KR20050104456A

KR20050104456A - 반도체 제조 설비

Info

Publication number: KR20050104456A
Application number: KR1020040029489A
Authority: KR
Inventors: 나원석; 이상수
Original assignee: 세메스 주식회사
Priority date: 2004-04-28
Filing date: 2004-04-28
Publication date: 2005-11-03
Also published as: KR100542630B1

Abstract

본 발명은 생산성(가동율) 향상을 위한 반도체 제조 설비에 관한 것으로, 본 발명의 반도체 제조 설비는 반도체 기판의 공정이 진행되는 제1처리부와 제2처리부가 서로 나란히 배치되는 공정처리부; 상기 공정처리부의 일단에 연결 배치되고, 기판이 적재된 카세트가 놓여지는 적어도 하나의 로드포트와, 상기 제1처리부와 상기 로드포트에 놓인 카세트 간의 기판 이송을 전담하는 제1인덱서 로봇을 갖는 제1인덱서; 및 상기 공정처리부의 타단에 연결 배치되고, 기판이 적재된 카세트가 놓여지는 적어도 하나의 로드포트와, 상기 제2처리부와 상기 로드포트에 놓인 카세트 간의 기판 이송을 전담하는 제2인덱서 로봇을 갖는 제2인덱서를 포함한다.

Description

반도체 제조 설비{SEMICONDUCTOR DEVICE FABRICATION INSTALLATION}

본 발명은 반도체 제조 설비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 생산성(가동율) 향상을 위한 반도체 제조 설비에 관한 것이다.

반도체 제조 공정은 다양한 방법이 적용되는 공정들을 사용하여 반도체 기판(semiconductor substrate), 유리 기판(glass substrate) 또는 액정 패널(liquid crystal panel) 등과 같은 기판(substrate) 상에 원하는 전자 회로를 형성한다. 반도체 제조공정에서 포토리소그라피 공정(photolithography)은 크게 감광액 도포 공정, 노광 공정 그리고 현상 공정으로 이루어진다. 감광액 도포 공정은 빛에 민감한 물질인 감광액(photo resist; PR)을 기판 표면에 고르게 도포시키는 공정이다. 노광 공정은 스텝퍼(stepper)를 사용하여 마스크(mask)에 그려진 회로패턴에 빛을 통과시켜 PR막이 형성된 기판 위에 회로 패턴을 노광(exposure)하는 공정이다. 현상 공정은 노광 공정을 통하여 기판의 표면에서 빛을 받은 부분의 막을 현상(development)시키는 공정이다.

이러한 포토리소그래피 공정을 진행하는 설비에는 노광시스템이 연결되어 도포공정과 노광공정 그리고 현상공정을 연속적으로 처리할 수 있는 인-라인 설비와, 노광시스템이 연결되지 않은 로컬(spinner local)설비가 있다.

이중에 로컬 설비는 인덱서, 도포, 현상, 베이크 모듈들로 구성된 프로세스 처리부로 구성된다. 그 중 인덱서는 웨이퍼에 대한 유저(user)와 프로세스 모듈(도포 모듈들 및 베이크 모듈)의 인터페이스를 목적으로 하는 유니트로서, 오퍼레이터(또는 AGP)에 의해 카세트가 인덱서의 로드포트에 세트되면 인덱서 로봇이 웨이퍼를 추출하여 프로세스 모듈내의 메인 로봇으로 반송하고, 반송된 웨이퍼는 프로세스 모듈에 로딩된다. 프로세스 종료후의 웨이퍼는 메인 로봇에 의해 회수되어 역순으로 웨이퍼 카세트에 넣어지게 된다.

그러나, 기존의 로컬 설비는 인덱서에서의 기판 공급 처리량이 18초로써, 이것은 메인 로봇의 처리량과 동일하다. 따라서, 로컬 설비로 사용함에도 불구하고 인-라인 설비에서의 처리량밖에 낼 수 없기 때문에, 설비의 본래 기능을 충족시키지 못한다는 문제가 있다.

또한, 인덱서 로봇은 웨이퍼 이면에 파티클이 부착될 우려가 높은 편이다. 그리고, 피처리 기판에 대한 작업 효율의 향상을 꾀하기 위해 기판에 대한 특정의 처리를 하는 각종의 처리 모듈들을 집약하고 있는 것이 현재의 추세이다. 따라서, 반도체 제조 설비의 일부를 이루고 있는 기판 반송 장치에 있어서도 이 장치가 점유하고 있는 면적이나 공간을 줄여야 하는 설계상의 요구가 필요하다.

