WO2023163251A1 - Cmp 공정용 다중 웨이퍼 이송 장치 - Google Patents

Cmp 공정용 다중 웨이퍼 이송 장치 Download PDF

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WO2023163251A1
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wafer
reflectance
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wafers
cmp process
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박종익
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주식회사 세정로봇
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Definitions

  • the present invention relates to a multi-wafer transfer device for supplying wafers to a CMP process device, including a vision inspection device, capable of selecting and transferring high-quality wafers by simultaneously checking wafer surface defects while transporting wafers, including a vision inspection device. It is a multi-wafer transfer device for CMP process with improved process efficiency by transfer.
  • the semiconductor industry is producing high value-added products based on advanced technology, and development of production technology is continuously being carried out to ensure sustainable competitiveness.
  • Substrates such as silicon wafers are manufactured as semiconductor devices through various processes such as manufacturing ingots, polishing their surfaces, and forming surface substrates, thereby preventing damage to the substrates that may occur during the various processes to achieve higher quality.
  • a technique for manufacturing a semiconductor device is required.
  • the chemical mechanical polishing (CMP) device is a wide-area planarization that eliminates the height difference between the cell area and the surrounding circuit area due to irregularities on the wafer surface generated while repeatedly performing masking, etching, and wiring processes during the semiconductor device manufacturing process. , It is a device used for precision polishing of the wafer surface to separate contact/wiring films for circuit formation and to adjust the wafer surface roughness according to the development of highly integrated devices.
  • the carrier head presses the semiconductor wafer to perform the polishing process with the polishing surface of the semiconductor wafer facing the polishing pad before and after the polishing process, and at the same time adsorbs the wafer when the polishing process is finished. Then move on to the next process.
  • scratches or the like caused by collision of the wafer occur at the inner lower edge region of the polishing pad during the wafer polishing process. Such scratches cause many problems, such as mass production of defective products by interfering with the polishing process of the wafer.
  • the present invention is equipment for the process of manufacturing and cutting ingots during the production and manufacturing process of 300mm silicon wafers, putting them in a grinder and subjecting them to surface polishing.
  • the purpose is to provide automated system equipment designed to enable high-quality smart manufacturing through quality stabilization, production rate increase, and vision inspection in the equipment of supply and discharge functions to the grinding machine.
  • An object of the present invention is to provide a technology capable of manufacturing a high-quality semiconductor device by making it easy to check for defects, simultaneously ejecting/supplying a plurality of wafers without damage, thereby improving the production rate, and manufacturing high-quality semiconductor devices.
  • Another object of the present invention is to provide a technology capable of quickly and accurately determining whether or not a surface defect is present using image data collected through a vision inspection device.
  • the multi-wafer transfer device for supplying wafers to the CMP process device according to the present invention for solving the above problems is,
  • a robot arm connected to a rotating shaft capable of moving up and down, left and right, and rotating;
  • the transfer module includes an upper plate fixing base, a middle base coupled to a lower portion of the upper plate fixing base, a vision protection cover positioned below the middle base, and a lower plate fixing base positioned below the vision protection cover,
  • a radial multi-wafer pick-up unit for simultaneously adsorbing four or more wafers is included in the lower portion of the lower plate fixing base;
  • the multi-wafer pick-up unit includes a vacuum adsorption unit and a pad,
  • the inside of the vision protection cover includes a vision inspection device for inspecting whether or not the wafer is damaged during the CMP process.
  • the vision inspection device may collect image data while rotating a cam provided on a shaft by motor power, and compare the normal image data stored in a control device to inspect defects.
  • the vision inspection device analyzes the image data to extract light reflection information, and the reflectance, reflectance speed, and angle of reflection of light in the control device to reflect the light reflectance and reflection of normal image data stored in the control device. Defects can be determined by comparing the speed and reflection angle.
  • the multi-wafer pick-up unit may include an adsorption correction module in the vacuum adsorption unit, and the adsorption correction module may drive an additional vacuum adsorption unit to prevent vibration of adsorbed wafers.
  • the present invention also provides a multi-wafer transfer method for a CMP process, comprising the steps of collecting image data by a vision inspection device while rotating a cam provided on a shaft with motor power for a plurality of wafers seated on a carrier; analyzing the image data to determine whether the wafer is defective; Transmitting the unique number of the multi-wafer pick-up unit corresponding to the position of the non-defective wafer to a control device, and rotating the rotation axis in accordance with the rotation angle of the rotation axis of the robot arm at the top of the carrier; Adsorbing wafers by operating only the multi-wafer pick-up unit corresponding to the unique number; It provides a multi-wafer transfer method for a CMP process comprising a.
  • the vision inspection device analyzes image data to extract light reflection information, and stores the reflectance, reflectance speed, and angle of reflection of light in the control device in the control device. Defects can be determined by comparing the light reflectance, reflectance speed, and reflectance angle of normal image data.
