KR20020094353A - 웨이퍼 쿨링 스테이지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼 쿨링 스테이지에 관한 것으로서, 본 발명은 판면에는 등간격으로 리프트 핀이 승강 가능하게 구비되고, 상부면에는 냉기가 유동하는 그루우브를 형성한 쿨링 스테이지에 있어서, 판면의 외측 단부에는 등간격으로 외측으로 개방되도록 하여 소정의 폭으로 형성한 슬라이딩 홀(12)과; 상단부가 판면의 상단부보다는 소정의 높이로 상향 돌출되게 하여 상기 슬라이딩 홀(12)에 위치되는 복수의 이송 블록(61)과; 상기 이송 블록(61)의 저부에 부착되는 고정 블록(62)과; 판면의 저부에서 상기 고정 블록(62)과 연결되어 판면의 저면을 따라 상기 이송 블록(61)과 상기 고정 블록(62)을 소정의 스트로크로 수평 이송시키게 되는 실린더(63)로서 이루어지는 어라인 수단이 동시에 구비되게 하므로서 스테이지(10)에의 정확한 웨이퍼 정렬과 공정 수행 직후의 안정된 웨이퍼 냉각 및 언로딩시 카세트와의 충돌에 따른 웨이퍼 손상을 미연에 방지할 수 있도록 하는데 특징이 있다.

Description

웨이퍼 쿨링 스테이지{Wafer cooling stage}

본 발명은 웨이퍼 쿨링 스테이지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상부면에 안치되는 웨이퍼를 일체로 구비되는 어라인 수단에 의해 정확하게 센터링되도록 안착시키므로서 웨이퍼의 척킹 및 쿨링이 안정되게 수행될 수 있도록 하는 웨이퍼 쿨링 스테이지에 관한 것이다.

일반적으로 반도체를 제조하는 공정에서 웨이퍼에의 패터닝은 공정 챔버에서 이루어지게 된다.

즉 반도체 제조 공정에서는 웨이퍼가 공정과 공정간을 카세트에 의해서 이송된다.

카세트에는 통상 다수의 웨이퍼가 적재되고, 카세트로부터는 로봇에 의해 웨이퍼를 공정 챔버로 이송된다.

공정 챔버에는 웨이퍼를 진공력에 의해 흡착시키게 되는 스테이지가 구비되며, 이 스테이지에 웨이퍼를 흡착시켜 플라즈마나 식각용 가스를 사용하여 웨이퍼를 필요로 하는 형상으로 패터닝하게 되는 것이다.

이때 스테이지에서 웨이퍼는 진공압에 의해 흡착되기도 하지만 최근에는 정전기력을 이용하여 스테이지에 웨이퍼가 흡착되게 하는 방식도 폭넓게 적용되고 있다.

한편 웨이퍼가 척킹되는 스테이지가 구비되는 챔버는 공정의 수행시 고온 고압의 진공 분위기이므로 스테이지에 안착시킨 웨이퍼도 공정을 수행하고 난 직후에는 대단히 높은 온도로서 가열되어 있게 된다.

따라서 다음의 공정으로 웨이퍼를 이송시켜 정상적으로 공정을 수행되도록 하기 위해서는 반드시 가열된 상태의 웨이퍼를 별도로 냉각시켜 주어야만 한다.

이를 위해서 구비되는 것이 쿨링 스테이지이다.

도 1은 종전의 쿨링 스테이지를 도시한 평면도로서, 스테이지(10)에는 동심원상에 등간격으로 복수의 리프트 핀(20)이 상향 돌출되어 있고, 웨이퍼가 안치되는 상부면에는 전면에 걸쳐 서로 연통되는 그루우브(30)가 형성되어 있다.

상부면의 그루우브(30)는 도 2에서와 같이 스테이지(10)에 수직으로 형성한 쿨링 홀(11)과 연통되면서 이 쿨링 홀(11)을 통해 공급되는 냉기가 스테이지(10)의 상부로 유동할 수 있도록 하므로서 스테이지(10)에 안치된 웨이퍼를 냉각시키게 되는 것이다.

한편 스테이지(10)에는 이같은 냉각구조와 함께 도시한 바와같이 외측의 주연부에 등간격으로 콘(40, corn)이 구비되도록 하고 있다.

