KR100974425B1 - 웨이퍼의 정상적재 여부 감지장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼 적재부의 각 슬롯에 웨이퍼가 두 장 이상 겹치게 적재되었는지 또는 웨이퍼가 경사지게 적재되었는지를 감지하여 이를 작업자에게 알려주기 때문에 웨이퍼가 깨지는 사고를 방지할 수 있고, 두 장 이상 겹치게 적재된 웨이퍼 또는 경사지게 적재된 웨이퍼를 공정 진행 후에 수작업으로 조치하기 때문에 발생하는 웨이퍼 오염 문제를 방지할 수 있다.

웨이퍼, 슬롯, 센서, 카세트, 웨이퍼 적재부

Description

웨이퍼의 정상적재 여부 감지장치 및 그 방법{Apparatus for sensing loading state of wafer and methods of the same}

본 발명은 웨이퍼의 정상적재 여부 감지장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 웨이퍼 적재부의 각 슬롯에 웨이퍼가 두 장 이상 겹치도록 적재되었는지 또는 웨이퍼가 경사지게 적재되었는지를 감지할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 웨이퍼 제조공정 중에서 세정공정은 화학용액(chemical)과 초순수(DI water)를 이용하여 웨이퍼에 묻은 오염물질을 제거하는 공정이다. 상기 세정공정은 웨이퍼가 카세트에 적재된 상태에서 이루어질 수 있다. 상기 카세트의 각 슬롯에는 한 개씩의 웨이퍼가 적재되는데, 웨이퍼는 세정공정을 거치면서 자신의 슬롯을 이탈하기도 한다.

각 슬롯에 웨이퍼가 적재되어 있는지를 감지하기 위해서, 도 1에 나타난 바와 같이, 슬롯(3)에 센서(4)를 설치한다.

그런데, 상기 센서(4)는 웨이퍼(1)의 존재 여부만을 감지할 수 있을 뿐이다. 즉, 도 2에 나타난 바와 같이, 하나의 슬롯(3)에 웨이퍼(1)가 두 장 이상 겹쳐져서 적재되는 경우(A), 또는 웨이퍼(1)가 서로 다른 슬롯(3)에 걸쳐져서 경사지게 적재되는 경우(B)를 감지할 수 없다는 문제점이 있다.

상기의 경우에 세정공정이 중단되지 아니하고 계속되면 웨이퍼(1)가 깨질 수 있다. 또한, 부적절하게 적재된 웨이퍼(1)를 공정이 완료된 후 수작업으로 조치하면 웨이퍼(1)가 오염되는 문제가 발생할 수 있다.

본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 각각의 슬롯에 웨이퍼가 적재되어 있는지를 감지할 뿐만 아니라, 웨이퍼가 겹쳐져서 적재되어 있는지 또는 웨이퍼가 경사지게 적재되어 있는지도 감지할 수 있는, 감지장치와 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 감지장치는, 센서; 센서를 상하 이동시키는 상하 이동부; 및, 웨이퍼 적재부의 상단에서부터 하단까지 센서가 이동하는데 걸리는 시간을 미리 입력된 기준 데이터와 비교하는 중앙 처리부;를 포함하고, 센서는 웨이퍼가 존재하는 구간에서는 저속으로 이동하고 웨이퍼가 없는 구간에서는 고속으로 이동하며, 상기 기준 테이터는 웨이퍼 적재부의 각 슬롯에 웨이퍼가 정상적으로 적재된 경우에 상기 상단에서부터 상기 하단까지 센서가 이동하는데 걸리는 시간이고, 센서가 상기 상단에서부터 상기 하단까지 이동되는데 걸린 시간을 기준 데이터와 비교하여 웨이퍼 적재부에 웨이퍼가 정상적으로 적재되었는지를 판단한다.

바람직하게, 웨이퍼의 일부분이 웨이퍼 적재부의 측방향으로 돌출되도록 각각의 슬롯에 웨이퍼가 적재되고, 상기 센서는 투광부와 수광부를 포함하며, 투광부와 수광부는 웨이퍼의 상기 돌출된 부분의 양측에 설치되되, 상하 이동부에 의하여 동시에 상승 또는 하강된다.

