KR100819176B1 - 대면적 기판 공정 챔버 시스템 - Google Patents

대면적 기판 공정 챔버 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명, 기판 이송을 위한 시스템 구성에 효율적인 구조로 배치함으로써 공정시간을 현저히 단축시켜 생산량을 늘릴 수 있는 대면적 기판 공정 챔버 시스템에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은, 복수의 공정챔버와, 진공상태와 상압상태로 전환 가능한 버퍼와, 상기 상압상태로 전환된 버퍼에서 상기 카세트로부터 기판을 상기 버퍼로 이송하거나 공정처리된 기판을 역으로 카세트로 이송하는 제3로봇과, 상기 진공상태로 전환된 버퍼에서 상기 기판을 할당된 공정챔버로 이송하거나 공정처리된 기판을 역으로 버퍼로 이송하는 제1로봇 및 제2로봇을 포함하는 기판 공정 챔버 시스템을 제안한다.
기판, 공정, 대구경, 공정챔버, 효율적, 배치

Description

대면적 기판 공정 챔버 시스템{LARGE WAPER PROCESSING CHAMBER SYSTEM}
도1은 종래의 기판 공정 챔버 시스템을 나타낸다.
도2는 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸다.
<도면의 주요부호에 대한 설명>
111, 211 : 제1공정챔버 112, 212 : 제2공정챔버
113, 213 : 제3공정챔버 114, 214 : 제4공정챔버
121, 221 : 제1로봇 122, 222 : 제2로봇
123, 223 : 제3로봇 231 : 버퍼
132, 232 : 얼라이너 133, 233 : 카세트
본 발명은 대면적 기판 공정 챔버 시스템에 관한 것으로서, 특히, 기판 이송을 위한 시스템 구성을 공정 작업에 효율적인 구조로 배치함으로서 공정시간을 현저히 단축시켜 생산량을 늘릴 수 있는 대면적 기판 공정 챔버 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장치는 반도체 웨이퍼 또는 기판(이하 기판이라 함)상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 상기 막을 평탄화하기 위한 화학적 기계적 연마 공정과, 상기 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 막을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정과, 반도체 기판의 소정 영역에 특정 이온을 주입하기 위한 이온 주입 공정과, 반도체 기판 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정과 같은 일련의 단위공정들을 수행하여 형성된다.
반도체 생산라인은 기판의 구경이 200mm에서 300mm로 변화되어감에 따라 설비의 크기만 변하는 것이 아니라 작업자에 대한 의존도가 낮은 자동화된 생산라인이 적용되고 있는 추세이다. 자동화된 생산라인은 체계적이고 효율적인 제조공정을 위해서 설비와 설비 사이 또는 설비 내에서의 기판 이동이 자동화된 시스템에 의해 제어된다. 이를 위해서, 생산라인은 기판의 이동, 저장, 정렬 및 기타 불량발생 요인을 제어할 수 있는 장치들이 설비 및 생산라인에 설치되어 있다.
기판을 처리하는 공정은 소정의 반도체 제조설비를 구비하여 행해지며, 이러한 반도체 제조 설비는 일반적으로 기판이 실린 카세트가 놓여지는 로더(Loader)와, 기판을 정렬하는 얼라이너(aliner), 이송 및 공정챔버 등으로 구성된다. 반도체 공정 진행시에는 기판의 플랫 존(flat zone)이나 노치(notch)를 일정한 방향에 맞추어 주는 얼라인 공정을 수행하여야 하는데, 얼라이너에서 이를 수행한다.
도 1은 종래 300mm 구경 기판를 위한 기판 이송 및 공정 챔버 시스템(100)을 나타낸다. 도 1을 참조하여 기판 공정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 기판이 실린 카세트(133)로부터 제3로봇(123)이 기판을 얼라이너(132) 로 이송시키면, 얼라이너(132)는 기판을 정렬시키고, 제3로봇(123)은 상기 정렬된 기판을 제1이송챔버(131)에 있는 제1로봇(121) 및 제2이송챔버(130)에 있는 제2로봇(122)으로 이송시킨다. 그러면, 제1로봇(121)은 상기 기판을 제1 또는 제2공정챔버(111, 112)로 이송시키고, 상기 공정챔버 내에서 소정의 공정이 수행된다.
