KR200163637Y1 - 반도체 웨이퍼 운반용 트랜스퍼 스테이지 - Google Patents

Abstract

반도체 웨이퍼를 공정설비에 순차적으로 공급하여 공정을 수행할 수 있도록 다수매의 웨이퍼가 탑재된 캐리어들을 쌓아 두는 트랜스퍼 스테이지에 관한 것이다.

본 고안의 구성은 전, 후방측 수직프레임(12), (13)과 상기 전, 후방측 수직프레임 사이를 연결하여 구조적으로 보강하도록 된 수평프레임(14)과, 다수개의 캐리어(15)를 올려놓을 수 있도록 다단으로 다수개 설치된 스테이지(16)로 구성된 반도체 웨이퍼 운반용 트랜스퍼 스테이지에 있어서 상기 스테이지(16)의 선단부가 후단부보다 높게 경사지도록 선택적으로 구동시키는 스테이지 기울임수단이 구비되어 스테이지상에 놓여진 캐리어내의 웨이퍼가 제위치에 정렬되도록 한 것이다.

따라서 캐리어내의 웨이퍼가 항상 정위치에 재정렬된 상태에서 공정을 수행할 수 있는 것이고, 이로써 웨이퍼 이동중 위치상의 오차로 인해 발생될 수 있는 웨이퍼의 손상과 공정불량이 방지되는 효과가 있다.

Description

반도체 웨이퍼 운반용 트랜스퍼 스테이지

제1도는 종래의 트랜스퍼 스테이지를 나타낸 사시도이다.

제2도는 종래의 트랜스퍼 스테이지에 보관된 캐리어와 공정을 위한 보트 사이에서 트랜스퍼가 웨이퍼를 운반하는 과정을 나타낸 도면이다.

제3도는 본 고안에 따른 트랜스퍼 스테이지의 사시도이다.

제4a도, 제4b도는 본 고안에 따른 트랜스퍼 스테이지에서 각 스테이지의 기울어짐 동작을 나타낸 측면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 11 : 트랜스퍼 스테이지 2 : 보트

3 : 트랜스퍼 4, 15 : 캐리어

5, 25 : 웨이퍼 12, 13 : 수직프레임

14 : 수평프레임 16 : 스테이지

17 : 스토퍼 18 : 축

19 : 아암 20 : 수직바

21 : 래크기어 22 : 피니언기어

23 : 감속모터 24 : 지지바

26 : 핀

본 고안은 반도체 웨이퍼 운반용 트랜스퍼 스테이지(Transfer Stage)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웨이퍼를 공정설비에 순차적으로 공급하여 공정을 수행할 수 있도록 다수매의 웨이퍼가 탑재된 캐리어들을 쌓아 두는 트랜스퍼 스테이지에 관한 것이다.

일반적으로 웨이퍼는 캐리어에 다수매 탑재되어 운반되어지고, 웨이퍼가 공정설비에 공급되기 전에는 캐리어에 탑재된 상태로 제1도에 도시된 바와 같은 트랜스퍼 스테이지(1)에서 대기하게 된다.

예틀 들면 공정설비중 종형 확산로에 의한 제조공정에서 웨이퍼의 운반과정을 제2도를 참조하여 설명하면, 즉 트랜스퍼 스테이지(1)와 종형확산로 내부에 넣어지는 보트(2) 사이에 트랜스퍼(3)가 설치되어 있고, 트랜스퍼(3)는 트랜스퍼 스테이지(1)에 대기상태로 있는 캐리어(4)로부터 웨이퍼(5)를 꺼내어 보트(2)로 이동시켜 적재하거나 공정을 마친 웨이퍼(5)를 보트(2)에서 꺼내어 다시 트랜스퍼 스테이지(1)로 이동시켜 캐리어(4)에 적재하게 된다.

이러한 동작은 반복적으로 수행되어 트랜스퍼 스테이지(1)에 보관된 웨이퍼(5)를 순차적으로 운반하여 공정을 수행하게 된다. 이때 생산을 위한 웨이퍼, 즉 프로덕트(Product) 웨이퍼의 공정 진행 결과의 균일성을 위해 공정이 불량할 것으로 판단되는 보트의 위치에는 사이드 더미(Side Dummy) 웨이퍼를 탑재하여 공정을 진행하고 필요시에는 프로덕트 웨이퍼 사이에 필 더미(Fill Dummy) 웨이퍼를 탑재하여 공정을 진행시키게 된다.

