KR20070043362A - 반도체용 파티클 제거 장치 및 그에 채용되는 브러쉬 모듈 - Google Patents

반도체용 파티클 제거 장치 및 그에 채용되는 브러쉬 모듈 Download PDF

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KR20070043362A
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Abstract

본 발명은 반도체용 파티클 제거 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세히는, 반도체용 파티클 제거 장치 및 그에 채용되는 브러쉬 모듈에 관한 것이다.
본 발명에 따른 반도체용 파티클 제거 장치는 로딩 모듈; 복수 개의 브러쉬 모듈; 상기 로딩 모듈에서 상기 복수 개의 브러쉬 모듈로 각각 웨이퍼를 이송시키는 레일 이동 로봇; 및 상기 레일 이동 로봇이 가이드되면서 이동되는 로봇 이동 레일;을 포함한다. 그리고, 본 발명에 따른 브러쉬 모듈은 웨이퍼 지지대; 브러쉬; 및 상기 웨이퍼에 각각 다른 세정제 또는 초순수를 분사하는 복수 개의 노즐이 형성된 분사 장치;를 포함한다.
본 발명에 따른 반도체용 파티클 제거 장치에 의하면, 반도체용 파티클 제거 장치 내에서의 로봇의 활용도가 증대될 수 있고, 전체적인 반도체 제조 공정의 효율이 개선될 수 있는 장점이 있다.
브러쉬, 레일, 로봇, 초음파

Description

반도체용 파티클 제거 장치 및 그에 채용되는 브러쉬 모듈{Particle removing apparatus for semiconductor, and brush module of the same}
도 1은 본 발명에 따른 반도체용 파티클 제거 장치를 개략적으로 보이는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 반도체용 파티클 제거 장치에 채용된 레일 이동 로봇이 제 1 브러쉬 모듈에 웨이퍼를 공급하는 모습을 보이는 도면.
도 3은 본 발명에서의 레일 이동 로봇이 제 2 브러쉬 모듈에 웨이퍼를 공급하는 모습을 보이는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 반도체용 파티클 제거 장치에 채용되는 브러쉬 모듈을 개략적으로 보이는 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101 : 로딩 스테이션 102 : 스핀 린스 드라이 모듈
103 : 언로딩 스테이션 110 : 레일 이동 로봇
111 : 웨이퍼 이송 로봇 112 : 언로딩 로봇
120 : 로봇 이동 레일 130 : 제 1 브러쉬 모듈
135 : 초음파 발생 장치 136 : 브러쉬
138, 139, 140 : 노즐 150 : 제 2 브러쉬 모듈
본 발명은 반도체용 파티클 제거 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세히는, 반도체용 파티클 제거 장치 및 그에 채용되는 브러쉬 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 화학기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing, CMP) 공정에서 발생되는 파티클은 웨이퍼에 손상을 가하는 등 많은 문제점을 유발한다. 따라서, 이러한 파티클은 제거되어야 하고, 그러한 파티클의 제거를 위한 장치 중의 하나가 반도체용 파티클 제거 장치이다. 상기 반도체용 파티클 제거 장치는 NH4OH, HF 등의 각종 화학물질을 이용하여 웨이퍼 표면에 존재하는 파티클을 제거한다.
현재 널리 이용되는 반도체용 파티클 제거 장치로는 IPEC 776 등의 장비가 있다. 상기와 같은 종래의 반도체용 파티클 제거 장치에는 제 1 브러쉬 모듈(Brush Module), 제 2 브러쉬 모듈, 그리고 스핀 린스 드라이(Spin Rinse Dry, SRD) 등이 설치된다. 상기 제 1 브러쉬 모듈과 상기 제 2 브러쉬 모듈에서는 각각 다른 화학물질이 사용되어, 각각 웨이퍼가 세정된다. 예를 들어, 제 1 브러쉬 모듈에서는 NH4OH를 사용하고, 제 2 브러쉬 모듈에서는 HF를 사용하는 방식으로 세정이 이루어진다.
