KR20080038377A - 기판을 분리 및 운반하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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콘라트 칼텐바흐
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레나 손더르마쉬넨 게엠베하
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Abstract

본 발명은 특히, 예를 들어 태양열 웨이퍼와 같은 디스크 형상의 기판(102;202)의 분리 및 운반에 관한 것이다.
본 발명은 유체 내에서 발생하는 분리가 이루어지고, 그리퍼(108;208)와 상기 그리퍼(108;208)에 점착가능한 분리될 기판(102;202) 사이의 얇은 유막 형성으로부터 접착력이 발생하게 된다는 사실을 특징으로 한다.
공급 방향(105;205)에 직각 또는 특별히 기판(102;202)의 평면 디자인과 평행한 언로딩을 통해서 매우 부드럽고 효율적인 디스크 형상 기판의 분리가 짧은 사이클 시간에 가능하게 된다.
태양열 웨이퍼, 디스크 형상, 기판, 분리, 운반, 유체, 그리퍼, 유막 전개, 접착력, 언로딩

Description

기판을 분리 및 운반하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SEPARATING AND TRANSPORTING SUBSTRATES}
본 발명은 기판의 분리 및 운반을 위한 장치에 관한 것이다. 기판은 디스크 형상으로 되어 있으며 파손되기 쉽다. 분리를 위해, 기판 스택(substrate stack)의 형성시에 단일 기판들을 집어올려 기판들을 분리 준비상태로 유지하는 캐리어 수단(carrier device)이 제공된다. 언로딩 수단(unloading device)은 분리 및 운반의 과정을 수행한다.
본 발명은 또한 기판 스택에 제공되어지고 있는 기판들의 분리 및 운반을 위한 방법에 관한 것이다.
"기판(substrates)"은 디스크 또는 판 형상을 하고 있으며 일반적으로는 직사각형이다. 기판은 소잉(sawing) 공정을 거친 기판 블록으로부터 얻어진다. 기판은 실질적으로 직선인 연속된 에지(edges)를 가지며, 그의 모퉁이들은 직사각형 형상, 둥근 형상 또는 모따기된 형상으로 될 수 있다.
"기판 스택(substrate stack)"은 서로의 위에 적층되거나 나란히 또는 번갈아 배열된 다수의 기판들로 특정한다. 본 발명에 있어서, 기판 표면들이 수평인 스택은 하나의 기판을 다른 기판위에 쌓는 기판들의 "레잉 스택(laying stack)" 이 라 하고, 만일 기판 표면들이 수직이면 이는 나란히 세워져 있는 기판들의 "스탠딩 스택(standing stack)" 이라 한다. 개개의 기판들은 소잉 공정을 위해 필요한 파지 수단(holding means)으로부터 이미 분리되어 있으며 적층되지 않고 서로 독립되어 있다. 그러나, 의도하지 않게 개개의 기판들은 종종 이전의 소잉 공정으로 인해 기판의 표면이 상대방 기판의 표면에 점착되는 경우가 있다. 추가의 공정을 위해, 일반적으로 이들 상기한 바와 같이 점착된 기판들을 분리할 필요가 있다. 이는 직립으로 배열된 기판 스택의 단부에 제공된 기판이 장치에 의해 기판 스택으로부터 떼어져서 추가의 처리 공정으로 옮겨진다는 것을 의미한다.
기판 스택 내에서 기판의 "적재 방향(stack direction)"은 분리될 기판의 위치에 의해 결정된다. 개개의 기판들은, 그 기판들이 실질적으로 세워져 있고 그 기판들의 표면들이 서로 인접하도록 배향되어 있다. 특별한 경우, 즉 정확하게 그리고 전체적으로 인접하게 배향된 기판 표면들의 특별한 경우에, 적재 방향은 기판(들)의 표면 법선의 방향과 정확하게 일치하며, 여기서 양(+) 방향은 분리될 다음 기판이 집어올려지는 스택의 그 단부를 가리킨다. 만일 이 기판이 캐리어 수단 내에 배열된 "세워져 있는" 기판 스택의 오른편에 위치해 있다면, 주 방향은 화살표 방향에서 우측을 가리킨다.
스택의 "공급 방향(feed direction)"은 실질적으로 적재 방향과 일치한다.
"스택 시작점(stack start)"은 분리될 다음 기판이 위치되는 기판 스택의 단부를 말한다. 이것은 공급 방향으로 향하는 그 단부이다. 그러나, 만일 스택 시작점이 전형적으로 "스택 단부(stack end)"를 지시하는 것이라면, 이는 스택 시작 점을 의미하는지 아니면 스택의 반대쪽 단부를 의미하는 것인지 분명하지 않다.
실질적으로 수직이거나 직립으로 배열된 기판 스택들은 캐리어 수단 내에 제공되며, 각 기판의 하나의 에지는 캐리어 수단 상에 지지되어 있다. 캐리어 수단은 예를 들어 소잉 및/또는 최초의 절단되지 않은 기판들을 지지판 위에 고정시키는데 종종 사용되는 접착제의 제거 후에 기판 스택을 픽업하여, 분리를 수행하는 언로딩 수단에 기판 스택을 운반한다. 캐리어 수단은, 바람직하게는 전체로서 기판 스택을 집어올리도록 설계된다. 즉, 개개의 기판들이 각각 서로 이웃하여 또는 차례로 인접하게 세워져 있는 기판 스택을 집어올리도록 설계된다.
원한다면, 캐리어 수단은 서로 인접하게 접촉해 있는 기판들의 최초의 적재 방향에 대하여 소정의 경사를 허용하거나 요구할 수 있으므로, 적재 방향에 대한 기판들의 구조상 예정된 최초의 경사각(tilt angle)은 본 발명의 내용에서 "α"로 명명된다. 이 경사각은 기판의 표면 상태와 공급 방향에 의해 결정되는데, 상술한 기판 표면의 표면 법선(normal)은 보다 공급 방향 쪽을 가리키도록 선택되어야 하므로, -90°와 +90°사이의 경사각이 발생할 수 있다. 양각은 기판의 후방 경사(공급 방향의 반대쪽)를 가리키며, 음각은 기판의 전방 경사(공급 방향)를 가리킨다. 바람직한 경사각은 +5°내지 +35°범위이며, 특히 바람직한 경사각은 +15°내지 +20°범위이다.
본 발명에 따르면, "점착(adhesion)"은 두 표면 사이에 작용하며 이들 두 표면이 서로 접근함으로 인해 발생하는 힘을 의미한다. 본 발명에 의해 설명된 점착력은 유체 내에서 발생할 것이기 때문에, 두 표면 사이에 위치된 유체 용적이 감축 될 필요가 있으며, 이는 일반적으로 배출에 의해 및/또는 흡입에 의한 취출을 통해서 달성될 수 있다. 기판의 가능한 원만한 조종에 대한 본 발명의 목적에 부합하기 위하여, 용적 감축은 단지 상기 표면들 사이에서 유막(fluid film) 또는 액막(liquid film)이 존재하는 넓이까지만 수행된다.
"언로딩 수단(unloading device)"은 기판 스택으로부터 기판의 분리 및 운반을 위해 제공한다. 여기서, 기판 스택의 한 단부에 위치된 기판은 예를 들어 흡입 수단를 이용한 언로딩 수단에 의해 픽업되고, 기판 스택으로부터 분리되어 다음 처리 또는 운반 공정으로 공급된다. 언로딩 수단은 기판 스택으로부터 분리될 기판을 재배치하기 위해 제공되는데, 그로 인해 "언로딩"은 다수의 방향에서 실행될 수 있다. 한편으로, 언로딩은 적재 방향으로 발생할 수 있는데, 즉 분리될 기판이 언로딩 수단에 의해 픽업되고 적재 방향에서 끌어당겨지며 다음 기판의 평면 모양과 평행하므로, 분리될 기판과 다음 기판 사이에는 현존하는 접착으로 인해 인장력 또는 압축력이 발생한다. 다른 한편으로, 기판은 다음 기판에 대하여 이동에 의해 제거될 수도 있으므로, 두 기판 사이에는 단지 전단력 만이 발생한다. 이 경우에, 분리될 기판은 기판의 평면 연장 방향으로, 바람직하게는 캐리어 수단의 평면과 대략 수직인 방향으로 들어올려지거나 제거된다.
