KR20190103543A - 반도체 클러스터 툴의 npk 개별 제어 장치 - Google Patents

반도체 클러스터 툴의 npk 개별 제어 장치 Download PDF

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KR20190103543A
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이영민
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주식회사 케이씨티
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Abstract

본 발명의 실시 형태는 웨이퍼 이송 및 공정 처리가 이루어지는 반도에 클러스터 툴에서 N2 가스 퍼지 제어를 수행하는 반도체 클러스터 툴의 NPK 개별 제어 장치에 있어서, N2 가스 퍼지 동작 상태를 표시하고, N2 가스 퍼지 동작 제어 요청을 관리자로부터 입력받으며, 요청된 N2 가스 퍼지 동작 상태를 표시하는 컨트롤러 조작 패널; 및 상기 컨트롤러 조작 패널에 연결되어, 상기 N2 가스 퍼지 동작 상태를 램프 발광 형태로 표시하는 컨트롤러 램프 패널;을 포함할 수 있다.

Description

반도체 클러스터 툴의 NPK 개별 제어 장치{Apparatus for NPK controller in semiconductor cluster tool}
본 발명은 반도체 클러스터 툴에서 N2 퍼지 가스를 제어하는 NPK 개별 제어 장치에 관한 것이다.
반도체 기술의 발전이 가속화되면서, 반도체 생산에 필요한 웨이퍼를 처리하는 기술에 대한 연구가 발전하고 있다. 웨이퍼는 반도체 제조에 사용되는 재료로서, 실리콘 웨이퍼는 다양한 처리 공정을 통해 반도체 제조에 사용될 수 있는 소재로 공급되게 된다.
반도체 클러스터 툴 시스템(Semiconductor Cluster Tool System)은 반도체 공정장비(Process Module)와 연결되는 장치로서, EFEM(Equipment Front End Module)내 대기 로봇이 공정 챔버로 웨이퍼를 반송시키면 공정 챔버 내 진공 로봇이 공정 장비로 웨이퍼를 반송시키는 Tool Automation System이다. 6각 Vacuum Transfer Module(TM)을 시작으로 4각 Twin, In-Line 타입의 클러스터를 공급하고 있다. System은 EFEM(Equipment Front End Module), LPM(Load Port Module), 대기로봇, Aligner, EFEM Software, Load Lock Chamber, Vacuum Transfer Module 등으로 구성되어 있다.
또한 미세공정 오염원 제거를 위하여 N2 가스로 웨이퍼의 파티클을 제거하는 기능이 추가된 LPM의 NPK(LPM N2 Purge Kit)를 제어하는 컨트롤러가 구현되어 있다.
반도체 클러스터 툴 시스템은, 로드 포트 모듈(LPM;Load Port Module), EFEM 모듈Equipment Front End Module) 모듈, 프로세스 모듈(PM;Process Module) 그리고 컨트롤 패널부를 포함할 수 있다.
컨트롤 패널부는, 로드 포트 모듈의 일측에 설치되어, 공정 수행 진행 상황을 가시적으로 확인하기 위한 디스플레이 장치, 디스플레이 장치가 위치되는 패널 몸체, 웨이퍼의 이송 제어를 수행하는 컨트롤러 역할을 하는 PC를 구비한다.
그런데 기존에는 LPM별 각각의 조작을 컨트롤러인 상위 PC에서 조작만 가능했다. 특히 컨트롤러인 제어 PC에서 제어가 이루어지는 경우 자동화가 불필요할 시에도 고가의 제어 PC 및 모니터(monitor)를 통해서만 개별 조작이 가능한 문제가 있다.
한국공개특허 10-2004-0022649
본 발명의 기술적 과제는 반도체 클러스터 툴에서 N2 퍼지 가스를 제어하는 NPK 개별 제어 수단을 제공하는데 있다.
