KR102457700B1 - 세정제 공급장치 및 상기 세정제 공급장치를 이용한 세정방법 - Google Patents

세정제 공급장치 및 상기 세정제 공급장치를 이용한 세정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 세정제를 공급하는 이중 세정제 공급배관을 이용하여 배스의 내부에 위치하는 웨이퍼, 웨이퍼 지지대 및 배스 내면을 세정할 수 있는 세정제 공급장치 및 세정제 공급장치를 이용한 세정방법을 제안한다. 상기 세정제 공급장치는, 외측튜브 지지대, 상기 외측튜브 지지대를 일정 각도 회전시키거나 일정 거리 왕복 이동시키는 구동장치, 폐쇄된 일 단은 상기 외측튜브 지지대의 일면에 고정되며, 외면에는 복수의 분사홀이 설치된 외측튜브 및 폐쇄된 일 단은 상기 외측튜브의 개방된 다른 일 단을 통해 상기 외측튜브의 내부에 위치하고, 외면에는 관통부가 설치된 내측튜브를 포함한다.

Description

세정제 공급장치 및 상기 세정제 공급장치를 이용한 세정방법 {A detergent supplying apparatus and detergent method using thereof}
본 발명은 웨이퍼의 세정에 관한 것으로, 특히, 세정제를 공급하는 이중 세정제 공급배관을 이용하여 배스의 내부에 위치하는 웨이퍼, 웨이퍼 지지대 및 배스 내면을 세정할 수 있는 세정제 공급장치 및 세정방법에 관한 것이다.
웨이퍼는 다양한 공정을 거쳐 반도체 소자 제조용 웨이퍼로 생산되는데, 다양한 공정이 진행되는 과정에서 각종 오염물질에 의해 표면이 오염된다. 대표적인 오염물질로는 미세 파티클(particle), 금속 오염물, 및 유기 오염물 등이 있다. 이러한 오염물질은 웨이퍼의 품질 저하를 초래하고 결국 웨이퍼에 형성되는 반도체 소자의 물리적 결함 및 전기적 특성 저하를 일으키는 원인으로 작용하게 된다. 웨이퍼에 포함되는 오염물질을 제거하는 데는 산 또는 알칼리 에칭 용액이나 디아이 워터(Deionized water)를 이용하는 습식 세정공정을 거치도록 한다.
배스 타입(Bath type)의 습식 세정 장치는 웨이퍼 표면에 존재하는 오염물질의 세정제로써 오염물질과 화학반응 하는 다양한 화학물질을 사용한다.
도 1은 종래의 배스타입 세정장치의 예이다.
도 1을 참조하면, 종래의 세정장치(100)는, 배스(110, Bath), 세정제 공급배관(120) 및 웨이퍼 지지대(130, Comb)를 포함한다.
세정의 대상인 웨이퍼(wafer)는 웨이퍼 지지대(130)의 상부에 안착한다. 바(bar) 형태의 웨이퍼 지지대(130)는 도 1에 도시한 것과 같이 웨이퍼의 하부를 지지할 수 있도록 3곳에 설치하였다. 세정제는 병렬로 정렬한 복수의 웨이퍼의 측면 하부에서 상부 방향으로 분사(붉은색 화살표)될 수 있도록, 배스(110)에 잠겨 있는 세정제 공급배관(120)이 복수의 웨이퍼의 정렬된 방향과 동일한 방향으로 진행하도록 설치되어 있다. 배스(110)의 내부에 위치하는 세정제 공급배관(120)에는 세정제가 분사되는 분사홀(미도시)이 복수 개 설치되어 있다.
세정제가 분사되는 방향이 웨이퍼의 세정에만 집중되어 있기 때문에, 웨이퍼와 직접 접촉하는 웨이퍼 지지대(130)의 면에 부착되는 오염물질과 배스(110)의 내벽에 부착되는 오염물질은 웨이퍼의 세정시에는 제거의 대상이 되지 않는다.
따라서, 웨이퍼 지지대(130) 및 배스(110)의 내벽의 세정을 위해서는 세정제 공급배관(120)의 위치 또는 세정제가 분사되는 분사홀의 위치를 변경하거나, 웨이퍼 지지대(130)를 배스(110)로부터 분리하여야 하는 번거로움이 있었다.
