KR100784154B1 - 반도체 및 ｌｃｄ 제조장치의 고밀도 클러스터 툴 - Google Patents

반도체 및 ｌｃｄ 제조장치의 고밀도 클러스터 툴 Download PDF

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Abstract

본 발명은 풋프린트 감소를 위해 진공 클러스터 모듈이 비대칭적인 구조를 취하고 있는 반도체 및 LCD 제조장치의 고밀도 클러스터 툴에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 기존 반도체 생산 설비 클러스터 툴에 있어서 프로세스 모듈이 부착되는 진공 클러스터 모듈의 면들이 대칭인 것에 반대 개념인 비대칭을 이루게 하여 풋프린트를 최소화 하고, 클러스터 툴과 툴을 횡으로 마주보게 하여 툴과 툴 사이에 일정거리 만큼 서비스 영역을 확보해야 되는 기존 레이아웃 방식을 탈피하게 함으로써 고객들이 획기적인 클린 룸 공간을 줄일 수 있도록 한다.
클러스터 툴, 프로세스 모듈, 비대칭, 풋프린트, 서비스 영역, 도킹

Description

반도체 및 ＬＣＤ 제조장치의 고밀도 클러스터 툴 {High Density Cluster Tool for Wafer and LCD Glass transportation}
도 1은 종래의 반도체 및 LCD 제조장치의 클러스터 툴의 구조도이다.
도 2는 도 1에서의 진공 클러스터 모듈의 다면체 면(Facet) 모형도이다.
도 3은 종래기술에 따른 반도체 및 LCD 제조장치의 클러스터 툴이 생산라인에 배치된 배치도이다.
도 4a와 도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 및 LCD 제조장치의 고밀도 클러스터 툴의 구조도이다.
도 5는 본 발명에 따른 클러스터 툴들의 도킹 상태를 도시하는 도면이다.
도 6은 도 4a에서의 진공 클러스터 모듈의 다면체 면 모형도이다.
도 7은 본 발명에 따른 비대칭 구조의 클러스터 툴과 툴이 도킹되어 생산라인에 배치된 배치도이다.
도 8은 본 발명에 따른 비대칭 구조의 진공 클러스터 모듈을 구비하는 클러스터 툴과 기존의 대칭 구조의 진공 클러스터 모듈을 구비하는 클러스터 툴을 배치한 배치도이다.
본 발명은 반도체 및 LCD 제조장치의 클러스터 툴(Cluster Tool)에 관한 것으로, 특히 풋프린트(footprint : 바닥면적) 감소를 위해 진공 클러스터 모듈(Vacuum Cluster Module)이 비대칭적인 구조를 취하고 있는 반도체 및 LCD 제조장치의 고밀도 클러스터 툴에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 및 LCD 제조장치의 클러스터 툴은 반도체 또는 평판표시소자용 기판을 해당 프로세스 모듈 내로 이송하기 위해 사용되고 있다.
도 1은 종래의 반도체 및 LCD 제조장치의 클러스터 툴의 구조도로서, 3개의 프로세스 모듈이 장착되어 있다.
도 1를 참조하면, 클러스터 툴(1)은 미처리된 기판 및 처리 완료된 기판을 수용하는 FOUP(Front Opening Unified Pod)(후프)(도시되지않음)가 위치되어 있는 로드 포트(Load Port)(10), 로드 포트(10)에 위치한 후프에 적재된 기판을 이송하기 위한 대기 로봇(Atmosphere Robot)(12)과 대기 로봇(12)에 의해 이송된 기판의 포지션을 정렬하기 위한 얼라이너(14)를 구비하는 이에프이엠(EFEM : Equipment FRONT-END Module)(16), 로드 포트(10)로부터의 기판을 대기압 상태에서 진공상태로 진입시키기 위한 로드 락 챔버(LOAD LOCK CMAMBER)(18), 기판을 프로세스 모듈(24)로 이송하고 소정의 프로세스 진행이 완료된 기판을 로드 락 챔버(18)로 이송하기 위한 진공 로봇(Vacuum Robot)(20)이 설치된 진공 클러스터 모듈(22), 및 이송된 기판에 대한 프로세스를 진행하기 위해 포지션 별로 구분되어 있는 프로세스 모듈(24)로 구성되어 있다.
기판이 적재된 후프가 로드 포트(10)에 올려지면 대기 로봇(12)에 의해 기판이 얼라이너(14)로 이송되어 얼라인을 수행하게 되며, 기판이 진공 상태인 프로세스 모듈(24)로 이송되기 위해 로드 락 챔버(18)로 보내진다.
