KR20190117785A - 반도체 기판을 세정하기 위한 장치 - Google Patents

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KR20190117785A
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Abstract

반도체 기판을 세정하기 위한 장치는 챔버(101), 척(102), 액체 수집기(104), 봉입 벽(105), 적어도 하나의 구동 메커니즘(106), 적어도 하나의 내부 디스펜서(111), 및 적어도 하나의 외부 디스펜서(118)를 구비한다. 상기 챔버(101)는 상부벽(1011), 측벽(1012) 및 하부벽(1013)을 갖는다. 상기 척(102)은 반도체 기판(103)을 보유하기 위해 상기 챔버(101) 내에 배치된다. 상기 액체 수집기(104)는 상기 척(102)을 둘러싼다. 상기 봉입 벽(105)은 상기 액체 수집기(104)를 둘러싼다. 상기 적어도 하나의 구동 기구(106)는 상기 봉입 벽(105)을 상하 이동시키도록 구동하며, 상기 적어도 하나의 구동 기구(106)가 상기 봉입 벽(105)을 위로 이동시킬 때, 상기 액체 수집기(104), 상기 봉입 벽(105), 상기 챔버(101)의 상부벽(1011) 및 상기 챔버(101)의 하부벽(1013)에 의해 밀봉실(110)이 형성된다. 상기 적어도 하나의 내부 디스펜서(111)는 상기 밀봉실(110) 내에 배치된다. 상기 적어도 하나의 외부 디스펜서(118)는 상기 밀봉실(110) 외부에 배치된다. 상기 적어도 하나의 외부 디스펜서(118)는, 상기 봉입 벽(105)이 아래로 이동하도록 구동된 후에, 상기 밀봉실(110) 내외로 출입한다.

Description

반도체 기판을 세정하기 위한 장치
본 발명은 일반적으로 반도체 소자 제조 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게 반도체 기판을 세정하기 위한 장치로서, 상기 장치의 세정 챔버 내의 부품에 대해 산 또는 알칼리 흄(alkali fume)의 부식을 방지하는 것에 관한 것이다.
반도체 산업의 발달에 따라, 반도체 소자의 특성 크기는 계속적으로 감소하고 있고, 칩의 집적이 증가하고 있다. 이에 따라, 기판 표면 청결에 대한 요구가 매우 엄격해지는데, 그 이유는 불량한 세정이 집적 회로 제조비용을 증대시키는 소자 결함을 야기할 수 있기 때문이다. 고품질 반도체 소자를 얻기 위해, 기판은 매우 깨끗한 표면을 가져야만 하며, 이는 입자, 금속, 유기물 등이 존재하지 않음을 의미한다. 그러나, 완전히 깨끗한 기판 표면이 존재하지 않지만, VLSI의 개발은 기판 표면이 가능한 한 깨끗하게 되는 것으로 요구하며, 이는 기판 세정 프로세스 에 직면하게 한다. 이제 통상적으로 가해지는 세정 방법은 유기 용매, 알칼리 용액, 산 용액, 계면활성제, 및 울트라 또는 메가 음파와 함께 작용하는 다른 화학 시약, 기판의 표면으로부터 입자, 금속, 유기물 등의 오염물을 제거하기 위한 가열 및 다른 물리적 조치를 이용한 다음, 깨끗한 기판을 얻기 위해 탈이온수로 기판을 린스하는 습식 화학 세정이다.
일반적으로, SPM (H2SO4+H2O2+H2O) 세정액은 기판의 표면으로부터 유기 오염물질을 제거하는데 이용된다. SPM 세정액은 강한 산화 능력을 가지며, 이는 유기 오염물질 및 일부 금속 오염물질을 제거할 수 있다. SPM 세정은 H2SO4 용액의 높은 농도를 필요로 하고, 고온(120℃-150℃)에서 수행된다. 이러한 높은 농도 및 높은 온도는 황산 흄을 발생시킬 것이다. 황산 흄의 효과적인 처리가 결여됨으로 인해, SPM의 사용이 제한되고, SPM 세정이 널리 보급될 수 없다. 종래의 기판 세정 장치에서, 고온 황산 흄은 기판 세정 장치의 세정 챔버를 채울 수 있어, 세정 챔버 내의 부품에 황산 흄의 부식을 야기한다. 또한, IPA(이소프로필 알콜)가 기판 세정 공정에 통상적으로 이용된다. IPA는 인화성 액체라고 알려져 있다. 개방된 화염 또는 높은 열은 IPA 연소 폭발을 유도할 것이다. 따라서, 종래의 기판 세정 장치에서 고온 SPM의 사용은 생산 안전성에 심각한 위협을 제공한다.
따라서, 본 발명의 목적은 반도체 기판을 세정하기 위한 장치를 개시하는 것이며, 상기 장치는 상기 장치의 세정 챔버 내의 부품에 대해 황산 흄의 부식을 방지한다.
본 발명의 또 다른 목적은 반도체 소자의 제조 안전성을 향상시키는 것이다.
