KR200443331Y1 - 6핑거 스핀척 - Google Patents

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KR200443331Y1 KR2020080009667U KR20080009667U KR200443331Y1 KR 200443331 Y1 KR200443331 Y1 KR 200443331Y1 KR 2020080009667 U KR2020080009667 U KR 2020080009667U KR 20080009667 U KR20080009667 U KR 20080009667U KR 200443331 Y1 KR200443331 Y1 KR 200443331Y1
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Abstract

반도체 제조 공정중 웨이퍼를 언로드 시키는 스핀척의 구조를 개선시켜 웨이퍼의 정렬과정을 패스함으로써, 구성부품의 사용주기가 연장됨은 물론 작업성이 크게 향상되며, 안정된 파트 관리 효과를 갖는 6핑거 스핀척이 개시된다. 본 고안에 따른 6핑거 스핀척은 원형의 베이스 둘레에 형성되는 6개의 핑거로 구성되되, 이중 4개는 중간부가 힌지결합되어 선회되는 가동핑거로 그 상부 내측에는 웨이퍼를 물어주기 위한 홈부가 형성되고, 나머지 2개는 상부 내측에 웨이퍼 걸쳐지기 위한 안착부가 형성되어 회동되지 않도록 세워지는 고정핑거로 구성된다. 이때, 가동핑거들은 힌지결합부의 앞쪽에 압축스프링이 삽입되어 항상 벌어진 상태를 유지하며, 베이스의 하부면상 중앙에는 외력에 의해 돌아가는 회전블럭이 삽입되고, 회전블럭의 위에는 가동핑거들의 하부쪽으로 연장된 링크대의 일단이 핀결합되어 직선왕복운동 하면서 가동핑거의 하부를 선택적으로 밀어줌이 바람직하다.

Description

6핑거 스핀척{Spin chuck has six-fingers}
본 고안은 스핀척에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨이퍼의 플랫존에 의해 올바르지 않게 정렬될 수 있는 여지가 없도록 2개의 고정척과 4개의 가동척으로 구성된 6핑거 스핀척에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 CMP장비는 많은 메이커(Maker)를 갖고 있다.
그 중에서 가장 많은 영역을 차지하고 있는 장비가 "Mirra On Track" 장비이다. 이는 "Mirra" 장비에서 웨이퍼 표면을 폴리슁(Polishing)하고, "On Track" 장비에서 프로세스(Process)중 발생하는 이물질 및 슬러리(Slurry)를 제거하는 공정 장치이며, 드라이(Dry)된 웨이퍼를 아웃풋(Out Put)하게 된다.
좀더 상세히 살펴보면, 도 1에서 보는 바와 같이 "Mirra On Track" 장비는 입력부(Input Loader)(10), 세정부(Dual Brush Station)(20), (건조부)Spin Dry Station(30), 출력부(Out Unloader)(40) 및 제어부(Controller)(50)로 구성된다.
그리고 세정부(20)는 도 2에서 보는 바와 같이 두 번에 걸쳐 세정하게 되는데, 첫 번째 세정부(20a)에서는 웨이퍼의 잔유 슬러리 및 필름 이물질을 러프(Rough)하게 세정하고, 두 번째 세정부(20b)에서는 첫 번째 세정후, 화학적으로 이물질을 완전 제거하게 된다.
이와 같이 세정이 완료된 후에는 세정과정에서 웨이퍼의 표면에 뭍을 수 있는 미세 잔여물이나 물기를 제거하는 건조과정을 거치게 된다.
이와 같은 건조과정으로 넘어가기 위해 세정부의 카트리지에서 웨이퍼가 스핀척에 의해 언로드된 후, 스핀척이 고속 회전함과 동시에 가열을 해주어 웨이퍼 표면의 물기 및 잔여 이물질을 완전 제거하게 된다.
이때, 사용되는 스핀척은 도 3에서 보는 바와 같이 네 개의 핑거(36)로 구비된 스핀척(35)에 웨이퍼의 사면이 물려진 상태에서 이동된다.
그러나 웨이퍼는 도 4에서 보는 바와 같이 플랫존(2)이라는 특수 부위가 있기 때문에 이 플랫존(2)을 무시한 상태에서는 스핀척(35)에 올려놓지 못하게 된다.
