KR100806250B1 - 로드포트 직결식 로드락 챔버를 위한 풉 적재장치 - Google Patents

로드포트 직결식 로드락 챔버를 위한 풉 적재장치 Download PDF

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이현오
김병조
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Abstract

본 발명은 내부에 반도체 자재 이송을 위한 반송 로봇이 구비된 로드락 챔버가 로드포트와 프로세스 챔버 사이에 직접 결합되는 로드포트 직결식 로드락 챔버를 위한 풉 적재장치에 있어서, 상기 로드포트의 상부에 설치되어 반도체 자재가 수납된 복수개의 풉(FOUP)이 장착되도록 다단으로 형성된 선반, 상기 로드포트와 로드락 챔버 간을 공간적으로 분리하고 상기 선반의 대응되는 위치에 상기 풉의 이동을 위한 개구가 형성된 벽면, 상기 로드락 챔버의 상부에 설치되어 상기 선반과 로드포트 간의 풉 이송 처리를 수행하는 풉 이송장치 및 상기 풉 이송장치와 상기 로드락 챔버 간을 공간적으로 분리하기 위한 실링 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 풉 이송장치 설치에 따른 풋프린트를 현저하게 감소시킬 수 있고 작업자가 이송장치에 의한 신체적 손상을 입는 것을 원천적으로 차단할 수 있는 효과가 있다.
풉(FOUP), 적재장치, 로드포트, 웨이퍼, 반도체자재, 로드락, 로드락챔버.

Description

로드포트 직결식 로드락 챔버를 위한 풉 적재장치{A Foup Stocker For Loadlock Chamber Direct-Coupled to Load Port}
도 1은 종래 일반적인 반도체 자재 처리를 위한 클러스터 툴의 구성도이다.
도 2는 종래 클러스터 툴에 적용되는 풉 적재장치의 일례를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 풉 적재장치가 적용된 반도체 자재 처리 장치의 후면 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 풉 적재장치가 적용된 반도체 자재 처리 장치의 측단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 풉 이송장치의 구조를 도시한 도면이다.
<주요도면부호에 관한 설명>
10 : 로드포트 20 : 풉(FOUP)
30 : 로드락 챔버 40 : 프로세스 챔버
50 : 풉 적재장치 51 : 선반
52 : 수직 가이드 레일 52a, 54a, 55 : 모터
53 : 수직 가이드 플레이트 54 : 수평 가이드 레일
56 : 이송암 57 : 풉 그리퍼
58 : 수평 가이드 플레이트 70, 75 : 팬 필터 유닛
80 : 실링 플레이트 90 : 베이 파티션(Bay Partition)
본 발명은 풉 적재장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 로드포트에 직접 결합되는 로드락 챔버의 상부에 풉 이송장치를 설치함으로써 풋프린트를 현저하게 감소시킬 수 있고 작업자가 이송장치에 의한 신체적 손상을 입는 것을 원천적으로 차단할 수 있도록 하는 풉 적재장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는, 기판인 웨이퍼(wafer) 상에 여러 가지 물질을 박막형태로 증착하고 이를 패터닝하여 구현되는데, 이를 위하여 증착공정, 식각공정, 세정공정, 건조공정 등 여러 단계의 서로 다른 공정이 요구된다.
이러한 각각의 공정에서 처리 대상물인 웨이퍼는 해당공정의 진행에 적절한 환경을 가지고 있는 프로세스 챔버내에서 처리되는데, 근래에는 웨이퍼를 프로세스 모듈로 이송 또는 회송하여 공정 프로세스를 진행할 수 있도록 하는 클러스터 툴(cluster tool)이 널리 사용되고 있다.
도 1은 일반적인 클러스터 툴의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
클러스터 툴은, 크게 웨이퍼(122)가 초기 또는 최종적으로 안착되는 전면 개방 방식의 파드인 풉(FOUP : Front Opening Unified Pod)이 적재되는 복수 개의 로드포트(load port)(115 ~ 118)와, 로드포트(115 ~ 118)에 위치하는 웨이퍼(122)를 위치 정렬하여 이송하는 프론트 엔드 모듈(front end module : 114)과, 프론트 엔드 모듈(114)으로부터 이송된 웨이퍼(122)를 적재한 후 진공압을 인가하여 내부를 진공상태로 만드는 로드락 챔버(load lock chamber : 108)와, 진공압 상태의 로드락 챔버(108)에서 적재된 웨이퍼(122)를 해당 프로세스 챔버(104)로 이송하는 이송 로봇(120)이 설치된 이송 챔버(102)를 포함하여 구성된다.
