KR100567857B1 - 웨이퍼 처리 장치 - Google Patents

Abstract

웨이퍼 처리 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 웨이퍼 처리 장치는 제 1 웨이퍼 이송기와; 상기 제 1 웨이퍼 이송기에 결합된 제 1 처리 스테이션으로서, 각각 제 1 다수의 웨이퍼 처리 모듈들을 포함하는 제 1 다수의 웨이퍼 처리 스택들과; 그리고 상기 제 1 다수의 웨이퍼 처리 스택들에 결합된 제 2 웨이퍼 이송기와, 여기서 상기 제 1 다수의 각 웨이퍼 처리 모듈들은 상기 제 2 웨이퍼 이송기에 인접하여 이에 의해 액세스될 수 있으며; 상기 제 1 웨이퍼 이송기에 결합된 제 2 처리 스테이션으로서, 각각 제 2 다수의 웨이퍼 처리 모듈들을 포함하는 제 2 다수의 웨이퍼 처리 스택들과; 그리고 상기 제 2 다수의 웨이퍼 처리 스택들에 결합된 제 3 웨이퍼 이송기와, 여기서 상기 제 2 다수의 각 웨이퍼 처리 모듈들은 상기 제 3 웨이퍼 이송기에 인접하여 이에 의해 액세스될 수 있으며; 그리고 상기 제 1, 2 처리 스테이션들에 결합된 제 4 웨이퍼 이송기를 포함하며, 상기 다수의 각 웨이퍼 처리 스택들 내의 다수의 각 웨이퍼 처리 모듈들은 또한 상기 제 1 웨이퍼 이송기 또는 상기 제 4 웨이퍼 이송기중 하나에 의해 액세스될 수 있다. 본 발명의 장치 및 방법은 전처리 그리고/또는 후처리 시간을 최소화하고, 전처리 그리고/또는 후 처리 시간 변화를 최소화하며, 그리고 로봇의 과도한 사용을 줄인다.

Description

웨이퍼 처리 장치{APPARATUS FOR PROCESSING WAFERS}

본 발명은 일반적으로 마이크로 전자 기술 제조 분야에 관한 것으로서, 특히 웨이퍼 처리 시스템의 레이아웃에 관한 것이다.

집적 회로와 같은 반도체 디바이스를 제조하는 처리에서, 완성된 디바이스를 형성하기 위해서는 많은 미세 제조 단계들이 수행되어야 한다. 이러한 단계들 중 하나가 웨이퍼 표면 상에 포토레지스트층을 형성하는 것이다. 이러한 포토레지스트층 형성 단계는 전형적으로 트랙 시스템으로 불려지는 웨이퍼 처리 장치에서 수행된다. 이러한 트랙 시스템에서, 포토레지스층을 형성하기 위해 일련의 모듈에서 웨이퍼 표면에 대해 일련의 처리들이 수행된다.

일반적인 트랙 시스템은 세 개의 부분을 포함한다. 인터페이스 부분인 제 1 부분은 웨이퍼를 카세트들로부터 트랙 시스템으로 이송시키고, 그리고 트랙 시스템으로부터 카세트들로 역이송시키는 데에 이용된다. 제 2 부분은 처리 부분으로 불려진다. 이 처리 부분은 레지스트 코팅, 스핀 모듈들, 베이크 모듈들, 냉각 모듈들 및 레지스트 현상 스핀 모듈들과 같은 다수의 처리 모듈들을 포함한다. 다른 인터페이스 부분인 제 3 부분은 웨이퍼를 트랙 시스템으로부터 리소그래피 노광툴로 이송시키고, 그리고 노광툴로부터 트랙 시스템으로 역이송시키는 데에 이용된다. 웨이퍼들은 이러한 세 부분들 간에서 이송된다. 웨이퍼는 웨이퍼 이송 메커니즘에 의해 처리 모듈들 간에 이송되어, 처리되고, 제거되며, 다시 이송된다.

웨이퍼가 처리 모듈 내에 머무는 시간은 총 웨이퍼 처리 시간으로 불려진다. 이러한 총 처리 시간은 처리 레시피에 의해 결정되는 실제 처리 시간과, 모듈의 전자 기계적인 설계의 적어도 일부에서 작용하는 모듈 오버헤드 시간의 합이다. 전처리 시간은 실제 처리 시간이 시작되기 전에 웨이퍼가 모듈에서 대기하는 시간으로서 정의된다. 유사하게, 후처리 시간은 실제 처리 시간이 끝난 후 웨이퍼가 모듈에서 제거되기를 대기하는 시간으로서 정의된다. 웨이퍼를 한 모듈에서 제거하여 다음 모듈로 이송하는 시간은 웨이퍼 이송 시간으로 불려진다.

웨이퍼들은 먼저 하나 이상의 웨이퍼 카세트들로부터 카세트 엔드 스테이션(end station)을 통해 트랙 시스템으로 공급된다. 포토레지스트의 막층을 형성하는 처리에서는, 웨이퍼의 표면이 먼저 처리된 다음, 열 그리고/또는 화학적으로 수분이 제거된다. 이후, 웨이퍼는 냉각되고, 웨이퍼 표면 상에 포토레지스트 폴리머를 균일하게 도포하는 코팅 유닛으로 이송된다. 이후, 포토레지스트가 코팅된 웨이퍼는 가열 유닛으로 이송되며, 상기 포토레지스트 중합체는 안정막(stable film)으로 변화된다. 가열 단계가 완료되면, 웨이퍼는 냉각되고, 카세트로 이송되어 처리된 웨이퍼로서 저장되거나, 또는 대부분의 경우들에 있어서는 스텝퍼 인터페이스를 통해 스텝퍼로 직접 이송된다. 스텝퍼에서, 상기 안정막은 포토리소그래피 기술에 의해 회로 패턴으로 노광된다. 안정막이 노광된 후, 웨이퍼는 트랙으로 역이송되고, 베이크 모듈에서 베이크되어 회로 패턴이 안정막에 설정된다. 이후, 웨이퍼는 냉각 모듈에서 냉각되고 스핀 현상 모듈로 이송된다. 스핀 현상 모듈에서, 현상액이 상기 막에 적용되어 막의 일부를 현상하고, 세정액이 적용되어 웨이퍼의 표면을 깨끗이 한다. 이후, 웨이퍼는 베이크 모듈에서 열처리되고, 냉각 모듈에서 냉각된 다음, 저장 그리고/또는 이송을 위하여 카세트로 반송된다. 이러한 처리 처리 및 순서는 집적 회로의 형태 및 처리에 이용되는 화합물에 따라 좌우된다. 결과적으로, 하나 또는 그 이상의 하위 단계들이, 전처리 그리고/또는 후처리 시간이 최소가 되어야 하는 임계 처리으로서 확인될 수 있다. 또한, 이러한 임계 처리은 전처리 그리고/또는 후처리 시간의 변화가 최소로 되어야 한다.

