JP2004311940A - 基板移送モジュールの汚染を制御することができる基板処理装置及び方法 - Google Patents

基板移送モジュールの汚染を制御することができる基板処理装置及び方法 Download PDF

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Abstract

【課題】基板移送モジュールの汚染を制御することができる基板処理装置及び方法を提供する。
【解決手段】基板を収容する容器106を支持するロードポート112aを備え、基板に処理を行う工程チャンバを含む基板処理部へ基板を移送するロボットが内部に配置された基板移送チャンバ110を含む基板移送モジュール108と、基板移送チャンバ110に浄化ガスを供給して内部を浄化するガス供給部132及び浄化ガスを再循環させるガス循環管138を含む汚染制御部130を備える。基板移送チャンバ内を浄化して湿気及び汚染物質を除去し、処理完了後の基板が容器内で待機中に湿気及び汚染物質と反応して凝縮粒子を形成することを防止する。
【選択図】 図6

Description

本発明は基板処理装置及び方法に関するものであり、より詳しくは、容器(container)内に収容されている基板を、さまざまな工程を実施する基板処理部に移送するための基板移送モジュール(substrate transfer module)内部の汚染を制御することができる基板処理装置及び方法に関するものである。
半導体製造工程中のドライエッチング工程は、リソグラフィ工程を通じて形成されたフォトレジストパターンをエッチングマスクとして施されたウェーハをチャンバ内に載置して、これにエッチングガスを利用することで、ウェーハ上にパターンを形成する工程であり、通常、高真空状態で実行される。
しかし、クリーンルームの常圧状態において、チャンバ内部を高真空状態の雰囲気にするには相当な時間がかかるために、一般にドライエッチング設備の入/出力ポート(port)間にバッファの役割をする低真空ロードロックチャンバ(loadlock chamber)を配置し、この部分にウェーハを待機させることにより単位時間当りに生産量を向上させる方法を使用している。
図1は従来の200mm直径ウェーハ用多重チャンバシステムを有するドライエッチング設備の平面図である(たとえば特許文献1、および2参照)。
図1に示すように、従来の200mmドライエッチング設備は低真空ロードロックチャンバ14a、14b及び高真空工程チャンバ18a、18b、18cを含む。

このようなドライエッチング設備を用いたエッチング工程の実施は、まず、通常25枚のウェーハ(すなわち、半導体基板)20が収容されたカセット12を約10−3torr(133.3220×10−3Pa)の低真空状態に維持される第1ロードロックチャンバ14aにローディングする。その後、移送チャンバ15の移送ロボット16を通じて前記第1ロードロックチャンバ14a内のウェーハ20を1枚ずつ対応される高真空工程チャンバ18a、18b、18cに移送する。全ての高真空工程チャンバ18a、18b、18cは約10−6torr(133.3220×10−6Pa)の高真空状態に維持されている。
前記高真空工程チャンバ18a、18b、18cでドライエッチング工程が完了されたウェーハ20は移送チャンバ15の移送ロボット16を通じて第2ロードロックチャンバ14bに移送される。
このように、上述した各段階を経てエッチング工程が完了された全てウェーハ20が第2ロードロックチャンバ14b内のカセット12に入って来ると、前記第2ロードロックチャンバ14bを開いてウェーハカセット12をドライエッチング設備から除去する。
一方、半導体装置の生産性を向上させ、製造原価を節減するためにウェーハの大口径化を必ず必要とする。従って、最近、300mm直径の半導体ウェーハが使用され、これにより半導体製造設備及び工程設計なども発展している。
300mm直径のウェーハは、複数個のスロット(slot)が備えられたキャリア(carrier)と、ウェーハの重みによってキャリアに荷重がかかった状態でウェーハを移送するキャリアボックスのような移送道具を統合した前開き統合型ポッド(Front Opening Unified Pod;以下、“FOUP”と称する)のようなウェーハ容器内に収容する。
しかし、前記FOUPは体積が大きいため、低真空ロードロックチャンバにローディングする場合、常圧から低真空状態を形成し、再度低真空状態から常圧に加圧(pressurization)させるための時間が長くなって、単位時間当りの生産量を低下させることになる。従って、300mmウェーハ用工程設備はFOUPとロードロックチャンバとの間にEFEM(Equipment Front End Module)のような別途の基板移送モジュールを置いて、FOUPを基板移送モジュールのロードポート(load port)上に積載し、ウェーハを1枚ずつ基板移送モジュールを通じてロードロックチャンバに移送する方式を採択している。
