KR20200082173A - 웨이퍼 취급 장치 및 이를 포함하는 웨이퍼 정렬 장치 - Google Patents

웨이퍼 취급 장치 및 이를 포함하는 웨이퍼 정렬 장치 Download PDF

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백현정
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Abstract

본 기재의 웨이퍼 취급 장치는 제1 직경으로 이루어진 웨이퍼보다 큰 제2 직경으로 이루어지고, 상기 웨이퍼가 안착되며, 상기 웨이퍼의 크기를 확장시키는 웨이퍼 확장 유닛; 및 상기 웨이퍼 확장 유닛보다 큰 크기로 이루어지고, 상기 웨이퍼 확장 유닛이 지정된 위치와 각도로 안착된 상태를 유지하면서 취급될 수 있게 하는 위치 유지 유닛;을 포함한다.

Description

웨이퍼 취급 장치 및 이를 포함하는 웨이퍼 정렬 장치{Wafer handling apparatus and wafer alignment apparatus including the same}
본 발명은 웨이퍼 취급 장치 및 이를 포함하는 웨이퍼 정렬 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 및 유기 박막 소자 제조에 사용되는 기판을 처리하는데 사용될 수 있는 웨이퍼 취급 장치 및 이를 포함하는 웨이퍼 정렬 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장치는 반도체 웨이퍼 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 상기 막을 평탄화하기 위한 화학적 기계적 연마 공정과, 상기 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 막을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정과, 반도체 웨이퍼의 소정 영역에 특정 이온을 주입하기 위한 이온 주입 공정과, 반도체 웨이퍼 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정과 같은 일련의 단위 공정들을 시행한다.
이러한 단위 공정들은 소정의 반도체 제조설비를 구비하여 행해지며, 이러한 반도체 제조 설비는 일반적으로 웨이퍼가 실린 카세트가 놓이는 로더(loader)와, 웨이퍼에 일련의 처리를 하는 공정 챔버, 공정 챔버와 로더 사이에 구비되어 웨이퍼를 대기시키는 로드락 챔버, 공정 챔버와 로드락 챔버 또는 하나의 공정 챔버에서 다른 공정 챔버로 웨이퍼를 이송하기 위해 마련되는 트랜스퍼 챔버 등으로 구성된다.
그리고, 반도체 공정 진행시에는 웨이퍼 정렬 장치에 의해 웨이퍼의 플랫 존(flat zone)이나 노치(notch)를 기준으로 일정한 방향 및 위치를 맞추어 주는 정렬 공정이 수행된다.
한편, 최근에는 공정 챔버에서 웨이퍼의 위치를 정렬하는 과정과 별도로 웨이퍼 정렬 장치를 사용하여 공정 챔버 내에서 웨이퍼의 위치를 정렬하기 이전에 웨이퍼를 목표 위치와 우선적으로 정렬하는 선 정렬(pre-align) 과정을 실시한다. 다만, 종래의 웨이퍼 정렬 장치는 특정 직경의 웨이퍼만 위치 정렬할 수 있고, 직경이 상이한 웨이퍼의 위치는 정렬할 수가 없다. 따라서, 웨이퍼 각각의 크기에 맞는 웨이퍼 정렬 장치를 모두 마련해야하는 문제점이 있다.
한편, 웨이퍼가 정렬되는 과정에서는 웨이퍼가 웨이퍼 정렬 장치에 의해 정확하게 회전 또는 이동되어야 웨이퍼의 위치가 정확하게 정렬될 수 있다. 그러나, 웨이퍼는 정지하고 있는 상태에서 웨이퍼 정렬 장치가 급격하게 회전되는 경우, 관성에 의하여 웨이퍼 정렬 장치가 회전한 만큼 웨이퍼는 회전되지 못할 수 있다.
이에 따라, 웨이퍼의 위치를 정렬하기 위하여 지속적으로 웨이퍼 정렬 장치가 동작함으로써, 웨이퍼의 위치 정렬 시간이 증가할 수 있다. 뿐만 아니라, 웨이퍼 정렬 장치가 급격하게 승강하거나 회전됨에 따라 웨이퍼가 낙하할 가능성도 있다.
한국등록특허 제10-1597211호
본 발명의 목적은 다양한 직경으로 이루어진 웨이퍼들의 위치를 정렬할 수 있는 웨이퍼 취급 장치 및 이를 포함하는 웨이퍼 정렬 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 목적은 웨이퍼가 이송 과정이나 위치 정렬 과정 중 낙하하는 것을 방지할 수 있는 웨이퍼 취급 장치 및 이를 포함하는 웨이퍼 정렬 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 웨이퍼의 위치를 정렬하는 시간이 단축될 수 있는 웨이퍼 취급 장치 및 이를 포함하는 웨이퍼 정렬 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 웨이퍼 취급 장치는 제1 직경으로 이루어진 웨이퍼보다 큰 제2 직경으로 이루어지고, 상기 웨이퍼가 안착되며, 상기 웨이퍼의 크기를 확장시키는 웨이퍼 확장 유닛; 및 상기 웨이퍼 확장 유닛보다 큰 크기로 이루어지고, 상기 웨이퍼 확장 유닛이 지정된 위치와 각도로 안착된 상태를 유지하면서 취급될 수 있게 하는 위치 유지 유닛;을 포함한다.
한편, 상기 위치 유지 유닛은, 판 형상으로 이루어지고, 상기 웨이퍼 확장 유닛이 안착 가능하도록 상하방향으로 관통되는 몸체부; 및 상기 몸체부에서 상기 웨이퍼 확장 유닛이 안착되는 내측으로부터 상기 몸체부의 중심을 향하여 돌출되는 하나 이상의 위치 고정 돌기;를 포함할 수 있다.
한편, 상기 몸체부는 다각형일 수 있다.
한편, 상기 웨이퍼 확장 유닛은, 제1 직경으로 이루어진 웨이퍼보다 큰 제2 직경으로 이루어지며, 내부가 관통되게 형성된 베이스부와, 상기 베이스부의 내측으로부터 상기 베이스부의 중심을 향하여 연장되어 상기 웨이퍼를 지지하는 하나 이상의 지지부와, 상기 베이스부의 가장자리의 일부분으로부터 인입되어 상기 위치 고정 돌기가 삽입되는 하나 이상의 위치 고정홈을 포함하는 몸체 부재; 및 상기 몸체 부재에서 상기 웨이퍼에 인접하게 위치되고, 외력에 의하여 상기 웨이퍼의 일부분에 접촉되거나 분리될 수 있도록 변형되는 이탈 방지 부재;를 포함할 수 있다.
한편, 상기 이탈 방지 부재는, 상기 몸체 부재에 슬라이딩 가능하게 결합되고, 일체로 형성되며, 서로 반대 방향으로 하향 경사진 두 개의 경사면을 포함하는 슬라이딩부; 및 상기 슬라이딩부가 결합되고, 상기 슬라이딩부의 이동 궤적을 제한하도록 상기 몸체 부재에 형성된 가이드부;를 포함할 수 있다.
