되어 상기 웨이퍼를 이송시키는 이송 암(arm)이 구비되고, 상기 이송 암의 일단에 상기 웨이퍼의 형상에 대응되는 이송 플레이트가 연결되는 웨이퍼 이송부에 웨이퍼 위치 감지부가 구비될 수 있다.
그리고, 상기 (a)단계에서는, 상기 웨이퍼 위치 감지부는 카메라로 구비되어 상기 이송 플레이트의 하면에 설치되고, 상기 연마 캐리어의 영상을 촬영하여 상기 웨이퍼 홀의 위치를 감지할 수 있다.
또한, 상기 (b)단계에서는, 진공을 공급하는 진공 펌프; 상기 진공 펌프와 연결되는 진공 배관; 및 상기 진공 배관의 하단에 설치되어 상기 웨이퍼의 상면을 탈부착하는 진공 척을 포함하고, 상기 이송 플레이트의 가장자리부에 형성되는 복수 개의 상기 웨이퍼 탈부착 유닛에 의해 상기 웨이퍼의 상면이 부착되어 이송될 수 있다.
한편, 상기 (c)단계에서는, 2n개로 구비되는 상기 진공 척의 진공 압력을 측정하여 각각의 진공 압력의 크기가 기준값 이하이면 진공 압력을 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 (d)단계에서는, 상기 이송 플레이트의 상단면에 구비되어 빛을 일방향으로 송출하는 발광부와 상기 빛을 수광하는 수광부; 및 상기 발광부와 수광부의 사이에 구비되고, 상기 플랜지의 상단면과 연결되는 리니어 스케일을 포함하는 웨이퍼 정렬부에 의해 상기 웨이퍼의 위치를 조정하고, 상기 웨이퍼를 정렬할 수 있다.
아울러, 상기 (d)단계에서는, 제어부에 상기 웨이퍼 위치 감지부로부터 검출된 상기 웨이퍼 홀의 위치에 대한 데이터가 전송되고, 상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼 홀의 정위치에 로딩되도록 상기 웨이퍼가 이동될 거리를 산출할 수 있다.
그리고, 상기 (d)단계에서, 상기 웨이퍼가 이동될 거리는 2n개로 구비되는 상기 웨이퍼 정렬부에서 측정된 스케일의 값이 각각 동일하지 않을 경우, 상기 웨이퍼의 이동거리가 산출될 수 있으며, 상기 (d)단계에서는 상기 웨이퍼 홀의 지름(Lc), 상기 웨이퍼의 지름(Lw), 상기 진공 척 간의 거리(Lb), 상기 웨이퍼의 하면이 지면과 이루는 각도(θ = cos-1((L2-L1)/Lb)), 상기 리니어 스케일을 통해 계산된 높이(Lh = Lw/sinθ) 및 L = (Lw2-L12)(1/2) = Lw/cosθ로부터 도출된 상기 웨이퍼의 이동거리 X = Lc-L로 산출될 수 있다.
상술한 바와 같은 실시예에 의하면, 웨이퍼 이송 암(arm)에 설치되는 카메라에 의해 웨이퍼가 로딩될 위치가 감지되고, 웨이퍼 탈부탁 유닛과 웨이퍼 정렬부에 의해 웨이퍼가 로딩될 정위치를 산출하고 웨이퍼를 정렬하여 정위치에 로딩할 수 있으므로 웨이퍼의 상하면이 안정적으로 고르게 연마될 수 있는 효과가 있다.
또한, 웨이퍼가 정위치에 로딩되어 웨이퍼의 상하면이 고르게 연마되므로 웨이퍼 제작시 불량률을 현저히 낮추고, 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 실시예에 따른 웨이퍼 연마장비를 나타내는 평면도이다.
도 2는 실시예에 따른 웨이퍼 연마장비를 나타내는 단면도이다.
도 3은 실시예에 따른 웨이퍼 연마부를 나타내는 단면도이다.
도 4는 실시예에 따른 웨이퍼 이송부를 나타내는 단면도이다.
도 5는 실시예에 따른 이송 플레이트에 설치되는 카메라의 위치를 도시한 도면이다.
도 6a와 도 6b는 실시예에 따른 웨이퍼 로딩장치에 의해 웨이퍼의 로딩 위치가 조정되어 웨이퍼가 웨이퍼 홀의 정위치에 로딩되는 과정을 나타내는 개념도이다.
