KR20020012099A - 반도체 기판 세정ㆍ건조 장치 - Google Patents

반도체 기판 세정ㆍ건조 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 기판의 하부도 반도체 기판의 상부와 마찬가지로 단시간으로 효율좋게 건조시키는 동시에, 미립자 부착이나 워터마크(watermark) 발생을 억제시키는 반도체 기판 세정·건조 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
휘발성 유기 용제를 사용하는 반도체 기판 세정·건조 장치에 있어서 내부의 순수조(7)(세정조)의 슬로우 덤프 린스용 배수구(1)에 배수용 정량 펌프(13)를 설치하고, 배수용 정량 펌프(13)를 제어하여 기액 경계상(氣液 境界相)(11)과 반도체 기판(9)의 표면의 접촉 속도를 일정하게 유지하는 제어를 행한다.

Description

반도체 기판 세정ㆍ건조 장치{Washing/Drying Apparatus for Semiconductor Substrate}
본 발명은 기판 세정·건조 기술에 관한 것으로, 특히 반도체 기판의 하부도 반도체 기판의 상부와 마찬가지로 단시간으로 효율좋게 건조시키는 동시에, 미립자 부착이나 워터마크 발생을 억제시키는 반도체 기판 세정·건조 장치 및 반도체 기판 세정·건조 방법에 관한 것이다.
배치식의 반도체 기판 세정·건조 장치에 있어서는 순수조(세정조) 속에 침지시킨 반도체 기판을 인상하거나 또는 순수액 수위를 낮춰가는 등의 방법을 이용하여, 반도체 기판 표면과 순수가 접촉하는 면적을 서서히 감소시키면서, 휘발성 유기 용매의 하나인 이소프로필 알코올(IPA)을 기화 또는 분무형으로 하여 순수조(세정조) 내에 도입함으로써, 반도체 기판을 세정·건조시키는 방법 및 장치가 일반화되고 있다.
도2는 유기 용제를 소량 사용하여 반도체 기판을 세정·건조하는 종래형의 배치식 반도체 기판 세정·건조 장치의 순수조(세정조)를 설명하기 위한 측면도이다. 도2에 있어서, 도면 부호 1P는 슬로우 덤프 린스(SDR: Slow Dump Rinse)용 배수구, 3P는 퀵 덤프 린스(QDR: Quick Dump Rinse)용 배수구, 5P는 유량 조정용 밸브, 7P는 순수조(세정조), 9P는 반도체 기판, 11P는 기액 경계상, 15P는 건조(처리)조, 30P는 배치식 반도체 기판 세정·건조 장치를 나타내고 있다.
도2를 참조하면, 배치식 반도체 기판 세정·건조 장치(30P)는 순수조(7P)(세정조) 및 건조(처리)조(15P)를 구비하고 있다. 순수조(7P)(세정조)는 퀵 덤프 린스용의 배수구(3P)와 유량 조정용 밸브(5P)로 유량 조정이 가능한 슬로우 덤프 린스용 배수구(1P)를 하부 바닥면 부근에 구비하고 있다.
도2에 도시한 바와 같이, 순수조(7P)(세정조)에 구비되는 배수구는 두 종류이다. 즉, 하나는 퀵 덤프 린스용의 배수구(3P)이고, 그리고 또 다른 하나는 슬로우 덤프 린스용 배수구(1P)이다.
슬로우 덤프 린스용 배수구(1P)에는 유량 조정용의 밸브(5P)가 구비되어 있지만, 어디까지나 개구 직경의 조정만을 행하기 위한 것이었다.
그러나, 종래 기술의 배치식 반도체 기판 세정·건조 장치(30P)에서는 슬로우 덤프 린스용 배수구(1P)에는 유량 조정용의 밸브(5P)가 구비되어 있지만, 어디까지나 개구 직경의 조정만을 행하기 위한 것이며, 순수조(7P)(세정조) 내의 순수의 양에 따라서 슬로우 덤프 린스 배수 유량(=배수 선속도)이 달라져 버리는 등의 문제점이 발생하고 있었다. 구체적으로는, 반도체 기판(9P)의 하부에 기액 경계상(11P)이 접촉할 때, 기액 경계상(11P)의 강하 속도는 반도체 기판(9P)의 상부에서의 강하 속도보다도 늦어지게 되어, 미립자의 부착이 발생하기 쉬워지는 문제점이 있는 것이 경험적으로 알려져 있다. 이러한 문제점이 있으므로, 반도체 기판(9P)의 상부의 건조 상태에 비해 반도체 기판(9P)의 하부의 건조 상태가 나쁘고, 그 결과 미립자가 부착되기 쉬운 등의 문제점과, 워터마크가 많이 발생하기 쉬운 등의 문제점을 초래하고 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해서 이루어진 것으로, 반도체 기판의 하부도 반도체 기판의 상부와 마찬가지로 단시간으로 효율좋게 건조시키는 동시에, 미립자 부착이나 워터마크 발생을 억제시키는 것이 가능해지는 반도체 기판 세정·건조 장치 및 반도체 기판 세정·건조 방법을 얻는 것을 목적으로 한다.
