KR100567496B1 - 얇은 원반 모양의 물건을 위한 운반 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 얇은 원반(thin disc) 모양의 물건(article)을 위한 운반 장치(conveying system)에 관한 것이다.

Description

얇은 원반형 제품을 위한 운반장치.
본 발명은 얇은 원판형 제품을 위한 운반장치에 관한 것이다.
반도체를 생산할 때, (실리콘 디스크와 같은) 웨이퍼들이 이용되고, 상기 웨이퍼위에 산화물, 질화물, 폴리실리콘(polysilicon) 및 금속의 층들이 다양한 치수로 반복해서 부착된다. 또 다른 생산공정에서 단지 몇 나노미터의 두께를 가진 상기 층들이 전방측부에서 부분적으로 에칭되고 후방측부에서 전체적으로 에칭된다.상기 에칭작업은 건식 또는 습식으로 이루어질 수 있다. 소위 스핀에칭(spin etching)기술( 또는 회전식 에칭기술)이 공지되어 있다.
처리되어야 하는 원판형 웨이퍼가 웨이퍼 카세트(wafer cassette)로부터 분리되고 척(chuck)위에 배열되며, 처리작업동안 보호되어야 하는 측면이 하향으로 배열된다.
척내에서 에칭공정이 수행되고, 서로 다른 산혼합물을 이용한 에칭공정들이최신장치의 상기 척내에서 연속적으로 수행된다.
에칭공정이 완료된 후 웨이퍼가 척으로부터 분리되고 다른 카세트내에 배열된다.
상기 웨이퍼( 실리콘 디스크)들은 매우 얇고( 대부분 1.0mm이하 또는 0.2mm이하의 두께를 가지며) 원형 디스크로서 제조된다.
매우 경미한 오염에 의해 웨이퍼가 쓸모없게 될 수 있기 때문에, 상기 전체처리공정들은 초청정상태에서 수행되는 것이 요구된다.
상기 요구상태이외에, (운반작업동안) 핸들링 및 처리작업시 웨이퍼는 기계적으로 손상되거나 구부러지지 않아야 한다.
이와 관련하여, 문헌 제 AT 000 640 Ul호에 공개된 반도체용 웨이퍼 및 다른원판형 제품을 위한 그립퍼(gripper)에 의하면, 그립퍼가 그립퍼 아암들을 가지고,그립퍼아암들이 주몸체에 대해 반경방향으로 내측 및 외측으로 운동할 수 있게 안내된다.
그립퍼아암들이 실리콘 디스크의 변부에서 디스크의 단면들에 도달하고, 즉 실리콘 디스크가 운반될 때 실리콘 디스크들이 적어도 단면에서 그립퍼아암들위에배열된다. 따라서 실리콘 디스크, 특히 매우 얇은 실리콘 디스크들은 (주름구조를 가지며) 비틀어지거나 표면이 손상될 수 있다.
미국특허출원 제 US 4,118,058A호에 공개되고 디스크들을 무접촉식으로 운반하기 위한 공구에 의하면, 디스크가 배열되는 지지체의 변부에서 지지체가 안내표면들을 가진다. 운반되어야 하는 디스크들이 작은 허용오차를 가지면, 디스크의 횡방향운동은 제어할 수 없거나 디스크는 들어 올려질 수 없어서 불리하다.
본 발명의 목적은 얇은 원판형상을 가진 제품들의 형상 및 상태가 손상되지 않고 상기 제품들이 가능한 부드럽게 운반될 수 있는 운반장치를 제공하는 것이다.
특히 상기 운반장치는 웨이퍼를 운반하기에 적합해야 한다. 그러나 본 발명의 운반장치는 웨이퍼의 운반에 한정되지 않는다.
본 발명에 의하면, 원판형상의 제품들이 (기계적 접촉영역없이) 무접촉상태로 운반된다. 본 발명은 베르누이 원리를 이용한다. 처리되어야 하는 제품 및 지 지체사이에 가스쿠션이 형성되고, 지지체 및 제품사이에서 저압이 단면들에 형성되도록 가스유동이 제공되며, 그 결과 지지체의 표면으로부터 일정한 거리를 유지하며 상기 제품이 지지체의 표면을 향해 흡인된다.
