KR100737754B1 - 습식 세정 장치 및 이를 이용한 기판 세정 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 습식 세정 장치 및 기판 세정 방법에 관한 것으로, 약액이 흐르도록 채워지는 세정조에 기판을 투입하여 상기 약액의 흐름으로써 상기 기판을 세정 처리하는 습식 세정 장치에 있어서, 상기 세정조는 상기 약액의 흐름이 원할하게 흐르지 못하여 상기 약액이 와류되는 영역에 상기 약액을 흡입하는 약액 드레인 노즐을 포함하고, 기판 세정 방법은 와류되는 약액을 배출시키는 것을 특징으로 한다. 이에 의하면, 약액 와류 현상이 발생하는 웨이퍼 가이드 근처에 약액 드레인 노즐이 배치됨으로써 파티클이 많이 함유할 가능성이 있는 와류하는 약액을 배출시킬 수 있게 됨으로써 기판 세정 처리의 효과 및 균일성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
반도체, 기판 세정, 와류

Description

습식 세정 장치 및 이를 이용한 기판 세정 방법{APPARATUS FOR WET CLEANING AND METHOD FOR CLEANING SUBSTRATES USING THE SAME}
도 1은 종래 기술에 따른 습식 세정 장치를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 습식 세정 장치를 도시한 단면도.
도 3은 도 2의 일부를 도시한 단면도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
110; 세정조 130; 약액
150; 웨이퍼 가이드 150A,150B,150C; 웨이퍼 가이드의 지지대
170; 약액 공급 노즐 170; 약액 분출공
180; 약액 드레인 노즐 180A; 약액 흡입공
본 발명은 반도체 장비 및 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 균일한 세정 처리를 구현할 수 있는 습식 세정 장치 및 기판 세정 방법에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하는 경우 웨이퍼 표면에의 감광막 도포와 식각 공정 등 을 수회 진행하는 것이 일반적이다. 그런데, 감광막 도포와 식각 공정시 이물질로 인해 웨이퍼의 표면은 오염될 수 있다. 따라서, 오염원인 이물질을 제거하기 위해 웨이퍼에 대해 세정 처리를 진행하는 것은 필수적이라 할 수 있다. 이러한 세정 처리는 약액이 담겨진 세정조에 웨이퍼를 넣어 이물질을 제거하는 방식이 널리 쓰이고 있다. 이러한 세정 처리는 주지된 바와 같이 세정조 및 약액 공급관 등을 포함하는 일련의 장치를 구비한 습식 세정 장치에 의해 행하여지고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 습식 세정 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 습식 세정 장치에 있어서 세정조(11)는 약액(13)으로 채워지고, 웨이퍼(W)는 웨이퍼 가이드(15)에 의해 기립 상태로 복수매 지지되어 세정조(11) 내에 투입된다. 웨이퍼 가이드(15)는 웨이퍼(W)의 좌우 하단 에지를 지지하는 지지대(15A,15C)와 웨이퍼(W)의 최하단 에지를 지지하는 지지대(15B)로 구성된다. 약액 공급 노즐(17)은 세정조(11)의 바닥면(11A)의 양측 모서리쪽에는 각각 배치되어 약액 분출공(17A)을 통해 세정조(11) 내부로 약액(13)을 제공한다. 제공된 약액(13)의 흐름에 의해 웨이퍼(W)는 세정 처리된다.
약액 공급 노즐(17)로부터 분출된 약액(13)의 흐름(화살표로 표시)은 웨이퍼(W)의 중앙부에서 서로 충돌하여 좌우로 나뉘고, 일부는 세정조(11) 내측면을 따라 아래로 흘러 세정조(11) 내부에서 순환하면서 결국에는 세정조(11) 외부로 흘러나간다. 그런데, 웨이퍼 가이드(15)의 좌우 양쪽 지지대(15A,15C) 부근에 제공된 약액(13)은 지지대(15A,15C)의 저항으로 인해 그 흐름이 원활하지 못하여 와류 현상이 나타난다. 와류 현상에 의해 지지대(15A,15C)를 둘러싼 영역에는 약액(13)이 정체하게 되어 파티클이 축적되는 현상이 발생한다. 웨이퍼 가이드(15)의 지지대(15A,15C) 부근에 축적된 파티클은 웨이퍼(W) 표면에 재부착되어 웨이퍼 세정 효과 내지는 균일성을 열화시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 종래 기술상의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 약액의 와류 현상을 억제하여 웨이퍼 전면에 걸친 균일한 세정 처리를 구현할 수 있는 습식 세정 장치 및 기판 세정 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 습식 세정 장치 및 기판 세정 방법은 약액의 와류 현상이 나타나는 영역에서 약액을 배출시킬 수 있는 배관을 설치한 것을 특징으로 한다.
