KR102173486B1 - 웨이퍼 처리장치 - Google Patents

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KR102173486B1
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Abstract

웨이퍼 처리장치가 개시된다. 본 발명에 따른 웨이퍼 처리장치는, 웨이퍼가 적재 저장되는 풉(FOUP: Front Opening Unified Pod)(100)이 탑재 지지되는 스테이지(200); 풉(100)을 밀폐시킨 상태에서, 풉(100)의 내부로 불활성 가스를 직접 주입하는 주입 수단(110, 210) 및 풉(100)의 외부로 불활성 가스를 직접 배출하는 배출 수단(120, 220)을 포함하며, 배출 수단(120, 220)에는 압력 센서가 설치된 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

웨이퍼 처리장치 {WAFER PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 웨이퍼 처리장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 웨이퍼가 적재 저장된 풉의 내부로 직접 불활성 가스를 주입하고 배출하며, 풉의 내부로 불활성 가스가 제대로 주입되는지 여부를 체크할 수 있는 웨이퍼 처리장치에 관한 것이다.
전방 개구부 인터페이스 기계적 표준(FIMS: Front-opening Interface Mechanical Standard) 시스템은, 반도체 제조 공정에 있어서, 세계 반도체 제조 장비 재료 협회(SEMI: Semiconductor Equipment and Materials International)에서 권고하는 표준안이다.
FIMS 시스템에는 웨이퍼(Wafer) 또는 레티클(Reticle) 등을 자동으로 반송하는 로더(Loader)는 로봇아암을 매개로 웨이퍼가 적재 저장된 풉(FOUP: Front Opening Unified Pod)을 FIMS 시스템의 다음 공정을 위한 필요처로 전달한다.
SMIF(Standard Mechanical Interface)는 웨이퍼 제조 공정 중 발생하는 공기 중의 미세 오염 물질인 파티클의 차단에 대해 최소한의 공통 규격을 제안하고 있다. 상세히 설명하면, 웨이퍼 제조 공정 중 발생하는 파티클의 차단을 위해, 밀폐된 풉의 공간만을 청정 상태로 유지하는 국부 청정 장치(ME: Mini Environment), 풉과 ME 또는 웨이퍼 제조 공정 장비간의 인터페이스를 위한 장치들에 관해 파티클의 차단에 대한 최소한의 공통 규격을 제안하고 있다.
예를 들어 설명하면, 풉에 웨이퍼를 적재 저장한 상태에서, 소정 시간이 경과하면, 풉으로 침투한 외부의 산소 등과 같은 오염 물질에 의하여 웨이퍼에 산화막이 형성되어 웨이퍼가 손상된다. 이를 방지하기 위하여, 풉에 적재 저장된 웨이퍼를 다음 공정으로 투입하기 전에 풉의 내부로 질소(N2) 등과 같은 불활성 가스를 주입한 후 배출함으로써, 오염 물질을 배출시키도록 제안하고 있다.
풉으로 불활성 가스를 주입 및 배출하는 종래의 기술로는 한국등록특허공보 제10-0593424호에 개시된 "이중 도어 구조를 갖는 FIMS 로더" 등이 있다.
위의 종래기술에 개시된 FIMS 로더는 외측 도어부(80)의 상면에 가스 공급 노즐(81)과 가스 배기 노즐(83)이 형성되고, 가스 제어부(60)의 제어에 의하여 풉(200)으로 불활성 가스를 주입하고 배기한다.
상세히 설명하면, 스테이지부(20)에 풉(200)이 탑재되어, 풉(200)의 도어가 내측 도어부(70)에 밀착되면, 내측 도어부(70)가 외측 도어부(80)측으로 이동하면서 풉(200)의 도어를 개방한다. 그러면, 가스 공급 노즐(81)을 통하여 불활성 가스가 주입되고, 불활성 가스는 내측 도어부(70)와 외측 도어부(80) 사이의 간격을 통하여 풉(200)의 내부로 주입된다. 그리고, 풉(80)으로 주입된 불활성 가스는 내측 도어부(70)와 외측 도어부(80)로 유입된 후, 가스 배기 노즐(83)을 통하여 배출된다.