즉, 네 개의 핑거(36) 중에서 어느 한 곳의 핑거(36)에라도 플랫존(2)이 위치하게 되면, 웨이퍼(1)가 올바르게 정렬되지 않아 웨이퍼(1)가 이탈되거나 깨지게 되는 문제가 발생되게 된다.
다시 말해 웨이퍼의 언로드시 도 4의 실선과 같은 형태가 가장 이상적인 정렬 상태인데, 도 4의 점선과 같이 플랫존(2)이 어느 하나의 핑거(36)에 물렸을 경우에는 스핀척의 중심과 웨이퍼의 중심간 편차가 발생되어 일정한 회전력을 얻지 못하게 되는 문제와 이로 인해 웨이퍼가 스핀척으로부터 이탈되는 문제가 발생될 수 있다.
또는, 도 5에서 보는 바와 같이 웨이퍼의 올바르지 못한 정렬에 의해 웨이퍼(1)가 카세트(60) 슬롯을 치고 들어오게 되어 웨이퍼 스크레치(scratch)나 브로 큰(broken)이 발생될 수 있고, 또는, 웨이퍼 언로드가 덜 됨으로 인해 카세트 이탈 및 브로큰이 발생될 수 있게 된다.
본 고안은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 웨이퍼를 잡는 스핀척을 6개의 핑거로 구성하여 특별한 정렬과정을 거치지 않고도 원활히 작업을 진행할 수 있는 6핑거 스핀척을 제공하는데 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해 본 고안은,
반도체 제조 공정의 미라 온 트랙(Mirra On Track) 장비에서 플랫존을 갖는 웨이퍼를 언로딩하는 스핀척에 있어서,
스핀척은 원형의 베이스 둘레에 형성되는 6개의 핑거로 구성되되, 이중 4개는 중간부가 힌지결합되어 선회되는 가동핑거로 그 상부 내측에는 웨이퍼를 물어주기 위한 홈부가 형성되고, 나머지 2개는 상부 내측에 웨이퍼 걸쳐지기 위한 안착부가 형성되어 회동되지 않도록 세워지는 고정핑거임을 특징으로 하는 6핑거 스핀척을 제공한다.
이때, 가동핑거들은 힌지결합부의 앞쪽에 압축스프링이 삽입되어 항상 벌어진 상태를 유지하며, 베이스의 하부면상 중앙에는 외력에 의해 돌아가는 회전블럭이 삽입되고, 회전블럭의 위에는 가동핑거들의 하부쪽으로 연장된 링크대의 일단이 핀결합되어 직선왕복운동 하면서 가동핑거의 하부를 선택적으로 밀어줌이 바람직하다.
또한, 링크대는 회전블럭의 상부면상에 핀결합되는 제1링크대와, 제1링크대 의 타단에 중앙부가 교차되도록 결합되는 제2링크대와, 제2링크대의 양단에 결합되어 각각의 가동핑거측으로 연장되는 제3링크대로 구성됨이 바람직하다.
그리고 제2링크대와 제3링크대는 베어링핀에 의해 결합되며, 베이스에는 베어링핀이 관통되는 가이드공이 형성됨이 바람직하다.
전술한 바와 같이 본 고안에 따른 6핑거 스핀척은 두 번째 세정부에서 언로드되는 웨이퍼의 플랫존을 맞추기 위해 정렬하는 부분이 제거되어 생산성이 향상된다. 즉, 기존 스핀척의 경우 1일 22시간 기준 1,400매의 웨이퍼를 작업할 수 있는 반면, 본 고안에 따른 스핀척의 경우 1,600매의 웨이퍼를 작업할 수 있는 효과가 있다.
그리고 웨이퍼 정렬 구간의 제거와 함께 웨이퍼 정렬 구간을 구동시키기 위해 동력을 연결시키는 구간이 사라짐으로 인해, 스핀 케리지의 구조 변경으로 각종 벨트의 단선이 억제되고, 교체가 용의해 지며, 주기가 연장되어 안정된 파트 관리가 될 수 있는 효과가 있게 된다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 6핑거 스핀척을 설명한다.
도 6은 본 고안에 따른 6핑거 스핀척을 나타낸 사시도이며, 도 7은 도 6에 도시된 가동핑거 및 고정핑거위에 웨이퍼가 올려진 모습을 보인 도면이다.
도 6 및 도 7을 참고하면, 본 고안에 따른 6핑거 스핀척(100)은 원형의 베이 스(110) 둘레에 원형배열로 형성된 6개의 핑거를 포함한다.
