KR100679254B1 - 반도체장치 세정설비 및 그 운영방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수개의 웨이퍼가 세정액으로부터 인출되는 과정에서 웨이퍼 또는 웨이퍼가 척과 접촉되는 부위에 잔존하게 되는 세정액을 보다 효과적이고 신속하게 건조시킬 수 있도록 하는 반도체장치 세정설비의 운영방법에 관한 것으로서, 이를 구현하기 위한 본 발명의 구성은, 복수개의 웨이퍼를 파지하도록 형성된 척과; 상기 척을 지지하는 수평지지대와; 상기 수평지지대를 지지하며 승·하강 구동하는 수직지지대;를 포함하여 구성된 반도체장치 세정설비에 있어서, 웨이퍼와 접촉되는 상기 척 상에 웨이퍼에 대하여 선택적으로 열 또는 소정 가스를 공급하는 건조수단이 구비됨을 특징으로 한다. 그리고, 상기 구성에 의하면, 복수개의 웨이퍼가 케미컬 또는 순수를 포함한 세정액으로부터 인출되어 이송되는 과정에서 척과 접촉되는 부위를 포함한 웨이퍼 전면에 잔존하는 세정액이 보다 신속하고 효율적으로 건조됨으로써, 웨이퍼의 이송 시간이 단축되고, 세정설비의 구동 효율이 높아질 뿐 아니라 웨이퍼의 오염 가능성이 감소되어, 결과적으로 반도체장치 제조수율이 향상되는 효과가 있다.

반도체장치, 세정설비, 척, 열선, 가스통로

Description

반도체장치 세정설비 및 그 운영방법{using method of semiconductor device washing equipment}

도 1은, 종래 세정설비의 및 이들 구성의 구동 관계를 개략적으로 나타낸 사시도이다.

도 2는, 도 1에 도시된 세정설비의 구성에 따른 구동 관계를 개략적으로 나타낸 측면도이다.

도 3은, 도 1에 도시된 Ⅲ-Ⅲ 선을 기준하여 세정설비의 구성 및 그 결합 관계를 나타낸 측단면도이다.

도 4는, 도 3에 도시된 Ⅳ-Ⅳ 선을 기준하여 세정설비의 구성 및 그 결합 관계를 나타낸 정단면도이다.

도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 세정설비의 구성 및 이들 구성의 결합 관계를 나타낸 측단면도이다.

도 6은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 세정설비의 구성 및 이들 구성의 결합 관계를 나타낸 정단면도이다.

도 7과 도 8은, 본 발명의 변형 실시예에 따른 세정설비의 구성 및 이들 구성의 결합 관계를 나타낸 측단면도와 정단면도이다.

도 9는, 도 5와 도 7의 각 실시예를 접목하여 형성된 세정설비의 구성 및 이들 구성의 결합 관계를 나타낸 정단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

11, 30a, 30b: 세정설비 12: 수직지지대

13: 수평지지대 14, 32a, 32b: 척

15: 가스공급부 16: 하우징

20: 세척조 25: 이송로봇

33: 열선 34, 35: 가스통로

36: 노즐

본 발명은 반도체장치 세정설비의 운영방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수개의 웨이퍼가 세정액으로부터 인출되는 과정에서 웨이퍼 또는 웨이퍼가 척과 접촉되는 부위에 잔존하게 되는 세정액을 보다 효과적이고 신속하게 건조시킬 수 있도록 하는 반도체장치 세정설비의 운영방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체장치는 웨이퍼 상에 사진, 식각, 확산, 금속증착 등의 공정을 선택적이고도 반복적으로 수행함으로써 이루어진다. 그리고, 반도체장치로 형성되기까지 웨이퍼 표면상에는 각 공정 과정에서 사용되는 공정가스나 케미컬 또는 공정에 의해 생성되는 폴리머 및 각종 파티클 등의 오염원이 잔존하게 된다.

