KR20190032830A - 반도체 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 반도체 제조 장치는, 반도체 기판의 이송 경로를 따라 순차적으로 배열되는 로드 포트 유닛(load port unit)과 기판 이송 유닛과 공정 수행 유닛을 포함하고, 로드 포트 유닛은 기판 이송 유닛에 수용되면서, 기판 이송 유닛에 대해 상대적으로 이동 가능한 로드 도어(load door), 로드 도어 아래에서 기판 이송 유닛의 내부와 외부를 연결시키는 공기 도입 유로를 가지고, 기판 이송 유닛은 반도체 기판의 처리 공간을 한정하면서 로드 포트 유닛 및 공정 수행 유닛과 연통하는 기판 처리 모듈, 그리고 기판 처리 모듈 상에 위치되어 기판 처리 모듈에 건조 정화 공기를 공급하는 공기 공급 모듈을 갖는다.

Description

반도체 제조 장치{APPARATUS FOR FABRICATING SEMICONDUCTOR}
본 발명은 반도체 제조 공정의 수행 동안 반도체 기판의 이송 경로에서 이용되는 분위기 가스를 풉(FOUP; Front Opening Unified Pod)의 내부에 유입시켜 풉의 반도체 기판을 보호하는 반도체 제조 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조 공장은 여러 종류의 반도체 제조 장치를 구비한다. 상기 반도체 제조 장치는 단위 공정 특성에 따라 외부 형태와 내부 구조에 다소 차이를 갖지만 포토 공정, 식각 공정 또는 증착 공정을 수행하기 위해 기능적으로 로드 포트 유닛(load port unit), 기판 이송 유닛과 공정 수행 유닛으로 이루어진다.
여기서, 상기 로드 포트 유닛은 기판 이송 유닛의 전방에 위치되어 반도체 기판을 수용하는 풉(FOUP)을 안착시킨다. 상기 기판 이송 유닛은 로봇 팔을 이용하여 풉으로부터 반도체 기판을 분리시켜 반도체 기판을 공정 수행 유닛으로 전달한다.
상기 공정 수행 유닛은 기판 이송 유닛으로부터 반도체 기판을 공급받아 포토 공정, 식각 공정 또는 증착 공정을 수행한다. 여기까지, 상기 반도체 제조 장치는 풉으로부터 반도체 이송 유닛을 지나 공정 수행 유닛까지 이송 경로를 따라 반도체 기판을 이동시켰다.
이후로, 상기 반도체 제조 장치는 공정 수행 유닛으로부터 반도체 이송 유닛을 지나 풉까지 이송 경로를 따라 반도체 기판을 역으로 이동시켜 반도체 기판을 풉에 삽입시킨다. 상기 반도체 기판이 이송 경로를 따라 이동되는 동안, 상기 반도체 기판은 반도체 이송 유닛에서 질소 가스에 의해 둘러싸여 풉과 공정 수행 유닛에 삽입된다.
한편, 상기 반도체 제조 장치는 한국 등록특허공보 제 10-1768596 호에 종래기술로서 개시되고 있다. 상기 반도체 제조 장치는 로드 포트와 웨이퍼 반송실에 질소 가스를 유입시켜 질소 가스를 통해 풉에 위치된 웨이퍼 또는 웨이퍼 반송실에 위치된 웨이퍼를 둘러싼다.
상기 질소 가스는 풉의 내부 또는 웨이퍼 반송실의 내부에 존재하는 오염 물질과 웨이퍼의 반응을 방해하고, 반도체 제조 공정의 수행 동안 풉의 내부에서 하나의 특정 웨이퍼 상에 남아 있는 불소를 함유하는 가스와 이웃하는 웨이퍼의 반응을 방해한다.
그러나, 상기 반도체 제조 장치가 질소 가스를 풉과 웨이퍼 반송실에서 질소가스를 분위기 가스로 이용하는 때, 상기 질소 가스는 특수 제작되어 비싼 비용으로 주문되기 때문에 풉과 로드 포트의 탈부착시 또는 풉과 웨이퍼 반송실의 탈부착시 반도체 제조 장치의 외부를 향해 부분적으로 소실되어 반도체 소자의 제조 단가를 상승시킨다.
또한, 상기 반도체 제조 장치가 웨이퍼 반송실에 로드 포트를 다수 개로 수용하는 때, 상기 로드 포트와 웨이퍼 반송실은 반도체 제조 공정을 수행하는 동안 질소 가스를 계속적으로 순환시키기 때문에 질소가스의 부분적인 소실량의 빠른 시간내 누적 증가로 인하여 작업자의 질식사를 야기시킨다.
또한, 상기 반도체 제조 장치가 질소 가스를 웨이퍼 반송실에 불어 넣기 위해 팬 유닛을 사용하는데, 상기 팬 유닛은 사용 수명 동안 팬과 관련된 팬 모니터 제품을 추가로 요구하고 반도체 제조 공정 동안 팬의 고장시 웨이퍼 반송실의 외부로부터 내부로 오염 물질의 침투로 인해 웨이퍼를 손실시킨다.