마찬가지로, 제2로봇(122)은 기판를 제3공정챔버(113) 또는 제4공정챔버(114)로 이송시켜 기판에 공정이 수행되도록 한다.
이후, 공정챔버에서 기판에 대한 소정의 공정이 완료되면, 제1로봇(121)은 제1공정챔버(111) 또는 제2공정챔버(112)로부터 기판를 제3로봇(123)으로 이송시키고, 제2로봇(122)은 제3공정챔버(113) 또는 제4공정챔버(114)로부터 기판를 제3로봇(123)으로 이송시킨다. 그러면, 제3로봇은 카세트(133)로 공정 완료된 기판를 이송시키게 된다.
여기서, 상기 제1로봇(121)과 제2로봇(122)이 있는 제1이송챔버(130) 및 제2이송챔버(131)는 진공상태 및 상압상태로 번갈아 가면서 유지된다. 즉, 제3로봇(123)이 얼라이너(132)로부터 기판을 제1로봇(121) 또는 제2로봇(122)로 이송시킬 때에는 제1 및 제2이송챔버(130, 131) 내부는 상압상태로 되며, 그 후 진공상태로 된다. 이와 같이 제1및 제2이송챔버(130, 131) 내부가 진공상태로 된 후에 제1로봇(121) 또는 제2로봇(122)은 상기 기판을 공정챔버들(111~114)로 이송시키게 된다.
위와 같은 종래의 챔버 시스템(100)은 제1로봇(121), 제2로봇(122), 공정챔버들(111~114), 얼라이너(132) 등의 배치가 진공에서 작업하는데 효율적이지 못한 구조로 이루어지고 있었다.
특히, 제3로봇(123)은 단지 하나의 기판을 제1로봇(121) 또는 제2로봇(122)으로 이송시키는 구조이어서 비효율적이며, 또한, 이송챔버(130, 131) 전체가 상압상태와 진공상태로 번갈아 가면서 유지되는데 그와 같이 상압상태에서 진공상태로 되는데 시간이 오래 걸린다.
이와 같이 기판이송이 비효율적이고 시간이 길어지면, 그로 인해 공정에 드는 비용과 노력이 많이 들게 되고 생산량 또한 줄게 된다.
기판 공정 챔버 시스템에는 배치형과 매입형이 있는데, 배치형은 복수의 기판을 한꺼번에 공정챔버에 넣어 공정처리하는 형태이며, 매입형은 낱장별로 공정처리하는 형태이다. 300mm와 같은 대구경 기판의 경우에는 얼라인 문제 때문에 배치형보다는 매입형이 더 적합한데, 매입형의 경우 위와 같은 배치구조로 인해 공정시간이 길어지게 되면 생산율이 저하되어 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 공정시간이 단축되고, 300mm와 같은 대면적 기판을 효율적으로 공정처리할 수 있는 기판 공정 챔버 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
아울러, 공정 완료된 기판을 얼라이너 및 냉각부에서 냉각시킬 수 있도록 함으로써 공정시간을 더욱 단축할 수 있는 기판 공정 챔버 시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 기판 공정 챔버 시스템은, 복수의 공정챔버; 진공상태와 상압상태로 전환 가능한 버퍼; 상기 상압상태로 전환된 버퍼에서 상기 카세트로부터 기판을 상기 버퍼로 이송하거나 공정처리된 기판을 역으로 카세트로 이송하는 제3로봇; 상기 진공상태로 전환된 버퍼에서 상기 기판을 할당된 공정챔버로 이송하거나 공정처리된 기판을 역으로 버퍼로 이송하는 제1로봇 및 제2로봇;을 포함한다.
바람직하게는, 상기 버퍼는 상기 제1로봇과 제2로봇 사이로 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 버퍼의 후방에 위치하며, 기판을 정렬시키는 얼라이너를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 버퍼는 복수의 기판을 상하로 보관할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1로봇의 후방 및 좌측에는 제1공정챔버 및 제2공정챔버가 각각 위치하고, 상기 제2로봇의 후방 및 우측에는 제3공정챔버 및 제4공정챔버가 각각 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 얼라이너 및 하부에 공정을 마친 기판을 냉각시키기 위한 냉각부가 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1로봇, 제2로봇, 제1공정챔버, 제2공정챔버, 제3공정챔버, 제4공정챔버, 버퍼, 얼라이너는 모두 동일한 진공공간에 위치하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 첨부도면에 나타난 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 보다 구체적으로 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기판 공정 챔버 시스템(200)은 제1로봇(221)과 제2로봇(222) 사이로 버퍼(231)와 얼라이너(232)가 배치된다. 그리고, 상기 얼라이너(232)는 버퍼(231) 후방에 위치된다.
