KR20020072448A - 자동연속 웨이퍼가공시스템 및 그를 이용한 웨이퍼가공방법 - Google Patents

자동연속 웨이퍼가공시스템 및 그를 이용한 웨이퍼가공방법 Download PDF

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백춘금
최창환
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Abstract

본 발명은 자동연속 웨이퍼가공시스템 및 그를 이용한 웨이퍼가공방법에 관한 것으로서, 전방에 웨이퍼(w)가 출입되는 제1트랙통로가 형성된 트랙본체와, 트랙본체의 측부에 매엽식으로 결합되어 유입되는 웨이퍼(w)를 가공하는 복수의 공정모듈과, 트랙본체 내부에서 수평방향으로 이송되면서 웨이퍼(w)를 상기 복수의 공정모듈로 이송시키는 트랙왕복로봇(15)을 포함하는 적어도 2개 이상의 트랙모듈유니트(10)(20); 트랙모듈유니트와 동일 개수의 분배통로(31a)(31b)가 형성된 타워본체(31)와, 타워본체(31) 내부에 고정되며 끼어진 웨이퍼(w)의 틀어진 정도를 파악하여 이에 대응하는 정보를 발생하는 얼라이너(32)와, 타워본체(31) 내부에 승강 가능하게 설치되어 얼라이너(32)에서 웨이퍼(w)를 추출하여 분배통로(31a)(31b)들에 각각 대응하는 위치로 승강시키는 승강로봇(35)을 가지는 웨이퍼분배타워(30); 트랙모듈유니트(10)(20)와 웨이퍼분배타워(30) 사이에 설치되어 제1트랙통로(12)(22) 및 분배통로(31a)(31b)를 출입하는 웨이퍼(w)가 임시 보관되고 트랙모듈유니트(10)(20)와 상기 웨이퍼분배타워(30)를 공간 분리하는 것으로서, 상기 트랙모듈유니트(10)(20)와 동일 개수의 로드락유니트(40)(50);를 포함한다.

Description

자동연속 웨이퍼가공시스템 및 그를 이용한 웨이퍼가공방법{Automatic continue wafer processing system and method for using the same}
본 발명은 웨이퍼를 가공하는 일련의 공정들을 웨이퍼를 대기에 노출시키지 않고 연속적으로 수행하게 하는 자동연속 웨이퍼가공시스템 및 그를 이용한 웨이퍼가공방법에 관한 것이다.
반도체칩을 생산하기 위하여 연속적으로 웨이퍼를 가공하는 일련의 공정이 필요하다. 이러한 공정에는 포토, 에칭, 디퓨젼, 박막공정등 크게 4 가지 공정으로 나누어진다. 이러한 각각의 공정은 각기 다른 조건에서 수행되어야 하므로 상기한 공정을 수행하는 수많은 공정모듈들이 필요하다. 상기한 공정모듈들은 통상적으로 커다란 스페이스에 공정범주별로 효율적으로 배치됨으로써 공정모듈라인을 형성하게 된다.
웨이퍼는 생산라인내 사람이나 로봇에 의하여 하나의 공정모듈에서 다른 공정모듈들로 순차적으로 경유하고, 이 과정에서 상기한 공정들이 수행되는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 분야의 생산성을 도모하기 위하여 창출된 것으로서, 반도체 제조공정에서 연속적인 일련의 공정들을 수행하는 복수개의 공정모듈을 일체화시켜 상기 모듈들이 생산라인내에서 차지하는 면적을 줄일 수 있으며, 웨이퍼가 하나의 공정모듈에서 다른 공정모듈로 이송되는 과정에서 소요되는 시간을 줄일 수 있는 자동연속 웨이퍼가공시스템 및 그를 이용한 웨이퍼가공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은, 웨이퍼가 외부로 노출되는 것을 최대한 방지하여 웨이퍼상에 떨어지는 파티클의 수와 대기에 의해 웨이퍼상에 산화막이 형성되는 것을 최소화할 수 있는 자동연속 웨이퍼가공시스템 및 그를 이용한 웨이퍼가공방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 자동연속 웨이퍼가공시스템의 사시도,
도 2는 도 1의 자동연속 웨이퍼가공시스템을 다른 각도에서 본 사시도,
도 3은 도 1의 웨이퍼분배타워의 발췌 사시도,
도 4는 도 2의 트랙본체의 발췌 사시도,
도 5는 도 4의 트랙본체의 내부 사시도,
도 6은 도 2의 로드락유니트의 내부 사시도,
도 7은 도 1의 공정모듈이 트랙본체에 결합되는 상태를 도시한 도면,
도 8은 도 7의 공정모듈의 일 실시예의 분해사시도,
도 9는 도 7의 공정모듈의 일 실시예의 단면도,
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
10, 20 ... 상,하부 트랙모듈유니트
