KR100895965B1 - 습식세정장치 - Google Patents

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Abstract

처리액의 배출 속도를 증가시켜 습식세정에서 소요되는 시간을 단축시킬 수 있고 기판의 세정 효율을 증가시킬 수 있는 습식세정장치가 개시된다. 습식세정장치는 처리액을 수용하는 처리조, 처리조 하부에 구비되어 처리액을 배출하는 처리액 배출부 및 처리액이 처리조 내에서 수평 방향으로 선회하도록 유체를 처리조 내로 공급하는 유체 공급부를 구비한다.

Description

습식세정장치 {WET STATION}
본 발명은 습식세정장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 처리액의 배출 속도를 증가시켜 습식세정에서 소요되는 시간을 단축시킬 수 있고 기판의 세정 효율을 증가시킬 수 있는 습식세정장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는 리소그래피, 증착 및 에칭 등의 공정이 반복적으로 수행됨으로써 제조된다. 상기 공정들을 거치는 동안 기판(예를 들어 실리콘 웨이퍼) 표면에는 각종 파티클, 금속 불순물, 유기물 등이 잔존할 수 있다. 이와 같은 오염 물질들은 제품의 수율 및 신뢰성에 악영향을 미칠 수 있다. 따라서, 상기 오염 물질들을 제거하기 위한 세정 공정이 수행되어야 한다.
기판을 세정하는 방식은 처리 방식에 따라 크게 건식(Dry)세정방식과 습식(Wet)세정방식으로 구분될 수 있다. 그 중 습식세정방식은 처리액이 수용된 처리조 내부에 기판을 일정 시간 침지시켜 기판을 세정하는 방식을 말한다.
한편, 통상적인 습식세정방식은 약액(chemical) 처리 공정과 큐디알(QDR; Quick Dump Rinse) 공정 등을 포함하여 구성된다. 약액 처리 공정은 약액이 담긴 약액조(chemical bath) 내에 기판을 일정 시간 침지시켜 기판 표면에 존재하는 오 염 물질을 제거하는 공정이며, 큐디알 공정은 상기 약액 처리 공정 후에 기판 표면에 잔류할 수 있는 약액 등을 제거하는 공정이다.
상술하면, 상기 큐디알 공정은 초순수(Deionized Water) 등이 채워진 큐디알 배쓰(bath) 내에 기판을 안착시킨 후 상기 초순수 등을 빠르게 덤프 드레인(dump drain)함으로써 기판에 묻어 있는 약액 등을 린스(rinse)하는 공정이다. 이때 기판이 공기 중에 노출되지 않도록 하기 위해 초순수 샤워가 병행될 수 있다.
상기와 같은 공정을 수행하기 위해, 종래의 습식세정장치는 큐디알 배쓰 등의 배쓰 하부면 중앙에 드레인 밸브를 구비하고, 상기 드레인 밸브를 빠르게 개방함으로써 배쓰에 채워진 약액 등이 배출될 수 있도록 구성된다.
그러나, 상기와 같은 기존의 장치는 배쓰 하단 중앙에 설치된 드레인 밸브만으로 약액 등을 배출하여야 하므로 상대적으로 많은 시간이 소요된다는 문제가 있다.
또한, 반도체 기판이 대형화됨에 따라 배쓰도 대형화되고 있으며, 이에 따라 배쓰 내에서 배출하여야 하는 약액 등의 양도 증가하고 있기 때문에 드레인 밸브에 의한 자연 배출만으로 필요 시간 내에 약액 등을 배출하는 것에는 한계가 있을 수 밖에 없다는 문제가 있다.
