KR100674954B1 - 반도체 기판의 습식 처리 장치 - Google Patents

반도체 기판의 습식 처리 장치 Download PDF

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Abstract

복수의 반도체 기판들을 내부에 수직으로 안착하여 습식 처리하기 위한 복수의 배쓰(bath)들을 포함하는 습식 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 습식 장치의 적어도 하나의 배쓰는 내부에 채워지는 액체를 드레인(drain) 하기 위한 하나 이상의 드레인 밸브를 포함하고 있다. 드레인 밸브는 상기 배쓰에 안착되는 상기 반도체 기판들의 측면에 대향되는 배쓰의 측면 하단에 구비되어 있다.

Description

반도체 기판의 습식 처리 장치{Utility for wet processing of semiconductor substrate}
도 1은 종래 습식 처리 장치의 하나의 배쓰를 보여주는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 습식 처리 장치를 보여주는 개략도이다.
도 3은 도 2의 QDR 배쓰의 드레인 밸브가 닫혔을 때의 일 측면을 보여주는 측면도이다.
도 4는 도 2의 QDR 배쓰의 드레인 밸브가 닫혔을 때의 정면을 보여주는 정면도이다.
도 5는 도 2의 QDR 배쓰의 드레인 밸브가 열렸을 때의 일 측면을 보여주는 측면도이다.
도 6은 도 2의 QDR 배쓰의 드레인 밸브가 열렸을 때의 정면을 보여주는 정면도이다.
본 발명은 반도체 기판에 대한 습식 처리(wet processing) 장치에 관한 것으로서, 특히 복수의 반도체 기판들을 세정(cleaning) 또는 식각하기 위한 습식 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 소자는 반도체 기판, 예를 들어 실리콘 기판 상에 소정의 회로 패턴을 형성하는 작업을 반복하여 형성된다. 보다 구체적으로 보면, 반도체 소자를 형성하기 위해서는 박막을 형성하는 증착(deposition) 공정, 이온 주입(ion implantation) 공정, 열 산화 또는 열처리 공정, 패턴 형성을 위한 포토리소그래피(photo-lithography) 공정 및 식각(etching) 공정들이 반복적으로 진행된다.
여기에서 식각 공정은 다시 건식각(dry etching) 공정과 습식 식각(wet etching) 공정으로 분류될 수 있다. 건식 식각 공정은 식각 기체를 이용하여 식각을 진행하는 것을 말하고, 습식 식각 공정은 약액(chemical)을 이용하여 식각을 진행하는 것을 말한다. 따라서, 습식 식각 장치는 통상 약액을 담고 있는 배쓰(bath)를 구비하고 있다.
또한, 증착 공정 및 열처리 공정 전에는 반도체 기판을 세정하기 위한 세정 공정이 진행될 수 있다. 이러한 세정 공정은 대부분 약액을 담고 있는 습식 세정 장치에서 진행된다. 즉, 약액의 화학적 작용을 통해서 세정 공정이 진행된다. 또한, 습식 식각 공정은 습식 식각 후에 반도체 기판에 묻어 있는 약액을 제거하기 위한 세정 공정을 포함할 수 있다.
이에 따라, 습식 식각 장치는 습식 식각용 배쓰와 습식 세정용 배쓰를 별도로 구비할 수 있다. 따라서, 반도체 기판에 대한 습식 처리라 함은 습식 식각 및 습식 세정을 포함하는 개념이라 할 수 있다. 이하 도1을 참조하여 종래 습식 처리 장치의 하나의 배쓰를 설명한다.
도 1을 참조하면, 종래 습식 처리 장치의 하나의 배쓰, 예를 들어 빠른 덤프 린즈를 위한 큐디알(QDR; quick dump rinse) 배쓰(100)가 설명된다. QDR 배쓰(100)는 측면(110)과 하부면(105)으로 둘러싸인 내부에 액체, 예를 들어 증류수(미도시)를 채울 수 있다. 반도체 기판(120)들은 가이드(115)에 의해 QDR 배쓰(100) 내부에 안착된다.
QDR 배쓰(100)는 반도체 기판에 묻어 있는 약액(chemical)을 제거하기 위한 공정에 사용된다. 이에 따라, QDR 배쓰(100)는 식각 배쓰 또는 세정 배쓰(미도시)와 함께 시스템을 형성할 수 있다. 즉, QDR 배쓰(100)에 증류수를 채운 후 빠르게 덤프 드레인 함으로써 반도체 기판에 묻어 있는 약액이 린즈될 수 있다.
