KR100855877B1 - 기판 처리 장치 및 그 장치에서의 기판 정렬 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 그 장치에서의 기판 정렬 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 본 발명의 기판 처리 장치는 기판이 일시적으로 놓여지는 스테이지를 갖는 버퍼챔버; 상기 스테이지로부터 기판을 인출하여 공정 챔버로 제공하는 반송로봇이 구비된 반송 챔버; 상기 버퍼챔버에 설치되며, 상기 스테이지에 놓여진 기판의 위치를 검출하여 검출신호를 발생하는 센싱부; 상기 센싱부에서의 검출신호를 제공받아 기설정된 기판 위치와 일치하지 않는 경우에는 상기 스테이지로부터 기판을 들어올린 상태에서 기판의 위치를 보정하도록 상기 반송로봇을 제어하는 제어부를 포함한다.
이러한 본 발명의 기판 처리 장치는 버퍼 챔버에 설치된 다수의 기판 감지용 센서를 이용하여 기판의 포지션을 확인한 후, 틀어진 위치만큼 반송로봇을 이용하여 위치를 보정하는 과정을 통해 기판을 정렬할 수 있다. 따라서, 이러한 본 발명의 기판 처리 장치는 별도의 얼라이너가 필요 없고, 그에 따른 설비 면적 감소와 비용 감소 그리고 스루풋 향상 등의 효과를 얻을 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 그 장치에서의 기판 정렬 방법{APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE AND METHOD FOR ALIGNING SUBSTRATES IN THE APPARATUS}
도 1에는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 평면에서 바라본 개략적인 도면이 도시되어 있다.
도 2는 버퍼 챔버의 평면도이다.
도 3은 버퍼 챔버의 측면도이다.
도 4는 버퍼 챔버의 스테이지에 놓여지는 기판을 정렬하는 과정을 설명하기 위한 플로우 챠트이다.
도 5a 내지 도 5e는 기판의 정렬 과정을 단계적으로 보여주는 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
110 : 인덱스
120 : 로드락 챔버
130 : 반송부
132a : 제1반송챔버
150 : 공정챔버
160 : 센싱부
162 : 센서
본 발명은 기판 처리 장치 및 그 장치에서의 기판 정렬 방법에 관한 것이다.
반도체 기판은 여러 가지 공정을 거쳐 반도체 칩을 생산한다. 반도체 기판이 에칭공정 및 증착공정과 같은 공정을 거치는 경우에는 복수 개의 반도체 기판이 수용된 카세트와, 반도체 기판을 이송 받아 소정의 공정을 진행하는 반응기와, 카세트에서 인출한 반도체 기판을 반응기의 소정의 위치로 이송하는 로봇과 같은 이송구동부를 갖는다. 이송 구동부에서는 동일한 위치에 정확하게 수용되어 있지 않는 반도체 기판을 인출하여 반응기의 소정의 위치에 반도체 기판을 정확하게 안착시킬 수 있도록 이송 중의 반도체 기판에 대하여 센터링을 실시하는 것이 일반적이다.
대부분의 반도체 공정 설비는 전방에 설비 전방 단부 모듈(equipment front end module, 이하 EFEM)이라고 하는 인덱스가 구비되며, 그 인덱스에는 반도체 기판의 플랫존 또는 노치 등이 기설정된 방향을 향하도록 정렬하는 얼라이너 구비된다. 즉, 반도체 기판은 풉(front open unified pod, FOUP;일명 캐리어)으로부터 인출된 후 얼라이너에서 반도체 기판 정렬을 마친 이후에 공정챔버와 연결되어 있는 반송 챔버로 반송된다.
이처럼, 기존에는 얼라이너의 출입에 따른 시간으로 인해 반도체 기판의 이송시간이 비교적 많이 소요되고, 얼라이너의 위치에 따라 설비의 풋프린트가 증가되는 등의 문제점을 갖고 있다.
본 발명의 목적은 기판의 정렬 시간이 비교적 적게 소요될 수 있는 기판 처리 장치 및 그 장치에서의 기판 정렬 방법을 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 기판 처리 장치는 기판이 일시적으로 놓여지는 스테이지를 갖는 버퍼챔버; 상기 스테이지로부터 기판을 인출하여 공정 챔버로 제공하는 반송로봇이 구비된 반송 챔버; 상기 버퍼챔버에 설치되며, 상기 스테이지에 놓여진 기판의 위치를 검출하여 검출신호를 발생하는 센싱부; 상기 센싱부에서의 검출신호를 제공받아 기설정된 기판 위치와 일치하지 않는 경우에는 상기 스테이지로부터 기판을 들어올린 상태에서 기판의 위치를 보정하도록 상기 반송로봇을 제어하는 제어부를 포함한다.
