KR20010034389A - 웨이퍼 처리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리액터 내에서 웨이퍼를 처리하기 위한 설비에 관한 것이다. 이를 위해, 일련의 웨이퍼가 웨이퍼 랙 내에 배치되어 리액터 내로 공급된다. 리액터 내외측으로의 운반은 밀폐 챔버 내에 설치되어 있는 컨베이어 수단에 의해 실행된다. 웨이퍼는 웨이퍼 랙으로부터 하나 이상의 카세트로 이송된다. 이러한 조작 중에, 웨이퍼 랙은 항상 수직 상태에 있는데, 다시 말하면, 웨이퍼가 수평 상태이다. 이러한 상태는 카세트에도 적용되는 것이 바람직하며, 그 결과 웨이퍼가 모든 처리를 통해 수평 상태로 남아 있다.

Description

웨이퍼 처리 시스템{SYSTEM FOR THE TREATMENT OF WAFERS}
이러한 유형의 시스템은 미국 특허 제5 178 639호에 개시되어 있다. 이러한 공지된 시스템에 따르면, 카세트는 웨이퍼가 본질적으로 수직으로 위치되도록 저장부(store) 내에 배치된다. 스크류 컨베이어 기구를 매개로, 여전히 수직으로 위치된 웨이퍼를 담고 있는 카세트는 웨이퍼 조작 로봇의 전방으로 이동되며, 그 다음에 상기 로봇이 웨이퍼를 수평 보트(boat)까지 이송한다. 다시 말하면, 웨이퍼가 수직 상태로 보트 내에 배치된다. 그 다음에 '보트'는 경사지게 4분의 1만큼 회전하여, 직선형 컨베이어 수단 위에 배치된다. 상기 컨베이어 수단을 따라서 다수의 리액터(reactor)가 존재하며, "보트"는 필요에 따라 해당 리액터로 공급된다.
이러한 형식의 설비에 있어서, 관련 리액터 내에서의 처리 시간이 짧아지면, 웨이퍼를 카세트 저장부로부터 관련 리액터까지 이동시키는 다양한 컨베이어 수단에 대해 용량 문제가 발생한다는 것을 알게 되었다.
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 시스템에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 설비의 개략적이고 부분적으로 노출된 사시도를 보여주고 있다.
도 2는 본 발명에 따른 설비의 개략적인 평면도를 보여주고 있다.
본 발명의 목적은, 상기 운반을 효율적인 방식으로 실행하여, 리액터 내에서의 처리 시간이 비교적 짧은 경우에도 리액터의 용량이 충분히 활용될 수 있도록 하는 것이다.
이러한 목적은, 청구항 1의 특징부를 갖는 전술한 시스템에 의해 실현된다. 이러한 형식의 구조에 있어서, '보트'는 항상 수직 상태에 있으며, 다시 말하면, 웨이퍼는 '보트'가 조작될 때 항상 수평 상태에 있다. 운반은 회전 저장 선반(carousel)을 2개 이상의 리액터와 조합하여 사용함으로써 더욱 최적화될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 구성에 의하면, 비교적 조작이 간단한 로봇으로 충분하다. 만약 추가로, 저장부가 보조 컨테이너를 직립으로 수납하도록 설계되고 또 제1 이송 수단이 본질적으로 수평으로 연장되는 상기 웨이퍼의 지지면을 포함한다면, 더욱 간소화될 수 있다. 이제 보조 컨테이너는 직립으로 수납되는데, 이것은 웨이퍼가 항상 본질적으로 수평이라는 것을 의미한다.
웨이퍼의 직경이 커지게 됨에 따라서, 카세트 내의 웨이퍼 공간이 증대된다. 동일한 저장 용량을 유지할 수 있도록 하기 위해서는, 그러한 카세트가 내부에 저장되는 매거진이 점점 더 높아지게 된다는 것을 의미한다. 만약 웨이퍼를 카세트로부터 직접 꺼내어 "보트" 내에 배치해야 한다면, 이것은 웨이퍼 조작 로봇이 상당한 높이 위로 이동할 수 있어야 한다는 것을 의미한다. 이것은 웨이퍼의 위치 결정에 따른 허용 공차가 특히 적기 때문에, 고가의 웨이퍼 조작 로봇이 필요하게 된다는 것을 의미한다.