  • the present invention has the effect of enabling high-quality smart manufacturing through quality stabilization, increase in production rate, and vision inspection.
  • the present invention it is easy to check for defects, and a plurality of wafers can be discharged/supplyed at the same time without damage, thereby improving the production rate and manufacturing high-quality semiconductor devices.
  • the present invention also has an effect of quickly and accurately confirming whether or not a surface defect is present using image data collected through a vision inspection device.
  • FIG. 1 is a view showing a transfer module of a multi-wafer transfer apparatus for a CMP process according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing a multi-wafer transfer device for a CMP process according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a view showing polishing process equipment including a multi-wafer transfer device for a CMP process according to an embodiment of the present invention.
  • “Preferred” or “preferably” as used herein refers to embodiments of the present invention that have particular advantages under particular conditions. However, other embodiments may also be preferred under the same or different conditions. Also, the presence of one or more preferred embodiments does not imply that other embodiments are not useful, nor does it exclude other embodiments from being within the scope of the present invention.
  • FIG. 1 is a view showing a transfer module of a multi-wafer transfer device for a CMP process according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a view showing a multi-wafer transfer device for a CMP process according to an embodiment of the present invention.
  • a multi-wafer transfer device for a CMP process including a robot arm connected to a rotating shaft capable of vertical and horizontal movement and rotation, and a transfer module connected to one end of the robot arm, wherein the transfer module includes a plurality of
  • the present invention relates to a technology capable of simultaneously supplying/discharging multiple wafers and selectively transferring wafers by checking wafer defects during the transfer process, thereby improving productivity and improving wafer quality.
  • the transfer module includes an upper plate fixing base, a middle base coupled to a lower portion of the upper plate fixing base, a vision protection cover positioned below the middle base, and a lower plate fixing base positioned below the vision protection cover,
  • a radial multi-wafer pick-up unit for simultaneously adsorbing four or more wafers is included in the lower portion of the lower plate fixing base;
  • the multi-wafer pick-up unit includes a vacuum adsorption unit and a pad,
  • the inside of the vision protection cover is configured to include a vision inspection device for inspecting whether or not the wafer is damaged during the CMP process.
  • the upper plate fixing base 10 is a base part for enabling the multi-wafer transfer unit to operate and function individually so that a plurality of wafers can be adsorbed in the transfer module connected to the robot arm.
  • the middle base 20 vision inspection device 30 and the upper plate fixing base 10 As a part connecting the middle base 20 vision inspection device 30 and the upper plate fixing base 10, it is a means enabling stable attachment of the vision protection cover 31 protecting the vision inspection device.
  • the lower plate fixing base 40 is a part for supporting the multi-wafer pick-up unit 50 while being radially positioned from the rotation axis.
  • FIG 3 is a view showing polishing process equipment including a multi-wafer transfer device for a CMP process according to an embodiment of the present invention.
  • This is for picking up multiple wafers seated on a carrier at once. It can be transported in vertical and horizontal directions by a 3-axis robot, and a robot coupled to a rotation axis that can rotate at a certain angle according to control commands by a rotation servo motor. It includes a transfer module 200 equipped with an arm 100 and a multi-wafer pick-up unit 50 having a vacuum suction part and a pad at an end of the robot arm 100 .
  • the transfer module 200 includes a vision inspection device 30 capable of checking surface defects of a wafer, and the vision inspection device 30 collects image data while rotating a cam provided on a shaft by motor power. , it is possible to check for defects by comparing with normal image data stored in the control device.
  • the image data can be interpreted as light reflection information in the vision inspection device 30, and by using this, the reflectance, reflectance speed, and angle of reflection of light in the control device can be interpreted as the reflectance of light of the normal image data stored in the control device. , it is possible to determine whether there is a defect in comparison with the reflection speed and the reflection angle.
  • the reflectance, reflectance speed, and angle of reflection of the light may be analyzed based on brightness of image data input to the control device and standard data input as device environment information.
  • Micro-defects formed on the surface of the wafer may be detected based on the reflectance, the reflectance speed, and the reflectance angle of the light.
  • it may be configured to store data collected through an iterative process, go through an optimal calibration process, and repeatedly update optimal standard data values.
  • the unique number information of the vacuum adsorption unit is transmitted to the control device, the rotating shaft of the robot arm 100 is rotated at a set angle on the top of the carrier, and the vacuum adsorption unit corresponding to the unique number is rotated. It is operated only and can adsorb the wafer.
  • the defect rate can be reduced and the process efficiency can be improved.
  • the multi-wafer pick-up unit 50 may include an adsorption compensation module in the vacuum adsorption unit, and the adsorption compensation module may be configured to drive an additional vacuum adsorption unit to prevent vibration of adsorbed wafers.
