KR20080082114A - 반도체 제조설비의 웨트 스테이션 - Google Patents

Abstract

반도체 제조설비의 웨트 스테이션을 개시한다. 개시된 반도체 제조설비의 웨트 스테이션은 내부에 일정 공간을 갖는 배쓰; 웨이퍼를 홀딩하여 상기 배쓰 내외부로 출입시키는 척; 상기 배쓰의 내부에 설치되는 다수의 노즐; 상기 노즐과 연결되는 배관; 상기 배관과 연결되며, 내부에 디아이 워터, 케미컬, 질소가스가 내장되는 저장탱크; 및 상기 척의 작동을 제어하고, 상기 저장탱크 내의 디아이 워터, 케미컬, 질소가스를 선택적으로 상기 노즐로 분사시키는 제어부를 구비한다.

배쓰, 척, 노즐

Description

반도체 제조설비의 웨트 스테이션{Wet station equipment used to manufacturing semiconductor}

도 1은 종래 웨이퍼의 웨트 세정공정을 보인 공정도

도 2는 본 발명에 따른 반도체 제조설비의 웨트 스테이션을 보인 종단면도

도 3은 본 발명에 따른 반도체 제조설비의 웨트 스테이션의 척을 보인 평면도

도 4는 본 발명에 따른 반도체 제조설비의 웨트 스테이션에 있어서, 노즐의 분사 방향을 설명하는 도면

도 5는 본 발명에 따른 반도체 제조설비의 웨트 스테이션에 있어서, 웨이퍼 세팅을 설명하는 도면

*주요부분에 대한 도면부호

100 : 웨트 스테이션

110 : 배쓰

W : 웨이퍼

120 : 척

120a : 안착 홈

121, 122, 123 : 핑거

124 : 리프트

125 : 구동부

130 : 노즐

140 : 배관

150 : 저장탱크

160 : 제어부

본 발명은 반도체 제조설비의 웨트 스테이션에 관한 것으로, 특히 하나의 배쓰에서 일련의 웨이퍼 세정공정을 모두 수행할 수 있는 반도체 제조설비의 웨트 스테이션에 관한 것이다.

일반적으로 순수 실리콘 웨이퍼(Sillicon wafer)는 사진 공정, 식각 공정, 박막증착 공정, 이온주입 공정, 금속배선 공정 등 일련의 단위 공정을 반복 수행함으로써 하나의 완성된 반도체 소자로 제조된다.

이와 같은 공정으로 제조되는 반도체 소자는 최근 패턴(Pattern)의 미세화와 함께 패턴이 고 집적화되어감에 따라, 공정진행 중에 발생하는 불순 파티클(Particle)이나 각종 오염물에 의한 미세오염으로 제품 수율 및 신뢰성에 상당한 영향을 받게 된다. 이에 반도체 소자를 제조하기 위한 각 단위공정의 진행중에는 모든 웨이퍼(Wafer)가 항상 청결한 상태로 유지되어야 한다.

따라서, 대부분의 단위 공정에서는 그 단위 공정의 공정 진행 전후에 웨이퍼를 세정해주는 웨이퍼 세정공정이 수행되고 있는 실정이다. 특히, 웨이퍼로 제작된 다음 최초의 단위공정을 수행하는 실리콘 웨이퍼 같은 경우는 그 최초의 단위공정을 수행하기 전에 반드시 세정 공정을 하고 있는 실정이다.

이하, 세정 공정의 하나이며, 현재 가장 신뢰성 있으면서 가장 자주 사용하는 웨이퍼의 웨트 세정 공정을 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 웨이퍼의 웨트 세정 공정을 보인 공정도이다.

종래 웨트 세정 공정은 도 1에 도시된 바와 같이, 로딩된 다수의 웨이퍼를 배치방식으로 소정 케미컬 배쓰(Chemical bath)에 담그는 케미컬 공정(10)과, 이러한 케미컬 공정(10)에 의해 소정 케미컬이 묻은 웨이퍼를 QDR(Quick Dump Rinse) 배쓰에 담금으로써 디아이 워터(Deionized water:DI water) 등을 통해 웨이퍼에 묻은 소정 케미컬을 세정하는 QDR 공정(20)과, QDR 공정(20)에 의해 세정된 웨이퍼를 다시 한번 파이널린스 배쓰(Final rinse bath)에 담금으로써 웨이퍼를 최종 세정하는 파이널 린스 공정(30) 및, 파이널 린스 공정(30)에 의해 최종 세정된 웨이퍼를 드라이시키는 드라이 공정(40)로 이루어지며, 각 웨트 스테이션 설비에 의해 구현된다.

