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KR102810575B1 - 반도체 웨이퍼 캐리어 자동 검사장치 - Google Patents

반도체 웨이퍼 캐리어 자동 검사장치 Download PDF

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KR102810575B1
KR102810575B1 KR1020240194288A KR20240194288A KR102810575B1 KR 102810575 B1 KR102810575 B1 KR 102810575B1 KR 1020240194288 A KR1020240194288 A KR 1020240194288A KR 20240194288 A KR20240194288 A KR 20240194288A KR 102810575 B1 KR102810575 B1 KR 102810575B1
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KR
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thickness
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Inventor
강민철
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(주)큐이노텍
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Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼 캐리어 두께 검사를 수작업으로 하던 공정을 자동 로봇 검사 공정으로 개선할 수 있는 반도체 웨이퍼 캐리어 자동 검사장치를 개시한다. 본 발명은 베이스 프레임; 상기 베이스 프레임의 일부에 장착되고, 검사대상이 되는 적어도 하나의 개별 캐리어가 안치되는 캐리어 투입판이 이동 가능하게 구비된 캐리어 투입부; 상기 베이스 프레임 상에 설치되어, 검사대상이 되는 상기 개별 캐리어를 파지요소를 통해 파지하여 로봇암을 통해 이동시키는 캐리어 이송 로봇암부; 상기 베이스 프레임의 일부에 마련되고, 적어도 상면이 평탄화된 석면(石面)으로 이루어져 상기 캐리어 이송 로봇암부를 통해 상기 상면에 상기 개별 캐리어가 놓여지는 정반부; 상기 정반부의 상면에 놓여진 상태의 상기 개별 캐리어의 복수의 지점을 이동하면서 두께를 자동으로 검사하도록 상부측정요소와 하부측정요소가 구비된 두께측정부; 및 상기 두께측정부에 의해 검사가 완료된 개별 캐리어를 상기 캐리어 이송 로봇암부를 통해 상기 정반부에서 이송받아 외부로 취출하도록 캐리어 취출판이 마련된 캐리어 취출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 웨이퍼 캐리어 자동 검사장치{Semiconductor wafer carrier automatic inspection apparatus}
본 발명은 반도체 웨이퍼 캐리어 자동 검사장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 초고정밀(±0.2㎛이하)로 반도체 웨이퍼 캐리어의 두께를 자동으로 검사할 수 있는 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 실리콘 웨이퍼를 제조하는 공정 중 실리콘 웨이퍼의 표면을 경면화하는 연마(polishing)공정을 수행하고 있는데, 이러한 연마공정은 웨이퍼의 평탄도를 향상시키기 위하여 기계적, 화학적 반응을 병행하여 미세표면의 굴곡 및 거칠기를 제어한다.
이와 같이, 평탄도를 향상시키기 위한 방법으로서, 단면 연마공정에 비해 웨이퍼의 평탄도가 우수한 양면 연마공정(DSP : Double Side Polishing)으로 진행하고 있으며, 이러한 양면 연마공정은 통상적으로 양면 연마장치를 사용하여 웨이퍼의 양면을 연마하고 있다.
보통, 양면 연마장치는 상정반, 하정반, 선기어(Sun Gear) 및 인터널기어(Internal Gear)의 4부분이 회전하며 캐리어에 장착된 웨이퍼의 양면을 연마하는 4-웨이 타입(4-Way Type)이 많이 사용되고 있다.
그런데, 웨이퍼가 장착되는 캐리어는 연마 공정에 투입되기 전후에 여러 번에 걸쳐 그 두께를 측정하는 과정을 거치게 된다.
먼저, 캐리어 제품이 입고되는 시점에 캐리어의 두께를 측정하고, 비슷한 범위 내의 두께를 가진 캐리어들을 사용함으로써, 연마 공정 중 웨이퍼의 가공 편차를 줄일 수 있다.
