KR20140037598A - 웨이퍼 상에 잔존하는 공정가스를 제거하는 웨이퍼 퍼징 카세트를 갖춘 웨이퍼 처리장치 - Google Patents

웨이퍼 상에 잔존하는 공정가스를 제거하는 웨이퍼 퍼징 카세트를 갖춘 웨이퍼 처리장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 웨이퍼 상에 잔존하는 공정가스를 제거하는 웨이퍼 퍼징 카세트를 갖춘 웨이퍼 처리장치에 관한 것으로, 그 목적은 웨이퍼에 잔존하는 공정가스 및 퓸등의 오염 물질을 제거하는 장치를 널리 공급하여, 반도체 제조 장비의 오염 및 에칭패턴의 불량 원인을 원천적으로 방지하여 제품의 신뢰성을 향상시키는데 있다.
이러한 목적으로 이루어진 본 발명은, 이송용기에 구비된 웨이퍼를 이송로봇에 의해 각 공정별로 이송하는 이송장치와, 상기 이송장치 일측에 구비되어 다수의 웨이퍼를 격납하는 카세트부와, 상기 카세트부에서 공급된 웨이퍼 상부표면에 다양한 기능을 갖출 수 있도록 박막 증착공정, 식각공정 및 웨이퍼 상부에 층간 절연막등을 증착한 후에 일괄적으로 웨이퍼 표면을 연마하여 단차를 제거하는 평탄화공정등을 순차적으로 수행하는 반도체 제조공정모듈로 이루어진 웨이퍼 처리장치에 관한 것으로,
상기 카세트부는, 상기 반도체 제조공정모듈에 제공되는 웨이퍼를 세정하도록 적어도 하나 이상 구비된 웨이퍼 퍼징 카세트를 포함한다.
이에 따라, 웨이퍼에 잔존하는 공정 가스 및 퓸 등의 오염 물질을 제거할 수 있는 장치를 널리 공급하여, 반도체 제조 장비의 오염 및 에칭 패턴(Etching Pattern)의 불량 원인을 원천적으로 방지함으로서, 제품의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

Description

웨이퍼 상에 잔존하는 공정가스를 제거하는 웨이퍼 퍼징 카세트를 갖춘 웨이퍼 처리장치{A WAFER TREAT EQUIPMENT HAVE THE WAFER PURGING CASSETTE REMOVAL REMAIN FUME ON THE WAFER}
본 발명은 웨이퍼 처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웨이퍼 처리장치상에서 웨이퍼에 대한 각종 공정 수행 후, 수직방향으로 적층된 각각의 웨이퍼 상에 잔존하는 공정 가스를 제거하는 웨이퍼 퍼징 카세트를 갖춘 웨이퍼 처리장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체의 핵심 소재인 웨이퍼 상부 표면에 여러 가지 기능을 수행할 수 있도록 박막을 증착하고, 이를 패터닝하여 다양한 회로구조를 형성하는 웨이퍼 처리장치에 대해서는 여러가지가 알려져 오고 있다.
예를 들면, 도 1에 도시한 웨이퍼 처리장치(TE)(이하, "처리장치"라 칭한다)가 그 대표적인 것으로 그 내용은 다음과 같다.
도시한 바와 같이, 종래 처리장치(TE)는 이송장치(CE)와 카세트부(CA)와 반도체 제조공정모듈(SM)(이하, “공정모듈”이라 칭한다)로 대별된다.
이송장치(CE)는 내부에 이송로봇(MR)이 적어도 하나 이상 구비되며, 도시한 방향 기준하여 하측에 적어도 하나 이상의 이송용기(MB)를 갖추고 있다.
다시 말해서, 이송장치(CE)는 내부에 구비된 이송로봇(MR)을 이용하여 이송용기(MB)에 구비된 웨이퍼(WF)를 각 공정에 공급한다.
