KR20070073226A

KR20070073226A - 반도체 웨이퍼 맵핑장치

Info

Publication number: KR20070073226A
Application number: KR1020060000893A
Authority: KR
Inventors: 김영도
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-01-04
Filing date: 2006-01-04
Publication date: 2007-07-10

Abstract

반도체 웨이퍼 맵핑장치를 제공한다. 개시한 반도체 웨이퍼 맵핑장치는 도어와, 도어와 마주보도록 배치되는 내측벽과, 도어와 마주보고 상기 내측벽 상에 설치되어 빛을 조사하는 적어도 복수 개의 발광센서들 및, 도어의 내측 상에 설치되어 빛을 수광하는 적어도 복수 개의 수광센서들로 구성된다.

맵핑장치, 발광센서, 수광센서

Description

반도체 웨이퍼 맵핑장치{Semiconductor wafer mapping apparatus}

도 1은 종래의 반도체 웨이퍼 맵핑장치의 절개사시도이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 반도체 웨이퍼 맵핑장치의 절개사시도이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 웨이퍼 맵핑장치의 카세트 슬롯에 웨이퍼가 수납된 상태의 개략적인 예시도이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 맵핑장치의 절개사시도이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 맵핑장치의 카세트 슬롯에 수납된 다수의 웨이퍼들 중 하나의 웨이퍼가 비정상적으로 수납된 상태의 개략적인 예시도이다.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

30 : 카세트 모듈

32 : 도어

34 : 카세트

36 : 슬롯

38 : 스테이지

40 : 내측벽

102 : 발광부

104 : 발광센서

106 : 수광부

108 : 수광센서

본 발명은 반도체 소자 제조장비의 웨이퍼 맵핑장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 카세트에 수납된 웨이퍼의 수량 및 상태를 정확히 검출하는 웨이퍼 맵핑장치에 관한 것이다.

고집적, 고성능 반도체 제품을 생산하기 위해서는 매우 복잡하면서 다양한 반도체 공정을 수십, 수백 번 반복적으로 진행하여야 한다. 이때, 반도체 소자의 모재료가 되는 순수 실리콘 웨이퍼들은 카세트에 안전하게 수납된 상태에서 다양한 반도체 공정을 수행하기 위해 이동되어지거나 보관된다.

웨이퍼가 수납된 카세트가 반도체 소자를 제조하는 반도체 장비의 카세트 모듈에 투입되면, 카세트 모듈에서 카세트에 있는 웨이퍼의 매수, 위치 등을 파악하는 작업을 진행하는데, 이를 맵핑(mapping)이라 하고, 이에 사용되는 장치를 맵핑장치라 한다.

웨이퍼 반송 로봇이 카세트로부터 웨이퍼를 꺼내기 전에 반드시 웨이퍼 맵핑 작업이 선행되어야 한다. 만약 웨이퍼 맵핑을 실시하지 않은 상태에서 웨이퍼 반송 작업을 시도하면 잘못 삽입되어 있는 웨이퍼가 손상될 수 있기 때문이다. 웨이퍼 맵핑은 대개 센서를 이용하여 웨이퍼의 삽입 상태를 감지하고 이를 분석하여 웨이퍼의 삽입 상태가 정상인지를 판별한다.

도 1은 종래의 반도체 웨이퍼 맵핑장치의 절개사시도이다.

종래 기술에 있어 반도체 웨이퍼 맵핑장치는 카세트 모듈(10)과, 상기 카세트 모듈(10)의 일측에 장착되어 개,폐동작을 하는 도어(12)와, 상기 카세트 모듈(10)의 내측에 설치되며, 웨이퍼(W)를 수납하기 위한 슬롯(16)을 갖는 카세트(14)를 안착시키기 위한 스테이지(18)와, 상기 카세트 모듈(10)의 내측벽(20) 상에 설치되어 빛을 조사하는 발광센서(22)와, 상기 도어(18)의 내측 상에 설치되어 빛을 수광하는 수광센서(24)로 구성된다.

도어(12)가 열린 상태에서, 웨이퍼(W)들이 수납된 카세트(14)가 스테이지(18)에 안착되면, 도시하지 않은 콘트롤러는 도어(12)를 닫는다. 카세트 모듈(10)의 내부가 진공상태로 유지된 상태에서 도시하지 않은 엘레베이터 구동부는 스테이지(18)를 구동시켜 카세트(14)의 최하위 슬롯(16)에 수납된 웨이퍼(W)가 발광센서(22)와 수광센서(24) 사이의 광축 상에 오도록 카세트(14)를 위치시킨다. 그런 다음 도시하지 않은 엘레베이터 구동부는 스테이지(18)에 안착된 카세트(14)를 한 슬롯(16)씩 하측으로 이동시켜 발광센서(22)와 수광센서(24)를 통해 카세트(14)에 수납된 웨이퍼(W)의 매수 및 위치를 검사한다.