프론트 엔드 시스템(20)은 대기에 개방된 오염이 되지 않은 공간에 위치하며, 도시되어 있지는 않으나, 로드포트(115 ~ 118)에 각각 적재된 웨이퍼를 이송하는 ATM 로봇(atmosphere robot)과, 이러한 ATM 로봇에 의해 이송된 웨이퍼를 위치 정렬하는 ATM 얼라이너(atmosphere aligner)를 가지고 있어 웨이퍼의 이송 및 위치정렬을 가능하게 한다.
또한, 로드락 챔버(108)에는 웨이퍼의 적재위치인 메탈 쉘프(shelf : 미도시 됨)가 각각 구비되어, 이러한 메탈 쉘프 상에 웨이퍼(122)가 적재되고, 메탈 쉘프에 적재된 웨이퍼는 이송 챔버(102)에 위치하는 이송 로봇(120)에 의하여 해당 프로세스 챔버(104)내로 이송된다.
그러나, 상기의 클러스터 툴에 의할 경우에는 프론트 엔드 모듈(114)의 ATM 로봇과 ATM 얼라이너의 설치, 이송 챔버(102)의 이송 로봇(120)의 설치 등으로 인해 제조 단가가 높아지는 문제점이 있을 뿐 아니라, 프론트 엔드 모듈(114), 이송 챔버(102) 등의 공간 때문에 전체 장치가 대형화되어 넓은 설치면적이 소요되고 단가가 상승하는 문제점이 있다.
또한, 로드포트(115 ~ 118)에서 프론트 엔드 모듈(114), 프론트 엔드 모듈(114)에서 로드락 챔버(208), 로드락 챔버(208)에서 프로세스 챔버(104)로의 다단계의 웨이퍼(122) 전송 과정이 포함되어 웨이퍼(122)의 전송에 과다한 시간이 소요되어 반도체 제조 수율이 현저하게 저하되는 문제점이 있다.
한편, 일반적으로 풉은 반도체 라인의 천장에 설치되어 있는 오버헤드 호이스트 트랜스포트(Overhead Hoist Transport : 이하 OHT라 함)를 통해 이송되어 로드포트(115 ~ 118) 상에 장착된다.
그러나, OHT는 저속으로 운행되므로 필요한 시점에서 로드포트(115 ~ 118) 상에 풉이 제대로 공급되지 못하는 경우가 종종 발생하는 문제점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 로드포트(115 ~ 118)의 상부에 설치되어 미리 적재되어 있는 풉을 로드포트에 공급하는 풉 적재장치가 미국등록특허 US6,283,692호에 제안된 바가 있으며, 이러한 풉 적재장치가 도 2에 도시되어 있다.
