KR20220103351A

KR20220103351A - 웨이퍼를 이송하기 위한 컨베이어 모듈 및 이를 포함하는 웨이퍼 이송 시스템

Info

Publication number: KR20220103351A
Application number: KR1020210005839A
Authority: KR
Inventors: 박강일; 김용성; 손경태
Original assignee: 주식회사 엘에이티
Priority date: 2021-01-15
Filing date: 2021-01-15
Publication date: 2022-07-22
Also published as: KR102438398B1

Abstract

일 실시 예에 따른 웨이퍼 이송 시스템은, 웨이퍼를 이송하는 이송 벨트와, 상기 이송 벨트를 구동하는 벨트 구동부를 구비하는 컨베이어 모듈; 상기 이송 벨트 중 상기 웨이퍼가 안착되는 상면의 반대쪽 하면을 마주보도록 설치되어, 상기 웨이퍼가 상기 이송 벨트에 고정되도록 하는 흡착력을 제공하는 흡착 모듈; 및 상기 이송 벨트의 상측 및 하측 각각에서 서로를 마주보도록 설치되는 한 쌍의 카메라 센서를 구비하는 비전 모듈을 포함할 수 있다.

Description

웨이퍼를 이송하기 위한 컨베이어 모듈 및 이를 포함하는 웨이퍼 이송 시스템{CONVEYOR MODULE FOR TRANSFERRING WAFERS AND WAFER TRANSFER SYSTEM INCLUDING THE SAME}

본 연구는 산업통상자원부(MOTIE)와 한국에너지기술평가원(KETEP)의 지원을 받아 수행한 연구 과제입니다(No. 20203030010310). 이하의 설명은 웨이퍼를 이송하기 위한 컨베이어 모듈 및 이를 포함하는 웨이퍼 이송 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 웨이퍼형 태양 전지는 실리콘 웨이퍼에 반도체층을 형성하는 공정을 통해 생산되기 때문에, 공정 과정 중 웨이퍼의 품질 및 신뢰성을 검사하는 것이 매우 중요하다.

특히, 자동화된 컨베이어 이송 장치를 통해 웨이퍼를 이송시키는 과정에서 컨베이어 벨트가 변형되거나 처짐이 발생하는 경우 웨이퍼의 평면 상태를 보장할 수 없는 문제가 발생하기 때문에, 사용 시간에 따른 장력의 변화가 거의 없는 금속 재질의 벨트가 사용되어 왔다.

하지만, 금속 벨트는 표면의 마찰력이 매우 낮기 때문에, 웨이퍼의 이송 과정에서 슬립 현상이 발생하여 웨이퍼를 핸들링하고 마스크와의 정렬 및 검사 작업을 수행함에 있어 단점이 존재하였다.

이를 보완하기 위해 마찰력을 가지는 물질을 코팅 처리하여 사용할 수 있었지만, 이 경우에도 웨이퍼의 품질 및 정렬 상태의 검사 과정에서 한 쪽면에서만 비전 인식이 가능하다는 제약이 존재하였다.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.

일 실시 예의 목적은 웨이퍼를 이송하기 위한 컨베이어 모듈 및 이를 포함하는 웨이퍼 이송 시스템을 제공하는 것이다.

상기 이송 벨트는, 길이 방향에 평행한 중심 선을 따라 배치되는 중앙 벨트 부분; 및 상기 중앙 벨트 부분의 가장자리 부분에 위치하고, 투명한 재질로 형성되는 주변 벨트 부분을 포함하고, 상기 한 쌍의 카메라 센서는 상기 주변 벨트 부분을 마주보도록 설치되고, 상기 흡착 모듈은 상기 중앙 벨트 부분의 하측에 설치되고, 상측에 바라볼 때 상기 주변 벨트 부분과 오버랩되지 않을 수 있다.

상기 이송 벨트는, 상측으로 안착되는 상기 웨이퍼에게 흡착력을 전달하기 위해 서로 이격된 상태로 배열되어 형성되는 복수개의 관통 홀을 더 포함할 수 있다.

상기 중앙 벨트 부분은, 상기 주변 벨트 부분보다 강도가 높은 재질로 형성된 금속 층을 포함하고, 상기 주변 벨트 부분은, 상기 금속 층보다 마찰 계수가 높고 투명한 재질로 형성될 수 있다.