카세트부(CA)는 제 1, 2웨이퍼 카세트(WC1)(WC2)로 이루어지는데, 이 제 1, 2웨이퍼 카세트(WC1)(WC2)는 일측에 도시한 바와 같이, 다수의 웨이퍼(WF)를 적층할 수 있도록 상, 하 방향으로 다수의 리브(LV)가 구비된다.
이와 같이, 제 1웨이퍼 카세트(WC1)에 공급된 웨이퍼(WF)는 후술하는 공정모듈(SM)에서 다수의 공정들을 수행하기 전에 웨이퍼(WF)를 보관한다.
이와 같이, 제 1웨이퍼 카세트(WC1)를 통해 공급된 웨이퍼(WF)는 공정모듈(SM)에서 웨이퍼(WF) 상부표면에 여러가지 기능을 갖출 수 있도록 3B족 또는 5B족의 불순물 이온을 주입하는 불순물 이온 주입공정과 반도체 기판상에 물질막을 형성하는 박막 증착공정, 상기 물질막을 소정의 패턴으로 형성하는 식각공정 및 웨이퍼 상부에 층간 절연막등을 증착한 후에 일괄적으로 웨이퍼 표면을 연마하여 단차를 제거하는 평탄화 공정(Chemical Mechanical Polishing : CMP)등을 순차적으로 수행한다.
한편, 상술한 소정의 공정이 완료된 웨이퍼(WF)는 개별 단위로 이동하지 않고, 20개 ~ 25개 단위 묶음으로 격납되어 이동하는데, 이 이동하는 웨이퍼(WF)는 상술한 각 공정상에서 사용되는 공정 가스 및 공정상의 부산물인 퓸(Fume) 등이 제거되지 않고 웨이퍼의 표면에 잔존한 채로 일측에 도시한 바와 같은 형태로 이루어진 제 2웨이퍼 카세트(WC2)에 격납된다.
이러한 잔존물이 웨이퍼의 표면에 부착된 상태로 공정을 진행하게 되면 반도체 제조 장비의 오염 및 에칭 패턴(Etching Pattern)의 불량 등으로 이어져 결국 제품의 신뢰성이 저하되는 문제가 있었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 반도체 제조용 웨이퍼(Wafer)에 각종의 공정을 수행한 후, 이 웨이퍼가 이송 용기(FOUP : Front Opening Unified Pod) 등으로 이송되기 전에 별도로 구성되는 챔버 등에서 일정 시간 머물면서 웨이퍼의 표면에 잔존하는 공정 가스 및 퓸(Fume)등을 제거하는 방법이 제시되기도 하였다.
그러나 상술한 방법에 의하면 챔버 내부에 별도로 공정 가스 및 퓸 등을 제거하는 장치를 마련함으로써 반도체 제조 설비의 비용이 증가할 뿐만 아니라 유지보수비용도 증가한다는 문제점이 있으며, 웨이퍼의 생산 효율이 저하된다는 문제점이 발생한다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 웨이퍼에 잔존하는 공정 가스 및 퓸 등의 오염 물질을 제거할 수 있는 장치를 널리 공급하여, 반도체 제조장비의 오염 및 에칭 패턴(Etching Pattern)의 불량 원인을 원천적으로 방지하여 제품의 신뢰성을 향상시키는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 반도체 제조장비의 비용을 대폭적으로 증가시키지 않고도 웨이퍼의 생산효율은 극대화하는데 있다.
이러한 목적으로 이루어진 본 발명은;
이송용기에 구비된 웨이퍼를 이송로봇에 의해 각 공정별로 이송하는 이송장치와, 상기 이송장치 일측에 구비되어 다수의 웨이퍼를 격납하는 카세트부와, 상기 카세트부에서 공급된 웨이퍼 상부표면에 여러가지 기능을 갖출 수 있도록 박막 증착공정, 식각공정 및 웨이퍼 상부에 층간 절연막등을 증착한 후에 일괄적으로 웨이퍼 표면을 연마하여 단차를 제거하는 평탄화공정등을 순차적으로 수행하는 반도체 제조공정모듈로 이루어진 웨이퍼 처리장치에 관한 것으로,
상기 카세트부는,
상기 반도체 제조공정모듈에 제공되는 웨이퍼를 세정하도록 적어도 하나 이상 구비된 웨이퍼 퍼징 카세트를 포함한다.
