KR100805278B1 - 웨이퍼 이송 로봇 및 이를 구비한 클러스터 툴 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼 이송 로봇 및 이를 구비한 클러스터 툴에 관한 것으로, 웨이퍼를 이송하기 위해 활주하고 승강 및 회전되는 베이스와, 상기 베이스에 구비된 다관절 구조를 갖는 제 1 로봇 암과, 상기 제 1 로봇 암에 구비되고 상온의 웨이퍼를 수취하는 접촉 블레이드와, 상기 베이스에 구비된 다관절 구조를 갖는 제 2 로봇 암과, 상기 제 2 로봇 암에 구비되고 고온의 웨이퍼를 부양시켜 수취하는 비접촉 블레이드를 포함하는 웨이퍼 이송 로봇이 제공된다. 이에 따라서, 클러스터 툴의 처리 능력 및 실수율을 향상시키는 효과가 있다.

웨이퍼, 프로세스 챔버, 클러스터 툴, 반도체 제조장치, 이송 로봇

Description

웨이퍼 이송 로봇 및 이를 구비한 클러스터 툴{WAFER TRANSFER ROBOT AND CLUSTER TOOL HAVING THE SAME}

도 1은 종래의 클러스터 툴을 나타낸 개략적인 평면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼 이송 로봇을 나타낸 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 이송 로봇을 나타낸 분해 사시도이다.

도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼 이송 로봇에 구비된 비접촉 블레이드를 나타낸 평면도이다.

도 5a는 도 4의 A-A선 단면도이다.

도 5b는 본 발명에 따른 분출구의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.

도 6 내지 도9는 본 발명에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 동작을 나타낸 평면도이다.

<도면 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 클러스터 툴 10 : 로드 포트

20 : 전방 이송 모듈 30 : 로드락 챔버

40 : 프로세스 챔버 50 : 진공 이송 모듈

60, 100 : 웨이퍼 이송 로봇 70 : 얼라이너

80 : 쿨 슬롯 110 : 베이스

120 : 제 1 로봇 암 130 : 접촉 블레이드

132, 152 : 플레이트 134 : 흡착 노즐

136 : 진공 유로 140 : 제 2 로봇 암

150 : 비접촉 블레이드 154 : 분출구

156 : 에어 유로 160 : 투과형 광센서

170 : 전자변

본 발명은 웨이퍼 이송 로봇 및 이를 구비한 클러스터 툴에 관한 것으로, 프로세스 챔버에서 공정을 마치고 로드락 챔버에서 자연 냉각되도록 보관되는 웨이퍼의 이송을 신속하게 이룰 수 있고, 웨이퍼의 변형 및 파손을 방지할 수 있는 웨이퍼 이송 로봇 및 이를 구비한 클러스터 툴에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자는, 기판인 웨이퍼 상에 여러 가지 물질을 박막 형태로 증착하고 이를 패터닝하여 구현되는데, 이를 위하여 증착 공정, 식각 공정, 세정 공정, 건조 공정 등 여러 단계의 서로 다른 공정이 요구된다. 이러한 각각의 공정에서 처리 대상물인 웨이퍼는 해당 공정의 진행에 최적의 환경을 갖는 프로세스 모듈에 장착되어 처리되는데, 이와 같이 피처리물인 복수개의 웨이퍼를 프로세스 모듈로 이송하여 프로세스를 진행할 수 있도록 하는 복합장치를 클러스터 툴(cluster tool)이라 한다.

이러한 클러스터 툴 내에는 오염되지 않은 진공 영역이 포함되므로, 통상 진공 클러스터 툴이라 불리기도 하는데, 도 1은 종래의 클러스터 툴의 개략적인 평면도를 나타낸다.

도면을 참조하여 설명하면, 클러스터 툴(1)은 웨이퍼(W)가 초기 또는 최종적으로 안착되어 적재되는 로드 포트(load port)(10)와, 상기 로드 포트(10)에 위치하는 웨이퍼를 정렬하여 이송하는 전방 이송 모듈(20)과, 상기 전방 이송 모듈(20)로부터 이송된 웨이퍼가 적재되는 로드락 챔버(load lock chamber)(30)와, 상기 로드락 챔버(30)에 적재된 웨이퍼(W)를 각 해당 프로세스가 진행되는 프로세스 챔버(40)로 이송하는 진공 이송 모듈(50)을 포함한다.

