KR20200130531A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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Abstract

기판 처리 방법이 개시된다. 기판을 처리하는 방법에 있어서, 복수의 처리 유닛이 포함된 반도체 기판 처리 공정에서 상기 복수의 처리 유닛 간에 웨이퍼를 이송하는 반송 로봇은 상기 웨이퍼의 레시피에 따라 사이클을 수행하되, 상기 반송 로봇의 현재 위치에서 상기 반송 로봇이 상기 사이클에 포함된 상기 복수의 처리 유닛 각각에 도달하는 시점에 상기 처리 유닛의 프로세스가 즉시 진행 가능한지의 여부를 확인하여 상기 반송 로봇의 사이클 진행 여부를 판단할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에서는, 기판 처리 장치가 개시된다. 상기 기판 처리 장치는, 공정 진행 전의 웨이퍼가 저장되는 제1 버퍼 유닛; 상기 웨이퍼에 대한 소정의 처리가 수행되는 복수의 처리 유닛; 공정이 완료된 후의 상기 웨이퍼가 저장되는 제2 버퍼 유닛; 상기 제1 버퍼 유닛, 상기 복수의 처리 유닛 및 상기 제2 버퍼 유닛 간에 상기 웨이퍼를 반송하는 반송 로봇; 을 포함하고, 상기 웨이퍼의 처리는 각각의 공정 레시피에 의해 처리되며, 상기 공정 레시피에 의한 상기 반송 로봇의 사이클이 수행될 때, 상기 사이클의 진행 여부를 판단하는 제어 모듈;을 더 포함할 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 {SUBSTRATE TREATING METHOD AND SUBSTRATE TREATING APPARATUS}
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 발명이다.
반도체 제조 설비는 스케쥴러(Scheduler)를 이용하여 웨이퍼 처리 레시피에 따른 공정 스텝들 즉, 다수의 공정 스텝별로 이송 로봇 및 처리 유닛의 작업 시간을 관리한다. 예를 들어, 공정 레시피는 첫번째 스텝으로부터 마지막 스텝까지의 이동을 이송 로봇의 1 사이클 시간(cycle time)으로 계산하며, 로봇 사이클 간의 간격은 레시피에 설정된 항목으로 참조되어 처리된다. 각 스텝들은 이송 로봇의 이동과 픽업(move + pickup), 이동과 픽업/플레이스(move + pickup / place) 또는 이동과 플레이스(move + place)로 이루어진다.
로봇 사이클의 운영 방법은 이벤트 모드(Event Mode)와 택트 모드(TACT Mode)로 구분된다. 각 스텝들을 진행함에 있어, 이송 로봇의 최대 작업 시간의 합을 로봇 택트(Robot TACT)이라 하고, 이는 1 사이클에 걸리는 최대의 시간을 의미한다. 또한, 각 스텝에는 공정 레시피에 대응하여 처리 유닛(Processing Unit)이 결정되며, 이 결정된 처리 유닛의 처리 소요 시간들 중 제일 큰 소요 시간을 유닛 택트(Unit TACT)이라 한다. 따라서 스케쥴러는 로봇 택트와, 유닛 택트 중에 제일 큰 시간을 반도체 제조 설비의 전체 작업 시간(TACT : Total Average Cycle Time)으로 한다. 이러한 전체 작업 시간(TACT)을 사용하게 되면, 공정 레시피를 처리하는 최대 시간을 사용하게 되므로, 각 스텝들 사이에서의 공정 진행시, 처리 유닛(또는 이송 로봇)들 간의 배열, 배치 또는 거리 등의 기구적인 한계점으로 인해 전체 작업 시간보다 더 많은 시간을 대기해야 하며, 처리 유닛이 해당 스텝을 처리할 때만 전체 작업 시간(TACT)이 정확하게 지켜진다.
반면 이벤트 모드는 로봇 사이클 간의 대기시간이 없이 수행되며, 스텝 내 유닛의 인-유닛 타임(In-Unit Time)의 균일도(Uniformity)를 보장 하지 않는다. 택트 모드(TACT Mode)는 로봇 사이클의 시작 시간 간격을 웨이퍼 레시피에 계산된 택트 시간(TACT Time)을 참조하여 수행되며, 스텝 내 유닛의 인-유닛 타임(In-Unit Time)의 균일도(Uniformity)를 기대할 수 있다.
그러나 택트 모드에서도, 웨이퍼 레시피에 정의된 유닛 중 일부를 사용할 수 없게 되는 경우 스텝 내 유닛의 인-유닛 타임(In-Unit Time)의 균일도(Uniformity)를 유지할 수 없게 되는 문제점이 있었다.
본 발명에서는, 공정 레시피 진행 중 웨이퍼가 픽업된 상태에서의 대기 시간을 줄일 수 있도록 함으로써 웨이퍼의 수율을 증가시키고자 한다.
또한, 본 발명에서는 웨이퍼의 공정 진행을 효과적으로 처리하고자 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
기판 처리 방법이 개시된다.
