KR101341445B1 - 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 웨이퍼의 노치를 검출하는 것에 의한 웨이퍼 프리-얼라이너에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨이퍼의 반송 대기상태가 가능한 버퍼 스테이지를 구비하고, 웨이퍼의 에지를 구동 엑츄에이터가 필요없이 클램핑하여 웨이퍼를 프리-얼라인하는 에지 그립식 프리-얼라이너에 관한 것이다.
본 발명에 따른 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너는, 제1 구동부의 구동에 따라 수직 상승하여 웨이퍼를 반송로봇으로부터 이재(移載)받는 리프터와, 상기 리프터의 하강에 따라 상기 리프터로부터 상기 웨이퍼를 이재받아 클램핑하고, 상기 웨이퍼의 노치를 검출하는 것에 의해 프리-얼라인(Pre-align)하도록 상기 웨이퍼의 회전을 가능하게 제2 구동부과 연결되는 클램프-레버와, 상기 프리-얼라인이 완료된 후, 제3 구동부의 구동에 따라 상기 웨이퍼를 이재받고 상기 반송로봇에 의해 반송시키기 위해 상기 웨이퍼를 반송 대기상태에 놓이게 하는 버퍼 스테이지와, 상기 웨이퍼의 노치를 검출하기 위한 적외선 발광센서와 수광센서를 갖는 검출부를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너는, 제1 구동부의 구동에 따라 수직 상승하여 웨이퍼를 반송로봇으로부터 이재(移載)받는 리프터와, 상기 리프터의 하강에 따라 상기 리프터로부터 상기 웨이퍼를 이재받아 클램핑하고, 상기 웨이퍼의 노치를 검출하는 것에 의해 프리-얼라인(Pre-align)하도록 상기 웨이퍼의 회전을 가능하게 제2 구동부과 연결되는 클램프-레버와, 상기 프리-얼라인이 완료된 후, 제3 구동부의 구동에 따라 상기 웨이퍼를 이재받고 상기 반송로봇에 의해 반송시키기 위해 상기 웨이퍼를 반송 대기상태에 놓이게 하는 버퍼 스테이지와, 상기 웨이퍼의 노치를 검출하기 위한 적외선 발광센서와 수광센서를 갖는 검출부를 포함하여 이루어진다.
Description
본 발명은 웨이퍼의 노치를 검출하는 것에 의한 웨이퍼 프리-얼라이너에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨이퍼의 반송 대기상태가 가능한 버퍼 스테이지를 구비하고, 웨이퍼의 에지를 구동 엑츄에이터가 필요없이 클램핑하여 웨이퍼를 프리-얼라인하는 에지 그립식 프리-얼라이너에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 실리콘 웨이퍼에는 웨이퍼의 원주 방향에 있어서의 기준 회전 위치를 나타내는 표적으로서 원주의 호 부위에 V자 모양 또는 U자 모양의 노치가 형성된다.
그리고, 웨이퍼에 대해 반도체의 게이트 형성 등의 처리를 행할 때, 개개의 웨이퍼는 그 노치의 위치가 기준 회전 위치와 항상 일치하고 있는 상태하에서 처리 스테이지에 세팅될 것이 요구된다.
카셋트에는 통상 랜덤 상태의 복수매의 웨이퍼가 상하 방향으로 배치되어 수납되기 때문에, 반송 로봇에 의해서 카셋트로부터 웨이퍼를 꺼내 직접 처리 스테이지에 세팅할 때 노치의 위치가 기준 회전 위치와 일치하지 않는 상태로 웨이퍼가 처리 스테이지에 설치되므로 웨이퍼에 대한 원하는 작업을 처리할 수 없게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해 카셋트로부터 꺼내진 웨이퍼를 웨이퍼의 얼라이너 장치에 반입하여 웨이퍼의 노치의 위치를 기준 회전 위치에 일치시킨 후, 웨이퍼를 처리 스테이지에 세팅하는 방법이 사용된다.
이러한 웨이퍼 얼라이너 장치는 일본국 특개 2003-163258호 및 일본국 특개 2006-222190호에 개시되어 있다.
일본국 특개 2003-163258호 및 일본국 특개 2006-222190호는 동일하게 모터나 실린더를 구동부으로 하여 반송로봇으로부터 반송되는 웨이퍼를 이재하는 장치와 이재된 웨이퍼를 얼라인하기 위해 적재하고 고정하며 얼라인하는 얼라인장치가 마련된다.
하지만, 일본국 특개 2003-163258호 및 일본국 특개 2006-245079호는 웨이퍼를 얼라인하기 위해 각각 3개의 구동부(모터 또는 실린더)을 사용하고 그 구동부으로부터 얼라인장치를 작동하게 하기 위한 보조부품들이 많아져 복잡한 구조를 갖는 것에 문제가 있다.
다시 설명하면, 일본국 특개 2003-163258호의 도 3를 참조하면 3개의 모터(131, 141, 151)가 구동부으로 사용되는 데, 모터(131)는 웨이퍼를 반송로봇으로부터 이재받는 하부암부(22, 23)의 회전 구동을 위한 것이고, 모터(141)는 하부암부로부터 이재받아 웨이퍼를 적재하고 클램핑하는 보관유지클램프(30)의 회전 구동을 위한 것이며, 모터(151)는 보관유지클램프(30)의 상승과 웨이퍼를 파지하기 위한 파지부(331, 341, 351)의 작동을 위한 구동부로 사용된다.