미국 특허 제5 254 170호를 참조하면, 웨이퍼가 항상 수평으로 위치하며, 또한 이러한 형식의 웨이퍼 조작 설비가 사용되는 설비가 개시되어 있다. 본 발명에 따른 설비에서는, 카세트용의 비교적 높은 저장부가 존재하며, 카세트는 비교적 단순한 로봇을 사용하여 균일한 높이에 위치될 수 있고 또 이 높이로부터 출발하여 '보트' 내에 배치되기 위하여 비교적 작은 높이 범위를 갖는 웨이퍼 조작 로봇에 의해 조작될 수 있음을 추정할 수 있다. 실제로 웨이퍼 조작 로봇의 높이 범위는 '보트' 높이에 의해 결정된다.
예컨대, 미국 특허 제5, 407 449호에 개시된, 단일 챔버 내에서 하나의 리액터와 하나의 회전 저장 선반이 결합된 구성과 비교하여 보면, 전술한 본 발명에 따른 시스템에서는 리액터를 2개 설치함으로써 용량을 상당한 개선할 수 있게 된다. 또한, 본 발명에 있어서 카세트와 '보트' 모두를 위한 중간 스테이션이 존재함으로써, 웨이퍼가 카세트로부터 '보트' 내로 또는 그 역 방향으로 이송되는 동안 처리 챔버 내의 회전 저장 선반과 웨이퍼 저장 스테이션의 회전 저장 선반이 회전할 수 있게 된다. 이러한 수단에 의해 시스템의 모든 구성 요소가 최적으로 활용될 수 있다. 미국 특허 제5 407 449호에 따른 구성에는 이러한 유연성이 없으며, 또한 처리 챔버의 회전 저장 선반과 웨이퍼 저장 스테이션의 회전 저장 선반은 웨이퍼가 조작되는 동안 제위치에 고정된다. 백분율로 따져볼 때, 용량의 증대는 2개보다 많은 리액터가 설치될 때 더 적다. 또한, 리액터가 2개보다 많고 하나의 컨베이어 수단에서 처리 시간이 비교적 짧을 때 용량 문제가 순식간에 발생한다. 가장 공통적으로 사용되는 1 시간 내지 3 시간의 처리 시간에 있어서, 리액터가 2개인 구성이 시스템의 모든 구성 요소를 가장 최적의 활용 상태에 이르게 한다는 것을 알게 되었다.
따라서, 만약 2개보다 많은 리액터를 사용할 필요성이 있다면, 전술한 다수의 시스템을 서로 나란히 위치시키는 것이 유리하다. 다시 말하면, 이러한 수단에 의해 서로 별개로 작동하고 제한된 영역 내에 수용될 수 있는 시스템이 제조된다. 이것은, 노(爐)의 수를 증가시킬 때 이들 노를 일렬로 서로 나란히 간단하게 배치하도록 제안된 미국 특허 제5 178 639호에 따른 구성과는 대조적이다. 카세트와 '보트'의 공급/제거 및/또는 웨이퍼 조작을 위해 제공되는 구성 요소 중 하나가 고장난 경우에, 시스템 전체가 즉시 작동하지 않게 된다. 전술한 서로 나란히 배열되는 2개 이상의 시스템으로 구성되는 본 발명에 따른 조립체에 의하면, 서로 별개로 기능하는 시스템이 획득되고, 또 작동 신뢰성이 상당히 개선된다.
본 출원인 명의의 네덜란드 특허 제1 005 410호에는, 일반적으로 수직으로 설치되는 리액터에 대하여 웨이퍼 랙이 더 이상 상하 운동만을 실행하지 않을 뿐만 아니라, 상기 리액터가 내부에 설치된 챔버를 통해 이들 웨이퍼 랙이 웨이퍼를 운반하는데 사용할 수 있게 된 것이 제안되어 있다. 상기 네덜란드 특허 제1 005 410호에는, 웨이퍼 랙이 회전 플랫폼 위에 위치되어 있고 또 이들이 해당 노 부근에 도달하는 즉시 특정 장치에 의해 노 내에 도입되며, 웨이퍼 랙의 하면이 노의 하면을 밀폐하는 밀폐 스토퍼를 포함하는 것이 개시되어 있다.
이러한 형식의 구성에 따르면, 웨이퍼를 항상 웨이퍼가 공급/제거되는 카세트로부터 웨이퍼 랙으로/으로부터 이송할 필요가 있다.
