KR20070039800A - 웨이퍼 수평 센싱 장치 - Google Patents

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KR20070039800A
KR20070039800A KR1020050095092A KR20050095092A KR20070039800A KR 20070039800 A KR20070039800 A KR 20070039800A KR 1020050095092 A KR1020050095092 A KR 1020050095092A KR 20050095092 A KR20050095092 A KR 20050095092A KR 20070039800 A KR20070039800 A KR 20070039800A
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김정남
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삼성전자주식회사
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Abstract

웨이퍼 수평 센싱 장치가 제공된다. 웨이퍼 수평 센싱 장치는 웨이퍼를 안착한 웨이퍼 이송 로봇이 출입할 수 있는 개방부가 형성된 몸체부와, 몸체부의 내부에 형성되며 웨이퍼 이송 로봇에 안착된 웨이퍼의 위치를 센싱하는 복수개의 센서 및 웨이퍼의 수평 여부를 판단할 수 있도록 복수개의 센서의 센싱 결과를 나타내는 제어부를 포함한다.
웨이퍼 이송 로봇, 센서

Description

웨이퍼 수평 센싱 장치{Apparatus for sensing wafer horizontality}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조 설비의 구조를 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 동작을 설명하는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 수평 센싱 장치의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇 및 웨이퍼 수평 센싱 장치의 동작을 설명하기 위한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼 수평 센싱 장치의 사시도이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
100: 반도체 소자 제조 설비 110: 로딩 스테이션
120: 웨이퍼 이송부 130: 얼라인 스테이션
140: 공정 챔버 150: 냉각 스테이션
300, 301: 웨이퍼 이송 로봇 310: 블레이드
312: 진공홀 320: 연결 부재
330: 상부 로봇암 340: 하부 로봇암
350: 수직 이동부 500, 501: 웨이퍼 수평 센싱 장치
510: 몸체부 520: 센서
530: 제어부 532: 표시부
본 발명은 웨이퍼 수평 센싱 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공정 안전성을 높일 수 있는 웨이퍼 수평 센싱 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자 제조 공정에서는 웨이퍼를 이송하기 위하여 웨이퍼 이송 로봇을 사용한다. 즉, 반도체 소자 제조 설비 내부로 웨이퍼를 출입시키거나, 선행 공정에서 다음 공정으로 웨이퍼를 운반할 때 웨이퍼 이송 로봇이 사용된다. 웨이퍼 이송 로봇은 상부에 웨이퍼를 안착시키고 웨이퍼를 이송한다.
한편, 이러한 반도체 소자 제조 공정에서는 보다 안정적인 공정 수행을 위하여 일정 주기마다 반도체 소자 제조 설비를 클리닝하고 소모되는 부품을 교체해 주는 작업을 수행하게 된다. 이 때, 웨이퍼 이송 로봇이 흔들리거나 충격을 받게 되는 경우, 웨이퍼 이송 로봇에 세팅되어 있는 공정 파라미터들이 미세하게 어긋날 수 있다. 이러한 경우, 웨이퍼 이송 로봇이 웨이퍼를 이동시킬 때에, 웨이퍼를 정확한 위치에 안착시키지 못할 수 있고, 웨이퍼가 틀어질 수 있다. 웨이퍼가 정확한 위치에 안착되지 않거나, 틀어지는 경우 반도체 소자 제조 공정이 안정되게 이루어지지 못하게 된다.
특히, 웨이퍼 이송 로봇에 웨이퍼가 수평으로 안착되지 못하는 경우, 웨이퍼가 수평으로 안착될 수 있도록 웨이퍼 이송 로봇을 조정해 주어야 한다. 그러나, 그러한 수평 조정 작업은 정확하게 조절하기가 어렵다. 웨이퍼 이송 로봇에 웨이퍼가 정확하게 수평으로 안착되지 못하는 경우, 웨이퍼가 웨이퍼 이송 로봇에 안정적으로 안착되지 못하게 된다. 따라서, 이송 공정 진행 중에 웨이퍼가 웨이퍼 이송 로봇에서 떨어지거나 하여 웨이퍼가 손상될 수 있어, 불량이 늘어나고 공정 안정성이 저하될 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 공정 안전성을 높일 수 있는 웨이퍼 수평 센싱 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 수평 센싱 장치는 웨이퍼를 안착한 웨이퍼 이송 로봇이 출입할 수 있는 개방부가 형성된 몸체부와, 상기 몸체부의 내부에 형성되며 상기 웨이퍼 이송 로봇에 안착된 웨이퍼의 위치를 센싱하는 복수개의 센서 및 상기 웨이퍼의 수평 여부를 판단할 수 있도록 상기 복수개의 센서의 센싱 결과를 나타내는 제어부를 포함한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조 설비의 구조와 웨이퍼 이송 로봇에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조 설비의 구조를 나타낸 개념도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 동작을 설명하는 평면도이다.
