KR20060121331A - 원 포크 로봇암을 갖는 반도체 제조설비 및 그의 웨이퍼이송방법 - Google Patents

원 포크 로봇암을 갖는 반도체 제조설비 및 그의 웨이퍼이송방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 생산성을 증대 또는 극대화할 수 있는 원 포크 로봇암을 갖는 반도체 제조설비 및 그의 웨이퍼 이송방법에 대하여 개시한다. 그의 웨이퍼 이송방법은, 소정의 반도체 제조공정이 수행되는 공정 챔버에 웨이퍼를 로딩시켜 해당 반도체 제조공정을 수행시키는 단계; 후속 반도체 제조공정이 수행될 웨이퍼를 로드락 챔버 내부에 위치된 카세트에서 정렬 챔버에 로딩시켜 예비 정렬하고, 상기 로드락 챔버의 상기 카세트에 반송시켜 재탑재하는 단계; 해당 반도체 제조공정이 완료되면 상기 공정 챔버로부터 상기 웨이퍼를 상기 카세트에 반송시키는 단계; 및 상기 정렬 챔버에서 미리 정렬되어 상기 카세트에 재탑재된 상기 웨이퍼를 인출하여 상기 공정 챔버에 로딩시켜 후속 반도체 제조공정을 수행토록 하는 단계를 포함함에 의해 상기 원 포크 로봇암의 작업 공수를 줄일 수 있기 때문에 생산성을 향상시킬 수 있다.
로봇암(robot arm), 블레이드(blade), 트랜스퍼 챔버(transfer chamber), 센서(sensor)

Description

원 포크 로봇암을 갖는 반도체 제조설비 및 그의 웨이퍼 이송방법{Equipment for manufacturing semiconductor device used one fork robot arm and wafer transferring methode at the same}
도 1은 종래 기술에 따른 반도체 제조설비를 개략적으로 나타낸 구성 평면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조설비를 개략적으로 나타낸 구성 평면도.
도 3은 도 2의 위치감지센서를 나타내는 평면도.
도 4는 본 발명에 따른 반도체 제조설비의 제어방법을 나타내는 흐름도
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
110 : 공정 챔버 120 : 트랜스퍼 챔버
130 : 로드락 챔버 140 : 정렬 챔버
150 : 냉각 챔버 160 : 세정 챔버
170 : 도어 180 : 로봇암
190 : 위치감지센서
본 발명은 반도체 제조설비 및 그의 웨이퍼 이송방법에 관한 것으로, 상세하게는 트랜스퍼 챔버 내부의 원 포크 로봇암을 이용하여 웨이퍼를 이송 또는 반송시키는 원 포크 로봇암을 갖는 반도체 제조설비 및 그의 웨이퍼 이송방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체장치는 웨이퍼 상에 증착공정, 사진공정, 식각공정, 확산공정, 이온주입공정 등과 같은 다수의 공정을 선택적이고도 반복적으로 수행하는 일련의 과정을 통해 이루어진다.
이와 같이, 반도체장치로 제조되기까지 웨이퍼는 카세트에 복수개씩 탑재되어 각 공정을 수행하는 각각의 제조설비로 이송되고, 또한, 이들 웨이퍼의 각 공정을 원활하게 수행하기 위해서는 멀티챔버 구조를 갖는 반도체 제조설비가 요구된다. 이때, 상기 웨이퍼는 상기 반도체 제조설비 내에서도 그 내부에 설치된 로봇에 의해 일 매씩 인출되어 요구되는 위치로 이송되는 과정을 거치게 된다.
이하, 도면을 참조하여 멀티챔버 구조를 갖는 종래 기술에 따른 반도체 제조설비를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 기술에 따른 반도체 제조설비를 개략적으로 나타낸 구성 평면도로서, 종래의 반도체장치 제조설비는 적어도 하나이상의 별도 공정을 수행하는 복수개의 공정 챔버(10)와, 상기 복수의 공정 챔버(10)를 공통으로 연결하는 트랜스 퍼 챔버(20)를 포함하여 클러스터(cluster) 타입으로 구성된다.
여기서, 상기 공정 챔버(10)는 플라즈마 반응 또는 화학기상방법을 이용한 식각 공정 또는 증착 공정과 같은 각종 공정이 진행되는 곳으로, 고성능의 진공펌프(예컨대, 터보(turbo) 펌프)에 의한 펌핑에 의해 고진공 상태를 유지하도록 제어된다.
그리고, 상기 트랜스퍼 챔버(20)의 소정 측부에는 소정의 공정을 수행하는 공정 챔버(10) 뿐만 아니라, 상기 트랜스퍼 챔버(20)에 웨이퍼(W)를 삽입하기 위한 카세트가 위치된 로드락(load lock) 챔버(30)와, 상기 로드락 챔버(30)의 인접하는 위치에서 상기 공정 챔버(10)에서의 공정 수행 전에 웨이퍼(W)를 정렬하는 정렬 챔버(40)와, 상기 공정 챔버(10)에서의 공정 수행 후의 웨이퍼(W)를 냉각하는 냉각 챔버(50)와, 상기 공정 챔버(10)에서 공정이 완료된 상기 웨이퍼(W)를 에싱 처리와 같은 세정(cleaning)하는 세정 챔버(60)와 연통된다.
이때, 상기 트랜스퍼 챔버(20)와 각 챔버 사이에는 제어부의 제어에 의해 개폐 동작되는 도어(70)를 포함하여 이루어진다. 또한, 상기 트랜스퍼 챔버(20)는 내부에 위치되는 웨이퍼 카세트(32)로부터 웨이퍼(W)를 일 매씩 인출하여 요구되는 소정 위치로 이송시키도록 하는 로봇암(80)을 포함하여 이루어진다.
