KR20060124007A - 습식 세정 장치 - Google Patents

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KR20060124007A KR1020050045705A KR20050045705A KR20060124007A KR 20060124007 A KR20060124007 A KR 20060124007A KR 1020050045705 A KR1020050045705 A KR 1020050045705A KR 20050045705 A KR20050045705 A KR 20050045705A KR 20060124007 A KR20060124007 A KR 20060124007A
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Abstract

본 발명은 습식 세정 장치에 관한 것으로서, 웨이퍼를 로드하는 로더와, 로더에 의해 로드된 웨이퍼를 습식 세정하도록 배열된 유닛으로서의 세정부와, 웨이퍼를 공정진행에 따라 각 세정부로 이송시켜 주는 프로세씽 아암과, 세정부에 의해 습식 세정된 웨이퍼를 언로드하는 언로더를 구비한다. 세정부는 웨이퍼가 대기되고 대기된 웨이퍼 및 프로세씽 아암에 묻은 이물질을 습식 세정할 수 있도록 세정제가 공급되는 제 1QDR배쓰와, 웨이퍼가 이송되어 습식 세정될 수 있도록 케미컬이 저장된 케미컬 배쓰와, 웨이퍼 및 프로세씽 아암에 묻은 이물질을 세정할 수 있도록 세정제가 저장된 제 2QDR배쓰가 차례로 배치된다.

Description

습식 세정 장치{wet cleaning equipment}
도 1은 종래 기술에 따른 습식 세정 장치를 도시한 예시도.
도 2는 종래 기술에 따른 습식 세정 장치를 개략적으로 도시한 배치도.
도 3은 본 발명에 따른 습식 세정 장치를 개략적으로 도시한 배치도.
본 발명은 습식 세정 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 세정부 구조를 개선시켜 습식 세정 시간을 단축시키고 부피를 줄일 수 있는 습식 세정 장치에 관한 것이다.
일반적으로 알려진 바와 같이, 반도체장치의 제조공정에 있어서는 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」 라 칭함) 표면의 파티클, 유기오염물 등의 오염(contamination)을 제거하기 위해 습식 세정 시스템이 사용되고 있다. 그 중에서도 웨이퍼를 세정부 내의 세정액에 잠기게 하여 세정하는 습식형의 세정 시스템은, 웨이퍼에 부착한 파티클을 보다 효과적으로 제거할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 습식 세정 장치를 도시한 예시도이다. 또한, 도 2는 종래 기술에 따른 습식 세정 장치를 개략적으로 도시한 배치도이다.
이러한 습식형 세정시스템은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 연속배치 처리를 가능하게 하기 위해, 예컨대 웨이퍼(W)를 로드하는 로더(loader)(5)와, 이 로더(5)에 의해 로드된 웨이퍼(W)를 일괄하여 이송하는 프로세씽 아암(processing arm)(29) 및, 이 프로세씽 아암(29)에 의해 이송되는 웨이퍼(W)를 배치식으로 세정하도록 배열된 유닛(unit)으로서의 세정부(17)를 구비하며, 각 세정부(17)에 의해 세정된 웨이퍼(W)를 언로드하는 언로더(unloader)(25)를 구비한 습식 세정 장치(100)라 불리워져 사용되고 있다.
로더(5) 및 언로더(25)는 세정부(17)의 양측에 각각 배치되어 웨이퍼(W)의 로딩/언로딩 포지션(position)을 제공한다. 로더(5)는 캐리어 단위로 이송된 웨이퍼(W)를 분리하기 위한 한 제 1공간부(1)와, 제 1공간부(1)의 웨이퍼(W)가 세정부(17)로 이송되기 전에 대기되는 공간인 트랜스퍼 배쓰(transfer bath)(3)와, 제 1공간부(1)의 웨이퍼를 트랜스퍼 배쓰(3)로 이송시켜 주는 로딩 아암(27)을 포함한다. 로더(5)와 세정부(17) 사이에는 셔터(shutter)(7)가 구비된다. 언로더부(25)는 세정부(17)에 의해 최종 세정된 웨이퍼를 건조시켜 주는 건조부(21)와, 건조가 완료된 웨이퍼를 캐리어에 인입하기 위한 제 2공간부(23)와, 건조된 웨이퍼를 제 2공간부(23)로 이송시켜 주는 언로딩 아암(33)을 포함한다.
