KR20000044848A - 대형 웨이퍼의 이송시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 직경이 12인치 이상인 대형의 웨이퍼를 세정 및 식각 그리고 코팅하기 위해 각 처리조로 공급하고 작업이 완료된 웨이퍼를 처리조로부터 회수할 때 다수의 웨이퍼를 동시에 이송시키게 됨에 따라 공정별 작업효율을 향상시킴과 아울러 정확하고 안전한 이송작업을 할 수 있게한 대형 웨이퍼의 이송시스템에 관한 것으로,

즉, 여러장의 웨이퍼가 적층 보관되는 전용의 캡슐을 스토커에 다단으로 적재한 상태에서 작업순서에 따라 스토커로봇을 동작시켜 하나의 캡슐을 공급대로 진입시킨 후 그 커버를 개방시키고, 커버가 개방된 캡슐의 내부로 웨이퍼의 수량과 일치하게 다수의 로봇암이 일정간격으로 적층 배열된 트랜스로봇에 의해 웨이퍼를 파지시켜 수납위치변환기의 내부에 수평으로 수납되게 하며, 이 수납위치변환기는 자체 구동에 의해 90。각도로 방향전환하여 수평으로 적재된 다수의 웨이퍼를 수직으로 위치되게 하여 그 저면에 접촉된 다수의 로울러를 갖춘 얼라이너에 의해 각 웨이퍼의 노치부를 일치되게 정렬한 후 푸셔를 동작시켜 세정조를 왕복하는 제2로봇의 핸드에 안착시켜 공급 또는 회수하게 된 것이다.

Description

대형 웨이퍼의 이송시스템

본 발명은 대형 웨이퍼의 이송시스템, 보다 상세하게는 직경이 12인치 이상인 대형의 웨이퍼를 세정 및 식각 그리고 코팅하기 위해 각 처리조로 공급하고 작업이 완료된 웨이퍼를 처리조로부터 회수할 때 다수의 웨이퍼를 동시에 이송시키게 됨에 따라 공정별 작업효율을 향상시킴과 아울러 정확하고 안전한 이송작업을 할 수 있게한 대형 웨이퍼의 이송시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 웨이퍼의 제조공정에 앞서 그 성형과정에서 발생된 각종 불순물 또는 조각 등을 초순수의 세정액중에 침지하여 세척하는 세정작업이 필수적이었다.

이러한 세정작업을 위한 종래의 반도체 웨이퍼 이송방법은 반송로봇을 이용하여 그 로봇암에 낱개의 웨이퍼를 파지되도록 한 후 세정조에 공급하고, 세정작업이 종료된 웨이퍼는 상기 로봇암에 의해 하나씩 회수하여 다음 공정으로 이송하였다.

그러나 상기와 같은 종래의 이송방법은 낱개의 웨이퍼를 정해진 수량만큼 연속적으로 공급 또는 회수하기 위해 로봇의 반복적인 동작이 불가피 하였고, 이러한 반복동작으로 인하여 이송작업에 따른 시간손실이 발생되어 세정작업이 비능률적인 문제점이 있었다.

또한 반복된 동작으로 인하여 로봇의 구동부에 많은 부하가 가해지면서 해당부위를 취약하게 하여 정밀한 이송작업이 불가능하게 되었고, 특이 로봇암의 구조가 웨이퍼를 진공으로 흡착 또는 클램핑한 상태로 파지함으로써 이 과정에서 웨이퍼의 표면에 흠집이나 오염 등의 손상이 유발되어 가격이 고가인 제품의 불량율이 증가되는 문제점도 있었다.

