KR100478289B1 - 개선된 기체혼합수단을 갖는 습식처리장치 - Google Patents

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Abstract

장비의 크기를 작게할 수 있고, 공정 처리시간을 줄일 수 있는 개선된 기체혼합수단을 갖는 습식처리장치에 관해 개시한다. 본 발명에서는 기체혼합수단을 베스와 저장탱크 사이에 설치된 화학약품 공급배관에 설치하고, 베스 처리 방식을 분사(spray) 방식에서 잠금(dip) 및 분사(spray) 방식으로 변경한다.

Description

개선된 기체혼합수단을 갖는 습식처리장치{Wet Station having improved gas mixing means}
본 발명은 반도체 소자를 제조하는데 사용되는 장비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 FPD(Flat Panel Display) 소자를 제조하는데 사용되는 습식처리장치(wet station)에 관한 것이다.
FPD 소자를 제조하는 반도체 기판의 크기가 약 1미터를 초과하기 때문에 세정장비, 예컨대 습식처리장치(wet station)의 크기가 큰 부담이 되고 있다. 일반적으로 습식처리장치에서는 세정액 처리, 린스(rinse)액 세척, 건조를 실시하며, 각 장비 제조업자들은 세정장비의 크기를 줄이고, 공정 처리시간(process time)을 줄이기 위해 다양한 시도를 진행중이다.
습식처리장치는, FPD 소자와 같은 반도체 기판 위에 흡착된 미립자, 유기 및 무기 오염, 금속오염 및 자연산화막의 제거에 사용되지만, 기판 위에 사용된 포토레지스트를 제거하는 장비로 사용되기도 한다. 이때, 초산(CH3COOH)은 용매제의 역할을 수행하면서 스트리퍼(stripper)의 기능을 갖기 때문에 반도체 기판 위에 잔류하는 포토레지스트를 제거하는 세정액으로 사용된다. 또한 세정액 처리시 반도체 기판에 유기성분의 중화가 일어나고, 기판이 친수성화되면, 린스액 세정 공정에서 세정력이 증가되게 된다. 이를 위해 반도체 기판을 친수성화하기 위해 오존(O3) 가스를 세정액에 주입하는 방법이 개발되었다.
도 1은 종래 기술에 의한 습식처리장치의 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래기술에 의한 습식처리장치는, ① 반도체 기판(60)을 샤워(shower)시킬 수 있는 분사노줄(12) 및 반도체 기판 탑재대(14)가 설치된 베스(10), ② 상기 베스(10)에 연결되어 상기 베스에서 흘러나온 세정액, 예컨대 초산과 같은 화학약품 용액을 저장하고 이를 다시 베스로 공급하는 저장탱크, ③ 상기 베스로 세정액을 공급하기 위한 통로 역할을 수행하는 공급배관(70), ④ 상기 베스(10)로 세정액을 공급하기 위해 상기 공급배관(70)의 일단에 설치된 펌프(30), ⑤ 상기 저장탱크(20)에 기체가스를 주입할 수 있는 가스 발생기(40) 및 ⑥ 상기 저장탱크의 있는 세정액의 화학약품 용액인 세정액의 농도를 표시할 수 있는 농도관리기(50)로 이루어진다.
따라서, 베스(10)의 반도체 기판(60)은 분사노줄(12)에 의한 스프레이 샤워(Spray shower) 방식 및 고압 샤워(shower) 방식으로 표면에 있는 포토레지스트의 박리가 진행된다. 그리고 상기 베스(10)에서 습식처리가 된 세정액은 다시 저장탱크(20)로 배수되어 저장된다.
그러나 종래 기술에 의한 습식처리장치는 다음과 같은 문제점을 지니고 있다.
상기 가스발생기(40)에서 발생된 기체가스, 예컨대 오존가스는 대기중에서 초산액과 같은 세정액에 효과적으로 녹아들지 않는다. 또한 저장탱크(20)에서 베스(10)에 있는 분사노줄(12)까지 공급배관(70)의 길이가 길기 때문에, 반도체 기판을 친수성화시키기 위해 필요로 하는 오존 농도를 유지하기가 어려운 단점이 있다. 이때, 반도체 기판(60)을 친수성화시키기 위한 세정액은 초산액 99%에 1%의 오존가스가 녹아있으면 최적의 조건인 것으로 알려져 있다.
이에 따라, 효과적 오존농도의 유지가 어렵기 때문에 세정액 처리를 끝낸 후에도 추가 린스액 처리 공정이 필요하며, 습식처리장비의 크기는 대형화되고, 반도체 기판(60)에 대한 공정 처리시간이 길어지는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 세정액에 효과적으로 기체가스를 혼합시켜 베스에서 세정을 실시함으로써 상술한 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있는 개선된 기체혼합수단을 갖는 습식처리장치를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 반도체 소자를 가공할 수 있고 내부에는 습식 담금조(dip bath)와 분사 노즐(nozzle)을 구비하는 베스(bath)와, 상기 베스와 연결되어 상기 베스에서 흘러나온 화학약품 용액을 저장하고 이를 다시 베스로 공급하는 저장탱크와, 상기 베스로 화학약품 용액을 공급하기 위한 공급배관과, 상기 베스로 화학약품 공급을 위해 공급배관 일단에 설치된 펌프와, 상기 공급배관의 일단에 설치되고 공급되는 화학약품 용액에 기체 가스를 주입하여 혼합할 수 있는 기체혼합수단과, 상기 공급배관에서 상기 기체혼합수단을 통과한 화학약품 용액의 농도를 표시하는 농도관리기를 구비하는 것을 특징으로 하는 습식처리장치를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 반도체 소자는 FPD 소자인 것이 적합하고, 상기 반도체 소자의 가공은 반도체 소자의 표면의 포토레지스트를 제거하는 가공인 것이 적합하고, 상기 기체발생기는 오존가스 발생기인 것이 적합하고, 상기 저장탱크는 초산(CH3COOH)을 저장하는 탱크인 것이 적합하다.
바람직하게는, 상기 기체혼합수단은, 상기 공급배관 외부에서 상기 공급배관에 연결된 기체발생기 및 상기 공급배관 내부에 설치된 기체혼합기를 구비하는 것이 적합하다. 또한, 상기 기체혼합기는, 상기 공급배관을 막는 형태로 이루어진 혼합기 본체 및 상기 혼합기 본체로 화학약품 용액이 통과되도록 가로(vertical) 방향으로 형성된 모관을 구비하는 것이 적합하다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 공급배관은, 공급배관부 농도관리기를 지난 후, 상기 베스의 습식담금조 하부로 연결된 제1 공급배관 및 상기 제1 공급배관에서 연장되어 상기 베스의 분사노즐에 연결된 제2 공급배관으로 이루어진 것이 적합하다.
본 발명에 따르면, 저장탱크에서 공급되는 세정액에 오존과 같은 기체가스를 효과적으로 혼합하여 세정액 내에 필요로 하는 기체가스 농도를 확보, 관리함으로써, 린스액 처리공정을 생략함으로써 베스에서 린스액 처리 공간을 줄임으로 말미암아 장비의 크기를 줄일 수 있고, 세정효과를 높임으로 말미암아 반도체 기판에 대한 공정 처리시간을 줄일 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 명세서에서 말하는 세정액은 가장 넓은 의미로 사용하고 있으며 초산과 같은 특정 화학약품 용액만을 한정하는 것이 아니다.
본 발명은 그 정신 및 필수의 특징을 이탈하지 않고 다른 방식으로 실시할 수 있다. 예를 들면, 상기 바람직한 실시예에 있어서는 기체혼합수단이 오존가스를 세정액에 혼합하기 위한 것이지만, 이는 질소나 다른 기체가스를 혼합하기 위한 것이여도 무방하다. 또한, 아래의 실시예에서는 포토레지스트를 반도체 기판으로부터 제거하기 위한 것이지만, 이는 반도체 기판 표면의 오염을 제거하기 위한 것으로 치환할 수 있는 것이다. 따라서, 아래의 바람직한 실시예에서 기재한 내용은 예시적인 것이며 한정하는 의미가 아니다.
도 2는 본 발명에 의한 개선된 기체혼합수단을 갖는 습식처리장치의 개략적인 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 개선된 기체혼합수단을 갖는 습식처리장치의 구성은, ① 반도체 기판(170)를 가공할 수 있고, 내부에는 습식 담금조(dip bath, 114)와 분사 노즐(nozzle, 112)을 구비하는 베스(100)와, ② 상기 베스(110)와 연결되어 상기 베스(110)에서 흘러나온 화학약품 용액을 저장하고 이를 다시 베스로 공급하는 저장탱크(120)와, ③ 상기 베스로 화학약품 용액을 공급하기 위한 공급배관(140)과, ④ 상기 베스(110)로 화학약품 공급을 위해 공급배관 일단에 설치된 펌프(pump, 130)와, ⑤ 상기 공급배관(140)의 일단에 설치되고 공급되는 화학약품 용액에 기체 가스를 주입하여 혼합할 수 있는 기체혼합수단(150)과, ⑥ 상기 공급배관(140)에서 상기 기체혼합수단(150)을 통과한 화학약품 용액의 농도를 표시하는 농도관리기(160)로 이루어진다.
여기서, 상기 베스(110)에는 기존의 분사노즐(112)에 의한 스프레이(spray) 방식뿐만 아니라, 내부에 습식 담금조(114)가 있어 반도체 기판(170)을 스프레이 방식과 담금(dipping) 방식으로 동시에 처리할 수 있다. 또한 상기 공급배관(140)은, 분사노줄(112)과 연결된 제2 공급배관(144) 외에 상기 베스(100)의 습식담금조(114) 하부로 연결된 제1 공급배관(142)를 추가로 갖는다. 따라서, 저장탱크(120)와 습식담금조(114)까지의 거리를 줄이는 것이 가능하여 세정액 농도관리, 예컨대 99%의 초산액 중의 1%의 오존농도를 관리하기가 종래 기술과 비교할 때 유리하다.
또한, 기체혼합수단(150)을 종래와 같이 저장탱크(120)에서 연결하지 않고 배스(110)로 공급되기 전의 공급배관(140)에 곧바로 연결하고, 기체가스 발생기(152)에서 발생된 오존가스를 강제로 공급배관(140) 내부에 설치된 기체혼합기(154)에서 혼합함으로써 필요로 하는 오존가스 농도를 효율적으로 유지할 수 있다.
그리고, 농도관리기(160) 역시 저장탱크(120)에 설치하지 않고, 베스(110)로 공급되기 직전의 공급배관(140)에 설치함으로써, 세정액에 대한 보다 정밀한 농도 제어를 할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 보다 정확한 기체가스 농도를 갖는 세정액에 반도체 기판에 있는 포토레지스트 박리를 실시할 수 있으며, 세정방법 역시 스프레이 방식에서 담금과 스프레이 방식을 겸용하는 방식으로 전환하여 반도체 기판에 대한 세정 효과를 높이고, 반도체 기판의 성질을 친수성으로 만든다. 이에 따라, 후속 린스액 처리 공정을 생략하여 장비의 크기를 작게 할 수 있고, 공정 처리시간 역시 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 3은 기체혼합수단을 설명하기 위한 단면도이고, 도 4는 기체혼합수단의 기체혼합기의 단면도로서 도3의 IV-IV'면을 절개한 평면도이고, 도 5는 도3의 V-V'면을 절개한 단면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 기체혼합수단(150)은 기체발생기(150)와 기체혼합기(154)로 이루어진다. 그리고 상기 기체혼합기(154)는 다시 도4의 평면에서 볼 수 있는 바와 같이 공급배관을 막는 형태로 이루어진 혼합기 본체(156)와, 상기 혼합기 본체(156)에 세정액이 통과하도록 가로방향으로 형성된 모관(158)으로 이루어진다. 따라서, 기체발생기(152)에서 공급된 오존(O3)과 같은 기체가스는 가스혼합기(154)의 모관(158)을 통과하면서 세정액에 강제적으로 녹아, 도5의 단면도에서 볼 수 있듯이 필요로 하는 기체가스 농도를 유지할 수 있게 된다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속한 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함이 명백하다.