또한, 상기 웨이퍼 퍼징 카세트는,
상기 각각의 웨이퍼를 소정간격 이격시켜 적층할 수 있도록 일측 수평방향 대칭형으로 리브가 마련된 다수의 웨이퍼 지지부재와, 상기 웨이퍼 지지부재의 상, 하 수직방향으로 번갈아 구비되는 스페이서와, 상기 스페이서와 상기 웨이퍼 지지부재를 수직방향으로 관통하며, 상기 스페이서의 길이방향으로 다수 형성된 개구부에 퍼지가스가 분사되는 분사구가 마련되는 다수의 분사관으로 이루어진다.
또한, 상기 카세트부는,
상기 분사구를 통해 분사되는 퍼지가스의 압력과 유량을 제어하는 컨트롤러를 더 포함한다.
또한, 상기 웨이퍼 퍼징 카세트는,
상기 각각의 웨이퍼를 소정간격 이격시켜 적층할 수 있도록 일측 수평방향 대칭형으로 리브가 마련된 다수의 웨이퍼 지지부재와, 상기 웨이퍼 지지부재의 상, 하 수직방향으로 번갈아 구비되며, 길이방향 일측으로 퍼지가스가 유입되는 유입구와, 상기 유입구의 일측 직각방향 등간격으로 퍼지가스(Purge Gas)가 분사되는 다수의 분사구가 마련되는 스페이서로 이루어진다.
또한, 상기 웨이퍼 퍼징 카세트는,
상, 하 방향으로 번갈아 구비되는 상기 웨이퍼 지지부재와 스페이서의 수직방향으로 구비된 감지수단과, 상기 감지수단으로 부터의 전기신호를 감지하는 컨트롤러와, 상기 컨트롤러의 신호에 따라, 선택적으로 개폐되는 다수의 유출구가 마련된 공압 블록을 더 포함한다.
또한, 상기 감지수단은 광학센서(Optical Senser)인 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하며, 웨이퍼에 잔존하는 공정 가스 및 퓸 등의 오염 물질을 제거할 수 있는 장치를 널리 공급하여, 반도체 제조 장비의 오염 및 에칭 패턴(Etching Pattern)의 불량 원인을 원천적으로 방지함으로서, 제품의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 반도체 제조장비의 비용을 대폭적으로 증가시키지 않고도 웨이퍼의 생산효율은 극대화하는 효과가 있다.
도 1은 종래 웨이퍼 처리장치를 평면상에서 바라본 도면이고,
도 2a는 본 발명 일 실시 예에 따른 웨이퍼 퍼징 카세트를 보인 사시도이고,
도 2b는 도 2a “A”선을 확대하여 보인 분해사시도이고,
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 웨이퍼 퍼징 카세트를 보인 사시도이고,
도 4는 도 3 "B"선을 확대하여 보인 분해 사시도이고,
도 5는 본 발명에 따른 웨이퍼 퍼징 카세트의 작용, 효과를 보인 사시도이고,
도 6은 도 5 “C”선을 확대하여 보인 도면이다.
도 2a 도 2b를 참조하면, 본 발명 일 실시예에 따른 웨이퍼 퍼징 카세트(100)(이하, "카세트"라 칭한다)는 마구리(105)와 웨이퍼 지지부재(110)와 스페이서(130)와 분사관(150)으로 대별된다.
마구리(105)는 단면상 직사각형으로 형성된 바아 형태이며, 하측 길이방향 등간격으로 후술하는 분사관(150)의 단부가 억지끼워맞춤으로 삽입될 수 있도록 요홈(106)이 형성되어 있다.