위와 같은 종래의 FIMS 로더는 불활성 가스가 내측 도어부(70)와 외측 도어부(80) 사이의 간격을 통하여 풉(200)의 내부로 주입되거나 외측 도어부(80)의 외부로 배출된다. 그러면, 내측 도어부(70)와 외측 도어부(80) 사이의 간격에서 풉(200)으로 주입되는 불활성 가스들끼리 부딪히고, 풉(200)에서 내측 도어부(70)와 외측 도어부(80) 사이의 간격으로 배출되는 불활성 가스들끼리 부딪혀 난류를 생성하게 되므로, 불활성 가스의 주입 및 배출이 원활하지 못하다. 이로 인해, 풉(200) 내부의 오염 물질이 완전히 제거되기 어려우므로, 풉(200) 내부의 청정도가 상대적으로 저하되는 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 풉의 내부로 직접 불활성 가스를 주입하고 배출함으로써, 풉 내부의 청정도를 향상시킬 수 있는 웨이퍼 처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 주입 수단에 의해 풉의 내부로 불활성 가스가 제대로 주입되는지 여부를 체크하여 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 웨이퍼 처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리장치는, 웨이퍼가 적재 저장되는 풉(FOUP: Front Opening Unified Pod)이 탑재 지지되는 스테이지; 상기 풉을 밀폐시킨 상태에서, 상기 풉의 내부로 불활성 가스를 직접 주입하는 주입 수단 및 상기 풉의 외부로 불활성 가스를 직접 배출하는 배출 수단을 포함하며, 상기 배출 수단에는 압력 센서가 설치된 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 풉의 내부로 직접 불활성 가스를 주입하고 배출함으로써, 풉 내부의 청정도를 향상시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 주입 수단에 의해 풉의 내부로 불활성 가스가 제대로 주입되는지 여부를 체크하여 공정의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 풉의 저면 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리장치가 풉 적재부(FOUP Stocker)에 설치된 모습을 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리장치가 로드 포트(Load Port)에 설치된 모습을 나타내는 사시도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 하여 과장되어 표현될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 풉의 저면 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 웨이퍼 처리장치는 웨이퍼가 적재 저장되는 풉(FOUP: Front Opening Unified Pod; 100)과 풉(100)이 탑재 지지되는 스테이지(200)를 포함한다.
풉(100)의 전면은 개방되어 커버(101)가 결합될 수 있고, 커버(101)는 후술할 도어(430)(도 4 참조) 등에 밀착되어 도어(430)에 의하여 슬라이딩되면서 풉(100)의 내부 공간을 개방부(412)와 연통 또는 차단시킬 수 있다.
스테이지(200)는 FIMS(Front-opening Interface Mechanical Standard) 시스템의 임의의 장치인 상대물의 일측면에 결합될 수 있다. 상대물은 로드 포트(Load Port; 400)(도 4 참조), 풉 적재부(FOUP Stocker; 300)(도 3 참조) 또는 FIMS(Front-opening Interface Mechanical Standard) 도어부(미도시) 중 어느 하나일 수 있다. 도 1에서의 스테이지(200)는 풉 적재부(300)의 제1 풉 적재부(301)(도 3 참조)에 설치된 스테이지(200)를 의미한다. 이하에서는 도 1의 스테이지(200)를 기준으로 설명한다.
스테이지(200)에는 풉(100)이 스테이지(200)에 탑재 지지되었는지 여부를 감지하는 안착 센서(230), 풉(100)의 하면에 형성된 지지공(140)에 삽입되어 풉(100)을 고정 지지하는 복수의 지지핀(240) 및 스테이지(200)에 탑재된 풉(100)을 스테이지(200)측으로 눌러서 풉(100)을 지지하는 클램퍼(미도시)가 설치될 수 있다.
