KR100891067B1 - 웨트 스테이션 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 제조 공정의 웨트 스테이션 장치의 쿨링탱크에서 고온의 케미컬을 냉각시킴에 있어서 종래의 공정용 냉각수(PCW)를 대체하여, 웨트 스테이션에서 사용되고 배수되는 저온의 순수(deionized water)를 활용함으로써 장비의 유지비용을 절감하고 케미컬의 교체시간을 단축할 수 있도록 하는 웨트 스테이션 장치에 관한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명은, 고온의 케미컬을 수용함과 아울러 내부에는 공정용 냉각수(PCW)가 순환되어 상기 케미컬을 냉각시키는 쿨링탱크를 포함하며, 웨이퍼의 습식 식각과 세정이 이루어지는 웨트 스테이션 장치에 있어서, 상기 PCW의 순환을 대체하여, 순수 배스 내에 수용된 순수와, 순수 오버플로우 배스 내에 수용된 순수와, 세정을 마친 웨이퍼를 건조시키는 드라이어에서 배출되는 순수 중 어느 하나 이상을 상기 쿨링탱크 내부로 순환되도록 하여, 상기 쿨링탱크 내의 케미컬을 냉각시키는 것을 특징으로 한다.
웨트 스테이션, 쿨링탱크, 아스피레이터, 케미컬, PCW, 순수.

Description

웨트 스테이션 장치{WET STATION APPARATUS}
본 발명은 웨트 스테이션 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 제조 공정의 웨트 스테이션 장치의 쿨링탱크에서 고온의 케미컬을 냉각시킴에 있어서 종래의 공정용 냉각수(PCW)를 대체하여, 웨트 스테이션에서 사용되고 배수되는 저온의 순수(deionized water)를 활용함으로써 장비의 유지비용을 절감하고 케미컬의 교체시간을 단축할 수 있도록 하는 웨트 스테이션 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 공정에 있어서, 습식 식각 공정은 불필요한 막질을 식각하거나, 웨이퍼 표면을 세정하는 공정으로서, 일반적으로 케미컬 배스(chemical bath)에 담긴 고온의 케미컬(chemical) 용액을 사용하여 웨이퍼 상에 형성된 폴리 실리콘막, 산화막, 질화막 등을 제거하거나, 케미컬 배스에 담긴 특정 케미컬을 사용하여 웨이퍼의 표면에 부착된 폴리머(polymer), 파티클(particle), 중금속 등과 같은 오염물질을 제거하는 공정이며, 이러한 공정에 사용되는 장치를 웨트 스테이션(wet station) 장치라 한다.
통상, 습식 식각 공정은 120~160 ℃ 정도의 황산(H2SO4)과 과산화수소(H2O2) 등의 케미컬이 담긴 케미컬 배스 내부에 소정의 반도체 소자 제조 공정이 진행된 웨이퍼를 소정 시간동안 투입함으로써 식각 공정이 이루어진다.
그리고, 습식 식각 공정을 진행한 후에는, 케미컬 배스 내부에 담긴 케미컬은 외부로 배출되며, 다시 케미컬 배스 내부에 일정량의 순수를 공급함으로써 습식 식각 공정이 진행된 웨이퍼 상에 흡착된 케미컬을 제거하는 세정 공정이 진행된다.
도 1은 종래 웨트 스테이션 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
종래의 웨트 스테이션 장치는 케미컬이 내부에 수용되는 케미컬 배스(1,3,5)의 하측으로 각각 배출라인(1a,3a,5a)이 설치되고, 상기 배출라인(1a,3a,5a)의 하측으로 에어밸브(14,34,54)가 설치되며, 상기 에어밸브(14,34,54)가 닫힌 상태일 때에 상기 배출라인(1a,3a,5a) 상에 설치된 펌프(12,32,52)의 작동에 의해 케미컬은 환수라인(1b,3b,5b)을 통해 상기 케미컬 배스(1,3,5)로 환수되며, 상기 배출라인(1a,3a,5a)과 상기 환수라인(1b,3b,5b) 사이에는 케미컬의 가열을 위한 히터(13,33,53)와, 케미컬 내의 이물질을 걸러내는 필터(11,31,51)가 설치된다.
