KR100706230B1 - 습식 세정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 습식 세정 장치에 관한 것으로, 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 가이드로 웨이퍼를 수용하는 세정조, 상기 세정조의 바닥면 모서리부 각각에 적어도 1기씩 설치되어 상기 세정조의 외부로 탈이온수가 배수되는 탈이온수 배수관, 상기 세정조의 바닥면의 중앙부에 적어도 1기 설치되어 상기 세정조 내부로 탈이온수가 공급되는 주 탈이온수 공급관, 및 상기 세정조의 상단부의 대향하는 양측면 각각에 적어도 1기씩 설치되어 상기 세정조 내부에 수용된 웨이퍼의 수평축 직경과 나란한 방향으로 탈이온수가 분출되도록 하는 복수개의 분출공이 등간격으로 배열된 보조 탈이온수 공급관을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따르면, 탈이온수가 세정조 내로 안정적으로 공급됨으로써 균일한 세정 효과를 얻을 수 있어 반도체 소자의 수율이 향상되는 효과가 있다.

습식 세정 장치, 세정조, 탈이온수(DIW), 약액, 웨이퍼 가이드

Description

습식 세정 장치{WET STATION}

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 습식 세정 장치를 도시한 단면도.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 습식 세정 장치에 있어서 탈이온수 공급관을 도시한 사시도.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 습식 세정 장치를 도시한 단면도.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 습식 세정 장치를 도시한 평면도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100, 200; 세정조 110, 210; 웨이퍼 가이드

120; 탈이온수 공급관 220; 주 탈이온수 공급관

122, 232; 탈이온수 분출공 230; 보조 탈이온수 공급관

240; 탈이온수 배수관

본 발명은 습식 세정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탈이온수의 공급을 안정화시켜 반도체 소자의 수율을 향상시킬 수 있는 습식 세정 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 산업에 있어서 가공 조건 및 웨이퍼 특성에 따라 화학적 성질이 상이한 각종의 약액을 웨이퍼에 순차적으로 사용하여 원하는 반도체 소자를 제조하고 있다. 특히, 반도체 소자의 품질 및 수율을 향상시키기 위하여 각각의 단위 공정을 개선하고자 하는 많은 연구가 행해지고 있다. 그런데, 어느 하나의 단위 공정이 완료된 후에는 웨이퍼의 표면에 이물질이나 약액의 잔류물을 제거하지 못하게 될 수 있다. 이러한 경우 제조된 반도체 소자의 동작 불안정, 산화막의 신뢰성 저하, 결정 결함 등으로 인한 소자의 불량률이 증가하게 된다.

따라서, 웨이퍼이 표면에 부착된 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있는 방안이 절실히 요구되고 있다. 이를 위해 약액이 담겨진 세정조(bath)에 웨이퍼를 넣어 이물질을 제거하는 습식 세정 공정이 반도체 산업 분야에서 널리 쓰이고 있다. 이러한 습식 세정 공정은 주지된 바와 같이 약액(Chemical)과 탈이온수(Deionized Water)가 일정 비율로 혼합된 세정액을 이용한 습식 세정 장치(Wet Station)에서 행하여지고 있다.

종래 습식 세정 장치에 있어서 약액의 교환은 세정조 배수, 탈이온수 공급에 의한 세정조 세정, 세정조 배수, 내조에의 탈이온수 공급, 약액의 공급, 약액의 혼합 및 세정 공정 순으로 진행되는 것이 일반적이다. 여기서, 약액의 혼합비는 내조에의 탈이온수 공급과 약액의 공급 단계에서 결정된다. 그런데, 내조에의 탈이온수 공급시 탈이온수는 내조에만 공급되어야 하지만 세정조 내부에 있는 웨이퍼 가이드(Wafer Guide) 부분과 충돌하여 탈이온수가 외조로 넘치게 되는 현상이 종종 발생하였다. 이런 경우 탈이온수의 정량 공급이 되기 어려워 세정조 내의 약액 농 도를 적정하게 맞출 수 없게 되고 이는 반도체 소자의 수율을 저하시키는 요인이 되었다.

한편, 세정 공정후 약액(예:HF)에서 탈이온수로 전환하기 위해선 탈이온수를 공급하여 탈이온수가 세정조 상부로 넘쳐 흐르면서 배수된다. 그런데, 세정조 내부 전체에 걸쳐 빠른 시간내에 탈이온수가 완전히 치환되지 못하는 현상도 종종 발생하였다. 특히, 세정조 내의 웨이퍼 가이드 부분을 비롯한 웨이퍼 하단면 부위가 다른 곳에 비해 탈이온수 치환이 늦어지는 현상이 발생하였다. 이런 경우 웨이퍼 하단면 부위는 미처 탈이온수가 공급되지 못하여 다른 부분에 비해 세정 효과가 달라지게 되고 이도 역시 반도체 소자의 수율을 저하시키는 요인이 되었다.

이에 본 발명은 상기한 종래 기술상의 제반 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 탈이온수를 안정적으로 공급할 수 있는 습식 세정 장치를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 습식 세정 장치는 세정조 하부에서 탈이온수가 분산 공급되도록 하거나, 또는 탈이온수의 공급 및 배수 라인을 추가하여 탈이온수 치환 시간을 감소시켜 세정 균일성을 향상시키는 것을 특징으로 한다.

상기 특징을 달성하기 위한 본 발명의 일 국면에 따른 습식 세정 장치는, 웨이퍼를 수용하는 세정조; 및 상기 세정조의 바닥면 측면부에 배치되고, 상기 세정 조의 바닥면 중앙부를 향해 탈이온수를 분출하는 복수개의 분출공이 있는 탈이온수 공급관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 탈이온수 공급관은 상기 세정조 바닥면의 양측면부 각각에 적어도 1기씩 설치된 것을 특징으로 하며, 원통 형상이거나 또는 테이퍼 형상인 것을 특징으로 한다.

상기 복수개의 분출공은 상기 탈이온수 공급관의 길이 방향으로 등간격으로 일렬 배열되어 있는 것을 특징으로 하며, 상기 복수개의 분출공은 원형인 것을 특징으로 한다.

상기 특징을 달성하기 위한 본 발명의 다른 국면에 따른 습식 세정 장치는, 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 가이드로 웨이퍼를 수용하는 세정조; 및 상기 세정조의 대향하는 양측면 바닥 가장자리부 각각에 적어도 1기씩 서로 평행하게 배치된, 그리고 상기 세정조의 바닥면 중앙부를 향해 탈이온수를 균일하게 분출하는 복수개의 분출공이 등간격으로 일렬 배열된 탈이온수 공급관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 탈이온수 공급관은 원통 형상이거나 또는 테이퍼 형상인 것을 특징으로 하며, 상기 복수개의 분출공은 원형인 것을 특징으로 한다.

상기 특징을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 국면에 따른 습식 세정 장치는, 웨이퍼를 수용하는 세정조; 상기 세정조의 바닥면 모서리부에 설치되어 탈이온수가 배수되는 탈이온수 배수관; 상기 세정조의 바닥면에 설치되어 탈이온수가 공급되는 주 탈이온수 공급관; 및 상기 세정조의 상단부 측면에 설치되어 탈이온수가 분출되는 복수개의 분출공이 있는 보조 탈이온수 공급관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 복수개의 분출공은 상기 보조 탈이온수 공급관의 길이 방향으로 배열되고, 상기 보조 탈이온수 공급관의 길이 방향은 상기 세정조 내부에 수용되는 웨이퍼의 수평축 직경과 나란한 방향으로 상기 탈이온수가 분출되도록 상기 세정조 내부에 수용되는 웨이퍼의 직경 방향과 수직하는 것을 특징으로 한다.

상기 복수개의 분출공은 상기 보조 탈이온수 공급관의 길이 방향으로 등간격 배열된 것을 특징으로 하며, 상기 보조 탈이온수 공급관의 길이 방향으로 일렬 배열된 것을 특징으로 한다.

상기 탈이온수 배수관은 상기 세정조의 바닥면 모서리부 각각에 적어도 1기씩 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 보조 탈이온수 공급관은 상기 세정조 상단부의 대향하는 양측면 각각에 적어도 1기씩 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 주 탈이온수 공급관은 상기 세정조 바닥면의 중앙부에 적어도 1기가 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 특징을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 국면에 따른 습식 세정 장치는, 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 가이드로 웨이퍼를 수용하는 세정조; 상기 세정조의 바닥면 모서리부 각각에 적어도 1기씩 설치되어 상기 세정조의 외부로 탈이온수가 배수되는 탈이온수 배수관; 상기 세정조의 바닥면의 중앙부에 적어도 1기 설치되어 상기 세정조 내부로 탈이온수가 공급되는 주 탈이온수 공급관; 및 상기 세정조의 상단부의 대향하는 양측면 각각에 적어도 1기씩 설치되어 상기 세정조 내부에 수용된 웨이퍼의 수평축 직경과 나란한 방향으로 탈이온수가 분출되도록 하는 복수개의 분출공이 등간격으로 배열된 보조 탈이온수 공급관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 복수개의 분출공은 상기 보조 탈이온수 공급관의 길이 방향으로 배열된 것을 특징으로 한다.

상기 복수개의 분출공은 상기 보조 탈이온수 공급관의 길이 방향으로 일렬 배열된 것을 특징으로 한다.

상기 보조 탈이온수 공급관의 길이 방향은 상기 세정조 내부에 수용되는 웨이퍼의 직경 방향과 수직하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 습식 세정 장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명과 종래 기술과 비교한 이점은 첨부된 도면을 참조한 상세한 설명과 특허청구범위를 통하여 명백하게 될 것이다. 특히, 본 발명은 특허청구범위에서 잘 지적되고 명백하게 청구된다. 그러나, 본 발명은 첨부된 도면과 관련해서 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해될 수 있다. 도면에 있어서 동일한 참조부호는 다양한 도면을 통해서 동일한 구성요소를 나타낸다.

(제1실시예)

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 습식 세정 장치를 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 습식 세정 장치에 있어서 탈이온수 공급관을 도시한 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 습식 세정 장치는 웨이퍼(W)를 지지하는 웨이퍼 가이드(110)로써 웨이퍼를 지지하고 수용하는 세정조(100)와, 세정조(100) 내부에 설치되어 세정조(100) 내부로 탈이온수(DIW)를 공급하는 탈이온수 공급관(120)을 포함하여 구성된다.

탈이온수 공급관(120)은 세정조(100) 내부, 특히, 세정조(100)의 바닥면에 설치되는데 바닥면 중에서 서로 대향하는 양측면부 가장자리부에 적어도 1기씩 설치된다. 따라서, 세정조(100) 바닥면에는 총 2기의 탈이온수 공급관(120)이 설치된다. 특히, 서로 대향하도록 세정조(100) 바닥면 가장자리부에 설치된 탈이온수 공급관(120)은 일정한 길이를 가지며 서로 평행하게 배치되어 있는 것이 탈이온수(초순수)의 균일하고 안정적인 공급에 유리할 것이다.

실질적인 탈이온수 공급은 탈이온수 공급관(120) 측면에 배열된 복수개의 분출공(122)에 의한다. 복수개의 분출공(122)은 탈이온수 공급관(120)의 길이 방향으로 일렬 배열되는데, 균일하게 분산된 탈이온수의 배출을 위해 등간격으로 일렬 배열되어 있는 것이 바람직하다. 분출공(122)의 형태는 원형이며, 이외 다른 여러 가지 형태도 가능하다. 그리고, 복수개의 분출공(122)의 개구 방향은 세정조(100) 바닥면의 중앙부를 향하고, 약간 아랫 방향을 향한다.

도 2를 참조하면, 탈이온수 공급관(120)은 테이퍼 형상(B) 또는 긴 원통형(A)이어도 좋다. 만일 탈이온수가 탈이온수 공급관의 어느 일단부로부터 공급되는 경우 탈이온수 공급관은 긴 원통형 구조(A)보다는 테이퍼 형상(B)인 것이 탈이온수 공급의 균일성 향상에 더 이롭다는 것에 주목되어야 할 것이다. 이것에 대해서는 다음과 같이 설명될 수 있다. 탈이온수 공급관(120)이 원통 형상(A)인 경우, 그 단면적이 길이 방향 전체에 걸쳐 일정하므로 유체의 직진성으로 인해 탈이온수는 탈이온수 공급관(120)의 끝부분까지 도달하기 쉬어지고, 탈이온수의 질량 유량은 탈이온수 공급관(120)의 끝으로 갈수록 커지게 된다. 따라서, 탈이온수 공급관(120)으로부터 분출되어 나오는 탈이온수의 질량유량은 탈이온수 분출공(122)의 위치에 따라 상이하게 된다. 그러나, 테이퍼 형상(B)의 탈이온수 공급관(120a)인 경우, 탈이온수 공급관(120a)의 입구로부터 그 반대쪽으로 멀어질수록 유로 저항이 커지게 된다. 따라서, 탈이온수 공급관(120a)의 단면적 감소율을 적절하게 조절하면 각각의 탈이온수 배출공(122a)들로부터 배출되는 탈이온수의 질량유량을 균등하게 조절할 수 있게 된다. 한편, 탈이온수는 탈이온수 공급관의 어느 일단부가 아닌 곳, 예를 들어, 탈이온수 공급관의 중간 부분에 소정의 관이 연결되어 그 관으로부터 공급될 수 있다.