세정부(17)에는 웨이퍼에 일련의 습식 세정공정을 수반하기 위한 각각의 배쓰(bath)들이 마련되어 있으며, 구체적으로는 프로세씽 아암(29)에 묻은 이물질을 세정할 수 있도록 세정제가 저장된 제 1배쓰(9)와, 웨이퍼가 세정될 수 있도록 케미컬(chemical)이 저장된 제 2배쓰(12)와, 웨이퍼 및 프로세씽 아암(29)에 묻은 이 물질을 세정할 수 있도록 세정제가 저장된 제 3배쓰(13)와, 웨이퍼를 최종 세정될 수 있도록 파이널 린스(final rinse)해 주는 제 4배쓰(19) 등의 다수의 배쓰를 구비하고 있으며, 이들 각 배쓰들(9)(12)(15)(19)은 차례로 배치된다. 또한, 제 2배쓰(12)와 제 3배스(15)는 제 1배쓰(9)와 제 4배쓰(19) 사이에서 교대로 다수개 배치되며, 이런 경우 프로세씽 아암의 수도 증가된다. 도 2에서 미설명된 도면부호 31은 또 다른 프로세씽 아암에 해당된다.
한편, 도 2에서 미설명된 도면부호 11 및 13은 케미컬 배쓰(12)로서, 암모니아처리, 불산처리, 유산처리, 염산처리 등의 각종 케미컬처리가 고온에서 진행된다. 제 1배스(9) 및 제 3배쓰(15)는 순수(純水) 등에 의한 수세(水洗) 세정공정이 상온에서 진행된다. 따라서, 웨이퍼에는 각각의 배쓰를 통해 케미컬 세정 및 수세 세정공정이 번갈아 행해진다.
제 1배쓰(9) 내에서의 프로세씽 아암(29)의 세정 세정 공정은 제 2배쓰(11)로의 웨이퍼 이송 시에 프로세씽 아암(29)에 묻은 파티클을 세정하여 웨이퍼의 수율 저하 요인을 최소화하기 위함으로서, 웨이퍼 습식 세정 시에 반드시 수반되어야 하는 중요한 과정 중 하나이다. 제 1배쓰(9) 내에서의 프로세씽 아암(27)의 세정 세정 공정은 통상 20초 내지 25초 소요된다.
그러나, 프로세씽 아암의 세정 세정 공정은 전체 세정시간 중 상당한 비중을 차지하고 있으며, 결과적으로는 세정 시간이 지연되는 원인이 되는 문제점이 있다. 또한, 습식 세정 공정에 적용되는 배쓰의 수가 많아짐에 따라, 습식 세정 장치 내에서 각 배쓰가 차지하는 부피가 큰 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 웨이퍼가 대기되는 트랜스퍼 배쓰 및 프로세씽 아암에 묻은 이물질을 세정하기 위한 제 1배쓰의 기능을 하나의 배쓰로 수행하도록 세정부 구조를 변경함으로써 습식 세정 공정 시간을 단축시키고 장치 부피 또한 줄일 수 있는 습식 세정 장치를 제공하려는 것이다.
상기 목적을 달성하고자, 본 발명은 습식 세정 장치를 제공한다. 이 장치는 웨이퍼를 로드하는 로더와, 로더에 의해 로드된 웨이퍼를 습식 세정하도록 배열된 유닛으로서의 세정부와, 웨이퍼를 공정진행에 따라 각 세정부 각각으로 이송시켜 주는 프로세씽 아암과, 세정부에 의해 습식 세정된 웨이퍼를 언로드하는 언로더를 구비한다. 세정부는 웨이퍼가 대기되고 프로세씽 아암에 묻은 이물질을 습식 세정할 수 있도록 세정제가 공급되는 제 1QDR배쓰와, 대기중인 웨이퍼가 이송되어 습식 세정될 수 있도록 케미컬이 저장된 케미컬 배쓰와, 웨이퍼 및 프로세씽 아암에 묻은 이물질을 세정할 수 있도록 세정제가 저장된 제 2QDR배쓰가 차례로 배치된다.
바람직하게는, 케미컬 배쓰 및 상기 제 2QDR배쓰는 교대로 다수개 배치된다.
바람직하게는, 제 1QDR배쓰 및 제 2QDR배쓰 내에 저장된 세정제는 순수를 이용한다.
바람직하게는, 세정부는 상기 제 2QDR배쓰 일측에 상기 웨이퍼를 최종 세정될 수 있도록 해주는 파이널린스 배쓰가 추가된다.
바람직하게는, 케미컬배쓰 내에 저장된 케미컬은 핫H2SO4용액, NH4OH/H2O2/H2O혼합용액, HCl/H2O2/H2O의 혼합용액 중 어느 하나를 이용한다.여기서, 핫H2SO4용액은 120 ~150℃ 온도를 유지하도록 한다.
