KR20050098581A - 웨이퍼 이송 장치 및 그의 웨이퍼 감지 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 제조 설비에서의 웨이퍼 이송 장치 및 그의 웨이퍼 감지 방법에 관한 것이다. 본 발명의 웨이퍼 이송 장치는 웨이퍼가 로딩되는 블레이드와, 블레이드 일측에 구비되는 광센서들 및, 광센서들을 제어하여 웨이퍼의 로딩 여부 및 정확한 로딩 위치를 감지하는 제어부를 포함한다. 제어부는 웨이퍼가 블레이드에 로딩되어도 허용 범위 외의 위치에 로딩되면, 반도체 제조 설비의 시스템 인터락을 제어한다. 따라서 본 발명에 의하면, 본 발명의 웨이퍼 이송 장치는 블레이드에 광센서들을 구비하고, 이들을 통해 웨이퍼의 로딩 여부 및 정확한 로딩 위치를 감지함으로써, 로봇 암의 움직임 여부에 관계없이 정확한 웨이퍼 감지가 가능하고, 웨이퍼 드럽(drop) 현상을 방지한다. 또한, 웨이퍼가 블레이드 센터로부터 치우쳐 로딩되면, 반도체 제조 설비의 시스템 인터락을 제어함으로써, 설비 문제로 인한 웨이퍼 손실을 방지한다.

Description

웨이퍼 이송 장치 및 그의 웨이퍼 감지 방법{WAFER TRANSPORT APPARATUS AND METHOD FOR SENSING WAFER OF THE SAME}
본 발명은 반도체 제조 설비에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 반도체 제조 설비에서 웨이퍼를 공정 챔버로 이송하기 위하여 웨이퍼의 로딩 유무를 감지하는 웨이퍼 이송 장치 및 그의 웨이퍼 감지 방법에 관한 것이다.
도 1을 참조하면, 반도체 제조 설비(2) 예를 들어, 베리안(Varian) 사의 이온 주입 시스템(모델명 : VIISta Series)은 웨이퍼(W)를 가공(예를 들어, 이온 주입 공정 등)하기 위하여, 공정 챔버(4)와 한 쌍의 로드락(Lordlock) 챔버(6, 8) 사이에 트랜스퍼 챔버(10)를 구비한다. 트랜스퍼 챔버(10)에는 복수 개의 웨이퍼 이송 장치(20, 30)를 구비하고, 각 웨이퍼 이송 장치(20 또는 30)는 웨이퍼 전송 시퀀스(wafer tranport sequence)에 의해 공정 챔버(4)와 로드락 챔버(6 또는 8) 사이를 오가면서 웨이퍼(W)를 이송한다. 이 때, 공정 챔버(4)와 트랜스퍼 챔버(10)는 고진공(high-vacuum) 상태에 있다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 이송 장치(20, 30)는 로봇 암의 움직임을 통해 웨이퍼 전송 시퀀스 즉, S1, S2, S3, S4 및 S5 순으로 웨이퍼(W)를 이송한다. 공정 챔버(4)에서 웨이퍼를 처리하도록 로드락 챔버(6 또는 8)에서 공정 챔버(4)로 이송하고, 공정 처리된 웨이퍼(W)를 다시 해당 로드락 챔버(6 또는 8)로 이송한다. 이 때, 웨이퍼(W)가 각 로봇 암의 블레이드(blade) 중앙에 정확히 로딩되어서 이송되어야 한다. 따라서 웨이퍼(W)가 웨이퍼 이송 장치(20 또는 30)에 로딩되는 순간부터 웨이퍼(W)의 상태를 감지해야 한다.
실제 웨이퍼(W)의 로딩 위치가 설비에서 인식하는 맵 정보와 일치하지 않거나, 로봇 암 위에 웨이퍼가 치우친 상태(즉, 정위치로부터 벗어난 위치)로 로딩되면, 웨이퍼 파손의 원인이 된다.
