KR20050045284A - Robot blade for transferring a wafer - Google Patents
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Abstract
반도체 장치의 제조 공정에서 로봇 블레이드는 웨이퍼를 이송시키기 위한 이송 로봇의 로봇암과 결합된다. 상기 로봇 블레이드는 탄소 섬유강화 복합재료로 이루어지는 평판형 몸체와, 플라즈마 스프레이 코팅 방법 또는 화학기상증착 방법에 의해 상기 몸체의 표면에 형성된 실리콘 코팅층을 포함하며, 상기 코팅층에는 웨이퍼 표면의 정전기를 제거하기 위한 도전성 물질이 이온주입 방법에 의해 주입된다. 따라서, 로봇 블레이드의 중량이 감소되며, 웨이퍼의 오염 및 정렬 불량을 방지할 수 있다.In the manufacturing process of the semiconductor device, the robot blade is coupled with the robot arm of the transfer robot for transferring the wafer. The robot blade includes a flat body made of a carbon fiber reinforced composite material and a silicon coating layer formed on the surface of the body by a plasma spray coating method or a chemical vapor deposition method, the coating layer for removing static electricity on the surface of the wafer. The conductive material is implanted by the ion implantation method. Therefore, the weight of the robot blade is reduced, and contamination and misalignment of the wafer can be prevented.
Description
본 발명은 웨이퍼를 이송하기 위한 로봇 블레이드(robot blade)에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 반도체 장치의 제조 공정에서 반도체 기판으로 사용되는 실리콘웨이퍼를 이송하기 위한 이송 로봇의 로봇 블레이드에 관한 것이다.The present invention relates to a robot blade for transferring wafers. More specifically, the present invention relates to a robot blade of a transfer robot for transferring a silicon wafer used as a semiconductor substrate in a semiconductor device manufacturing process.
일반적으로 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘웨이퍼 상에 전기적인 회로를 형성하는 팹(Fab) 공정과, 상기 팹 공정에서 형성된 반도체 장치들의 전기적인 특성을 검사하는 EDS(electrical die sorting)공정과, 상기 반도체 장치들을 각각 에폭시 수지로 봉지하고 개별화시키기 위한 패키지 조립 공정을 통해 제조된다.In general, a semiconductor device includes a Fab process for forming an electrical circuit on a silicon wafer used as a semiconductor substrate, an electrical die sorting (EDS) process for inspecting electrical characteristics of semiconductor devices formed in the fab process; The semiconductor devices are each manufactured through a package assembly process for encapsulating and individualizing the epoxy devices.
상기 팹 공정은 웨이퍼 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 상기 막을 평탄화하기 위한 화학적 기계적 연마 공정과, 상기 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 막을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정과, 웨이퍼의 소정 영역에 특정 이온을 주입하기 위한 이온 주입 공정과, 웨이퍼 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정과, 상기 세정된 웨이퍼를 건조시키기 위한 건조 공정과, 상기 막 또는 패턴의 결함을 검사하기 위한 검사 공정 등을 포함한다.The fab process includes a deposition process for forming a film on a wafer, a chemical mechanical polishing process for planarizing the film, a photolithography process for forming a photoresist pattern on the film, and the photoresist pattern using the photoresist pattern. An etching process for forming the film into a pattern having electrical characteristics, an ion implantation process for implanting specific ions into a predetermined region of the wafer, a cleaning process for removing impurities on the wafer, and a process for drying the cleaned wafer And a drying step and an inspection step for inspecting the defect of the film or pattern.
상기와 같은 반도체 장치의 제조 공정에서 생산성에 중대한 영향을 주는 요인 중 하나가 웨이퍼의 이송 속도이다. 즉, 각각의 단위 공정 사이에서 웨이퍼들의 이송 또는 각각의 단위 공정에서 웨이퍼 카세트로부터 웨이퍼를 처리하기 위한 공정 챔버 사이에서의 웨이퍼 이송에 소요되는 시간이 반도체 장치의 생산성을 크게 좌우하는 요인이 된다. One of the factors that have a significant influence on the productivity in the manufacturing process of the semiconductor device as described above is the transfer speed of the wafer. That is, the time required for the transfer of wafers between each unit process or the wafer transfer between the process chambers for processing the wafers from the wafer cassette in each unit process is a factor that greatly influences the productivity of the semiconductor device.
