KR20060094216A - 웨이퍼 이송 장치 - Google Patents

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Abstract

확산 설비 내부로 다수의 웨이퍼들을 이송시키기 위한 웨이퍼 이송 장치는, 다수의 웨이퍼들을 수납하고 있는 카세트로부터 상기 웨이퍼를 지지하고 이송하기 위한 이송 유닛과, 상기 카세트로부터 돌출된 웨이퍼를 상기 카세트 내부로 삽입하기 위한 푸셔 유닛을 포함한다. 상기 푸셔 유닛은 상기 이송 유닛의 일 측에 구비되어 상기 카세트를 향하여 이동이 가능하여 상기 돌출된 웨이퍼를 밀어 상기 카세트 내부로 상기 웨이퍼를 정상적으로 안착시킬 수 있다. 따라서, 상기 카세트 내부의 웨이퍼들의 손상 및 오염을 줄일 수 있다.

Description

웨이퍼 이송 장치{Apparatus for transporting a wafer}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 이송 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 웨이퍼 이송 장치의 푸셔 유닛의 동작을 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 웨이퍼 이송 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 웨이퍼 이송 장치를 포함하는 확산 설비를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 웨이퍼 이송 장치 100 : 웨이퍼 이송 유닛
102 : 이송 암 104 : 안착부
106 : 이송 스테이지 110 : 푸셔 유닛
112 : 본체 114 : 작용부
W : 웨이퍼
본 발명은 웨이퍼 이송 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 다수의 웨이퍼들을 수납하고 있는 카세트와 상기 웨이퍼들에 대하여 확산 공정을 수행하기 위한 확산 설비 사이에서 상기 웨이퍼를 이송하기 위한 웨이퍼 이송 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 확산 설비는 웨이퍼를 도핑 시키는 설비로서, 이러한 확산공정의 상당 부분은 고온에서 이루어지게 되며, 그 가운데에서 히터 벽체 내부 공간에 석영의 튜브를 설치하고 이 튜브 내에 웨이퍼를 넣어 고온의 공정 환경을 만들어주는 로(Furnace)형 설비가 통상적으로 사용되어 지고 있다.
이러한 로형 설비에는 대량의 웨이퍼가 한꺼번에 공정 공간에 투입되는 배치(batch)방식을 사용하게 되며, 반도체 장치 제조 공정 상 열산화막을 형성하거나, 주입된 원소를 확산시키는 확산로로서 많이 사용되고 있다.
로형 설비 가운데 현재 가장 많이 사용되는 것으로는 종형로(vertical type furnace)가 있으며, 여기서는 저압 화학 증착(Low Pressure Chemical Vapour Deposition : LPCVD) 공정이 주로 이루어진다.
저압 화학 증착은 고온 진공 분위기에서 공간 내로 소스 가스를 투입하게 되면 투입된 가스가 서로 반응하여 반응 물질을 형성하면서 동시에 진공 공간에서 확산되어 그 과정 속에서 웨이퍼 상에 막으로 적층되는 현상을 이용하는 것이다.
그리고 웨이퍼를 석영 튜브 내로 옮겨서 공정을 진행하기 위해서는 통상 보트(boat)라는 웨이퍼 적재 장치가 사용되는데, 이러한 보트는 주로 석영 재질로 만 들어지며, 상하 방향으로 형성된 복수개의 지지 로드(rod)에 슬릿(slit)을 형성하고, 이 슬릿에 직접 웨이퍼를 끼워 공정을 진행할 수 있도록 한다.
일반적으로, 반도체 제조 장치용 확산, 저압 화학 기상 증착 설비에 있어서, 카세트(cassette)에 적재된 웨이퍼를 보트로 이송(transfer)하기 위한 로딩 시스템(loading system)도 반도체 제조 설비의 중요한 일부분을 차지한다. 상기 로딩 시스템에는 웨이퍼들이 적재된 카세트를 일시적으로 보관하는 독립적인 스테이지(stage)가 존재하는데, 이를 통상 이송 스테이지(transfer stage)라고 한다.
상기와 같은 이송 스테이지를 포함하는 로딩 시스템은 웨이퍼가 적재된 카세트가 소정의 승/하강 장치 내에 투입되면 캐리어 이송부가 상기 웨이퍼 캐리어를 상기 이송 스테이지로 이송한다. 상기 카세트가 상기 이송 스테이지로 이송되면, 웨이퍼 이송부에 의해 웨이퍼가 보트로 옮겨진다.
