KR20100071550A - 웨이퍼 카세트 반송장치 - Google Patents

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KR20100071550A KR1020080130315A KR20080130315A KR20100071550A KR 20100071550 A KR20100071550 A KR 20100071550A KR 1020080130315 A KR1020080130315 A KR 1020080130315A KR 20080130315 A KR20080130315 A KR 20080130315A KR 20100071550 A KR20100071550 A KR 20100071550A
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Abstract

본 발명은 웨이퍼가 수납된 카세트를 수평 상태에서 직립 상태로 전환시켜 지정된 공정 위치로 반송할 수 있는 웨이퍼 카세트 반송장치에 관한 것으로, 본 발명의 웨이퍼 카세트 반송장치는, 베이스에 수평 이동 가능하게 설치되는 가동유닛과; 상기 가동유닛 상에 수평한 힌지축을 중심으로 일정 각도로 왕복 회전 가능하게 설치되며, 외부에서 반송된 카세트가 안착되는 카세트 로딩테이블과; 상기 카세트 로딩테이블에 안착된 카세트를 고정 또는 해제하는 카세트 클램핑유닛과; 상기 카세트 로딩테이블을 상기 힌지축을 중심으로 일정 각도로 왕복 회전시켜 수직 또는 수평 상태가 되도록 하는 테이블회동유닛을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명에 따르면, 카세트 로딩테이블이 외부장치에서 수평 상태로 반송되는 카세트를 바로 받아서 웨이퍼 처리장치 내부로 투입할 수 있다. 따라서, 외부 장치와 연계하여 자동화 시스템의 구축이 용이해지는 효과를 얻을 수 있으며, 카세트 반송작업 속도가 향상되며, 작업 효율이 향상되는 효과도 얻을 수 있다.
웨이퍼, 카세트, 90도 전환

Description

웨이퍼 카세트 반송장치{Transfer Apparatus for Wafer Cassette}
본 발명은 웨이퍼를 수납한 카세트를 반송하는 반송장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨이퍼를 처리하는 장치에 있어서, 외부에서 수평 상태로 반송된 카세트를 직립 상태로 전환시켜 지정된 공정 위치로 반송할 수 있는 웨이퍼 카세트 반송장치에 관한 것이다.
미세 전자공학에 있어서 반도체 재료로 구성된 웨이퍼는 미세 전자 부품의 생산을 위한 기판으로서 사용된다. 적절한 재료로는 예컨대 Ⅱ/Ⅵ 화합물 반도체, Ⅲ/Ⅴ 화합물 반도체, 또는 게르마늄이나 특히 유용한 실리콘과 같은 원소 반도체이다.
반도체 웨이퍼는 먼저 원기둥 형태의 단결정 반도체 잉곳을 수 cm 내지 수십 cm에 이르는 길이의 잉곳 부재로 절단함으로써 제조된다. 그 후, 이들 잉곳 부재를 두께가 얇은 웨이퍼로 절단한다.
상기 잉곳 부재를 웨이퍼로 절단하기 전에, 제작 용도에 따라 잉곳 부재의 외관을 다각형 형태로 가공하기도 한다. 예를 들어, 태양광 전지용 웨이퍼를 제작하기 위하여 잉곳 부재의 외관을 사각기둥 또는 팔각기둥과 같은 다각형 형태로 가 공한다.
상기 잉곳 부재를 슬라이스하여 만들어진 웨이퍼는 웨이퍼 검사장치에 투입되어 설정된 검사가 수행된 다음, 반도체 패키지 또는 태양전지모듈 등의 전자부품 제조 공정에 투입된다.
그런데, 종래의 웨이퍼를 취급하는 웨이퍼 처리장비들은 다수의 웨이퍼가 적재된 카세트를 작업자가 직접 장비 내의 지정된 위치에 장착하여 카세트에서 웨이퍼를 인출하고, 원하는 처리 작업을 수행하도록 되어 있으므로 웨이퍼 처리 속도가 저하되고, 다른 웨이퍼 장비들과의 자동화 시스템 구축이 불가능한 문제가 있었다.