상기 특징을 구현할 수 있는 본 발명의 실시예에 따른 습식 세정 장치는, 약액이 흐르도록 채워지는 세정조에 기판을 투입하여 상기 약액의 흐름으로써 상기 기판을 세정 처리하는 습식 세정 장치에 있어서, 상기 세정조는 상기 약액의 흐름이 원할하게 흐르지 못하여 상기 약액이 와류되는 영역에 상기 약액을 흡입하는 약액 드레인 노즐을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 장치에 있어서, 상기 약액이 와류되는 영역은 상기 기판을 지지하는 가이드 부근에 형성되고, 상기 약액 드레인 노즐은 상기 가이드에 근접 배치된다.
본 실시예의 장치에 있어서, 상기 약액 드레인 노즐은 상기 약액이 상기 세 정조로 제공되는 동안에 계속적으로 상기 약액을 흡입하거나, 상기 약액이 상기 세정조로 제공되는 동안에 간헐적으로 상기 약액을 흡입한다.
본 실시예의 장치에 있어서, 상기 약액 드레인 노즐에는 상기 약액을 흡입하는 약액 흡입공이 형성되고, 상기 약액 흡입공은 상기 약액이 와류하는 방향과 대면하는 방향으로 개구된다.
상기 특징을 구현할 수 있는 본 발명의 변경 실시예에 따른 습식 세정 장치는, 약액이 채워지며 상기 약액에 의해 세정 처리되는 복수매의 기판을 기립 상태로 지지하는 기판 가이드가 포함되는 세정조; 상기 세정조의 하단에 배치되고, 상기 세정조로 상기 약액을 제공하는 약액 공급 노즐; 및 상기 기판 가이드에 근접하게 배치되고, 상기 약액의 흐름이 상기 기판 가이드에 의해 방해되어 상기 기판 가이드 부근에서 와류되는 약액을 흡입하는 약액 드레인 노즐을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 변경 실시예의 장치에 있어서, 상기 약액 공급 노즐은 상기 복수매의 웨이퍼의 배열 방향과 동일한 방향으로 연장되고 상기 세정조의 바닥면의 양측 가장자리 각각에 서로 평행하게 배치되어 상기 복수매의 웨이퍼의 표면을 따라 흐르도록 상기 약액을 분출한다.
본 변경 실시예의 장치에 있어서, 상기 약액 드레인 노즐은 상기 기판 가이드의 좌우 각각에서 상기 약액 공급 노즐의 연장 방향과 동일한 방향으로 연장되고 상기 약액 공급 노즐에 평행하게 배치되어 상기 기판 가이드 부근에서 상기 기판의 표면을 따라 와류하는 약액을 흡입한다.
본 변경 실시예의 장치에 있어서, 상기 약액 드레인 노즐은 상기 약액이 와류하는 방향과 대면하는 방향으로 개구된 약액 흡입공을 포함한다.
상기 특징을 구현할 수 있는 본 발명의 실시예에 따른 기판 세정 방법은, 세정조에 적어도 1매 이상의 기판을 기립 상태로 배열시켜 투입하는 기판 투입 단계와; 상기 기판을 세정하기에 적합한 약액을 상기 기판의 표면을 따라 흐르도록 상기 세정조로 제공하는 약액 제공 단계와; 상기 세정조로 제공된 약액 중에서 흐름이 원활하지 못하여 특정한 영역에서 와류하는 약액을 상기 세정조로부터 배출시키는 약액 배출 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 방법에 있어서, 상기 약액 제공 단계는 상기 약액을 상기 세정조 하단에서 분출시켜 그 일부는 상기 세정조 상단에서 배출되고 또 다른 일부는 상기 세정조 하단으로 되돌아오는 방식으로 상기 약액을 공급한다.
