KR20240061999A - 공정 유체 처리기, 이를 포함하는 웨이퍼 세정 장치 및 반도체 제조 설비 - Google Patents

공정 유체 처리기, 이를 포함하는 웨이퍼 세정 장치 및 반도체 제조 설비 Download PDF

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Abstract

본 발명은 보다 효과적으로 공정 유체에서 오존을 분해할 수 있는 공정 유체 처리기와, 이를 포함하는 웨이퍼 세정 장치 및 반도체 제조 설비를 제공하고자 한다. 본 발명에 따른 반도체 제조 설비에서 웨이퍼의 세정에 사용된 공정 유체를 처리하기 위한 공정 유체 처리기는, 공정 유체를 수용하기 위한 내부 공간을 형성하는 하우징; 상기 내부 공간으로 오존 성분을 포함하는 공정 유체를 미스트 형태로 분사하는 스프레이 노즐; 및 상기 스프레이 노즐을 통해 분사되는 상기 공정 유체를 가열하는 노즐 가열 부재를 포함한다.

Description

공정 유체 처리기, 이를 포함하는 웨이퍼 세정 장치 및 반도체 제조 설비{PROCESS FLUID TREATMENT APPARATUS, WAFER CLEANING APPARATUS AND SEMICONDUCTOR MANUFACTURING EQUIPMENT INCLUDING THE SAME}
본 발명은 웨이퍼의 세정에 사용된 공정 유체를 처리하기 위한 공정 유체 처리기, 이를 포함하는 웨이퍼 세정 장치 및 반도체 제조 설비에 관한 것이다.
반도체 제조 공정은 전기적 신호를 처리할 수 있는 반도체 제품을 제조하는 공정으로서, 웨이퍼 상에 산화, 노광, 식각, 이온 주입, 증착 등의 처리 과정을 통해 패턴을 형성하는 처리 공정(전 공정)과 패턴이 형성된 웨이퍼에 대한 다이싱, 다이 본딩, 배선, 몰딩, 마킹, 테스트 등과 같은 과정을 통해 완제품 형태의 반도체 패키지를 제조하는 패키징 공정(후 공정)을 포함한다.
특히, 기판 상에는 다양한 유기 및 무기 이물질들이 존재한다. 따라서, 제조 수율 향상을 위해서는 기판 상의 이물질을 효과적으로 제거하는 것이 매우 중요하다. 이물질 제거를 위해 공정 유체을 이용한 세정 공정이 주로 사용된다. 세정 공정은 기판을 지지한 스핀척을 회전시키면서 기판 상면 또는 후면에 처리액(공정 유체)을 공급하여 수행될 수 있으며, 세정 처리 후에는 린스액을 이용한 린스 공정, 건조 기체를 이용한 건조 공정이 수행된다.
