KR20060118742A - 웨이퍼 리프팅 장치 - Google Patents

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KR20060118742A
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Abstract

반도체 제조 설비에 사용되는 웨이퍼 리프팅 장치는 리프트 핀이 웨이퍼를 지지하기 위한 플레이트의 상하를 관통하는 홀을 따라 상하 이동하며 상기 웨이퍼를 로딩 및 언로딩한다. 지지대는 플레이트의 하부에 위치하고, 리프트 핀을 수직 방향으로 지지하고, 수직 방향으로 제공되는 구동력에 의해 리프트 핀과 함께 상하 이동한다. 연동 척은 지지대 상에 적어도 세 개의 조(jaw)를 가지도록 구비되고, 상기 리프트 핀의 측면을 지지하도록 상기 조들이 동시에 연동하며, 상기 지지대에 상기 리프트 핀을 고정한다. 따라서 리프트 핀의 교체시 리프트 핀을 연통 척에 빠르고 정확하게 세팅할 수 있다.

Description

웨이퍼 리프팅 장치{Apparatus for lifting a wafer}
도 1은 종래 기술에 따른 웨이퍼 리프팅 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 웨이퍼 리프팅 장치가 구비된 공정 설비를 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 웨이퍼 리프팅 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 리프트 핀을 설명하기 위한 사시도이다.
도 5는 도 3에 도시된 리프트 핀과 연동 척을 설명하기 위한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 리프트 핀을 설명하기 위한 사시도이다.
도 7은 상기 제2 실시예에 따른 리프트 핀과 연동 척을 설명하기 위한 평면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 지지대 120 : 리프트 핀
122 : 핀 몸체 124 : 돌기
130 : 연동척 132 : 척 몸체
134 : 조 136 : 렌치 홀
138 : 핀 홀 140 : 에어 실린더
150 : 리프트 축 220 : 리프트 핀
222 : 핀 몸체 224 : 홈
W : 웨이퍼
본 발명은 플레이트 상에 웨이퍼를 로딩 또는 언로딩 하기 위한 웨이퍼 리프팅 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 플레이트의 상하 구동에 의해 상하로 움직이는 리프트 핀을 이용하여 플레이트 상에 웨이퍼를 로딩 또는 언로딩하기 위한 리프팅 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스는 웨이퍼에 다수의 반도체, 부도체 및 도체 막을 형성하고 가공하여 다수의 전자, 전기 소자를 형성하고 배선하여 이루어지는 정밀하고 복잡한 장치이다. 이러한 미세하고 복잡한 구조를 좁은 면적에 형성하기 위해서는 다양한 물리, 화학적 현상을 이용하는 엄격하고 잘 통제된 다수의 공정이 필요하다. 이들 공정을 거쳐서 웨이퍼에 반도체 디바이스를 형성하기 위해 웨이퍼는 여러 위치에 있는 다수의 설비 사이를 이동하게 된다. 설비에서 웨이퍼는 가공되기 위해 정해진 평면에 장착되는 경우가 많은데, 웨이퍼 이송 로봇을 이용하기 위해서는 웨이퍼 하면과 웨이퍼가 장착될 평면 사이에 이송 로봇의 암(arm)이 들어갈 공간이 필 요하다. 설비에서 상기와 같은 공간은 리프트 핀에 의해 형성된다. 상기 리프트 핀에 관한 예는 미합중국 특허 6,190,113호(issued to Bui, et al.)에 개시되어 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 웨이퍼 리프팅 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 1을 참조하면, 웨이퍼 리프팅 장치는 지지대(10), 리프트 핀(20) 및 고정 부재(30)로 구성된다.
상기 리프트 핀(20)은 웨이퍼가 놓여지는 플레이트(미도시)의 상하를 관통하는 다수의 홀을 따라 상하 운동한다. 상기 리프트 핀(20)은 상기 지지대(10)에 의해 지지된다. 구체적으로 상기 리프트 핀(20)은 상기 지지대(10)에 형성된 다수의 홀을 삽입되어 지지된다. 상기 지지대(10)가 상하로 움직이면 그에 따라 리프트 핀(20)도 상하로 움직이도록 구성된다.
