KR100524399B1 - 혼합 세정액 제조 장치 및 이를 이용한 혼합 세정액 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 혼합 세정액 제조 장치 및 이를 이용한 혼합 세정액 제조 방법에 관한 것으로, 오존수를 기초로한 혼합 세정액으로 웨이퍼를 세정함에 있어, 오존수 공급 장치에 설치된 오존수 정량 제어기에 의해 오존수를 혼합조에 일정량 공급하고, 세정원액 공급장치에 설치된 세정원액 정량 제어기에 의해 세정원액을 혼합조에 일정량 공급하고, 일정 비율로 혼합조에 수용된 오존수와 세정원액을 펌프, 항온조, 필터, 혼합조 순서로 세정 공정이 시작될 때까지 순환시켜 오존수와 세정원액이 균일하게 혼합된 혼합 세정액을 제조하고, 세정 공정이 시작되면 혼합 세정액을 세정조로 공급하므로 웨이퍼의 세정 효과를 향상시킬 수 있는 혼합 세정액 제조 장치 및 이를 이용한 혼합 세정액 제조 방법에 관하여 기재된다.
Description
본 발명은 혼합 세정액 제조 장치 및 이를 이용한 혼합 세정액 제조 방법에 관한 것으로, 특히 오존수와 세정원액과의 혼합 비율이 전체적으로 균일한 혼합 세정액을 만들어 웨이퍼의 세정 효과를 향상시킬 수 있는 혼합 세정액 제조 장치 및 이를 이용한 혼합 세정액 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 공정뿐만 아니라 액정 표시기 (LCD) 제조 공정시 소자의 성능과 수율에 직접적인 영향을 미치는 것이 제조 공정 중에 발생되는 오염물이다. 각 공정 후 웨이퍼 표면의 오염물은 기하급수적으로 늘어나게 되고, 이 오염물에 의해 소자의 수율은 급격히 감소하게 된다. 웨이퍼 세정 공정은 웨이퍼 표면의 모든 오염물을 완벽히 제거하는 것이 가장 이상적인 목표이기는 하지만 그것은 거의 불가능하다고 할 수 있다. 실제로 웨이퍼 세정 공정은 각 공정 전과 후에 실시하여 기하 급수적으로 증가하는 오염물을 최소한의 비율로 감소시키는 것이 그 주된 목적이다. 따라서 웨이퍼 세정 공정은 모든 공정 전후에 반드시 행해져야 한다. 반도체 소자 제조 공정 중 웨이퍼 표면 위에 오염되는 불순물의 종류는 크게 파티클, 유기 오염물, 무기 오염물, 금속 오염물 및 자연 산화막 등으로 나눌 수 있다.
일반적으로, 반도체 세정 공정은 과산화수소를 근간으로 한 RCA 세정 공정이 가장 널리 사용되고 있다. 이러한 세정 화학액 내에서 과산화수소는 산화제의 역할을 함으로써 오염물과 웨이퍼 표면을 산화시키는 산화제로써의 역할을 하고 있다. 하지만 과산화수소는 세정 공정 동안 분해되어 물을 생성하기 때문에 세정액의 농도를 희석시켜 세정액의 수명을 단축시킨다. 결과적으로 세정액의 사용량이 증가함에 따라 화학 폐수량이 증가하고, 폐수 처리 공정 중 탈과산화수소 공정이 반드시 필요하며, 이로 인하여 폐수 처리 비용이 증가하고 환경적인 문제점을 야기시킨다. 이러한 문제점이 많은 과산화수소를 대치하기 위해 현재 새로운 세정 공정에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
이러한 연구의 일환으로 최근에는 과산화수소보다 더 강력한 산화제로 알려져 있고, 용액 내에서 분해되어 새로운 반응 생성물을 형성하지 않으며, 환경 친화적이고 경제적인 오존을 근간으로 한 혼합 세정액이 사용되고 있다.