한편, 공정 유체에는 오존을 포함할 수 있는데 공정 유체를 배출할 때에는 오존을 분리하여야 한다. 대한민국 등록특허 제10-2020230호에서, 타격 플레이트로 공정 유체를 분사함으로써 공정 유체가 타격 플레이트에 충돌하도록 하고, 순환 라인의 히터를 사용하여 공정 유체의 온도를 높임으로써 공정 유체에서 오존을 분리하는 방법이 제시되어 있다. 그러나, 공정 유체를 주로 구성하는 물은 비열이 높기 때문에 온도 상승 효과가 미미하고 결과적으로 오존 분해 효과가 낮은 문제가 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-2020230호 대한민국 등록특허공보 제10-1933080호 일본 공개특허공보 제2017-176963호 대한민국 등록특허공보 제10-2335726호
본 발명은 보다 효과적으로 공정 유체에서 오존을 분해할 수 있는 공정 유체 처리기와, 이를 포함하는 웨이퍼 세정 장치 및 반도체 제조 설비를 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 반도체 제조 설비에서 웨이퍼의 세정에 사용된 공정 유체를 처리하기 위한 공정 유체 처리기는, 공정 유체를 수용하기 위한 내부 공간을 형성하는 하우징; 상기 내부 공간으로 오존 성분을 포함하는 공정 유체를 미스트 형태로 분사하는 스프레이 노즐; 및 상기 스프레이 노즐을 통해 분사되는 상기 공정 유체를 가열하는 노즐 가열 부재를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 노즐 가열 부재는 상기 스프레이 노즐의 내부 유로에 장착된 열선으로 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 노즐 가열 부재는 상기 스프레이 노즐의 외측에 장착된 열선으로 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 노즐 가열 부재는 상기 스프레이 노즐의 외부를 감싸는 히터 자켓으로 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 스프레이 노즐은 SUS316 스테인리스강 소재로 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 공정 유체 처리기는 상기 하우징에 수용된 상기 공정 유체가 순환되도록 하는 경로를 제공하는 순환 라인을 더 포함하고, 상기 순환 라인을 따라 순환한 상기 공정 유체가 상기 스프레이 노즐을 통해 미스트 형태로 분사될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 공정 유체 처리기는 상기 공정 유체에서 오존 성분의 분해를 촉진하는 분해 가스를 공급하는 가스 공급관을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 가스 공급관에 장착되어 상기 내부 공간으로 공급되는 상기 분해 가스를 가열하는 가스 가열 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 제조 설비의 웨이퍼 세정 장치는, 상기 웨이퍼의 세정 처리를 위한 공정 유체를 공급하는 공정 유체 공급기; 상기 공정 유체를 상기 웨이퍼에 공급함으로써 상기 웨이퍼에 대한 세정 처리를 수행하는 공정 챔버; 및 상기 웨이퍼의 세정에 사용된 공정 유체를 처리하는 공정 유체 처리기를 포함한다. 상기 공정 유체 처리기는, 공정 유체를 수용하기 위한 내부 공간을 형성하는 하우징; 상기 내부 공간으로 오존 성분을 포함하는 공정 유체를 미스트 형태로 분사하는 스프레이 노즐; 및 상기 스프레이 노즐을 통해 분사되는 상기 공정 유체를 가열하는 노즐 가열 부재를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 공정 유체 처리기는 배출관을 통해 상기 공정 챔버에 연결되고, 상기 스프레이 노즐은 상기 배출관에 연결되어 상기 배출관을 통해 유입된 상기 공정 유체를 미스트 형태로 상기 내부 공간으로 분사할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 공정 챔버는, 상기 공정 유체를 상기 웨이퍼로 공급하는 공급 노즐; 및 상기 웨이퍼로 공급된 상기 공정 유체를 회수하는 회수 컵을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 공정 챔버는 복수개로 제공되고, 상기 공정 유체 공급기는 상기 복수개의 공정 챔버로 상기 공정 유체를 공급하고, 상기 공정 유체 처리기는 상기 복수개의 공정 챔버에서 회수된 상기 공정 유체를 처리할 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 제조 설비는, 상기 반도체 제조 설비로 투입된 웨이퍼를 핸들링하는 인덱스 모듈; 및 상기 웨이퍼에 대한 세정 처리를 수행하는 웨이퍼 세정 장치를 구비하는 공정 처리 모듈을 포함한다. 상기 웨이퍼 세정 장치는, 상기 웨이퍼의 세정 처리를 위한 공정 유체를 공급하는 공정 유체 공급기; 상기 공정 유체를 상기 웨이퍼에 공급함으로써 상기 웨이퍼에 대한 세정 처리를 수행하는 공정 챔버; 및 상기 웨이퍼의 세정에 사용된 공정 유체를 처리하는 공정 유체 처리기를 포함한다. 상기 공정 유체 처리기는, 공정 유체를 수용하기 위한 내부 공간을 형성하는 하우징; 상기 내부 공간으로 오존 성분을 포함하는 공정 유체를 미스트 형태로 분사하는 스프레이 노즐; 및 상기 스프레이 노즐에 장착되어 상기 스프레이 노즐을 통해 분사되는 상기 공정 유체를 가열하는 노즐 가열 부재를 포함한다.
