KR20080011902A - 반도체 기판의 이송 장치, 기판 처리 장치, 그리고 이를이용한 기판의 냉각 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 기판의 이송 장치, 기판 처리 장치, 그리고 이를 이용한 기판의 냉각 방법을 개시한 것으로서, 처리 공정이 완료된 기판을 냉각시키기 위한 냉각 시스템을 기판 이송 장치에 구비하고, 냉각 가스를 기판에 직접 분사하여 직접 냉각 방식에 의하여 기판을 냉각시키는 것을 특징으로 가진다.
이러한 특징에 의하면, 기판의 냉각 효율을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라 및 원활한 흐름의 공정 진행을 유도할 수 있는 반도체 기판의 이송 장치, 기판 처리 장치, 그리고 이를 이용한 기판의 냉각 방법을 제공할 수 있다.
이송 로봇, 암 블레이드, 냉각 가스, 직접 냉각
Description
도 1은 일반적인 클러스터 타입 반도체 제조 장치의 개략적 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일 예를 도시해 보인 개략적 구성도,
도 3은 도 2에 도시된 이송 로봇의 개략적 사시도,
도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 암 블레이드의 개략적 평면도 및 측면도,
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 기판 이송 장치의 개략적 동작 상태도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 로드 포트 200 : 기판 이송 모듈
300 : 트랜스퍼 챔버 400 : 공정 챔버
500 : 이송 로봇 510 : 구동부
520 : 로봇 암 530 : 암 블레이드
542 : 진공 홀 552 : 냉각 가스 분사 홀
560 : 정렬 에지
본 발명은 반도체 제조 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 제조 설비 내에서 기판을 이송하는 장치 및 이를 이용한 기판의 냉각 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 디바이스는 기판상에 여러 가지 물질을 박막 형태로 증착하고 이를 패터닝하여 제조된다. 이를 위하여 증착 공정, 식각 공정, 세정 공정 및 건조 공정 등 여러 단계의 서로 다른 공정이 요구된다. 각각의 공정에서 기판은 해당 공정의 진행에 최적의 조건을 제공하는 공정 챔버에 장착되어 처리된다.
근래에는 반도체 디바이스의 미세화 및 고집적화에 따라 공정의 고정밀도화, 복잡화, 기판의 대구경화 등이 요구되고 있으며, 복합 공정의 증가나 매엽식화에 수반되는 스루풋(Throughput)의 향상이라는 관점에서 반도체 디바이스 제조 공정을 일괄 처리할 수 있는 클러스터 타입의 반도체 제조 장치가 주목을 받고 있다.
도 1은 일반적인 클러스터 타입 반도체 제조 장치의 개략적 구성도이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 클러스터 타입의 반도체 제조 장치(1)는 기판이 수용된 용기(12)가 놓이는 로드 포트(10)와, 로드 포트(10)에 인접 배치되어 용기(12)에 기판을 반출입하는 기판 이송 모듈(20)과, 기판 이송 모듈(20)로부터 기판을 전달받는 로드락 챔버(30)와, 기판을 매엽 처리하는 다수의 공정 챔버들(40)과, 로드락 챔버(30)와 공정 챔버들(40)의 사이에 배치되어 공정 챔버들(40) 간 또는 공정 챔버들(40)과 로드락 챔버(30) 간에 기판을 이송하는 트랜스퍼 챔버(50)를 가진다.
그리고, 로드락 챔버(30)에는 공정 챔버들(40)에서 처리 공정이 완료된 기판을 냉각시키기 위한 냉각 시스템이 구비된다. 기판의 냉각 시스템으로는 기판을 지지하여 고정하는 쿨링 스테이지(Cooling Stage)(35)와, 쿨링 스테이지(35) 내부에 형성된 냉각 라인(미도시)에 냉각 유체를 순환시키는 칠러(Chiller)(미도시)를 이용하여 기판의 배면을 냉각시키는 시스템이 도입되어 활용되고 있다.
그런데, 일반적인 클러스터 타입의 반도체 제조 장치는 상술한 바와 같이 로드락 챔버에 별도의 냉각 시스템을 구비하여 처리 공정이 완료된 고온의 기판을 냉각시키고 있기 때문에, 처리 공정이 완료된 기판을 공정 챔버로부터 로드 포트에 놓인 용기로 언로딩할 때 여러 단계의 복잡한 기판 이송 과정을 거치게 되어 공정 진행의 흐름상 효율성이 저하되는 문제점이 있었다.
