KR20060097841A - 웨이퍼 이송 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼 이송 장치에 관한 것으로서, 이를 위하여 본 발명은 카세트로부터 웨이퍼를 로딩/언로딩하는 셔틀 스푼을 직선 이동이 가능하도록 구비하는 웨이퍼 이송 장치에 있어서, 상기 셔틀 스푼(10)에는 상향 이탈이 방지되도록 하면서 승강이 가능하게 셔틀 패드(20)를 구비하고, 상기 셔틀 패드(20)의 하부에는 영구자석(30)과 전자석(40)이 수직으로 나란하게 구비되며, 상기 셔틀 패드(20)에는 상부면으로 각각 웨이퍼 감지 센서(50)가 장착되도록 하여 상기 웨이퍼 감지 센서(50)에서 감지되는 신호에 의해 컨트롤러(60)에서 상기 전자석(40)으로 인가하는 전원의 극성을 제어하고, 상기 셔틀 스푼(10)의 상기 셔틀 패드(20)에 인접하는 상부면으로는 각각 복수의 롤러(70)가 구비되게 함으로써 공정 수행 중 웨이퍼 손상 및 공정 에러를 최대한 방지시켜 제품 생산성이 대폭적으로 향상되도록 하는 효과를 제공한다.

웨이퍼 이송, 셔틀 스푼, 셔틀 패드, 센터링

Description

웨이퍼 이송 장치{Apparatus for moving wafer}

도 1은 일반적인 이온 주입 설비에서의 웨이퍼 핸들러에 적용되는 셔틀 어셈블리를 예시한 평면도,

도 2는 도 1의 셔틀 어셈블리에서 셔틀 스푼에 웨이퍼가 잘못 안치되는 상태를 도시한 평면도,

도 3은 본 발명에 따른 셔틀 스푼의 평면도,

도 4는 본 발명의 셔틀 스푼에서 일부 구성을 도시한 요부 확대 단면도,

도 5는 본 발명의 셔틀 스푼에서의 웨이퍼가 잘못 안치되는 상태를 도시한 평면도,

도 6은 본 발명에 따른 셔틀 패드의 작동에 의한 웨이퍼를 상승시킨 구성을 도시한 요부 확대 측면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 셔틀 스푼 20 : 셔틀 패드

30 : 영구자석 40 : 전자석

50 : 웨이퍼 감지 센서

60 : 컨트롤러 70 : 롤러

본 발명은 웨이퍼 이송 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 로딩 및 언로딩을 위하여 상부에 안치되는 웨이퍼의 안치되는 상태에 따라서 정위치에서 벗어나게 되는 경우 자동으로 센터링 위치로 세팅되게 함으로써 후속 공정에서의 안정된 웨이퍼 이동과 웨이퍼의 파손 및 안정된 공정 수행을 제공하는 웨이퍼 이송 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체를 제조하는 공정에서는 웨이퍼를 이송하기 위한 다양한 형상의 셔틀이 구비되도록 하고 있다.

이러한 셔틀은 통상 다수의 웨이퍼를 적재하는 카세트와 이송 로봇 또는 카세트와 설비 간의 웨이퍼를 전달 즉 로딩 및 언로딩하는 기능을 수행하게 되는 구성이다.

도 1은 반도체 제조 공정 중 이온 주입 설비에서의 웨이퍼 핸들러에 적용시킨 셔틀 어셈블리를 예시한 것이다.

도면에서 이온 주입 설비에서의 셔틀 어셈블리는 다수의 웨이퍼를 적재한 카세트 데크와 공정 설비로 웨이퍼를 공급하는 이송 로봇의 사이에 구비되는 구성이다.

셔틀 어셈블리는 다시 크게 후크 형상의 셔틀 스푼(1, shuttle spoon)과 오리엔트(2)와 디텍터(3)로서 이루어진다.

이때 셔틀 스푼(1)은 통상 뉘인 후크 형상이며, 일단부측의 웨이퍼가 안치되는 반원형의 판면에는 상부면으로 3곳에 안착 패드(1a)가 구비되도록 하고 있다.