기판이 로드 락 챔버(18)로 진입하게 되면 로드 락 챔버(18)의 도어(도시안됨)가 닫히고 진공상태로 진입하게 된다. 로드 락 챔버(18)의 진공상태가 진공 클러스터 모듈(22)과 균형을 이루게 되면 도어가 열리고 기판은 진공 클러스터 모듈(22)을 거쳐서 프로세스 모듈(24)로 이송되어 지정된 일련의 공정을 거친 후 로드 포트(10)에 위치한 후프로 반송되게 된다.
이와 같은 종래의 반도체 및 LCD 제조장치의 클러스터 툴은 진공 클러스터 모듈이 대칭적인 구조를 취하고 있다.
도 1에서의 진공 클러스터 모듈의 다면체 면(Facet) 모형도인 도 2를 참조하면, 기존의 진공 클러스터 모듈은 평면상에서 볼 때 중심선을 기준으로 상호 대칭적인 구조의 다각형 형태(polygon)로 이루어지며, 각각의 다면체 면에는 프로세스 모듈 등이 장착되게 된다.
이와 같은 구조의 클러스터 툴의 실제 레이아웃에 있어서는, 도 3에서와 같이 개별 클러스터 툴과 클러스터 툴 사이에는 "C1" 만큼의 서비스 영역(Service Area)를 확보해야 되므로 10대의 클러스터 툴을 배치할 경우 9 X “C1” 만큼의 클린 룸 공간이 소비되어야 한다. 이것은 1개의 생산라인을 구성하기 위해서는 수백 대의 클러스터 툴이 필요함을 감안한다면 서비스 영역으로 할당되어 소비되는 클린 룸 공간은 쉽게 계산하기 어려울 정도이다.
따라서, 본 발명의 목적은 기존 대칭형 클러스터 툴의 형태를 탈피하여 진공 클러스터 모듈을 비대칭적인 구조로 설계하여 별도의 도킹 포지션 면을 제공함으로써 각각의 클러스터 툴이 차지하는 풋프린트를 최소화하고 클러스터 툴과 클러스터 툴 사이에 할당되어야 하는 서비스 영역도 감소시키고자 하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 및 LCD 제조장치의 고밀도 클러스터 툴은, 프로세스 모듈과 로드 락 챔버가 장착되고, 기판을 프로세스 모듈로 이송하고 소정의 프로세스 진행이 완료된 기판을 로드 락 챔버로 이송하기 위한 진공 클러스터 모듈을 구비하는 반도체 및 LCD 제조장치의 클러스터 툴에 있어서, 상기 진공 클러스터 모듈은 평면상 비대칭 구조의 다면체 면으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 다면체 면 중 적어도 한 면은 제1 및 제2 클러스터 툴이 횡으로 도킹될 수 있는 도킹 포지션 면이 되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 반도체 및 LCD 제조장치의 고밀도 클러스터 툴은, 평면상 비대칭 구조의 다면체 면으로 구성되는 진공 클러스터 모듈을 구비하는 2대의 제1 및 제2 클러스터 툴들이 상기 다면체 면 중 적어도 한 면을 상기 제1 및 제2 클러스터 툴의 도킹 포지션 면으로 이용하여 횡으로 도킹됨으로써 인접한 클러스터 툴들이 상호간에 대칭적으로 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 및 제2 클러스터 툴들의 도킹 포지션을 기준으로 평면상 대칭 구조 의 다면체 면으로 구성되는 진공 클러스터 모듈을 구비하는 제3 클러스터 툴이 상기 제1 및 제2 클러스터 툴과 도킹될 수 있다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 4a와 도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 및 LCD 제조장치의 클러스터 툴의 구조도이고, 도 5는 본 발명에 따른 클러스터 툴들의 도킹 상태를 도시하는 도킹 상태도이다.
도 4a에 따른 반도체 및 LCD 제조장치의 클러스터 툴(100) 및 도 4b에 따른 반도체 및 LCD 제조장치의 클러스터 툴(200)은 로드 포트(101, 201), 대기 로봇(103, 203)과 얼라이너(105, 205)를 구비하는 이에프이엠(EFEM : Equipment FRONT-END Module)(107, 207), 로드 락 챔버(109, 209), 진공 로봇(111, 211)이 설치된 진공 클러스터 모듈(113, 213), 및 프로세스 모듈(115, 215)로 구성되어 있다.
