KR20230026743A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20230026743A
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KR1020210108720A
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김봉호
신성훈
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주식회사 엘에스테크
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Abstract

기판 처리 장치는 챔버, 팬 필터 유닛 및 습도 저감 유닛을 포함할 수 있다. 상기 챔버는 기판을 처리할 수 있다. 상기 팬 필터 유닛은 상기 챔버 내로 도입되는 공기의 이물질을 제거할 수 있다. 상기 습도 저감 유닛은 상기 팬 필터 유닛을 통해서 상기 챔버 내로 청정 건조 공기를 공급하여, 상기 챔버 내의 습도를 저감시킬 수 있다. 따라서, 챔버 내에서 오염, 부식 등이 발생되지 않게 되어, 반도체 장치의 제조 수율이 향상될 수 있다.

Description

기판 처리 장치{APPARATUS FOR PROCESSING A SUBSTRATE}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 웨이퍼와 같은 반도체 기판을 처리하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 웨이퍼와 같은 반도체 기판들은 카세트에 수납된 상태로 각종 기판 처리 장치들로 이송될 수 있다. 기판 처리 장치의 챔버 내로 이물질이 침투하는 것을 방지하기 위해서, 팬 필터 유닛이 챔버 상에 배치될 수 있다.
현재 반도체 생산 시스템은 전 자동화로 진행될 수 있고, 공정 설비간 단위공정의 자동화를 위해 EFEM(Equipment Front End Module)이라는 장치를 이용한다. 상기 EFEM는 웨이퍼를 수용하는 용기인 FOUP(Front Opening Unified Pod), 상기 FOUP의 도어를 여닫으며 웨이퍼를 주고받는 복수의 로드 포트(load port) 및 로드 포트와 챔버 내부 사이에서 웨이퍼이송하는 트랜스퍼 포트(transfer port)를 포함할 수 있다.
일반적으로 반도체 팹(fab) 내부가 일반 대기보다 청정하고, 온도 및 습도유지 측면에서는 우수하지만, 미세 공정을 진행하기에는 습도가 상대적으로 높다. 이로 인해, 반도체 제조 공정 중, 오염, 자연 산화막 성장 및 부식 등이 문제가 발생되어, 소자 특성 변화와 수율이 감소되는 문제가 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, EFEM과 같은 웨이퍼 반송 시스템 내에 질소 퍼지 장치를 장착하는 방법이 제안되었지만, 설치에 어려움이 있고, 질소 퍼지 장치 자체의 비용적 부담이 상당하여, 궁극적으로 생산 수율이 감소되는 문제점이 있다.
또한, 대형 웨이퍼 반송 시스템의 경우, 그것의 사이즈에 비례하여 다량의 질소 가스가 요구될 수 있다. 이와 같이, 다량의 질소 가스가 웨이퍼 반송 시스템 내에 주입되는 경우, 웨이퍼 반송 시스템 내의 상대 습도는 낮출 수 있지만 산소 결핍으로 인한 또 다른 안전 사고를 유발하는 문제점이 상존한다.
본 발명은 챔버 내의 습도를 낮출 수 있는 기판 처리 장치를 제공한다
본 발명의 일 견지에 따른 기판 처리 장치는 챔버, 팬 필터 유닛 및 습도 저감 유닛을 포함할 수 있다. 상기 챔버는 기판을 처리할 수 있다. 상기 팬 필터 유닛은 상기 챔버 내로 도입되는 공기의 이물질을 제거할 수 있다. 상기 습도 저감 유닛은 상기 팬 필터 유닛을 통해서 상기 챔버 내로 청정 건조 공기를 공급하여, 상기 챔버 내의 습도를 저감시킬 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 습도 저감 유닛은 상기 공기를 건조시켜서 건조 공기를 생성하는 건조 타워, 및 상기 건조 타워를 통과한 상기 공기 내의 이물질을 제거하여 상기 청정 건조 공기를 생성하는 카본 타워를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 청정 건조 공기는 질소를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 팬 필터 유닛은 상기 챔버의 상부면에 배치될 수 있다. 상기 습도 저감 유닛은 상기 팬 필터 유닛의 상부면에 배치될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 장치는 상기 챔버 내에 배치되어 상기 챔버 내의 습도를 감지하는 습도 센서, 및 상기 습도 센서에서 감지된 상기 습도에 따라 상기 습도 저감 유닛으로부터 상기 챔버로 공급되는 상기 청정 건조 공기의 유량을 제어하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
상기된 본 발명에 따르면, 습도 저감 유닛이 청정 건조 공기를 팬 필터 유닛을 통해서 챔버 내로 주입함으로써, 챔버 내의 습도를 원하는 정도로 저감시킬 수가 있다. 따라서, 챔버 내에서 오염, 부식 등이 발생되지 않게 되어, 반도체 장치의 제조 수율이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 나타낸 도면이다.
도 2은 도 1에 도시된 기판 처리 장치의 습도 저감 유닛을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 나타낸 도면이고, 도 2은 도 1에 도시된 기판 처리 장치의 습도 저감 유닛을 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 기판 처리 장치는 챔버(110), 팬 필터 유닛(fan filter unit ; FFU)(120), 습도 저감 유닛(humidity reduction unit)(130), 습도 센서(humidity sensor)(140) 및 컨트롤러(controller)(150)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 기판 처리 장치는 웨이퍼(wafer)와 같은 반도체 기판(semiconductor substrate)을 처리할 수 있다. 기판 처리 장치의 처리 공정은 반도체 기판에 막을 형성하는 공정, 반도체 기판 상의 막을 식각(etch)하여 패턴(pattern)을 형성하는 공정, 반도체 기판을 세정(clean)하는 공정 등을 포함할 수 있으나, 특정 공정으로 국한되지 않을 수 있다.