도 1을 다시 참조하면, 상기와 같은 구조에 따르면 세정조(100) 바닥면 가장자리부에 각각 1기씩 설치된 탈이온수 공급관(120)의 분출공(122)으로부터 분출되는 탈이온수는 웨이퍼 가이드(110)와의 충돌이 없고 또한 종래에 비해 보다 분산되어 세정조(100) 내부로 공급된다. 따라서, 탈이온수의 안정적이고 균일한 공급에 의해 탈이온수가 세정조(100) 외부로 넘치는 일이 없어지게 되고, 결과적으로 세정조(100) 내부의 약액 농도가 안정화된다.

(제2실시예)

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 습식 세정 장치를 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 습식 세정 장치를 도시한 평면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 습식 세정 장치는 웨이퍼(W)를 지지하는 웨이퍼 가이드(210)로써 웨이퍼를 지지하고 수용하는 세정조(200)와, 세정조(200) 내부에 설치되고 세정조(200) 내부로 탈이온수(DIW)를 공급하는 탈이온수 공급관(220,230)과, 세정조(200) 외부로 탈이온수를 배출하는 탈이온수 배수관(240)을 포함하여 구성된다.

탈이온수 공급관(220,230)은 주 탈이온수 공급관(220)과 보조 탈이온수 공급관(230)으로 구분될 수 있다.

주 탈이온수 공급관(220)은 세정조(200) 바닥면에 적어도 1기 설치된다. 주 탈이온수 공급관(220)을 1기 설치하는 경우, 세정조(200) 내부 전체에 걸쳐 탈이온수의 고른 공급을 위해 주 탈이온수 공급관(220)은 세정조(200) 바닥면의 중앙부에 설치되는 것이 바람직하다.

보조 탈이온수 공급관(230)은 세정조(200) 상단부 측면에 설치된다. 예를 들어, 세정조(200)의 평면이 네모꼴이라면 세정조(200)의 측면중 서로 대향하는 양측면 각각에 적어도 1기씩 설치된다. 보조 탈이온수 공급관(230)은 긴 원통형이거나 또는 테이퍼 형상일 수 있다. 특히, 보조 탈이온수 공급관(230)의 측면에는 탈이온수가 분출되는 탈이온수 분출공(232)이 복수개 형성되어 있다. 복수개의 분출공(232)은 보조 탈이온수 공급관(230)의 길이 방향으로 적어도 일렬 배열된다. 그리고, 복수개의 분출공(232)은 보조 탈이온수 공급관(230)의 측면에서 등간격으로 배열되어 있는 것이 탈이온수의 고른 공급을 위해 바람직하다.

상술한 바와 같이, 보조 탈이온수 공급관(230)은 세정조(200) 상단부의 양측면에 설치되는 바, 보조 탈이온수 공급관(230)의 길이 방향은 세정조(200) 내부에 수용된 웨이퍼(W)의 직경 방향과 수직한다. 보조 탈이온수 공급관(230)의 측면으로부터 분출되는 탈이온수가 웨이퍼(W) 사이로 잘 흐를 수 있도록 하기 위함이다. 만일, 보조 탈이온수 공급관(230)의 길이 방향이 세정조(200) 내부에 수용된 웨이퍼(W)의 직경 방향과 평행되도록 설정되어 있다면, 보조 탈이온수 공급관(230)으로부터 공급되는 탈이온수의 흐름에 의해 웨이퍼(W)가 쓰러질 수 있고, 이로 인해 웨이퍼(W)가 손상받을 위험이 있다. 따라서, 보조 탈이온수 공급관(230)의 길이 방향이 세정조(200) 내부에 수용된 웨이퍼(W)의 직경 방향과 수직하는 것이 바람직하다.

탈이온수 배수관(240)은 세정조(200) 바닥면에 설치된다. 예를 들어, 세정조(200)의 평면이 네모꼴이라면 세정조(200)의 모서리부 각각에 적어도 1기씩, 총 4기의 탈이온수 배수관(240)이 설치된다. 세정조(200)의 각 모서리부에 탈이온수 배수관(240)이 설치되어 있음으로 해서 주 탈이온수 공급관(220)으로부터 공급된 탈이온수가 웨이퍼(W)의 하단부 영역을 경유하여 탈이온수 배수관(240)을 통해 외부로 배출된다.