도 1을 참조하면, 반도체 소자 제조 설비(100)는 로딩 스테이션(110), 웨이퍼 이송부(120), 얼라인 스테이션(130), 공정 챔버(140) 및 냉각 스테이션(150)를 포함한다.
로딩 스테이션(110)은 반도체 소자 제조 공정 전, 후에 다수의 웨이퍼들이 위치하는 공간으로써 외부 환경과 차단되어 있다. 로딩 스테이션(110)은 하나 이상 설치되어 반도체 소자 제조 공정 이전의 웨이퍼들과 반도체 소자 제조 공정 이후의 웨이퍼들을 분리하여 보관한다. 여기서, 로딩 스테이션(110)에 위치하는 웨이퍼들 은 카세트에 다수개가 수납되어 보관된다.
웨이퍼 이송부(120)는 웨이퍼를 로딩 스테이션(110), 얼라인 스테이션(130), 공정 챔버(140) 또는 냉각 스테이션(150)로 이송하는 부재이다. 이러한 웨이퍼 이송부(120)에는 웨이퍼를 이송하는 웨이퍼 이송 로봇(300, 301)이 설치되어 있다.
얼라인 스테이션(130)은 로딩 스테이션(110)에 위치한 웨이퍼를 공정 챔버(140)로 이송하기 전에 정렬시키는 부재이다. 따라서, 로딩 스테이션(110)에 위치한 웨이퍼들은 웨이퍼 이송 로봇(300, 301)에 의해 한 장씩 얼라인 스테이션(130)으로 이송되어 일정 방향으로 정렬된 다음 공정 챔버(140)로 이송되게 된다.
공정 챔버(140)는 반도체 제조 공정이 수행되는 공간으로써 도어(142)를 통해 웨이퍼 이송부(120)와 연결되어 있다. 공정 챔버(140)에는 공정 진행 시에 공정 챔버(140) 내부를 가열하거나, 일정한 온도로 유지하기 위한 히터(미도시)가 설치된다. 이 때, 히터(미도시)는 가열 방식에 따라 할로겐 램프를 열원으로 이용하는 램프 가열식이거나 저항 가열식 히터를 이용하는 핫 월(Hot wall)형 또는 램프 가열식과 저항 가열식을 함께 이용할 수 있다.
냉각 스테이션(150)은 공정 챔버(140)에서 공정을 마친 웨이퍼를 냉각시키는 공간으로써 외부에서 공급되는 초저온 액체 가스를 이용한다. 냉각 스테이션(150)에는 하나 이상의 웨이퍼가 위치할 수 있어 동시에 다수의 웨이퍼들을 냉각시킬 수 있다.
이러한 로딩 스테이션(110), 웨이퍼 이송부(120), 얼라인 스테이션(130) 및 냉각 스테이션(150)은 동일한 공간 상에 위치하며, 공정 챔버(140)는 도어(142)를 통해 웨이퍼 이송부(120)와 연결되어 있다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 웨이퍼 이송 로봇의 구조와 기능에 대하여 설명한다.
웨이퍼 이송 로봇(300, 301)은 제 1 웨이퍼 이송 로봇(300), 제 2 웨이퍼 이송 로봇(301) 및 수직 이동부(350)을 포함한다. 웨이퍼 이송 로봇(300, 301)은 웨이퍼(W)를 상부에 안착하고, 반도체 소자 제조 설비(100)의 로딩 스테이션(110), 웨이퍼 이송부(120), 얼라인 스테이션(130), 공정 챔버(140) 및 냉각 스테이션(150)으로 웨이퍼(W)를 출입시킨다.
제 1 웨이퍼 이송 로봇(300)은 블레이드(310), 상부 로봇암(330), 및 하부 로봇암(340)을 포함한다.
블레이드(310)는 상부 로봇암(330)과 연결되어 있으며, 상부에 웨이퍼(W)를 안착하고 이송시킨다. 블레이드(310)는 웨이퍼(W)가 안착되는 홈을 구비하며, 웨이퍼(W)를 진공으로 흡착하여 고정시키는 진공홀(312)을 포함한다.
상부 로봇암(330)은 블레이드(310) 및 하부 로봇암(340)과 연결되며, 블레이드(310) 및 하부 로봇암(340)과 연결되는 관절 부분이 자유롭게 움직일 수 있어, 제 1 웨이퍼 이송 로봇(300)은 일정한 자유도를 가지고 움직일 수 있다.
하부 로봇암(340)은 상부 로봇암(330) 및 수직 이동부(350)와 관절로 연결되어 있어, 제 1 웨이퍼 이송 로봇(300)은 일정한 자유도를 가지고 움직일 수 있다.
