KR20090132965A - 매엽식 세정장치 - Google Patents

Abstract

안정적인 세정환경을 조성하고 기판의 세정 균일도를 확보할 수 있는 매엽식 세정장치가 개시된다. 개시된 본 발명에 의한 매엽식 세정장치는, 기판이 출입되는 개구를 가지는 세정챔버, 개구를 선택적으로 개폐하는 도어부재, 그리고, 개구의 밀폐 시, 세정액을 세정챔버 내부에 삽입된 기판 상으로 분사하는 분사유닛을 포함한다. 이때, 분사유닛은 복수의 분사공이 형성되는 분사플레이트를 포함하며, 분사플레이트는 도어부재의 배면에 일체로 또는 별도로 설치된다. 이와 같은 구성에 의하면, 세정챔버를 밀폐한 상태로 기판을 세정시킬 수 있어, 기판 세정을 위한 안정적인 세정환경을 조성할 수 있다. 또한, 복수의 분사공을 통해 기판 상으로 세정액을 균일하게 분사함으로써, 세정효율 향상을 기대할 수 있다.

매엽, 세정, 기판, 도어, 분사, 샤워헤드.

Description

매엽식 세정장치{SINGLE WAFER TYPE CLEANING APPARATUS}

본 발명은 매엽식 세정장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 반도체 제조 시 채용되어 낱장의 기판상에 존재하는 오물을 세정하는 매엽식 세정장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체는 리소그래피, 증착 및 에칭 등과 같은 일련의 공정들이 반복적으로 수행함으로써, 제조된다. 이때, 상기 반도체를 구성하는 실리콘 웨이퍼와 같은 기판의 표면에는 반복적인 공정에 의해 각종 파티클, 금속 불순물 및/또는 유기물 등과 같은 오염물질들이 잔존하게 된다. 상기 기판 상에 잔존하는 오염물질은 제조되는 반도체의 신뢰성을 저하시키므로, 이를 개선하기 위해 세정장치가 반도체 제조공정 중에 채용된다.

상기 세정장치는 건식(Dry) 또는 습식(Wet)세정방식 중 어느 하나의 방식으로 기판 표면의 오염물질을 처리한다. 여기서, 상기 습식세정방식은 약액을 이용한 세정방식으로써, 복수의 기판을 동시에 세정하는 배치식과 기판을 낱장 단위로 세정하는 매엽식으로 구분된다.

상기 매엽식 세정방식은 세정챔버 내부로 진입하여 고속으로 회전하는 기판 의 표면에 세정액을 분사함으로써, 기판의 회전에 의한 원심력으로 기판을 세정한다. 이러한 매엽식 세정방식은 복수개의 기판을 세정액이 수용된 세정조에 일정시간 침지시키는 배치식 세정방식에 비해 요구되는 세정액이 적다는 이점을 가진다. 또한, 매엽식 세정장치는 대형의 기판 세정에 용이하며 배치식에 비해 기판의 불량율이 상대적으로 적다.

한편, 상기와 같은 매엽식 세정장치의 경우, 상기 기판이 상기 세정챔버 내부로 로딩/언로딩될 수 있도록, 상기 세정챔버의 상부에 개방된 개구가 형성된다. 그로 인해, 상기 세정챔버의 상부가 개방된 상태로 기판을 세정하기 위한 일련의 공정들이 상기 세정챔버 내부에서 이루어짐으로써, 안정적인 세정환경이 조성되지 못하는 문제점이 야기된다. 특히, 상기 기판을 건조시키기 위한 건조가스와 같은 기체상태의 세정액이 세정챔버의 개구를 통해 세정챔버 외부로 방출될 경우, 세정효율 저하가 야기된다.

또한, 상기 세정액이 노즐을 통해 기판의 표면에 국부적으로 분사됨으로써, 상기 기판의 세정 균일도가 낮아지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 안정적인 세정환경을 조성하여 세정효율을 향상시킬 수 있는 매엽식 세정장치를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 기판의 세정 균일도를 확보할 수 있는 매엽식 세정장치를 제공하기 위한 것이다.