상기 이송 스테이지에 카세트가 정상적으로 놓여지는 경우에도 상기 카세트 내에 적재된 웨이퍼들이 상기 카세트의 이송 중에 웨이퍼 이송부의 진동이나 상기 이송 스테이지에 놓여질 때 발생되는 충격으로 인해 상기 웨이퍼들의 흔들림이 발생할 수 있다. 상기 충격 또는 흔들림에 의해 웨이퍼가 상기 카세트로부터 다소 튀어나오는 등 웨이퍼의 이탈 현상이 발생할 수 있다. 따라서, 돌출된 웨이퍼의 이탈 여부의 검사 없이 웨이퍼를 보트로 옮기게 되면 그 과정에서 웨이퍼가 파손되거나 긁히는 문제가 발생한다.
그러므로 센서를 이용하여 상기 웨이퍼의 돌출을 검사하게 된다. 상기 센서에 의해 돌출된 웨이퍼가 감지되며, 상기 웨이퍼 이송부를 수동으로 전환하여 조작 함으로써 상기 돌출된 웨이퍼를 상기 카세트로 안착시키게 된다. 상기 웨이퍼 이송부를 수동 조작하여 상기 돌출된 웨이퍼를 안착시키는데 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.
한편, 상기 센서에 의해 돌출된 웨이퍼가 감지되면 작업자가 도구를 사용하여 직접 상기 돌출된 웨이퍼를 상기 카세트 내로 삽입시킬 수 있다. 이 경우 챔버의 도어를 개방한 상태에서 작업하게 되므로 외부 공기의 침투에 의한 공정 불량 증가, 웨이퍼 손상, 파티클 발생 등의 문제점이 발생한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 카세트로부터 돌출된 웨이퍼를 손상이나 오염 없이 상기 카세트 내부로 삽입시키기 위한 웨이퍼 이송 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 카세트에 수납된 웨이퍼들을 이송하기 위한 이송 유닛과, 상기 이송 유닛의 일 측에 배치되어 상기 카세트를 향하여 이동 가능하도록 배치되며, 상기 웨이퍼들 중에서 상기 카세트의 외측으로 돌출된 웨이퍼를 상기 카세트 내로 삽입하기 위한 푸셔 유닛(pusher unit)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 웨이퍼 이송 장치는 상기 카세트와 인접하게 구비되고, 상기 카세트로부터 수평 방향으로 돌출된 웨이퍼를 검출하기 위한 센서를 더 구비할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 웨이퍼 이송 장치에 카세트로부터 돌출된 웨이퍼를 상기 카세트 내로 삽입하기 위한 푸셔 유닛을 더 구비함으로서 빠르고 상기 웨이퍼의 손상이나 오염 없이 상기 돌출된 웨이퍼를 상기 카세트 내로 삽입할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 실시예에 따른 웨이퍼 이송 장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 일 실시예에서 따른 웨이퍼 이송 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 웨이퍼 이송 장치의 푸셔 유닛의 동작을 설명하기 위한 개략적인 사시도이고, 도 3은 도 1에 도시된 웨이퍼 이송 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 웨이퍼 이송 장치(10)는, 다수의 웨이퍼(W)들을 수용하고 있는 카세트(120)로부터 웨이퍼(W)를 지지하고 이송시키기 위한 웨이퍼 이송 유닛(100)과, 상기 이송 유닛의 일 측에 구비되며 상기 카세트(120)로부터 돌출된 웨이퍼(W)를 상기 카세트(120) 내로 삽입하기 위한 푸셔 유닛(110)을 포함한다.
카세트(120)는 다수의 웨이퍼(W)들을 수납하고 있으며, 상기 카세트(120)는 카세트 이송 유닛(미도시)에 의해 카세트 스테이지(122) 상에 지지되어 있다. 상기 카세트 스테이지(122)에는 상기 카세트(120)로부터 돌출된 웨이퍼(W)를 감지하기 위한 센서(124)가 구비될 수 있다.
상기 센서(124)는 광을 발생시키는 발광부(126)와 상기 광을 검출하기 위한 수광부(128)로 구성된다. 도시된 바와 같이 상기 발광부(126) 및 수광부(128)가 상기 카세트(120)의 상부에 위치하는 반사형 광 센서를 사용할 수 있다. 한편, 발광부(126) 및 수광부(128)가 카세트(120)의 상부 및 하부에 각각 구비될 수도 있으며 이때, 상기 발광부(126) 및 수광부(128)는 일직선상에 구비되는 것이 바람직하다.
웨이퍼 이송 유닛(100)은 상기 카세트(120)에 적재된 웨이퍼(W)를 상기 웨이퍼(W)에 대한 가공 공정을 수행하기 위한 공정 챔버로 이송한다.
