KR20080004116A - 기판 이송 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 기판을 이송하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 기판 이송 장치는 본 발명에 따른 기판 이송 장치는 기판을 수용하는 용기가 놓여지는 로드 포트와 상기 로드 포트에 안착된 상기 용기로/로부터 기판을 이송하는 블레이드, 그리고 기판 이송시 상기 용기의 내측벽에 상기 블레이드가 접촉되면, 상기 블레이드의 이동방향과 같은 방향으로 이동되도록 상기 용기의 위치를 조절하는 조절부재를 포함한다. 상기 조절부재는 상기 블레이드의 전단에 설치되는 접촉감지부재와 상기 접촉감지부재와 상기 푸웁의 접촉여부를 판단하여 상기 푸웁의 위치가 변화되로고 상기 스테이지를 구동시키는 제어부를 포함한다. 본 발명에 따른 기판 이송 장치 및 방법은 기판의 이송시 용기와 블레이드가 충돌할 때, 용기의 위치를 변화시켜 용기와 블레이드의 충격을 최소화시켜 기판 및 블레이드의 손상을 방지한다.
웨이퍼, 로봇암, 푸웁, 카세트, 접촉, 접촉감지, 접촉센서

Description

기판 이송 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TRANSFERRING A SUBSTRATE}
도 1은 본 발명에 따른 기판 이송 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1의 요부를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 블레이드의 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 기판 이송 방법의 순서도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 기판 이송 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
100 : 기판 이송 장치 120 : 이에프이엠
110 : 로드 포트 122 : 로봇암
112 : 개폐 부재 130 : 공정실
114 : 구동장치 140 : 접촉감지부재
116 : 스테이지 150 : 제어부
본 발명은 기판 이송 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 기판을 이송하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근에 반도체 칩의 크기와 회로 선폭의 디자인 룰이 미세화됨에 따라 공기중 부유성 오염물질로부터 웨이퍼 보호의 중요성이 증가하고 있다. 반도체 제조 공장에서는 웨이퍼 상에 공정이 수행되는 설비 내부에서만 높은 청정도가 유지되고, 기타 웨이퍼의 이송 등이 이루어지는 공간에서는 비교적 낮은 청정도가 유지된다. 이때, 낮은 청정도가 유지되는 지역에서는 대기중의 이물질이나 화학적인 오염으로부터 웨이퍼를 보호하기 위해 밀폐형 웨이퍼 컨테이너가 사용된다. 이러한 밀폐형 웨이퍼 컨테이너의 대표적인 예로 전면 개방 일체식 포드(front open unified pod : 이하 "푸웁")가 주로 사용된다.
또한, 반도체 제조 공정의 자동화 비율 상승 및 고청정도 환경을 위해 SEMI 표준은 공정실에 연결되어 푸웁과 공정실 상호간에 인터페이스 역할을 하는 기판 이송 장치, 예컨대, 이에프이엠(EFEM:equipment front end module, 이하 '이에프이엠'이라 함)을 제공한다.
이러한 기판 이송 장치는 푸웁이 놓여지는 로드 포트와 상기 로드 포트에 안착된 푸웁으로부터 공정실로 웨이퍼를 이송하는 로봇암을 포함한다. 로봇암에는 웨이퍼를 안착시키는 블레이드가 구비된다. 로봇암은 블레이드를 구동시켜 로드 포트에 안착된 푸웁으로부터 공정실로 웨이퍼를 이송한다.
그러나, 상술한 기판 이송 장치는 기판 이송시 블레이드가 푸웁의 내측벽과 충돌하거나 블레이드에 안착된 웨이퍼가 푸웁의 내측벽과 충돌하는 현상이 발생된다. 이는 로봇암이 300mm이상의 대구경 웨이퍼를 블레이드에 안착시켜 이송하는 경우에는 블레이드 자체가 흔들리거나, 다관절 아암들의 의해 블레이드를 동작시키는 경우에 아암들의 미세한 동작 오류에도 블레이드가 기설정된 위치 이상으로 이동시키기 때문이다.