図2は従来の300mmウェーハ用多重チャンバシステムを有するドライエッチング設備の平面図である(たとえば特許文献3参照)。
図2に示すように、従来の300mmのドライエッチング設備は基板移送モジュール50、低真空ロードロックチャンバ60a、60b及び基板処理部65により構成される。
基板処理部65はウェーハ62上に設定された工程を実施するための複数個の高真空工程チャンバ66a、66b、66c、及びロードロックチャンバ60a、60bと高真空工程チャンバ66a、66b、66cとの間でウェーハ62を移送するための移送チャンバ63を含む。
基板移送モジュール50は図3に示すように、ウェーハ62が収容されているFOUP52を支持するためのロードポート58a、58b、外部空気を流入するためのフィルターユニット59及びその内部に基板移送ロボット56が配置される基板移送チャンバ54を含む。
図2及び図3に示すように、1ロット(lot)、即ち、25枚のウェーハ62が収容されたFOUP52を基板移送モジュール50の第1ロードポート58a上に置いた後、基板移送チャンバ54と向き合っているFOUP52の正面ドア(Front door)(図示せず)をオープンさせる。
基板移送モジュール50のフィルターユニット59はファン(fan)とフィルターが一体化されたファンフィルターユニット(fan filter unit;FFU)として、クリーンルームのフィルター75を通じて濾過された清浄化空気80を基板移送チャンバ54内部にダウンフロー(down flow)させる役割をする。従って、基板移送チャンバ54はフィルターユニット59からダウンフローされた清浄化空気80の条件(温度23℃、湿度45%)と同一である常温、常圧に維持される。従って、FOUP52はオープンされた正面ドアを通じて基板移送チャンバ54と連結される状態であるので、基板移送チャンバ54の清浄化空気80がFOUP52内部に流入されてFOUP52の内部も基板移送チャンバ54と同一に 常温、常圧に維持される。
このようにFOUP52の正面ドアをオープンした状態で、一ロットのウェーハ62のうち、第一ウェーハを基板移送チャンバ54の基板移送ロボット56を通じて約10−3torrの低真空状態に維持される第1ロードロックチャンバ60aにローディングされる。その後、移送チャンバ63の基板移送ロボット64を通じて第1ロードロックチャンバ60a内のウェーハ62を対応される工程チャンバ66a、66b、66cに移送する。全て工程チャンバ66a、66b、66cは約10−6torrの高真空状態に維持される。
工程チャンバ66a、66b、66cでドライエッチング工程が完了された第一ウェーハ62は移送チャンバ63の移送ロボット64を通じて第2ロードロックチャンバ60bに移送される。続けて、第一ウェーハ62は基板移送チャンバ54の基板移送ロボット56を通じて第2ロードポート58b上に置かれているFOUP52に移送された後、残余ウェーハに対する工程が完了されるまでFOUP52内で50分程度待機することになる。
このような段階を経てエッチング工程が完了された全てのウェーハがFOUP52内に入って来ると、FOUP52の正面ドアを閉じてFOUP52をドライエッチング設備から除去する。
上述したように、25枚のウェーハが収容されたカセットを低真空ロードロックチャンバに直接ローディングして、カセットが外部の清浄化空気から完全に遮断される200mmドライエッチング設備に比べて、従来の300mmドライエッチング設備では25枚のウェーハが収容されているFOUP52からウェーハ62を1枚ずつ基板移送モジュール50を通じて第1ロードロックチャンバ60aに移送する。従って、ドライエッチング工程が完了されたウェーハ62はFOUP52の正面ドアがオープンされた状態で基板移送モジュール50の第2ロードポート58b上に置かれたFOUP52内で基板移送チャンバ54を通じて清浄化空気80と同一である温度及び湿度条件で待機することになるので、ウェーハ停滞時間が発生することになる。
次の表1は従来の200mmドライエッチング設備と300mmドライエッチング設備のウェーハ流れを比較して示したものである。
Figure 2004311940
前記表1から分かるように、従来の300mmドライエッチング設備では基板移送モジュール(EFEM)と連結されて常温・常圧で待機するFOUP内のウェーハが1枚ずつロードロックチャンバに移送される。従って、ドライエッチング工程が完了されたウェーハはFOUPの正面ドアが開いた状態でFOUP内で待機することになり、工程を先に進行したウェーハであるほどFOUP内での停滞時間が長くなる。
FOUP内での停滞時間の間にウェーハは、基板移送モジュールを通じて清浄化空気の温度及び湿度と同一である雰囲気に露出されているので、FOUP内のウェーハは清浄化空気中の湿気(HO)及びオゾン(O)のような各種空気中分子状汚染物質(airborne molecular contamination;AMC)に露出される。ここで、ウェーハの表面に残留しているエッチングガスが空気中の湿気と反応して凝縮(condensation)される現象が発生し、凝縮されたエッチングガスが微粒子で形状化されて隣接パターン間のブリッジ(bridge)を誘発することになる。