상기 에어밸브(14,34,54)는 순차적으로 또는 동시에 개방될 수 있으며, 상기 에어밸브(14,34,54)를 통해 흐르는 케미컬은 연결라인(15)으로 취합되어 쿨링탱크(20)로 유입된다.
상기 쿨링탱크(20)는 상기 케미컬 배스(1,3,5)에서 습식 식각 공정이 진행된 후에 고온 상태가 된 케미컬을 60 ℃ 이하의 저온상태가 되도록 냉각시키게 되며, 이러한 목적을 위하여 상기 쿨링탱크(20)에는 PCW공급원(25)으로부터 공급되는 공정용 냉각수(Process Cooling Water, 이하 'PCW'라 함)가 내부를 순환하도록 구성 된다.
상기 PCW의 온도는 18 ~ 19 ℃ 정도이며, 쿨링탱크(20) 내부를 순환하며 상기 케미컬과 혼합되지 않은 상태로 순환하면서 열전도에 의해 케미컬을 냉각시키게 된다.
상기 쿨링탱크(20)에서 냉각되는 케미컬의 온도는 온도계(45)에 표시되며, 작업자는 수동으로 배수조절밸브(46)를 개방시켜 케미컬을 배수라인(40)으로 배출시키게 된다.
이때, 상기 케미컬의 배출을 용이하게 하기 위하여 상기 배수라인(40)에는 아스피레이터(aspirator, 30)가 연결되어 설치된다. 상기 아스피레이터(30)는 시수(city water)공급원(35)으로부터 시수가 급수되어 배수라인(40)으로 배출되는 경우에 압력차이에 의해 쿨링탱크(20) 내의 케미컬이 배수라인(40)측으로 빨려 나가도록 하는 역할을 한다.
한편, 웨트 스테이션 장치에는 습식 식각 공정을 마친 후의 웨이퍼를 세정하기 위한 순수를 수용하는 순수 배스(2,4,6)와, 상기 순수를 오버플로우(overflow)시키는 순수 오버플로우 배스(7)와, 웨이퍼에 대한 세정 공정 후에 웨이퍼를 건조시키는 드라이어(8)가 구비되고, 상기 순수 배스(2,4,6)와 순수 오버플로우 배스(7) 및 드라이어(8)에서는 각각의 배출라인(2a,4a,6a,7a,8a) 상에 설치된 에어밸브(24,44,64,74,84)의 개방에 의해 순수를 외부로 배출하는 구조로 되어 있다.
상기 종래의 웨트 스테이션 장치에서는 쿨링탱크(20)에 고가인 PCW를 순환시키는 방식을 도입함에 따라서 장치의 운용비용을 높이게 되는 문제점이 있고, 또한 순수 배스(2,4,6)와 순수 오버플로우 배스(7) 및 드라이어(8)에서 배출되는 순수를 그대로 외부로 방류시킴으로써 순수를 충분히 활용하지 못하고 낭비하는 문제점이 있다.
또한, 종래의 웨트 스테이션 장치의 쿨링탱크(20)는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 재질로 되어 있어 케미컬과의 화학적 반응에 안정적이고 열저항성과 내마모성이 우수한 장점이 있음에도 불구하고 열전달 효율이 떨어져 케미컬을 신속하게 냉각시키는 데 한계가 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 고온의 케미컬을 사용하는 웨트 스테이션 장치에서 공정의 진행후에 케미컬의 냉각을 위해 쿨링탱크의 내부에 PCW를 순환시킴에 따른 운용비용을 절감할 수 있는 웨트 스테이션 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 쿨링탱크에서의 열전달 효율을 높여 케미컬의 냉각 시간을 단축할 수 있는 웨트 스테이션 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 웨트 스테이션 장치는, 케미컬이 내부에 수용되고 웨이퍼의 습식 식각과 세정이 이루어지는 다수의 케미컬 배스와, 상기 습식 식각후의 웨이퍼 세정에 사용되는 순수를 내부에 수용하는 다수의 순수 배스와, 상기 순수를 오버플로우시키는 오버플로우 배스와, 세정이 완료된 웨이퍼를 건조시키는 드라이어와, 상기 케미컬 배스에서 습식 식각 공정 완료후에 