KR0135802B1 - 웨이퍼 운반장치 및 운반장치 제조방법 - Google Patents

웨이퍼 운반장치 및 운반장치 제조방법

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KR0135802B1 KR1019940016647A KR19940016647A KR0135802B1 KR 0135802 B1 KR0135802 B1 KR 0135802B1 KR 1019940016647 A KR1019940016647 A KR 1019940016647A KR 19940016647 A KR19940016647 A KR 19940016647A KR 0135802 B1 KR0135802 B1 KR 0135802B1
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Abstract

웨이퍼 운반장치 및 운반장치 제조방법이 개시되어 있다. 웨이퍼 운반장치(transfer arm)의 끝부분에 해당하는 웨이퍼 운반대(transfer blade)에 있어서, 운반대의 측면 및 평면 모서리가 둥근것을 특징으로 하는 웨이퍼 운반 장치를 제공하고, 상기 운반대 제조에 있어서, 상기 운반대의 모서리를 연마시켜 제조하는 웨이퍼 운반장치의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 의한 둥근 모양의 측면 및 평면 모서리를 갖는 운반대와 상기 운반대의 모서리를 연마시켜 운반대를 웨이퍼 운반장치를 제조하면, 종래 발생되면 모서리 깨짐 현상을 감소시킬 수 있다.

Description

웨이퍼 운반장치 및 운반장치 제조방법
제 1A 도 및 제 1B 도는 제조공정중에 발생한 웨이퍼 모서리 깨짐 현상과 재현실험에서 발생한 웨이퍼 모서리 깨짐 현상을 비교하기 위한 사진.
제 2 도는 웨이퍼 로딩시 발생되는 불량을 설명하기 위한 케리어, 웨이퍼 및 운반대의 단면을 개략적으로 도시한 단면도.
제 3A 도 및 제 3B 도는 운반대 측면구조에 의해 발생되는 종래의 불량 메카니즘을 설명하기 위한 측면도.
제 4A 도 내지 제 4C 도는 종래에 사용되던 운반대의 측면모양을 도시한 것.
제 5A 도 및 제 5B 도는 운반대 평면구조에 의해 발생되는 종래의 불량 메카니즘을 설명하기 위한 평면도.
제 6A 도 내지 제 6D 도는 종래에 사용되던 운반대의 평면모양을 도시한 것.
제 7A 도 및 제 7B 도는 본 발명에 따르는 운반대를 설명하기 위한 단면도.
제 8 도는 웨이퍼와 본 발명에 의한 운반대가 접촉하는 과정을 도시한 단면도.
제 9A 도 내지 제 9G 도는 본 발명에 따르는 둥근 측면 모서리를 갖는 운반대를 도시한 단면도.
본 발명은 웨이퍼 운반장치(transfer arm) 및 운반장치 제조방법에 관한 것으로, 특히 반도체 제조공정중 발생되는 모서리 깨짐(edge chipping) 현상을 감소시킬 수 있는 웨이퍼 운반장치 및 운반장치 제조방법에 관한 것이다.
반도체 제조 공정중 발생되는 불량은 여러가지 유형이 있다. 그 중에서, 웨이퍼 모서리 깨짐(edge chipping) 현상은 후속되는 공정에서 연속적인 웨이퍼 깨짐을 유발하고, 깨진 웨이퍼 조각들은 제조환경 및 제조장치의 오염을 초래한다. 일반적으로, 모서리 깨짐 현상은 웨이퍼가 대구경화됨에 따라서, 예컨대 직경 6 웨이퍼에서 직경 8 이상의 웨이퍼로 전환됨에 따라서 발생율이 더욱 높은 것으로 알려져 있다. 한편, 이제까지 이 현상은 특정 공정이나 특정 제조 장치에서만 발생하지 않는다는 점에서, 스트레스 성장론이 불량의 모델로써 설명되어져 왔다. 이 스트레스 성장론은, 웨이퍼의 초기 클리닝 단계에서부터 후단으로 공정이 진행됨에 따라 웨이퍼에 가해지는 스트레스가 점차 가중되고, 가장 취약한 웨이퍼의 모서리 부위에 결정적인 임계 스트레스가 가해지면 모서리 깨짐 현상이 발생한다는 이론이다. 그러나, 상기 스트레스 성장론만으로는 웨이퍼가 대구경화될수록 모서리 깨짐의 발생율이 더욱 높아지는 현상을 설명하기가 어렵다.
