KR20110077263A - 흄 제거 웨이퍼 세정용기 및 이를 포함하는 웨이퍼 세정장치 - Google Patents

흄 제거 웨이퍼 세정용기 및 이를 포함하는 웨이퍼 세정장치 Download PDF

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KR20110077263A
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Abstract

세정조의 외부에 발생하는 흄(fume)을 효과적으로 제거할 수 있는 흄 제거 웨이퍼 세정용기 및 이를 포함하는 웨이퍼 세정장치가 제시된다. 본 발명에 따른 웨이퍼 세정장치는 제1 세정액을 수용하는 제1 세정조, 상기 제1 세정조와 인접하게 배치되고, 제2 세정액을 수용하는 제2 세정조, 상기 제2 세정조의 외측에 배치되어 제2 세정조를 향해 순수를 분사하는 흄제거부, 및 상기 제2 세정조 외측에 배치되어 웨이퍼를 감지하는 감지센서를 포함하고, 상기 제1 세정액은 양이온기 또는 염 성분 중 하나를 발생시키고, 상기 제2 세정액은 양이온기 또는 염 성분 중 다른 하나를 발생시키는 것을 특징으로 한다. 상기 흄제거부는, 제2 세정조의 외측을 향하는 분사구를 구비하는 분사노즐, 상기 분사노즐에 연결되어 관로를 주기적으로 단속하는 타임밸브, 및 상기 타임밸브와 연결되어 순수를 제공하는 펌프를 포함한다. 본 발명에 따른 흄 제거 웨이퍼 세정용기 및 이를 포함하는 웨이퍼 세정장치에 의하면, 세정조 외부에 발생하는 흄을 효과적으로 제거하여 웨이퍼 감지센서의 오작동을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
웨이퍼, 세정, 흄, 순수.

Description

흄 제거 웨이퍼 세정용기 및 이를 포함하는 웨이퍼 세정장치 {Wafer Cleaning Bath and Wafer Cleaning Apparatus having the Same}
본 발명은 흄 제거 웨이퍼 세정용기 및 이를 포함하는 웨이퍼 세정장치에 관한 것으로, 구체적으로 세정조 외부에 발생하는 흄을 효과적으로 제거하여 웨이퍼 감지센서의 오작동을 미연에 방지할 수 있는 흄 제거 웨이퍼 세정용기 및 이를 포함하는 웨이퍼 세정장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자를 제조하기 위해서는 리소그래피, 증착 및 에칭 등의 공정을 반복적으로 수행한다. 이러한 공정들을 거치는 동안 기판(예를 들어 실리콘 웨이퍼) 상에는 각종 파티클, 금속 불순물, 유기물 등이 잔존하게 된다. 이와 같은 오염 물질은 제품의 수율 및 신뢰성에 악영향을 미치기 때문에 반도체 제조 공정에서는 기판에 잔존된 오염 물질들을 제거하기 위한 세정 공정이 수행되어야 한다.
이와 같이 기판을 세정하는 방식은 처리 방식에 따라 크게 건식(Dry)세정방식과, 습식(Wet)세정방식으로 구분될 수 있다. 그 중 습식세정방식은 여러 가지 약액이 일정 비율로 혼합된 세정액이 수용된 저장조 내부에 기판을 일정시간 침지 시켜 기판을 세정하는 방식을 말한다.
일반적인 습식세정방식에서 세정은, 린스, 제1 세정액, 제2 세정액, 순수 세정 등으로 이루어진다. 제1 세정액과 제2 세정액에 의한 케미컬(chemical) 세정조의 역할은 다음과 같다.
제1 세정액은 NH4OH, H2O2, H2O의 혼합액으로 구성되어 있으며, H2O2의 강한 산화 작용에 의해 산화(Oxidation)된 상태를 NH4OH의 식각 작용에 의해 유기 오염물 및 파티클(particle)을 제거한다.
Si(s) + 2H2O2(aq) --> SiO2(s) + 2H2O(l) : Oxidation
SiO2(s) + 2NH4OH(aq) --> (NH4)2SiO3(aq) + H2O(l) : Etching
제2 세정액은 HCL, H2O2, H2O의 혼합액으로 구성되어 있으며, 금속 불순물들이 HCL 이온과의 반응으로 제거된다.
