KR200222600Y1

KR200222600Y1 - 반도체공정용로드락챔버의웨이퍼감지장치

Info

Publication number: KR200222600Y1
Application number: KR2019980007802U
Authority: KR
Inventors: 현종호
Original assignee: 김영환; 현대반도체 주식회사
Priority date: 1998-05-13
Filing date: 1998-05-13
Publication date: 2001-07-19
Also published as: KR19990041061U

Abstract

본 고안은 반도체 제조공정중 공정챔버(6) 내부를 진공 및 대기압으로 전환하기 위한 로드락 챔버(10)의 구조에 관한 것으로, 카세트(1)에서 반송된 웨이퍼(W)를 적재하기 위한 상부 링(11)과, 공정챔버(6)에서 공정 완료된 웨이퍼(W)를 적재하기 위한 하부 링(12)과, 상기 상, 하부 링(11)(12)의 원주면상 3 곳에 등간격으로 각각 배치됨과 아울러 중심방향으로 각각 내향 돌출되어 웨이퍼(W)의 가장자리부를 지지하는 걸림핀(11a)(12a)과, 상기 각 걸림핀(11a)(12a)의 상면에 각각 부착되어 이들중 적어도 어느 하나의 걸림핀(11a)(12a)에 웨이퍼(W)가 접촉되지 않은 경우에 이를 감지할 수 있도록 된 정전용량센서(15)로 구성된 것으로서, 로드락 챔버(10)의 상, 하부 링(11)(12)에 웨이퍼(W)가 잘못 놓여진 상태로 상하 구동할 때, 걸림핀(11a)(12a)에 부착된 정전용량센서(15)에 의해 웨이퍼(W)의 적재 상태를 감지하여 상기 웨이퍼(W)가 정상적으로 위치하지 않았음이 감지되면 경보 신호를 발생하므로써 작업자가 조기에 대처할 수 있게 되고, 따라서 로봇아암과 웨이퍼(W) 간의 충돌에 의한 상기 로봇아암과 웨이퍼(W)의 손상 및 로드락 챔버(10) 내부의 오염 등을 방지할 수 있게 되어 웨이퍼(W)의 불량 및 경제적인 손실을 현저히 줄일 수 있게 한 반도체 공정용 로드락 챔버의 웨이퍼 감지장치에 관한 것이다.

Description

반도체 공정용 로드락 챔버의 웨이퍼 감지장치{WAFER SENSOR OF LOAD LOCK CHAMBER FOR SEMICONDUCTOR PROCESS}

본 고안은 반도체 제조공정중 공정챔버 내부를 진공 및 대기압으로 전환하기 위한 로드락 챔버의 구조에 관한 것으로, 특히 로드락 챔버의 상, 하부 링에 웨이퍼가 잘못 놓여진 상태로 상하 구동할 때 로봇아암과 웨이퍼 간의 충돌에 의한 상기 로봇아암과 웨이퍼의 손상 및 로드락 챔버 내부의 오염 등을 방지할 수 있도록 웨이퍼의 적재 상태를 감지하여 제어할 수 있게 한 반도체 공정용 로드락 챔버의 웨이퍼 감지장치에 관한 것이다.

일반적으로 로드락 챔버는 반도체 웨이퍼의 증착공정 등에 적용되어 공정챔버의 내부를 진공 또는 대기압 상태로 유지할 수 있도록 해주는 장치이다.

도 1은 일반적인 반도체 증착장비의 개략적인 구성을 평면 도시한 것이다. 상기 도면에서 보는 바와 같이, 다수의 웨이퍼(W)를 적재한 카세트(1)를 수용하는 카세트모듈(Cassette Module)(2)이 로더아암(Loader Arm)(3)의 좌우에 각각 구비되어 있고, 그 일측에는 웨이퍼의 플랫죤(Flat Zone)을 조정하기 위한 플랫오리엔터(flat Orienter)(4)가 설치되어 있으며, 이 플랫오리엔터(4)의 인접된 위치에는 로드락 챔버(10)가 설치되어 있고, 이 로드락 챔버(10)의 주변에는 트랜스퍼아암(Transfer Arm)(5)을 중심으로 다수개의 공정챔버(Process Chamber)(6)가 배치되어 있다.

