KR20070053538A - 얼라인부를 갖는 웨이퍼 이송로봇 - Google Patents

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Abstract

웨이퍼 이송로봇은 로봇몸체와, 로봇몸체에 수평이동 가능하게 장착되는 로봇암과, 로봇암에 마련되며 웨이퍼를 로딩/언로딩하는 로봇블레이드와, 로봇블레이드에 설치되어 로봇블레이드에 로딩된 웨이퍼를 회전시키는 얼라인부와, 로봇블레이드에 마련되어 얼라인부에 의해 회전하는 웨이퍼의 테두리를 감지하여 웨이퍼에 형성된 플랫존의 위치를 검사하는 센서부를 포함한다. 얼라인부를 통해 얼라인유닛을 거치지 않고 웨이퍼를 곧바로 공정챔버로 이송함으로써 공정이 신속하게 진행되는 효과가 있다.

Description

얼라인부를 갖는 웨이퍼 이송로봇{wafer transfer robot having aligner}
도 1은 종래의 멀티 챔버 시스템을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼 이송로봇을 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 얼라인부 및 센서부를 나타내는 분해사시도이다.
**도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명**
110 : 로봇몸체 120 : 로봇암
130 : 로봇블레이드 200 : 얼라인부
210 : 구동모터 220 : 구동풀리
230 : 종동풀리 240 : 벨트
300 : 센서부
본 발명은 웨이퍼 이송로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼를 회전시켜 웨이퍼를 직접 얼라인(align)하는 웨이퍼 이송로봇에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체장비는 사진, 식각, 확산, 화학기상증착, 이온주입, 금속증착 등의 단위공정들을 순차적으로 수행함으로써 제조된다. 때문에, 단위공정들을 순차적으로 수행할 때 웨이퍼의 이송은 빈번하게 이루어진다. 이러한 웨이퍼의 이송관계에 있어서, 통상 동일한 공정을 수행하기 위한 복수개의 웨이퍼는 소정 단위개수로 카세트에 수용되어 각 공정설비로 이송되고, 이들 각 공정설비에는 수용된 웨이퍼를 카세트로부터 인출하여 공정 수행 위치로 이송시키는 이송로봇을 구비하고 있다.
도 1은 종래의 멀티 챔버 시스템을 나타내는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 웨이퍼 상에 소정 프로세스(Process)가 진행되는 다수의 프로세스챔버(10)와, 이러한 다수의 프로세스챔버(10)에서 소정 프로세스를 진행받을 수 있도록 선행공정을 수행한 웨이퍼가 대기되는 로드락챔버(20)와, 로드락챔버(20)의 웨이퍼가 프로세스챔버(10)로 이송되기전 미리 정렬되어지는 얼라인챔버(Align chamber,30) 및 이러한 제반 챔버(10,20,20)에 각각 연결되도록 제반 챔버(10,20,30)의 중앙에 마련되며 공정진행에 따라 웨이퍼를 일 챔버에서 타 챔버로 각각 이송시켜주도록 웨이퍼 이송로봇(40)이 설치된 트랜스퍼챔버(50)로 구성된다.
웨이퍼 이송로봇이 로드락챔버(20)의 웨이퍼 카세트(60)로부터 웨이퍼를 프로세스챔버(10)로 이송하기 전 웨이퍼를 원하는 방향과 위치로 정렬(얼라인, align)시키는 과정을 거치게 된다. 웨이퍼를 얼라인하기 위해서는 웨이퍼를 이송로봇을 통해 얼라인챔버(30)의 테이블에 안착시키고, 안착된 웨이퍼를 테이블에 안착시킨 상태로 회전시키는 과정에서 얼라인챔버(30)에 구비된 센서로 웨이퍼의 플랫존(Flatzone)이나 노치(Notch)의 위치를 확인하여 웨이퍼의 얼라인작업이 이루어진다.
그러나, 웨이퍼가 소정 공정에서 얼라인챔버를 거쳐 웨이퍼를 정렬하고 공정 수행 위치로 이송하는 과정에서 얼라인챔버를 거치는 이송시간이 많이 소요되는 문제점이 있고, 얼라인챔버에 대한 공간확보를 위해 반도체소자 제조설비의 크기가 커지는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 웨이퍼를 얼라인하는 웨이퍼 이송로봇을 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 웨이퍼 이송로봇은 로봇몸체와, 로봇몸체에 수평이동 가능하게 장착되는 로봇암과, 로봇암에 마련되며 웨이퍼를 로딩/언로딩하는 로봇블레이드와, 로봇블레이드에 설치되어 로봇블레이드에 로딩된 웨이퍼를 회전시키는 얼라인부와, 로봇블레이드에 마련되어 얼라인부에 의해 회전하는 웨이퍼의 테두리를 감지하여 웨이퍼에 형성된 플랫존의 위치를 검사하는 센서부를 포함한다.
