KR20060048151A - 반도체기판의 보관고, 보관방법 및 이를 이용한반도체기판의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 수납용기의 구조를 복잡하게 할 필요 없이 반도체기판을 청정환경하에서 보관할 수 있는, 간편하고 저원가이며 신뢰성 높은 보관고, 보관방법 및 이를 이용한 반도체장치의 제조방법을 실현할 수 있도록 하는 것이다.
청정가스가 충만된 공동부(107)를 구비하는 분위기제어부(122)와, 분위기제어부(122)에 수납용기(101)를 접속시키는 포트인 로드포트부(120)로 구성된 보관고(104)에, 복수의 반도체기판(100)이 수납 가능하며, 한 면에 개방면을 갖는 케이싱(103)과, 탈착 가능한 덮개(102)로 구성된 밀폐성 수납용기(101)가 접속된다. 수납용기(101)의 덮개(102) 면을 로드포트부(120)의 포트도어부(106)와 대면시켜 밀착시킨 후, 덮개(102)를 수납용기(101)로부터 분리시킴으로써, 수납용기(101)로 외기를 진입시키는 일없이 분위기제어부(122)와 수납용기(101)를 연통시킬 수 있다.
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 관한 반도체기판의 보관고를 나타내는 개략도.
도 2는 본 발명의 실시예에 관한 반도체기판의 보관고에 반도체웨이퍼를 보관한 경우의 공동부 내 압력과 이물질 부착률의 관계를 나타내는 그래프.
도 3은 본 발명의 실시예에 관한 반도체기판의 보관고에 반도체웨이퍼를 보관한 경우의 공동부 내 이물질 수와 이물질 부착률의 관계를 나타내는 그래프.
도 4는 본 발명의 실시예에 관한 반도체기판의 보관고에 반도체웨이퍼를 보관한 경우의 공동부 내 수분농도와 이물질 부착률의 관계를 나타내는 그래프.
도 5는 본 발명의 실시예에 관한 반도체기판 보관고의 다른 예를 나타내는 개략도.
도 6은 본 발명의 실시예에 관한 반도체기판 보관고를 조립한 상태를 나타내는 사시도.
도 7은 종래예에 관한 반도체기판의 보관고를 나타내는 개략도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 반도체기판 101 : 수납용기
102 : 덮개 103 : 케이싱
104 : 보관고 105 : 유지대
106 : 포트도어부 107 : 공동부
108 : 덮개 반송장치 109 : 가스공급라인
110 : 가스공급밸브 111 : 수분제거장치
112 : 화학필터 113 : 입자제거필터
114 : 가스배기밸브 115 : 가스배기라인
116 : 가스믹싱박스 120 : 로드포트부
121 : 덮개탈착장치 122 : 분위기제어부
123 : 전달대 124 : 가스회수라인
본 발명은, 수납용기 내에 수납된 반도체기판을 청정환경에서 보관하는 보관고, 보관방법 및 이를 이용한 반도체기판의 제조방법에 관한 것이다.
반도체장치 제조공정의 진전은, 공정규정마다 공정단계 수의 증가와 공정마진의 감소를 수반해왔다. 또한 각종 제조설비의 처리능력에는 차가 있으므로, 반도체장치 형성 중의 반도체기판이 다음 공정의 설비에 처리되는 것을 기다리는 체류가 발생한다. 통상, 체류 중의 반도체기판은 입자나 화학물질의 부착을 막기 위해, 청정한 수납용기에 넣어진 상태에서, 클린스토커(clean stocker)라 불리는 보관고 에 보존된다.
현재, 반도체장치 제조공정의 미세화가 진행됨에 따라, 반도체기판이 접하는 분위기에는, 종래보다 고도의 청정성이 요구되게 되어, 수납용기는 개방성 캐리어 박스에서, 예를 들어 SEMI규격에서 BOUP(Bottom Opening Unified Pod)나 FOUP(Front Opening Unified Pod)라 불리는 밀폐성 및 청정성이 뛰어난 포드로 이행되고 있다.
그러나 최근의 미세 공정처리에서는 더욱 고도의 청정성이 요구되며, 충분한 청정성을 유지하면서 자연산화막 형성 등을 억제하는 방법이 요구되고 있다. 이와 같은 방법으로서, 수납용기 내를 불활성가스로 치환하기 위해 수납용기에 불활성가스의 공급구와 배출구를 형성하여, 일정량의 불활성가스를 수납용기 내로 공급하면서 감압하에서 순환시키는 방법이 알려졌다(일특개 2003-92345호 공보 참조).
도 7은 종래의 반도체기판 보관고의 단면구성을 나타낸다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 케이싱 저면에 가스흡인구(302)가 형성되며, 도어면에 가스유입구(306)가 형성된 수납용기(300)가, 보관고(400) 내에 설치된 좌대부 상에 유지된다.
좌대부에는 가스흡인수단(442)이 구성되며, 가스흡인수단(442)은 수납용기(300)의 가스흡인구(302)와 접속된다. 또 보관고(400) 내부는 청정한 질소(N2)가스로 충전된다.