기판을 처리하는 방법에 있어서, 복수의 처리 유닛이 포함된 반도체 기판 처리 공정에서 상기 복수의 처리 유닛 간에 웨이퍼를 이송하는 반송 로봇은 상기 웨이퍼의 레시피에 따라 사이클을 수행하되, 상기 반송 로봇의 현재 위치에서 상기 반송 로봇이 상기 사이클에 포함된 상기 복수의 처리 유닛 각각에 도달하는 시점에 상기 처리 유닛의 프로세스가 즉시 진행 가능한지의 여부를 확인하여 상기 반송 로봇의 사이클 진행 여부를 판단할 수 있다.
상기 반송 로봇이 상기 사이클에 포함된 상기 복수의 처리 유닛 각각에 도달하는 시점에 해당 처리 유닛의 프로세스를 즉시 진행 가능한 것으로 확인된 경우, 상기 반송 로봇의 사이클을 진행하도록 처리할 수 있다.
상기 반송 로봇이 상기 사이클에 포함된 상기 복수의 처리 유닛 각각에 도달하는 시점에 상기 처리 유닛의 프로세스를 즉시 진행 가능하지 않는 것으로 확인된 경우, 상기 반송 로봇의 사이클 진행을 하지 않는 것으로 처리할 수 있다.
상기 기판 처리 방법은, 상기 반송 로봇의 사이클이 시작하기 전 단계에서 진행 여부를 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법은, 상기 반송 로봇의 현재 위치에서 상기 복수의 처리 유닛 중 어느 하나인 제1 유닛까지 이동하는 데 걸리는 시간과, 상기 반송 로봇이 상기 웨이퍼를 픽업 또는 플레이스 하는 데 걸리는 시간을 합산하여 계산하는 제1단계; 및 상기 반송 로봇이 상기 제1 유닛에 도달하는 시점까지의 시간 사이에, 상기 제1 유닛에서 시작되는 프로세스가 있다면 해당 프로세스가 종료될 때까지 걸리는 시간을 계산하는 제2단계;를 포함할 수 있다.
상기 제1 단계에서의 시간이 상기 제2 단계에서의 시간보다 작을 경우, 상기 반송 로봇의 사이클이 진행을 하지 않도록 처리하고, 상기 제1 단계에서의 시간이 상기 제2 단계에서의 시간보다 크거나 같을 경우, 상기 반송 로봇의 사이클이 진행하도록 처리할 수 있다.
상기 반송 로봇의 진행 여부는 일정 시간이 지난 후 다시 계산을 수행하여, 상기 제1 단계에서의 시간이 상기 제2 단계에서의 시간보다 크거나 같을 경우 상기 반송 로봇의 사이클이 진행하도록 처리할 수 있다.
상기 제1 단계와 상기 제2 단계의 계산은 상기 복수의 처리 유닛에 포함된 모든 처리 유닛에 대해 계산될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에서는, 기판 처리 장치가 개시된다. 상기 기판 처리 장치는, 공정 진행 전의 웨이퍼가 저장되는 제1 버퍼 유닛; 상기 웨이퍼에 대한 소정의 처리가 수행되는 복수의 처리 유닛; 공정이 완료된 후의 상기 웨이퍼가 저장되는 제2 버퍼 유닛; 상기 제1 버퍼 유닛, 상기 복수의 처리 유닛 및 상기 제2 버퍼 유닛 간에 상기 웨이퍼를 반송하는 반송 로봇; 을 포함하고, 상기 웨이퍼의 처리는 각각의 공정 레시피에 의해 처리되며, 상기 공정 레시피에 의한 상기 반송 로봇의 사이클이 수행될 때, 상기 사이클의 진행 여부를 판단하는 제어 모듈;을 더 포함할 수 있다.
상기 제어 모듈은, 상기 반송 로봇이 상기 복수의 처리 유닛 각각에 도달하는 시점에 해당 처리 유닛에서의 프로세스가 즉시 진행 가능한지의 여부에 따라 상기 반송 로봇의 사이클 진행 여부를 판단할 수 있다.
상기 제어 모듈은, 상기 반송 로봇의 현재 위치에서 상기 복수의 처리 유닛 중 어느 하나인 제1 유닛까지 이동하는 데 걸리는 시간과, 상기 반송 로봇이 상기 웨이퍼를 픽업 또는 플레이스 하는 데 걸리는 시간을 합산하여 계산한 제1 결과값과, 상기 반송 로봇이 상기 제1 유닛에 도달하는 시점까지의 시간 사이에, 상기 제1 유닛에서 시작되는 프로세스가 있다면 해당 프로세스가 종료될 때까지 걸리는 시간을 계산하는 제2결과값을 이용해 상기 반송 로봇의 사이클 진행 여부를 판단할 수 있다.
상기 제어 모듈은 상기 제1결과값이 상기 제2결과값보다 작을 경우, 상기 반송 로봇의 사이클이 진행을 하지 않도록 처리하고, 상기 제1결과값이 상기 제2결과값보다 크거나 같을 경우, 상기 반송 로봇의 사이클이 진행하도록 처리할 수 있다.