아울러, 배쓰가 대형화될 경우 큐디알 과정에서 초순수가 필요한 속도로 배출되지 않을 수 있으며, 이에 따라 기판에 묻어있는 약액 등이 충분히 린스되지 않을 수 있다는 문제가 있으며, 기판과 산소(O2) 사이의 접촉 시간이 증가하여 기판 표면에 불량이 발생할 수 있다는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출한 것으로서, 본 발명의 일 과제는 약액조 등에 채워진 약액 등을 보다 빠르게 배출함으로써 전체 습식세정 시간을 단축시킬 수 있으며, 약액조 등이 대형화되어도 필요한 시간 내에 약액 등을 배출할 수 있는 습식세정장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 과제는 큐디알 과정 중에 초순수를 빠르게 배출함으로써 기판에 묻어있는 약액 등을 충분히 린스할 수 있고 기판 표면에 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있는 습식세정장치를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 과제들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 습식세정장치는 처리액을 수용하는 처리조, 처리조 하부에 구비되어 처리액을 배출하는 처리액 배출부 및 처리액이 처리조 내에서 수평 방향으로 선회하도록 유체를 처리조 내로 공급하는 유체 공급부를 구비한다.
처리조는 처리액이 수용되는 용기를 말하며, 상기 처리액 내에 기판 등의 피처리물을 일정 시간 침지시키는 등의 방법으로 상기 피처리물을 세정하는 역할을 수행한다. 여기서 처리액이라 함은 피처리물 표면에 존재하는 오염 물질 등을 세정하기 위한 약액(chemical) 또는 초순수(Deionized Water) 등을 말한다. 이러한 처리조의 형태 및 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양 등에 따라 다양하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 처리조는 내조 및 외조를 포함하여 구성될 수 있다. 한편, 상기 약액은 기판 표면에 잔존하는 오염물질을 세정하기 위한 화학 용액으로서 단일 또는 복수개의 화학 용액을 포함하여 구성될 수 있다.
처리액 배출부는 상기 처리조 하부 중앙에 구비될 수 있으며, 처리조에 수용된 처리액이 처리조 외부로 배출될 수 있도록 한다. 이를 위해 상기 처리액 배출부는 배출 포트(drain port), 배출관(drain pipe) 및 배출 밸브 등을 포함하여 구성될 수 있다.
유체 공급부는 질소 가스와 같은 유체를 상기 처리조 내로 공급하여 처리액을 수평 방향으로 선회시킬 수 있는 구성요소이다. 처리액이 채워진 처리조 내에 소정의 유체를 일정 방향으로 공급하면, 상기 처리액은 처리조 내에서 일정 방향으로 선회할 수 있다. 예를 들어, 상기 처리액은 상기 유체 공급에 의해 처리조 내에서 나선형으로 유동할 수 있다. 이때 상기 처리액 배출부를 개방하면 상기 처리액은 보다 빠르게 처리조 외부로 배출될 수 있다.
상기와 같은 구조를 통해 본 발명에 따른 습식세정장치는 단순히 배출 밸브 등을 개방하여 처리액을 배출하는 것보다 더 빠르게 처리액을 처리조 외부로 배출할 수 있다. 이를 통해 처리조가 대형화되어도 처리액의 배출이 보다 빠르게 진행될 수 있으며, 이의 결과로 전체 습식세정 시간이 단축될 수 있다. 또한, 큐디알 과정 중 기판이 산소와 접촉하는 시간이 단축될 수 있고 초순수가 빠르게 배출될 수 있어 기판에 대한 린스 효과가 향상될 수 있다
한편, 상기 유체 공급부는 복수개의 유체 공급파이프를 포함할 수 있으며, 상기 유체 공급파이프에는 상기 유체를 토출하기 위한 유체 공급구가 형성될 수 있 다. 이때, 상기 유체 공급파이프는 상기 처리조 내면에 인접하게 배치될 수 있으며, 상기 유체 공급구는 상기 처리액의 유동 방향에 대응하여 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 습식세정장치는 유체 공급부를 통한 유체 공급에 의해 처리조에 수용된 처리액을 수평 방향으로 선회시킬 수 있다. 이에 따라 처리조에 수용된 처리액은 수평 방향으로 선회하며, 처리액 배출부를 통해 처리조 외부로 배출될 수 있다. 이의 결과로 본 발명에 따른 습식세정장치는 처리액을 보다 빠르게 처리조 외부로 배출시킬 수 있기 때문에, 습식세정에 소요되는 전체 시간을 단축시킬 수 있으며, 처리조가 대형화되어도 필요 시간 내에 처리액을 배출시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 습식세정장치는 큐디알 과정 중에도 초순수를 보다 빠르게 배출할 있어, 기판 표면의 약액 등을 보다 효율적으로 린스할 수 있을 뿐만 아니라, 기판 표면이 공기 중에 노출되는 시간을 단축시킬 수 있어 기판 표면에 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 상기 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 습식세정장치의 구조를 도시한 구성도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 습식세정장치의 작동 상태를 설명하기 위한 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 습식세정장치는 처리조(110), 처리액 배출부(120) 및 유체 공급부(130)를 포함한다.