언로딩 방향에 따라서, 서로 다른 크기의 다른 힘들이 분리될 기판 위에 작용하고 기판들은 여전히 스택에 위치되는데, 그로 인해 이들 힘은 특히 막 언로딩된 기판의 다음 기판 위에 작용한다.
기판 스택의 분리를 위해, 캐리어 수단과 함께 스택은 유체 내에 배열되는 경향이 있는데, 그에 따라 유체는 실질적으로 액상의 매질을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 유체 내에서 "공급 수단(flow device)"은 일측 또는 타측으로부터 및/또는 아래 또는 위로부터 각각 기판 스택을 향하여 유체를 뿜어내도록 제공된다. 이것은 공급(flow)이 기판 스택을 향해 이루어지는 하나의 방법으로 발생하며, 개개의 기판들의 "펴짐(fanning)" 및 서로 소정의 거리를 유지시키는 것으로 귀착된다. 이는 개개의 기판들 사이에 유체가 채워지는 공간(interspace)이 형성됨을 의미한다.
바람직한 실시예에 있어서, 이러한 펴짐은 추가의 적절한 수단, 예를 들어 펴짐 구역 내에 특별히 위치된 초음파 발생기로 지지될 수 있다. 이것은 만일 서로 접촉된 기판들 사이에 점착력이 매우 강한 것이라면 특히 바람직하겠지만, 반면 유체의 유입은 매우 느리게 일어날 것이다.
"위치 탐지 수단(position detection device)"은 분리될 기판 및/또는 기판 스택의 위치를 검출하기 위해 제공한다. 적절히 배열된 센서를 구비한 전자장비가 적절한 위치에 배치된 언로딩될 기판과 동일한 신호를 수신하도록 제공되며, 언로딩 수단의 작동은 분리를 가능하게 한다. 만일 분리될 기판이 적절한 위치에 위치 탐지 수단에 대하여 놓여있지 않다면, 다른 신호가 발생되고 그에 따라 해석되어야 한다. 또한, 위치 탐지 수단은 예를 들어 기하학적 구속 인자들의 적절한 사용을 통해 언로딩 수단에 대한 신호의 해제 및/또는 기판을 파지하는데 필요한 바람직한 위치 안으로 분리될 기판을 이동시키는데 사용될 수 있다.
예를 들어 솔라(solar) 또는 반도체 웨이퍼의 생산에 사용되는 기판에 대해 알려진 하나의 생산 방법에서는 실리콘 블록(silicon blocks) 또는 실리콘 칼럼(silicon columns; 여기서는 '기판 블록'이라 함)이 사용되는데, 그것은 얇고 부서지기 쉬운 웨이퍼(여기서는 '기판'이라 함)에서 절단된다. 이러한 방법으로 생산된 기판들은 10 내지 300㎛의 전형적인 두께를 가지며, 일반적으로 정사각형 또는 직사각형 형상이다. 바람직하게는, 기판들은 에지 길이가 각각 210㎜에 이른다.
소잉(sawing)에 대하여, 기판 블록은 일반적으로 파지수단 위에 접착된다. 이 파지수단은 전형적으로 중간 운반체인 유리판이 상부에 장착되어 있는 금속 운반체로 이루어지며, 그에 따라 처리될 기판 블록은 유리판 위에 접착된다. 다른 방법으로서 종래 기술에 따르면, 다른 재료들이 파지수단의 구성에 또한 사용될 수 있다.
전술한 기판의 조립을 위해서는 디스크와 같은 방법으로 기판 블록을 통해 완벽하게 절단할 필요가 있으므로, 절단물 자체는 기판 블록을 지나 유리판 안으로 연장된다. 기판을 절단한 후에는, 그와 같이 생산된 절단물은 접착제에 의한 고정으로 그의 일 에지가 여전히 유리판에 접착된다. 기판 블록이 개개의 기판 안으로 완전히 분리된 후에는 빗(comb) 형상의 물체가 형성된다.
디스크 형상의 기하학적 구조를 가지는 개개의 기판들이 파지수단으로부터 분리되기 전, 일반적으로 선 세척(pre-cleaning)이 이루어진다.
소잉 공정을 수행하기 위해, 매질은 실질적으로 글리콜(glocol)과, 만일 필요하다면 추가의 화학 첨가물들, 및 예를 들어 실리콘 카바이드 알갱이(silicon carbide grains)와 같은 분리제를 포함하도록 요구된다. 이 매질은 "슬러리(slurry)"로 불려지며, 소잉 공정을 수행하기 위해 제공한다. 통상, 슬러리의 소정의 찌꺼기는 항상 개개의 절단된 기판들 사이의 공간에 남아 있다. 최악의 경우, 슬러리는 처리되는 동안 또는 그 이후에 페이스트(paste) 형태로 되는데, 이는 슬러리가 기판 블록으로부터의 실리콘 입자들, 및 소잉 공정에서 사용된 절단 와이어의 마모 파편들 및 분리제와 섞이기 때문이거나, 또는 혼합물의 소정의 구성성분들이 서로 반응하기 때문이다. 그것의 밀도로 인해, 슬러리는 웨이퍼의 표면에 점착하게 된다. 통상적으로 기판 블록의 절단 후에 이루어지는 선 세척에도 불구하고, 혼합물의 찌꺼기는 기판들 사이에서 매우 자주 발견될 수 있다.
국제특허공보 WO 01/28745 A1은 디스크 형상의 기판의 분리를 위한 방법 및 장치를 개시하고 있으며, 여기서 분리는 액조(liquid bath)의 건조한 외면에서 발생한다. 기판의 젖음은 단지 노즐에 의해 발생할 수 있다. 로봇 형태의 장치가 흡인 수단(예를 들어 진공 펌프에 의한 기체 진공의 실질적인 발생)을 통해 분리될 기판을 잡고, 그로 인해 기판은 장치의 진자 운동에 의해 파지수단으로부터 분리된다. 서로 다른 방향으로의 진자 운동이 가능하다. 분리될 기판의 파지(gripping)는 기판의 표면 위에 배치되고 상기 장치에 고정되는 흡입 수단의 도움으로 발생한다. 기판의 방출을 위해서는, 분리된 기판이 장치로부터 다시 제거될 수 있도록 흡인 수단의 내부에 소정의 가스압이 발생된다.
독일특허공보 DE 199 00 671 A1은 디스크 형상의 기판, 특히 웨이퍼의 분리를 위한 방법 및 장치를 개시하고 있다. 여기서는, 소잉 공정에 바로 이어서 서로 점착되며 그 일측(에지)이 파지수단에 여전히 고정되어 있는 기판들이 양호한 방향의 유체 제트(fluid jet)에 의해 서로 이격되는 것으로 소개된다. 웨지(wedge) 수단은 파지수단들로부터 분리될 기판의 분리를 위해 제공한다. 동시에, 분리된 기판은 흡인수단들을 가지는 그리퍼 암(gripper arm) 형태의 수단에 의해 파지수단으로부터 제거된다.
독일특허공보 DE 697 22 071 T2는 기판 블록의 소잉에 의해 형성된 웨이퍼를 저장 부재 안에 배치하기 위한 장치를 개시한다. 여기서는, 단면이 둥글거나 사각형인 기판들의 파지, 및 스탠딩 형태의 물체 안으로 기판들을 운반할 수 있도록 하는 조종 수단들이 제안된다. 그렇게 하여, 여러 개의 기판들은 동시에 픽업되고 분리된 기판들을 수용하는 설치 구역으로 운반된다.
독일특허공보 DE 199 04 834 A1은 단일의 얇고 부서지기 쉬운 디스크 형상 기판의 분리를 위한 장치를 개시한다. 이미 절단된 기판들을 구비한 기판 블록은 유체로 채워진 탱크 내에 위치된다. 종래 기술과 비교하여, 파지수단들에 여전히 고정된 기판들과 함께 상기 파지수단들은 수직 방향으로 배열되므로, 분리될 기판은 유체 표면과 평행하게 배열된다. 웨지 수단은 분리될 기판을 유리판에서 분리시킨다. 기판에 근접하여 배열되는 컨베이어 벨트는 분리된 부동(浮動, floating) 기판들의 운반을 위해 제공한다. 푸싱(pushing) 수단은 파지수단이 항상 동일한 위치에 오도록 하며 각각의 기판의 분리를 위해 웨지 수단에 대하여 수평으로 움직이도록 한다. 컨베이어 벨트의 타측에는 분리될 기판들의 기립 상태의 자동 삽입을 위한 하나의 수단이 제공된다. 분리의 목적은 분리된 디스크 형상의 기판들이 파지수단으로부터 제거되고, 예정된 수단들 내에 삽입되며, 서로의 상부에 직접 그리고 연속하여 배치된 후에 적층된다.