한국 등록특허공보 제 10-1768596 호
본 발명은, 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 반도체 기판의 이송 경로에서 질소 가스 대신에 대체 가능 가스를 사용하여 반도체 소자의 제조 단가를 낮추며 질소 가스 대신에 대체 가능 가스의 사용으로 반도체 기판 상에 흡착되는 습기 영향을 최소화하여 반도체 제조 공정 환경을 양호하게 해주면서, 질소 가스 대신에 대체 가능 가스를 사용하므로 반도체 제조 공정을 수행하는 작업자의 질식사 위험도를 최소화하며 팬 유닛 대신에 대체 가능 유닛을 사용하여 부품 관리 항목을 줄이고 반도체 기판의 수율을 일정하게 유지하는데 적합한 반도체 제조 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 반도체 제조 장치는, 반도체 기판의 이송 경로를 따라 순차적으로 배열되는 로드 포트 유닛(load port unit)과 기판 이송 유닛과 공정 수행 유닛을 포함하고, 상기 로드 포트 유닛은 상기 기판 이송 유닛에 수용되면서, 상기 기판 이송 유닛에 대해 상대적으로 이동 가능한 로드 도어(load door), 상기 로드 도어 아래에서 상기 기판 이송 유닛의 내부와 외부를 연결시키는 공기 도입 유로를 가지고, 상기 기판 이송 유닛은 상기 반도체 기판의 처리 공간을 한정하면서 상기 로드 포트 유닛 및 상기 공정 수행 유닛과 연통하는 기판 처리 모듈, 그리고 상기 기판 처리 모듈 상에 위치되어 상기 기판 처리 모듈에 건조 정화 공기를 공급하는 공기 공급 모듈을 가지고, 상기 반도체 기판을 수용하는 풉(FOUP)이 상기 로드 포트 유닛의 상기 공기 도입 유로 상에서 상기 로드 도어 앞에 안착되는 때, 상기 로드 도어의 열림으로 상기 기판 처리 모듈의 상기 내부를 상기 풉의 내부에 노출시키는 동안, 상기 공기 공급 모듈은 상기 기판 처리 모듈과 상기 로드 포트 유닛과 상기 풉에 상기 건조 정화 공기를 차례로 경유시키고 상기 로드 도어에 대응되는 개구부를 통해 상기 풉으로부터 상기 기판 처리 모듈을 향해 상기 건조 정화 공기를 전달시키는 것을 특징으로 한다.
상기 로드 포트 유닛은 기저부, 재치부와 기둥부를 포함하고, 상기 기저부는 기둥부에 선반 형태로 기대어 상기 로드 도어와 직각을 이루는 선반 면을 가지고, 상기 재치부는 상기 기저부의 상기 선반 면 상에서 상기 선반 면과 평행하게 위치되어 상기 선반 면에 고정되고, 상기 기둥부는 상기 기저부를 지지하여 상기 선반 면의 가장자리 주변에서 상기 선반 면과 수직을 이루며 상기 선반 면보다 더 높게 솟아올라 상기 선반 면보다 더 높은 레벨에 상기 로드 도어를 가질 수 있다.
상기 기저부, 상기 재치부와 상기 기둥부는 상기 공기 도입 유로를 적어도 하나로 가질 수 있다.
상기 재치부는 상기 풉의 위치를 조정하는 복수의 위치 결정 핀과 상기 풉의 움직임을 방해하는 로크(lock) 고리를 포함할 수 있다.
상기 풉은 일 측면에 상기 공기 도입 유로와 동일 개수의 공기 수용 홀을 가지고, 상기 풉이 상기 로드 포트 유닛의 상기 로드 도어 앞에 안착되는 때, 상기 풉은 상기 복수의 위치 결정 핀, 그리고 상기 로크 고리를 통해 상기 재치부에 밀착되어 상기 공기 수용 홀을 상기 공기 도입 유로에 정렬시킬 수 있다.
상기 기판 처리 모듈은 다관절 로봇 팔을 포함하는 기판 이송 도구를 가지며 상기 기판 이송 도구를 통해 상기 다관절 로봇 팔을 상기 로드 포트 유닛의 게이트 및 상기 공정 수행 유닛의 게이트에 삽입 가능할 수 있다.
상기 공기 공급 모듈은 상기 기판 처리 모듈 바로 위에 위치되어 습압축 공기(humid compressed air)로부터 건조 공기(dry air)를 생성시키는 공기 분사부를 포함하고, 상기 공기 분사부는 서로에 대해 전기적으로 접속하는 제어부, 습압축 공기 공급부, 공기 재생부, 공기 저장 탱크와 질량 유량 제어기를 포함하고, 상기 제어부는 상기 습압축 공기 공급부, 상기 공기 재생부, 상기 공기 저장 탱크와 상기 질량 유량 제어기의 구동을 전기적으로 제어할 수 있다.
상기 습압축 공기 공급부는, 상기 습압축 공기 100 중량부에 대해 습기 농도 1 중량부 미만으로 포함하며, 상기 제어부의 제1 제어 신호를 통해 상기 습압축 공기를 상기 공기 재생부에 전달할 수 있다.
상기 공기 재생부는 상기 제어부의 제2 제어 신호를 통해 상기 습압축 공기 공급부로부터 상기 습압축 공기를 공급받아 상기 습압축 공기로부터 상기 건조 공기를 생성시키면서 상기 건조 공기를 상기 공기 저장 탱크와 상기 질량 유량 제어기 중 적어도 하나에 전달하고, 상기 건조 공기는 질소와 동일한 이슬점(dew point)을 가질 수 있다.
상기 공기 재생부는 일 측에서 개구된 용기 형상의 하우징, 상기 하우징 상에 가스 유입구와 가스 배출구를 한정하는 하우징 덮개, 그리고 상기 하우징과 상기 하우징 덮개 중 적어도 하나에 의해 지지되는 유도관, 복수의 중공 섬유(hollow fiber), 오리피스(orifice)와 가스 배출 관을 포함할 수 있다.
상기 하우징 덮개는, 상기 가스 유입구를 통해 상기 습압축 공기 공급부, 상기 가스 유입구와 상기 가스 배출구를 통해 상기 복수의 중공 섬유, 그리고 상기 가스 배출구를 통해 상기 질량 유량 제어기와 연통하고, 상기 복수의 중공 섬유를 'U' 자형으로 현수시키도록 상기 가스 유입구와 상기 가스 배출구로부터 이격하여 소정 공간을 통해 상기 복수의 중공 섬유를 둘러싸며 상기 가스 배출구를 한정하기 위해 개별 중공 섬유에 밀착될 수 있다.