여기에서, 종래 웨트 스테이션 설비에서는 로딩된 다수의 웨이퍼를 각 공정별로 이송시켜주며, 약 50여 매씩(또는 25여 매씩)의 웨이퍼를 일괄적으로 이송시켜주는 방식인 배치방식의 웨이퍼 이송로봇(Robot)이 설치된다. 웨이퍼 이송로봇은 로딩 부에 로딩된 웨이퍼를 약 50여 매씩 일괄적으로 홀딩(Holding)하여 공정진행 순서에 따라 케미컬 배쓰와, QDR 배쓰와, 파이널린스 배쓰 및, 드라이 공정을 수행하는 드라이 장치에 각각 순차적으로 이송시켜줌으로써 웨트 세정공정을 수행한다.

한편, 웨트 세정방법의 큐디알 공정은 디아이 워터 등을 큐디알 배쓰의 하측으로부터 상측으로 계속 업 플로우(Up flow)하는 방법으로 오버 플로우시킴으로써 웨이퍼에 묻은 케미컬을 세정하고 있다.

즉, 큐디알 배쓰의 내부에는 다수의 웨이퍼가 정렬된 채 담겨지도록 다수의 웨이퍼 삽입슬롯이 형성된 웨이퍼 가이드가 마련되어 있고, 이 웨이퍼 가이드의 일측 곧, 큐디알 배쓰의 하부에는 큐디알 배쓰의 내부로 디아이 워터 등을 공급하도록 액공급배관이 마련되어 있다.

그리고, 액공급배관 상에는 다수의 웨이퍼 삽입슬롯에 각각 대응되도록 다수의 액분사홀이 구비되어 있는데, 이 액분사홀은 디아이 워터 같은 분사액이 큐디알 배쓰의 전면을 향해 약 10∼15°정도 경사지게 분사되도록 형성되어 있되, 웨이퍼에 직접적으로 접촉되도록 형성되어 있다.

따라서, 웨이퍼에 묻은 케미컬을 세정하기 위하여 액공급배관에 디아이 워터 등이 공급되면, 이 공급된 디아이 워터 등은 액분사홀의 형성방향에 따라 큐디알 배쓰의 전면을 향해 약 10∼15°정도 경사지게 분사되면서 웨이퍼에 직접적으로 접촉되어지고, 직접적으로 접촉된 이후에는 큐디알 배쓰의 하측으로부터 상측으로 계속 업 플로우(Up flow)되다가 결국 큐디알 배쓰에서 오버 플로우됨으로써 웨이퍼에 묻은 케미컬을 세정하게 된다.

그러나, 종래 웨트 세정 공정에 있어서는, 각 세정공정의 배쓰를 구비하여야 하며, 웨이퍼를 수평 공정방식으로 각 배쓰에 이송시켜야 하기 때문에 세정공정이 어렵고 시간이 너무 많이 걸리는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안하여 고안된 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 과제는 웨트 스테이션 설비의 수평적인 공정방식에서 탈피하여, 케이컬 공정, 린스 공정 및 드라이 공정을 한 개의 배쓰에서 신속하고 편리하게 처리할 수 있는 반도체 제조설비의 웨트 스테이션을 제공하는데에 있다.

이와 같은 기술적 과제를 구현하기 위하여 본 발명에 따른 반도체 제조설비의 웨트 스테이션은 내부에 일정 공간을 갖는 배쓰; 웨이퍼를 홀딩하여 상기 배쓰 내외부로 출입시키는 척; 상기 배쓰의 내부에 설치되는 다수의 노즐; 상기 노즐과 연결되는 배관; 상기 배관과 연결되며, 내부에 디아이 워터, 케미컬, 질소가스가 내장되는 저장탱크; 및 상기 척의 작동을 제어하고, 상기 저장탱크 내의 디아이 워터, 케미컬, 질소가스를 선택적으로 상기 노즐로 분사시키는 제어부를 포함한다.

