KR100527352B1 - 웨이퍼의 손상을 방지하는 웨이퍼 로더 - Google Patents

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KR100527352B1 KR10-1999-0030515A KR19990030515A KR100527352B1 KR 100527352 B1 KR100527352 B1 KR 100527352B1 KR 19990030515 A KR19990030515 A KR 19990030515A KR 100527352 B1 KR100527352 B1 KR 100527352B1
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Abstract

본 발명은 캐리어에 적재된 웨이퍼를 웨이퍼 스테이지로 이송하는 웨이퍼 로더(Wafer loader)에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 웨이퍼 로더에 사용되는 구동 모터(Drive motor)의 노후 등으로 인해 웨이퍼가 손상되는 것을 방지할 수 있는 반도체 노광 장치의 웨이퍼 로더에 관한 것이며, 이를 위하여 위치 감지기와 연결된 제동 회로를 포함하는 웨이퍼 로더의 구조와, 모터 구동 회로에 부가된 여러 가지 회로들을 개시하고 있으며, 이러한 구조와 회로들을 통하여 웨이퍼의 상승이 지연됨에 따른 웨이퍼와 로드 암의 측면 접촉을 방지하여 웨이퍼의 손상을 방지할 수 있으며, 또한 웨이퍼 로더에 사용되는 모터의 수명을 연장하여 공정의 효율을 향상할 수 있다.

Description

웨이퍼의 손상을 방지하는 웨이퍼 로더 { Wafer loader preventing damage of wafer }
본 발명은 캐리어에 적재된 웨이퍼를 웨이퍼 스테이지로 이송하는 웨이퍼 로더(Wafer loader)에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 웨이퍼 로더에 사용되는 구동 모터(Drive motor)의 노후 등으로 인해 웨이퍼가 손상되는 것을 방지할 수 있는 반도체 노광 장치의 웨이퍼 로더에 관한 것이다.
반도체 노광 장치는 웨이퍼의 표면에 집적회로 등과 같은 패턴을 형성하는 장치이며, 크게 구분하여 조명, 레티클 로더(Reticle loader), 축소투명 렌즈, 웨이퍼 스테이지(Wafer stage) 및 웨이퍼 로더 등으로 구성된 장치이다.
본 발명은 이 중에서 웨이퍼 로더에 관한 것이며, 종래의 웨이퍼 로더의 기본적인 구성과 그 작동원리를 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
종래의 웨이퍼 로더는 기본적으로 페치 암(Fetch arm)과, 구동 테이블 및 로드 암(Load arm) 등을 포함한다. 페치 암은 웨이퍼들이 적재된 캐리어로부터 개개의 웨이퍼를 집어 구동 테이블로 이송시키는 수단이며, 로드 암은 구동 테이블에서 정렬된 웨이퍼를 집어 웨이퍼 스테이지로 이송시키는 수단으로 각각 웨이퍼의 저면을 지지하는 받침대와 받침대를 수평으로 이동시키는 이송 레일 등으로 구성된다.
또한 구동 테이블은 페치 암에 의해 이송된 웨이퍼가 놓여진 후 회전을 통하여 플랫존이 정렬되는 턴 테이블과, 턴 테이블이 끼워지는 개구부가 형성된 지지대와, 지지대와 체결되어 지지대를 상하로 움직이는 연결대와, 연결대와 체결된 수직 방향의 벨트 및 벨트를 구동시키는 구동 모터를 포함한다.