트랙 시스템의 최대 처리량은 종종 로봇의 과도한 사용에 의해 제한된다. 이러한 로봇의 과도한 사용은 이용가능한 로봇 자원들이 부족하여 후처리 시간을 증가시키는 상황으로서 정의될 수 있다. 일반적으로, 하나 또는 그 이상의 하기의 시도들이 로봇의 과도한 사용에 대응하여 이용되어 왔다: (a) 로봇 속도의 증가, (b) 부가적인 웨이퍼 핸들러들의 추가, 그리고 (c) 로봇에 하나 이상의 전용 웨이퍼 핸들링 메커니즘의 제공. 로봇의 속도를 증가시키게 되면 트랙 시스템의 비용을 증가시키고, 신뢰성을 감소시키며, 결국 설계 한계에 이르게 된다. 두 개의 인접하고 연속적인 처리 모듈들 간에서 웨이퍼들을 이송하는 전용 이송 암을 부가하게 되면, 시스템 설계에 제한을 받고 트랙 시스템의 비용이 증가되어, 모듈들이 인접하지 않고 연속적이지 않은 곳에서는 이용될 수 없다. 하나 이상의 전용 웨이퍼 핸들링 메커니즘을 갖는 로봇을 설계하는 것은 로봇의 설계를 복잡하게 하고, 비용을 증가시키며, 웨이퍼의 처리를 제한한다.

지금까지는 전처리 그리고/또는 후처리 시간의 최소화, 전처리 그리고/또는 후처리 시간 변화의 최소화, 및 로봇의 과도한 사용의 감소에 대한 요건들이 완전히 만족되지 못했다. 따라서, 이러한 모든 요건들을 동시에 해결할 수 있는 해결책이 필요하다.

본 발명의 주 목적은 전용(dedicated) 이송암들의 필요성을 없앰으로써, 열누화(thermal cross-talk)를 피하는 것이다. 본 발명의 다른 주 목적은 전처리 그리고/또는 후처리 시간을 최소화하는 것이다. 본 발명의 또 다른 주 목적은 전처리 그리고/또는 후처리 시간의 변화를 최소화하는 것이다. 본 발명의 또 다른 주 목적은 로봇의 과도한 사용을 줄이는 것이다.

이러한 목적들에 따르면, (i) 개별적인 처리 스테이션 로봇과, 그리고 (ii) 웨이퍼 카세트 이송 로봇 또는 스텝퍼 이송 로봇중 하나가 제 1 처리 스테이션과 제 2 처리 스테이션 내의 모든 웨이퍼 처리 모듈을 액세스할 수 있는 웨이퍼 처리시스템의 레이아웃이 필요하다. 또한, 이러한 목적들에 따르면, 웨이퍼 처리 스테이션 내의 임의의 웨이퍼 처리 모듈이 적어도 두 개의 인접하는 웨이퍼 이송기들(예를 들어, 로봇들)에 의해 액세스될 수 있는 웨이퍼 처리 시스템의 레이아웃이 필요하다. 또한, 이러한 목적들에 따르면, 제 1 처리 스테이션과 제 2 처리 스테이션 각각이 X축 및 Y축 상의 웨이퍼 이송기 액세스에 대해 개별적으로 대칭되는 웨이퍼처리 시스템 레이아웃이 필요하다. 따라서, 종래 기술에서는 동시에 만족시키지 못했던, 전처리 그리고/또는 후처리 시간의 최소화, 전처리 그리고/또는 후처리 시간 변화의 최소화 그리고 로봇의 과도한 사용의 감소에 대하여 상기 설명된 요건들을 동시에 만족시킬 수 있게 된다.

