KR20200129923A - 웨이퍼 크기 확장 유닛 및 이를 포함하는 웨이퍼 정렬 장치 - Google Patents

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Abstract

본 기재의 웨이퍼 크기 확장 유닛은 제1 직경으로 이루어지고, 중공이 형성되는 몸체 부재; 및 제1 직경보다 작은 제2 직경의 웨이퍼가 안착되고, 상기 몸체 부재의 중공에 위치되며, 상기 몸체 부재에 회전 가능하게 결합되는 회전 부재;를 포함한다.

Description

웨이퍼 크기 확장 유닛 및 이를 포함하는 웨이퍼 정렬 장치{wafer size expanding unit and wafer alignment apparatus including the same}
본 발명은 웨이퍼 크기 확장 유닛 및 이를 포함하는 웨이퍼 정렬 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 및 유기 박막 소자의 제조에 사용되는 기판을 처리하는데 사용될 수 있는 웨이퍼 크기 확장 유닛 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 일정한 방향에 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, 다양한 직경의 웨이퍼들의 정렬을 위하여 웨이퍼 각각의 크기에 맞는 웨이퍼 정렬 장치를 모두 마련해야하는 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-1597211호
본 발명의 목적은 다양한 직경으로 이루어진 웨이퍼들의 위치를 정렬할 수 있는 웨이퍼 크기 확장 유닛 및 이를 포함하는 웨이퍼 정렬 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 목적은 전체적인 크기를 감소시키면서 구조가 단순화될 수 있는 웨이퍼 크기 확장 유닛 및 이를 포함하는 웨이퍼 정렬 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 웨이퍼 크기 확장 유닛은 제1 직경으로 이루어지고, 중공이 형성되는 몸체 부재; 및 제1 직경보다 작은 제2 직경의 웨이퍼가 안착되고, 상기 몸체 부재의 중공에 위치되며, 상기 몸체 부재에 회전 가능하게 결합되는 회전 부재;를 포함한다.
한편, 상기 회전 부재는, 상기 몸체 부재의 내경과 대응되는 외경으로 이루어진 베이스부; 및 상기 베이스부의 내측으로부터 상기 베이스부의 중심을 향하여 연장되고, 상기 웨이퍼를 지지하는 하나 이상의 지지부;를 포함할 수 있다.
한편, 상기 지지부는 상기 웨이퍼의 테두리와 대응되는 아크(Arc) 형상일 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 위치되고, 상기 웨이퍼가 지지부에 지지된 상태에서 미끄러짐이 발생되는 것을 방지하는 미끄럼 방지 부재를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 몸체 부재에 새겨져서 광학 방식으로 상기 몸체 부재의 위치를 정렬하는데 사용되는 제1 위치 정렬용 마크를 포함할 수 있다.
한편, 상기 몸체 부재와 상기 회전 부재가 서로 결합되는 부분에 설치되는 베어링을 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 회전 부재의 내측에서 상기 웨이퍼를 향하도록 위치되고, 상기 웨이퍼의 일부분에 인입된 위치 고정용 노치에 삽입되는 노치 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 웨이퍼 정렬 장치는 웨이퍼 크기 확장 유닛; 상기 웨이퍼 크기 확장 유닛이 안착되는 안착 부재; 상기 안착 부재에 상기 웨이퍼 크기 확장 유닛이 안착되지 않은 경우, 상기 안착 부재로부터 일정 거리만큼 떨어지게 위치되고, 상기 안착 부재에 상기 웨이퍼 크기 확장 유닛이 안착되는 경우, 상기 안착 부재에 밀착되도록 위치되며, 상기 웨이퍼 크기 확장 유닛의 제1 위치 정렬용 마크를 촬영하여 상기 웨이퍼 크기 확장 유닛의 위치를 정렬할 수 있고, 상기 웨이퍼에 새겨져서 상기 웨이퍼의 위치 정렬에 사용되는 제2 위치 정렬용 마크를 촬영하여 상기 웨이퍼의 위치를 정렬할 수 있는 위치 정렬 유닛;을 포함한다.