공정시 푸웁과 블레이드가 충돌되면, 웨이퍼 및 블레이드가 손상되고 설비의 공정진행이 중단된다. 따라서, 웨이퍼의 파손에 따른 푸웁 및 설비의 오염이 발생하고, 설비의 공정 중단에 따른 설비의 기판 처리량이 감소된다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 기판의 이송시 기판 및 기판을 이송시키는 로봇암의 손상을 방지하는 기판 이송 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 용기 및 설비의 오염을 방지하는 기판 이송 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 이송 장치는 기판을 수용하는 용기가 놓여지는 로드 포트, 상기 로드 포트에 안착된 상기 용기로/로부터 기판을 이송하는 블레이드, 그리고 기판 이송시 상기 용기의 내측벽에 상기 블레이드가 접촉되면, 상기 블레이드의 이동방향과 같은 방향으로 이동되도록 상기 용기의 위치를 조절하는 조절부재를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 로드 포트는 상기 용기가 안착되는 스테이지를 더 포함하고, 상기 조절부재는 상기 스테이지의 위치를 조절한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 조절부재는 상기 스테이지를 상기 이동방향으로 조절하는 구동기, 상기 블레이드가 상기 내측벽에 접촉하는지 여부를 감지하는 접촉감지부재, 그리고 상기 접촉감지부재가 감지한 신호를 전달받아 상기 스테이지의 위치를 조절하도록 상기 구동기를 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 스테이지의 이동속도가 상기 블레이드의 이동속도와 동일하도록 상기 구동기를 제어한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 감지부재는 상기 블레이드의 전단에 설치되어 상기 용기와 상기 블레이드의 접촉여부를 감지하는 적어도 하나의 접촉센서이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 이송 방법은 기판을 안착시키는 블레이드가 용기로/로부터 기판을 이송하는 방법에 있어서, 기판 이송시 상기 블레이드가 상기 용기의 내벽과 접촉되면, 상기 블레이드의 이동방향을 따라 상기 용기의 위치가 조절되도록 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기판 이송 방법은 상기 블레이드가 상기 용기과 접촉하는지 여부를 감지하는 단계, 상기 블레이드가 상기 용기와 접촉하면, 상기 제어부가 상기 스테이지를 상기 블레이드의 이동방향으로 이동시키는 단계, 상기 블레이드가 상기 용기와 비접촉하는지 여부를 감지하는 단계, 그리고 상기 블레이드가 상기 용기의 내벽과 비접촉되면, 상기 제어부가 상기 스테이지를 원위치 하도록 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 스테이지는 상기 블레이드의 이동속도와 동일한 속도로 위치가 변화된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 기판 이송 장치를 상세히 설명한다. 본 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되서는 안 된다. 본 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이다.
또한, 이하 설명하는 실시예는 반도체 웨이퍼를 이송하는 웨이퍼 이송 장치를 예로 들어 설명한다. 그러나, 본 발명은 평판디스플레이 제조에 사용되는 유리 기판을 이송하는 장치에도 적용될 수 있다.
(실시예)
도 1은 본 발명에 따른 기판 이송 장치의 구성도이고, 도 2는 도 1의 요부를 보여주는 도면이다. 그리고, 도 3은 도 1에 도시된 블레이드의 평면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 기판 이송 장치(100)는 로드 포트(110), 이에프이엠(120), 공정실(130), 그리고 조절부재를 포함한다.
로드 포트(110)는 용기(10)의 로딩 및 언로딩을 수행한다. 로드 포트(110)는 하우징(112), 개폐부재(114), 구동장치(116), 그리고 스테이지(118)를 구비한다. 하우징(112)은 이에프이엠(120)의 외부 일측에 배치된다. 개폐 부재(112)는 용기(10)와 이에프이엠(120) 사이에 제공되는 기판 출입구(124)를 개폐한다. 구동장치(114)는 개폐부재(112)를 구동한다. 구동장치(114)는 하우징(112) 내부에 설치된다. 구동장치(114)는 개폐부재(112)를 승강 및 하강시켜 기판 출입구(124)를 개폐한다.