본 발명의 제 1 양상에 따르면,
제 1 웨이퍼 이송기와;
상기 제 1 웨이퍼 이송기에 결합된 제 1 처리 스테이션으로서,
각각 제 1 다수의 웨이퍼 처리 모듈들을 포함하는 제 1 다수의 웨이퍼처리 스택들과, 그리고
상기 제 1 다수의 웨이퍼 처리 스택들에 결합된 제 2 웨이퍼 이송기를 포함하며, 여기서 상기 제 1 다수의 각 웨이퍼 처리 모듈들은 상기 제 2 웨이퍼 이송기에 인접하여 이에 의해 액세스될 수 있으며;
상기 제 1 웨이퍼 이송기에 결합된 제 2 처리 스테이션으로서,
각각 제 2 다수의 웨이퍼 처리 모듈들을 포함하는 제 2 다수의 웨이퍼처리 스택들과, 그리고
상기 제 2 다수의 웨이퍼 처리 스택들에 결합된 제 3 웨이퍼 이송기를 포함하며, 여기서 상기 제 2 다수의 각 웨이퍼 처리 모듈들은 상기 제 3 웨이퍼 이송기에 인접하여 이에 의해 액세스될 수 있으며; 그리고
상기 제 1, 2 처리 스테이션들에 결합된 제 4 웨이퍼 이송기를 포함하는 웨이퍼 처리 장치가 제공되며, 여기서 상기 다수의 각 웨이퍼 처리 스택들 내의 다수의 각 웨이퍼 처리 모듈들은 또한 상기 제 1 웨이퍼 이송기 또는 상기 제 4 웨이퍼 이송기중 하나에 의해 액세스된다.
본 발명의 제 2 양상에 따르면,
제 1 웨이퍼 이송기와;
상기 제 1 웨이퍼 이송기예 결합된 처리 스테이션으로서,
각각 다수의 웨이퍼 처리 모듈들을 갖는 제 1 다수의 웨이퍼 처리 스택들과, 그리고
상기 다수의 웨이퍼 처리 모듈들에 결합된 제 2 웨이퍼 이송기를 포함하며, 여기서 상기 다수의 각 웨이퍼 처리 모듈들은 상기 제 2 웨이퍼 이송기에 인접하여 이에 의해 액세스될 수 있으며; 그리고
상기 처리 스테이션에 결합된 제 3 웨이퍼 이송기를 포함하는 웨이퍼 처리 장치가 제공되며, 여기서 상기 다수의 웨이퍼 처리 스택들중 임의 스택 내의 상기다수의 웨이퍼 처리 모듈들중 임의 처리 모듈은, 상기 제 1 웨이퍼 이송기, 상기 제 2 웨이퍼 이송기, 및 상기 제 3 웨이퍼 이송기로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 두 개의 인접하는 웨이퍼 이송기들에 의해 액세스될 수 있다.
본 발명의 제 3 양상에 따르면,
제 1 웨이퍼 이송기와;
상기 제 1 웨이퍼 이송기에 결합된 제 1 처리 스테이션으로서,
각각 제 1 다수의 웨이퍼 처리 모듈들을 포함하는 제 1 다수의 웨이퍼처리 스택들과, 그리고
상기 제 1 다수의 웨이퍼 처리 스택들에 결합된 제 2 웨이퍼 이송기를 포함하며, 여기서 상기 제 1 다수의 각 웨이퍼 처리 모듈들은 상기 제 2 웨이퍼 이송기에 인접하여 이에 의해 액세스될 수 있으며;
상기 제 1 웨이퍼 이송기에 결합된 제 2 처리 스테이션으로서,
각각 제 2 다수의 웨이퍼 처리 모듈들을 포함하는 제 2 다수의 웨이퍼처리 스택들과; 그리고
상기 제 2 다수의 웨이퍼 처리 스택들에 결합된 제 3 웨이퍼 이송기를 포함하며, 여기서 상기 제 2 다수의 각 웨이퍼 처리 모듈들은 상기 제 3 웨이퍼 이송기에 인접하여 이에 의해 액세스될 수 있으며; 그리고
상기 제 1, 2 처리 스테이션들에 결합된 제 4 웨이퍼 이송기를 포함하는 웨이퍼 처리 장치가 제공되며, 여기서 상기 각각의 제 1 처리 스테이션 및 제 2 처리 스테이션들은 X축 및 Y축 상의 웨이퍼 이송기 액세스에 대하여 개별적으로 대칭된다.

본 발명의 상기 및 다른 목적들 및 양상들은 하기의 상세한 설명 및 첨부 도면들을 참조함으로써 좀 더 명확히 이해될 것이다. 하지만, 주목할 사항으로서, 상세한 설명은 본 발명의 바람직한 실시예들 및 이들에 대한 많은 특정한 세부사항들을 개시하기는 하지만, 이들은 단지 예시적으로 제시된 것들로서, 본 발명을 한정하지 않는다. 본 발명의 원리 및 범위 내에서 많은 변경들 및 수정들이 이루어질 수 있으며, 본 발명은 이러한 모든 수정들 및 변경들을 포함한다.

본 발명을 구성하는 장점들 및 특징들, 및 본 발명에 의해 제공되는 모델 시스템의 구성 요소들 및 동작에 대한 명확한 개념은, 첨부 도면들 내에 도시되어 상세한 설명의 일부를 구성하는 예시적이며 비한정적인 실시예들을 참조하여 좀 더 명확해질 것이며, 동일한 참조 부호는 동일한 부분들을 나타낸다.

도 1은 한 개의 처리 스테이션을 갖는 웨이퍼 처리 장치의 개략적인 평면도이다.

도 2는 도 1의 웨이퍼 처리 장치에 이용될 수 있는 스택 어셈블리의 일 실시예의 개략도이다.

도 3은 도 1에 도시된 웨이퍼 처리 장치에 관련된 웨이퍼 핸들링 로드의 개략도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예를 나타내는 두 개의 처리 스테이션들을 갖는 웨이퍼 처리 장치의 개략적인 평면도이다.

도 5는 도 4에 도시된 웨이퍼 처리 장치의 개략도이다.

본 발명과 본 발명의 특징 및 유익한 세부사항들이, 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명되는 비한정적인 실시예들을 참조하여 설명된다. 널리 알려져 있는 구성 요소들 및 처리 기술들에 대한 설명은 본 발명을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 생략된다.

본 발명의 환경은 반도체 칩들과, 회로 기판들과, 그리고 조립된 구성 요소들의 제조를 포함한다. 본 발명은 또한 서로 연결된 개별적인 하드웨어 요소들을 작동시키기 위하여, 예를 들어 웨이퍼들을 이동 또는 이송시키거나, 웨이퍼 처리 모듈들의 동작에 영향을 주기 위하여 처리 피드백을 변경하는 데이터 처리 방법들을 이용할 수 있다.

