KR100912432B1 - 웨이퍼 이송장치 및 그 이송방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼 이송장치 및 그 이송방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다수의 웨이퍼를 한번에 픽업하여 다수의 스테이지에 안착된 웨이퍼와 맞교환할 수 있는 웨이퍼 이송장치 및 그 이송방법에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 작은 공간에서도 빠른 속도로 웨이퍼 이송작업을 할 수 있는 웨이퍼 이송장치 및 그 이송방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 웨이퍼를 반도체 제조장치에 로딩 또는 언로딩 하는 웨이퍼 이송장치에 있어서, 제 1로봇암과 제 2로봇암이 서로 독립적으로 구동되도록 결합된 로봇암; 상기 제2 로봇암의 끝단 상부면에 장착되는 회전축; 상기 회전축을 중심으로 독립적으로 회전 가능하도록 상기 회전축에 장착되는 복수의 원통형 회전체; 상기 회전체를 개별적으로 회전시키는 복수의 구동유닛; 및 상기 회전체에 각각 결합되는 복수의 블레이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송장치와 그를 이용한 이송방법을 제공하며, 다수의 웨이퍼를 동시에 이송하여 웨이퍼의 이송속도가 올라가는 효과가 있고 결국에는 생산성이 향상된다.
웨이퍼, 이송장치, 덤프

Description

웨이퍼 이송장치 및 그 이송방법 {APPARATUS FOR WAFER HANDLING AND METHOD THEREOF}
본 발명은 웨이퍼 이송장치 및 그 이송방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다수의 웨이퍼를 한번에 픽업하여 다수의 스테이지에 안착된 웨이퍼와 맞교환 할 수 있는 웨이퍼 이송장치 및 그 이송방법에 관한 것이다.
반도체 산업은 웨이퍼의 집적도 향상이라는 과제와 함께 생산성 향상이라는 목표하에 발전하고 있다. 특히 생산성 향상은 단위 시간당 생산량의 증대뿐만 아니라, 단위 공장면적당 생산성의 향상이 중요한 실정이다.
이를 위하여, 배치타입(batch type)의 장비구성이 일반적인 추세이고, 반도체 제조장치는 풉(FOUP)이라고 불리우는 컨테이너, 또는 스미프 파드(SMIF Pod)라고하는 컨테이너를 이용하여 웨이퍼를 대량으로 운반한다.
도1은 일반적인 반도체 제조장치의 구성을 나타낸 평면도이다.
도1에 도시된 것과 같이, 다수의 웨이퍼(21)를 실은 반입 컨테이너(20)는 반도체 제조장치(10)에 마련된 로드포트(load port,11)에 안착된다. 이와 같이, 컨테이너(20)를 통하여 반도체 제조장치(10)로 운반된 웨이퍼(21)는 로보트 등의 이송 장치(13)에 의하여 반도체 제조장치(10)에 마련된 작업용 스테이지(15)로 이송되고, 작업이 완료된 웨이퍼는 다시 반출 컨테이너(22)로 이송된다.
기존의 이송장치의 기본적인 형태는 도1에 도시된 바와 같이 하나의 로봇 암으로 이루어진 싱글 암 타입의 이송장치(13)로서, 제조장치의 스테이지(15)에 있는 작업 완료된 웨이퍼를 픽업하여, 반출 컨테이너(22)의 빈 슬롯에 웨이퍼를 이송하고, 다시 반입 컨테이너(20)에서 웨이퍼(21)를 픽업하여 스테이지(15)에 안착시키도록 되어 있다.
싱글 암 타입의 경우, 장비가 차지하는 면적이 작다는 점에서 장점이 있을 수 있으나, 모든 작업이 순차적으로 이루어짐에 따라 작업속도가 느려지는 문제점이 있다.
그에 대한 대안으로 2개의 암(arm)으로 이루어진 듀얼 암 타입의 로봇이 사용되는데, 하나의 로봇 암을 이용하여 컨테이너에서 하나의 웨이퍼를 픽업하고, 다른 하나의 로봇 암으로 제조장치의 스테이지에 있는 웨이퍼를 픽업한 다음, 컨테이너에서 픽업한 웨이퍼를 스테이지에 안착시키는 방식으로 웨이퍼의 교환이 이루어진다.