상기 하우징 덮개는 제1 하우징 덮개와 제2 하우징 덮개를 포함하고, 상기 제1 하우징 덮개와 상기 제2 하우징 덮개는 상기 복수의 중공 섬유를 둘러싸면서 상기 오리피스를 감싸고, 상기 제2 하우징 덮개는 상기 가스 유입구와 상기 가스 배출구를 가질 수 있다.
상기 유도관은, 상기 하우징에 수용되어 상기 하우징 덮개의 상기 공간과 연통하도록, 상기 하우징 덮개 아래에서 상기 복수의 중공 섬유를 둘러싸면서 상기 하우징 덮개에 고정될 수 있다.
상기 복수의 중공 섬유는, 상기 유도관에 수용되어 상기 하우징 덮개를 경유하며 상기 가스 유입구와 상기 가스 배출구에 노출되고, 상기 가스 유입구를 통해 상기 습압축 공기 공급부로부터 상기 습압축 공기를 공급받아 상기 습압축 공기 중에서 섬유(fiber)를 통해 중공(hollow)으로부터 상기 유도관을 향해 습기를 토출시켜 상기 가스 배출구에 상기 건조 공기를 생성시키고, 상기 하우징 덮개는 상기 가스 배출구를 통해 상기 건조 공기를 상기 오리피스와 상기 질량 유량 제어기를 향해 전달하거나 상기 건조 공기를 상기 오리피스와 상기 공기 저장 탱크와 상기 질량 유량 제어기를 향해 전달할 수 있다.
상기 오리피스는, 상기 하우징 덮개의 내부에 위치되어 상기 하우징 덮개의 상기 공간을 통해 상기 복수의 중공 섬유와 마주하면서 상기 가스 배출구와 연통하고, 상기 가스 배출구로부터 상기 건조 공기를 공급받아 상기 하우징 덮개의 상기 공간을 통해 상기 건조 공기를 상기 유도관에 전달하여 상기 건조 공기를 통해 상기 습기를 밀어내고, 상기 건조 공기의 속도는, 상기 오리피스를 통과 후, 상기 습압축 공기의 속도보다 더 빠르고, 상기 건조 공기의 압력은, 상기 오리피스를 통과 후, 상기 습압축 공기의 압력보다 더 낮을 수 있다.
상기 가스 배출관은, 상기 하우징의 외부로부터 상기 하우징과 상기 하우징 덮개를 차례로 관통하여 상기 하우징 덮개의 상기 공간을 통해 상기 복수의 중공 섬유와 마주하고, 상기 유도관과 상기 하우징 덮개를 통해 상기 습기를 공급받아 상기 하우징 덮개를 통해 상기 하우징의 상기 외부를 향해 상기 습기를 배출시킬 수 있다.
상기 공기 재생부와 상기 공기 저장 탱크 사이에 개폐 밸브를 더 포함하고, 상기 제어부의 제3 제어 신호에 따라, 상기 개폐 밸브의 열림 동안, 상기 공기 저장 탱크는 상기 공기 재생부로부터 상기 건조 공기를 공급받아 상기 건조 공기를 내부 공간에 저장시키고, 상기 제어부의 제4 제어 신호에 따라, 상기 개폐 밸브의 닫힘 동안, 상기 공기 저장 탱크는, 상기 공기 재생부의 고장 시, 저장된 건조 공기를 상기 질량 유량 제어기에 전달할 수 있다.
상기 공기 공급 모듈은 상기 공기 분사부 아래에서 상기 로드 도어 상에 위치되어 상기 제어부에 전기적으로 접속되는 압력 센서, 그리고 상기 공기 분사부 바로 아래에 위치되는 공기 필터부를 더 포함하고, 상기 압력 센서는 상기 기판 처리 모듈의 내부 압력 값을 측정하여 전기 신호를 통해 상기 내부 압력 값을 상기 제어부에 전송할 수 있다.
상기 질량 유량 제어기는 상기 공기 재생부 또는 상기 공기 저장 탱크로부터 상기 건조 공기를 공급받아 상기 기판 처리 모듈의 상기 내부 압력 값을 바탕으로 상기 제어부의 제5 제어 신호에 따라 상기 건조 공기의 흐름 량을 조절하면서 상기 공기 필터부에 조절된 건조 공기를 전달하고, 상기 공기 필터부는 필터를 통해 상기 조절된 건조 공기를 공급받아 상기 조절된 건조 공기 중 불순물을 상기 필터에 흡착시켜 상기 건조 정화 공기를 생성시킬 수 있다.
상기 로드 포트 유닛과 상기 기판 이송 유닛과 상기 공정 수행 유닛은 반도체 제조 공장의 바닥 상에 위치되고, 상기 반도체 제조 장치는 상기 반도체 제조 공장의 상기 바닥 아래에 환기 유닛을 더 포함하고, 상기 환기 유닛은 공기 유출 관을 통해 상기 기판 처리 모듈과 연통하며 상기 기판 처리 모듈로부터 상기 건조 정화 공기를 공급받아 대기를 향해 상기 건조 정화 공기를 배출시키고, 상기 공정 수행 유닛은 상기 기판 처리 모듈에서 기판 이송 도구의 다관절 로봇 팔을 통해 상기 반도체 기판을 공급받아 상기 반도체 기판 상에 반도체 제조 공정을 수행할 수 있다.
본 발명은, 반도체 기판의 이송 경로를 따라 로드 포트 유닛(load port unit)과 기판 이송 유닛과 공정 수행 유닛을 순차적으로 구비하고 로드 포트 유닛과 기판 이송 유닛에서 질소 가스 대신에 건조 정화 공기를 순환시키므로 질소 가스보다 낮은 비용으로 건조 정화 공기를 사용하여 반도체 제조 단가를 낮출 수 있다.