압축가스가 지지체 및 제품사이의 공간으로 유입되고 저압이 형성되어, 제품이 무접촉상태로 운반될 수 있다.
지지체에 대하여 제품을 가능한 정확하게 위치설정하기 위하여 지지체의 표면으로 부터 돌출하는 안내아암들이 추가로 제공되어 웨이퍼가 정확하게 중심잡기되며, 지지체의 표면에 대해 제품이 횡방향(반경방향)으로 운동하는 것이 방지된다.
안내아암들은 ( 문헌 제 AT 000 640Ul호에 공개된 그립핑아암들과 같이) 얇은 원판형상의 제품을 고정하기 위한 것이 아니다. 운반되어야 하는 제품들을 위한 원주방향의 정렬표면들, 정렬선들 또는 정렬점들이 상기 안내아암들에 의해 형성된다.
얇은 원판형 제품을 운반하기 위한 본 발명의 운반장치는 평평한 표면을 가진 지지체를 포함하고,
상기 지지체내부에서 상기 표면을 향해 외측으로 경사구조를 이루는 한 개이상의 가스채널들이 구성되며, 상기 가스채널들의 단부들중 한 개의 단부가 상기 표면내에서 가스방출구를 형성하고, 가스채널들의 다른 한 개의 단부에서 상기 가스채널들이 가스공급파이프와 연결되며,
세 개이상의 안내아암들이 상기 가스방출구들과 근접한 위치에서 지지체의 외측에 배열되고, 상기 안내아암들이 상기 지지체의 상기 표면으로 부터 돌출되며 상기 표면에 대해 반경방향으로 조정된다.
가스채널들에 의해 예를 들어, 질소와 같은 처리가스가 평평한 표면의 해당영역으로 전달된다. 상기 베르누이 효과를 형성하기 위하여 상기 가스채널들이 외측을 향해 경사구조로 구성된다. 전달되어야 하는 제품이 가스채널의 가스방출구들을 덮고, 웨이퍼의 외측변부영역 및 지지체의 표면사이에 가스쿠션이 형성되며,웨이퍼의 "중앙"부분 및 표면의 해당 부분사이에 저압이 형성되며, 웨이퍼 및 상기표면사이에 저압이 유지되는 한, 웨이퍼가 지지체의 표면으로부터 이격된 상태로 고정된다.
본 발명의 특징에 의하면, 지지체가 주몸체 및 인서트를 포함한 두 개의 부품들로 구성되고, 기하학적 구성에 따라 가늘어지는 구조를 가진 원형의 가스채널이 상기 주몸체 및 인서트사이에서 표면을 향해 배열된다.
주몸체 및 인서트를 기계적으로 연결하기 위한 수단이 원형의 가스채널을 포함하여 가스채널에 의해 주몸체 및 인서트가 정해진 거리로 유지되고, 또한 가스채널은 측부에서 회전대칭구조로 개구부를 가져서 상기 개구부에 의해 가스가 가스채널로 유입된다.
본 발명의 선택적 실시예에 의하면, 상기 지지체가 일체구조로 제공될 수 있다. 이 경우 지지체의 종방향 중심축에 대하여 복수개의 가스채널들이 서로 이격된 상태로 지지체내에 구성된다. 가스채널들이 별모양으로 연장구성되고, 가스채널들사이에 매우 작은 거리가 형성되어, " 준 연속적인" 가스통로가 제공된다.
회전대칭구조 또는 원형의 웨이퍼가 운반될 때, 지지체의 종방향 중심축에 대해 안내아암들이 회전대칭구조로 배열된다.
본 발명에 의하면, 안내아암들에 관한 다른 선택적 구성이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 지지체에 연결된 안내아암들이 지지체로부터 종 방향 중심축에 대해 수직으로 연장구성되는 내측부를 포함하고 내측부의 자유단부에 연결된 외측부를 포함하며, 외측부가 지지체의 표면으로부터 돌출된다.
이 경우 안내아암들이 거미의 다리들과 같이 형성된다.
안내아암들의 외측부들이 지지체의 종방향 중심축과 평행하게 연장구성된다.
