KR20080071680A - 기판 제조를 위한 인라인 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반송로봇이 복수개 구비된 기판 제조를 위한 인라인 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 인라인 시스템은 작업자의 동작명령에 따라 시스템 전체의 각 구성요소를 동작시키기 위한 제어데이터를 출력하고, 시스템 각각으로부터 측정된 동작상태 데이터를 입력받아 샘플링 및 저장하고 작업자가 모니터링 할 수 있도록 디스플레이하는 상위 시스템 제어기(CTC); 및 상기 상위 시스템 제어기와 연결되고 상기 반송장치들을 독립적으로 제어하는 반송 모듈 제어기(TMC)들을 포함한다.
이러한 본 발명의 인라인 시스템은 반송로봇의 증가수량과 상관없이 별도의 독립제어를 함으로써 속도와 안정성을 보장받을 수 있다. 또한, 본 발명은 반송로봇별 분산제어가 가능하므로 반송로봇별 독립제어 및 유지보수가 가능하다.

Description

기판 제조를 위한 인라인 시스템{INLINE SYSTEM FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인라인 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인라인 시스템에서 TMC 분산제어를 통한 제어시스템의 구조를 보여주는 구성도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
110 : 인덱스
120 : 로드락 챔버
130 : 반송부
132a : 제1반송챔버
150 : 공정챔버
190 : 상위 시스템 제어기
192a : 반송모듈 제어기
194a : 공정모듈 제어기
본 발명은 기판 제조를 위한 인라인(in line) 시스템에 관한 것으로, 더 자세히 말하면 반송로봇이 복수개 구비된 기판 제조를 위한 인라인 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 클라스터(cluster) 시스템은 반송 로봇(또는 핸들러;handler)와 그 주위에 마련된 복수의 처리 모듈을 포함하는 멀티 챔버형 장치를 지칭한다. 최근에는, 액정 모니터 장치(LCD), 플라즈마 디스플레이 장치, 반도체 제조 장치 등에 있어서 복수의 처리를 일관해서 실행할 수 있는 클러스터 시스템의 수요가 높아지고 있다.
특히, 플라즈마를 이용한 건식식각공정에서 사용되는 클라스터 시스템은, 플라즈마의 생성을 위하여 고진공환경이 요구되는 다수개의 공정챔버를 구비하고, 저진공상태의 중앙챔버 내에서 상기 다수개의 진공챔버로 웨이퍼를 로딩 및 언로딩하는 챔버내 반송장치를 구비하는 집중형 멀티챔버 시스템이다.
통상적인 반도체소자 제조용 식각설비의 멀티챔버 시스템은, 중앙에 6각형의 중앙챔버가 설치되고, 상기 중앙챔버의 각진 측면에 각각 공정이 이루어지는 4개의 공정챔버가 연결되어 설치되는 구성이다.
그러나, 이러한 통상적인 집중형 멀티챔버 시스템은, 상술한 바와 같이 6각형의 중앙챔버를 구성하는 데 있어서(기본적으로 4개의 공정챔버와 2개의 로드락챔버로 구성되는 경우), 중앙챔버가 차지하는 면적 때문에 설비전체의 면적은 물론, 제조 라인 내의 설비배치에 있어서 중시되는 설비 폭(w)이 필요이상으로 증가되고, 중앙챔버를 진공상태로 유지시키는 데 필요한 진공설비의 규모가 증가되어 장치비 및 설치비가 증가된다.
또한, 이러한 중앙챔버의 면적은, 설치되는 공정챔버의 갯수가 증가함에 따라서 더욱 가중되는 것이다. 예를 들면 설치되는 동일크기의 공정챔버를 4개에서 6개로 증가시키려면 중앙챔버를 정8각형으로 구성하여야 하고,이 경우 중앙챔버의 면적증가는 더욱 증대된다. 때문에, 필요한 공정챔버의 갯수가 증가하면 상기와 같은 집중형 멀티챔버 시스템을 하나 더 추가하여 설치하게 된다.
