KR100335736B1 - 웨이퍼 반전을 위한 로봇 핑거 어셈블리 - Google Patents

Abstract

반도체 제조 공정 중에 웨이퍼 반전을 위한 로봇 핑거 어셈블리에 관한 것으로, 세정 장치에서 웨이퍼를 인출하여 이면 세정을 위하여 로봇 핑거 어셈블리가 직접 웨이퍼를 반전시켜 다시 세정 장치에 인입시키기 위한 것이다. 이 로봇 핑거 어셈블리는 로봇 암의 선단에 웨이퍼 반전을 위한 반전 모터를 설치하고, 이 반전 모터의 축에 수납공간을 형성한 케이스를 결합하고, 케이스 내부에 클램핑 모터를 설치하여 클램핑 부재가 케이스를 따라 미끄럼 이동되도록 구동시키며, 케이스의 선단에 웨이퍼 반전시 웨이퍼가 이탈되지 않도록 홈 및 연장부를 구비하고 있다.

따라서 웨이퍼 반전을 위한 로봇 핑거 어셈블리를 구비한 로봇에 의하여 별도의 반전 장치 없이 반전 작업이 이루어짐으로서 설비의 제작비용을 줄일 수 있으며, 처리시간을 단축시켜 생산성을 증대시키는 효과가 있다.

Description

웨이퍼 반전을 위한 로봇 핑거 어셈블리{Robot finger assembly for wafer turning}

본 발명은 웨이퍼 반전 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 제조 공정 중 웨이퍼 세정공정에서 웨이퍼 양면을 효율적으로 세정할 수 있도록 한 로봇 핑거 어셈블리에 관한 것이다.

반도체 제조 공정에는 웨이퍼 표면에 존재하는 이물질을 제거하기 위한 세정 공정이 수반된다. 이러한 세정 공정에서 상기 웨이퍼를 세정 장치로 이동시키거나 세정된 웨이퍼를 밖으로 배출하기 위하여 로봇 암의 선단에 웨이퍼를 클램핑하는 클램핑 장치를 별도로 마련하고 있다. 이 클램핑 장치는 통상 진공을 이용하여 웨이퍼를 흡착하는 구조를 취한다. 상기 세정 장치에서 세정된 웨이퍼의 이면을 세정하기 위해서는 세정된 웨이퍼를 반전시켜야 하므로 반송 또는 반전을 위한 장치를 별도로 마련하고 있는 실정이다.

잘 알려진 세정 방법은 로봇이 웨이퍼를 클램핑 한 후, 상기 웨이퍼를 세정 장치 내로 인입하고, 세정이 완료되면 웨이퍼를 세정 장치로부터 인출하는 것이다. 그리고 세정된 웨이퍼의 세정면의 반대측면을 세정할 필요가 있을 때에는 별도의 반전 장치로 웨이퍼를 뒤집은 후, 상기 방법으로 웨이퍼를 세정한다.

이와 같이 웨이퍼를 세정할 때, 이면 세정을 위하여 반드시 웨이퍼를 반전시켜야 하므로 이러한 반전 작업은 별도의 반전 장치를 반드시 필요로 하여 장비의 규모가 커지게 되어 장비의 제작비용이 증가하는 문제점이 있다.

또한, 종래의 웨이퍼를 클램핑하는 클램핑 장치는 진공을 이용하여 웨이퍼를 클램핑하는데, 이는 웨이퍼와 진공 발생 부분이 밀착되어 웨이퍼 표면이 오염될 수 있다. 따라서 진공을 사용하여 웨이퍼를 클램핑하는 경우에는 웨이퍼 표면의 청결을 유지하기 위한 기술상 어려운 문제점을 가지고 있다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 반전 모듈을 간단하게 구성함으로서 웨이퍼 세정시에 사용되는 장비를 최소화시킴으로서 반전 모듈의 제작비용을 줄이고, 웨이퍼 반전 속도를 증대시킴으로서 작업량을 증대시켜 생산성 증대를 도모하는 웨이퍼 반전을 위한 로봇 핑거 어셈블리를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명은 웨이퍼를 클램핑하는 경우에 웨이퍼 표면 중간부 등이 직접 접촉하지 않도록 하여 청결도를 증대시키는 웨이퍼 반전을 위한 로봇 핑거 어셈블리를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 웨이퍼를 이송하기 위한 암을 구비하고 있는 로봇에 있어서, 상기 암의 선단부에 결합되어 웨이퍼를 반전시키기 위한 반전 모터와, 상기 반전 모터의 축에 회전할 수 있도록 결합되어 있으며, 내부에 수납공간을 구비하고 있는 케이스와, 상기 케이스에 수납되어 있으며, 상기 웨이퍼를 클램핑하기 위한 클램핑 모터와, 상기 클램핑 모터의 구동에 의하여 상기 케이스에 미끄럼 이동 가능하게 결합되어 상기 웨이퍼를 클램핑하는 클램핑 부재를 포함하는 웨이퍼 반전을 위한 로봇 핑거 어셈블리를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예를 설명하기 위한 웨이퍼 반전을 위한 로봇 핑거 어셈블리의 사시도,

