KR20070069990A - 반도체 제조 장비의 웨이퍼 이송 감시 장치 - Google Patents

반도체 제조 장비의 웨이퍼 이송 감시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 제조 장비의 웨이퍼 이송 감시 장치에 관한 것으로, 로봇의 암에 설치되어 웨이퍼를 지지하는 블레이드의 기울어짐을 감지하는 레벨 측정 센서와, 블레이드가 앞으로 기울어지더라도 챔버의 벽이나 다른 구조물에 충돌하지 않을 정도의 허용 기울기값이 미리 저장된 허용 기울기 저장부와, 레벨 측정 센서로부터 블레이드의 레벨 측정값이 제공되면 허용 기울기 저장부에 미리 저장된 허용 기울기값과 비교하여 웨이퍼의 이송시에 충돌할 위험이 예측되면 경보부를 통해 그 위험성을 경보하는 기울기 분석부를 포함하며, 반도체 제조 장비에서 단위 공정을 위해 웨이퍼를 공정 챔버로 이송하는 과정 중에 로봇 블레이드가 기울어지는 것을 감시하여 웨이퍼가 챔버의 벽 또는 리프트 핀에 부딪힐 우려가 있을 경우에 이를 미리 경보함으로써, 블레이드의 기울어짐에 의한 제반 문제점을 미연에 방지하는 이점이 있다.
트랜스퍼 챔버, 버퍼 챔버, 트랜스퍼 로봇, 블레이드, 충돌

Description

반도체 제조 장비의 웨이퍼 이송 감시 장치{APPARATUS FOR MONITERING TRANSPORT OF WAFER IN SEMICONDUCTOR MANUFACTURING UNIT}
도 1은 웨이퍼 이송 기능을 가지는 반도체 제조 장비의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼 이송 감시 장치가 적용된 반도체 제조 장비의 구성도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 웨이퍼 이송 감시 장치에 의해 제공되는 웨이퍼 레벨 변화 그래프.
본 발명은 반도체 제조 장비의 웨이퍼 이송 감시 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 제조 장비에서 단위 공정을 위해 웨이퍼를 공정 챔버로 이송하는 과정 중에 로봇 블레이드가 기울어지는 것을 감시하는 장치에 관한 것이다.
주지와 같이, 반도체를 제조하는 공정은 박막 증착 공정, 식각 공정, 연마 공정, 세정 공정 등의 단위 공정들을 반복 실시하여 원하는 회로 동작 특성을 가진 반도체 소자를 형성한다.
그리고, 각 단위 공정들을 진행하기 위해서 식각 장비, 화학 기상 증착 (chemical vapor deposition) 장비, 스퍼터(sputter) 장비, 화학 기계적 연마(chemical mechanical polishing) 장비 등 각종 반도체 제조 장비가 이용되고 있으며, 이러한 각종 반도체 제조 장비에서는 웨이퍼를 공정 챔버에 장입하거나 단위 공정이 완료된 웨이퍼를 공정 챔버로부터 배출하기 위하여 트랜스퍼(transfer) 로봇을 사용하고 있다.
도 1을 참조하여 종래 기술에 따른 웨이퍼 이송 기능을 가지는 반도체 제조 장비를 살펴보면 다음과 같다.
반도체 제조 장비는 크게 웨이퍼(W)를 이송하기 위한 트랜스퍼 로봇(11)이 위치되는 트랜스퍼 챔버(10)와 웨이퍼(W)를 공정 처리하기 위한 공정 스테이션(21)이 위치되는 공정 챔버(20)로 나누어지며, 트랜스퍼 챔버(10)와 공정 챔버(20) 사이에 웨이퍼(W)의 이송 경로인 포트(P)가 형성된다.