상기 로봇암(80)은 상기 웨이퍼(W)를 이송할 때, 상기 로봇암(80)의 끝에 형성되어 상기 웨이퍼(W)를 수평 상태로 지지하는 적어도 하나이상의 포크 또는 블레이드를 이용하여 상기 웨이퍼(W)를 들어올려 원하는 지점까지 웨이퍼(W)를 이동시킬 수 있다.
상기 로봇암(80)에 형성된 상기 포크 또는 블레이드의 개수에 따라 멀티챔버 구조에서의 상기 웨이퍼(W)의 이송 효율이 크게 달라질 수 있다.
예컨대, 상기 로봇암(80)의 끝에서 서로 반대방향으로 복수개의 포크가 형성된 투 포크(two fork) 로봇암(80)은 하나의 상기 포크를 이용하여 상기 정렬 챔버(40)에서 정렬된 웨이퍼(W)를 지지하여 상기 공정 챔버(10)로 이송시키고, 다른 하나의 상기 포크를 이용하여 상기 공정 챔버(10)에서 공정이 완료된 웨이퍼(W)를 언로딩시킨다. 또한, 상기 정렬 챔버(40)에서 이송된 상기 웨이퍼(W)를 상기 공정 챔버(10)의 내부로 삽입하여 언로딩시킨 후, 상기 공정 챔버(10)에서 언로딩된 웨이퍼(W)를 상기 로드락 챔버(30)의 카세트에 로딩시킨다.
따라서, 투 포크 로봇암(80)을 갖는 반도체 제조설비의 웨이퍼(W) 이송방법은 정렬 챔버(40)와 같은 예비 단위공정이 이루어지는 예비 챔버에서 공정 챔버(10)와 같은 해당 단위공정이 이루어지는 해당 챔버로 이송되어야할 웨이퍼(W)가 순차적으로 이송되더라도 미리 해당 단위 공정이 완료된 웨이퍼(W)의 유무에 관계없이 이동되기 때문에 작업 공수가 거의 없다.
반면, 상기 로봇암(80)의 끝에서 하나의 포크가 형성된 원 포크 로봇암(80)은 정렬 챔버(40)에서 정렬된 웨이퍼(W)를 상기 공정 챔버(10)로 이송하기 전에 상기 공정 챔버(10)에서 이미 반도체 제조공정이 완료된 웨이퍼(W)를 언로딩시켜 상기 로드락 챔버(30)에 위치된 웨이퍼 카세트(32)로 삽입해야한다. 또한, 상기 원 포크 로봇암(80)은 상기 공정 챔버(10)에서 상기 로드락 챔버(30)에 위치된 상기 웨이퍼 카세트(32)에 상기 웨이퍼(W)를 삽입한 후에 다시 상기 정렬 챔버(40)에서 정렬된 상기 웨이퍼(W)를 상기 공정 챔버(10)로 삽입한다.
따라서, 종래 기술에 따른 원 포크 로봇암(80)을 갖는 반도체 제조설비 및 그의 웨이퍼(W) 이송방법은 공정 챔버(10)와 같은 해당 단위공정이 완료된 웨이퍼(W)를 지정된 위치로 반송시킨 후, 정렬 챔버(40)와 같은 예비 단위공정이 이루어지는 예비 챔버에서 공정 챔버(10)와 같은 해당 단위공정이 이루어지는 해당 챔버로 이송시켜야 하며 상기 투 포크 로봇암(80)에 비해 웨이퍼(W) 이송시간이 배가되어 작업공수가 증가되기 때문에 생산성이 떨어지는 문제점이 있었다.
또한, 종래 기술에 따른 상기 원 포크 로봇암(80)을 갖는 반도체 제조설비 및 그의 웨이퍼(W) 이송방법은 상기 투 포크 로봇암(80)에 비해 작업효율을 증가시키기 위해 상기 웨이퍼(W)를 이송 또는 반송시키는 속도가 증가될 경우, 상기 웨이퍼(W)가 상기 원 포크 로봇암(80)상에서 슬라이딩되어 편중될 수 있고, 상기 웨이퍼 카세트(32)에 충돌되어 파손될 수 있기 때문에 생산 수율이 떨어지는 단점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 공정 챔버(10)와 같은 해당 챔버에서 해당단위 공정이 완료된 웨이퍼(W)가 존재하더라도 예비 단위공정이 이루어진 웨이퍼(W)를 작업공수 없이 상기 해당 챔버에 순차적으로 로딩시켜 생산성을 증대 또는 극대화 할 수 있는 원 포크 로봇암(80)을 갖는 반도체 제조설 비 및 그의 웨이퍼(W) 이송방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 웨이퍼(W)를 이송 또는 반송시키는 속도 증가에 의해 상기 웨이퍼(W)가 상기 원 포크 로봇암(80)상에서 슬라이딩되어 편중되어 웨이퍼 카세트(32)에 삽입되더라도 상기 웨이퍼 카세트(32)와의 충돌에 의한 파손을 방지하여 생산 수율을 증대 또는 극대화할 수 있는 원 포크 로봇암(80)을 갖는 반도체 제조설비 및 그의 웨이퍼(W) 이송방법을 제공하는 데 있다.