예를 들어, 웨이퍼의 검사를 수행하는 웨이퍼 검사장치는 로딩위치에 카세트를 직립시킨 상태에서 웨이퍼 인출장치를 이용하여 카세트에서 웨이퍼를 1장씩 인출하여 검사를 수행하게 된다. 그런데, 외부의 웨이퍼 처리장치에서 반송되는 카세트는 수평 상태로 반송되므로 카세트를 웨이퍼 검사장치로 바로 투입하지 못하고, 작업자가 수작업으로 웨이퍼 검사장치의 로딩위치에 카세트를 직립 상태로 장착하여 검사를 수행하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 외부에서 수평 상태로 반송된 카세트를 직립 상태로 전환하여 반송함으로써 외부의 웨이퍼 처리장비로부터 직접 카세트를 전달받을 수 있도록 하고, 이로써 외부 장치와의 자동화 시스템 구축이 용이한 웨이퍼 카세트 반송장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 베이스에 수평 이동 가능하게 설치되는 가동유닛과; 상기 가동유닛 상에 수평한 힌지축을 중심으로 일정 각도로 왕복 회전 가능하게 설치되며, 외부에서 반송된 카세트가 안착되는 카세트 로딩테이블과; 상기 카세트 로딩테이블에 안착된 카세트를 고정 또는 해제하는 카세트 클램핑유닛과; 상기 카세트 로딩테이블을 상기 힌지축을 중심으로 일정 각도로 왕복 회전시켜 수직 또는 수평 상태가 되도록 하는 테이블회동유닛을 포함하여 구성된 웨이퍼 카세트 반송장치를 제공한다.
이러한 본 발명에 따르면, 카세트 로딩테이블에 수평 상태로 안착된 카세트가 카세트 로딩테이블의 90도 회전에 의해 직립 상태로 전환되면서 지정된 위치로 반송되므로, 작업자가 직접 웨이퍼 처리장치에 카세트를 투입하여 장착할 필요가 없이, 카세트 로딩테이블이 외부장치에서 수평 상태로 반송되는 카세트를 바로 받아서 웨이퍼 처리장치 내부로 투입할 수 있다. 따라서, 외부 장치와 연계하여 자동 화 시스템의 구축이 용이해지는 효과를 얻을 수 있으며, 카세트 반송작업 속도가 향상되며, 작업 효율이 향상되는 효과도 얻을 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 웨이퍼 카세트 반송장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 카세트 반송장치의 일 실시예를 나타낸 것으로, 본 발명의 웨이퍼 카세트 반송장치(100)는, 볼스크류(미도시)와 모터(미도시) 및 가이드부재(180) 등으로 이루어진 공지의 선형운동장치에 의해 베이스(미도시)에 X축 방향으로 수평 이동 가능하게 설치된 수평이동블록(120)과, 상기 수평이동블록(120)에 수직한 축(Z축)을 중심으로 회전 가능하게 설치된 회동블록(130)과, 상기 회동블록(130)에 상하로 승강 가능하게 설치된 승강블록(140)과, 상기 승강블록(140)의 상단부에 수평한 힌지축(113)을 중심으로 회전하도록 설치된 카세트 로딩테이블(110)과, 상기 카세트 로딩테이블(110)을 회전시키기 위한 테이블회동유닛으로 구성된다.
상기 카세트 로딩테이블(110)의 상부면에는 카세트(C)의 양측 가장자리 부분을 지지하는 복수개의 가이드돌기(111)들이 돌출되게 형성되어 있다. 그리고, 카세트 로딩테이블(110)의 일단부에는 카세트(C)의 일단부를 고정하기 위한 클램프(115) 및 이 클램프(115)를 수평 왕복 이동시키는 공압실린더(116)가 설치되며, 상기 카세트 로딩테이블(110)의 타단부에는 카세트(C)의 다른 일단부를 지지하는 클램핑블록(117)이 고정되게 형성되어 있다. 상기 클램프(115)와 클램핑블록(117) 은 카세트(C)의 양단부에 형성된 클램핑홈(r)에 삽입되는 클램핑돌기(115a, 117a)를 구비한다.