웨이퍼의 주변부에 형성된 외측면과 안내아암들이 접촉하는 면적을 최소화하기 위하여, 안내아암들의 외측부들이 원통형으로 구성된다. 지지체의 종방향 중심축에 대해 상기 외측부가 평행하게 ( 따라서 웨이퍼 및 지지체의 표면에 대해 수직으로 ) 구성될 때, 상기 웨이퍼의 외측면이 지지체의 표면에 대해 수직으로 배열되면 웨이퍼의 외측면과 상기 외측부가 선형으로 접촉하고, 상기 웨이퍼의 외측면이지지체의 표면에 대해 경사구조로 배열되면 웨이퍼의 외측면과 상기 외측부가 점접촉하게 된다.
안내아암들의 외측부들이 볼(ball)과 같은 원호형상의 표면을 가지고 웨이퍼가 볼의 중심에 해당하는 높이에 정확히 배열되면, 안내아암들과 웨이퍼사이에 오직 점접촉영역들이 형성된다.
원판형상의 제품에 대하여 서로 120° 각도로 떨어진 세 개의 안내아암들이제공될 수 있다. 또한 예를 들어, 서로 60° 각도로 떨어진 6개의 안내아암들이 제공될 수 있다.
본 발명의 구성에 의하면, 안내아암들이 평평한 표면의 변부영역 또는 가스채널들의 외측에 배열될 수 있다. 상기 안내아암의 외측부들과 유사하게 원통형구조 또는 볼구조 또는 핀(pin)구조의 안내아암들이 제공될 수 있다.
지지체의 표면과 평행한 평면내에서 안내아암들이 조정될 수 있도록 안내아암들이 변화할 수 있다. 웨이퍼가 가지는 기하학적 형상 또는 치수공차에 대하여 안내아암들의 위치가 조정될 수 있다. 안내아암들이 지지체의 종방향 중심축에 대해 수직으로 운동하거나 지지체의 표면에 대해 반경방향으로 운동할 수 있다.
안내아암들 또는 웨이퍼위에 작용하는 안내아암들의 일부분들이 핀구조를 가진 실시예가 선회운동에 의해 작동된다. 또한 안내아암들은 매우 작은 인장하중에의해 (웨이퍼의 변부영역을 향하여) 내측으로 인장된다.
가스채널들이 가스방출구의 단부를 향해 가늘게 구성되어 베르누이 효과가 최적화될 수 있다. 원형의 상기 가스채널들이 슬릿(slit)구조의 노즐과 같이 구성될 수 있다. 분리된 가스채널들은 가스채널의 가스방출구에서 끝이 잘린 형상을 가지거나 슬릿형상을 가진다.
본 발명이 가지는 장점에 의하면, 웨이퍼들이 더 이상 고정되지 않고 따라서 웨이퍼들이 구부러지거나 주름구조를 가질 수 없다. 또한 본 발명의 운반장치내에서 경미하게 휘어진 웨이퍼들이 매끄럽게 배열된다. 웨이퍼와 지지체의 표면사이에 가스쿠션이 제공되어 웨이퍼는 상기 표면으로부터 일정한 거리에서 무접촉상태로 고정된다. 지지체의 표면 및 상기 웨이퍼사이에 작고 일정한 거리가 형성된다.
본 발명의 다른 특징들이 종속항들의 특징들로부터 제공된다.
본 발명이 실시예를 통해 더욱 상세히 설명된다.
도 1을 참고할 때, 지지체(10)가 평평한 표면(12)을 가진다. 상기 표면(12)은 외측의 원형영역(14) 및 내측의 원형영역(16)을 포함한다. 내측의 원형영역(16)이 인서트(18)의 표면을 형성하고, 상기 지지체(10)의 주몸체(22)에 형성된 홈(24)내에 상기 인서트(18)가 제공되어, 원형의 가스채널(20)이 형성된다.
세 개의 나사(26)들에 의해 상기 인서트(18)가 상기 주몸체(22)에 연결된다.
상기 표면(12)내에 배열되는 상기 가스채널(20)의 한쪽 단부가 슬릿형상의 가늘어지는 구조를 가지고, 주몸체(22)내에 구성된 가스공급파이프(28)가 상기 가스채널(20)의 다른 한쪽 단부에 연결되어 서로 유체유동하며, 상기 가스공급파이프(28)는 (도면에 도시되지 않은 ) 압축가스공급원과 연결된다.
상기 원형영역(16) 및 원형영역(14)과 같은 인서트(18) 및 주몸체(22)의 표면들이 서로 정확하게 면일치상태로 배열되고 평평한 표면(12)을 형성한다.
