KR20050013320A - The robot of Semiconductor wafer transportation and alignment method using the same - Google Patents
The robot of Semiconductor wafer transportation and alignment method using the sameInfo
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Abstract
Description
본 발명은 제조설비 내에서 웨이퍼를 이송시키도록 하는 반도체 웨이퍼 이송로봇에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor wafer transfer robot for transferring wafers in a manufacturing facility.
일반적으로 반도체소자는 웨이퍼 상에 포토리소그래피, 식각, 이온주입, 확산, 금속증착 등의 공정을 선택적이고도 반복적으로 수행하여 복수의 회로 패턴을 적층하는 것으로 만들어진다. 이렇게 반도체소자로 제조되기까지 웨이퍼는 각 단위 공정을 수행하는 반도체소자 제조설비로 이송이 이루어질 뿐 아니라 반도체소자 제조설비 내에서도 공정 수행 위치 또는 공정 수행에 보조하는 설정위치로 이송이 이루어진다. 이러한 웨이퍼의 이송과정에 있어서, 각 공정은 웨이퍼에 한정될 것을 요구하며, 이것은 웨이퍼가 공정수행을 위한 위치에 대하여 플랫존 위치가 정확하게 정렬되어 놓이는 것으로부터 이루어질 수 있다. 이에 따라 일반적인 반도체장치 제조설비에는 웨이퍼를 이송시키는 구성과 이송과정의 웨이퍼를 정렬시키도록 하는 구성을 구비한다.In general, semiconductor devices are made by stacking a plurality of circuit patterns by selectively and repeatedly performing processes such as photolithography, etching, ion implantation, diffusion, and metal deposition on a wafer. In this way, the wafer is not only transferred to the semiconductor device manufacturing equipment that performs each unit process until the semiconductor device is manufactured, but is also transferred to the process performing position or the setting position that assists the process performance within the semiconductor device manufacturing equipment. In the transfer of such wafers, each process requires to be limited to the wafer, which can be achieved by placing the wafers in a precisely aligned flat zone position relative to the position for processing. Accordingly, a general semiconductor device manufacturing facility includes a configuration for transferring a wafer and a configuration for aligning wafers in a transfer process.
상술한 바와 같이, 웨이퍼의 이송관계와 정렬관계에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.As described above, the transfer relationship and the alignment relationship of the wafer will be described with reference to the accompanying drawings.
먼저, 종래 기술 구성의 설명을 위한 반도체소자 제조설비(10)의 구성과 이에 대한 웨이퍼(W)의 이송 과정을 살펴보면, 도 1에 도시한 바와 같이, 생산라인으로부터 복수 웨이퍼(W)를 탑재한 카세트(C)가 투입 위치되는 로드락챔버(La, Lb)가 있고, 이 로드락챔버(La, Lb)는 구비된 도어수단(D1)을 통해 카세트(C)의 투입 및 인출에 대응하여 선택적으로 밀폐된 분위기를 이룬다. 또한, 로드락챔버(La, Lb)의 일측으로는 다른 도어수단(D2)의 개방에 의해 트랜스퍼챔버(T)와 연통하며, 이 트랜스퍼챔버(T)는 내부에 로드락챔버(La, Lb) 내에 있는 웨이퍼(W)의 인출과 소망 위치로의 투입 및 이송을 담당하는 로봇(12)을 구비한다. 그리고, 트랜스퍼챔버(T)의 다른 측부에는 로봇(12)에 의해 투입되는 웨이퍼(W)에 대하여 공정을 수행하는 공정챔버(P1, P2)와 이 공정진행을 보조하기 위한 보조챔버(S1, S2, S3, S4) 등이 도어수단(D2)의 개폐에 따라 선택적으로 연통하는 배치를 이룬다. 이러한 구성에 있어서, 상술한 보조챔버(S1, S2, S3, S4)들 중 어느 하나는 투입되는 웨이퍼(W)의 중심과 플랫존이 설정 사항과 동일하도록 정렬시키는 기능을 담당한다.First, referring to the configuration of the semiconductor device manufacturing facility 10 and the transfer process of the wafer W for the description of the prior art configuration, as shown in Figure 1, the plurality of wafers (W) from the production line There are load lock chambers La and Lb in which the cassette C is inserted and positioned, and the load lock chambers La and Lb are selectively responded to the cassette C through the door means D1. To achieve a sealed atmosphere. In addition, one side of the load lock chambers La and Lb communicates with the transfer chamber T by opening the other door means D2, and the transfer chamber T has a load lock chamber La and Lb therein. The robot 12 which takes out the drawing of the wafer W in the inside, and inputs and transfers to a desired position is provided. The other side of the transfer chamber T has process chambers P1 and P2 for performing a process on the wafer W introduced by the robot 12 and auxiliary chambers S1 and S2 for assisting the process progress. , S3, S4 and the like form an arrangement in which the door means D2 selectively communicates with each other. In such a configuration, any one of the above-described auxiliary chambers S1, S2, S3, and S4 is responsible for aligning the center and the flat zone of the wafer W to be injected with the setting items.