본 발명의 웨이퍼 처리 장치는 상기 언급했던 전처리 그리고/또는 후처리 시간의 최소화, 전처리 그리고/또는 후처리 시간 변화의 최소화, 및 로봇의 과도한 사용의 감소 요건들을 처리한다. 따라서, 웨이퍼 처리 장치는 처리량 및 처리 결과의 일관성을 개선하는 적절하고 규칙적으로 주기적인 웨이퍼 핸들링 시스템을 제공할 수 있다. 이러한 시스템 레이아웃은 카세트 엔드 저장 스테이션들, 웨이퍼 처리 스테이션들, 및 스텝퍼 부분들과 같은, 협동하는 또는 결합된 스테이션들을 제공한다. 상기 웨이퍼 처리 장치는 하나 또는 그 이상의 처리 스테이션들 내에 다수의 스택들을 포함하는 바, 각 스택은 다수의 처리 모듈들로부터 형성된다. 많은 종류의 웨이퍼 처리 모듈들 및 이러한 모듈들을 배열하는 구성들이 각 스택에 의해 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 본 발명의 장치는 육각형 패턴으로 배열된 스택들 내에 그룹지어진 많은 처리 모듈들을 제공한다. 세 개의 웨이퍼 이송 유닛들(예를들어, 로봇들)이 모듈들을 서비스하기 위하여 처리 스테이션에 결합된다. 본원에서 이용되는 "결합된"이라는 용어는, 반드시 직접적이고 기계적일 필요는 없지만, "연결되는"으로서 정의된다. 웨이퍼는 하나 이상의 웨이퍼 이송 유닛들을 이용하여 많은 처리 모듈들의 사이에서 전달되고, 그로부터 제거되며, 이송된다.

본 장치는 제 1 인터페이스를 포함하는데, 이 제 1 인터페이스 상에는 적어도 하나의 카세트 스테이션이 위치되며, 그리고 인터페이스 부분에 평행한 방향 및 바닥면에 수직인 방향으로 선형 이동하는 로봇과 같은 웨이퍼 이송 유닛을 포함한다. 제 1 인터페이스 스테이션의 웨이퍼 이송 유닛은 또한 수직 방향에 평행한 축을 따라 회전할 수 있으며, 바닥에 평행한 평면 내에 연장될 수 있다. 본 장치는 또한 웨이퍼 이송 유닛 주위에 배열된 많은 처리 모듈들을 포함하는 적어도 하나의 처리 스테이션을 갖는다. 상기 처리 스테이션의 웨이퍼 이송 유닛은, 수직 방향으로 이동하고 수직 방향에 평행한 축 주위를 회전할 수 있는 로봇이 될 수 있다. 본 장치는 또한 입출력 포트 및 다른 웨이퍼 이송 유닛을 갖는 제 2 인터페이스 부분을 포함한다. 제 2 인터페이스 부분의 웨이퍼 이송 유닛은, 인터페이스 부분에 평행한 방향 및 바닥면에 수직인 방향으로 선형 이동하는 로봇이 될 수 있다. 제 3 웨이퍼 이송 유닛은 또한 수직 방향에 평행한 축을 따라 회전할 수 있으며, 바닥에 평행한 평면 내에 연장될 수 있다.

일 실시예에서, 본 장치는 하나 이상의 처리 스테이션을 포함하는데, 이 처리 스테이션의 주변에는 처리 스테이션 내에 있거나 또는 이를 액세스할 수 있는 웨이퍼 처리 모듈들로의/로부터의 연속적인 웨이퍼 이송 및 제거를 위한 선회가능한 픽 앤 플레이스(pick and place) 로봇이 제공된다. 이러한 실시예는 웨이퍼들을 포함하는 카세트들이 위치될 수 있는 카세트 엔드 스테이션(CES)을 포함한다. 이러한 실시예는 또한 웨이퍼들을 CES 내의 적어도 한 카세트와 처리 스테이션의 스택내의 적어도 하나의 처리 모듈 간에서 웨이퍼들을 양방향으로 이송시킬 수 있는 로봇을 포함할 수 있다. 이러한 실시예는 또한 스텝퍼 인터페이스 부분(SI)과 함께, 처리 스테이션의 스택 내의 적어도 하나의 웨이퍼 처리 모듈과 SI에 결합된 스텝퍼간에서 웨이퍼를 양방향으로 이송하는 다른 로봇을 포함할 수 있다.

본 발명의 개념은 상기 트랙 시스템의 일부로서 열 챔버를 포함한다. 바람직하게는, 열 챔버는 밀폐되고 환경 제어됨과 동시에, 용제, 수분, 및 웨이퍼들의 처리를 위한 용제들을 수용하고, 모니터하며, 제어한다. 열 챔버는 또한 용제, 수분, 및 웨이퍼 처리에 이용되는 화학 물질들을 추출할 수 있다. 열 챔버 내의 압력은 챔버의 기능을 촉진시킬 수 있도록 조정될 수 있다. 이러한 열 챔버는 처리 모듈들 중 하나가 될 수 있다.

본 발명은 열 누화로부터 발생되는 문제들을 감소시킨다는 점에서 종래 기술에 비해 진보된 것이다. 열 누화는 웨이퍼와 이송 유닛의 그리퍼의 온도가 실질적으로 다를 때에 발생하는 바람직하지 않은 웨이퍼 제조 조건이다. 본원에서 사용하는 "누화"라는 용어는 현재 웨이퍼와 다른 온도를 갖는 하나 이상의 웨이퍼들의 로봇 그리퍼에 의한 이전의 조종(manipulation)으로 인한 웨이퍼와 로봇 그리퍼 간의 열 오염으로서 정의된다. 예를 들어, 열 누화는 웨이퍼은 고온이고 그리퍼의 접촉면은 저온일 때, 또는 그 반대의 경우에 발생할 수 있다. 이러한 경우, 그리퍼의 접촉면과 웨이퍼 간의 온도차는 열 누화를 발생시키기에 충분하다. 어떠한 웨이퍼 처리 응용들에서, 그리고 특히 많은 베이크 및 냉각 모듈들이 이용되는 처리 스테이션들에서, 누화를 피하는 것은 중요하다. 본 발명은, 전용 암들 보다 더 많은 기능 및 자유도를 갖지만, 저온의 웨이퍼 만을 조작하는 중앙 또는 메인 로봇을 허용한다. 고온의 웨이퍼들은 CES 로봇 또는 SI 로봇에 의해 이송된다.

