KR101457428B1 - 기판세정장치 - Google Patents

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KR101457428B1
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이정훈
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주식회사 케이씨텍
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    • B08B15/02Preventing escape of dirt or fumes from the area where they are produced; Collecting or removing dirt or fumes from that area using chambers or hoods covering the area

Abstract

기판의 세정효율을 향상시킬 수 있는 기판세정장치가 개시된다. 개시된 본 발명에 의해 기판세정장치는, 처리액이 수용되며 기판이 침지 가능한 처리조를 구비하는 세정유닛 및 처리조의 외주부를 따라 기류를 형성하여 처리조에 이물이 출입됨을 차단시키는 차단유닛을 포함한다. 이로 인해, 이물에 의해 처리액이 간섭되지 않아 기판의 세정효율을 향상시킬 수 있게 된다.
반도체, 기판, 웨이퍼, 세정, 건조, 분사, 이물, 기류

Description

기판세정장치{APPARATUS FOR CLEANING SUBSTRATE}
본 발명은 반도체 제조에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 습식방식으로 반도체 기판의 오염을 세정하는 기판세정장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체는 리소그래피, 증착 및 에칭 등과 같은 일련의 공정들이 반복적으로 수행함으로써, 제조된다. 이때, 상기 반도체를 구성하는 실리콘 웨이퍼와 같은 기판의 표면에는 반복적인 공정에 의해 각종 파티클, 금속 불순물 및/또는 유기물 등과 같은 오염물질들이 잔존하게 된다. 상기 기판 상에 잔존하는 오염물질은 제조되는 반도체의 신뢰성을 저하시키므로, 이를 개선하기 위해 기판세정장치가 반도체 제조공정 중에 채용된다.
상기 기판세정장치는 건식(Dry) 또는 습식(Wet)세정방식 중 어느 하나의 방식으로 기판 표면의 오염물질을 처리한다. 여기서, 상기 습식세정방식은 처리액이 수용된 처리조에 기판을 침지시켜 기판으로부터 오염물질을 세정하는 세정유닛과 기판을 건조시키는 건조유닛으로 구분된다. 이러한 습식세정방식은 복수의 기판을 동시에 세정시키는 배치타입 기판세정장치에 주로 채용된다.
한편, 상기 처리조는 복수개 마련되어 복수의 처리조 사이를 복수의 기판이 이송하면서 세정된다. 그로 인해, 상기 처리조와 처리조 사이를 기판이 이동할 때, 상기 기판의 표면에 잔류하던 처리액이 타 처리조로 유입됨이 발생된다. 이 경우, 서로 다른 처리액이 섞이는 것과 같은 처리액의 오염을 발생시킴으로써, 기판의 세정효율 저하가 야기된다.
뿐만 아니라, 상기 건조유닛은 처리조와 선택적으로 결합되도록 처리조의 상부에 승하강 가능하게 설치되어 건조가스를 분사하게 되는데, 건조유닛의 승하강 움직임에 의해서도 이물이 처리로로 출입됨이 발생된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 처리조로 이물이 출입됨을 차단하여 세정효율을 향상시킬 수 있는 기판세정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 의한 기판세정장치는, 처리액이 수용되며 기판이 침지 가능한 처리조를 구비하는 세정유닛 및 상기 처리조의 외주부를 따라 기류를 형성하여 상기 처리조에 이물이 출입됨을 차단시키는 차단유닛을 포함한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 상기 처리조로부터 이격된 위치에 형성되어, 이물이 유입되는 이물유입로를 포함한다. 이에 대응하여, 상기 차단유닛이 상기 이물유입로로 상기 이물의 유입을 가이드하도록 가스를 분사하는 분사노즐을 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 처리조와 상기 이물유입로 사이에 돌출 형성되어, 상기 처리조의 외주부로부터 상기 이물유입로 측으로 기울어진 경사면을 가지는 장벽을 포함한다. 이 경우, 상기 차단유닛으로부터 발생되는 기류가 장벽의 경사면을 따라 이물을 이물유입로 측으로 가이드한다.
