KR101044493B1 - 솔라 웨이퍼와 같은 일 측면이 도핑될 웨이퍼의 스택 형성 방법 및 웨이퍼 배치의 프로세스 보트 탑재를 위한 핸들링 시스템 - Google Patents

솔라 웨이퍼와 같은 일 측면이 도핑될 웨이퍼의 스택 형성 방법 및 웨이퍼 배치의 프로세스 보트 탑재를 위한 핸들링 시스템 Download PDF

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Abstract

LED 라이트에 전원을 공급하고 상기 LED 광을 제어하는 시스템에 있어서, 이 시스템은: 컨트롤러; 상기 컨트롤러에 응답하는 제어 전원; 그리고 제어 전원으로부터 전력을 수신하는 복수의 LED 스트링을 포함하되, 컨트롤러는 최고 전압 강하를 나타내는 스트링 이외에 복수의 LED 스트링 중 하나 이상의 전기적 특성의 함수에 응답하여 제어 전원의 출력 전압을 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

솔라 웨이퍼와 같은 일 측면이 도핑될 웨이퍼의 스택 형성 방법 및 웨이퍼 배치의 프로세스 보트 탑재를 위한 핸들링 시스템{Method For Forming Stacks Of Wafers To be Doped One-sided, In Particular Solar Wafers, And Handling System for Loading A Process Boat With Wafer Batches}
본 발명은 일 측면이 도핑된 웨이퍼 스택을 형성하는 방법에 관한 것으로, 구체적으로 웨이퍼 배치를 이용하여 프로세스 보트를 로딩(또는 탑재)하는 솔라 웨이퍼에 관한 것이다. 여기서, 소정의 짝수 개의 웨이퍼가 운송 캐리어(transfer carrier)의 수납 슬롯에 일렬로 제공되어 상부 방향의 스택 개구부를 가지는 수평면에 고정된다.
또한 본 발명은 확산 오븐(확산로, diffusion oven)에서 도핑되기 전에, 웨이퍼 배치(batch)를 이용하여 복수의 삽입 위치를 포함하는 프로세스 보트를 로딩하는 핸들링 시스템에 관한 것이다.
기판의 수직 운송을 위한 하나 이상의 평판 기판을 로딩하거나 로딩하지 않을 수 있는 하나 이상의 캐리어를 이용하여 프로세스 장치(process installation)를 로딩 및 언로딩하는 핸들링 시스템 그리고, 이러한 핸들링 시스템의 동작 방법이 독일 특허(DE 10 2004 039 787)에 공지되어 있다. 이 특허에 따르면, 제 1 및 제 2 핸들링 모듈이 제공되고, 이로써 하나 이상의 기판 핸들링 유닛이 캐리어로부터 분리된 기판 운송(transfer)을 위한 하나 이상의 핸들링 모듈과 연결된다. 캐리어는 프로세스 장치 및 제 1 핸들링 모듈 사이, 프로세스 장치 및 제 2 핸들링 모듈 사이, 그리고 양쪽 핸들링 모듈 사이에 수직으로 정렬된 기판을 운송할 수 있으며, 기판 핸들링 유닛은 바람직하게는 하나 이상의 진공 그리퍼(gripper)를 이용하는 다중-축 로봇으로 디자인된다.
전자 마이크로회로 또는 회로 소자의 제조 방법과 관련하여, 독일 특허(DE 30 51 199 C2)에는 다이(die)를 프로세스 챔버에 로딩하고, 이로써 다이가 카세트에 채워지도록 하는 장치에 대한 공급 메커니즘이 게시된다. 카세트에 세워진 채로 배열되며, 카세트에 관하여 서로 정렬된 다수의 다이를 각각 들어올리거나 내리는 장치가 공급 장치에 제공되어, 거의 수직으로 이동하는 슬라이드가 공급 장치를 통과하며 움직이고, 카세트가 바닥으로부터 다이를 하나씩 각각 집어 올린다. 이러한 개별적인 핸들링 동작은 시간 소모적이고, 복잡하며, 흠집 발생을 증가시켜 먼지 문제를 유발함으로써 다이를 손상시킬 위험이 있다.
태양 전지 생산 프로세스의 효율 증가를 위해, 솔라 웨이퍼 핸들링(구체적으로 솔라 웨이퍼가 확산 오븐 내외로 이동되어야 하는 프로세스 보트의 로드 또는 언로드 시)의 자동화 및 가속화가 중요한 요인이다. 확산 프로세스는 웨이퍼의 일 측에서의 확산만을 필요로 한다. 수직으로 3도 기울어지며 일반적으로 200 개의 슬롯이 제공되는 프로세스 보트 내 확산 오븐으로 솔라 웨이퍼가 공급된다. 이러한 기울기는 솔라 웨이퍼의 사전-정렬에 영향을 미쳐 솔라 웨이퍼가 프로세스 보트의 측면에 안착하도록 한다.
본 발명의 목적은 위와 같은 유형의 핸들링 방법 및 시스템을 제공하는 것이다. 이에 의해 프로세스 보트에서 높은 패키지 밀도와, 확산 프로세스의 생산량 증가 및 파쇄율의 즉각적인 감소 효과를 얻을 수 있다.
