KR100541809B1 - 반도체 웨이퍼의 플랫존 얼라인먼트 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼의 플랫존 얼라인먼트 장치에 대한 것으로서, 이를 위해서 본 발명은 상향 개방되게 일정한 간격으로 복수개의 슬롯(11)이 일체로 형성되고, 슬롯(11)의 양측면에는 서로 마주보게 카운터 센서가 장착되도록 한 웨이퍼 카운터부(10)와; 상기 웨이퍼 카운터부(10)의 양측에 구동 수단에 의해서 동일한 방향으로 회전 가능하게 각각 구비되며, 각 외주면에는 웨이퍼가 낱장으로만 삽입이 가능한 두께로 슬롯(21)이 형성되도록 하는 얼라인 롤러부(20)와; 상기 웨이퍼 카운터부(10)의 길이 방향의 양측 끝단부에서 외측에 수직으로 구비되는 브라켓트(31)에 얼라인 체크 센서(32)와 웨이퍼 수납 오류 감지 센서(33)가 각각 구비되도록 하는 센싱부(30)로서 이루어지도록 것인 바 구성을 간소화하는 동시에 최우선적으로 웨이퍼 카세트에의 웨이퍼 수납 오류를 체크하여 공정 수행 중에 발생되는 공정 오류 및 대량의 웨이퍼 불량을 미연에 방지하여 생산성이 향상되도록 하는 것이다.

웨이퍼, 플랫존, 얼라인먼트, 웨이퍼 카운트, 웨이퍼 수납 오류

Description

반도체 웨이퍼의 플랫존 얼라인먼트 장치{Flat-zone alignment apparatus of semiconductor wafer}

도 1은 종래의 플랫존 얼라인먼트 장치를 도시한 측면도,

도 2는 도 1에 의해 얼라인먼트시킨 상태를 도시한 측면도,

도 3 및 도 4는 웨이퍼 카세트에 웨이퍼가 잘못 수납된 상태를 예시한 평면도,

도 5는 본 발명에 따른 플랫존 얼라인먼트 장치의 측면도,

도 6은 본 발명의 얼라인 롤러의 구성을 확대 도시한 ,

도 7은 본 발명에 따라 웨이퍼 카세트에 잘못 수납되어 있는 웨이퍼를 체크하는 상태를 나타낸 일부 생략 정면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 웨이퍼 카운터부 20 : 얼라인 롤러부

21 : 롤러 30 : 센싱부

31 : 브라켓트 32 : 얼라인 체크 센서

33 : 웨이퍼 수납 오류 감지 센서

본 발명은 반도체 웨이퍼의 플랫존 얼라인먼트 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼를 얼라인하는 구성에 웨이퍼 카운터와 웨이퍼 카세트에서의 웨이퍼 수납 오류를 감지하는 구성이 동시에 구비되도록 함으로써 구성을 간소화하 면서 최우선적으로 웨이퍼 카세트에의 웨이퍼 수납 오류를 체크하여 공정 수행 중에 발생되는 공정 오류 및 대량의 웨이퍼 불량을 미연에 방지하여 생산성이 향상되도록 하는 반도체 웨이퍼의 플랫존 얼라인먼트 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조장치 내에 웨이퍼를 다수개씩 적재하도록 웨이퍼 카세트(wafer cassette)가 사용되고 있고, 이 웨이퍼 카세트에 안착되는 각각의 웨이퍼에는 원주 중의 일부를 호형상으로 절단시킨 플랫존(flat zone)이 형성되도록 하고 있는 바 웨이퍼에 증착이나 또는 식각작업을 수행하기 위해서는 각 웨이퍼가 동일한 작업면을 형성하고 있어야만 하므로 작업 전에는 반드시 웨이퍼의 플랫존을 정렬시키는 것이 필수적이다.

다시 말해 웨이퍼 플랫존 얼라이너(wafer flat-zone aliner)는 웨이퍼에 형성한 플랫존을 이용하여 웨이퍼가 일정 방향을 갖도록 얼라인먼트하는 설비이다.

이러한 웨이퍼 플랫존 얼라이너는 제조 회사에 따라 구성이 각각 다르게 이루어지는데 가장 특징적으로는 웨이퍼의 플랫존이 하부에 위치되게 하여 얼라인을 수행하는 경우와 반대로 웨이퍼의 플랫존이 상부에 위치되게 하여 얼라인을 수행하 는 2가지 방식이 모두 사용되고 있다.

