KR20080010790A - 기판 세정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 약액을 이용하여 기판 상의 유기물, 무기물, 금속 이온, 표면 피막, 기타 미립자 등의 다양한 대상물을 제거하기 위한 기판 세정 장치에 관한 것이다. 본 발명의 기판 세정 장치는 기판들을 지지하는 슬롯들을 갖는 기판 가이드가 위치되며, 제1처리액이 채워지는 제1처리조; 기판들을 지지하는 슬롯들을 갖는 기판 가이드가 위치되며, 제2처리액이 채워지는 제2처리조; 및 상기 제1처리조와 상기 제2처리조 간의 기판들을 이송하는 기판 이송 장치를 포함하되; 상기 제1처리조의 기판 가이드와 상기 제2처리조의 기판 가이드는 기판들이 지지되는 슬롯들의 위치가 서로 상이하다.

Description

기판 세정 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR WAFER CLEANING}
도 1은 기판들을 탈이온수, 또는 화학용액 등의 처리약액으로 씻어내는 세정공정이 수행되는 기판 세정 장치의 세정처리부를 보여주는 평면 구성도이다.
도 2는 슬롯 위치가 다른 기판 가이드가 설치된 약액조와 수세조를 보여주는 측단면도이다.
도 3은 약액조의 기판 가이드에 끼워지는 기판의 위치와 수세조의 기판 가이드에 끼워지는 기판의 위치를 비교하는 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 약액조와 수세조에서의 기판 세정 처리 과정을 단계적으로 보여주는 도면들이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 처리조
110a : 약액조
110b : 수세조
120 : 기판 이송 장치
130a, 130b : 기판 가이드
본 발명은 약액을 이용하여 기판 상의 유기물, 무기물, 금속 이온, 표면 피막, 기타 미립자 등의 다양한 대상물을 제거하기 위한 기판 세정 장치 및 방법에 관한 것이다.
통상적으로 반도체 제조 공정에서는, 기판 상의 미립자 금속 불순물, 유기 오염물, 표면 피막 등의 다양한 대상물을 제거하기 위하여 습식 세정 공정을 수행한다. 이러한 세정공정에 사용되는 세정 장치인 웨트 스테이션(wet station)은 기판이 담겨질 수 있도록 상부면이 개방된 그리고 처리액(세정액, 식각액)으로 채워진 약액조와, 초순수를 이용하여 기판 표면에 묻은 약액들을 제거하는 린스조, 그리고 베스들간의 기판 이송을 위한 이송로봇을 갖는다.
일반적으로 웨트 스테이션의 약액조와 린스조에는 복수의 기판들이 놓여지는 기판 가이드가 설치되는데, 약액조와 린스조 모두 동일한 크기 및 슬롯을 갖는 기판 가이드를 사용하기 때문에 기판 가이드의 슬롯에 끼워지는 기판의 가장자리 일부분이 린스 공정에서 세정되지 않는 문제가 발생되고 있다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 기판 가이드의 슬롯에 위치된 기판 가장자리 부분까지 세정할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기판 세정 장치는 기판들을 지지하 는 슬롯들을 갖는 기판 가이드가 위치되며, 제1처리액이 채워지는 제1처리조; 기판들을 지지하는 슬롯들을 갖는 기판 가이드가 위치되며, 제2처리액이 채워지는 제2처리조; 및 상기 제1처리조와 상기 제2처리조 간의 기판들을 이송하는 기판 이송 장치를 포함하되; 상기 제1처리조의 기판 가이드와 상기 제2처리조의 기판 가이드는 기판들이 지지되는 슬롯들의 위치가 서로 상이하다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기판 세정 방법은 기판들이 기판 이송 장치에 의해 처리조의 기판 가이드에 놓여지는 단계; 처리액이 처리조로 공급되어 기판들을 세정하는 단계를 포함하되; 상기 세정 단계는 기판들이 세정되는 도중에 기판 이송 장치가 처리액에 담겨진 기판들을 기판 가이드로부터 들어올린 상태에서 세정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기판 이송 장치는 상기 세정 단계가 끝나갈 무렵에 상기 기판 가이드로부터 상기 기판들을 들어올린다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 세정 단계에서 기판들은 세정이 끝나갈 무렵에 상기 기판 이송 장치에 의해 상기 기판 가이드의 슬롯으로부터 이탈되는 높이까지 들어올려진다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 처리액은 기판들의 표면을 린스처리하기 위한 초순수이다.
예컨대, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 4c에 의거하여 상세히 설명한다. 또, 상기 도면들에서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다.
도 1은 기판들을 탈이온수, 또는 화학용액 등의 처리약액으로 씻어내는 세정공정이 수행되는 기판 세정 장치의 세정처리부를 보여주는 평면 구성도이다. 도 2는 슬롯 위치가 다른 기판 가이드가 설치된 약액조와 수세조를 보여주는 측단면도이다. 도 3은 약액조의 기판 가이드에 끼워지는 기판의 위치와 수세조의 기판 가이드에 끼워지는 기판의 위치를 비교하는 도면이다.