한편, 상기 몸체 부재에서 상기 이탈 방지 부재가 위치된 부분에는 설치 공간이 형성되고, 상기 이탈 방지 부재는, 상기 설치 공간에 위치되고, 상기 웨이퍼를 향하여 하향 경사진 경사면을 포함하며, 외력이 제거되면 상기 웨이퍼에 접촉되고, 외력이 가해지면 상기 웨이퍼로부터 분리되는 접촉 부재; 및 상기 설치 공간에 위치되고, 상기 접촉 부재를 탄성 지지하며, 상기 접촉 부재가 상기 웨이퍼에 접촉된 상태를 유지하도록 탄성력을 발생시키는 탄성 부재;를 포함할 수 있다.
한편, 상기 이탈 방지 부재는, 막대 형상으로 이루어지고, 일단이 외력에 의해 눌리면 타단이 상승되도록 상기 몸체 부재에 상하방향으로 회전 가능하게 결합되는 회전 부재를 포함할 수 있다.
한편, 상기 지지부에서 상기 웨이퍼가 안착되는 부분은 상기 웨이퍼의 테두리와 대응되는 아크(Arc) 형상일 수 있다.
한편, 상기 지지부에서 상기 웨이퍼가 안착되는 부분은 하향 경사지게 형성될 수 있다.
한편, 상기 지지부는 4개이고, 상기 4개의 지지부 각각은 상기 베이스부의 중심을 기준으로 90도마다 위치될 수 있다.
한편, 상기 지지부에서 상기 웨이퍼가 안착되는 부분에 위치되어 상기 웨이퍼가 지지부에 지지된 상태에서 미끄러짐이 발생되는 것을 방지하는 미끄럼 방지 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 웨이퍼 정렬 장치는 웨이퍼 취급 장치; 상기 웨이퍼 취급 장치가 안착되는 안착 부재; 상기 안착 부재에 인접하게 위치되고, 상기 웨이퍼 취급 장치에 포함된 이탈 방지 부재를 조작하여 상기 이탈 방지 부재가 제1 직경으로 이루어진 웨이퍼의 일부분에 접촉되거나 분리될 수 있게 하는 하나 이상의 조작 유닛; 상기 웨이퍼 취급 장치에 안착되는 제1 직경으로 이루어진 웨이퍼에 새겨져서 상기 웨이퍼의 위치 정렬에 사용되는 위치 정렬용 마크를 촬영하여 상기 웨이퍼의 위치 정보를 획득하는 제1 카메라 유닛; 및 상기 안착 부재에 인접하게 위치되며, 상기 제1 카메라 유닛으로부터 전송받은 위치 정보를 기초로 하여 상기 웨이퍼의 위치를 정렬하는 위치 정렬 유닛;을 포함한다.
한편, 상기 위치 정렬 유닛은, 상기 웨이퍼를 파지하는 파지 부재; 상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼 취급 장치로부터 멀어지거나, 상기 웨이퍼 취급 장치에 안착되는 방향으로 상기 파지 부재를 승하강시키는 제1 구동 부재; 및 상기 파지 부재를 좌우 방향으로 회전시키는 제2 구동 부재;를 포함할 수 있다.
한편, 상기 파지 부재, 제1 구동 부재 및 제2 구동 부재가 순차적으로 결합될 수 있다.
한편, 상기 제1 직경보다 큰 제2 직경으로 이루어진 웨이퍼가 상기 안착 부재에 안착되는 경우, 상기 제2 직경으로 이루어진 웨이퍼를 촬영하여 위치를 정렬하는 제2 카메라 유닛을 포함할 수 있다.
한편, 상기 조작 유닛은, 상기 이탈 방지 부재의 일부분을 가압하는 가압 부재; 및 상기 가압 부재와 결합되고, 상기 가압 부재가 다방향으로 이동될 수 있게 하는 제3 구동 부재;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 취급 장치는 웨이퍼 확장 유닛과 위치 유지 유닛을 포함한다. 웨이퍼 확장 유닛은 위치 유지 유닛의 지정된 위치에 지정된 각도로 안착될 수 있다. 따라서, 위치 유지 유닛은 웨이퍼의 위치를 정렬하는데 사용되는 위치 정렬 장치 내에서 웨이퍼의 위치를 정렬하는 과정에서 웨이퍼 확장 유닛의 위치를 정렬하는 과정을 실시하지 않고, 웨이퍼의 위치만 정렬하더라도 웨이퍼와 웨이퍼 확장 유닛간 정렬이 되도록 할 수 있다.
이와 다르게, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 취급 장치가 위치 유지 유닛을 포함하지 않으면, 웨이퍼 확장 유닛의 위치를 우선적으로 정렬한 다음, 웨이퍼의 위치를 정렬하는 과정을 실시하여야 한다. 그러나 전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 취급 장치는 웨이퍼 확장 유닛과 위치 유지 유닛을 포함함으로써, 웨이퍼 확장 유닛의 위치를 정렬하는 시간 만큼 전체 시간을 단축할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 취급 장치는 제2 직경으로 이루어진 웨이퍼(미도시)를 취급하는 장비에서도 제1 직경으로 이루어진 웨이퍼의 사용이 가능하도록 할 수 있다. 예를 들어, 200mm 웨이퍼와 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼 취급 장치를 결합시키고, 300mm 웨이퍼의 표면을 처리하는 증착 장비에 웨이퍼 취급 장치를 넣고 200mm 웨이퍼의 표면 처리를 실시할 수도 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 취급 장치는 이탈 방지 부재를 포함한다. 이에 따라, 웨이퍼가 웨이퍼 취급 장치에 안착된 상태에서 이송되는 경우, 이탈 방지 부재가 웨이퍼의 일부분에 접촉되어 있으므로, 웨이퍼가 웨이퍼 취급 장치로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치는 웨이퍼 취급 장치, 제1 카메라 유닛과 위치 정렬 유닛을 포함함으로써, 웨이퍼 취급 장치에 안착된 제1 직경으로 이루어진 웨이퍼의 위치를 정렬할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치는 제2 카메라 유닛을 포함함으로써, 웨이퍼 취급 장치의 크기와 유사한 제2 직경으로 이루어진 웨이퍼의 위치도 정렬할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치는 제1 직경으로 이루어진 웨이퍼와 제2 직경으로 이루어진 웨이퍼 모두의 위치를 정렬할 수 있다.
종래에서는 제1 직경으로 이루어진 웨이퍼와 제2 직경으로 이루어진 웨이퍼 각각을 위치 정렬하기 위한 웨이퍼 정렬 장치를 별도로 마련한다. 그러나, 전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치는 서로 다른 직경으로 이루어진 웨이퍼 모두의 위치를 정렬할 수 있다.
뿐만 아니라, 다양한 직경의 웨이퍼가 안착될 수 있는 웨이퍼 취급 장치가 여러 개 마련되어 있으면, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치에서 위치 정렬이 가능한 최대 직경 이하의 웨이퍼 모두의 위치를 정렬할 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼 정렬 장치에서 위치 정렬이 가능한 웨이퍼의 최대 직경이 400mm 인 경우, 웨이퍼 정렬 장치는 400mm 웨이퍼보다 직경이 작은 100mm 웨이퍼, 200mm 웨이퍼 및 300mm 웨이퍼 모두를 사용할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치하나로 모든 웨이퍼의 위치를 정렬할 수 있으므로, 반도체 제조 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 취급 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는, 도 1의 웨이퍼 취급 장치를 도시한 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 취급 장치에 제1 직경으로 이루어진 웨이퍼가 안착된 상태를 도시한 평면도이다.
