KR20010110696A - 웨이퍼 처리 장치 - Google Patents

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KR20010110696A
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추후제출
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Abstract

본 발명은 웨이퍼 처리 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 클린룸(2) 내 제조 유닛(1) 및 상기 제조 유닛(1)용 프로세스 물질의 공급 및 배출을 위한 공급 시스템을 포함한다. 상기 공급 시스템은 주변 분위기보다 무거운 프로세스 물질이 위쪽에서 아래쪽으로 안내되는 제1 공급 라인(7a) 및 배출 라인(8a)을 포함하며, 더 가벼운 프로세스 물질이 아래쪽에서 위쪽으로 안내되는 제 2 공급 라인(7b) 및 배출 라인(8b)을 포함한다.

Description

웨이퍼 처리 장치{DEVICE FOR TREATING WAFERS}
상기 장치는 특히 웨이퍼 처리 장치로서 형성될 수 있다.
상기 장치는 다수의 제조 유닛을 포함하며, 상기 유닛을 이용하여 웨이퍼 처리를 위한 상이한 제조 프로세스가 실행된다. 상기 제조 프로세스로는 특히 에칭 프로세스, 습식 화학처리 공정, 확산 프로세스 및 예컨대 CMP-공정(Chemical Mechanical Polishing)과 같은 다양한 세척 공정이 있다. 상기 모든 제조 프로세스를 위해 하나 이상의 제조 유닛이 제공된다.
웨이퍼의 전체 처리 프로세스는 엄격한 청결 조건을 요하기 때문에, 제조 유닛은 클린룸 또는 클린룸 시스템 내에 배치된다.
클린룸 또는 클린룸 시스템은 통상 구조체의 한 단(tier) 위에 배치된다.
개별 제조 유닛을 위한 프로세스 재료의 공급 및 배출을 위해 공급 시스템이 제공된다.
상기 프로세스 재료에는 특히 액체 및 기체 상태의 프로세스 재료가 속한다. 액체 프로세스 재료로는 예컨대 세척 공정, 에칭 프로세스 및 확산 프로세스와 같은 다수의 제조 프로세스를 위해 특히 순수(純水, pure water)가 필요하다. 또한 개별 제조 유닛 내 기계 및 장치를 냉각하기 위한 냉각수도 필요하다. 마지막으로 상이한 제조 프로세스를 수행하기 위한 액체 상태 또는 기체 상태의 다양한 화학 약품도 필요하다.
공급 시스템은 제조 유닛에 공급되는 프로세스 재료가 보관되는 다수의 보관 용기를 포함한다. 또한 제조 유닛으로부터 배출되는 프로세스 재료가 전달되는 다수의 보관 용기가 제공된다.
공급 시스템의 보관 용기들은 클린룸의 단 하부에 놓인, 구조체의 하나의 단 또는 다수의 단 위에 분포된다.
제조 유닛에 액체 프로세스 재료를 공급하기 위해, 관련 보관 용기로부터 각각의 제조 유닛으로 공급 라인이 이어진다. 상기 공급 라인은 보관 용기로부터 클린룸의 단 바닥을 향해 위쪽으로 안내되어 상기 바닥으로부터 연결부를 통해 제조 유닛에 이른다.
이 경우 단점은, 액체 프로세스 재료의 경우 제조 유닛에 공급되기 위해서는 공급 라인 내 펌프에 의해 위쪽으로 펌핑되어야 한다는 것이다. 이는 상당한 설치 비용 및 많은 에너지 소비를 필요로 한다.
일반적으로 공급 라인 내 액체는 2 m 내지 10 m의 높이차를 극복하여야 한다. 액체가 높이 펌핑되기 위해서는 공급 라인 내 정수압(hydrostatic pressure)이 극복되어야 한다. 또한 액체의 관류시 공급 라인의 내부 에지에서의 마찰 손실에 의해 상당한 에너지 소비가 야기된다.