도 7은 실시예에 따라 진공 척이 설치된 이송 플레이트의 저면을 나타내는 도면이다.
도 8은 실시예에 따른 웨이퍼 로딩위치 조정 방법을 도시한 순서도이다.
도 9는 실시예의 웨이퍼 로딩장치에 의해 웨이퍼의 이동거리를 계산하는 과정을 나타내는 개념도이다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 실시예에 따른 웨이퍼 연마장비를 나타내는 평면도이고, 도 2는 실시예에 따른 웨이퍼 연마장비를 나타내는 단면도이며, 도 3은 실시예에 따른 웨이퍼 연마부를 나타내는 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 웨이퍼 연마장비는 웨이퍼 연마부(100), 웨이퍼 이송부(200), 웨이퍼 위치 감지부(300), 웨이퍼 탈부착 유닛(400), 웨이퍼 정렬부(500) 및 제어부를 포함하여 이루어진다.
그리고, 웨이퍼 연마부(100)에 로딩될 웨이퍼를 보관하거나 연마된 웨이퍼를 웨이퍼 연마부(100)로부터 이동시켜 보관할 수 있는 로딩 스테이지(240)와 언로딩 스테이지(250)가 더 포함될 수 있다.
본 실시예에서, 웨이퍼 연마부(100)는 웨이퍼(W)가 로딩되는 웨이퍼 홀(131)이 형성된 연마 캐리어(130)가 구비되며, 연마 캐리어(130)의 상부와 하부에 각각 배치되어 웨이퍼(W)의 양면을 각각 연마하는 상정반(110)과 하정반(120)을 포함한다.
그리고, 연마 캐리어(130)의 상부와 하부에 상정반(110)과 하정반(120)이 배치되었을 때 상정반(110)이 연마 캐리어(130)에 로딩된 웨이퍼(W)에 밀착될 수 있도록 상정반(110)을 가압해주는 가압 실린더(140)가 더 포함될 수 있다.
여기서, 연마 캐리어(130)는 원판 형상으로 이루어지고, 복수 개의 웨이퍼(W)가 로딩되기 위해 웨이퍼(W)의 형상과 크기에 대응되는 웨이퍼 홀(131)이 연마 캐리어(130)의 가장자리부를 따라 일정 간격을 두고 형성된다. 또한, 상정반(110)의 하면에는 상정반 패드(111)가 부착되고, 하정반(120)의 상면에는 하정반 패드(121)가 부착되는데, 웨이퍼 홀(131)에 웨이퍼(W)가 로딩된 상태에서 상정반 패드(111)와 하정반 패드(121)가 웨이퍼(W)의 양면이 밀착된다.
그리고, 연마 캐리어(130)에 로딩된 웨이퍼(W)의 양면은 연마 캐리어(130)의 상부와 하부에 배치되는 상정반(110)과 하정반(120)에 의해 연마된다.
이때, 상정반 패드(111)와 하정반 패드(121)와 밀착된 웨이퍼(W)는 상대 운동에 의한 마찰력과 연마입자와 각종 첨가물을 혼합한 슬러리(Slurry)에 의하여 기계적·화학적 연마가 이루어진다.
한편, 연마시키기 위한 웨이퍼를 보관하는 로딩 스테이지(240) 및 연마된 웨이퍼를 이동시켜 보관하는 언로딩 스테이지(250)와 웨이퍼 연마부(100) 간에 웨이퍼를 이송시키는 웨이퍼 이송부(200)가 구비된다.
실시예에서 웨이퍼 이송부(200)는 연마 캐리어(130)의 상부에 배치되어 웨이퍼를 이송시키는 이송 암(210)이 구비되고, 이송 암(210)의 일단에 웨이퍼의 형상에 대응되도록 형성되는 이송 플레이트(220)가 연결되어 설치된다.
그리고, 웨이퍼 이송부(200)에 구동전력을 공급해 주는 구동부(230)가 구비된다.
한편, 이송 암(210)은 다수 개의 이송 암(210)이 길이방향으로 서로 연결될 수 있는데, 실시예에서는 3개의 이송 암(210)이 설치된다. 여기서, 복수 개가 서로 연결된 각각의 이송 암(210)은 구동부와 연결되어 다양한 각도로 회전할 수 있으므로 좁은 공간에서도 웨이퍼 연마부(100)에 웨이퍼(W)를 이송시키는 거리에 구애받지 않고, 웨이퍼(W)를 이송시킬 수 있다.
