KR20230045765A - EFEM(Equipment Front End Module) 및 이를 포함하는 파괴 분석 자동화 설비 - Google Patents

EFEM(Equipment Front End Module) 및 이를 포함하는 파괴 분석 자동화 설비 Download PDF

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KR20230045765A
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고세윤
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김동수
김지훈
박상혁
이은희
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정성실
홍성표
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Abstract

본 발명은 효율성과 생산성이 향상된 EFEM(Equipment Front End Module)을 제공하는 것이다. 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 EFEM은 중앙 모듈과 통신 가능한 베이스 모듈, 베이스 모듈 상에, 스터브와 그리드 홀더를 포함하는 트레이가 로딩(loading)되는 트레이 포트, 베이스 모듈 상에, 일방향으로 이동가능하고, 트레이 내의 스터브와 그리드 홀더를 파지하여 운반하는 작업 로봇, 및 베이스 모듈 상에, 스터브를 고정하는 제1 홈과, 그리드 홀더를 고정하는 제2 홈을 포함하는 셔틀 포트를 포함하고, 작업 로봇은 스터브를 제1 홈으로 운반하고, 그리드 홀더를 제2 홈으로 운반한다.

Description

EFEM(Equipment Front End Module) 및 이를 포함하는 파괴 분석 자동화 설비{EQUIPMENT FRONT END MODULE AND DESTRUCTIVE ANALYSIS AUTOMATION APPARATUS INCLUDING THE SAME}
본 발명은 팹(FAB)으로부터 팹-아웃(FAB-OUT)까지의 웨이퍼의 운반 및 저장 프로세스 자동화, 해당 웨이퍼의 파괴 구조 분석 방법의 프로세스 정의, 및 상기 프로세스 간 자동화에 관한 EFEM(Equipment Front End Module) 및 이를 포함하는 파괴 분석 자동화 설비에 관한 것이다.
반도체 공정이 점점 미세화됨에 따라, 반도체 장치의 종횡비가 상승하고 있다. 종횡비가 상승함에 따라, 반도체 공정의 난이도는 점점 어려워지고 있다. 이에 따라, 반도체 공정의 메커니즘 분석을 위한 웨이퍼 파괴분석도 점차 증가하고 있는 추세이다.
그러나, 종전의 웨이퍼 파괴분석 과정은 웨이퍼 투입부터 시료 제작 및 촬영/분석까지 모두 수작업으로 진행되었다. 수작업으로 진행할 경우, 파괴 분석 영역의 설정에 대한 신뢰성 문제, 매뉴얼 작업에 따른 관심 영역의 손상에 대한 문제, 및 안전에 대한 문제가 발생될 수 있다. 분석 설비간 시료 보조물의 반송 프로세스 및 시료 보조물의 저장 프로세스를 자동화하기 위해서는 분석 설비의 인터페이스 역할을 하는 별도의 자동화 장치가 필요할 수 있다.
본 발명이 해결하려는 기술적 과제는, 효율성과 생산성이 향상된 EFEM(Equipment Front End Module)을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 다른 기술적 과제는 효율성과 생산성이 향상된 파괴 분석 자동화 설비를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 EFEM(Equipment Front End Module)은, 중앙 모듈과 통신 가능한 베이스 모듈, 베이스 모듈 상에, 스터브와 그리드 홀더를 포함하는 트레이가 로딩(loading)되는 트레이 포트, 베이스 모듈 상에, 일방향으로 이동가능하고, 트레이 내의 스터브와 그리드 홀더를 파지하여 운반하는 작업 로봇, 및 베이스 모듈 상에, 스터브를 고정하는 제1 홈과, 그리드 홀더를 고정하는 제2 홈을 포함하는 셔틀 포트를 포함하고, 작업 로봇은 스터브를 제1 홈으로 운반하고, 그리드 홀더를 제2 홈으로 운반한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 파괴 분석 자동화 설비는, 반도체 파괴 분석 작업이 수행되는 메인 모듈, 및 메인 모듈의 일측에, 메인 모듈과 결합된 EFEM(Equipment Front End Module)을 포함하고, EFEM은 스터브와 그리드 홀더를 포함하는 트레이가 로딩되는 트레이 포트, 스터브와 그리드 홀더를 고정하고, 메인 모듈로 로딩되는 셔틀 포트, 및 스터브, 그리드 홀더 및 셔틀 포트를 운반하는 작업 로봇을 포함하고, 작업 로봇은 트레이에서 스터브와 그리드 홀더를 파지하여 셔틀 포트로 운반하고, 작업 로봇은 셔틀 포트를 파지하여 메인 모듈로 셔틀 포트를 로딩시킨다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 파괴 분석 자동화 설비는, 전처리 작업을 수행하여 검사용 웨이퍼 조각을 형성하고, 검사용 웨이퍼 조각을 스터브에 저장하는 제1 메인 모듈, 시료제작 작업을 수행하여 검사용 시료를 제작하고, 검사용 시료를 그리드 홀더에 저장하는 제2 메인 모듈, 제1 메인 모듈의 일측에 설치되는 제1 EFEM, 및 제2 메인 모듈의 일측에 설치되는 제2 EFEM을 포함하고, 제1 EFEM은 스터브를 포함하는 트레이가 로딩되는 제1 트레이 포트, 스터브를 고정하는 제1 셔틀 포트, 및 스터브를 트레이에서 제1 셔틀 포트로 운반하고, 제1 셔틀 포트를 제1 메인 모듈로 운반하는 제1 작업 로봇을 포함하고, 제2 EFEM은 그리드 홀더를 포함하는 트레이가 로딩되는 제2 트레이 포트, 그리드 홀더를 고정하는 제2 셔틀 포트, 및 그리드 홀더를 트레이에서 제2 셔틀 포트로 운반하고, 제2 셔틀 포트를 제2 메인 모듈로 운반하는 제2 작업 로봇을 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 발명의 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 몇몇 실시예에 따른 파괴 분석 자동화 설비를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 몇몇 실시예에 따른 파괴 분석 자동화 설비의 동작 방법을 설명하기 위한 레이아웃도이다.
도 3은 몇몇 실시예에 따른 EFEM(Equipment Front End Module)을 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 4는 몇몇 실시예에 따른 EFEM(Equipment Front End Module)을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 5는 도 3의 스터브(Stub)를 설명하기 위한 결합 사시도이다.
도 6은 도 3의 그리도 홀더(Grid Holder)를 설명하기 위한 결합 사시도이다.
도 7은 도 3의 셔틀 포트를 설명하기 위한 사시도이다.
도 8 및 도 9는 몇몇 실시예에 따른 EFEM을 설명하기 위한 사시도이다.
도 10은 도 3의 EFEM을 포함하는 파괴 분석 자동화 설비를 설명하기 위한 사시도이다.
도 11은 몇몇 실시예에 따른 파괴 분석 자동화 설비의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 12는 도 11의 S110 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 13 및 도 14는 도 11의 S120 단계를 설명하기 위한 도면들이다.
도 15 내지 도 17은 도 11의 S130 단계를 설명하기 위한 도면들이다.
도 18 및 도 19는 도 11의 S140 단계를 설명하기 위한 도면들이다.
도 20은 몇몇 실시예에 따른 파괴 분석 자동화 설비의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 21은 도 20의 S210 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 22는 도 20의 S220 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 23은 도 20의 S230 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 24는 도 20의 S240 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 25는 몇몇 실시예에 따른 파괴 분석 자동화 설비를 설명하기 위한 사시도이다.
이하에서, 도 1 내지 도 25를 참고하여, 몇몇 실시예에 따른 EFEM(Equipment Front End Module), 이를 포함하는 파괴 분석 자동화 설비 및 파괴 분석 자동화 설비의 동작 방법에 대해 설명한다.
도 1은 몇몇 실시예에 따른 파괴 분석 자동화 설비를 설명하기 위한 개념도이다. 이하에서, 도 1을 이용하여 파괴 분석 자동화 설비에 대해 설명한다.
도 1을 참고하면, 몇몇 실시예에 따른 파괴 분석 자동화 설비는, 제1 영역(Ⅰ) 및 제2 영역(Ⅱ)을 포함한다.
제1 영역(Ⅰ)은 반도체 공정이 수행되는 영역일 수 있고, 제2 영역(Ⅱ)은 반도체 파괴 분석 작업이 수행되는 영역일 수 있다. 제1 영역(Ⅰ)은 예를 들어, 공정실(1000)일 수 있고, 제2 영역(Ⅱ)은 예를 들어, 분석실(2000)일 수 있다. 제1 영역(Ⅰ)은 클린(clean) 영역일 수 있다. 제2 영역(Ⅱ)은 클린하지 않은(non-clean) 영역일 수 있다. 제1 영역(Ⅰ) 및 제2 영역(Ⅱ)은 인접한 것으로 도시하였지만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 영역(Ⅰ) 및 제2 영역(Ⅱ)은 인접할 수도 있고, 서로 이격될 수도 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 파괴 분석 자동화 설비는, 층간 반송 모듈(110), 교환 모듈(120), 웨이퍼 스토커(130), 전처리 모듈(140), 시료 제작 모듈(150), 분석 모듈(160), 트레이 스토커(170), 풉 이송 모듈(180), 트레이 이송 모듈(185), 이송 레일(190), 및 중앙 모듈(195)을 포함할 수 있다.