여기서 앞서 설명한 전방 이송 모듈(20)은, 대기에 개방된 오염되지 않은 공간에 위치하여, 로드 포트(10)에 적재된 웨이퍼를 로드락 챔버(30)로 이송하는 이송 로봇(60)과, 이러한 이송 로봇(60)에 의해 로드락 챔버(30)로 이송되는 웨이퍼(W)를 정렬하는 얼라이너(70)와, 프로세스 챔버(40)에서 소정의 프로세스를 마친 웨이퍼(W)를 일정시간 보관하여 냉각시키는 쿨 슬롯(80)이 구비된다.

상기 이송 로봇(60)은 로드 포트(10)에서 대기 중인 웨이퍼(W)를 수취하여 로드락 챔버(30)로 이송하게 되는 바, 상기 이송 로봇(60)은 3축 내지 4축의 다관절 구조를 갖고 웨이퍼(W) 수취시 직접 웨이퍼(W)의 표면과 접촉하는 블레이드(62)가 구비된다. 상기 블레이드(62) 상에는 웨이퍼 이송 시 웨이퍼(W)가 블레이드(62)에서 이탈되지 않도록 블레이드(62)와 웨이퍼(W)가 접하는 위치를 부분적으로 진공상태로 만드는 흡착 노즐(64)이 구비되며 경우에 따라서는 상기 블레이드(62)에 웨 이퍼의 가장자리를 파지하는 에지 그립(미도시)이 구비된다.

그러나 상기와 같은 흡착 방식의 흡착 노즐(64)이나 파지 방식의 에지 그립은 웨이퍼(W) 이송 시 웨이퍼(W)와 접촉됨으로써 프로세스 챔버(40)에서 소정의 공정을 마친 고온의 웨이퍼(W)를 수취하는 경우 웨이퍼(W)의 변형 및 파손을 야기하게 된다. 즉 프로세스 챔버(40)에서 소정의 공정을 마친 웨이퍼(W)는 고온의 상태를 갖게 되는데, 이러한 상태에서 흡착 방식이나 파지 방식이 적용되면 블레이드(62)와 웨이퍼(W)의 접촉면에 응력이 발생되어 웨이퍼 깨짐이나 크랙을 발생시킨다.

또한 이와 함께 프로세스 챔버(40)의 소정 공정을 마친 고온의 웨이퍼(W)가 일정온도 이하로 저하되도록 로드락 챔버(30)에서 일정시간 동안 웨이퍼(W)를 보관하게 되는데, 이에 따라서 로드락 챔버(W)에서 전방 이송 모듈(20)에 구비된 쿨 슬롯(80)으로 이송하는 웨이퍼(W)에 병목이 생겨 클러스터 툴의 처리능력을 감소시키는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 프로세스 챔버에서 공정을 마친 웨이퍼가 변형되거나 파손되지 않도록 이송하며 로드락 챔버에서 수취된 웨이퍼를 이송 중 냉각시켜 클러스터 툴의 처리능력을 향상시키는 웨이퍼 이송 로봇 및 이를 구비한 클러스터 툴을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상으로는, 웨이퍼를 이송하기 위해 활주하고 승강 및 회전되는 베이스와, 상기 베이스에 구비된 다관절 구조를 갖는 제 1 로봇 암과, 상기 제 1 로봇 암에 구비되고 상온의 웨이퍼를 수취하는 접촉 블레이드와, 상기 베이스에 구비된 다관절 구조를 갖는 제 2 로봇 암과, 상기 제 2 로봇 암에 구비되고 고온의 웨이퍼를 부양시켜 수취하는 비접촉 블레이드를 포함하는 웨이퍼 이송 로봇에 의해 달성된다.

여기서 상기 비접촉 블레이드는, 웨이퍼 수취 시 웨이퍼 이면에 위치하는 플레이트와, 상기 플레이트 내부에 형성된 에어 유로와, 상기 에어를 웨이퍼 이면으로 분출하도록 플레이트 상면에 구비된 분출구를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기 분출구는, 웨이퍼 이면으로 분출되는 에어에 회전류가 발생되도록 형성된 것이 바람직하다.

또한 상기 분출구는, 그 내경이 웨이퍼 이면으로 가까워질수록 단면적이 점점 작아지는 경사부와, 상기 경사면이 끝나는 위치에서 단면적이 일정한 직선부를 포함하고, 상기 경사부는 그 형상이 비대칭되도록 급한 경사면과 완만한 경사면의 단면적을 갖고, 상기 급한 경사면과 직선부가 만나는 절곡지점이 상기 완만한 경사면과 직선부가 만나는 절곡지점보다 웨이퍼 이면과 가깝게 형성된 것이 바람직하다.