본 발명에 따르면, 공정 유체를 미스트 형태로 분사하는 스프레이 노즐에 노즐 가열 부재를 장착함으로써 오존 성분을 포함하는 공정 유체를 고온의 미스트 형태로 분사할 수 있고, 그리하여 공정 유체의 오존 성분이 효과적으로 분해될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 제조 설비의 레이아웃을 도시한다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 세정 장치의 구성을 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 공정 유체 처리기를 도시한다.
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 공정 유체 처리기에서 노즐 가열 부재가 장착된 스프레이 노즐의 예를 도시한다.
도 8은 히터 자켓으로 구성된 노즐 가열 부재의 예를 도시한다.
도 9a는 종래 기술에 따른 공정 유체 처리기의 오존 분해 성능을 도시하고, 도 9b는 본 발명의 공정 유체 처리기의 오존 성분 분해 성능을 도시한다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적인 실시예에서만 설명하고, 그 외의 다른 실시예에서는 대표적인 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(또는 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결(또는 결합)"되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결(또는 결합)"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 제조 설비(1)의 레이아웃을 도시한다. 본 발명에 따른 반도체 제조 설비(1)는 반도체 제조 설비(1)로 투입된 웨이퍼를 핸들링하는 인덱스 모듈(10)과, 웨이퍼에 대한 세정 처리를 수행하는 웨이퍼 세정 장치(30)를 구비하는 공정 처리 모듈(20)을 포함한다.
인덱스 모듈(10)은 로드 포트(11) 및 이송 프레임(14)을 가진다. 로드 포트(11), 이송 프레임(14), 그리고 공정 처리 모듈(20)은 순차적으로 일렬로 배열된다. 이하, 로드 포트(11), 이송 프레임(14), 그리고 공정 처리 모듈(20)이 배열된 방향을 제1 방향(2)이라 한다. 그리고 상부에서 바라볼 때 제1 방향(2)과 수직한 방향을 제2 방향(3)이라 하고, 제1 방향(2)과 제2 방향(3)을 포함한 평면에 수직인 방향을 제3 방향(4)이라 한다.
로드 포트(11)에는 웨이퍼가 수납된 캐리어(13)가 안착된다. 로드 포트(11)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2 방향(3)을 따라 일렬로 배치된다. 도 1에서는 네 개의 로드 포트(11)가 제공된 것으로 도시하였다. 그러나 로드 포트(11)의 개수는 공정 처리 모듈(20)의 공정효율 및 풋 프린트 등의 조건에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 캐리어(13)에는 웨이퍼의 가장자리를 지지하도록 제공된 슬롯(도시되지 않음)이 형성된다. 슬롯은 제3 방향(4)을 따라 복수 개로 제공되고, 웨이퍼는 제3 방향(4)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 캐리어(13) 내에 위치된다. 캐리어(13)로는 전면 개방 일체형 포드(Front Opening Unified Pod, FOUP)가 사용될 수 있다.
