KR101017102B1 - 습식 기판 세정 장치 및 그 세정 방법 - Google Patents

Abstract

다중 약액의 분사가 가능하도록 함으로써 세정 공정 시간의 단축함과 아울러 기판의 국부적인 건조를 방지할 수 있는 기판 세정 장치 및 이에 적합한 세정 방법이 제공된다. 그 습식 기판 세정 장치는, 약액공급부(52)에서 약액이 공급될 때 다중 약액이 동시에 각각 공급되도록 제1, 2유로(1, 2)가 형성된 공급관(3)과, 상기 공급관(3)에 연결되어 제1, 2유로(1, 2)와 연통되도록 제1, 2노즐(4, 5)이 형성된 노즐부(6)와, 상기 공급관(3)과 노즐부(6)에 형성됨과 아울러 제1, 2유로(1, 2)와 제1, 2노즐(4, 5)의 사이에 형성되어 제1, 2약액이 분사될 때 서로 섞이지 않도록 질소를 분사하도록 구성된 차단수단을 포함한다.

매엽식 기판 세정장치, 습식 기판 세정 장치, DIW, 다중 노즐

Description

습식 기판 세정 장치 및 그 세정 방법{Wet type washing device of wafer and thereof method}

본 발명은 습식 기판 세정 장치 및 그 세정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다중 약액의 분사가 가능하도록 함으로써 세정 공정 시간의 단축함과 아울러 기판의 국부적인 건조를 방지할 수 있는 습식 기판 세정 장치 및 그 세정 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 제조장치는 증착, 포토리소그래피, 식각, 화학적 기계적 연마, 세정, 건조등과 같은 단위공정들의 반복적인 수행에 의해 제조된다.

상기 단위 공정들중 세정 및 건조공정은 각각의 단위공정들을 수행하는 동안 반도체 기판 표면에 잔류하는 이물질 또는 불필요한 막을 제거하는 공정이다.

상기 세정 및 건조공정을 수행하는 장치는 다수의 기판을 동시에 세정하는배치식 세정장치와 낱장단위로 기판을 세정하는 매엽식 세정장치로 구분된다.

여기서, 매엽식 세정장치는 낱장의 기판을 지지하는 척과 기판처리면에 처리유체들을 공급하는 적어도 하나의 노즐을 포함하는 바, 매엽식 세정장치의 공정이시작되면, 척에 기판이 안착되고 노즐은 세정액, 린스액 및 건조가스를 순차적으로 분사하여 기판을 세정 및 건조시키게 된다.

도4는 매엽식 기판 세정장치를 도시한 개략 단면도로서, 상부가 개방된 원통형으로 구성되어 있고 내부에 공정처리를 위한 공간이 형성된 공정챔버(50)와, 상기 공정챔버(50)의 내부에 배치되어 있을 뿐만 아니라 기판(W)이 안착되고 세정공정을 위해 공급되는 약액에 대응하여 상하이동 및 회전하는 스핀헤드(51)와, 상기 공정챔버(50)로 다수의 약액들을 공급하는 약액공급부(52)와 연결되어 기판(W) 표면으로 약액을 분사하는 노즐부(53)와, 상기 공정챔버(50)에 구비되어 종류별 약액들을 회수하는 다수의 약액포집장치(54)로 구성된다.

또한, 상기 스핀헤드(51)와 노즐부(53)를 상하이동 또는 회전 이동시키도록 구성된 구동부(56, 57) 및 공정 진행에 따라 스핀헤드(51)와 노즐부(53)의 치를 이동하거나 회전시키도록 구동부(56, 57)를 제어하는 제어부(58)가 설치되어 있다.

상기 약액공급부(52)에서 공급되는 다양한 약액은 각각의 공급라인을 통해 노즐부(53)에서 분사되는 바, 약액공급부(52)는 세정 및 건조공정을 위하여 제1, 2, 3약액을 공급하는 바, 제1, 제2 약액은 불산(HF)용액, SC-1(Standard Clean-1) 용액이고, 제3약액은 초순수(DIW) 및 건조가스 예를 들면 이소프로필알코올(IPA : Isopropyl Alcohol)을 사용하게 된다.