본 발명의 일 실시예에서, 반도체 기판을 세정하기 위한 장치는 챔버, 척, 액체 수집기, 봉입 벽, 적어도 하나의 구동 메커니즘, 적어도 하나의 내부 디스펜서, 및 적어도 하나의 외부 디스펜서를 구비한다. 상기 챔버는 상부벽, 측벽 및 하부벽을 갖는다. 상기 척은 반도체 기판을 보유하기 위해 상기 챔버 내에 배치된다. 상기 액체 수집기는 상기 척을 둘러싼다. 상기 봉입 벽은 상기 액체 수집기를 둘러싼다. 상기 적어도 하나의 구동 기구는 상기 봉입 벽을 상하 이동시키도록 구동하며, 상기 적어도 하나의 구동 기구가 상기 봉입 벽을 위로 이동시킬 때, 상기 액체 수집기, 상기 봉입 벽, 상기 챔버의 상부벽 및 상기 챔버의 하부벽에 의해 밀봉실이 형성된다. 상기 적어도 하나의 내부 디스펜서는 상기 밀봉실 내에 배치된다. 상기 적어도 하나의 외부 디스펜서는 상기 밀봉실 외부에 배치된다. 상기 적어도 하나의 외부 디스펜서는, 상기 봉입 벽이 아래로 이동하도록 구동된 후에, 상기 밀봉실 내외로 출입한다.
본 발명은 상기 챔버 내에 상기 밀봉실을 구성하고, 상기 반도체 기판 상에 고온 SPM 등을 전달하는데 이용될 수 있는 내부 디스펜서가 상기 밀봉실 내에 배치되어, 고온 SPM 세정 공정이 상기 밀봉실 내에서 이루어지고, 산 흄이 상기 밀봉실 내에서 밀봉되어, 산 흄이 상기 챔버를 채워서 상기 챔버 내의 부품을 부식시키는 것을 회피한다. 고온 SPM 세정 공정이 종료되어 상기 밀봉실의 온도가 냉각된 후에, 상기 적어도 하나의 구동 메커니즘은 상기 봉입 벽을 아래로 이동시키도록 구동하고, 상기 밀봉실 외부에 배치된 상기 외부 디스펜서 및/또는 울트라 또는 메가 음파 장치는 상기 반도체 기판을 처리하도록 상기 밀봉실 내로 들어갈 수 있다. 고온 SPM 세정이 상기 챔버로부터 격리되기 때문에, 상기 외부 디스펜서가 IPA를 전달하는데 이용되더라도, 상기 밀봉실의 온도가 냉각되어 있기 때문에, IPA는 안전하게 사용될 수 있다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 기판을 세정하는 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 배기 파이프와 결합된 디스펜서를 도시한다.
도 3a 내지 도 3c는 디스펜서 및 배기 파이프의 조합에 대한 다양한 단면 프로파일을 도시한다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 기판을 세정하는 장치를 도시한 도면이다.
도 5 내지 도 7은 반도체 기판을 불균일하게 가열하기 위한 척에 적용되는 다양한 가열 장치를 도시한 도면이다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 기판 세정 장치를 도시한다. 상기 장치는 챔버(101)를 갖는다. 챔버(101)는 상부벽(1011), 측벽(1012) 및 하부벽(1013)을 갖는다. 일반적으로, 챔버(101)의 측벽(1012)은 반도체 기판(103)을 이송하기 위한 개구부를 갖는다. 상기 개구는 개방 또는 폐쇄하도록 제어되는 도어에 의해 통상적으로 밀봉된다. 척(102)은 반도체 기판(103)을 보유하기 위해 챔버(101) 내에 위치된다. 척(102)은 회전 구동 장치에 의해 회전하도록 구동된다. 반도체 기판(103)은 척(102)과 함께 회전한다. 액체 수집기(104)는 척(102)을 둘러싼다. 액체 수집기(104)는, 그 내에 수집된 액체를 분리한 적어도 하나의 환형의 경사진 트로프를 갖는다. 일례로서, 액체 수집기(104)는 2개의 환형의 경사진 트로프(1041, 1042)를 갖는다. 모든 환형의 경사진 트로프(1041, 1042)는 수집된 액체가 드레인되는 파이프(미도시)에 연결된다. 모든 환형의 경사진 트로프(1041, 1042)는 상이한 액체를 수집하는데 이용된다. 액체 수집기(104)는 적어도 하나의 수직 액추에이터에 의해 척(102)에 대해 상대적으로 상하 이동하도록 구동되어, 척(102)이 하나의 환형의 경사진 트로프에 대응한다. 대안적으로, 척(102)은 수직 액추에이터에 의해 액체 수집기(104)에 대해 상대적으로 상하 이동하도록 구동될 수 있어, 척(102)이 하나의 환형의 경사진 트로프에 대응한다.
