KR100781890B1

KR100781890B1 - 세정장치

Info

Publication number: KR100781890B1
Application number: KR1020060134066A
Authority: KR
Inventors: 한영수
Original assignee: 동부일렉트로닉스 주식회사
Priority date: 2006-12-26
Filing date: 2006-12-26
Publication date: 2007-12-03

Abstract

본 발명에서는 웨이퍼 세정장치에 관해 개시된다.

본 발명에 따른 세정장치는 챔버; 상기 챔버에 형성되는 하우징; 상기 하우징 내에 수용되는 탈이온수 및 상기 탈이온수 상부에 형성되는 이소프로필 알콜층; 및 상기 이소프로필 알콜층의 두께를 조절하기 위한 두께조절장치가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

세정장치

Description

세정장치{Washing Device}

도 1a는 종래의 마란고니 세정장치의 개략적인 단면도이고, 도 1b는 종래의 마란고니 세정장치에서 세정공정이 진행되는 모습을 나타낸 개략적인 단면도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마란고니 세정장치의 개략적인 단면도이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마란고니 세정장치의 개략적인 단면도이다.

본 발명에서는 웨이퍼 세정장치에 관해 개시된다.

반도체 소자는 일반적으로 실리콘으로 이루어진 웨이퍼 상에 사진식각공정, 화학적 또는 물리적 증착공정 및 플라즈마 에칭공정과 같은 일련의 공정으로 거쳐 제조된다.

상기와 같은 일련의 공정이 진행되는 동안, 웨이퍼의 표면에 화합물 또는 입자 등과 같은 이물질이 잔존하게 되는데, 반도체 소자의 품질을 향상시키기 위해서는 세정공정을 통해서 상기 웨이퍼 표면에 잔존하는 이물질을 제거해야 한다.

상기 세정공정은 일반적으로 탈이온수(Deionized water: DIW)를 이용하여 웨이퍼를 세척하는 세척공정과 세척에 사용된 탈이온수를 웨이퍼 표면에서 건조시키는 건조공정으로 이루어진다.

특히, 탈이온수를 이용하여 웨이퍼를 세척하게 되면 탈이온수와 실리콘의 반응에 의한 수화현상으로 인해 실리콘 표면에 워터마크(Water Mark)와 같은 불량이 발생하기 때문에 세척공정 후에 웨이퍼를 완전히 건조시키기 위한 건조공정이 필수적으로 필요하게 된다.

상기 건조공정으로는 스핀 건조 방식이 주로 사용된다.

그러나, 스핀 건조 방식은 웨이퍼에 회전력이 가해지는 동안 정전기의 발생으로 인하여 웨이퍼의 표면에 이물질이 잔존할 수 있는 문제가 있으며, 실리콘 기판에 형성되는 패턴의 폭이 작아짐에 따라 원심력에 의한 탈이온수와 패턴간의 마찰력으로 인해서 패턴이 변형되는 문제가 있었다.

따라서, 상기와 같은 스핀 건조 방식의 문제점을 해결하기 위해서 최근에 마란고리 건조 방식이 제안되었다.

상기 마란고리 건조 방식은 하나의 액 영역에 2개의 다른 표면장력 영역이 존재할 경우 표면장력이 작은 영역으로부터 표면장력이 큰 영역으로 액이 흐르는 원리를 이용하여, 탈이온수보다 상대적으로 표면장력이 작은 이소프로필 알콜(Isopropyl alcohol: IPA)을 웨이퍼의 표면에 인가하여 웨이퍼의 표면으로부터 탈이온수를 제거하는 방식이다.

이와 같은 방식을 적용할 경우 웨이퍼의 표면으로부터 탈이온수가 제거됨과 동시에 웨이퍼의 표면에 잔존하는 불순물도 함께 제거되게 되므로, 세척과 건조를 동시에 수행할 수 있게 된다.

이하, 도면을 참조로 종래의 마란고니 세정장치에 대해서 설명하기로 한다.

도 1a는 종래의 마란고니 세정장치의 개략적인 단면도이고, 도 1b는 종래의 마란고니 세정장치에서 세정공정이 진행되는 모습을 나타낸 개략적인 단면도이다.

도 1a에서 알 수 있듯이, 종래의 마란고니 세정장치는 챔버(10), 상기 챔버(10)에 형성되는 하우징(20), 상기 하우징(20) 내에 수용되는 탈이온수(30) 및 상기 탈이온수(30) 상부에 형성되는 이소프로필 알콜층(40)을 포함하여 이루어진다.

이와 같은 종래의 마란고니 세정장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

우선, 도 1a에서 알 수 있듯이, 웨이퍼(50)가 상기 탈이온수(30)를 수용하고 있는 하우징(20) 내로 투입되면, 상기 탈이온수(30) 상부에 이소프로필 알콜층(40)을 형성한다.

상기 이소프로필 알콜층(40)을 형성하는 공정은, 이소프로필 알콜을 저장하고 있는 저장용기(미도시) 내에 캐리어 가스를 주입하여 이소프로필 알콜 및 캐리어 가스로 이루어진 증기를 생성시키는 공정 및 생성된 증기를 배관(미도시)을 통해 상기 탈이온수(30)를 수용하고 있는 하우징(20) 내로 투입시키는 공정으로 이루어진다.