상기 리프트 핀(20)의 측면에는 나사산이 형성된다. 상기 고정 부재(30)는 한 쌍의 너트로 이루어지며, 상기 지지대(10)의 상부면과 하부면에서 상기 지지대(10)의 홀에 삽입된 리프트 핀(20)을 고정한다.
상기 웨이퍼 리프팅 장치는 상기 리프트 핀(20)을 한 쌍의 너트로 이루어진 고정 부재(30)를 이용하여 상기 지지대(10)에 고정한다. 상기 리프트 핀(20)의 교체시 너트를 풀거나 조일 수 있는 스패너를 사용하게 된다. 그러나 공간이 협소하여 상기 스패너를 이용하여 교체 작업에 많은 시간이 소요된다. 또한 상기 리프트 핀(20)들을 교체한 후 높이를 일정하게 맞추는 세팅 작업에도 많은 시간이 소요된 다.
그리고 작업자가 교체 작업이나 세팅 작업시 무리한 힘을 주게 되는 경우 상기 리프트 핀(20)이 부러지는 문제점이 있다. 또한 상기 리프트 핀(20)이 상기 지지대(10)의 홀 중앙에 위치하지 않거나 기울어진 경우 상기 리프트 핀(20)이 상승하면서 상기 플레이트에 부딪혀 부러지는 문제점도 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 리프트 핀의 교체 및 세팅 작업을 빠르고 정확하게 할 수 있는 웨이퍼 리프팅 장치를 제공하는데 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 웨이퍼 리프팅 장치는 웨이퍼를 지지하기 위한 플레이트의 상하를 관통하는 홀을 따라 상하 이동하며 상기 웨이퍼를 로딩 및 언로딩하기 위한 리프트 핀을 구비한다. 지지대는 상기 플레이트의 하부에 위치하고, 상기 리프트 핀을 수직 방향으로 지지하며, 수직 방향으로 제공되는 구동력에 의해 상기 리프트 핀과 함께 상하 이동한다. 연동 척은 상기 지지대 상에 적어도 세 개의 조를 가지도록 구비되고, 상기 리프트 핀의 측면을 지지하도록 상기 조들이 동시에 연동하며, 상기 지지대에 상기 리프트 핀을 고정한다.
상기 연동 척에 의한 상기 리프트 핀의 고정을 돕기 위해 상기 리프트 핀은 둘레를 따라 반복적으로 형성되는 요철을 포함할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 웨이퍼 리프팅 장치는 상기 연동 척을 이 용하여 빠른 시간 안에 상기 리프트 핀을 교체하여 동일한 높이를 갖도록 세팅할 수 있다. 또한 상기 연동 척을 이용하므로 상기 세팅 작업이 통일되며, 상기 리프트 핀의 세팅 미스를 방지할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 웨이퍼 리프팅 장치에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 웨이퍼 리프팅 장치가 구비된 공정 설비를 설명하기 위한 구성도이고, 도 3은 도 2에 도시된 웨이퍼 리프팅 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 웨이퍼 리프팅 장치(100)는 지지대(110), 리프트 핀(120), 연동 척(130), 구동부(140) 및 리프트 축(150)을 포함한다.
상기 리프트 핀(120)은 플레이트(50) 상에 웨이퍼(W)를 로딩하거나 상기 플레이트(50)로부터 웨이퍼(W)를 언로딩한다. 상기 리프트 핀(120)은 상기 웨이퍼(W)를 안정적으로 지지하기 위해 세 개가 구비되는 것이 바람직하다. 물론 상기 리프트 핀(120)은 세 개보다 더 많이 구비될 수도 있다.
상기 플레이트(50)는 소정의 반도체 제조 공정이 진행되는 동안 웨이퍼(W)를 지지하거나 웨이퍼(W)가 움직이지 않도록 고정한다. 상기 플레이트(50)에는 상하부를 관통하는 세 개의 홀(52)이 형성되어 있다.
