KR20080057088A - 웨이퍼 습식 세정 장비 및 이를 이용한 습식 세정 방법 - Google Patents

웨이퍼 습식 세정 장비 및 이를 이용한 습식 세정 방법 Download PDF

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Abstract

웨이퍼 습식 세정 장비는, 웨이퍼가 로딩되는 로더부와, 상기 로더부에서 이송된 웨이퍼에 부착되어 있는 유기물, 금속 및 미립자를 제거하기 위한 SPM 용액 조, BOE 용액 조 및 SC―1 용액 조를 포함하는 세정 조와, 상기 SPM 용액 조 및 SC―1 용액 조에서 각각 SPM 용액 및 SC―1 용액으로 세정된 웨이퍼를 린스하는 QDR(Quick Dump Rinse) 조와, 상기 BOE 용액 조에서 세정된 웨이퍼를 린스하는 오버플로우 린스 조와 웨이퍼를 최종적으로 린스하는 최종 린스 조를 포함하는 린스 조와, 상기 최종 린스 조로부터 이송된 웨이퍼 표면의 수분을 제거하는 건조부(Dryer) 및 상기 드라이어부에서 수분이 제거된 웨이퍼를 언로딩시키는 언로더부를 구비하는 웨이퍼 습식 세정 장비에 있어서, 상기 QDR 조는, 내부 양측면 각각에 구비된 다수의 탈이온수 샤워 노즐; 상기 내부 양측면 각각의 상기 탈이온수 샤워 노즐 상부에 구비된 증기 탈이온수 샤워 노즐; 및 상기 바닥에 구비된 탈이온수 공급관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