따라서 기존의 반도체 웨이퍼 맵핑장치는 카세트(14)에 형성되어 있는 모든 슬롯(16)에 웨이퍼(W)가 수납되어 있는지를 슬롯(16)마다 일일이 센싱하여야 하기 때문에 공정 진행 시간을 절감하여 생산성을 향상시키는데 한계가 있다. 또한, 엘레베이터 구동부에 의한 스테이지(18)의 무빙 횟수가 많아 기밀의 누설이나 발진(Particle issue)이 발생할 가능성이 증가하는 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 극복하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 카세트에 수납된 웨이퍼들을 일시에 센싱하여 반도체 웨이퍼의 맵핑 시간을 절감하고, 스테이지의 잦은 무빙으로 인해 발생할 수 있는 기밀의 누설과 발진을 방지하는 반도체 웨이퍼 맵핑장치를 제공하는데 있다.

이와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 맵핑장치는 도어와, 상기 도어와 마주보도록 배치되는 내측벽과, 상기 도어와 마주보고 상기 내측벽 상에 설치되어 빛을 조사하는 적어도 복수 개의 발광센서들 및, 상기 도어의 내측 상에 설치되어 빛을 수광하는 적어도 복수 개의 수광센서들을 포함한다.

웨이퍼 맵핑 시, 상기 도어와 상기 내측벽 사이에 웨이퍼가 수납될 수 있는 슬롯이 구비된 카세트가 배치될 수 있다.

바람직하게, 상기 발광센서들은 서로 이격되도록 배치되되, 상기 웨이퍼들이 적층되는 방향을 따라 정렬되고, 상기 수광센서들은 서로 이격되도록 배치되되, 상 기 웨이퍼들이 적층되는 방향을 따라 정렬될 수 있다.

한편, 상기 발광센서들은 서로 이격되도록 배치되되, 상기 웨이퍼들이 적층되는 방향을 가로지르면서 정렬되고, 상기 수광센서들은 서로 이격되도록 배치되되, 상기 웨이퍼들이 적층되는 방향을 가로지르면서 정렬될 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 맵핑장치에는 카세트 모듈(30)이 구비된다. 상기 카세트 모듈(30)은 반도체 소자 제조공정을 수행하는 반도체 소자 제조장비(미도시)에 설치되며, 발진을 방지하기 위해 카세트 모듈(30)의 내부가 소정의 진공분위기로 유지된 상태에서 카세트(34)에 수납된 웨이퍼(W)들의 맵핑이 이루어진다.

상기 카세트 모듈(30)의 일측에는 카세트(34)가 카세트 모듈(30) 내로 투입될 수 있도록 개,폐 동작을 하는 도어(32)가 설치된다. 도어(32)는 도시하지 않은 컨트롤러에 의해 구동된다.

상기 카세트(34)는 공정간 웨이퍼(W)를 이동시키기 위해 사용되는 운반수단으로서, 그 형상 및 재질은 수납할 수 있는 웨이퍼(W)의 매수에 따라 반도체 소자를 제조하는 업체들의 연합된 규격에 의해 통일되어 있다. 상기 카세트(34)의 내부에는 다수의 웨이퍼(W)들이 수평방향으로 수납될 수 있도록 슬롯(36)이 형성된다.

상기 카세트 모듈(30)의 내부에는 카세트(34)가 안착되는 스테이지(38)가 마련된다. 상기 스테이지(38)는 맵핑 작업시 도시하지 않은 엘레베이터 구동부에 의해 상,하로 구동되어 카세트(34)의 특정 슬롯(36)을 원하는 높이에 위치시킨다.

한편, 상기 카세트 모듈(30)의 내측에는 상기 도어(32)와 마주보고 고정되어 있는 내측벽(40)이 구비되며, 상기 내측벽(40) 상에는 상기 도어(32)와 마주보도록 설치되는 발광부(102)가 구비된다. 상기 발광부(102)는 빛을 조사하는 복수의 발광센서(104)들로 이루어진다. 상기 발광센서(104)들은 카세트(34)의 슬롯(36)에 수납되는 웨이퍼(W)에 대응되도록 상기 발광부(102) 상에 서로 이격되도록 배치되되, 상기 웨이퍼(W)들이 적층되는 방향을 따라 정렬된다. 상기 발광센서(104)들은 광섬유로 이루어질 수 있으며, 웨이퍼(W) 맵핑 시 빛을 조사하는 역할을 수행한다.