공정 처리 모듈(20)은 버퍼 유닛(22), 이송 챔버(25), 그리고 공정 챔버(26)를 가진다. 이송 챔버(25)는 그 길이 방향이 제1 방향(2)과 평행하게 배치된다. 제2 방향(3)을 따라 이송 챔버(25)의 일측 및 타측에는 각각 공정 챔버(26)들이 배치된다. 이송 챔버(25)의 일측에 위치한 공정 챔버(26)들과 이송 챔버(25)의 타측에 위치한 공정 챔버(26)들은 이송 챔버(25)를 기준으로 서로 대칭이 되도록 제공된다. 공정 챔버(26)들 중 일부는 이송 챔버(25)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 공정 챔버(26)들 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 즉, 이송 챔버(25)의 일측에는 공정 챔버(26)들이 A X B(A와 B는 각각 1이상의 자연수)의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 A는 제1 방향(2)을 따라 일렬로 제공된 공정 챔버(26)의 수이고, B는 제3 방향(4)을 따라 일렬로 제공된 공정 챔버(26)의 수이다. 이송 챔버(25)의 일측에 공정 챔버(26)가 4개 또는 6개 제공되는 경우, 공정 챔버(26)들은 2 X 2 또는 3 X 2의 배열로 배치될 수 있다. 공정 챔버(26)의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다. 상술한 바와 달리, 공정 챔버(26)는 이송 챔버(25)의 일측에만 제공될 수 있다. 또한, 상술한 바와 달리, 공정 챔버(26)는 이송 챔버(25)의 일측 및 양측에 단층으로 제공될 수 있다.
버퍼 유닛(22)은 이송 프레임(14)과 이송 챔버(25) 사이에 배치된다. 버퍼 유닛(22)은 이송 챔버(25)와 이송 프레임(14) 간에 웨이퍼가 반송되기 전에 웨이퍼가 머무르는 공간을 제공한다. 버퍼 유닛(22)은 그 내부에 웨이퍼가 놓이는 슬롯(미도시)이 제공되며, 슬롯(미도시)들은 서로 간에 제3 방향(4)을 따라 이격되도록 복수 개 제공된다. 버퍼 유닛(22)에서 이송 프레임(14)과 마주보는 면과 이송 챔버(25)와 마주보는 면 각각이 개방된다.
이송 프레임(14)은 로드 포트(11)에 안착된 캐리어(13)와 버퍼 유닛(22) 간에 웨이퍼를 반송한다. 이송 프레임(14)에는 인덱스 레일(17)과 인덱스 로봇(16)이 제공된다. 인덱스 레일(17)은 그 길이 방향이 제2 방향(3)과 나란하게 제공된다. 인덱스 로봇(16)은 인덱스 레일(17) 상에 설치되며, 인덱스 레일(17)을 따라 제2 방향(3)으로 직선 이동된다. 인덱스 로봇(16)은 베이스(16a), 몸체(16b), 그리고 인덱스 암(16c)을 가진다. 베이스(16a)는 인덱스 레일(17)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(16b)는 베이스(16a)에 결합된다. 몸체(16b)는 베이스(16a) 상에서 제3 방향(4)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(16b)는 베이스(16a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 인덱스 암(16c)은 몸체(16b)에 결합되고, 몸체(16b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 인덱스 암(16c)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 인덱스 암(16c)들은 제3 방향(4)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 인덱스 암(16c)들 중 일부는 공정 처리 모듈(20)에서 캐리어(13)로 웨이퍼를 반송할 때 사용되고, 다른 일부는 캐리어(13)에서 공정 처리 모듈(20)로 웨이퍼를 반송할 때 사용될 수 있다. 이는 인덱스 로봇(16)이 웨이퍼를 반입 및 반출하는 과정에서 공정 처리 전의 웨이퍼로부터 발생된 파티클이 공정 처리 후의 웨이퍼에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
이송 챔버(25)는 버퍼 유닛(22)과 공정 챔버(26) 간에, 그리고 공정 챔버(26)들 간에 웨이퍼를 반송한다. 이송 챔버(25)에는 가이드 레일(29)과 메인 로봇(24)이 제공된다. 가이드 레일(29)은 그 길이 방향이 제1 방향(2)과 나란하도록 배치된다. 메인 로봇(24)은 가이드 레일(29) 상에 설치되고, 가이드 레일(29) 상에서 제1 방향(2)을 따라 직선 이동된다. 메인 로봇(24)은 베이스(24a), 몸체(24b), 그리고 메인 암(24c)을 가진다. 베이스(24a)는 가이드 레일(29)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(24b)는 베이스(24a)에 결합된다. 몸체(24b)는 베이스(24a) 상에서 제3 방향(4)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(24b)는 베이스(24a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 메인 암(24c)은 몸체(24b)에 결합되고, 이는 몸체(24b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 메인 암(24c)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 메인 암(24c)들은 제3 방향(4)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 버퍼 유닛(22)에서 공정 챔버(26)로 웨이퍼를 반송할 때 사용되는 메인 암(24c)과 공정 챔버(26)에서 버퍼 유닛(22)으로 웨이퍼를 반송할 때 사용되는 메인 암(24c)은 서로 상이할 수 있다.