셔틀 스푼(1)은 타단부가 클램프에 의해서 리니어 웨이(4)에 연결되어 이 리니어 웨이퍼(4)를 따라서 직선 왕복 운동을 하도록 하고 있다.

오리엔트(2)는 원형의 페데스탈(2a)이 승강 및 회전이 가능하게 구비되는 구성으로, 오리엔트(2)는 일정한 위치에서 고정 설치되어 웨이퍼의 플랫존 정렬이 이루어지도록 하는 위치이다.

디텍터(3)는 오리엔트(2)의 페데스탈(2a)에 얹혀지는 웨이퍼의 플랫존을 검출하도록 구비되는 구성으로, 주로 포토센서(photp sensor)를 이용하고 있다.

상기와 같은 셔틀 어셈블리는 셔틀 스푼(1)에 의해 웨이퍼 카세트로부터 웨이퍼를 한 매씩 로딩 또는 언로딩시키며, 오리엔트(2)에 의해서는 이송 로봇과의 웨이퍼 전달이 수행되도록 한다.

즉 모터(미도시) 구동에 의해 리니어 웨이(4)를 따라 셔틀 스푼(1)을 전진시켜 웨이퍼 카세트의 내부로 셔틀 스푼(1)의 반원형 일단부가 삽입되도록 하면 카세트 데크에서는 웨이퍼 카세트를 미세하게 하강시켜 셔틀 스푼(1)의 삽입된 반원형 일단부측 상부면으로 웨이퍼(W)가 안치되도록 한다.

셔틀 스푼(1)에 웨이퍼(W)가 안치되면 셔틀 스푼(1)은 재차 모터 구동에 의해 리니어 웨이(4)를 따라 후진하면서 오리엔트(2)의 페데스탈(2a) 상부에 웨이퍼(W)가 위치되도록 이동한다.

페데스탈(2a)의 직상부에 웨이퍼가 위치되어 있게 되면 오리엔트(2)는 페데 스탈(2a)을 상승시켜 셔틀 스푼(1)에 안치되어 있던 웨이퍼(W)가 페데스탈(2a)의 상부면으로 안치되도록 한다.

소정의 높이로 상승한 오리엔트(2)의 페데스탈(2a)에 안치되어 있는 웨이퍼(W)는 페데스탈(2a)의 회전과 디텍터(3)에서의 플랫존 감지 신호에 의해 웨이퍼의 플랫존이 항상 일정한 위치에 형성되도록 한 상태에서 이송 로봇에 의해 공정 설비측으로 공급되도록 한다.

공정 수행이 완료되어 언로딩되는 웨이퍼 또한 로딩 때와는 역순으로 이송 로봇에 의해 오리엔트(2)의 페데스탈(2a)에 웨이퍼(W)가 안치되도록 하면 페데스탈(2a)의 회전과 디텍터(3)를 통한 플랫존 감지 작용에 의해 일정하게 정렬된 상태에서 페데스탈(2a)을 하강시켜 웨이퍼(W)가 셔틀 스푼(1)에 안치되게 하고, 이렇게 안치된 웨이퍼(W)는 재차 모터 구동에 의해서 웨이퍼 카세트로 이동되어 카세트에 하나씩 적재되는 것이다.

이와 같은 일련의 웨이퍼 이동 및 정렬 과정에서 웨이퍼는 통상 오리엔트(2)의 페데스탈(2a)에 얹혀지게 되면 회전 작동과 함께 디텍터(4)에 의한 웨이퍼의 플랫존 위치 감지에 의해 웨이퍼(W)를 항상 일정하게 배열되게 한 상태에서 로딩/언로딩이 이루어지도록 한다.