이 상태에서, 가스흡인구(302)로부터 수납용기(300) 내의 가스를 강제적으로 흡인하여 수납용기(300) 내를 음압으로 하면, 가스유입구(306)로부터 수납용기 (300) 내로 청정한 질소가스가 유입되므로, 수납용기(300) 내를 질소(N2)가스로 치환할 수 있다.
또 수납용기(300) 내를 음압으로 유지함으로써, 수납용기(300) 내의 질소(N2)가스가 항상 교환되므로, 청정한 환경을 유지할 수 있다.
그러나, 상기 종래의 보관고에서는 수납용기를 항상 음압으로 유지할 필요가 있어, 수납용기에 가스흡인구 및 유입구를 형성하고, 보관고 선반에 가스 배출수단을 구성시켜야 한다. 때문에 구조가 복잡해져 부품점수가 증가하므로 고장률 및 원가가 증대한다는 문제가 있다. 또 복잡한 형상의 수납용기는 세정이 어려워, 세정 시 약액이 미치지 않는 부분이 생기거나, 건조 시에 약액 또는 수분이 잔류하거나 하므로, 수납용기 내의 반도체기판이 오염된다는 문제를 갖고 있다. 또한 수천 회에 달하는 포드의 탑재 및 개폐동작을 실시하므로, 가스흡인구 및 가스배출수단이 변형돼버려, 보관고의 선반에 포드를 순조롭게 탑재할 수 없게 된다는 포드로서의 신뢰성에 치명적인 문제가 있다.
또 수납용기 내를 감압상태로 유지함으로써 불활성가스를 강제적으로 공급하므로, 수납용기는 항상 감압상태에 놓여지게 되므로, 수납용기에 커다란 스트레스가 인가되어 수납용기의 수명이 짧아져버린다는 문제 및 수납용기 내에 발생하는 불규칙한 기류에 의해 입자가 발생한다는 문제가 있다.
본 발명은, 상기 종래의 문제를 해결하여, 수납용기의 구조를 복잡하게 하는 일없이 반도체기판을 청정환경하에서 보존할 수 있는, 간편하고 저원가의 신뢰성 높은 보관고, 보관방법 및 이를 이용한 반도체장치 제조방법을 실현할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 수납용기에 수납된 반도체기판을 보관하는 보관고를, 수납용기에 설치되며 반도체기판을 출입고시키는 개방면을 통해 수납용기 내의 가스치환을 실행하는 구성으로 한다.
구체적으로 본 발명에 관한 반도체기판 보관고는, 반도체장치가 형성되는 반도체기판을 내부에 수납하는, 한 면에 개방면이 형성된 케이싱과 개방면을 밀폐시키며 또 탈착 가능한 덮개로 구성되는 수납용기를 접속함으로써 반도체기판을 보관하는 보관고를 대상으로 하며, 내부에 청정한 가스를 유통시킴으로써 내부 압력이 외부 대기압보다 높게 유지되는 공동부와, 공동부에 가스를 공급하는 가스공급부를 갖는 분위기제어부와, 공동부와 수납용기를 수납용기 내부로 외기가 침입하지 않도록 접속하는 로드포트부를 구비하며, 로드포트부는, 수납용기 덮개의 한 면과 대향하여 수납용기를 밀착시키는 포트도어부와, 포트도어부에 밀착된 수납용기의 덮개를 탈착시키는 덮개탈착장치를 구비하고, 덮개탈착장치에 의해 덮개를 분리시켜 공동부와 수납용기를 연통시킴으로써, 수납용기 내부를 공동부 내부와 동일 분위기로 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 반도체기판 보관고에 의하면, 보관고에 수납용기를 밀착시킨 상태에서 수납용기의 덮개를 분리시킬 수 있는 로드포트부를 구비하여, 수납용기의 개 방면을 통해 수납용기 내의 가스치환을 실행할 수 있으므로, 수납용기 및 보관고 로드포트부에 가스치환용의 복잡한 흡배기 기구를 설치할 필요가 없다. 따라서 수납용기 및 보관고 구조가 단순화되므로, 고장률 및 원가를 저감할 수 있음과 동시에 수납용기의 세정이 용이해진다. 또 양압 상태에서 수납용기 내의 가스치환을 행하기 때문에, 수납용기에 부가되는 스트레스를 저감할 수 있으므로, 수납용기 수명을 연장시킬 수 있다. 그 결과 저원가이며 신뢰성 높은 보관고의 실현이 가능해진다.
본 발명의 반도체기판 보관고에 있어서, 공동부의 압력은, 외부 대기압에 대해 1.5 배 이상 3 배 이하인 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 수납용기 내의 가스치환을 확실하게 할 수 있다.
본 발명의 반도체기판 보관고에 있어서, 공동부에 충만된 가스는, 수분농도가 2% 이하이며 입경이 0.12㎛ 이상인 이물질 수가 0.028㎥당 3 개 이하의 가스인 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 청정한 환경에서 반도체기판을 보관하기가 가능해져, 반도체기판 표면에서의 자연산화막 생성 및 입자의 부착을 억제할 수 있다.
본 발명의 반도체기판 보관고에 있어서, 공동부에 충만된 가스는, 질소가스, 아르곤가스, 헬륨가스 또는 공기인 것이 바람직하다. 이와 같은 가스를 이용함으로써, 반도체기판을 확실하게 보관할 수 있다.
