KR102655081B1 - 반도체 이송장치 - Google Patents

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Abstract

반도체 제조 공정에 있어서 웨이퍼, 칩 등의 대상물에 대해 안정적이고 효율적인 이송, 정렬 등을 수행할 수 있는 자동화된 반도체 이송장치가 개시된다. 반도체 이송장치는 트레이(Tray)를 고정 및 얼라인하는 트레이지그; 셔틀(Shuttle)을 고정 및 얼라인함과 아울러 상기 트레이에 있는 반도체칩을 상기 셔틀에 고정 및 얼라인시키는 셔틀지그; 및 상기 트레이에 있는 반도체칩을 셔틀에 장착시키고 셔틀을 다른 장비로 이동시키는 로봇부를 포함한다.

Description

반도체 이송장치{EQUIPMENT FRONT END MODULE}
본 발명은 반도체 이송장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 공정 설비 내에서 웨이퍼, 칩 등의 제품의 로딩과 언로딩 이송을 자동으로 수행할 수 있도록 구현된 장비 프런트 엔드 모듈: EFEM(Equipment Front End Module)에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 디바이스는 다이오드, 트랜지스터, 사이리스터, 논리 디바이스, 광전자 등을 포함하며 소정 단자에서 주어진 전압, 전류에 대하여 특정한 동작을 수행한다.
이러한 반도체 디바이스는 소정의 공정을 통해 제조된 이후에는 별도의 테스터기를 통해 검사가 이루어진다. 이 경우, 반도체 디바이스는 사이즈가 작기 때문에 별도의 트레이(Tray) 등에 복수개가 적재된 상태에서 검사 공정이 이루어질 수 있다.
한편, EFEM(Equipment Front End Module)은 반도체 공정 설비 내에서 웨이퍼(Wafer)의 로딩(Loading)과 언로딩(Unloading) 관련 이송을 자동으로 수행하도록 만들어진 장치이다. 이러한 EFEM은 모든 반도체 공정 장비에 적용되는 표준 인터페이스 모듈로서 공정의 청정도 유지와 설비의 텍트타임(Tact Time)에 큰 영향을 미치게 된다.
즉, EFEM은 반도체 공정 장비와 연결되는 클러스터툴 시스템(Cluster Tool System)의 일부로서 대기(Atmosphere) 상태에서 웨이퍼를 이송하며, Lord Port Module, ATM Robot, Aligner, EFEM Software 등으로 구성된다. 최근에는 LCC 또는 FLCC 등의 대상물에 대해 안정적이고 효율적인 이송, 정렬 등을 수행할 수 있는 자동화된 시스템의 개발이 지속적으로 요구되고 있다.
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 반도체 제조 공정에 있어서 웨이퍼, 칩 등의 대상물에 대해 안정적이고 효율적인 이송, 정렬 등을 수행할 수 있는 자동화된 반도체 이송장치를 제공한다.
본 발명에 따른 반도체 이송장치는 트레이(Tray)를 고정 및 얼라인하는 트레이지그; 셔틀(Shuttle)을 고정 및 얼라인함과 아울러 상기 트레이에 있는 반도체칩을 상기 셔틀에 고정 및 얼라인시키는 셔틀지그; 및 상기 트레이에 있는 반도체칩을 셔틀에 장착시키고 셔틀을 다른 장비로 이동시키는 로봇부를 포함한다.
상기 트레이지그는: 트레이의 하면을 지지하는 복수개의 안착핀; 트레이에 반도체칩이 안착되었는지 여부를 감지하는 트레이안착 감지센서; 및 트레이를 정렬하는 트레이얼라인 실린더를 구비한다.
상기 트레이얼라인 실린더는 트레이의 서로 마주하는 양측 대각선 모서리에 한 쌍이 배치되어, 트레이의 양측 대각선 모서리를 밀어 정렬을 수행한다.
상기 안착핀에 안착된 트레이의 상부 방향으로 돌출 여부를 감지하는 자세들뜸 감지센서를 더 구비한다.
상기 셔틀지그는: 셔틀을 안착시키는 안착블럭; 상기 안착블럭을 x축 방향으로 왕복 이동시키는 x축정렬 실린더; 상기 안착블럭을 y축 방향으로 왕복 이동시키는 y축정렬 실린더; 상기 안착블럭의 상부에 구비되며 셔틀의 상면을 푸쉬하는 스윙클램프 실린더를 구비한다.
