KR20090070521A

KR20090070521A - 스피너 시스템의 트랜스퍼 로봇, 그 이송 핸드 및 그 진공인가 장치

Info

Publication number: KR20090070521A
Application number: KR1020070138553A
Authority: KR
Inventors: 유재문; 이준형; 김창현
Original assignee: 오에프티 주식회사
Priority date: 2007-12-27
Filing date: 2007-12-27
Publication date: 2009-07-01
Also published as: JP2009158902A; TW200927622A

Abstract

본 발명은 반도체 소자의 제조를 위한 스피너 시스템(spinner system)의 트랜스퍼 로봇(transfer robot), 그 이송 핸드(transport hand) 및 그 진공 인가 장치에 관한 것이다.

본 발명의 스피너 시스템의 트랜스퍼 로봇은, 이송 대상의 웨이퍼를 상면 상에 안착하여 진공으로 흡착 고정하도록 이송 암에 장착되는 이송 핸드를 구비하는 스피너 시스템의 트랜스퍼 로봇에 있어서, 상기 웨이퍼를 안착하여 고정하도록 상기 이송 핸드에 구비되는 'U'자 형상의 흡착부 상의 분기되는 양측 단부와 분기 시작부의 중앙부에 각기 하나씩 삼각 배치를 이루도록 접촉 링부가 형성되며, 상기 접촉 링부의 중심에 진공 흡입압이 인가되는 진공 홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

따라서, 접촉 링부에 의한 웨이퍼의 접촉 면적을 줄이고 그 돌출 높이를 증가시키는 것에 의해 이송 핸드로부터 이송되는 웨이퍼로의 직ㆍ간접적인 전열량을 감소시킬 수 있고, 또한 이송 핸드가 웨이퍼를 내려놓은 후 귀환하거나 홈 포지션에서 대기하는 시점에서 사전에 자체 냉각되어 이후 이송되는 웨이퍼로의 전열량을 감소시킬 수 있으므로, 별도로 웨이퍼를 냉각시키는 과정을 실시할 필요가 없어 생산성을 향상시킬 수 있으면서, 적정하고도 균일한 온도 상태의 웨이퍼에 대한 최적화된 공정 진행으로 생산 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

스피너, 스핀 코터, 어드히젼 히터, 핫 플레이트, 쿨 플레이트, 노광, 포토 리소그래피, 트랜스퍼 로봇, 이송 핸드, 진공, 웨이퍼, 반도체 소자

Description

스피너 시스템의 트랜스퍼 로봇, 그 이송 핸드 및 그 진공 인가 장치{TRANSFER ROBOT FOR SPINNER SYSTEM, TRANSPORT HAND THEREOF AND VACUUM SUPPLY APPARATUS THEREOF}

본 발명은 반도체 소자의 제조를 위한 스피너 시스템(spinner system)의 트랜스퍼 로봇(transfer robot), 그 이송 핸드(transport hand) 및 그 진공 인가 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고온 환경의 유닛으로 진출입함에 따라 가열되는 이송 핸드로부터 그에 의해 이송되는 웨이퍼로의 전열량을 감소시켜 웨이퍼의 고온화를 방지할 수 있고, 또한 복수개의 이송 핸드에서 동시에 웨이퍼를 흡착 고정하기 위해 진공을 사용하는 경우에도 어느 하나의 이송 핸드에서의 진공 흡입압의 저하를 방지할 수 있는 스피너 시스템의 트랜스퍼 로봇, 그 이송 핸드 및 그 진공 인가 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 소자(semiconductor device)는 그를 제조하기 위한 웨이퍼(wafer)를 여러 다양한 단위 공정으로 이송시키면서 제조된다.

그러한 단위공정 중에서 포토 리소그래피(photo-lithography) 공정은 익히 주지된 바와 같이, 웨이퍼 상에 특정 막을 패턴화하는데 이용되는 것으로, 특정 막 상에 감광액(photo-resist)을 도포하여 감광막을 형성하고, 형성된 감광막을 선택적으로 노광시킨 후, 현상하는 과정으로 이루어진다.

즉, 포토 리소그래피 공정은 웨이퍼 상에 감광액을 도포하는 단계, 웨이퍼를 가열하여 도포된 감광액 내의 용제(solvent)를 휘발시켜 경화시키는 단계, 형성된 감광막을 선택적으로 노광용 광에 노출시키는 단계, 노광된 감광막을 현상시키는 단계를 포함한다.

이러한 포토 리소그래피 공정의 일부를 수행하는 스피너 시스템(spinner system)은 웨이퍼 상에 감광액을 도포하고 경화시킨 후 노광 처리된 웨이퍼를 현상하는 부속 공정을 처리하는 것으로, 그 장치 구성이 제조업체 별로 조금씩 다르나, 기본적으로는 도 1에 나타낸 바와 같이, 복수매의 웨이퍼(W)가 수납된 카세트(cassette)가 로딩(loading) 또는 언로딩(unloading)되는 카세트 스테이지(cassette stage)(110)와, 카세트 스테이지(110) 근방에 구비되어 카세트로부터 웨이퍼(W)를 일매 씩 인출하여 정렬시키는 얼라이너(aligner)(미도시)와, 웨이퍼(W)를 회전시키면서 감광액을 균일하게 도포하는 스핀 코터(SC : Spin Coater)(120)와, 웨이퍼(W)를 가열 또는 냉각시킴으로써 감광막을 경화시키고 웨이퍼(W)의 온도를 저하시키는 베이크(bake)부(130)와, 웨이퍼(W) 상의 노광 처리된 감광막을 현상시키는 디벨로퍼(developer)(140)와, 각 유닛 사이에서 웨이퍼(W)를 이송하여 공급하는 트랜스퍼 로봇(transfer robot)(200)을 포함한다.