상기 수평이동블록(120)의 상부에는 베어링하우징(122)이 설치되며, 상기 회동블록(130)은 상기 베어링하우징(122) 내부에 설치되는 베어링(132)에 의해 회전 가능한 상태로 지지된다. 상기 회동블록(130)은 수평이동블록(120)의 일측에 설치되는 모터(미도시)에 동력전달벨트(134)를 매개로 연결되어 회전한다. 상기 회동블록(130)의 회전에 의해 상기 카세트 로딩테이블(110)에 안착된 카세트(C)의 방향(orientation)이 전환된다.
그리고, 상기 승강블록(140)은 상기 회동블록(130)에 상하방향(Z축방향)으로 설치되는 볼스크류(142)와, 상기 볼스크류(142)를 회전시키는 모터(141)에 의해 상하로 승강운동한다.
상기 카세트 로딩테이블(110)의 회전 중심이 되는 힌지축(113)은 상기 승강블록(140)의 상단부에 고정된 힌지브라켓(114)을 매개로 카세트 로딩테이블(110)의 일측 단부에 편향되어 연결된다.
본 실시예에서 상기 테이블회동유닛은 상기 승강블록(140)에 상하방향(Z축 방향)으로 연장되게 설치되는 볼스크류(152)와, 상기 볼스크류(152)를 회전시키는 Z축모터(151)와, 상기 볼스크류(152)에 결합되어 볼스크류(152)를 따라 이동하는 너트부(153)와, 일단이 상기 너트부(153)에 회전이 자유롭게 연결되고 타단이 상기 카세트 로딩테이블(110)에 회전이 자유롭게 연결된 링크바아(154)로 구성된다.
상기 Z축모터(151)는 링크바아(154)를 승강시키는 속도 조절이 가능하도록 서보모터(servo motor)를 이용하여 구성하는 것이 바람직한데, 이는 링크바아(154)가 너트부(153)의 선형 이동을 카세트 로딩테이블(110)의 회전 운동으로 전환시킬 때 카세트(C) 내의 웨이퍼들이 급격한 회전 운동에 의해 쏟아지거나 충격을 받는 것을 방지하기 위함이다.
물론, 이 실시예에서는 링크부재(154)와 연결된 승강부재로서 너트부(153)가 구성되고, 승강부재인 너트부(153)를 상하로 구동시키기 위한 구동수단으로서 Z축모터(151)와 볼스크류(152)가 구성되었지만, 이와 다르게 구동수단으로서 리니어모터를 이용하고, 리니어모터의 이동자에 링크부재(154)를 회전 가능하게 연결하여 링크부재(154)를 운동시킬 수도 있을 것이다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 웨이퍼 카세트 반송장치(100)는 다음과 같이 작동한다.
외부의 반송장치에 의해 복수개(이 실시예에서 2개)의 카세트(C)가 카세트 로딩테이블(110) 상에 안착되면, 카세트 로딩테이블(110)의 클램프(115)가 공압실린더(116)의 작동에 의해 이동하여 카세트(C)의 일단부를 클램핑블록(117)에 대해 가압한다. 이 때, 클램프(115) 및 클램핑블록(117)의 클램핑돌기(115a, 117a)가 카세트(C)의 클램핑홈(r)에 삽입되면서 카세트(C)가 카세트 로딩테이블(110) 상에 안정적으로 고정된다.
이어서, 회동블록(130)이 90도 회전하여 카세트(C)들의 방향(orientation)을 전환시킨다. 이는 외부의 반송장치(미도시)에 의해 카세트(C)가 공급되는 방향과, 웨이퍼 처리장치에서 카세트(C)가 반송되는 방향이 다를 경우에 실행되는 과정으 로, 외부에서 카세트(C)가 공급되는 방향과 웨이퍼 처리장치에서 카세트(C)가 반송되는 방향이 동일할 경우에는 회동블록(130)을 회동시키지 않거나, 처음부터 회동블록(130)을 구성하지 않고 수평이동블록(120)에 바로 승강블록(140)을 상하로 이동 가능하게 구성할 수도 있을 것이다.
