KR20050109122A - 습식 세정 장치 - Google Patents

Abstract

세정액의 농도를 제어할 수 있는 습식 세정 장치가 제공된다. 습식 세정 장치는 세정액의 온도를 검출하는 온도 센서, 세정액의 농도를 검출하는 농도 센서, 온도 센서 및 농도 센서로부터의 신호를 분석하여 공급될 세정액의 농도를 결정하는 제어부 및 제어부에 의해 결정된 농도에 따라 세정액을 공급하는 세정액 공급부를 포함한다

Description

습식 세정 장치{Wet cleaning apparatus}

본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 세정용 세정액의 농도를 제어할 수 있는 습식 세정 장치에 관한 것이다.

현재 반도체 공정에서는 웨이퍼 표면을 오염시키는 물질들, 가령 파티클(particle), 유기 오염 물질, 금속 오염 물질 등 제거하기 위해 습식 세정 공정(wet cleaning)을 수행한다. 이러한 습식 세정 공정으로는 미국 RCA사의 W.Kern 등에 의해 제안된 RCA 세정 공정이 널리 사용된다.

한편, 습식 세정 공정에서는 각 세정 공정마다 매번 세정액을 공급해주는 것이 아니라, 소정 회수(가령, 10회)만큼 공정을 진행하거나 소정 시간(가령, 300분)만큼 공정을 진행한 경우에만 세정액을 교환하게 된다. 따라서, 한 세정조에 한번 공급된 세정액을 여러 번 사용하는 경우가 많으며, 필요에 따라 세정액의 온도만 변경해 가면서 공정을 진행하는 경우도 존재한다.

예를 들어, RCA 세정 공정 중 하나인 SC1(Standard Clean-1) 공정의 경우, 하나의 세정조에서 세정액의 교체 없이 세정액의 온도만 변경하여 공정을 진행 하는 경우가 존재한다. 부연하면, SC1 스트립 공정(가령, 포토레지스트 제거)은 50℃에서 수행되고(이하, ‘50℃ 세정 공정’이라 함), SC1 세정 공정(파티클 등의 제거)은 70℃에서 수행될 수 있다(이하, ‘70℃ 세정 공정’이라 함).

그런데, 종래 기술에서는 한 세정조에 한번 공급된 세정액의 온도만 변경하여 세정 공정을 수행하였다. 예를 들어, 하나의 공정(가령, ‘50℃ 세정 공정’)에 적합한 세정액을 공급한 후, 세정액의 온도를 변경하여 다른 공정(가령, ‘70℃ 세정 공정’)을 수행할 경우, 세정액의 온도 변화로 인해 세정액의 농도가 변하는 문제가 있었다. 특히, ‘50℃ 세정 공정’을 수행한 다음 ‘70℃ 세정 공정’을 수행하는 경우에는 SC1 세정액에 포함된 암모니아의 증발로 인해 세정 효과가 감소되고, 과산화수소의 농도가 감소하여 웨이퍼 표면 거칠기가 증가되는 등의 문제점이 있었다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 세정액의 온도 변화에 따른 세정 공정 시, 공급된 세정액이 각 온도에 맞게 설정된 농도를 유지하도록 제어할 수 있는 습식 세정 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 습식 세정 장치는 세정액의 온도를 검출하는 온도 센서, 세정액의 농도를 검출하는 농도 센서, 온도 센서 및 농도 센서로부터의 신호를 분석하여 공급될 세정액의 농도를 결정하는 제어부 및 상기 제어부에 의해 결정된 농도에 따라 세정액을 공급하는 세정액 공급부를 포함한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 습식 세정 장치를 개략적으로 도시한 구성도이다. 이를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 습식 세정 장치(100)는 내조(102), 외조(104), 펌프(106), 히터(108), 필터(109), 농도 센서(110), 세정액 공급 라인(111), 순환 라인(112), 주 공급 라인(113), 온도 센서(114), 밸브(116), 제어부(118), 입출력부(120), 세정액 공급부(122)를 포함하고 있다.