도 1 및 도 2를 참고할 때, 상기 주몸체(22)를 통해 연장구성되는 6개의 안 내아암(30)들이 서로 60°의 각도로 배열된다. 상기 지지체(10)로부터 지지체(10)의 종방향 중심축(M)에 대해 수직으로 연장되는 내측부(32) 및 상기 내측부(32)의 자유단부(34)와 연결되는 외측부(36)에 의해 상기 안내아암(30)들이 구성된다. 상기 외측부(36)는 안내아암(30)에 대해 수직으로 연장되고, 따라서 표면(12)에 대해 수직으로 연장되며 지지체(10)의 종방향 중심축(M)과 평행하게 연장구성된다.
외측부(36)에 구성된 원통형 자유단부(38)들이 상기 표면(12)으로부터 돌출된다.
안내아암(30)의 내측부(32)들이 슬리브(40)들을 통해 안내되고, 상기 슬리브들은 주몸체(22)내에 고정된다. 내측단부(42)들을 가진 미끄럼몸체(44)에 상기 내 측부(32)가 고정된다. 주몸체(22)의 홈(46)내에 배열된 상기 미끄럼몸체(44) 및 주몸체(22)의 내측벽(48)사이에서 압축스프링(50)들이 상기 내측부(32)위에 제공된다. 미끄럼몸체(44)의 내부에 요홈(52)들이 형성되고, 상기 요홈(52)내에 롤러(54)들이 제공되며, 쐐기형상의 조정몸체(56)들과 상기 롤러(54)들이 함께 작동하고, 주몸체(22)의 상부에 구성된 플런저(58)에 의해 상기 조정몸체(56)가 구동될 수 있다.
상기 플런저(58)가 축방향으로 운동할 때 지지체(10)의 종방향 중심축(M)을 따라 상기 조정몸체(56)가 안내되고, 플런저(58)가 표면(12)을 향해 운동할 때 상기 안내아암(30)들은 반경방향으로 외측을 향해 운동한다. 플런저(58)가 귀환운동할 때 상기 압축스프링(50)에 의해 상기 안내아암(30)들이 지지체의 내측으로 운동한다.
(도면에 도시되지 않은 ) 매니플레이터(manipulator)에 지지체(10)가 고정되고, 상기 매니플레이터에 의해 상기 지지체(10)는 웨이퍼가 장착되는 목표위치까지 이동하고 웨이퍼가 분리되는 또 다른 위치까지 안내된다.
운반장치가 하기와 같이 작동한다.
(도 1에 도시된 것과 같이) 척(chuck)위에 배열된 웨이퍼(60)가 운반장치에의해 덮혀진다. 가스공급이 개시되어, 가스공급 파이프(28) 및 원형의 가스채널(20)을 통해 가스가 유출된다. 외측을 향해 경사구조를 이루는 가스채널(20)을 따라 가스가 표면(12)에 대해 예각(a)을 이루며 웨이퍼(60)를 향해 유동한다. 이때 웨이퍼(60)는 표면(12)에 대해 일정거리를 두고 고정된다. 동시에 (소위 베르누이효과에 의해) 원형영역(16) 및 웨이퍼(60)의 해당 부분사이에 저압이 형성되어, 웨이퍼(60)가 표면(12)에 대해 정해진 거리에 고정되거나 웨이퍼가 표면으로 끌어 당겨진다.
매니플레이터에 의해 상기 지지체(10)가 상승되고 상기 웨이퍼가 무접촉상태로 들어 올려진다. 상기 매니플레이터는 핸들링 로봇(handling robot)과 같이 전자제어되는 수단으로 제공될 수 있다.
(적합한 조정작용후에) 웨이퍼(60)의 변부에서 웨이퍼를 따라 배열된 안내아암(30) 또는 안내아암의 원통형 자유단부(38)에 의해 웨이퍼(60)가 횡방향으로 부유되는 것이 방지된다. 웨이퍼(60)의 상기 변부는 상기 원통형 자유단부(38)와 접촉하지 않는다. ( 웨이퍼가 고정되거나 운반되는 공정에서) 상기 웨이퍼(60)가 반경방향으로 이동해야 할 때 상기 웨이퍼는 여러 점위치들에서 상기 원통형 자유단부(38)들에 대해 부드럽게 배열될 수 있다.