図4はドライエッチング後の基板の停滞時間による凝縮粒子数量を示したグラフであり、ドライエッチング工程を完了した後、後続の検査(inspection)設備にウェーハ容器であるFOUPを移動させるまでの停滞時間によりウェーハ上に発生した凝縮粒子の数量を比較した結果を示す。このグラフで、水平軸は停滞時間を示し、垂直軸はウェーハ当りに凝縮粒子数を示す。
図4に示すように、停滞時間が100分程度過ぎた後、ウェーハ上で凝縮粒子の数が急激に増加することが示された。特に、パターンが微細化されるほどオゾンによる自然酸化膜の成長による抵抗増加、工程と工程との間の停滞時間による湿気またはAMCなどの吸着によるゲート酸化膜の劣化など半導体素子に及ぼす影響が加重される。
また、図4の測定結果から、常温、常圧条件においてFOUP内で待機することになる第一ウェーハで、このような凝縮現象が最も激しく発生することが分かる。このような現象は従来の200mmドライエッチング設備でも発生したが、ドライエッチング設備からトラック−アウトした後、後続の洗浄工程までの停滞時間を管理することにより、この問題を解決することができた。
逆に、従来の300mmドライエッチング設備ではウェーハが基板移送モジュールにローディングされる時から停滞時間が発生するために、第一ウェーハの場合、ドライエッチング設備からトラック−アウトさせる前に50分程度の停滞時間が発生することにより、トラック−アウト以前にもう凝縮現象が示されることになる。
このように、ウェーハを収容しているFOUPが常温、常圧の空気により汚染されることを減少させるために、FOUPを直接低真空ロードロックチャンバにローディングする300mm工程設備が開発された。しかし、これはFOUPの大きさによる空間の増加により真空形成時間が長くなったことにより、単位時間当りの生産量を大きく低下させるという問題があった。従って、基板移送モジュールを通じてFOUP内のウェーハを1枚ずつロードロックチャンバに移送する300mm工程設備を使用することが一般の趨勢である。
特開平11−288990号公報 特開平13−35899号公報 韓国公開特許第2003−84032号
本発明の目的は、容器内に収容されている基板を、さまざまな工程を実施する基板処理部に移送するための基板移送モジュール内部の汚染を制御することができる基板処理装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、容器内に収容されている基板を、さまざまな工程を実施する基板処理部に移送するための基板移送モジュール内部の汚染を制御することができる基板処理方法を提供することにある。
上述した目的を達成するための本発明による基板処理装置は、複数個の基板を収容する容器と、前記基板に対して設定された工程を実施する少なくとも一つの工程チャンバを含む基板処理部と、前記容器内の基板を前記基板処理部に移送するための基板移送手段がその内部に配置されている基板移送チャンバ、及び前記基板移送チャンバの外部に配置され、前記容器を支持するための少なくとも一つのロードポートを含み、前記基板処理部に連結される基板移送モジュールと、前記基板移送チャンバに連結され、前記基板移送チャンバに浄化ガスを供給するガス供給部と、前記基板移送チャンバ内部の浄化ガスを再循環させて前記基板移送チャンバに供給するガス循環管とを含む汚染制御部を備える。
本発明の望ましい実施形態によると、容器はFOUPであり、基板移送手段は前記容器内の前記基板を1枚ずつ移送するロボットアームを備えるロボットである。浄化ガスは不活性ガスまたはドライ空気のうちのいずれか一つであり、望ましくは、窒素(N)ガスである。
本発明の望ましい実施形態によると、汚染制御部は前記基板移送チャンバ内部の温度及び湿度を検出するためのセンサー及び前記センサーにより検出された基板移送チャンバの温度及び湿度が、設定値を超過すると前記浄化ガスの供給量を増加させ、設定値より低いと前記浄化ガスの供給量を減少させるように前記ガス供給部の動作を制御する制御部をさらに備える。
上述した他の目的を達成するための本発明による基板処理装置は、複数個の基板を収容する容器と、前記基板に対して設定された工程を実施する少なくとも一つの工程チャンバを含む基板処理部と、前記容器内の基板を前記基板処理部に移送するための基板移送手段がその内部に配置されている基板移送チャンバ、及び前記基板移送チャンバの外部に配置され、前記容器を支持するための少なくとも一つのロードポートを含む基板移送モジュールと、前記基板移送チャンバに連結され、前記基板移送チャンバに浄化ガスを供給して前記基板移送チャンバの内部を浄化するガス供給部及び前記供給された浄化ガスを再循環させて前記基板移送チャンバ内部に供給するためのガス循環管を含む汚染制御部を備え、前記ロードポート上に支持されている前記容器の内部が前記基板移送チャンバに供給された前記浄化ガスに充填されて前記容器内に汚染物質が流入されることを防止する。
