KR20070081031A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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이승건
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최성국
김순오
박연수
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 반도체 소자의 제조 공정에서 기판의 세정 및 건조를 위한 기판 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명의 기판 처리 장치는 기판들이 수용되는 처리조, 처리조의 하부에서 세정액을 공급하기 위한 세정액 공급부 및 기판에 잔존하는 물기 제거를 위해 처리조에 건조용 기체를 분사하는 기체 공급부를 포함한다. 여기서, 기체 공급부는 처리조의 상부에 설치되는 제1기체분사부와 처리조의 측부에 설치되는 제2기체분사부를 포함한다.
상술한 장치에 의하면, 건조가스(유기용제 및 고온의 질소가스)가 내조의 상부와 양측면에서 분사됨으로써, 기판들의 상부 뿐만 아니라 하부에도 건조가스가 균일하게 제공되어 건조효율을 극대화시킬 수 있고, 건조 시간을 단축시킬 수 있다.
건조, 세정, IPA, 처리조

Description

기판 처리 장치{APPARATUS FOR SUBSTRATE TRANSACTION}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 도시한 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 도시한 평단면도이다.
도 3은 제1기체분사부와 제2기체분사부에서 건조가스가 분사되는 상태를 보여주는 도면이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
110 : 챔버 112 : 처리조
113 : 내조 114 : 외조
118 : 커버 120 : 기판 가이드
130 : 증기 공급부 140 : 린스액 공급부
150 : 린스액 배수부
본 발명은 반도체 소자의 제조 공정에서 사용되는 기판 세정 기술에 관한 것으로, 구체적으로는 기판의 세정 및 건조를 위한 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체소자의 고집적화에 따라 반도체 제조공정에서 기판의 세정기술은 더욱 다양화되고, 그리고 그의 중요성은 증대되어가고 있다. 특히 미세구조를 갖는 반도체소자의 제조공정에 있어서는 기판의 세정공정후 기판에 부착된 파티클(particles)뿐만 아니라, 정전기, 워터마크(water mark), 라인성 파티클 등은 후속공정에 커다란 영향을 미치게 되기 때문에, 기판의 세정 및 건조 공정의 필요성이 더욱 증대된다.
일반적으로 기판세정처리장치에서는 기판에 부착된 파티클, 유기물, 금속 오염물 혹은 산화막을 제거함과 동시에 건조 등의 처리가 이루어진다.
이 기판세정처리공정은 기판들에 처리액(약액)과, 세정액(린스액)을 순차적으로 공급하여, 기판에 부착된 파티클, 유기물, 금속 오염물 혹은 산화막을 제거함과 동시에 건조 등의 처리가 이루어진다.
이러한 처리 장치의 공정을 간략히 살펴보면, 먼저 처리액(DHF(묽은 불소산계) 등의 산성 세정제)을 공급하여 기판을 세정하는 화학적 세정단계, 세정액(린스액-DIW)을 공급하여 기판을 수세하는 린스(세정) 단계, 세정액을 베스 하부의 배출구를 통하여 일정한 속도로 배수하는 동시에, 베스 상부에서 건조가스를 공급하는 건조 단계를 갖는다. 상기 베스로 공급된 건조가스는 배수에 따라 노출되는 기판과 세정액의 경계면에서 건조작용을 한다. 이 건조 단계는 배수가 진행되어 기판이 세정액으로부터 완전히 노출될 때까지 계속된다.
하지만, 기존 건조 장치는 건조가스를 공급하는 공급부가 베스의 상부에만 배치되어 있기 때문에, 건조가스가 기판 전체에 균일하게 분포되지 못하는 단점이 있다. 그렇기 때문에, 기존 건조 장치에서는 건조가스를 공급하여 건조하는 처리 시간이 길어질 수 밖에 없고, 따라서 소모되는 건조가스의 양이 많아지는 단점이 있다.
이러한 문제는 기판이 대구경화가 될수록 건조시간이 비례적으로 증가된다. 그 뿐만 아니라, 기판 건조를 위한 건조가스(IPA 및 고온의 질소가스)는 기판 상부에서 분사되기 때문에 기판 아래 부분으로 확산되기까지 오래 걸리며, 그 분사되는 양도 줄어들기 때문에 건조 불량이 기판 아래 및 측면 부분에서 주로 발생된다.
본 발명의 목적은 IPA와 고온의 질소가스를 기판 전체에 균일하게 제공할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 기판 건조 시간을 단축할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제들을 이루기 위하여 본 발명의 기판 처리 장치는 기판들이 수용되는 처리조; 상기 처리조의 하부에서 세정액을 공급하기 위한 세정액 공급부; 및 기판에 잔존하는 물기 제거를 위해 상기 처리조에 건조용 기체를 분사하는 기체 공급부를 포함하되; 상기 기체 공급부는 상기 처리조의 상부에 설치되는 제1기체분사부와; 상기 처리조의 측부에 설치되는 제2기체분사부를 포함한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 제1기체분사부는 기판들을 가로지르는 방향과 평행하게 배치되는 상부 노즐들을 갖으며, 상기 상부노즐들은 건조용 기체를 수직 하향으로 분사하는 분사구들을 갖는다.