상기와 같은 구성을 가지는 차단유닛은 질소(N2)가스로 상기 기류를 형성한다.
또한, 상기 처리조는 복수개 마련되며, 상기 차단유닛은 상기 복수의 처리조 사이를 상기 기판이 이송할 때 작동된다.
한편, 상기 분사노즐은 상기 처리조의 외주부를 감싸는 에어커텐을 형성시키는 변형 실시예도 가능하다.
또는, 상기 차단유닛이 상기 처리조 외주부를 둘러싸는 흡입기류를 형성하는 것과 같은 또 다른 변형 실시예도 가능하다.
본 발명의 다른 측면에 의한 기판세정장치는, 처리액이 수용되며 기판이 침지 가능한 복수의 처리조를 구비하는 세정유닛, 상기 복수의 처리조 중 적어도 어느 하나에 대해 움직임 가능하게 설치되어, 상기 기판을 건조시키는 건조유닛, 상기 복수의 처리조 사이에 형성되어 이물이 유입되는 이물유입로, 그리고, 상기 건조유닛의 외주부를 감싸도록 설치되어, 상기 이물유입로로 이물이 유입될 수 있는 기류를 형성하여 상기 처리조의 이물 출입을 차단시키는 차단유닛을 포함한다.
여기서, 상기 건조유닛은 상기 처리조에 대해 승하강 가능하게 설치되는 건조후드를 포함하며, 상기 차단유닛은 상기 건조후드의 움직임에 연동하여 작동된다.
또한, 상기 건조유닛은 질소(N2)가스를 분사하여 상기 기판을 건조시키며, 상기 차단유닛 또한, 질소가스로 기류를 형성시킨다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 처리조들 사이를 이송하는 기판으로부터 떨어지는 이물이 차단유닛으로부터 발생되는 기류에 의해 이물유입로로 원활히 유입 될 수 있게 된다. 아울러, 상기 기판의 건조공정을 위해 승하강되는 건조유닛으로부터 발생되는 이물 또한 차단유닛에 의해 발생된 기류에 의해 이물유입로로 유입될 수 있게 된다. 그로 인해, 기판의 세정을 위한 처리조로 이물이 출입됨을 차단할 수 있어, 세정효율을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 기판세정장치(1)는, 세정유닛(10), 건조유닛(20), 이물유입로(30), 장벽(40) 및 차단유닛(50)을 포함한다.
상기 세정유닛(10)은 처리액(T)이 수용되는 처리조(11)와 이 처리조(11)로 처리액(T)을 공급하는 처리액공급부(15)를 포함한다.
상기 처리조(11)는 기판(W) 표면의 오물을 세정하기 위한 처리액(T)이 수용되며, 기판(W)이 선택적으로 침지된다. 또한, 상기 처리조(11)는 도 1의 도시와 같이, 기판(W)의 이송방향(M)을 따라 복수개 마련된다. 상기 처리조(11)는 기판(W)의 출입을 위해 상부가 개방된 욕조(bath)와 같은 형태를 가진다.
참고로, 본 실시예서는 처리조(11)의 형상을 상부가 개방된 것으로만 도시 및 예시하였으나, 처리조(11)의 형상은 이에 꼭 한정되지 않는다. 구체적으로, 상기 처리조(11)는 상부가 커버수단에 의해 선택적으로 개방되거나 일측면이 개방되는 것과 같이, 기판(W)이 침지될 수 있는 용량의 처리액(T)을 수용함과 아울러 기 판(W)이 선택적으로 삽입될 수 있는 다양한 형상 중 어느 하나가 채용될 수 있음은 당연하다.
상기 처리조(11)에 수용되는 처리액(T)은 기판(W) 표면의 오물을 클리닝하는 약액(T1)과 표면이 클리닝된 기판(W)으로부터 약액(T1)을 제거하기 위한 순수(T2)(DIW:Distilled Water)로 구분된다.
이러한 처리액(T)의 구분에 대응하여 상기 복수의 처리조(11) 또한, 약액(T1)이 수용되는 약액조(12)와 순수(T2)가 수용되는 순수조(13)로 구분된다. 이때, 상기 약액조(12)와 순수조(13)는 각각 복수개 마련되며, 본 실시예에서는 상기 약액조(12)가 적어도 1개 이상이고, 순수조(13)가 2개인 것으로 예시하여 설명한다.
상기 약액조(12)와 순수조(13)에 순차적으로 삽입되는 기판(W)은 이송로봇과 같은 이송수단(미도시)에 의해 도 1에 도시된 M 화살표 방향으로 이송된다. 여기서, 상기 기판(W)의 이송방향(M)은 복수의 처리조(11) 사이를 이송하는 M1방향과 처리조(11) 내부로 삽입되는 M2방향으로 구분된다.
상기 처리액공급부(15)는 복수의 처리조(11)에 처리액(T)을 각각 공급한다. 즉, 상기 처리액공급부(15)는 약액조(12)와 순수조(13)에 각각 약액(T1)과 순수(T2)를 공급시키는 것이다. 이러한 처리액공급부(15)는 처리액(T)이 저장된 저장통으로부터 모터와 같은 펌핑수단을 통해 처리액(T)을 처리조(11) 측으로 공급하는 것과 같은 다양한 공급수단 중 어느 하나가 채용될 수 있다. 이러한 공급수단 기술구성 은 당업자라면 용이하게 이해 가능하므로, 본 실시예에서는 본 발명의 요지를 위해 자세한 설명 및 도시를 생략한다.
상기 건조유닛(20)은 기판(W) 표면의 처리액(T)을 건조시키는 것으로써, 복수의 처리조(11) 중 순수(T2)가 수용된 순수조(13)와 마주하여 승하강 가능하도록 설치된다. 이때, 본 실시예에서는 상기 건조유닛(20)이 도시된 2개의 순수조(13) 모두와 마주하도록 설치된 것으로 예시한다.
한편, 상기 건조유닛(20)의 설치 개수는 순수조(13)의 개수에 대응하여 가변될 수 있다. 그러나, 상기 건조유닛(20)이 세정공정의 마지막단계로써, 기판(W) 표면의 처리액(T)을 건조하는 것이므로, 기판(W)의 이송방향(M)을 기준으로 모든 세정공정이 완료되는 최후단의 순수조(13)에 대응해서는 항시 설치되어야 함은 당연하다.
이러한 건조유닛(20)은 건조후드(21), 건조노즐(22) 및 건조가스공급부(23)를 포함한다.
상기 건조후드(21)는 순수조(13)의 개방된 상부와 마주하도록 설치되어 상하로 승하강되며, 내부에 기판(W)이 삽입될 수 있는 공간을 가진다. 여기서, 상기 순수조(13)의 상부와 마주하는 건조후드(21)의 하부는 개방된 상태로써, 건조후드(21)의 하강 시 순수조(13)의 상부와 결합되어 캡슐과 같이 순수조(13)의 내부를 밀폐시킨다.
이러한 건조후드(21)는 순수조(13)와 대응되는 외주길이를 가짐으로써, 건조 후드(21)와 순수조(13)의 결합 시 별도의 밀폐수단 없이도 건조후드(21)와 순수조(13) 내부가 완전히 밀폐됨이 바람직하다.
참고로, 상기 건조후드(21)를 승하강시키는 리프트수단에 대해서는 당업자라면 용이 실시 가능한 기술구성이므로, 자세한 설명 및 도시를 생략하였다.
상기 건조노즐(22)은 상기 건조후드(21)의 내부에 설치되어, 도 4와 같이 기판(W)에 건조가스(G)를 분사한다. 이때, 상기 건조노즐(22)은 건조후드(21)와 순수조(13)가 결합된 상태에서 순수(T2)로부터 M2방향으로 끌어올려진 기판(W) 상으로 건조가스(G)를 분사한다.