도1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 반도체 기판 세정·건조 장치를 설명하기 위한 측면도.
도2는 종래형의 배치식 반도체 기판 세정·건조 장치를 설명하기 위한 측면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 슬로우 덤프 린스용 배수구
3 : 퀵 덤프 린스용 배수구
5 : 유량 조정용 밸브
7 : 순수조 부분
9 : 반도체 기판
11 : 기액 경계상
13 : 배수용 정량 펌프
15 : 건조조 부분
17 : 슬로우 덤프 린스용 배수 배관
30 : 배치식 반도체 기판 세정·건조 장치
청구항 6의 발명에 의한 반도체 기판 세정·건조 장치는, 내부에 반도체 기판이 세로 배치 상태로 장착되고 외부로부터 도입되는 순수에 의해서 상기 반도체 기판을 세정하는 세정조와, 상기 반도체 기판을 세정한 후의 순수를 배수하기 위해 상기 세정조에 설치된 슬로우 덤프 린스용의 배수 배관과, 상기 슬로우 덤프 린스용의 배수 배관의 도중에 설치되어 상기 슬로우 덤프 린스용 배수 배관을 흐르는 배수의 속도를 일정하게 유지하는 배수용 정량 펌프에 의해서 구성되어 이루어지는 것이다.
청구항 7의 발명에 의한 반도체 기판 세정·건조 장치에서는, 상기 슬로우 덤프 린스용 배수 배관에, 상기 배수용 정량 펌프의 하류측에 위치시켜 유량 조정용 밸브를 설치하고 있다.
청구항 8의 발명에 의한 반도체 기판 세정·건조 장치에서는, 상기 세정조는 상기 반도체 기판을 세정한 순수를 배수할 때, 휘발성 유기 용제를 기화 또는 분무화한 상태로 불휘발성 기체와 함께 도입하는 구성으로 하고 있다.
청구항 9의 발명에 의한 반도체 기판 세정·건조 장치에서는, 상기 세정조의 바닥부측에는 상기 슬로우 덤프 린스용 배수 배관과 다른 위치에서 퀵 덤프 린스용의 배수구를 설치하고 있다.
청구항 10의 발명에 의한 반도체 기판 세정·건조 장치에서는, 상기 세정조 내의 순수를 슬로우 덤프 린스용 배수 배관으로부터 배수용 정량 펌프를 거쳐서 외부로 배수할 때 상기 세정조 내의 순수의 수면 강하 속도를 2.5 mm/sec 보다도 크게 설정하고 있다.
반도체 기판 세정·건조 장치에 있어서는 세정조 속에 침지시킨 반도체 기판을 인상하거나 또는 순수액 수위를 낮춰가는 등의 방법을 이용하여, 반도체 기판 표면과 순수가 접촉하는 면적을 서서히 감소시키면서, 휘발성 유기 용매인 이소프로필 알코올을 기화 또는 분무형으로 하여 세정조 내에 도입함으로써, 반도체 기판을 세정·건조시키는 방법 및 장치가 일반화되고 있다.
이러한 기술 배경을 근거로 하여 본 발명은 약액 세정·건조후의 반도체 기판에의 워터마크 생성 및 미립자 부착을 억제하는 것을 목적으로 하는 것으로서, 휘발성 유기 용제를 사용하는 반도체 기판 세정·건조 장치에 있어서 세정조의 슬로우 덤프 린스용 배수구에 배수용 정량 펌프를 설치하고, 세정조 내에 남아 있는 순수량에 관계없이 배수용 정량 펌프를 제어하여 마랑고니 효과를 인출하도록 기액 경계상과 반도체 기판 표면의 접촉 속도를 일정하게 유지하는 제어, 환언하면 기액 경계상을 형성하기 위한 순수의 슬로우 덤프 린스용 배수구의 슬로우 덤프 린스 배수 유량(=배수 선속도)을 일정하게 유지하는 제어를 행하도록 구성하는 점에 특징을 갖고 있다.