  • Two or more vacuum adsorption units may be configured to be disposed radially from the rotating shaft to maximize a distance between the vacuum adsorption units to prevent mutual interference.
  • the vacuum adsorption unit is configured to pick up a wafer through vacuum adsorption.
  • the transfer module 200 descends according to the operation of the robot arm 100 to transfer multiple wafers. It is vacuum-sucked and picked up by the vacuum adsorption part of the dog.
  • the multi-wafer pick-up unit 50 has a suction correction module in the vacuum suction unit
  • the adsorption correction module may be configured to drive an additional vacuum suction unit to prevent vibration of the adsorbed wafer.
  • FIG 3 is a view showing polishing process equipment including a multi-wafer transfer device for a CMP process according to an embodiment of the present invention.
  • the transfer device for supplying wafers to the CMP process is a method in which the wafer is supplied / discharged one at a time, or even if a plurality of them can be supplied / discharged simultaneously, the defect can be confirmed after the polishing process, or the defect can be determined through a separate device.
  • the wafer is selectively transported according to the surface condition of the wafer located on the carrier before being supplied to the polishing machine to solve the problem of the yield decrease due to the slipping of the semiconductor wafer in the chemical mechanical polishing process or the release phenomenon when transferred to the next process. Solved.
  • a multi-wafer transfer method for supplying wafers to a CMP process device includes the steps of the vision inspection device 30 collecting image data while a cam provided on a shaft rotates with motor power for a plurality of wafers seated on a carrier. , Analyzing the image data to determine whether or not the wafer is defective, transmitting the unique number information of the vacuum adsorption unit corresponding to the position of the non-defective wafer to the control device, and rotating the rotation axis of the robot arm 100 on top of the carrier. and adsorbing the wafer by operating only the vacuum adsorption unit corresponding to the unique number.
  • the vision inspection device 30 collects image data and analyzes the image data while the cam provided on the shaft rotates with the motor power of the plurality of wafers seated on the carrier.
  • the image data can be interpreted as light reflection information in the vision inspection device 30, and by using this, the reflectance, reflectance speed, and angle of reflection of light in the control device are stored in the control device as normal images. Defects can be determined by comparing the reflectance of light, the reflectance speed, and the reflectance angle of the data.
  • the reflectance, reflectance speed, and angle of reflection of the light may be analyzed based on brightness of image data input to the control device and standard data input as device environment information.
  • Micro-defects formed on the surface of the wafer may be detected based on the reflectance, the reflectance speed, and the reflectance angle of the light.
  • it may be configured to store data collected through an iterative process, go through an optimal calibration process, and repeatedly update optimal standard data values.
  • the unique number information of the corresponding vacuum adsorption unit is transmitted to the control device, the rotating shaft of the robot arm 100 is rotated at a set angle on the top of the carrier, and the vacuum adsorption unit corresponding to the unique number is rotated. It is operated only and can adsorb the wafer.
  • the method of transferring multiple wafers for the CMP process is the center point at which wafers are placed on the wafer introduction part into the polishing apparatus from the center of the floor fixing part to which the robot arm 100 is fixed to the current wafer discharge position into the polishing apparatus, that is,
  • the method may further include a calculation step of calculating a transfer position of the center point and a rotation angle of the rotation axis by comparing the center point of the wafer and the corresponding center point of the wafer input unit.
  • the calculation step is performed in a control device, and through the calculation step, a plurality of wafers may be placed in the polishing device without damage.

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Abstract

본 발명은 CMP 공정 장치에 웨이퍼를 공급하는 다중 웨이퍼 이송 장치로서, 상하, 좌우 이동이 가능하고 회전이 가능한 회전축에 연결된 로봇암, 상기 로봇암의 일 단부에 연결된 이송 모듈을 포함하고, 상기 이송 모듈은 상판 고정 베이스, 상기 상판 고정베이스의 하부에 결착된 미들 베이스, 상기 미들 베이스의 하부에 위치하는 비전 보호 커버, 상기 비전 보호 커버 하부에 위치하는 하판 고정 베이스를 포함하고, 상기 하판 고정 베이스의 하부에는 4 이상의 웨이퍼를 동시에 흡착하는 방사형의 다중 웨이퍼 픽업 유닛을 포함하고, 상기 다중 웨이퍼 픽업 유닛은 진공 흡착부 및 패드를 포함하며, 상기 비전 보호 커버의 내부에는 CMP 공정 중의 웨이퍼 손상 여부를 검사하는 비전 검사 장치를 포함하는 CMP 공정용 다중 웨이퍼 이송 장치에 관한 것이다.

