KR20070081718A - 반도체 기판의 세정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 기판의 세정 장치를 개시한 것으로서, 기판을 세정 처리하는 배스 및 공정 진행시 배스의 내측에 놓여지는 기판의 상측 중앙부에 위치되며 기판을 향해 세정액을 분사하는 분사부를 포함하는 구성을 가진다. 이러한 구성에 의하면, 기판의 상측 중앙부로부터 기판을 향해 세정액을 분사하도록 함으로써, 기판 전면에 고르게 세정액을 공급할 수 있는 반도체 기판의 세정 장치를 제공할 수 있다.

기판, 세정, QDR 배스, 분사 노즐, 분사 방향

Description

반도체 기판의 세정 장치{APPARATUS FOR CLEANING SEMICONDUCTOR SUBSTRATES}

도 1은 종래 기술에 의한 세정 장치의 일 예를 도시해 보인 개략적 단면도,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 기판의 세정 장치를 도시해 보인 개략적 구성도,

도 3은 도 2에 도시된 처리조의 개략적 구성도,

도 4는 도 3에 도시된 분사부의 개략적 저면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 이송 장치 200 : 반입부

300 : 처리부 310 : 배스

312 : 세정액 공급관 314 : 세정액 배출관

320 : 기판 가이드 330 : 분사부

332 : 공급관 334 : 분사관

336 : 분사 노즐 340 : 이송 유닛

342 : 이송 축 344 : 실린더 부재

본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판 표면에 잔류하는 불순물을 제거하는 세정 장치에 관한 것이다.

최근 반도체 산업의 급속한 발전에 의해 회로 선폭이 약 0.10㎛ 이하를 갖는 반도체 디바이스가 개발되고 있다. 이와 같은 미세 회로 선폭을 갖는 반도체 디바이스는 단위 면적당 집적할 수 있는 데이터의 수가 증가되고, 단위 시간당 처리할 수 있는 데이터의 수가 회로 선폭이 약 0.10㎛ 이상인 반도체 디바이스에 비하여 탁월한 성능을 갖는다.

이와 같이 미세한 회로 선폭을 갖는 반도체 디바이스를 생산하기 위해서는 정밀한 반도체 공정, 예를 들면, 감광제 도포 공정, 에칭 공정, 이온 주입 공정, 증착 공정 등과 같은 공정들을 필요로 한다. 이와 같은 반도체 공정을 진행한 후에는 후속 공정을 진행하기 위하여 세정 공정을 수행해야 한다.

반도체 제조 공정에 있어 세정 공정은 불필요한 감광막을 웨이퍼로부터 제거한 후 웨이퍼 상에 남아있는 감광막 잔류물, 에칭 후 잔류하는 에천트, 웨이퍼에 부착된 파티클, 화학적 기계적 연마 공정 후 웨이퍼 상에 남아있는 슬러리(Slurry) 등을 소정의 처리액을 이용하여 웨이퍼로부터 제거함으로써 후속 공정의 불량이 발생하는 것을 방지하는 매우 중요한 공정 중 하나이다.

이러한 세정 공정이 진행된 웨이퍼는 다시 웨이퍼에 묻어 있는 처리액을 제거하기 위하여 탈이온수(DIW)에 의한 클리닝과 건조를 수행하는 공정이 진행된다.

도 1은 종래 기술에 의한 세정 장치의 일 예를 도시해 보인 개략적 단면도이 다.

도 1을 참조하면, 종래의 세정 장치는 웨이퍼(W)가 수용되는 배스(10)의 저면으로부터 세정액이 공급되는 구성을 가지며, 배스(10)의 상단 양측에는 세정액을 분사하는 분사 노즐(20)이 구비된다. 여기서, 배스(10)는 퀵 덤프 린스 배스(Quick Dumped Rinse Bath)이며, 세정액으로는 탈이온수(Deionized Wafer : DIW)를 이용한다.

이러한 구성으로 이루어지는 종래의 세정 장치를 이용한 클리닝 공정은 다음과 같이 진행된다. 먼저, 웨이퍼(W)를 배스(10)에 수용시키고, 배스(10)의 저면에서 공급되는 세정액을 오버 플로우(Overflow) 시킨다. 그리고, 배스(10)에 잔류하는 세정액을 방출시킨 후, 분사 노즐(20)을 이용하여 세정액을 분사시켜 세정 공정을 수행한다. 이 후 세정액의 분사에 의해 배스(10)에 잔류하는 세정액을 방출시키고, 다시 배스(10)의 저면에서 세정액을 공급하여 클리닝 공정을 진행한다.