또한, 유럽 공개특허공보 EP 0 762 483 A1은 특히 평면 기판들을 분리시킬 수 있는 장치를 개시한다. 이미 분리된 기판들은 캐리어 수단에 제공되는데, 이때 기판들은 그 표면이 서로 접촉한다. 용기 안으로 분리 및 운반하기 위해, 기판들은 푸셔(pusher)를 이용하여, 필요하다면 롤러 및 또는 유체 제트의 도움으로 스택으로부터 운반되며, 기판은 수평의, 즉 가로놓인 위치에 있지 않으면 안된다. 이전의 설명에 따르면, 기판들은 서로의 위에 놓여 있는 기판들의 "라잉(lying) 스택"의 형태로 배열된다. 선택적으로, 위 특허공보는 전체적인 파지(gripping) 및 운반 공정 동안 기체 진공이 공급되고 그리퍼와 기판 표면 사이에 비보호 유막을 구비한 기판과 직접 접촉하는 흡인 그리퍼(suction gripper)의 사용에 의한 분리를 개시한다.
그러나 상기 기술에 따르면, 각각의 기판들의 가능한 원만한 분리가 어려우며 일련의 단점들이 있다.
만일 수작업을 생략하는 것이 바람직하다면, 분리를 위한 작용들이 필요하고 복잡한 장치들이 요구된다. 그러나, 기판들은 매우 얇고 부서지기 쉬운 판 형태의 기판들이기 때문에, 이들은 일반 그리퍼와 같은 장치로 아무렇게나 픽업될 수가 없다. 즉, 매우 정확하고 섬세한 장치가 제공될 필요가 있는 것이다.
따라서, 상기 기술의 상태는 실질적으로 흡인 수단에 의해 각각의 기판을 잡는 수단을 나타낸다. 흡인 수단이 분리될 기판의 평면을 향해 이동된 직후에 기체 진공은 흡인 수단과 분리될 기판 사이에서 진공 펌프에 의해 발생되므로, 조종수단에 기판의 부착이 가능해진다.
그러나, 분리될 기판은 저압이 너무 높기 때문에 파손될 수 있으므로 주의가 필요하다.
진공 또는 적어도 1 mbar의 저압이 두 표면 사이에서 조정되어야 하는 이들 방법과 대비하여, 유막 또는 액막의 유지와 관련한 본 발명에 따른 점착은 진공보다 훨씬 약한 0.3 및 0.5 bar 사이의 범위, 바람직하게는 대략 0.4 bar인 저압으로 실행된다.
그와 같이 하여, 각각의 기판이 조종수단에 의해 접근, 즉 접촉될 것이라는 점에서 또다른 임계점이 나타난다. 기판은 어떠한 경우에도 조종수단에 의해 밀어제쳐질 수 없기 때문에 정확한 위치 선정이 필요하다. 그러나, 이것은 한편으론 파지수단의 영역에서 분리될 기판의 위치를 결정하기 위한 고정수단의 관련 운동이 제공되고, 그에 따라 고정수단들 자체의 대응 자유각을 제공하기 때문에 어렵다. 따라서, 허용한계는 분리될 기판의 가능한 손상을 가능하게 한다. 다른 한편으로, 그와 같은 운동은 일반적으로 유체 내에서 발생할 수 있으므로, 기판들은 고정수단들의, 특히 기판들을 향한 개별 운동으로부터 발생하는 유동압에 의해 변위되거나 파손될 위험을 안고 있다.
수동으로 실행된 분리는 매우 얇고 부서지기 쉬운 디스크 형상의 기판들이, 특히 증가된 점착력 때문에 부서지는 결함을 수반한다.
따라서, 본 발명의 목적은 얇고 부서지기 쉬운 적재 기판들이 손상을 거의 입지 않고 제거될 수 있도록 하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기본 사상은 공급 방향으로 차례로 연속하여 배열된 기판들을 포함하는 기판 스택이 놓여지는 캐리어 수단과, 그 표면이 기판 스택으로부터 타측을 향하며 기판 스택의 스택 시작점에 배열된 각각의 기판을 집고, 그 기판을 다음 기판으로부터 약간 후퇴시킨 후, 기판의 평면과 평행하게 기판 스택으로부터 떨어지도록 유도하여 캐리어 수단으로부터 이탈시키는 특성을 갖는 언로딩 수단을 제공하는 것이다. 그렇게 하여, 노즐에 의해 발생된 흐름이 유체 내에 배열된 기판 스택을 통해 공급되도록 하며, 특히 기판 스택의 자유단에 배열된 기판들은 서로 소정 거리를 유지하는 것을 기본으로 한다. 이러한 방법으로, 기판들 서로간에 점착이 방지된다. 동시에, 이 흐름은 개개의 기판 사이에서 유체 댐핑 쿠션(fluid damping cushion)에 관한 정보로 나타나므로, 언로딩 수단이 접근하는 동안 분리될 기판상에는 댐핑 효과가 작용하고 개개의 기판들의 파손이 방지된다. 언로딩 수단의 그리퍼 암(gripper arm)은 그리퍼와 기판 사이에 존재하는 유체가 그리퍼 내에 제공된 기공 또는 구멍들을 거쳐 큰 지역으로 흡입되도록 하거나, 또는 접근을 통해 압착되도록 하는 방법으로 그리퍼와 함께 분리될 기판을 집어올리므로, 충분히 작은 공간을 확장함에 따라 흡인력은 추가의 흡입 및/또는 압착없이 유지되는 것으로 나타나고, 그에 따라 그리퍼는 평면 흡인력이 기판상에 작용되도록 한다.
따라서, 과제의 해결책은 청구항 1에 따른 장치 및/또는 청구항 16의 특징에 따른 방법을 제공하는 것으로 구성된다.
본 발명의 기본적인 장점들 중 하나는 기판들이 빠른 사이클로 파손으로부터 완전히 그리고 자동으로 분리되어 안전해질 수 있다는 사실에 의지한다.
해결책의 기본 개념은 실질적으로 수직으로 정렬되지만 공급 방향으로 소정의 각도로 약간 경사진 기판들이 공급 수단에 의해 기판 스택 내에서 펼쳐지는 것이다. 바람직하게는, 공급 노즐에 의해 발생된 유동이 최초의 5개 내지 10개의 기판들 사이를 통과하므로, 개개의 기판들은 서로 거리를 두고 고정되고 개개의 기판들 사이에는 소위 유체 댐핑 쿠션이 발생한다. 만일 적재 방향 또는 공급 방향의 반대편 기판상에 소정의 힘이 작용할 경우, 개개의 기판들은 본 발명에 따른 방법의 과정에서 추가로 압축되지 않고, 오히려 역방향 힘(counter force)이 소정의 한도 내에서, 특히 스택 시작점에 위치된 기판에 대해 잔여 가동성을 여전히 허용하는 전체 표면에 걸쳐 완벽하게 발생된다. 이러한 역방향 힘은 언로딩 수단의 그리퍼가 분리될 기판에 대하여 가압하는 것이 가능하도록 하기 위하여 잔여 가동성과 함께 이용된다. 펼쳐진 기판들 사이에 위치된 유체 댐핑 쿠션에 의한 간접적인 댐핑이 없다면, 기판은 아마도 파손될 가능성이 높을 것이다.
스탠딩 스택과 관련하여, 그리퍼는 위로부터, 즉 각각의 기판들의 종방향 연장과 평행하게 삽입되어 스택 방향과 실질적으로 직각을 이룬 다음, 분리될 기판을 향하여 안내됨이 바람직하다. 바람직한 실시예에 따르면, 그리퍼에 위치된 기공 또는 구멍들은 바람직하게는 그리퍼와 분리될 기판 사이의 공간으로 흡입 토출하도록 제공한다. 이 목적을 위해, 동적인 방법(예를 들면, 펌프)과 정적인 방법(저압 용기), 또는 다른 방법에 의해 장치의 내측 또는 외측에 발생될 수 있는 활성 저압을 가질 필요가 있다. 만일 그리퍼와 기판 사이에 단지 매우 얇은 유막(수 ㎚에서 50 ㎛까지)이 존재하도록 최종적으로 그리퍼와 기판이 직접 접촉한다면, 점착력은 이제 기판이 그리퍼에 자동 점착하도록 허용하는 폐쇄 공간에 형성된다. 활성 저압의 유지는 더이상 필요가 없다.