Description

CMP 공정용 다중 웨이퍼 이송 장치
본 발명은 CMP 공정 장치에 웨이퍼를 공급하는 다중 웨이퍼 이송 장치에 관한 것으로서 비전 검사 장치를 포함하여 웨이퍼의 이송과 동시에 웨이퍼 표면 결함을 확인하여 고품질의 웨이퍼를 선별하여 이송할 수 있으며, 복수 개를 동시에 이송하여 공정 효율성이 향상된 효과를 갖는 CMP 공정용 다중 웨이퍼 이송 장치이다.
반도체 산업은 고도화된 기술력을 바탕으로 고부가가지의 제품을 생산하고 있으며, 지속적 경쟁력을 갖추기 위한 생산 기술의 개발이 지속적으로 이루어지고 있다.
컴퓨터에 사용되는 ULSI 등의 집적 회로의 고도집적화 및 고속화를 실현하기 위해서, 반도체 디바이스의 미세화는 해마다 진행되고 있다.
이에 따라보다 미소한 표면 결함이 반도체 디바이스의 성능에 악영향을 주는 사례가 증가하고 있고, 종래 문제가 되지 않던 나노 오더의 결함을 관리하는 것의 중요성이 높아 지고 있다.
실리콘 웨이퍼 등의 기판은 잉곳을 제조하고 이의 표면을 연마하고, 표면 기판 형성 등의 다양한 처리를 거쳐 반도체 소자로서 제조되기 때문에, 다양한 공정을 거치는 와중에 발생될 수 있는 기판의 손상을 방지함으로써 보다 고품질의 반도체 소자를 제조하는 기술이 요구되고 있다.
화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing, CMP)장치는 반도체소자 제조과정 중 마스킹, 에칭 및 배선공정 등을 반복 수행하면서 생성되는 웨이퍼 표면의 요철로 인한 셀 지역과 주변 회로 지역간 높이 차를 제거하는 광역 평탄화와, 회로 형성용 콘택/배선막 분리 및 고집적 소자화에 따른 웨이퍼 표면 거칠기 조절을 위해 웨이퍼의 표면을 정밀 연마 가공하는데 사용되는 장치이다.
이러한 CMP 장치에 있어서, 캐리어 헤드는 연마공정 전후에 반도체 웨이퍼의 연마 면이 연마용 패드와 마주보게 한 상태로 반도체 웨이퍼를 가압하여 연마 공정을 행하도록 하고, 동시에 연마 공정이 종료되면 웨이퍼를 흡착하여 그 다음 공정으로 이동하도록 한다.
특히, 종래의 일반적인 연마장치는 웨이퍼의 연마과정에서 연마패드의 내측 하단 가장자리 영역에서 웨이퍼의 충돌에 의한 스크래치 등이 발생하게 된다. 이와 같은 스크래치 들은 웨이퍼의 연마공정을 방해하여 불량품을 양산하게 되는 등 많은 문제를 야기시킨다.
종래에는 이와 같은 스크래치의 검출을 위해서 작업자에 의한 육안이나 비전 장치를 이용한 검사 과정을 수행해왔지만, 미세한 스크래치, 일시적인 결함 등에 대하여 명확하게 진단하는 것이 사실 상 불가능하다.
최근에는 비전 검사 장치를 이용하여 표면 결함을 검사하고 있으나, 개별 웨이퍼 각각에 대해 검사를 수행하거나, 별도의 비전 검사 장치를 추가로 구비하여 검사 과정을 수행해야 하므로, 제조 공정 시간과 비용 측면에서 불리한 면이 있다.
따라서, 이송 시 웨이퍼 기판의 손상을 방지하면서도, 표면 결함을 검사하여 가공 전 분류하여 고품질의 웨이퍼를 공급하는 것이 가능한 웨이퍼 공급 장치에 대한 개발이 필요한 실정이다.