한편, 제조공정중 모서리 깨짐 현상이 나타난 웨이퍼를 관찰한 결과, 모서리 깨짐 현상은 기계적인 충격에 의해서 발생되는 것으로 밝혀졌고, 이는 웨이퍼와 기존의 운반대(transfer blade)를 부딪히는 재현실험에서 쉽게 재현되었다.
제 1A 도 및 제 1B 도는 제조공정중에 발생한 모서리 깨짐 현상과 재현실험에서 발생한 모서리 깨짐 현상을 비교하기 위한 사진들이다.
제 1A 도를 참조하면, 제조공정에서 웨이퍼 모서리 깨짐 현상이 나타난 부위를 확대한 마이크로스코우프 사진이다. 불량 부위를 살펴보면, 일정한 간격의 결이 보이고, 전체적으로 둥근 형태를 가짐을 알 수 있다.
제 1B 도는 재현 실험을 통해 모서리 깨짐 현상이 나타난 부위를 확대한 마이크로스코우프 사진이다. 상기 재현 실험을 웨이퍼와 종래의 각이진 운반대를 비교적 마찰 계수가 적은 매끄러운 면에 놓고, 운반대를 미끄러뜨려 충돌시켰다. 모서리 깨짐이 발생한 불량 부위를 살펴보면, 상기 제 1A 도에서와 마찬가지로 일정한 간격의 결이 보이고 전체적으로 둥근 형태를 가졌다. 따라서, 상기 모서리 깨짐 불량의 원인은 기계적인 충격에 의한 것임을 상기 재현실험을 통해 짐작할 수 있다.
일반적으로, 반도체소자 제조시 각 공정과 공정 사이에 웨이퍼는 캐리어(carrier)에 실려져 각 공정에 해당하는 장비로 운반되고, 각 제조장치는 운반장치(transfer arm)를 이용하여 웨이퍼를 제조장치에 로딩(loading)하거나 제조장치로부터 언로딩(unloading)한다.
최근, 생산성(yield) 향상을 위해 웨이퍼의 직경은 6에서 8로 전환되고 있다. 이로 인해 웨이퍼의 직경뿐만 아니라 두께, 및 질량도 커지게 되었다. 이에 따라, 웨이퍼를 운반하는 운반장치의 끝부분에 있는 운반대(transfer blade)의 길이도 길어지게 되었고, 무게도 무거워지게 되었다. 이렇게 더 길어지고 더 무거워진 운반대는 웨이퍼와의 충돌시 더 많은 운동에너지를 가지고 웨이퍼에 충돌하게 되므로 모서리 깨짐 불량을 가중시키는 한 요인이 된다.
따라서, 상술한 실험에서 밝혀진 바와 같이, 기계적인 충격이 웨이퍼에 가해져 모서리 깨짐이 발생하고, 또한 웨이퍼가 대구경화될수록 그 발생율이 더욱 높아짐을 알 수 있다.
제 2 도 내지 제 6D 도를 참조하여 종래의 각진 운반대 구조로 인해 제조 공정중에서 발생되는 상기 불량 메카니즘을 설명하고자 한다.
제 2 도는 웨이퍼 로딩(loading)시 발생되는 불량을 설명하기 위한 캐리어, 웨이퍼, 및 운반대의 단면을 개략적으로 도시한 단면도로서, 제조장치에 의해 얼라인된 운반대(14)가 캐리어(10) 내에 있는 웨이퍼(12)들을 로딩하기 위해 웨이퍼(12)와 웨이퍼(12) 사이에 들어가 있는 상태를 보여준다. 이때, 웨이퍼가 대구경화됨에 따른 웨이퍼 두께의 증가는 웨이퍼와 웨이퍼 간격을 좁게 하고, 제조 장치의 오동작이나 얼라인먼트의 이상으로 인해 웨이퍼 모서리와 운반대 모서리의 충돌 가능성을 증가시킨다.