본 발명의 반도체기판 보관고에 있어서, 가스공급부는, 가스의 수분농도를 2% 이하로 하는 수분제거장치를 구비하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 함 으로써, 공동부 내부의 수분농도를 확실하게 저하시킬 수 있다.
또 가스공급부는, 가스를 여과함으로써 입자를 제거하는 입자제거필터 및 화학물질을 제거하는 화학필터 중 적어도 1 개를 구비하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 청정한 가스를 확실하게 공급할 수 있다.
본 발명의 반도체기판 보관고는, 공동부로부터 배기된 가스를 회수하는 가스회수라인을 추가로 구비하며, 가스회수라인으로 회수된 가스를 가스공급부로 귀환시킴으로써, 가스공급부로부터 공급된 가스를 순환시켜 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 가스사용량을 저감할 수 있다.
본 발명의 반도체기판 보관고는, 공동부 내부의 수분, 유기화학성분 및 무기화학성분 중 적어도 1 가지의 농도를 측정하는 센서와, 센서에 의한 측정결과가 소정 값을 초과할 경우에, 공동부의 가스 유량을 증대시키는 유량제어부를 추가로 구비하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 반도체기판의 오염을 확실하게 방지할 수 있다.
본 발명의 반도체기판 보관고는, 반도체기판 표면의 결함을 검사하는 결함검사장치와, 수납용기에 수납된 반도체기판을 꺼내, 결함검사장치로 이송하는 반도체기판 반송장치를 추가로 구비하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 보관상태의 검증을 실행할 수 있음과 동시에, 보관 시에 검사를 행할 수 있으므로, 반도체 제조공정에서의 회전시간을 짧게 할 수 있다.
본 발명의 반도체기판 보관고에 있어서, 로드포트부는, 외부와 수납용기를 주고받는, 신축 가능한 전달대를 추가로 구비하는 것이 바람직하다. 이로써 수납용 기의 이동탑재가 용이해진다.
본 발명의 반도체기판 보관고는, 덮개탈착장치에 의해 수납용기로부터 분리된 덮개를 보관하는 덮개보관부와, 분리된 덮개를, 덮개탈착장치와 덮개보관부 사이에서 쌍방향으로 반송하는 덮개반송장치를 추가로 구비하는 것이 바람직하다.
이 경우, 로드포트부를 복수 구비하는 것이 바람직하다. 이로써 청정실 내의 점유면적을 저감할 수 있다.
또한, 덮개를 케이싱으로부터 분리시킬 때, 덮개와 케이싱 조를 인식하는 인식부를 추가로 구비하여, 분리된 덮개를 이와 조가 될 케이싱에 다시 설치할 수 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써 덮개를 원래의 케이싱으로 확실하게 되돌릴 수 있다.
본 발명의 반도체기판 보관고에 있어서, 수납용기는, 전방개방 통합포드(front opening unified pod)인 것이 바람직하다.
본 발명의 반도체기판 보관방법은, 내부에 청정한 가스를 유통시킴으로써 내부 압력이 외부 대기압보다 높게 유지되는 공동부를 구비한 보관고에, 반도체장치가 형성되는 반도체기판을 내부에 수납한, 한 면에 개방면이 형성된 케이싱과 개방면을 밀폐시키면서 탈착 가능한 덮개로 구성되는 수납용기를 접속하고, 수납용기 내부에 외기가 침입하지 않는 상태에서, 덮개를 개방함으로써, 공동부와 수납용기를 연통시켜, 수납용기 내부가 공동부를 충전시키는 가스로 치환된 상태에서 반도체기판을 보관하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 반도체기판 보관방법에 의하면, 청정한 가스에 의해 외부보다 높 은 압력으로 유지되는 공동부를 구비한 보관고에 수납용기를 접속시켜, 수납용기 내부에 외기가 침입하지 않는 상태에서 덮개를 개방함으로써, 공동부와 수납용기를 연통시키고 수납용기 내부의 가스치환을 실행하여 반도체기판을 보관하므로, 수납용기 및 보관고 로드포트부에 가스치환용의 복잡한 흡배기 기구를 설치할 필요가 없다. 따라서 수납용기 및 보관고의 구조를 단순화할 수 있으므로, 고장률 및 원가를 저감할 수 있음과 동시에, 수납용기의 세정이 용이해진다. 또한 양압상태에서 수납용기 내의 가스치환을 실행하여, 수납용기에 부가되는 스트레스를 저감할 수 있으므로, 수납용기 수명을 연장시킬 수 있다. 그 결과 저원가이며 신뢰성 높은 보관방법의 실현이 가능해진다.
본 발명의 반도체기판 보관방법에 있어서, 공동부의 압력은, 외부 대기압에 대해 1.5 배 이상 3 배 이하인 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써 수납용기 내의 가스치환을 확실하게 할 수 있다.
본 발명의 반도체기판 보관방법에 있어서, 공동부 내부는, 수분농도가 2% 이하이며 입경이 0.12㎛ 이상인 이물질 수가 0.028㎥당 3 개 이하인 가스로 충전되는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써 반도체기판으로의 입자 부착을 확실하게 방지할 수 있다.
