KR20000005326U - 세정 장치 - Google Patents

Abstract

세정조에서 웨이퍼를 세정하는 세정 장치에 있어서, 상기 세정조의 바닥면이 원형으로 이루어진 세정 장치가 제공된다. 세정액으로 사용되는 약액이나 초순수가 상기 세정조 내에서 와류하는 것을 방지하고, 웨이퍼 내에서의 식각량 균일성을 개선할 수 있다.

Description

세정 장치

본 발명은 세정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 세정조 내에서 국부적으로 발생하는 와류 현상을 방지하고 웨이퍼 내에서의 식각량(etch rate) 균일성을 개선할 수 있는 세정 장치에 관한 것이다.

웨이퍼가 대구경화되고 소자들이 고밀도, 고집적화됨에 따라, 반도체 기판 상에 존재하는 미립자(particle)나 금속 불순물 등으로 대표되는 미세 오염(micro-contamination)이 제품의 수율과 신뢰성에 큰 영향을 미치게 되었다. 이 때문에 초LSI공정에서는 청정화의 중요성이 한층 높아지고 있다. 각 제조 공정에서 웨이퍼에 부착되는 미립자수의 추이를 보면, 초LSI공정은 그 모두가 미립자뿐 아니라 각종 오염의 발생 원인이며 전공정에 걸쳐서 웨이퍼 표면을 청정하게 보존하는 것이 수율 향상의 키포인트가 되고 있다.

통상적으로 반도체 제조 공정에서는, 웨이퍼 상의 미립자를 비롯한 금속 불순물, 유기 오염물, 표면 피막 등의 다양한 대상물을 제거하기 위하여 습식 세정 공정을 수행한 후, 웨이퍼를 건조시키게 된다. 이러한 습식 세정 공정은 크게 두가지 방식으로 수행될 수 있는데, 첫째는 세정조 내에 웨이퍼를 담그는(dip) 것으로 배치(batch) 타입의 세정 방식이며, 둘째는 세정액을 웨이퍼에 분사(spray)시키는 것으로 매엽식 타입의 세정 방식이다. 현재는 세정조를 이용한 배치 타입의 세정 방식이 주로 사용되고 있다.

세정조에서 수행되는 세정 공정은 단일 약액(chemical) 또는 일정한 조성비로 공급된 약액을 이용하여 웨이퍼에 부착되어 있는 유기물, 무기물, 금속 이온, 표면 피막 및 기타 미립자들을 물리적 또는 화학적인 방법으로 세정하는 공정과, 초순수(D.I water)를 이용한 퀵 덤프 드레인(quick dump drain; 이하 "QDR"이라 한다) 및 오버 플로우 린스(over flow rinse) 방법으로 웨이퍼의 표면에 존재하는 약액들을 세정하는 공정으로 진행된다. QDR 린스는 초순수를 세정조의 하부에서 상부로 순환시켜 웨이퍼를 한번 세정한 후 드레인 밸브를 열어 사용한 초순수를 버리는 방법이고, 오버 플로우 린스는 드레인 밸브를 닫은 상태에서 웨이퍼의 상부에서 초순수를 계속 공급하여 웨이퍼를 세정하는 방법이다.

이때, 상기 세정조는 석영이나 테플론으로 구성되는데, 그 재질뿐만 아니라 구조적 특성이 세정 효과에 중요한 요인이 된다.

도 1은 웨이퍼의 표면에 묻어 있는 약액들을 제거하기 위한 종래의 QDR 세정조를 도시한 평면도이고, 도 2는 상기 QDR 세정조의 단면도이다. 도 1 및 도 2에서, 참조 부호 1은 세정조, 3은 초순수를 분사하기 위한 샤워 노즐(shower nozzle), 4는 웨이퍼, 5는 순환 공급관, 6은 드레인 밸브, 그리고 8은 웨이퍼들이 담겨 있는 캐리어를 각각 나타낸다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 QDR 세정조(1)에서의 세정 공정은 순환 공급관(5)을 통해 세정조(1) 내로 초순수를 공급하고 상기 세정조(1)의 하부에서 상부로 초순수를 순환시켜 웨이퍼(4)를 세정하는 단계와, 드레인 밸브(6)를 열고 세정조(1) 내의 초순수를 배수시키면서 세정조(1)의 윗쪽에서 샤워 노즐(3)을 통해 초순수를 계속 분사하여 웨이퍼(4)를 세정하는 단계로 이루어진다.

그러나, 상기 QDR 세정조(1)는 사각 구조의 바닥면을 갖기 때문에 세정조(1) 내에서 초순수를 순환시킬 때 바닥면의 각진 부위(1a)에서 국부적으로 와류(2)가 발생한다. 이와 같이 와류(2)가 발생하면 웨이퍼(4)를 세정한 초순수가 세정조(1) 밖으로 오버 플로우되지 못하고 세정조(1) 바닥의 각진 부위(1a)에서 계속 정체되므로, 웨이퍼(4)에 묻어 있는 약액들을 세정조(1) 내에 국부적으로 정체시키게 된다. 이에 따라, 세정조(1) 바닥의 각진 부위(1a)에서 정체되어 있는 약액들이 웨이퍼(4)에 재흡착되는 문제가 발생할 수 있다.