본 발명에 따른 클러스터 툴(100, 200)에 있어서, 진공 클러스터 모듈(113, 213)이 비대칭적인 구조를 취한다는 점을 제외하면 종래의 일반적인 클러스터 툴(1)의 구성과 동작을 참조할 수 있으므로, 설명의 중복을 피하기 위해 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
실제 레이아웃에 있어서, 클러스터 툴(100, 200)은 도 5에 도시된 바와 같이 도킹 포지션(P1)에서 횡으로 나란히 도킹되게 된다. 따라서, 클러스터 툴(100, 200)은 상호간에 대칭적으로 배치된다.
도 6은 도 4a에서의 진공 클러스터 모듈의 다면체 면 모형도로서, 진공 클러스터 모듈은 평면상에서 볼 때 중심선을 기준으로 상호 비대칭적인 구조의 다각형 형태로 이루어지며, 각각의 다면체 면에는 프로세스 모듈 등이 장착되게 된다. 특히, 다면체 면 중 적어도 한 면은 클러스터 툴들이 횡으로 도킹될 수 있는 도킹 포지션 면으로 이용됨을 알 수 있다.
본 실시예에서와 같이, 클러스터 툴들(100, 200)이 로드 락 챔버 2개와 프로세스 모듈 3개로 구성될 때, 진공 클러스터 모듈은 예를 들어 7면체 형태로 구성될 수 있는데, 이중에서 로드 락 챔버와 프로세스 모듈이 장착되는 면을 제외한 나머지 2개의 면중에서 하나의 면이 도킹 포지션 면으로 사용될 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 클러스터 툴과 툴이 도킹되어 생산라인에 배치된 배치도이다.
기존에는 도 3에서와 같이 개별 클러스터 툴과 클러스터 툴 사이에 "C1" 만 큼의 서비스 영역을 확보해야 했으나, 본 발명에서는 도 7에 도시된 바와 같이 진공 클러스터 모듈의 비대칭 설계로 인하여 2대의 클러스터 툴들(100, 200)이 횡으로 도킹가능하므로 클러스터 툴(100)과 클러스터 툴(200) 사이에는 별도의 서비스 영역이 요구되지 않음을 알 수 있다. 다만, 도킹된 클러스터 툴(100)과 클러스터 툴(200)이 횡방향으로 나란하게 배치될 수 있도록 C2 만큼의 서비스 영역을 확보하면 된다. 여기서, C2의 너비는 도 3의 C1과 같다.
서비스 영역의 너비가 약 500 ~ 700mm로 주어지는 것과 한 개의 생산 라인을 구축하기 위해 수백 대의 공정 설비를 갖춰야 하는 것을 감안 할 때, 절약되는 클린 룸 공간은 다음과 같은 예측이 가능하다.
절약가능한 클린 룸의 너비 = C2(약 500 ~ 700mm) * 공정 설비 대수 / 2
본 배치도에 따르면, 각 클러스터 툴의 풋프린트는 약 14% 이상 감소되고, 툴과 툴 사이에 할당되는 서비스 영역은 ½ 감소됨을 알 수 있었다.
도 8은 본 발명에 따른 비대칭 구조의 진공 클러스터 모듈을 구비하는 클러스터 툴과 기존의 대칭 구조의 진공 클러스터 모듈을 구비하는 클러스터 툴을 배치한 배치도이다.
도 8를 참조하면, 본 발명에 따른 비대칭 구조의 진공 클러스터 모듈을 구비하는 클러스터 툴(100, 200)은 도킹 포지션(P1)에서 상호간에 대칭적으로 배치되며, 기존의 대칭 구조의 진공 클러스터 모듈을 구비하는 클러스터 툴(1)은 클러스터 툴(100, 200)의 도킹 포지션(P1)을 기준으로 도킹 포지션(P2, P3)에서 클러스터 툴(100, 200)과 도킹한다. 결과적으로, 8개의 프로세스 모듈과 6개의 로드 포트 구성이 가능해지므로 공정효율이 증대될 뿐만 아니라 기존에 비하여 더욱 조밀한 배치가 가능해짐을 예측할 수 있을 것이다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다.
이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면 고밀도의 클러스터 툴을 제공하는 것이 가능하다. 즉, 본 발명의 고밀도 클러스터 툴은 기존 반도체 생산 설비 클러스터 툴에 있어서 프로세스 모듈이 부착되는 진공 클러스터 모듈의 면들이 대칭인 것에 반대 개념인 비대칭을 이루게 하여 풋프린트를 최소화 하고, 클러스터 툴과 툴을 횡으로 마주보게 하여 툴과 툴 사이에 일정거리 만큼 서비스 영역을 확보해야 되는 기존 레이아웃 방식을 탈피하게 함으로써 고객들이 획기적인 클린 룸 공간을 줄일 수 있도록 하여 원가 경쟁력을 갖게 함과 동시에 클러스터 툴의 제작 비용을 줄일 수 있게 한다.