상기 셔틀지그는: 상기 스윙클램프 실린더에 연결되어 승강하며, 셔틀 형상에 대응되게 이루어지는 승강블럭; 및 상기 승강블럭에 결합되며 승강블럭의 하강시 셔틀의 상면을 가압하는 하나 또는 복수개의 탄성부재를 포함한다.
상기 셔틀지그는 상기 스윙클램프 실린더와 승강블럭 사이를 연결하는 스윙블럭을 구비하고, 상기 스윙클램프 실린더에 의해 스윙블럭 및 승강블럭이 회전하면서 승강 가능하게 구성된다.
상기 y축정렬 실린더의 토크는 x축정렬 실린더의 토크보다 상대적으로 더 크게 구성된다.
상기 셔틀지그는: 상기 안착블럭에 안착되어 스윙클램프 실린더에 의해 푸쉬된 상태에서 셔틀에 반도체칩을 고정시키는 너트러너; 상기 안착블럭, x축정렬 실린더, y축정렬 실린더, 스윙클램프 실린더 전체를 상기 너트러너에 대해 x축 방향으로 왕복 이동시키는 x축스테이지 실린더; 및 상기 안착블럭, x축정렬 실린더, y축정렬 실린더, 스윙클램프 실린더 전체를 상기 너트러너에 대해 y축 방향으로 왕복 이동시키는 y축스테이지 실린더를 포함한다.
본 발명에 따른 반도체 이송장치는 반도체 제조 공정에 있어서 웨이퍼, 칩 등의 대상물에 대해 안정적이고 효율적인 이송, 정렬 등을 수행할 수 있고 제조 비용을 크게 증가시키지 않으면서 자동화를 구현할 뿐 아니라, 제품의 파손을 방지할 수 있는 매우 유용한 발명이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 이송장치를 도시한 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 이송장치의 트레이지그를 도시한 사시도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 트레이지그에 트레이가 안착된 상태를 도시한 사시도이고,
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 이송장치의 셔틀지그를 도시한 사시도이며,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 이송장치의 셔틀지그를 도시한 측면도이고,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 이송장치의 셔틀지그를 도시한 정면도이며,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 이송장치의 셔틀지그를 도시한 평면도이고,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 이송장치의 셔틀지그의 일부를 확대 도시한 사시도이다.
이하 첨부된 도면에 따라서 반도체 이송장치의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 이송장치(1)는 Equipment Front-End Module(EFEM)으로서, 반도체 공정 설비 내의 대기(Atmosphere) 상태에서 웨이퍼(Wafer)를 로딩(Loading) 또는 언로딩(Unloading) 관련 이송을 자동으로 수행하는 장치이다.
반도체 이송장치(EFEM: 1)는 트레이지그(10)와, 셔틀지그(20)와, 로봇부(30)를 포함하여 이루어진다. 트레이지그(10)는 트레이(Tray: 40)를 고정 및 얼라인하는 기능을 수행한다. 아울러, 셔틀지그(20)는 셔틀(Shuttle: 46))을 고정 및 얼라인함과 아울러 트레이(40)에 있는 반도체칩을 셔틀(46)에 고정 및 얼라인시키는 기능을 수행한다.
로봇부(30)는 트레이(40)에 있는 반도체칩을 셔틀(46)에 장착시키고 셔틀(46)을 SDB와 같은 다른 장비로 이동시킨다. 이 경우, 반도체칩은 스터브(Stub: 41)와 LCC(42) 및 LCC커버(43) 등으로 구성될 수 있다. 로봇부(30)는 x-y-z축 이동 및 회전 운동 등 다양한 방향으로 구동 가능한 6축 로봇(6-axis robot)으로 구현될 수 있다.
로봇부(30)는 제품(작업 대상물)을 일측에서 타측으로 이송시키며, 6축 로봇 이외에도 다양한 형태로 구현 가능하다. 로봇부(30)는 다관절 형태로 이루어지며, 단부에 엔드 이펙터(End-effector)가 연결된다. 엔드 이펙터는 제품에 직접 작용하는 것으로, 스터브 및 홀더 등의 반도체칩이나 반도체칩을 안착하는 셔틀 등의 제품을 그립핑 또는 파지하는 그립퍼(Gripper)로 이루어질 수 있다.
트레이지그(10)는 안착핀(160)과, 제품유무 감지센서(130)와, 트레이안착 감지센서(140)와, 트레이얼라인 실린더(150)와, 자세들뜸 감지센서를 포함하여 이루어진다.
