KR101692699B1 - 웨이퍼 이송장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼 이송장치에 관한 것으로, 복수의 웨이퍼가 수납된 웨이퍼 카세트가 안착 위치하게 되는 다수의 로드포트(110)가 마련된 프레임(100)과, 상기 프레임(100)과 인접하게 마련된 적어도 2단 이상의 공정챔버(200)와, 상기 로드포트(110)에 안착된 웨이퍼 카세트 중의 웨이퍼를 상기 공정챔버로 이송하기 위한 이송로봇(300)을 포함하는 웨이퍼 이송장치에 있어서, 상기 이송로봇(300)은, 이송모듈하우징(310a)과, 상기 이송모듈하우징 상부에서 서로 이격되어 적층되게 배치되어 각각 웨이퍼의 고정이 가능한 복수 개의 암 플레이트(311)와, 상기 암 플레이트(311) 각각에 고정되어 상기 이송모듈하우징(310a)에 대해 좌우 대칭되도록 배치되는 복수 개의 암 브라켓(312)과, 상기 암 브라켓(312) 각각을 전후 직선 구동하기 위한 복수 개의 리니어 샤프트 모터 구동부(313)를 갖는 이송모듈(310)과; 상기 이송모듈하우징의 하단에 마련되어 상기 이송모듈하우징(310a)을 회전 구동하기 위한 회전구동부(321)와, 상기 회전구동부(321)를 전후 직선 구동하기 위한 볼스크류 구동부(322)를 갖는 베이스모듈(320)과; 상기 프레임(100)의 하부에 횡방향으로 설치된 선형 트랙(130)을 따라서 수평 이동이 가능한 가동프레임(330)과; 상기 가동프레임(330)에 대해 상기 베이스모듈(320)을 상하 수직 이동하기 벨트 타입의 수직 구동부(340);를 포함한다.

Description

웨이퍼 이송장치{Apparatus for wafer transfer}
본 발명은 복수의 로드포터와 다단으로 구성된 공정챔버 사이에서 웨이퍼를 이송하기 위한 웨이퍼 이송장치에 관한 것이다.
반도체 소자는 수많은 공정을 거쳐 제조되며, 실리콘 결정인 잉곳(Ingot)을 슬라이스(Slice)하여 웨이퍼를 만들고, 이 웨이퍼에 확산, 사진, 식각 및 박막 공정을 수회 되풀이함으로써, 웨이퍼 표면에 칩을 생성하게 된다.
최근에는 소자의 고집적화나 회로의 미세화가 점점 진행되고 있어, 웨이퍼 표면에의 파티클이나 수분의 부착이 발생하지 않도록, 웨이퍼 주변을 높은 클린도로 유지하는 것이 요구되며, 또한 웨이퍼 표면이 산화되는 등 표면의 성상이 변화되는 일이 없도록, 웨이퍼 주변을 불활성 가스인 질소 분위기로 하거나, 진공 상태로 하는 것도 행해지고 있다.
이러한 공정을 진행하기 위해서 각 설비를 이동하는 웨이퍼는 웨이퍼 카세트에 장착되어 이동된다.
한편, 반도체 장비에 있어서 웨이퍼의 처리속도는 장비의 성능과 생산성을 결정하는 중요한 요소로서, 공정 중의 사이클 타임(cycle time)과 택 타임(tack time)을 저감하는 것은 매우 중요하다.