이때, 상기 로더아암(3)과 플랫오리엔터(4)가 설치되어 있는 부분을 로더모듈(Loader Module)이라고 한다.

상기 로더아암(3)은 카세트(1)와 로드락 챔버(10) 간의 웨이퍼(W) 반송에 적용되고, 상기 트랜스퍼아암(5)은 공정챔버(6)와 로드락 챔버(10) 간의 웨이퍼(W) 반송에 적용되는 로봇이다.

상기 로드락 챔버(10)는 도 2a 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 카세트(1)에서 반송(搬送)된 웨이퍼(W)를 적재하기 위한 상부 링(11)과, 공정챔버(6)에서 공정 완료된 웨이퍼(W)를 적재하기 위한 하부 링(12)과, 상기 상, 하부 링(11)(12)의 원주면상 3 곳에 각각 배치됨과 아울러 중심방향으로 각각 내향 돌출되어 웨이퍼(W)의 가장자리부를 지지하는 걸림핀(11a)(12a)과, 상기 하부 링(12)의 하단부에 설치되어 공정 완료된 웨이퍼(W)를 식혀주기 위한 냉각판(Cooling Plate)(14)과, 상기 상, 하부 링(11)(12)을 상하방향으로 승강시켜주기 위한 승강이동기구(13)가 설치되어 있다.

상기 도면중 도 2a 및 도 2b는 종래 기술에 따른 로드락 챔버(10)의 상, 하부 링(11)(12)에 웨이퍼(W)가 적재된 상태를 도시한 것으로, 도 2a는 상, 하부 링(11) (12)에 웨이퍼(W)가 정상적으로 적재된 상태를 측면 도시한 것이고, 도 2b는 상, 하부 링(11)(12)에 웨이퍼(W)가 비정상적으로 적재된 상태를 측면 도시한 것이며, 도 3은 종래의 로드락 챔버(10)에 적용된 상, 하부 링(11)(12)의 구조를 평면 도시한 것이다.

상기와 같이 구성된 종래 기술에 따른 로드락 챔버(10)의 웨이퍼(W) 반송 공정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 웨이퍼(W)가 적재된 카세트(1)를 카세트모듈(2)에 수용하고, 이 카세트모듈(2)에 수용된 웨이퍼(W)를 로더아암(3)으로 진공 흡착하여 플랫오리엔터(4)의 위치로 반송한 후, 반송된 웨이퍼(W)의 플랫죤을 찾는다. 이와 함께 로드락 챔버(10)의 내부는 대기압 상태를 유지하게 된다. 즉, 상기 웨이퍼(W)가 위치하는 로더모듈은 대기압 상태이고, 상기 로드락 챔버(10)의 내부는 진공 상태이므로 그 내부를 사전에 대기압 상태로 조성하게 되는 것이다.

그 다음에는, 상기 로더모듈과 로드락 챔버(10) 간을 차폐하는 문이 개방되면서 플랫죤을 맞춘 웨이퍼(W)가 로더아암(3)의 동작에 의해 상기 로드락 챔버(10) 내부의 상부 링(11) 상으로 반송되고, 상기 승강이동기구(13)는 상부 링(11)을 상승시켜 웨이퍼(W) 저면의 가장자리 3 곳이 상기 걸림핀(11a)에 맞닿게 되면서 지지되며, 이와 같이 웨이퍼(W) 반송이 완료되면 상기 로더아암(3)은 원위치로 복귀된 후 상기 로더모듈과 로드락 챔버(10) 간의 문이 폐쇄된다.