상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 양상(aspect)에 따른 원 포크 로봇암을 갖는 반도체 제조설비의 웨이퍼 이송방법은, 소정의 반도체 제조공정이 수행되는 공정 챔버에 웨이퍼를 로딩시켜 해당 반도체 제조공정을 수행시키는 단계; 후속 반도체 제조공정이 수행될 웨이퍼를 로드락 챔버 내부에 위치된 카세트에서 정렬 챔버에 로딩시켜 예비 정렬하고, 상기 로드락 챔버의 상기 카세트에 반송시켜 재탑재하는 단계; 해당 반도체 제조공정이 완료되면 상기 공정 챔버로부터 상기 웨이퍼를 상기 카세트에 반송시키는 단계; 및 상기 정렬 챔버에서 미리 정렬되어 상기 카세트에 재탑재된 상기 웨이퍼를 인출하여 상기 공정 챔버에 로딩시켜 후속 반도체 제조공정을 수행토록 하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
여기서, 상기 정렬 챔버에서 예비 정렬된 상기 웨이퍼를 상기 로드락 챔버 내부의 상기 카세트에 재탑재시키거나, 상기 공정 챔버에서 상기 카세트로 반송되는 웨이퍼의 위치를 웨이퍼 위치감지센서에서 감지하는 단계; 상기 웨이퍼 위치감지센서에서 감지된 상기 웨이퍼의 위치감지신호를 입력받아 상기 웨이퍼가 상기 원 포크 로봇암상에서 정상적으로 위치되는지를 판단하는 단계; 상기 원 포크 로봇암 상에서 상기 웨이퍼가 정상적으로 위치되어 있지 못한 것으로 판단될 경우, 상기 원 포크 로봇암에 의한 상기 웨이퍼의 이송이 더 이상 이루어지지 못하도록 상기 원 포크 로봇암에 인터락 제어신호를 출력하는 단계를 더 포함함이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 양상은, 원 포크 로봇암을 갖는 반도체 제조설비에 있어서; 소정의 반도체 제조공정이 진행되는 적어도 하나 이상의 공정 챔버; 상기 공정 챔버 내부에 삽입되는 웨이퍼를 일방향으로 예비 정렬하는 정렬챔버; 다수개의 상기 웨이퍼가 탑재된 카세트를 내부에 상기 공정 챔버 내부에 웨이퍼를 로딩시키기 위한 진공상태를 선택적으로 형성하는 로드락 챔버; 상기 로드락 챔버, 정렬챔버 및 공정 챔버에 공통으로 연결되고, 도어의 개폐동작에 의해 상기 로드락 챔버 및 공정 챔버와 선택적으로 연통되는 트랜스퍼 챔버; 상기 트랜스퍼 챔버 내부에서 상기 웨이퍼를 지지하여 상기 로드락 챔버, 상기 정렬챔버, 및 반응챔버간에 이송 또는 반송하는 원 포크 로봇암; 상기 로봇암에 의해 이송되는 웨이퍼의 위치를 감지하는 위치감지센서; 및 상기 위치감지센서에서 출력된 감지 신호를 이용하여 미리 입력된 상기 로봇암의 위치와 상기 로봇암에서 지지되는 웨이퍼의 위치를 비교판단하고, 상기 웨이퍼가 상기 로봇암의 설정된 위치를 과도하게 벗어나 지지되어 있으면 상기 웨이퍼를 이송 또는 반송하는 상기 로봇암에 인터락 제어신호를 출력하는 제어부를 포함하는 반도체 제조설비이다.
여기서, 상기 위치감지센서는 상기 로드락 챔버와 상기 트랜스퍼 챔버가 서로 연결되는 상기 도어에 인접하도록 형성하고, 상기 위치감지센서는 촬상소자 또는 광센서를 포함함이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조설비를 개략적으로 나타낸 구성 평면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 제조설비는, 소정의 반도체 제조공정이 진행되는 복수개의 공정 챔버(110)와, 상기 공정 챔버(110) 내부에 웨이퍼(W)를 로딩시키기 위한 진공상태를 선택적으로 형성하는 로드락 챔버(130)와, 상기 로드락 챔버(130)의 인접하는 위치에서 상기 공정 챔버(110)에서의 공정 수행 전에 웨이퍼(W)를 예비 정렬하는 정렬 챔버(140)와, 상기 공정 챔버(110)에서의 공정 수행 후의 웨이퍼(W)를 냉각하는 냉각 챔버(150)와, 상기 공정 챔버(110)에서 공정이 완료된 상기 웨이퍼(W)를 에싱 또는 세정(cleaning)하는 세정 챔버(160)와, 상기 세정 챔버(160), 상기 냉각 챔버(150), 상기 정렬챔버, 상기 로드락 챔버(130) 및 공정 챔버(110)에 공통으로 연결되고, 도어(170)의 개폐동작에 의해 다수의 각 챔버와 선택적으로 연통되는 트랜스퍼 챔버(120)와, 상기 트랜스퍼챔버 내부에서 상기 웨이퍼(W)를 지지하여 상기 로드락 챔버(130)와 공정 챔버(110)간에 이송 또는 반송하는 원 포크 로봇암(180)과, 상기 원 포크 로봇암(180)에 의 해 이송되는 웨이퍼(W)의 위치를 감지하는 위치감지센서(190)를 포함하여 구성된다.
도시하지는 않았지만, 상기 위치감지센서(190)에서 출력된 웨이퍼(W) 위치감지신호를 이용하여 미리 입력된 상기 로봇암(180)의 위치와 상기 로봇암(180)에서 지지되는 웨이퍼(W)의 위치를 비교판단하고, 상기 웨이퍼(W)가 상기 로봇암(180)의 설정된 위치를 과도하게 벗어나 지지되어 있으면 상기 웨이퍼(W)를 이송 또는 반송하는 상기 로봇암(180)에 인터락 제어신호를 출력하는 제어부를 더 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 원 포크 로봇암(180)은 상기 공정 챔버(110)에서 반도체 제조공정이 완료된 상기 냉각 챔버(150), 상기 세정 챔버(160)로 이송시켜 해당 단위 공정을 수행토록 하거나, 상기 로드락 챔버(130) 내부의 웨이퍼 카세트(132)에 탑재시키기 위해 웨이퍼(W)를 취출하여 상기 트랜스퍼 챔버(120)를 통해 이송 또는 반송시킨다. 이때, 상기 원 포크 로봇암(180)은 상기 공정 챔버(110)에서 반도체 제조공정이 이미 완료된 하나의 웨이퍼(W)를 상기 웨이퍼 카세트(132)와 같은 다른 장소에 언로딩 한 후에 다시 상기 공정 챔버(110)로 로딩될 웨이퍼(W)를 이송시키기 위해 이동되어야 하기 때문에 상기 공정 챔버(110)에서 로딩 및 언로딩이 한번에 이루어지는 투 포크 로봇암(180)에 비해 작업 공수가 증가될 수 있다.
