KR20070023870A - 반도체 디바이스 제조설비의 로봇 암 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 디바이스 제조설비의 로봇 암에 관한 것이다. 본 발명에서는, 프로세스 챔버와 카세트간의 웨이퍼 이송을 담당하는 로봇 암을 구현함에 있어서, 상기 로봇 암의 팁부에 웨이퍼 센싱을 위한 센서를 구비함을 특징으로 한다. 따라서, 상기 로봇 암이 웨이퍼 이송을 위해 카세트 측으로 이동시 상기 로봇 암이 슬롯과 슬롯 사이로 정확히 진입하지 못하고 웨이퍼측으로 이동할 경우에 웨이퍼의 존재를 센싱하여 로봇 암의 작동을 신속하게 정지시킴으로써 로봇 암과 웨이퍼간의 충돌을 방지하게 된다.

반도체, 카세트, 로봇 암, 센서

Description

반도체 디바이스 제조설비의 로봇 암{robot arm of semiconductor device manufacturing equipment}

도 1은 로봇 암을 통해 카세트로부터 프로세스 챔버 내부로 웨이퍼가 이송되는 과정을 나타낸다.

도 2는 로봇 암이 정상적인 포지션을 유지한 상태로 웨이퍼를 이송하는 과정을 나타낸다.

도 3은 로봇 암의 포지션에 오류가 발생된 상태를 나타낸다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇 암을 나타낸다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇 암에 의해 웨이퍼가 이송되는 과정을 나타낸다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100: 로봇 암 102,104: 웨이퍼 감지 센서

106: 웨이퍼 108: 카세트

본 발명은 반도체 디바이스 제조설비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 카세트와 프로세스 챔버간의 웨이퍼 이송을 담당하는 로봇 암에 관한 것이다.

최근 정보 통신 분야의 급속한 발달과 컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 대중화에 따라 반도체 소자도 비약적으로 발전하고 있으며, 이로 인해 그 기능적인 면에 있어서도 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구되고 있다. 또한, 반도체 소자의 고집적화 및 대용량화 추세로 인해 반도체 소자의 집적도가 점차 증가되어 메모리셀을 구성하는 각각의 단위소자 사이즈가 축소됨에 따라 제한된 면적내에 다층구조를 형성하는 고집적화기술 또한 눈부신 발전을 거듭하고 있다.

일반적으로 반도체 디바이스는 웨이퍼 표면 상부에 여러 가지 기능을 수행하는 박막을 증착하고 이를 패터닝하여 다양한 회로 기하구조를 형성함으로써 제조하게 되는데, 이러한 반도체 디바이스를 제조하기 위한 공정은 크게 반도체 기판 내부로 3족 또는 5족의 불순물 이온을 주입하는 불순물 이온주입 공정, 반도체 기판 상에 물질막을 형성하는 박막증착(deposition)공정, 상기 박막증착 공정으로 형성된 물질막을 원하는 형상으로 패터닝하는 사진식각 공정, 웨이퍼 표면에 층간절연막등을 증착한 후에 일괄적으로 웨이퍼 표면을 폴리싱하여 단차를 없애는 평탄화(CMP:Chemical Mechanical Polishing)공정을 비롯하여 불순물 제거를 위한 웨이퍼 세정 공정등과 같은 여러 단위 공정들로 이루어져 있다. 따라서, 반도체 디바이스를 제조하기 위해서는 상기와 같은 여러 단위 공정들을 여러 번 반복 실시하게 되 는데, 이러한 여러 단위 공정은 해당 프로세스 챔버 내부에서 수행된다.

한편, 상기 프로세스 챔버 내부로의 웨이퍼 이송은 로봇 암에 의해 이루어지는데, 하기의 도 1에는 로봇 암에 의해 카세트로부터 프로세스 챔버 내부로 웨이퍼가 이송되는 과정이 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 로딩부(10)에는 소정의 단위 공정이 완료된 다수매의 웨이퍼(W)가 적재되어 있는 카세트(12)가 로딩된다. 상기 로딩부(10)로 카세트(12)를 로딩하는 것은 엔지니어에 의해 수작업으로 이루어지며, 상기 로딩부(10)는 공정 진행의 속도를 증가시키기 위해 통상적으로 2개 이상의 카세트를 로딩할 수 있도록 구성된다. 그리고, 상기 로딩부(10)에 상기 카세트(12)가 로딩되어 서로 접촉되는 부위에는 스위치가 구비되어 있어서, 상기 로딩부(10)와 상기 카세트(12)가 접촉하는 압력에 따라 로딩부(10)에 카세트(12)가 로딩되어 있는지의 여부를 알 수 있도록 구성되어 있다.

그리고, 로봇 암(16)은 상기 카세트(12)내에 적재되어 있는 웨이퍼(W)를 증착 또는 이온주입등의 단위 공정 진행을 위하여 프로세스 챔버(20) 내부의 정전척(22) 상부로 이송한다. 이때, 상기 로봇 암(16)은 웨이퍼의 이면을 흡착한 상태로 이송하게 된다.