공정 처리 모듈(20)에는 웨이퍼에 대해 세정 공정을 수행하는 웨이퍼 세정 장치(30)가 제공된다. 웨이퍼 세정 장치(30)는 공정 챔버(26)를 비롯하여 공정 챔버(26)로 제공되는 공정 유체의 보관, 공정 챔버(26)에 사용된 후 회수된 공정 유체에 대한 처리, 처리가 완료된 공정 유체의 배출을 수행하는 구성을 포함한다. 이하 도 2 및 도 3을 참고하여 본 발명에 따른 웨이퍼 세정 장치(30)의 구성에 대해 설명하도록 한다.
웨이퍼 세정 장치(30)는 웨이퍼의 세정 처리를 위한 공정 유체를 공급하는 공정 유체 공급기(31)와, 공정 유체를 웨이퍼에 공급함으로써 웨이퍼에 대한 세정 처리를 수행하는 공정 챔버(26)와, 웨이퍼의 세정에 사용된 공정 유체를 처리하는 공정 유체 처리기(32)를 포함한다. 도 2를 참고하면, 공정 챔버(26)는 공정 유체 공급기(31) 및 공정 유체 처리기(32)와 연결된다. 공정 유체는 오존수 또는 오존수와 약액의 혼합액일 수 있다. 공정 유체 공급기(31)는 공급관(110)을 통해 공급 노즐(100)로 공정 유체를 공급한다. 공정 유체 처리기(32)는 제1 배출관(210)을 통해 공정 챔버(26)에 연결된다. 또한, 공정 유체 처리기(32)는 제2 배출관(220)을 통해 공정 유체 공급기(310)에 연결된다.
공정 챔버(26)는 공정 유체를 웨이퍼로 공급하는 공급 노즐(100) 및 웨이퍼로 공급된 공정 유체를 회수하는 회수 컵(200)을 포함한다. 도 2에는 공정 유체 공급기(31)가 하나의 공정 챔버(26)와 연결된 것으로 도시되었으나, 도 3과 같이 공정 유체 공급기(31)는 2개 이상의 공정 챔버(26)에 연결될 수도 있다. 즉, 공정 챔버(26)는 복수개로 제공되고, 공정 유체 공급기(31)는 복수개의 공정 챔버(26)로 공정 유체를 공급하고, 공정 유체 처리기(32)는 복수개의 공정 챔버에서 회수된 공정 유체를 처리할 수 있다.
공급 노즐(100)을 통해 기판으로 공급되어 공정을 수행한 공정 유체는 회수 컵(200)으로 수거된 후, 회수 컵(200)에 연결된 제1 배출관(210)을 통해 배출된다. 제1 배출관(210)과 공정 유체 공급기(31)에는 별도의 회수관이 연결되어, 회수 컵(200)을 통해 수거된 공정 유체를 공정 유체 공급기(31)로 공급할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 공정 유체 처리기(32)를 도시한다. 도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 공정 유체 처리기(32)에서 노즐 가열 부재(330)가 장착된 스프레이 노즐(320)의 예를 도시한다.
본 발명에 따른 공정 유체 처리기(32)는, 공정 유체를 수용하기 위한 내부 공간을 형성하는 하우징(310)과, 내부 공간으로 오존 성분을 포함하는 공정 유체를 미스트 형태로 분사하는 스프레이 노즐(320)과, 스프레이 노즐(320)에 장착되어 스프레이 노즐(320)을 통해 분사되는 공정 유체를 가열하는 노즐 가열 부재(330)를 포함한다.