따라서, 작업 공수를 줄이기 위해서는 상기 원 포크 로봇암(180)이 상기 공정 챔버(110)에서 상기 로드락 챔버(130) 내의 웨이퍼 카세트(132)에 이송하는 웨이퍼(W)의 언로딩 후에 다른 장소로 이동되지 않고, 상기 공정 챔버(110)에서 반도 체 제조공정이 수행되어야할 웨이퍼(W)를 상기 웨이퍼 카세트(132)에서 취출하여 상기 공정 챔버(110)에 이송시키는 방법이 선택적으로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 원 포크 로봇암(180)에 의해 상기 웨이퍼 카세트(132)에서 취출되는 상기 웨이퍼(W)는 이전의 상기 공정 챔버(110)에서 반도체 공정이 수행되는 동안에 상기 정렬 챔버(140)로 이송되어 정렬되고, 다시 상기 웨이퍼 카세트(132)에 반송되어 대기된다.
또한, 작업 효율을 향상시키기 위해서는 상기 원 포크 로봇암(180)이 상기 투 포크 로봇암(180)에 비해 상대적으로 상기 웨이퍼(W)를 신속하게 이동되어야만 한다. 반면, 상기 원 포크 로봇암(180)이 신속하게 이동될수록 상기 원 포크 로봇암(180)에 의해 이송되는 웨이퍼(W)가 슬라이딩(sliding)되어 파손될 수 있기 때문에 상기 원 포크 로봇암(180)은 상기 웨이퍼(W)를 일정이상의 속도로 이송시킬 수 없다.
예컨대, 상기 원 포크 로봇암(180) 상에서 지지되는 상기 웨이퍼(W)의 지지면과 상기 웨이퍼(W)의 마찰력보다 상기 웨이퍼(W)의 원심력이 클 경우, 상기 웨이퍼(W)가 상기 원 포크 로봇암(180)에서 슬라이딩되어 이탈됨으로 상기 웨이퍼(W)가 파손될 수 있다.
따라서, 상기 웨이퍼(W)와 상기 웨이퍼(W)의 지지면에서의 마찰력보다 작은 원심력으로 상기 원 포크 로봇암(180)에 의해 상기 웨이퍼(W)가 이송되어야만 한다. 그러나, 상기 웨이퍼(W)와 상기 웨이퍼(W)의 지지면 사이에 파티클과 같은 오염물질이 유발될 경우, 상기 원 포크 로봇암(180)이 저속으로 상기 웨이퍼(W)를 이 송시키더라도 상기 웨이퍼(W)가 슬라이딩될 수 있다.
예컨대, 상기 파티클은 상기 공정 챔버(110)에서 식각 공정 또는 증착 공정 시 상기 웨이퍼(W)의 후면에서 상기 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 냉각하는 헬륨과 같은 냉매가 냉매 홀을 통해 정상적으로 유동되지 못하고 상기 공정 챔버(110)로 누설(leakage)되어 상기 웨이퍼(W)의 후면에 유발되는 폴리머와 같은 오염 물질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 공정 챔버(110) 내부에 충만된 반응가스와 상기 냉매가 순간 반응하여 유발된 슬러리와 같은 오염물질을 더 포함하여 이루어진다.
이때, 상기 공정 챔버(110)에서 상기 로드락 챔버(130) 내부의 상기 웨이퍼 카세트(132)로 로딩되는 웨이퍼(W)가 상기 원 포크 로봇암(180) 상에서 슬라이딩되어 일부로 편중될 경우, 상기 웨이퍼 카세트(132)의 프레임 또는 슬롯에 상기 웨이퍼(W)가 걸려 상기 웨이퍼 카세트(132) 내부로 상기 웨이퍼(W)가 삽입될 수 없다.
상기 위치감지센서(190)는 상기 웨이퍼(W)의 위치를 감지하여 상기 제어부에 출력하고, 상기 제어부는 상기 위치감지센서(190)에서 출력된 상기 웨이퍼(W)의 위치감지신호를 이용하여 상기 웨이퍼(W)의 위치와 상기 로봇암(180)의 위치를 비교하여 상기 웨이퍼(W)가 상기 로봇암(180)으로부터 일부 편중되어 틀어졌다고 판단될 경우, 상기 로봇암(180)에 의한 상기 웨이퍼(W)의 반송이 더 이상 이루어지지 못하도록 상가 로봇암(180)에 인터락 제어신호를 출력한다.
예컨대, 상기 위치감지센서(190)는 상기 공정 챔버(110)와 연통되는 상기 트랜스퍼 챔버(120) 사이에 형성된 도어(170)에 인접한 상기 트랜스퍼 챔버(120) 내 부에 형성되거나, 상기 로드락 챔버(130)와 연통되는 상기 트랜스퍼 챔버(120)사이에 형성된 도어(170)에 인접한 상기 트랜스퍼 챔버(120) 내부에 형성된다. 먼저, 상기 위치감지센서(190)가 상기 공정 챔버(110)와 상기 트랜스퍼 챔버(120)사이에 형성된 도어(170)에 인접하도록 형성될 경우, 상기 공정 챔버(110) 내부에서의 반도체 제조공정이 완료된 웨이퍼(W)를 언로딩하는 과정에서 상기 웨이퍼(W)가 개폐 동작되는 상기 도어(170)에 충돌되어 파손되는 것을 예방토록 할 수 있다. 또한, 상기 위치감지센서(190)가 상기 로드락 챔버(130)와 상기 트랜스퍼 챔버(120)사이에 형성된 도어(170)에 인접하도록 형성될 경우, 상기 로드락 챔버(130) 내부의 카세트에 탑재되는 상기 웨이퍼(W)가 상기 카세트의 프레임에 충돌되어 파손되는 것을 예방토록 할 수 있다.