본 발명의 반도체기판 보관방법에 있어서, 공동부 내부의 가스는, 질소가스, 아르곤가스, 헬륨가스 또는 공기인 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써 반도체기판을 확실하게 보관할 수 있다.
본 발명의 반도체기판 보관방법은, 공동부로부터 배기된 가스를 공동부로 귀 환시킴으로써 순환 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써 가스사용량을 저감할 수 있다.
본 발명의 반도체기판 보관방법은, 공동부에 구성된, 수납용기 덮개의 한 면과 대향하여 수납용기를 밀착시키는 포트도어부와, 포트도어부에 밀착된 수납용기의 덮개를 탈착시키는 덮개탈착장치를 구비하는 로드포트부를 개재하고, 공동부와 수납용기를 접속하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써 수납용기로의 외기 침입을 확실하게 방지할 수 있다.
본 발명의 반도체기판 보관방법은, 공동부 내부에서의 수분, 유기화학성분 및 무기화학성분 중 적어도 1 가지의 농도를 센서로 측정하며, 측정결과가 설정된 값을 초과할 경우에, 공동부에 공급하는 가스의 유량을 증대시키는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 공동부 및 수납용기를 확실히 청정환경으로 유지할 수 있다.
본 발명의 반도체장치 제조방법은, 반도체기판 상에 반도체장치를 형성하는 복수의 처리공정과, 복수의 처리공정 중 어느 공정 사이에 구성된 보관공정으로 이루어지는 반도체장치 제조방법을 대상으로 하며, 보관공정은, 반도체기판을 내부에 수납하는, 한 면에 개방면이 형성된 케이싱과 개방면을 밀폐시키면서 탈착 가능한 덮개로 구성되는 수납용기가 접속된 보관고를 이용하며, 보관고는, 내부에 수분농도가 2% 이하이며 입경이 0.12㎛ 이상인 환경이물질 수가 0.028㎥당 3 개 이하인 가스를 유통시킴으로써, 내부 압력이 외부 대기압에 대해 1.5 배 이상 3 배 이하의 양압으로 유지된 공동부와, 공동부에 가스를 공급하는 가스공급부를 갖는 분위기제 어부와, 공동부와 수납용기를 수납용기 내부로 외기가 침입하지 않도록 접속하는 로드포트를 구비하고, 로드포트는, 수납용기 덮개의 한 면과 대향하여 수납용기를 밀착시키는 포트도어부와, 포트도어부에 밀착된 수납용기 덮개를 탈착시키는 덮개탈착장치를 가지며, 덮개탈착장치에 의해 덮개를 분리하고, 공동부와 수납용기를 연통시킴으로써, 수납용기 내부를 공동부 내부와 동일 분위기로 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 반도체장치 제조방법에 의하면, 처리공정 사이에 구성된, 공정 도중의 반도체기판을 보관하는 보관공정에 있어서, 반도체기판을 확실하게 청정조건에서 보관할 수 있는 보관고에 보관하기 때문에, 처리공정 사이에 반도체기판이 오염되는 것을 방지할 수 있으므로, 반도체장치 제조공정에서의 수율을 높일 수 있다.
상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명해질 것이다.
(실시예)
이하에 본 발명의 실시형태에 관한 반도체기판의 보관고에 대해, 도면을 참조하면서 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 반도체기판 보관고 단면구성을 나타낸다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 보관고(104)는 분위기제어부(122)와, 분위기제어부(122)에 수납용기(101)를 접속하는 포트인 로드포트부(120)로 구성된다.
수납용기(101)는, 한 면에 개방면을 갖는 케이싱(103)과, 개방면에서 케이싱 (103)과 밀착 또는 결합시킴으로써 수납용기(101)를 밀폐시킬 수 있는 덮개(102)로 구성된다. 또 수납용기(101) 내부에는 빗살모양의 웨이퍼 선반(wafer teeth)(도시 생략)이 형성되며, 서로 상하로 간격을 두고 복수의 반도체기판(100)을 수평으로 지지할 수 있다.
로드포트부(120)는, 유지대(105), 포트도어부(106) 및 덮개탈착장치(121)로 구성된다. 유지대(105) 상에 유지된 수납용기(101)의 덮개(102) 면을 포토도어부(106)에 대면시켜 밀착시킨 후, 덮개(102)를 수납용기(101)로부터 분리시킴으로써, 수납용기(101)로 외기를 진입시키는 일없이 분위기제어부(122)와 수납용기(101)를 연통시킬 수 있다.
분위기제어부(122)는, 공동부(107)와, 공동부(107)에 접속되며 공동부(107)에 가스를 공급하는 가스공급라인(109)과 가스배기라인(115)으로 이루어진다. 가스공급라인(109) 및 가스배기라인(115)에는 각각 가스공급밸브(110) 및 가스배기밸브(114)가 구성되며, 공동부(107) 내의 압력 및 가스유량을 제어할 수 있다. 또 가스공급라인(109)에는 수분제거장치(111), 화학필터(112) 및 입자제거필터(113)가 설치되어 청정한 가스를 공동부(107)로 공급할 수 있다.
