KR100555893B1 - 기판세정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼와 같은 기판의 세정처리를 실시하기 위한 일련의 처리를 하는 기판세정장치 및 그 방법에 관한 것으로, 본 발명의 세정처리 시스템은 정렬부로부터 기판들을 인계받아 기판들의 세정이 이루어지는 제1처리부; 상기 제1처리부로부터 기판들을 인계받아 기판들의 세정이 이루어지는 그리고 세정완료된 기판들을 상기 정렬부로 인계해주는 제2처리부; 및 상기 제1처리부와 상기 제2처리부 간의 기판 이송을 위한 인터페이스부를 포함하는 세정부를 포함한다. 이 세정부에서의 기판 이송 경로는 정렬부로부터 제1처리부와 인터페이스부 그리고 제2처리부를 거쳐 다시 정렬부로 되돌아오는 루프 모양으로 이루어진다.

Description

기판세정장치{APPARATUS FOR WAFER CLEANING}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 세정 처리 시스템의 개략구조를 보여주는 구성도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
110 : 로딩/언로딩부
120 : 정렬부
122 : 수평반송로봇
124 : 위치전환장치
126a,126b : 푸셔
130 : 세정부
132 : 제1처리부
134 : 제1세정처리부
138 : 제1이송로
140 : 제2처리부
144 : 제2세정처리부
148 : 제2이송로
150 : 인터페이스부
본 발명은 반도체 웨이퍼와 같은 기판의 세정처리를 실시하기 위한 일련의 처리를 하는 기판세정장치에 관한 것이다.
예컨대, 반도체디바이스의 제조공정에 있어서는, 반도체 웨이퍼(웨이퍼)의 표리양면, 특히 반도체디바이스가 형성되는 웨이퍼의 표면의 청정도를 높게 유지해야 한다. 이 때문에, 여러 가지의 제조 프로세스의 전후에서 웨이퍼의 표면의 세정이 행하여지고 있다.
이러한 세정은 복수의 세정유닛을 포함하는 일련의 처리를 위한 복수의 처리유닛을 구비한 세정처리 시스템에 의해 행하여지고 있다.
그렇지만, 근년에서는 웨이퍼의 직경의 증대화가 진행하고 있으며, 이것에 대응하기 위해서, 세정처리 시스템에 배치되는 유닛, 예컨대 웨이퍼의 세정을 행하는 베스들이나 웨이퍼를 반전하는 반전유닛 등의 각 유닛 및 웨이퍼의 반송기구를 웨이퍼의 크기에 맞추어서 대형화한 경우에는, 세정처리 시스템의 풋 프린트가 극히 커진다.
이러한 풋 프린트의 증대에 동반하여, 기존의 크린룸(200mm 웨이퍼 제조 설비에 맞도록 설계된 룸)내으로의 세정처리 시스템의 설치가 곤란해지며, 크린룸을 확장 또는 신설하는 등의 필요성이 생겨, 설비부담이 증대한 것이 예상된다. 따라서, 웨이퍼의 직경의 증대화에 따르는 풋프린트의 증대를 최대한 적게 하는 것이 요청된다.
기존의 세정 시스템은 웨이퍼 세정에 사용되는 다수개의 처리베스들이 일렬로 배치되어 있다. 이러한 일렬식 배치 구조는 제한된 길이(200mm 웨이퍼 제조 라인의 크린룸내) 내에서 처리베스의 수량을 나열할 수 없다. 특히, 기존의 세정 시스템은 로드부와 언로드부를 양측에 설치함으로써 풋 프린트가 크다는 단점과, 로드부에서 반대편 언로드부까지 빈 카세트(캐리어)를 이송하기 위한 구성(상부 shuttle 유닛)이 별도로 필요한 단점을 가지고 있다. 또한, 기존 세정 시스템은 반송부들(로드부의 반송장치와 세정부의 반송장치)간의 이동영역이 크로스(중복)되는 부분이 발생하여 생산성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 기판의 대형화에 대응하여, 풋프린트의 대형화를 억제할 수 있는 세정처리장치를 제공하는 점에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 동일한 면적 대비 생산성 향상을 기대할 수 있는 세정처리장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 피처리기판 1장당의 세정처리시간을 단축하여 스루풋을 향상시킬 수 있는 세정처리장치를 제공하는 것에 있다.