구체적으로 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 상기 웨이퍼 이송 장치(20 또는 30)는 웨이퍼(W)가 로딩되는 블레이드(22)와, 상부가 블레이드(22)에 결합되고, 하부가 웨이퍼 이송 장치(20 또는 30)의 베이스(28)에 고정되는 로봇 암(26)을 포함한다. 그리고 로봇 암(26)의 하부에는 웨이퍼(W)를 감지하기 위하여 발광 센서(트랜스미터 : transmitter)(도 2b의 12)로부터 광신호를 받아서 수광 센서(리시버 : receiver)(도 2b의 14)로 반사시키는 리플렉터(reflector)(24)가 구비된다. 따라서 웨이퍼 이송 장치(20 또는 30)는 폴드 암(fold arm) 상태에서 리플렉터(24)에서 반사된 광신호를 리시버(14)가 수신하면, 웨이퍼(W)가 없는 즉, 웨이퍼(W)가 로딩되지 않은 것으로 판별한다.
그리고 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 웨이퍼 이송 장치(20 또는 30)는 폴드 암(fold arm) 상태에서 웨이퍼(W)가 블레이드(22)에 로딩되는 경우, 트랜스미터(12)로부터 출력된 광신호는 웨이퍼(W)에 의해서 반사되어 반사 각도가 도 2a 및 도 2b의 경우와는 달라지게 된다. 즉, 반사된 광신호가 리시버(14)에 수신되지 않으면, 웨이퍼 이송 장치(20 또는 30)는 웨이퍼(W)가 로딩되어 있는 것으로 감지한다.
그러나 상술한 웨이퍼 이송 장치(20 또는 30)는 정확한 로딩 위치에 대한 웨이퍼 감지가 불가능하다. 예컨대, 도 4a 참조하면, 블레이드(22)에 웨이퍼(W)가 로딩되어 폴드 암(fold arm) 상태에서는 웨이퍼(W)의 감지가 가능하다. 하지만, 도 4b에 도시된 바와 같이, 익스텐드 암(extend arm) 상태에서는 웨이퍼(W)가 블레이드(22)에 로딩되어 있지만, 웨이퍼(W)의 로딩 위치에 대한 정확한 감지가 불가능하다.
또한, 도 4c에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 이송 장치(20 또는 30)는 익스텐드 암(extend arm) 상태에서는 웨이퍼(W)가 블레이드(22)에 로딩되어 있어도 웨이퍼(W)가 블레이드(22)의 센터로부터 어느 한쪽으로 치우쳐서 놓이게 되는 경우(비정상 위치에 로딩되는 경우)에는 웨이퍼(W)의 로딩 상태만을 감지할 뿐, 비정상 상태를 감지할 수 없는 문제점이 있다.
그 결과, 도 5에 도시된 로봇 암의 이동에 따른 웨이퍼 감지 상태를 나타내는 파형도에서 알 수 있듯이, 실제 웨이퍼(W)가 블레이드(22)에 로딩되었지만, 감지 못하는 구간(SENSE1)과, 웨이퍼(W)가 로딩되지 않았는데 웨이퍼가 있다고 감지하는 구간(SENSE2)이 발생된다. 여기서 파형도의 상위 부분은 웨이퍼 센서 오프(OFF) 구간을, 그리고 파형도의 하위 부분은 웨이퍼 센서 온(ON) 구간을 의미한다.
상술한 바와 같이, 일반적인 웨이퍼 이송 장치(20 또는 30)는 웨이퍼(W)의 로딩 여부를 감지하기 위하여 웨이퍼 이송 장치(20 또는 30) 상단에 광센서들(12, 14)을 구비하고, 광신호를 이용하여 웨이퍼(W)의 로딩 여부를 감지한다. 그러나 실제 웨이퍼(W)가 블레이드(22)에 로딩된 위치와 광센서(14)에서 감지된 맵 정보가 일치하지 않는 구간(SENSE1, SENSE2)이 존재함으로써, 웨이퍼 드럽(drop) 현상 및 웨이퍼 브로큰(broken) 현상이 발생된다.