また、上述した他の目的を達成するための本発明による基板処理方法は、基板移送チャンバ内に浄化ガスを提供し、前記浄化ガスを前記基板移送チャンバに再循環させる段階(a)と、複数個の基板を含む容器を前記基板移送チャンバの外部に配置されたロードポート上にローディングさせる段階(b)と、前記基板移送チャンバ内のロボットを用いて前記ロードポート上の前記容器から前記基板移送チャンバ内に前記基板を移送する段階(c)と、前記基板移送チャンバから少なくとも一つの工程チャンバに前記基板を移送する段階(d)と、前記工程チャンバ内で前記基板を処理する段階(e)と、前記処理された基板を前記工程チャンバから前記容器に移送する段階(f)を含み、前記(a)段階は前記(b)段階乃至前記(f)段階の間に続けて進行される。
本発明の望ましい実施形態によると、浄化工程を続けて進行する間に基板移送チャンバ内部の温度及び湿度を実時間に検出し、検出された温度及び湿度が設定値を超過すると、浄化ガスの供給量を増加させ、設定値より低いと、浄化ガスの供給量を減少させる。
本発明によると、容器内に収容されている基板に対して各種工程における処理を実施する基板処理部に移送するための基板移送モジュールの基板移送チャンバ内部に窒素ガスのような浄化ガスを供給及び再循環させて、基板移送チャンバ内部の湿気及びオゾンを含む各種空気中の分子状汚染物質(AMC)を制御する。従って、工程が完了された基板が容器内で待機する間に湿気及び汚染物質と反応して凝縮粒子を形成することを防止することができる。
また、基板移送モジュールのロードポート上に支持されている容器の内部が基板移送チャンバに供給された浄化ガスに充填されるので、後続工程を進行するために容器を他の設備に移送する時、容器の外部大気中の湿気及び外部汚染物質が流入されることを遮断することにより、工程と工程との間の停滞時間の間に汚染吸着及び凝縮現象を防止することができる。
また、基板移送チャンバ内部の温度及び湿度を実時間にモニタリングして浄化ガスの供給量を自動に調節することにより、基板移送チャンバの内部湿度を使用者が所望である濃度に制御することができる。
以下、図面を参照して本発明の望ましい一実施形態をより詳細に説明する。
(第1実施形態)
図5は本発明の第1実施形態による基板処理装置の平面図である。
図5に示すように、本発明の300mmドライエッチング設備は基板移送モジュール108、低真空ロードロックチャンバ122a、122b、及び基板処理部102により構成される。
基板処理部102は半導体基板、例えば、直径300mmのウェーハ104上に設定された工程、例えば、ドライエッチング工程を実施するための複数個の高真空工程チャンバ128a、128b、128c、及び移送チャンバ124を含む。移送チャンバ124内の移送ロボット126によりウェーハ104が低真空ロードロックチャンバ122a、122bと高真空工程チャンバ128a、128b、128cとの間で移送される。
基板移送モジュール108の側面図が図6に図示されている。
図5及び図6に示すように、基板移送モジュール108はその内部に基板移送手段114が配置される基板移送チャンバ110、基板移送チャンバ110の外部に配置され、ウェーハ104が収容されている容器106を支持するためのロードポート112a、112b、及び基板移送チャンバ110内に外部空気を流入させるためのフィルターユニット120を含む。なお、図においては、ロードポートを2つ示したが、これは少なくとも一つあればよい。
望ましくは、容器106はFOUPである。また、基板移送手段114はウェーハ104を支持するロボットアーム116、及びロボットアーム116を駆動させてウェーハ104を移動させるためのアーム駆動部118からなるロボットである。そして、ロボットアーム116によって基板が1枚ずつ容器106から取り出されて、基板処理部102へ移送される。
フィルターユニット120は、外部空気を流入させるためのファンと、流入させた外部空気を浄化するフィルターが一体化されたファン・フィルターユニット(FFU)として、清浄化空気を基板移送チャンバ110の内部にダウンフローさせる役割をする。
本発明の基板処理装置は、基板移送モジュール108の外部に汚染制御部130を備える。汚染制御部130は基板移送チャンバ110内に浄化ガス146aを供給して基板移送チャンバ110の内部を浄化するガス供給部132、及び内部の浄化ガスを再循環させて基板移送チャンバ110内に供給するためのガス循環管138を含む。
浄化ガスは不活性ガスまたは湿気が除去されたドライ空気うちのいずれか一つを使用し、望ましくは窒素(N)ガスを使用する。
ガス供給部132には浄化ガスを供給するためのガスライン134と浄化ガスの流量を制御するための質量流量計(mass flow controller;MFC)136が連結されている。