이러한 구조를 갖는 일본국 특개 2003-163258호에 개시된 웨이퍼의 얼라이너는 그 얼라인 작동 기능상의 장점은 가지지만 모터의 수가 많고 모터와 장치간에 연결되는 부품수가 많은 단점을 가지고 있다.
일본국 특개 2006-245079호는 1개의 모터(13)와 2개의 에어실린더(11, 20)를 구동부으로 사용하고 있다는 점이 일본국 특개 2003-163258호와 다르지만, 마찬가지로 3개의 구동부을 사용함으로써 얼라이너 장치가 복잡해지고 제조단가가 높으며 제어 동작이 복잡하다는 문제를 가지고 있다.
일본국 특개 2006-222190호에 개시된 웨이퍼 얼라이너 장치의 경우는 2개의 모터만을 사용한 장치를 개시하고 있지만, 2개의 모터 중 하나의 모터(8)는 웨이퍼가 적재되는 선회부(104)를 회전시키기 위한 구동부이며, 다른 하나의 모터(23)는 웨이퍼를 파지하는 파지부(103)를 구동하기 위한 구동부로 사용된다.
하지만, 일본국 특개 2006-222190호는 위에 서술한 일본국 특개 2003-163258호 및 일본국 특개 2006-245079호와 달리 승강장치의 승강구동부이 부재된 경우로서 웨이퍼의 노치등이 암부위에 오버랩되는 경우 이를 재조정하기 위한 상승장치가 없어 반송로봇에 의해 처음부터 얼라인 제어를 다시 실시해야 하는 문제가 생긴다. 즉, 일본국 특개 2006-222190호는 반드시 필요로하는 기능을 가진 구동부을 갖추지 않아 기능상의 문제가 있는 웨이퍼 얼라이너 장치에 불과할 뿐이다.
또한, 일본국 특개 2003-163258호, 일본국 특개 2006-245079호 및 일본국 특개 2006-222190호에 개시된 얼라인 장치는 얼라인이 완료된 후 반송 로봇에 의해 반송 되기전까지 프리-얼라인이 요청되는 차순의 웨이퍼를 적재할 수 없어 적재 및 반송시간이 길어지는 문제를 갖는다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 버퍼 스테이지를 추가하여 공정별 소요시간(Tack Time)을 줄여 공정 효율을 높일 수 있는 에지 그립식 프리-얼라이너를 제공하고자 한다.
또한, 웨이퍼를 클램핑하는 구동용 액츄에이터를 없애 부품의 종류와 구동용 액츄에이터(모터나 실린더)의 감소에 의해 제어 간소화, 장치제조단가 감소 및 신뢰성 향상을 가져올 수 있는 에지 그립식 프리-얼라이너를 제공하고자 한다.
나아가, 이러한 부품 감소에 따라 소비 전력을 감소시킬 수 있으며, 웨이퍼의 에지 그립에 의해 웨이퍼의 크랙(Crack)이나 피칭(Pitching)을 회피하여 웨이퍼의 에러 발생율을 현격하게 줄일 수 있는 그립식 프리-얼라이너를 제공하고자 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너는, 제1 구동부의 구동에 따라 수직 상승하여 웨이퍼를 반송로봇으로부터 이재(移載)받는 리프터와, 상기 리프터의 하강에 따라 상기 리프터로부터 상기 웨이퍼를 이재받아 클램핑하고, 상기 웨이퍼의 노치를 검출하는 것에 의해 프리-얼라인(Pre-align)하도록 상기 웨이퍼의 회전을 가능하게 제2 구동부과 연결되는 클램프-레버와, 상기 프리-얼라인이 완료된 후, 제3 구동부의 구동에 따라 상기 웨이퍼를 이재받고 상기 반송로봇에 의해 반송시키기 위해 상기 웨이퍼를 반송 대기상태에 놓이게 하는 버퍼 스테이지와, 상기 웨이퍼의 노치를 검출하기 위한 적외선 발광센서와 수광센서를 갖는 검출부를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 버퍼 스테이지는 상기 제3 구동부에 연결되는 직선링크와, 일단이 상기 직선링크의 양단에 각각 링크되고 타단이 한 쌍의 링크가이드와 각각 링크되는 제1 및 제2 경사링크와, 상기 한 쌍의 링크가이드에 각각 연결되는 한 쌍의 버퍼-리프터로 구현될 수 있다.
여기서, 상기 한 쌍의 버퍼-리프터는 상기 제3 구동부의 구동에 따라 직선링크가 가이드에 의해 수평이동하고, 이와 연동되어 상기 제1 및 제2 경사링크가 좌우 방향으로 연장되면서 상기 링크가이드를 매개로 좌우 방향으로 연장 이동되고, 이 상태에서 상기 한 쌍의 버퍼-리프터는 상기 제3 구동부에 연결된 승강축에 의해 수직 상승하도록 구현될 수 있다.