상기한 베이크부(130)는, 감광액의 도포 전에 감광액과 웨이퍼(W) 표면 간의 부착력을 높이기 위해 웨이퍼(W)를 가열하는 어드히젼 히터(AH : Adhesion Heater)(132)와, 도포된 감광액 내의 용제를 휘발시켜 감광막을 경화시키기 위해 웨이퍼(W)를 안착하여 가열시키는 핫 플레이트(HP : Hot Plate)(134)와, 어드히젼 히터(132) 또는 핫 플레이트(134)에서 가열된 웨이퍼(W)를 안착하여 냉각시키는 쿨 플레이트(CP : Cool Plate)(136)를 포함한다.

이러한 구성을 갖는 스피너 시스템(100)의 작용을 도 2를 참조로 설명하면, 먼저 공정 대상물인 복수매의 웨이퍼(W)가 탑재된 카세트가 로딩되어 카세트 스테이지(110)에 탑재된다(S300).

그러면, 카세트 스테이지(110) 근방에 구비된 얼라이너가 카세트 스테이지(110)의 카세트로부터 웨이퍼(W)를 일매 씩 인출한 후 얼라인시킨다(S302).

그 후, 얼라인된 웨이퍼(W)는 트랜스퍼 로봇(200)에 의해 어드히젼 히터(132)로 이송되며(S304), 어드히젼 히터(132)에서 웨이퍼(W)가 60~120℃로 가열된다(S306).

이어서, 웨이퍼(W)는 트랜스퍼 로봇(200)에 의해 쿨 플레이트(136)로 이송되어 안착되며(S308), 쿨 플레이트(136)에서 이후 실시될 감광액 도포를 위한 최적 공정 온도(23℃)로 냉각된다(S310).

그 다음, 냉각된 웨이퍼(W)는 트랜스퍼 로봇(200)에 의해 스핀 코터(120)로 이송되며(S312), 스핀 코터(120)에서 웨이퍼(W) 상에 감광액이 균일한 두께로 도포된다(S314).

이어서, 감광액이 도포된 웨이퍼(W)는 트랜스퍼 로봇(200)에 의해 핫 플레이트(134)로 이송되어 안착되며(S316), 핫 플레이트(134)에서 대략 100℃ 정도로 가 열되어 도포된 감광액 내의 용제가 휘발되어 감광막이 경화된다(S318).

그 다음, 가열된 웨이퍼(W)는 트랜스퍼 로봇(200)에 의해 쿨 플레이트(136)로 재차 이송되어 안착되며(S320), 쿨 플레이트(136)에서 이후 실시될 노광을 위한 최적 공정 온도(23℃)로 냉각된다(S322).

그 후, 냉각된 웨이퍼(W)는 별도의 노광기(stepper)로 이송되어 노광 처리되거나, 트랜스퍼 로봇(200)에 의해 카세트 스테이지(110)로 이송되어 카세트 내에 수납된다(S324).

한편, 상기한 트랜스퍼 로봇(200)은 도 3에 나타낸 바와 같이, 정해진 순서에 따라 각 유닛으로 웨이퍼(W)를 일매 씩 이송하여 공급하는 것으로, 그 구성은, 승강 가능한 로봇 축(210)과, 로봇 축(210)에 대해 회전 및 X/Y방향으로 위치 이동 가능하게 구비되는 이송 암(arm)(220)과, 이송 암(220)의 선단부에 장착되어 웨이퍼(W)를 직접 접촉하여 이송하는 이송 핸드(hand)(230)를 포함한다.

통상, 하나의 트랜스퍼 로봇(200)에는 상하로 2개 이상의 이송 암(220)이 구비되나, 도 3에는 도시의 편의상 하나의 이송 암(220)만을 나타내었다.

상기한 이송 핸드(230)는 도 4 내지 도 6b에 나타낸 바와 같이, 내부에 진공 유로(235)가 형성되고 상면 상의 양측 선단부에 내부의 진공 유로(235)와 연통되는 진공 홀(238)이 각기 형성되어 상면 상에 안착되는 웨이퍼(W)를 진공으로 흡착 고정한 상태로 이송하는 것으로, 전체적으로 상면이 평탄한 소정 길이 및 넓이를 갖는 판체로 이루어진다.

구체적으로, 이송 핸드(230)는 전체적으로 'Y'자 유사 형상을 갖으며, 즉 일 자 형상의 결합 연장부(234)와 'U'자 형상의 흡착부(232)로 일체화되게 이루어진다.

결합 연장부(234)는 후단부를 통해 이송 암(220)과 결합되며, 흡착부(232)가 실질적으로 웨이퍼(W)를 접촉 지지한다.

흡착부(232)가 'U'자 형상을 갖는 이유는 웨이퍼(W)를 안착받기 위해 베이킹부(130)의 핫 플레이트(134) 등의 중심부에 구비되어 있는 승강 핀(pin)과 간섭되지 않으면서 진출입될 수 있도록 중심부가 비워져 있어야 하고, 베이킹부(130)에서 가열될 때 너무 과다하게 가열되지 않도록 그 면적이 축소되어야 하기 때문이다.