여기서, 용기(10)는 기판(W)이 파티클과 같은 오염물질에 의해 오염되지 않도록 내부를 밀폐한 기판 이동수단이다. 예컨대, 용기(10)로는 전면 개방 일체식 포드(front open unified pod : 이하 "푸웁")가 주로 사용된다. 푸웁(10)은 몸체(12) 및 슬롯(14)을 가진다. 몸체(12)는 내부에 복수의 기판(W)들을 수용하는 공간을 가진다. 몸체(12)의 전방에는 도어(미도시됨)가 제공된다. 슬롯(14)은 몸체(12)의 내부에 배치된다. 슬롯(14)은 복수의 기판(W)들이 몸체(12) 내부에서 상하 적층되도록 설치된다. 기판 처리 공정이 진행될수록 소정의 기준을 달성하지 못하는 기판은 제거되므로 푸웁(10)에는 기판(W)이 비어있는 슬롯이 발생될 수 있다.
스테이지(116)는 하우징(112)의 상부에 설치된다. 스테이지(116)는 푸웁(10)이 안착되는 안착부(미도시됨)가 제공된다. 스테이지(116)는 하우징(112)의 상부에서 기판의 이동방향(X)으로 이동가능하도록 설치된다. 일 실시예로서, 하우징(112)의 상부에는 스테이지(116)가 이동방향(X)을 따라 이동하도록 안내부재(미도시됨)이 설치된다. 안내부재로는 적어도 하나의 레일(rail)이 사용될 수 있다. 스테이지(116)는 구동기(미도시됨)를 구비한다. 구동기는 스테이지(116)가 상기 레일을 따라 이동하도록 스테이지(116)를 구동한다. 구동기로는 적어도 하나의 모 터(motor), 상기 모터에 의해 회전되는 기어(gear), 그리고 상기 기어에 의해 연동되는 체인(chain) 또는 벨트(belt)가 사용될 수 있다.
이에프이엠(120)은 하우징(122) 및 로봇암(124)을 구비한다. 하우징(122)은 로드 포트(110)와 인접하게 배치된다. 하우징(122)의 일측에는 로드 포트(110)와 하우징(122) 상호간에 기판(W)의 출입이 이루어지는 기판 출입구(122a)가 제공된다. 로봇암(124)은 푸웁(10)과 공정실(130) 상호간에 기판(W)을 이송한다. 로봇암(124)은 블레이드(124a), 아암부(124b), 그리고 구동부(124c)를 가진다. 블레이드(124a)는 공정시 기판(W)을 안착시킨다. 도 3을 참조하면, 블레이드(124a)는 서로 좌우 대칭되는 두 개의 핑거(124a', 124a'')를 가진다. 핑거(124a', 124a'')는 각각 기판(W)의 피처리면을 지지하는 플레이트 형상을 가진다. 핑거(124a', 124a'')에는 안착된 기판(W)을 고정시키는 고정수단(미도시됨)이 제공될 수 있다.
아암부(124b)는 블레이드(124a)의 회전 및 직선 운동을 위해 제공된다. 아암부(124b)는 다관절 아암들을 가진다. 각각의 아암들은 서로 유기적으로 동작한다. 구동부(124c)는 아암부(124b)를 구동한다. 구동부(124c)는 상기 다관절 아암들을 유기적으로 동작시켜 블레이드(124a)가 푸웁(10)과 공정실(130) 상호간에 기판(W)을 이동시킨다.
공정실(130)은 이에프이엠(120)의 타측에 배치된다. 공정실(130)은 반도체 제조 공정을 수행하는 공간을 제공한다. 공정실(130)은 적어도 하나의 반도체 공정 장치들이 구비되며, 로봇암(124)으로부터 기판(W)을 전달받아 기판(W)상에 소정의 처리 공정을 수행한다.
조절부재는 푸웁(10)의 위치를 조절한다. 조절부재는 접촉감지부재(140) 및 제어부(150)를 포함한다. 일 실시예로서, 접촉감지부재(140)는 블레이드(124a)에 제공된다. 접촉감지부재(140)는 두 개의 접촉센서(142, 144)를 가진다. 접촉센서(142, 144)는 특정 대상물과 접촉되면, 그 대상물과의 접촉여부를 감지하는 센서이다. 접촉센서(142, 144)는 각각 블레이드(124a)의 핑거(1245a', 124a'') 전단에 설치된다.
제어부(150)는 접촉감지부재(140)로부터 감지신호를 전달받아 이를 판단한 후 스테이지(118)를 구동한다. 제어부(150)는 공정시 푸웁(10)이 안착된 스테이지(118)를 이동방향(X)으로 이동시켜, 푸웁(10)의 위치를 변화시킨다. 이때, 제어부(150)는 블레이드(124a)의 이동속도와 동일한 속도로 스테이지(118)의 위치를 변화시킨다.