여기서, 상기 한 쌍의 버퍼-리프터는 각각 수직방향으로 위치되는 한 쌍의 리프트핀을 구비하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 웨이퍼의 반송 대기상태에 놓인 상기 버퍼 스테이지의 위치는 상기 리프터의 상기 웨이퍼 이재을 위한 위치 보다 높게 형성되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 버퍼 스테이지는 상기 에지 그립식 프리-얼라이너의 측면에 배치되며, 상기 제3 구동부의 좌우에 연결된 한 쌍의 커플링과, 상기 한 쌍의 커플링과 각각 연결되는 한 쌍의 평행링크와, 상기 한 쌍의 평행링크와 연결되는 링크부재와, 상기 링크부재와 연결되어 상기 웨이퍼를 적재하여 버퍼 상태에 놓이게 하는 스테이지로 구현될 수 있다.
여기서, 상기 웨이퍼의 반송 대기상태에 놓인 상기 버퍼 스테이지의 위치는 상기 리프터의 상기 웨이퍼 이재을 위한 위치 보다 높게 형성되고 상기 리프터의 위치로부터 수평방향으로 편심된 위치에 형성되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 스테이지는 상기 웨이퍼를 적재하기 위해 외측으로 연장되어 형성되는 한 쌍의 외측 로드핀과 내측으로 돌출되어 형성되는 한 쌍의 내측 로드핀을 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 클램프-레버는, 모터에 의해 구동되는 회전중심축과 연결되는 중심축과, 상기 중심축과 연결되어 방사방향으로 연장되어 형성되는 클램프암과, 상기 클램프암의 선단에 형성되는 암선단부와, 상기 암선단부와 힌지부에 의해 힌지 결합되어 상기 웨이퍼를 적재하면서 상기 웨이퍼의 하중 및 상기 힌지부에 의해 다방향에서 상기 웨이퍼를 클램핑하는 레버로 이루어지는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 클램프암은 동일 각도로 이격된 3개의 클램프암으로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 암선단부에는 상방향으로 형성되고 탄성체에 의해 지지되며 상기 레버의 기준위치를 위치짓도록 상기 레버의 웨이퍼가 놓여지는 반대측면과 맞닿는 스톱퍼가 형성되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 레버는 상기 웨이퍼가 적재되는 적재면과 상기 웨이퍼를 파지하는 계합면으로 이루어지며, 상기 적재면과 계합면은 소정각을 이루도록 구현될 수 있다.
여기서, 상기 리프터는 방사 방향으로 연장되어 형성되는 3개의 리프트 핀으로 이루어지며, 상기 클램프-레버와 오버랩되지 않도록 형성되는 것이 바람직하다.
상술한 본 발명의 구성에 따르면, 버퍼 스테이지를 추가하여 공정별 소요시간(Tack Time)을 줄여 공정 효율을 높일 수 있는 에지 그립식 프리-얼라이너를 제공하는 것이 가능하게 된다.
또한, 부품의 종류와 구동용 액츄에이터(모터나 실린더)의 감소에 의해 제어 간소화, 장치제조단가 감소, 신뢰성 향상 및 소비 전력을 감소시킬 수 있으며, 웨이퍼의 에지 그립에 의해 웨이퍼의 크랙(Crack)이나 피칭(Pitching)을 회피하여 웨이퍼의 에러 발생율을 현격하게 줄일 수 있는 에지 그립식 프리-얼라이너를 제공하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너의 사시도를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너의 평면도를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너의 단면도를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너에서 버퍼 스테이지의 구조를 보인 평면도를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너의 사시도를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너의 평면도를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너의 단면도를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너에서 버퍼 스테이지의 웨이퍼 반송 대기상태의 위치를 보인 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너의 클램프-레버의 구조 및 웨이퍼 파지과정을 도시한 것이다.
도 10a 및 10b는 본 발명에 따른 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너에 의한 웨이퍼 얼라인 과정을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너의 평면도를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너의 단면도를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너에서 버퍼 스테이지의 구조를 보인 평면도를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너의 사시도를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너의 평면도를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너의 단면도를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너에서 버퍼 스테이지의 웨이퍼 반송 대기상태의 위치를 보인 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너의 클램프-레버의 구조 및 웨이퍼 파지과정을 도시한 것이다.
도 10a 및 10b는 본 발명에 따른 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너에 의한 웨이퍼 얼라인 과정을 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너의 구조 및 그에 따른 얼라인 동작과 그 작용 효과에 대해 설명한다.
[버퍼 스테이지를 갖는 에지
그립식
프리
-
얼라이너의
제1
실시예
]
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너의 사시도를 도시한 것이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너의 평면도를 도시한 것이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너의 단면도를 도시한 것이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너에서 버퍼 스테이지의 구조를 보인 평면도를 도시한 것이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너(1, 이하 '프리-얼라이너'라 함)는 베이스(2), 리프터(4), 버퍼 스테이지(5), 클램프-레버(6) 및 검출부(7)를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 프리-얼라이너(1)는 로봇의 핸드로 이동되어 적재된 웨이퍼의 에지를 파지시키고 회전에 의해서 위치의 보정을 수행하며 웨이퍼에 형성된 노치를 검출해 기준 회전 위치와의 정렬을 이루도록 구성된다.