풉(100)에 웨이퍼를 적재 저장한 상태에서, 소정 시간이 경과하면, 풉(100)으로 침투한 외부의 산소에 의해 웨이퍼에 산화막이 형성되거나, 오염 물질에 의하여 웨이퍼가 불량이 될 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 풉(100)의 내부로 질소(N2)등과 같은 불활성 가스를 주입하고 배출시킴으로써, 산소나 오염 물질 등을 배출시켜, 풉(100)을 청정한 상태로 유지하는 것이 반드시 필요하다.
이를 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리장치는, 풉(100)을 밀폐시킨 상태에서, 풉(100)의 내부로 불활성 가스를 직접 주입하는 주입 수단 및 풉(100)의 외부로 불활성 가스를 직접 배출하는 배출 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 주입 수단은 스테이지(200)와 접촉하는 풉(100)의 하면에 각각 형성된 주입공(110: 111, 115) 및 스테이지(200)에 형성되어 주입공(110)에 각각 삽입되는 주입포트(210: 211, 215)를 포함할 수 있다.
상기 배출 수단은 스테이지(200)와 접촉하는 풉(100)의 하면에 각각 형성된 배출공(120: 121, 125) 및 스테이지(200)에 형성되어 배출공(120)에 각각 삽입되는 배출포트(220: 221, 225)를 포함할 수 있다.
주입포트(210)가 주입공(110)에 삽입되어 밀폐된 상태의 풉(100)의 내부와 직접 연통될 수 있고, 배출포트(220)가 배출공(120)에 삽입되어 밀폐된 상태의 풉(100)의 내부와 직접 연통될 수 있다. 그러므로, 불활성 가스가 풉(100)으로 주입될 때 불활성 가스가 상호 부딪히지 않으므로 난류가 형성되지 않고, 풉(100)으로 주입된 불활성 가스가 외부로 배출될 때 상호 부딪히지 않으므로 난류가 형성되지 않을 수 있다. 따라서, 풉(100) 내부의 오염 물질이 완전히 배출되므로, 풉(100) 내부의 청정도가 향상될 수 있다.
상기 주입 수단 및 상기 배출 수단은 1개 또는 2개를 포함할 수 있다. 도 1 및 도 2에는 2개의 상기 주입 수단[2개의 주입공(111, 115) 및 2개의 주입포트(211, 215)]과 2개의 사익 배출 수단[2개의 배출공(121, 125) 및 2개의 배출포트(221, 225)]을 포함하는 것이 도시되어 있고, 도 3에는 풉 적재부(300)의 제2 풉 적재부(305)의 스테이지(200')가 1개의 상기 주입 수단[또는, 주입 포트(210)] 및 1개의 상기 배출 수단[또는, 배출 포트(220)]을 포함하는 것이 도시되어 있고, 도 4에는 로드 포트(400)의 스테이지(200")가 1개 또는 2개의 상기 주입 수단[또는, 주입 포트(210)] 및 상기 배출 수단[또는, 배출 포트(220)]을 포함하는 것이 도시되어 있다. 따라서, 본 발명은 상기 주입 수단 및 상기 배출 수단의 개수를 조절하여 풉(100) 내부의 오염 물질을 보다 신속하게 배출시킬 수 있어 공정 시간을 절감할 수 있다. 물론 상기 주입 수단 및 상기 배출 수단을 각각 2개씩 포함한다고 해도 공정에 필요한 범위 내에서 1개만을 구동하여 풉(100) 내부를 청정한 상태로 유지할 수 있다.
상기 주입 수단 및 상기 배출 수단은 대향할 수 있다. 다시 말해, 풉(100) 또는 스테이지(200)의 중심을 기준으로 상기 주입 수단 및 상기 배출 수단이 서로 대칭되도록 배치될 수 있다. 풉(100)의 하면의 일측에 주입공(110)이 형성되며, 반대편인 타측에 배출공(120)이 형성되므로, 주입공(110)으로부터 풉(100) 내부에 주입된 불활성 가스가 풉(100) 내부의 모든 공간을 통과한 후 배출공(120)을 통해 배출될 수 있다. 따라서, 풉(100) 내부의 청정도가 보다 향상될 수 있다.
