KR101024216B1 - 기판 이송 유닛 및 기판 이송 방법 - Google Patents

기판 이송 유닛 및 기판 이송 방법 Download PDF

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Abstract

기판 이송 유닛 및 이를 이용한 기판 이송 방법에 관한 것으로서, 기판 이송 로봇과 버퍼부가 연결되어 함께 트랙 상에서 이동하도록 구성하고, 특수하게는 동일한 테이블 위에 기구적으로 결합되어 트랙 상에서 이동하도록 하여, 기판 이송 로봇과 버퍼부 사이의 불필요한 이동거리를 없애 기판 이송 효율을 증대하고, 기판 처리를 위한 공정 챔버의 개수가 늘어나더라도 지속적으로 기판 처리의 스루풋을 지속적으로 증가시키도록 하는 장치 및 방법을 개시한다.
풉, 기판 이송 유닛, 웨이퍼 이송 로봇, 버퍼부

Description

기판 이송 유닛 및 기판 이송 방법{A UNIT AND A METHOD FOR TRANSFERING A WAFER}
본 발명은 기판 이송 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판을 수용하는 캐리어인 풉 및 버퍼부와 기판 처리 공정이 진행되는 챔버 사이에서 기판을 효율적으로 반출입하는 기판 이송 장치 및 기판 이송 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 디바이스는 반도체 기판상에 사진, 식각, 확산, 금속 증착 등의 공정을 선택적이면서도 반복적으로 수행함으로써 제조되며, 이렇게 반도체 디바이스로 형성되기까지 반도체 기판은 각 공정에서 요구되는 특정 위치로 이송된다.
도 1 은 종래 기술에 의해 기판이 이송되는 방법을 도시한다.
도 1 에서와 같이, 통상 동일한 공정이 수행되는 복수의 반도체 기판들은 소정 단위 개수로 풉 (50 ; Foup) 과 같은 기판 캐리어에 수용되어 각 공정 설비로 이송된다. 풉 (50) 에 수용된 기판들은 인접하게 배치된 이송 모듈의 인덱스 로봇 (40) 에 의해 공정 대기 위치인 버퍼부 (30) 에 로딩된다. 기판은 버퍼부 (30) 에서 공정 챔버 (10) 로 반입되어 처리 공정이 진행되고, 처리 공정이 완료되 면 기판은 다시 대기 위치로 언로딩된 후 이송 모듈의 인덱스 로봇 (40) 에 의해 캐리어에 적재된다.
한편, 버퍼부 (30) 와 공정 챔버 (10) 사이에서의 기판의 이송은 기판 이송 로봇 (20) 이 수행한다. 기판 이송 로봇 (20) 은 버퍼부 (30) 로부터 기판을 언로딩하고 해당 챔버로 이동하여 기판을 챔버에 반입한다. 이후, 챔버에서 처리 공정이 완료되면, 기판 이송 유닛 (20) 은 챔버 (10) 로부터 기판을 버퍼부 (30) 로 이송한다.
이와 같이, 종래의 기판 이송은 버퍼부 (30) 와 기판 이송 로봇 (20) 이 별도의 유닛으로 존재하고 버퍼부 (30) 가 고정되어 있는 구조에서는 챔버 (10) 의 숫자가 증가할수록 챔버 (10) 와 버퍼부 (30) 사이의 거리가 더욱 멀어지게 된다.
따라서, 버퍼부 (30) 에서 기판을 한 장씩 꺼내어 각 챔버 (10) 로 반입하는 기판 이송 로봇 (20) 의 트랙에서의 이동이 반복됨에 따라 많은 시간 손실이 발생하고 어느 한계점부터는 챔버 (10) 의 개수가 늘어나도 기판 처리 스루풋이 더 이상 증가하지 않는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 기판 이송 로봇 (20) 과 버퍼부 (30) 사이의 불필요한 이동 경로를 없애 챔버의 개수가 늘어나더라도 지속적으로 기판 처리 스루풋이 증가하도록 하며 기판 처리의 병목현상을 개선하는 기판 이송 유닛 및 방법을 구현하는 것을 목적으로 한다.