한편 웨이퍼 플랫존 얼라이너는 웨이퍼를 가공하는 각 공정마다 구비되면서 각 가공 공정 설비에 적절한 형식으로 웨이퍼를 얼라인시키도록 하고 있는 바 도 1은 현재 웨이퍼의 플랫존이 상부에 위치되도록 하는 웨이퍼 플랫존 얼라이너의 일예를 도시한 것이다.

이를 보다 구체적으로 설명하면 웨이퍼 카세트(1)에 다수의 웨이퍼(2)들이 수납되어 있는 상태에서 웨이퍼 플랫존 얼라이너에 구비되는 한 쌍의 회전 롤러(3) 상부에 각 웨이퍼들의 외주면이 동시 접속되도록 웨이퍼 카세트(1)를 위치시키고, 한 쌍의 회전 롤러(3)를 동일한 방향으로 회전시키게 되면 웨이퍼(2)의 플랫존(2a)이 동일하게 하측에 위치되는 얼라인먼트가 이루어진다.

얼라인먼트가 수행되면 도 2에서와 같이 한 쌍의 회전 롤러(3)의 길이 방향 양끝단부에 서로 마주보게 구비되는 센서(4)를 통해 웨이퍼(2)의 플랫존(2a)이 제대로 얼라인먼트가 이루어졌는지를 체크하게 되는 것이다.

한편 이러한 얼라인먼트를 수행하기에 앞서 통상 웨이퍼 카세트(1)에 얼마의 웨이퍼(2)들이 수납되어 있는지를 체크하는 웨이퍼 카운트를 수행하게 되는데 이러한 웨이퍼 카운트는 웨이퍼 플랫존 얼라이너 설비에서 별도의 구성으로 웨이퍼 카운터를 구비하기도 하고, 전기한 도면에서와 같이 얼라인먼트의 일측에 일체로 웨이퍼 카운터(5)가 구비되도록 하기도 하고 있다.

따라서 일단 웨이퍼 카운터(5)가 별도로 구비되거나 일체로 구비되는 어떠한 경우라도 얼라인먼트를 수행하기 전에 우선 웨이퍼 카세트(1)를 이동시켜 카운트가 이루어지도록 한 다음 웨이퍼 얼라이너로 이송되어 얼라이먼트가 이루어지도록 하고 있다.

그러나 종래의 웨이퍼 카운터 및 웨이퍼 플랫존 얼라이너에서는 도 3에서와 같이 웨이퍼 카세트(1)에서 하나의 슬롯(1a)에 동시에 2매의 웨이퍼(2)가 겹쳐져 있거나 도 4에서와 같이 하나의 웨이퍼(2)가 인접한 2개의 슬롯(1a)에 동시에 걸쳐져 있게 되는 경우 즉 웨이퍼(2)의 수납 상태가 잘못되어 있더라도 이를 체크하는 구성이 없어 그대로 공정 설비에 공급하게 되므로 공정 설비에서의 공정 불량을 초래하게 되는 원인이 되고 있다.

또한 설비가 다운되면서 대단히 많은 로스 타임(loss time)을 초래하여 제품 생산성을 악화시키기도 하는 문제도 있다.

따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 주된 목적은 설비에 투입되기 전에 웨이퍼 얼라인 공정에서 웨이퍼 카운터와 함께 웨이퍼 카세트에의 웨이퍼 수납 오류를 미연에 체크하여 웨이퍼 얼라인 및 설비에는 올바로 웨이퍼들이 장착된 카세트가 공급되면서 안정된 공정 수행과 로스 타임(loss time)을 최대한 단축함으로서 생산성이 향상되도록 하는데 있다.

또한 본 발명은 한 곳에서 웨이퍼 카운터와 웨이퍼 수납 오류 검사 및 웨이퍼 얼라인을 연속해서 수행되게 함으로써 작업 공정간 카세트 이송과 같은 불필요 한 행위가 대폭 생략되면서 설비의 가동 효율을 극대화시킬 수 있도록 하는데 다른 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상향 개방되게 일정한 간격으로 복수개의 슬롯이 일체로 형성되고, 슬롯의 양측면에는 서로 마주보게 카운터 센서가 장착되도록 한 웨이퍼 카운터부와; 상기 웨이퍼 카운터부의 양측에 구동 수단에 의해서 동일한 방향으로 회전 가능하게 각각 구비되며, 각 외주면에는 웨이퍼가 낱장으로만 삽입이 가능한 두께로 슬롯이 형성되도록 하는 얼라인 롤러부와; 상기 웨이퍼 카운터부의 길이 방향의 양측 끝단부에서 외측에 수직으로 구비되는 브라켓트에 얼라인 체크 센서와 웨이퍼 수납 오류 감지 센서가 각각 구비되도록 하는 센싱부로서 이루어지도록 하는 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 일단 웨이퍼 카운터와 얼라인 설비가 한 위치에 동시 구비되도록 하는데 일차적인 특징이 있다. 즉 도 5에서와 같이 본 발명은 크게 웨이퍼 카운터부(10)와 얼라인 롤러부(20) 및 센싱부(30)로서 이루어진다.