공개특허공보 제10-2011-0122007호(공개일자: 2011.11.09)
본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 복수의 로드포터와 복수의 공정챔버 사이에 마련되어 웨이퍼를 이송하기 위한 웨이퍼 이송장치에 있어서, 3단 이상으로 구성된 공정챔버에서 효율적으로 웨이퍼의 이송이 이루어져 공정 처리 속도를 개선하고, 설비의 설치 공간을 줄일 수 있으며, 고청정을 요구하는 반도체 공정설비에 적합한 웨이퍼 이송장치를 제공하고자 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 웨이퍼 이송장치는, 복수의 웨이퍼가 수납된 웨이퍼 카세트가 안착 위치하게 되는 다수의 로드포트가 마련된 프레임과, 상기 프레임과 인접하게 마련된 적어도 2단 이상의 공정챔버와, 상기 로드포트에 안착된 웨이퍼 카세트 중의 웨이퍼를 상기 공정챔버로 이송하기 위한 이송로봇을 포함하는 웨이퍼 이송장치에 있어서, 상기 이송로봇은, 이송모듈하우징과, 상기 이송모듈하우징 상부에서 서로 이격되어 적층되게 배치되어 각각 웨이퍼의 고정이 가능한 복수 개의 암 플레이트와, 상기 암 플레이트 각각에 고정되어 상기 이송모듈하우징에 대해 좌우 대칭되도록 배치되는 복수 개의 암 브라켓과, 상기 암 브라켓 각각을 전후 직선 구동하기 위한 복수 개의 리니어 샤프트 모터 구동부를 갖는 이송모듈과; 상기 이송모듈하우징의 하단에 마련되어 상기 이송모듈하우징을 회전 구동하기 위한 회전구동부와, 상기 회전구동부를 전후 직선 구동하기 위한 볼스크류 구동부를 갖는 베이스모듈과; 상기 프레임의 하부에 횡방향으로 설치된 선형 트랙을 따라서 수평 이동이 가능한 가동프레임과; 상기 가동프레임에 대해 상기 베이스모듈을 상하 수직 이동하기 벨트 타입의 수직 구동부;를 포함한다.
바람직하게는, 상기 회전구동부는, 상기 이송모듈이 상부에 안착되어 고정되는 회동브라켓과; 상기 회동브라켓의 하부에 마련되어 상기 회동브라켓을 회전 구동하기 위한 다이렉트 드라이브;를 포함한다.
바람직하게는, 상기 리니어 샤프트 모터 구동부는, 내부에 자기장을 발생시키는 영구자석이 마련된 샤프트와; 상기 샤프트를 둘러싸는 코일에 인가된 전류에 의해 추진력을 발생시키는 가동부;를 포함한다.
본 발명에 따른 웨이퍼 이송장치는, 복수의 웨이퍼가 수납된 웨이퍼 카세트가 안착 위치하게 되는 다수의 로드포트가 마련된 프레임과, 상기 프레임과 인접하게 마련된 적어도 2단 이상의 공정챔버와, 상기 로드포트에 안착된 웨이퍼 카세트 중의 웨이퍼를 상기 공정챔버로 이송하기 위한 이송로봇을 포함하는 웨이퍼 이송장치에 있어서, 이송로봇은, 복수의 암 플레이트를 각각 독립하여 전후 구동하게 되는 리니어 샤프트 모터 구동부가 구비된 이송모듈과, 이송모듈을 전후 구동하게 되는 볼스크류 구동부가 구비된 베이스모듈을 포함하여 벨트 타입의 마찰 전동 기구를 배제하여 분진 발생을 방지하여 고청정을 요구하는 작업환경에 적합한 효과가 있다.
또한 본 발명은 웨이퍼를 파지하여 이송하게 되는 암 플레이트의 전체 스트로크를 길게 확보하면서도 회전 운동에 필요한 회전 반경을 크게 줄일 수 있어서 이송설비의 설치 공간을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼 이송장치의 전면에서 바라본 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼 이송장치의 후면에서 바라본 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 이송로봇을 보여주는 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 이송로봇의 요부 구성을 보여주는 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 이송로봇의 요부 구성을 보여주는 분해 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 이송로봇의 작동예를 보여주는 측면도.
본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.
어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 또는 "직접 접촉되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는"등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함한다" 또는 "가지다"등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼 이송장치의 전면에서 바라본 사시도이며, 도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼 이송장치의 후면에서 바라본 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 웨이퍼 이송장치는, 복수의 웨이퍼가 수납된 웨이퍼 카세트가 안착 위치하게 되는 다수의 로드포트(110)가 마련된 프레임(100)과, 프레임(110)과 인접하여 마련된 적어도 2단 이상의 공정챔버(200)와, 로드포트(110)에 안착된 웨이퍼 카세트 중의 웨이퍼를 공정챔버로 이송하기 위한 이송로봇(300)을 포함한다.