층간 반송 모듈(110)은 제1 영역(Ⅰ)에 설치될 수 있다. 층간 반송 모듈(110)은 공정실(1000) 내에 설치될 수 있다. 층간 반송 모듈(110)은 제1 풉(FOUP; Front Opening Unified Pod)을 수직 방향으로 이송 또는 운반할 수 있다. 제1 풉은 복수의 제1 웨이퍼를 저장하는 공간일 수 있다.
도시하진 않았지만, 층간 반송 모듈(110)은 수직 방향으로 이격된 복수의 스테이지를 포함할 수 있다. 층간 반송 모듈(110)은 제1 풉을 각각의 스테이지로 운반할 수 있다. 예를 들어, 층간 반송 모듈(110)이 수직 방향으로 이격된 제1 스테이지와 제2 스테이지를 포함할 경우, 층간 반송 모듈(110)은 제1 풉을 제1 스테이지에서 제2 스테이지로 운반할 수 있다. 또한, 층간 반송 모듈(110)은 제1 풉을 제2 스테이지에서 제1 스테이지로 운반할 수 있다.
교환 모듈(120)은 층간 반송 모듈(110)과 연결될 수 있다. 예를 들어, 교환 모듈(120)은 층간 반송 모듈(110)과 직접 연결될 수 있다. 교환 모듈(120)은 제1 영역(Ⅰ)과 제2 영역(Ⅱ)의 경계에 설치될 수 있다. 교환 모듈(120)은 공정실(1000)과 분석실(2000)의 경계에 설치될 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
교환 모듈(120)은 제1 영역(Ⅰ) 내의 제1 웨이퍼를 제2 영역(Ⅱ)으로 운반할 수 있다. 교환 모듈(120)은 공정실(1000) 내의 제1 웨이퍼를 분석실(2000)로 운반할 수 있다. 예를 들어, 교환 모듈(120)은 층간 반송 모듈(110)로부터 제1 웨이퍼를 전달받을 수 있다. 교환 모듈(120)은 층간 반송 모듈(110)로부터 전달받은 제1 웨이퍼를 제2 풉에 저장할 수 있다. 제1 풉은 공정실 풉일 수 있고, 제2 풉은 분석실 풉일 수 있다.
좀 더 구체적으로, 층간 반송 모듈(110)로부터 운반된 제1 풉은 교환 모듈(120)로 로딩될 수 있다. 제1 풉 내의 제1 웨이퍼는 제1 풉에서 언로딩되어 제2 풉으로 로딩될 수 있다. 제1 웨이퍼에 대한 정보는 웨이퍼 아이디에 저장될 수 있다. 웨이퍼 아이디는 상위 시스템, 예를 들어, 중앙 모듈(195)에 전산으로 보고될 수 있다. 웨이퍼 아이디는 중앙 모듈(195)에서 추적되고 제어될 수 있다.
웨이퍼 스토커(130)는 제2 영역(Ⅱ) 내에 설치될 수 있다. 웨이퍼 스토커(130)는 분석실(2000) 내에 설치될 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼 스토커(130)는 분석실(2000) 바닥면에 설치될 수 있다. 웨이퍼 스토커(130)는 제1 웨이퍼를 정보화할 수 있다. 웨이퍼 스토커(130)는 제1 웨이퍼를 정보화하여 제2 웨이퍼를 형성할 수 있다. 예를 들어, 정보화된 제1 웨이퍼는 제2 웨이퍼일 수 있다.
일례로, 웨이퍼 스토커(130)는 제2 웨이퍼를 저장할 수 있다. 다른 예로, 웨이퍼 스토커(130)는 검사용 웨이퍼 조각(도 5의 W)을 형성하고 남은 웨이퍼(폐기용 웨이퍼)를 폐기할 수도 있다. 또 다른 예로, 웨이퍼 스토커(130)는 폐기용 웨이퍼를 저장할 수도 있고, 저장된 폐기용 웨이퍼는 나중에 재사용될 수도 있다. 폐기용 웨이퍼는 설정된 기간 동안 저장되고, 상기 기간이 지나면, 자동으로 폐기함에 이송되고, 폐기될 수 있다. 이와 같은 프로세스는 중앙 모듈(195)에 전산으로 보고될 수 있다.
전처리 모듈(140)은 제2 영역(Ⅱ) 내에 설치될 수 있다. 전처리 모듈(140)은 분석실(2000) 내에 설치될 수 있다. 예를 들어, 전처리 모듈(140)은 분석실(2000)의 바닥면에 설치될 수 있다. 전처리 모듈(140)은 전처리 작업을 수행할 수 있다. 상기 전처리 작업은 검사용 웨이퍼 조각(W)을 형성하는 것과, 폐기용 웨이퍼(미도시)를 형성하는 것을 포함할 수 있다.
예를 들어, 전처리 모듈(140)은 제2 웨이퍼를 이용하여 검사용 웨이퍼 조각(W) 및 폐기용 웨이퍼를 형성할 수 있다. 또한, 전처리 모듈(140)은 검사용 웨이퍼 조각(W)의 정보가 담긴 아이디(ID)를 생성할 수 있다. 상기 아이디는 트레이 아이디에 저장되어 중앙 모듈(195)로 전산으로 보고될 수 있다. 검사용 웨이퍼 조각은 스터브(도 5의 S)에 저장될 수 있다. 복수의 검사용 웨이퍼 조각(W)은 각각 서로 다른 스터브 아이디로 정보화될 수 있다. 각각의 스터브 아이디는 중앙 모듈(195)에서 추적하여 제어할 수 있다.
도시되진 않았지만, 전처리 모듈(140)의 일측에 EFEM(Equipment Front End Module)이 설치될 수 있다. 상기 EFEM은 전처리 모듈(140)로 로딩되는 제2 웨이퍼 또는 전처리 모듈(140)에서 언로딩되는 트레이(도 4의 T)가 잠시 머무르는 공간일 수 있다. EFEM에 관한 자세한 내용은 도 3 내지 도 10을 참조하여 후술하도록 한다.
시료 제작 모듈(150)은 제2 영역(Ⅱ) 내에 설치될 수 있다. 시료 제작 모듈(150)은 분석실(2000) 내에 설치될 수 있다. 예를 들어, 시료 제작 모듈(150)은 분석실(2000)의 바닥면에 설치될 수 있다. 시료 제작 모듈(150)은 웨이퍼를 검사하기 위한 시료를 제작할 수 있다. 시료 제작 모듈(150)로 검사용 웨이퍼 조각(W)이 로딩될 수 있다. 이어서, 시료제작 작업이 수행될 수 있다. 시료제작 작업이 수행되면 검사용 시료가 제작될 수 있다. 상기 검사용 시료는 검사용 웨이퍼 조각(W)의 일부를 절단하여 제작될 수 있다.
작업이 완료된 검사용 시료는 그리드 홀더(도 6의 GH)에 고정되어 저장될 수 있다. 상기 그리드 홀더에 고정된 위치는 그리드 아이디(미도시)에 저장될 수 있다. 이는 전산으로 중앙 모듈(195)에 보고된다. 그리드 홀더(GH)는 트레이(T)에 고정되며, 사전에 할당된 트레이 아이디에 검사용 시료에 대한 정보가 저장된다.
도시되진 않았지만, 시료 제작 모듈(150)의 일측에 EFEM(Equipment Front End Module)이 설치될 수 있다. 상기 EFEM은 시료 제작 모듈(150)로 로딩되는 트레이 또는 시료 제작 모듈(150)에서 언로딩되는 트레이(T)가 잠시 머무르는 공간일 수 있다. EFEM에 관한 자세한 내용은 도 3 내지 도 10을 이용하여 후술하도록 한다.
분석 모듈(160)은 제2 영역(Ⅱ) 내에 설치될 수 있다. 분석 모듈(160)은 분석실(2000) 내에 설치될 수 있다. 예를 들어, 분석 모듈(160)은 분석실(2000)의 바닥면에 설치될 수 있다. 분석 모듈(160)은 검사용 시료에 대해 촬영/분석 작업을 수행할 수 있다. 도시되진 않았지만, 분석 모듈(160)의 일측에도 상기 EFEM이 설치될 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
트레이 스토커(170)는 제2 영역(Ⅱ) 내에 설치될 수 있다. 트레이 스토커(170)는 분석실(2000) 내에 설치될 수 있다. 예를 들어, 트레이 스토커(170)는 분석실(2000) 바닥면에 설치될 수 있다. 트레이 스토커(170)는 트레이(T)를 정보화할 수 있다. 또한, 트레이 스토커(170)는 트레이(T)를 저장할 수 있다. 트레이(T)는 검사용 웨이퍼 조각(W) 및 검사용 시료를 저장할 수 있다. 예를 들어, 검사용 웨이퍼 조각(W) 및 검사용 시료는 트레이(T)에 담겨 운반될 수 있고, 트레이(T)에 저장될 수 있다. 트레이 스토커(170)는 트레이 스토커(170)로 로딩된 트레이(T)를 자동으로 저장할 수 있다.