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 의한 매엽식 세정장치는, 기판이 출입되는 개구를 가지는 세정챔버, 상기 개구를 선택적으로 개폐하는 도어부재, 그리고, 상기 개구의 밀폐 시, 세정액을 상기 세정챔버 내부에 삽입된 기판 상으로 분사하는 분사유닛을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 분사유닛은, 세정액공급부 및 상기 세정액공급부로부터 공급된 세정액이 분사되는 복수의 분사공이 형성되어 있는 분사플레이트를 포함한다. 상기 분사플레이트는 상기 세정챔버로 삽입된 기판의 상면과 마주하는 상기 도어부재의 배면에 일체로 형성된다. 이때, 상기 도어부재의 배면과 상기 분사플레이트 사이에 상기 세정액공급부로부터 공급된 세정액이 상기 분사공을 통해 분사되기 이전에 수용되는 수용실이 형성된다. 즉, 상기 수용실에서 공급된 세정액을 상기 복수의 분사공으로 분배되는 것이다.

상기 복수의 분사공은 상기 분사플레이트의 중심에서 반경방향으로 방사형으 로 형성되어 일정한 간격으로 이격된다. 이때, 상기 복수의 분사공의 직경은 상기 분사플레이트의 중심에서 반경방향으로 직경이 점차 커지도록 형성되어, 상기 기판 상으로 균일한 세정액을 분사토록 한다.

한편, 상기 복수의 분사공은 상기 분사플레이트의 중심에서 반경방향으로 폭이 점차 넓어지는 물방울 형상을 가지는 변형 실시예도 가능하다.

뿐만 아니라, 상기 복수의 분사공으로부터 분사되는 세정액이 일정주기마다 온/오프되는 또 다른 변형 실시예도 가능하다.

본 발명의 다른 측면에 의한 매엽식 세정장치는, 기판이 출입 가능한 개구를 가지는 세정챔버 및 복수의 분사공이 형성되며 상기 기판이 출입하는 영역에 대응하는 상기 개구를 선택적으로 밀폐하고, 상기 개구 밀폐 시, 상기 분사공을 통해 상기 세정챔버 내부에 수용된 기판에 세정액을 분사하는 분사도어를 포함한다.

여기서, 상기 분사도어는, 개구를 개폐시키는 도어부재 및 상기 도어부재의 배면에 설치되어, 상기 세정액을 상기 기판 상으로 분사하는 복수의 분사공을 갖는 분사플레이트를 포함한다.

상기와 같은 본 발명에 따른 매엽식 세정장치는, 첫째, 기판의 출입에 마련된 세정챔버의 개구를 세정공정 중에는 폐쇄함으로써, 기판 상으로 분사되는 세정액이 세정챔버 외부로 누출됨을 차단할 수 있다. 그로 인해, 상기 세정챔버 내부에 안정적인 세정환경이 조성될 수 있어, 세정효율이 향상된다.

둘째, 분사플레이트의 중심으로부터 반경방향으로 복수의 분사공들이 형성됨 으로써, 기판의 전 영역으로 세정액을 동시에 분사할 수 있게 된다. 뿐만 아니라, 상기 복수의 분사공들이 분사플레이트의 중심으로부터 반경방향으로 점차 많은 양의 세정액을 분사함으로써, 기판의 세정 균일도를 확보할 수 있다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 매엽식 세정장치(1)는 세정챔버(10), 도어부재(20) 및 분사유닛(30)을 포함한다.

상기 세정챔버(10)는 기판(W)을 세정하기 위한 세정공간을 제공하기 위한 것으로써, 기판(W)이 출입되도록 일측에 개방된 개구(11)가 형성된다. 여기서, 상기 개구(11)는 상기 기판(W)이 수평상태로 삽입될 수 있도록 세정챔버(10)의 상부에 형성된다. 그로 인해, 상기 세정챔버(10)는 보울(bowl)과 같은 형상을 가진다.

한편, 상기 세정챔버(10)에 개구(11)가 형성되는 위치는 세정챔버(10)의 상부로 꼭 한정하지 않으며, 상기 기판(W)의 삽입자세를 고려하여 세정챔버(10)의 어느 위치에나 형성될 수 있음은 당연하다.

참고로, 상기 기판(W)은 반도체 기판이 되는 실리콘 웨이퍼로 예시하나, 꼭 이를 한정하는 것은 아니다. 즉, 상기 기판(W)은 LCD(Liquid Crystal Display) 또는 PDP(Plasma Display Panel)와 같은 평판 디스플레이 장치용 유리기판이 채용될 수 있음은 당연하다.

