KR20060090006A - 세정건조장치 - Google Patents

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KR20060090006A
KR20060090006A KR1020050010829A KR20050010829A KR20060090006A KR 20060090006 A KR20060090006 A KR 20060090006A KR 1020050010829 A KR1020050010829 A KR 1020050010829A KR 20050010829 A KR20050010829 A KR 20050010829A KR 20060090006 A KR20060090006 A KR 20060090006A
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KR1020050010829A
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조용준
이승건
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 세정건조장치에 관한 것으로서, 기판을 파지하고, 상기 기판을 회전시키는 스핀척; 상기 기판의 세정, 린싱, 건조를 위한 세정용 약액, 린싱용 린싱액, 건조용 건조가스 등의 처리유체를 공급하는 둘 이상의 처리유체 공급관을 구비한 상부 실린더; 내부에 관통홀이 형성되고, 일단이 상기 상부 실린더와 결합하는 하부 실린더; 일부가 상기 하부 실린더의 관통홀에 삽입되어 상기 하부 실린더 내에서 회전 가능하게 구성되고, 상기 처리유체 공급관으로부터 공급되는 처리유체를 수용하기 위한 하나 이상의 환형홈 및 중앙홀을 구비하며, 또한 상기 환형홈과 연통된 하나 이상의 연통홀을 구비한 회전축; 상기 회전축의 일단에 연결되고, 내부에 상기 연통홀 및 상기 중앙홀과 각각 연통되는 둘 이상의 전달홀을 구비하며, 또한 상기 전달홀과 각각 연결되어 상기 기판에 처리유체를 분사하는 다수의 분사노즐을 구비한 분사부; 및 상기 회전축을 회전시키기 위한 회전 수단을 포함하는 세정건조장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 다수의 분사노즐을 갖는 분사부를 회전시키면서 기판에 약액, 린싱액, 건조가스를 각각 분사함으로써 분사 균일도를 향상시켜 각각의 세정, 린싱, 건조공정의 효율을 극대화할 수 있고, 특히 기판 표면에서 발생할 수 있는 미건조 현상을 방지함으로써 기판의 오염 물질로 작용하는 워터 마크의 발생을 방지할 수 있는 이점이 있다.
기판, 세정, 건조, 노즐, 워터 마크

Description

세정건조장치{CLEANING AND DRYING APPARATUS}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세정건조장치의 구성도이다.
도 2는 도 1의 A-A' 절단면도이다.
도 3은 도 1의 회전축에 대한 일부 사시도이다.
도 4는 도 1의 B-B' 절단면도이다.
**도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명**
110 : 스핀척 120 : 상부 실린더
130 : 하부 실린더 140 : 회전축
142 : 제 1 환형홈 144 : 제 2 환형홈
146 : 중앙홀 160 : 분사부
162a : 약액 분사노즐 164a : 실링액 분사노즐
166a : 건조가스 분사노즐
본 발명은 세정건조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 소자 또는 LCD의 제조시 기판의 표면을 약액 세정하고 린스하여 건조시키는 세정건조장치 에 관한 것이다.
최근 정보 통신 분야가 급속히 발달하고 컴퓨터와 같은 정보 매체가 널리 보급됨에 따라 이에 필요한 반도체 소자도 비약적으로 발전하고 있다. 일반적으로 반도체 소자는 고속의 처리 속도와 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구된다. 이에 따라, 반도체 소자의 제조 기술은 집적도, 신뢰도 및 응답 속도 등을 향상시키는 방향으로 발전되고 있다.
한편, 반도체 소자는 일반적으로 기판에 대하여 증착, 사진, 식각, 이온 주입, 연마, 세정건조 등의 단위 공정들을 반복적으로 수행함으로써 제조된다. 이때, 세정건조공정은 상기 각각의 단위 공정들을 수행한 후 다음 공정을 진행하기 전, 기판의 표면에 잔류하는 파티클이나 유기물, 금속이온 등의 오염원을 제거하기 위한 공정으로서 미세한 패턴을 요구하는 최근의 디자인 룰(Design rule) 하에서 더욱 중요한 공정으로 부각되고 있다.