흡착부(232)는 'U'자 형상의 분기되는 양측 선단부 상에 각기 하나씩 2개의 접촉 링부(236)를 일체로 구비하며, 해당 접촉 링부(236)들에 의해 웨이퍼(W)가 직접 접촉되어 지지되게 되고, 접촉 링부(236)의 중심에는 진공 흡착을 위한 진공 홀(238)이 형성된다.

즉, 접촉 링부(236)는 링 형상의 것으로, 2개가 동일 높이로 상향 돌출되며, 그 돌출 높이는 대략 0.1㎜ 정도이다.

그리고, 접촉 링부(236)는 그 평면 형상이 길이 방향을 따라 다소 긴 길이(45㎜ 정도)를 갖는 타원 형상으로, 웨이퍼(W)와 직접 접촉되는 면적이 190㎟ 정도이다.

이러한 흡착부(232)는 2개의 접촉 링부(236) 및 그 중심의 진공 홀(238)을 통해 웨이퍼(W)를 2점 지지 및 흡착하며, 도 4에 나타낸 바와 같이, 원형의 웨이퍼(W)를 반분한 면적의 각 무게 중심 부위를 각기 지지 및 흡착한다.

한편, 상기한 이송 핸드(230)는 도 6a와 도 6b에 나타낸 바와 같이, 상부 플레이트(230-u)(도 6a 참조)와 하부 플레이트(230-l)(도 6b 참조)가 서로 면 접촉되어 본딩 결합됨으로써 제조될 수 있다.

상부 플레이트(230-u)의 분기되는 양측 선단부에는 접촉 링부(236)가 각기 하나씩 형성되며, 하부 플레이트(230-l)의 상면 상에는 홈 형태의 진공 유로(235)가 길게 형성된다.

한편, 도 7에 나타낸 바와 같이, 이송 핸드(230)의 내부에 매설된 진공 유로(235)는 외부의 분기 진공 라인(240)과 연결되며, 분기 진공 라인(240)은 공장 내에 기본적으로 설치되어 공장 내의 장치들에 대해 공통되게 진공 흡입압을 인가하는 공장 유틸리티(utility)인 메인 진공 라인(260)과 연결된다.

메인 진공 라인(260) 상에는 중앙 송풍기, 진공 펌프(pump)와 같은 진공 흡입 장치(270)가 구비되며, 따라서 진공 흡입 장치(270)가 계속 가동되어 라인 내부의 공기를 강제 흡입하여 외부 배출시킴으로써 연결된 메인 진공 라인(260), 분기 진공 라인(240), 진공 유로(235) 및 진공 홀(238)에 소정의 부압이 형성된다.

메인 진공 라인(260)에 대해서는 복수개의 장치 및 복수개의 이송 핸드(230)들이 병렬되게 연결되며, 즉 메인 진공 라인(260)의 중간 중간에 분기 진공 라인(240)이 연결되어 각 장치 및 이송 핸드(230)와 연결된다.

분기 진공 라인(240) 상에는 진공압의 인가를 단속하여 이송 핸드(230)에 의한 진공 흡착을 온/오프(on/off)시키기 위한 밸브(valve) 수단(250)이 구비되며, 해당 밸브 수단(250)으로는 솔레노이드 밸브(solenoid valve)나 니들 밸브(needle valve)가 이용된다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 트랜스퍼 로봇(200)은 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 이송 핸드(230)가 어드히젼 히터(132), 핫 플레이트(134)와 같은 고온 환경의 유닛으로도 진출입함에 따라 그 자체가 가열되고, 따라서 그에 의해 이송되는 웨이퍼(W)가 고온화되는 문제점이 있다.

특히, 이송 핸드(230)의 각 접촉 링부(236)가 190㎟의 다소 넓은 면적으로 웨이퍼(W)와 직접 접촉되므로 웨이퍼(W)로의 직접적인 전열량이 많게 됨과 아울러, 접촉 링부(236)의 높이가 0.1㎜로 매우 작음에 따라 이송 핸드(230)의 상면으로부터 웨이퍼(W)로의 간접적인 전열량도 많게 된다.

이와 같이, 이송 핸드(230)로부터의 전열량에 의해 웨이퍼(W)가 일단 고온화되면, 스핀 코팅, 노광 등을 실시하기 전에 그들의 실시를 위한 최적 공정 온도인 23℃로 웨이퍼(W)를 냉각시켜야만 하므로, 쿨 플레이트(136)에서 장시간 위치시키거나 스핀 코터 등에 로딩된 웨이퍼(W)를 회전 척 상에서 소정 시간 공회전시켜야 함에 따라, 지연 시간의 발생으로 생산성이 저하되게 된다.

참고로, 이송 핸드(230)에 의해 이송되어 스핀 코터(120)로 공급된 상태의 웨이퍼(W) 온도를 여러 횟수 측정해 본 결과, 다음의 표와 같이 그 온도가 30~33℃ 정도로 매우 고온화되어 있는 것을 확인할 수 있었다.

측정 횟수	웨이퍼 온도(℃)
1	30
2	33
3	30
4	32
5	33

둘째, 이송 핸드(230)의 접촉 링부(236)에 직접 접촉되는 웨이퍼(W)의 부분과 그 외 부분 간의 온도 편차에 따라 감광액의 도포 및 노광 공정이 부정확하게 실시되어 생산 수율이 저하되는 문제점도 있다.