한편, 상술한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 이송을 담당하는 로봇(12)은, 도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 승·하강 및 회전 구동하는 지지축(14)을 구비한다. 또한, 지지축(14) 상에는, 지지축(14)을 기준을 하여 회전하는 제 1 로봇암(16a)과 이 제 1 로봇암(16a)의 선단에 링크로 연결되어 제 1 로봇암(16a)과 상대되는 각도로 회전하는 제 2 로봇암(16b)을 연결하여 구비하며, 제 2 로봇암(16b)의 선단에는 웨이퍼(W)의 저면을 받쳐 지지하기 위한 로봇척(18)을 구비한 구성으로 이루어진다. 그리고, 상술한 로봇척(18)은 여러 형상의 것이 있으나 여기서는 웨이퍼(W)를 다른 구성부에 인수 및 인계하기 용이하도록 함과 동시에 웨이퍼(W) 저면에 대한 접촉 면적을 줄이도록 웨이퍼(W) 가장자리 부위를 지지하는 핑거부(18a, 18b)와 이 핑거부(18a, 18b) 사이의 홈(18c)을 갖는 것이 일반적이다.On the other hand, as mentioned above, the robot 12 which is responsible for the transfer of the wafer W is provided with the support shaft 14 which drives up / down and rotationally drives as shown to FIG. 2 and FIG. Further, on the support shaft 14, a first robot arm 16a that rotates with respect to the support shaft 14 and a tip of the first robot arm 16a are linked to each other by a link to the first robot arm 16a. A second robot arm 16b which rotates at an angle relative to the second robot arm 16b, and a robot chuck 18 for supporting the bottom surface of the wafer W at the tip of the second robot arm 16b. Is done. The robot chuck 18 described above has various shapes, but here, the wafer W is made easy to take over and take over the wafer W to other components, and to reduce the contact area with respect to the bottom surface of the wafer W. It is common to have the finger portions 18a and 18b supporting the edge portions and the grooves 18c between the finger portions 18a and 18b.
이러한 로봇(12)의 구성으로부터 동작관계는, 상술한 제 1 로봇암(16a)이 지지축(14)을 기준으로 하여 회전함에 따라 링크로 연결된 제 2 로봇암(16b)의 선단이, 도 2에 가상선과 실선으로 표시한 바와 같이, 지지축(14)을 기준으로 하여 신축 위치한다. 이때 제 2 로봇암(16b)에 구비된 로봇척(18)은 위치한 웨이퍼(W)의 저면에 근접 대향하거나 웨이퍼(W) 저면을 받쳐 지지하는 상태로 신축 위치시키게 된다. 이어서 로봇척(18)은 지지축(14)의 승·하강 구동에 의해 선택적으로 웨이퍼(W)를 받쳐 지지하거나 지지하는 웨이퍼(W)를 설정 위치에 놓이게 한다.From the structure of such a robot 12, the operation relationship is that the tip of the 2nd robot arm 16b connected by the link as the above-mentioned 1st robot arm 16a rotates with respect to the support shaft 14 is FIG. As shown by an imaginary line and a solid line in the drawing, the expansion and contraction position is based on the support shaft 14. At this time, the robot chuck 18 provided in the second robot arm 16b is stretched and positioned in a state in which the robot chuck 18 is in close proximity to the bottom surface of the wafer W located thereon or supports the bottom surface of the wafer W. Subsequently, the robot chuck 18 causes the wafer W, which selectively supports or supports the wafer W, by being moved up and down by the support shaft 14 to be placed in a set position.
이러한 구성으로부터 웨이퍼(W)의 이송과정을 살펴보면, 웨이퍼(W)가 카세트(C)에 탑재된 상태로 로드락챔버(La, Lb) 내에 놓이면, 설정 조건에 따라 도어수단(D2)의 개방이 이루어지고, 이에 대응하여 트랜스퍼챔버(T) 내에 구비된 로봇(12)은 로봇척(18)이 웨이퍼(W)의 저면에 대향하는 위치에 있도록 로봇암(16a, 16b)을 신장 구동시킨다. 계속하여 로봇(12)은 지지축(14)을 승강 구동시켜 로봇척(18)이 대향하는 웨이퍼(W)의 저면을 받쳐 지지하도록 하고, 이 과정을 통하여 대상 웨이퍼(W)가 로봇척(18)상에 지지되면 상술한 로봇암(16a, 16b)을 수축 구동시킨다. 이어서 로봇(12)은 지지축(14)을 회전시켜 로봇암(16a, 16b)의 신축 구동하는 방향이 웨이퍼(W)를 정렬시키도록 하는 어느 하나의 보조챔버(S1, S2, S3, S4)에 대향하는 방향에 있도록 하고, 대향하는 위치의 도어수단(D2)이 개방됨에 대응하여 그 내부로 웨이퍼(W)를 투입토록 로봇암(16a, 16b)을 신장되게 구동시키는 일련의 과정을 수행한다. 이러한 정렬과정을 마친 웨이퍼(W)는 상술한 로봇(12)의 구동에 의해 다른 보조챔버(S1, S2, S3, S4) 또는 공정챔버(P1, P2) 내부에 대하여 마찬가지의 방법으로 투입과 인출하는 과정을 수행하고, 더불어 제조설비(10) 내의 공정을 마친 웨이퍼(W)를 카세트(C)의 설정된 위치에 투입하는 일련의 작업을 진행한다.Looking at the transfer process of the wafer (W) from this configuration, if the wafer (W) is placed in the load lock chamber (La, Lb) mounted on the cassette (C), opening of the door means (D2) according to the set conditions Correspondingly, the robot 12 provided in the transfer chamber T drives the robot arms 16a and 16b to extend so that the robot chuck 18 is at a position opposite to the bottom surface of the wafer W. Subsequently, the robot 12 lifts and drives the support shaft 14 so that the robot chuck 18 supports the bottom surface of the opposite wafer W so that the target wafer W is moved to the robot chuck 18 through this process. ), The robot arms 16a and 16b described above are contracted and driven. Subsequently, the robot 12 rotates the support shaft 14 so that the telescopic driving direction of the robot arms 16a and 16b aligns the wafer W with any one of the auxiliary chambers S1, S2, S3, and S4. And a series of processes for driving the robot arms 16a and 16b to extend the wafer W into the door door D2 in response to the opening of the door means D2 at the opposite position. . After the alignment process is completed, the wafer W is loaded and withdrawn in the same manner with respect to the other auxiliary chambers S1, S2, S3, S4 or the process chambers P1 and P2 by the above-described driving of the robot 12. In addition, a series of operations are performed in which the wafer W, which has been completed in the manufacturing facility 10, is put in a predetermined position of the cassette C.