이러한 목적은 운송 캐리어 내에 일렬로 제공된 웨이퍼의 수의 절반이 운송 캐리어의 외부에 위치한 탑재 대기 위치 내 제 1 웨이퍼 스택의 형태로 운송 캐리어 외부로 운반된다. 운송 캐리어에 일렬로 삽입된 웨이퍼의 나머지 절반은 제 2 웨이퍼 스택의 형태로 운송 캐리어 외부로 이동된다. 제 2 웨이퍼 스택이 대기 위치 내 제 1 웨이퍼 스택의 웨이퍼의 위치에 대해 180도 회전된 위치에 도달하도록, 회전된다. 그리고 이어서 제 2 웨이퍼 스택은 제 1 웨이퍼 스택의 대기 위치로 운송되고, 이에 대해 정렬된다. 그리고 제 2 웨이퍼 스택은, 서로 연관된 제 1 및 제 2 웨이퍼 스택 내 웨이퍼의 도핑되지 않을 각각의 측면을 서로에 대해 동시에 그리고 일치하게 접하게 함으로써, 패키지형 백-투-백(BTB) 웨이퍼 배치를 형성하도록, 폼 피팅(form fitting) 상태로 제 1 웨이퍼 스택과 결합된다. 여기서 BTB 웨이퍼 배치는 운송 그리퍼에 의해 알맞게 집어져 프로세스 보트에 탑재된다.
바람직하게는 운송 캐리어에 일렬로 제공된(채워진) 웨이퍼 수의 절반이 제 1 리프트 콤(comb)에 의해 들어 올려진다. 이는 운송 캐리어 하부에 배치되며, 제 1 수직 축을 따라 이동된다. 이들의 콤(comb) 갭은 들어 올려진 절반의 웨이퍼(제 1 절반의 웨이퍼)의 중심에 정확히 정렬된다. 왜냐하면, 제 1 상승 위치의 제 1 웨이퍼 스택이 다중 진공 그리퍼에 의해 집에 올려지고, 다중 진공 그리퍼는 수평 방향으로 이동되며, 제 1 상승 위치의 제 1 웨이퍼 스택의 위치에 대해 180도 회전되어, 제 2 수직 축에 대한 제 2 상승 위치 내의 이러한 회전 위치로 배치될 것이기 때문이다. 이어서, 운송 캐리어에 일렬로 채워진 나머지 절반의 웨이퍼가 제 2 리프트 콤(comb)에 의해 들어 올려지고, 이는 운송 캐리어 하부에 배치되며, 제 2 수직 축을 따라 이동된다. 이들의 콤(comb) 갭은 나머지 절반의 웨이퍼(즉, 제 2 절반의 웨이퍼) 중심에 정확히 정렬된다. 서보-제어된 이동 경로를 따라 제 2 웨이퍼 스택의 웨이퍼가 각각 제 2 상승 위치 내의 180도 회전 배치된 제 1 웨이퍼 스택의 관련 웨이퍼를 지나쳐, 폼 피팅(form fitting) 시까지 그리고 제 1 웨이퍼 스택의 관련 웨이퍼에 (후면과 후면이) 맞대어 접하게 될 때까지 이동된다. 동시에 패킷형 백-투-백 웨이퍼 배치(BTB wafer batch)를 형성하고, 이어서 이는 운송 그리퍼에 의해 폼 피팅 상태로 제 2 리프트 콤으로부터 꺼내져 프로세스 보트에 탑재된다.
제 1 웨이퍼 스택의 형태로 운송 캐리어에 일렬로 채워진 제 1 절반의 웨이퍼가 다중 진공 그리퍼에 의해 운송 캐리어로부터 꺼내지고, 프로세스 보트의 삽입 위치로 서보 제어되어 운송되며, 삽입 위치에서 프로세스 보트의 수용 슬롯에 삽입된다. 여기서 운송 캐리어에 일렬로 채워진 제 2 절반의 웨이퍼가, 다중 진공 그리퍼에 의해 제 2 웨이퍼 스택의 형태로 운송 캐리어로부터 꺼내지고, 프로세스 보트 내의 제 1 웨이퍼 스택의 위치에 대해 180도 회전되고, 프로세스 보트의 삽입 위치에 배치된 웨이퍼에 정렬되어 삽입 위치에 대해 소정 거리만큼, 오프셋되어 배치되며, 삽입 위치에 대한 소정 거리는 웨이퍼 두께와 같거나 그 이상이고, 다중 진공 그리퍼는, 프로세스 보트의 삽입 위치에 배치된 제 1 웨이퍼 스택에, 180도 회전된 제 2 웨이퍼 스택을 삽입한다. 이로써, 서로 연관된 제 1 및 제 2 웨이퍼 스택의 웨이퍼의 도핑되지 않을 측면이 서로 대응되게 접하게 되고, 패키지형 BTB 웨이퍼 배치를 형성한다.
이어서 프로세스 보트의 50 개의 수용 슬롯을 각각 포함하는 모든 삽입 위치에 동일한 방식으로 탑재되며, 이에 따라 본 발명에 따른 백-투-백 원리에 의해, 수직으로 3도 기울어진 200개의 수용 슬롯을 가지는 현재의 프로세스 보트 내 공간의 두 배인 400개의 솔라 웨이퍼가 얻어질 수 있다.
프로세스 보트의 슬롯에 후면 대 후면이 접한(백-투-백) BTB 웨이퍼 배치의 두 개의 웨이퍼를 각각 수용함으로써, 패키지 밀도 및 이에 따른 확산 오븐의 생산량이 두 배가 된다.