그리고, 기판이 놓인 쿨링 스테이지에 냉각 유체를 순환시켜 기판의 온도를 조절하는 냉각 방식은 쿨링 스테이지의 열 전도에 의해 기판을 냉각시키는 간접 냉각 방식이기 때문에, 기판의 냉각 효율이 저하되고, 이로 인해 냉각 시간이 길어져 공정이 지연되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 통상적인 반도체 소자 제조 장치가 가진 문제점을 감안하여 이를 해소하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 기판 처리 공정의 효율성을 증대시킬 수 있는 반도체 기판의 이송 장치, 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판의 냉각 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 반도체 기판의 이송 장치는, 반도체 기판의 이송 장치에 있어서, 구동부와; 상기 구동부에 의해 동작이 제어되는 로봇 암과; 상기 로봇 암에 연결되어 기판을 진공 흡착하며, 그리고 상기 진공 흡착된 기판의 온도를 조절하도록 상기 기판의 하면에 냉각 가스를 분사하는 암 블레이드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 반도체 기판의 이송 장치에 있어서, 상기 암 블레이드의 기판 안착 면에는 기판을 진공 흡착하기 위한 다수의 진공 홀들과 기판의 하면에 냉각 가스를 분사하기 위한 다수의 냉각 가스 분사 홀들이 형성되는 것이 바람직하다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 기판 처리 장치는, 공정 챔버들과; 상기 공정 챔버들로 이송될 기판들이 수용된 용기가 놓이는 로드 포트와; 상기 로드 포트에 인접 배치되며, 상기 용기에 기판을 반출입하는 이송 로봇이 구비된 기판 이송 모듈과; 공정 챔버들 간 또는 상기 공정 챔버들과 상기 기판 이송 모듈 간에 기판을 이송하는 트랜스퍼 챔버;를 포함하되, 상기 이송 로봇은 구동부와; 상기 구동부에 의해 동작이 제어되는 로봇 암과; 상기 로봇 암에 연결되어 기판을 진공 흡착하며, 그리고 상기 진공 흡착된 기판의 온도를 조절하도록 상기 기판의 하면에 냉각 가스를 분사하는 암 블레이드; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 기판 처리 장치에 있어서, 상기 암 블레이드의 기판 안착 면에는 기판을 진공 흡착하기 위한 다수의 진공 홀 들과 기판의 하면에 냉각 가스를 분사하기 위한 다수의 냉각 가스 분사 홀들이 형성되는 것이 바람직하다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 기판 냉각 방법은, 기판 냉각 방법에 있어서, 공정이 완료된 기판을 공정 챔버로부터 기판 이송 모듈로 이송하고, 상기 기판 이송 모듈에 구비된 이송 로봇의 암 블레이드를 이용하여 상기 기판을 진공 흡착한 상태에서, 상기 암 블레이드로부터 상기 기판의 하면에 냉각 가스를 분사하여 상기 공정이 완료된 기판을 냉각시키는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 기판의 이송 장치, 기판 처리 장치, 그리고 이를 이용한 기판의 냉각 방법을 상세히 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
( 실시예 )
도 2는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일 예를 도시해 보인 개략적 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시 예에 따른 클러스터 타입의 반도체 제조 장치는, 로드 포트(100), 기판 이송 모듈(200), 트랜스퍼 챔버(300) 및 공정 챔버(400)들을 포함한다.
로드 포트(100)에는 후술할 공정 챔버(400)들에서 처리될 복수 개의 기판들이 적재된 용기(110)가 자동화 시스템(미도시)에 의해 놓인다. 용기(110)는 동일한 공정이 수행되는 복수 개의 기판들을 소정 단위 개수로 수용하여 각 공정 설비로 이송하기 위한 수단으로, 전면 개방 일체식 포드(Front Opening Unified Pod, FOUP)가 사용될 수 있다.
용기(110)가 놓인 로드 포트(100)에 인접하게 기판 이송 모듈(200)이 배치된다. 기판 이송 모듈(200)은 이송 로봇(500)을 가지며, 이송 로봇(500)은 로드 포트(100)에 놓인 용기(110)에 기판을 반출입한다.
기판 이송 모듈(200)의 일 측에는 트랜스퍼 챔버(300)들이, 도 2에 도시된 바와 같이, 나란하게 인접하여 배치되고, 각각의 트랜스퍼 챔버(300)의 일 측에는 공정 챔버(400)들이 일정 배열로 배치된다. 트랜스퍼 챔버(300)와 공정 챔버(400)들의 사이에는 기판의 출입이 가능하도록 형성된 출입구를 개폐하는 게이트 밸브(미도시)가 설치된다. 게이트 밸브는 트랜스퍼 챔버(300)와 공정 챔버(400)들의 사이에서 기체 및 불순물 등의 출입을 단속함으로써 챔버 간 압력 전달을 차단한다.