한편, QDR 배쓰(100)의 하부면(105)에는 채워진 증류수를 드레인 하기 위한 드레인 밸브(125)가 구비되어 있다. 특히, 종래에는 드레인 밸브(125)가 하부면(105)의 중앙에 형성되어 있다. 이에 따라, 드레인 밸브(125)가 빠르게 열림에 따라, QDR 배쓰(100)에 채워져 있던 증류수가 도면에서 화살표 방향을 따라 빠르게 드레인된다.
또한, 증류수의 빠른 덤프 드레인을 돕기 위하여, QDR 배쓰(100)의 하부면(105)은 "V"형으로 QDR 배쓰(100)의 바깥 방향으로 부풀어 오른 형상일 수 있다. 드레인 밸브(125)는 "V"형의 첨단에 구비된다. 따라서, 빠른 덤프 드레인 시, 증류수는 반도체 기판의 면을 따라서 하부면(105)의 가운데에 있는 드레인 밸브(125)로 향하게 된다. 이에 따라, QDR 배쓰(100)의 상부 영역(A)에서 반도체 기판(120)들이 표면 장력에 의해 서로 붙게 되는 경우가 발생한다.
이에 따라, 서로 붙어 있는 반도체 기판(120)들 사이로 증류수가 침입하지 못하게 되어, 반도체 기판(120)들의 일부 면에 묻어 있는 약액이 증류수에 의해 세정되지 못하게 된다. 반도체 기판(120)들 표면에 묻어 있는 약액은 이후 진행되는 공정에서 파티클(particle) 소스가 되거나 또는 불필요한 반응을 일으킴으로써 공정 불량을 야기할 수 있다. 나아가, 제품에 대한 수율 감소로 이어진다.
더구나, 요즘 반도체 기판의 대형화 추세에 따라, 예를 들어 실리콘 기판이 기존 200mm에서 300mm로 커짐에 따라, 가이드(115)의 웨이퍼 슬롯(slot) 간격이 좁아지고 QDR 배쓰(100)의 크기는 더욱 커지고 있다. 이에 따라, QDR 진행 시 반도체 기판(120)들이 표면 장력에 의해 붙는 현상이 더욱 심각해지고 있다. 비록 여기에서는 QDR 배쓰를 예로 설명하였지만, 이러한 린즈 불량은 다른 린즈 또는 세정 배쓰에서도 또한 문제가 될 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 린즈 효율을 높여 수율을 높일 수 있는 배쓰를 구비하는 습식 장치를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 태양에 따르면, 복수의 반도체 기판들을 내부에 수직으로 안착하여 습식 처리하기 위한 복수의 배쓰(bath)들을 포함하는 습식 장치가 제공된다. 상기 습식 장치의 적어도 하나의 상기 배쓰는 내부에 채워지는 액체를 드레인하기 위한 하나 이상의 드레인 밸브를 포함하되, 상기 드레인 밸브는 상기 배쓰에 안착되는 상기 반도체 기판들의 측면에 대향되는 상 기 배쓰의 측면 하단에 구비되어 있다.
상기 드레인 밸브가 구비되어 있는 상기 배쓰는 빠른 덤프 린즈를 위한 큐디알(QDR) 배쓰인 것이 바람직하다.
또한, 상기 배쓰는 한 쌍의 드레인 밸브를 포함하고, 나아가 상기 드레인 밸브들은 상기 배쓰에 안착되는 상기 반도체 기판들의 양 측면에 대향되는 상기 배쓰의 양 측면 하단에 각각 구비되어 있는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 상기 드레인 밸브는 상기 반도체 기판이 안착되는 상기 수직 방향으로 개폐될 수 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 배쓰는 상기 액체를 채울 수 있도록 하부면을 구비하고, 상기 하부면은 상기 액체가 상기 드레인 밸브가 구비된 상기 측면으로 유도되도록 상기 배쓰 내부로 오목하게 형성되어 있는 것이 바람직하다. 나아가, 상기 하부면은 상기 드레인 밸브가 구비된 상기 측면 방향의 가장자리에서 가운데로 갈수록 상기 배쓰 내부 방향으로 서서히 부풀어오르는 형상으로 오목하게 형성된 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 배쓰는 상기 하부면 아래에 위치되고, 상기 하부면의 상기 가장자리와 접하는 평평한 구조의 바닥면을 더 구비할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 태양에 따르면, 복수의 반도체 기판들을 습식처리하기 위한 것으로서, 상기 반도체 기판들을 약액 처리하기 위한 제 1 배쓰(bath); 상기 약액 처리된 반도체 기판을 린즈하기 위한 제 2 배쓰; 및 상기 린즈된 반도체 기판을 건조하기 위한 건조기를 포함하는 습식 처리 장 치가 제공된다.
