KR20100008569A - 기판 처리 설비 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 카세트들의 적재 및 공급이 가능한 기판 처리 설비에 관한 것이다. 본 발명의 기판 처리 설비는 공정처리 전 기판들이 적재된 카세트 및 공정처리 후 기판들이 적재된 카세트가 카세트 물류 장치에 의해 반송되기 전에 대기하는 테이블들; 기판들을 공정 챔버로 투입시키기 위해 카세트의 도어를 개폐하는 카세트 오프너; 및 상기 테이블들과 상기 카세트 오프너 간의 카세트 반송을 위한 카세트 반송 로봇을 포함한다.
OHT,공급,오프너,인덱스,카세트

Description

기판 처리 설비 및 방법{METHOD AND EQUIPMENT FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 처리를 위한 설비에 관한 것으로, 더 상세하게는 카세트들의 적재 및 공급이 가능한 기판 처리 설비 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는, 기판인 웨이퍼(wafer) 상에 여러 가지 물질을 박막형태로 증착하고 이를 패터닝하여 구현되는데, 이를 위하여 증착공정, 식각공정, 세정공정, 건조공정 등 여러 단계의 서로 다른 공정이 요구된다.
이러한 각각의 공정에서 처리 대상물인 웨이퍼는 해당공정의 진행에 적절한 환경을 가지고 있는 반도체 제조 설비로 이송되어 처리되며, 이상과 같은 각 반도체 제조 설비로의 웨이퍼 이송은 대부분 약 25매의 웨이퍼가 적재되는 웨이퍼 카세트 단위로 수행된다.
따라서, 작업자 또는 소정 이송수단에 의하여 약 25매의 웨이퍼가 적재된 웨이퍼 카세트가 반도체 제조 설비로 이송되면, 반도체 제조설비는 웨이퍼 카세트에 적재된 웨이퍼를 순차적으로 인출한 다음 공정을 진행하고, 공정을 진행한 후에는 웨이퍼가 인출된 카세트로 웨이퍼를 다시 수납시키거나 별도로 마련된 빈 카세트로 웨이퍼를 수납시키는 방법으로 공정을 진행한다.
카세트는 반도체 제조 설비의 전방에 배치되는 인덱스의 카세트 오프너로 제공되는데, 카세트 오프너는 보통 1-4개로 구성되기 때문에 반도체 라인의 물류 제어 능력에 따라 설비의 생산성이 결정된다.
본 발명은 카세트의 연속 공급이 가능한 기판 처리 설비 및 방법을 제공한다.
본 발명은 카세트 물류 시스템의 비 정상적인 상태에서도 연속적인 공정이 가능한 기판 처리 설비 및 방법을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판 처리 설비를 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판 처리 설비는 전면에 카세트 오프너들이 구비된 인덱스부; 상기 인덱스부 전방에 배치되고, 카세트 물류 장치로부터 카세트를 제공받아 상기 카세트 오프너로 공급하고, 상기 카세트 오프너로부터 카세트를 회수하여 상기 카세트 물류 장치로 제공하는 카세트 공급부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 카세트 공급부는 카세트의 반입 반출이 이루어지는 로드포트; 상기 로드포트와 상기 카세트 오프너 사이에 배치되는 카세트 반송 로봇; 및 카세트가 대기하는 대기 테이블들을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 로드 포트는 카세트가 놓여지는 테이블을 포함하되; 상기 테이블은 설비로의 카세트 반입 및 설비로부터의 카세트 반출을 위해 슬라이드 이동된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 선반들은 상기 카세트 오프너의 상부 공간과 상기 로드 포트의 상부 공간에 다단으로 설치된다.
