KR20060023865A - 반도체 제조설비용 웨이퍼 이송로봇 - Google Patents

반도체 제조설비용 웨이퍼 이송로봇 Download PDF

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KR20060023865A
KR20060023865A KR1020040072760A KR20040072760A KR20060023865A KR 20060023865 A KR20060023865 A KR 20060023865A KR 1020040072760 A KR1020040072760 A KR 1020040072760A KR 20040072760 A KR20040072760 A KR 20040072760A KR 20060023865 A KR20060023865 A KR 20060023865A
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김정남
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Abstract

웨이퍼를 이송하도록 상승, 하강 및 회전되는 로봇몸체와, 로봇몸체에 결합되며 공정진행에 따라 소정거리 신축되는 로봇암과, 로봇암에 결합되며 로봇몸체와 로봇암의 동작에 따라 웨이퍼의 백면을 지지하여 웨이퍼를 이송하는 로봇블레이드와, 로봇블레이드가 웨이퍼의 백면을 지지할 시 웨이퍼를 흡착하도록 로봇블레이드에 마련된 웨이퍼흡착부 및, 웨이퍼의 흡착 및 이송시 웨이퍼흡착부에서 웨이퍼가 미끄러지는 것을 방지하도록 웨이퍼흡착부에 장착된 미끄럼방지부재를 포함하는 반도체 제조설비용 웨이퍼 이송로봇이 제공된다. 제공된 반도체 제조설비용 웨이퍼 이송로봇에 따르면, 웨이퍼가 웨이퍼흡착부에서 미끄러지는 것을 방지하도록 미끄럼방지부재가 웨이퍼흡착부에 더 장착되기 때문에 웨이퍼를 이송하기 위하여 웨이퍼 이송로봇이 상승, 하강, 회전, 신축 등의 동작을 반복하여도 웨이퍼흡착부에 지지 및 흡착된 웨이퍼는 좀처럼 외부로 미끄러지지 않게 된다.
웨이퍼, 로봇

Description

반도체 제조설비용 웨이퍼 이송로봇{Wafer transfer robot for semiconductor manufacturing equipment}
도 1은 본 발명의 일실시예인 웨이퍼 이송로봇이 설치된 반도체 제조설비의 일예를 도시한 개념도.
도 2는 도 1에 도시한 반도체 제조설비 중 본 발명의 웨이퍼 이송로봇이 설치된 트랜스퍼챔버를 도시한 사시도.
도 3은 도 2의 A부분을 확대도시한 사시도,
도 4는 도 3에 도시한 로봇블레이드에서 O-링이 분리된 상태를 도시한 사시도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110 : 로드락챔버 130 : 쿨링챔버
150 : 얼라인챔버 170 : 프로세스챔버
180 : 트랜스퍼챔버 190 : 웨이퍼 이송로봇
191 : 로봇몸체 192 : 로봇암
193 : 로봇블레이드 194 : 웨이퍼흡착부
본 발명은 반도체 제조설비용 웨이퍼 이송로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공정의 진행에 따라 각 부분으로 웨이퍼를 이송하는 반도체 제조설비용 웨이퍼 이송로봇에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 디바이스(Device)는 순수 실리콘 웨이퍼(Sillicon wafer) 상에 소정 회로패턴(Pattern) 박막을 순차적으로 적층하는 과정을 반복함으로써 제조된다.
따라서, 반도체 디바이스를 제조하기 위해서는 포토(Photo)공정, 애싱(Ashing)공정, 박막증착공정, 식각공정 등 다수의 단위공정을 반복적으로 수행해야만 한다.
한편, 이러한 다수의 단위공정은 크게 두가지 방식에 의해 이루어진다.
즉, 다수의 단위공정은 약 50여장 이상의 웨이퍼를 동시에 처리하는 배치(Batch)식이나 1장씩의 웨이퍼를 낱개로 처리하는 매엽식에 의해 이루어진다.