상기 리프트 핀(120)은 상기 홀(52)을 따라 상하로 구동되면서 웨이퍼(W)를 상기 플레이트(50) 상에 로딩하거나 상기 플레이트(50)로부터 언로딩한다.
도 4는 도 3에 도시된 리프트 핀을 설명하기 위한 사시도이다.
도 4를 참조하면, 상기 리프트 핀(120)은 핀 몸체(122)와 돌출부(124)로 형성된다. 상기 핀 몸체(122)는 세라믹 소재로 가늘고 긴 원형의 막대기 모양이다. 상기 돌출부(124)는 상기 핀 몸체(122)의 측면 하부에 길이 방향으로 따라 다수개가 형성된다. 상기 돌출부(124)들은 서로 동일 간격 이격되도록 형성되며, 개수는 세 개인 것이 바람직하다. 상기 돌출부(124)들은 후술하는 연동 척(130)이 상기 리프트 핀(120)을 단단하고 용이하게 고정할 수 있게 한다.
상기 지지대(110)는 상기 플레이트(50)의 하부에 위치하며 상기 리프트 핀(120)을 지지한다. 상기 지지대(110)는 상하 이동에 의해 상기 리프트 핀(120)을 상하로 이동시킨다. 상기 지지대(110)는 일정한 폭을 가지며 일측이 개방된 링 형태, 즉 갈고리와 유사한 형태를 가지도록 구비된다. 상기 리프트 핀(120)은 상기 지지대(120)의 상부면에 양단과 상기 양단 사이에 각각 구비되는 것이 바람직하다. 즉 상기 리프트 핀(120)은 상기 지지대(120)의 상부면에 정삼각형 형태를 이루도록 배치된다.
도 5는 도 3에 도시된 리프트 핀과 연동 척을 설명하기 위한 평면도이다.
도 5를 참조하면, 상기 연동 척(130)은 상기 지지대(110) 상에 구비되어 상기 리프트 핀(120)을 상기 지지대(110)에 고정한다. 상기 연동척(130)은 상기 리프트 핀(120)의 개수와 동일하게 세 개 구비되는 것이 바람직하다.
상기 연동 척(130)은 척 몸체(132), 조(134), 렌치 홀(136) 및 핀 홀(138)로 구성된다. 상기 척 몸체(132)는 원기둥 형태를 가지며 상기 지지대(110) 상에 고정된다.
상기 조(134)는 상기 리프트 핀(120)을 고정하기 위한 것으로, 상기 척 몸체(132)의 상부면에 반지름 방향으로 왕복 이동가능하도록 구비된다. 상기 조(134)는 서로 동일한 간격을 가지며, 세 개가 구비되는 것이 바람직하다. 그러나 경우에 따라 상기 조(134)는 6개까지 구비될 수 있다. 즉 상기 조(134)의 개수는 상기 리프트 핀(120)의 돌출부(124)의 개수와 동일하도록 구비되는 것이 바람직하다.
상기 조(134)는 상기 리프트 핀(120)을 고정하는 경우에는 상기 반지름 방향을 따라 상기 척 몸체(132)의 중심을 향해 이동하고, 상기 리프트 핀(120)의 고정을 해제하는 경우에는 상기 반지름 방향을 따라 상기 척 몸체(132)의 가장자리를 향해 이동한다.
상기 렌치 홀(136)은 상기 척 몸체(132)의 측면에 형성된다. 상기 렌치 홀(136)에는 렌치가 끼워지며 상기 렌치를 이용하여 상기 조(134)를 구동한다. 구체적으로 상기 렌치를 일 방향으로 회전시키면 상기 조(134)가 상기 척 몸체(132)의 중심을 향해 이동하고, 상기 렌치를 반대 방향으로 회전시키면 상기 조(134)는 상기 척 몸체(134)의 가장자리를 향해 이동한다.