트레이 스토커(170)는 트레이(T)의 정보가 담긴 트레이 아이디를 생성할 수 있다. 트레이 아이디에는 트레이(T)에 담긴 검사용 웨이퍼 조각(W)의 정보가 담긴 스터브 아이디와 검사용 시료의 정보가 담긴 그리드 아이디가 저장될 수 있다. 상기 아이디들, 예를 들어, 트레이 아이디, 스터브 아이디, 및 그리드 아이디는, 중앙 모듈(195)에 전산으로 보고된다. 트레이 아이디에는 검사용 웨이퍼 조각(W)에 대한 모든 정보가 탑재될 수 있다. 트레이 아이디는 중앙 모듈(195)에서 제어될 수 있다. 트레이 아이디는 향후 분석 과정에 대한 히스토리를 추적하는 데 이용될 수 있다.
이송 레일(190)은 제2 영역(Ⅱ) 내에 설치될 수 있다. 이송 레일(190)은 분석실(2000) 내에 설치될 수 있다. 이송 레일(190)은 분석실(2000) 천장에 설치될 수 있다. 이송 레일(190)을 따라 웨이퍼 및 검사용 웨이퍼 조각(W)이 운반될 수 있다.
제1 웨이퍼는 이송 레일(190)을 따라 교환 모듈(120)에서 웨이퍼 스토커(130)로 운반될 수 있다. 제2 웨이퍼는 이송 레일(190)을 따라, 웨이퍼 스토커(130)에서 전처리 모듈(140)로 운반될 수 있다. 검사용 웨이퍼 조각(W)은 이송 레일(190)을 따라, 전처리 모듈(140)에서 시료 제작 모듈(150)로 운반될 수 있다. 검사용 시료는 이송 레일(190)을 따라 시료 제작 모듈(150)에서 분석 모듈(160), 및 트레이 스토커(170)로 운반될 수 있다. 폐기용 웨이퍼는 이송 레일(190)을 따라, 전처리 모듈(140)에서 웨이퍼 스토커(130)로 운반될 수 있다.
풉 이송 모듈(180)은 제1 웨이퍼, 제2 웨이퍼, 및 폐기용 웨이퍼를 운반하는 모듈일 수 있다. 풉 이송 모듈(180)은 제2 풉을 운반하는 모듈일 수 있다. 즉, 제1 웨이퍼, 제2 웨이퍼 및 폐기용 웨이퍼는 제2 풉에 담겨 운반될 수 있다.
풉 이송 모듈(180)은 이송 레일(190)을 따라 움직일 수 있다. 풉 이송 모듈(180)은 제2 풉을 교환 모듈(120), 웨이퍼 스토커(130), 및 전처리 모듈(140)로 운반할 수 있다.
트레이 이송 모듈(185)은 검사용 웨이퍼 조각(W) 및 검사용 시료를 포함하는 트레이(T)를 운반하는 모듈일 수 있다. 검사용 웨이퍼 조각(W)은 스터브(S)에 저장되어 운반될 수 있다. 검사용 시료는 그리드 홀더(GH)에 저장되어 운반될 수 있다. 트레이 이송 모듈(185)은 이송 레일(190)을 따라 움직일 수 있다. 트레이 이송 모듈(185)은 트레이(T)를 전처리 모듈(140), 시료 제작 모듈(150), 분석 모듈(160), 및 트레이 스토커(170)로 운반할 수 있다.
중앙 모듈(195)은 분석실(2000) 내에 설치될 수 있다. 도시된 것과 달리 중앙 모듈(195)은 분석실(2000) 외부에 설치될 수도 있다. 중앙 모듈(195)은 파괴 분석 설비에 의해 분석되는 반도체 조각에 대한 히스토리를 저장하고, 상기 히스토리를 추적할 수도 있다. 예를 들어, 중앙 모듈(195)은 웨이퍼에 대한 정보가 담긴 웨이퍼 아이디, 트레이(T)에 대한 정보가 담긴 트레이 아이디, 검사용 웨이퍼 조각(W)의 정보가 담긴 스터브 아이디, 및 검사용 시료의 정보가 담긴 그리드 아이디를 추적하고 제어할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 파괴 분석 자동화 설비를 이용하면, 공정실 내의 웨이퍼를 분석실로 반출하고, 상기 분석실 내에서 상기 웨이퍼를 분석하는 작업을 간소화하고 자동화할 수 있다. 또한, 웨이퍼 분석 작업에 대한 히스토리를 저장하고, 추적하여 이를 제어할 수 있다. 이에 따라, 작업의 생산성 및 효율성이 증가될 수 있다.
도 2는 몇몇 실시예에 따른 파괴 분석 자동화 설비의 동작 방법을 설명하기 위한 레이아웃도이다. 이하에서, 도 1 및 도 2를 참고하여 몇몇 실시예에 따른 파괴 분석 자동화 설비의 동작 방법을 설명한다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 제1 웨이퍼가 제1 영역(Ⅰ)에서, 층간 반송 모듈(110)로 로딩될 수 있다. 제1 웨이퍼는 분석실(2000)에서, 층간 반송 모듈(110)로 로딩될 수 있다.
층간 반송 모듈(110)은 상기 제1 웨이퍼를 제1 풉에 저장할 수 있다. 층간 반송 모듈(110)은 제1 풉을 수직 방향으로 운반할 수 있다.
이어서, 층간 반송 모듈(110)은 제1 풉을 교환 모듈(120)로 이송할 수 있다. 교환 모듈(120)은 제1 풉 내의 제1 웨이퍼를 제2 영역(Ⅱ)으로 운반할 수 있다. 교환 모듈(120)은 제1 풉 내의 제1 웨이퍼를 분석실(2000)로 운반할 수 있다. 예를 들어, 교환 모듈(120)은 제1 풉 내의 제1 웨이퍼를 언로딩하고, 상기 제1 웨이퍼를 제2 풉에 저장할 수 있다.
이어서, 제1 웨이퍼가 저장된 제2 풉이 교환 모듈(120)에서 웨이퍼 스토커(130)로 이동될 수 있다(도면부호 a 참고). 제2 풉은 풉 이송 모듈(180)에 담겨 이송 레일(190)을 따라 이동될 수 있다. 제2 풉은 웨이퍼 스토커(130)에 로딩될 수 있다.
이어서, 웨이퍼 스토커(130)는 제2 풉에서 제1 웨이퍼를 언로딩시킬 수 있다. 웨이퍼 스토커(130)는 제1 웨이퍼를 정보화할 수 있다. 웨이퍼 스토커는 제2 웨이퍼를 형성할 수 있다. 제2 웨이퍼는 제1 웨이퍼를 정보화한 것일 수 있다. 웨이퍼 스토커(130)는 제2 웨이퍼를 저장할 수 있다. 제2 웨이퍼는 다시 제2 풉에 담겨 웨이퍼 스토커(130)에서 언로딩될 수 있다.
이어서, 제2 풉은 이송 레일(190)을 따라 전처리 모듈(140)로 로딩될 수 있다(도면부호 b 참고). 제2 풉은 풉 이송 모듈(180)에 담겨 이송 레일(190)을 따라 운반될 수 있다. 전처리 모듈(140)은 검사용 웨이퍼 조각과 폐기용 웨이퍼를 형성할 수 있다. 검사용 웨이퍼 조각은 트레이에 저장될 수 있다. 검사용 웨이퍼 조각은 스터브에 저장될 수 있다. 폐기용 웨이퍼는 제2 풉에 저장될 수 있다.
이어서, 검사용 웨이퍼 조각(W)이 담긴 스터브(S)를 포함하는 트레이(T)가 전처리 모듈(140)에서 언로딩될 수 있다. 트레이(T)는 이송 레일(190)을 따라 시료 제작 모듈(150)로 이동될 수 있다(도면부호 c 참고). 트레이(T)는 트레이 이송 모듈(185)에 담겨 운반될 수 있다. 트레이(T)는 시료 제작 모듈(150)로 로딩될 수 있다. 시료 제작 모듈(150)은 검사용 웨이퍼 조각(W)을 촬영/분석하기 위한 시료를 제작할 수 있다. 시료 제작 모듈(150)은 검사용 시료를 제작할 수 있다. 검사용 시료는 검사용 웨이퍼 조각(W)의 일부를 절단하여 형성될 수 있다.
이어서, 검사용 시료는 시료 제작 모듈(150)에서 언로딩되고, 분석 모듈(160)로 로딩될 수 있다(도면부호 d 참고). 검사용 시료는 그리드 홀더(GH)에 고정되어 트레이(T)에 저장될 수 있다. 검사용 시료는 트레이(T)에 담겨 이송 레일(190)을 따라 이동될 수 있다. 트레이(T)는 트레이 이송 모듈(185)에 담겨 운반될 수 있다. 검사용 시료는 분석 모듈(160) 내에서 촬영/분석될 수 있다.
