KR100674391B1 - 보올, 스핀, 세정 및 건조모듈, 및 스핀, 세정 및 건조모듈에 반도체 웨이퍼를 적재하는 방법 - Google Patents

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Abstract

보올 (102) 에는 일반적인 원형상의 바닥벽 (102a) 이 있다. 측벽 (102b) 은 원통형 챔버 (122) 를 한정하기 위해 바닥벽 (102a) 으로부터 상방으로 연장되어 있다. 측벽 (102b) 에는 원통형 챔버 (122) 로 연장되는 돌출부 (124) 가 있다. 돌출부 (124) 에는 원통형 챔버 (122) 내의 스텝을 한정하는 상면 (124a), 및 이 상면과 측벽 (102b) 의 내면 사이에 연장되는 경사면 (124b) 이 있다. 돌출부 (124) 의 상면 (124a) 은 하향으로 약간 경사져 있다. 돌출부 (124) 의 경사면 (124b) 은 상면과 경사면의 연장선이 약 30도∼45도의 각도를 갖도록 상면 (124a) 에 대해 배향되어 있다. 보올 (102) 을 포함하는 스핀, 세정 및 건조모듈 (100), 및 반도체 웨이퍼를 스핀, 세정 및 건조모듈에 적재하는 방법도 기술되어 있다.
보올, 스핀들, SRD모듈, 스핀세정

Description

보올, 스핀, 세정 및 건조모듈, 및 스핀, 세정 및 건조모듈에 반도체 웨이퍼를 적재하는 방법{BOWL, SPIN, RINSE AND DRY MODULE, AND METHOD FOR LOADING A SEMICONDUCTOR WAFER INTO A SPIN, RINSE AND DRY MODULE}
본 발명은 일반적으로 반도체 제조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보올 (bowl) 과, 이 보올을 포함하는 스핀 (spin), 세정 및 건조 (SRD) 모듈, 및 반도체 웨이퍼를 SRD모듈에 적재하는 방법에 관한 것이다.
반도체 산업에 있어서, 웨이퍼는 예를 들어 300mm 이상으로 점점 커지고, 피쳐 (feature) 크기는 예를 들어 0.18㎛ 이하로 점점 작아지고 있기 때문에, 웨이퍼 제조시의 웨이퍼의 상면과 바닥면, 즉 웨이퍼의 배면 상의 오염을 제어하는 것이 점차 중요시되고 있다. 종래의 웨이퍼제조시에서는 웨이퍼가 스핀, 세정, 건조 (SRD) 모듈에서 스핀세정되었다. 이러한 스핀세정시에, 웨이퍼가 고속으로 회전할 때 탈이온 (DI) 수를 웨이퍼의 상면과 바닥면에 분무하였다. 이러한 스핀세정시에 웨이퍼면 상의 난류 (turbulent air) 로 인해 입자 재오염 (recontamination) 이 자주 발생한다는 문제가 있었다.
도 1 은 SRD모듈의 일부를 형성하는 종래의 보올에서 웨이퍼 주위의 기류 (air flow) 를 도시한 개략도 (10) 이다. 도면에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 (12) 는 보올 (14) 내에 배치된다. 도시를 용이하게 하기 위해서, 도 1 에서 웨이퍼를 회전시키는 스핀들 (spindle), 및 스핀들상의 웨이퍼를 지지하는 스핀들핑거는 제외하였다. 보올(14) 내에서 웨이퍼(12)가 회전하기 때문에, 웨이퍼의 회전으로 인한 에너지가 웨이퍼 상면에 기류에 전달된다. 이러한 에너지 전달로 인해 웨이퍼(12) 상면의 기류가 교란되어 도 1의 화살표 방향과 같이 공기가 재순환되어 소용돌이 치게 된다. 웨이퍼(12) 상면의 기류에 전달되는 에너지의 양은 웨이퍼의 직경 및 회전속도에 의존한다. 일반적으로 공기에 전달되는 에너지의 양이 클수록 웨이퍼(12) 상면의 소용돌이가 커진다. 웨이퍼(12) 면 상의 소용돌이는 웨이퍼로부터 제거된 탈이온수 액적 (droplet) 이나 입자가 소용돌이에서 순환되고 웨이퍼의 다른 깨끗한 면에 재부착될 수 있기 때문에 재오염을 야기할 수 있다.
이에 따라, 웨이퍼상의 소용돌이 속에서 순환하는 입자나 탈이온수 액적에 의한 재오염을 최소화하기 위해서, 웨이퍼면 위의 기류를 조절하기 위한 장치가 필요하게 되었다.