그 다음에는 상기 로드락 챔버(10)의 내부가 진공 상태로 전환되고, 이 로드락 챔버(10)와 트랜스퍼아암(5)의 밀폐공간 및 공정챔버(6) 사이를 각각 차폐하는 문이 개방되면서 트랜스퍼아암(5)이 동작하여 상부 링(11)에 안착되어 있는 웨이퍼(W)를 상기 공정챔버(6)의 내부로 반송한 후, 소정의 공정을 진행한다.

계속해서, 공정이 완료된 웨이퍼(W)는 상기 트랜스퍼아암(5)의 역동작에 의해 다시 로드락 챔버(10)의 하부 링(12) 상에 안착되며, 이때 승강이동기구(13)가 하강하면서 상기 하부 링(12)을 냉각판(14)에 인접하도록 이동하여 웨이퍼(W)가 냉각될 수 있게 한다. 상기 하부 링(12)은 상부 링(11)과 구조가 동일하며, 또한 동일한 동작을 수행하게 된다.

웨이퍼(W)가 냉각된 후에는 로드락 챔버(10)의 내부를 대기압화하여 로더아암(3)이 상기 웨이퍼(W)를 이송할 수 있게 되고, 다시 카세트(1)에 옮겨짐으로써 모든 공정이 완료되는 것이다.

그러나, 종래의 로드락 챔버(10)에서는 공정이 완료된 웨이퍼(W)가 도 2b에서와 같이 하부 링(12)으로부터 이탈된 상태로 놓이게 되는 경우에 있어서, 이를 감지할 수 있는 수단이 구비되어 있지 않으므로, 다음 동작이 계속 진행되면서 상, 하부 링(11)(12)의 승강 동작이 이루어지거나 로더아암(3)의 접근시, 상기 웨이퍼(W)과 로더아암(3)이 충돌하면서 상호 파손될 염려가 있었다.

또한, 이로 인한 로드락 챔버(10)의 오염을 발생하게 되고, 결국에는 상기 로드락 챔버(10) 내에서 공정이 이루어지는 웨이퍼(W)도 오염되어 불량률이 증가하는 문제점이 있었다.

이에 본 고안은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 로드락 챔버의 상, 하부 링에 웨이퍼가 잘못 놓여진 상태로 상하 구동할 때 로봇아암과 웨이퍼 간의 충돌에 의한 상기 로봇아암과 웨이퍼의 손상 및 로드락 챔버 내부의 오염 등을 방지할 수 있도록 웨이퍼의 적재 상태를 감지하여 제어할 수 있게 한 반도체 공정용 로드락 챔버의 웨이퍼 감지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 반도체 증착장비의 개략적인 구성을 도시한 평면도,

도 2a 및 도 2b는 종래 기술에 따른 로드락 챔버의 상, 하부 링에 웨이퍼가 적재된 상태를 도시한 것으로,

도 2a는 상, 하부 링에 웨이퍼가 정상적으로 적재된 상태의 측면도,

도 2b는 상, 하부 링에 웨이퍼가 비정상적으로 적재된 상태의 측면도,

도 3은 종래의 로드락 챔버에 적용된 상, 하부 링의 구조를 도시한 평면도,

도 4a 및 도 4b는 본 고안에 따른 로드락 챔버 내에 웨이퍼가 비정상적으로 놓였을 때 이를 감지할 수 있도록 된 상, 하부 링의 구조를 도시한 측면도,

도 5a 및 도 5b는 본 고안에 따른 상, 하부 링에 적용된 걸림핀의 구조를 도시한 것으로,

도 5a는 웨이퍼가 상기 걸림핀에 정상적으로 걸리지 않은 상태의 사시도,

도 5b는 웨이퍼가 상기 걸림핀에 정상적으로 걸린 상태의 사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