베이스(2)는 프리-얼라이너(1)의 기본 케이스이며 그 내부에 구동을 위한 부품들이 내장되는 기초구조물이 된다.
베이스(2)는 저부에 장착되어 저부로부터 베이스(2)상으로 돌출하는 회전중심축(14)을 입설하는 것과 동시에, 베이스(2) 상부로 클램프-레버(6)가 돌출되어 장착되고, 베이스(2) 내부로부터 상부로 돌출되어 리프터(4)가 장착되도록 배치되며, 리프터(4)와 간섭없이 승하강되며 베이스(2) 내부로부터 상부로 돌출되는 버퍼 스테이지(5)가 마련된다.
베이스(2) 내부에는 회전중심축(14)을 기준으로 클램프-레버(6)를 소정 각도 회전시키는 제1 구동부(11)와, 로봇 핸드로부터 이재되는 웨이퍼를 이재받는 리프터(4)를 승강시키는 제2 구동부(12)와, 프리 얼라인이 완료된 웨이퍼를 반송 대기상태에 놓이게 하는 버퍼 스테이지(5)를 수평이동후 승강시키는 제3 구동부(13)가 마련된다. 바람직하게는 제1 구동부(11)는 회전모터로, 제2 구동부(12)와 제3 구동부(13)는 에어 실린더로 구현될 수 있다.
회전중심축(14)의 외부로는 원통형축관(15)이 베이스(2)에 내재되며, 회전중심축(14)과 원통형축관(15)은 베어링(27)를 게재하여 회전 가능하게 지지를 받으며, 원통형축관(15)의 외면에는 가이드 플레이트(122)와의 사이에 베어링(28)를 게재하여 가이드 플레이트(122)의 상승을 원활하게 하며 지지되도록 구성된다.
제1 구동부(11)는 검출부(7)로부터 획득한 웨이퍼의 노치값과 웨이퍼의 기준 위치값을 비교하여 그 차이만큼 위치를 회전에 의해 보정하도록 하는 엔코더(Encoder, 111)와, 클램프-레버(6) 회전의 구동부으로 사용되는 모터(112)와, 모터(112)의 하단으로는 회전중심축(14)으로의 구동력을 전달하는 구동풀리(113)와 종동풀리(114), 그리고 구동풀리(113)와 종동풀리(114)를 연결하는 벨트(115)로 이루어진다.
제2 구동부(12)는 리프터(4)를 승강시키는 구동부 에어 실린더(121)와, 에어 실린더(121)와 리프터(4)를 연결시키는 가이드 플레이트(122)를 포함하여 이루어진다.
제3 구동부(13)는 버퍼 스테이지(5)를 승강시키는 구동부 에어 실린더(131)와 직선링크(133)를 전후 이동시켜 버퍼 스테이지(5)를 좌우 수평이동시키는 에어 실린더(131a) 및 가이드(136)와 버퍼 스테이지(5)를 승강시켜 웨이퍼(3)를 이재받아 버퍼 상태에 놓이게 하는 실린더로드(137a, 137b)으로 이루어진다. 실린더로드(137a)는 에어 실린더(131)에 직접 연결되는 메인 실린더로드이며, 실린더로드(137b)는 메인 실린더로드를 보조하는 보조 실린더로드 역할을 한다.
리프터(4)는 베이스(2)의 중심부를 기준으로 방사 방향으로 3개의 리프트(20, 21, 22)로 이루어지며, 각각의 리프트(20, 21, 22)는 베이스(2)의 중심부에서 가이드 플레이트(122)에 각각 연결되어 직각방향으로 2번의 굴절을 통해 선단이 웨이퍼가 적재되는 면을 지지할 수 있도록 구성된다.
리프터(4)는 제2 구동부(12)의 구동력 전달에 따라 상승하며 상승된 위치는 클램프-레버(6)가 놓인 위치보다 윗쪽으로 형성되며, 상승된 위치에서 로봇 핸드로부터 웨이퍼(3)를 이재받는 역할을 한다.
버퍼 스테이지(5)는 가이드(136)에 장착되어 전후 이동이 되도록 에어 실린더(131)와 연결되는 직선링크(133)와, 직선링크(133)의 양단에 각각 링크되는 한 쌍의 경사링크(134)와, 한 쌍의 경사링크(134)와 각각 링크되는 한 쌍의 링크 가이드(135)와, 한 쌍의 링크 가이드(135)와 연결되는 좌우측의 버퍼-리프터(23, 24)로 이루어진다.
버퍼-리프터(23, 24)는 양단에 각각 웨이퍼(3)를 로딩할 수 있는 리프트핀(138)이 형성되며, 리프트핀(138) 선단에는 웨이퍼(3)와 직접 맞닿는 로드포인트(139)가 형성된다.
이러한 구조의 버퍼 스테이지(5)는 제3 구동부(13)의 동작에 따라 직선링크(133)가 도 4에 보인 방향에서 하방향으로 이동하면, 이와 링크된 경사링크(134)는 좌우 양쪽에서 안쪽으로 좁혀지며 이에 연동되어 버퍼-리프터(23, 24)가 안쪽으로 좁혀지게 되고, 웨이퍼(3)의 적재 위치 포인트에 정확하게 셋팅된다. 이 상태에서 웨이퍼(3)를 적재하여 상승시켜 반송로봇에 의해 반송될 수 있는 대기 상태에 놓이도록 한다.