상기 중앙 벨트 부분은, 상기 금속 층의 상면 및 하면을 감싸는 폴리머 재질의 보호 층을 더 포함할 수 있다.

상기 보호 층 및 상기 주변 벨트 부분은, 동일한 재질로 일체로 형성될 수 있다.

상기 웨이퍼가 이송 벨트에 안착되는 경우, 상기 웨이퍼의 가장자리 부분 중 적어도 일부가 상기 주변 벨트 부분의 상측에 놓일 수 있다.

상기 주변 벨트 부분 중, 상기 카메라의 가시선이 통과하는 영역에는, 관통 홀이 형성되지 않을 수 있다.

일 실시 예의 컨베이어 모듈 및 이를 포함하는 웨이퍼 이송 시스템에 의하면, 투명한 주변 벨트 부분 사이에 금속 재질의 중앙 벨트 부분이 형성되어 벨트 전체의 장력을 일정하게 유지할 수 있는 동시에, 주변 벨트 부분은 투명한 폴리머 재질로 형성됨에 따라 상하측 양측에서의 비전 인식을 통해 웨이퍼의 정렬 상태를 검사하는 것이 가능하다.

일 실시 예의 컨베이어 모듈 및 이를 포함하는 웨이퍼 이송 시스템에 의하면, 중앙 금속층의 상하면에 폴리머 재질의 보호층이 형성되어 웨이퍼와의 마찰력 감소를 보완할 수 있다.

도 1은 일 실시 예에 따른 웨이퍼 이송 시스템의 사시도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 웨이퍼 이송 시스템의 블록도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 이송 벨트의 평면도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 이송 벨트의 정면 단면도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 이송 벨트의 우측면 단면도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 웨이퍼 이송 시스템의 정면 단면도이다.

이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 일 실시 예에 따른 웨이퍼 이송 시스템의 사시도이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 웨이퍼 이송 시스템의 블록도이고, 도 3은 일 실시 예에 따른 이송 벨트의 평면도이고, 도 4는 일 실시 예에 따른 이송 벨트의 정면 단면도이고, 도 5는 일 실시 예에 따른 이송 벨트의 우측면 단면도이고, 도 6은 일 실시 예에 따른 웨이퍼 이송 시스템의 정면 단면도이다.

여기서, 도 4 및 도 6은 도 3의 A-A선 단면도이고, 도 5은 도 3의 B-B선 단면도이다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 일 실시 예에 따른 웨이퍼 이송 시스템(1)은, 솔라 셀의 제조 공정 중, 웨이퍼(W)를 이송하는 과정에서, 웨이퍼(W)의 품질 검사 또는 금속 배선용 마스크(M)와 웨이퍼(W) 사이의 정렬을 수행할 수 있다.

일 실시 예에 따른 웨이퍼 이송 시스템(1)은, ① 웨이퍼(W)를 이송하는 이송 벨트(111)와, 이송 벨트(111)를 구동하는 벨트 구동부(112)를 구비하는 컨베이어 모듈(11)과, ② 이송 벨트(111) 중 웨이퍼(W)가 안착되는 상면의 반대쪽 하면을 마주보도록 설치되어, 웨이퍼(W)가 이송 벨트(111)에 고정되도록 하는 흡착력을 제공하는 흡착 모듈(12)과, ③ 이송 벨트(111)의 상측 및 하측 각각에서 서로를 마주보도록 설치되는 한 쌍의 카메라 센서(131)를 구비하는 비전 모듈(13)과, ④ 이상의 컨베이어 모듈(11), 흡착 모듈(12) 및 비전 모듈(13)의 제어를 통해 웨이퍼(W)의 이송 및 비전 검사를 수행하는 제어부(14)를 포함할 수 있다.

예를 들어, 컨베이어 모듈(11)은 웨이퍼(W) 상에 마스크(M)를 적용하는 공정에 연결되어 웨이퍼(W)를 이송할 수 있다.

예를 들어, 벨트 구동부(112)는 이송 벨트(111)를 회전시켜 구동하는 풀리를 포함할 수 있다.

