KR20110065888A - 웨이퍼 핸들링장치용 픽커 및 이를 이용한 웨이퍼 핸들링방법 - Google Patents

웨이퍼 핸들링장치용 픽커 및 이를 이용한 웨이퍼 핸들링방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 웨이퍼 핸들링장치용 픽커 및 이를 이용한 웨이퍼 핸들링방법에 관한 것으로, 본 발명은 진공압을 형성하는 복수개의 진공홀 그룹이 형성되어 있는 픽커를 이용하여 수조 내의 웨이퍼 스택에서 분리된 웨이퍼를 진공 흡착하는 웨이퍼 핸들링 방법에 있어서, 상기 픽커가 진공홀 그룹 중 어느 한 진공홀 그룹을 통해 진공압을 형성하여 웨이퍼를 흡착하는 제1단계와; 일정 시간 경과 후, 상기 픽커가 진공홀 그룹 중 나머지 진공홀 그룹을 통해 진공압을 형성하여 웨이퍼를 흡착하는 제2단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 핸들링 방법이다.
웨이퍼, 핸들링장치, 픽커, 진공홀 그룹

Description

웨이퍼 핸들링장치용 픽커 및 이를 이용한 웨이퍼 핸들링방법{Picker for Wafer Handling Apparatus and Method for Handling Wafer Using the Same}
본 발명은 웨이퍼 핸들링장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 얇게 슬라이스된 복수개의 반도체 웨이퍼들이 적층된 웨이퍼 스택(stack)이 수조 내에 재치된 상태에서 상기 웨이퍼 스택에서 웨이퍼를 한 장씩 분리하여 후공정 위치로 반송하는 웨이퍼 핸들링장치에 있어서, 상기 웨이퍼 스택에서 분리된 웨이퍼를 진공 흡착하여 후공정 위치로 반송하는 픽커와, 상기 픽커를 이용하여 웨이퍼를 안전하게 핸들링할 수 있는 웨이퍼 핸들링방법에 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 절단한 후, 이들 잉곳 부재를 두께가 얇은 웨이퍼로 슬라이싱함으로써 제조된다.
상기와 같이 얇게 슬라이스된 반도체 웨이퍼들은 수조 내에 담겨져 세정 등의 소정의 처리가 된 다음 웨이퍼 핸들링장치에 의해 하나씩 분리되어 후공정 위치로 반송된다. 이 때, 상기 핸들링장치에 의해 수조 내의 웨이퍼 스택에서 웨이퍼들이 분리될 때 파손되거나 내부에 크랙(crack)이 발생하여 파손 가능성이 높은 웨이퍼들은 따로 분리되어 제거되고, 양품의 웨이퍼만 후공정 위치로 반송된다.
그런데, 상기 웨이퍼 핸들링장치에서 수조 내의 웨이퍼 스택의 일단부에서부터 웨이퍼를 한 장씩 분리하여 픽커로 진공 흡착할 때, 픽커의 전체 진공홀들을 통해서 진공압을 형성하여 웨이퍼를 흡착하기 때문에 설정 진공압에 도달시까지 시간이 많이 소요되는 문제가 있다.
또한, 첨부된 도면의 도 1에 도시한 것과 같이, 픽커(20)가 웨이퍼(W)를 진공 흡착할 때, 웨이퍼 스택의 말단부에 깨진 웨이퍼 조각(Wp)이 있으면 이 웨이퍼 조각(Wp)과 그 앞에 있는 정상적인 웨이퍼(W)가 픽커에 한꺼번에 진공 흡착되는 현상이 발생한다. 이 경우 깨진 웨이퍼 조각(Wp)이 지렛대 역할을 하여 그 앞의 정상적인 웨이퍼(W)가 휘어지면서 손상되는 문제가 발생한다.
또한, 상기 웨이퍼 핸들링장치에서 웨이퍼를 분리하는 공정 중 웨이퍼 사이에 존재하는 물의 표면장력에 의해 픽커에 2개 이상의 웨이퍼가 함께 흡착되는 경우가 발생하게 되는데, 이 경우 픽커가 웨이퍼를 반송하는 도중 함께 딸려온 웨이퍼가 아래로 미끄러져 낙하하여 파손되는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 픽커가 웨이퍼를 진공 흡착하여 반송할 때 웨이퍼의 진공 흡착에 소요되는 시간을 단축시킴과 더불어, 웨이퍼의 파손없이 안전하게 웨이퍼를 진공 흡착하여 반송할 수 있는 웨이퍼 핸들링장치용 픽커 및 이를 이용한 웨이퍼 핸들링방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 실시형태에 따르면, 수조 내부에 재치된 웨이퍼 스택에서 웨이퍼를 진공 흡착하여 정해진 공정 위치로 반송하는 웨이퍼 핸들링장치용 픽커에 있어서, 상기 픽커는 시간차를 두고 진공압을 형성하는 복수개의 진공홀 그룹이 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 핸들링장치용 픽커가 제공된다.
