KR0175280B1 - 수중이동식 반도체 웨이퍼의 세정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체소자의 제조장비중에서 공정의 진행중 발생한 웨이퍼 표면의 오염을 제거하기 위한 세정장치에 관한 것으로 특히 세정장치내에서 웨이퍼의 이송이 공기중으로 노출되지 않도록 한 수중이동식 반도체 웨이퍼의 세정장치에 대한 것으로, 공정조는 웨이퍼의 세정하는 각각의 약액조를 구비한 내조와 상기 각각의 내조가 소정의 높이로 분리되도록 연결한 외조로 구성하고, 상기 공정조에 약액 및 린스액을 채워주는 약액 및 린스액 공급수단과, 상기 외조에 설치되는 약액 및 린스액 배출수단 및 상기공정조에 채워지는 약액이 제공하는 공급제어수단을 포함하여 세정공정중에 발생하는 웨이퍼의 오염을 예방하고 세정장치의 구조를 단순화시켜 공정의 군일도 및 품질을 향상되도록 한 것임.

Description

수중이동식 반도체 웨이퍼의 세정장치

제1도는 본 발명에 따른 웨이퍼 세정장치의 전체적인 구성도.

제2도는 본 발명의 요부인 공정조와 세정액 공급액의 공급 및 배출라인인의 세부적인 구성도.

제3a~3i도는 본 발명에 따른 약액세정과정을 나타낸 동작상태도.

제4a~4f도는 본 발명에 따른 또다른 약액세정과정을 나타낸 동작상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 로더부 200 : 세정부

210 : 외조 221, 222 : 내조

231, 232 : 린스액 공급부 231a, 232b : 조절밸브

241, 242 : 약액 공급부 241a, 242a : 약액공급 밸브

252 : 배출 밸브 300 : 건조기

본 발명은 반도체소자의 제조공정중 발생한 웨이퍼 표면의 오염을 제거하기 위한 세정장치에 관한 것으로 특히 세정장치내에서 웨이퍼의 이송이 수중에서 이루어지도록 하여 웨이퍼가 공기중으로 노출되지 않도록한 수중이동식 반도체 웨이퍼의 세정장치에 관한 것이다.

반도체소자가 점점 고집적화되면서 종래 문제가 되지 않았던 아주 미세한 사이즈의 파티클도 반도체소자의 특성에 치명적인 손상을 주는 요인으로 작용하게 된다.

따라서 이들 각종 오염원을 제거 관리하기 위한 세정기술은 제조공정 중 커다란 비중을 차지하는 공정으로 자리잡아 점점 다양화 되고 있는 시점이다.

현재 사용되고 있는 세정시스템에서 웨이퍼에 흡착된 오염원에 따라 여러 종류의 약액을 사용하게 된다.

종래의 세정방법은 약액공정단계에서 처음 약액처리 후 또다른 약액처리시 먼저 처리된 약액이 웨이퍼와 캐리어에 흡착되어 새로운 오염원으로 작용하는 문제가 발생하였다. 또한 이를 방지하기 위하여 각 약액처리조 사이에는 반드시 전 처리된 약액을 행궈주는 린스시스템이 갖추어져 있다.

이러한 세정장비에 있어서 사용되는 약액이 다양해짐에 따라 약액조와 린스조의 구성이 복잡해지고 또한 각 조의 웨이퍼 이송횟수가 증가하게 된다.

또한 웨이퍼의 대구경화에 따른 중량 및 대면적에 대한 세정방법도 다양해지고 있다.

약액에 의해 세정된 파티클이 조와 조간에 이동시 대기중으로 방치되는 순간 재흡착할 우려가 있으며, 웨이퍼에 묻은 약액이 대기중의 공기 또는 미립자들과 반응하여 어떤 결점을 형성할 수도 있다.

또한 약액조에서 웨이퍼에 묻어있던 무기물, 유기물, 금속이온들이 떨어져 나와 약액표면 위에 잔존해 있다가 웨이퍼를 들어올리는 순간 약액의 표면과의 마찰에 의해 재흡착되는 현상이 발생하게 된다.

