KR19990025833A - 감지장치를 갖는 웨이퍼 이송수단 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼의 저면을 지지하여 웨이퍼를 개별적으로 이송할 수 있는 웨이퍼 이송수단에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 웨이퍼 이송수단에 의해 이송되는 웨이퍼가 비정상적으로 이송수단 위에 놓여진 채 이송되는 과정에서 웨이퍼가 깨지는 등의 웨이퍼 손실을 방지할 수 있는 웨이퍼 이송수단에 관한 것이며, 이를 위하여 웨이퍼 이송수단의 지지판 위에 웨이퍼가 놓여진 상태를 감지할 수 있는 웨이퍼 감지장치가 장착된 웨이퍼 이송수단의 구조를 개시하고, 또한 웨이퍼 감지장치를 커패시터(Capacitor)를 이용한 거리측정 장치를 이용하여 웨이퍼 감지장치의 상면이 지지판의 표면과 임의의 높이를 두고 낮게 장착된 구조를 개시하며, 이러한 구조를 통하여 웨이퍼 이송수단 위에 웨이퍼가 비정상적으로 놓여지는 경우를 감지하고, 그 결과에 따라 추후 공정을 멈추고 경보를 작동하는 등 추후 공정을 제어하여 공정의 효율을 높일 수 있도록 한다.

Description

감지장치를 갖는 웨이퍼 이송수단

본 발명은 웨이퍼를 개별적으로 이송하는 수단에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 웨이퍼의 저면을 지지하여 이송하는 지지판 위에 웨이퍼가 놓여진 상태를 감지할 수 있는 웨이퍼 감지장치를 구비함으로써, 웨이퍼가 비정상적으로 놓여진 경우에 발생하는 웨이퍼의 손실을 방지할 수 있는 웨이퍼 이송수단에 관한 것이다.

웨이퍼가 이송되는 방법은 런(Run) 단위로 이송되는 것이 보통이지만, 실제적으로 웨이퍼를 가공하는 반도체 제조 장치 내에 공급된 웨이퍼는 한 개씩 장치 내의 각 부위로 이송된다. 즉, 반도체 제조 장치로 공급되거나 또는 장치를 거쳐 공정이 끝난 후에 수납되는 웨이퍼들은 런 단위로 이송되며, 실제적으로 장치 내에서 공정이 진행될 때는 장치 내의 적어도 한 개 이상의 반응실로 한 개씩 이송되어 공정이 실시되는 것이 일반적이다.

웨이퍼를 한 개씩 이송하는 방법중의 한 가지는 웨이퍼 이송수단을 이용하는 방법이다. 지지판과 지지대로 구성된 웨이퍼 이송수단의 지지판으로 웨이퍼의 저면을 지지하면서 웨이퍼를 이송하는 방법이며, 이러한 방법은 램 리서치사(RAM Research 社)의 레인보우(Rainbow) 시리즈 등에 도입되어 있다. 레인보우와 같은 반도체 제조 장치에서 사용되는 웨이퍼 이송수단을 설명하면 다음과 같다.

도 1은 웨이퍼 식각 장치의 반응실(10)을 레인보우 시리즈를 예로 들어 도시한다. 중앙에 식각이 이루어지는 반응실(10)이 있으며 반응실(10)에 형성된 입구(12)와 출구(14)로 압력실들(20, 30)이 연결되어 있다. 압력실은 반응전 압력실(20)과 반응후 압력실(30)로 구분되며, 각기 출입문들(22, 24, 32, 34)이 형성되어 압력실 내부를 외부와 차단하며 압력을 조절한다. 또한 반응후 압력실(30) 내부에 위치한 웨이퍼 이송수단(40)의 모습이 도시되어 있다.

도 2는 도 1의 반응실 내부 모습을 간략히 도시하고 있으며 도 3a 및 도 3b는 반응실 내부에서 웨이퍼 이송수단(40)과 승강핀(54)의 작용을 통하여 웨이퍼(60)를 이송하는 모습을 도시한다. 이들 도면을 참조로 하여 반응실의 내부 구조 및 반응후 압력실에 형성된 웨이퍼 이송수단(40)의 작용을 설명한다. 웨이퍼(60)가 놓여지는 전극(50)이 있으며, 전극의 주위로 절연 링(52)이 형성되어 있고, 전극(50)과 절연 링(52) 사이에 복수개의 승강핀들(54)이 형성되어 있다. 웨이퍼 이송수단(40)은 반응실의 출구와 연결된 반응후 압력실의 출입문을 통하여 반응실 내부로 진입한다. 웨이퍼 이송수단(40)은 웨이퍼를 지지하는 지지판(42), 지지판(42)과 높게 단차진 경계면(46)을 형성하는 지지대(44) 및 이송수단을 구동하는 구동장치(도시되지 않음)와 연결된 몸체(48)를 포함한다.