이들 오염원은 다음 공정에서의 공정불량을 야기하게 되고, 또 생산되는 반도체장치 제품의 품질을 저하시키는 등의 문제를 야기한다. 따라서, 각 공정의 수행 후 웨이퍼 표면에 잔존하는 오염원을 제거하기 위한 세정공정을 필수적으로 수행하게 된다.

여기서, 상술한 세정공정의 일반적인 방법은, 세척조(20)에 수용된 소정 케미컬에 웨이퍼(W)를 소정 시간 투입하여 오염원이 케미컬과 반응토록 함으로써 제거하는 것이다.
또한, 상술한 과정에 연이어 웨이퍼(W)는 수직지지대(12)의 승강 구동에 의해 케미컬로부터 인출되어 하우징(16)에 지지되어 구동하는 이송로봇(25)에 의해 웨이퍼(W)의 표면에 잔존하는 케미컬을 순수가 수용되는 세척조(20)에 다시 투입하거나 또는 이 과정 전·후로 건조시키는 일련의 과정을 거치게 된다.

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그러한, 상술한 과정에서 웨이퍼(W) 상에 잔존하는 케미컬 또는 순수를 포함한 세정액은 자연적으로 건조되기까지 많은 시간이 소요된다. 특히, 웨이퍼(W)와 이를 파지하는 척(14)과의 접촉 부위에는 그 표면에 비교하여 보다 많은 양의 세정액이 잔존할 뿐 아니라 잘 건조되지 않아 그 건조시간은 더욱 지연되는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위한 노력으로 미국특허 제6,083,320호에 개시된 바와 같이, 수직지지대(12)의 승강 구동에 따른 세척조(20) 내의 세정액으로부터 웨이퍼(W)를 인출하는 과정에서 수평지지대(13) 상에 설치된 가스공급부(15)를 통해 웨이퍼(W)와 이를 파지하는 척(14) 부위에 대하여 질소가스를 분사 공급하는 강제 적 건조방법이 도입되었다.

그러나, 상술한 질소가스의 분사 공급 위치가 웨이퍼(W)의 위치로부터 이격된 수평지지대(13) 상에 형성되어 있어 어느 정도의 건조시간을 단축시킬 수 있다고 볼 수 있으나 그 정도가 미미하고, 그에 따른 세정설비(11)의 가동 효율 또한 충분치 못하다는 문제점을 가지고 있다.
그리고, 상술한 건조 과정에서, 분사 공급되는 질소가스는 수평지지대(13)에서 이격된 웨이퍼(W)에 도달하기까지 그 영향력을 집중시키기 어려워 외측으로 낭비되는 요소가 많다는 단점이 있다. 또한, 비교적 많은 양의 세정액이 잔존하는 웨이퍼(W)와 척(14) 사이의 접촉 부위는 질소가스의 공급이 충분히 전달되지 않아 역시 세정에서 건조까지 많은 시간이 소요되고, 이에 따라 세정설비의 구동 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

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또한, 상술한 바와 같이, 웨이퍼(W)를 건조함에 있어서, 웨이퍼(W) 상에 잔존하는 세정액은 그 하중과 계면반응에 의해 웨이퍼(W)와 척(14)의 접촉 부위 및 그 하측으로 집중되고, 이것은 상술한 가스공급부(15)로부터 그 영향력이 더 멀어지는 위치에 있게 되어 그 부위에 세정액이 잔존할 가능성이 더욱 높아지게 된다.

상술한 바와 같이, 세정액이 웨이퍼(W) 상에 잔존하게 되면, 공기중의 다른 오염원과 쉽게 반응하게 됨으로써 또 다른 오염원으로 작용하게 되고, 제조되는 반도체장치 불량 및 제조수율을 저하시키게 된다.