선택적인 실시예에 따르면, 바람직한 점착은 표면의 근접에 의해 표면들 사이로부터 유체를 해산시킴으로써 달성되며, 본 발명은 또한 이들 실시예의 조합을 예견한다.
이러한 점착력은 다음 기판에 점착력보다 특히 크므로, 그리퍼에 의한 분리될 기판의 언로딩은 다음 기판의 표면 방향과 평행하게 수행될 수 있다. 이렇게 하여, 분리될 기판 위에 단지 보다 작은 전단력이 작용하고, 그로 인해 파손율은 크게 감소한다. 장력 또는 압축력은 방지된다. 매우 충분한 표면 접촉이 주어지면, 점착력은 순간 저압에 의해 발생된 힘보다 크다. 높은 진동수를 가지는 기판 스택으로부터의 언로딩이 가능하다. 더욱이, 점착력은 그리퍼의 기하학적 설계에 따른 크기이며, 이는 특히 기판이 기판 스택을 둘러싼 유체의 외측에 위치될 때 활성 저압이 없더라도 그리퍼에 대한 기판의 점착을 여전히 허용한다. 여기서, 그리퍼 표면 내의 기공 직경 및 수, 그리퍼 표면의 크기, 및 저압의 크기의 기능상의 상호관계는 유체의 흡입 및 기판의 흡인에 대한 필요성이 고려된다는 계산이 나오게 된다.
그리퍼 자체는 오직 빔으로만 구성되는 방법으로 바람직하게 배열된다. 선택적인 실시예에 따르면, 그리포는 바아 형상, 핑거 형상, o형상, u형상, 삼각형 및 그리처 이동방향으로 뾰족하게 돌출한 형상(v형상)으로 될 수 있으며, 2차원 구조를 갖는다. 그리퍼는 실질적으로 단단하고 실질적으로 가요성을 갖도록 구성될 수 있다. 특히 바람직한 실시예는 그리퍼 이동방향으로 낮은 유동 저항을 나타내거나 또는 기판 스택으로부터 기판을 제거할 때, 및 연속 분리 동작 동안 가능한 한 작은 난류상태를 만드는 것이다. 모든 실시예의 그리퍼는 단지 하나의 그리퍼가 기판의 다른 구성에 대해 사용될 수 있으며, 분리될 기판을 집는 주요 작용이 이미 파손된 기판이더라도 실행될 수 있어서 더 이상 일반적인 크기를 갖지 않는다는 장점을 더 가지고 있다. 또다른 장점은 서로 다른 기판의 구성들이 한 실시예의 그리퍼로 집어올려질 수 있다는 점이다. 이는 어떠한 흡인 효과도 없다는 사실에 기인한 것이지만, 점착력은 그리퍼와 기판 사이의 접촉면 전체에 걸쳐 평면 방향으로 연장하여 이루어진다.
추가의 실시예에 따르면, 그리퍼는 또한 예를 들어 플라스틱과 같은 적합한 물질로부터 만들어진 가요성 밴드로서 설계될 수 있고, 밴드는 그 표면이 유체에 대해 가능한 방법으로 바람직하게 설계될 수 있으므로, 유체는 모두 흡입, 제거 및 대체될 수 있다. 이 목적을 위해, 기공 형상 및 다공성 기초 물질 형상의 개구부가 제공될 수 있다. 흡입을 위해 필요한 저압은 기판 스택의 단부에 배열되고 그리핑 고정의 초기에 밴드의 자유 배면을 부착하며, 밴드 및 파지될 기판의 전면이 서로 충분히 근접해질 때까지 개구부를 통해 유체를 배출시키는 실질적으로 고정된 수단에 의해 제공될 수 있다. 전술한 바와 같은 흡인의 생성 후, 밴드는 이제 점착된 기판을 공급시킬 수 있으며, 여기서 얇은 유막은 전체 시간 동안 유지된다.
본 발명에 따르면, 언로딩 상황의 시작에서 저압이 발생된다. 이 저압이 기판과 그리퍼의 접촉면 사이에서 상술한 유막이 발생될 때까지 유지되어야만 할지라도, 저압은 캐리어 수단 위에 기판이 놓여질 때까지 잘 유지될 수 있다. 캐리어 수단 자체는 다수의 기판 또는 웨이퍼로 이루어진 적어도 하나의 기판 스택을 파지할 수 있는 수단으로서 설계된다. 또한, 캐리어 수단은 개개의 기판들이 소정의 경사를 보이는 수단을 가지며, 이 경사는 스택의 공급 방향 사이에 적용된 경사각 α이고, 공급 방향을 지향하는 기판의 표면 법선은 0°보다 큰, 즉 양각이다.
스탠딩 스택의 경우, 이는 캐리어 수단 위에 놓여진 기판의 에지가 공급 방향에서 상부 에지의 전방에 배열된다는 것을 의미한다. 이것은 그리퍼가 이 방향과 평행한 유체 안으로 진입할 수 있으며 이 평면에서 기판도 제거할 수 있는 장점을 수반한다. 이를 통해, 유체 내 캐리어 수단의 운반 동안 방향 분실을 초래하는 스탠딩 스택의 전방 기울어짐이 방지된다.
이와 같이, 캐리어 수단은 적어도 한 방향으로 움직일 수 있다. 바람직하게는, 캐리어 수단은 정확하게는 우선 기판 스택의 최초의 분리될 기판이 위치 탐지 수단에 도달할 때까지 공급 방향으로 이동할 수 있다. 그 후, 예를 들어 단계적으로 이동할 수 있는데, 여기서 단계 폭은 바람직하게는, 정확하게는 최종적으로 스택의 마지막 기판이 언로딩 수단까지 옮겨질 때까지는 통상 스택 전체에 걸쳐 일정한 각각의 기판 두께와 일치한다. 선택적으로, 캐리어 수단은 고정된 상태로 설계될 수 있다. 이 경우에, 적절한 수단은 기판 스택이 캐리어 수단 상에서 공급 방향으로 움직일 수 있도록 제공될 것이다. 선택적으로 또는 추가적으로, 그리핑 수단 및 위치 탐지 수단은 그들의 배치에 있어서 보다 큰 자유각을 가질 수 있으므로, 그리핑 수단 및 위치 탐지 수단은 스택 시작점의 방향에서 공급 방향의 반대쪽으로 이동할 수 있다.
위치 탐지 수단은 분리될 기판의 위치를 탐지하기 위한 장치이다. 이를 위해, 위치 탐지 수단은 기판 스택의 방향으로 지향된 가압핀을 포함하는 것으로 제공된다. 위치 탐지 수단과 기판 스택 사이의 거리를 감축함으로써, 기판 스택의 펼쳐진 시작부는 분리될 기판이 제공된 모든 가압핀들을 향하여 옮겨질 때까지 조정된다. 터치 센서의 형태로 된 추가의 센서 부재는 대응 신호를 발하고, 그에 따라 그리퍼는 바로 가압핀들 사이에 바람직하게 투입되어 분리될 기판을 분리 및 운반할 수 있게 된다.
기판 스택이 가압 부재의 조종 및 그에 따라 발생된 단계폭을 위해 설정되는 평균 두께를 초과하는 두께를 갖는 기판을 포함하는 경우, 이러한 상태는 위치 탐지 수단에 의해 감지되므로, 기판 스택은 분리될 다음 기판이 가압 부재와 접촉할 때까지 공급 방향으로 이동된다.
선택적으로 또는 추가적으로, 위치 탐지 수단은 각도기(protractor)를 더 포함할 수 있다. 이 방법으로, 분리될 기판의 정확한 위치가 결정될 수 있으며, 선택적으로는 분리될 기판의 품질 확인에 대한 양으로서 사용될 수 있다.
