KR100827676B1 - 웨이퍼 이송 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 이송 방법 - Google Patents

웨이퍼 이송 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 이송 방법 Download PDF

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Abstract

웨이퍼 이송 장치에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 웨이퍼 이송 장치는 EFEM(Equipment Front End Module), 로드락 모듈 및 프로세스 모듈을 구비하고, 특히, 상기 EFEM과 상기 로드락 모듈 간의 웨이퍼 이송은 대기압에서 진행되고, 상기 로드락 모듈과 프로세스 모듈 간의 웨이퍼 이송은 진공에서 진행된다. 상기 EFEM은 외부로부터 웨이퍼를 이송한다. 상기 로드락 모듈은 진공과 대기압으로 압력을 변화시키며, 상기 EFEM으로부터 웨이퍼를 이송한다. 상기 프로세스 모듈은 상기 로드락 모듈로부터 웨이퍼를 이송받아 소정의 공정을 진행한다.
Lower Slot , Upper Slot , Vent cooling , Arm , End-effector

Description

웨이퍼 이송 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 이송 방법{Apparatus for wafer transfer and method of transferring using the same}
도 1은 종래의 웨이퍼 이송 장치를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼 이송 장치를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 이송 장치의 로드락 모듈을 나타낸다.
도 4 내지 도 6은 로봇부를 나타낸다.
도 7은 로봇부의 직선운동 방향을 나타낸다.
도 8은 로드락 모듈의 로우어 슬롯을 나타낸다.
도 9는 로드락 모듈의 어퍼 슬롯을 나타낸다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1, 2 : 웨이퍼 이송 장치 10 : EFEM
20 : 버퍼 모듈 30 : 트랜스퍼 모듈
40 : 프로세스 모듈 50 : 로드락 모듈
100 : 로봇부 110a : 제1 회전축
110b : 제2 회전축 120a : 제1 아암
120b : 제2 아암 120c : 제3 아암
130 : 엔드이펙터부 130a : 제1 엔드이펙터
130b : 제2 엔드이퍽터 130c : 엔드이펙터 몸체
140 : 센서 200 : 로우어 슬롯
210 : 제1 실린더 300 : 어퍼 슬롯
310 : 제2 실린더
반도체 제조 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 EFEM(Equipment Front End Module)과 프로세스 모듈(Process Module) 간에 웨이퍼를 이송하기 위한 로드락 모듈(Loadlock Module)에서의 웨이퍼 이송 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 이송 방법에 관한 것이다.
종래의 웨이퍼 이송 장치(1)는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, EFEM(Equipment Front End Module, 10), 버퍼 모듈(Buffer Module, 20), 트랜스퍼 모듈(Transfer Module, 30) 및 프로세스 모듈(Process Module, 40)로 구성된다.
EFEM(10)은 반도체 제조공정에서 대기 공정과 진공 공정 간의 인터페이스 역할을 하며, 버퍼 모듈(20)은 수시로 진공과 대기압으로 변화시키며, 항상 진공을 유지하며, 트랜스퍼 모듈(30)은 진공에서 웨이퍼의 이송을 담당하도록 로봇이 장착되어 있으며, 프로세스 모듈(40)은 소정의 공정을 실제로 진행한다.
종래의 웨이퍼 이송 장치(1)에서 웨이퍼가 이송되는 과정은 다음과 같다.
웨이퍼는 EFEM(10)에서 버퍼 모듈(20)로 이송되고(도 1의 ①), 진공에서 트 랜스퍼 모듈(30)로 이송된 후(도 1의 ②), 비로소 프로세스 모듈(40)로 이송되어(도 1의 ③) 공정이 진행된다. 공정이 끝난 웨이퍼는 다시 프로세스 모듈(40)에서 진공의 트랜스퍼 모듈(30)로 이송되고(도 1의 ④), 진공에서 버퍼 모듈(20)로 이송된 후(도 1의 ⑤), 대기압에서 EFEM(10)으로 이송된다(도 1의 ⑥).
그러나, 종래의 웨이퍼 이송 장치(1)는 EFEM(10)과 프로세스 모듈(40) 사이에 버퍼 모듈(20)과 트랜스퍼 모듈(30), 즉 2개의 모듈이 존재하여, 웨이퍼가 이동하는 시간이 길며, 복잡한 과정이 요구되는 단점이 있다.