상기 웨이퍼 카세트와 공정 챔버 또는 로드록 챔버 사이에서는 다양한 방식의 웨이퍼 이송 로봇들이 사용되며, 상기 이송 로봇들은 다양한 형상을 갖는 로봇 블레이드가 설치된다.Various wafer transfer robots are used between the wafer cassette and the process chamber or load lock chamber, and the transfer robots are equipped with robot blades having various shapes.
최근, 실리콘웨이퍼의 크기가 증가됨에 따라 로봇 블레이드의 크기도 함께 증가되고 있다. 종래의 로봇 블레이드는 세라믹, 티타늄, 알루미늄, 석영 또는 스테인리스 스틸 등의 재질로 이루어지며, 크기의 증가에 따른 무게의 증가로 웨이퍼의 이송 속도가 더욱 감소되고 있다.Recently, as the size of the silicon wafer is increased, the size of the robot blade is also increased. The conventional robot blade is made of a material such as ceramic, titanium, aluminum, quartz, or stainless steel, and the transfer speed of the wafer is further reduced due to the increase in weight due to the increase in size.
또한, 석영으로 이루어진 로봇 블레이드의 경우, 석영의 밀도가 2.3 정도로 비교적 작지만, 일반적으로 알려져 있는 바와 같이 매우 취성적으로 쉽게 파손된다는 단점이 있다. 한편, 비교적 경량의 알루미늄은 밀도가 2.7 정도로 가벼운 수치를 보이고 있으나, 고온 챔버용으로는 사용할 수 없다는 단점이 있다. 현재 로봇 블레이드 재질로 가장 많이 사용되고 있는 Al2O3의 경우, 비전도성에 기인하여 웨이퍼 표면에 정전기가 발생되는 경우 이를 제거할 수 없다는 단점이 있으며, 이로 인해 웨이퍼 정렬 불량이 발생될 수 있다. 또한, 장시간 사용에 따라 웨이퍼와 이종 재료인 로봇 블레이드로부터 웨이퍼의 이면이 오염되는 문제점이 발생된다.In addition, in the case of the robot blade made of quartz, the density of the quartz is relatively small, such as 2.3, but has a disadvantage in that it is easily brittle and brittle as is generally known. On the other hand, relatively light aluminum has a light density of about 2.7, but there is a disadvantage that can not be used for high temperature chamber. Al 2 O 3 , which is currently used as a robot blade material, has the disadvantage that it cannot be removed when static electricity is generated on the wafer surface due to non-conductivity, which may result in wafer misalignment. In addition, a problem arises in that the back surface of the wafer is contaminated from the wafer and the robot blade, which is a heterogeneous material, for a long time.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 웨이퍼의 이송 속도를 증가시키며 웨이퍼의 오염을 억제할 수 있는 로봇 블레이드를 제공하는데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide a robot blade that can increase the transfer speed of the wafer and suppress the contamination of the wafer.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 탄소(carbon)를 포함하는 복합 재료로 이루어지며, 웨이퍼를 지지하여 이송하기 위하여 로봇암(robot arm)과 결합되는 평판형 몸체와, 상기 평판형 몸체의 표면에 형성되며 실리콘을 포함하는 코팅층을 포함하는 웨이퍼를 이송하기 위한 로봇 블레이드를 제공한다.The present invention for achieving the above object is made of a composite material containing carbon (carbon), the flat body coupled to the robot arm (robot arm) to support and transport the wafer, the surface of the flat body Provided is a robot blade for transferring a wafer including a coating layer formed on the silicon.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 코팅층은 화학기상증착(chemical vapor deposition; CVD) 방법 또는 플라즈마 스프레이 코팅 방법(plasma spray coating method)에 의해 형성되며, 상기 웨이퍼 표면의 정전기를 제거하기 위한 도전성 물질을 포함한다. 상기 도전성 물질은 이온주입 방법에 의해 상기 코팅층에 주입될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the coating layer is formed by a chemical vapor deposition (CVD) method or a plasma spray coating method (plasma spray coating method), a conductive material for removing static electricity on the surface of the wafer It includes. The conductive material may be injected into the coating layer by an ion implantation method.