본 발명은 이와 같은 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 설비의 처리량을 극대화시킬 수 있는 새로운 형태의 반도체 제조 설비를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 제조 설비는 반도체 기판의 공정이 진행되는 제1처리부와 제2처리부가 서로 나란히 배치되는 공정처리부; 상기 공정처리부의 일단에 연결 배치되고, 기판이 적재된 카세트가 놓여지는 적어도 하나의 로드포트와, 상기 제1처리부와 상기 로드포트에 놓인 카세트 간의 기판 이송을 전담하는 제1인덱서 로봇을 갖는 제1인덱서; 및 상기 공정처리부의 타단에 연결 배치되고, 기판이 적재된 카세트가 놓여지는 적어도 하나의 로드포트와, 상기 제2처리부와 상기 로드포트에 놓인 카세트 간의 기판 이송을 전담하는 제2인덱서 로봇을 갖는 제2인덱서를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1처리부와 상기 제2처리부는 서로 층으로 구획되도록 배치되며, 상기 제1인덱서와 상기 제2인덱서는 상기 공정처리부를 사이에 두고 서로 대칭되게 설치된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1처리부는 상기 제1인덱서와 연결되는 제1이송로; 상기 제1이송로를 따라 배치되는 처리모듈들; 및 상기 제1이송로에 설치되는 그리고 상기 제1인덱서 로봇으로부터 기판을 인계 받아 상기 처리모듈들에 기판을 반입하기 위한 제1메인 로봇을 포함하고, 상기 제2처리부는 상기 제2인덱서와 연결되는 제2이송로; 상기 제2이송로를 따라 배치되는 처리모듈들; 및 상기 제2이송로에 설치되는 그리고 상기 제2인덱서 로봇으로부터 기판을 인계 받아 상기 처리모듈들에 기판을 반입하기 위한 제2메인 로봇을 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1인덱서 로봇과 상기 제2인덱서 로봇 각각은 기판을 지지하고, 진퇴 동작과 회전 동작이 가능하며, 지지된 기판의 위를 덮으며 에어를 분출하는 개구를 갖는 커버를 포함하는 아암; 상기 아암을 수평 방향으로 이동시키는 이송 벨트를 내장하는 그리고 상기 아암의 수평 방향의 이동을 안내하는 수평 가이드; 서로 이격된 복수개의 수직한 그리고 상기 수평 가이드를 따라 이동되는 프레임을 포함하여 상기 아암의 수직 방향의 이동을 안내하는 수직 가이드; 및 상기 수평 가이드 측면에 결합된 배기관을 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 수직 가이드는 내부에 배기 통로를 더 포함한다.

이처럼 본 발명에 의하면, 상기 제1처리부간의 기판 이송을 전담하는 제1인덱서 로봇과, 상기 제2처리부간의 기판 이송을 전담하는 제2인덱서 로봇을 구비함으로써, 기판 처리량을 기존 대비 2배까지 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 포토리소그라피 공정을 위한 처리모듈들을 갖는 반도체 제조 설비를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

종래 기술과 비교한 본 발명의 이점은 첨부된 도면을 참조한 상세한 설명과 특허청구범위를 통하여 명백하게 될 것이다. 특히, 본 발명은 특허청구범위에서 잘 지적되고 명백하게 청구된다. 그러나, 본 발명은 첨부된 도면과 관련해서 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해될 수 있다. 도면에 있어서 동일한 참조부호는 다양한 도면을 통해서 동일한 구성요소를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 제조 설비의 평면도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 제조 설비의 측면도, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 제조 설비의 공정처리부를 설명하기 위한 도면이다. 그리고 도 4는 인덱서에 설치된 인덱서 로봇을 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 반도체 제조 설비(10)는 제1인덱서(20)와 공정처리부(30) 그리고 제2인덱서(50)로 이루어진다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 공정처리부(30)는 서로 적층되어 배치되는 하부의 제1처리부(32a)와, 상부의 제2처리부(32b)를 갖는다. 상기 제1처리부(32a)는 상기 제1인덱서(20)와 연결되는 제1이송로(34a)와, 상기 제1이송로(34a)에 설치되는 제1메인 로봇(36a) 그리고 상기 제1이송로(34a)를 따라 배치되는 처리모듈(40)들을 갖는다. 상기 제2처리부(32b)는 상기 제2인덱서(50)와 연결되는 제2이송로(34b)와, 상기 제2이송로(34b)에 설치되는 제2메인 로봇(36b) 그리고 상기 제2이송로(34b)를 따라 배치되는 처리모듈(40)들을 갖는다.