한편, 상기 세정건조공정을 수행하기 위한 장치로는 다수매의 기판을 한번에 처리하는 배치식 세정건조장치와 낱장 단위로 기판을 처리하는 매엽식 세정건조장치가 있다. 이때, 상기 배치식 세정건조장치는 기판의 대형화에 따른 대응이 용이하지 않고, 세정을 위해 과다한 세정액이 사용된다는 단점이 있다. 또한, 세정건조 과정 중 어느 한 기판이 파손될 경우 이외의 다른 기판들에 영향을 미칠 수 있는 위험 요소가 있다. 이러한 이유로 최근의 세정건조장치는 매엽식 세정건조장치가 선호되고 있다.
상기 매엽식 세정건조장치의 일 예로 대한민국 공개특허 제2003-0020059호가 개시되어 있다. 그러나 상기 공개특허에 따른 세정건조장치는 다음과 같은 문제점이 있다.
즉, 약액(세정용 화학물질)용 노즐, 린스용 노즐, 건조가스용 노즐을 각각 구비한 별개의 공급수단을 구비하고, 이들 별개의 공급수단을 별도의 이동기구를 이용하여 대기위치와 사용위치 사이에서 각각 이동시키도록 구성하고 있다. 따라서 약액용 노즐로부터 린스용 노즐로의 전환이나, 린스용 노즐로부터 건조가스용 노즐로의 전환에 시간차가 발생하고, 이러한 시간차에 따라 기판 표면에 잔류한 액체방울이 자연건조할 때 워터 마크(Water mark)가 발생하는 문제점이 있다.
또한, 상기 공개특허에 따른 세정건조장치로는 최근 대형화되어 가는 기판 전면에 상기 약액, 린스액, 건조가스 등을 균일하게 공급하기 어렵기 때문에, 약액을 통한 세정이나 린스액을 통한 린싱 공정의 효율성이 떨어진다. 특히, 건조가스가 균일하게 공급되지 못하기 때문에, 기판 상의 미세 패턴들에 의해 형성된 기판 표면의 요철 사이에 존재하는 탈이온수(De-ionized water) 등의 린스액이 완전히 제거되지 못하고, 기판의 주연 부위가 미건조되는 문제가 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 기판의 세정 및 건조를 위한 약액, 린스액, 건조가스 등을 기판 상에 균일하게 공급함으로써 세정 및 건조 효율을 향상시키고, 기판 상에 워터 마크가 발생되는 것을 방지하는 세정건조장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 세정건조장치는 기판을 파지하고, 상기 기판을 회전시키는 스핀척; 상기 기판의 세정, 린싱, 건조를 위한 세정용 약액, 린싱용 린싱액, 건조용 건조가스 등의 처리유체를 공급하는 둘 이상의 처리유체 공급관을 구비한 상부 실린더; 내부에 관통홀이 형성되고, 일단이 상기 상부 실린더와 결합하는 하부 실린더; 일부가 상기 하부 실린더의 관통홀에 삽입되어 상기 하부 실린더 내에서 회전 가능하게 구성되고, 상기 처리유체 공급관으로부터 공급되는 처리유체를 수용하기 위한 하나 이상의 환형홈 및 중앙홀을 구비하며, 또한 상기 환형홈과 연통된 하나 이상의 연통홀을 구비한 회전축; 상기 회전축의 일단에 연결되고, 내부에 상기 연통홀 및 상기 중앙홀과 각각 연통되는 둘 이상의 전달홀을 구비하며, 또한 상기 전달홀과 각각 연결되어 상기 기판에 처리유체를 분사하는 다수의 분사노즐을 구비한 분사부; 및 상기 회전축을 회전시키기 위한 회전 수단을 포함하여 구성된다.
즉, 본 발명에 따른 세정건조장치는 기판의 세정, 린싱, 건조를 위한 세정용 약액, 린싱용 린싱액, 건조용 건조가스 등의 처리유체를 각각 기판에 분사하는 다수의 분사노즐로 전달하는 독립 라인을 가진다. 따라서 약액, 린싱액, 건조가스가 서로 섞이지 않고 기판에 분사됨으로써 각각의 세정, 린싱, 건조공정의 효율이 향상된다.