상기 제 2QDR배쓰 내의 세정제는 18∼25℃ 온도를 유지하도록 하는 것이 바람직하다.
상기 제1QDR배쓰, 제 2QDR배쓰 및 케미컬배스의 재질로는 쿼츠 및 피크 중 어느 하나를 이용하는 것이 바람직하다.
상기 로더는 캐리어 단위로 이송된 웨이퍼를 각각 분리하기 위한 제 1공간부와, 분리된 웨이퍼를 상기 세정부로 이송시켜 주는 로딩 아암을 포함한다.
상기 언로더는 세정부에 의해 최종 세정된 웨이퍼를 건조시켜 주는 건조부와, 건조가 완료된 웨이퍼를 캐리어에 인입하기 위한 제 2공간부와, 건조된 웨이퍼를 상기 제 2공간부로 이송시켜 주는 언로딩 아암을 포함한다.
(실시예)
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3는 본 발명에 따른 습식 세정 장치를 개략적인 도시한 배치도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예인 반도체 제조용 습식 세정 장치(200)는 웨이퍼를 로드하는 로더(51)와, 로더(51)에 의해 로드된 웨이퍼를 습식 세정하도록 배열된 유닛으로서의 세정부(65)와, 웨이퍼를 공정진행에 따라 세정부(65) 내 각각으로 이송시켜 주는 프로세씽 아암(77)과, 세정부(65)에 의해 습식 세정된 웨이퍼를 언로드하는 언로더(73)를 포함하여 구성된다.
보다 구체적으로 설명하면, 세정부(65)는 로더(51)에 의해 로드된 웨이퍼가 대기되며, 대기 중인 웨이퍼 및 프로세씽 아암(77)에 묻은 이물질을 습식 세정할 수 있도록 세정제가 공급되는 제 1QDR배쓰(57)와, 대기 중인 웨이퍼가 이송되어 습식 세정될 수 있도록 케미컬이 저장된 케미컬 배쓰(60)와, 웨이퍼 및 프로세씽 아암(77)에 묻은 이물질을 세정할 수 있도록 세정제가 저장된 제 2QDR배쓰(63)와, 웨이퍼를 최종 세정될 수 있도록 해주는 파이널린스 배쓰(67)가 차례로 배치된다. 여기서, 케미컬배쓰(60)와 제 2QDR배쓰(63)는 교대로 다수개가 배치되도록 하며, 이 경우 프로세씽 아암의 수도 증가된다. 미설명된 도면부호 79는 또 다른 프로세씽 아암에 해당된다.
한편, 도 3에서 미설명된 도면부호 59 및 61은 케미컬 배쓰(60)로서, 암모니아처리, 불산처리, 유산처리, 염산처리 등의 각종 케미컬처리가 고온에서 진행된다. 제 1QDR배스(57) 및 제 2QDR배쓰(63)는 순수(純水) 등에 의한 수세(水洗) 세정공정이 상온에서 진행된다. 제 1QDR배쓰(57) 및 제 2QDR배쓰(63) 내에 저장된 세정제로는 순수를 이용하며, 이와같은 순수 등에 의한 수세 세정공정은 상온에서 진행된다. 케미컬배쓰(60) 내에 저장된 케미컬은 120~150℃ 온도를 유지하며, 핫(hot)H2SO4용액, NH4OH/H2O2/H2O혼합용액, HCl/H2O2/H2O의 혼합용액 중 어느 하나에 해당된다. 제1QDR배쓰(57), 제 2QDR배쓰(63) 및 케미컬배쓰(60)의 재질로는 내화학성을 가진 쿼츠(quartz) 및 피크(peek) 중 어느 하나를 이용한다. 따라서, 웨이퍼에는 각각의 배쓰를 통해 케미컬 세정 및 수세 세정공정이 번갈아 행해진다.
또한, 로더(51)와 세정부(65) 사이에는 셔터(55)가 배치되며, 셔터(55)의 온 동작 시, 로더(51)의 웨이퍼가 세정부(65)로의 이송된다.
그리고, 로더(51)는 웨이퍼를 각각 분리하기 위한 제 1공간부(미도시)와, 분리된 웨이퍼를 세정부(65)로 이송시켜 주는 로딩 아암(75)을 포함한다. 언로더(73)는 세정부(65)에 의해 최종 세정된 웨이퍼를 건조시켜 주는 건조부(69)와, 건조가 완료된 웨이퍼를 캐리어에 인입하기 위한 제 2공간부(71)와, 건조된 웨이퍼를 상기 제 2공간부(71)로 이송시켜 주는 언로딩 아암(81)을 포함한다. 로더(51) 및 언로더(73)의 재질로는 서스(SUS)를 이용한다.