즉, 접촉 링부(236)에 직접 접촉되어 직접적으로 전열받는 웨이퍼(W)의 부분은 온도가 높게 되고, 그 외 부분은 상대적으로 온도가 낮게 되며, 이와 같이 한 장의 웨이퍼(W) 내에서 온도 편차가 발생되면, 도포되는 감광막의 두께 균일성(thickness uniformity)이 악화되고, 열 팽창 및 수축에 따라 노광이 정확하게 실시될 수 없게 된다.

셋째, 메인 진공 라인(260) 상의 중앙 송풍기, 진공 펌프와 같은 진공 흡입 장치(270)를 이용하여 계속적으로 라인 내부의 공기를 강제 흡입하여 외부로 배출시키는 방식으로 진공 흡입압을 인가하므로, 그에 따라 어느 하나의 이송 핸드(230)(설명의 편의상 '제1 이송핸드'라 함)에서 진공을 사용하고 있는 도중에 다 른 이송 핸드(230)(설명의 편의상 '제2 이송핸드'라 함)에서 진공을 추가로 사용하는 경우, 순간적으로 제1 이송 핸드(230)에서 진공압이 저하됨으로써, 이송되는 웨이퍼(W)의 이탈, 파손이 야기되는 문제점도 있다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 이송 핸드로부터 웨이퍼로의 직ㆍ간접적인 전열량을 최소화시켜 웨이퍼의 고온화를 방지할 수 있는 스피너 시스템의 트랜스퍼 로봇, 그 이송 핸드를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 복수개의 이송 핸드에서 동시에 진공 흡입압을 사용하는 경우에 어느 하나의 이송 핸드에서 진공 흡입압이 저하되는 것을 방지할 수 있는 트랜스퍼 로봇의 진공 인가 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스피너 시스템의 트랜스퍼 로봇은, 이송 대상의 웨이퍼를 상면 상에 안착하여 진공으로 흡착 고정하도록 이송 암에 장착되는 이송 핸드를 구비하는 스피너 시스템의 트랜스퍼 로봇에 있어서, 상기 웨이퍼를 안착하여 고정하도록 상기 이송 핸드에 구비되는 'U'자 형상의 흡착부 상의 분기되는 양측 단부와 분기 시작부의 중앙부에 각기 하나씩 삼각 배치를 이루도록 접촉 링부가 형성되며, 상기 접촉 링부의 중심에 진공 흡입압이 인가되는 진공 홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 접촉 링부는 상기 흡착부의 상면으로부터 상향 돌출되며, 돌출 높이는 0.3~0.7㎜ 범위 내의 값을 갖을 수 있다.

또한 바람직하게, 상기 접촉 링부의 상면 면적은 30~45㎟ 범위 내의 값을 갖을 수 있다.

또한 바람직하게, 상기 접촉 링부 및 상기 진공 홀은, 평면 형상이 원형일 수 있다.

또한 바람직하게, 상기 접촉 링부의 폭 두께는 1~2.5㎜ 범위 내의 값을 갖을 수 있다.

또한 바람직하게, 상기 진공 홀의 직경은 1.5~3㎜ 범위 내의 값을 갖을 수 있다.

또한 바람직하게, 상기 이송 핸드가 상기 웨이퍼를 내려놓은 후 귀환하거나 위치 이동하는 시점에서 상기 진공 홀로 진공 흡입압이 인가될 수 있다.

또한 바람직하게, 상기 이송 암이 접어져 상기 이송 핸드가 홈 포지션에서 대기하는 시점에서 상기 진공 홀로 진공 흡입압이 인가될 수 있다.

한편, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 트랜스퍼 로봇의 이송 핸드는, 웨이퍼를 안착하여 진공 흡착으로 고정하는 'U'자 형상의 흡착부를 구비하는 트랜스퍼 로봇의 이송 핸드에 있어서, 상기 흡착부의 분기되는 양측 단부 및 분기 시작부의 중앙부에 각기 하나씩 삼각 배치를 이루도록 접촉 링부가 형성되며, 상기 접촉 링부의 중심에 진공 흡입압이 인가되는 진공 홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 한편, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이송 핸드의 진공 인가 장치는, 하나 이상의 진공 홀을 통해 웨이퍼를 진공으로 흡착 고정하여 이송하는 이송 핸드에 대해 진공 흡입압을 인가하는 이송 핸드의 진공 인가 장치에 있어서, 상기 진공 홀에 연통되도록 상기 이송 핸드 내에 형성되는 진공 유로에 연결되도록 외부에 구비되는 외부 진공 라인; 고압 상태의 에어를 공급하는 공장 유틸리티인 메인 에어 공급 라인; 상기 메인 에어 공급 라인에 분기되도록 연결되는 분기 에어 공급 라인; 상기 분기 에어 공급 라인과 상기 외부 진공 라인이 접속되며 상기 분기 에어 공급 라인을 통해 공급되는 고압 상태의 상기 에어를 통과시켜 배출시키면서 상기 진공 라인 내에 진공 흡입압이 형성되도록 하는 진공 형성 수단; 및 상기 분기 에어 공급 라인 상에 구비되어 상기 에어의 공급을 단속하는 밸브 수단;을 포함한다.

바람직하게, 상기 진공 형성 수단은, 상기 에어가 통과되는 내부 유로에 내경이 축소되는 협소부를 갖으며 상기 협소부에 상기 외부 진공 라인이 연통되게 접속되는 벤츄리 관;을 구비할 수 있다.

