KR101485581B1 - 기판 세정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 세정장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 세정조 내부에 세정액을 빠르게 분사시켜, 세정액을 일정한 비율로 혼합하는 기판 세정장치에 관한 것이다. 세정조를 구비한 기판 세정장치는 상기 세정조 하부에 세정액을 공급하는 공급부 및 상기 공급부에서 공급되는 상기 세정액을 분사시키는 교반부를 포함하고, 상기 교반부는 상기 세정조 바닥으로부터 소정 간격으로 부상하며, 상기 세정액이 유입되는 유속에 의해 회전하면서, 상기 세정액을 분산시킬 수 있다. 이와 같은 구성으로, 세정조 내부에 세정액을 난류로 공급함으로써, 세정액을 빠르게 혼합할 수 있다. 또한, 별도의 회전장치 없이 세정액의 유속에 의해 회전함으로써, 원가 절감 및 소형화할 수 있다. 또한, 회전하는 교반부와 세정조의 바닥면 사이에 마찰이 없기 때문에 장치의 수명 향상 및 제품의 청정도를 향상시킬 수 있다.

Description

기판 세정장치{Apparatus for cleaning substrate}
본 발명은 기판 세정장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 세정조 내부에 세정액을 빠르게 분사시켜, 세정액을 일정한 비율로 혼합하는 기판 세정장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자는 기판, 예를 들어, 실리콘 기판을 이용하여 증착, 사진 및 식각 공정 등을 반복 수행함으로써 제조될 수 있다. 공정들을 거치는 동안 기판 상에는 각종 파티클, 금속 불순물, 유기 불순물 등과 같은 오염 물질이 잔존할 수 있다. 오염 물질은 반도체 소자의 수율 및 신뢰성에 악영향을 미치기 때문에, 반도체 제조 시에는 기판에 잔존하는 오염 물질을 제거하는 세정공정이 수행된다.
반도체 기판의 세정을 위한 세정 방식은 크게 건식 세정 방식 및 습식 세정 방식으로 구분될 수 있으며, 이 중에서 습식 세정 방식은 여러 가지 약액을 이용한 세정 방식으로서, 복수의 기판을 동시에 세정하는 배치타입(batch type)과 낱장 단위로 기판을 세정하는 매엽식(single wafer type)으로 구분된다.
배치타입 세정장치는 세정액이 수용된 수용조에 복수의 기판을 한꺼번에 침지시켜서 오염원을 제거하고, 매엽식 세정장치는 낱장의 기판 단위로 처리하는 세정장치로서, 고속으로 회전시킨 기판 표면에 세정액을 분사함으로써 기판의 회전에 의한 원심력과 세정액의 분사에 따른 압력을 이용하여 오염원을 제거하는 스핀 방식(spinning method)으로 세정이 진행된다.
통상적으로, 웨트 스테이션(wet station)이라 불리는 배치타입 세정장치는 기판이 세정처리부의 처리 경로를 따라 이송되면서 일련의 처리 과정을 거치게 된다. 그리고, 세정 처리부에는 여러 가지 약액이 일정 비율로 혼합된 세정액이 수용되어 기판에 대한 세정공정이 수행되는 복수의 세정 유닛이 구비되고, 약액 세정공정이 완료된 기판에서 약액을 제거하기 위해 순수를 이용하여 린스 공정이 수행되는 린스 유닛이 구비된다.
한편, 세정 공정 중에 있어서, 세정조 내부에 유입되는 세정액의 흐름을 균일하게 분포하기 위해 세정조 내부에 스티어(Stirrer)가 구비되며, 상기 스티어가 세정조 내부에서 회전하면서, 세정조와 마찰을 일으켜 표면 재질이 부서지면서, 불순물이 발생할 수 있다. 따라서, 청정도가 매우 민감한 세정공정 중에 균일한 청정도를 저하시키는 요인이 되며, 세정액이 공급되거나 치환될 때 세정액의 흐름이 균일하지 못하는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 세정조 내부에 세정액을 난류로 공급함으로써, 세정액을 빠르게 혼합하는 기판 세정장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 별도의 회전장치 없이 세정액의 유속에 의해 회전함으로써, 원가 절감 및 소형화하는 기판 세정장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 회전하는 교반부와 세정조의 바닥면 사이에 마찰이 없기 때문에 장치의 수명 향상 및 기판의 청정도를 향상시키는 기판 세정장치를 제공하기 위한 것이다.