몇 몇 제조 유닛에서는 웨이퍼 처리동안 한 편으로는 오염된, 그리고 다른 한 편으로는 다소 강하게 가열된 배출공기가 발생한다. 상기 배출공기는 송풍기 또는 그와 유사한 것에 의해 제조 유닛으로부터 배출되고, 배출 라인을 통해 클린룸 하부에 놓인 단들 중 하나에 배치된 보관 용기 내로 전달된다.
제조 유닛 내에서 가열된 공기는 대류에 의해 위쪽으로 상승하기 때문에, 배출 라인을 통해 제조 유닛의 하부에 놓인 보관 용기 내로 배출공기를 흡인하기 위해서는 많은 에너지 소비가 요구된다.
본 발명은 청구항 제 1항에 따른, 반도체 부품을 제조하기 위한 장치에 관한 것이다.
도 1은 클린룸 내 다수의 제조 유닛을 갖춘 웨이퍼 처리 장치의 개략도이고,
도 2는 도 1에 따른, 하나의 단에 배치된 클린룸 및 또 다른 층에 분포되어있는 공급 시스템을 갖춘 구조체의 횡단면도이다.
본 발명의 목적은 장치의 제조 유닛을 위한 프로세스 재료의 가능한 한 에너지가 절약되고 비용이 저렴한 공급 및 배출이 구현되는, 도입부에 언급한 방식의 장치의 공급 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구항 제 1항의 특징부에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시예 및 효과적인 개선예는 종속항에 기술되어있다.
본 발명에 따른 장치는 주변 분위기보다 더 무거운 프로세스 재료가 위쪽에서 아래쪽으로 전달되는 제 1 공급- 및 배출 라인, 그리고 더 가벼운 프로세스 재료가 아래쪽에서 위쪽으로 전달되는 제 2 공급- 및 배출 라인을 포함한다.
따라서 상기 공급 시스템에서는 프로세스 재료의 공급 및 배출이 중력의 원리에 따라 이루어진다. 주변 분위기보다 더 무거운 프로세스 재료는 제 1 공급 라인 내에서 위쪽으로부터 아래쪽으로 전달된다. 특히 예컨대 순수 또는 냉각수와 같은 액체 프로세스 재료는 각각의 제조 유닛 상부에 배치된 보관 용기로부터 제조유닛에 공급된다. 상기 보관 용기는 장치가 배치된 구조체의, 클린룸 위에 놓인 단에 배치되는 것이 바람직하다. 그에 상응하게 제 1 배출 라인은 클린룸 하부의 단에 있는 보관 용기에 이른다. 제조 유닛으로부터 액체가 상기 보관 용기 내로 방출된다.
상기 방식의 공급 및 배출은 최소 에너지 소비로 이루어질 수 있다. 액체가 주변 분위기보다 무겁기 때문에, 제 1 공급- 및 배출 라인 내 액체의 위에서 아래로 향하는 유동 운동이 고유 무게에 의해 지지됨에 따라, 액체를 공급하기 위해 펌프 시스템이 제공될 필요가 없거나 소수의 펌프 시스템만 있으면 된다.
그에 상응하게 주변 분위기보다 가벼운 프로세스 재료는 제 2 공급- 및 배출 라인에서 아래쪽으로부터 위쪽으로 전달된다.
예컨대 가열되고 오염된 배출공기는 제 2 배출 라인을 통해 제조 유닛으로부터 위쪽으로 배출된다. 바람직하게는 상기 배출공기가 클린룸 상부에 놓인 단에 배치된 보관 용기 내에 집결된다.
가열되어 오염된 공기는 대류에 의해 제조 유닛의 덮개 방향으로 흐르기 때문에, 그곳으로부터 제조 유닛의 에너지 및 재료가 많이 소비되지 않고도 배출공기가 배출 라인 내로 흡입될 수 있다.
본 발명은 계속해서 도면을 참고로 설명된다.