지금까지 공지된 설비에 따르면, 이러한 이송은 리액터가 내부에 설치된 챔버와 카세트용 저장부 사이의 경계면에서 실행되었다. 다시 말하면, 웨이퍼 랙을 리액터로 공급하기 위한 컨베이어 수단이 정지되어 있을 때, 임의의 위치에서, 필수 로봇에 가장 근접하여 위치된 해당 웨이퍼 랙이 관련 카세트의 웨이퍼로 장전되거나 또는 관련 카세트 내로 웨이퍼가 내려지게 된다.
전술한 바와 같이, 임의의 처리 과정에 있어서 전체 설비의 용량은 더 이상 여러 개의 리액터의 용량에 의해 결정되지 않는다는 것을 알 수 있었다.
본 발명의 목적은, 이용 가능한 바닥 면적을 확대시키지 않고도 용량을 더욱 증대시킬 수 있는 설비를 제공하는 것이다. 요컨대, 이러한 형식의 설비는 일반적으로 바닥 면적이 특히 고가인 "클린 룸" 상태하에서 작동된다.
본 발명에 따르면, 이러한 과제는 중간 저장부가 상기 처리 영역과 상기 컨테이너를 수납하기 위해 설치된 저장 수단 사이에 배열되고 또 상기 이송 수단이 상기 컨테이너를 상기 처리 챔버의 내외측으로 이동시키기 위한 제1 이송 수단을 포함함으로써 달성된다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 웨이퍼가 웨이퍼 랙으로부터 카세트 저장부로 직접 이동하지는 않지만, 카세트는 저장부로부터 제거되어 웨이퍼를 수용 또는 분배하기에 최적의 위치로 옮겨진다. 그 결과 용량이 더욱 증대될 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 전술한 웨이퍼 랙용 중간 저장부는 리액터 챔버와 저장 영역 모두에 대하여 차단(close off)될 수 있다. 이러한 수단에 의해 로크 조작이 제공될 수 있다.
이미 설명한 바와 같이, 리액터는 노를 포함할 수 있지만, 상기 리액터는 종래 기술에서 개시된 어떠한 다른 웨이퍼의 처리에도 제공될 수 있음이 이해되어야 한다. 그러한 리액터는 수평 또는 수직으로 작동할 수 있도록 배열될 수 있다. 물론, 관련된 컨베이어 수단의 구성은 이것에 의존한다. 수평으로 배열된 회전 플랫폼이 수직으로 장전되거나/내려질 수 있는 리액터용의 일예로서 위에서 설명되었다.
본 발명은 도면에서 보여주는 예시적 실시예를 참조하여 아래에서 더욱 상세히 설명될 것이다.
본 발명에 따른 설비는 전체적으로 참조 부호 1로서 지시되어 있다. 이 설비는 하우징(2)을 포함하며, 일반적으로 소위, "클린 룸" 내에 설치되어 있다. 하우징(2)에 추가하여, 특히 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 격벽(3, 4, 5)이 또한 존재한다. 하우징(2)은 격벽(3)에 의해 리액터 영역 또는 챔버(21)를 한정하고 있다. 하우징(2)과 격벽(3, 4){및 차단부(20; closure)} 사이에는 본 발명에 따른 중간 저장부가 그 내부에 위치되는 챔버(22)가 한정되어 있다. 격벽(4, 5)과 하우징(2) 사이에는 챔버(23)가 한정되어 있다. 참조 부호 33은 도입 챔버이다.
이 경우에, 2개의 리액터는 노(6, 7; furnace)를 포함하며 리액터 챔버(21) 내에 배열되어 있다. 상기 노는 수직으로 위치되며, 참조 부호 12로 지시되고 웨이퍼(13)로 충전된 웨이퍼 랙이 아래로부터 수직 방향으로 노(6, 7) 내로 도입된다. 이를 위해, 각각의 노는 삽입 아암(14)을 구비하며, 이 삽입 아암은 수직 방향으로 이동 가능하다. 도면에서는 하나의 삽입 아암(14) 만을 볼 수 있다. 웨이퍼 랙(12)의 바닥에는 더 상세히 설명되지 않는 절연 플러그가 제공되며, 이 절연 플러그는 웨이퍼 랙과 노 사이를 밀봉한다. 노의 작동을 최적화하기 위하여 특별한 방책이 취해진다.