도 4는, 도 3의 웨이퍼 취급 장치에서 이탈 방지 부재가 웨이퍼에 접촉된 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 이탈 방지 부재의 제1 변형예를 도시한 도면이다.
도 6은 이탈 방지 부재의 제2 변형예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치를 도시한 사시도이다.
도 8은 제1 변형예에 따른 이탈 방지 부재가 웨이퍼에 접촉된 상태를 도시한 도면이다.
도 9는, 도 8의 이탈 방지 부재가 조작 유닛에 의하여 웨이퍼와의 접촉이 해제된 상태를 도시한 도면이다.
도 10은 제2 변형예에 따른 이탈 방지 부재가 웨이퍼에 접촉된 상태를 도시한 도면이다.
도 11은, 도 10의 이탈 방지 부재가 조작 유닛에 의하여 웨이퍼와의 접촉이 해제된 상태를 도시한 도면이다.
도 12 및 도 13은 웨이퍼 정렬 장치의 동작 과정을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 12는 제1 직경으로 이루어진 웨이퍼가 안착된 웨이퍼 취급 장치가 안착 부재에 안착되고, 이탈 방지 부재가 웨이퍼에 접촉된 상태를 도시한 도면이다.
도 13은 이탈 방지 부재가 조작 유닛에 의하여 웨이퍼와의 접촉이 해제되고, 위치 정렬 유닛이 웨이퍼를 상승시킨 상태를 도시한 도면이다.
도 14는 웨이퍼 확장 유닛이 위치 유지 유닛으로부터 분리되어 위치 정렬된 상태로 카세트에 수납되는 과정을 도시한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적인 실시예에서만 설명하고, 그 외의 다른 실시예에서는 대표적인 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우 뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 취급 장치(1000)는 웨이퍼 확장 유닛(100)과 위치 유지 유닛(500)을 포함한다.
웨이퍼 확장 유닛(100)은 제1 직경으로 이루어진 웨이퍼(W)보다 큰 제2 직경으로 이루어진다. 상기 웨이퍼(W)가 웨이퍼 확장 유닛(100)에 안착되며, 웨이퍼 확장 유닛(100)은 상기 웨이퍼(W)의 크기를 확장시킨다. 즉, 웨이퍼 확장 유닛(100)은 상대적으로 작은 직경의 웨이퍼를 상대적으로 큰 직경의 웨이퍼를 정렬하는 장치에서 사용 가능하도록 한다. 이를 위한 웨이퍼 확장 유닛(100)에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
위치 유지 유닛(500)은 상기 웨이퍼 확장 유닛(100)보다 큰 크기로 이루어지고, 상기 웨이퍼 확장 유닛(100)이 지정된 위치와 각도로 안착된 상태를 유지하면서 취급될 수 있게 한다. 위치 유지 유닛(500)은 웨이퍼 확장 유닛(100)이 취급되는 과정에서, 웨이퍼 확장 유닛(100)와 웨이퍼를 이송하는데 사용되는 이송 장치(미도시) 사이의 관성에 의하여 미끄러짐이 발생되어 이송 장치에 대한 웨이퍼 확장 유닛(100)의 위치나 각도가 변경되는 것을 방지할 수 있다.
이를 위한 위치 유지 유닛(500)은 일례로 몸체부(510)와 위치 고정 돌기(520)를 포함할 수 있다.
몸체부(510)는 판 형상으로 이루어지고, 상기 웨이퍼 확장 유닛(100)이 안착 가능하도록 상하방향으로 관통될 수 있다. 도시하지는 않았으나, 몸체부(510)에서 웨이퍼 확장 유닛(100)이 안착되는 부분은 다단으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 웨이퍼 확장 유닛(100)이 몸체부(510)에 안정적으로 안착될 수 있다.
그리고, 상기 몸체부(510)는 다각형일 수 있다. 예를 들어, 몸체부(510)는 사각형일 수 있다. 이에 따라, 웨이퍼를 다루는 주변 장치(미도시)에 사각형의 홈을 형성하고, 사각형의 홈에 몸체부(510)가 안착될 수 있다. 즉, 몸체부(510)와 주변 장치가 서로 결합되는 과정에서 주변 장치에 대한 몸체부(510)의 상대 위치 또는 상대 각도가 목표 위치 및 목표 각도에 강제로 설정되도록 할 수 있다.
일반적인 웨이퍼는 원판형으로 표면을 처리하는 과정에서 위치나 각도를 정렬하는 과정이 필요하나, 위와 같이 다각형의 몸체부(510)를 포함하는 위치 유지 유닛(500)은 전술한 구조로 이루어질 수 있으므로, 위치나 각도를 정렬하는 별도의 과정을 필요로 하지 않을 수 있다.
위치 고정 돌기(520)는 상기 몸체부(510)에서 상기 웨이퍼 확장 유닛(100)이 안착되는 내측으로부터 상기 몸체부(510)의 중심을 향하여 돌출된다. 위치 고정 돌기(520)는 복수개일 수 있으며, 위치 고정 돌기(520)가 4개인 경우, 위치 고정 돌기(520)는 상기 몸체부(510)의 중심을 기준으로 90도마다 위치될 수 있다. 도시하지는 않았으나, 위치 고정 돌기(520)가 3개인 경우, 위치 고정 돌기(520)는 상기 몸체부(510)의 중심을 기준으로 120도마다 위치될 수 있다. 이러한 위치 고정 돌기(520)는 웨이퍼 확장 유닛(100)과 위치 유지 유닛(500)이 기설정된 위치 및 각도를 유지하도록 할 수 있다.
한편, 위치 유지 유닛(500)은 노치 고정 돌기(530)를 더 포함할 수 있다.
노치 고정 돌기(530)는 웨이퍼 확장 유닛(100)이 위치 유지 유닛(500)와 결합시, 위치 유지 유닛(500)에 대한 상대 각도가 기설정된 각도가 되도록 할 수 있다. 이를 위하여 웨이퍼 확장 유닛(100)의 몸체 부재(110)에는 노치 고정 돌기(530)가 삽입될 수 있는 노치부(160)를 포함할 수 있다. 노치부(160)는 노치 고정 돌기(530)와 대응되는 형상으로 관통되어 몸체 부재(110)의 가장자리의 특정 부분에 위치될 수 있다.
한편, 전술한 웨이퍼 확장 유닛(100)는 일례로 몸체 부재(110)와 이탈 방지 부재(140)을 포함한다.
몸체 부재(110)는 웨이퍼 확장 유닛(100)의 몸체가 될 수 있다. 이러한 몸체 부재(110)는 베이스부(111)와, 하나 이상의 지지부(111)와, 하나 이상의 위치 고정홈(150)를 포함한다.
베이스부(111)는 제1 직경으로 이루어진 웨이퍼(W)보다 큰 제2 직경으로 이루어지며, 내부가 관통되게 형성된다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제1 직경은 200mm이고, 제2 직경은 300mm인 것으로 한정하여 설명하나, 제1 직경과 제2 직경이 이에 한정되는 것은 아니다. 베이스부(111)는 웨이퍼 확장 유닛(100)의 몸체가 될 수 있다.