위와 같은 구성의 웨이퍼 로더는 기본적으로 캐리어 내의 웨이퍼를 1장씩 꺼내어 웨이퍼의 표면에 직접 패턴을 형성하기 위한 웨이퍼 스테이지로 이송하는 역할을 한다. 실제 그 작업 순서를 상세히 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 페치 암이 캐리어로부터 웨이퍼를 집어 낸 후 이송 레일을 따라 움직여 구동 테이블의 턴 테이블 위로 올려 놓는다. 웨이퍼의 중심이 얹혀지는 턴 테이블은 회전하면서 웨이퍼의 플랫존을 정렬시키며, 웨이퍼가 정렬된 후 지지대가 상승하면서 웨이퍼를 일정 높이로 상승시킨다. 이때, 지지대는 '지지대 - 연결대 - 수직 방향의 벨트 - 구동 모터'의 연결 구조를 갖고 있으며, 결국 구동 모터의 회전을 통해 일정 높이까지 웨이퍼를 상승시킬 수 있다. 상승된 웨이퍼의 저면으로 이송 레일을 따라 로드 암이 삽입된 후, 지지대가 하강함에 따라 웨이퍼는 로드 암 위에 놓여 지지된다. 로드 암은 다시 이송 레일을 따라 이동하여 웨이퍼를 웨이퍼 스테이지로 이송한다.
이와 같은 작업은 실제로는 극히 짧은 시간 내에 이루어지며, 작업의 일부 내용을 초 단위로 나타내 보면 다음과 같다. 즉, 턴 테이블에서 웨이퍼가 정렬된 후 지지대가 상승하는 시간은 약 3초이며, 로드 암이 웨이퍼 하부로 삽입되는 시간은 역시 웨이퍼가 정렬된 후로부터 약 4초이다. 지지대가 상승한 시간과 로드 암이 삽입되는 시간에는 약 1초의 간격이 있는 셈이다.
이때, 웨이퍼 로더가 계속적으로 사용됨에 따라 웨이퍼 로더의 수직 방향의 벨트와 연결된 구동 모터의 노후·마모 등을 가져올 수 있으며, 이는 구동 모터의 회전 속도의 저하를 가져오고, 결국 지지대의 상승 시간이 정상 상태의 약 3초에서 실제로는 약 7∼8초까지 지연될 수 있다.
이와 같이 지지대의 상승 시간이 지연되는 경우, 웨이퍼가 상승한 뒤에 웨이퍼의 저면으로 삽입되도록 구성된 로드 암이 미처 완전히 상승하지 못한 웨이퍼의 측면으로 접촉할 수 있으며, 이러한 측면 접촉을 통하여 웨이퍼가 파손되는 등의 불량을 가져올 수 있다.
또한, 웨이퍼 로더가 계속적으로 사용됨에 따라 웨이퍼 로더의 구동 모터의 수명이 다하여 구동 모터가 자주 교체되어야 한다.
본 발명의 목적은 구동 모터의 노후·마모 등으로 인하여 웨이퍼의 상승 속도가 지연되어 웨이퍼가 로드 암과 측면으로 접촉되는 것을 방지할 수 있는 웨이퍼 로더를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 웨이퍼 로더의 구동 모터의 교체주기를 연장하여 공정의 효율을 향상하기 위한 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 웨이퍼들이 적재된 캐리어로부터 개개의 웨이퍼를 집어 이송하는 페치 암과; 이송된 웨이퍼를 회전시켜 플랫존을 정렬시키는 턴 테이블과, 턴 테이블이 끼워지는 개구부가 형성되고 웨이퍼의 저면을 지지하는 지지대와, 지지대에 체결되고 지지대를 상하로 움직이는 연결대와, 연결대가 체결된 수직 방향의 벨트 및 벨트를 구동시키는 구동 모터를 포함하며, 웨이퍼의 플랫존을 정렬시킨 후 정렬된 웨이퍼를 일정 높이로 상승시키는 구동 테이블; 및 상승된 웨이퍼의 저면으로 삽입되어 웨이퍼를 웨이퍼 스테이지로 이송하는 로드 암;을 포함하는 웨이퍼 로더에 있어서, 연결대가 상한점에 상승한 것을 감지하는 위치 감지기; 및 위치 감지기를 포함한 감지기들에 연결되어 있으며, 로드 암의 구동을 멈출 수 있는 제동 회로;를 더 포함하고, 구동 모터의 회전이 지연됨에 따라 웨이퍼와 로드 암의 측면 접촉을 방지함을 특징으로 하는 웨이퍼의 손상을 방지하는 웨이퍼 로더를 제공한다.