그러나, 상술한 바와 같이, 반도체소자 제조설비 내에는 웨이퍼를 정렬시키기 위한 별도의 챔버 구성을 더 구비하고 있으며, 이것은 제조설비의 규모가 확대됨을 의미하며, 이것은 생산라인 내에 다른 제조설비의 설치 공간을 축소시키는 문제를 갖는다. 또한, 상술한 멀티챔버 구조의 제조설비에 대하여 다른 기능을 담당하는 구성을 추가하고자 할 경우에도 그 설치 영역의 확보가 어려운 단점을 갖는다. 그리고, 제조설비는 통상 밀폐되어 외부로부터 그 내부의 진행 사항을 확인하기 어려운 관계에 있으며, 이에 따라 로봇에 의한 웨이퍼의 이송이 정상적으로 이루어지는지 확인할 수 없어 제조설비 내에서의 웨이퍼 또는 제조설비를 이루는 각부 구성의 오염 및 손상의 원인을 확인하기 어려운 관계에 있다.However, as described above, the semiconductor device manufacturing facility further includes a separate chamber configuration for aligning the wafers, which means that the size of the manufacturing facility is increased, which means that space for installing other manufacturing facilities in the production line is increased. It has a problem of shrinking. In addition, there is a disadvantage in that it is difficult to secure the installation area even when it is intended to add a configuration in charge of other functions to the manufacturing equipment of the multi-chamber structure described above. In addition, the manufacturing equipment is normally sealed, and it is difficult to check the progress of the inside from the outside. Accordingly, it is impossible to confirm whether the wafer transfer is normally performed by the robot, and thus each part forming the wafer or the manufacturing equipment in the manufacturing equipment. It is difficult to identify the cause of contamination and damage to the composition.
본 발명의 목적은, 상술한 종래 기술에 따른 문제를 해결하기 위한 것으로서, 제조설비 내의 웨이퍼 이송 로봇에 웨이퍼를 이송하는 기능과 웨이퍼를 정렬시키는 기능을 함께 수행하도록 함으로써 제조설비의 설치 규모를 보다 축소시킬 수 있도록 하는 반도체 웨이퍼 이송용 로봇 및 이를 이용한 웨이퍼 정렬방법을 제공함에 있다.An object of the present invention is to solve the problem according to the prior art described above, and further reduces the installation scale of the manufacturing equipment by performing the function of transferring the wafer to the wafer transfer robot in the manufacturing equipment together with the function of aligning the wafers. The present invention provides a semiconductor wafer transfer robot and a wafer alignment method using the same.
또한, 제조설비 내에서 웨이퍼의 이송불량 또는 설정 위치에 대한 웨이퍼의 이탈 가능성 및 그에 따른 웨이퍼의 손상과 파손 등을 미연에 방지할 수 있도록 하는 반도체 웨이퍼 이송용 로봇 및 이를 이용한 웨이퍼 정렬방법을 제공함에 있다.In addition, the present invention provides a semiconductor wafer transfer robot and a wafer alignment method using the same, which can prevent wafer transfer defects or defects of wafer transfer to a set position and damage and breakage of the wafer. have.
도 1은 일반적인 반도체소자 제조설비의 일 예를 개략적으로 나타낸 구성도이다.1 is a configuration diagram schematically showing an example of a general semiconductor device manufacturing facility.
도 2는 종래 기술에 따른 반도체 웨이퍼 이송용 로봇의 구동관계를 나타낸 사시도이다.2 is a perspective view showing a driving relationship of the semiconductor wafer transfer robot according to the prior art.
도 3은 도 2에 표시된 Ⅲ-Ⅲ선을 기준한 단면도이다.3 is a cross-sectional view taken along line III-III shown in FIG. 2.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 이송용 로봇의 구동관계를 나타낸 사시도이다.4 is a perspective view showing the driving relationship of the semiconductor wafer transfer robot according to an embodiment of the present invention.
도 5는 도 4에 표시된 Ⅴ-Ⅴ선을 기준한 단면도이다.FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV of FIG. 4.