이 경우, 작업속도가 개선되는 반면에 2개의 로봇암이 작동하여야 하므로, 로봇 암의 행동반경이 커지게 되고, 그 결과 장비가 차지하는 면적이 증가하는 단점이 있는 실정이다.
또한, 비록 싱글암에 비해서는 속도가 빠르지만, 컨테이너에서 한번에 픽업하는 웨이퍼가 1개에 불과하므로, 지속적으로 고속화되는 제조장치의 생산성과 차 이가 생겨서, 결국에는 이송장치가 전체 작업성능을 좌우하는 병목공정이 되는 실정이다.
따라서, 더욱 빠른 이송작업이 가능한 웨이퍼 이송장치 및 이송방법의 제공이 필요한 실정이다.
또한, 작업속도뿐만 아니라, 장비가 차지하는 면적을 최소화할 수 있는 이송장치의 개발도 요구되는 실정이다.
본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위하여 작은 공간에서도 빠른 속도로 웨이퍼 컨테이너와 제조장치 사이에서 웨이퍼 이송작업을 할 수 있는 웨이퍼 이송장치 및 그 이송방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 웨이퍼를 반도체 제조장치에 로딩 또는 언로딩 하는 웨이퍼 이송장치에 있어서, 제1 로봇암과 제2 로봇암이 서로 독립적으로 구동되도록 결합된 로봇암; 상기 제2 로봇암의 끝단 상부면에 장착되는 회전축; 상기 회전축을 중심으로 독립적으로 회전 가능하도록 상기 회전축에 장착되는 복수의 원통형 회전체; 상기 회전체를 개별적으로 회전시키는 복수의 구동유닛; 및 상기 회전체에 각각 결합 되는 복수의 블레이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송장치를 제공한다.
이때, 회전축은 상기 제2 로봇암의 상부면에 고정되는 하부축과 상기 하부축에 탈착 가능하게 결합 되는 상부축으로 이루어지고, 상기 하부축에는 2개의 하부회전체가 장착되고, 상기 상부축에는 복수의 상부회전체가 장착되며, 상기 하부회전체를 구동하는 하부구동유닛은 상기 제2 로봇암에 설치되고 상기 상부회전체를 구동하는 상부구동유닛은 상기 상부축 위에 장착될 수 있다.
또한, 상기 하부구동유닛은 하부구동모터; 및 상기 하부구동모터의 회전력을 상기 하부회전체에 전달하는 기어박스와 벨트를 포함하며, 상부구동유닛은 상부구 동모터; 및 상기 상부구동모터의 회전력을 상기 상부회전체에 전달하는 벨트를 포함하여 이루어질 수 있다.
빠른 이송속도에도 웨이퍼가 흔들리지 않도록 블레이드 상부면에 장착되어 진공에 의하여 웨이퍼를 흡착하는 진공패드와 진공펌프에서 발생한 진공을 상기 진공패드에 공급하는 진공라인을 포함하여 이루어진 진공유닛을 더 포함할 수 있다.
블레이드에 진공을 공급하는 진공라인은 회전축의 내부에 형성되며, 진공펌프에 의해 발생한 진공을 전달하는 메인라인, 메인라인과 연결되며 상기 회전축의 외주면을 따라 홈으로 형성된 제1 진공라인, 제1 진공라인과 연결되는 연결공이 회전체의 내주면에 형성되고, 연결공의 반대측은 진공패드에 연결되는 제2 진공라인을 포함하게 된다.
이와 같은 웨이퍼 이송장치를 이용한 웨이퍼 이송방법은 웨이퍼가 삽입되는 복수의 슬롯을 구비한 컨테이너와 복수의 반도체 제조장치 사이에 웨이퍼를 교환하는 웨이퍼 이송방법에 있어서, 복수의 블레이드를 구비한 웨이퍼 이송장치를 이용하여, 반입 컨테이너의 슬롯에 장착된 복수의 웨이퍼를 동시에 픽업하는 언로딩 단계; 복수의 반도체 제조장치의 각각의 스테이지에 안착 되어있는 웨이퍼와 상기 언로딩단계에서 픽업한 웨이퍼를 교환하는 스왑 단계; 및 상기 스왑 단계를 반복하여 교환된 웨이퍼들을 상기 반입 컨테이너 또는 다른 반출 컨테이너의 복수의 빈 슬롯에 동시에 안착시키는 로딩 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 경우에 있어서, 언로딩 단계에서, 버퍼로 사용되는 하나의 버퍼블레이드는 빈 상태를 유지하며, 웨이퍼 이송장치의 픽업용 블레이드는 동시에 동작하고, 스왑 단계에서, 버퍼블레이드와 교환대상 웨이퍼가 안착된 블레이드만 별도로 동작하여 웨이퍼를 하나씩 교환하며, 로딩 단계에서 웨이퍼를 탑재한 모든 블레이드는 동시에 동작하는 것을 특징으로 한다.