프레임(100)은 이송장치의 외관을 구성하게 되고 복수 개의 로드포트(110)가 마련되어 각 로드포트(110)는 복수 개의 웨이퍼가 수납된 웨이퍼 카세트가 안착 위치하게 된다.
웨이퍼 카세트는 전면 개방 일체식 포드(Front Open Unified Pod: FOUP)와 같은 밀폐용 용기가 사용될 수 있으며, 웨이퍼 카세트는 오버헤드 트랜스퍼(Overhead Transfer), 오버헤드 컨베이어(Overhead Conveyor) 또는 자동 안내차량(Automatic Guided Vehicle)과 같은 운반수단에 의해 로드포트(110)에 위치하게 된다.
프레임(100) 상부에는 송풍 수단으로서의 팬과 필터로 구성된 팬필터 유닛(FFU)(120)이 설치되어 이송장치 내부의 폐쇄 공간을 순환하는 가스 내에 포함된 파티클 제거가 이루어진다.
프레임(110) 하부에는 횡방향으로 선형 트랙(130)이 설치되며, 이 선형 트랙(130)을 따라서 이송로봇(300)의 수평 이동이 이루어진다.
프레임(110) 후방으로는 공정챔버(200)가 마련되며, 특히 공정챔버(200)는 기판의 식각공정, 세척공정 등의 공정에 따라서 구분된 복수 개의 공정챔버가 적어도 2단 이상으로 구성되어 설비의 설치면적을 대폭 줄일 수 있다. 본 실시예에서는 3단으로 구성된 공정챔버를 예시하고 있다.
도 3을 참고하면, 이송로봇(300)은 웨이퍼를 고정하게 되는 4개의 암 플레이트(311)가 구비되어 각 암 플레이트(311)에 대해 개별적으로 전후 구동이 이루어지는 이송모듈(310)과, 이 이송모듈(310)의 전후 직선 구동 및 회전 운동이 이루어지는 베이스모듈(320)과, 선형 트랙(130)을 따라서 수평 이동이 가능한 가동프레임(330)과, 가동프레임(330)에 대해 베이스모듈(320)을 상하 수직 이동하기 위한 수직 구동부(340);를 포함한다.
이송모듈(310)은 외관을 구성하는 복수의 패널로 이루어진 이송모듈하우징(310a)과, 이송모듈하우징(310a) 상부에서 서로 이격되어 적층되어 배치되어 각각 웨이퍼의 고정이 가능한 4개의 암 플레이트(311)와, 암 플레이트(311) 각각에 고정되어 이송모듈하우징(310a)에 대해 좌우 대칭되도록 배치되는 4개의 암 브라켓(312)과, 암 브라켓(312) 각각을 전후 직선 구동하기 위한 4개의 리니어 샤프트 모터 구동부를 포함한다.
이러한 이송로봇(300)은 선형 트랙(130)을 따라서 가동프레임(330)이 x축 방향으로 직선 운동이 이루어지며, 가동프레임(330)에 취부되는 베이스모듈(320)은 수직 구동부(340)에 의해 z축 방향으로 상하 이동이 가능하다. 베이스모듈(320)은 가동프레임(330)에 대해 y축 방향으로 직선 이동이 가능하며, 베이스모듈(320) 상부에 취부되는 이송모듈(310)은 z축을 회전축으로 하여 회전 운동이 가능하고 이송모듈(310) 상부에 마련되어 웨이퍼를 파지하게 되는 4개의 암 플레이트(311) 각각은 독립적으로 y축 방향으로 직선 이동이 가능하다.
따라서 이송포트와 공정챔버 사이에 위치하는 이송로봇(300)은 웨이퍼를 파지하는 4개의 암 플레이트(311)가 3차원 공간에서 상하, 좌우, 전후 방향의 임의 위치로 이동이 가능하며, z축을 회전축으로 하여 이송모듈(310)의 회전 운동이 이루어질 수 있다.