11, 21 ... 트랙본체 12,22 ... 상,하부 제1트랙통로
13a, 13b, 13c, 13d ... 상부 제2트랙통로
23a, 23b, 23c, 23d ... 하부 제2트랙통로
14 ... 수평가이드 15 ... 트랙왕복로봇
15a ... 로봇본체 15b ... 제1팔
15c ... 제2팔 15d ... 핑거
16 ... 트랙진공펌프 30 ... 웨이퍼분배타워
31 ... 타워본체 31a ... 상부 분배통로
31b ... 하부 분배통로 32 ... 얼라이너
32a ... 슬롯 34a ... 실린더
34a' ... 수직동축 34b ... 수평가이드
35 ... 승강로봇 35a ... 로봇본체
35b ... 회전축 35c ... 팔
35d ... 핑거 36 ... 제1로드포트모듈
36a ... 풉 37 ... 제2로드포트모듈
37a ... 풉 38 ... 패널
39 ... 팬필터 40, 50 ... 상,하부 로드락유니트
41 ... 로드락본체 42 ... 쿨스테이션
44 ... 엘리베이터 45 ... 제1로드락뱃밸브
46 ... 제2로드락뱃밸브 47 ... 로드락진공펌프
100a, 100b, 100c, 100d ... 제1,2,3,4공정모듈
101 ... 모듈뱃밸브 110 ... 리엑터블럭
111 ... 제1접속파이프 112 ... 제2접속파이프
115 ... 펌핑포트 116 ... 웨이퍼이송구멍
117, 118 ... 배기홀 120 ... 샤워헤드판
121 ... 제1연결라인 122 ... 제2연결라인
130 ... 확산판 131 ... 분사구
133 ... 노즐 140 ... 웨이퍼블럭
150 ... 펌핑라인 200 ... 시스템 제어부
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 자동연속 웨이퍼가공시스템은,
전방에 웨이퍼(w)가 출입되는 제1트랙통로가 형성된 트랙본체와, 상기 트랙본체의 측부에 매엽식으로 결합되어 유입되는 웨이퍼(w)를 가공하는 복수의 공정모듈과, 상기 트랙본체 내부에서 수평방향으로 이송되면서 웨이퍼(w)를 상기 복수의 공정모듈로 이송시키는 트랙왕복로봇(15)을 포함하는 적어도 2개 이상의 트랙모듈유니트(10)(20);
상기 트랙모듈유니트와 동일 개수의 분배통로(31a)(31b)가 형성된 타워본체(31)와, 상기 타워본체(31) 내부에 고정되며 끼어진 웨이퍼(w)의 틀어진정도를 파악하여 이에 대응하는 정보를 발생하는 얼라이너(32)와, 상기 타워본체(31) 내부에 승강 가능하게 설치되어 상기 얼라이너(32)에서 웨이퍼(w)를 추출하여 상기 분배통로(31a)(31b)들에 각각 대응하는 위치로 승강시키는 승강로봇(35)을 가지는 웨이퍼분배타워(30);
상기 트랙모듈유니트(10)(20)와 상기 웨이퍼분배타워(30) 사이에 설치되어 상기 제1트랙통로(12)(22) 및 분배통로(31a)(31b)를 출입하는 웨이퍼(w)가 임시 보관되고 상기 트랙모듈유니트(10)(20)와 상기 웨이퍼분배타워(30)를 공간 분리하는 것으로서, 상기 트랙모듈유니트(10)(20)와 동일 개수의 로드락유니트(40)(50);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 웨이퍼분배타워(30)에는, 공정진행을 위하여 대기하고 있거나 공정완료된 웨이퍼(w)가 수납되는 풉(foup)이 설치된 적어도 하나 이상의 로드포트모듈을 포함한다. 이때, 상기 웨이퍼분배타워(30)에는, 유입되는 공기에 포함된 이물질입자를 제거하기 위한 팬필터(39)가 설치된다.
본 발명에 있어서, 상기 승강로봇(35)은, 상기 타워본체(31) 내에 수직 방향으로 이송되는 로봇본체(35a)와, 상기 로봇본체(35a)에서 회전 운동하는 회전축(35b)과, 상기 회전축(35b)에 설치된 팔(35c)과, 상기 팔(35c)에 대해서 관절운동하며 웨이퍼(w)를 추출하는 핑거(35d)를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 로드락유니트(40)(50)는, 상기 제1트랙통로와 상기 분배통로가 연통되도록 설치된 로드락본체(41)와, 상기 로드락본체(41) 내에 설치되며 웨이퍼(w)가 수납되는 다수개의 슬롯이 형성되며 그 수납된 웨이퍼를 냉각시키는 쿨스테이션(42)과, 상기 쿨스테이션(42)을 상기 트랙왕복로봇(15) 또는 승강로봇(35)이 웨이퍼(w)를 추출하기에 적당한 높이로 승강시키는 엘리베이터(44)와, 상기 분배통로(31a)(31b)를 개폐하기 위한 제1로드락뱃밸브(45)와, 상기 제1트랙통로(12)(22)를 