본 발명은 메인 로봇의 이용을 최소화함으로써 종래 기술을 능가하는 장점들을 제공한다. a) 로봇이 하나 이상의 웨이퍼들을 동시에 이송해야 하는 경우, b) 로봇이 웨이퍼 핸들링 요구를 충족시키기에 불충분한 속도를 갖는 경우, 그리고/또는 c) 로봇이 고온 및 저온 모듈들을 연속적으로 또는 연속 교차적으로 로드 및 언로드해야 하는 경우에 있어서, 메인 로봇을 이용하게 되면 문제점들이 발생한다. 본 발명은 웨이퍼 처리 모듈들 사이에서의 웨이퍼들을 전달 및 제거함과 동시에, 많은 모듈들 간에 웨이퍼를 적시에 이송시킨다. 본 장치는 또한 중요한 웨이퍼 처리 모듈들에서 전처리 그리고/또는 후처리 시간을 상당히 감소시키거나 완전히 없앤다. 또한, 본 장치는 저온 웨이퍼와 고온 물체의 핸들링 및 고온 웨이퍼와 저온물체의 핸들링으로부터 비롯되는 열 누화를 포함하는, 웨이퍼 핸들링 메커니즘에 의해 야기되는 열 누화를 없애거나 상당히 감소시킨다. 이러한 특징들은 본 발명의 일부 장점들을 나타내며, 메인 로봇의 기능을 줄이거나 최소화하는 웨이퍼 처리 장치를 제공함으로써 적어도 부분적으로 달성될 수 있다.

도 1은 웨이퍼 처리 장치(100)의 중심에 위치하는 처리 장치(180)에 배열된 다수의 웨이퍼 처리 모듈들을 포함하는 웨이퍼 처리 장치(100)의 실시예를 도시한다. 처리 스테이션(180)은 메인 로봇(150) 주위에 배열된 다수의 웨이퍼 처리 스택들을 제공한다. 이러한 다수의 스택들은 제 1 스택(105), 제 2 스택(115), 제 3 스택(125) 및 제 4 스택(135)로 이루어진다. 각 스택은 다양한 기능들을 위한 다수의 웨이퍼 처리 모듈들을 포함한다. 본 특정 실시예에서는 웨이퍼 처리 모듈들의 네 개의 스택들이 메인 로봇 스테이션(151)의 메인 로봇(150) 주위에 육각형 패턴으로 그룹화되는 것으로 도시되지만 (여섯 개의 면들중 두 개의 면은 이용되지 않음), 더 많거나 적은 스택들이 또한 제공될 수 있으며 (그리고 이들은 다른 다각형 패턴들로 그룹화될 수 있다). 메인 로봇(150)은 모든 스택들 간에서 선회가능하여, 웨이퍼를 임의 스택 내의 임의 모듈로부터 다른 임의 스택 내의 다른 임의 모듈로 이송시킬 수 있다. CES 스테이션(165)은 장치의 처리 스테이션(180)에 인접하고, CES 로봇(160) 및 다수의 카세트 엔드들(175)을 포함한다. 바람직하게는, CES 로봇(160)은 선회 또는 회전가능하며, CES 스테이션(165)을 따라 선형 자유도를 가지며 이동할 수 있다. 이러한 방식으로, CES 로봇(160)은 제 2 스택(115) 내의 웨이퍼 처리 모듈들을 액세스하여, 처리 스테이션(180)과 CES 스테이션(165) 내의 다수의 카세트들 간에 웨이퍼들을 이송시킬 수 있다. 스텝퍼 인터페이스(145)는 처리스테이션(180)에 인접하며, SI 로봇(140) 및 버퍼(155)를 포함한다. 버퍼(155)는 특정한 제조 단계(루틴) 동안 버퍼링이 필요할 때, 스텝퍼 인터페이스(145)로 전송되고 이로부터 전송되는 웨이퍼들을 위한 버퍼 영역을 제공한다. SI 로봇(140)은 제 4 스택(135) 내에 포함된 웨이퍼 처리 모듈들을 액세스하여, 처리 스테이션(180)과 스텝퍼 인터페이스(145) 간에 웨이퍼들을 이송시킨다. 바람직하게는, SI 로봇(160)은 선회 또는 회전가능하며, 스텝퍼 인터페이스를 따라 버퍼 영역까지 선형 자유도를 가지며 이동할 수 있다. 이러한 방식으로, SI 로봇(140)은 스텝퍼 인터페이스(145) 및 제 2 스택(135) 내의 웨이퍼 처리 모듈들을 액세스하여, 처리 스테이션(180)과 스텝퍼 인터페이스(145) 간에, 또는 스텝퍼에 직접 웨이퍼를 이송시킨다. 스텝퍼(미도시)는 스텝퍼 인터페이스(145)에 결합될 수 있다.

도 2는 도 1에 대체될 수 있는 스택 어셈블리의 일 실시예의 개략적인 다이어그램이다. 도시된 바와 같이, 다수의 처리 모듈들(184(a)-184(h))은 임의의 바람직한 순서로 스택(135) 내에 배열될 수 있다. 처리 요구에 대응하여 임의 수의 서로 다른 형태의 처리 모듈들(184)이 스택(134) 내에 포함될 수 있다. 도 2의 스택(135)은 몇 개의 열 모듈들(184(a)-184(h))을 모은다. 도시된 바와 같이, 이러한 모듈들중 어떠한 것은 모듈(184) 자체에 대하여 두 방향 또는 많은 방향의 액세스를 제공한다. 스택(135)은 SI 스테이션(145)에 결합된다. 로드 부분(182)은 SI 로봇(140)이 모듈(184(a))을 액세스하여 웨이퍼를 로드 및 언로드시킬 수 있게 한다. 액세스 포트(183)는 로봇(150)이 모듈(184(a))을 로드 및 언로드시킬 수 있게 한다.