이러한 콘(40)은 내측 단부로부터 외측 단부로 상향 경사지는 형상으로 형성되면서 스테이지(10)에 웨이퍼가 안착시 웨이퍼를 정확히 스테이지(10)에 센터링되도록 하는 작용을 한다.

다시말해 로봇에 의해 웨이퍼를 스테이지(10)에 올려 놓게 되면 우선 스테이지(10)에서는 리프트 핀(20)이 올라와 웨이퍼를 받치게 되고, 리프트 핀(20)이 서서히 하강하면서 스테이지(10)의 상부면에 웨이퍼를 정확히 센터링시키는 동시에 안착시킨다.

하지만 로봇에 의해 이송되는 웨이퍼가 정확한 위치에 흡착되지 않은 상태에서 스테이지(10)로 이송되는 경우가 발생되는데 이때 웨이퍼는 슬라이딩되면서 안착되므로 도 3에서와 같이 웨이퍼(50)의 일부가 콘(40)에 걸쳐지기도 한다.

이렇게 웨이퍼(50)의 일측이 콘(40)의 상부에 걸쳐지게 되면 웨이퍼에의 패터닝도 정확히 이루어지지 않게 될 뿐만 아니라 웨이퍼를 제대로 냉각시킬 수가 없고, 특히 다시 공정 수행 직후 로봇에 의한 이송시 로봇에의 웨이퍼 흡착 위치가 어긋나면서 카세트에 웨이퍼가 충돌하게 되고, 이로인해 웨이퍼 브로큰등의 손상을 초래하는 문제가 있게 된다.

따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 스테이지에 웨이퍼가 정확하게 안착되도록 하는데 있다.

또한 본 발명은 이송 로봇에 의한 웨이퍼 이송이 안전하게 이루어질 수 있도록 하는 동시에 웨이퍼의 손상이 방지되도록 하는데 다른 목적이 있다.

도 1은 종래 웨이퍼 쿨링 스테이지의 평면도,

도 2는 도 1의 측단면도,

도 3은 종래 웨이퍼 쿨링 스테이지에서의 웨이퍼 안착 오류 상태를 도시한 예시도,

도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼 쿨링 스테이지의 측단면도,

도 5는 도 4의 평면 구조도,

도 6은 본 발명에 따른 웨이퍼 어라인 구조를 도시한 측단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 쿨링 스테이지 12 : 슬라이딩 홀

20 : 리프트 핀 30 : 그루우브

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 판면에는 등간격으로 리프트 핀이 승강 가능하게 구비되고, 상부면에는 냉기가 유동하는 그루우브를 형성한 쿨링 스테이지에 있어서, 판면의 외측 단부에는 등간격으로 외측으로 개방되도록 하여 소정의 폭으로 형성한 슬라이딩 홀과; 상단부가 판면의 상단부보다는 소정의 높이로 상향 돌출되게 하여 상기 슬라이딩 홀에 위치되는 복수의 이송 블록과; 상기 이송 블록의 저부에 부착되는 고정 블록과; 판면의 저부에서 상기 고정 블록과 연결되어 판면의 저면을 따라 상기 이송 블록과 상기 고정 블록을 소정의 스트로크로수평 이송시키게 되는 실린더로서 이루어지는 어라인 수단이 구비되는 구성이 특징이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 어라인 수단이 구비되는 웨이퍼 쿨링 스테이지를 도시한 측단면도이고, 도 5는 본 발명의 웨이퍼 쿨링 스테이지를 평면에서 본 구성이다.

본 발명에서 스테이지(10)의 판면에는 동심원상에 등간격으로 복수의 리프트 핀(20)을 승강 가능하게 구비하고, 상부면에는 판면을 관통시킨 쿨링 홀(11)과 연통되면서 냉기가 유동할 수 있도록 하는 그루우브(30)가 형성되는 구성은 종전과 대동소이하다.

그리고 스테이지(10)에는 로봇에 의해 이송되어 오는 웨이퍼를 우선 수용하게 리프트 핀(20)이 상향 돌출되게 복수개가 구비된다.

리프트 핀(20)은 스테이지(10)로부터 승강이 가능하게 구비되므로 가공전의 웨이퍼를 우선 각 리프트 핀(20)의 상단에 안착시킨 뒤 리프트 핀(20)을 하강시켜 스테이지(10)에 웨이퍼가 안착되도록 한다.

