KR19980016812A - 반도체 웨이퍼의 세정조 - Google Patents

Abstract

반도체 웨이퍼의 세정조가 개시되었다. 본 발명은 웨이퍼 캐리어가 장입되어 세정 작업이 이루어지는 조(槽, bath), 상기 조(槽)의 상부에 위치하고 상기 조(槽)에 세정액을 분사시키기 위한 노즐을 구비한 스프레이 라인(spray line), 및 상기 스프레이 라인의 양 끝 소정 부분에 각각 형성된 세정액 주입관 및 배출관을 구비한 반도체 웨이퍼의 세정조에 있어서, 상기 스프레이 라인이 상기 스프레이 라인의 길이 방향과 수직 방향으로 이동할 수 있도록 상기 스프레이 라인의 양쪽 끝 부분에 상기 스프레이 라인과 수직 방향으로 배치되어 상기 스프레이 라인을 지지하는 한 쌍의 가드 레일(guard rail)을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 세정조를 제공한다. 본 발명에 의하면 적은 양의 세정액을 사용하고도 효과적인 세정 공정을 진행할 수 있다.

Description

반도체 웨이퍼의 세정조

본 발명은 반도체 웨이퍼의 세정조에 관한 것으로서, 특히 웨이퍼 표면에 잔여하는 불순물들을 효율적으로 제거할 뿐만 아니라 이때 소비되는 세정액의 양을 최소화할 수 있는 반도체 웨이퍼의 세정조에 관한 것이다.

최근 VLSI 기술의 발전에 따라 반도체 장치의 집적도가 증가하고 있다. 따라서 반도체 웨이퍼 표면에 존재하는 원하지 않는 불순물들은 반도체 장치의 제조 수율을 크게 감소시킨다.

현재 습식 식각 및 세정 공정은 딥(dip) 방식의 웨트 스테이션 장치를 많이 사용하고 있다. 이러한 웨트 스테이션 장치는 일반적으로 약액조, 세정조, 및 드라이어(dryer)로 구성된다.

여기서, 세정조의 일반 기능은 크게 세 가지로 구분할 수 있다. 첫번째는 이종 화학 물질을 연속적으로 다룰 때 화학물질 사이에 서로 오염이 되는 것을 방지하기 위하여 이종 화학 물질의 처리 공정 사이에 사용하는 것이고, 두번째는 화학 물질의 처리가 끝난 다음에 마지막 조(槽, bath)로 진행하기 전에 웨이퍼에 잔존하는 화학 물질 등을 제거하기 위해 사용하는 것이다. 그리고 세번째는 세정 공정의 마지막 단계로써 사용하는 것이다.

최근들어, 앞서 언급된 세정조의 일반 기능 중에서 첫번째 및 두번째의 경우에는 Q.D.R(quick drop rinse) 개념이 도입되고 있다. 그러나 이러한 Q.D.R 세정조의 경우는 일반적으로 조(槽)의 상부 양 측면에서만 세정액이 분사되도록 설계되어 있다. 따라서 분사된 세정액이 전 웨이퍼 상에 골고루 도달하지 못하여 효과적으로 잔여 불순물들을 제거하기가 힘들다.

또한 세정액을 분사시킨 후 조(槽)의 바닥면으로부터 세정액을 공급하여 이 세정액을 조(槽)에 가득 채운 후 이를 다시 배수하는 방식을 채택함으로써 이미 조(槽)의 상부 양 측면에서 분사된 세정액에 의해 씻겨진 잔여 불순물들이 다시 웨이퍼를 재 오염시킬 우려가 있다.

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 의한 반도체 웨이퍼의 세정조를 설명하기 위한 도면들이다.

도 1a는 세정조의 평면도이고, 도 1b는 도 1a의 A-A' 선에 따른 단면도이다. 여기서, 설명의 편의상 도 1a 및 도 1b를 함께 설명하겠다.

구체적으로, 참조번호 10은 세정 작업이 이루어지는 조(槽, bath), 20은 상기 조(槽) 내에 장입된 웨이퍼 캐리어, 30은 상기 조(槽, 10)에 세정액을 공급하기 위하여 주입구(31)를 구비한 공급관, 40은 상기 조(槽, 10)에 채워진 세정액을 배수하기 위한 배수관, 50은 상기 조(槽, 10)의 양 측면 상부에 서로 대향하도록 위치하고 소정의 위치에 형성된 노즐(51)을 통하여 상기 웨이퍼 캐리어(20)를 향하여 세정액을 분사시킴으로써 상기 웨이퍼 캐리어(20)에 탑재된 웨이퍼를 세정하는 한 쌍의 스프레이 라인(spray line)을 각각 나타낸다. 또한 참조 번호(가)는 상기 노즐(51)을 통하여 분사되는 세정액을 나타낸다.