또한, 표면에 미세 이물질을 제거하기 위한 시즈닝 공정 후에 캐리어의 두께를 측정한 다음, 실제 가공될 웨이퍼의 캐리어로 준비될 수 있다.
또한, 웨이퍼 연마 공정이 반복될수록 웨이퍼의 표면과 함께 캐리어의 표면도 연마되는데, 캐리어가 1일 ~ 7일을 주기로 연마 공정에 사용되기 때문에 연마 공정 중 캐리어의 두께를 여러 차례에 걸쳐 측정한다.
물론, 캐리어의 두께 측정값이 평균 수준보다 5um 이상 벗어나면, 캐리어의 역할을 수행하지 못하는 것으로 판단하고, 기존의 캐리어를 폐기한 다음, 새로운 캐리어를 투입해야 한다.
최근 반도체 웨이퍼 캐리어 두께 검사 장치는 초고정밀(±0.2㎛이하)의 정밀도가 요구되고 있다. 그러나 현재는 수작업으로 측정하고 있어 시급한 공정 개선이 요구되고 있다.
즉 반도체 웨이퍼 캐리어는 두께 측정이 중요한 품질검사의 특성이다. 이러한 캐리어는 개당 측정 포인트가 다수이므로 측정 작업량이 많다. 또한 모든 측정 및 데이터 입력을 수작업으로 진행함으로써 입력 오류 및 품질 신뢰성이 떨어지는 문제가 있다.
한편 종래 웨이퍼 캐리어 측정장치의 경우, 캐리어 설치 후 그 측정작업을 자동화할 수 있는 구성을 제시하고 있지 않고, 웨이퍼 캐리어의 전체면에 대하여 두께의 변화를 측정하거나, 두께 및 휨의 정도를 확인하여 웨이퍼 캐리어의 품질향상을 위한 데이터를 추출하려는 경우, 웨이퍼 상의 다수의 지점에서 측정이 이루어져야 한다. 따라서 공정효율을 개선하기 위한 요구가 증대되고 있다.
<선행문헌 1> : 대한민국 등록특허 제10-2126391호(공고일자: 2020.06.24)
본 발명은 위와 같은 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로서, 반도체 웨이퍼 캐리어 두께 검사를 수작업으로 하던 공정을 자동 로봇 검사 공정으로 개선할 수 있는 반도체 웨이퍼 캐리어 자동 검사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시 형태에 따르면, 베이스 프레임; 상기 베이스 프레임의 일부에 장착되고, 검사대상이 되는 적어도 하나의 개별 캐리어가 안치되는 캐리어 투입판이 이동 가능하게 구비된 캐리어 투입부; 상기 베이스 프레임 상에 설치되어, 검사대상이 되는 상기 개별 캐리어를 파지요소를 통해 파지하여 로봇암을 통해 이동시키는 캐리어 이송 로봇암부; 상기 베이스 프레임의 일부에 마련되고, 적어도 상면이 평탄화된 대리석면으로 이루어져 상기 캐리어 이송 로봇암부를 통해 상기 상면에 상기 개별 캐리어가 놓여지는 정반부; 상기 정반부의 상면에 놓여진 상태의 상기 개별 캐리어의 복수의 지점을 이동하면서 두께를 자동으로 검사하도록 상부측정요소와 하부측정요소가 구비된 두께측정부; 및 상기 두께측정부에 의해 검사가 완료된 개별 캐리어를 상기 캐리어 이송 로봇암부를 통해 상기 정반부에서 이송받아 외부로 취출하도록 캐리어 취출판이 마련된 캐리어 취출부를 포함하는 반도체 웨이퍼 캐리어 자동 검사장치가 제공된다.