상기 도어(32)의 내측 상에는 빛을 수광하는 복수의 수광센서(108)들로 이루어진 수광부(106)가 구비된다. 상기 수광부(106) 상에는 수광센서(108)들이 상기 발광센서(104)에서 조사되는 빛의 광축 상에 위치하면서 서로 이격되도록 배치되 되, 상기 웨이퍼(W)들이 적층되는 방향을 따라 정렬된다. 상기 수광센서(108)들은 포토 다이오드 또는 포토 트랜지스터로 이루어질 수 있으며 발광센서(104)들이 조사하는 빛을 검출하는 역할을 수행한다.

이하에서 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 반도체 웨이퍼 맵핑장치의 작용을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 도어(32)가 개방된 상태에서 도시하지 않은 이송장치에 의하여 다수의 웨이퍼(W)들이 수납된 카세트(34)가 카세트 모듈(30) 내부로 투입되어 스테이지(38)에 안착된다. 그런 다음 도시하지 않은 컨트롤러는 도어(32)를 닫는다.

진공펌프(미도시)에 의하여 카세트 모듈(30) 내부가 소정의 진공분위기로 유지된 상태에서, 엘레베이터 구동부(미도시)는 스테이지(38)를 카세트(34)의 슬롯(36)에 수납된 웨이퍼(W)들이 상기 발광센서(104)들이 조사하는 빛의 광축 상에 위치하도록 이동시킨다. 이때, 카세트(34)의 최상위 슬롯(36)에 수납된 웨이퍼(W)는 최상위의 발광센서(104)와 수광센서(108) 사이의 광축상에 위치하고, 카세트(34)의 최하위 슬롯(36)에 수납된 웨이퍼(W)는 최하위의 발광센서(104)와 수광센서(108) 사이의 광축상에 위치한다.

그 후, 상기 발광부(102)에 설치된 발광센서(104)들은 상기 수광부(106)에 설치된 수광센서(108)들을 향하여 일시에 빛을 조사한다. 이때, 카세트(34)의 슬롯(36)에 웨이퍼(W)가 수납되어 있는 경우에는 발광센서(104)에서 조사한 빛을 웨이퍼(W)가 가로막아 수광센서(108)에서 검출하지 못하게 되며, 웨이퍼(W)가 수납된 것으로 인식한다. 반대로, 웨이퍼(W)가 수납되지 않은 경우에는 발광센서(104)에서 조사한 빛을 그대로 수광센서(108)에서 검출하게 되며, 웨이퍼(W)가 수납되지 않은 것으로 인식한다.

이와 같이 카세트(34)의 슬롯(36)에 수납된 웨이퍼(W)의 맵핑 작업이, 엘레베이터 구동부(미도시)에 의해 스테이지(38)가 이동하여 각 슬롯(36)마다에서 수행되는 것이 아니라 카세트(34)에 형성된 모든 슬롯(36)에서 일시에 수행되는 바, 맵핑 작업에 소요되는 시간이 단축될 수 있고, 엘레베이터 구동부(미도시)에 의한 스테이지(38)의 무빙 횟수를 감소시킴으로써 기밀의 누설 및 발진이 방지될 수 있다.

카세트(34)에 수납된 웨이퍼(W)의 맵핑 작업을 마친 뒤에는 스테이지(34)가 엘레베이터 구동부(미도시)에 의하여 카세트 모듈(30)의 하부 영역으로 이동하고, 웨이퍼(W)가 웨이퍼 반송 로봇(미도시)에 의하여 반도체 소자 제조장비의 공정챔버(미도시)로 이송되어 예정된 반도체 소자 제조 공정이 진행된다.

이하에서 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 맵핑장치를 설명한다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 내측벽(40) 상에 상기 발광센서(114)들은 서로 이격되도록 배치되되, 상기 웨이퍼(W)들이 적층되는 방향을 가로지르면서 정렬 된다. 바람직하게, 상기 발광센서(114)들이 2줄로 정렬되어 일정 거리로 이격된 제 1발광부(110)와 제 2발광부(112)가 설치될 수 있다. 상기 발광센서(114)들은 카세트(34)의 슬롯(36)에 수납되는 웨이퍼에 대응되도록 상기 제 1발광부(110)와 제 2발광부(112) 위에 서로 이격되도록 배치되되, 상기 웨이퍼들이 적층되는 방향을 따라 정렬된다. 상기 발광센서(114)는 광섬유로 이루어질 수 있으며, 웨이퍼 맵핑시 빛을 조사하는 역할을 수행한다.