이러한 파티클은 웨이퍼의 후속공정진행에 커다란 영향을 주는 결함요인을 작용하게 된다.

이러한 세정공정에서의 파티클에 의한 웨이퍼의 오염은 제품의 품질과 생산성을 저하시키는데 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점들을 해소하기 위한 것으로 세정공정시 조와조 사이의 웨이퍼 이송시 수중으로 이송되게 하여 웨이퍼가 대기중으로 노출되지 않도록 함으로서 웨이퍼의 오염을 예방할 수 있도록 한 수중이동식 반도체 웨이퍼의 세정장치를 제공하는 데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징으로는 반도체소자의 제조공정중 웨이퍼의 오염물질을 약액을 이용하여 제거하기 위한 공정조를 구비한 수중이동식 웨이퍼 세정장치는 상기 공정조를 웨이퍼의 세정하는 각각의 약액조를 구비한 내조와 상기 각각의 내조가 소정의 높이로 분리되도록 연결한 외조로 구성하고, 상기 공정조에 약액 및 린스액을 채워주는 약액 및 린스액 공급수단과, 상기 외조에 설치되는 약액 및 린스액 배출수단과, 상기 공정조에 채워지는 약액의 공급을 제어하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 실시예에 있어서 상기 약액 및 린스액 공급수단은 상기 내조의 하부에 약액공급부 및 린스액 공급부 각각에 연결된 공급라인 및 이 공급라인 상에 설치된 개폐밸브로 구성한다.

이 실시예에 있어서 상기 배출수단은 내조 채워진 세정액을 배출하는 배출라인과 내조에서 과공급된 세정액을 배출하는 배출라인 및 이들 각각의 배출라인 상에 배출을 제어하는 밸브로 구성한다.

이 실시예에 있어서 상기 제어수단은 상기 내조에 삽입되는 용액감지부와 용액감지부로 부터 측정된 데이터를 통하여 상기 약액과 린스액의 공급라인에 설치한 개폐밸브를 제어하도록 한다.

상술한 구성을 갖는 본 발명은 웨이퍼가 약액조에서 단계를 마치고 린스단계를 거쳐 다음 약액조로 이동될 때 웨이퍼가 수중으로 이동되어 외부로 노출되지 않도록 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 작용ㆍ효과를 첨부된 도명에 따라서 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 세정장치의 전체적인 구성도이다.

본 발명의 신규한 수중이동식 웨이퍼세정장치는 웨이퍼를 세정장비내로 로딩시키는 로딩부(100)와 로딩된 웨이퍼를 세정하는 세정부(200)와 세정된 웨이퍼를 건조하는 건조부(300)와 건조를 마친 웨이퍼를 외부로 인출하기 위한 언로더부(400) 및 상기 웨이퍼를 각각의 공정단계로 이송하는 이송로봇(500)으로 크게 구성된다.

제2도는 상기 세정부(200)의 세부적인 구조를 나타낸 것으로, 공정조의 전체적인 구성과 세정액의 공급 및 배출부의 구성을 보여주고 있다.

본 발명의 공정조는 크게 외조(210)와 내조(221, 222) 로 구분되어 있다.

상기 외조(210)에는 동일한 구조를 갖는 내조(220)가 각각 소정 간격을 두고 바닥에 설치되며, 상기 내조(220) 사이의 외조 바닥에는 소정높이의 격리구역(121)을 둔다. 상기 격리구역(121)은 약액에 의한 일측의 내조(221)에서 웨이퍼의 세정시 상기 약액이 타측의 내조(222)로 유입되지 않도록 하기 위한 것이다.

상기 각각의 내조(221, 222)에 약액 및 린스액인 탈이온수(DI Water)를 제공하는 약액 및 린스액 공급수단이 설치되고, 상기 외조(210)의 양측에는 약액 및 세정액을 외부로 배출하는 배출수단을 구비하고 있다.