도 2는 도 1의 측단면도,

도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 반전을 위한 로봇 핑거 어셈블리의 작동 과정을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예를 설명하기 위한 사시도이고, 도 2는 도 1의 평단면도로서, 웨이퍼 반전을 위한 로봇 핑거 어셈블리(1)를 도시하고 있다. 상기 로봇 핑거 어셈블리(1)는 통상의 반송 로봇(도시생략) 등의 암부(3) 선단에 제공된다. 상기 로봇 핑거 어셈블리(1)는 웨이퍼 이동시 이 웨이퍼의 유동을 방지하기 위한 수단과, 이 웨이퍼의 상, 하면을 반전시키기 위한 수단을 갖는다.

이러한 기능을 하는 상기 로봇 핑거 어셈블리(1)는, 웨이퍼(W)를 반전시킬 때 구동원으로 작용하는 반전모터(5)를 수용 및 지지하는 제1 케이스(7), 그리고웨이퍼(W)를 홀딩할 때 구동원으로 작용하는 클램핑 모터(9)를 수용 및 지지하는 제2 케이스(11) 및 상기 클램핑 모터(9)에 의하여 웨이퍼를 고정하거나 고정 상태를 해지하는 클램핑 수단(13)을 포함한다.

상기 반전 모터(5)는 상기 제1 케이스(9)에 수납된 상태로 그 회전축이 제2 케이스(11)와 길이 방향으로 결합되어 상기 반전 모터(5)의 정, 역회전 또는 일방향 회전에 따라 제2 케이스(11)를 회전시킬 수 있다. 상기 반전 모터(5)는 위에서 설명한 바와 같이 반전시 구동원으로 사용되는 것이므로 로터리 실린더나 이와 유사한 수단들이 사용될 수 있다.

상기 제2 케이스(11)는 내부의 수납공간이 2부분으로 나뉘어져 제1 케이스(7) 측의 수납공간에는 클램핑 모터(9)가 수납되어 있으며, 선단측 수납공간에는 클램핑 수단(13)의 일부가 미끄럼 이동 가능하게 배치되어 있다. 상기 클램핑 모터(9)는 회전축에 나사산이 형성되어 있으며, 상기 나사산은 상기 클램핑 수단(13)의 이동 블록(14)과 결합되어 있다. 이 이동 블록(14)과 상기 회전축은 나사결합되며, 이동블럭(14)은 제2 케이스 내에서 원주 방향으로의 회전은 구속되고 길이 방향으로의 이동이 가능한 구조를 갖는다. 이러한 구조는 이동 블록을 원형이 아닌 다른 형상을 하므로서 가능하다. 따라서 상기 클램핑 모터(9)의 구동에 따라 상기 클램핑 부재(13)가 제2 케이스(11)의 내부를 따라 이동할 수 있다.

상기 제2 케이스(11)는 상기 클램핑 수단(13)의 이동블럭(14)의 최대 및 최소 행정을 제한할 수 있도록 스토퍼(11a, 11b)가 내부 면으로 부터 연장되어 형성된다. 그리고 상기 제2 케이스(11)는 자유단측 선단부를 반원형으로 연장한홀더(11c)를 구비하고 있다. 상기 홀더(11c)는 웨이퍼(W)의 가장자리 외주면과 접촉되어 웨이퍼를 고정하는 역할을 한다. 또한 상기 제2 케이스(11)는 홀더(11c)에 웨이퍼(W)가 삽입되는 홈(11d)을 더욱 형성하고 있다. 이 홈(11d)은 웨이퍼(W)의 외주면과 일치할 수 있는 곡률로 이루어질 때 더 확실한 클램핑이 가능하다.