도 1에는 웨이퍼 처리용 설비의 제조 유닛 장치(1)가 도시되어있다. 상기 제조 유닛(1)은 클린룸(2) 내에 배치되고, 웨이퍼 처리시 부수적으로 발생하는 제조 프로세스를 수행하는데 사용된다. 상기 제조 프로세스에는 특히 에칭 프로세스, 습식 화학처리 공정, 확산 프로세스 및 세척 공정이 속한다. 전체 제조 프로세스를 위해 하나 이상의 제조 유닛(1)이 제공된다.
제조 유닛들(1)은 수송 장치를 통해 연결되며, 이 때 상기 제조 유닛(1)에는 수송 장치를 통해 웨이퍼로 채워진 카세트(3)가 안내된다. 상기 수송 장치는 예컨대 롤링 컨베이어 또는 연속 컨베이어와 같은 컨베이어 장치를 갖추고 있으며, 카세트(3)가 상기 컨베이어 장치 위에 놓여 수송된다. 또한 상기 수송 장치는 웨이퍼의 임시 보관을 위한, 미리 정해진 수의 도시되지 않은 보관 용기를 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이 제조 유닛(1)은 하나의 구조체(5) 내에 배치되고, 이 때 상기 제조 유닛(1)을 포함하는 클린룸(2)이 구조체의 한 단(6, tier) 위에 배치된다.
또한 상기 장치는 제조 유닛(1) 내에서 수행되는 제조 프로세스에 필요한 프로세스 물질을 공급 및 배출하기 위한 공급 시스템을 포함한다.
공급 시스템은 공급 라인(7a, 7b)을 통해 제조 유닛(1)에 전달되는 프로세스 재료가 보관되는 다수의 보관 용기를 포함하고 있다. 또한 제조 유닛(1)으로부터 배출 라인(8a, 8b)을 통해 프로세스 재료가 전달되는 보관 용기가 제공된다. 상기보관 용기는 본 실시예에서 구조체(5)의 상이한 2 개의 단(9, 10)에 배치된다. 이 때 하나의 단(9)은 클린룸(2)을 포함하는 단(6)의 상부에 배치되고, 반면 또 다른 단(10)은 클린룸(2)을 포함하는 단(6)의 하부에 배치된다.
본 발명에 따라 개별 보관 용기가 2 개의 단(9, 10)에 배치됨에 따라 주변 분위기보다 더 무거운 프로세스 재료가 제 1 공급 라인(7a)을 통해 제조 유닛에 전달되고, 상기 제 1 공급 라인(7a)은 클린룸(2) 위에 놓인 단(9)으로부터 클린룸(2)의 덮개(11)를 통해 각각의 제조 유닛(1)에 이른다. 그에 상응하게 주변 분위기보다 더 무거운 프로세스 재료는 제 1 배출 라인(8a)을 통해 제조 유닛(1)으로부터 아래쪽으로 배출된다. 이 때 상기 배출 라인(8a)은 클린룸(2)의 바닥(12)을 통과하여 연장되며, 클린룸(2) 하부의 단(10)에 있는 보관 용기까지 이른다. 주변 분위기는 통상 실온 상태 및 정상 압력 상태에 있는 공기로 형성된다.
그에 비해 주변 분위기보다 가벼운 프로세스 재료는 클린룸(2) 하부의 단(10)에 배치된 보관 용기의 제 2 공급 라인(7b)을 통해 제조 유닛(1)에 전달된다. 이 때 상기 제 2 공급 라인(7b)은 클린룸(2) 바닥(12)의 한 부분에서 연장되고, 프로세스 재료는 아래쪽에서 위쪽으로 흘러 제조 유닛(1)에 전달된다. 그에 상응하게 주변 분위기보다 가벼운 프로세스 재료는 제 2 배출 라인(8b)을 통해 제조 유닛(1)으로부터 클린룸(2) 상부의 단(9)에 배치된 보관 용기로 전달된다. 이 때 부분적으로 위쪽으로 연장되는 배출 라인(8b)은 클린룸(2)의 덮개(11)를 관통한다.