오존을 근간으로 한 혼합 세정액은 오존수와 세정원액을 일정 비율로 혼합하여 제조되는데, 현재 혼합 방법으로는 세정조에 오존수와 세정액을 공급하여 혼합하는 방법과 세정액을 공급하는 관에 오존수를 주입하여 혼합하는 방법이 널리 사용되고 있다. 이와 같은 방법으로 오존수와 세정원액을 혼합할 경우 두 용액의 혼합액이 웨이퍼를 세정하기 위한 세정조 내에서의 오존수와 세정원액의 혼합 비율이 균일하지 않아 웨이퍼와 웨이퍼 혹은 웨이퍼 내에서의 세정 효과가 국부적으로 차이를 나타내게 되어 반도체 제조 수율를 저하시키는 요인으로 작용하는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 오존수와 세정원액과의 혼합 비율이 전체적으로 균일한 혼합 세정액을 만들어 웨이퍼의 세정 효과를 향상시킬 수 있는 혼합 세정액 제조 장치 및 이를 이용한 혼합 세정액 제조 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 혼합 세정액의 온도를 세정 공정에 적합한 온도로 유지시켜 세정조에 공급하므로 웨이퍼의 세정 효과를 향상시킬 수 있는 혼합 세정액 제조 장치 및 이를 이용한 혼합 세정액 제조 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 혼합 세정액 내에 존재하는 파티클이나 불순물을 제거시켜 세정조에 공급하므로 웨이퍼의 세정 효과를 향상시킬 수 있는 혼합 세정액 제조 장치 및 이를 이용한 혼합 세정액 제조 방법을 제공함에 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 혼합 세정액 제조 장치는 오존수 정량 제어기가 설치된 오존수 공급 장치; 세정원액 정량 제어기가 설치된 세정원액 공급 장치; 상기 오존수 공급 장치 및 상기 세정원액 공급 장치에 각각과 연결되어 오존수 및 세정원액을 수용하는 혼합조; 상기 혼합조에 연결되어 상기 혼합조에 수용된 상기 오존수 및 세정원액을 순환시켜 상기 오존수와 상기 세정원액이 균일하게 혼합된 혼합 세정액을 만들고, 밸브에 의해 상기 혼합 세정액을 세정조로 공급시키는 펌프; 상기 펌프와 상기 밸브 사이에 연결된 항온조; 및 상기 항온조와 상기 밸브 사이에 연결된 필터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 혼합 세정액 제조 방법은 오존수 공급 장치에서 오존수를 생성시키고, 세정원액 공급 장치에 세정원액을 수용시키는 단계; 상기 오존수 공급 장치 및 상기 세정원액 공급 장치로 부터 상기 오존수 및 상기 세정원액을 혼합조에 공급하는 단계; 및 상기 혼합조에 수용된 오존수와 세정원액을 수회 내지 수십회 순환시켜 상기 오존수와 상기 세정원액을 일정한 비율로 균일하게 혼합시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 혼합 세정액 제조 장치 및 이를 이용한 혼합 세정액 제조 방법을 설명하기 위한 구성도이다.
본 발명의 혼합 세정액 제조 장치는 오존수 정량 제어기(11)가 설치된 오존수 공급 장치(10)와, 세정원액 정량 제어기(21)가 설치된 세정원액 공급 장치(20)와, 오존수 공급 장치(10) 및 세정원액 공급 장치(20)에 각각과 연결되어 오존수 및 세정원액을 수용하는 혼합조(30)와, 혼합조(30)에 연결되어 혼합조(30)에 수용된 오존수와 세정원액을 다시 혼합조(30)로 순환시켜 오존수와 세정원액이 균일하게 혼합된 혼합 세정액(100)을 만들고, 밸브(70)에 의해 혼합 세정액(100)을 웨이퍼(90)가 수용된 세정조(80)로 공급시키는 펌프(40)와, 펌프(40)와 밸브(70) 사이에 연결되어 펌프(40)로 부터 공급되는 혼합 세정액을 일정 온도로 유지시키는 항온조(50)와, 항온조(50)와 밸브(70) 사이에 연결되어 항온조(50)로 부터 공급되는 혼합 세정액 내에 존재하는 파티클이나 불순물을 제거시키면서 오존수와 세정원액을 균일하게 혼합시키는 필터(60)를 포함하여 구성된다.