종래의 웨이퍼 이송 장치(1)에서 웨이퍼가 이송되는 과정에서 로봇이 이용되는데, 로봇(Robot)은 일반적으로 모터로 하여금 이와 연결된 회전체의 회전을 가능케 하여 로봇 아암(Robot Arm)이 직진과 더불어 회전을 하면서 웨이퍼를 이송하게 된다.
로봇 아암의 일반적인 기능은 한 장소에 놓여진 웨이퍼를 다른 장소로 이송하는 것으로 , 이를 위해서는 웨이퍼가 놓여진 곳 및 웨이퍼가 놓여질 곳으로 로봇을 이동시키는 직선 운동과, 팔을 회전시키기 위한 회전운동이 있어야 하며, 그러한 이유 때문에 종래의 로봇 아암은 직선운동을 위한 직선구동축과 회전운동을 위한 회전구동축이 별개로 갖추어져 기능에 맞도록 배치되어 있다 .
그러나 , 이렇게 직선운동과 회전운동을 동시에 일으키기 위해서는 2개의 축이 필요함과 동시에, 좁은 공간에서 갖추어지기 위해서 중요도가 떨어지는 기능의 부품이 제거되거나, 특히 로봇 아암과 같이 회전력이나 직선 운동영역이 큰 경우에는 관성력도 상대적으로 커져서 로봇 아암의 기능에 제한을 주는 큰 장해 요소가 되어 왔다.
또한, 종래의 일반적인 로봇은 챔버의 부피를 상당히 크게 가져가게 되어 결국 전체 사이즈가 커지게 된다. 또한, 웨이퍼를 이송하는 메카니즘이 복잡하고 난해하여 비용 상승이 많아지는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 로드락 모듈에서 로봇 장치의 부피를 줄일 수 있는 웨이퍼 이송 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 1축 회전에 의해서 직선운동이 가능한 로봇을 이용하여 직진성을 동기화 해주는 직선운동과 구동원을 최적화할 수 있는 웨이퍼 이송 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 이송 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 웨이퍼 이송 장치는 EFEM, 로드락 모듈 및 프로세스 모듈을 구비하고, 특히, 상기 EFEM과 상기 로드락 모듈 간의 웨이퍼 이송은 대기압에서 진행되고, 상기 로드락 모듈과 프로세스 모듈 간의 웨이퍼 이송은 진공에서 진행된다.
상기 EFEM은 외부로부터 웨이퍼를 이송한다. 상기 로드락 모듈은 진공과 대기압으로 압력을 변화시키며, 상기 EFEM으로부터 웨이퍼를 이송한다. 상기 프로세스 모듈은 상기 로드락 모듈로부터 웨이퍼를 이송받아 소정의 공정을 진행한다.
또한, 상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 웨이퍼 이송 장치를 이용한 웨이퍼 이송 방법은 (a)로봇부의 제1 엔드이펙터에 EFEM로부터 첫번째 웨이퍼가 안착되고, 상기 제1 엔드이펙터에 의해 프로세스 모듈에 상기 첫번째 웨이퍼가 투입되고, 상기 제1 엔드이펙터가 다시 원래 위치로 복귀하는 단계, (b)상기 EFEM으로부터 다음(next) 웨이퍼가 상기 제1 엔드이펙터에 안착되고, 상기 다음 웨이퍼가 상기 제1 엔드이펙터로부터 로우어 슬롯에 안착된 후, 상기 로우어 슬롯이 업(up)하여 상기 제1 엔드이펙터로부터 이격되는 단계, (c)로봇부의 제2 엔드이펙터가 상기 프로세스 모듈으로 진입하여, 상기 첫번째 웨이퍼가 상기 제2 엔드이펙터에 안착되어 다시 원래 위치로 복귀하는 단계, (d)상기 첫번째 웨이퍼가 상기 제2 엔드이펙터로부터 어퍼 슬롯에 안착된 후, 상기 어퍼 슬롯이 업(up)하여 상기 제2 엔드이펙터로부터 이격되는 단계, (e)상기 로우어 슬롯이 다운(down)하여 상기 다음 웨이퍼가 상기 로우어 슬롯으로부터 상기 제1 엔드이펙터에 안착되어 상기 다음 웨이퍼가 상기 프로세스 모듈에 투입되고, 상기 제1 엔드이펙터가 다시 원래 위치로 복귀하는 단계 및 (f)상기 어퍼 슬롯이 다운(down)하여 상기 첫번째 웨이퍼가 상기 어퍼 슬롯으로부터 상기 제2 엔드이펙터에 안착되어 상기 EFEM으로 이송되는 단계를 구비한다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼 이송 장치(2)를 나타내는 것으로, EFEM(10), 로드락 모듈(Loadlock Module, 50) 및 프로세스 모듈(40)을 구비한다.