그러나, 종래에 사용되는 반도체용 파티클 제거 장치에서는 웨이퍼 한 장이 제 1 브러쉬 모듈, 제 2 브러쉬 모듈 및 스핀 린스 드라이 모듈을 순차적으로 거치 게 된다. 따라서, 웨이퍼 한 장의 세정에 소요되는 시간이 증대되어, 전체적인 반도체 제조 공정의 효율이 저하된다.
또한, 상기 제 1 브러쉬 모듈, 제 2 브러쉬 모듈 및 스핀 린스 드라이 사이에 웨이퍼 이송을 위한 여러 대의 로봇이 요구된다. 상기 로봇은 고정 방식으로 설치된다. 따라서, 로봇의 활동 범위가 제약되어, 로봇의 활용도가 저하된다.
본 발명은 반도체용 파티클 제거 장치 내에서 웨이퍼가 거치는 모듈 사이의 작동 구조가 개선되어, 웨이퍼의 세정에 소요되는 시간이 단축될 수 있는 반도체용 파티클 제거 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 로봇의 설치 구조가 개선되어, 로봇의 활용도가 개선될 수 있는 반도체용 파티클 제거 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 반도체용 파티클 제거 장치는 웨이퍼가 수납되는 로딩 모듈; 상기 웨이퍼를 세정시키기 위한 복수 개의 브러쉬 모듈; 상기 로딩 모듈에서 상기 복수 개의 브러쉬 모듈로 각각 웨이퍼를 이송시키는 레일 이동 로봇; 및 상기 레일 이동 로봇이 상기 브러쉬 모듈에 각각 웨이퍼를 이송시킬 수 있도록, 상기 레일 이동 로봇이 가이드되면서 이동되는 로봇 이동 레일;을 포함한다.
본 발명에 따른 반도체용 파티클 제거 장치에 채용되는 브러쉬 모듈은 웨이퍼가 위치되는 웨이퍼 지지대; 상기 웨이퍼의 파티클을 제거하는 브러쉬; 및 상기 웨이퍼에 각각 다른 세정제 또는 초순수를 분사하는 복수 개의 노즐이 형성된 분사 장치;를 포함한다.
본 발명에 따른 반도체용 파티클 제거 장치에 의하면, 레일 이동 로봇의 활동 범위가 증대되어, 반도체용 파티클 제거 장치 내에서의 로봇의 활용도가 증대될 수 있다. 그리고, 반도체용 파티클 제거 장치에서 웨이퍼 세정에 소요되는 시간이 감소될 수 있어서, 전체적인 반도체 제조 공정의 효율이 개선될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면과 함께 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 사상이 제시되는 실시예에 제한된다고 할 수 없으며, 또다른 구성요소의 추가, 변경, 삭제 등에 의해서, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예가 용이하게 제안될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체용 파티클 제거 장치를 개략적으로 보이는 도면이다.
도 1을 참조하면, 반도체용 파티클 제거 장치(100)는 로딩 스테이션(Loading Station)(101)과, 제 1 브러쉬 모듈(130)과, 제 2 브러쉬 모듈(150)과, 스핀 린스 드라이 모듈(102)과, 언로딩 스테이션(Unloading station)(103)을 포함한다. 그리고, 상기 각 스테이션 및 모듈 사이에서 웨이퍼를 이송시키는 레일 이동 로봇(110)과, 웨이퍼 이송 로봇(111)과, 언로딩 로봇(112)을 포함한다. 또한, 상기 레일 이동 로봇(110)이 가이드되면서 이동되는 로봇 이동 레일(120)을 포함한다.
상기 로딩 스테이션(101)에는 웨이퍼가 다수 개 수납된다. 상기 로딩 스테이션(101)에 수납된 웨이퍼는 상기 레일 이동 로봇(110)에 의해 상기 제 1 브러쉬 모듈(130) 또는 상기 제 2 브러쉬 모듈(150)로 이송된다.