이에 따라, 반도체 기판의 하부도 반도체 기판의 상부와 마찬가지로 단시간으로 효율좋게 건조시킬 수 있게 되어, 반도체 기판의 하부의 미립자 부착이나 워터마크 발생을 억제할 수 있게 되고, 또한 반도체 기판의 건조 시간의 단축화(반도체 기판의 건조 공정의 고 효율화)를 도모할 수 있게 되며, 반도체 부품의 제조 공정중에서 많은 시간을 차지하는 건조 공정의 시간을 단축할 수 있어, 생산 효율의 향상 및 반도체 부품의 제조 비용의 저감을 도모할 수 있게 된다. 이하, 도면에 기초하여 본 발명의 실시 형태를 설명한다.
도1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 반도체 기판 세정·건조 장치의 세정조를 설명하기 위한 측면도이다. 도1에 있어서, 도면 부호 1은 슬로우 덤프 린스(SDR: Slow Dump Rinse)용 배수구, 3은 퀵 덤프 린스(QDR: Quick Dump Rinse)용 배수구, 5는 유량 조정용 밸브, 7은 세정조 속의 순수조 부분, 9는 반도체 기판, 11은 기액 경계상, 13은 배수용 정량 펌프, 15는 세정조 속의 건조조 부분, 17은 슬로우 덤프 린스용 배수 배관, 30은 배치식 반도체 기판 세정·건조 장치를 나타내고 있다. 또, 세정조(7, 15)는 순수조 부분(7)과 건조조 부분(15)으로 이루어지지만 하나의 조이며, 순수의 수위에 따라서 그 경계는 변동한다.
도1을 참조하면, 반도체 기판 세정·건조 장치(30)는 적어도 순수를 도입하는 배관(도시 생략), 도입된 순수를 저장하는 순수조 부분(7), 및 건조조 부분(15)을 구비하고 있다. 순수조 부분(7)은 퀵 덤프 린스용의 배수구(3)와, 슬로우 덤프 린스용 배수구(1)를 하부 바닥면 부근에 구비하고 있다. 순수조 부분(7)의 하부 바닥면 부근에는 슬로우 덤프 린스용 배수 배관(17)이 접속되고, 배수용 정량 펌프(13)를 거쳐서 하류측에 유량 조정용 밸브(5)가 접속되어 유량 조정이 가능하게 되어 있다.
더욱 구체적으로 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 도1을 참조하면, 본 실시 형태에서는 반도체 기판(9)을 세로 배치로, 환언하면 반도체 기판(9)을 기액 경계상(11)에 수직으로 세운 상태로 세정조(7, 15) 내에 장착했을 때의 반도체 기판(9)의 하부의 건조 효율을 향상시키기 위해서, 도1에 도시한 바와 같이 유량 조정용 밸브(5)와 배수용 정량 펌프(13)를 슬로우 덤프 린스용 배수 배관(17)에 부착하는 구성으로 하고, 슬로우 덤프 린스용 배수구(1)로부터의 배수 유량인 슬로우 덤프 린스 배수 유량(=배수 선속도)을 일정하게 유지하는 제어를 실행하고 있다. 이러한 구성 및 제어로 함으로써, 순수 수위가 반도체 기판(9)의 중간 정도 이하까지 내려갔을 때도 슬로우 덤프 린스 배수 유량(=배수 선속도)이 일정하게 유지되어, 반도체 기판(9)의 하부도 미립자가 부착되지 않도록 효율좋게 건조시키는 것이 가능해진다.
이러한 반도체 기판 세정·건조 장치(30)로 본 발명의 반도체 기판 세정·건조 방법을 실행하여 반도체 기판(9)의 세정·건조를 행함으로써, 반도체 기판(9)의 보유 지지 기구 주변 부분(도시 생략)의 미립자 및 워터마크의 발생을 현저하게 감소시킬 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있다.
다음에, 반도체 기판 세정·건조 장치(30)의 동작에 대하여 설명한다. 도1을 참조하면, 본 실시 형태의 반도체 기판 세정·건조 장치(30)에 있어서는 반도체 기판(9)을 건조시킬 때, 우선 처음에 순수조 부분(7) 내에서 반도체 기판(9)을 물 세정하고, 그 후 순수의 수위를 낮추거나 또는 반도체 기판(9)을 들어올려 반도체기판(9)과 순수의 접촉 면적을 감소시키면서, 동시에 기화 또는 분무형으로 된 이소프로필 알코올(도면중의 IPA)을 질소 가스(도면중의 N2)와 함께 건조조 부분(15) 내에 도입함으로써, 반도체 기판(9)의 표면에 부착되어 있는 순수를 이소프로필 알코올(도면중의 IPA)로 치환하는 동시에, 이소프로필 알코올(도면중의 IPA)을 기화시킴으로써 반도체 기판(9)을 건조시키는 건조 공정을 실행하고 있다.