상기 웨이퍼 이송 유닛(100)은 상기 카세트(120)로부터 다수의 웨이퍼(W)들을 지지하고 이송시키기 위한 다수의 이송 암(102)과, 상기 다수의 이송 암(102)을 상기 카세트(120)와 공정 챔버(200) 사이를 이동할 수 있도록 구동력을 제공하기 위한 제1구동 유닛(108)과, 상기 제1구동 유닛(108)을 지지하기 위한 이송 스테이지(106)를 포함한다.
자세하게 설명하면, 상기 각각의 이송 암(102)은 전체적으로 사각 형상을 가지며, 상기 이송 암(102)의 전단부에는 상기 웨이퍼(W)를 지지하기 위한 포크 형상의 안착부(104)가 형성되어 있다. 또한, 상기 이송 암(102)은 제1구동 유닛(108)으로부터 수직, 수평 및 회전 운동력을 제공받는다.
상기 제1구동 유닛(108)은 회전축, 베어링(bearing), 기어(gear), 리드 스크류(lead screw), 스텝 모터(step motor) 등으로 구성될 수 있으며, 상기 이송 스테이지(106) 상에 설치된다.
상기 제1구동 유닛(108)의 전단부에는 상술한 다수의 이송 암(102)이 장착된다. 상세하게, 상기 다수의 이송 암(102)은 상기 제1구동 유닛(108)의 회전축에 수 직 방향으로 나란하게 구비된다. 이때, 상기 이송 암(102)은 일정 간격 이격 되어 배치된다.
또한, 상기 다수의 이송 암(102)은 상기 제1구동 유닛(108)의 회전 구동 모듈을 기준으로 각각 또는 같이 회전한다. 바람직하게는, 복수 개의 웨이퍼(W)들을 동시에 이동시키기 위하여 모든 이송 암(102)이 동일하게 움직인다.
푸셔 유닛(110)은 상기 이송 스테이지(106) 상 일 측에 구비되고, 막대 형상을 갖는 본체(112)와, 상기 본체(112)의 전단부에 상기 카세트(120)로부터 수평 방향으로 돌출된 웨이퍼(W)를 삽입하기 위한 작용부(114)로 구성되어 있다. 또한, 제2구동 유닛(116)이 더 구비될 수 있으며, 상기 푸셔 유닛(110)으로 직선 왕복 운동력 및 회전 운동력을 제공한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 제2구동 유닛(116)의 전반부에 상기 푸셔 유닛(110)의 본체(112)가 설치되며, 상기 푸셔 유닛(110)은 보통 상기 이송 스테이지(106)의 상부면과 수직하게 위치한다. 이는 상기 웨이퍼 이송 유닛(100)이 웨이퍼(W) 이송 구동을 수행하는 동안, 상기 웨이퍼 이송 유닛(100)과의 간섭을 방지하기 위함이다.
반면, 상기 센서(124)에 의해 카세트(120)로부터 돌출된 웨이퍼(W)가 감지되면, 상기 푸셔 유닛(110)은 상기 제2구동 유닛(116)으로부터 회전 구동력을 제공받아 상기 이송 스테이지(106)의 상부면과 수평 하게 즉, 상기 웨이퍼 이송 유닛(100)의 이송 암(102)과 나란하게 위치한다. 이어서, 상기 제2구동 유닛(116)에서 제공되는 구동력으로 수평 방향으로 전진하여 상기 웨이퍼(W)를 밀게되어 상기 웨 이퍼(W)를 카세트(120) 내부로 삽입시킨다.
이하, 상기와 같은 웨이퍼 이송 장치(10)를 포함하는 확산 설비에 대하여 설명한다.
도 4는 도 1에 도시된 웨이퍼 이송 장치를 포함하는 확산 설비를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 4를 참조하며, 확산 설비(20)는 다수의 웨이퍼(W)들에 대하여 확산 공정을 수행하기 위한 공정 챔버(200)와, 다수의 웨이퍼(W)들을 수납하기 위한 카세트(120)로부터 상기 웨이퍼(W)를 상기 공정 챔버(200)로 이송시키기 위한 웨이퍼 이송 장치(10)를 포함한다.
상기 웨이퍼 이송 장치(10)에 대한 상세 설명은 도 1 내지 도 3에 도시된 웨이퍼 이송 장치(10)와 관련하여 이미 설명된 것들과 동일하므로 생략하기로 한다.
상기 공정 챔버(200)는 보트부(210)와 튜브부(220)로 구성된다. 상기 보트부(210)는 보트(204)와 보트 승강기(202)를 포함한다. 상기 보트(204)에는 웨이퍼(W)들을 지지하기 위한 다수의 슬릿이 형성되어 있으며, 상기 슬릿에 상기 웨이퍼 이송 장치(10)에 의해 이송된 웨이퍼(W)가 적재된다. 이어서, 상기 보트(204)는 공정 수행을 위해 상기 튜브부(220)의 내부로 상승된다.