칼럼형 봉입 벽(105)은 액체 수집기(104)를 둘러싼다. 봉입 벽(105)은, 봉입 벽(105)을 상하 이동하도록 구동하는 적어도 하나의 구동 메커니즘(106)에 연결한다. 상기 실시예에 도시된 바와 같이, 봉입 벽(105)을 상하 이동하도록 구동하기 위해 봉입 벽(105)에 연결하도록 제공된 2개의 구동 메커니즘(106)이 있다. 중공 칼럼형 슈라우드(107)는 챔버(101)의 상부벽(1011) 상에 고정된다. 봉입 벽(105)이 구동 메커니즘(106)에 의해 위로 이동하도록 구동될 때, 봉입 벽(105)의 상단부는 밀봉에 도달하기 위해 슈라우드(107)의 하단부와 접촉하고, 봉입 벽(105)의 하단부는 밀봉에 도달하기 위해 액체 수집기(104)의 상단부와 접촉한다. 밀봉을 개선하기 위해, 제1 시일 링(108)은 봉입 벽(105)의 상단부와 슈라우드(107)의 하단부 사이에 배치되고, 제2 시일 링(109)은 봉입 벽(105)의 하단부와 액체 수집기(104)의 상단부 사이에 배치된다. 따라서, 구동 메커니즘(106)이 봉입 벽(105)을 위로 이동하도록 구동할 때, 도 1c에 도시된 바와 같이, 밀봉실(110)은 액체 수집기(104), 봉입 벽(105), 슈라우드(107), 챔버(101)의 상부벽(1011), 및 챔버(101)의 하부벽(1013)에 의해 형성된다. 봉입 벽(105) 및 슈라우드(107)의 재료는 PTFE, PP, PVC, PVDF 또는 PEEK일 수 있다.
적어도 하나의 내부 디스펜서(111)는 반도체 기판(103)상에 화학물질을 전달하기 위해 밀봉실(110) 내에 배치된다. 상이한 프로세스 요건에 따라, 화학물질은 온도가 90℃보다 높은 고온 SPM일 수 있다. SPM은 이와 같은 고온 하에서 산 흄을 생성할 것이다. SPM 이외에, 증기 또는 흄을 생성할 수 있는 다른 화학물질이 상기 장치에 적용된다. 산 흄을 시기 적절하게 배기하기 위해, 바람직하게, 내부 디스펜서(111)는 공기 추출기와 연결되는 배기 파이프(112)와 결합된다. 내부 디스펜서(111)는 반도체 기판(103) 상에 화학 물질을 전달하는 한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 배기 파이프(112)를 통해 화학물질 흄이 배출된다. 일 실시예에서, 배기 파이프(112)의 단면 프로파일은 원이고, 내부 디스펜서(111)는 도 3a에 도시된 바와 같이 배기 파이프(112)의 외벽에 대해 위치된다. 또 다른 실시예에서, 배기 파이프(112)의 단면 프로파일은 반원이고, 내부 디스펜서(111)는 도 3b에 도시된 바와 같이 배기 파이프(112)의 중심에 위치한다. 또 다른 실시예에서, 배기 파이프(112)의 단면 프로파일은 원이고, 내부 디스펜서(111)는 도 3c에 도시된 바와 같이 배기 파이프(112) 내부에 위치된다. 내부 디스펜서(111) 및 배기 파이프(112)를 회전 구동시키기 위해 회전 액추에이터(114)가 이용된다. 고온 SPM 세정 공정을 수행하기 위해 반도체 기판(103) 상에 고온 SPM을 전달하는데 내부 디스펜서(111)가 이용되면, 회전 액추에이터(114)는 내부 디스펜서(111) 및 배기 파이프(112)를 구동하여 아이들 위치(113)로부터 반도체 기판(103)으로 회전하며, 내부 디스펜서(111) 및 배기 파이프(112)는 반도체 기판(103)의 중심과 에지 사이에서 회전하도록 구동된다. 회전 액추에이터(114)는 내부 디스펜서(111) 및 배기 파이프(112)를 구동하여 반도체 기판(103)으로부터 아이들 위치(113)로 회전하며, 내부 디스펜서(111) 및 배기 파이프(112)는 고온 SPM 세정 공정이 완료된 후에 아이들 위치(113)에 머문다.
밀봉실(110)을 세정하기 위해 밀봉실(110) 내에 한 쌍의 노즐이 배치된다. 예컨대, 고온 SPM 세정 공정이 마무리된 후에, 한 쌍의 노즐은 밀봉실(110)을 세정하도록 탈이온수를 분사하여, SPM 잔여물을 제거한다. 노즐의 개수는 제한되지 않는다. 밀봉실(110)이 세정될 수 있는 한, 노즐의 임의의 개수 및 분포가 허용가능하다. 챔버(101)의 하부벽(1013) 상에 그리고 챔버(110)의 내부에는 배기 구멍(115) 및 드레인 구멍(116)이 형성된다. 밀봉실(110) 내의 가스, 증기 및 흄은 배기 구멍(115)을 통해 배출될 수 있다. 밀봉실(110) 내의 액체는 드레인 구멍(116)을 통해 배출될 수 있다. 밀봉실(110) 내에 깨끗한 공기를 공급하기 위해 챔버(101)의 상부벽(1011) 상에는 팬 필터 유닛(FFU)(117)이 배치된다.
