KR20120024213A - 연속공정이 가능한 챔버 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연속공정이 가능한 챔버 시스템에 관한 것으로, 본 발명은 챔버와, 상기 챔버에 초순수와 세정약액을 선택적으로 공급하는 초순수공급부 및 세정약액 공급부와, 상기 챔버의 초순수와 세정약액을 배출하는 제1배출부와, 상기 챔버의 상부측에 초임계상태 가스를 공급하는 초임계공급부와, 상기 챔버의 상부측에 이소프로필알코올을 선택적으로 공급하는 IPA공급부와, 상기 초임계상태 가스를 배출하는 제2배출부를 포함한다. 이와 같은 구성의 본 발명은 하나의 챔버에서 습식세정, 초임계 세정 및 건조공정을 연속으로 처리할 수 있게 됨에 따라 보다 고집적 반도체의 효과적인 세정이 가능하며, 습식과 초임계 세정과정에서 웨이퍼를 이동시킬 필요가 없기 때문에 공정불량의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

연속공정이 가능한 챔버 시스템{Chamber system capable of continuous process}
본 발명은 연속공정이 가능한 챔버 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나의 챔버를 사용하여 습식 및 초임계 공정을 연속하여 진행할 수 있는 연속공정이 가능한 챔버 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 집적회로의 기술의 향상에 따라 반도체 패턴의 종형비는 점차로 증가하고 있으며, 반도체 제조에 사용하는 습식세정 기술로는 그 표면장력의 영향으로 미세구조의 안쪽까지 세정액이 침투하기가 어려워 세정능력 한계에 도달하였다. 또한 세정 후 건조 과정에서도 그 습식세정액의 표면장력 때문에 소자 패턴이 무너지는 등의 문제점이 발생하고 있다.
이와 같은 습식세정 및 건조의 단점을 보완하기 위하여 초임계 기술을 이용한 기판 처리장치가 제안되고 있다.
초임계란 액체와 기체의 중간 특징을 가지는 물질의 상태를 말하며, 높은 용해력과 높은 확산계수를 가지고 있으며, 낮은 점도 및 표면장력을 가지고 있어, 미세한 패턴의 사이로 침투가 용이하며, 또한 제거도 용이한 특징을 가지고 있다.
그러나 상기와 같이 초임계를 사용하기 위한 챔버는 고압이며, 종래에는 초임계 처리를 위한 챔버를 습식세정을 위한 챔버, 건조를 위한 챔버와 별도로 구비하였다.
즉, 습식세정, 초임계 세정, 초임계 건조의 단계를 통해 반도체 기판을 세정하고 건조시키기 위해서는 습식세정 챔버와 초임계 챔버를 각각 구비해야 한다.
이처럼 습식세정 챔버와 초임계 챔버를 별도로 구비하여 사용하는 경우 1차 습식세정 후, 건조되지 않은 반도체 웨이퍼를 초임계 처리하기 위하여 이동시켜야 했으며, 이때 이물이 재부착되거나 공정불량이 발생할 수 있는 가능성이 있는 문제점이 있었다.
따라서 초임계를 사용한 세정 및 건조 처리의 효율성이 인정되고는 있으나, 타 공정과의 연계가 어려워 실제 적용이 어려운 실정이다.
상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 하나의 챔버에서 습식처리와 초임계 처리를 연속으로 수행할 수 있는 연속공정이 가능한 챔버 시스템을 제공함에 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 챔버와, 상기 챔버에 초순수와 세정약액을 선택적으로 공급하는 초순수공급부 및 세정약액 공급부와, 상기 챔버의 초순수와 세정약액을 배출하는 제1배출부와, 상기 챔버의 상부측에 초임계상태 가스를 공급하는 초임계공급부와, 상기 챔버의 상부측에 이소프로필알코올을 선택적으로 공급하는 IPA공급부와, 상기 초임계상태 가스를 배출하는 제2배출부를 포함한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명 연속공정이 가능한 챔버 시스템은, 하나의 챔버에서 습식세정, 초임계 세정 및 건조공정을 연속으로 처리할 수 있게 됨에 따라 보다 고집적 반도체의 효과적인 세정이 가능하며, 습식과 초임계 세정과정에서 웨이퍼를 이동시킬 필요가 없기 때문에 공정불량의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한 하나의 챔버에서 습식 세정, 초임계 세정 및 건조가 가능하기 때문에 공정에 필요한 시간을 단축할 수 있으며, 따라서 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연속공정이 가능한 챔버 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1에서 습식공정이 진행되는 챔버의 구성도이다.
도 3은 초임계 공정이 진행되는 챔버의 구성도이다.