본 실시예에 따르면, 상기 센싱부는 기판이 상기 스테이지에 정상적으로 놓여졌을 때 기판 가장자리를 감지하는 복수의 센서들을 포함한다.
본 실시예에 따르면, 상기 센싱부는 상기 센서가 기판의 가장자리를 따라 적어도 3개 이상 설치된다.
본 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 센싱부의 상기 센서들이 상기 반송로봇에 의해 위치 보정되는 기판의 가장자리를 모두 감지하도록 상기 반송로봇을 제어한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 기판 처리 장치에서의 기판 처리방법은 버퍼 챔버의 스테이지에 기판이 놓여지는 단계; 상기 스테이지 에 놓여진 기판의 위치를 검출하여 검출신호를 발생하는 단계; 및 상기 검출신호를 통해 기판의 위치가 기설정위치로부터 틀어졌는지를 확인하는 단계; 기판의 위치가 기설정위치로부터 틀어진 경우에는 반송 챔버에 위치하는 반송로봇을 이용하여 기판의 위치를 보정한 후, 기판을 버퍼 챔버에서 인출하여 공정챔버로 로딩하는 단계를 포함한다.
본 실시예에 따르면, 상기 검출신호는 기판이 상기 스테이지에 정상적으로 놓여졌을 때 기판 가장자리를 감지하는 복수의 센서들로부터 발생된다.
본 실시예에 따르면, 상기 반송로봇은 상기 센서들이 기판의 가장자리를 모두 감지하도록 기판의 위치를 보정한다.
예컨대, 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 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 첨부된 도면 도 1 내지 도 5d를 참조하면서 보다 상세히 설명한다. 상기 도면들에 있어서 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호가 병기되어 있다.
도 1에는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(100)는 인덱스(110), 로드락 챔버(120), 반송부(130) 그리고 반송부(130)에 연결된 6개의 공정챔버(150)들을 포함한다.
인덱스(110)는 기판 처리 장치(100)의 전방에 배치된다. 인덱스(110)는 기판들이 적재된 풉(front open unified pod, FOUP;일명 캐리어)(112)이 안착되는 그리고 풉(112)의 덮개를 개폐하는 3개의 풉 오프너(이하, 로드 포트라고도 함)(114)와, 대기압에서 동작되는 대기압 반송 로봇(116)을 포함한다. 풉(112)은 생산을 위한 일반적인 로트(lot)용 캐리어로써, 물류 자동화 장치(예를 들어, OHT, AGV, RGV)에 의하여 로드 포트에 안착된다. 인덱스는 최근 300mm 웨이퍼 반송 장치로 많이 사용되는 설비 전방 단부 모듈(equipment front end module, 이하 EFEM) 또는 로드락 챔버라고 불리는 인터페이스이다.
대기압 반송 로봇(116)은 로드포트(114)와 로드락 챔버(120) 사이에서 기판을 반송하기 위해 동작할 수 있는 것이다. 대기압 반송 로봇(116)은 로드 포트(114)에 놓여진 풉(112)으로부터 일회 동작에 한 장의 기판을 반출하여 로드락 챔버(120)의 카세트(122)에 반입할 수 있는 1개의 암 구조를 갖는 로봇으로 구성될 수 있다. 인덱스(110)에 설치되는 대기압 반송 로봇(116)은 본 실시예에서 보여주는 싱글 암 구조의 방식 이외에도 통상적인 반도체 제조 공정에서 사용되는 다양한 로봇들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 두 장의 기판을 하나의 암으로 핸들링 할 수 있는 더블 블레이드 구조의 암을 구비한 로봇이나, 2개 이상의 암을 구비한 로봇 또는 이들을 혼합적으로 채용한 로봇이 사용될 수 있다.
로드락 챔버(120)는 일측이 하나의 게이트밸브(180)에 의해 인덱스(110)에 접속되고, 타측은 다른 하나의 게이트밸브(180)에 의해 반송부(130)의 제1반송챔버(132a)와 접속된다. 로드락 챔버(120)는 제1반송챔버(132a)의 반송로봇(140)이 기판을 로딩 또는 언로딩하는 시기에 제1반송챔버(132a)와 동일한(근접한) 진공분위기를 형성하며, 인덱스(110)로부터 미가공 기판을 공급받거나 이미 가공된 기판을 인덱스(110)로 반송시키게 될 때에는 대기압 상태로서 전환된다. 즉, 로드락 챔버(120)는 제1반송챔버(132a)의 기압상태가 변화되는 것을 방지시키기 위해 그 자체적으로 진공 상태와 대기압 상태를 교차하면서 압력을 유지하게 되는 특징이 있다. 로드락챔버(120)는 기판들이 임시 대기하는 카세트를 구비한다.