상기 평판형 몸체는, 상기 로봇암과 결합되는 부위의 고정단과 상기 웨이퍼를 지지하는 자유단을 포함하며, 상기 평판형 몸체의 내부에는 상기 자유단의 전면 또는 이면으로부터 상기 고정단을 향하여 형성되어 상기 웨이퍼를 흡착하기 위한 진공력을 제공하기 위한 진공 채널이 형성되어 있다.The flat body includes a fixed end of the portion coupled to the robot arm and a free end supporting the wafer, and the inside of the flat body is formed toward the fixed end from the front or rear surface of the free end, A vacuum channel is formed to provide a vacuum force for adsorbing the wafer.
상기 로봇 블레이드는 탄소를 포함하는 복합 재료로 이루어지므로, 고경량, 고탄성, 고강도를 구현할 수 있으며, 이로 인해 웨이퍼의 이송 속도를 증가시킬 수 있다. 상기 코팅층은 웨이퍼와 동일한 실리콘으로 이루어지므로 웨이퍼 이면의 오염을 억제할 수 있다.Since the robot blade is made of a composite material containing carbon, it is possible to implement a high light weight, high elasticity, high strength, thereby increasing the transfer speed of the wafer. Since the coating layer is made of the same silicon as the wafer, contamination of the back surface of the wafer can be suppressed.
또한, 상기 이온주입 방법을 이용하여 상기 코팅층에 도전성 물질을 주입함으로써, 웨이퍼 표면에서 발생 가능한 정전기에 대비할 수 있으며, 이에 따라 웨이퍼의 로딩 및 언로딩에서의 정렬 불량을 방지할 수 있다. In addition, by injecting a conductive material into the coating layer using the ion implantation method, it is possible to prepare for the static electricity generated on the surface of the wafer, thereby preventing misalignment in loading and unloading the wafer.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 블레이드를 설명하기 위한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 Ⅱ-Ⅱ 라인에 따라 절개된 로봇 블레이드의 확대 단면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 Ⅲ-Ⅲ 라인에 따라 절개된 로봇 블레이드의 확대 단면도이다.1 is a perspective view for explaining a robot blade according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is an enlarged cross-sectional view of the robot blade cut along the line II-II shown in Figure 1, Figure 3 is shown in Figure 1 Is an enlarged cross-sectional view of the robot blade cut along the III-III line.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 일 실시예에 따른 로봇 블레이드(100)는 평판형 몸체(110)와, 상기 몸체(110)의 표면에 형성된 코팅층(120)을 포함한다. 상기 몸체(110)는 탄소를 포함하는 복합재료로 이루어지며, 상기 코팅층(120)은 웨이퍼(W)와 동일한 재질로 이루어진다. 바람직하게는 상기 몸체(110)는 탄소 섬유강화 복합재료로 이루어지며, 상기 코팅층(120)은 실리콘으로 이루어진다.1 to 3, the robot blade 100 according to the embodiment includes a flat body 110 and a coating layer 120 formed on the surface of the body 110. The body 110 is made of a composite material containing carbon, and the coating layer 120 is made of the same material as the wafer (W). Preferably, the body 110 is made of a carbon fiber reinforced composite material, and the coating layer 120 is made of silicon.
상기 로봇 블레이드(100)는 평판형 바(bar) 형태를 가지며, 이송 로봇(10)과 결합되는 부위의 고정단(100a)과 웨이퍼(W)를 지지하기 위한 자유단(100b)을 갖는다. 도시된 바에 따르면, 상기 로봇 블레이드(100)는 평판형 바 형태를 갖고 있으나, 이러한 형태는 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 갖는 당업자에 의해 다양하게 변경될 수 있을 것이다.The robot blade 100 has a flat bar shape, and has a fixed end 100a and a free end 100b for supporting the wafer W at a portion coupled with the transfer robot 10. As shown, the robot blade 100 has a flat bar shape, but the shape does not limit the scope of the present invention, and may be variously changed by those skilled in the art. There will be.