웨이퍼 카운터부(10)는 웨이퍼 카운트를 위해서 구비되는 구성으로서, 설비의 중앙에 위치되면서 상향 개방되도록 하여 길이 방향으로 일정한 간격이 되게 복수의 슬롯(11)이 나란하게 형성되도록 한 구성인 바 특히 각 슬롯(11)의 양측면에 는 각각 카운터 센서(미도시)가 구비되도록 하고, 이 센서를 통해 각 슬롯(11)에 수납되어 있는 웨이퍼를 감지하여 웨이퍼를 카운트하도록 한다.

그리고 얼라인 롤러부(20)는 한 쌍의 롤러(21)로 이루어지는 구성으로서, 웨이퍼 카운터부(10)를 중앙에 위치시킨 상태에서 양측에 특히 센터간 길이가 웨이퍼의 플랫존 길이보다는 작게 이격되도록 하여 동일 수평선상에서 회전 가능하게 구비되도록 하되 이들은 별도의 구동 수단(미도시)에 의해서 동일한 방향으로 구동되도록 하고 있다. 이때 한 쌍의 롤러(21)에는 외주면에 길이 방향으로 일정한 간격이 되게 슬롯(22)이 형성되도록 하는데 본 발명의 가장 두드러진 특징이 있다.

한편 롤러(21)에 형성되는 슬롯(22)은 도 6에서와 같이 웨이퍼 한 매가 수납 가능한 홈으로 이루어지도록 하되 외주면 끝단부는 측면이 외측으로 테이퍼지게 하여 웨이퍼(W)가 슬롯(22)으로 안전하게 유도될 수 있도록 하고 있다. 즉 롤러(21)에 형성되는 슬롯(22)은 외측의 끝단부가 나팔형상으로 벌어지게 하고, 이 슬롯(22)에는 한 매의 웨이퍼(W)만 삽입이 가능한 폭으로 형성되도록 한다.

특히 각 롤러(21)에는 슬롯(22)이 각각 동일 수평선상에 동일하게 형성되도록 한다.

또한 센싱부(30)는 다시 브라켓트(31)와 얼라인 체크 센서(32) 및 웨이퍼 수납 오류 감지 센서(33)로서 이루어지는 구성으로, 브라켓트(31)는 웨이퍼 카운터부(10)의 길이 방향의 양끝단부에서 설비에 수직으로 상향 고정되는 센서 고정 수단이고, 이 브라켓트(31)에는 각각 얼라인 체크 센서(32)와 웨이퍼 수납 오류 감지 센서(33)가 장착된다.

이때 얼라인 체크 센서(32)는 웨이퍼 수납 오류 감지 센서(33)보다는 아래쪽에 위치되도록 하고, 웨이퍼 수납 오류 감지 센서(33)는 웨이퍼 카세트에서 슬롯에 웨이퍼(W)가 정상적으로 수납되는 상태에서 웨이퍼(W)의 외주면 끝단부가 위치되는 최상의 높이보다는 높은 위치에 장착되도록 하는 것이 가장 바람직하다.

한편 상기한 얼라인 체크 센서(32)와 웨이퍼 수납 오류 감지 센서(33)는 웨이퍼(W)의 카운트와 얼라인먼트를 체크하는 콘트롤러(미도시)에 연결되고, 특히 이 콘트롤러에는 별도로 버저나 벨과 같은 경고수단(미도시)이 연결되도록 하여 얼라인 체크 또는 웨이퍼 수납 오류가 감지되면 그 즉시 이를 설비 관리자가 알 수 있도록 하는 것이 가장 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 작용에 대해서 살펴보면 우선 복수의 웨이퍼(W)가 웨이퍼 카세트에 수납되어 있는 상태에서 본 발명의 웨이퍼 얼라인먼트 장치로 웨이퍼 카세트를 이동시킨다.

이러한 웨이퍼 카세트의 이동은 통상 컨베이어 벨트나 로봇에 의해 이루어진다.

웨이퍼 카세트를 본 발명의 웨이퍼 얼라인먼트 장치의 직상부에 위치되게 하면서 한 쌍의 얼라인 롤러(21)에 웨이퍼(W)의 원형의 외주면이 접촉되도록 한다.