스왑단계에서 2개의 웨이퍼를 동시에 교환하는 것도 가능한데, 이를 위하여 언로딩 단계에서, 버퍼로 사용되는 2개의 버퍼블레이드는 빈 상태를 유지하며, 상기 웨이퍼 이송장치의 픽업용 블레이드는 동시에 동작하고, 스왑 단계에서는, 2개의 버퍼블레이드와 교환대상 웨이퍼가 안착된 2개의 블레이드는 각각 동시 동작하여 2개의 웨이퍼를 동시에 교환하며, 로딩 단계에서 웨이퍼를 탑재한 모든 블레이드는 동시에 동작하는 것을 특징으로 하는 것도 가능하다.
2개의 웨이퍼를 동시에 교환하는 방법에 있어서, 2단으로 이루어진 스테이지가 아닌, 2개로 분리된 스테이지에서도 2개의 웨이퍼를 동시에 교환하는 것이 가능하다. 이를 위하여 하나의 상기 2개의 버퍼블레이드와 교환대상 웨이퍼가 안착된 2개의 블레이드는 2개의 그룹으로 분리되어 2개의 스테이지에 동시에 동작하는 것을 특징으로 한다.
또한, 로딩 단계에서도 2개의 컨테이너에 동시에 웨이퍼를 로딩하는 것이 가능하다. 이 경우에는 로딩 단계에서 웨이퍼를 탑재한 모든 블레이드는 2개의 그룹으로 분리되어 2개의 컨테이너에 동시에 동작하도록 하는 것도 가능하다.
본 발명의 웨이퍼 이송장치 및 이송방법을 이용하여 웨이퍼를 이송하면, 다 수의 웨이퍼를 한번에 이송할 수 있어서 웨이퍼의 이송속도가 올라가는 효과가 있고 결국에는 생산성이 향상된다.
또한, 하나의 이송장치를 이용하여 여러 대의 로봇이 처리하는 것과 같은 성능을 발휘하여 시간당 생산성이 향상됨은 물론 차지하는 공간도 기존의 장비에 비하여 획기적으로 감소 되므로 공간활용에 있어서 훨씬 효율적인 사용이 가능하다.
뿐만 아니라, 블레이드가 회전축을 중심으로 360도 회전가능하도록 진공라인이 구성됨에 따라, 블레이드 끝단의 이동 궤적이 축소되어 공간 활용도가 증가되는 효과가 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도2는 본 발명의 일 실시예인 웨이퍼 이송장치의 사시도이고, 도3은 웨이퍼 이송장치의 분해사시도이다.
도2와 도3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 웨이퍼 이송장치(100)는 독립적으로 구동되는 제1 로봇암(111)과 제2 로봇암(112)으로 이루어진 로봇암(110)과 로봇암(110)의 끝단에 장착되어 각각 개별적으로 회전하는 다수의 블레이드(150)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
블레이드(150)가 로봇암(110)에 장착되어 개별적으로 회전하는 구조를 자세히 보면, 로봇암(110)의 끝에 회전축(120)이 장착되고, 회전축(120)에는 다수의 원통형 회전체(131,132,135)가 역시 독립적으로 회전되도록 회전축(120)에 끼워진다. 회전체를 회전시켜주는 구동유닛(141,145)은 회전체의 수량만큼 필요하며, 각각의 회전체에는 블레이드(150)가 장착됨으로써 구동유닛에 의하여 회전체가 회전하면서 블레이드(150)가 회전하도록 되어있다.
개별적으로 동작하는 블레이드(150)는 필요시에 마치 하나의 모터에 의하여 구동되는 것처럼 동작하는데, 예를 들어 컨테이너의 슬롯에 탑재되어 있는 다수의 웨이퍼를 동시에 픽업하거나 동시에 탑재하는 경우에 해당한다. 즉, 마치 덤프형 로봇과 같이 동작함으로써 시간당 이송물량이 증가하는 것이다.