상기 캐리어 투입부 및 상기 캐리어 취출부 중 적어도 하나는, 상기 캐리어 투입판 및 상기 캐리어 취출판 중 적어도 하나의 하부면에 형성된 고정홈, 상기 고정홈에 삽입 또는 이탈되는 장착요소와 상기 장착요소를 상하로 이동시키는 구동요소를 구비한 이송 슬라이더, 및 상기 이송 슬라이더를 수평방향으로 이동시키는 이송안내요소를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 파지요소는, 상기 로봇암의 본체에 수직하게 장착된 샤프트, 상기 샤프트의 단부를 중심으로 하여 '┼'자 형태로 연장된 파지 프레임, 상기 파지 프레임의 단부에 각각 형성되어 상기 개별 캐리어의 가장자리 영역을 흡착하여 고정하는 복수의 외측 흡착구, 및 상기 파지 프레임의 중간에 각각 형성되어 상기 개별 캐리어의 중간영역을 흡착하여 고정하는 복수의 내측 흡착구를 포함하여 이루어진 것일 수 있다.
본 발명에 따르면, 반도체 웨이퍼 캐리어 두께 검사를 수작업으로 하던 공정을 자동 로봇 검사 공정으로 개선하여 공정효율을 대폭 향상시킬 수 있다.
또한 웨이퍼 캐리어의 두께를 비접촉식으로 측정하여 캐리어 손상을 방지하고, 고정밀도의 두께산출이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 캐리어 자동 검사장치의 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 캐리어 자동 검사장치의 본체부 내부의 구성요소를 보여주는 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 캐리어 자동 검사장치의 정반부에 개별 캐리어가 놓여진 상태의 사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 캐리어 자동 검사장치의 로봇암이 측정이 완료된 개별 캐리어를 이송시키는 상태의 사시도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 캐리어 자동 검사장치의 캐리어 취출부의 작동상태의 사시도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 캐리어 자동 검사장치의 캐리어 투입판의 이송구조를 보여주는 부분 단면도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 캐리어 자동 검사장치의 캐리어 투입판의 작동상태도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 캐리어 자동 검사장치의 검사결과에 대한 예시도, 및
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 캐리어 자동 검사장치의 파지요소의 구성을 보여주는 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 갖는다. 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 첨부된 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 반도체 웨이퍼 캐리어 자동 검사장치는, 박스형태의 본체부(10)가 제공된다. 본체부(10)의 내부에는 베이스 프레임(15) 상에 캐리어 이송 로봇 암부(40)가 설치된다.
또한 베이스 프레임(15)의 일측에는 측정의 대상이 되는 웨이퍼 캐리어가 투입되는 캐리어 투입부(20)가 설치된다. 또한 베이스 프레임(15)의 타측에는 측정이 완료된 웨이퍼 캐리어가 나오는 캐리어 취출부(30)가 설치된다.
도 2를 참조하면, 캐리어 투입부(20)는 검사대상이 되는 개별 캐리어(51)가 다수개 안치되는 캐리어 투입판(55)이 이동 가능하게 구비된다. 여기서 개별 캐리어(51)는 다수개가 캐리어 투입판(55) 상에 적층되어 캐리어부(50)를 구성한다.
한편 캐리어 이송 로봇암부(40; 도 1)는 베이스 프레임(15) 상에 설치되어, 검사대상이 되는 개별 캐리어(51)를 파지요소(41)로 파지한 상태로 로봇암(42)을 통해 이동시키는 기능을 한다.
즉, 캐리어 이송 로봇암부(40)는 캐리어 투입판(55) 상에 적재된 캐리어부(50) 중 개별 캐리어(51)를 파지하여 정반부(70)로 자동으로 이송시킨다.
여기서 정반부(70)는 베이스 프레임(150)의 일측에 연결되고, 상면이 평탄화된 석면(예를 들어, 대리석)으로 이루어져, 캐리어 이송 로봇암부(40)를 통해 상면에 개별 캐리어(51)가 놓여지는 구성요소이다.