도 6a 내지 도 6d는 도 4의 구성으로부터 웨이퍼의 정렬과정을 설명하기 위한 평면도이다.6A to 6D are plan views illustrating the alignment process of the wafer from the configuration of FIG. 4.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10: 제조설비 12, 20: 로봇10: manufacturing equipment 12, 20: robot
14, 22: 지지축 16a, 16b: 로봇암14, 22: support shaft 16a, 16b: robot arm
18: 로봇척 24: 정렬부18: robot chuck 24: alignment unit
26: 가이드레일 28: 몸체26: guide rail 28: body
30: 정렬척 34: 지지대30: alignment chuck 34: support
36: CCD 카메라 38: ID 인식부36: CCD camera 38: ID recognition unit
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 이송용 로봇의 특징적 구성은, 승·하강 및 회전하는 지지축과; 상기 지지축에 설치되어 상기 지지축을 기준으로 회전함에 따라 링크로 연결된 선단이 상기 지지축의 중심에 대하여 신축 위치하는 로봇암과; 상기 로봇암의 선단에 구비되어 웨이퍼의 저면 가장자리 부위를 받쳐 지지하도록 핑거부를 갖는 로봇척과; 상기 로봇암 하측의 상기 지지축에 설치되어 상기 로봇척의 신축 방향으로 연장된 가이드레일과; 상기 가이드레일의 안내를 받아 왕복 이동과 승·하강 및 회전하고, 웨이퍼의 저면을 선택적으로 흡착 고정하는 정렬척과; 상기 로봇암 상측의 상기 지지축상에 상기 로봇척의 신축 방향으로 길이를 갖는 지지대와; 상기 지지대에 설치되어 대향하는 웨이퍼의 위치상태를 검출하는 검출부; 및 상기 검출부의 검출신호를 수신하여 웨이퍼의 위치상태를 판단하고, 상기 지지축, 로봇암, 정렬척의 구동을 제어하는 콘트롤러를 포함한 구성으로 이루어진다.A characteristic configuration of the semiconductor wafer transfer robot according to the present invention for achieving the above object is a support shaft for lifting, lowering and rotating; A robot arm installed at the support shaft and having a front end connected to the link as the reference shaft rotates with respect to the center of the support shaft; A robot chuck provided at the front end of the robot arm and having a finger portion to support the bottom edge of the wafer; A guide rail installed on the support shaft below the robot arm and extending in the stretching direction of the robot chuck; An alignment chuck which is guided by the guide rail, reciprocates, moves up, down, and rotates to selectively suck and fix the bottom of the wafer; A support having a length in the stretching direction of the robot chuck on the support shaft above the robot arm; A detection unit installed on the support to detect a position state of an opposite wafer; And a controller configured to receive the detection signal of the detection unit to determine the position of the wafer, and to control driving of the support shaft, the robot arm, and the alignment chuck.
또한, 상기 검출부는 CCD 카메라로 구성함이 바람직하고, 이때 상기 콘트롤러는 상기 CCD 카메라에 의해 촬영된 검출신호를 작업자로 하여금 확인할 수 있도록 디스플레이 하는 출력장치를 더 구비하여 이루어질 수 있다.In addition, the detection unit is preferably configured as a CCD camera, wherein the controller may be further provided with an output device for displaying a detection signal photographed by the CCD camera so that the operator can confirm.
그리고, 상기 지지대 상에는 웨이퍼상에 형성된 인식마크를 식별하여 그 신호를 상기 콘트롤러에 인가토록 함으로써 상기 콘트롤러로 하여금 대상 웨이퍼에 대한 공정의 진행 여부를 결정토록 하는 ID 인식부를 더 구비토록 함이 바람직하다.In addition, it is preferable to further include an ID recognition unit for identifying the recognition mark formed on the wafer on the support and applying the signal to the controller so that the controller can determine whether to proceed with the process for the target wafer.
이러한 구성에 있어서, 상기 정렬척은 웨이퍼의 저면에 대하여 진공압으로 흡착 고정하는 진공척으로 구성하여 이루어질 수 있다.In this configuration, the alignment chuck can be made of a vacuum chuck that is suction-fixed with a vacuum pressure to the bottom surface of the wafer.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 이송용 로봇을 이용한 정렬방법은, 지지축을 중심으로 신축 구동하는 로봇암의 단부에 웨이퍼의 저면 가장자리 부위를 지지하도록 하는 로봇척을 구비한 로봇에 대하여 상기 지지축 하측에 상기 로봇암의 신축 방향으로 연장시킨 가이드레일을 구비하고, 상기 가이드레일의 안내를 받아 슬라이딩 이동과 승·하강 구동과 회전 구동 및 대향하는 웨이퍼의 저면을 선택적으로 흡착 고정하는 정렬척을 구비하며, 상기 지지축상에 상기 로봇암의 신축 방향으로 연장시킨 지지대를 구비하고, 상기 지지대에 설치되어 대향하는 웨이퍼의 위치상태를 검출하는 검출부를 구비하여 구성하고, 웨이퍼를 지지하는 상기 로봇척이 상기 지지축에 근접한 설정 위치에 있도록 위치시키는 단계; 상기 로봇척 상에 놓인 웨이퍼의 위치 상태를 검출하는 단계; 및 상기 검출부의 검출신호를 수신하여 상기 정렬부의 구동을 제어하는 것으로 웨이퍼를 정렬하는 단계를 포함하여 이루어진다.On the other hand, the alignment method using a semiconductor wafer transfer robot according to the present invention for achieving the above object, the robot having a robot chuck to support the bottom edge portion of the wafer at the end of the robot arm that is stretched and driven around the support shaft And a guide rail extending below the support shaft in the telescopic direction of the robot arm, wherein the guide rail guides the sliding movement, the up / down driving, the rotational driving, and selectively sucks and fixes the bottom surface of the opposite wafer. And a support extending on the support shaft in the telescopic direction of the robot arm, and having a detection unit installed on the support for detecting a position state of the opposite wafer, and supporting the wafer. Positioning the robot chuck to a predetermined position proximate to the support shaft; Detecting a position state of a wafer placed on the robot chuck; And aligning the wafer by receiving the detection signal of the detection unit and controlling driving of the alignment unit.
