KR20240011733A - 기판 인출용 핸들링 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판 용기로부터 기판을 인출하는 핸들링 시스템, 이러한 핸들링 시스템의 용도, 기판 용기 및 이러한 핸들링 시스템을 포함하는 모듈 및 기판 용기로부터 기판을 인출하는 방법에 관한 것이다. 상기 핸들링 시스템은 메인 조립체와 서브 조립체를 포함한다. 상기 서브 조립체는 상기 메인 조립체에 이동 가능하게 부착되어 인출 위치와 안착 위치 사이에서 상기 메인 조립체에 대해 이동 가능하다. 상기 서브 조립체는 상기 인출 위치에서 상기 메인 조립체 위로 연장되어 상기 기판 용기로부터 기판을 인출하고, 상기 메인 조립체와 상기 기판 사이의 접촉을 제공하기 위해 상기 안착 위치에서 상기 메인 조립체 상에 놓인다. 상기 메인 조립체는 상기 기판을 고정하고 곧게 펴주는 복수의 흡입 수단들을 포함한다.
Description
본 발명은 기판 용기로부터 기판을 인출하는 핸들링 시스템, 이러한 핸들링 시스템의 용도, 기판 용기 및 이러한 핸들링 시스템을 포함하는 모듈 및 기판 용기로부터 기판을 인출하는 방법에 관한 것이다.
반도체 및 인접 산업들(포장, 태양광 패널들 등)에서 웨이퍼 공정 및 일반적인 기판 공정은 박형 기판들을 안정적으로 핸들링 해야 하는 경우가 많다. 상기 박형 기판들을 안정적으로 처리하려면 수납 카세트로부터 상기 기판들을 수직 또는 수평 위치로 집어 올리거나 배치하거나 교체하거나 기판을 긁거나 부수거나 강하게 구부리거나 균열을 일으키지 않고 공정 도구에서 핸들링 하는 로봇을 포함할 수 있다.
현대 반도체 공장의 기판을 이송하는 일반적인 수단들로는 개구 통합형 포드(FOUP, Opening Unified Pod)가 있다. 상기 FOUP는 크기에 따라 예를 들어 6~12개의 기판들을 제어된 조건으로 이송할 수 있는 트레이형 용기이다. 상기 FOUP는 반도체 툴 앞의 로드 포트 상에 배치될 수 있다. 배치 시, 상기 FOUP의 전면 도어는 기계적 기구에 의해 상기 기판이 제거되어 상기 툴을 통해 이송될 수 있도록 개방될 수 있다.
상기 기판들은 예를 들어, 유리 또는 구리로 만들어질 수 있는데, 이것은 기판들의 한쪽 또는 양쪽에 있을 수 있는 공정 영역의 무게, 크기, 휨 및 배향에 관하여 상이한 특성을 가진다. 이들 기판들은 예를 들어 정렬되고 필요하다면 임의의 코드들(예를 들어, 바코드, QR 코드, 노치)을 광학적으로 판독하기 위해 상기 FOUP로부터 개별적으로 제거되어야 한다. 그 후, 상기 기판들은 예를 들어 습식 화학조에서 추가 공정을 위해 기판 홀더 내로 정확하게 배치된다.
이러한 기판들의 이송 공정은 기판들이나 패널들의 간단하고 빠르고 자동적인 로딩과 언로딩이 가능해야 하며, 상기 기판들의 미리 정의된 제한된 구역만 터치되거나 유지될 수 있다. 또한, 상기 이송 기구는 언제든지 상기 기판들이 정의된 휨을 가지도록 보장해야 한다.
따라서, 기판 용기로부터 기판을 인출하기 위해 개선된 핸들링 시스템을 제공할 필요가 있을 수 있으며, 이는 기판의 안전하고 안정적인 이송을 용이하게 한다.
상기 문제는 본 발명의 독립항의 주제에 의해 해결되며, 추가 구현예는 종속항에 포함된다.
이하에서 설명되는 본 발명의 측면들은 기판 용기로부터 기판을 인출하는 핸들링 시스템, 이러한 핸들링 시스템의 용도, 기판 용기 및 이러한 핸들링 시스템을 포함하는 모듈, 및 기판 용기로부터 기판을 인출하는 방법에 적용된다는 점에 유의해야 한다.
본 발명에 따르면, 기판 용기로부터 기판을 인출하는 핸들링 시스템이 제시된다. 상기 핸들링 시스템은 메인 조립체와 서브 조립체를 포함한다. 상기 서브 조립체는 상기 메인 조립체에 이동 가능하게 부착되어 인출 위치와 안착 위치 사이에서 상기 메인 조립체에 대해 이동 가능하다. 상기 서브 조립체는 상기 인출 위치에서 상기 메인 조립체 위로 연장되어 상기 기판 용기로부터 상기 기판을 인출하고, 상기 안착 위치에서 상기 메인 조립체와 상기 기판 사이의 접촉을 제공하기 위해 상기 메인 조립체 상에 놓인다. 상기 메인 조립체는 흡인 수단들, 특히 상기 기판을 고정하고 곧게 펴주는 복수의 흡인 수단들을 포함한다.
본 발명에 따른 상기 핸들링 시스템은 기판들의 간단하고 신속하고 자동적인 로딩 및 언로딩을 가능하게 할 뿐만 아니라, 언제든지 상기 기판의 정의된 휨을 가지는 상기 기판의 이송을 가능하게 한다. 또한, 상기 기판의 미리 정의된 전용 영역만이 상기 핸들링 시스템에 의해 유지되거나 터치될 수 있다. 또한, 상기 기판의 일면 또는 양면(들)의 핸들링이 가능할 수 있으며, 상기 기구들을 이송 및/또는 클램핑하는 동안 충격 스파이크들 또는 임의의 공진 진동으로 인한 기판 파손의 위험이 감소되거나 심지어 제거될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 핸들링 시스템에 의해 이송되는 상기 기판은 +/- 1mm 이하의 정확도로 위치 설정 및 핸들링 될 수 있다. 전체 공정 순서 동안 적절한 기계적 안정성이 보장될 수 있으며, 표면 입자들 또는 기타 기판 오염물들을 생성 또는 증착할 수 있는 임의의 위험이 회피될 수 있다.