한편 도 3과 같이 정반부(70)의 일측에는 정반부(70) 상에 놓여진 개별 캐리어(51)의 두께 측정을 위해 두께 측정부(60)가 설치된다. 즉, 두께 측정부(60)는정반부(70)의 상면에 놓여진 상태의 개별 캐리어(51)의 복수의 지점을 이동하면서 두께를 자동으로 검사하도록 상부측정요소(61)와 하부측정요소(62)가 구비된다. 즉 본 발명의 두께 측정부(60)는 상/하 센서를 이용하여 고정밀도의 두께측정이 가능한 비접촉 두께 감지기술이 적용된다.
도 8을 참조하면, 두께 측정부(60)는 개별 캐리어(51)의 다수 지점(예를 들어, T1~T7)에 대한 측정이 이루어지고, 측정값과 기준값을 비교하여 양불판정을 디스플레이부를 통해 표시하도록 할 수 있다.
도 4를 참조하면, 측정이 완료된 개별 캐리어(51)는 캐리어 취출부(30)로 이송된다. 즉 두께측정부(60)에 의해 검사가 완료된 개별 캐리어(51)는 캐리어 이송 로봇암부(40)를 통해 정반부(70)에서 캐리어 취출판(31)으로 이송된다. 이때 도 5와 같이 다수의 개별 캐리어(51)가 적층된 상태(캐리어부; 50)로 캐리어 취출판(31)에 안착된 다음, 캐리어 취출판(31)이 본체부(10)의 외부로 이동되어 측정이 완료된 캐리어부(50)가 외부로 취출된다.
도 6 및 도 7를 참조하면, 캐리어 투입부(50)의 캐리어 투입판(55)의 이송원리는 다음과 같다. 먼저 캐리어 투입판(55)의 하부면에 고정홈(57)이 형성된다. 한편 이 고정홈(57)에 장착요소(72)가 삽입 또는 이탈되도록 장착요소(72)를 상하로 이동시키는 구동요소(73)를 구비한 이송 슬라이더(71)가 제공된다. 또한 이 이송 슬라이더(71)를 수평방향으로 이동시키는 이송안내요소(74)가 제공된다.
이에 따라 본 발명에서 개별 캐리어(51)가 캐리어 투입판(55)에 적층된 상태를 이루면 구동요소(73)가 장착요소(72)를 상승시켜 캐리어 투입판(55)의 고정홈(57)에 결합시킨다. 이와 같이 장착요소(72)가 고정홈(57)에 결합된 상태에서 도 7과 같이 이송 슬라이더(71)는 이송안내요소(74)를 따라 직선으로 이송될 수 있어 작은 구동력으로도 캐리어 투입판(55)의 원활한 이동이 가능하게 된다.
이러한 캐리어 투입판(55)의 이송원리는 동일하게 캐리어 취출부(30)의 캐리어 취출판(31)에도 적용될 수 있음은 물론이다.
한편 개별 캐리어(51)는 캐리어 이송 로봇암부(40)의 파지요소(41)의 다수개의 흡착구에 의해 개별 캐리어(51)의 각 부분을 흡착고정한 상태로 이동될 수 있다.
구체적으로 파지요소(41)는, 도 9와 같이 로봇암(42)의 본체(42a)에 수직하게 샤프트(48)가 장착되어 이루어진다. 또한 이 샤프트(48)의 단부를 중심으로 하여 대략 '┼' 자 형태로 파지 프레임(47)이 연장된다.
또한 이 파지 프레임(47)의 단부는 한쌍의 외측 흡착구(45)가 구비되어 개별 캐리어(51)의 가장자리 영역을 흡착하여 고정할 수 있다. 이에 더해 파지 프레임(47)의 중간에는 내측 흡착구(46)가 각각 형성되어 개별 캐리어(51)의 중간영역을 흡착하여 고정한다.
이와 같이 본 발명에서 파지요소(41)는 초박막의 개별 캐리어(51)를 안정적으로 파지할 수 있도록 하중을 크게 받는 가장자리 영역에는 2개의 외측 흡착구(45)가 한 쌍을 이루도록 파지 프레임(47)의 말단에 제공된다. 또한 파지된 상태에서 개별 캐리어(51)의 일부(특히 중앙부)가 아래로 쳐지는 것을 방지할 수 있도록 파지 프레임(47)의 중간에 4개의 내측 흡착구(46)가 각각 제공된다.