또한, 샤워 노즐(3)을 통해 세정조(1)의 윗쪽에서 웨이퍼(4)로 초순수를 분사할 때에도, 상기 샤워 노즐(3)이 QDR 세정조(1)의 양측 상단에 설치되어 있으므로 웨이퍼(4)에 세정이 제대로 되지 못하는 부위가 발생하게 된다.

도 3은 웨이퍼에 부착되어 있는 유기물, 무기물, 금속 이온, 표면 피막 및 기타 미립자들을 제거하기 위한 종래의 약액 세정조를 도시한 단면도이다. 도 3에서, 참조 부호 4는 웨이퍼, 7은 순환 라인, 그리고 9는 세정조를 각각 나타낸다.

도 3을 참조하면, 종래의 약액 세정조(9)에서의 세정 공정은 순환 라인(7)을 통해 세정조(9)로 약액을 공급하고 상기 세정조(9)의 하부에서 상부로 약액을 순환시켜 웨이퍼(4)를 세정하는 방식으로 이루어진다.

그러나, 상기 약액 세정조(9)는 사각 구조의 바닥면을 갖기 때문에 세정조(9) 내에서 약액을 순환시킬 때 바닥면의 각진 부위(9a)에서 국부적으로 와류(2)가 발생한다. 이와 같이 와류(2)가 발생하면 웨이퍼(4)를 세정한 약액이 세정조(9) 밖으로 오버 플로우되지 못하고 세정조(9) 바닥의 각진 부위(9a)에서 계속 정체되므로, 웨이퍼(4)에 부착되어 있는 유기물, 무기물, 금속 이온, 표면 피막 및 기타 미립자들을 세정조(9) 내에 국부적으로 정체시키게 된다. 이에 따라, 세정조(9) 바닥의 각진 부위(9a)에서 정체되어 있는 상기 유기물, 무기물, 금속 이온, 표면 피막 및 기타 미립자들이 웨이퍼(4)에 재흡착되는 문제가 발생할 수 있다.

또한, 식각 방식으로 세정하는 약액을 사용하는 경우에 있어서, 세정조(9) 바닥의 각진 부위(9a)에서 발생하는 와류 현상은 웨이퍼(4) 내의 식각량 균일성을 저하시키므로 웨이퍼(4)의 표면 평탄도 및 식각에 의한 세정 공정의 마진 확보가 어려워진다. 또한, 세정조(9)로 약액을 공급하기 위한 순환 라인(7)이 직선 형태로 형성되므로, 약액이 웨이퍼(4)로 균일하게 공급되지 못하게 되어 웨이퍼 내 식각량 균일성이 더욱 저하된다.

따라서, 본 발명의 목적은 세정조 내에서 국부적으로 발생하는 와류 현상을 방지하고 웨이퍼 내에서의 식각량 균일성을 개선할 수 있는 세정 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 QDR 세정조를 도시한 평면도.

도 2는 도 1에 도시한 QDR 세정조의 단면도.

도 3은 종래의 약액 세정조를 도시한 단면도.

도 4는 본 발명에 의한 QDR 세정조를 도시한 평면도.

도 5는 도 4에 도시한 QDR 세정조의 단면도.

도 6은 본 발명에 의한 약액 세정조를 도시한 단면도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

100 : 초순수 세정조 102 : 캐리어

104 : 샤워 노즐 106 : 순환 공급관

108 : 웨이퍼 109 : 드레인 밸브

110 : 약액 세정조 112 : 순환 라인

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 세정조에서 웨이퍼를 세정하는 세정 장치에 있어서, 상기 세정조의 바닥면이 원형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 세정 장치를 제공한다.

바람직하게는, 상기 세정조에 약액을 공급하기 위하여 상기 세정조 내에 설치된 순환 라인을 더 구비하며, 상기 순환 라인은 원방형으로 형성된다.

바람직하게는, 상기 웨이퍼에 초순수를 분사하기 위하여 상기 세정조의 상단에 설치된 샤워 노즐을 더 구비하며, 상기 샤워 노즐은 원방형으로 형성된다.

바람직하게는, 상기 세정조에 초순수를 공급하기 위하여 상기 세정조 내에 설치된 순환 공급관을 더 구비하며, 상기 순환 공급관은 원방형으로 형성된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 세정조의 바닥면을 원형으로 함으로써 세정액으로 사용되는 약액이나 초순수가 상기 세정조 내에서 와류하는 것을 방지하고, 웨이퍼 내에서의 식각량 균일성을 개선할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.