상기 제 1 브러쉬 모듈(130) 및 상기 제 2 브러쉬 모듈(150)은 웨이퍼에 묻은 파티클을 제거할 수 있는 부분이다. 상기와 같은 세정에 의하여, 웨이퍼에 묻은 파티클에 의한 웨이퍼의 손상이 방지된다. 상기 제 1 브러쉬 모듈(130) 및 상기 제 2 브러쉬 모듈(150)에는 상기 레일 이동 로봇(110)에 의해 상기 로딩 스테이션(101)의 웨이퍼가 공급된다. 상기와 같이 공급된 웨이퍼는 상기 제 1 브러쉬 모듈(130) 및 상기 제 2 브러쉬 모듈(150)에서 각각 파티클이 제거된 후, 상기 스핀 린스 드라이 모듈(102)로 이송된다. 이러한 작동에 대하여는 후술한다.
상술된 바와 같이, 상기 제 1 브러쉬 모듈(130) 및 상기 제 2 브러쉬 모듈(150)에는 웨이퍼가 상기 레일 이동 로봇(110)에 의해 공급된다. 따라서, 상기 레일 이동 로봇(110)의 이동 거리가 최소화될 수 있도록, 상기 제 1 브러쉬 모듈(130) 및 상기 제 2 브러쉬 모듈(150)은 연접 또는 근접하게 배치되는 것이 바람직하다. 그러면, 상기 반도체용 파티클 제거 장치(100)가 컴팩트해질 수 있을 뿐만 아니라, 그 이동 거리의 감소로 인해 상기 레일 이동 로봇(110)의 작동 효율이 증대될 수 있다.
상기 스핀 린스 드라이 모듈(102)은 상기 제 1 브러쉬 모듈(130) 및 상기 제 2 브러쉬 모듈(150)에서 파티클이 제거된 웨이퍼에 대해 스핀 드라이 공정을 수행한다. 이러한 공정에 의해 세정된 웨이퍼가 건조될 수 있다.
상기 언로딩 스테이션(103)은 상기 스핀 린스 드라이 모듈(102)까지 거친 웨이퍼가 수납되는 부분이다. 상기 언로딩 스테이션(103)에 수납되는 웨이퍼는 상기 반도체용 파티클 제거 장치(100)에서의 처리가 완료된 상태이므로, 다음 공정을 위 해 다른 장치로 이송될 수 있다.
상기 로봇 이동 레일(120)은 상기 레일 이동 로봇(110)이 가이드되면서 이동되는 부분이다. 상기 로봇 이동 레일(120) 상에서 상기 레일 이동 로봇(110)이 이동되면서, 상기 로딩 스테이션(101)의 웨이퍼를 상기 제 1 브러쉬 모듈(130) 및 상기 제 2 브러쉬 모듈(150)로 이송시킨다. 따라서, 상기 로봇 이동 레일(120)은 상기 레일 이동 로봇(110)의 팔 길이를 고려하여, 상기 로딩 스테이션(101)으로부터 상기 제 2 브러쉬 모듈(150)의 전방까지 설치되는 것이 바람직하다.
상기 레일 이동 로봇(110)은 상기 로봇 이동 레일(120) 상에서 이동되면서, 상기 로딩 스테이션(101)의 웨이퍼를 상기 각 브러쉬 모듈(130)(131)로 이송시킨다. 상기 레일 이동 로봇(110)이 상기 로봇 이동 레일(120) 상에서 이동될 수 있도록, 상기 레일 이동 로봇(110)에는 구동 장치(미도시)가 설치될 수 있다.
상기 웨이퍼 이송 로봇(111)은 상기 각 브러쉬 모듈(130)(150)에서 세정된 웨이퍼를 상기 스핀 린스 드라이 모듈(102)로 이송시킨다. 그리고, 상기 언로딩 로봇(112)은 상기 스핀 린스 드라이 모듈(102)에서 건조된 웨이퍼를 상기 언로딩 스테이션(103)으로 이송시킨다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 반도체용 파티클 제거 장치의 작동을 보이는 도면들이다.