안착핀(160)은 트레이지그(10)의 베이스(100)에 설치된 지지블럭(161)에 상부 방향으로 돌출되게 구비된다. 지지블럭(161)은 트레이(40)의 모서리 부위에 대응되게 4개 구비된다. 안착핀(160)은 각 지지블럭(161)에 구비되어 트레이(40)의 하면을 지지하는 것으로서, 트레이(40)의 4개의 모서리 부위에 대응되는 부위에 복수개 배치되어 안정적인 지지를 수행할 수 있도록 구성된다.
한편, 제품유무 감지센서(130)는 트레이(40)가 트레이지그(10)에 위치해 있는지 여부를 판단하여 장치의 전반적인 제어를 수행하는 컨트롤모듈에 관련 신호를 송신한다.
트레이안착 감지센서(140)는 트레이(40)에 스터브(41)와 LCC(42) 등의 반도체칩이 안착되었는지 여부를 감지한다. 트레이안착 감지센서(140)는 트레이(40)의 하중을 감지함으로써 트레이(40)에 반도체칩 안착 여부를 판단하고 컨트롤모듈에 관련 신호를 송신한다.
트레이얼라인 실린더(150)는 트레이(40)를 정렬(Align)하는 기능을 수행한다. 트레이얼라인 실린더(150)는 트레이(40)의 서로 마주하는 양측 대각선 모서리에 한 쌍이 배치된다. 트레이얼라인 실린더(150)는 대략 4각 단면 형상을 갖는 트레이(40)의 양측 대각선 모서리를 밀어 정렬을 수행하게 된다. 트레이얼라인 실린더(150)는 에어실린더로 구성되며, 피스톤로드의 전후진에 의해 직선 이동하며 트레이(40)를 미는 정렬부재(151)를 갖는다.
자세들뜸 감지센서는 안착핀(160)에 안착된 트레이(40)의 상부 방향으로 돌출 여부를 감지한다. 즉, 자세들뜸 감지센서(160)는 스터브(41)와 LCC(42) 등의 반도체칩이 돌출되었는지 여부를 판단한다. 자세들뜸 감지센서(160)는 빛을 조사하는 발광부110)와 조사된 빛을 수광하여 반도체칩의 돌출 여부를 판단하는 수광부(120)로 구성될 수 있다. 이러한 구성을 통해 비교적 저가의 구성으로 트레이(40)의 들뜸 여부를 정밀하게 판단할 수 있게 된다.
셔틀지그(20)는 안착블럭(281)과, x축정렬 실린더(250)와, y축정렬 실린더(230)와, 스윙클램프 실린더(220)와, 승강블럭(240)과, 탄성부재(241)와, 스윙블럭(222)과 너트러너(210)와, x축스테이지 실린더(270)와, y축스테이지 실린더(260)를 포함하여 이루어진다.
안착블럭(281)은 셔틀(46)을 안착시키는 것으로서, 셔틀(46)이 안착될 수 있도록 수용홈이 형성될 수 있다. x축정렬 실린더(250)는 에어실린더로 구성되어 안착블럭(281)을 x축 방향으로 왕복 이동시킨다. y축정렬 실린더(230)는 에어실린더로 구성되어 안착블럭(281)을 y축 방향으로 왕복 이동시킨다. 안착블럭(281)은 스테이지블럭(280) 위에 구비된다.
이 경우, y축정렬 실린더(230)의 토크(Torque)는 x축정렬 실린더(250)의 토크보다 상대적으로 더 크게 구성된다. 그리고, x축정렬 실린더(250)를 통해 먼저 셔틀(46)의 x축 정렬을 먼저 수행한 후, y축정렬 실린더(230)를 통해 셔틀(46)의 y축 정렬을 수행한다. 이러한 구성을 통해, x축정렬 실린더(250)로 셔틀(46)을 잡고 있는 상태에서 y축정렬 실린더(230)를 통해 셔틀(46)을 밀어 y축 정렬을 원활히 수행할 수 있게 된다.
스윙클램프 실린더(220)는 안착블럭(281)의 상부에 구비되며, 셔틀(46)의 상면을 푸쉬(Push)한다. 스윙클램프 실린더(220)는 수평 방향으로 회전(스윙)하면서 상하 방향으로 이동 가능하게 구성된다. 스윙클램프 실린더(220)는 제품의 높이를 센터링하는 기능을 수행한다. 승강블럭(240)은 스윙클램프 실린더(220)에 연결되어 승강하며, 셔틀(46) 형상에 대응되는 형상으로 이루어진다.