상기한 본 발명의 혼합 세정액 제조 장치를 이용한 혼합 세정액 제조 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
세정 공정이 필요한 웨이퍼(90)가 제공되면, 오존수 공급 장치(10)에서는 오존수를 생성시키고, 세정원액 공급 장치(20)에는 제공된 웨이퍼(90) 세정에 적합한 세정원액을 수용시킨다.
상기에서, 세정원액은 황산(H2SO4), 암모니아수(NH4OH), 질산(HNO3
), 불산(HF), 디에치에프(DHF), 인산(H3PO4), 비오이(BOE) 및 염산(HCl)은 물론 웨이퍼 표면에 존재하는 파티클, 유기 오염물, 무기 오염물, 금속 오염물 및 자연 산화막 등을 제거할 수 있는 모든 화학제를 포함한다.
오존수 공급 장치(10)에 설치된 오존수 정량 제어기(11)에 의해 오존수를 혼합조(30)에 일정량 공급하고, 세정원액 공급 장치(20)에 설치된 세정원액 정량 제어기(21)에 의해 세정원액을 혼합조(30)에 일정량 공급한다.
상기에서, 오존수 및 세정원액은 혼합조(30)에 동시에 공급할 수도 있고, 세정원액을 먼저 공급할 수도 있지만, 세정원액이 혼합조(30)에 먼저 공급될 경우 비록 혼합조(30)가 혼합 세정액에 적합한 재질로 만들어 졌다할지라도 세정원액이 혼합조(30)의 표면에 흡착되거나 부식시킬 우려가 있기 때문에 오존수를 먼저 공급하는 것이 바람직하다. 오존수 정량 제어기(11) 및 세정원액 정량 제어기(21) 각각에 의해 오존수와 세정원액과의 비율이 결정된다. 오존수와 세정원액과의 혼합 비율을 가변될 수 있어 본 발명의 실시예에서는 혼합 비율에 따른 수치를 한정하지 않는다. 즉, 세정 공정이 진행될 웨이퍼(100)가 전단계에서 어떠한 공정이 진행되었느냐에 따라 존재하는 오염원이 다르기 때문에 이러한 점을 고려하여 가장 적절한 혼합 비율이 설정된다.
일정 비율로 혼합조(30)에 수용된 오존수와 세정원액은 펌프(40)에 의해 항온조(50), 필터(60), 혼합조(30) 순서로 세정 공정이 시작될 때까지 순환되고, 이로 인하여 오존수와 세정원액이 균일하게 혼합되고 일정한 온도가 유지된 혼합 세정액(100)이 제조된다.
상기에서, 혼합 세정액(100)을 제조하기 위한 순환 횟수는 특정 횟수로 한정되지 않지만, 균일한 혼합을 위해 바람직하게는 수회 내지 수십회 순환시킨다. 항온조(50)는 순환되는 혼합 세정액의 온도가 웨이퍼(90) 세정에 적합하도록 온도를 유지시키는 역할을 한다. 필터(60)는 혼합 세정액 내에 존재하는 파티클이나 불순물을 제거시키면서 오존수와 세정원액을 균일하게 혼합시키는 역할을 한다.