HCL(aq) --> H+(aq) + Cl-(aq) : Acid dissociation
M(s) + 2H+(aq) --> M2+(aq) + H2(g): Metal ionization
습식세정방식에 따른 제1 세정액과 제2 세정액의 세정조에서의 양이온기와 음 성분이 반응하게 되는데, 이는 흄(F)을 발생시킨다. 도 1에 도시된 바와 같이, 세정조(12) 외부의 흄(F)은 웨이퍼(W) 감지센서(14)의 정상적인 작동을 블로킹(blocking)하여 정상적인 공정 진행을 불가능하게 한다. 즉, 세정조(12) 외부에 흄(F) 발생 시, 감지센서(14) 작동 오류로 인해 웨이퍼(W)가 없는 상태에서도 흄(F)에 의해 감지센서(14)가 웨이퍼(W)가 존재하는 것으로 판단하여 로봇 척(robot chuck)의 미스 알람(miss alarm)을 야기한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 목적은 세정조의 외부에 발생하는 흄을 효과적으로 제거하여 감지센서 오류를 미연에 방지할 수 있는 흄 제거 웨이퍼 세정용기 및 이를 포함하는 웨이퍼 세정장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 목적은 세정조의 외측으로 순수를 분사하여 세정조의 외측을 청결히 유지할 수 있는 흄 제거 웨이퍼 세정용기 및 이를 포함하는 웨이퍼 세정장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 웨이퍼 세정용기는, 세정액을 저장하는 세정조, 및 상기 세정조의 외측에 배치되고 상기 세정조를 향해 순수를 분사하는 흄제거부를 포함한다.
상기 흄제거부는, 상기 세정조의 외측을 향하는 분사구를 구비하는 분사노즐, 상기 분사노즐에 연결되어 관로를 주기적으로 단속하는 타임밸브, 및 사이 타임밸브와 연결되어 순수를 제공하는 펌프를 포함한다.
바람직하게, 상기 분사노즐은 복수의 분사구를 구비할 수 있고, 상기 분사구의 면적은 관로의 면적보다 작게 형성되어 상기 순수가 분무될 수 있도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정장치는, 제1 세정액을 수용하는 제1 세정조, 제2 세정액을 수용하는 제2 세정조, 및 상기 제2 세정조의 외측에 배치되어 상기 제2 세정조를 향해 순수를 분사하는 흄제거부를 포함하고, 상기 제1 세정 액은 양이온기 또는 염 성분 중 하나를 발생시키고, 상기 제2 세정액은 양이온기 또는 염 성분 중 다른 하나를 발생시키는 것을 특징으로 한다.
상기 웨이퍼 세정장치는 상기 제2 세정조 외측에 배치되어 웨이퍼를 감지하는 감지센서를 더 포함할 수 있다. 상기 흄제거부는 상기 제2 세정조와 상기 감지센서 사이로 순수를 분사하는 것이 바람직하다.
상기 웨이퍼 세정장치의 흄제거부는, 상기 제2 세정조의 외측을 향하는 분사구를 구비하는 분사노즐, 상기 분사노즐에 연결되어 관로를 주기적으로 단속하는 타임밸브, 및 상기 타임밸브와 연결되어 순수를 제공하는 펌프를 포함한다.
