KR100821831B1 - 웨이퍼 가이드 버블 제거 시스템를 갖춘 케미칼 순환 장치 - Google Patents

웨이퍼 가이드 버블 제거 시스템를 갖춘 케미칼 순환 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 케미칼 순환 장치의 내부저장조내에서 발생하는 버블을 효과적으로 제거하기 위한 웨이퍼 가이드 버블 제거 시스템을 갖춘 케미칼 순환 장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 웨이퍼 가이드 버블 제거 시스템을 갖춘 케미칼 순환 장치는 웨이퍼 가이드가 담긴 내부저장조에서 넘치는 케미칼을 외부저장조를 거쳐서 펌핑한 후 히터와 필터를 거쳐서 다시 내부저장조로 공급하는 케미칼 순환장치에 있어서, 상기 웨이퍼 가이드 하단에 상기 웨이퍼 가이드의 내부로 뚫린 버블수집구; 상기 버블수집구와 연결되어 있으며, 상기 웨이퍼 가이드 내부를 따라서 형성되어 있는 버블유도관; 상기 버블유도관과 티자형태로 연결되어서 직선배관으로 질소가 공급되어지는 질소공급관 및 상기 질소공급관에 질소를 공급하는 질소공급장치; 상기 질소공급관의 말단에 연결되어 있으며, 상부에는 벤트가 있고, 하부에는 상기 내부저장조로 연결되는 배관이 설치되어 있는 버블분리탱크를 포함하고 있다.
케미칼, 버블, 웨이퍼 가이드, 저장조, 웨이퍼

Description

웨이퍼 가이드 버블 제거 시스템를 갖춘 케미칼 순환 장치{Chemical circulation device with wafer guide bubble removal system}
도 1은 종래의 습식공정에서 사용되는 케미칼 순환 공급장치의 개략도,
도 2는 본 발명에 의한 케미칼 순환 장치 중 웨이퍼 가이드 부분의 측면 단면도,
도 3은 본 발명에 의한 케미칼 순환 장치 중 웨이퍼가 놓이는 부분의 측면도,
도 4는 본 발명에 의한 웨이퍼 가이드 버블제거 시스템을 갖는 케미칼 순환장치의 개략도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10:종래의 케미칼 순환 공급장치
20:본 발명에 의한 케미칼 순환 공급장치
21:내부저장조 22:외부저장조
23:펌프 24:히터
25:필터 26:웨이퍼
31:질소공급장치 32:버블유도관
33:버블분리탱크 36:버블수집구
본 발명은 케미탈 순환 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 케미칼 순환 장치의 내부저장조내에서 발생하는 버블을 효과적으로 제거하기 위한 웨이퍼 가이드 버블 제거 시스템을 갖춘 케미칼 순환 장치에 관한 것이다.
반도체 공정에 있어서 라인 및 홀(hole)등을 형성하기 위하여 막형성, 포토레지스트(PR) 도포, 노광, 현상, 식각, 애싱, 세정의 단계를 반복적으로 거치게 된다. 이러한 과정을 거치면서 다양한 종류의 케미칼들이 사용되는데, 대표적으로 습식세정공정을 들 수 있다.
습식세정 방법은 RCA 세정, 피라니아 세정(Piranha Cleaning), DHF 세정, 오존 세정(O3 Cleaning)으로 나누어진다. RCA 세정은 크게 표준세정-1(SC-1)과 표준세정-2(SC-2) 방법이 있으며, 표준세정-1은 수산화암모늄(NH4OH), 과산화수소(H2O2) 그리고 물(H2O)을 약 1:1:5의 비율로 혼합하여 75-90℃ 정도의 온도에서 미립자와 유기 오염물을 제거하기 위한 세정 방법이다. 표준세정-2는 염산(HCl), 과산화수 소(H2O2) 그리고 물(H2O)을 약 1:1:5의 비율로 혼합하여 75-90℃정도의 온도에서 천이성 금속 오염물을 제거하기 위해 사용된다.