대한민국 등록특허: 10-1333867호(2013년11월21일)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 세정제를 공급하는 이중 세정제 공급배관을 이용하여 배스의 내부에 위치하는 웨이퍼, 웨이퍼 지지대 및 배스 내면을 세정할 수 있는 세정제 공급장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 세정제를 공급하는 이중 세정제 공급배관을 이용하여 배스의 내부에 위치하는 웨이퍼, 웨이퍼 지지대 및 배스 내면을 세정할 수 있는 세정제 공급장치를 이용한 세정방법을 제공하는 것에 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 세정제 공급장치는, 외측튜브 지지대, 상기 외측튜브 지지대를 일정 각도 회전시키거나 일정 거리 왕복 이동시키는 구동장치, 폐쇄된 일 단은 상기 외측튜브 지지대의 일면에 고정되며, 외면에는 복수의 분사홀이 설치된 외측튜브 및 폐쇄된 일 단은 상기 외측튜브의 개방된 다른 일 단을 통해 상기 외측튜브의 내부에 위치하고, 외면에는 관통부가 설치된 내측튜브를 포함한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 세정제 공급장치를 이용한 세정방법은, 세정대상을 선정하는 단계, 상기 세정대상을 선정하는 단계에서 선정된 세정대상에 따른 구동장치의 동작 특성을 셋팅하는 단계, 선정된 세정대상이 웨이퍼 지지대인지, 웨이퍼인지 아니면 배스의 내면인지를 판단하는 세정대상을 판단하는 단계 및 상기 세정 대상을 판단하는 단계에서 판단한 세정 대상에 대해 세정을 수행하는 선정된 세정대상을 세정하는 단계를 포함한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 세정제 공급장치 및 상기 세정제 공급장치를 이용한 세정방법은, 배스 내 설치된 세정제 공급장치를 분해하거나 배스로부터 분리함이 없이 배스 내 세정제의 분사 방향을 필요에 따라 변경할 수 있으므로, 배스 내 세정 사각지역(Dead Zone)을 최소로 할 수 있으며, 이를 통해 배스 웨이퍼의 오염물질은 물론 배스 내 오염물질도 효과적으로 제거할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 배스타입 세정장치의 예이다.
도 2는 본 발명에 따른 이중 세정제 공급장치의 구성의 일 실시 예이다.
도 3은 외측튜브 및 내측튜브의 일 실시 예를 설명한다.
도 4는 구동장치를 이용하여 세정제의 분사 방향을 제어하는 예를 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 이중 세정제 공급장치가 배스에 설치되는 일 실시 예를 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 세정제 공급장치를 이용한 세정방법의 일 실시 예이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 이중 세정제 공급장치의 구성의 일 실시 예이다.
도 3은 외측튜브 및 내측튜브의 일 실시 예를 설명한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 이중 세정제 공급장치(200)는, 구동장치(210), 외측튜브 지지대(220), 외측튜브(230), 내측튜브(240) 및 제어부(250)를 포함한다.
구동장치(210)는 외측튜브 지지대(220)를 일정 각도 회전시키는 모터(211) 및 일정거리 왕복 운동하는 실린더(212)를 포함한다. 회전 및 왕복운동의 방향은 붉은색 화살표로 표시하였다.
외측튜브(230)의 폐쇄된 일 단은 외측튜브 지지대(220)에 고정되며, 외면에는 복수의 분사홀(231)이 설치되어 있다. 분사홀(231)의 형태는 원형인 것이 바람직하고, 분사홀(231)의 직경 및 설치 간격은 임의로 설정할 수 있다. 외측튜브(230)는 외측튜브 지지대(220)와 동반하여 회전하거나 왕복이동한다.
내측튜브(240)의 폐쇄된 일 단은 개방된 외측튜브(230)의 다른 일 단을 통해 외측튜브(230)의 내부로 삽입되며, 외면에는 관통부(241, 도 3 참조)가 형성되어 있다. 내측튜브(240)의 개방된 다른 일 단을 통해 외부의 세정제가 내측튜브(240)의 비어 있는 내부공간으로 공급되며, 내측튜브(240)의 내부공간에 유입된 세정제는 관통부(241, 도 3)를 통해 외측튜브(230)와 내측튜브(240)의 사이로 이동한 후, 외측튜브(230)의 분사홀(231)을 통해 외부로 분사될 수 있게 된다.