이송 벨트(111)는 길이 방향에 따라 일정한 두께를 갖도록 연장되는 벨트형 부재일 수 있다.

예를 들어, 이송 벨트(111)는 길이 방향, 다시 말하면 웨이퍼(W)의 이송 방향에 따라 고정된 좌우 폭 너비를 가질 수 있다.

예를 들어, 이송 벨트(111)는, ① 길이 방향에 평행한 중심 선을 기준으로 중앙 부분의 적어도 일부가 금속 재질로 형성되는 중앙 벨트 부분(1111)과, ② 중앙 벨트 부분(1111)의 가장자리 부분이 투명한 폴리머 재질로 형성되는 주변 벨트 부분(1112)과, ③ 이송 벨트(111)의 면 상에서 서로 이격된 상태로 배열되어 형성되는 복수개의 관통 홀(1113)을 포함할 수 있다.

중앙 벨트 부분(1111)은, 하측으로 흡착 모듈(12)에 접하도록 위치되고, 상측으로 웨이퍼(W)의 하면을 지지하는 동시에 복수개로 이격되어 형성된 관통 홀(1113)을 통해 흡착 모듈(12)에서 형성된 음압을 통해 웨이퍼(W)를 안정적으로 흡착할 수 있다.

예를 들어, 중앙 벨트 부분(1111)은, 금속 재질로 형성된 금속 층(11111)과, 금속 층(11111) 상하측 양면을 감싸도록 형성되는 폴리머 재질의 보호 층(11112)을 포함할 수 있다.

다시 말하면, 중앙 벨트 부분(1111)은, 상하측으로 노출되는 2 개의 보호 층(11112) 사이에, 금속 층(11111)이 개재되는 3 층의 레이어 구조로 형성될 수 있다.

금속 층(11111)은, 보호 층(11112)에 비하여 강도가 높은 재질(예: 금속 재질)로 형성되고, 이송 벨트(111)의 중앙 부분에 배치될 수 있다. 금속 층(11111)에 의하면, 이송 벨트(111)의 사용에 따라 (i)벨트의 전체 구간 및 구동 시간의 경과에 따라 장력의 분포를 일정하게 유지시키는 동시에, (ii)이송 벨트(111) 자체의 변형 및 처짐이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

예를 들어, 금속 층(11111)을 비롯한 중앙 벨트 부분(1111)은 길이 방향, 다시 말하면 웨이퍼(W)의 이송 방향에 따라 좌우 폭의 너비가 일정하게 형성될 수 있다.

예를 들어, 금속 층(11111)은, 스테인레스 스틸(SUS) 재질로 형성될 수 있다.

보호 층(11112)은, 금속 층(11111)의 상하 양측을 커버하는 폴리머 재질로 형성됨으로써, 웨이퍼(W)가 금속 층(11111)에 직접 접촉하는 경우 보다 높은 마찰력을 통해 웨이퍼(W)를 안정적으로 지지할 수 있다.

예를 들어, 보호 층(11112)은, 금속 층(11111)에 비하여 마찰 계수가 높은 재질(예: 폴리 우레탄 또는 실리콘 재질)로 형성될 수 있다.

예를 들어, 금속 층(11111)의 상측에 형성되는 보호 층(11112)은 웨이퍼(W)의 하면을 마주보도록 지지할 수 있고, 금속 층(11111)의 하측에 형성되는 보호 층(11112)은 흡착 모듈(12)의 상부를 마주보도록 노출될 수 있다.

따라서, 중앙 벨트 부분(1111)에 형성되는 관통 홀(1113)은 금속 층(11111)과 이를 둘러싸는 상하측 보호 층(11112)을 두께 방향으로 관통하는 통로를 형성함으로써, 흡착 모듈(12)로부터 형성되는 음압이 관통 홀(1113)을 통해 웨이퍼(W)의 하면으로 전달될 수 있다.

예를 들어, 보호 층(11112)은 주변 벨트 부분(1112)과 동일한 재질의 폴리머 재질로 형성될 수 있다.

예를 들어, 보호 층(11112)은 주변 벨트 부분(1112)과 일체로 연결되어 형성되는 폴리머 벨트 구조를 가질 수 있고, 이 경우, 금속 층(11111)은 해당 폴리머 벨트 구조에 인입되어 형성되는 구조를 가질 수 있다.