이를 통해 본 발명의 파지요소(41)는 안정적으로 개별 캐리어(51)를 고정하여 이송시킬 수 있다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 반도체 웨이퍼 캐리어 자동 검사장치는 반도체 웨이퍼 캐리어 두께 검사를 수작업으로 하던 공정을 자동 로봇 검사 공정으로 개선하여 공정효율을 대폭 향상시킬 수 있다.
또한 웨이퍼 캐리어의 두께를 비접촉식으로 측정하여 캐리어 손상을 방지하고, 고정밀도의 두께산출이 가능하게 된다.
이상에서는 본 발명을 특정의 실시예에 대해서 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다.
10: 본체부
15: 베이스 프레임
20: 캐리어 투입부
30: 캐리어 취출부
31: 캐리어 취출판
40: 캐리어 이송 로봇암부
41: 파지요소
42: 로봇암
42a: 로봇암 본체
45: 외측 흡착구
46: 내측 흡착구
47: 파지 프레임
48: 샤프트
50: 캐리어부
51: 개별 캐리어
55: 캐리어 투입판
60: 두께측정부
61: 상부측정요소
62: 하부측정요소
70: 정반부

Claims (3)

  1. 베이스 프레임;
    상기 베이스 프레임의 일부에 장착되고, 검사대상이 되는 적어도 하나의 개별 캐리어가 안치되는 캐리어 투입판이 이동 가능하게 구비된 캐리어 투입부;
    상기 베이스 프레임 상에 설치되어, 검사대상이 되는 상기 개별 캐리어를 파지요소를 통해 파지하여 로봇암을 통해 이동시키는 캐리어 이송 로봇암부;
    상기 베이스 프레임의 일부에 마련되고, 적어도 상면이 평탄화된 석면(石面)으로 이루어져 상기 캐리어 이송 로봇암부를 통해 상기 상면에 상기 개별 캐리어가 놓여지는 정반부;
    상기 정반부의 상면에 놓여진 상태의 상기 개별 캐리어의 복수의 지점을 이동하면서 두께를 자동으로 검사하도록 상부측정요소와 하부측정요소가 구비된 두께측정부; 및
    상기 두께측정부에 의해 검사가 완료된 개별 캐리어를 상기 캐리어 이송 로봇암부를 통해 상기 정반부에서 이송받아 외부로 취출하도록 캐리어 취출판이 마련된 캐리어 취출부를 포함하고,
    상기 파지요소는, 상기 로봇암의 본체에 수직하게 장착된 샤프트,
    상기 샤프트의 단부를 중심으로 하여 '┼'자 형태로 연장된 파지 프레임,
    상기 파지 프레임의 단부에 각각 형성되어 상기 개별 캐리어의 가장자리 영역을 흡착하여 고정하는 복수의 외측 흡착구, 및
    상기 파지 프레임의 중간에 각각 형성되어 상기 개별 캐리어의 중간영역을 흡착하여 고정하는 복수의 내측 흡착구를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 캐리어 자동 검사장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어 투입부 및 상기 캐리어 취출부 중 적어도 하나는,
    상기 캐리어 투입판 및 상기 캐리어 취출판 중 적어도 하나의 하부면에 형성된 고정홈,
    상기 고정홈에 삽입 또는 이탈되는 장착요소와 상기 장착요소를 상하로 이동시키는 구동요소를 구비한 이송 슬라이더, 및
    상기 이송 슬라이더를 수평방향으로 이동시키는 이송안내요소를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 캐리어 자동 검사장치.
  3. 삭제
KR1020240194288A 2024-12-23 2024-12-23 반도체 웨이퍼 캐리어 자동 검사장치 Active KR102810575B1 (ko)

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