이렇게 제조된 혼합 세정액(100)은 웨이퍼(90)가 수용된 세정조(80)로 공급되어 웨이퍼(90) 세정 공정이 진행된다. 혼합조(30)로의 순환과 세정조(80)로의 공급을 위한 수단은 혼합조(30), 필터(60) 및 세정조(80) 각각에 연결된 밸브(70)가 그 역할을 한다. 혼합 세정액(100)을 세정조(80)로 공급하는 원동력은 펌프(40)이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 혼합조에 공급되어진 오존수와 세정원액을 혼합조→펌프→항온조→필터→혼합조로 순환시켜 일정 온도를 유지하고, 파티클 및 불순물이 없으면서, 오존수와 세정원액이 일정 혼합 비율로 균일하게 혼합된 혼합 세정액을 제조 하므로, 세정조 내의 웨이퍼와 웨이퍼 혹은 웨이퍼 내에서의 세정 효과가 균일하게 이루어져 반도체 제조 공정에서의 불량을 방지하여 수율를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 혼합 세정액 제조 장치 및 이를 이용한 혼합 세정액 제조 방법을 설명하기 위한 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 오존수 공급 장치 11: 오존수 정량 제어기
20: 세정원액 공급 장치 21: 세정원액 정량 제어기
30: 혼합조 40: 펌프
50: 항온조 60: 필터
70: 밸브 80: 세정조
90: 웨이퍼 100: 혼합 세정액
Claims (12)
- 오존수 정량 제어기가 설치된 오존수 공급 장치;세정원액 정량 제어기가 설치된 세정원액 공급 장치;상기 오존수 공급 장치 및 상기 세정원액 공급 장치에 각각과 연결되어 오존수 및 세정원액을 수용하고, 상기 오존수 및 세정원액을 펌프, 혼합세정액의 온도를 웨이퍼 세정에 적합하도록 온도를 유지하는 항온조 및 필터로 순환시켜, 상기 오존수를 먼저 수용하고, 상기 세정원액을 이후에 수용하여 상기 오존수 및 세정원액을 균일하게 혼합시켜 혼합 세정액을 만드는 혼합조;상기 혼합조에서 제조된 혼합 세정액이 밸브에 의해 공급되어 웨이퍼 세정공정이 수행되는 세정조를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 혼합 세정액 제조 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 오존수 및 세정원액의 순환은 상기 혼합조, 상기 펌프, 상기 항온조, 상기 필터 및 상기 혼합조 순으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 혼합 세정액 제조 장치.
- (삭제)
- 제 1 항에 있어서,상기 필터는 상기 혼합 세정액 내에 존재하는 파티클이나 불순물을 제거시키면서 상기 오존수와 상기 세정원액을 균일하게 혼합시키는 것을 특징으로 하는 혼합 세정액 제조 장치.
- 오존수 공급 장치에서 오존수를 생성시키고, 세정원액 공급 장치에 세정원액을 수용시키는 단계;상기 오존수 공급 장치로부터 상기 오존수를 혼합조에 공급한 후, 상기 세정원액 공급 장치로부터 상기 세정원액을 상기 오존수가 공급된 혼합조에 공급하는 단계;상기 혼합조에 수용된 오존수와 세정원액을, 펌프, 혼합 세정액의 온도를 웨이퍼 세정에 적합하도록 유지하는 항온조 및 필터에 의해 수회 내지 수십회 순환시켜 상기 오존수와 상기 세정원액이 일정한 비율로 균일하게 혼합된 혼합 세정액을 형성하는 단계; 및상기 혼합 세정액을 세정조로 공급되는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 혼합 세정액 제조 방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 세정원액은 황산(H2SO4), 암모니아수(NH4OH), 질산(HNO3), 불산(HF), 디에치에프(DHF), 인산(H3PO4), 비오이(BOE) 및 염산(HCl)과 이 이외의 웨이퍼 표면에 존재하는 파티클, 유기 오염물, 무기 오염물, 금속 오염물 및 자연 산화막을 제거하는데 사용되는 화학제를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합 세정액 제조 방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 오존수 공급 장치에는 오존수 정량 제어기가 설치되어 상기 혼합조에 공급되는 상기 오존수의 공급량을 조절하는 것을 특징으로 하는 혼합 세정액 제조 방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 세정원액 공급 장치에는 세정원액 정량 제어기가 설치되어 상기 혼합조에 공급되는 세정원액의 공급량을 조절하는 것을 특징으로 하는 혼합 세정액 제조 방법.
- (삭제)
- 제 5 항에 있어서,상기 오존수와 상기 세정원액은 상기 혼합조에 연결된 펌프에 의해 항온조 및 필터를 거쳐 다시 상기 혼합조로 순환되면서 일정한 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 혼합 세정액 제조 방법.
- (삭제)
- 제 10 항에 있어서,상기 필터는 혼합 세정액 내에 존재하는 파티클이나 불순물을 제거시키면서 상기 오존수와 상기 세정원액을 균일하게 혼합시키는 것을 특징으로 하는 혼합 세정액 제조 방법.
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