로봇암(110)은 역시 개별적으로 동작하는 제1 로봇암(111)과 제2 로봇암(112)으로 이루어져서 스카라 로봇과 같은 형태의 동작을 하게 되는데, 이것은 기존의 웨이퍼 핸들링 로봇의 경우에 블레이드가 직선운동을 하도록 두 개의 로봇암이 링크구조를 이루는 것과는 달리, 독립적인 구동이 가능하게 됨에 따라서 좁은 공간 내에서 다양한 모션의 동작이 가능하여 공간 효율성을 개선하는 효과가 있다.
도2와 도3에서는 블레이드(150)가 4개 장착된 경우가 도시되어 있지만, 장착되는 블레이드(150)의 수량은 본 이송장치가 적용되는 반도체 제조장치의 특성에 따라서 가변적으로 적용 가능하다.
즉, 로봇암(110)에 장착된 회전축(120)에 독립적으로 회전되도록 장착되는 회전체의 수량을 조정하여 전체 블레이드(150)의 수를 조정할 수 있으며, 장착되는 회전체는 회전축의 길이에 따라서 추가적으로 증가시키는 것이 가능하다.
일반적으로 사용되는 반도체 제조장치의 경우에는 블레이드(150)의 개수가 4개 정도가 이상적이며, 이에 따라서 필요한 구동유닛 중 2개는 제2 로봇암(112)에 장착하고, 나머지 2개의 구동유닛은 회전축(120) 상부에 장착하는 것이 무게중심의 분포 및 동력전달 구조상 합리적이라 할 것이다.
또한, 블레이드(150)를 회전체와 하나의 몸체를 이루지 않고 분리 가능하도록 함으로써, 필요시에는 블레이드(150)만 교체하는 것이 용이하도록 되어있다.
즉, 이송대상인 웨이퍼의 크기가 변경되거나, 웨이퍼의 고정방식이 진공방식에서 엣지 그립(edge grip)방식으로 변경이 요구되는 장치의 경우에 손쉽게 블레이드(150)를 변경하여 이송장치를 운용할 수 있는 장점이 있다.
하지만 하나의 회전축에 회전체를 일렬로 장착하는 것은 블레이드(150)를 정밀하게 정렬할 수 있다는 등의 장점이 있으나, 조립 작업성이 떨어지는 단점이 있으며, 유지 보수 측면에서도 불리한 것이 현실이다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는 도3에 도시된 바와 같이 회전축(120)이 상부축(125)과 하부축(121)으로 분리되고, 각각의 구동유닛(141,145)도 제2 로봇암(112)과 상부축(125)에 분리되어 장착되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송장치를 제공한다.
구체적으로는, 회전축(120)은 상기 제2 로봇암(112)의 상부면에 고정되는 하부축(121)과 상기 하부축에 탈착가능하게 결합되는 상부축(125)으로 이루어지고, 하부축(121)에는 2개의 하부회전체(131,132)가 장착되고, 상기 상부축(125)에는 복수의 상부회전체(135)가 장착되며, 하부회전체(131,132)를 구동하는 하부구동유닛(141)은 제2 로봇암(112)에 설치되고 상기 상부회전체(135)를 구동하는 상부구동유닛(145)은 상기 상부축(125) 위에 장착되는 것을 특징으로 하는 것이다.
이와 같이, 회전축(120)이 2개의 부분으로 분리가능하게 되면서 앞에서 언급한 것과 같은 유지보수 및 조립의 용이성뿐만 아니라, 다양한 반도체 제조장치에 대한 적응성에 있어서, 장비의 요구조건에 따라서 블레이드(150)의 수량 및 기능을 변경하는 것이 매우 용이 해지는 장점이 있다.
도4는 본 발명의 실시예인 웨이퍼 이송장치의 부분단면도이다.
도3과 도4를 참조하면, 하부구동유닛(141)은 하부구동모터(142); 및 상기 하부구동모터(142)의 회전력을 상기 하부회전체(131,132)에 전달하는 기어박스(143)와 벨트(미도시)를 포함하는 것을 특징으로 하는바, 하부구동모터(142)를 제2 로봇암(112)의 길이 방향으로 눕혀서 장착하게 된다.
또한 상부구동유닛(145)은 상부구동모터(146); 및 상부구동모터(146)의 회전력을 상기 상부회전체(135)에 전달하는 벨트(미도시)를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상부구동모터의 회전력을 소정의 감속기를 통과한 다음 벨트를 이용하여 회전체에 전달하여 준다.