상기 척은 3개의 핑거를 구비하며, 상기 3개의 핑거 중 2개의 핑거는 상기 웨이퍼를 구동부에 의해 회동 가능하게 설치될 수 있다.

상기 척은 리프터에 의해서 승,하강 가능하게 설치된다.

상기 노즐은 상기 배쓰의 내벽에 고정되며, 상기 노즐은 상기 배쓰에 투입된 웨이퍼를 향하게 설치되어 있다.

상기 저장탱크에 저장된 디아이 워터, 케미컬, 질소가스는 상기 저장탱크 내 에 구획되어 저장되어 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 반도체 제조설비의 웨트 스테이션을 보인 종단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 반도체 제조설비의 웨트 스테이션의 척을 보인 평면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 반도체 제조설비의 웨트 스테이션에 있어서, 노즐의 분사 방향을 설명하는 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 반도체 제조설비의 웨트 스테이션에 있어서, 웨이퍼 세팅을 설명하는 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 반도체 제조설비의 웨트 스테이션(100)은 내부에 일정 공간을 갖는 배쓰(110); 웨이퍼(W)를 홀딩하여 상기 배쓰(110) 내외부로 출입시키는 척(120); 상기 배쓰(110)의 내부에 설치되는 다수의 노즐(130); 상기 노즐(130)과 연결되는 배관(140); 상기 배관(140)과 연결되며, 내부에 디아이 워터, 케미컬, 질소가스가 내장되는 저장탱크(150); 및 상기 척(120)의 작동을 제어하고, 상기 저장탱크(150) 내의 디아이 워터, 케미컬, 질소가스를 선택적으로 상기 노즐(130)로 분사시키는 제어부(160)를 포함한다.

좀더 상세하게는, 상기 배쓰(Bath)(110)는 그 상부가 개구(오픈)된 형상을 가지며, 그 내부에는 세정 공정을 수행하기 위한 공간이 형성되어 있다.

상기 척(120)은 웨이퍼(W)를 홀딩하는 역할을 하는 것으로, 리프트(124)에 의해서 상기 배쓰(Bath)의 상부에 형성된 개구 부분을 통해서 웨이퍼(W)를 승,하강시킨다.

상기 척(120)은 3개의 핑거(121)(122)(123)를 구비하고 있는바, 한 개의 핑거(121)는 고정되어 있으며, 나머지 핑거(122)(123)는 회동 가능하게 설치되어 있다.

각 핑거(121)(122)(123)의 내 측면에는 웨이퍼(W)가 안착되는 안착홈(120a)가 형성되어 있다.

이때, 상기 핑거(122)(123)는 구동부(125)에 의해 회동되면서 웨이퍼(W)의 위치를 세팅시킨다.

상기 핑거(122)(123)는 도시하지 않은 회전축을 중심으로 회전 가능하며, 상기 구동부(125)에 의해 정방향 또는 역방향 회동이 가능하다. 상기 구동부(125)는 도면에는 도시하지 않았으나 모터와 그 모터에 연결되는 일련의 기어로 구성될 수 있다.

상기 노즐(130)은 상기 배쓰(110)의 내벽에 고정 설치되어 있으며, 상기 노즐(130)은 상기 배쓰(110)에 투입된 웨이퍼(W)를 향하며, 서로 일정 간격을 유지하게 설치되어 있다.

상기 저장탱크(150)에 저장된 디아이 워터, 케미컬, 질소가스는 상기 저장탱크(150) 내에 각각 구획되어 저장되어 있다.

상기 제어부(160)는 각 세정 공정에 따라, 상기 척(120)의 회전, 리프팅을 제어하고, 아울러 상기 저장탱크(150) 내의 디아이 워터, 케미컬, 질소가스를 선택적으로 상기 노즐(130)로 분사시키는 역할을 한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 반도체 제조설비의 웨트 스테이션의 작용 효과에 대하여 상세하게 설명한다.

