KR20100024220A - 기판 처리장치 및 이의 기판 이송 방법 - Google Patents

기판 처리장치 및 이의 기판 이송 방법 Download PDF

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Abstract

기판 처리장치는 기판의 처리가 이루어지는 다수의 챔버, 다수의 기판을 수납하는 수납용기가 안착되는 다수의 로드 포트, 각각 다수의 로드 포트에 안착된 수납용기들 중 어느 하나와 챔버들 간에 기판을 반송하는 다수의 기판 이송부를 포함한다. 이와 같이, 기판 처리장치는 다수의 기판 이송부에 의한 기판 반송이 동시에 이루어지므로, 생산성을 향상시키고, 기판 이송부를 효율적으로 운용할 수 있다.

Description

기판 처리장치 및 이의 기판 이송 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND METHOD FOR TRANSFERRING SUBSTRATE OF THE SAME}
본 발명은 반도체 기판을 제조하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 기판을 처리하는 과정에서 이송 효율을 향상시킬 수 있는 기판 처리장치 및 이의 기판 이송 방법에 관한 것이다.
일반적으로 기판 제조공정에서는 절연막 및 금속물질의 증착(Deposition), 식각(Etching), 감광제(Photo Resist)의 도포(Coating), 현상(Develop), 애셔(Asher) 제거 등이 수회 반복되어 미세한 패터닝(Patterning)의 배열을 만들어 나가게 되는데, 이러한 공정의 진행에 따라 기판 내에는 식각이나 애셔의 제거공정으로 완전제거가 되지 않은 이물질이 남게 된다. 이러한 이물질의 제거를 위한 공정으로는 순수(Deionized Water) 또는 약액(Chemical)을 이용한 세정공정(Wet Cleaning)이 있다.
기판 세정장치는 배치식 세정장치(Batch Processor)와 매엽식 세정장치(Single Processor)로 구분된다. 배치식 세정장치는 한번에 25매 또는 50매를 처리할 수 있는 크기의 약액조(Chemical Bath), 린스조(Rinse Bath), 건조조(Dry Bath) 등을 구비한다. 배치식 세정장치는 기판들을 각각의 조(Bath)에 일정 시간 동안 담가 이물을 제거한다. 이러한 배치식 세정장치는 기판의 상부 및 하부가 동시에 세정되고 동시에 대용량을 처리할 수 있는 이점이 있다. 그러나, 기판의 대구경화가 진행될수록 조의 크기가 커져 장치의 크기 및 약액의 사용량이 많아질 뿐만 아니라, 동시에 약액조 내에서 세정이 진행중인 기판에서는 인접한 기판로부터 떨어져 나온 이물이 재부착되는 문제가 있다.
최근에는 기판 직경의 대형화로 인해 매엽식 세정장치가 많이 사용된다. 매엽식 세정장치는 한 장의 기판을 처리할 수 있는 작은 크기의 챔버(Chamber)에서 기판을 기판 척(Chuck)으로 고정시킨 후 모터(Motor)에 의해 기판을 회전시키면서, 기판 상부에서 노즐(Nozzle)을 통해 약액 또는 순수를 기판에 제공한다. 기판의 회전력에 의해 약액 또는 순수 등이 기판 상부로 퍼지며, 이에 따라, 기판에 부착된 이물이 제거된다. 이러한 매엽식 세정장치는 배치식 세정장치에 비해 장치의 크기가 작고 균질의 세정효과를 갖는 것이 장점이다.
일반적으로 매엽식 세정장치는 일측으로부터 로딩/언로딩부, 인덱스 로봇, 버퍼부, 공정챔버, 및 메인 이송 로봇을 포함하는 구조로 이루어진다. 인덱스 로봇은 버퍼부와 로딩/언로딩부 간의 기판을 이송하며, 기판 이송로봇은 버퍼부와 공정챔버 간의 기판을 이송한다.
버퍼부는 다수의 기판을 수납하기 위한 다수의 슬롯(Slot)이 형성되고, 세정 전의 기판이 공정챔버에 투입되기 위해 대기하거나, 세정이 완료된 기판이 로딩/언로딩부로 이송되기 위해 대기한다. 인덱스 로봇은 로딩/언로딩부에 안착된 풉(FOUP)으로부터 기판을 인출하여 버퍼부에 적재하고, 세정이 완료된 기판을 버퍼부로부터 인출하여 해당 풉에 적재한다. 메인 이송 로봇은 세정 전의 기판을 버퍼부로부터 인출하여 공정 챔버에 제공하고, 세정이 완료된 기판을 버퍼부에 적재한다.