촬영/분석이 완료된 검사용 시료는 분석 모듈(160)에서 언로딩될 수 있다. 촬영/분석이 완료된 검사용 시료는 이송 레일(190)을 따라 트레이 스토커(170)로 운반될 수 있다(도면부호 e 참고). 촬영/분석이 완료된 검사용 시료는 트레이(T)에 담겨 운반될 수 있다. 트레이 스토커(170)는 촬영/분석이 완료된 검사용 시료가 담긴 트레이(T)를 정보화할 수 있고, 저장할 수 있다.
만일, 분석 모듈(160)이 풀 로딩(full loading) 상태인 경우, 시료 제작 모듈(150)에서 분석 모듈(160)로 곧바로 검사용 시료가 로딩되지 않을 수 있다. 이 경우, 시료 제작 모듈(150)에서 언로딩된 검사용 시료는 트레이 스토커(170)로 이동될 수 있다. 검사용 시료가 담긴 트레이(T)는 트레이 스토커(170)에 저장되어 대기할 수 있다.
도시되진 않았지만, 만일 시료 제작 모듈(150)과 분석 모듈(160)이 모두 풀 로딩 상태인 경우, 전처리 모듈(140)에서 시료 제작 모듈(150)로 검사용 웨이퍼 조각(W)이 로딩되지 않을 수 있다. 이 경우, 전처리 모듈(140)에서 언로딩된 검사용 웨이퍼 조각(W)은 트레이 스토커(170)로 이동될 수 있다. 검사용 웨이퍼 조각(W)이 담긴 트레이(T)는 트레이 스토커(170)에 저장되어 대기할 수 있다.
전처리 모듈(140)에서 생성된 폐기용 웨이퍼는 다시 웨이퍼 스토커(130)로 이동될 수 있다. 폐기용 웨이퍼는 제2 풉에 담겨 이송 레일(190)을 따라 웨이퍼 스토커(130)로 이동될 수 있다. 폐기용 웨이퍼는 웨이퍼 스토커(130)에 언로딩되고, 웨이퍼 스토커(130)는 폐기용 웨이퍼를 폐기할 수 있다.
이하에서, 도 3 내지 도 8을 이용하여 몇몇 실시예에 따른 EFEM(Equipment Front End Module)을 설명한다. 앞서 설명한 것과 같이 EFEM은 전처리 모듈(140), 시료 제작 모듈(150), 및 분석 모듈(160)의 일측에 설치될 수 있다.
도 3은 몇몇 실시예에 따른 EFEM(Equipment Front End Module)을 설명하기 위한 개략적인 사시도이다. 도 4는 몇몇 실시예에 따른 EFEM(Equipment Front End Module)을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다. 도 5는 도 3의 스터브(Stub)를 설명하기 위한 결합 사시도이다. 도 6은 도 3의 그리드 홀더(Grid Holder)를 설명하기 위한 결합 사시도이다. 도 7은 도 3의 셔틀 포트를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 EFEM은 베이스 모듈(210), 트레이 포트(Tray Port; 220), 셔틀 포트(Shuttle Port; 230), 로봇 이송 레일(240), 및 작업 로봇(250)을 포함할 수 있다.
베이스 모듈(210)은 직육면체 형상을 가질 수 있다. 베이스 모듈(210)은 중앙 모듈(도 1의 195)과 통신 가능한 통신 장치를 포함할 수 있다. 도시되지 않았지만, 중앙 모듈(195)은 트레이(T)의 트레이 아이디를 추적하여 제어할 수 있고, 베이스 모듈(210)과 통신하여 작업 로봇(250)을 제어할 수 있다. 또한, 중앙 모듈(195)은 베이스 모듈(210)과 통신하여 트레이 이송 모듈(185)을 제어할 수도 있다. 베이스 모듈(210)의 일면 상에는 트레이 포트(220), 셔틀 포트(230), 및 작업 로봇(250) 등이 배치될 수 있다.
트레이 포트(220)는 베이스 모듈(210)의 일면 상에 배치될 수 있다. 트레이 포트(220)는 트레이 고정부(221), 아이디 리더부(223), 및 센서부(225)를 포함한다. 트레이 고정부(221)는 트레이(T)가 트레이 포트(220)로 로딩되어 고정되는 부분이다. 트레이(T)는 트레이 이송 모듈(185)에 의해 트레이 포트(220)로 로딩될 수 있다. 트레이(T)는 트레이 고정부(221)로 로딩되어 고정될 수 있다.
아이디 리더부(223)는 트레이 고정부(221)와 이격되어 설치될 수 있다. 아이디 리더부(223)는 트레이 고정부(221)와 센서부(225) 사이에 배치되는 것으로 도시하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 아이디 리더부(223)는 트레이 아이디를 읽을 수 있다. 아이디 리더부(223)는 트레이 아이디의 정보를 중앙 모듈(195)로 전달할 수 있다.
트레이 아이디는 트레이(T)에 대한 정보를 포함한다. 예를 들어, 트레이 아이디는 스터브(S)에 저장된 검사용 웨이퍼 조각(W)에 대한 정보와, 그리드 홀더(GH)에 저장된 검사용 시료에 대한 정보를 포함한다. 트레이 아이디는 복수의 트레이(T) 각각에 하나씩 부여될 수 있다. 아이디 리더부(223)에 의해 전달된 트레이 아이디는 중앙 모듈(195)에서 관리되어 추적될 수 있고, 제어될 수 있다.
센서부(225)는 아이디 리더부(223)와 이격되어 설치될 수 있다. 센서부(225)는 트레이 이송 모듈(185) 및 베이스 모듈(210)과 통신할 수 있다. 예를 들어, 센서부(225)는 트레이 고정부(221)에 트레이(T)가 로딩되었는지 여부를 센싱할 수 있다. 센서부(225)는 센싱한 정보를 트레이 이송 모듈(185) 또는 베이스 모듈(210)로 전달할 수 있다.
일례로, 트레이 고정부(221)에 트레이(T)가 로딩되었다면, 센서부(225)는 트레이 이송 모듈(185)과 통신하여 트레이 이송 모듈(185)로부터 다른 트레이(T)가 트레이 포트(220)로 로딩되는 것을 미리 방지할 수 있다. 트레이 고정부(221)에 트레이(T)가 로딩된 상태가 아니라면, 센서부(225)는 트레이 이송 모듈(185)과 통신하여 트레이 이송 모듈(185)로부터 트레이(T)를 트레이 포트(220)로 로딩시킬 수 있다.
다른 예로, 트레이 고정부(221)에 트레이(T)가 로딩되었다면, 센서부(225)는 베이스 모듈(210)과 통신하여 작업 로봇(250)이 트레이 고정부(221)에 배치된 트레이(T)의 스터브(S)와 그리드 홀더(GH)를 셔틀 포트(230)로 운반할 수 있게 제어할 수 있다. 베이스 모듈(210)은 작업 로봇(250)이 스터브(S)와 그리드 홀더(GH)를 운반하도록 제어할 수 있다. 트레이 고정부(221)에 트레이(T)가 로딩된 상태가 아니라면, 센서부(225)는 베이스 모듈(210)과 통신하여 작업 로봇(250)의 동작을 정지시킬 수 있다.
셔틀 포트(230)는 베이스 모듈(210) 상에 배치될 수 있다. 셔틀 포트(230)는 트레이 포트(220)와 이격될 수 있다. 셔틀 포트(230)는 1개의 스터브(S)와 1개의 그리드 홀더(GH)를 고정할 수 있다. 셔틀 포트(230)는 메인 모듈(도 10의 MM)로 로딩될 수 있다. 즉, 셔틀 포트(230) 내의 스터브(S)와 그리드 홀더(GH)는 메인 모듈(MM)로 로딩될 수 있다.
도 5를 참조하면, 스터브(S)는 6개의 스터브 홈(H1)을 포함할 수 있다. 스터브 홈(H1)은 각각 검사용 웨이퍼 조각(W)이 저장되는 홈일 수 있다. 스터브 홈(H1)에 고정된 각각의 검사용 웨이퍼 조각(W)들은 서로 다른 아이디, 예를 들어 스터브 아이디에 저장될 수 있다. 각각의 스터브 아이디는 트레이 아이디에 저장되어 중앙 모듈(195)로 전산으로 보고될 수 있다.
도 6을 참조하면, 그리드 홀더(GH)는 그리드 홈(H2)과 그리드(G)를 포함한다. 그리드 홈(H2)은 그리드(G)가 고정되는 홈일 수 있다. 그리드(G)는 검사용 시료가 고정되는 부분이다. 검사용 시료에 대한 정보는 각각 다른 아이디, 예를 들어 그리드 아이디에 저장될 수 있다. 상기 그리드 아이디는 중앙 모듈(195)에 전산으로 보고될 수 있다. 5개의 그리드(G)가 1개의 그리드 홀더(GH)에 저장되는 것으로 도시하였지만, 1개의 그리드 홀더(GH)에 저장되는 그리드(G)의 개수는 이에 한정되는 것은 아니다.