적어도 하나의 외부 디스펜서(118)는 반도체 기판(103) 상에 화학물질, 가스 또는 세정액을 공급하기 위해 밀봉실(110) 외부에 배치된다. 프로세스 요건에 따라, 외부 디스펜서(118)는 반도체 기판(103) 상에 IPA(이소프로필 알콜)를 전달하는데 이용될 수 있다. 외부 디스펜서(118)는 봉입 벽(105)이 아래로 이동하도록 구동된 후에 밀봉실(110) 내외로 출입한다. 울트라 또는 메가 음파 장치(119)는 반도체 기판(103)을 세정하도록 울트라 또는 메가 음파 에너지를 제공하기 위해 밀봉실(110) 외부에 배치된다. 울트라 또는 메가 음파 장치(119)는 봉입 벽(105)이 아래로 이동하도록 구동된 후에 밀봉실(110) 내외로 출입한다. 챔버(101)의 하부벽(1013)은 밀봉실(110) 외부에 또 다른 배출 구멍(120) 및 또 다른 드레인 구멍(121)을 형성한다.
도 1a 내지 도 1d에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(103)을 세정하기 위한 장치를 이용할 때, 척(102)은 위로 이동하도록 구동되어 로딩 위치에 도달한다. 도어를 개방하여 로봇은 개구를 통해 반도체 기판(103)을 챔버(101) 내로 이송시키고, 척(102) 상에 반도체 기판(103)을 놓는다. 도어를 닫고, 척(102)은 아래로 이동하도록 구동되어 척(102)이 액체 수집기(104)의 하나의 환형의 경사진 트로프에 대응하는 프로세스 위치에 도달한다. 구동 메커니즘(106)은 봉입 벽(105)을 위로 이동시키도록 구동한다. 도 1c에 도시된 바와 같이, 액체 수집기(104), 봉입 벽(105), 슈라우드(107), 챔버(101)의 상부벽(1011) 및 챔버(101)의 하부벽(1013)에 의해 둘러싸인 밀봉실(110)이 형성된다. 밀봉 링은 밀봉실(110)의 시일을 개선하는데 이용된다. 내부 디스펜서(111) 및 배기 파이프(112)는, 도 1d에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(103)을 회전시키도록 구동된다. 내부 디스펜서(111) 및 배기 파이프(112)는 반도체 기판(103)의 중심과 에지 사이에서 회전하도록 구동되고, 내부 디스펜서(111)는 척(102)이 스핀 속도로 회전하도록 구동되는 동안에 반도체 기판(103) 상에 고온 SPM을 전달한다. 고온 SPM 세정 공정이 완료된 후, 구동 메커니즘(106)은 도 1a에 도시된 바와 같이, 봉입 벽(105)을 아래로 이동시키도록 구동한다. 외부 디스펜서(118)는 밀봉실(110) 내에 들어가 반도체 기판(103) 상에 화학물질, 가스 또는 세정액을 전달한다. 울트라 또는 메가 음파 장치(119)는 도 1b에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(103)에 울트라 또는 메가 음파 세정을 가하기 위해 밀봉실(110) 내에 들어온다. 반도체 기판(103) 상에 IPA(이소프로필 알콜)를 전달하기 위해 외부 디스펜서(118)가 이용되는 경우, 바람직하게, 밀봉실(110)의 온도는 외부 디스펜서(118)가 밀봉실(110)에 들어가기 전에 냉각되어, IPA 연소 폭발을 유도하는 고열을 회피한다. 고온 SPM 세정이 격리되기 때문에, 밀봉실(110) 내에는 산 흄이 밀봉되지 않아, 챔버(101)와, 챔버(101) 내의 부식하는 부품을 산 흄이 채우는 것을 회피할 뿐만 아니라, IPA는 안전하게 이용될 수 있다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 기판을 세정하는 장치를 도시한다. 상기 장치는 챔버(401)를 갖는다. 챔버(401)는 상부벽(4011), 측벽(4012) 및 하부벽(4013)을 갖는다. 일반적으로, 챔버(401)의 측벽(4012)은 반도체 기판(403)을 이송하기 위한 개구부를 갖는다. 상기 개구는 개방 또는 폐쇄하도록 제어되는 도어에 의해 통상적으로 밀봉된다. 척(402)은 반도체 기판(403)을 보유하기 위해 챔버(401) 내에 위치된다. 척(402)은 회전 구동 장치에 의해 회전하도록 구동된다. 반도체 기판(403)은 척(402)과 함께 회전한다. 액체 수집기(404)는 척(402)을 둘러싼다. 액체 수집기(404)는, 그 내에 수집된 액체를 분리한 적어도 하나의 환형의 경사진 트로프를 갖는다. 일례로서, 액체 수집기(404)는 2개의 환형의 경사진 트로프(4041, 4042)를 갖는다. 모든 환형의 경사진 트로프(4041, 4042)는 수집된 액체가 드레인되는 파이프(미도시)에 연결된다. 모든 환형의 경사진 트로프(4041, 4042)는 상이한 액체를 수집하는데 이용된다. 액체 수집기(404)는 적어도 하나의 수직 액추에이터에 의해 척(402)에 대해 상대적으로 상하 이동하도록 구동되어, 척(402)이 하나의 환형의 경사진 트로프에 대응한다. 대안적으로, 척(402)은 수직 액추에이터에 의해 액체 수집기(404)에 대해 상대적으로 상하 이동하도록 구동될 수 있어, 척(402)이 하나의 환형의 경사진 트로프에 대응한다.