제 3A 도 및 제 3B 도는 운반대 측면구조에 의해 발생되는 종래의 불량 메카니즘을 설명하기 위한 측면도(side view)로서, 웨이퍼 로딩시 제조장치의 오동작이나 얼라인먼트의 이상으로 인해 운반대(22)가 F의 힘으로 웨이퍼(20) 방향으로 접근하고(3A도), 상기 운반대(22)는 웨이퍼(20)에 부딪혀 웨이퍼 모서리 부분이 깨어짐을 보여준다(3B도). 이때, 운반대(22)가 웨이퍼(20)의 의 아랫면과 부딪히므로 상술한 바와 같은 모양의 깨짐, 예를 들면 일정한 간격의 길이 있고, 전체적으로 둥근 형태를 가지는 깨짐이 나타난다.
제 4A 도 내지 제 4C 도는 종래의 사용하던 운반대의 측면도를 도시한 것이다. 운반대 모서리를 윗부분의 각이 90도 이상이고, 아랫부분의 각이 90도 이하인 경우(4A도), 운반대 모서리의 윗부분의 각이 90도 이하이고, 아랫부분의 각이 90도 이상인 경우(4B도), 및 운반대 모서리의 윗부분과 아랫부분의 각이 모두 90도인 경우(c)가 도시되어 있다. 이와 같은 종래 운반대 측면 구조는 모두 각이 진 구조로 되어 있으며, 이는 웨이퍼와 운반대가 부딪힐 경우 웨이퍼의 모서리에 강한 충격을 가하게 되어, 모서리 깨짐 현상을 유발한다.
한편, 상기 모서리 깨짐 불량은 운반대의 각진 측면구조 뿐만 아니라 운반대의 각진 평면구조에 의해서도 발생된다.
제 5A 도 및 제 5B 도는 운반대 평면구조에 의해 발생되는 불량 메카니즘을 설명하기 위한 평면도(top view)로서, 웨이퍼의 위치가 정상인 경우(제5A도)와 웨이퍼의 위치가 틀어져 있는 경우(제5B도)를 비교하였다. 웨이퍼의 위치가 틀어져 있는 경우(제5B도), 운반대의 꼭지점, 예컨대 a가 웨이퍼의 한점과 동일 평면상에서 접촉될 때 상술한 것과 동일한 웨이퍼 깨짐현상이 발생한다.
제 6A 도 내지 제 6D 도는 종래에 상용되던 운반대의 평면도를 도시한 것이다. 운반대의 양 꼭지점의 각이 90도 이상인 경우(제6A도), 90도인 경우(제6B도), 및 기타(제6C도 및 제6D도)의 경우가 도시되어 있다.
상술한 바와 같이, 웨이퍼 모서리 깨짐(edge chipping) 현상은 후단에서 연속적인 웨이퍼 깨짐을 유발하고, 제조 환경 및 제조 장치의 오염을 초래하다.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 웨이퍼 모서리 깨짐의 문제를 최소화 할 수 있는 운반대를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 상기한 운반대를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 웨이퍼 운반 장치(transfer arm)의 끝부분에 해당하는 웨이퍼 운반대(transfer blade)에 있어서, 상기 운반대 측면의 모서리가 둥근 것을 특징으로 하는 웨이퍼 운반장치를 제공한다.
한편, 상기 운반대의 평면의 모서리 역시 둥근 것이 바람직하다. 상기 측면 모서리의 모양은 운반대 두께 T에 대해, 반지름이 T/2인 원구의 반원구에 해당하는 모양일 수 있고, 상기 측면 모서리의 모양은 유선형일 수도 있다.
이때, 상기 유선형의 모서리는 유선형이 시작되는 운반대 모서리의 곡률반경 R이라 하고, 모서리 끝부분의 곡률반경을 r이라 하면, R이 r보다 크고, R은 운반대 두께 T보다 작은 모양일 수도 있으며, R이 r보다 작거나 같고, r은 운반대 두께 T보다 작은 모양일 수도 있다.