상기 세정챔버(10)의 내부에는 상기 개구(11)를 통해 삽입된 기판(W)이 로딩 되며 로딩된 기판(W)을 고속으로 회전시키는 회전지지체(12)가 설치된다. 여기서, 상기 회전지지체(12)는 다단계로 기판(W)을 세정하기 위해, 세정챔버(10) 내부에서 다단계로 승하강 가능하다. 이를 위해, 상기 회전지지체(12)는 구동부(14)와 연결되어 회전 및 승하강 구동된다.

상기 회전지지체(12)는 대략 원형인 기판(W)에 대응하여 원형으로 형성됨이 바람직하나, 회전지지체(12)의 형상은 한정되지 않는다.

상기 회전지지체(12)에는 로딩된 기판(W)이 고속 회전 시에 유동되거나 분리됨을 방지하기 위해, 상기 기판(W)의 테두리를 적어도 3개 이상의 위치에서 회전지지체(12)에 고정시키는 척핀(13)이 설치된다.

상기 척핀(13)은 상기 기판(W)이 회전지지체(12)에 로딩됨을 간섭하지 않는 위치와 회전지지체(12)에 기판(W)을 척킹시키는 위치 사이에서 자세 변환 가능하게 구성된다. 이러한 척핀(13)의 기술구성은 공지의 기술로부터 이해 가능하므로, 자세한 설명 및 도시를 생략한다.

또한, 상기 세정챔버(10) 내부에는 기판(W)을 세정한 세정액을 회수하기 위한 회수로(15)가 회전지지체(12)의 둘레를 감싸도록 내주면(16)에 마련된다. 이 회수로(15)는 다단계로 승하강되는 회전지지체(12)에 대응하여 세정챔버(10)의 내주면에 다단 형성된다.

상기 도어부재(20)는 상기 개구(11)를 선택적으로 개폐시킨다. 구체적으로, 도 1의 도시와 같이, 상기 도어부재(20)는 상기 기판(W)이 세정챔버(10) 내부에 삽입되는 경우에는 A1 방향으로 회전하여 세정챔버(10)의 개구(11)를 개방시킨다. 반 대로, 상기 기판(W)이 회전지지체(12)에 로딩되어 세정공정을 수행하고자 할 경우에는, 상기 도어부재(20)가 A2방향으로 회전하여 개구(11)를 폐쇄시킨다.

이러한 도어부재(20)의 A1 또는 A2방향으로의 가동을 위해, 상기 도어부재(20)를 가동시키는 도어구동부(21)가 도어부재(20)와 도어축(22)에 의해 연결된다.

한편, 도 1의 도시에서는 상기 도어부재(20)가 A1 또는 A2방향으로 회전되어 개구(11)를 개폐하는 것으로만 도시하였으나, 상기 도어부재(20)는 개구(11)를 개방시키는 어떠한 방향으로든지 이동 가능하다. 예컨대, 도시되지 않았지만, 상기 도어부재(20)가 도어축(22)을 기준으로 승하강된 후 A1 또는 A2방향으로 회전되거나, 도어축(22)에 대해서만 승하강 가능한 기술구성도 가능하다. 즉, 이러한 도어부재(20)의 개폐방향은 기판(W)의 로딩/언로딩을 간섭하지 않는 다양한 방향으로 변형 가능한 것이다.

상기 분사유닛(30)은 상기 개구(11)의 밀폐 시, 세정액을 세정챔버 내부에 삽입된 기판 상으로 분사한다. 이를 위해, 상기 분사유닛(30)은 세정액공급부(31) 및 분사플레이트(32)를 포함한다.

상기 세정액공급부(31)는 상기 기판(W)의 오염물질을 세정하기 위한 세정액을 공급한다. 여기서, 상기 세정액은 기판(W)의 종류와 세정하고자 하는 오염물질의 종류에 따라 결정되는 약액과 순수 또는 상기 약액과 순수가 혼합된 혼합액을 포함한다. 그리고, 상기 세정액은 기판(W)의 건조가스와 같은 세정공정에 사용되는 기체들도 포함한다.

상기 분사플레이트(32)는 상기 세정챔버(10) 내에 삽입된 기판(W)과 마주하는 위치인 도어부재(20)의 배면에 설치되어, 상기 기판(W)으로 세정액공급부(31)로부터 공급된 세정액을 분사한다. 이를 위해, 상기 분사플레이트(32)는 도 2의 도시와 같이, 샤워헤드와 같은 복수의 분사공(33)이 관통 형성된다.