상기 베이스부(111)는 제2 직경의 웨이퍼를 사용하는 장비에서 제1 직경의 웨이퍼(W)의 사용이 가능하도록 제1 직경의 웨이퍼(W)의 크기를 제2 직경으로 확장시킬 수 있다. 이를 위한 베이스부(111)는 제1 직경의 웨이퍼(W) 주변 전체를 감싸는 형상일 수 있다. 예를 들어, 베이스부(111)의 형상은 일례로, 원형띠와 유사한 형상일 수 있다.
지지부(112)는 상기 베이스부(111)의 내측으로부터 상기 베이스부(111)의 중심을 향하여 연장되어 상기 웨이퍼(W)를 지지한다. 이러한 지지부(112)는 하나 이상일 수 있다.
상기 지지부(112)에서 상기 웨이퍼(W)가 안착되는 부분은 상기 웨이퍼(W)의 테두리와 대응되는 아크(Arc) 형상일 수 있다. 그리고, 상기 지지부(112)에서 상기 웨이퍼(W)가 안착되는 부분은 하향 경사지게 형성될 수 있다. 이에 따라, 웨이퍼(W)와 지지부(112)가 접촉되는 면적이 최대화됨으로써, 웨이퍼(W)가 지지부(112)에 의해 안정적으로 지지될 수 있다.
위치 고정홈(150)은 상기 베이스부(111)의 가장자리의 일부분으로부터 인입되어 상기 위치 고정 돌기(520)가 삽입될 수 있다. 위치 고정홈(150)은 위치 고정 돌기(520)와 대응되는 형상일 수 있다. 전술한 위치 고정 돌기(520)가 4개인 경우, 위치 고정홈(150)도 4개일 수 있다. 즉, 위치 고정홈(150)은 위치 고정 돌기(520)와 동일한 개수일 수 있다. 웨이퍼 확장 유닛(100)과 위치 유지 유닛(500)에 안착되는 경우, 위치 고정 돌기(520)가 위치 고정홈(150)에 삽입될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 확장 유닛(100)을 더욱 상세하게 설명하면, 지지부(112)는 4개일 수 있고, 상기 4개의 지지부(112) 각각은 상기 베이스부(111)의 중심을 기준으로 90도마다 위치될 수 있다. 그리고, 지지부(112)가 3개인 경우, 상기 3개의 지지부(112) 각각은 상기 베이스부(111)의 중심을 기준으로 120도마다 위치될 수 있다. 이와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼 확장 유닛(100)의 전체 형상은 중앙 부분이 십자 형상으로 관통된 원판일 수 있다.
이탈 방지 부재(140)는 상기 몸체 부재(110)에서 상기 웨이퍼(W)에 인접하게 위치될 수 있다. 그리고, 이탈 방지 부재(140)는 외력에 의하여 상기 웨이퍼(W)의 일부분에 접촉되거나 분리될 수 있도록 변형된다.
이를 위한 이탈 방지 부재(140)는 일례로 슬라이딩부(141)와 가이드부(142)를 포함할 수 있다.
슬라이딩부(141)는 상기 몸체 부재(110)에 슬라이딩 가능하게 결합되고, 서로 반대 방향으로 하향 경사진 두 개의 경사면(141a, 141b)을 포함할 수 있다. 두 개의 경사면(141a, 141b)은 일체로 형성될 수 있다. 즉, 슬라이딩부(141)의 형상은 소정의 두께로 이루어진 삼각형의 부재이면서, 각각의 측면이 서로 결합된 형상일 수 있다.
가이드부(142)에는 상기 슬라이딩부(141)가 결합된다. 이러한 가이드부(142)는 상기 슬라이딩부(141)의 이동 궤적을 제한하도록 상기 몸체 부재(110)에 형성될 수 있다. 가이드부(142)는 웨이퍼(W)의 중심에서 멀어지는 방향을 향하는 선(line) 형상으로 인입된 홈일 수 있다. 슬라이딩부(141)의 하측이 가이드부(142)에 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있다.
한편, 슬라이딩부(141)에 포함된 두 개의 경사면(141a, 141b)이 서로 반대 방향으로 하향 경사지게 되어 있다. 그러므로, 외부에서 두 개의 경사면(141a, 141b) 중에서 어느 하나의 경사면(141a, 141b)이 상하방향으로 눌리는 경우, 슬라이딩부(141)는 웨이퍼(W)로부터 멀어지는 방향 또는 웨이퍼(W)에 가까워지는 방향으로 이동될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)가 웨이퍼 확장 유닛(100)에 안착된 상태에서, 상기와 같은 이탈 방지 부재(140)에 포함된 슬라이딩부(141)가 웨이퍼(W)의 가장자리의 일부에 접촉되면, 웨이퍼 확장 유닛(100)에 외력이 가해지거나 갑작스럽게 회전되더라도 웨이퍼(W)는 웨이퍼 확장 유닛(100)에 대해 이동 또는 회전되지 않고 웨이퍼 확장 유닛(100)와 함께 이동되거나 회전될 수 있다.
뿐만 아니라, 웨이퍼 확장 유닛(100)이 이송되는 과정에서 웨이퍼(W)가 웨이퍼 확장 유닛(100)로부터 낙하하는 것도 방지할 수 있다. 제1 직경으로 이루어진 웨이퍼(W)가 웨이퍼 확장 유닛(100)과 결합되어 제2 직경으로 이루어진 웨이퍼(미도시)를 취급하는 장비에서도 사용이 가능할 수 있다. 예를 들어, 200mm 웨이퍼와 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼 확장 유닛(100)을 결합시키고, 300mm 웨이퍼의 표면을 처리하는 증착 장비에 웨이퍼 확장 유닛(100)을 넣고 200mm 웨이퍼의 표면 처리를 실시할 수도 있다. 여기서, 표면 처리는 일반적인 반도체 공정에서 웨이퍼의 표면에 실시하는 식각, 증착 등의 공정이므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
또한, 증착 장비에서 웨이퍼를 정렬한 후 표면을 처리하기에 앞서 웨이퍼의 위치를 목표 위치에 우선적으로 정렬하는데 사용되는 선 정렬(pre-align) 장비에서도 웨이퍼 확장 유닛(100)이 사용될 수 있다. 제1 직경으로 이루어진 웨이퍼(W)가 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 확장 유닛(100)에 안착된 상태에서 이와 같은 선 정렬 장비에서 사용되는 과정에 대한 설명은 후술하기로 한다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼 확장 유닛(100)은 미끄럼 방지 부재(130)를 더 포함할 수 있다.
미끄럼 방지 부재(130)는 상기 지지부(112)에서 상기 웨이퍼(W)가 안착되는 부분에 위치되어 상기 웨이퍼(W)가 지지부(112)에 지지된 상태에서 이송 과정이나 위치 정렬 과정 중 발생되는 진동이나 외력에 의하여 미끄러짐이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 이를 위한 미끄럼 방지 부재(130)의 소재는 고무 또는 실리콘일 수 있다.
미끄럼 방지 부재(130)와 지지부(112)를 서로 부착시키는 방법은 일례로 양면 테이프 또는 접착 물질에 의해 지지부(112)에 부착되는 방법, 또는 지지부(112)에 액상의 고무를 도포하여 경화시키는 방법이 사용될 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
이와 같은 미끄럼 방지 부재(130)에 의하여 웨이퍼가 웨이퍼 확장 유닛(100)에 안착된 상태에서 반도체 제조를 위하여 웨이퍼 확장 유닛(100)이 이송 로봇 등에 의하여 이송되거나 카세트에 적재되어 이송되는 과정에서 웨이퍼의 미끄러짐을 방지함으로써, 웨이퍼 확장 유닛(100)에 대한 웨이퍼의 위치가 변경되는 것을 방지할 수 있다.