도 2는 본 발명에 따른 반도체용 파티클 제거 장치에 채용된 레일 이동 로봇이 제 1 브러쉬 모듈에 웨이퍼를 공급하는 모습을 보이는 도면이고, 도 3은 본 발명에서의 레일 이동 로봇이 제 2 브러쉬 모듈에 웨이퍼를 공급하는 모습을 보이는 도면이다.
먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 레일 이동 로봇(110)이 로딩 스테이션(110)에서 웨이퍼(W)를 꺼낸다. 그 후, 상기 레일 이동 로봇(110)은 상기 웨이퍼를 가진 상태로 로봇 이동 레일(120) 상에서 이동된다. 상기 레일 이동 로봇(110)이 제 1 브러쉬 모듈(130)에 웨이퍼를 공급할 수 있는 위치에 도달되면, 상기 레일 이동 로봇(110)이 정지된다. 그런 다음, 상기 레일 이동 로봇(110)이 상기 제 1 브러쉬 모듈(130)에 웨이퍼를 공급한다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 레일 이동 로봇(110)은 제 2 브러쉬 모듈(150)에도 웨이퍼를 공급할 수 있다. 상세히, 상기 레일 이동 로봇(110)은 상기 로딩 스테이션(110)에서 웨이퍼를 꺼낸 후, 상기 로봇 이동 레일(120)을 따라 이동되어, 상기 제 2 브러쉬 모듈(150)에 웨이퍼를 공급할 수 있는 위치에 도달된다. 그러면, 상기 레일 이동 로봇(110)이 정지되어, 상기 제 2 브러쉬 모듈(150)에 웨이퍼를 공급한다.
즉, 상기 레일 이동 로봇(110)은 상기 로봇 이동 레일(120)을 따라 이동되면서, 상기 로딩 스테이션(110)의 웨이퍼를 상기 제 1 브러쉬 모듈(130) 또는 상기 제 2 브러쉬 모듈(150)에 공급한다. 상기와 같이, 상기 레일 이동 로봇(110)이 상기 로봇 이동 레일(120)을 따라 이동되면서 웨이퍼를 공급할 수 있으므로, 상기 레일 이동 로봇(110)의 활동 범위가 증대된다. 따라서, 상기 반도체용 파티클 제거 장치(100) 내에서의 로봇의 활용도가 증대될 수 있다.
한편, 상기 각 브러쉬 모듈(130)(150)에서 각각 세정된 웨이퍼는 상기 웨이 퍼 이송 로봇(111)에 의해 상기 스핀 린스 드라이 모듈(102)로 이송된다. 이송된 웨이퍼는 상기 스핀 린스 드라이 모듈(102)에서 스핀 건조 공정에 의해 건조된다. 그 후, 상기 웨이퍼는 상기 언로딩 로봇(112)에 의해 상기 언로딩 스테이션(103)으로 이송된다. 그러면, 상기 웨이퍼에 대한 상기 반도체용 파티클 제거 장치(100)에서의 공정은 완료되고, 상기 웨이퍼는 다음 공정을 위해 다른 장치로 이송될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 반도체용 파티클 제거 장치에 채용되는 브러쉬 모듈을 개략적으로 보이는 사시도이다. 여기서는 설명의 편의를 위하여, 제 1 브러쉬 모듈(130)에 대해 설명하나, 이는 제 2 브러쉬 모듈(150)에 대하여도 동일하게 적용될 수 있다.
도 4를 참조하면, 제 1 브러쉬 모듈(130)은 케이싱(131)을 포함한다. 상기 케이싱(131) 내부에는 웨이퍼(W)를 지지하는 웨이퍼 지지대(132)가 설치된다. 상기 웨이퍼 지지대(132)의 상측에는 회전될 수 있는 롤러(133)가 복수 개 설치된다. 상기 롤러(133)는 소정 구동 장치(미도시)에 의해 회전될 수 있다.