상기 약액 공급수단은 각각의 내조(221, 222) 하부에 연결된 약액공급부(241, 242)의 공급라인 및 각각의 개폐밸브(241a, 242a)를 구비하고 있으며, 상기 린스 공급수단은 각각의 내조 및 외조에 린스액 공급라인으로 연결된 린스액 공급부(231, 232) 및 공급라인상에 설치된 개폐밸브(231a, 231b, 232a, 232b)로 구성된다.

그리고 상기 배출수단은 외조(210)에 연결된 배출라인(251)과 이 라인상에 설치된 개폐밸브(252)가 설치된 구조를 갖는다.

상기 약액공급수단과 린스공급수단은 제어수단에 의하여 공정조에 공급되는 약액의 양과 시기를 상기 각각의 공급수단에 설치된 밸브와 배출수단의 밸브의 조작을 제어한다.

이를 위하여 제어수단은 상기 내조에는 세정액의 산도를 측정하는 PH측정기 또는 비저항계를 설치하여 측정된 데이터를 근거로 단계별로 밸브의 동작시키기를 제어한다.

제3a~3i도는 상술한 구성을 갖는 본 발명의 세정 동작과정을 나타낸 것으로 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 약액공급부(241)의 밸브(241a)를 열어 내조(221)에 약액이 체워진 상태에서 로링된 웨이퍼를 이송부(500)의 아암(510)을 통하여 상기 내조(221)로 운반하여 소정시간 동안 세정한다(제3a도).

이때 상기 내조(221)에 채워지는 약액을 HF를 사용한다.

1차 세정이 완료되면 이상태에서 상기 내조(221)에 린스공급부(231)의 밸브(231a)를 열어 탈이온수를 채우면서 오버플로우되는 약액은 배출라인(151)의 밸브(152)를 열어 외부로 배출되도록 한다(제3b도).

그리고 상기 PH측정기(261)를 통하여 내조(221)에 공급된 세정액의 산도가 일정 정도에 이르거나 또는 비저항 값이 소정값, 약16MΩ 배출밸브(152)와 린스공급 밸브(241a)를 닫고 헹굼단계를 진행한다(제3c도).

1차 세정공정을 마친 후 제2차 세정공정을 위한 내조(222)로 웨이퍼를 이송하기 위하여 상기 린스액 공급수단의 밸브(231a)를 열어 외조(210)에 탈이온수가 일정수위까지 채워지면 웨이퍼를 상기 이송로봇(400)을 이용하여 타측의 내조(222)로 공기중에 노출되지 않는 상태인 수중으로 이송한다(제3d도).

내조(222)에 웨이퍼가 이송된 상태에서 배출라인이 밸브(252)를 열어 탈이온수를 배출시킨다(제3e도).

그후 약액공급 밸브(242a)를 열어 내조(222)에 약액을 공급과, 오버플로우되는 탈이온수를 배출라인의 밸브(252)를 열어 계속 배출을 PH측정기(262)에 의한 약액의 농도가 일정치에 이를 때까지 상기 약액을 계속 공급한다(제3f도).

이때 사용되는 약액은 SC-1(암모니아, 과산화수소, 탈이온수의 화합물임)를 사용한다.

내조에 약액이 원하는 정적농도에 이르면 약액공급 밸브(242a)와 배출밸브(252)를 닫고 웨이퍼의 제2차 세정공정을 수행한다(제3g도).

그리고, 2차 세정을 마친 내조에 린스액 공급밸브(232a)를 열어 린스액을 공급하여 오버플로우되는 약액을 배출밸브(252)를 열어 드레인시키면서 PH측정기(262)를 통하여 내조내의 린스액의 산도가 일정치에 이를때 까지 공급한다(제3h도).

마지막으로 세정조내에 린스액이 적정치에 이르면 린스액공급 밸브와 배출밸브를 닫고 일정시간 웨이퍼의 2차 헹금공정을 통하여 세정조에 의한 화학공정을 마치고 로봇아암(510)을 통하여 웨이퍼를 건조부(300)으로 이송시킨다(제3i도).