그런데, 종래의 세정액 분사 노즐은 일정한 경사각을 가지고 배스의 양단에 고정되어 있기 때문에, 분사 노즐에서 분사되는 세정액이 웨이퍼의 세정을 위한 최적 유량을 충족시키지 못할 경우 세정액이 웨이퍼의 중심부까지 공급되지 못하여, 웨이퍼 전면에 걸쳐 세정액이 고르게 분사되지 못함으로써, 처리액의 희석 및 제거 시간이 길어져 공정 시간이 증가하고, 웨이퍼가 대기 중에 노출되어 자연 건조에 의한 물 반점이 발생하는 등의 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 통상적인 세정 장치가 가진 문 제점을 감안하여 이를 해소하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 배스 내의 웨이퍼 전면에 고르게 세정액을 공급할 수 있는 세정 장치를 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 반도체 기판의 세정 장치는, 기판을 세정 처리하는 배스; 및 공정 진행시 상기 배스의 내측에 놓여지는 기판의 상측 중앙부에 고정 위치되며, 기판을 향해 세정액을 분사하는 분사부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 반도체 기판의 세정 장치에 있어서, 상기 장치는 다수의 기판들이 수납된 지지 부재가 상기 배스에 반출입하는 것이 가능하도록 상기 배스의 상부 외측으로 상기 분사부를 이동시키는 이송 유닛;을 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 분사부는 세정액을 공급하는 공급관과; 상기 공급관을 따라 상기 공급관의 길이 방향에 수직하게 측 방향으로 돌출 형성되는 분사관들과; 상기 분사관들에 각각 설치되어 상기 기판을 향해 세정액을 분사하는 분사 노즐;을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 배스는 기판의 전처리 세정 공정 후 기판에 남아 있는 처리액을 제거하는 퀵 덤프 린스 배스(Quick Dump Rinse Bath : QDR Bath)인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 분사부를 통해 상기 기판상에 분사되는 세정액은 탈이온수 (Deionized Water : DIW)를 포함하는 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 기판의 세정 장치를 상세히 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

( 실시예 )

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 기판의 세정 장치를 도시해 보인 개략적 구성도이고, 도 3은 도 2에 도시된 처리조의 개략적 구성도이며, 도 4는 도 3에 도시된 분사부의 개략적 저면도이다.

도 2를 참조하면, 기판 세정 장치는 기판(W)을 이송하기 위한 이송장치(100), 기판 캐리어(미도시)로부터 기판(W)을 인출 반입하는 반입부(200), 다수의 처리조들(300a,300b,300c,300d,300e)을 가지는 처리부(300) 및 세정 공정이 완료된 기판(W)을 기판 캐리어(미도시)로 반출 수용시키는 반출부(400)를 구비한다. 기판 세정 장치는 이송 장치(100)를 이용하여 기판(W)을 각 처리조(300a,300b,300c,300d,300e)에 순차적으로 로딩 및 언로딩하여 세정 및 건조 공정을 처리한다. 각 처리조들은, 예를 들어, 불산(HF) 용액으로 세정하는 HF 처리조(300a), 급속 세척을 위한 퀵 덤프 린스 처리조(300b), SC-1 용액으로 세정하는 SC-1 처리조(300c), 고온 급속 세척을 위한 고온 퀵 덤프 린스 처리조(300d), 최종 린스/건조 처리조(300e) 등을 포함할 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하여, 상기와 같은 기판 세정 장치에 설치되는 처리조(300b)의 구성을 일 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

처리조(300b)는 배스(Bath,310), 기판 가이드(320) 및 분사부(330)를 가진다. 배스(310)는 기판(W)을 세정 처리하는 공간을 제공하며, 그 내측에는 배스(310)에 반입된 기판(W)을 지지하는 기판 가이드(320)가 설치된다. 배스(310)의 하부에는 세정 공정에 사용되는 세정액을 공급하는 세정액 공급관(312)과, 세정 공정 후 배스(310)로부터 공정에 사용된 세정액을 배출하는 세정액 배출관(314)이 설치된다. 세정액 공급관(312)과 세정액 배출관(314)에는 각각 공급 유량 및 배출 유량을 조절하는 밸브(311,313)가 설치된다. 여기서, 배스(310)는 불산(HF) 용액 또는 SC-1 용액 등과 같은 처리액을 이용한 기판의 세정 공정 후 기판에 남아 있는 처리액을 제거하는 퀵 덤프 린스 배스(Quick Dump Rinse Bath : QDR Bath)이며, QDR 배스에서 사용되는 세정액은 탈이온수(Deionized Water : DIW)를 포함한다.