개폐하기 위한 제2로드락뱃밸브(46)를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 트랙왕복로봇(15)은, 상기 트랙본체(11) 내에 수평방향으로 설치된 수평가이드(14) 상에서 이송되는 로봇본체(15a)와, 상기 로봇본체(15a)에서 수평 회전 운동하는 제1팔(15b)과, 상기 제1팔(15b)에 대해 관절 운동하는 제2팔(15c)과, 상기 제2팔(15c)에 대해서 관절운동하며 웨이퍼(w)를 추출하는 핑거(15d)를 포함한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 웨이퍼가공시스템을 이용한 웨이퍼가공방법은, 전방에 웨이퍼(w)가 출입되는 제1트랙통로가 형성된 트랙본체와, 상기 트랙본체의 측부에 매엽식으로 결합되어 유입되는 웨이퍼(w)를 가공하는 복수개의 공정모듈과, 상기 트랙본체 내부에서 수평방향으로 이송되면서 웨이퍼(w)를 상기 복수개의 공정모듈로 이송시키는 트랙왕복로봇(15)을 포함하는 적어도 2개 이상의 트랙모듈유니트(10)(20); 및 상기 제1트랙통로 각각에 대응되도록 상기 트랙모듈유니트(10)(20)에 설치되어 그 제1트랙통로로 출입하는 웨이퍼(w)가 임시 보관되는 곳으로서, 상기 트랙모듈유니트와 동일 개수의 로드락유니트;를 포함하며, 상기 복수개의 공정모듈들이 웨이퍼 가공을 위한 순차적 공정관계를 가지며 상기 트랙본체에 시계방향 또는 반시계방향으로 순차적으로 배치된 웨이퍼가공시스템에 적용되는 것으로서,
상기 트랙왕복로봇(15)이 웨이퍼(w)가 임시 보관되어 있는 상기 로드락유니트에서 특정공정이 수행되는 첫 번째 공정모듈로 상기 웨이퍼(w)를 이송시키는 단계;
상기 트랙왕복로봇(15)이 상기 첫 번째 공정모듈에서 특정공정이 수행되는 다음 공정모듈들로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 순차적으로 상기 웨이퍼(w)를 이송시키는 단계;
상기 트랙왕복로봇(15)이 마지막 공정모듈에서 웨이퍼(w)를 추출하여 상기 로드락유니트로 이송시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 자동연속 웨이퍼가공시스템 및 그를 이용한 웨이퍼가공방법의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 자동연속 웨이퍼가공시스템의 사시도이고, 도 2는 도 1의 자동연속 웨이퍼가공시스템을 다른 각도에서 본 사시도이며, 도 3은 도 1의 웨이퍼분배타워의 발췌 사시도이고, 도 4는 도 2의 트랙본체의 발췌 사시도이며, 도 5는 도 4의 트랙본체의 내부 사시도이고, 도 6은 도 2의 로드락유니트의 내부 사시도이다.
도시된 바와 같이, 자동연속 웨이퍼가공시스템은, 복수개의 공정모듈, 본 실시예에서 제1,2,3,4공정모듈이 설치된 적어도 2 개 이상의 트랙모듈유니트(10)(20)와, 트랙모듈유니트와 동일수의 분배통로가 형성된 웨이퍼분배타워(30)와, 각각의 트랙모듈유니트(10)(20)와 웨이퍼분배타워(30) 사이에 설치되는 것으로서 트랙모듈유니트(10)(20)와 동일수의 로드락유니트(40)(50)를 포함한다. 이때, 웨이퍼분배타워(30)는 로드락유니트(40)(50)와 후술할 제1,2로드포트모듈(36)(37)에 설치된 풉(36a)(37a) 사이에서 웨이퍼를 이송하기 위한 것이다. 상기 각각의 로드락유니트(40)(50)는 대기 상태에 있는 웨이퍼분배타워와 항시 진공으로 유지되는 트랙모듈유니트 사이의 웨이퍼 이송을 위해 존재하며, 더 나아가 트랙모듈유니트와 웨이퍼분배타워를 공간 분리하는 것이다.
본 실시예에서 설명을 보다 단순하게 하기 위하여, 트랙모듈유니트를 2개로 한정하여 상,하부 트랙모듈유니트(10)(20)라 정의하고, 분배통로를 2 개로 한정하여 상부 분배통로(31a)와 하부 분배통로(31b)라 정의하며, 또 로드락유니트도 2 개로 한정하여 상,하부 로드락유니트(40)(50)라 정의한다. 그러나, 트랙모듈유니트, 분배통로의 개수는 3개 또는 4개 이상으로도 가능하고, 이에 따라 로드락유니트의 수도 분배통로의 개수와 동일하게 채용할 수 있음은 물론이다.
상부 트랙모듈유니트(10)는, 도 4 에 도시된 바와 같이, 전방에 형성되어 웨이퍼(w)가 출입되는 상부 제1트랙통로(12)와, 측부에 형성되어 웨이퍼(W)가 출입되는 적어도 하나 이상, 본 실시예에서는 4개의 상부 제2트랙통로(13a)(13b)(13c)(13d)가 형성된 상부 트랙본체(11)를 포함한다.