배출되는 케미컬을 수용함과 아울러 소정 온도로 냉각시키는 쿨링탱크를 포함하는 웨트 스테이션 장치에 있어서, 상기 순수 배스와, 상기 오버플로우 배스와, 상기 드라이어로부터 배출되는 순수 중 어느 하나 이상을 상기 쿨링탱크 내부로 순환시켜 상기 쿨링탱크 내부에 수용된 케미컬을 소정 온도로 냉각시킴과 아울러, 상기 쿨링탱크의 배수라인 상에는 온도감지센서와 배수조절밸브가 구비되고, 상기 온도감지센서에서 감지되는 케미컬의 온도가 설정 온도 이하인 조건에서 상기 배수조절밸브가 개방되도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 쿨링탱크의 재질은 퀄츠(Quartz)인 것을 특징으로 한다
삭제
본 발명에 따른 웨트 스테이션 장치에 의하면, 웨트 스테이션의 쿨링탱크 내의 케미컬을 냉각시킴에 있어서 PCW의 사용을 대체하여 웨트 스테이션 장치에서 사용되고 배수되는 순수가 쿨링탱크를 거쳐서 배출되도록 함으로써 장비의 운용비용을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 쿨링탱크의 재질을 퀄츠(Quartz)로 구성하여 열전달 효율을 높여 케미컬의 냉각속도를 향상시킴으로써 케미컬의 교체시간을 단축할 수 있는 장점이 있다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 웨트 스테이션 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
케미컬 배스(1,3,5)에서 습식 식각과 세정 공정을 진행한 후의 케미컬은 각 각의 배출라인(1a,3a,5a)으로 배출되고 연결라인(15)으로 취합되어 쿨링탱크(20)로 유입된다.
상기 쿨링탱크(20)에서는 습식 식각과 세정 공정에서 사용된 고온의 케미컬을 냉각시키기 위한 수단으로써, 종래 PCW를 쿨링탱크(20)의 내부로 순환시키는 방식을 대체하여, 웨트 스테이션 장치에서 사용되고 배수되는 순수의 폐수가 쿨링탱크(20)를 거쳐서 배출되도록 배관라인을 변경한 것에 특징이 있다.
웨트 스테이션 장치에는 웨이퍼의 습식 식각 공정 후에 웨이퍼의 세정 공정이 진행되며, 상기 세정 공정에 사용되는 순수의 공급을 위한 장치로서, 상기 순수를 수용하는 순수 배스(2,4,6)와, 상기 순수를 오버플로우시키는 순수 오버플로우 배스(7)가 구비되며, 상기 순수 배스(2,4,6)와 상기 오버플로우 배스(7)에서는 순수가 사용되고 배출된다. 또한, 상기 세정 공정을 수행한 후의 웨이퍼를 건조시키는 드라이어(8)에서도 순수가 배출된다.
상기 순수 배스(2,4,6)의 배출라인(2a,4a,6a)과, 순수 오버플로우 배스(7)의 배출라인(7a)과, 드라이어(8)의 배출라인(8a) 중 어느 하나 이상을 상기 쿨링탱크(120)를 거쳐서 배수라인(140)으로 배출되도록 하며, 바람직하게는 상기 배출라인(2a,4a,6a,7a,8a) 모두를 상기 쿨링탱크(120) 내부로 순환시킨 후 배수라인(140)을 통해 배출되도록 형성한다.
상기 쿨링탱크(120)로 유입되기 전의 순수의 온도는 20 ~ 23 ℃의 저온상태이므로 상기 쿨링탱크(120) 내의 케미컬을 소정의 온도(60 ℃ 이하)로 냉각시킴에 있어서 종래의 PCW를 외부에서 끌여들여서 순환시키는 방식을 대체하여, 기존의 웨 트 스테이션에 구비되어 있는 장치에서 배출되는 순수를 그대로 활용함으로써 별도의 PCW를 사용함에 따른 장비의 운용비용을 절감할 수 있게 된다.
또한, 상기 쿨링탱크(120)의 재질은 열전달 효율이 높은 퀄츠(Quartz) 재질로 구성하여, 상기 배출되는 순수를 이용하여 케미컬을 냉각시킴에 있어서, 저온상태의 순수와 고온상태의 케미컬간에 열전달이 신속하게 이루어지도록 하여 케미컬의 냉각시간을 단축시킬 수 있게 된다.