본 발명의 목적은, 확산 오븐에서 도핑되기 전에 솔라 웨이퍼 배치와 같은 웨이퍼 배치를 복수의 삽입 위치를 가지는 프로세스 보트에 탑재하는 핸들링 시스템을 통해 달성된다. 핸들링 시스템에는 짝수 개의 웨이퍼(1)가 탑재된 캐리어(2)가 웨이퍼 스택을 형성하기 위한 대기 위치 내 수평 운송 평면에서 이동되도록 하는 자동 운송 유닛;
캐리어(2)의 수용 슬롯에 위치한 웨이퍼(1)의 중심이, 제 1 및 제 2 수직-드라이브 모듈의 수직 방향 이동형 리프트 콤(5a, 5b)의 콤 갭에 정확히 정렬되도록 대기 위치에서 상향 스택 개구부와 함께 운송 캐리어(2)를 고정하는 클램프 모듈(3)로서, 제 1 및 제 2 수직-드라이브 모듈은 각각 대기 위치의 클램프 모듈(3) 하부에 고정 배치되며, 제 1 수직-드라이브 모듈의 리프트 콤에 의해 클램프 모듈(3)에 의해 고정된 캐리어(2) 내 웨이퍼의 제 1 절반의 웨이퍼가 제 1 상승 위치의 제 1 웨이퍼 스택(9)으로서, 상부 방향으로 이동되며, 측면 에지에서 그리고 웨이퍼 스택(9)의 웨이퍼(1)가 일정한 거리를 유지하며 센터링 모듈(8)에 의해 서로에 대해 정렬되는 것이 특징인 클램프 모듈(3); 그리고
상기 형성된 BTB 웨이퍼 배치(7)를 대기 위치에서 프로세스 보트(16)로 이동시키고, 프로세스 보트(16)의 삽입 위치(17) 중 하나에 삽입되게 하는 운송 그리퍼(15)를 포함하되,
클램프 모듈(3) 상부에 배열되며, 진공 그립 콤(10)을 가지고, X-Y-Z 방향 및 R 방향으로 이동하는 다중 진공 그리퍼(6)를 포함하는 백-투-백(BTB) 모듈(7)이 더 포함되고, BTB 모듈의 수직 방향 축은 하향 무간극 기어(downstream play-free gear)를 거쳐 서보 모터(11)에 의해 회전되고, 이로써 캐리어(2)에서 제 1 상승 위치로, 제 1 수직-드라이브 모듈의 리프트 콤(5a)에 의해 들어 올려진 제 1 웨이퍼 스택(9)이 유도성 근접 스위치를 이용하여 제어되는 다중 진공 그리퍼(6)에 의해 집어 올려지고, 제 1 상승 위치에서 180도 회전된 위치로 다시 배치될 제 1 수직-드라이브 모듈의 제 1 리프트 콤(5a)에 대해 상대적인 이동 없이 180도 회전되며,
이어서 캐리어(2)의 수용 슬롯에 탑재된 제 2 절반의 웨이퍼가 제 2 상승 위치의 제 2 웨이퍼 스택(13)으로서 제 2 수직-드라이브 모듈의 리프트 콤(5b)에 의해 들어 올려지고, 센터링 모듈(8)에 의해, 측면 에지에서 그리고 웨이퍼(1)가 일정한 간격을 두고 서로에 대해 정렬되며,
상기 웨이퍼 스택(13)은 BTB 모듈(7)의 다중 진공 그리퍼(6)에 의해 제 2 상승 위치에서 집어 올려지고, 웨이퍼 스택(9) 상부에 위치한 제 1 상승 위치로 회전 없이 이동되며, 제 1 웨이퍼 스택(9)이 상승 이동되고 제 2 웨이퍼 스택(13)에 삽입되며,
이로써 제 1 웨이퍼 스택(9)의 웨이퍼(1)가 제 1 상승 위치에 이미 배치된 제 2 웨이퍼 스택(13)의 관련 웨이퍼(1)를 지나쳐 서보-제어된 이동 경로를 따라 이동되고, 리프트 콤에서 맞대어 접하게 함으로써, 이중 도핑된 표면을 가지는 패키지형 BTB 웨이퍼 배치(14)를 형성하는 것을 특징으로 한다.
하향 무간극 기어를 통해 서보 모터를 이용하여 BTB 모듈의 수직 축을 회전 구동함으로써, 다중 진공 그리퍼에 의해 흡착될 제 1 웨이퍼 스택이 정확히 정해진 시작 및 중단 램프(ramp)에 의해 회전되고, 이로써 덜컹거리며 회전되는 것을 방지하고, 파쇄율을 줄일 수 있다. 서보 모터를 통한 회전 운동의 제어는 정확하고, 부드러우며 스트레스-없이 웨이퍼를 바람직한 위치로 배치할 수 있다. 이에 따른 (웨이퍼)의 배치율을 향상은 콤(comb) 내에서 웨이퍼 스택의 정확한 삽입 및 인출 동작을 보장하고, 웨이퍼 및 콤 사이의 상대적인 이동을 방지할 수 있다.
BTB 모듈의 다중 진공 그리퍼는 BTB 모듈의 수직 축에 연결된 상부 부분(18)과, 진공 그립 콤(10)을 지지하는 바닥 부분(19)을 포함하고, 상부 부분(18) 및 바닥 부분(19)은 두 개의 볼 스크류 가이드 장치(20)를 통해 연결되고, 이동 중에 볼 스크류 가이드 장치에 의해 정확한 정렬 상태를 유지하며, 다중 진공 그리퍼(6)를 하향 이동시키는 경우에, 캐리어(2)에 위치한 웨이퍼(1)의 상부 전면에 진공 그립 콤(10)의 바닥 측면(22)의 접촉 여부를 검출하고, 멀티 진공 그리퍼(6)의 추가 하향 이동이 바로 차단되도록 하는 두 개의 유도 센서(21)가 다중 진공 그리퍼(6)의 상부 부분(18)에 제공된다. 개선된 반응 시간에 의해, 접촉시에도 솔라 웨이퍼에 아주 작은 충격만이 작용한다.
캐리어(2)에는, 100개의 솔라 웨이퍼(1)가 채워지며, 이는 50개의 솔라 웨이퍼(1)를 각각 포함하는 제 1 및 제 2 웨이퍼 스택(9, 13)의 형태로, 제 1 및 제 2 수직-드라이브 모듈의 리프트 콤(5a, 5b) 의해 BTB 모듈에 공급되고, 이로써 제 1 및 제 2 웨이퍼 스택(9, 13)은 100개의 웨이퍼(1)가 맞대어(백-투-백으로) 접한 상태로 패키지형 BTB 웨이퍼 배치(14)로 결합된다. 실리카로 구성된 프로세스 보트에는 바람직하게 4 개의 삽입 위치가 제공되며, 각각의 삽입 위치에는 100개의 BTB 웨이퍼(1)를 가진 하나의 패키지형 BTB 웨이퍼 배치(14)가 운송 그리퍼(15)에 의해 배치된다.