주입포트(210)는 불활성 가스가 저장된 가스탱크(미도시)와 연통될 수 있고, 배출포트(220)는 펌프(미도시) 등과 같은 펌핑수단과 연통될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리장치는 상기 배출 수단에 압력 센서(미도시)가 설치된 것을 특징으로 한다. 압력 센서는 공지의 가스 압력 센서를 제한없이 사용할 수 있으며, 풉(100)에서 상기 배출 수단으로 배출되는 가스의 압력을 감지할 수 있다면 설치되는 위치에 있어서 제한은 없다.
풉(100)이 스테이지(200) 상에 탑재 지지될 때, 안착 센서(230)를 통해 탑재 지지 여부를 감지하고, 지지공(140)에 복수의 지지핀(240)에 삽입되어 풉(100)을 고정 지지하지만, 주입공(110)에 주입포트(210)가 제대로 삽입되지 않아 불활성 가스가 풉(100)의 내부로 분사가 안 되는 문제가 발생하거나, 배출공(120)에 배출포트(220)가 제대로 삽입되지 않아 풉(100)의 내부의 오염 물질이 외부로 배출이 안 되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 주입 수단 및 상기 배출 수단이 풉(100)과 제대로 연결되었다면, 상기 주입 수단을 통해 풉(100)의 내부로 주입된 불활성 가스가 이미 풉(100)의 내부에 있던 산소, 오염물질, 불활성 가스 등을 밀어내며 상기 배출 수단을 통해 배출시킬 수 있다. 따라서, 상기 배출 수단에 압력 센서(미도시)를 설치하여 풉(100)의 내부에 있는 산소, 오염물질, 불활성 가스 등이 배출되는 것을 감지함에 따라, 상기 주입 수단이 풉(100)의 내부로 불활성 가스를 주입하는지 여부를 체크할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리장치가 풉 적재부(FOUP Stocker)(300)에 설치된 모습을 나타내는 사시도이다.
도 3을 참조하면, 풉 적재부(300)는 좌측의 제1 풉 적재부(301)와 우측의 제2 풉 적재부(305)를 포함할 수 있다. FIMS 시스템에서 로드 포트(400)(도 4 참조)를 통과하여 풉 적재부(300)로 반입된 풉(100)은 제1 풉 적재부(301)에 적재된 후, 제2 풉 적재부(305)로 이송될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 제1 풉 적재부(301)의 스테이지(200)는 2개의 상기 주입 수단 및 2개의 상기 배출 수단을 포함할 수 있고, 제2 풉 적재부(305)의 스테이지(200')는 1개의 상기 주입 수단 및 1개의 상기 배출 수단을 포함할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 제2 풉 적재부(305)의 스테이지(200') 상에도 안착 센서(230)와 복수의 지지핀(240)이 설치됨은 물론이다. 풉(100)은 이송될 때마다 상기 주입 수단 및 상기 배출 수단을 통해 지속적으로 풉(100) 내부가 청정하게 유지될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리장치가 로드 포트(Load Port)(400)에 설치된 모습을 나타내는 사시도이다.
도 4를 참조하면, 로드 포트(400)에 설치된 스테이지(200")는 1개 또는 2개의 상기 주입 수단 및 상기 배출 수단을 포함할 수 있다. 스테이지(200")는 직선운동하면서 풉(100)의 커버(101)를 프레임(410)의 상측 부위에 형성된 개방부(412)측으로 이송할 수 있다.