상기 건조노즐(22)로부터 분사되는 건조가스(G)는 이소프로필 알콜(IPA:Iso-Propyl Alcohol)과 질소가스(N2)가 혼합된 가스이다. 이러한 건조가스(G)가 건조노즐(22)로부터 기판(W) 측으로 분사될 경우, 표면장력이 상대적으로 낮은 영역에서 높은 영역 쪽으로 유체가 흐르는 마란고니 효과(Marangoni effect)에 의해 기판(W) 표면이 건조된다.
상기 이물유입로(30)는 복수의 처리조(11) 사이를 이송하는 기판(W)으로부터 떨어지는 처리액(T)이나 건조후드(21)의 승하강 시 떨어지는 처리액(T)과 같이, 세정공정 중 처리조(11) 내의 처리액(T)을 간섭하는 원치 않는 모든 이물을 수거하기 위한 유로이다. 이러한 이물유입로(30)는 복수의 처리조(11)의 외주부로부터 이격되어 처리조(11)의 외주부의 둘레를 감싸도록 형성된다.
상기 이물유입로(30)로 유입되는 이물은 별도의 이물수거수단을 통해 외부로 배출될 수 있으나, 이는 발명의 요지가 아니므로 자세한 도시 및 설명은 생략한다.
상기 장벽(40)은 처리조(11)와 이물유입로(30) 사이에 돌출 형성되어, 처리조(11) 내외로의 이물 출입을 차단한다. 상기 장벽(40)은 처리조(11)의 외주부로부터 이물유입로(30) 측으로 기울어진 경사면(41)을 가지도록 형성되어, 처리조(11)의 외주부 인근의 이물을 이물유입로(30) 측으로 가이드함이 바람직하다.
상기 차단유닛(50)은 처리조(11)의 외주부를 따라 기류를 형성하여 처리조(11)에 이물이 출입됨을 차단하는 것으로, 분사노즐(51)과 제어부(52)를 포함한다.
상기 분사노즐(51)은 처리조(11)의 외주부에 기류를 형성시키는 퍼지가스(F)를 분사한다. 이때, 분사노즐(51)을 통해 분사되는 퍼지가스(F)는 건조가스(G)로 사용되는 질소(N2)가스로써, 건조가스공급부(23)를 통해 공급받는다. 그러나, 꼭 이를 한정하는 것은 아니며, 기류를 형성하면서 타 부품들을 물리적 및/또는 화학적으로 간섭하지 않는 일반적인 퍼지가스 중 어느 하나가 채용되어 분사노즐(51)을 통해 분사될 수 있음은 당연하다.
상기 분사노즐(51)로부터 분사되는 퍼지가스(F)는 장벽(40)의 경사면(41)을 따라 이물이 원활히 가이드될 수 있도록 기류를 형성함이 좋다.
또는, 상기 분사노즐(51)이 처리조(11)의 외주부를 감싸는 에어커텐을 형성토록 퍼지가스(F)를 분사하는 변형예도 가능하다.
상기와 같은 구성에 의해, 상기 처리조(11)로 출입될 수 있는 이물이 장벽(40)과 분사노즐(51)에 의해 발생되는 기류에 의해 2단계로 차단할 수 있게 된 다.
상기 제어부(52)는 기판(W)과 건조후드(21)의 움직임에 연동하여 분사노즐(51)의 작동을 제어한다.
구체적으로, 상기 제어부(52)는 도 2의 도시와 같이, 기판(W)이 복수의 처리조(11) 사이를 이송할 때 분사노즐(51)로부터 퍼지가스(F)가 분사되도록 제어한다. 또한, 상기 제어부(52)는 도 4의 도시와 같이, 건조후드(21)가 승하강될 때 퍼지가스(F)가 분사노즐(51)로부터 분사되도록 제어한다.