본 발명의 실시예에서, 상기 제2기체분사부는 기판들을 가로지는 방향과 평행하도록 상기 처리조의 측면에 일정높이마다 설치되는 측부 노즐들을 갖으며, 상기 측부노즐들은 건조용 기체를 수평방향으로 분사하는 분사구들을 갖는다.
본 발명의 실시예에서, 상기 건조용 기체는 휘발성이 있는 유기용제 또는 고온의 질소가스를 갖는다. 본 발명의 실시예에서, 상기 분사구들의 간격은 기판들 간격의 정수배로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명은 반도체 웨이퍼를 제조하기 위한 공정중에서 가장 기본적인 공정중의 하나인 세정 공정에 관한 것으로, 본 발명은 웨트 스테이션(wet station)이라고 불리는 세정장비에서 진행되며, 기판을 제조하기 위해서 여러 단계의 공정을 수행하는 과정에서 기판 표면에 부착된 각종 오염물을 제거한다. 본 발명은 이러한 세정 공정 중에 특히, 건조 공정에 대한 것으로, 케미컬 세정공정(또는 습식 식각공 정)이 종료된 기판을 탈이온수(deionized water)를 사용하여 최종적으로 세정 및 건조하는 공정이며, 이 건조 공정은 처리조에 공급되는 탈이온수를 오버 플로우(over flow)시키는 단계와, 처리조의 탈이온수를 퀵 덤프(quick dump)하면서 건조가스를 공급하는 건조 단계를 포함한다.
이와 같이 기판 세정 및 건조 공정을 수행하기 위한 기판 처리 장치를 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 도시한 측단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 도시한 평단면도이다. 도 3은 제1기체분사부와 제2기체분사부에서 건조가스가 분사되는 상태를 보여주는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 기판 처리 장치(100)는 챔버(110), 기체공급부(130), 세정액 공급부(150) 그리고 세정액 배수부(160)를 포함한다.
챔버(110)는 처리조(112)와 커버(118)를 갖는다. 처리조(112)는 기판(W)를 침지시켜 세정하기 위한 내조(113)와, 내조를 둘러싸는 외조(114)로 구성된다. 처리조(112)의 내조(113)는 바닥(112a) 및 측벽(112b)들을 갖으며, 이들에 의해 둘러싸여진 공간을 제공한다. 처리조(112)는 내조의 바닥으로부터 연장된 배수 포트(drain port;116)가 설치된다. 도면에는 도시하지 않았지만, 내조 바닥에는 질소와 같은 가스를 이용하여 세정액의 버블링이 가능하도록 하는 버블러(bubble,119)가 설치될 수 있다. 처리조(112)는 상부를 향하여 개구된 형태를 갖으며, 처리조(112)의 개구는 커버(118)에 의해 개폐된다. 커버(118)와 처리조(112)의 접촉부에는 밀봉을 위한 오-링이 설치될 수 있다.
처리조(112) 내의 기판(w)들은 기판 가이드(120)에 의해 지지된다. 기판 가이드(120)는 기판들(w)을 가로지르는 방향과 평행하게 배치된 적어도 4개의 바들(bars; 122)로 구성될 수 있다. 도시하지는 않았지만, 기판 가이드(120)는 상기 기판들(W)을 상승시키거나 하강시키는 리프트(lift;도시하지 않음)와 접속될 수 있으며, 다양한 형태로 이루어질 수 있다.
기체 공급부(130)는 기판들에 잔존하는 물기를 제거하기 위해 처리조에 건조용 기체(유기용제 및 질소가스)를 분사하기 위한 것으로, 기체 공급부(130)는 유기용제 공급원(132), 고온의 질소가스 공급원(134) 그리고 제1기체분사부(136)와 제2기체 분사부를 포함한다. 여기서, 유기 용제는 이소 프로필 알콜(Iso Propyl Alcohol,이하 IPA라 함) 증기 또는 수증기와 IPA의 혼합 증기일 수 있다. 여기에서, 제1기체분사부와 제2기체분사부를 통해 분사되는 유기 용제는 청정한 기체 상태인 것이 바람직하다.
제1기체분사부(136)는 2개의 제1노즐(137)들과 3개의 제2노즐(138)들을 갖는다. 이들은 기판(w)들을 가로지는 방향과 평행하도록 커버(118)의 저면에 설치된다. 제1노즐(137)들은 세정액의 표면장력 저하를 위한 유기용제를 유기용제 공급원(132)으로부터 제공받아 처리조(112)의 내부 공간으로 분사하기 위한 것이고, 제2노즐(138)들은 기판 표면에 남아 있는 세정액을 증발시키기 위한 고온의 질소가스를 질소가스 공급원(134)으로부터 제공받아 처리조(112)의 내부 공간으로 분사하기 위한 것이다. 도 3에서와 같이, 유기용제와 고온의 질소가스는 제1노즐(137)들과 제2노즐(138)들의 분사구(137a,138a)들을 통해 수직 하방향으로 분사된다.