본 발명의 실시 형태는 웨이퍼 이송 및 공정 처리가 이루어지는 반도에 클러스터 툴에서 N2 가스 퍼지 제어를 수행하는 반도체 클러스터 툴의 NPK 개별 제어 장치에 있어서, N2 가스 퍼지 동작 상태를 표시하고, N2 가스 퍼지 동작 제어 요청을 관리자로부터 입력받으며, 요청된 N2 가스 퍼지 동작 상태를 표시하는 컨트롤러 조작 패널; 및 상기 컨트롤러 조작 패널에 연결되어, 상기 N2 가스 퍼지 동작 상태를 램프 발광 형태로 표시하는 컨트롤러 램프 패널;을 포함할 수 있다.
상기 컨트롤러 조작 패널은, N2 가스 퍼지 동작 제어 요청을 관리자로부터 입력받는 제어 요청 버튼; N2 가스 퍼지 진행 사항, 플로우 레이트, 알람 상태를 포함하는 N2 가스 퍼지 동작 상태를 표시하는 디스플레이 패널; 및 상기 N2 가스 퍼지 동작 상태를 상기 컨트롤러 램프 패널로 전송하는 제1커넥터 포트;를 포함할 수 있다.
상기 제어 요청 버튼은, N2 가스 퍼지의 분사 시작을 요청하는 시작 버튼; N2 가스 퍼지의 분사 정지를 요청하는 정지 버튼; 및 초기화하는 리셋 버튼;을 포함할 수 있다.
상기 컨트롤러 램프 패널은, 상기 제1커넥터 포트와 커넥터 케이블로 연결되어, 상기 N2 가스 퍼지 동작 상태를 상기 컨트롤러 조작 패널로부터 수신하는 제2커넥터 포트; 및 상기 N2 가스 퍼지 동작 상태를 각각 표시하는 복수개의 램프;를 포함할 수 있다.
상기 컨트롤러 램프 패널은, 밸브 조작 요청을 포함한 기기 조작 요청을 관리자로부터 입력받는 복수개의 개별 조작 버튼;을 포함하며, 상기 개별 조작 버튼을 통해 입력되는 기기 조작 요청을 상기 제2커넥터 포트를 통해 상기 컨트롤러 조작 패널로 전송할 수 있다.
상기 컨트롤러 조작 패널과 컨트롤러 램프 패널은 상기 커넥터 케이블에 의해 연결 및 분리됨을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면 고가의 제어 PC 및 모니터(monitor)를 통해서 N2 퍼지가스의 조작이 아니라 별도의 조작 패널을 구비하여, 손쉽게 NPK 제어할 수 있다.
도 1은 반도체 클러스터 툴 시스템을 도시한 그림.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 클러스터 툴의 NPK 개별 제어 장치의 구성 블록도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 클러스터 툴의 NPK 개별 제어 장치의 구현 예시 그림.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 클러스터 툴의 NPK 개별 제어 장치 패널간에 커넥터로 연결된 모습을 도시한 그림.
이하, 본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은, 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 반도체 클러스터 툴 시스템을 도시한 그림이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 클러스터 툴의 NPK 개별 제어 장치의 구성 블록도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 클러스터 툴의 NPK 개별 제어 장치의 구현 예시 그림이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 클러스터 툴의 NPK 개별 제어 장치 패널간에 커넥터로 연결된 모습을 도시한 그림이다.
이하에서는 발명의 이해를 돕기 위하여 반도체 클러스터 장치에 대하여 설명한다.
반도체 클러스터 장치는, 로드 포트 모듈(100), N2퍼지키트(미도시), EFEM 모듈(200), 프로세스 모듈(300), 및 컨트롤러 패널부(400)를 포함할 수 있다.