공정 유체 처리기(32)는 제1 배출관(210)을 통해 공정 챔버(26)에 연결되는데, 스프레이 노즐(320)은 제1 배출관(210)에 연결되어 제1 배출관(210)을 통해 유입된 공정 유체를 미스트 형태로 내부 공간으로 분사할 수 있다. 스프레이 노즐(320)은 내부 유로에 공정 유체가 고압의 상태로 유동하도록 하고, 공정 유체가 외부로 배출될 때 작은 입자(미스트)의 형태로 여러 방향으로 유동하도록 한다.
또한, 공정 유체 처리기(32)는 제2 배출관(220)을 통해 공정 유체 공급기(31)에 연결되고, 스프레이 노즐(320)은 제2 배출관(220)에 연결되어 제2 배출관(220)을 통해 유입된 공정 유체를 미스트 형태로 하우징(310)의 내부 공간으로 분사할 수 있다.
본 발명에 따르면, 공정 유체를 미스트 형태로 분사하는 스프레이 노즐(320)에 노즐 가열 부재(330)를 장착함으로써 오존 성분을 포함하는 공정 유체를 고온의 미스트 형태로 분사할 수 있고, 그리하여 공정 유체의 오존 성분이 효과적으로 분해될 수 있다. 본 발명에 따르면, 다공 튜브를 대신하여 스프레이 노즐(320)을 사용함으로써 오존 성분을 포함하는 공정 유체가 미스트 형태로 분사되기 때문에 공기와 접촉하는 표면적을 높일 수 있어 오존수 분해 반응이 촉진된다. 다만, 온도가 높을수록 오존수 분해가 촉진되는데 스프레이 노즐(320)을 사용하면 기화열 방출로 인해 온도가 낮아진다. 따라서, 본 발명은 노즐 가열 부재(330)를 이용하여 스프레이 노즐(320)을 가열하면서 오존수를 미스트 형태로 분사하기 때문에 빠르게 공정 유체 내의 오존 성분을 분해할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 노즐 가열 부재(330)는 스프레이 노즐(320)의 내부 유로에 장착된 열선(332)으로 제공될 수 있다. 도 5를 참고하면, 스프레이 노즐(320)의 내부에서 공정 유체가 통과하는 내부 유로에 열선(332)이 감겨진 형태로 노즐 가열 부재(330)가 구성될 수 있다. 노즐 가열 부재(330)는 스프레이 노즐(320)과 스프레이 노즐(320)을 통해 분사되는 공정 유체를 가열할 수 있으며, 노즐 가열 부재(330)에 의해 가열된 공정 유체가 미스트 형태로 분사된다. 여기서 공정 유체는 고온의 상태에서 미스트 형태로 분사되기 때문에 기화열 손실에도 불구하고 높은 온도를 유지하기 때문에 오존수 분해 반응이 촉진되고, 공정 유체에서 효과적으로 오존 성분을 분해할 수 있다. 스프레이 노즐(320)의 내부 유로에 장착된 열선(332)이 직접 공정 유체를 가열하기 때문에 열 전달 효율 측면에서 장점이 있다. 한편, 열선(332)은 스프레이 노즐(320)에 매립될 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 노즐 가열 부재(330)는 스프레이 노즐(320)의 외측에 장착된 열선(332)으로 제공될 수 있다. 도 6을 참고하면, 스프레이 노즐(320)의 외부를 따라 열선(332)이 감겨질 수 있다. 열선(332)은 스프레이 노즐(320)을 통해 간접적으로 공정 유체를 가열할 수 있다. 도 6과 같이 열선(332)을 스프레이 노즐(320)의 외측에 장착하는 경우 열선(332)이 공정 유체에 직접 접촉하지 않기 때문에 열선(332)의 수명 측면에서 유리하다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 노즐 가열 부재(330)는 스프레이 노즐(320)의 외부를 감싸는 히터 자켓(334)으로 제공될 수 있다. 