상기 기술적 과제들을 이루기 위하여 본 발명의 세정처리 시스템은 정렬부로부터 기판들을 인계받아 기판들의 세정이 이루어지는 제1처리부; 상기 제1처리부로 부터 기판들을 인계받아 기판들의 세정이 이루어지는 그리고 세정 완료된 기판들을 상기 정렬부로 인계해주는 제2처리부; 및 상기 제1처리부와 상기 제2처리부 간의 기판 이송을 위한 인터페이스부를 포함하는 세정부를 포함한다. 이 세정부에서의 기판 이송 경로는 정렬부로부터 제1처리부와 인터페이스부 그리고 제2처리부를 거쳐 다시 정렬부로 되돌아오는 루프 모양으로 이루어진다.
본 발명에서 상기 제1처리부와 상기 제2처리부의 일단은 상기 정렬부와 연결되도록 나란히 배치되고, 타단은 상기 인터페이스부와 연결되도록 나란히 배치된다.
본 발명에서 상기 제1처리부는 복수의 처리조들로 이루어지는 제1세정처리부; 상기 제1세정처리부를 따라 나란히 배치되는 그리고 상기 제1세정처리부의 처리조들 간의 기판 이송을 위한 제1기판이송로봇이 설치된 제1이송로를 포함한다. 상기 제1세정처리부는 상기 제1기판이송로봇의 척을 세정하기 위한 척 세정조와, 상기 정렬부에서 정렬된 기판들이 상기 제1기판이송로봇에 의해 인계받는 제1버퍼부를 포함한다.
본 발명에서 상기 제2처리부는 복수의 처리조들로 이루어지는 제2세정처리부; 상기 제2세정처리부를 따라 나란히 배치되는 그리고 상기 제2세정처리부의 처리조들 간의 기판 이송을 위한 복수의 제2기판이송로봇들이 설치된 제2이송로를 포함한다. 상기 제2기판이송로봇들은 젖은 상태의 기판들을 이송하는 기판이송로봇과, 마른 상태의 기판들을 이송하는 기판이송로봇을 포함한다. 상기 제2세정처리부는 세정공정을 마친 기판들을 상기 정렬부로 인계하기 위한 제2버퍼부와, 기판들을 건조하는 공정이 진행되는 건조조를 더 포함한다.
본 발명에서 상기 정렬부는 상기 캐리어로부터 기판들을 로딩(인출) 또는 언로딩(수납)하는 수평 반송로봇과; 상기 수평 반송로봇에 의해 반송된 기판들을 90도 회전시키는 제1위치전환장치; 상기 제1위치전환장치로부터 기판들을 분리하여 상기 제1세정처리부로 이동하는 제1푸셔를 포함한다.
본 발명에서 상기 정렬부는 상기 제2처리부로부터 세정완료된 기판들을 인계받아 정렬부로 이동하는 제2푸셔; 상기 제2푸셔로부터 인계받은 기판들을 90도 회전시키는 제2위치전환장치를 더 포함한다.
본 발명에서 상기 인터페이스부는 상기 제1처리부와 상기 제2처리부 간의 기판 이송을 위한 제3기판이송로봇이 설치된 제3이송로를 포함한다.
본 발명에서 상기 처리조들은 상기 기판들을 지지하는 기판 보유 부재를 포함하되, 상기 기판 보유 부재는 횡방향으로 기판들이 지지된다.
본 발명의 기판 세정 방법은 캐리어로부터 기판들을 인출하는 단계; 기판들을 수평상태에서 수직상태로 정렬하는 단계; 정렬된 기판들을 제1처리부에서 세정처리하는 단계; 제1처리부에서 처리된 기판들을 제2처리부에서 세정처리하는 단계; 상기 제2처리부에서 세정처리된 기판들을 수직상태에서 수평상태로 정렬하는 단계; 및 상기 정렬된 기판들을 상기 캐리어에 수납하는 단계를 포함한다.
예컨대, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면 도 1에 의거하여 상세히 설명한다. 또, 상기 도면들에서 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 병기한다.