제 2 웨이퍼 이송 로봇(301)은 블레이드(310), 연결 부재(320), 상부 로봇암(330), 및 하부 로봇암(340)을 포함한다. 블레이드(310)는 연결 부재(320)과 연결 되어 있으며, 상부에 웨이퍼를 안착하고 이송시킨다. 블레이드(310)는 웨이퍼가 안착되는 홈을 구비하며, 웨이퍼(W)를 진공으로 흡착하여 고정시키는 진공홀(312)을 포함한다.
연결 부재(320)는 블레이드(310)와 상부 로봇암(330)을 연결하며, 제 1 웨이퍼 이송 로봇(300)의 블레이드(310)와 제 2 웨이퍼 이송 로봇(301)의 블레이드(310)가 높이차가 날 수 있도록 한다. 따라서, 블레이드(310) 상부에 웨이퍼(W)를 안착하고 이동할 때에, 제 1 웨이퍼 이송 로봇(300)의 블레이드(310)와 제 2 웨이퍼 이송 로봇(301)의 블레이드(310)가 충돌하지 않도록 해 준다.
연결 부재(320)에는 상부 로봇암(330)이, 상부 로봇암(330)에는 하부 로봇암(340)이 관절로 연결되며, 하부 로봇암(340)은 수직 이동부(350)와 연결되어 있다.
여기서, 제 1 및 제 2 웨이퍼 이송 로봇(300, 301)은 수직 이동부(350)와 연결되어 있다. 수직 이동부(350)는 상하로 움직일 수 있으며, 수직 이동부(350)를 상하로 움직이는 것에 의해 제 1 및 제 2 웨이퍼 이송 로봇(301)을 상하로 이동시킬 수 있다.
또한, 제 1 및 제 2 웨이퍼 이송 로봇(300, 301)은 블레이드(310), 연결 부재(320), 상부 로봇암(330), 및 하부 로봇암(340) 등이 관절로 연결되어 있어서, 360°의 자유도를 가지고 수평 방향으로 자유롭게 움직일 수 있다. 따라서, 제 1 및 제 2 웨이퍼 이송 로봇(300, 301)은 블레이드(310) 상부에 웨이퍼(W)를 안착하고, 반도체 소자 제조 설비(100)의 로딩 스테이션(110), 웨이퍼 이송부(120), 얼라인 스테이션(130), 공정 챔버(140) 및 냉각 스테이션(150) 등으로 웨이퍼(W)를 이 송할 수 있다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 수평 센싱 장치를 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 수평 센싱 장치의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇 및 웨이퍼 수평 센싱 장치의 동작을 설명하기 위한 평면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 웨이퍼 수평 센싱 장치(500)는 몸체부(510), 센서(520) 및 제어부(530)를 포함한다.
몸체부(510)는 내부에 공간이 있는 육면체의 형상이며, 웨이퍼(W)를 안착한 웨이퍼 이송 로봇(300, 301)이 출입할 수 있는 개방부(512)가 형성되어 있다. 몸체부(510)는 예를 들어, 플라스틱, 세라믹, 금속 등으로 형성할 수 있다.
센서(520)는 몸체부(510) 내부의 상면에 형성되며 웨이퍼 이송 로봇(300, 301)에 안착된 웨이퍼(W)의 위치를 센싱한다. 센서(520)는 세 개 이상의 복수개가 형성될 수 있으며 도 4 및 도 5에는 4개의 센서(520)가 형성된 웨이퍼 수평 센싱 장치(500)가 도시되어 있다.
여기서, 센서(520)는 웨이퍼 이송 로봇(300, 301)이 블레이드(310) 상부에 웨이퍼(W)를 안착하고, 몸체부(510)의 내부로 이동하였을 때, 웨이퍼(W)의 상부에 센서(520)가 위치되도록 한다. 센서(520)는 센서(520)에서부터 웨이퍼(W)까지의 거리를 센싱할 수 있다. 여기서, 센서(520)는 빛을 이용한 광 센서가 사용될 수 있으며, LED(Light Emitting Diode) 광 또는 레이저 광이 사용될 수 있다.
제어부(530)는 웨이퍼(W)의 수평 여부를 판단할 수 있도록 센서(520)의 센싱 결과를 나타내며, 센서(520)가 센싱한 센서(520)와 웨이퍼(W)와의 거리를 수치로 나타내는 표시부(532)를 포함한다. 표시부(532)는 센서(520) 개수만큼 구비되며, 각각의 센서(520)에서 센싱한 센서(520)와 웨이퍼(W)와의 거리를 각각 표시한다.
이하, 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 수평 센싱 장치(500)의 동작을 설명한다.