또한, 상기 웨이퍼를 정렬하는 단계는, 상기 검출부의 검출신호를 통하여 설정된 기준위치에 대하여 현재 상기 로봇척 상에 놓인 웨이퍼 중심과의 거리 및 방향을 검출하는 단계; 상기 정렬척을 제어하여 웨이퍼를 고정토록 한 후 웨이퍼의 중심 위치가 설정된 기준위치에 대하여 상기 가이드레일의 길이 방향을 따라 일직선상에 있도록 회전시킨 후 웨이퍼 중심이 설정된 기준위치에 있도록 이송시키는 단계; 상기 로봇척상에 웨이퍼가 지지되게 한 상태에서 상기 정렬척의 중심이 설정된 기준위치로 이송하며 상기 검출부를 통하여 플랫존의 위치를 판단토록 하는 단계; 상기 정렬척으로 하여금 웨이퍼를 고정토록 한 후 웨이퍼의 플랫존이 설정 위치에 이르도록 회전시키는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.The aligning of the wafer may include detecting a distance and a direction of a wafer center currently placed on the robot chuck with respect to a reference position set through the detection signal of the detector; Controlling the alignment chuck to fix the wafer, and rotating the wafer so that the center of the wafer is in a straight line along the length of the guide rail with respect to the set reference position and then transferring the wafer to the center of the set reference position; Transferring the center of the alignment chuck to a predetermined reference position while allowing a wafer to be supported on the robot chuck, and determining a position of the flat zone through the detection unit; And causing the alignment chuck to fix the wafer, thereby rotating the flat zone of the wafer to a predetermined position.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 이송용 로봇과 이를 이용하는 웨이퍼 정렬방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a semiconductor wafer transfer robot and a wafer alignment method using the same according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 이송용 로봇의 구동관계를 나타낸 사시도이고, 도 5는 도 4에 표시된 Ⅴ-Ⅴ선을 기준한 단면도이며, 도 6a 내지 도 6d는 도 4의 구성으로부터 웨이퍼의 정렬과정을 설명하기 위한 평면도로서, 종래와 동일한 부분에 대하여 동일한 부호를 부여하고, 그에 따른 상세한 설명은 생략하기로 한다.4 is a perspective view illustrating a driving relationship of a semiconductor wafer transfer robot according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV of FIG. 4, and FIGS. 6A to 6D are views of FIG. 4. As a plan view for explaining the alignment process of the wafer from the configuration, the same reference numerals are given to the same parts as in the prior art, and detailed description thereof will be omitted.
본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 이송용 로봇(20)은, 도 4에 도시한 바와 같이, 승·하강 및 회전 구동하는 지지축(22)을 구비하고, 이 지지축(22) 상에는 지지축(22)을 기준을 하여 회전하는 제 1 로봇암(16a)과 이 제 1 로봇암(16a)의 선단에 링크로 연결되어 제 1 로봇암(16a)과 상대되는 각도로 회전하는 제 2 로봇암(16b)을 연결하여 구비하며, 제 2 로봇암(16b)의 선단에는 웨이퍼(W)의 저면을 받쳐 지지하기 위한 로봇척(18)을 구비한 구성으로 이루어진다. 여기서, 상술한 로봇척(18)은 여러 형상의 것이 있으나 여기서는 웨이퍼(W)를 다른 구성부에 인수 및 인계하기 용이하도록 함과 동시에 웨이퍼(W) 저면에 대한 접촉 면적을 줄이도록 웨이퍼(W) 가장자리 부위를 지지하는 핑거부(18a, 18b)와 이 핑거부(18a, 18b) 사이의 홈(18c)을 갖는 일반적인 로봇척(18)을 그 적용의 예로 할 수 있으나 이러한 형상에 한정되지 않음은 물론이다. 그리고, 로봇암(16a, 16b) 하측의 지지축(22)상에는 로봇척(18)의 신축 방향으로 연장된 가이드레일(26)이 설치되고, 이 가이드레일(26)상에는 가이드레일(26)의 길이 방향 즉, 로봇척(18)이 로봇암(18)의 신축 구동하는 방향으로 안내를 받아 왕복 이동과 승·하강 및 회전할 뿐 아니라 웨이퍼(W)의 저면을 선택적으로 고정하는 정렬척(30)이 설치된다. 이러한 정렬척(30)은 가이드레일(26)의 안내를 받아 슬라이딩 이동하는 몸체(28)를 더 구비하고, 이 몸체(28)를 기준으로 승·하강 및 회전하는 구성으로 이루어질 수 있으며, 상술한 가이드레일(26)과 정렬척(30) 및 몸체(28)를 포함하여 웨이퍼(W)를 정렬시키기 위한 정렬부(24)를 이룬다. 그리고, 상술한 정렬척(30)은 로봇척(18)의 홈(18c) 부위를 통하여 승·하강구동하고, 가이드레일(26)의 안내를 받아 홈(18c) 사이 즉, 양측 핑거부(18a, 18b)에 간섭되지 않는 범위 내에서 슬라이딩 이동하며,웨이퍼(W)의 저면에 근접 위치함에 따라 제공되는 진공압으로 웨이퍼(W)를 흡착 고정하는 진공척으로 구성될 수 있다.As shown in FIG. 4, the semiconductor wafer transfer robot 20 according to the present invention includes a support shaft 22 for driving up, down, and rotation, and on the support shaft 22, a support shaft 22. The first robot arm 16a that rotates with reference to the second robot arm 16a and the second robot arm 16b that are connected to the tip of the first robot arm 16a by a link and rotate at an angle relative to the first robot arm 16a. And a robot chuck 18 