(선행기술문헌 1) 대한민국 등록특허 제1690053호(2016.12.27)
(선행기술문헌 2) 대한민국 등록특허 제1175472호(2012. 8. 13)
본 발명은 300mm 실리콘 웨이퍼의 생산 및 제조공정 중 잉곳 제조 및 절단 후 연마기에 넣어 표면연마를 거치는 공정의 장비로써, 기존 작업자에 의존한 수작업과 자사의 1세대 개발된 생산현장 가동중인 실리콘 웨이퍼를 1장씩 연마기에 공급과 배출기능의 장비에서, 품질안정과 생산율 증가와 비전검사를 통해 고품질 스마트제조가 가능하도록 고안한 자동화 시스템 장비를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 결함 여부를 확인하는 것이 용이하며, 동시에 복수의 웨이퍼를 손상없이 동시에 배출/공급이 가능하여 생산율이 향상되며, 고품질의 반도체 소자를 제조할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 또한, 비전 검사 장치를 통해 수집된 영상 데이터를 이용하여, 신속하고 정확하게 표면 결함 여부를 확인할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 CMP 공정 장치에 웨이퍼를 공급하는 다중 웨이퍼 이송 장치는,
상하, 좌우 이동이 가능하고 회전이 가능한 회전축에 연결된 로봇암;
상기 로봇암의 일 단부에 연결된 이송 모듈;
을 포함하고,
상기 이송 모듈은 상판 고정 베이스, 상기 상판 고정베이스의 하부에 결착된 미들 베이스, 상기 미들 베이스의 하부에 위치하는 비전 보호 커버, 상기 비전 보호 커버 하부에 위치하는 하판 고정 베이스를 포함하고,
상기 하판 고정 베이스의 하부에는 4 이상의 웨이퍼를 동시에 흡착하는 방사형의 다중 웨이퍼 픽업 유닛을 포함하고,
상기 다중 웨이퍼 픽업 유닛은 진공 흡착부 및 패드를 포함하며,
상기 비전 보호 커버의 내부에는 CMP 공정 중의 웨이퍼 손상 여부를 검사하는 비전 검사 장치를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 비전 검사 장치는 모터 동력으로 샤프트에 구비된 캠이 회전하면서 영상 데이터를 수집하고, 제어 장치에 저장된 정상 영상 데이터와 대비하여 결함 여부를 검사하는 것일 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 비전 검사 장치는 영상 데이터를 분석하여 빛의 반사 정보를 추출하고, 제어 장치 내에서 빛의 반사율, 반사속도 및 반사각도를 제어 장치에 저장된 정상 영상 데이터의 빛의 반사율, 반사속도 및 반사각도와 대비하여 결함 여부를 판단할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 다중 웨이퍼 픽업 유닛은 상기 진공 흡착부에 흡착 보정 모듈을 구비하고, 상기 흡착 보정 모듈은 흡착된 웨이퍼의 진동을 방지하기 위해 추가 진공 흡착부를 구동하는 것일 수 있다.
본 발명은 또한, CMP 공정용 다중 웨이퍼 이송 방법으로서, 캐리어에 안착된 복수의 웨이퍼를 모터 동력으로 샤프트에 구비된 캠이 회전하면서 비전 검사 장치가 영상 데이터를 수집하는 단계; 상기 영상 데이터를 분석하여 웨이퍼의 결함여부를 판단하는 단계; 미결함 웨이퍼 위치에 대응되는 다중 웨이퍼 픽업 유닛의 고유 번호를 제어 장치로 전달하고, 상기 캐리어의 상부에서 로봇암의 회전축 회전각도에 맞춰 회전축을 회전시키는 단계; 상기 고유 번호에 대응되는 다중 웨이퍼 픽업 유닛만을 가동시켜 웨이퍼를 흡착하는 단계; 를 포함하는 CMP 공정용 다중 웨이퍼 이송 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 CMP 공정용 다중 웨이퍼 이송 방법에 있어서, 상기 비전 검사 장치는 영상 데이터를 분석하여 빛의 반사 정보를 추출하고, 제어 장치 내에서 빛의 반사율, 반사속도 및 반사각도를 제어 장치에 저장된 정상 영상 데이터의 빛의 반사율, 반사속도 및 반사각도와 대비하여 결함 여부를 판단할 수 있다.
본 발명에 따르면, 품질안정과 생산율 증가와 비전검사를 통해 고품질 스마트제조가 가능한 효과를 갖는다.
본 발명에 따르면, 결함 여부를 확인하는 것이 용이하며, 동시에 복수의 웨이퍼를 손상없이 동시에 배출/공급이 가능하여 생산율이 향상되며, 고품질의 반도체 소자를 제조할 수 있다.
본 발명은 또한, 비전 검사 장치를 통해 수집된 영상 데이터를 이용하여, 신속하고 정확하게 표면 결함 여부를 확인할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 CMP 공정용 다중 웨이퍼 이송 장치의 이송 모듈을 나타낸 도면이다.
도 2는 발명의 일 실시예에 따른 CMP 공정용 다중 웨이퍼 이송 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 발명의 일 실시예에 따른 CMP 공정용 다중 웨이퍼 이송 장치를 포함하는 연마 공정 장비를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 각 구성을 보다 상세히 설명하나, 이는 하나의 예시에 불과할 뿐, 본 발명의 권리범위가 다음 내용에 의해 제한되지 아니한다.
본 발명에 사용된 "바람직한" 또는 "바람직하게는"은 특정 조건에서 특정 장점을 갖는 본 발명의 실시예를 나타낸다. 그러나, 다른 실시예 또한 동일 조건 또는 다른 조건에서 바람직할 수 있다. 또한, 하나 이상의 바람직한 실시예는 다른 실시예가 유용하지 않다는 것을 의미하는 것은 아니며, 본 발명의 범위 내에 있는 다른 실시예를 배제하는 것도 아니다.