여기에서, 상기 감지장치는, 상하 이동부의 상단에 설치된 가이드 부재; 및 가이드 부재에 의하여 가이드되면서 웨이퍼에 대한 이동이 가능한 이동부재;를 포함하고, 상기 센서는 이동부재에 설치된 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 측면인 웨이퍼의 정상적재 여부 감지방법은, (a) 웨이퍼 적재부의 상단에서부터 하단까지 센서가 이동하면서 웨이퍼의 존재여부를 감지하되, 웨이퍼가 적재된 구간에서는 저속으로 이동하고 웨이퍼가 없는 구간에서는 고속으로 이동하는 단계; (b) 상기 상단에서부터 하단까지 센서가 이동하는 데 걸린 시간을 미리 입력된 기준 데이터와 비교하는 단계; 및 (c) 상기 시간이 기준데이터의 범위를 벗어나는 경우에는 알람 경보를 발생시키는 단계;를 포함한다.

바람직하게, 상기 감지방법은 웨이퍼 적재부의 각 슬롯별로 센서가 이동하는데 걸린 시간을 측정하고, 각 슬롯별 이동시간을 미리 입력된 각 슬롯별 기준시간과 비교하고, 상기 각 슬롯별 이동시간이 상기 기준시간의 범위를 초과하면 알람 경보를 발생시킨다.

바람직하게, 상기 센서는 각 슬롯에 적재된 웨이퍼의 두께를 측정하고, 하나의 슬롯에 두 개 이상의 웨이퍼가 적재되거나 웨이퍼가 경사지도록 슬롯에 적재되 어 상기 두께가 정상 범위를 벗어나면 알람 경보를 발생시킨다.

본 발명에 따른 웨이퍼의 정상적재 여부 감지장치 및 그 방법은 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 각각의 슬롯에 웨이퍼가 적재되어 있는지를 감지할 수 있다.

둘째, 각 슬롯에 웨이퍼가 겹쳐져서 적재되어 있는지 또는 웨이퍼가 경사지게 적재되어 있는지도 감지할 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조로 본 발명에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 실시예들에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감지장치를 보여주는 측면도이고, 도 4는 상기 감지장치의 정면도이며, 도 5는 상기 감지장치의 평면도이다.

도면을 참조하면, 상기 감지장치(100)는 센서(10)와, 센서(10)를 상하 이동 시키는 상하 이동부(30) 및, 웨이퍼 적재부(50)의 상단에서부터 하단까지 센서(10)가 이동하는데 걸리는 시간을 미리 입력된 기준 데이터와 비교하는 중앙 처리부(미도시)를 포함한다.

한편, 본 명세서에서 '웨이퍼 적재부'는 다수의 웨이퍼가 소정 간격으로 적재될 수 있는 부재를 뜻한다. 웨이퍼 적재부(50)는 양 측면이 베어링 부재(71)에 의하여 지지되어 프레임(70)에 설치되는데, 상기 베어링 부재(71) 중 어느 하나는 회전모터(72)에 의하여 90도 회전이 가능하다. 상기 웨이퍼 적재부(50)는 적재된 웨이퍼(1)의 일부분이 측방향으로 돌출될 수 있는 구조인 것이 바람직한데, 이 점에 대해서는 아래에서 설명된다.

상기 센서(10)는 상하 이동부(30)에 의하여 웨이퍼 적재부(50)의 상단에서부터 하단까지 이동하면서 웨이퍼(1)가 각 슬롯에 적재되어 있는지를 감지한다. 센서(10)는 웨이퍼(1)의 존재 여부를 감지한 후 그 신호를 중앙 처리부(미도시)에 전달한다.

상기 센서(10)는 웨이퍼(1)가 존재하는 구간에서는 저속으로 이동하고 웨이퍼(1)가 없는 구간에서는 고속으로 이동한다. 웨이퍼(1)가 감지되면 중앙 처리부에 그 신호가 전달되고, 상기 신호에 따라 중앙 처리부는 상하 이동부(30)가 센서(10)를 저속으로 이동시키도록 한다.

웨이퍼(1)가 감지되면 센서(10)는 저속으로 이동하면서 웨이퍼(1)의 두께를 측정하고, 측정된 두께 데이터를 메모리부(미도시)에 저장한다. 또한, 센서(10)는 각 슬롯별로 센서(10)가 이동하는데 걸린 시간을 측정하고 측정된 이동시간을 메모 리부에 저장한다.