상기 이송 로봇(10)은 웨이퍼(W)를 이송하기 위해 수직 운동 및 회전 운동이 가능하며, 상기 로봇 블레이드(100)와 결합되는 다관절 로봇암(20)과 구동력을 제공하기 위한 구동부(30)를 포함한다. 상기 이송 로봇(10)의 형태는 다양하게 변경될 수 있다. 즉, 상기 로봇 블레이드(100)는 반도체 웨이퍼(W)를 이송하기 위한 다양한 형태의 이송 로봇에 적절하게 적용될 수 있다.The transfer robot 10 is capable of vertical movement and rotational movement to transfer the wafer W, the articulated robot arm 20 coupled with the robot blade 100, and a driving unit 30 for providing driving force. It includes. The shape of the transfer robot 10 may be variously changed. That is, the robot blade 100 may be appropriately applied to various types of transfer robots for transferring the semiconductor wafer (W).
표 1은 로봇 블레이드(100)를 이루는 재료의 밀도를 나타낸다.Table 1 shows the density of the materials constituting the robot blade 100.
상기 표 1을 참조하면, 탄소 섬유강화 복합재료는 그 밀도가 1.8이며, 이는 다른 어떠한 재료보다도 낮다는 것을 알 수 있다. 이는 탄소 섬유강화 복합재료로 이루어진 로봇 블레이드(100)의 중량을 다른 재료로 이루어진 로봇 블레이드보다 약 40% 이상 작게 할 수 있음을 의미한다. 또한, 탄소 섬유강화 복합재료는 탄성 복원력이 우수하며, 고온에 잘 견디는 특성을 가지므로, 고온의 공정에서 대구경 웨이퍼를 이송하기 위한 로봇 블레이드의 재료로써 적합하다는 것을 알 수 있다.Referring to Table 1, it can be seen that the carbon fiber reinforced composite material has a density of 1.8, which is lower than that of any other material. This means that the weight of the robot blade 100 made of a carbon fiber reinforced composite material can be reduced by about 40% or more than that of the robot blade made of another material. In addition, the carbon fiber-reinforced composite material is excellent in elastic restoring force, and has a property of withstanding high temperature well, it can be seen that it is suitable as a material of the robot blade for transferring large diameter wafers in a high temperature process.
상기와 같이 로봇 블레이드(100)의 중량이 감소되면, 이송 로봇(10)에 작용되는 부하가 감소되므로 이송 로봇(10)의 수직 및 회전 운동 속도를 증가시킬 수 있으며, 이는 반도체 장치의 제조 공정에서 웨이퍼(W)의 이송 속도를 증가시킬 수 있음을 의미한다.When the weight of the robot blade 100 is reduced as described above, since the load acting on the transfer robot 10 is reduced, it is possible to increase the vertical and rotational speeds of the transfer robot 10, which is a process of manufacturing semiconductor devices. It means that the transfer speed of the wafer (W) can be increased.
상기 탄소 섬유강화 복합재료로 이루어지는 평판형 본체(110)의 표면에 형성된 코팅층(120)은 실리콘으로 이루어지며, 화학기상증착(chemical vapor deposition; CVD) 방법 또는 용사 코팅 방법으로 널리 알려진 플라즈마 스프레이 코팅 방법(plasma spray coating method)에 의해 바람직하게 형성될 수 있다. The coating layer 120 formed on the surface of the plate-shaped main body 110 made of the carbon fiber reinforced composite material is made of silicon, and is widely known as a chemical spray deposition (CVD) method or a spray coating method. It may be preferably formed by a plasma spray coating method.