상기 핀 홀(138)은 상기 척 몸체(132)의 상부면 중앙에 형성된다. 상기 핀 홀(138)은 상기 리프트 핀(120)이 용이하게 삽입될 수 있도록 충분한 크기를 갖도록 형성된다. 상기 리프트 핀(120)은 상기 조(134)와 상기 리프트 핀(120)의 돌출부(124)들 사이 부위가 서로 맞물리도록 상기 핀 홀(138)에 삽입되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 연동 척(130)을 이용하여 상기 리프트 핀(120)을 고정하므로 상 기 리프트 핀(120)의 파손시 렌치를 이용하여 공간의 제약없이 용이하게 상기 리프트 핀(120)을 교체할 수 있다. 또한 상기 연동 척(130)의 조(134)에 의해 상기 리프트 핀(120)의 센터링(centering)이 자동으로 이루어지며 다른 리프트 핀(120)들과의 높이도 별도의 조정 작업없이 동일하게 설정되므로 세팅 작업에 소요되는 시간이 단축된다. 또한 작업자에 무관하게 동일한 방법에 의해 상기 리프트 핀(120)의 세팅이 이루어진다.
상기 구동부(140)는 지지대(110)를 상하로 이동시키기 위한 구동력을 제공한다. 상기 리프트 축(150)은 상기 구동부(140)와 지지대(110)를 연결하며, 상기 구동부(140)의 구동력에 의해 상하 이동하면서 상기 지지대(110)를 상하 이동시킨다.상기 리프트 축(150)으로는 에어 실린더, LM가이드 및 볼스크루 등이 사용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 리프트 핀을 설명하기 위한 사시도이다.
도 6을 참조하면, 상기 리프트 핀(220)은 상기 제1 실시예에 따른 리프트 핀(120)과 기능은 동일하고 모양이 다르다. 따라서 상기 리프트 핀(220)의 기능에 대한 설명은 생략한다.
상기 리프트 핀(220)은 핀 몸체(222)와 홈(224)으로 형성된다. 상기 핀 몸체(222)는 세라믹 소재로 가늘고 긴 원형의 막대기 모양이다. 상기 홈(224)은 상기 핀 몸체(222)의 측면 하부에 길이 방향으로 따라 다수개가 형성된다. 상기 홈(224)은 상기 연동 척(130)의 조(134)와 대응하는 형태로 형성된다. 상기 홈(224)들은 서로 동일 간격 이격되도록 형성되며, 개수는 세 개인 것이 바람직하다. 상기 홈(224)들은 후술하는 연동 척(130)이 상기 리프트 핀(220)을 단단하고 용이하게 고정할 수 있게 한다.
도 7은 상기 제2 실시예에 따른 리프트 핀과 연동 척을 설명하기 위한 평면도이다.
상기 리프트 핀(220)은 상기 조(134)와 상기 리프트 핀(220)의 홈(224)이 서로 맞물리도록 상기 핀 홀(138)에 삽입되는 것이 바람직하다.
이하에서는 웨이퍼 리프팅 장치(100)에서의 리프트 핀(110)의 교체 방법 및 작동에 대해 설명한다.
상기 리프트 핀(110)이 여러 가지 원인에 의해 파손된 경우, 상기 리프트 핀(110)을 교체하기 위해서는 우선 상기 렌치 홀(136)에 렌치를 삽입하여 렌치를 회전시킨다. 상기 렌치의 회전에 의해 상기 조(134)가 척 몸체(134)의 가장자리를 향이 이동하면서 파손된 상기 리프트 핀(120)의 고정이 해제된다. 상기 파손된 리프트 핀(120)을 상기 핀 홀(138)로부터 제거한다.
이후 새로운 리프트 핀(120)을 세팅하기 위해서 플레이트(50)의 하부로부터 플레이트(50)의 홀(52)에 새로운 상기 리프트 핀(120)의 상단 부위를 삽입한 후, 상기 돌출부(124)가 있는 하단 부위를 상기 핀 홀(138)에 삽입한다. 이때 상기 리프트 핀(120)은 상기 돌출부(124)와 돌출부(124) 사이의 부위가 상기 조(134)와 대응되도록 위치된다. 상기 리프트 핀(120)이 상기 핀 홀(138)에 삽입된 상태에서 기 설치된 나머지 리프트 핀들과 높이가 동일하다.