그리고, 상기 경사부는 내벽에 나선형의 홈 또는 계단이 형성된 것이 바람직하다.

또한 상기 비접촉 블레이드 상면에 구비된 분출구 주변으로, 고무 패드가 구비된 것이 바람직하다.

한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 기술적 사상으로는, 웨이퍼가 적층된 카세트를 임시 보관하는 로드 포트와, 상기 로드 포트와 연결되고 얼라이너와 쿨 슬롯이 구비된 전방 이송 모듈과, 상기 전방 이송 모듈과 연결된 로드락 챔버와, 상기 로드락 챔버와 연결된 프로세스 챔버를 포함하고, 상기 프로세스 챔버에서 공정을 마치고 로드락 챔버에 이송된 웨이퍼를 쿨 슬롯 내지 로드 포트로 이송할 때 웨이퍼를 블레이드에서 부양시켜 수취하는 상기 전방 이송 모듈에 구비된 웨이퍼 이송 로봇을 포함하는 클러스터 툴에 의해 달성된다.

여기서 상기 웨이퍼 이송 로봇은, 전방 이송 모듈 내에서 웨이퍼를 이송하기 위해 활주하고 승강 및 회전되는 베이스와, 상기 베이스에 구비된 다관절 구조를 갖는 제 1 로봇 암과, 상기 제 1 로봇 암에 구비되고 웨이퍼가 적재된 로드 포트에서 수취하여 로드락 챔버로 웨이퍼를 이송하는 접촉 블레이드와, 상기 베이스에 구비된 다관절 구조를 갖는 제 2 로봇 암과, 상기 제 2 로봇 암에 구비되고 프로세스 챔버에서 공정을 마친 웨이퍼를 로드락 챔버에서 수취하여 로드 포트로 이송하는 비접촉 블레이드를 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼 이송 로봇을 나타낸 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 이송 로봇을 나타낸 분해 사시도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 클러스터 툴의 전방 이송 모듈에 설치되는 웨이퍼 이송 로봇(100)은 크게 전방 이송 모듈 내에서 활주하고 승강 및 회전하는 베이스(110)와, 상기 베이스(110)에 설치된 다관절 구조를 갖는 제 1 로봇 암(120)에 구비된 상온의 웨이퍼를 수취하는 접촉 블레이드(130)와, 상기 베이스(110)에 설치된 다관절 구조를 갖는 제 2 로봇 암(140)에 구비된 고온의 웨이퍼를 부양시켜 수취하는 비접촉 블레이드(150)로 이루어진다.

상기 베이스(110)에는 3축 내지 4축의 다관절 구조를 갖는 제 1 로봇 암(120)이 설치되고, 상기 제 1 로봇 암(120)에는 상온의 웨이퍼를 수취하는 접촉 블레이드(130)가 설치된다. 여기서 상온의 웨이퍼라 함은, 선행 공정을 마치고 프로세스 챔버로 이송되기 위해 로드 포트에 위치한 상태의 미처리 웨이퍼로 정의한다.

상기와 같은 상온의 웨이퍼를 수취하기 위한 상기 접촉 블레이드(130)는, 로드 포트에서 대기하는 상온의 웨이퍼 이면으로 진입하여 위치하고 소정의 폭과 길이 및 두께를 갖는 플레이트(132)가 제 1 로봇 암(120)의 선단에 마련되고, 상기 플레이트(132)의 상면에는 흡착 노즐(134)이 구비된다.

그리고, 상기 플레이트(132) 내부에는 진공 유로(136)가 형성되어 흡착 노즐(134)와 연결된다. 상기 진공 유로(136)는 흡착 노즐(134)과 웨이퍼 이면이 접하는 위치의 외기를 흡입하는 진공 펌프(미도시)와 연결된다. 경우에 따라서는 상기 진공 유로(136)가 플레이트(132) 내부에 형성되지 않고 흡착 노즐(134)과 진공 펌프가 튜브(미도시)에 의해 연결될 수도 있다.