이러한 매엽식 세정장치는 하나의 메인 이송 로봇이 다수의 공정 챔버에 기판을 인입 및 인출하므로, 메인 이송 로봇에 이상이 발생할 경우 설비 전체를 다운시켜야하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 기판의 이송 효율을 향상시킬 수 있는 기판 처리장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 상기한 기판 처리 장치에서 기판을 이송하는 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 기판 처리장치는, 다수의 챔버, 다수의 로드 포트, 및 다수의 기판 이송부로 이루어진다.
다수의 챔버는 기판의 처리가 이루어진다. 다수의 로드포트는 다수의 기판을 수납하는 수납용기가 안착된다. 다수의 기판 이송부는 상기 다수의 챔버와 상기 다수의 로드 포트에 안착된 수납용기들 간에 기판을 반송한다.
여기서, 다수의 기판 이송부는 상기 기판을 인입 및 인출하는 수납용기가 서로 다르다.
또한, 상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 기판 이송 방법은, 다수의 기판 이송부가 기판을 수납하는 수납용기들과 상기 기판의 처리가 이루어지는 챔버들 간에 기판들을 반송하되, 각 기판 이송부에 의한 기판 반송 동작들은 동시에 이루어진다.
상술한 본 발명에 따르면, 다수의 기판 이송부에 의한 기판 반송이 동시에 이루어지므로, 생산성을 향상시키고, 일부 기판 이송부에 에러가 발생하더라도 설비의 가동을 멈출 필요가 없다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다. 한편, 이하에서는 웨이퍼를 기판의 일례로 설명하나, 본 발명의 기술적 사상과 범위는 이에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 풉을 나타낸 분해 사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 풉에 웨이퍼가 수납된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 기판 처리 시스템(1000)은 다수의 버퍼 포트(210, 220), 풉 이송 장치(300), 다수의 로드 포트(411, 412, 421, 422, 423, 424), 제1 및 제2 메인 이송 로봇(Main Transfer Robot : MTR)(501, 502) 및 다수의 공정 챔버(601 ~ 608)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 다수의 버퍼 포트(210, 220)에는 웨이퍼들이 수납되는 다수의 풉(Front Open Unified Pods: FOUPs)(100)이 안착된다. 이 실시예에 있어서, 기판 처리 시스템(1000)은 두 개의 버퍼 포트(210, 220)를 구비하나, 상기 버퍼 포트의 개수는 상기 기판 처리 시스템(1000)의 공정 효율 및 풋 프린트(Foot print) 조건에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다.
각 버퍼 포트(210, 220)에는 각각 풉(101, 102)이 안착되고, 각 풉(101, 102)에는 공정 챔버(601 ~ 608) 안에 투입되어 처리가 완료된 웨이퍼들 또는 상기 공정 챔버(601 ~ 608)로 투입되어 처리될 웨이퍼들을 수납한다. 이하, 설명의 편의를 위해, 상기 기판 처리 시스템(1000)에 의해 처리가 완료된 웨이퍼를 가공 웨이퍼라 하고, 아직 처리되지 않은 웨이퍼를 원시 웨이퍼라 한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 풉(101)은 웨이퍼들을 수납하기 위한 수납공간(RS)이 형성된 수납부(110), 및 상기 수납공간(RS)을 밀폐하는 도어(120)를 구비한다. 상기 수납부(110)는 상기 웨이퍼들의 출입을 위해 일 측면이 개구된 수납 몸체(111) 및 상기 수납 몸체(111)에 형성된 다수의 지지 돌기를 포함할 수 있다. 상기 다수의 지지 돌기는 상기 수납 몸체(111)의 서로 마주하는 양 측벽에 각각 형성되고, 상기 수납 몸체(111)의 바닥면에 대해 수직 방향으로 서로 이격되어 배치된다.