주변 분위기보다 무거운 프로세스 재료로는 특히 액체가 고려된다. 또한 적합한 밀도 및 온도를 가진 기체도 상기 프로세스 재료로 사용될 수 있다.
주변 분위기보다 가벼운 프로세스 재료는 주로 기체로 형성된다.
액체 프로세스 재료로는 일반적으로 순수 및 냉각수가 사용된다. 순수는 예컨대 세척 프로세스 및 확산 프로세스와 같은 다양한 제조 프로세스를 위해 필요하다. 냉각수는 개별 제조 유닛(1) 내 기계 및 장치들의 냉각을 위해 필요하다. 또한 상이한 제조 프로세스에는 상이한 액상 화학 약품이 사용된다. 상기 액상 화학 약품으로는 예컨대 KOH 및 NaOH와 같이 에칭 프로세스를 수행하기 위한 에칭 용액 또는 웨이퍼 세척을 위한 알칼리성 또는 산성 용액이 사용된다.
기체 프로세스 재료의 예로는 에칭 프로세스를 수행하기 위한 에칭 가스가 있다. 에칭 가스는 일반적으로 할로겐 화합물로 형성될 수 있다. 또한 웨이퍼 세척용 산소 및 후속하는 웨이퍼 건조를 위한 고온의 질소가 사용된다.
일반적으로 웨이퍼 처리용 장치는 다수의 제조 유닛(1) 및 상기 제조 유닛(1)으로 프로세스 재료를 공급하고 상기 제조 유닛(1)으로부터 배출된 프로세스 재료를 보관하기 위한 보관 용기를 포함한다.
도 3에는 상기 방식의 웨이퍼 처리 장치의 더 작은 단면도가 도시되어있다.
도 3에 개략적으로 도시된 구조체(5)의 단면에는 클린룸(2) 내 중간 단(6)에 3 개의 제조 유닛(1)이 도시되어있다.
그 위에 놓인 단(9)에는 물 저장기(13)로서 형성된 보관 용기가 제공되어 있으며, 상기 보관 용기 내에 순수(純水)가 보관된다. 상기 물 저장기(13)의 바닥 영역으로는 3 개의 제조 유닛(1)에 순수를 공급하는 제 1 공급 라인(7a)이 이른다.
공급 라인(7a)은 먼저 클린룸(2)의 덮개(11)에서 수평 방향으로 연장된 다음, 아래쪽으로 수직 연장되어 제조 유닛(1)까지 이른다. 상기 공급 라인(7a)은 도시되지 않은 연결부를 통해 제조 유닛(1) 내로 이른다. 이 때 제조 유닛(1)에서의 개별 연결부의 설치 높이는 각각의 제조 유닛(1) 내 순수가 클린룸(2)의 바닥(12) 위로 요구되는 높이에서 사용될 수 있도록 선택된다. 상기 공급 라인(7a)은 수평 방향으로만 또는 아래쪽을 향해 수직으로 순수를 전달하기 때문에, 제조 유닛(1)으로 순수를 공급하는 데에는 펌프력이 필요하지 않거나, 매우 작은 펌프력만 있으면 된다.
보통 순수는 제조 유닛(1) 내에서의 제조 프로세스를 통해 오염되기 때문에, 미리 정해진 시간 이후에는 상기 순수가 폐수로서 제조 유닛(1)으로부터 제거되어야 한다. 본 실시예에서는 제조 유닛(1)으로부터 폐수가 제 1 배출 라인(8a)을 통해 집결 용기(14)로서 형성된 2 개의 보관 용기로 보내진다. 상기 집결 용기(14)는 클린룸(2) 하부의 단(10)에 배치된다. 상기 배출라인(8a)은 제조 유닛으로 통하는, 도시되지 않은 연결부에 이르며, 클린룸(2)의 바닥(12)에서 부분적으로 수평 방향으로 연장되고, 상기 클린룸(2)의 바닥으로부터 아래쪽을 향해 수직으로 연장되어 집결 용기(14)의 방향으로 뻗는다. 최종적으로 상기 배출 라인(8a)은 도시되지 않은 연결부를 통해 집결 용기(14)에 이른다. 상기 집결 용기(14) 내 오염된 폐수는 도시되지 않은 재활용 장치에 전달되고, 상기 재활용 장치에서는 폐수로부터 다시 순수가 얻어진다. 또한 이 경우 주변 분위기보다 무거운 폐수는 배출 라인(8a)을 통해 위쪽에서 아래쪽으로 보내짐에 따라 집결 용기(14)로 폐수를 배출하기 위해 펌프력이 필요없게 되거나, 매우 작은 펌프력만 있으면 된다.