본 발명은, 기판 이송 유닛으로부터 시작하여 로드 포트 유닛과 풉(FOUP)을 순차적으로 지나 풉으로부터 기판 이송 유닛을 향해 질소 가스 대신에 건조 정화 공기를 순환시키면서 질소 가스와 동일한 이슬점(dew point)을 가지는 건조 정화 공기를 사용하므로 반도체 기판 상에 흡착되는 습기 영향(예를 들면, 공정 부산물 또는 자연 산화막의 생성)을 최소화하여 반도체 제조 공정 환경을 양호하게 해줄 수 있다.
본 발명은, 로드 포트 유닛과 기판 이송 유닛과 공정 수행 유닛을 포함하고 포트 유닛과 기판 이송 유닛에서 질소 가스 대신에 건조 정화 공기를 순환시키는 동안 건조 정화 공기에 산소를 함유하므로 풉(FOUP)과 로드 포트 유닛의 탈부착 시 그리고 풉과 기판 이송 유닛의 탈부착 시 건조 정화 공기의 누적 증가하더라도 대기 중 공기와 동일한 질소와 산소의 비율을 가지므로 반도체 제조 공정을 수행하는 작업자의 질식사 위험도를 최소화할 수 있다.
본 발명은, 기판 이송 유닛에 순차적으로 적층되는 기판 처리 모듈과 공기 공급 모듈을 구비하며 공기 공급 모듈에서 팬 유닛(fan unit) 대신에 습압축(humid compressed air) 공기 공급부와 공기 재생부를 사용하여 팬의 사용없이 습압축 공기로부터 건조 공기를 생성하고 공기 공급 모듈에서 건조 공기를 공기 필터부에 통과시켜 건조 정화 공기를 계속하여 생성하므로 팬 관련 부품 관리 항목을 줄일 수 있다.
본 발명은, 공기 공급 모듈에서 팬 유닛 대신에 습압축 공기 공급부와 공기 재생부와 필터부를 사용하여 팬의 사용없이 건조 정화 공기를 생성하고 기판 처리 모듈에 건조 정화 공기를 공급하거나, 공기 재생부의 고장시 공기 공급 모듈에 공기 저장 탱크를 구비하여 공기 저장 탱크의 건조 공기를 공기 필터부에 통과시켜 기판 처리 모듈에 건조 정화 공기를 비상시 공급하므로 기판 처리 모듈과 풉에 오염 물질없어 반도체 기판의 수율을 일정하게 유지시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 제조 장치를 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1의 로드 포트 유닛을 상세하게 보여주는 부분 사시도이다.
도 3은 도 1의 반도체 제조 장치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 3의 반도체 제조 장치에서 공기 공급 모듈을 개략적으로 보여주는 블럭도이다.
도 5는 도 4의 공기 공급 모듈에서 공기 재생부를 보여주는 단면도이다.
도 6은 도 5의 공기 재생부에서 중공 섬유를 부분적으로 절개하여 보여주는 개략도이다.
도 7은 도 1의 반도체 제조 장치의 동작 방법을 설명해주는 개략도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 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 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예(들)에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 제조 장치를 개략적으로 보여주는 사시도이고, 도 2는 도 1의 로드 포트 유닛을 상세하게 보여주는 부분 사시도이며, 도 3은 도 1의 반도체 제조 장치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
또한, 도 4는 도 3의 반도체 제조 장치에서 공기 공급 모듈을 개략적으로 보여주는 블럭도이고, 도 5는 도 4의 공기 공급 모듈에서 공기 재생부를 보여주는 단면도이며, 도 6은 도 5의 공기 재생부에서 중공 섬유를 부분적으로 절개하여 보여주는 개략도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 반도체 제조 장치(310)는 반도체 기판(도 7의 W)의 이송 경로를 따라 순차적으로 배열되는 로드 포트 유닛(load port unit; 60)과 기판 이송 유닛(270)과 공정 수행 유닛(280)을 포함한다. 여기서, 상기 로드 포트 유닛(60)은 도 7에 도시된 바와 같이 반도체 기판을 수용하는 풉(FOUP; 330)을 안착시키면서 기판 이송 유닛(270)에 수용된다.
상기 로드 포트 유닛(60)은 기판 이송 유닛(270)에 대해 상대적으로 이동 가능한 로드 도어(load door; 45), 로드 도어(45) 아래에서 기판 이송 유닛(270)의 내부와 외부를 연결시키는 공기 도입 유로(도 3의 35)를 갖는다. 좀 더 상세하게는, 상기 로드 포트 유닛(60)은 기저부(10), 재치부(30)와 기둥부(50)를 포함한다.
상기 기저부(10)는 기둥부(50)에 선반 형태로 기대어 로드 도어(45)와 직각을 이루는 넓고 평평한 선반 면(도면에 미도시)을 갖는다. 상기 재치부(30)는 기저부(10)의 선반 면 상에서 선반 면과 평행하게 위치되어 선반 면에 고정된다. 상기 재치부(30)는 풉(330)의 위치를 조정하는 복수의 위치 결정 핀(23)과 풉(330)의 움직임을 방해하는 로크(lock) 고리(26)를 포함한다.
상기 기둥부(50)는 기저부(10)를 지지하여 선반 면의 가장자리 주변에서 선반 면과 수직을 이루며 선반 면보다 더 높게 솟아올라 선반 면보다 더 높은 레벨에 로드 도어(45)를 갖는다. 여기서, 상기 기저부(10), 재치부(30)와 기둥부(50)는 공기 도입 유로(35)를 적어도 하나로 갖는다.
상기 기판 이송 유닛(270)은 반도체 기판(W)의 처리 공간을 한정하면서 로드 포트 유닛(60) 및 공정 수행 유닛(280)과 연통하는 기판 처리 모듈(80), 그리고 기판 처리 모듈(80) 상에 위치되어 기판 처리 모듈(80)에 건조 정화 공기를 공급하는 공기 공급 모듈(260)을 갖는다.