제2기체분사부(139)는 2개의 제3노즐(140)들과 3개의 제4노즐(141)들을 갖는다. 이들은 기판(w)들을 가로지는 방향과 평행하도록 내조(113)의 양측면에 서로 대칭되게 그리고 일정 높이마다 설치된다. 제3노즐(140)들은 세정액의 표면장력 저하를 위한 유기용제를 유기용제 공급원(132)으로부터 제공받아 내조(113)의 측면에서 기판들의 표면을 향해 분사하기 위한 것이고, 제4노즐(141)들은 기판 표면에 남아 있는 세정액을 증발시키기 위한 고온의 질소가스를 질소가스 공급원(134)으로부터 제공받아 내조(113)의 측면에서 기판들의 표면을 향해 분사하기 위한 것이다. 제3노즐(140)들과 제4노즐(141)들은 유기용제와 고온의 질소가스를 수평 방향으로 분사하는 분사구(140a,141a)들을 갖는다. 제3노즐(140)과 제4노즐(141)들로부터 분사되는 유기용제 및 고온의 질소가스는 기판의 표면과 평행하거나 또는 기판의 표면과 경사지게 분사될 수 있다. 여기서 분사구(140a.141a)들의 간격은 기판들 간격과 정수배로 이루어지는 것이 바람직하다.
이처럼, 제2기체분사부(139)는 건조 공정을 진행할 때 유기용제와 고온의 질소가스를 내조(113)의 측면에서 기판들 표면으로 분사하여 줌으로써, 기판 전면에 걸쳐 유기용제와 고온의 질소가스가 확산(제공)되어 기판의 균일한 건조 효율을 얻을 수 있는 것이다.
세정액 공급부(150)는 처리조(112) 하단에 기판 가이드(120)의 길이 방향으로 설치되는 그리고 다수의 분사공들(152a)이 형성된 2개의 공급관(152)을 포함한다. 공급관(152)은 배관(156)을 통해 외부의 세정액 공급원(158)으로부터 세정액을 공급받는다. 배관(156)에는 차단밸브(158)가 설치된다.
세정액 배수부(160)는 처리조(112)의 배수포트(116)에 연결된 배수관(drain pipe;162)과, 배수관에 설치되는 조절밸브(164)를 포함한다. 여기서, 건조 공정에서 사용되는 세정액은, 기판들(w) 상에 남아있는 화학용액을 제거하는 데 적합한 탈이온수일 수 있다.
여기서, 상기 기판은 포토레티클(reticlo: 회로 원판)용 기판, 액정 디스플레이 패널용 기판이나 플라즈마 디스플레이 패널용 기판 등의 표시 패널 기판, 하드 디스크용 기판, 반도체 장치 등의 전자 디바이스용 웨이퍼 등을 뜻한다.
한편, 본 발명은 상기의 구성으로 이루어진 기판 처리 장치는 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다. 하지만, 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 건조가스(유기용제 및 고온의 질소가스)가 내조의 상부와 양측면에서 분사됨으로써, 기판들의 상부 뿐만 아니라 하부에도 건조가스가 균일하게 제공되어 건조효율을 극대화시킬 수 있고, 건조 시간을 단축시킬 수 있다.

Claims (7)

  1. 기판들을 세정하고 건조하는 기판 처리 장치에 있어서:
    기판들이 수용되는 처리조;
    상기 처리조의 하부에서 세정액을 공급하기 위한 세정액 공급부; 및
    기판에 잔존하는 물기 제거를 위해 상기 처리조에 건조용 기체를 분사하는 기체 공급부를 포함하되;
    상기 기체 공급부는
    상기 처리조의 상부에 설치되는 제1기체분사부와; 상기 처리조의 측부에 설치되는 제2기체분사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1기체분사부는 기판들을 가로지르는 방향과 평행하게 배치되는 상부 노즐들을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상부노즐들은 건조용 기체를 수직 하향으로 분사하는 분사구들을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2기체분사부는 기판들을 가로지는 방향과 평행하도록 상기 처리조의 측면에 일정높이마다 설치되는 측부 노즐들을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 측부노즐들은 건조용 기체를 수평방향으로 분사하는 분사구들을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  6. 제2항 또는 제4항에 있어서,
    상기 건조용 기체는 휘발성이 있는 유기용제 또는 고온의 질소가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  7. 제3항 또는 제5항에 있어서,
    상기 분사구들의 간격은 기판들 간격의 정수배로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
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