KR20020077549A - 반도체 웨이퍼 세정시스템 및 웨이퍼 건조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세정액을 세정하는 초순수조에서 건조부로 이송되는 과정에서 웨이퍼의 오염을 방지하도록 하는 반도체 웨이퍼 세정시스템 및 웨이퍼 건조방법에 관한 것으로서, 이에 대한 구성은, 소정 케미컬을 각각 수용하여 배치되는 복수의 세척조와; 초순수를 수용하며 상기 세척조에 연이어 배치되는 초순수조와; 상기 각 세척조와 초순수조에 대하여 복수의 웨이퍼가 잠기도록 하며 이송하는 로봇수단과; 상기 초순수조를 거쳐 이송되는 복수의 웨이퍼에 대하여 치환액을 분무하여 치환 반응으로 건조시키도록 하는 건조부;를 포함하여 구성된 반도체 웨이퍼 세정시스템에 있어서, 상기 초순수조에서 건조부로 이송되는 복수의 웨이퍼에 대하여 수증기 상태의 분위기 형성토록 하는 초순수 분무장치가 설치됨을 특징으로 한다. 이에 따르면, 초순수 분무장치는 초순수조에서 건조부로 이송되기까지 웨이퍼에 대하여 수증기 상태의 초순수를 공급하게 됨에 따라 웨이퍼 상에 잔존하는 초순수는 수증기 상태의 초순수 분위기에 의해 그 상태 그대로 유지되어 자연 건조가 방지되고, 또 수증기 상태의 초순수는 세정시스템 내에 유동하는 파티클이 웨이퍼로 근접하는 것을 차단하게 됨으로써 웨이퍼의 오염을 방지하는 효과가 있게 된다.

Description

반도체 웨이퍼 세정시스템 및 웨이퍼 건조방법{semiconductor wafer washing system and wafer drying method}

본 발명은 반도체 웨이퍼 세정시스템 및 그 세정액 공급방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 세정액을 세정하는 초순수조에서 건조부로 이송되는 과정에서 웨이퍼의 오염을 방지하도록 하는 반도체 웨이퍼 세정시스템 및 웨이퍼 건조방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체장치는 웨이퍼 상에 사진, 식각, 확산, 금속증착 등의 공정을 선택적이고도 반복적으로 수행하여 적어도 하나 이상의 회로패턴층을 형성함으로써 이루어진다.

이러한 반도체장치 제조과정에서의 세정공정은, 웨이퍼 상에 각각의 공정 수행으로 회로패턴층을 형성함에 있어서, 식각 등 각 공정으로부터 충분히 제거되지 않은 불필요한 공정층과 공정 과정에서 생성되는 폴리머를 포함한 불순물 및 각종 형태의 파티클 등이 다음 공정에서의 공정 불량의 요인으로 작용하는 것을 방지하도록 제거하는 공정을 말한다.

이러한 세정공정에 사용되는 세정액은 적어도 하나 이상의 케미컬이 웨이퍼의 종류 및 공정상태 등의 세정 조건을 제시함에 대응하여 그 농도와 양 및 온도 상태 등의 조건을 매우 정확하게 형성 유지할 것이 요구되고, 이 요구에 따라 세정시스템에는 세정액의 농도 등의 상태를 광센서 등을 포함한 각종 센싱수단을 이용하여 약품성 또는 탈이온수의 양 및 온도 등의 조건을 제어할 수 있도록 구성된다.

이렇게 세정공정을 수행하는 반도체 웨이퍼 세정시스템의 종래 기술 구성은, 도 1 또는 도 2에 도시된 바와 같이, 먼저 복수개 웨이퍼(W)가 카세트(K)에 수용된 상태로 이송 위치되어(ST10) 로딩부(10)에 순차적으로 로딩하게 된다(ST12).