상기 얼라인부은 로봇암에 마련되는 구동모터와, 로봇암에 마련되어 구동모터의 회전력을 전달하는 구동풀리와, 로봇블레이드에 회전가능하게 마련되어 웨이퍼를 흡착하는 종동풀리와, 구동모터의 회전력을 종동풀리로 전달하는 벨트를 구비할 수 있다.
상기 종동풀리에는 진공홀이 형성되어 상기 진공홀에 형성된 진공압에 의해 상기 웨이퍼를 흡착할 수 있다.
본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명 웨이퍼 이송로봇의 바람직한 일실시예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼 이송로봇을 나타내는 사시도이다.
도 2를 참조하면, 웨이퍼 이송로봇(100)은 로봇몸체(110)와, 로봇몸체(110)에 장착되는 로봇암(120)과, 로봇암(120)에 마련되어 웨이퍼를 로딩/언로딩하는 로봇블레이드(130) 및 로봇블레이드(130)에 마련되어 웨이퍼가 안착되는 얼라인부(200) 및 로봇블레이드(130)에 마련되어 웨이퍼의 테두리를 감지하는 센서부(300)를 포함한다.
로봇몸체(110)는 각 공정으로부터 웨이퍼를 로딩 또는 언로딩하기 위하여 상승, 하강 및 회전한다.
로봇암(120)은 제1링크(121), 제2링크(122), 제3링크(123)를 포함한다. 제1링크(121)의 일단은 로봇몸체(110)에 마련된 구동수단(미도시)에 회동가능하게 설치된다. 제1링크(121)의 타단에는 제2링크(122)의 일단이 설치된다. 또한 제2링크(122)의 타단에는 제3링크(123)가 마련된다. 제1링크(121)가 회동되면 제1링크(121)에 설치된 제2링크(122)는 수평이동하며, 제2링크(122)의 수평이동에 의하여 제3링크(123)도 수평이동하여 웨이퍼를 흡착할 수 있는 위치로 이동하게 된다.
결국, 로봇몸체(110)가 상승, 하강 및 회전하여 웨이퍼를 로딩 또는 언로딩 할 위치에 정지하면 로봇암(120)은 수평 이동하여 웨이퍼를 흡착할 수 있는 위치로 이동한다.
로봇블레이드(130)는 로봇몸체(110)와 로봇암(120)의 상승, 하강, 회전, 수평이동 등의 동작에 따라 웨이퍼를 직접 이송한다. 로봇블레이드(130)에는 회전하여 웨이퍼를 얼라인하는 얼라인부(200)가 마련된다. 또한 로봇블레이드(130)에는 웨이퍼의 플랫존을 감지하기 위하여 센서부(300)가 마련된다.
또한 도면에는 하나의 로봇블레이드(130)만을 도시하였으나, 로봇블레이드(130)는 서로 이격되어 평행하게 복수개가 설치될 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 얼라인부 및 센서부를 나타내는 분해사시도이다.
도 3을 참조하면, 얼라인부(200)는 로봇암(120)에 마련되는 구동모터(210)와, 로봇암(120)에 마련되어 구동모터(210)에 연결되는 구동풀리(220)와, 이 구동풀리(230)의 회전력이 전달되어 회전하는 종동풀리(230) 및 구동풀리(230)와 종동풀리(240)를 연결하는 벨트(240)를 포함한다.
구동모터(210)에는 구동풀리(220)와 결합하는 구동축(221)이 형성된다. 구동축(221)은 구동풀리(220)과 결합하여 구동모터(210)의 회전력을 구동풀리(220)에 전달한다. 따라서 구동모터(210)가 구동되면 구동풀리(220)는 회전하게 된다. 구동모터(210)는 제어부(미도시)와 연결되고 제어부는 구동모터(210)을 구동하여 구동풀리(220)를 회전시킨다.
구동풀리(220)와 종동풀리(230)는 원반형상의 풀리몸체(221,231)와 이 구동풀리(220)의 풀리몸체(221) 일면에 구동풀리(220)를 회전시키는 구동축(211)이 끼 워질 수 있도록 형성된 리브(223)와 풀리몸체(221,231)의 측면에 형성되어 벨트(240)가 밀착되어 감겨지는 V홈(222,232)을 포함한다.
구동풀리(220)와 종동풀리(230)는 V홈(222,232)에 감겨지는 밸트(240)에 의하여 연결되고, 구동모터(210)에 연결된 구동풀리(220)가 회전하면 벨트(240)에 의해 회전력이 종동풀리(230)로 전달되어 종동풀리(230)가 회전된다.