따라서, 본 장치의 장점은 캐리어 수단, 언로딩 수단, 공급 수단 및 위치 탐지 수단의 상호작용에 의한 것이며, 기판의 분리 및 운반에 특히 적합한 장치가 만들어져 왔으며, 그에 의해 절차적인 단계가 기술의 상태에 비해 매우 낮은 파손율로 자동으로 수행될 수 있다. 이러한 장점은 공급 수단 위에 제공 및 형성된 유체 댐핑 쿠션에 의해 지지된다.
더욱이, 언로딩 수단 자체의 설계 및 스택 방향과 직각을 이루는 기판의 예정된 제거는 분리될 기판상에 단지 작은 장력 또는 압축력만이 작용하거나 전혀 작용하지 않는 효과를 가진다. 바람직하게는, 이 언로딩 수단은 각각의 기판의 평면 넓이와 평행하게 제거가 발생하는 방법으로 설계되므로, 가능한 한 작은 장력, 압축력 또는 굽힘력이 기판상에 작용한다. 그리퍼는 단일 그리퍼 및 밴드의 형태로 될 수 있다.
유체 내에는 추가의 운반이 바람직하게 발생한다. 그러나, 그리퍼가 유체를 인출하고, 그리퍼가 그에 제공된 기공을 통해 기판의 방향으로 유체를 배출시키는 방법으로 예를 들어 컨베이어 벨트와 같은 운반 수단 위로 점착에 의해 부착된 기판을 안착시키는 것이 또한 예견되므로, 평면 형상의 기판은 외부로부터 기판상에 작용하는 장력 및/또는 압축력의 효과없이 쉽게 그리퍼에서 떨어질 수 있다.
사이클은 일정하지 않게 반복할 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예의 기본적인 장점 중 하나는 그리퍼가 기판에 근접함에 있어 소정의 허용한계를 보일 수 있다는 것이다. 그리퍼가 분리될 기판의 앞에서 정확하게 정지하고 거기에 위치될 필요는 없다. 오히려, 유체 및 공급 수단 내에 기판의 배열로 인해 발생하는 댐핑은 그리퍼가 기판 스택을 향하여 공급 방향의 반대 방향의 작은 힘으로 이동하도록 바람직하게 이용될 수 있으며, 그에 따라 후방에 위치된 유체 댐핑 쿠션에 기인해 휘어질 수 있게 지지된 분리될 기판과의 평면 접촉이 일이루어진다.
본 발명의 또다른 장점은 그리퍼와 기판 사이에 존재하는 점착력을 기계적으로 사용할 수 있는 장치의 제공에 관한 것이므로, 각각의 개별 기판은 유체 내 운반으로 인해 부분적으로 세척되더라도 그 크기와 외부 형상과는 비교적 독립하여 파손 없이 쉽게 제거될 수 있으며, 소정의 수단, 예를 들어 운반 수단 위로 운반될 수 있다.
언로딩 수단에 대한 추가의 다른 실시예는 소정 등급의 가요성을 가지는 장치에 관한 것이므로, 허용한계는 수용면과 분리될 기판의 평면 배열에 대하여 위치 결정된 영역 사이에서 보상된다. 그리퍼, 조종 수단 및/또는 이들 구성부재 간에 연결은 가요성이 있으며 따라서 변형이 가능한 형식으로 나타난다.
특히 바람직한 실시예에 따르면, 분리를 위한 사이클 시간을 늘리기 위해, 분리된 기판을 언로딩 수단으로부터 이어받기 위한 추가의 수단들이 제공된다. 이 추가의 수단들에 의해 컨베이어 벨트상에 기판이 안착되는 시간 길이 내에서, 언로딩 수단은 기판 스택으로부터 추가의 기판을 집어올릴 수 있다. 선택적으로 또는 추가적으로, 두 개의 실질적으로 동일한 언로딩 수단들은 전원을 끈 상태로 제공될 수 있다.
추가의 바람직한 실시예는 연속되는 발명의 상세한 설명, 특허청구범위 및 도면들로부터 설명된다.
도 1A 내지 도 1F는 본 발명에 따른 장치의 발명 주요부, 특히 분리될 기판 의 분리 및 운반 절차에 관한 개략도;
도 2는 도 1의 본 발명에 따른 장치의 일 실시예를 도시한 개략도;
도 3은 도 2에 도시된 실시예를 개략적으로 도시한 사시도;
도 4a는 도 2의 본 발명에 따른 장치의 제1 공정 단계의 개략적으로 도시한 측면도;
도 4b는 도 2의 본 발명에 따른 장치의 제1 공정 단계를 개략적으로 도시한 사시도;
도 5a는 도 2의 본 발명에 따른 장치의 제2 공정 단계를 개략적으로 도시한 측면도;
도 5b는 도 2의 본 발명에 따른 장치의 제2 공정 단계를 개략적으로 도시한 사시도;
도 6a는 도 2의 본 발명에 따른 장치의 제3 공정 단계를 개략적으로 도시한 측면도;
도 6b는 도 2의 본 발명에 따른 장치의 제3 공정 단계를 개략적으로 도시한 사시도;
도 7a는 도 2의 본 발명에 따른 장치의 제4 공정 단계를 개략적으로 도시한 측면도;
도 7b는 도 2의 본 발명에 따른 장치의 제4 공정 단계를 개략적으로 도시한 사시도;
도 8a는 도 2의 본 발명에 따른 장치의 제5 공정 단계를 개략적으로 도시한 측면도;
도 8b는 도 2의 본 발명에 따른 장치의 제5 공정 단계를 개략적으로 도시한 사시도;
도 9a는 도 2의 본 발명에 따른 장치의 제6 공정 단계를 개략적으로 도시한 측면도;
도 9b는 도 2의 본 발명에 따른 장치의 제6 공정 단계를 개략적으로 도시한 사시도.
본 발명에 따른 장치(101)와 본 발명에 따른 방법의 기본 원리는 도 1A 내지 도 1F에 개략적으로 도시되어 있다. 본 장치(101)는 디스크 형상의 기판(102)의 분리 및 운반에 적합하다.
도시된 실시예에서, 기판(102)은 기판 스택(103)에 배열되어 있으며, 기판 스택(103)은 캐리어 수단(104)에 지지되어 있다. 개개의 기판들(102)은 이미 파지수단에서 분리되어 있다. 바람직하게는, 공급 방향으로 보다 돌출해 있는 개개의 기판들(102)의 표면의 표면 법선은 공급 방향 쪽으로 (도 2에 도시된) 각도 α(경사각)로 경사져 있다. 장치가 유체 내에 배열될 때, 이러한 경사는 세워져 있는 기판 스택(103)에서 개개의 기판들(102)이 떠 다니거나 의도하지 않게 캐리어 수단(104)을 이탈하는 경우를 방지한다. 또한, 개개의 기판들(102)은 하기에서 더욱 상세하게 설명될 언로딩 수단(107)에 의해 보다 쉽게 집어올릴 수 있다.
개개의 평면 형상의 기판들(102)은 그 표면이 서로 접촉하게 되는 방법으로 서로 이웃되게 배열된다. 기판들 사이의 매우 작은 공간으로부터 그리고 가능한 오염, 예를 들어 전술한 소잉(sawing) 단계로부터 생기는 점착력이 기판들 사이에 작용한다. 이러한 배열로 인해 기판(102)은 소정의 공급 방향(105)을 결정한다.
도시된 도면에서 기판은 개략적으로 도시되어 있다. 여기서 개략적으로 도시된 블록도는 이 영역의 기판들이 서로 매우 인접하게 놓여있음을 의미한다. 다른 영역, 즉 언로딩 영역에서 기판들은 펼쳐져서 사이 공간이 드러난다. 펼쳐져 있는 기판들 사이에서 점착력은 바람직하게는 0이다.
또한 본 발명에 따르면, 그리퍼 형태로 설계된 언로딩 수단(107)이 제공된다. 그것은 여기에 나타난 실시예에 개략적으로 도시되어 있으며, 그리퍼를 개략적으로 도시하고 있다. 그리퍼(108)를 여러 방향들로 이동 및/또는 회전시킬 수 있는 조종 수단(도 1a에 도시된)이 그리퍼(108)에 배열된다. 바람직하게는, 그리퍼(108)는 화살표(110) 방향으로 그리고 축 둘레로 화살표(112) 방향으로 회전할 수 있다.