하지만 도 2에서와 같이 웨이퍼 카세트로부터 웨이퍼(W)를 로딩하게 될 때 셔틀 스푼(1)에서 웨이퍼(W)가 정위치에서 많이 벗어나게 되면 오리엔트(2)의 페데스탈(2a)에 전달되어 회전에 의해 플랫존 정렬을 수행하게 될 때 페데스탈(2a)에서의 편심력 작용에 의해 자칫 페데스탈(2a)에서 웨이퍼(W)가 튕겨져 나가거나 이송 로봇에 의해 설비로 이동시 설비측 웨이퍼 이동 통로인 슬릿 외주면측 구조물과의 충돌로 손상되기도 하고, 설비 내부에서의 공정 오류를 유발시키기도 하는 문제가 있다.

또한 웨이퍼(W)를 언로딩하면서 카세트에 적재시키게 될 때 웨이퍼(W)가 정위치에서 심하게 벗어나 있게 되면 카세트와의 충돌에 의해 웨이퍼 브로큰을 유발시키게 되는 문제가 있다.

따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 웨이퍼 카세트로부터 셔틀 스푼에 안치되는 웨이퍼의 안치 상태에 따라 일정한 범위의 센터링 위치를 벗어나 안치되면 셔틀 스푼에 구비한 복수의 전자석들 중 일부에 전원이 인가되면서 웨이퍼를 경사지게 하여 자동으로 센터링이 세팅되도록 함으로써 항상 안정된 웨이퍼 이송과 함께 웨이퍼 손실이 저감되도록 하는 웨이퍼 이송 장치를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 카세트로부터 웨이퍼를 로딩/언로딩하는 셔틀 스푼을 직선 이동이 가능하도록 구비하는 웨이퍼 이송 장치에 있어서, 상기 셔틀 스푼의 웨이퍼 안치면에는 상향 이탈이 방지되도록 하면서 승강이 가능하게 복수의 셔틀 패드를 구비하고, 상기 각 셔틀 패드의 하부에는 영구자석과 전자석이 수직으로 나란하게 구비되며, 상부면으로 각각 웨이퍼 감지 센서가 장착되도록 하여 상기 웨이퍼 감지 센서에서 감지되는 신호에 의해 컨트롤러에서 상기 전자석으로 인가하는 전원의 극성을 제어하고, 상기 셔틀 스푼의 상기 셔틀 패드에 인접하는 상부면으로는 각각 복수의 롤러가 구비되도록 하는 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

웨이퍼 이송 장치는 반도체 제조 설비에서 카세트와 설비간 웨이퍼를 로딩/언로딩시키기 위해 구비되는 구성이다.

이러한 웨이퍼 이송 장치는 보통 별도의 구동수단에 의해서 직선 이동을 하여 웨이퍼를 이송시키게 된다.

도 3은 이러한 웨이퍼 이송 장치 중 웨이퍼가 안치되는 셔틀 스푼의 구성을 개선한 것이다.

즉 셔틀 스푼(10)은 도시한 바와 같이 일단부는 웨이퍼가 안치될 수 있도록 하는 웨이퍼 안치면(11)을 이루며, 타단부는 셔틀 스푼(10)을 이동시키는 구성에 연결되도록 하고 있다.

이때의 셔틀 스푼(10)에서 웨이퍼 안치면(11)에는 일정한 위치에 셔틀 패드(20)가 구비되도록 하는 것은 종전과 대동소이하다.

다시 말해 셔틀 패드(20)는 셔틀 스푼(10)에서 웨이퍼가 광범위한 면접촉 시 접촉면에 스크래치를 유발할 수가 있으므로 실제적으로 웨이퍼는 셔틀 스푼(10)의 상부면에서 셔틀 패드(20)에 의해 소정의 높이로 이격되는 동시에 최소한의 접촉면 을 갖도록 한다.

셔틀 패드(20)는 정확히 웨이퍼가 정위치에서 웨이퍼의 이면을 안정되게 지지하게 되는 위치에 구비된다.

이때 셔틀 패드(20)는 셔틀 스푼(10)의 상부면으로부터 미세한 높이로 상향 돌출되도록 하되 그 높이에서 다시 소정의 높이를 승강 가능하게 구비되도록 하며, 특히 일정한 높이 이상에서는 더 이상 상승되지 않도록 하는 동시에 상향 이탈이 방지되도록 한다.