도 4는 웨이퍼의 표면에 묻어 있는 약액들을 제거하기 위한 본 발명의 QDR 세정조를 도시한 평면도이고, 도 5는 상기 QDR 세정조의 단면도이다. 도 4 및 도 5에서, 참조 부호 100은 세정조, 102는 웨이퍼들이 담겨 있는 캐리어, 104는 초순수를 분사하기 위한 샤워 노즐, 106은 순환 공급관, 108은 웨이퍼, 그리고 109는 드레인 밸브를 각각 나타낸다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 의한 QDR 세정조(100)에서의 세정 공정은 순환 공급관(106)을 통해 세정조(100) 내로 초순수를 공급하고 상기 세정조(100)의 하부에서 상부로 초순수를 순환시켜 웨이퍼(108)를 세정하는 단계와, 드레인 밸브(109)를 열고 세정조(100) 내의 초순수를 배수시키면서 세정조(100)의 윗쪽에서 샤워 노즐(104)을 통해 초순수를 계속 분사하여 웨이퍼(108)를 세정하는 단계로 이루어진다.

여기서, 상기 QDR 세정조(100)는 원형의 바닥면을 갖기 때문에 세정조(100) 내에서 초순수를 순환시킬 때 순환액이 와류하여 국부적으로 정체되는 현상이 발생하지 않는다. 따라서, 웨이퍼(108) 및 세정조(100)로부터 약액을 효과적으로 분리할 수 있으며, 상기 약액이 웨이퍼(108)에 재흡착되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 샤워 노즐(104)을 통해 세정조(100)의 윗쪽에서 웨이퍼(108)로 초순수를 분사할 때에도, 상기 샤워 노즐(104)을 원방형으로 형성함으로써 초순수를 웨이퍼(108)의 상·하 좌·우에 균일하게 분사함으로써 웨이퍼(108)에 묻어 있는 약액을 효과적으로 제거할 수 있다.

또한, 세정조(100)로 초순수를 공급하기 위한 순환 공급관(106)을 도 5의 우측에 도시한 바와 같이 원방형으로 형성함으로써, 초순수를 웨이퍼(108)의 상·하 좌·우에 균일하게 공급할 수 있다.

도 6은 웨이퍼에 부착되어 있는 유기물, 무기물, 금속 이온, 표면 피막 및 기타 미립자들을 제거하기 위한 본 발명의 약액 세정조를 도시한 단면도이다. 도 6에서, 참조 부호 108은 웨이퍼, 110은 세정조, 그리고 112는 순환 라인을 각각 나타낸다.

도 6을 참조하면, 본 발명에 의한 약액 세정조(110)에서의 세정 공정은 순환 라인(112)을 통해 세정조(110)로 약액을 공급하고 상기 세정조(110)의 하부에서 상부로 약액을 순환시켜 웨이퍼(108)를 세정하는 방식으로 이루어진다.

여기서, 상기 약액 세정조(110)는 원형의 바닥면을 갖기 때문에 세정조(110) 내에서 약액을 순환시킬 때 순환액이 와류하여 국부적으로 정체되는 현상이 발생하지 않는다. 따라서, 웨이퍼(108) 및 세정조(110)로부터 유기물, 무기물, 금속 이온, 표면 피막 및 기타 미립자들을 효과적으로 분리할 수 있으며, 상기한 이물질들이 웨이퍼(108)에 재흡착되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 식각 방식으로 세정하는 약액을 사용하는 경우에 있어서, 세정조(100)의 바닥을 원형으로 형성하여 순환액이 국부적으로 와류되는 현상이 제거되므로 웨이퍼(108) 내에서의 식각량 균일성을 개선할 수 있다. 또한, 세정조(110)로 약액을 공급하기 위한 순환 라인(112)을 원방향으로 구성함으로써, 약액을 웨이퍼(108)의 상·하 좌·우에 균일하게 공급함으로써 웨이퍼(108) 내에서의 균일성을 더욱 개선할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 세정조의 바닥면을 원형으로 함으로써 세정액으로 사용되는 약액이나 초순수가 상기 세정조 내에서 와류하는 것을 방지하고, 웨이퍼 내에서의 식각량 균일성을 개선할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (4)

1. 세정조에서 웨이퍼를 세정하는 세정 장치에 있어서,

   상기 세정조의 바닥면이 원형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 세정 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 세정조에 약액을 공급하기 위하여 상기 세정조 내에 설치된 순환 라인을 더 구비하며, 상기 순환 라인은 원방형으로 형성된 것을 특징으로 하는 세정 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 웨이퍼에 초순수를 분사하기 위하여 상기 세정조의 상단에 설치된 샤워 노즐을 더 구비하며, 상기 샤워 노즐은 원방형으로 형성된 것을 특징으로 하는 세정 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 세정조에 초순수를 공급하기 위하여 상기 세정조 내에 설치된 순환 공급관을 더 구비하며, 상기 순환 공급관은 원방형으로 형성된 것을 특징으로 하는 세정 장치.