상기 기판 용기는 상기 기판들의 화학적 및/또는 전해 표면 처리 이전 및/또는 이후의 기계들 사이에 제어된 조건에서 기판들을 수용하기 위한 공간을 제공할 수 있다. 상기 기판 용기는 예를 들어 FOUP(Front Opening Unified Pod)일 수 있으며, 특히 대형 기판들, 예를 들어 750mmХ650mm 이상의 기판을 수용하도록 구성될 수 있다. 상기 기판 용기는 대기 중에 부유하는 먼지 입자, 습도 등이 상기 기판들을 오염 및/또는 손상시키는 것을 방지하도록 환경으로부터 상기 기판들을 밀봉할 수 있다.
상기 기판은 두께가 100μm 내지 3mm인 박형 또는 초박형 패널일 수 있다. 상기 기판의 두께는 수백 내지 100 μm 미만, 바람직하게는 10 내지 750 μm, 더욱 바람직하게는 20 내지 100 μm일 수도 있다. 이러한 두께를 가지는 기판들은 중력, 재료 내의 응력 등으로 인해 매우 취약하고 이미 초기에 구부러져 있는 경우가 종종 있다. 이는 박판 기판들이 종종 지지 없이 유지될 때 평면을 가지지 않거나 평면을 형성함을 의미한다. 상기 기판은 도체 플레이트, 반도체 기판, 필름 기판, 본질적으로 플레이트 형상의 금속 또는 금속화 공작물 등일 수 있다. 상기 기판은 유리 또는 구리를 포함할 수 있다.
상기 핸들링 시스템은 상기 기판을 상기 기판 용기의 외부 및/또는 내부로 운반하도록 구성될 수 있다. 상기 핸들링 시스템은 두 부분, 즉 상기 메인 조립체와 상기 서브 조립체로 구분될 수 있다. 상기 서브 조립체는 상기 메인 조립체에 배치되어 상기 메인 조립체에 대해 이동 가능하도록 구성될 수 있다. 상기 서브 조립체는 상기 메인 조립체의 상측 또는 상기 메인 조립체의 하측에 배치될 수 있다. 상기 메인 조립체는 로봇 팔과 같은 핸들링 시스템의 이동 수단에 연결될 수 있는 안전한 구조일 수 있다. 반면, 상기 서브 조립체는 매우 얇게 형성되어 상기 인출 위치와 상기 안착 위치 사이에서 위치를 이동하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 핸들링 시스템은 상기 메인 조립체에 대한 상기 서브 조립체의 이동에 기초하여 연장 가능하도록 구성될 수 있다.
상기 인출 위치는 상기 기판 용기 내부의 상기 서브 조립체 상에 기판이 로딩될 수 있는 위치로 이해할 수 있다. 상기 안착 위치에서 상기 기판을 로딩하는 상기 서브 조립체는 상기 메인 조립체의 방향으로 후퇴될 수 있다. 상기 기판이 상기 서브 조립체 상에 로드되고, 상기 기판과 상기 서브 조립체가 안착 위치로 이동되면, 상기 기판은 기계적으로 및/또는 (진공) 흡입 컵, 상기 메인 조립체 상에 배치되는 베르누이 플레이트(Bernoulli plate)와 같은 흡입 수단들에 의해 제 위치에 고정적으로 유지될 수 있다. 상기 흡입 컵은 실리콘 등의 탄성, 부드러움 및/또는 유연한 재료로 만들어질 수 있으며, 이로 인해 상기 기판이 오염되지 않을 수 있다.
상기 메인 조립체 상에는 적어도 하나, 바람직하게는 다수의 흡입 수단들이 장착될 수 있다. 상기 흡입 수단들은 상기 메인 조립체 상에 상기 기판이 유지되는 동안 상기 복수의 흡입 수단들에 의해 상기 기판이 체결됨과 동시에 곧게 펴질 수 있도록 미리 정의된 위치에 배치될 수 있다. 따라서, 상기 기판의 제어된 핸들링이 처리 대상 기판 표면의 손상 없이 보장될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 서브 조립체는 상기 메인 조립체의 메인 연장 방향과 평행한 이동 방향으로 이동 가능하다. 다시 말하면, 상기 서브 조립체의 상기 인출 위치는 기판을 상기 기판 용기의 외부로 이송하는 상기 메인 조립체의 메인 연장 방향에 대응할 수 있다. 상기 메인 조립체의 메인 연장 방향은 상기 메인 조립체의 가늘고 긴 방향으로 이해될 수 있다. 이에 따라, 상기 서브 조립체는 상기 메인 조립체의 가늘고 긴 방향을 따라 연장 및/또는 후퇴될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 서브 조립체는 수평 방향으로 이동 가능하다. 따라서, 상기 서브 조립체는 상기 메인 조립체의 메인 연장 방향과 평행한 이동 방향으로 이동 가능할 수 있다. 또한, 상기 서브 조립체는 상기 메인 조립체의 상기 메인 연장 방향에 대하여 횡방향으로 연장 가능할 수도 있다. 다시 말하면, 상기 서브 조립체는 메인 조립체의 상기 가늘고 긴 방향에 대하여 좌측 및/또는 우측 방향으로 연장 및/또는 후퇴 가능할 수 있다. 따라서, 특히 공간의 제약이 있는 경우에는 상기 핸들링 시스템이 상기 기판 용기에 대해 유연하게 배치될 수 있다. 추가적으로, 상기 핸들링 시스템은 상기 기판들을 다수의 기판 용기들로 이송할 수 있으며, 이들은 상기 핸들링 시스템 주위에 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 서브 조립체는 레일 시스템에 의해 상기 메인 조립체에 대해 이동 가능하다. 상기 서브 조립체와 메인 조립체 사이에 배치될 수 있는 상기 레일 시스템은 상기 서브 조립체의 이동을 용이하게 할 수 있다. 상기 레일 시스템은 실린더와 같은 액추에이터에 연결될 수 있고, 상기 레일 시스템은 상기 메인 조립체로부터 연장 및/또는 상기 메인 조립체로의 후퇴 동안 상기 서브 조립체를 안내할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 서브 조립체는 공압 실린더, 리니어 드라이브를 갖춘 전기 실린더 또는 유압 실린더를 포함할 수 있는 실린더 시스템에 의해서 안내될 수도 있다.