또한, 다수의 분사노즐을 갖는 분사부를 회전시키면서 기판에 약액, 린싱액, 건조가스를 각각 분사함으로써 분사 균일도를 향상시켜 각각의 세정, 린싱, 건조공정의 효율을 극대화할 수 있고, 또한 기판 표면에서 발생할 수 있는 미건조 현상을 방지함으로써 기판의 오염 물질로 작용하는 워터 마크의 발생을 방지할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 세정건조장치의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세정건조장치의 구성도이고, 도 2는 도 1의 A-A' 절단면도이며, 도 3은 도 1의 회전축에 대한 일부 사시도이고, 도 4는 도 1의 B-B' 절단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세정건조장치는 크게 스핀척(110), 상부 실린더(120), 하부 실린더(130), 회전축(140), 분사부(160) 및 회전 수단(170)을 포함하여 구성된다.
스핀척(110)은 세정건조의 대상인 기판(100)을 파지하고 회전시키며, 스핀척(110)의 하부에는 스핀척(110)을 지지하고, 회전력을 전달하는 구동축(112)이 연결된다. 구동축(112)의 하부에는 회전력을 제공하는 구동부(115)가 배치된다.
이때, 구동부(115) 하부에 구동부(115)를 상하운동시킴으로써 후술할 분사부(160)와 기판(100)의 거리 조절을 가능하게 하는 별도의 구동부(미도시)를 추가로 설치할 수도 있다.
한편, 스핀척(110)의 상부에는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(100)의 세정, 린싱, 건조를 위한 세정용 약액, 린싱용 린싱액, 건조용 건조가스 등의 처리유체를 공급하는 둘 이상의 처리유체 공급관(122,124,126)을 내부에 구비한 상부 실린더(120)가 배치되며, 지지대(180)에 연결된 지지암(182)에 의해 지지된다.
이때, 상기 처리유체 공급관(122,124,126)은 약액 공급라인(210b), 린싱액 공급라인(220b), 건조가스 공급라인(230b)과 각각 연결된 약액 공급관(122), 린싱액 공급관(124), 건조가스 공급관(126)으로 구성된다.
이때, 기판(100)의 화학세정을 위한 약액으로는 탈이온수(de-ionized water)에 불산(HF), 수산화암모늄(NH4OH), 과산화수소(H2O2), 불화암모늄(NH 4F), 인산(H3PO4) 중 어느 하나 이상이 혼합된 혼합액이 사용될 수 있으며, 약액 공급라인(210b)을 통해 약액 공급부(210)로부터 공급된다. 이때, 공급되는 약액의 양은 약액 조절밸브(210a)에 의해 조절된다.
화학세정을 거친 기판(100)의 린싱을 위한 린싱액으로는 일반적으로 탈이온수가 사용되고, 린싱액 공급라인(220b)을 통해 린싱액 공급부(220)로부터 공급되며, 린싱액 조절밸브(220a)에 의해 공급되는 린싱액의 양이 조절된다.
화학세정 및 린싱을 거친 기판(100)의 건조를 위한 건조가스로는 IPA(isopropyl alcohol) 증기와 질소가스(N2)의 혼합가스가 주로 사용되며, 건조가스 공급라인(230b)을 통해 질소가스 공급부(230) 및 IPA 공급부(240)로부터 공급된다. 이때, 공급되는 건조가스의 양은 질소가스 조절밸브(230a) 및 IPA 조절밸브(240a)에 의해 조절되며, IPA를 일정 온도로 가열하여 IPA 증기로 만들기 위한 히터(240b)가 건조가스 공급라인(230b)에 구비된다.
상부 실린더(120)의 일단에는 후술할 하부 실린더(130)와의 결합을 위한 제 1 결합턱(121)이 형성되며, 제 1 결합턱(121)에는 하부 실린더(130)와 나사결합하 기 위한 제 1 나사결합공(121a)이 마련된다. 또한, 상부 실린더(120)의 상기 일단에는 약액, 실링액, 건조가스 등의 누출을 방지하기 위한 누출 방지수단이 개재된다. 이때, 상기 누출 방지수단으로는 고무 소재의 오링(129)을 사용할 수 있다.