대체로, 본 발명은 웨이퍼 주위의 기류를 조절하도록 구성된 보올을 제공함으로써 이러한 요구를 만족한다. 또한 본 발명은 보올을 포함하는 스핀, 세정 및 건조 (SRD) 모듈, 및 SRD모듈에 반도체 웨이퍼를 적재하는 방법도 제공한다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 보올이 제공된다. 보올에는 일반적인 원형의 형상을 갖는 바닥벽이 있다. 측벽은 원통형 챔버를 한정하도록 바닥벽으로부터 상방으로 연장되어 있다. 측벽에는 원통형 챔버측으로 연장되어 있는 돌출부가 있다. 돌출부에는 원통형 챔버내의 스텝을 한정하는 상면, 및 상기 상면과 측벽의 내면과의 사이에 연장되어 있는 경사면이 있다. 돌출부의 상면은 약간 하향으로 경사져 있다. 돌출부의 경사면은 상면과 경사면의 연장선이 약 30도 내지 약 45도 범위의 각도를 갖도록 상면에 대해 배향되어 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 돌출부의 상면은 측벽의 내면에 직각인 평면에 대해 약 2도 내지 약 5도 범위의 각도를 갖는다. 바람직한 실시형태에서, 돌출부의 상면은 측벽의 내면에 직각인 평면에 대해 약 3도의 각도를 가지며, 경사면은 상면과 경사면의 연장선이 약 34도의 각도를 갖도록 상면에 대해 배향되어 있다.
일 실시형태에서, 보올안에 배치된 환상의 유동 가이드는 환상 배기 개구부가 측벽의 내면과 환상의 유동 가이드의 바깥 가장자리 사이에 한정되도록 돌출부 하부에 위치한다. 일 실시형태에서, 측벽의 내면과 환상의 유동 가이드의 바깥 가장자리 사이의 거리는 약 0.125인치∼0.25인치의 범위에 있다. 일 실시형태에서, 환상의 유동 가이드는 바닥벽에 배치된 분리기 튜브에 배치되어 있다. 일 실시형태에서, 분리기 튜브에는 그 일단에 형성된 적어도 3개의 이상의 노치가 있다. 상기 적어도 3개 이상의 노치와 환상의 유동 가이드의 바닥면은 공기를 분리기 튜브로 흐르게 하는 공기입구를 가지고 있다. 일 실시형태에서, 분리기 튜브로 둘러싸인 바닥벽 부분에는 공기 배기구가 형성되어 있다.
본 발명의 다른 양태에 따라, SRD모듈이 제공된다. SRD모듈에는 상단부, 하단부 및 웨이퍼 포트가 내부에 형성되어 있는 원통형 튜브가 있다. 또한 원통형 튜브에는 그 내면에 정지부가 형성되어 있다. 원통형 튜브의 하단부에 내포되도록 구성된 보올은 브래킷상에 실장되어 있다. 반도체 웨이퍼를 회전시키는 스핀들은 프레임상에 실장되고 보올내로 연장된다. 구동 메카니즘은 하부위치와 상부위치 사이에서 보올을 이동시키기 위한 브래킷에 결합되어 있다. 하부위치에서는 웨이퍼가 원통형 튜브를 통과할 수 있도록 보올이 웨이퍼 포트에서 떨어져 있다. 상부위치에서는 스핀들 상에 실장된 반도체 웨이퍼가 스핀세정되도록 보올은 웨이퍼 포트를 밀폐시킨다.
일 실시형태에서, SRD모듈 내의 보올은 본 발명의 보올 특징을 갖는다. 일 실시형태에서, 보올의 상부 가장자리는 보올이 상부위치에 있을 때 원통형 튜브의 내면상에 형성된 정지부에 체결된다. 일 실시형태에서, 원통형 튜브의 상단에는 필터가 배치되어 있다. 일 실시형태에서, 상기 필터는 HEPA 필터 또는 ULPA 필터이다. 일 실시형태에서, 구동 메카니즘은 공기 실린더이다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라, 반도체 웨이퍼를 SRD 모듈에 적재하는 방법이 제공된다. 이 방법에서 보올은 웨이퍼 포트가 내부에 형성되어 있는 원통형 튜브의 하단에 내장된다. 다음에 웨이퍼 포트를 노출시키기 위해서 보올을 상부위치에서 하부위치로 이동시킨다. 보올이 하부위치에 있으면 반도체 웨이퍼는 웨이퍼 포트를 통해 원통형 튜브로 들어간다.
일 실시형태에서, 원통형 튜브에는 웨이퍼 입구와 웨이퍼 출구가 그 내부에 형성되어 있다. 이 실시형태에서, 보올을 상부위치로부터 하부위치로 이동시키면 웨이퍼 입구와 웨이퍼 출구가 노출된다. 상기 방법에는 반도체 웨이퍼를 웨이퍼 입구를 통해 원통형 튜브에 넣기 전에, 반도체 웨이퍼를 웨이퍼 출구를 통해 원통형 튜브로부터 제거하는 단계가 더 포함된다.
일 실시형태에 있어서, 상기 방법에는 웨이퍼 포트를 밀폐시키기 위해서 보올을 하부위치에서 상부위치로 이동시키는 단계, 및 상부위치에 있는 보올로 반도체 웨이퍼상에서 스핀 세정작업을 실행하는 단계가 더 포함된다. 일 실시형태에 있어서, 보올은 에어 실린더에 의해 상부위치와 하부위치 사이에서 이동된다. 일 실시형태에서, 상부위치는 원통형 튜브의 내면상에 제공된 정지부에 의해 한정된다.
본 발명의 보올은 탈이온수 액적과 입자의 재순환으로 인한 재오염을 최소화하기 위해 웨이퍼 주위의 기류를 제어할 수 있도록 구성된다. 구체적으로는, 기류는 오염공기와 입자가 웨이퍼와 접촉하지 않도록 한다. 본 발명의 SRD모듈 구성에 있어서, 보올이 이동함에 따라 원통형 튜브를 단순히 클로킹 (clocking), 즉 회전시킴으로써 웨이퍼를 어느 방향에서나 모듈에 적재할 수 있기 때문에 웨이퍼 적재에 대해 "개방구조 (open architecture)"가 된다.