상기 기판 처리 모듈(80)은 다관절 로봇 팔을 포함하는 기판 이송 도구(도면에 미도시)를 가지며 기판 이송 도구를 통해 다관절 로봇 팔을 로드 포트 유닛(80)의 게이트 및 공정 수행 유닛(280)의 게이트에 삽입 가능하다. 상기 공기 공급 모듈(260)은 기판 처리 모듈(80) 바로 위에 위치되어 습압축 공기(humid compressed air)로부터 건조 공기(dry air; 도 6의 208)를 생성시키는 공기 분사부(250)를 포함한다.
상기 건조 공기(208)는 질소와 동일한 이슬점(dew point; -60℃)을 갖는다.. 상기 공기 분사부(250)는 서로에 대해 전기적으로 접속하는 제어부(100), 습압축 공기 공급부(110), 공기 재생부(220), 공기 저장 탱크(230)와 질량 유량 제어기(240)를 포함한다.
상기 제어부(100)는 습압축 공기 공급부(110), 공기 재생부(220), 공기 저장 탱크(230)와 질량 유량 제어기(240)의 구동을 전기적으로 제어한다. 상기 습압축 공기 공급부(110)는, 습압축 공기 100 중량부에 대해 습기 농도 1 중량부 미만으로 포함하며, 제어부(100)의 제1 제어 신호를 통해 습압축 공기를 공기 재생부(220)에 전달한다.
상기 공기 재생부(220)는 제어부(100)의 제2 제어 신호를 통해 습압축 공기 공급부(110)로부터 습압축 공기를 공급받아 습압축 공기로부터 건조 공기(208)를 생성시키면서 건조 공기(208)를 공기 저장 탱크(230)와 질량 유량 제어기(240) 중 적어도 하나에 전달한다.
좀 더 상세하게는, 상기 공기 재생부(220)는 일 측에서 개구된 용기 형상의 하우징(120), 하우징(120) 상에 가스 유입구(144)와 가스 배출구(148)를 한정하는 하우징 덮개(160), 그리고 하우징(120)과 하우징 덮개(160) 중 적어도 하나에 의해 지지되는 유도관(170), 복수의 중공 섬유(hollow fiber; 180), 오리피스(orifice; 190)와 가스 배출 관(210)을 포함한다.
상기 하우징 덮개(160)는, 가스 유입구(144)를 통해 습압축 공기 공급부(110), 가스 유입구(144)와 가스 배출구(148)를 통해 복수의 중공 섬유(180), 그리고 가스 배출구(148)를 통해 질량 유량 제어기(240)와 연통하고, 복수의 중공 섬유(180)를 'U' 자형으로 현수시키도록 가스 유입구(144)와 가스 배출구(148)로부터 이격하여 소정 공간을 통해 복수의 중공 섬유(180)를 둘러싸며 가스 배출구(148)를 한정하기 위해 개별 중공 섬유(180)에 밀착된다.
여기서, 상기 하우징 덮개(160)는 제1 하우징 덮개(130)와 제2 하우징 덮개(150)를 포함한다. 상기 제1 하우징 덮개(130)와 제2 하우징 덮개(150)는 복수의 중공 섬유(180)를 둘러싸면서 오리피스(190)를 감싼다. 상기 제2 하우징 덮개(150)는 가스 유입구(144)와 가스 배출구(148)를 갖는다.
상기 유도관(170)은, 하우징(120)에 수용되어 하우징 덮개(160)의 공간과 연통하도록, 하우징 덮개(160) 아래에서 복수의 중공 섬유(180)를 둘러싸면서 하우징 덮개(160)에 고정된다. 상기 복수의 중공 섬유(180)는 유도관(170)에 수용되어 하우징 덮개(160)를 경유하며 가스 유입구(144)와 가스 배출구(148)에 노출된다.
또한, 상기 복수의 중공 섬유(180)는 가스 유입구(144)를 통해 습압축 공기 공급부(110)로부터 제1 및 제2 흐름선(F1, F2))을 따라 습압축 공기(204, 208)를 공급받아 습압축 공기(204, 208) 중에서 섬유(fiber)를 통해 중공(hollow)으로부터 유도관(170)을 향해 제3 흐름선(F3)을 따라 습기(204)를 토출시켜 제5 흐름선(F5)을 따라 가스 배출구(148))에 건조 공기(208)를 생성시킨다.
여기서, 상기 하우징 덮개(160)는 가스 배출구(148)를 통해 건조 공기(208)를 오리피스(190)와 질량 유량 제어기(240)를 향해 제6 흐름선(F6)을 따라 전달하거나 건조 공기(208)를 오리피스(190)와 공기 저장 탱크(220)와 질량 유량 제어기(240)를 향해 제6 흐름선(F6)을 따라 전달한다.
상기 오리피스(190)는 하우징 덮개(160)의 내부에 위치되어 하우징 덮개(160)의 공간을 통해 복수의 중공 섬유(180)와 마주하면서 가스 배출구(148)와 연통하고, 가스 배출구(148)로부터 건조 공기(208)를 공급받아 하우징 덮개(160)의 공간을 통해 건조 공기(208)를 유도관(170)에 전달하여 건조 공기(208)를 통해 습기(204)를 밀어낸다.
상기 건조 공기(208)의 속도는, 오리피스(190)를 제4 흐름선(F4)을 따라 통과 후, 습압축 공기(204, 208)의 속도보다 더 빠르다. 상기 건조 공기(208)의 압력은, 오리피스(190)를 통과 후, 습압축 공기(204, 208)의 압력보다 더 낮다. 상기 가스 배출관(210)은 하우징(120)의 외부로부터 하우징(120)과 하우징 덮개(160)를 차례로 관통하여 하우징 덮개(160)의 공간을 통해 복수의 중공 섬유(180)와 마주한다.