상술한 본 발명의 실시예들에 따른, 세정조를 구비한 기판 세정장치는 상기 세정조에 세정액을 공급하는 공급부 및 상기 공급부에서 공급되는 상기 세정액을 분사시키는 교반부를 포함하고, 상기 교반부는 상기 세정조 바닥으로부터 소정 간격으로 부상하며, 상기 세정액이 유입되는 유속에 의해 회전하면서, 상기 세정액을 분산시킬 수 있다.
일 실시예에 따른, 상기 교반부는 상기 세정조 내부 하측에 구비되되, 도넛 형상의 하우징, 상기 하우징 중심에 임펠러(Impeller) 및 상기 하우징 내부에 자성체를 포함하는 제1교반기 및 상기 세정조 외부에 구비되되, 도넛 형상의 하우징 및 상기 하우징 내부에 상기 자성체를 포함하고, 상기 제1교반기와 척력을 형성하는 제2교반기를 포함한다.
일 실시예에 따른, 상기 제1교반기의 하우징과 상기 제2교반기의 하우징은 동일한 중심선 상에 위치할 수 있다.
일 실시예에 따른, 상기 하우징은 상기 세정액에 내식성을 가지는 재질인 스테인리스 또는 티타늄으로 제작된다.
일 실시예에 따른, 상기 자성체는 영구자석 또는 전자석을 사용한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예들에 따른, 하부에 세정액이 유입되는 유입구를 구비한 세정조, 상기 세정조 외부에 구비되는 복수의 자성유닛 및 상기 세정조 하부에 구비되되, 상기 자성체와 척력을 형성하여, 자기 부상상태를 유지하는 교반부를 포함하고, 상기 세정액이 공급되는 유속에 의해 상기 교반부를 회전시켜, 상기 세정액을 분산시킬 수 있다.
다른 실시예에 따른, 상기 교반부는 도넛 형상의 하우징, 상기 하우징 중심에 임펠러(Impeller) 및 상기 하우징 내부에 자성체를 포함하며, 상기 세정액이 상기 임펠러를 통과하면서 상기 임펠라에 의해 상기 교반부가 회전할 수 있다.
다른 실시예에 따른, 상기 하우징은 상기 세정액에 내식성을 가지는 재질인 스테인리스 또는 티타늄으로 제작된다.
다른 실시예에 따른, 상기 자성유닛은 영구자석 또는 전자석을 사용한다.
이와 같은 구성으로, 세정조 내부에 세정액을 난류로 공급함으로써, 세정액을 빠르게 혼합할 수 있다. 또한, 별도의 회전장치 없이 세정액의 유속에 의해 회전함으로써, 원가 절감 및 소형화할 수 있다. 또한, 회전하는 교반부와 세정조의 바닥면 사이에 마찰이 없기 때문에 장치의 수명 향상 및 제품의 청정도를 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 세정조 내부에 세정액을 난류로 공급함으로써, 세정액을 빠르게 혼합할 수 있다.
또한, 별도의 회전장치 없이 세정액의 유속에 의해 회전함으로써, 원가 절감 및 소형화할 수 있다.
또한, 회전하는 교반부와 세정조의 바닥면 사이에 마찰이 없기 때문에 장치의 수명 향상 및 제품의 청정도를 향상시킬 수 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정장치를 도시한 단면도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1교반기를 도시한 평면도이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 교반기의 작용을 도시한 모식도이다.
도4는 본 발명의 다른 실시에에 따른 기판 세정장치를 도시한 단면도이다.
이하, 도 1 내지 도3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정장치에 대해서 자세히 설명한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정장치를 도시한 단면도이고, 도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1교반기를 도시한 평면도이고, 도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 교반기의 작용을 도시한 모식도이다.
도1 내지 도3을 참고하면, 세정조(100)를 구비한 기판 세정장치는 상기 세정조(100)에 세정액을 공급하는 공급부(200) 및 상기 공급부(200)에서 공급하는 상기 세정액을 분산시키는 교반부(300)를 포함하고, 상기 교반부(300)는 상기 세정조(100) 바닥으로부터 소정 간격으로 부상하며, 상기 세정액이 유입되는 유속에 의해 회전하면서, 상기 세정액을 분산시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 세정조(100)는 세정액과 기판(10)을 수용하며, 세정액은 일정수위 이상으로 차오르면, 오버플로우 방식으로 세정조(100) 외부로 넘치게 된다. 오버플로우링된 세정액은 세정조(100) 내부로 다시 순화되어 유입되거나 외부로 배출될 수 있다. 또한, 세정조(100) 내부에는 낱장 또는 여러장의 기판(10)을 지지하기 위한 기판 지지대(20)가 설치되며, 초순수 또는 오존수와 같은 세정액이 공급되어 채워질 수 있다.