상기 제1,2처리부의 처리모듈(40)들은 도포공정과 현상공정을 진행하기 위한 것으로, 이 처리모듈들에는 도포공정을 수행하는 모듈로 어디히젼 공정을 수행하는 모듈, 웨이퍼 냉각을 수행하는 모듈, 웨이퍼 표면에 감광액을 도포하는 모듈, 그리고 소프트 베이크(soft bake) 공정을 수행하는 모듈 등이 제공될 수 있고, 현상공정을 수행하는 모듈로 노광된 웨이퍼를 소정온도로 가열하는 모듈, 웨이퍼를 냉각하는 모듈, 웨이퍼에 현상액을 뿌려 노광된 영역 또는 그 반대 영역을 제거하는 모듈, 하드 베이크(hard bake) 공정을 수행하는 모듈 등이 제공될 수 있다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 제1인덱서(20) 및 상기 제2인덱서(50)는 웨이퍼에 대한 유저(user)와 상기 공정처리부(30)의 제1,2처리부(32a,32b)와의 인터페이스를 목적으로 하는 부분이다.

상기 제1인덱서(20)는 상기 공정처리부(30)의 전단부에 설치되며, 카세트(c)가 놓여지는 4개 로드포트(22a-22d)와, 제1인덱서 로봇(100a)을 포함한다. 상기 제1인덱서 로봇(100a)은 로드포트들(22a-22d)과 상기 제1처리부(32a) 간의 기판 이송을 전담하게 된다.

상기 제2인덱서(50)는 상기 제1인덱서(20)와 대칭되게 상기 공정처리부(30)의 후단부에 설치되며, 카세트(c)가 놓여지는 4개 로드포트(52a-52d)와, 제2인덱서 로봇(100b)을 포함한다. 상기 제2인덱서 로봇(100b)은 로드포트들(52a-52d)과 상기 제2처리부(32b) 간의 기판 이송을 전담하게 된다.

이처럼, 상기 인덱서 로봇들(100a,100b)이 공정처리부의 전후단에 각각 설치됨으로써, 상호 기판 이송간의 간섭(충돌)이 발생되지 않는다. 한편, 상기 제2인덱서 로봇(100b)은 제2처리부(32b)와의 기판 이송을 위해 상기 제1인덱서 로봇(100a)보다는 상대적으로 긴 수직 가이드(120)를 갖는 것이 특징이다.

예컨대, 상기 제1인덱서 로봇(100a)과 제2인덱서 로봇(100b)은 상기 제1,2처리부(32a,32b)의 제1,2메인 로봇(36a,36b) 각각으로 기판을 동시에 인계(이송)할 수 있다.

상기 제1인덱서 로봇(100a)과 제2인덱서 로봇(100b) 각각은 수평 가이드(110)와, 기판을 지지하여 진퇴(X 방향) 동작과 회전 동작(θ방향)이 가능한 아암(130)과, 아암(130)을 안내하여 Z 방향으로 이동시킬 수 있는 수직 가이드(120)를 갖으며, 이들은 하나의 몸체 프레임을 이룬다.

상기 제1인덱서 로봇(100a)과 제2인덱서 로봇(100b)의 아암(130)들은 카세트(c)와 제1,2처리부(32a,32b)간의 기판 반송을 위한 것으로, 내장된 회전 구동부(미도시됨)에 의해 구동축을 중심으로 z축을 중심으로 회전될 수 있다. 그리고, 상기 아암(130)은 카세트(c)로부터 기판을 로딩/언로딩하기 위하여 그리고 기판을 메인 로봇(36a,36b)으로 인계하기 위하여 X 방향으로 신축 가능하다. 또한, 후술하는 바와 같이, 아암(130)은 수평 가이드(110)에 의해 안내되어 Y 방향으로 이동 가능하고, 이와 더불어 수직 가이드(120)에 의해 안내되어 Z 방향으로 이동 가능하다. 따라서, 본 발명의 아암(130)은 그 이동 궤적이 임의대로 설정될 수 있어서 기판 수수의 용이성이 확보된다.