웨이퍼 습식 세정 장비 및 이를 이용한 습식 세정 방법{Wet cleaning equipmemt of wafer and wet cleaning method of the same}
도 1은 종래 웨이퍼 습식 세정 장비 중 QDR 조 및 그 내에서의 세정 방법을 설명하기 위하여 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 습식 세정 장비 중 QDR 조 및 그 내에서의 세정 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
200 : QDR 조 202 : 웨이퍼
204 : 탈이온수 샤워 노즐 206 : 증기 탈이온수 샤워 노즐
208 : 탈이온수 공급관
본 발명은 웨이퍼 습식 세정 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 습식 세정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, QDR(Quick Dump Rinse) 조(Bath)에서 웨이퍼를 린스ORinse)하는 샤워(Shower) 장치 및 방법을 변경하여 세정 효율을 높일 수 있는 웨이퍼 습식 세정 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 습식 세정 방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 미세화가 진행됨에 따라 수율과 신뢰성 측면에서 미립자를 비롯한 금속 불순물, 유기 오염물, 자연 산화막과 같은 불순물 제거의 중요성 또한 증대되고 있다. 이러한 불순물은 반도체 소자의 성능과 수율을 좌우하는 중요한 요소이기 때문에 반도체 소자를 제조하기 위한 각 공정을 진행하기 전에 세정 공정을 거쳐야한다.
이와 같이, 반도체 소자를 제조하기 위한 웨이퍼의 세정 공정은 웨이퍼 표면에 잔류하는 미립자를 비롯한 금속 불순물, 유기 오염물, 자연 산화막과 같은 표면 피막 등의 다양한 대상물을 제거하기 위하여 실시한다.
통상적으로 세정 공정은 SC―1(Standard Cleaning; NH4OH와 H2O2 및 H2O가 1:1:5 ∼ 1:4:20의 비로 혼합된 유기물) 용액과 DHF(Diluted HF) 용액을 이용한 화학 세정 공정을 포함한다. 세정 공정은 반도체 소자를 제조하는 총 공정의 약 1／4 ∼ 1／3을 차지하고 있으며, 이것은 세정 횟수뿐만 아니라 각 공정에 적합한 다양한 세정 공정이 요구되고 있다는 것을 의미한다.
한편, 웨이퍼 습식 세정 장비는 화학용액이 인―조(In―Bath)에서 아웃―조(Out―Bath)로 순화되는 시스템이고, 웨이퍼는 전술한 웨이퍼 습식 세정 장비를 연속적으로 통과하면서 세정공정이 진행된다.
그리고, 일반적인 웨이퍼 습식 세정 장비는 웨이퍼가 로딩되는 로더부와, 로더부의 웨이퍼를 이송하기 위한 로봇을 세정하기 위한 로봇 세정 조(Bath), 상기 로봇 세정 조에서 이송된 웨이퍼에 부착되어 있는 유기물, 금속 및 미립자 등을 화 학용액으로 제거하기 위한 SPM 용액, BOE 용액, SC―1 영액 등의 화학용액이 각각 담겨있는 3 ∼ 4개의 세정 조, 상기 화학용액 세정 조 사이 각각에 배치되어 탈이온수를 사용하여 상기 세정 조를 거친 웨이퍼를 린스하는 다수의 QDR(Quick Dump Rinse) 조 및 오버플로우(Overflow) 린스 조를 포함하는 5 ∼ 6개의 린스 조, 상기 린스 조로부터 이송된 웨이퍼 표면의 수분을 제거하는 건조부(Dryer)부 및 상기 드라이어부에서 수분이 제거된 웨이퍼를 언로딩시키는 언로더부로 구성되고, 상기 웨이퍼의 세정 공정 및 웨이퍼의 이동은 로봇(Robot)에 의해 이루어진다.
아울러, 현재의 웨이퍼 습식 세정 공정에서 SPM 용액과 SC―1 용액에서 각각 세정된 웨이퍼는 QDR 조 내에서 린스를 진행한다.
도 1은 종래 웨이퍼 습식 세정 장비 중 QDR 조 및 그 내에서의 세정 방법을 설명하기 위하여 도시한 사시도이다.
도시된 바와 같이, 종래 QDR 조(100)는 내부에 웨이퍼(102)가 로딩되는 지지대(미도시)와, 상기 지지대(미도시)에 로딩된 웨이퍼(102)를 탈이온수로 린스하기 위한 탈이온수 샤워 노즐(104)이 QDR 조(100) 외부의 상부 양측면에 구비되어 있는 구조이다.
여기서, QDR 조 내에서의 세정 방법을 살펴보면, 우선, 내부가 어떠한 물질로 채워지지 않은 상태의 QDR 조(100) 내에 SPM 용액 또는 SC―1 용액으로 세정된 웨이퍼(102)를 지지대(미도시)에 로딩시킨다. 그런 다음, QDR 조(100) 외부의 상부 양측면에 구비되어 있는 탈이온수 샤워 노즐(104)로 탈이온수를 분사함과 동시에 QDR 조(100) 바닥에 구비된 탈이온수 공급관(미도시)으로부터 탈이온수를 조(100) 내에 채우면서 웨이퍼의 린스를 진행한다.
그러나, QDR 조 외부의 상부 양측면에 샤워 노즐이 형성되어 있기 때문에 웨이퍼가 조 내로 로딩된 후, 탈이온수 샤워 노즐로 탈이온수를 웨이퍼에 분사하는 초기에 좁은 웨이퍼 간격으로 그림자 효과(Shadow effect)가 발생하여 웨이퍼의 전면 중 탈이온수와 접촉할 수 없는 일면이 발생하게 되고, 웨이퍼 전면에 고르게 탈이온수가 접촉하기 위해서는 많은 시간이 필요하다.
따라서, 상기 탈이온수에 접촉되지 않은 웨이퍼의 일면은 대기중에 노출되는 시간이 길어짐으로써 대기로부터 기인되는 파티클(Particle)등이 웨이퍼에 부착되어 세정 효율이 감소된다.
본 발명은 QDR(Quick Dump Rinse) 조(Bath)에서 웨이퍼를 린스ORinse)하는 샤워(Shower) 장치 및 방법을 변경하여 세정 효율을 높일 수 있는 웨이퍼 습식 세정 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 습식 세정 방법을 제공한다.