종래의 웨이퍼 이송 장치(1)는 EFEM(10)과 프로세스 모듈(40) 사이에 2개의 별개의 모듈이 존재하였지만, 본 발명에 따른 웨이퍼 이송 장치(2)는 EFEM(10)과 프로세스 모듈(40) 사이에 1개의 모듈, 즉, 로드락 모듈(50)만이 존재한다.
대기 공정과 진공 공정 간의 인터페이스 역할을 하는 EFEM(10)은 외부로부터 웨이퍼를 이송하며, 대기압을 유지한다. 로드락 모듈(50)은 수시로 진공과 대기압으로 변화시키며, EFEM(10)과 프로세스 모듈(40) 간에 웨이퍼를 이송하는 역할을 수행한다. 프로세스 모듈(40)은 소정의 공정을 실제로 진행한다.
EFEM(10)과 로드락 모듈(50) 간의 웨이퍼 이송은 대기압에서 진행되고, 로드락 모듈(50)과 프로세스 모듈(40) 간의 웨이퍼 이송은 진공에서 진행된다.
본 발명에 따른 웨이퍼 이송 장치(2)에서 웨이퍼가 이송되는 과정은 다음과 같다.
웨이퍼는 대기압에서 EFEM(10)에서 로드락 모듈(50)로 이송되고(도 2의 ①), 진공에서 프로세스 모듈(40)로 이송되어(도 2의 ②) 공정이 진행된다. 공정이 끝난 웨이퍼는 다시 진공에서 프로세스 모듈(40)에서 로드락 모듈(50)로 이송되고(도 2의 ③), 대기압에서 EFEM(10)으로 이송된다(도 2의 ④).
종래의 웨이퍼 이송 장치(1)는 웨이퍼가 EFEM(10)에서 이송되어, 공정을 마친 후 다시 EFEM(10)으로 이송되는데 총 6단계로 이루어지지만, 본 발명에 따른 웨이퍼 이송 장치(2)에서는 4단계만으로 이루어진다.
따라서, 종래의 두개의 버퍼 모듈(20)과 트랜스퍼 모듈(30)을 하나의 로드락 모듈(50)로 대체함으로써, 웨이퍼의 이동 시간이 감소되며, 비용이 절감될 수 있으며, 또한, 장비 유지가 편리하다.
도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 이송 장치(2)의 로드락 모듈(50)을 개략적으로 도시한 것으로, 로봇부(100), 로우어 슬롯(lower slot, 200) 및 어퍼 슬롯(upper slot, 300)을 구비한다.
로봇부(100)는 수평면에서 직선운동 및 회전운동을 통하여 EFEM(10)과 프로세스 모듈(40) 간에 웨이퍼를 이송한다.
로우어 슬롯(200)은 로봇부(100)가 EFEM(10)으로부터 프로세스 모듈(40)로 웨이퍼를 이송할 때 로봇부(100)로부터 웨이퍼가 안착되면서 업(up)하여 웨이퍼를 로봇부(100)로부터 이격시킨다.
어퍼 슬롯(300)은 로봇부(100)가 프로세스 모듈(40)로부터 EFEM(10)으로 웨이퍼를 이송할 때 로봇부(100)로부터 웨이퍼가 안착되면서 업(up)하여 웨이퍼를 로봇부(100)로부터 이격시킨다.
로봇부(100), 로우어 슬롯(200) 및 어퍼 슬롯(300) 각각은 다른 높이에 위치한다.