따라서, 외측튜브(230)의 내면과 내측튜브(240)의 외면 사이는 일정한 간격(D1)이 유지되는 것이 필요하다. 특히, 외측튜브(230)가 외측튜브 지지대(220)와 동반하여 회전하거나 왕복 이동할 때, 외측튜브(230)의 내면과 내측튜브(240)의 외면이 서로 접촉하지 않도록 하는 것이 필요하다.
외측튜브 지지대(220)는 구동장치(210)에 의해 일정 각도 회전하거나 일정 거리 왕복운동 할 수 있으므로, 구동장치(210)를 제어하면 분사홀(231)로부터 분출되는 세정제의 분출방향을 조절할 수 있다는 것을 쉽게 알 수 있다.
또한 외측튜브(230)가 일정 거리 왕복운동을 수행하므로, 내측튜브(240)의 폐쇄된 면과 외측튜브(230)의 폐쇄된 부분 사이도 외측튜브(230)의 최대 왕복거리보다는 긴 간격이 유지되어야 할 것이다.
제어부(250)는 미리 정해놓은 외측튜브 지지대(220)의 회전 각도, 왕복이동 거리, 이동 속도, 이동 주기 및 이동 횟수에 대응하여 구동장치(210)의 동작을 제어한다. 여기서 외측튜브 지지대(220)의 회전 각도는 세정제 공급장치(200)가 세정하고자 하는 대상에 따라 결정된다.
도 3을 참조하면, 외측튜브(230)의 외면에 형성되는 원형의 복수의 분사홀(231)은 각각 일정한 거리를 두고 일렬로 정렬되어 있으며, 내측튜브(240)의 외면에 형성되는 관통부(241)는 일정한 두께를 가지며, 세정제의 진행방향과 동일한 방향의 일자 형태라는 것을 확인할 수 있다.
도 3에서, 외측튜브(230)의 외면에 원형의 복수의 분사홀(231)이 가상의 일직선에 설치되는 것으로 도시되어 있지만, 지그재그 방식 또는 도 3에 도시된 일직선과 일정한 경사를 가지도록 설치되는 실시 예도 가능하다.
또한, 내측튜브(240)의 외면에 형성된 관통부(241)가 하나가 아니고 복수 개 형성되는 실시 예도 가능하다.
도 3의 우측을 참조하면, 외측튜브(230) 및 내측튜브(240) 모두 내부가 비어있는 파이프 형태라는 것을 알 수 있다.
도 4는 구동장치를 이용하여 세정제의 분사 방향을 제어하는 예를 설명한다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 세정제 공급장치(200)를 사용하면, 세정하는 대상이 웨이퍼 지지대, 웨이퍼 및 배스의 내벽 중 어느 것인가에 따라 분사홀(231)로부터 분사되는 세정제의 분사방향을 서로 다르게 할 수 있다는 것을 알 수 있다. 파란색 화살표를 참조하면, 내측튜브(240) 내의 세정제가 내측튜브(240)의 관통부(241)에서 외측튜브(230)와 내측튜브(240) 사이의 공간을 거쳐 외측튜브(230)의 분사홀(231)로 진행한다는 것을 알 수 있다. 세정제의 흐름을 나타내는 화살표는 세정제가 이동하는 최단거리를 표시한 것으로, 세정제의 전체 흐름을 표시하는 것은 아니다.
예를 들면, (a)는 웨이퍼 지지대(130)를 세정할 때의 분사홀(231) 각도이고, (b)는 웨이퍼를 세정할 때의 분사홀(231) 각도이며, (c)는 배스(110)의 내벽을 세정할 때의 분사홀(231) 각도이다.
도 4a에 기재된 D2는 외측튜브(230)의 내면과 내측튜브(240)의 외면 사이의 간격을 의미한다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 외측튜브(230)와 내측튜브(240)는 일정한 거리(D2) 떨어져 있으므로, 분사홀(231)의 위치와 관통부(241)의 위치가 정렬될 필요가 없다. 세정제가 분사홀(231)로부터 분사되는 힘은 세정제의 공급압력, 외측튜브(230)와 내측튜브(240) 사이의 간격, 및 분사홀(231)의 직경과 개수에 따라 다르게 될 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 이중 세정제 공급장치가 배스에 설치되는 일 실시 예를 설명한다.