반도체 제조과정은 한 설비에서 같은 공정 또는 유사 공정을 반복하여 진행하며, 공정이 진행된 프로덕트 웨이퍼는 다른 공정 진행을 위해 현재의 공정설비에서 빼내고, 공정 진행을 위한 다른 프로덕트 웨이퍼로 교체되는 반면에 사이드 더미 웨이퍼 및 필 더미 웨이퍼는 일정 주기동안 설비에서 반복 사용하게 된다.

따라서 사이드 더미 웨이퍼와 필 더미 웨이퍼는 공정 진행을 위한 보트(2)와 웨이퍼 캐리어(4) 사이를 트랜스퍼(3)에 의해 반복적으로 이동되어지고, 이동과정에서 트랜스퍼(3)의 이동 거리 편차의 누적 또는 물리적 충격에 의해 웨이퍼 캐리어(4) 또는 보트(2)에서의 위치를 벗어나는 경우가 빈번하게 발생되고 있다. 웨이퍼 캐리어(4)의 구조 특성상 사이드 더미 웨이퍼 및 필 더미 웨이퍼가 좌우로 위치가 벗어난 경우는 문제가 발생되지 않으나, 앞으로 위치가 벗어난 경우는 2∼3㎜의 편차에도 보트(2)로 이동될 때 아래로 떨어져 제위치에 있지 못함에 따라 다음의 트랜스퍼(3) 동작시 웨이퍼(5)의 파손이 발생되었고, 그 결과 프로덕트 웨이퍼의 공정 진행에 나쁜 영향을 주게 된다.

즉 사이드 더미 웨이퍼 및 필 더미 웨이퍼가 캐리어(4)에서 보트(2)로 다시 보트(2)에서 캐리어(4)로 이동되면서 반복적으로 사용되는 것에 의해 캐리어(4)내에서의 정위치로부터 벗어나게 되고, 이로써 보트(2)로의 이동 과정에서 웨이퍼(5)는 보트(2)에 놓여지는 상태가 불량하여 웨이퍼의 파손을 초래하고 프로덕트 웨이퍼의 공정에 영향을 주는 문제점이 있다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 의한 것으로, 그 목적은 한 공정설비에서 반복적으로 사용되는 사이드 더미 웨이퍼와 필 더미 웨이퍼의 위치변경을 미연에 방지하기 위해 주기적으로 캐리어내의 사이드 더미 웨이퍼와 필 더미 웨이퍼의 위치를 재정렬하여 항상 정위치에 있도록 함으로써 웨이퍼의 파손 및 공정불량을 방지할 수 있는 반도체 웨이퍼 운반용 트랜스퍼 스테이지를 제공하는 데 있다.

상기의 목적은 전, 후방측 수직프레임과, 상기 전, 후방측 수직프레임 사이를 연결하여 구조적으로 보강하도록 된 수평프레임과, 다수개의 캐리어를 올려놓을 수 있도록 다단으로 다수개 설치된 스테이지로 구성된 반도체 웨이퍼 운반용 트랜스퍼 스테이지에 있어서, 상기 스테이지의 선단부가 후단부보다 높게 경사지도록 선택적으로 구동시키는 스테이지 기울임수단이 구비되어 스테이지상에 놓여진 캐리어내의 웨이퍼가 제위치에 정렬되게 함을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 운반용 트랜스퍼 스테이지에 의해 달성될 수 있다.

이때 상기 스테이지 상면에는 스테이지의 기울임 동작시 캐리어가 후단부로 미끄러지지 않도록 스토퍼를 형성하는 것이 바림직하고, 상기 스테이지 기울임수단은 상기 후방측 수직프레임에 회전지지되고 각 단의 스테이지 후단부를 고정하여 각 단의 스테이지가 후단부를 중심으로 선단부가 소정각도 회전가능하게 하는 각 단의 축과, 상기 각 단의 축을 소정각도 왕복회전시키는 구동수단과, 상기 각 단의 스테이지가 수평을 유지할 수 있도록 선단부를 받쳐지지하는 지지바로 구성하는 것이 바람직하다.

이하, 본 고안에 따른 반도체 웨이퍼 운반용 트랜스퍼 스테이지를 첨부 도면에 의하여 상세히 설명한다. 제3도는 본 고안에 따른 트랜스퍼 스테이지를 나타낸 사시도이고, 제4a도, 제4b도는 스테이지의 기울어짐 동작을 나타낸 것으로, 본 고안의 트랜스퍼 스테이지(11)는 전, 후방측 수직프레임(12), (13) 사이를 다수개의 수평프레임(14)이 연결하여 구조적으로 보강하도록 되어 있고, 다수개의 캐리어(15)를 올려놓을 수 있도록 다단으로 스테이지(16)가 다수개 설치되어 있다. 본 실시예에서는 스테이지(16)가 3단으로 3열로 설치되어 있지만 이에 한정하는 것은 아니고 그 이상의 단과 열로 설치할 수도 있다.