for supporting the bottom surface of the wafer W at the tip of the second robot arm 16b. Here, the above-described robot chuck 18 has a variety of shapes, but here, the wafer W is made easy to take over and take over the wafer W to other components, and to reduce the contact area with the bottom surface of the wafer W. A typical robot chuck 18 having a finger portion 18a, 18b for supporting an edge portion and a groove 18c between the finger portions 18a, 18b can be taken as an example of the application, but is not limited to this shape. Of course. On the support shaft 22 below the robot arms 16a and 16b, a guide rail 26 extending in the telescopic direction of the robot chuck 18 is provided, and on the guide rail 26 the guide rails 26 The alignment chuck 30 which is guided in the longitudinal direction, ie, the direction in which the robot chuck 18 extends and stretches the robot arm 18, not only reciprocates, moves up, down, and rotates, but also selectively fixes the bottom surface of the wafer W. ) Is installed. The alignment chuck 30 further includes a body 28 that slides under the guidance of the guide rail 26, and may be configured to move up, down, and rotate based on the body 28. The guide rail 26 and the alignment chuck 30 and the body 28 form an alignment portion 24 for aligning the wafer W. The above-described alignment chuck 30 moves up and down through the groove 18c portion of the robot chuck 18, and is guided by the guide rails 26, and thus, between the grooves 18c, that is, both finger portions 18a. 18b), the sliding movement within a range that does not interfere, and may be composed of a vacuum chuck for adsorbing and fixing the wafer (W) with a vacuum pressure provided as it is located close to the bottom surface of the wafer (W).
한편, 상술한 로봇암(18) 상측에 위치한 지지축(22)상에는 로봇척(18)의 신축 방향으로 길이를 갖는 지지대(34)를 설치하고, 이 지지대(34)에는 하측으로부터 대향 위치되는 웨이퍼(W)의 위치상태를 검출하는 검출부(36, 38)를 구비한다. 이러한 검출부(36, 38)의 구성으로는, 웨이퍼(W)의 위치상태를 촬영하는 CCD 카메라(36)로 구성될 수 있으며, 이에 더하여 위치하는 웨이퍼(W)상에 있는 인식마크(M, M')를 식별하는 ID 인식부(38)를 더 구비한 구성으로 이루어질 수 있다. 그리고, 상술한 검출부(36, 38)는 검출신호를 연결된 콘트롤러(도시 안됨)에 인가하고, 검출부(36, 38)의 검출신호를 수신한 콘트롤러는 웨이퍼(W)의 위치상태를 판단하며, 상술한 지지축(22)과 로봇암(18) 및 정렬척(30)의 구동을 제어하는 구성을 이룬다.On the other hand, on the support shaft 22 located above the robot arm 18, a support 34 having a length in the telescopic direction of the robot chuck 18 is provided, and the wafer 34 is disposed to face the lower side. The detection parts 36 and 38 which detect the position state of (W) are provided. As the configuration of the detection unit 36, 38, it may be composed of a CCD camera 36 for photographing the position of the wafer (W), in addition to the recognition mark (M, M) on the wafer (W) to be located It may be configured to further include an ID recognition unit 38 for identifying '). In addition, the above-described detectors 36 and 38 apply detection signals to a connected controller (not shown), and the controller that receives the detection signals of the detectors 36 and 38 determines the position state of the wafer W. A drive shaft 22, the robot arm 18 and the alignment chuck 30 is configured to control the driving.
상술한 로봇(20)의 구성 설명에 있어서, 제 1, 2 로봇암(18)은 도 4에서 지지축(22)의 양측에서 상호 자바라 형상으로 연동하는 것으로 도시하였으나, 이것은 다관절을 갖는 외팔보 형상으로 로봇암들을 연결한 구성에 대하여도 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.In the above-described configuration of the robot 20, the first and second robot arms 18 are illustrated as interlocking with each other in a bellows shape on both sides of the support shaft 22 in FIG. 4, but this is a cantilever shape having multiple joints. Of course, the same can be applied to the configuration of connecting the robot arm.