웨이퍼 이송이 고속으로 이루어지는 경우에는 블레이드(150) 위에 안착 되어있는 웨이퍼가 관성의 영향으로 블레이드(150)에서 이탈하는 문제점이 생길 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 블레이드(150)에 진공 패드(161)를 장착하고 진공펌프를 이용하여 웨이퍼를 붙잡은 상태로 이송하는 방식이 주로 적용되고 있다.
그런데, 진공을 이용한 웨이퍼 고정의 경우, 진공펌프는 이송장치의 본체 부분에 장착되어야 하기 때문에 진공펌프에서 진공패드(161)가 구비된 블레이드(150) 끝단까지 별도의 진공라인을 구비하여야 한다.
일반적으로 진공용 호스 등을 이송장치의 내부에 설치하여 진공을 형성하였는데, 이 경우에는 로봇암 및 블레이드의 동작영역에 별도의 호스 배관을 형성하여야하기 때문에 로봇암과 블레이드의 동작에 제한이 생기게 된다.
즉, 블레이드 및 로봇암의 360회전이 불가능하며, 특히 블레이드의 동작범위의 제한은 본 발명과 같이 다수개의 블레이드를 독립적으로 구동시키는 이송장치에 있어서, 치명적인 약점이 된다.
구체적으로는 웨이퍼를 스왑하는 경우에 있어서, 웨이퍼를 탑재한 블레이드가 일정방향의 회전이 제한되면, 로봇암을 뒤쪽으로 이동시켜서 블레이드를 회전시켜야하는 상황이 발생한다.
따라서, 더욱 넓은 공간이 필요하게 되고, 이것은 다수의 블레이드를 동작시키는 이송장치의 장점을 반감시키는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 웨이퍼 이송장치는 블레이드(150) 상부면에 장착되어 진공에 의하여 웨이퍼를 흡착하는 진공패드(161)와 진공펌프에서 발생한 진공을 진공패드(161)에 공급하는 진공라인을 포함하여 이루어진 진공유닛을 더 포함한다.
진공라인은 전술한 바와 같이 진공호스와 같은 별도의 배관에 의하여 진공을 전달하는 것이 아니고, 회전축과 회전체 자체에 형성된 관로를 통하여 진공을 전달한다. 따라서, 블레이드(150)의 회전에 별도의 영향을 끼치지 않는 장점이 있다.
도5는 진공라인을 도시한 사시도 이다.
도4와 도5를 참조하면, 진공라인은 메인라인(164)과 제1 진공라인(165), 그리고 제2 진공라인(166)으로 이루어진다.
메인라인(164)은 도5에 도시된 바와 같이, 회전축(121)의 내부에 형성되며, 상기 진공펌프에 의해 발생한 진공을 전달하는 역할을 한다.
제1 진공라인(165)은 메인라인(164)과 연결되며 상기 회전축(121)의 외주면을 따라 홈으로 형성되는데, 회전체(131)가 어느 위치에 있어도 진공이 전달되도록 회전축(121) 외주면에 홈으로 이루어지는 것이다.
제2 진공라인(166)은 제1 진공라인(165)과 연결되는 연결공(167)이 상기 회전체(131)의 내주면에 형성되고, 연결공(167)의 반대측은 진공패드에 연결되는 진공라인이다.
제1 진공라인(165)과 제2 진공라인(166)의 진공전달이 확실하게 이루어지도록 제2 진공라인(166)의 연결공(167)과 제1 진공라인(165) 주위는 오링(170)과 같은 밀봉수단에 의하여 기밀을 유지하게 된다.
본 발명의 웨이퍼 이송장치를 이용한 웨이퍼 이송방법은, 도1에 도시된 것과 같은 반도체 제조장치에 컨테이너를 이용하여 대량으로 반입된 웨이퍼를 반도체 제조장치 내부의 작업용 스테이지로 이송하고, 반대로 작업이 완료된 웨이퍼를 컨테이너에 이송하는 방법으로서 다음과 같다.