셔틀 스푼(10)에서 셔틀 패드(20)의 직하부에는 도 4에서와 같이 셔틀 패드(20)와 함께 승강하게 되는 영자자석(30)이 구비되고, 이 영구자석(30)의 저부에는 인가되는 전원에 의해 극성이 전환되도록 하는 전자석(40)이 구비되도록 한다.

다시 말해 셔틀 패드(20)와 결합되는 영구자석(30)은 상부와 하부로 극성이 나누어지도록 하여 극성이 고정되게 하는 것이나, 이 영구자석(20)의 저부로 구비되는 전자석(30)은 인가되는 전원의 극성을 전환시킬 수 있도록 함으로써 결국 전원이 인가되면서 그 상부에 구비되는 영구자석(20)을 밀어 올리거나 하향 당겨지도록 하여 셔틀 패드(20)가 승강하도록 하는 것이다.

한편 전자석(40)에 인가되는 전원의 크기에 따라 영구자석(20)가 결합된 셔틀 패드(20)의 승강 높이가 조절되게 할 수도 있다.

그리고 셔틀 스푼(10)의 웨이퍼 안치면(11)에서 복수로 상향 돌출되게 구비되는 셔틀 패드(20)의 상부면에는 각각 웨이퍼 감지 센서(50)가 구비되도록 한다.

즉 셔틀 패드(20)의 상부면으로 웨이퍼가 안치되면 웨이퍼 감지 센서(50)에 서는 즉시 웨이퍼 감지 유무를 체크하여 그 신호를 전송하게 되는 것이다.

이러한 웨이퍼 감지 센서(50)로부터 감지되는 신호는 컨트롤러(60)에서 체크하여 영구자석(30)의 저부로 구비되는 각 전자석(40)으로 인가되는 전원의 극성이 제어되도록 하는 것이다.

한편 셔틀 스푼(10)의 셔틀 패드(20)가 구비되는 상부면에는 셔틀 패드(20)와 인접하도록 다수의 롤러(70)가 판면으로부터 미세하게 돌출되도록 구비한다.

특히 롤러(70)는 셔틀 패드(20)보다는 많은 수로서 구비되게 하는 것이 보다 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 카세트로부터 또는 설비로부터 웨이퍼가 셔틀 스푼(10)에 안치되면서 작동되는 구성이다.

즉 셔틀 스푼(10)에서 이미 웨이퍼 안치면에는 상부면으로 소정의 높이만큼 셔틀 패드(20)가 상향 돌출되게 구비된다.

셔틀 패드(20)의 상부로 웨이퍼가 안치되면서 도 5 및 도 6에서와 같이 각 셔틀 패드(20)들 중 어느 하나의 셔틀 패드(20)에서라도 웨이퍼 감지 센서(50)에 의해 웨이퍼가 감지되지 않게 되면 컨트롤러(60)에 의해 웨이퍼가 감지되지 않는 부위와 반대측에 위치하는 전자석(40)의 극성을 제어하여 전자석(40)에 의해 셔틀 패드(20)가 최대한 상승되도록 한다.

일측의 셔틀 패드(20)를 상승시키면 셔틀 패드(20)에 안치된 웨이퍼가 일측으로 경사지는 상태가 된다.

이때 웨이퍼는 결국 한쪽이 들려지면서 경사가 낮은 부위로 웨이퍼는 자중에 의해서 미끄러지게 된다.

즉 셔틀 스푼(10)에서 웨이퍼가 안치되었으나 어느 일측의 셔틀 패드(20)에서 웨이퍼가 감지되지 않는다는 것은 웨이퍼가 감지되지 않는 셔틀 패드(20)에 대해서 웨이퍼가 그 반대측으로 지나치게 이동된 상태라는 것을 의미하게 된다.

따라서 반대측의 셔틀 패드(20)를 소정의 높이로 더욱 상승시키게 되면 웨이퍼가 소정의 경사각으로 경사지는 상태가 되면서 셔틀 패드(20)의 높이보다도 낮게 위치되는 웨이퍼측으로 자중에 의해서 웨이퍼가 이동하게 되는 것이다.