본 발명에서는, 공정 레시피 진행 중 웨이퍼가 픽업된 상태에서의 대기 시간을 줄일 수 있도록 함으로써 웨이퍼의 수율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에서는 웨이퍼의 공정 진행을 효과적으로 처리할 수 있다.
본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 포함하는 반도체 제조 설비의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 반도체 제조 설비의 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 방법의 순서도이다.
도 4 내지 도 5는 본 발명에 따른 기판 처리 방법을 반도체 제조 설비를 통해 설명하기 위한 도면이다.
도 6(a) 및 도 6(b)는 본 발명에 따른 기판 처리 방법을 사용하기 전과 후의 결과를 나타내는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 구체적으로, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
본 명세서 전체에서 사용되는 '~부'는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위로서, 예를 들어 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미할 수 있다. 그렇지만 '~부'가 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.
일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함할 수 있다. 구성요소와 '~부'에서 제공하는 기능은 복수의 구성요소 및 '~부'들에 의해 분리되어 수행될 수도 있고, 다른 추가적인 구성요소와 통합될 수도 있다.
기존의 경우, 모듈 내에서 웨이퍼의 이동은 각 모듈의 로봇이 담당한다. 사이클의 진행 중, 웨이퍼의 이동을 위해 웨이퍼를 픽업한 후 다음 순서의 단계에서 해당 웨이퍼를 플레이스하거나 또는 교환 가능한 유닛이 없을 경우, 웨이퍼를 픽업중인 로봇은 동작이 불가하게 되어 대기하게 된다. 이와 같이 로봇 암에 웨이퍼를 가지고 있는 상황에서는 대기시간이 증가되어 기류나 파티클 등으로 인한 웨이퍼의 불량이 발생할 가능성이 존재한다. 또한, 기존의 택트 모드 사용시 가장 소요시간이 긴 프로세스를 기준으로 간격이 설정되기 때문에, 이러한 경우 중간에 문제가 발생하는 경우 대응이 어렵고, 대기시간이 발생하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명에서는, 이와 같이 웨이퍼가 처리 과정 중에 발생하는 불필요한 대기시간으로 인해 불량이 발생할 수 있으며, 비효율적으로 처리되는 문제를 방지하기 위해 웨이퍼의 공정 레시피 사이클 내에서 대기시간이 발생하는지 여부를 미리 확인하고, 대기시간이 발생하지 아니할 때만 레시피를 진행시키도록 함으로써, 공정 수율을 높이고, 효율적인 처리가 가능하도록 한다.
본 발명에서는 로봇 사이클의 시작 전에, 시작 단계(현재 단계)에서 레시피의 끝 단계까지 공정이 처리될 때, 레시피에 포함된 처리 유닛들 중에, 진행중인 프로세스가 있는 경우, 반송 로봇이 해당 처리 유닛에 도달하는 시점에 프로세스가 완료될 수 있는 지 여부를 확인한다. 만일 레시피의 끝 단계까지 프로세스가 완료되지 않는 단계가 없을 경우, 사이클을 시작하여 웨이퍼의 처리를 시작한다. 즉, 모든 단계에서 지연 없이 로봇 액션이 수행 가능한지 여부를 예측하여 지연 없이 진행 가능한 시점에 로봇 사이클을 시작하도록 처리한다. 만일 반송 로봇이 해당 처리 유닛에 도달하는 시점에 프로세스가 완료되지 않는 단계가 있을 경우 현재의 사이클 수행을 포기하고 다음번 사이클의 수행 점검 시점에 이를 재확인한다. 본 발명과 같은 기판 처리 방법에 따르면, 로봇 암에 웨이퍼를 적재하고 있는 상태에서 대기하는 현상을 억제할 수 있으며, 모듈 내의 각 유닛의 운용 상황에 최적화된 로봇 사이클을 수행하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명에서는 기존과 같은 이벤트 모드와 택트 모드에 상관 없이 처리 유닛에 도달하는 시점에 진행 가능한지 여부를 판단하여 처리하는 것이 가능하다.
이하, 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치 및 그 제어 방법이 사용되는 반도체 제조 설비(10)의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 반도체 제조 설비(10)의 평면도이다. 본 발명의 실시 예에 다른 기판 처리 장치 및 그 제어 방법의 설명에 앞서, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치 및 그 제어 방법이 적용되는 반도체 제조 설비가 설명된다. 그러나 하기 설명되는 반도체 제조 설비는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치 및 제어 방법이 적용될 수 있는 설비의 종류는 이에 제한되지 않는다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 반도체 제조 설비(10)는 기판에 대해 공정을 수행하는 설비로, 상기 반도체 제조 설비(10)는 수납부(600), 공정 처리부(200), 기판 이송부(700), 및 노광부(800)를 포함한다. 상기 수납부(600)는 다수의 로드 포트(610), 인덱스 로봇(620), 및 제1 버퍼(630)를 포함한다. 상기 로드 포트(610)는 기판을 수납하고, 상기 로드 포트(610)에 수납된 기판은 상기 인덱스 로봇(620)에 의해 상기 제1 버퍼(630) 측으로 이송된다. 상기 인덱스 로봇(620)은 이송 레일을 따라 이동한다.