바람직하게는, 수직 구동부(340)는 이중 벨트 타입으로 z축 방향의 상하 스트로크를 길게 구성하여 베이스모듈(320)의 상하 운동이 이루어짐으로써 2단 이상으로 구성된 공정챔버(200)에 대해서도 원활한 동작이 가능하다.
또한 웨이퍼를 파지하여 웨이퍼를 수평 방향으로 전후 이동하게 되는 암 플레이트(311)의 전체 스트로크는 가동프레임(330)에 대해 전후 직선 운동이 가능한 베이스모듈(320)과, 베이스모듈(320) 상부에 취부되어 전후 직선 운동이 가능한 암 플레이트(311)에 의해 결정되며, 반면에 이송모듈(310)의 회전 운동에 필요한 회전 반경은 이송모듈(310)의 길이에 의해 결정되어 암 플레이트(311)의 전후 스트로크는 길게 확보하면서도 회전반경은 작게 구성할 수 있다.
프레임(100) 상에서 가동프레임(330)의 구동은 주지의 리니어모터에 의해 정확한 위치 제어가 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 본원 발명의 이송모듈(310)과 베이스모듈(320)을 관련 도면을 참고하여 구체적으로 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 이송로봇의 요부 구성을 보여주는 사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 이송로봇의 요부 구성을 보여주는 분해 사시도로써, 이송모듈하우징이 제거된 상태를 보여주고 있다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 이송모듈(310)은 서로 이격되어 적층되게 배치되어 웨이퍼의 고정이 이루어지는 4개의 암 플레이트(311)와, 각 암 플레이트(311) 후단에 고정되어 좌우 대칭되게 배치되는 4개의 암 브라켓(312)과, 각 암 브라켓(312)을 전후 구동하도록 나란하게 배치된 4개의 리니어 샤프트 모터 구동부(313)를 포함한다.
본 실시예에서 공정챔버는 3단으로 구성되고 이송모듈(310)은 4개의 암 플레이트(311)가 마련되어 이송모듈(310)은 최소의 회전 횟수만으로 3단의 공정챔버에서 공정이 완료된 웨이퍼를 인출하고 새로운 웨이퍼의 투입이 이루어져 공정 시간을 단축할 수 있다.
이송모듈(310)의 각 암 플레이트(311)는 리니어 샤프트 모터 구동부(313)에 의해 전후 직선 운동이 이루어진다.
이러한 리니어 샤프트 모터 구동부(313)는 내부에 자기장을 발생시키는 영구자석이 마련된 샤프트(313a)와, 이 샤프트(313a)를 둘러싸는 코일에 인가된 전류에 의해 추진력을 발생시키는 가동부(313b)에 의해 제공된다.
도면부호 314는 암 플레이트(311)의 상단에 마련되어 전방을 감시할 수 있도록 마련된 비젼 카메라이다.
베이스모듈(320)은 베이스모듈하우징(320a)과, 베이스모듈하우징(320a) 내에 구비되는 회전구동부(321)와, 회전구동부(321)를 전후 직선 구동하기 위한 볼스크류 구동부(322)를 포함한다.
회전구동부(321)는 상부에 이송모듈(310)이 고정되는 회동브라켓(321a)과, 이 회동브라켓(321a)의 하부에 마련되어 회동브라켓(321a)을 회전 구동하기 위한 모터에 의해 제공될 수 있으며, 이때 모터는 회동브라켓(321a)에 구비되어 회전력을 직접 구동 대상에 전달하는 다이렉트 드라이브(direct drive)에 의해 제공될 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 이송로봇의 작동예를 보여주는 측면도이다.
도 6을 참고하면, 베이스모듈(320) 상부에 취부되는 이송모듈(310)은 볼스크류 구동부(322)에 의해 전후 이동이 가능하며, 웨이퍼를 파지하게 되는 암 플레이트(311)는 리니어 샤프트 모터 구동부(313)에 의해 전후 이동이 가능하다.