상기 제 2 배쓰는 빠른 덤프 린즈를 위한 QDR 배쓰인 것이 바람직하다. 또한, 상기 제 2 배쓰는 한 쌍의 드레인 밸브를 포함하고, 나아가 상기 드레인 밸브들은 상기 제 2 배쓰에 안착되는 상기 반도체 기판들의 양 측면에 대향되는 상기 제 2 배쓰의 양 측면 하단에 각각 구비되어 있는 것이 더욱 바람직하다.
나아가, 상기 제 2 배쓰는 상기 액체를 채울 수 있도록 하부면을 구비하고, 상기 하부면은 상기 액체가 상기 드레인 밸브가 구비된 상기 측면으로 유도되도록 상기 제 2 배쓰 내부로 오목하게 형성되어 있는 것이 바람직하다. 나아가, 상기 하부면은 상기 드레인 밸브가 구비된 상기 측면 방향의 가장자리에서 가운데로 갈수록 상기 제 2 배쓰 내부 방향으로 서서히 부풀어오르는 형상으로 오목하게 형성된 것이 더욱 바람직하다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 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. 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기가 과장되어 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 습식 처리 장치(200)를 보여주는 개략도이다.
도 2를 참조하면, 습식 처리 장치(200)는 제 1 배쓰(300), 제 2 배쓰(400), 건조기(drier, 500) 및 반도체 기판(250)들을 운송하기 위한 트랜스퍼(600)를 포함한다. 트랜스퍼(600)는 한번에 복수의 반도체 기판(250)들을 운송할 수 있는 시스템, 예를 들어 로봇 시스템 일 수 있다. 따라서, 반도체 기판(250)들은 트랜스퍼(600)에 의하여 제 1 배쓰(300)로부터 제 2 배쓰(400) 그리고 건조기(500)로 순차적으로 이송될 수 있다.
보다 구체적으로 보면, 제 1 배쓰(300)는 반도체 기판(250)들을 약액 처리하기 위한 것이다. 예를 들어, 제 1 배쓰(300)는 반도체 기판(250)들에 대한 세정 배쓰(cleaning bath) 또는 식각 배쓰(etching bath)가 될 수 있다. 건조기(drier, 500)는 린즈된 반도체 기판(250)들에 묻어 있는 액체, 예를 들어 증류수를 제거하기 위한 것이다.
한편, 제 2 배쓰(400)는 약액 처리된 반도체 기판(250)들을 린즈하기 위한 것으로서, 바람직하게는 증류수의 빠른 덤프 드레인을 이용하여 반도체 기판(250)들을 린즈하는 QDR 배쓰이다. 이하 도 3 내지 도 6을 참조하여, QDR 배쓰(400)에 대해서 보다 상세하게 설명한다.
도 3은 도 2의 QDR 배쓰(400)의 드레인 밸브(325)가 닫혔을 때의 일 측면을 보여주는 측면도이고, 도 4는 정면을 보여주는 정면도이다.
도 3을 참조하면, 반도체 기판(250)들은 가이드(315)에 의하여 QDR 배쓰(400) 내부에 안착되어 있다. 즉, 반도체 기판(250)들은 트랜스퍼(도 2의 600)에 의해서 제 1 배쓰(도 2의 300)에서 QDR 배쓰(400)로 이송되어 있는 상태이다. 도면에서 반도체 기판(250)들의 수는 예시적인 것이고, 예를 들어 한 롯트(lot) 단위 또는 두 롯트(lot) 단위가 될 수 있다.
QDR 배쓰(400)는 측면(320), 하부면(도 4의 305) 및 드레인 밸브(325)로 닫힌 내부에 액체, 예를 들어 증류수를 채울 수 있다. 드레인 밸브(325)는 내부에 채워지는 증류수를 드레인하기 위한 것이다. 도면에서는 드레인 밸브(325)가 닫혀 있는 상태가 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 한 쌍의 드레인 밸브(325)들은 QDR 배쓰(400)에 안착되는 반도체 기판(250)들의 양 측면에 대향되는 QDR 배쓰(400)의 양 측면(320) 하단에 구비되어 있다. 또한, 하부면(305) 아래에는 하부면(305)의 가장자리와 접하는 평평한 구조의 바닥면(310)이 더 구비되어 있을 수 있다.