도면을 참조하여 설명하면, 도6은 웨이퍼 이송방법의 순서를 도시한 개념도이고, 도7은 웨이퍼 이송방법에서 블레이드의 동작범위를 나타낸 평면도로서, 본 발명의 웨이퍼 이송방법은 웨이퍼가 삽입되는 복수의 슬롯을 구비한 컨테이너와 복 수의 반도체 제조장치 사이에 웨이퍼를 교환하는 웨이퍼 이송방법에 있어서, 웨이퍼를 픽업하는 언로딩 단계(S10), 웨이퍼를 교환하는 스왑 단계(S20), 교환이 완료된 웨이퍼를 다른 컨테이너의 슬롯에 삽입하는 로딩 단계(S30)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
언로딩 단계(S10)는 복수의 블레이드(150)를 구비한 웨이퍼 이송장치를 이용하여, 반입 컨테이너(310)의 슬롯에 장착된 복수의 웨이퍼(200)를 동시에 픽업하는 것이고, 스왑단계(S20)는 복수의 반도체 제조장치의 각각의 스테이지(350)에 안착 되어있는 웨이퍼(210)와 언로딩 단계(S10)에서 픽업한 웨이퍼(200)를 하나씩 교환하는 것이며, 로딩 단계(S30)는 스왑 단계(S20)를 반복하여 교환된 웨이퍼(210)들을 반입 컨테이너(310) 또는 다른 반출 컨테이너(320)의 복수의 빈 슬롯에 동시에 안착시키는 것이다.
자세하게는, 반도체 제조장치에서 처리될 예정인 웨이퍼를 담은 반입 컨테이너(310)가 반도체 제조장치의 로드포트에 도착되면, 웨이퍼 이송장치의 블레이드(150b)가 동시에 반입 컨테이너(310)에 진입하여 각각의 블레이드(150b)로 다수의 웨이퍼를 한번에 픽업한다. 전체 블레이드(150) 중에서 버퍼로 사용되는 버퍼블레이드(150a)는 반입 컨테이너(310)에 삽입되지 않고 빈 상태를 유지하고, 버퍼블레이드(150a)를 제외한 나머지 블레이드(150) 중 필요한 웨이퍼 수량만큼의 블레이드(150b)가 웨이퍼를 픽업하며 픽업에 참여하는 블레이드(150b)들은 동시에 같은 방향을 향하면서 이동하게 된다.
스왑 단계(S20)에서는 우선 버퍼블레이드(150a)가 반도체 제조장치의 스테이 지(350)에 안착 되어있는 작업이 완료된 웨이퍼(210)를 픽업하고, 그 빈 자리에 블레이드(150b)에 탑재된 웨이퍼(200)가 놓이게 되는 것으로, 미처리 웨이퍼(200)를 스테이지(350)에 안착시킨 블레이드(150c)는 다음 동작에서는 버퍼블레이드(150a)로서 사용된다.
이 경우, 버퍼블레이드(150a)와 교환대상인 미처리 웨이퍼(200)가 안착된 블레이드(150b)만 별도로 동작하고, 나머지 블레이드는 이송장치의 동작 중 주변 장치 등에 간섭이 발생하지 않도록 계속적으로 위치 및 방향을 변경한다.
로딩 단계(S30)는 앞서 설명한 언로딩 단계(S10)의 반대 개념으로 처리가 완료된 웨이퍼(210)들을 탑재한 블레이드가 동시에 컨테이너(320)에 진입하여 컨테이너(320)의 슬롯에 웨이퍼를 안착시키고 돌아오는 것으로, 스왑 단계(S20)에서 최종적으로 미처리 웨이퍼를 반도체 제조장치에 넘겨준 블레이드(150d)는 로딩 단계(S30)에서는 다른 블레이드와는 별개로 동작한다.
이 경우, 처리된 웨이퍼를 받는 컨테이너는 별도의 반출 컨테이너(320)일 수도 있으며, 반입 컨테이너(310)로 사용된 컨테이너를 다시 사용할 수도 있다. 또한, 언로딩 단계(S10)와 마찬가지로 웨이퍼가 없어서 컨테이너에 진입하지 않는 블레이드(150d)는 이송장치의 동작 중 주변 장치 등에 간섭이 발생하지 않도록 계속적으로 위치 및 방향을 변경한다.
전술한 바와 같이, 웨이퍼를 교환하는 스왑 단계(S20)는 웨이퍼를 하나씩 교환하는 것이 일반적이지만, 더욱 빠른 작업을 위하여 2개의 웨이퍼를 동시에 교환하는 것도 가능하다.