이후 카세트(K)를 포함한 웨이퍼(W)는 계속해서 정렬부(12)로 이송되고, 이 정렬부(12)에서 웨이퍼(W)는 카세트(K)에 수용된 상태를 유지하며 웨이퍼(W)의 플랫존(도면의 단순화를 위하여 생략함)을 기준하여 정렬되며(ST14), 이어 웨이퍼(W)를 포함한 카세트(K)는 트랜스퍼(14)에 의해 제 1 트랜스부(16)로 이송된다(ST16).

이때, 제 1 트랜스부(16)는 위치되는 웨이퍼(W)의 개수를 확인하게되고(ST18), 동시에 카세트(K)로부터 웨이퍼(W)를 분리시켜(ST20) 그 상측에 대기하는 로봇척을 갖는 로봇수단(18)에 웨이퍼(W)를 인계하게 된다(ST22).

그리고, 카세트(K)는 다시 트랜스퍼(14)에 인계되어 대기부(20)로 이송되어 소정시간 대기한 후 후술하는 제 2 트랜스부(26)에 위치하게 되고(ST24)(ST26), 로봇수단(18)에 인계된 웨이퍼(W)는 로봇수단(18)의 구동에 따라 복수개가 인라인 배열된 세척조(22)에 순차적으로 이송되어 그 내부에 수용된 세정액에 투입되는 과정을 거치게 된다(ST28).

이렇게 웨이퍼(W)가 세정액에 투입되는 과정에서 웨이퍼(W) 상에 잔존하는 각종 불순물은 세정액에 의한 화학반응으로 제거되고, 이후 웨이퍼(W)는 세척조(22)에 연이어 설치되는 초순수조(23)에서 다시 세정액을 제거하게 되며, 로봇수단에 의해 계속적으로 이송되어 건조부(24)를 통과하는 과정에서 건조된다(ST30).

이러한 건조부(24)는 상술한 초순수조(23)를 통과함에 따른 웨이퍼(W) 상에 잔존하는 초순수를 치환액(IPA)와 치환 반응토록 하여 제거하게 된다.

이러한 과정 이후 웨이퍼(W)는 로봇수단의 구동에 의해 제 2 트랜스부(26)로 이송되며, 제 2 트랜스부(26)는 다시 웨이퍼(W)를 정렬시킴과 동시에 제 1 트랜스부(16)에서 확인된 웨이퍼(W) 개수와 세정 과정을 마친 웨이퍼(W) 개수가 일치하는지 여부를 확인하게 된다(ST32).

또한, 제 2 트랜스부(26)에서는 상술한 대기부(20)로부터 먼저 이송 위치된 카세트(K)에 웨이퍼(W)를 합체시키게 되고(ST34), 이렇게 합체된 상태의 웨이퍼(W)와 카세트(K)는 계속해서 언로딩되어 다음 공정 위치로 이송되는 과정을 거치게 된다(ST36).

따라서, 상술한 세정시스템의 각 구성은, 계속적으로 위치되는 웨이퍼(W)에 대하여 세정 작업이 연속적으로 이루어지도록 인라인 배치됨이 통상적이고, 이에 더하여 각 세척조(22)에 수용되는 세정액은 웨이퍼(W)의 종류나 공정 상태 등을 포함한 각 조건에 대응하여 소정량과 그에 따른 농도 및 온도 등을 포함한 조건이 설정된 상태로 있을 것이 요구된다.

이러한 관계에 있어서, 상술한 바와 같이, 복수의 웨이퍼(W)가 초순수조(23)에서 건조부(24)로 이송되기까지 비교적 많은 시간이 소요되며, 웨이퍼(W)의 표면에 잔존하게 되는 초순수는 웨이퍼(W)의 표면에서 자연 건조되어 그 표면에 물반점을 생성하게 되고, 또는 세정시스템 내에 잔존하는 파티클을 흡착하게 되어 제품 불량과 제조수율을 저하시키는 등의 문제를 초래하게 된다.