도 4는 IPA를 사용한 건조공정이 진행되는 챔버의 구성도이다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명 연속공정이 가능한 챔버 시스템의 바람직한 실시예의 구성과 작용을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연속공정이 가능한 챔버 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연속공정이 가능한 챔버 시스템은, 다수의 웨이퍼가 장입되어 외부에서 공급된 유체에 따라 장입된 웨이퍼들이 처리되는 공간을 제공하는 챔버(10)와, 상기 챔버(10)의 하부측에서 챔버(10) 내에 초순수를 공급하는 초순수공급부(20)와, 상기 챔버(10)의 하부측에서 상기 챔버(10) 내에 세정약액(chamical)을 공급하는 세정약액 공급부(30)와, 상기 챔버(10) 내의 초순수 또는 초순수와 세정약액의 혼합액을 배출하는 제1배출부(40)와, 상기 챔버(10)의 상부측에서 초임계상태의 가스를 공급하는 초임계 공급부(50)와, 상기 챔버(10)의 상부측에서 이소프로필알코올(이하, IPA)를 공급하는 IPA공급부(60)와, 상기 초임계상태의 가스 또는 IPA를 배출하는 제2배출부(70)를 포함하여 구성된다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연속공정이 가능한 챔버 시스템의 구성과 작용을 보다 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연속공정이 가능한 챔버 시스템은 초순수와 세정약액의 혼합 공급에 의한 습식세정, 초순수의 공급에 의한 린스공정, 초임계가스의 공급에 의한 세정공정, 초순수와 세정약액의 공급과 함께 초임계가스를 공급하여 웨이퍼를 세정하는 공정, 초임계상태의 가스를 공급하여 건조하는 공정, 초순수와 세정약액 또는 초순수에 의한 세정 또는 린스 후 IPA를 이용한 건조공정이 각각 선택적으로 가능한 구성이며, 아래에서는 이 과정들을 구체적으로 설명한다.
아래의 실시예들에서는 반도체 웨이퍼를 예로들어 설명하지만, LED, MEMS, 솔라셀, 정밀기계 등을 적용할 수 있음은 당연하다.
<습식 세정>
도 2는 상기 도 1에 도시한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연속공정이 가능한 챔버 시스템을 이용하여 습식세정을 하는 과정을 설명하기 위한 챔버의 구성도이다.
도 2를 참조하면 상기 챔버(10)의 내부에는 배스(11)가 위치하며, 상기 배스(11)의 내에 다수의 웨이퍼(W)가 장입된다. 상기 도면에서는 다수의 웨이퍼(W) 각각이 지면에 수직인 방향으로 장입된 상태를 나타내었으나, 지면과 평행한 상태로 장입될 수도 있으며, 지면에 대하여 0도에서 90도의 범위내에서 선택적으로 경사지게 장입할 수 있다.
습식 세정을 위하여 상기 초순수공급부(20)와 세정약액공급부(30) 각각과 챔버(10) 사이에 위치하는 밸브(V1,V2)가 모두 열린상태가 되며, 따라서 초순수와 세정약액이 각각 상기 배스(11)로 공급되어 혼합된다.
이와 같이 초순수와 세정약액의 혼합액에 의해 배스(11) 내에 장입된 웨이퍼(W)들은 세정처리된다.
이때 도면에는 생략되었지만, 상기 초순수와 세정약액의 침투율을 향상시키기 위하여 고압의 초임계가스(예를 들어 초임계 CO2와 첨가제)가 밸브(V4)를 통해 초임계공급부(50)로부터 챔버(10)의 내측 상부로 공급될 수 있다.
이때 챔버(10)의 내부 온도는 10 내지 400℃의 온도 범위에서 적당한 온도로 조절될 수 있도록 챔버(10) 외부 등에 히터 등의 가열수단이 더 마련될 수 있다.
이처럼 세정공정이 완료된 후에는 밸브(V3)가 열린 상태가 되어, 상기 배스(11) 내의 초순수와 세정약액을 외부로 배출하게 된다. 이때의 배출상태에서 밸브(V5)를 통해 IPA공급부(60)에서 IPA가 상기 챔버(10)의 내부로 공급되면 그 초순수와 IPA의 표면장력 차이에 의해 건조가 이루어질 수 있게 된다.
상기 IPA공급부(60)는 주로 건조공정에 사용하는 이소프로필알코올을 공급하는 것으로 설명되었으나, 초순수와는 표면장력에 차이를 가지는 에탄올, 메탄올 등의 알코올류를 공급할 수도 있다.
<습식 린스>
습식린스 과정에서는 상기 초순수공급부(20)에서 초순수가 상기 배스(11)로 공급되는 것이며, 린스가 가능한 첨가제가 혼합된 초임계상태의 가스가 초순수와 함께 챔버(10)로 공급되어 린스공정을 수행할 수 있다.
상기 초임계상태의 가스는 첨가제에 따라 세정, 린스 또는 건조가 가능한 상태로 되며, 습식 세정 또는 린스가 진행중인 상태에서도 해당 공정에 요구되는 첨가물이 첨가되어 함께 공급될 수 있다.
상기 린스가 진행된 후에는 역시 밸브(V3)를 통해 제1배출부(40)로 배출시킨다. 만약 초임계상태 가스가 공급된 상태라면, 그 초임계상태 가스는 밸브(V6) 및 제2배출부(70)를 통해 배출된다.
