KR100422911B1 - 회전식 습식 세정장치 - Google Patents

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Abstract

회전식 습식 세정장치에 관한 것으로, 그 목적은 웨이퍼로부터 감광막 제거효과를 극대화시키고, 대구경화되는 웨이퍼용 습식 세정장치의 크기를 감소시키는 데 있다. 이를 위해 본 발명에서는 웨이퍼를 습식 세정장치의 배스로 이동시키는 웨이퍼 로딩부에 회전봉을 설치하여 약액 배스 및 수세 배스 내에서의 웨이퍼 처리공정 동안에 웨이퍼를 회전시키고, 건조기 내부의 웨이퍼 받침대 하부에도 회전봉을 설치하여 건조공정 동안에도 웨이퍼를 회전시키는 것을 특징으로 한다.

Description

회전식 습식 세정장치 {Spin type wet cleaning device}
본 발명은 반도체 소자의 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전식 습식 세정장치에 관한 것이다.
웨이퍼의 세정 공정은 반도체 제조 공정 중에서 웨이퍼 상에 박막을 증착하기 전의 전처리나, 또는 이온 주입 및 식각의 후처리로서 많이 이루어지고 있다.
그 중에서 특히 패턴 형성공정에서 웨이퍼의 상면에 감광막을 도포한 상태에서 마스크를 이용하여 노광하고 현상 및 애슁(ashing)공정을 거친 후에는 웨이퍼의 상면에 잔류하고 있는 감광막을 제거하기 위한 웨이퍼 세정공정이 필수적으로 이루어진다.
반도체 소자가 고집적화 되어가면서 이러한 웨이퍼 세정공정은 더 많이 이루어지며, 또한 패턴이 미세해짐에 따라서 세정공정으로도 제거되지 않고 잔류하는 오염 또는 잔류 감광막의 허용 범위는 좁아지기 때문에 세정 공정의 중요성은 더욱 높아지고 있다. 특히, 반도체 소자의 집적도가 높은 배선 치수가 축소되면 미량의 잔류 감광막이 이후에 결함이 되어 단선이나 쇼트(short) 등의 불량 원인이 되어 수율 저하의 원인이 된다.
현재, 오염 제거 성능 면에서 실용적인 세정 방법은 웨이퍼를 배스(bath) 내에 담그어 세정하는 습식 세정방법이다. 이 방법은 웨이퍼를 약액 배스, 수세 배스, 건조기에 넣고 순서대로 처리해 가는 것이다. 즉, 약액 배스에서 약품처리하여 웨이퍼로부터 오염을 제거하고, 수세 배스에서 웨이퍼에 잔류된 약품을 순수(純水)로 희석시킨 후, 건조기에서 건조하여 청정한 실리콘 표면을 얻는다.
약액 배스에서 약품처리하는 과정을 예로 들어 설명하면 다음과 같다. 약액 배스 내에서 60~80℃로 온도를 올린 암모니아과산화수소수(NH4OH/H2O2/H2O) 및 염산과산화수소수(HCl/H2O2/H2O)에 웨이퍼를 각각 10분 정도씩 담그고 마지막으로 희석 불산(HF)로 화학적 산화막을 제거하여 청정한 실리콘 표면을 얻는다.
이와 같이 약액 배스에서 사용하는 약품은 일정 온도로 승온하여 유지하는 것이 필요하며, 종래기술에서는 약액 배스에 웨이퍼를 담그고 히터를 통해 순환하면서 설정된 온도가 유지되는 약품에 웨이퍼를 접촉시킨다.
도 1은 종래 습식 세정장치의 단면도로서, 약액 배스(1)에서 약품처리하여 웨이퍼 상면의 감광막을 제거하는 공정이 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(2)는 로딩장치에 의해 이동되어 배스(1) 내의 약품 내에 담그어지고, 이 때 약액(3)은 히터(H)를 통해 설정된 온도로 유지되고 펌프(P) 및 필터(F)를 거쳐 여과되면서 감광막을 제거한다.
이러한 약액 배스에서의 약품처리 후에는 로봇(robot)이 웨이퍼를 집어올려 수세 배스 및 건조기에서 순차적으로 처리함으로써 웨이퍼를 세정한다.
또 다른 종래 습식 세정방법으로는 다수의 웨이퍼가 일렬로 배열된 카세트를 회전시키면서 약품을 스프레이하는 방식이 있다.
그러나, 이러한 종래 방법에서는 모든 웨이퍼가 동일한 배스를 통과하기 때문에 한 배스가 오염되면 그 배스에 계속 투입되는 다른 웨이퍼도 오염되고, 한 웨이퍼의 후면에서 이웃하는 웨이퍼의 전면으로 오염이 전달되는 등, 이른바 상호 오염(cross-contamination)이 자주 발생하는 문제점이 있었다.
또한, 약품이 웨이퍼를 거치는 경로가 짧기 때문에 순간적으로 웨이퍼와 접촉하는 약품의 양이 적어서 감광막이 제거되지 않을 가능성이 많은 문제점이 있다.
한편, 습식 세정 장비는 장비전체의 크기, 순수, 약액, 가스 등의 사용량, 폐기물, 배기 등의 배출량이 상당히 커서 반도체 공장의 설비 계획에 커다란 영향을 미치기 때문에, 최근 이들의 비용절감에 대한 요구가 강해지고 있다. 특히, 웨이퍼가 대구경화되면서 장비의 크기가 커지고 또한 사용되는 약품의 양도 많아지면서 비용이 상승되고 있다.
따라서, 현재 대구경화된 웨이퍼용 습식 세정 장비의 크기 감소가 절실히 요청되고 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 웨이퍼로부터 감광막 제거효과를 극대화시키고, 대구경화되는 웨이퍼용 습식 세정장치의 크기를 감소시키는 데 있다.