도 3은 도 1에 도시된 실시예에 대한 웨이퍼 흐름도를 도시한다. 웨이퍼는 먼저 원 번호 1로 라벨이 붙은 전송 동작을 통하여, CES 로봇에 의해 CES 스테이션(165)으로부터 하나 또는 그 이상의 주요 기상 모듈들로 이송된다. CES 로봇(160)은 원 번호 2로 라벨이 붙은 이송을 통하여 웨이퍼를 하나 또는 그 이상의 주요 기상 냉각판들로 이송한다. 이후, 웨이퍼는 원 번호 3으로 라벨이 붙은 이송을 통하여 메인 로봇(150)에 의해 하나 또는 그 이상의 레지스트 코팅 모듈들로 이동된다. 이후, 웨이퍼는 원 번호 4로 라벨이 붙은 이송을 통하여 하나 또는 그 이상의 소프트 베이크(SB) 모듈들로 이동된다. 이후, SI 로봇(140)은 원 번호 5로 라벨이 붙은 이송을 통하여 웨이퍼를 하나 또는 그 이상의 소프트 베이크 냉각판 모듈들로 이동시킨다. 이후, 웨이퍼는 원 번호 6으로 라벨이 붙은 이송을 통하여, SI 로봇(140)에 의해 스텝퍼 인터페이스 영역(145)을 통하여 스텝퍼(미도시) 버퍼 영역으로 이동된다.

도 3은 또한, 리소그래피적으로 노광된 웨이퍼가 박스 번호 1로 라벨이 붙여진 이송을 통하여 SI 로봇(140)에 의해 스텝퍼 인터페이스 영역(145)으로부터 하나 또는 그 이상의 후노광 베이크 모듈들로 이송될 수 있음을 보여준다. 웨이퍼가 버퍼 영역으로 이송된다면, SI 로봇(140)은 웨이퍼를 버퍼(155)로부터 하나 또는 그 이상의 PEB 모듈들로 이동시킨다. 이후, 웨이퍼는 박스 번호 2로 라벨이 붙여진 이송을 통하여 SI 로봇(140)에 의해 하나 또는 그 이상의 후노광 베이크 냉각판 모듈들로 이송된다. 이후, 웨이퍼는 박스 번호 3으로 라벨이 붙여진 이송을 통하여 메인 로봇(150)에 의해 하나 또는 그 이상의 현상 모듈들로 이송된다. 이후, 웨이퍼는 박스 번호 6으로 라벨이 붙여진 이송을 통하여 하나 또는 그 이상의 하드 베이크(HB) 모듈들로 이동된 다음, 하나 또는 그 이상의 하드 베이크 냉각판 모듈들로 이동될 수 있다.

상기 설명된 배치로부터, 메인 로봇(150)의 그리퍼들은 집게들은 저온의 웨이퍼들 만을 집는 다는 것을 알 수 있다. 이는 열 누화를 없앤다. 이후, 웨이퍼는 박스 번호 6으로 라벨이 붙여진 바와 같이, CES 로봇(160)을 이용하여 하나 또는 그 이상의 카세트들로 이송된다.

도 1에서 설명된 처리 장치(100)는 단지 하나의 처리 스테이션으로 제한되지 않는다. 처리 장치(100)는 도 1의 스테이션(180) 옆에 추가적인 처리 스테이션들을 부가함으로써 확장될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, 도 1의 스테이션(180)은 도 4의 처리 스테이션(280)이 된다. 하나 이상의 처리 스테이션을 갖는 시스템은 도 4에 도시된다.

도 4는 제 1 처리 스테이션(280) 및 제 2 처리 스테이션(280a)를 갖는 처리장치(200)를 도시한다. 제 1 처리 스테이션(280)은 제 1 메인 로봇(250)을 구비하며, 제 2 처리 스텐이션(280a)은 제 2 메인 로봇(250a)을 구비한다. 메인 로봇 스테이션들(251, 251(a))의 각 메인 로봇들(250, 250a)은 수직 이동 능력을 갖는 선회가능한 픽 앤 플레이스 로봇들이다. 각 처리 스테이션(280, 280a)은 제 1 웨이퍼처리 스택(205, 205a), 제 2 웨이퍼 처리 스택(215, 215a), 제 3 웨이퍼 처리 스택(225, 225a) 및 제 4 웨이퍼 처리 스택(235, 235a)을 포함하며, 각 웨이퍼 처리 스택은 다수의 웨이퍼 처리 모듈들을 포함한다. 상기 각 처리 스테이션의 모든 웨이퍼 처리 모듈들은 그 처리 스테이션의 메인 로봇에 의해 액세스될 수 있다. 다수의 카세트 엔드들(275)은 CES 부분(260)에서 장치(200)의 한 엔드를 따라 정렬된다.

어떠한 특정한 성능 표시기 또는 진단 식별자로 제한되지 않으면서, 본 발명의 바람직한 실시예들은 로봇의 과도한 사용의 존재를 테스트함으로써 한번에 하나씩 식별될 수 있다. 로봇의 과도한 사용의 존재에 대한 시험은 간단하고 일반적인 로봇 유휴(idleness) 테스트를 이용하여 과도한 실험없이 도출될 수 있다. 제공된 로봇이 유휴 상태가 아니라면, 후처리 시간이 분석된다. 다른 방법들 중에서, 다음으로 바람직한 최소의 전처리 그리고/또는 후처리 시간 특성을 갖는 실시예들을 찾는 것은 전처리 그리고/또는 후처리 시간 변화의 최소화에 기초를 둔다.