바람직하게는, 진공 그립 콤(10)의 수용 슬롯(24)을 정의하고 웨이퍼(1)의 측면과 연결된, 다중 진공 그리퍼(6)의 진공 그립 콤(10)의 콤 측벽(23)이, 서로에 대해 평행하게 그리고 수평으로 확장한 핀(27)을 가지는 프레임형 베젤(26)의 형태로 형성되고, 핀 사이에, 콤 측벽(23)에 비스듬히 개개의 진공 슬롯(28)이 형성된다. 관련 웨이퍼의 측면(25) 중 하나에 연결된 개개의 콤 측벽(23)의 지지 표면(29)이 핀(27)의 프레임형 베젤(26)의 표면과, 프레임형 베젤(26)의 외부 표면(29)이 놓인 수직 평면에 위치한 핀(27)의 전면 에지에 의해 형성되고, 이로써, 웨이퍼의 단위 면적당 접촉 압력이 감소한다.
본 발명은 확산 오븐(또는 확산로)의 크기나 디자인을 변경할 필요 없이, 확상 오븐에서 이루어지는 도핑 프로세스의 생산량을 늘리며, 전체 프로세스 시간을 상당히 줄일 수 있도록 한다. 나아가, 핸들링 및 배치 동작을 더 세밀하게 하여, 손상 및/또는 파쇄율을 줄이고 도핑 실패율을 감소시킨다. 따라서 웨이퍼를 프로세스 보트에 로딩(탑재)하거나 언 로딩하기 위한 통상적인 설치시, 본 발명에 따른 핸들링 시스템의 설비 개량이 가능하다.
본 발명이 온전히 이해되고 실질적인 효과를 내기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예(이에 제한되는 것은 아님)를 첨부된 도면을 참조하여, 이하에서 설명한다.
도 1은 상부에 BTB 모듈의 50겹의 진공 그리퍼가 배치된 2 x 50 웨이퍼가 채워지고, 측면으로 배치된 측면 센트링을 가지는 캐리어를 나타내는 투시도이다.
도 2는 50 개의 웨이퍼를 포함하는 제 1 웨이퍼 스택이 들어 올려진 상태를 나타내는 도 1에 대응하는 투시도이다.
도 3은 두 개의 비스듬히 배열된 측면 센트링이 포함된, 도 2에 대응하는 투시도이다.
도 4는 제 1 웨이퍼 스택이 리프트 콤(lifting comb)이 제거된 BTB 모듈의 진공 그리퍼에 의해 들어 올려진, 도 3에 대응하는 투시도이다.
도 5는 BTB 모듈을 이용하여 제 1 웨이퍼 스택을 회전시키는 프로세스를 나타내는 도 4에 대응하는 투시도이다.
도 6은 제 1 웨이퍼가 캐리어 내 제 2 웨이퍼 스택의 위치에 대하여 180도 만큼 BTB 모듈을 이용하여 회전된 후, 캐리어 내에 위치한 제 2 웨이퍼 스택의 상부의 제 1 웨이퍼 스택의 대기 위치 있는 상태를 나타내는 도 4에 대응하는 투시도이다.
도 7은 패키지형 BTB 웨이퍼 배치를 형성하면서, 캐리어의 외부로 제 2 웨이퍼 스택을 들어올려, 상승 위치에 제공된 제 1 웨이퍼 스택과 결합하는 것을 나타내는 도 5에 대응하는 투시도이다.
도 8은 도 7에 도시된 위치의 패키지형 BTB 웨이퍼 배치를 들어올리는 단계 중에 운송 그리퍼를 나타내는 투시도이다.
도 9는 운송 그리퍼에 의해 운송된 BTB 웨이퍼 배치(batch)가 놓인 프로세스 보트의 삽입 위치 상부에 존재하는 운송 그리퍼, 그리고 바닥에 리프트 콤이 배열된 빈 캐리어를 나타내는 투시도이다.
도 10은 다중 진공 그리퍼를 가지는 BTB 모듈로서, 하향 무간극 기어를 통해 서보 모터를 이용하여 수직 축을 따라 회전되는 BTB 모듈을 나타내는 투시도이다.
도 11은 BTB-모듈의 다중 진공 그리퍼를 나타내는 단면도이다.
도 12는 두 개의 서로 다른 실시예에 따라 다중 진공 그리퍼의 진공 그립 콤의 일부를 나타내는 투시 단면도이다.
*도면 부호*
1 웨이퍼, 솔라 웨이퍼
2 운송 캐리어, 캐리어
3 클램프 모듈
4 스택 개구부
5a, 5b 리프트 콤
6 진공 그리퍼, 다중 진공 그리퍼
7 백-투-백 모듈, BTB 모듈
8 센터링 콤
9 제 1 웨이퍼 스택
10 진공 그립 콤
11 서보 모터
12 무간극 기어
13 제 2 웨이퍼 스택
14 백-투-백 웨이퍼 배치, BTB 웨이퍼 배치
15 운송 그리퍼
16 프로세스 보트
17 삽입 위치
18 진공 그리퍼의 상부 부분
19 진공 그리퍼의 바닥 부분
20 볼 베어링 가이드 장치
21 유도 센서
22 진공 그립 콤의 바닥면
23 콤 측벽
24 진공 그립 콤의 수용 슬롯
25 웨이퍼의 측면
26 프레임형 베젤
27 핀
28 진공 슬롯
29 프레임형 베젤의 외부 표면
30 핀의 전면 에지
이하에서, 첨부된 도면 및 실시예와 함께 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 2 x 50 개의 솔라 웨이퍼로 채워진 캐리어(2)는, 캐리어의 스택 개구부(stacking opening, 4)가 위쪽을 향하도록 클램프 모듈(3)에 정렬 및 고정된다. 캐리어(2)의 하부에 수직 방향으로, 두 개의 이동형 리프트 콤(5a, 5b)가 배열되는 한편, 도 10에 따로 도시한 바와 같이, 캐리어(2)의 상부에 백-투-백 모듈(BTB 모듈, 7)의 50 겹의 진공 그리퍼(6)가 배열된다. 두 개의 선형 이동 센터링 쿰(conetering comb, 8)이 좌측 및 우측 상(도 6) 캐리어(2) 상부에 측면 센터링으로서 배치된다.