이중에서 4개는 가동핑거(130)이고, 2개는 고정핑거(140)이다.
즉, 가동핑거(130)는 핑거가 선회되는 것으로, "L"자 형태의 핑거가 힌지 결합되어 선택적으로 회동되며, 상단부 내주면상에 웨이퍼가 물려질 수 있도록 오목한 홈부(131)가 형성되어 있다.
고정핑거(140)는 "L"자 형태의 핑거가 선회되지 않게 고정되어 있는 것으로, 상단부 내주면상에 웨이퍼가 걸쳐질 수 있도록 안착부(141)가 형성된다.
이러한 고정핑거(140)는 두 번째 세정부(20a)에서 웨이퍼가 스핀척(100)으로 이동시 척 안에 적절히 위치 할 수 있도록 하드 스탑(Hard Stop)역할을 수행한다.
그리고 웨이퍼 배출시 로봇암이 픽업할때에 웨이퍼 위치가 틀어지지 않도록 가이드 역할을 수행한다.
즉, 기존처럼 오목한 홈부(131)가 형성된 가동핑거(130)로만 있을 경우에는 로봇암이 웨이퍼를 잡기위해 들어 온 후에 가동핑거가 벌어지면서 웨이퍼가 아래로 떨어져 웨이퍼의 위치가 틀어지게 된다.
그러나 본 고안과 같이 웨이퍼가 걸쳐지도록 안착부(141)가 형성된 고정핑거(140)를 더 갖고 있으면, 가동핑거가 벌어진 후에도 웨이퍼가 아래로 떨어지지 않아 웨이퍼의 위치가 틀어지지 않게 되는 것이다.
만약, 기존처럼 가동핑거만 사용할 경우 소프트웨어를 수정해야 함으로 많은 시간과 비용이 발생하게 된다.
따라서 본 고안에서처럼 고정핑거(140)를 함께 사용하여 가동핑거(130)와 함 께 조화를 이루어 장비의 어떤 상황에서도 대처를 할 수 있게 되고, 소프트웨어를 대응하지 않아도 하드웨어적인 개발로만으로도 문제를 해결할 수 있게 된다.
도 8은 본 고안에 따른 스핀척의 구성에 의해 두 번째 세정부에서 정렬센서가 제거된 모습을 기존과 비교하여 나타낸 도면이다.
본 고안에 따른 6핑거 스핀척(100)으로 인해 두 번째 세정부(20a)에서는 도 8에서 보는 바와 같이 웨이퍼를 정렬하기 위한 정렬센서 및 회전수단을 갖는 정렬부(25)가 필요 없게 되었다.
즉, 기존에는 세정을 마친 웨이퍼는 웨이퍼의 플랫존이 스핀척의 핑거에 위치하지 않도록 스핀척의 좌우측으로만 오도록 좀더 회전을 하여 정렬을 해주어야 한다.
따라서 플랫존의 현재 위치에 따라 많게는 15초까지 정렬시간이 소요되게 되었다.
이와 같이 본 고안에 따른 스핀척(100)은 정렬작업이 필요 없게 되므로 작업속도가 향상될 수 있게 되었고, 이 정렬부(25)를 구동시키기 위한 동력전달수단들이 필요 없게 되어 부품의 간소화 및 교체주기 등이 연장되게 되었다.
하기에는 핑거들이 움직이기 위한 구체적인 구조에 대해 살펴본다.
도 9는 본 고안에 따른 스핀척의 가동핑거 구조를 보여주기 위해 상측의 베이스를 걷어내고 하측의 모습을 보인 평면도이고, 도 10은 가동핑거의 결합구조를 보여주기 위한 분해도이며, 그리고 도 11은 가동핑거의 결합 및 움직임을 보여주기 위한 결합도이다.
도 9 내지 도 11을 참고하면, 본 고안에 따른 스핀척(100)은 원판의 베이스(110)가 구비되고, 이 베이스(110)의 둘레에 등간격으로 6개의 핑거가 결합된다.
6개의 핑거중 가동핑거(130) 4개가 결합되기 위해 베이스(110)의 상부면상 둘레에는 가동핑거(130)가 장착되기 위한 4개의 핑거블럭(120)이 부착된다.
핑거블럭(120)은 "ㄷ"자 형상을 가지며, 핑거블럭(120)과 가동핑거(130)가 힌지결합(121)된다. 이때, 가동핑거(130)의 힌지결합부 앞쪽에는 압축스프링(135)이 배치되어 가동핑거(130)가 항상 벌어진 상태를 유지하도록 해준다.