일 실시 예에서, 상기 서브 조립체는 상기 메인 조립체에 대해 수직 방향으로 및/또는 상기 기판 용기 내의 상기 기판들의 수납 장치를 따라 이동 가능할 수도 있다. 따라서, 상기 기판 컨테이너로부터 상기 기판을 인출할 때, 상기 서브 조립체는 상기 서브 조립체 상에 상기 기판을 들어올려 기판의 로딩을 용이하게 할 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 서브 조립체는 서로 다른 두께를 지닌 상기 기판들을 로딩 또는 언로딩 하도록 구성될 수 있다. 따라서, 상기 서브 조립체는 상기 기판들의 상기 두께에 대해 들어올림 이동을 조절하도록 구성될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 서브 조립체는 포크 형상을 가진다. 다시 말하면, 상기 서브 조립체는 상기 기판을 로딩하기 위해 적어도 둘 이상의 가늘고 긴 로드 요소를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 서브 조립체의 형상은 상기 기판 용기 내의 기판 고정 기구 또는 기판 트레이의 형상에 대해 가변적일 수 있다. 상기 가늘고 긴 막대 요소들은 상기 메인 조립체의 상기 메인 연장 방향에 평행하게 배치되어 상기 메인 조립체의 상기 메인 연장 방향을 따라 연장될 수 있다. 상기 포크 형상의 서브 조립체는 상기 기판의 가장자리 영역 및/또는 상기 기판의 표면 상의 미리 정의된 접촉 영역에만 접촉할 수 있다. 이에 따라, 상기 서브 조립체는 상기 기판의 표면을 완전히 덮을 수는 없지만, 상기 기판 표면의 실질적으로 넓은 부분은 상기 기판 표면 상에 어떠한 손상도 방지하기 위해 상기 서브 조립체 상에 접촉 없이 로딩될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 흡입 수단들은 상기 메인 조립체 위에 동일하게 분배되어 상기 기판의 휨을 제어한다. 다시 말하면, 상기 복수의 흡입 수단들은 서로 동일하게 이격되어 상기 메인 조립체에 장착되어 상기 기판의 휨을 조절하거나 심지어 상기 기판을 곧게 펴주도록 구성될 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 기판의 휨을 제어하기 위해 가압된 공기를 인가하는 베르누이 효과 수단들이 배치될 수 있다.
상기 "휨(warpage)"이라는 용어는 상기 기판의 주름이나 곡률로 이해될 수 있다. 이에 따라, 상기 흡인 수단들이나 상기 베르누이 효과 수단들은 주로 상기 기판을 상기 메인 조립체 상에 고정시키고, 추가적으로 상기 기판의 정의된 휨을 보상하거나 조정하기 위해서 구성될 수 있다. 일반적으로, 상기 곧게 펴진 기판의 흡인과 이송은 상기 기판을 정확히 다른 스테이션이나 기판 홀더로 이송할 수 있도록 하기 위해서 필요하다. 상기 휨의 평준화(levelling)는 상기 기판을 예를 들어 기판 홀더로 정확한 핸드오버를 보장하는 데 필요할 수 있는데, 이는 상기 메인 조립체 상의 미리 정의된 위치에 상기 복수의 흡인 수단들을 제공함으로써 달성될 수 있다.
상기 기판 핸들링 시스템의 작동 동안, 상기 흡입 수단들의 제1 측면은 상기 흡입 수단들에 의해 고정적으로 유지될 수 있는 상기 기판과 마주할 수 있고, 상기 흡입 수단들의 제2 측면은 진공 공급부에 연결될 수 있다. 상기 흡입 수단들은 진공 또는 감압을 이용하여 상기 기판 또는 웨이퍼를 상기 메인 조립체 상에 유지할 수 있다. 대안적으로, 상기 베르누이-효과 수단들의 상기 제1 측면은 상기 베르누이-효과 수단들에 의해 고정되어 유지될 수 있는 상기 기판과 대면할 수 있고, 상기 베르누이-효과 수단들의 제2 측면은 가압 공기에 연결될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 흡입 수단들은 상기 메인 조립체의 가장자리들을 따라 배치되어 상기 기판의 가장자리들을 따른 터치 영역들에서만 상기 기판과 접촉하게 된다. 상기 흡입 수단들은 상기 흡입 수단들에 의한 상기 기판 상의 불필요한 터치 또는 스트레스를 방지하기 위하여 상기 미리 정의된 터치 영역들에서만 상기 기판과 접촉할 수 있다. 바람직하게는, 상기 메인 조립체의 가장자리들을 따라 상기 다수의 흡입 수단들을 배치함으로써, 화학적으로 또는 전기화학적으로 처리될 수 있는 상기 잔여 영역에 대한 손상 위험을 감소시킬 수 있다.
상기 터치 영역들은 예를 들어, 상기 기판의 각 가장자리로부터 10mm 떨어진 거리에서 적어도 부분적으로 상기 기판의 둘레를 따라 배치될 수 있다. 상기 복수의 상기 흡입 수단은 상기 기판의 터치 영역들을 마주하는 상기 메인 조립체에 장착될 수 있다. 따라서, 상기 복수의 흡입 수단들은 상기 기판의 터치 영역들과만 접촉할 수 있다. 그러나, 상기 흡입 수단들은 상기 터치 영역들의 상기 미리 정의된 배치에 대하여 상기 기판 표면을 가로질러 상기 흡입 수단들에 의해 상기 기판이 유지될 수 있도록 배치될 수도 있다. 다시 말하면, 상기 흡입 수단들은 상기 터치 영역들에 대하여 가변적으로 배치될 수 있으며, 이는 응용 요구 사항에 기초하여 미리 정의될 수 있다.