먼저, 도 2의 우측 리프트 콤(5a, 도 2)에 의해, 캐리어(2)에 제공된 웨이퍼(1)의 제 1 절반(즉 캐리어(2)에 채워진 50개의 웨이퍼) 의 중심에 정확히 정렬 된 콤 갭(comb gap)이 상승 위치(lifting position) 내의 제 1 웨이퍼 스택(9)으로서 운송되고, 센터링 콤(8)에 의해 수평으로 중심이 맞춰지며, 이어서 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, BTB 모듈(7)의 X-Y-Z 및 R-방향으로 이동가능한 진공 그리퍼(6)의 50겹 진공 그립 콤(10)에 의해 들어 올려진다.
도 10에서 알 수 있는 바와 같이, BTB 모듈(7)의 진공 그립 콤(10)을 가지는 진공 그리퍼(6)가 하향 무간극 기어(12)를 통해 서보 모터(11)에 의해 수직 축 주위로 회전하게 된다.
따라서, 도 5에 따르면, 진공 그리퍼(6)의 50겹 진공 그립 콤(10)에 의해 들어 올려진 제 1 웨이퍼 스택(9)이 180도 만큼 진공 그리퍼(6)의 회전에 의해, 이 각도만큼 캐리어(2) 내의 초기 위치에서 회전되고, 캐리어(2)에 채워진 상태를 여전히 유지하고 있는 100개의 웨이퍼(1)의 제 2 절반의 상부에 대기 위치로 수직 방향으로 진공 그리퍼(6)를 이동시킴으로써 운송된다(도 6 참조).
캐리어(2)에 담긴 100개의 웨이퍼(1)의 제 2 절반이 제 2 리프트 콤(5b)에 의해 제 2 웨이퍼 스택(13)으로 들어 올려진 후에, 캐리어(2) 내에 담긴 웨이퍼(1)의 중심에 정확히 정렬된 콤 갭이 제 1 웨이퍼 스택(9)의 대기 위치에 대응하는 제 2 상승 위치로 이동된다. 이로써, 제 2 웨이퍼 스택(13)의 웨이퍼(1)가 대기 위치 내 180도 회전 배치된 제 1 웨이퍼 스택(9)의 관련 웨이퍼(1)를 지나쳐, 서보-제어된 이동 경로를 따라, 폼 피팅(form fitting)에 일치하고 제 1 웨이퍼 스택에 접할 때까지 이동되며, 도 7에 도시된 바와 같이, 패키지형 백-투-백 웨이퍼 배치(BTB 웨이퍼 배치, 14)를 형성한다. 이러한 방식으로 형성된 BTB 웨이퍼 배치(14)가 폼 피팅(form fitting) 상태로, 대기 위치로부터 운송 그리퍼(15)에 의해 들어 올려지고, 네 개의 삽입 위치(7)를 가진 프로세스 보트(16)로 운송되며, 삽입 위치(17) 중 하나에 삽입된다(도 9).
따라서, 프로세스 보트(16)에는 확산 오븐(확산로)에서의 확산 프로세스를 위해 400 개의 솔라 웨이퍼가 함께 로딩된다.
도 11에 따른 BTB 모듈(7)의 진공 그리퍼(6)를 상세히 나타내는 단면도에서 알 수 있는 바와 같이, 진공 그리퍼(6)는 수직 축에 연결된 상부 부분(18)과, 진공 그립 콤(10)을 수용하는 바닥 부분(19)을 포함한다. 여기서, 상부 부분(18)과 바닥 부분(19)은 두 개의 볼 베어링 가이드 장치(20)를 통해 연결되고, 이동 중에, 가이드 장치에 의해 정확히 정렬된 상태를 유지한다. 상부 부분(18)에, 두 개의 센서(21)가 추가로 제공된다. 이 센서에 의해 진공 그리퍼(6)의 하향 이동시, 리프트 콤(5a, 5b)에 위치한 웨이퍼(1)의 상부 전면에 진공 그립 콤의 바닥 측면(22, 도 10)의 접촉 여부가 검출된다. 부드럽게 움직이는 볼 베어링 가이드 장치(20)를 사용하여 반응 시간을 상당히 향상시킬 수 있고, 이에 따라 접촉시, 웨이퍼(1)에 작용하는 충격을 낮출 수 있다.
도 12에는 진공 콤 형태에 대한 다음의 두 개의 실시예가 도시된다. 각각의 진공 그립 콤(10)의 수용 슬롯(24)을 정의하고 웨이퍼(1)의 측면(25)과 연결되는, BTB 모듈(7)의 다중 진공 그리퍼(6)의 진공 그립 콤(10)의 콤 측벽(23)은 프레임형 베젤(26)을 포함한다. 도 12의 전면 실시예에서, 프레임형 베젤(26)이 서로 평행하게 그리고 수평으로 확장한 핀(fin, 27)으로 설계되는 것이 바람직하다. 이 핀들 사이에는 콤 측벽(23)에 대해 비스듬히 배치된 진공 슬롯(28)이 각각 형성된다. 따라서 이에 의해 관련 웨이퍼(1)의 측면(25) 중 하나와 연결된 각각의 콤 측벽(23)의 지지 표면이 핀(27)의 프레임형 베젤(26)의 외부 표면(29)과 핀(27)의 전면 에지(30)에 의해 형성된다. 핀의 전면 에지는 프레임형 베젤(26)의 외부 표면(29)이 놓인 수직 평면에 존재한다. 이로써, 각 웨이퍼(1)의 단위 면적당 접촉 압력이 최소화되고, 이는 결과적으로 손상 및 파손율을 상당히 감소시킨다.