본원 발명의 일 양태에 따른 기판 이송 유닛은 기판을 수용하는 복수의 슬롯으로 구성되는 풉 (foup),
기판을 대기시키는 복수의 슬롯으로 구성되는 버퍼부,
풉과 버퍼부 사이에서 기판을 로딩/언로딩하기 위한 인덱스 로봇,
버퍼부에 대기중인 기판을 각 공정 챔버로 이송하기 위한 웨이퍼 이송 로봇을 포함하고, 웨이퍼 이송 로봇과 버퍼부는 연결되어 함께 이동하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따른 기판 이송 유닛은 웨이퍼 이송 로봇과 버퍼부가 동일 테이블 상에 장착되고, 테이블의 이동에 따라 웨이퍼 이송 로봇과 버퍼부가 함께 이동하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 기판 이송 유닛은 테이블은 리니어 모터 또는 볼스크류에 연결되어 트랙을 따라 이동하거나 자동 제어되는 밸트 위에 연결되어 밸트의 이동에 따라 트랙을 이동하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 기판 이송 유닛은 웨이퍼 이송 로봇과 버퍼부가 일체로 결합되거나 소정의 거리만큼 이격되어 유지되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 기판 이송 유닛은 버퍼부가 반입부 및 반출부를 포함하고, 인덱스 로봇은 반입부에 기판을 로딩하고 반출부로부터 기판을 언로딩하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시형태에 따른 기판 이송 방법은,
기판을 수용하는 풉 (foup) 으로부터 기판을 이송하여 버퍼부로 기판을 로딩하는 단계,
웨이퍼 이송 로봇이 버퍼부에 로딩된 기판을 언로딩하여 각 공정 챔버로 이송하는 단계를 포함하고, 웨이퍼 이송 로봇과 버퍼부는 연결되어 함께 이동하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따른 기판 이송 방법은 웨이퍼 이송 로봇과 버퍼부가 동일 테이블 상에 장착되고 테이블의 이동에 따라 웨이퍼 이송 로봇과 버퍼부가 함께 이동하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성으로 인해, 본 발명에 따른 기판 이송 장치는 기판 이송 로봇과 버퍼부가 연결되어 함께 이동하거나 특수하게는 동일한 테이블 위에 기구적으로 결합되어 트랙 상에서 이동하게 되므로 기판 이송 로봇과 버퍼부 사이의 이동거리는 0 이거나 소정의 거리로 고정되고, 이로써, 버퍼부가 고정되고 기판 이송 로봇만이 이동하여 버퍼부와 챔버 사이를 왕복하는 종래의 구조에 비해 기판 이송 효율을 증대하고, 챔버의 개수가 늘어나도 지속적으로 스루풋을 증가시키는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도 2 를 참조하여 본 발명에 따른 예시적인 실시형태를 설명한다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기판 이송 장치는 기판을 수용 하는 캐리어인 풉 (400), 풉으로부터 기판을 버퍼부 (240) 로 이송하기 위한 인덱스 로봇 (300) 을 구비한다. 버퍼부 (240) 에 수용된 기판은 웨이퍼 이송 로봇 (220) 에 의해 기판을 처리하기 위한 각 챔버 (100) 로 이송된다. 이 경우, 종래에는 버퍼부 (240) 가 소정의 위치에 고정된 상태에서 웨이퍼 이송 로봇 (220) 만이 이동하여 기판을 각 챔버로 전달하는 것이 었으나, 본 발명에 의하면, 버퍼부 (240) 가 고정되어 있지 않고 이동할 수 있도록 설계된다. 특히, 버퍼부 (240) 가 독립적으로 이동하지 않고, 웨이퍼 이송 로봇 (220) 과 연결된 구조하에서 웨이퍼 이송 로봇 (220) 과 함께 이동하도록 설계되며, 이로써, 웨이퍼 이송 로봇 (220) 과 버퍼부 (240) 사이의 거리는 0 또는 소정의 거리로 일정하게 유지된다.