그리고, 트랜스퍼 로봇(11)은 암(arm)(13)이 설치되어 있으며, 암(13)에는 웨이퍼(W)를 지지하기 위한 블레이드(blade)(15)가 설치되어 있다. 또한, 트랜스퍼 로봇(11)에는 모터(도시 생략됨)가 설치되어, 모터의 동작에 의해 암(12)을 확장 및 수축하여 웨이퍼(W)를 지지하는 블레이드(13)를 전후로 이동시킴으로써 웨이퍼(W)를 공정 챔버(20)로 장입하거나 공정 챔버(20)로부터 배출할 수 있도록 하며, 트랜스퍼 로봇(11)을 회전시킴으로써 암(12)의 위치를 조정할 수 있도록 한다.
이러한 종래 반도체 제조 장비의 웨이퍼 이송 장치에서는 웨이퍼를 이송하기 위하여, 먼저 모터의 동작에 의해 트랜스퍼 로봇(11)을 회전하여 트랜스퍼 로봇(11)이 웨이퍼 로드(load) 스테이션에 위치되도록 하고, 암(13)을 확장시킴으로써 블레이드(15)를 전방으로 이동시켜 웨이퍼 로드 스테이션에 위치한 웨이퍼(W)를 지지하도록 한다. 그리고, 모터의 동작에 의해 암(13)을 수축시킴으로써 웨이퍼(W)를 지지한 블레이드(15)를 후방으로 이동시킨다. 이후, 모터의 동작에 의해 트랜스퍼 로봇(11)을 회전하여 트랜스퍼 로봇(11)이 트랜스퍼 챔버(10)와 공정 챔버(20) 사이에 형성된 포트(P)에 위치되도록 한다.
그리고, 모터의 동작에 의해 암(13)을 확장시킴으로써 웨이퍼(W)가 지지된 블레이드(15)가 포트(P)를 통해 공정 챔버(20) 내의 공정 스테이션(21)으로 이동되도록 하여 블레이드(13)에 지지된 웨이퍼(W)가 공정 스테이션(21)의 리프트 핀(23)에 지지되도록 한다. 이후, 모터의 동작에 의해 암(13)을 수축시킴으로써 블레이드(15)가 공정 챔버(20)에서 배출되도록 한다.
그 다음, 공정 챔버(20)의 공정 스테이션(21)에서 웨이퍼(W)의 단위 공정이 완료되면, 모터의 동작에 의해 암(13)을 확장시킴으로써 블레이드(15)가 포트(P)를 통해 공정 챔버(20) 내의 공정 스테이션(21)으로 이동되도록 하여 공정 스테이션(21)의 리프트 핀(23)에 지지된 웨이퍼(W)를 지지하도록 한 후, 모터의 동작에 의해 암(13)을 수축시킴으로써 웨이퍼(W)가 지지된 블레이드(15)를 공정 챔버(20)에서 배출하여 트랜스퍼 챔버(10)에 위치되도록 한다.
그리고, 모터의 동작에 의해 트랜스퍼 로봇(11)을 회전시킴으로써 트랜스퍼 로봇(11)이 장비 내의 다른 공정 챔버(미도시) 또는 웨이퍼 언로드(unload) 스테이션(미도시)에 위치되도록 한 후, 모터의 동작에 의해 암(13)을 확장 또는 수축함으로써 동일한 방법에 의해 웨이퍼(W)를 이송한다.
그러나, 이와 같은 종래 반도체 제조 장비의 웨이퍼 이송 장치는 로봇(11)의 블레이드(15)가 앞으로 기울어지는 현상이 나타나더라도 이를 감지할 수 있는 방법이 없어 기울어진 상태에서도 암(32)의 확장 및 수축 동작을 수행하게 되므로, 블레이드(15)가 챔버(20) 내에서 리프트 핀(23)보다 낮은 위치로 웨이퍼(W)를 로딩함으로써 웨이퍼(W)가 리프트 핀(23)에 부딪히는 현상이 발생하여 웨이퍼가 부서지거나 슬라이딩되어 웨이퍼 표면이 긁히는 등의 문제가 발생하여 웨이퍼 품질에 심각한 영향을 미치는 문제점이 있었다.
