KR20070032434A - 기판 이송 시스템 및 기판을 이송하는 방법 - Google Patents

기판 이송 시스템 및 기판을 이송하는 방법 Download PDF

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KR20070032434A
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Abstract

본 발명은 기판이 수납되는 기판 용기와 공정 설비간에 기판들을 이송하는 기판 이송 시스템에 관한 것이다.
기판 이송 시스템은 도어를 포함하는 기판 용기를 수용할 수 있는 로드 포트와, 상기 로드 포트와 공정설비 사이에 배치되어 상기 로드 포트 상에 놓인 가판 용기와 상기 공정설비 간 기판을 이송하는 기판 이송 로봇이 설치되는 하우징과, 상기 로드 포트 상에 위치한 상기 기판 용기의 일측에 위치하며, 상기 도어의 전면에 도어와 평행한 기류를 형성함으로써 외부의 기류가 상기 기판 용기 또는 상기 하우징 내부를 향하는 것을 방지할 수 있는 적어도 하나의 송풍 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
설비 전방 단부 모듈(EFEM), 전면 개방 일체식 포드(FOUP), 송풍 유닛, 필터, 송풍팬

Description

기판 이송 시스템 및 기판을 이송하는 방법{SYSTEM FOR TRANSFERRING THE SUBSTRATES AND METHOD OF TRANSFERRING THE SUBSTRATES}
도 1은 본 발명에 따른 기판 이송 시스템을 개략적으로 나타내는 사시도;
도 2는 본 발명에 따라 청정실에 위치하는 기판 이송 시스템의 단면도;
도 3은 시간에 따른 기판 용기와 외부 사이의 압력 차이를 나타내는 그래프;
도 4는 기판 용기의 도어를 개폐할 때 하우징 내부로 유입된 파티클을 나타내는 그래프;
도 5 및 도 6은 기판 용기의 도어를 개폐할 때 기판 용기 내부로 유입되어 기판에 부착된 파티클들을 나타내는 그래프;
도 7은 본 발명에 따른 송풍 유닛을 나타내는 사시도;
도 8은 본 발명에 따른 기판을 이송하는 방법에 관한 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 공정설비 20 : 기판 용기
30 : 청정실 40 : 기판 이송 시스템
100 : 로드포트 200 : 하우징
310 : 팬필터 유닛 400 : 송풍 유닛
410 : 필터 420 : 송풍팬
본 발명은 기판 이송 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 제조 공정에 사용되는 기판 이송 시스템과 기판 이송 시스템의 청정도를 유지하면서 기판을 이송하는 방법에 관한 것이다.
반도체 공정 중에서 기판들은 한곳으로부터 다른 곳으로 이송될 필요가 있다. 예를 들면, 기판들은 기판 용기로부터 공정설비로 이송될 필요가 있으며, 기판 이송 시스템은 이러한 이송을 필요로 한다.
반도체 제조에 있어서 반드시 요구되는 높은 수준의 청정도의 관점에서 볼 때, 기판 이송 시스템을 포함하여 기판들이 노출되는 반도체 제조공정의 모든 구역은 높은 수준의 청정도가 유지되어야 한다.
기판 이송 시스템 내에서 높은 수준의 청정도를 효과적으로 유지함으로써 기판과 기판 용기는 초기 오염 또는 기판 용기나 기판 이송 시스템에 의한 재오염을 피할 수 있다.
종래에는 반도체 제조공정 동안 발생할 수 있는 오염을 방지하기 위하여, 높은 수준의 청정도가 유지되는 청정실에서 제조 공정이 이루어졌고, 개방형 용기는 기판들을 저장하고 이송하는데 사용되었다.
그러나, 청정실의 유지비용을 줄이기 위한 노력으로 청정실의 설비부분은 선택적으로 비교적 높은 수준의 청정도에서 유지되며 나머지 부분은 비교적 낮은 수 준의 청정도에서 유지된다. 따라서, 기판들이 비교적 낮은 정도의 청정도를 갖는 구역에 있을 때 기판들이 오염되는 것을 방지하기 위하여 밀폐형 기판 용기를 사용할 필요가 있다.
청정실의 설비부분은 기판들을 기판 용기로부터 공정 설비로 이송하는 기판 이송 시스템을 포함한다. 기판 이송 시스템은 국부적으로 높은 수준의 청정도를 유지하는 하우징을 포함한다. 하우징은 깨끗한 공기를 아래로 불어내는 역할을 하는 송풍팬을 하우징의 상부에 구비하며, 공기를 배출하는 배기밸브를 하우징의 하부에 구비한다. 또한, 기판 이송 시스템은 기판 용기가 위치하는 로드포트를 포함한다.