본 발명의 다른 한 실시형태에 따르면, 진공압을 형성하는 복수개의 진공홀 그룹이 형성되어 있는 픽커를 이용하여 수조 내의 웨이퍼 스택에서 분리된 웨이퍼를 진공 흡착하는 웨이퍼 핸들링 방법에 있어서, 상기 픽커가 진공홀 그룹 중 어느 한 진공홀 그룹을 통해 진공압을 형성하여 웨이퍼를 흡착하는 제1단계와; 일정 시간 경과 후, 상기 픽커가 진공홀 그룹 중 나머지 진공홀 그룹을 통해 진공압을 형성하여 웨이퍼를 흡착하는 제2단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 핸들링 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 한 형태에 따르면, 픽커가 수조 내부에 재치된 웨이퍼 스택의 후단부에서 웨이퍼를 진공 흡착하여 수조 외부로 반출하는 제1단계와; 상기 픽커에 흡착된 웨이퍼를 비전카메라로 촬영하여 픽커에 여러장의 웨이퍼가 함께 픽업되었는지를 비전 검사하는 제2단계와; 상기 픽커에 2장 이상의 웨이퍼가 픽업된 것으로 판정된 경우, 다시 비전카메라로 픽커에 픽업된 웨이퍼를 촬영하여 함께 픽업된 웨이퍼 중 하나 이상이 흘러내려갔는지를 비전 검사하는 제3단계와; 상기 제3단계에서 상기 픽커에 함께 픽업된 웨이퍼가 흘러 내려가지 않은 것으로 판정될 경우, 픽커를 정해진 후공정 위치로 이동시키는 제4단계와; 상기 제3단계에서 상기 픽커에 함께 픽업된 웨이퍼가 흘러 내려간 것으로 판정될 경우, 픽커를 정해진 후공정 위치로 이동시키지 않고, 설정된 이상 동작 시퀀스를 수행하는 제5단계를 포함하여 구성된 웨이퍼 핸들링 방법이 제공된다.
이러한 본 발명의 한 실시형태에 따르면, 픽커의 각 진공홀 그룹을 통해 일정한 시간차를 두고 진공압이 부분적으로 형성되므로, 설정 진공압에 도달할 때까지의 시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라, 웨이퍼 스택의 후단에 깨진 웨이퍼 조각이 있더라도 이 깨진 웨이퍼 조각만 진공 흡착하여 외부로 반출할 수 있으므로 그 앞의 정상적인 웨이퍼가 진공 흡착되어 파손되거나 손상되는 현상이 방지된다.
그리고, 본 발명의 다른 한 실시형태에 따르면, 픽커가 한번에 2장 이상의 웨이퍼를 픽업하였을 때 다시 비전검사를 통해 웨이퍼 흘러 내림을 감지하여, 웨이 퍼들이 안전하게 지정된 후공정 위치로 반송될 수 있는 상태인지를 확인하고, 안전한 상태에서만 웨이퍼들을 지정된 공정 위치로 반송하게 되므로 웨이퍼 파손을 최소화할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 한 실시형태에 따르면, 픽커가 웨이퍼를 반출하는 도중 함께 딸려나오던 다른 웨이퍼가 완전히 딸려나오지 못하고 중간에서 낙하하여 웨이퍼 스택의 후단부와 전도방지부 사이에서 걸쳐지게 되더라도, 센서를 통해 이를 감지하여 적절한 조치를 취할 수 있으므로 웨이퍼 핸들링 작업에 더욱 안전성을 확보할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 웨이퍼 핸들링장치용 픽커 및 이를 이용한 웨이퍼 핸들링방법의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
먼저, 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 웨이퍼 핸들링장치의 전체 구성을 설명하면 다음과 같다.