상기 아암(130)에는 기판 위를 덮는 커버(132)를 더 포함하여 구성될 수 있어서, 아암(130)이 Z 방향으로의 승강 동작시 발생하는 상대적인 기류로부터 기판을 보호할 수 있다. 따라서, 아암(130)의 승강 동작시 기류에 의해 기판이 떠오르거나 기류에 실려오는 파티클이 기판 표면에 부착되는 것을 막을 수 있다. 또한, 커버(132)에 에어가 분출되는 수개의 개구(134)가 형성되어 커버(132) 아래로 에어 커튼이 형성될 수 있다. 에어 커튼이 형성되면 특히 아암(130)이 사선 방향(예; Z 방향과 X 방향의 합)으로 이동하는 경우 측면 기류로부터 기판을 보호할 수 있다.

상기 수평 가이드(110)는 상술한 바와 같이 상기 제1,2 인덱서 로봇의 아암(130)을 Y 방향으로 이동시키기 위한 주행 가이드로서, 수직 가이드(120)의 선단부와 결합된다. 한편, 수평 가이드(110)의 내면에는 이송 벨트(118)를 포함하는 수평 방향 구동부가 내장될 수 있어 상기 제1,2인덱서 로봇(100a,100b)의 수평 이동을 각각 안내하게 된다. 따라서, 이송 벨트(118)의 구동에 의해 상기 제1,2 인덱서 로봇의 아암(130)은 수평 가이드(110)를 따라 수평 이동된다.

상기 수직 가이드(120)는 아암(130)을 Z 방향으로 이동시키기 위한 일종의 주행 가이드로서, 수평 가이드(110)와 결합된다. 따라서, 아암(130)은 수평 가이드(110)에 의해 안내되어 Y 방향으로 이동되는 동시에 수직 가이드(120)에 의해 안내되어 Z 방향으로도 이동될 수 있다. 즉, 아암(130)은 Y 방향과 Z 방향의 합에 상당하는 사선 방향으로 이동될 수 있는 것이다. 한편, 수직 가이드(120)는 서로 이격된 복수개, 예를 들어, 두개의 수직한 프레임으로 구성되는 바, 두개의 프레임 사이의 이격된 공간으로 아암(130)은 자유로이 드나들 수 있다.

도 4에서와 같이, 상기 수평 가이드(110)의 바깥쪽 측면에는 배기관(140)이 더 설치되어 있을 수 있다. 소정의 처리 공정 동안 수평 가이드 내부에서 발생되는 원치 않는 가스 내지는 파티클 등은 상기 배기관(140)을 통해 외부로 배기된다.

상기 수직 가이드(120)는 그 내부에 가스나 파티클의 배기 통로(122)가 있다. 예를 들어, 소정의 공정 처리 동안 수직 가이드(120)의 내부에서 발생된 원치 않는 가스나 파티클이 수직 가이드(120) 내부로 빨려 들어가고, 빨려 들어간 가스나 파티클이 화살표 방향과 같이 아래로 이동되어 외부로 배출될 수 있다.

이러한 본 발명의 설비는 포토리소그래피 공정을 진행하는 설비중에서 노광시스템이 연결되어 도포공정과 노광공정 그리고 현상공정을 연속적으로 처리할 수 있는 인-라인 설비에 적합하다기 보다는, 도포공정과 현상공정만을 진행하는 스피너 로컬 설비(노광시스템이 연결되지 않은 설비)에 매우 적합하다.

상술한 바와 같은 반도체 제조 설비에서의 기판 이송은 다음과 같다.