기술 분야에서 가치를 갖는 본 발명의 실질적인 응용은 반도체 웨이퍼 처리이다. 또한, 본 발명은 (광전기 셀들을 제조하기 위하여 이용되는) 리소그래피적인 웨이퍼 처리 단계들 등과 관련하여 이용될 수 있다. 본 발명은 셀수 없이 많은 용도를 가지므로, 본원에서 이들 모두에 대해 다 설명할 필요는 없다.

본 발명의 실시예를 나타내는 웨이퍼 처리 시스템 레이아웃은 비용 효율적이며 적어도 하기의 이유들로 유익하다. 본 발명은 로봇의 과도한 사용을 줄인다. 본 발명은 전처리 그리고/또는 후처리 시간 변화를 줄인다. 본 발명은 또한 제공되는 처리 모듈들의 순서와 관련된 절대적인 전처리 그리고/또는 후처리 시간을 줄인다.

본 발명의 개시된 모든 실시예들은 과도한 실험없이 구현되고 실행될 수 있다. 발명자에 의해 본 발명을 실행하는 최상의 방법이 개시되어 설명되기는 했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 따라서, 당업자라면 본 발명이 개시된 것과 다르게 실행될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.

예를 들어, 개별적인 요소들은 개시된 형태로 형성되거나, 개시된 구성으로 조립될 필요가 없으며, 어떠한 형태로도 형성될 수 있고 어떠한 구성 내에도 조립될 수 있다. 또한, 개별적인 구성 요소들은 개시된 물질들로부터 제조될 필요는 없으며, 어떠한 적절한 물질들로부터 제조될 수 있다. 또한, 개시된 웨이퍼 처리 시스템은 물리적으로 개별적인 모듈이 될 수 있기는 하지만, 그것이 결합되어 있는 장치 내에 통합될 수 있다는 것은 명백하다. 또한, 개시된 각 실시예의 개시된 모든 요소들 및 특징들은, 상호 배타적인 경우를 제외하고는, 개시된 다른 모든 실시예의 개시된 요소들 및 특징들과 결합 또는 대체될 수 있다.

본 발명의 정신 및 범위 내에서 본 발명의 특징의 많은 추가들, 변경들 및 재배열들이 이루어질 수 있다. 첨부된 청구항들 및 그들의 등가들에 의해 정의되는 본 발명의 범위는 이러한 모든 추가들, 변경들 및 재배열들을 포함한다. 첨부된 청구항들은 소정의 청구항에서 "-을 위한 수단"이라는 구를 이용하여 명확하게 인용하지 않는 한 수단 더하기 기능의 한정을 포함하는 것으로서 해석되지 않는다. 본 발명의 바람직한 실시예들은 첨부된 종속항들에 의해 차별화된다.

Claims (47)

1. 반도체 웨이퍼 처리 장치에 있어서:

   제 1 웨이퍼 처리 스테이션과, 여기서 상기 제 1 웨이퍼 처리 스테이션은 이 제 1 웨이퍼 처리 스테이션 내의 반도체 웨이퍼들을 조작하기 위한 제 1 주 웨이퍼 이송기와, 그리고 실질적으로 상기 제 1 주 웨이퍼 이송기 주위에 다각형 구성으로 위치한 처리 모듈들을 포함하는 제 1 복수의 웨이퍼 처리 스택들을 포함하며;

   상기 제 1 웨이퍼 처리 스테이션에 인접하여 위치한 제 2 웨이퍼 처리 스테이션과, 여기서 상기 제 2 웨이퍼 처리 스테이션은 이 제 2 웨이퍼 처리 스테이션 내의 반도체 웨이퍼들을 조작하기 위한 제 2 주 웨이퍼 이송기와, 그리고 실질적으로 상기 제 2 주 웨이퍼 이송기 주위에 다각형 구성으로 위치한 처리 모듈들을 포함하는 제 2 복수의 웨이퍼 처리 스택들을 포함하며;

   반도체 웨이퍼들을 저장하기 위한 카세트 종단 부분과, 여기서 상기 카세트 종단 부분은 각각의 웨이퍼 처리 스테이션의 다각형 구성을 넘어서 반도체 웨이퍼들을, 각 웨이퍼 처리 스테이션 내의 적어도 하나의 웨이퍼 처리 스택과 상기 카세트 종단 부분 사이에 양방향으로 이송하는 카세트 웨이퍼 이송기를 포함하며; 그리고

   스테퍼 인터페이스 부분을 포함하며, 여기서 상기 스테퍼 인터페이스 부분은 각각의 웨이퍼 처리 스테이션의 다각형 구성을 넘어서 반도체 웨이퍼들을, 각 웨이퍼 처리 스테이션 내의 적어도 하나의 웨이퍼 처리 스택과 상기 스테퍼 인터페이스 부분 사이에 양방향으로 이송하는 스테퍼 웨이퍼 이송기를 포함하며,

   상기 각각의 웨이퍼 처리 스테이션 내의 적어도 일부의 처리 모듈들은 상기 카세트 웨이퍼 이송기 및 상기 스테퍼 웨이퍼 이송기에 의해 직접적으로 액세스 가능한 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 처리 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제 1 및 제 2 웨이퍼 처리 스테이션 각각은 실질적으로 상기 제 1 및 제 2 주 웨이퍼 이송기 주위에 각각 위치한 4개의 웨이퍼 처리 스택을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 처리 장치
3. 제 2항에 있어서,

   상기 각각의 웨이퍼 처리 스테이션의 다각형 구성은 6개의 액세스 가능한 측면을 구비한 6각형 레이아웃을 제공하며,

   상기 4개의 웨이퍼 처리 스택은 상기 6각형 레이아웃 내의 6개의 액세스가능한 측면 중 4개를 차지하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 처리 장치.
4. 웨이퍼 처리 시스템에 있어서:

   처리 반도체 웨이퍼들에 대한 일련의 처리 모듈들을 포함하는 복수의 웨이퍼 처리 스택들 각각의 중심에 위치한 처리 스테이션 로봇 팔을 각각 포함하는 한 쌍의 서로 인접한 웨이퍼 처리 스테이션과, 여기서 상기 웨이퍼 처리 스택들은 각 처리 스테이션 로봇 주위에 실질적으로 6각형 구성으로 설계되었으며;