상부 트랙본체(11) 내부에는, 도 5에 도시된 바와 같이, 수평방향으로 수평가이드(14)가 설치되고, 수평가이드(14)상에는 수평방향으로 이동하는 트랙왕복로봇(15)이 설치되어 웨이퍼(w)를 상부 제1트랙통로(12) 또는 제2트랙통로(13a)(13b)(13c)(13d)로 이송시킨다. 이러한 트랙왕복로봇(15)은 수평가이드(14)상에서 이송되는 로봇본체(15a)와, 로봇본체(15a)에서 수평 회전 운동하는 제1팔(15b)과, 제1팔(15b)에 대하여 관절 운동하는 제2팔(15c)과, 제2팔(15c)에 대해서 관절운동하며 웨이퍼(w)를 추출하는 핑거(15d)를 포함한다. 트랙왕복로봇(15)은 수평가이드(14) 상에서 왕복 이송되면서 공급된 웨이퍼(w)를 상부 로드락유니트(40) 또는 후술할 제1,2,3,4공정모듈(100a)(100b)(100c)(100d)로 이송시킨다.
상부 트랙본체(11)의 측부에는 유입되는 웨이퍼(w)를 가공하기 위하여 일련의 공정을 수행하는 제1,2,3,4공정모듈(100a)(100b)(100c)(100d)이 각각의 상부 제2트랙통로(13a)(13b)(13c)(13d)에 대응되게 매엽식(cluster)으로 결합되어 있다. 이러한 제1,2,3,4공정모듈(100a)(100b)(100c)(100d)은 웨이퍼 가공을 위한 순차적 공정 관계를 가지며 시계방향 또는 반시계 방향으로 순차적으로 배치되어 있다. 이때, 상부 트랙본체(11)와 제1,2,3,4공정모듈(100a)(100b)(100c)(100d) 각각의 사이에는 후술할 웨이퍼이송구멍(116)과 상부 제2트랙통로(13a)(13b)(13c)(13d)를 개폐하기 위한 모듈뱃밸브(101)가 설치된다. 상기한 각각의 공정모듈은 진행되는 연속 공정에 따라 기능 및 구조가 정하여진다.
상부 트랙본체(11)에는 그 내부에 진공을 형성하기 위한 트랙진공펌프(16)가 펌핑라인(150)을 통하여 연결된다. 트랙진공펌프(16)는 예를 들어 공정모듈 내부의 진공도가 10-2Torr를 유지하고 있을 때 상부 트랙본체(11) 내부의 진공도를 10-2Torr 보다 약간 높게 한다. 이렇게 함으로써 공정 완료후 모듈뱃밸브(101)가 열릴 때 공정모듈 내부의 잔여 가스가 상부 트랙본체(11)로 나가는 것을 방지하여 그 상부 트랙본체(11)가 오염되는 것을 막을 수 있다. 이러한 트랙진공펌프(16)는 공지의 것을 사용하기 때문에 상세한 설명을 생략한다.
하부 트랙모듈유니트(20)는, 상술한 상부 트랙모듈유니트(10)와 동일 구조 및 동일 기능을 가지는 하부 트랙본체(21), 하부 제1트랙통로(22), 하부 제2트랙통로, 수평가이드, 트랙왕복로봇, 하부 트랙본체의 측부에 결합되는 제1,2,3,4공정모듈(105a)(105b)(105c), 트랙진공펌프(미도시)를 채용한다. 이러한 구성은 상부 트랙모듈유니트에서 상술한 것과 동일 구조를 가지기 때문에 더 이상의 설명은 생략한다.
웨이퍼분배타워(30)는, 내측면에 웨이퍼(w)가 출입되는 상,하부 분배통로(31a)(31b)가 형성된 타워본체(31)와, 타워본체(31) 내부에 고정되며 웨이퍼(w)를 정확히 로드락유니트(40)(50)에 놓는데 이용되는 얼라이너(32)와, 타워본체(31) 내부에 수직방향으로 설치되며 상부로 승강되는 수직동축(34a')을 가지는 실린더(34a)와, 실린더(34a)를 수평방향으로 이동시키는 수평가이드(34b)와, 수직동축(34a') 상에 고정되어 승강하면서 얼라이너(32)에서 웨이퍼(w)를 추출하여 상,하부 분배통로(31a)(31b)에 각각 대응하는 위치로 승강시키는 승강로봇(35)을 가진다.
승강로봇(35)은 수직동축(34a') 상에서 이송되는 로봇본체(35a)와, 로봇본체(35a)에서 회전 운동하는 회전축(35b)과, 회전축(35b)에 설치된 팔(35c)과, 팔(35c)에 대해서 관절운동하며 웨이퍼(w)를 추출하는 핑거(35d)를 포함한다.
얼라이너(32)에는 승강로봇(35)에 의하여 이송된 웨이퍼(w)가 끼어지는 슬롯(32a)이 형성되어 있다. 얼라이너는 슬롯(32a)에 끼어진 웨이퍼의 틀어진 정도를 파악하여 이에 대응하는 정보를 승강로봇에 전달함으로써 승강로봇(35)이 웨이퍼(w)를 로드락유니트로 정확히 이송할 수 있도록 한다. 이러한 얼라이너(32)는 공지의 것이기 때문에 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
타워본체(31)에는 그 타워본체(31) 내부 공간이 외부로 노출되지 않도록 패널(38)이 설치된다. 패널(38)에는 공정진행을 위하여 대기하고 있거나 공정이 완료된 웨이퍼(w)가 수납되는 풉(36a)(37a)(foup)이 설치된 다수개의 로드포트모듈, 본 실시예에서는 제1,2로드포트모듈(36)(37)이 설치된다. 또, 타워본체(31)의 소정부에는 웨이퍼분배타워(30) 내부로 유입되는 공기에 포함된 이물질을 제거하기 위한 팬필터(39)가 설치된다.