ガス循環管138を通じて再循環されて基板移送チャンバ110内に供給される浄化ガス146bが基板移送チャンバ110の内部で層流(laminar flow)を形成するように、ガス循環管138は基板移送チャンバ110の一側面下部で最上部面に延びて設けられている。ガス循環管138を通じて再循環される浄化ガス146bはフィルターユニット120を通じて濾過されて基板移送チャンバ110内に供給される。
基板移送チャンバ110内部の大気(ambient)を浄化ガスにより全て浄化する場合、浄化ガスの多量消耗による原価上昇問題と浄化ガスの排気問題が台頭される。従って、基板移送チャンバ110の全体体積の一定量のみを浄化ガスにより浄化し、内部の浄化ガスをガス循環管138を通じて再循環させて基板移送チャンバ110に供給し、加圧(pressurizing)により浄化ガスの自然漏洩を誘発することが望ましい。ここで、参照符号146aはガス供給部132を通じて基板移送チャンバ110に供給される浄化ガスを示す。参照符号146bはガス循環管138を通じて再循環されて基板移送チャンバ110に供給される浄化ガスを示す。参照符号146cは加圧により漏洩される浄化ガスを示す。
以下、上述した構造の基板処理装置の動作を説明する。
ロードポート112a、112b及び基板移送チャンバ110を含む基板移送モジュール108は、フィルターユニット120を通じて清浄化空気が基板移送チャンバ110の内部に流入されるために、設定された工程、例えば、ドライエッチング工程を実施する以前に基板移送チャンバ110の内部は清浄化空気の温度及び湿度と同一の条件、例えば、約23℃の温度及び約45%の湿度の常温及び常圧に維持される。
基板移送モジュール108に連結された汚染制御部130のガス供給部132を通じて基板移送チャンバ110に不活性ガスまたはドライエッチング工程にも用いられる浄化ガス146a、望ましくは窒素(N)ガスを供給することにより、基板移送チャンバ110内部の湿気または汚染物質を浄化する。これと同時に、基板移送チャンバ110内部の浄化ガスをガス循環管138を通じて再循環させて基板移送チャンバ110に供給する。
汚染制御部130による浄化工程は全てウェーハ104に対して設定された工程、例えば、ドライエッチング工程が完了されて最終ウェーハがFOUP106内に移送されるまで持続的に進行される。
浄化工程を進行する間に、一ロット、即ち、25枚のウェーハ104が収容されたFOUP106を基板移送モジュール108のロードポート112a、112b、例えば、第1ロードポート112aにローディングする。その後、基板移送モジュール108の基板移送チャンバ110と向き合っているFOUP106の正面ドア150aを開く。
このように、FOUP106の正面ドア150aを開いて、浄化工程を持続的に進行する状態で、基板移送チャンバ110の基板移送手段114によりFOUP106内に収容されているウェーハ104のうち1枚のウェーハ、例えば第一ウェーハを基板移送チャンバ110内に移動させる。その後、基板移送チャンバ110と低真空ロードロックチャンバ122a、122b、例えば、第1ロードロックチャンバ122a間のゲートバルブ152aを開いて、基板移送チャンバ110の基板移送手段114を通じて第一ウェーハを約10−3torrの低真空状態に維持されている第1ロードロックチャンバ122aにローディングする。
基板移送チャンバ110と第1ロードロックチャンバ122aとの間のゲートバルブ152aを遮断し、基板処理部102の移送チャンバ124と第1ロードロックチャンバ122aとの間のゲートバルブ154aをオープンさせた後、移送チャンバ124の移送ロボット126を通じて第一ウェーハを移送チャンバ124に移動させる。
移送チャンバ124と第1ロードロックチャンバ122aとの間のゲートバルブ154aを遮断した後、移送チャンバ124と高真空工程チャンバ128a、128b、128cとの間のゲートバルブ156a、156b、156cをオープンし、移送ロボット126を通じて第一ウェーハを高真空工程チャンバ128a、128b、128cに移動させる。ここで、高真空工程チャンバ128a、128b、128cは約10−6torrの高真空状態に維持される。
移送チャンバ124と高真空工程チャンバ128a、128b、128cとの間のゲートバルブ156a、156b、156cを遮断した後、高真空工程チャンバ128a、128b、128cで第一ウェーハに設定された工程、例えば、ドライエッチング工程を実施する。
前記工程が完了されると、移送チャンバ124と高真空工程チャンバ128a、128b、128cとの間のゲートバルブ156a、156b、156cを開き、第一ウェーハを移送ロボット126を通じて移送チャンバ124に移動させる。