상기 웨이퍼 지지대(132) 부근에는 아암(134)이 설치된다. 상기 아암(134)에는 초음파 발생 장치(135)와, 브러쉬(136)가 설치된다. 상기 아암(134)의 동작에 의해, 상기 초음파 발생 장치(135)와 상기 브러쉬(136)는 상하 운동, 회전 운동될 수 있다. 상기와 같이 운동되면서, 상기 브러쉬(136)는 상기 웨이퍼에 존재하는 파티클을 제거할 수 있는 위치로 배치된다. 또한, 상기 웨이퍼 지지대(132) 부근에는 복수 개의 노즐(138)(139)(140)과, 상기 노즐(138)(139)(140)이 형성된 노즐 공급 부(137)가 설치된다.
상기 초음파 발생 장치(135)는 초음파를 발생시켜, 웨이퍼에 가하는 부분이다. 상기 웨이퍼에 초음파가 가해지면, 미세 진동이 발생되어 상기 웨이퍼에 잔존된 초미세 파티클이 제거될 수 있다. 이러한 초음파 발생 장치(135)가 상기 제 1 브러쉬 모듈(130)에 설치되므로, 스핀 린스 드라이 모듈(102)이 아닌 제 1 브러쉬 모듈(130) 내에서 초음파에 의한 웨이퍼 세정이 이루어진다. 따라서, 스핀 린스 드라이 모듈(102)에서는 웨이퍼에 대한 건조 공정이 집중적으로 이루어질 수 있어서, 스핀 린스 드라이 모듈(102)에서 발생될 수 있는 웨이퍼 병목 현상이 방지될 수 있다.
상기 노즐(138)(139)(140)은 각각 다른 세정제인 화학물질 또는 초순수를 분사할 수있는 부분이다. 예를 들어, 상기 제 1 노즐(138)에서는 NH4OH가, 상기 제 2 노즐(139)에서는 HF가, 상기 제 3 노즐(140)에서는 초순수가 분사될 수 있다. 상기와 같은 화학물질 또는 초순수는 상기 노즐 공급부(137)를 통해 각 노즐(138)(139)(140)로 선택적으로 공급될 수 있다.
여기서, 상기 노즐(138)(139)(140)은 기구적으로 분리된 형상을 이루나, 이는 예시적인 것이다. 즉, 단수 개의 노즐이 형성되고, 노즐 공급부 내부에서 상기 노즐로 화학물질 또는 초순수가 선택적으로 공급되도록 구조화될 수도 있다.
이하에서 상기와 같은 제 1 브러쉬 모듈(130)의 작동에 대하여 설명한다.
먼저, 상기 웨이퍼 지지대(132)에 웨이퍼가 얹힌다. 그 후, 상기 아암(134) 이 동작되어, 상기 브러쉬(136)가 상기 웨이퍼의 일면과 접촉된다. 그런 다음, 상기 롤러(133)가 회전되어 상기 웨이퍼가 동작되면, 상기 브러쉬(136)에 의해 상기 웨이퍼 상에 존재하는 파티클이 제거된다.
이 때, 상기 제 1 노즐(138)에서 제 1 화학물질, 예를 들어 NH4OH가 분사되어, 제 1 브러쉬 세정 공정이 수행된다. 그 후, 상기 제 2 노즐(139)에서 제 2 화학물질, 예를 들어 HF가 분사되어, 제 2 브러쉬 세정 공정이 수행된다. 상기 공정들의 전후로 상기 제 3 노즐(140)에서 초순수가 분사되어 세정 공정이 수행될 수 있다.
상기와 같은 화학물질을 이용한 제 1 브러쉬 세정 공정 및 제 2 브러쉬 세정 공정이 완료되면, 초음파 세정 공정이 수행된다. 즉, 상기 초음파 발생 장치(135)에서 초음파가 발생되어 상기 웨이퍼에 가해짐으로써, 상기 웨이퍼에 잔존하는 미세한 파티클이 제거될 수 있다.