도 5를 참조하면, 구동장치(210)와 외측튜브 지지대(220)는 배스(110)의 외부에 위치하고, 배스(110) 내부에는 외측튜브(230) 및 내측튜브(240)가 위치한다는 것을 알 수 있다.
도 5를 참조하면, 내측튜브(240)의 비어 있는 부분을 통해 외부에서 세정제가 내측튜브(240)를 경유하여 외측튜브(230)의 분사홀(231)을 통해 배스(110)의 내부로 분사된다는 것을 확인할 수 있다.
도 5에 도시된 설치 예에는, 이중 세정제 공급장치(200)의 일부는 배스(310)의 외부에 위치하고 나머지 일부는 배스(310)의 내부에 위치하는 것으로 도시되어 있지만, 이중 세정제 공급장치(200) 전체가 배스(310)의 내부에 설치되는 실시 예도 가능할 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 세정제 공급장치를 이용한 세정방법의 일 실시 예이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 세정제 공급장치를 이용한 세정방법(600)은, 세정대상을 선정하는 단계(610), 구동장치를 셋팅하는 단계(620), 선정된 세정대상을 판단하는 단계(630, 650) 및 선정된 세정대상을 세정하는 단계(640, 660, 670)를 포함한다.
세정대상을 선정하는 단계(610)에서는 세정을 하고자 하는 대상을 작업자가 선정한다. 선정대상은, 웨이퍼 지지대, 웨이퍼 및 배스의 내면 중 하나를 선택할 수 있다.
구동장치를 셋팅하는 단계(620)에서는 세정대상을 선정하는 단계(610)에서 선정된 세정대상에 따라 구동장치(210)를 구성하는 모터(211) 및 실린더(212)를 제어하여 외측튜브 지지대(220)의 각도 및 왕복이동 거리, 이동 속도, 이동 주기 및 이동 횟수를 셋팅한다. 웨이퍼 지지대, 웨이퍼 및 배스 내면을 세정하기 위한 외측튜브 지지대(220)의 각도, 및 왕복이동 거리, 이동 속도, 이동 주기 및 이동 횟수는 미리 설정해 놓을 수 있다.
구동장치(210)의 제어는 작업자가 수동으로 하는 것도 가능하지만, 본 발명에 따른 세정제 공급장치(200)와 일체형으로 설치되거나 별도로 구비된 제어부(250)에서 자동으로 수행하는 방식의 실시 예도 가능하다. 자동으로 수행하기 위해서는 세정대상을 선정하는 단계(610)에서 작업자가 제어부(250)에 선정대상을 입력하여야 할 것이고, 제어부에는 해당 작업에 대응하는 외측튜브 지지대(220)의 각도를 미리 저장하고 있어야 할 것이다.
선정된 세정대상을 판단하는 단계(630, 650)는 제어부(250)가 수행하며, 먼저 선정된 세정대상이 웨이퍼 지지대인가를 판단하는 단계(630) 및 세정대상이 웨이퍼 지지대인가를 판단하는 단계(630)에서 선정된 세정대상이 웨이퍼 지지대가 아닌(No) 것으로 판단된 때에 수행하며, 선정된 대상이 웨이퍼 인가를 판단하는 단계(650)를 포함한다.
선정된 세정대상을 세정하는 단계(640, 660, 670)는 선정된 세정대상을 판단하는 단계(630, 650)에서 선정된 세정대상에 대해 세정을 수행하며, 세정대상이 웨이퍼 지지대라고 판단한 때(630, Yes)에 웨이퍼 지지대에 대해 세정을 수행하는 단계(640), 세정대상이 웨이퍼라고 판단한 때(650, Yes)에 웨이퍼에 대해 세정을 수행하는 단계(660) 및 세정대상이 웨이퍼가 아니라고 판단한 때(650, No)에 배스 내면을 세정하는 단계(670)를 각각 수행한다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다.