바람직하게, 상기 센서(10)는 웨이퍼(1)에 대하여 이동이 가능하도록 설치된다. 이를 위하여, 감지장치(100)는 지지부재(31)의 상단에 설치된 가이드 부재(13) 및, 가이드 부재(13)에 의하여 가이드되면서 웨이퍼(1)에 대한 이동이 가능한 이동부재(15)를 포함하고, 센서(10)는 상기 이동부재(15)에 설치된다.

이동부재(15)는 가이드 부재(13)에 슬라이딩 가능하도록 설치되는 것이 바람직하다. 즉, 이동부재(15)가 웨이퍼(1) 쪽으로 슬라이딩되어 웨이퍼(1)에 접근하거나 웨이퍼(1)의 반대방향 쪽으로 슬라이딩되어 웨어퍼(1)로부터 멀어질 수 있다. 센서(10)가 웨이퍼(1)에 대해 이동이 가능하기 때문에 다양한 직경의 웨이퍼(1)를 감지할 수 있다.

도 5에 나타난 바와 같이, 상기 센서(10)는 투광부(10a)와 수광부(10b)를 포함하고 이동부재(15)는 소정 간격으로 이격된 두 개의 아암(15a)을 구비한다. 각각의 슬롯(3)에는 웨이퍼(1)의 일부분이 측방향으로 돌출되도록 웨이퍼(1)가 적재되는데, 두 개의 아암(15a) 중 어느 하나는 웨이퍼(1)의 상기 돌출된 부분의 한 쪽에 위치되고 두 개의 아암(15a) 중 나머지 하나는 상기 돌출된 부분의 다른 쪽에 위치된다.

두 개의 아암(15a) 중 어느 하나에는 투광부(10a)가 설치되고 나머지 하나의 아암(15a)에는 수광부(10b)가 설치된다. 투광부(10a)와 수광부(10b)는 이동부재(15)에 함께 설치되기 때문에 동시에 승강된다. 투광부(10a)에서 조사된 빛은 수광부(15b)에서 감지되는데, 웨이퍼(1)가 존재하면 상기 빛이 웨이퍼(1)에 의하여 차단되기 때문에 웨이퍼(1)의 존재여부를 감지할 수 있고 웨이퍼(1)의 두께를 측정할 수 있다. 웨이퍼(1)의 두께는 센서(10)의 이동속도와 웨이퍼(1)에 의하여 상기 빛이 차단된 시간을 측정함으로써 계산될 수 있다.

상하 이동부(30)는 구동모터(32)와, 구동모터(32)에 의하여 회전되는 스크루봉(33)과, 스크루봉(33)의 회전에 의하여 승하강하는 지지부재(31)를 구비한다.

구동모터(32)의 구동력은 구동풀리(32a)와, 벨트(32b)와, 종동풀리(32c)를 통하여 스크루봉(33)에 전달된다. 스크루봉(33)의 외주면에는 나사산이 형성되어 있고, 스크루봉(33)에는 상기 나사산과 형합하는 나사산이 내주면에 형성된 너트부재(33b)가 설치된다. 너트부재(33b)는 스크루봉(33)의 회전에 의하여 상승 또는 하강되는데, 너트부재(33b)의 승하강은 수직으로 설치된 가이더(34)에 의하여 가이드된다.

바람직하게, 너트부재(33b)의 승하강은 상단센서(미도시)와 하단센서(미도시)에 의하여 제어된다. 너트부재(33b)가 상승하여 상단센서가 이를 감지하면 구동모터(32)의 회전이 정지되고, 너트부재(33b)가 하강하여 하단센서가 이를 감지하면 구동모터(32)의 회전이 정지된다. 상단센서는 센서(10)가 웨이퍼 적재부(50)의 상단과 대응되는 높이에 온 경우에 너트부재(33b)가 위치하는 높이에 설치되고, 하단센서는 센서(10)가 웨이퍼 적재부(50)의 하단과 대응되는 높이에 온 경우에 너트부재(33b)가 위치하는 높이에 설치된다.

지지부재(31)는 너트부재(33b)의 승하강에 의하여 승강된다. 지지부재(31)의 상단에는 가이드 부재(13)가 설치된다.