또한 바람직하게, 상기 메인 진공 라인 상에 구비되어 고압 상태의 상기 에어를 발생하여 공급하는 고압 에어 공급 수단;을 더 포함할 수 있다.

또한 바람직하게, 상기 진공 형성 수단으로부터 배출되는 상기 에어를 최종 방출하는 에어 배출 라인;을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 접촉 링부에 의한 웨이퍼의 접촉 면적을 줄이고 그 돌출 높이를 증가시키는 것에 의해 이송 핸드로부터 이송되는 웨이퍼로의 직ㆍ간접적인 전열량을 감소시킬 수 있고, 또한 이송 핸드가 웨이퍼를 내려놓은 후 귀환하거나 홈 포지션에서 대기하는 시점에서 사전에 자체 냉각되어 이후 이송되는 웨이퍼로의 전열량을 감소시킬 수 있으므로, 별도로 웨이퍼를 냉각시키는 과정을 실시할 필요가 없어 생산성을 향상시킬 수 있으면서, 적정하고도 균일한 온도 상태의 웨이퍼에 대한 최적화된 공정 진행으로 생산 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 달성될 수 있다.

또한, 복수개의 이송 핸드에서 동시에 진공을 사용하는 경우에도 어느 하나의 이송 핸드에서 진공 흡입압이 저하되는 것을 방지할 수 있으므로, 이송되는 웨이퍼의 이탈에 따른 파손을 차단하여 생산 수율 및 생산성을 향상시킬 수 있는 효과도 달성될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 8 내지 도 11b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 트랜스퍼 로봇 및 그 이송 핸드를 나타낸다.

트랜스퍼 로봇(200')의 이송 암(220)에 대해 장착되어 웨이퍼(W)를 상면 상에 안착하여 진공 흡착한 상태로 이송하는 이송 핸드(230')는 전체적으로 'Y'자 유사 형상으로 형성되며, 즉 일자 형상의 결합 연장부(234')와 'U'자 형상의 흡착부(232')로 일체화되게 이루어진다.

결합 연장부(234')는 후단부를 통해 이송 암(220)과 결합되며, 결합 연장 부(234')의 선단부에 형성되는 흡착부(232')가 실질적으로 웨이퍼(W)를 직접 접촉하여 고정한다.

본 발명에 따르면, 'U'자 형상의 흡착부(232') 상에 작은 크기의 접촉 링부(236')가 삼각 배치를 이루도록 3개 구비되며, 즉 분기되는 양측 선단부에 각기 하나씩, 그리고 분기 시작부의 중앙부에 또 하나가 구비된다.

즉, 접촉 링부(236')의 크기를 대폭 줄임으로써 웨이퍼(W)와 직접 접촉되는 면적을 줄여 웨이퍼(W)로의 직접적인 전열량을 감소시키면서, 그와 같은 접촉 링부(236')의 크기 축소에 따른 진공 흡착력의 저하를 방지하기 위해 그 개수를 3개로 변경한다.

이와 같이, 접촉 링부(236') 및 그 중심에 형성되는 진공 홀(238')을 삼각 배치의 3개로 변경하면, 3점 지지 및 흡착을 통해 보다 안정적인 지지 및 흡착을 구현할 수도 있다.

여기서, 접촉 링부(236') 및 진공 홀(238')은 그 평면 형상이 원형으로 이루어진다.

그리고, 각 접촉 링부(236')의 상면이 웨이퍼(W)와 직접 접촉되는 면적은 30~45㎟ 범위 내로 결정된다.

또한, 접촉 링부(236')의 폭 두께는 1~2.5㎜ 범위 내에서 결정되며, 만약 그 폭 두께가 1㎜ 미만이면 웨이퍼(W)와 직접 접촉되는 면적이 너무 작아 원활히 웨이퍼(W)를 지지할 수 없고, 반면 그 폭 두께가 2.5㎜를 초과하면 직접 접촉에 따른 전열량이 과다해지므로 바람직하지 않다.

나아가, 진공 홀(238')의 직경은 1.5~3㎜ 범위 내에서 결정되며, 만약 그 직경이 1.5㎜ 미만이면 진공 흡착력이 너무 저하되어 웨이퍼(W)를 견고히 고정할 수 없고, 반면 그 직경이 3㎜를 초과하면 접촉 링부(236')의 크기도 커지게 되어 웨이퍼(W)로의 전열량을 목적하는 정도로 줄일 수 없을 뿐더러 그 형성을 위한 가공 비용도 상승되므로 바람직하지 않다.

또한, 본 발명에 따르면, 접촉 링부(236')의 상향 돌출되는 높이를 0.3~0.7㎜ 범위로 증가시킴으로써, 이송 핸드(230')의 상면과 웨이퍼(W) 간의 이격 거리를 증가시켜 이송 핸드(230')로부터 웨이퍼(W)로의 간접적인 전열량도 감소시킨다.

이와 같이, 이송 핸드(230')의 상면과 웨이퍼(W) 간의 이격 거리를 증가시키면 또한 그들 간의 사이 틈새로 외기가 충분히 유입될 수 있어 찬 외기에 의해 이송 핸드(230')와 웨이퍼(W)를 냉각시킬 수도 있다.