공동부(107) 내부에는, 덮개탈착장치(121)에 의해 분리된 덮개(102)를 보관하는 덮개수납부(도시 생략)가 하부에 설치되며, 덮개반송장치(108)에 의해 덮개(102)는 덮개수납부로 이송되어 수납된다. 또 공동부(107) 내부에는 수분농도 및 화학성분 농도를 측정하는 센서(도시 생략)가 설치된다.
여기서 본 실시예의 보관고(104)는 로드포트부(120)가 세로로 4 개 배치되어 청정실 내의 점유면적을 작게 할 수 있는 구조이다.
이하에 본 실시예의 보관고에 의해 반도체기판을 보관하는 방법에 대해 설명한다. 보관고(104)의 공동부(107)에는, 가스공급라인(109)을 통해 순도 99.9999%이며 이슬점(dew point)이 -90℃ 이하인 고순도의 질소(P-N2)가스가 공급된다. 또 가스공급라인(109)에는, 수분제거장치(111), 화학필터(112) 및 입자제거필터(113)가 설치되어, 공동부(107) 내의 수분농도, 화학물질농도 및 환경이물질 수를 더욱 저감하며, 수분농도를 2% 이하로 하고, 입경 0.12㎛ 이상의 이물질 수를 3 개/0.028㎥(1입방피트) 이하로 한다.
또 공급밸브(110)와 배기밸브(114)를 조정함으로써 공동부(107) 내의 압력을 보관고가 설치된 청정실 대기압의 1.5배∼3배로 설정한다. 이로써 공동부로 외기가 침입하는 일없이 환경이물질 수를 억제할 수 있다. 또한 수분농도 측정용 센서로 공동부(107) 내의 수분농도를 감시하여, 수납용기(101)를 접속할 때 등에 수분농도가 규정값을 초과할 경우에는, 가스유량을 증대시켜 공동부(107) 내의 압력을 증가시키고, 규정값 이내로 안정되면 통상 유량으로 되돌리는 기능을 구비한다. 또 가스 크로마토그래피 등의 화학성분 측정용 센서가 공동부(107) 내에 설치되어, 유기물, 무기산 및 알칼리성 가스 등의 화학물질이 규정농도 이상 검출됐을 때도, 마찬가지로 가스유량을 증대시킬 수 있다.
보관고(104)에의 수납용기(101) 접속은, 우선 Over Head Transport(OHT)시스템에 의해 반송돼온 수납용기(101)는, 전달대(123) 위로 이동 탑재된다. 전달대 (123)는 OHT시스템과 연동하여 신장되므로, 수납용기(101)가 순조롭게 이동 탑재된다. 이어서 전달대(123)가 수축되어 포트도어부(106) 쪽으로 수납용기(101)를 이동시키고, 유지대(105) 상에 수납용기(101)가 유지된다.
계속해서, 유지대(105)에 이동 탑재된 수납용기(101)의 덮개(102) 면을 포트도어부(106)에 밀착시킨 상태에서, 덮개탈착장치(121)에 의해 케이싱(103)으로부터 덮개(102)를 분리시킨다. 분리된 덮개(102)는 덮개반송장치(108)에 의해 보관고(104) 내의 덮개수납부에 수납된다. 이 때 분리된 덮개(102)를 원래의 케이싱(103)으로 되돌릴 수 있도록 바코드와 그 판독장치가 설치된다.
덮개(102)를 분리함으로써, 수납용기(101)는 보관고(104)에 접속되어, 공동부(107)와 수납용기(101)가 연통된 상태로 된다. 이로써 수납용기(101) 내부에는, 덮개(102)가 분리된 개방면을 통해 공동부(107)에 충만된 P-N2가스가 유입되어, 수납용기(101) 내부는 공동부(107)와 동일 환경으로 되므로, 수납용기 내에 수납된 반도체기판을 청정 환경에서 보관할 수 있다. 또 포트도어부(106)와 수납용기(101)가 밀착된 상태에서 공동부(107)가 양압으로 설정되므로, 외기가 수납용기(101) 내로 침입하는 일은 없다.
수납용기(101)를 보관고(104)로부터 분리시킬 때는, 우선 덮개수납부에 수납된 덮개(102)가 덮개반송장치(108)에 의해 로드포트부(120)로 되돌려지고, 덮개탈착장치(121)에 의해 케이싱(103)에 장착됨으로써, 수납용기(101)를 밀폐시켜 수납용기(101)를 보관고(104)로부터 분리시킨다. 이어서 전달대(123)를 신장시켜 OHT시 스템으로 수납용기(101)를 이동 탑재시킨다.
이상 설명한 바와 같은 보관고에 실제로 반도체기판을 보관할 경우의 결과를 이하에 나타낸다.
도 2는 공동부(107) 내 및 수납용기(101) 내의 압력을 변화시킨 경우의 수납용기(101) 내에 수납된 반도체기판에의 입자 부착률을 나타낸다. 도 2에서 가로축은 공동부(107) 내의 압력(MPa), 세로축은 반도체기판에 부착된 이물질의 부착률(%)을 나타낸다.
측정 시에는, 입자제거필터(113) 및 화학필터(112)를 조정하여 공동부(107)의 청정성을 일정하게 한다. 또 반도체기판으로는 통상의 RCA세정을 실시한 12인치 웨이퍼를 이용하여 수납용기(101) 최하단에 수납한다. 또 수납용기(101)는 보관고(104) 최하단의 로드포트부(120)에 접속한다.