상술한 일반적인 기술과 후술하는 상세한 설명은 단지 예시와 설명을 위한 것으로, 청구한 바와 같이 본 발명을 한정하는 것이 아닌 것으로 이해된다.
도 1 은 종래의 보올에서 웨이퍼 주위의 기류를 도시한 개략도.
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 스핀, 세정 및 건조 (SRD) 모듈의 개략 부분단면도.
도 3 은 도 2에 도시한 단면도의 평면으로부터 90도 회전한 평면에 따른 도 2에 도시한 SRD 모듈의 개략 부분단면도.
도 4 는 상부위치에 보올이 위치된 도 2에 도시한 SRD 모듈의 개략 부분단면도.
도 5 는 본 발명의 일 실시형태에 따라 환상의 유동 가이드 (126) 와 돌출부 (124) 의 구성을 나타낸 도 2 내지 도 4 에 도시한 보올 (102) 의 확대 부분단면도.
도 6 은 본 발명의 일 실시형태에 따라 웨이퍼 주위의 기류를 나타낸 도 2 내지 도 4 에 도시한 보올 (102) 의 확대 부분단면도.
도 7A 는 본 발명의 일 실시형태에 따라 반도체 웨이퍼를 SRD 모듈에 적재하는데 실행되는 작동방법을 나타낸 흐름도.
도 7B 는 본 발명의 일 실시형태에 따라 반도체 웨이퍼를 스핀 세정하는데 실행될 수 있는 다른 작동방법을 나타낸 흐름도.
본 발명의 실시형태를 첨부된 도면에 의해 상세히 설명한다. 도 1 은 "배경 기술"부분에 설명한 바와 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 스핀, 세정 및 건조 (SRD) 모듈 (100) 의 개략도이다. 도면에 도시한 바와 같이, SRD모듈 (100) 에는, 후술하는 바와 같이 원통형 튜브 (104) 내의 상부위치와 하부위치 사이에서 이동되는 보올 (102) 이 있다. 원통형 튜브(104)는 도 2 에 미도시된 다른 프레임 부재에 의해 지지되는 프레임 부재 (103) 에 실장되어 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 보올 (102) 은 하부위치에 있다. 보올 (102) 은 에어 실린더 (108) 에 결합되어 있는 브래킷 (105) 에 장착된다. 스핀들 (110) 은 보올 (102) 을 관통하여 연장되고, 프레임 부재 (106) 에 견고하게 장착된다. 다른 프레임 부재들(도 2 에는 미도시)은 상기 프레임 부재 (106) 를 지지한다. 스핀들 아암 (112) 은 이 아암 (112) 로부터 원통형 튜브 (104) 로 상향 연장되는 스핀들핑거 (114a, 114b 및 114c) 를 포함하고, 스핀들 (110) 에 결합된다. 스핀들핑거 (114a, 114b 및 114c) 는 당업자에게 알려진 바와 같이, 스핀세정공정시 웨이퍼 (116) 를 지지한다.
원통형 튜브 (104) 에는 웨이퍼 입구 (104a) 와 웨이퍼 출구 (104b) 가 그 내부에 형성되어 있다 (도 3 에 웨이퍼 출구 (104b) 가 도시됨). 상기 원통형 튜브 (104) 가 프레임 부재 (103) 상에 위치될 때, 웨이퍼가 SRD 모듈 (100) 에 적재되는 방향을 향하도록 웨이퍼 입구 (104a) 의 방향을 설정할 수 있다. 원통형 튜브 (104) 의 내경은 보올 (102) 의 외경보다 약간 더 커서 보올이 원통형 튜브에 내장될 수 있다. 또한 원통형 튜브 (104) 에는 그 내면에 정지부 (118) 가 제공되어 있다. 이하에 보다 상세히 설명하는 바와 같이, 보올이 상부위치로 이동될 때 정지부 (118) 는 보올 (102) 의 상부 가장자리에 체결된다. 도 2에 도시한 바와 같이, 정지부 (118) 는 원통형 튜브 (104) 의 내면 주위로 연장되는 연속 링이다. 그러나 필요한 경우, 하나 이상의 별개의 정지부를 원통형 튜브 (104) 의 내면에 제공될 수 있다. 필터 (120) 는 원통형 튜브 (104) 의 상단부에 배치된다. 필터 (120) 로는 적당한 필터, 예를 들어 고효율입자포획 (high efficiency particulate arresting: HEPA) 필터나 초저투과공기 (ultra low penetrating air: ULPA) 필터가 있다.
보올 (102) 에는 일반적으로 원형의 바닥벽 (102a) 과 원통형 챔버 (122) 를 한정하기 위해 바닥벽 (102a) 으로부터 상방으로 연장되는 측벽 (102b) 이 있다. 측벽 (102b) 에는 원통형 챔버 (122) 측으로 연장되는 돌출부 (124) 가 있다. 돌출부 (124) 는 원통형 챔버 (122) 내의 스텝을 한정하는 상면 (124a), 및 상면 (124a) 과 측벽 (102b) 의 내면 사이에 연장되는 경사면 (124b) 을 갖는다. 돌출부 (124) 의 형상에 대한 별도의 설명은 도 5 와 관련하여 후술한다.