본 발명의 목적은, 상술한 종래 기술의 문제 해결과 요구 사항을 충족시키기 위한 것으로서, 초순수조에서 건조부로 이송되기까지 웨이퍼 상에 잔존하는 초순수가 자연 건조되는 것을 방지하도록 하고, 또 세정시스템 내에 유동하는 파티클이 웨이퍼 상에 유도되지 않게 차단하도록 하는 반도체 웨이퍼 세정시스템을 제공함에 있다.

도 1은 종래 반도체 웨이퍼 세정시스템의 구성 및 이들 구성의 배치 관계를 개략적으로 나타낸 개념도이다.

도 2는 도 1에 도시된 세정시스템의 각 구성에 따른 구동 관계를 나타낸 흐름도이다.

도 3은 도 1에 도시된 세정시스템의 각 구성 중 초순수조와 건조부 사이로 웨이퍼 이송관계를 개략적으로 나타낸 사시도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초순수조와 건조부 사이의 웨이퍼 이송관계를 개략적으로 나타낸 사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 로딩부 12: 정렬부

14: 트랜스퍼 16: 제 1 트랜스부

18: 로봇수단 20: 대기부

22, 32: 세척조 24: 건조부

26: 제 2 트랜스부28, 30: 세정액 공급부

29, 36: 배출부34: 순환부

38: 케미컬 탱크40: 필터

42: 유량계44: 정량공급부

46: 정량조48: 레벨센서

50: 커버52: 퍼지가스 공급관

54: 펌프56: 제 1 유도배출관

58: 제 2 유도배출관60: 열교환기

62: 압력게이지64: 체크밸브

66: 드레인베스70: 저장부

72: 저장조

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 세정시스템 구성은, 복수의 소정 케미컬을 각각 수용하여 나란하게 배치되는 복수의 세척조와; 초순수를 수용하여 상기 세척조에 연이어 배치되는 초순수조와; 상기 각 세척조와 초순수조에 대하여 복수의 웨이퍼가 잠기도록 하며 이송하는 로봇수단과; 상기 초순수조를 거쳐 이송되는 복수의 웨이퍼에 대하여 치환액을 분무하여 치환 반응으로 건조시키도록 하는 건조부;를 포함하여 구성된 반도체 웨이퍼 세정시스템에 있어서, 상기 초순수조에서 건조부로 이송되는 복수의 웨이퍼에 대하여 수증기 상태의 분위기 형성토록 하는 초순수 분무장치가 설치됨을 특징으로 한다. 또한, 상기 초순수 분무장치는 상기 초순수조와 건조부 사이에 설치토록 할 수 있고, 또는 상기 초순수조와 건조부 사이를 포함한 상기 건조부 주연 부위를 따라 확대 설치하여 구성할 수도 있다. 그리고, 상기 초순수 분무장치는, 상기 초순수조에 수용된 초순수를 선택적으로 공급받도록 하거나, 초순수 공급수단과 연통 연결되어 초순수를 선택적으로 공급받도록 구성할 수도 있다. 이에 더하여, 상기 초순수 분무장치는, 펌핑수단과 가열수단을 구비하여 상기 펌핑수단을 통해 유도되는 초순수에 대하여 상기 가열수단으로 하여금 유도되는 초순수를 수증기 상태로 변환시켜 공급토록 구성될 수 있으며, 이것은 다시 펌핑수단과 초음파 제공수단을 구비하여 상기 펌핑수단을 통해 유도되는 초순수에 대하여 상기 초음파 제공수단으로 하여금 유도되는 초순수를 수증기 상태로 변환시켜 공급토록 구성될 수도 있는 것이다.

