KR20100054449A - 습식 기판 세정 장치 및 그 세정 방법 - Google Patents

Abstract

약액의 처리 공정에서 약액에 의해 기판이 역오염되는 것을 방지할 수 있는 습식 기판 세정 장치가 제공된다. 그 습식 기판 세정 장치는, 상기 제3보울(61)의 상단에 형성되어 있을 뿐만 아니라 초순수가 충진되고 제3보울(61)을 타고 흘러내리도록 저면에 배출공(1)이 다수 형성되어 있는 세정챔버(2)와, 상기 세정챔버(2)에 초순수를 공급하도록 설치되어 있는 공급배관(3)을 포함한다. 그 세정 방법은, 회전 및 승강하는 스핀헤드(51)에 기판(W)을 안착시키고 제1, 2 약액을 노즐부(53)로 분사하여 세정하고 초순수를 분사하여 린스를 하며 각각의 약액들을 제1, 2, 3보울(59, 60, 61)로 포집하여 배출하도록 하는 습식 기판 세정 방법에 있어서, 상기 초순수를 분사하여 린스를 하기 전에 제3보울(61)에 형성된 세정챔버(2)에 초순수를 공급하고 제3보울(61)의 벽면을 타고 흘러내리면서 제1, 2약액을 세척하도록 하는 것을 포함한다.

매엽식 기판 세정장치, 습식 기판 세정 장치, DIW, 습식 기판 세정 방법

Description

습식 기판 세정 장치 및 그 세정 방법{Wet type washing device of wafer and thereof method}

본 발명은 습식 기판 세정 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 약액의 처리 공정에서 약액에 의해 기판이 역오염되는 것을 방지할 수 있는 습식 기판 세정 장치 및 그 세정 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 제조장치는 증착, 포토리소그래피, 식각, 화학적 기계적 연마, 세정, 건조등과 같은 단위공정들의 반복적인 수행에 의해 제조된다.

상기 단위 공정들중 세정 및 건조공정은 각각의 단위공정들을 수행하는 동안 반도체 기판 표면에 잔류하는 이물질 또는 불필요한 막을 제거하는 공정이다.

상기 세정 및 건조공정을 수행하는 장치는 다수의 기판을 동시에 세정하는배치식 세정장치와 낱장단위로 기판을 세정하는 매엽식 세정장치로 구분된다.

여기서, 매엽식 세정장치는 낱장의 기판을 지지하는 척과 기판처리면에 처리유체들을 공급하는 적어도 하나의 노즐을 포함하는 바, 매엽식 세정장치의 공정이시작되면, 척에 기판이 안착되고 노즐은 세정액, 린스액 및 건조가스를 순차적으로 분사하여 기판을 세정 및 건조시키게 된다.

도3은 매엽식 기판 세정장치를 도시한 개략 단면도로서, 상부가 개방된 원통형으로 구성되어 있고 내부에 공정처리를 위한 공간이 형성된 공정챔버(50)와, 상기 공정챔버(50)의 내부에 배치되어 있을 뿐만 아니라 기판(W)이 안착되고 세정공정을 위해 공급되는 약액에 대응하여 상하이동 및 회전하는 스핀헤드(51)와, 상기 공정챔버(50)로 다수의 약액들을 공급하는 약액공급부(52)와 연결되어 기판(W) 표면으로 약액을 분사하는 노즐부(53)와, 상기 공정챔버(50)에 구비되어 종류별 약액들을 회수하는 다수의 약액포집장치(54)로 구성된다.

또한, 상기 스핀헤드(51)와 노즐부(53)를 상하이동 또는 회전 이동시키도록 구성된 구동부(56, 57) 및 공정 진행에 따라 스핀헤드(51)와 노즐부(53)의 치를 이동하거나 회전시키도록 구동부(56, 57)를 제어하는 제어부(58)가 설치되어 있다.