여기서, 배치식의 경우는 약 50여장 이상의 웨이퍼를 동시에 처리하기 때문에 우수한 드루풋(Throughput)을 얻을 수 있다는 점에서 많이 이용되고 있으며, 매엽식의 경우는 1장씩의 웨이퍼를 낱개로 처리하기 때문에 매우 정밀한 공정구현이 가능하다는 점에서 많이 이용되고 있다.
그리고, 최근에는 웨이퍼를 낱개로 처리하는 매엽식이면서도 보다 향상된 드루풋을 얻을 수 있는 멀티챔버(Multi Chamber)방식이 제반 단위공정에 점차 확대되고 있다.
예를 들면, 멀티챔버방식의 반도체 제조설비는 통상 다수개의 프로세스챔버(Process chamber)와, 이 다수개의 프로세스챔버 사이에 장착되며 웨이퍼 이송로봇이 설치된 트랜스퍼챔버(Transfer chamber) 및 이 트랜스퍼챔버의 일측에 장착되며 프로세스챔버로 웨이퍼가 이송되기전 다수개의 웨이퍼가 미리 정렬되어 대기되는 로드락챔버(Loadlock chamber) 등을 포함하여 구성되는데, 이때의 웨이퍼 이송로봇은 로드락챔버와 다수개의 프로세스챔버 사이에서 공정진행에 따라 웨이퍼를 순차적으로 빠르게 로딩(Loading) 또는 언로딩 (Unloading)시키기 때문에 멀티챔버방식의 반도체 제조설비는 종래 매엽식에 비해 우수한 드루풋을 얻을 수 있으면서도 매우 정밀한 공정을 수행할 수 있게 된다.
한편, 이와 같은 반도체 제조설비의 웨이퍼 이송로봇에는 웨이퍼를 지지하고 흡착할 수 있도록 통상 '엔드 이펙터(End-Effector)'라 불리우는 웨이퍼흡착부가 마련된다. 구체적으로, 웨이퍼흡착부의 중앙에는 소정직경의 배큠홀(Vacuum hole)이 형성되고, 이 배큠홀에는 소정크기의 배큠압이 제공된다.
따라서, 로드락챔버의 웨이퍼나 프로세스챔버의 웨이퍼 등은 이 웨이퍼흡착부에 지지된 다음 이 웨이퍼흡착부로 제공되는 배큠압에 의해 흡착되어 프로세스챔버나 로드락챔버 등 각 부분으로 빠르게 로딩 또는 언로딩되는 것이다.
그러나, 종래 웨이퍼흡착부의 경우, 전면이 모두 퀄츠(Quartz)로만 이루어져 있기 때문에 웨이퍼를 흡착할 시 웨이퍼 백면(Back surface)에 약간의 이물질만 묻어있어도 웨이퍼 백면과 웨이퍼흡착부의 사이에서 배큠의 리크가 발생되어 웨이퍼를 전혀 흡착하지 못하게 되는 문제가 발생된다. 따라서, 웨이퍼흡착부에 지지된 웨이퍼는 웨이퍼를 로딩 또는 언로딩하기 위한 웨이퍼 이송로봇의 이동시 웨이퍼흡착부에서 쉽게 미끄러지게 되는 문제점이 발생된다. 이에 따라 웨이퍼흡착부에서 미끄러진 웨이퍼는 브로큰(Broken)되어지며, 전체 반도체 제조설비는 이 웨이퍼 브로큰으로 인하여 그 설비구동을 일시정지시켜야하는 등 여러가지문제를 초래하게 된다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로서, 본 발명의 목적은 웨이퍼 백면에 이물질이 묻어있을 경우에도 웨이퍼를 강력하게 흡착할 수 있는 반도체 제조설비용 웨이퍼 이송로봇을 제공하는데 있다.