이와 같이 로봇(11)의 블레이드(15)가 앞으로 기울어지는 현상은 블레이드 고정 나사의 풀림, 고온 챔버에서의 열변형 등의 문제가 있는데, 이를 확인하기 위해서는 챔버를 오픈하여 레벨 게이지(Level Gauge)를 이용하여 눈으로 직접 체크하는 방법 밖에 없어서 장비의 동작을 장시간동안 중단하여야 함으로 가동율이 저하되며, 블레이드 등을 수리 및 교체하는 데 장시간이 소요되는 문제점이 있다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안한 것으로, 반도체 제조 장비에서 단위 공정을 위해 웨이퍼를 공정 챔버로 이송하는 과정 중에 로봇 블레이드가 기울어지는 것을 감시하여 웨이퍼가 챔버의 벽 또는 리프트 핀에 부딪힐 우려가 있을 경우에 이를 미리 경보함으로써, 블레이드의 기울어짐에 의한 제반 문제점을 미연에 방지하는 데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 반도체 제조 장비의 웨이퍼 이송 감시 장치는, 반도체 제조 공정에서 챔버와 챔버 사이에서 로봇에 의한 웨이 퍼의 이송을 감시하는 장치로서, 로봇의 암에 설치되어 웨이퍼를 지지하는 블레이드의 기울어짐을 감지하는 레벨 측정 센서와, 블레이드가 앞으로 기울어지더라도 챔버의 벽이나 다른 구조물에 충돌하지 않을 정도의 허용 기울기값이 미리 저장된 허용 기울기 저장부와, 레벨 측정 센서로부터 블레이드의 레벨 측정값이 제공되면 허용 기울기 저장부에 미리 저장된 허용 기울기값과 비교하여 웨이퍼의 이송시에 충돌할 위험이 예측되면 경보부를 통해 그 위험성을 경보하는 기울기 분석부를 포함한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼 이송 감시 장치가 적용된 반도체 제조 장비의 구성도이다.
본 발명에 따른 반도체 제조 장비의 웨이퍼 이송 장치는, 웨이퍼(W)를 이송하기 위한 트랜스퍼 로봇(11)이 위치되는 트랜스퍼 챔버(10)와 웨이퍼(W)를 공정 처리하기 위한 공정 스테이션(21)이 위치되는 공정 챔버(20)로 나누어지며, 트랜스퍼 챔버(10)와 공정 챔버(20) 사이에 포트(P)가 형성되어 웨이퍼(W)의 이송 경로를 형성한다. 그리고, 트랜스퍼 로봇(11)은 암(13)이 설치되어 있으며, 암(13)에는 웨이퍼(W)를 지지하기 위한 블레이드(15)가 설치되어 있다. 또한, 트랜스퍼 로봇(11) 에는 모터(도시 생략됨)가 설치되어, 모터의 동작에 의해 암(13)을 확장 및 수축하여 웨이퍼(W)를 지지하는 블레이드(15)를 전후로 이동시킴으로써 웨이퍼(W)를 공정 챔버(20)로 장입하거나 공정 챔버(20)로부터 배출할 수 있도록 하며, 트랜스퍼 로봇(11)을 회전시킴으로써 암(13)의 위치를 조정할 수 있도록 한다.
그리고, 트랜스퍼 챔버(10)와 공정 챔버(20) 사이의 포트(P)에는 블레이드(15)의 기울어짐을 감지하는 레벨 측정 센서(101)가 설치되며, 레벨 측정 센서(101)는 블레이드(15)의 레벨 측정값을 기울기 분석부(103)로 제공한다.
허용 기울기 저장부(105)에는 로봇(11)의 블레이드(15)가 앞으로 기울어지더라도 챔버(20)의 벽이나 리프트 핀(23)에 충돌하지 않을 정도의 허용 기울기값이 미리 저장된다.