또한 상기 각 단의 스테이지(16)는 후단부보다 선단부가 높아지도록 선택적으로 동작시키는 스테이지 기울임수단이 설치되어 있고, 스테이지(16) 상면에는 스테이지(16)의 기울임 동작시 캐리어(15)가 후단부로 미끄러지지 않도록 캐리어(15)의 후방측 하단을 지지하는 스토퍼(17)가 설치되어 있다.

상기 스테이지 기울임수단은 상기 후방측 수직프레임(13)에 각 단의 축(18)이 회전지지되도록 설치되고, 이 축(18)에 각 단의 스테이지(16) 후단부가 고정되어 후단부를 중심으로 선단부가 소정각도 회전가능하게 설치되어 있으며, 상기 축(18)은 구동수단에 의해 소정각도 정, 역회전하도록 구성된다.

상기 구동수단은 각 축(18)의 일단을 동일길이의 아암(19)으로 각각 고정하고, 각 아암(19)들은 수직방향으로 설치된 수직바(20)에 핀(26)을 중심으로 회전가능하게 연결된다. 또한 수직바(20)의 하단부에는 래크기어(21)가 형성되고 이 래크기어(21)에 피니언기어(22)가 이맞물림되며 피니언기어(22)는 감속모터(23)에 의해 감속회전되도록 되어 있다. 따라서 감속모터(23)의 정, 역회전 구동으로 피니언기어(22)가 소정각도 정, 역회전하면 수직바(20)가 수직방향으로 소정거리 직선왕복운동하게 되므로 각 단의 스테이지(16)는 각각의 축(18)을 중심으로 소정각도 왕복회전하게 된다.

이때 상기 스테이지(16)의 기울임 동작전에는 스테이지(16)가 항상 수평상태를 유지할 수 있도록 전방측 수직프레임(12)에 스테이지(16)의 선단부를 받쳐지지하는 지지바(24)를 설치한다. 그리고 스테이지(16)의 기울어짐 각도는 스테이지(16)상에 놓여진 캐리어(15)가 넘어지지 않을 정도이면 가능하고, 바람직하기로는 스테이지(16)가 수평을 유지한 상태에서 5∼15° 범위내로 기울어짐각을 설정하는 것이 좋다.

이러한 구성의 트랜스퍼 스테이지(11)는 평상시에 각 단의 스테이지(16) 선단부가 지지바(24)상에 지지되어 수명을 유지한 상태로 사용된다. 따라서 스테이지(16)상에 캐리어(15)가 수평상태로 놓여지게 되고, 이로써 트랜스퍼가 웨이퍼(25)를 캐리어(15)에서 보트로 또는 보트에서 캐리어(15)로 운반하여 공정을 수행하게 된다.

이때 웨이퍼(25)의 반복적인 이동으로 캐리어(15)내의 웨이퍼(25)가 정위치에서 벗어날 염려가 있는 것이므로 스테이지 기울임 수단을 일정한 시점에서 동작되도록 설정하여 두고 주기적으로 동작시켜 웨이퍼(25)가 항상 캐리어(15)내의 정위치에 있도록 재정렬시키게 된다.

제4a도에 도시된 바와 같이 감속모터(23)가 구동하여 피니언기어(22)를 반시계방향으로 감속회전시키게 되면, 이 피니언기어(22)와 이맞물림된 래크기어(21)에 의해 수직바(20)가 하방으로 소정거리 이동하게 된다. 따라서 각 아암(19)으로 연결된 각 단의 축(18)이 함께 시계방향으로 회전되는 것이고, 이로써 각 단의 스테이지(16)는 축(18)을 중심으로 하여 회전하게 되므로 후단부보다 선단부가 높은 상태로 기울어지게 된다. 상기 스테이지(16)의 기울어짐 각도는 5∼15° 범위내로 설정된 것으로, 이는 감속모터(23)의 회전속도를 설정하는 것에 의해 결정된다.