본 발명은 위와 같은 종래의 웨이퍼 이송에 따른 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 그 목적은 많은 량의 웨이퍼를 한번의 동작으로 안전하게 공급 및 회수할 수 있는 대형 웨이퍼의 이송시스템을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 여러장의 웨이퍼가 적층 보관되는 전용의 캡슐을 스토커에 다단으로 적재한 상태에서 작업순서에 따라 스토커로봇을 동작시켜 하나의 캡슐을 공급대로 진입시킨 후 그 커버를 개방시키고, 커버가 개방된 캡슐의 내부로 웨이퍼의 수량과 일치하게 다수의 로봇암이 일정간격으로 적층 배열된 트랜스로봇에 의해 웨이퍼를 파지시켜 수납위치변환기의 내부에 수평으로 수납되게 하며, 이 수납위치변환기는 자체 구동에 의해 90。각도로 방향전환하여 수평으로 적재된 다수의 웨이퍼를 수직으로 위치되게 하여 그 저면에 접촉된 다수의 로울러를 갖춘 얼라이너에 의해 각 웨이퍼의 노치부를 일치되게 정렬한 후 푸셔를 동작시켜 세정조를 왕복하는 제2로봇의 핸드에 안착시켜 공급 또는 회수하게 된 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예의 웨이퍼 이송시스템을 개략적으로 나타낸 구성도,

도 2는 본 발명의 이송시스템이 적용된 트랜스로봇을 발췌한 사시도,

도 3a 및 도 3b는 본 발명중 수납위치변환기의 작동전 후상태 예시도,

도 4a 및 도 4b는 본 발명중 웨이퍼의 위치를 정렬하기 위한 장치를 나타낸 구성도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 캡슐 20 : 스토커로봇

21 : 로봇암 30 : 공급대

31 : 오프너 40 : 트랜스로봇

41 : 웨이퍼지지암 50 : 수납위치변환기

51 : 레일 52 : 지지브라켓

53, 53' : 모터 60 : 정렬기

61 : 구동로울러 70 : 푸셔로봇

71 : 수납핸드 72 : 지지홈

80 : 제2트랜스로봇 81 : 지지암

90 : 세정리프트

이하, 본 발명의 대형 웨이퍼 이송시스템을 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 이송시스템에 대한 전체구성을 개략적으로 나타낸 것으로, 다수의 웨이퍼(W)를 청결하게 보관한 상태에서 동시에 공급 및 회수할 수 있도록 전용의 캡슐(10)이 구비되어 이에 일정간격으로 적층되게 여러장의 웨이퍼(W)가 수납되고, 상기 웨이퍼가 적층·보관된 다수의 캡슐(10)은 X, Y 및 Z축 등 3차원의 공간상에서 자유로이 이동되는 로봇암(21)을 가진 스토커로봇(20)에 다단으로 적재되어 있다.

상기 스토커로봇(20)의 일측에는 그 로봇암(21)에 의해 적재상태로부터 이송된 캡슐(10)이 대기되어 그의 밀폐작용을 하는 커버를 개폐하게 오프너(31)를 구비하는 공급대(30)가 설치되고, 이 공급대를 기준으로 스토거로봇(20)의 반대측에는 개방된 캡슐(10)로부터 다수의 웨이퍼(W)를 동시에 출입되도록 3차원의 공간에서 동작되는 웨이퍼지지암(41)을 갖춘 트랜스로봇(40)이 설치되어 있다(도 2참조).

웨이퍼지지암(41)은 캡슐(10)내에 적층된 다수의 웨이퍼와 동일갯수 및 간격을 가지면서 각 웨이퍼의 저면을 다수곳에서 점접촉 상태로 지지되게 선단부를 "Y" 형태로 분기되게 하고 각 웨이퍼지지암(41)에는 웨이퍼의 정상적인 안착여부를 동시에 인식할 수 있는 센서를 형성하는 것이 바람직하다.

만약, 각 웨이퍼지지암(41)에 웨이퍼가 정상적으로 안착되지 않은 상태에서 이송될 경우 웨이퍼가 바닥으로 낙하되면서 값이 고가인 제품이 파손됨으로써 경제적인 손실이 발생되기 때문이다.

도 3a 및 3b는 본 발명중 수납위치변환기의 작동전·후 상태 예시도로서, 상기 트랜스로봇(40)의 일측에 그 웨이퍼지지암(41)에 의해 이송된 다수의 웨이퍼를 수평으로 적층·수납한 후 수직으로 기립되게 내측벽에 웨이퍼의 양단을 지지하는 레일(51)을 갖춘 수납위치변환기(50)가 복층으로 설치되고, 각 수납위치변환기(50)는 지지브라켓(52)에 장착된 각각의 모터(53)(53')에 의해 상기 레일(51)을 수평 또는 수직으로 위치를 변환되는 동작을 한다.