또한, 상기 위치감지센서(190)는 상기 웨이퍼(W)의 이미지를 획득하기 위한 CCD(Charge Couple Device) 또는 CMOS와 같은 촬상소자가 사용되거나, 상기 웨이퍼(W)의 위치만을 검출하기 위한 광센서를 포함하여 이루어진다.
상기 위치감지센서(190)로 상기 촬상소자가 사용될 경우, 상기 제어부에서는 상기 촬상소자에서 출력되는 이미지 처리 신호를 입력받아 상기 웨이퍼(W)에 대응되는 이미지를 생성한 후 상기 이미지의 중심에 대응되는 상기 웨이퍼(W)의 중심위치를 판독해야만 한다.
반면, 상기 위치감지센서(190)로 상기 광센서가 사용될 경우, 상기 제어부는 상기 광센서가 출력하는 상기 웨이퍼(W)의 전체 모양에 대응되는 상기 웨이퍼(W)의 위치감지신호를 입력받아 상기 웨이퍼(W)의 중심위치를 판독할 수 있다.
예컨대, 상기 광센서는 적외선과 같은 소정의 광을 생성하는 광원과, 상기 광원에서 생성된 상기 광을 상기 웨이퍼(W)에 입사하는 입광부와, 상기 입광부에서 입사되는 입사광이 상기 웨이퍼(W)에서 반사되는 반사광을 수집하는 수광부와, 상기 수광부에서 수집되는 반사광을 이용하여 전기적인 위치감지신호를 생성하여 상기 제어부에 출력하는 감지신호 출력부를 포함하여 이루어진다. 이때, 상기 입광부와 수광부가 일대일 대응될 수도 있으나, 하나의 입광부가 복수개의 수광부에 대응되도록 형성될 수 있다.
상기 입광부와 수광부가 일대일로 대응될 경우, 상기 웨이퍼(W)의 가장자리(edge)를 감지하여 상기 웨이퍼(W)의 중심점을 찾기 위해 상기 웨이퍼(W)의 직경을 대각선으로 하는 직사각형의 각 꼭지점에 대응되는 적어도 2개 이상의 위치에 복수개가 형성되어야 한다. 하나의 상기 입광부와 복수개의 수광부가 대응될 경우, 상기 웨이퍼(W)의 중심에 대응되는 상기 리드상에 상기 입광부가 형성되고, 상기 웨이퍼(W)의 직경에 대응되는 적어도 2개 이상의 위치에 상기 수광부가 형성되어야 한다. 도 3은 도 2의 위치감지센서(190)를 나타내는 평면도로서, 상기 웨이퍼(W)의 직경을 대각선으로 하는 직사각형의 각 꼭지점에 해당되는 상기 웨이퍼(W)의 가장자리에서 상기 웨이퍼(W)의 중심을 찾을 수 있는 각 2개의 입광부와 수광부를 포함하는 상기 위치감지센서(190)가 도시되어 있다.
따라서, 본 발명에 따른 원 포크 로봇암(180)을 갖는 반도체 제조설비는 상기 로봇암(180)에 의해 반송되는 웨이퍼(W)의 위치를 감지하는 위치감지센서(190)와, 상기 위치감지센서(190)로부터 출력된 위치감지신호와 미리 설정된 상기 로봇 암(180)의 위치를 비교하여 상기 로봇암(180)에서 상기 웨이퍼(W)가 일부 편중되어 틀어져 언로딩될 경우, 상기 로봇암(180)에 의해 상기 웨이퍼(W)가 더 이상 반송되지 못하도록 상기 로봇암(180)에 인터락 제어신호를 출력하는 제어부를 구비하여 상기 웨이퍼(W)가 로봇암(180)에서 일부 편중되어 반송되지 못하도록 하고, 상기 웨이퍼(W)가 상기 로봇암(180)에서 일부 편중되어 반송되더라도 웨이퍼(W)의 파손을 방지할 수 있기 때문에 생산 수율을 증대 또는 극대화할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 원 포크 로봇암(180)을 갖는 반도체 제조설비의 웨이퍼(W) 이송방법을 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 원 포크 로봇암(180)을 갖는 반도체 제조설비의 웨이퍼(W) 이송방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 원 포크 로봇암(180)을 갖는 반도체 제조설비의 웨이퍼(W) 이송방법은, 먼저, 원 포크 로봇암(180)은 정렬 챔버(140)에서 미리 정렬된 웨이퍼(W)를 소정의 반도체 제조공정이 수행되는 공정 챔버(110)에 로딩시켜 해당 반도체 제조공정을 수행토록 한다.(S10) 여기서, 원 포크 로봇암(180)은 웨이퍼(W)를 일방향으로 정렬시키는 상기 정렬 챔버(140)에서 상기 공정 챔버(110)로 직접 상기 웨이퍼(W)를 이송시킬 뿐만 아니라, 상기 정렬 챔버(140)에서 미리 정렬되어 로드락 챔버(130)에 위치되는 웨이퍼 카세트(132)로 반송된 웨이퍼(W)를 상기 로드락 챔버(130)에서 상기 공정 챔버(110)로 이송시킬 수 있다.
예컨대, 상기 원 포크 로봇암(180)은 상기 웨이퍼 카세트(132)에 대응되어 상기 공정 챔버(110)에서 이루어지는 해당 롯(lot)의 반도체 제조공정 시작 시에 상기 정렬 챔버(140)에서 직접 상기 공정 챔버(110)로 상기 웨이퍼(W)를 이송시켜 해당 반도체 제조공정을 수행토록 할 수 있다.