도 5는 도 2의 QDR 배쓰(400)의 드레인 밸브(325)가 열렸을 때의 일 측면을 보여주는 측면도이고, 도 6은 정면을 보여주는 정면도이다.
도 5를 참조하면, 드레인 밸브(325)는 예를 들어, 반도체 기판(250)들이 안착되는 수직 방향으로 개폐될 수 있다. 이에 따라, 드레인 밸브(325)가 열림에 따라, QDR 배쓰(400) 내부에 차 있던 증류수가 하부면(305)과 드레인 밸브(325) 사이로 빠르게 덤프 드레인될 수 있다. 이에 따라, 증류수는 반도체 기판(250)들의 측면 방향으로 흘러 내려가게 되어, 반도체 기판(250)들의 상부에 발생하는 표면 장력을 크게 감소시킬 수 있다. 이때, 반도체 기판(250)들의 하단부는 가이드(315)에 의해 고정되어 있다.
즉, 도 1과 비교하면, 종래에는 반도체 기판(도 1의 120)의 상부에서 하부 가운데로 증류수가 흘러 내려가지만, 도 5를 참조하면 증류수는 반도체 기판(250) 들의 상부에서 하부 측면 방향으로 흘러 내려가게 된다. 따라서, 반도체 기판(250)들의 상부에 발생하는 표면 장력을 크게 감소시킬 수 있다.
이에 따라, 반도체 기판(250) 상부가 붙는 현상을 방지할 수 있어, 반도체 기판(250)들에 대한 린즈 효율을 높일 수 있다. 습식 처리에서 린즈 효율 증대는 종래 약액 잔존에 따른 이후 공정에서의 파티클 발생 또는 불필요한 반응을 막을 수 있어 수율 증대에 이바지할 수 있다.
도 6을 참조하면, 드레인 밸브(325)가 열림에 따라 QDR 배쓰(400) 내부에 차 있던 증류수가 드레인 밸브(325)가 구비된 측면(320)으로 유도되도록 하기 위해, 하부면(305)은 QDR 배쓰(400) 내부로 오목하게 형성되는 것이 바람직하다. 나아가, 하부면(305)은 와류가 발생하지 않도록 가장자리에서 가운데로 갈수록 QDR 배쓰(400) 내부로 서서히 부풀어오르는 형상인 것이 더욱 바람직하다.
이에 따라, 드레인 밸브(325)가 열림에 따라, QDR 배쓰(400) 내부에 차 있던 증류수가 하부면(305)의 경사를 따라서 드레인 밸브(325)가 열려 있는 측면(320) 하단으로 효과적으로 유도될 수 있다. 즉, QDR 배쓰(400) 내부로 오목한 구조의 하부면(305)에 의해, 증류수는 반도체 기판(250)들의 상부에서 하부 측면 방향으로 효과적으로 인도될 수 있다. 그러므로, 반도체 기판(250)들의 상부에 발생하는 표면 장력을 더욱 줄일 수 있어, 반도체 기판(250)들의 상부가 붙는 현상을 더욱 효과적으로 억제할 수 있다.
발명의 특정 실시예들에 대한 이상의 설명은 예시 및 설명을 목적으로 제공되었다. 즉, 본 발명은 QDR 배쓰(400)를 예를 들어 설명되었으나, 다른 배쓰들에도 적용될 수 있음은 자명하다. 따라서, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상기 실시예들을 조합하여 실시하는 등 여러 가지 많은 수정 및 변경이 가능함은 명백하다.
본 발명에 따른 QDR 배쓰는 측면 하단에 드레인 밸브를 구비한다. 이에 따라, 드레인 밸브가 열릴 때, 배쓰 내부에 차 있던 증류수는 반도체 기판들의 상부에서 하부 측면 방향으로 흘러 내려가게 된다. 따라서, 반도체 기판들의 상부에 발생하는 표면 장력을 크게 감소시킬 수 있다.
이에 따라, 반도체 기판들의 상부가 붙는 현상을 방지할 수 있어, 반도체 기판들에 대한 린즈 효율을 높일 수 있다. 습식 처리에서 린즈 효율 증대는 종래 약액 잔존에 따른 이후 공정에서의 파티클 발생 또는 불필요한 반응을 막을 수 있어 수율 증대에 이바지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 QDR 배쓰는 내부로 오목한 구조의 하부면을 구비하여, 증류수가 반도체 기판들의 상부에서 하부 측면 방향으로 효과적으로 인도되게 할 수 있다. 그러므로, 반도체 기판들의 상부에 발생하는 표면 장력을 더욱 줄일 수 있어, 반도체 기판들의 상부가 붙는 현상을 더욱 효과적으로 억제할 수 있다.