본 발명에 따른 조절부재는 접촉감지부재(140)와 제어부(150)를 구비하여, 스테이지(118)을 구동시켜 푸웁(10)의 위치를 변화하는 방식을 예로 들어 설명하였다. 그러나, 조절부재는 블레이드(124a)와 푸웁(10)의 내벽(12a)의 충돌시 푸웁(10)을 블레이드(124a)의 이동방향과 연동하도록 하여 충격을 최소화하기 위한 것으로, 푸웁(10)의 위치를 변화하기 위한 조절부재의 구성은 다양하게 변형 및 변경이 가능하다.
이하, 상술한 구성을 가지는 기판 이송 장치(100)의 동작 과정을 상세히 설명한다. 여기서, 상술한 구성과 동일한 구성에 대한 참조번호를 동일하게 병기하고, 그 구성들에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명에 따른 기판 이송 방법의 순서도이고, 도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 기판 이송 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
기판 이송 장치(100)의 공정이 개시되면, 복수의 기판(W)을 수용한 푸웁(10)이 기판 이송 장치(100)로 이동된다. 도 4를 참조하면, 기판 이송 장치(100)로 이동된 푸웁(10)은 로드 포트(110)의 스테이지(118)에 로딩(loading)된다(S110). 푸웁(10)이 스테이지(118)에 로딩되면, 스테이지(118)는 제 2 방향(X2)으로 스테이지(118)를 이동시켜, 푸웁(10)를 기판 출입구(122a)에 밀착시킨다. 이때, 개폐 부재(114)는 푸웁(10)의 전방에 제공된 도어(미도시됨)와 밀착하여 고정된다. 그리고, 구동장치(116)는 개폐 부재(114)를 하강시켜 기판 출입구(122a)를 오픈한다.
개폐 부재(114)가 오픈되면, 로봇암(124)은 푸웁(10)으로부터 공정실(130)로 기판(W)을 이동한다(S120). 기판(W)의 이송은 다음과 같다. 도 5a를 참조하면, 구동부(124c)는 아암부(124b)를 구동시켜, 블레이드(124a)를 제 1 방향(X1)으로 이동시켜 푸웁(10) 내 이송하고자 하는 기판(W)을 안착시킨다. 이때, 각각의 접촉센서(142, 144)들 중 적어도 어느 하나가 푸웁(10)의 내측벽(12a)과 접촉되면, 접촉이 이루어진 접촉센서(142, 144)는 제어부(150)로 접촉 감지신호를 전송한다. 제어부(150)는 상기 접촉 감지신호를 전송받아 이를 판독하여 접촉감지부재(140)가 푸웁(10)의 내측벽(12a)과 접촉되었는지 여부를 판단한다(S130).
그리고, 도 5b를 참조하면, 제어부(150)가 푸웁(10)과 접촉감지부재(140)가 서로 접촉되었다고 판단하면, 제어부(150)는 제 1 방향(X1)으로 스테이지(118)를 이동시킨다(S140). 이때, 제어부(150)는 블레이드(124a)의 이동속도와 동일한 속도 로 스테이지(118)를 이동시킨다. 따라서, 블레이드(124a)는 기판 이송시 푸웁(10)과 충돌되어도 푸웁(10)에 의해 방해받지 않고 기판(W)의 이송을 진행할 수 있다.
그리고, 블레이드(124a)가 기판(W)을 안착시켜 푸웁(10)으로부터 반출시키면, 접촉센서(142, 144)는 푸웁(10)의 내측벽(12a)과 비접촉된다. 따라서, 도 5c를 참조하면, 접촉감지부재(140)는 제어부(150)로 비접촉 감지신호를 전송하고, 제어부(150)는 상기 비접촉 감지신호를 판독하여 접촉감집부재(140)가 푸웁(10)과 비접촉되었는지 여부를 판단한다(S150).
제어부(150)가 푸웁(10)과 접촉감지부재(140)가 서로 비접촉되었다고 판단하면, 제어부(150)는 제 2 방향(X2)으로 스테이지(118)를 이동시켜, 다시 푸웁(10)을 기판 출입구(122a)에 밀착시킨다(S150).