또한 상기 흡착 노즐(134)은, 상기 플레이트(132) 상면에서 소정 높이로 돌출되도록 설치되는데, 상기 흡착 노즐(134)은 웨이퍼 이면 접촉 시 웨이퍼 이면에 스크레치를 발생시키지 않으며 외기 흡입시 웨이퍼 이면과 긴밀하게 밀착될 수 있 는 고무 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 상기 접촉 블레이드(130)에는 경우에 따라서 상기 플레이트(132)에 웨이퍼의 수취 상태를 감지하는 투과형 광센서(미도시)가 설치될 수도 있으며, 흡착 노즐(134)을 통해 외기가 흡기될 때의 압력 변화에 따라 웨이퍼의 수취 상태를 감지하는 압력 센서(미도시)가 설치될 수도 있다.

한편, 상기 베이스(110)에는 3축 내지 4축의 다관절 구조를 갖는 제 2 로봇 암(140)이 설치되고, 상기 제 2 로봇 암(140)에는 고온의 웨이퍼를 수취하는 비접촉 블레이드(150)가 설치된다. 상기 비접촉 블레이드(150)는 프로세스 챔버에서 공정을 마친 고온의 웨이퍼를 이송 시 안정적으로 지지하기 위한 것이다.

상기와 같은 고온의 웨이퍼를 수취하기 위한 상기 비접촉 블레이드(150)는 프로세스 챔버에서 공정을 마치고, 로드락 챔버로 이송되어 로드락 챔버에서 대기하는 고온의 웨이퍼 이면으로 진입하여 위치하는 소정의 폭과 길이 및 두께를 갖는 플레이트(152)가 제 2 로봇 암(140)의 선단에 마련되고, 상기 플레이트(152)의 상면에는 분출구(154)가 구비된다.

또한 상기 플레이트(152)에는 웨이퍼의 수취 상태를 감지하는 투과형 광센서(160)가 설치되며, 상기 플레이트(152) 내부에는 에어 유로(156)가 형성되어 분출구(154)와 연결된다. 상기 에어 유로(156)는 분출구(154)을 통해 웨이퍼 이면으로 에어를 분출하는 콤프레셔(미도시)와 연결된다. 경우에 따라서는 상기 에어 유로(156)가 플레이트(152) 내부에 형성되지 않고 분출구(154)와 콤프레셔가 튜브(미도시)에 의해 연결될 수도 있다.

또한 상기 에어 유로(156)와 콤프레셔 사이에는 웨이퍼를 수취하는 비접촉 블레이드(150)의 작동에 따라 에어 유로(156)로의 에어 공급을 제어하는 전자변(170)이 설치되며, 프로세스 챔버에서 공정을 마친 웨이퍼에 정전기 대전이 발생되지 않도록 상기 전자변과 콤프레셔 사이 내지 콤프레셔로 공급되는 에어에는 이온을 함유하고 웨이퍼 이면으로 분출되도록 이온 공급장치가 설치될 수도 있다.

상기와 같은 비접촉 블레이드를 자세히 설명하기 위해 도 4 및 도 5를 참조한다. 도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼 이송 로봇에 구비된 비접촉 블레이드를 나타낸 평면도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 상기 비접촉 블레이드(150)는 웨이퍼의 이면에서 에어를 분출하는 분출구(154)가 플레이트(152)에 마련되는데, 상기 분출구(154) 주변으로는 고무 패드(158)가 구비된다. 상기 분출구(154)는 플레이트(152) 상에 4곳이 마련되지만, 상기 분출구(154)의 수는 웨이퍼 이면에서 분출되는 에어의 압력에 의해 웨이퍼가 충분히 부양할 수 있을 정도로 그 위치 및 개수는 조정이 가능하다.

또한 상기 분출구(154)에서 분출되는 에어에 의해 부양되는 웨이퍼의 높이는 플레이트(152) 상면 표면으로부터 대략 0.2mm~0.5mm 사이가 이상적이며, 상기 분출구(154)의 주변에 구비된 고무 패드(158)의 높이는 대략 0.5mm가 바람직하다.

즉, 상기 분출구(154)에서 분출되는 에어에 의해 웨이퍼는 플레이트(152) 상면으로부터 부양 지지되지만 비접촉 블레이드(150)가 이동하게 되는 경우 웨이퍼가 플레이트(152)로부터 이탈할 수 있다. 이를 방지하기 위해 상기 분출구(154) 주변에 구비된 고무 패드(158)는 최소한의 마찰력으로 웨이퍼 이면과 고무 패드(158)가 접촉할 수 있을 정도의 높이를 갖게 된다.

또한, 상기 분출구(154)는 웨이퍼 이면으로 분출되는 에어에 회전류가 발생되도록 형성되는데, 이를 도 5a 및 도 5b에 의거하여 설명한다.