또한, 상기 유선형의 모서리는 상기 모서리에 다수의 곡률반경을 갖는 원들이 존재하고, 상기 다수의 곡률반경들은 유선형이 시작되는 운반대 모서리로부터 운반대 두께 T의 중심부로 갈수록 곡률반경이 작아지는 모양을 가질 수도 있다.
한편, 상기 측면 모서리 윗부분이 끝으로 갈수록 가늘어지면서 그 끝이 둥근 형태일 수 있으며, 상기 측면 모서리 아랫부분이 끝을 갈수록 가늘어지면서 그 끝이 둥근 형태일 수 있다. 이때, 가늘어지는 모양이 급하고 완만한 두 번의 경사를 가질 수도 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 웨이퍼 운반 장치(transfer arm)의 끝부분에 해당하는 웨이퍼 운반대(transfer blade)의 제조방법에 있어서, 상기 운반대의 측면 및 평면 모서리를 연마시켜 운반대의 측면 및 평면 모서리를 둥글게 하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 운반장치 제조방법을 제공한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제 7A 도 내지 제 9D 도는 본 발명에 따르는 운반대를 설명하기 위한 단면도들이다.
제 7A 도는 본 발명에 의한 운반대의 평면구조를 도시한 것이다. 운반대의 측면 모서리가 종래의 각이진 형태와는 달리 둥근 형태이다.
제 7B 도는 본 발명에 따른 운반대의 평면구조를 도시한 것이다. 운반대의 평면 모서리의 모양과 마찬가지로 둥근 형태를 갖는다.
제 8 도는 웨이퍼와 본 발명에 의한 운반대가 접촉하는 과정을 도시한 단면도이다, 제조장치의 오동작이나 얼라인먼트의 이상 또는 웨이퍼의 위치가 틀어지거나 운반대의 위치가 변경될 경우로 인해 웨이퍼(52)와 운반대(54)가 충돌할 경우, 종래의 측면 및 평면 모서리가 각이 진 운반대는 충돌시 웨이퍼에 가해지는 힘을 집중시켜 웨이퍼 모서리 깨짐을 유발하는 반면, 본 발명에 따라 제조된 측면 및 평면 모서리가 둥근 운반대는 충돌시 웨이퍼에 가해지는 힘을 분산시켜 모서리 깨짐을 감소시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 상기 운반대를 제조하는 한 방법으로, 상기 운반대의 모서리를 연마(polishing)시켜 상기 운반대를 형성함으로써 운반대 모서리 부분의 표면을 매끄럽게 하여 웨이퍼와의 충돌시 마찰력을 감소시켜 웨이퍼 모서리 깨짐을 감소시킬 수 있다.
제 9A 도 내지 제 9G 도는 본 발명에 따른 둥근 측면 모서리를 갖는 운반대들의 실시예를 도시한 것이다.
제 9A 도는 측면 모서리가 반원 구조인 운반대의 단면도이다. 운반대의 두께를 T라고 가정할 경우, 운반대 두께 T에 대해 운반대 모서리의 모양이, 반지름이 T/2인 원구의 반원구에 해당하는 모양을 갖는 운반대를 나타낸다.
제 9B 도는 측면 모서리가 유선형인 운반대의 단면도이다. 유선형이 시작되는 운반대 모서리의 곡률반경을 R이라 하고, 모서리 끝부분의 곡률반경을 r이라 할 때, R이 r보다 크고, R은 운반대 두께 T보다 작은 모양을 갖는 운반대를 나타낸다.
제 9C 도는 측면 모서리가 다른 유선형인 운반대의 단면도이다. 제 9B 도와 마찬가지로 유선형이 시작되는 운반대 모서리의 곡률반경을 R이라 하고, 모서리 끝부분의 곡률반경을 r이라 할 때, R이 r보다 작거나 같고, r은 운반대 두께 T 보다 작은 모양을 갖는 운반대를 나타낸다.
제 9D 도는 측면 모서리가 또 다른 유선형인 운반대의 단면도이다. 유선형의 모서리에는 다수의 곡률 반경을 갖는 원들이 존재하고, 상기 다수의 곡률반경들은 유선형이 시작되는 운반대 모서리로부터 운반대 두께 T의 중심부로 갈수록 곡률반경이 작아지는 모양을 갖는 운반대를 나타낸다.