본 발명의 일부 특징, 이는 명확성을 위해 별개의 실시예의 내용으로 기술되었지만 하나의 실시예에 조합되어 제공될 수도 있다. 역으로, 본 발명의 다양한 특성이, 명확성을 위해 하나의 실시예의 내용으로 설명되었으나, 분리되어 또는 적합한 하위 조합으로 제공될 수 있다.
다르게 정의되었더라도, 이 명세서에 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어는, 본 발명이 속하는 분야의 일반적인 기술자가 공통적으로 이해하는 의미와 동일하다. 이 명세서에 설명된 바와 동일하거나 유사한 방법이 실제로 사용되거나 본 발명을 테스트하는 데 사용될 수 있으나, 적합한 방법이 이 명세서에 기술된다.
상술한 본 발명의 실시예들은 단지 예시와 설명을 위한 것일 뿐이며, 본 발명을 설명된 형태로 한정하려는 것이 아니다. 따라서, 다양한 변화 및 변경을 할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게 자명하다. 또한, 이 명세서의 상세한 설명이 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항에 의해서 정의된다.

Claims (7)

  1. 프로세스 보트(16)에 위치할 패키지형 백-투-백(BTB) 웨이퍼 배치(14)를 형성하는 방법에 있어서,
    상기 백-투-백 웨이퍼 배치는 일렬로 배치되며, 일 측부가 도핑될, 솔라 웨이퍼와 같은, 지정된 짝수 개수의 웨이퍼(1)를 포함하되,
    상기 웨이퍼의 도핑되지 않을 측부는 각각의 이웃하는 웨이퍼(1)의 도핑되지 않을 측부에 조화롭게 접하게 하고,
    이때, 상기 지정된 짝수 개수의 웨이퍼(1)의 제 1 절반과 제 2 절반이, 스택 슬롯(stacking slot)을 바라보는 수평 평면에 클램핑-고정된 캐리어(2)에 의해, 대기 위치로 제공되고, 수직 방향으로 이동하고 각각 캐리어(2) 아래에 위치하는 리프트 콤(lift comb)(5a; 5b)에 의해, 각각 제 1 웨이퍼 스택(9)과 제 2 웨이퍼 스택(13)의 형태로, 잇달아 캐리어(2) 외부로 이동되고, 조합된 상승 위치(lifting position)로 잇달아 배치되는데, 이때, 상기 조합된 상승 위치에서, 제 1 웨이퍼 스택(9)의 웨이퍼(1)와 제 2 웨이퍼 스택(13)의 웨이퍼(1)가 서로 180도만큼 오프셋되어 있고, 서로에 대해 정렬되며, 서로 연계되는 제 1 웨이퍼 스택(9)의 웨이퍼(1)의 도핑되지 않은 측부와 제 2 웨이퍼 스택(13)의 웨이퍼(1)의 도핑되지 않은 측부를 함께, 일제히, 그리고 조화롭게 결합함으로써, 형상 결합(positive locking)에 의해 상기 제 2 웨이퍼 스택(13)이 상기 제 1 웨이퍼 스택(9)과 결합되어 패키지형 백-투-백 웨이퍼 배치(BTB 웨이퍼 배치)(14)를 생성하며, 이로써, 상기 BTB 웨이퍼 배치(14)는 운송 그리퍼(15)에 의해 형상 결합된 형태로 픽-업(pick-up)되어, 프로세스 보트(16)의 삽입 위치에 쌓이며,
    형성될 BTB 웨이퍼 배치(14)에 대한 지정된 짝수 개수의 웨이퍼(1)의 제 1 절반과 제 2 절반이 단 하나의 캐리어(2)의 스택 슬롯(stacking slot)에 제공되며, 웨이퍼(1)는 상기 스택 슬롯으로부터 제 1 웨이퍼 스택(9) 및 제 2 웨이퍼 스택(13)의 형태로 이동되며, 이때, 상기 제 1 웨이퍼 스택(9)이 먼저, 연계된 리프트 콤(5a)에 의해, 상기 조합된 상승 위치와는 다른 상승 위치로, 상승되고, 유도성 근접 스위치(inductive proximity switch)에 의해 제어되고 수평 방향으로 이동될 BTB 모듈(7)의 다중 진공 그리퍼(6)에 의해, 상기 상승 위치에서 픽-업되며, 이때, 상기 다중 진공 그리퍼(6)는 대기 위치에서 180도의 회전에 의해 선회되고, 그 후, 조합된 상승 위치의 이러한 선회된 위치에서, 수평 방향으로 이동되며, 그 후, 연계된 리프트 콤(5b)에 의한 조합된 상승 위치로의 제 2 웨이퍼 스택(13)의 운송이 뒤따르고,
    제 2 웨이퍼 스택(13)의 웨이퍼(1) 각각이, 조합된 상승 위치로 위치하는 제 1 웨이퍼 스택(9)의 웨이퍼(1)를 통과하여, 형상 결합된 커버까지의 서보-제어되는 이동 경로(servo-controlled movement path)를 따라 이동하고, 그 후, 제 1 웨이퍼 스택(9)의 웨이퍼(1)가 제 2 웨이퍼 스택(13)과 연계되는 리프트 콤(5b)에 백-투-백 방식으로 위치하는 제 2 웨이퍼 스택(13)의 웨이퍼를 따라 이동함으로써, 제 2 웨이퍼 스택(13)과 제 1 웨이퍼 스택(9)이 함께 결합되는 것을 특징으로 하는 BTB 웨이퍼 배치 형성 방법.
