KR100916141B1 - 얼라이너 챔버 및 그것을 구비한 멀티 챔버형 기판 처리 설비 - Google Patents

얼라이너 챔버 및 그것을 구비한 멀티 챔버형 기판 처리 설비 Download PDF

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Abstract

본 발명은 트랜스퍼 챔버 주위에 마련된 복수의 처리 모듈을 포함하는 멀티 챔버형 기판 처리 설비에 관한 것이다. 본 발명의 멀티 챔버형 기판 처리 설비는 다각 형상으로 측면들을 갖는 그리고 그 중앙에는 기판 반송을 위한 반송장치가 배치되는 반송 챔버; 상기 반송 챔버의 각 측면에 연결되는 복수의 처리 챔버들을 포함하되; 상기 복수의 처리 챔버들 중 상기 반송 챔버의 어느 일측면에 연결되는 처리 챔버는 기판에 대한 정렬을 실시하는 얼라이너 챔버이다.
상술한 바와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 기판 처리 설비는 기판이 공정 챔버로 로딩되기 직전에 기판을 정렬할 수 있기 때문에 기판 정렬의 신뢰성이 높다는데 있다.

Description

얼라이너 챔버 및 그것을 구비한 멀티 챔버형 기판 처리 설비{ALIGNER CHAMBER AND SUBSTRATE PROCESSING EQUIPMENT OF MULTI CHAMBER TYPE HAVING THE SAME}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 멀티 챔버 시스템을 보여주는 구성도이다.
도 2는 얼라이너 챔버의 평면도이다.
도 3은 얼라이너 챔버의 단면도이다.
도 4a 내지 도 4d는 얼라이너 챔버에서의 기판 정렬 과정을 단계적으로 보여주는 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
110 : 트랜스퍼 챔버 120 : 공정 챔버
130 : 로드락 챔버 140 : 얼라이너 챔버
142 : 지지 플레이트 144 : 얼라이너 부재
146 : 센터링 부재
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 트랜스퍼 챔 버 주위에 마련된 복수의 처리 챔버를 포함하는 멀티 챔버형 기판 처리 설비에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 디바이스를 제조하기 위해, 반도체 웨이퍼에 대하여 성막(예컨대, CVD(Chemical Vapor Deposition)), 에칭, 스퍼터링, 산화, 확산 등의 각종 반도체 처리가 행해진다. 이러한 종류의 처리에 있어서, 반도체 디바이스의 미세화 및 고집적화에 수반하여, 스루풋 및 양품률(yield)을 향상시킬 것이 요구되고 있다. 이러한 관점에서, 동일 처리를 하는 복수의 처리실, 혹은 서로 다른 처리를 하는 복수의 처리실을, 공통 반송실을 거쳐 서로 결합하여, 웨이퍼를 대기(大氣)에 노출시키는 일 없이 각종 공정의 연속 처리를 가능하게 한, 이른바 클러스터 툴(cluster tool)화된 (즉, 멀티 챔버형의) 반도체 처리 설비가 알려져 있다.
이러한 클러스터 툴형의 기판 처리 설비는, 예컨대 다각형(예컨대, 육각형)의 상자 형상으로 형성된 공통 반송실(트랜스퍼 챔버)을 구비하고, 복수의 처리실(공정 챔버) 및 로드록 챔버가 각각 공통 반송실의 각 측면에 1개씩 접속된다. 이러한 기판 처리 설비에서는, 실제 처리량에 영향을 미치는 요인이 여러 가지 있으나 설비 전방 단부 모듈(equipment front end module, 이하 EFEM)에서 얼마나 많은 기판을 트랜스퍼 챔버로 병목이 발생하지 않고 공급하느냐가 관건이다.
그러나, 기존의 처리 시스템은 EFEM에 설치된 얼라이너(위치 정렬기)와 로봇으로 인해 1차적으로 로드락에서 병목현상이 발생합니다. 또한, 기판의 위치 정렬은 기판이 트랜스퍼 챔버로 반송되기 전에 이루어지기 때문에 얼라이너에서 정렬을 마친 기판이 공정챔버로 반송되기까지의 과정에서 기판의 정렬이 어긋나버릴 가능 성이 많다.