이 마구리(105) 대신에 후술하는 분사관(150)의 각 단부를 막는 형태의 마구리를 장착해도 본 발명 소기의 목적을 달성할 수 있음은 물론이다.
상기한 마구리(105)의 하측에 스페이서(130)가 구비된다.
스페이서(130)는 상기한 요홈(106)의 위치와 수직상으로 중심이 일치하는 위치 일측으로 개구부(131)가 형성되는데, 이 개구부(131)는 후술하는 작용에서 분사관(150)의 분사구(151)가 구비되는 위치이다.
스페이서(130)의 하측으로 웨이퍼 지지부재(110)가 구비된다.
웨이퍼 지지부재(110)는 상기한 요홈(106)과 개구부(131)의 중심과 수직상으로 일치하는 위치에 관통공(111)이 형성되어, 분사관(150)의 관통이 용이하도록 하였다.
또한, 일측 방향으로 웨이퍼(5)를 지지할 수 있도록 리브(113)가 구비되는데, 이 리브(113)의 테두리에는 단차(114)가 형성되어 안착되는 웨이퍼(5)의 상면이 돌출되는 것을 방지하도록 하였다.
상기한 바와 같은, 스페이서(130)와 웨이퍼 지지부재(110)는 다층 대칭형으로 구비되며, 상기한 관통공(111)과 개구부(131)를 관통한 분사관(150)이 구비된다.
분사관(150)은 수직방향으로 다수의 분사구(151)가 형성되는데, 이 분사구(151)는 상기한 스페이서(130)의 개구부(131)에 위치되며, 방사상으로 적어도 하나 이상 형성하여 후술하는 작용에서 퍼지가스(Purge Gas)의 폭넓은 분출이 용이하도록 하였다.
분사관(150)의 하단은 엘보우(153)(Elbow)와 티이(155)(Tee)를 통해 한 라인으로 형성됨으로서, 양측 동시에 퍼지가스 분출이 용이하다.
이와 같이, 분사관(150)을 통해 분출되는 퍼지가스의 압력과 유량은 도시하지 않은 컨트롤러에 의해 자동으로 조절된다.
한편, 상기한 스페이서(130)와 웨이퍼 지지부재(110)는 접착제에 의해 번갈아 적층할 수도 있고, 수직방향으로 다수의 볼트(미도시)를 체결하여 일체로 적층할 수도 있다.
도 3 내지 도 5에 도시한 것은 본 발명에 따른 카세트(100)의 다른 실시예를 보인 것이다.
도시한 바를 참조하면, 본 발명에 따른 카세트(100)는 웨이퍼 지지부재(110)와 스페이서(130)로 이루어진다.(설명 편의상, 일실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일 부호를 붙여 설명한다)
스페이서(130)는 단면상 직사각형상을 갖춘 바아 형태로서, 일측 길이방향으로 후술하는 공압블럭(160)에서 유입되는 퍼지가스가 유입되도록 유입구(133)가 형성되며, 이 유입구(133)의 일측 직각방향 등간격으로 다수의 분사구(135)가 형성되어 있다.
상기한 유입구(133)는 후술하는 작용에서 공압블럭(160)중 어느 하나의 유출구(161)와 직접 연결됨으로서 웨이퍼(5)가 구비되는 부분의 분사구(135)로만 개별적으로 퍼지가스가 분출되도록 하였다.
이 스페이서(130)의 하측으로 웨이퍼 지지부재(110)가 구비된다.
웨이퍼 지지부재(110)는 상기한 스페이서(130)의 관통공(137)과 수직상으로 중심이 일치하는 위치에 관통공(117)이 형성되어 수직방향으로 볼트(BT)체결이 용이하도록 하였다.
이 웨이퍼 지지부재(110)의 일측 방향에는 웨이퍼(5)를 지지할 수 있도록 리브(113)가 구비된다.