이어서, 수평이동블록(120)이 X축 방향으로 이동하여 카세트 로딩테이블(110)을 웨이퍼 처리장치의 카세트 로딩위치에서 정지시킨다. 그리고, 도 3에 도시된 것과 같이, 승강블록(140)이 일정 거리 상승하여 카세트 로딩테이블(110)을 일정 높이 들어 올린다. 이는 카세트(C)를 전달받을 로딩위치가 카세트 로딩테이블(110)이 90도 회전되었을 때 카세트(C) 하단부의 높이보다 높을 경우 카세트(C)가 로딩위치에 정확하게 안착되지 않을 수 있기 때문이다.
상기와 같이 승강블록(140)의 높이 조정이 이루어지면, 테이블회동유닛이 작동하여 카세트 로딩테이블(110)이 힌지축(113)을 중심으로 90도로 상향 회전하여 카세트(C)들을 직립 상태로 전환시킨다.
즉, 도 2에 도시된 것과 같이 카세트 로딩테이블(110)이 수평한 상태에서 상기 Z축모터(151)에 신호가 인가되어 볼스크류(152)가 회전하게 되면, 도 3에 도시된 것처럼 너트부(153)가 상승하게 되고, 이에 따라 링크바아(154)가 카세트 로딩테이블(110)를 밀어 올려 카세트 로딩테이블(110)이 힌지축(113)을 중심으로 회전하여 직립하게 된다. 이 때, 상기 Z축모터(151)는 카세트 로딩테이블(110)이 거의 직립한 시점부터 점차적으로 속도를 감속시켜 카세트(C)가 직립 상태로 전환되면서 회전관성에 의해 카세트(C) 내의 웨이퍼들이 쏟아지지 않도록 하는 것이 바람직하 다.
상기와 같이 카세트 로딩테이블(110)의 회전에 의해 카세트(C)가 직립 상태로 전환되면, 상기 클램프(115)가 공압실린더(116)의 작동에 의해 벌어지면서 카세트(C)의 고정이 해제되고, 카세트(C)가 웨이퍼 처리장치의 로딩위치에 안착된 상태로 된다.
이 상태에서 다시 Z축모터(151)가 이전과는 반대로 작동하여 볼스크류(152)가 이전과 반대 방향으로 회전하면, 너트부(153)가 하강하게 되고, 링크바아(154)가 카세트 로딩테이블(110)을 끌어 내려 카세트 로딩테이블(110)이 다시 수평 상태로 복귀한다.
이어서, 카세트 로딩테이블(110)은 다시 가이드레일(180)을 따라 베이스(미도시) 외측으로 수평 이동하여 다음 카세트(C)를 받을 준비를 한다.
이와 같이 본 발명의 웨이퍼 카세트 반송장치(100)는 카세트 로딩테이블(110)이 테이블회동유닛에 의해 90도로 왕복 회전하면서 수평 상태로 안착된 카세트(C)를 수직 상태로 전환하여 반송한다. 따라서, 작업자가 수작업으로 카세트(C)를 웨이퍼 처리장치 내에 장착하지 않고, 외부 장치에서 수평 상태로 반송되는 카세트(C)를 바로 전달받아 웨이퍼 처리장치 내로 직립 상태로 반송할 수 있다.
한편, 전술한 실시예에서는 카세트 로딩테이블(110)이 회동블록(130)의 회전 운동에 의해 수직한 축을 중심으로 일정 각도로 회전함과 더불어 승강블록(140)의 승강 운동에 의해 일정 거리 승강 운동하도록 구성되지만, 회동블록(130)과 승강블록(140)은 필요에 따라 어느 하나만 선택적으로 구성될 수도 있을 것이다.
그리고, 전술한 실시예에서는 승강블록(140)의 상승에 의해 카세트 로딩테이블(110)이 일정 높이 상승한 다음, 카세트 로딩테이블(110)이 90도로 회전하여 직립 상태로 전환되지만, 이와 다르게 카세트 로딩테이블(110)이 90도로 회전하여 직립 상태로 전환된 다음 승강블록(140)이 일정 높이로 상승하여 카세트 로딩테이블(110)의 상승 작동이 이루어질 수도 있다.