본 발명의 기판 세정 장치는 기판을 제조하기 위한 공정중에서 가장 기본적인 공정중의 하나인 세정공정으로써, 웨트 스테이션(wet station)이라고 하는 세정 장치에서 진행되며, 기판을 제조하기 위해서 여러 단계의 공정을 수행하는 과정에서 기판에 부착된 각종 오염물을 제거한다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 기판 처리 장치의 세정처리부(100)는 상면이 개방된 그리고 처리액으로 채워지는 처리조(110)들과, 처리조(110)들간의 기판 이송을 위한 기판 이송로봇(120)을 포함한다.
처리조(110)는 후술하는 기판 가이드(130a,130b)와 함께 이 기판 가이드(130a,130b)에 보유지지된 예컨대 25매 또는 50매의 기판(W)을 수용하도록 되어 있다. 처리조(110)의 바닥부 양쪽에는 내부에 수용되는 기판(W)을 향해 처리액을 분출하는 노즐(112)이 설치되어 있다. 이들 노즐(112)은 기판(W)이 배열되는 방향으로 연장된 형태이며 분출구가 노즐(112)의 길이 방향으로 다수개 형성되어 있다. 처리조(110)의 하부에는 처리액을 배출하기 위한 배출구(116)가 형성되어 있다. 또한, 처리조(110)의 측면에는 처리조(110)에서 넘치는 처리액을 회수하기 위한 회수조(118)가 더 설치되어 있다.
처리조(110)들은 세정 처리액(암모니아, 플루오르산, 황산, 불산 또는 초순수와의 혼합액)으로 기판을 세정하는 약액조(chemical bath)(110a), 기판의 세정을 위해 급속 배수구를 통해 초순수를 반복적으로 급배수하고, 초순수를 오버 플로우시켜 기판상에 부착된 오염물 및 세정 처리액을 제거하는 수세조(DI wafer bath)(110b) 등을 포함한다.
처리조(110) 각각에는 기판들을 지지하는 기판 가이드(보유부재)(130a.130b)가 설치되어 있다. 기판 가이드(130a,130b)는 처리조(110) 안에 고정되어 있어, 기판 이송 로봇(120)의 척아암(122)이 처리조(110) 안으로 이동해서 척킹하는 타입과, 처리조(110)에서 승강되는 리프트 타입을 모두 적용할 수 있다.
기판 가이드(130a,130b)는 예컨대 25 매 또는 50매의 기판(W)를 기립 상태로 병렬시켜 보유지지하는 3개의 수평한 지지바(132a,132b,132c)들을 갖는다. 상기 지지바들(132a,132b,132c)은 프론트 플레이트(134)와 상기 리어 플레이트(136)에 양단이 고정되며, 지지바(132a,132b,132c)들에는 그 길이방향으로 소정의 간격을 두고 복수의 예컨대 25개 또는 50개의 슬롯(133)들이 형성되어 있다. 기판 가이드(130a,130b)는 처리조(110) 안에 고정되어 있어, 이송로봇(120)의 척아암(122)이 처리조(110) 안으로 이동해서 척킹하는 타입과, 처리조(110)에서 승강되는 리프트 타입을 모두 적용할 수 있다.
본 발명에서 기판 가이드(130a,130b)는 슬롯(133)의 위치가 매우 중요하다. 도 2 및 도 3에서 보여주는 바와 같이, 약액조(110a)에 설치된 기판 가이드(130a)의 양쪽 슬롯 위치는 수세조(110b)에 설치된 기판 가이드(130b)의 양쪽 슬롯 위치보다 넓게 형성된다. 도 3을 참조하면, 기판의 가장자리 하단에 가장 외곽에 표시된 해칭 부분(a1)은 약액조(110a)에 설치된 기판 가이드(130a)의 슬롯(133)에 위치되는 부분을 표시한 것이고, 그 안쪽에 표시된 해칭 부분(a2)은 수세조(110b)에 설치된 기판 가이드(130b)의 슬롯(133)에 위치되는 부분을 표시한 것이다. 이처러, 약액조(110a)와 수세조(110b) 각각에 설치된 기판 가이드(130a,130b)들은 약액조(110a)에 설치되는 기판 가이드(130a)의 슬롯(133) 위치와 수세조(110b)에 설치되는 기판 가이드(130b)의 슬롯(133) 위치가 서로 상이한 것을 알 수 있다. 이처럼, 약액조(110a)의 기판 가이드(130a)와 수세조(110b)의 기판 가이드(130b)의 기판 접촉 위치를 달리한 것은 약액조(110a)에서 식각된 파티클 등이 수세조(110b)에서 용이하게 세정되도록 하기 위함이다.