이물질 부착률은, 웨이퍼를 3 시간 보관한 뒤 보관 전후 웨이퍼 표면의, 입경 0.12㎛ 이상의 이물질 수를 레이저 산란식 결함검사장치를 이용하여 측정하고, 그 증가율을 이하의 수학식(1)으로 구한다.
또 측정 시에 수납용기(101) 내의 압력을 수납용기(101)에 내장된 필터부에 차압계를 도입함으로써 측정하는데, 공동부(107) 내의 압력과 수납용기(101) 내의 압력은 거의 일치한다.
도 2에 나타내는 바와 같이 공동부(107) 내의 압력을 높이면 웨이퍼에의 이 물질 부착률이 감소한다. 이는 공동부(107) 내의 압력을 높임으로써, 외부로부터의 이물질 침입이 방지됨과 동시에, 수납용기(101) 내를 가스 치환하는 효율이 높아지기 때문이다. 그러나 압력을 더 높이면 역으로 이물질 부착률이 상승한다. 이는 공동부(107) 내의 압력이 상승함에 따라 수납용기(101) 내에 난류가 발생하여, 이물질이 섞여 올라가기 때문이라 생각된다.
따라서 공동부(107) 내의 압력은 0.15MPa∼0.3MPa로 하는 것이 적당하다. 이 압력범위는 보관고(104)를 설치한 청정실 대기압의 1.5배∼3배 범위이다.
도 3은 공동부(107) 내의 이물질을 변화시킨 경우의 반도체웨이퍼 표면에의 이물질 부착률 관계를 나타낸다. 여기서 측정 시 공동부(107) 내의 압력은 0.2MPa로 하고, 보관시간은 3 시간으로 한다. 또 수납용기(101) 내부에는 10 매의 웨이퍼를 1 단 걸러 수납하고, 그 각각에 대해 보관 전후의 입경 0.12㎛ 이상인 이물질의 부착 수를 레이저산란식 결함검사장치로 측정하여, 웨이퍼 10 매의 평균 이물질 부착률을 구한다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 입경 0.12㎛ 이상의 이물질이 3 개/0.028㎥인 환경에서 웨이퍼를 보관한 경우에는 이물질이 거의 부착하지 않은데 반해, 10 개/0.028㎥인 환경에서 웨이퍼를 보관한 경우에는 웨이퍼 표면의 이물질이 30% 이상 증가한다. 따라서 공동부(107) 내의 이물질 수는 3 개/0.028㎥ 이하로 하는 것이 바람직하다.
도 4는, 공동부(107) 내의 수분농도와, 수납용기(101) 내에 수납된 반도체웨이퍼 표면에 생성된 자연산화막 막 두께와의 관계를 나타낸다. 도 4에서 가로축은 수분농도(%)를 나타내며, 세로축은 자연산화막의 막 두께(nm)를 나타낸다.
측정에는, 통상의 RCA세정을 실시한 후, 농도 1%의 희석 불화수소산(DHF)으로 3 분간 처리를 실시하여 표면의 산화막을 제거한 12 인치 실리콘웨이퍼를 이용하여 5 시간 보관한 후, 타원편광분석(ellipsometry)방식으로 자연산화막의 막 두께를 측정한다. 또 수분농도는 포트도어부(106) 부근에 무선(wireless) 수분측정기를 설치하여 측정한다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 수분농도가 증가함에 따라 웨이퍼 표면에 생성되는 자연산화막의 막 두께가 두꺼워진다. 반도체장치의 제조공정에서, 웨이퍼 표면의 자연산화막 막 두께는 1 원자층 이하인 0.4nm 이하인 것이 바람직한 점에서, 공동부(107) 내의 수분농도는 2% 이하로 하는 것이 바람직하다.
본 실시예의 보관고는, 공급되는 가스를 1 경로로 배기라인(115)으로부터 배출되는 구성으로 한다. 그러나 고가의 가스를 사용할 경우에는 가스사용량을 억제하는 것이 바람직하다. 이와 같은 경우에는, 도 5에 나타내는 바와 같이 가스 믹싱박스(116)를 설치하고, 배기밸브(114)로부터 배출된 가스를 가스회수라인(124)으로 회수하여, 가스 믹싱박스(116)에서 흡기라인(109)으로부터 도입된 가스와 혼합시켜 공동부(107) 내부로 환류시키는 구성으로 해도 된다. 이와 같은 순환식으로 함으로써 가스사용량을 대폭으로 삭감할 수 있다. 또 이와 같은 구성에서도, 수분제거장치(111), 입자제거필터(113) 및 화학필터(112) 등을 이용함으로써 공동부(107) 내의 청정도를 규정 범위로 유지하기가 가능하다.
또 분위기제어부(107) 내에, 반도체기판을 개방면으로부터 꺼내는 반송기구 와 광학화상 비교식 결함검사장치를 구비함으로써, 보관된 반도체기판의 표면상태를 검사할 수 있다. 이로써 불량 반도체기판의 배제가 가능해져, 보다 신뢰성 높은 보관고를 실현할 수 있다. 또 반도체기판의 처리대기시간을 효과적으로 이용할 수 있으므로 반도체기판의 제조공정에서의 회전시간(TAT; Turn Around Time)을 단축시킬 수 있다.