도 2를 참조하면, 웨이퍼 핸들링장치는 수조(1)와, 상기 수조(1) 내부에 설치되어 웨이퍼 스택(WS)의 후방에서부터 웨이퍼(W)를 한 장씩 순차적으로 분리하는 세퍼레이팅부(10)와, 상기 세퍼레이팅부(10)에서 한 장씩 분리되는 웨이퍼(W)를 픽업하여 이송하는 로딩 픽커(20)와, 상기 로딩 픽커(20)에 2장 이상의 웨이퍼가 한꺼번에 픽업되었을 때 이 복수개의 웨이퍼가 수납되는 버퍼부(30)와, 상기 로딩 픽커(20)에 의해 이송된 웨이퍼에 유체를 분사하여 파손 가능성이 높은 불량 웨이퍼 를 파손시켜 제거하는 테스트부(40)와, 상기 테스트부(40)에서 웨이퍼(W)를 픽업하여 반송하는 언로딩 픽커(25)와, 상기 언로딩 픽커(25)에 의해 반송된 양품의 웨이퍼(W)가 카세트(51)에 순차적으로 적재되는 언로딩부(50)와, 상기 수조(1) 내의 물을 설정 온도 범위로 가열하여 웨이퍼 스택(WS)에서 웨이퍼 분리가 더욱 원활하게 이루어지도록 하는 히터(80)를 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 수조(1)의 상측에는 로딩 픽커(20)에 의해 상기 세퍼레이팅부(10)에서 분리된 웨이퍼(W)를 촬영하여 로딩 픽커(20)에 2장 이상의 웨이퍼가 픽업되었는지의 여부를 첵크하고 불량 웨이퍼를 검사하는 제1비전검사부와, 언로딩 픽커(25)에 의해 상기 테스트부(40)에서 픽업된 웨이퍼(W)를 촬영하여 최종적인 웨이퍼 파손 여부를 검사하는 제2비전검사부가 구성된다. 이 실시예에서 상기 제1비전검사부는 로딩 픽커(20)에 흡착된 웨이퍼를 촬영하는 비전카메라(71)와, 로딩 픽커(20)를 사이에 두고 상기 비전카메라(71)의 반대편에 설치되어 웨이퍼(W) 쪽으로 빛을 조사하는 조명유닛(72)을 포함하여 구성된다. 상기 제2비전검사부 또한 제1비전검사부와 마찬가지로 비전카메라(73)와 상기 언로딩 픽커(25)에 흡착된 웨이퍼를 향해 빛을 조사하는 조명유닛(74)을 포함하여 구성된다. 상기 조명유닛(72, 74)은 적외선(IR), 더욱 바람직하게는 근적외선(NIR)을 방출하며, 비전카메라(71, 73)는 일반 카메라를 이용하여 구성될 수 있으나, 이외에도 적외선 파장대에 민감한 적외선 카메라를 사용할 수도 있다. 비전카메라(71, 73)로 적외선 카메라를 이용할 경우, 적외선 이하의 파장대를 차단하는 적외선필터를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 세퍼레이팅부(10)는 복수개의 웨이퍼(W)들이 세워진 상태로 적층된 웨 이퍼 스택(WS)이 재치되는 캐리어(11)와, 상기 캐리어(11)를 수평 방향으로 임의의 위치로 이동시키는 캐리어 구동유닛과, 상기 캐리어(11) 내에서 일정 각도로 경사지게 설치되어 웨이퍼 스택(WS)이 일정 각도로 경사진 상태로 세워지도록 지지하는 경사지지판(12)과, 상기 캐리어(11)에 재치된 웨이퍼 스택(WS)의 일단부 상측에서 물을 분사하여 웨이퍼 스택(WS)의 끝단에 위치하는 최종 웨이퍼를 다른 웨이퍼들로부터 분리시키는 웨이퍼분리용 노즐(14)과, 상기 경사지지판(12)의 반대편에 설치되어 웨이퍼 스택의 끝단에서 분리되는 최종 웨이퍼가 후방으로 쓰러지지 않고 수직하도록 지지하는 전도방지부(13)로 구성된다.
상기 세퍼레이팅부(10)의 일측에는 웨이퍼 스택(WS)의 최종 웨이퍼가 웨이퍼분리용 노즐(14)에 의해 분리될 수 있는 위치로 이동했는지를 감지하는 센서(미도시)가 설치된다.
상기 전도방지부(13)는 수조(1) 내에서 일정한 위치에 고정되게 설치되며, 웨이퍼 스택(WS) 쪽으로 물을 분사하는 복수개의 분사노즐(미도시)을 구비한다.
상기 웨이퍼분리용 노즐(14)은 상기 전도방지부(13)의 상측에 설치되어 하측으로 물을 분사함으로써 웨이퍼 스택(WS)의 말단에 위치한 최종 웨이퍼(W)를 웨이퍼 스택(WS)에서 분리한다.
상기 로딩 픽커(20)와 언로딩 픽커(25)는 각각 수조(1)의 상부를 가로지르도록 설치되는 X축가이드프레임(29)을 따라 X축 방향으로 수평 이동하도록 설치되는 가동블록(21, 26)과, 상기 가동블록(21, 26)에 상하방향(Z축 방향)으로 이동 가능하게 설치되어 웨이퍼(W)를 진공 흡착하는 흡착블록(22, 27)으로 구성된다. 도면에 도시하지는 않았으나, 상기 가동블록(21, 26)에는 상기 로딩 픽커(20) 및 언로딩 픽커(25)의 흡착블록(22, 27)들을 좌우방향(Y축 방향)으로 이동시키는 Y축 구동부(미도시)가 구성된다.