일 실시 예에서, 스페이서 수단들은 상기 메인 조립체에 배치되어 상기 흡착 수단들과 협력하여 상기 기판을 균등하게 곧게 펴준다. 상기 스페이서 수단들은 상기 흡착 수단들의 배치를 따라, 바람직하게는 상기 메인 조립체에 배치되어 상기 서브 조립체 및/또는 상기 핸들링 시스템의 연장 방향에 대해 수직 방향으로 기판의 휨 및/또는 곧게 펴주는 굽힘을 제어할 수 있다. 이에 따라, 상기 메인 조립체는 상기 기판을 유지할 뿐만 아니라 상기 흡착 수단들에 의해 상기 기판을 균등하게 곧게 펴줄 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 메인 조립체 및/또는 상기 서브 조립체는 상기 기판을 위한 체결 수단들을 포함한다. 상기 체결 수단들은 상기 기판을 이송하는 동안 상기 기판을 제자리에 체결하기 위한 클램핑 수단들 및/또는 스토퍼일 수 있다. 상기 클램핑 수단은 그리퍼 암들 사이에 기판을 고정적으로 유지하는 그리퍼(gripper)일 수도 있고, 상기 기판, 특히 상기 기판의 공정 측면이 전혀 터치되지 않을 경우 가장자리 푸셔(edge pusher)일 수도 있다. 바람직하게는, 상기 클램핑 수단은 상기 기판을 대칭적으로 유지하도록 쌍으로 제공될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 상기 서브 조립체는 상기 서브 조립체 상에서의 상기 기판의 이동을 제한하기 위해 상기 서브 조립체의 단부 가장자리에 적어도 하나의 스토퍼를 포함할 수 있다. 상기 스토퍼는 상기 서브 조립체의 연장 방향에 평행하거나 수직한 가장자리에 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 메인 조립체 및/또는 상기 서브 조립체는 비뚤어짐 및/또는 함몰에 대한 강화재를 가지는 플레이트 형상이다. 상기 메인 조립체 및/또는 상기 서브 조립체는 상기 핸들링 시스템의 부피를 최소화하기 위해 실질적으로 플레이트 또는 트레이로서 형성될 수 있다. 상기 플레이트 형상의 메인 조립체 및/또는 서브 조립체는 상기 플레이트 형상의 기판들의 신속한(swift) 이동을 허용할 수 있다.
상기 메인 조립체 및/또는 상기 서브 조립체는 탄소 섬유 강화 폴리머(CFRP; carbon fiber reinforced polymer), 유리 섬유 강화 플라스틱(GFRP; glass-fibre reinforced plastic), 스테인리스(stainless), 알루미늄(aluminum) 등의 강화 재료로 만들어질 수 있으며, 경량이지만 견고한 구조를 제공하기 위해 추가 보강될 수 있다. 상기 핸들링 시스템에 사용되는 모든 재료들은 클린룸들에 적합할 수 있고, 상기 기판들과 접촉하는 모든 구성요소들은 전기적으로 전도성(예를 들어, 전도성 니트릴 고무 복합체(conductive nitrile rubber composite))일 수 있다. 상기 메인 조립체 및/또는 상기 서브 조립체는 그 비뚤어짐(deflection) 및/또는 함몰(recess)을 방지하기 위해 지지대(strut)에 의해 지지될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 핸들링 시스템은 로봇에 대한 인터페이스를 더 포함하고, 상기 인터페이스는 상기 메인 조립체에 배치된다. 상기 인터페이스는 로봇 또는 적어도 로봇 아암과 결합되도록 구성되는 어댑터일 수 있다. 상기 로봇 또는 상기 로봇 아암은 상기 핸들링 시스템 상에 상기 기판이 로딩될 때 상기 기판의 이동에 최대 유연성을 제공하기 위해 2개 또는 최대 6개의 축을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 핸들링 시스템은 상기 기판을 정밀하게 이송하기 위해 상기 기판 용기에 대해 수직, 수평 및/또는 횡방향으로 변위 가능할 수 있다.
상기 인터페이스는 상기 메인 조립체에 일체로 배치되거나 상기 메인 조립체에 나사 결합, 납땜, 접착 등에 의해 고정 부착되어 상기 핸들링 시스템의 길이에 걸쳐 최소한의 비뚤어짐으로 최대한의 안정성을 확보할 수 있다. 상기 인터페이스는 금속(예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄 등) 또는 유사한 안정된 재료들로 만들어질 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 기판 용기로부터 기판을 인출하기 위한 전술한 바와 같은 핸들링 시스템의 사용이 제공된다. 상기 핸들링 시스템은 특히 제어된 분위기에서 적어도 하나, 바람직하게는 다수의 기판들을 수납하도록 구성되는 기판 용기에 이용되도록 구성될 수 있다. 상기 핸들링 시스템의 메인 조립체와 서브 조립체의 별도의 배치에 의해, 상기 기판은 상기 기판들의 공정 툴들 사이에서 빠르고 안전하게 자동으로 이송될 수 있다.