이러한 구성으로부터 웨이퍼(W)의 이송과 정렬과정을 살펴보면, 웨이퍼(W)가 임의의 설정위치에 놓이면, 로봇(20)은 로봇척(18)이 웨이퍼(W)의 저면에 대향하는 위치에 있도록 로봇암(18)을 신장 구동시킨다. 계속하여 로봇(20)은 로봇척(18)의 상면에 웨이퍼(W)가 얹혀지는 정도로 지지축(22)을 승강 구동시키고, 이에 따라 웨이퍼(W)가 로봇척(18)상에 지지되면 상술한 로봇암(18)을 수축 구동시킨다. 이때 로봇척(18)은 설정된 위치에 있고, 이러한 로봇척(18)의 상부에 위치한 검출부(36, 38) 즉, CCD 카메라(36)는 로봇척(18) 상에 얹혀져 놓인 웨이퍼(W)의 위치상태를 촬영하는 것으로 검출하고, 이 검출신호 즉, 이미지신호를 콘틀롤러에 인가한다.Looking at the transfer and alignment process of the wafer W from such a configuration, when the wafer W is placed at an arbitrary setting position, the robot 20 is positioned so that the robot chuck 18 is at a position opposite to the bottom surface of the wafer W. The robot arm 18 is driven to extend. Subsequently, the robot 20 lifts and drives the support shaft 22 to the extent that the wafer W is placed on the upper surface of the robot chuck 18, and thus the wafer W is supported on the robot chuck 18. One robot arm 18 is contractively driven. At this time, the robot chuck 18 is in a set position, and the detection units 36 and 38, that is, the CCD camera 36, located on the robot chuck 18 are placed on the robot chuck 18. The positional state is detected by photographing, and this detection signal, i.e., an image signal, is applied to the controller.
이에 대하여 콘트롤러는 검출부(36, 38)로부터 검출신호를 수신하여 웨이퍼(W)의 위치 상태를 판단하여 정렬척(30)의 구동을 제어한다. 여기서, 상술한 웨이퍼(W)의 위치상태 판단은 이미 설정된 기준위치(C) 즉, 웨이퍼(W)가 정상적으로 놓여야 할 위치에 현재 로봇척(18) 상에 놓인 웨이퍼(W) 중심(C')과의 거리(d) 및 그 방향을 검출하는 것이다. 이러한 검출결과를 얻은 콘트롤러는 상술한 정렬척(30)을 설정된 기준위치로부터 승강시키며 위치한 웨이퍼(W)의 저면에 근접함에 대응하여 진공압을 제공토록 하거나 정전기력을 이용하는 등의 통상의 방법을 통하여 웨이퍼(W)를 흡착 고정토록 한다. 이후 콘트롤러는 정렬척(30)을 도 6a에 표시한 화살표(m1) 방향으로 회전시켜 현재 웨이퍼(W)의 중심(C')이 설정된 기준위치(C)에 대하여 가이드레일(26)의 길이 방향 즉, 정렬척(30)의 슬라이딩 이동방향에 대하여 일직선상에 있도록 회전시킨다. 이어서 콘트롤러는 상술한 검출결과로부터 웨이퍼(W)의 중심(C') 위치와 설정된 기준위치(C) 사이의 거리(d')만큼에 대하여 정렬척(30)을 도 6b에 표시한 화살표(m2) 방향으로 슬라이딩 이동시키고, 이에 따라 웨이퍼(W)의 중심(C')은, 도 6c에 도시한 바와 같이, 설정된 기준위치(C)와 동일한 위치에 놓인다. 이때 상술한 웨이퍼(W)의 회전(m1)과 웨이퍼(W) 중심(C')을 설정된 기준위치(C)와 일치시키도록 이동(m2)시키는 작업은 동시에 징행될 수 있다. 이렇게 웨이퍼(W)의 중심(C')이 설정된 기준위치(C)와 일치하면, 콘트롤러는 웨이퍼(W)에 대한 정렬척(30)의 흡착력을 제거하고, 이어 정렬척(30)을 하강시킨 이후 슬라이딩 이동한 거리(d')만큼 복원 위치시키는 것으로 정렬척(30)의 중심이 설정된 기준위치(C)와 일선상에 있도록 한다. 이와 동시에 콘트롤러는 검출부(36, 38) 즉, CCD 카메라(36)를 통하여 웨이퍼(W)의 플랫존(F) 위치에 대한 회전각을 판단하며, 콘트롤러는 그 결과를 토대로 상술한 정렬척(30)의 승강 구동과 웨이퍼(W)의 흡착 고정 및 판단 결과 값에 대한 웨이퍼(W)의 회전을 도 6d에 표시한 화살표(m3) 방향으로 제어하는 것으로 웨이퍼(W)를 정렬시키는 것이다. 여기서, 상술한 웨이퍼(W)의 정렬과정은 로봇척(18) 상에 놓인 웨이퍼(W)가 설정된 위치로부터 벗어난 경우에 대하여 실시하는 것이고, 로봇(20)의 구동에 의해 인출된 웨이퍼(W)가 플랫존(F) 위치만이 틀어진 경우 또는 설정 위치에 정상적으로 놓인 경우에 대하여 정렬과정을 단순화시키거나 생략하는 것으로 공정을 진행토록 할 수 있는 것이다.On the other hand, the controller receives the detection signals from the detectors 36 and 38 to determine the position of the wafer W to control the driving of the alignment chuck 30. Here, the above-described determination of the position state of the wafer W is based on the center position C 'of the wafer W currently placed on the robot chuck 18 at the reference position C that is already set, that is, the position where the wafer W should normally be placed. Is a distance d) and its direction. The controller obtained the detection result raises and lowers the above-described alignment chuck 30 from the set reference position, and provides a vacuum pressure corresponding to the bottom surface of the wafer W located therein, or uses a conventional method such as using an electrostatic force. Let (W) be fixed to adsorption. Thereafter, the controller rotates the alignment chuck 30 in the direction of the arrow m1 shown in FIG. 6A to extend the length of the guide rail 26 with respect to the reference position C at which the center C 'of the current wafer W is set. That is, it rotates so that it may become linear with respect to the sliding movement direction of the alignment chuck 30. Subsequently, the controller displays the alignment chuck 30 shown in FIG. 6B by the distance d 'between the center C' position of the wafer W and the set reference position C from the above-described detection result. ), The center C 'of the wafer W is placed at the same position as the set reference position C, as shown in