KR20000073431A - 반도체 진공설비의 웨이퍼 리프트장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공설비 웨이퍼 리프트장치에 관한 것으로서, 진공이 인가되는 베이스 상면에 벨로즈를 두고 대기압이 인가되는 하면에는 리프팅 실린더를 설치하여 리프팅 실린더에서 발생하는 상하방향 힘을 실린더 피스톤을 통해 벨로즈 축으로 전달하여 벨로스를 확장, 수축시키는 진공설비 웨이퍼 리프트장치에 있어서, 상기 실린더 피스톤축과 상기 벨로즈 축이 일직선상에 있도록 상기 벨로즈와 상기 리프팅 실린더를 상기 베이스에 설치하는 것을 특징으로 한다.

피스톤 축과 벨로즈 축이 일직선상에 있고 힘을 직접 전달하기 때문에 토오크의 발생이나 축의 휘어짐이 없어지고 그로 인한 설비의 진동도 없어진다. 따라서 웨이퍼가 정해진 위치를 벗어나 이송시 탈락 파손되거나 공정이 중단되는 문제도 줄어들게 된다.

Description

반도체 진공설비의 웨이퍼 리프트장치{Wafer lifting apparatus of vacuum chamber}

본 발명은 반도체 진공설비의 웨이퍼 리프트장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 리프트 실린더와 벨로즈를 이용하는 반도체 진공설비의 웨이퍼 리프트장치에 관한 것이다.

반도체장치 제조공정은 다양한 공정이 조합되어 반도체장치를 형성하는 공정이다. 이들 다양한 공정 가운데 상당 부분 가령, 저압 CVD, PVD, 건식 에칭 등이 공정효율의 향상을 위해 혹은 공정자체를 가능하게 하기 위해 대기압보다 낮은 진공분위기에서 이루어지고 있다. 이들 진공분위기에서 공정을 거치는 웨이퍼는 대개 서셉터라는 웨이퍼 받침대에 놓여 있게 된다. 서셉터는 받침대 역할 외에도 히터가 내장되어 공정진행중 웨이퍼를 가열하는 작용을 하는 경우도 있고 백사이드 헬륨이 인가되는 통로가 내장되기도 한다.

공정이 끝난 웨이퍼를 옮기기 위해 트랜스퍼 장비의 FORK, 로봇 암(robot arm) 등으로 웨이퍼를 옮길 때 웨이퍼가 서셉터면에 붙어 있으면 FORK 등의 위에 얹어서 옮길 수가 없으므로 서셉터 측변 일정 개소에 설치된 거치핀을 밀어 올려 웨이퍼를 들고 웨이퍼와 서셉터 사이 공간에 FORK를 넣어 FORK에 웨이퍼를 얹은 상태에서 웨이퍼를 이동시키게 된다.

또한, 웨이퍼를 서셉터에 놓는 과정에서도 공정을 역으로 진행하여 웨이퍼를 서셉터에 안착시킬 필요가 있으므로 거치핀을 올린 상태에서 웨이퍼를 얹어 내리게 된다. 이러한 과정에서 거치핀을 포함하여 웨이퍼를 서셉터에서 올리고 내려주는 장치가 웨이퍼 리프트장치이다.

도1은 종래의 웨이퍼 리프트장치의 일 실시예로 전체 진공 공정설비에서 웨이퍼 리프트장치 부분만을 별도로 도시한 개략적 측면도이다.

베이스(11)가 진공설비의 챔버 내부와 외부의 경계를 형성하고 있으며 진공 분위기의 챔버 내측으로 베이스 상면에 벨로즈(13)가 형성된다. 벨로즈(13)는 베이스(11) 상면에 기밀을 유지하도록 밀착되어 있고, 벨로즈 상면에는 벨로즈 축이 결합되어 벨로즈 축(17)이 베이스에 형성된 홀(15)을 통하여 상승하면 벨로즈는 팽창하고 벨로즈 축이 아래로 움직이면 벨로즈가 수축되게 된다. 벨로즈 상단에는 거치핀 세트가 설치되어 벨로즈가 팽창하면 거치핀도 상승하여 핀 상단에 거치된 웨이퍼를 밀어올리는 역할을 한다. 베이스 하면에는 리프트 실린더(21)가 벨로즈 측방으로 위치한다.