또한 본 발명에 따른 웨이퍼 로더의 구동 모터는 인코더 모터이며, 구동 테이블은 인코더 모터의 신호(Pulse)를 검출하여 계수하는 계수기;를 더 포함하고, 인코더 모터가 구동될 때마다 초기화되는 계수기의 값이 특정 값을 지난 후에 로드 암이 구동되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 캐리어로부터 개개의 웨이퍼를 집어 이송하는 페치 암과; 이송된 웨이퍼의 플랫존을 정렬시키는 턴 테이블과 인코더 모터를 포함하고, 웨이퍼를 일정 높이로 상승시키는 구동 테이블; 및 상승된 웨이퍼를 웨이퍼 스테이지로 이송하는 로드 암;을 포함하는 웨이퍼 로더에 있어서, 인코더 모터로 공급되는 전압을 조절할 수 있는 모터 구동 회로; 및 인코더 모터의 신호(Pulse)를 검출하여 모터 구동 회로를 조절하는 제어 회로;를 더 포함하고, 인코더 모터의 저속회전에 따라 웨이퍼가 지연 상승되는 것을 방지함으로써 웨이퍼와 로드 암의 접촉에 따른 손상을 방지함을 특징으로 하는 웨이퍼의 손상을 방지하는 웨이퍼 로더를 제공한다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 로더의 위치 감지기들을 개략적으로 도시한 구성도이며, 도 4는 도 3의 위치 감지기들의 작동예를 도시한 회로도이다. 또한 표 1은 도 3의 위치 감지기들의 출력결과를 나타낸 진리표이다. 도 3a 내지 표 1을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 웨이퍼 로더는 기본적으로 종래의 웨이퍼 로더를 개선하여 웨이퍼의 손상을 방지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 웨이퍼 로더는 종래의 웨이퍼 로더와 같이 페치 암(22)과, 구동 테이블(110) 및 로드 암(140) 등을 포함한다. 페치 암은 웨이퍼들이 적재된 캐리어로부터 개개의 웨이퍼를 집어 구동 테이블(110)로 이송시키는 수단이며, 로드 암(140)은 구동 테이블에서 정렬된 웨이퍼를 집어 웨이퍼 스테이지(도시되지 않음)로 이송시키는 수단으로 각각 웨이퍼의 저면을 지지하는 받침대(24, 142)와 받침대를 수평으로 이동시키는 이송 레일(26, 144) 등으로 구성된다.
또한 구동 테이블(110)은 페치 암에 의해 이송된 웨이퍼가 놓여진 후 회전을 통하여 웨이퍼의 플랫존이 정렬되는 턴 테이블(118)과, 턴 테이블이 끼워지는 개구부(112)가 형성된 지지대(114)와, 지지대와 체결되어 지지대를 상하로 움직이는 연결대(116)와, 연결대와 체결된 수직 방향의 벨트(20) 및 벨트를 구동시키는 구동 모터(130)를 포함한다.
또한, 종래의 웨이퍼 로더에는 구동 테이블의 연결대가 움직이는 하한점에서 이를 감지하는 하한 위치 감지기(124)와, 로드 암이 구동되는 원점에서 로드 암을 감지하는 원점 위치 감지기(126)과 같은 위치 감지기들이 형성되어 있으며, 본 발명의 특징에 따라 연결대가 움직이는 상한점에서 이를 감지하는 상한 위치 감지기(122)가 더 형성되어 있다. 이와 같은 위치 감지기들(122, 124, 126)은 각각 신호(123, 125, 127)를 출력하여 웨이퍼 로더 제어부(150)로 송신하며, 웨이퍼 로더 제어부(150)와의 사이에 제동 회로(132)가 구성되어 있다.
상한 위치 감지기(OUT 1) 하한 위치 감지기(OUT 2) 원점 위치 감지기(OUT 3) 결과(NAND OUT)
0 0 0 1
0 1 0 1
0 0 1 1
0 1 1 1
1 0 0 1
1 1 0 1
1 0 1 1
1 1 1 0
각각의 위치 감지기들로부터 출력되는 신호들(123, 125, 127)은 표 1과 같은 진리표로 표현될 수 있으며, 이때 0은 감지한 경우를 1은 감지하지 못한 경우를 나타낸다.