클램프-레버(6)는 리프터(4)와 간섭 및 오버랩되지 않는 위치에 장착되며, 회전중심축(14)과 결합된 중심축(16)으로부터 방사선장의 3방향으로 하방향에서 상방향으로 연장되어 형성된다.
클램프-레버(6)는 3개의 클램프암(17, 18, 19)이 등간격으로 이격된 채로 형성되며, 제1 구동부(11)의 구동력 전달에 의해 회전중심축(14) 및 중심축(16)을 통해 소정 각도로 회전가능하게 연결된다.
클램프-레버(6) 각각의 클램프암(17, 18, 19)의 선단부에는 웨이퍼(3)의 클램핑을 위한 클램핑 구조가 형성되며, 이 클램핑 구조는 이하 도 9를 통해 다시 설명된다.
리프터(4), 버퍼 스테이지(5) 및 클램프-레버(6) 각각은 승하강시 서로 간섭되지 않도록 즉 오버랩되지 않는 위치에 형성된다.
베이스(2)의 일측면으로는 검출부(7)가 형성되며, 검출부(7)는 일면이 베이스 측면(2)에 장착되고 대략적으로 'E'자 형태로 클램프-레버(6)에 적재된 웨이퍼(3)의 노치 위치를 검출하기 위한 적외선 센서가 내장된 투광부(25)와 수광부(26)를 포함한다. 투광부(25)와 수광부(26)는 전기적으로 엔코더(111)와 연결된다.
[버퍼 스테이지를 갖는 에지
그립식
프리
-
얼라이너의
제2
실시예
]
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너의 사시도를 도시한 것이며, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너의 평면도를 도시한 것이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너의 단면도를 도시한 것이며, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너에서 버퍼 스테이지의 웨이퍼 반송 대기상태의 위치를 보인 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너(10, 이하 '프리-얼라이너'라 함)는 베이스(20), 리프터(40), 버퍼 스테이지(50), 클램프-레버(60) 및 검출부(70)를 포함하여 이루어진다.
베이스(20)는 프리-얼라이너(10)의 기본 케이스이며 그 내부에 구동을 위한 부품들이 내장되는 기초구조물이 된다.
베이스(20)는 저부에 장착되어 저부로부터 베이스(20)상으로 돌출하는 회전중심축(140)을 입설하는 것과 동시에, 베이스(20) 상부로 클램프-레버(60)가 돌출되어 장착되고, 베이스(20) 내부로부터 상부로 돌출되어 리프터(40)가 장착되도록 배치되며, 리프터(40)와 간섭없이 승하강되며 베이스(20)의 측면에 형성되는 버퍼 스테이지(50)가 마련된다.
베이스(20) 내부에는 회전중심축(140)을 기준으로 클램프-레버(60)를 소정 각도 회전시키는 제1 구동부(110)와, 로봇 핸드로부터 이재되는 웨이퍼(30)를 이재받는 리프터(40)를 승강시키는 제2 구동부(120)와, 프리 얼라인이 완료된 웨이퍼를 반송 대기상태에 놓이게 하는 버퍼 스테이지(50)를 수평이동후 승강시키는 제3 구동부(130)가 마련된다. 바람직하게는 제1 구동부(110)는 회전모터로, 제2 구동부(120)는 에어 실린더로, 제3 구동부(130)는 에어 액츄에이터로 구현될 수 있다.
회전중심축(140)의 외부로는 원통형축관(150)이 베이스(20)에 내재되며, 회전중심축(140)과 원통형축관(150)은 베어링(270)를 게재하여 회전 가능하게 지지를 받으며, 원통형축관(150)의 외면에는 가이드 플레이트(1202)와의 사이에 베어링(280)를 게재하여 가이드 플레이트(1202)의 상승을 원활하게 하며 지지되도록 구성된다.
제1 구동부(110)는 검출부(70)로부터 획득한 웨이퍼의 노치값과 웨이퍼의 기준 위치값을 비교하여 그 차이만큼 위치를 회전에 의해 보정하도록 하는 엔코더(Encoder, 1101)와, 클램프-레버(60) 회전의 구동부으로 사용되는 모터(1102)와, 모터(1102)의 하단으로는 회전중심축(140)으로의 구동력을 전달하는 구동풀리(1103)와 종동풀리(1104), 그리고 구동풀리(1103)와 종동풀리(1104)를 연결하는 벨트(1105)로 이루어진다.
제2 구동부(120)는 리프터(40)를 승강시키는 구동부 에어 실린더(1201)와, 에어 실린더(1201)와 리프터(40)를 연결시키는 가이드 플레이트(1202)를 포함하여 이루어진다.
제3 구동부(130)는 버퍼 스테이지(5)를 소정 각도를 유지하며 이동시키는 구동력을 부가하는 에어 엑츄에이터(1301)와, 에어 엑츄에이터(1301)와 평행링크(1303, 1304)와의 연결을 통해 평행링크(1303, 1304)에 구동력을 전달하는 커플링(1307)으로 이루어진다.