따라서, 상기 가스 배출관(210)은 유도관(170)과 하우징 덮개(160)를 통해 습기(204)를 공급받아 하우징 덮개(160)를 통해 하우징(120)의 외부를 향해 제4 흐름선(F4)을 따라 습기(204)를 배출시킨다. 예를 들면, 상기 가스 배출관(210)은 제4 흐름선(F4)을 따라 습기(204)를 대기를 향해 도 4와 같이 배출시킨다.
한편, 상기 공기 재생부(220)와 공기 저장 탱크(230) 사이에 개폐 밸브(도 4의 V)를 더 포함한다. 상기 제어부(100)의 제3 제어 신호에 따라, 상기 개폐 밸브(V)의 열림 동안, 상기 공기 저장 탱크(230)는 공기 재생부(220)로부터 건조 공기(208)를 공급받아 건조 공기(208)를 내부 공간에 저장시킨다.
또한, 상기 제어부(100)의 제4 제어 신호에 따라, 상기 개폐 밸브(V)의 닫힘 동안, 상기 공기 저장 탱크(230)는, 공기 재생부(220)의 고장 시, 저장된 건조 공기를 질량 유량 제어기(240)에 전달한다. 상기 공기 공급 모듈(260)은 공기 분사부(250) 아래에서 로드 도어(45) 상에 위치되어 제어부(100)에 전기적으로 접속되는 압력 센서(94), 그리고 공기 분사부(250) 바로 아래에 위치되는 공기 필터부(98)를 도 4와 같이 더 포함한다.
상기 압력 센서(94)는 기판 처리 모듈(80)의 내부 압력 값을 측정하여 전기 신호를 통해 내부 압력 값을 제어부(100)에 전송한다. 상기 질량 유량 제어기(240)는 공기 재생부(220) 또는 공기 저장 탱크(230)로부터 건조 공기(208)를 공급받아 기판 처리 모듈(80)의 내부 압력 값을 바탕으로 제어부(100)의 제5 제어 신호에 따라 건조 공기(208)의 흐름 량을 조절하면서 공기 필터부(98)에 조절된 건조 공기를 전달한다.
상기 공기 필터부(98)는 필터를 통해 조절된 건조 공기를 공급받아 조절된 건조 공기 중 불순물을 필터에 흡착시켜 건조 정화 공기를 생성시킨다. 상기 건조 정화 공기는 대기 중 공기와 동일한 질소와 산소의 비율을 갖는다. 상기 로드 포트 유닛(60)과 기판 이송 유닛(270)과 공정 수행 유닛(1280)은 반도체 제조 공장의 바닥(B) 상에 위치된다. 상기 반도체 제조 장치(310)은 반도체 제조 공장의 바닥(B) 아래에 환기 유닛(도 7의 300)을 더 포함한다.
상기 환기 유닛(300)은 공기 유출 관(295)을 통해 기판 처리 모듈(80)과 연통하며 기판 처리 모듈(80)로부터 흐름선(도 7의 F61)을 따라 건조 정화 공기를 공급받아 대기를 향해 건조 정화 공기를 배출시킨다. 상기 공정 수행 유닛(280)은 기판 처리 모듈(80)에서 기판 이송 도구의 다관절 로봇 팔을 통해 반도체 기판(W)을 공급받아 반도체 기판(W) 상에 반도체 제조 공정을 수행한다.
도 7은 도 1의 반도체 제조 장치의 동작 방법을 설명해주는 개략도이다.
도 7을 참조하면, 상기 반도체 제조 장치(310)에서, 상기 로드 포트 유닛(60)은 적어도 하나의 반도체 기판(W)을 수용하는 풉(FOUP; 330)을 안착시킬 수 있다. 여기서, 상기 풉(330)은 일 측면에 로드 포트 유닛(60)의 공기 도입 유로(35)와 동일 개수의 공기 수용 홀(325)을 가질 수 있다.
상기 풉(330)이 로드 포트 유닛(60)의 로드 도어(45) 앞에 안착되는 때, 상기 로드 도어(45)의 열림 동안, 상기 풉(330)은 로드 포트 유닛(60)의 재치부(30)에서 복수의 위치 결정 핀(23), 그리고 로크 고리(26)를 통해 재치부(30)에 밀착되어 공기 수용 홀(325)을 공기 도입 유로(35)에 정렬시킬 수 있다.
계속해서, 상기 기판 이송 유닛(270)에서, 상기 공기 공급 모듈(260)은 압력 센서(94)와 공기 필터부(98)와 공기 분사부(250)를 이용하여 기판 처리 모듈(80)에 건조 정화 공기를 공급할 수 있다. 상기 건조 정화 공기는 질소와 산소를 포함하여 기판 처리 모듈(80)의 분위기 가스로 이용될 수 있다. 상기 건조 정화 공기는 주 흐름선(F61)을 따라 기판 처리 모듈(80)에 충진될 수 있다.
상기 풉(330)이 로드 포트 유닛(60)의 공기 도입 유로(35) 상에서 로드 도어(45) 앞에 안착되는 때, 상기 로드 도어(45)의 열림으로 기판 처리 모듈(80)의 내부를 풉(330)의 내부에 노출시키는 동안, 상기 공기 공급 모듈(260)은 기판 처리 모듈(80)과 로드 포트 유닛(60)과 풉(330)에 건조 정화 공기를 분기 흐름선들(F62, F63)을 따라 차례로 경유시키고 로드 도어(45)에 대응되는 개구부를 통해 풉(330)으로부터 기판 처리 모듈(80)을 향해 분기 흐름선(F64)을 따라 건조 정화 공기를 전달시킬 수 있다.
여기서, 상기 건조 정화 공기가 기판 처리 모듈(80)과 로드 포트 유닛(60)과 풉(330)에 순환되는 동안 반도체 제조 공장의 바닥(B)에 위치되는 공기 유출 관(295)을 통해 환기 유닛(300)에 주 흐름선(F61)을 따라 도달되어 대기로 배출될 수 있다.