이때 한 쌍의 얼라인 롤러(21) 사이에 구비되는 웨이퍼 카운터부(10)에서는 각 슬롯(11)에 웨이퍼(W)의 일부가 삽입된다.

다시 말해 웨이퍼 카세트를 본 발명의 웨이퍼 얼라인먼트 장치의 정위치로 이동시키게 되면 웨이퍼 카세트 내부에 수납되어 있는 각 웨이퍼(W)는 중앙의 웨이 퍼 카운터부(10)의 슬롯(11)에 각각 삽입되면서 웨이퍼 카운터부(10)의 양측에 각각 구비되는 한 쌍의 얼라인 롤러(21)의 외주면에 형성되는 슬롯(22)으로도 동시에 삽입된다.

따라서 웨이퍼 카세트에서 정상적으로 웨이퍼(W)들이 수납되어 있으면 웨이퍼 카운터부(10)에서 웨이퍼(W) 수를 카운트한 직후 바로 양측의 얼라인 롤러(21)들을 회전시켜 복수의 웨이퍼(W)들을 균일하게 얼라인먼트시키도록 한다.

한편 만일 웨이퍼 카세트에서 일부의 웨이퍼(W)들이 비정상적으로 수납되어 있게 되는 경우 즉 웨이퍼 카세트에서 하나의 슬롯에 2매의 웨이퍼(W)가 동시에 수납되어 있거나 한 매의 웨이퍼(W)가 2개의 슬롯에 걸쳐 수납되어 있게 되면 도 7에서와 같이 잘못 수납되어 있는 웨이퍼(W)는 웨이퍼 카운터부(10)의 슬롯(11)이나 각 얼라인 롤러(21)의 슬롯(22)에 제대로 삽입되지 못하게 되면서 다른 정상적으로 삽입되는 웨이퍼(W)들에 비해 소정의 높이만큼 상부로 상승된 상태를 보여주게 된다.

따라서 이와 같은 상태에서 길이 방향 양측의 브라켓트(31)에 장착된 웨이퍼 수납 오류 감지 센서(33)의 작동에 의해 잘못 수납된 웨이퍼(W)를 감지하게 되고, 이를 별도의 경고 수단을 작동시켜 설비 관리자에게 알린다.

이렇게 웨이퍼(W)의 수납 오류가 체크되면 모든 동작을 일단 정지시켜 설비 관리자에 의해 웨이퍼(W)의 수납 오류가 교정되도록 한다.

수동으로 웨이퍼(W)의 수납 오류가 교정되면 재차 설비를 가동시켜 웨이퍼(W)의 수납 오류를 체크하고, 이상이 없으면 웨이퍼 카운터를 한 다음 바로 웨이퍼 얼라인먼트를 수행한다.

웨이퍼 얼라인먼트는 종전과 마찬가지로 한 쌍의 얼라인 롤러(21)를 회전시켜 웨이퍼(W)의 플랫존이 하측이나 상측에 균일하게 위치되게 한 후 이 플랫존의 위치로 얼라인 체크 센서(32)의 감지 신호가 통과하면서 얼라인먼트 상태를 정확히 체크하여 정상적으로 얼라인먼트가 이루어져 있다고 판단되면 그 상태 그래도 웨이퍼 카세트를 공정 설비측으로 이동시켜 웨이퍼 가공 공정이 수행되도록 한다.

전기한 바와 같이 웨이퍼 카운트 직전에 우선 웨이퍼 카세트에의 수납 상태가 정상적인지를 체크하여 정상적인 수납 상태에서만이 웨이퍼 카운트와 얼라인먼트가 수행되고, 또한 공정 설비에 공급되게 함으로써 수납 오류 상태에서 공정 설비로 공급되어 공정 불량 및 대량의 웨이퍼 불량을 초래하게 되는 불상사를 미연에 방지할 수가 있게 된다.

특히 웨이퍼 가공 공정을 수행하는 중에 불량이 발생되면 전체 설비의 가동이 중단되면서 재가동되기까지의 로스 타임이 대단히 길어져 경제적 손실이 막대해지는 폐단을 예방할 수가 있게 된다.

또한 한 곳에서 웨이퍼(W)의 수납 상태 체크와 웨이퍼 카운트 및 얼라인먼트를 웨이퍼 카세트의 이송없이 연속적으로 수행할 수 있도록 함으로써 더욱 편리한 작업을 제공하게 되는 동시에 안정된 웨이퍼 가공 공정을 제공할 수가 있게 된다.

한편 상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다는 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다.