상기 공정 처리부(200)는 기판에 대해 소정의 공정을 수행하는 다수의 처리 유닛들(210, 220, 230)을 포함한다.
이송 로봇(300)은 상기 제1 버퍼(630)와 상기 처리 유닛 간에, 또는 상기 처리 유닛들 간에 기판을 이송한다.
다수의 처리 유닛들은 기판 위에 포토레지스트와 같은 감광액을 도포하는 도포 공정을 수행하는 도포 유닛(210), 노광 공정이 완료된 기판에 대해 현상 공정을 수행하는 현상 유닛(220), 및 기판에 대해 베이크 공정을 수행하는 베이크 유닛(230)을 포함한다.
상기 도포 유닛(210) 및 상기 현상 유닛(220)들은 기판을 지지하여 회전하는 스핀헤드 및 상기 스핀헤드 위에 지지된 기판 측으로 약액을 토출하는 노즐을 갖는다. 따라서 상기 현상 유닛(220)은 상기 스핀헤드 위에 기판을 지지한 후, 상기 기판 측으로 현상액을 제공하여 기판에 대해 현상 공정을 진행하고, 상기 도포 유닛(210)은 상기 스핀헤드 위에 기판을 지지한 후, 상기 기판 측으로 포토레지스트를 제공하여 기판에 대해 도포 공정을 수행할 수 있다.
상기 베이크 유닛(230)들 각각은 베이크 플레이트(231) 및 냉각 플레이트(232)를 구비한다. 상기 베이크 플레이트(231)는 기판을 가열하고, 상기 냉각 플레이트(232)는 상기 베이크 플레이트(231)에서 가열된 기판을 적정 온도로 냉각시킨다.
이송 로봇(300)은 상기 제1 버퍼(630)로부터 기판을 제공받아 상기 기판을 상기 공정 처리부(220)를 구성하는 처리 유닛들 측으로 이송한다. 상기 이송 로봇(300)은 로더(310)를 따라 기판을 이송한다. 상기 기판 이송부(700)는 제2 버퍼(710)를 포함한다. 상기 제2 버퍼(710)는 도포 유닛(210)에 의해 포토레지스트 막이 형성된 기판을 노광부(800)로 이송한다. 상기 노광부(800)는 노광 공정을 수행하는 다수의 노광 유닛들(미도시)를 포함한다. 노광부(800)에서 노광이 완료된 기판은, 다시 제2 버퍼(710)로 이송되고, 제2 버퍼(710)로 이송된 기판은 이송 로봇(300)에 의해 베이크 유닛(230) 및 현상 유닛(220) 측으로 순차적으로 이송된다.
상기 설명된 바와 같이, 이송 로봇(300)은 처리 유닛(210, 220, 230)에 기판을 투입한다. 각 처리 유닛(210, 220, 230)은 투입된 기판을 각 기판의 공정 레시피에 근거하여 처리하며, 이송 로봇(300)은 처리된 기판을 처리 유닛(210, 220, 230)으로부터 반출한다.
본 발명의 일 실시 예에 다른 기판 처리 장치는, 공정 처리부 및 제어부를 포함할 수 있다. 상기 공정 처리부는 다수의 단계를 포함하는 기판 처리 공정의 각 단계를 수행하는 다수의 처리 유닛을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 각 처리 유닛은 순차적으로 투입되는 기판을 각 기판의 공정 레시피에 근거하여 기판 처리 공정을 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이, 처리 유닛은 도포 유닛, 현상 유닛, 베이크 유닛 등을 포함할 수 있다. 그러나 처리 유닛의 종류는 이에 제한되지 않는다. 처리 유닛의 종류는 다양한 공정 처리 과정에서 포함될 수 있는 유닛들 중 하나일 수 있다. 기판 처리 공정 순서에 따라 다수의 처리 유닛들에 차례대로 기판이 투입, 반출될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 사진 공정을 수행하는 반도체 설비를 예시로 하여 적용하였으나, 이는 일 실시예에 불과하며, 사진 공정 외의 다른 기판 처리 설비에서도 적용될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 방법을 나타내는 순서도를 도시한다.
본 발명에 따른 기판 처리 방법은, 반송 로봇의 현재 위치에서 처리 유닛까지 도달하는 데 걸리는 제1 시간을 계산한다. 이 제1 시간은 청구범위에서의 제1 결과값 혹은 제1 단계에서의 결과값과 동일한 의미로 사용될 수 있다.
반송 로봇의 현재 위치는, 사이클이 진행되기 전의 제1 버퍼 유닛에 포함된 웨이퍼를 픽업하기 위한 대기 위치에 위치한 상태일 수 있다. 처리 유닛이란, 처리 대상이 되는 웨이퍼의 공정 레시피에 포함되는 처리 유닛일 수 있다. 상기 제1 시간은, 유닛 간의 이동 시간 및 웨이퍼의 픽업 / 플레이스 시간을 함께 고려한 값일 수 있다.