상기 약액포집장치(54)는 공정챔버(50)의 내부에 형성되어 제1, 2, 3약액을각각 포집하도록 구성된 복수개의 보울로 이루어져 있는 바, 제1약액이 수용되는 공간(S1)을 이루는 제1보울(59)과, 제2약액이 수용되는 공간(S2)을 이루는 제2보울(60)과, 상기 제3약액이 수용되는 공간(S3)을 이루는 제3보울(61)로 이루어져 있 다.

또한, 상기 약액포집장치(54)의 공간에서 회수된 약액들을 각각 배출하도록 배출배관(62)이 설치되어 있게 된다.

상기 기판세정장치의 동작을 설명하면, 세정 및 건조공정시 스핀헤드(51)를 각각의 약액에 대응하는 위치로 이동함과 아울러 일정 속도로 회전시키게 되고, 노즐부(53)를 통해 해당 약액공급부(52)로부터 공급되는 약액을 기판(W)으로 분사시켜서 기판을 세정한다.

이때, 상기 약액포집장치(54)의 해당 공간(S1, S2, S3)에는 각각의 약액(제1, 2, 3약액)이 포집되어 배출배관(62)으로 배출된다.

그러나, 상기한 바와 같이 다수의 약액을 하나의 노즐부로 분사하게 되면, 약액을 교체할 때 약액공급장치를 같이 교체해야 하기 때문에 이에 따른 시간이 오래 소요됨과 아울러 하나의 약액만을 기판에 분사하면 대면적 기판 처리 시 국부적인 건조 현상이 발생되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 다중 노즐을 사용하여 약액의 교체에 따른 불필요한 소요 시간을 단축시킴과 아울러 다수의 약액을 함께 분사하여 대면적 기판의 국부적인 건조를 방지할 수 있도록 한 습식 기판 세정 장치 및 이에 적합한 세정 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 기판이 안착되고 세정공정을 위해 공급되는 제1, 2약액에 대응하여 상하이동 및 회전하는 스핀헤드와, 상기 다수의 약액들을 공급하는 약액공급부와 연결되어 기판 표면으로 약액을 분사하는 노즐부를 포함하는 습식 기판 세정 장치에 있어서, 상기 약액공급부에서 약액이 공급될 때 다중 약액이 동시에 각각 공급되도록 제1, 2유로가 형성된 공급관과, 상기 공급관에 연결되어 제1, 2유로와 연통되도록 제1, 2노즐이 형성된 노즐부와, 상기 공급관과 노즐부에 형성됨과 아울러 제1, 2유로와 제1, 2노즐의 사이에 형성되어 제1, 2약액이 분사될 때 서로 섞이지 않도록 질소를 분사하도록 구성된 차단수단을 포함함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 세정 방법은, 회전 및 승강하는 스핀헤드에 기판을 안 착시키고 제1, 2 약액을 노즐부로 분사하여 세정하고 초순수를 분사하여 린스를 하며 각각의 약액들을 제1, 2, 3보울로 포집하여 배출하도록 하는 습식 기판 세정 방법에 있어서, 상기 제1, 2약액을 제1, 2노즐을 통해 동시에 분사할 때 제1, 2노즐의 사이에 형성된 질소분사노즐을 통해 질소를 분사하여 제1, 2약액이 서로 섞이지 않으면서 세정할 수 있도록 하는 것을 포함함을 특징으로 한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이상과 같이 본 발명은 제1, 2약액이 동시에 각각 분사되도록 함과 아울러 질소가 제1, 2약액이 서로 섞이지 않도록 함으로써, 기판의 세정 시간을 단축시킬 수 있고 대면적 기판일 경우 기판의 국소적인 건조가 일어나지 않도록 하는 잇점이 있는 것이다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있 을 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 습식 기판 세정 장치의 단면도이고, 도 2는 도1에서 A-A 선 단면도로서, 약액공급부(52)에서 약액이 공급될 때 다중 약액이 같이 공급되도록 제1, 2유로(1, 2)가 형성된 공급관(3)과, 상기 공급관(3)에 연결되어 제1, 2유로(1, 2)와 연통되도록 제1, 2노즐(4, 5)이 형성된 노즐부(6)와, 상기 공급관(3)과 노즐부(6)에 같이 형성됨과 아울러 제1, 2유로(1, 2)의 사이에 형성되어 제1, 2약액이 서로 섞이지 않도록 질소(N2)를 분사하는 차단수단으로 구성되어 있다.