여기서, 만약 접촉 링부(236')의 돌출 높이가 0.7㎜를 초과하면, 이송 핸드(230')가 웨이퍼(W)를 이송하기 위해 카세트 스테이지의 카세트 내로 진입 시 카세트 내의 슬롯(slot) 등과 충돌될 수 있고, 또한 안착된 웨이퍼(W)의 중심부 처짐을 유발할 수 있으므로 바람직하지 않다.

반면, 그 돌출 높이가 0.3㎜ 미만으로 너무 작으면 안착되는 웨이퍼(W)와 이송 핸드(230')의 상면 간의 이격 거리가 너무 짧아 간접적인 전열량이 많게 되므로 바람직하지 않다.

덧붙여, 상기한 이송 핸드(230')는 상부 플레이트(230-u')(도 11a 참조)와 하부 플레이트(230-l')(도 11b 참조)가 서로 면 접촉되어 본딩 결합됨으로써 제조 될 수 있으며, 하부 플레이트(230-l')의 상면 상에는 홈 형태의 진공 유로(235')가 길게 형성되고, 해당 진공 유로(235')는 상부 플레이트(230-u') 상의 진공 홀(238')과 연통되게 연결된다.

한편, 본 발명에 따르면, 이송 핸드(230') 자체를 사전에 냉각시킴으로써 또한 웨이퍼(W)로의 전열량을 감소시키기 위해 해당 이송 핸드(230')에 대한 진공 흡입압의 인가 시점을 변경한다.

즉, 종래에는 단순히 웨이퍼(W)를 이송하는 도중에만 이송 핸드로 진공 흡입압을 인가하였으나, 본 발명에서는 이송한 웨이퍼(W)를 목적 지점에 내려놓는 시점에서만 일시적으로 진공 흡입압의 인가를 정지하고 그 외 가능한 모든 시점에서는 다음의 표와 같이 진공 흡입압을 인가한다.

시점	종래	본 발명
웨이퍼(W)를 이송하는 시점	진공 흡입압 인가(○)	진공 흡입압 인가(○)
웨이퍼(W)를 내려놓는 시점	진공 흡입압 불(不)인가(×)	진공 흡입압 불인가(×)
웨이퍼(W)를 내려놓은 후 귀환하거나 위치 이동하는 시점	진공 흡입압 불인가(×)	진공 흡입압 인가(○)
이송 암(220)이 접어져 이송 핸드(230')가 홈 포지션에서 대기하는 시점	진공 흡입압 불인가(×)	진공 흡입압 인가(○)

이와 같이, 웨이퍼(W)를 내려놓은 후 귀환하거나 다음에 이송할 웨이퍼(W)의 위치로 이동하는 시점 및 이송 암(220)이 접어져 이송 핸드(230')가 홈 포지션(home position)에서 대기하는 시점에도 진공 흡입압이 인가되면, 그에 따라 이송 핸드(230') 주변의 찬 외기가 진공 홀(238')로 빨아 들여져 내부의 진공 유로(235')를 통해 이동되는 과정에서 찬 외기에 의해 이송 핸드(230')가 냉각될 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 이송 핸드(230')가 웨이퍼(W)와 직접 접촉되는 면적을 축소시켜 직접 전열량을 감소시키고, 또한 이송 핸드(230')의 상면과 웨이퍼(W) 간의 이격 거리를 증가시켜 간접 전열량도 감소시킴과 아울러, 진공 흡입압의 인가 시점을 변경하여 이송 핸드(230') 자체를 냉각시킴으로써 웨이퍼(W)로의 전열량을 감소시키게 되므로, 그들의 종합적인 결과로서 이송 핸드(230')에 의해 웨이퍼(W)가 고온화되는 것을 최대한 방지할 수 있다.

따라서, 일단 고온화된 웨이퍼(W)를 별도로 냉각시키기 위해 베이킹부의 쿨 플레이트에 장시간 위치시키거나 스핀 코터의 회전 척 상에서 소정 시간 공회전시킬 필요성이 없게 되므로, 신속한 공정 진행이 가능하여 생산성을 향상시킬 수 있고, 또한 적정하고도 균일한 온도 상태의 웨이퍼(W)에 대한 최적화된 공정 진행으로 불량 발생을 방지하여 생산 수율도 향상시킬 수 있다.

참고로, 본 발명에 따른 트랜스퍼 로봇(200)에 의해 이송되어 스핀 코터로 공급된 웨이퍼(W)의 온도를 여러 횟수에 걸쳐 측정해 본 결과를 다음의 표에 나타내며, 그 결과를 참조하면, 웨이퍼(W)의 온도가 종래에 비해 평균 10℃ 정도 낮아지면서 감광액의 도포나 노광을 위한 최적 공정 온도인 23℃에 정확히 맞추어지는 것을 확인할 수 있다.

측정 횟수	웨이퍼 온도(℃)
1	23
2	23
3	23
4	23
5	23

한편, 도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 트랜스퍼 로봇의 진공 인가 장치를 나타낸다.