상기 약액공급부(52)에서 공급되는 다양한 약액은 각각의 공급라인을 통해 노즐부(53)에서 분사되는 바, 약액공급부(52)는 세정 및 건조공정을 위하여 제1, 2, 3약액을 공급하는 바, 제1, 제2 약액은 불산(HF)용액, SC-1(Standard Clean-1) 용액이고, 제3약액은 초순수(DIW) 및 건조가스 예를 들면 이소프로필알코올(IPA : Isopropyl Alcohol)을 사용하게 된다.

상기 약액포집장치(54)는 공정챔버(50)의 내부에 형성되어 제1, 2, 3약액을각각 포집하도록 구성된 복수개의 보울로 이루어져 있는 바, 제1약액이 수용되는 공간(S1)을 이루는 제1보울(59)과, 제2약액이 수용되는 공간(S2)을 이루는 제2보울(60)과, 상기 제3약액이 수용되는 공간(S3)을 이루는 제3보울(61)로 이루어져 있다.

또한, 상기 약액포집장치(54)의 공간에서 회수된 약액들을 각각 배출하도록 배출배관(62)이 설치되어 있게 된다.

상기 기판세정장치의 동작을 설명하면, 세정 및 건조공정시 스핀헤드(51)를 각각의 약액에 대응하는 위치로 이동함과 아울러 일정 속도로 회전시키게 되고, 노즐부(53)를 통해 해당 약액공급부(52)로부터 공급되는 약액을 기판(W)으로 분사시켜서 기판을 세정한다.

이때, 상기 약액포집장치(54)의 해당 공간(S1, S2, S3)에는 각각의 약액(제1, 2, 3약액)이 포집되어 배출배관(62)으로 배출된다.

그러나, 상기 다수의 보울에 의해 각각의 약액을 포집할 때 기판으로 분사되는 약액이 스핀헤드의 회전력과 원심력에 의해 보울에 충돌하면서 약액이 리바운드(rebound)되어 보울에 묻어있게 되고, 상기 약액은 초순수(DIW)로 린스를 행할 때 역오염되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 초순수등으로 보울을 린스 처리할 때 약액이 보울 벽면에 잔존하여 역오염을 유발하는 것을 방지할 수 있는 습식 기판 세정 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 기판이 안착되고 세정공정을 위해 공급되는 약액에 대응하여 상하이동 및 회전하는 스핀헤드와, 상기 다수의 약액들을 공급하는 약액공급부와 연결되어 기판 표면으로 약액을 분사하는 노즐부와, 상기 약액들을 각각 회수하기 위해 설치된 제1, 2, 3보울을 포함하는 습식 기판 세정 장치에 있어서, 상기 제3보울의 상단에 형성되어 있을 뿐만 아니라 초순수가 충진되고 제3보울을 타고 흘러내리도록 저면에 배출공이 다수 형성되어 있는 세정챔버와, 상기 세정챔버에 초순수를 공급하도록 설치되어 있는 공급배관을 포함함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 세정 방법은, 회전 및 승강하는 스핀헤드에 기판을 안착시키고 제1, 2 약액을 노즐부로 분사하여 세정하고 초순수를 분사하여 린스를 하며 각각의 약액들을 제1, 2, 3보울로 포집하여 배출하도록 하는 습식 기판 세정 방 법에 있어서,상기 초순수를 분사하여 린스를 하기 전에 제3보울에 형성된 세정챔버에 초순수를 공급하고 제3보울의 벽면을 타고 흘러내리면서 제1, 2약액을 세척하도록 하는 것을 포함함을 특징으로 한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이상과 같이 본 발명은 초순수로 기판을 세정하기 전에 제3보울을 초순수로 세척할 수 있도록 제3보울 상면에 초순수를 공급하여 충진하는 세정챔버를 형성하고, 여기에서 배출공을 통해 제3보울의 벽면을 세척하도록 함으로써, 초순수로 기판을 린스할 때 역오염이 발생되지 않는 잇점이 있는 것이다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 습식 기판 세정 장치의 단면도이고, 도 2는 도1에서 A-A 선 단면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 습식 기판 세정장치는, 공정챔버(50)의 내부에 배치되어 있을 뿐만 아니라 기판(W)이 안착되고 세정공정을 위해 공급되는 약액에 대응하여 상하이동 및 회전하는 스핀헤드(51)와, 상기 공정챔버(50)로 다수의 약액들을 공급하는 약액공급부(52)와 연결되어 기판(W) 표면으로 약액을 분사하는 노즐부(53)와, 제1, 2, 3보울(59, 60, 61)로 이루어지는 약액포집장치(54)와, 상기 약액포집장치(54)의 제3보울(61) 상단에 형성되어 있을 뿐만 아니라 저면에 배출공(1)이 다수 형성되어 있는 세정챔버(2)와, 상기 세정챔버(2)에 초순수(DIW)를 공급하도록 설치되어 있는 공급배관(3)으로 구성되어 있다.