리프터(40)는 베이스(20)의 중심부를 기준으로 방사 방향으로 3개의 리프트(200, 210, 220)로 이루어지며, 각각의 리프트(200, 210, 220)는 베이스(20)의 중심부에서 가이드 플레이트(1202)에 각각 연결되어 직각방향으로 2번의 굴절을 통해 선단이 웨이퍼가 적재되는 면을 지지할 수 있도록 구성된다.
리프터(40)는 제2 구동부(120)의 구동력 전달에 따라 상승하며 상승된 위치는 클램프-레버(60)가 놓인 위치보다 윗쪽으로 형성되며, 상승된 위치에서 로봇 핸드로부터 웨이퍼(30)를 이재받는 역할을 한다.
버퍼 스테이지(50)는 제3 구동부(130)로부터 구동력을 인가받아 소정각도를 유지한 채 이동되는 평행링크(1303, 1304)와, 평행링크(1303, 1304)의 타단에 링크되는 링크부재(1305)와 링크부재(1305)의 상단에 형성되는 스테이지(1306)로 이루어진다.
스테이지(1306)는 웨이퍼(30)를 로딩할 수 있는 4개의 로드핀이 형성되며, 로드핀은 스테이지(1306)의 외측 양쪽으로 연장되어 형성되는 외측로드핀(1308)과 스테이지(1306)의 내측 방향에서 연장되어 돌출되는 내측로드핀(1309)으로 이루어진다. 외측로드핀(1308)과 내측로드핀(1309)의 선단에는 웨이퍼(30)와 직접 맞닿는 로드포인트(1308a, 1309a)가 형성된다.
이러한 구조의 버퍼 스테이지(50)는 제3 구동부(130)의 동작에 따라 웨이퍼(30)를 이재받아 실선 위치에서 점선 위치(도 7 및 도 8 참조)로 소정각도를 유지한 채 이동되어 웨이퍼(30)를 반송로봇에 의해 반송될 수 있는 대기 상태에 놓이도록 한다.
클램프-레버(60)는 리프터(40)와 간섭 및 오버랩되지 않는 위치에 장착되며, 회전중심축(140)과 결합된 중심축(160)으로부터 방사선장의 3방향으로 하방향에서 상방향으로 연장되어 형성된다.
클램프-레버(60)는 3개의 클램프암(170, 180, 190)이 등간격으로 이격된 채로 형성되며, 제1 구동부(110)의 구동력 전달에 의해 회전중심축(140) 및 중심축(160)을 통해 소정 각도로 회전가능하게 연결된다.
클램프-레버(60) 각각의 클램프암(170, 180, 190)의 선단부에는 웨이퍼(30)의 클램핑을 위한 클램핑 구조가 형성되며, 이 클램핑 구조는 이하 도 9를 통해 다시 설명된다.
리프터(40), 버퍼 스테이지(50) 및 클램프-레버(60) 각각은 승하강시 서로 간섭되지 않도록 즉 오버랩되지 않는 위치에 형성된다.
베이스(20)의 일측면으로는 검출부(70)가 형성되며, 검출부(70)는 일면이 베이스 측면(20)에 장착되고 대략적으로 'E'자 형태로 클램프-레버(60)에 적재된 웨이퍼(30)의 노치 위치를 검출하기 위한 적외선 센서가 내장된 투광부(250)와 수광부(260)를 포함한다. 투광부(250)와 수광부(260)는 전기적으로 엔코더(1101)와 연결된다.
[클램프-레버의 구조 및 웨이퍼 파지공정]
도 9는 본 발명에 따른 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너의 클램프-레버의 구조 및 웨이퍼 파지과정을 도시한 것이다.
도 9에 도시된 클램프-레버(6)는 도 1 내지 도 4의 제1 실시예 및 도 5 내지 도 8의 제2 실시예에 개시된 클램프-레버의 3개의 클램프암 중 하나의 클램프암(17, 170)에 대해서만 확대하여 도시한 것이며, 다른 2개의 클램프암도 동일한 구조를 갖는다.
클램프암(17, 170)의 선단부에는 암선단부(171, 1701)가 형성되며, 암선단부(171, 1701)의 일측에는 힌지부(174, 1704)에 의해 힌지 결합되는 레버(172, 1702)가 형성되고, 암선단부(171, 1701)의 선상단부에는 레버(172, 1702)의 위치 (웨이퍼가 적재되기 전의 위치)를 조정해주는 스톱퍼(173, 1703)가 형성된다.
스톱퍼(173, 1703)는 도시하지는 않았지만 하단으로 암선단부(171, 1701)에 내장된 탄성체에 의해 지지될 수 있다.
레버(172, 1702)는 웨이퍼(30)가 리프터(40)로부터 이재되어 적재되는 적재면(175, 1705)과 웨이퍼(30)가 적재된 상태에서 웨이퍼(30)를 클램핑하는 계합면(176, 1706)으로 이루어지며 적재면(175, 1705)과 계합면(176, 1706)은 소정의 각도를 유지한 채로 형성된다.