중앙 처리부는 센서(10)가 웨이퍼 적재부(50)의 상단에서부터 하단까지 이동하는데 걸린 시간을 기준 데이터와 비교하여 웨이퍼 적재부(50)에 웨이퍼(1)가 정상적으로 적재되었는지를 판단한다. 상기 기준 데이터는 웨이퍼 적재부(50)의 각 슬롯(3)에 웨이퍼(1)가 정상적으로 적재된 경우에 상기 상단에서부터 상기 하단까지 센서(10)가 이동하는데 걸리는 시간이다. 상기 기준 데이터는 작업자에 의하여 메모리부에 미리 저장된다.

전술한 바와 같이, 센서(10)는 웨이퍼(1)가 없는 구간에서는 고속으로 이동하다가 웨이퍼(1)가 감지되면 저속으로 이동한다. 따라서, 웨이퍼(1)의 양끝이 서로 다른 슬롯(1)에 걸쳐져 있어서 경사지도록 적재되어 있으면 - 웨이퍼가 경사지게 적재되면 그 구간에는 하나의 웨이퍼만이 존재하므로 - 기준 데이터보다 더 짧은 시간이 소요되고, 다수의 슬롯(3) 중에서 어느 하나의 슬롯에 웨이퍼(1)가 존재하지 않으면 기준 데이터보다 더 짧은 시간이 소요된다. 또한, 하나의 슬롯에 두 개 이상의 웨이퍼(1)가 적재되어 있으면 기준 데이터보다 더 긴 시간이 소요된다.

바람직하게, 중앙 처리부는 센서(10)의 상기 이동시간이 기준데이터의 범위를 벗어나면 알람 경보를 발생시킨다. 상기 알람경보는 웨이퍼 적재부(50)의 적재상태가 불량임을 작업자에게 알린다.

또한, 상기 센서(10)는 각 슬롯별로 이동하는데 걸린 시간을 측정하고, 중앙처리부는 각 슬롯별 상기 이동시간을 미리 입력된 각 슬롯별 기준시간과 비교한다. 상기 기준시간은 각 슬롯(3)에 하나의 웨이퍼(1)가 정상적으로 적재된 경우에 센서(10)가 하나의 슬롯을 이동하는데 소요되는 시간이다. 만약, 하나의 슬롯(3)에 두 개 이상의 웨이퍼(1)가 적재되어 있으면 상기 기준시간보다 더 긴 시간이 소요되고, 슬롯(3)에 웨이퍼(1)가 적재되어 있지 않다면 기준시간보다 더 짧은 시간이 소요된다. 중앙 처리부는 각 슬롯별 상기 이동시간이 기준시간의 범위를 벗어나면 알람 경보를 발생시킨다.

아울러, 상기 센서(10)는 각 슬롯(3)에 적재된 웨이퍼(1)의 두께를 측정한다. 상기 두께는 센서(10)의 승하강 속도와 센서(10)가 웨이퍼(1)를 감지한 시간을 이용하여 계산할 수 있다. 하나의 슬롯(3)에 두 개 이상의 웨이퍼(1)가 적재되어 상기 두께가 정상 범위를 벗어나면 중앙 처리부는 알람 경보를 발생시킨다.

그러면, 본 발명에 따른 감지장치(100)를 이용하여 웨이퍼(1)의 정상적재 여부를 감지하는 방법을 설명하기로 한다.

세정을 마친 웨이퍼(1)는 웨이퍼 적재부(50)에 적재된 상태에서 프레임(70)에 설치된다. 웨이퍼 적재부(50)는 프레임(70)에 수평으로 놓여진 후, 회전모터(72)에 의하여 90도 회전되어 수직으로 세워진다.

이어서, 구동모터(32)가 작동되어 센서(10)가 웨이퍼 적재부(50)의 상단에서부터 하단까지 이동하면서 웨이퍼(1)의 존재여부를 감지한다. 웨이퍼(1)가 존재하는 구간에서는 센서(10)가 저속으로 이동되고 웨이퍼(1)가 존재하지 않는 구간에서는 센서(10)가 고속으로 이동된다. 센서(10)는 각각의 슬롯을 이동하는데 소요되는 시간과, 각 웨이퍼(1)의 두께도 측정한다.

중앙처리부는 센서(10)가 웨이퍼 적재부(50)의 상단에서부터 하단까지 이동하는데 걸린 이동시간을 기준 데이터와 비교하고, 중앙 처리부는 상기 이동시간이 기준 데이터의 범위를 벗어나면 알람경보를 발생시킨다.