피라니아 세정은 황산(H2SO4)과 과산화수소(H2O2)를 약 4:1로 섞고, 온도가 90-130℃ 정도에서 웨이퍼 표면의 유기 오염물을 제거하기 위해 사용된다. DHF 세정은 불산(HF)을 과산화수소(H2O2)에 섞어 엷게 만들어 세정하는 방법이다. 도시바와 동부일렉트로닉스에서 사용 중인 NC-2(New Cleaning-2) 세정은 TMH : H2O2 : DIW = 1 : 2.3 : 36.7의 비율로 55~70℃에서 사용하고 있다.
위에서 본 바와 같이 습식세정공정에서는 세정조에서 물과 함께 다양한 종류의 케미칼을 사용하며, 아울러 세정의 효과를 최대화시키기 위하여 세정조의 온도를 가열하여 공정을 진행시키고 있다. 또한 세정조에서 사용되는 케미칼들의 농도 또는 순도등의 품질을 일정하게 유지하기 위하여 케미칼들은 필터링을 통하여 세정조내로 순환되어진다.
도 1은 종래의 습식공정에서 사용되는 케미칼 순환 공급장치의 개략도이다. 도 1에서 보는 바와 같이 종래의 습식공정에서 사용되는 케미칼 순환 공급장치는 웨이퍼(16)가 웨이퍼 가이드(18)에 고정되어서 내부 저장조(11)의 내부에 놓여서 케미칼과 접촉을 하게 된다.
한편, 내부 저장조(11)에서 오버플로우(overflow)되어 외부 저장조(12)로 넘어간 케미칼은 외부저장조(12) 하단에 위치한 배관을 통하여 펌프(13)에 의해 펌핑되어서 다시 내부 저장조(11)의 하부에 위치하는 케미칼 분배기(19)를 통하여 내부저장조(11)로 재순환하게 된다. 이 과정에서 케미칼은 히터(14)를 거쳐서 공정에서 적합한 온도로 가열이 되고, 아울러 필터(15)를 거치면서 불순물이 제거되어져서 내부 저장조(11)로 공급되어 진다.
그러나 이러한 케미칼의 순환과정에서 히팅과 펌핑을 하게 되는데, 펌핑으로 인하여 와류가 발생하게 되고, 히팅으로 인하여 케미칼내의 기체 성분의 용해도가 감소하게 되어서 케미칼 내에서 버블(17)이 발생하게 된다. 이러한 버블(17)은 필터에서 어느정도까지는 제거되지만, 미세 버블 및 고온에서 다량 발생하는 버블은 필터링만으로 완전히 제거하기는 어렵다.
한편 이러한 버블은 파티클의 발생을 유발시키고, 웨이퍼의 표면에 달라붙어서 공정의 진행을 방해하여 수율을 저하시키는 원인이 되고 있다. 특히 고온에서는 기체의 용해도가 더욱 감소하게 되어서 버블의 발생량의 과다하게 되어 웨이퍼 슬롯 점프(slot jump) 및 파손으로 인한 사고가 발생할 수 있다.
본 발명은 상기된 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 저장조내에서의 버블을 제거할 수 있는 장치을 구축하여 버블로 인한 파티클의 발생을 억제하고 웨이퍼의 파손현상을 방지할 수 있는 웨이퍼 가이드 버블 제거 시스템을 갖춘 케미칼 순환 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명에 의한 웨이퍼 가이드 버블 제거 시스템을 갖춘 케미칼 순환 장치는 웨이퍼 가이드가 담긴 내부저장조에서 넘치는 케미칼을 외부저장조를 거쳐서 펌핑한 후 히터와 필터를 거쳐서 다시 내부저장조로 공급하는 케미칼 순환장치에 있어서, 상기 웨이퍼 가이드 하단에 상기 웨이퍼 가이드의 내부로 뚫린 버블수집구; 상기 버블수집구와 연결되어 있으며, 상기 웨이퍼 가이드 내부를 따라서 형성되어 있는 버블유도관; 상기 버블유도관과 티자형태로 연결되어서 직선배관으로 질소가 공급되어지는 질소공급관 및 상기 질소공급관에 질소를 공급하는 질소공급장치; 상기 질소공급관의 말단에 연결되어 있으며, 상부에는 벤트가 있고, 하부에는 상기 내부저장조로 연결되는 배관이 설치되어 있는 버블분리탱크를 포함하고 있다.