상기 세정조를 사용하여 웨이퍼를 세정하는 단계를 간략히 설명하면 다음과 같다. 먼저 상기 조(槽, 10)에 세정액을 채운 후에 상기 웨이퍼 캐리어(20)를 세정액 속에 담근다. 다음에, 상기 배수관(40)을 통해 세정액을 배수시키면서 상기 노즐(51)을 통해 세정액을 분사시켜 웨이퍼 샤워(shower)를 행한다.

여기서, 상기 웨이퍼 캐리어(20)는 상기 조(10)의 가운데 부분에 위치하는 반면, 상기 스프레이 라인(50)은 상기 조(槽, 10)의 양 측면 상부에 고정되어 위치하므로 상기 분사된 세정액(가)이 전 웨이퍼상에 골고루 도달되지 못해 잔여 불순물들이 제대로 제거되지 않는다.

계속해서, 상기 샤워를 행한 후에 상기 공급관(30)을 통해서 상기 조(槽, 10)에 세정액을 공급한다. 이 세정액을 상기 조(槽, 10)에 가득채운 후 상기 배수관(40)을 통해 배수시킨다. 이와 같은 단계를 3 - 10 회 반복하여 행한다.

이 때, 상기 노즐(50)을 통해서 분사된 세정액에 의해 씻겨진 불순물들이 조(槽) 외부로 배출되지 않은 상태에서 상기 공급관(30)을 통해 세정액이 공급되므로 웨이퍼가 불순물에 의해 재오염되기 쉽다.

상술한 바와 같이 종래 기술에 의한 반도체 웨이퍼의 세정조에 의하면, 상기 스프레이 라인(50)이 상기 조(槽, 10)의 양 측면 상부에 고정되어 위치하므로 상기 분사된 세정액(가)이 상기 캐리어(20)에 탑재된 웨이퍼 전체에 골고루 도달되지 않아 잔여 불순물들이 제대로 제거되지 않는다. 뿐만 아니라 상기 노즐(51)을 통해서 분사된 세정액에 의해 씻겨진 상기 불순물들이 상기 조(槽, 10) 외부로 배출되지 않은 상태에서 상기 공급관(30)을 통해 세정액이 공급되므로 웨이퍼가 불순물에 의해 재오염되기 쉽다. 따라서 많은 양의 세정액을 사용하면서도 웨이퍼상의 잔여 불순물을 제대로 제거하지 못하는 문제점이 있다.

따라서 본 발명이 목적은 조(槽)의 상부에 위치한 스프레이 라인을 이동 가능하게하여 전 웨이퍼가 골고루 세정되게 할 뿐만 아니라 노즐을 통하여 분사된 세정액에 의해 씻겨진 불순물들에 의해 웨이퍼가 재오염되는 것을 방지함으로써 적은 양의 세정액을 사용하고도 효과적인 세정이 이루어질 수 있는 반도체 웨이퍼의 세정조를 제공하는 데 있다.

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 의한 반도체 웨이퍼의 세정조를 설명하기 위한 도면들이다.

도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼의 세정조를 설명하기 위한 도면들이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 웨이퍼 캐리어가 장입되어 세정 작업이 이루어지는 조(槽, bath), 상기 조(槽)의 상부에 위치하고 상기 조(槽)에 세정액을 분사시키기 위한 노즐을 구비한 스프레이 라인(spray line), 및 상기 스프레이 라인의 양 끝 소정 부분에 각각 형성된 세정액 주입관 및 배출관을 구비한 반도체 웨이퍼의 세정조에 있어서, 상기 스프레이 라인이 상기 스프레이 라인의 길이 방향과 수직 방향으로 이동할 수 있도록 상기 스프레이 라인의 양쪽 끝 부분에 상기 스프레이 라인과 수직 방향으로 배치되어 상기 스프레이 라인을 지지하는 한 쌍의 가드 레일(guard rail)을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 세정조를 제공한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼의 세정조를 설명하기 위한 도면들이다.

도 2a는 세정조의 평면도이고, 도 2b는 도 2a의 B-B' 선에 따른 단면도이다.여기서, 설명의 편의상 도 2a 및 도 2b를 함께 설명하겠다.