두번째 단계에서는, 해당 처리 유닛에서 진행중인 프로세스가 끝나는 데 걸리는 제2 시간을 계산한다. 이 제2 시간은 청구범위에서의 제2 결과값 혹은 제2 단계에서의 결과값과 동일한 의미로 사용될 수 있다.
두번째 단계에서 계산되는 제2 시간은, 현재 시간 기준으로 해당 처리 유닛에서 진행중인 프로세스가 있다면 해당 프로세스가 끝나는 데 걸리는 시간일 수 있다. 또는, 현재 시간 기준으로 해당 처리 유닛에서 진행중인 프로세스가 없더라도, 반송 로봇이 해당 처리 유닛에 도달하는 시점 사이의 시간동안 해당 처리 유닛에서 시작되는 프로세스가 있는 경우, 해당 프로세스가 끝나는 데 걸리는 시간일 수 있다.
즉, 먼저 반송 로봇이 해당 처리 유닛에 도달하는 시점까지의 제1 시간을 계산한 후, 해당 처리 유닛에서의 레시피에 따른 프로세스 처리 시작 시간을 함께 고려함으로써, 사이클 시작 전에 진행 여부를 판단하는 현재 시간 이후에 시작되는 프로세스에 대해서도 고려할 수 있다.
상기 제2 시간은 레시피 타임과, 해당 처리 유닛의 구동 시간을 함께 고려한 값일 수 있다.
전술한 바와 같이 제1 시간 및 제2 시간을 계산한 후에는, 두 값을 비교하여 사이클의 진행 여부를 판단할 수 있다. 제1 시간이 제2 시간에 비해 크거나 같은 값을 가지는 경우에는, 해당 처리 유닛에서 진행되는 프로세스가 이미 끝난 후에 반송 로봇이 도달하게 되는 것인 바 웨이퍼의 대기 시간 없이 바로 공정 진행이 가능한 것으로 판단할 수 있다.
그러나 하나의 처리 유닛에서 상기와 같은 조건을 만족한 경우라도, 이것 만으로 사이클 진행을 하도록 처리하지는 아니한다. 해당 레시피에 포함된 처리 유닛이 다수 개 존재하는 경우에는 모든 처리 유닛에 대해 상기와 같은 조건을 만족하여야 모든 처리 과정에서 웨이퍼의 대기 시간이 없게 되는 것이므로, 모든 처리 유닛에 대한 계산이 완료되었는지 여부 및 모든 처리 유닛에 대해 상기 조건을 만족하였는지 여부도 확인하여야 한다.
만일 레시피에 포함된 처리 유닛 중 어느 하나라도, 제1 시간이 제2 시간보다 작게 되는 경우에는 제2 시간에서 제1 시간을 뺀 만큼의 시간동안 웨이퍼가 로봇 암에 장착된 상태로 대기하게 되는 대기 시간이 발생하게 되는 것인 바, 이렇게 될 경우 사이클 진행을 하지 않는 것으로 판단하여 처리한다.
사이클 진행을 하지 않는 것으로 판단한 경우에는 일정 시간이 지난 후에 다시 위와 같은 계산을 수행하여, 모든 처리 유닛에 대한 조건을 만족하는지 여부를 판단한다. 상기 일정 시간은 임의로 설정될 수 있다. 또는 사이클 진행 외의 다른 작업을 수행한 뒤 다시 계산을 수행할 수도 있다.
레시피에 포함된 모든 처리 유닛에 대해 제1 시간이 제2 시간보다 같거나 큰 조건을 만족하는 경우에는 사이클 진행을 하는 것으로 결정하여 처리한다.
상기와 같은 기판 처리 방법은 제어 모듈(미도시)에서 처리될 수 있다. 본 발명에 따른 기판 처리 장치가 포함하는 제어 모듈은 스케쥴러와 연결될 수 있다. 본 발명에 따른 기판 처리 장치가 포함하는 제어 모듈은 클러스터 툴 컨트롤러(CTC) 내의 스케쥴러와 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 기판 처리 방법을 수식을 이용하여 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명에 따른 기판 처리 방법에서는, 웨이퍼가 각각의 처리 유닛까지 이동하는데 걸리는 시간과, 웨이퍼의 현재 시점에서 웨이퍼가 각각의 처리 유닛에 도달하는 시점 사이에 해당 처리 유닛에서 프로세스가 시작되거나, 진행 중인 경우, 도달 시점에 프로세스가 종료되었는지 여부를 웨이퍼의 사이클이 진행되기 전에 각각 계산하여 비교한다.