본 발명은 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 세정 처리 시스템의 개략구조를 보여주는 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 세정 처리 시스템(100)은 캐리어가 로딩 또는 언로딩되는 로딩/언로딩부(110), 기판들의 정렬이 이루어지는 정렬부(120) 그리고 기판들의 세정처리가 이루어지는 세정부(130)로 구성되어 있다.
기판들이 담겨진 캐리어(C)는 자동반송장치(AGV(Automated Guided Vehicle)나 RGV(Rail Guided Vehicle)등에 의해 상기 로딩/언로딩부(110)의 인-포트(112)에 놓여진다. 상기 캐리어(C)에는 25매의 기판(W)이 하나씩 캐리어(C) 내에 수평하게 수납되어 있다. 상기 캐리어(C)에는 기판(W)를 수평으로 눕힌 상태로 보지(preservation)하기 위한 평행한 홈이 25개소씩 형성됨은 물론이다. 예컨대, 상기 캐리어(C)는 기판을 수평한 상태로 수납, 운반 및 보관하는 차세대의 기판 수납 지그인 프론트 오픈 유니파이드 포드(Front Open Unified Pod: FOUP)일 수 있다.
상기 로딩/언로딩부(110)는 세정공정을 위해 운반되어진 캐리어(C) 또는 다음 공정으로 운반되기 위한 캐리어들이 대기상태로 보관되는 스톡커(stocker)로써, 이 로딩/언로딩부(110)는 캐리어가 로딩/언로딩되는 인-포트(112)와 아웃-포트(114)를 가지며, 캐리어들을 보관하는 대기부(116)를 포함한다. 한편, 상기 로딩/언로딩부는 캐리어의 도어를 열고 닫기 위한 오프너가 상기 대기부에 설치된다.
다시 도 1을 참고하면, 상기 정렬부(120)는 수평반송로봇(122), 2개의 위치전환장치(124) 그리고 제1 및 제2 푸셔(126a,126b)를 포함하고 있다. 상기 수평반송로봇(122)은 상기 캐리어(C)로부터 25매의 기판들을 일괄적으로 로딩하여 상기 위치전환장치(124)로 옮길 수 있도록, X,Y,Z축 등 3차원의 공간상에서 자유로이 동작되는 기판 지지암(122a)을 갖는다. 상기 기판 지지암(122a)은 상기 캐리어(C) 내에 적층된 기판들과 동일 갯수 및 간격을 가지면서 기판의 저면을 다수곳에서 점접촉 상태로 지지되는 "Y"형태의 선단부를 갖는다.
상기 위치전환장치(124)는 상기 수평반송로봇(122)의 기판 지지암(122a)으로부터 기판들을 넘겨받는 카세트(125)를 포함하며, 이 카세트(125)는 기판 정렬을 위해 회전된다. 상기 위치전환장치(124)에서는 기판들이 풀 피치(10mm)에서 하프(half) 피치(5mm)로 재 정렬되며, 수평상태에서 수직상태로 위치 전환된다. 상술한 상기 위치전환장치에 대해서는 특허출원 2002-18939를 통해 상세히 개시되어 있다.
한편, 상기 위치전환장치(124)에 의해 수직상태로 위치 전환된 기판들은 제1푸셔(126a)에 의해 상기 카세트(125)로부터 분리되고, 푸셔(126)는 기판들을 일괄보지한 상태에서 제1세정처리부의 제1버퍼부로 이동된다. 상기 제2푸셔(126b)는 세 정완료된 기판들을 인계방다 정렬부로 이동하고, 그 기판들은 위치전환장치(124)의 카세트에 삽입된 후 캐리어에 수납될 수 있도록 재 정렬된다. 즉, 상기 정렬부(120)는 기판들을 세정공정에 맞도록 정렬하는 부분과, 세정공정을 마친 기판들을 캐리어세 수납하도록 재정렬하는 부분을 갖는 것이다.
상기 세정부(130)는 제1처리부(132)와 제2처리부(140) 그리고 인터페이스부(150)로 이루어진다. 점선 화살표로 표시된 바와, 상기 세정부(130)는 기판의 세정 처리를 위한 이송 경로가 정렬부(120)로부터 시작해서 제1처리부(132) 인터페이스부(150) 그리고 제2처리부(140)를 거쳐 다시 정렬부(120)로 되돌아오는 루프 모양으로 이루어진다는데 그 구조적인 특징이 있다.