그 후, 도 1b에서 알 수 있듯이, 웨이퍼(50)를 상기 하우징(20) 외부로 이탈시키면 탈이온수(30)와 이소프로필 알콜(40)의 표면장력 차이로 인해서 웨이퍼(50) 에 잔존하는 불순물이 제거되면서 건조가 진행되게 된다.

또한, 웨이퍼(50)가 하우징(20)으로부터 완전히 이탈하게 되면 질소가스를 투입하여 웨이퍼(50) 표면에 잔존하는 이소프로필 알콜(40)을 제거하게 된다.

그러나, 이와 같은 종래의 마란고니 세정장치는 다음과 같은 문제점이 있다.

종래의 마란고니 세정장치에서는 상기 이소프로필 알콜층(40)의 두께가 매우 중요하다. 즉, 이소프로필 알콜층(40)의 두께가 얇으면 건조 불량이 발생될 수 있으며, 이소프로필 알콜층(40)의 두께가 두꺼우면 이소프로필 알콜의 소모량이 증가되고 웨이퍼(50) 표면의 이소프로필 알콜의 잔류량이 증가되게 된다.

그러나, 종래의 마란고니 세정장치는 공급되는 이소프로필 알콜의 양을 정확히 조절하는 것이 힘들어 이소프로필 알콜층(40)의 형성여부와 그 형성두께를 조절하는 것이 불가능하였다.

본 발명은 이소프로필 알콜층의 두께를 조절할 수 있는 마란고니 세정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설 명하기로 한다.

도 2에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 마란고니 세정장치는 챔버(100), 상기 챔버(100)에 형성되는 하우징(200), 상기 하우징(200) 내에 수용되는 탈이온수(300), 상기 탈이온수(300) 상부에 형성되는 이소프로필 알콜층(400) 및 상기 이소프로필 알콜층(400)의 두께를 조절하기 위한 두께조절장치(600, 700)를 포함하여 이루어진다.

상기 두께조절장치(600, 700)는 적외선 조사장치(600) 및 검출장치(700)로 이루어진다.

상기 적외선 조사장치(600)는 상기 이소프로필 알콜층(400)에 적외선을 조사하는 역할을 하는 것으로서 상기 하우징(200)의 일측 상부에 형성되고, 상기 검출장치(700)는 상기 적외선 조사장치(600)에서 조사된 후 상기 이소프로필 알콜층(400)에서 반사되는 적외선의 파장을 검출하는 역할을 하는 것으로서 상기 하우징(200)의 타측 상부에 형성된다.

이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 마란고니 세정장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

우선, 도 2에서 알 수 있듯이, 웨이퍼(500)가 상기 탈이온수(300)를 수용하고 있는 하우징(200) 내로 투입되면, 상기 탈이온수(300) 상부에 이소프로필 알콜층(400)을 형성한다.

상기 이소프로필 알콜층(400)을 형성하는 공정은, 이소프로필 알콜에 캐리어 가스를 주입하여 이소프로필 알콜 및 캐리어 가스로 이루어진 증기를 생성시키는 공정, 및 생성된 증기를 상기 탈이온수(300)를 수용하고 있는 하우징(200) 내로 투입시키는 공정으로 이루어질 수 있다.

상기 이소프로필 알콜층(400)을 형성하는 공정 중에 상기 적외선 조사장치(600) 및 검출장치(700)로 이루어진 두께조절장치(600, 700)를 이용하여 상기 이소프로필 알콜층(400)의 두께를 측정하여 최적 두께의 이소프로필 알콜층(400)을 형성하게 된다.

이에 대해서 보다 구체적으로 설명하면, 상기 적외선 조사장치(600)에서 적외선을 조사하면 긴 파장의 적외선이 상기 이소프로필 알콜층(400)으로 조사된다.

이때, 상기 적외선의 일부는 상기 이소프로필 알콜층(400)의 표면에서 반사되고 상기 적외선의 다른 일부는 상기 이소프로필 알콜층(400)을 투과한 후 상기 탈이온수(300)의 표면에서 반사된다. 상기와 같이 이소프로필 알콜층(400)의 표면에서 반사된 적외선의 파장과 상기 탈이온수(300)의 표면에서 반사된 적외선의 파장을 상기 검출장치(700)에서 검출하게 되며 이와 같은 파장간 차이를 이용하여 상기 이소프로필 알콜층(400)의 두께를 계산하게 된다. 상기 파장간 차이를 이용하여 두께를 계산하는 방법은 당업계에 공지된 방법을 이용할 수 있다.

상기 두께조절장치(600, 700)의 작동은 상기 이소프로필 알콜층(400)이 형성된 이후부터 상기 웨이퍼(500)가 상기 하우징(200) 외부로 이탈하는 시점까지 진행된다.

그 후, 상기 웨이퍼(500)를 상기 하우징(200) 외부로 이탈시키면 탈이온수(300)와 이소프로필 알콜(400)의 표면장력 차이로 인해서 웨이퍼(500)에 잔존하는 불순물이 제거되면서 건조가 진행되게 된다.