가공 전의 웨이퍼가 적재되는 제1 버퍼 유닛과, 가공 처리 후의 웨이퍼가 적재되는 제2 버퍼 유닛을 가정한다. 제1 버퍼 유닛과 제2 버퍼 유닛 사이에는 3개의 처리 유닛이 있는 경우를 가정한다. 순서대로 제1 처리 유닛, 제2 처리 유닛, 제3 처리 유닛으로 명명한다. 일 예시에 따른 웨이퍼의 공정 레시피가, 제1 처리 유닛과 제2 처리 유닛, 제3 처리 유닛을 거치는 처리되는 경우를 가정한다.
각각의 처리 유닛에서의 프로세스 타임을 T1, T2, T3로 가정한다.
프로세스 타임이란, 처리 유닛 내에서 웨이퍼가 처리되는 데 걸리는 시간일 수 있다. 프로세스 타임이란 각 처리 유닛에서의 구동 시간(Overhead Time)과, 각 처리 유닛에서의 레시피 타임(Recipe time)을 합한 값일 수 있다. 레시피 타임은 실제 유닛 기구가 구동하는 시간은 미포함 되어 있기 때문에, 처리 유닛에서 실제 유닛 기구가 구동하는 구동 시간을 함게 합산하여 계산할 수 있다.
제1 버퍼 유닛에서 제1 처리 유닛까지 반송 로봇의 이동 시간을 MV1으로 가정한다. 제1 처리 유닛에서 제2 처리 유닛까지 반송 로봇의 이동 시간을 MV2로 가정한다. 제2 처리 유닛에서 제3 처리 유닛까지 반송 로봇의 이동 시간을 MV3로 가정한다. 제3 처리 유닛에서 제2 버퍼 유닛까지 반송 로봇의 이동 시간을 MV4로 가정한다.
각각의 처리 유닛 또는 버퍼 유닛에서 웨이퍼를 픽업하는 시간 및 웨이퍼를 플레이스 하는 시간을 P1 및 P2로 가정한다. 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 모든 처리 유닛 및 버퍼 유닛에서 웨이퍼의 픽업 시간 및 웨이퍼의 플레이스 시간이 동일한 것으로 가정한다. 그러나, 실제 처리 유닛에서는 유닛마다 웨이퍼의 픽업 및 플레이스 시간이 달라질 수도 있다.
제1 처리 유닛에 대해 계산하는 경우를 이하에서 설명한다.
제1 시간은 웨이퍼가 각각의 처리 유닛까지 이동하는데 걸리는 시간을 의미한다. 이는 제1 버퍼 유닛에서 웨이퍼를 픽업하는 데 걸리는 시간(P1)과 제1 버퍼 유닛에서 제1 처리 유닛까지 이동하는 데 걸리는 시간(MV1)과 반송 로봇에서 웨이퍼를 제1 처리 유닛 상에 플레이스 하는데 걸리는 시간(P2)을 더한 값일 수 있다. 제1 시간을 계산할 때는 현재 시간을 고려하기 위해, 현재 시간을 함께 합산할 수 있다.
제2 시간은 웨이퍼의 현재 시점에서 웨이퍼가 각각의 처리 유닛에 도달하는 시점 사이에 해당 처리 유닛에서 프로세스가 시작되거나, 진행 중인 경우, 해당 프로세스가 끝나는 데 걸리는 시간을 의미한다. 제2 시간은 제1 처리 유닛에 대한 프로세스 타임인 T1일 수 있다. 제2 시간을 계산할 때에는, 레시피에 따라 프로세스가 시작되는 시간이 각각 다를 수 있으므로 레시피의 시작 시간을 함께 합산하여 계산할 수 있다.
전술한 바에 따르면, 제1 시간 = (현재 시간 + P1 + MV1 + P2), 제2 시간 = (레시피 시작 시간 + T1)으로 계산된다.
즉, 현재 시간 + P1 + MV1 + P2 < 레시피 시작 시간 + T1일 경우, 웨이퍼가 도달하는 시점에 아직도 제1 처리 유닛 내의 프로세스는 진행중이므로, 웨이퍼의 대기 시간이 필수적으로 발생하게 되어, 웨이퍼에 불량이 발생할 확률이 매우 높아지게 된다.
반면에, 현재 시간 + P1 + MV1 + P2 >= 레시피 시작 시간 + T1 일 경우, 웨이퍼가 제1 처리 유닛으로 이동하는 도중에 제1 처리 유닛에 대한 프로세스는 이미 종료된 상태이므로, 웨이퍼가 제1 처리 유닛에 도달하게 되면 대기 시간 없이 바로 제1 처리 유닛에 의한 공정 처리가 즉시 가능한 효과가 있으므로 상대적으로 오류 확률이 낮아진다.
즉 제1 시간이 제2 시간보다 짧으면 정체가 발생되는 것으로 판단하고, 제1 시간이 제2 시간보다 같거나 클 경우에는 정체가 발생하지 않는다고 판단한다.
이와 같이 레시피에 포함된 제2 처리 유닛과, 제3 처리 유닛에 대해서도 같은 방법으로 계산을 수행함으로써, 레시피의 진행 과정에 포함되는 처리 유닛 모두에 대해 제1 시간 >= 제2 시간의 조건을 만족하는 경우 프로세스를 진행함으로써 웨이퍼의 대기 시간을 획기적으로 줄여 효율적인 기판 처리가 가능한 효과가 있다.