로드 포트 모듈(100)은 웨이퍼(wafer)들이 적재된 풉(FOUP;일명 캐리어)이 안착되는 그리고 풉(FOUP)의 덮개를 개폐하는 풉 오프너(FOUP opener)라고도 불리는 로드 포트(110)들을 포함한다. 풉(FOUP)은 생산을 위한 일반적인 로트(lot)용 캐리어로써, 물류 자동화 시스템 (예를 들어 OHT, AGV, RGV 등)에 의하여 로드 포트(110)에 안착된다. 로드 포트(110)는 풉(FOUP)이 올려지는 스테이지가 구비된다. 로드 포트(110)는 풉(FOUP)을 열고, 풉(FOUP) 내부에 적재 된 웨이퍼(미도시)를 EFEM 모듈(200)의 내부로 반출하는 기능을 수행한다.
로드 포트(110)는 복수 개가 설치되어 있으며, 웨이퍼가 수납된 풉(FOUP)이 로딩 및 언로딩될 수 있다. 즉, 하나 이상은 풉(FOUP)에 저장된 미처리된 웨이퍼를 가공 처리하기 위한 프로세스 모듈(300)로 공급하고, 나머지는 프로세스 모듈(300)에서 가공 처리된 웨이퍼를 풉(FOUP)에 보관할 수 있다. 풉(FOUP)은 외부에서 웨이퍼(w)를 로드 포트 모듈(100)로 이송할 때, 가공 처리된 웨이퍼를 다른 공정으로 반송할 때, 웨이퍼와 산소의 접촉을 차단하고 이송을 편리하게 하기 위한 장치이다. 풉(FOUP)은 케이스 형태를 이루며 일면에 도어가 구비되어 개폐될 수 있다. 풉(FOUP)의 내벽에는 웨이퍼의 적재를 위한 다수개의 슬롯이 형성되어 복수개의 웨이퍼가 서로 접촉되지 않는 상태로 적재된다.
N2퍼지키트(NPK;N2 Purge Kit)는, 도시되어 있지는 않지만 로드 포트 모듈(100)내에 마련되어 있으며, N2 가스로 웨이퍼의 파티클을 제거한다. FOUP에서 이송되어온 웨이퍼의 미세 오염 물질을 제거하기 위하여 N2가스를 퍼지 분사하여 제거한 후 프로세스 모듈(300)로 공급한다. 따라서 NPK가 적용되는 로드 포트 모듈(100)은 기존 로드 포트 모듈(100)에 질소 충전을 추가해 불순물이 쌓이는 것을 제거해 주는 역할을 할 수 있다.
EFEM 모듈(200)(Equipment Front End Module)은, 로드 포트 모듈(100)로부터의 웨이퍼를 프로세스 모듈(300)로 이송시키거나, 프로세스 모듈(300)에서 공정 처리된 웨이퍼를 로드포트 모듈로 이송시키는 모듈이다. 이를 위해 EFEM 모듈(200)은, 내부에 로드 포트(110))에 안착된 풉(FOUP) 및 프로세스 모듈(300) 사이에서 기판(W)을 이송하기 위해 동작할 수 있는 이송로봇(미도시됨)이 제공될 수 있다. 이 이송로봇은 풉(FOUP)과 프로세스 모듈(300) 사이에서 기판을 이송시킨다. 즉, 이 이송로봇은 로드 포트(110)에 놓여진 풉(FOUP)으로부터 기판을 1회 동작에 적어도 1장씩 반출하여 프로세스 모듈(300)로 각각 반입시킨다. 웨이퍼 이송 모듈(200)에 설치되는 이송로봇은 통상적으로 반도체 제조 공정에서 사용되는 다양한 로봇들이 사용될 수 있다.
참고로, EFEM 모듈(200)의 종류는 Load Port Module의 수량과 대기로봇의 주행 타입에 따라 구분되며, Load Port Module 수량은 일반적으로 Process Module의 Process time 및 고객 사양에 따라서 정해진다. 2-port용 EFEM의 경우 주행축이 없는 Trackle 타입이 사용되고 3-port, 4-port용 EFEM에는 주행축이 있는 Track 타입이 사용된다. 그리고 EFEM 내부 고정정도를 유지하기 위해 차압 유지 기능이 적용된다. 이는 EFFM 모듈의 내부 압력이 외기 압력보다 작게 설정되어 외부로부터 Particle(먼지입자)유입을 차단하는 기능을 가진다.