제4a~4f도는 본 발명에 따른 세정조의 두개의 내조를 동시에 사용하여 세정공정을 수행하는 방법을 나타낸 것으로 동작과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저 약측의 내조에 각각의 약액이 채워진 상태에서 각각의 웨이퍼가 투입된다. 이때 우측의 내조에는 1차 세정을 마친 웨이퍼가 내조에 투입되고, 좌측의 내조에는 1차 세정을 위한 웨이퍼가 투입되어 일정시간 각각 1차 및 2차 세정공정을 진행된다(제4a도).

세정을 마친 각각의 세정조에 탈이온수를 공급하여 오버플로우된 약액과 탈이온수를 배출시키면서 각각의 내조가 원하는 산도를 얻도록 한다(제4b도).

각각의 내조에 원하는 산도가 설정되면 탈이온수의 공급을 마치고 일정시간 웨이퍼의 1차 및 2차 헹금공정을 진행한다(제4c도).

웨이퍼의 헹금공정 이후 다시 탈이온수를 외조까지 채워지도록 공급한 후 2차 헹금공정까지 마친 웨이퍼는 로봇아암에 의해 건조기로 이송되고, 1차 헹금공정을 마친 웨이퍼는 2차 세정을 위하여 로봇아암을 통하여 수중으로 좌측 내조로 옮겨진다(제4d도).

그리고, 상기 좌측내조와 외조에 채워진 탈이온수는 배출라인을 통하여 드레인된다(제4e도).

이후 상기 좌측내조에는 약액이 채워지고 우측내조에는 세정을 위한 적정산도를 얻을때까지 약액을 공급하고 약액과 탈이온수가 오버플로우되어 외부로 배출되도록 한다(제4f도).

상기 우측 내조에 채워진 약액이 적정한 산도를 갖게되면 약액의 공급을 중지하고 처음 단계와 같이 좌측 내조에 웨이퍼를 투입하여 동일한 공정을 수행한다(제4a도).

상술한 세정방법에서 파악할 수 있는 바와 같이 본 발명의 세정공정에서는 세정단계에서 다음 헹금단계로 또는 헹금단계에서 후속 세정단계로 웨이퍼의 이송시 대기중에 노출되지 않도록 하여 외부의 파티클에 의한 공정단계에서의 오염을 예방할 수 있도록 하였다.

또한 본 발명에서는 별도의 헹금조가 필요하지 않게 되므로 세정장치의 구조를 단순화시켜 작업공간내에서 차지하는 면적을 줄여주고 공정의 균일도 및 품질을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 반도체소자의 제조공정중 웨이퍼의 오염물질을 약액을 이용하여 제거하기 위한 공정조를 구비한 웨이퍼 세정장치에 있어서, 상기 공정조는 웨이퍼의 세정하는 각각의 약액조를 구비한 내조와 상기 각각의 내조가 소정의 높이로 분리되도록 연결한 외조로 구성되어 있고, 상기 공정조에 약액 및 린스액을 채워주는 약액 및 린스액 공급수단과; 상기 외조에 설치되는 약액 및 린스액 배출수단 및 ; 상기 공정조에 채워지는 약액의 제공하는 공급제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 수중이동식 반도체 웨이퍼의 세정장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 약액 및 린스액 공급수단은 상기 내조의 하부에 약액공급부 및 린스액 공급부 각각에 연결된 공급라인 및 이 공급라인 상에 설치된 개폐밸브로 구성된 것을 특징으로 하는 수중이동식 반도체 웨이퍼의 세정장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 배출수단은 내조 채워진 세정액을 배출하는 배출라인과 내조에서 과공급된 세정액을 배출하는 배출라인 및 이들 각각의 배출라인 상에 배출을 제어하는 밸브로 구성된 것을 특징으로 하는 수중이동식 반도체 웨이퍼의 세정장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 공급제어수단은 상기 내조에 삽입되는 용액감지부와 용액감지부로 부터 측정된 데이터를 통하여 상기 약액과 린스액의 공급라인에 설치한 개폐밸브의 동작을 조절하는 것을 특징으로 하는 수중이동식 반도체 웨이퍼의 세정장치.