탄성부재(241)는 승강블럭(240)에 결합되며 승강블럭(240)의 하강시 셔틀(46)의 상면을 가압한다. 탄성부재(241)는 압축코일 스프링으로 이루어지며, 하나 또는 복수개로 이루어진다. 바람직하게는, 탄성부재(241)는 4개가 구비되어 셔틀(46)의 4개의 가장자리를 고르게 압박할 수 있도록한다.
스윙블럭(222)은 스윙클램프 실린더(220)와 승강블럭(240) 사이를 연결한다. 즉, 스윙클램프 실린더(220)의 피스톤로드에 스윙블럭(222)에 연결되고, 스윙블럭(222)의 단부에 연결부재(221)가 결합되며, 연결부재(221)의 하단에 승강블럭(240)이 결합된다. 따라서, 스윙블럭(222), 연결부재(221), 승강블럭(240) 및 탄성부재(241)의 하나의 몸체로 스윙클램프 실린더(220)에 의해 회전 동작하면서 승강 운동하게 된다.
너트러너(210)는 안착블럭(281)에 안착되어 스윙클램프 실린더(220)에 의해 푸쉬된 상태에서 셔틀(46)에 스터브(41)와 로우바(Rowbar: 461) 등의 제품을 고정시킨다. 너트러너(210)는 x축 방향으로 안착블럭(281)의 양측에 한 쌍이 설치된다. 너트러너(210)는 볼트를 회전시켜 셔틀(46)에 반도체칩을 고정시킨다. 너트러너(210)는 셔틀지그(20)의 베이스(290)에 고정 설치된다.
y축스테이지 실린더(260)는 스테이지블럭(280)을 y축 방향으로 왕복 이동시킴으로써, 결국 안착블럭(281), x축정렬 실린더(250), y축정렬 실린더(230), 스윙클램프 실린더(220) 전체를 너트러너(210)에 대해 y축 방향으로 왕복 이동시킨다. 이 경우, 너트러너(210)는 베이스(290)에 고정된 상태에서 스테이지블럭(280)이 너트러너(210)를 향해 움직인다.
x축스테이지 실린더(270)는 스테이지블럭(280) 및 y축스테이지 실린더(260) 전체를 x축 방향으로 왕복 이동시킨다. 결국, x축스테이지 실린더(270)는 안착블럭(281), x축정렬 실린더(250), y축정렬 실린더(230), 스윙클램프 실린더(220) 전체를 너트러너(210)에 대해 x축 방향으로 왕복 이동시킨다. 이 경우, 너트러너(210)는 베이스(290)에 고정된 상태에서 스테이지블럭(280)이 너트러너(210)를 향해 움직인다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 이송장치(1)의 작동 예를 설명하기로 한다.
천정에 매달려 이송되는 트레이 OHT(Tray OHT)를 통해 트레이(40)가 이송되어 트레이지그(10)에 안착된다. 또한, 셔틀지그(20)에 셔틀(46)이 이송되어 안착된다. 이후에, 로봇부(30)를 이용하여 트레이(40)에 안착된 스터브(41) 등의 반도체칩을 셔틀(46)에 장착한다.
즉, 셔틀지그(20)에서 안착블럭(281)에 셔틀(46)을 안착시킨다. 이후에, x축정렬 실린더(250)를 전진시켜 셔틀(46)의 x축 정렬을 수행한다. 이후에, y축정렬 실린더(230)를 전진시켜 셔틀(46)의 y축 정렬을 수행한다. 이후에, 셔틀(46)에 스터브(41), 로우바(461)와 같은 제품을 장착한다.
이후에, 스윙클램프 실린더(220)를 이용해 승강블럭(240) 및 탄성부재(241)가 z축 방향(상하 방향)으로 하강하면서 스윙(회전)한다. 이후에, x축스테이지 실린더(270) 및 y축스테이지 실린더(260)를 이용하여 셔틀(46)을 너트러너(210)로 이동시키며, 너트러너(210)를 이용하여 볼트를 체결하여 셔틀(46)에 안착되어 있는 스터브(41) 및 로우바(461)를 셔틀(46)에 고정한다.
이후에, 스윙클램프 실린더(220)를 이용해 승강블럭(240) 및 탄성부재(241)가 z축 방향으로 상승하며, x축정렬 실린더(250)를 후진시키고 y축정렬 실린더(230)를 후진시킨다. 이후에, 로봇부(30)를 이용하여 셔틀(46)을 SDB 장비로 이동시킨다.