내조(102)는 세정액을 수용하기 위한 용기이다. 세정액은 세정액 공급부(122)로부터 세정액 공급 라인(111) 및 순환 라인(112)을 통해 공급된다. 내조 전단에서 세정액 공급 라인(111)과 순환 라인(112)은 주 공급라인(113)으로 일체화된다. 물론 경우에 따라서는 공급라인(111)과 순환 라인(112)이 각각 독립적으로 내조에 연결될 수 있다. 이 경우에는 각 라인 마다 보조의 펌프, 히터 및 필터 등이 설치될 수 있다.

외조(104)는 반도체 웨이퍼 세정 시, 내조(102)에서 넘치는 세정액을 수용하기 위한 용기이다.

온도 센서(114)는 내조(102)에 담긴 세정액의 온도를 모니터링하고 그 결과를 전기적 신호로 변경한 후 제어부(118)에 전송하는 역할을 한다.

순환 라인(112)은 공정 중 내조(102)에서 넘쳐나와 외조(104)에 수용된 세정액을 내조(102)로 재공급하여 세정액이 순환되도록 한다.

펌프(106)는 순환 라인(112) 상에 설치되며 전기적으로 제어부(118)와 접속된다. 펌프(106)는 내조(102)에서 외조(104)로 넘친 세정액을 다시 내조(102)로 순환시키기 위해 구동되는데, 그 동작은 제어부(118)에 의해 제어된다.

필터(109)는 순환 라인(112) 상에 설치되어 내조(102)로 재공급되는 세정액 내의 불순물 등을 필터링한다.

히터(108)는 주 공급 라인(113) 상에 설치되고, 전기적으로 제어부(118)에 접속된다. 히터(108)는 각 세정 공정의 목적에 맞는 온도를 유지하거나 변경하는 역할을 하는데, 이러한 동작은 제어부(118)에 의해 제어된다.

가령, 세정액의 온도를 70℃로 유지해야 하는 세정 공정에서 세정액의 온도가 70℃ 이하로 떨어질 경우, 온도 센서(114)로부터의 내조(102)의 온도 정보를 모니터링하고 있던 제어부(118)에 의해 히터(108)가 동작된다. 이에 따라, 순환되는 세정액이 70℃까지 가열되어 내조(102)로 공급되고, 결과적으로 70℃가 유지된다.

농도 센서(110)는 주 공급 라인(113) 상에 설치되는데, 전기적으로 제어부(118)와 접속된다. 농도 센서(110)는 내조(102)로 공급되는 세정액의 농도를 모니터링하고 그 결과를 전기 신호로 변환하여 제어부(118)에 전송한다.

밸브(116)는 순환 라인(112)과 세정액 공급 라인(111)사이에 설치되며 두 라인을 상호 연결 및 차단하는 동작을 한다. 이로써 세정액 공급부(122)의 세정액이 내조(102)에 제공될 수 있다.

참고로 밸브(114)는 수동으로 조작가능하지만, 제어부(118)에 전기적으로 연결되어 제어부(118)의 의해 제어되는 것이 바람직하다.

입출력부(120)는 세정 공정을 제어하는 신호를 입력하기 위한 입력부(121a)와 세정 공정의 진행 상태 등을 볼 수 있는 출력부(121b)로 구성된다. 참고로, 입력부(121a)는 세정 공정의 제반 동작을 제어할 수 있는 명령 신호를 입력하는 부분이고, 출력부(121b)는 세정 장치(100)의 상태에 관한 정보가 표시되는 부분이다.

세정액 공급부(122)는 웨이퍼의 세정 공정에 필요한 세정액들을 수용하는 용기로서, 제어부(118)에 접기적으로 접속되어 제어부(118)의 제어를 받는다. 세정액 공급부(122)는 제어부(118)에서 결정한 신호에 따라 세정액을 내조(102)에 추가 공급하는 역할을 한다.