반송부(130)는 기판 반송이 이루어지는 공간으로 복수의 반송챔버들이 직렬로 배치된 구조로 이루어지며, 본 실시예에서는 제1반송챔버(132a)와 제2반송챔버(132b) 그리고 제3반송챔버(132c)가 직렬로 배치된 구조를 예를 들어 설명한다.
반송부(130)는 반송챔버들(132a,132b,132c) 사이에 게이트밸브를 설치하지 않고 제1반송챔버(132a), 제2반송챔버(132b) 그리고 제3반송챔버(132c)를 일체적으로 연결한다. 즉, 반송부(130)는 제1,2,3반송챔버(132a,132b,132c) 전체를 둘러싸는 하나의 큰 챔버로 이루어진다고 볼 수 있다. 이러한 구조는 제1,2,3반송챔버(132a,132b,132c) 각각에 진공펌프를 포함하는 배기 시스템을 설치할 필요가 없고, 제1,2,3반송챔버(132a,132b,132c) 중 어느 하나에만 배기 시스템을 설치하면 되기 때문에 비용의 삭감을 도모할 수 있다.
제1반송챔버(132a), 제2반송챔버(132b) 그리고 제3반송챔버(132c) 각각에는 기판 반송에 필요한 반송로봇(140)이 구비되며, 양측면에는 게이트밸브(180)를 통해 2개의 공정챔버(150)가 접속된다. 그리고, 제1반송챔버(132a)와 제2반송챔버(132b) 사이 그리고 제2반송챔버(132b)와 제3반송챔버(132c) 사이에는 반송로 봇(140) 간의 기판 인계(주고받음)가 직접 이루어지지 못하기 때문에 기판 패스를 위해 기판이 일시적으로 머무르는 버퍼 챔버(142)가 구비된다.
여기서, 상기 공정 챔버(150)들은 인터커넥트 구조들을 형성하기 위해 절연막에 애퍼쳐(aperture)들이나 개구들을 에치하도록 구성된 식각 챔버로 설명하였으나, 그 외에도 다양한 기판 프로세싱 작동들을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 공정 챔버는 절연막을 증착시키도록 구성된 CVD 챔버일 수 있고; 공정 챔버는 장벽(barrier) 막을 증착시키도록 구성된 PVD 챔버일 수 있다.
도 2는 버퍼 챔버의 평면도이다. 도 3은 버퍼 챔버의 측면도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 버퍼 챔버(142)에는 기판이 놓여지는 스테이지(144)가 구비되며, 버퍼 챔버(142)의 천장에는 스테이지(144)에 놓여진 기판의 위치를 검출하기 위한 4개의 센서(162)로 이루어지는 센싱부(160)가 설치된다.
센서(162)들은 기판(w)이 스테이지(144)에 정상적으로 놓여졌을 때 기판의 가장자리를 감지할 수 있도록 4곳에 분산 배치된다. 이렇게 센서(162)들로부터 검출된 검출신호는 제어부(170)로 제공된다. 제어부(170)는 센서(162)들로부터 제공된 검출신호를 분석하여 기판의 위치가 기설정위치에 있는지 또는 기판의 위치가 기설정위치로부터 어느 방향으로 틀어져 있는지 확인할 수 있다. 그리고 기판의 위치가 기설정위치로부터 틀어진 경우, 제어부(170)는 버퍼 챔버(142)에 이웃하는 반송챔버의 반송로봇(140)을 제어하여 기판의 위치를 보정한다.
이와 같이, 본 발명의 기판 처리 장치(100)는 기존의 별도로 제공되던 얼라 이너를 생략하고, 그 대신 버퍼 챔버(142)에 설치된 다수의 기판 감지용 센서(162)들을 이용하여 기판의 포지션을 확인한 후, 틀어진 위치만큼 반송로봇(140)을 이용하여 위치를 보정하는 과정을 통해 기판을 정렬할 수 있다. 따라서, 이러한 본 발명의 기판 처리 장치는 별도의 얼라이너가 필요 없고, 그에 따른 설비 면적 감소와 비용 감소 그리고 스루풋 향상 등의 효과를 기대할 수 있다.
한편, 기판 정렬을 위한 구성들은 버퍼 챔버(142) 뿐만 아니라 로드락 챔버(120)에도 적용할 수 있다.