즉, 상기 처리조(11) 내부로 이물이 유입될 수 있는 시점에 퍼지가스(F)가 분사노즐(51)로부터 분사되어 처리조(11)의 외주부를 감싸는 기류를 형성토록 제어부(52)가 분사노즐(51)의 작동을 제어하는 것이다.
상기와 같은 분사노즐(51)의 작동을 제어하기 위해, 기판(W)과 건조후드(21)의 움직임을 감지하는 감지부(53)가 제어부(52)와 신호교환 가능하게 마련된다.
한편, 본 실시예에서는 상기 차단유닛(50)에 의해 형성되는 기류가 기판(W)과 건조후드(21)의 움직임에 연동하는 것으로 예시하였으나, 꼭 이를 한정하는 것은 아니다. 즉, 상기 차단유닛(50)이 감지부(53)의 감지된 정보에 근거하지 않고 항시 기류를 형성하는 변형 실시예도 가능함은 당연하다.
뿐만 아니라, 상기에서는 차단유닛(50)이 퍼지가스(F)를 분사하는 분사노즐(51)을 구비하는 것으로 설명하였으나, 차단유닛(50)이 흡입수단을 구비하여 처리조(11)의 외주부를 둘러싸는 흡입기류를 형성하는 것과 같은 변형 실시예도 가능하다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 의한 기판세정장치(1)의 작동관계를 도 1 내지 도 4를 참고하여 설명한다.
도 1의 도시와 같이, 상기 기판(W)이 복수의 약액조(12)를 M1방향을 따라 순차적으로 경유는 도중에 M2방향으로 하강하여 약액조(12)의 약액(T1)에 침지됨으로써, 기판(W) 상의 오물이 제거된다. 이때, 상기 기판(W)의 움직임은 감지부(53)에 의해 감지됨으로써, 기판(W)이 처리조(11) 사이를 이송할 때 분사노즐(51)로부터 퍼지가스(D)가 분사되어 처리조(11) 외주부를 따라 기류를 형성토록 제어부(52)에 의해 제어된다.(도 2 참고)
그로 인해, 상기 기판(W)의 이송 중에 기판(W)으로부터 떨어지는 잔류 약액(T1)과 같은 이물들이 약액조(12) 내부로 출입됨이 차단된다. 여기서, 상기 분사노즐(51)로부터 분사되는 퍼지가스(F)는 이물을 장벽(40)의 경사면(41)을 따라 이물유입로(30) 측으로 가이드한다.
상기 약액조(12)를 순차적으로 경유한 기판(W)은 도 2의 도시와 같이, 계속 M1방향으로 이송하여 순수조(13)로 진입한 후, 도 3과 같이, M2방향으로 하강하여 순수(T2)에 기판(W)이 침지된다. 상기 기판(W)이 순수조(13)에 침지되면, 도 4와 같이 상기 건조후드(21)는 하강하여 순수조(13)의 상부와 결합된다.
상기 순수(T2)에 침지되어 린스공정을 마친 기판(W)은 도 4에 도시된 바와 같이, 다시 M2방향으로 승강하여 건조노즐(22)로부터 분사되는 건조가스(G)에 의해 표면이 건조된다.
이렇게 건조공정까지 완료되면, 상기 건조후드(21)는 기판(W)의 M1방향 이송을 위해 도 5와 같이, 다시 상승하여 초기위치로 원복된다. 이때, 상기 감지부(53)가 건조후드(21)의 움직임 정보를 제어부(52)에 전달함으로써, 제어부(52)는 분사노즐(51)로부터 퍼지가스(F)가 분사되도록 제어한다.
이로 인해, 상기 건조후드(21)가 순수조(13)와의 결합 해제 시 순수조(13) 내에서 외부로 유출되는 순수(T2) 또는 건조후드(21)로부터 떨어지는 순수(T2)와 같은 이물이 분사노즐(51)로부터 발생된 기류에 의해 이물유입로(30) 측으로 가이드된다.