표 1에서 각각의 신호가 모두 1인 경우, 즉 연결대의 상한 위치 감지기와 하한 위치 감지기 및 로드 암의 원점 감지기의 신호가 모두 1인 경우를 살펴보면 다음과 같다.
연결대의 상한/하한 위치 감지기가 모두 감지하지 못하였으므로 이는 웨이퍼가 상승 도중임을 의미하여, 로드 암의 원점 감지기가 로드 암을 감지하지 못하였으므로 이는 로드 암이 구동되어 구동 테이블 쪽으로 이동중인 것을 의미한다. 이와 같은 경우는 구동 테이블이 일정 높이로 상승되지 않은 상태에서 로드 암이 구동된 것이므로 결국 로드 암이 웨이퍼의 저면으로 삽입되지 못하고 웨이퍼의 측면으로 접촉될 수 있음을 나타낸다.
로드 암이 웨이퍼의 측면으로 접촉되는 경우 웨이퍼가 깨지는 등 손상을 가져올 수 있으며, 이러한 웨이퍼의 손상은 해당 웨이퍼의 손실 뿐만이 아니라 웨이퍼 로더를 정지시키고 정비를 행하여야 하는 등 공정 전체적인 면에서도 불리한 점이 크게 나타난다.
따라서, 연결대의 상한/하한 위치 감지기들과 로드 암의 원점 감지기의 신호가 모두 1을 나타내는 경우에는 웨이퍼 로더 제어부에 연결된 제동 회로가 동작하여 웨이퍼 로더를 정지시킬 수 있다.
이상에서 설명한 실시예는 웨이퍼를 상승시키는 구동 테이블 - 연결대 - 의 움직임을 감지하여 웨이퍼의 손상을 방지하는 것을 특징으로 하며, 다음에서는 구동 테이블을 일정 높이로 상승시키는 구동 모터의 신호를 이용한 실시예를 설명한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼 로더의 인코더 모터(130) 및 계수기(134)를 개략적으로 도시한 블록도이며, 도 5를 참조하여 이를 설명하면 다음과 같다.
구동 모터를 인코더 모터(130)를 사용함으로써 구동 모터의 회전량을 펄스와 같은 신호로 나타낼 수 있으며, 양/음의 펄스(A, B)로 구분된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 인코더 모터(130)의 회전량은 계수기를 통하여 수치화될 수 있으며, 인코더 모터의 회전량은 결국 구동 테이블이 상승되는 높이와 일대일 대응 관계를 갖음을 이용하여 웨이퍼의 상승된 높이를 측정하는데 이용될 수 있다. 따라서, 계수기의 수치가 일정값 - 웨이퍼가 일정 높이로 도달하는 경우에 대응되는 값, 예를 들어 500회 - 에 도달한 다음에 로드 암을 구동시킴으로서, 웨이퍼가 일정 높이로 도달된 후에 로드 암이 구동되도록 한다.
즉, 종래 웨이퍼가 턴 테이블 위에서 플랫존이 정렬된 후 4초 후에 로드 암이 구동되던 것을 인코더 모터의 회전량을 측정하여 그 결과에 따라 로드 암이 구동되도록 함으로써 웨이퍼와 로드 암의 측면 접촉을 방지할 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 모터의 수명을 연장할 수 있는 모터 구동 회로를 포함한 구성을 각각 도시한 회로도이며, 도 6 및 도 7을 참조하여 이를 설명하면 다음과 같다.
도 6 및 도 7의 회로도는 인코더 모터(130)와 인코더 모터를 구동시키는 모터 구동 회로(136)를 도시하고 있으며, 이에 더하여 각각 모터의 수명을 연장시키기 위한 부가 회로들을 도시하고 있다.