제 1 웨이퍼 이송 로봇(300)의 블레이드(310)에 웨이퍼(W)를 안착한다. 이어서, 개방부(512)를 통해 몸체부(510)의 내부로 제 1 웨이퍼 이송 로봇(300)을 이동시켜, 몸체부(510)의 중앙에 웨이퍼(W)가 위치하도록 한다. 이어서, 센서(520) 및 제어부(530)에 전원을 공급하여 센싱 작업을 수행한다. 그러면, 몸체부(510)와 웨이퍼(W)와의 이격 거리가 센싱되고, 센싱된 데이터는 수치화되어 제어부(530)의 표시부(532)에 표시된다.
작업자는 표시부(532)에 표시된 결과를 통하여 웨이퍼(W)의 수평 여부를 판단할 수 있다. 즉, 복수개의 표시부(532)에 표시된 데이터가 일정하다면 웨이퍼(W)가 수평한 것으로 판단할 수 있으며, 복수개의 표시부(532)에 표시된 데이터가 일정하지 않다면 웨이퍼(W)가 수평하지 않은 것으로 판단할 수 있다.
웨이퍼(W)가 수평하지 않은 것으로 판단될 경우, 웨이퍼 이송 로봇(300)의 공정 파라미터들이 어긋난 것으로 판단할 수 있다. 이러한 경우, 웨이퍼 이송 로봇(300)의 레벨을 조정하는 나사(미도시)를 조정하여 웨이퍼 이송 로봇(300)이 수평하게 되도록 조정해 줄 수 있다. 즉, 나사를 조정하면서, 표시부(532)에 표시되는 데이터의 변화를 확인함으로써, 웨이퍼 이송 로봇(300) 상부에 웨이퍼(W)가 수평하게 안착되도록 조정할 수 있다.
웨이퍼 수평 센싱 장치(500)로 웨이퍼(W)의 수평을 조정하는 경우, 보다 정확하게 웨이퍼(W)의 수평을 조정할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W)가 수평으로 안착되지 못하고, 삐뚤어지게 안착됨으로 인하여, 웨이퍼(W)가 불안정하게 안착되어 공정 진행 중에 웨이퍼 이송 로봇(300, 301)에서 떨어지거나 반도체 소자 제조 설비(도 1의 100 참조)에 부딪혀 웨이퍼(W)가 손상되는 것을 방지 수 있다.
이하, 도 6을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼 수평 센싱 장치에 대하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼 수평 센싱 장치의 사시도이다. 도 4와 실질적으로 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하며, 해당 구성 요소에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼 수평 센싱 장치(501)가 일 실시예의 웨이퍼 수평 센싱 장치(500)와 다른 점은 웨이퍼 수평 센싱 장치(501)의 센서(520)는 몸체부(510) 내면의 하면에 위치하며, 3개의 센서가 형성되어 있다는 것이다.
센서(520)가 몸체부(510) 내부의 하면에 위치한 경우에도, 센서(520)가 몸체부(510) 내부의 상면에 위치된 경우와 같이, 센서(520)는 센서(520)와 웨이퍼(W)와의 이격 거리를 측정할 수 있는데, 센서(520)와 웨이퍼(W)의 밑면과의 이격 거리를 측정한다. 여기서, 몸체부(510) 내부의 하면에 센서(520)를 위치시키는 경우, 웨이퍼(W)를 안착한 웨이퍼 이송 로봇(300, 301)의 블레이드(310)가 위치하는 위치에는 센서(520)가 위치하지 않도록 센서(520)를 배치한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상기한 바와 같은 웨이퍼 수평 센싱 장치에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 웨이퍼 수평 센싱 장치가 웨이퍼의 수평을 조정하는 경우, 보다 정확하게 웨이퍼의 수평을 조정할 수 있다.
둘째, 웨이퍼의 수평이 정확하게 조정됨으로써, 웨이퍼 이송 로봇 상에 웨이퍼가 보다 안정적으로 안착되어 공정 안정성이 좋아질 수 있다.

Claims (4)

  1. 웨이퍼를 안착한 웨이퍼 이송 로봇이 출입할 수 있는 개방부가 형성된 몸체부;
    상기 몸체부의 내부에 형성되며 상기 웨이퍼 이송 로봇에 안착된 웨이퍼의 위치를 센싱하는 복수개의 센서; 및
    상기 웨이퍼의 수평 여부를 판단할 수 있도록 상기 복수개의 센서의 센싱 결과를 나타내는 제어부를 포함하는 웨이퍼 수평 센싱 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 몸체부 내부의 상면에 위치하며, 세 개 이상이 형성되어 각각의 센서에서 웨이퍼까지의 거리를 센싱하는 웨이퍼 수평 센싱 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 몸체부 내부의 하면에 위치하며, 세 개 이상이 형성되어 각각의 센서에서 웨이퍼까지의 거리를 센싱하는 웨이퍼 수평 센싱 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 LED(Light Emitting Diode) 광 센서 또는 레이저 광 센서인 웨이퍼 수평 센싱 장치.
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