KR20070082419A - 기판의 위치 전환 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판들을 습식 세정 및 습식 식각을 하기 위해 각 처리조로 보내어질 때 기판들의 위치를 수직 또는 수평상태로 전환시키기 위한 기판 위치 전환 장치에 관한 것이다. 본 발명의 위치 전환 장치는 동일 피치간격으로 제1그룹을 이루는 기판들이 수납되는 제1수납부와, 제1수납부에 수납되는 제1그룹의 기판들과는 서로 중첩되지 않도록 배치되는 그리고 피치 간격으로 제2그룹을 이루는 기판들이 수납되는 제2수납부를 갖는 카세트, 카세트를 회전시키기 위한 회전부재 및 제1수납부와 제2수납부에 수납된 기판들의 대기 노출을 최소화하기 위하여 기판들 표면으로 불활성가스를 분사하는 퍼지부재를 포함한다.
세정, 위치전환, 퍼지, 오염

Description

기판의 위치 전환 장치{A POSITION CHANGE APPARATUS OF SUBSTRATE}
도 1은 본 발명의 위치 전환 장치가 적용된 기판 정렬 시스템을 보여주는 구성도;
도 2는 도 1에 도시된 위치 전환 장치의 사시도;
도 3은 도 2에 도시된 위치 전환 장치의 정면도;
도 4는 도 3에 표시된 4-4선 방향에서 바라본 카세트의 평면도;
도 5는 도 3에 표시된 5-5선 방향에서 바라본 카세트의 측면도;
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
110 : 반송 장치
120 : 위치 전환 장치
122 : 브라켓
124 : 프레임
126 : 회전 모터
130 : 카세트
190 : 퍼지부재
본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판들을 습식 세정 및 습식 식각을 하기 위해 각 처리조로 보내어질 때 기판들의 위치를 수직 또는 수평상태로 전환시키기 위한 기판 위치 전환 장치에 관한 것이다.
반도체 소자의 제조 공정은 웨이퍼 상에 물질막을 형성, 이온 주입, 포토 및 식각 공정 등의 각 단위 공정을 반복 수행하여 특정한 회로를 구현하는 과정이다. 이렇게 반도체 소자로 형성되기까지의 웨이퍼는 각 공정 과정에서 그 표면상에 공정가스, 케미컬 또는 공정에 의해 생성되는 폴리머 및 각종 파티클 등의 오염원이 잔존하게 된다. 이들 오염원은 다음 공정에서의 공정 불량을 야기하게 되고, 또 생산되는 반도체 소자의 품질을 저하시키는 등의 문제가 있다. 따라서 웨이퍼는 각 공정의 수행 후 그 표면에 잔존하는 오염원을 제거하기 위한 세정 공정이 필요하다.
세정 공정으로는 기판으로서의 반도체 웨이퍼(이하, '기판'라고 함)를 소정의 약액이나 순수한 물 등의 세정액에 의해서 세정하고, 기판의 표면에 부착한 파티클, 유기오염물, 금속불순물 등의 콘터미네이션(contamination)을 효과적으로 제거할 수 있으며 배치(batch) 처리에 의한 세정이 가능한 웨트(습식)형 세정 장치가 널리 보급되고 있다.
이러한 습식 세정 장치는 반입/반출부 그리고 세정처리부로 구성되며, 한번에 캐리어 2개 분량(50매)의 기판들을 일괄적으로 세정하고 있다. 그러나, 세정을 마친 50매의 기판들이 25매씩 2번에 걸쳐 각각의 캐리어로 언로딩되는 과정에서, 25매의 기판들이 대기중에 장시간 노출되면서 여러 가지 문제점(자연산화막 발생, 파티클 오염 등)들이 발생된다. 특히, WSi 증착전 기판이 세정 공정에서 대기중에 일정시간(230초 이상) 노출되면, WSi 증착 후 다량의 파티클이 발생되는 문제를 유발시킨다.