다음에 웨이퍼가 카세트내에 배열된다.
도 1은 본 발명의 운반장치를 도시한 종방향 단면도.
도 2는 본 발명의 운반장치를 구성하는 안내아암들을 도시한 평면도.
* 부호설명*
10.....지지체 12......표면
14,16......원형영역 18....인서트
22........주몸체 24.....홈
30.........안내아암 32......내측부
34.........자유단부 36......외측부
54.........롤러 60.......웨이퍼

Claims (15)

  1. 평평한 표면(12)을 가진 지지체(10)를 포함하고,
    상기 지지체(10)내부에서 상기 표면(12)을 향해 외측으로 경사구조를 이루는 한 개이상의 가스채널(20)들이 구성되며, 상기 가스채널(20)들의 단부들중 한 개의 단부가 상기 표면(12)내에서 가스방출구를 형성하고, 가스채널들의 다른 한 개의 단부에서 상기 가스채널(20)들이 가스공급파이프(28)와 연결되며,
    세 개이상의 안내아암(30)들이 상기 가스방출구들과 근접한 위치에서 지지체의 외측에 배열되고, 상기 안내아암(30)들이 상기 지지체(10)의 표면(12)으로부터 돌출되며 상기 표면(12)에 대해 반경방향으로 조정되는 것을 특징으로 하는 얇은 원판형 제품을 위한 운반장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 지지체(10)가 주몸체(22) 및 인서트(18)를 포함하고, 가늘어지는 구조를 가진 원형의 상기 가스채널(20)이 상기 주몸체(22) 및 인서트(18)사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 얇은 원판형 제품을 위한 운반장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 일체구조의 지지체가 복수개의 가스채널들을 가지고, 상기 가스채널들이 서로 이격되어 배열되며 지지체(10)의 종방향 중심축(M)에 대해 회전대칭구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 얇은 원판형 제품을 위한 운반장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 안내아암(30)들이 지지체(10)의 종방향 중심축(M)에 대해 회전대칭구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 얇은 원판형 제품을 위한 운반장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 지지체(10)에 연결된 안내아암(30)들은 지지체(10)로부터 종방향 중심축(M)에 대해 수직으로 연장구성되는 내측부(32)를 포함하고 내측부(32)의 자유단부(34)에 연결된 외측부(36)를 포함하며, 외측부가 지지체(10)의 표면(12)으로부터 돌출하는 것을 특징으로 하는 얇은 원판형 제품을 위한 운반장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 안내아암(30)의 외측부(36)가 상기 지지체(10)의 종방향 중심축(M)과 평행하게 연장구성되는 것을 특징으로 하는 얇은 원판형 제품을 위한 운반장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 외측부(36)가 원통형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 얇은 원판형 제품을 위한 운반장치.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 외측부(36)가 볼형상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 얇은 원판형 제품을 위한 운반장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 안내아암(30)들이 가스채널(20)의 외측에서 상기 표면의 변부로부터 돌출하는 것을 특징으로 하는 얇은 원판형 제품을 위한 운반장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 안내아암의 자유단부가 원통형 또는 볼형상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 얇은 원판형 제품을 위한 운반장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 안내아암(30)들이 지지체(10)의 종방향 중심축(M)을 향해 운동하는 것을 특징으로 하는 얇은 원판형 제품을 위한 운반장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 안내아암(30)들이 지지체(10)의 종방향 중심축(M)에 대해 선회운동하는 것을 특징으로 하는 얇은 원판형 제품을 위한 운반장치.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 안내아암(30)들이 인장상태로 제공되는 것을 특징으로 하는 얇은 원판형 제품을 위한 운반장치.
  14. 제 1 항에 있어서, 지지체(10)가 원형영역(14,16)을 가지는 것을 특징으로 하는 얇은 원판형 제품을 위한 운반장치.
  15. 제 1 항에 있어서, 가스채널들이 가스방출구의 영역에서 슬릿형상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 얇은 원판형 제품을 위한 운반장치.
KR1019980055221A 1997-12-16 1998-12-16 얇은 원반 모양의 물건을 위한 운반 장치 KR100567496B1 (ko)

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DE19755694.9 1997-12-16

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