도 7을 참조하면, 셔틀 포트(230)는 몸체부(미도시), 제1 홈(미도시), 및 제2 홈(미도시)을 포함한다. 몸체부는 제1 홈 및 제2 홈을 고정하고 지지할 수 있다. 몸체부는 스터브(S)와 그리드 홀더(GH)를 고정할 수 있다. 자세히 도시되진 않았지만, 제1 홈은 스터브(S)를 고정하는 홈일 수 있다. 스터브(S)는 제1 홈에 안착되어 셔틀 포트(230)와 결합될 수 있다. 자세히 도시되진 않았지만, 제2 홈은 그리드 홀더(GH)를 고정하는 홈일 수 있다. 그리드 홀더(GH)는 제2 홈에 안착되어 셔틀 포트(230)와 결합될 수 있다.
몇몇 실시예에 따른 EFEM(200)은 제1 고정부(235a)와 제2 고정부(235b)를 더 포함할 수 있다.
제1 고정부(235a)는 셔틀 포트(230)의 일측에 설치될 수 있다. 제1 고정부(235a)는 그리드 홀더(GH)를 셔틀 포트(230)에 완전히 고정하는 기능을 수행할 수 있다. 또한, 제1 고정부(235a)는 그리드 홀더(GH)와 셔틀 포트(230)를 해체하는 기능을 수행할 수도 있다. 제2 고정부(235b)는 셔틀 포트(230)의 타측에 설치될 수 있다. 제2 고정부(235b)는 스터브(S)를 셔틀 포트(230)에 완전히 고정하는 기능을 수행할 수 있다. 또한, 제2 고정부(235b)는 스터브(S)와 셔틀 포트(230)가 해체하는 기능을 수행할 수 있다. 제1 및 제2 고정부(235a, 235b) 각각은 설비 내부에서 셔틀 포트(230)를 운반 및 이송할 때, 스터브(S) 및 그리드 홀더(GH)가 흔들리거나 빠지지 않게 완전히 고정시킬 수 있다. 제1 및 제2 고정부(235a, 235b) 각각은 베이스 모듈(210) 상에 고정될 수도 있고, 이동될 수도 있다.
다시 도 3 및 도 4를 참조하면, 로봇 이송 레일(240)은 베이스 모듈(210)의 일면 상에서, 일방향으로 연장될 수 있다. 로봇 이송 레일(240)은 작업 로봇(250)이 이동하는 방향으로 연장될 수 있다. 작업 로봇(250)은 로봇 이송 레일(240) 상에서 로봇 이송 레일(240)을 따라 움직일 수 있다.
작업 로봇(250)은 베이스 모듈(210) 상에 설치될 수 있다. 작업 로봇(250)은 로봇 이송 레일(240) 상에 설치될 수 있다. 작업 로봇(250)은 로봇 이송 레일(240)을 따라 일방향으로 이동가능할 수 있다. 작업 로봇(250)은 트레이(T) 내의 스터브(S)와 그리드 홀더(GH)를 운반할 수 있다. 작업 로봇(250)은 셔틀 포트(230)를 운반할 수도 있다.
구체적으로, 작업 로봇(250)은 트레이(T) 내의 스터브(S)를 파지하여 셔틀 포트(230)로 운반할 수 있다. 작업 로봇(250)은 트레이(T) 내의 스터브(S)를 파지하여 셔틀 포트(230)의 제1 홈으로 운반할 수 있다. 작업 로봇(250)은 트레이(T) 내의 그리드 홀더(GH)를 파지하여 셔틀 포트(230)로 운반할 수 있다. 작업 로봇(250)은 트레이(T) 내의 그리드 홀더(GH)를 파지하여 셔틀 포트(230)의 제2 홈으로 운반할 수 있다. 작업 로봇(250)은 셔틀 포트(230)를 파지하여 메인 모듈로 로딩시킬 수 있다.
작업 로봇(250)은 지지부(251), 로봇 아암(253), 및 로봇 핸드(255)를 포함한다. 지지부(251)는 로봇 이송 레일(240)에 고정된 부분일 수 있다. 지지부(251)는 로봇 아암(253)과 로봇 핸드(255)를 고정하는 부분일 수 있다. 로봇 아암(253)은 지지부(251)와 로봇 핸드(255)를 연결하는 로봇 팔이다. 로봇 핸드(255)는 스터브(S), 그리드 홀더(GH) 및 셔틀 포트(230)를 파지하는 부분일 수 있다. 작업 로봇(250)의 동작 방법에 대해서는 도 11 내지 도 24를 참조하여 자세히 후술하도록 한다.
몇몇 실시예에서, 트레이 포트(220)는 2개 이상일 수 있다. 1개의 트레이 포트(220)는 메인 트레이 포트이고 다른 트레이 포트(220)는 서브 트레이 포트일 수 있다. 서브 트레이 포트는 메인 트레이 포트가 정상적으로 작동하지 않을 때 임시로 사용될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 셔틀 포트(230)는 2개 이상일 수 있다. 1개의 셔틀 포트(230)는 메인 셔틀 포트이고 다른 셔틀 포트(230)는 서브 셔틀 포트일 수 있다. 서브 셔틀 포트는 메인 셔틀 포트가 정상적으로 작동하지 않을 때 임시로 사용될 수 있다.
도 8 및 도 9는 몇몇 실시예에 따른 EFEM을 설명하기 위한 사시도이다.
도 8을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 EFEM은 체결부(260), 가림막(270), 및 프로텍션 바(Protection Bar; 280)를 더 포함할 수 있다.
체결부(260)는 베이스 모듈(210)의 측면 상에 설치될 수 있다. 체결부(260)는 메인 모듈(도 10의 MM)과 EFEM(200)을 고정시킬 수 있다. 체결부(260)는 4개 설치되는 것으로 도시되었지만, 체결부(260)의 개수는 이에 한정되는 것은 아니다.
가림막(270)은 베이스 모듈(210)의 측면을 따라 수직 방향으로 연장될 수 있다. 가림막(270) 중 하나는 베이스 모듈(210)의 일측면을 따라 수직으로 연장될 수 있다. 가림막(270)중 다른 하나는 베이스 모듈(210)의 타측면을 따라 수직으로 연장될 수 있다. 2개의 가림막(270)은 각각 서로 대향할 수 있다. 가림막(270)은 베이스 모듈(210) 상의 작업 로봇의 구동 영역을 물리적으로 제한할 수 있다. 또한, 가림막(270)은 작업자의 접근을 막아 환경안전 사고의 발생을 방지할 수도 있다.
프로텍션 바(280)는 2개의 가림막(270)을 서로 연결할 수 있다. 프로텍션 바(280)는 수평 방향으로 연장될 수 있다. 프로텍션 바(280)는 가림막(270)과 마찬가지로 베이스 모듈(210) 상의 작업 로봇의 구동 영역을 물리적으로 제한할 수 있다. 또한, 프로텍션 바(280)는 작업자의 접근을 막아 환경안전 사고의 발생을 방지할 수도 있다.
도 9를 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 EFEM(200)은 1개의 트레이 포트(220)와 1개의 셔틀 포트(230)만 포함할 수 있다. 상황에 따라 서브 트레이 포트와 서브 셔틀 포트는 필요하지 않을 수 있다. 이 경우, EFEM(200)은 각각 1개의 트레이 포트(220)와 1개의 셔틀 포트(230)만 포함할 수 있다. 트레이 포트(220)와 셔틀 포트(230)의 개수가 줄어듦에 따라 베이스 모듈(210)의 면적이 줄어들 수 있다.
도 10은 도 3의 EFEM을 포함하는 파괴 분석 자동화 설비를 설명하기 위한 사시도이다.
도 10을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 파괴 분석 자동화 설비는 EFEM(200)과 메인 모듈(Main Module; MM)을 포함할 수 있다. EFEM(200)은 도 3 내지 도 9에서 설명한 EFEM(200)일 수 있다. 메인 모듈(MM)은 도 1 및 도 2에서 설명한 전처리 모듈(140), 시료 제작 모듈(150), 및 분석 모듈(160) 중 적어도 하나일 수 있다.
EFEM(200)은 메인 모듈(MM)과 결합될 수 있다. EFEM(200)은 메인 모듈(MM)의 일측에 설치될 수 있다. EFEM(200)의 체결부(260)는 메인 모듈(MM)과 결합될 수 있다. 체결부(260)는 EFEM(200)과 메인 모듈(MM)을 결합하여 고정시킬 수 있다.
메인 모듈(MM)은 메인 챔버(Main Chamber; MC)와 로드락 챔버(Loadlock Chamber; LC)를 포함한다. 로드락 챔버(LC)는 셔틀 포트(230)가 로딩되는 공간일 수 있다. 로드락 챔버(LC)로 로딩된 셔틀 포트(230)는 다시 메인 챔버(MC)로 로딩될 수 있다. 메인 챔버(MC) 내부에서는 다양한 반도체 파괴 분석 작업이 수행될 수 있다.