그리고, 이송 플레이트(220)에는 웨이퍼 위치 감지부(300), 웨이퍼 탈부착 유닛(400), 웨이퍼 정렬부(500)가 설치된다.
도 4는 실시예에 따른 웨이퍼 이송부를 나타내는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 웨이퍼 위치 감지부(300)는 이송 플레이트(220)의 하면에 설치되는데, 실시예에서는 카메라로 구비될 수 있다. 그리고, 이송 암(210)이 연마 캐리어(130)의 상부로 이동하면 카메라는 연마 캐리어(130)에 형성된 웨이퍼 홀(131)의 위치를 감지하여 웨이퍼가 로딩될 웨이퍼 홀의 위치에 대한 좌표 데이터를 후술할 제어부로 전송하게 된다.
도 5는 실시예에 따른 이송 플레이트에 설치되는 카메라의 위치를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 카메라는 이송 플레이트(220)의 하단면 중앙에 설치되어 복수 개로 구비되는 웨이퍼 홀의 위치를 감지할 수도 있지만, 카메라(300)는 이송 플레이트(220)의 하단면 외주부나 에지부에 복수 개가 설치될 수도 있는데, 이송 플레이트(220)에 구비된 진공 척(430) 사이마다 웨이퍼 홀과 대응되도록 설치되어 웨이퍼 홀의 위치를 감지할 수 있다. 그리고, 이송 플레이트(220)에 구비된 진공 척(430)과 이웃하도록 이송 플레이트(220)의 외주면을 따라 복수 개의 카메라(300)가 설치되어 웨이퍼 홀의 위치를 감지할 수도 있다. 이와 같이, 카메라는 이송 플레이트(220)의 다양한 위치에 설치되어 웨이퍼 홀의 위치를 감지할 수 있다.
그리고, 이송 암(210)은 로딩 스테이지에 보관되어 있는 웨이퍼를 연마 캐리어로 이송한다.
여기서, 이송 플레이트(220)에는 웨이퍼를 탈부착할 수 있는 웨이퍼 탈부착 유닛(400)이 설치된다. 또한, 웨이퍼 탈부착 유닛(400)은 웨이퍼의 가장자리부를 탈부착할 수 있도록 이송 플레이트(220)의 가장자리부에 복수 개가 설치될 수 있다.
그리고, 웨이퍼 탈부착 유닛(400)은 진공을 공급하는 진공 펌프(410)와, 진공 펌프(410)와 연결되는 진공 배관(420)과, 진공 배관(420)의 하단에 설치되어 웨이퍼의 상면을 탈부착하는 진공 척(430)을 포함한다.
아울러, 진공 배관(420)은 진공 척(430)의 상단에 배치되는 제1 배관(421)과, 제1 배관(421)의 상단과 진공 펌프(410)의 사이를 연결하는 제2 배관(422)으로 구성될 수 있다. 여기서, 제1 배관(421)은 이송 플레이트(220)의 가장자리부를 따라 설치되는데, 제1 배관(421)의 직경에 대응되도록 이송 플레이트(220)의 가장자리부에 형성되는 관통홀(221)을 관통하여 설치되며, 관통홀(221)을 따라 상하로 이동할 수 있다.
또한, 이송 플레이트(220)를 관통하여 이송 플레이트(220)의 상부로 돌출된 제1 배관(421) 상부에는 플랜지(423)가 형성된다. 그리고, 이송 플레이트(220)의 상단면과 플랜지(423) 사이에는 제1 배관(421)의 상부를 감싸도록 탄성부재가 구비될 수 있는데, 실시예에서, 탄성부재는 스프링(424)으로 구비될 수 있다.
아울러, 웨이퍼 탈부착 유닛(400)은 진공 펌프(410)와 제2 배관(422) 사이에 압력센서(440)를 더 포함할 수 있고, 압력센서(440)는 웨이퍼가 진공 척(430)에 부착되었을 때의 진공 압력을 측정하게 된다.
한편, 이송 플레이트(220)의 상단면에는 웨이퍼가 웨이퍼 홀의 정위치에 로딩될 수 있도록 웨이퍼를 정렬하는 웨이퍼 정렬부(500)가 설치될 수 있다.
