KR20000052270A - 웨이퍼 세정장치 - Google Patents

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이헌우
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윤종용
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    • H01L21/67057—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing with the semiconductor substrates being dipped in baths or vessels

Abstract

본 발명은 오버플로우(overflow) 방식의 기존 세정조의 하측면에 별도의 배수관을 연통하여 설치하고 그 배수관에 유량 절수 조절용 에어밸브를 추가로 설치한 세정장치를 개시한다.
따라서, 본 발명은 웨이퍼가 세정조 내의 순수에 의해 세정시간을 초과하여 정체되는 경우, 세정조의 하측 저면으로부터 상향 공급되는 순수를 차단하고 세정조의 하측면에 추가로 설치된 유량 절수 조절용 에어밸브를 절수상태에서 개방상태로 전환하여 세정조 내에서 순수가 자유 낙하하여 저속으로 배수한다. 그 결과, 웨이퍼에 형성된 금속층이 세정된 후 그 위에 다른 금속층이 적층되더라도 금속층에 보이드 발생과 같은 불량현상을 억제하여 반도체장치의 제품 신뢰성을 향상 가능하다.

Description

웨이퍼 세정장치{wafer rinsing apparatus}
본 발명은 오버플로우방식의 웨이퍼 세정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 세정조에 세정시간을 초과하여 정체한 웨이퍼에 잔존한 순수를 최소화하여 웨이퍼의 금속층의 손상을 억제하도록 한 웨이퍼 세정장치에 관한 것이다.
일반적으로 알려진 바와 같이, 웨이퍼에 하층 금속층을 증착하고 나서 하층 금속층의 배선 패턴을 형성하기 위해 사진공정과 건식식각공정 및 애싱(ashing)공정을 실시한다. 이후, 감광막 찌꺼기가 잔존하는 웨이퍼를 감광막 제거용 화학용액이 담겨진 처리조에서 일차적으로 처리하고 나서 순수(deionized water)가 담겨진 세정조에서 웨이퍼를 세정한다.
웨이퍼의 세정방식으로는 크게 세정용 순수를 세정조의 하측으로부터 공급하여 세정조를 흘러 넘치게하는 오버플로우방식과, 순수를 세정조의 상측으로부터 공급하여 세정조의 하측으로 배수하는 방식 및 웨이퍼에 직접 순수를 분사하는 분사방식 등이 있다.
종래의 오버플로우방식의 웨이퍼 세정장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 퀄츠 재질로 이루어진 세정조(11)의 상단부 양측으로부터 일정 높이로 이격하여 순수 분사용 분사노즐(13)이 각각 설치되고, 분사노즐(13)에 공통 연결된 순수 공급관(21)에 순수 공급량 측정용 유량계(17), 유량 절수 조절용 에어밸브(AV1), 순수 공급차단용 에어밸브(AV2)가 설치되고, 세정조(11)의 외측 저면 일부에 연통된 순수 공급관(22)에 순수 공급량 측정용 유량계(17), 순수 공급차단용 에어밸브(AV3), 유량 절수조절용 에어밸브(AV4), 순수 공급차단용 에어밸브(AV5)가 설치된다. 또한, 세정조(11)의 외측 저면 다른 일부에 연통된 배수관(23)에 배수용 에어밸브(AV6)가 설치된다. 세정조(11)의 내측 저면에 질소 버블(bubble)을 발생하기 위한 버블발생기(15)가 설치된다. 물론, 세정조(11) 내의 순수에 잔존하는 불소이온(F)을 검출하기 센서(도시 안됨)가 설치되고, 세정조(11) 내에 웨이퍼(1)가 존재하는 지를 검출하기 위한 센서(도시 안됨)가 설치되어 있음은 당연하다.
또한, 종래의 오버플로우방식의 최종 웨이퍼 세정용 세정장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 퀄츠 재질로 이루어진 세정조(11)의 외측 저면 일부에 연통된 순수 공급관(24)에 순수 공급량 측정용 유량계(17), 유량 절수조절용 에어밸브(AV7), 순수 공급차단용 에어밸브(AV8)가 설치되고, 세정조(11)의 외측 저면 다른 일부에 연통된 배수관(25)에 배수용 에어밸브(AV9)가 설치된다. 세정조(11) 내의 순수의 비저항을 측정하도록 비저항계(19)가 설치된다.
물론, 세정조(11) 내에 불소이온(F)을 검출하기 센서(도시 안됨)가 설치되고, 세정조(11) 내에 웨이퍼(1)가 존재하는 지를 검출하기 위한 센서(도시 안됨)가 설치되어 있음은 당연하다.
한편, 도 1과 도 2의 유량 절수조절용 에어밸브는 정상상태에서 절수상태로 유지되는데 이는 세정조 내에서 순수가 흐르지 않고 정체하는 경우, 순수에 박테리아가 생성될 가능성이 있으므로 이를 방지하기 위해 미량의 순수가 계속하여 공급된다.