94; 압력 센서, 98; 공기 필터부
100; 제어부, 110; 습압축 공기 공급부
220; 공기 재생부, 230; 공기 저장 탱크
240; 질량 유량 제어기, 250; 공기 분사부
260 공기 공급 모듈, V; 개폐 밸브

Claims (20)

  1. 반도체 기판의 이송 경로를 따라 순차적으로 배열되는 로드 포트 유닛(load port unit)과 기판 이송 유닛과 공정 수행 유닛을 포함하고,
    상기 로드 포트 유닛은 상기 기판 이송 유닛에 수용되면서, 상기 기판 이송 유닛에 대해 상대적으로 이동 가능한 로드 도어(load door), 상기 로드 도어 아래에서 상기 기판 이송 유닛의 내부와 외부를 연결시키는 공기 도입 유로를 가지고,
    상기 기판 이송 유닛은 상기 반도체 기판의 처리 공간을 한정하면서 상기 로드 포트 유닛 및 상기 공정 수행 유닛과 연통하는 기판 처리 모듈, 그리고 상기 기판 처리 모듈 상에 위치되어 상기 기판 처리 모듈에 건조 정화 공기를 공급하는 공기 공급 모듈을 가지고,
    상기 반도체 기판을 수용하는 풉(FOUP)이 상기 로드 포트 유닛의 상기 공기 도입 유로 상에서 상기 로드 도어 앞에 안착되는 때, 상기 로드 도어의 열림으로 상기 기판 처리 모듈의 상기 내부를 상기 풉의 내부에 노출시키는 동안, 상기 공기 공급 모듈은 상기 기판 처리 모듈과 상기 로드 포트 유닛과 상기 풉에 상기 건조 정화 공기를 차례로 경유시키고 상기 로드 도어에 대응되는 개구부를 통해 상기 풉으로부터 상기 기판 처리 모듈을 향해 상기 건조 정화 공기를 전달시키는 반도체 제조 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 로드 포트 유닛은 기저부, 재치부와 기둥부를 포함하고,
    상기 기저부는 기둥부에 선반 형태로 기대어 상기 로드 도어와 직각을 이루는 선반 면을 가지고,
    상기 재치부는 상기 기저부의 상기 선반 면 상에서 상기 선반 면과 평행하게 위치되어 상기 선반 면에 고정되고,
    상기 기둥부는 상기 기저부를 지지하여 상기 선반 면의 가장자리 주변에서 상기 선반 면과 수직을 이루며 상기 선반 면보다 더 높게 솟아올라 상기 선반 면보다 더 높은 레벨에 상기 로드 도어를 가지는 반도체 제조 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 기저부, 상기 재치부와 상기 기둥부는 상기 공기 도입 유로를 적어도 하나로 가지는 반도체 제조 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 재치부는 상기 풉의 위치를 조정하는 복수의 위치 결정 핀과 상기 풉의 움직임을 방해하는 로크(lock) 고리를 포함하는 반도체 제조 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 풉은 일 측면에 상기 공기 도입 유로와 동일 개수의 공기 수용 홀을 가지고,
    상기 풉이 상기 로드 포트 유닛의 상기 로드 도어 앞에 안착되는 때,
    상기 풉은 상기 복수의 위치 결정 핀, 그리고 상기 로크 고리를 통해 상기 재치부에 밀착되어 상기 공기 수용 홀을 상기 공기 도입 유로에 정렬시키는 반도체 제조 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 기판 처리 모듈은 다관절 로봇 팔을 포함하는 기판 이송 도구를 가지며 상기 기판 이송 도구를 통해 상기 다관절 로봇 팔을 상기 로드 포트 유닛의 게이트 및 상기 공정 수행 유닛의 게이트에 삽입 가능한 반도체 제조 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 공기 공급 모듈은 상기 기판 처리 모듈 바로 위에 위치되어 습압축 공기(humid compressed air)로부터 건조 공기(dry air)를 생성시키는 공기 분사부를 포함하고,
    상기 공기 분사부는 서로에 대해 전기적으로 접속하는 제어부, 습압축 공기 공급부, 공기 재생부, 공기 저장 탱크와 질량 유량 제어기를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 습압축 공기 공급부, 상기 공기 재생부, 상기 공기 저장 탱크와 상기 질량 유량 제어기의 구동을 전기적으로 제어하는 반도체 제조 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 습압축 공기 공급부는,
    상기 습압축 공기 100 중량부에 대해 습기 농도 1 중량부 미만으로 포함하며,
    상기 제어부의 제1 제어 신호를 통해 상기 습압축 공기를 상기 공기 재생부에 전달하는 반도체 제조 장치.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 공기 재생부는 상기 제어부의 제2 제어 신호를 통해 상기 습압축 공기 공급부로부터 상기 습압축 공기를 공급받아 상기 습압축 공기로부터 상기 건조 공기를 생성시키면서 상기 건조 공기를 상기 공기 저장 탱크와 상기 질량 유량 제어기 중 적어도 하나에 전달하고,
    상기 건조 공기는 질소와 동일한 이슬점(dew point)을 가지는 반도체 제조 장치.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 공기 재생부는 일 측에서 개구된 용기 형상의 하우징, 상기 하우징 상에 가스 유입구와 가스 배출구를 한정하는 하우징 덮개, 그리고 상기 하우징과 상기 하우징 덮개 중 적어도 하나에 의해 지지되는 유도관, 복수의 중공 섬유(hollow fiber), 오리피스(orifice)와 가스 배출 관을 포함하는 반도체 제조 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 하우징 덮개는,