상기 웨이퍼 세정장치의 흄제거부는 상기 제2 세정조의 외측 하부에 배치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 흄 제거 웨이퍼 세정용기 및 이를 포함하는 웨이퍼 세정장치에 의하면, 세정조 외측에 발생하는 흄을 순수 분사를 통해 효과적으로 제거할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 흄 제거 웨이퍼 세정용기 및 이를 포함하는 웨이퍼 세정장치에 의하면, 세정조와 감지센서 사이로 순수를 분사하여 상기 영역에 존재하는 흄을 제거함으로써 흄에 의한 감지센서의 오작동을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 흄 제거 웨이퍼 세정용기 및 이를 포함하는 웨이퍼 세정장치에 의하면, 흄제거부의 설치 및 구조가 간단하여 공정 적용에 용이한 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 흄 제거 웨이퍼 세정용기 및 이를 포함하는 웨이퍼 세정장치에 의하면, 센서 오작동을 미연에 방지하여 원활한 연속 공정을 가능하게 하여 세정조 내 웨이퍼의 정체를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 흄 제거 웨이퍼 세정용기 및 이를 포함하는 웨이퍼 세정장치에 의하면, 세정조의 외벽을 순수에 의해 세정할 수 있어 세정조의 청결도를 유지할 수 있는 효과가 있다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 상기 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정장치(100)의 구성도이고, 도 3은 제2 세정조와 흄제거부의 단면 구성도이다. 도 4는 상기 흄제거부의 분사노즐의 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정장치(100)는 제1 세정조(110), 제2 세정조(120), 흄제거부(130) 및 감지센서(140)를 포함한다.
도 2를 참조하여, 제1 세정조(110)는 제1 세정액을 수용하여 웨이퍼를 세정 하는 저장조이고, 제2 세정조(120)는 제2 세정액을 수용하여 웨이퍼를 세정하는 저장조이다. 제1 세정조(110)와 제2 세정조(120) 사이에는 린스 세정조(R)가 배치될 수 있다. 본 실시예에서는 세정조가 제1 세정조(110)와 제2 세정조(120) 2개가 구비된 것을 예로 들어 설명하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 세정조는 서로 다른 세정액을 수용하도록 2개 이상으로 구성될 수 있다.
이러한 제1 세정조(110)와 제2 세정조(120)의 재질은 세정액과 반응하지 않는 재질이 이용되는 것이 바람직하며, 요구되는 조건에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 세정조(110) 및 제2 세정조(120)는 통상의 석영(quartz)으로 형성될 수 있으며, 기타 다른 재질을 사용할 수 있다.
세정액은 웨이퍼에 잔존하는 오염물질을 세정하기 위한 화학 용액으로서 단일 또는 복수 개의 화학 용액을 포함하여 구성될 수 있다.
제1 세정조(110)의 제1 세정액은 양이온기 또는 염 성분 중 하나를 발생시키고, 제2 세정조(120)의 제2 세정액은 양이온기 또는 염 성분 중 다른 하나를 발생시킨다.
본 실시예에서, 제1 세정조(110)의 제1 세정액은 NH4OH, H2O2, H2O의 혼합액으로 구성되고, 제2 세정조(120)의 제2 세정액은 HCL, H2O2, H2O의 혼합액으로 구성된다.
제1 세정조(110)의 양이온기인 NH4+가 제2 세정조(120) 외부로 이동하게 되고, 제2 세정조(120)에서 발생된 염 성분인 Cl-와 반응하여, 제2 세정조(120) 외부 에 흄(F)이 발생하게 된다.
흄제거부(130)는 제1 세정조(110) 또는 제2 세정조(120) 중 적어도 어느 하나의 외측에 배치되어, 상기 제1 세정조(110) 또는 제2 세정조(120) 중 적어도 어느 하나를 향해 순수(DIW)를 유닛이다.
상기 흄제거부(130)는 세정조의 외측에 배치될 수 있으며, 본 실시예에서는 상기 흄제거부(130)가 제2 세정조(120)의 외측에 구비된 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
감지센서(140)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 세정조(120)의 외측에 배치되어, 제2 세정조(120) 내의 웨이퍼 존재 유무를 감지한다. 감지센서(140)는 제2 세정조(120) 둘레로 복수 개가 구비될 수 있다.
이하에서는 도 3을 참조하여 흄제거부(130)에 대해 상세히 설명하도록 한다.
흄제거부(130)는 분사노즐(132), 타임밸브(134), 및 펌프(136)를 포함한다.
감지센서(140)의 오작동을 방지하기 위해서는 센서(140) 주위에 발생되는 흄(F)을 효율적으로 제거하는 것이 필수적이다. 이를 위해서는 흄(F) 발생 자체를 억제하는 방법과 발생된 흄(F)을 효율적으로 제어하는 방법이 있다.