로우어 슬롯(200) 및 어퍼 슬롯(300)은 로봇부(100)보다 아래에 위치하여 로봇부(100)의 웨이퍼 이송의 방해를 차단할 수 있다.
또한, 로봇부의 하부에 위치하여 로봇부(100)의 웨이퍼 이송의 방해를 차단할 수 있으며, 어퍼 슬롯(300)은 로봇부의 사이 높이, 구체적으로는 후술할 제1 엔드이펙트(130a)와 제2 엔드이펙트(130b) 사이의 높이에 위치하여 로봇부(100)의 웨이퍼 이송의 방해를 차단할 수 있다.
로봇부(100), 로우어 슬롯(200) 및 어퍼 슬롯(300) 각각은 외부의 제어부(미 도시)에 의해 각각의 동작이 제어된다.
도 4 내지 도 6은 로봇부(100)의 일실시예를 나타낸다.
로봇부(100)는 모터(미도시), 제1 회전축(110a), 제2 회전축(110b), 제1 아암(120a), 제2 아암(120b), 제3 아암(120c) 및 엔드이펙터부(130)를 구비한다.
또한, 웨이퍼가 로봇부(100)에 안착될 때, 로딩된 웨이퍼가 미리 정해진 위치에 정확히 로딩되어 있는지를 감지하는 적어도 하나의 센서(140)를 더 구비할 수 있다.
제1 회전축(110a)은 모터(미도시)에 연결되어 회전한다.
제2 회전축(110b)은 제1 회전축(110a)과 연동하여 회전한다.
제1 아암(120a)는 제1 회전축(110a)과 결합되어, 제1 회전축(110a)의 회전에 의해 EFEM(10)과 프로세스 모듈(40) 사이를 이동한다.
제2 아암(120b)은 제2 회전축(110b)과 결합되어, 제1 회전축(110a)의 회전에 의해 EFEM과 프로세스 모듈(40) 사이를 이동한다.
제3 아암(120c)은 제1 아암(120a) 및 제2 아암(120b)과 결합된다. 여기서 제1 아암(120a) 및 제2 아암(120b)과 제3 아암(120c)이 각각 결합되는 부분에 베어링이 삽입되어 제3 아암(120c)의 회전이 가능하다. 이는 제1 회전축(110a)의 회전에 의해 같은 시간에 제1 아암(120a)의 이동 거리와 제2 아암(120b)의 이동 거리의 차이, 즉 제1 아암(120a)과 제2 아암(120b)의 이동 속도의 차이에 의해 제3 아암(120c)이 회전하게 되는 것이다.
따라서 , 좁은 공간 내에서 회전, 직선운동이 동시에 가능하므로 그 공간에 서의 동력 전달이 가능하고 , 그만큼 부피 및 질량을 줄일 수 있으므로 관성으로 인해 로봇 아암 제어 기능이 저하되던 문제점도 해결할 수 있다.
엔드이펙터부(130)는 제3 아암(120c)에 결합되어 웨이퍼가 로딩 및 언로딩된다. 엔드 이펙터부는 구체적으로 제1 엔드이펙터(130a), 제2 엔드이펙터(130b) 및 엔드이펙터 몸체(130c)를 구비한다.
제1 엔드이펙터(130a)는 웨이퍼가 EFEM(10)으로부터 프로세스 모듈(40)로 이송될 때 웨이퍼가 안착 및 탈착(또는 로딩 및 언로딩)되는 수단이다.
제2 엔드이펙터(130b)는 제1 엔드이펙터(130a)와 일체형 구조로서, 제1 엔드이펙터(130a) 상부에 위치하며, 웨이퍼가 프로세스 모듈(40)로부터 EFEM(10)으로 이송될 때 웨이퍼가 안착 및 탈착되는 수단이다.
엔드이펙터 몸체(130c)는 제3 아암(120c)과 결합되며, 또한 한쪽 끝단에서 일체형의 제1 엔드이펙터(130a) 및 제2 엔드이펙터(130b)와 결합되는 수단이다.
높이가 다른 제1 엔드이펙터(130a)와 제2 엔드이펙터(130b)를 프로세스 모듈(40)에 투입하고 회수하기 위해서 프로세스 모듈(40)은 2단 업(up)이 가능한 핀(미도시)이 장착된 히터(미도시)를 구비하고 있다.