도 2의 좌측 가장자리에 있는 제조 유닛(1)의 덮개로부터 제 2 배출 라인(8b)이 위쪽으로 그 위에 놓인 층(9)에 배치된, 기체 저장기(15)로서 형성된 보관 용기가 뻗는다. 상기 배출 라인(8b)을 통해 오염 및 가열된 공기가 제조 유닛(1)의 내부로부터 기체 저장기(15)로 보내진다. 거기서 오염된 공기가 정화되어 배기 샤프트(16)를 통해 구조체(5) 밖으로 배출된다. 고온의 오염된 공기는 주변 분위기로 형성된 대기보다 가볍기 때문에, 제조 유닛(1) 내에서 위쪽으로 상승하여 거기서 소량의 에너지 소비에 의해 흡입될 수 있고, 배출 라인(8b)에 전달될 수 있다. 제조 유닛(1)의 벽에 배치된, 도시되지 않은 흡입 장치를 통해 클린룸(2)으로부터 사용되지 않은 공기가 공급될 수 있다.
도 2에 도시된 중앙의 제조 유닛(1)은 특히 에칭 프로세스를 수행하는데 사용된다. 이를 위해 제 1 탱크(17)로 형성된 보관 용기로부터 에칭 용액이 제 1 공급 라인(7a)을 통해 상기 제조 유닛(1)에 공급된다. 상기 에칭 용액은 제조 유닛 내에서 사용된 후 제 1 배출 라인(8a)을 통해 제 2 탱크(18)로 보내진다. 이 때 상기 제 1 탱크(17)는 클린룸(2) 상부의 단(9)에, 그리고 제 2 탱크(18)는 클린룸(2) 하부의 단(10)에 배치됨에 따라, 공급 라인(7a) 및 배출 라인(8a) 내에서 에칭 용액은 위쪽에서 아래쪽으로 흐른다. 상기 방식에 의해 펌프를 전혀 또는 거의 사용하지 않고도 제조 유닛(1)으로 및 제조 유닛(1)으로부터 에칭 용액을 공급 및 배출하는 것이 가능하다.
도 2의 우측 가장자리에 도시된 제조 유닛(1)의 경우, 주변 분위기보다 가벼운 가열된 기체가 공급되는 제조 유닛(1)이 사용된다. 제조 유닛(1)으로 기체를 공급하는데 소비되는 에너지를 소량으로 유지하기 위해, 기체 저장기(19)로서 형성된, 기체를 함유한 보관 용기가 클린룸(2) 하부의 단(10)에 직접 배치된다. 상기 기체 저장기(19)로부터 제 2 공급 라인(7b)이 위쪽으로 제조 유닛(1)에 이르고, 이 때 클린룸(2)의 바닥(12)을 관통한다. 이 때 공급 라인(7a)은 거의 전체 길이에 걸쳐서 수직으로 위쪽으로 연장됨에 따라 기체의 대류 운동이 가장 적절하게 이용된다.
그에 상응하여 제조 유닛(1)의 덮개로부터 제 2 배출라인(8b)이 제 2 기체 저장기(20)로 형성된 보관 용기에 이른다. 상기 기체 저장기(20)는 클린룸(2) 위에 놓인 단(9)에서 관련 제조 유닛(1)의 상부에 직접 배치됨으로써, 이 경우에도 역시 배출 라인(8b)이 제조 유닛(1)으로 통하는 연결부로부터 수직으로 위쪽으로 연장되어, 도시되지 않은 연결부를 통해 상기 기체 저장기(20) 내로 이른다.