카세트들이 오퍼레이터(또는 AGP)에 의해 상기 제1인덱서(20)와 제2인덱서(50)의 로드포트(22a,52a)에 세트되면, 상기 제1인덱서 로봇(100a)은 로드포트(22a)에 세트된 카세트(c)로부터 기판을 인출하여 상기 공정처리부(30)의 제1메인 로봇(36a)으로 반송하고, 상기 제2인덱서 로봇(100b)은 로드포트(52a)에 세트된 카세트(c)로부터 웨이퍼를 추출하여 상기 공정처리부 내의 제2메인 로봇(36b)으로 반송한다. 이와 같이, 상기 제1,2인덱서(20,50)에서 각각의 인덱서 로봇이 동시에 기판을 공정처리부의 제1,2처리부로 반송함으로써 기판 처리량을 기존 대비 2배까지 기대할 수 있다. 이렇게, 제1메인 로봇(36a)과 제2메인 로봇(36b)으로 각각 반송된 웨이퍼는 각 처리모듈(40)에 로딩된다. 그리고 프로세스 종료후의 웨이퍼는 각각의 메인 로봇에 의해 회수되어 역순으로 웨이퍼 카세트에 넣어지게 된다.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 그리고, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 2개의 인덱서 로봇이 거의 동시에(또는 연속적으로) 기판을 공정처리부로 반송하는 것이 가능함으로써 기판 처리량에 대비하여 2배의 성능향상을 기대할 수 있다. 또한, 작은 점유 공간 내에서 기판 표면의 파티클 부착 현상없이 기판을 효율적으로 반송할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 제조 설비의 평면도;

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 제조 설비의 측면도;

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 제조 설비의 공정처리부를 설명하기 위한 도면;

도 4는 인덱서에 설치된 이송부를 설명하기 위한 도면이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

20 : 제1인덱서

30 : 공정처리부

32a : 제1처리부

32b : 제2처리부

36a : 제1메인 로봇

36b : 제2메인 로봇

50 : 제2인덱서

100a : 제1인덱서 로봇

100b : 제2인덱서 로봇

110 : 수평 가이드

120 : 수직 가이드

130 : 아암

132 : 커버

Claims

반도체 제조 설비에 있어서:

반도체 기판의 공정이 진행되는 제1처리부와 제2처리부가 서로 나란히 배치되는 공정처리부;

상기 공정처리부의 일단에 연결 배치되고, 기판이 적재된 카세트가 놓여지는 적어도 하나의 로드포트와, 상기 제1처리부와 상기 로드포트에 놓인 카세트 간의 기판 이송을 전담하는 제1인덱서 로봇을 갖는 제1인덱서; 및

상기 공정처리부의 타단에 연결 배치되고, 기판이 적재된 카세트가 놓여지는 적어도 하나의 로드포트와, 상기 제2처리부와 상기 로드포트에 놓인 카세트 간의 기판 이송을 전담하는 제2인덱서 로봇을 갖는 제2인덱서를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비.
제1항에 있어서,

상기 제1처리부와 상기 제2처리부는 서로 층으로 구획되도록 배치되며,

상기 제1인덱서와 상기 제2인덱서는 상기 공정처리부를 사이에 두고 서로 대칭되게 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비.
제1항에 있어서,

상기 제1처리부는

상기 제1인덱서와 연결되는 제1이송로;

상기 제1이송로를 따라 배치되는 처리모듈들; 및

상기 제1이송로에 설치되는 그리고 상기 제1인덱서 로봇으로부터 기판을 인계 받아 상기 처리모듈들에 기판을 반입하기 위한 제1메인 로봇을 포함하고,

상기 제2처리부는

상기 제2인덱서와 연결되는 제2이송로;

상기 제2이송로를 따라 배치되는 처리모듈들; 및

상기 제2이송로에 설치되는 그리고 상기 제2인덱서 로봇으로부터 기판을 인계 받아 상기 처리모듈들에 기판을 반입하기 위한 제2메인 로봇을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비.
제1항에 있어서,

상기 제1인덱서 로봇과 상기 제2인덱서 로봇 각각은

기판을 지지하고, 진퇴 동작과 회전 동작이 가능하며, 지지된 기판의 위를 덮으며 에어를 분출하는 개구를 갖는 커버를 포함하는 아암;

상기 아암을 수평 방향으로 이동시키는 이송 벨트를 내장하는 그리고 상기 아암의 수평 방향의 이동을 안내하는 수평 가이드;

서로 이격된 복수개의 수직한 그리고 상기 수평 가이드를 따라 이동되는 프레임을 포함하여 상기 아암의 수직 방향의 이동을 안내하는 수직 가이드; 및

상기 수평 가이드 측면에 결합된 배기관을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 반송 장치.
제4항에 있어서,

상기 수직 가이드는 내부에 배기 통로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비.