한편, 웨이퍼 이송 로봇 (220) 과 버퍼부 (240) 가 연결되어 함께 이동할 수 있는 구조는 다양한 방식으로 설계, 구현될 수 있으며, 본 발명에 따른 예시적인 실시형태로서는 도 2 에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 이송 로봇 (220) 과 버퍼부 (240) 가 동일 테이블 (260) 상에 위치되어 있다. 테이블 (260) 상에 웨이퍼 이송 로봇 (220) 과 버퍼부 (240) 각각의 유닛의 위치는 구체적인 설계에 따라 달라질 수 있으며, 또한, 웨이퍼 이송 로봇 (220) 와 버퍼부 (240) 사이의 거리가 테이블 (260) 상에서 변화할 수 있도록 설계할 수도 있고 웨이퍼 이송 로봇 (220) 과 버퍼부 (240) 사이의 소정의 거리를 유지하면서 테이블 (260) 위에서 회전하도록 설계될 수도 있다.
또한, 동일 테이블 (260) 상에 위치된 웨이퍼 이송 로봇 (220) 과 버퍼부 (240) 는 테이블 (260) 이 이송 통로 (200) 의 소정의 트랙을 따라 이동시 함께 이 동한다. 트랙을 따라 테이블 (260) 의 이동은 다양한 형태로 설계될 수 있다. 테이블이 리니어 모터나 볼스크류에 연결되어 이동하거나 자동 제어되는 밸트로 된 트랙이 이동함에 따라 테이블 (260) 이 이동할 수도 있다. 이와 같이, 웨이퍼 이송 로봇 (260) 은 버퍼부 (240) 와 함께 이동하여 버퍼부 (240) 로부터 기판을 언로딩하여 각 챔버 (100) 에 기판을 로딩하거나, 챔버 (100) 에서 처리된 기판을 언로딩하여 버퍼부 (240) 에 로딩하는 동작을 수행한다. 이상 설명한 웨이퍼 이송 로봇 (220) 과 버퍼부 (240) 가 동일 테이블 (260) 상에 장착된 구조는 본 발명의 예시의 목적으로 기재한 것이며, 웨이퍼 이송 로봇 (220) 과 버퍼부 (240) 가 연결되어 있고 웨이퍼 이송 로봇 (220) 과 버퍼부 (240) 가 함께 이동할 수 있는 구조이면 족하다.
이하, 도 3 을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 기판 이송 유닛을 설명한다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 기판 이송 유닛은 웨이퍼 이송 로봇 (220), 테이블 (260) 및 도 2 에 도시된 버퍼부 (240) 로 구성될 수 있다. 도 2 에 도시된 버퍼부 (240) 는 도 3 과 같이 반입부 (242) 와 반출부 (244) 로 구성될 수 있다. 반입부 (242) 는 특정의 처리를 위해 대기 중으로서 이후 웨이퍼 이송 로봇 (220) 에 의해 각 챔버 (100) 로 이송될 기판을 수용하고, 반출부 (244) 는 각 챔버에서 특정의 처리가 완료되어 각 챔버로부터 웨이퍼 이송 로봇 (220) 에 의해 이송되어오는 기판을 수용한다. 웨이퍼 이송 로봇 (220), 버퍼부 (240) 및 인덱스 로봇 (300) 사이의 기판의 이송 프로세스는 다음과 같다.
풉 (400) 에 수용된 기판을 인덱스 로봇 (300) 이 버퍼부 (240) 의 반입부 (242) 에 로딩하고, 이 경우 인덱스 로봇 (300) 은 복수의 기판을 반입부 (242) 에 로딩할 수 있다. 이후, 기판 이송 로봇 (220) 과 버퍼부 (240) 가 모두 장착되어 있는 테이블 (260) 이 트랙을 따라 이동하여 목표 챔버에 도달하면 웨이퍼 이송 로봇 (220) 은 버퍼부의 반입부 (242) 로부터 기판을 언로딩하여 목표 챔버에 기판을 로딩한다. 한편, 각 챔버에서 소정의 처리 (사진, 식각, 확산, 금속 증착 등) 가 완료된 기판을 가진 챔버에 대해서는 챔버로부터 기판을 언로딩하여 버퍼부 (240) 의 반입부 (244) 에 기판을 로딩하고 이후 인덱스 로봇 (300) 에 의해 이송된다. 이와 같이, 웨이퍼 이송 로봇 (220) 이 버퍼부 (240) 와 연결되어 동시에 이동함으로써, 종래 웨이퍼 이송 로봇 (220) 이 고정된 버퍼부 (240) 로 기판을 로딩/언로딩하기 위해 이동이 요구되었던 트랙상의 이동 동작이 생략된다.