본 발명의 기판 처리 설비는 공정처리 전 기판들이 적재된 카세트 및 공정처리 후 기판들이 적재된 카세트가 카세트 물류 장치에 의해 반송되기 전에 대기하는 테이블들; 기판들을 공정 챔버로 투입시키기 위해 카세트의 도어를 개폐하는 카세트 오프너; 및 상기 테이블들과 상기 카세트 오프너 간의 카세트 반송을 위한 카세트 반송 로봇을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 카세트 물류 장치로부터 제공되는 카세트는 상기 테이블들 중 적어도 하나에 놓여진다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 테이블들 중 적어도 하나는 상기 카세트 물류 장치로부터 카세트를 제공받기 위해 설비의 전면으로 슬라이드 이동된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 테이블들은 카세트가 놓여지도록 다단으로 제공된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 카세트 반송 로봇은 카세트를 파지 및 파지해제하는 그리퍼를 갖는 아암부; 상기 아암부를 승강시키는 승강부; 및 상기 아암부를 수평 이동시키는 수평 이동부를 포함한다.
본 발명의 기판 처리 방법은 공정 처리전 기판들이 수납된 카세트는 카세트 물류 장치에 의해 로드 포트로 제공되고, 상기 로드 포트에 놓여진 카세트는 비어있는 카세트 오프너로 반송되거나 또는 테이블로 반송되어 대기하게 되며, 상기 테이블에서 대기중인 카세트는 상기 카세트 오프너들 중에서 자리가 빈 카세트 오프 너로 반송된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 공정을 마친 기판들이 수납된 카세트는 상기 카세트 오프너로부터 상기 로드 포트 또는 비어 있는 상기 테이블로 옮겨진다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 로드 포트는 상기 카세트 물류 장치로부터 카세트를 제공받기 위해 설비의 전면으로 슬라이드 이동된다.
본 발명에 의하면, 인덱스의 카세트 오프너들로의 신속한 카세트 공급과 회수가 가능하다.
또한, 본 발명에 의하면, OHT의 정체 및 지연으로 인해 원활한 카세트 공급 및 회수가 어렵다 하더라도 카세트 오프너들로 카세트 공급과 회수가 가능하다.
또한, 본 발명에 의하면, 인덱스에서 기판을 준비하는 시간을 단축하여 기판들의 연속 투입이 가능하게 함으로써 생산성의 한계를 극복할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 4b를 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
본 실시예에서 기판은 반도체 웨이퍼 또는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display), FED(FieldEmission Display), ELD(Electro Luminescence Display)와 같은 평판 디스플레이(flat panel display, 이하 'FPD') 소자를 제조하기 위한 기판일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비의 사시도이다. 도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비의 인덱스부와 카세트 공급부를 보여주는 단면도 및 평면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비(1)는 후방에 기판에 대한 공정처리가 이루어지는 공정 처리부(100), 카세트로부터 기판들을 인출가 구비되고, 그 앞단으로 인덱스부(200)가 구비되며, 설비의 전방에는 카세트 공급부(300)가 구비된다.
공정 처리부(100)는 복수개의 공정 챔버(미도시됨)들을 포함하며, 이들은 독립적인 모듈의 형태로 제공될 수 있다. 모듈이라 함은 각 공정 챔버들이 각각의 기판 처리 기능을 수행함에 있어서 독립적인 동작이 가능하도록 관련 파트들이 하나의 독립적인 하우징 내에 설치된 것을 말한다. 모듈의 형태로 제공되는 공정 챔버들은 기판 처리 설비의 레이아웃에 따라 공정 처리부를 구성하게 된다.
인덱스부(200)는 설비 전방 단부 모듈(equipment front end module; EFEM)이라고 불리기도 하지만, 본 발명에서는 인덱스부가 설비 전방 단부에 설치되지 않기 때문에 그 명칭은 적절하다 할 수 없다. 인덱스부(200)와 공정처리부(300)는 로드락 챔버(310)에 의해 연결되며, 로드락 챔버(310)는 슬릿 밸브(312)에 의해 개폐된다. 인덱스부(200)는 기판 반송 로봇(210)과 4개의 카세트 오프너(220)를 포함한 다. 기판 반송 로봇(210)은 기판 이송을 담당하며 회동, 승강 및 하강이 가능하다. 기판 반송 로봇(210)은 캐리어(C)로부터 일회 동작에 적어도 한 장의 기판을 반출하여 로드락 챔버(310)로 반입할 수 있다. 이를 위하여 기판 반송 로봇(210)은 적어도 한 개의 엔드 이펙터(end effector)(212)를 구비한 싱글 암 구조의 로봇을 사용할 수 있다.