즉, 상기 세정챔버(2)가 원통형인 제3보울(61) 전체를 커버할 수 있도록 원형 링 형태로 형성됨과 아울러 상기 세정챔버(2)의 저면에 다수의 배출공(1)이 형성됨으로써, 제3보울(61)에 묻어있는 제1, 2약액이 린스공정전에 세정챔버(2)에 공급되는 초순수에 의해 세척되도록 하는 것이다.

상기 세정챔버(2)는 제3보울(61)의 외주변을 감싸도록 원형링형으로 형성되어 있고, 배출공(1)의 세정 챔버(2) 전체를 커버할 수 있도록 균일하게 다수가 형성된다.

상기 배출공(1)의 배열은, 예를 들면 초순수가 배출공(1)으로 흘러 내릴 때 제3보울(61)의 내벽면 전체를 세척할 수 있도록 배치하게 된다.

또한, 상기 세정챔버(2)를 외부와 밀폐되도록 형성하여 초순수(DIW)의 공급 시 외부로 초순수가 유출되지 않고, 외부의 이물질등에 의해 오염되지 않도록 한다.

상기 공급배관(3)은 초순수를 저장하고 있는 저장탱크(미 도시)에 연결되어 초순수를 공급받게 된다.

또한, 상기 배출공(1)은 최대한 제3보울(61)의 벽면에 근접되도록 형성하여, 배출공(1)에서 그냥 떨어지지 않고 제3보울(61)의 벽면을 따라 흘러내릴 수 있도록 구성하게 된다.

특히, 제3보울(61)의 벽면측으로 경사지게 배출공(1)을 형성하게 되면 보다 효과적으로 초순수가 제3보울(61)의 벽면을 타고 흘러내리도록 할 수 있게 됨으로써, 제1, 2약액의 제거 효과가 보다 향상될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 습식 기판 세정 장치의 작동 및 그 작용모드를 설명하면 다음과 같다.

기판(W)을 세정하기 위하여 먼저 스핀헤드(51)에 기판(W)을 올려놓은 상태에서, 구동부를 통해 스핀헤드(51)를 제1보울(59) 위치로 이동시킴과 아울러 회전시키고 노즐(53)을 회전 및 이동시키게 된다.

이와 동시에 약액공급부(52)를 통해 제1약액을 공급하면서 스핀헤드(51)에 안착되어 있는 기판(W)으로 제1약액을 분사하게 되는 바, 상기 제1약액이 분사되면 기판(W)에 충돌하면서 기판(스핀헤드)의 회전력에 의해 제1약액이 튀게 된다.

제1약액의 처리가 완료되면 이 상태에서 다시 스핀헤드(51)를 상승시켜 제2보울(60) 위치로 이동시킨 후 제2약액을 노즐부(53)에서 분사하여 기판(W)을 처리하게 된다.

상기한 바와 같이 제1, 2약액의 분사에 의해 기판(W)을 세정한 후, 초순수를 분사하여 기판(W)을 린스해야 하는 바, 상기 린스공정전에 공급배관(3)을 통해 세정챔버(2)로 초순수를 공급하게 된다.

세정챔버(2)에 초순수가 공급되면 이는 세정챔버(2) 내부에 충진되면서 세정챔버(2)의 하단에 형성되어 있는 배출공(1)을 통해 흘러내리게 된다.