기판 용기는 기판 용기 내에 위치한 기판들에 접근할 수 있는 도어를 포함한다. 도어는 외부 공기가 기판 용기 내로 유입되는 것을 방지한다.
기판 이송 시스템의 이송과정 중에는 기판들에 접근할 수 있도록 기판 용기의 도어가 개방된다. 도어가 개방되면, 하우징 내부에 비하여 비교적 낮은 수준의 청정도를 유지하고 있는 청정실 내부의 공기가 공기의 흐름에 따라 기판 용기로 유입될 수 있다. 또한, 기판 용기는 하우징과 밀착되는 것이 바람직하나, 기판 용기와 하우징 사이에 틈이 형성된 경우 청정실 내부의 공기가 하우징 내부로 유입될 수 있다.
청정실 내부는 하우징 내부에 비하여 낮은 수준의 청정도가 유지되므로 파티클 등의 불순물들이 다수 존재한다. 따라서, 공기의 흐름에 의하여 기판 용기 내로 유입된 불순물들은 기판 용기 내의 기판을 오염시키며, 하우징 내로 유입된 불순물들은 하우징 내부로 이송된 기판을 오염시킬 수 있다.
본 발명의 목적은 청정실 내의 공기가 기판 용기 내로 유입되는 것을 방지할 수 있는 기판 이송 시스템 및 기판을 이송하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 청정실 내의 공기가 하우징 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있는 기판 이송 시스템 및 기판을 이송하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 청정실 내의 공기에 의하여 기판이 오염되는 것을 방지할 수 있는 기판 이송 시스템 및 기판을 이송하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.
본 발명에 따르면, 기판 이송 시스템은 도어를 포함하는 기판 용기를 수용할 수 있는 로드 포트와, 상기 로드 포트와 공정설비 사이에 배치되어, 상기 로드 포트 상에 놓인 가판 용기와 상기 공정설비 간 기판을 이송하는 기판 이송 로봇이 설치되는 하우징과, 상기 로드 포트 상에 위치한 상기 기판 용기의 일측에 위치하며 상기 도어의 전면에 도어와 평행한 기류를 형성함으로써 외부의 기류가 상기 기판 용기 또는 상기 하우징 내부를 향하는 것을 방지할 수 있는 적어도 하나의 송풍 유닛을 포함한다.
상기 송풍 유닛은 공기를 정화하기 위한 필터와, 공기를 불어내는 송풍팬을 포함할 수 있다.
상기 송풍 유닛은 상기 로드 포트 상에 위치한 상기 기판 용기의 일측에 설 치되며 상기 도어의 전면에 일방향을 가지는 기류를 형성할 수 있는 제1송풍유닛을 포함할 수 있다.
상기 송풍 유닛은 상기 제1송풍유닛과 대향하도록 상기 로드 포트 상에 위치한 상기 기판 용기의 타측에 설치되며 상기 도어의 전면에 제1송풍유닛에 의하여 형성된 기류와 반대방향을 가지는 기류를 형성할 수 있는 제2송풍유닛을 포함할 수 있다.
상기 장치는 상기 로드 포트 상에 상기 기판 용기가 존재하는지 여부를 탐지할 수 있는 기판 용기 센서와, 상기 기판 용기 센서로부터 받는 신호에 따라 상기 송풍 유닛을 다양하게 작동할 수 있는 제어기를 포함할 수 있다.
상기 장치는 상기 도어의 개방상태를 탐지할 수 있는 도어 센서를 더 구비할 수 있다.
상기 기판 용기는 전면 개방 일체식 포드(Front Open Unified Pod:FOUP)일 수 있다.
상기 하우징은 설비 전방 단부 모듈(Equipment Front End Module:EFEM)일 수 있다.
본 발명에 따르면, 기판을 이송하는 방법은 기판 용기를 로드 포트 상에 위치하는 단계와, 송풍 유닛을 작동하여 상기 기판 용기의 도어 전면부에 상기 도어와 평행한 기류를 형성하는 단계와, 상기 도어를 개방하는 단계와, 기판 이송 로봇에 의하여 기판을 이송하는 단계를 포함한다.
상기 방법은 상기 기판 용기가 상기 로드 포트 상에 존재하는지 여부를 감지 하는 단계와, 상기 기판 용기가 상기 로드 포트 상에 존재할 때 상기 송풍 유닛을 작동하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 도어의 개방상태를 감지하는 단계와, 상기 도어가 개방된 상태인 경우 상기 송풍 유닛의 작동을 중단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 7을 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 더욱 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 이송 시스템(40)을 나타낸다.