그리고, 본 발명의 다른목적은 웨이퍼의 이송시 웨이퍼흡착부에서 웨이퍼가 미끄러지는 것을 미연에 방지할 수 있는 반도체 제조설비용 웨이퍼 이송로봇을 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명은 반도체 제조설비용 웨이퍼 이송로봇은 웨이퍼를 이송하도록 상승, 하강 및 회전되는 로봇몸체(Robot body)와, 로봇몸체에 결합되며 공정진행에 따라 소정거리 신축되는 로봇암(Robot arm)과, 로봇암에 결합되며 로봇몸체와 로봇암의 동작에 따라 웨이퍼의 백면을 지지하여 웨이퍼를 이송하는 로봇블레이드(Robot blade)와, 로봇블레이드가 웨이퍼의 백면을 지지할 시 웨이퍼를 흡착하도록 로봇블레이드에 마련된 웨이퍼흡착부 및, 웨이퍼의 흡착 및 이송시 웨이퍼흡착부에서 웨이퍼가 미끄러지는 것을 방지하도록 웨이퍼흡착 부에 장착된 미끄럼방지부재를 포함한다.
이때, 상기 웨이퍼흡착부의 상면에는 웨이퍼의 백면을 흡착하도록 소정 배큠압이 작용되는 배큠홀이 형성된다. 그리고, 이때의 미끄럼방지부재는 배큠홀의 주변에 장착될 수 있다.
한편, 상기 미끄럼방지부재는 고무재질의 O-링(Ring)으로 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 웨이퍼흡착부의 상면에는 O-링이 장착되도록 O-링 삽입홈이 형성됨이 바람직하다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명 반도체 제조설비용 웨이퍼 이송로봇의 바람직한 일실시예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일실시예인 웨이퍼 이송로봇이 설치된 반도체 제조설비의 일예를 도시한 개념도이고, 도 2는 도 1에 도시한 반도체 제조설비 중 본 발명의 웨이퍼 이송로봇이 설치된 트랜스퍼챔버를 도시한 사시도이며, 도 3은 도 2의 A부분을 확대도시한 사시도이다. 그리고, 도 4는 도 3에 도시한 로봇블레이드에서 O-링이 분리된 상태를 도시한 사시도이다.
먼저, 도 1을 참조하여 본 발명 웨이퍼 이송로봇(190)이 설치되는 반도체 제조설비(100)의 일실시예를 구체적으로 설명하면, 본 발명에 따른 반도체 제조설비(100)는 웨이퍼(90) 상에 소정 프로세스(Process)가 진행되는 다수의 프로세스챔버(170)와, 이러한 다수의 프로세스챔버(170)에서 소정 프로세스를 진행받을 수 있도록 선행공정을 수행한 웨이퍼(90)가 대기되는 로드락챔버(110)와, 로드락챔버(110)의 웨이퍼(90)가 프로세스챔버(170)로 이송되기전 미리 정렬되어지는 얼라인챔버 (Align chamber,150)와, 프로세스챔버(170)에서 소정 프로세스를 진행받은 웨이퍼(90)를 일정온도로 냉각시켜주는 쿨링챔버(Cooling chamber,130) 및 이러한 제반 챔버(110,130,150,170)에 각각 연결되도록 제반 챔버(110,130,150,170)의 중앙에 마련되며 공정진행에 따라 웨이퍼(90)를 일 챔버에서 타 챔버로 각각 이송시켜주도록 웨이퍼 이송로봇(190)이 설치된 트랜스퍼챔버(180)로 구성된다.
여기서, 본 발명의 핵심부분은 웨이퍼 이송로봇(190)인 바, 이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 웨이퍼 이송로봇(190)을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 웨이퍼 이송로봇(190)은 전체적으로 보아 상승, 하강 및 회전되는 로봇몸체(191)와, 로봇몸체(191)에 장착되며 공정진행에 따라 소정거리 신축되는 로봇암(192) 및, 로봇암(192)의 끝단부에 결합되며 로봇몸체(191)와 로봇암(192)의 동작에 따라 웨이퍼(90)를 이송시켜주는 로봇블레이드(193)로 구성되며, 전술한 바와 같이 트랜스퍼챔버(180)의 중앙부분에 설치되어 공정진행에 따라 웨이퍼(90)를 일 챔버에서 타 챔버로 각각 이송시켜주는 역할을 한다. 이때, 로봇암(192) 및 이에 결합되는 로봇블레이드(193)는 하나의 로봇몸체(191)에 하나씩만 설치될 수도 있으나, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 각각 별도로 구동되는 한쌍으로도 이루어질 수 있다.