또한 도 6에 나타내는 바와 같이 본 실시예의 보관고를 복수 조합시킴으로써 보관용량을 증대시킬 수 있어, 보다 효율적인 보관이 가능해진다.
또 본 실시예에서 공동부(107)로 도입하는 가스로서 고순도의 질소가스를 이용하지만, 질소 대신 아르곤 혹은 헬륨 등의 불활성가스 또는 초건조공기 등을 이용해도 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시예의 보관고는, 수납용기로서 특별한 기구를 설치할 필요없이, 반도체웨이퍼를 청정한 환경에서 보관할 수 있다.
본 실시예에서 수납용기로 전방개방형인 FOUP를 이용하는 예를 나타내지만, 이에 한정되지 않고 하부개방형인 BOUP(Bottom Opening Unified Pods) 등을 이용해도 마찬가지 효과가 얻어진다.
반도체장치의 제조방법에 있어서, 다음공정의 처리를 기다리는 동안의 보관공정에서 본 실시예의 보관고에 반도체기판을 보관함으로써, 보관 시에 반도체기판이 오염되거나 자연산화막이 형성되거나 하는 것을 방지할 수 있으므로, 수율 높은 반도체장치의 제조공정을 실현할 수 있다. 또, 특히 자연산화막의 형성을 원치 않는 게이트절연막 형성공정 등의 전 단계에서 반도체기판을 보관할 때 특히 유용하 다.
본 발명의 반도체기판 보관고, 보관방법 및 이를 이용한 반도체장치의 제조방법에 의하면, 수납용기의 구조를 복잡하게 하는 일없이 반도체기판을 청정환경하에서 보관할 수 있는, 간편하고 저원가의 신뢰성 높은 보관고 및 보관방법을 실현할 수 있다. 또한 확실하게 청정환경에서 보관할 수 있으므로, 수율 수율높은 반도체장치의 제조방법을 실현할 수 있다. 이러한 점에서 수납용기 내에 수납된 반도체기판을 청정환경에서 보관하는 보관고, 보관방법 및 이를 이용한 반도체기판의 제조방법 등에 유용하다.
Claims (22)
- 반도체장치가 형성되는 반도체기판을 내부에 수납하는, 한 면에 개방면이 형성된 케이싱과 상기 개방면을 밀폐시키며 또 탈착 가능한 덮개로 구성되는 수납용기를 접속함으로써 상기 반도체기판을 보관하는 보관고로서,내부에 청정한 가스를 유통시킴으로써 내부 압력이 외부 대기압보다 높게 유지되는 공동부와, 상기 공동부에 상기 가스를 공급하는 가스공급부를 갖는 분위기제어부와,상기 공동부와 상기 수납용기를 상기 수납용기 내부로 외기가 침입하지 않도록 접속하는 로드포트부를 구비하며,상기 로드포트부는, 상기 수납용기 덮개의 한 면과 대향하여 상기 수납용기를 밀착시키는 포트도어부와, 상기 포트도어부에 밀착된 상기 수납용기의 덮개를 탈착시키는 덮개탈착장치를 구비하고,상기 덮개탈착장치에 의해 상기 덮개를 분리시켜, 상기 공동부와 상기 수납용기를 연통시킴으로써, 상기 수납용기 내부를 상기 공동부 내부와 동일 분위기로 하는 것을 특징으로 하는 반도체기판 보관고.
- 제 1 항에 있어서,상기 공동부의 압력은, 외부 대기압에 대해 1.5 배 이상 3 배 이하인 것을 특징으로 하는 반도체기판 보관고.
- 제 1 항에 있어서,상기 가스는, 수분농도가 2% 이하이며 입경이 0.12㎛ 이상인 이물질 수가 0.028㎥당 3 개 이하의 가스인 것을 특징으로 하는 반도체기판 보관고.
- 제 3 항에 있어서,상기 가스는, 질소가스, 아르곤가스, 헬륨가스 또는 공기인 것을 특징으로 하는 반도체기판 보관고.
- 제 1 항에 있어서,상기 가스공급부는, 상기 가스의 수분농도를 2% 이하로 하는 수분제거장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체기판 보관고.
- 제 1 항에 있어서,상기 가스공급부는, 상기 가스를 여과함으로써 입자를 제거하는 입자제거필터 및 화학물질을 제거하는 화학필터 중 적어도 1 개를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체기판 보관고.
- 제 5 항 및 제 6 항에 있어서,상기 공동부로부터 배기된 가스를 회수하는 가스회수라인을 추가로 구비하 며, 상기 가스회수라인으로 회수된 가스를 상기 가스공급부로 귀환시킴으로써, 상기 가스공급부로부터 공급된 가스를 순환시켜 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체기판 보관고.
- 제 1 항에 있어서,상기 공동부 내부의 수분, 유기화학성분 및 무기화학성분 중 적어도 1 가지의 농도를 측정하는 센서와, 상기 센서에 의한 측정결과가 소정 값을 초과할 경우에, 상기 공동부의 가스 유량을 증대시키는 유량제어부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체기판 보관고.