그러나, 고가인 집중형 멀티챔버 시스템을 구입하는 구입비 및 설치비가 과중하게 소요되고, 필요이상으로 설비의 면적이 넓어지므로 설비의 바닥면적(Footprint)이 증가하여 고가의 유지비가 소요되는 청정실을 넓게 차지하게 되고, 공정챔버나 로드락챔버에 부설되는 각종의 공정가스 및 진공관련장치들이 중복되는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 양측면에 공정챔버가 연결된 반송챔버를 직렬로 연결되도록 배치함으로써 설비의 면적 및 설비폭을 획기적으로 축소할 수 있는 새로운 형태의 기판 제조를 위한 인라인 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 설비 증설로 인한 반송로봇들의 제어가 용이한 새로운 형태의 기판 제조를 위한 인라인 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 작업자의 동작명령에 따라 시스템 전체의 각 구성요소를 동작시키기 위한 제어데이터를 출력하고, 시스템 각각으로부터 측정된 동작상태 데이터를 입력받아 샘플링 및 저장하고 작업자가 모니터링 할 수 있도록 디스플레이하는 상위 시스템 제어기(CTC); 및 상기 상위 시스템 제어기와 연결되고 상기 반송장치들을 독립적으로 제어하는 반송 모듈 제어기(TMC)들을 포함한다.
본 실시예에 따르면, 상기 인라인 시스템은 기판들이 적재된 카세트가 놓여지는 로드포트를 갖는 인덱스; 상기 인덱스와는 게이트밸브를 통해 연결되고, 내부공간이 대기압와 진공압으로 선택적 전환이 가능한 로드락 챔버; 상기 로드락 챔버와는 게이트밸브를 통해 연결되며, 상기 반송장치가 구비된 반송챔버가 적어도 2개 이상 직렬로 연결되어 구성되는 반송부; 및 상기 반송챔버와는 게이트밸브를 통해 연결되는 공정챔버들을 포함한다.
예컨대, 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 및 도 2를 참조하면서 보다 상세히 설명한다. 상기 도면들에 있어서 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호가 병기되어 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인라인 시스템을 개략적으로 보여주는 구성도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인라인 시스템에서 TMC 분산제어를 통한 제어시스템의 구조를 보여주는 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 인라인 시스템(100)은 인덱스(110), 로드락챔버(120), 반송부(130), 반송부(130)에 연결된 6개의 공정챔버(150)들, 반송 모듈 제어기(transfer module controller ; TMC)(192a-192c), 공정 모듈 제어기(process module controller ; PMC)(194a-194f) 그리고 상위 시스템 제어기(Cluster tool controller ; CTC)(190)를 포함한다.
인덱스(110)는 멀티 챔버 시스템(100)의 전방에 배치된다. 인덱스(110)는 기판들이 적재된 풉(front open unified pod, FOUP;일명 캐리어)(112)이 안착되는 그리고 풉(112)의 덮개를 개폐하는 3개의 풉 오프너(이하, 로드 포트라고도 함)(114)와, 대기압에서 동작되는 대기압 반송 로봇(116)을 포함한다. 풉(112)은 생산을 위한 일반적인 로트(lot)용 캐리어로써, 물류 자동화 장치(예를 들어, OHT, AGV, RGV)에 의하여 로드 포트에 안착된다. 인덱스는 최근 300mm 웨이퍼 반송 장치로 많이 사용되는 설비 전방 단부 모듈(equipment front end module, 이하 EFEM) 또는 로드락 챔버라고 불리는 인터페이스이다.
대기압 반송 로봇(116)은 로드포트(114)와 로드락 챔버(120) 사이에서 기판을 반송하기 위해 동작할 수 있는 것이다. 대기압 반송 로봇(116)는 로드 포트(114)에 놓여진 풉(112)으로부터 일회 동작에 한 장의 기판을 반출하여 로드락 챔버(120)의 제1슬롯들(122a)에 반입할 수 있는 1개의 암 구조를 갖는 로봇으로 구 성될 수 있다. 인덱스(110)에 설치되는 대기압 반송 로봇(116)은 본 실시예에서 보여주는 싱글 암 구조의 방식 이외에도 통상적인 반도체 제조 공정에서 사용되는 다양한 로봇들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 두 장의 기판을 하나의 암으로 핸들링 할 수 있는 더블 블레이드 구조의 암을 구비한 로봇이나, 2개 이상의 암을 구비한 로봇 또는 이들을 혼합적으로 채용한 로봇이 사용될 수 있다.