도면에는 도시되어 있지 않지만, 세정제 공급시스템은 배스(110), 웨이퍼 지지대(130) 및 세정제 공급장치(200)를 포함하는 구성으로 구현할 수 있다. 세정제 공급시스템은 웨이퍼 지지대, 웨이퍼 및 배스의 내면 중 어느 한 곳을 선택하여 세정할 수 있으며, 외측튜브 지지대의 회전 각도가 웨이퍼 지지대, 웨이퍼 및 배스의 내면을 세정할 때 서로 다르게 설정될 수 있다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 기술자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방 가능함은 명백한 사실이다.
210: 구동장치
220: 외측튜브 지지대
230: 외측튜브
240: 내측튜브
250: 제어부

Claims (14)

  1. 외측튜브 지지대;
    상기 외측튜브 지지대를 일정 각도 회전시키거나 일정 거리 왕복 이동시키는 구동장치;
    폐쇄된 일 단은 상기 외측튜브 지지대의 일면에 고정되며, 외면에는 복수의 분사홀이 설치된 외측튜브; 및
    폐쇄된 일 단은 상기 외측튜브의 개방된 다른 일 단을 통해 상기 외측튜브의 내부에 위치하고, 외면에는 관통부가 설치된 내측튜브를 포함하며,
    상기 외측튜브 지지대의 회전 각도는,
    세정제 공급장치가 세정하고자 하는 대상에 따라 결정되는 세정제 공급장치.
  2. 제1항에서, 상기 구동장치는,
    상기 외측튜브 지지대를 일정각도 회전시키는 모터; 및
    상기 외측튜브 지지대를 일정 거리 이동시키는 실린더를
    포함하는 세정제 공급장치.
  3. 제1항에서, 상기 복수의 분사홀은,
    가상의 동일 선상에 형성되거나, 지그재그 방식으로 형성되는 세정제 공급장치.
  4. 제1항에서, 상기 관통부는,
    상기 내측튜브를 이동하는 상기 세정제의 진행방향과 동일한 방향의 1자 형태를 가지는 세정제 공급장치.
  5. 제1항에서,
    상기 외측튜브의 내면과 상기 내측튜브의 외면 사이는 일정한 거리 떨어져 있는 세정제 공급장치.
  6. 제1항에서,
    상기 외측튜브의 폐쇄된 면과 상기 내측튜브의 폐쇄된 면 사이는 일정거리 떨어져 있는 세정제 공급장치.
  7. 삭제
  8. 배스;
    상기 배스의 내부에 설치되며, 웨이퍼가 안착하는 웨이퍼 지지대; 및
    상기 배스의 내부에 설치되는 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 기재된 상기 세정제 공급장치를 포함하는 세정제 공급시스템.
  9. 제8항에서, 상기 세정제 공급시스템은,
    상기 웨이퍼 지지대, 상기 웨이퍼 및 상기 배스의 내면 중 한 곳을 세정하는 세정제 공급시스템.
  10. 제9항에서, 상기 외측튜브 지지대의 회전 각도는,
    상기 웨이퍼 지지대, 상기 웨이퍼 및 상기 배스의 내면을 세정할 때 서로 다르게 설정되는 세정제 공급시스템.
  11. 세정대상을 선정하는 단계;
    상기 세정대상을 선정하는 단계에서 선정된 세정대상에 따른 구동장치의 동작 특성을 셋팅하는 단계;
    선정된 세정대상이 웨이퍼 지지대인지, 웨이퍼인지 아니면 배스의 내면인지를 판단하는 세정대상을 판단하는 단계; 및
    상기 세정 대상을 판단하는 단계에서 판단한 세정 대상에 대해 세정을 수행하는 선정된 세정대상을 세정하는 단계를
    포함하는 세정제 공급장치를 이용한 세정방법.
  12. 제11항에서, 상기 세정대상을 판단하는 단계에서 세정대상이 웨이퍼 지지대라고 판단된 때 및 세정대상이 배스의 내면이라고 판단된 때에는,
    상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼 지지대에 안착하지 않는 상태로 세정을 수행하는 세정제 공급장치를 이용한 세정방법.
  13. 제11항에서, 상기 구동장치는,
    선정된 세정대상에 따라 세정제가 분출되는 방향을 서로 다르게 하는 세정제 공급장치를 이용한 세정방법.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 하나의 항에 기재된 세정제 공급장치를 이용한 세정방법을 수행하는 프로그램이 기록된 기록매체.
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