또한, 제1로봇(221)의 후방에는 제1공정챔버(211)가, 좌측에는 제2공정챔버(212)가 배치되며, 제2로봇(222)의 후방에는 제3공정챔버(213)가, 우측에는 제4공정챔버(214)가 배치된다.
여기서, 제1로봇(221), 제2로봇(222), 얼라이너(232), 제1공정챔버(211), 제2공정챔버(212), 제3공정챔버(213), 제4공정챔버(214)는 모두 진공상태를 유지한다.
그리고, 버퍼(231)는 진공수단이 구비되어 있어서 진공과 상압 상태를 번갈아 유지할 수 있다. 또한, 상기 버퍼는 복수의 기판을 상하로 보관할 수 있게 하면 최대 8장까지 보관할 수 있어 바람직하다.
제3로봇(223)이 기판을 카세트(233)로부터 상기 버퍼(231)로 이송시킬 때 버퍼(231)는 제1 밸브(241)가 열리고 진공이 해제되어 상압상태로 되는데, 제3로봇(223)으로부터 버퍼(231)에 기판이 올려진 후에는 제1밸브(241)가 닫히고 진공수단에 의해 버퍼(231)는 진공상태로 된다.
그러면, 제2밸브(242) 및 제3밸브(243)가 열리고, 제1로봇(221)과 제2로봇(222)은 버퍼(231)로부터 기판을 들어 얼라이너(232)로 이송시켜 기판을 정렬한 후 공정챔버로 이송한다.
종래에는 이송챔버 전체가 진공 및 그 해제를 번갈아 가면서 되었기 때문에 그만큼 시간이 많이 소요되었지만, 위와 같은 구조에서는 버퍼(231)만이 진공 및 그 해제를 하기 때문에 시간이 많이 소요되지 않는다. 그리고, 상기와 같은 구조에서는 여러장의 기판을 버퍼(231)로 이송시켜 공정을 수행할 수 있기 때문에 종래보다 기판 공정 작업이 훨씬 효율적이다.
또한, 제1로봇(221)은 버퍼(231)에 있는 기판을 들어 시계반대방향으로 회전하면서 얼라이너(232)를 거쳐 제1공정챔버(211) 또는 제2공정챔버(212)로 상기 기판을 이송시킨다.
그리고, 제2로봇(222)은 버퍼(231)에 있는 기판을 들어 시계방향으로 회전하면서 얼라이너(232)를 거쳐 제3공정챔버(213) 또는 제4공정챔버(214)로 상기 기판을 이송시킨다.
상기와 같은 배치구조하에서는 제1로봇(221)과 제2로봇(222)이 기판을 이송시키는 경로(동선)은 서로 동일하여 공정시간이 동일하다. 종래에는 제2로봇의 동선이 길어 비효율적이었다.
이와 같이 제1로봇 및 제2로봇이 동일한 이송경로를 가지게 되면 그 제어 또한 용이하게 된다. 그리고, 제1로봇(221)과 제2로봇(222)의 그 각 동선 자체도 종래보다 많이 줄었으며, 따라서, 기판의 이송이 보다 효율적으로 이루어질 수 있고, 또한 그로 인해 공정시간이 단축된다.
기판에 공정이 완료되면 제1로봇(221) 또는 제2로봇(222)은 공정챔버들로부 터 기판을 얼라이너(232)로 이송시킨 후 다시 버퍼(231)로 이송시킨다. 기판이 버퍼(231)로 이송되면, 버퍼의 제2밸브(242) 및 제3밸브(243)가 닫히고 버퍼(231) 내부는 진공이 해제되어 상압상태로 된다.
그 후, 버퍼(231)의 제1밸브(241)가 열리고, 제3로봇(223)은 버퍼(231)에 있는 기판을 카세트(233)로 시송시킨다.