칼럼형 봉입 벽(405)은 액체 수집기(404)를 둘러싼다. 봉입 벽(405)은, 봉입 벽(405)을 상하 이동하도록 구동하는 적어도 하나의 구동 메커니즘(406)에 연결한다. 상기 실시예에 도시된 바와 같이, 봉입 벽(405)을 상하 이동하도록 구동하기 위해 봉입 벽(405)에 연결하도록 제공된 2개의 구동 메커니즘(406)이 있다. 봉입 벽(405)이 구동 메커니즘(406)에 의해 위로 이동하도록 구동될 때, 봉입 벽(405)의 상단부는 밀봉에 도달하기 위해 챔버(401)의 상부벽(4011)과 접촉하고, 봉입 벽(405)의 하단부는 밀봉에 도달하기 위해 액체 수집기(104)의 상단부와 접촉한다. 밀봉을 개선하기 위해, 봉입 벽(405)의 상단부와 챔버(401)의 상부벽(4011) 사이에는 시일 링이 배치되고, 봉입 벽(405)의 하단부와 액체 수집기(404)의 상단부 사이에는 제2 시일 링(409)이 배치된다. 따라서, 구동 메커니즘(406)이 봉입 벽(405)을 위로 이동하도록 구동할 때, 도 4c에 도시된 바와 같이, 밀봉실(410)은 액체 수집기(404), 봉입 벽(405), 챔버(401)의 상부벽(4011), 및 챔버(401)의 하부벽(4013)에 의해 형성된다.
적어도 하나의 내부 디스펜서(411)는 반도체 기판(403)상에 화학물질을 전달하기 위해 밀봉실(410) 내에 배치된다. 상이한 프로세스 요건에 따라, 화학물질은 온도가 90℃ 보다 높은 고온 SPM일 수 있다. SPM은 이와 같은 고온 하에서 산 흄을 생성할 것이다. SPM 이외에, 증기 또는 흄을 생성할 수 있는 다른 화학물질이 상기 장치에 적용된다. 산 흄을 시기 적절하게 배기하기 위해, 바람직하게, 내부 디스펜서(411)는 공기 추출기와 연결되는 배기 파이프(412)와 결합된다. 내부 디스펜서(411)는 반도체 기판(403) 상에 화학 물질을 전달하는 한편, 배기 파이프(412)를 통해 화학물질 흄이 배출된다. 일 실시예에서, 배기 파이프(412)의 단면 프로파일은 원이고, 내부 디스펜서(411)는 배기 파이프(412)의 외벽에 대해 위치된다. 또 다른 실시예에서, 배기 파이프(412)의 단면 프로파일은 반원이고, 내부 디스펜서(411)는 배기 파이프(412)의 중심에 위치한다. 또 다른 실시예에서, 배기 파이프(412)의 단면 프로파일은 원이고, 내부 디스펜서(411)는 배기 파이프(412) 내부에 위치된다. 내부 디스펜서(411) 및 배기 파이프(412)를 회전 구동시키기 위해 회전 액추에이터(414)가 이용된다. 고온 SPM 세정 공정을 수행하기 위해 반도체 기판(403) 상에 고온 SPM을 전달하는데 내부 디스펜서(411)가 이용되면, 회전 액추에이터(414)는 내부 디스펜서(411) 및 배기 파이프(412)를 구동하여 아이들 위치(413)로부터 반도체 기판(403)으로 회전하며, 내부 디스펜서(411) 및 배기 파이프(412)는 반도체 기판(403)의 중심과 에지 사이에서 회전하도록 구동된다. 회전 액추에이터(414)는 내부 디스펜서(411) 및 배기 파이프(412)를 구동하여 반도체 기판(403)으로부터 아이들 위치(413)로 회전하며, 내부 디스펜서(411) 및 배기 파이프(412)는 고온 SPM 세정 공정이 완료된 후에 아이들 위치(413)에 머문다.
밀봉실(410)을 세정하기 위해 밀봉실(410) 내에 한 쌍의 노즐이 배치된다. 예컨대, 고온 SPM 세정 공정이 마무리된 후에, 한 쌍의 노즐은 밀봉실(410)을 세정하도록 탈이온수를 분사하여, SPM 잔여물을 제거한다. 노즐의 개수는 제한되지 않는다. 밀봉실(410)이 세정될 수 있는 한, 노즐의 임의의 개수 및 분포가 허용가능하다. 챔버(401)의 하부벽(4013) 상에 그리고 밀봉실(410) 내에는 배기 구멍(415) 및 드레인 구멍(416)이 형성된다. 밀봉실(410) 내의 가스, 증기 및 흄은 배기 구멍(415)을 통해 배출될 수 있다. 밀봉실(410) 내의 액체는 드레인 구멍(416)을 통해 배출될 수 있다. 밀봉실(410) 내에 깨끗한 공기를 공급하기 위해 챔버(401)의 상부벽(4011) 상에는 팬 필터 유닛(FFU)(417)이 배치된다.