移送チャンバ124と高真空工程チャンバ128a、128b、128cとの間のゲートバルブ156a、156b、156cを遮断した後、移送チャンバ124と低真空ロードロックチャンバ122a、122b、例えば、第2ロードロックチャンバ122b間のゲートバルブ154bを開き、移送ロボット126を通じて第一ウェーハを第2ロードロックチャンバ122bに移動させる。
移送チャンバ124と第1ロードロックチャンバ122aとの間のゲートバルブ154bを遮断した後、基板移送チャンバ110と第2ロードロックチャンバ122bとの間のゲートバルブ152bを開き、第一ウェーハを基板移送手段114を通じて基板移送チャンバ110に移動させる。続けて、基板移送手段114を駆動させて第一ウェーハを基板移送チャンバ110からロードポート112a、112b、例えば、第2ロードポート112bのFOUP106内部に移動させる。
第一ウェーハはその他のウェーハに対する工程が完了されるまでFOUP106内で50分程度待機することになるが、FOUP106と連結されている基板移送チャンバ110の内部が持続的に窒素ガスにより浄化されて湿気及び汚染物質が除去されるので、停滞時間の間に第一ウェーハの表面に湿気及び汚染物質が吸着されることを防止することができる。
前記のような段階を経てエッチング工程が完了された全てウェーハがFOUP106内に入って来ると、FOUP106の正面ドアを遮断し、基板移送チャンバ110への浄化ガス供給を中断する。その後、FOUP106をドライエッチング設備から除去する。FOUP106は全てウェーハ104に対する工程が進行する間に正面ドア150a、150bがオープンされている状態にロードポート112a、112b上で待機しているために、基板移送チャンバ110に供給される窒素(N)浄化ガスがFOUP106の内部に自然に充填される。従って、FOUP106の正面ドアを遮断した後、後続工程設備にFOUP106を移動させる時、FOUP106の内部に充填されている浄化ガスが外部大気中の湿気及び汚染物質(AMC)の流入を遮断することにより、工程と工程との間の停滞時間の間にウェーハ104の表面に湿気及び汚染物質が吸着されて凝縮粒子を形成することを防止することができる。
図7は窒素ガスにより基板移送チャンバを浄化するにおいて、浄化時間による基板移送チャンバ及びFOUPの内部湿度変化を示したグラフである。このグラフにおいて、水平軸は時間を示し、垂直軸は相対湿度(%)を示す。
図7で、(1)領域は基板移送チャンバ内で浄化ガス、例えば、窒素(N)ガスにより浄化を始める段階を示す。(2)領域は窒素(N)ガスにより浄化された基板移送チャンバの外部に配置されたロードポート上に一ロットのウェーハが収容されているFOUPをローディングする段階を示す。(3)領域はロードポートからFOUPをアンローディングする段階を示す。Aは基板移送チャンバ内部の相対湿度を示し、BはFOUP内部の相対湿度を示す。
図7に示すように、基板移送チャンバ内に窒素(N)ガスを供給して浄化を実施する間に基板移送チャンバ内部の湿度は約25%から約4%に減少した。ロードポート上にローディングされたFOUPはオープンされた正面ドアを通じて基板移送チャンバ内部の大気が続けて流入されるために、全てウェーハに対する工程が進行する間にFOUPの内部に窒素ガスが自然に充填されて湿度が約30%から約6%に減少した。
また、FOUPの正面ドアを遮断し、ロードポートからFOUPをアンローディングした後、清浄室内でFOUPが停滞される時にもFOUPの内部湿度が外部湿度の50%まで増加するに1時間10分程度が所要されることを確認することができた。これは基板移送チャンバのみ窒素(N)ガスにより浄化してもロードポート上にローディングされている間にFOUPの内部に窒素(N)ガスが自然に充填されるために、FOUPに対しても窒素浄化効果が1時間10分程度持続されることを意味する。従って、工程と工程との間で清浄室内にFOUPが停滞される時にも外部大気中の湿気及び汚染物質(AMC)がFOUPの内部に流入されることを遮断することができることが分かる。
(第2実施形態)
図8は本発明の第2実施形態による基板処理装置の基板移送モジュールを示す側面図である。
図8に示すように、第2実施形態による基板処理装置は基板移送モジュール108の汚染制御部を除いて上述した第1実施形態と同一である。
基板移送モジュール108はその内部に基板移送手段、望ましくは基板移送ロボット114が配置される基板移送チャンバ110、基板移送チャンバ110の外部に配置され、ウェーハ104が収容されている容器、望ましくはFOUP106を支持するための少なくとも一つのロードポート112a、112b及び基板移送チャンバ110内に外部空気を流入させるためのフィルターユニット120とを含む。
基板移送モジュール108の外部には汚染制御部130が配置される。汚染制御部130は基板移送チャンバ110に窒素(N)ガスのような不活性ガスまたはドライ空気からなる浄化ガス146aを供給して基板移送チャンバ110の内部を浄化するガス供給部132及び内部の浄化ガスを再循環させて基板移送チャンバ110に供給するためのガス循環管138とを含む。