도 4에 도시한 것과 같이, 상기 로딩 픽커(20)의 흡착블록(22)에는 복수개의 진공홀(23)로 이루어진 복수개의 진공홀 그룹(23a, 23b, 23c)이 형성된다. 여기서, 상기 진공홀 그룹(23a, 23b, 23c)은 흡착블록(22)의 하부 중앙에 배열되는 복수개의 진공홀(23)들로 이루어진 제1진공홀 그룹(23a)과, 상기 제1진공홀 그룹(23a)을 사이에 두고 흡착블록(22)의 양측부에 배열되는 복수개의 진공홀(23)들로 이루어진 제2진공홀 그룹(23b) 및 제3진공홀 그룹(23c)으로 이루어진다.
상기 제1진공홀 그룹(23a)과 제2,3진공홀 그룹(23b, 23c)은 일정한 시간차이를 두고 진공압이 순차적으로 형성되면서 웨이퍼(W)를 진공 흡착한다. 예를 들어, 제1진공홀 그룹(23a)에 먼저 진공압이 형성된 다음, 일정 시간 후 제2진공홀 그룹(23b) 및 제3진공홀 그룹(23c)에 진공압이 형성된다. 물론, 이와는 반대로 제2진공홀 그룹(23b) 및 제3진공홀 그룹(23c)에 먼저 진공압이 형성된 다음, 일정 시간 후 제1진공홀 그룹(23a)에 진공압이 형성될 수도 있을 것이다. 여기서, 일정 시간이란 예를 들어　제1진공홀 그룹(23a)을 통해 진공압이 형성된 시점을 기준으로 하여 로딩 픽커(20)가 웨이퍼 스택(WS)을 벗어나는 시점까지의 시간을 의미할 수 있다. 또한, 상기 로딩 픽커(20)가 수직 방향으로 이동하는 경우에는 공기에 의한 저항이 적으므로, 예를 들어 제1진공홀 그룹(23a)을 통한 진공압만으로도 충분히 견고하게 웨이퍼를 파지할 수 있다. 　따라서, 일정 시간이란 제1진공홀 그룹(23a)을 통해 진공압이 형성된 시점을 기준으로 하여 로딩 픽커(20)가 수평 방향으로 이동하기 시작하는 시점까지의 시간을 의미할 수 있다.
이와 같이, 로딩 픽커(20)의 각 진공홀 그룹(23a, 23b, 23c)에 진공압이 소정의 시간차를 두고 형성되면, 모든 진공홀 그룹(23a, 23b, 23c)에 한번에 진공압을 형성할 경우에 비하여 설정 진공압에 도달하는 시간이 짧아지게 되어 픽커의 동작 시간을 단축시킬 수 있으며, 웨이퍼 스택(WS)에 깨진 웨이퍼 조각(Wp)이 있을 때에 깨진 웨이퍼 조각(Wp)만 진공 흡착되고, 그 앞의 정상적인 웨이퍼(W)는 진공 흡착되지 않고 웨이퍼 스택(WS)에 남아 있게 된다.
이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 로딩 픽커(20)의 흡착블록(22)이 웨이퍼 스택(WS)의 후단부에서 분리된 웨이퍼(W)를 진공 흡착할 때, 먼저 제1진공홀 그룹(23a)에 진공압이 형성되면서 웨이퍼(W)의 하단부 중앙이 흡착블록(22)에 진공 흡착된다. 이 때, 진공압이 설정 압력에 도달하게 되고, 로딩 픽커(20)는 웨이퍼(W)를 흡착한 상태에서 수직 상승하게 된다. 이어서, 로딩 픽커(20)가 상승하는 도중 제2진공홀 그룹(23b)에 진공압이 형성되면서 웨이퍼(W)를 더욱 확실하게 진공 흡착하게 된다.
따라서, 도 3과 도 4 및 도 5에 도시된 것과 같이 웨이퍼 스택(WS)의 최후단부에 깨진 웨이퍼 조각(Wp)이 있을 때, 로딩 픽커(20)의 제1진공홀 그룹(23a)에만 1차적으로 진공압이 형성되어 웨이퍼 조각(Wp)을 진공 흡착하여 상승하므로 깨진 웨이퍼 조각(Wp)의 앞에 위치하는 정상적인 웨이퍼(W)가 로딩 픽커(20)에 흡착되지 않고 웨이퍼 스택(WS)에 남아 있게 되는 것이다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 웨이퍼 핸들링장치의 전반적인 작동을 설명하면 다음과 같다.