프로세스 모듈(300)은 트랜스퍼 챔버(미도시)와 공정 챔버(미도시)로 이루어질 수 있다.
트랜스퍼 챔버(미도시)는 EFEM 모듈(200)과 공정 챔버 사이에 배치될 수 있다. 예를 들면, 트랜스퍼 챔버는 다각형 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 다각형 형상의 측면에는 복수의 공정 챔버들 및 세정 챔버가 연결될 수 있다. 트랜스퍼 챔버에는 공정 챔버 사이에서 기판을 이송하거나 공정 챔버와 로드 포트 모듈 사이에서 기판을 이송하는 이송모듈이 설치될 수 있다. 이때의 이송모듈은 진공의 환경에서 기판을 이송할 수 있는 장치일 수 있다.
공정 챔버(미도시)는 상술한 바와 같이 트랜스퍼 챔버(미도시)에 연결될 수 있다. 이러한 공정 챔버(미도시)는, 웨이퍼의 가공 처리를 위한 열처리, 박막, 증착, 식각 등의 실제 공정이 진행되는 영역이다. 여기서, 공정 챔버(미도시)는 다양한 기판 프로세싱 작동들을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 공정 챔버(미도시)는 포토 레지스트를 제거하기 위해서 플라즈마를 이용하여 포토 레지스트를 제거하는 애싱(ashing) 챔버일 수 있고, 공정 챔버(미도시)는 절연막을 증착시키도록 구성된 CVD 챔버일 수 있고, 공정 챔버(미도시)는 인터커넥트 구조들을 형성하기 위해 절연막에 애퍼쳐(aperture)들이나 개구들을 에치하도록 구성된 에치 챔버일 수 있고, 공정 챔버(미도시)는 기판을 예열 또는 쿨링하는 챔버일 수 있다.
컨트롤 패널부(400)는, 로드 포트 모듈(100)의 일측에 설치된다. 컨트롤 패널부(400)는 제어 PC(430)를 통하여 전달되는 공정 수행 진행 상황을 가시적으로 확인하기 위한 모니터(420), 웨이퍼의 이송 제어를 수행하는 제어 PC(430)를 구비한다.
제어 PC(430)는, 웨이퍼를 담아두는 FOUP(Front Opening Universal Pod) 도어를 열거나 닫으면서 웨이퍼가 반송될 수 있도록 제어하며, 아울러 EFEM,모듈에서 웨이퍼 이송 제어를 수행한다. 이를 위해, stage, door trans, Z-Axis 동작으로 이루어지며, FOUP 내부에 웨이퍼 정보(개수, 틀어짐, 겹침)를 확인하기 위해서 FOUP 도어를 개방하면서 Mapping을 실시한다. 동작 반복 정밀도는 0.01mm로 웨이퍼의 미세 틀어짐까지 감지할 수 있다. 그리고 맵핑 광량이 저하될 경우 맵핑 NG를 최소화하기 위해서 광량 자동 보정 기능이 추가될 수 있다.
또한 제어 PC(430)는, FOUP 내부 오염을 방지하는 N2 Purge 가스를 LPM 스테이지 상에 분사하도록 제어할 수 있다.
그런데 기존에는 N2 Purge 가스의 분사 조작을 컨트롤러인 제어 PC(430)에서만 조작이 가능했다. 특히 컨트롤러인 제어 PC(430)에서 제어가 이루어지는 경우 자동화가 불필요할 시에도 고가의 제어 PC(430) 및 모니터(monitor)를 통해서만 개별 조작이 가능한 문제가 있다.
이에 본 발명은, 웨이퍼 이송 및 공정 처리가 이루어지는 반도에 클러스터 툴에서 N2 가스 퍼지 제어를 수행하는 반도체 클러스터 툴의 NPK 개별 제어 장치를 제안한다. 이러한 NPK 개별 제어 장치는, 도 2에 도시한 바와 같이 제어 PC(430)와 별개로 Controller Operation Panel인 컨트롤러 조작 패널(440)을 두고, 이러한 컨트롤러 조작 패널(440)에 Control Pendent 기능을 수행하는 컨트롤러 램프 패널(450)을 설치하여, 개별적인 제어가 가능 하도록 한다.