도 7에 도시된 것과 같이, 히터 자켓(334)은 스프레이 노즐(320)의 외측에 장착되는 원통형으로 제공되며, 내부에 열선(332)이 구비될 수 있다. 도 8을 참고하면, 스프레이 노즐(320)에 고정될 수 있도록 히터 자켓(334)이 구성되며, 히터 자켓(334)의 내부에 열선(332)이 장착된 상태로 외부의 전원과 연결될 수 있다. 히터 자켓(334)의 내부에 구비된 열선(332)에 의해 스프레이 노즐(320)이 가열되고, 스프레이 노즐(320)을 통해 공정 유체가 가열될 수 있다. 도 8과 같은 형태의 히터 자켓(334)으로 노즐 가열 부재(330)를 구성하는 경우 작업자 입장에서 보다 쉽게 노즐 가열 부재(330)를 스프레이 노즐(320)에 탈부착 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 스프레이 노즐(320)은 SUS316 스테인리스강 소재로 구성될 수 있다. 스프레이 노즐(320)은 40도 내지 50도로 가열될 수 있는데 공정 유체로의 열전달 효율이 높으면서 오존에 대한 내화학성이 높은 소재로 구성될 필요가 있다. SUS316 스테인리스 강은 이러한 조건을 만족하는 소재로서, 본 발명에 따른 스프레이 노즐(320)의 소재로 적합하다고 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 공정 유체 처리기(32)는 하우징(310)에 수용된 공정 유체가 순환되도록 하는 경로를 제공하는 순환 라인(370)을 더 포함한다. 순환 라인(370)을 따라 순환한 공정 유체가 스프레이 노즐(320)을 통해 미스트 형태로 분사될 수 있다. 순환 라인(370)에는 공정 유체의 순환을 위한 동력을 제공하는 펌프(375)가 구비된다. 펌프(375)는 순환 라인(370)에서 공정 유체가 유입되는 유입구 주변에 위치할 수 있다. 펌프(375)는 공정 유체가 유동할 수 있는 압력을 형성하며, 공정 유체가 난류를 형성하면서 효과적으로 유동하도록 한다. 펌프(375)의 압력에 의해 공정 유체에 포함된 오존 성분의 분해가 촉진될 수 있다. 한편, 순환 라인(370)에는 히터(미도시)가 구성될 수도 있으나, 생략될 수도 있다.
설정 시간이 경과하여 공정 유체에 포함된 오존이 분해되면, 하우징(310)의 하부에 연결된 공정 유체 배출 라인(360) 상의 배출 밸브(365)가 개방되어, 공정 유체는 하우징(310)에서 배출된다. 하우징(310) 내측의 가스는 가스 배출 라인(350)상의 가스 배출 밸브(355)를 개방하여, 가스 배출 라인(350)을 통해 배출될 수 있다. 하우징(310) 내측의 가스 배출은 오존이 분해되는 동안 이루어질 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 공정 유체 처리기(32)는 공정 유체에서 오존 성분의 분해를 촉진하는 분해 가스를 공급하는 가스 공급관(340)을 더 포함할 수 있다. 또한, 공정 유체 처리기(32)는 가스 공급관(340)에 장착되어 내부 공간으로 공급되는 분해 가스를 가열하는 가스 가열 부재(345)를 더 포함할 수 있다. 가스 공급관(340)은 내부 공간으로 공정 유체의 오존 성분과 반응하여 오존 성분의 분해를 촉진하는 분해 가스를 공급한다. 분해 가스는 산소를 포함하는 공기일 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면 가스 가열 부재(345)를 사용하여 분해 가스를 가열함으로써 분해 가스와 공정 유체의 반응 온도를 높일 수 있고, 그리하여 오존 성분의 분해가 촉진될 수 있다.