제 9E 도는 측면 모서리 윗부분이 끝으로 갈수록 가늘어지면서 그 끝은 둥근 모양을 갖는 운반대를 나타낸다.
제 9F 도는 측면 모서리 아랫부분이 끝으로 갈수록 가늘어지면서 그 끝은 둥근 모양을 갖는 운반대를 나타낸다.
제 9G 도를 참조하면, 상기 측면 모서리 아랫부분이 가늘어지는 모양이 급하고 완만한 두 번의 경사를 갖는 운반대를 나타낸다.
이상, 상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 반도체 제조장치 및 웨이퍼 운반장치에 사용되는 운반대 측면 및 평면 모서리를 둥근 형태로 제조함으로써, 웨이퍼와 운반대가 제조 장치의 오동작이나 얼라인먼트의 이상, 웨이퍼의 위치가 틀어진 경우, 또는 운반대의 위치가 변경된 경우로 인해 충돌할 경우, 웨이퍼에 가해지는 힘을 분산시켜 모서리 깨짐을 감소시킬 수 있다. 또한, 운반대를 연마(polishing) 시킴으로써 운반대 측면 및 평면 모서리 부분의 표면을 매끄럽게 하여 웨이퍼와의 충돌시 마찰력을 감소시켜 모서리 깨짐 현상을 감소시킬 수 있다.
상기와 같이 모서리 깨짐 현상을 감소시켜, 대구경화 되어 가는 차세대 고가의 웨이퍼(직경 8이상)을 공정에 투입하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
상술한 본 발명에 의한 운반대는 둥근 측면 및 평면 모서리를 갖는 몇 가지 운반대를 들어 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않고 측면 및 평면 모서리가 둥근 형태를 갖는 모든 운반대에 적용될 수 있음은 물론이다.
본 발명은 상기 실시예에만 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 속한 기술적 사상내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 가능함은 명백하다.

Claims (11)

  1. 웨이퍼 운반 장치(transfer arm)의 끝부분에 해당하는 웨이퍼 운반대(transfer blade)에 있어서, 상기 운반대 측면의 모서리가 둥근 것을 특징으로 하는 웨이퍼 운반장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 운반대의 평면의 모서리 역시 둥근 것을 특징으로 하는 웨이퍼 운반장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 측면 모서리의 모양이 운반대 두께 T에 대해, 반지름이 T/2인 원구의 반원구에 해당하는 모양인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 운반장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 측면 모서리의 모양이 유선형인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 운반장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 유선형의 모서리는 유선형이 시작되는 운반대 모서리의 곡률반경을 R이라 하고, 모서리 끝부분의 곡률반경을 r이라 할 때, R이 r보다 크고, R은 운반대 두께 T보다 작은 것을 특징으로 하는 웨이퍼 운반장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 유선형의 모서리는 유선형이 시작되는 운반대 모서리의 곡률반경을 R이라 하고, 모서리 끝부분의 곡률반경을 r이라 할 때, R이 r보다 작거나 같고, r은 운반대 두께 T보다 작은 것을 특징으로 하는 웨이퍼 운반장치.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 유선형의 모서리는 상기 모서리에 다수의 곡률반경을 갖는 원들이 존재하고 상기 다수의 곡률반경들은 유선형이 시작되는 운반대 모서리로부터 운반대 두께 T의 중심부로 갈수록 곡률반경이 작아지는 모양인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 운반장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 측면 모서리 윗부분의 끝으로 갈수록 가늘어지면서 그 끝은 둥근 것을 특징으로 하는 웨이퍼 운반장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 측면 모서리 아랫부분이 끝으로 갈수록 가늘어지면서 그 끝은 둥근 것을 특징으로 하는 웨이퍼 운반장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 가늘어지는 모양이 급하고 급하고 완만한 두번의 경사를 갖는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 운반장치.
  11. 웨이퍼 운반 장치(transfer arm)의 끝부분에 해당하는 웨이퍼 운반대(transfer blade)의 제조방법에 있어서, 상기 운반대의 측면 및 평면 모서리를 연마시켜 운반대의 측면 및 평면 모서리를 둥글게 하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 운반장치 제조방법.
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