또한, 상기 초순수 분무장치는, 상기 초순수조에 근접하는 상기 건조부 주연부위에 상기 펌핑수단을 통해 유도되는 수증기 상태의 초순수가 수용되는 유도관과; 상기 유도관 상에 기체 상태의 초순수가 분무되도록 내측과 연통하게 구비되는 다수개의 노즐;을 포함한 구성으로 형성함이 보다 용이하다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 세정시스템의 웨이퍼 건조방법은, 초순수조와 건조부 사이에 초순수를 분무하는 초순수 분무장치를 설치한 상태에서, 상기 초순수 분무장치로 하여금 로봇수단에 의해 상기 초순수조에서 건조부로 이송되는 웨이퍼에 대하여 수증기 상태의 초순수를 분무토록 하여 초순수 분위기를 형성하는 단계;를 포함하여 이루어질 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 세정시스템 및 그 건조방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 세정시스템의 구성 및 웨이퍼를 건조시키는 관계를 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 사시도로서, 종래와 동일한 부분에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 세정시스템은, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 소정 케미컬을 각각 수용하는 복수의 세척조(22)가 나란하게 배치되고, 이들 세척조(22)에 연장 배열되는 형상으로 초순수를 수용하게 되는 초순수조(23)가 배치된다. 또한, 각 세척조(22)와 초순수조(23)에 대하여 복수의 웨이퍼(W)를 파지하여 이송하는 로봇수단(18)의 이동 경로 즉, 상기 초순수조(23)에 연이은 배열 방향으로 초순수조(23)를 거쳐 이송되는 복수의 웨이퍼(W)에 대하여 치환액을 분무하여 치환 반응으로 건조시키도록 하는 건조부(24)가 설치된다.여기서, 상술한 초순수조(23)와 건조부(24) 사이 또는 이를 포함한 건조부(24) 주연 부위에 초순수조(23)에서 건조부(24)로 이송되는 복수의 웨이퍼(W)에 대하여 초순수를 수증기 상태로 변환시켜 분무토록 하는 초순수 분무장치(30, 32)가 설치되고, 이 초순수 분무장치(30, 32)에 의해 초순수조(23)에서 건조부(24)로 이송되는 복수의 웨이퍼(W)는 수증기 상태의 초순수 분위기를 통과하게 된다.

한편, 이렇게 설치되는 초순수 분무장치(30, 32)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 초순수조(23)로부터 연결관 등을 통해 초순수를 선택적으로 공급받는 구성으로 형성될 수 있으며, 또는 초순수 공급수단(도면의 단순화를 위하여 생략함)과 연통 연결되어 초순수를 직접적으로 공급받는 구성으로 형성될 수도 있는 것이다. 이에 더하여, 상술한 초순수 분무장치(30, 32)는, 펌핑수단과 가열수단(도면의 단순화를 위하여 생략함)을 구비하여 펌핑수단을 통해 초순수를 유도 공급하고, 이렇게 유도되는 초순수에 대하여 가열수단으로 하여금 초순수를 수증기 상태로 변환시키도록 하여 공급하게 된다. 그리고, 이러한 구성은, 다시 펌핑수단과 초음파 제공수단을 구비하여 펌핑수단을 통해 초순수mf 유도 공급토록 하고, 이에 따라 유도되는 초순수에 대하여 상술한 초음파 제공수단으로 하여금 유도되는 초순수를 수증기 상태로 변환시키도록 하여 공급하는 구성으로 형성될 수도 있는 것이다. 이러한 초순수 분무장치(30, 32)의 구성을 보다 상세하게 설명하면, 초순수조(23)와 건조부(24) 사이 또는 건조부(24) 주연 부위에 상술한 펌핑수단과 가열수단 또는 초음파 제공수단을 통해 수증기 상태로 유도되는 초순수를 구획된 공간에 있도록 수용하는 유도관(30)이 설치되고, 이러한 유도관(30) 상에 기체 상태의 초순수가 분무되도록내측과 연통하게 구비되는 다수개의 노즐(32)이 형성된 구성으로 이루어질 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 로봇수단(18)에 의해 초순수조(23)에서 건조부(24)로 이송되는 복수의 웨이퍼(W)는, 초순수 분무장치(30, 32)로부터 웨이퍼(W)에 대응하여 공급되는 수증기 상태의 초순수 분위기 하에 있게 되고, 이에 따라 웨이퍼(W)에 잔존하는 초순수는 수증기 상태의 초순수 분위기에 의해 자연 건조되지 않고 유지되며, 또 외부의 각종 형태의 파티클은 웨이퍼(W)에 도달하기까지 수증기 상태의 초순수 분위기에 의해 차단되게 된다.