기울기 분석부(103)는 레벨 측정 센서(101)로부터 블레이드(15)의 레벨 측정값이 제공되면 허용 기울기 저장부(105)에 미리 저장된 허용 기울기값과 비교하여 웨이퍼(W)의 이송시에 챔버(20)의 벽이나 리프트 핀(23)에 충돌할 위험이 예측되면 경보부(107)를 통해 그 위험성을 경보한다.
경보부(107)는 기울기 분석부(103)의 디스플레이 제어신호에 의거하여 도 3a 및 도 3b와 같이 시간의 변화에 따른 레벨 측정값의 변화 상태를 그래프로서 표시한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 웨이퍼 이송 감시 장치가 적용된 반도체 제조 장비에 의한 웨이퍼 이송 과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 트랜스퍼 로봇(11)은 종래 기술과 마찬가지로 트랜스퍼 챔버(10)에서 공정 챔버(20)쪽으로 웨이퍼(W)를 이송하는 역할을 수행한다.
모터의 동작에 의해 트랜스퍼 로봇(11)을 회전하여 트랜스퍼 로봇(11)이 웨이퍼 로드(load) 스테이션에 위치되도록 하고, 암(13)을 확장시킴으로써 블레이드(15)를 전방으로 이동시켜 웨이퍼 로드 스테이션에 위치한 웨이퍼(W)를 지지하도록 한다. 그리고, 모터의 동작에 의해 암(13)을 수축시킴으로써 웨이퍼(W)를 지지한 블레이드(15)를 후방으로 이동시킨다. 이후, 모터의 동작에 의해 트랜스퍼 로봇(11)을 회전하여 트랜스퍼 로봇(11)이 트랜스퍼 챔버(10)와 공정 챔버(20) 사이에 형성된 포트(P)에 위치되도록 한다.
그리고, 모터의 동작에 의해 암(13)을 확장시킴으로써 웨이퍼(W)가 지지된 블레이드(15)가 포트(P)를 통해 공정 챔버(20) 내의 공정 스테이션(21)으로 이동되도록 하여 블레이드(13)에 지지된 웨이퍼(W)가 공정 스테이션(21)의 리프트 핀(23)에 지지되도록 한다. 이후, 모터의 동작에 의해 암(13)을 수축시킴으로써 블레이드(15)가 공정 챔버(20)에서 배출되도록 한다.
그 다음, 공정 챔버(20)의 공정 스테이션(21)에서 웨이퍼(W)의 단위 공정이 완료되면, 모터의 동작에 의해 암(13)을 확장시킴으로써 블레이드(15)가 포트(P)를 통해 공정 챔버(20) 내의 공정 스테이션(21)으로 이동되도록 하여 공정 스테이션(21)의 리프트 핀(23)에 지지된 웨이퍼(W)를 지지하도록 한 후, 모터의 동작에 의해 암(13)을 수축시킴으로써 웨이퍼(W)가 지지된 블레이드(15)를 공정 챔버(20)에서 배출하여 트랜스퍼 챔버(10)에 위치되도록 한다.
그리고, 모터의 동작에 의해 트랜스퍼 로봇(11)을 회전시킴으로써 트랜스퍼 로봇(11)이 장비 내의 다른 공정 챔버(미도시) 또는 웨이퍼 언로드(unload) 스테이션(미도시)에 위치되도록 한 후, 모터의 동작에 의해 암(13)을 확장 또는 수축함으로써 동일한 방법에 의해 웨이퍼(W)를 이송한다.
이와 같은 트랜스퍼 로봇(11)에 의한 웨이퍼(W)의 이송 중에 트랜스퍼 챔버(10)와 공정 챔버(20) 사이의 포트(P)에 설치된 레벨 측정 센서(101)는 블레이드(15)의 기울어짐을 감지하여 그 레벨 측정값을 기울기 분석부(103)로 제공한다.