환상의 유동 가이드 (126) 는 보올 (102) 내의 돌출부 (124) 하부에 배치된다. 도 2 에 도시한 바와 같이, 환상의 유동 가이드 (126) 는 링형상으로, 그 상면이 링의 바깥 가장자리 쪽으로 하향 경사져 있다. 환상의 유동 가이드 (126) 는 바닥벽 (102a) 상에 위치하는 분리기 튜브 (128) 에 배치된다. 보다 구체적으로는, 환상의 배기 개구부 (130) 가 환상의 유동 가이드 (126) 의 바깥 가장자리와 측벽 (102b) 의 내면 사이에 한정되도록 환상의 유동 가이드 (126) 가 분리기 튜브 (128) 에 배치된다. 분리기 튜브 (128) 에는 그 상단에 노치 (128a) 가 형성되어 있다. 노치 (128a) 와 환상의 유동 가이드(126)의 바닥면은 공기 유입구를 한정하고, 그 작용에 대해서는 이하에 보다 상세하게 설명한다. 공기유입구를 한정하기 위해 분리기 튜브 (128) 내에 형성되는 노치 (128a) 는 특정 용도에 따라 그 갯수를 다양하게 할 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 노치 (128a) 의 갯수는 3∼6개이다. 공기 배기구 (132a 및 132b) 는 분리기 튜브 (128) 로 둘러싸여진 바닥벽 (102a) 부분에 제공된다.
도 3은 도 2에 도시한 단면도의 평면을 90도 회전한 평면에 따른 SRD 모듈 (100) 의 개략 부분단면도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 원통형 튜브 (104) 에는 그 내부에 형성된 웨이퍼 입구 (104a) 와 웨이퍼 출구 (104b) 가 있다. 도 2 및 도 3에 도시한 하부위치에 있는 보올 (102) 에서, 웨이퍼 입구 (104a) 와 웨이퍼 출구 (104b) 사이의 영역은 웨이퍼를 SRD 모듈 (100) 에 적재하고 이로부터 웨이퍼를 제거하기 위한 핸드오프 (hand off) 영역을 한정한다. 예를 들어, 적당한 로봇아암을 웨이퍼 출구 (104b) 에 삽입하여 로봇아암으로 스핀들핑거 (114a, 114b 및 114c) 로부터의 웨이퍼 (116) 를 잡아서 SRD 모듈 (100) 로부터 웨이퍼 (116) 를 웨이퍼 출구 (104b) 를 통해 꺼냄으로써 웨이퍼 (116) 를 SRD 모듈 (100) 로부터 제거할 수 있다. 웨이퍼 (116) 가 제거되면, 웨이퍼를 로봇아암으로 웨이퍼 입구 (104a) 에 삽입하여 웨이퍼를 스핀들핑거 (114a, 114b 및 114c) 에 놓고, 로봇아암을 웨이퍼 입구 (104a) 를 통해 제거함으로써 다른 웨이퍼를 SRD 모듈 (100) 에 적재할 수 있다.
도 4는 상부위치의 보올 (102) 을 갖는 도 2에 도시한 SRD 모듈 (100) 의 개략 부분단면도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 보올 (102) 의 상부 가장자리는 원통형 튜브 (104) 의 내면상에 제공된 정지부 (118) 에 체결된다. 보올 (102) 은 보올이 장착된 브래킷 (105) 을 들어올리기 위해 에어 실린더 (108) 를 작동하여 도 4에 도시한 상부위치로 올라갈 수 있다. 에어 실린더 (108) 가 브래킷 (105) 을 들어올리는 경우, 프레임 부재 (106) 에 견고하게 실장된 스핀들 (110) 은 제자리에 위치하게 된다. 이로 인해, 스핀들에 대한 안정성이 증가할 뿐만 아니라 종래의 SRD 모듈에서 스핀들을 상하로 이동하는데 사용되는 다른 메카니즘이 필요하지 않기 때문에 유리하다. 보올 (102) 의 상부위치를 한정하는 정지부 (118) 의 위치는 웨이퍼 (116) 가 환상의 유동 가이드 (126) 의 상면보다 약간 위에 배치되도록 한다. 도 2에 도시한 스핀들 핑거 (114a, 114b 및 114c) 와 스핀들 아암 (112) 은 도시를 용이하게 하기 위해서 도 4에서 생략되었다는 것은 당업자에게 자명하다. 보올 (102) 이 상부위치에 있을 때, 측벽 (102b) 의 외면은 웨이퍼 입구 (104a) 와 웨이퍼 출구 (104b) 를 차단하여 이들 입구와 출구를 통과하는 공기나 탈이온수의 부재하에 스핀세정공정이 SRD모듈 (100) 에서 실행될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따라 돌출부 (124) 및 환상의 유동 가이드 (126) 의 구성을 예시하는 도 2 내지 도 4에 도시한 보올 (102) 의 확대 부분단면도이다. 도 2 내지 도 4에 도시한 분리기 튜브 (128) 는 도시를 용이하게 하기 위해 도 5에서 생략되었다는 것은 당업자에게 자명하다. 도 5에 도시한 바와 같이, 돌출부 (124) 의 상면 (124a) 은 측벽 (102b) 의 내면에 직각인 면에 대해 각도 α를 갖는다. 일 실시형태에서, 각도 α는 측벽 (102b) 의 내면에 직각인 면에 대해 약 2도∼5도의 범위에 있다. 바람직한 일 실시형태에서, 각도 α는 측벽 (102b) 의 내면에 직각인 면에 대해 약 3도이다. 돌출부 (124) 의 경사면 (124b) 의 연장부와 상면 (124a) 의 연장부는 약 30도 내지 약 45도 범위에 있는 각도 β를 갖는다. 바람직한 실시형태에서, 상기 각도 β는 약 34도이다.