구체적으로, 참조번호 110은 세정 작업이 이루어지는 조(槽, bath), 120은 상기 조(槽, 110)내에 장입된 웨이퍼 캐리어, 130은 상기 조(槽, 110)에 세정액을 공급하기 위하여 주입구(131)를 구비한 공급관, 140은 상기 조(槽, 110)에 채워진 세정액을 배수하기 위한 배수관, 150은 상기 조(槽, 110)의 양 측면 상부에 서로 대향하도록 위치하고 소정의 위치에 형성된 복수개의 노즐(151)을 통하여 상기 웨이퍼 캐리어(120)를 향하여 세정액을 분사시킴으로써 상기 웨이퍼 캐리어(120)에 탑재된 웨이퍼를 세정하는 한 쌍의 스프레이 라인(spray line), 160은 상기 스프레이 라인(150)이 상기 스프레이 라인(150)의 길이 방향과 수직 방향(나, 다)으로 이동할 수 있도록 상기 스프레이 라인(150)의 양 끝 부분에 상기 스프레이 라인(150)과 수직 방향으로 각각 배치되어 상기 스프레이 라인(150)을 지지하는 한 쌍의 가드 레일(guard rail)을 각각 나타낸다. 또한 참조 부호 (마)는 상기 조(槽, 110)의 내부와 외부가 연결되도록 상부 모서리에 형성된 홈을 나타낸다.

본 발명에 의한 세정조를 사용하여 웨이퍼를 세정하는 단계를 설명하면 다음과 같다. 먼저 상기 조(槽, 110)에 세정액을 채운 후에 상기 웨이퍼 캐리어(120)를 세정액 속에 담근다. 다음에, 상기 배수관(140)을 통해 세정액을 배수시킨다.배수가 진행되는 동안에 상기 스프레이 라인(150)이 상기 가드 레일(160)을 활주하여 상기 조(槽, 110)의 중앙 상부로 이동한다. 즉 (나) 방향으로 이동한다. 이어서 상기 노즐(151)을 분사시켜 웨이퍼 샤워(shower)를 행한다. 이 때 상기 웨이퍼 캐리어(120)는 상기 조(槽, 110)의 중앙부에 위치하므로 상기 노즐(151)에서 분사된 세정액이 전 웨이퍼상에 골고루 도달되어 잔여 불순물들이 효과적으로 제거된다. 또한 세정액이 전 웨이퍼상에 골고루 잘 도달하므로 굳이 많은 양의 세정액을 분사시킬 필요도 없다.

일정한 시간 동안 샤워가 행해진 다음에 상기 공급관(130)을 통해서 상기 조(槽, 110)에 세정액을 공급한다. 이 세정액을 상기 조(槽, 110)에 가득채운 후 일정 시간동안 넘치게 한다. 다음에는 앞선 동작들을 반복하여 배수를 진행하면서 다시 샤워를 행한다. 이와 같은 단계를 3 - 10 회 반복하여 행한다.

이 때, 상기 노즐(150)을 통해서 분사된 세정액에 의해 씻겨진 불순물들이 조(槽) 외부로 넘쳐흐르게 되어 상기 공급관(130)을 통해 세정액이 공급되어도 씻겨진 불순물에 의해 상기 웨이퍼가 재오염되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 세정액이 넘치는 과정에서 갑작스런 세정액의 공급에 의하여 세정액의 표면에 물결(wave)이 생기게 되고 이에 따른 불규칙한 대류 현상에 의해 버블(bubble)성 불순물 의하여 상기 웨이퍼가 재오염될 수 있다. 이를 방지하기 위하여 상기 공급관(130)에 의해서 공급되는 세정액의 양이 상기 홈(라)에 의해 형성되는 부피보다는 작도록하여 세정 작업을 행한다. 따라서 상기 홈(라)의 하부면보다 수면이 위로 올라오기만 하면 되므로 종래의 경우보다 더 적은 양의 세정액을 채워도 본 발명에 의한 세정이 가능하다.

도 3은 상기 스프레이 라인(150)을 상세히 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 참조번호 150a는 상기 스프레이 라인(150)의 한쪽 끝 부분에 형성된 세정액 주입관, 150b는 상기 스프레이 라인(150)의 다른 한쪽 끝 부분에 형성된 세정액 배출관, 151은 상기 스프레이 라인(150)을 통해 흐르는 세정액을 분사시키기 위하여 상기 주입관(150a)과 상기 배출관(150b)사이에 배치된 복수개의 노즐을 각각 나타낸다. 또한 참조 부호 C는 상기 가드 레일(160)에 걸쳐질 홈을 나타낸다.