따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 공정 설비에 공급되는 웨이퍼(W)가 웨이퍼 카세트에서 잘못 수납되어 있는 경우 공정 설비에 공급되기 전에 미리 웨이퍼(W)를 카운트하는 작업을 수행하기도 이전에 웨이퍼 수납 오류를 체크하도록 하여 만일 수납 상태가 불량하면 이를 체크하여 설비 관리자에게 인지시킴으로써 웨이퍼 카세트에서 웨이퍼(W)를 정확히 교정시켜 공정이 수행될 수 있도록 한다.

따라서 정상적인 수납의 상태에서만 웨이퍼 카운트 및 얼라인먼트가 이루어지면서 공정 설비에도 정상적인 수납의 상태에서만 웨이퍼(W)가 공급되게 함으로써 웨이퍼(W)의 수납 불량에 따른 공정 수행 중단 및 대량의 웨이퍼 불량을 미연에 방지시켜 웨이퍼 수율 및 생산성이 대폭적으로 향상될 수 있도록 한다.

또한 본 발명은 한 위치에서 웨이퍼(W)의 수납 상태 체크와 웨이퍼 카운트 및 얼라인먼트가 수행되도록 함으로써 관리 및 작업의 편의를 제공하게 되는 매우 유용한 효과가 있다.

Claims (8)

1. 상향 개방되게 일정한 간격으로 복수개의 슬롯이 일체로 형성되고, 슬롯의 양측면에는 서로 마주보게 카운터 센서가 장착되도록 한 웨이퍼 카운터부와;

   상기 웨이퍼 카운터부의 양측에 구동 수단에 의해서 동일한 방향으로 회전 가능하게 각각 구비되며, 각 외주면에는 웨이퍼가 낱장으로만 삽입이 가능한 두께로 슬롯이 형성되도록 하는 얼라인 롤러부; 및

   상기 웨이퍼 카운터부의 길이 방향의 양측 끝단부에서 외측에 수직으로 구비되는 브라켓트에 얼라인 체크 센서와 웨이퍼 수납 오류 감지 센서가 각각 구비되도록 하는 센싱부;

   로서 구비되는 반도체 웨이퍼의 플랫존 얼라인먼트 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 얼라인 롤러부의 양측에 구비되는 각 롤러는 센터간 길이가 웨이퍼의 플랫존 길이보다는 작게 이루어지는 반도체 웨이퍼의 플랫존 얼라인먼트 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 롤러에 형성되는 슬롯은 웨이퍼 한 매만이 수납 가능한 폭으로 이루어지도록 하는 반도체 웨이퍼의 플랫존 얼라인먼트 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 롤러에 형성되는 슬롯은 외주면 끝단부가 측면이 외측으로 테이퍼지게 한 나팔형상으로 형성되는 반도체 웨이퍼의 플랫존 얼라인먼트 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 얼라인 체크 센서는 상기 웨이퍼 수납 오류 감지 센서보다는 아래쪽에 위치되도록 하는 반도체 웨이퍼의 플랫존 얼라인먼트 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 웨이퍼 수납 오류 감지 센서는 상기 웨이퍼 카세트에서 슬롯에 웨이퍼가 정상적으로 수납되는 상태에서 웨이퍼의 외주면 끝단부가 위치되는 최상의 높이보다는 높은 위치에 장착되도록 하는 반도체 웨이퍼의 플랫존 얼라인먼트 장치.
7. 상향 개방되게 일정한 간격으로 복수개의 슬롯이 일체로 형성되고, 슬롯의 양측면에는 서로 마주보게 카운터 센서가 장착되도록 한 웨이퍼 카운터부와;

   상기 웨이퍼 카운터부의 양측에 구동 수단에 의해서 동일한 방향으로 회전 가능하게 각각 구비되며, 각 외주면에는 웨이퍼가 낱장으로만 삽입이 가능한 두께 로 슬롯이 형성되도록 하는 얼라인 롤러부와;

   상기 웨이퍼 카운터의 길이 방향의 양측 끝단부에서 외측에 수직으로 구비되는 브라켓트에 얼라인 체크 센서와 웨이퍼 수납 오류 감지 센서가 각각 구비되도록 하는 센싱부; 및

   상기 카운터 센서와 얼라인 체크 센서와 웨이퍼 수납 오류 감지 센서로부터 감지되는 신호를 체크하여 웨이퍼 카운트와 얼라인먼트 및 웨이퍼 수납 오류를 체크하는 콘트롤러:

   로서 구비되는 반도체 웨이퍼의 플랫존 얼라인먼트 장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 콘트롤러에는 상기 웨이퍼 수납 오류 감지 센서로부터 웨이퍼 수납 오류가 감지되면 이를 경고하는 경고 수단이 구비되는 반도체 웨이퍼의 플랫존 얼라인먼트 장치.

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