측벽 (102b) 의 내면과 환상의 유동 가이드 (126) 의 바깥 가장자리간의 거리 X는 환상의 배기 개구부 (130) 의 폭에 해당한다. 일 실시형태에서, 거리 X는 약 0.125인치∼약 0.25인치의 범위에 있다. 거리 Z는 상면 (124a: 돌출부 (124) 의 가장 안쪽면을 지나는 지점에서 상면 (124a) 의 연장으로 측정) 및 환상의 유동 가이드 (126) 의 안쪽 가장자리의 상면간의 거리에 해당한다. 일 실시형태에서, 거리 Z는 약 0.75인치∼1.25인치의 범위에 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따라 웨이퍼 주위의 기류를 도시하는 도 2 내지 도 4에 도시한 보올 (102) 의 확대 부분단면도이다. 도 6에 도시한 바와 같이, 적당한 공급원으로부터의 제어된 균일한 일방향성의 기류는 돌출부 (124) 위에 평행한 화살표로 나타낸 바와 같이 웨이퍼 (116) 의 상면쪽으로 원통형 튜브 (104: 도 2∼도 4 참조) 를 통해 흐른다. 원통형 튜브 (104) 내로 흐르는 제어된 기류는 웨이퍼 (116) 의 회전속도에 부합될 수 있다. 예를 들어, 8인치 (200mm) 웨이퍼와 분당 약 100피트 (fpm) 의 유입공기속도에 대해, 웨이퍼의 최대 스핀속도는 약 5,000rpm이다. 12인치 (300mm) 웨이퍼와 약 100fpm의 유입공기속도에 대해, 웨이퍼의 최대 스핀속도는 약 3,000rpm이다.
돌출부 (124) 의 구근형상 (bulbous shape) 은 스핀세정공정시 재오염을 최소화하기 위한 세가지 작용을 한다. 첫째, 돌출부 (124) 의 구근형상은 도 1을 참조하여 상기한 바와 같이 재오염을 일으킬 수 있는 재순환 공기, 즉 소용돌이의 발생을 고립시킨다. 둘째, 돌출부 (124) 의 구근형상은 웨이퍼 (116) 가장자리 근처나 이보다 약간 높은 곳에서 고속, 저압 영역을 발생시킨다. 이 고속, 저압 영역은 스핀시 웨이퍼를 벗어난 입자와 탈이온 액적을 비말 (entrain) 시켜 환상의 배기 개구부 (130) 로 운반함으로써 재오염을 방지한다. 셋째, 돌출부 (124) 의 구근형상은 스핀작업동안 웨이퍼 (116) 주위에 있는 오염된 공기, 즉 입자나 탈이온 액적을 함유하는 공기를 환상의 배기 개구부 (130) 를 향하는 고속 기류로 편향시킨다. 이로써 오염된 공기가 웨이퍼 (116) 상의 기류로 도입되는 것을 방지하여 재오염을 방지한다.
환상의 유동 가이드 (126) 는 그 바깥 가장자리와 측벽 (102b) 의 내면간의 거리를 조절하고, 웨이퍼 (116) 근처의 재순환을 방지하는 작용을 한다. 환상의 유동 가이드 (126) 의 바깥 가장자리와 측벽 (102b) 의 내면간의 거리는 특정 팹 (fab) 에서의 유용한 배기압에 근거하여 SRD 모듈 (100: 도 2 내지 도 4 참조) 에서의 유량을 조절한다. 일 실시형태에서, 설계압은 0.5inH2O이다. 환상의 배기 개구부 (130) 의 환원상은 보올 (102) 의 바닥챔버, 즉 웨이퍼 (116) 하부에 한정된 챔버에서 균일한 압력분포를 촉진하여 보올 (102) 주위의 방사상 통로를 따라 균일한 흐름을 촉진한다. 일 실시형태에서, 보올 (102) 내의 바닥 챔버의 높이에 해당하는 바닥벽 (102a) 과 웨이퍼 (116) 간의 거리는 약 2.5인치∼3인치이다. 공기 배기구 (132a 및 132b: 도 6에 공기 배기구 (132b) 는 미도시됨) 는 정확한 압력강하, 즉 보올 (102) 로 유입되는 제어된 기류와 보올로부터 배기되는 공기류간의 균형을 맞출 수 있는 압력강하를 제공하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 각각의 공기 배기구 (132a 및 132b) 는 직경이 약 3인치이다.