본 실시예의 방법에 있어서, 상기 약액 배출 단계는 상기 약액을 상기 세정조로 계속적으로 공급하고 이와 동시에 상기 와류하는 약액을 계속적으로 배출시키거나, 또는 상기 약액을 상기 세정조로 계속적으로 공급하는 도중에 간헐적으로 상기 와류하는 약액을 배출시킨다.
본 실시예의 방법에 있어서, 상기 약액 배출 단계는 상기 세정조에 투입되는 기판을 기립 상태로 배열시켜 지지하는 기판 가이드에 의해 상기 약액의 흐름에 저항이 생겨 상기 기판 가이드 부근에서 발생하는 와류되는 약액을 흡입하여 상기 세정조로부터 배출시킨다.
본 발명에 의하면, 약액 와류 현상이 발생하는 웨이퍼 가이드 근처에 약액 드레인 노즐이 배치됨으로써 파티클이 많이 함유할 가능성이 있는 와류하는 약액을 배출시킬 수 있게 되어 기판 세정 처리의 효과 및 균일성을 향상시킬 수 있게 된다.
이하, 본 발명에 따른 습식 세정 장치 및 기판 세정 방법을 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.
(실시예)
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 습식 세정 장치를 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 습식 세정 장치의 일부를 확대한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명 실시예의 습식 세정 장치는 세정 처리되어야 할 적어도 1매 이상의 기판, 예를 들어 반도체 웨이퍼(W)가 투입되는 영역을 제공하는 세정조(110)를 가진다. 웨이퍼(W)는 세정조(110) 내에서 웨이퍼 가이드(150)에 의해 기립 상태로 지지되는데, 웨이퍼 가이드(150)는 웨이퍼(W)의 좌우 양측 에지를 지지하는 좌우 하나씩의 지지대(150A,150C)와 웨이퍼(W)의 최하단 에지를 지지하는 하나의 지지대(150B)를 갖는다.
세정조(110)는 투입되는 웨이퍼(W)의 직경보다 넓은 폭을 가지며, 그 바닥면(110A)의 양측 가장자리 각각에는 하나씩의 약액 공급 노즐(170)이 배치된다. 약액 공급 노즐(170)은 도 2의 지면에 수직한 방향으로 서로 평행하게 연장되고, 액 공급 노즐(170)의 측면에는 세정조(110) 내부로 약액(130)을 분출하는 약액 배출공(170A)이 형성되어 있다. 약액 배출공(170A)은 세정조(110) 안쪽으로, 구체적으로는 바닥면(110A)에 대체로 평행하게 약액(130)이 배출되도록 개구되어 있다. 약액 공급 노즐(170)의 연장 방향은 웨이퍼(W)의 배열 방향과 동일한 방향, 즉 도 2의 지면과 수직하는 방향이다. 이에 따라, 약액(130)은 웨이퍼(W)의 표면을 따라 흐르는 방향으로 분출된다.
약액(130)은 약액 공급 노즐(170)로부터 제공되어 세정조(110) 하단으로부터 상단으로 흐르는 방식 이른바 업플로우(upflow) 방식으로 제공된다. 좌우 양측의 약액 공급 노즐(170)로부터 분출된 약액(130)은 웨이퍼(W)의 중앙부에서 서로 충돌하여 좌우로 나뉜다. 좌우로 나뉜 약액(130)의 일부는 세정조(110) 외부로 흘러넘침과 동시에 나머지는 세정조(110) 내측면을 따라 아래로 흘러 세정조(110) 내를 순환하면서 결국에는 세정조(110) 외부로 넘쳐흘러 드레인된다. 이러한 약액의 흐름(화살표로 표시)에 의해 웨이퍼(W)는 세정 처리된다.