또, 본 실시 형태의 반도체 기판 세정·건조 장치(30)에서는 도1에 도시한 바와 같이, 상기 건조 공정의 실행시에 슬로우 덤프 린스용 배수 배관(17)에 유량 조정용 밸브(5)에 부가하여 배수용 정량 펌프(13)를 설치하고, 배수용 정량 펌프(13)를 제어하여 마랑고니 효과를 인출하도록 기액 경계상(11)과 반도체 기판(9)의 표면의 접촉 속도를 일정하게 유지하는 제어를 실행하고 있다. 이에 따라, 기액 경계상(11)을 형성하기 위한 순수의 슬로우 덤프 린스용 배수구(1)의 슬로우 덤프 린스 배수 유량(=배수 선속도)을 일정하게 유지하여 반도체 기판(9)의 하부의 건조 효율을 높이고, 또한 건조 시간의 단축을 도모하고 있다.
다음에, 본 실시 형태의 반도체 기판 세정·건조 방법에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에서는 약액·물 세정 처리 공정(물 세정 처리는 행하고 있지 않아도 가능)이 종료한 반도체 기판(9)이 세정조(7, 15)에 반송되었을 때 상부 덮개가 폐쇄된다[또한, 본 실시 형태의 반도체 기판 세정·건조 장치(30)로 약액 처리를 새롭게 행하는 것도 가능함].
이어서, 반도체 기판(9)의 순수 세정 공정이 소정 시간 행해진다. 세정 후순수의 공급이 중단되고, 배수용 정량 펌프(13)가 동작하기 시작하여 배수가 시작되며, 그 결과 순수의 수위가 내려간다. 이 때, 슬로우 덤프 린스 배수 유량(=배수 선속도)은 2.5 mm/sec 이상인 것이 바람직하다.
순수 세정 공정에 이어서, 기화 또는 분무형으로 된 이소프로필 알코올(도면중의 IPA)을 질소 가스(도면중의 N2)와 함께 상부 덮개부의 토출 구멍으로부터 건조조 부분(15)에 소정량만 도입하여 기액 경계상(11)을 발생시키고, 반도체 기판(9)의 표면에 마랑고니 효과를 일으킴으로써 반도체 기판(9)의 표면을 건조시킨다.
이 때, 세정조(7, 15) 내에 장착되는 반도체 기판(9)의 수의 많고 적음에 따라서 유량 조정용 밸브(5)의 개구율을 변화시키고, 반도체 기판(9)의 수에 관계없이 슬로우 덤프 린스 배수 유량(=배수 선속도)을 일정하게 유지하는 시스템[반도체 기판 세정·건조 장치(30)]을 조립하는 것도 가능하다.
또한, 건조조 부분(15) 내의 하부(하부 바닥) 방향으로 이소프로필 알코올(도면중의 IPA)과 질소 가스(도면중의 N2)의 혼합물(도면중의 IPA+N2)의 토출 구멍을 형성하면, 더욱 단시간으로 반도체 기판의 하부도 반도체 기판의 상부와 마찬가지로 효율좋게 건조시키는 동시에, 미립자 부착이나 워터마크 발생을 한층 더 억제할 수 있다.
이상 요약하면, 본 실시 형태의 반도체 기판 세정·건조 장치에서는 내부에 반도체 기판(9)이 세로 배치 상태로 장착되고 외부로부터 도입되는 순수에 의해서 반도체 기판(9)을 세정하는 세정조(7, 15)를 구비하고 있다. 또한, 반도체기판(9)을 세정한 후의 순수를 배수하기 위해 세정조(7, 15)에 설치된 슬로우 덤프 린스용의 배수 배관(17)과, 이 슬로우 덤프 린스용의 배수 배관(17)의 도중에 설치되어 슬로우 덤프 린스용 배수 배관(17)을 흐르는 배수의 속도를 일정하게 유지하는 배수용 정량 펌프(13)를 구비하고 있다. 또한, 바람직하게는 슬로우 덤프 린스용 배수 배관(17)에는 배수용 정량 펌프(13)의 하류측에 위치시켜 유량 조정용 밸브(5)를 설치하고 있다.