그리고, 웨이퍼 정렬부(500)는 이송 플레이트(220)의 상단면에 구비되어 빛을 일방향으로 송출하는 발광부(510), 발광부(510)로부터 송출된 빛을 수광하는 수광부(520), 발광부(510)와 수광부(520)의 사이에 구비되고, 플랜지(423)의 상단면과 연결되는 리니어 스케일(530)을 포함한다.
도 6a와 도 6b는 실시예에 따른 웨이퍼 로딩장치에 의해 웨이퍼의 로딩 위치가 조정되어 웨이퍼가 웨이퍼 홀의 정위치에 로딩되는 과정을 나타내는 개념도이다.
도 6a와 도 6b를 참조하면, 웨이퍼(W)를 웨이퍼 홀(131)에 로딩시킬 때, 진공 척(430)에 웨이퍼(W)가 부착되는데 이때 압력 센서(440)에서 진공 척(430)에 걸린 진공 압력을 측정한다.
또한, 발광부(510)와 수광부(520)의 사이에 설치되는 리니어 스케일(530)의 스케일 값을 각각 측정한다.
한편, 실시예에는 웨이퍼 위치 감지부(300)로부터 검출된 웨이퍼 홀(131)의 위치에 대한 데이터가 전송되고, 웨이퍼 탈부착 유닛과 웨이퍼 정렬부(500)에 의해 웨이퍼(W)가 로딩될 위치를 산출하는 제어부(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
아울러, 제어부(도시되지 않음)에 웨이퍼 홀(131)의 위치에 대한 데이터가 전송되어 웨이퍼(W)를 웨이퍼 홀(131)로 이송시킨다. 그리고, 웨이퍼 탈부착 유닛에서 측정된 진공 압력이 기준값 이하로 측정이 되면 제어부에 의해 진공 압력을 증가시킨다. 또한, 웨이퍼 정렬부(500)에서 측정된 스케일 값이 제어부에 전달되어 복수 개의 리니어 스케일 값이 각각 다르게 측정되면 각각의 스케일 값이 동일한 값이 되도록 웨이퍼(W)를 정렬하여 웨이퍼(W)가 로딩될 위치를 산출하게 된다.
도 7은 실시예에 따라 진공 척이 설치된 이송 플레이트의 저면을 나타내는 도면이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)가 로딩될 위치를 산출하기 위해서는 2n의 웨이퍼 탈부착 유닛과 웨이퍼 정렬부가 필요하다.
따라서, 실시예에서 웨이퍼 탈부착 유닛과 웨이퍼 정렬부는 도 7에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 위치 감지부(300)를 중심으로 각각 2n개로 구비되어 서로 대응되어 이송 플레이트(220)의 가장자리부에 배치될 수 있다.
상술한 바와 같은 실시예에 의하면, 웨이퍼 이송 암(arm)에 설치되는 카메라에 의해 웨이퍼가 로딩될 위치가 감지되고, 웨이퍼 탈부착 유닛과 웨이퍼 정렬부에 의해 웨이퍼가 로딩될 정위치를 산출하고 웨이퍼를 정렬하여 정위치에 로딩할 수 있으므로 웨이퍼의 상하면이 안정적으로 고르게 연마될 수 있는 효과가 있다.
아울러, 실시예에 따른 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치를 이용하여 웨이퍼의 로딩위치를 조정하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
본 실시예에 따른 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치를 이용한 웨이퍼 로딩위치 조정 방법은 (a) 연마 캐리어에 형성된 웨이퍼 홀의 위치를 감지하는 단계(10)와, (b) 상기 웨이퍼 홀에 웨이퍼를 로딩시키는 제1 로딩 단계(20)와, (c) 상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼 홀의 정위치에 로딩되었는지 확인하는 단계(30)와, (d) 상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼 홀의 정위치에 로딩되도록 상기 웨이퍼의 이동거리를 산출하는 단계(40)와, (e) 상기 이동거리만큼 상기 웨이퍼의 위치를 조정하고 상기 웨이퍼를 정렬하여 상기 웨이퍼 홀의 정위치에 상기 웨이퍼를 로딩하는 제2 로딩 단계(50)를 포함한다.
도 8은 실시예에 따른 웨이퍼 로딩위치 조정 방법을 도시한 순서도이다.