  2. 프로세스 보트(16)에 위치할 패키지형 백-투-백(BTB) 웨이퍼 배치(14)를 형성하는 방법에 있어서,
    상기 백-투-백 웨이퍼 배치는 일렬로 배치되며, 일 측부가 도핑될, 솔라 웨이퍼와 같은, 지정된 짝수 개수의 웨이퍼(1)를 포함하되,
    상기 웨이퍼의 도핑되지 않을 측부는 각각의 이웃하는 웨이퍼(1)의 도핑되지 않을 측부에 조화롭게 접하게 하고,
    일 측부가 도핑될 상기 지정된 개수의 웨이퍼(1)가 캐리어(2)의 스택 슬롯(stacking slot)에 일렬로 제공되며, 상기 캐리어(2)는 상기 스택 슬롯을 향하는 수평 평면에서 클램핑-고정되며,
    BTB 웨이퍼 배치(14)를 형성할 지정된 짝수 개수의 웨이퍼(1)의 절반이 상기 캐리어(2)로부터 이동되고, 제 1 웨이퍼 스택(9)의 형태로 운송 수단(15)에 의해 프로세스 보트(16)로 운송되어, 스택 슬롯에서의 삽입 위치로 위치되고,
    그 후, BTB 웨이퍼 배치(14)를 형성할 지정된 짝수 개수의 웨이퍼(1)의 나머지 절반이 캐리어(2)로부터 이동되어, 제 2 웨이퍼 스택(13)의 형태로 운송 수단(15)에 의해 프로세스 보트(16)로 운송되며, 상기 제 2 웨이퍼 스택(13)의 웨이퍼(1)는 제 1 웨이퍼 스택(9)의 웨이퍼(1)의 위치에 대해 180도만큼 오프셋된 프로세스 보트(16)의 삽입 위치를 가지며,
    프로세스 보트(16)에서의 제 1 웨이퍼 스택(9)의 삽입 위치와 정렬되어 위치하는 상기 제 2 웨이퍼 스택(9)의 웨이퍼(1)는 삽입 위치로부터, 웨이퍼 두께만큼의 간격만큼 이격되고, 그 후 프로세스 보트(16)의 삽입 위치의 제 1 웨이퍼 스택(9)과 함께 결합되는데, 이때, 서로 연계되는 제 1 웨이퍼 스택(9)의 웨이퍼(1)의 도핑되지 않을 측부와 제 2 웨이퍼 스택(9)의 웨이퍼(1)의 도핑되지 않을 측부가 함께, 일제히, 그리고 조화롭게 위치되며,
    BTB 모듈(7)의 다중 진공 그리퍼(15)가 운송 수단으로서 사용되며, 이로 인해서, BTB 웨이퍼 배치(14)를 형성하기 위한 상기 짝수 개수의 웨이퍼(1)의 제 1 절반과 제 2 절반이, 각각 제 1 웨이퍼 스택과 제 2 웨이퍼 스택의 형태로, 잇달아 캐리어(2)로부터 일직선으로 이동되며, 서보 제어(servo control)에 의해, 잇달아, 프로세스 보트(16)의 삽입 위치로 운송되며, 이때, 다중 진공 그리퍼(15)에 의해 캐리어(2)로부터 취해진 제 2 웨이퍼 스택(13)이, 프로세스 보트(16)로의 운송 동안, 회전에 의해 선회되어, 프로세스 보트(16)의 삽입 위치로 이미 위치하는 제 1 웨이퍼 스택(9)의 위치에 대해 180도만큼 오프셋된 위치로 위치하게 되는 것을 특징으로 하는 BTB 웨이퍼 배치 형성 방법.
  3. 확산 오븐(diffusion furnace)에서 도핑되기 전에 웨이퍼 배치(14)를 복수 개의 삽입 위치(17)를 갖는 프로세스 보트(16)에 로딩하는 핸들링 시스템에 있어서, 상기 시스템은
    지정된 짝수 개수의 웨이퍼(1)가 탑재된 캐리어(2)가 수평 수송 평면을 따라 이동되어, 웨이퍼 스택(9; 13)을 형성하기 위한 대기 위치로 위치하게 하는 자동 운송 시스템과,
    캐리어(2)의 스택 슬롯 내의 웨이퍼(1)의 중심이, 제 1 및 제 2 수직 축 모듈의 수직방향으로 이동하는 리프트 콤(5a; 5b)의 콤 홀(comb hole)과 정확하게 정렬되도록, 캐리어(2)를 대기 위치에서 스택 슬롯을 향하게 정렬되도록 고정하는 클램핑 모듈(3)로서, 이때, 상기 리프트 콤은 대기 위치에서 상기 클램핑 모듈(3) 아래에 위치하고, 상기 클램핑 모듈(3)에 의해 고정되는 캐리어(2) 내의 지정 개수의 웨이퍼(1)의 제 1 절반은, 제 1 웨이퍼 스택(9)이 제 1 상승 위치로 상승됨에 따라 제 1 수직 축 모듈의 리프트 콤(5a)에 의해 이동되며, 회전 수단에 의해, 제 1 수직 축 모듈의 리프트 콤(5a)의 대기 위치에 대해 180도만큼 오프셋된 위치로 제공되고, 상기 리프트 콤(5a)은 하강되며, 그 후, 제 2 수직 축 모듈의 상승 콤(5b)에 의해, 캐리어(2)의 스택 슬롯에 위치하는 지정 개수의 웨이퍼(1)의 제 2 절반이 제 2 상승 위치로 상승되며, 제 2 웨이퍼 스택(13)은 상기 제 1 웨이퍼 스택(9)의 제 1 상승 위치로의 회전 없이 이동되며, 상기 제 1 웨이퍼 스택(9)이 제 1 수직 축 모듈의 리프트 콤(5a)에 의해 상승되고, 제 2 웨이퍼 스택(13)으로 삽입되어, 제 1 웨이퍼 스택(9)의 웨이퍼(1)와 제 2 웨이퍼 스택(13)의 웨이퍼(1)가 함께 백-투-백(back-to-back)으로 위치되어, 제 1 수직 축 모듈의 리프트 콤(5a)에서 이중 도핑 표면을 갖는 패키지형 B-T-B 웨이퍼 배치(14)를 형성하는 상기 클램핑 모듈(3)과,