도 5a는 도 4의 A-A선 단면도이다. 도면을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 분출구(154)는 길이방향으로 긴 원통형으로 이루어진다. 상기 분출구(154) 하부에는 상부로 갈수록 단면적이 점점 작아지도록 분출구(154) 내경이 길이방향에 대해 소정의 기울기를 갖는 경사부(154a)와, 상기 경사부(154a) 상부로 연장되어 형성된 직선부(154b)를 포함한다.

즉 분출구(154)의 내경 중 경사부(154a)는, 웨이퍼 이면으로 가까워질수록 단면적이 점점 작아지다 직선부(154b)에 이르게 되면 그 단면적은 일정해짐으로써 에어 유로(156)에서 분출구(154)로 공급된 에어가 경사부(154a)에서 가압되고, 직선부(154b)를 통과하며 가압된 상태를 일정하게 유지하게 된다.

특히 상기 경사부(154a)는, 비대칭형으로 형성되는데 상기 경사부(154a)의 하부에서 상부로 갈수록 단면적이 점점 작아지도록 그 내경이 소정의 기울기를 갖되, 그 기울기는 내경의 내주연을 따라 변하도록 한다. 즉 상기 경사부(154a)는, 길이방향에 대한 기울기가 내경의 내주연의 부분에 따라 일정하지 않아 도면에 도시된 바와 같이 횡단면의 형상에 있어서 양측의 기울기가 다른 경사부(154a)를 형성하게 된다.

부연하자면, 본 발명에 따른 분출구(154)에 형성된 직선부(154b)는 어느 위치를 종단면으로 절개하여 살펴보더라도 대칭의 형상을 갖는 원형단면이 형성되는 반면, 상기 경사부(154a)는 어느 부위를 종단면으로 절개하여 살펴보더라도 비대칭의 형상을 갖는 타원형 단면이 형성된다.

특히 상기 경사부(154a)는, 도면에 도시된 바와 같이 횡단면으로 절개하여 살펴보는 경우 직선부(154b)의 중심선상을 기준으로 양측 경사면이 서로 다른 기울기를 갖는 급한 경사면과 완만한 경사면을 형성하게 된다. 그리고, 상기 완만한 경사면과 직선부(154b)가 만나는 절곡지점(A)과 상기 급한 경사면과 직선부가 만나는 절곡지점(B)이 이격되도록 형성됨으로써, 에어 유로(156)에서 경사부(154a)로 공급되는 에어의 흐름에 차이가 발생하게 된다.

상기 급한 경사면과 직선부(154b)가 만나는 절곡지점(B)과 상기 완만한 경사면과 직선부가 만나는 절곡지점(A)이 이격되도록 형성됨으로써, 에어 유로(156)에서 경사부로 공급되는 에어의 흐름에 차이가 발생하게 된다.

상기와 같은 형상을 갖는 분출구(154)의 작용에 대하여 설명하면, 분출구(154) 하부에 비대칭형의 경사부(154a)를 형성함으로써 에어 흐름의 차이가 발생하여 자연적인 회전류(swirling flow)가 생성된다. 즉, 분출구(154) 하부의 경사부(154a)에서 직선부(154b)로 에어가 이동할 때, 경사부(154a)의 서로 다른 기울기에 따라 에어 흐름의 속도 차이가 생기므로 자연스럽게 회전류가 형성되면서 가압되고, 직선부(154b)에서 가압된 상태를 일정하게 유지하면서 웨이퍼 이면으로 분출된다.

더욱이, 상기 급한 경사면과 직선부(154b)가 만나는 절곡지점(B)이 상기 완만한 경사면과 직선부(154b)가 만나는 절곡지점(A)보다 분출구(154)의 상단 즉 웨 이퍼 이면과 가깝게 형성될 경우 에어 흐름의 차이가 극대화되면서 자연적인 회전류를 생성하게 된다.

상기와 같이 분출구(154)에 회전류가 생성되면, 상기 분출구(154)의 회전류 중심에는 부압이 발생되고, 상기 부압과 외부 대기압 및 에어가 분출구(154)를 통해 웨이퍼 이면으로 분출하는 압력이 균등해지는 시점에서 웨이퍼를 비접촉 블레이드(150) 상면으로부터 부양시켜 지지할 수 있다. 따라서, 상기 프로세스 챔버에서 공정을 마치고 로드락 챔버로 이송되어 로드락 챔버에서 자연 냉각되도록 대기하는 고온의 웨이퍼를 비접촉 블레이드가 바로 수취하고 강제 냉각하면서 이송할 수 있어 웨이퍼 이송 시간을 단축한다.

이와 함께 상기 분출구 내경의 경사부(154a)에 나선형의 홈 또는 계단을 형성할 수 있다. 이를 도 5b에 의거하여 설명한다.

도 5b는 본 발명에 따른 분출구의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다. 도면을 참조하여 설명하면, 분출구(154)에서 웨이퍼 이면으로 분출되는 에어의 회전류 생성을 촉진시킬 수 있도록 상기 경사부(154a)에 나선형의 홈 또는 계단(154c)을 형성하게 된다. 상기 나선형의 홈 또는 계단(154c)은 에어 유로(156)에서 분출구(154)로 공급되는 에어의 이동 방향에 대해 소정의 기울기를 갖는 경사 각도로 형성되어 상기 분출구(154) 하부의 경사부(154a)에서 좀더 강한 회전류를 생성할 수 있다.

여기서 상기 경사부(154a)에 형성된 나선형의 홈 또는 계단(154c)은, 도면에 도시된 바와 같이 비대칭형 경사부에 형성하였으나 이에 한정되지 않고 대칭형 경 사부에 형성할 수도 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 웨이퍼 이송 로봇(100)이 클러스터 툴의 전방 이송 모듈에 설치되는 경우 고온의 웨이퍼가 자연 냉각될 때까지 기다린 후 웨이퍼를 수취할 필요없이 로드락 챔버(30)로 이송된 고온의 웨이퍼를 비접촉 블레이드(150)에 수취하여 이송함으로써 앞서 설명한 바와 같이 웨이퍼 이송 시간을 단축시켜 클러스터 툴의 처리 능력을 향상시키며, 웨이퍼에 무리한 응력이 집중되지 않아 웨이퍼의 변형 및 파손을 방지할 수 있어 실수율을 향상시킬 수 있게 된다.

즉, 본 발명에 따른 웨이퍼를 흡착하여 수취하는 접촉 블레이드(130)와 웨이퍼를 부양시켜 수취하는 비접촉 블레이드(150)가 구비된 웨이퍼 이송 로봇(100)이 클러스터 툴의 전방 이송 모듈에 설치됨으로써 전방 이송 모듈 내에서의 웨이퍼 이송을 신속하게 수행할 수 있을 뿐만 아니라 프로세스 챔버에서 공정을 마친 웨이퍼 이송 시 최소의 마찰력에 의해 웨이퍼를 수취할 수 있어 웨이퍼 변형 및 파손을 야기할 무리한 응력이 집중되지 않아 클러스터 툴의 처리 능력 및 실수율을 향상시킬 수 있게 된다. 이를 도 6 내지 도 9에 의거하여 설명한다.

도 6은 본 발명에 따른 웨이퍼 이송 로봇에 의해 로드 포트에 위치한 웨이퍼가 얼라이너로 이송되는 상태를 나타낸다. 도면을 참조하여 설명하면, 로드 포트(10)에 초기 적재된 다수의 웨이퍼(W)가 전방 이송 모듈(20)에 구비된 웨이퍼 이송 로봇(100)에 의하여 하나씩 이송되어 얼라이너(70)에 놓이도록 베이스(110)가 전방 이송 모듈(20) 내에서 활주하고 승강 및 회전하게 된다.

이때 상기 웨이퍼 이송 로봇(100)의 접촉 블레이드(130)가 로드 포트(10)에 위치한 웨이퍼 이면으로 진입하고, 흡착 노즐(134)을 통해 웨이퍼 이면의 외기를 빨아들여 웨이퍼(W)를 안정적으로 수취하게 된다. 상기와 같이 접촉 블레이드(130)에 수취된 웨이퍼는 전방 이송 모듈(20) 내에 구비된 얼라이너(20)로 이송된다.

도 7은 본 발명에 따른 웨이퍼 이송 로봇에 의해 얼라이너에 위치한 웨이퍼가 로드락 챔버로 이송되는 상태를 나타낸다. 도면을 참조하여 설명하면, 얼라이너(70)에 위치한 웨이퍼(W)는 소정의 공정을 거친 뒤 정렬되는데, 상기 웨이퍼(W)가 정렬되는데에는 일정 시간이 소요된다. 이 시간동안 웨이퍼 이송 로봇(100)은 다른 위치(로드락 챔버, 쿨 슬롯, 로드 포트)의 웨이퍼를 이송하게 된다. 상기 얼라이너(70)에서 정렬을 마친 웨이퍼(W)는 웨이퍼 이송 로봇(100)의 접촉 블레이드(130)에 수취되어 로드락 챔버(30)로 이송된다.