도 6에 도시된 회로는 모터에 인가되는 전압을 종래의 15Ｖ에서 24Ｖ로 변경한 것을 특징으로 하며, 이를 위해 트랜지스터, 저항, 가변 저항 등을 포함하는 전압 조절 회로(137)가 모터 구동 회로(136)에 연결되어 있다.
인코더 모터(130)는 현재 6개월 내지 1년 정도의 수명을 가지며, 이는 인코더 모터를 장시간 사용함에 따라 인코더 모터의 내부에 저항 성분이 생겨 인코더 모터의 구동시 필요한 14Ｖ의 전압이 인가되지 못하는 데 기인한다. 따라서, 종래의 15Ｖ로 인가되는 전압을 24Ｖ로 인가한 후 가변 저항 등을 이용하여 14Ｖ로 인코더 모터에 공급함으로써 인코더 모터의 수명을 약 2배 이상으로 연장할 수 있다.
도 7에 도시된 회로는 도 6과는 달리 인코더 모터(130)의 단위시간당 회전량을 계수할 수 있는 계수기(135)와 계수기의 신호를 받아 모터 구동 회로로 인가되는 전압의 크기를 조절할 수 있는 전압 조절기(139)로 구성되는 전압 조절 회로(138)가 부가된 것을 특징으로 한다.
도 6의 회로와 마찬가지로 모터 구동 회로(136)로 인가되는 전압의 크기를 조절함으로써 인코더 모터(130)의 수명을 연장하는 것을 특징으로 하며, 이때 인코더 모터(130)로부터 출력되는 신호를 직접 받아 이를 토대로 인코더 모터에 인가되는 전압의 크기를 조절하는 것으로, 소위 피드백 구성을 갖는다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 종래의 웨이퍼 로더에서 구동 테이블의 상승이 지연됨으로 인하여 웨이퍼가 로드 암과 접촉하여 손상되는 것을 방지할 수 있으며, 이를 위하여 웨이퍼 로더의 구동을 정지시킬 수 있는 제동 회로를 포함하는 웨이퍼 로더의 구조와, 모터 구동 회로에 부가되는 여러 가지 회로들의 구성을 개시하고 있다. 이를 통하여 웨이퍼의 손상을 방지함으로써 웨이퍼 로더가 포함된 반도체 노광 장치를 이용한 공정 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 웨이퍼의 손상으로 인한 웨이퍼 로더의 손상 등을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 웨이퍼 로더는 제동 회로를 포함하는 웨이퍼 로더의 구조 및 모터 구동 회로에 부가되어 인가되는 전압을 조절할 수 있는 전압 조절 회로 등을 포함하는 회로 등을 개시하고 있으며, 이러한 구조와 회로를 통하여 웨이퍼의 상승이 지연되는 것을 방지하여 웨이퍼가 로드 암과 측면 접촉하여 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 웨이퍼의 손상으로 인한 웨이퍼 로더가 포함된 반도체 노광 장치를 이용한 공정 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도 1a는 종래의 웨이퍼 로더를 개략적으로 도시한 사시도,
도 1b는 도 1a의 웨이퍼 로더의 일부를 확대하여 도시한 사시도,
도 2는 도 1a의 웨이퍼 로더가 작동하는 원리를 도시한 순서도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 로더의 위치 감지기들을 개략적으로 도시한 구성도,
도 4는 도 3의 위치 감지기들의 작동예를 도시한 회로도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 계수기를 포함하는 구성을 도시한 회로도,
도 6 및 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모터 구동 회로의 예를 각각 도시한 회로도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>
10, 110 : 구동 테이블 12, 112 : 개구부