또한, 웨이퍼(500)가 하우징(200)으로부터 완전히 이탈하게 되면 질소가스를 투입하여 웨이퍼(500) 표면에 잔존하는 이소프로필 알콜(400)을 제거하게 된다.

도 3에서 알 수 있듯이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 마란고니 세정장치는 챔버(100), 상기 챔버(100)에 형성되는 하우징(200), 상기 하우징(200) 내에 수용되는 탈이온수(300), 상기 탈이온수(300) 상부에 형성되는 이소프로필 알콜층(400), 및 상기 이소프로필 알콜층(400)의 두께를 조절하기 위한 두께조절장치(650, 750)를 포함하여 이루어진다.

상기 두께조절장치(650, 750)는 광조사장치(650) 및 검출장치(750)로 이루어진다.

상기 광조사장치(650)는 상기 이소프로필 알콜층(400)에 광을 조사하는 역할을 하는 것으로서 상기 하우징(200)의 일측 상부에 형성되고, 상기 검출장치(750)는 상기 광조사장치(650)에서 조사된 후 상기 이소프로필 알콜층(400)을 투과하는 광의 위치를 검출하는 역할을 하는 것으로서 상기 하우징(200)의 타측변에 형성된다.

상기 광조사장치(650)는 발광센서를 이용할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마란고니 세정장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

우선, 도 3에서 알 수 있듯이, 웨이퍼(500)가 상기 탈이온수(300)를 수용하고 있는 하우징(200) 내로 투입되면, 상기 탈이온수(300) 상부에 이소프로필 알콜층(400)을 형성한다.

상기 이소프로필 알콜층(400)을 형성하는 공정 중에 상기 광조사장치(650) 및 검출장치(750)로 이루어진 두께조절장치(650, 750)를 이용하여 상기 이소프로필 알콜층(400)의 두께를 측정하여 최적 두께의 이소프로필 알콜층(400)을 형성하게 된다.

이에 대해서 보다 구체적으로 설명하면, 상기 광조사장치(650)에서 광을 조사하면 광이 상기 이소프로필 알콜층(400)으로 조사된다.

상기 조사된 광은 상기 이소프로필 알콜층(400) 및 상기 탈이온수(300)를 투과하여 검출장치(750)에 도달한다. 이때, 상기 조사된 광이 상기 이소프로필 알콜층(400)을 투과할 때와 상기 탈이온수(300)를 투과할 때의 굴절률이 상이하게 된다.

따라서, 상기 이소프로필 알콜층(400)의 두께가 달라지면 상기 검출장 치(750)에 도달하는 광의 위치가 바뀌게 되므로, 그 광의 위치를 검출하여 이소프로필 알콜층(400)의 두께를 측정하게 된다.

그 후, 상기 웨이퍼(500)를 상기 하우징(200) 외부로 이탈시키면 탈이온수(300)와 이소프로필 알콜(400)의 표면장력 차이로 인해서 웨이퍼(500)에 잔존하는 불순물이 제거되면서 건조가 진행되게 된다. 또한, 웨이퍼(500)가 하우징(200)으로부터 완전히 이탈하게 되면 질소가스를 투입하여 웨이퍼(500) 표면에 잔존하는 이소프로필 알콜(400)을 제거하게 된다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양하게 변경실시할 수 있는 범위까지이다.

이상과 같은 본 발명에 따르면 이소프로필 알콜층의 두께를 조절할 수 있어 최적 두께의 이소프로필 알콜층을 형성함으로써, 이소프로필 알콜의 소모량을 최소화하고 웨이퍼 표면의 이소프로필 알콜의 잔류량을 최소화 하면서, 웨이퍼의 건조 불량을 최소화할 수 있다.

Claims

챔버;

상기 챔버에 형성되는 하우징;

상기 하우징 내에 수용되는 탈이온수 및 상기 탈이온수 상부에 형성되는 이소프로필 알콜층; 및

상기 이소프로필 알콜층의 두께를 조절하기 위한 두께조절장치가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 세정장치.
제 1항에 있어서,

상기 두께조절장치는 상기 이소프로필 알콜층에 적외선을 조사할 수 있는 적외선 조사장치 및 상기 적외선 조사장치에서 조사된 후 상기 이소프로필 알콜층에서 반사되는 적외선의 파장을 검출하기 위한 검출장치가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 세정장치.
제 2항에 있어서,

상기 적외선 조사장치는 상기 하우징의 일측 상부에 형성되고, 상기 검출장치는 상기 하우징의 타측 상부에 형성되는 것을 특징으로 하는 세정장치.
제 1항에 있어서,

상기 두께조절장치는 상기 이소프로필 알콜층에 광을 조사할 수 있는 광조사장치 및 상기 광조사장치에서 조사된 후 상기 이소프로필 알콜층을 투과하는 광의 위치를 검출하기 위한 검출장치가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 세정장치.
제 4항에 있어서,

상기 광조사장치는 상기 하우징의 일측 상부에 형성되고, 상기 검출장치는 상기 하우징의 타측변에 형성되는 것을 특징으로 하는 세정장치.