일련의 케미컬 공정, 린스 공정 및 드라이 공정이 제어부(160)에 의해서 제어되는바, 먼저 케미컬 공정에 있어서, 척(120)이 약 25매(혹은 50매)의 다수의 웨이퍼(W)를 일괄적으로 홀딩한다. 이때 리프트(124)에 의해 척(120)이 하강하면서 웨이퍼(W)를 배쓰(110) 내부로 투입한다.

이 상태에서, 저장탱크(150) 내에 저장된 케미컬을 배관(140)과 연결된 노즐(130)을 통해 분사시킨다. 이때, 노즐(130)을 통해 분사된 케미컬은 웨이퍼(W)의 전후, 좌우 방향에서 분사됨으로써, 케미컬 공정의 효율성을 높인다.

또, 구동부(125)에 의해 2개의 핑거(122)(123)를 회동시켜서 웨이퍼(W)를 적당하게 세팅시킬 수 있다(도 5 참조). 이와 같은 작동을 거쳐 케미컬 공정이 완료된다.

그 다음, 린스 공정에 있어서, 케미컬 공정에서 웨이퍼(W)에 묻은 케미컬을 세정할 수 있도록 저장탱크(150) 내에 저장된 디아이 워터를 배관(140)과 연결된 노즐(130)을 통해 분사시킨다. 이때, 노즐(130)을 통해 분사된 디아이 워터는 웨이퍼(W)의 전후, 좌우 방향에서 분사됨으로써, 린스 공정의 효율성을 높인다.

이와 같은 작동을 거쳐 QDR 공정을 수행한 후, QDR공정을 거친 웨이퍼(W)를 위와 동일한 방법으로 다시 한번 세정하여 파이널 린스공정을 수행한다.

그 다음, 드라이 공정에 있어서, 린스 공정에 의해 세정된 웨이퍼(W)를 드라이시킬 수 있도록 구동부(125)를 작동시켜 척(120)을 회전시킨다. 이와 동시에 저장탱크(150) 내에 저장된 질소가스를 배관(140)과 연결된 노즐(130)을 통해 분사시 킨다. 이때 척(120)에 의해 지지(홀딩)되어 있는 웨이퍼(W)가 건조된다. 이와 같은 동작을 거쳐 드라이 공정이 완료된다.

한편, 상기 핑거(122)(123)는 도시하지 않은 회전축을 중심으로 회전 가능하며, 상기 구동부(125)에 의해 정방향 또는 역방향 회동이 가능하기 때문에. 웨이퍼(W)를 회전시키면서 웨이퍼(W)의 위치를 세팅시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라, 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 웨트 스테이션 설비의 수평적인 공정방식에서 탈피하여, 케이컬 공정, 린스 공정 및 드라이 공정 모두를 한 개의 배쓰에서 신속하고 편리하게 처리할 수 있다.

또한, 한 개의 배쓰에서 일련의 공정이 모두 수행되므로, 반도체 제조설비의 부피가 대폭 감소하여 공간의 활용성을 높일 수 있다.

Claims (5)

1. 배쓰;

   웨이퍼를 홀딩하여 상기 배쓰 내외부로 출입시키는 척;

   상기 배쓰의 내부에 설치되는 다수의 노즐;

   상기 노즐과 연결되는 배관;

   상기 배관과 연결되며, 내부에 디아이 워터, 케미컬, 질소가스가 내장되는 저장탱크; 및

   상기 척의 작동을 제어하고, 상기 저장탱크 내의 디아이 워터, 케미컬, 질소가스를 선택적으로 상기 노즐로 분사시키는 제어부를 포함하는 반도체 제조설비의 웨트 스테이션.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 척은 3개의 핑거를 구비하며, 상기 3개의 핑거 중 2개의 핑거는 상기 웨이퍼를 구동부에 의해 회동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 웨트 스테이션.
3. 제 1 항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 척은 리프터에 의해서 승하강 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 웨트 스테이션.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 노즐은 상기 배쓰의 내벽에 고정되며, 상기 노즐은 상기 배쓰에 투입된 웨이퍼를 향하게 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 웨트 스테이션.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 저장탱크에 저장된 디아이 워터, 케미컬, 질소가스는 상기 저장탱크 내에 구획되어 저장되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 웨트 스테이션.

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