KR20020082317A - 웨이퍼 세척 시 유체의 급속공급 및 급속회수 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 제조용 웨이퍼(wafer) 세척 시에 사용되는 용기내의 유체를 급속공급 및 급속회수를 하는 것이다.

이러한 본 발명은 웨이퍼(2)를 세척하는 용기(1)와 밀폐된 별도의 용기(3)로 구성되며 유체가 채워진 밀폐용기(3)에 질소 공급밸브(12)를 통해 플러스 압력을 가하면 유체(17)가 없는 세척용기(1)로 급속공급이 이루어지고 비워진 밀폐용기 (3)와 연결된 배기밸브(11)를 개방하여 마이너스 압력, 즉 다시 말해서 밀폐용기(3)를 진공상태로 유지시키면서 세척용기(1)의 유체(17)를 급속히 회수하도록 구성된다.

또한, 밀폐용기(3)에서의 유체(17)의 순환과 세척용기(1)에서의 순환을 하나의 펌프(8)에 의해서 할 수 있다.

Description

웨이퍼 세척 시 유체의 급속공급 및 급속회수 장치{Wafer cleaning material rapid supply and haste withdrawal installation}

본 발명은 반도체 제조의 세척 공정에서 하나의 세척용기(1)에 의해 하나이상의 다른 유체(17)로 세척하는 장치에 있어서 빠른 유체의 공급과 세척을 실시한유체의 빠른 회수가 필요로 하는 경우에 적용된다.

종래에는 세척용기(1)에서 밀폐용기(3)로 회수 시에는 배액밸브를 열어 중력에 의한 배액 방식을 적용하였다. 이는 빠른 배액이 필요할 시에는 배관 및 밸브의 크기를 크게 해야만 가능하다. 또한 유체용기에서 세척용기로 공급할 시에는 펌프를 이용하여 공급한다. 이때 공급시간이 많이 걸리게 된다.

그러나, 진공에 의한 밀폐용기로의 회수는 작은 배관 및 밸브를 사용해도 가능하고 압력에 따라 회수되는 속도를 빠르게 할 수 있다.

그리고, 밀폐용기에서 세척용기로의 공급 또한 작은 배관 및 밸브를 사용해도 적은 시간에 빠른 공급이 가능하다.

대개 세척 공정은 약액Ⅰ공정, 수세, 약액Ⅱ 공정, 수세, 건조의 공정으로 이루어진다. 때에 따라 약액Ⅲ, 약액IV 등의 형태가 있을 수 도 있다. 이때 하나의 세척용기에 하나이상의 밀폐용기를 사용하므로 여러 유체를 순차적인 공급 및 회수가 필요하다. 이때 약액공정과 수세공정, 또는 수세공정과 약액공정의 처리 사이에서 세척용기에 있는 웨이퍼는 약액 및 순수공급시간 동안 대기에 노출을 하게 된다. 노출을 억제하기 위해 일부는 질소를 공급하는 경우도 있으나 근본적인 해결책은 되지 못한다.

종래의 회수방식은 큰 배관에 의한 중력 방식이 있으나 이는 많은 공간을 필요로 한다. 그리고 공급방식은 펌프에 의한 공급 방식이 있으나 공급하는데 많은 시간이 필요로 하게 된다.

이는 웨이퍼 회로가 고직접화, 배선의 미세화가 되므로 더욱 문제가 야기된다. 왜냐하면 공급시간을 많이 가져간다는 것은 그 만큼의 웨이퍼의 표면이 대기중에 노출을 한다는 것이며 웨이퍼의 대기중의 노출은 웨이퍼의 표면의 산화 및 오염도를 높이는 원인이 되며 일부 질소분위기를 만들어 노출을 피할 수 도 있겠지만 빠른 생산성을 요구하는 반도체 공정에서는 곤란하다.

더군다나 본 발명은 하나의 유체에 하나의 밀폐용기를 적용하여 가압과 진공을 교대로 함으로서 단순화된 구조와 약액과 다른 약액의 교차되는 오염이 없는 것을 큰 특징으로 한다.

일례로 세척용기(1)의 유체가 40리터일 경우 이 유체를 10초 이내에 밀폐용기(3)에 회수를 한다고 할 때 중력에만 의존한 회수의 경우에는 배관의 구경이 75mm 이상이 되어야 하나 진공의 의한 방식으로는 구경이 40mm로 가능하다.

단, 이는 수두 및 압력에 따라 다소 차이는 있다. 공급의 경우에도 마찬가지로 10초 이내의 공급이 필요로 할 경우는 공급 배관의 구경을 40mm로 할 경우 가압의 방법으로는 기체압력을 약 2~3kgf/㎠를 사용하여 빠른 공급이 가능하나 만약 펌프에 의한 공급이라면 펌프 용량을 약 240ℓ/min의 높은 용량의 펌프를 사용해야 하며 일반적인 40ℓ/min의 펌프를 사용한다면 1분 동안의 공급시간을 필요로 하게 된다. 이런 관점에서 볼 때 원가절감 및 구조의 단순화, 웨이퍼 세척공정의 생산성 향상, 세척 성능향상을 기할 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 세척용기(1)에 있는 유체를 세척용기(1)에 연결된 좁은 관로를 통해 밀폐용기(3)내로 진공을 통해 빠른 속도로 회수하는 것과유체(17)가 있는 밀폐용기(3)에서 세척용기로 펌프를 이용하지 않고 가압을 이용하여 빠른 시간에 공급하는 것으로 하나의 세척용기(1)에 하나이상의 밀폐용기(3)를 설치하는 것이다. 이때 밀폐용기(3)에는 가압과 진공을 병행한다.