환상의 배기 개구부 (130) 를 통해 흐르는 고속 기류는 분리기 튜브 (128) 의 외면과 측벽 (102b) 의 내면으로 한정된 환상 채널 (134) 을 통해 먼저 흐르고, 그 다음에 공기 입구 (128a) 중의 어느 하나를 통해 분리기 튜브 (128) 로 흐른다. 공기가 환상 채널 (134) 을 통하여 순환됨에 따라, 탈이온수 액적은 "공기"와 "물"로 각각 표기한 화살표로 나타낸 바와 같이 공기와 분리된다. 이 방식으로 분리기 튜브 (128) 는 공기가 분리기 튜브로 흐르기 전에 공기로부터 물을 제거하는데 사용한다. 배수구 (미도시) 는 바닥벽 (102a) 에 형성되어 환상 채널 (134) 에 모이는 물을 배수한다. 공기 입구 (128a) 를 통해 분리기 튜브 (128) 로 흐르는 공기는 공기 배기구 (132a 및 132b) 를 통해 보올 (102) 밖에서 도관 (도 6에 미도시) 을 통해 팹 (fab) 배기로 흐른다.
환상의 유동 가이드 (126) 가 분리기 튜브 (128) 외에 다른 구조에 의해 지지될 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다. 예를 들면, 분리기 튜브 (128) 에 의해 제공되는 물 분리현상이 특정 용도에서 필요하지 않으면, 대략 동일한 간격으로 환상의 유동 가이드 하부에 배치된 개개의 레그 (legs) 로 환상의 유동 가이드 (126) 가 지지되는 것이 바람직할 수 있다.
보올 (102), 원통형 튜브 (104), 환상의 유동 가이드 (126), 및 분리기 튜브 (128) 는 SRD 모듈에 사용하는데 적당한 재질로 형성될 수 있다. 그러한 재질로는 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 가 있다. 도 2 내지 도 4 에 도시한 바와 같이, 에어 실린더 (108) 는 상부위치와 하부위치 사이에서 보올 (102) 을 이동시키는데 사용된다. 다른 동등한 구동 메카니즘, 예를 들어 전기 실린더도 상부위치와 하부위치 사이에서 보올 (102) 을 이동시키는데 사용될 수 있다는 것이 당업자에게 자명하다.
필요한 경우, 도 2 내지 도 4 에 도시한 스핀들 (110) 은 웨이퍼백판 (wafer backing plate) 을 갖는 공동코어스핀들 (hollow core spindle) 일 수 있고, 이에 대해서 동일 날짜에 출원되고, 명칭이 "Hollow Core Spindle and Spin, Rinse, and Dry Module Including the Same" 인 미국특허출원 제09/470,690호 (당사번호 LAM2P128) 에 기재되어 있다. 본원의 양수인인 램 리서치 주식회사 (Lam Research Corporation) 에 양도된 출원의 상세한 설명을 참고로 본문에 포함한다. 작동시, 공동코어스핀들은 웨이퍼백판이 환상의 유동 가이드 (126) 의 상면과 대략적으로 동등한 위치에 있도록 배치되어야 한다.
도 7A는 본 발명의 일 실시형태에 따라 SRD모듈에 반도체 웨이퍼를 적재하는 작동방법을 예시하는 흐름도 (200) 이다. 본 방법은 단계 (202) 에서 시작하고, 여기에서 보올은 웨이퍼 포트가 내부에 형성되어 있는 원통형 튜브의 하단에 내포된다. 예를 들어, 보올은 도 4에 도시한 원통형 튜브의 하단에 내포될 수 있다. 웨이퍼 포트를 웨이퍼가 SRD모듈에 적재되는 방향을 향하도록 원통형 튜브를 배향시킨다. 필요하다면, 원통형 튜브의 배향은 웨이퍼 포트를 웨이퍼가 SRD모듈에 적재되는 방향을 향하도록 원통형 튜브를 클로킹 (clocking), 즉 회전함으로써 조정할 수 있다. 그 다음, 단계 (204) 에서 웨이퍼 포트를 노출시키기 위해 보올을 상부위치에서 하부위치로 이동시킨다. 일 실시형태에서, 보올은 도 4에 도시한 상부위치에서 도 2 및 도 3에 도시한 하부위치로 이동된다. 웨이퍼 포트는 로봇아암이나 다른 적당한 웨이퍼 이송장치로 원통형 튜브에 웨이퍼를 넣을 수 있도록 배치된다. 일 실시형태에서, 웨이퍼 포트는 도 2에 도시한 바와 같이 일반적으로 직사각형 형상을 갖는다. 보올은 어느 적당한 구동 메카니즘, 예를 들어 에어 실린더로 상부위치에서 하부위치로 이동될 수 있다.
보올이 하부위치로 이동되면, 단계 (206) 이 실행되는데, 이 단계에서 웨이퍼는 웨이퍼 포트를 통해 원통형 튜브로 들어간다. 일 실시형태에서, 웨이퍼는 로봇아암으로 웨이퍼 포트를 통해 원통형 튜브로 들어간다. 당업자는 웨이퍼를 이송하도록 배치된 로봇아암의 작동에 익숙하다. 웨이퍼는 스핀세정작업시에 웨이퍼를 회전시키는 스핀들의 일부를 이루는 스핀들 핑거, 즉 도 2에 도시한 스핀들 핑거 (114a, 114b 및 114c) 에 위치될 수 있고, 이는 당업자에게 공지되어 있다. 웨이퍼를 원통형 튜브에 넣으면 이 작동방법은 종료된다.
