KR100436900B1 - 웨이퍼 세정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼가 장착되는 웨이퍼 장착부를 구비한 약액조상에 세정액을 공급하기 위한 다수의 세정액 공급부와, 세정의 효과를 극대화 하기 위한 메가소닉 발진기와, 세정과정후 상기 세정액 공급부에 의해 공급된 약액을 선택적으로 배출하기 위한 다수의 배출구를 구비한 일조식 세정장치에 관한 것으로서, 상기 약액조 내의 수소이온 농도에 따라 선택적으로 개방될 수 있는 오토드레인 시스템을 구비하고, 상기 약액조내의 웨이퍼 장착부는 회전 가능하도록 가변모터에 의해 설치하며, 상기 약액조의 일측에는 아이 피 에이 증기공급부를 추가로 설치하여 웨이퍼의 패턴 조건에 따라, 스핀건조와 아이 피 에이 감압건조를 선택적으로 수행할 수 있도록 구성한다.

Description

웨이퍼 세정장치{APPARATUS FOR CLEANING WAFERS}
본 발명은 반도체 웨이퍼를 세정함과 동시에 건조시킬 수 있는 일조식 세정장치에 관한 것으로서, 특히 세정 공정의 조건에 따라 스핀(Spin)건조와 아이피에이 증기(IPA Vapor)에 의한 건조를 선택적으로 처리할 수 있는 웨이퍼 세정장치에 관한 것이다.
통상적으로, 웨이퍼상에서의 오염은 디바이스 수율에 치명적이며, 향후 미세구조의 고집적화에서 반도체 기술 및 경쟁력은 세정기술에 좌우된다고 보아도 무방하다.
상기 웨이퍼를 오염시키는 오염입자의 원인은 크게 사람, 장비, 부품, 환경으로부터 발생되고 있으며, 웨이퍼의 세정공정을 진행하는 동안 상기 오염입자와의 접촉을 최대한 차단하기 위한 기술의 개발이 경주되고 있는 실정이다.
일반적으로, 고온확산공정, 화학기상증착(CVD)을 하기전의 세정단계로써 웨이퍼(Wafer)의 표면에 대해서 화학적 세정을 실시하는데 일반적으로 RCA세정방식을 사용하고 있다.
상기 웨이퍼는 SC-1(NH4OH + H2O2+ H2O)용액과, SC-2(HCL + H2O2+ H2O)용액을 사용하여 세정처리를 하게 된다. 상기 SC-1용액은 웨이퍼상의 유기물을 제거할 목적으로 사용되기 때문에 알칼리 세정이라 하며, 상기 SC-2용액은 웨이퍼상의 무기물을 제거할 목적으로 사용되기 때문에 산 세정방식이라 한다.
상기 SC-1세정 용액과 SC-2세정 용액 이외에도 초기 웨이퍼 세정 혹은 포토레지스터 제거후에는 황산보일(H2SO4+ H2O2)이 사용되고 있으며, 자연 발생 산화막(Native Oxide), 무기오염 물질 제거용으로 희석 HF도 널리 사용하고 있다.
상기 세정액들에 의해 세정된 웨이퍼는 소정의 건조장치에 의해 건조과정을 거치게 되는데, 이는 오픈 베쓰 타입(Open Bath Type) 메뉴얼장치와 오토 타입(Auto Type) 장치가 널리 쓰이게 된다.
그러나 상기와 같은 오픈 베쓰 타입 장치는 각각의 케미컬(Chemical)조 및수세조의 필요로 큰 공간이 필요하게 되며, 오토 타입 장치는 베쓰간 로봇의 이동에 따른 세정장치의 개방이 불가피하므로 공기와의 접촉으로 인한 웨이퍼의 표면상에 유기물이나 파티클(Particle)과 같은 오염입자들의 흡착이 문제가 되고 있다. 또한, 웨이퍼 표면의 물분자와 공기중의 산소가 접촉하여 웨이퍼 표면특성에 따라 물반점(water mark)이 발생하기도 한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 세정공정후 건조공정단계에서 웨이퍼상의 오염입자의 흡착을 최대한 방지하기 위한 구성을 갖는 웨이퍼 세정장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 세정공정과 건조공정이 완료되기까지 공기중의 노출을 최대한으로 줄일 수 있도록 구성되는 웨이퍼 세정장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 세정의 효과를 극대화하기 위하여 약액조 내부 하단에 메가소닉 발진기를 설치하여 초음파에 의한 세정효과를 극대화하기 위한 웨이퍼 세정장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 웨이퍼가 장착되는 웨이퍼 장착부를 구비한 약액조상에 세정액을 공급하기 위한 다수의 세정액 공급부와, 세정과정후 상기 세정액 공급부에 의해 공급된 약액을 선택적으로 배출하기 위한 다수의 배출구를 구비한 일조식 세정장치에 있어서,상기 약액조 내의 수소이온 농도에 따라 선택적으로 개방될 수 있는 오토드레인 시스템을 구비하고,
상기 약액조내의 웨이퍼 장착부는 회전 가능하도록 가변모터에 의해 설치하며, 상기 약액조의 일측에는 아이 피 에이 증기공급부를 추가로 설치하여 웨이퍼의 패턴 조건에 따라, 스핀건조와 아이 피 에이 감압건조를 선택적으로 수행할 수 있도록 구성함을 특징으로 한다.
도 1 은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 일조식 세정장치를 도시한 도면.
<도면의 주요 부호에 대한 설명>
10: 일조식 세정장치 11: 약액조
20: 가변모터 26: 배기구
30: 아이 피 에이 증기공급부 50: 메가소닉 발진기
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본원 발명은 공기중에 웨이퍼(Wafer)의 노출을 최대한으로 억제시키면서 세정공정과 건조공정을 수행하기 위한 폐쇄형(Close Type) 일조식 세정장치를 채택하고 있다.
도 1 은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 일조식 세정장치(10)를 도시한 도면으로써, 소정의 액액조(11)내에 웨이퍼 장착부(12)가 설치된다. 상기 웨이퍼 장착부(12)는 다수의 웨이퍼(13)를 장착할 수 있도록 구성되어 있다.
본원 발명은 공기중의 노출을 최대한으로 방지하기 위한 폐쇄형 일조식 세정방법을 채택하고 있으며 특히, 일조식 세정장치 내에서 공기와의 접촉을 최소화하기 위하여 화약약품에 의한 세정처리후 수세진행시에도 질소(N2)에 의해 처리하기 때문에 공기와의 접촉을 방지할 수 있도록 하였다.
따라서, 상기 액액조(11)내의 웨이퍼 장착부(12) 상측에는 공급라인(19)이설치되어 있으며, 상기 공급라인(19)의 일측에는 상기 웨이퍼(13)를 세정하기 위한 화학약품이 공급되는 다수의 세정액 공급부(14, 15, 16)와, 아이 피 에이 증기(IPA Vapor) 감압건조를 위한 아이 피 에이 증기 공급부(30)와, 건조시 질소를 공급하기 위한 질소공급부(18) 및 DI 워터린스 공급부(17)가 설치된다. 상기 세정액 공급부(14, 15, 16)와, 아이 피 에이 증기 공급부(30)와 질소공급부(18) 및 DI 워터린스 공급부(17)는 상기 공급라인(19)상에 일원화되도록 설치된다.
또한 상기 약액조(11)의 하단에는 메가소닉 발진기(50)가 설치되어 캐미칼 세정 또는 QDR(Quick Dump Rinse)진행시 공정 및 웨이퍼 패턴에 따라 초음파의 파워를 가변적으로 콘트롤해가면서 세정을 극대화 시킬 수 있도록 하였다. 이때, 상기 메가소닉 발진기의 발진판은 기존의 플레이트형이 아닌 원형(커브형) 발진기를 설치하여 메가소닉 파워의 부분적 손실을 방지하도록 하였다.
또한, 상기 약액조(12)의 하측상에는 공급라인(19)과 연결되며, 다종류의 화학약품 사용에 따른 사용액별 폐액 처리를 위하여 선택적으로 드레인(Drain)하기 위한 다수의 배출구(21, 22, 23, 24)가 설치된다. 상기 배출구(21, 22, 23, 24)는 상기 약액조(11)상에 설치되는 수소이온농도측정기(40)에 의해 측정된 PH농도에 따라 선택적으로 개방될 수 있는 오토 드레인 시스템(Auto Drain System)으로 설치될 수 있다. 이때, 상기 약액조(11)의 하측에는 별도의 배출구(25)를 설치하여 상기 약액조(11)에 고인 액은 별도로 드레인 되도록 한다. 또한, 상기 배출구(25)의 상측에는 스핀건조시나 질소를 상기 액액조상에 불어넣었을경우 원활한 배기를 위한 배기구(26)가 설치된다. 이때, 상기 배기구(26)는 상기 배출구(25)보다 높도록 설치하는데 약 20~50mm 정도 상부에 위치시키게 된다.