본 발명에 따르면, 모듈 또한 제공된다. 상기 모듈은 기판 용기와, 상기 기판 용기로부터 기판을 인출하도록 구성되는 전술한 바와 같은 핸들링 시스템을 포함한다. 상기 기판 용기는 폐쇄 시 밀봉될 수 있는 개방 가능한 도어를 포함하는 FOUP(Front Opening Unified Pod)일 수 있다. 상기 핸들링 시스템은 상기 기판 용기의 개폐 도어와 마주보도록 배치되어 상기 기판 용기 내로 상기 기판들을 용이하게 구동하는 것 및/또는 기판들을 용기로부터 제거할 수 있다. 상기 기판 용기는 상기 기판들을 소형에서 대형까지 다양한 모양과 크기의 기판을 수납할 수 있는 내부 공간을 포함할 수 있다. 상기 기판은 400mmХ400mm 내지 750mmХ650mm의 크기와, 0.1mm 내지 5mm의 두께를 가질 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 기판 용기는 기판들의 스테이플 중 단일 기판들을 개별적으로 유지하는 고정 기구들을 포함한다. 각 고정 기구 또는 각 고정 기구 세트는 슬롯을 형성할 수 있으며, 여기서 개별 기판은 접촉을 방지하여 상기 기판들 사이의 손상을 방지하기 위해 수납될 수 있다. 상기 고정 기구들 또는 기판 슬롯들은 상기 기판들이 상기 기판 용기 내에 서로 겹쳐서 수납되어 수직 스테이플을 형성할 수 있도록 기판 용기 내부에 수직 방향으로 배치될 수 있다. 대안적으로, 상기 고정 기구들 또는 상기 기판 슬롯들은 상기 기판들을 서로 인접하거나 이웃하게 수납하도록 기판 용기 내부에 수평 방향으로 배치될 수 있다.
상기 기판 용기 내에 수납되는 상기 기판들은 서로 다른 두께를 가질 수 있으며, 대략 25mm의 매우 작은 로딩 간격으로 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 핸들링 시스템, 특히 서브 조립체는 매우 작은 중간 거리로 배치되는 상기 기판들을 들어올리도록 구성될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 기판 용기는 상기 메인 조립체의 메인 연장 방향과 평행한 이동 방향으로 상기 기판을 인출하기 위한 측면 개구를 포함한다. 다시 말하면, 상기 기판 용기의 상기 측면 개구는 상기 메인 조립체의 상기 메인 연장 방향과 반대 방향으로 위치할 수 있다. 즉, 상기 측면 개구는 상기 서브 조립체의 상기 이동 방향에 대해 직접적으로 상기 서브 조립체와 마주할 수 있다.
그러나 상기 서브 조립체는 서브 조립체의 이동 방향에 의해 상기 기판 용기의 측면 개구의 배치가 제한되지 않도록 상기 기판 용기에 대해 측면 방향, 즉 좌측 및/또는 우측 방향으로 상기 메인 조립체 위로 연장될 수도 있다. 따라서, 특히 공간 제한의 경우에는 상기 핸들링 시스템이 상기 기판 용기에 대해 유연하게 배치되지 않을 수 있다. 추가적으로, 상기 핸들링 시스템은 상기 핸들링 시스템 주위에 배치될 수 있는 다수의 기판 용기로 상기 기판들을 이송할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 모듈은 상기 핸들링 시스템에서 로봇 인터페이스에 연결되어 상기 핸들링 시스템을 상기 기판 용기에 대해 이동시키는 로봇을 추가 포함한다. 상기 로봇은 상기 핸들링 시스템 상에 상기 기판이 로딩될 때 상기 기판의 이동에 최대의 유연성을 제공할 수 있다. 이에 따라, 이러한 로봇을 포함하는 상기 모듈은 상기 핸들링 시스템이 기판 용기에 대해 수직, 수평 및/또는 횡방향으로 변위되어 상기 기판을 정밀하게 이송할 수 있게 한다.
본 발명에 따르면, 기판 용기로부터 기판을 인출하는 방법이 제시된다. 상기 방법은 다음 순서에 의하지만 반드시 이에 따르는 것은 아니다:
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서브 조립체를 메인 조립체에 대해 인출 위치로 이동시키는 단계 - 상기 인출 위치에서 상기 서브 조립체는 상기 기판 용기로부터 상기 기판을 인출하기 위해 상기 메인 조립체 위로 연장됨 -;
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상기 서브 조립체를 상기 메인 조립체에 대해 안착 위치로 이동시키는 단계 - 상기 안착 위치에서 상기 서브 조립체는 상기 메인 조립체와 상기 기판 사이에 접촉을 제공하기 위해 상기 메인 조립체 상에 놓임 -;
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복수의 흡입 수단들에 의해 상기 메인 조립체에서 상기 기판을 체결하고 곧게 펴주는 단계.
따라서, 기판들의 간단하고 신속하고 자동적인 로딩 및 언로딩, 및 정의된 휨을 가지는 상기 기판의 이송이 달성될 수 있다. 또한, 상기 기판의 일면 또는 양면(들)의 핸들링이 가능할 수 있고, 상기 기판들을 이송 및/또는 클램핑하는 동안 충격 스파이크 또는 임의의 공진 진동으로 인한 기판 파손의 위험이 감소되거나 심지어 제거될 수 있다. 상기 전체 공정 과정 동안 적절한 기계적 안정성이 보장될 수 있고, 표면 입자들 또는 다른 기판 오염물들을 생성 또는 증착할 어떠한 위험도 회피될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 방법은 상기 기판 용기 내의 고정 기구로부터 상기 기판을 들어올리기 위해, 상기 서브 조립체를 들어올리는 단계를 추가 포함한다. 상기 서브 조립체의 수직 이동에 의해, 상기 기판 용기 내부의 고정 기구에 의해 배치되는 기판은 상기 고정 기구로부터 쉽게 인출되도록 상승될 수 있고, 이어서 상기 기판 용기가 인출될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 방법은 상기 기판을 정렬하는 단계, 상기 기판 상의 코드를 판독하는 단계, 상기 기판을 공정 기판 홀더로 이송하는 단계, 상기 기판을 화학적으로 및/또는 전기적으로 처리하는 단계 중 적어도 하나를 더 포함한다. 상기 서브 조립체를 이용하여 상기 기판 용기로부터 상기 기판을 인출한 후, 수납 스테이션 상에 놓여 있는 이미지를 촬영할 수 있다(예를 들어, QR 코드 검출, 바코드 검출, 노치 검출). 상기 기판을 이미지 촬영하고, 정렬한 후, 상기 메인 조립체에 의해 픽업되어 추가 스테이션들 또는 기판 홀더들로 이송될 수 있다.