각 지지돌기(112)는 상기 수납 몸체(111) 내벽으로부터 돌출되어 웨이퍼의 단부를 지지한다. 하나의 웨이퍼는 상기 수납 몸체(111)의 서로 다른 측벽에 형성되어 서로 마주하는 두 개의 지지돌기에 의해 지지된다. 이때, 상기 풉(101)에 수납된 웨이퍼들은 각각 상기 수납 몸체(111)의 바닥면과 마주하게 배치된다.
상기 도어(120)는 상기 수납 몸체(21)의 개구된 측면에 구비되어 상기 수납 몸체(111) 내부를 밀폐시킨다.
다시, 도 1을 참조하면, 상기 버퍼 포트(210, 220)에 안착된 풉들(100)은 상기 풉 이송 로봇(300)에 의해 상기 다수의 로드 포트(411, 412, 421, 422, 423, 424) 중 어느 하나로 이송된다. 상기 풉 이송 로봇(300)은 상기 버퍼 포트(210, 220)와 상기 다수의 로드 포트(411, 412, 421, 422, 423, 424) 사이에 위치하고, 상기 버퍼 포트(210, 220)와 상기 다수의 로드 포트(411, 412, 421, 422, 423, 424) 간에 상기 풉(101, 102)을 반송한다.
상기 다수의 로드 포트(411, 412, 421, 422, 423, 424)에는 상기 풉(101, 102)이 안착된다. 상기 다수의 로드 포트(411, 412, 421, 422, 423, 424)는 제1 및 제2 메인 로드포트(411, 412)와 제1 내지 제4 서브 로드포트(421, 422, 423, 424)로 이루어진다. 상기 메인 로드포트들(411, 412)에는 상기 공정 챔버(601, ..., 608)와의 사이에 웨이퍼 반송이 이루어지는 풉이 안착되고, 상기 서브 로드포트들(421, 422, 423, 424)에는 상기 메인 로드포트들(411, 412)에 투입될 풉이 안착된다.
구체적으로, 상기 제1 내지 제4 서브 로드포트(421, 422, 423, 424)는 상기 일 방향으로 순차적으로 병렬 배치되고, 상기 제1 메인 로드포트(411)는 상기 제1 및 제2 서브 로드포트(421, 422) 사이에 위치하며, 상기 제2 메인 로드포트(412)는 상기 제3 및 제4 서브 로드포트(423, 424) 사이에 위치한다. 상기 제1 메인 로드포트(411)에 안착된 풉은 상기 제1 메인 이송 로봇(501)에 의해 공정 챔버들(601, ..., 604)로 웨이퍼가 반송되며, 상기 제2 메인 로드포트(412)에 안착된 풉은 상기 제2 메인 이송 로봇(502)에 의해 공정 챔버들(605, ..., 608)로 웨이퍼가 반송된다.
본 발명의 일례로, 상기 제1 및 제2 메인 로드포트(411, 412)는 각각 복층 구조로 이루어질 수 있다. 이러한 경우, 상기 풉 이송 로봇(300)은 수직 방향으로 이동 가능하게 설치되어 상층에 설치된 제1 및 제2 메인 로드포트와 하층에 설치된 제1 및 제2 메인 로드포트에 각각 풉을 적재 및 인출할 수 있다. 마찬가지로, 상기 제1 및 제2 메인 이송 로봇(501, 502) 또한 수직 방향으로 이동 가능하게 설치되어 상층에 구비된 제1 및 제2 메인 로드포트와 하층에 구비된 제1 및 제2 로드포트로부터 웨이퍼를 반출 및 반입할 수 있다.
상기 다수의 로드포트(411, 412, 421, 422, 423, 424)의 일측에는 상기 다수의 공정 챔버(601, ..., 608)가 설치된다. 상기 다수의 공정 챔버(601, ..., 608)는 제1 내지 제8 공정챔버(601, ..., 608)로 이루어지고, 두 개씩 연접하여 하나의 열을 이루며, 4열로 병렬 배치된다.
상기 공정 챔버들(601, ...,608)의 서로 마주하는 두 개의 열 사이에는 각각 이송 통로가 형성된다. 상기 이송 통로는 상기 공정 챔버들(601, ...,608)의 열 방향으로 연장되어 형성된다. 하나의 이송 통로에는 네 개의 공정 챔버들이 연결되고, 상기 제1 및 제2 메인 로드포트(411, 412) 중 어느 하나가 연결된다.
이송 통로들에는 상기 제1 및 제2 메인 이송 로봇(501, 502)이 설치되며, 상기 제1 및 제2 메인 이송 로봇(501, 502)은 서로 다른 이송 통로에 위치한다. 상기 제1 및 제2 메인 이송 로봇(501, 502)은 각각 해당 이송 통로에 연결된 메인 로드포트에 안착된 풉과 해당 이송 통로에 연결된 공정 챔버 간에 웨이퍼를 이송한다. 상기 제1 및 제2 메인 이송 로봇(500)은 개별 구동이 가능한 다수의 이송암(510)을 포함하고, 각 이송암에는 웨이퍼가 안착된다.
본 발명의 일례로, 상기 제1 메인 이송 로봇(501)은 상기 제1 메인 로드포 트(411)에 안착된 풉으로부터 원시 웨이퍼를 픽업한 후, 해당 이송 통로를 따라 이동하면서 상기 제1 내지 제4 공정 챔버(601, ..., 604)에 각각 원시 웨이퍼를 제공한다. 또한, 상기 제1 메인 이송 로봇(501)은 상기 제1 내지 제4 공정 챔버(601, ..., 604)에서 처리된 가공 웨이퍼를 다시 원래 풉에 적재한다. 상기 제2 메인 이송 로봇(502)은 상기 제1 메인 이송 로봇(501)과 마찬가지 방법으로 상기 제5 내지 제8 공정 챔버(605, ..., 608)와 상기 제2 메인 로드포트(412) 안착된 풉 간에 웨이퍼를 이송한다.
이와 같이, 상기 기판 처리 시스템(1000)은 두 개의 메인 이송 로봇(501, 502)을 구비하고, 상기 두 개의 메인 이송 로봇(501, 502)이 서로 다른 공정 챔버로부터 웨이퍼를 인입 및 인출한다. 이에 따라, 기판 처리 시스템(1000)은 웨이퍼 이송 시간을 단축하고, 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 하나의 메인 이송 로봇에 에러가 발생하더라도 나머지 메인 이송 로봇은 정상구동되므로, 메인 이송 로봇의 수리를 위해 설비 전체를 정지시킬 필요가 없다.
이 실시예에 있어서, 상기 기판 처리 시스템(1000)은 두 개의 메인 이송 로봇(501, 502)을 구비하나, 상기 메인 이송 로봇의 개수는 상기 공정 챔버(601, ..., 608)의 배치에 따라 증가할 수도 있다.
이하, 도면을 참조하여 상기 제1 및 제2 메인 이송 로봇(501, 502)을 이용하여 웨이퍼를 이송하는 과정을 구체적으로 설명한다.
도 4는 도 1에 도시된 기판 처리 시스템에서 웨이퍼를 처리하는 과정을 나타 낸 도면이고, 도 5는 도 4에 도시된 기판 처리 시스템에서 풉에 수납된 웨이퍼를 인출하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 먼저, 풉 이송 로봇(300)이 버퍼 포트들(210, 220)에 안착된 풉들을 제1 내지 제4 서브 로드포트(421, 422, 423, 424) 중 유휴 상태의 서브 로드포트로 이송한다(단계 S110). 상기 풉 이송 로봇(300)은 제1 메인 로드포트(411)가 유휴 상태일 경우, 제1 및 제2 서브 로드포트(421, 422) 중 어느 하나로부터 풉을 픽업하여 상기 제1 메인 로드포트(411)에 안착시킨다. 또한, 상기 풉 이송 로봇(300)은 제2 메인 로드포트(412)가 유휴 상태일 경우, 제3 및 제4 서브 로드포트(423, 424) 중 어느 하나로부터 풉을 픽업하여 상기 제1 메인 로드포트(412)에 안착시킨다.
한편, 상기 제1 메인 이송 로봇(501)은 상기 제1 메인 로드포트(411)에 안착된 풉으로부터 원시 웨이퍼를 인출하고, 상기 제2 메인 이송 로봇(502)은 상기 제2 메인 로드포트(412)에 안착된 풉으로부터 원시 웨이퍼를 인출한다(단계 S120).