좌우 약액 공급 노즐(170)로부터 분출된 약액(130)은 웨이퍼 가이드(150)에 의해 그 흐름에 저항이 생기는데 특히 웨이퍼(W)의 좌우 양측 에지를 지지하는 지지대(150A,150C)를 둘러싼 영역에서는 와류 현상이 나타난다. 좌측 지지대(150A)를 둘러싼 영역에서는 반시계 방향으로 약액(130)이 계속적으로 순환하는 와류가 생기 고, 우측 지지대(150C)를 둘러싼 영역에서는 시계 방향으로 약액(130)이 계속적으로 순환하는 와류가 생긴다.
이러한 와류 현상이 나타나는 지지대(150A,150C) 부근에는 약액(130)의 새로운 공급이 거의 일어나지 않으므로 웨이퍼(W) 세정 처리시 발생한 파티클이 와류 현상이 나타나는 지지대(150A,150C) 부근으로 모여들어 계속 머물게 된다. 지지대(150A,150C) 부근에 축적된 파티클은 웨이퍼(W)의 재흡착되므로 본 발명 실시예는 이러한 파티클을 배출시킬 수 있는 약액 드레인 노즐(180)이 구비된다. 약액 드레인 노즐(180)은 약액 흐름에 있어 취약한 지점인 지지대(150A,150C) 부근, 구체적으로 좌측 지지대(150A)의 좌측과 우측 지지대(150C)의 우측에 각각 배치된다. 좌우 약액 드레인 노즐(180)은 도 2의 지면에 수직한 방향으로 연장되고 서로 평행하게 배치된다. 이에 따라, 약액 드레인 노즐(180)은 약액 공급 노즐(170)과 평행한다.
도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 습식 세정 장치에 있어서 약액 드레인 노즐이 배치된 부분(200)을 확대 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 우측 지지대(150C)의 우측에 약액 드레인 노즐(180)이 배치되는데, 약액 드레인 노즐(180)에는 약액(130)을 흡입하는 약액 흡입공(180A)이 마련된다. 약액 흡입공(180A)은 와류하는 특히 우측 지지대(150C)의 우측에서 하향하는 약액(130A)을 용이하게 흡입하기에 적합하도록 좌측 상방으로 개구되어 있다. 우측 지지대(150C) 부근에서 웨이퍼(W) 표면을 따라 시계 방향으로 와류하는 약액(130A)은 약액 드레인 노즐(180)에 의해 흡입되어 배출되고, 이에 따라 와류하는 약액(130A)에 실려 부유하는 파티클 또한 약액 드레인 노즐(180)을 통해 세정조(110) 내부로부터 배출된다. 좌측 지지대(150C)의 좌측에 배치된 약액 드레인 노즐(180)에 대해서도 같은 설명이 적용된다.
상기와 구성된 습식 세정 장치는 다음과 같이 동작한다.
웨이퍼 가이드(150)에 의해 기립 상태로 지지된 적어도 1매 이상의 웨이퍼(W)가 세정조(110)로 투입된다. 웨이퍼(W) 투입 이전 또는 이후에 세정액 공급 노즐(170)을 통해 약액(130)이 세정조(110) 하부로부터 제공된다. 세정조(110) 하부로 제공된 약액(130)의 흐름에 의해 웨이퍼(W)는 세정 처리된다.
세정 처리시 약액(130)은 세정액 공급 노즐(170)로부터 공급되고 세정조(110) 상부로 오버플로우(overflow)하여 배출된다. 이와 동시에, 웨이퍼 가이드(150)의 지지대(150A,150C) 부근에 배치된 약액 드레인 노즐(180)은 지지대(150A,150C) 부근에서 와류하는 약액(130A)을 흡입하여 세정조(110)로부터 외부로 배출시킨다.
약액(130)의 계속적인 흐름으로 웨이퍼(W)를 세정하는 것이 효과적이므로, 약액 공급 노즐(170)은 계속적으로 약액(130)을 세정조(130)로 제공하고, 이와 동시에 또는 간헐적으로 약액 드레인 노즐(180)은 특히 지지대(150A,150C) 부근에서 와류하는 약액(130A)을 계속적으로 흡입하여 세정조(110)로부터 배출시키는 것이 바람직하다.