공정 레시피에 포함되는 각각의 처리 유닛 내에는 다양한 프로세스 처리가 포함될 수 있다. 각각의 처리 유닛 내에 포함된 다양한 프로세스 중 일부가 고장나거나 하는 경우에는 정상적인 공정 처리 진행이 어렵게 되어 오류가 발생할 확률이 높아질 수 있다. 본 발명에 따른 기판 처리 방법 및 장치에 따르면, 모든 레시피의 수행 전에 해당 시점에서의 프로세스 처리 여부를 확인하도록 함으로써, 실시간으로 처리 유닛의 상태를 고려하는 것이 가능하여 실제 상황을 반영한 처리가 가능한 효과가 있다.
도 4 내지 도 5는 본 발명에 따른 기판 처리 방법을 반도체 제조 설비를 통해 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 웨이퍼가 장착된 로봇 암의 다음 처리 단계로 처리 유닛(210)에서 처리되는 것을 나타내는 도면이다. 이 경우 처리 유닛(210)은 비어 있고, 이미 프로세스가 끝난 단계이기 때문에 웨이퍼(W)는 대기 시간 없이 바로 처리될 수 있다.
도 5는 웨이퍼가 장착된 로봇 암의 다음 처리 단계로 처리 유닛(230)에서 처리되는 것을 나타내는 도면이다. 도 5에 따르면, 웨이퍼의 다음 처리 단계에 해당하는 처리 유닛(230) 내부에서는 다른 웨이퍼(W')가 처리되고 있어, 웨이퍼가 장착된 로봇 암은 처리 위치에 이미 도달한 상태에서 해당 웨이퍼(W')의 처리가 종료될 때까지 해당 위치에서 대기하고 있어야 한다. 따라서, 웨이퍼(W)는 불필요한 대기 시간이 늘게 되며 기류 및 파티클 등에 노출되는 시간이 그만큼 길어지게 되어 웨이퍼의 수율 문제에도 영향을 미칠 수 있으며, 공정 불량의 발생 가능성이 높아진다.
도 5와 같은 상황을 방지하기 위해 전술한 바와 같은 기판 처리 방법 및 장치를 활용함으로써, 대기시간의 발생 없이 웨이퍼의 공정 레시피를 진행 가능한 효과가 존재한다.
도 6(a) 및 도 6(b)는 본 발명에 따른 기판 처리 방법을 사용하기 전과 후의 결과를 나타내는 도면이다.
도 6(a)는 본 발명에 따른 기판 처리 방법을 사용하기 전의 결과를 나타내는 도면이다. 도 6(b)는 본 발명에 따른 기판 처리 방법을 사용한 후의 결과를 나타내는 도면이다. 도 6(a) 내지 도 6(b)에 표시된 WCP, SCW, CHEP, BFIM은 실제 사용하는 처리 유닛 또는 버퍼 유닛의 명칭이다.
도 6(a)는 본 발명에 따른 기판 처리 방법을 사용하지 아니한 경우, 각 유닛 간에 웨이퍼를 이송하는 데 걸리는 시간을 각각 표시한 도면이다. 도 6(a)에 따르면 유닛 간 웨이퍼를 이송하는 데 걸리는 시간이 균일하지 아니하고, 또한 몇몇 단계에서는 웨이퍼 이송 시간이 매우 오래 걸림으로써 이는 대기 시간이 매우 길게 되고, 그로 인해 웨이퍼가 기류 및 파티클에 노출되게 됨으로써 웨이퍼가 불량이 될 확률이 높다.
반면 본 발명과 같은 기판 처리 방법을 적용한 도 6(b)와 같은 경우 확연히 웨이퍼의 이동 시간이 줄어들었으며, 이러한 결과는 즉 불필요한 대기시간이 줄었다는 의미이며, 이로 인한 웨이퍼의 수율 문제 역시 해결될 수 있음을 알 수 있다. 또한 최적화된 로봇 사이클을 수행할 수 있으며, 각각 개선된 효과를 가짐을 확인할 수 있다.
이상의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명에서 제공되는 도면은 본 발명의 최적의 실시예를 도시한 것에 불과하다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.