세퍼레이팅부(10)의 캐리어(11) 내측에 웨이퍼 스택(WS)을 재치하고 캐리어 구동유닛을 이용하여 캐리어(11)를 이동시켜 웨이퍼 스택(WS)의 후단부에 위치한 웨이퍼(W)가 웨이퍼분리용 노즐(14)의 하측에 정렬되도록 한다. 이 때, 상기 웨이퍼 스택(WS)은 캐리어(11) 내측에서 경사지지판(12)에 의해 비스듬하게 세워진 상태를 유지한다.
이어서, 웨이퍼분리용 노즐(14)에서 웨이퍼 스택(WS) 쪽으로 물이 분사되어 웨이퍼 스택(WS)의 말단부에 위치한 최종 웨이퍼(W)가 다른 웨이퍼들과 분리된다. 상기 웨이퍼 스택(WS)에서 분리되는 최종 웨이퍼(W)는 전도방지부(13)에 의해 지지되면서 수직한 상태로 된다.
이 때, 세퍼레이팅부(10)의 전도방지부(13) 상측에서 로딩 픽커(20)의 흡착블록(22)이 수직 하강한 다음 수평하게 일정 거리 전진하여 전도방지부(13)에 의해 지지되어 있는 최종 웨이퍼(W)에 밀착된다. 그리고, 전술한 것처럼 흡착블록(22)의 제1진공홀 그룹(23a)에 1차적으로 진공압이 형성되면서 웨이퍼(W)의 하단부 중앙이 흡착블록(22)에 흡착되고, 로딩 픽커(20)가 수직 상승한다. 이 때, 흡착블록(22)의 제2진공홀 그룹(23b)에 진공압이 형성되면서 웨이퍼(W)가 더욱 안정적으로 흡착블록(22)에 흡착 고정된다.
상술한 것과 같이 로딩 픽커(20)가 웨이퍼(W)를 진공 흡착하여 수조(1) 밖으로 반출하면, 제1비전검사부의 조명유닛(72)에서 웨이퍼(W) 쪽으로 빛이 제공되고, 비전카메라(71)가 로딩 픽커(20)에 흡착되어 있는 웨이퍼(W)를 촬영하여 이미지를 획득한다. 이 때, 만약 로딩 픽커(20)에 의해 2장의 웨이퍼(W)가 함께 겹쳐진 상태로 반출될 경우, 상기 비전카메라(71)에 의해 획득된 웨이퍼 이미지의 명암은 1장의 웨이퍼 이미지의 명암보다 어둡게 되므로 이 명암 대비를 통해 핸들링장치의 컨트롤러(미도시)는 2장의 웨이퍼가 겹쳐졌음을 검출하게 된다.
상기 제1비전검사부에 의한 검사 결과, 로딩 픽커(20)에 흡착된 웨이퍼가 2장 이상인 것으로 판정될 경우, 로딩 픽커(20)는 버퍼부(30)로 이송하여 2장의 웨이퍼(W)를 모두 버퍼부(30)이 적재함(31) 내에 내려놓고 다시 세퍼레이팅부(10)로 이동한다.
반면에, 상기 제1비전검사부에 의한 검사 결과, 로딩 픽커(20)에 외관상 이상이 없는 단 한 장의 웨이퍼(W)만 흡착된 것으로 판정될 경우, 로딩 픽커(20)는 테스트부(40)로 이동하여 테스트부(40)의 웨이퍼 수용부(41)에 웨이퍼(W)를 내려놓는다.
상기 테스트부(40)에서는 웨이퍼(W) 쪽으로 물을 분사하여 내부 균열이 생기거나 미세하게 파손된 웨이퍼, 또는 설정 강도 이상의 강도를 제공하지 못하는 두께가 얇은 웨이퍼를 파손시켜 하측의 개구부를 통해 배출시킨다.
상기 테스트부(40)에서 깨어지지 않은 양품 웨이퍼(W)는 언로딩 픽커(25)에 의해 진공 흡착되어 수조(1) 밖으로 반출된 다음, 제2비전검사부에 의해 촬영되어 최종적인 파손 여부 등을 검사받고 언로딩부(50)로 이송되어 카세트(51)에 재치된다.
한편, 상술한 것과 같이 로딩 픽커(20)를 이용하여 웨이퍼 스택(WS)에서 웨이퍼(W)를 진공 흡착하여 수조(1) 외부로 반출했을 때, 웨이퍼 스택(WS)의 후단부에서 웨이퍼(W)들이 한 장씩 완전히 분리되지 않을 경우 로딩 픽커(20)에 2장 이상의 웨이퍼(W)가 함께 딸려나오는 경우가 발생할 수 있으며, 이를 제1비전검사부에 의해 검출하여 2장 이상이 한꺼번에 반출되었을 경우 로딩 픽커(20)가 버퍼부(30)로 이동하여 웨이퍼(W)들을 버퍼부(30)에 수납시키게 된다.