상기 튜브부(220)는 튜브(212), 스캐빈저(scavenger, 214) 및 자동 셔터(auto shutter, 216)로 구성된다. 상기 튜브(212)는 석영 재질로 형성되며, 확산에 의한 증착 공정이 진행되기 위한 공간을 제공한다. 상기 스캐빈저(214)는 상기 튜브(212)의 내부에서 발생된 열을 외부로 방출한다. 자동 셔터는 상기 튜브(212)를 자동 개폐한다.
이하 상기 웨이퍼 이송 장치(10)를 이용한 웨이퍼(W) 이송 방법을 설명한다.
우선 다수의 웨이퍼(W)들이 수납되어 있는 카세트(120)를 카세트 이송 유닛(222)을 이용하여 카세트 스테이지(122)로 로딩 시킨다. 상기 카세트(120)가 상기 카세트 스테이지(122)에 로딩 되면, 센서(124)를 이용하여 상기 웨이퍼(W)가 상기 카세트(120)로부터 돌출 되었는지를 감지한다. 상기 웨이퍼(W)가 상기 카세트(120)로부터 돌출된 것으로 감지되는 경우, 푸셔 유닛(110)이 이송 스테이지(106)의 상부와 수평 하게 위치하고, 제2구동 유닛(116)을 이용하여 상기 푸셔 유닛(110)을 상기 카세트(120)로 전진시킨다. 따라서, 돌출된 웨이퍼(W)가 상기 푸셔 유닛(110)에 의해 밀려 상기 카세트(120)로 삽입되어 정상적으로 안착된다.
이어서, 웨이퍼 이송 유닛(100)이 상기 카세트(120)에 적재된 웨이퍼(W)를 보트(204)로 이송한다. 상기 보트(204)에 상기 웨이퍼(W) 이송이 완료되면, 보트 승강기(202)에 의해 보트(204)가 수직으로 상승하여 튜브(212)의 내측에 삽입된다. 이 상태에서 확산 공정이 실시되고, 확산 공정이 완료되면 스캐빈저(214)를 이용하여 상기 튜브(212)의 내측에서 발생된 열을 외부로 방출시킨 후, 자동 셔터(216)를 개방한다.
상기 자동 셔터(216)가 개방되면 상기 보트 승강기(202)에 의해 상기 보트(204)가 수직 방향으로 하강하게 된다. 상기 보트(204)의 하강이 완료되면, 상기 웨이퍼 이송 유닛(100)을 이용하여 확산 공정이 완료된 웨이퍼(W)를 상기 카세트 스테이지(122)의 카세트(120)로 언로딩하게 된다. 상기 웨이퍼(W)의 언로딩이 완료 되면, 카세트 이송 유닛(222)이 상기 카세트(120)를 다음 공정 챔버로 이동시킨다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 카세트로부터 돌출된 웨이퍼를 푸셔 유닛을 이용하여 상기 카세트 내부로 이동시켜 정상적으로 안착시킨다. 따라서, 상기 돌출된 웨이퍼를 처리하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있어 웨이퍼 이송 공정의 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 돌출된 웨이퍼를 푸셔 유닛을 이용하여 처리함으로써 상기 웨이퍼와의 접촉을 최소화할 수 있다. 그러므로 상기 웨이퍼의 오염 원인을 줄일 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (4)

  1. 카세트에 수납된 웨이퍼들을 이송하기 위한 이송 유닛; 및
    상기 이송 유닛의 일측에서 상기 카세트를 향하여 이동 가능하도록 배치되며, 상기 웨이퍼들 중에서 상기 카세트의 외측으로 돌출된 웨이퍼를 상기 카세트 내로 삽입하기 위한 푸셔 유닛(pusher unit)을 포함하는 웨이퍼 이송 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 푸셔 유닛은 막대 형태의 본체와, 상기 본체의 일단에 상기 본체와 직교하여 위치하고 상기 카세트로부터 수평 방향으로 돌출된 웨이퍼를 상기 카세트 내로 삽입하기 위한 작용부를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 푸셔 유닛의 타단에 연결되며, 상기 푸셔 유닛이 수평 또는 수직 방향으로 위치되도록 상기 푸셔 유닛에 회전 구동력을 제공하며, 상기 카세트로부터 돌출된 웨이퍼를 상기 카세트로 삽입시키기 위하여 상기 푸셔 유닛을 상기 카세트로 향하여 이동하도록 수평 왕복 구동력을 제공하기 위한 구동 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 웨이퍼 이송 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 카세트와 인접하게 구비되고, 상기 카세트로부터 수평 방향으로 돌출된 웨이퍼를 검출하기 위한 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 장치.
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