그리고, 쿨링탱크(120)와 배수라인(140) 사이에는 상기 쿨링탱크(120)에서 냉각된 케미컬의 온도를 감지하는 온도감지센서(145)와 배수조절밸브(146)가 설치된다.
상기 온도감지센서(145)는 제어부(미도시됨)에 전기적으로 연결되며, 상기 제어부에서는 상기 온도감지센서(145)에서 감지된 케미컬의 온도가 60 ℃를 초과하는 경우에는 상기 배수조절밸브(146)가 닫힌 상태로 유지되도록 제어하고, 케미컬의 온도가 60 ℃ 이하인 경우에는 상기 배수조절밸브(146)가 개방되어 케미컬이 배수라인(140)으로 배출되도록 제어한다.
한편, 냉각된 케미컬이 배수라인(140)으로 용이하게 배수처리되도록 하기 위하여, 배수라인(140)에는 아스피레이터(30)가 연결된다. 상기 아피레이터(30)는 시수공급원(35)으로부터 시수를 배수라인(140)으로 급수하는 경우 상기 시수의 유속에 의해 진공압을 형성하게 되고, 이 때 발생되는 흡입력에 의해 쿨링탱크(120) 내의 케미컬이 배수라인(140)측으로 빨려 들어가도록 하여 케미컬과 시수의 혼합용액이 배수라인(140)을 거쳐서 배수구(160)로 배출된다.
상기 시수의 공급은 시수공급원(35)과 아스피레이터(30) 사이에 설치되는 시수공급밸브(32)가 개방된 상태에서 이루어지며, 상기 아스피레이터(30)의 작동은 냉각된 케미컬이 공정진행 중에 오염되어 재활용이 불가능한 경우에 배수구(160)로 폐수처리하는 경우에 이용된다.
그러나, 냉각된 케미컬의 재활용이 가능한 경우에는 상기 아스피레이터(30)를 작동시키지 않은 상태에서 배수라인(140)으로 배출되는 케미컬은 리사이클탱크(150)로 취합된 후, 회수업체에서 회수하여 재활용되도록 한다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정·변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
도 1은 종래 웨트 스테이션 장치를 개략적으로 나타낸 구성도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 웨트 스테이션 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1,3,5 : 케미컬 배스 1a ~ 8a : 배출라인
1b,3b,5b : 환수라인 2,4,6 : 순수 배스
7 : 순수 오버플로우 배스 8 : 드라이어
11,31,51 : 필터 12,32,52 : 펌프
13,33,53 : 히터 14,34,54 : 에어밸브
15 : 연결라인 20,120 : 쿨링탱크
25 : PCW공급원 30 : 아스피레이터
35 : 시수공급원 40,140 : 배수라인
45 : 온도계 46,146 : 배수조절밸브
145 : 온도감지센서 150 : 리사이클탱크
160 : 배수구

Claims (3)

  1. 케미컬이 내부에 수용되고 웨이퍼의 습식 식각과 세정이 이루어지는 다수의 케미컬 배스와, 상기 습식 식각후의 웨이퍼 세정에 사용되는 순수를 내부에 수용하는 다수의 순수 배스와, 상기 순수를 오버플로우시키는 오버플로우 배스와, 세정이 완료된 웨이퍼를 건조시키는 드라이어와, 상기 케미컬 배스에서 습식 식각 공정 완료후에 배출되는 케미컬을 수용함과 아울러 소정 온도로 냉각시키는 쿨링탱크를 포함하는 웨트 스테이션 장치에 있어서,
    상기 순수 배스와, 상기 오버플로우 배스와, 상기 드라이어로부터 배출되는 순수 중 어느 하나 이상을 상기 쿨링탱크 내부로 순환시켜 상기 쿨링탱크 내부에 수용된 케미컬을 소정 온도로 냉각시킴과 아울러, 상기 쿨링탱크의 배수라인 상에는 온도감지센서와 배수조절밸브가 구비되고, 상기 온도감지센서에서 감지되는 케미컬의 온도가 설정 온도 이하인 조건에서 상기 배수조절밸브가 개방되도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨트 스테이션 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 쿨링탱크의 재질은 퀄츠(Quartz)인 것을 특징으로 하는 웨트 스테이션 장치.
  3. 삭제
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