이와 같이 구성된 종래의 오버플로우방식의 세정장치에서는 웨이퍼(1)가 1롯트씩 세정조(11) 내의 순수에 이송암(도시 안됨)에 의해 침수되고 나면, 웨이퍼(1)가 세정조(11) 내에 존재하는지 여부를 감지하는 센서(도시 안됨)가 이를 감지하고 도 1의 순수 공급차단용 에어밸브(AV2),(AV3),(AV5)가 각각 개방된다. 이에 따라, 공급관(21)을 거쳐 분사노즐(13)로 공급된 순수가 세정조(11) 내에 하향 분사하고 아울러 공급관(22)을 거쳐 공급된 순수가 세정조(11)의 내측 저면에서부터 상향 공급되면서 웨이퍼(1)의 세정이 이루어진다.
이후, 정해진 세정시간이 경과하면, 이송암이 웨이퍼(1)를 세정조(11) 내의 순수로부터 꺼집어낸다.
그리고 나서, 웨이퍼(1)는 이송장치(도시 안된)에 의해 도 2의 최종 세정장치로 이송되어서 상기 방식과 유사하게 처리된다. 이에 대한 상세한 설명은 설명의 중복을 피하기 위해 생략하기로 한다.
그런데, 웨이퍼가 세정조에서 세정시간을 초과하여 정체하는 경우가 발생하면, 웨이퍼의 표면에 순수가 잔존하고 이는 금속 이온화현상을 일으켜 금속층의 부식을 유발한다. 이로 말미암아, 후속공정에서 상기 부식된 금속층 상에 비아홀을 거쳐 금속층을 적층할 때 보이드(void)가 발생하여 콘택특성이 불량하게 된다.
그래서, 이러한 문제점을 해결하기 위해 지금까지 세정조에 순수를 계속 공급하는 방식, 순수를 절수하는 방식 또는 급속배수방식을 이용하여 왔다. 그러나, 종래에는 배수용 에어밸브(AV6),(AV9)를 개방하여 급속 배수하므로 웨이퍼의 표면에 순수가 정체하거나 급속 배수 후에 웨이퍼의 표면에 순수가 여전히 잔존한다.
따라서, 본 발명의 목적은 세정조 내의 순수에 세정시간 이상으로 정체한 웨이퍼의 표면에 잔존하는 순수를 최소화하여 웨이퍼 상에 적층된 금속층이 순수에 의해 손상되는 것을 억제하도록 한 웨이퍼 세정장치를 제공하는데 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 웨이퍼 세정장치를 나타낸 구성도.
도 2는 종래 기술에 의한 다른 웨이퍼 세정장치를 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명에 의한 웨이퍼 세정장치를 나타낸 구성도.
도 4는 본 발명에 의한 다른 웨이퍼 세정장치를 나타낸 구성도.
**** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ****
1: 웨이퍼 11: 세정조 13: 분사노즐(shower nozzle) 15: 버블(bubble) 발생기 17: 유량계 AV1,AV4,AV7: 유량 절수 조절용 에어밸브 AV2,AV3,AV5,AV8: 공급차단용 에어밸브 AV6,AV9: 배수용 에어밸브
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 웨이퍼 세정장치는
웨이퍼를 세정하기 위한 오버플로우방식의 세정조;
상기 세정조의 저면에 연통하여 설치된 순수 공급관;
상기 세정조의 저면 일부에 연통된 제 1 배수관에 설치된 급속 배수용 배수밸브; 그리고
상기 웨이퍼가 상기 세정조 내에서 세정시간을 초과하여 세정될 때 상기 웨이퍼에 상기 순수가 잔존하는 것을 억제하기 위해 상기 세정조의 저면 다른 일부에 설치된 저속 배수용 배수밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 저속 배수용 배수밸브는 상기 급속 배수용 배수밸브보다 작은 직경을 갖는다. 또한, 상기 저속 배수용 배수밸브로는 유량 절수 조절용 에어밸브가 사용될 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 웨이퍼 세정장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 종래의 부분과 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여한다.
도 3은 본 발명에 의한 오버플로우방식의 웨이퍼 세정장치를 나타낸 구성도이고, 도 4는 본 발명에 의한 다른 오버플로우방식의 웨이퍼 세정장치를 나타낸 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 오버플로우방식의 웨이퍼 세정장치는 퀄츠 재질로 이루어진 세정조(11)의 상단부 양측으로부터 일정 높이로 이격하여 순수 분사용 분사노즐(13)이 각각 설치되고, 분사노즐(13)에 공통 연결된 순수 공급관(21)에 순수 공급량 측정용 유량계(17), 유량 절수 조절용 에어밸브(AV1), 순수 공급차단용 에어밸브(AV2)가 설치되고, 세정조(11)의 외측 저면 일부에 연통된 순수 공급관(22)에 순수 공급량 측정용 유량계(17), 순수 공급차단용 에어밸브(AV3), 유량 절수조절용 에어밸브(AV4), 순수 공급차단용 에어밸브(AV5)가 설치된다. 또한, 세정조(11)의 외측 저면 다른 일부에 연통된 배수관(23)에 배수용 에어밸브(AV6)가 설치되고 아울러 세정조(11)의 외측 저면 일부에 연통된 배수관(26)에 유량 절수조절용 에어밸브(AV10)가 설치된다. 세정조(11)의 내측 저면에 질소 버블(bubble)을 발생하기 위한 버블발생기(15)가 설치된다. 물론, 세정조(11) 내의 순수에 잔존하는 불소이온(F)을 검출하기 센서(도시 안됨)가 설치되고, 세정조(11) 내에 웨이퍼(1)가 존재하는 지를 검출하기 위한 센서(도시 안됨)가 설치되어 있음은 당연하다.