상기 수납위치변환기(50)가 수평상태에서 수직으로 변환되는 부위의 하부측에는 각 웨이퍼(W)에 외접된 상태에서 회전되게 하면서 웨이퍼에 형성된 노치(Notch)를 일정위치로 정렬하여 주는 구동로울러(61)를 갖춘 정렬기(60)가 승강 가능하게 설치되고(도 4a, 도 4b참조), 이 정렬기(60)의 일측에는 수납위치변환기(50)에서 정렬된 각 웨이퍼(W)의 방향을 변환시킴과 동시에 다음에서 설명할 세정리프트(90)로 웨이퍼를 이송시키는 제2트랜스로봇(80)의 사이를 왕복하는 퓨셔로봇(70)이 설치되어 있다.

이 푸셔로봇(70)의 상면에는 수납위치변환기(50)에서 선택적으로 낙하되는 다수의 웨이퍼(W)를 수직상태에서 지지할 수 있게 다수의 지지홈(72)을 갖춘 수납핸드(71)를 구비하고 있고, 이 수납핸드(71)는 상기 수납위치변환기(50)로부터 웨이퍼를 수납 및 반입될 수 있도록 승강동작과 방향전환을 위한 회전동작은 물론 제2트랜스로봇(80)의 사이를 왕복하는 동작을 한다.

푸셔로봇(70)의 상측에는 다수의 웨이퍼(W)를 세정조(도시하지 않음)에 설치된 복수의 세정리프트(90)에 보내고 세정된 웨이퍼를 다시 반입시키는 제2트랜스로봇(80)이 설치되고, 이 제2트랜스로봇(80)에는 웨이퍼를 감싸서 승강 및 하강되게 하는 지지암(81)이 장착되어 있다.

따라서, 상기와 같은 본 고안은 세정하기 위한 다수의 웨이퍼(W)가 보관된 캡슐(10)을 스토커로봇(20)에 다단으로 적층되게 한 상태에서 로봇암(21)을 구동시킴에 따라 입력된 신호에 의해 로봇암이 X, Y 및 Z축 상에서 이동되면서 공급대(30)에 순차적으로 캡슐(10)을 진입되게 한다.

공급대에 진입된 캡슐(10)은 대기도중에 오프너(31)의 동작에 의해 커버가 개방되어 웨이퍼를 인출시킬 수 있는 준비상태가 되고, 이때 캡슐(10)에 수평으로 적층된 각 웨이퍼(W)의 사이로 트랜스로봇(40)에 구비된 다수의 웨이퍼지지암(41)이 진입되어 미세한 거리만큼 상승되면서 캡슐(10)에 적층된 다수의 웨이퍼(W)를 동시에 들어올린 상태에서 꺼내게 된다.

즉, 균일한 층간격으로 적층된 다수의 웨이퍼 사이에 동일간격과 개수를 가진 Y형 웨이퍼지지암(41)이 삽입되어 웨이퍼를 파지한 상태에서 후퇴한 후 인접된 일측에서 수평상태로 대기중인 수납위치변환기(50)에 삽입시켜 그 내측벽에 형성된다수의 양측 레일(51)에 각각 지지되게 한 후 다음 동작을 위한 준비상태로 복귀하게 된다.

상기 수납위치변환기(50)에 형성된 다수의 레일(51)은 웨이퍼가 적층된 캡슐(10)의 적층간격과 각 웨이퍼지지암(41)의 간격과 동일한 간격으로 되어 있으나, 상기 캡슐(10)에 보관된 웨이퍼의 숫자보다 적어도 두배 이상 동시에 수납할 수 있도록 하며, 이때 캡슐로부터 1차로 수납위치변환기(50)에 이송된 웨이퍼와 다음 차례로 이송된 웨이퍼를 서로 다른 레일(51)에 유도되도록 동일간격을 가진 레일군 끼리 상호 어긋난위치에 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

복층으로 설치된 수납위치변환기(50)중 하부에는 세정하기 이전의 웨이퍼를 수납하고 상부측에는 세정이 완료된 웨이퍼를 수납되게 하여 세정이 완료된 웨이퍼의 이송과정에서 이물질 등에 오염되는 것을 방지한다.