처리조(110)는 처리액(L)이 수용되는 용기를 말한다. 본 실시예에서는 기판(W) 표면에 남아있는 약액(chemical) 등을 린스하기 위한 큐디알 배쓰(QDR bath)가 처리조(110)로 예시되고 있으나, 상기 처리조(110)가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 처리조는 기판(W) 표면에 잔존하는 오염 물질 등을 세정하기 위한 약액조(chemical bath)일 수 있다.
한편, 상기 처리조(110)의 형태 및 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 선택될 수 있으나, 본 실시예에서는 내조(112) 및 외조(114)를 포함하여 구성된 처리조(110)가 예시되고 있다. 여기서, 상기 내조(112)에는 초순수가 수용되며, 상기 내조(112) 내에서 실질적인 세정 작업이 이루어진다. 상기 외조(114)는 상기 내조(112)의 둘레를 따라 형성되며, 내조(112)로부터 오버플로우(overflow)된 초순수가 수용될 수 있다.
또한, 상기 처리조(110)의 외측에는 내조(112) 및 외조(114)를 연결하여 외조(114)의 처리액(L)을 내조(112)로 순환시킬 수 있는 순환수단(160)이 제공될 수 있다. 이러한 순환수단(160)은 통상의 순환탱크(164) 및 순환유로(162) 등을 포함하여 구성될 수 있다. 다만, 상기 순환수단(160)의 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 아울러, 상기 순환수단(160) 상에는 필터 및 히터 등과 같은 각종 부가수단(미도시)이 제공될 수 있다.
기판(W)이 세정되는 과정을 상술하면 다음과 같다. 우선 웨이퍼 척(152)에 의해 복수개의 기판(W)이 내조(112) 내의 웨이퍼 가이드(154)에 안내된다. 내조(112) 내에 기판(W)이 안착된 후에는 초순수 업-플로우 공정이 수행된다. 그 후, 내조(112) 내에 있는 초순수를 드레인 시킨다. 이때 내조(112) 외측에 구비된 샤워노즐(150)로부터 초순수를 분사하는 순수 샤워 공정이 병행될 수 있다. 상기 초순수 업-플로우 공정과 초순수 드레인 공정은 반복하여 수행될 수 있다.
상기 초순수 드레인 공정을 수행하기 위해, 본 실시예에 따른 습식세정장치는 처리액 배출부(120)를 구비할 수 있다. 처리액 배출부(120)는 처리조(110) 하부, 본 실시예에서는 내조(112) 하부에 구비되어 상기 처리액(L)을 배출하는 역할을 수행한다. 한편, 처리액 배출부(120)는 처리액 배출을 위해 배출 포트(drain port)(126), 배출관(drain pipe)(122) 및 배출 밸브(124) 등을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 배출 밸브(124)를 개방함으로써 상기 처리액(L)은 배출 포트(126) 및 배출관(122)을 따라 처리조(110) 외부로 배출될 수 있다.