Claims (4)

  1. 프로세스 모듈과 로드 락 챔버가 장착되고, 기판을 프로세스 모듈로 이송하고 소정의 프로세스 진행이 완료된 기판을 로드 락 챔버로 이송하기 위한 진공 클러스터 모듈을 구비하는 반도체 및 LCD 제조장치의 클러스터 툴에 있어서,
    상기 진공 클러스터 모듈은 평면상 비대칭 구조의 다면체 면으로 구성하되, 상기 다면체 면 중 적어도 한 면은 제1 및 제2 클러스터 툴이 횡으로 도킹될 수 있는 도킹 포지션 면이 되는 것을 특징으로 하는 반도체 및 LCD 제조장치의 고밀도 클러스터 툴.
  2. 삭제
  3. 평면상 비대칭 구조의 다면체 면으로 구성되는 진공 클러스터 모듈을 구비하는 2대의 제1 및 제2 클러스터 툴들이 상기 다면체 면 중 적어도 한 면을 상기 제1 및 제2 클러스터 툴의 도킹 포지션 면으로 이용하여 횡으로 도킹됨으로써 인접한 클러스터 툴들이 상호간에 대칭적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 및 LCD 제조장치의 고밀도 클러스터 툴.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 및 제2 클러스터 툴들의 도킹 포지션을 기준으로 평면상 대칭 구조의 다면체 면으로 구성되는 진공 클러스터 모듈을 구비하는 제3 클러스터 툴이 상기 제1 및 제2 클러스터 툴과 도킹되는 것을 특징으로 하는 반도체 및 LCD 제조장치의 고밀도 클러스터 툴.
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