한편, 상기 위치 정렬 유닛은, 막대 형상으로 이루어진 본체; 상기 본체를 승하강시키고, 상기 본체가 상기 웨이퍼 크기 확장 유닛에 대해 멀어지거나 가까워질 수 있도록 회전시키는 제1 구동 부재; 상기 본체에서 상기 웨이퍼 크기 확장 유닛과 마주하는 부분에 회전 가능하게 결합되는 롤러 부재; 상기 롤러 부재를 회전시키는 제2 구동 부재; 상기 본체에 설치되고, 상기 제2 위치 정렬용 마크를 촬영하여 상기 웨이퍼의 위치를 감지하거나, 상기 제1 위치 정렬용 마크를 촬영하여 상기 몸체 부재의 위치를 감지하는 촬영 부재; 및 상기 본체가 길이 방향으로 슬라이딩 이동될 수 있게 하고, 상기 롤러 부재가 상기 회전 부재 또는 상기 몸체 부재를 선택적으로 회전시킬 수 있게 하며, 상기 촬영 부재가 상기 제2 위치 정렬용 마크 및 상기 제1 위치 정렬용 마크를 선택적으로 촬영할 수 있게 하는 슬라이딩 부재;를 포함할 수 있다.
한편, 상기 위치 정렬 유닛은, 상기 본체에서 상기 웨이퍼 크기 확장 유닛과 마주하는 부분에 돌출 및 수납 가능하도록 설치되고, 상기 롤러 부재가 상기 회전 부재를 회전시키는 경우, 상기 몸체 부재를 가압하여 상기 몸체 부재가 상기 안착 부재에 대해 회전되는 것을 방지하는 누름 부재;를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 안착 부재에서 상기 웨이퍼 크기 확장 유닛이 안착되는 부분에 회전 가능하게 설치되고, 상기 웨이퍼 크기 확장 유닛이 상기 위치 정렬 유닛에 의해 회전될 수 있게 하는 마찰 감소 부재;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 크기 확장 유닛은 제2 직경의 웨이퍼를 취급하는 장비에서도 제1 직경의 웨이퍼의 사용이 가능하도록 할 수 있다. 예를 들어, 200mm 웨이퍼와 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼 크기 확장 유닛을 결합시키고, 300mm 웨이퍼의 표면을 처리하는 증착 장비에 웨이퍼 크기 확장 유닛을 넣고 200mm 웨이퍼의 표면 처리를 실시할 수도 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치는 웨이퍼 크기 확장 유닛, 제1 카메라 유닛과 위치 정렬 유닛을 포함함으로써, 웨이퍼 크기 확장 유닛에 안착된 제1 직경의 웨이퍼의 위치를 정렬할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치는 제2 카메라 유닛을 포함함으로써, 웨이퍼 크기 확장 유닛의 크기와 유사한 제2 직경의 웨이퍼의 위치도 정렬할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치는 제1 직경의 웨이퍼와 제2 직경의 웨이퍼 모두의 위치를 정렬할 수 있다.
종래에서는 제1 직경의 웨이퍼와 제2 직경의 웨이퍼 각각을 위치 정렬하기 위한 웨이퍼 정렬 장치를 별도로 마련한다. 그러나, 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 크기 확장 유닛이 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 크기 확장 유닛을 도시한 사시도이다.
도 2는 제1 직경의 웨이퍼가 웨이퍼 크기 확장 유닛에 안착된 상태를 도시한 평면도이다.
도 3은 제1 직경의 웨이퍼가 웨이퍼 크기 확장 유닛에 안착된 상태를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 웨이퍼 크기 확장 유닛을 도시한 단면도이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치를 도시한 사시도이다.
도 6은 위치 정렬 유닛을 하방에서 바라본 도면이다.
도 7 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치의 동작 과정을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 7은 위치 정렬 유닛이 몸체 부재의 위치를 정렬하는 상태를 도시한 평면도이다.
도 8은 위치 정렬 유닛이 몸체 부재의 위치를 정렬하는 상태를 도시한 단면도이다.
도 9는 위치 정렬 유닛이 회전 부재의 위치를 정렬하는 상태를 도시한 평면도이다.
도 10은 위치 정렬 유닛이 회전 부재의 위치를 정렬하는 상태를 도시한 단면도이다.
도 11은 웨이퍼 크기 확장 유닛과 웨이퍼의 위치 정렬이 완료된 상태를 도시한 평면도이다.
도 12는 웨이퍼 크기 확장 유닛과 웨이퍼의 위치 정렬이 완료된 상태를 도시한 단면도이다.
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 크기 확장 유닛(100A)은 몸체 부재(110) 및 회전 부재(120)를 포함한다.