반면, 상기 원 포크 로봇암(180)은 상기 공정 챔버(110) 내부에서 이미 반도체 제조공정이 수행되고 있을 경우, 상기 정렬 챔버(140)로 이송되어 예비 정렬된 상기 웨이퍼(W)를 상기 웨이퍼 카세트(132)로 반송시킨다. 또한, 상기 공정 챔버(110)에서의 반도체 제조공정이 완료된 상기 웨이퍼(W)를 상기 웨이퍼 카세트(132)로 반송시킨 후, 상기 웨이퍼 카세트(132)에서 예비 정렬된 웨이퍼(W)를 상기 웨이퍼 카세트(132)에서 상기 공정 챔버(110)로 이송시킨다.
다음, 상기 공정 챔버(110)에서 해당 반도체 제조공정이 수행되는 동안에 상기 원 포크 로봇암(180)은 상기 웨이퍼 카세트(132)에서 후속의 반도체 제조공정이 수행될 다른 웨이퍼(W)를 취출하여 상기 정렬 챔버(140)로 이송시켜 예비 정렬이 수행되도록 한다.(S20)
그 다음, 상기 원 포크 로봇암(180)은 상기 정렬 챔버(140)에서 예비 정렬이 완료된 상기 웨이퍼(W)를 상기 로드락 챔버(130)에 위치된 상기 웨이퍼 카세트(132)로 반송시킨다.(S30)
여기서, 상기 공정 챔버(110)에서의 반도체 제조공정이 상기 정렬 챔버(140)에서의 예비 정렬에 비해 상당한 시간을 요하기 때문에 공정 챔버(110)에서의 해당 반도체 제조공정의 수행동안에 상기 원 포크 로봇암(180)은 후속 반도체 제조공정이 수행될 다른 웨이퍼(W)를 정렬 챔버(140)로 이송시켜 예비 정렬시킨 후, 상기 로드락 챔버(130)의 웨이퍼 카세트(132)로 반송시킬 수 있다.
예컨대, 상기 공정 챔버(110)에서의 반도체 제조공정은 식각 공정 또는 증착 공정을 포함하여 이루어지며, 상기 식각 공정 또는 증착 공정은 실제 수초 내지 수분에 걸쳐 수행된다. 또한, 상기 식각 공정 또는 증착 공정을 수행하기 전에 상기 공정 챔버(110) 내부에 잔존하는 배기 가스 또는 퍼지 가스를 펌핑하여 제거시키거나, 상기 공정 챔버(110) 내부에 일정한 압력이상의 반응가스로 충만시켜 플라즈마 반응을 유도시키는 것과 같이 상기 공정 챔버(110) 내부에서 분위기를 만들기 위한 예비 공정이 수십초 내지 수분동안 수행될 수 있다. 반면, 상기 정렬 챔버(140)에서의 상기 웨이퍼(W)의 정렬 공정은 상기 웨이퍼(W)의 에지에 형성된 플랫존(flat zone)을 일방향으로 정렬시키는 얼라이너(aligner)에 의해 약 수초만에 이루어질 수 있다.
이때, 상기 정렬 챔버(140)에서 예비 정렬된 웨이퍼(W)가 로드락 챔버(130) 내부의 웨이퍼 카세트(132)에 반송되는 동안에 상기 원 포크 로봇암(180)에서 상기 웨이퍼(W)가 과도하게 슬라이딩되어 이탈될 수 있다.
또한, 상기 원 포크 로봇암(180)에서 상기 웨이퍼(W)가 일부 편중되도록 슬라이딩되더라도 상기 웨이퍼 카세트(132)의 프레임(frame) 또는 슬롯(slot)에 충돌되어 상기 웨이퍼(W)가 상기 원 포크 로봇암(180)에서 이탈되어 파손될 수도 있다.
따라서, 상기 위치감지센서(190)는 상기 원 포크 로봇암(180)에 의해 반송되는 상기 웨이퍼(W)의 위치를 감지하여 상기 제어부에 출력한다.(S40) 또한, 상기 위치감지센서(190)에서 출력되는 상기 웨이퍼(W)의 위치감지신호를 이용하여 상기 제어부는 상기 로봇암(180)의 미리 설정된 위치와, 상기 웨이퍼(W)의 위치를 비교하여 상기 웨이퍼(W)가 정상적인 위치에 위치하고 있는지를 판단한다.(S50) 또한, 상기 제어부는 상기 웨이퍼(W)가 상기 원 포크 로봇암(180)에서 편중된 정도를 판단할 수 있다.
상기 웨이퍼(W)가 상기 원 포크 로봇암(180)에 정상적으로 위치될 경우, 상기 제어부는 상기 웨이퍼(W)가 미리 정해진 위치의 상기 웨이퍼 카세트(132)에 재탑재되도록 제어신호를 출력한다.(S60)
반면, 상기 웨이퍼(W)가 상기 로봇암(180)에서 과도하게 편중되어 틀어졌다고 판단될 경우, 상기 로봇암(180)에 의한 상기 웨이퍼(W)의 반송이 더 이상 이루어지지 못하도록 상기 로봇암(180)에 인터락 제어신호를 출력한다.(S70)
이후, 상기 로봇암(180)에 의해 반송되는 상기 웨이퍼(W)가 정상적으로 위치될 수 있도록 상기 웨이퍼(W)의 위치를 교정시킨 후, 상기 제어부는 상기 로봇암(180)에 의해 설정된 위치에 상기 웨이퍼(W)의 반송이 이루어지도록 제어한다.