즉, 본 발명은, 웨이퍼 이송 및 공정 처리가 이루어지는 반도에 클러스터 툴에서 N2 가스 퍼지 제어를 수행하는 반도체 클러스터 툴의 NPK 개별 제어 장치에 있어서, N2 가스 퍼지 동작 상태를 표시하고, N2 가스 퍼지 동작 제어 요청을 관리자로부터 입력받으며, 요청된 N2 가스 퍼지 동작 상태를 표시하는 컨트롤러 조작 패널(440)과, 컨트롤러 조작 패널(440)에 연결되어 N2 가스 퍼지 동작 상태를 램프 발광 형태로 표시하는 컨트롤러 램프 패널(450)을 포함한다. 이하 상술한다.
컨트롤러 조작 패널(440)은, N2 가스 퍼지 동작 상태를 표시하고, N2 가스 퍼지 동작 제어 요청을 관리자로부터 입력받으며 요청된 N2 가스 퍼지 동작 상태를 표시하는 패널이다. 컨트롤러 조작 패널(440)에서는 기본적인 Start / Stop / Reset 등을 수행하고, Display를 통해 현재 상태를 표시한다(진행사항, Flowrate, Alarm 상태 등).
이를 위하여 컨트롤러 조작 패널(440)은, 도 3에 도시한 바와 같이, N2 가스 퍼지 동작 제어 요청을 관리자로부터 입력받는 제어 요청 버튼(442,443,444)과, N2 가스 퍼지 진행 사항, 플로우 레이트, 알람 상태를 포함하는 N2 가스 퍼지 동작 상태를 표시하는 디스플레이 패널(441)과, N2 가스 퍼지 동작 상태를 상기 컨트롤러 램프 패널(450)로 전송하는 제1커넥터 포트(445)를 포함한다.
여기서 제어 요청 버튼(442,443,444)은, N2 가스 퍼지의 분사 시작을 요청하는 시작 버튼(442)과, N2 가스 퍼지의 분사 정지를 요청하는 정지 버튼(443)과, 초기화하는 리셋 버튼(444)을 포함할 수 있다. 제어 요청 버튼은 상기의 시작 버튼, 정지 버튼, 및 리셋 버튼 이외에도 다른 다양한 기능의 버튼들이 추가될 수 있을 것이다.
컨트롤러 램프 패널(450)은, 컨트롤러 조작 패널(440)에 연결되어 N2 가스 퍼지 동작 상태를 램프 발광 형태로 표시하는 패널이다.
이를 위해 컨트롤러 램프 패널(450)은, 제1커넥터 포트(445)와 커넥터 케이블로 연결되어, N2 가스 퍼지 동작 상태를 컨트롤러 조작 패널(440)로부터 수신하는 제2커넥터 포트(453)와, N2 가스 퍼지 동작 상태를 각각 표시하는 복수개의 램프(451)를 포함할 수 있다.
이밖에 컨트롤러 램프 패널(450)은, 밸브 조작 요청을 포함한 기기 조작 요청을 관리자로부터 입력받는 복수개의 개별 조작 버튼(452)을 구비할 수 있다. 이러한 개별 조작 버튼을 통해 입력되는 기기 조작 요청을 제2커넥터 포트(453)를 컨트롤러 조작 패널(440)로 전송할 수 있다.
따라서 컨트롤러 램프 패널(450)은 수동 작업시 각 밸브(Valve)나 조작 포인트를 간단히 조작하여 따로 제어 PC(430) 등의 상위 컨트롤러를 통하지 않고 제어가 가능하다. 또한 개별 조작 버튼(452) 위의 램프(451)를 통해 조작하는 밸브의 동작 상태를 확인할 수 있다.