Claims (17)

  1. 적어도 하나의 클린룸 내에 제조 유닛의 장치를 포함하고, 상기 제조 유닛을 위한 프로세스 재료의 공급 및 배출을 위한 공급 시스템을 갖춘, 특히 웨이퍼 처리용 반도체 부품을 제조하기 위한 장치에 있어서,
    상기 공급 시스템은 주변 분위기보다 더 무거운 프로세스 재료가 위쪽에서 아래쪽으로 흐르는 제 1 공급 라인(7a) 및 배출 라인(8a), 및 주변 분위기보다 더 가벼운 프로세스 재료가 아래쪽에서 위쪽으로 흐르는 제 2 공급 라인(7b) 및 배출 라인(8b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 클린룸(2)이 구조체(5)의 하나의 단(6)에 배치되고, 적어도 상기 구조체(5)의, 상기 단(6)의 위 및 아래에 놓인 단(9, 10)에 상기 프로세스 재료를 수용하기 위한 보관 용기가 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1항 또는 2항에 있어서,
    주변 분위기보다 더 무겁고, 상기 제 1 공급 라인(7a)을 통해 제조 유닛(1)에 공급될 수 있는 액체 프로세스 재료 및 기체 프로세스 재료를 위한 보관 용기가 클린룸(2) 상부의 단(9)에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    주변 분위기보다 더 무거운 액체 프로세스 재료 및 기체 프로세스 재료를 수용하기 위한, 및 상기 제 1 배출 라인(8a)을 통해 상기 프로세스 재료가 공급될 수 있는 보관 용기가 클린룸(2) 하부의 단(10)에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 1항 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    주변 분위기보다 더 가볍고, 상기 제 2 공급 라인(7b)을 통해 제조 유닛(1)에 공급될 수 있는 기체 상태의 프로세스 재료를 위한 보관 용기가 클린룸(2) 하부의 단(10)에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    주변 분위기보다 더 가벼운 액체 프로세스 재료 및 기체 프로세스 재료를 수용하기 위한, 및 상기 제 2 배출 라인(8b)을 통해 상기 프로세스 재료가 공급될 수 있는 보관 용기가 클린룸(2) 상부의 단(9)에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제조 유닛(1)으로부터 배출된 액체 프로세스 재료의 수용을 위한 보관 용기가 집결 용기(14)로서 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 1항 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 공급 라인(7a) 및 제 2 배출 라인(8b)이 클린룸(2)의 덮개(11)를 통과하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 1항 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 공급 라인(7b) 및 제 1 배출 라인(8a)이 클린룸(2)의 바닥(12)을 통과하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 1항 내지 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    액체 프로세스 재료로서 순수(純水) 또는 냉각수가 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 5항 내지 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    액체 프로세스 재료로서 액상 화학 약품이 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 액상 화학 약품이 에칭 프로세스를 수행하기 위한 에칭 용액, 특히 KOH 또는 NaOH로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 11항 또는 12항에 있어서,
    상기 액상 화학 약품이 웨이퍼를 세척하기 위한 알칼리성 또는 산성 용액으로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 1항 내지 13항 중 어느 한 항에 있어서,
    기체 상태의 프로세스 재료로서 고온의 오염된 배출공기가 제조 유닛(1) 상부의 보관 용기 내로 배출되는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 1항 내지 14항 중 어느 한 항에 있어서,
    기체 상태의 프로세스 재료로서 에칭 프로세스를 수행하기 위한 에칭 가스가 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 에칭 가스가 할로겐 화합물로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제 1항 내지 16항 중 어느 한 항에 있어서,
    기체 상태의 프로세스 재료로서 세척 프로세스시 웨이퍼의 세척을 위한 산소 및 웨이퍼의 건조를 위한 질소가 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
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