도 5를 참조하면, 전술한 이탈 방지 부재(240)는 제1 변형예로 접촉 부재(241)와 탄성 부재(242)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 몸체 부재(110)에서 상기 이탈 방지 부재(240)가 위치된 부분에는 설치 공간(114)이 형성될 수 있다.
접촉 부재(241)는 상기 설치 공간(114)에 위치되고, 상기 웨이퍼(W)를 향하여 하향 경사진 경사면을 포함하며, 외력이 제거되면 상기 웨이퍼(W)에 접촉되고, 외력이 가해지면 상기 웨이퍼(W)로부터 분리될 수 있다. 이를 위한 접촉 부재(241)는 일례로, 웨이퍼(W)와 접촉되는 접촉부(241a)와, 외력을 받아서 접촉 부재(241)의 이동 방향을 변경하는 경사부(241b)를 포함할 수 있다.
접촉부(241a)는 웨이퍼(W)의 측면에 대응될 수 있는 형상일 수 있다. 접촉부(241a)가 웨이퍼(W)의 측면에 접촉되면, 웨이퍼(W)가 몸체 부재(110)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다, 그리고, 접촉부(241a)가 웨이퍼(W)로부터 분리되면, 웨이퍼(W)가 몸체 부재(110)로부터 자유롭게 분리될 수 있다.
경사부(241b)는 접촉부(241a)와 일체로 형성될 수 있다. 경사부(241b)는 도면에서 바라보는 방향을 기준으로 접촉부(241a)의 상측에 위치될 수 있다. 설치 공간(114)의 상측은 개구될 수 있으며, 경사부(241b)는 설치 공간(114)에서 개구된 상측을 관통하여 외부로 노출되도록 위치될 수 있다. 이러한 경사부(241b)의 경사각은 대략 45도 이상일 수 있으나, 이에 한정하지는 않으며, 하방으로 가해지는 외력에 의해 접촉 부재(241)가 설치 공간(114)에서 이동될 수 있을 정도이면 어느 각도이든 무방할 수 있다.
탄성 부재(242)는 상기 설치 공간(114)에 위치되고, 상기 접촉 부재(241)를 탄성 지지하며, 상기 접촉 부재(241)가 상기 웨이퍼(W)에 접촉된 상태를 유지하도록 탄성력을 발생시킬 수 있다.
외력이 상기 이탈 방지 부재(240)에 가해지면, 접촉 부재(241)가 웨이퍼(W)로부터 멀어지고, 접촉부(241a)와 웨이퍼(W)의 접촉이 해제될 수 있다. 이와 반대로, 외력이 이탈 방지 부재(240)로부터 제거되면, 탄성 부재(242)의 탄성력에 의하여 접촉 부재(241)가 웨이퍼(W)의 측면에 접촉되어 웨이퍼(W)를 가압할 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 이탈 방지 부재(340)는 제2 변형예로 회전 부재(341)를 포함할 수 있다.
회전 부재(341)는 일단이 외력에 의해 눌리면 타단이 상승되도록 상기 몸체 부재(110)에 상하방향으로 회전 가능하게 결합될 수 있다. 회전 부재(341)는 일례로 막대 형상일 수 있다. 즉, 회전 부재(341)는 시소와 같은 구조로 이루어질 수 있다. 이때, 몸체 부재(110)에는 회전 부재(341)와 간섭되지 않도록 간섭 방지홈(115)이 형성될 수 있다. 간섭 방지홈(115)은 몸체 부재(110)에서 회전 부재(341)가 설치된 부분에 일정 깊이 인입되게 형성될 수 있다. 이에 따라, 회전 부재(341)가 회전되는 과정에서 몸체 부재(110)와 간섭되지 않고 안정적으로 동작될 수 있다.
한편, 몸체 부재(110)는 힌지부(342)를 포함할 수 있다. 힌지부(342)는 회전 부재(341)와의 회전 결합에 필요할 수 있는 샤프트(343)가 결합될 수 있다. 두 개의 힌지부(342) 사이에 회전 부재(341)가 위치되고, 샤프트(343)는 회전 부재(341)를 관통한 다음, 힌지부(342)에 결합될 수 있다.
여기서, 회전 부재(341)와 힌지부(342) 사이에서 특정 크기의 마찰력이 항상 유지될 수 있다. 이에 따라, 회전 부재(340)가 외력에 의하여 힌지부(342)에 대해 회전된 각도가 그대로 유지될 수 있다.
이와 같은 상기 이탈 방지 부재(340)는 회전 부재(341)의 단부가 웨이퍼(W)와 접촉된 상태에서, 외력이 회전 부재(341)에서 몸체 부재(110)에 인접한 단부에 가해지면, 웨이퍼(W)에 인접한 단부가 상승하여 웨이퍼(W)와의 접촉이 해제될 수 있다. 그리고, 외력이 회전 부재(341)에서 웨이퍼(W)에 인접한 단부에 가해지면, 상기 단부가 웨이퍼(W)에 접촉될 수 있다. 이때, 웨이퍼(W)는 회전 부재(341)에 의해 몸체 부재(110)에 안정적으로 안착되어 있다. 따라서, 외력이나 진동이 웨이퍼(W)에 작용하더라도 웨이퍼(W)가 웨이퍼 확장 유닛(100)으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
도 1로 되돌아가서, 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 취급 장치(1000)는 웨이퍼 확장 유닛(100)과 위치 유지 유닛(500)을 포함한다. 웨이퍼의 표면에 박막을 형성하기 위하여 웨이퍼 확장 유닛(100)과 웨이퍼간 상대 위치 및 상대 각도가 정렬된 상태로 증착 챔버에 공급되어야 한다.
더욱 상세하게 설명하면, 일반적인 웨이퍼에는 위치 정렬에 사용되는 노치가 형성되어 있다. 그리고, 일반적인 웨이퍼를 정렬하는데 사용되는 웨이퍼 정렬 장치는 이러한 노치를 기준으로 웨이퍼의 위치를 정렬한다. 웨이퍼 확장 유닛(100)은 실제 웨이퍼가 아니므로, 웨이퍼의 노치의 역할을 하는 노치부(160)를 포함할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 즉, 웨이퍼 확장 유닛(100)의 노치부(160)의 포함 여부와 무관하게, 웨이퍼 확장 유닛(100)과 동일한 크기의 웨이퍼를 정렬하는 장치는 웨이퍼 확장 유닛(100)에 형성된 노치부(160)를 사용하여 웨이퍼 확장 유닛(100)의 위치를 정렬할 수 있다. 따라서, 웨이퍼는 웨이퍼 확장 유닛(100)에 대해 특정 위치 및 특정 각도가 되어야 박막이 웨이퍼에 정상적으로 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이 웨이퍼 확장 유닛(100)은 위치 유지 유닛(500)의 지정된 위치에 지정된 각도로 안착될 수 있다. 따라서, 위치 유지 유닛(500)은 웨이퍼의 위치를 정렬하는데 사용되는 후술할 위치 정렬 장치(2000) 내에서, 웨이퍼(W)의 위치를 정렬하는 과정에서 웨이퍼 확장 유닛(100)의 위치를 정렬하는 과정을 실시하지 않고, 웨이퍼(W)의 위치만 정렬하더라도 웨이퍼(W)와 웨이퍼 확장 유닛(100)간 정렬이 되도록 할 수 있다.