적어도 하나의 외부 디스펜서(418)는 반도체 기판(403) 상에 화학물질, 가스 또는 세정액을 공급하기 위해 밀봉실(410) 외부에 배치된다. 프로세스 요건에 따라, 외부 디스펜서(418)는 반도체 기판(403) 상에 IPA(이소프로필 알콜)를 전달하는데 이용될 수 있다. 외부 디스펜서(418)는 봉입 벽(405)이 아래로 이동하도록 구동된 후에 밀봉실(410) 내외로 출입한다. 울트라 또는 메가 음파 장치(419)는 반도체 기판(403)을 세정하도록 울트라 또는 메가 음파 세정을 인가하기 위해 밀봉실(410) 외부에 배치된다. 울트라 또는 메가 음파 장치(419)는 봉입 벽(405)이 아래로 이동하도록 구동된 후에 밀봉실(410) 내외로 출입한다. 챔버(401)의 하부벽(4013)은 밀봉실(410) 외부에 또 다른 배출 구멍(420) 및 또 다른 드레인 구멍(421)을 형성한다.
반도체 기판(403)을 세정하기 위한 장치를 이용할 때, 척(402)은 위로 이동하도록 구동되어 로딩 위치에 도달한다. 도어를 개방하여 로봇은 개구를 통해 반도체 기판(403)을 챔버(401) 내로 이송시키고, 척(402) 상에 반도체 기판(403)을 놓는다. 그 다음, 도어를 닫고, 척(402)은 아래로 이동하도록 구동되어 척(402)이 액체 수집기(404)의 하나의 환형의 경사진 트로프에 대응하는 프로세스 위치에 도달한다. 구동 메커니즘(106)은 봉입 벽(105)을 위로 이동시키도록 구동한다. 구동 메커니즘(106)은 봉입 벽(405)을 위로 이동시키도록 구동한다. 도 4c에 도시된 바와 같이, 액체 수집기(404), 봉입 벽(405), 챔버(401)의 상부벽(4011) 및 챔버(401)의 하부벽(4013)에 의해 둘러싸인 밀봉실(410)이 형성된다. 밀봉 링은 밀봉실(410)의 시일을 개선하는데 이용된다. 내부 디스펜서(411) 및 배기 파이프(412)는, 도 4d에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(403)을 회전시키도록 구동된다. 내부 디스펜서(411) 및 배기 파이프(412)는 반도체 기판(403)의 중심과 에지 사이에서 회전하도록 구동되고, 내부 디스펜서(411)는 척(402)이 스핀 속도로 회전하도록 구동되는 동안에 반도체 기판(403) 상에 고온 SPM을 전달한다. 고온 SPM 세정 공정이 완료된 후, 구동 메커니즘(406)은 도 4a에 도시된 바와 같이, 봉입 벽(405)을 아래로 이동시키도록 구동한다. 외부 디스펜서(418)는 밀봉실(410) 내에 들어가 반도체 기판(403) 상에 화학물질, 가스 또는 세정액을 전달한다. 울트라 또는 메가 음파 장치(419)는 도 4b에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(103)에 울트라 또는 메가 음파 세정을 가하기 위해 밀봉실(410) 내에 들어온다. 반도체 기판(403) 상에 IPA(이소프로필 알콜)를 전달하기 위해 외부 디스펜서(418)가 이용되는 경우, 바람직하게, 밀봉실(410)의 온도는 외부 디스펜서(418)가 밀봉실(410)에 들어가기 전에 냉각되어, IPA 연소 폭발을 유도하는 고열을 회피한다. 고온 SPM 세정이 격리되기 때문에, 밀봉실(410) 내에는 산 흄이 밀봉되지 않아, 챔버(401)와, 챔버(401) 내의 부식하는 부품을 산 흄이 채우는 것을 회피할 뿐만 아니라, IPA는 안전하게 이용될 수 있다.