일례로, 메인 모듈(MM)이 전처리 모듈(140)인 경우, 메인 모듈(MM)의 메인 챔버(MC) 내에서는 전처리 작업이 수행된다. 전처리 작업을 수행하여 검사용 웨이퍼 조각(W)을 형성한다. 다른 예로, 메인 모듈(MM)이 시료 제작 모듈(150)인 경우, 메인 모듈(MM)의 메인 챔버(MC) 내에서는 시료제작 작업이 수행된다. 시료제작 작업을 수행하여 검사용 시료를 형성한다. 또 다른 예로, 메인 모듈(MM)이 분석 모듈(160)인 경우, 메인 모듈(MM)의 메인 챔버(MC) 내에서는 촬영/분석 작업이 수행된다.
몇몇 실시예에 따른 파괴 분석 자동화 설비를 이용하면, 자동화 프로세스에 의하여 반도체 파괴 분석 작업이 수행될 수 있다. 먼저, EFEM(200)으로 반도체 파괴 분석 작업에 필요한 시료 보조물, 예를 들어, 검사용 웨이퍼 조각(W) 또는 검사용 시료가 로딩된다. 상기 시료 보조물은 자동화 프로세스에 의해 로드락 챔버(LC) 및 메인 챔버(MC)로 로딩된다. 메인 챔버(MC)에서 반도체 파괴 분석 작업이 수행된 후, 상기 시료 보조물은 메인 모듈(MM)에서 자동으로 언로딩될 수 있다. 상기 시료 보조물은 각각 상기 시료 보조물의 정보가 담긴 아이디를 포함한다. 상기 아이디들은 중앙 모듈(195)로 전산으로 보고된다. 따라서, 상기 반도체 파괴 분석 작업에 대한 히스토리를 추적하고, 이를 제어할 수 있다.
이하에서, 도 11 내지 도 24를 참조하여, 몇몇 실시예에 따른 파괴 분석 자동화 설비의 동작 방법에 대하여 자세히 설명한다. 도 11은 몇몇 실시예에 따른 파괴 분석 자동화 설비의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 참고적으로, 도 11은 시료 보조물이 메인 모듈에 로딩되기 전의 파괴 분석 자동화 설비의 동작 방법을 설명하는 도면일 수 있다.
도 3, 도 4 및 도 11을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 파괴 분석 자동화 설비의 동작 방법은 트레이(T)가 로딩되고(S110), 스터브(S)를 운반하고(S120), 그리드 홀더(GH)를 운반하고(S130), 셔틀 포트(230)를 운반하는 것(S140)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 트레이(T)는 트레이 포트(220)로 로딩될 수 있다. 트레이(T)는 트레이 포트(220)의 트레이 고정부(221)로 로딩될 수 있다. 이어서, 작업 로봇(250)은 스터브(S)를 셔틀 포트(230)로 운반한다. 작업 로봇(250)은 그리드 홀더(GH)를 셔틀 포트(230)로 운반된다. 셔틀 포트(230)는 작업 로봇(250)에 의해 메인 모듈(MM)로 로딩된다. 작업 로봇(250)은 스터브(S)를 운반한 후 그리드 홀더(GH)를 운반하는 것으로 도시하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 작업 로봇(250)은 그리드 홀더(GH)를 운반한 후 스터브(S)를 운반할 수도 있다.
도 12는 도 11의 S110 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 트레이(T)는 트레이 포트(220)로 로딩될 수 있다(S110). 트레이(T)는 트레이 고정부(221)로 로딩될 수 있다. 트레이(T)는 트레이 고정부(221)에 고정될 수 있다.
트레이 이송 모듈(185)은 이송 레일(190)을 따라 이동되어, EFEM(200) 상에 위치할 수 있다. 트레이 이송 모듈(185)은 OHT(185a)와 OHT 핸드(185b)를 포함할 수 있다. OHT(185a)는 복수의 트레이들(T)이 저장된 공간일 수 있다. OHT(185a)는 이송 레일(190)과 연결될 수 있다. OHT(185a)는 이송 레일(190)을 따라 이동될 수 있다. OHT 핸드(185b)는 OHT(185a) 내부에 배치될 수 있다. OHT 핸드(185b)는 수직 방향으로 연장될 수 있다.
예를 들어, OHT(185a)는 분석실(2000)의 천장에 설치되고, EFEM(200)은 분석실(2000)의 바닥면에 설치될 수 있다. OHT(185a)에 저장된 트레이(T)를 EFEM(200)으로 로딩시키기 위해서는 트레이(T)를 수직 방향으로 하강시켜야 한다. 이 때, OHT 핸드(185b)는 트레이(T)를 파지하고, 수직 방향으로 하강될 수 있다. OHT 핸드(185b)는 트레이(T)를 EFEM(200)의 트레이 포트(220)에 로딩시킬 수 있다.
만일 EFEM(200)의 트레이 포트(220)에 이미 트레이(T)가 로딩된 경우, 트레이 포트(220)의 센서부(225)는 트레이 이송 모듈(185)과 통신하여 트레이(T)가 트레이 포트(220)로 로딩되지 않게 제어할 수 있다.
도 13 및 도 14는 도 11의 S120 단계를 설명하기 위한 도면들이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 트레이(T) 내의 스터브(S)는 셔틀 포트(230)로 운반될 수 있다(S120).
도 13에서, 작업 로봇(250)은 트레이 포트(220)에 인접한 위치로 이동할 수 있다. 작업 로봇(250)의 로봇 핸드(255)는 트레이(T) 내의 스터브(S)를 파지할 수 있다. 이어서, 작업 로봇(250)은 스터브(S)를 파지한 상태로, 일방향으로 이동될 수 있다. 작업 로봇(250)은 셔틀 포트(230)에 인접한 위치로 이동될 수 있다. 작업 로봇(250)은 로봇 이송 레일(240)을 따라 이동한다.
도 14에서, 로봇 핸드(255)는 스터브(S)를 셔틀 포트(230)에 놓을 수 있다. 구체적으로, 스터브(S)는 셔틀 포트(230)의 제1 홈에 놓일 수 있다. 스터브(S)는 셔틀 포트(230)의 제1 홈에 고정될 수 있다. 만일, 셔틀 포트(230)에 이미 스터브(S)가 로딩되었다면, 트레이 포트(220)의 센서부(225)는 베이스 모듈(210)과 통신할 수 있다. 베이스 모듈(210)은 작업 로봇(250)이 스터브(S)를 셔틀 포트(230)로 운반하지 않게 제어할 수 있다.
도 15 내지 도 17은 도 11의 S130 단계를 설명하기 위한 도면들이다.
도 15 내지 도 17을 참조하면, 트레이(T) 내의 그리드 홀더(GH)는 셔틀 포트(230)로 운반될 수 있다(S130).
도 15에서, 작업 로봇(250)은 트레이 포트(220)와 인접한 위치로 다시 이동할 수 있다. 작업 로봇(250)은 셔틀 포트(230)에서 트레이 포트(220)를 향해 일방향으로 이동한다. 작업 로봇(250)의 로봇 핸드(255)는 트레이(T) 내의 그리드 홀더(GH)를 파지할 수 있다. 이어서, 작업 로봇(250)은 그리드 홀더(GH)를 파지한 상태로 다시 일방향으로 이동될 수 있다. 작업 로봇(250)은 셔틀 포트(230)에 인접한 위치로 이동될 수 있다. 작업 로봇(250)은 로봇 이송 레일(240)을 따라 이동한다.
도 16에서, 로봇 핸드(255)는 그리드 홀더(GH)를 셔틀 포트(230)에 놓을 수 있다. 구체적으로, 그리드 홀더(GH)는 셔틀 포트(230)의 제2 홈에 놓일 수 있다. 그리드 홀더(GH)는 셔틀 포트(230)의 제2 홈에 고정될 수 있다. 만일, 셔틀 포트(230)에 이미 그리드 홀더(GH)가 로딩되었다면, 트레이 포트(220)의 센서부(225)는 베이스 모듈(210)과 통신할 수 있다. 베이스 모듈(210)은 작업 로봇(250)이 그리드 홀더(GH)를 셔틀 포트(230)로 운반하지 않게 제어할 수 있다.
도 17에서, 제1 고정부(235a)와 제2 고정부(235b)는 각각 그리드 홀더(GH)와 스터브(S)를 고정할 수 있다.
제1 고정부(235a)는 셔틀 포트(230)의 일측에 배치되어 그리드 홀더(GH)를 고정할 수 있다. 제2 고정부(235b)는 셔틀 포트(230)의 타측에 배치되어 스터브(S)를 고정할 수 있다. 제1 고정부 및 제2 고정부(235a, 235b)는 셔틀 포트(230)가 운반되는 동안 그리드 홀더(GH) 및 스터브(S)가 흔들리지 않게 그리드 홀더(GH) 및 스터브(S)와 셔틀 포트(230)를 완전히 고정시킬 수 있다.