절단부(15)가 마련된 회전 플랫폼(11)이 장착되어 있다. 그들 절단부(15)는, 소정 위치로 오게 되면, 삽입 아암(14)이 그 절단부를 통해 상하로 이동할 수 있도록 형성되어 있다. 다른 한편으로, 웨이퍼 랙의 바닥 직경은 플랫폼(11)의 절단부(15)보다 더 크며, 그 결과 아암(14)이 도 1에 보여주는 위치로부터 아래로 이동할 때, 웨이퍼 랙(12)이 회전 플랫폼(1) 위에 배치될 수 있게 되고, 또 역 작동에 의해 회전 플랫폼으로부터 다시 제거(이동)될 수 있다.
웨이퍼 랙은 노(6)와 노(7) 모두에 공급될 수 있다. 그 내부에서 연속 처리가 실행될 수 있다. 또한, 유사한 웨이퍼 랙 군(group)이 노(6)에 의해서만 그리고 노(7)에 의해서만 처리될 수도 있다. 웨이퍼 랙에는 반드시 웨이퍼가 제공되어야 한다. 요컨대, 웨이퍼(13)가 (운반)카세트(10) 내에 공급되고, 이 카세트는 도입 챔버(33)로부터 아암(31)에 의해 개폐식 개방부(34)를 통해 저장부(8) 내에 배치된다. 아암(31)에는 지지면(32)이 제공되며, 이 지지면의 치수는 회전 플랫폼(27)의 일련의 절단부(26)의 치수보다 약간 더 작다. 다수의 그러한 회전 플랫폼은 저장부(8) 내에 수직 방향으로 겹쳐 쌓이게 제공된다. 아암(31)은 높이 조정기(35)에 의해 수직 방향으로 이동할 수 있다. 아암(31)은 카세트를 도입 챔버(33)로부터 픽업하고 또 카세트를 도입 챔버(33)까지 이동시킬 수 있을 뿐만 아니라, 카세트를 저장부(8)로부터 회전 플랫폼(30)으로 또는 그 역방향으로 이동시킬 수 있도록 장착되어 있다. 회전 플랫폼(30)은, 회전시에 카세트가 개방부(37)가 형성되어 있는 격벽(4)을 향해 배치되도록 구성되므로, 카세트가 아암(24)에 의해 개방된 후에, 웨이퍼가 하나씩 해당 카세트로부터 꺼내어져, 챔버(22) 내에 위치된 웨이퍼 랙(12) 내에 배치될 수 있도록 되어 있다. 웨이퍼 랙(12)은 단부에 지지면(17)이 제공되어 있는 힌지식 아암(16)에 의해 지지되어 있으며, 이 지지면의 치수도 역시 절단부(15)의 치수보다 약간 더 작다. 이 아암(16)은 격벽(3)의 개폐식 개방부를 통해 웨이퍼 랙과 함께 이동할 수 있다. 챔버(22)를 챔버(21, 23)로부터 차단할 수 있도록 하기 위하여 차단부(20)가 제공되어 있다.
다량의 웨이퍼 처리가 하기와 같이 실행될 수 있다.
도 1에 개략적으로 보여주는 조작자가 다수의 카세트를 도입하여 패널(36) 상에서 제어 조작을 실행함으로써 저장부(8)를 채운다. 각각의 카세트(10)는 아암(31)에 의해 도입 챔버(33)로부터 저장부(8)의 이들 카세트용으로 만들어진 저장 격실(9) 내로 이송된다. 이것은 해당 카세트(10)를 챔버(33)로부터 개방부(34)를 통해 이동시키는 가장 낮은 위치로부터 시작하여, 그 다음에 상기 카세트가 저장부(8)의 보다 높은 격실(9) 내로 이동하기 위하여 상방으로 이동될 수 있다는 것을 의미한다. 저장부(8)의 회전에 의해, 여러 개의 격실을 카세트(10)로 충전할 수 있다.
저장부(8)를 충전한 후에는, 본 발명에 따른 설비의 자동화된 실시예에 의해 사람에 의한 추가적인 간섭이 요구되지 않는다. 그 다음에, 관련 카세트(10)는 아암(31)에 의해 저장부로부터 이동되어, 회전 플랫폼(30) 위에 배치된다. 카세트가 회전 플랫폼 위에서 회전되어 격벽(4)에 접촉하게 배치된다. 아암(24)에 의해 웨이퍼가 한 장씩 이동되어 스윙 아암(16) 위에 배치된 웨이퍼 랙(12) 내에 배치된다. 그 동안 회전 플랫폼(11)이 리액터 챔버(21) 내로 이동하여, 최적의 방식으로 리액터 챔버(21) 내측에 존재하는 웨이퍼에 대해 처리가 실행될 수 있다. 웨이퍼 랙(12)이 챔버(22) 내에서 충전되어, 리액터(6, 7) 중 어느 하나에 유용하게 된 후에, 지금까지 닫혀 있었던 개방부(19)가 개방되어, 상기 충전된 웨이퍼 랙이 회전 플랫폼 위에 배치된다. 그 다음에 회전 플랫폼은 즉시 또는 나중에 소정 위치로 이동하고, 충전된 웨이퍼 랙은 회전 플랫폼(11)으로부터 제거된다. 처리된 웨이퍼는 상기 충전된 플랫폼 위에 위치되며, 상기 웨이퍼는 상기와 반대의 운동을 실시한다.