그리고, 웨이퍼 매핑 센서(18)는 상기 카세트(12)내에 적재되어 있는 웨이퍼(W)의 개수 및 상기 카세트내에 웨이퍼가 적재되어 있는 각 슬롯(14)의 번호를 확인한다. 상기 웨이퍼 매핑 센서(18)는 로봇 암(16) 중에서 웨이퍼와 접촉되지 않는 소정 부위에 부착되는 형태로 구비될 수 있다.

한편, 상기 프로세스 챔버(20) 내부에서 단위 공정이 완료되면, 역순으로 로봇 암(16)에 의해 웨이퍼는 다시 카세트 측으로 이송된다.

그러나, 상기와 같이 로봇 암(16)을 이용하여 프로세스 챔버와 카세트간 웨이퍼를 이송함에 있어서, 로봇 암(16)의 포지션 오류로 인해 웨이퍼가 손상되는 문제점이 있는데, 하기의 도 2를 참조하여 이러한 문제점을 살펴보기로 하자.

도 2는 로봇 암이 정상적인 포지션을 유지한 상태로 웨이퍼를 이송하는 상태를 나타니며, 도 3은 로봇 암의 포지션에 오류가 발생된 상태를 나타낸다.

통상적으로 로봇 암(16)의 포지션은 엔코더(encoder)에 의해 조절된다. 따라서, 로봇 암(16)의 포지션에 오류가 발생되지 않았을 경우에는 도 2에서와 같이 카세트의 슬롯 상부에 안착되어 있는 웨이퍼를 정확히 로딩하여 프로세스 챔버 측으로 이송할 수 있게 된다.

그러나, 엔코더 작동에 오류가 발생되는 경우 로봇 암(16)의 포지션은 틀어지게 된다. 그 결과, 도 3에 도시된 것과 같이, 상기 로봇 암(16)이 카세트의 슬롯 상부에 안착되어 있는 웨이퍼를 정확하게 들어올리지 못하고, 웨이퍼와 충돌(참조부호 A)하는 경우가 발생한다. 또는, 프로세스 챔버 내부에서 공정이 완료된 웨이퍼를 카세트 내부로 이송하는 과정에서 로봇 암(16)이 카세트의 슬롯과 슬롯 사이로 정확하게 진입하지 못하게 되어 웨이퍼가 슬롯에 긁혀 스크래치가 발생하거나, 슬롯 말단에 부딪쳐 브로큰되는 경우가 있다.

이러한 문제점을 해소하기 위한 방안으로서, 종래에는 엔지니어의 수작업에 의존하여 로봇 암(16)의 포지션을 리셋하였다. 그러나, 아무리 엔지니어가 정밀하 게 로봇 암(16)의 포지션을 바로잡는다 하더라도 엔코더 작동 오류로 인한 로봇 암(16)의 포지션 이탈 문제를 원천적으로 방지하는데는 그 한계가 있을 수 밖에 없다.

이와 같이, 웨이퍼를 이송하는 로봇 암의 포지션에 오류가 발생하면, 웨이퍼가 브로큰되면 웨이퍼 자체의 손실뿐 아니라 브로큰된 파티클에 의해 오염된 설비를 클리닝하기 위한 별도의 세정 작업이 수반되어야 하므로 결과적으로 반도체 디바이스의 생산성 및 수율에 악영향을 미치게 된다. 또한, 로봇 암이 카세트의 슬롯과 충돌할 경우에는 로봇 암 및 카세트 또한 손상될 우려가 있다.

상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 프로세스 챔버와 카세트간 웨이퍼 이송을 담당하는 로봇 암의 포지션 이탈을 방지할 수 있는 반도체 디바이스 제조설비의 로봇 암을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 로봇 암과 웨이퍼 충돌로 인한 웨이퍼 손실을 방지할 수 있는 반도체 디바이스 제조설비의 로봇 암을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 반도체 디바이스의 생산성 및 수율 저하를 방지할 수 있는 반도체 디바이스 제조설비의 로봇 암을 제공함에 있다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 디바이스 제조설비의 로봇 암은, 카세트내에 적재되어 있는 웨이퍼를 프로세스 챔버 내부로, 프로세스 챔버 내부의 웨이퍼를 카세트 내부로 이송하는 로봇 암 본체; 및 상기 로봇 암 본 체의 팁부에 형성되어 웨이퍼의 근접을 감지하는 웨이퍼 감지 센서를 포함함을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 카테고리를 벗어나지 않는 범위내에서 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇 암을 나타낸다.