상기 클램핑 수단(13)은 상기 이동블럭(14)으로부터 연장되는 받침부재(15)와, 위에서 설명한 홀더(11c), 그리고 이동블럭(14)의 선단에 고정되어 받침부재(15)에 놓여지는 웨이퍼를 홀더(11c) 측으로 가압하는 푸셔(13a)를 포함한다.

상기 받침부재(15)는 상기 제2 케이스(11)를 관통하여 연장되며, 이 받침부재(15)의 표면은 웨이퍼가 삽입될 수 있도록 상기 홈(11d)의 높이보다 낮은 상태로 위치한다.

그리고 이 받침부재(15)는 도시하고 있지 않으나 진공통로를 내부에 만들고 이 진공압이 받침부재의 표면에 까지 작용토록 하여 상기 클램핑 수단(13)과 더불어 웨이퍼를 고정할 수 있도록 하는 것도 고려될 수 있다.

상기 푸셔(13a)는 상기 홀더(11c)와 연합하여 웨이퍼를 클램핑하는 것이므로, 이들 구성요소의 내주면은 웨이퍼(W)와 동일한 원주면을 갖는 것이 좋다. 도면에서는 홀더(11c)를 반원주의 크기로 하고 있으며, 이것은 웨이퍼의 홀딩을 안정적으로 유지하기 위한 것이다.

위에서 설명한 홀더(11c)의 홈(11d)은 작업의 편리함을 위하여 받침부재(15)가 어느 상태로 있어도 웨이퍼를 홀딩할 수 있도록 받침부재의 위, 아래에 모드 형성할 수 있다.

이 홀더(11c)는 제2 케이스(11)와 일체로 형성되거나 개별적으로 만들어져 결합되어도 본래의 기능에는 아무런 영향을 주지 않는다.

그렇지만 홀더를 개별적으로 만들어 제2 케이스(11)에 결합하면 웨이퍼의 크기에 따라 교체할 수 있는 효과가 있을 것이다.

한편, 상기 반전 모터(5) 및 클램핑 모터(9)는 별도의 제어 장치(도시생략)와 연결되어 제어되도록 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 반전모터(5) 및 클램핑 모터(9)는 제어 장치와 전기적으로 연결되어 독립적으로 제어되는 통상적인 제어장치 및 방법에 의하여 작동이 이루어지는 것이다.

이와 같이 이루어지는 웨이퍼 반전을 위한 로봇 핑거 어셈블리의 작동 과정을 설명하면 다음과 같다.

별도의 세정 장치(도시생략)에 웨이퍼를 삽입하는 동작을 설명하면, 로봇의 암부(3)를 이동시켜 웨이퍼(W)가 받침부재(15)의 일면에 안착되도록 한다. 그리고 클램핑 모터(9)를 구동시키면 클램핑 모터(9) 축이 회전하고, 회전축의 외주에는 나사산이 형성되어 있어 이동블럭(14)에 형성되어 있는 나사홈을 따라 이동되어 받침부재(15)가 제2 케이스(11)측으로 이동한다(도 3에 도시하고 있음). 그러면 웨이퍼(W)는 일측이 푸셔(13a)의 선단부에 밀착된 상태로 받침부재(15)와 함께 이동하여 제2 케이스(11)의 홈(11d)내로 인입되고, 스톱퍼(11b)에 의하여 멈추게 된다.

이때 받침부재(15)는 클램핑 모터(9)의 비정상적인 구동으로 일정한 위치에 멈추지 않는 경우에 웨이퍼(W) 또는 장비의 보호를 위하여 스톱퍼(11a)에 일면이 접촉되어 정지될 수 있다.

이와 같이 웨이퍼(W)를 고정시킨 후 로봇을 조정하여 암부(3)를 이동시켜 세정 장치에 웨이퍼(W)를 안착시킨다. 이때 웨이퍼(W)는 상기 클램핑 모터(9)를 역방향으로 회전시키면 이동블럭(14)이 제2 케이스(11)를 따라 자유단측으로 인출된다. 이때 웨이퍼(W)는 자중에 의하여 받침부재(15)에 안착되는 상태를 유지한다. 그리고 세정 장치 내부에 웨이퍼(W)를 안착시킨 후, 암부(3)를 이동시켜 로봇 핑거 어셈블리가 세정 장치에서 나오도록 한다. 그러면 세정 장치에서 웨이퍼(W)의 일면이 세정된다. 웨이퍼(W)의 일면이 세정되면, 로봇 핑거 어셈블리는 웨이퍼(W)가 받침부재(15)에 안착되도록 한 후, 웨이퍼(W)를 상술한 방법으로 클램핑 수단(13)에 고정되도록 한다.