이와 다르게, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 취급 장치(1000)가 위치 유지 유닛(500)을 포함하지 않으면, 웨이퍼 확장 유닛(100)의 위치를 우선적으로 정렬한 다음, 웨이퍼(W)의 위치를 정렬하는 과정을 실시하여야 한다. 그러나 전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 취급 장치(1000)는 웨이퍼 확장 유닛(100)과 위치 유지 유닛(500)을 포함함으로써, 웨이퍼 확장 유닛(100)의 위치를 정렬하는 시간 만큼 웨이퍼 정렬에 필요한 전체 시간을 단축할 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치(2000)는 웨이퍼 취급 장치(1000), 안착 부재(200), 하나 이상의 조작 유닛(600), 제1 카메라 유닛(300, 도 12 참조) 및 위치 정렬 유닛(400)을 포함한다.
웨이퍼 취급 장치(1000)는 웨이퍼(W)와 결합된다. 이러한 웨이퍼 취급 장치(1000)는 앞서 설명하였으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
안착 부재(200)에는 상기 웨이퍼 취급 장치(1000)가 안착된다. 안착 부재(200)는 웨이퍼 취급 장치(1000)가 안착될 수 있는 것이면 어느 것이든 무방할 수 있다.
조작 유닛(600)은 상기 안착 부재(200)에 인접하게 위치될 수 있다. 그리고, 조작 유닛(600)은 상기 웨이퍼 확장 유닛(100)에 포함된 이탈 방지 부재(140)를 조작하여 상기 이탈 방지 부재(140)가 제1 직경으로 이루어진 웨이퍼(W)의 일부분에 접촉되거나 분리될 수 있게 한다.
상기 조작 유닛(600)은 일례로 가압 부재(610)와 제3 구동 부재(620)를 포함할 수 있다.
가압 부재(610)는 상기 이탈 방지 부재(140)의 일부분을 가압할 수 있다. 가압 부재(610)의 형상은 일례로 기둥 형상일 수 있다. 예를 들어, 가압 부재(610)는 원기둥 또는 사각기둥일 수 있다. 이러한 가압 부재(610)가 이탈 방지 부재(140)를 가압함으로써, 이탈 방지 부재(140)가 웨이퍼(W)에 접촉되거나 분리될 수 있다.
제3 구동 부재(620)는 상기 가압 부재(610)와 결합되고, 상기 가압 부재(610)가 다방향으로 이동될 수 있게 한다. 이를 위한 제3 구동 부재(620)는 일례로 로봇암일 수 있다. 이와 다르게 제3 구동 부재(620)는 대상물을 X 방향, Y 방향 및 Z 방향으로 이동시킬 수 있는 장치일 수 있으나, 이에 한정하지는 않으며, 대상물을 다방향으로 이동시킬 수 있는 것이면 어느 것이든 무방할 수 있다.
이와 같은 조작 유닛(600)이 이탈 방지 부재(140)를 조작함으로써, 웨이퍼(W)의 위치 정렬을 위하여 웨이퍼 취급 장치(1000)로부터 웨이퍼(W)의 분리가 필요한 경우에는 웨이퍼(W)가 웨이퍼 취급 장치(1000)로부터 분리가능한 상태가 될 수 있다. 그리고, 웨이퍼(W)의 위치 정렬이 완료된 이후에는 조작 유닛(600)이 이탈 방지 부재(140)를 재차 조작하여 웨이퍼(W)가 웨이퍼 취급 장치(1000)에 안정적으로 결합된 상태가 될 수 있다. 이러한 조작 유닛(600)과 전술한 이탈 방지 부재(140)를 포함하는 웨이퍼 정렬 장치(2000)의 전반적인 동작과정은 후술하기로 한다.
이하에서는 도면을 참조하여 이와 같은 조작 유닛(600)에 의하여 전술한 다양한 변형예에 따른 이탈 방지 부재들이 동작되는 과정을 설명하기로 한다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 조작 유닛(600)의 가압 부재(610)가 상기 이탈 방지 부재(240)를 가압하면, 접촉 부재(241)가 웨이퍼(W)로부터 멀어지고, 접촉부(241a)와 웨이퍼(W)의 접촉이 해제될 수 있다.
이와 반대로, 가압 부재(610)가 이탈 방지 부재(240)으로부터 멀어지면, 탄성 부재(242)의 탄성력에 의하여 접촉 부재(241)가 웨이퍼(W)의 측면에 접촉되어 웨이퍼(W)를 가압할 수 있다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 회전 부재(341)의 단부가 웨이퍼(W)와 접촉된 상태에서, 가압 부재(610)가 회전 부재(341)에서 몸체 부재(110)에 인접한 단부를 가압하면, 웨이퍼(W)에 인접한 단부가 상승하여 웨이퍼(W)와의 접촉이 해제될 수 있다.
이와 반대로, 가압 부재(610)가 회전 부재(341)에서 웨이퍼(W)에 인접한 단부를 가압하면, 상기 단부가 웨이퍼(W)에 접촉될 수 있다. 이때, 웨이퍼(W)는 회전 부재(341)에 의해 몸체 부재(110)에 안정적으로 안착될 수 있다. 따라서, 가압 부재(610)이나 진동이 웨이퍼(W)에 작용하더라도 웨이퍼(W)가 웨이퍼 취급 장치(1000)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
도 12를 참조하면, 제1 카메라 유닛(300)은 제1 직경으로 이루어진 웨이퍼(W)에 새겨져서 상기 웨이퍼(W)의 위치 정렬에 사용되는 위치 정렬용 마크(M)를 촬영하여 상기 웨이퍼의 위치 정보를 획득한다. 여기서, 제1 직경으로 이루어진 웨이퍼(W)는 상기 웨이퍼 취급 장치(1000)에 안착될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치(2000)는 증착 챔버(미도시) 내에서 박막을 형성하기에 앞서서 제1 카메라 유닛(300)으로 웨이퍼의 위치를 정확하게 정렬할 수 있다.
위치 정렬 유닛(400)은 상기 안착 부재(200)에 인접하게 위치되며, 상기 제1 카메라 유닛(300)으로부터 전송받은 위치 정보를 기초로 하여 상기 웨이퍼(W)의 위치를 정렬한다. 더욱 상세하게, 위치 정렬 유닛(400)은 안착 부재(200)의 하방에 위치되고, 제1 카메라 유닛(300)은 안착 부재(200)의 상방에 위치될 수 있다.
이를 위한 위치 정렬 유닛(400)은 일례로, 파지 부재(430), 제1 구동 부재(410) 및 제2 구동 부재(420)를 포함할 수 있다.
파지 부재(430)는 상기 웨이퍼(W)를 파지할 수 있다. 파지 부재(430)는 웨이퍼(W)의 하면을 지지할 수 있다. 파지 부재(430)의 상측에 이탈 방지턱(431)이 돌출되도록 위치될 수 있다. 이탈 방지턱(431)은 웨이퍼(W)의 테두리에 밀착되어 웨이퍼(W)가 파지 부재(430)로부터 낙하하는 것을 방지할 수 있다.