그런데, 이 경우 상기 로딩 픽커(20)가 버퍼부(30)로 이동하는 도중 로딩 픽커(20)에 직접 흡착되지 않고 로딩 픽커(20)에 흡착된 웨이퍼(W1)의 외측면에 붙어있던 웨이퍼(W2)가 표면장력이 약화됨에 따라 자중에 의해 아래로 흘러내는 현상이 발생할 경우가 있으며(도 6참조), 이 경우 웨이퍼 반송 과정에서 웨이퍼(W2)가 낙하하거나 다른 구조물에 부딪혀 파손되는 현상이 발생할 수 있다.
이에 본 발명에서는 제1비전검사부에 의해 로딩 픽커(20)에 복수의 웨이퍼(W)들이 픽업되었는지를 검사한 다음, 검사 결과 로딩 픽커(20)에 복수의 웨이퍼(W1, W2)들이 픽업되어 있는 것으로 판정될 경우, 한 번 더 제1비전검사부로 로딩 픽커(20)의 웨이퍼(W1, W2)를 촬영하여 함께 딸려나온 웨이퍼(W2)가 아래로 흘러 내렸는지를 검사하여, 만약 제1비전검사부의 2차 검사 결과, 웨이퍼(W1, W2) 중 적어도 어느 하나가 아래로 흘러 내린 것으로 검사될 경우 이동 과정에서 웨이퍼(W2)의 낙하 또는 충돌 가능성이 높은 것으로 판정하여 로딩 픽커(20)가 이동을 하지 않고 설정된 이상 동작 시퀀스를 수행하고, 웨이퍼가 아래로 흘러 내리지 않은 것으로 검사될 경우 이동 과정에서 웨이퍼(W2)의 낙하 또는 충돌 가능성이 없는 것으로 판정하여 로딩 픽커(20)를 버퍼부(30)로 이동시켜 버퍼부(30)에 웨이퍼(W1, W2)들을 수납시킴으로써 웨이퍼 안정성을 확보할 수 있는 웨이퍼 핸들링방법을 제시한다.
여기서, 상기 '이상 동작 시퀀스'는, 외부의 작업자에게 알려 작업자가 로딩 픽커(20)에 픽업된 복수개의 웨이퍼(W1, W2)들을 안전하게 처리하거나, 혹은 자동으로 로딩 픽커(20)가 아래쪽으로 하강하여 세퍼레이팅부(10)의 캐리어(11)로 안전하게 되돌려 놓는 작업이다. 예를 들어, 상기 이상 동작 시퀀스는 상기 웨이퍼 분리용 노즐(14)의 작동을 중지시켜 수조(1) 내부에서의 웨이퍼 분리 작동을 중지시키고, 웨이퍼 스택(WS)의 후방에 위치한 전도방지부(13)의 분사노즐(미도시)을 통해 웨이퍼 스택(WS) 쪽으로 물을 분사하여 웨이퍼 스택(WS)을 전방으로 밀착시켜 웨이퍼 스택(WS)의 후단부와 전도방지부(13) 사이에 공간을 확보한 다음, 상기 로딩 픽커(20)를 하강시켜 상기 확보된 웨이퍼 스택(WS)의 후방부의 공간으로 웨이퍼를 내려 놓고, 로딩 픽커(20)의 진공압을 해제하여 복수개의 웨이퍼(W1, W2)를 다시 안전하게 원래의 위치로 복귀시키는 과정으로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 로딩 픽커(20)가 수중 내의 웨이퍼 스택(WS)에서 웨이퍼(W)를 진공 흡착하여 외부로 반출하는 과정에서 로딩 픽커(20)에 직접 흡착된 웨이퍼(W)와 접하고 있는 그 앞의 웨이퍼(W)가 함께 딸려나오다가 수조(1) 외부로 완전히 딸려나오지 못하고 도중에 낙하하는 경우가 발생할 수 있다. 이 경우, 도 7에 도시한 것과 같이 딸려나오다가 떨어진 웨이퍼(W)가 웨이퍼 스택(WS)의 후단부와 전도방지부(13) 사이에 걸쳐지게 되면, 로딩 픽커(20)가 그 다음 작업을 위해 하강할 때 상 기 웨이퍼 스택(WS)의 후단부와 전도방지부(13) 사이에 끼인 웨이퍼(W)의 상단부와 간섭되는 현상이 발생할 수 있다.