따라서, 상술한 본 발명에 따르면, 저장탱크에서 공급되는 세정액에 오존과 같은 기체가스를 효과적으로 혼합하여 세정액 내에 필요로 하는 기체가스 농도를 관리함으로써, 첫째 베스에서 린스액 처리 공간을 줄임으로 말미암아 장비의 크기를 줄일 수 있고, 둘째 세정효과를 높임으로 말미암아 반도체 기판에 대한 습식 처리시간을 줄일 수 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 습식처리장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명에 의한 개선된 기체혼합수단을 갖는 습식처리장치의 개략적인 단면도이다.
도 3은 습식처리장치에서 기체혼합수단을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 기체혼합수단의 기체혼합기의 단면도로서 도3의 IV-IV'면을 절개한 평면도이다.
도 5는 도3의 V-V'면을 절개한 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100: 습식처리장치, 110: 베스(bath),
112: 분사노즐, 114: 습식담금조,
120: 저장탱크, 130: 펌프,
140: 공급배관, 142: 제1 공급배관,
144: 제2 공급배관, 150: 기체혼합수단,
152: 기체발생기, 154: 기체혼합기,
156: 혼합기 본체, 158: 모관,
160: 농도관리기, 170: 반도체 기판,
180: 화학약품 용액(세정액), 190: 기체가스.

Claims (8)

  1. 반도체 소자를 가공할 수 있고 내부에는 화학약품용 습식 담금조(dip bath)와 분사 노즐(nozzle)을 구비하는 베스(bath);
    상기 베스와 연결되어 상기 베스에서 흘러나온 화학약품 용액을 저장하고 이를 다시 베스로 공급하는 저장탱크;
    상기 베스로 화학약품 용액을 공급하기 위한 통로역할을 수행하는 공급배관;
    상기 베스로 화학약품 공급을 위해 공급배관 일단에 설치된 펌프;
    상기 공급배관의 일단에 설치되고 내부에 있는 모관을 통하여 공급되는 화학약품 용액에 기체 가스를 주입하여 혼합할 수 있는 기체혼합수단; 및
    상기 공급배관에서 상기 기체혼합수단을 통과한 화학약품 용액의 농도를 표시하는 농도관리기를 구비하는 것을 특징으로 하는 습식처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 소자는 FPD 소자(Flat panel Display Device)인 것을 특징으로 하는 습식처리장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 소자의 가공은 반도체 소자의 표면의 포토레지스트를 제거하는 가공인 것을 특징으로 하는 습식처리장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기체혼합수단은,
    상기 공급배관 외부에서 상기 공급배관에 연결된 기체발생기; 및
    상기 공급배관 내부에 설치된 기체혼합기를 구비하는 것을 특징으로 하는 습식처리장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기체발생기는 오존가스 발생기인 것을 특징으로 하는 습식처리장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 공급배관은, 공급배관부 농도관리기를 지난 후,
    상기 베스의 습식담금조 하부로 연결된 제1 공급배관; 및
    상기 제1 공급배관에서 연장되어 상기 베스의 분사노즐에 연결된 제2 공급배관으로 이루어진 것을 특징으로 하는 습식처리장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 저장탱크는 초산(CH3COOH)을 저장하는 탱크인 것을 특징으로 하는 습식처리장치.
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