도 18 및 도 19는 도 11의 S140 단계를 설명하기 위한 도면들이다.
도 18 및 도 19를 참조하면, 셔틀 포트(230)는 메인 모듈(MM)로 운반될 수 있다(S140).
도 18에서, 작업 로봇(250)의 로봇 핸드(255)는 셔틀 포트(230)를 파지할 수 있다. 작업 로봇(250)은 셔틀 포트(230)를 파지하여 메인 모듈(MM)로 운반할 수 있다.
도 19에서, 작업 로봇(250)은 셔틀 포트(230)를 메인 모듈(MM)의 로드락 챔버(LC)로 로딩시킬 수 있다. 도시되진 않았지만, 셔틀 포트(230)는 로드락 챔버(LC)를 거쳐 메인 챔버(MC)로 로딩된다. 메인 챔버(MC) 내에서, 셔틀 포트(230)의 스터브(S)와 그리드 홀더(GH)가 분리된다. 메인 챔버(MC) 내에서, 반도체 파괴 분석 작업이 수행될 수 있다.
일례로, 메인 모듈(MM)이 전처리 모듈(140)인 경우, 전처리 작업을 수행하여 검사용 웨이퍼 조각을 형성하고, 검사용 웨이퍼 조각을 스터브(S)에 저장한다. 스터브(S)는 다시 셔틀 포트(230)에 고정될 수 있다.
다른 예로, 메인 모듈(MM)이 시료 제작 모듈(150)인 경우, 시료제작 작업을 수행하여 검사용 시료를 제작하고, 검사용 시료를 그리드 홀더(GH)에 저장한다. 그리드 홀더(GH)는 다시 셔틀 포트(230)에 고정될 수 있다.
도 20은 몇몇 실시예에 따른 파괴 분석 자동화 설비의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 참고적으로, 도 20은 시료 보조물이 메인 모듈에서 언로딩된 후의 파괴 분석 자동화 설비의 동작 방법을 설명하는 도면일 수 있다. 시료 보조물이 메인 모듈에서 언로딩 되는 동작은 시료 보조물이 메인 모듈로 로딩되는 동작의 역순일 수 있다.
도 3, 도 4 및 도 20을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 파괴 분석 자동화 설비의 동작 방법은 셔틀 포트가 언로딩되고(S210), 그리드 홀더를 운반하고(S220), 스터브를 운반하고(S230), 트레이를 언로딩시키는 것(S240)을 포함할 수 있다. 각각의 단계에 대한 자세한 내용은 도 21 내지 도 24를 이용하여 설명한다.
도 21은 도 20의 S210 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 21을 참조하면, 셔틀 포트(230)는 메인 모듈(MM)에서 언로딩될 수 있다. 셔틀 포트(230)는 로드락 챔버(LC)에서 언로딩될 수 있다(S210).
셔틀 포트(230)는 스터브(S)와 그리드 홀더(GH)를 고정한 상태로 언로딩될 수 있다. 예를 들어, 메인 모듈(MM)에서 반도체 파괴 분석 작업이 수행되고 형성된 시료 보조물, 예를 들어, 검사용 웨이퍼 조각 및 검사용 시료는 각각 스터브(S) 및 그리드 홀더(GH)에 고정될 수 있다. 스터브(S) 및 그리드 홀더(GH)는 셔틀 포트(230)에 고정된 상태로 로드락 챔버(LC)에서 언로딩될 수 있다. 이어서, 셔틀 포트(230)는 베이스 모듈(210)로 운반될 수 있다. 작업 로봇(250)은 셔틀 포트(230)를 파지하여 베이스 모듈(210)로 운반할 수 있다.
도 22는 도 20의 S220 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 22를 참조하면, 그리드 홀더(GH)는 트레이(T)로 운반될 수 있다(S220). 작업 로봇(250)은 셔틀 포트(230)에 고정된 그리드 홀더(GH)를 파지한다. 이어서, 작업 로봇(250)은 그리드 홀더(GH)를 파지한 상태로 트레이 포트(220)에 인접한 위치로 이동될 수 있다. 작업 로봇(250)은 파지한 그리드 홀더(GH)를 트레이 포트(220)에 고정된 트레이(T)에 놓을 수 있다.
도 23은 도 20의 S230 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 23을 참조하면, 스터브(S)는 트레이(T)로 운반될 수 있다(S230). 작업 로봇(250)은 셔틀 포트(230)에 인접한 위치로 이동할 수 있다. 이어서, 작업 로봇(250)은 셔틀 포트(230)에 고정된 스터브(S)를 파지한다. 작업 로봇(250)은 스터브(S)를 파지한 상태로 트레이 포트(220)에 인접한 위치로 이동될 수 있다. 작업 로봇(250)은 파지한 스터브(S)를 트레이 포트(220)에 고정된 트레이(T)에 놓을 수 있다.
그리드 홀더(GH)를 먼저 운반하고, 이어서 스터브(S)를 운반하는 것으로 도시하였지만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 스터브(S)를 먼저 운반하고, 스터브(S)를 운반한 후에 그리드 홀더(GH)를 운반할 수 있음은 물론이다.
도 24는 도 20의 S240 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 24를 참조하면, 트레이(T)는 트레이 포트(220)에서 언로딩될 수 있다(S240). 트레이 이송 모듈(185)의 OHT 핸드(185b)는 수직 방향으로 하강할 수 있다. OHT 핸드(185b)는 트레이(T)를 파지할 수 있다. 이어서, OHT 핸드(185b)는 수직 방향으로 상승할 수 있다. 트레이(T)는 OHT(185a)에 저장될 수 있다.
도 25는 몇몇 실시예에 따른 파괴 분석 자동화 설비를 설명하기 위한 사시도이다. 이하에서, 도 25를 참조하여, 복수의 메인 모듈을 포함하는 파괴 분석 자동화 설비와 이의 동작 방법에 대해 설명한다.
도 25를 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 파괴 분석 자동화 설비는 제1 메인 모듈(MM1), 제2 메인 모듈(MM2), 제1 EFEM(300), 및 제2 EFEM(400)을 포함할 수 있다.
제1 메인 모듈(MM1), 및 제2 메인 모듈(MM2)은 분석실(2000) 내부에 설치될 수 있다. 제1 메인 모듈(MM1) 및 제2 메인 모듈(MM2)은 각각 전처리 모듈(140), 시료 제작 모듈(150), 및 분석 모듈(160) 중 하나일 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의상 제1 메인 모듈(MM1)은 전처리 모듈(140)이고, 제2 메인 모듈(MM2)은 시료 제작 모듈(150)인 것으로 설명한다.
제1 EFEM(300)은 제1 메인 모듈(MM1)의 일측에 설치될 수 있다. 제1 EFEM(300)은 제1 메인 모듈(MM1)과 결합할 수 있다. 제1 EFEM(300)은 제1 EFEM(300)의 제1 체결부(360)를 이용하여 제1 메인 모듈(MM1)과 결합될 수 있다.
제2 EFEM(400)은 제2 메인 모듈(MM2)의 일측에 설치될 수 있다. 제2 EFEM(400)은 제2 메인 모듈(MM2)과 결합할 수 있다. 제2 EFEM(400)은 제2 EFEM(400)의 제2 체결부(460)를 이용하여 제2 메인 모듈(MM2)과 결합될 수 있다.
제1 EFEM(300)은 제1 베이스 모듈(310), 제1 트레이 포트(320), 제1 셔틀 포트(330), 제1 로봇 이송 레일(340), 제1 작업 로봇(350), 제1 체결부(360), 제1 가림막(370), 및 제1 프로텍션 바(380)를 포함한다. 제2 EFEM(400)은 제2 베이스 모듈(410), 제2 트레이 포트(420), 제2 셔틀 포트(430), 제2 로봇 이송 레일(440), 제2 작업 로봇(450), 제2 체결부(460), 제2 가림막(470), 및 제2 프로텍션 바(480)를 포함한다. 제1 EFEM(300) 및 제2 EFEM(400)은 도 3 내지 도 8을 이용하여 설명한 EFEM(200)과 동일할 수 있으므로, 자세한 설명은 생략하도록 한다.
제1 EFEM(300)으로 트레이(T)가 로딩된다. 트레이(T)는 제1 트레이 포트(320)로 로딩된다. 트레이(T)의 스터브(S) 및 그리드 홀더(GH)는 각각 제1 셔틀 포트(330)로 운반된다. 제1 작업 로봇(350)은 스터브(S) 및 그리드 홀더(GH)를 제1 셔틀 포트(330)로 운반한다. 이 때, 스터브(S)에는 검사용 웨이퍼 조각이 저장되지 않은 상태일 수 있다. 그리드 홀더(GH)에는 검사용 시료가 저장되지 않은 상태일 수 있다.