웨이퍼(60)를 웨이퍼 이송수단(40)으로 이송하는 방법은 도 3a 및 도 3b에 나타난 바와 같이, 복수개의 승강핀들(54)이 상승하면서 반응실 내부의 전극(50) 위에 놓여진 웨이퍼(60)를 전극(50)의 표면에서 분리하고, 그 분리된 공간으로 웨이퍼 이송수단(40)의 지지판(42)이 단차진 경계면(46)을 웨이퍼(60)의 끝단과 맞추며 삽입되고, 다시 승강핀들(54)이 하강하면서 웨이퍼(60)가 지지판(42) 위에 놓여지며, 이때 웨이퍼 이송수단(40)이 웨이퍼(60)를 반응후 압력실로 이송한다.

이상과 같은 종래의 웨이퍼 이송수단은 웨이퍼를 이송할 때 지지판 위에 놓여진 웨이퍼의 정렬상태를 확인하는 수단이 없다. 반응실 내의 승강핀들이 상승·하강할 때 서로 균형을 잃거나, 반응실 내부의 압력·온도 등의 상태의 변화 또는 전극의 이상 등에 의하여 웨이퍼가 정위치에서 미끄러질 수 있으며, 이러한 상태에서 웨이퍼가 웨이퍼 이송수단 위로 비정상적으로 놓여지는 경우가 발생할 수 있다.

도 4a 내지 도 5b는 웨이퍼(62, 64)가 웨이퍼 이송수단(40) 위에 비정상적으로 놓여진 경우를 각기 평면도와 단면도로 도시한다. 도 4a 및 도 4b는 웨이퍼(62)가 이송수단(40)의 단차진 경계면(46)에 못 미쳐서 지지판(42) 위에 놓여진 경우를 나타내고 있으며, 도 5a 및 도 5b는 웨이퍼(64)가 이송수단(40)의 단차진 경계면(46)을 넘어서 지지대(44) 위에 걸쳐진 모습을 나타낸다.

이상과 같이 비정상적으로 놓여진 웨이퍼를 이송하는 경우 웨이퍼가 정상적인 정렬위치에 놓여지지 않았으므로, 웨이퍼가 반응실과 압력실 사이를 지나면서 출입문에 걸려서 웨이퍼가 깨지는 등 웨이퍼의 손실이 발생할 수 있다. 또한 출입문을 손실 없이 통과한 경우라도 수납부에 위치한 카세트(Cassette)에 웨이퍼가 적재될 때 웨이퍼가 손상을 입을 수 있다.

본 발명의 목적은 웨이퍼 이송수단 위로 웨이퍼가 비정상적으로 놓여진 상태로 이송될 때 발생할 수 있는 웨이퍼의 손실을 방지하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 웨이퍼의 손실을 방지함으로써 반도체 제조 공정의 효율성을 높이는 것이다.

도 1은 웨이퍼 식각 장치의 반응실을 중심으로 나타낸 사시도,

도 2는 도 1의 반응실 내부 모습을 나타낸 평면도,

도 3a 및 도 3b는 반응실 내에서 웨이퍼 이송수단이 웨이퍼를 이송하는 모습을 나타낸 단면도,

도 4a는 웨이퍼가 웨이퍼 이송수단 위에 비정상적으로 놓여진 한 경우를 나타낸 평면도,

도 4b는 도 4a의 경우를 나타낸 단면도,

도 5a는 웨이퍼가 웨이퍼 이송수단 위에 비정상적으로 놓여진 다른 경우를 나타낸 평면도,

도 5b는 도 5a의 경우를 나타낸 단면도,

도 6a는 본 발명에 따라 웨이퍼 감지장치를 갖는 웨이퍼 이송수단을 나타낸 평면도,

도 6b는 도 6a를 Ⅵb-Ⅵb선을 따라 절단한 모습을 나타낸 단면도,

도 6c는 도 6b의 A 부분을 확대하여 나타낸 부분단면도,

도 7은 본 발명에 따라 웨이퍼가 이송되는 순서를 나타낸 순서도이다.