제1 구동 부재(410)는 상기 웨이퍼(W)가 상기 웨이퍼 취급 장치(1000)로부터 멀어지거나, 상기 웨이퍼 취급 장치(1000)에 안착되는 방향으로 상기 파지 부재(430)를 승하강시킬 수 있다. 제1 구동 부재(410)는 상기 파지 부재(430)에 결합될 수 있다. 이를 위한 제1 구동 부재(410)는 일례로 공압 또는 유압 실린더, 선형 모터 등 대상물을 승하강시킬 수 있는 장치이면 어느 것이든 무방할 수 있다.
제2 구동 부재(420)는 파지 부재(430)를 좌우 방향으로 회전시킬 수 있다. 제2 구동 부재(420)는 일례로 상기 제1 구동 부재(410)에 결합되어 상기 제1 구동 부재(410)를 회전시킬 수 있다. 이를 위한 제2 구동 부재(420)는 일례로 회전 모터일 수 있다.
여기서, 파지 부재(430), 제1 구동 부재(410) 및 제2 구동 부재(420)가 순차적으로 결합된 것으로 설명하였으나, 이에 한정하지 않으며, 파지 부재(430), 제2 구동 부재(420) 및 제1 구동 부재(410)가 순차적으로 결합된 것도 가능할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 상기 위치 정렬 유닛(400)의 동작 과정을 설명하기로 한다.
도 12에 도시된 바와 같이, 이탈 방지 부재(140)가 웨이퍼에 접촉된 상태에서, 웨이퍼(W)가 안착된 웨이퍼 취급 장치(1000)가 웨이퍼 정렬 장치(2000)에 공급되고 안착 부재(200)에 안착될 수 있다. 제1 카메라 유닛(300)이 위치 정렬용 마크(M)를 촬영하여 상기 웨이퍼(W)의 위치 정보를 획득할 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 위치 정렬 유닛(400)의 파지 부재(430)가 제1 구동 부재(410)에 의하여 웨이퍼(W)에 밀착될 수 있다. 이때, 조작 유닛(600)은 상기 웨이퍼 취급 장치(1000)에 포함된 이탈 방지 부재(140)를 조작함으로써, 웨이퍼(W)가 웨이퍼 취급 장치(1000)로부터 분리가능한 상태가 되도록 할 수 있다. 그리고, 위치 정렬 유닛(400)의 제1 구동 부재(410)가 웨이퍼(W)를 상승시키면서, 웨이퍼(W)는 웨이퍼 취급 장치(1000)로부터 분리될 수 있다.
그리고, 웨이퍼 취급 장치(1000)의 제2 구동 부재(420)는 위치 정보를 기초로하여 웨이퍼(W)를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시키고, 목표 위치에 웨이퍼(W)를 위치시킨다. 최종적으로, 제1 구동 부재(410)는 웨이퍼(W)를 하강시켜서 웨이퍼(W)가 웨이퍼 취급 장치(1000)에 안착되도록 할 수 있다.
한편, 도 14에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)의 위치 정렬이 완료된 이후, 다음 공정을 위하여 웨이퍼(W)가 안착된 웨이퍼 확장 유닛(100)만 미도시된 이송 장치에 의해 위치 유지 유닛(500)으로부터 이송되어 카세트(C)에 적재될 수 있다. 이때, 웨이퍼 확장 유닛(100)에 안착된 웨이퍼(W)는 위치 유지 유닛(500)으로부터 분리되었다가, 위치가 정렬된 상태 그대로 카세트(C)에 적재될 수 있으므로, 웨이퍼(W)가 이송되는 과정에서 웨이퍼(W)와 웨이퍼 확장 유닛(100)의 위치 정렬 상태가 틀어지는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 웨이퍼 확장 유닛(100)에 안착된 웨이퍼(W)가 카세트(C)에서 다른 장소로 이송되는 경우, 웨이퍼(W)가 이미 정렬된 상태로 이송될 수 있으므로, 별도의 정렬 과정을 실시하지 않더라도 증착 공정을 안정적으로 실시할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치(2000)는 이러한 위치 정렬 유닛(400)을 포함함으로써, 증착 챔버 내에서 웨이퍼(W)의 표면에 박막을 형성하기에 앞서 위치 정렬 유닛(400)으로 웨이퍼(W)의 위치를 정확하게 정렬할 수 있다.
한편, 위치 정렬 유닛(400)은 전술한 바와 같이 제1 직경으로 이루어진 웨이퍼(W) 뿐만 아니라, 위치 유지 유닛(500)에 안착되는 제2 직경으로 이루어진 웨이퍼(미도시)의 위치도 정렬할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치(2000)는 제2 카메라 유닛(700)을 포함할 수 있다.
제2 카메라 유닛(700)은 상기 제1 직경보다 큰 제2 직경으로 이루어진 웨이퍼(미도시)가 상기 안착 부재(200)에 안착되는 경우, 상기 제2 직경으로 이루어진 웨이퍼를 촬영하여 위치를 정렬할 수 있다. 여기서, 제2 직경으로 이루어진 웨이퍼는 일례로 일반적인 300mm 웨이퍼일 수 있다.
제2 카메라 유닛(700)은 제2 직경으로 이루어진 웨이퍼에 새겨진 위치 정렬용 마크(미도시)와 상하방향으로 나란하게 위치될 수 있다. 제2 카메라 유닛(700)은 제2 직경으로 이루어진 웨이퍼(미도시)에 새겨진 위치 정렬용 마크(미도시)를 촬영하여 웨이퍼의 위치를 정렬할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치(2000)는 웨이퍼 취급 장치(1000), 제1 카메라 유닛(300) 및 위치 정렬 유닛(400)을 포함함으로써, 웨이퍼 취급 장치(1000)에 안착된 제1 직경으로 이루어진 웨이퍼(W)의 위치를 정렬할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치(2000)는 제2 카메라 유닛(700)을 포함함으로써, 웨이퍼 확장 유닛(100)의 크기와 유사한 제2 직경으로 이루어진 웨이퍼의 위치를 정렬할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치(2000)는 제1 직경으로 이루어진 웨이퍼(W)와 제2 직경으로 이루어진 웨이퍼 모두의 위치를 정렬할 수 있다.
종래에서는 서로 상이한 직경의 웨이퍼 모두를 사용하여 반도체를 제조하는 경우, 제1 직경으로 이루어진 웨이퍼와 제2 직경으로 이루어진 웨이퍼 각각을 위치 정렬하기 위한 웨이퍼 정렬 장치들을 모두 마련하여야 한다. 그러나, 전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치(2000)는 서로 다른 직경으로 이루어진 웨이퍼 모두의 위치를 정렬할 수 있다.
뿐만 아니라, 다양한 직경의 웨이퍼가 안착될 수 있는 여러 개의 웨이퍼 확장 유닛(100)들이 마련되어 있으면, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치(2000)에서 위치 정렬이 가능한 최대 직경 이하의 웨이퍼 모두의 위치를 정렬할 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼 정렬 장치(2000)에서 위치 정렬이 가능한 웨이퍼의 최대 직경이 400mm 인 경우, 웨이퍼 정렬 장치(2000)는 400mm 웨이퍼보다 직경이 작은 100mm 웨이퍼, 200mm 웨이퍼 및 300mm 웨이퍼 모두를 사용할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치(2000)하나로 모든 크기의 웨이퍼의 위치를 정렬할 수 있으므로, 반도체 제조 비용을 절감할 수 있다.