또한, 운반 수단(113)이 제공된다. 이 운반 수단(113)은 축(115)을 통해 화살표 방향(116)으로 구동되는 운반 벨트(114)로 이루어져 있다.
바람직하게는, 본 장치(101)의 적어도 소정의 구성요소, 즉 운반 수단(104), 기판 스택(103) 및 언로딩 수단(107)의 부품들이 유체 안에 배열되어 있다. 이를 통해, 적어도 기판들이 운반 수단 위에 안착될 때까지 기판이 전체 공정 기간에 걸쳐서 건조되지 않도록 하는 것이 달성된다. 선택적으로, 운반 수단(113) 뿐만 아니라 언로딩 수단(107)의 나머지 구성요소들도 유체 내에 배열될 수 있으며, 또한 운반 수단은 대안적으로 기판의 가습을 위한 자체 수단들을 갖출 수 있다.
각각의 기판들(102)의 분리를 개선하기 위해, 공급 노즐(118)을 구비한 적어도 하나의 공급 수단(117)은 사이 공간(119)에 배열되며 공급 수단(117)을 통해서 유체가 사이 공간(119) 안으로 주입되고, 사이 공간(119)은 분리될 기판(102)과 뒤따르는 기판(102) 사이에 위치된다. 바람직하게는, 유체의 흐름이 공급 노즐들(118)에서 사이 공간(119) 안으로 흐르는 한, 각각의 사이 공간(119)이 유지된다. 바람직하게는, 2개의 기판(102) 사이의 사이 공간(119)은 여러 개의 기판들(102)이 배열된 한정된 영역에 생긴다.
상기 유동으로 인해 개개의 기판들(102)이 운반 수단(104)을 이탈하는 것을 방지하기 위해, 도면에 도시된 실시예에서는 실질적으로 가압 핀(123)을 포함하는 가압 부재(122)가 제공된다. 공급 방향으로 기판 스택이 이동함에 따라, 분리될 기판이 가압 부재(122)에 대고 밀어서, 사이 공간(119) 안으로의 유체의 유입에 의해서 발생되는 힘에 대해 반작용력이 가해진다.
사이 공간(119)에는, 각각의 유체 쿠션과 접한 개개의 기판들(102)이 서로 거리를 두고 유지될 수 있도록 하는 소위 유체 쿠션들이 형성되어 있다. 또한, 이들 유체 쿠션들은 가압 부재(122)에 의한 반작용력의 작용에 기인할 뿐만 아니라, 분리될 기판(102)과 접촉하는 그리퍼(108)로 인해서도 댐핑 효과가 생기는 특징을 갖는다.
도 1b에는 언로딩 수단(107)의 그리퍼(108)가 이미 기판(102)의 표면과 평행하게 배열되어 있다. 그리퍼(108)는 화살표(110) 방향으로 평행하게 움직이며, 추 가의 다음 단계에서는 정확하게는 그리퍼(108)가 기판(102)에 접촉할 때까지 도 1c에 도시된 바와 같이 분리될 기판(102)의 표면을 향한다. 기판(102)에 접촉할 때 그리퍼(108)에 의해 발생된 접촉 압력으로 인해, 2개의 기판(102) 사이의 각각의 사이 공간은 감소된다. 댐핑 효과는 분리될 각각의 기판들 사이에 존재하는 사이 공간들(119) 내에 유체의 배열로 인해 발생한다. 이 도 1c에서, 도면에 보다 상세하게 도시되지 않은 구멍들(boreholes)은 상술된 바와 같은 저압을 발생시킴으로써 그리퍼(108) 내에서 활성화된다. 그리퍼(108)는 저압으로 인해 기판(102)과 그리퍼(108) 사이의 사이 공간이 크게 줄어들 때까지 분리될 기판(102)을 끌어당기며, 접촉면들의 사이에는 점착력이 발생한다. 펴짐(fanning)은 공급 노즐(118)로부터의 유체의 방출에 의해 지지된다.
그리퍼(108)는 기판(102)을 운반 수단(113) 위에 내려놓을 수 있을 때까지 도 1d에 따른 점착된 기판(102)과 함께 이동한다. 이 공정에서, 기판과 그리퍼의 결합체는 공급 방향(105)의 약간 반대쪽으로 이동하여야 하므로, 다음 언로딩 동작 동안 가압 핀(123)은 기판 표면과 접촉하지 않는다. 다른 방법으로, 위치 탐지 수단도 웨이퍼의 방출을 위해 공급 방향으로 약간 이동할 수 있다. 본 발명에 따르면, 이들 두 이동은 조합될 수도 있다. 도 1e에 따르면, 기판(102)은 운반 벨트(104) 위에 편평하게 배열된다. 도 1f에 따르면, 그리퍼(108)는 다음 기판(102)의 분리를 위해 도 1b에 도시된 위치에서 다시 이동하게 된다.
흡인에 의한 분리될 기판(102)의 끌어당김 동안 발생하는 점착력은 유체 내의 그리퍼(108)에 의해 집어올려진 기판을 운반하기에 충분한 크기를 갖는다.
도 2 및 도 3에는 도 1과 비교하여 기본적인 주요부분이 추가로 개선된 장치(201)가 개략적으로 도시된다.
장치(201)는 특히 디스크 형상의 기판(202)의 분리 및 운반에 적합하다.
여기에 도시된 실시예에서, 기판(202)은 기판 스택(203)에 배열되며, 여기서 기판 스택(203)은 캐리어 수단(204)에서 지지되며, 개개의 기판들(202)은 이미 파지수단으로부터 분리되어 있다.
바람직하게는, 개개의 기판들(202)은 공급 방향(205) 및 공급 방향과 더 대향하고 있는 기판 표면의 표면 법선 사이에 형성된 경사각 α(도 2 참조)가 가미된 상태로 서로 이웃되게 배열된다.
유체 내에서 장치의 배열에 대해 그리고 기판 스택(203)이 세워져 있는 배열의 경우, 이 경사각에 의해 개개의 기판들(202)이 떠오르는 것과 의도하지 않게 캐리어 수단(204)을 벗어나는 것이 방지된다. 개개의 기판들(202)은 그들의 표면이 서로 접촉하는 방식으로 배열된다. 따라서, 개개의 기판들은 소정의 공급 방향(205)을 결정하는 순서를 구성한다.
본 발명에 따르면, 또한 그리퍼 형태로 설계된 언로딩 수단(207)이 제공된다. 언로딩 수단(207)은 도면에 도시된 실시예에 개략적으로 도시되어 있으며, 그리퍼를 개략적으로 도시하고 있다. 그리퍼(208)에는, 그리퍼(208)를 서로 다른 방향(화살표 방향; 210,211,212)으로 이동 및 회전시킬 수 있는 조종 수단(209)이 배열된다. 그리퍼(208)와 조종 수단(209)은 함께 그러퍼 아암을 형성한다.
또한, 운반 수단(213)이 제공된다. 이 운반 수단(213)은 축(115)을 통해 화 살표 방향(216)으로 구동되는 컨베이어 벨트(214)로 이루어진다.
바람직한 실시예에서, 전체 장치(201)의 적어도 소정의 구성요소들, 즉 캐리어 수단(204), 기판 스택(203) 및 언로딩 수단(207)의 부품들은 유체 내에 배열된다. 이를 통해, 전체 공정 기간 동안, 적어도 운반 수단 위에 그것들이 놓여질 때까지는 기판들이 마르지 않도록 할 수 있게 된다. 또한 선택적으로, 언로딩 수단(207)의 나머지 구성요소들과 운반 수단(213)은 유체 내에 배열될 수도 있으며, 이 중에서 운반 수단은 다른 한편으로 기판의 가습을 위한 자체 수단을 가질 수 있다.
또한 공급 노즐(218)을 구비한 적어도 하나의 공급 수단(217)은 각각의 기판(202)의 향상된 분리를 위해 사이 공간(219) 안으로 유체가 주입되는 스택 시작점의 부근에 배열되며, 여기서 사이 공간(219)은 분리될 기판과 다음 기판(202) 사이에 발생한다. 공급 노즐들(218)은 펼쳐질 기판 스택(203)의 영역에 특정하여 배열된다. 전형적으로, 공급 노즐들(218)은 단지 분리될 기판을 뒤따르는 적어도 최초의 4개 내지 9개의 기판들(202)에 제공한다. 이를 통해, 여러 개의 사이 공간들(219)이 형성되고, 각각의 사이 공간(219)은 기판(202)에 의해 우측 및 좌측으로 제한된다. 사이 공간(219) 내에는 완충 특성을 갖는 유체 쿠션이 형성된다.