한편, 상기와 같이 형성된 코팅층(120)에는 도전성 물질(130)이 주입될 수 있다. 상기 도전성 물질(130)은 이온주입 방법에 의해 바람직하게 주입될 수 있으며, 상기 도전성 물질(130)은 웨이퍼(W)의 표면에 형성된 정전기를 제거하기 위한 목적으로 주입된다. 즉, 웨이퍼(W)의 표면에 형성된 정전기는 상기 도전성 물질(130)을 통해 쉽게 방전될 수 있으므로, 웨이퍼(W)의 로딩 또는 언로딩 동안에 정전기력에 의한 웨이퍼 정렬 불량을 방지할 수 있다.Meanwhile, the conductive material 130 may be injected into the coating layer 120 formed as described above. The conductive material 130 may be preferably implanted by an ion implantation method, and the conductive material 130 is implanted for the purpose of removing static electricity formed on the surface of the wafer (W). That is, since the static electricity formed on the surface of the wafer W can be easily discharged through the conductive material 130, it is possible to prevent the wafer alignment failure due to the electrostatic force during the loading or unloading of the wafer (W).
상기 몸체(110)의 내부에는 상기 웨이퍼(W)를 상기 자유단(100b) 상에 흡착시키기 위한 진공력을 제공하기 위한 진공 채널(140)이 형성되어 있다. 상기 진공 채널(140)은 상기 웨이퍼(W)의 이면과 접촉되는 자유단(110b)의 상면으로부터 하방으로 형성되며, 상기 로봇 블레이드(100)의 중심축을 따라 상기 고정단(110a)을 향해 수평 방향으로 연장된다. 상기와 같은 진공 채널(140)의 형태는 다양하게 변경될 수 있다.A vacuum channel 140 is formed inside the body 110 to provide a vacuum force for adsorbing the wafer W onto the free end 100b. The vacuum channel 140 is formed downward from an upper surface of the free end 110b contacting the rear surface of the wafer W, and is horizontally directed toward the fixed end 110a along a central axis of the robot blade 100. Extends. The shape of the vacuum channel 140 as described above may be variously changed.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 로봇 블레이드는 탄소 섬유강화 복합재료로 이루어지므로 고경량, 고탄성 및 고강도를 구현할 수 있으므로, 웨이퍼의 이송 속도를 증가시킬 수 있다. 또한, 실리콘 코팅층은 웨이퍼의 오염을 방지하며, 상기 코팅층에 주입된 도전성 물질을 이용하여 웨이퍼 표면의 정전기를 제거할 수 있으므로 웨이퍼의 정렬 불량을 미연에 방지할 수 있다.According to the present invention as described above, since the robot blade is made of a carbon fiber reinforced composite material can implement a high weight, high elasticity and high strength, it is possible to increase the transfer speed of the wafer. In addition, the silicon coating layer prevents contamination of the wafer, and can eliminate static electricity on the surface of the wafer using a conductive material injected into the coating layer, thereby preventing misalignment of the wafer.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed within the scope of the invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 블레이드를 설명하기 위한 사시도이다.1 is a perspective view for explaining a robot blade according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 Ⅱ-Ⅱ 라인에 따라 절개된 로봇 블레이드의 확대 단면도이다.FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the robot blade cut along the line II-II shown in FIG. 1.
도 3은 도 1에 도시된 Ⅲ-Ⅲ 라인에 따라 절개된 로봇 블레이드의 확대 단면도이다.3 is an enlarged cross-sectional view of the robot blade cut along the III-III line shown in FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 이송 로봇 20 : 로봇암10: transfer robot 20: robot arm
30 : 구동부 100 : 로봇 블레이드30: driving unit 100: robot blade
100a : 고정단 100b : 자유단100a: fixed end 100b: free end
110 : 몸체 120 : 코팅층110: body 120: coating layer
130 : 도전성 물질 140 : 진공 채널130: conductive material 140: vacuum channel
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| KR (1) | KR20050045284A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10446425B2 (en) | 2016-07-29 | 2019-10-15 | Semes Co., Ltd. | Substrate treating system |
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2003
- 2003-11-11 KR KR1020030079292A patent/KR20050045284A/en not_active Application Discontinuation
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|---|---|---|---|---|
| US10446425B2 (en) | 2016-07-29 | 2019-10-15 | Semes Co., Ltd. | Substrate treating system |
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