여기서 2단 업이 가능한 핀(미도시)은 웨이퍼가 프로세스 모듈(40)에 로딩될 때에는 제1 엔드이펙터(130a)의 높이만큼 업(up)하고, 웨이퍼가 프로세스 모듈(40)로부터 언로딩될 때에는 제2 엔드이펙터(130b)의 높이만큼 업(up)하게 된다.
본 발명에 이용되는 로봇부(100)는 도 7에 도시한 바와 같이 로드락 모듈(50)의 수평 방향으로 직진 및 회전운동을 하며, Z-축에 대하여 자체적으로 업/ 다운을 수행하지는 않는다. 대신 로드락 모듈(50)에서 Z-축 방향의 업/다운은 후술할 로우어 슬롯(200)과 어퍼 슬롯(300)에 의해 구현될 수 있다.
도 8은 로우어 슬롯(200)의 형상을 개략적으로 나타내고, 도 9는 어퍼 슬롯(300)의 형상을 개략적으로 나타낸다.
로우어 슬롯(200)은 로봇부(100)가 EFEM(10)으로부터 프로세스 모듈(40)로 웨이퍼를 이송할 때, 제1 엔드이펙터(130a)로부터 웨이퍼를 안착하고, 제1 엔드이펙터(130a)의 높이 이상으로 업(up)하여, 웨이퍼를 제1 엔드이펙터(130a)로부터 이격시킨다.
반면, 어퍼 슬롯(300)은 로봇부(100)가 프로세스 모듈(40)에서 공정이 완료되어 프로세스 모듈(40)로부터 EFEM(10)으로 웨이퍼를 이송할 때, 제2 엔드이펙터(130b)로부터 웨이퍼를 안착하고, 제2 엔드이펙터의 높이 이상으로 업(up)하여, 웨이퍼를 제2 엔드이펙터로(130b)부터 이격시킨다.
어퍼 슬롯(300)이 업(up)하여 웨이퍼를 들고 있는 이유는 두개의 엔드이펙터(130a,130b)가 체결되어 있기 때문에 다음 진행되어질 웨이퍼가 프로세스 모듈(40)로 로딩될 때 제2 엔드이펙터(130b)에 다른 웨이퍼가 존재하게 되면 안되기 때문이다.
반대로 로우어 슬롯(200)은 프로세스 모듈(40)에서 공정이 끝난 웨이퍼를 가지고 나올 때 간섭에 의한 언로딩의 방해를 막기 위해 공정이 진행될 다음 웨이퍼가 로우어 슬롯(200)에 놓여져 로우어 슬롯(200)의 업(up)에 의해 제1 엔드이펙터(130a)에서 웨이퍼를 격리시켜주는 역할을 한다.
로우어 슬롯(200)은 복수개의 핀을 구비하여 웨이퍼와 핀 접촉을 하고, 어퍼 슬롯(300)은 웨이퍼와 면 접촉을 하게 된다.
로우어 슬롯(200)이 웨이퍼와 핀 접촉을 하는 것은, 웨이퍼가 EFEM(10)에서 프로세스 모듈(40)으로 이송되는 경우에는 온도에 따른 유의차가 없기 때문에, 핀 접촉을 통하여 웨이퍼의 접촉 면적을 최소화하기 위함이다.
반면, 어퍼 슬롯(300)이 웨이퍼와 면 접촉을 하는 것은, 프로세스 모듈(40)에서 EFEM(10)으로 이송되는 경우에는 공정이 끝난 상태여서 상대적으로 웨이퍼의 온도가 고온이므로, 플레이트(Plate)를 이용하여 면 접촉을 함으로써, 쿨링(cooling) 효율을 높이기 위함이다.
로우어 슬롯(200) 및 어퍼 슬롯(300)은 에어(Air)로 동작되어지는 실린더(도 3의 210,310)와 각각 연결되어 있다.
이상의 구성 요소에 의거하여 본 발명에 의한 웨이퍼 이송 장치(2)를 이용한 웨이퍼 이송 방법을 설명하기로 한다.
처음 EFEM(10)에서 첫번째 웨이퍼를 로봇부(100)의 제1 엔드이펙터(130a)에 안착시키면 로봇부는 프로세스 모듈(40)로 진입하게 되고, 프로세스 모듈(40)에 구비된 히터의 핀이 제1 엔드이펙터(130a) 높이만큼 업(up)하여 첫번째 웨이퍼를 안착시키게 된다.
그런 다음 두번째 웨이퍼가 EFEM(10)으로부터 로봇부(100)의 제1 엔드이펙터(130a)에 다시 안착이 되고, 안착된 두 번째 웨이퍼는 제1 엔드이펙터(130a)로부터 로우어 슬롯(200)에 안착되고, 로우어 슬롯(200)이 제1 엔드이펙터(130a) 높이 이상으로 업(Up)하게 되어 두번째 웨이퍼를 제1 엔드이펙터(130a)에서 이격시킨 후 , 제2 엔드이펙터(130b)만 텅 빈 채로 프로세스 모듈(40)로 진입하게 되고, 그곳에선 프로세스 모듈(40)에 구비된 히터의 핀이 제2 엔드이펙터(130b)만큼 업(up)하여 첫번째 웨이퍼를 제2 엔드이펙터(130b)에 안착시키게 된다.
그런 동작이 끝나면 곧바로 제2 엔드이펙터(130b)는 원래 위치로 되돌아오고, 도착이 완료되면 가지고 나온 첫번째 웨이퍼를 어퍼 슬롯(300)에 안착시키고, 어퍼 슬롯(300)은 제2 엔드이펙터(130b) 높이 이상으로 업(up)시키면서 제2 엔드이펙터(130b)에서 첫번째 웨이퍼를 또다시 이격을 시킨다.
그런 다음 로우어 슬롯(200)에 의해 업(up) 되어져 있는 두번째 웨이퍼가 다운(down)되어 로봇 아암의 제1 엔드이펙터(130a)에 안착된다.
두번째 웨이퍼가 제1 엔드이펙터(130a)에 안착이 완료되면 연이어 제1 엔드이펙터(130a)는 프로세스 모듈(40)로 진입을 하게 되고, 프로세스 모듈(40)에 구비된 2단 업이 가능한 핀이 제1 엔드이펙터(130a)의 높이만큼 업(up)하여 두번째 웨이퍼를 안착시키게 된다.
그 후, 업(up)이 된 상태로 공정이 완료된 첫번째 웨이퍼를 안착하고 있는 어퍼 슬롯(300)이 다운(down)하여 제2 엔드이펙터(130b)에 안착시키고, 제2 엔드이펙터(130b)에 안착된 첫번째 웨이퍼를 EFEM(10)으로 이송하여 한번의 사이클이 이루어진다.
그 후 세번째 웨이퍼를 제1 엔드이펙터(130a)에 안착시키면서 상기와 같은 사이클을 반복하게 된다.
각각의 엔드이펙터(130a,130b)에 웨이퍼가 안착되었는지 여부에 따라서 로봇부(100)가 움직이는 속도 역시 변할 수 있다. 웨이퍼가 안착되어 있지 않을 경우에는 그렇지 않을 경우보다 동작의 속도가 빠른 것이 공정의 효율을 높일 수 있다.
이는 각각의 엔드이펙트(130a,130b)에서 허용하는 하중의 크기를 넘어서면, 로봇 암이 떨리는 현상이 발생할 수 있으므로, 외부의 제어부(미도시)에서 가속(Acceleration) 과 감속(Deceleration) 의 적절한 값을 설정하여 그 떨리는 정도(Torque)를 최소화할 수 있다.
이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
본 발명에 의한 웨이퍼 이송 장치는 고집적화 되어가는 반도체 장비 제조시장에서 사이즈의 최소화할 수 있으며, 웨이퍼 이송을 원활히 수행하면서 빠른 단위동작들로 하여금 높은 생산성을 높이는데 기여할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의한 웨이퍼 이송 장치는 수평에서 직진 및 회전운동을 하는 로봇과 어퍼 슬롯 및 로우어 슬롯을 이용함으로써 복잡한 메카니즘을 보이는 로봇 장치에 비해 간단한 구조를 가지면서도 웨이퍼 교환과 이송 및 수직 방향까지 모두 수행할 수 있는 장점이 있다.