상기와 같은 구조에 따르면, 탈이온수는 세정조(200) 바닥면의 주 탈이온수 공급관(220)과 상단부 측면에 있는 보조 탈이온수 공급관(230)으로부터 공급된다. 따라서, 약액(예;HF)에서 탈이온수로의 치환이 세정조(200) 전체 영역에 걸쳐 골고루 이루어지고 또한 더 빠르게 진행된다. 특히, 주 탈이온수 공급관(220)에서 공급된 탈이온수가 탈이온수 배수관(240) 쪽으로 흐르므로 탈이온수 치환이 취약한 영역(웨이퍼 하단부)이 없어지게 된다.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 그리고, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 습식 세정 장치에 의하면, 탈이온수가 세정조 내로 안정적으로 공급됨으로써 균일한 세정 효과를 얻을 수 있어 반도체 소자의 수율이 향상되는 효과가 있다.

Claims (19)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 웨이퍼를 수용하는 세정조;

   상기 세정조의 바닥면 모서리부에 설치되어 탈이온수가 배수되는 탈이온수 배수관;

   상기 세정조의 바닥면에 설치되어 탈이온수가 공급되는 주 탈이온수 공급관; 및

   상기 세정조의 상단부 측면에 설치되어 탈이온수가 분출되는 복수 개의 분출공이 있는 보조 탈이온수 공급관;을 포함하되,

   상기 복수 개의 분출공은 상기 보조 탈이온수 공급관의 길이 방향으로 배열되고,

   상기 보조 탈이온수 공급관의 길이 방향은 상기 세정조 내부에 수용되는 웨이퍼의 수평축 직경과 나란한 방향으로 상기 탈이온수가 분출되도록 상기 세정조 내부에 수용되는 웨이퍼의 직경 방향과 수직하는 것을 특징으로 하는 습식 세정 장치.
10. 삭제
11. 제9항에 있어서,

    상기 복수개의 분출공은 상기 보조 탈이온수 공급관의 길이 방향으로 등간격 배열된 것을 특징으로 하는 습식 세정 장치.
12. 제9항 또는 제11항에 있어서,

    상기 복수개의 분출공은 상기 보조 탈이온수 공급관의 길이 방향으로 일렬 배열된 것을 특징으로 하는 습식 세정 장치.
13. 제9항에 있어서,

    상기 탈이온수 배수관은 상기 세정조의 바닥면 모서리부 각각에 적어도 1기 씩 설치된 것을 특징으로 하는 습식 세정 장치.
14. 제9항에 있어서,

    상기 보조 탈이온수 공급관은 상기 세정조 상단부의 대향하는 양측면 각각에 적어도 1기씩 설치된 것을 특징으로 하는 습식 세정 장치.
15. 제9항에 있어서,

    상기 주 탈이온수 공급관은 상기 세정조 바닥면의 중앙부에 적어도 1기가 설치된 것을 특징으로 하는 습식 세정 장치.
16. 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 가이드로 웨이퍼를 수용하는 세정조;

    상기 세정조의 바닥면 모서리부 각각에 적어도 1기씩 설치되어 상기 세정조의 외부로 탈이온수가 배수되는 탈이온수 배수관;

    상기 세정조의 바닥면의 중앙부에 적어도 1기 설치되어 상기 세정조 내부로 탈이온수가 공급되는 주 탈이온수 공급관; 및

    상기 세정조의 상단부의 대향하는 양측면 각각에 적어도 1기씩 설치되어 상기 세정조 내부에 수용된 웨이퍼의 수평축 직경과 나란한 방향으로 탈이온수가 분출되도록 하는 복수개의 분출공이 등간격으로 배열된 보조 탈이온수 공급관;

    을 포함하는 것을 특징으로 하는 습식 세정 장치.
17. 제16항에 있어서,

    상기 복수개의 분출공은 상기 보조 탈이온수 공급관의 길이 방향으로 배열된 것을 특징으로 하는 습식 세정 장치.
18. 제16항 또는 제17항에 있어서,

    상기 복수개의 분출공은 상기 보조 탈이온수 공급관의 길이 방향으로 일렬 배열된 것을 특징으로 하는 습식 세정 장치.
19. 제16항 또는 제17항에 있어서,

    상기 보조 탈이온수 공급관의 길이 방향은 상기 세정조 내부에 수용되는 웨이퍼의 직경 방향과 수직하는 것을 특징으로 하는 습식 세정 장치.

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