또한, 상기 초순수 업-플로우 공정을 수행하기 위해, 본 실시예에 따른 습식세정장치는 상기 내조(112) 내로 처리액(L)을 공급하는 처리액 공급부를 더 구비할 수 있다. 상기 처리액 공급부는 내조(112) 하부에서 상측으로 초순수를 공급하여 초순수가 내조(112)로부터 오버플로우될 수 있도록 한다. 본 실시예에서 상기 처리액 공급부는 처리액 배출부(120)와 일체로 구비될 수 있다. 즉, 배출 밸브(124)와 공급 밸브(156)를 조절함으로써, 저장 탱크(158) 내의 초순수를 내조(112) 내로 공급할 수 있다. 다만, 상기 처리액 공급부의 구성은 상기에 한정되지 않으며, 경우에 따라서는 처리액 배출부와 별도로 구비된 처리액 공급부가 제공될 수도 있다.
한편, 본 실시예에 따른 습식세정장치는 유체 공급부(130)를 구비함으로써 처리액(L)의 배출 속도를 향상시킬 수 있다. 즉, 유체 공급부(130)는 질소가스와 같은 유체를 내조(112) 내로 공급하여 내조(112) 내에 수용된 초순수가 내조(112) 내에서 수평 방향으로 선회할 수 있도록 한다. 이에 따라 내조(112) 내에 수용된 초순수는 수평 방향으로 선회하며, 예를 들어 나선형으로 유동하며 상기 처리액 배출부(120)를 통해 내조(112) 외부로 배출될 수 있다.
이의 결과로, 배출 밸브(124)를 단순 개방하여 초순수를 내조(112) 외부로 배출할 때보다 더 빠른 속도로 초순수를 내조(112) 외부로 배출할 수 있다. 따라서, 습식세정에 소요되는 전체 시간을 단축시킬 수 있으며, 내조(112)가 대형화되어도 필요 시간 내에 초순수를 내조(112) 외부로 배출시킬 수 있다. 또한, 큐디알 과정 중에 초순수를 보다 빠르게 배출할 수 있어, 기판(W) 표면의 약액 등을 보다 효율적으로 린스할 수 있을 뿐만 아니라, 기판(W) 표면이 공기 중에 노출되는 시간을 단축시켜 기판(W) 표면에 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 실시예에 있어, 상기 유체 공급부(130)는 복수개의 유체 공급파이프(132)를 포함하여 구성될 수 있다. 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 유체 공급부(130)는 4개의 유체 공급파이프(132)를 포함하여 구성된다. 다만, 경우에 따라서는 4개 미만 또는 4개 초과의 유체 공급파이프(132)가 구비될 수 있으며, 처리조(110) 내에서 처리액(L)의 나선형 유동을 형성시킬 수 있는 개수이면, 어느 개수나 본 실시예에 따른 습식세정장치에 적용될 수 있다.
상기의 유체 공급파이프(132)는 내조(112) 내면에 인접하게 배치되어, 처리액(L)의 나선형 유동을 보다 효율적으로 형성시킬 수 있다. 본 실시예에서는 대략 사각형 형상의 단면을 가지는 내조(112)의 각 모서리에 유체 공급파이프(132)가 각각 구비될 수 있다.
이때, 유체 공급파이프(132)에는 유체를 토출하기 위한 유체 공급구(134)가 형성될 수 있다. 여기서 상기 유체 공급구(134)는 초순수의 유동 방향에 대응하여 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 각 유체 공급파이프(132)에 형성된 유체 공급구(134)는 인접한 유체 공급파이프(132)를 순차적으로 바라보도록 형성됨으로써 상기 처리액(L)이 유체 공급에 의해 수평 방향으로 선회할 수 있도록 구성될 수 있다.
다만, 유체 공급구(134)의 형성 위치는 상기에 한정되지 않는다. 즉, 유체 공급에 의해 상기 처리액(L)이 처리조(110) 내에서 수평 방향으로 선회할 수 있도록 하는 유체 공급구(134)의 형성 위치이면, 어느 것이나 본 실시예에 따른 습식세정장치에 적용될 수 있다.