   상기 한 쌍의 서로 인접한 웨이퍼 처리 스테이션들에 연결된 카세트 종단 부분과, 여기서 상기 카세트 종단 부분은 각각의 웨이퍼 처리 스테이션 내의 적어도 하나의 처리 스택과 상기 카세트 종단 부분 사이에서 반도체 웨이퍼들을 양방향으로 이송하는 카세트 로봇 팔을 포함하며; 그리고

   상기 한 쌍의 서로 인접한 웨이퍼 처리 스테이션들에 연결된 스테퍼 인터페이스 부분을 포함하며, 여기서 상기 스테퍼 인터페이스 부분은 각각의 웨이퍼 처리 스테이션 내의 적어도 하나의 웨이퍼 처리 스택과 상기 스테퍼 인터페이스 사이에 반도체 웨이퍼들을 양방향으로 이송하는 스테퍼 로봇 팔을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템.
5. 웨이퍼 처리 장치에 있어서:

   상기 웨이퍼 처리 장치의 처리 기능을 분담하는 서로 인접하여 위치하는 복수의 웨이퍼 처리 스테이션들과, 여기서 각각의 웨이퍼 처리 스테이션은 각 웨이퍼 처리 스테이션에서 주 웨이퍼 이송기가 정 중앙에 있는 소정의 다각형 레이아웃에 따라 위치하는 복수의 웨이퍼 처리 스택과 상기 주 웨이퍼 이송기를 포함하며, 여기서 각각의 웨이퍼 처리 스택은 복수의 처리 모듈을 포함하며;

   각 웨이퍼 처리 스테이션의 적어도 하나의 처리 모듈에 액세스하기 위한 제 1 인터페이스 웨이퍼 이송기를 포함하는 제 1 인터페이스 부분과; 그리고

   각 웨이퍼 처리 스테이션의 적어도 하나의 처리 모듈에 액세스하기 위한 제 2 인터페이스 웨이퍼 이송기를 포함하는 제 2 인터페이스 부분을 포함하며,

   상기 제 1 인터페이스 부분과 상기 제 2 인터페이스 부분은 각각의 상기 인접한 웨이퍼 처리 스테이션들에 따라서 실질적으로 반대 측에 각각 위치하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 소정의 다각형 레이아웃은 6개의 한정된 측면 영역을 구비한 6각형 구성을 제공하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 각각의 웨이퍼 처리 스테이션은 상기 6각형 구성 내의 상기 6개의 한정된 측면 영역 중 4개를 차지하는 4개의 웨이퍼 처리 스택들을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 6각형 구성 내의 상기 6개의 윤곽을 갖는 측면 영역 중 상기 나머지 2개는 다른 인접하여 위치한 웨이퍼 처리 스테이션에 및 이들 사이에 액세스를 제공하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.
9. 광범위한 온도 범위에서 반도체 웨이퍼들을 조작하는 것으로부터 야기하는 열적 혼선 효과를 줄이기 위한 웨이터 트랙 시스템으로서:

   웨이퍼 처리 부분과, 여기서 상기 웨이퍼 처리 부분은:

   실질적으로 제 1 주 웨이퍼 이송기를 둘러싸는 소정의 다각형 구성의 선택된 부분에 따라 위치하는 처리 모듈들의 웨이퍼 처리 스택들을 포함하는 제 1 웨이퍼 처리 스테이션과; 그리고

   실질적으로 제 2 주 웨이퍼 이송기를 둘러싸는 소정의 다각형 구성의 선택된 부분에 따라 위치하는 처리 모듈들의 웨이퍼 처리 스택들을 포함하는 제 2 웨이퍼 처리 스테이션을 포함하며;

   상기 웨이퍼 처리 스테이션들 각각에 인접하여 위치하는 웨이퍼 카세트들을 저장하기 위한 카세트 종단 부분(CES)과, 여기서 상기 CES는 상기 CES와 각각의 웨이퍼 처리 스테이션에 관련된 적어도 하나의 웨이퍼 처리 스택 사이에 반도체 웨이퍼들을 이송하기 위한 적어도 하나의 카세트 웨이퍼 이송기를 포함하며; 그리고

   상기 웨이퍼 처리 스테이션들 각각에 인접하여 위치하는 상기 웨이퍼 카세트들에 외부 액세스를 가능하게 하는 스테퍼 인터페이스 부분(SI)을 포함하며,

   상기 SI는 상기 SI와 각각의 웨이퍼 처리 스테이션에 관련된 적어도 하나의 웨이퍼 처리 스택 사이에 반도체 웨이퍼들을 이송하기 위한 적어도 하나의 스테퍼 웨이퍼 이송기를 포함하며,

   상기 제 1 및 제 2 주 웨이퍼 이송기들은 각각의 웨이퍼 처리 스테이션의 웨이퍼 처리 스택 내의 웨이퍼 경화 모듈로 반도체 웨이퍼들을 이송하도록 구성되며,

   상기 카세트 및 스테퍼 웨이퍼 이송기들은 각각의 웨이퍼 처리 스테이션에 대한 웨이퍼 처리 스택 내의 상기 웨이퍼 경화 모듈 밖으로 반도체 웨이퍼들을 이송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 트랙 시스템.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 제 1 웨이퍼 처리 스테이션과 상기 제 2 웨이퍼 처리 스테이션은 서로 다른 웨이퍼 처리 온도에서 반도체 웨이퍼들을 처리하는 적어도 두 개의 처리 모듈들을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 트랙 시스템.
11. 제 9항에 있어서,

    상기 제 1 주 웨이퍼 이송기와 각 웨이퍼 처리 스택들 내의 각각의 상기 처리 모듈들 사이의 거리는 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 트랙 시스템.
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