즉, 공급관(3)의 제1, 2유로(1, 2)와 노즐부(6)의 제1, 2노즐(4, 5)을 통해 제1, 2약액이 약액공급부(52)에서 동시에 공급되어 기판(W)으로 분사됨과 아울러 차단수단에서 질소를 함께 분사함으로써, 제1, 2약액이 서로 섞이지 않으면서 기판(W)을 세정할 수 있게 되는 것이다.

상기 차단수단은 제1, 2유로(1, 2)와 제1, 2노즐(4, 5)의 사이에 형성되어 있고 질소가 공급되도록 구성된 원통형태의 질소공급유로(7)와 질소분사노즐(8)로 이루어져 있다.

여기서, 상기 질소의 분사 압력과 분사량은 제1, 2약액이 서로 섞이지 않으면서 기판(W)에 도포되도록 적절하게 조절되는 바, 예를 들면 질소분사노즐(8)의 직경 조절, 분사 압력 조절등에 의해 최적 상태로 조절될 수 있다.

상기 제1, 제2 약액으로는 불산(HF)용액, SC-1(Standard Clean-1) 용액을 사용하게 된다.

물론, 상기 질소를 사용하지 않고 제1, 2약액과 화학적 반응을 하지 않으면서 동일한 효과를 얻을 수 있는 다른 종류의 가스를 사용해도 된다.

상기한 바와 같이 제1, 2약액의 분사 시 서로 섞이지 않도록 질소분사노즐(8)을 통해 질소가 분사되면 약액이 서로 혼합되지 않아 제1, 2약액 각각의 기능에 맞게 세척이 정상적으로 이루어지게 된다.

특히, 제1, 2약액이 서로 섞이지 않은 상태로 기판(W)을 세정한 후에는, 기판(W)에서 서로 섞이게 되는 바, 대면적 기판일 경우 기판면에 종래보다 많은 양의 약액이 있는 것으로서 기판의 국부적인 건조 현상을 미연에 방지할 수 있는 것이다.

즉, 종래에는 한종류의 약액만을 기판(W)에 도포하였지만, 본발명에서는 2종류의 약액을 동시에 기판(W)에 분사하기 때문에, 약액의 총량이 많아지게 됨으로써, 대면적 기판에서 국부적인 부분의 건조 현상이 발생되지 않는 것이다.

또한, 제1약액과 제2약액을 동시에 처리하기 때문에 공정에 소요되는 시간을 대폭 단축시킬 수도 있는 것이다.

상기와 같이 구성되는 습식 기판 세정 장치의 작동 및 그 작용모드에 대해 설명하면 다음과 같다.

기판(W)을 세정하기 위하여 먼저 스핀헤드(51)에 기판(W)을 올려놓은 상태에 서, 구동부를 통해 스핀헤드(51)를 제1보울(59) 위치로 이동시킴과 아울러 회전시키고 노즐부(6)을 회전 및 이동시키게 된다.

이와 동시에 약액공급부(52)를 통해 제1, 2약액을 동시에 공급함과 아울러 질소를 공급하게 된다.

즉, 공급관(3)의 제1, 2유로(1, 2)를 통해 제1, 2약액이 공급되고, 질소공급유로(7)를 통해 질소가 공급됨과 아울러 제1, 2 노즐(4, 5)을 통해 제1, 2약액이 분사되고 질소분사노즐(8)을 통해 질소가 분사된다.

제1, 2약액과 질소가 노즐부(6)에서 분사되면 이는 도3에 도시된 바와 같이 기판(W)에 동시에 분사가 이루어지게 되는 바, 상기 제1, 2약액의 사이로 질소가 분사되기 때문에 제1, 2약액이 서로 섞이지 않게 된다.

즉, 제1, 2약액의 사이에서 질소가스가 분사됨으로써, 제1, 2약액을 분리시키는 역할을 하게 되고, 이로 인해 기판(W)에 제1, 2약액이 충돌하는 순간에도 섞이지 않은 상태로 각각 충돌되는 것이다.

제1, 2약액이 서로 섞이지 않게 되면 각각의 약액이 가지는 세정 능력에 따라 기판(W)을 세정하게 된다.