일 실시예에 있어서, 웨이퍼 습식 세정 장비는, 웨이퍼가 로딩되는 로더부와, 상기 로더부에서 이송된 웨이퍼에 부착되어 있는 유기물, 금속 및 미립자를 제거하기 위한 SPM 용액 조, BOE 용액 조 및 SC―1 용액 조를 포함하는 세정 조와, 상기 SPM 용액 조 및 SC―1 용액 조에서 각각 SPM 용액 및 SC―1 용액으로 세정된 웨이퍼를 린스하는 QDR(Quick Dump Rinse) 조와, 상기 BOE 용액 조에서 세정된 웨이퍼를 린스하는 오버플로우 린스 조와 웨이퍼를 최종적으로 린스하는 최종 린스 조를 포함하는 린스 조와, 상기 최종 린스 조로부터 이송된 웨이퍼 표면의 수분을 제거하는 건조부(Dryer) 및 상기 드라이어부에서 수분이 제거된 웨이퍼를 언로딩시키는 언로더부를 구비하는 웨이퍼 습식 세정 장비에 있어서, 상기 QDR 조는, 내부 양측면 각각에 구비된 다수의 탈이온수 샤워 노즐; 상기 내부 양측면 각각의 상기 탈이온수 샤워 노즐 상부에 구비된 증기 탈이온수 샤워 노즐; 및 상기 바닥에 구비된 탈이온수 공급관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 탈이온수 샤워 노즐은 QDR 조 내에 수직으로 로딩되는 웨이퍼의 최상단보다 높은 위치로부터 수직 방향으로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 탈이온수 샤워 노즐은 수평을 기준으로 조의 아래 방향으로 0 ∼ 30°의 각도로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 탈이온수 샤워 노즐 중 웨이퍼의 최상단보다 높은 위치에 있는 탈이온수 샤워 노즐은 수평을 기준으로 조의 아래 방향으로 20 ∼ 30°의 각도로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예에 있어서, 일 실시예의 웨이퍼 습식 세정 장비를 이용한 웨이퍼 습식 세정 방법은, 증기 탈이온수 샤워 노즐로부터 수증기를 분사하여 QDR 조 내부를 수증기로 채우는 단계; 상기 QDR 조 내에 SPM 용액 및 SC―1 용액으로 세정된 웨이퍼를 이송하는 단계; 및 상기 이송된 웨이퍼에 탈이온수 샤워 노즐로 탈이온수를 분사하여 웨이퍼를 세정함과 동시에 조 바닥에 구비된 탈이온수 공급관으로부터 탈이온수를 공급하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
(실시예)
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 습식 세정 장비 중 QDR 조 및 그 내에서의 세정 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 QDR 조(200)는 내부에 웨이퍼(202)가 로딩되는 지지대(미도시)와, 상기 QDR 조(100)의 내부 양측면 각각에 지지대(미도시)에 로딩된 웨이퍼(202)를 탈이온수로 린스하기 위한 탈이온수 샤워 노즐(204)과, 상기 탈이온수 샤워 노즐(204)의 상부에 구비된 증기 탈이온수 샤워 노즐(206) 및 바닥에 탈이온수 공급관(208)이 구비되어 있는 구조이다.
여기서, 상기 탈이온수 샤워 노즐은 QDR 조 내에 수직으로 로딩되는 웨이퍼의 최상단보다 높은 위치로부터 형성되고, 상기 탈이온수 샤워 노즐은 수평을 기준으로 조의 아래 방향으로 0 ∼ 30°의 각도로 형성되어 있으며, 특히, 상기 탈이온수 샤워 노즐 중 웨이퍼의 최상단보다 높은 위치에 있는 탈이온수 샤워 노즐은 수평을 기준으로 조의 아래 방향으로 20 ∼ 30°의 각도로 형성되어 있다.
한편, QDR 조 내에서의 세정 방법을 살펴보면, 우선, 내부에 어떤 물질도 채워지지 않은 QDR 조(Quick Dump Rinse Bath : 200) 내부의 양측면에 구비된 증기 탈이온수 샤워 노즐(206)로부터 수증기를 분사하여 QDR 조 내부(200)를 탈이온수 수증기를 가득 채운다.
그런 다음, 상기 수증기로 채워진 QDR 조(200) 내에 SPM 용액 또는 SC―1 용액으로 세정된 웨이퍼(200)를 이송하여 조 내의 지지대(미도시)에 부착시킨다.
이어서, 상기 이송된 웨이퍼(202)에 탈이온수 샤워 노즐(204)로 탈이온수를 분사함과 동시에 조 바닥에 구비된 탈이온수 공급관(208)으로부터 탈이온수를 공급하여 웨이퍼를 린스한다.
본 발명에 따르면, 탈이온수 샤워 노즐을 QDR 조 내부의 양측면에 배치시키고, 웨이퍼가 조 내로 로딩되기 전에 증기 탈이온수 노즐을 통하여 수증기를 QDR 조의 내부에 채움으로써, 웨이퍼가 QDR 조 내로 들어옴과 동시에 조 내부에 채워진 수증기와 웨이퍼가 접촉되어 빠른 시간 내에 좁은 웨이퍼 간격으로 인하여 웨이퍼 전면에 탈이온수가 접촉할 수 없는 문제를 방지할 수 있다.
따라서, 웨이퍼가 대기중에 노출되어 대기로부터 기인되는 파티클 등이 부착되는 시간을 줄임으로써 파티클의 부착을 방지할 수 있어 세정 효과를 향상시킬 수 있다.
아울러, 웨이퍼 습식 세정 장비는 웨이퍼가 로딩되는 러더부와, 세정 조, 린스 조, 상기 린스 조로부터 이소된 웨이퍼 표면의 수분을 제거하는 건조부(Dryer) 및 수분이 제거된 웨이퍼를 언로딩 시키는 언로더부로 구성된다.
여기서, 상기 세정 조는 로더부에서 이송된 웨이퍼에 부착되어 있는 유기물, 금속 및 미립자를 제거하기 위한 SPM(H2SO4, H2O2) 용액이 담겨있는 SPM 용액 조와, HF, NH4F 등의 화학용액과 탈이온수(Deionized Water)가 일정한 조성비로 혼합된 BOE(Bufferd Oxide Etchant) 용액이 담겨 있는 BOE 용액 조 및 SC―1(Standard Cleaning; NH4OH와 H2O2 및 H2O가 1:1:5 ∼ 1:4:20의 비로 혼합된 유기물) 용액이 담 겨있는 SC―1 조를 포함하여 구성된다.
그리고, 린스 조(Bath)는 SPM 용액 조 및 SC―1 용액 조에서 각각 SPM 용액 및 SC―1 용액으로 세정된 웨이퍼를 린스하는 QDR(Quick Dump Rinse) 조, BOE 용액으로 세정된 웨이퍼를 린스하는 오버플로우(Overflow) 린스 조 및 최종적으로 린스가 이루어진는 린스 조로 구성된다.
이상, 여기에서는 본 발명을 특정 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구의 범위는 본 발명의 정신과 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변형될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 알 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명은 SPM 용액 또는 SC-1 용액으로 세정된 웨이퍼를 린스하는 QDR(Quick Dump Rinse) 조(Bath)내의 내부 양측면 각각에 탈이온수 샤워 노즐 및 그 상부에 증기 탈이온수 샤워 노즐을 형성시키고, 웨이퍼가 조 내로 로딩되기 전에 증기 탈이온수 노즐을 통하여 수증기를 QDR 조의 내부에 채워 웨이퍼가 QDR 조 내로 들어옴과 동시에 조 내부에 채워진 수증기와 웨이퍼가 빠른 시간 내에접촉할 수 있기 때문에 좁은 웨이퍼 간격으로 인하여 웨이퍼 전면에 탈이온수가 접촉할 수 없는 문제를 방지할 수 있고, 웨이퍼가 대기중에 노출되어 대기로부터 기인되는 파티클 등이 부착되는 시간을 줄임으로써 파티클의 부착을 방지할 수 있어 세정 효과를 향상시킬 수 있다.