그러나, 이러한 종래 풉 적재장치는 선반(62a ~ 62f) 뿐만 아니라, 선반(62a ~ 62f) 간 또는 선반(62a ~ 62f)과 로드포트(40)의 스테이지(42) 간에 풉을 이송하기 위한 엔드 이펙터(72), 지지부재(74), 슬라이더(76), 수평 가이드 레일(78) 등의 풉 이송장치의 구성이 외부에 설치되므로 반도체 제조 라인의 중요한 요소 중 하나인 풋프린트가 증가되는 문제점이 있을 뿐 아니라, 작업자가 작업 중 풉 이송장치에 부딪쳐 신체적 손상을 입는 경우가 종종 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 프론트 엔드 모듈과 이송 챔버를 생략하고 로드락 챔버가 풉으로부터 직접 웨이퍼 등의 반도체 자재를 반출하여 바로 해당 프로세스 챔버로 전송할 수 있도록 구성하고, 로드락 챔버의 상부에 풉 이송장치를 설치함으로써 풋프린트를 현저하게 감소시킬 수 있고 작업자가 이송장치에 의한 신체적 손상을 입는 것을 원천적으로 차단할 수 있도록 하는 풉 적재장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 내부에 반도체 자재 이송을 위한 반송 로봇이 구비된 로드락 챔버가 로드포트와 프로세스 챔버 사이에 직접 결합되는 로드포트 직결식 로드락 챔버를 위한 풉 적재장치에 있어서, 상기 로드포트의 상부에 설치되어 반도체 자재가 수납된 복수개의 풉(FOUP)이 장착되도록 다단으로 형성된 선반, 상기 로드포트와 로드락 챔버 간을 공간적으로 분리하고 상기 선반의 대응되는 위치에 상기 풉의 이동을 위한 개구가 형성된 벽면, 상기 로드락 챔버의 상부에 설치되어 상기 선반과 로드포트 간의 풉 이송 처리를 수행하는 풉 이송장치 및 상기 풉 이송장치와 상기 로드락 챔버 간을 공간적으로 분리하기 위한 실링 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 로드포트 직결식 로드락 챔버를 위한 풉 적재장치가 제공된다.
여기서, 상기 풉 이송장치는 상기 풉을 파지 및 파지해제하는 풉 그리퍼, 상기 풉 그리퍼에 결합되어 상기 파지된 풉을 전후진 이동시키는 이송암, 상기 이송암을 승강시키기 위한 승강부 및 상기 이송암을 수평 이동시키는 수평 이동부를 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 풉 이송장치의 상부에는 팬 필터 유닛이 설치되는 것이 바람직하다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 풉 적재장치가 적용된 반도체 자재 처리 장치의 후면 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 풉 적재장치가 적용된 반도체 자재 처리 장치의 측단면도이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 풉 적재장치가 적용된 반도체 자재 처리 장치는 크게 로드포트(10), 로드락 챔버(30), 프로세스 챔버(40) 및 풉 적재장치(50)를 포함하여 구성된다.
로드포트(10)는 웨이퍼(122) 등의 반도체 자재가 수납된 풉(20)이 장착되는 부분이다.
밀폐형 웨이퍼 저장 용기인 파드는 200mm 웨이퍼에 주로 사용되는 카세트가 분리형이고 하방 개방형인 파드와 300mm 웨이퍼에 주로 사용되는 카세트 일체형이 고 전방 개방형인 풉(FOUP : Front Open Unified Pod)이 있다.
200mm 웨이퍼용으로 사용되는 하방 개방형 파드는 카세트가 분리형이고 파드 도어가 하부에 위치하므로 로드포트의 스테이지부가 파드 도어의 개방 및 카세트 반출 위치로의 이동을 위해 승강하는 구조를 취하고 있는데 반해, 300mm 웨이퍼용인 전방개방형 풉은 카세트 일체형이고 파드 도어가 전면부에 위치하므로 스테이지부는 고정적으로 설치되고 별도의 도어개방부에 의해 파드 도어를 개방하면 후단의 로봇이 풉으로부터 웨이퍼를 반출하는 구조를 취하고 있다.
그러나, 본원발명에서는 후술하는 바와 같이, 로드포트(10)의 후단에 프론트 엔드 시스템이 아닌 로드락 챔버(30)가 직접 연결되고 로드락 챔버(30)내에 전후방향으로만 이동하여 양방향 반도체 자재 이송이 가능한 로봇이 설치되므로 일반적인 풉 적재용 로드포트의 구조에서는 웨이퍼의 반출이 불가능하므로 본원발명의 로드포트(10)는 스테이지부(12)가 승강하여 로봇이 웨이퍼를 반출할 수 있는 위치로 풉(20)을 승강시킬 수 있는 구조를 취하고 있는 것이 특징이다.
로드락 챔버(30)는 로드포트(10)와 프로세스 챔버(40) 사이에 위치하여 대기압 상태인 로드포트(10)와 진공압 상태인 프로세스 챔버(40) 간의 기압 차를 조절해주는 장비로서 본원발명에서는 로드락 챔버(30) 내에 로드포트(10)에 장착된 풉(20)으로부터 웨이퍼(122)를 반출하여 프로세스 챔버(40)로 이송하는 반송 로봇이 설치되어 있다.