개방부(412)가 형성된 프레임(410)의 후면에는 도어(430)가 설치될 수 있다. 도어(430)는 프레임(410)을 기준으로, 프레임(410)의 전후면 방향으로 유동가능함과 동시에 프레임(410)의 좌우방향으로 직선왕복운동가능하게 설치될 수 있다. 도어(430)에는 풉(100)의 커버(101)를 흡착하는 흡착판(431)과 커버(101)에 형성된 래치홈(미도시)에 삽입되어 풉(100)에 대한 커버(101)의 잠금 상태를 해제하거나 풉(100)에 대하여 커버(101)를 잠그는 래치(433)가 설치될 수 있다. 흡착판(431)이 커버(101)를 흡착하고, 흡착판(431)에 커버(101)가 흡착되면, 래치(433)는 상기 래치홈에 삽입 결합되어, 정방향으로 회전한다. 그러면, 풉(100)에 대한 커버(101)의 잠금 상태가 해제될 수 있다. 이후, 도어(430)가 프레임(410)의 후면방향으로 유동한 다음 프레임(410)의 좌측방향으로 직선운동하면 커버(101)도 함께 운동한다. 그러면, 도어(430)에 의하여 개방부(412)가 개방되고, 커버(101)에 의하여 풉(100)의 내부 공간이 개방부(412)와 연통된다. 개방부(412) 및 풉(100)의 내부 공간이 개방되면, 기판 이송 로봇(미도시)이 웨이퍼를 다음 공정을 위한 필요처로 반송할 수 있다.
개방부(412)는 풉(100)의 커버(101)측과 도어(430)에 의하여 밀폐되며, 도어(430)의 테두리부측에는 도어(430)와 개방부(412) 사이를 실링하는 실링부재(450)가 설치될 수 있다. 개방부(412) 외측의 프레임(410)의 전면 부위에는 제어부(460)가 설치될 수 있다. 제어부(460)는 도어(430)의 운동, 불활성 가스의 공급 제어 등을 수행할 수 있다.
이처럼, 본 발명은 스테이지에 주입 수단 및 배출 수단을 구비하여, 풉의 내부로 직접 불활성 가스를 주입하고 배출함으로써, 풉 내부의 청정도를 향상시키는 효과가 있다.
그리고, 본 발명은 주입 수단에 의해 풉의 내부로 주입된 불활성 가스에 의해 풉 내부의 가스가 배출 수단을 통해 배출되는 것을 압력 센서가 감지함에 따라, 풉과 주입 수단 및 배출 수단이 제대로 연결되었는지 체크하여 공정의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.
100: 풉(FOUP)
101: 커버
110: 주입공
120: 배출공
140: 지지공
200, 200', 200": 스테이지
210: 주입포트
220: 배출포트
230: 안착 센서
240: 지지핀
300: 풉 적재부(FOUP Stocker)
400: 로드 포트(Load Port)

Claims (9)

  1. 웨이퍼가 적재 저장되는 풉(FOUP: Front Opening Unified Pod)이 탑재 지지되는 스테이지;
    상기 풉을 밀폐시킨 상태에서, 상기 풉의 내부로 불활성 가스를 직접 주입하는 주입 수단 및 상기 풉의 외부로 불활성 가스를 직접 배출하는 배출 수단; 및
    상기 스테이지 상에 상기 풉의 탑재 지지 여부를 감지하는 안착 센서
    를 포함하며,
    상기 배출 수단에는 압력 센서가 설치되고, 상기 압력 센서는 상기 풉의 내부에 있는 불활성 가스가 배출되는 것을 감지하여 상기 주입 수단이 상기 풉의 내부로 불활성 가스를 주입하는지 여부를 체크함에 따라, 상기 주입 수단과 상기 배출 수단이 상기 풉에 제대로 연결되었는지 체크할 수 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주입 수단은, 상기 스테이지와 접촉하는 상기 풉의 하면에 형성된 주입공 및 상기 스테이지에 형성되어 상기 주입공에 삽입되는 주입포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배출 수단은, 상기 스테이지와 접촉하는 상기 풉의 하면에 형성된 배출공 및 상기 스테이지에 형성되어 상기 배출공에 각각 삽입되는 배출포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리장치.
  4. 제1항에 있어서,
    1개 또는 2개의 상기 주입 수단과 상기 배출 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 주입 수단과 상기 배출 수단은 대향하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 스테이지 상에 설치되며, 상기 풉의 하면에 형성된 지지공에 삽입되어 상기 풉의 위치를 고정시키는 복수의 지지핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 스테이지는 로드 포트(Load Port), 풉 적재부(FOUP Stocker) 또는 FIMS(Front-opening Interface Mechanical Standard) 도어부의 일측면에 설치되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리장치.
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