즉, 언로딩 단계(S10)에서 버퍼로 사용되는 버퍼 블레이드(150a)가 1개가 아니라 2개인 경우로서, 2개의 버퍼 블레이드는 빈 상태를 유지하고, 나머지 픽업용 블레이드가 동시에 동작하여 웨이퍼를 언로딩 하는 것이다.
언로딩이 완료된 웨이퍼는 스왑 단계(S20)에서 2개의 웨이퍼를 동시에 교환하는데, 이를 위하여 반도체 제조장치의 해당 스테이지는 2단으로 이루어진다. 즉, 위,아래 2단으로 이루어진 스테이지에서 처리가 완료된 웨이퍼를 2개의 버퍼 블레이드가 동시에 픽업하고, 그 빈자리에는 미처리 웨이퍼를 다시 안착시키는 것이다.
스테이지가 2단이 아니라 1단으로 이루어진 경우에도, 이와 같은 웨이퍼 2장을 동시에 교환하는 것이 가능하다. 이것은 1단으로 이루어진 2개의 스테이지에 각각의 웨이퍼를 동시에 공급하는 것으로, 이 경우에 2개 스테이지는 서로 일정한 높이 차이가 있어야 한다. 즉, 블레이드의 간격만큼의 높이 차이가 있어야, 블레이드가 동시에 진입하여 웨이퍼의 교환이 가능하다.
도8은 본 발명의 다른 웨이퍼 이송방법에서의 동작을 나타낸 평면도로서, 도8을 참조하면, 2개의 버퍼블레이드와 교환대상 웨이퍼가 안착된 2개의 블레이드(150)는 2개의 그룹으로 분리되어 2개의 스테이지에 동시에 동작한다.
즉, 2개의 블레이드가 "V"자를 그리면서 반도체 제조장치의 해당 스테이지(350)에 진입하는 것이다.
이와 같은 웨이퍼 이송방법은 본 발명의 일 실시예인 웨이퍼 이송장치를 이용하는 경우에 가능한 방법으로, 필요에 따라서 마치 2개 블레이드가 하나의 "V"자형 블레이드인 것처럼 웨이퍼를 이송할 수 있다.
이와 같이, 2개의 블레이드가 하나의 쌍을 이루어서 움직이며, 쌍을 이루는 블레이드는 동시동작을 하게 되는바, 하나의 모터를 이용하여 2개의 블레이드를 동시동작시키는 것도 가능하며, 결국 기존 방식의 웨이퍼 이송장치에 블레이드의 수를 늘려서 높은 생산성을 얻을 수 있는 장점이 있다.
교환이 완료된 웨이퍼를 반출 컨테이너에 다시 로딩하는 로딩 단계의 경우에도, 하나의 컨테이너에 웨이퍼를 로딩하는 방법이 일반적이지만, 2개의 컨테이너에 동시에 로딩하는 방법도 가능하다.
최근 반도체 제조장치는 하나의 장치에 다수의 공정을 처리할 수 있는 복합형 장치의 사용이 증가하는 추세이며, 작업물량의 증감에 따라서 특정 공정의 처리장소가 수시로 변경될 수 있나.
즉, A 라는 공정만을 처리할 수 있는 장치에 부하가 증가하는 경우, A,B 공정 모두 처리할 수 있는 장치에 일부 작업물량을 배당하여 전체적인 공정의 흐름을 원활하게 하여야 한다.
반대로 A,B 공정을 모두 처리가능한 장비에 물량이 몰리는 경우에는, 비록 2가지 공정이 모두 처리 가능하더라도, A 공정만을 처리하고 B 공정은 전용장비에서 처리하도록 조절하는 탄력적인 운영이 필요하다.
따라서, 하나의 반도체 장치에서 2종류 이상의 반제품을 처리하여 다음 공정으로 보내주어야 할 경우가 발생하며, 2개의 컨테이너에서 웨이퍼를 반출할 필요가 발생하게 되는 것이다.
또한, 동일한 작업이 완료된 웨이퍼의 경우에도 후처리 공정이 다르게 적용 될 수 있으며, 이러한 경우 후처리 공정의 종류에 따라서 각각 다른 컨테이너에 로딩을 하여야 한다.
이를 위하여 본 발명의 다른 실시예인 웨이퍼 이송방법은 로딩 단계에서 웨이퍼를 탑재한 모든 블레이드는 2개의 그룹으로 분리되어 2개의 컨테이너에 동시에 동작하는 것을 특징으로 한다.