즉, 본원발명에서는 종래 로드포트(10)와 로드락 챔버(30) 사이에 설치되는 프론트 엔드 모듈(114)과 이송 로봇(120)이 설치된 이송 챔버(102)가 생략되어 있 는 것을 주목하여야 한다.
반송 로봇은 모터(33a, 33b)에 의해 이송암(34, 35)이 구동되고 이송암(34, 35)을 구성하는 제 1 암(34) 및 제 2 암(35)이 신축하면서 제 2 암(35)의 선단측에 형성된 엔드 이펙트(End Effect : 36)가 일직선상에서 전후진 이동하는 스칼라 암 구조를 가지며, 분리 플레이트(22)를 중심으로 상하에 2개의 이송암이 배치되는 이중 이송암 구조로 설치되어 하나의 이송암(34, 35)이 풉(20)으로부터 처리할 웨이퍼(122)를 반출하는 동안 다른 하나의 이송암이 처리가 완료된 웨이퍼(122)를 반출하여 풉(20)으로 이송하고, 하나의 이송암이 처리된 웨이퍼(122)를 프로세스 챔버(40)로부터 반출하는 동안 처리할 웨이퍼(122)를 프로세스 챔버(30)로 이송하는 동작이 수행되어 웨이퍼(122)의 처리 속도를 현저하게 향상시킬 수 있는 구조를 취하고 있다.
로드락 챔버(30)의 상부에는 팬 필터 유닛(75)이 설치되어 웨이퍼(122)의 반출 시 풉(20)으로부터 파티클이 로드락 챔버(30) 내로 유입되는 것을 방지하도록 하는 것이 바람직하다.
풉 적재장치(50)는 상술한 바와 같이, 반도체 라인의 천장에 설치되어 풉(20)을 해당 공정으로 이송하는 OHT에 의해 이송되어 선반(51)에 적재된 풉(20)을 하단의 선반(51)에 이동 적재한 후 필요시마다 풉(20)을 로드포트(20) 상에 제공하는 장치이다.
상술한 바와 같이, OHT는 저속으로 운행되므로 본원발명과 같이 로드포트(10)와 로드락 챔버(30)가 직접 연결되어 신속하게 웨이퍼(122)의 이송 및 처리가 이루어지는 경우 OHT가 필요한 수의 풉(20)을 적시에 공급하지 못하는 경우가 발생할 수 있으므로 OHT로부터 수시로 풉(20)을 전달받아 선반(51)에 적재한 후 필요시마다 풉(20)을 로드포트(20) 상에 장착하는 것이 바람직하다.
본원발명의 풉 적재장치(50)는 종래 모든 구성이 베이 파티션(Bay Partition)(90)의 외부에 설치되는 것과 달리 풉을 이송하기 위한 풉 이송장치가 베이 파티션(Bay Partition)(90) 내부의 로드락 챔버(30)의 상부에 설치되는 것이 특징이다.
본원발명에서는 베이 파티션(Bay Partition)(90)의 내측에 낮은 설치 높이를 갖는 로드락 챔버(30)가 설치되는 점에 착안하여 로드락 챔버(30)의 상부에 풉 이송장치를 설치하여 풋프린트를 현저하게 감소시키고 작업자의 안전을 보장할 수 있도록 하는 것이 특징적인 구성이다.
본 발명에 따른 풉 적재장치(50)는 베이 파티션(Bay Partition)(90) 외측의 로드포트(10) 상부에 설치되는 복수개의 선반(51)과 베이 파티션(Bay Partition)(90) 내측의 로드락 챔버(30) 상부에 설치되는 풉 이송장치로 구성되고 베이 파티션(Bay Partition)(90)에는 풉(20)이 이동할 수 있도록 복수 개의 개구(미도시)가 형성되어 있다.
본 발명에서는 베이 파티션(Bay Partition)(90)에 풉(20)이 이동할 수 있도록 복수 개의 개구가 형성되어 있어 개구를 통해 외부로부터 오염 공기가 유입되므로 유입될 수 있으므로 풉 적재장치(50)와 로드락 챔버(30)는 격리 플레이트(80)를 통해 공간적으로 완전히 분리되어야 하며, 격리 플레이트(80)에 의해 완전한 밀폐가 제공되지 않는 경우를 대비하여 풉 이송장치의 상부에 팬 필터 유닛(70)를 설치 하여 내부를 청정상태로 유지하는 것이 바람직하다.