주변 벨트 부분(1112)은, 중앙 벨트 부분(1111)의 양 가장자리 부분으로 구획되는 투명한 폴리머 재질의 부재일 수 있다.

예를 들어 도 4에 도시되는 바와 같이, 주변 벨트 부분(1112)은 중앙 벨트 부분(1111)의 좌우 양측부 각각에서 동일한 좌우 폭 너비를 같도록 연장될 수 있다.

예를 들어, 중앙 벨트 부분(1111) 및 주변 벨트 부분(1112)은 길이 방향, 즉 웨이퍼(W)의 이송 방향에 따라 고정된 좌우 폭 비율을 가질 수 있고, 동시에 서로 동일한 두께를 가질 수 있다.

도 6에 도시되는 바와 같치 웨이퍼(W)가 이송 벨트(111)에 안착될 경우, 웨이퍼(W)의 가장자리 부분 중 적어도 일부가 주변 벨트 부분(1112)의 상측에 놓일 수 있다.

따라서, 투명한 주변 벨트 부분(1112)의 상하측에서 서로 마주보는 상태로 설치되는 한 쌍의 카메라 센서(131)를 통해 웨이퍼(W)의 상면과 하면을 동시에 검사하는 것이 가능할 수 있다.

예를 들어, 예를 들어, 주변 벨트 부분(1112)의 외측 부분 중 카메라의 시야가 오버랩되는 적어도 일부의 부위(예: 카메라의 가시선(카메라의 시야의 중심이 통과되는 가상의 선)이 통과하는 영역, 또는, 상하 방향으로 흡착 모듈(12)이 오버랩되지 않는 영역)에는, 관통 홀(1113)이 형성되지 않을 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 관통 홀(1113)의 경계에서 빛이 회절함에 따라서, 비전 영상의 정확도를 저하시키는 문제를 방지할 수 있다.

다른 예로, 주변 벨트 부분(1112)에 형성되는 관통 홀(1113)의 직경은 중앙 벨트 부분(1111)에 형성되는 관통 홀(1113)의 직경보다 더 크게(예: 2배 이상으로) 형성될 수 있다. 이상의 구조에 의하면, 비전 인식을 위해 웨이퍼(W)를 향해 조사되는 광이 이송 벨트(111) 부분을 보다 잘 투과하도록 하여 비전 모듈(13)을 통한 인식 효율을 증대시킬 수 있다.

예를 들어, 주변 벨트 부분(1112)은 투명한 폴리 우레탄 또는 실리콘 재질로 형성될 수 있다.

흡착 모듈(12)은, 이송 벨트(111)의 하측에 설치되어 이송 벨트(111)에 형성된 복수개의 관통 홀(1113)을 통해 이송 벨트(111)에 안착된 웨이퍼(W)를 흡착할 수 있다.

예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 이송 벨트(111)가 풀리 구동식의 벨트 구동부(112)를 통해 구동되는 경우, 흡착 모듈(12)은 상측으로 노출되어 웨이퍼(W)가 안착되는 이송 벨트(111) 부분과 풀리에 감겨져 하측에서 후퇴하는 이송 벨트(111) 부분 사이에 배치될 수 있다.

예를 들어, 흡착 모듈(12)은 이송 벨트(111)의 중앙 벨트 부분(1111)의 하측에 위치할 수 있다.

도 4 및 도 6에 도시되는 바와 같이, 상하 방향의 축을 기준으로 흡착 모듈(12)은 중앙 벨트 부분(1111)의 하측에서 오버랩되도록 배치되되, 양측의 주변 벨트 부분(1112)의 적어도 일부에서는 오버랩되지 않도록 배치될 수 있다.

예를 들어, 도 6에 도시되는 바와 같이 흡착 모듈(12)은, 비전 모듈(13)이 양측 각각의 주변 벨트 부분(1112)을 감지하는 부분의 하측에서는 오버랩되지 않도록 설치됨으로써, 비전 모듈(13)의 광학 검출 영역을 간섭하지 않을 수 있다.