또한, 이와 다르게 카세트 로딩테이블(110)이 90도로 회전함과 동시에 승강블록(140)이 일정 높이로 승강 운동하도록 할 수도 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼 카세트 반송장치의 구성을 나타낸 요부 단면도
도 2는 도 1의 웨이퍼 카세트 반송장치에 카세트가 수평 상태로 안착되어 베이스를 따라 수평 이동한 상태를 나타낸 요부 단면도
도 3은 도 1의 웨이퍼 카세트 반송장치의 카세트 로딩테이블이 90도 회전하여 카세트가 직립 상태로 전환된 상태를 나타낸 요부 단면도
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 웨이퍼 카세트 반송장치 110 : 카세트 로딩테이블
113 : 힌지축 115 : 클램프
117 : 클램핑블록 120 : 수평이동블록
122 : 베어링하우징 130 : 회동블록
132 : 베어링 134 : 동력전달벨트
140 : 승강블록 141 : 모터
142 : 볼스크류 151 : Z축모터
152 : 볼스크류 153 : 너트부
154 : 링크바아 C : 카세트

Claims (8)

  1. 수평한 힌지축을 중심으로 일정 각도로 왕복 회전 가능하게 설치되며, 외부에서 반송된 카세트가 안착되는 카세트 로딩테이블과;
    상기 카세트 로딩테이블에 안착된 카세트를 고정 또는 해제하는 카세트 클램핑유닛과;
    상기 카세트 로딩테이블을 상기 힌지축을 중심으로 일정 각도로 왕복 회전시켜 수직 또는 수평 상태가 되도록 하는 테이블회동유닛을 포함하여 구성된 웨이퍼 카세트 반송장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 카세트 로딩테이블은 베이스에 수평 이동 가능하게 설치되는 가동유닛에 설치된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 카세트 반송장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 테이블회동유닛은,
    상기 가동유닛에 상하로 이동가능하게 설치되는 승강부재와, 일단이 상기 승강부재에 회전 가능하게 연결되고 타단이 상기 카세트 로딩테이블에 회전 가능하게 연결되어 상기 승강부재의 상하 이동에 의해 카세트 로딩테이블을 회전시키는 링크바아와, 상기 승강부재를 상하로 이동시키는 구동수단을 포함하여 구성된 것을 특 징으로 하는 웨이퍼 카세트 반송장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 클램핑유닛은, 카세트 로딩테이블의 일단부에 돌출되게 설치되어 카세트의 일단부를 지지하는 클램핑블록과, 카세트 로딩테이블의 다른 일단부에 이동 가능하게 설치되어 카세트의 다른 일단부를 상기 클램핑블록 쪽으로 가압하여 지지하는 클램프와, 상기 클램프를 이동시키는 공압실린더를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 카세트 반송장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 가동유닛은, 베이스에 수평 이동 가능하게 설치되는 수평이동블록과;
    상기 수평이동블록을 수평 이동시키는 X축 선형운동장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 카세트 반송장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 가동유닛은, 상기 수평이동블록에 Z축 회동수단에 의해 수직한 축(Z축)을 중심으로 일정 각도로 회전 가능하게 설치되는 회동블록을 더 포함하며;
    상기 카세트 로딩테이블은 상기 회동블록에 힌지축을 중심으로 회전 가능하 게 결합되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 카세트 반송장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 가동유닛은, 상기 수평이동블록에 승강수단에 의해 상하로 승강 운동 가능하게 설치되는 승강블록을 더 포함하며;
    상기 카세트 로딩테이블은 상기 승강블록에 힌지축을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 카세트 반송장치.
  8. 제1항에 있어서, 베이스에 X축 선형운동장치에 의해 수평 이동 가능하게 설치되는 수평이동블록과, 상기 수평이동블록에 Z축 회동수단에 의해 수직한 축(Z축)을 중심으로 일정 각도로 회전 가능하게 설치되는 회동블록과, 상기 회동블록에 상하로 이동 가능하게 설치되며 상단부에 상기 카세트 로딩테이블이 힌지축을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 승강블록과, 상기 승강블록을 상하로 이동시키는 승강수단을 구비한 가동유닛을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 카세트 반송장치.
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