그리고 스테이지(10)의 상부면에 형성되는 그루우브(30)는 웨이퍼의 가공 직후 고온으로 가열된 상태인 웨이퍼를 쿨링 홀(11)을 통해 공급되는 냉기가 스테이지(10)의 상부면을 유동하면서 웨이퍼의 저면을 냉각시키기 위해 형성된다.

따라서 그루우브(30)는 스테이지(10)의 상부면에 중앙에서부터 외주연부로냉기의 균일한 유동이 가능하게 방사상의 네트(net)의 구조를 갖도록 하는 것이 가장 바람직하다.

이상과 같은 구성은 종전의 스테이지(10)에도 동일하게 형성되고 있는 바 본 고안은 이같은 구성에 스테이지(10)의 상부면으로 안치되는 웨이퍼를 스테이지(10)와 동심원상에 위치되도록 어라인할 수 있는 어라인 수단이 일체로 구비되도록 하는데 가장 두드러진 특징이 있다.

이를 위해 본 고안은 우선 스테이지(10)의 외주연 끝단부에는 등간격으로 소정의 폭으로서 슬라이딩 홀(12)이 형성되도록 한다,

슬라이딩 홀(12)은 외측의 끝단부가 외측으로 개방되게 하는 것이 가장 바람직하다.

이러한 슬라이딩 홀(12)에는 어라인 수단(60)이 구비되도록 하는 것이 본 발명의 가장 두드러진 특징이다.

이때 어라인 수단(60)은 크게 이송 블록(61)과 고정 블록(62) 및 실린더(63)로서 이루어진다.

이송 블록(61)은 각 슬라이딩 홀(12)에서 상단부가 스테이지(10)의 상부면으로부터 소정의 높이가 상향 돌출되도록 하여 수평 이동이 가능하게 형성되도록 한 구성이다.

이송 블록(61)의 하단부에는 고정 블록(62)이 일체로 결합되며, 고정 블록(62)은 각각의 실린더(63)와 축으로 연결되어 스테이지(10)의 저면을 따라 고정 블록(62)을 수평 이송시키는 작용을 한다.

따라서 고정 블록(62)에 일체로 결합되는 이송 블록(61)이 동시에 슬라이딩 홀(12)을 따라 수평 이송하게 되는 구성이다.

특히 상기의 구성에서 이송 블록(61)과 고정 블록(62)은 일체로 형성되게 할 수도 있다.

한편 고정 블록(62)과 축연결되는 각각의 실린더(63)는 스테이지(10)의 저면에서 센터방향으로 고정되며, 스테이지(10)에 구비되는 광센서(미도시됨)에 의해 웨이퍼가 안착되는 순간 동시에 구동하므로서 고정 블록(62)을 슬라이딩 이동시켜 그 상부의 이송 블록(61)이 슬라이딩 홀(12)을 따라서 수평 이송하게 되는 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 작용에 대해 설명하면 일단 종전과 마찬가지로 스테이지(10)에 웨이퍼를 안착시키기 전에 스테이지(10)에 구비되어 있는 복수의 리프트 핀(20)이 스테이지(10)의 상부면으로부터 소정의 높이로 상향 돌출되어 있게 된다.

로봇에 의해 웨이퍼가 로딩되어 리프트 핀(20)에 안착되면 리프트 핀(20)은 곧바로 하강하면서 웨이퍼를 스테이지(10)의 상부면으로 안착시키게 된다.

리프트 핀(20)의 하강에 의해 웨이퍼가 스테이지(10)의 상부면에 안치되면 스테이지(10)의 외측 단부에 위치되어 있던 복수의 이송 블록(61)들이 도 6에서와 같이 실린더(63)의 구동에 의해서 동시에 내측으로 이동하면서 웨이퍼(50)를 정렬시키게 된다.

이때 각 이송 블록(61)은 스테이지(10)의 외측단부에 위치되어 있으므로 웨이퍼(50)는 항상 스테이지(10)의 상부면과 면밀착되는 상태가 된다.