상술한 구성을 가진 본 발명에 따른 습식 세정 장치를 이용하여 웨이퍼에 습식 세정 공정이 진행되는 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 셔터(55)가 온동작되면, 로딩 아암(75)을 이용하여 로더(51)의 웨이퍼를 내부가 비어있는 제 1QDR배쓰(57)로 이송하여 대기시키고 나서, 로딩 아암(75)은 로더(51)로 반송된다. 이어, 제 1QDR배쓰(57)의 하부로부터 순수를 공급시켜 이송된 웨이퍼를 습식 세정한다. 이때, 제1QDR배쓰(57) 내의 순수는 18~25℃의 상온을 유지한다. 한편, 로딩 아암(75)은 제 1QDR배쓰(57)로부터 반송되어진 상태로서, 제 1QDR배쓰(57) 내에 공급되어지는 순수가 묻지 않게 된다. 따라서, 서스 재질인 로더가 부식될 우려가 없다.
계속해서, 제 1QDR배쓰(57)에서 웨이퍼의 습식 세정이 완료되면, 프로세씽 아암(77)이 제 1QDR배쓰(57) 내의 웨이퍼를 픽업(pick-up)하여 케미컬배쓰(60)로 이송한다. 케미컬배쓰(60) 내에 저장된 케미컬은 120~150℃ 온도를 유지하는 핫(hot)H2SO4용액, NH4OH/H2O2/H2O혼합용액, HCl/H2O2/H2O의 혼합용액 중 어느 하나 를 이용하여 오버플로우(Over Flow)와 같은 방법으로 웨이퍼를 세정하게 된다. 예를 들면, 케미컬 배쓰(60) 중에서, 도면부호 59를 제 1케미컬 배쓰라 하고, 도면부호 61을 제 2케미컬 배쓰라 하면, 제 1및 제 2케미컬 배쓰(59)(61)에 각기 온도가 다른 핫H2SO4용액을 채울 수도 있고, 제 1케미컬 배쓰(59)에는 NH4OH/H2O2/H2O혼합용액을 그리고 제 2케미컬 배쓰(61)에는 HCl/H2O2/H2O의 혼합용액을 채울 수도 있다. 한편, 프로세씽 아암(77)은 별도의 습식 세정 공정없이 제 1QDR배쓰(57) 내에서 웨이퍼를 픽업하는 동안 자연적으로 습식 세정된다.
이후, 케미컬배쓰(60) 내에서 웨이퍼의 습식 세정이 완료되면, 프로세씽 아암(77)을 이용하여 웨이퍼를 픽업하여 제 2QDR배쓰(63)로 이송한다. 이때, 프로세씽 아암(77)은 이송된 웨이퍼와 함께 제 2QDR배쓰(63)에서 자연적으로 습식 세정된다. 또한, 웨이퍼를 각 배쓰로의 이송함에 있어, 프로세씽 아암(77)은 항상 순수 또는 케미컬에 노출된 상태이기 때문에 별도의 건조 처리가 진행될 필요는 없다. 그리고, 제2QDR배쓰(63) 내의 세정제는, 웨이퍼가 케미컬배쓰(60) 내에서 고온의 습식 세정이 진행됨에 따라, 웨이퍼의 급격한 온도 변화를 막기 위해 18∼25℃ 온도를 유지하도록 한다.
한편, 제 2QDR 배쓰(63)는 케미컬 배쓰(60)에서 묻은 소정 케미컬 및 이물질을 세정하는 역할을 하는 바, 앞에서 설명한 바와 같이 케미컬 배쓰가 웨이퍼의 종류나 웨이퍼에 수행될 공정의 종류 등에 따라 다수개로 배치될 경우 제 2QDR 배쓰도 다수개로 배치된다. 즉, 도면에서와 같이, 2개의 케미컬 배쓰 당 하나의 제 2QDR배쓰가 위치될 수 있도록 하거나, 혹은 케미컬 배쓰 당 하나의 제 2QDR 배쓰가 위치되도록 배치될 수도 있다.(미도시)
계속해서, 웨이퍼에 이러한 일련의 처리 공정이 완료되면, 파이널린스 배쓰(67)를 통해 웨이퍼를 최종 세정한 후, 세정된 웨이퍼는 프로세씽 아암(79)을 통해 언로더(73)로 이송된다. 그런 다음, 언로더(73)로 이송된 웨이퍼는 건조부(69)에서 건조 과정을 마친 후, 언로딩 로딩암(81)에 의해 제2공간부(71)로 이송되어 캐리어 내에 적재된다. 건조부(69)는 마란고니 효과(Marangoni Effect)를 이용하여 웨이퍼를 순수가 저장된 배쓰로부터 천천히 들어올려서 세정한 후 뜨거운 질소가스와 이소 프로핀 알코올(IPA)을 분사하여 건조시키는 방법을 적용한다.