본 명세서에 사용된 "포함한다"는 용어는 본 발명에 유용한 재료, 조성물, 장치, 및 방법들을 나열할 때 사용되며 그 나열된 예에 제한되는 것은 아니다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 CMP 공정용 다중 웨이퍼 이송 장치의 이송 모듈을 나타낸 도면이고, 도 2는 발명의 일 실시예에 따른 CMP 공정용 다중 웨이퍼 이송 장치를 나타낸 도면이다.
도 1 및 2를 참고하면, 상하, 좌우 이동이 가능하고 회전이 가능한 회전축에 연결된 로봇암과 상기 로봇암의 일 단부에 연결된 이송 모듈을 포함하는 CMP 공정용 다중 웨이퍼 이송 장치로서, 이송 모듈에서 복수의 웨이퍼를 동시에 공급/배출할 수 있고, 이송 과정에서 웨이퍼의 결함을 확인하여 선택적으로 웨이퍼의 이송을 수행하여, 생산성을 향상시키면서도 웨이퍼 품질을 향상시킬 수 있는 기술에 관한 것이다.
상기 이송 모듈은 상판 고정 베이스, 상기 상판 고정베이스의 하부에 결착된 미들 베이스, 상기 미들 베이스의 하부에 위치하는 비전 보호 커버, 상기 비전 보호 커버 하부에 위치하는 하판 고정 베이스를 포함하고,
상기 하판 고정 베이스의 하부에는 4 이상의 웨이퍼를 동시에 흡착하는 방사형의 다중 웨이퍼 픽업 유닛을 포함하고,
상기 다중 웨이퍼 픽업 유닛은 진공 흡착부 및 패드를 포함하며,
상기 비전 보호 커버의 내부에는 CMP 공정 중의 웨이퍼 손상 여부를 검사하는 비전 검사 장치를 포함하도록 구성된다.
상기 상판 고정 베이스(10)는, 로봇암에 연결된 이송 모듈에서 복수의 웨이퍼를 흡착할 수 있도록 다중 웨이퍼 이송 유닛이 개별적으로 작동하고 기능할 수 있도록 하기 위한 베이스부이다.
상기 미들 베이스(20) 비전 검사 장치(30)와 상기 상판 고정 베이스(10)를 연결하는 부분으로서, 비전 검사 장치를 보호하는 비전 보호 커버(31)의 안정적인 부착이 가능하게 하는 수단이다.
상기 하판 고정 베이스(40)는 상기 다중 웨이퍼 픽업 유닛(50)을 회전축으로부터 방사형으로 위치시킨 상태로 지지하기 위한 부분이다.
도 3은 발명의 일 실시예에 따른 CMP 공정용 다중 웨이퍼 이송 장치를 포함하는 연마 공정 장비를 나타낸 도면이다.
캐리어에 안착된 복수 개의 웨이퍼를 한번에 픽업하기 위한 것으로써, 3축 로봇에 의해 수직 및 수평방향으로 이송이 가능하며, 회전 서보모터에 의해 제어명령에 맞춰 일정 각도로 회전이 가능한 회전축에 결합된 로봇암(100)과 상기 로봇암(100)의 단부에 진공 흡착부와 패드를 구비한 다중 웨이퍼 픽업 유닛(50)이 구비된 이송 모듈(200)을 포함한다.
특히, 상기 이송 모듈(200)에는 웨이퍼의 표면 결함을 확인할 수 있는 비전 검사 장치(30)를 구비하고, 비전 검사 장치(30)는 모터 동력으로 샤프트에 구비된 캠이 회전하면서 영상 데이터를 수집하고, 제어 장치에 저장된 정상 영상 데이터와 대비하여 결함 여부를 검사할 수 있다.
상기 영상 데이터는 비전 검사 장치(30) 내에서 빛의 반사 정보로 해석될 수 있고, 이를 이용하여 제어 장치 내에서 빛의 반사율, 반사속도 및 반사각도를 제어 장치에 저장된 정상 영상 데이터의 빛의 반사율, 반사속도 및 반사각도와 대비하여 결함 여부를 판단할 수 있다.
상기 빛의 반사율, 반사속도 및 반사각도는 제어 장치에 입력되어 있는 영상 데이터의 밝기와, 장치 환경 정보로 입력된 표준 데이터를 기초로 분석될 수 있다.
상기 빛의 반사율, 반사속도 및 반사각도에 기초하여, 웨이퍼 표면에 형성된 미세 결함을 감지할 수 있다.
경우에 따라서는, 반복 공정을 통해 수집된 데이터를 저장하여 최적 보정과정을 거쳐, 반복적으로 최적의 표준 데이터 수치를 업데이트하도록 구성될 수 있다.
이를 통해, 결함이 없는 경우에는, 해당 진공 흡착부의 고유 번호 정보를 제어 장치로 전달하여, 캐리어의 상부에서 로봇암(100)의 회전축을 설정된 각도로 회전시고, 상기 고유 번호에 대응되는 진공 흡착부만 가동되어 웨이퍼를 흡착할 수 있다.