한편, 컨트롤러 램프 패널(450)은 상시 설치되어 있는 것이 아닌 필요시 연결하여 작업하고, 작업이 완료되면 제거하여 따로 보관할 필요가 있다.
이를 위해 본 발명은 도 4에 도시한 바와 같이 컨트롤러 조작 패널(440)과 컨트롤러 램프 패널(450)은 커넥터 케이블에 의해 연결 및 분리되도록 구현할 수 있다. 커넥터 케이블은 RS232통신, USB 통신 등의 유선 통신 케이블이 기기를 커넥터로 연결하는 케이블로서, 손쉬운 케이블 분리를 통하여 컨트롤러 램프 패널(450)을 컨트롤러 조작 패널(440)로부터 분리하여 보관할 수 있게 된다.
상술한 본 발명의 설명에서의 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것으로, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 변경 및 균등한 타의 실시예가 가능한 것이다.
440:컨트롤러 조작 패널
441:디스플레이 패널
442:시작 버튼
443:정지 버튼
444:리셋 버튼
450:컨트롤러 램프 패널
451:램프
452:개별 조작 버튼

Claims (6)

  1. 웨이퍼 이송 및 공정 처리가 이루어지는 반도에 클러스터 툴에서 N2 가스 퍼지 제어를 수행하는 반도체 클러스터 툴의 NPK 개별 제어 장치에 있어서,
    N2 가스 퍼지 동작 상태를 표시하고, N2 가스 퍼지 동작 제어 요청을 관리자로부터 입력받으며, 요청된 N2 가스 퍼지 동작 상태를 표시하는 컨트롤러 조작 패널; 및
    상기 컨트롤러 조작 패널에 연결되어, 상기 N2 가스 퍼지 동작 상태를 램프 발광 형태로 표시하는 컨트롤러 램프 패널;
    을 포함하는 반도체 클러스터 툴의 NPK 개별 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 컨트롤러 조작 패널은,
    N2 가스 퍼지 동작 제어 요청을 관리자로부터 입력받는 제어 요청 버튼;
    N2 가스 퍼지 진행 사항, 플로우 레이트, 알람 상태를 포함하는 N2 가스 퍼지 동작 상태를 표시하는 디스플레이 패널; 및
    상기 N2 가스 퍼지 동작 상태를 상기 컨트롤러 램프 패널로 전송하는 제1커넥터 포트;
    를 포함하는 반도체 클러스터 툴의 NPK 개별 제어 장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 제어 요청 버튼은,
    N2 가스 퍼지의 분사 시작을 요청하는 시작 버튼;
    N2 가스 퍼지의 분사 정지를 요청하는 정지 버튼; 및
    초기화하는 리셋 버튼;
    을 포함하는 반도체 클러스터 툴의 NPK 개별 제어 장치.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 컨트롤러 램프 패널은,
    상기 제1커넥터 포트와 커넥터 케이블로 연결되어, 상기 N2 가스 퍼지 동작 상태를 상기 컨트롤러 조작 패널로부터 수신하는 제2커넥터 포트; 및
    상기 N2 가스 퍼지 동작 상태를 각각 표시하는 복수개의 램프;
    를 포함하는 반도체 클러스터 툴의 NPK 개별 제어 장치.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 컨트롤러 램프 패널은,
    밸브 조작 요청을 포함한 기기 조작 요청을 관리자로부터 입력받는 복수개의 개별 조작 버튼;을 포함하며,
    상기 개별 조작 버튼을 통해 입력되는 기기 조작 요청을 상기 제2커넥터 포트를 통해 상기 컨트롤러 조작 패널로 전송함을 특징으로 하는 반도체 클러스터 툴의 NPK 개별 제어 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 컨트롤러 조작 패널과 컨트롤러 램프 패널은 상기 커넥터 케이블에 의해 연결 및 분리됨을 특징으로 하는 반도체 클러스터 툴의 NPK 개별 제어 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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