상기와 같은 상태에서 상기 렌치를 반대로 회전시킨다. 상기 렌치의 회전에 의해 상기 조(134)가 척 몸체(134)의 중심을 향해 이동하면서 상기 리프트 핀(120)의 상기 핀 홀(138)의 중심에 고정된다.
또한 상기 리프트 핀(120)을 최초로 설치하는 경우에도 상기와 동일한 방법으로 설치할 수 있다.
상기 웨이퍼(W)를 상기 플레이트(50)로 로딩하기 위해서 우선 상기 웨이퍼 리프팅 장치(100)의 구동부(140)의 구동에 의해 상기 리프트 축(150)이 상승한다. 따라서 상기 리프트 축(150)에 연결된 지지대(110) 및 상기 연동 척(130)에 의해 상기 지지대(110)에 고정된 리프트 핀(120)이 상승한다. 상기 리프트 핀(120)이 상기 플레이트(50)의 관통홀(52)을 지나 플레이트(50)의 상부로 일정 길이 돌출되면 상기 구동부(140)의 구동이 정지된다.
이 상태에서 웨이퍼 이송암(미도시)에 의해 웨이퍼(W)가 이송되어 상기 리프트 핀(120)에 의해 지지된다. 상기 웨이퍼(W)가 상기 리프트 핀(120)에 지지되면 상기 구동부(140)의 구동에 의해 리프트 축(150), 지지대(110) 및 리프트 핀(120)이 하강한다. 상기 리프트 핀(120)의 하강하여 상기 플레이트(50)의 관통홀(52)에 삽입되면 상기 웨이퍼(W)는 상기 플레이트(50)의 상부면에 로딩된다. 이후 상기 구동부(40)의 구동이 정지된다.
상기 플레이트(50)에 지지된 웨이퍼(W)를 언로딩하기 위해서 구동부(140)의 구동에 의해 상기 리프트 축(150), 지지대(110) 리프트 핀(120)이 상승한다. 상기 리프트 핀(120)이 상기 플레이트(50)의 관통홀(52)을 지나 플레이트(50)의 상부로 일정 길이 돌출되면서 상기 플레이트(50)의 상부면에 놓여진 웨이퍼(W)를 상승시킨다. 따라서 상기 웨이퍼(W)가 언로딩된다. 이후 상기 구동부(140)의 구동이 정지된다.
상기와 같은 상태에서 상기 이송 암이 상기 웨이퍼(W)를 반송하고 새로운 웨이퍼(W)를 상기 리프트 핀(120)으로 이송한다.
이후 상기와 같은 동작을 반복하여 상기 웨이퍼(W)를 로딩 및 언로딩한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 리프팅 장치는 연동 척을 이용하여 리프트 핀을 고정하므로 상기 리프트 핀의 교체 및 세팅을 빠르고 정확하며 편리하게 할 수 있다. 그러므로 반도체 장치 제조의 공정 효율을 향상시킬 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. 웨이퍼를 지지하기 위한 플레이트의 상하를 관통하는 홀을 따라 상하 이동하며 상기 웨이퍼를 로딩 및 언로딩하기 위한 리프트 핀;
    상기 플레이트의 하부에 위치하고, 상기 리프트 핀을 수직 방향으로 지지하고, 수직 방향으로 제공되는 구동력에 의해 상기 리프트 핀과 함께 상하 이동하는 지지대; 및
    상기 지지대 상에 적어도 세 개의 조(jaw)를 가지도록 구비되고, 상기 리프트 핀의 측면을 지지하도록 상기 조들이 동시에 연동하며, 상기 지지대에 상기 리프트 핀을 고정하기 위한 연동 척(scroll chuck)을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 리프팅 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연동 척에 의한 상기 리프트 핀의 고정을 돕기 위해 상기 리프트 핀은 둘레를 따라 반복적으로 형성되는 요철을 갖는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 리프팅 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 요철은 상기 리프트 핀들의 길이 방향으로 연장하는 다수의 돌기 또는 다수의 홈에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 리프팅 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 요철은 상기 리프트 핀이 상기 연동 척에 의해 고정되는 부위에 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 리프팅 장치.
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