기판 이송 시스템(40)은 기판 용기(20)를 수용하는 로드포트(100), 로드포트(100)와 연결되고 로드포트(100)와 인접해 있는 하우징(200)을 포함한다. 기판 이송 시스템(40)은 설비 전방 단부 모듈(Equipment Front End Module:EFEM)이 사용될 수도 있다. 하우징(200)은 반도체 제조 공정 중에 기판들이 오염되거나 손상되는 것을 피하기 위하여 높은 수준의 청정도가 유지될 것이 요구된다.
기판 용기(20)는 기판 용기(20) 내에 포함된 기판들에 접근할 수 있는 도어(22)를 포함한다. 도어(22)는 외부 공기가 기판 용기(20) 내로 유입되는 것을 막는다. 도어(22)에 의하여 기판 용기(20)는 밀폐되며, 전면 개방 일체식 포드(front open unified pod, FOUP)가 사용될 수 있다.
도어(22)의 일측에는 도어 센서(440)가 설치된다. 도어 센서(440)는 도어(22)의 개방상태를 탐지할 수 있다.
기판 용기(20)의 양측에는 본 발명에 따른 송풍 유닛(400)이 설치된다. 송풍 유닛(400)은 도어(22)의 전면에 도어(22)와 평행한 기류를 형성함으로써 외부의 기류가 기판 용기(20) 또는 하우징(200) 내부로 유입되는 것을 방지하기 위함이다.
도 2는 반도체 제조 공정에서 사용되는 청정실(30)을 보여준다. 청정실(30)은 본 발명의 실시예에 따라 기판 이송 시스템(40)과 공정설비(10), 천장 송풍팬(32a)과 필터(32b)를 포함하는 팬 필터 유닛(32)을 포함한다.
작동 중 기판들은 기판 이송 로봇(280)에 의하여 기판 용기(20)로부터 하우징(200)으로 이송된다. 기판 용기 센서(330)는 로드 포트(100)와 연결되며 로드 포트 상에 기판 용기(20)의 존재 여부를 탐지한다.
도 3은 시간에 따른 기판 용기(20)와 외부 사이의 압력 차이를 나타내는 그래프이다. 이는 기판들에 접근하기 위하여 기판 용기(20)가 개방되거나 또는 폐쇄되었을 때 기판 용기(20)의 내부와 청정실(30) 내부 사이의 압력차이를 보여준다.
도 3에서 실선은 기판 용기(20)가 개방될 때의 압력변화를 나타내며, 점선은 기판 용기(20)가 폐쇄될 때의 압력변화를 나타낸다. 영역 'a'를 살펴보면 기판 용기(20)가 개방되는 순간 기판 용기(20)의 내부 압력은 청정실(30) 내부의 압력까지 감소하고, 이러한 압력차이로 인하여 청정실(30) 내부로부터 기판 용기(20)를 향하여 형성된 기류가 기판 용기(20) 내부로 유입된다. 영역 'b'를 살펴보면 기판 용기(20)가 폐쇄되는 순간 기판 용기(20)의 내부압력은 상승한다.
기판 용기의 개폐의 결과로 발생된 이러한 압력차이 때문에 파티클들은 청정실(30) 내부로부터 파티클들은 기판 용기(20)로 들어갈 수 있다.
도 4는 기판 용기(20)의 도어(22)를 개폐할 때 하우징(200) 내부로 유입된 파티클을 나타내는 그래프이다. 이는 하우징(200) 내부로 유입되는 파티클을 평가하기 위하여 도어(22) 주위에 파티클을 발생시키는 장치를 설치한 후에 측정한 데이터를 통하여 나타낸 그래프이다.
실선은 1,000 Particles/cubic feet일 때 하우징(200) 내부로 유입되는 파티클을 나타낸 그래프이며, 점선은 10,000 Particles/cubic feet일 때 하우징(200) 내부로 유입되는 파티클을 나타낸 그래프이다.
실선 그래프를 살펴보면, 도어(22)의 개폐에 관계없이 하우징(200) 내부로 유입되는 파티클의 양이 매우 적음을 알 수 있다. 그러나, 점선 그래프를 살펴보면, 도어(22)의 개폐에 따라 유입되는 파티클의 양은 증감하며, 이로써 하우징(200) 내부로 파티클이 유입되는 것을 명확하게 알 수 있다.