또한, 가동핑거(130)의 좀더 상세한 형태는 "ㅓ"자 형태이다. 따라서 가동핑거(130)의 중간에서 돌출된 부분이 핑거블럭(120)으로 삽입되어 힌지결합(121)되고, 하부로 연장된 부분이 외력에 의해 밀리면서 가동핑거(130)가 회동되는 구조를 갖는다.
그리고 고정핑거(140)는 베이스(110)의 위에 나사나 볼트에 의해 결합된다.
가동핑거(130)를 움직여주는 수단으로는 베이스(110)의 하부면상 중앙에 삽입되는 회전블럭(150)과, 이 회전블럭(150)의 상부면상에 핀결합되어 가동핑거(130)측으로 연장되는 제1링크대(160)와, 제1링크대(160)의 끝단에 결합되어 양 갈래로 분기시켜주는 제2링크대(170)와, 제2링크대(170)의 양쪽에 결합되어 각각의 가동핑거(130)측으로 연장되는 제3링크대(180)로 구성된다.
여기에서 회전블럭(150)은 외부의 동력에 의해 선택적으로 회전되는 것으로, 주로 공,유압실린더(도시되지 않음)에 의해 일정한 각도로 회전되는 원통형 블록이다.
이러한 회전블럭(150)의 상부면상에는 두개의 핀공(151)이 형성되고, 이 핀공(151)으로 제1링크대(160)의 일단 하부에 돌출된 핀(161)이 삽입되어 회전블럭(150)의 회전에 따라 제1링크대(160)가 당겨지거나 밀려지게 된다.
이때, 제1링크대(160)의 연장 방향은 4개의 가동핑거들중에서 최외곽 가동핑거와 그에 이웃한 안쪽 가동핑거의 중간으로 연장된다. 그리고 이러한 제1링크대(160) 및 제2링크대(170)가 연장되는 방향으로는 베이스(110)상에 리브(112)가 형성되어 제1링크대(160) 및 제2링크대(170)를 가이드한다.
제1링크대(160) 및 제2링크대(170)의 결합은 베어링핀(171)에 의해 결합되고, 이 베어링핀(171)은 상측으로 연장되어 베이스(110)의 리브(112)위로 돌출된다. 즉, 리브(112)에는 베어링핀(171)이 관통되도록 장공 형태의 가이드공(113)이 형성되고, 베어링핀(171)의 상단은 넓은 머리가 형성되어 베어링핀(171)이 가이드공(113)을 따라 왕복운동을 하게 된다(도 6참조).
제2링크대(170)는 제1링크대(160)와 직교하도록 배치되어 결합된다. 즉, 제1링크대(160)는 제2링크대(170)의 중앙부에 결합된다. 그리고 양쪽으로 벌어진 제2링크대(170)의 양단에 제3링크대(180)가 결합되게 된다.
또한, 제3링크대(180)는 도 6에서 보는 바와 같이 베이스(110)를 파고들어 좌우 흔들림 없이 왕복운동 할 수 있게 되고, 제3링크대(180)가 통과되도록 길이 안내되어 있는 블록을 사용하여 흔들림 없이 받쳐 줄 수도 있다.
하기에는 전술한 바와 같이 형성된 6핑거 스핀척(100)의 작동을 간략하게 설명한다.
본 고안에 따른 6핑거 스핀척(100)은 평상시 압축스프링(135)에 의해 가동핑거(130)가 항상 벌어진 상태로 유지된다.
이와 같은 상태에서 웨이퍼(1)가 들어오면, 고정핑거(140)의 안착부(141)위에 웨이퍼(1)의 외주면상 일부가 올려지면서 가동핑거(130)가 오므라들면서 웨이퍼(1)를 물어주게 된다.
가동핑거(130)를 오므리는 과정은 제어에 의해 공,유압실린더를 작동시켜 실린더가 회전블럭(150)을 돌려주고, 회전블럭(150)의 회전에 의해 결합된 핀(161)이 돌아가면서 제1링크대(160)를 밀어주어, 이와 연동된 제2링크대(170) 및 제3링크대(180)가 밀리면서 제3링크대(180)의 끝단이 가동핑거(130)의 하부를 밀면서 오므라들게 된다.