상부 로드락유니트(40)는, 상부 제1트랙통로(12) 및 상부 분배통로(31a)와 연통되도록 상부 트랙모듈유니트(10)와 웨이퍼분배타워(30) 사이에 설치되는 로드락본체(41)와, 로드락본체(41) 내에 설치되며 웨이퍼(w)가 수납되는 다수개의 슬롯이 형성되고 그 수납된 웨이퍼(w)를 냉각시키는 금속재질의 쿨스테이션(42)을 포함한다. 쿨스테이션(42)에는 다수개의 웨이퍼, 본 실시예에서는 10 개 이상의 웨이퍼를 한꺼번에 수납할 수 있도록 그 웨이퍼(w)들이 끼어지는 10 이상의 슬롯이 형성되어 있다.
상부 로드락본체(41)에는 도 6에 도시된 바와 같이, 쿨스테이션(42)을 트랙왕복로봇(15) 또는 승강로봇(35)이 웨이퍼(w)를 추출하기에 적당한 높이로 승강시키는 엘리베이터(44)가 설치된다.
상부 로드락본체(41)의 측부에는 불활성가스 유입관(미도시)이 설치되며, 불활성가스 유입관은 상부 로드락본체(41) 내부로 Ar 과 같은 불활성가스를 분사함으로써 쿨스테이션(42)에 수납된 웨이퍼(w)를 냉각시킨다. 이때, 불활성가스 유입관은 상부 로드락본체(41) 내부를 상압으로 만들기 위한 수단으로서 사용될 수 있다.
상부 로드락본체(41)에는 상부 분배통로(31a)를 개폐하기 위한 제1로드락뱃밸브(45)와, 상부 제1트랙통로(12)를 개폐하기 위한 제2로드락뱃밸브(46)가 설치되고, 상부 로드락유니트(40)의 내부에 진공을 형성하기 위한 로드락진공펌프(47)가 로드락본체(41)의 소정부와 연결된다.
하부 로드락유니트(50)는, 하부 제1트랙통로(22) 및 하부 분배통로(31b)와 연통되도록 하부 트랙모듈유니트(20)와 웨이퍼분배타워(30) 사이에 설치되는 로드락본체와, 상부 로드락유니트(40)에서 기재된 것과 동일 구성 및 작용을 하는 쿨스테이션, 엘리베이터, 제1로드락뱃밸브, 제2로드락뱃밸브를 포함한다. 이러한 구성에 대한 설명은 이미 기술하였으므로 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
상기한 모든 구성요소들은 시스템제어부(200)에 의하여 모두 제어된다.
상기한 각각의 공정모듈은 웨이퍼에 특정 공정이 수행될 수 있도록 구조 및 기능이 정해져야 한다. 따라서, 모든 공정모듈의 구조를 동일하게 하거나 또는 공정에 따라 구조를 다르게 할 수 있다. 본 실시예에서는, 도 7 내지 도 9를 참조하여 박막형성공정을 수행할 수 있는 박막형성모듈을 예로서 그 구조를 설명하면 다음과 같다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 상부 트랙본체(11)에 제1공정모듈(100a)이 상부 제2트랙통로(13a)에 대응되도록 설치되어 있다. 제1공정모듈(100a)은,모듈뱃밸브(101)가 개방될 경우에 트랙왕복로봇(15)에 의하여 웨이퍼이송구멍(116)을 통하여 이송된 웨이퍼(w)가 위치되는 리엑터블럭(110)과, 리엑터블럭(110)에 결합되는 샤워헤드판(120)과, 샤워헤드판(120)에 설치되어 반응가스 공급부(미도시)로부터 공급되는 반응가스 및/또는 불활성가스를 분사하는 확산판(130)과, 리엑터블럭(110)의 내부에 설치되어 웨이퍼(w)가 안착되는 웨이퍼블럭(140)과, 리엑터블럭(110)과 연결되어 그 리엑터블럭(110) 내부의 가스를 외부로 배기시키는 배기부(미도시)를 포함한다.
샤워헤드판(120)에는 공급되는 제1반응가스 및/또는 불활성가스를 상기 확산판(130)으로 이송시키기 위한 제1연결라인(121)과, 제2반응가스 및/또는 불활성가스를 확산판(130)으로 이송시키기 위한 제2연결라인(122)이 설치되어 있고, 리엑터블럭(110)에는 상기 제1연결라인(121) 및 제2연결라인(122)과 각각 접속되는 제1접속파이프(111) 및 제2접속파이프(112)가 설치되어 있다. 상기 제1,2접속파이프는 미도시한 반응가스 공급부와 연결된다.
샤워헤드판(120)이 리엑터블럭(110)을 덮었을 때 리엑터블럭(110) 내부에 위치되는 확산판(130)은, 제1연결라인(121)을 통하여 유입되는 제1반응가스 및/또는 불활성가스를 상기 웨이퍼(w)의 상부로 분사하는 다수의 분사구(131) 및 제2연결라인(122)으로 유입되는 제2반응가스 및/불활성가스를 상기 웨이퍼(w)의 외주측으로 분사하는 다수의 노즐(133)을 가진다.