도 8은 본 발명에 따른 웨이퍼 이송 로봇에 의해 프로세스 챔버에서 공정을 마치고 로드락 챔버에 위치한 웨이퍼가 쿨 슬롯으로 이송되는 상태를 나타낸다. 도면을 참조하여 설명하면, 로드락 챔버(30)로 이송된 웨이퍼(W)는 소정의 진공 이송 모듈(미도시)에 의해 프로세스 챔버로 이송되는데, 상기 프로세스 챔버의 내부 환경은 400~600℃의 고온이다. 이러한 환경에서 프로세스가 진행된 웨이퍼는 고온의 상태이다.

이러한 상태에서 고온의 웨이퍼는 로드락 챔버(30)로 이송된 뒤 상기 로드락 챔버(30)에서 자연 냉각되도록 일정 시간동안 보관하고, 웨이퍼 이송 로봇(100)의 비접촉 블레이드(150)에 수취되어 전방 이송 모듈(20)에 구비된 쿨 슬롯(80)으로 이송된다.

특히, 상기 로드락 챔버(30)에서 쿨 슬롯(80)으로 웨이퍼(W)가 이송될 때 비접촉 블레이드(150)에 의해 수취되는데, 상기 비접촉 블레이드(150)는, 분출구(154)를 통해 웨이퍼 이면으로 회전류를 분출시켜 상기 웨이퍼(W)를 부양시킨 상태로 쿨 슬롯(80)으로 이송함과 동시에 상기 분출구(154)를 통해 이온을 함유한 에어가 웨이퍼 이면으로 분출된다.

이에 따라서, 상기 로드락 챔버(30)에서 쿨 슬롯(80)으로 웨이퍼 이송 중 웨이퍼를 강제 냉각시킬 수 있어 로드락 챔버(30)에서의 웨이퍼 보관 시간을 단축시킬 수 있고, 에어에 포함된 이온에 의해 웨이퍼에 정전기 대전이 발생되지 않도록 방지할 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 웨이퍼 이송 로봇에 의해 쿨 슬롯에 위치한 웨이퍼가 로드 포트로 이송되는 상태를 나타낸다. 도면을 참조하여 설명하면, 상기 쿨 슬롯(80)에 위치한 웨이퍼(W)는 최종적으로 웨이퍼를 냉각시키고, 웨이퍼 이송 로봇(100)의 접촉 블레이드(130)에 수취되어 로드 포트(10)로 이송되는데, 경우에 따라서는 상기 접촉 블레이드(130)를 대신하여 비접촉 블레이드(150)에 웨이퍼가 수취되어 로드 포트(10)로 이송될 수도 있다.

상기와 같이 클러스터 툴의 전방 이송 모듈에 웨이퍼를 흡착하여 수취하는 접촉 블레이드와 웨이퍼를 부양시켜 수취하는 비접촉 블레이드를 구비한 웨이퍼 이송 로봇이 설치됨으로써, 프로세스 챔버에서 공정을 마치고 로드락 챔버에서 보관 중인 고온의 웨이퍼는 비접촉 블레이드에 수취하여 이송하고, 그외(로드 포트, 얼라이너, 쿨 슬롯)에 위치한 웨이퍼는 접촉 블레이드에 수취하여 이송하게 되어 고 온의 웨이퍼를 자연 냉각시키는 로드락 챔버에서의 보관 시간을 단축시킬 수 있고, 웨이퍼에 정전기 대전이 발생되지 않도록 방지할 수 있다.

한편, 본 발명은 상술한 실시예로서만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 것도 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것으로 보아야 한다.

본 발명에 의한 웨이퍼 이송 로봇 및 이를 구비한 클러스터 툴은, 프로세스 챔버에서 공정을 마친 고온의 웨이퍼를 로드락 챔버에서 쿨 슬롯으로 이송하게 될 때 상기 웨이퍼를 회전류가 생성되도록 에어가 분출되는 비접촉 블레이드에 수취되어 이송하기 때문에 이송 중 웨이퍼를 강제 냉각시킬 수 있어 고온의 웨이퍼가 자연 냉각되도록 로드락 챔버에서 보관되는 시간을 단축시킬 수 있어 클러스터 툴의 처리 능력을 향상시킨다.