Claims (17)

  1. 외부로부터 웨이퍼를 이송하는 EFEM(Equipment Front End Module);
    진공과 대기압으로 압력을 변화시키며, 상기 EFEM으로부터 웨이퍼를 이송하는 로드락 모듈; 및
    상기 로드락 모듈로부터 웨이퍼를 이송받아 소정의 공정을 진행하는 프로세스 모듈을 구비하고,
    상기 EFEM과 상기 로드락 모듈 간의 웨이퍼 이송은 대기압에서 진행되고, 상기 로드락 모듈과 프로세스 모듈 간의 웨이퍼 이송은 진공에서 진행되데,
    상기 로드락 모듈은
    수평면에서 직선운동 및 회전운동을 통하여 상기 EFEM과 상기 프로세스 모듈 간에 웨이퍼를 이송하는 로봇부;
    상기 로봇부가 상기 EFEM으로부터 상기 프로세스 모듈로 웨이퍼를 이송할 때 상기 로봇부로부터 웨이퍼가 안착되면서 업(up)하여 웨이퍼를 상기 로봇부로부터 이격시키는 로우어 슬롯(lower slot);
    상기 로봇부가 상기 프로세스 모듈로부터 상기 EFEM으로 웨이퍼를 이송할 때 상기 로봇부로부터 웨이퍼가 안착되면서 업(up)하여 웨이퍼를 상기 로봇부로부터 이격시키는 어퍼 슬롯(upper slot)을 구비하고,
    상기 로봇부, 로우어 슬롯, 어퍼 슬롯 각각은 다른 높이에 위치하고 있으며, 외부의 제어부에 의해 각각의 동작이 제어되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 프로세스 모듈은
    2단 업(up)이 가능한 핀이 장착된 히터를 구비하고,
    상기 핀은 웨이퍼가 상기 히터에 로딩될 때에는 제1 엔드이펙터의 높이만큼 업(up)하고, 언로딩될 때에는 제2 엔드이펙터의 높이만큼 업(up)하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 로봇부는
    모터에 의해 회전하는 제1 회전축;
    상기 제1 회전축과 연동하여 회전하는 제2 회전축;
    상기 제1 회전축과 결합되어, 상기 제1 회전축의 회전에 의해 상기 EFEM과 상기 프로세스 모듈 사이를 이동하는 제1 아암;
    상기 제2 회전축과 결합되어, 상기 제1 회전축의 회전에 의해 상기 EFEM과 상기 프로세스 모듈 사이를 이동하는 제2 아암;
    상기 제1 아암 및 상기 제2 아암과 결합되되, 결합되는 부분에 베어링이 삽입되어 회전이 가능한 제3 아암; 및
    상기 제3 아암에 결합되어 웨이퍼가 로딩 및 언로딩되는 엔드이펙터부를 구비하고,
    상기 제1 회전축의 회전에 의한 상기 제1 아암의 이동 속도와 상기 제2 아암의 이동 속도의 차이에 의해 상기 제3 아암이 회전하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 엔드이펙터부는
    웨이퍼가 상기 EFEM으로부터 프로세스 모듈로 이송될 때 웨이퍼가 안착 및 탈착되는 제1 엔드이펙터; 및
    상기 제1 엔드이펙터와 일체형 구조로서, 상기 제1 엔드이펙터 상부에 위치하며, 웨이퍼가 상기 프로세스 모듈로부터 상기 EFEM으로 이송될 때 웨이퍼가 안착 및 탈착되는 제2 엔드이펙터; 및
    상기 제3 아암과 결합되며, 또한 한쪽 끝단에서 일체형의 상기 제1 엔드이펙터 및 제2 엔드이펙터와 결합되는 엔드이펙터 몸체를 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 로우어 슬롯은,
    상기 로봇부가 상기 EFEM으로부터 상기 프로세스 모듈으로 웨이퍼를 이송할 때, 상기 제1 엔드이펙터로부터 웨이퍼를 안착하고, 상기 제1 엔드이펙터의 높이 이상으로 업(up)하여, 웨이퍼를 상기 제1 엔드이펙터로부터 이격시키는 수단이고,
    상기 어퍼 슬롯은,
    상기 로봇부가 상기 프로세스 모듈으로부터 상기 EFEM으로 웨이퍼를 이송할 때, 상기 제2 엔드이펙터로부터 웨이퍼를 안착하고, 상기 제2 엔드이펙터의 높이 이상으로 업(up)하여, 웨이퍼를 상기 제2 엔드이펙터로부터 이격시키는 수단인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 로우어 슬롯은 상기 어퍼 슬롯보다 하부에 위치하고,
    상기 어퍼 슬롯은 상기 제1 엔드이펙터와 제2 엔드이펙터 사이의 높이에 위치하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 로우어 슬롯은
    복수개의 핀을 구비하고 있으며,
    웨이퍼와 핀 접촉을 하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 어퍼 슬롯은
    웨이퍼와 면 접촉을 하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 로우어 슬롯 및 어퍼 슬롯 각각은
    에어(Air)로 동작되어지는 실린더와 각각 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    웨이퍼가 상기 로봇부에 안착될 때, 로딩된 웨이퍼가 미리 정해진 위치에 정확히 로딩되어 있는지를 감지하는 적어도 하나의 센서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 장치.