Claims (17)

  1. 복수의 반도체 기판들을 내부에 수직으로 안착하여 습식 처리하기 위한 복수의 배쓰(bath)들을 포함하고, 적어도 하나의 상기 배쓰는,
    상기 반도체 기판들의 측면에 대향된 한 쌍의 측면들;
    상기 반도체 기판들의 하단부에 대향된 하부면; 및
    상기 배쓰의 내부에 채워지는 액체를 드레인하기 위해 상기 한 쌍의 측면들의 하단 및 상기 하부면 사이의 공간을 각각 개폐하도록 상기 한 쌍의 측면들의 하단에 평행하게 신장된 한 쌍의 드레인 밸브들을 포함하는 것을 특징으로 하는 습식 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 드레인 밸브가 구비되어 있는 상기 배쓰는 빠른 덤프 린즈를 위한 큐디알(QDR) 배쓰인 것을 특징으로 하는 습식 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 한 쌍의 드레인 밸브들은 상기 반도체 기판들이 안착된 수직 방향을 따라서 이동함으로써 상기 한 쌍의 측면들의 하단 및 상기 하부면 사이의 공간을 각각 개폐하는 것을 특징으로 하는 습식 처리 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 배쓰는 상기 반도체 기판들을 내부에 안착시키기 위한 가이드를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 습식 처리 장치.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 배쓰의 하부면은 상기 액체가 상기 한 쌍의 드레인 밸브들이 구비된 상기 한 쌍의 측면들로 유도되도록 상기 배쓰 내부로 오목하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 습식 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 배쓰의 하부면은 상기 한 쌍의 드레인 밸브들이 구비된 상기 한 쌍의 측면 방향의 가장자리에서 가운데로 갈수록 상기 배쓰 내부 방향으로 서서히 부풀어오르는 형상으로 오목하게 형성된 것을 특징으로 하는 습식 처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 배쓰는 상기 하부면 아래에 위치되고, 상기 하부면의 상기 가장자리와 접하는 평평한 구조의 바닥면을 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 습식 처리 장치.
  10. 복수의 반도체 기판들을 습식처리하기 위한 것으로서,
    상기 반도체 기판들을 약액 처리하기 위한 제 1 배쓰(bath);
    상기 약액 처리된 반도체 기판을 린즈하기 위한 제 2 배쓰; 및
    상기 린즈된 반도체 기판을 건조하기 위한 건조기를 포함하고,
    상기 제 2 배쓰는,
    상기 반도체 기판들의 측면에 대향된 한 쌍의 측면들;
    상기 반도체 기판들의 하단부에 대향된 하부면; 및
    상기 제 2 배쓰의 내부에 채워지는 액체를 드레인하기 위해 상기 한 쌍의 측면들의 하단 및 상기 하부면 사이의 공간을 각각 개폐하도록 상기 한 쌍의 측면들의 하단에 평행하게 신장된 한 쌍의 드레인 밸브들을 포함하는 것을 특징으로 하는 습식 처리 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 제 2 배쓰는 빠른 덤프 린즈를 위한 큐디알(QDR) 배쓰인 것을 특징으로 하는 습식 처리 장치.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 한 쌍의 드레인 밸브들은 상기 반도체 기판들이 안착된 수직 방향을 따라서 이동함으로써 상기 한 쌍의 측면들의 하단 및 상기 하부면 사이의 공간을 각각 개폐하는 것을 특징으로 하는 습식 처리 장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제 12 항에 있어서, 상기 제 2 배쓰의 하부면은 상기 액체가 상기 한 쌍의 드레인 밸브들이 구비된 상기 한 쌍의 측면으로 유도되도록 상기 제 2 배쓰 내부로 오목하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 습식 처리 장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 제 2 배쓰의 하부면은 상기 한 쌍의 드레인 밸브들이 구비된 상기 한 쌍의 측면들 방향의 가장자리에서 가운데로 갈수록 상기 제 2 배쓰 내부 방향으로 서서히 부풀어오르는 형상으로 오목하게 형성된 것을 특징으로 하는 습식 처리 장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 제 2 배쓰는 상기 하부면 아래에 위치되고, 상기 하부면의 상기 가장자리와 접하는 평평한 구조의 바닥면을 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 습식 처리 장치.
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