도 5 및 도 6은 도어(22) 주위에서 발생한 파티클의 양에 따라 기판 용기(20)의 도어(22)를 개폐할 때 기판 용기(20) 내부로 유입되어 기판에 부착된 파티클을 각각 나타내는 그래프이다. 본 그래프에서 기판의 상태 측정을 용이하기 위하여 기판 용기(20) 내부에 존재하는 기판 중 슬롯1번과 슬롯25번을 선택하여 기판의 상태를 측정하였다. 도 5는 1,000 Particles/cubic feet일 때 측정한 값이며, 도 6은 10,000 Particles/cubic feet일 때 측정한 값이다.
도 5를 살펴보면, 도어(22)의 개폐에 관계없이 기판에 부착된 파티클의 양은 매우 적음을 알 수 있다. 그러나, 도 6을 살펴보면, 도어(22)의 개폐횟수가 증가함에 따라 기판에 부착되는 파티클의 양이 증가함을 알 수 있다.
도 1을 다시 살펴보면, 하우징(200)은 공기 흡입구(260)를 가지는 상부면과 바닥면, 그리고 측면(220,240)들을 포함한다. 기판 이송 시스템(40)을 둘러싸는 청정실(30)로부터 공기는 공기 흡입구(260)를 통하여 하우징(200)으로 들어갈 수 있다. 하우징(200)의 제1측면(220)은 하우징(200)과 기판 용기(22) 사이에 제1통로(222)를 구비한다. 제1통로(222)는 기판 용기(20)와 하우징(200) 내부 사이에 소통을 가능하게 한다. 하우징(200)의 제2측면(240)은 하우징(200)과 공정설비(10) 사이에 제2통로(242)를 구비한다.
기판 이송 시스템(40)은 제1통로(222)를 통하는 기판 용기(20)의 도어(22)를 개폐하기 위하여 도어장치(290)를 구비한다. 도어장치(290)는 기판 용기(20)로부터 도어(22)를 분리하기 위한 도어홀더(292)와 도어홀더(292)를 작동하기 위한 이송 암(294)을 구비한다.
도 7은 본 발명에 따른 송풍 유닛(400)을 나타내는 사시도이다.
송풍 유닛(400)은 필터(410)와 송풍팬(420)을 포함한다. 필터(410)는 청정실(30) 내부의 기류로부터 파티클 등을 제거함으로써 높은 청정도의 기류를 형성하기 위함이다. 송풍팬(420)은 도어(22)의 전면에 도어(22)와 평행한 기류를 형성하기 위함이다.
이하, 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 기판 이송 시스템(40) 및 기판 이송 방법에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 기판 용기(20)가 로드 포트(100) 상에 안착한다(S10). 안착된 기판 용기(20)는 제1통로(222)에 밀착된다.
기판 용기(20)가 로드 포트(100) 상에 안착되면, 도어(22)를 개방할 준비를 하여야 한다. 상기한 바와 같이 도어(22)를 개방하면 기판 용기(20) 내부의 압력이 청정실(30) 내부의 압력보다 낮으므로, 청정실(30) 내부로부터 기판 용기(20)의 내부로 향하는 기류가 형성된다. 따라서, 청정실(30) 내부에 존재하는 파티클 등이 기판 용기(20) 내부로 유입된다.
기판 용기(20)의 양측에는 송풍 유닛(400)이 설치된다. 송풍 유닛(400)은 기판 용기(20) 측에 위치하는 필터(410)와, 필터(410)의 바깥쪽에 위치하는 송풍팬(420)을 포함한다. 송풍 팬(420)은 청정실(30) 내부로부터 기판 용기(20)를 향하는 기류를 형성한다. 필터(410)는 송풍팬(420)에 의하여 형성된 기류로부터 파티클 등을 제거하여 청정도가 높은 기류를 제공하는 역할을 한다.
기판 용기(20)가 로드 포트(100) 상에 안착하면, 송풍 유닛(400)을 작동하여 도어(22)의 전면부에 도어(22)와 평행하도록 기류를 형성한다(S20). 도어(22)와 평행한 기류가 형성되면, 형성된 기류는 외부로부터 새로운 기류가 유입되는 것을 방지할 수 있는 에어 튼의 역할을 한다. 따라서, 도어(22)의 개방시 도어(22) 또는 제1통로(222)를 통하여 기판 용기(20) 또는 하우징(200)으로 새로운 기류, 즉 청정도가 낮은 기류가 유입되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 송풍 유닛(400)은 에어 커튼을 형성하여 기판 용기(20) 또는 하우징(200) 내부로 파티클 등이 유입되는 것을 방지할 수 있다.