본 발명에 따른 트랜스퍼 로봇(200')의 진공 인가 장치는, 이송 핸드(230') 내에 매설된 진공 유로(235')와 연결되도록 외부에 구비되는 외부 진공 라인(240')과, 공장 내에 기본적으로 설치되어 고압 상태의 에어를 계속적으로 공급하는 공장 유틸리티인 메인 에어 공급 라인(260')과, 메인 에어 공급 라인(260')으로부터 분기되도록 구비되는 분기 에어 공급 라인(250')과, 상기한 분기 에어 공급 라인(250') 및 외부 진공 라인(240')이 접속되며 분기 에어 공급 라인(250')을 통해 공급되는 고압 상태의 에어를 고속으로 통과시켜 배출시키면서 접속된 외부 진공 라인(240') 내의 에어를 흡입하여 함께 배출시키는 것에 의해 외부 진공 라인(240') 내에 진공압이 인가되도록 하는 진공 형성 수단(280')과, 진공 형성 수 단(280')으로부터 배출되는 에어를 이송한 후 최종 방출하는 에어 배출 라인(290')과, 분기 에어 공급 라인(250') 상에 구비되어 고압 에어의 공급을 단속함으로써 진공 흡입압의 인가를 온/오프시키는 밸브 수단(252')을 포함한다.

상기한 진공 형성 수단(280')은 도 13에 나타낸 바와 같이, 내부 유로가 축소되는 협소부(282a')를 갖는 벤츄리 관(venturi tube)(282')을 구비하며, 이 벤츄리 관(282')의 일단은 분기 에어 공급 라인(250')에, 그리고 타단은 에어 배출 라인(290')에 각기 연통되게 연결되고, 그 협소부(282a')에 대해 외부 진공 라인(240')이 연통되게 접속된다.

상기한 메인 진공 라인(260') 상에는 그 작동에 따라 계속적으로 고압 상태의 에어를 생성하여 공급할 수 있는 에어 컴프레셔(air compressor)와 같은 고압 에어 공급 수단(270')이 구비된다.

따라서, 고압 에어 공급 수단(270')의 계속적인 작동에 따라 메인 에어 공급 라인(260') 및 분기 에어 공급 라인(250')을 통해 고압 상태의 에어가 공급되어 진공 형성 수단(280')의 벤츄리 관(282')을 그대로 통과하여 에어 배출 라인(290')으로 배출되는 과정에서, 고압 에어가 벤츄리 관(282')의 협소부(282a')를 빠져 나갈 때 보다 증가된 유속으로 빠져 나가면서 협소부(282a')에 대해 접속되어 있는 외부 진공 라인(240') 내의 에어를 빨아 들여 함께 배출됨으로써, 외부 진공 라인(240') 및 그에 대해 연결된 진공 유로(235'), 진공 홀(238')에 강한 진공 흡입압이 형성된다.

이와 같이, 공장 유틸리티인 고압 에어의 공급을 통해 진공 흡입압을 형성하 면, 여러 이송 핸드(230')에서 동시에 진공을 사용하는 경우에도 어느 하나의 이송 핸드(230')에서 진공 흡입압이 저하되는 것을 방지할 수 있으며, 그에 따라 이송되는 웨이퍼(W)가 이탈되어 손상되는 것을 막을 수 있다.

덧붙여, 이상에서는 본 발명에 따른 트랜스퍼 로봇(200'), 그 이송 핸드(230') 및 그 진공 인가 장치가 스피너 시스템에 적용되는 경우를 대표적으로 설명하였으나, 그 외에도 이송 핸드(230')가 고온 환경에 반출입되어 고온화될 수 있는 모든 반도체 장비에는 적용될 수 있음은 물론이다.

예컨대, 웨이퍼 표면 상에 부착된 이물질을 DIW(De-Ionized Water)를 이용하여 세정 후 잔류하는 DIW를 완전히 증발시키기 위해 핫 플레이트를 이용한 다음 냉각을 위해 쿨 플레이트를 이용하는 세정(cleaning) 시스템 등에도 동일하게 적용될 수 있다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정과 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.

도 1은 종래의 스피너 시스템을 나타내는 평면 구성도,

도 2는 종래의 스피너 시스템의 작용을 나타내는 순서도,

도 3은 종래의 트랜스퍼 로봇을 나타내는 개략 사시도,

도 4는 종래의 트랜스퍼 로봇에 구비되는 이송 핸드의 작용을 나타내는 개략 평면도,

도 5는 종래의 트랜스퍼 로봇에 구비되는 이송 핸드의 작용을 나타내는 측면도,

도 6a와 도 6b는 종래의 트랜스퍼 로봇에 구비되는 이송 핸드를 이루는 상부 플레이트와 하부 플레이트를 각기 나타내는 평면도,

도 7은 종래의 트랜스퍼 로봇의 이송 핸드에 대해 진공 흡입압을 인가하는 진공 인가 장치를 나타내는 개략 구성도,

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 트랜스퍼 로봇을 나타내는 개략 사시도,

도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 트랜스퍼 로봇에 구비되는 이송 핸드의 작용을 나타내는 개략 평면도,

도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 트랜스퍼 로봇에 구비되는 이송 핸드의 작용을 나타내는 측면도,

도 11a와 도 11b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 트랜스퍼 로봇에 구비되는 이송 핸드를 이루는 상부 플레이트와 하부 플레이트를 각기 나타내는 평면도,

도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 트랜스퍼 로봇의 이송 핸드에 대해 진공 흡입압을 인가하는 진공 인가 장치를 나타내는 개략 구성도,

도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 진공 인가 장치의 진공 형성 수단을 나타내는 개략 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