종동풀리(230)에는 웨이퍼(W)를 흡착할 수 있도록 진공홀(234)이 형성된다. 진공홀(234)은 진공라인(233)과 연결되어 진공압을 형성한다. 이에 의하여 종동풀리(230)에 직접 안착되는 웨이퍼(W)를 웨이퍼 이송로봇(100)에 의해 이송할 때 웨이퍼(W)가 종동풀리(230)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 센서부(300)는 로봇블레이드(130)에 마련되며, 종동풀리(230)에 안착된 웨이퍼(W)와 이격되어 배치된다. 센서부(300)는 종동풀리(230)가 회전함에 따라 회전하는 웨이퍼(W)의 테두리를 감지하여 웨이퍼(W)에 형성된 플랫존의 위치를 감지한다.
여기에서, 센서부(300)는 광센서로써 광을 조사하는 발광부(미도시)와 웨이퍼(W)에 의해 반사된 반사광을 수광하기 위한 수광부(미도시)가 일체형으로 형성된다. 센서부(300)로부터 조사되는 광은 수직방향에 대응되게 위치한 웨이퍼(W)에 의해 쉽게 반사되어 다시 센서부(300)로 수광된다. 따라서, 센서부(300)로부터 조사된 광의 수광에 의해 웨이퍼(W)에 형성된 플랫존의 위치를 파악할 수 있는 것이다.
센서부(300)는 제어부(미도시)에 연결되고 플랫존의 위치를 감지한 후 신호를 제어부로 보낸다. 이 신호에 따라 제어부는 구동모터(210)를 정지시켜 종동풀리 (230)의 회전을 정지시키고 종동풀리(230)에 안착된 웨이퍼(W)를 얼라인한다.
상기한 바와 같이, 구성된 본 발명에 따른 웨이퍼 이송로봇의 동작을 설명하면 다음과 같다.
웨이퍼 이송로봇(100)이 웨이퍼(W)를 챔버(미도시)로부터 언로딩한다. 언로딩된 웨이퍼(W)는 종동풀리(230)에 안착된다. 이때, 웨이퍼(W)는 종동풀리(230)의 진공홀(234)에 형성된 진공압에 의해 종동풀리(230)에 흡착되어 안착된다.
웨이퍼(W)가 종동풀리(230)에 안착되면, 제어부(미도시)가 구동모터(210)를 구동시켜 구동풀리(220)를 회전시킨다. 구동풀리(220)가 회전하면 밸트(240)로 연결된 종동풀리(230)가 회전하게 된다. 종동풀리(230)에 흡착되어 안착된 웨이퍼(W)는 종동풀리(230)가 회전함에 따라 회전한다.
센서부(300)는 회전하는 웨이퍼(W)의 테두리를 검사하여 플랫존을 감지하고 센서부(300)가 플랫존을 감지하면 센서부(300)는 제어부로 신호를 보낸다. 이 신호를 통해 제어부는 웨이퍼(W)에 형성된 플랫존의 위치를 알아낸다.
플랫존의 위치를 파악한 제어부는 다시 구동모터(210)을 구동시켜 종동풀리(230)에 안착된 웨이퍼(W))를 원하는 방향과 위치로 정렬시키게 된다.
따라서, 웨이퍼 이송로봇(100)에 마련된 얼라인부(200)와 센서부(300)를 통해 웨이퍼(W)를 얼라인시키게 됨으로써 얼라인유닛을 거치지 않고 곧바로 웨이퍼(W)를 이송하게 되어 공정진행이 지연되는 문제를 해결할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술 되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있을 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면 회전가능한 얼라인부를 통해 웨이퍼를 얼라인유닛을 거치지 않고 공정챔버로 곧바로 이송함으로써 공정이 신속하게 진행되는 효과가 있다. 또한 공정이 신속하게 진행됨에 따라 반도체 제조공정의 생산성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 로봇몸체;
    상기 로봇몸체에 수평이동 가능하게 장착되는 로봇암;
    상기 로봇암에 마련되며 상기 웨이퍼를 로딩/언로딩하는 로봇블레이드;
    상기 로봇블레이드에 설치되어 상기 로봇블레이드에 로딩된 상기 웨이퍼를 회전시키는 얼라인부;
    상기 로봇블레이드에 마련되어, 상기 얼라인부에 의해 회전하는 상기 웨이퍼의 테두리를 감지하여 상기 웨이퍼에 형성된 플랫존의 위치를 검사하는 센서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송로봇.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 얼라인부는
    상기 로봇암에 마련되는 구동모터;
    상기 로봇암에 마련되어 상기 구동모터의 회전력을 전달하는 구동풀리;
    상기 로봇블레이드에 회전가능하게 마련되며, 상기 웨이퍼를 흡착하는 종동풀리;
    상기 구동모터의 회전력을 종동풀리로 전달하는 벨트를 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송로봇.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 종동풀리에는
    진공홀이 형성되어 상기 진공홀에 형성된 진공압에 의해 상기 웨이퍼를 흡착하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송로봇.
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