웨이퍼(1)를 물게 되면, 스핀척(100)은 세정부(20)의 카트리지에서 나와 고속회전에 의해 웨이퍼상에 뭍어있던 물기 및 잔여 이물질을 제거하게 되고, 히터에 의해 가열을 함께 하면서 건조하게 된다.
건조가 끝난 웨이퍼를 배출시키기 위해 외부의 로봇암이 웨이퍼(1)의 하부를 받들게 되고, 다시 공,유압실린더가 작동되어 회전블럭(150)을 아까와는 반대로 회전시켜주어 가동핑거(130)가 벌어지게 된다.
벌어진 가동핑거(130)에 의해 웨이퍼(1)가 로봇암의 위에 떨어지게 되지만, 웨이퍼의 일부가 아직 고정핑거(140)의 안착부(141)에 올려져 있기 때문에 웨이퍼(1)가 흔들리거나 자세가 틀어지지 않게 된다.
이러한 상태에서 로봇암이 작업이 끝난 웨이퍼를 끌고 나가게 된다.
상기에서는 본 고안의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 숙련된 당업자는 실용신안등록청구범위에 기재된 본 고안의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 고안을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 미라 온 트렉 장비의 구성을 보인 도면이고,
도 2는 도 1의 세정부를 상세하게 보인 도면이고,
도 3은 세정부에서 웨이퍼를 언로딩시키는 스핀척을 나타낸 사시도이고,
도 4는 통상의 웨이퍼를 나타낸 도면이고,
도 5는 도 3의 스핀척에 웨이퍼가 올바르게 올려진 상태와 올바르지 않게 올려진 비교 상태를 보인 도면이며,
도 6은 본 고안에 따른 6핑거 스핀척을 나타낸 사시도이고,
도 7은 도 6에 도시된 가동핑거 및 고정핑거위에 웨이퍼가 올려진 모습을 보인 도면이고,
도 8은 본 고안에 따른 스핀척의 구성에 의해 두 번째 세정부에서 정렬센서가 제거된 모습을 기존과 비교하여 나타낸 도면이고,
도 9는 본 고안에 따른 스핀척의 가동핑거 구조를 보여주기 위해 상측의 베이스를 걷어내고 하측의 모습을 보인 평면도이고,
도 10은 가동핑거의 결합구조를 보여주기 위한 분해도이며, 그리고
도 11은 가동핑거의 결합 및 움직임을 보여주기 위한 결합도이다.

Claims (4)

  1. 반도체 제조 공정의 미라 온 트랙(Mirra On Track) 장비에서 플랫존(2)을 갖는 웨이퍼(1)를 언로딩하는 스핀척에 있어서,
    상기 스핀척(100)은 원형의 베이스(110) 둘레에 형성되는 6개의 핑거로 구성되되, 이중 4개는 중간부가 힌지결합(121)되어 선회되는 가동핑거(130)로 그 상부 내측에는 상기 웨이퍼(1)를 물어주기 위한 홈부(131)가 형성되고, 나머지 2개는 상부 내측에 상기 웨이퍼(1)가 걸쳐지기 위한 안착부(141)가 형성되어 회동되지 않도록 세워지는 고정핑거(140)이며,
    상기 가동핑거(130)들은 상기 힌지결합(121)부의 앞쪽에 압축스프링(135)이 삽입되어 항상 벌어진 상태를 유지하고, 상기 베이스(110)의 하부면상 중앙에는 외력에 의해 돌아가는 회전블럭(150)이 삽입되고, 상기 회전블럭(150)의 위에는 상기 가동핑거(130)들의 하부쪽으로 연장된 링크대의 일단이 핀결합되어 직선왕복운동 하면서 상기 가동핑거(130)의 하부를 선택적으로 밀어줌을 특징으로 하는 6핑거 스핀척.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 링크대는 상기 회전블럭(150)의 상부면상에 핀결합되는 제1링크대(160)와, 상기 제1링크대(160)의 타단에 중앙부가 교차되도록 결합되는 제2링크대(170)와, 상기 제2링크대(170)의 양단에 결합되어 각각의 가동핑거(130)측으로 연장되는 제3링크대(180)로 구성됨을 특징으로 하는 6핑거 스핀척.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제2링크대(170)와 제3링크대(180)는 베어링핀(171)에 의해 결합되며, 상기 베이스(110)에는 상기 베어링핀(171)이 관통되는 가이드공(113)이 형성됨을 특징으로 하는 6핑거 스핀척.
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