그런데, 제1비전검사부로는 이러한 현상을 감지할 수 없기 때문에 상기 수조(1)에 웨이퍼 스택(WS)의 상단부 외측을 센싱하는 센서(91, 92)를 설치하여 웨이퍼 스택(WS)에 웨이퍼(W)가 걸쳐진 상태를 감지할 수 있다. 여기서, 상기 센서(91, 92)는 웨이퍼 스택(WS)의 상단부 외측으로 수평하게 빔을 방출하는 발광부(91)와, 상기 발광부(91)에서 방출된 빔을 수신하는 수광부(92)로 이루어져, 상기 발광부(91)에서 방출된 센서 빔이 웨이퍼(W)의 상단부에 의해 가로막혀 수광부(92)에 입사되지 않을 경우 웨이퍼(W)가 중간에 걸쳐진 것으로 판정하여 소정의 조치를 취한다.
예를 들어, 상기 센서 빔이 웨이퍼에 의해 가로 막혀서 웨이퍼가 걸린 것으로 판정될 경우, 웨이퍼 스택(WS)의 후방에 위치한 전도방지부(13)의 분사노즐(미도시)을 통해 웨이퍼 스택(WS) 쪽으로 물을 분사하여 웨이퍼 스택(WS)을 전방으로 밀착시킴으로써 웨이퍼 스택(WS)의 후단부에 걸쳐진 웨이퍼(W)를 아래쪽으로 낙하시킨다.
이상에서와 같이 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 로딩 픽커(20)의 각 진공홀 그룹(23a, 23b, 23c)을 통해 일정한 시간차를 두고 진공압이 부분적으로 형성되므로, 설정 진공압에 도달할 때까지의 시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라, 웨이퍼 스택(WS)의 후단에 깨진 웨이퍼 조각(Wp)이 있더라도 깨진 웨이퍼 조각(Wp)만 진공 흡착하여 외부로 반출할 수 있으므로 그 앞의 정상적인 웨이퍼(W)가 진공 흡착되어 파손되거나 손상되는 현상이 방지된다.
그리고, 본 발명의 다른 한 실시형태에 따르면, 로딩 픽커(20)가 한번에 2장 이상의 웨이퍼(W)를 픽업하였을 때 제1비전검사부로 웨이퍼(W) 흘러 내림을 감지하여, 웨이퍼(W)들이 안전하게 지정된 후공정 위치로 반송될 수 있는 상태인지를 확인하고, 안전한 상태에서만 웨이퍼(W)들을 지정된 공정 위치로 반송하게 되므로 웨이퍼 파손을 최소화할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 한 실시형태에 따르면, 로딩 픽커(20)가 웨이퍼를 반출하는 도중 함께 딸려나오던 다른 웨이퍼(W)가 완전히 딸려나오지 못하고 중간에서 낙하하여 웨이퍼 스택(WS)의 후단부와 전도방지부(13) 사이에서 걸쳐지게 되더라도, 센서(91, 92)를 통해 이를 감지하여 적절한 조치를 취할 수 있으므로 웨이퍼 핸들링 작업에 더욱 안전성을 확보할 수 있다.
전술한 본 발명에 따른 웨이퍼 핸들링장치의 픽커 및 웨이퍼 핸들링 방법의 실시예들은 단지 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시 목적으로 제시된 것으로 본 발명은 이에 국한되지 않으며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 첨부된 특허청구범위에 기재된 기술 사상의 범주 내에서 다양한 변경 및 실시가 가능할 것이다.
도 1은 종래의 웨이퍼 핸들링장치의 픽커에 깨진 웨이퍼 조각과 함께 정상 웨이퍼가 진공 흡착된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 핸들링장치의 전체 구성을 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 2의 웨이퍼 핸들링장치의 세퍼레이팅부와 로딩 픽커의 구성을 좀 더 상세히 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 2의 웨이퍼 핸들링장치의 로딩 픽커의 주요 부분을 나타낸 정면도이다.
도 5는 도 4의 로딩 픽커의 단면도이다.