도 4a 내지 도 4c는 약액조와 수세조에서의 기판 세정 처리 과정을 단계적으로 보여주는 도면들이다. 도 4a 내지 도 4d에 도시된 바와 같이, 기판들의 세정 처리는 약액조(110a)에서 세정 처리액(암모니아, 플루오르산, 황산, 불산 그리고 이들과 초순수와의 혼합액)으로 세정 처리하는 단계, 수세조(110b)에서 초순수로 기판의 표면에 잔류하는 세정 처리액 및 파티클을 신속하게 제거하는 단계를 포함 하며, 기판들은 기판 이송 장치(120)에 의해 약액조(110a)에서 수세조(110b)로 이송된다.
세정처리 단계를 살펴보면, 기판들이 기판 이송 장치(120)에 의해 약액조(110a)의 기판 가이드(130a)에 놓여진다. 기판 이송 장치(120)의 척 아암(122)이 약액조(110a) 상부로 벗어나면, 약액조(110a)에는 세정 처리액이 공급되고, 기판은 세정 처리액에 침지된 상태에서 세정 처리된다. 여기서, 기판들이 약액조(110a)에 투입되기 이전에 약액조(110a) 내에 세정 처리액을 미리 채워놓아도 무방하다. 세정 처리 단계는 주지된 세정 처리 공정을 선택할 수 있다. 예를 들어, 세정 처리액으로서 불산(HF)(또는 불산(HF)/초순수(H2O)의 혼합액)을 적용할 수 있으며, 노즐(114)로부터 분출된 불산(HF)이 세정조(110) 내에서 기판(W)을 향해 대류를 형성케 하여 세정이 촉진되도록 할 수 있다.
린스 처리 단계를 살펴보면, 약액조(110a)에서 세정 처리된 기판들은 기판 이송 장치(120)에 의해 수세조(110b)의 기판 가이드(130b)에 놓여진다. 기판 이송 장치(120)의 척 아암(122)이 수세조(110b) 상부로부터 벗어나면, 수세조(110b)에는 린스 처리액(초순수)이 공급되고, 기판은 초순수에 침지된 상태에서 세정 처리된다. 여기서, 기판들이 수세조(110b)에 투입되기 이전에 수세조 내에 린스 처리액을 미리 채워놓아도 무방하다.
도 4c에서와 같이, 린스 처리 단계의 마지막에서는 기판 이송 장치(120)의 척 아암(122)이 린스 처리액에 담겨진 기판(w)들을 기판 가이드(130b)로부터 들어 올린 상태에서 세정하게 된다. 즉, 기판들은 기판 이송 장치(120)에 의해 기판 가이드(130b)의 슬롯(133)으로부터 벗어나는 높이까지 들어올려진 상태에서 린스 처리된다. 따라서, 세정 및 린스가 미흡한 기판 가장자리 일부분(기판 가이드의 슬롯에 위치되는 부분)을 세정 및 린스할 수 있게 되었다. 필요에 따라 도 4c와 같은 단계는 린스 처리 단계 시작과 동시에 또는 린스 처리 중간에 적어도 한번 이상 실시할 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.
이상에서, 본 발명에 따른 기판 세정을 위한 웨트 스테이션의 구성 및 작용을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 기판과 기판 가이드와의 접촉 위치가 약액조, 수세조 다르고, 수세 처리 마지막에 기판 이송 장치로 기판을 기판 가이드로부터 들어 올린 상태에서 린스 처리하기 때문에 기판의 세정 효율이 매우 뛰어나며, 특히 기판 가장자리 일부분(기판 가이드의 슬롯에 끼워지는 부분)의 세정 불량을 방지할 수 있다.

Claims (5)

  1. 기판 세정 장치에 있어서:
    기판들을 지지하는 슬롯들을 갖는 기판 가이드가 위치되며, 제1처리액이 채워지는 제1처리조;
    기판들을 지지하는 슬롯들을 갖는 기판 가이드가 위치되며, 제2처리액이 채워지는 제2처리조; 및
    상기 제1처리조와 상기 제2처리조 간의 기판들을 이송하는 기판 이송 장치를 포함하되;
    상기 제1처리조의 기판 가이드와 상기 제2처리조의 기판 가이드는 기판들이 지지되는 슬롯들의 위치가 서로 상이한 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  2. 기판 세정 방법에 있어서:
    기판들이 기판 이송 장치에 의해 처리조의 기판 가이드에 놓여지는 단계;
    처리액이 처리조로 공급되어 기판들을 세정하는 단계를 포함하되;
    상기 세정 단계는 기판들이 세정되는 도중에 기판 이송 장치가 처리액에 담겨진 기판들을 기판 가이드로부터 들어올린 상태에서 세정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기판 이송 장치는 상기 세정 단계가 끝나갈 무렵에 상기 기판 가이드로부터 상기 기판들을 들어올리는 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 세정 단계에서 기판들은 세정이 끝나갈 무렵에 상기 기판 이송 장치에 의해 상기 기판 가이드의 슬롯으로부터 이탈되는 높이까지 들어올려지는 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 처리액은 기판들의 표면을 린스처리하기 위한 초순수인 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
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