또한, 세정조(100) 하부에는 유입구(110)가 형성되며, 유입구(110)는 공급부(200)와 연결된다. 유입구(110)는 공급부(200)에서 공급하는 세정액이 세정조(100) 내부로 유입될 수 있도록 입구를 형성할 수 있다. 따라서, 유입구(110)를 통해 세정조(100) 하부에서부터 세정액이 유입될 수 있다.
세정액은 세정조(100) 내부로 유입되어 기판(10)과 기판(10) 사이로 순환하면서 기판(10)의 표면과 화학반응을 하여 기판(10) 세정공정을 수행할 수 있다. 또한, 오버플로우된 세정액은 도시하지 않은 순환 시스템에 의해 회수되어 세정조(100) 내부로 다시 재공급되거나, 오버플로우된 세정액이 재순환되지 않고 외부로 배수될 수 있다.
한편, 기판 지지대(20)는 세정조(100) 내부에 구비되며, 복수개의 슬롯이 일렬로 배치되어 형성된다. 상기 슬롯은 복수 개의 기판(10)을 각각 수용하도록 기판(10)의 두께에 대응되는 폭을 형성할 수 있다.
공급부(200)는 세정액을 수용하고 있으며, 펌프와 같은 장치가 구비되어 세정조(100)에 세정액을 공급할 수 있다. 특히, 공급부(200)는 세정조(100) 하부에 구비된 유입구(110)와 연결되어 있어, 공급부(200)에서 일정한 압력으로 세정액을 유입구(110)에 공급하고, 공급된 세정액은 유입구(110)를 통해 세정조(100) 내부에 공급될 수 있다.
교반부(300)는 유입구(110)를 통해 세정조(100) 내부로 유입된 세정액을 분산시켜 세정조(100) 내부에 균일하게 분포하도록 공급할 수 있다. 또한, 교반부(300)는 상기 세정조(100) 바닥으로부터 소정 간격으로 부상하며, 상기 세정액이 유입되는 유속에 의해 회전하면서, 상기 세정액을 분산시킬 수 있다.
예를 들면, 교반부(300)는 상기 세정조(100) 내부 하측에 구비되되, 도넛 형상의 하우징(311), 상기 하우징(311) 중심에 임펠러(Impeller)(312) 및 상기 하우징(311) 내부에 자성체(313)를 포함하는 제1교반기(310) 및 상기 세정조(100) 외부에 구비되되, 도넛 형상의 하우징(321) 및 상기 하우징(321) 내부에 상기 자성체(322)를 포함하고, 상기 제1교반기(310)와 척력을 형성하는 제2교반기(320)를 포함한다. 여기서, 상기 하우징(311,321)은 상기 세정액에 내식성을 가지는 재질인 스테인리스 또는 티타늄으로 제작될 수 있다.
특히, 제1교반기(310)는 세정조(100) 하부에 구비된 유입구(110) 상부에 구비되며, 유입구(110)에서 유입되는 세정액이 제1교반기(310)의 하우징(311) 중앙에 구비된 임펠러(312)를 통과하며, 세정액의 유입되는 유속에 의해 임펠러(312)가 회전을 하게 되며, 임펠러(312)의 회전력에 의해 제1교반기(310)가 회전할 수 있다. 따라서, 제1교반기(310)의 회전에 의해 세정액이 세정조(100) 내부에서 와류를 형성하고, 형성된 와류에 의해 세정조(100) 내부에서 세정액이 균일하게 분포되어 혼합될 수 있다.
또한, 교반부(300)의 제1교반기(310)의 하우징(311)과 제2교반기(320)의 하우징(321)은 동일한 중심선 상에 위치하며, 제1교반기(310)의 하우징(311)과 제2교반기(320)의 하우징(321)은 내부에 자성체(313,322)를 각각 구비할 수 있다. 여기서, 자성체(313,322)는 영구자석 또는 전자석을 사용할 수 있으며, 자성체(313,322)는 하우징(311,321)에 적어도 2개 이상 구비되는 것이 바람직할 수 있다.
또한, 제1교반기(310)의 하우징(311)에 구비된 자성체(313)와 제2교반기(320)의 하우징(321)에 구비된 자성체(322)는 같은 극이 서로 마주보게 위치하며, 제1교반기(310)와 제2교반기(320) 사이에 척력이 형성될 수 있다. 따라서, 제1교반기(310)와 제2교반기(320) 사이에 형성된 척력에 의해 제1교반기(310)는 세정조(100) 하부 바닥에 대해서 부양되며, 동시에 유입구(110)에서 유입되는 세정액에 의해 회전하면서, 세정액을 균일하게 분산시킬 수 있다.