한편, 세정액이 수용되는 세척조(20) 내부에는 웨이퍼(W)에 대한 세정 효율을 높이도록 하기 위하여 버블을 발생시키는 수단(도면의 단순화를 위하여 생략함)이 구비되는 것이 있다. 그러나, 이러한 버블 발생수단에 의해 생성된 버블은 척에 접촉되는 웨이퍼 가장자리 부위에 대하여 그 영향력이 미비하게 작용하여 전반적인 세정시간이 지연되는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 케미컬 또는 순수를 포함한 세정액으로부터 인출되는 웨이퍼 및 척의 각 부위를 보다 빠른 시간에 건조시키도록 하고, 이를 통해 웨이퍼의 이송 시간을 단축시키도록 하며, 그에 따른 세정설비의 가동 효율을 향상시키도록 하는 반도체장치 세정설비의 운영방법을 제공함에 있다.

또한, 상술한 건조의 신뢰도를 높여 웨이퍼의 오염 가능성을 줄이고, 그에 따라 반도체장치 제조수율을 높일 수 있도록 하는 반도체장치 세정설비의 운영방법을 제공함에 있다.

이에 더하여 세정액이 수용된 세척조 내에 웨이퍼가 투입된 상태에서 척과 접촉되는 웨이퍼의 가장자리 부위에 대하여 버블을 발생시켜 그 영향을 받도록 함으로써 세정 효율을 보다 향상시키고, 세정 시간 또한 보다 단축시킬 수 있도록 하는 반도체장치 세정설비의 운영방법을 제공함에 있다.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체장치 세정설비의 운영방법은, 복수개의 웨이퍼를 파지하는 척 상에 열선 또는 외부의 소정 가스 공급라인과 연통하여 소정 가스를 분사 공급하기 위한 가스통로와 노즐을 포함한 건조수단을 구성하고, 복수개의 웨이퍼를 파지한 상태에서 소정 세정액에 투입하는 단계와; 상기 건조수단의 가스통로와 노즐을 통해 가스를 공급토록 함으로써 그 내부에서 버블을 발생시키도록 하며 소정 시간 세정하는 단계; 및 웨이퍼를 세정액으로부터 인출하여 이송시키는 과정에서 상기 건조수단의 열선을 발열시켜 건조시키는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

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이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체장치 세정설비 및 그 운영방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 5 내지 도 9는 본 발명의 각 실시예에 따른 반도체장치 세정설비의 운영방법을 설명하기 위하여 도시된 반도체 장치 세정설비의 구성 및 이들 구성의 결합 관계를 나타낸 측단면도와 정면도로서, 종래와 동일한 부분에 대하여 동일한 부호를 부여하고, 그에 따른 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 반도체장치 세정설비(30a, 30b)는, 도 5 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 세정설비 중 복수개의 웨이퍼(W)를 파지하는 척(32a, 32b)의 내부에 건조수단이 형성되어 이루어진다.

이러한 건조수단은 척(32a, 32b)이 웨이퍼(W)를 파지함에 따른 접촉되는 부위 또는 그 주연 부위에 대응하여 소정 온도의 열을 제공하기 위한 구성 즉, 그 내부에 열선(33)이 삽입 설치된 구성으로 형성될 수 있다.

또 다른 일 예는, 상술한 척(32a, 32b) 내부에 소정 온도로 가열된 소정 가스가 순환할 수 있는 가스통로(34, 35)를 형성하여 이 소정 가스가 순환하는 과정에서 방출되는 열이 웨이퍼(W)와 척(32a, 32b)의 접촉 부위에 집중적으로 영향을 미치도록 형성될 수도 있다.

그리고, 또 다른 일 예는 상술한 소정 가스를 웨이퍼(W)에 대하여 직접적으로 공급하도록 가스통로(35)와 연통하는 노즐(36)을 형성한 구성으로 이루어질 수도 있으며, 상술한 각 실시예를 조합한 구성으로 이루어질 수도 있는 것이다.

여기서, 상술한 각 실시예 중 열선(33)만이 설치되어 이루어진 건조수단의 구성에 대하여 설명하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 선택적으로 인가되는 전원에 의해 발열하는 열선(33)이 외측 즉, 수평지지대(31a)로부터 척(32a)의 내부로 연장 삽입된 형상으로 설치된다. 그리고, 상기 열선(33)은 다시 척(32a)의 내부에서 복수개 웨이퍼(W)가 배열되는 방향으로 적어도 하나 이상으로 분기되어 연장 배치된 형상을 이룬다.