<초임계 처리(세정, 린스, 건조)>
도 3은 초임계 세정, 린스 또는 건조과정이 진행중인 본 발명 연속공정이 가능한 챔버 시스템의 구성도이다.
도 3을 참조하면 초임계 세정, 린스 또는 건조공정의 진행시에는 밸브(V4)를 제외한 모든 밸브(V1,V2,V3,V5,V6)는 닫힌 상태가 되며, 웨이퍼(W)가 장입된 상태에서 초임계상태의 가스와 첨가물이 함께 공급된다. 이때 챔버(10)의 내부 압력은 0 내지 500bar의 조건에서 동작된다.
상기 첨가물의 종류에 따라 세정, 린스 또는 건조가 이루어질 수 있음은 앞에서 설명하였다.
상기 초임계상태 가스와 첨가물이 함께 챔버(10)로 공급되어 웨이퍼(W)를 세정, 린스 또는 건조처리 할 때 상기 밸브(V4)는 닫히게 되며, 세정 또는 린스 처리가 완료된 상태에서, 밸브(V6)가 열려 초임계상태 가스와 첨가물은 제2배출부(70)를 통해 배출된다.
<습식 처리 후 건조>
도 4는 습식 처리 후 건조과정이 진행중인 챔버(10)의 내부 구성도이다.
도 4를 참조하면 습식세정 또는 습식린스 후 웨이퍼(W)를 건조하기 위해서 밸브(V4)를 열어 IPA를 챔버(10)에 공급하도록 구성된다.
상기 IPA는 챔버(10)의 내측 상부측으로부터 공급되며, 이때 밸브(V3)를 열린상태로 하여, IPA가 상기 습식세정 또는 습식린스 공정의 진행을 위해 사용된 초순수와 세정약액의 혼합물 또는 초순수를 밀어내면서, 그 초순수와의 표면장력 차이에 의하여 웨이퍼를 건조시킨다.
이때 초순수와 세정약액의 혼합물 또는 초순수는 열려진 밸브(V3)를 통해 제1배출부(40)로 배출된다.
이처럼 본 발명은 하나의 챔버(10)를 사용하면서도 습식 세정, 습식 린스, 습식과 초임계의 혼합 세정 및 린스, 초임계에 의한 세정, 린스, 건조를 수행할 수 있으며, 습식처리 후 IPA에 의한 건조도 챔버(10) 내에서 진행이 가능하게 된다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 연속공정이 가능한 챔버 시스템에 대하여 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였지만, 본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
10:챔버 11:배스
20:초순수공급부 30:세정약액공급부
40:제1배출부 50:초임계공급부
60:IPA공급부 70:제2배출부

Claims (7)

  1. 챔버;
    상기 챔버에 초순수와 세정약액을 선택적으로 공급하는 초순수공급부 및
    세정약액 공급부:
    상기 챔버의 초순수와 세정약액을 배출하는 제1배출부;
    상기 챔버의 상부측에 초임계상태 가스를 공급하는 초임계공급부;
    상기 챔버의 상부측에 이소프로필알코올을 선택적으로 공급하는 IPA공급부; 및
    상기 초임계상태 가스를 배출하는 제2배출부를 포함하는 연속공정이 가능한 챔버 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 챔버는,
    상기 초순수와 세정약액이 공급되어 장입된 세정대상물을 처리하는 배스를 더 포함하는 연속공정이 가능한 챔버 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 배스의 내에는 상기 세정대상물이 지면에 대하여 0도에서 90도의 범위에서 장입된 것을 특징으로 하는 연속공정이 가능한 챔버 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    IPA공급부는,
    이소프로필알코올 이외에, 에탄올, 메탄올 등의 알코올류을 공급하는 것을 특징으로 하는 연속공정이 가능한 챔버 시스템.
  5. 제2항에 있어서
    상기 배스에 세정약액이 공급된 상태에서 상기 세정대상물을 상기 세정약액에 침지시키고, 10 내지 400℃의 온도에서 세정을 하되, 상기 초임계공급부에서 공급되는 초임계가스에 의하여 압력이 50 ~ 400bar의 범위에서 유지되며, IPA공급부에서 공급되는 이소프로필알코올, 에탄올, 메탄올 등의 알코올류 첨가제에 의해 세정되는 것을 특징으로 하는 연속공정이 가능한 챔버 시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 배스에 초순수가 공급된 상태에서 상기 세정대상물을 상기 초순수에 침지시키고, 10 내지 400℃의 온도에서 세정을 하되, 상기 초임계공급부에서 공급되는 초임계가스에 의하여 압력이 50 ~ 400bar의 범위에서 유지되며, IPA공급부에서 공급되는 이소프로필알코올, 에탄올, 메탄올 등의 알코올류 첨가제에 의해 린스되는 것을 특징으로 하는 연속공정이 가능한 챔버 시스템.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 세정대상물은,
    반도체 웨이퍼, 엘이디, MEMS 또는 정밀부품인 것을 특징으로 하는 연속공정이 가능한 챔버 시스템.
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