여기서, 제1교반기(310)가 세정조(100) 바닥으로부터 부상되는 간격은 자성체(313,322)의 자력 또는 극성을 이용하여 조절할 수 있으며, 제1교반기(310)의 회전속도는 공급부(200)에서 공급하는 세정액의 유속에 의해 조절될 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 세정장치에 대해서 자세히 설명한다.
도4는 본 발명의 다른 실시에에 따른 기판 세정장치를 도시한 단면도이다.
도4를 참고하면, 기판 세정장치는 하부에 세정액이 유입되는 유입구(110)를 구비한 세정조(100), 상기 세정조(100) 외부에 구비되는 복수의 자성체(400) 및 상기 세정조(100) 하부에 구비되되, 상기 자성체(400)와 척력을 형성하여, 부상상태를 유지하는 교반부(300)를 포함하고, 상기 세정액이 공급되는 유속에 의해 상기 교반부(300)를 회전시켜, 상기 세정액을 분산시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 세정조(100)는 세정액과 기판(10)을 수용하며, 세정액은 일정수위 이상으로 차오르면, 오버플로우 방식으로 세정조(100) 외부로 넘치게 된다. 오버플로우링된 세정액은 세정조(100) 내부로 다시 순화되어 유입되거나 외부로 배출될 수 있다. 또한, 세정조(100) 내부에는 낱장 또는 여러장의 기판(10)을 지지하기 위한 기판 지지대(20)가 설치되며, 초순수 또는 오존수와 같은 세정액이 공급되어 채워질 수 있다.
또한, 세정조(100) 하부에는 유입구(110)가 형성되며, 유입구(110)는 공급부(200)와 연결될 수 있다. 유입구(110)는 공급부(200)에서 공급하는 세정액이 세정조(100) 내부로 유입될 수 있도록 입구를 형성할 수 있다. 따라서, 유입구(110)를 통해 세정조(100) 하부에서부터 세정액이 유입될 수 있다.
세정액은 세정조(100) 내부로 유입되어 기판(10)과 기판(10) 사이로 순환하면서 기판(10)의 표면과 화학반응을 하여 기판(10) 세정공정을 수행할 수 있다. 또한, 오버플로우된 세정액은 도시하지 않은 순환 시스템에 의해 회수되어 세정조(100) 내부로 다시 재공급 되거나, 오버플로우된 세정액이 재순환되지 않고 외부로 배수될 수 있다.
한편, 기판 지지대(20)는 세정조(100) 내부에 구비되며, 복수개의 슬롯이 일렬로 배치되어 형성된다. 상기 슬롯은 복수 개의 기판(10)을 각각 수용하도록 기판(10)의 두께에 대응되는 폭을 형성할 수 있다.
공급부(200)는 세정액을 수용하고 있으며, 펌프와 같은 장치가 구비되어 세정조(100)에 세정액을 공급할 수 있다. 특히, 공급부(200)는 세정조(100) 하부에 구비된 유입구(110)와 연결되어 있어, 공급부(200)에서 일정한 압력으로 세정액을 하기 유입구(110)에 공급하고, 공급된 세정액은 유입구(110)를 통해 세정조(100) 내부에 공급될 수 있다.
교반부(300)는 유입구(110) 상부에 구비되며, 세정조(100) 외부에 구비된 자성체와 척력에 의해 세정조(100) 바닥으로부터 일정한 간격으로 부상할 수 있다. 또한, 부상한 교반부(300)는 유입구(110)에서 공급되는 세정액의 유속에 의해 회전하며, 공급된 세정액은 회전하는 교반부(300)에 의해 세정조(100) 내부에 균일하게 분산될 수 있다.
예를 들면, 교반부(300)는 도넛 형상의 하우징(311), 상기 하우징(311) 중심에 임펠러(312)(Impeller) 및 상기 하우징(311) 내부에 자성체(313)를 포함하며, 상기 세정액이 상기 임펠러(312)를 통과하면서 상기 임펠러(312)에 의해 상기 교반부(300)가 회전될 수 있다. 여기서, 상기 하우징(311)은 상기 세정액에 내식성을 가지는 재질인 스테인리스 또는 티타늄으로 제작될 수 있다.