이렇게 하여, 처리 챔버(21)의 외측 영역에서 웨이퍼를 웨이퍼 랙으로부터 제거하는 조작을 실행할 수 있다. 상기 방식은 웨이퍼를 카세트 밖으로 인출하는 조작에 대해서도 적용된다. 아암(31)이 웨이퍼를 한 장씩 저장부로부터 웨이퍼 랙으로 이동시킬 필요가 더 이상 필요없을 뿐만 아니라, 회전 플랫폼(30)의 사용에 의해, 관련 카세트를 비롯한 다수의 웨이퍼를 동시에 이동시킬 수 있다.
처리 시간이 비교적 짧은 경우 또는 리액터가 여러 개인 경우에 확실하게 설비의 바닥 면적을 그다지 증대시키지 않고 또 비용을 동반 상승시키지 않고도, 그 용량을 상당히 증대시킬 수 있음이 이해될 것이다.
당업자라면 상기한 것에 대한 다양한 변형이 가능하다는 것이 이해될 것이다. 예컨대, 하나의 리액터로 충분하거나 또는 2개 이상의 리액터가 존재할 수 있다. 저장부는 상이한 구성일 수 있는 한편, 다양한 변위 기구가 필요에 따라서 추가로 조정될 수 있다. 그러한 변형물은 모두 본 발명 청구항의 범위 내에 있는 것으로 고려된다.

Claims (7)

  1. 외부 환경으로부터 차단될 수 있고 또 2개 이상의 리액터(6, 7)를 보관하는 처리 챔버(21)와, 일련의 웨이퍼(13)를 수용하기 위한 컨테이너(12) 및 상기 처리 챔버(21) 내에 배열되어 상기 컨테이너(12)를 직립 상태로 이동시키기 위한 컨베이어 수단(11)과, 웨이퍼(13)용 보조 컨테이너(10)와, 상기 보조 컨테이너(10)를 보관하기 위한 저장 수단(8)과, 상기 웨이퍼를 보조 컨테이너로부터 상기 컨테이너로 이동시키거나 그 역방향으로 이동시키기 위한 제1 이송 수단(24)과, 상기 컨테이너를 상기 컨테이너용 중간 저장부로부터 상기 처리 챔버로 이동시키거나 또는 그 역 방향으로 이동시키기 위한 제2 이송 수단(16)을 포함하며, 상기 처리 챔버(21)와 저장 수단(8) 사이에는 상기 컨테이너(12)를 수용하기 위해 중간 저장부(22)가 배열되고, 상기 컨테이너(12)용 상기 중간 저장부(22)와 상기 보조 컨테이너(10)용 상기 저장 수단(8) 사이에는 상기 보조 컨테이너(10)용 중간 저장부(30)가 배열되며, 보조 컨테이너를 상기 저장 수단으로부터 상기 보조 컨테이너용 중간 저장부로이동시키거나 그 역 방향으로 이동시키기 위해 제3 이송 수단(31)이 제공되는 웨이퍼(13) 처리 시스템(1)에 있어서,
    상기 중간 저장부(22)는 상기 컨테이너(12)를 직립 상태로 수납하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 저장부(8)는 상기 보조 컨테이너(10)를 직립 상태로 수납하도록 설계되고, 또 상기 제1 이송 수단(24)은 본질적으로 수평으로 연장되는 상기 웨이퍼용 지지면을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 컨베이어 수단(11)은 회전 저장 선반(carousel)을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중간 저장부는 처리 챔버(21) 및 저장 수단(8)으로부터 차단될 수 있는 챔버(22)를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보조 컨테이너용 중간 저장부는 회전 플랫폼을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리액터는 노를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 2개 이상의 시스템을 포함하는 조립체로서,
    하나 이상의 시스템은 2개의 리액터(6, 7)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립체.
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