이때, 상기 구현 예들은 관련된 측면과 무관하게 서로 조합될 수 있음에 유의하여야 한다. 따라서, 상기 방법은 구조적 특징과 조합될 수 있으며, 마찬가지로, 상기 시스템도 상기 방법과 관련하여 상술한 특징과 조합될 수 있다.
본 발명의 이러한 측면 및 다른 측면들은 이하에 설명되는 실시예들을 참조하여 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 구현 예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 핸들링 시스템을 포함하는 모듈의 개략적이고 예시적인 구현 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 핸들링 시스템의 개략적이고 예시적인 구현 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 메인 조립체의 개략적이고 예시적인 구현 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 서브 조립체의 개략적이고 예시적인 구현 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 핸들링 시스템의 개략적이고 예시적인 구현 예를 도시한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 핸들링 시스템을 포함하는 모듈의 개략적이고 예시적인 구현 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 핸들링 시스템의 개략적이고 예시적인 구현 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 메인 조립체의 개략적이고 예시적인 구현 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 서브 조립체의 개략적이고 예시적인 구현 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 핸들링 시스템의 개략적이고 예시적인 구현 예를 도시한 것이다.
도 1은 기판 용기(20)와 핸들링 시스템(10)을 포함하는 모듈(100)을 도시한다. 상기 기판 용기(20)는 제어된 조건에서 서로 다른 크기 및/또는 형상을 가지는 적어도 하나, 바람직하게는 다수의 기판들(200)을 수납할 수 있도록 구성된다. 상기 기판(200)은 박형 혹은 초박형 패널 또는 웨이퍼일 수 있다. 상기 기판 용기(20)는 예를 들어, 개구 통합형 포드(FOUP, Opening Unified Pod)일 수 있다. 상기 기판 용기(20)는 기판들(200)의 스테이플 중 단일 기판(200)을 개별적으로 유지하는 고정 기구들(fixtures)(21)을 포함한다. 따라서, 각각의 단일 기판(200)은 상기 기판 용기(20) 내에 수직으로 서로 분리되어 배치될 수 있다. 상기 기판 용기(20)는 상기 기판(200)을 상기 기판 용기(20)로부터 인출할 수 있도록 측면에 개구(22)를 더 포함한다.
상기 모듈(100)은 상기 핸들링 시스템(10)에 연결되어 상기 핸들링 시스템(10)을 상기 기판 용기(20)에 대해 이동시키는 로봇(30)을 더 포함한다. 상기 로봇(30)은 상기 핸들링 시스템(10) 상에 상기 기판(200)이 로딩될 때 상기 기판(200)의 이동에 최대 유연성을 제공하기 위해 2개 또는 최대 6개의 축을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 핸들링 시스템(10)은 상기 기판 용기(20)에 대해 수직, 수평 및/또는 횡방향으로 변위 가능하여 상기 기판(200)을 정밀하게 이송할 수 있다.
상기 핸들링 시스템(10)은 상기 기판 용기(20)로부터 기판(200)을 인출하도록 구성된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 핸들링 시스템(10)은 메인 조립체(40)와 서브 조립체(50)를 포함한다. 상기 메인 조립체(40)와 상기 서브 조립체(50)는 상기 핸들링 시스템(10)의 부피를 최소화하기 위해 실질적으로 플레이트로 형성된다. 상기 플레이트 형상의 메인 조립체(40) 및/또는 서브 조립체(50)는 플레이트 형상의 기판(200)의 신속한 이동(swift movement)을 허용할 수 있다.
상기 메인 조립체(40) 및/또는 상기 서브 조립체(50)는 탄소 섬유 강화 폴리머(CFRP; carbon fiber reinforced polymer), 유리 섬유 강화 플라스틱(GFRP; glass-fibre reinforced plastic), 스테인레스(stainless), 알루미늄(aluminum) 등의 강화 재료로 만들어질 수 있으며, 경량이지만 견고한 구조를 제공하기 위해 추가 보강될 수 있다. 상기 핸들링 시스템(10)에 사용되는 모든 재료는 클린룸들에 적합할 수 있으며, 상기 기판(200)과 접촉하는 모든 구성요소들은 전기적으로 전도성(예를 들어, 전도성 니트릴 고무 복합체(conductive nitrile rubber composite))일 수 있다. 상기 메인 조립체(40) 및/또는 상기 서브 조립체(50)는 지지대(strut)(44)에 의해 지지되어 그 비뚤어짐 및/또는 함몰을 방지할 수 있다.
상기 서브 조립체(50)는 상기 메인 조립체(40)의 상측에 배치되어 포크 형상(fork shape)을 가진다. 즉, 상기 서브 조립체(50)는 상기 메인 조립체(40)의 메인 연장 방향과 평행하게 배치되어 상기 메인 조립체(40)의 메인 연장 방향을 따라 연장 가능한 적어도 2개의 가늘고 긴 로드 요소들(51)을 포함한다.
상기 서브 조립체(50)는 상기 메인 조립체(40)에 이동 가능하게 부착되고 인출 위치와 안착 위치 사이에서 상기 메인 조립체(40)에 대해 상대적으로 이동 가능하다. 상기 인출 위치에서 상기 서브 조립체(50)는 상기 메인 조립체(40) 위로 연장되어 상기 기판(200)을 상기 기판 용기(20)로부터 인출하고, 상기 안착 위치에서 상기 서브 조립체(50)는 상기 메인 조립체(40) 상에 놓여 상기 메인 조립체(40)와 상기 기판(200) 사이의 접촉을 제공한다(도 5 참조). 즉, 상기 서브 조립체(50)는 상기 메인 조립체(40)의 상기 메인 연장 방향과 평행한 이동 방향으로 이동 가능하다. 다시 말하면, 상기 서브 조립체(50)는 기판(200)을 상기 기판 용기(20)로부터 인출하기 위해 상기 기판 용기(20)의 상기 개구(22) 방향으로 이동 가능하다.