또한, 웨이퍼(W)의 배열 방향으로 연장 배치되는 각 열선(33)은, 척(32a)에 대한 웨이퍼(W)의 접촉되는 부위에 각각 근접 위치되고, 이를 통해 열선(33)으로부터 제공되는 열이 웨이퍼(W)와 척(32a)의 접촉되는 부위에 대하여 전달되게 된다.

이에 따르면 복수개의 웨이퍼(W)가 상기 척(32a)에 의해 파지된 상태로 세정액으로부터 인출되는 과정에서 상술한 열선(33)에 전원을 인가하여 발열토록 하고, 이 열선(33)에 의해 발생된 열은 근접 위치된 웨이퍼(W)와 상기 척(32a)의 접촉 부위로부터 점차 웨이퍼(W)의 중심 방향으로 전달되어 웨이퍼(W) 상에 잔존하는 세정액의 증발 건조를 활성화시키게 된다.

이러한 기술 구성 및 작용 관계에 더하여, 도 6에 도시된 구성은, 수평지지대(31a)상에 소정 가스 즉, 반응성이 약한 질소가스를 공급하도록 하는 가스공급부(15)가 더 구비된 구성으로서, 열선(33) 또는 열선(33)을 대신하여 소정 온도로 가열되어 순환하는 가스통로(34)의 열 전달과 더불어 가스공급부(15)에 의한 질소가스의 공급을 통한 건조의 효율을 높이도록 구성된 것이다.

한편, 도 6 또는 도 7과 도 8에 도시된 건조수단의 구성은, 외부의 소정 가스 공급라인(도면의 단순화를 위하여 생략함)으로부터 분기되어 연장된 가스통로(34, 35)가 수평지지대(31b)를 통하여 척(32a, 32b) 내부의 복수개 웨이퍼(W)가 배열되는 방향으로 적어도 하나 이상이 연장 배치된 형상을 이룬다.

또한, 웨이퍼(W)의 배열 방향으로 연장 배치되는 가스통로(34, 35)는, 척(32a, 32b)에 대한 웨이퍼(W)의 접촉되는 부위에 각각 근접 위치되고, 이러한 가스통로(34)가 소정 가스를 순환시키는 구조로 형성될 경우 가스통로(34)를 통해 소정 가스가 유동하는 과정에서 발산되는 열은 웨이퍼(W)와 척(32a)의 접촉 부위에 대하여 집중적으로 전달되어, 도 5의 구성 설명에서와 같이, 열선(33)의 작용과 유사한 효과를 얻게 된다.

한편, 상술한 바와 같이, 웨이퍼(W)가 접촉되는 척(32b)의 슬롯(S) 부위에는, 도 7 또는 도 8에 도시된 바와 같이, 가스통로(35)와 연통하는 노즐(36)이 형성된 구성으로 이루어질 수 있으며, 이 경우 가스통로(35)를 통해 유동한 소정 가스는 노즐(36)로부터 웨이퍼(W)와 척(32b)의 접촉 부위에 대하여 직접적으로 분사 공급됨으로써 그 건조 효율을 보다 향상시킬 수 있게 된다.

이때, 상기 가스통로(35)를 통해 공급되는 소정 가스는 그 반응성이 약한 질소가스를 사용함이 바람직하고, 또 소정의 온도로 가열된 상태로 공급되도록 하여 그 건조 효율을 높일 수 있게 된다.

한편, 도 9에 도시된 구성은, 도 5의 설명에서 기술한 바와 같이, 상술한 척(32a, 32b)의 내부에 웨이퍼(W)에 근접하는 부위에 대응하여 열을 제공할 수 있도록 하는 열선(33)과 그 부위에 대하여 소정 가스를 공급할 수 있도록 하는 가스통로(35)와 노즐(36)이 조합 형성된 구성으로 이루어진 것이다.