또한, 오버플로우방식의 최종 웨이퍼 세정용 세정장치는 도 4에 도시된 바와 같이, 퀄츠 재질로 이루어진 세정조(11)의 외측 저면 일부에 연통된 순수 공급관(24)에 순수 공급량 측정용 유량계(17), 유량 절수조절용 에어밸브(AV7), 순수 공급차단용 에어밸브(AV8)가 설치되고, 세정조(11)의 외측 저면 다른 일부에 연통된 배수관(25)에 배수용 에어밸브(AV9)가 설치되고 세정조(11)의 외측 저면 일부에 연통된 배수관(27)에 유량 절수조절용 에어밸브(AV11)가 설치된다. 세정조(11) 내의 순수의 비저항을 측정하도록 비저항계(19)가 설치된다. 물론, 세정조(11) 내에 불소이온(F)을 검출하기 센서(도시 안됨)가 설치되고, 세정조(11) 내에 웨이퍼(1)가 존재하는 지를 검출하기 위한 센서(도시 안됨)가 설치되어 있음은 당연하다. 유량 절수 조절용 에어밸브(AV10),(AV11)의 직경은 배수용 밸브(AV6),(AV9)의 직경보다 작게 유지되는 것이 바람직하다.
한편, 도 3과 도 4의 유량 절수조절용 에어밸브는 정상상태에서 절수상태로 유지되는데 이는 세정조에 순수가 정체하는 경우, 순수에 박테리아가 생성될 가능성이 있으므로 이를 방지하기 위해 미량의 순수가 계속하여 공급/배출된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 세정장치에서는 웨이퍼(1)가 1롯트씩 세정조(11) 내의 순수에 세정시간 이상으로 정체되는 경우, 도 3의 순수 공급차단용 에어밸브(AV3),(AV4)를 차단하고, 유량 절수 조절용 에어밸브(AV10)를 절수상태에서 개방상태로 전환한다. 또한, 도 4의 공급차단용 에어밸브(AV8)를 차단하고 유량 절수 조절용 에어밸브(AV11)를 절수상태에서 개방상태로 전환한다.
이에 따라, 세정조(11) 내의 순수는 자체의 중력에 의해 자유 낙하하기 때문에 유량 절수 조절용 에어밸브(AV10),(AV11)와 배수관(26),(27)을 거쳐 저속 배수된다. 이때, 배수 속도는 유량 조절용 볼륨으로 조정된다.
따라서, 본 발명은 세정시간을 초과하여 웨이퍼를 세정하더라도 웨이퍼에 잔존하는 순수를 최소화하여 웨이퍼 상의 금속층 패턴에 대한 부식현상을 억제함으로써 후속의 금속적층공정에서 금속층에 보이드가 발생하는 불량현상을 방지할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 웨이퍼 세정장치는 오버플로우방식의 기존 세정조의 하측면에 별도의 배수관을 연통하여 설치하고 그 배수관에 유량 절수 조절용 에어밸브를 추가로 설치하도록 구성된다.
따라서, 본 발명은 웨이퍼가 세정조 내의 순수에 의해 세정시간을 초과하여 정체되는 경우, 세정조의 하측 저면으로부터 상향 공급되는 순수를 차단하고 세정조의 하측면에 추가로 설치된 유량 절수 조절용 에어밸브를 절수상태에서 개방상태로 전환하여 세정조 내에서 순수가 자유 낙하하여 저속으로 배수한다. 그 결과, 웨이퍼에 형성된 금속층이 세정된 후 그 위에 금속층이 적층되더라도 금속층에 보이드 발생과 같은 불량현상을 억제하여 반도체장치의 제품 신뢰성을 향상 가능하다.한편, 본 발명은 도시된 도면과 상세한 설명에 기술된 내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형도 가능함은 이 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이다.

Claims (3)

  1. 웨이퍼를 세정하기 위한 오버플로우방식의 세정조;
    상기 세정조의 저면에 연통하여 설치된 순수 공급관;
    상기 세정조의 저면 일부에 연통된 제 1 배수관에 설치된 급속 배수용 배수밸브; 그리고
    상기 웨이퍼가 상기 세정조 내에서 세정시간을 초과하여 세정될 때 상기 웨이퍼에 상기 순수가 잔존하는 것을 억제하기 위해 상기 세정조의 저면 다른 일부에 설치된 저속 배수용 배수밸브를 포함하는 웨이퍼 세정장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 저속 배수용 배수밸브는 상기 급속 배수용 배수밸브보다 작은 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 저속 배수용 배수밸브는 유량 절수 조절용 에어밸브인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.
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