이와 같이 기판 반송 로봇(210)은 본 실시예에서 보여주는 싱글 암 구조의 방식 이외에도 통상적인 반도체 제조 공정에서 사용되는 다양한 로봇들이 사용될 수 있다.
카세트 오프너(220)는 카세트(C)의 도어를 개폐하기 위한 것으로, 카세트(C)에는 300mm 기판에 사용되는 밀폐형 저장 용기인 풉(FOUP, front open unified pod)이 사용된다. 카세트 오프너(220)는 카세트(C)가 놓여지는 스테이지(222)와, 스테이지(222)에 놓여진 카세트(C)의 도어를 개폐하는 도어 개폐부재(224)를 포함하는 통상의 구성으로 이루어진다. 카세트 오프너(220)에는 카세트 공급부(300)의 카세트 반송 로봇(310)에 의해 카세트(C)가 로딩/언로딩된다.
카세트 공급부(300)는 카세트 물류 장치(20)로부터 카세트(C)를 제공받아 카세트 오프너(220)로 공급(카세트 로딩)하고, 카세트 오프너(220)로부터 카세트를 회수(카세트 언로딩)하여 카세트 물류 장치(20)로 제공한다. 카세트 공급부(300)는 이미 반도체 생산 라인에 설치된 기판 처리 설비의 인덱스부 전방에 설치할 수 있도록 독립적인 모듈의 형태로 제공될 수 있다. 이처럼, 카세트 공급부(300)는 설비의 전방 단부에 설치되기 때문에 앞에서 언급한 설비 전방 단부 모듈(equipment front end module; EFEM)이라 할 수 있다.
카세트 공급부(300)는 설비로의 카세트(C) 반입 반출이 이루어지는 4개의 로드포트(320)와, 로드포트(320)들과 카세트 오프너(220)들 사이에 배치되는 카세트 반송 로봇(310) 및 카세트(C)를 적재할 수 있는 대기 테이블(330)들을 포함한다.
로드포트(320)들은 카세트 공급부(300)의 전면(302), 즉 기판 처리 설비의 전방에 설치된다. 로드포트(320)는 카세트(C)가 놓여지는 테이블(322)을 갖으며, 이 테이블(322)은 설비로의 카세트 반입 및 설비로부터의 카세트 반출을 위해 전후 방향으로 슬라이드 이동된다. 물론, 카세트 공급부(300)의 전면(302)에는 테이블(322)에 놓여진 카세트(C)가 설비로 출입할 수 있는 개구(304)가 형성된다. 카세트(C)는 반도체 생산 라인의 천장에 설치되어 있는 카세트 물류 장치의 하나인 오버헤드 호이스트 트랜스포트(이하; OHT라고 함)(20)를 통해 이송되어 로드포트(320)의 테이블(322)에 놓여진다. 로드 포트(322)에 놓여진 카세트(C)는 테이블(322)의 슬라이드 이동에 의해 개구(304)를 통해 설비 안쪽으로 반입된다. 이렇게 반입된 카세트(C)는 카세트 반송 로봇(310)에 의해 카세트 오프너(220) 또는 대기 테이블(330)들로 반송된다.
카세트 반송 로봇(310)은 카세트(C)를 파지 및 파지해제하는 그리퍼(312)를 갖는 아암부(314)와, 아암부(314)를 승강시키는 승강부(316) 및 아암부(314)를 수평 이동시키는 수평 이동부(318)를 포함한다. 카세트 반송 로봇(310)은 카세트 오프너(220)와 로드 포트(320) 사이의 카세트 반송부 내부 공간에 배치된다. 카세트 반송 로봇(310)은 카세트 오프너(220)와 로드 포트(320) 그리고 대기 테이블(330) 간의 카세트 반송을 책임진다.