도 8을 참조하면, 연마 캐리어에 형성된 웨이퍼 홀의 위치를 감지하는 단계(10)에서는 웨이퍼 홀의 위치를 감지하는 웨이퍼 위치 감지부가 구비된다. 여기서, 웨이퍼 위치 감지부는 연마 캐리어의 상부에 배치되어 웨이퍼를 이송시키는 이송 암(arm)의 일단에 연결되는 이송 플레이트에 설치될 수 있다.
그리고, 이송 플레이트는 웨이퍼의 형상에 대응되도록 형성되는데, 이송 플레이트가 연마 캐리어의 상부에 위치되었을 때, 웨이퍼 홀을 검출할 수 있도록 웨이퍼 위치 감지부는 이송 플레이트의 하단면 중앙에 설치될 수 있다.
또한, 연마 캐리어에 형성된 웨이퍼 홀의 위치를 감지하는 단계(10)에서 웨이퍼 위치 감지부는 카메라로 구비되어 연마 캐리어의 영상을 촬영하여 웨이퍼 홀의 위치를 감지할 수 있다.
그리고, 웨이퍼 홀에 웨이퍼를 로딩시키는 제1 로딩 단계(20)에서는 웨이퍼 탈부착 유닛에 의해 웨이퍼가 부착되어 웨이퍼 홀로 이송된다. 여기서, 웨이퍼 탈부착 유닛은 이송 플레이트의 가장자리부에 복수 개로 형성되어 웨이퍼의 상면을 부착하여 웨이퍼 홀로 웨이퍼를 이송할 수 있다.
웨이퍼 홀에 웨이퍼가 이송되면, 웨이퍼가 웨이퍼 홀의 정위치에 로딩되었는지 확인하는 단계(30)에서는 웨이퍼 탈부착 유닛에 웨이퍼가 기준값에 의한 진공 압력으로 부착되었는지 확인을 한다.
여기서, 웨이퍼 탈부착 유닛은 진공을 공급하는 진공 펌프, 진공 펌프와 연결되는 진공 배관, 진공 배관의 하단에 설치되어 웨이퍼의 상면을 탈부착하는 진공 척을 포함한다. 여기서, 진공 배관은 진공 척의 상단에 배치되는 제1 배관과, 제1 배관의 상단과 진공 펌프 사이를 연결하는 제2 배관으로 구성될 수 있다. 그리고, 제1 배관은 이송 플레이트의 가장자리부를 따라 설치되는데, 제1 배관의 직경에 대응되도록 이송 플레이트의 가장자리부에 형성되는 관통홀을 관통하여 설치되며, 관통홀을 따라 상하로 이동할 수 있다.
또한, 이송 플레이트를 관통하여 이송 플레이트의 상부로 돌출된 제1 배관 상부에는 플랜지가 형성된다. 그리고, 이송 플레이트의 상단면과 플랜지 사이에는 제1 배관의 상부를 감싸도록 탄성부재가 구비될 수 있는데, 실시예에서, 탄성부재는 스프링으로 구비될 수 있다.
아울러, 웨이퍼 탈부착 유닛은 진공 펌프와 제2 배관 사이에 압력센서를 더 포함할 수 있고, 압력센서는 웨이퍼가 진공 척에 부착되었을 때의 진공 압력을 측정하게 된다. 그리고, 2n개로 구비되는 진공 척의 진공 압력을 측정하여 각각의 진공 압력의 크기가 기준값 이하이면 진공 압력을 증가시킨다.
그 다음으로, 웨이퍼가 웨이퍼 홀의 정위치에 로딩되도록 웨이퍼의 이동거리를 산출하는 단계(40)에서는 이송 플레이트의 상단면에 빛을 일방향으로 송출하는 발광부와 빛을 수광하는 수광부가 설치되고, 발광부와 수광부의 사이에 리니어 스케일이 구비되는 웨이퍼 정렬부에 의해 웨이퍼의 이동거리를 산출할 수 있다.
다시 말해서, 리니어 스케일은 제1 배관의 플랜지 상단면과 연결되는데, 웨이퍼가 로딩되었을 때 각각의 리니어 스케일의 값을 측정한다.
아울러, 웨이퍼가 웨이퍼 홀의 정위치에 로딩되도록 웨이퍼의 이동거리를 산출하는 단계(40)에서는 제어부에 웨이퍼 위치 감지부로부터 검출된 웨이퍼 홀의 위치에 대한 데이터가 전송되고, 웨이퍼 탈부착 유닛으로부터 측정된 진공 압력값이 전달되며, 웨이퍼 정렬부로부터 측정된 각각의 리니어 스케일의 값이 전송된다.