W ; 웨이퍼 1 ; 카세트

2 ; 카세트모듈 3 ; 로더아암

4 ; 플랫오리엔터 5 ; 트래스퍼아암

6 ; 공정챔버 10 ; 로드락 챔버

11 ; 상부 링 11a, 12a ; 걸림핀

12 ; 하부 링 13 ; 승강이동기구

14 ; 냉각판 15 ; 정전용량센서

16 ; 신호선

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 반도체 공정용 로드락 챔버의 웨이퍼 감지장치는 카세트에서 반송된 웨이퍼를 적재하기 위한 상부 링과, 공정챔버에서 공정 완료된 웨이퍼를 적재하기 위한 하부 링과, 상기 상, 하부 링의 원주면상 3 곳에 등간격으로 각각 배치됨과 아울러 중심방향으로 각각 내향 돌출되어 웨이퍼의 가장자리부를 지지하는 걸림핀과, 상기 각 걸림핀의 상면에 각각 부착되어 이들중 적어도 어느 하나의 걸림핀에라도 웨이퍼가 안착 지지되지 않은 경우에 이를 감지할 수 있도록 된 정전용량센서로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 4a 내지 도 5b에 도시한 바와 같이, 본 고안에 따른 반도체 공정용 로드락 챔버(10)는 카세트(1)에서 반송된 웨이퍼(W)를 적재하기 위한 상부 링(11)과, 공정챔버(6)에서 공정 완료된 웨이퍼(W)를 적재하기 위한 하부 링(12)과, 상기 상, 하부 링(11)(12)의 원주면상 3 곳에 등간격으로 각각 배치됨과 아울러 중심방향으로 각각 내향 돌출되어 웨이퍼(W)의 가장자리부를 지지하는 걸림핀(11a)(12a)과, 상기 각 걸림핀(11a)(12a)의 상면에 각각 부착되어 이들중 적어도 어느 하나의 걸림핀(11a)(12a)에 웨이퍼(W)가 접촉되지 않은 경우에 이를 감지할 수 있도록 된 정전용량센서(15)와, 상기 하부 링(12)의 하단부에 설치되어 공정 완료된 웨이퍼(W)를 식혀주기 위한 냉각판(14)과, 상기 상, 하부 링(11)(12)을 상하방향으로 승강시켜주기 위한 승강이동기구(13)가 설치되어 있다.

상기 정전용량센서(15)는 본 고안의 로드락 챔버(10)에 적용된 웨이퍼 감지장치에 해당하는 것으로서, 상기 걸림핀(11a)(12a)과 이들 각 걸림핀(11a)(12a)이 설치된 상, 하부 링(11)(12)의 내측을 통해 신호선(16)이 내장되어 시스템 제어기(미도시)와 연결되므로써 경보 신호를 발생할 수 있도록 되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 고안에 따른 로드락 챔버(10)의 웨이퍼(W) 반송 공정 및 이에 적용된 상기 웨이퍼 감지장치의 작용을 도 1과, 도 4a 내지 도 5b에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

상기 도면중, 도 4a 및 도 4b는 본 고안에 따른 로드락 챔버(10) 내에 웨이퍼(W)가 비정상적으로 놓였을 때 이를 감지할 수 있도록 된 상, 하부 링(11)(12)의 구조를 도시한 측면도, 도 5a 및 도 5b는 상기 상, 하부 링(11)(12)에 적용된 걸림핀(11a)(12b)의 구조를 도시한 것으로, 도 5a는 웨이퍼(W)가 상기 걸림핀(11a)(12a)에 정상적으로 걸리지 않은 상태의 사시도, 도 5b는 웨이퍼(W)가 상기 걸림핀(11a)(12a)에 정상적으로 걸린 상태의 사시도를 각각 나타낸 것이다.