구체적으로, 트랜스퍼챔버(180)와 트랜스퍼챔버(180) 주변의 챔버들(110,130,150,170)은 모두 슬릿밸브(Slit valve,도 1의 181)에 의해 상호 연통되는 바, 웨이퍼 이송로봇(190)은 공정진행에 따라 상승, 하강, 회전, 신축 등의 동작으 로 동작되면서 이 슬릿밸브(181)를 통해 일 챔버에 위치한 웨이퍼(90)를 타 챔버로 이송시켜주게 된다.
한편, 로봇블레이드(193)는 로봇몸체(191)와 로봇암(192)의 상승, 하강, 회전, 신축 등의 동작에 따라 웨이퍼(90)를 직접 이송시키는 역할을 하는 바, 로봇블레이드(193)의 끝단부 곧, 로봇암(192)에 결합되지 않은 로봇블레이드(193)의 끝단부에는 웨이퍼(90)를 지지 및 흡착하도록 '엔드 이펙터'라 불리우는 웨이퍼흡착부(194)가 마련된다.
이하, 도 3과 도 4를 참조하여 웨이퍼 흡착부(194)에 대해 구체적으로 설명하면, 본 발명에 따른 웨이퍼흡착부(194)는 웨이퍼(90)의 백면에 밀착되도록 소정두께의 평판타입(Type)으로 형성된다. 이때, 웨이퍼흡착부(194)는 퀄츠 재질로 형성될 수 있다.
그리고, 웨이퍼흡착부(194)의 중앙에는 소정 진공압이 제공되는 중공의 외통(197)이 설치되고, 중공의 외통(197) 내부에는 외통(197)보다 다소 적은직경을 갖는 중공의 내통(196)이 설치된다. 구체적으로, 외통(197)은 소정높이를 갖는 중공의 원통형상으로 웨이퍼흡착부(194)의 내부에 설치되되, 외통(197)의 상면이 웨이퍼흡착부(194)의 상면과 수평을 이루도록 설치된다. 그리고, 내통(196)은 상면과 하면이 개구되되 외통(197)의 높이보다 다소 짧은높이 및 다소 적은직경을 갖는 중공의 원통형상으로, 외통(197)의 내부 중 외통(197)의 상면에 장착된다. 또한, 외통(197)의 일측면에는 외부로부터 외통(197) 내부로 소정 배큠압을 제공하는 배큠라인(Vaccum line,195)이 연결되고, 외통(197)의 상면에는 외통(197) 내부로 제공 된 소정 배큠압이 외부로 작용되도록 소정직경의 배큠홀(Vaccum hole,198)이 형성된다.
이에, 외통(197) 내부로 제공된 소정 배큠압은 외통(197)의 내주면과 내통(196)의 외주면 사이 및 내통(197)의 개구된 하면을 통해 내통(196)의 내부로 유입된 다음 외통(197)의 상면에 형성된 배큠홀(198)을 통해 외부로 작용하게 된다. 따라서, 웨이퍼흡착부(194)에 지지된 웨이퍼(90)는 이 웨이퍼흡착부(194)에 마련된 배큠홀(198) 및 이 배큠홀(198)을 통해 작용되는 소정 배큠압에 의해 웨이퍼흡착부(194)에 흡착되는 것이다.