이때, 상기 웨이퍼(W)가 상기 로봇암(180)에 의해 반송되는 과정에서 상기 도어(170), 또는 웨이퍼 카세트(132)의 슬롯과 프레임에 충돌되는 것을 방지하기 위한 상기 웨이퍼(W)의 교정이 작업자의 수작업에 의해 이루어질 수도 있으나, 상기 로봇암(180)을 제어하는 제어신호를 출력하는 제어부에 의해 상기 위치감지센서(190)에서 출력된 위치감지신호를 이용한 웨이퍼(W)의 위치와 상기 로봇암(180)의 위치를 비교하여 상기 로봇암(180)에서 상기 웨이퍼(W)가 편중되어 틀어진 정도만큼을 보상시켜 상기 웨이퍼(W)를 설정된 위치로 이동시키도록 할 수 있다.(S80)
예컨대, 상기 정렬 챔버(140)에서 상기 로드락 챔버(130)의 웨이퍼 카세트(132)로 반송되는 웨이퍼(W)가 상기 원 포크 로봇암(180) 상에서 슬라이딩되어 위치될 경우, 상기 제어부는 상기 웨이퍼(W)가 상기 로봇암(180)에서 편중되어 틀어진 정도만큼 보상 이동되어 상기 도어(170)에 의한 충돌이 일어나지 않도록 상기 로봇암(180)을 제어하는 제어신호를 출력한다.
한편, 상기 원 포크 로봇암(180)은 상기 공정 챔버(110)에서 해당 반도체 제조공정이 완료되면 상기 공정 챔버(110) 내부에서 웨이퍼(W)를 로딩시켜 상기 로드락 챔버(130) 내부에 위치된 상기 웨이퍼 카세트(132)로 반송시킨다.(S90)
이때, 상기 공정 챔버(110)에서 상기 로드락 챔버(130) 내부의 상기 웨이퍼 카세트(132)로 반송되는 상기 웨이퍼(W)의 위치를 상기 위치감지센서(190)를 이용하여 감지하고, 상기 제어부는 상기 위치감지센서(190)에서 감지된 상기 웨이퍼(W)의 위치 감지신호를 입력받아 미리 설정된 상기 원 포크 로봇암(180)의 위치와 상기 웨이퍼(W)의 위치를 판단하여 상기 웨이퍼(W)가 상기 원 포크 로봇암(180) 상에서 정상적으로 위치될 경우, 상기 웨이퍼 카세트(132)에 상기 웨이퍼(W)를 정상적으로 탑재시키고, 상기 웨이퍼(W)가 상기 원 포크 로봇암(180) 상에서 편중되어 비정상적으로 위치될 경우, 상기 웨이퍼(W)가 상기 웨이퍼 카세트(132)에 탑재되지 못하도록 상기 원 포크 로봇암(180)에 인터락 제어신호를 출력한다. 여기서, 제어부의 제어신호 출력은 앞서 설명한 바와 같이, 상기 정렬 챔버(140)에서 반송되어 웨이퍼 카세트(132)에 재탑재되는 웨이퍼(W)의 설명에서 대신하기로 한다.
또한, 상기 공정 챔버(110)에서 상기 로드락 챔버(130) 내부의 상기 웨이퍼 카세트(132)로 반송되는 웨이퍼(W)가 상기 웨이퍼 카세트(132)에 탑재되면, 상기 원 포크 로봇암(180)은 예비 정렬된 웨이퍼(W)를 상기 웨이퍼 카세트(132)에서 취출하여 상기 공정 챔버(110)로 이송시켜 후속의 반도체 제조공정을 수행토록 한다.(S100)
이때, 상기 원 포크 로봇암(180)은 상기 웨이퍼 카세트(132) 내에 선행 공정이 완료된 웨이퍼(W)를 탑재시킨 후, 곧바로 상기 웨이퍼 카세트(132) 내에서 후속 공정이 이루어질 웨이퍼(W)를 취출하여 상기 공정 챔버(110)로 로딩시킬 수 있기 때문에 작업 공수를 줄일 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 원 포크 로봇암(180)을 갖는 반도체 제조설비의 웨이퍼(W) 이송방법은 하나의 웨이퍼(W)가 공정 챔버(110)에서 해당 반도체 제조공정이 수행되는 동안 후속 반도체 제조공정이 수행될 다른 웨이퍼(W)가 정렬 챔버(140)에서 예비 정렬된 후 로드락 챔버(130) 내의 웨이퍼 카세트(132)에 재탑재되고, 상기 공정 챔버(110)에서 해당 반도체 제조공정이 완료된 웨이퍼(W)가 상기 웨이퍼 카세트(132)로 반송된 후 예비 정렬된 상기 웨이퍼(W)를 곧바로 상기 공정 챔버(110)로 이송됨에 의해 작업공수를 줄일 수 있기 때문에 생산성을 증대 또는 극대화할 수 있다.
또한, 상기한 실시예의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 제공하기 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안될 것이다. 그리고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가 능함은 물론이다. 예컨대, 상기 위치감지센서(190)는 상기 원 포크 로봇암(180)에 의해 상기 로드락 챔버(130) 내부의 웨이퍼 카세트(132)에 삽입되는 웨이퍼(W)뿐만 아니라, 상기 공정 챔버(110)와 상기 트랜스퍼 챔버(120)가 서로 연통되는 도어(170)를 통과하는 웨이퍼(W)의 위치를 감지하여 상기 원 포크 로봇암(180) 상에서 상기 웨이퍼(W)가 정상적으로 위치되는지를 판단토록 한다.