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 공정 챔버로 웨이퍼를 이송하기 위하여 웨이퍼의 로딩 여부 및 정확한 로딩 위치를 감지하는 웨이퍼 이송 장치 및 그의 웨이퍼 감지 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 공정 챔버로 웨이퍼를 이송하기 위하여 웨이퍼의 로딩 여부 및 정확한 로딩 위치를 감지하고, 이상이 발생되면, 시스템 인터락을 제어하는 웨이퍼 이송 장치 및 그의 방법을 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 의하면, 공정 챔버와 로드락 챔버 및 트랜스퍼 챔버를 구비하는 반도체 제조 설비에서, 상기 트랜스퍼 챔버 내부에 구비되어, 상기 공정 챔버로 웨이퍼를 이송하는 적어도 하나의 웨이퍼 이송 장치는, 상기 웨이퍼가 로딩되는 블레이드와; 상기 블레이드에 구비되는 발광 및 수광 센서들과; 상기 발광 센서로부터 광신호를 출력하고, 출력된 상기 광신호가 상기 웨이퍼 하부 표면에 반사되며, 반사된 상기 광신호를 상기 수광 센서로 받아들여서, 상기 웨이퍼가 상기 블레이드에 로딩되었는지를 감지하는 제어부를 포함한다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 발광 및 수광 센서들은 공정 처리 가능한 허용 범위 이내에 상기 웨이퍼가 로딩되는 것을 감지하도록 구비되며, 상기 제어부는 상기 웨이퍼가 상기 블레이드의 상기 허용 범위를 초과하여 로딩되면, 상기 반도체 제조 설비의 시스템 인터락을 제어한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 공정 챔버와 로드락 챔버 및 트랜스퍼 챔버를 구비하는 반도체 제조 설비에서, 상기 트랜스퍼 챔버 내부에 구비되어, 상기 공정 챔버로 웨이퍼를 이송하는 적어도 하나의 웨이퍼 이송 장치의 웨이퍼 감지 방법은, 광신호를 출력하는 단계와; 상기 웨이퍼가 로딩되어 있으면, 출력된 상기 광신호가 상기 웨이퍼 하부 표면에 반사되어 수신되는 단계와; 수신된 상기 광신호의 반사율을 검출하는 단계 및; 상기 검출 결과, 상기 수신된 광신호가 허용 범위 이내의 반사율을 갖으면, 상기 웨이퍼를 상기 공정 챔버로 이송하는 단계를 포함한다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 수신된 광신호가 상기 허용 범위를 초과하는 반사율이면, 상기 웨이퍼 이송 장치의 동작을 중지시키고, 상기 반도체 제조 설비의 시스템 인터락을 제어하는 단계를 더 포함한다.
따라서 본 발명에 의하면, 블레이드에 광센서들을 구비하여 웨이퍼의 로딩 여부 및 정확한 로딩 위치를 감지함으로써, 로봇 암의 움직임 여부에 관계없이 정확한 웨이퍼 감지가 가능하다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 반도체 제조 설비에서의 웨이퍼 이송 장치의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 블럭도이다. 여기서 상기 반도체 제조 설비는 이온 주입 시스템으로서, 예를 들어, 베리안(Varian) 사의 VIISta 시리즈이다. 상기 반도체 제조 설비는 도면에 도시되지 않았지만, 공정 챔버와 로드락 챔버 및 트랜스퍼 챔버를 구비한다. 그리고 상기 트랜스퍼 챔버 내부에 구비되어 복수개의 상기 웨이퍼 이송 장치를 구비한다.
도면을 참조하면, 상기 웨이퍼 이송 장치(100)는 웨이퍼 센서(110)와, 제어부(102)를 포함한다. 그리고 상기 웨이퍼 이송 장치(100)는 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 이송 장치(100)에 장착되어, 회전축(미도시됨)에 의해 구동되는 베이스(108)와, 상기 베이스(108) 상에 위치하고 웨이퍼(W)를 이송시키도록 회전 운동과 직선 운동을 하는 로봇 암(106) 및, 상기 로봇 암(106)의 선단에 위치하고 웨이퍼(W)가 로딩되는 블레이드(104)를 구비한다. 상기 로봇 암(106)은 상기 베이스(108) 상에 설치되는 하부 암과, 상기 하부 암의 상단에 설치되고 상기 블레이드(104)와 연결되는 상부 암으로 이루어진다.