이로서 웨이퍼의 대기노출을 최소화하고 세척공정시간을 최소화하며 장치 구조의 단순화, 웨이퍼 세척공정의 생산성 향상, 세척 성능향상이 가능하다.

도1은 본 발명에 따른 구성 및 배관의 흐름도

도2는 본 발명을 기초하여 응용한 배관의 흐름도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 세척용기 3 : 밀폐용기 4 : 공급,회수용 밸브

8 : 순환펌프 11 : 배기용 밸브 12 : 가압용 밸브

13,14 : 순수공급 밸브 15,15' : 배수용 밸브 16 : 대기압 유지용 밸브

17 : 유체,약액 18 : 복수 순환 장치

19 : 수평처리식 세척용기

20 : 밀폐용기의 순환 흐름도

21 : 세척용기의 순환 흐름도

이하에서, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부도면에 예시된 실시 예를 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도1,도2에 예시된 바와 같이 , 우선 밀폐용기(3)에 약액(17)을 공급하기 위하여 대기압 유지용 밸브(16)를 개방하고 약액(17)을 주입한다. 주입된 약액을 펌프(8)에 의해 순환하여 혼합, 필터링, 온도관리를 한다. 밀폐용기의 순환(20)을 할 경우에는 외조회수용 밸브(9)와 약액 공급,회수용 밸브(4)를 잠그고 밀폐용기 순환용밸브(5,6)를 개방한다. 순환이 끝난 다음에 대기압 유지 밸브(16)를 잠그고 가압용 밸브(12)를 개방한다. 이때 세척용기(1)에는 액액(17)이 없는 상태다. 그러면 밀폐용기(3)의 유체가 세척용기(1)로 이동을 하게 된다. 약액 공급을 멈추게 하기 위하여 가압용 밸브(12)를 잠그고 대기압 유지밸브(16)를 개방하며 공급,회수용 밸브(4)를 잠근다.

그리고, 세척용기의 순환(21)에서도 동일한 펌프(8)의 구동으로 혼합, 필터링, 온도관리를 동시에 할 수 있다. 이때 순환은 밀폐용기 순환용밸브(5,6)를 잠그고 세척용기 순환용밸브(7,9)를 개방한다. 세척공정이 끝나면 가압에 의한 공급방법의 역순으로 회수를 실시한다.

즉, 우선 공급,회수용 밸브(4)를 열고 대기압 유지용 밸브(16)를 잠그고 배기용 밸브(11)를 개방해 진공 펌프를 이용해서 회수를 실시한다. 회수 후에는 수세공정을 한다. 급속 순수 공급이 필요할 시에는 순수공급 밸브(14)를 개방하여 공급한다. 세척용기(1)에 순수가 충만한 상태에서 또 다른 순수공급 밸브(13)에 의해 수세 공정을 실시한다. 그 때는 배수밸브(15')를 개방한 상태이며 수세 공정이 끝나면 또 다른 배수밸브(15)를 개방하여 급속 배수를 실시한다. 계속적인 다른 약액 공정이 있을 시에는 도2와 같이 복수 순환 장치(19)를 연속적으로 나열하여 동일한 방법으로 급속회수,급속공급을 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 세척을 하고 난 약액을 기존에는 중력에만 의존하던 회수방법을 진공에 의해 보다 간단한 구조와 빠른 회수로 협소한 공간에서도 설치가 가능하고 펌프에 의해 공급하던 종래의 기술에서 밀폐용기내에서 가압에 의한 공급방식은 빠른 유체 공급을 통해 웨이퍼의 대기노출을 최소화하여 웨이퍼 패턴의 미세화에 따른 공정의 안정성 측면에서 더욱 효과가 크며 시간 단축을 통한 생산성 향상에도 기여하는 바가 크다.

Claims (5)

1. 하나의 세척용기(1)에 의해 하나 이상의 다른 유체로 세척하는 장치에 있어, 해당 약액(17)에 해당하는 전용 밀폐용기를 가지며 약액을 공급할 때에는 밀폐용기(3)에 가압을 유지하여 세척용기(1)로 유체를 공급하며, 약액을 회수할 때에는 이 밀폐용기(3)와 연결된 대기압 유지 밸브(16)를 잠그고 배기용 밸브(11)를 열어 마이너스 압력 즉, 진공을 유지하여 세척용기(1)내의 유체를 회수하는 세척장치
2. 제1항에 있어서, 하나이상의 약액처리 시에는 도2와 같이 하나이상의 밀폐용기(3)를 병렬로 설치하여 진공 및 가압을 병행하여 급속회수, 급속공급을 하는 세척장치
3. 제1항에 있어서, 하나의 펌프(8)를 이용하여 밸브를 조작에 의해서 밀폐용기(3)에서 순환과 세척용기(1)의 순환을 병행 할 수 있는 세척장치
4. 제1항에 있어서 , 세척용기의 구조는 웨이퍼를 세워서 세척하는 세척용기와 그림1의 웨이퍼를 수평상태에서 세척하는 세척용기(19)에서 가압과 진공을 병행하여 회수 및 공급을 하는 세척장치
5. 제3항에 있어서, 순환을 하면서 약액(17)의 농도 유지관리를 위해 추가적인 약액을 펌프(8)의 입구측(20)에서 첨가하여 공급하는 세척장치