(A)를 참조하면, 레버(172, 1702)는 계합면(176, 1706)이 웨이퍼(30)의 에지 부분과 멀어진 상태로 누여져 있고, 레버(172, 1702)는 스톱퍼(173, 1703)에 의해 그 상태의 위치를 조정받는다. 이 상태에서 웨이퍼(30)는 리프터(40)가 하강하는 것과 동시에 화살표 방향으로 하강한다.
이어서, (B)와 같이 웨이퍼(30)의 에지 부분이 레버(172, 1702)의 적재면(175, 1705)에 놓이게 되고, 이에 따라 웨이퍼(30)의 무게와 힌지부(174, 1704)에 의해 레버(172, 1702)는 화살표 방향으로 회전하면서 이동된다.
마지막으로, (C)와 같이 웨이퍼(30)가 더 하강하면 레버(172, 1702)의 계합면(176, 1706)과 웨이퍼(30)의 선단이 맞닿게 되고 레버(172, 1702)는 더 이상 회전을 하지 않게 된다.
즉, 3개의 레버에 의해 3방향(120도 각도로 이격된 방향)에서 웨이퍼(30)를 계합면과 맞닿도록 하므로 3방향에서 웨이퍼(30)를 중심을 향하여 서로 밀고 있는 구조가 되어 웨이퍼(30)의 클램핑을 이루게 된다.
[웨이퍼의
프리
-
얼라인
공정과 웨이퍼의 버퍼 및 인출/인입 공정]
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너에 의한 웨이퍼 얼라인 과정을 도시한 것이다. 상부측의 순서는 평면도를 기준으로 본 과정이며, 하부측의 순서는 정면도를 기준으로 본 과정이며, 본 발명의 제1 실시예를 기준으로 설명된다. 제2 실시예의 경우도 동일하나, 제2 실시예의 경우 버퍼 스테이지(50)는 웨이퍼(30)가 클램핑 레버(60)에 위치한 상태전에 클램핑 레버(60)의 하부측에 미리 버퍼 스테이지(50)가 삽입된 상태에 놓이도록 한다.
(A)를 참조하면, 웨이퍼(3)는 로봇 핸드(8)에 의해 검출부(7)와 직교하는 방향으로 프리-얼라이너(1) 내부로 인입된다.
이때, 프리-얼라이너(1)의 내부의 제2 구동부(12)가 작동하여 리프터(4)가 클램프-레버(6)의 위치 보다 상측에 위치한 상태에 놓이게 된다.
이러한 상태에서 로봇 핸드(8)에 의해 인입된 웨이퍼(3)는 리프터(4) 위에 이재(移載)된다.
(B)를 참조하면 그 후, 제2 구동부(12)에 의해 리프터(4)가 하강을 하고 이와 동시에 웨이퍼(3)가 하강을 한다. 하강이 연속적으로 이루어지면서 웨이퍼(3)의 에지 부분이 클램프-레버(6)에 형성된 3개의 레버(172)의 적재면(175)에 적재되고 레버(172)는 화살표 방향으로의 회전이 이루어지며 계합면(176)이 웨이퍼(3)의 외측 에지면과 계합되어 웨이퍼(3)는 3방향에서 중심을 향해 힘이 부가되면 클램핑된다.
(C)를 참조하면 웨이퍼(3)의 클램핑이 완료되면 웨이퍼(3)의 노치 검출을 통해 엔코더(111)로부터 연산에 의해 모터(112)를 구동하여 클램핑 레버(6)를 회전시킴으로써 웨이퍼(3)를 얼라인한다.
(D)를 참조하면, (C)를 통해 웨이퍼(3)의 얼라인이 완료되면, 제3 구동부(13)에 의해 버퍼 스테이지(5)가 상승하고 상승되는 버퍼 스테이지(5)가 웨이퍼(3) 하면에 닿으면서 클램핑 레버(6)의 레버(172)는 열려진다. 동시에 웨이퍼(3)가 클램핑 레버(6)로부터 이탈되고 웨이퍼(3)는 버퍼 스테이지(5)에 이재되고 버퍼 스테이지(5)는 제3 구동부(13)에 의해 소정 높이만큼 승강되어 반송 로봇에 의해 반송 대기상태에 놓이게 된다.
이 상태에서 (E)와 같이, 웨이퍼(3)이 버퍼 스테이지(5)에 이재된 상태에서 다른 웨이퍼(3')가 로봇 핸드(8)에 의해 이송되어 리프터(4) 위에 이재된다(F).