본 발명은 세정을 마친 기판들이 대기중에 노출되는 것을 최소화할 수 있는 새로운 형태의 기판 위치 전환 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 세정을 마친 기판들이 파티클에 의해 오염되는 것을 최소화할 수 있는 새로운 형태의 기판 위치 전환 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 기술적 과제들을 이루기 위하여 본 발명은 기판 위치 전환 장치는 동일 피치간격으로 제1그룹을 이루는 기판들이 수납되는 제1수납부와, 상기 제1수납부에 수납되는 제1그룹의 기판들과는 서로 중첩되지 않도록 배치되는 그리고 상기 피치 간격으로 제2그룹을 이루는 기판들이 수납되는 제2수납부를 갖는 카세트; 상기 카세트를 회전시키기 위한 회전부재; 및 상기 제1수납부와 상기 제2수납부에 수납된 기판들의 대기 노출을 최소화하기 위하여 상기 기판들 표면으로 불활성가스를 분사하는 퍼지부재를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 카세트는 기판들의 반입/반출을 위한 개구부와 좌우 측면을 갖는 몸체를 포함하고, 상기 제1수납부는 상기 몸체의 좌,우 측 면에 각각 설치되는 그리고 상기 제1그룹의 기판들을 지지하는 제1슬롯들을 갖는 제1보유블록을 구비하고, 상기 제2수납부는 상기 몸체의 좌,우 측면에 각각 설치되는 그리고 상기 제2그룹의 기판들을 지지하는 제2슬롯들을 갖는 제2보유블록을 구비한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 퍼지부재는 상기 몸체의 좌,우 측면에 서로 대응되게 설치되어 기판들 표면으로 불활성가스를 분사하는 노즐들을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 퍼지부재는 상기 몸체의 개구부를 통해 외부공기가 유입되지 않도록 상기 개구부에 에어 커튼을 형성하는 노즐들을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 노즐은 상기 피치 간격으로 형성된 복수의 분사구들을 포함한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위치 변환 장치를 갖는 기판 정렬 시스템(100)을 나타낸 도면으로, 본 실시예는 50매의 기판들을 일괄해서 세정하는 습식 세정 시스템 내의 기판 정렬 시스템에 작용된 예이다.
도 1을 참조하면, 기판들이 담겨진 캐리어(C)는 자동반송장치(AGV(Automated Guided Vehicle)나 RGV(Rail Guided Vehicle)등에 의해 로더부(10)에 놓여진다. 상기 캐리어(C)에는 25매의 기판(W)이 하나씩 캐리어(C) 내에 수평하게 수납되어 있다. 상기 캐리어(C)에는 기판(W)를 수평으로 눕힌 상태로 보지(preservation)하기 위한 평행한 홈이 25개소씩 형성됨은 물론이다. 이들 홈의 간격은 어느 것이나 동일한 간격(300mm 기판을 보지하는 경우에는, 예를 들면 10㎜의 동일한 간격)으로 되어 있고, 본 실시형태에 있어서는 캐리어(C)에 의해 25매의 기판(W)들이 동일한 10mm 간격(L, 풀 피치)으로 수평하게 배열한 상태로 보지하도록 되어 있다. 또한, 캐리어(C)에 수납된 기판(W)의 표면(연마면)은 전부 동일한 방향을 향하고 있고,
예컨대, 상기 캐리어(C)는 기판을 수평한 상태로 수납, 운반 및 보관하는 차세대의 기판 수납 지그인 프론트 오픈 유니파이드 포드(Front Open Unified Pod: FOUP)일 수 있다.
다시 도 1을 참고하면, 기판 정렬 시스템(100)은 반송장치(110), 위치 전환 장치(120), 반전 장치(140)를 포함하고 있다. 반송 장치(110)는 캐리어(C)로부터 25매의 기판들을 일괄적으로 로딩하여 위치 전환 장치(120)의 카세트(130)로 옮길 수 있도록, X,Y,Z축 등 3차원의 공간상에서 자유로이 동작되는 기판 지지암(112)을 갖는다. 기판 지지암(112)은 캐리어(C) 내에 적층된 기판들과 동일 갯수 및 간격을 가지면서 기판의 저면을 다수곳에서 점접촉 상태로 지지되는 "Y"형태의 선단부를 갖는다.
도 2 내지 도 5를 참고하면, 위치 전환 장치(120)는 반송 장치(110)의 기판 지지암(112)으로부터 기판들을 넘겨받는 카세트(130), 브라켓(122), 프레임(124), 회전 모터(126) 그리고 퍼지부재(190)를 갖는다.