상기와 같은 공정모듈 내부에는 그 내부의 온도를 상승시키기 위한 다수개의 히터(H)가 설치되어 있다.
상기와 같은 제1공정모듈(100a)은, 웨이퍼 이송구멍(116)을 통하여 웨이퍼(w)가 이송되어 웨이퍼블럭(140)에 안착되고, 소정의 온도로 리엑터블럭(110)이 가열된 상태에서, 제1반응가스 및/또는 불활성가스가 제1접속파이프(111) → 제1연결라인(121) →분사구(131)를 통하여 웨이퍼(w) 상부로 분사되고, 제2반응가스 및/또는 불활성가스는 제2접속파이프(112) → 제2연결라인(122) → 노즐(133)을 통하여 리엑터블럭(110)의 내측면 방향으로 분사되도록 한다. 이러한 제1,2반응가스는 웨이퍼(w) 상에 박막을 형성하고, 공정부산물이나 박막증착에 사용되지 않은 가스들은 배기홀 및 펌핑포트(115)를 통하여 외부로 배기된다.
본원발명은 상기와 같은 구조 또는 다른 구조를 가지는 공지의 공정모듈을 다수개, 본 실시예에서는 8개 채용함으로써 웨이퍼상에 일련의 공정을 연속적으로 수행할 수 있다.
다음, 상기와 같은 구조의 자동연속 웨이퍼가공시스템의 동작을 설명한다.
웨이퍼분배타워(30) 내부로 팬필터(39)에 의하여 이물질이 제거된 공기를 공급하여 웨이퍼분배타워(30) 내부를 청정한 상태로 유지하고, 트랙진공펌프(16)들에 의하여 상,하부 트랙본체(11)(21) 내부는 소정의 진공상태로 유지된다. 한편, 제1로드포트모듈(36)의 풉(36a)에는 다수개의 웨이퍼가 수납되어 있다.
다음, 승강로봇(35)은 수직동축(34a') 및 수평가이드(34b)에 의해 이동되어 제1로드포트모듈(36)에 대응하는 위치로 이동한 후, 회전축,팔,핑거(35b)(35c)(35d)를 움직여 제1로드포트모듈(36)의 풉(36a)에서 하나의 웨이퍼(w)를 추출한다. 이후 승강로봇(35)은 얼라이너(32)에 대응하는 위치로이동하여 웨이퍼(w)를 얼라이너(32)의 슬롯(32a)에 끼어넣는다. 얼라이너(32)는 끼어진 웨이퍼(w)의 틀어진 정도를 파악하여 이에 대응하는 정보를 승강로봇(35)에 전달함으로써 승강로봇(35)이 웨이퍼(w)를 로드락유니트(40)(50)로 정확히 이송될 수 있도록 한다.
다음, 승강로봇(35)은 회전축,팔,핑거(35b)(35c)(35d)를 움직여 얼라이너(32)로부터 웨이퍼(w)를 추출하여 상부 분배통로(31a)에 대응하는 위치로 이송시킨다.
다음, 제1로드락뱃밸브(45)는 하강하여 상부 분배통로(31a)를 개방하고, 승강로봇(35)은 회전축,팔,핑거(35b)(35c)(35d)를 움직여 상부 분배통로(31a)를 통하여 임의의 웨이퍼(w)를 공정진행을 위해 이미 다른 웨이퍼들이 끼워져 있는 슬롯들을 피하여 쿨스테이션(42)의 슬롯에 끼어넣은 후, 팔,핑거(35c)(35d)를 접어 상부 로드락유니트(40)로부터 빠져나온다.
다음, 제1로드락뱃밸브(45)는 상승하여 상부 분배통로(31a)를 폐쇄한다. 그리고, 로드락진공펌프(47)와 연결되는 밸브(미도시)가 열려 로드락본체(41) 내부를 상부 트랙본체(11)와 동일한 진공 상태로 만든다.
다음, 상부 로드락유니트(40) 내부와 상부 트랙본체(11) 내부가 동일한 진공상태가 되면 제2로드락뱃밸브(46)가 하강하여 상부 제1트랙통로(12)를 개방한다. 그러면, 트랙왕복로봇(15)은 수평가이드(14)를 타고 상부 제1트랙통로(12)에 대응하는 위치로 이동하고, 트랙왕복로봇(15)은 제1,2팔, 핑거(15b)(15c)(15d)를 펼쳐 쿨스테이션(42)의 슬롯으로부터 웨이퍼(w)를 추출한다. 트랙왕복로봇(15)이웨이퍼(w)를 추출하여 상부 트랙본체(11) 내로 이동시키면, 제2로드락뱃밸브(46)가 상승하여 제1트랙통로(12)를 폐쇄한다.
다음, 트랙왕복로봇(15)은 수평가이드(14)를 타고 웨이퍼(w)를 상부 제2트랙통로(13a)에 대응하는 위치로 이송시킨다.
다음, 상부 트랙본체(11) 내부와 제1공정모듈(100a) 내부의 진공도가 동일하게 되면 제1공정모듈(100a)의 모듈뱃밸브(101)가 하강하여 웨이퍼이송구멍(116)을 개방한다.