이하, 리브(113)는 상술한 일실시예와 동일함으로 상세한 설명을 생략한다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 퍼징 카세트(100)는 감지수단(120)과 컨트롤러(140)와 공압블럭(160)을 더 포함한다.
감지수단(120)은 광학 센서(Optics Sensor)로서 상기한 스페이서(130)와 웨이퍼 지지부재(110)가 번갈아 다수 구비된 수직방향으로 적어도 하나 이상의 구비된다.
이 감지수단(120)은 후술하는 작용에서 본 발명에 따른 퍼징 카세트(100)에 웨이퍼(5)가 적재되면 이를 감지하여 컨트롤러(140)에 전기 신호를 발생한다.
이때, 컨트롤러(140)에서는 상기한 감지수단(120)에서 감지된 전기신호에 따른 동작을 실행한다.
다시 말해서, 컨트롤러(140)는 웨이퍼(5)가 구비된 부분의 스페이서(130)에만 퍼지 가스가 분출되도록 프로그램됨으로서, 이 프로그램에 의해 공압블럭(160)의 유출구(161)는 해당 스페이서(130)의 유입구(133)로 퍼지가스가 공급되고, 이 공급된 퍼지가스는 해당 스페이서(130)의 분사구(135)를 통해 분출된다.
상기한 감지수단(120)은 본 발명에 따른 카세트(100)의 일측 수직방향으로 구비된 것에 대해서만 설명하였으나, 그 설치 위치는 얼마든지 설치되는 현장 상황에 따라 달라질 수 있다.
예를 들면, 도 6에 도시한 바와 같이, 좌, 우 수직방향 이외에 상, 하 수평방향으로 구비하여도 본 발명 소기의 목적을 달성할 수 있음은 물론이다.
계속해서, 도 6을 참조로 하여 본 발명에 따른 퍼징 카세트(100)의 작용 효과를 설명한다.
우선, 세정할 웨이퍼(5)가 본 발명에 따른 퍼징 카세트(100)에 공급된다.
이 때, 일측 수직방향으로 구비된 감지수단(120)에서 이를 감지하여, 이 감지신호를 컨트롤러(140)에 전달한다.
컨트롤러(140)는 이 신호에 따라 미리 입력된 프로그램을 실행하게 되는데, 해당 웨이퍼(5)가 투입된 부분의 스페이서(130)에만 퍼지가스가 공급되도록 공압블럭(160)의 유출구(161)중 어느 한 개소가 개방되며, 도시하지 않은 탱크로 부터 공급되는 퍼지가스를 해당 스페이서(130)의 분사구(135)를 통해 분출한다.
이에 따라, 본 발명에 따른 퍼징 카세트(100)는 감지수단(120)의 감지신호에 따라, 적어도 한 개소 이상의 스페이서(130)에 퍼지 가스를 분출하면서 세정작업이 이루어진다.
이에 따라, 웨이퍼에 대한 각종 공정의 수행 후, 웨이퍼에 잔존하는 공정 가스 및 퓸등의 오염물질을 제거하여 웨이퍼의 오염을 방지함과 동시에 웨이퍼의 수율을 향상시키는 이점이 있으며, 이로 인하여 반도체 제조 설비의 부식을 방지하고 신뢰성을 확보할 수 있다.
본 발명에 따른 웨이퍼 퍼징 카세트(100)는 하나의 구성에 대해서만 설명하였으나, 적어도 하나 이상의 수량으로 설치하여 상술한 퍼징동작을 교번하여 수행하여도 본 발명 소기의 목적을 달성할 수 있음은 물론이다.
본 발명은 상술한 특정 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자 라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변형실시는 본 발명의 청구범위 기재 범위 내에 있게 된다.