상기 분사플레이트(32)와 도어부재(20) 사이에는 세정액공급부(31)로부터 공급된 세정액이 수용되어 복수의 분사공(33)으로 세정액을 분배하는 수용실(34)이 형성된다. 그러나, 상기 복수의 분사공(33)과 세정액공급부(31)가 연결호스와 같은 연결수단들에 의해 직접 연결될 경우에는 상기 수용실(34)이 도어부재(20)와 분사플레이트(32)에 형성되지 않아도 무방하다.

한편, 도 1의 도시에 의하면, 상기 분사플레이트(32)가 도어부재(20)와 별도로 형성되어 도어부재(20)의 배면에 설치되는 것으로 도시하였으나, 상기 도어부재(20)와 분사플레이트(32)는 일체로 형성될 수도 있음은 당연하다.

구체적으로, 상기 도어부재(20)와 분사플레이트(32)가 일체인 분사도어(미도시)로 구성되어, 상기 분사도어(미도시)의 내부에 세정액공급부(31)와 연통하는 수용실(34)이 형성되고, 이 수용실(34)과 연통하는 분사도어(미도시)의 배면에는 복수의 분사공(33)이 형성될 수 있다.

상기 복수의 분사공(33)은 도 2의 도시와 같이, 상기 분사플레이트(32)의 중심(C)에서 반경방향(R)으로 일정간격 이격 형성된다. 이때, 상기 복수의 분사공(33)은 분사플레이트(32)의 중심(C)에서 반경방향(R)으로 직경이 점차적으로 커진다.

그로 인해, 상기 분사플레이트(32)의 중심(C)보다 반경방향(R)으로 갈수록 넓어지는 복수의 분사공(33)들 사이의 이격간격으로 인해, 분사력이 회전지지체(12)의 중심(C)에서 반경방향(R)으로 점차 낮아짐을 보상한다.

이러한 복수의 분사공(33)의 형상 및 개수는 도 2의 도시에 의해 한정하지 않는다. 구체적으로, 도 3과 같이, 상기 분사플레이트(32)의 중심(C)에서 반경방향(R)으로 폭이 점차 넓어지는 물방울 형상으로 분사공(133)이 형성되는 것과 같은 실시예도 가능하다.

또한, 본 명세서에는 도시되지 않았지만, 상기 복수의 분사공(33)이 일정주기마다 세정액 분사가 온/오프(on/off)되도록 구성되어 분사력을 증가시키는 변형예도 가능하다.

참고로, 상기 분사플레이트(32)의 분사공(33)을 통해 세정액공급부(31)로부터 공급되는 약액, 순수, 건조가스들이 모두 분사될 수 있으나, 상기 분사플레이트(32)의 분사공(33)으로는 건조가스만이 분사될 수 있다.

구체적으로, 상기 약액과 순수와 같은 액체의 세정액들은 세정챔버(10)의 개구(11)를 폐쇄하지 않고 분사노즐을 통해 기판(W) 상으로 분사했던 기존의 매엽식 세정방식을 그대로 채용하고, 기체인 건조가스 분사 공정 시에만 본 발명에 의한 분사플레이트(32)의 분사공(33)을 통해 기판(W) 상으로 분사하는 실시예도 가능하다. 즉, 상대적으로 액체에 비해 잘 퍼지는 기체상태의 건조가스만 세정챔버(10)를 내부를 개폐한 상태로 분사공(33)을 통해 분사되도록 하는 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의한 매엽식 세정장치의 세정공정을 도 1 및 도 2를 참고하여 설명한다.

도 1에 점선으로 도시된 바와 같이, 상기 도어부재(20)가 A1방향으로 이동되면 세정챔버(10)의 개구(11)가 개방된 상태로써, 개방된 개구(11)를 통해 기판(W)이 회전지지체(12)에 로딩된다. 이 후, 상기 도어부재(20)가 A2방향으로 도어축(22)을 중심으로 회전하여 세정챔버(10)의 개구(11)를 폐쇄시킨다.

그러면, 상기 도어부재(20)의 배면에 설치된 분사플레이트(32)에 형성된 복수의 분사공(33)으로부터 세정액이 기판(W) 상으로 분사된다. 이때, 상기 복수의 분사공(33)의 직경이 분사플레이트(32)의 중심(C)으로부터 반경방향(R)으로 점차 커지므로, 복수의 분사공(33)의 분사력이 균일하게 보상된다.