따라서 제4도에 도시된 바와 같이 스테이지(16)가 기울어지게 되면, 캐리어(15)도 함께 기울어져 캐리어(15)에 적재된 웨이퍼(25)는 기울어진 방향으로 자중이 작용하게 되므로 정위치에서 벗어난 웨이퍼들은 자중에 의해 기울어진 방향으로 미끄러져 캐리어(15)내의 정위치에 정렬되는 것이다.

이때 스테이지(16)의 상면에 형성된 스토퍼(17)는 캐리어(15)가 기울어진 방향으로 미끄러지지 않도록 지지하게 된다. 이와 같이 웨이퍼(25)의 정렬을 마치게 되면, 감속모터(23)가 역구동하여 피니언기어(22)를 시계방향으로 소정각도 회전시키게 되고, 이와 래크기어(21)로 이맞물림된 수직바(20)가 상방향으로 소정거리 이동하게 되면, 상기 수직바(20)의 이동으로 각 아암(19)으로 연결된 축(18)이 반시계방향으로 회전하여 각 단의 스테이지(16)는 원위치되는 것이고, 스테이지(16)의 선단부가 지지바(24)의 상면에 지지되어 수평을 유지하게 된다.

본 실시예에서는 스테이지 기울임 수단이 각 단의 스테이지만을 기울어지게 하는 방식에 대하여 설명하였지만 스테이지를 전, 후방측 수직프레임 및 수평프레임에 수평이 유지된 상태로 고정하고 후방측 수직프레임의 하단부를 중심으로 하여 트랜스퍼 스테이지 전체를 소정각도 기울어지게 할 수도 있을 것이다.

이상에서와 같이 본 고안에 따른 트랜스퍼 스테이지에 의하면, 캐리어 내의 웨이퍼가 항상 정위치에 재정렬된 상태에서 공정을 수행할 수 있는 것이고, 이로서 웨이퍼 이동중 위치상의 오차로 인해 발생될 수 있는 웨이퍼의 손상과 공정불량이 방지되는 효과가 있다.

본 고안은 이상에서 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 고안의 사상과 범위내에서 다양한 변형이나 수정이 가능함은 본 고안이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 이러한 변형이나 수정이 첨부된 실용신안 등록청구의 범위에 속함은 당연하다.

Claims (5)

1. 전, 후방측 수직프레임과, 상기 전, 후방측 수직프레임 사이를 연결하여 구조적으로 보강하도록 된 수평프레임과, 다수개의 캐리어를 올려놓을 수 있도록 다단으로 다수개 설치된 스테이지로 구성된 반도체 웨이퍼 운반용 트랜스퍼 스테이지에 있어서, 상기 스테이지상에 놓여진 캐리어내의 웨이퍼가 제위치에 정렬되도록 스테이지의 선단부가 후단부보다 높게 경사지도록 선택적으로 구동시키는 스테이지 기울임수단이 구비됨을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 운반용 트랜스퍼 스테이지.
2. 제1항에 있어서, 상기 스테이지의 기울어짐각은 수평상태로부터 5∼15° 범위내인 것을 특징으로 하는 상기 반도체 웨이퍼 운반용 트랜스퍼 스테이지.
3. 제1항에 있어서, 상기 스테이지 상면에는 스테이지의 기울임 동작시 캐리어가 후단부로 미끄러지지 않도록 지지하는 스토퍼가 형성됨을 특징으로 하는 상기 반도체 웨이퍼 운반용 트랜스퍼 스테이지.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 스테이지 기울임수단은, 상기 후방측 수직프레임에 회전지지되고 각 단의 스테이지 후단부를 고정하여 각 단의 스테이지가 후단부를 중심으로 선단부가 소정각도 회전가능하게 하는 각 단의 축, 상기 각 단의 축을 함께 소정각도 왕복회전시키는 구동수단 및 상기 각 단의 스테이지가 수평을 유지할 수 있도록 선단부를 받쳐 지지하는 지지바로 구성됨을 특징으로 하는 상기 반도체 웨이퍼 운반용 트랜스퍼 스테이지.
5. 제3항에 있어서, 상기 구동수단은, 상기 각 단의 축에 각각 일측이 고정된 아암, 상기 각 아암의 타측과 회전가능하게 연결되고, 소정부에 래크기어가 형성된 수직바, 상기 수직바의 래크기어에 이맞물림된 피니언기어 및 상기 피니언기어를 소정각도 정, 역회전시킴으로써 상기 수직바를 상하운동시킬 수 있는 감속모터로 구성됨을 특징으로 하는 상기 반도체 웨이퍼 운반용 트랜스퍼 스테이지.