결합 여부를 판단하여 결함이 없는 것으로 판단된 웨이퍼만을 이송시킴으로써 불량율을 저감시킬 수 있으며 공정 효율성이 향상되는 효과를 갖는다.
상기 다중 웨이퍼 픽업 유닛(50)은 상기 진공 흡착부에 흡착 보정 모듈을 구비하고, 상기 흡착 보정 모듈은 흡착된 웨이퍼의 진동을 방지하기 위해 추가 진공 흡착부를 구동하도록 구성될 수 있다.
진공 흡착부는 2개 이상으로 구성되고, 회전축으로부터 방사형으로 배치되어 진공 흡착부 간의 간격을 최대로 하여 상호 간섭을 방지하도록 구성될 수 있다.
상기 진공 흡착부는 진공 흡착을 통해 웨이퍼를 픽업하도록 구성됨이 바람직하다. 회전축의 회전에 따라 로봇암(100)이 상하, 좌우로 위치를 조정한 후, 이송 및 소정의 각도로 회전된 후 로봇암(100)의 동작에 따라 이송 모듈(200)이 하강하여 웨이퍼가 복수 개의 진공 흡착부에 의해 진공 흡착되어 픽업된다.
한편, 상기 다중 웨이퍼 픽업 유닛(50)은 상기 진공 흡착부에 흡착 보정 모듈을 구비하고,
상기 흡착 보정 모듈은 흡착된 웨이퍼의 진동을 방지하기 위해 추가 진공 흡착부를 구동하도록 구성될 수 있다.
이러한 구성에 의해, 웨이퍼의 흡착, 이송 시에 발생될 수 있는 진동을 방지하고, 진동으로 인한 웨이퍼 표면에 추가 결함이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 CMP 공정용 다중 웨이퍼 이송 장치를 포함하는 연마 공정 장비를 나타낸 도면이다.
CMP 공정에 웨이퍼를 공급하기 위한 이송 장치는 한번에 하나씩 공급/배출되는 방식이나, 또는 복수개 동시에 공급/배출이 가능하더라도 연마 공정을 거친 후에 그 결함을 확인할 수 있거나, 별도의 장치를 거쳐 결함을 판단하도록 구성되었으나, 본 발명에서는 연마기에 공급되기 전에 캐리어에 위치한 웨이퍼의 표면 상태에 따라 선택적으로 이송하여 화학적 기계적 연마 공정에서 반도체 웨이퍼의 미끄러지거나, 다음 공정으로 전달시 릴리즈 현상에 의해 수율이 저하되는 문제를 해결하였다.
본 발명에 따른 CMP 공정 장치에 웨이퍼를 공급하는 다중 웨이퍼 이송 방법은, 캐리어에 안착된 복수의 웨이퍼를 모터 동력으로 샤프트에 구비된 캠이 회전하면서 비전 검사 장치(30)가 영상 데이터를 수집하는 단계, 상기 영상 데이터를 분석하여 웨이퍼의 결함여부를 판단하는 단계, 미결함 웨이퍼 위치에 대응되는 진공 흡착부의 고유 번호 정보를 제어 장치로 전달하고, 상기 캐리어의 상부에서 로봇암(100)의 회전축을 회전시키는 단계, 상기 고유 번호에 대응되는 진공 흡착부만을 가동시켜 웨이퍼를 흡착하는 단계를 포함한다.
보다 상세하게는, 캐리어에 안착된 복수의 웨이퍼를 모터 동력으로 샤프트에 구비된 캠이 회전하면서 비전 검사 장치(30)가 영상 데이터를 수집하고, 영상 데이터를 분석한다.
상기 영상 데이터는 상술한 바와 같이, 비전 검사 장치(30) 내에서 빛의 반사 정보로 해석될 수 있고, 이를 이용하여 제어 장치 내에서 빛의 반사율, 반사속도 및 반사각도를 제어 장치에 저장된 정상 영상 데이터의 빛의 반사율, 반사속도 및 반사각도와 대비하여 결함 여부를 판단할 수 있다.
상기 빛의 반사율, 반사속도 및 반사각도는 제어 장치에 입력되어 있는 영상 데이터의 밝기와, 장치 환경 정보로 입력된 표준 데이터를 기초로 분석될 수 있다.
상기 빛의 반사율, 반사속도 및 반사각도에 기초하여, 웨이퍼 표면에 형성된 미세 결함을 감지할 수 있다.
경우에 따라서는, 반복 공정을 통해 수집된 데이터를 저장하여 최적 보정과정을 거쳐, 반복적으로 최적의 표준 데이터 수치를 업데이트하도록 구성될 수 있다.