본 발명의 목적은 병목현상을 줄일 수 있는 멀티 챔버형 기판 처리 설비를 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 기판이 공정 챔버로 로딩되기 직전에 기판을 정렬할 수 있는 멀티 챔버형 기판 처리 설비를 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 멀티 챔버형 기판 처리 설비는 다각 형상으로 측면들을 갖는 그리고 그 중앙에는 기판 반송을 위한 반송장치가 배치되는 반송 챔버; 상기 반송 챔버의 각 측면에 연결되는 복수의 처리 챔버들을 포함하되; 상기 복수의 처리 챔버들 중 상기 반송 챔버의 어느 일측면에 연결되는 처리 챔버는 기판에 대한 정렬을 실시하는 얼라이너 챔버이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 얼라이너 챔버는 상기 반송 챔버의 일측면에 2개가 나란히 배치된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 얼라이너 챔버는 상기 반송장치로부터 기판을 인계 받는 승강 플레이트; 상기 승강 플레이트의 하강에 의해 기판이 놓여지는 회전 플레이트; 상기 회전 플레이트와 함께 회전하는 기판의 플랫존 또는 노치를 감지하는 감지부; 및 기판이 상기 회전 플레이트의 회전 중심에 정확하게 위치하도록 기판을 센터링하는 센터링 부재를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 센터링 부재는 기판이 양측에서 기판을 그 립하는 제1,2그립부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1,2그립부 각각은 기판의 가장자리 외주면을 그립할 수 있도록 호 형상으로 이루어지는 지지블록과; 상기 지지블록을 전후 방향으로 이동시키는 구동부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 멀티 챔버형 기판 처리 설비는 중앙에는 기판 반송을 위한 반송장치가 배치되고 4개의 측면들을 갖는 사각 형상의 반송 챔버; 상기 반송 챔버의 어느 일측면에 나란히 배치되는 2개의 얼라이너 챔버; 상기 반송 챔버의 또 다른 일측면에 나란히 배치되는 2개의 로드락 챔버; 상기 반송 챔버의 나머지 측면들 각각에 나란히 배치되는 2개의 공정 챔버를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 얼라이너 챔버는 상기 반송장치로부터 기판을 인계 받는 지지 플레이트; 및 상기 지지 플레이트에 놓여진 기판의 센터링을 수행하기 위한 센터링부재를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 센터링 부재는 기판이 양측에서 기판을 그립하여 기판의 위치를 보정하는 제1,2그립부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 얼라이너 챔버는 상기 반송장치로부터 기판을 인계 받는 지지 플레이트; 기판의 플랫존 또는 노치를 감지하여 기판을 정렬하는 얼라이너 부재; 및 상기 지지 플레이트에 놓여진 기판의 센터링을 수행하기 위한 센터링 부재를 포함한다.
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 4e를 참조하면서 보다 상세히 설명한다. 상기 도면들에 있어서 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호가 병기되어 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 멀티 챔버 시스템을 보여주는 구성도이다.
도 1을 참조하면, 멀티 챔버 시스템(10)은 중앙에 사각형의 트랜스퍼 챔버(110)가 설치되고, 트랜스퍼 챔버(110)의 2개의 측면 각각에 공정이 이루어지는 2개의 공정 챔버(120)가 나란히 배치되고, 또 다른 측면에는 로드락 챔버(130)가 연결되며, 나머지 하나의 측면에는 기판에 대한 정렬을 실시하는 얼라이너 챔버(140) 2개가 나란히 연결된다. 트랜스퍼 챔버(110)의 중심에는 로드락 챔버(130), 공정 챔버(120), 얼라이너 챔버(140)간에 기판 이송을 담당하는 4개의 아암부(210)를 갖는 기판 반송 장치(200)를 포함하여 구성된다.
트랜스퍼 챔버(110)는 공정 설비의 중앙에 위치하면서 복수 개의 챔버들(공정 챔버, 로드락 챔버, 얼라이너 챔버)과 각각 슬릿(112)을 통해서 연결된다. 트랜스퍼 챔버(110)는 기판이 챔버와 챔버를 이동하도록 하는 이동 공간을 이루며, 내부는 일정한 진공 상태를 유지하도록 한다.