상기한 실시예들에서, 반도체 기판(103, 403) 상에 이송된 고온 SPM은 반도체 기판(103, 403)을 가열한다. 반도체 기판(103, 403) 상에 고온 SPM을 전달하기 위한 내부 디스펜서(111, 411)는 반도체 기판(103, 403)의 중심으로부터 에지까지 회전하도록 구동되고, 그와 동시에, 반도체 기판(103, 403)을 보유하기 위한 척(102, 402)이 회전 구동되어, 고온 SPM이 반도체 기판(103, 403)의 중심에서 가열하는 영역이 작고, 열소산(heat dislocation)이 느리다. 내부 디스펜서(111, 411)가 반도체 기판(103, 403)의 에지까지 이동하면, 고온 SPM 열의 영역이 반도체 기판(103, 403)의 중심에서 가열하는 영역보다 더 크고, 열소산이 반도체 기판(103, 403)의 중심에서보다 더 빠르다. 따라서, 반도체 기판(103, 403)의 에지의 온도는 반도체 기판(103, 403)의 중심의 온도보다 더 낮아, 반도체 기판(103, 403)의 에지에서 열악한 세정 효과를 야기한다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 척(102, 402)은 반도체 기판(103, 403)을 불균일하게 가열하는 가열 장치를 갖는다. 가열 장치는 반도체 기판(103, 403)의 에지를 가열하는 것이 반도체 기판(103, 403)의 중심을 가열하는 것보다 더 높아, 반도체 기판(103, 403)의 균일한 온도 분포를 형성하여 반도체 기판(103, 403)의 에지에 대한 세정 효과를 개선한다. 가열 장치는 척(102, 402)과 반도체 기판(103, 403) 사이에 고정되어 척(102, 402)과 함께 회전하지 않는다. 구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 가열 장치는 복수의 전기 가열 패널(501)을 구비한다. 반도체 기판(103, 403)의 에지에 대응하게 위치된 전기 가열 패널(501)의 영역은 반도체 기판(103, 403)의 중심에 대응하게 또는 그에 근접하게 위치된 전기 가열 패널(501)의 영역보다 더 크다. 도 6에 도시된 바와 같이, 또 다른 실시예에서, 가열 장치는 램프(601)이다. 반도체 기판(103, 403)의 에지에 대응하는 램프(601)의 길이는 반도체 기판(103, 403)의 중심에 대응하게 또는 그에 근접한 램프(601)의 길이보다 더 길다. 도 7에 도시된 바와 같이, 또 다른 실시예에서, 가열 장치는 복수의 램프(701)를 구비한다. 반도체 기판(103, 403)의 에지에 대응하는 램프(701)의 밀도는 반도체 기판(103, 403)의 중심에 대응하게 또는 그에 근접한 램프(701)의 밀도보다 더 크다. 가열 장치는 열거된 예에 제한되지 않는다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 챔버(101, 401) 내에 밀봉실(110, 410)을 구성하고, 반도체 기판(103, 403) 상에 고온 SPM을 전달하기 위한 내부 디스펜서(111, 411)는 밀봉실(110, 410) 내에 배치되어, 고온 세정 공정이 밀봉실(110, 410) 내에서 수행되고, 산 흄이 밀봉실(110, 410) 내에서 밀봉되어, 챔버(101, 401)와, 챔버(101, 401) 내의 부식하는 부품에 산 흄이 채워지는 것을 회피한다. 고온 SPM 세정 공정이 마무리된 후에, 밀봉실(110, 410) 외부에 배치된 외부 디스펜서(118, 418) 및/또는 울트라 또는 메가 음파 장치(119, 419)는 반도체 기판(103, 403)을 처리하도록 밀봉실(110, 410) 내에 들어간다. 또한, 봉입 벽(105, 405)은 아래로 이동하도록 구동되고, 외부 디스펜서(118, 418) 및/또는 울트라 또는 메가 음파 장치(119, 419)는 우선 반도체 기판(103, 403)을 처리하기 위해 밀봉실(110, 410) 내로 들어간다. 외부 디스펜서(118, 418) 및/또는 울트라 또는 메가 음파 장치(119, 419)가 밀봉실(110, 410) 외부로 나온 후에, 봉입 벽(105, 405)은 밀봉실(110, 410)을 형성하도록 위로 이동하도록 구동되고, 내부 디스펜서(111, 411)는 반도체 기판(103, 403) 상에 고온 SPM을 전달한다. 본 발명은 챔버(101, 401) 내에 고온 SPM 세정 및 울트라 또는 메가 음파 세정을 통합하여, 세정 효율을 개선시킨다. 또한, 척(102, 402)은 반도체 기판(103, 403)을 불균일하게 가열하기 위한 가열 장치를 가짐으로써, 반도체 기판(103,403)의 에지가 깨끗하게 한다. 또한, 외부 디스펜서(118, 418)가 반도체 기판(103, 403) 상의 IPA를 전달하는데 이용되면, 밀봉실(110, 410)의 온도가 냉각된 후에, 외부 디스펜서(118, 418)는 밀봉실(110, 410) 내로 들어와서, IPA 연소 폭발을 유도하는 고열을 회피한다. 고온 SPM 세정이 격리되기 때문에, 밀봉실(110, 410) 내에서 산 흄이 밀봉되어, 챔버(101, 401)와, 챔버(101, 401) 내의 부식하는 부품에 산 흄이 채워지는 것을 회피할 뿐만 아니라, IPA는 안전하게 이용될 수 있다.
본 발명의 전술한 설명이 예시 및 설명의 목적으로 제공되었다. 이는 배타적이거나 또는 본 발명을 개시된 정확한 형태로 제한하려는 것이 아니며, 상기한 교시의 관점에서 다수의 변형 및 수정이 가능하다. 당업자에게 명백할 수 있는 이러한 변형 및 수정은 첨부된 청구범위에서 정의되는 바와 같이 본 발명의 범위 내에 포함되도록 의도된다.

Claims (20)

  1. 반도체 기판을 세정하기 위한 장치에 있어서,
    상부벽, 측벽 및 하부벽을 갖는 챔버;
    반도체 기판을 보유하기 위해 상기 챔버 내에 배치되는 척;
    상기 척을 둘러싸는 액체 수집기;
    상기 액체 수집기를 둘러싸는 봉입 벽;
    상기 봉입 벽을 상하로 이동시키도록 구동하는 적어도 하나의 구동 메커니즘으로서, 상기 적어도 하나의 구동 메커니즘이 상기 봉입 벽을 위로 이동시키면, 상기 액체 수집기, 상기 봉입 벽, 상기 챔버의 상부벽 및 상기 챔버의 하부벽에 의해 밀봉실이 형성되는, 상기 적어도 하나의 구동 메커니즘;
    상기 밀봉실 내에 배치되는 적어도 하나의 내부 디스펜서; 및
    상기 밀봉실 외부에 배치되며, 상기 봉입 벽이 아래로 이동하도록 구동된 후에 상기 밀봉실 내외로 출입하는 적어도 하나의 외부 디스펜서
    를 포함하는,
    장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉실 외부에 배치되며, 상기 봉입 벽이 아래로 이동하도록 구동된 후에 상기 밀봉실 내외로 출입하는 울트라 또는 메가 음파 장치를 더 포함하는,
    장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 척은 상기 반도체 기판을 불균일하게 가열하는 가열 장치를 구비하며, 상기 가열 장치는 상기 반도체 기판의 중심을 가열하는 것보다 상기 반도체 기판의 에지를 더 많이 가열하는,
    장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가열 장치는 상기 척 및 상기 반도체 기판 사이에 고정되며, 상기 척 및 상기 반도체 기판과 함께 회전하지 않는,
    장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 가열 장치는 복수의 전기 가열 패널을 구비하며, 상기 반도체 기판의 에지에 대응하게 위치설정된 상기 전기 가열 패널의 영역은 상기 중심에 대응하게 위치설정되거나 또는 상기 반도체 기판의 중심에 근접하는 상기 전기 가열 패널의 영역보다 더 큰,
    장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 가열 장치는 램프이며, 상기 반도체 기판의 에지에 대응하는 상기 램프의 길이는 상기 중심에 대응하게 위치설정되거나 또는 상기 반도체 기판의 중심에 근접하는 상기 램프의 길이보다 더 긴,
    장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 가열 장치는 복수의 램프를 구비하며, 상기 반도체 기판의 에지에 대응하는 상기 램프의 밀도는 상기 중심에 대응하게 위치설정되거나 또는 상기 반도체 기판의 중심에 근접하는 상기 램프의 밀도보다 더 큰,
    장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 내부 디스펜서는 공기 추출기와 연결하는 배기 파이프와 결합되는,
    장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 배기 파이프의 단면 프로파일은 원이고, 상기 내부 디스펜서는 상기 배기 파이프의 외벽에 대해 위치설정되거나, 또는 상기 배기 파이프의 단면 프로파일은 반원이고, 상기 내부 디스펜서는 상기 배기 파이프의 중심에 위치설정되거나, 또는 상기 배기 파이프의 단면 프로파일은 원이고, 상기 내부 디스펜서는 상기 배기 파이프 내에 위치설정되는,
    장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 내부 디스펜서 및 상기 배기 파이프를 회전 구동시키기 위한 회전 액추에이터를 더 포함하는,
    장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉실을 세정하기 위해 상기 밀봉실 내에 배치되는 한 쌍의 노즐을 더 포함하는,
    장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 챔버의 하부벽 상에 그리고 상기 밀봉실 내에 형성된 배기 구멍을 더 포함하는,
    장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 챔버의 하부벽 상에 그리고 상기 밀봉실 내에 형성된 드레인 구멍을 더 포함하는,
    장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉실 내에 세정 공기를 공급하기 위해 상기 챔버의 상부벽에 배치된 팬 필터 유닛(FFU)을 더 포함하는,
    장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 내부 디스펜서는 상기 반도체 기판 상에 고온 SPM을 전달하는,
    장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 챔버의 상부벽 상에 고정된 중공 슈라우드를 더 포함하며, 상기 봉입 벽이 위로 이동하도록 구동되면, 상기 봉입 벽의 상단부는 상기 슈라우드의 하단부와 접촉하고, 상기 봉입 벽의 하단부는 상기 액체 수집기의 상단부와 접촉하고, 상기 밀봉실은 상기 액체 수집기, 상기 봉입 벽, 상기 챔버의 상부벽 및 상기 챔버의 하부벽에 의해 둘러싸이는,
    장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 봉입 벽의 상단부와 상기 슈라우드의 하단부 사이에 배치된 제1 시일 링과, 상기 봉입 벽의 하단부와 상기 액체 수집기의 상단부 사이에 배치되는 제2 시일 링을 더 포함하는,
    장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 챔버의 하부벽은 상기 밀봉실 외부에 또 다른 배기 구멍 및 또 다른 드레인 구멍을 형성하는,
    장치.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 액체 수집기와 상기 척은 상대적으로 이동하는,
    장치.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 외부 디스펜서는 상기 반도체 기판 상에 IPA를 전달하는,
    장치.
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