여기서 상기 노즐(151)은 상기 주입관(150a)에서 멀어질수록 그 지름이 증가한다. 이는 상기 주입관(150a) 부근의 세정액 압력이 상기 배출관(150b) 부근보다 더 크기 때문에 각 노즐(151)에서 분사되는 세정액의 양을 일정하게 하기 위하여 참조번호 151-1, 151-2, , 151-n (n : 자연수)로 갈수록 그 구경을 크게 형성한 것이다.

도 4는 상기 노즐(151)을 상세히 설명하기 위한 도면으로서, 상기 노즐(151-1)이 있는 부위를 스프레이 라인(150)의 길이 방향과 수직하게 자른 단면도이다. 여기서 상기 스프레이 라인(150)은 상기 스프레이 라인(150)의 길이 방향의 축을 중심축으로하여 60°- 120°범위 내에 복수개의 노즐(151-1)을 구비한다. 따라서 상기 노즐(151-1)에 의해 분사되는 세정액(라)은 넓은 범위에 분사되어 전 웨이퍼에 골고루 도달하게 된다.

도 5는 상기 조(槽,110)에 형성된 홈(마)을 상세히 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 상기 홈(마)은 상기 조(110)의 내측벽에서 외측벽으로 갈수록 점점 깊게 형성되어 그 하부면이 상기 조(110)의 상부 모서리의 수평 연장선을 기준으로하여 상기 조(110)의 내측에서 외측으로 소정의 각도 α, 예컨데 5°-10°범위의 각도를 갖고 아래 방향으로 기울어지도록 형성된다.

이렇게 기울기를 갖도록 하는 이유는 상기 조(110)에서 세정액이 넘칠 때 넘쳐 흐르는 세정액이 상기 홈을 타고 상기 조(110)의 외측벽을 따라 균일하게 넘쳐흐르도록하여 가득차 있는 세정액의 표면에서 발생하는 물결(wave)을 감소시키기 위함이다. 즉 버블성 불순물에 의해 웨이퍼가 재오염되는 것을 방지하기 위함이다. 이러한 효과를 크게하기 위하여 상기 홈은 V 형태인 것이 바람직하다.

이상 상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 조(槽, 110)의 상부에 위치한 상기 스프레이 라인(150)을 이동 가능하게함으로써 전 웨이퍼를 골고루 세정할 수 있을 뿐만 아니라 상기 조(110)의 상부 모서리에 그 하부면이 상기 조(110)의 외측벽 쪽으로 기울어진 홈(마)을 형성함으로써 버블성 불순물들에 의해 웨이퍼가 재오염되는 것을 방지할 수 있다. 궁극적으로 보다 적은 양의 세정액을 사용하고도 효과적인 세정 작업을 행할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에만 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.

Claims (6)

1. 웨이퍼 캐리어가 장입되어 세정 작업이 이루어지는 조(槽, bath), 상기 조(槽)의 상부에 위치하고 상기 조(槽)에 세정액을 분사시키기 위한 노즐을 구비한 스프레이 라인(spray line), 및 상기 스프레이 라인의 양 끝 소정 부분에 각각 형성된 세정액 주입관 및 배출관을 구비한 반도체 웨이퍼의 세정조에 있어서,

   상기 스프레이 라인이 상기 스프레이 라인의 길이 방향과 수직 방향으로 이동할 수 있도록 상기 스프레이 라인의 양쪽 끝 부분에 상기 스프레이 라인과 수직 방향으로 배치되어 상기 스프레이 라인을 지지하는 한 쌍의 가드 레일(guard rail)을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 세정조.
2. 제1 항에 있어서, 상기 스프레이 라인은,

   상기 주입관에서 상기 배출관쪽으로 갈수록 그 구경이 점점 증가하는 복수개의 노즐을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 세정조.
3. 제1 항에 있어서, 상기 스프레이 라인은,

   상기 스프레이 라인의 길이 방향의 축을 중심축으로하여 60°- 120°의 범위 내에 복수개의 노즐을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 세정조.
4. 제1 항에 있어서, 상기 조(槽)는,

   상기 조(槽)의 내부와 외부가 연결되도록 상부 모서리에 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 세정조.
5. 제4 항에 있어서, 상기 홈은,

   V 형태인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 세정조.
6. 제4 항에 있어서, 상기 홈은,

   상기 조(槽)의 내측벽에서 외측벽으로 갈수록 점점 깊게 형성되어 그 하부면이 상기 조(槽)의 상부 모서리의 수평 연장선을 기준으로하여 상기 조(槽)의 내측에서 외측으로 5°- 10°범위의 각도를 갖고 아래 방향으로 기울어진 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 세정조.