도 4는 버퍼 챔버의 스테이지에 놓여지는 기판을 정렬하는 과정을 설명하기 위한 플로우 챠트이다. 그리고 5a 내지 도 5e는 기판의 정렬 과정을 단계적으로 보여주는 도면이다.
도 4 내지 도 5e를 참조하면, 기판(w)은 버퍼 챔버(142)의 스테이지(144)에 놓여진다(s10). 기판(w)이 스테이지(144)에 놓여지면, 센싱부(160)의 센서(162)들이 기판(w)의 위치를 검출하고(s20), 그 검출신호는 제어부(170)로 제공된다. 제어부(170)는 4개의 센서(162)들 모두 기판의 가장자리를 감지한 경우에만 정상으로 인식하고, 제어부에서 정상으로 판단되면(s30), 반송로봇(140)은 기판을 버퍼 챔버(142)로부터 언로딩하게 된다(s60). 만약, 4개의 센서(162)들 중에서 적어도 어느 하나의 센서에서 기판 가장자리를 감지하지 못하면(s30), 기판(w)은 스테이지(144)의 기설정 위치에 놓여지지 않다는 것을 의미하며, 제어부(170)는 센서(162)들의 검출신호를 바탕으로 기판의 틀어진 방향을 확인하고(s40), 반송로봇(140)을 이용하여 기판의 위치를 보정하게 된다(s50). 기판의 위치 보정은 4개의 센서(162)들 모두에서 기판 가장자리가 검출되는 경우에만 완료된다.
도 5a 내지 도 5e를 참조하면, 기판(w)이 버퍼 챔버(142)의 스테이지(144)에 잘못 놓여지면, 반송로봇(140)은 기판(w)을 스테이지(144)로부터 들어올린 상태에서 기판(w)의 위치를 보정하게 된다. 제어부(170)는 센서(162)들의 검출신호를 바탕으로 기판의 틀어진 방향을 확인할 수 있으며, 이를 토대로, 제어부(170)는 4개의 센서(162)들이 기판(w) 가장자리를 모두 검출할 수 있는 위치로 기판(w)이 이동되도록 반송로봇(140)을 제어한다. 4개의 센서(162)에서 기판을 검출하게 되면 반송로봇(140)은 기판(w)을 스테이지(144)에 올려놓은 후, 기판을 스테이지로부터 인출하거나, 또는 기판을 곧바로 인출하여 공정 챔버로 반송하게 된다.
이상에서, 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 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 발명은 반송챔버들 간의 기판 인계과정에서 기판의 포지션을 확인하고, 반송로봇을 이용하여 기판을 정렬할 수 있다.
또한, 본 발명은 기판의 정렬 시간이 비교적 적게 소요될 수 있다.

Claims (7)

  1. 반송챔버들 간의 기판 인계과정에서 기판을 정렬할 수 있는 기판 처리 장치에 있어서:
    기판이 일시적으로 놓여지는 스테이지를 갖는 버퍼챔버;
    상기 스테이지로부터 기판을 인출하여 공정 챔버로 제공하는 반송로봇이 구비된 반송 챔버;
    상기 버퍼챔버에 설치되며, 상기 스테이지에 놓여진 기판이 정상적으로 놓여졌을때 기판 가장자리를 감지하는 복수의 센서들을 갖는 센싱부;
    상기 센싱부의 센서들로부터 검출신호를 제공받아 기설정된 기판 위치와 일치하지 않는 경우에는 상기 반송로봇을 이용하여 기판의 위치를 보정하는 제어부를 포함하되;
    상기 제어부는 상기 스테이지로부터 기판을 들어올린 상태에서 상기 센서들이 기판의 가장자리를 모두 감지하도록 기판의 위치를 보정한 후 다시 상기 스테이지에 기판을 올려놓도록 상기 반송로봇을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 반송챔버들 간의 기판인계 과정에서 기판을 정렬하는 기판 처리방법에 있어서:
    버퍼 챔버의 스테이지에 기판이 놓여지는 단계;
    기판이 상기 스테이지에 정상적으로 놓여졌을 때 기판 가장자리를 감지하는 복수의 센서들로부터 검출신호를 발생하는 단계;
    상기 검출신호를 통해 기판의 위치가 기설정위치로부터 틀어졌는지를 확인하는 단계;
    기판의 위치가 기설정위치로부터 틀어진 경우에는 반송 챔버에 위치하는 반송로봇을 이용하여 상기 센서들이 기판의 가장자리를 모두 감지하도록 기판의 위치를 보정한 후, 기판을 상기 스테이지에 내려놓는 보정단계;
    상기 스테이지에 놓여진 기판을 버퍼 챔버에서 인출하여 공정챔버로 로딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
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