지금까지 본 발명에 따른 반도체 이송장치는 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1: 반도체 이송장치
10: 트레이지그 20: 셔틀지그
30: 로봇부 40: 트레이
41: 스터브 42: LCC
43: LCC커버 46: 셔틀
110: 발광부 120: 수광부
130: 제품유무 감지센서 140: 트레이안착 감지센서
150: 트레이얼라인 실린더 160: 안착핀
161: 지지블럭 210: 너트러너
220: 스윙클램프 실린더 221: 연결부재
222: 스윙블럭 230: y축정렬 실린더
240: 승강블럭 241: 탄성부재
250: x축정렬 실린더 260: y축스테이지 실린더
270: x축스테이지 실린더 280: 스테이지블럭
281: 안착블럭 461: 로우바

Claims (9)

  1. 트레이(Tray)를 고정 및 얼라인하는 트레이지그;
    셔틀(Shuttle)을 고정 및 얼라인함과 아울러 상기 트레이에 있는 반도체칩을 상기 셔틀에 고정 및 얼라인시키는 셔틀지그; 및
    상기 트레이에 있는 반도체칩을 셔틀에 장착시키고 셔틀을 다른 장비로 이동시키는 로봇부를 포함하고,
    상기 트레이지그는: 트레이의 하면을 지지하는 복수개의 안착핀; 트레이에 반도체칩이 안착되었는지 여부를 감지하는 트레이안착 감지센서; 및 트레이를 정렬하는 트레이얼라인 실린더를 구비하며,
    상기 안착핀에 안착된 트레이의 상부 방향으로 돌출 여부를 감지하는 자세들뜸 감지센서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 이송장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 트레이얼라인 실린더는 트레이의 서로 마주하는 양측 대각선 모서리에 한 쌍이 배치되어, 트레이의 양측 대각선 모서리를 밀어 정렬을 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 이송장치.
  4. 삭제
  5. 트레이(Tray)를 고정 및 얼라인하는 트레이지그;
    셔틀(Shuttle)을 고정 및 얼라인함과 아울러 상기 트레이에 있는 반도체칩을 상기 셔틀에 고정 및 얼라인시키는 셔틀지그; 및
    상기 트레이에 있는 반도체칩을 셔틀에 장착시키고 셔틀을 다른 장비로 이동시키는 로봇부를 포함하고,
    상기 셔틀지그는:
    셔틀을 안착시키는 안착블럭;
    상기 안착블럭을 x축 방향으로 왕복 이동시키는 x축정렬 실린더;
    상기 안착블럭을 y축 방향으로 왕복 이동시키는 y축정렬 실린더;
    상기 안착블럭의 상부에 구비되며 셔틀의 상면을 푸쉬하는 스윙클램프 실린더를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 이송장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 셔틀지그는:
    상기 스윙클램프 실린더에 연결되어 승강하며, 셔틀 형상에 대응되게 이루어지는 승강블럭; 및
    상기 승강블럭에 결합되며 승강블럭의 하강시 셔틀의 상면을 가압하는 하나 또는 복수개의 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 이송장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 셔틀지그는 상기 스윙클램프 실린더와 승강블럭 사이를 연결하는 스윙블럭을 구비하고,
    상기 스윙클램프 실린더에 의해 스윙블럭 및 승강블럭이 회전하면서 승강 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 이송장치.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 y축정렬 실린더의 토크는 x축정렬 실린더의 토크보다 상대적으로 더 크게 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 이송장치.
  9. 제5 항에 있어서,
    상기 셔틀지그는:
    상기 안착블럭에 안착되어 스윙클램프 실린더에 의해 푸쉬된 상태에서 셔틀에 반도체칩을 고정시키는 너트러너;
    상기 안착블럭, x축정렬 실린더, y축정렬 실린더, 스윙클램프 실린더 전체를 상기 너트러너에 대해 x축 방향으로 왕복 이동시키는 x축스테이지 실린더; 및
    상기 안착블럭, x축정렬 실린더, y축정렬 실린더, 스윙클램프 실린더 전체를 상기 너트러너에 대해 y축 방향으로 왕복 이동시키는 y축스테이지 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 이송장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2000022387A (ja) * 1998-06-30 2000-01-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 部品実装装置
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KR101433516B1 (ko) * 2013-03-22 2014-08-27 (주)에스티아이 기판과 기판 반송용 트레이 반송장치 및 반송방법

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