제어부(118)는 농도 센서(110) 및 온도 센서(114)로부터의 전기적 신호를 입력받아 비교 및 검토하고, 그 결과를 분석하여 펌프(106), 히터(108), 세정액 공급부(122) 및 밸브(116)의 동작을 제어한다.

특히, 세정액의 온도에 적합한 농도를 가진 세정액이 공급되도록 세정액 공급부(122)를 제어한다.

보다 구체적으로 설명하면, 내조(102)에 담긴 세정액의 온도와 순환되는 세정액의 농도에 대한 정보를 제어부가 수신하고, 그 수신한 정보를 비교 분석한다. 이어서 제어부(118)는 분석된 결과에 적합한 혼합비를 가지는 세정액이 추가 공급되도록 세정액 공급부(122)에 명령 신호를 보낸다. 이에 따라, 세정액 공급부(122)는 제어부(118)가 보낸 신호에 따라 세정액을 추가 공급하게 된다.

가령, SC1 세정액의 경우에는 암모니아, 과산화수소수 및 순수의 비율이 적절히 혼합되어 내조(102)로 제공될 것이다.

참고로, 분석된 결과에 적합한 혼합비는 반도체 제조사의 노하우로서, 그 정보는 제어부(118) 내의 메모리 장치(미도시)에 미리 전기적 정보로 저장되어 있으며, 전술한 전기적 정보와 대응되어 있다.

또한, 세정 장치의 제반 동작 상태를 입출력부(120)의 출력부(121a)에 표시하고 입출력부(120)의 입력부(121b)로부터 입력 받은 명령 신호를 세정 장치(100)의 각 구성 요소에 전달하여 세정 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다.

이하 본 발명의 일 실시에에 따른 세정 장치(100)의 동작에 대해 설명하기로 한다. 여기서 사용되는 세정 공정은 전술한 바 있는 SC1 세정 공정을 상정하여 설명하기로 한다. 또한 온도 변화에 따른 세정 공정은 두가지의 경우, 즉, ‘50℃ 세정 공정’과 ‘70℃ 세정 공정’으로 나누어서 설명하기로 한다.

먼저, 세정조에는 ‘50℃ 세정 공정’에 적합한 농도의 세정액이 내조(102)에 공급되어 있다고 가정한다. 이때 내조(102)에 공급된 세정액의 온도는 온도 센서(114)에 의해 주기적으로 검사되며 그 결과는 제어부(118)에 전송된다.

이어서, 반도체 위이퍼(미도시)가 내조(102)에 담그어지면 실질적인 세정 공정이 개시되는데, 이때 세정액이 외조(104)로 넘치게 된다. 외조(104)로 넘친 세정액은 순환 라인(112)과 주 공급 라인(113)을 따라 내조(102)로 계속 순환된다.

이러한 순환은 펌프(106)에 의해 수행되는데, 펌핑된 세정액은 내조(102)에 공급되기 전에 농도 센서(110)와 히터(108)를 거쳐 내조(102)에 재공급된다. 여기서, 농도 센서(118)는 검출된 SC1 용액의 농도, 즉 암모니아, 과산화수소수 및 순수의 비를 검사하고 그 결과를 전기신호로 변환하여 제어부에 전송한다.

한편, 히터(108)는 세정액의 온도가 50℃ 보다 떨어질 경우, 제어부(118)의 명령 신호에 따라 가열 동작을 개시하고 세정액의 온도가 50℃ 를 유지하도록 한다.

계속하여, ‘50℃ 세정 공정’을 마친 후, ‘70℃ 세정 공정’을 수행할 경우를 살펴보기로 한다.