로드락 챔버(120)는 2개가 나란히 설치된다. 각각의 로드락 챔버(120)는 일측이 하나의 게이트밸브(180)에 의해 인덱스(110)에 접속되고, 타측은 다른 하나의 게이트밸브(180)에 의해 반송부(130)의 제1반송챔버(132a)와 접속된다. 로드락 챔버(120)는 제1반송챔버(132a)의 반송로봇(140)이 기판을 로딩 또는 언로딩하는 시기에 제1반송챔버(132a)와 동일한(근접한) 진공분위기를 형성하며, 인덱스(110)로부터 미가공 기판을 공급받거나 이미 가공된 기판을 인덱스(110)로 반송시키게 될 때에는 대기압 상태로서 전환된다. 즉, 로드락 챔버(120)는 제1반송챔버(132a)의 기압상태가 변화되는 것을 방지시키기 위해 그 자체적으로 진공 상태와 대기압 상태를 교차하면서 압력을 유지하게 되는 특징이 있다. 로드락챔버(120) 각각에는 기판(w)들이 임시 대기하는 2개의 제1슬롯(122a)들과 2개의 제2슬롯(122b)들이 구비된다. 제1슬롯(122a)들에는 공정을 진행할 기판이 대기하며, 제2슬롯(122b)들에는 공정을 마친 기판이 대기하게 된다.
반송부(130)는 기판 반송이 이루어지는 공간으로 복수의 반송챔버들이 직렬로 배치된 구조로 이루어지며, 본 실시예에서는 제1반송챔버(132a)와 제2반송챔버(132b) 그리고 제3반송챔버(132c)가 직렬로 배치된 구조를 예를 들어 설명한다. 반송부(130)는 반송챔버들(132a,132b,132c) 사이에 게이트밸브를 설치하지 않고 제1반송챔버(132a), 제2반송챔버(132b) 그리고 제3반송챔버(132c)를 일체적으로 연결한다. 즉, 반송부(130)는 제1,2,3반송챔버(132a,132b,132c) 전체를 둘러싸는 하나의 큰 챔버로 이루어진다고 볼 수 있다. 이 경우에는 제1,2,3반송챔버(132a,132b,132c) 각각에 진공펌프를 포함하는 배기 시스템을 설치할 필요가 없고, 제1,2,3반송챔버(132a,132b,132c) 중 어느 하나에만 배기 시스템을 설치하면 되기 때문에 비용의 삭감을 도모할 수 있다.
제1반송챔버(132a), 제2반송챔버(132b) 그리고 제3반송챔버(132c) 각각에는 기판 반송에 필요한 반송로봇(140)이 구비되며, 양측면에는 게이트밸브(180)를 통해 2개의 공정챔버(150)가 접속된다. 그리고, 제1반송챔버(132a)와 제2반송챔버(132b) 사이 그리고 제2반송챔버(132b)와 제3반송챔버(132c) 사이에는 반송로봇(140) 간의 기판 인계(주고받음)가 직접 이루어지지 못하기 때문에 기판 패스를 위해 기판이 일시적으로 머무르는 제1,2버퍼스테이지(142,144)가 구비된다.
도 1 및 도2에 도시된 바와 같이, 3개의 반송로봇(140) 각각에는 독립 제어가 가능한 반송 모듈 제어기(192a,192b,192c)가 연결되어 각 반송로봇별 독립적인 분산 제어를 하는 방식이다. 이러한 독립적인 분산 제어 방식은 반송로봇(140)의 증가 수량과 상관없이 별도의 독립제어를 함으로써 속도와 안전성을 보장할 수 있다. 또한, 반송로봇(140)별 독립제어가 가능하므로 반송로봇의 수량 증가에 별다른 영향을 받지 않고 제어가 가능하며, 블록단위로 모듈 제어가 가능하므로, 유지보수 및 반송로봇의 독립적 제어가 가능하다. 각각의 반송 모듈 제어기(192a,192b,192c) 는 상위 시스템 제어기(190)의 통제하에 작동된다. 특히, 본 발명의 실시예에서는, 반송로봇(140) 각각에 별도의 소프트웨어를 두어 반송 로봇 증가시마다 발생하는 소프트웨어 개발을 반송로봇별 바인딩 작업으로 간략화 시킴으로써 소프트웨어 개발 기간의 축소와 구조를 단순화시킬 수 있다.