본 발명에 의한 다른 바람직한 형태에 의하면, 상기 웨이퍼 가이드 버블 제거 시스템을 갖춘 케미칼 순환 장치는 석영으로 만들어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 다른 바람직한 형태에 의하면, 상기 웨이퍼 가이드 하단에 설치되어지는 상기 버블수집구는 상기 웨이퍼 가이드의 각각의 웨이퍼가 놓이는 부분의 하단부에 1~2mm의 크기를 갖는 원형구를 3개씩 설치하는 것을 특징으로 한다.
이하 예시도면에 의거하여 본 발명의 일실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명한다. 다만, 아래의 실시예는 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 충분히 이해할 수 있도록 제공되는 것이지, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명에 의한 케미칼 순환 장치 중 웨이퍼 가이드 부분의 측면 단면도이고, 도 3은 본 발명에 의한 케미칼 순환 장치 중 웨이퍼가 놓이는 부분의 측면도이다.
도 2에서 보는 바와 같이 본 발명에 의한 웨이퍼 가이드 버블 제거 시스템을 갖춘 케미칼 순환 장치의 웨이퍼 가이드 부분은 기존의 웨이퍼 가이드(28)의 하단부에 버블수집구(36)를 만들고, 상기 버블수집구(36)는 상기 웨이퍼 가이드(28)의 내부에 형성된 버블유도관(32)과 연결되며, 상기 버블수집구(36)에서의 버블(27)의 수집을 용이하게 하기 위하여 버블수집구를 진공상태로 만들기 위한 질소 공급장치(31)도 갖추어져 있다.
또한 도 3에서 보는 바와 같이 상기 버블수집구(36)는 상기 웨이퍼 가이 드(28)의 각각의 웨이퍼가 놓이는 지점의 하단부에 설치되어진다.
상기 버블수집구(36)이 크기는 1-2mm가 적당한데, 버블수집구의 크기가 1mm미만이면 버블(27)이 버블수집구(36)를 통과하기 어렵고, 버블수집구(36)의 크기가 2mm를 초과하면 상기 버블수집구(36)로 과량의 물이 유입될 수 있다.
버블수집구(36)의 갯수는 발생되어지는 버블(27)의 갯수에 따라 적당하게 설치되어지나, 바람직하게는 각각의 웨이퍼의 하단에 3개가 설치되는 것이 바람직하다. 이는 카세트의 하부중 가장 낮은 부분에 하나 설치하고, 이를 기준으로 양 측면으로 하나씩 설치하는 것이 형태상 버블을 수집하는데 가장 바람직하기 때문이다. 이러한 웨이퍼 가이드 버블 제거 시스템을 갖춘 케미칼 순환 장치는 그 재질에 있어서 특별한 제한은 없지만, 석영으로 만드는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명에 의한 웨이퍼 가이드 버블제거 시스템을 갖춘 케미칼 순환 장치의 개략도인데, 본 발명에 의한 웨이퍼 가이드 버블 제거 시스템을 갖춘 케미칼 순환 장치는 기존의 케미칼 순환 장치에 버블수집관(36), 버블유도관(32), 질소공급장치(31), 질소공급관(38), 버블분리탱크(33)를 추가로 포함하고 있다.
상기 웨이퍼 가이드 버블제거 시스템을 갖춘 케미칼 순환 장치의 운전에 대하여 살펴보면, 내부 저장조(21)의 하단에서 발생한 버블(27)은 웨이퍼(26)와 접촉 하기 전에 웨이퍼 가이드(28)의 하단에 형성된 버블수집구(36)를 통하여 수집되어서, 버블유도관(32)을 거쳐서 버블분리탱크(33)로 유입된다.