상기 제1처리부(132)와 제2처리부(140)는 일단이 상기 정렬부(120)와 연결되고, 타단이 상기 인터페이스부(150)와 연결되도록 나란히 배치된다. 즉, 이들 처리부는 행방향으로 서로 평행하게 배치된다.
상기 세정부(130)를 좀더 구체적으로 살펴보면, 제1처리부(132)는 제1세정처리부(134), 제1기판이송로봇(138a)이 설치된 제1이송로(138)를 갖는다. 상기 제1세정처리부(134)는 일측으로부터 상기 정렬부(120)의 푸셔(126)로부터 기판들을 인계받기 위한 제1버퍼부(134a)와 제1기판이송로봇의 척을 세정하기 위한 척 세정조(134b) 그리고 3개의 처리조들을 갖는다. 이 처리조들은 기판 세정을 위한 2개의 약액조(134c,134d)와 린즈조(134e)로 이루어진다. 상기 처리조 각각에는 기판들을 지지하는 웨이퍼 가이드(보유부재)가 설치되어 있다. 이 웨이퍼 가이드에는 기판들이 횡방향으로 지지된다.
한편, 상기 제1기판이송로봇(138a)은 상기 버퍼부(134a)에 위치된 상기 푸셔(126)로부터 기판들을 인계받는다. 상기 제1기판이송로봇(138a)은 상기 처리조들 간의 기판 이송을 담당하게 된다. 예컨대, 상기 처리조들의 개수 및 배치는 세정공정에 따라 변경될 수 있다.
상기 인터페이스부(150)는 상기 제1세정처리부(134)와 제2세정처리부(144) 간의 기판 이송을 위한 제3기판이송로봇(154)이 설치된 제3이송로(152)를 포함한다. 상기 제1세정처리부(134)의 린즈조(134e)에서 공정을 마친 기판들은 상기 제3기판이송로봇(154)에 의해 척킹되어 180도 회전된 후, 이동되고, 다시 180되 회전하여 제2세정처리부(144)의 약액조(144d)의 웨이퍼 가이드에 안착된다.
상기 제2처리부(140)는 제2세정처리부(144), 제2-1 기판이송로봇(148b)과 제2-2 기판이송로봇(148a)이 설치된 제2이송로를 갖는다. 상기 제2세정처리부(144)는 일측으로부터 상기 정렬부(120)의 푸셔(126a)에 기판들(세정 완료된 기판들)을 인계하기 위한 제2버퍼부(144a)와 3개의 처리조들을 갖는다. 이 처리조들은 기판 세정을 위한 린스조(144c)와 약액조(144d) 그리고 기판 건조를 위한 건조조(144b)로 이루어진다. 상기 처리조 각각에는 기판들을 지지하는 웨이퍼 가이드(보유부재)가 설치됨은 물론이다. 이 웨이퍼 가이드에는 기판들이 횡방향으로 지지된다.
기판들은 상기 인터페이스부(150)의 제3기판이송로봇(154)을 통해 상기 제2세정처리부(140)의 약액조(144d)로 이송된다. 기판들은 제2-2기판이송로봇(148a) 에 의해 세정처리에 따라 약액조, 린즈소 그리고 건조조로 이동된다. 그리고 상기 건조조(144b)에서 건조된 기판들은 상기 제2-1기판이송로봇(148b)에 의해 상기 제2버퍼부(144a)로 이송된다.
상기 제2처리부(140)에서 기판이송로봇을 2개 배치한 것은 젖은 상태의 기판들을 이송하는 로봇이 마른 상태의 기판들(세정이 완료된 기판들)을 이송할 경우 발생될 수 있는 기판 오염을 방지하기 위함이다.
세정이 완료된 기판들은 상기 제2-1기판이송로봇(148b)에 의해 상기 버퍼부(144a)로 이송되고, 버퍼부(144a)에서 대기중인 제2푸셔(126b)에 얹혀진다. 상기 제2푸셔(126b)는 기판들을 일괄 보지한 상태에서 제2버퍼부(144a)에서 정렬부(120)로 이동되고, 기판들은 상기 위치전환장치(124)에 의해 정렬된다.