한편, 상기에서는 상기 분사공(33)을 가지는 분사플레이트(32)가 도어부재(20)에 설치되어 세정액을 기판(W)상으로 분사하는 것으로 설명하였으나, 상기 분사플레이트(32)의 위치는 이에 한정되지 않는다. 즉, 상기 분사플레이트(32)가 도어부재(20)에 의해 밀폐된 세정챔버(10) 내부로 진입 가능하게 구성되어, 기판(W)을 세정할 수도 있음은 당연하다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1 본 발명의 일 실시예에 의한 매엽식 세정장치를 개략적으로 도시한 구성도,

도 2는 도 1에 도시된 분사플레이트에 형성된 분사공을 설명하기 위한 도면, 그리고,

도 3은 분사플레이트에 형성된 분사공의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

1: 세정장치 10: 세정챔버

11: 개구 20: 도어부재

30: 분사유닛 32: 분사플레이트

33: 분사공

Claims (15)

1. 기판이 출입되는 개구를 가지는 세정챔버;

   상기 개구를 선택적으로 개폐하는 도어부재; 및

   상기 개구의 밀폐 시, 세정액을 상기 세정챔버 내부에 삽입된 기판 상으로 분사하는 분사유닛;

   을 포함하는 매엽식 세정장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 분사유닛은,

   세정액공급부; 및

   상기 세정액공급부로부터 공급된 세정액이 분사되는 복수의 분사공이 형성되는 분사플레이트;

   를 포함하는 매엽식 세정장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 분사플레이트는 상기 세정챔버로 삽입된 상기 기판의 상면과 마주하는 상기 도어부재의 배면에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 매엽식 세정장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 도어부재의 배면과 상기 분사플레이트 사이에는 상기 세정액공급부로부터 공급된 세정액이 수용되는 수용실이 형성되는 것을 특징으로 하는 매엽식 세정장치.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 복수의 분사공은 일정주기마다 세정액 분사가 온/오프되는 것을 특징으로 하는 매엽식 세정장치.
6. 제 2 항 내지 제 5 항에 있어서,

   상기 복수의 분사공은 상기 분사플레이트의 중심에서 반경방향으로 방사형으로 형성되어 일정한 간격으로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 매엽식 세정장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 복수의 분사공은 상기 분사플레이트의 중심에서 반경방향으로 직경이 점차 커지는 것을 특징으로 하는 매엽식 세정장치.
8. 제 2 항 내지 제 5 항에 있어서,

   상기 복수의 분사공은 상기 분사플레이트의 중심에서 반경방향으로 폭이 점차 넓어지는 물방울 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 매엽식 세정장치.
9. 기판이 출입 가능한 개구를 가지는 세정챔버; 및

   복수의 분사공이 형성되며 상기 기판이 출입하는 영역에 대응하는 상기 개구를 선택적으로 밀폐하고, 상기 개구 밀폐 시, 상기 분사공을 통해 상기 세정챔버 내부에 수용된 기판에 세정액을 분사하는 분사도어;

   를 포함하는 매엽식 세정장치.
10. 제 8 항에 있어서,

    상기 분사도어는,

    개구를 개폐시키는 도어부재; 및

    상기 도어부재의 배면에 설치되어, 상기 복수의 분사공을 갖는 분사플레이트;

    를 포함하는 매엽식 세정장치.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 도어부재와 상기 분사플레이트 사이에는 상기 세정액이 수용되는 수용실이 형성되는 것을 특징으로 하는 매엽식 세정장치.
12. 제 9 항에 있어서,

    상기 복수의 분사공은 일정주기마다 세정액 분사가 온/오프되는 것을 특징으로 하는 매엽식 세정장치.
13. 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 복수의 분사공은 상기 도어부재의 중심에서 반경방향으로 방사형으로 일정간격 이격되는 것을 특징으로 하는 매엽식 세정장치.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 복수의 분사공은 상기 도어부재의 중심에서 반경방향으로 점차 직경이 커지는 것을 특징으로 하는 매엽식 세정장치.
15. 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 복수의 분사공은 상기 도어부재의 중심에서 반경방향으로 폭이 점차 넓어지는 물방울 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 매엽식 세정장치.

Images