그러면, 기울기 분석부(103)는 레벨 측정 센서(101)로부터 제공되는 블레이드(15)의 레벨 측정값과 허용 기울기 저장부(105)에 미리 저장된 허용 기울기값을 비교하여 웨이퍼(W)의 이송시에 챔버(20)의 벽이나 리프트 핀(23)에 충돌할 위험이 있는지를 판단한다.
여기서, 기울기 분석부(103)는 레벨 측정값과 허용 기울기값의 비교 결과가 실시간으로 경보부(107)를 통해 표시될 수 있도록 디스플레이 제어신호를 출력하며, 경보부(107)는 도 3a 및 도 3b와 같이 시간의 변화에 따른 레벨 측정값의 변화 상태를 그래프로서 표시한다. 도 3a는 시간의 흐름에 따라 블레이드(15)의 레벨이 변화되어 기울어지는 상태를 나타낸 것이며, 도 3b는 시간의 흐름에도 블레이드(15)의 레벨이 변화되지 않은 상태를 나타낸 것이다.
또한, 기울기 분석부(103)는 레벨 측정 센서(101)로부터 제공되는 블레이드(15)의 레벨 측정값과 허용 기울기 저장부(105)에 미리 저장된 허용 기울기값과의 비교 결과에 따라 웨이퍼(W)의 이송시에 챔버(20)의 벽이나 리프트 핀(23)에 충돌할 위험이 예측되면 경보부(107)를 통해 그 위험성을 경보한다.
한편, 본 발명에 의한 웨이퍼 이송 감시 장치는 트랜스퍼 챔버(10)와 공정 챔버(20) 사이 뿐만 아니라 트랜스퍼 로봇(11)를 이용하여 웨이퍼(W)를 이송하는 버퍼 챔버와 공정 챔버 사이는 물론이고 여타의 챔버와 챔버 사이에서의 웨이퍼 이송 장비에도 적용할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하다. 이러한 변형된 실시 예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 당연히 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
전술한 바와 같이 본 발명은 반도체 제조 장비에서 단위 공정을 위해 웨이퍼를 공정 챔버로 이송하는 과정 중에 로봇 블레이드가 기울어지는 것을 감시하여 웨이퍼가 챔버의 벽 또는 리프트 핀에 부딪힐 우려가 있을 경우에 이를 미리 경보함으로써, 블레이드의 기울어짐에 의한 제반 문제점을 미연에 방지하는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 반도체 제조 공정에서 챔버와 챔버 사이에서 로봇에 의한 웨이퍼의 이송을 감시하는 장치로서,
    상기 로봇의 암에 설치되어 상기 웨이퍼를 지지하는 블레이드의 기울어짐을 감지하는 레벨 측정 센서와,
    상기 블레이드가 앞으로 기울어지더라도 상기 챔버의 벽이나 다른 구조물에 충돌하지 않을 정도의 허용 기울기값이 미리 저장된 허용 기울기 저장부와,
    상기 레벨 측정 센서로부터 상기 블레이드의 레벨 측정값이 제공되면 상기 허용 기울기 저장부에 미리 저장된 허용 기울기값과 비교하여 상기 웨이퍼의 이송시에 충돌할 위험이 예측되면 경보부를 통해 그 위험성을 경보하는 기울기 분석부
    를 포함하는 반도체 제조 장비의 웨이퍼 이송 감시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 레벨 측정 센서는 상기 챔버와 챔버 사이로 상기 웨이퍼가 이송되는 포트에 설치된 것
    을 특징으로 하는 반도체 제조 장비의 웨이퍼 이송 감시 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 경보부는 상기 기울기 분석부의 디스플레이 제어신호에 의거하여 시간 의 변화에 따른 상기 레벨 측정값의 변화 상태를 표시하는 것
    을 특징으로 하는 반도체 제조 장비의 웨이퍼 이송 감시 장치.
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