이상에서 본 발명의 여러 실시예에 대하여 설명하였으나, 지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
1000: 웨이퍼 취급 장치 2000: 위치 정렬 장치
100: 웨이퍼 확장 유닛 110: 몸체 부재
111: 베이스부 112: 지지부
130: 미끄럼 방지 부재 140, 240, 340: 이탈 방지 부재
141: 슬라이딩부 142: 가이드부
150: 위치 고정홈 160: 노치부
200: 안착 부재 300: 제1 카메라 유닛
400: 위치 정렬 유닛 410: 제1 구동 부재
420: 제2 구동 부재 430: 지지 부재
500: 위치 유지 유닛 510: 몸체부
520: 위치 고정 돌기 530: 노치 고정 돌기
600: 조작 유닛 610: 가압 부재
620: 제3 구동 부재 700: 제2 카메라 유닛
W: 제1 직경으로 이루어진 웨이퍼
M: 위치 정렬용 마크

Claims (16)

  1. 제1 직경으로 이루어진 웨이퍼보다 큰 제2 직경으로 이루어지고, 상기 웨이퍼가 안착되며, 상기 웨이퍼의 크기를 확장시키는 웨이퍼 확장 유닛; 및
    상기 웨이퍼 확장 유닛보다 큰 크기로 이루어지고, 상기 웨이퍼 확장 유닛이 지정된 위치와 각도로 안착된 상태를 유지하면서 취급될 수 있게 하는 위치 유지 유닛;을 포함하는 웨이퍼 취급 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 위치 유지 유닛은,
    판 형상으로 이루어지고, 상기 웨이퍼 확장 유닛이 안착 가능하도록 상하방향으로 관통되는 몸체부; 및
    상기 몸체부에서 상기 웨이퍼 확장 유닛이 안착되는 내측으로부터 상기 몸체부의 중심을 향하여 돌출되는 하나 이상의 위치 고정 돌기;를 포함하는 웨이퍼 취급 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 몸체부는 다각형인 웨이퍼 취급 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 웨이퍼 확장 유닛은,
    제1 직경으로 이루어진 웨이퍼보다 큰 제2 직경으로 이루어지며, 내부가 관통되게 형성된 베이스부와, 상기 베이스부의 내측으로부터 상기 베이스부의 중심을 향하여 연장되어 상기 웨이퍼를 지지하는 하나 이상의 지지부와, 상기 베이스부의 가장자리의 일부분으로부터 인입되어 상기 위치 고정 돌기가 삽입되는 하나 이상의 위치 고정홈을 포함하는 몸체 부재; 및
    상기 몸체 부재에서 상기 웨이퍼에 인접하게 위치되고, 외력에 의하여 상기 웨이퍼의 일부분에 접촉되거나 분리될 수 있도록 변형되는 이탈 방지 부재;를 포함하는 웨이퍼 취급 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이탈 방지 부재는,
    상기 몸체 부재에 슬라이딩 가능하게 결합되고, 일체로 형성되며, 서로 반대 방향으로 하향 경사진 두 개의 경사면을 포함하는 슬라이딩부; 및
    상기 슬라이딩부가 결합되고, 상기 슬라이딩부의 이동 궤적을 제한하도록 상기 몸체 부재에 형성된 가이드부;를 포함하는 웨이퍼 취급 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 몸체 부재에서 상기 이탈 방지 부재가 위치된 부분에는 설치 공간이 형성되고,
    상기 이탈 방지 부재는,
    상기 설치 공간에 위치되고, 상기 웨이퍼를 향하여 하향 경사진 경사면을 포함하며, 외력이 제거되면 상기 웨이퍼에 접촉되고, 외력이 가해지면 상기 웨이퍼로부터 분리되는 접촉 부재; 및
    상기 설치 공간에 위치되고, 상기 접촉 부재를 탄성 지지하며, 상기 접촉 부재가 상기 웨이퍼에 접촉된 상태를 유지하도록 탄성력을 발생시키는 탄성 부재;를 포함하는 웨이퍼 취급 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 이탈 방지 부재는,
    막대 형상으로 이루어지고, 일단이 외력에 의해 눌리면 타단이 상승되도록 상기 몸체 부재에 상하방향으로 회전 가능하게 결합되는 회전 부재를 포함하는 웨이퍼 취급 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 지지부에서 상기 웨이퍼가 안착되는 부분은 상기 웨이퍼의 테두리와 대응되는 아크(Arc) 형상인 웨이퍼 취급 장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 지지부에서 상기 웨이퍼가 안착되는 부분은 하향 경사지게 형성된 웨이퍼 취급 장치.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 지지부는 4개이고, 상기 4개의 지지부 각각은 상기 베이스부의 중심을 기준으로 90도마다 위치되는 웨이퍼 취급 장치.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 지지부에서 상기 웨이퍼가 안착되는 부분에 위치되어 상기 웨이퍼가 지지부에 지지된 상태에서 미끄러짐이 발생되는 것을 방지하는 미끄럼 방지 부재를 더 포함하는 웨이퍼 취급 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 웨이퍼 취급 장치;
    상기 웨이퍼 취급 장치가 안착되는 안착 부재;
    상기 안착 부재에 인접하게 위치되고, 상기 웨이퍼 취급 장치에 포함된 이탈 방지 부재를 조작하여 상기 이탈 방지 부재가 제1 직경으로 이루어진 웨이퍼의 일부분에 접촉되거나 분리될 수 있게 하는 하나 이상의 조작 유닛;
    상기 웨이퍼 취급 장치에 안착되는 제1 직경으로 이루어진 웨이퍼에 새겨져서 상기 웨이퍼의 위치 정렬에 사용되는 위치 정렬용 마크를 촬영하여 상기 웨이퍼의 위치 정보를 획득하는 제1 카메라 유닛; 및
    상기 안착 부재에 인접하게 위치되며, 상기 제1 카메라 유닛으로부터 전송받은 위치 정보를 기초로 하여 상기 웨이퍼의 위치를 정렬하는 위치 정렬 유닛;을 포함하는 웨이퍼 정렬 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 위치 정렬 유닛은,
    상기 웨이퍼를 파지하는 파지 부재;
    상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼 취급 장치로부터 멀어지거나, 상기 웨이퍼 취급 장치에 안착되는 방향으로 상기 파지 부재를 승하강시키는 제1 구동 부재; 및
    상기 파지 부재를 좌우 방향으로 회전시키는 제2 구동 부재;를 포함하는 웨이퍼 정렬 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 파지 부재, 제1 구동 부재 및 제2 구동 부재가 순차적으로 결합되는 웨이퍼 정렬 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제1 직경보다 큰 제2 직경으로 이루어진 웨이퍼가 상기 안착 부재에 안착되는 경우, 상기 제2 직경으로 이루어진 웨이퍼를 촬영하여 위치를 정렬하는 제2 카메라 유닛을 포함하는 웨이퍼 정렬 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 조작 유닛은,
    상기 이탈 방지 부재의 일부분을 가압하는 가압 부재; 및
    상기 가압 부재와 결합되고, 상기 가압 부재가 다방향으로 이동될 수 있게 하는 제3 구동 부재;를 포함하는 웨이퍼 정렬 장치.
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