카세트(130)는 브라켓(122)에 고정 설치된다. 브라켓(122)은 회전 모터(126)와 연결되며, 회전 모터(126)는 프레임(124)에 고정된다. 카세트(130)는 좌우 측면(132a)과, 전방과 후방이 개방된 개구부(132b)를 갖는 몸체(132)로 이루어지며, 몸체(132)에는 제 1 및 제 2 수납부가 제공된다. 제1수납부에는 피치간격(L)으로 제1그룹을 이루는 25매의 기판(w1)들이 수납된다. 그리고, 제2수납부에는 제1수납부에 수납되는 제1그룹의 기판들과는 서로 중첩되지 않도록 배치되는 그리고 피치 간격으로 제2그룹을 이루는 기판(w2)들이 수납된다.
제1수납부는 제1그룹의 기판(w1)들을 지지하는 제1슬롯(s1)들을 갖는 한 쌍의 제1보유블록(134)으로 이루어지며, 이 제1보유블록(134)은 몸체(132)의 좌우 측면(132a)에 설치된다. 제2수납부는 제2그룹의 기판(w2)들을 지지하는 제2슬롯(s2)들과, 제1보유블록(134)의 제1슬롯(s1)에 삽입되는 제1그룹의 기판(w1)들이 지나가는 제3슬롯(s3)들을 갖는 한 쌍의 제2보유블록(136)으로 이루어진다. 이 제2보유블록(136)은 몸체의 좌우 측면(132a)에 설치된다. 여기서, 제2슬롯(s1)과 제3슬롯(s3)은 피치 간격의 1/2인 간격(5mm)으로 형성된다. 제1그룹의 기판(w1)들이 제1보유블록(134)의 제1슬롯(s1)에 수납되기 위해서는 제2보유블록(136)을 통과해야 한다. 따라서, 제2보유블록(136)에는 제1그룹의 기판(w1)들이 지나가는 통로인 제3슬롯(s3)들이 형성되어 있는 것이다. 여기서, 제1슬롯(s1)과 제2슬롯(s2)은 서로 교호(alternation)적으로 제1,2 보유블록(134,136)에 형성되며, 제3슬롯(s3)은 제1 슬롯(s1)과 대응되게 형성된다.
퍼지부재(190)는 카세트(1300의 제1수납부 및 제2수납부에 수납되는 기판(w1,w2)들이 대기중에 노출되는 것을 최소화하기 위한 것이다. 퍼지부재(190)는 카세트(130)의 좌우 측면(132a)에 서로 대응되게 설치되는 노즐(192)들을 포함한다. 노즐(192)들은 기판들 표면으로 불활성가스(질소가스)를 분사하기 위한 분사구(194)들이 형성된 긴 파이프로 이루어지며, 일단에는 불활성가스 공급을 위한 공급라인(198)이 연결된다. 분사구(194)들은 피치 간격으로 형성될 수 있다. 도 4에서와 같이, 노즐(192)들은 카세트(130)의 전방 개구부(132b) 뿐만 아니라 카세트(130)의 후방 개구부(132b)에도 설치될 수 있다. 노즐(192)들은 기판들 표면으로 불활성가스를 분사하도록 배치되거나 또는 카세트(130)의 개구부(132b)를 통해 외부공기가 유입되지 않도록 에어커튼을 형성하도록 배치될 수 있다. 이처럼, 본 발명의 위치 전환 장치(120)는 퍼지부재(190)에 의해서 카세트(130)에 수납되는 기판들이 대기와의 접촉이 최소화될 수 있는 것이다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 카세트(130)는 제1보유블록의 중심(c1)과 제2보유블록의 중심(c2)이 이격되는 구조를 갖는다. 이러한 구조는 제1보유블록에 제1그룹의 기판(w1)들이 수납된 후, 반송 장치(110)에 의해 제2그룹의 기판(w2)들이 제2보유블록에 수납되는 과정에서, 제1그룹의 기판(w1)들과 반송 장치의 지지암(112) 간의 간섭을 방지할 수 있다. 물론, 그 이격 거리는 기판의 지름을 넘지 않는 범위내에서 설정하는 것이 바람직하다.
다시 도 2를 참고하면, 회전 모터(126)는 카세트(130)를 90도 회전시킨다. 카세트(130)의 회전에 의해 카세트(130)에 수납된 기판들은 수평에서 수직 상태로, 또는 수직에서 수평상태로 위치 전환된다. 회전 모터(126)에는 감속기(미도시됨)가 설치되는 것이 바람직하다.