이렇게 웨이퍼(W)의 일측이 들려진 상태에서 자중에 의해 이동하게 될 때 웨이퍼(W)가 롤러(70)에 얹혀지게 되면 웨이퍼(W)는 보다 원활하게 이동할 수가 있게 되므로 일측으로 편심되게 위치되어 있던 웨이퍼(W)가 미세하게 이동하여 각 셔틀 패드(20)에 균일하게 웨이퍼(W)가 안치되도록 한다.

만일 웨이퍼(W)가 정위치되지 않게 되면 이때에도 컨트롤러(60)에서는 웨이퍼(W)가 감지되지 않는 위치와 대응되는 위치의 셔틀 패드(20)를 전자석(40)에 인가하는 극성을 변환시켜 일정한 높이로 상승되게 함으로써 롤러(70)에 접촉되는 웨이퍼(W)가 미세하게 위치이동하면서 정위치를 찾아가도록 하는 것이다.

이와 같이 셔틀 스푼(10)의 웨이퍼 안치면에서 복수로 구비되는 셔틀 패드(20)에 안치되는 웨이퍼(W)의 안치 여부에 의해 일측으로 편심되어 안치되는 웨이퍼(W)를 항상 정위치로 자동 설정시킬 수가 있으므로 셔틀 스푼(10)으로부터 카세트 또는 설비 또는 오리엔트의 페데스탈로의 웨이퍼 전달이 항상 안정되게 이루어 질 수 있도록 한다.

한편 상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다는 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다.

따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 웨이퍼 카세트와 설비의 사이에서 웨이퍼(W) 전달을 수행하는 셔틀 스푼(10)의 웨이퍼 안치면(11)으로 셔틀 패드(20)에 구비되는 웨이퍼 감지 센서(50)에서 감지되는 웨이퍼 안치 여부에 의해 전자석(40)에의 인가 전원을 극성 변환시켜 영구자석(30)과 결합되도록 한 셔틀 패드(20)를 승강 작동되도록 하여 웨이퍼 안치면(11)에서 정위치로부터 벗어나 안치되는 웨이퍼(W)를 자동으로 센터링되게 함으로써 항상 일정하고 정확하게 웨이퍼 전달이 이루어질 수 있도록 하는 동시에 웨이퍼 손상 및 공정 에러를 방지시켜 제품 생산성이 대폭적으로 향상되도록 하는 매우 유용한 효과를 제공한다.

Claims (4)

1. 카세트로부터 웨이퍼를 로딩/언로딩하는 셔틀 스푼을 직선 이동이 가능하도록 구비하는 웨이퍼 이송 장치에 있어서,

   상기 셔틀 스푼의 일단부측 웨이퍼 안치면에는 상향 이탈이 방지되도록 하면서 승강이 가능하게 복수의 셔틀 패드를 구비하고, 상기 각 셔틀 패드의 하부에는 영구자석과 전자석이 수직으로 나란하게 구비되며, 상부면으로는 각각 웨이퍼 감지 센서가 장착되도록 하여 상기 웨이퍼 감지 센서에서 감지되는 신호에 의해 컨트롤러에서 상기 각 전자석으로 인가되는 전원의 극성을 제어하고, 상기 셔틀 스푼의 상기 셔틀 패드에 인접하는 상부면으로는 각각 복수의 롤러가 구비되도록 하는 웨이퍼 이송 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 셔틀 패드는 상기 셔틀 스푼의 웨이퍼 안치면으로부터 소정의 높이로 상향 돌출되게 구비되는 웨이퍼 이송 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 웨이퍼 감지 센서는 상기 셔틀 패드의 상부면에 안치되는 웨이퍼를 감지할 수 있도록 내부에 삽입 장착되는 웨이퍼 이송 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 롤러는 상기 셔틀 패드들간 내측으로 구비되도록 하는 웨이퍼 이송 장치.

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