Claims (5)

  1. 웨이퍼가 로딩되는 로더부와, 상기 로더부에서 이송된 웨이퍼에 부착되어 있는 유기물, 금속 및 미립자를 제거하기 위한 SPM 용액 조, BOE 용액 조 및 SC―1 용액 조를 포함하는 세정 조와, 상기 SPM 용액 조 및 SC―1 용액 조에서 각각 SPM 용액 및 SC―1 용액으로 세정된 웨이퍼를 린스하는 QDR(Quick Dump Rinse) 조와, 상기 BOE 용액 조에서 세정된 웨이퍼를 린스하는 오버플로우 린스 조와 웨이퍼를 최종적으로 린스하는 최종 린스 조를 포함하는 린스 조와, 상기 최종 린스 조로부터 이송된 웨이퍼 표면의 수분을 제거하는 건조부(Dryer) 및 상기 드라이어부에서 수분이 제거된 웨이퍼를 언로딩시키는 언로더부를 구비하는 웨이퍼 습식 세정 장비에 있어서,
    상기 QDR 조는,
    내부 양측면 각각에 구비된 다수의 탈이온수 샤워 노즐;
    상기 내부 양측면 각각의 상기 탈이온수 샤워 노즐 상부에 구비된 증기 탈이온수 샤워 노즐; 및
    상기 바닥에 구비된 탈이온수 공급관;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 습식 세정 장비.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 탈이온수 샤워 노즐은 QDR 조 내에 수직으로 로딩되는 웨이퍼의 최상단 보다 높은 위치로부터 수직 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 습식 세정 장비.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 탈이온수 샤워 노즐은 수평을 기준으로 조의 아래 방향으로 0 ∼ 30°의 각도로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 습식 세정 장비.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 탈이온수 샤워 노즐 중 웨이퍼의 최상단보다 높은 위치에 있는 탈이온수 샤워 노즐은 수평을 기준으로 조의 아래 방향으로 20 ∼ 30°의 각도로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 습식 세정 장비.
  5. 청구항 1의 웨이퍼 습식 세정 장비를 이용한 웨이퍼 습식 세정 방법은,
    증기 탈이온수 샤워 노즐로부터 수증기를 분사하여 QDR 조 내부를 수증기로 채우는 단계;
    상기 QDR 조 내에 SPM 용액 및 SC―1 용액으로 세정된 웨이퍼를 이송하는 단계; 및
    상기 이송된 웨이퍼에 탈이온수 샤워 노즐로 탈이온수를 분사하여 웨이퍼를 세정함과 동시에 조 바닥에 구비된 탈이온수 공급관으로부터 탈이온수를 공급하는 단계;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 습식 세정 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190019575A (ko) * 2017-08-18 2019-02-27 에스케이실트론 주식회사 웨이퍼 세정 장치

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