상술한 바와 같은 습식 세정 장치는 세정 공정 뿐만 아니라 식각 공정 등에도 사용 가능하며, 식각 공정에 사용될 경우에는 케미컬 배쓰에 저장되는 케미컬은 식각공정에 적합한 것으로 변경되어야 한다.
본 발명은 습식 세정 장치에 있어서, 하나의 제 1QDR배쓰로 기존의 웨이퍼 대기공간인 트랜스퍼 배쓰 및 프로세씽 아암에 묻은 이물질을 세정하기 위한 제 1배쓰 등 2개의 배쓰 기능을 모두 수행하도록 하여, 웨이퍼의 수율을 저하하는 요인을 최소화함과 동시에 습식 세정하는 데 소요되는 시간을 단축시켜 생산성의 증대를 가져올 수 있다. 또한, 본 발명은 이와 같이 세정부 구조를 변경시켜 배쓰의 수를 줄임으로써, 장비의 간소화가 가능하다.

Claims (10)

  1. 웨이퍼를 로드하는 로더와,
    상기 로더에 의해 로드된 웨이퍼를 습식 세정하도록 배열된 유닛으로서의 세정부와,
    상기 웨이퍼를 공정진행에 따라 상기 각 세정부로 이송시켜 주는 프로세씽 아암과,
    상기 세정부에 의해 습식 세정된 웨이퍼를 언로드하는 언로더를 구비하고,
    상기 세정부는 상기 웨이퍼가 대기되고 대기된 웨이퍼 및 상기 프로세씽 아암에 묻은 이물질을 습식 세정할 수 있도록 세정제가 공급되는 제 1QDR배쓰와, 상기 웨이퍼가 습식 세정될 수 있도록 케미컬이 저장된 케미컬 배쓰와, 상기 웨이퍼 및 프로세씽 아암에 묻은 이물질을 습식 세정할 수 있도록 세정제가 저장된 제 2QDR배쓰가 차례로 배치된 것을 특징으로 하는 습식 세정 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 케미컬 배쓰 및 상기 제 2QDR배쓰는 교대로 다수개 배치된 것을 특징으로 하는 습식 세정 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1QDR배쓰 및 제 2QDR배쓰 내에 저장된 세정제는 순수인 것을 특징으로 하는 습식 세정 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 세정부에는 상기 제 2QDR배쓰 일측에 상기 웨이퍼를 최종 세정될 수 있도록 해주는 파이널린스 배쓰가 추가된 것을 특징으로 하는 습식 세정 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 케미컬배쓰 내에 저장된 케미컬은 핫H2SO4용액, NH4OH/H2O2/H2O혼합용액, HCl/H2O2/H2O의 혼합용액 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 습식 세정 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 핫H2SO4용액은 120 ~150℃ 온도를 유지하는 것을 특징으로 하는 습식 세정 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2QDR배쓰 내의 세정제는 18∼25℃ 온도를 유지하는 것을 특징으로 하는 습식 세정 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제1QDR배쓰, 제 2QDR배쓰 및 케미컬배스의 재질은 쿼츠 및 피크 중 어느 하나인 것을 특징으로하는 습식 세정 장치.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 로더는
    캐리어 단위로 이송된 웨이퍼를 각각 분리하기 위한 제 1공간부와,
    상기 분리된 웨이퍼를 상기 세정부로 이송시켜 주는 로딩 아암을 포함하는 것을 특징으로 하는 습식 세정 장치.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 언로더는
    상기 세정부에 의해 최종 세정된 웨이퍼를 건조시켜 주는 건조부와,
    상기 건조가 완료된 웨이퍼를 캐리어에 인입하기 위한 제 2공간부와,
    상기 건조된 웨이퍼를 상기 제 2공간부로 이송시켜 주는 언로딩 아암을 포함하는 것을 특징으로 하는 습식 세정 장치.
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