도9는 본 발명의 또 다른 웨이퍼 이송방법에서의 동작을 나타낸 평면도이다. 도9를 참조하면, 처리가 완료된 웨이퍼를 그 특성, 처리 정도 또는 다음 공정의 종류에 따라서, 웨이퍼를 2종류의 그룹으로 분류하고, 분리된 2종류의 웨이퍼 그룹을 2개의 컨테이너(310)에 분리하여 로딩시켜주는 것이다.
이를 위하여, 해당 웨이퍼를 탑재한 블레이드(150)들은 해당 컨테이너에 진입가능하게 둘로 나누어지며, 도9에 도시된 바와 같이 블레이드들은 동시에 웨이퍼를 컨테이너(310)에 로딩한다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 웨이퍼 이송장치 및 그 이송방법를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
도1은 일반적인 반도체 제조장치의 구성을 나타낸 평면도,
도2는 본 발명의 실시예인 웨이퍼 이송장치의 사시도,
도3은 본 발명의 실시예인 웨이퍼 이송장치의 분해사시도,
도4는 본 발명의 실시예인 웨이퍼 이송장치의 단면도,
도5는 본 발명의 실시예인 웨이퍼 이송장치의 진공라인을 도시한 사시도,
도6은 본 발명의 다른 실시예인 웨이퍼 이송방법의 순서를 도시한 개념도,
도7은 본 발명의 웨이퍼 이송방법에서의 동작을 나타낸 평면도,
도8은 본 발명의 다른 웨이퍼 이송방법에서의 동작을 나타낸 평면도,
도9는 본 발명의 또 다른 웨이퍼 이송방법에서의 동작을 나타낸 평면도이다.
<도면의 부호에 대한 간단한 설명>
10: 반도체 제조장치 20,22: 컨테이너
100: 웨이퍼 이송장치 110: 로봇암
111: 제1 로봇암 112: 제2 로봇암
120: 회전축 121: 하부축
125: 상부축 130: 회전체
131,132: 하부회전체 135,136: 상부회전체
141: 하부구동유닛 142: 상부구동유닛
150: 블레이드 160: 진공유닛
161: 진공패드 163: 진공라인
164: 메인라인 165: 제1 진공라인
166: 제2 진공라인

Claims (10)

  1. 웨이퍼를 반도체 제조장치에 로딩 또는 언로딩 하는 웨이퍼 이송장치에 있어서,
    제1 로봇암과 제2 로봇암이 서로 독립적으로 구동되도록 결합된 로봇암; 상기 제2 로봇암의 끝단 상부면에 장착되는 회전축; 상기 회전축을 중심으로 독립적으로 회전 가능하도록 상기 회전축에 장착되는 복수의 원통형 회전체; 상기 회전체를 개별적으로 회전시키는 복수의 구동유닛; 상기 회전체에 각각 결합되는 복수의 블레이드; 상기 블레이드 상부면에 장착되어 진공에 의하여 웨이퍼를 흡착하는 진공패드와 진공펌프에서 발생한 진공을 상기 진공패드에 공급하는 진공라인을 구비한 진공유닛을 포함하고,
    상기 회전축은 상기 제2 로봇암의 상부면에 고정되는 하부축과 상기 하부축에 탈착가능하게 결합되는 상부축으로 이루어지되,
    상기 하부축에는 2개의 하부회전체가 장착되고, 상기 상부축에는 복수의 상부회전체가 장착되며, 상기 하부회전체를 구동하는 하부구동유닛은 상기 제2 로봇암에 설치되고 상기 상부회전체를 구동하는 상부구동유닛은 상기 상부축 위에 장착되며,
    상기 진공라인은,
    상기 회전축의 내부에 형성되며, 상기 진공펌프에 의해 발생한 진공을 전달하는 메인라인;
    상기 메인라인과 연결되며 상기 회전축의 외주면을 따라 홈으로 형성된 제1 진공라인;
    상기 제1 진공라인과 연결되도록 상기 회전체의 내주면에 형성되는 연결공; 및
    상기 연결공의 반대측과 상기 진공패드 사이에 연결되는 제2 진공라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하부구동유닛은
    하부구동모터; 및
    상기 하부구동모터의 회전력을 상기 하부회전체에 전달하는 기어박스와 벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상부구동유닛은
    상부구동모터; 및
    상기 상부구동모터의 회전력을 상기 상부회전체에 전달하는 벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
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