200' : 트랜스퍼 로봇 210 : 로봇 축

220 : 이송 암 230' : 이송 핸드

230-u' : 상부 플레이트 230-l' : 하부 플레이트

232' : 흡착부 234' : 결합 연장부

235' : 진공 유로 236' : 링형 접촉부

238' : 진공 홀 240' : 외부 진공 라인

250' : 분기 에어 공급 라인 252' : 밸브 수단

260' : 메인 에어 공급 라인 270' : 고압 에어 공급 수단

280' : 진공 형성 수단 282' : 벤츄리 관

282a' : 협소부 290' : 에어 배출 라인

W : 웨이퍼

Claims

이송 대상의 웨이퍼를 상면 상에 안착하여 진공으로 흡착 고정하도록 이송 암에 장착되는 이송 핸드를 구비하는 스피너 시스템의 트랜스퍼 로봇에 있어서,

상기 웨이퍼를 안착하여 고정하도록 상기 이송 핸드에 구비되는 'U'자 형상의 흡착부 상의 분기되는 양측 단부와 분기 시작부의 중앙부에 각기 하나씩 삼각 배치를 이루도록 접촉 링부가 형성되며,

상기 접촉 링부의 중심에 진공 흡입압이 인가되는 진공 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 스피너 시스템의 트랜스퍼 로봇.
제 1 항에 있어서,

상기 접촉 링부는 상기 흡착부의 상면으로부터 상향 돌출되며,

돌출 높이는 0.3~0.7㎜ 범위 내의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 스피너 시스템의 트랜스퍼 로봇.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 접촉 링부의 상면 면적은 30~45㎟ 범위 내의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 스피너 시스템의 트랜스퍼 로봇.
제 3 항에 있어서,

상기 접촉 링부 및 상기 진공 홀은,

평면 형상이 원형인 것을 특징으로 하는 스피너 시스템의 트랜스퍼 로봇.
제 4 항에 있어서,

상기 접촉 링부의 폭 두께는 1~2.5㎜ 범위 내의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 스피너 시스템의 트랜스퍼 로봇.
제 3 항에 있어서,

상기 진공 홀의 직경은 1.5~3㎜ 범위 내의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 스피너 시스템의 트랜스퍼 로봇.
제 1 항에 있어서,

상기 이송 핸드가 상기 웨이퍼를 내려놓은 후 귀환하거나 위치 이동하는 시점에서 상기 진공 홀로 진공 흡입압이 인가되는 것을 특징으로 하는 스피너 시스템의 트랜스퍼 로봇.
제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,

상기 이송 암이 접어져 상기 이송 핸드가 홈 포지션에서 대기하는 시점에서 상기 진공 홀로 진공 흡입압이 인가되는 것을 특징으로 하는 스피너 시스템의 트랜스퍼 로봇.
웨이퍼를 안착하여 진공 흡착으로 고정하는 'U'자 형상의 흡착부를 구비하는 트랜스퍼 로봇의 이송 핸드에 있어서,

상기 흡착부의 분기되는 양측 단부 및 분기 시작부의 중앙부에 각기 하나씩 삼각 배치를 이루도록 접촉 링부가 형성되며,

상기 접촉 링부의 중심에 진공 흡입압이 인가되는 진공 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 로봇의 이송 핸드.
제 9 항에 있어서,

상기 접촉 링부는 상기 흡착부의 상면으로부터 상향 돌출되며,

돌출 높이는 0.3~0.7㎜ 범위 내의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 로봇의 이송 핸드.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,

상기 접촉 링부 및 상기 진공 홀은 평면 형상이 원형이며,

상기 접촉 링부의 상면 면적은 30~45㎟ 범위 내의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 로봇의 이송 핸드.
제 11 항에 있어서,

상기 접촉 링부의 폭 두께는 1~2.5㎜ 범위 내의 값을 갖고,

상기 진공 홀의 직경은 1.5~3㎜ 범위 내의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 로봇의 이송 핸드.
하나 이상의 진공 홀을 통해 웨이퍼를 진공으로 흡착 고정하여 이송하는 이송 핸드에 대해 진공 흡입압을 인가하는 이송 핸드의 진공 인가 장치에 있어서,

상기 진공 홀에 연통되도록 상기 이송 핸드 내에 형성되는 진공 유로에 연결되도록 외부에 구비되는 외부 진공 라인;

고압 상태의 에어를 공급하는 공장 유틸리티인 메인 에어 공급 라인;

상기 메인 에어 공급 라인에 분기되도록 연결되는 분기 에어 공급 라인;

상기 분기 에어 공급 라인과 상기 외부 진공 라인이 접속되며 상기 분기 에어 공급 라인을 통해 공급되는 고압 상태의 상기 에어를 통과시켜 배출시키면서 상기 진공 라인 내에 진공 흡입압이 형성되도록 하는 진공 형성 수단; 및

상기 분기 에어 공급 라인 상에 구비되어 상기 에어의 공급을 단속하는 밸브 수단;을 포함하는 이송 핸드의 진공 인가 장치.
제 13 항에 있어서,

상기 진공 형성 수단은,

상기 에어가 통과되는 내부 유로에 내경이 축소되는 협소부를 갖으며 상기 협소부에 상기 외부 진공 라인이 연통되게 접속되는 벤츄리 관;을 구비하는 것을 특징으로 하는 이송 핸드의 진공 인가 장치.
제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,

상기 메인 진공 라인 상에 구비되어 고압 상태의 상기 에어를 발생하여 공급하는 고압 에어 공급 수단;을 더 포함하는 이송 핸드의 진공 인가 장치.
제 15 항에 있어서,

상기 진공 형성 수단으로부터 배출되는 상기 에어를 최종 방출하는 에어 배출 라인;을 더 포함하는 이송 핸드의 진공 인가 장치.