도 7B는 본 발명의 일 실시형태에 따라 반도체 웨이퍼를 스핀세정하기 위해 실행될 수 있는 다른 작동방법을 예시하는 흐름도 (210) 이다. 이 방법은 도 7A에 도시한 단계 (206) 으로부터 도 7B의 단계 (212) 까지 실행하고, 여기에서 웨이퍼 포트를 밀폐시키기 위해 보올은 하부위치에서 상부위치로 이동된다. 일 실시형태에서, 웨이퍼는 도 2 및 도 3에 도시한 하부위치에서 도 4에 도시한 상부위치로 이동된다. 상기한 바와 같이, 보올은 에어 실린더 또는 다른 적당한 구동 메카니즘에 의해 하부위치에서 상부위치로 이동될 수 있다. 일 실시형태에서, 상부위치는 원통형 튜브의 내면에 제공된 정지부, 즉 도 2 내지 도 4에 도시한 정지부 (118) 에 의해 한정된다. 다음에, 단계 (214) 에서, 스핀세정공정은 상부위치의 보올로 웨이퍼상에서 실행된다. 스핀세정공정에서, 탈이온수는 웨이퍼가 고속으로 스핀함에 따라 웨이퍼의 상면과 바닥면상에 분무되며, 이는 당업자에게 공지되어 있다. 스핀 세정공정이 완료되면 이 방법도 종료된다.
일 실시형태에서, 원통형 튜브에는 웨이퍼 입구와 웨이퍼 출구, 예를 들면 도 3에 도시한 웨이퍼 입구 (104a) 및 웨이퍼 출구 (104b) 가 내부에 형성되어 있다. 이 실시형태에서, 보올이 상부위치에서 하부위치로 이동됨에 따라 웨이퍼 입구와 웨이퍼 출구가 노출된다. 웨이퍼를 웨이퍼 입구를 통해 원통형 튜브에 넣기 전에, 이미 스핀 세정된 웨이퍼를 웨이퍼 출구를 통해 원통형 튜브로부터 제거한다. 웨이퍼는 로봇아암으로 웨이퍼 출구를 통해 원통형 튜브로부터 제거될 수 있다.
본 발명의 보올은 웨이퍼 주위의 기류를 제어하도록 구성되어 있기 때문에 입자와 탈이온수 액적의 재순환으로 인한 재오염을 최소화할 수 있다. 구체적으로는, 기류는 오염된 공기와 입자들을 웨이퍼로부터 떨어지게 한다. 본 발명의 SRD모듈의 구성으로 인해 원통형 튜브를 단순히 클로킹, 즉 회전시킴으로써 웨이퍼를 어느 방향에서든지 모듈에 적재시킬 수 있기 때문에, 보올의 이동은 웨이퍼 적재에 대해 "개방구조"가 된다.
본 발명은 보올과, 이 보올을 함유하는 SRD모듈, 및 반도체 웨이퍼를 SRD모듈에 적재하는 방법을 제공한다. 본 발명을 여러 실시형태에 의해 상세히 설명하였으나, 본 발명의 다른 실시형태도 발명의 상세한 설명 및 특징을 고려해 보면 이 기술분야의 당업자에게 자명할 것이다. 이상 기술한 실시형태 및 특징은 청구범위에 한정된 발명의 예시에 불과하다.

Claims (20)

  1. 일반적인 원형상의 바닥벽; 및
    상기 바닥벽으로부터 상방으로 연장되어 원통형 챔버를 한정하는 측벽을 포함하며,
    상기 측벽에는 상기 원통형 챔버로 연장되는 돌출부가 있고, 상기 돌출부에는 상기 원통형 챔버내의 스텝을 한정하는 상면, 및 상기 상면과 상기 측벽의 내면사이에 연장되는 경사면이 있고, 상기 상면은 상기 돌출부의 상기 상면이 상기 측벽의 내면에 직각인 평면에 대해 약 2도∼5도의 각도를 갖도록 하향 경사져 있으며, 상기 경사면은 상기 상면의 연장선과 상기 경사면의 연장선이 약 30도∼45도의 각도를 갖도록 상면에 대해 배향되어 있는, 보올.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌출부의 상기 상면은 상기 측벽의 내면에 직각인 평면에 대해 약 3도의 각도를 가지며, 상기 경사면은 상기 상면의 연장선과 경사면의 연장선이 약 34도의 각도를 갖도록 상기 상면에 대해 배향되어 있는, 보올.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 보올 내의 돌출부 하부에 배치된 환상의 유동 가이드를 더 포함하며, 상기 환상의 유동 가이드는 환상의 배기 개구부가 상기 환상의 유동 가이드의 바깥 가장자리와 상기 측벽의 내면 사이에 한정되도록 상기 보올내에 배치되는, 보올.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 환상의 유동 가이드의 상기 바깥 가장자리와 상기 측벽의 상기 내면간의 거리는 약 0.125인치∼0.25인치인, 보올.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 환상의 유동 가이드는 일단에 형성된 적어도 3개의 노치를 가지는 분리기 튜브에 배치되고, 상기 분리기 튜브는 상기 바닥벽에 배치되며, 상기 적어도 3개의 노치와 상기 환상의 유동 가이드의 바닥면이 공기 입구를 한정하는, 보올.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 바닥벽에는 그 내부에 공기 배기구가 형성되어 있으며, 상기 공기 배기구는 상기 분리기 튜브로 둘러싸인 상기 바닥벽의 부분에 형성되는, 보올.