상기와 같이, 제 1 브러쉬 모듈(130) 내에서 웨이퍼 한 장에 대해 순차적으로 제 1 브러쉬 세정 공정, 제 2 브러쉬 세정 공정, 초음파 세정 공정이 수행될 수 있다. 따라서, 상기 웨이퍼의 모듈간 이송에 소요되는 시간이 최소화되고, 스핀 린스 드라이 모듈(102)에 진입하기 위해 대기되는 시간이 제거되는 등 상기 웨이퍼의 세정에 소요되는 시간이 감소될 수 있다. 따라서, 상기 반도체용 파티클 제거 장치(100)에서 웨이퍼 세정에 소요되는 시간이 감소될 수 있어서, 전체적인 반도체 제조 공정의 효율이 개선될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 반도체용 파티클 제거 장치에 의하면, 레일 이동 로봇이 로봇 이동 레일을 따라 이동되면서, 로딩 스테이션의 웨이퍼를 각 브러쉬 모듈에 공급한다. 따라서, 레일 이동 로봇의 활동 범위가 증대되어, 반도체용 파티클 제거 장치 내에서의 로봇의 활용도가 증대될 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 반도체용 파티클 제거 장치에 의하면, 하나의 브러쉬 모듈 내에서 웨이퍼 한 장에 대해 순차적으로 제 1 브러쉬 세정 공정, 제 2 브러쉬 세정 공정, 초음파 세정 공정이 수행될 수 있다. 따라서, 상기 웨이퍼의 모듈간 이송에 소요되는 시간이 최소화되고, 스핀 린스 드라이 모듈에 진입하기 위해 대기되는 시간이 제거되는 등 상기 웨이퍼의 세정에 소요되는 시간이 감소될 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 반도체용 파티클 제거 장치에 의하면, 초음파 발생 장치가 브러쉬 모듈에 설치되어, 스핀 린스 드라이 모듈이 아닌 브러쉬 모듈 내에서 초음파에 의한 웨이퍼 세정이 이루어진다. 따라서, 스핀 린스 드라이 모듈에서는 웨이퍼에 대한 건조 공정이 집중적으로 이루어질 수 있어서, 스핀 린스 드라이 모듈에서 발생될 수 있는 웨이퍼 병목 현상이 방지될 수 있는 효과가 있다.
상기와 같은 효과에 의해, 반도체용 파티클 제거 장치에서 웨이퍼 세정에 소요되는 시간이 감소될 수 있어서, 전체적인 반도체 제조 공정의 효율이 개선될 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 웨이퍼가 수납되는 로딩 모듈;
    상기 웨이퍼를 세정시키기 위한 복수 개의 브러쉬 모듈;
    상기 로딩 모듈에서 상기 복수 개의 브러쉬 모듈로 각각 웨이퍼를 이송시키는 레일 이동 로봇; 및
    상기 레일 이동 로봇이 상기 브러쉬 모듈에 각각 웨이퍼를 이송시킬 수 있도록, 상기 레일 이동 로봇이 가이드되면서 이동되는 로봇 이동 레일;을 포함하는 반도체용 파티클 제거 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 로봇이 상기 각각의 브러쉬 모듈에 순차적으로 웨이퍼를 공급하도록 제어하는 제어부를 더 포함하는 반도체용 파티클 제거 장치.
  3. 반도체용 파티클 제거 장치에 채용되는 브러쉬 모듈에 있어서,
    웨이퍼가 위치되는 웨이퍼 지지대;
    상기 웨이퍼의 파티클을 제거하는 브러쉬; 및
    상기 웨이퍼에 각각 다른 세정제 또는 초순수를 분사하는 복수 개의 노즐이 형성된 분사 장치;를 포함하는 브러쉬 모듈.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 브러쉬 모듈에는 웨이퍼에 대한 초음파 세정을 수행할 수 있는 초음파 발생 장치가 더 구비된 것을 특징으로 하는 브러쉬 모듈.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 웨이퍼에 대해 각각 다른 세정이 이루어지도록, 상기 복수 개의 노즐은 순차적으로 작동되는 것을 특징으로 하는 브러쉬 모듈.
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