상기 핸들링 시스템(10)은 상기 서브 조립체(50)와 메인 조립체(40) 사이에 배치되는 레일 시스템(61) 및/또는 공압식 또는 전기식 실린더(62)를 포함한다(도 2 참조). 상기 레일 시스템(61) 및/또는 공압식 실린더(62)는 상기 서브 조립체(50)의 이동을 용이하게 하여, 상기 메인 조립체(40)로부터 연장 및/또는 상기 메인 조립체(40)로의 후퇴 동안 상기 서브 조립체(50)를 안내한다.
상기 메인 조립체(40)는 상기 기판을 고정하고 곧게 펴주는 복수의 흡입 수단(41)을 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 흡입 수단(41)은 상기 메인 조립체(40)의 가장자리들을 따라 균등하게 분배되어 상기 기판(200)의 휨을 제어하고, 상기 기판(200)의 가장자리들을 따른 터치 영역들에서만 상기 기판(200)과 접촉하게 된다. 상기 터치 영역들은 예를 들어 상기 기판(200)의 각 가장자리로부터 10mm 떨어진 거리에 그리고 상기 기판(200)의 둘레를 따라 적어도 부분적으로 배치될 수 있다.
다만, 상기 흡착 수단(41)은 상기 터치 영역들에 대해서도 가변적으로 배치될 수 있으며, 이는 적용 요건에 따라 미리 정해질 수 있다. 따라서, 상기 흡착 수단(41)은 주로 상기 기판(200)을 상기 메인 조립체(40) 상에 체결하고, 추가적으로 정의된 휨을 보상 또는 조절하도록 구성된다. 흡착 수단(41) 대신에, 가압된 공기를 인가하는 베르누이-효과 수단이 상기 기판(200)을 상기 메인 조립체(40) 상에 체결하고 상기 휨을 조절하도록 배치될 수 있다.
상기 흡입 수단(41)은 일측에서 상기 기판(200)과 마주하고, 타측에서 진공 공급부와 연결될 수 있다. 따라서, 상기 흡입 수단(41)은 진공 또는 감압을 이용하여 상기 기판(200) 또는 웨이퍼를 상기 메인 조립체(40) 상에 유지시킬 수 있다. 상기 흡입 수단(41)은 탄성, 연성 및/또는 유연한 재료로 만들어진 흡입 컵들(suction cups) 또는 베르누이 플레이트(Bernoulli plate)일 수 있다. 상기 메인 조립체(40)는 상기 흡입 수단(41)과 협력하여 상기 기판(200)을 균등하게 펴도록 구성되는 스페이서 수단(42)을 추가 포함한다.
상기 핸들링 시스템(10)은 상기 기판용 체결 수단들(43, 52)을 더 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 메인 조립체(40)는 그 사이에 상기 기판(200)을 유지하기 위한 그리퍼 암들(gripper arms) 또는 에지 푸셔들(edge pushers)을 포함하는 클램핑 수단(43)을 포함한다. 추가적으로, 상기 서브 조립체(50)는 이송 시 상기 서브 조립체(50) 상에서의 상기 기판(200)의 이동을 제한하기 위해 상기 서브 조립체(50)의 단부 가장자리에 스토퍼들(52)을 포함한다(도 4 참조).
상기 핸들링 시스템(10)은 도 5에 도시된 바와 같이 상기 메인 조립체(40)에 인터페이스(70)를 더 포함한다. 상기 인터페이스(70)는 상기 핸들링 시스템(10)을 상기 로봇(30)에 연결하여 상기 핸들링 시스템(10)을 상기 기판 용기(20)에 대해 이동시키도록 구성된다. 상기 인터페이스(70)는 상기 메인 조립체(40)에 나사 결합, 납땜, 접착 등에 의해 고정 부착되어 상기 핸들링 시스템(10)의 길이에 걸쳐 최소한의 비뚤어짐으로 최대한의 안정성을 확보할 수 있다. 상기 인터페이스(70)는 금속(예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄 등) 또는 유사한 안정된 재료들로 만들어질 수 있다.
본 발명의 구현 예들은 서로 다른 주제를 참조하여 설명된 것임을 유의하여야 한다. 특히, 방법 유형 청구항들을 참조하여 일부 구현 예를 설명하는 반면, 장치 유형 청구항들을 참조하여 다른 구현 예를 설명한다. 그러나, 이 기술분야의 통상의 기술자는 별도로 통보되지 않는 한, 한 가지 유형의 주제에 속하는 특징들의 임의의 조합 이외에도 서로 다른 주제에 관련된 특징들 간의 임의의 조합이 본 출원에 개시된 것으로 간주되는 상기 및 하기의 설명으로부터 모을 것이다. 그러나, 모든 특징들은 특징들의 단순 합산보다 많은 상승 효과를 제공하도록 조합될 수 있다.
본 발명은 도면과 상세한 설명에서 상세히 예시되고 설명되었지만, 그러한 예시와 설명은 도시적이거나 예시적인 것으로 간주되어야 하며 제한적인 것이 아니다. 본 발명은 개시된 구현 예들에 한정되지 않는다. 개시된 구현 예들에 대한 다른 변형 예들은 도면, 개시, 및 종속 청구항의 연구로부터 청구된 발명을 실시함에 있어서 당업자에 의해 이해되고 달성될 수 있다.