이 상태에서 (G) 및 (H)와 같이, 버퍼 스테이지(5)로부터 로봇 핸드(8)에 의해 프리-얼라이너(1) 장치로부터 웨이퍼(3)가 인출되고, 다른 웨이퍼(3')는 (B), (C) 및 (D)과정과 동일하게 얼라인되어 버퍼 스테이지(5)에 의해 인출을 위한 버퍼 상태로 놓이며 웨이퍼의 프리-얼라인은 1사이클 종료하게 된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1, 10 : 에지 그립식 프리-얼라이너 2, 20 : 베이스
3, 30 : 웨이퍼 4, 40 : 리프터
5, 50 : 버퍼 스테이지 6, 60 : 클램프-레버
7, 70 : 검출부 11, 110 : 회전구동부
12, 120 : 리프터구동부 13, 130 : 버퍼 스테이지 구동부
14, 140 : 회전중심축 15, 150 : 원통형축관
16, 160 : 중심축
17, 18, 19, 170, 180, 190 : 클램프 암
20, 21, 22, 200, 210, 220 : 리프트 핀
23, 24 : 버퍼-리프터 25, 250a, 250b : 투광부
26, 260a, 260b : 수광부 27, 28, 270, 280 : 베어링
111, 1101 : 엔코더(Encoder) 112, 1102 : 모터
113, 1103 : 구동풀리 114, 1104 : 종동풀리
115, 1105 : 벨트 121, 1201 : 에어실린더
122, 1202 : 가이드 플레이트 171, 1701 : 파지부
172, 1702 : 계합부 173, 1703 : 스톱퍼
174, 1704 : 힌지부 132 : 링크 받침
133 : 직선링크 134 : 경사링크
135 : 링크가이드 136 : 가이드
137a, 137b : 실린더로드 138 : 리프트핀
1301 : 에어 실린더 1302 : 외함
1303, 1304 : 평행링크 1305 : 링크부재
1306 : 스테이지 1307 : 커플링
1308 : 외측 로드핀 1309 : 내측 로드핀
3, 30 : 웨이퍼 4, 40 : 리프터
5, 50 : 버퍼 스테이지 6, 60 : 클램프-레버
7, 70 : 검출부 11, 110 : 회전구동부
12, 120 : 리프터구동부 13, 130 : 버퍼 스테이지 구동부
14, 140 : 회전중심축 15, 150 : 원통형축관
16, 160 : 중심축
17, 18, 19, 170, 180, 190 : 클램프 암
20, 21, 22, 200, 210, 220 : 리프트 핀
23, 24 : 버퍼-리프터 25, 250a, 250b : 투광부
26, 260a, 260b : 수광부 27, 28, 270, 280 : 베어링
111, 1101 : 엔코더(Encoder) 112, 1102 : 모터
113, 1103 : 구동풀리 114, 1104 : 종동풀리
115, 1105 : 벨트 121, 1201 : 에어실린더
122, 1202 : 가이드 플레이트 171, 1701 : 파지부
172, 1702 : 계합부 173, 1703 : 스톱퍼
174, 1704 : 힌지부 132 : 링크 받침
133 : 직선링크 134 : 경사링크
135 : 링크가이드 136 : 가이드
137a, 137b : 실린더로드 138 : 리프트핀
1301 : 에어 실린더 1302 : 외함
1303, 1304 : 평행링크 1305 : 링크부재
1306 : 스테이지 1307 : 커플링
1308 : 외측 로드핀 1309 : 내측 로드핀
Claims (13)
- 제1 구동부의 구동에 따라 수직 상승하여 웨이퍼를 반송로봇으로부터 이재(移載)받는 리프터와,
상기 리프터의 하강에 따라 상기 리프터로부터 상기 웨이퍼를 이재받아 클램핑하고, 상기 웨이퍼의 노치를 검출하는 것에 의해 프리-얼라인(Pre-align)하도록 상기 웨이퍼의 회전을 가능하게 하는 제2 구동부와 연결되는 클램프-레버와,
상기 프리-얼라인이 완료된 후, 제3 구동부의 구동에 따라 상기 웨이퍼를 이재받고 상기 반송로봇에 의해 반송시키기 위해 상기 웨이퍼를 반송 대기상태에 놓이게 하는 버퍼 스테이지와,
상기 웨이퍼의 노치를 검출하기 위한 적외선 발광센서와 수광센서를 갖는 검출부를 포함하며,
상기 버퍼 스테이지는 상기 제3 구동부에 연결되는 직선링크와, 일단이 상기 직선링크의 양단에 각각 링크되고 타단이 한 쌍의 링크가이드와 각각 링크되는 제1 및 제2 경사링크와, 상기 한 쌍의 링크가이드에 각각 연결되는 한 쌍의 버퍼-리프터로 이루어지는, 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 한 쌍의 버퍼-리프터는 상기 제3 구동부의 구동에 따라 직선링크가 가이드에 의해 수평이동하고, 이와 연동되어 상기 제1 및 제2 경사링크가 좌우 방향으로 연장되면서 상기 링크가이드를 매개로 좌우 방향으로 연장 이동되고, 이 상태에서 상기 한 쌍의 버퍼-리프터는 상기 제3 구동부에 연결된 실린더로드에 의해 수직 상승하는, 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너. - 제3항에 있어서,
상기 한 쌍의 버퍼-리프터는 각각 한 쌍의 리프트핀을 구비하는, 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너. - 제3항에 있어서,
상기 웨이퍼의 반송 대기상태에 놓인 상기 버퍼 스테이지의 위치는 상기 리프터의 상기 웨이퍼 이재을 위한 위치 보다 높게 형성되는, 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110023250A KR101341445B1 (ko) | 2011-03-16 | 2011-03-16 | 버퍼 스테이지를 갖는 에지 그립식 프리-얼라이너 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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