상기 위치전환장치(124)에 의해 정렬된 기판들은 상기 수평반송로봇(122)에 의해 캐리어(C)로 수납된다.
여기서, 상기 기판은 포토레티클(reticlo: 회로 원판)용 기판, 액정 디스플레이 패널용 기판이나 플라즈마 디스플레이 패널용 기판 등의 표시 패널 기판, 하드 디스크용 기판, 반도체 장치 등의 전자 디바이스용 웨이퍼 등을 뜻한다.
한편, 본 발명은 상기의 구성으로 이루어진 기판세정장치는 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다. 하지만, 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이상에서, 본 발명에 따른 기판 세정 장치 및 방법의 구성 및 작용을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
이와 같은 본 발명을 적용하면, 종래의 일정 폭을 가진 직사각형의 구조를 가급적 폭은 동일하게하고 길이를 짧게 구성할 수 있기 때문에 클린룸 내에서 자유롭게 배치가 가능하다.
다시 말하면, 본 장치는 웨이퍼 세정에 사용되는 다수개의 처리조들이 2열로 배치되어 있기 때문에 제한된 길이(200mm 웨이퍼 제조 라인의 크린룸내) 내에서 처리조의 수량을 나열할 수 있다. 또한, 본 발명은 기판의 대형화에 대응하여, 풋프린트의 대형화를 억제할 수 있다. 또 다른 효과는 동일한 면적 대비 생산성 향상을 기대할 수 있다. 또한, 피처리기판 1장당의 세정처리시간을 단축하여 스루풋을 향상시킬 수 있다 . 또한, 본 발명의 세정 장치는 반송로봇들(정렬부의 반송로봇과 세정부의 반송로봇들)간의 이동영역이 크로스(중복)되는 부분이 없기 때문에 생산성을 높일 수 있다.

Claims (17)

  1. 기판 세정 장치에 있어서:
    상기 세정 장치 내로 또는 그것으로부터 캐리어가 로딩 또는 언로딩되는 로딩/언로딩부;
    상기 캐리어로부터 기판들을 로딩(인출) 또는 언로딩(수납)하는 그리고 그 기판들을 정렬하는 정렬부;
    상기 정렬부로부터 기판들을 인계받아 기판들의 세정이 이루어지는 제1처리부와, 상기 제1처리부로부터 기판들을 인계받아 기판들의 세정이 이루어지는 그리고 세정완료된 기판들을 상기 정렬부로 인계해주는 제2처리부 및 상기 제1처리부와 상기 제2처리부 간의 기판 이송을 위한 인터페이스부를 갖는 세정부를 포함하되;
    상기 제2처리부는 기판 세정을 위한 린스조와 약액조 그리고 기판 건조를 위한 건조조로 이루어지는 제2세정처리부와, 상기 린스조와 상기 약액조 간의 젖은 기판을 이송하는 제2기판이송로봇과, 상기 건조조에서 건조된 마른 상태의 기판을 상기 정렬부로 인계해주는 하는 건조기판 전용 제2기판이송로봇을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1처리부와 상기 제2처리부는 일단이 상기 정렬부와 연결되고 타단이 상기 인터페이스부와 연결되도록 나란히 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1처리부는
    복수의 처리조들로 이루어지는 제1세정처리부;
    상기 제1세정처리부를 따라 나란히 배치되는 그리고 상기 제1세정처리부의 처리조들 간의 기판 이송을 위한 제1기판이송로봇이 설치된 제1이송로를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1세정처리부는 상기 제1기판이송로봇의 척을 세정하기 위한 척 세정조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1세정처리부는 상기 정렬부에서 정렬된 기판들이 상기 제1기판이송로봇에 의해 인계받는 제1버퍼부를 더 포함하고,
    상기 제2세정처리부는 세정공정을 마친 기판들을 상기 정렬부로 인계하기 위한 제2버퍼부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
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  14. 제6항에 있어서,
    상기 인터페이스부는 상기 제1처리부와 상기 제2처리부 간의 기판 이송을 위한 제3기판이송로봇이 설치된 제3이송로를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
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