이하, 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 인덱스 로봇 (300) 의 구조를 도 4 를 참조하여 설명한다. 인덱스 로봇 (300) 은 복수의 기판을 로딩/언로딩하기 위한 복수의 블레이드 (350) 를 가질 수 있다. 블레이드의 개수는 구체적인 실시예에 따라 다르게 설정될 수 있으며, 예시적으로 블레이드의 개수는 풉 (400) 의 슬롯 또는 버퍼부 (240) 의 슬롯의 수와 동일하게 설계될 수 있으며, 이 경우, 풉 (50) 과 버퍼부 (240) 사이에서 기판을 이동시 한 번의 이동으로 풉 (50) 또는 버퍼부 (240) 에 수용된 모든 기판을 로딩/언로딩할 수 있어 효율성을 높일 수 있다.
도 5 는 본 발명에 따른 예시적인 버퍼부 (240) 를 도시한 것이다.
본 발명에 따른 버퍼부 (240) 는 이미 기술한 바와 같이, 반입부 (242) 와 반출부 (244) 를 포함하고, 예시적으로서 반입부 (242) 와 반출부 (244) 의 슬롯의 수는 동일하게 설정될 수도 있다. 반입부 (242) 와 반출부 (244) 의 슬롯의 수를 동일하게 하고 인덱스 로봇 (300) 의 블레이드의 개수와 동일하게 하여 인덱스 로봇 (300) 이 반입부 (242) 또는 반출부 (244) 에 한 번의 동작으로 기판 모두를 로딩 또는 언로딩할 수 있다. 한편, 반입부 (242) 와 반출부 (244) 의 슬롯의 수는 구체적인 설계에 따라 상이하게 설계될 수도 있다.
이하에서는, 본 발명을 구체적인 예를 통해 본 발명의 이점을 보다 상세하게 설명한다.
4 개의 챔버가 일렬로 나열된 구조에서 웨이퍼 이송 로봇으로부터 가장 근접한 챔버까지 이동 거리가 1m 라고 하고 챔버간 이동거리가 1m 라고 가정하면, 웨이퍼 이송 로봇으로부터 각 챔버까지의 거리는 각각 1m, 2m, 3m, 4m 가 된다. 이 때, 종래와 같이, 버퍼부가 0m 의 위치에 고정되어 있는 경우에는 웨이퍼 이송 로봇이 4 개의 챔버를 교체하기 위해서는 버퍼부로터 각 챔버까지 왕복 이동해야 하므로 총 이동해야 하는 거리는, 버퍼부로부터 챔버 1 까지의 왕복거리 = 2m, 버퍼부로부터 챔버 2 까지의 왕복 거리 = 4m, 버퍼부로부터 챔버 3 까지의 왕복 거리 = 6m, 버퍼부로부터 챔버 4 까지의 왕복 거리 = 8m 를 모두 합한 거리 20 m 가 된다.
이에 반해, 본원 발명에 따른 웨이퍼 이송 로봇 (220) 은 버퍼부 (240) 와 연결되어 함께 이동하기 때문에, 4 개의 챔버에 기판을 교체하기 위해 테이블 (260) 이동해야 하는 거리는 한 번의 이동으로 모든 챔버 내의 기판을 교체하는 것이 가능하기 때문에, 가장 멀리 있는 챔버 4 까지의 왕복거리, 즉 8m 만 이동하면 된다. 이와 같이, 웨이퍼 이송 로봇 (220) 과 버퍼부 (240) 사이의 불필요한 이동 경로를 생략함으로써 효율적으로 기판을 이송하는 것이 가능하게 되며, 챔버의 숫자가 증가할수록 종래의 기판 이송 방법에 의하는 경우 고정된 버퍼부와 늘어나는 챔버까지의 거리가 더욱 증가하게 되므로 종래 기술에 따른 기판 이송 방법과 본원 발명에 따른 기판 이송 방법의 이송 효율은 급격하게 차이가 나게 된다.
이상 기술한 바와 같이, 본 발명에 따른 기판 이송 장치는 기판 이송 로봇과 버퍼부가 연결되어 동일한 트랙상을 이동하게 하고, 예시적으로는 동일한 테이블 위에 기구적으로 결합되어 트랙 상에서 이동하게 함으로써 기판 이송 로봇과 버퍼부 사이의 이동거리를 없애고, 이로써, 버퍼부가 고정되고 기판 이송 로봇만이 이동하는 종래의 구조에 비해 기판 이송 효율을 증대하고, 챔버의 개수가 늘어나더라도 지속적으로 기판 처리의 스루풋을 증가시킬 수 있다.