도시하지는 않았지만, 얼라이너(232) 및 하부에 냉각부가 구비되어 있다. 그래서, 공정을 마친 기판이 얼라이너(232) 및 하부의 냉각부에서 냉각된 후 버퍼(231)를 거쳐 카세트(233)로 이송되어 다음 공정으로 이동된다. 이때, 상기 냉각부는 얼라이너(232) 및 하부에 아르곤 가스의 공급을 반복하여 냉각하는 방식으로 이루어질 수 있다. 그리고, 그 외에도 종래의 냉각수단으로 잘 알려진 것을 활용할 수 있을 것이다. 이에 따라 상기 냉각부는 수냉식이든 공냉식이든 본 발명에 적합한 것이라면 무방하다. 위와 같이 냉각부를 얼라이너에 구비함으로서 공정을 마친 기판을 신속히 냉각하여 다른 공정을 신속히 대비할 수 있기 때문에 전체 공정시간을 줄이는 효과를 가지게 된다.
바람직하게는, 상기 제1로봇(221), 제2로봇(222), 제1공정챔버(211), 제2공정챔버(212), 제3공정챔버(213), 제4공정챔버(214), 버퍼(231), 얼라이너(232) 모두 동일한 진공공간에 구비되도록 한다. 이를 위해 하나의 커다란 챔버를 구성하고 여기에 상기 구성들을 위치시키며, 상기 챔버 내부를 진공하도록 진공펌프 등 종래 공정챔버에 사용되던 진공수단을 적용할 수 있다.
종래 공정챔버만을 진공을 하는 경우 기판의 로딩 및 언로딩 시마다 진공을 만들고 해제하여야 하는데 시간이 많이 소요되었는데, 위의 구성 전체가 진공에 놓이면 진공시키고 해제하는 횟수가 적어지게 되어 전체적으로 공정시간이 단축되게된다.
또한, 버퍼와 얼라이너를 진공공간에 둠으로서 기판 이동에 따른 시간과 작업에 따른 노력을 절감할 수 있다.
본 발명은 상기의 실시예에 국한되는 것은 아니며 당해 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 범위내에서 설계 변경이나 회피설계를 한다 하여도 본 발명의 범위 안에 있다 할 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면, 공정시간이 단축되고 효율적으로 대면적 기판을 위한 공정이 수행될 수 있으며, 결과적으로 생산량을 증가시킬 수 있다.
아울러, 공정 완료된 기판을 얼라이너 및 하부의 냉각부에 의해 냉각시킬 수 있도록 함으로서 공정시간을 더욱 단축시킬 수 있다.
그리고, 버퍼 및 얼라이너는 진공 상태로 함으로서 시간을 더욱 단축시킬 수 있고 작업에 따른 노력을 감소시킬 수 있다.
본 발명에 의한 기판 공정 챔버 시스템은 300mm 웨이퍼와 같은 대구경 또는 대면적 기판의 공정 처리에 적합하다.

Claims (7)

  1. 복수의 공정챔버;
    진공상태와 상압상태로 전환 가능한 버퍼;
    상기 상압상태로 전환된 버퍼에서 상기 카세트로부터 기판을 상기 버퍼로 이송하거나 공정처리된 기판을 역으로 카세트로 이송하는 제3로봇;
    상기 진공상태로 전환된 버퍼에서 상기 기판을 할당된 공정챔버로 이송하거나 공정처리된 기판을 역으로 버퍼로 이송하는 제1로봇 및 제2로봇;
    을 포함하고,
    상기 버퍼는 상기 제1로봇과 제2로봇 사이로 배치되는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 공정 챔버 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 버퍼의 후방에 위치하며, 기판을 정렬시키는 얼라이너를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 공정 챔버 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 버퍼는 복수의 기판을 상하로 보관할 수 있는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 공정 챔버 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1로봇의 후방 및 좌측에는 제1공정챔버 및 제2공정챔버가 각각 위치하고, 상기 제2로봇의 후방 및 우측에는 제3공정챔버 및 제4공정챔버가 각각 위치하는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 공정 챔버 시스템.
  5. 제2항에 있어서, 상기 얼라이너 및 하부에 공정을 마친 기판을 냉각시키기 위한 냉각부가 구비되는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 공정 챔버 시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1로봇, 제2로봇, 제1공정챔버, 제2공정챔버, 제3공정챔버, 제4공정챔버, 버퍼, 얼라이너는 모두 동일한 진공공간에 위치하는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 공정 챔버 시스템.
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