보다 상세히 설명하면, 웨이퍼 위치 감지부는 실시예에서 카메라로 구비되는데, 카메라로 웨이퍼 캐리어에 형성된 웨이퍼 홀의 위치를 감지하여 웨이퍼가 로딩될 웨이퍼 홀의 위치에 대한 좌표 데이터를 제어부로 전송하고, 웨이퍼 이송부가 웨이퍼를 웨이퍼 홀로 이송하게 된다.
그리고, 제어부는 웨이퍼 탈부착 유닛의 각각의 진공 척에서의 진공 압력을 측정하여 진공 압력의 기준값과 비교하여 웨이퍼가 웨이퍼 홀에 로딩되었는지 여부를 확인하게 된다. 진공 압력이 기준값보다 작게 측정되면 웨이퍼가 웨이퍼 홀에 제대로 로딩되지 않을 것으로 판단하여 진공 척의 진공 압력을 증가시킨다.
아울러, 제어부에서는 웨이퍼가 웨이퍼 홀의 정위치에 로딩되도록 웨이퍼가 이동될 거리를 산출하는데, 웨이퍼 정렬부로부터 측정된 복수 개의 리니어 스케일의 값이 각각 다르면 웨이퍼가 웨이퍼 홀에 수평으로 로딩되지 않은 것으로 판단한다. 따라서, 각각 리니어 스케일의 값이 동일하게 측정될 때까지 이송 암을 이동시켜 웨이퍼를 웨이퍼 홀의 정위치에 로딩시킨다.
또한, 웨이퍼가 상기 웨이퍼 홀의 정위치에 로딩되도록 상기 웨이퍼의 이동거리를 산출하는 단계(40)에서는 웨이퍼가 웨이퍼 홀의 정위치에 로딩시키기 위한 이동거리를 산출하는 수식이 웨이퍼 홀의 지름, 웨이퍼의 지름, 진공 척 간의 거리 등으로부터 도출될 수 있다.
도 9는 실시예의 웨이퍼 로딩장치에 의해 웨이퍼의 이동거리를 계산하는 과정을 나타내는 개념도이다.
도 9를 참조하면, 웨이퍼가 상기 웨이퍼 홀의 정위치에 로딩되도록 상기 웨이퍼의 이동거리를 산출하는 단계(40)에서 이동거리를 산출하는 관계식은 다음과 같다.
웨이퍼의 이동거리 X = Lc-L로 산출되는데, 웨이퍼 홀의 지름(Lc), 웨이퍼의 지름(Lw), 진공 척 간의 거리(Lb), 웨이퍼의 하면이 지면과 이루는 각도(θ = cos-1((L2-L1)/Lb)), 리니어 스케일을 통해 계산된 높이(Lh = Lw/sinθ) 및 L = (Lw2-L12)(1/2) = Lw/cosθ로부터 도출될 수 있다.
상술한 바와 같은 이동거리를 산출하기 위해서 웨이퍼 탈부착 유닛과 웨이퍼 정렬부는 각각 2n개 구비되어 서로 대응되도록 이송 플레이트의 가장자리부에 배치될 수 있다.
그리고, 제2 로딩 단계(50)에서 이동거리만큼 웨이퍼의 위치를 조정하고 웨이퍼를 정렬하여 웨이퍼 홀의 정위치에 웨이퍼를 로딩할 수 있게 된다. 따라서, 웨이퍼가 정위치에 로딩되어 웨이퍼의 상하면이 고르게 연마되므로 웨이퍼 제작시 불량률을 현저히 낮추고, 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
발명의 실시를 위한 형태는 전술한 "발명의 실시를 위한 최선의 형태"에서 충분히 설명되었다.