또한, 본 실시 형태는 약액 세정·건조후의 반도체 기판(9)에의 워터마크 생성 및 미립자 부착의 억제를 행하는 것을 목적으로 하는 것으로서, 휘발성 유기 용제를 사용하는 반도체 기판 세정·건조 장치에 있어서 내부의 순수조 부분(7)의 슬로우 덤프 린스용 배수구(1)에 배수용 정량 펌프(13)를 설치하고, 순수조 부분(7) 내에 남아 있는 순수량에 관계없이 배수용 정량 펌프(13)를 제어하여 마랑고니 효과를 인출하도록 기액 경계상(11)과 반도체 기판(9)의 표면의 접촉 속도를 일정하게 유지하는 제어, 환언하면 기체 슬로우 덤프 린스 배수 유량(=배수 선속도)을 일정하게 유지하는 제어를 행하도록 구성하는 점에 특징을 갖고 있다.
이에 따라, 반도체 기판(9)의 하부도 반도체 기판(9)의 상부와 마찬가지로 단시간으로 효율좋게 건조시킬 수 있게 되어, 반도체 기판의 하부의 미립자 부착이나 워터마크 발생을 억제할 수 있게 되고, 또한 반도체 기판의 건조 시간의 단축화[반도체 기판(9)의 건조 공정의 고 효율화]를 도모할 수 있게 되며, 반도체 부품의 제조 공정중에서 많은 시간을 차지하는 건조 공정의 시간을 단축할 수 있어, 생산 효율의 향상 및 반도체 부품의 제조 비용의 저감을 도모할 수 있게 된다.
또, 본 발명이 상기 실시 형태로 한정되지 않고, 본 발명의 기술 사상의 범위내에 있어서 실시 형태는 적절하게 변경될 수 있음은 분명하다. 또한, 상기 구성 부재의 수, 위치, 형상 등은 상기 실시 형태로 한정되지 않고, 본 발명을 실시하는 데에 있어서 적합한 수, 위치, 형상 등으로 할 수 있다. 또한, 각 도면에 있어서 동일 구성 요소에는 동일 부호를 부여하고 있다.
본 발명은 이상과 같이 구성되어 있으므로, 이하에 제시하는 효과를 얻을 수 있다.
우선, 제1 효과는 슬로우 덤프 린스용 배수 배관에 유량 조정 기능을 갖는 배수용 정량 펌프를 설치함으로써, 반도체 기판의 하부의 미립자 부착이나 워터마크 발생을 억제할 수 있게 되는 것이다. 또한, 제2 효과는 본 발명의 반도체 기판 세정·건조 장치 또는 반도체 기판 세정·건조 방법을 이용함으로써, 반도체 기판의 건조 시간의 단축화를 도모할 수 있게 되는 것이다. 그리고, 제3 효과는 제2 효과에 의해 반도체 부품의 제조 공정중에서 많은 시간을 차지하는 건조 공정의 시간을 단축할 수 있어, 생산 효율의 향상 및 반도체 부품의 제조 비용의 저감을 도모할 수 있게 되는 것이다.

Claims (5)

  1. 내부에 반도체 기판이 세로 배치 상태로 장착되고 외부로부터 도입되는 순수에 의해서 상기 반도체 기판을 세정하는 세정조와,
    상기 반도체 기판을 세정한 후의 순수를 배수하기 위해 상기 세정조에 설치된 슬로우 덤프 린스용의 배수 배관과,
    상기 슬로우 덤프 린스용의 배수 배관의 도중에 설치되어 상기 슬로우 덤프 린스용 배수 배관을 흐르는 배수의 속도를 일정하게 유지하는 배수용 정량 펌프에 의해서 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 세정·건조 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 슬로우 덤프 린스용 배수 배관에는 상기 배수용 정량 펌프의 하류측에 위치하여 유량 조정용 밸브가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 세정·건조 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세정조는 상기 반도체 기판을 세정한 순수를 배수할 때, 휘발성 유기 용제를 기화 또는 분무화한 상태로 불휘발성 기체와 함께 도입하는 구성으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 세정·건조 장치.
  4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 세정조의 바닥부측에는 상기 슬로우 덤프 린스용 배수 배관과 다른 위치에서 퀵 덤프 린스용의 배수구가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 세정·건조 장치.
  5. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 세정조 내의 순수를 슬로우 덤프 린스용 배수 배관으로부터 배수용 정량 펌프를 거쳐서 외부로 배수할 때 상기 세정조 내의 순수의 수면 강하 속도는 2.5 mm/sec 보다도 크게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 세정·건조 장치.
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