몸체 부재(110)는 제1 직경으로 이루어지고, 중공이 형성된다. 몸체 부재(110)의 형상은 일례로 중공을 포함하는 원형 띠 형상일 수 있다. 몸체 부재(110)의 외경은 제1 직경의 웨이퍼(미도시)와 동일한 크기일 수 있다. 즉, 몸체 부재(110)는 제2 직경의 웨이퍼(W)보다 큰 제1 직경으로 이루어지며, 내부가 관통되게 형성된다. 몸체 부재(110)는 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)의 몸체가 될 수 있다.
상기 몸체 부재(110)는 제1 직경의 웨이퍼를 사용하는 장비에서 제2 직경의 웨이퍼(W)의 사용이 가능하도록 제2 직경의 웨이퍼(W)의 크기를 제1 직경으로 확장시킬 수 있다. 이를 위한 몸체 부재(110)는 후술할 회전 부재(120)의 주변 전체를 감싸는 형상일 수 있다. 예를 들어, 몸체 부재(110)의 형상은 일례로, 원형띠와 유사한 형상일 수 있다. 이에 따라, 몸체 부재(110)가 제1 직경의 웨이퍼(미도시)를 처리하는 일반적인 장비에서도 사용될 수 있다.
회전 부재(120)에는 제1 직경보다 작은 제2 직경의 웨이퍼(W)가 안착되고, 상기 몸체 부재(110)의 중공에 위치되며, 상기 몸체 부재(110)에 회전 가능하게 결합된다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제1 직경은 300mm이고, 제2 직경은 200mm인 것으로 한정하여 설명하나, 제1 직경과 제2 직경이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 회전 부재(120)는, 일례로 베이스부(121) 및 하나 이상의 지지부(122)를 포함할 수 있다.
베이스부(121)는 상기 몸체 부재(110)의 내경과 대응되는 외경으로 이루어질 수 있다. 베이스부(121)는 전술한 몸체 부재(110)와 유사한 원형 띠 형상일 수 있다. 베이스부(121)의 내경은 제2 직경의 웨이퍼(W)의 외경과 유사할 수 있다.
지지부(122)는 상기 베이스부(121)의 내측으로부터 상기 베이스부(121)의 중심을 향하여 연장되고, 상기 웨이퍼(W)를 지지할 수 있다. 이러한 지지부(122)는 하나 이상일 수 있다. 상기 지지부(122)는 상기 웨이퍼(W)의 테두리와 대응되는 아크(Arc) 형상일 수 있다.
이와 같은 회전 부재(120)를 더욱 상세하게 설명하면, 지지부(122)는 4개일 수 있고, 상기 4개의 지지부(122) 각각은 상기 베이스부(121)의 중심을 기준으로 90도마다 위치될 수 있다. 그리고, 도면에 도시하지는 않았으나, 지지부(122)가 3개인 경우, 상기 3개의 지지부(122) 각각은 상기 베이스부(121)의 중심을 기준으로 120도마다 위치될 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)의 전체 형상은 중앙 부분이 관통된 원판이고, 회전 부재(120)와 몸체 부재(110)가 서로 상대적으로 회전될 수 있다. 이에 따라, 제2 직경의 웨이퍼(W)가 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)과 결합되어 제1 직경의 웨이퍼(미도시)를 취급하는 장비에서도 사용이 가능할 수 있다.
예를 들어, 200mm 웨이퍼와 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)을 결합시키고, 300mm 웨이퍼의 표면을 처리하는 기판 처리 장치에 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)을 넣고 200mm 웨이퍼의 표면 처리를 실시할 수 있다. 여기서, 표면 처리는 일반적인 반도체 공정에서 웨이퍼의 표면에 실시하는 식각, 증착 등이므로, 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 크기 확장 유닛(100A)이 사용될 수 있다. 제2 직경의 웨이퍼(W)가 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)에 안착된 상태에서 이와 같은 선 정렬 장비에서 사용되는 과정에 대한 설명은 후술하기로 한다.
한편, 상기 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)은 제1 위치 정렬용 마크(M1)를 포함할 수 있다.
제1 위치 정렬용 마크(M1)는 상기 몸체 부재(110)에 새겨져서 광학 방식으로 상기 몸체 부재(110)의 위치를 정렬하는데 사용될 수 있다.
한편, 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)이 제1 직경의 웨이퍼를 처리하는 일반적인 기판 처리 장치에 사용되기 위해서는 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)과 웨이퍼 사이의 위치가 정렬되어야 한다. 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)과 웨이퍼 각각의 위치가 정렬되려면 위치 정렬의 기준이 되는 것이 있어야 하며, 제1 위치 정렬용 마크(M1)는 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)의 위치를 정렬하기 위한 기준이 될 수 있다.
웨이퍼와 결합된 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)이 기판 처리 장치의 증착 챔버(미도시) 내에 유입되면, 카메라가 제1 위치 정렬용 마크(M1)를 촬영하고, 위치 정보를 획득하여 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)의 위치가 정렬될 수 있다. 일반적인 기판 처리 장치가 카메라를 사용하여 웨이퍼 위치를 정렬하는 과정은 반도체 제조 공정에서 일반적으로 사용되는 것이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)은 미끄럼 방지 부재(130)를 더 포함할 수 있다.
상기 미끄럼 방지 부재(130)는 상기 지지부(122)에서 상기 웨이퍼(W)가 안착되는 부분에 위치될 수 있다. 미끄럼 방지 부재(130)는 웨이퍼(W)가 지지부(122)에 지지된 상태에서 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(122)를 서로 부착시키는 방법은 일례로 양면 테이프 또는 접착 물질에 의해 지지부(122)에 부착되는 방법, 또는 지지부(122)에 액상의 고무를 도포하고 경화하는 방법이 사용될 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
이와 같은 미끄럼 방지 부재(130)에 의하여 웨이퍼(W)가 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)에 안착된 상태에서 반도체 제조를 위하여 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)이 이송 로봇 등에 의하여 이송되거나 카세트에 적재되어 이송되는 과정에서 진동이나 외력에 의한 웨이퍼의 미끄러짐을 방지함으로써, 웨이퍼의 위치가 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)에 대하여 변경되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)은 노치 부재(140)를 더 포함할 수 있다.
노치 부재(140)는 상기 회전 부재(120)의 내측에서 상기 웨이퍼(W)를 향하도록 위치될 수 있다. 노치 부재(140)는 상기 웨이퍼(W)의 일부분에 인입된 위치 고정용 노치(N)에 삽입될 수 있다. 위치 고정용 노치(N)는 일반적인 웨이퍼에 형성된 것으로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 노치 부재(140)는 위치 고정용 노치(N)와 대응되는 형상일 수 있다. 예를 들어, 위치 고정용 노치(N)가 삼각형인 경우, 노치 부재(140)는 삼각형의 위치 고정용 노치(N)와 동일한 크기의 삼각형일 수 있다. 다만, 노치 부재(140)의 형상이 삼각형인 것으로 한정하지는 않는다. 상기 노치 부재(140)는 제2 직경의 웨이퍼(W)가 회전 부재(120)에 안착된 상태에서, 상기 웨이퍼(W)가 상기 회전 부재(120)의 회전과 함께 안정적으로 회전되도록 할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 웨이퍼 크기 확장 유닛(100B)은 베어링(150)을 더 포함할 수 있다.
베어링(150)은 상기 몸체 부재(110)와 상기 회전 부재(120)가 서로 결합되는 부분에 설치될 수 있다. 베어링(150)은 회전 부재(120)와 몸체 부재(110) 사이의 마찰력을 현저하게 감소시킬 수 있다. 회전 부재(120)가 외력에 의해 몸체 부재(110)에 대해 회전되는 과정에서 회전 부재(120)가 보다 원활하게 회전될 수 있다. 여기서, 회전 부재(120)와 몸체 부재(110)에서 상기 베어링(150)과 접촉되는 부분의 형상은 상기 베어링(150)의 일부분을 감싸는 형상일 수 있다. 이에 따라, 베어링(150)이 회전 부재(120)와 몸체 부재(110)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치(1000)는 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A), 안착 부재(200) 및 위치 정렬 유닛(300)을 포함한다.
웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)은 웨이퍼(W)와 결합된다. 전술한 바와 같이 웨이퍼(W)가 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)에 안착될 수 있다. 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)은 제2 직경의 웨이퍼(W)의 크기를 제1 직경으로 확장시킬 수 있다. 이러한 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)은 앞서 설명하였으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
안착 부재(200)에 상기 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)이 안착된다. 이와 다르게 안착 부재(200)에는 반도체 제조에서 사용되는 일반적인 웨이퍼가 안착될 수도 있다.
예를 들어, 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)이 사용되지 않는 경우, 안착 부재(200)에는 제1 직경이라고 할 수 있는 300mm 웨이퍼가 안착될 수 있다. 이와 다르게, 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)이 사용되는 경우, 제2 직경이라고 할 수 있는 200mm 웨이퍼가 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)에 안착된 상태에서 안착 부재(200)에 안착될 수 있다.
한편, 안착 부재(200)에서 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)이 안착되는 부분에는 중공이 형성될 수 있으며, 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)과 접촉되는 내측 가장자리 부분은 일정 깊이 인입되도록 이루어질 수 있다.
위치 정렬 유닛(300)은 상기 안착 부재(200)에 상기 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)이 안착되지 않은 경우, 상기 안착 부재(200)로부터 일정 거리만큼 떨어지게 위치될 수 있다. 위치 정렬 유닛(300)은 상기 안착 부재(200)에 상기 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)이 안착되는 경우, 상기 안착 부재(200)에 밀착되도록 위치될 수 있다.
상기 위치 정렬 유닛(300)은 상기 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)의 제1 위치 정렬용 마크(M1)를 촬영하여 상기 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)의 위치를 정렬할 수 있다. 또한, 위치 정렬 유닛(300)은 상기 웨이퍼(W)에 새겨져서 상기 웨이퍼(W)의 위치 정렬에 사용되는 제2 위치 정렬용 마크(M2)를 촬영하여 상기 웨이퍼(W)의 위치 정보를 획득할 수 있다. 그리고, 위치 정렬 유닛(300)은 상기 위치 정보를 기초로 하여 상기 웨이퍼(W)의 위치를 정렬할 수 있다. 뿐만 아니라, 위치 정렬 유닛(300)은 제1 직경의 웨이퍼(미도시)의 위치도 정렬할 수 있다.
한편, 상기 위치 정렬 유닛(300)은 일례로, 본체(310), 제1 구동 부재(320), 롤러 부재(330), 제2 구동 부재(340), 촬영 부재(350) 및 슬라이딩 부재(360)를 포함할 수 있다.
본체(310)는 막대 형상으로 이루어질 수 있다. 후술할 롤러 부재(330), 제2 구동 부재(340), 촬영 부재(350)가 본체(310)에 설치될 수 있다.
제1 구동 부재(320)는 상기 본체(310)를 승하강시키고, 상기 본체(310)가 상기 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)에 대해 멀어지거나 가까워질 수 있도록 회전시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 구동 부재(320)가 본체(310)를 승하강시켜서, 후술할 롤러 부재(330)가 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)에 밀착되거나 분리되도록 할 수 있다.
또한, 제1 구동 부재(320)는 본체(310)를 좌우 방향에서 상기 안착 부재(200)에 가까워지는 방향으로 회전시켜서, 본체(310)가 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)의 상방에 이격되게 위치되도록 할 수 있다. 이와 반대로, 제1 구동 부재(320)는 본체(310)를 좌우 방향에서 상기 안착 부재(200)로부터 멀어지는 방향으로 회전시켜서, 본체(310)가 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)과 상하방향으로 간섭되지 않도록 할 수 있다.
이를 위한 제1 구동 부재(320)는 일례로 공압 또는 유압 실린더, 선형 모터 등 대상물을 승하강시킬 수 있는 승강 장치(322)와, 회전 모터와 같이 대상물을 회전시킬 수 있는 회전 장치(321)가 서로 결합된 형태이면 어느 것이든 무방할 수 있다.
롤러 부재(330)는 상기 본체(310)에서 상기 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)과 마주하는 부분에 회전 가능하게 결합될 수 있다.
제2 구동 부재(340)는 상기 롤러 부재(330)를 회전시킬 수 있다.
촬영 부재(350)는 상기 본체(310)에 설치되고, 상기 제2 위치 정렬용 마크(M2)를 촬영하여 상기 웨이퍼(W)의 위치를 감지하거나, 상기 제1 위치 정렬용 마크(M1)를 촬영하여 상기 몸체 부재(110)의 위치를 감지할 수 있다.
슬라이딩 부재(360)는 상기 본체(310)가 길이 방향으로 슬라이딩 이동될 수 있게 한다. 이러한 슬라이딩 부재(360)는 상기 롤러 부재(330)가 상기 회전 부재(120) 또는 상기 몸체 부재(110)를 선택적으로 회전시킬 수 있게 하며, 상기 촬영 부재(350)가 상기 제2 위치 정렬용 마크(M2) 및 상기 제1 위치 정렬용 마크(M1)를 선택적으로 촬영할 수 있게 한다.
이를 위하여, 슬라이딩 부재(360)에는 레일(361)이 형성되고, 본체(310)에는 레일홈(311)이 형성될 수 있다. 상기 슬라이딩 부재(360)와 본체(310)는 상기 레일(361)과 레일홈(311)에 의하여 안정적으로 이동될 수 있다.
한편, 상기 위치 정렬 유닛(300)은 누름 부재(370)를 더 포함할 수 있다.
누름 부재(370)는 상기 본체(310)에서 상기 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)과 마주하는 부분에 돌출 및 수납 가능하도록 설치되고, 상기 롤러 부재(330)가 상기 회전 부재(120)를 회전시키는 경우, 상기 몸체 부재(110)를 가압하여 상기 몸체 부재(110)가 상기 안착 부재(200)에 대해 회전되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치(1000)는 마찰 감소 부재(400)를 더 포함할 수 있다.
마찰 감소 부재(400)는 상기 안착 부재(200)에서 상기 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)이 안착되는 부분에 회전 가능하게 설치될 수 있다. 마찰 감소 부재(400)는 상기 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)이 상기 위치 정렬 유닛(300)에 의해 원활하게 회전되도록 할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치(1000)의 동작 과정을 상세하게 설명하기로 한다.
도 7 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치(1000)의 동작 과정을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 웨이퍼(W)가 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)에 안착되고, 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)이 웨이퍼 정렬 장치(1000)에 공급되어 안착 부재(200)에 안착될 수 있다. 위치 정렬 유닛(300)에 포함된 제1 구동 부재(320)가 동작될 수 있으며, 본체(310)는 도면에 도시된 방향을 기준으로 시계방향을 회전되며, 롤러 부재(330)가 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)의 몸체 부재(110)에 밀착될 수 있다.
이후, 롤러 부재(330)가 회전되고, 몸체 부재(110)가 도면에 도시된 방향을 기준으로 시계방향 또는 반시계방향으로 회전될 수 있다. 몸체 부재(110)가 회전되는 과정에서 촬영 부재(350)가 몸체 부재(110)의 제1 위치 정렬용 마크(M1)를 촬영하면, 롤러 부재(330)의 회전이 정지될 수 있다. 이에 따라, 몸체 부재(110)는 목표 위치에 정렬될 수 있다.
다음으로, 도 9 및 도 10을 참조하면, 웨이퍼 정렬 장치(1000)는 웨이퍼(W)의 위치를 몸체 부재(110)의 특정 위치로 정렬할 수 있다. 이를 위하여 위치 정렬 유닛(300)의 제1 구동 부재(320)가 재차 동작될 수 있다.
이때, 롤러 부재(330)는 몸체 부재(110)로부터 멀어지고, 본체(310)는 슬라이딩 부재(360)에 의하여 웨이퍼에 가까워질 수 있다. 그리고, 제1 구동 부재(320)가 본체(310)를 하강시키면, 롤러 부재(330)가 회전 부재(120)에 밀착될 수 있다. 이때, 누름 부재(370)는 상기 몸체 부재(110)를 가압하고, 상기 몸체 부재(110)가 상기 안착 부재(200)에 대해 회전되는 것을 방지할 수 있다.
이후, 롤러 부재(330)가 회전되고, 회전 부재(120)가 도면에 도시된 방향을 기준으로 시계방향 또는 반시계방향으로 회전될 수 있다. 회전 부재(120)가 회전되는 과정에서, 촬영 부재(350)가 웨이퍼(W)의 제2 위치 정렬용 마크(M2)를 촬영하면, 롤러 부재(330)의 회전이 정지될 수 있다. 이에 따라, 웨이퍼(W)는 목표 위치에 정렬될 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 몸체 부재(110)의 제1 위치 정렬용 마크(M1)와 웨이퍼(W)의 제2 위치 정렬용 마크(M2)는 서로 나란하게 위치될 수 있다.