또한, 도 2 및 도 3에는 위치 탐지 수단(220)이 도시되어 있다. 이 위치 탐지 수단(220)은 실질적으로 추가의 조종 수단(221)과 상기 조종 수단(221)의 한 자유단에 배열된 가압 부재(222)로 구성된다. 도 2 및 도 3에 따르면, 가압 부재(222)는 소정의 위치에서 각각의 기판들(202)의 표면과 접촉하고 그 접촉으로 인 해 소정의 위치로 기판들을 가져와 그 위치에 기판들을 각각 유지시키는 가압 핀들(223)을 더 포함한다. 추가의 파지수단(221)은 화살표(230) 방향 및 그와 대응하는 방향으로 이동가능하게 지지된다.
또한, 센서 부재(224)는 위치 탐지 수단(220)에 배정된다. 이 센서 부재(224)는 분리될 기판(202)과 가압 부재(222) 및/또는 가압 핀(223) 사이에 평면 접촉이 있는지를 감지하는 기능을 갖는다.
이 센서 부재(224)의 특별한 실시예가 도 2 및 도 3에 도시되어 있다. 이 센서 부재(224)는 분리될 기판(202)의 존재를 기계적으로 감지한다. 이를 위해, 근접스위치(229)에 의해 검출되는 서로 다른 설정들이 제공된다. 센서 부재(224)는 화살표 방향으로 회전할 수 있도록 힌지(225)에 지지된 굴곡 레버(knee-lever)와 같은 구성요소를 갖는다. 탐지될 기판의 표면에는 지지를 위한 하나의 자유단(227)이 제공된다. 다른 단부는 근접스위치(229)의 구역에 배열되도록 설정된다. 센서 부재(224)의 원위치는 자유단(227)에서 어떠한 기판도 탐지되지 않을 때 구해진다. 자유단(227)은 가상선을 통해 가압 핀들(223)의 자유단 사이에 배열되고, 다른 자유단(228)은 자유단(228)과 근접스위치 사이의 거리가 거의 0이 되도록 설계된다. 자유단(227)이 압력을 받자마자 센서 부재(224)가 회전하고, 자유단(228)에서 근접스위치까지의 거리는 증가한다. 만일 이 센서 부재(224)가 이전에 측정된 위치를 가질 때, 센서 부재(224)는 기판(202)이 가압핀(223)의 자유단에 접촉된 상태로 위치하는지를 자동으로 검출할 수 있게 된다. 자유단에 압력이 가해지지 않으면, 센서 부재(224)는 그 원위치로 귀환한다. 더욱 상세하게 설명되지 않은 센서 부재(224)의 다른 실시예에서, 기판의 존재 및 위치의 감지는 예를 들어 광학 또는 음파 근접스위치와 같은 기타 적절한 수단들에 의해 이루어질 수 있으며, 굴곡 레버 및 힌지(225)를 통한 접촉 정보의 기계적 전송은 적당히 생략될 수 있다.
가압 부재(222)는 바람직하게는 경사각 α에 대응하는 조종 수단(221)에 대한 소정의 각도로 배열된다. 따라서, 개개의 가압 핀들(223)은 바람직하게는 동일한 길이를 갖는다.
선택적으로, 가압 부재(222)가 파지수단(221)과 수직으로 배열되고 가압 핀들(23)이 서로 다른 길이를 갖는 것으로 제공될 수 있으므로, 도시된 위치에서 가압 핀들(223)의 자유단은 항상 기판(202)의 표면과 접촉하게 된다.
위치 탐지 수단(220)의 주요 기능은 기판 스택(203)이 공급 방향으로, 보다 정확하게는 분리될 기판(202)의 표면이 가압 수단(222)의 가압 핀들(223)의 자유단과 접촉할 때까지 이동되도록 하는 것이다. 분리될 기판(202)이 적합한 위치에 놓여지게 될 때, 센서 부재(224)는 화살표 방향들 중 하나로 이동하게 되고, 근접스위치(229)는 정확한 위치를 검출한다.
분리될 기판(202)의 위치가 정확하게 위치되면, 언로딩 수단(207)은 가압 핀들(223)에 의해 형성된 사이 공간 안으로 진입하여 분리될 기판(202)을 집어올릴 수 있다.
다음에서는 도 4 내지 도 9를 참조하여 개별 공정 단계들을 보다 상세히 설명한다.
도 4a 및 도 4b에서는 본 발명에 따른 장치의 소위 언로딩 상황이 도시된다. 캐리어 수단(204)은 단지 개략적으로 도시된 기판 스택의 수용을 위해 준비된다.
기판 스택의 바람직한 경사각 α는 이미 대응 수단들에 의해 설치된다. 언로딩 수단(207)과 위치 탐지 수단(220)은 각각 그 출발 위치에 있으며 화살표 방향(210)(230)으로 이동될 수 있다. 가압 부재(222)에 배치되는 센서 부재(224)도 마찬가지로 그 출발 위치에 있으며, 기판이 가압 핀들(223)과 접촉해 있지 않음을 감지한다.
또한, 언로딩 수단(207)의 그리퍼(208)도 가압 부재(222)의 가압 핀들(223) 사이에 진입할 수 있도록 초기 위치에 있다.
운반 수단(213)은 기판들을 수용하기 위해 준비된다. 공급 수단(217)의 공급 노즐(218)은 아직 스위치 오프(switched off)되어 있다.
도 5a와 도 5b는 캐리어 수단(204)이 현재 기판 스택(203)을 실고 있음을 보여준다. 이 캐리어 수단(204) 또는 기판 스택(203)은 각각 공급 방향(205)으로, 즉 화살표 방향(230)으로 이동하여 배열되는 위치 탐지 수단(220)이 소정 위치에 도달할 때까지 이동한다. 이 위치에서, 가압 핀들(223)을 구비한 가압 부재(222)는 분리될 기판(202)의 표면과 접촉한다.
기판들(202)의 분명한 위치 측정을 수행하고 정확한 방위를 구하기 위해, 공급 수단(217)의 공급 노즐들(218)은 기판 스택(203)의 적어도 한 부분이 펴지고 갭(gap) 형상의 사이 공간들(219)이 발생하도록 기판 스택(203)에 유체가 향하도록 한다. 개개의 기판들(202)의 추가의 펴짐은 가압 부재(222)의 가압으로 인해 방지 된다. 또한, 이것은 기판들(202)이 캐리어 수단(204) 위에 체류하도록 한다. 제거될 기판(202)이 펴짐에 의해 적절한 위치에 도달하게 되면, 센서 부재(224)는 정확한 위치를 검출한다. 만일 이것이 이루어지지 않으면, 위치 탐지 수단(220)은 추가의 화살표 방향(230)으로 이동하거나 또는 기판 스택(203)의 추가의 펴짐이 발생된다. 만일 이러한 작용들 중 어느 것에 의해서도 센서 부재(224)가 언로딩 수단(207)의 중지를 위한 해당 신호를 인가하지 않으면, 작동 불량 메시지가 표시된다.
도 6a 및 도 6b에서는 공급 노즐(218)은 특별히 사이 공간(219) 내에 소위 유체 쿠션이 형성되도록 하기 위해 유체가 계속 사이 공간(219) 안으로 향하도록 한다. 이 유체 쿠션은 개개의 기판들 사이에서 적절한 충격흡수 효과를 발휘한다. 이때, 기판(202)의 예정된 위치에 도달함으로 인한 배출이 발생하는데, 그 이유는 근접스위치(229)가 작동되었던 방법으로 센서 부재(224)가 선회되기 때문이다.