도 4를 참조하면, 프로세스 챔버와 카세트간 웨이퍼를 이송하는 로봇 암 본체(100)의 팁부에 웨이퍼 센싱을 위한 웨이퍼 감지 센서(102,104)를 장착한다. 예컨대, 상기 웨이퍼 감지 센서(102,104)는 근접 자기 센서로 형성할 수 있는데, 이러한 근접 자기 센서는 로봇 암(100)에 웨이퍼(106)가 근접하였음을 감지하는 센서로서, 로봇 암(100)의 팁부가 웨이퍼의 상부 또는 하부가 아닌 측면부에 근접할 경우, 로봇 암(100)을 구동시키는 모터의 파워를 오프시키게 된다.

따라서, 로봇 암이 카세트의 슬롯과 슬롯 사이에 정상적으로 진입할 경우에는 상기 근접 자기 센서는 작동하지 않는다. 그러나, 로봇 암의 포지션에 오류가 발생하여 슬롯과 슬롯 사이로 정확히 진입하지 못하고 웨이퍼와 직접 충돌할 가능성이 있을 경우, 로봇 암이 웨이퍼에 근접하였음이 센싱될 경우에는 로봇 암의 파 워를 오프시켜 웨이퍼 이송 동작을 중단시키게 된다.

하기의 도 5a 및 도 5b에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상기 로봇 암에 의해 웨이퍼가 이송되는 과정을 나타낸다.

먼저, 도 5a를 참조하면, 카세트(108) 내부에 안착되어 있는 웨이퍼(106)를 프로세스 챔버(도시되지 않음)측으로 이송하기 위하여 로봇 암(100)의 팁부가 카세트(108) 측으로 향하고 있다. 이러한 과정에서, 상기 로봇 암(100)의 포지션에 오류가 발생하여 참조부호 B로 나타낸 것과 같이, 웨이퍼(106)의 측면으로 로봇 암(100)이 진입하여 충돌 우려가 있을 경우, 로봇 암(100)의 팁부에 형성되어 있는 근접 자기 센서(102,104)가 웨이퍼(106)의 존재를 센싱한다. 그리고, 로봇 암(100)을 작동시키는 모터의 파워를 오프시켜 신속하게 로봇 암(100)의 작동이 중단되도록 한다.

이어서, 도 5b를 참조하면, 상기 근접 자기 센서(102,104)에 의해 로봇 암(100)의 작동이 중단된 상태에서, 엔코더 값을 조절하여 로봇 암(100)이 카세트(108)의 슬롯과 슬롯 사이로 정확히 진입할 수 있도록 포지션을 조절한다. 상기 로봇 암(100)의 포지션이 리셋되면 다시 로봇 암(100)을 재가동시켜 카세트 슬롯 상부에 안착되어 있는 웨이퍼(106)를 들어올려 프로세스 챔버 내부로 이송한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 프로세스 챔버와 카세트간의 웨이퍼 이송을 담당하는 로봇 암의 팁부에 웨이퍼 센싱을 위한 센서를 구비한다. 따라서, 상 기 로봇 암이 웨이퍼 이송을 위해 카세트 측으로 이동함에 있어서, 로봇 암이 슬롯과 슬롯 사이로 정확히 진입하지 못하고 웨이퍼측으로 이동할 경우에 상기 센서가 웨이퍼의 존재를 센싱하여 로봇 암의 작동을 신속하게 정지시키도록 한다. 그 결과, 로봇 암과 웨이퍼간의 충돌이 방지되어 웨이퍼 손실을 최소화할 수 있게 된다.

Claims (5)

1. 반도체 디바이스 제조설비의 로봇 암에 있어서:

   카세트내에 적재되어 있는 웨이퍼를 프로세스 챔버 내부로, 프로세스 챔버 내부의 웨이퍼를 카세트 내부로 이송하는 로봇 암 본체;

   상기 로봇 암 본체의 팁부에 형성되어 웨이퍼의 근접을 감지하는 웨이퍼 감지 센서를 포함함을 특징으로 하는 반도체 디바이스 제조설비의 로봇 암.
2. 제 1항에 있어서, 상기 웨이퍼 감지 센서는 근접 자기 센서로 형성함을 특징으로 하는 반도체 디바이스 제조설비의 로봇 암.
3. 제 1항에 있어서, 상기 웨이퍼 감지 센서는 로봇 암 본체의 팁부가 웨이퍼의 상부 또는 하부가 아닌 측면부에 근접할 경우에 로봇 암 본체를 구동시키는 모터의 파워를 오프시킴을 특징으로 하는 반도체 디바이스 제조설비의 로봇 암.
4. 제 3항에 있어서, 상기 웨이퍼 감지 센서에 의해 웨이퍼의 근접이 감지되면, 로봇 암 본체의 구동을 중단시킨 상태에서 엔코더 값을 조절함으로써 로봇 암 본체 의 포지션을 조절함을 특징으로 하는 반도체 디바이스 제조설비의 로봇 암.
5. 제 1항에 있어서, 상기 로봇 암은 웨이퍼의 이면을 흡착한 상태로 이송함을 특징으로 하는 반도체 디바이스 제조설비의 로봇 암.

Images