Fig. 6C. In this case, the operation of moving the above-described rotation m1 of the wafer W and the center of the wafer W C 'to match the set reference position C may be performed simultaneously. When the center C 'of the wafer W coincides with the set reference position C, the controller removes the suction force of the alignment chuck 30 with respect to the wafer W, and then lowers the alignment chuck 30. Thereafter, the center of the alignment chuck 30 is in line with the set reference position C by restoring the sliding distance d '. At the same time, the controller determines the rotation angle with respect to the flat zone F position of the wafer W through the detectors 36 and 38, that is, the CCD camera 36, and the controller determines the alignment chuck 30 described above based on the result. The wafers W are aligned by controlling the lifting and lowering of the < RTI ID = 0.0 >) < / RTI > and the rotation of the wafers W relative to the determination result in the direction of the arrow m3 shown in FIG. Here, the above-described alignment process of the wafer W is performed when the wafer W placed on the robot chuck 18 deviates from the set position, and the wafer W drawn out by the driving of the robot 20. When the flat zone (F) position is misplaced or normally placed in the set position can simplify the alignment process or to omit the process.
이렇게 웨이퍼(W)의 정렬과정이 이루어지면, 로봇(20)은 지지축(22)을 회전시켜 로봇암(18)의 신축 구동하는 방향이 웨이퍼(W)를 정렬시키도록 하는 어느 하나의 설정 위치에 대향하는 방향에 있도록 하고, 이어 대향하는 설정 위치에 대응하여 웨이퍼(W)를 투입시키도록 로봇암(18)을 신장되게 구동시키는 일련의 과정을 수행한다.When the alignment process of the wafer W is performed, the robot 20 rotates the support shaft 22 so that the stretch driving direction of the robot arm 18 aligns the wafer W. And a series of processes for driving the robot arm 18 to extend so as to put the wafer W in correspondence with the opposite set position.
한편, 콘트롤러는 상술한 ID 인식부(38)를 통하여 검출한 신호를 수신하여 공정 프로그램에 대한 웨이퍼(W)의 공정조건이나 제조설비에 대한 공정의 진행 여부를 판단할 수 있다. 그리고, 상술한 콘트롤러에는 CCD 카메라(36)들을 통해 촬영된 이미지신호를 작업자가 확인할 수 있도록 디스플레이 하는 출력장치를 더 구비한 구성으로 이루어질 수 있다.On the other hand, the controller may receive the signal detected by the above-described ID recognition unit 38 to determine whether the process conditions of the wafer (W) for the process program or the process for the manufacturing equipment. The controller may further include an output device configured to display an image signal photographed through the CCD cameras 36 so that an operator can check the image signal.
따라서, 본 발명에 의하면, 제조설비 내에서 웨이퍼를 이송하는 로봇 상에서 웨이퍼의 정렬이 이루어짐에 따라 이송과 정렬에 따른 작업시간이 단축되고, 웨이퍼를 정렬시키기 위한 별도의 설비와 공간이 불필요한 관계로 설비의 규모를 축소시킬 수 있어 여유 공간이 확보되는 효과가 있다.Therefore, according to the present invention, as the alignment of the wafer is performed on the robot for transporting the wafer in the manufacturing facility, the working time due to the transfer and the alignment is shortened, and the facility is not necessary because a separate facility and space for aligning the wafer are unnecessary. It can reduce the size of the free space is effective.
또한, 웨이퍼의 이송 과정에서 필수적으로 위치되는 부위에 웨이퍼의 위치상태가 수시로 확인됨에 따라 제조설비 내에서 웨이퍼의 이송불량 또는 설정 위치에 대한 웨이퍼의 이탈 가능성 및 그에 따른 웨이퍼의 손상과 파손 등의 문제가 미연에 방지되어 생산성과 설비의 가동률이 향상되는 등의 효과가 있다.In addition, as the position of the wafer is frequently checked at the essential position during the wafer transfer process, there is a possibility that the wafer may move away from the wafer in the manufacturing facility or the set position, and the damage and damage of the wafer may occur. This can be prevented in advance, thereby improving productivity and utilization rate of the facility.
본 발명은 구체적인 실시예에 대해서만 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 할 것이다.Although the present invention has been described in detail only with respect to specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that modifications and variations can be made within the scope of the technical idea of the present invention, and such modifications or changes belong to the claims of the present invention. something to do.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |