KR20110029174A - 반도체 웨이퍼의 로딩 및 언로딩 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 누출 방지벽을 포함하는 기판 처리 장비의 적어도 하나의 부분과 협동할 수 있는 장치를 제공하는 것으로서, 상기 장치는, 반송 챔버와 처리 챔버 사이에서 선택되는 제 1 장비에 연결하기 위한 수단을 포함하는 제 1 개구부와, 각각의 웨이퍼를 보관하기에 적합한 일련의 병렬 스택식 트레이를 포함하고 상기 장치 내에서 운반가능한 바스켓을 수납하는 웨이퍼 운반 케이스에 연결하기 위한 수단을 포함하는 제 2 개구부와, 바스켓을 운반 케이스로부터 반출하고 또한 운반 케이스로 반입하는 바스켓 이동 수단과, 트레이를 고정시키는 트레이 고정 수단을 포함한다. 상기 장치는, EFEM 모듈과 반송 챔버 사이에서 선택되는 장비의 제 2 부분에 연결하기 위한 수단을 포함하는 제 3 개구부와, 제 2 개구부 및/또는 제 3 개구부를 통과하도록 웨이퍼를 이동시키는 웨이퍼 이동 수단과 함께 작동할 수 있는 웨이퍼 배치 및 지지 수단을 더 포함한다.

Description

반도체 웨이퍼의 로딩 및 언로딩 장치{APPARATUS FOR LOADING AND UNLOADING SEMICONDUCTOR WAFERS}
본 발명은 예를 들어, 마이크로-전자기계 시스템(MEMS) 또는 마이크로-광학 전자계 시스템(MOEMS)의 생성을 위한, 특히, 마이크로일렉트로닉 구성요소들의 제작의 여러 단계들 사이에서, 반도체 기판 플레이틀릿(platelet)(웨이퍼)의 운반, 보관, 그리고 반송에 관한 것이다. 본 발명은 특히, 이러한 기판의 제작 및 처리 전용 시스템에 연결될 수 있는, 이러한 기판을 로딩 및 언로딩하는 장치에 관한 것이다.
현재 사용 중인 장치에서, 클린룸의 대기에 존재하는 특정 오염물로부터 기판을 보호하는 운반 케이스 내에서 대기압 하의 압력으로 기판들이 여러 제작 단계들 사이에서 운반되고 보관된다. 운반 케이스는 누출 방지 수단과 끼워맞춰진 케이싱 도어에 의해 닫힐 수 있는 입/출 개구부를 구비한 누출 방지 주변벽을 포함한다. 기판은 특히, 실리콘과 같은 반도체 물질의 원형 슬라이스나 직사각형 마스크 형태를 취할 수 있다. 운반 케이스 내에는 기판들이 카세트 또는 바스켓이라고도 불리는 한 종류의 랙(rack)에 서로 가까이 적층된다.
현재, SMIF("Standarized Mechnaical Interface")라 불리는 제 1 유형의 운반 케이스가 사용되고 있다. 이러한 운반 케이스는 하부 개구부를 닫는 베이스판에 의지하는 벨-형태의 케이싱 바디를 포함한다. 바스켓은 일반적으로 베이스판 상에 설정되거나 보지된다. 기판들은 바스켓 내에서 수평으로 적층된다.
측방 개구부 케이싱 바디를 포함하는, FOUP("Front Opening Unified Pod")라 불리는 제 2 유형의 운반 케이스가 또한 사용되고 있다.
운반 케이스는 반도체 구성요소 제작 또는 기판 처리 설비의 입/출 인터페이스와 연결될 수 있어야 한다. 운반 케이스는 클린룸 내 외부 대기와 관련하여 영구적인 기밀성(air tightness)을 보장하는 수단을 통해 장비와 연결된다.
이러한 인터페이스는 운반 케이스의 위치를 설정할 수 있고, 케이스 도어를 열 수 있으며, 운반 케이스와 장비 사이의 반송을 위해 기판을 파지 및 운반할 수 있는 시스템이다. 때때로, "미니-인바이런먼트(mini-environment)"라고도 불리는 이러한 인터페이스는 이하 "전방 장비 모듈" 또는 간단히 EFEM(Equipment Front End Module) 모듈이라 부를 것이다.
대기압 하에서, EFEM 모듈은 각각의 기판을 운반 케이스로부터, 처리 챔버 앞에 있는 반송 챔버(transfer chamber)와 연통하는 로딩 및 언로딩 챔버('로드록'이라고 함)에 운반하기 위한 로봇 수단을 포함한다. 로딩 프로세스 중, 기판은 운반 케이스로부터 로드록까지 대기압 하에서 반송된다. 로드록은 그후 초저압에 놓이게 된다. 그후 반송 챔버 로봇이 기판을 로드록으로부터 진공 처리 챔버로 운반하고, 여기서 처리가 이루어진다. 처리가 완료되면, 처리 챔버로부터 운반 케이스로 기판을 언로딩시키는 역작동이, 로봇 수단의 도움으로 기판을 EFEM 모듈과 운반 케이스로 반송하기 전에, 로드록을 다시 대기압 하에 놓이게 한다.
이러한 기체 압력 변화는 펌핑과 대기압으로의 재-가압 작동을 필요로하며, 이에 따라, 기체 흐름이 로드록과 기판의 입자 오염을 발생시키기 쉽다. 따라서, 반도체 제작 설비의 생산성을 증가시키도록, 가능한 오염을 제한하는 것이 특히 필요하다. 따라서, 처리 단계, 또는, 두 처리 단계 사이의 운반 케이스에서의 대기 단계, 또는, 일 반도체 처리 장비로부터 다른 반도체 처리 장비로의 반송 단계 중 기판에 영향을 미치는 산화 및 부식 현상을 최소화시키기 위해 최대한의 노력이 경주되고 있다.
한가지 해법은 처리 종료시 퍼징 해법을 구현하는 것이지만, 일부 새로운 기술의 경우 산화 또는 부식 현상이 기판의 완전한 로트(lots)들의 처리 종료 이전에도 발생한다. 이는 제작자로 하여금 로트들을 나누게하며, 각각의 부분을 차례로 처리하게 하며, 이는 총 로트 처리 시간을 증가시키게 된다.
다른 해법은 프로세스의 두 단계들 사이의 대기 상태를 감소시키는 것이나, 이는 장비 품질을 향상시켜야 하고 비용 요인들을 상승시키게 된다.
그러나, 운반 케이스에 관련된 EFEM 모듈을 포함하는 시스템의 단점은, 예를 들어 국제특허공보 WO-2007/141447호에 기재된 운반 케이스의 경우처럼, 기판을 장비의 한 부분으로부터 다른 부분으로 직접 반송할 수 있도록, 장비의 두 부분에 동시에 연결시키는 것이 불가능하다는 것이다.
장비는 기판 반송을 위해 운반 케이스에 연결되도록 구성된 임의의 구조물을 의미한다. 이러한 종류의 장비는 예를 들어 EFEM 모듈일 수도 있고, 로딩/언로딩 록일 수도 있으며, 반송 챔버일 수도 있다.
따라서, 본 발명은 운반 케이스로부터 분리되거나 배출됨이 없이 장비의 한 부분으로부터 다른 부분으로 웨이퍼를 직접 반송할 수 있도록, 장비의 여러 부분에 운반 케이스를 동시에 연결하는 것을 허용함으로써, 처리 과정 중에 웨이퍼 반송 작동의 수를 감소시키는 것을 지향한다.
본 발명의 다른 목적은 이러한 반송을 용이하게 하는 수단을 포함하는 운반 케이스를 제공하는 것이다.
본 발명은 반도체 구성요소 제작 설비에 현재 존재하고 있는 장비와 협동할 수 있는 장치를 공급하는 용도를 또한 가진다.
본 발명의 목적은 누출 방지벽을 포함하는 기판 처리 장비의 적어도 하나의 부분과 협동할 수 있는 장치에 있으며, 상기 장치는, 반송 챔버와 처리 챔버 사이에서 선택되는 장비의 제 1 부분에 연결하기 위한 수단을 포함하는 제 1 개구부와, 각각의 웨이퍼를 보관하도록 구성된 일련의 병렬 스택식 트레이를 포함하고 상기 장치 내에서 운반가능한 바스켓을 수납하는 웨이퍼 운반 케이스에 연결하기 위한 수단을 포함하는 제 2 개구부와, 바스켓을 운반 케이스로부터 반출하고 또한 운반 케이스로 반입하는 바스켓 이동 수단과, 트레이를 고정시키는 트레이 고정 수단을 포함하는 상기 장치로서, EFEM 모듈과 반송 챔버 사이에서 선택되는 장비의 제 2 부분에 연결하기 위한 수단을 포함하는 제 3 개구부와, 제 2 개구부 및/또는 제 3 개구부를 통과하도록 웨이퍼를 이동시키는 웨이퍼 이동 수단의 기능과, 웨이퍼의 배치 및 지지를 보장하는, 장비에 웨이퍼를 반송하는 수단을 더 포함한다.
따라서 본 발명은 장비의 여러 부분들에 동시 연결할 수 있는 장치를 제시한다. 이러한 장치는 웨이퍼를 다시 대기압 상태로 되돌려놓을 필요없이 일 처리 장비로부터 다른 처리 장비까지 장치에 연결된 운반 케이스를 운반할 수 있다. 본 발명에 따른 장치는 이제부터 "모바일 로드록(mobile load lock)"이라 불릴 것이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 장치는 반송 챔버에, EFEM 대기압 웨이퍼 반송 모듈에, 그리고 운반 케이스에 동시 연결할 수 있고, 이들은 진공 하에 배치될 수 있다. 이러한 경우에, 장치는 반도체 제작 설비들에서 종래의 로딩/언로딩 록 대신에 사용될 수 있다.
제 2 실시예에 따르면, 장치는 제 1 반송 챔버에, 제 2 반송 록에, 그리고 운반 케이스에 동시 연결할 수 있다.
제 3 실시예에 따르면, 장치는 처리 챔버에, 반송 챔버에, 그리고 운반 케이스에 동시 연결할 수 있다.
제 4 실시예에 따르면, 장치는 처리 챔버에, EFEM 모듈에, 그리고 운반 케이스에 동시 연결할 수 있다.
본 발명의 제 1 변형에 따르면, 장치는 각각의 개구부를 개별적으로 차단하는 도어를 개폐할 수 있는 도어 작동 수단을 더 포함한다. 장치는 기계적 또는 자기적 수단을 통해 제 3 개구부의 도어와 운반 케이스의 도어를 결합하는 수단을 더 포함한다. 제 3 개구부를 닫는 도어 작동 수단은 바스켓 변위 수단의 기능을 또한 충족시킬 수 있다.
발명의 제 2 변형에 따르면, 장치는 장비의 일 부분에 개구부가 연결되는 영역에 기밀 수단(air tightness means)을 더 포함한다.
제 3 변형에 따르면, 장치는 누출 방지 수단을 압축하기 위해 운반 케이스의 도어에 축방향 압력을 인가할 수 있는 가압 수단(ramming means)을 더 포함할 수 있다. 가압 수단은 웨이퍼 오염 가능성을 최소화시키기 위해 장치의 누출 방지벽의 외부에 배치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 트레이 고정 수단은 로킹 핀 작동 수단과 함께 작용하는 로킹 핀(locking pins)들을 포함한다. 이러한 로킹 핀들이, 트레이와 맞물리는 노치와 끼춰맞춰지는 것이 바람직하다.
다른 실시예에 따르면, 웨이퍼 배치 및 지지 수단이 암 작동 수단과 함께 작용하는 배치 암(placement arms)들을 포함한다.
바람직하게는 이러한 작동 수단이 대기압 액추에이터다.
또 다른 실시예에 따르면, 웨이퍼 배치 및 지지 수단이 웨지(wedges)를 포함하며, 상기 웨지를 이용하여 웨이퍼가 트레이 상에 놓이게 된다.
바람직하게는, 상기 웨이퍼 배치 및 지지 수단은 암 작동 수단과 함께 작용하는 배치 암과, 트레이와 웨이퍼 사이에 배열되는 웨지의 조합을 포함한다. 웨지들은 트레이로부터 웨이퍼를 제거할 수 있게 하고, 배치 암들이 삽입되는 갭을 관리할 수 있게 한다.
웨이퍼 배치 수단은 본 발명에 따른 장치가 연결되는 장비의 부분들에 포함되는 모터형 스쿠프(motorized scoop)인 것이 바람직하다.
SMIF 유형의 운반 케이스로부터 장비의 한 부분까지 웨이퍼를 반송하기 위해, 운반 케이스가 본 발명에 따른 장치 상에 배치된다. 운반 케이스의 내부 도어가 열리고 바스켓과 바스켓 내의 모든 웨이퍼들이, 장치의 내부 공간에 도달할 때까지 하강한다. 그후 트레이들이 고정 수단의 도움으로 두 그룹으로 분리되어, 웨이퍼를 지지하는 트레이가 하강을 계속하는 동안 지지 수단을 앞서 나가게 하여 웨이퍼 아래에 배치한다. 두개의 트레이 그룹들이 서로 충분히 분리되었을 때, 선택된 웨이퍼를 파지하여 이를 지지부로부터 제거하는 것이 로봇 수단에 의해 실행될 수 있다. 따라서 웨이퍼들은 연결된 장비 부분들 중 임의의 부분에 삽입되도록 로봇 스쿠프에 의해 한번에 하나씩 제거된다.
본 발명의 장점은 대기압 하에서, 그리고 진공 하에서 모두 운반 케이스의 로딩이 가능하다는 점이다. 본 발명에 따른 장치는 진공 하에서 다수의 웨이퍼들을 로딩할 수 있고, 따라서, 각 웨이퍼에 대한 펌핑 및 대기압으로의 재-가압을 피할 수 있고, 따라서, 오염 가능성을 크게 감소시킬 수 있다. 완전 진공 하에서 반송이 이루어지며, 따라서 산화 문제점이 전혀 발생하지 않는다.
본 발명의 또한가지 목적은 제 1 반송 챔버와 연통하는 처리 챔버와, 제 1 반송 록과, EFEM 모듈 또는 제 2 반송 록과, 그리고 운반 케이스와 연통하는, 전술한 바와 같은 적어도 하나의 장치를 포함하는 웨이퍼 처리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 상기 시스템은 제 1 반송 챔버와, EFEM 모듈 또는 제 2 반송 록과, 그리고 운반 케이스와 연통하는, 전술한 바와 같은 적어도 하나의 장치를 포함한다.
발명의 제 2 실시예에 따르면, 상기 시스템은 제 1 반송 챔버와, 제 2 반송 록과, 그리고 운반 케이스와 연통하는, 전술한 바와 같은 적어도 하나의 장치를 포함한다.
본 발명의 다른 하나의 목적은 처리 챔버와, EFEM 모듈 또는 반송 챔버와, 그리고 운반 케이스와 연통하는, 전술한 바와 같은 적어도 하나의 장치와 처리 챔버를 포함하는 웨이퍼 처리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 3 실시예에 따르면, 상기 시스템은 처리 챔버와, 반송 챔버와, 운반 케이스와 연통하는, 전술한 바와 같은 적어도 하나의 장치를 포함한다.
발명의 제 4 실시예에 따르면, 상기 시스템은 처리 챔버와, EFEM 모듈과, 그리고 운반 케이스와 연통하는, 전술한 바와 같은 적어도 하나의 장치를 포함한다.
제 1 형태에 따르면, 본 발명에 따른 시스템은 시스템 장치와의 분리없이 웨이퍼의 즉각적인 보관에 사용될 수 있다.
제 2 형태에 따르면, 본 발명에 따른 시스템은 방법을 분류하는 데 사용될 수 있다.
제 3 형태에 따르면, 본 발명에 따른 시스템은 하나의 웨이퍼 배치(batch), 또는 다른 배치들로부터의 웨이퍼의 혼합체를 분류하는 데 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 장치는 아래에 상세하게 설명될 수많은 웨이퍼 반송 및 취급 애플리케이션들의 실현을 가능하게 하며, 특히, 다른 웨이퍼를 오염시키지 않으면서 처리 장비의 오염 제거 또는 처리 장비 분류, 또는 처리 장비를 포함하는 시스템으로부터의 배출없이 웨이퍼 분류, 진공 보관을 행할 수 있다. 본 발명을 이용함으로써, 처리 시스템을 중단시키지 않으면서 유지관리 작동들이 실행될 수 있고, 이는 반도체 구성요소 제작자들에게 시간 및 비용 측면의 경제성을 나타낸다.
더욱이, 이러한 해법은 기존 시스템에 대한 실질적 변화를 필요로 하지 않기 때문에 기존 시스템과 호환가능하다.
본 발명의 다른 특징 및 장점들은 첨부 도면에서 비-제한적인 예를 통해 자연스럽게 제시되는 일 실시예의 다음 설명을 읽고 난 후 명백해질 것이다.
도면들에 있어서, 화살표는 부품이 이동하는 방향을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 웨이퍼 처리 시스템의 도식도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 도식적 측면도,
도 3은 도 2의 장치의 도식적 평면도,
도 4는 트레이 고정 수단의 일 실시예의 도식적 측면도,
도 5는 웨이퍼 지지 수단의 일 실시예의 도식적 측면도,
도 6은 도 5의 웨이퍼 지지 수단의 도식적 평면도,
도 7의 (a) 내지 (d)는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치를 이용하여 웨이퍼의 언로딩과 관련된 일련의 단계들의 도면,
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 웨이퍼 처리 시스템의 도식도,
도 9는 본 발명의 특정 실시예에 따른 웨이퍼 처리 시스템의 도식도.
도 1은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 웨이퍼 처리 시스템을 도시한다. 웨이퍼 처리 시스템은 진공으로 유지되면서, 특히, 반도체 웨이퍼에 관련된, 웨이퍼 제작이나 처리 작동을 실행하는 처리 챔버(1)를 포함한다. 개구부(2)를 통해 처리 챔버(1)는 역시 진공으로 유지되는 반송 챔버(3)와 연통되며, 처리 챔버(1)에서의 처리 직전 및 직후에 웨이퍼가 반송 챔버(3) 내로 배치된다. 개구부(4)를 통해 반송 챔버(3)가 로딩/언로딩 록(5)과 연통되며, 로딩/언로딩 록(5)에서는 진공 상태와 대기압으로의 재가압 상태가 교대로 이루어진다. 록(5)은 개구부(6)를 통해 반송 챔버(3)를 EFEM 모듈(7)과 연통시킬 수 있고, EFEM 모듈(7)에서는 웨이퍼들이 대기압 상태로 유지되고, 예를 들어 FOUP 유형의, 하나 또는 여러개의 운반 케이스(8)들이 개구부(9)를 통해 EFEM 모듈(7)에 연결될 수 있다. 따라서, 웨이퍼들은 반송 챔버(3)로부터 록(5)을 통해 EFEM 모듈(7)에 하나씩 반송될 수 있다. 그후 웨이퍼들은 특히, 두 제작 단계 사이에서, 또는, 처리 장비의 서로 다른 두 부분 사이에서, 대기압에서 웨이퍼의 보관이나 운반에 사용되는 탈착형 운반 케이스에 배치될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시예에 따르면, 모바일 로딩/언로딩 록 MLL(5)이, 예를 들어 SMIF 유형의 케이스처럼, 개구부(10)를 통해 운반 케이스(11)와 추가적으로 연통한다. 탈착형이기 때문에, 모바일 로딩/언로딩 록 MLL(5)이 운반 케이스(11)를 장비로부터 분리되게 하여, 진공 하에서 웨이퍼를 실은 운반 케이스를 처리 장비의 또 다른 부분으로 운반할 수 있게 한다. 바람직하게는 모바일 로딩/언로딩 록(5) 및 운반 케이스(11)의 벽이 진공을 뒷받침하고, 견디며, 유지할 수 있도록 금속으로 만들어져야 할 것이다.
본 발명에 따른 장치(20)의 일 실시예가 도 2 및 도 3에 도시되어 있다. 모바일 로딩/언로딩 록 MLL(20)은 세개의 접근 개구부(21, 22, 23)를 포함한다. 록 MLL(20)은 개구부(21)에 의해 시스템의 반송 챔버(24)에 연결되고, 개구부(22)에 의해 EFEM 모듈(25)에 연결되며, 개구부(21, 22)들은 측벽들 중 하나씩에 배열된다. 록 MLL(20)은 장치(20)의 하부벽 또는 상부벽(바람직함)에 개구부(23)를 통해 운반 케이스(도시되지 않음)에 또한 연결된다.
록 MLL(20)은 운반 케이스에 실린 웨이퍼들을 지닌 바스켓들을 수용하도록 설계되며, 장비의 여러 부분으로 웨이퍼를 제거함을 보장할 수 있도록 설계된다. 이를 위해, 록(20)은 세트 위치에서 바스켓의 트레이들의 일부를 고정하는 수단(26)을 포함하여, 나머지 트레이들이 그 움직임을 자유롭게 추구할 수 있게 한다. 록 MLL(20)은, 미리 설정된 트레이가 하강을 계속하면서, 선택된 웨이퍼를 배치 및 지지하는 수단(27)을 또한 포함한다. 마지막으로, 록 MLL(20)은 EFEM 모듈(25)의 로봇 수단(28) 및 반송 챔버(24)의 로봇 수단(29)과 함께 작용하여, 개구부(21, 23)를 통해 장비의 해당 부분들에게로 웨이퍼를 제거하게 한다
트레이 고정 수단은 선택된 트레이의 하향 움직임을 선택적으로 차단하여 해당 트레이 및 그 위의 웨이퍼들이 록 MLL 내부로 더 내려가는 것을 방지하도록 구성된, 예를 들어, 도 4에 도시되는 바와 같은 모터형 로킹 핀(motorized locking pins)(40)일 수 있다. 본 예에서는 두개의 로킹 핀(40)들이 존재한다. 이들은 대기압 액추에이터 또는 공압 실린더(41)에 의해 작동하며, 이들은 로킹 핀들을 수평면 상에서 트레이를 향해, 또는 트레이로부터 멀어지도록 이동하게 한다. 각각의 로킹 핀(40)의 단부는 노치(42)를 포함하며, 노치(42)는 트레이와 맞물려서 노치가 지지될 수 있게 한다. 대기압 액추에이터(41)는 모바일 로딩/언로딩 록 MLL 바깥에 위치하여 입자 오염을 방지하게 된다. 누출 방지 경로(43)들이 로킹 핀과 액추에이터 사이에 연결을 제공한다. 누출 방지 경로(43), 액추에이터(41), 그리고 록 사이의 접촉 영역에 위치한 누출 방지 수단(44)이 외부 대기로부터 록의 내부를 절연시킨다.
웨이퍼의 배치 및 지지를 위한 수단은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 이동가능한 배치 암(50)을 포함한다. 이 경우에, 모바일 로딩/언로딩 록 MLL은 웨이퍼(51) 아래에서 슬라이드하면서 트레이(52)의 하향 움직임 중 웨이퍼를 지지하는 두개의 배치 암(50)들을 포함한다. 웨이퍼 배치 및 지지 수단은 웨지(wedgws)(53)들을 추가로 포함하며, 상기 웨지들을 이용하여 웨이퍼가 트레이 상에 기대게 되며, 상기 웨지(53)들이 암을 통과시키게 된다. 따라서, 정지 상태에서, 배치 암(50)들은 모바일 로딩/언로딩 록의 수축 위치에 놓여서, 바스켓을 통과시키게 된다. 배치 암(50)은 웨이퍼의 측방 지지를 보장하기 위해 기능하는 스탑(stop)(54)을 포함한다.
모바일 로딩/언로딩 록 MLL에서는 배치 암(50)들이, 개구부(21, 23)가 위치한 부분에 대해 수직인 두개의 벽 상에서 각각, 바람직하게는 도 2의 경로 개구부(21, 23)의 중심에 대응하는 높이로, 서로 마주하도록 배치된다.
바람직한 실시예에 따르면, 웨이퍼의 입자 오염을 방지하기 위해, 웨이퍼와 접촉하게 되도록 의도한 암의 부분이, 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 또는 테트라플루오로에틸렌 및 페르플루오로에틸렌, 또는 페르플루오로알콕시알칸(PFA) 코폴리머와 같은, 입자 오염을 방지하는 물질로 구현된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 MLL(71) 장치를 이용하여 운반 케이스(70)로부터 반송 챔버로 웨이퍼를 언로딩하는 단계들은 도 7의 (a) 내지 (d)에 도시된 발명의 실시예에 제시되고 있다. 록 MLL(71)은 상부 개구부(72)에 의해 운반 케이스(70)에 연결된다. MLL(71)은 예를 들어 개구부(73)를 통해 장비 일부분의 반송 챔버에, 그리고, 개구부(74)를 통해 EFEM 모듈에 또한 연결된다.
운반 케이스(70)는 SMIF 유형의 케이스로서, 가스켓(76)과 같은 누출 방지 수단을 갖춘 도어(75)에 의해 닫힐 수 있는 하부 개구부를 포함한다. 운반 케이스(70)는 운반될 웨이퍼(78)를 배열시킬 수 있는 바스켓(77)을 싣고 있다. 바스켓(77)은 웨이퍼(78)를 각각 보관하도록 구성된 일련의 평행 트레이(79)들을 포함한다.
본 발명의 본 실시예에 따른 모바일 로딩/언로딩 록(71)은 여러 웨이퍼(76)를 동시에 수용하여 이들을 하나씩 진공 하에서 반송 챔버 내로 반송하도록 설계된다. 운반 케이스(70)로부터, 웨이퍼(78)를 실은 바스켓(77)이 개구부(72)를 통해 록(71) 내로 반송된다.
이를 위해, 장치(71)는 세트 위치에서 트레이(79)의 고정 및 바스켓(77)의 이동을 위한 수단을 포함한다. 트레이의 고정 수단은 선택된 트레이의 하향 움직임을 선택적으로 차단하여 해당 트레이 및 해당 트레이 위의 웨이퍼들이 장치(71)의 내부로 더 내려가는 것을 방지하도록 구성된 로킹 핀(80)이다. 웨이퍼 배치 및 지지 수단(78)은 예를 들어 웨이퍼를 상승시키는 웨지(81)들과, 웨이퍼(78) 아래에서 슬라이드하면서 미리 설정된 트레이의 하향 움직임 중 지지 기능을 하는 배치 암(82)들을 조합하여 포함한다. 웨이퍼(78) 제거 수단은 예를 들어, 배치 암(82) 상에 기대는 웨이퍼(78)를 상승시킬 수 있고 개구부(74)를 통해 EFEM 모듈을 향해 웨이퍼를 제거할 수 있는 모터형 스쿠프(mortorized scoop)(83)를 포함한다.
다음에서는 웨이퍼를 장비를 향해 반송하는 과정을 설명한다.
운반 케이스(70)가 장치 MLL(71)의 개구부(72) 상에서 도킹되면, 이 연결이 가스켓(76)을 이용하여 누출 방지된다. (도어가 로킹 수단을 구비하고 있을 경우) 케이스(70)의 도어(75)가 언로킹(unlocking)된다. 케이스(70)의 도어(75)와 장치 MLL(71)의 도어(84)가 자기식 또는 기계식의 시스템을 이용하여 연결될 수 있다. 장치(71)의 도어(84)가 작동할 때, 케이스(70)의 도어(75)가 모바일 로딩/언로딩 록 MLL(71)의 도어(84)와, 바스켓(77)을 구성하는 트레이(79)들의 전체 세트가 함께 하강한다.
바스켓(77) 하강 중, 록 MLL(71)의 도어가 로킹 핀(80)들을 전진시키도록 안정화되어, 반송될 웨이퍼(78)를 실은 바로 위에 있는 트레이의 하강을 차단하고, 따라서, 로킹 핀(80)들 위에 배치된 제 1 그룹의 트레이(79a)의 연속적 하강을 방지하게 된다. 로킹 핀(80) 아래에 위치한 트레이(79b)의 그룹은, 요망 웨이퍼(78)가 배치 암(82)의 높이보다 수 밀리미터 높이 위치할 때의 순간까지 하강을 계속한다. 배치 암(82)은 그후 전방으로 이동해 나가고, 제 2 그룹의 트레이(79b)는 하강을 계속하며, 따라서, 웨이퍼가 암(82) 상에 배치된다.
웨이퍼(78) 아래에 위치하도록 배치 암(82)들 사이에 스쿠프(83)가 삽입된다. 그후 상기 스쿠프(83)는 암(82) 상에 세트되어 있는 웨이퍼를 상승시킨다. 스쿠프(83)는 웨이퍼(78)를 실은 채로 이동하여 개구부(74)를 통해 EFEM 모듈로 보낸다. 도 7의 (d)가 개구부(74)를 통해 EFEM 모듈로 웨이퍼(78)를 반송하는 것을 나타내고 있으나, 개구부(73)를 통해 반송 챔버 내로 웨이퍼(78)를 반송하는 것 역시, 바스켓(77)의 재배치나 그 배향의 수정없이, 동일한 방식으로 대칭으로 실행될 수 있다.
도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 웨이퍼 처리 시스템을 도시한다. 웨이퍼 처리 시스템은 웨이퍼들을 처리하는 제 1 처리 챔버(90)를 포함하며, 상기 제 1 처리 챔버는 제 1 반송 챔버(91)와 연통하고, 제 1 처리 챔버(90)에서의 처리 직전 및 직후에 제 1 반송 챔버(91) 내로 웨이퍼가 배치된다. 반송 챔버(91)는 장치 MLL(92)과 연통하며, 이와 동시에 상기 장치 MLL(92)은 제 2 반송 챔버(93)와 연통하며, 제 2 반송 챔버(93)는 제 2 처리 챔버(94)에 연결되어 추가적인 웨이퍼 처리가 이루어지게 된다. 로딩/언로딩 록 MLL(92)은 예를 들어 SMIF 유형의 케이스와 같은 운반 케이스(95)와 추가적으로 연통한다. 따라서, 웨이퍼들은 제 1 처리 챔버(90)로부터 록 MLL(92)을 통해 제 2 처리 챔버(94)로 한장씩 반송될 수 있다. 웨이퍼들은 처리 챔버 내로 로딩되기 전에 운반 케이스(95)에 대기 상태로 일시적으로 위치할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 장치, 또는 본 발명에 따른 장치에 연결되는 운반 케이스에 관련된 모바일 로딩/언로딩 록 MLL은 웨이퍼 취급과 관련된 복수의 수많은 애플리케이션에 사용될 수 있다. 도 9는 이러한 애플리케이션들에 적용되는 시스템을 나타낸다.
처리 챔버(100)는 운반 케이스(104)에 연결되는 제 1 로딩/언로딩 록(103)과 연통하는 반송 챔버(102)와 연통한다. 록(103)은 EFEM 모듈(105)과 연결되고, EFEM 모듈(105)에는 하나 이상의 운반 케이스(106)가 연결될 수 있다. 반송 챔버(102)는 제 2 로딩/언로딩 록(107)과 또한 연통되며, 제 2 로딩/언로딩 록(107)은 다시 운반 케이스(108)에 연결되고, 운반 케이스(108)는 EFEM 모듈(105)에 연결된다. 제 2 로딩/언로딩 록을 반송 챔버(102)에 동시 연결하는 옵션은 예를 들어, 병렬 회로 생성이나 긴급한 배치(batch)의 처리를 가능하게 하며, 예를 들어, 대기 상태로 또 다른 배치(batch)를 배치시킴으로써 분류 웨이퍼의 처리를 가능하게 한다
본 발명에 따른 장치의 제 1 애플리케이션은 처리 챔버(100)를 포함하는 시스템의 록(103, 107)으로부터 분리되지 않으면서 웨이퍼를 즉각적으로 보관할 수 있다. 처리에 비교적 긴 시간이 요구될 때, 처리되어야할 여러 장의 웨이퍼를 포함하는 완전한 배치(batch)가 두 부분으로 나누어져야 한다. 각각의 하프-배치(half-batch)가, 예를 들어 FOUP 유형의, 운반 케이스(106)에 각각 배치된다. 이는 동시에 EFEM 모듈(105)에 연결될 수 있고, EFEM 모듈(105)은 다시 모바일 로딩/언로딩 록 MLL(103, 107)에 연결된다.
그후 웨이퍼들은 운반 케이스(106)로부터 EMEM 모듈(105)의 로봇의 스쿠프를 이용하여 EFEM 모듈(105)을 통해 제 1 록 MLL(103)에 배열된 바스켓으로 한장 한장씩 반송된다. 그후 각각의 웨이퍼는 제 1 록 MLL(103)로부터 반송 챔버(102)의 로봇 스쿠프를 이용하여 반송 챔버(102)를 통해, 처리될 처리 챔버(100)로 반송된다. 처리 챔버(100)에서 처리가 완료되자마자, 웨이퍼는 반송 챔버(102)에 동등하게 연결된 제 2 록 MLL(107)로 반송되며, 제 2 록 MLL(107)은, 제 1 록 MLL(103)에 남은 상태로 아직 처리되지 않은 웨이퍼들과 접촉하지 않으면서, 처리된 웨이퍼들을 진공 보관하게 되며, 따라서, 임의의 오염을 방지하게 된다.
제 2 애플리케이션은 처리 시스템들이 동일한 규약을 준수하고 있는 지를 확인할 수 있는, 따라서, 프로세스의 여러가지 단계들에 참여하는 처리 장비들의 체인을 분류할 수 있는 프로세스[핫 로트(hot lot)] 분류다.
제 1 모바일 로딩/언로딩 록 MLL(103)에 연결되어 처리될 웨이퍼의 완전한 로트를 실은 제 1 운반 케이스(104)가, 진공 하에서 대기 상태에 있으며 장비에 연결된다. 단 한장의 웨이퍼를 실은 제 2 운반 케이스(108)가 제 2 모바일 로딩/언로딩 록 MLL(107)에 연결된다. 분류 웨이퍼가 처리를 위해 처리 챔버(100) 내로 반송된다. 그후 분류 웨이퍼는 록 MLL(107)을 통해, 운반 케이스(108)가 연결된 제 2 운반 케이스(108) 내로 되돌아온다. 그후 제 2 운반 케이스(108)는 다른 처리 시스템을 향해 운반되어, 모든 전용 장비에 대해 분류될 프로세스의 모든 단계들을 웨이퍼가 거쳐갈 때까지, 앞서 방금 설명한 동일한 시퀀스의 작동들을 실행하게 된다. 이와 같은 여러가지 단계들의 종료시, 웨이퍼가 분석되며, 이 분석 결과는 구현될 임의의 처리나 프로세스를 실행하기 위해 제작 체인에서 구현되는 처리 장비의 비준을 가능하게 한다.
특정 애플리케이션에 사용되는 오염 제거 웨이퍼가 처리 시스템의 여러가지 처리 챔버들 내로 차례로 반송될 수 있고, 각 처리 챔버 내에 소정 시간 주기동안 남게 될 수 있다. 이러한 작동은 각 챔버의 오염 제거를 가능하게 한다. 웨이퍼가 처리 시스템의 모든 챔버들을 거치는 순환 과정을 마치자마자, 운반 케이스(108)가 록 MLL(107)로부터 분리되어, 분석이나 처리(배치, 제거)를 위한 웨이퍼의 회수를 가능하게 한다.
일부 프로세스들은 웨이퍼 온도를 상승시킨다. 웨이퍼가 처리 이후에 고온 상태로 유지될 경우, 록 MLL에서 또는 운반 케이스에서 진공 상태로 냉각되도록 남겨질 수 있고, 이는 산화 문제점을 방지한다. 이는 종래의 시스템에서는 가능하지 않다.
MLL 장치는 록 MLL(103, 107)에 연결된 운반 케이스(104, 108)에 실린 웨이퍼 배치(batch)를 혼합하거나 완성하는 데 또한 사용될 수 있고, 이 웨이퍼들은 EFEM 모듈(105)과 연통하는 운반 케이스(106)로부터 반입된 것이다. 이러한 조작은 "소터(sorters)" 또는 "스토커(stockers)"라 불리는 기계에 의해 현재 실행되고 있다.
로딩/언로딩 록 MLL(103)의 유지관리는 제작 프로세스를 방해하지 않으면서 훨씬 용이하게 이루어진다. 첫번째로, 운반 케이스(104)가 로딩/언로딩 록 MLL(013)로부터 분리된다. 그후 록 MLL(013)이 대기압 상태로 돌아온다. 그후 록(103)의 도어가 열려, 유지관리를 위한 내부 공간에 대한 점검을 가능하게 한다. 이러한 설비는 운반 케이스(108)로부터 로딩/언로딩 록 MLL(107)을 통해 반입되는 웨이퍼들과의 작업을 계속할 수 있게 한다. 이는 전체 플랜트가 중지되어야 하는 현재의 상황에 비해, 반도체 구성요소 제작에 있어 시간 및 비용을 상당분 절감할 수 있게 한다. 게다가, 반송 챔버 및 EFEM 모듈은 내부 점검을 위해 로딩/언로딩 록으로부터 현재 분리되어야 한다.

Claims (9)

  1. 누출 방지벽을 포함하는 웨이퍼 처리 장비의 적어도 하나의 부분과 협동할 수 있는 장치로서,
    반송 록(transfer lock)과 처리 챔버 사이에서 선택되는 장비의 제 1 부분에 연결하기 위한 수단을 포함하는 제 1 개구부와,
    각각의 웨이퍼를 보관하도록 구성된 일련의 병렬 스택식 트레이를 포함하고 상기 장치 내에서 운반가능한 바스켓을 수납하는 웨이퍼 운반 케이스에 연결하기 위한 수단을 포함하는 제 2 개구부와,
    상기 바스켓을 운반 케이스로부터 반출하고 또한 운반 케이스로 반입하는 바스켓 이동 수단과,
    트레이를 고정시키는 트레이 고정 수단을 포함하는, 상기 웨이퍼 처리 장비와 협동할 수 있는 장치에 있어서,
    EFEM 모듈과 처리 챔버 사이에서 선택되는 장비의 제 2 부분에 연결하기 위한 수단을 포함하는 제 3 개구부와,
    소정 위치에 웨이퍼를 배치 및 지지하기 위한 것으로서, 상기 제 2 개구부 및/또는 상기 제 3 개구부를 통과하도록 웨이퍼를 이동시키는 웨이퍼 이동 수단과 함께 작동할 수 있는 웨이퍼 배치 및 지지 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    웨이퍼 처리 장비와 협동할 수 있는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    각각의 개구부를 각각 차단하는 도어를 개폐하는 도어 작동 수단을 더 포함하는
    웨이퍼 처리 장비와 협동할 수 있는 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    장비의 일 부분에 개구부가 연결되는 영역에 기밀 수단을 더 포함하는
    웨이퍼 처리 장비와 협동할 수 있는 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 트레이 고정 수단은 로킹 핀 작동 수단과 함께 작용하는 로킹 핀을 포함하는
    웨이퍼 처리 장비와 협동할 수 있는 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 로킹 핀은 상기 트레이와 맞물리는 노치와 끼워맞춰지는
    웨이퍼 처리 장비와 협동할 수 있는 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 배치 및 지지 수단은 암 작동 수단과 함께 작용하는 배치 암과, 트레이와 웨이퍼 사이에 배열되는 웨지의 조합을 포함하는
    웨이퍼 처리 장비와 협동할 수 있는 장치.
  7. 웨이퍼 처리 시스템에 있어서,
    제 1 반송 챔버와 연통하는 처리 챔버와,
    상기 제 1 반송 챔버와, EFEM 모듈 또는 제 2 반송 챔버와, 운반 케이스와 연통하는 제 1 항에 따른 적어도 하나의 장치를 포함하는
    웨이퍼 처리 시스템.
  8. 웨이퍼 처리 시스템에 있어서,
    처리 챔버와,
    반송 챔버와, EFEM 모듈 또는 다른 반송 챔버와, 운반 케이스와 연통하는 제 1 항에 따른 적어도 하나의 장치를 포함하는
    웨이퍼 처리 시스템.
  9. 제 8 항에 따른 웨이퍼 처리 시스템의 사용법에 있어서,
    시스템 장치로부터 분리없이 웨이퍼를 즉각 보관하고, 하나의 웨이퍼 배치(batch), 또는 다른 배치로부터 반입되는 웨이퍼들의 혼합체를 분류하는
    웨이퍼 처리 시스템의 사용법.
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