비전 모듈(13)은, 이송 벨트(111)의 부분 중 주변 벨트 부분(1112)을 사이에두고 서로 마주보도록 배치되는 한 쌍의 카메라 센서(131)의 구성을 가질 수 있다.

예를 들어 한 쌍의 카메라 센서(131)는 도 6과 같이 이송 벨트(111)의 양측 주변 벨트 부분(1112) 각각의 부분에 설치되어, 각각의 주변 벨트 부분(1112)의 상면 및 하면에서의 비전 인식을 동시에 수행할 수 있다.

예를 들어, 비전 모듈(13)은, 이송 벨트(111)에 안착된 웨이퍼(W)의 부분 중 주변 벨트 부분(1112) 상에 놓인 웨이퍼(W) 가장자리 부분의 상면과 하면을 동시에 감지함으로써, 웨이퍼(W) 상에 금속 배선용 마스크(M)를 적용하는 공정에서, 웨이퍼(W)와 마스크(M) 사이의 정렬 상태를 감지할 수 있다.

예를 들어, 비전 모듈(13)은 주변 벨트 부분(1112) 상에 놓인 웨이퍼(W) 부분의 상면과 하면을 동시에 감지함으로써, 이송 벨트(111) 상에서의 웨이퍼(W)의 배향 및 정렬 상태를 감지할 수 있다.

예를 들어, 비전 모듈(13)은 주변 벨트 부분(1112) 상에 놓인 웨이퍼(W) 부분의 상면과 하면을 동시에 감지함으로써, 이송 벨트(111) 상에서의 웨이퍼(W)의 평면도 또는 크랙의 유무 등과 같은 웨이퍼(W)의 품질 상태를 감지할 수 있다.

이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims

웨이퍼를 이송하는 이송 벨트와, 상기 이송 벨트를 구동하는 벨트 구동부를 구비하는 컨베이어 모듈;
상기 이송 벨트 중 상기 웨이퍼가 안착되는 상면의 반대쪽 하면을 마주보도록 설치되어, 상기 웨이퍼가 상기 이송 벨트에 고정되도록 하는 흡착력을 제공하는 흡착 모듈; 및
상기 이송 벨트의 상측 및 하측 각각에서 서로를 마주보도록 설치되는 한 쌍의 카메라 센서를 구비하는 비전 모듈을 포함하는 웨이퍼 이송 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 이송 벨트는,
길이 방향에 평행한 중심 선을 따라 배치되는 중앙 벨트 부분; 및
상기 중앙 벨트 부분의 가장자리 부분에 위치하고, 투명한 재질로 형성되는 주변 벨트 부분을 포함하고,
상기 한 쌍의 카메라 센서는 상기 주변 벨트 부분을 마주보도록 설치되고,
상기 흡착 모듈은 상기 중앙 벨트 부분의 하측에 설치되고, 상측에 바라볼 때 상기 주변 벨트 부분과 오버랩되지 않는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 이송 벨트는,
상측으로 안착되는 상기 웨이퍼에게 흡착력을 전달하기 위해 서로 이격된 상태로 배열되어 형성되는 복수개의 관통 홀을 더 포함하는 웨이퍼 이송 시스템.
제 3 항에 있어서,
상기 중앙 벨트 부분은, 상기 주변 벨트 부분보다 강도가 높은 재질로 형성된 금속 층을 포함하고,
상기 주변 벨트 부분은, 상기 금속 층보다 마찰 계수가 높고 투명한 재질로 형성되는 웨이퍼 이송 시스템.
제 4 항에 있어서,
상기 중앙 벨트 부분은,
상기 금속 층의 상면 및 하면을 감싸는 폴리머 재질의 보호 층을 더 포함하는 웨이퍼 이송 시스템.
제 5 항에 있어서,
상기 보호 층 및 상기 주변 벨트 부분은, 동일한 재질로 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 웨이퍼가 이송 벨트에 안착되는 경우, 상기 웨이퍼의 가장자리 부분 중 적어도 일부가 상기 주변 벨트 부분의 상측에 놓이게 되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 시스템.
제 7 항에 있어서,
상기 주변 벨트 부분 중, 상기 카메라의 가시선이 통과하는 영역에는, 관통 홀이 형성되지 않는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 시스템.