트랜스퍼 챔버(300)는 기판 이송 모듈(200)과 공정 챔버(400)들 사이에 배치되며, 그 내부에 설치된 로봇(310)을 이용하여 공정 챔버(400)들 간 또는 기판 이송 모듈(200)과 공정 챔버(400)들 간에 기판을 이송하는 역할을 수행한다.
공정 챔버(400)들은 다양한 기판 공정을 수행하는 다수의 챔버들로 마련될 수 있다. 예를 들면, 공정 챔버(400)들은 기판(W)상에 물질막의 증착을 위해 반응 가스들을 공급하도록 구성된 화학 기상 증착(CVD) 챔버, 증착된 물질막의 식각을 위해 가스를 공급하도록 구성된 식각 챔버 또는 사진 공정 후 기판상에 남아 있는 감광막 층을 제거하도록 구성된 에싱(Ashing) 챔버 등으로 구비될 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 이송 로봇의 개략적 사시도이며, 도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 암 블레이드의 개략적 평면도 및 측면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 이송 로봇(500)은 구동부(510), 로봇 암(520) 및 암 블레이드(530)를 포함한다. 구동부(510)는 스테핑 모터 등의 구동 수단으로 마련될 수 있으며, 로봇 암(520)은 구동부(510)에 연결되어 동작이 제어된다. 로봇 암(520)은 구동부(510)의 동력을 전달받아 기판을 이송하기 위한 동작을 수행할 수 있으며, 또한 상하 방향으로 상승 또는 하강 동작을 수행할 수 있다. 그리고 로봇 암(520)의 단부에는 이송 기판이 안착 지지되는 암 블레이드(530)가 연결된다.
암 블레이드(530)는 그 상면에 놓이는 기판을 고정하기 위한 기판 고정 수단과, 기판 고정 수단에 의해 고정된 기판을 냉각시키기 위한 기판 냉각 수단을 가진다.
기판 고정 수단으로는 진공압을 이용하여 기판을 진공 흡착하는 수단이 사용될 수 있다. 이를 위해 암 블레이드(530)의 내부에는 진공 라인(540)이 형성되고, 암 블레이드(530)의 상면에는 진공 라인(540)에 연통되도록 다수의 진공 홀(542)들이 형성된다. 그리고, 진공 라인(540)은 진공 배기관(544)에 연결되며, 진공 배기관(544) 상에는 흡입 공기의 유량과 유압을 조절하는 밸브(546) 및 펌프(548)가 배치된다.
기판 냉각 수단으로, 본 발명은 암 블레이드(530)에 놓인 기판의 하면에 냉 각 가스를 분사하여 기판을 냉각시키는 직접 냉각 방식의 기판 냉각 수단을 제공한다. 이를 위해 암 블레이드(530)의 내부에는 외부에서 공급된 냉각 가스의 이동 경로를 제공하도록 가스 라인(550)이 형성되고, 암 블레이드(530)의 상면에는 가스 라인(550)을 통해 제공되는 냉각 가스가 기판 하면에 분사되도록 다수의 냉각 가스 분사 홀(552)들이 형성된다. 그리고, 가스 라인(550)은 가스 공급관(554)을 통해 냉각 가스 공급원(556)에 연결되며, 가스 공급관(554) 상에는 냉각 가스의 유량과 유압을 조절하는 밸브(558) 및 펌프(559)가 각각 배치된다. 여기서, 냉각 가스 공급원(556)으로부터 가스 라인(550)에 제공되는 냉각 가스로는 일정 온도로 조절된 질소 가스나 아르곤 가스와 같은 불활성 가스가 사용될 수 있다.
그리고, 암 블레이드(530)의 기판 안착 면의 일 측에는 기판 안착 면에 놓일 기판을 정렬시키는 정렬 에지부(560)가 마련된다. 정렬 에지부(560)는 암 블레이드(530)에 놓이는 기판이 기판 안착 면에 안착하면서 정렬되도록 기판의 에지에 대응하는 곡선 형상의 경사면으로 마련될 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 이송 로봇(500)를 이용하여 기판을 냉각시키는 과정을 설명하면 다음과 같다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 기판 이송 장치의 개략적 동작 상태도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 먼저, 공정이 완료된 기판이 공정 챔버(400)로부터 반출되어 이송 로봇(500)의 암 블레이드(530) 상면에 놓인다. 이때, 기판의 하부 모서리 부분은, 도 6에 도시된 바와 같이, 정렬 에지부(560)의 경사면과 접촉을 하게 되며, 기판은 자중에 의해 경사면을 타고 내려가 암 블레이드(530)의 기판 안 착면에 안착 정렬된다.