인덱스(300)는 멀티 챔버 시스템(10)의 전방에 배치된다. 인덱스(300)는 기 판들이 적재된 풉(front open unified pod, FOUP;일명 캐리어)(20)이 안착되는 그리고 풉(20)의 덮개를 개폐하는 3개의 풉 오프너(이하, 로드 포트라고도 함)(310)와, 대기압에서 동작되는 대기압 반송 로봇(320)을 포함한다. 풉(20)은 생산을 위한 일반적인 로트(lot)용 캐리어로써, 물류 자동화 장치(예를 들어, OHT, AGV, RGV)에 의하여 로드 포트에 안착된다. 인덱스(300)는 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(320)은 로드포트(310)와 로드락 챔버(130) 사이에서 기판을 반송하기 위해 동작할 수 있는 것이다. 대기압 반송 로봇(320)은 로드 포트(310)에 놓여진 풉(20)으로부터 일회 동작에 한 장의 기판을 반출하여 로드락 챔버(130)의 카세트(미도시됨)에 반입할 수 있는 2개의 암 구조를 갖는 로봇으로 구성될 수 있다. 인덱스(300)에 설치되는 대기압 반송 로봇(320)은 본 실시예에서 보여주는 더블 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(130)는 일측이 하나의 게이트밸브(132)에 의해 인덱스(300)에 접속되고, 타측은 다른 하나의 게이트밸브(132)에 의해 트랜스퍼 챔버(110)와 접속된다. 로드락 챔버(130)는 트랜스퍼 챔버(110)의 기판 반송 장치(200)가 기판을 로딩 또는 언로딩하는 시기에 트랜스퍼 챔버(110)와 동일한(근접한) 진공분위기를 형 성하며, 인덱스(300)로부터 미가공 기판을 공급받거나 이미 가공된 기판을 인덱스(300)로 반송시키게 될 때에는 대기압 상태로서 전환된다. 즉, 로드락 챔버(130)는 트랜스퍼 챔버(110)의 기압상태가 변화되는 것을 방지시키기 위해 그 자체적으로 진공 상태와 대기압 상태를 교차하면서 압력을 유지하게 되는 특징이 있다. 로드락 챔버(130)는 기판들이 임시 대기하는 카세트를 구비한다.
기판 반송 장치(200)는 트랜스퍼 챔버(110)의 중심에 배치되어 로드락 챔버(130), 공정챔버(120), 얼라이너 챔버(140)간에 기판 이송을 각각 독립적으로 처리하는 4개의 아암부(210)를 갖는다. 기판 반송 장치(200)는 회전 가능한 베이스(220)와, 베이스(220)에 설치되는 4개의 아암부(210)를 갖는다. 아암부(210) 각각은 피가공물인 기판이 놓여지는 앤드이펙터(212)를 포함한다.
이러한 구조를 갖는 기판 반송 장치(200)는 4개의 아암부가 일측면에 나란히 배치된 2개의 챔버들로부터 기판을 로딩/언로딩할 수 있다.
한편, 본 발명의 멀티 챔버 시스템(10)은 얼라이너가 인덱서에 위치하지 않으므로 인덱서에서의 병목 현상이 발생되지 않고 로드락 챔버(130)들을 통해 트랜스퍼 챔버(110)로 기판들을 신속하게 공급할 수 있다. 특히, 얼라이너 챔버(140)를 트랜스퍼 챔버(110)의 일측면에 나란히 2개를 배치함으로써 기존 대기압 얼라이너를 사용할 때 보다 30% 이상의 처리량 향상을 기대할 수 있다.
도 2는 얼라이너 챔버의 평면도이이고, 도 3은 얼라이너 챔버의 단면도이다.
도 2 내지 도 3을 참조하면, 얼라이너 챔버(140)는 기판 반송 장치(200)로부터 기판을 인계 받는 지지 플레이트(142), 지지 플레이트(142)에 놓여진 기판의 센 터링을 수행하기 위한 센터링부재(146) 그리고 기판의 플랫존 또는 노치를 감지하여 기판을 정렬하는 얼라이너 부재(144)를 포함한다.