    상기 가스 유입구를 통해 상기 습압축 공기 공급부, 상기 가스 유입구와 상기 가스 배출구를 통해 상기 복수의 중공 섬유, 그리고 상기 가스 배출구를 통해 상기 질량 유량 제어기와 연통하고,
    상기 복수의 중공 섬유를 'U' 자형으로 현수시키도록 상기 가스 유입구와 상기 가스 배출구로부터 이격하여 소정 공간을 통해 상기 복수의 중공 섬유를 둘러싸며 상기 가스 배출구를 한정하기 위해 개별 중공 섬유에 밀착되는 반도체 제조 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 하우징 덮개는 제1 하우징 덮개와 제2 하우징 덮개를 포함하고,
    상기 제1 하우징 덮개와 상기 제2 하우징 덮개는 상기 복수의 중공 섬유를 둘러싸면서 상기 오리피스를 감싸고,
    상기 제2 하우징 덮개는 상기 가스 유입구와 상기 가스 배출구를 가지는 반도체 제조 장치.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 유도관은,
    상기 하우징에 수용되어 상기 하우징 덮개의 상기 공간과 연통하도록,
    상기 하우징 덮개 아래에서 상기 복수의 중공 섬유를 둘러싸면서 상기 하우징 덮개에 고정되는 반도체 제조 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 복수의 중공 섬유는,
    상기 유도관에 수용되어 상기 하우징 덮개를 경유하며 상기 가스 유입구와 상기 가스 배출구에 노출되고,
    상기 가스 유입구를 통해 상기 습압축 공기 공급부로부터 상기 습압축 공기를 공급받아 상기 습압축 공기 중에서 섬유(fiber)를 통해 중공(hollow)으로부터 상기 유도관을 향해 습기를 토출시켜 상기 가스 배출구에 상기 건조 공기를 생성시키고,
    상기 하우징 덮개는 상기 가스 배출구를 통해 상기 건조 공기를 상기 오리피스와 상기 질량 유량 제어기를 향해 전달하거나 상기 건조 공기를 상기 오리피스와 상기 공기 저장 탱크와 상기 질량 유량 제어기를 향해 전달하는 반도체 제조 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 오리피스는,
    상기 하우징 덮개의 내부에 위치되어 상기 하우징 덮개의 상기 공간을 통해 상기 복수의 중공 섬유와 마주하면서 상기 가스 배출구와 연통하고,
    상기 가스 배출구로부터 상기 건조 공기를 공급받아 상기 하우징 덮개의 상기 공간을 통해 상기 건조 공기를 상기 유도관에 전달하여 상기 건조 공기를 통해 상기 습기를 밀어내고,
    상기 건조 공기의 속도는, 상기 오리피스를 통과 후, 상기 습압축 공기의 속도보다 더 빠르고,
    상기 건조 공기의 압력은, 상기 오리피스를 통과 후, 상기 습압축 공기의 압력보다 더 낮은 반도체 제조 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 가스 배출관은,
    상기 하우징의 외부로부터 상기 하우징과 상기 하우징 덮개를 차례로 관통하여 상기 하우징 덮개의 상기 공간을 통해 상기 복수의 중공 섬유와 마주하고,
    상기 유도관과 상기 하우징 덮개를 통해 상기 습기를 공급받아 상기 하우징 덮개를 통해 상기 하우징의 상기 외부를 향해 상기 습기를 배출시키는 반도체 제조 장치.
  17. 제9 항에 있어서,
    상기 공기 재생부와 상기 공기 저장 탱크 사이에 개폐 밸브를 더 포함하고,
    상기 제어부의 제3 제어 신호에 따라, 상기 개폐 밸브의 열림 동안, 상기 공기 저장 탱크는 상기 공기 재생부로부터 상기 건조 공기를 공급받아 상기 건조 공기를 내부 공간에 저장시키고,
    상기 제어부의 제4 제어 신호에 따라, 상기 개폐 밸브의 닫힘 동안, 상기 공기 저장 탱크는, 상기 공기 재생부의 고장 시, 저장된 건조 공기를 상기 질량 유량 제어기에 전달하는 반도체 제조 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 공기 공급 모듈은 상기 공기 분사부 아래에서 상기 로드 도어 상에 위치되어 상기 제어부에 전기적으로 접속되는 압력 센서, 그리고 상기 공기 분사부 바로 아래에 위치되는 공기 필터부를 더 포함하고,
    상기 압력 센서는 상기 기판 처리 모듈의 내부 압력 값을 측정하여 전기 신호를 통해 상기 내부 압력 값을 상기 제어부에 전송하는 반도체 제조 장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 질량 유량 제어기는 상기 공기 재생부 또는 상기 공기 저장 탱크로부터 상기 건조 공기를 공급받아 상기 기판 처리 모듈의 상기 내부 압력 값을 바탕으로 상기 제어부의 제5 제어 신호에 따라 상기 건조 공기의 흐름 량을 조절하면서 상기 공기 필터부에 조절된 건조 공기를 전달하고,
    상기 공기 필터부는 필터를 통해 상기 조절된 건조 공기를 공급받아 상기 조절된 건조 공기 중 불순물을 상기 필터에 흡착시켜 상기 건조 정화 공기를 생성시키는 반도체 제조 장치.
  20. 제1 항에 있어서,
    상기 로드 포트 유닛과 상기 기판 이송 유닛과 상기 공정 수행 유닛은 반도체 제조 공장의 바닥 상에 위치되고,
    상기 반도체 제조 공장의 상기 바닥 아래에 환기 유닛을 더 포함하고,
    상기 환기 유닛은 공기 유출 관을 통해 상기 기판 처리 모듈과 연통하며 상기 기판 처리 모듈로부터 상기 건조 정화 공기를 공급받아 대기를 향해 상기 건조 정화 공기를 배출시키고,
    상기 공정 수행 유닛은 상기 기판 처리 모듈에서 기판 이송 도구의 다관절 로봇 팔을 통해 상기 반도체 기판을 공급받아 상기 반도체 기판 상에 반도체 제조 공정을 수행하는 반도체 제조 장치.
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