10 : 반도체 제조 설비
200 : 공정 처리부
210, 220, 230 : 처리 유닛
300 : 이송 로봇
600 : 수납부
700 : 기판 이송부
800 : 노광부

Claims (16)

  1. 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    복수의 처리 유닛이 포함된 반도체 기판 처리 공정에서 상기 복수의 처리 유닛 간에 웨이퍼를 이송하는 반송 로봇은 상기 웨이퍼의 레시피에 따라 사이클을 수행하되,
    상기 반송 로봇의 현재 위치에서 상기 반송 로봇이 상기 사이클에 포함된 상기 복수의 처리 유닛 각각에 도달하는 시점에 상기 처리 유닛의 프로세스가 즉시 진행 가능한지의 여부를 확인하여 상기 반송 로봇의 사이클 진행 여부를 판단하는 기판 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반송 로봇이 상기 사이클에 포함된 상기 복수의 처리 유닛 각각에 도달하는 시점에 해당 처리 유닛의 프로세스를 즉시 진행 가능한 것으로 확인된 경우, 상기 반송 로봇의 사이클을 진행하도록 처리하는 기판 처리 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반송 로봇이 상기 사이클에 포함된 상기 복수의 처리 유닛 각각에 도달하는 시점에 상기 처리 유닛의 프로세스를 즉시 진행 가능하지 않는 것으로 확인된 경우, 상기 반송 로봇의 사이클 진행을 하지 않는 것으로 처리하는 기판 처리 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 기판 처리 방법은,
    상기 반송 로봇의 사이클이 시작하기 전 단계에서 진행 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기판 처리 방법은,
    상기 반송 로봇의 현재 위치에서 상기 복수의 처리 유닛 중 어느 하나인 제1 유닛까지 이동하는 데 걸리는 시간과, 상기 반송 로봇이 상기 웨이퍼를 픽업 또는 플레이스 하는 데 걸리는 시간을 합산하여 계산하는 제1단계;
    상기 반송 로봇이 상기 제1 유닛에 도달하는 시점까지의 시간 사이에, 상기 제1 유닛에서 시작되는 프로세스가 있다면 해당 프로세스가 종료될 때까지 걸리는 시간을 계산하는 제2단계;를 포함하는 기판 처리 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 단계에서의 시간이 상기 제2 단계에서의 시간보다 작을 경우, 상기 반송 로봇의 사이클이 진행을 하지 않도록 처리하는 기판 처리 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 단계에서의 시간이 상기 제2 단계에서의 시간보다 크거나 같을 경우, 상기 반송 로봇의 사이클이 진행하도록 처리하는 기판 처리 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 반송 로봇의 진행 여부는 일정 시간이 지난 후 다시 계산을 수행하여, 상기 제1 단계에서의 시간이 상기 제2 단계에서의 시간보다 크거나 같을 경우 상기 반송 로봇의 사이클이 진행하도록 처리하는 기판 처리 방법.
  9. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 단계와 상기 제2 단계의 계산은
    상기 복수의 처리 유닛에 포함된 모든 처리 유닛에 대해 계산되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  10. 공정 진행 전의 웨이퍼가 저장되는 제1 버퍼 유닛;
    상기 웨이퍼에 대한 소정의 처리가 수행되는 복수의 처리 유닛;
    공정이 완료된 후의 상기 웨이퍼가 저장되는 제2 버퍼 유닛;
    상기 제1 버퍼 유닛, 상기 복수의 처리 유닛 및 상기 제2 버퍼 유닛 간에 상기 웨이퍼를 반송하는 반송 로봇; 을 포함하고,
    상기 웨이퍼의 처리는 각각의 공정 레시피에 의해 처리되며,
    상기 공정 레시피에 의한 상기 반송 로봇의 사이클이 수행될 때, 상기 사이클의 진행 여부를 판단하는 제어 모듈;을 더 포함하는 기판 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어 모듈은,
    상기 반송 로봇이 상기 복수의 처리 유닛 각각에 도달하는 시점에 해당 처리 유닛에서의 프로세스가 즉시 진행 가능한지의 여부에 따라 상기 반송 로봇의 사이클 진행 여부를 판단하는 기판 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어 모듈은
    상기 반송 로봇의 현재 위치에서 상기 복수의 처리 유닛 중 어느 하나인 제1 유닛까지 이동하는 데 걸리는 시간과, 상기 반송 로봇이 상기 웨이퍼를 픽업 또는 플레이스 하는 데 걸리는 시간을 합산하여 계산한 제1 결과값과,
    상기 반송 로봇이 상기 제1 유닛에 도달하는 시점까지의 시간 사이에, 상기 제1 유닛에서 시작되는 프로세스가 있다면 해당 프로세스가 종료될 때까지 걸리는 시간을 계산하는 제2결과값을 이용해 상기 반송 로봇의 사이클 진행 여부를 판단하는 기판 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어 모듈은
    상기 제1결과값이 상기 제2결과값보다 작을 경우, 상기 반송 로봇의 사이클이 진행을 하지 않도록 처리하는 기판 처리 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제어 모듈은
    상기 제1결과값이 상기 제2결과값보다 크거나 같을 경우, 상기 반송 로봇의 사이클이 진행하도록 처리하는 기판 처리 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제어 모듈에서는,
    상기 반송 로봇의 진행 여부는 일정 시간이 지난 후 다시 계산을 수행하여, 상기 제1 결과값이 상기 제2 결과값보다 크거나 같을 경우 상기 반송 로봇의 사이클이 진행하도록 처리하는 기판 처리 장치.
  16. 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 결과값과 상기 제2 결과값의 계산은,
    상기 복수의 처리 유닛에 포함된 모든 처리 유닛에 대해 계산되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
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