대기 테이블(330)은 카세트 오프너(220)의 상단에 동일 높이로 4개가 배치되고, 인덱스부(200)의 전면과 마주하는 카세트 반송부의 일면에 2단으로 총 8개가 배치된다. 여기서 대기 테이블(330)들의 설치 위치와 개수는 본 실시예에 한정되지 않는다. 한편, 로드 포트(320)의 테이블(322)도 대기 테이블로 사용될 수 있음은 물론이다. 대기 테이블(330)들에는 공정 처리된 기판들이 수납된 카세트 및 공정 처리전 기판들이 수납된 카세트가 적재된다. 그리고, 대기 테이블(330)에 적재된 공정 처리된 기판들이 수납된 카세트는 카세트 반송 로봇(310)에 의해 로드 포트(320)로 옮겨지고, 대기 테이블(330)에 적재된 공정 처리전 기판들이 수납된 카세트는 카세트 반송 로봇(310)에 의해 빈 카세트 오프너(220)로 옮겨진다.
상술한 바와 같이, 카세트 공급부(300)는 인덱스부(200)의 카세트 오프너(220)들로의 신속한 카세트 공급과 회수를 위한 것이다. 즉, 본 발명의 기판 처리 설비(1)는 OHT(20)의 정체 및 지연으로 인해 원활한 카세트 공급 및 회수가 어려운 경우에도 설비 자체에 구비된 카세트 공급부에서 카세트의 공급과 회수가 가능하다. 물론, 카세트 공급부(300)는 대기 테이블(330)에 카세트가 모두 적재되기 전까지 지속적으로 OHT(20)로부터 카세트를 제공받는 것이 바람직하다. 이처럼, 일반적으로 OHT(20)는 저속으로 운행하기 때문에 카세트가 기판 처리 설비로 적시에 공급되기 어렵다. 따라서, 본 발명에서는 OHT를 통해 충분한 양의 카세트들을 지속적으로 제공받아 카세트 공급부(300)의 대기 테이블(330)들에 적재함으로써 인덱스부(200)에서 요구하는 신속한 카세트의 교체가 가능한 것이다.
본 발명의 기판 처리 설비에서의 카세트 공급 과정을 살펴보면 다음과 같다.
우선, 카세트(C)는 반도체 생산 라인의 천장에 설치되어 있는 OHT(20)를 통해 이송되어 로드포트(320)의 테이블(322)에 놓여진다(도 4a). 로드 포트(322)에 놓여진 카세트(C)는 테이블(322)의 슬라이드 이동에 의해 개구(304)를 통해 설비 안쪽으로 반입된다(도 4b). 이렇게 반입된 카세트(C)는 카세트 반송 로봇(310)에 의해 비어있는 카세트 오프너(220)로 제공되고, 카세트 오프너(220)에 카세트가 이미 놓여져 있는 경우에는 대기 테이블로 반송된다. 본 발명의 기판 처리 설비(1)의 카세트 공급부(300)는 카세트(C)가 대기 테이블(330)들에 모두 적재될 때까지 공정 흐름에 상관없이 지속적으로 OHT(20)로부터 카세트를 제공받는다. 카세트는 카세트 오프너(220)에 의해 도어가 개방되고, 공정 처리전 기판들을 기판 반송 로봇(210)에 의해 카세트(C)로부터 인출되어 공정 처리부(100)로 제공된다. 공정 처리부(100)에서 공정을 마친 기판들은 기판 반송 로봇(210)에 의해 다시 카세트(C)에 수납된다. 카세트에 공정을 마친 기판들이 모두 수납되면, 카세트 반송 로봇(310)은 신속하게 해당 카세트를 로드 포트(320) 또는 대기 테이블(330)로 반송하고, 대기 테이블(330)에서 대기하고 있는 카세트를 카세트 오프너(2200로 반송한다.
이처럼, 본 발명에서는 공정 처리된 기판들이 카세트에 수납되면 카세트 오프너(220)로부터 신속하게 언로딩되고, 공정 처리전 기판들이 수납된 카세트가 신속하게 카세트 오프너(220)로 로딩된다. 따라서,본 발명의 기판 처리 설비(1)는 OHT(20)가 카세트를 회수하기 위해 이동되는 동안 카세트 오프너(220)에서 카세트를 대기시킬 필요가 없다.