한편 암 플레이트(311)의 전체 스트로크는 베이스모듈(320)에서 이송모듈(310)의 스트로크 "L1"과, 이송모듈(310)에서의 암 플레이트(311)의 스트로크 "L2"의 합(L1+L2)에 의해 결정되며, 반면에, 암 플레이트(311)의 전체 스트로크와 대비하여 회전 운동에 필요한 회전 반경을 크게 줄일 수 있다.
특히, 본 발명은 베이스모듈(320)에 구비되어 이송모듈(310)을 전후 구동하기 위한 수단으로써 볼스크류 구동부(322)를 채용하고 암 플레이트(311)의 전후 구동을 위한 수단으로써 리니어 샤프트 모터 구동부(313)를 사용함에 따라서, 벨트와 풀리를 이용한 벨트 타입의 구동방식을 배제하여 벨트의 마모에 의한 분진 발생을 방지하여 반도체 공정에서 요구하는 고청정 환경을 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
100 : 프레임 110 : 로드포트
120 : 팬필터 유닛 130 : 선형 트랙
200 : 공정챔버 300 : 이송로봇
310 : 이송모듈 311 : 암 플레이트
312 : 암 브라켓
313 : 리니어 샤프트 모터 구동부
320 : 베이스모듈 321 : 회전구동부
322 : 볼스크류 구동부 330 : 가동프레임
340 : 수직 구동부

Claims (3)

  1. 복수의 웨이퍼가 수납된 웨이퍼 카세트가 안착 위치하게 되는 다수의 로드포트(110)가 마련된 프레임(100)과, 상기 프레임(100)과 인접하게 마련된 적어도 3단 이상의 공정챔버(200)와, 상기 로드포트(110)에 안착된 웨이퍼 카세트 중의 웨이퍼를 상기 공정챔버(200)로 이송하기 위한 이송로봇(300)을 포함하는 웨이퍼 이송장치에 있어서,
    상기 이송로봇(300)은,
    이송모듈하우징(310a)과, 상기 이송모듈하우징(310a) 상부에서 서로 이격되어 적층되게 배치되어 각각 웨이퍼의 고정이 가능하도록 복수 개로 구성되되 상기 공정챔버(200)의 단수보다는 하나 많은 암 플레이트(311)와, 상기 암 플레이트(311) 각각에 고정되어 상기 이송모듈하우징(310a)에 대해 좌우 대칭되도록 배치되는 복수 개의 암 브라켓(312)과, 상기 암 브라켓(312) 각각을 전후 직선 구동하기 위한 복수 개의 리니어 샤프트 모터 구동부(313)를 갖는 이송모듈(310)과;
    상기 이송모듈하우징(310a)의 하단에 마련되어 상기 이송모듈하우징(310a)을 회전 구동하기 위한 회전구동부(321)와, 상기 회전구동부(321)를 전후 직선 구동하기 위한 볼스크류 구동부(322)를 갖는 베이스모듈(320)과;
    상기 프레임(100)의 하부에 횡방향으로 설치된 선형 트랙을 따라서 수평 이동이 가능한 가동프레임(330)과;
    상기 가동프레임(330)에 대해 상기 베이스모듈(320)을 상하 수직 이동하기 위한 벨트 타입의 수직 구동부(340);를 포함하며,
    상기 회전구동부(321)는, 상기 이송모듈(310)이 상부에 안착되어 고정되는 회동브라켓(321a)과; 상기 회동브라켓(321a)의 하부에 마련되어 상기 회동브라켓(321a)을 회전 구동하기 위한 다이렉트 드라이브;를 포함하며,
    상기 리니어 샤프트 모터 구동부(313)는, 내부에 자기장을 발생시키는 영구자석이 마련된 샤프트(313a)와; 상기 샤프트(313a)를 둘러싸는 코일에 인가된 전류에 의해 추진력을 발생시키는 가동부(313b);를 포함하는 웨이퍼 이송장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
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