  8. 상단부, 하단부 및 내부에 형성된 웨이퍼 포트를 가지고, 그 내면 상에 형성된 정지부를 가지는 원통형 튜브;
    브래킷에 실장되며 상기 원통형 튜브의 상기 하단부에 내장되도록 구성된 보올;
    반도체 웨이퍼를 회전시키고, 프레임에 실장되어 상기 보올로 연장되는, 스핀들; 및
    웨이퍼가 상기 원통형 튜브의 안밖으로 통과할 수 있도록 상기 보올이 상기 웨이퍼 포트에서 떨어져 있는 하부위치와, 상기 스핀들에 실장된 반도체 웨이퍼에 대해 스핀세정공정을 실행할 수 있도록 상기 보올이 상기 웨이퍼 포트를 밀폐시키는 상부위치의 사이에서 상기 보올을 이동시키기 위해서 상기 브래킷에 결합되는 구동 메카니즘을 포함하는, 스핀, 세정 및 건조 모듈.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 보올은 일반적인 원형상의 바닥벽; 및
    상기 바닥벽으로부터 상방으로 연장되어 원통형 챔버를 한정하는 측벽을 포함하며,
    상기 측벽에는 상기 원통형 챔버로 연장되는 돌출부가 있고, 상기 돌출부에는 상기 원통형 챔버내의 스텝을 한정하는 상면, 및 상기 상면과 상기 측벽의 내면사이에 연장되는 경사면이 있고, 상기 상면은 하향 경사져 있으며, 상기 경사면은 상기 상면의 연장선과 상기 경사면의 연장선이 약 30도∼45도의 각도를 갖도록 상면에 대해 배향되어 있는, 스핀, 세정 및 건조모듈.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 돌출부의 상기 상면은 상기 보올 측벽의 내면에 직각인 평면에 대해 약 2도∼5도의 각도를 갖는, 스핀, 세정 및 건조모듈.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 보올 내의 돌출부 하부에 환상의 배치된 유동 가이드를 더 포함하며, 상기 환상의 유동 가이드는 환상의 배기 개구부가 상기 환상의 유동 가이드의 바깥 가장자리와 상기 측벽의 내면 사이에 한정되도록 상기 보올내에 배치되는, 스핀, 세정 및 건조모듈.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 환상의 유동 가이드는 적어도 일단에 형성된 적어도 3 개의 노치를 가지는 분리기 튜브에 배치되고, 상기 분리기 튜브는 상기 바닥벽에 배치되며, 상기 적어도 3개의 노치와 상기 환상의 유동 가이드의 바닥면이 공기 입구를 한정하는, 스핀, 세정 및 건조모듈.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 보올의 상부 가장자리는 상기 보올이 상부위치에 있을 때 상기 원통형 튜브의 상기 내면에 형성된 상기 정지부에 체결되는, 스핀, 세정 및 건조모듈.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 원통형 튜브의 상기 상단에는 HEPA 필터 및 ULPA 필터중 어느 하나의 필터가 배치되어 있는, 스핀, 세정 및 건조모듈.
  15. 제 8 항에 있어서,
    상기 구동 메카니즘은 에어 실린더인, 스핀, 세정 및 건조모듈.
  16. 웨이퍼 포트가 내부에 형성된 원통형 튜브의 하단부에 보올을 내장하는 단계;
    상기 웨이퍼 포트를 노출시키기 위해서 보올을 상부위치에서 하부위치로 이동시키는 단계; 및
    반도체 웨이퍼를 상기 웨이퍼 포트를 통해 상기 원통형 튜브에 넣는 단계를 포함하는, 반도체 웨이퍼를 스핀, 세정 및 건조모듈에 적재하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    웨이퍼 포트를 밀폐시키기 위해서 상기 보올을 상기 하부위치에서 상기 상부위치로 이동시키는 단계; 및
    상기 반도체 웨이퍼상의 스핀 세정공정을 상기 상부위치에 있는 보올로 실행하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 원통형 튜브에는 웨이퍼 입구와 웨이퍼 출구가 내부에 형성되어 있고, 상기 보올이 상부위치에서 하부위치로 이동함에 따라 상기 웨이퍼 입구와 상기 웨이퍼 출구가 노출되며, 상기 반도체 웨이퍼를 웨이퍼 입구를 통해 원통형 튜브에 넣고,
    상기 반도체 웨이퍼를 상기 원통형 튜브에 넣기 전에 상기 반도체 웨이퍼를 웨이퍼 출구를 통해 상기 원통형 튜브로부터 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 보올은 에어 실린더에 의해 상부위치와 하부위치 사이에서 이동되는, 방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 상부위치는 상기 원통형 튜브의 내면에 제공된 정지부에 의해 한정되는, 방법.
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