여기서, 상기 제1, 2약액과 질소가 동시에 분사되면서 기판(W)을 세정하게 되면, 한번에 기판의 세정이 이루어지게 됨으로써 세정 시간을 대폭 단축시킬 수 있게 되는 것이다.

제1, 2약액이 기판(W)에 각각 충돌하면서 세정을 한 후에는 기판(W)에서 제1, 2약액이 서로 섞이게 되는 바, 최초 기판(W)에 제1, 2약액이 질소가 충돌할 때 는 서로 각각의 세정 작용을 하지만, 기판(W)에 최초 충돌한 후에는 제1, 2약액이 서로 섞이게 되면서 기판 전체를 덮게 된다.

기판(W) 전체를 제1, 2약액이 덮게 되면 결과적으로 제1, 2 약액을 한종류씩 분사할 때에 비해 보다 많은양의 세척액이 기판(W)을 덮은 상태가 됨으로써, 대면적 기판의 경우에는 종래 발생하는 국소적인 건조 현상이 발생되지 않게 되는 것이다.

예를 들면, 제1약액이 분사되는 제1노즐(4)이 중앙부에 형성되어 있기 때문에, 제2약액이 기판(W) 전체를 보호하는 상태에서 서로 섞이지 않고도 제1약액이 기판(W)을 세정할 수 있게 됨으로써, 기판 세정 효과를 극대화시키고, 기판의 국소적인 건조 현상도 방지할 수 있는 것이다.

상기한 바와 같이 제1, 2약액의 분사에 의해 기판(W)을 세정한 후에는, 초순수를 분사하여 기판(W)을 린스하면서 세정 공정을 완료하게 된다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

도 1은 본 발명에 따른 습식 기판 세정 장치에서 노즐부를 도시한 확대 단면도이다.

도 2는 도1에서 A-A 선 단면도이다.

도3은 본 발명에 따른 습식 기판 세정 장치의 노즐부에 의한 기판 세정 상태를 도시한 개략도,

도 4는 일반적인 매엽식 습식 기판 세정 장치를 도시한 개략 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

1: 제1유로 2: 제2유로

3: 공급관 4: 제1노즐

5: 제2노즐 6: 노즐부

7: 질소공급유로 8: 질소분사노즐

52: 약액공급부 51: 스핀헤드

W: 기판

Claims (3)

1. 기판이 안착되고 세정공정을 위해 공급되는 제1, 2약액에 대응하여 상하이동 및 회전하는 스핀헤드와, 상기 제1, 2약액을 공급하는 약액공급부와 연결되어 기판 표면으로 약액을 분사하는 노즐부를 포함하는 습식 기판 세정 장치에 있어서,

   상기 약액공급부에서 약액이 공급될 때 다중 약액이 동시에 각각 공급되도록 제1유로 및 제2유로가 형성된 공급관과,

   상기 공급관에 연결되어 상기 제1유로 및 상기 제2유로와 연통되도록 제1노즐 및 제2노즐이 형성된 노즐부와,

   상기 제1노즐 및 상기 제2노즐을 통해 상기 제1, 2약액이 동시에 분사될 때 서로 섞이지 않도록 질소를 분사하도록 구성된 차단수단을 포함하되,

   상기 차단수단은 상기 질소가 공급되도록 구성된 질소공급유로와 질소분사노즐을 포함하며,

   상기 질소분사노즐은 상기 제1노즐과 상기 제1노즐을 감싸도록 형성된 상기 제2노즐의 사이에, 상기 제1 노즐을 감싸도록 형성되는 습식 기판 세정 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 질소공급유로와 상기 질소분사노즐은 원통형태로 구성되는 습식 기판 세정 장치.
3. 회전 및 승강하는 스핀헤드에 기판을 안착시키고 제1, 2 약액을 노즐부로 분사하여 세정하고 초순수를 분사하여 린스를 하며 각각의 약액들을 제1, 2, 3보울로 포집하여 배출하도록 하는 습식 기판 세정 방법에 있어서,

   상기 제1, 2약액을 제1노즐 및 상기 제1노즐을 감싸도록 형성된 제2노즐을 통해 동시에 분사할 때, 상기 제1노즐 및 상기 제2노즐의 사이에, 상기 제1노즐을 감싸도록 형성된 질소분사노즐을 통해 질소를 분사하여 상기 제1, 2약액이 서로 섞이지 않도록 세정하는 습식 기판 세정 방법.

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