청구항에서 "포함하는(comprising)"이라는 단어는 다른 요소나 단계를 배제하지 않으며, 부정관사 "a"나 "an"은 복수를 배제하지 않는다. 단일의 공정이나 다른 유닛은 청구항에서 다시 언급된 여러 항목의 기능을 수행할 수 있다. 단순히 서로 다른 종속항에서 특정 조치를 다시 언급한다는 사실은 이러한 조치의 조합을 유리하게 사용할 수 없음을 나타내지 않는다. 청구항의 어떠한 참조 부호도 그 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
Claims (19)
- 기판 용기(20)로부터 기판(200)을 인출하는 핸들링 시스템(10)으로서,
- 메인 조립체(40), 및
- 서브 조립체(50)를 포함하고,
상기 서브 조립체(50)는 상기 메인 조립체(40)에 이동 가능하게 부착되고,
상기 서브 조립체(50)는 인출 위치와 안착 위치 사이에서 상기 메인 조립체(40)에 대해 이동 가능하고,
상기 인출(fetch) 위치에서 상기 서브 조립체(50)는 상기 메인 조립체(40) 위로 연장되어 상기 기판 용기(20)로부터 상기 기판(200)을 인출하고,
상기 안착(rest) 위치에서 상기 서브 조립체(50)는 상기 메인 조립체(40) 상에 놓여 상기 메인 조립체(40)와 상기 기판(200) 사이의 접촉을 제공하고, 그리고
상기 메인 조립체(40)는 상기 기판(200)을 고정하고 곧게 펴주기 위한 복수의 흡입 수단들(41)을 포함하는, 핸들링 시스템(10).
- 제 1 항에 있어서,
상기 서브 조립체(50)는 상기 메인 조립체(40)의 메인 연장 방향과 평행한 이동 방향으로 이동 가능한, 핸들링 시스템(10).
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 서브 조립체(50)는 수평 방향으로 이동 가능한, 핸들링 시스템(10).
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 서브 조립체(50)는 레일 시스템(61)에 의해 상기 메인 조립체(40)에 대해 이동 가능한, 핸들링 시스템(10).
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 서브 조립체(50)는 포크(fork) 형상을 가지는, 핸들링 시스템(10).
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흡입 수단들(41)은 상기 기판(200)의 휨을 제어하기 위해 상기 메인 조립체(40) 위에 동일하게 분배되는, 핸들링 시스템(10).
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흡입 수단들(41)은 상기 메인 조립체(40)의 가장자리들을 따라서만 배치되어, 상기 기판(200)의 가장자리들을 따른 터치 영역들에서만 상기 기판(200)과 접촉하는, 핸들링 시스템(10).
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 메인 조립체(40)에는 상기 흡인 수단들(41)과 협력하여 상기 기판(200)을 균일하게 곧게 펴주도록 스페이서 수단들(42)이 배치되는, 핸들링 시스템(10).
- 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 메인 조립체(40) 및/또는 상기 서브 조립체(50)는 상기 기판(200)용 체결 수단들(43, 52)을 포함하는, 핸들링 시스템(10).
- 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 메인 조립체(40) 및/또는 상기 서브 조립체(50)는 비뚤어짐(reflection) 및/또는 함몰(recess)에 대한 강화재를 가지는 플레이트 형상인, 핸들링 시스템(10).
- 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판 용기(20)에 대해 상기 핸들링 시스템(10)을 들어올리는 로봇(30)에 대한 인터페이스(70)를 더 포함하고,
상기 인터페이스(70)는 상기 메인 조립체(40)에 배치되는, 핸들링 시스템(10).
- 기판 용기(20)로부터 기판(200)을 인출하는 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 핸들링 시스템(10)의 용도.
- 모듈(100)로서,
기판 용기(20) 및
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 핸들링 시스템(10)을 포함하고,
상기 핸들링 시스템(10)은 상기 기판 용기(20)로부터 상기 기판(200)을 인출하도록 구성되는, 모듈(100).
- 제 13 항에 있어서,
상기 기판 용기(20)는 기판들(200)의 스테이플 중 단일 기판들(200)을 개별적으로 유지하는 고정 기구들(21)을 포함하는, 모듈(100).
- 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
상기 기판 용기(20)는 메인 조립체(40)의 메인 연장 방향과 평행한 이동 방향으로 상기 기판(200)을 인출하는 측면 개구를 포함하는, 모듈(100).
- 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 핸들링 시스템(10)을 상기 기판 용기(20)에 대해 이동시키기 위해 상기 핸들링 시스템(10)에서 로봇(30) 인터페이스(70)에 연결되는 로봇(30)을 추가 포함하는, 모듈(100).
- 기판 용기(20)로부터 기판(200)을 인출하는 방법으로서,
- 서브 조립체(50)를 메인 조립체(40)에 대해 인출 위치로 이동시키는 단계 - 상기 인출 위치에서 상기 서브 조립체(50)는 상기 기판 용기(20)로부터 상기 기판(200)을 인출하기 위해 상기 메인 조립체(40) 위로 연장됨 -;
- 상기 서브 조립체(50)를 상기 메인 조립체(40)에 대해 안착 위치로 이동시키는 단계 - 상기 안착 위치에서 상기 서브 조립체(50)는 상기 메인 조립체(40)와 상기 기판(200) 사이에 접촉을 제공하기 위해 상기 메인 조립체(40) 상에 놓임 -; 및
- 복수의 흡입 수단들(41)에 의해 상기 메인 조립체(40)에서 상기 기판(200)을 체결하고 곧게 펴주는 단계; 를 포함하는, 기판 용기(20)로부터 기판(200) 인출 방법.
- 제 17 항에 있어서,
상기 기판(200)을 상기 기판 용기(20) 내의 고정 기구로부터 들어올리기 위해 상기 서브 조립체(50)를 들어올리는 단계; 를 더 포함하는, 기판 용기(20)로부터 기판(200) 인출 방법.
- 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
상기 기판을 정렬하는 단계;
상기 기판 상의 코드를 판독하는 단계;
상기 기판(200)을 공정 기판 홀더로 이송하는 단계; 및
상기 기판(200)을 화학적으로 및/또는 전기적으로 처리하는 단계; 중 적어도 하나의 단계를 더 포함하는, 기판 용기(20)로부터 기판(200) 인출 방법.
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