도면의 주요 부분에 대한 설명

10 : 반응실 12 : 반응실 입구

14 : 반응실 출구 20 : 반응전 압력실

22, 24 : 반응전 압력실의 출입문 30 : 반응후 압력실

32, 34 : 반응후 압력실의 출입문 40, 100 : 웨이퍼 이송수단

42, 110 : 지지판 44, 120 : 지지대

46, 125 : 단차진 경계면 48, 130 : 웨이퍼 이송수단의 몸체

50 : 전극 52 : 절연 링

54 : 승강핀 60, 62, 64, 160 : 웨이퍼

115 : 요홈 140 : 웨이퍼 감지장치

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 종래의 웨이퍼 이송수단의 한 지점에 웨이퍼의 정렬상태를 감지할 수 있는 웨이퍼 감지장치를 장착하여 웨이퍼가 놓여지는 위치를 확인할 수 있는 웨이퍼 이송수단을 제공한다. 웨이퍼 감지장치는 웨이퍼의 한 끝단이 웨이퍼 이송수단의 단차진 경계면과 맞추어 놓여지는 여부를 확인하며, 그 결과에 따라 추후 공정을 진행한다.

본 발명에 따른 웨이퍼 이송수단을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 웨이퍼 이송수단은 웨이퍼를 감지하는 감지장치를 장착하고 있으며, 웨이퍼 감지장치의 한 예로 커패시터(Capacitor)를 이용한 거리측정 장치를 설명한다. 거리측정 장치는 웨이퍼 이송수단의 단차진 경계면에 인접한 요홈의 내부에 위치하며 거리측정 장치의 상면이 지지판의 표면보다 임의의 높이를 두고 낮게 장착된다. 거리측정 장치는 웨이퍼가 지지판 위에 놓여질 때 웨이퍼와 감지장치 사이의 거리를 측정하여 웨이퍼가 놓여진 상태를 정상, 비정상으로 구분한다. 즉 웨이퍼가 정상적으로 놓여진 경우에는 감지장치와 웨이퍼 사이의 거리를 임의의 높이로 산출할 것이며, 반대로 비정상적으로 놓여진 경우에는 임의의 높이 이상의 값을 산출한다. 예를 들어 웨이퍼가 지지대 위에 걸쳐지는 경우에는 임의의 높이와 단차진 일정한 높이를 합한 값을 산출한다.

도 6a는 본 발명에 따라 웨이퍼 감지장치(140)를 갖는 웨이퍼 이송수단(100)을 평면으로 도시하고 있으며, 도 6b는 도 6a를 Ⅵb-Ⅵb선을 따라 절단한 단면을 도시하며, 도 6c는 도 6b의 A 부분을 확대하여 도시하고 있다. 도 6a 내지 도 6c를 참고로 하여 본 발명에 따른 웨이퍼 이송수단(100)과 웨이퍼 감지장치(140)의 작동을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 웨이퍼 이송수단(100)은 웨이퍼(160)를 지지하는 지지판(110), 지지판(110)보다 일정한 높이만큼 높게 단차진 경계면(125)을 형성하는 지지대(120) 및 이송수단(100)을 구동하는 구동장치와 연결된 몸체(130)를 포함한다. 또한 단차진 경계면(125)과 인접한 지지판(110)의 한 지점에 요홈(115)이 형성되며, 요홈(115)의 내부에 웨이퍼(160)를 감지할 수 있는 웨이퍼 감지장치(140)가 장착되어 있다. 요홈(115)은 웨이퍼(160)의 한 끝단이 위치하는 지점에 맞추어 형성되며, 요홈(115)의 내부에 장착되는 웨이퍼 감지장치(140)는 지지판(110)의 표면과 임의의 높이를 유지한다.

따라서 웨이퍼가 정상적으로 놓여진 경우에는 웨이퍼 감지장치가 임의의 높이를 측정하며, 웨이퍼가 비정상적으로 놓여진 경우에는 임의의 높이와 함께 일정한 높이를 함께 측정하게 된다.

도 7은 본 발명에 따라 웨이퍼가 이송되는 순서를 나타낸 순서도이다. 도 7을 참고로 하여 반응이 끝난 후의 웨이퍼가 웨이퍼 이송수단에 의해서 이송되는 방법을 살펴보면 다음과 같다.