상기 웨이퍼 센서(110)는 상기 블레이드(104) 일측에 구비되며 발광 센서(112)와 수광 센서(114)를 포함한다. 즉, 상기 웨이퍼 센서는 도 7b에 도시된 바와 같이, 블레이드의 일측(A)에 구비된다. 이 실시예에서 웨이퍼가 8 인치의 크기를 가지며 이 경우, 웨이퍼가 블레이드에 로딩되어 후속 공정이 처리 가능하도록 블레이드에 로딩되는 위치의 허용 범위는 약 7.6 인치의 오프셋을 갖는다.
그리고 상기 제어부(102)는 상기 웨이퍼 이송 장치(100)의 웨이퍼 이송을 위한 제반 동작을 제어하는 장치로서, 상기 웨이퍼 센서(110)를 제어하여 광신호를 송수신하고, 수신된 광신호의 반사율을 검출하고, 검출된 반사율을 이용하여 웨이퍼(W)의 정확한 로딩 여부를 판별한다. 그리고 상기 블레이드(104)에 웨이퍼(W)가 정확한 위치에 로딩되지 않으면, 상기 반도체 제조 설비의 시스템 인터락을 제어한다.
따라서 본 발명의 웨이퍼 이송 장치(100)는 블레이드(104)에 광센서들(112, 114)을 구비하여 웨이퍼(W)의 로딩 여부 및 정확한 로딩 위치를 감지함으로써, 로봇 암(106)의 움직임 여부에 관계없이 정확한 웨이퍼 감지가 가능하다.
구체적으로 도 8을 이용하여 상기 제어부(102)의 동작을 설명한다.
즉, 도 8은 본 발명에 따른 웨이퍼 이송 장치의 웨이퍼 감지 수순을 나타내는 흐름도이다. 이 수순은 상기 제어부(102)가 처리하는 프로그램으로, 이 프로그램은 상기 제어부의 메모리(미도시됨)에 저장된다.
도면을 참조하면, 상기 제어부(102)는 단계 S120에서 발광 센서(112)를 통해 광신호를 출력한다. 단계 S122에서 웨이퍼(W)가 로딩되어 있는지를 판별한다. 웨이퍼(W)가 로딩되어 있으면, 이 수순은 단계 S124로 진행하여 출력된 광신호는 웨이퍼(W) 하부 표면에 반사되어 수광 센서(114)로 수신된다. 즉, 반사된 광신호가 수신되면 웨이퍼 센서 온(SENSOR ON)되어 동작한다. 그리고 웨이퍼(W)가 로딩되어 있지 않으면, 상기 수광 센서(114)로 광신호가 수신되지 않으므로 단계 S132에서 웨이퍼 센서(110)는 오프(OFF)된다.
이어서, 상기 제어부(102)는 단계 S126에서 수신된 광신호를 통해 반사율을 검출한다. 즉, 상기 블레이드(104) 일측에 구비되는 광센서들(112, 114)의 규격(SPEC)에 정의된 허용 범위 이내의 반사율을 갖으면, 이 수순은 단계 S128로 진행하여 공정 처리를 진행하도록 웨이퍼(W)를 공정 챔버(미도시됨)로 이송한다.
그리고 상기 단계 S126에서 수신된 광신호가 규격(SPEC)에 정의된 허용 범위를 초과하는 반사율이면, 이 수순은 단계 S130으로 진행하여 웨이퍼 이송 장치(100)의 동작을 중지시키고, 상기 반도체 제조 설비(미도시됨)의 시스템 인터락을 제어한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 웨이퍼 이송 장치는 블레이드에 광센서들을 구비하고, 이들을 통해 웨이퍼의 로딩 여부 및 정확한 로딩 위치를 감지함으로써, 로봇 암의 움직임 여부에 관계없이 정확한 웨이퍼 감지가 가능하다.
본 발명의 웨이퍼 이송 장치는 블레이드에 광센서들을 구비하고, 이들을 통해 웨이퍼의 로딩 여부 및 정확한 로딩 위치를 감지함으로써, 웨이퍼가 블레이드 센서로부터 치우쳐서 로딩되어 발생되는 웨이퍼 드럽 현상을 방지한다.