또한, 상기 비접촉 블레이드에 의하여 프로세스 챔버에서 공정을 마친 고온의 웨이퍼를 최소의 마찰력으로 웨이퍼를 수취하기 때문에 웨이퍼 변형 및 파손을 야기할 무리한 응력이 집중되지 않아 클러스터 툴의 실수율을 향상시킨다.

Claims (8)

1. 웨이퍼를 이송하기 위해 활주하고 승강 및 회전되는 베이스(110)와,

   상기 베이스(110)에 구비된 다관절 구조를 갖는 제 1 로봇 암(120)과,

   상기 제 1 로봇 암(120)에 구비되고 상온의 웨이퍼를 수취하는 접촉 블레이드(130)와,

   상기 베이스(110)에 구비된 다관절 구조를 갖는 제 2 로봇 암(140)과,

   상기 제 2 로봇 암(140)에 구비되고 고온의 웨이퍼를 부양시켜 수취하는 비접촉 블레이드(150)를 포함하며,

   상기 비접촉 블레이드(150)는,

   상기 웨이퍼 수취 시 웨이퍼 이면에 위치하는 플레이트(152)와,

   상기 플레이트 내부에 형성된 에어 유로(156)와,

   상기 에어를 웨이퍼 이면으로 분출하도록 플레이트(152) 상면에 구비된 분출구(154)와,

   상기 플레이트(152) 상면의 상기 분출구(154) 주변에 구비되어 상기 웨이퍼의 이탈을 방지하는 고무 패드(158)를 포함하는 웨이퍼 이송 로봇.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 분출구(154)는, 웨이퍼 이면으로 분출되는 에어에 회전류가 발생되도록 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 로봇.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 분출구(154)는, 그 내경이 웨이퍼 이면으로 가까워질수록 단면적이 점점 작아지는 경사부(154a)와, 상기 경사면이 끝나는 위치에서 단면적이 일정한 직선부(154b)를 포함하고,

   상기 경사부(154a)는 그 형상이 비대칭되도록 급한 경사면과 완만한 경사면의 단면적을 갖고, 상기 급한 경사면과 직선부(154b)가 만나는 절곡지점이 상기 완만한 경사면과 직선부(154b)가 만나는 절곡지점보다 웨이퍼 이면과 가깝게 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 로봇.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 경사부(154a)는 내벽에 나선형의 홈 또는 계단이 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 로봇.
6. 삭제
7. 웨이퍼가 적층된 카세트를 임시 보관하는 로드 포트(10)와,

   상기 로드 포트(10)와 연결되고 얼라이너(70)와 쿨 슬롯(80)이 구비된 전방 이송 모듈(20)과,

   상기 전방 이송 모듈(20)과 연결된 로드락 챔버(30)와,

   상기 로드락 챔버(30)와 연결된 프로세스 챔버(40)를 포함하고,

   상기 프로세스 챔버(40)에서 공정을 마치고 로드락 챔버에 이송된 웨이퍼를 쿨 슬롯(80) 내지 로드 포트(10)로 이송할 때 웨이퍼를 블레이드에서 부양시켜 수취하는 상기 전방 이송 모듈(20)에 구비된 웨이퍼 이송 로봇(100)을 포함하며,

   상기 웨이퍼 이송 로봇(100)은 웨이퍼 이면으로 에어를 분출하는 분출구(154)와, 분출구(154) 주변에 구비되어 상기 웨이퍼의 이탈을 방지하는 고무 패드(158)를 구비하는 비접촉 블레이드(150)를 포함하는 클러스터 툴.
8. 청구항 7에 있어서 상기 웨이퍼 이송 로봇(100)은,

   상기 전방 이송 모듈(20) 내에서 웨이퍼를 이송하기 위해 활주하고 승강 및 회전되는 베이스(110)와,

   상기 베이스(110)에 구비된 다관절 구조를 갖는 제 1 로봇 암(120)과,

   상기 제 1 로봇 암(120)에 구비되고 웨이퍼가 적재된 상기 로드 포트(10)에서 수취하여 상기 로드락 챔버(20)로 웨이퍼를 이송하는 접촉 블레이드(130)와,

   상기 베이스(110)에 구비된 다관절 구조를 갖고, 상기 비접촉 블레이드(150)를 구비하는 제 2 로봇 암(140)을 포함하는 클러스터 툴.

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