반전 장치(140)는 기판 지지대(142)와 회전 모터(144) 그리고 엘리베이터 장치(146)를 갖는다. 기판 지지대(142)는 카세트(130)로부터 수직상태로 전환된 기판들이 삽입되어 지지되는 제4슬롯(s4)들을 갖는다. 제4슬롯(s4)들은 피치간격의 1/2 간격으로 형성되어 있다. 기판 지지대(142)는 엘리베이터 장치(146)에 의해 상하 이동된다. 회전 모터(144)는 기판 지지대(142)의 축(143)에 설치되어, 기판 지지대(142)를 180도 회전시킨다. 기판 지지대(142)의 회전에 의해 제4슬롯(s4)들에 지지되어 있는 기판들이 180도 반전된다. 엘리베이터 장치(146)는 유압 실린더 또는 스테핑 모터의 동력을 이용하여 기판 지지대(142)를 승강시킨다.
한편, 참조부호 180은 하프 피치로 배치된 그리고 면대면 배치된 50 매의 기판들은 일괄적으로 홀딩하여 세정조로 이송시키기 위한 제 2 반송 장치이다.
여기서, 상기 기판은 포토레티클(reticlo: 회로 원판)용 기판, 액정 디스플레이 패널용 기판이나 플라즈마 디스플레이 패널용 기판 등의 표시 패널 기판, 하드 디스크용 기판, 반도체 장치 등의 전자 디바이스용 웨이퍼 등을 뜻한다.
상술한 구성을 갖는 기판 정렬 시스템(100)에서는 세정을 마친 50매의 기판들이 제2반송 장치(180)에 의해 기판 지지대(142)에 놓여지고, 기판 지지대(142)에 놓여진 50매의 기판들(제1그룹의 기판들과 제2그룹의 기판들)은 카세트(130)에 수납된다. 한편, 퍼지부재(190)는 카세트(130)에 수납된 기판들 표면으로 질소가스를 분사하여 대기와의 접촉을 최소화시켜 기판 오염 등을 방지한다. 한편, 카세트(130)에 수납된 제2그룹의 기판들이 우선적으로 캐리어(C)에 수납되며, 그 동안 제1그룹의 기판들은 카세트(130)의 제1수납부에서 대기하게 된다. 하지만, 제1그룹의 기판들은 퍼지부재(190)에 의해 외부 대기와의 접촉이 거의 차단된 상태에서 대기하기 때문에 외부 대기와의 접촉으로 인한 오염 등이 발생되지 않는다.
이상에서, 본 발명에 따른 기판 위치 전환 장치의 구성 및 작용을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 세정을 마친 기판들이 대기중에 노출되는 것을 최소화할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면 세정을 마친 기판들이 파티클에 의해 오염되는 것을 최소화할 수 있다.

Claims (5)

  1. 기판들을 수평 또는 수직 상태로 전환시키기 위한 장치에 있어서:
    동일 피치간격으로 제1그룹을 이루는 기판들이 수납되는 제1수납부와, 상기 제1수납부에 수납되는 제1그룹의 기판들과는 서로 중첩되지 않도록 배치되는 그리고 상기 피치 간격으로 제2그룹을 이루는 기판들이 수납되는 제2수납부를 갖는 카세트;
    상기 카세트를 회전시키기 위한 회전부재; 및
    상기 제1수납부와 상기 제2수납부에 수납된 기판들의 대기 노출을 최소화하기 위하여 상기 기판들 표면으로 불활성가스를 분사하는 퍼지부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 위치 전환 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 카세트는
    기판들의 반입/반출을 위한 개구부와 좌우 측면을 갖는 몸체를 포함하고,
    상기 제1수납부는 상기 몸체의 좌,우 측면에 각각 설치되는 그리고 상기 제1그룹의 기판들을 지지하는 제1슬롯들을 갖는 제1보유블록을 구비하고,
    상기 제2수납부는 상기 몸체의 좌,우 측면에 각각 설치되는 그리고 상기 제2그룹의 기판들을 지지하는 제2슬롯들을 갖는 제2보유블록을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 위치 전환 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 퍼지부재는 상기 몸체의 좌,우 측면에 서로 대응되게 설치되어 기판들 표면으로 불활성가스를 분사하는 노즐들을 포함하는 것을 특징을 하는 기판 위치 전환 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 퍼지부재는 상기 몸체의 개구부를 통해 외부공기가 유입되지 않도록 상기 개구부에 에어 커튼을 형성하는 노즐들을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 위치 전환 장치.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 노즐은 상기 피치 간격으로 형성된 복수의 분사구들을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 위치 전환 장치.
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