또한, 중앙처리부는 센서(10)가 각각의 슬롯을 이동하는데 걸린 슬롯별 이동시간을 기준시간과 비교하고, 중앙 처리부는 상기 슬롯별 이동시간이 기준시간의 범위를 벗어나면 알람경보를 발생시킨다.

아울러, 중앙 처리부는 웨이퍼(1)의 두께가 정상범위를 벗어나면 알람경보를 발생시킨다.

상기 알람경보에 따라서 작업자는 감지장치(100)의 작동을 중지시키고 웨이퍼(1)를 정상적으로 적재할 수 있기 때문에 이후의 공정에서 웨이퍼가 깨지는 것을 방지할 수 있고, 이후의 공정에서 수작업으로 웨이퍼(1)를 정상 적재하는 과정에서 웨이퍼(1)가 오염되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 일반적인 카세트의 웨이퍼 지지대에 웨이퍼가 적재된 것을 보여주는 평면도.

도 2는 도 1의 카세트에 웨이퍼가 적재된 것을 보여주는 정면도.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 웨이퍼의 정상적재 여부 감지장치를 보여주는 측면도.

도 4는 도 3의 감지장치를 보여주는 정면도.

도 5는 도 3의 감지장치를 보여주는 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 센서 30 : 상하 이동부

50 : 웨이퍼 적재부 70 : 프레임

100 : 웨이퍼의 정상적재 여부 감지장치

Claims (6)

1. 센서;

   센서를 상하 이동시키는 상하 이동부; 및

   웨이퍼 적재부의 상단에서부터 하단까지 센서가 이동하는데 걸리는 시간을 미리 입력된 기준 데이터와 비교하는 중앙 처리부;를 포함하고,

   센서는 웨이퍼가 존재하는 구간에서는 저속으로 이동하고 웨이퍼가 없는 구간에서는 고속으로 이동하며,

   상기 기준 테이터는 웨이퍼 적재부의 각 슬롯에 웨이퍼가 정상적으로 적재된 경우에 상기 상단에서부터 상기 하단까지 센서가 이동하는데 걸리는 시간이고,

   센서가 상기 상단에서부터 상기 하단까지 이동되는데 걸린 시간을 기준 데이터와 비교하여 웨이퍼 적재부에 웨이퍼가 정상적으로 적재되었는지를 판단하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 정상적재 여부 감지장치.
2. 제1항에 있어서,

   웨이퍼의 일부분이 웨이퍼 적재부의 측방향으로 돌출되도록 각각의 슬롯에 웨이퍼가 적재되고,

   상기 센서는 투광부와 수광부를 포함하며,

   투광부와 수광부는 웨이퍼의 상기 돌출된 부분의 양측에 설치되되, 상하 이동부에 의하여 동시에 상승 또는 하강되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 정상적재 여부 감지장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상하 이동부의 상단에 설치된 가이드 부재; 및

   가이드 부재에 의하여 가이드되면서 웨이퍼에 대한 이동이 가능한 이동부재;를 포함하고,

   상기 센서는 이동부재에 설치된 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 정상적재 여부 감지장치.
4. (a) 웨이퍼 적재부의 상단에서부터 하단까지 센서가 이동하면서 웨이퍼의 존재여부를 감지하되, 웨이퍼가 적재된 구간에서는 저속으로 이동하고 웨이퍼가 없는 구간에서는 고속으로 이동하는 단계;

   (b) 상기 상단에서부터 하단까지 센서가 이동하는 데 걸린 시간을 미리 입력된 기준 데이터와 비교하는 단계; 및

   (c) 상기 시간이 기준데이터의 범위를 벗어나는 경우에는 알람 경보를 발생시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 정상적재 여부 감지방법.
5. 제4항에 있어서,

   웨이퍼 적재부의 각 슬롯별로 센서가 이동하는데 걸린 시간을 측정하고, 각 슬롯별 이동시간을 미리 입력된 각 슬롯별 기준시간과 비교하고,

   상기 각 슬롯별 이동시간이 상기 기준시간의 범위를 초과하면 알람 경보를 발생시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 정상적재 여부 감지방법.
6. 제4항에 있어서,

   상기 센서는 각 슬롯에 적재된 웨이퍼의 두께를 측정하고, 하나의 슬롯에 두 개 이상의 웨이퍼가 적재되거나 웨이퍼가 경사지도록 슬롯에 적재되어 상기 두께가 정상 범위를 벗어나면 알람 경보를 발생시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 정상적재 여부 감지방법.

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