한편, 웨이퍼흡착부(194)의 상면에는 웨이퍼(90)의 흡착 및 이송시 웨이퍼흡착부(194)에서 웨이퍼(90)가 미끄러지는 것을 방지하도록 미끄럼방지부재(199)가 더 장착될 수 있다. 이 경우, 미끄럼방지부재(199)는 배큠홀(198)의 주변에 장착됨이 바람직하다. 이때, 미끄럼방지부재(199)는 웨이퍼(90)의 백면에 접촉되어 웨이퍼(90)의 미끄러짐을 방지할 수 있는 부재이면 다양한 부재가 모두 가능하다. 예를 들면, 미끄럼방지부재(199)는 고무재질의 O-링 등으로 형성될 수 있다. 이 경우, 웨이퍼흡착부(194)의 상면 곧, 배큠홀(198)의 주변에는 O-링이 장착되도록 O-링 삽입홈(200)이 더 형성될 수 있다. 따라서, O-링은 이 O-링 삽입홈(200)에 끼워짐으로써 웨이퍼흡착부(194)의 상면에 장착되는 것이다.
이상에서, 미설명부호 80은 다수의 웨이퍼(90)가 수납되는 웨이퍼 카세트를 지칭한 것이다.
이하, 이상과 같이 구성된 본 발명 반도체 제조설비용 웨이퍼 이송로봇(190) 의 작용 및 효과를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 선행공정을 수행한 웨이퍼(90)가 웨이퍼 카세트(80)에 정렬되어 로드락챔버(110)로 이송되면, 트랜스퍼챔버(180)에 설치된 웨이퍼 이송로봇(190)은 트랜스퍼챔버(180)와 로드락챔버(110)의 사이에 설치된 슬릿밸브(181)를 통해 로드락챔버(110)의 웨이퍼(90)를 얼라인챔버(150)로 이송하게 되고, 얼라인챔버(150)에서 웨이퍼(90)의 얼라인이 완료되면 이 웨이퍼(90)를 다시 얼라인챔버(150)에서 프로세스챔버(170)로 이송하게 된다.
이후, 프로세스챔버(170)에서 소정 프로세스가 진행완료되면 웨이퍼 이송로봇(190)은 이 프로세스챔버(170)의 웨이퍼(90)를 쿨링챔버(130)로 이송하게 되고, 쿨링챔버(130)에서 웨이퍼(90)의 쿨링이 완료되면 이 쿨링된 웨이퍼(90)를 로드락챔버(110)로 다시 이송시키게 되며, 소정 공정은 완료된다.
한편, 본 발명에 따른 웨이퍼 이송로봇(190)은 웨이퍼 이송로봇(190)에 구비된 웨이퍼흡착부(194)가 웨이퍼(90)를 지지 및 흡착할 수 있도록 상승, 하강, 회전, 신축 등의 동작을 반복함으로써 각각 로드락챔버(110)의 웨이퍼(90)를 얼라인챔버(150)와, 프로세스챔버(170)와, 쿨링챔버(130) 등으로 이송하게 되는데, 이때의 웨이퍼흡착부(194)에는 웨이퍼(90)가 웨이퍼흡착부(194)에서 미끄러지는 것을 방지하도록 미끄럼방지부재(199)가 장착되기 때문에 이와 같이 웨이퍼 이송로봇(190)이 상승, 하강, 회전, 신축 등의 동작을 반복하여도 웨이퍼흡착부(194)에 지지 및 흡착된 웨이퍼(90)는 좀처럼 외부로 미끄러지지 않게 된다.