상기 기술한 실시형태는 본원 발명의 예시로서 설명된 것이며, 본 발명은 상기 서술한 실시형태에 한정되는 것이 아니라 청구의 범위 및 명세서 전체로부터 파악되는 발명의 요지 또는 사상에 반하지 않는 범위에서 적절히 변형이 가능하고, 그와 같은 변형을 동반하는 모든 실시형태가 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것이다.
본 발명의 특성, 본질 및 이점은 도면과 함께 취해졌을 때 발명의 상세한 설명으로부터 더 명백하게 될 것이며, 도면에서 동일한 도면 부호는 동일한 대상을 나타낸다.
도 1 은 종래 기술에 의한 기판 이송 유닛을 도시한다.
도 2 는 본 발명에 따른 기판 이송 유닛의 측면도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 기판 이송 유닛의 입체도이다.
도 4 는 본 발명에 따른 인덱스 로봇을 도시한다.
도 5 는 본 발명에 따른 버퍼부를 도시한다.
* 도면의 주요 부호에 대한 설명
10, 100: 챔버 20, 220: 웨이퍼 이송 로봇
30, 240: 버퍼부 40, 300: 인덱스 로봇
50, 400: 풉 260: 테이블
242: 반입부 244: 반출부
350: 인덱스 로봇 암 블레이드

Claims (7)

  1. 기판을 수용하는 복수의 슬롯으로 구성되는 풉 (foup);
    상기 기판을 대기시키는 복수의 슬롯으로 구성되는 버퍼부;
    상기 풉과 상기 버퍼부 사이에서 상기 기판을 로딩/언로딩하기 위한 인덱스 로봇; 및
    상기 버퍼부에 대기중인 기판을 각 공정 챔버로 이송하기 위한 웨이퍼 이송 로봇을 포함하고,
    상기 웨이퍼 이송 로봇과 상기 버퍼부는 연결되어 함께 이동하고
    상기 버퍼부는 반입부 및 반출부를 포함하고,
    상기 인덱스 로봇은 상기 반입부로 기판을 로딩하고, 상기 반출부로부터 기판을 언로딩하는, 기판 이송 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 이송 로봇과 상기 버퍼부는 동일 테이블 상에 장착되고,
    상기 테이블의 이동에 따라 상기 웨이퍼 이송 로봇과 상기 버퍼부가 함께 이동하는, 기판 이송 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 테이블은 리니어 모터 또는 볼스크류에 연결되어 트랙을 따라 이동하거나 자동 제어되는 밸트 위에 연결되어 밸트의 이동에 따라 트랙을 이동하는, 기판 이송 유닛.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 이송 로봇과 상기 버퍼부는 일체로 결합되거나 소정의 거리만큼 이격되어 유지되는, 기판 이송 유닛.
  5. 삭제
  6. 반도체 제조 공정이 진행되는 설비에 기판을 반출입하는 기판 이송 방법에 있어서,
    인덱스 로봇이 기판을 수용하는 풉 (foup) 으로부터 기판을 이송하여 버퍼부로 상기 기판을 로딩하는 단계;
    웨이퍼 이송 로봇이 상기 버퍼부에 로딩된 기판을 언로딩하여 각 공정 챔버로 이송하는 단계를 포함하고,
    상기 웨이퍼 이송 로봇과 상기 버퍼부는 연결되어 함께 이동하고,
    상기 버퍼부는 반입부 및 반출부를 포함하고,
    상기 인덱스 로봇은 상기 반입부로 기판을 로딩하고, 상기 반출부로부터 기판을 언로딩하는, 기판 이송 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 이송 로봇과 상기 버퍼부가 연결되어 함께 이동하는 단계는, 상기 웨이퍼 이송 로봇과 상기 버퍼부가 동일 테이블 상에 장착되고 상기 테이블의 이동에 따라 상기 웨이퍼 이송 로봇과 상기 버퍼부가 함께 이동하는 것을 포함하는, 기판 이송 방법.
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