언로딩 수단(207)은 이제 위치 탐지 수단(220)의 가압 부재(222)의 가압 핀들(223) 사이의 사이 공간을 통해 그리퍼(208)가 돌입하고, 분리될 기판(202)의 표면에 접촉된 지역에 도달하는 방법으로 화살표 방향으로 이동한다. 언로딩 수단(207)이 화살표 방향(211)으로 회전함에 의해, 그리퍼(208)와 기판(202) 표면의 접촉이 달성된다. 그리퍼(208)와 분리될 기판(202)의 표면 사이에 발생된 저압 때문에 특별히 증강된 접착력을 발생시킴으로 인해, 기판은 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이 화살표 방향의 반대 방향으로 이동할 수 있게 된다. 다른 방법으로 또는 추가적으로, 그리퍼는 평면이 분리될 기판과 접촉될 때까지 화살표 방향(도 7a 참조)으로 회전하도록 제공된다. 이것에 의해, 분리될 기판은 운반 수단(213) 위에 계속해서 놓여지도록 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이 화살표 방향(210)으로 배출 및 제거될 수 있다.
그러나, 분리될 기판(202)의 표면 손상을 방지하기 위해서는 가압 부재(222)가 약간 후진하든지, 아니면 기판 스택(203)을 구비한 캐리어 수단(204)이 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이 공급 방향(205)의 약간 반대방향으로 후진하게 된다. 센서 부재(224)는 최초 위치에서 다시 역회전하고, 근접스위치는 분리될 기판이 더이상 가압 핀들(223)과 접촉하고 있지 않음을 감지한다.
분리될 기판(202)을 운반 수단(213) 또는 그의 컨베이어 벨트(214) 위에 안착시키기 위해 언로딩 수단(207) 또는 그의 그리퍼(208)가 각각 화살표 방향(212)으로 회전하게 되는 시간 전장(time span; 도 8a 및 도 8b 참조)에서, 기판 스택(203)을 구비한 캐리어 수단(204)은 분리될 기판(202)과 가압 핀들(223)을 구비한 가압 부재(222) 사이에 접촉이 발생될 때까지 위치 탐지 수단(220)에 대하여 공급 방향(205)으로 차례로 이동한다.
언로딩 수단(207)에 의한 기판의 안착이 도 9a 및 도 9b에 도시되어 있다. 기판(202)은 운반 수단(213)의 컨베이어 벨트(214)에 안착되고, 축(215) 구동에 의해 화살표 방향(216)으로 운반된다.
이 공정 동안 또는 계속적으로, 유체는 분리될 기판(202)이 위치 탐지 수단(220)의 가압 부재(222)의 가압 핀들(223)과 접촉할 때까지 펴짐을 발생시키는 공급 수단(217) 또는 그의 공급 노즐(218)에 의해 각각 기판 스택(203)의 사이 공 간(219) 안으로 다시 향하게 된다. 이는 센서 부재(224)가 분리될 기판(202)의 픽업에 대한 해제 신호를 언로딩 수단(207)에 의해 발생시키도록 한다. 이러한 방법으로, 상기 공정은 필요한 만큼 반복된다.
기판(202)이 더 이상 기판 스택(203)에 남아 있지 않은 순간, 가압 부재(222) 또는 센서 부재(224)에 의해 기판(202)의 부재가 각각 감지되고, 적절한 작동불량 메시지가 표시된다.
분리될 기판(202)을 흡인하여 끌어당기는 동안 발생하는 접착력은 유체 내에서 그리퍼(208)에 의해 집어올려지는 기판(202)을 운반하기에 매우 충분한 크기를 갖는다.
본 발명은 실리콘 웨이퍼의 처리에 관해서 설명된다. 당연한 것으로서, 플라스틱과 같은 다른 물질로 만들어진 디스크 형상의 기판들도 본 발명에 따라서 처리될수 있다.

Claims (17)

  1. 디스크 형상 기판의 분리 및 운반을 위한 장치로서,
    개개의 기판들(102;202)이 기판 스택(103;203)의 형성시에 차례로 세워진 상태로 공급 방향(105;205)으로 연속하여 배열되는 유체 내에 배열된 캐리어 수단(104;204);
    캐리어 수단(104;204)으로부터 기판(102;202)을 집어올리거나 끄집어낼 수 있는 보조 수단을 구비한 그리퍼(108;208)을 포함하는 적어도 하나의 기판(102;202)의 분리 및 운반을 위한 언로딩 수단(107;207);
    기판 스택(103;203)의 적어도 일 부분의 펴짐을 위한 공급 수단(117;217); 및
    펴진 기판들(102;202)에 대하여 작동하는 가압 부재(122;222)를 포함하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 가압 부재(122;222)는 분리될 기판(102;202)의 표면에 대하여 가압하는 다수의 가압 핀들(123;233)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    적어도 분리될 기판(202)의 위치를 검출하기 위해 위치 탐지 수단(220)이 제 공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 그리퍼(108;208)는, 분리될 기판(102;202)의 이동이 공급 방향(105;205)에 직립으로 또는 적어도 대략 수직으로 발생하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 이동은 분리될 기판(102;202)의 표면 평면과 수평을 이루는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 그리퍼(108;208)는 유체가 흡수 또는 방출될 수 있는 개구부를 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 그리퍼(108;208)는 평면도에서 바아 형상, 핑거 형상, o 형상, u 형상, v 형상 또는 편평한 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 캐리어 수단(104;204)은 분리될 기판(102;202)이 경사각(α)을 따라 배향될 수 있도록 하는 수단들을 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 경사각(α)은 공급 방향(105;205) 및 상기 공급 방향과 더 대향하고 있는 개개의 기판들(102;202)의 기판 표면의 표면 법선 사이에 형성된 각도가 상기 기판의 후방 경사각과 동일한 양각인 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 캐리어 수단(104;204)은 적어도 한 방향으로 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 캐리어 수단(104;204) 및/또는 기판 스택(103;203)은 가압 부재(122;222)에 대응하여 이동가능한 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 캐리어 수단(204) 및/또는 기판 스택(203)은 위치 탐지 수단(220)에 대응하여 이동가능한 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    분리될 기판들(102;202)을 구비한 기판 스택(103;203) 위에 배열되는 캐리어 수단(113;213)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 3항에 있어서,
    상기 위치 탐지 수단(220)은 기판(202)의 접촉을 감지하기 위한 센서(222)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 2항에 있어서,
    상기 가압 부재(122;222)는 그의 가압핀들(123;223) 사이에 그리퍼(108;208)가 위치될 수 있는 방법으로 배열되는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 개개의 기판들(102;202)이 기판 스택(103;203)의 형성시에 차례로 세워진 상태로 공급 방향(105;205)으로 연속하여 배열되는 유체 내에 배열된 캐리어 수단(104;204);
    캐리어 수단(104;204)으로부터 기판(102;202)을 집어올리거나 끄집어낼 수 있는 보조 수단을 구비한 그리퍼(108;208)을 포함하는 적어도 하나의 기판(102;202)의 분리 및 운반을 위한 언로딩 수단(107;207);
    기판 스택(103;203)의 적어도 일 부분의 펴짐을 위한 공급 수단(117;217); 및
    펼쳐진 기판(102;202)에 대하여 작동하는 가압 부재(122;222)를 포함하는 장치를 이용하는 디스크 형상 기판의 펴짐, 분리 및 운반을 위한 방법으로서,
    a. 분리될 기판(102;202)에 대한 언로딩 위치를 구하기 위해 가압 부재(123;223)에 대응하여 공급 방향(105;205)으로 기판 스택(103;203)과 함께 캐리어 수단(104;204)을, 또는 기판 스택(103;203)을 각각 이동시키는 단계;
    b. 사이 공간(119;219)을 형성시키는 방법으로 공급 수단(117;217)에 의해 기판 스택(103;203)의 적어도 하나의 영역이 펴지도록 하는 단계;
    c. 기판(102;202)의 평면 디자인과 거의 평행한 그리퍼(108;208)의 위치를 결정하고, 기판(102;202)과 그리퍼(108;208) 사이에 접착제를 도포하며, 각각 공급 방향(105,205)과 직각 또는 기판(102;202)의 평면과 평행한 유체 내부의 기판을 제거하는 것에 의해 기판을 분리하는 단계를 포함하는 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 공급 수단(117;217)에 의한 펴짐으로 인해 기판 스택(103;203) 내에 사이 공간(119;219)이 발생하고, 그리퍼(108;208)의 접촉으로 분리될 기판 상에 댐핑 효과를 발휘하며 공급 수단(117;217)의 유체 흐름으로 인해 사이 공간(119;219)에 유체 쿠션 발생되는 것을 특징으로 하는 방법.
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