이송되는 순서는 기본적으로 반응이 끝난 후 압력실 출입문이 개방되는 단계(210), 전극의 주위에 형성된 복수개의 승강핀들이 상승하여 웨이퍼를 전극의 표면으로부터 분리하는 단계(22), 웨이퍼와 전극 사이의 공간으로 웨이퍼 이송수단이 삽입되는 단계(230) 및 승강핀들이 하강하여 웨이퍼가 웨이퍼 이송수단의 지지판 위로 놓여지는 단계(240)를 포함한다. 이에 더하여 종래의 이송순서는 웨이퍼 이송수단이 웨이퍼를 무조건적으로 이송하는 순서였으나, 본 발명에서는 이송하기 전에 웨이퍼가 웨이퍼 이송수단 위에 놓여진 상태를 감지한 후 정상인 경우에만 이송하도록 하고 있다. 즉 웨이퍼 감지장치가 웨이퍼가 놓여진 정렬상태를 확인하는 단계(250)를 거쳐 웨이퍼가 정상적으로 놓여진 것이 확인된 경우 종래와 같이 웨이퍼 이송수단이 웨이퍼를 이송하는 단계(260) 및 압력실 출입문이 폐쇄되는 단계(270)가 수행되며, 웨이퍼가 비정상적으로 놓여진 경우에는 압력실 출입문을 고정시키는 단계(280) 및 경보 작동 단계(290) 등을 수행하여 작업자로 하여금 사후 수습을 도모할 수 있도록 되어 있다.

또한 압력실 출입문을 고정시키는 단계(280)가 수행되기 위해서, 웨이퍼 감지장치의 신호를 받아서, 압력실 출입문의 개·폐를 제어할 수 있는 제어기(도시되지 않음)가 연결되어 있으며, 이러한 제어기에 경보를 발할 수 있는 경보 장치(도시되지 않음)가 연결되는 것이 일반적이다.

이와 같이 종래의 웨이퍼 이송수단이 단순히 웨이퍼의 밑면으로 삽입되어 지지판 위에 놓여지는 웨이퍼를 이송하던 것에 비하여, 본 발명에 따른 웨이퍼 이송수단은 지지판 위의 한 지점에 웨이퍼 감지장치가 장착되어 있어서 지지판 위에 놓여지는 웨이퍼를 정상적으로 감지한 경우에만 웨이퍼를 이송할 수 있다.

본 발명에서 인용된 웨이퍼 이송수단은 단차진 경계면의 일정한 높이가 약 4 mm 이며, 요홈 내의 웨이퍼 감지장치로부터 지지판의 표면에 이르는 임의의 높이는 약 1 mm 로 구현되었다. 이러한 값들은 웨이퍼 감지장치의 규격(SPEC), 웨이퍼 이송수단의 형태 및 반응실의 내부 구조 등에 의하여 변화할 수 있다.

본 발명에 따른 웨이퍼 이송수단은 웨이퍼가 지지판 위에 놓여지는 정렬상태를 감지할 수 있는 웨이퍼 감지장치를 구비함으로써 웨이퍼가 비정상적으로 놓여진 상태를 감지하며, 웨이퍼가 비정상적으로 놓여진 경우에 웨이퍼가 이송되는 것을 방지하여 웨이퍼 이송 중에 발생할 수 있는 웨이퍼가 깨지거나 카세트(Cassette)와 같은 웨이퍼 수납부에 적재될 때 손상을 입는 등의 웨이퍼 손실을 방지할 수 있다. 또한 웨이퍼 감지장치를 압력실 출입문의 개·폐장치와 연결되어 있는 제어기와 연결함으로써 웨이퍼가 비정상적으로 놓여진 경우에 압력실 출입문이 폐쇄되는 것을 방지할 수 있으며, 제어기를 경보 장치와 연결함으로써 작업자의 빠른 사후 수습을 도모할 수 있다.

Claims (7)

1. 웨이퍼의 저면 일부를 지지하는 지지판; 및

   상기 지지판보다 일정한 높이만큼 높게 단차지게 연결되어 상기 지지판을 움직이는 지지대;

   를 포함하는 웨이퍼 이송수단에 있어서,

   상기 지지판의 상기 단차진 경계면과 인접한 상기 지지판 위에 상기 웨이퍼를 감지할 수 있는 웨이퍼 감지장치가 장착된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송수단.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 지지판의 단차진 경계면과 인접한 상기 지지판 위에 요홈이 형성되어 있으며, 상기 요홈에 상기 웨이퍼 감지장치가 장착되어 상기 웨이퍼 감지장치의 상면이 상기 지지판의 표면보다 임의의 높이만큼 낮게 위치하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송수단.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 웨이퍼 감지장치는 커패시터(Capacitor)를 이용한 거리측정 장치인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송수단.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 일정한 높이는 약 4 mm 인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송수단.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 임의의 높이는 약 1 mm 인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송수단.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 거리측정 장치는 적어도 상기 일정한 높이 이상을 감지할 수 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송수단.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 웨이퍼 감지장치가 상기 웨이퍼를 비정상적으로 감지한 경우에 추후 공정이 멈추어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송수단.