특히, 교반부(300)는 유입구(110) 상부에 구비되며, 유입구(110)에서 유입되는 세정액이 교반부(300)의 하우징 중앙에 구비된 임펠러(312)를 통과하며, 세정액의 유입되는 유속에 의해 임펠러(312)가 회전을 하게 되고, 임펠러(312)의 회전력에 의해 교반부(300)가 회전할 수 있다. 따라서, 교반부(300)의 회전에 의해 세정액이 세정조(100) 내부에서 와류를 형성하고, 형성된 와류에 의해 세정조(100) 내부에서 세정액이 균일하게 분포되어 혼합될 수 있다.
또한, 세정조(100) 외부에 구비된 자성유닛(400)와 교반부(300)에 구비된 자성체(313)는 같은 극이 서로 마주보게 위치하며, 자성유닛(400)과 자성체(313) 사이에 척력이 형성될 수 있다. 따라서, 자성유닛(400)과 자성체(313) 사이에 형성된 척력에 의해 교반부(300)가 세정조(100) 하부 바닥에 대해서 부상되며, 동시에 유입구(110)에서 유입되는 세정액에 의해 회전하면서, 교반부(300)가 세정액을 균일하게 분산시킬 수 있다. 여기서, 자성유닛(400)과 자성체(313)은 영구자석 또는 전자석을 사용할 수 있으며, 자성유닛(400)과 자성체(313)는 적어도 2개 이상 구비되는 것이 바람직할 수 있다.
또한, 교반부(300)가 세정조(100) 바닥으로부터 부상되는 간격은 자성유닛(400)과 자성체(313) 사이의 자력 또는 극성을 이용하여 조절할 수 있으며, 교반부(300)의 회전속도는 공급부(200)에서 공급하는 세정액의 유속에 의해 조절될 수 있다.
이와 같은 구성으로, 세정조 내부에 세정액을 난류로 공급함으로써, 세정액을 빠르게 혼합할 수 있다. 또한, 별도의 회전장치 없이 세정액의 유속에 의해 회전함으로써, 원가 절감 및 소형화할 수 있다. 또한, 회전하는 교반부와 세정조의 바닥면 사이에 마찰이 없기 때문에 장치의 수명 향상 및 제품의 청정도를 향상시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것이다. 또한, 본 발명이 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 기판 300: 교반부
20: 기판 지지대 310: 제1교반기
100: 세정조 320: 제2교반기
200: 공급부 400: 자성유닛

Claims (9)

  1. 세정조를 구비한 기판 세정장치에 있어서,
    상기 세정조에 세정액을 공급하는 공급부; 및
    상기 공급부에서 공급하는 상기 세정액을 분산시키는 교반부;
    를 포함하고,
    상기 교반부는 상기 세정조 바닥으로부터 소정 간격으로 부상하며, 상기 세정액이 유입되는 유속에 의해 회전하면서, 상기 세정액을 분산시키는 것을 특징으로 하고,
    상기 교반부는 상기 세정조 내부 하측에 구비되되, 도넛 형상의 하우징, 상기 하우징 중심에 임펠러(Impeller) 및 상기 하우징 내부에 자성체를 포함하는 제1교반기 및 상기 세정조 외부에 구비되되, 도넛 형상의 하우징 및 상기 하우징 내부에 상기 자성체를 포함하고, 상기 제1교반기와 척력을 형성하는 제2교반기를 포함하는 기판 세정장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1교반기의 하우징과 상기 제2교반기의 하우징은 동일한 중심선 상에 위치하는 하는 것을 특징으로 하는 기판 세정장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 세정액에 내식성을 가지는 재질인 스테인리스 또는 티타늄으로 제작되는 것을 특징으로 하는 기판 세정장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 자성체는 영구자석 또는 전자석을 사용하는 것을 특징으로 하는 기판 세정장치.
  6. 하부에 세정액이 유입되는 유입구를 구비한 세정조;
    상기 세정조 외부에 구비되는 복수의 자성유닛; 및
    상기 세정조 하부에 구비되되, 상기 자성유닛과 척력을 형성하여, 부상상태를 유지하는 교반부;
    를 포함하고,
    상기 세정액이 공급되는 유속에 의해 상기 교반부를 회전시켜, 상기 세정액을 분산시키는 것을 특징으로 하고,
    상기 교반부는 도넛 형상의 하우징, 상기 하우징 중심에 임펠러(Impeller) 및 상기 하우징 내부에 자성체를 포함하며, 상기 세정액이 상기 임펠러를 통과하면서 상기 임펠러에 의해 상기 교반부가 회전하는 것을 특징으로 하는 기판 세정장치.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 세정액에 내식성을 가지는 재질인 스테인리스 또는 티타늄으로 제작되는 것을 특징으로 하는 기판 세정장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 자성유닛은 영구자석 또는 전자석을 사용하는 것을 특징으로 하는 기판 세정장치.
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