본 실시에에서 송풍 유닛(400)이 기판 용기(20)의 양측에 설치된 경우, 양 송풍 유닛(400)으로부터 기판 용기(20)를 향하여 불어내는 기류는 서로 대향하는 방향을 갖는다. 그러나, 본 실시예와 달리, 기판 용기(20)의 일측에만 송풍 유닛(400)을 설치하여 형성된 기류가 일방향을 향하도록 설치할 수도 있다.
상기한 기판 이송 방법에서 송풍 유닛(400)의 작동 여부를 결정하기 위하여 로드 포트(100) 상에 기판 용기(20)가 존재하는지 여부를 감지하는 단계를 더 포함할 수 있다.
기판 용기(20)가 로드 포트(100) 상에 존재하는지 여부를 감지한 다음에(S12), 기판 용기(20)가 로드 포트(100) 상에 존재하는 경우 제어기(450)에 의하여 송풍 유닛(400)을 작동한다(S14).
도어(22)의 전면부에 기류가 형성된 상태에서 도어(22)를 개방한다(S30). 도어(22)가 개방되면 기판 이송 로봇(280)에 의하여 기판을 이송한다(S40).
또한, 도어(22)가 개방되는 단계에서 파티클 등이 유입될 수 있으므로, 도어(22)의 일측에 도어 센서(440)를 장착하여, 도어(22)의 개방이 완료되면 송풍 유닛(400)의 작동을 멈추도록 할 수 있다.
도어 센서(440)에 의하여 도어(22)의 개방상태를 감지한 다음에(S32), 도어(22)가 개방된 경우 제어기(450)에 의하여 송풍 유닛(400)의 작동을 멈출 수 있다(S34).
본 발명에 의하면 청정실 내의 공기가 기판 용기 내로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면 청정실 내의 공기가 하우징 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면 청정실 내의 공기에 의하여 기판이 오염되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (11)

  1. 기판 이송 시스템에 있어서,
    도어를 포함하는 기판 용기를 수용할 수 있는 로드 포트와;
    상기 로드 포트와 공정설비 사이에 배치되어, 상기 로드 포트 상에 놓인 가판 용기와 상기 공정설비 간 기판을 이송하는 기판 이송 로봇이 설치되는 하우징과;
    상기 로드 포트 상에 위치한 상기 기판 용기의 일측에 위치하며, 상기 도어와 상기 하우징 사이에 도어와 평행한 기류를 형성함으로써 외부의 기류가 상기 기판 용기 또는 상기 하우징 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있는 적어도 하나의 송풍 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 송풍 유닛은,
    공기를 정화하기 위한 필터와;
    공기를 불어내는 송풍팬을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 송풍 유닛은,
    상기 로드 포트 상에 위치한 상기 기판 용기의 일측에 설치되며, 상기 도어 의 전면에 일방향을 가지는 기류를 형성할 수 있는 제1송풍유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 송풍 유닛은,
    상기 제1송풍유닛과 대향하도록 상기 로드 포트 상에 위치한 상기 기판 용기의 타측에 설치되며, 상기 도어의 전면에 제1송풍유닛에 의하여 형성된 기류와 반대방향을 가지는 기류를 형성할 수 있는 제2송풍유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 장치는,
    상기 로드 포트 상에 상기 기판 용기가 놓여지는지 여부를 탐지하는 기판 용기 센서와;
    상기 기판 용기 센서로부터 받는 신호에 따라 상기 송풍 유닛을 작동할 수 있는 제어기를 포함하는 기판 이송 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 장치는,
    상기 도어의 개방상태를 탐지할 수 있는 도어 센서를 더 구비하는 것을 특징 으로 하는 기판 이송 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기판 용기는 전면 개방 일체식 포드(Front Open Unified Pod:FOUP)인 것을 특징으로 하는 기판 이송 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은 설비 전방 단부 모듈(Equipment Front End Module:EFEM)인 것을 특징으로 하는 기판 이송 시스템.
  9. 기판을 이송하는 방법에 있어서,
    기판 용기를 로드 포트 상에 위치하는 단계와;
    송풍 유닛을 작동하여 상기 기판 용기의 도어와 하우징 사이에 상기 도어와 평행한 기류를 형성하는 단계와;
    상기 도어를 개방하는 단계와;
    상기 하우징 내에 위치하는 기판 이송 로봇에 의하여 기판을 이송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 로드 포트 상에 상기 기판 용기가 놓여지는지 여부를 감지하는 단계와;
    상기 로드 포트 상에 상기 기판 용기가 놓여질 때 상기 송풍 유닛을 작동하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 도어의 개방상태를 감지하는 단계와;
    상기 도어가 개방된 상태인 경우 상기 송풍 유닛의 작동을 중단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 방법.
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