- 제 1 항에 있어서,상기 반도체기판 표면의 결함을 검사하는 결함검사장치와,상기 수납용기에 수납된 반도체기판을 꺼내, 상기 결함검사장치로 이송하는 반도체기판 반송장치를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체기판 보관고.
- 제 1 항에 있어서,상기 로드포트부는, 외부와 상기 수납용기를 주고받는, 신축 가능한 전달대를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체기판 보관고.
- 제 1 항에 있어서,상기 덮개탈착장치에 의해 상기 수납용기로부터 분리된 덮개를 보관하는 덮개보관부와,분리된 상기 덮개를, 상기 덮개탈착장치와 상기 덮개보관부 사이에서 쌍방향으로 반송하는 덮개반송장치를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체기판 보관고.
- 제 11 항에 있어서,상기 로드포트부를 복수 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체기판 보관고.
- 제 12 항에 있어서,상기 덮개를 상기 케이싱으로부터 분리시킬 때, 상기 덮개와 상기 케이싱 조를 인식하는 인식부를 추가로 구비하여, 분리된 상기 덮개를 이와 한 조가 될 상기 케이싱에 다시 설치할 수 있는, 반도체기판 보관고.
- 제 1 항에 있어서,상기 수납용기는, 전방개방 통합포드(front opening unified pod)인 것을 특징으로 하는 반도체기판 보관고.
- 내부에 청정한 가스를 유통시킴으로써 내부 압력이 외부 대기압보다 높게 유지되는 공동부를 구비한 보관고에,반도체장치가 형성되는 반도체기판을 내부에 수납한, 한 면에 개방면이 형성된 케이싱과 상기 개방면을 밀폐시키면서 탈착 가능한 덮개로 구성되는 수납용기를 접속하고,상기 수납용기 내부에 외기가 침입하지 않는 상태에서, 상기 덮개를 개방함으로써, 상기 공동부와 상기 수납용기를 연통시켜,상기 수납용기 내부가 상기 공동부를 충전시키는 가스로 치환된 상태에서 상기 반도체기판을 보관하는 것을 특징으로 하는 반도체기판의 보관방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 공동부의 압력은, 외부 대기압에 대해 1.5 배 이상 3 배 이하인 것을 특징으로 하는 반도체기판 보관방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 공동부 내부는,수분농도가 2% 이하이며 입경이 0.12㎛ 이상인 이물질 수가 0.028㎥당 3 개 이하의 가스로 충전되는 것을 특징으로 하는 반도체기판 보관방법.
- 제 17 항에 있어서,상기 가스는, 질소가스, 아르곤가스, 헬륨가스 또는 공기인 것을 특징으로 하는 반도체기판 보관방법.
- 제 17 항에 있어서,상기 공동부로부터 배기된 가스를 상기 공동부로 귀환시킴으로써 순환 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체기판 보관방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 공동부에 구성된, 상기 수납용기 덮개의 한 면과 대향하여 상기 수납용기를 밀착시키는 포트도어부와, 상기 포트도어부에 밀착된 상기 수납용기의 덮개를 탈착시키는 덮개탈착장치를 구비하는 로드포트부를 개재하고, 상기 공동부와 상기 수납용기를 접속하는 것을 특징으로 하는 반도체기판 보관방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 공동부 내부에서의 수분, 유기화학성분 및 무기화학성분 중 적어도 1 가지의 농도를 센서로 측정하며,상기 측정결과가 설정된 값을 초과할 경우에, 상기 공동부에 공급하는 가스의 유량을 증대시키는 것을 특징으로 하는 반도체기판 보관방법.
- 반도체기판 상에 반도체장치를 형성하는 복수의 처리공정과, 상기 복수의 처리공정 중 어느 한 공정 사이에 구성된 보관공정으로 이루어지는 반도체장치의 제조방법에 있어서,상기 보관공정은, 상기 반도체기판을 내부에 수납하는, 한 면에 개방면이 형성된 케이싱과 상기 개방면을 밀폐시키면서 탈착 가능한 덮개로 구성되는 수납용기가 접속된 보관고를 이용하며,상기 보관고는,내부에 수분농도가 2% 이하이며 입경 0.12㎛ 이상의 환경이물질 수가 0.028㎥당 3 개 이하인 가스를 유통시킴으로써, 내부 압력이 외부 대기압에 대해 1.5 배 이상 3 배 이하의 양압으로 유지된 공동부와, 상기 공동부에 가스를 공급하는 가스공급부를 갖는 분위기제어부와,상기 공동부와 상기 수납용기를 상기 수납용기 내부로 외기가 침입하지 않도록 접속하는 로드포트를 구비하고,상기 로드포트는, 상기 수납용기 덮개의 일면과 대향하여 상기 수납용기를 밀착시키는 포트도어부와, 상기 포트도어부에 밀착된 상기 수납용기 덮개를 탈착시키는 덮개탈착장치를 가지며,상기 덮개탈착장치에 의해 상기 덮개를 분리하고, 상기 공동부와 상기 수납용기를 연통시킴으로써, 상기 수납용기 내부를 상기 공동부 내부와 동일 분위기로 하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
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