도 1은 종래 습식 세정장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 회전식 습식 세정장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 회전식 습식 세정장치의 건조기를 도시한 단면도이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 웨이퍼를 습식 세정장치의 배스로 이동시키는 웨이퍼 로딩부에 회전봉을 설치하여 약액 배스 및 수세 배스 내에서의 웨이퍼 처리공정 동안에 웨이퍼를 회전시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 건조기 내의 웨이퍼 받침대에도 회전봉을 설치하여 웨이퍼를 회전시키면서 건조시키는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 회전식 습식 세정장치의 구성에 대해 상세히 설명한다.
일반적으로 웨이퍼 로딩부에서는 척(chuck)을 이용하여 진공 또는 기계적으로 웨이퍼의 후면을 잡고 그 웨이퍼를 약액 배스 또는 수세 배스 내로 이동시켜 배스 내의 약액 또는 순수 내에 웨이퍼를 담근다.
도 2는 본 발명에 따른 회전식 습식 세정장치의 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 회전식 습식 세정장치에서는 세정공정 중에 웨이퍼(10)를 회전시키도록 웨이퍼 로딩부(20)의 척(30) 상부에 회전봉(40a)이 설치되어 있고, 회전봉(40)의 회전동력을 제공하는 모터(미도시)가 설치되어 있다.
건조기 내에서 웨이퍼를 건조하는 동안에도 웨이퍼를 회전시키는 것이 바람직하다. 도 3은 본 발명에 따른 습식 세정장치의 건조기를 도시한 단면도로서, 이에 도시된 바와 같이, 건조기(60) 내부의 웨이퍼 받침대(70) 하부에 회전봉(40b)이 설치되어 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 회전식 습식 세정장치의 작용에 대해 상세히 설명한다.
도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 습식 세정장치에서는 웨이퍼 로딩부로 웨이퍼를 1장씩 잡고 습식 세정공정을 수행한다.
먼저, 다수개의 웨이퍼가 배열되어 있는 카세트로부터 웨이퍼(10)를 추출하여 반전하고 웨이퍼 로딩부(20)의 척(30)을 이용하여 진공 또는 기계적으로 웨이퍼(10)의 후면을 잡고 약액 배스(50)에 웨이퍼(10)를 투입한다.
다음, 웨이퍼(10)를 잡은 상태에서 회전봉(40a)을 작동하여 약액 배스(50) 내에서 약품처리되는 동안에 웨이퍼(10)를 회전시킨다. 이 때 웨이퍼가 회전하기 때문에 약품과 접촉하는 경로가 길어져서 감광막의 제거효과가 극대화된다.
다음, 약품처리과정이 종료되면 웨이퍼(10)를 약액 배스로부터 꺼내어 수세 배스로 투입하고, 동일한 방법으로 수세 배스 내에서도 웨이퍼를 회전시키면서 세정한다.
다음, 수세과정이 종료되면 웨이퍼(10)를 수세 배스로부터 꺼내어 건조기(60) 내로 투입하여 웨이퍼 받침대(70) 위에 웨이퍼(10)를 마운트시킨다. 다음 받침대(70) 하부에 설치된 회전봉(40b)을 작동하여 웨이퍼를 회전시키면서 건조시킴으로써, 습식 세정공정을 완료한다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 회전식 습식 세정장치를 이용하면, 약액 배스 내에서의 약품처리과정 중에 웨이퍼가 회전하여 약액과 웨이퍼 상면의 감광막이 접촉하는 경로가 대폭적으로 길어지므로 감광막의 제거효율이 극대화되는 효과가 있다.
또한, 건조되는 동안에 웨이퍼가 회전하므로 보다 빠른 시간 내에 웨이퍼를 건조시킬 수 있어 공정시간 단축의 효과가 있다.
그리고, 웨이퍼를 1매씩 세정하므로 대구경화된 웨이퍼에 대해서도 습식 세정장치가 크기가 소형화되는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 약액 배스(bath), 수세 배스 및 건조기를 포함하는 반도체 제조용 습식 세정장치에 있어서,
    약액 배스, 수세 배스 및 건조기 내로 웨이퍼를 이동시키는 웨이퍼 로딩부가,
    웨이퍼의 후면을 잡는 척(chuck);
    상기 척의 상부에 설치된 회전봉;
    상기 회전봉의 회전동력을 제공하는 모터
    를 포함하여 이루어짐으로써, 약액 배스 및 수세 배스 내에서의 웨이퍼 처리공정 동안에 웨이퍼를 잡은 상태에서 회전시키고,
    상기 건조기는, 웨이퍼 건조과정 동안에 웨이퍼를 회전시키도록 내부의 웨이퍼 받침대의 하부에 설치된 회전봉과 상기 회전봉의 회전동력을 제공하는 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 회진식 습식 세정장치.
  2. 삭제
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