지지 플레이트(142)는 기판 반송 장치(200)로부터 기판을 인수 인계하는 위치(제1높이;도 4a에서와 같은 위치)와 기판을 얼라이너 부재(144)의 회전 플레이트에 올려놓은 후 대기하는 위치(회전 플레이트보다 낮은 위치, 제2높이)(도 3에 도시되어 있는 위치)로 업다운 이동되도록 승강 장치(142a)의 승강축(142b)과 연결되어 있다. 지지 플레이트(142)는 기판의 저면을 지지하는 복수의 지지핀(143)들을 가지며, 평면에서 보았을때 회전 플레이트(144a)를 일부 감싸는 C 형상으로 이루어진다.
얼라이너 부재(144)는 기판이 놓여지는 회전 플레이트(144a)와, 회전 플레이트(144a)를 회전시키기 위한 회전 장치(144b) 그리고 챔버 바닥에 설치되어 기판의 플랫존 또는 노치를 감지하는 감지부(144c)를 포함한다. 회전 플레이트(144a)는 원판형상으로 지지 플레이트(142)의 바깥쪽에 위치한다.
센터링 부재(146)는 지지 플레이트(142)에 놓여진 기판의 센터링을 위한 것으로, 챔버의 양측에 서로 마주보고 설치되는 제1,2그립부(146a,146b)를 포함한다. 제1그립부(146a)와 제2그립부(146b)는 기판의 가장자리 외주면을 그립하는 호 형상의 지지블록(147)과, 지지블록(147)을 전후 방향으로 이동시키는 구동부(148)를 포함한다. 제1,2그립부(146a,146b)의 지지블록(147) 중 어느 하나는 짧고, 어느 하나는 길게 형성되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며 둘 다 길게 형성될 수 있다. 지지블록(147)은 기판 가장자리 외주면과 동일한 호 형상의 지지면(147a)을 갖는다. 제1,2그립부(146a,146b)의 지지블록(147)은 양옆으로 벌어진 상태로 대기하고 있다가, 지지 플레이트(142)에 놓여진 기판이 인수 인계하는 위치(제1높이)하면 지지블록(147)이 구동부에 의해 전진이동하면서 기판의 양측면을 그립하여 기판의 위치를 잡아주게 된다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 얼라이너 챔버는 기판의 정렬과 기판의 센터링이 가능하다.
도 4a 내지 도 4d는 얼라이너 챔버에서의 기판 정렬 과정을 단계적으로 보여주는 도면이다.
도 4a에서와 같이, 기판은 기판 반송 장치의 앤드이펙터(212)에 의해 얼라이너 챔버(140)로 진입된다. 지지 플레이트(142)는 제1높이로 상승하여 기판을 기판 반송 장치의 앤드이펙터(212)로부터 인계 받는다. 기판이 지지 플레이트(142)에 놓여지면, 지지 플레이트(142)는 제2높이로 하강되며, 기판은 회전 플레이트(144a)에 놓여진다. 기판이 회전 플레이트(144a)에 놓여지면, 회전 플레이트(144a)는 회전 장치(144b)에 의해 회전되고, 감지부(144c)는 기판의 플랫존 또는 노치를 감지하여 기판 정렬을 수행한다(도 4b 참조). 기판 정렬이 완료되면, 지지 플레이트(142)는 제2높이에서 제1높이로 상승하게 되고 회전 플레이트(144a)에 놓여져 있는 기판은 지지 플레이트(142)에 놓여지게 된다(도 4c 참조). 기판이 제1높이에 위치되면, 센터링 부재(146)의 제1,2그립부(146a,146b)의 지지블록(147)이 전진 이동하여 기판의 센터링을 맞춘다(도 4d 참조). 기판의 센터링이 완료되면 기판 반송 장치의 앤드 이펙터(212)가 챔버(140) 안으로 진입하고, 지지 플레이트(142)는 제2높이로 하강하면서 기판을 기판 반송 장치의 앤드이펙터(212)에 올려놓게 되고(도 4e 참조), 기판은 기판 반송 장치에 의해 챔버(140)로부터 언로딩된다. 얼라이너 챔버(140)로부터 언로딩된 기판은 곧바로 공정 챔버(120)로 제공된다. 따라서, 정렬을 마친 기판이 공정 챔버로 반송되기까지의 반송 거리가 매우 짧기 때문에 반송 과정에서의 기판 틀어짐이 발생될 가능성이 희박하다.