다음, 트랙왕복로봇(15)은 제1,2팔,핑거(15b)(15c)(15d)를 펼쳐 웨이퍼(w)를 웨이퍼블럭(110)에 안착시킨다. 웨이퍼(w)를 공급한 후 트랙왕복로봇(15)은 제1,2팔,핑거(15b)(15c)(15d)를 접어 제1공정모듈(100a)로부터 완전히 빠져나온다.
다음, 모듈뱃밸브(101)가 상승하여 웨이퍼이송구멍(116)을 폐쇄하고, 이후에, 제1공정모듈(100a)에서 특정공정이 수행된다.
이후, 공정이 완료되고 제1공정모듈(100a) 내의 진공도가 상부 트랙본체(11) 내부와 같아지면 모듈뱃밸브(101)가 하강하여 웨이퍼 이송구멍(116)을 개방하고, 트랙왕복로봇(15)은 웨이퍼(w)를 제1공정모듈(100a)에서 추출한다.
다음, 트랙왕복로봇(15)은 웨이퍼(w)를 상부 제2트랙통로(13b)에 대응하는 위치로 이동시키고, 상기와 같은 동작을 반복하여 제2공정모듈(100b)로 웨이퍼(w)를 공급한다. 제2공정모듈(100b)에서는 다음 특정 공정이 수행된다.
다음, 트랙왕복로봇(15)은 제2공정모듈(100b)에서 웨이퍼(w)를 추출한 후 상기한 동작을 반복하여 특정공정이 각각 수행되는 제3,4공정모듈(100c)(100d)로 웨이퍼(w)를 순차적으로 공급한다.
다음, 트랙왕복로봇(15)은 제4공정모듈(100d)에서 웨이퍼(w)를 추출한 후 상부 제1트랙통로(12)에 대응되는 위치로 복귀한다. 이후, 제2로드락뱃밸브(46)가 하강하고, 트랙왕복로봇(15)은 특정공정이 순차적으로 수행된 웨이퍼(w)를 상부 로드락유니트의 쿨스테이션(42)의 슬롯에 끼어넣는다. 이때, 쿨스테이션(42)의 슬롯에 다른 웨이퍼가 이미 끼어져 있으면, 엘리베이터(44)가 작동되어 쿨스테이션(42)을 승강시킴으로써 빈 슬롯으로 특정 공정들이 수행된 웨이퍼(w)를 순차적으로 끼어넣는다.
다음, 제2로드락뱃밸브(46)가 상승하여 상부 분배통로(31a)를 폐쇄하고, 불활성가스 유입라인(미도시)을 가동하여 로드락본체(41) 내부의 쿨스테이션내 웨이퍼를 적절히 식힌 후 로드락본체(41)내부를 웨이퍼분배타워(30) 내부의 기압인 대기압으로 만든다
다음, 제1로드락뱃밸브(45)가 하강하고, 승강로봇(35)이 이동하여 쿨스테이션(42)에서 순차적 공정이 완료된 웨이퍼(w)들을 추출하여 제2로드포트모듈(37)의 풉(37a) 또는 제1로드포트모듈(36)의 풉(36a)에 수납시킨다. 이때 웨이퍼들은 최초 빠져나왔던 동일 풉 내 동일 슬롯으로 되돌아 가게 된다.
한편, 하부 트랙모듈유니트(50)의 동작은 상부 트랙모듈유니트(40)의 동작과는 독립적이지만 비슷한 방식으로 진행될 수 있다.
상술한 실시예는 웨이퍼 1 장을 예로써 설명하였으나, 여러장의 웨이퍼에 공정을 동시에 수행될 수 있도록 할 수 있다. 예를 들면, 제1공정모듈(100a)에서 특정 공정이 수행된 웨이퍼가 제2공정모듈(100b)로 진행되면, 다시 제1공정모듈(100a)로 새로운 웨이퍼가 수납되도록 함으로써 계속적으로 여러장의 웨이퍼의 공정을 연속적으로 진행할 수 있는 것이다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 알 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 일련의 연속적인 공정을 수행하는 다수개의 공정모듈들을 일체화하고, 그 공정모듈들이 결합되어 구현된 트랙모듈유니트를 여러개 적층시킴으로써 생산성을 향상시켜 단위면적당 생산량을 늘리 수 있다.