특히, 이와 같은 미끄럼방지부재(199)는 고무재질의 O-링 등으로 형성되어 웨이퍼흡착부(194) 중 소정 배큠압이 작용하는 배큠홀(198)의 주변에 장착되기 때문에 웨이퍼흡착부(194)가 웨이퍼(90)를 흡착할 시 웨이퍼(90) 백면에 이물질이 묻어있을 경우에도 웨이퍼(90) 백면과 웨이퍼흡착부(194)의 사이에는 배큠의 리크(Leak)가 전혀 발생되지 않게 된다. 따라서, 웨이퍼흡착부(194)는 웨이퍼흡착부(194)에 지지된 웨이퍼(90)를 더욱 강력하게 흡착할 수 있게 된다. 이에 따라, 웨이퍼흡착부(194)에 지지된 웨이퍼(90)를 이송하기 위해 웨이퍼 이송로봇(190)이 여러형태로 이동될 경우에도 웨이퍼흡착부(194)에 흡착된 웨이퍼(90)는 웨이퍼흡착부(194)의 외부로 좀처럼 미끄러지거나 이탈되지 않게 된다. 그러므로, 본 발명에 따르면, 종래 웨이퍼가 미끄러짐에 따른 제반 문제를 모두 미연에 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 웨이퍼 이송로봇의 웨이퍼흡착부에는 웨이퍼가 웨이퍼흡착부에서 미끄러지는 것을 방지하도록 미끄럼방지부재가 장착되기 때문에 웨이퍼를 이송하기 위하여 웨이퍼 이송로봇이 상승, 하강, 회전, 신축 등의 동작을 반복하여도 웨이퍼흡착부에 지지 및 흡착된 웨이퍼는 좀처럼 외부로 미끄러지지 않게 되는 효과가 있다.
특히, 본 발명에 따른 미끄럼방지부재는 고무재질의 O-링 등으로 형성되어 웨이퍼흡착부 중 소정 배큠압이 작용하는 배큠홀의 주변에 장착되기 때문에 웨이퍼흡착부가 웨이퍼를 흡착할 시 웨이퍼 백면에 이물질이 묻어있을 경우에도 웨이퍼 백면과 웨이퍼흡착부의 사이에는 배큠의 리크가 전혀 발생되지 않게 된다. 따라서, 웨이퍼흡착부는 웨이퍼흡착부에 지지된 웨이퍼를 더욱 강력하게 흡착할 수 있게 되 어 웨이퍼를 이송하기 위해 웨이퍼 이송로봇이 여러형태로 이동될 경우에도 웨이퍼흡착부에 흡착된 웨이퍼는 웨이퍼흡착부의 외부로 좀처럼 미끄러지거나 이탈되지 않게 되는 효과가 있다. 그러므로, 본 발명에 따르면, 종래 웨이퍼가 미끄러짐에 따른 제반 문제를 모두 미연에 방지할 수 있다.
이상, 본 발명은 도시된 특정 실시예를 참고로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구의 범위와 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (4)

  1. 웨이퍼를 이송하도록 상승, 하강 및 회전되는 로봇몸체;
    상기 로봇몸체에 결합되며 공정진행에 따라 소정거리 신축되는 로봇암;
    상기 로봇암에 결합되며 상기 로봇몸체와 상기 로봇암의 동작에 따라 상기 웨이퍼의 백면을 지지하여 상기 웨이퍼를 이송하는 로봇블레이드;
    상기 로봇블레이드가 상기 웨이퍼의 백면을 지지할 시 상기 웨이퍼를 흡착하도록 상기 로봇블레이드에 마련된 웨이퍼흡착부; 및,
    상기 웨이퍼의 흡착 및 이송시 상기 웨이퍼흡착부에서 상기 웨이퍼가 미끄러지는 것을 방지하도록 상기 웨이퍼흡착부에 장착된 미끄럼방지부재를 포함한 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비용 웨이퍼 이송로봇.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 웨이퍼흡착부의 상면에는 상기 웨이퍼의 백면을 흡착하도록 소정 배큠압이 작용되는 배큠홀이 형성되고,
    상기 미끄럼방지부재는 상기 배큠홀의 주변에 장착된 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비용 웨이퍼 이송로봇.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 미끄럼방지부재는 고무재질의 O-링을 포함한 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비용 웨이퍼 이송로봇.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 웨이퍼흡착부의 상면에는 상기 O-링이 상기 배큠홀의 주변에 장착되도록 O-링 삽입홈이 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비용 웨이퍼 이송로봇.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101980137B1 (ko) * 2018-06-28 2019-05-20 (주)밸류테크 웨이퍼 이송로봇

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