선반(51)은 상하로 복수 개가 설치되고, 각 선반(51)의 풉(20) 적재 위치에는 3개의 가이드 핀(51a)이 설치되며, 도시되어 있지는 않으나 풉(20)이 정상적으로 장착되었는 지 여부를 확인할 수 있도록 감지 센서가 설치되는 것도 가능하다.
풉 이송장치의 세부 구성에 대해서는 도 5를 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명에 따른 풉 이송장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 풉 이송장치는 풉(20)을 파지하기 위한 풉 그리퍼(57)의 상부에 결합되어 파지된 풉(20)을 전후진 이동시키는 스칼라 암 방식의 이송암(56)이 수평 가이드 플레이트(58)에 취부되어 수평 가이드 레일(54) 상에서 수평 이동하고, 수평 가이드 레일(54)이 수직 가이드 플레이트(53)를 통해 수직 가이드 레일(52)에 결합되어 상하 이동하도록 구성되어 있다.
수평 가이드 플레이트(58) 상에는 이송암(56)을 구동하기 위한 모터(55)가 설치되어 있고, 수평 가이드 레일(54)과 수직 가이드 레일(52)의 일측에는 수평 가이드 플레이트(58)와 수직 가이드 플레이트(53)를 수평 또는 수직 이송하기 위한 모터(54a, 52a)가 설치되어 있다.
도시되어 있지는 않으나, 각 모터(54a, 52a)의 회전축에는 벨트가 결합되고 벨트의 일측에 수평 가이드 플레이트(58)와 수직 가이드 플레이트(53)가 취부되어 각 모터(54a, 52a)의 회전에 따라 수평 가이드 플레이트(58)와 수직 가이드 플레이 트(53)가 각각 수평 및 수직 이동된다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 프론트 엔드 모듈과 이송 챔버를 생략하고 로드락 챔버가 풉으로부터 직접 웨이퍼 등의 반도체 자재를 반출하여 바로 해당 프로세스 챔버로 전송할 수 있도록 구성하고, 로드락 챔버의 상부에 풉 이송장치를 설치함으로써 풋프린트를 현저하게 감소시킬 수 있고 작업자가 이송장치에 의한 신체적 손상을 입는 것을 원천적으로 차단할 수 있는 효과가 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims (3)

  1. 내부에 반도체 자재 이송을 위한 반송 로봇이 구비된 로드락 챔버가 로드포트와 프로세스 챔버 사이에 직접 결합되는 로드포트 직결식 로드락 챔버를 위한 풉 적재장치에 있어서,
    상기 로드포트의 상부에 설치되어 반도체 자재가 수납된 복수개의 풉(FOUP)이 장착되도록 다단으로 형성된 선반;
    상기 로드포트와 로드락 챔버 간을 공간적으로 분리하고 상기 선반의 대응되는 위치에 상기 풉의 이동을 위한 개구가 형성된 베이 파티션(Bay Partition);
    상기 로드락 챔버의 상부에 설치되어 상기 선반과 로드포트 간의 풉 이송 처리를 수행하는 풉 이송장치; 및
    상기 풉 이송장치와 상기 로드락 챔버 간을 공간적으로 분리하기 위한 실링 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 로드포트 직결식 로드락 챔버를 위한 풉 적재장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 풉 이송장치는
    상기 풉을 파지 및 파지해제하는 풉 그리퍼;
    상기 풉 그리퍼에 결합되어 상기 파지된 풉을 전후진 이동시키는 이송암;
    상기 이송암을 승강시키기 위한 승강부; 및
    상기 이송암을 수평 이동시키는 수평 이동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로드포트 직결식 로드락 챔버를 위한 풉 적재장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 풉 이송장치의 상부에는 팬 필터 유닛이 설치되는 것을 특징으로 하는 로드포트 직결식 로드락 챔버를 위한 풉 적재장치.
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