14, 114 : 지지대 16, 116 : 연결대
18, 118 : 턴 테이블 20 : 벨트
22 : 페치 암 24, 142 : 받침대
26, 144 : 이송 레일 28 : 캐리어
30, 130 : 구동 모터 40, 140 : 로드 암
100 : 웨이퍼 로더 122, 124, 126 : 위치 감지기
132 : 제동 회로 134, 135 : 계수기
136 : 모터 구동 회로 138 : 전압 조절 회로
139 : 전압 조절기

Claims (3)

  1. 웨이퍼들이 적재된 캐리어로부터 개개의 웨이퍼를 집어 이송하는 페치 암;
    상기 이송된 웨이퍼를 회전시켜 플랫존을 정렬시키는 턴 테이블과, 상기 턴 테이블이 끼워지는 개구부가 형성되고 상기 웨이퍼의 저면을 지지하는 지지대와, 상기 지지대에 체결되고 상기 지지대를 상하로 움직이는 연결대와, 상기 연결대가 체결된 수직 방향의 벨트 및 상기 벨트를 구동시키는 구동 모터를 포함하며,
    웨이퍼의 플랫존을 정렬시킨 후 정렬된 웨이퍼를 일정 높이로 상승시키는 구동 테이블; 및
    상기 상승된 웨이퍼의 저면으로 삽입되어 상기 웨이퍼를 웨이퍼 스테이지로 이송하는 로드 암;
    을 포함하는 웨이퍼 로더에 있어서,
    상기 연결대가 상한점에 상승한 것을 감지하는 상한 위치 감지기; 및
    상기 상한 위치 감지기를 포함한 위치 감지기들에 연결되어 있으며, 상기 로드 암의 구동을 멈출 수 있는 제동 회로;
    를 더 포함하며, 상기 제동 회로를 통하여 상기 웨이퍼와 상기 로드 암의 측면 접촉을 방지함을 특징으로 하는 웨이퍼의 손상을 방지하는 웨이퍼 로더.
  2. 웨이퍼들이 적재된 캐리어로부터 개개의 웨이퍼를 집어 이송하는 페치 암;
    상기 웨이퍼가 이송되고 상기 웨이퍼의 플랫존을 정렬시키는 턴 테이블과, 상기 턴 테이블이 끼워지는 개구부가 형성되고 상기 웨이퍼의 저면에 대응되는 지지대와, 상기 지지대에 체결되고 상기 지지대를 상하로 움직이는 연결대와, 상기 연결대가 체결된 수직 방향의 벨트 및 상기 벨트를 구동시키는 인코더 모터를 포함하고, 웨이퍼의 플랫존을 정렬시킨 후 정렬된 웨이퍼를 일정 높이로 상승시키는 구동 테이블; 및
    상기 상승된 웨이퍼의 저면으로 삽입되어 상기 웨이퍼를 웨이퍼 스테이지로 이송하는 로드 암;
    을 포함하는 웨이퍼 로더에 있어서,
    상기 구동 테이블은 상기 인코더 모터의 신호(Pulse)를 검출하여 계수하는 계수기;를 더 포함하며,
    상기 인코더 모터가 구동될 때마다 초기화되는 계수기의 값이 특정 값을 지난 후에 상기 로드 암이 구동되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 손상을 방지하는 웨이퍼 로더.
  3. 웨이퍼들이 적재된 캐리어로부터 개개의 웨이퍼를 집어 이송하는 페치 암;
    상기 페치 암에 의해 이송된 웨이퍼의 플랫존을 정렬시키는 턴 테이블과, 인코더 모터를 포함하고, 상기 웨이퍼를 일정 높이로 상승시키는 구동 테이블; 및
    상기 상승된 웨이퍼의 저면으로 삽입되어 상기 웨이퍼를 웨이퍼 스테이지로 이송하는 로드 암;
    을 포함하는 웨이퍼 로더에 있어서,
    상기 인코더 모터를 구동시키는 모터 구동 회로; 및
    상기 인코더 모터의 신호(Pulse)를 검출하여 상기 모터 구동 회로에 인가되는 전압을 조절하는 전압 조절 회로;
    를 더 포함하고, 상기 전압 조절 회로가 상기 인코더 모터의 신호에 따라 전압을 조절하여 상기 인코더 모터가 저속으로 회전하는 것을 방지함으로써 상기 웨이퍼와 상기 로드 암의 접촉에 따른 손상을 방지함을 특징으로 하는 웨이퍼의 손상을 방지하는 웨이퍼 로더.
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