이때, 3개의 걸림핀(11a) 상면에 각각 부착된 정전용량센서(15)의 전하량 변화에 따른 전압 변동에 의해 웨이퍼(W)의 접촉 여부가 감지되는데, 이중 어느 하나의 정전용량센서(15)라도 접촉되지 않게 되어 전압 변동이 발생하지 않으면 웨이퍼가 잘못 놓여진 것으로 인식하여 각 걸림핀(11a)이 설치된 상부 링(11) 내측의 신호선(16)을 통해 시스템 제어기로 신호를 전송하여 경보하므로써 작업자가 즉시 공정 진행을 중지한 후 대처할 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 걸림핀(11a) 상에 웨이퍼(W)가 정상적으로 놓였음이 감지되면, 상기 로드락 챔버(10)의 내부가 진공 상태로 전환되고, 이 로드락 챔버(10)와 트랜스퍼아암(5)의 밀폐공간 및 공정챔버(6) 사이를 각각 차폐하는 문이 개방되면서 트랜스퍼아암(5)이 동작하여 상부 링(11)에 안착되어 있는 웨이퍼(W)를 상기 공정챔버(6)의 내부로 반송한 후, 소정의 공정을 진행한다.

계속해서, 공정이 완료된 웨이퍼(W)는 상기 트랜스퍼아암(5)의 역동작에 의해 다시 로드락 챔버(10)의 하부 링(12) 상에 안착되고, 이 경우에도 상기 상부 링(11)의 걸림핀(11a)에 의한 웨이퍼(W)의 안착 상태를 감지하는 과정과 동일하게 상기 하부 링(12)의 정전용량센서(15)에 의해 웨이퍼(W)의 위치를 감지한 후, 이상이 발생하지 않은 경우에 한하여 다음 공정이 진행되며, 상기 승강이동기구(13)가 하강하면서 상기 하부 링(12)을 냉각판(14)에 인접하도록 이동하여 웨이퍼(W)가 냉각될 수 있게 한다.

웨이퍼(W)가 냉각된 후에는 로드락 챔버(10)의 내부를 대기압화하여 로더아암(3)이 상기 웨이퍼(W)를 이송할 수 있게 되고, 다시 카세트(1)에 옮겨지므로써 모든 공정이 완료되는 것이다.

상기와 같은 구성및 작용에 의해 기대할 수 있는 본 고안의 효과는 다음과 같다.

본 고안에 따른 반도체 공정용 로드락 챔버의 웨이퍼 감지장치는 로드락 챔버(10)의 상, 하부 링(11)(12)에 웨이퍼(W)가 잘못 놓여진 상태로 상하 구동할 때, 걸림핀(11a)(12a)에 부착된 정전용량센서(15)에 의해 웨이퍼(W)의 적재 상태를 감지하여 상기 웨이퍼(W)가 정상적으로 위치하지 않았음이 감지되면 경보 신호를 발생하므로써 작업자가 조기에 대처할 수 있게 되고, 따라서 로봇아암과 웨이퍼(W) 간의 충돌에 의한 상기 로봇아암과 웨이퍼(W)의 손상 및 로드락 챔버(10) 내부의 오염 등을 방지할 수 있게 되어 웨이퍼(W)의 불량 및 경제적인 손실을 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims

카세트에서 반송된 웨이퍼를 적재하기 위한 상부 링과, 공정챔버에서 공정 완료된 웨이퍼를 적재하기 위한 하부 링과, 상기 상, 하부 링의 원주면상 3 곳에 등간격으로 각각 배치됨과 아울러 중심방향으로 각각 내향 돌출되어 웨이퍼의 가장자리부를 지지하는 걸림핀과, 상기 각 걸림핀의 상면에 각각 부착되어 이들중 적어도 어느 하나의 걸림핀에라도 웨이퍼가 안착 지지되지 않은 경우에 이를 감지할 수 있도록 된 정전용량센서로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 공정용 로드락 챔버의 웨이퍼 감지장치.
제 1 항에 있어서, 상기 정전용량센서는 상기 걸림핀과 각 링의 내측을 통해 신호선이 내장되어 시스템 제어기와 연결되므로써 경보 신호를 발생할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 반도체 공정용 로드락 챔버의 웨이퍼 감지장치.