만약, 반송로봇(140)들을 하나의 반송모듈 제어기로 제어하는 통합 제어방식를 실시할 경우, 반송로봇이 증가하면 할수록 반송모듈 제어기에 걸리는 로드가 심하게 되므로 속도와 안전성이 불안할 뿐만 아니라, 블록 단위로 모듈 제어가 불가능하며, 이에 따라 유지보수 및 반송로봇의 독립적 제어가 불가능하다. 특히 반송 모듈 제어기의 소프트웨어 개발시 반송로봇의 증가시 마다 별도의 반송 모듈 제어기 소프트웨이를 개발해야 하는 문제가 있다.
또한, 공정챔버(150)들 각각은 공정 모듈 제어기(194a-194f)들에 의해 독립적으로 제어된다. 공정 모듈 제어기(194a-194f)들은 상위 시스템 제어기(190)에서 발생한 명령에 따라 기판 처리 공정 및 공정챔버(150)의 작동을 제어한다.
제1버퍼스테이지(142)는 공정을 진행할 기판들이 대기하는 장소로 사용되고, 제2버퍼스테이지(144)는 공정을 마친 기판들이 대기하기 장소로 사용된다.
여기서, 상기 공정 챔버(150)들은 인터커넥트 구조들을 형성하기 위해 절연막에 애퍼쳐(aperture)들이나 개구들을 에치하도록 구성된 식각 챔버일 수 있다. 하지만, 그 외에도 다양한 기판 프로세싱 작동들을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 공정 챔버는 절연막을 증착 시키도록 구성된 CVD 챔버일 수 있고; 공정 챔버는 장벽(barrier) 막을 증착 시키도록 구성된 PVD 챔버일 수 있다.
이상에서, 본 발명에 따른 멀티 챔버 시스템의 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.
이와 같은 본 발명은 반송로봇의 증가수량과 상관없이 별도의 독립제어를 함으로써 속도와 안정성을 보장받을 수 있다.
또한, 본 발명은 반송로봇별 분산제어가 가능하므로 반송로봇별 독립제어 및 유지보수가 가능하다.
또한, 본 발명은 반송로봇의 수량에 상관없이 별도의 소프트웨어 개발이 필요 없게 되며 개발 시간을 단축시킬 수 있다.

Claims (2)

  1. 기판 반송에 필기판 제조를 위한 인라인 시스템에 있어서:
    작업자의 동작명령에 따라 시스템 전체의 각 구성요소를 동작시키기 위한 제어데이터를 출력하고, 시스템 각각으로부터 측정된 동작상태 데이터를 입력받아 샘플링 및 저장하고 작업자가 모니터링 할 수 있도록 디스플레이하는 상위 시스템 제어기(CTC); 및
    상기 상위 시스템 제어기와 연결되고 상기 반송장치들을 독립적으로 제어하는 반송 모듈 제어기(TMC)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 제조를 위한 인라인 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인라인 시스템은
    기판들이 적재된 카세트가 놓여지는 로드포트를 갖는 인덱스;
    상기 인덱스와는 게이트밸브를 통해 연결되고, 내부공간이 대기압와 진공압으로 선택적 전환이 가능한 로드락 챔버;
    상기 로드락 챔버와는 게이트밸브를 통해 연결되며, 상기 반송장치가 구비된 반송챔버가 적어도 2개 이상 직렬로 연결되어 구성되는 반송부; 및
    상기 반송챔버와는 게이트밸브를 통해 연결되는 공정챔버들을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 제조를 위한 인라인 시스템.
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KR20200034872A (ko) 2018-09-21 2020-04-01 세메스 주식회사 기판 처리 장치

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