실린더는 공압으로 작동하며 공압이 인가될 때 피스톤 축(23)이 아래로 뻗어 나오게 된다. 이 피스톤 축의 하단과 벨로즈 축의 하단은 수평형 막대인 서포트 바(25)에 고정되어 있다. 따라서 피스톤에 공압이 작용하여 실린더 피스톤을 아래로 뻗으면 피스톤 축 하단과 연결된 서포트 바에 의해 벨로즈 축에 힘이 전달되어 벨로즈 축이 같이 아래로 내려오며 벨로즈 축에 연결된 벨로즈도 수축하게 된다. 결국 벨로즈 상단에 위치한 거치핀 셋트도 내려오고 웨이퍼가 거치핀에 놓여 있다면 웨이퍼도 내려와 서셉터에 안착하게 된다.

실린더에 공압이 역으로 작용하면 피스톤 축은 실린더로 들어가며 위로 움직인다. 따라서 서포트 바에 의해 연결된 벨로즈 축도 같이 올라가고 벨로즈도 확장되어 거치핀과 거치핀에 놓인 웨이퍼도 상승하게 된다.

그런데 서포트 바는 수평으로 설치되어 있고 수직방향으로 설치된 피스톤 축 및 벨로즈 축 하단과 상호 고정되어 있으므로 실린더 피스톤의 위쪽 혹은 아래쪽으로 작용하는 힘이 벨로즈 축에 동일한 위쪽 혹은 아래쪽으로 작용하는 힘으로 전달되나, 피스톤 축이 서포트 바에 힘을 전달하는 위치와 서포트 바가 벨로즈 축에 힘을 전달하는 위치가 다르기 때문에 즉, 힘이 작용하는 점이 장비에 따라 차이는 있으나 서로 8cm 내지 10cm 정도 벗어나 있으므로 토오크(torque)가 생긴다. 그러나 서포트 바와 실린더 피스톤, 벨로즈 축은 모두 고정되어 있으므로 내부 스트레스로만 작용하고 이 스트레스에 의해 직선형 서포트 바, 피스톤 축, 벨로즈 축이 휘어지는 현상이 발생하게 된다.

특히 베이스 하부는 대기압이 작용하고 베이스 상부는 진공인 상태이므로 평시에도 벨로즈는 대기압에 의해 진공 속으로 팽창하려는 압력을 갖게 되며 이 압력은 벨로즈 축을 통해 피스톤 축에 전해지므로 축이 휘어지는 현상을 심화시킬 수 있다.

한편, 축이 휘어지면 실린더 피스톤의 운동에 실린더 벽의 마찰이 심해지고 벨로즈 축의 평면적 위치를 고정하고 있는 베이스의 홀과 벨로즈 축 사이의 마찰도 심화되어 웨이퍼 리프팅 동작에서 진동이 발생하며 결국, 이 진동에 의해 웨이퍼가 거치핀의 정상적인 위치에서 벗어나는 현상이 생긴다. 웨이퍼가 정상 위치를 벗어날 경우 장비에서 웨이퍼를 옮길때 웨이퍼가 잘못된 위치가 계속 전사되고 따라서 웨이퍼가 이송되는 과정에서 주변 장비와 부딪혀 탈락, 파손되는 문제가 생길 수 있다. 또한 장비에서 웨이퍼를 정전척(electrostatic chuck)으로 척킹할 경우에 웨이퍼의 위치가 잘못되면 척킹이 되지않아 공정을 중단시키는 문제도 발생할 수 있다.

본 발명은 진공설비에서 웨이퍼를 서셉터에 안착시키거나 옮기기 위해 웨이퍼 리프트장치를 구동시킬때 장치내의 토오크 발생으로 축이 휘어지고 진동이 발생하여 웨이퍼 위치를 정상적인 위치에서 변경시키는 문제를 방지할 수 있는 개선된 웨이퍼 리프트장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도1은 종래의 웨이퍼 리프트장치의 일 실시예로 전체 진공 공정설비에서 웨이퍼 리프트장치 부분만을 별도로 도시한 개략적 측면도이다.

도2는 본 발명 웨이퍼 리프트장치의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 측면도이다.