배스(310)의 상측 중앙부에는 기판(W)을 향해 탈이온수를 분사하는 분사부(330)가 구비된다. 분사부(330)는 탈이온수(DIW)를 공급하는 공급관(332)과, 공급관(332)을 따라 공급관(332)의 길이 방향에 수직하게 측 방향으로 돌출 형성되는 분사관(334)들 및 분사관(334)들에 각각 설치되어 기판(W)을 향해 탈이온수를 분사하는 분사 노즐(336)을 갖는다. 분사 노즐(336)은 기판을 향하여 탈이온수가 아래 방향으로 분사되도록 설치된다. 여기서, 분사부(330)는 기판(W)의 세정 공정에 사용된 탈이온수를 배스(310) 외부로 배출시키면서 새로운 탈이온수로 배스(310)를 채울 때까지 기판(W)이 건조해지지 않도록 계속해서 탈이온수를 기판(W)에 분사해주는 역할을 수행한다. 그리고, 다수의 기판들이 수납된 지지 부재(미도시)가 배스(310)의 상부를 통해 반출입하는 것이 가능하도록 분사부(330)를 배스(310)의 상부 외측으로 이동시키는 이송 유닛(340)이 설치된다. 이송 유닛(340)은 분사부(330)의 일 측에 설치되는 이송축(342)과, 이송축(342)을 직선 왕복 운동시키는 실린더 부재(344)를 가지며, 이 밖에 분사부(330)를 배스(310)의 상측 중앙부로부터 소정의 공정 대기 위치로 이동시킬 수 있는 다양한 동력 전달 장치가 이송 유닛(340)으로 사용될 수 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 처리조를 이용하여 기판을 세정 처리하는 공정을 설명하면 다음과 같다. 세정액의 공급을 조절하는 밸브(311)가 설치된 세정액 공급관(312)으로부터 배스(310)로 기판(W) 세정을 위한 세정액이 공급되어 배스(310)가 채워진다. 기판(W)이 세정액이 채워진 배스(310) 내의 기판 가이드(320)에 놓여지면, 기판(W)의 표면에 잔류하는 오염 물질이 배스(310)의 세정액 위로 부유된다. 이후 배스(310) 내의 세정액은 유량 조절용 밸브(313)가 설치된 세정액 배출관(314)을 통해 배출된다. 이때, 분사부(330)는 이송 유닛(340)에 의해 공정 대기 위치로부터 배스(310)의 상측 중앙부로 이동되어, 기판(W)에 자연 건조에 의한 물 반점 등이 발생하지 않도록 기판(W)을 향해 탈이온수를 분사한다. 이와 같이 기판(W)의 상측 중앙부로부터 기판을 향해 탈이온수를 분사함으로써, 분사부(330)에 공급되는 유량 및 탈이온수의 분사 방향에 구애받지 않고 기판 전면에 걸쳐 탈이온수를 고르게 분사할 수 있게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 기판의 상측 중앙부로부터 기판을 향해 세정액을 분사하도록 하여, 기판 전면에 고르게 세정액을 공급함으로써, 공정 시간을 단축하고 기판의 대기 노출에 공정 불량을 방지할 수 있다.

Claims (5)

1. 기판을 세정 처리하는 배스; 및

   공정 진행시 상기 배스의 내측에 놓여지는 기판의 상측 중앙부에 고정 위치되며, 기판을 향해 세정액을 분사하는 분사부;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 세정 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 장치는,

   다수의 기판들이 수납된 지지 부재가 상기 배스에 반출입하는 것이 가능하도록 상기 배스의 상부 외측으로 상기 분사부를 이동시키는 이송 유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 세정 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 분사부는,

   세정액을 공급하는 공급관과;

   상기 공급관을 따라 상기 공급관의 길이 방향에 수직하게 측 방향으로 돌출 형성되는 분사관들과;

   상기 분사관들에 각각 설치되어 상기 기판을 향해 세정액을 분사하는 분사 노즐;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 세정 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 배스는,

   기판의 전처리 세정 공정 후 기판에 남아 있는 처리액을 제거하는 퀵 덤프 린스 배스(Quick Dump Rinse Bath : QDR Bath)인 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 세정 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 분사부를 통해 상기 기판상에 분사되는 세정액은 탈이온수(Deionized Water : DIW)를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 세정 장치.

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