건조공정까지 마친 기판(W)은 계속 M1방향으로 이송하면서, 세정공정을 완료하게 된다. 이때, 상기 기판(W)의 움직임은 계속하여 모든 세정공정이 완료될 때까지 감지부(53)에 의해 감지되어 처리조(11)들 사이를 이송하는 기판(W) 상에는 퍼지가스(F)가 분사노즐(51)에 의해 분사되도록 제어부(52)에 의해 제어된다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시 또한 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되지 않는다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범주에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
도 1 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 기판세정장치를 개략적으로 도시한 구성도;
도 2 내지 도 5는 도 1에 도시된 차단유닛의 동작을 설명하기 위한 단면도들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
1: 기판세정장치 10: 세정유닛
11: 처리조 12: 약액조
13: 순수조 20: 건조유닛
21: 건조후드 22: 건조노즐
30: 이물유입로 40: 장벽
50: 차단유닛 51: 분사노즐

Claims (16)

  1. 처리액이 수용되며 기판이 침지 가능한 처리조를 구비하는 세정유닛;
    상기 처리조로부터 이격된 위치에 형성되어 이물이 유입되는 이물유입로;
    상기 이물유입로에 가스를 분사하는 분사노즐을 포함하고, 상기 처리조의 외주부를 따라 기류를 형성하여 상기 처리조에 이물이 출입됨을 차단시키는 차단유닛; 및
    상기 처리조와 상기 이물유입로 사이에 돌출 형성되어, 상기 처리조의 외주부로부터 상기 이물유입로 측으로 기울어진 경사면을 가지는 장벽;
    을 포함하는 기판세정장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 분사노즐은 상기 처리조의 외주부를 감싸는 에어커텐을 형성시키는 것을 특징으로 하는 기판세정장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 차단유닛은 질소(N2)가스로 상기 기류를 형성하는 것을 특징으로 하는 기판세정장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 처리조는 복수개 마련되며,
    상기 차단유닛은 상기 복수의 처리조 사이를 상기 기판이 이송할 때 작동되는 것을 특징으로 하는 기판세정장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 차단유닛은 상기 처리조 외주부를 둘러싸는 흡입기류를 형성하는 것을 특징으로 하는 기판세정장치.
  9. 처리액이 수용되며 기판이 침지 가능한 복수의 처리조를 구비하는 세정유닛;
    상기 복수의 처리조 중 적어도 어느 하나에 대해 움직임 가능하게 설치되어, 상기 기판을 건조시키는 건조유닛;
    상기 복수의 처리조 사이에 형성되어 이물이 유입되는 이물유입로;
    상기 이물유입로에 가스를 분사하는 분사노즐을 포함하고, 상기 건조유닛의 외주부를 감싸도록 설치되어, 상기 이물유입로로 이물이 유입될 수 있는 기류를 형성하여 상기 처리조의 이물 출입을 차단시키는 차단유닛; 및
    상기 처리조와 상기 이물유입로 사이에 돌출 형성되어, 상기 처리조의 외주부로부터 상기 이물유입로 측으로 기울어진 경사면을 가지는 장벽;
    을 포함하는 기판세정장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 분사노즐은 상기 처리조의 외주부를 감싸는 에어커텐을 형성시키는 것을 특징으로 하는 기판세정장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 건조유닛은 질소(N2)가스를 분사하여 상기 기판을 건조시키며,
    상기 차단유닛은 상기 질소가스로 상기 기류를 형성하는 것을 특징으로 하는 기판세정장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 차단유닛은 상기 복수의 처리조 사이를 상기 기판이 이송할 때 작동되는 것을 특징으로 하는 기판세정장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 건조유닛은 상기 처리조에 대해 승하강 가능하게 설치되는 건조후드를 포함하며,
    상기 차단유닛은 상기 건조후드의 움직임에 연동하여 작동되는 것을 특징으로 하는 기판세정장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 차단유닛은 상기 처리조 외주부를 둘러싸는 흡입기류를 형성하는 것을 특징으로 하는 기판세정장치.
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