    형성된 BTB 웨이퍼 배치(14)를 제 1 상승 위치로부터 프로세스 보트(16)로 이동시키고, 삽입 위치 중 하나에 놓는 운송 그리퍼(15)
    를 포함하며, 이때, 상기 핸들링 시스템은
    클램핑 모듈(3) 위에 배치되며, X-Y-Z 및 R 방향으로 이동가능하며, 서보 모터(11)에 의해, 하향 무간극 기어(downstream play-free gear)(12)를 통해 회전되는 수직 방향의 축을 갖는 진공 그립 콤(vacuum gripping comb)(10)을 갖는 다중 진공 그리퍼(6)를 갖는 백-투-백 모듈(BTB 모듈)(7)과,
    캐리어(2)로부터 제 1 상승 위치와 제 2 상승 위치로 상승된 제 1 웨이퍼 스택(9) 및 제 2 웨이퍼 스택(13)의 다수의 웨이퍼(1)가, 상기 제 1 웨이퍼 스택(9)과 제 2 웨이퍼 스택(13)에서 서로 일정한 정확한 간격을 두고 위치하도록 웨이퍼(1)의 측부 에지에 정렬되게 하는 센터링 모듈(centring module)
    을 더 포함하며, 이때, 유도 근접 스위치(inductive proximity switch)에 의해 제어되는 백-투-백 모듈(BTB 모듈)(7)의 다중 진공 그리퍼(6)에 의해, 제 1 웨이퍼 스택(9)이 제 1 상승 위치로부터 픽-업되고, 180도만큼 선회되며, 제 1 수직 축 모듈의 리프트 콤(5a)에 대한 어떠한 상대적 이동 없이, 제 1 상승 위치에서 180도 오프셋된 위치로 다시 놓이며, 제 1 수직 축 모듈의 상승 콤(5a)이 하강되고, 그 후, 백-투-백 모듈(BTB 모듈)(7)의 다중 진공 그리퍼(6)에 의해 제 2 상승 위치로 이동된 제 2 웨이퍼 스택(13)이 픽-업되고, 제 1 웨이퍼 스택(9)보다 높은 제 1 상승 위치로 회전 없이 이동되며, 제 1 수직 축 모듈의 리프트 콤(5a)에 의해 상승된 상기 제 1 웨이퍼 스택(9)의 웨이퍼(1)가, 제 2 웨이퍼 스택(13)과 연계된 웨이퍼(1)를 통과하는 서보-제어되는 이동 경로(serveo-controlled movement path)를 따라 이동되어, 상기 제 1 웨이퍼 스택(9)의 웨이퍼(1)와 함께 상기 제 2 웨이퍼 스택(13)의 웨이퍼(1)가 제 1 수직 축 모듈의 상승된 리프트 콤(5a)에서 백-투-백으로 위치하게 되는 것을 특징으로 하는 핸들링 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 BTB 모듈(7)의 다중 진공 그리퍼(6)는 자신의 수직 축으로 연결되는 상부 부분(18)과, 진공 그립 콤(10)을 지지하는 하부 부분(19)을 포함하며,
    상기 상부 부분(18)과 하부 부분(19)은 2개의 볼 스크류 가이드 요소(ball screw guide element)(20)를 통해 연결되며, 상기 2개의 볼 스크류 가이드 요소에 의해, 이동 동안 정교한 정렬 상태가 유지되며,
    2개의 유도성 센서(inductive sensor)(21)가 다중 진공 그리퍼(6)의 상부 부분에 제공되며, 이로 인해서, 다중 진공 그리퍼(6)가 하강될 때 캐리어(2)에 위치하는 웨이퍼(1)의 상부 전면 위에서의 진공 그립 콤(10)의 하부 측(22)의 접촉 여부가 검출되며, 다중 진공 그리퍼(6)의 추가적인 하강이 바로 방지되는 것을 특징으로 하는 핸들링 시스템.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 다중 진공 그리퍼(6)는 2개의 진공 그립 콤(10)을 포함하며, 총 50개의 솔라 웨이퍼(1)가 그리핑되도록, 각각의 진공 그립 콤(10)은 50개의 콤 측벽(23)을 갖는 것을 특징으로 하는 핸들링 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 각각의 진공 그립 콤(10)의 수용 슬롯(24)을 형성하고, 웨이퍼(1)의 측부 표면(25)과 체결되는, 상기 다중 진공 그리퍼(6)의 상기 진공 그립 콤(10)의 콤 측벽(23)은 각각, 서로 평행하게 수평으로 뻗어 있는 핀(27)을 갖는 프레임형 베젤(frame-like bezel)(26)의 형태로 형성되며, 이때, 각각의 진공 슬롯(28)이 상기 핀들 사이에서, 콤 측벽(23)에 대한 일정한 각도로 배향되며,
    연계된 웨이퍼(1)의 측부 표면(25) 중 하나와 체결되는 각각의 콤 측벽(23)의 지지 표면은, 핀(27)의 상기 프레임형 베젤(26)의 외부 표면(29)과, 상기 프레임형 베젤(26)의 외부 표면(29)이 놓이는 평면과 동일한 수직 평면에 놓이는 핀(27)의 전단 에지(30)에 의해 형성되며, 이로써, 웨이퍼(1)의 단위 면적 당 접촉 압력이 최소화되는 것을 특징으로 하는 핸들링 시스템.
  7. 삭제
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