제1 작업 로봇(350)은 제1 셔틀 포트(330)를 제1 메인 모듈(MM1)의 제1 로드락 챔버(LC1)로 로딩시킨다. 이어서, 제1 셔틀 포트(330)는 제1 메인 챔버(MC1)로 로딩된다. 제1 메인 챔버(MC1) 내에서, 전처리 작업이 수행된다. 전처리 작업을 수행하여 검사용 웨이퍼 조각을 형성한다. 검사용 웨이퍼 조각은 스터브(S)에 저장된다. 스터브(S)는 다시 제1 셔틀 포트(330)에 고정된다.
이어서, 제1 셔틀 포트(330)는 제1 로드락 챔버(LC1)에서 언로딩된다. 제1 작업 로봇(350)은 검사용 웨이퍼 조각이 저장된 스터브(S)를 포함한 제1 셔틀 포트(330)를 제1 베이스 모듈(310)로 운반한다. 제1 작업 로봇(350)은 제1 셔틀 포트(330)에 고정된 스터브(S) 및 그리드 홀더(GH)를 트레이(T)로 운반한다. 이 때, 스터브(S)에는 검사용 웨이퍼 조각이 저장되어 있지만, 그리드 홀더(GH)엔 검사용 시료가 저장되어 있지 않다.
트레이(T)는 제1 트레이 포트(320)에서 언로딩된다. 트레이(T)는 트레이 이송 모듈(185)에 의해 운반되어 제2 EFEM(400)의 제2 트레이 포트(420)로 로딩될 수 있다.
제2 작업 로봇(450)은 제2 트레이 포트(420)에 고정된 트레이(T)에 저장된 스터브(S) 및 그리드 홀더(GH)를 제2 셔틀 포트(430)로 운반할 수 있다. 이 때, 스터브(S)에는 검사용 웨이퍼 조각이 저장되어 있고, 그리드 홀더(GH)에는 검사용 시료가 저장되어 있지 않을 수 있다. 제2 작업 로봇(450)은 스터브(S) 및 그리드 홀더(GH)가 고정된 제2 셔틀 포트(430)를 제2 메인 모듈(MM2)로 로딩시킬 수 있다. 제2 작업 로봇(450)은 제2 셔틀 포트(430)를 파지하여 제2 로드락 챔버(LC2)로 로딩시킨다.
제2 셔틀 포트(430)는 제2 로드락 챔버(LC2)를 거쳐 제2 메인 챔버(MC2)로 로딩된다. 제2 메인 챔버(MC2) 내에서 시료제작 작업이 수행될 수 있다. 시료제작 작업을 수행하여 검사용 시료를 제작할 수 있다. 검사용 시료는 검사용 웨이퍼 조각을 절단하여 제작될 수 있다. 제작된 검사용 시료는 그리드 홀더(GH)에 저장될 수 있다. 검사용 시료를 제작하고 남은 검사용 웨이퍼 조각은 다시 스터브(S)에 저장된다. 검사용 시료가 저장된 그리드 홀더(GH) 및 검사용 웨이퍼 조각이 저장된 스터브(S)는 다시 제2 셔틀 포트(430)에 고정된다.
이어서, 제2 셔틀 포트(430)는 제2 로드락 챔버(LC2)에서 언로딩된다. 제2 작업 로봇(450)은 제2 셔틀 포트(430)를 파지하여 제2 베이스 모듈(410)로 운반한다. 제2 작업 로봇(450)은 그리드 홀더(GH)와 스터브(S)를 파지하여 그리드 홀더(GH)와 스터브(S)를 제2 트레이 포트(420)에 고정된 트레이(T)로 운반한다. 이어서, 트레이(T)는 제2 EFEM(400)에서 언로딩될 수 있다.
트레이(T)에 관한 정보는 트레이 아이디에 저장될 수 있다. 스터브(S)에 고정된 검사용 웨이퍼 조각과 그리드 홀더(GH)에 고정된 검사용 시료는 각각 스터브 아이디 및 그리드 아이디에 저장될 수 있다. 상기 아이디들은 중앙 모듈(195)로 전산으로 보고될 수 있다. 중앙 모듈(195)은 각각의 아이디를 이용하여 반도체 파괴 분석 작업의 진행 상황을 추적할 수 있고, 제어할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
140: 전처리 모듈 150: 시료 제작 모듈
185: 트레이 이송 모듈 195: 중앙 모듈
200: EFEM 210: 베이스 모듈
220: 트레이 포트 230: 셔틀 포트
250: 작업 로봇 MM: 메인 모듈
LC: 로드락 챔버 T: 트레이
S: 스터브 GH: 그리드 홀더

Claims (10)

  1. 중앙 모듈과 통신 가능한 베이스 모듈;
    상기 베이스 모듈 상에, 스터브와 그리드 홀더를 포함하는 트레이가 로딩(loading)되는, 트레이 포트;
    상기 베이스 모듈 상에, 일방향으로 이동가능하고, 상기 트레이 내의 상기 스터브와 상기 그리드 홀더를 파지하여 운반하는 작업 로봇; 및
    상기 베이스 모듈 상에, 상기 스터브를 고정하는 제1 홈과, 상기 그리드 홀더를 고정하는 제2 홈을 포함하는 셔틀 포트를 포함하고,
    상기 작업 로봇은 상기 스터브를 상기 제1 홈으로 운반하고, 상기 그리드 홀더를 상기 제2 홈으로 운반하는, EFEM(Equipment Front End Module).
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 작업 로봇은 상기 셔틀 포트를 메인 모듈로 로딩(loading) 시키고, 상기 셔틀 포트를 상기 메인 모듈에서 언로딩(unloading) 시키는, EFEM.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 트레이는 상기 트레이의 정보가 담긴 트레이 아이디(ID)를 포함하고,
    상기 트레이 포트는 상기 트레이 아이디를 읽는 아이디 리더부와 상기 중앙 모듈과 통신 가능한 센서부를 포함하는, EFEM.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 셔틀 포트는 상기 셔틀 포트의 일측에 배치되어 상기 스터브를 고정하는 제1 고정부와, 상기 셔틀 포트의 타측에 배치되어 상기 그리드 홀더를 고정하는 제2 고정부를 포함하는, EFEM.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 스터브는 검사용 웨이퍼 조각을 저장하고,
    상기 그리드 홀더는 검사용 시료를 저장하는, EFEM.
  6. 반도체 파괴 분석 작업이 수행되는 메인 모듈; 및
    상기 메인 모듈의 일측에, 상기 메인 모듈과 결합된 EFEM(Equipment Front End Module)을 포함하고,
    상기 EFEM은
    스터브와 그리드 홀더를 포함하는 트레이가 로딩되는 트레이 포트,
    상기 스터브와 상기 그리드 홀더를 고정하고, 상기 메인 모듈로 로딩되는 셔틀 포트, 및
    상기 스터브, 상기 그리드 홀더 및 상기 셔틀 포트를 운반하는 작업 로봇을 포함하고,
    상기 작업 로봇은 상기 트레이에서 상기 스터브와 상기 그리드 홀더를 파지하여 상기 셔틀 포트로 운반하고,
    상기 작업 로봇은 상기 셔틀 포트를 파지하여 상기 메인 모듈로 상기 셔틀 포트를 로딩시키는, 파괴 분석 자동화 설비.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 스터브는 검사용 웨이퍼 조각을 저장하고,
    상기 그리드 홀더는 검사용 시료를 저장하는, 파괴 분석 자동화 설비.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 EFEM은 상기 메인 모듈과 물리적으로 결합되는 체결부를 포함하는, 파괴 분석 자동화 설비.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 메인 모듈은, 전처리 공정이 수행되는 제1 메인 모듈과, 시료 제작 공정이 수행되는 제2 메인 모듈을 포함하는, 파괴 분석 자동화 설비.
  10. 전처리 작업을 수행하여 검사용 웨이퍼 조각을 형성하고, 상기 검사용 웨이퍼 조각을 스터브에 저장하는 제1 메인 모듈;
    시료제작 작업을 수행하여 검사용 시료를 제작하고, 상기 검사용 시료를 그리드 홀더에 저장하는 제2 메인 모듈;
    상기 제1 메인 모듈의 일측에 설치되는 제1 EFEM; 및
    상기 제2 메인 모듈의 일측에 설치되는 제2 EFEM을 포함하고,
    상기 제1 EFEM은
    상기 스터브를 포함하는 트레이가 로딩되는 제1 트레이 포트,
    상기 스터브를 고정하는 제1 셔틀 포트, 및
    상기 스터브를 상기 트레이에서 상기 제1 셔틀 포트로 운반하고, 상기 제1 셔틀 포트를 상기 제1 메인 모듈로 운반하는 제1 작업 로봇을 포함하고,
    상기 제2 EFEM은
    상기 그리드 홀더를 포함하는 트레이가 로딩되는 제2 트레이 포트,
    상기 그리드 홀더를 고정하는 제2 셔틀 포트, 및
    상기 그리드 홀더를 상기 트레이에서 상기 제2 셔틀 포트로 운반하고, 상기 제2 셔틀 포트를 상기 제2 메인 모듈로 운반하는 제2 작업 로봇을 포함하는, 파괴 분석 자동화 설비.
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