각 수납위치변환기(50)는 그 지지브라켓(52)에 장착된 각각의 모터(53)(53')에 의해 레일(51)에 수평상태로 수납된 각 웨이퍼를 수직으로 기립되게 함과 아울러 이와 반대로 세정이 완료되어 반입되는 웨이퍼를 수직에서 수평으로 위치를 변환시키는 동작을 한다.

웨이퍼를 수직으로 위치되게 수납위치변환기(50)가 동작될 경우 그 저면에 설치된 정렬기(60)가 상승되면서 그 상부측의 구동로울러(61)가 웨이퍼의 저면에 외접된 상태에서 회전함으로써 각 웨이퍼의 외주면에 형성된 노치를 일정한 위치로 정렬되게 한다.

상기 정렬기(60)의 정렬동작 후 그 일측에 설치된 푸셔로봇(70)의 수납핸드(71)가 수납위치변환기(50)의 하부로 이동되면, 수직상태에서 파지하던 다수의 웨이퍼를 수납핸드(71)의 지지홈(72)에 각각 수납되게 낙하시키고, 이어서 수납핸드(71)가 제2트랜스로봇(80)의 하부로 이송되면 이에 구비된 지지암(81)이 수직으로 지지된 다수의 웨이퍼를 파지 및 이송시켜 세정조의 상측에 설치된 세정리프드(90)에 공급하고 세정이 완료된 웨이퍼를 다시 제2트랜스로봇(80)의 수납핸드(71)로 반입되게 하는 작용을 한다.

한편, 상기 수납위치변환기(50)에 두 개의 캡슐(10)에 보관된 분량의 웨이퍼(W)를 세정하고자 할 경우에는 먼저 웨이퍼지지암(41)에 의해 일차로 수납위치변환기(50)에 다수의 웨이퍼를 수납시켜 이를 수직으로 기립되게 하고, 수직으로 기립된 각 웨이퍼는 푸셔로봇(70)의 수납핸드(71)에 지지되게 한 상태에서 이 수납핸드를 180。 회전시켜 웨이퍼의 표면 방향을 초기와 반대로 위치하게 한 후 다시 수납위치변환기(50)에 진입시켜 수평으로 변위되게 한다.

이어서 두 번째 캡슐로부터 다수의 웨이퍼를 수납위치변환기(50)에 2차로 삽입되게 하는데, 이때 수납위치변환기(50)의 레일에는 이미 일자로 수납된 웨이퍼가 그 표면을 반대로 향한 상태에서 대기중이므로 이 웨이퍼가 지지된 레일군의 사이에 어긋나게 형성된 레일(51)에 2차로 삽입되는 웨이퍼를 수납하여 상기의 정렬기(60)와 푸셔로봇(70) 및 제2트랜스로봇(80)에 의해 세정리프트(90)로 이송시킨다.

즉, 수납위치변환기(50)에 1차로 진입된 웨이퍼와 2차로 진입된 웨이퍼는 상호 교대로 섞여지면서 웨이퍼의 반사면과 거치른면이 서로 마주보게 됨으로써, 세정작업시 오염발생을 최소화 할 수 있는 것이다.

이와 같은 본 발명의 대형 웨이퍼 이송시스템은 12인치 이상의 직경을 가진 대형 웨이퍼를 세정 및 식각 그리고 코팅하기 위한 준비단계로부터 최종처리 단계를 자동으로 수행함과 아울러 설비의 작업공간을 최소화하여 작업손실을 줄일 수 있으며, 특히 대량의 웨이퍼를 동시에 이송시키게 됨에 따라 공정별 작업효율을 향상시킴과 아울러 정확하고 안전한 이송작업을 할 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims (4)

1. 다수의 웨이퍼(W)를 보관한 상태에서 동시에 공급 및 회수할 수 있도록 전용의 캡슐(10)이 구비되어 이에 일정간격으로 적층되게 여러장의 웨이퍼(W)를 수납한 것에 잇어서,