세정챔버(2)의 저면에 형성되어 있는 배출공(1)을 통해 초순수가 흘러내리게 되면, 제3보울(61)의 벽면에 묻어있는 제1, 2약액이 세척되는 바, 이때 초순수가 제3보울(61)의 내측벽면 전체를 세척하기 때문에 제3보울(61)에 제1, 2약액이 완벽하게 제거된다.

즉, 스핀헤드(51)에 안착된 기판(W)을 제1, 2약액으로 세정하게 되면, 이때 스핀헤드(51)의 회전력에 의해 제1, 2약액이 튀어 오르면서 제3보울(61)까지도 튀어서 묻게 되는 바, 상기 제3보울(61)에 묻은 약액들은 세정챔버(2)에서 흘러내리는 초순수에 의해 세척된다.

여기서, 상기 세정챔버(2)에 형성된 배출공(1)은 비교적 조밀하게 형성되어 제3보울(61)의 벽면 전체에 초순수를 흘릴 수 있게 구성되어 있기 때문에, 제3보울(61)의 벽면 전체에 묻은 약액을 깨끗하게 제거할 수 있다.

세정챔버(2)의 배출공(1)을 통해 흘러내리는 초순수에 의해 제3보울(61)에 묻은 제1, 2약액이 세척되면, 다시 스핀헤드(51)를 상승시켜 제3보울(61)의 위치로 이동시킨 후, 노즐QN(53)에서 제3약액인 초순수를 분사하여 기판(W)을 세정하게 된다.

이때, 상기 제3보울(61)은 이미 세정챔버(2)에서 흘러내리는 초순수에 의해 세척되어 있는 상태이기 때문에, 초순수를 노즐부(53)에서 분사하여 기판(W)을 린스할 때에 초순수가 제3보울(61)에 튀고 기판(W)으로 다시 튀어도 역오염의 위험이 없게 되는 것이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

도 1은 본 발명에 따른 습식 기판 세정 장치를 도시한 단면도이다.

도 2는 도1에서 A-A 선 단면도이다.

도 3은 일반적인 매엽식 습식 기판 세정 장치를 도시한 개략 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

1: 배출공 2: 세정챔버

3: 공급배관 51: 스핀헤드

53: 노즐부 59: 제1보울

60: 제2보울 61: 제3보울

Claims (4)

1. 기판이 안착되고 세정공정을 위해 공급되는 약액에 대응하여 상하이동 및 회전하는 스핀헤드와, 상기 다수의 약액들을 공급하는 약액공급부와 연결되어 기판 표면으로 약액을 분사하는 노즐부와, 상기 약액들을 각각 회수하기 위해 설치된 제1, 2, 3보울을 포함하는 습식 기판 세정 장치에 있어서,

   상기 제3보울의 상단에 형성되어 있을 뿐만 아니라 초순수가 충진되고 제3보울을 타고 흘러내리도록 저면에 배출공이 다수 형성되어 있는 세정챔버와, 상기 세정챔버에 초순수를 공급하도록 설치되어 있는 공급배관을 포함함을 특징으로 하는 습식 기판 세정 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 배출공을 형성할 때 원통형인 제3보울의 면 전체를 세척할 수 있도록 구성함을 특징으로 하는 습식 기판 세정 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 배출공은 최대한 제3보울의 벽면에 근접되도록 형성하여 제3보울의 벽면을 따라 흘러내릴 수 있도록 구성함을 특징으로 하는 습식 기판 세정 장치.
4. 회전 및 승강하는 스핀헤드에 기판을 안착시키고 제1, 2 약액을 노즐부로 분 사하여 세정하고 초순수를 분사하여 린스를 하며 각각의 약액들을 제1, 2, 3보울로 포집하여 배출하도록 하는 습식 기판 세정 방법에 있어서,

   상기 초순수를 분사하여 린스를 하기 전에 제3보울에 형성된 세정챔버에 초순수를 공급하고 제3보울의 벽면을 타고 흘러내리면서 제1, 2약액을 세척하도록 하는 것을 포함함을 특징으로 하는 습식 기판 세정 방법.

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