また、汚染制御部130は基板移送チャンバ110内部の温度または湿度を検出するセンサー140、センサー140により検出された基板移送チャンバ110の温度及び湿度データを記録し、データを制御部144に伝達するデータ受信部142及び浄化ガス146aの供給量を制御するようにMFC136を制御する制御部144とを含む。
具体的に、汚染制御部130のガス供給部132を通じて基板移送チャンバ110に浄化ガス146aを供給して基板移送チャンバ110内部の湿気または汚染物質を浄化する。浄化ガス146aの供給が進行される間に、基板移送チャンバ110内部の浄化ガスはガス循環管138を通じて再循環されて基板移送チャンバ110に供給される。
また、浄化ガス146aの供給を進行する間に、センサー140を通じて基板移送チャンバ110内部の温度及び湿度を実時間に測定する。測定されたデータはデータ受信部152を通じて制御部144に伝達される。例えば、使用者が定めた湿度設定値が約1%未満であり、湿度が約1000ppm〜500ppmである時、基板移送チャンバ110内部の測定された湿度が設定値を超過すると、制御部144は浄化ガスの流量を調節する質量流量計(MFC)136を制御して浄化ガスの供給量を増加させる。また、測定された湿度が設定値より低いと、制御部144は質量流量計(MFC)136を制御して浄化ガスの供給量を減少させる。
このように、本発明の第2実施形態による基板移送モジュール108は基板移送チャンバ110内部の温度または湿度を実時間に測定して浄化ガスの供給量を自動に調節することにより、基板移送チャンバ110の内部空気の湿度を使用者が所望である濃度に制御することができる。
以上、本発明を実施形態によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できるのであろう。
従来の200mmウェーハ用ドライエッチング設備の平面図である。 従来の300mmウェーハ用ドライエッチング設備の平面図である。 図2の設備において、基板移送モジュールを示す側面図である。 ドライエッチング後基板の停滞時間による凝縮粒子数量を示すグラフである。 本発明の第1実施形態による基板処理装置の平面図である。 図5の基板処理装置において、基板移送モジュールを示す側面図である。 浄化時間による基板移送チャンバ及びFOUPの内部湿度変化を示すグラフである。 本発明の第2実施形態による基板処理装置の基板移送モジュールを示す側面図である。
符号の説明
100 基板処理装置
102 基板処理部
104 基板
108 基板移送モジュール
110 基板移送チャンバ
112a、112b ロードポート
114 基板移送手段
116 ロボットアーム
120 フィルターユニット
122a、122b ロードロックチャンバ
124 移送チャンバ
126 移送ロボット
130 汚染制御部
132 ガス供給部
134 ガスライン
138 ガス循環管
140 センサー
142 データ受信部
144 制御部

Claims (20)

  1. 複数個の基板を収容する容器と、
    前記基板に対して設定された工程を実施する少なくとも一つの工程チャンバを含む基板処理部と、
    前記容器内の基板を前記基板処理部に移送するための基板移送手段がその内部に配置されている基板移送チャンバ、及び前記基板移送チャンバの外部に配置され、前記容器を支持するための少なくとも一つのロードポートを含み、前記基板処理部に連結される基板移送モジュールと、
    前記基板移送チャンバに連結され、前記基板移送チャンバ内に浄化ガスを供給するガス供給部、及び前記基板移送チャンバ内部の浄化ガスを再循環させて前記基板移送チャンバ内に供給するガス循環管を含む汚染制御部と、
    を備えることを特徴とする基板処理装置。
  2. 前記基板移送手段は、前記容器内の前記基板を1枚ずつ移送するロボットアームを備えることを特徴とする請求項1に記載の基板処理装置。
  3. 前記容器は、前開き統合型ポッドであることを特徴とする請求項1に記載の基板処理装置。
  4. 前記基板移送モジュールと前記基板処理部との間に配置されたロードロックチャンバをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の基板処理装置。
  5. 前記汚染制御部は不活性ガスを前記ガス供給部に連結するガス供給手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の基板処理装置。
  6. 前記不活性ガスは窒素ガスであることを特徴とする請求項5に記載の基板処理装置。
  7. 前記汚染制御部は前記基板移送チャンバ内部の温度及び湿度を検出するためのセンサー、及び前記センサーにより検出された前記基板移送チャンバの温度及び湿度が設定値を超過すると前記浄化ガスの供給量を増加させ、設定値より低いと前記浄化ガスの供給量を減少させるように前記ガス供給部の動作を制御する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の基板処理装置。