또한, 본 발명의 웨이퍼 이송 장치는 블레이드에 광센서들을 구비하고, 이들을 통해 웨이퍼의 로딩 여부 및 정확한 로딩 위치를 감지하여, 웨이퍼가 블레이드 센터로부터 치우쳐 로딩되면, 반도체 제조 설비의 시스템 인터락을 제어함으로써, 설비 문제로 인한 웨이퍼 손실을 방지한다.
도 1은 반도체 제조 설비에서의 웨이퍼 이송 장치의 구성을 나타내는 단면도;
도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 웨이퍼 이송 장치의 웨이퍼 유무를 감지하기 위한 동작 상태를 나타내는 도면;
도 3a 및 도 3b는 도 1에 도시된 웨이퍼 이송 장치의 웨이퍼 감지를 위한 동작 상태를 나타내는 도면;
도 4는 도 1에 도시된 웨이퍼 이송 장치의 동작 상태를 나타내는 단면도;
도 5는 도 1에 도시된 웨이퍼 이송 장치의 웨이퍼 감지 상태를 나타내는 파형도;
도 6은 본 발명에 따른 웨이퍼 이송 장치의 구성을 나타내는 블럭도;
도 7a 및 도 7b는 도 6에 도시된 웨이퍼 이송 장치의 동작 상태를 나타내는 도면들; 그리고
도 8은 본 발명에 따른 웨이퍼 이송 장치의 웨이퍼 감지 수순을 나타내는 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
100 : 웨이퍼 이송 장치 102 : 제어부
104 : 블레이드 106 : 로봇 암
108 : 베이스 110 : 웨이퍼 센서
112 : 발광 센서 114 : 수광 센서

Claims (5)

  1. 공정 챔버와 로드락 챔버 및 트랜스퍼 챔버를 구비하는 반도체 제조 설비에서, 상기 트랜스퍼 챔버 내부에 구비되어, 상기 공정 챔버로 웨이퍼를 이송하는 적어도 하나의 웨이퍼 이송 장치에 있어서:
    상기 웨이퍼가 로딩되는 블레이드와;
    상기 블레이드에 구비되는 발광 및 수광 센서들과;
    상기 발광 센서로부터 광신호를 출력하고, 출력된 상기 광신호가 상기 웨이퍼 하부 표면에 반사되며, 반사된 상기 광신호를 상기 수광 센서로 받아들여서, 상기 웨이퍼가 상기 블레이드에 로딩되었는지를 감지하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 및 수광 센서들은 공정 처리 가능한 허용 범위 이내에 상기 웨이퍼가 로딩되는 것을 감지하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 웨이퍼가 상기 블레이드의 상기 허용 범위를 초과하여 로딩되면, 상기 반도체 제조 설비의 시스템 인터락을 제어하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 장치.
  4. 공정 챔버와 로드락 챔버 및 트랜스퍼 챔버를 구비하는 반도체 제조 설비에서, 상기 트랜스퍼 챔버 내부에 구비되어, 상기 공정 챔버로 웨이퍼를 이송하는 적어도 하나의 웨이퍼 이송 장치의 웨이퍼 감지 방법에 있어서:
    광신호를 출력하는 단계와;
    상기 웨이퍼가 로딩되어 있으면, 출력된 상기 광신호가 상기 웨이퍼 하부 표면에 반사되어 수신되는 단계와;
    수신된 상기 광신호의 반사율을 검출하는 단계 및;
    상기 검출 결과, 상기 수신된 광신호가 허용 범위 이내의 반사율을 갖으면, 상기 웨이퍼를 상기 공정 챔버로 이송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 장치의 웨이퍼 감지 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 수신된 광신호가 상기 허용 범위를 초과하는 반사율이면, 상기 웨이퍼 이송 장치의 동작을 중지시키고, 상기 반도체 제조 설비의 시스템 인터락을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 장치의 감지 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102956518A (zh) * 2011-08-22 2013-03-06 北京中科信电子装备有限公司 一种检测晶片的方法
CN108666258A (zh) * 2017-03-31 2018-10-16 奇景光电股份有限公司 晶圆夹具及夹持晶圆的方法

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