한편, 하부 실린더(130)에는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 후술할 회전축(140)이 삽입되는 관통홀(134)이 구비되고, 일단에 상부 실린더(120)와의 결합을 위한 제 2 결합턱(131)이 형성된다. 제 2 결합턱(121)에는 상부 실린더(120)와 나사결합하기 위한 제 2 나사결합공(131a)이 마련되어 도시되지 않은 나사 및 너트에 의해 상부 실린더(120)와 결합된다.
또한, 하부 실린더(130)의 상기 일단에는 후술할 회전축(140)에 형성된 걸림턱(141)이 안착되는 안착턱(132)이 형성되며, 하부 실린더(130)의 안착턱(132)과 회전축(140)의 걸림턱(141) 사이에는 베어링(136)이 개재되어 하부 실린더(130) 내에서의 회전축(140)의 회전을 용이하게 한다. 또한, 하부 실린더(130)와 회전축(140)은 마그네틱 실링(138)에 의해 서로 밀착된다.
한편, 회전축(140)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 하부 실린더(130)의 관통홀(134)에 일부가 삽입되어 하부 실린더(130) 내에서 회전가능하게 구성되며, 삽입측 일단에는 걸림턱(141)이 형성되어 하부 실린더(130)의 안착턱(132)에 상기 걸림턱(141)이 걸리게 됨으로써 하부 실린더(130)로부터 이탈되지 않도록 한다.
또한, 회전축(140)에는 상부 실린더(120)에 형성된 약액 공급관(122)의 일부를 수용하는 제 1 환형홈(142)과, 린싱액 공급관(124)의 일부를 수용하는 제 2 환 형홈(144) 및 건조가스 공급관(126)의 일부를 수용하는 중앙홀(146)이 구비된다.
따라서, 회전축(140)이 회전하는 경우에도 약액 공급관(122), 린싱액 공급관(124), 건조가스 공급관(126)의 일부는 각각 제 1 환형홈(142), 제 2 환형홈(144), 중앙홀(146)의 내부에 수용된 상태를 유지하면서 약액, 린싱액, 건조가스를 각각 제 1 환형홈(142), 제 2 환형홈(144), 중앙홀(146)의 내부로 공급할 수 있고, 이를 통해 각 처리 유체 또는 기체의 유출을 방지할 수 있다.
이러한 유출 방지를 위해 제 1 환형홈(142), 제 2 환형홈(144), 중앙홀(146)의 내부에 각각 수용되는 약액 공급관(122), 린싱액 공급관(124), 건조가스 공급관(126)의 길이를 보다 신장할 수도 있다.
또한, 이러한 유출 방지는 전술한 별도의 실링 수단, 즉 상부 실린더(120)와 하부 실린더(130) 사이의 오링(129) 및 하부 실린더(130)와 회전축(140) 사이의 마그네틱 실링(138)에 의해 2중 3중으로 보완된다.
또한, 회전축(140)은 제 1,2 환형홈(142,144)과 각각 연통된 제 1,2 연통홀(152,154)을 구비함으로써 후술할 분사부(160)의 제 1,2 전달홀(162,164)과 제 1,2 환형홈(142,144)을 각각 연결시킨다. 이때, 중앙홀(146)은 직접 후술할 분사부(160)의 제 3 전달홀(166)과 연결된다.
이때, 회전축(140)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 회전축(140)에 연결된 벨트(174) 및 벨트(174)에 회전력을 제공하는 구동 모터(172)로 구성된 회전 수단(170)에 의해 회전될 수 있으며, 전술한 바와 같이 걸림턱(141)과 안착턱(132) 사이에 개재된 베어링(136)에 의해 하부 실린더(130) 내에서 용이하게 회전하게 된다.
한편, 다수의 분사 노즐을 구비한 분사부(160)는 회전축(140)의 제 1,2 연통홀(152,154)이 형성된 측 일단에 수직하게 연결된다. 분사부(160)에는, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1,2 연통홀(152,154) 및 중앙홀(146)에 각각 연결된 제 1,2,3 전달홀(162,164,166)이 길이 방향으로 형성된다. 또한, 1,2,3 전달홀(162,164,166)은 각각 다수의 약액 분사노즐(162a), 린싱액 분사노즐(164a), 건조가스 분사노즐(166a)과 연결된다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세정건조장치는 기판(100)의 세정건조를 위한 약액, 실링액, 건조가스를 다수의 약액 분사노즐(162a), 린싱액 분사노즐(164a), 건조가스 분사노즐(166a)을 구비한 분사부(160)를 회전시키면서 각각 분사함으로써 기판(100)에 분사되는 약액, 실링액, 건조가스의 분사 균일도를 향상시켜 화학 세정, 실링, 건조 공정의 효율을 극대화할 수 있다.