도 11 및 도 12을 참조하면, 상기 위치 정렬 유닛(300)에 포함된 제1 구동 부재(320)가 재차 동작될 수 있으며, 롤러 부재(330)가 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)으로부터 멀어질 수 있다. 그리고, 본체(310)는 도면에 도시된 방향을 기준으로 시계방향 또는 반시계방향을 회전될 수 있다. 최종적으로, 도면에 도시하지는 않았으나, 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)은 안착 부재(200)로부터 분리되어 다른 프로세스 챔버로 이동될 수 있다.
종래의 웨이퍼 정렬 장치는 웨이퍼의 위치 정렬을 위하여 카메라 유닛, 광학 프리즘 유닛 등을 포함함으로써, 카메라와 광학 프리즘이 서로 광 정렬이 되도록 설치되어야 한다. 따라서, 종래의 웨이퍼 정렬 장치는 조립 과정이 용이하지 않을 수 있다. 뿐만 아니라, 카메라 유닛이 웨이퍼로부터 이격되게 위치되어야 함으로써, 웨이퍼 정렬 장치가 많은 내부 공간을 필요로 한다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치(1000)는 본체(310), 제1 구동 부재(320), 롤러 부재(330), 제2 구동 부재(340), 촬영 부재(350) 및 슬라이딩 부재(360)를 모두 포함하는 위치 정렬 유닛(300)을 포함한다. 따라서, 웨이퍼 정렬 장치(1000) 조립 시 광 정렬을 고려하지 않아도 됨으로써, 조립 과정이 용이하게 진행될 수 있다. 그러므로, 조립 시간이 단축되어 제조 비용을 절감할 수 있다.
또한, 증착 챔버 내에서 웨이퍼(W)의 위치를 정확하게 정렬하기에 앞서서 위치 정렬 유닛(300)으로 웨이퍼와 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)의 위치를 정렬할 수 있다. 그리고, 웨이퍼 정렬 장치(1000)는 전술한 바와 같이 제1 직경의 웨이퍼 뿐만 아니라, 안착 부재(200)에 안착되는 제2 직경의 웨이퍼(W)의 위치도 정렬할 수 있다.
그리고, 종래의 웨이퍼 정렬 장치가 서로 상이한 직경의 웨이퍼 각각의 위치를 정렬할 수 있도록 하기 위해서는 두 개의 웨이퍼에 새겨진 위치 정렬용 마크를 촬영할 수 있는 카메라를 각각 배치하여야 한다. 그러나, 전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치(1000)는 하나의 촬영 부재(350)로 다양한 직경의 웨이퍼의 위치를 정렬할 수 있다.
뿐만 아니라, 다양한 직경의 웨이퍼가 안착될 수 있는 웨이퍼 크기 확장 유닛(100A)이 여러 개 마련되어 있으면, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치(1000)에서 위치 정렬이 가능한 최대 직경 이하의 웨이퍼 모두의 위치를 정렬할 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼 정렬 장치(1000)에서 위치 정렬이 가능한 웨이퍼의 최대 직경이 400mm 인 경우, 웨이퍼 정렬 장치(1000)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(1000) 하나만으로 모든 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 정렬 장치 100A, 100B: 웨이퍼 크기 확장 유닛
110: 몸체 부재 120: 회전 부재
121: 베이스부 122: 지지부
130 미끄럼 방지 부재 140: 노치 부재
150: 베어링 200: 안착 부재
300: 위치 정렬 유닛 310: 본체
320: 제1 구동 부재 330: 롤러 부재
340: 제2 구동 부재 350: 촬영 부재
360: 슬라이딩 부재 370: 누름 부재
400: 마찰 감소 부재 M1: 제1 위치 정렬용 마크
M2: 제2 위치 정렬용 마크 W: 제2 직경으로 이루어진 웨이퍼
N: 위치 고정용 노치

Claims (12)

  1. 제1 직경으로 이루어지고, 중공이 형성되는 몸체 부재; 및
    제1 직경보다 작은 제2 직경의 웨이퍼가 안착되고, 상기 몸체 부재의 중공에 위치되며, 상기 몸체 부재에 회전 가능하게 결합되는 회전 부재;를 포함하는 웨이퍼 크기 확장 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전 부재는,
    상기 몸체 부재의 내경과 대응되는 외경으로 이루어진 베이스부; 및