한편, 상기 도어(32)의 내측 상에 상기 수광센서(120)들은 서로 이격되도록 배치되되, 상기 웨이퍼(W)들이 적층되는 방향을 가로지르면서 정렬된다. 바람직하게 상기 수광센서(120)들이 2줄로 정렬되어 일정 거리로 이격된 제 1수광부(116)와 제 2수광부(118)가 설치될 수 있다. 상기 수광센서(120)들은 상기 발광센서(114)들이 조사하는 빛의 광축 상에 위치하면서 서로 이격되도록 배치되되, 상기 웨이퍼(W)들이 적층되는 방향을 따라 정렬된다. 상기 수광센서(120)는 포토 다이오드 또는 포토 트랜지스터로 이루어질 수 있으며 발광센서(114)가 조사하는 빛을 검출하는 역할을 수행한다.

이와 같이 제 1발광부(110), 제 2발광부(112), 제 1수광부(116) 및, 제 2수광부(118)를 통하여 웨이퍼(W) 맵핑 작업을 수행하는 경우에는, 도 5에서와 같이 웨이퍼(W)의 양 끝단이 각각 다른 슬롯(36)에 안착되어 경사지게 수납되었을 때, 그 위치에 대응되는 제 1발광부(110)의 발광센서(114)로부터 조사된 빛이 제 1수광부(116)의 수광센서(120)로 전달되고, 제 2발광부(112)의 발광센서(114)로부터 조사된 빛이 웨이퍼(W)에 의해 차단되어 제 2수광부(118)의 수광센서(120)로 전달되 지 않으므로 도시하지 않은 제어부는 웨이퍼(W)가 잘못 수납된 것으로 인식한다.

따라서 도시하지 않은 제어부는 경보를 발생시켜 에러가 발생하였음을 작업자에게 통보하고 핸들러(미도시)는 그 슬롯(36)에 수납되어 있는 웨이퍼(W)를 웨이퍼 반송 로봇 암(미도시)이 이송하지 못하도록 공정진행 동작을 중지시킨다. 그 결과 잘못 수납된 웨이퍼(W)를 이송함으로써 발생할 수 있는 웨이퍼(W)의 파손이나 스크래치를 방지할 수 있다.

이상, 본 발명은 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구의 범위와 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 반도체 웨이퍼 맵핑장치에 의하면, 카세트의 슬롯에 수납된 웨이퍼의 맵핑 작업이 엘레베이터 구동부에 의해 스테이지가 이동하여 각 슬롯마다에서 수행되는 것이 아니라 카세트에 형성된 모든 슬롯에서 일시에 수행되는 바, 맵핑 작업에 소요되는 시간을 단축할 수 있고, 엘레베이터 구동부에 의한 스테이지의 무빙 횟수를 감소시킴으로써 기밀의 누설 및 발진을 방지할 수 있다. 이에 더 나아가 발광부와 수광부를 각각 2개씩 구비함으로써 웨이퍼의 양 끝단이 각각 카세트의 다른 슬롯에 안착되어 경사지게 수납되었을 때, 이를 감지하여 웨이퍼의 파손 또는 스크래치를 방지할 수 있다.

Claims

도어;

상기 도어와 마주보도록 배치되는 내측벽;

상기 도어와 마주보고 상기 내측벽 상에 설치되어 빛을 조사하는 적어도 복수 개의 발광센서들; 및

상기 도어의 내측 상에 설치되어 빛을 수광하는 적어도 복수 개의 수광센서들을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 맵핑장치.
제 1항에 있어서,

상기 도어와 상기 내측벽 사이에 웨이퍼들이 적층되는 카세트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 맵핑장치.
제 2항에 있어서,

상기 발광센서들은 서로 이격되도록 배치되되, 상기 웨이퍼들이 적층되는 방향을 따라 정렬되고, 상기 수광센서들은 서로 이격되도록 배치되되, 상기 웨이퍼들이 적층되는 방향을 따라 정렬되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 맵핑장치.
제 2항에 있어서,

상기 발광센서들은 서로 이격되도록 배치되되, 상기 웨이퍼들이 적층되는 방 향을 가로지르면서 정렬되고, 상기 수광센서들은 서로 이격되도록 배치되되, 상기 웨이퍼들이 적층되는 방향을 가로지르면서 정렬되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 맵핑장치.