이상 상술한 바와 같이, 상기 로봇암에 의해 반송되는 웨이퍼의 위치를 감지하는 위치감지센서와, 상기 위치감지센서로부터 출력된 위치감지신호와 미리 설정된 상기 로봇암의 위치를 비교하여 상기 로봇암에서 상기 웨이퍼가 일부 편중되어 틀어져 언로딩될 경우, 상기 로봇암에 의해 상기 웨이퍼가 더 이상 반송되지 못하도록 상기 로봇암에 인터락 제어신호를 출력하는 제어부를 구비하여 상기 웨이퍼가 로봇암에서 일부 편중되어 반송되지 못하도록 하고, 상기 웨이퍼가 상기 로봇암에서 일부 편중되어 반송되더라도 웨이퍼의 파손을 방지할 수 있기 때문에 생산 수율을 증대 또는 극대화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 하나의 웨이퍼가 공정 챔버에서 해당 반도체 제조공정이 수행되는 동안 후속 반도체 제조공정이 수행될 다른 웨이퍼가 정렬 챔버에서 예비 정렬된 후 로드락 챔버 내의 웨이퍼 카세트에 재탑재되고, 상기 공정 챔버에서 해당 반도체 제조공정이 완료된 웨이퍼가 상기 웨이퍼 카세트로 반송된 후 예비 정렬된 상기 웨이퍼를 곧바로 상기 공정 챔버로 이송됨에 의해 작업공수를 줄일 수 있기 때문에 생산성을 증대 또는 극대화할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 원 포크 로봇암을 갖는 반도체 제조설비의 웨이퍼 이송방법에 있어서;
    소정의 반도체 제조공정이 수행되는 공정 챔버에 웨이퍼를 로딩시켜 해당 반도체 제조공정을 수행시키는 단계;
    후속 반도체 제조공정이 수행될 웨이퍼를 로드락 챔버 내부에 위치된 카세트에서 정렬 챔버에 로딩시켜 예비 정렬하고, 상기 로드락 챔버의 상기 카세트에 반송시켜 재탑재하는 단계;
    해당 반도체 제조공정이 완료되면 상기 공정 챔버로부터 상기 웨이퍼를 상기 카세트에 반송시키는 단계; 및
    상기 정렬 챔버에서 미리 정렬되어 상기 카세트에 재탑재된 상기 웨이퍼를 인출하여 상기 공정 챔버에 로딩시켜 후속 반도체 제조공정을 수행토록 하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 원 포크 로봇암을 갖는 반도체 제조설비의 웨이퍼 이송방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 정렬 챔버에서 예비 정렬된 상기 웨이퍼를 상기 로드락 챔버 내부의 상기 카세트에 재탑재시키거나, 상기 공정 챔버에서 상기 카세트로 반송되는 웨이퍼의 위치를 웨이퍼 위치감지센서에서 감지하는 단계;
    상기 웨이퍼 위치감지센서에서 감지된 상기 웨이퍼의 위치감지신호를 입력받아 상기 웨이퍼가 상기 원 포크 로봇암상에서 정상적으로 위치되는지를 판단하는 단계;
    상기 원 포크 로봇암상에서 상기 웨이퍼가 정상적으로 위치되어 있지 못한 것으로 판단될 경우, 상기 원 포크 로봇암에 의한 상기 웨이퍼의 이송이 더 이상 이루어지지 못하도록 상기 원 포크 로봇암에 인터락 제어신호를 출력하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 웨이퍼 이송방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 원 포크 로봇암상에서 상기 웨이퍼가 정상적으로 위치되어 있지 못한 것으로 판단될 경우, 상기 웨이퍼가 상기 원 포크 로봇암상에서 편중된 정도만큼 상기 원 포크 로봇암이 보상이동되어 상기 웨이퍼가 상기 카세트에 충돌되지 않고 삽입되도록 하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 웨이퍼 이송방법.
  4. 원 포크 로봇암을 갖는 반도체 제조설비에 있어서;
    소정의 반도체 제조공정이 진행되는 적어도 하나 이상의 공정 챔버;
    상기 공정 챔버 내부에 삽입되는 웨이퍼를 일방향으로 예비 정렬하는 정렬챔 버;
    다수개의 상기 웨이퍼가 탑재된 카세트를 내부에 상기 공정 챔버 내부에 웨이퍼를 로딩시키기 위한 진공상태를 선택적으로 형성하는 로드락 챔버;
    상기 로드락 챔버, 정렬챔버 및 공정 챔버에 공통으로 연결되고, 도어의 개폐동작에 의해 상기 로드락 챔버 및 공정 챔버와 선택적으로 연통되는 트랜스퍼 챔버;
    상기 트랜스퍼 챔버 내부에서 상기 웨이퍼를 지지하여 상기 로드락 챔버, 상기 정렬챔버, 및 반응챔버간에 이송 또는 반송하는 원 포크 로봇암;
    상기 로봇암에 의해 이송되는 웨이퍼의 위치를 감지하는 위치감지센서; 및
    상기 위치감지센서에서 출력된 감지 신호를 이용하여 미리 입력된 상기 로봇암의 위치와 상기 로봇암에서 지지되는 웨이퍼의 위치를 비교판단하고, 상기 웨이퍼가 상기 로봇암의 설정된 위치를 과도하게 벗어나 지지되어 있으면 상기 웨이퍼를 이송 또는 반송하는 상기 로봇암에 인터락 제어신호를 출력하는 제어부를 포함함을 특징으로 하는 원 포크 로봇암을 갖는 반도체 제조설비.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 위치감지센서는 상기 로드락 챔버와 상기 트랜스퍼 챔버가 서로 연결되는 상기 도어에 인접하도록 형성함을 특징으로 하는 원 포크 로봇암을 갖는 반도체 제조설비.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 위치감지센서는 촬상소자 또는 광센서를 포함함을 특징으로 하는 원 포크 로봇암을 갖는 반도체 제조설비.
KR1020050043416A 2005-05-24 2005-05-24 원 포크 로봇암을 갖는 반도체 제조설비 및 그의 웨이퍼이송방법 KR20060121331A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115012019A (zh) * 2022-06-07 2022-09-06 赛莱克斯微系统科技（北京）有限公司 一种晶圆传送装置和电镀系统

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