상기 제1 메인 이송 로봇(501)은 인출한 원시 웨이퍼를 상기 제1 내지 제4 공정 챔버(601, ..., 604) 중 어느 하나에 제공하고, 상기 제2 메인 이송 로봇(502)은 인출한 원시 웨이퍼를 상기 제5 내지 제8 공정챔버(605, ..., 608) 중 어느 하나에 제공한다(단계 S130).
또한, 상기 제1 메인 이송 로봇(501)은 상기 제1 내지 제4 공정 챔버(601, ..., 604)에서 처리된 가공 웨이퍼를 해당 공정 챔버로부터 인출하여 상기 제1 메인 로드포트(411)에 안착된 풉에 다시 적재하고, 상기 제2 메인 이송 로봇(502)은 상기 제5 내지 제8 공정 챔버(605, ..., 608)에서 처리된 가공 웨이퍼를 해당 공정 챔버로부터 인출하여 상기 제2 메인 로드포트(412)에 안착된 풉에 다시 적재한다.
상기 기판 처리 시스템(1000)은 상기 제1 메인 이송 로봇(501)에 의한 웨이퍼 반송과 상기 제2 메인 이송 로봇(502)에 의한 웨이퍼 반송이 동시에 이루어진다. 따라서, 동시에 두 개의 풉을 공정 처리할 수 있으므로, 생산성을 향상시키고, 상기 제1 및 제2 메인 이송 로봇(501, 502)을 효율적으로 운용할 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 풉을 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 풉에 웨이퍼가 수납된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 기판 처리 시스템에서 웨이퍼를 처리하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 기판 처리 시스템에서 풉에 수납된 웨이퍼를 인출하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
101, 102 : 풉 210, 220 : 버퍼 포트
300 : 풉 이송 로봇 411, 412 : 메인 로드포트
421, 422, 423, 424 : 서브 로드포트 501, 502 : 메인 이송 로봇
601 ~ 608 : 공정 챔버 1000 : 기판 처리 시스템

Claims (12)

  1. 기판의 처리가 이루어지는 다수의 챔버;
    다수의 기판을 수납하는 수납용기가 안착되는 다수의 로드 포트; 및
    각각 상기 다수의 로드 포트에 안착된 수납용기들 중 어느 하나와 상기 챔버들 간에 기판을 반송하는 다수의 기판 이송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 다수의 기판 이송부는 상기 기판을 인입 및 인출하는 수납용기가 서로 다른 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수납용기가 안착되는 적어도 하나의 버퍼 포트; 및
    상기 버퍼 포트에 안착된 수납용기를 상기 로드 포트들 중 어느 하나에 적재하는 수납용기 이송부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치
  4. 제3항에 있어서,
    상기 다수의 로드 포트는,
    상기 수납용기가 안착되는 다수의 메인 로드포트; 및
    상기 다수의 메인 로드포트에 안착될 수납용기가 적재되는 다수의 서 브 로드포트를 포함하고,
    상기 기판 이송부는 상기 메인 로드포트에 안착된 수납용기와 상기 다수의 챔버 간의 기판을 이송하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  5. 제4항에 있어서, 각 메인 로드포트는 서로 인접한 두 개의 서브 로드포트 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  6. 제4항에 있어서,
    각 기판 이송부는 서로 마주하는 두 개의 챔버 사이에 형성된 이송 통로에 위치하고, 상기 이송 통로는 양측에 위치하는 챔버들 및 어느 하나의 메인 로드포트와 연결된 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 각 메인 로드 포트는 복층 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 수납용기 이송부는 수직 방향으로 이동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 각 기판 이송부는 수직 방향으로 이동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  10. 다수의 기판 이송부가 기판을 수납하는 수납용기들과 상기 기판의 처리가 이루어지는 챔버들 간에 기판들을 반송하되,
    각 기판 이송부에 의한 기판 반송 동작들은 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 이송방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 기판 이송부들은 기판을 인입 및 인출하는 수납용기 및 챔버가 서로 다른 것을 특징으로 하는 기판 이송방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 기판 이송부가 상기 수납용기와 상기 챔버들 간에 기판들을 이송하는 단계는,
    버퍼 포트에 대기 중인 수납용기를 다수의 로드 포트 중 어느 하나에 안착시키는 단계; 및
    상기 기판 이송부가 상기 로드 포트에 안착된 수납용기와 상기 챔버들 간에 상기 기판을 이송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이송방법.
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