여기서, 공정 챔버(120)들은 인터커넥트 구조들을 형성하기 위해 절연막에 애퍼쳐(aperture)들이나 개구들을 에치하도록 구성된 식각 챔버 또는 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.
이상에서, 본 발명에 따른 멀티 챔버형 기판 처리 설비의 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 인덱서에서의 병목현상을 줄일 수 있다. 또한 본 발명은 기판이 공정 챔버로 로딩되기 직전에 기판을 정렬할 수 있기 때문에 기판 정렬의 신뢰성이 높다는데 있다.

Claims (9)

  1. 얼라이너 챔버에 있어서:
    반송장치로부터 기판을 인계받는 승강 플레이트;
    상기 승강 플레이트의 하강에 의해 기판이 놓여지는 회전 플레이트;
    상기 회전 플레이트와 함께 회전하는 기판의 플랫존 또는 노치를 감지하는 감지부; 및
    기판이 상기 회전 플레이트의 회전 중심에 정확하게 위치하도록 기판을 센터링하는 센터링 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 얼라이너 챔버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센터링 부재는
    기판이 양측에서 기판을 그립하는 제1,2그립부를 포함하는 것을 특징으로 하는 얼라이너 챔버.
  3. 멀티 챔버형 기판 처리 설비에 있어서:
    다각 형상으로 측면들을 갖는 그리고 그 중앙에는 기판 반송을 위한 반송장치가 배치되는 반송 챔버;
    상기 반송 챔버의 각 측면에 연결되는 복수의 처리 챔버들을 포함하되;
    상기 복수의 처리 챔버들 중 상기 반송 챔버의 어느 일측면에 연결되는 처리 챔버는 기판에 대한 정렬을 실시하는 얼라이너 챔버이고,
    상기 얼라이너 챔버는
    상기 반송장치로부터 기판을 인계 받는 승강 플레이트;
    상기 승강 플레이트의 하강에 의해 기판이 놓여지는 회전 플레이트;
    상기 회전 플레이트와 함께 회전하는 기판의 플랫존 또는 노치를 감지하는 감지부; 및
    기판이 상기 회전 플레이트의 회전 중심에 정확하게 위치하도록 기판을 센터링하는 센터링 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 챔버형 기판 처리 설비.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 센터링 부재는
    기판이 양측에서 기판을 그립하는 제1,2그립부를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 챔버형 기판 처리 설비.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1,2그립부 각각은 기판의 가장자리 외주면을 그립할 수 있도록 호 형상으로 이루어지는 지지블록과;
    상기 지지블록을 전후 방향으로 이동시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 챔버형 기판 처리 설비.
  6. 삭제
  7. 멀티 챔버형 기판 처리 설비에 있어서:
    중앙에는 기판 반송을 위한 반송장치가 배치되고 4개의 측면들을 갖는 사각 형상의 반송 챔버;
    상기 반송 챔버의 어느 일측면에 나란히 배치되는 2개의 얼라이너 챔버;
    상기 반송 챔버의 또 다른 일측면에 나란히 배치되는 2개의 로드락 챔버;
    상기 반송 챔버의 나머지 측면들 각각에 나란히 배치되는 2개의 공정 챔버를 포함하되;
    상기 얼라이너 챔버는
    상기 반송장치로부터 기판을 인계 받는 지지 플레이트; 및
    상기 지지 플레이트에 놓여진 기판의 센터링을 수행하기 위한 센터링부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 챔버형 기판 처리 설비.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 센터링 부재는
    기판이 양측에서 기판을 그립하여 기판의 위치를 보정하는 제1,2그립부를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 챔버형 기판 처리 설비.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 얼라이너 챔버는
    상기 반송장치로부터 기판을 인계 받는 지지 플레이트;
    기판의 플랫존 또는 노치를 감지하여 기판을 정렬하는 얼라이너 부재; 및
    상기 지지 플레이트에 놓여진 기판의 센터링을 수행하기 위한 센터링 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 챔버형 기판 처리 설비.
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