  12. 제1항에 기재된 웨이퍼 이송 장치를 이용하여 웨이퍼를 이송하는 방법에 있어서,
    (a)로봇부의 제1 엔드이펙터에 EFEM로부터 첫번째 웨이퍼가 안착되고, 상기 제1 엔드이펙터에 의해 프로세스 모듈에 상기 첫번째 웨이퍼가 투입되고, 상기 제1 엔드이펙터가 다시 원래 위치로 복귀하는 단계;
    (b)상기 EFEM으로부터 다음(next) 웨이퍼가 상기 제1 엔드이펙터에 안착되고, 상기 다음 웨이퍼가 상기 제1 엔드이펙터로부터 로우어 슬롯에 안착된 후, 상기 로우어 슬롯이 상기 제1 엔드이펙터 높이 이상으로 업(up)하여 상기 제1 엔드이펙터로부터 이격되는 단계;
    (c)로봇부의 제2 엔드이펙터가 상기 프로세스 모듈으로 진입하여, 상기 첫번째 웨이퍼가 상기 제2 엔드이펙터에 안착되어 다시 원래 위치로 복귀하는 단계;
    (d)상기 첫번째 웨이퍼가 상기 제2 엔드이펙터로부터 어퍼 슬롯에 안착된 후, 상기 어퍼 슬롯이 상기 제2 엔드이펙터 높이 이상으로 업(up)하여 상기 제2 엔 드이펙터로부터 이격되는 단계;
    (e)상기 로우어 슬롯이 다운(down)하여 상기 다음 웨이퍼가 상기 로우어 슬롯으로부터 상기 제1 엔드이펙터에 안착되어 상기 다음 웨이퍼가 상기 프로세스 모듈에 투입되고, 상기 제1 엔드이펙터가 다시 원래 위치로 복귀하는 단계; 및
    (f)상기 어퍼 슬롯이 다운(down)하여 상기 첫번째 웨이퍼가 상기 어퍼 슬롯으로부터 상기 제2 엔드이펙터에 안착되어 상기 EFEM으로 이송되는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    (g)상기 (b)단계 내지 (f)단계를 반복하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 (a)단계 및 상기 (e)단계는
    상기 프로세스 모듈에 구비된 2단 업(up)이 가능한 핀이 상기 제1 엔드이펙터의 높이만큼 업(up)하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 (c)단계는
    상기 프로세스 모듈에 구비된 2단 업(up)이 가능한 핀이 상기 제2 엔드이펙터의 높이만큼 업(up)하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 방법.
  16. 제12항에 있어서, 상기 로봇부는
    상기 제1 엔드이펙터 또는 상기 제2 엔드이펙터 중 어느 하나에 웨이퍼가 안착되어 있는 경우와 어느 것에도 웨이퍼가 안착되어 있지 않을 경우에 동작 속도가 달라지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 방법.
  17. 제12항에 있어서, 상기 (a)단계 내지 상기 (f)단계는
    외부에 위치하는 제어부가 상기 로봇부, 상기 로우어 슬롯 및 상기 어퍼 슬롯의 동작을 제어함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 방법.
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