※도면 주요부분에 대한 부호의 명칭

11: 베이스(base) 13: 벨로즈(bellows)

15: 홀(hole) 17: 벨로즈 축

21: 리프트 실린더(lift cylinder) 23: 피스톤 축

25: 서포트 바(support bar) 27: 지지대

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 진공설비 웨이퍼 리프트장치는 진공이 인가되는 베이스 상면에 벨로즈를 두고 대기압이 인가되는 하면에는 리프팅 실린더를 설치하여 리프팅 실린더에서 발생하는 상하방향 힘을 피스톤 축을 통해 벨로즈 축으로 전달하여 벨로스를 확장, 수축시키는 진공설비 웨이퍼 리프트장치에 있어서, 상기 피스톤 축과 상기 벨로즈 축이 일직선상에 있도록 상기 벨로즈와 상기 리프팅 실린더를 상기 베이스에 설치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 종래와 같은 서포트 바는 필요하지 않으며 벨로즈 축과 피스톤 축이 하나의 작용점에서 직접 힘을 주고 받게 되므로 리프트장치 내에서의 토오크 발생이 없고 따라서 내부 스트레스에 의한 축의 휘어짐이 없고 진동의 발생도 줄어들게 된다.

본 발명에서 피스톤 축의 행정거리와 벨로즈 축의 행정거리를 두기 위해 리프트 실린더를 베이스에서 일정 간격 떨어지도록 설치할 수도 있으며 이 경우에는 일정 간격을 두고 설치하기 위해 리프팅 실린더 주변과 베이스 사이에 에 지지대를 개재하게 된다. 경우에 따라서는 벨로즈 축과 피스톤 축이 하나의 부재로 형성될 수도 있을 것이다.

이하 도면을 참조하면서 일 실시예를 통해 본 발명을 상세히 살펴보기로 한다.

도2는 본 발명 웨이퍼 리프트장치의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 측면도이다. 베이스(11) 상면에는 설비 내부의 진공이 작용하고 하면쪽으로는 대기압이 작용한다. 상면에는 벨로즈(13)가 설치된다. 벨로즈는 진공과 대기를 분리시키는 격막의 역할을 한다. 벨로즈 내부에는 베이스에 형성된 홀(15)을 통해 대기압이 작용하며 이 홀을 통해서는 벨로즈 축(17)이 상하방향으로 움직이게 된다. 벨로즈 아래쪽으로 베이스 하면에 리프트 실린더(21)가 설치된다. 리프트 실린더(21)는 하면에 직접 부착되지 않고 주변부에 형성된 지지대(27)를 통해 베이스(11)에 설치된다. 벨로즈 축(17)의 하단은 리프트 실린더의 피스톤 축(23) 끝단에 연결되어 서로 일직선을 이루게 된다.

실린더 공기가 공급되어 압축이 이루어지면 압축력은 피스톤 축을 밀어내어 피스톤 축이 상방으로 힘을 작용시키고 피스톤 축 끝단에 연결된 벨로즈 축을 위로 움직인다. 벨로즈 축은 위로 움직이면서 벨로즈를 확장시키고 벨로즈 위에 놓인 웨이퍼 거치핀들을 올려주게 된다. 반대로 실린더에 역압이 작용하면 피스톤 축은 실린더로 하강하고 피스톤 축에 연결된 벨로즈 축 및 벨로즈 상단도 하향하면서 벨로즈 상면에 연겨된 웨이퍼 거치핀도 내려오게 된다.

종래와는 달리 피스톤 축과 벨로즈 축이 일직선상에 있고 힘을 직접 전달하기 때문에 토오크의 발생이나 축의 휘어짐이 없어지고 그로 인한 설비의 진동도 없어진다. 따라서 웨이퍼가 정해진 위치를 벗어나 이송시 탈락 파손되거나 공정이 중단되는 문제도 줄어들게 된다.

Claims (3)

1. 진공이 인가되는 베이스 상면에 벨로즈를 두고, 대기압이 인가되는 하면에는 리프팅 실린더를 설치하여, 리프팅 실린더에서 발생하는 상하방향 힘을 피스톤 축을 통해 벨로즈 축으로 전달하여 벨로스를 확장, 수축시키는 진공설비 웨이퍼 리프트장치에 있어서,

   상기 피스톤 축과 상기 벨로즈 축이 일직선상에 있도록 상기 벨로즈와 상기 리프팅 실린더를 상기 베이스에 설치하는 것을 특징으로 하는 진공설비 웨이퍼 리프트장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 리프팅 실린더는 공압으로 작동하며, 주변에 형성된 지지대를 통해 상기 베이스 하면과 일정 거리 이격되게 설치되는 것을 특징으로 하는 진공설비 웨이퍼 리프트장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 피스톤 축과 상기 벨로즈 축은 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 진공설비 웨이퍼 리프트장치.