챔버(110)는 기판을 수용할 수 있다. 기판은 FOUP(Front Opening Unified Pod)와 같은 카세트(cassette)에 수납되어 챔버(110)로 이송될 수 있다. 카세트는 챔버(110)의 전면에 배치된 반입 포트(loading port)(112)에서 대기할 수 있다.
팬 필터 유닛(120)은 챔버(110)의 상부면에 배치될 수 있다. 팬 필터 유닛(120)은 챔버(110)로 유입되는 공기 내의 이물질을 필터링하여 제거할 수 있다.
습도 저감 유닛(130)은 팬 필터 유닛(120)의 상부면에 배치될 수 있다. 습도 저감 유닛(130)은 팬 필터 유닛(120)을 통해서 청정 건조 공기(clean dry air)를 챔버(110) 내로 청정 건조 공기를 주입하여, 챔버(110) 내의 습도를 저감시킬 수 있다. 본 실시예에서, 청정 건조 공기는 거의 0에 근접한 습도를 갖는 질소(nitrogen)를 포함할 수 있으나, 특정 물질로 국한되지 않을 수 있다.
습도 저감 유닛(130)은 건조 타워(drying tower)(132), 카본 타워(carbon tower)(134), 퍼지 조정 밸브(purge adjustment valve)(133), 체크 밸브(check valve)(138) 및 재생 타워(regenerating tower)(136)를 포함할 수 있다. 건조 타워(132)는 카본 타워(134)에 연결될 수 있다. 재생 타워(136)는 건조 타워(132)와 재생 타워(136) 사이에 분기 연결될 수 있다.
공기는 건조 타워(132)로 공급될 수 있다. 건조 타워(132)는 공기를 건조시켜서, 건조 공기를 생성할 수 있다. 건조 타워(132)에서 생성된 건조 공기는 카본 타워(134)로 공급될 수 있다.
카본 타워(134)는 건조 공기 내의 이물질을 흡착하여 제거함으로써, 청정 건조 공기를 생성할 수 있다. 카본 타워(134)에서 생성된 청정 건조 공기가 팬 필터 유닛(120)을 통해서 챔버(110) 내로 도입되어, 챔버(110) 내의 습도를 저감시킬 수 있다.
퍼지 조정 밸브(133)는 건조 타워(132)와 카본 타워(134) 사이에 배치되어, 건조 공기의 유량을 제어할 수 있다. 체크 밸브(138)는 건조 타워(132)와 재생 타워(136) 사이에 배치되어, 재생 타워(136)로 유입된 건조 공기가 역류하는 것을 방지할 수 있다.
상기 건조 타워(132) 및 상기 재생 타워(136)은 내부의 압력을 측정하는 압력 측정부(P)를 더 구비할 수 있으며, 상기 건조 타워(132), 상기 카본 타워(134) 및 상기 재생 타워(136)는 각각 압력 해제 밸브(RV)가 연결될 수 있다.
습도 센서(140)는 챔버(110) 내에 배치되어, 챔버(110) 내의 습도를 감지할 수 있다. 컨트롤러(150)는 습도 센서(140)가 감지한 챔버(110) 내의 습도에 따라 챔버(110)로 공급되는 청정 건조 공기의 유량을 제어할 수 있다. 즉, 컨트롤러(150)는 챔버(110) 내의 습도에 따라 퍼지 조정 밸브(133)의 동작을 제어할 수 있다.
도 2에서 미설명 부호 V는 각 배관에 연결된 밸브를 지시하고, M은 머플러(muffler)를 지시할 수 있다. 또한, 도면의 PI는 퍼지량의 흐름을 파악하기 위한 장치를 지시하고, PF는 퍼지 흐름을 조절하는 오리피스(orifice)를 지시할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 실시예에 따르면, 습도 저감 유닛이 청정 건조 공기를 팬 필터 유닛을 통해서 챔버 내로 주입함으로써, 챔버 내의 습도를 원하는 정도로 저감시킬 수가 있다. 따라서, 챔버 내에서 오염, 부식 등이 발생되지 않게 되어, 반도체 장치의 제조 수율이 향상될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110 ; 챔버 112 ; 반입 포트
120 ; 팬 필터 유닛 130 ; 습도 저감 유닛
132 ; 건조 타워 133 ; 퍼지 조정 밸브
134 ; 카본 타워 136 ; 재생 타워
138 ; 체크 밸브 140 ; 습도 센서
150 ; 컨트롤러

Claims (5)

  1. 기판을 처리하는 챔버;
    상기 챔버 내로 도입되는 공기의 이물질을 제거하는 팬 필터 유닛(Fan Filter Unit : FFU); 및
    상기 팬 필터 유닛을 통해서 상기 챔버 내로 청정 건조 공기를 공급하여, 상기 챔버 내의 습도를 저감시키는 습도 저감 유닛을 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 습도 저감 유닛은
    상기 공기를 건조시켜서 건조 공기를 생성하는 건조 타워; 및
    상기 건조 타워를 통과한 상기 공기 내의 이물질을 제거하여 상기 청정 건조 공기를 생성하는 카본 타워를 포함하는 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 청정 건조 공기는 질소를 포함하는 기판 처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 팬 필터 유닛은 상기 챔버의 상부면에 배치되고, 상기 습도 저감 유닛은 상기 팬 필터 유닛의 상부면에 배치된 기판 처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버 내에 배치되어 상기 챔버 내의 습도를 감지하는 습도 센서; 및
    상기 습도 센서에서 감지된 상기 습도에 따라 상기 습도 저감 유닛으로부터 상기 챔버로 공급되는 상기 청정 건조 공기의 유량을 제어하는 컨트롤러를 더 포함하는 기판 처리 장치.


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