도 6은 도 4의 로딩 픽커의 단면도로서 로딩 픽커에 2장의 웨이퍼가 픽업되어 미끄러지는 현상을 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 웨이퍼 핸들링장치에서 웨이퍼 분리 과정 중 웨이퍼가 웨이퍼 스택의 후단에 걸쳐진 상태를 설명하는 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 수조 10 : 세퍼레이팅부
11 : 캐리어 12 : 경사지지판
13 : 전도방지부 14 : 웨이퍼분리용 노즐
20 : 로딩픽커 22 : 흡착블록
23 : 진공홀 23a, 23b, 23c : 제1,2,3 진공홀 그룹
25 : 언로딩픽커 27 : 흡착블록
30 : 버퍼부 40 : 테스트부
50 : 언로딩부 51 : 카세트
71, 73 : 비전카메라 72, 74 : 조명유닛
80 : 히터 91, 92 : 센서의 발광부 및 수광부
W, W1, W2 : 웨이퍼 Wp : 웨이퍼 조각
WS : 웨이퍼 스택

Claims (9)

  1. 수조 내부에 재치된 웨이퍼 스택에서 웨이퍼를 진공 흡착하여 정해진 공정 위치로 반송하는 웨이퍼 핸들링장치용 픽커에 있어서,
    상기 픽커는 시간차를 두고 진공압을 형성하는 복수개의 진공홀 그룹이 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 핸들링장치용 픽커.
  2. 제1항에 있어서, 상기 픽커의 진공홀 그룹은, 픽커의 하부 중앙에 배열되는 복수개의 진공홀들로 이루어진 제1진공홀 그룹과, 상기 제1진공홀 그룹을 사이에 두고 픽커의 양측부에 배열되는 복수개의 진공홀들로 이루어진 제2진공홀 그룹 및 제3진공홀 그룹으로 이루어진 것을 특징으로 하는 웨이퍼 핸들링장치용 픽커.
  3. 진공압을 형성하는 복수개의 진공홀 그룹이 형성되어 있는 픽커를 이용하여 수조 내의 웨이퍼 스택에서 분리된 웨이퍼를 진공 흡착하는 웨이퍼 핸들링 방법에 있어서,
    상기 픽커가 진공홀 그룹 중 어느 한 진공홀 그룹을 통해 진공압을 형성하여 웨이퍼를 흡착하는 제1단계와;
    일정 시간 경과 후, 상기 픽커가 진공홀 그룹 중 나머지 진공홀 그룹을 통해 진공압을 형성하여 웨이퍼를 흡착하는 제2단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 핸들링 방법.
  4. 픽커가 수조 내부에 재치된 웨이퍼 스택의 후단부에서 웨이퍼를 진공 흡착하여 수조 외부로 반출하는 제1단계와;
    상기 픽커에 흡착된 웨이퍼를 비전카메라로 촬영하여 픽커에 여러장의 웨이퍼가 함께 픽업되었는지를 비전 검사하는 제2단계와;
    상기 픽커에 2장 이상의 웨이퍼가 픽업된 것으로 판정된 경우, 다시 비전카메라로 픽커에 픽업된 웨이퍼를 촬영하여 함께 픽업된 웨이퍼 중 하나 이상이 흘러내려갔는지를 비전 검사하는 제3단계와;
    상기 제3단계에서 상기 픽커에 함께 픽업된 웨이퍼가 흘러 내려갔는지 여부를 판정하는 제4단계를 포함하여 구성된 웨이퍼 핸들링 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제4단계에서 상기 픽커에 함께 픽업된 웨이퍼가 흘러 내려가지 않은 것으로 판정될 경우, 픽커를 정해진 후공정 위치로 이동시키는 제5-1단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 핸들링 방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 제4단계에서 상기 픽커에 함께 픽업된 웨이퍼가 흘러 내려간 것으로 판정될 경우, 픽커를 정해진 후공정 위치로 이동시키지 않고, 설정된 이상 동작 시퀀스를 수행하는 제5-2단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 핸들링 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제5-2단계의 이상 동작 시퀀스는,
    수조 내부에서의 웨이퍼 분리 작동을 중지시키는 단계와;
    웨이퍼 스택의 후방에서 웨이퍼 스택 쪽으로 물을 분사하여 웨이퍼 스택을 전방으로 밀착시켜 웨이퍼 스택의 후방부에 공간을 확보하는 단계와;
    상기 픽커를 하강시켜 상기 확보된 웨이퍼 스택의 후방부의 공간으로 웨이퍼를 내려 놓는 단계와;
    상기 픽커의 진공압을 해제하여 픽커에서 웨이퍼를 분리시키는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 핸들링 방법.
  8. 제4항에 있어서, 상기 제2단계를 수행하는 도중 수조 내부에서 웨이퍼 스택의 상단부 외측에 센서 빔을 조사하여 웨이퍼 스택의 후단부에서 웨이퍼가 걸렸는지를 추가로 검사하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 핸들링 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 센서 빔이 웨이퍼에 의해 가로 막혀서 웨이퍼가 걸린 것으로 판정될 경우, 웨이퍼 스택의 후방부에서 웨이퍼 스택 쪽으로 물을 분사하여 웨이퍼 스택을 전방으로 밀착시킴으로써 웨이퍼 스택의 후단부에 걸린 웨이퍼를 아래쪽으로 낙하시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 핸들링 방법.
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