일반적으로 기판 처리 설비는 기판 반송 기능 및 플로우 그리고 프로세스 타임 개선 등으로 어느 정도의 생산성 향상이 가능하지만, 카세트를 반송하는 반도체 생산 라인의 물류제어 능력에 따라 생산성에 한계가 발생된다. 하지만, 본 발명에서와 같이 복수개의 카세트를 적재할 수 있는 그리고 신속하게 카세트 오프너(220)에서 카세트(처리된 기판들이 수납된 카세트)를 언로딩(회수)하고 새로운 카세트(처리전 기판들이 수납된 카세트)를 로딩(공급)할 수 있는 카세트 공급부(300)를 인덱스부(200)의 전방에 추가함으로써 기판을 준비하는 시간을 단축하여 기판들의 연속 투입이 가능하게 함으로써 생산성의 한계를 극복할 수 있다. 즉, 본 발명은 카세트 물류 시스템의 정체 및 지연문제가 발생하더라도 기판 처리 설비의 생산성을 향상시킬 수 있는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비의 사시도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비의 인덱스부와 카세트 공급부를 보여주는 단면도 및 평면도이다.
도 4a 및 도 4b는 로드 포트에서 카세트의 반입/반출 상태를 보여주는 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 공정 처리부 200 : 인덱스부
300 : 카세트 공급부

Claims (12)

  1. 기판 처리 설비에 있어서:
    전면에 카세트 오프너들이 구비된 인덱스부;
    상기 인덱스부 전방에 배치되고,
    카세트 물류 장치로부터 카세트를 제공받아 상기 카세트 오프너로 공급하고,
    상기 카세트 오프너로부터 카세트를 회수하여 상기 카세트 물류 장치로 제공하는 카세트 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 카세트 공급부는
    카세트의 반입 반출이 이루어지는 로드포트;
    상기 로드포트와 상기 카세트 오프너 사이에 배치되는 카세트 반송 로봇; 및
    카세트가 대기하는 대기 테이블들을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 로드 포트는
    카세트가 놓여지는 테이블을 포함하되;
    상기 테이블은 설비로의 카세트 반입 및 설비로부터의 카세트 반출을 위해 슬라이드 이동되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 선반들은 상기 카세트 오프너의 상부 공간과 상기 로드 포트의 상부 공간에 다단으로 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
  5. 기판 처리 설비에 있어서:
    공정처리 전 기판들이 적재된 카세트 및 공정처리 후 기판들이 적재된 카세트가 카세트 물류 장치에 의해 반송되기 전에 대기하는 테이블들;
    기판들을 공정 챔버로 투입시키기 위해 카세트의 도어를 개폐하는 카세트 오프너; 및
    상기 테이블들과 상기 카세트 오프너 간의 카세트 반송을 위한 카세트 반송 로봇을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 카세트 물류 장치로부터 제공되는 카세트는 상기 테이블들 중 적어도 하나에 놓여지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 테이블들 중 적어도 하나는 상기 카세트 물류 장치로부터 카세트를 제 공받기 위해 설비의 전면으로 슬라이드 이동되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 테이블들은
    카세트가 놓여지도록 다단으로 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 카세트 반송 로봇은
    카세트를 파지 및 파지해제하는 그리퍼를 갖는 아암부;
    상기 아암부를 승강시키는 승강부; 및
    상기 아암부를 수평 이동시키는 수평 이동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
  10. 기판 처리 방법에 있어서:
    공정 처리전 기판들이 수납된 카세트는 카세트 물류 장치에 의해 로드 포트로 제공되고, 상기 로드 포트에 놓여진 카세트는 비어있는 카세트 오프너로 반송되거나 또는 테이블로 반송되어 대기하게 되며, 상기 테이블에서 대기중인 카세트는 상기 카세트 오프너들 중에서 자리가 빈 카세트 오프너로 반송되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    공정을 마친 기판들이 수납된 카세트는 상기 카세트 오프너로부터 상기 로드 포트 또는 비어 있는 상기 테이블로 옮겨지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 로드 포트는 상기 카세트 물류 장치로부터 카세트를 제공받기 위해 설비의 전면으로 슬라이드 이동되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
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