제1 세정조(110)와 제2 세정조(120)를 이용한 습식세정 방식에서는 흄(F)의 방생 자체를 억제하는 것은 어려우므로 본 실시예에서는 흄제거부(130)를 이용하여, 발생된 흄(F)을 효과적으로 제거한다.
분사노즐(132)은 제2 세정조(120)의 외측에 위치하여, 상기 제2 세정조(120)와 감지센서(140) 사이로 순수를 분사한다. 분사노즐(132)은 복수의 분사구(1322) 를 구비하고 있으며, 상기 분사구(1322)는 상기 제2 세정조(120)의 외측을 향하도록 구성된다. 구체적으로, 분사구(1322)는 제2 세정조(120)와 감지센서(140) 사이 공간으로 향하고 있으며, 상기 공간에 존재하는 흄(F)을 효과적으로 제거하여 감지센서(140)의 작동 오류를 방지한다.
흄(F)은 제1 세정조(110)의 양이온기인 NH4+와 제2 세정조(120)의 염 성분인 Cl-가 반응하여 생성된 염 화합물로서, 분사구(1322)에서 분사되는 순수에 의해 쉽게 제거되는 특성을 가진다.
분사노즐(132)은 복수의 분사구(1332)를 구비한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 분사노즐(132)의 전면에는 복수의 분사구(1332)가 구비되어 순수가 넓은 영역으로 분사될 수 있도록 한다.
관로(138)가 분사노즐(132)의 후방과 연결되고, 상기 관로(138)는 복수의 분사구(1332)로 분기하도록 형성된다.
분사구(1332)의 면적은 관로(138)의 면적보다 작게 형성된다. 베르누이 법칙에 의해 넓은 관로(138)에서 제공되는 순수는 좁은 유로의 분사구(1332)를 통과하면서 속도가 빨라짐과 동시에 압력이 낮아지게 된다. 이에 의해, 분사구(1332)를 빠져 나온 순수는 넓은 영역으로 분무(spray)될 수 있다. 따라서, 분사구(1332) 전방의 넓은 영역으로 순수가 분무되므로, 넓은 영역에 존재하는 흄(F)을 보다 효과적으로 제거할 수 있다.
분사노즐(132)은 제2 세정조(120)의 하부에 위치한다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 분사노즐(132)은 제2 세정조(120)의 하부에 위치함으로써, 설치를 위한 충분한 공간을 확보할 수 있다.
하부에 위치한 분사노즐(132)은 제2 세정조(120)의 상부를 향하도록 비스듬하게 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 분사구(1332)는 제2 세정조(120)와 감지센서(140) 사이의 공간을 향하도록 비스듬하게 배치된다.
복수의 분사노즐(132)이 구비될 수 있으며, 상기 복수의 분사노즐(132)는 제2 세정조(120)의 하부 둘레를 따라 일정 간격 이격되게 배치될 수 있다. 바람직하게, 상기 복수의 분사노즐(132)의 개수는 복수의 감지센서(140)의 개수에 대응되게 구비될 수 있으며, 상기 복수의 분사노즐(132)은 각각 대응하는 감지센서(140)에 인접하게 배치될 수 있다.
분사노즐(132)은 순수가 통과하는 유로인 관로(138)에 의해서 타임밸브(time valve; 134)와 연결된다.
타임밸브(134)는 분사노즐(132)로 공급되는 순수가 통과하는 관로(138)를 주기적으로 단속하는 밸브 부재이다. 상기 타임밸브(134)에 의해 분사노즐(132)에서 분사되는 순수의 주기를 조절할 수 있으며, 이에 의해 발생된 흄(F)을 효과적으로 제거함과 동시에, 지속적인 순수 분사에 따른 비용 증가의 부담을 감소시킬 수 있다.
타임밸브(134)는 관로(138)를 통해서 펌프(136)에 연결된다. 상기 펌프(136)의 일 측은 상기 타임밸브(134)와 연결된 관로(138)에 연결되고, 타 측은 순수를 저장하는 순수 저장조에 연결된다.