1 : 웨이퍼 처리장치 10 : 카세트부
100 : 웨이퍼 퍼징 카세트 110 : 웨이퍼 지지부재
120 : 감지수단 140 : 컨트롤러
160 : 공압 블록 161 : 유출구
130 : 스페이서 131 : 개구부
150 : 분사관 151 : 분사구

Claims (6)

  1. 이송용기에 구비된 웨이퍼를 이송로봇에 의해 각 공정별로 이송하는 이송장치와, 상기 이송장치 일측에 구비되어 다수의 웨이퍼를 격납하는 카세트부와, 상기 카세트부에서 공급된 웨이퍼 상부표면에 여러가지 기능을 갖출 수 있도록 박막 증착공정, 식각공정 및 웨이퍼 상부에 층간 절연막등을 증착한 후에 일괄적으로 웨이퍼 표면을 연마하여 단차를 제거하는 평탄화공정등을 순차적으로 수행하는 반도체 제조공정모듈로 이루어진 웨이퍼 처리장치에 있어서,
    상기 카세트부는,
    상기 반도체 제조공정모듈에 제공되는 웨이퍼를 세정하도록 적어도 하나 이상 구비된 웨이퍼 퍼징 카세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 상에 잔존하는 공정가스를 제거하는 웨이퍼 퍼징 카세트를 갖춘 웨이퍼 처리장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 웨이퍼 퍼징 카세트는, 상기 각각의 웨이퍼를 소정간격 이격시켜 적층할 수 있도록 일측 수평방향 대칭형으로 리브가 마련된 다수의 웨이퍼 지지부재와, 상기 웨이퍼 지지부재의 상, 하 수직방향으로 번갈아 구비되는 스페이서와, 상기 스페이서 와 상기 웨이퍼 지지부재를 수직방향으로 관통하며, 상기 스페이서의 길이방향으로 다수 형성된 개구부에 퍼지가스가 분사되는 분사구가 마련되는 다수의 분사관으로 이루어진 것을 특징으로 하는 웨이퍼 상에 잔존하는 공정가스를 제거하는 웨이퍼 퍼징 카세트를 갖춘 웨이퍼 처리장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 카세트부는, 상기 분사구를 통해 분사되는 퍼지가스의 압력과 유량을 제어하는 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 상에 잔존하는 공정가스를 제거하는 웨이퍼 퍼징 카세트를 갖춘 웨이퍼 처리장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 웨이퍼 퍼징 카세트는, 상기 각각의 웨이퍼를 소정간격 이격시켜 적층할 수 있도록 일측 수평방향 대칭형으로 리브가 마련된 다수의 웨이퍼 지지부재와, 상기 웨이퍼 지지부재의 상, 하 수직방향으로 번갈아 구비되며, 길이방향 일측으로 퍼지가스가 유입되는 유입구와, 상기 유입구의 일측 직각방향 등간격으로 퍼지가스(Purge Gas)가 분사되는 다수의 분사구가 마련되는 스페이서로 이루어진 것을 특징으로 하는 웨이퍼 상에 잔존하는 공정가스를 제거하는 웨이퍼 퍼징 카세트를 갖춘 웨이퍼 처리장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 웨이퍼 퍼징 카세트는, 상, 하 방향으로 번갈아 구비되는 상기 웨이퍼 지지부재와 스페이서의 좌, 우 수직방향 또는 상, 하 수평방향으로 적어도 하나 이상 구비된 감지수단과, 상기 감지수단으로부터의 전기신호를 감지하는 컨트롤러와, 상기 컨트롤러의 신호에 따라, 선택적으로 개폐되는 다수의 유출구가 마련된 공압 블록으로 이루어진 것을 특징으로 하는 웨이퍼 상에 잔존하는 공정가스를 제거하는 웨이퍼 퍼징 카세트를 갖춘 웨이퍼 처리장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 감지수단은, 광학 센서(Optics Senser)인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 상에 잔존하는 공정가스를 제거하는 웨이퍼 퍼징 카세트를 갖춘 웨이퍼 처리장치.
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