한편, 상기 유체 공급부(130)에 의해 공급되는 상기 유체는 처리액(L) 등과 반응하지 않는 유체인 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 유체는 질소 가스(N2)일 수 있다. 이를 통해 처리액(L)의 화학적 성질 등을 변경시키지 않는 범위 내에서 상기 유체 공급에 의해 성기 처리액(L)의 나선형 유동을 형성시킬 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기의 구성을 통해, 유체가 도 2의 화살표 방향으로 내조(112) 내에 공급되면, 내조(112) 내의 초순수는 나선형으로 유동할 수 있다. 이때, 상기 배출 밸브(124)를 개방하면, 상기 초순수는 나선형으로 유동함과 동시에 내조(112) 외부로 배출될 수 있다. 이에 따라, 내조(112) 내에 수용된 초순수는 보다 빠르게 외부로 배출될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 습식세정장치는 처리액(L)의 나선형 유동을 형성시키기 위해 복수개의 유체 공급파이프(132)를 포함하는 유체 공급부(130)를 구비한다. 다만, 다른 실시예에서는 유체 공급파이프(132)를 포함하지 않는 유체 공급부가 구비될 수도 있다. 예를 들어, 내조(112) 내면에 유체 분출구(미도시)를 형성하여 처리조(110) 내로 유체를 공급할 수도 있다. 즉, 처리조(110)가 대략 직육면체의 형상을 가질 때, 각 수직면의 모서리에 인접하게 유체 분출구를 깊이 방향을 따라 형성함으로써, 상기 유체 공급부(130)는 상기 유체 공급파이프(132)의 유체 공급구(134)가 처리조(110) 내면에 직접 형성된 것과 같은 구성을 가질 수도 있다.
한편, 본 실시예에 있어서는 대략 사각형 형상의 단면을 가지는 처리조(110)가 예시되고 있으나, 처리조(110)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 다른 실시예에서는 처리액(L)의 나선형 유동이 보다 원활하게 형성될 수 있도록 처리조가 원형의 단면을 가지거나, 모서리가 라운드된 형상의 단면을 가지도록 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두가 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 습식세정장치의 구조를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 습식세정장치의 작동 상태를 설명하기 위한 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110 : 처리조 112 : 내조
114 : 외조 120 : 처리액 배출부
130 : 유체 공급부 132 : 유체 공급파이프
134 : 유체 공급구

Claims (6)

  1. 처리액을 수용하는 처리조;
    상기 처리조 하부에 구비되어 상기 처리액을 배출하는 처리액 배출부; 및
    상기 처리액이 상기 처리조 내에서 수평 방향으로 선회하도록 상기 처리액과 화학적으로 반응하지 않으며 기체상태의 유체를 상기 처리조 내로 공급하는 유체 공급부;
    를 구비하는 습식세정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유체 공급부는 복수개의 유체 공급파이프를 포함하며, 상기 유체 공급파이프에는 상기 유체를 토출하기 위한 유체 공급구가 형성되는 것을 특징으로 하는 습식세정장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유체 공급파이프는 상기 처리조 내면에 인접하게 배치되며, 상기 유체 공급구는 상기 처리액의 유동 방향에 대응하여 형성되는 것을 특징으로 하는 습식세정장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유체는 질소(N2)인 것을 특징으로 하는 습식세정장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 처리조는 원형 또는 모서리가 라운드된 형상의 단면을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 습식세정장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 처리조 내로 상기 처리액을 공급하는 처리액 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 습식세정장치.
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KR19990030375U (ko) * 1997-12-30 1999-07-26 김영환 개폐장치가 구비된 습식세정장치
JP2003282512A (ja) 2002-03-26 2003-10-03 Seiko Epson Corp 基板処理槽及び浸漬式基板処理装置及び処理方法
KR20060073149A (ko) * 2004-12-24 2006-06-28 동부일렉트로닉스 주식회사 웨이퍼 습식세정을 위한 큐디알베쓰

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