이를 통해, 결함이 없는 경우에는, 해당 진공 흡착부의 고유 번호 정보를 제어 장치로 전달하여, 캐리어의 상부에서 로봇암(100)의 회전축을 설정된 각도로 회전시고, 상기 고유 번호에 대응되는 진공흡착부만 가동되어 웨이퍼를 흡착할 수 있다.
또한, 상기 CMP 공정용 다중 웨이퍼 이송 방법은 현재 연마 장치 내로 웨이퍼 배출 위치를 로봇암(100)이 고정된 바닥 고정부의 중심으로부터 연마 장치로의 웨이퍼 투입부 상에 웨이퍼는 적치하는 중심점, 즉, 웨이퍼의 중심점과 대응되는 웨이퍼 투입부 상의 중심점을 상호 비교 연산하여 중심점 이송위치 및 회전축 회전각도를 연산하는 연산단계를 더 포함할 수 있다.
상기 연산단계는 제어 장치에서 수행되며, 연산단계를 통해 복수개의 웨이퍼가 손상없이 연마 장치로 안착될 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 전술한 실시 형태로 한정하는 것은 아니다.
또한, 본 실시 형태로 기재된 효과는 본 발명으로부터 생기는 가장 매우 적합한 효과를 열거하는 것으로 지나지 않고, 본 발명에 의한 효과는 본 실시 형태로 기재된 것으로 한정되는 것은 아니다.
[부호의 설명]
100: 로봇암
200: 이송로봇
10: 상판 고정 베이스
20: 미들 베이스
30: 비전 검사 장치
31: 비전 보호 커버

Claims (6)

  1. CMP 공정 장치에 웨이퍼를 공급하는 다중 웨이퍼 이송 장치로서,
    상하, 좌우 이동이 가능하고 회전이 가능한 회전축에 연결된 로봇암; 및 상기 로봇암의 일 단부에 연결된 이송 모듈;을 포함하되,
    상기 이송 모듈은 상판 고정 베이스, 상기 상판 고정베이스의 하부에 결착된 미들 베이스, 상기 미들 베이스의 하부에 위치하는 비전 보호 커버, 상기 비전 보호 커버 하부에 위치하는 하판 고정 베이스를 포함하고,
    상기 하판 고정 베이스의 하부에는 4 이상의 웨이퍼를 동시에 흡착하는 방사형의 다중 웨이퍼 픽업 유닛을 포함하며,
    상기 다중 웨이퍼 픽업 유닛은 진공 흡착부 및 패드를 포함하고,
    상기 비전 보호 커버의 내부에는 CMP 공정 중의 웨이퍼 손상 여부를 검사하는 비전 검사 장치를 포함하는 CMP 공정용 다중 웨이퍼 이송 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비전 검사 장치는 모터 동력으로 샤프트에 구비된 캠이 회전하면서 영상 데이터를 수집하고, 제어 장치에 저장된 정상 영상 데이터와 대비하여 결함 여부를 검사하는 것인 CMP 공정용 다중 웨이퍼 이송 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 비전 검사 장치는 영상 데이터를 분석하여 빛의 반사 정보를 추출하고, 제어 장치 내에서 빛의 반사율, 반사속도 및 반사각도를 제어 장치에 저장된 정상 영상 데이터의 빛의 반사율, 반사속도 및 반사각도와 대비하여 결함 여부를 판단하는 CMP 공정용 다중 웨이퍼 이송 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 다중 웨이퍼 픽업 유닛은 상기 진공 흡착부에 흡착 보정 모듈을 구비하고, 상기 흡착 보정 모듈은 흡착된 웨이퍼의 진동을 방지하기 위해 추가 진공 흡착부를 구동하는 것인 CMP 공정용 다중 웨이퍼 이송 장치.
  5. CMP 공정 장치에 웨이퍼를 공급하는 다중 웨이퍼 이송 방법으로서,
    캐리어에 안착된 복수의 웨이퍼를 모터 동력으로 샤프트에 구비된 캠이 회전하면서 비전 검사 장치가 영상 데이터를 수집하는 단계; 상기 영상 데이터를 분석하여 웨이퍼의 결함여부를 판단하는 단계; 미결함 웨이퍼 위치에 대응되는 진공 흡착부의 고유 번호 정보를 제어 장치로 전달하고, 상기 캐리어의 상부에서 로봇암의 회전축을 회전시키는 단계; 및 상기 고유 번호에 대응되는 진공 흡착부만을 가동시켜 웨이퍼를 흡착하는 단계;를 포함하는 CMP 공정용 다중 웨이퍼 이송 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 비전 검사 장치는 영상 데이터를 분석하여 빛의 반사 정보를 추출하고, 제어 장치 내에서 빛의 반사율, 반사속도 및 반사각도를 제어 장치에 저장된 정상 영상 데이터의 빛의 반사율, 반사속도 및 반사각도와 대비하여 결함 여부를 판단하는 CMP 공정용 다중 웨이퍼 이송 방법.
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