한편 질소공급장치(31)가 버블유도관(32)과 티자형태로 연결되어 있으며, 질소공급장치(31)에서 빠른 속도로 질소를 공급하면, 질소공급관과 티자형태의 아래로 연결된 버블유도관(32)의 압력이 낮아지게 되고, 따라서 버블수집구(36)의 압력도 낮아지게 되어서 버블수집구(36)에서 버블(27)의 수집이 용이하게 된다. 필요에 따라서는 질소공급관과 버블유도관(32)이 만나는 티자 부분(A부분)의 질소공급관의 직경을 작게 만들어서 질소 공급 속도를 더욱 빠르게 하여 버블수집구(36)의 압력을 낮게 조절할 수도 있다.
한편 버블분리탱크(33)로 유입된 버블과 이들과 함께 유입된 케미칼은 버블분리탱크(33)에서 기액분리가 일어나게 되어, 가벼워 위로 뜬 버블(27)들은 버블분리탱크(33)의 상단에 나 있는 벤트(vent)(34)를 통하여 외부로 배출되고, 버블분리탱크(33)의 하단에 모인 케미칼은 다시 외부 저장조(22)로 보내진다. 이 때 필요에 따라서는 이송 펌프(도면에 미도시)가 설치될 수도 있다.
이렇게 버블분리탱크(33)에서 유입된 케미칼과 내부저장조(21)에서 넘친 케미칼은 외부저장조(22)에서 종전과 마찬가지로 펌프(23)에 의해 펌핑된 후, 히터(24)와 필터(25)를 거쳐서 내부저장조(21)의 하단에 설치된 케미칼 분배기(29)를 통하여 내부저장조(21)로 재순환하게 된다.
본 발명을 통하여 웨이퍼에 버블이 닿기 전에 웨이퍼 가이드 하단에 설치된 버블수집구를 통하여 버블을 제거함으로서 웨이퍼의 표면에 버블이 닿아서 발생할 수 있는 파티클과 워터 마크등의 문제를 해결할 수 있으며, 웨이퍼 슬롯 점프 발생을 방지하여 안정된 설비 운영을 할 수 있다.

Claims (3)

  1. 웨이퍼 가이드가 담긴 내부저장조에서 넘치는 케미칼을 외부저장조를 거쳐서 펌핑한 후 히터와 필터를 거쳐서 다시 내부저장조로 공급하는 케미칼 순환장치에 있어서, 상기 웨이퍼 가이드 하단에 상기 웨이퍼 가이드의 내부로 뚫린 버블수집구; 상기 버블수집구와 연결되어 있으며, 상기 웨이퍼 가이드 내부를 따라서 형성되어 있는 버블유도관; 상기 버블유도관과 티자형태로 연결되어서 직선배관으로 질소가 공급되어지는 질소공급관 및 상기 질소공급관에 질소를 공급하는 질소공급장치; 상기 질소공급관의 말단에 연결되어 있으며, 상부에는 벤트가 있고, 하부에는 상기 내부저장조로 연결되는 배관이 설치되어 있는 버블분리탱크를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가이드 버블 제거 시스템을 갖춘 케미칼 순환 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 웨이퍼 가이드 버블 제거 시스템을 갖춘 케미칼 순환 장치는 석영으로 만들어진 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가이드 버블 제거 시스템을 갖춘 케미칼 순환 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 버블수집구는 상기 웨이퍼 가이드의 각각의 웨이퍼가 놓이는 부분의 하단부에 1~2mm의 크기를 갖는 원형구를 3개씩 설치하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가이드 버블 제거 시스템을 갖춘 케미칼 순환 장치.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0786223A (ja) * 1993-06-22 1995-03-31 Nippon Steel Corp 液供給管及びこの液供給管を用いた処理液の供給装置
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KR100187443B1 (ko) * 1996-05-08 1999-04-15 김광호 반도체설비의 케미컬 순환공급장치

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