    상기 베이스부의 내측으로부터 상기 베이스부의 중심을 향하여 연장되고, 상기 웨이퍼를 지지하는 하나 이상의 지지부;를 포함하는 웨이퍼 크기 확장 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 웨이퍼의 테두리와 대응되는 아크(Arc) 형상인 웨이퍼 크기 확장 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지지부는 4개이고, 상기 4개의 지지부 각각은 상기 베이스부의 중심을 기준으로 90도마다 위치되는 웨이퍼 크기 확장 유닛.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지지부에서 상기 웨이퍼가 안착되는 부분에 위치되고, 상기 웨이퍼가 지지부에 지지된 상태에서 미끄러짐이 발생되는 것을 방지하는 미끄럼 방지 부재를 더 포함하는 웨이퍼 크기 확장 유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 몸체 부재에 새겨져서 광학 방식으로 상기 몸체 부재의 위치를 정렬하는데 사용되는 제1 위치 정렬용 마크를 포함하는 웨이퍼 크기 확장 유닛.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 몸체 부재와 상기 회전 부재가 서로 결합되는 부분에 설치되는 베어링을 더 포함하는 웨이퍼 크기 확장 유닛.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 회전 부재의 내측에서 상기 웨이퍼를 향하도록 위치되고, 상기 웨이퍼의 일부분에 인입된 위치 고정용 노치에 삽입되는 노치 부재를 더 포함하는 웨이퍼 크기 확장 유닛.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 웨이퍼 크기 확장 유닛;
    상기 웨이퍼 크기 확장 유닛이 안착되는 안착 부재;
    상기 안착 부재에 상기 웨이퍼 크기 확장 유닛이 안착되지 않은 경우, 상기 안착 부재로부터 일정 거리만큼 떨어지게 위치되고, 상기 안착 부재에 상기 웨이퍼 크기 확장 유닛이 안착되는 경우, 상기 안착 부재에 밀착되도록 위치되며, 상기 웨이퍼 크기 확장 유닛의 제1 위치 정렬용 마크를 촬영하여 상기 웨이퍼 크기 확장 유닛의 위치를 정렬할 수 있고, 상기 웨이퍼에 새겨져서 상기 웨이퍼의 위치 정렬에 사용되는 제2 위치 정렬용 마크를 촬영하여 상기 웨이퍼의 위치를 정렬할 수 있는 위치 정렬 유닛;을 포함하는 웨이퍼 정렬 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 위치 정렬 유닛은,
    막대 형상으로 이루어진 본체;
    상기 본체를 승하강시키고, 상기 본체가 상기 웨이퍼 크기 확장 유닛에 대해 멀어지거나 가까워질 수 있도록 회전시키는 제1 구동 부재;
    상기 본체에서 상기 웨이퍼 크기 확장 유닛과 마주하는 부분에 회전 가능하게 결합되는 롤러 부재;
    상기 롤러 부재를 회전시키는 제2 구동 부재;
    상기 본체에 설치되고, 상기 제2 위치 정렬용 마크를 촬영하여 상기 웨이퍼의 위치를 감지하거나, 상기 제1 위치 정렬용 마크를 촬영하여 상기 몸체 부재의 위치를 감지하는 촬영 부재; 및
    상기 본체가 길이 방향으로 슬라이딩 이동될 수 있게 하고, 상기 롤러 부재가 상기 회전 부재 또는 상기 몸체 부재를 선택적으로 회전시킬 수 있게 하며, 상기 촬영 부재가 상기 제2 위치 정렬용 마크 및 상기 제1 위치 정렬용 마크를 선택적으로 촬영할 수 있게 하는 슬라이딩 부재;를 포함하는 웨이퍼 정렬 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 위치 정렬 유닛은,
    상기 본체에서 상기 웨이퍼 크기 확장 유닛과 마주하는 부분에 돌출 및 수납 가능하도록 설치되고, 상기 롤러 부재가 상기 회전 부재를 회전시키는 경우, 상기 몸체 부재를 가압하여 상기 몸체 부재가 상기 안착 부재에 대해 회전되는 것을 방지하는 누름 부재;를 더 포함하는 웨이퍼 정렬 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 안착 부재에서 상기 웨이퍼 크기 확장 유닛이 안착되는 부분에 회전 가능하게 설치되고, 상기 웨이퍼 크기 확장 유닛이 상기 위치 정렬 유닛에 의해 회전될 수 있게 하는 마찰 감소 부재;를 더 포함하는 웨이퍼 정렬 장치.
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