   상기 웨이퍼가 적층·보관된 다수의 캡슐(10)이 다단으로 적재되고 이 캡슐을 순차적으로 공급 및 수납하도록 X, Y 및 Z축 등 3차원의 공간상에서 자유로이 이동되는 로봇암(21)을 가진 스토커로봇(20)과, 상기 스토커로봇(20)의 일측에 설치되어 대기중인 캡슐(10)의 커버를 개폐되게 오프너(31)를 구비한 공급대(30)와, 상기 공급대를 기준으로 스토거로봇(20)의 반대측에 설치되어 개방된 캡슐(10)로부터 다수의 웨이퍼(W)를 동시에 출입되도록 3차원의 공간에서 동작되는 웨이퍼지지암(41)을 갖춘 트랜스로봇(40)과, 상기 트랜스로봇(40)의 일측에 복층으로 설치되고 웨이퍼지지암(41)에 의해 이송된 다수의 웨이퍼를 수평으로 적층·수납한 후 수직으로 기립되게 내측벽에 웨이퍼의 양단을 지지하는 레일(51)을 갖춘 수납위치변환기(50)와, 상기 각 수납위치변환기(50)가 지지되는 지지브라켓(52)에 장착되어 상기 레일(51)을 수평 또는 수직으로 위치를 변환되게 구동력을 전달하는 각각의 모터(53)(53')와, 상기 수납위치변환기(50)가 수평상태에서 수직으로 변환되는 부위의 하부측에 승강 가능하게 설치되고 각 웨이퍼(W)에 외접된 상태에서 회전되면서 웨이퍼에 형성된 노치(Notch)를 일정위치로 정렬하여 주는 구동로울러(61)를 갖춘 정렬기(60)와, 이 정렬기(60)의 일측에 설치되어 수납위치변환기(50)에서 정렬된 각 웨이퍼(W)의 방향을 변환시킴과 동시에 세정리프트(90)로 웨이퍼를 이송시키는 제2트랜스로봇(80)의 사이를 왕복하는 퓨셔로봇(70)과, 상기 푸셔로봇(70)의 상면에 구비되고 수납위치변환기(50)에서 선택적으로 낙하되는 다수의 웨이퍼(W)를 수직상태에서 지지할 수 있게 다수의 지지홈(72)을 갖춘 수납핸드(71)와, 상기 푸셔로봇(70)의 상측에 설치되어 다수의 웨이퍼(W)를 세정조의 상측에 설치된 복수의 세정리프트(90)에 보내되 세정된 웨이퍼를 다시 반입시키는 제2트랜스로봇(80)을 포함한 구성을 특징으로 하는 대형 웨이퍼 이송시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 웨이퍼지지암(41)은 캡슐(10)내에 적층된 다수의 웨이퍼와 동일갯수 및 간격을 가지면서 각 웨이퍼의 저면을 다수곳에서 점접촉 상태로 지지되게 선단부가 "Y" 형태로 분기되고, 각 웨이퍼지지암(41)에는 웨이퍼의 정상적인 안착여부를 동시에 인식할 수 있는 센서가 장착됨을 특징으로 하는 대형 웨이퍼 이송시스템.
3. 제 1항에 있어서, 상기 수납핸드(71)는 상기 수납위치변환기(50)로부터 웨이퍼를 수납 및 반입될 수 있도록 승강동작과 방향전환을 위한 회전동작 및 제2트랜스로봇(80)의 사이를 왕복하는 동작을 하게된 것을 특징으로 하는 대형 웨이퍼 이송시스템.
4. 제 1항에 있어서, 상기 수납위치변환기(50)에 형성된 다수의 레일(51)은 웨이퍼가 적층된 캡슐(10)의 적층간격과 각 웨이퍼지지암(41)의 간격과 동일한 간격으로 되고, 상기 캡슐(10)에 보관된 웨이퍼의 숫자보다 적어도 두배 이상 동시에 수납할 수 있도록 1차로 수납위치변환기(50)에 이송된 웨이퍼와 다음 차례로 이송된 웨이퍼를 서로 다른 레일(51)에 유도되도록 동일간격을 가진 레일군을 상호 어긋난 위치에 형성한 것을 특징으로 하는 대형 웨이퍼 이송시스템.