이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 다른 조합, 변 경 및 환경에서 사용할 수 있다. 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 약액 와류 현상이 발생하는 웨이퍼 가이드 근처에 약액 드레인 노즐이 배치됨으로써 파티클이 많이 함유할 가능성이 있는 와류하는 약액을 배출시킬 수 있게 된다. 이에 따라, 기판 세정 처리의 효과 및 균일성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 약액이 흐르도록 채워지는 세정조에 기판을 투입하여 상기 약액의 흐름으로써 상기 기판을 세정 처리하는 습식 세정 장치에 있어서,
    상기 세정조는 상기 약액이 와류되는 영역에 상기 약액을 흡입하는 약액 드레인 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 습식 세정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 약액이 와류되는 영역은 상기 기판을 지지하는 가이드 부근에 형성되고, 상기 약액 드레인 노즐은 상기 가이드에 근접 배치되는 것을 특징으로 하는 습식 세정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 약액 드레인 노즐은 상기 약액이 상기 세정조로 제공되는 동안에 계속적으로 상기 약액을 흡입하거나, 상기 약액이 상기 세정조로 제공되는 동안에 간헐적으로 상기 약액을 흡입하는 것을 특징으로 하는 습식 세정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 약액 드레인 노즐에는 상기 약액을 흡입하는 약액 흡입공이 형성되고, 상기 약액 흡입공은 상기 약액이 와류하는 방향과 대면하는 방향으로 개구된 것을 특징으로 하는 습식 세정 장치.
  5. 약액이 채워지며, 상기 약액에 의해 세정 처리되는 복수매의 기판을 기립 상태로 지지하는 기판 가이드가 포함되는 세정조;
    상기 세정조의 하단에 배치되고, 상기 세정조로 상기 약액을 제공하는 약액 공급 노즐; 및
    상기 기판 가이드에 근접하게 배치되고, 상기 약액의 흐름이 상기 기판 가이드에 의해 방해되어 상기 기판 가이드 부근에서 와류되는 약액을 흡입하는 약액 드레인 노즐;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 습식 세정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 약액 공급 노즐은 상기 복수매의 웨이퍼의 배열 방향과 동일한 방향으로 연장되고 상기 세정조의 바닥면의 양측 가장자리 각각에 서로 평행하게 배치되어 상기 복수매의 웨이퍼의 표면을 따라 흐르도록 상기 약액을 분출하는 것을 특징으로 하는 습식 세정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 약액 드레인 노즐은 상기 기판 가이드의 좌우 각각에서 상기 약액 공급 노즐의 연장 방향과 동일한 방향으로 연장되고 상기 약액 공급 노즐에 평행하게 배 치되어 상기 기판 가이드 부근에서 상기 기판의 표면을 따라 와류하는 약액을 흡입하는 것을 특징으로 하는 습식 세정 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 약액 드레인 노즐은 상기 약액이 와류하는 방향과 대면하는 방향으로 개구된 약액 흡입공을 포함하는 것을 특징으로 하는 습식 세정 장치.
  9. 세정조에 적어도 1매 이상의 기판을 기립 상태로 배열시켜 투입하는 기판 투입 단계와;
    상기 기판을 세정하기에 적합한 약액을 상기 기판의 표면을 따라 흐르도록 상기 세정조로 제공하는 약액 제공 단계와;
    상기 세정조로 제공된 약액 중에서 흐름이 원활하지 못하여 특정한 영역에서 와류하는 약액을 상기 세정조로부터 배출시키는 약액 배출 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 약액 제공 단계는, 상기 약액을 상기 세정조 하단에서 분출시켜 그 일부는 상기 세정조 상단에서 배출되고 또 다른 일부는 상기 세정조 하단으로 되돌아오는 방식으로 상기 약액을 공급하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 약액 배출 단계는, 상기 약액을 상기 세정조로 계속적으로 공급하고 이와 동시에 상기 와류하는 약액을 계속적으로 배출시키거나, 또는 상기 약액을 상기 세정조로 계속적으로 공급하는 도중에 간헐적으로 상기 와류하는 약액을 배출시키는 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 약액 배출 단계는, 상기 세정조에 투입되는 기판을 기립 상태로 배열시켜 지지하는 기판 가이드에 의해 상기 약액의 흐름에 저항이 생겨 상기 기판 가이드 부근에서 발생하는 와류되는 약액을 흡입하여 상기 세정조로부터 배출시키는 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
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