또한, 세정공정에 있어서, 웨이퍼 상,하부면의 식각량 산포 및 세정불량을 방지하고 세정효과를 극대화하기 위하여 상기 약액조(11)내의 웨이퍼장착부(12)는 가변모터(20)에 의해 가변적으로 회전이 가능하도록 설치된다.
본원 발명에 의한 세정장치(10)는 디바이스의 패턴 조건에 따라 건조공정을 선택할 수 있도록 구성된다. 즉, 물반점(Water Mark)나 패턴이 없는 조건에서는 상기 가변모터(20)에 의한 고회전 스핀에 의한 스핀건조방식을 사용할 수 있으며, 물반점에 취약한 공정이나 복잡한 패턴 구조하에서는 아이 피 에이 감압건조에 의한 건조방식을 채택할 수 있다.
본 발명에 의한 스핀건조방식은 기존의 방식과 달리 수세처리후 바로 회전수를 높혀가며 질소공급부(18)에 의해 고순도의 냉, 온 질소를 불어넣어가며 건조를 진행하게 된다. 이때, 발생하는 풍력은 상기 배기부(26)에 의해 원활히 배기될 수 있다. 상기 가변 모터(20)는 전자석을 이용한 방식으로 설치되는데, 내부의 전자석은 불소수지계통의 테프론(Teflon)으로 라이닝(Lining)되어 약액으로 부터 직접 닿지 않도록 구성된다. 또한, 도시되지는 않았으나, 캐리어 가이드 역시 서스 계통(SUS 316)의 재질에 불소수지 계열의 테프론으로 라이닝을 실시하여 외부조건에 휨이나 변형이 일어나지 않도록 구성된다.
또한, 아이 피 에이 감압건조 방법에 있어서도 화학약품처리 및 최종 수세처리후 웨이퍼가 디핑(Dipping)된 상태에서 외조가 먼저 드레인되고 아이 피 에이 증기 공급부(30)에 의해 공급된 아이 피 에이 증기가 흡입되면서 동시에 초순수가 서서히 배출되면서 웨이퍼가 공기중에 노출되는 순간 아이피에이 증기와 만나 건조공정이 진행된다. 이때, 아이 피 에이 감압건조 진행시, 발생하기 쉬운 유기성 파티클(Particle)의 발생을 억제하기 위하여 증기 감압 건조 진행후, 온 질소에 의한 블로우(Blow)공정을 진행하면서 상기 웨이퍼를 말리게 되는 것이다. 이때, 아이 피 에이 증기량 및 온질소의 블로우량은 가압압력 및 공급 펌프 유량에 의햐 조절이 가능하도록 한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 일조식 세정장치는 웨이퍼의 패턴 조건에 따라 스핀건조와 아이 피 에이 감압건조를 선택적으로 수행할 수 있기때문에 외부로부터의 오염입자로부터 웨이퍼를 최대한 보호할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 웨이퍼가 장착되는 웨이퍼 장착부를 구비한 약액조상에 세정액을 공급하기 위한 다수의 세정액 공급부와, 세정과정후 상기 세정액 공급부에 의해 공급된 약액을 선택적으로 배출하기 위한 다수의 배출구를 구비한 일조식 세정장치에 있어서,
    상기 약액조 내의 수소이온 농도에 따라 선택적으로 개방될 수 있는 오토드레인 시스템을 구비하고,
    상기 약액조내의 웨이퍼 장착부는 회전 가능하도록 설치하며, 상기 약액조의 일측에는 아이 피 에이 증기공급부를 추가로 설치하여 웨이퍼의 패턴 조건에 따라, 스핀건조와 아이 피 에이 감압건조를 선택적으로 수행할 수 있도록 구성함을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 장착부는 가변식 스핀모터에 의해 회전하도록 설치됨을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 세정액 공급부와 아이 피 에이 증기 공급부는 하나의 공급라인에 일원화 되도록 설치함을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 세정액 공급부상에는 DI 워터린스 공급부가 공급라인상에 일원화되도록 설치됨을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 약액조의 하측상에는 바닥에 고인 약액을 배수하기 위한 별도의 배수구와 스핀건조에 의한 풍력을 배기하기 위한 배기구가 설치됨을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 배기구는 배출구보다 높은 위치에 설치됨을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 약액조상에는 수소이온농도 측정기를 설치하여, 상기 약액조의 하측상에 설치된 다수의 배출구에 의해 선택적으로 약액을 배출하도록 함을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 약액조의 하측상에는 메가소닉 발진기를 추가로 설치하여 모든 케미칼 공정 및 DIW공정에 적용함을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.
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