이러한 상태에서 반전 모터(5)를 구동시키면 제2 케이스(11)가 반전 모터(5)의 축을 중심으로 180°회전하게 된다. 이때 제2 케이스(11)가 180°회전하는 것은 제어 장치에 의하여 반전 모터(5)가 제어됨으로서 이루어진다. 제2 케이스(11)가 180°회전되면 웨이퍼(W) 역시 180°반전된 상태로 놓이게 된다. 이러한 상태에서 다시 세정 장치에 암부(3)를 인입하여 웨이퍼(W)의 안착 위치에 놓여지도록 하고, 클램핑 모터(9)를 구동하면 이동블럭(14)이 자유단측으로 이동된다. 그러면 웨이퍼(W)는 고정 상태가 해제되고 암부(3)를 이동시켜 로봇 핑거 어셈블리(1)를 세정 장치 밖으로 이동시킨다. 이와 같은 과정을 반복하면 세정 장치에서 일면이 세정된 웨이퍼(W)를 반전시킬 필요가 있을 때 별도의 반전 장치를 설치하지 않고도 간단하게 반전 작업을 수행하여 세정되지 않은 다른 면의 웨이퍼(W)를 반복해서 세정할 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 클램핑 부재(13)의 일면에 웨이퍼(W)가 안착되어 반전되는 과정을 설명하였으나, 클램핑 부재(13)의 다른 면도 상술한 바와 동일하게 웨이퍼가 안착되어 반전 모터(5) 및 클램핑 모터(9)에 의하여 반전 작업 등이 이루어진다.

한편으로 본 발명에 따른 웨이퍼 반전을 위한 로봇 핑거 어셈블리는 세정 장치에 한정되어 사용되는 것은 아니며, 웨이퍼를 반전하기 위한 작업에는 어디에나 이용할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 웨이퍼 반전을 위한 로봇 핑거 어셈블리는, 웨이퍼 반전을 위하여 기구적인 구조를 채용함으로서 종래의 진공 흡착 압력으로 인한 웨이퍼 손상을 줄일 수 있다. 그리고 웨이퍼 반전을 위한 로봇 핑거 어셈블리를 구비한 로봇에 의하여 별도의 반전 장치 없이 반전 작업이 이루어짐으로서 설비의 제작비용을 줄일 수 있다. 또한, 웨이퍼의 반전시에 세정 장치에서 로봇이 웨이퍼를 이송하여 별도의 반전 장치 없이 직접 반전시켜 다시 이면 세정을 위하여 세정 장치에 삽입하는 작업을 함으로서 처리시간을 단축시켜 생산성을 증대시키는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 웨이퍼를 이송하기 위한 암을 구비하고 있는 로봇에 있어서,

   상기 암부의 선단부에 결합되어 웨이퍼를 반전시키기 위하여 제어장치와 전기적으로 연결되는 반전 모터에 제공된 축;

   내부에 수납공간을 갖추고 있으며 상기 웨이퍼를 홀딩하기 위한 수단을 갖고 상기 반전 모터의 축에 회전할 수 있도록 결합되는 케이스;

   상기 케이스에 수납되어 있으며, 상기 웨이퍼를 클램핑하기 위하여 제어장치와 전기적으로 연결되는 클램핑 모터;

   상기 클램핑 모터의 구동에 의하여 상기 케이스에 미끄럼 이동 가능하게 결합되어 상기 웨이퍼가 안착되는 받침부재; 그리고

   상기 받침부재는 웨이퍼에 선택적으로 밀착될 수 있도록 자유단부에 결합되는 푸셔;

   를 더 포함하는 웨이퍼 반전을 위한 로봇 핑거 어셈블리.
2. 제1항에 있어서, 상기 케이스는

   선단에 상기 웨이퍼의 가장자리 일부가 삽입될 수 있는 홈이 제공된 웨이퍼 반전을 위한 로봇 핑거 어셈블리.
3. 제1항에 있어서, 상기 케이스는

   선단에 상기 웨이퍼의 외주면이 일부 접촉할 수 있도록 구성된 홀더를 구비하고 있는 웨이퍼 반전을 위한 로봇 핑거 어셈블리.
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