순수 저장조와 펌프(136) 사이의 관로에는 필터가 구비될 수 있으며, 필터는 순수에서 각종 파티클을 포함하는 잔존물을 걸러내어 저청정도의 순수를 고청정도의 순수로 변화시킨다.
펌프(136)는 필터를 통해 고청정도 상태의 순수를 가압하여 관로(138)를 통해 지속적으로 순수가 타임밸브(134) 쪽으로 이송하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정장치(100)에 의하면 제2 세정조(120)의 외측에서 발생하는 흄(F)을 효과적으로 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 제2 세정조(120)의 외부를 순수에 의해 세정함으로써 청정도를 유지할 수 있는 효과가 있다.
흄(F)의 효과적인 제거에 의해서 감지센서(140)의 오작동을 미연에 방지함으로써 원활한 공정의 수행이 가능하도록 하여, 세정조 내 웨이퍼의 정체를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정장치(100)는 설치 및 구조가 간단하여, 실제 공정에 용이하게 적용할 수 있다.
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.
본 명세서 내에 포함되어 있음.
도 1은 종래 웨이퍼 세정조의 단면 구성도이다;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정장치의 구성도이다;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세정조와 흄제거부의 단면 구성도이다;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 흄제거부의 분사노즐의 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 웨이퍼 세정장치 110 : 제1 세정조
120 : 제2 세정조 130 : 흄제거부
132 : 분사노즐 1332 : 분사구
134 : 타임밸브 136 : 펌프
138 : 관로 140 : 감지센서
F : 흄 W : 웨이퍼

Claims (8)

  1. 웨이퍼를 수용하여, 상기 웨이퍼를 세정하는 웨이퍼 세정용기에 있어서,
    세정액을 저장하는 세정조; 및
    상기 세정조의 외측에 배치되고, 상기 세정조를 향해 순수를 분사하는 흄제거부;
    를 포함하는 웨이퍼 세정용기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 흄제거부는,
    상기 세정조의 외측을 향하는 분사구를 구비하는 분사노즐;
    상기 분사노즐에 연결되어, 관로를 주기적으로 단속하는 타임밸브; 및
    상기 타임밸브와 연결되어, 순수를 제공하는 펌프;
    를 포함하는 웨이퍼 세정용기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 분사노즐은 복수의 분사구를 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정용기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 분사구의 면적은 관로의 면적보다 작게 형성되어, 상기 순수가 분무되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정용기.
  5. 웨이퍼가 수용되어, 상기 웨이퍼를 세정하는 웨이퍼 세정장치에 있어서,
    제1 세정액을 수용하는 제1 세정조;
    제2 세정액을 수용하는 제2 세정조; 및
    상기 제1 세정조 또는 제2 세정조 중 적어도 어느 하나의 외측에 배치되어, 상기 제1 세정조 또는 제2 세정조 중 적어도 어느 하나를 향해 순수를 분사하는 흄제거부;
    를 포함하고,
    상기 제1 세정액은 양이온기 또는 염 성분 중 하나를 발생시키고, 상기 제2 세정액은 양이온기 또는 염 성분 중 다른 하나를 발생시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 세정조 또는 제2 세정조 중 적어도 어느 하나의 외측에 배치되어, 웨이퍼를 감지하는 감지센서를 더 포함하고,
    상기 흄제거부는 상기 제1 세정조 또는 제2 세정조 중 적어도 어느 하나와 상기 감지센서 사이로 순수를 분사하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.
  7. 제5항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흄제거부는,
    상기 상기 제1 세정조 또는 제2 세정조 중 적어도 어느 하나의 외측을 향하는 분사구를 구비하는 분사노즐;
    상기 분사노즐에 연결되어, 관로를 주기적으로 단속하는 타임밸브; 및
    상기 타임밸브와 연결되어, 순수를 제공하는 펌프;
    를 포함하는 웨이퍼 세정장치.
  8. 제5항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흄제거부는 상기 제1 세정조 또는 제2 세정조 중 적어도 어느 하나의 외측 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.
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