먼저, ‘70℃ 세정 공정’을 개시할 것이라는 명령이 입출력부(120)를 통해 입력되면, 제어부(118)에서는 온도 센서(114) 및 농도 센서(110)를 통해 입력 받은 신호를 분석한다. 이에 따라,‘70℃ 세정 공정’에 필요한 농도의 세정액이 내조(102)에 수용될 수 있도록 세정액 공급부(122)에 신호를 보내고 밸브(116)를 오픈한다. 제어부(118)로부터 신호를 받은 세정액 공급부(122)는 암모니아, 과산화수소수 및 순수를 적절한 비율로 혼합하고, 혼합된 세정액을 세정액 공급 라인(111)을 통해 주 공급 라인(113)으로 내보낸다. 주 공급 라인(113)에 공급된 세정액은 히터(108)를 통해 70℃까지 가열된 후 내조(102)에 공급된다.

참고로, 혼합된 세정액은 이후 70℃로 가열될 상황을 고려하여 생성되어야 할 것이다. 이와 달리, 세정액을 70℃로 가열한 후, 내조(102)의 온도 및 농도를 검사하고, 그 결과에 따라 세정액의 농도를 조절하여 공급할 수도 있을 것이다.

계속하여, 내조(102)에 수용된 세정액의 온도가 70℃로 되고 그 농도가 ‘70℃ 세정 공정’에 적합하게 되면, 웨이퍼를 담그어 세정 공정을 수행한다. 이 경우에도, 세정액의 온도 변화나 세정액의 농도 변화가 발생하면, 제어부(118)의 제어에 따라 수시로 온도가 조정가능하고 세정액이 추가로 공급될 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

예를 들어, ‘70℃ 세정 공정’을 마친 후, ‘50℃ 세정 공정’을 수행할 경우에도 상술한 동작과 같이 공정이 진행될 수 있다. 이 경우 세정장치는 세정액의 온도를 낮추기 위한 냉각 수단을 더 포함할 수 있을 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명의 습식 세정 장치는를 사용하면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다. 즉, 본 발명에 따른 세정장치를 사용하면, 세정액의 온도를 변경하여 공정을 수행하는 경우, 변경된 온도에 적합한 농도로 세정액을 제공하여 세정 효율을 증대시키는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 습식 세정 장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

100: 습식 세정 장치 102: 내조

104: 외조 106: 펌프

108: 히터 109: 필터

110: 농도 검출 수단 111: 세정액 공급 라인

112: 순환 라인 113: 주 공급 라인

114: 온도 센서 116: 밸브

118: 제어부 120: 입출력부

122: 세정액 공급부

Claims (2)

1. 세정액의 온도를 검출하는 온도 센서;

   세정액의 농도를 검출하는 농도 센서;

   상기 온도 센서 및 상기 농도 센서로부터의 신호를 분석하여 공급될 세정액의 농도를 결정하는 제어부; 및

   상기 제어부에 의해 결정된 농도에 따라 세정액을 공급하는 세정액 공급부를 포함하는 습식 세정 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 세정 장치는,

   세정될 반도체 웨이퍼가 수용되는 내조;

   상기 내조에서 넘치는 세정액을 수용하는 외조;

   상기 외조에 수용된 세정액을 내조로 순환시키기 위한 순환 라인;

   상기 순환 라인 상에 설치되고 상기 제어부에 의해 세정액의 순환을 수행하는 펌프;

   상기 순환 라인 상에 설치되고 상기 내조로 재공급되는 세정액 내의 불순물을 필터링하는 필터;

   상기 제어부에 의해 제어되고 상기 순환 라인을 통해 순환되는 세정액 및/또는 상기 세정액 공급부로부터 공급되는 세정액을 가열하는 히터;

   상기 제어부에 의해 제어되고 상기 세정액 공급부로부터 공급되는 세정액의 양을 조절하는 밸브;

   상기 제어부에 전기적으로 접속되어 세정 장치의 제반 동작을 표시하고 제어 동작에 필요한 명령 신호를 입력하기 위한 입출력부를 더 포함하는 습식 세정 장치.