그리고, 웨이퍼가 외부로 노출되는 것을 최대한 방지하여 웨이퍼에 떨어지는 파티클의 수를 줄이거나, 대기에 의하여 웨이퍼상에 산화막이 형성되는 것을 최소화할 수 있어 생산 수율을 높일 수 있다는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 전방에 웨이퍼(w)가 출입되는 제1트랙통로가 형성된 트랙본체와, 상기 트랙본체의 측부에 매엽식으로 결합되어 유입되는 웨이퍼(w)를 가공하는 복수의 공정모듈과, 상기 트랙본체 내부에서 수평방향으로 이송되면서 웨이퍼(w)를 상기 복수의 공정모듈로 이송시키는 트랙왕복로봇(15)을 포함하는 적어도 2개 이상의 트랙모듈유니트(10)(20);
    상기 트랙모듈유니트와 동일 개수의 분배통로(31a)(31b)가 형성된 타워본체(31)와, 상기 타워본체(31) 내부에 고정되며 끼어진 웨이퍼(w)의 틀어진 정도를 파악하여 이에 대응하는 정보를 발생하는 얼라이너(32)와, 상기 타워본체(31) 내부에 승강 가능하게 설치되어 상기 얼라이너(32)에서 웨이퍼(w)를 추출하여 상기 분배통로(31a)(31b)들에 각각 대응하는 위치로 승강시키는 승강로봇(35)을 가지는 웨이퍼분배타워(30);
    상기 트랙모듈유니트(10)(20)와 상기 웨이퍼분배타워(30) 사이에 설치되어 상기 제1트랙통로(12)(22) 및 분배통로(31a)(31b)를 출입하는 웨이퍼(w)가 임시 보관되고 상기 트랙모듈유니트(10)(20)와 상기 웨이퍼분배타워(30)를 공간 분리하는 것으로서, 상기 트랙모듈유니트(10)(20)와 동일 개수의 로드락유니트(40)(50);를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동연속 웨이퍼가공시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 웨이퍼분배타워(30)에는, 공정진행을 위하여 대기하고 있거나 공정완료된 웨이퍼(w)가 수납되는 풉(foup)이 설치된 적어도 하나 이상의 로드포트모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동연속 웨이퍼가공시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 웨이퍼분배타워(30)에는, 유입되는 공기에 포함된 이물질입자를 제거하기 위한 팬필터(39)가 설치된 것을 특징으로 하는 자동연속 웨이퍼가공시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 승강로봇(35)은, 상기 타워본체(31) 내에 수직 방향으로 이송되는 로봇본체(35a)와, 상기 로봇본체(35a)에서 회전 운동하는 회전축(35b)과, 상기 회전축(35b)에 설치된 팔(35c)과, 상기 팔(35c)에 대해서 관절운동하며 웨이퍼(w)를 추출하는 핑거(35d)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동연속 웨이퍼가공시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 로드락유니트(40)(50)는, 상기 제1트랙통로와 상기 분배통로가 연통되도록 설치된 로드락본체(41)와, 상기 로드락본체(41) 내에 설치되며 웨이퍼(w)가 수납되는 다수개의 슬롯이 형성되며 그 수납된 웨이퍼를 냉각시키는 쿨스테이션(42)과, 상기 쿨스테이션(42)을 상기 트랙왕복로봇(15) 또는 승강로봇(35)이 웨이퍼(w)를 추출하기에 적당한 높이로 승강시키는 엘리베이터(44)와, 상기 분배통로(31a)(31b)를 개폐하기 위한 제1로드락뱃밸브(45)와, 상기 제1트랙통로(12)(22)를 개폐하기 위한 제2로드락뱃밸브(46)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동연속 웨이퍼가공시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 트랙왕복로봇(15)은, 상기 트랙본체(11) 내에 수평방향으로 설치된 수평가이드(14) 상에서 이송되는 로봇본체(15a)와, 상기 로봇본체(15a)에서 수평 회전 운동하는 제1팔(15b)과, 상기 제1팔(15b)에 대해 관절 운동하는 제2팔(15c)과, 상기 제2팔(15c)에 대해서 관절운동하며 웨이퍼(w)를 추출하는 핑거(15d)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동연속 웨이퍼가공시스템.
  7. 전방에 웨이퍼(w)가 출입되는 제1트랙통로가 형성된 트랙본체와, 상기 트랙본체의 측부에 매엽식으로 결합되어 유입되는 웨이퍼(w)를 가공하는 복수개의 공정모듈과, 상기 트랙본체 내부에서 수평방향으로 이송되면서 웨이퍼(w)를 상기 복수개의 공정모듈로 이송시키는 트랙왕복로봇(15)을 포함하는 적어도 2개 이상의 트랙모듈유니트(10)(20); 및 상기 제1트랙통로 각각에 대응되도록 상기 트랙모듈유니트(10)(20)에 설치되어 그 제1트랙통로로 출입하는 웨이퍼(w)가 임시 보관되는 곳으로서, 상기 트랙모듈유니트와 동일 개수의 로드락유니트;를 포함하며, 상기 복수개의 공정모듈들이 웨이퍼 가공을 위한 순차적 공정관계를 가지며 상기 트랙본체에 시계방향 또는 반시계방향으로 순차적으로 배치된 웨이퍼가공시스템에 적용되는 것으로서,
    상기 트랙왕복로봇(15)이 웨이퍼(w)가 임시 보관되어 있는 상기 로드락유니트에서 특정공정이 수행되는 첫 번째 공정모듈로 상기 웨이퍼(w)를 이송시키는 단계;
    상기 트랙왕복로봇(15)이 상기 첫 번째 공정모듈에서 특정공정이 수행되는다음 공정모듈들로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 순차적으로 상기 웨이퍼(w)를 이송시키는 단계;
    상기 트랙왕복로봇(15)이 마지막 공정모듈에서 웨이퍼(w)를 추출하여 상기 로드락유니트로 이송시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼가공시스템을 이용한 웨이퍼가공방법.
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