따라서, 본 발명에 의하면, 초순수 분무장치가 설치되어 초순수조에서 건조부로 이송되기까지 웨이퍼에 대하여 수증기 상태의 초순수를 공급하게 됨에 따라 웨이퍼 상에 잔존하는 초순수는 수증기 상태의 초순수 분위기에 의해 그 상태 그대로 유지되어 자연 건조가 방지되고, 또 수증기 상태의 초순수는 세정시스템 내에 유동하는 파티클이 웨이퍼로 근접하는 것을 차단하게 됨으로써 웨이퍼의 오염을 방지하는 효과가 있게 된다.

본 발명은 구체적인 실시예에 대해서만 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

Claims (9)

1. 복수의 소정 케미컬을 각각 수용하여 나란하게 배치되는 복수의 세척조와; 초순수를 수용하여 상기 세척조에 연이어 배치되는 초순수조와; 상기 각 세척조와 초순수조에 대하여 복수의 웨이퍼가 잠기도록 하며 이송하는 로봇수단과; 상기 초순수조를 거쳐 이송되는 복수의 웨이퍼에 대하여 치환액을 분무하여 치환 반응으로 건조시키도록 하는 건조부;를 포함하여 구성된 반도체 웨이퍼 세정시스템에 있어서,

   상기 초순수조에서 건조부로 이송되는 복수의 웨이퍼에 대하여 수증기 상태의 분위기 형성토록 하는 초순수 분무장치가 설치됨을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 세정시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 초순수 분무장치는 상기 초순수조와 건조부 사이에 설치됨을 특징으로 하는 상기 반도체 웨이퍼 세정시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 초순수 분무장치는, 상기 초순수조와 건조부 사이를 포함한 상기 건조부 주연 부위를 따라 확대 설치됨을 특징으로 하는 상기 반도체 웨이퍼 세정시스템.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 초순수 분무장치는, 상기 초순수조에 수용된 초순수를 선택적으로 공급받는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 웨이퍼 세정시스템.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 초순수 분무장치는, 초순수 공급수단과 연통 연결되어 초순수를 선택적으로 공급받는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 웨이퍼 세정시스템.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 초순수 분무장치는, 펌핑수단과 가열수단을 구비하여 상기 펌핑수단을 통해 유도되는 초순수에 대하여 상기 가열수단으로 하여금 유도되는 초순수를 수증기 상태로 변환시켜 공급토록 구성됨을 특징으로 하는 상기 반도체 웨이퍼 세정시스템.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 초순수 분무장치는, 펌핑수단과 초음파 제공수단을 구비하여 상기 펌핑수단을 통해 유도되는 초순수에 대하여 상기 초음파 제공수단으로 하여금 유도되는 초순수를 수증기 상태로 변환시켜 공급토록 구성됨을 특징으로 하는 상기 반도체 웨이퍼 세정시스템.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 초순수 분무장치는, 상기 초순수조에 근접하는 상기 건조부 주연 부위에 상기 펌핑수단을 통해 유도되는 수증기 상태의 초순수가 수용되는 유도관과;

   상기 유도관 상에 기체 상태의 초순수가 분무되도록 내측과 연통하게 구비되는 다수개의 노즐;

   을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 상기 반도체 웨이퍼 세정시스템.
9. 초순수조와 건조부 사이에 초순수를 분무하는 초순수 분무장치를 설치한 상태에서,

   상기 초순수 분무장치로 하여금 로봇수단에 의해 상기 초순수조에서 건조부로 이송되는 웨이퍼에 대하여 수증기 상태의 초순수를 분무토록 하여 초순수 분위기를 형성하는 단계;

   를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 세정시스템의 세정방법.