전술한 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치는 다양한 분야에 적용될 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치는 웨이퍼의 양면을 평탄하게 연마하는 공정을 위한 웨이퍼의 후속 공정에 쓰이는 웨이퍼 양면 연마장치에 적용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 웨이퍼가 로딩되는 웨이퍼 홀이 형성된 연마 캐리어가 구비되며, 상기 웨이퍼의 양면이 상정반과 하정반에 의해 연마되는 웨이퍼 연마부;
    상기 연마 캐리어의 상부에 배치되어 상기 웨이퍼를 이송시키는 이송 암(arm)이 구비되고, 상기 이송 암의 일단에 상기 웨이퍼의 형상에 대응되는 이송 플레이트가 연결되는 웨이퍼 이송부;
    상기 이송 플레이트의 하면에 설치되어 상기 웨이퍼 홀의 위치를 감지하는 웨이퍼 위치 감지부;
    상기 이송 플레이트의 가장자리부에 형성되는 복수 개의 웨이퍼 탈부착 유닛;
    상기 이송 플레이트의 상단면에 설치되어 상기 웨이퍼를 정렬하는 웨이퍼 정렬부; 및
    상기 웨이퍼 위치 감지부로부터 검출된 상기 웨이퍼 홀의 위치에 대한 데이터가 전송되고, 상기 웨이퍼 탈부착 유닛과 상기 웨이퍼 정렬부에 의해 상기 웨이퍼가 로딩될 위치를 산출하는 제어부를 포함하는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 위치 감지부는 카메라로 구비되어 상기 웨이퍼 홀의 위치를 감지하여 상기 웨이퍼 홀의 위치좌표 데이터를 상기 제어부로 전송하는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 탈부착 유닛은
    진공을 공급하는 진공 펌프;
    상기 진공 펌프와 연결되는 진공 배관; 및
    상기 진공 배관의 하단에 설치되어 상기 웨이퍼의 상면을 탈부착하는 진공 척을 포함하는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 진공 배관은
    상기 진공 척의 상단에 배치되어 상기 이송 플레이트의 가장자리부에 형성되는 관통홀을 따라 이동하는 제1 배관과,
    상기 제1 배관의 상단과 상기 진공 펌프의 사이를 연결하는 제2 배관으로 구성되는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 탈부착 유닛은 상기 진공 펌프와 상기 제2 배관 사이에 압력센서를 더 포함하고, 상기 압력센서는 상기 웨이퍼가 상기 진공 척에 부착되었을 때의 진공 압력을 측정하는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 배관 상부에는 플랜지가 형성되는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 이송 플레이트의 상단면과 상기 플랜지 사이에는 상기 제1 배관의 상부를 감싸는 탄성부재가 구비되는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치.
  8. 제1 항 또는 제6 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 정렬부는
    상기 이송 플레이트의 상단면에 구비되어 빛을 일방향으로 송출하는 발광부와 상기 빛을 수광하는 수광부; 및
    상기 발광부와 수광부의 사이에 구비되고, 상기 플랜지의 상단면과 연결되는 리니어 스케일을 포함하는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 탈부착 유닛과 웨이퍼 정렬부는 각각 2n개로 구비되어 서로 대응되어 배치되는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치.
  10. 웨이퍼가 로딩되는 웨이퍼 홀이 형성된 연마 캐리어가 구비되며, 상기 웨이퍼의 양면이 상정반과 하정반에 의해 연마되는 웨이퍼 연마부;
    상기 연마 캐리어의 상부에 배치되어 상기 웨이퍼를 이송시키는 복수 개의 이송 암(arm)이 길이방향으로 서로 연결되어 구비되고, 상기 이송 암의 일단에 상기 웨이퍼의 형상에 대응되는 이송 플레이트가 연결되는 웨이퍼 이송부;
    상기 이송 플레이트의 하면 가장자리부에 복수 개가 설치되어 각각의 상기 웨이퍼 홀의 위치를 감지하는 웨이퍼 위치 감지부;
    상기 이송 플레이트의 가장자리부에 형성되는 복수 개의 웨이퍼 탈부착 유닛;
    상기 이송 플레이트의 상단면에 설치되어 상기 웨이퍼를 정렬하는 웨이퍼 정렬부; 및
    상기 웨이퍼 위치 감지부로부터 검출된 상기 웨이퍼 홀의 위치에 대한 데이터가 전송되고, 상기 웨이퍼 탈부착 유닛과 상기 웨이퍼 정렬부에 의해 상기 웨이퍼가 로딩될 위치를 산출하는 제어부를 포함하는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제어부에 상기 웨이퍼 위치 감지부로부터 검출된 상기 웨이퍼 홀의 위치에 대한 데이터가 전송되고, 상기 웨이퍼가 이동될 거리가 산출되어 상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼 홀의 정위치에 로딩되는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치.