특히, 건조가스를 기판(100) 상에 균일하게 분사하여 미세 패턴들에 의해 형성된 기판(100) 표면의 요철 사이나 기판(100)의 주연 부위에 존재하는 탈이온수 등의 린스액을 완전히 제거함으로써 오염 물질로 작용하는 워터 마크의 발생을 방지할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서 는 안되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라, 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 약액, 린싱액, 건조가스가 서로 섞이지 않고 기판에 분사됨으로써 각각의 세정, 린싱, 건조공정의 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 다수의 분사노즐을 갖는 분사부를 회전시키면서 기판에 약액, 린싱액, 건조가스를 각각 분사함으로써 분사 균일도를 향상시켜 각각의 세정, 린싱, 건조공정의 효율을 극대화할 수 있고, 특히 기판 표면에서 발생할 수 있는 미건조 현상을 방지함으로써 기판의 오염 물질로 작용하는 워터 마크의 발생을 방지할 수 있는 이점이 있다.

Claims (5)

  1. 기판을 파지하고, 상기 기판을 회전시키는 스핀척;
    상기 기판의 세정, 린싱, 건조를 위한 세정용 약액, 린싱용 린싱액, 건조용 건조가스 등의 처리유체를 공급하는 둘 이상의 처리유체 공급관을 구비한 상부 실린더;
    내부에 관통홀이 형성되고, 일단이 상기 상부 실린더와 결합하는 하부 실린더;
    일부가 상기 하부 실린더의 관통홀에 삽입되어 상기 하부 실린더 내에서 회전가능하게 구성되고, 상기 처리유체 공급관으로부터 공급되는 처리유체를 수용하기 위한 하나 이상의 환형홈 및 중앙홀을 구비하며, 또한 상기 환형홈과 연통된 하나 이상의 연통홀을 구비한 회전축;
    상기 회전축의 일단에 연결되고, 내부에 상기 연통홀 및 상기 중앙홀과 각각 연통되는 둘 이상의 전달홀을 구비하며, 또한 상기 전달홀과 각각 연결되어 상기 기판에 처리유체를 분사하는 다수의 분사노즐을 구비한 분사부; 및
    상기 회전축을 회전시키기 위한 회전 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 세정건조장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리유체 공급관은 약액 공급관, 린싱액 공급관 및 건조가스 공급관으 로 구성되고, 상기 중앙홀은 상기 건조가스 공급관으로부터 공급된 건조가스를 수용하며, 상기 환형홈은 상기 약액 공급관 및 상기 린싱액 공급관으로부터 공급된 약액 및 린싱액을 각각 수용하는 제 1,2 환형홈으로 구성되고, 상기 연통홀은 상기 제 1,2 환형홈과 각각 연통되는 제 1,2 연통홀로 구성되며, 상기 전달홀은 상기 제 1,2 연통홀 및 상기 중앙홀과 각각 연통되는 제 1,2,3 전달홀로 구성되고, 상기 분사노즐은 상기 제 1,2,3 전달홀과 각각 연통되는 다수의 약액 분사노즐, 린싱액 분사노즐 및 건조가스 분사노즐인 것을 특징으로 하는 세정건조장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    IPA(이소프로필알콜)를 일정 온도로 가열하여 증기상태로 상기 건조가스 공급관에 공급시키기 위한 히터를 추가로 구비한 것을 특징으로 하는 세정건조장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전축의 일단에는 걸림턱이 추가로 형성되고, 상기 하부 실린더의 일단에는 상기 걸림턱이 안착되는 안착턱이 추가로 형성되어 상기 회전축이 상기 하부 실린더로부터 이탈되지 않도록 구성된 것을 특징으로 하는 세정건조장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전축과 상기 하부 실린더는 마그네틱 실링에 의해 서로 밀착되는 것을 특징으로 하는 세정건조장치.
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