로봇암(124)이 푸웁(10) 내 기판(W)을 공정실(130)로 이송하면, 공정실(130)은 각각의 기판(W)에 소정의 기판 처리 공정을 수행한다. 그리고, 처리 공정이 완료된 기판(W)은 다시 로봇암(124)에 의해 푸웁(10)으로 회수된다. 기판(W)의 반송시에도 제어부(150)는 상술한 푸웁(10)과 접촉감지부재(140)의 감지 여부를 판단하여 스테이지(118)의 위치를 변화한다.
상술한 기판 처리 장치 및 방법은 기판(W)의 이송시 로봇암(124)의 비정상적인 동작으로 인해 푸웁(10)과 블레이드(124a)의 충돌시 푸웁(10)의 위치를 변화시켜 충격을 최소화시켜 공정을 진행한다. 따라서, 푸웁(10)으로/으로부터 기판(W)을 이송할 때 기판(W) 및 블레이드(124a)의 손상을 방지한다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 기판 이송 장치 및 방법은 기판의 이송시 푸웁과 블레이드가 충돌할 때, 용기의 위치를 변화시켜 용기와 블레이드의 충격을 최소화시켜 기판 및 블레이드의 손상을 방지한다. 따라서, 기판 및 블레이드의 파손에 따른 용기 및 설비의 오염, 그리고 공정 효율의 저하를 방지한다.
또한, 본 발명에 따른 기판 처리 장치 및 방법은 로봇암의 비정상적인 동작으로 인해 용기와 블레이드가 서로 충돌하였을 때 공정의 중단없이 기판의 이송을 수행할 수 있다.

Claims (8)

  1. 기판 이송 장치에 있어서,
    기판을 수용하는 용기가 놓여지는 로드 포트와,
    상기 로드 포트에 안착된 상기 용기로/로부터 기판을 이송하는 블레이드와,
    기판 이송시 상기 용기의 내측벽에 상기 블레이드가 접촉되면, 상기 블레이드의 이동방향과 같은 방향으로 이동되도록 상기 용기의 위치를 조절하는 조절부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 로드 포트는,
    상기 용기가 안착되는 스테이지를 더 포함하고,
    상기 조절부재는,
    상기 스테이지의 위치를 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 조절부재는,
    상기 스테이지를 상기 이동방향으로 조절하는 구동기와,
    상기 블레이드가 상기 내측벽에 접촉하는지 여부를 감지하는 접촉감지부재와,
    상기 접촉감지부재가 감지한 신호를 전달받아 상기 스테이지의 위치를 조절하도록 상기 구동기를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 스테이지의 이동속도가 상기 블레이드의 이동속도와 동일하도록 상기 구동기를 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 감지부재는,
    상기 블레이드의 전단에 설치되어 상기 용기와 상기 블레이드의 접촉여부를 감지하는 적어도 하나의 접촉센서인 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  6. 기판을 안착시키는 블레이드가 용기로/로부터 기판을 이송하는 방법에 있어서,
    기판 이송시 상기 블레이드가 상기 용기의 내벽과 접촉되면, 상기 블레이드의 이동방향을 따라 상기 용기의 위치가 조절되도록 하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 기판 이송 방법은,
    상기 블레이드가 상기 용기와 접촉하는지 여부를 감지하는 단계와,
    상기 블레이드가 상기 용기와 접촉하면, 상기 제어부가 상기 스테이지를 상기 블레이드의 이동방향으로 이동시키는 단계와,
    상기 블레이드가 상기 용기와 비접촉하는지 여부를 감지하는 단계와,
    상기 블레이드가 상기 용기의 내벽과 비접촉되면, 상기 제어부가 상기 스테이지를 원위치하도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 스테이지는,
    상기 블레이드의 이동속도와 동일한 속도로 위치가 변화되는 것을 특징으로 하는 기판 이송 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101039584B1 (ko) * 2009-09-02 2011-06-09 주식회사 싸이맥스 스테이지 이동 장치
KR20140131736A (ko) * 2013-05-06 2014-11-14 삼성전자주식회사 로드 포트 모듈 및 이를 이용한 기판 로딩 방법

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