이는 종전의 스테이지에 구비되던 원뿔형상의 콘이 웨이퍼를 슬라이딩에 의해 정렬시키게 되므로서 콘의 상향 돌출된 상단부의 위치는 스테이지의 센터에서 웨이퍼의 반경에 근접하는 반경내에 위치되어야만 하는데 반해 본 발명의 이송 블록(61)은 스테이지(10)의 센터로부터 충분한 거리에 위치시킬 수가 있다.

즉 이송 블록(61)은 외측으로 개방된 슬라이딩 홀(12)에서 스테이지(10)의 외측 단부로 위치시킬 수가 있으므로 비록 로딩되어 오는 웨이퍼(50)의 안착 위치가 센터링 위치와 심하게 틀어지게 되더라도 웨이퍼(50)는 항상 스테이지(10)의 상부에서 각 이송 블록(61)간 내측에 위치된다.

다시말해 로봇에 의해 로딩되는 웨이퍼는 통상 스테이지(10)의 일정 반경내에 위치되는 것이 일반적이나 오류에 의해서 그 이상으로 벗어나게 되더라도 웨이퍼는 본 발명의 이송 블록(61)들간 내측에 위치되면서 스테이지(10)에 안전하게 안착될 수가 있다.

따라서 웨이퍼(50)가 센터링 위치로부터 심하게 벗어난 상태로 스테이지(10)에 안착되더라도 스테이지(10)의 외측단부에 구비되어 있는 이송 블록(61)을 실린더(63)의 구동에 의해 이송시키게 되면 각 이송 블록(61)이 스테이지(10)의 센터 방향으로 서서히 이송하면서 웨이퍼(50)를 정확히 센터링시킬 수가 있게 된다.

특히 스테이지(10)에 웨이퍼(50)가 항상 안착될 수 있도록 하므로서 그루우브(11)를 통한 냉각작용 또한 안정되게 수행할 수가 있게 된다.

이와같이 이송 블록(61)에 의해 센터링시키게 되면 언로딩시 로봇에 의해 척킹되는 웨이퍼의 척킹 위치가 일정해지면서 카세트에 정확히 적재시킬 수가 있게되므로 종전과 같은 카세트와의 충돌에 의한 웨이퍼의 브로큰을 미연에 방지시킬 수가 있게 된다.

한편 상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다는 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다.

따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 스테이지(10)의 외측 끝단부에 등간격으로 복수의 슬라이딩 홀(12)을 형성하면서 각 슬라이딩 홀(12)에는 실린더(63)의 구동에 의해 슬라이딩 홀(12)을 따라 수평 이송하는 이송 블록(61)과 고정 블록(62)을 구비한 간단한 구성에 의해 웨이퍼가 항상 안전하게 스테이지(10)의 상부면으로 안착되게 하면서 스테이지(10)에서 정확한 정렬이 이루어지게 하므로서 웨이퍼 가공 효율을 향상시키게 되는 동시에 공정 수행 직후의 웨이퍼 냉각이 안정되게 이루어지도록 하고, 특히 웨이퍼(50)를 로봇에 의해 언로딩시 카세트와의 충돌에 따른 웨이퍼 손상을 방지할 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 판면에는 등간격으로 리프트 핀이 승강 가능하게 구비되고, 상부면에는 냉기가 유동하는 그루우브를 형성한 쿨링 스테이지에 있어서,

   판면의 외측 단부에는 등간격으로 외측으로 개방되도록 하여 소정의 폭으로 형성한 슬라이딩 홀(12)과;

   상단부가 판면의 상단부보다는 소정의 높이로 상향 돌출되게 하여 상기 슬라이딩 홀(12)에 위치되는 복수의 이송 블록(61)과;

   상기 이송 블록(61)의 저부에 부착되는 고정 블록(62)과;

   판면의 저부에서 상기 고정 블록(62)과 연결되어 판면의 저면을 따라 상기 이송 블록(61)과 상기 고정 블록(62)을 소정의 스트로크로 수평 이송시키게 되는 실린더(63);

   로서 이루어지는 어라인 수단을 구비하는 웨이퍼 쿨링 스테이지.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 실린더(63)는 스테이지(10)의 저면에 고정되는 웨이퍼 쿨링 스테이지.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 이송 블록(61)과 상기 고정 블록(62)은 일체로 형성되는 웨이퍼 쿨링 스테이지.