  12. (a) 연마 캐리어에 형성된 웨이퍼 홀의 위치를 감지하는 단계;
    (b) 상기 웨이퍼 홀에 웨이퍼를 로딩시키는 제1 로딩 단계;
    (c) 상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼 홀의 정위치에 로딩되었는지 확인하는 단계;
    (d) 상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼 홀의 정위치에 로딩되도록 상기 웨이퍼의 이동거리를 산출하는 단계; 및
    (e) 상기 이동거리만큼 상기 웨이퍼의 위치를 조정하고 상기 웨이퍼를 정렬하여 상기 웨이퍼 홀의 정위치에 상기 웨이퍼를 로딩하는 제2 로딩 단계를 포함하는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치를 이용한 웨이퍼 로딩위치 조정 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 (a)단계에서는,
    상기 연마 캐리어의 상부에 배치되어 상기 웨이퍼를 이송시키는 이송 암(arm)이 구비되고, 상기 이송 암의 일단에 상기 웨이퍼의 형상에 대응되는 이송 플레이트가 연결되는 웨이퍼 이송부에 웨이퍼 위치 감지부가 구비되는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치를 이용한 웨이퍼 로딩위치 조정 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 (a)단계에서는,
    상기 웨이퍼 위치 감지부는 카메라로 구비되어 상기 이송 플레이트의 하면에 설치되고, 상기 연마 캐리어의 영상을 촬영하여 상기 웨이퍼 홀의 위치를 감지하는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치를 이용한 웨이퍼 로딩위치 조정 방법.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 (b)단계에서는,
    진공을 공급하는 진공 펌프;
    상기 진공 펌프와 연결되는 진공 배관; 및
    상기 진공 배관의 하단에 설치되어 상기 웨이퍼의 상면을 탈부착하는 진공 척을 포함하고, 상기 이송 플레이트의 가장자리부에 형성되는 복수 개의 상기 웨이퍼 탈부착 유닛에 의해 상기 웨이퍼의 상면이 부착되어 이송되는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치를 이용한 웨이퍼 로딩위치 조정 방법.
  16. 제12 항 또는 제15 항에 있어서,
    상기 (c)단계에서는,
    2n개로 구비되는 상기 진공 척의 진공 압력을 측정하여 각각의 진공 압력의 크기가 기준값 이하이면 진공 압력을 증가시키는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치를 이용한 웨이퍼 로딩위치 조정 방법.
  17. 제13 항에 있어서,
    상기 (d)단계에서는,
    상기 이송 플레이트의 상단면에 구비되어 빛을 일방향으로 송출하는 발광부와 상기 빛을 수광하는 수광부; 및
    상기 발광부와 수광부의 사이에 구비되는 리니어 스케일을 포함하는 웨이퍼 정렬부에 의해 상기 웨이퍼의 위치를 조정하고, 상기 웨이퍼를 정렬하는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치를 이용한 웨이퍼 로딩위치 조정 방법.
  18. 제13 항에 있어서,
    상기 (d)단계에서는,
    제어부에 상기 웨이퍼 위치 감지부로부터 검출된 상기 웨이퍼 홀의 위치에 대한 데이터가 전송되고, 상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼 홀의 정위치에 로딩되도록 상기 웨이퍼가 이동될 거리를 산출하는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치를 이용한 웨이퍼 로딩위치 조정 방법.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 (d)단계에서,
    상기 웨이퍼가 이동될 거리는 2n개로 구비되는 상기 웨이퍼 정렬부에서 측정된 스케일의 값이 각각 동일하지 않을 경우, 상기 웨이퍼의 이동거리가 산출되는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치를 이용한 웨이퍼 로딩위치 조정 방법.
  20. 제12 항 또는 제19 항에 있어서,
    상기 (d)단계에서,
    상기 웨이퍼 홀의 지름(Lc), 상기 웨이퍼의 지름(Lw), 상기 진공 척 간의 거리(Lb), 상기 웨이퍼의 하면이 지면과 이루는 각도(θ = cos-1((L2-L1)/Lb)), 상기 리니어 스케일을 통해 계산된 높이(Lh = Lw/sinθ) 및 L = (Lw2-L12)(1/2) = Lw/cosθ로부터 도출된 상기 웨이퍼의 이동거리 X = Lc-L로 산출되는 웨이퍼 연마장비의 웨이퍼 로딩장치를 이용한 웨이퍼 로딩위치 조정 방법.
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