기판이 암 블레이드(530)의 안착 면에 안착 정렬되면, 펌프(548)를 작동시켜 기판의 하면과 진공 홀(542)에 의해 형성된 공간에 진공압이 형성되도록 공기를 흡인 배출시킨다. 이와 같이 진공압이 형성되면 기판은 암 블레이드(530)에 흡착 고정된다.
이러한 상태에서 가스 라인(550)을 통해 공급되는 냉각 가스가 냉각 가스 분사 홀(552)들을 통해 기판의 하면에 분사되고, 기판(W)은 일정 온도로 조절된 냉각 가스와의 직접 접촉에 의해 냉각된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 처리 공정이 완료된 기판을 냉각시키기 위한 냉각 시스템을 기판 이송 장치에 구비함으로써 공정 진행의 효율성을 증대시킬 수 있다.
그리고, 본 발명에 의하면, 냉각 가스를 직접 기판에 분사하는 직접 냉각 방식을 채택하여 기판의 냉각 효율을 증대시킬 수 있다.
Claims (5)
- 반도체 기판의 이송 장치에 있어서,구동부와;상기 구동부에 의해 동작이 제어되는 로봇 암과;상기 로봇 암에 연결되어 기판을 진공 흡착하며, 그리고 상기 진공 흡착된 기판의 온도를 조절하도록 상기 기판의 하면에 냉각 가스를 분사하는 암 블레이드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 이송 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 암 블레이드의 기판 안착 면에는 기판을 진공 흡착하기 위한 다수의 진공 홀들과 기판의 하면에 냉각 가스를 분사하기 위한 다수의 냉각 가스 분사 홀들이 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 이송 장치.
- 공정 챔버들과;상기 공정 챔버들로 이송될 기판들이 수용된 용기가 놓이는 로드 포트와;상기 로드 포트에 인접 배치되며, 상기 용기에 기판을 반출입하는 이송 로봇이 구비된 기판 이송 모듈과;공정 챔버들 간 또는 상기 공정 챔버들과 상기 기판 이송 모듈 간에 기판을 이송하는 트랜스퍼 챔버;를 포함하되,상기 이송 로봇은,구동부와;상기 구동부에 의해 동작이 제어되는 로봇 암과;상기 로봇 암에 연결되어 기판을 진공 흡착하며, 그리고 상기 진공 흡착된 기판의 온도를 조절하도록 상기 기판의 하면에 냉각 가스를 분사하는 암 블레이드; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 암 블레이드의 기판 안착 면에는 기판을 진공 흡착하기 위한 다수의 진공 홀들과 기판의 하면에 냉각 가스를 분사하기 위한 다수의 냉각 가스 분사 홀들이 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 기판 냉각 방법에 있어서,공정이 완료된 기판을 공정 챔버로부터 기판 이송 모듈로 이송하고, 상기 기판 이송 모듈에 구비된 이송 로봇의 암 블레이드를 이용하여 상기 기판을 진공 흡착한 상태에서, 상기 암 블레이드로부터 상기 기판의 하면에 냉각 가스를 분사하여 상기 공정이 완료된 기판을 냉각시키는 것을 특징으로 하는 기판 냉각 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020060072633A KR20080011902A (ko) | 2006-08-01 | 2006-08-01 | 반도체 기판의 이송 장치, 기판 처리 장치, 그리고 이를이용한 기판의 냉각 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020060072633A KR20080011902A (ko) | 2006-08-01 | 2006-08-01 | 반도체 기판의 이송 장치, 기판 처리 장치, 그리고 이를이용한 기판의 냉각 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20080011902A true KR20080011902A (ko) | 2008-02-11 |
Family
ID=39340295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020060072633A KR20080011902A (ko) | 2006-08-01 | 2006-08-01 | 반도체 기판의 이송 장치, 기판 처리 장치, 그리고 이를이용한 기판의 냉각 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20080011902A (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10220524B1 (en) | 2017-08-17 | 2019-03-05 | Hyundai Motor Company | Robot arm for die casting |
| TWI792697B (zh) * | 2020-11-25 | 2023-02-11 | 韓商细美事有限公司 | 半導體條帶切割及分類設備、傳送裝置以及方法 |
-
2006
- 2006-08-01 KR KR1020060072633A patent/KR20080011902A/ko not_active Application Discontinuation
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| US10220524B1 (en) | 2017-08-17 | 2019-03-05 | Hyundai Motor Company | Robot arm for die casting |
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