  8. 前記ガス循環管は、前記ガス循環管を通じて前記基板移送チャンバに供給される前記浄化ガスが前記基板移送チャンバの内部で層流を形成するように、前記基板移送チャンバの一側面下部で最上部面に延びて設けられていることを特徴とする請求項1に記載の基板処理装置。
  9. 前記基板移送モジュールは前記基板移送チャンバ内に外部空気を流入させるためのファンと、流入させた前記外部空気を浄化するフィルターとを有するフィルターユニットをさらに備え、前記ガス循環管を通じて再循環される浄化ガスは前記フィルターユニットを通じて濾過されて前記基板移送チャンバに供給されることを特徴とする請求項1に記載の基板処理装置。
  10. 複数個の基板を収容する容器と、
    前記基板に対して設定された工程を実施する少なくとも一つの工程チャンバを含む基板処理部と、
    前記容器内の基板を前記基板処理部に移送するための基板移送手段がその内部に配置されている基板移送チャンバ、及び前記基板移送チャンバの外部に配置され、前記容器を支持するための少なくとも一つのロードポートを含む基板移送モジュールと、
    前記基板移送チャンバに連結され、前記基板移送チャンバに浄化ガスを供給して前記基板移送チャンバの内部を浄化するガス供給部及び前記供給された浄化ガスを再循環させて前記基板移送チャンバ内部に供給するためのガス循環管を含む汚染制御部を備え、
    前記ロードポート上に支持されている前記容器の内部が前記基板移送チャンバに供給された前記浄化ガスに充填されて前記容器内に汚染物質が流入されることを防止することを特徴とする基板処理装置。
  11. 前記基板移送手段は前記基板を支持するロボットアーム及び前記ロボットアームを駆動させて前記基板を移動させるためのアーム駆動部を有するロボットからなることを特徴とする請求項10に記載の基板処理装置。
  12. 前記汚染制御部は前記基板移送チャンバ内部の温度及び湿度を検出するセンサー、及び前記センサーにより検出された基板移送チャンバの温度及び湿度が設定値を超過すると前記浄化ガスの供給量を増加させ、設定値より低いと前記浄化ガスの供給量を減少させるように前記ガス供給部の動作を制御する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項10に記載の基板処理装置。
  13. 基板移送チャンバ内に浄化ガスを提供し、前記浄化ガスを前記基板移送チャンバに再循環させる段階(a)と、
    複数個の基板を含む容器を前記基板移送チャンバの外部に配置されたロードポート上にローディングさせる段階(b)と、
    前記基板移送チャンバ内のロボットを用いて前記ロードポート上の前記容器から前記基板移送チャンバ内に前記基板を移送する段階(c)と、
    前記基板移送チャンバから少なくとも一つの工程チャンバに前記基板を移送する段階(d)と、
    前記工程チャンバ内で前記基板を処理する段階(e)と、
    前記処理された基板を前記工程チャンバから前記容器に移送する段階(f)を含み、
    前記(a)段階は前記(b)段階乃至前記(f)段階の間に続けて進行されることを特徴とする基板処理方法。
  14. 前記(c)段階及び前記(d)段階は、前記基板を1枚ずつ前記基板処理部に移送する段階をさらに含むことを特徴とする請求項13に記載の基板処理方法。
  15. 前記(f)段階後、
    前記ロードポート上に配置された前記容器から前記基板をアンローディングさせる段階(g)をさらに含むことを特徴とする請求項14に記載の基板処理方法。
  16. 前記(a)段階は前記(b)段階乃至前記(g)段階の間に続けて進行されることを特徴とする請求項15に記載の基板処理方法。
  17. 前記浄化ガスは不活性ガスまたはドライ空気であることを特徴とする請求項13に記載の基板処理方法。
  18. 前記不活性ガスは窒素(N)ガスを含むことを特徴とする請求項17に記載の基板処理方法。
  19. 前記(a)段階を進行する間に前記基板移送チャンバ内の湿度を測定する段階と、前記測定された湿度が設定値以上である場合、前記基板移送チャンバ内に供給される前記浄化ガスの流量を増加させる段階と、前記測定された湿度が設定値以下である場合、前記基板移送チャンバ内に供給される前記浄化ガスの流量を減少させる段階とをさらに含むことを特徴とする請求項13に記載の基板処理方法。
  20. 前記(d)段階で前記基板が初めて前記容器内に移送される場合、前記基板が移送された前記容器を前記基板移送チャンバから前記浄化ガスに埋めて前記(f)段階で前記基板が移送される間に前記基板を浄化ガスが取り囲む段階をさらに含むことを特徴とする請求項13に記載の基板処理方法。
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