이러한 구성은, 도 7과 도 8의 구성 설명과 더불어 세척조(20)에 수용된 케미컬 또는 순수를 포함한 세정액에 대하여 복수개의 웨이퍼(W)를 투입하는 과정에서 상술한 가스통로(35)와 노즐(36)을 통해 질소가스를 공급하여 버블을 발생토록 함으로써 세정액에 의한 세정 효율을 활성화시키고, 그로 인해 세정 시간을 단축시킬 수 있도록 한다.
이후, 상기 세척조(20)로부터 웨이퍼(W)를 인출하게 될 경우 상술한 질소가스의 공급을 계속적으로 유지시키도록 함과 동시에 열선(33)에 전원을 인가하여 척(32a, 32b)에 접촉되는 부위를 포함한 웨이퍼(W) 전면에 대하여 열과 질소가스를 공급함으로써 웨이퍼(W) 상에 잔존하는 세정액의 증발은 보다 활성화됨으로써 건조시간이 보다 단축되게 된다.

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이때, 상기 가스통로(35)와 노즐(36)을 통해 웨이퍼(W)에 분사 공급되는 질소가스는 척(32a, 32b) 내부의 열선(33)에 영향을 받아 소정 온도로 가열되어 공급되어 웨이퍼(W) 상에 잔존하는 세정액의 증발 건조의 효율을 보다 향상시킬 수 있게 된다.

한편, 상술한 기술 구성의 설명에서 세정액에 웨이퍼(W)가 투입된 상태에서 열선 및 공급되는 소정 가스의 공급에 대하여 언급하지 않았지만 그 케미컬의 종류와 그에 따른 성질에 대응하여 선택적으로 병행하여 실시할 수 있는 것이다.

그리고, 상술한 기술 구성은, 케미컬 또는 순수에 대한 웨이퍼(W)의 투입 및 인출 관계에 대하여 설명하였으나 이는 순수에 대하여 적용될 수 있도록 함이 보다 바람직하다 할 것이다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면 복수개의 웨이퍼가 케미컬 또는 순수를 포함한 세정액으로부터 인출되어 소정 위치로 이송되는 과정에서 척에 구비된 건조수단(즉, 열선 또는 소정 온도로 가열된 질소가스의 공급)에 의해 척과 접촉되는 부위를 포함한 웨이퍼 전면에 잔존하는 케미컬 또는 순수 등의 세정액을 보다 신속하고 효율적으로 건조시킴으로써, 웨이퍼의 이송 시간을 단축시키고, 세정설비의 구동 효율을 높일 수 있게 될 뿐 아니라 웨이퍼의 오염 가능성을 감소시킬 수 있으며, 그로 인해 반도체장치의 제조수율을 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명은 구체적인 실시예에 대해서만 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

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Claims (9)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 복수개의 웨이퍼를 파지하는 척 상에 열선 또는 외부의 소정 가스 공급라인과 연통하여 소정 가스를 분사 공급하기 위한 가스통로와 노즐을 포함한 건조수단을 구성하고,

   복수개의 웨이퍼를 파지한 상태에서 소정 케미컬 또는 순수에 투입하는 단계와;

   상기 건조수단의 가스통로와 노즐을 통해 가스를 공급토록 함으로써 그 내부에서 버블을 발생시키도록 하며 소정 시간 세정하는 단계; 및

   웨이퍼를 케미컬 또는 순수로부터 인출하여 이송시키는 과정에서 상기 건조수단의 열선을 발열시켜 건조시키는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 반도체장치 세정설비의 운영방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 건조시키는 단계는, 상기 건조수단의 열선 발열과 동시에 열선의 발열에 영향을 받아 상기 가스통로와 노즐을 통한 소정 가스가 소정 온도로 가열된 상태로 공급되도록 함으로써 이루어짐을 특징으로 하는 상기 반도체장치 세정설비의 운영방법.
9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,

   상기 소정 가스는 질소가스가 사용되고, 이 질소가스를 공급하기 위한 상기 가스공급라인과 연통하는 소정 부위에는 상기 질소가스의 공급량 제어수단이 더 구비됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 세정설비의 운영방법.

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