도 9a는 종래 기술에 따른 공정 유체 처리기의 오존 분해 성능을 도시하고, 도 9b는 본 발명의 공정 유체 처리기의 오존 성분 분해 성능을 도시한다.
도 9a는 종래 방식(타격 플레이트로 공정 유체를 토출한 후 순환 라인에 구비된 히터를 사용하여 공정 유체를 가열하는 방식)을 적용했을 때의 공정 유체 내 오존 농도, 도 9b는 본 발명과 같이 노즐 가열 부재(330)가 장착된 스프레이 노즐(320)을 사용하여 공정 유체를 미스트 형태로 분사하였을 때의 공정 유체 내 오존 농도를 나타낸다. 도 9a를 참고하면, 초기에 제1 배출관(210)을 통해 유입된 공정 유체에 포함된 오존의 농도는 약 100 ppm 이고, 종래 방식을 적용한 경우 순환 라인(370)의 오존수 농도는 약 24 ppm, 공정 유체 배출 라인의 오존수 농도는 약 18 ppm이다. 도 9b를 참고하면, 초기에 제1 배출관(210)을 통해 유입된 공정 유체에 포함된 오존의 농도는 동일하게 약 100 ppm 이고, 본 발명과 같이 노즐 가열 부재(330)가 장착된 스프레이 노즐(320)을 사용하여 공정 유체를 미스트 형태로 분사한 경우 히터가 없는 순환 라인(370)의 오존수 농도는 약 19 ppm, 공정 유체 배출 라인(360)의 오존수 농도는 약 9 ppm이다. 이를 통해 본 발명과 같이 노즐 가열 부재(330)가 장착된 스프레이 노즐(320)을 사용하여 공정 유체를 미스트 형태로 분사하였을 때 공정 유체에서 오존 성분의 분해 효율이 높다는 것이 확인된다.
본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
1: 반도체 제조 설비
10: 인덱스 모듈
20: 공정 처리 모듈
26: 공정 챔버
30: 웨이퍼 세정 장치
31: 공정 유체 공급기
32: 공정 유체 처리기
100: 공급 노즐
200: 회수 컵
110: 공급관
210: 제1 배출관
220: 제2 배출관
310: 하우징
320: 스프레이 노즐
330: 노즐 가열 부재
332: 열선
334: 히터 자켓
340: 가스 공급관
345: 가스 가열 부재
350: 가스 배출 라인
355: 가스 배출 밸브
360: 공정 유체 배출 라인
365: 배출 밸브
370: 순환 라인
375: 펌프

Claims (20)

  1. 반도체 제조 설비에서 웨이퍼의 세정에 사용된 공정 유체를 처리하기 위한 공정 유체 처리기에 있어서,
    공정 유체를 수용하기 위한 내부 공간을 형성하는 하우징;
    상기 내부 공간으로 오존 성분을 포함하는 공정 유체를 미스트 형태로 분사하는 스프레이 노즐; 및
    상기 스프레이 노즐을 통과하는 상기 공정 유체를 가열하는 노즐 가열 부재를 포함하는 공정 유체 처리기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가열 부재는 상기 스프레이 노즐의 내부 유로에 장착된 열선으로 제공되는 공정 유체 처리기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가열 부재는 상기 스프레이 노즐의 외측에 장착된 열선으로 제공되는 공정 유체 처리기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가열 부재는 상기 스프레이 노즐의 외부를 감싸는 히터 자켓으로 제공되는 공정 유체 처리기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스프레이 노즐은 SUS316 스테인리스강 소재로 구성되는 공정 유체 처리기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하우징에 수용된 상기 공정 유체가 순환되도록 하는 경로를 제공하는 순환 라인을 더 포함하고,
    상기 순환 라인을 따라 순환한 상기 공정 유체가 상기 스프레이 노즐을 통해 미스트 형태로 분사되는 공정 유체 처리기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 공정 유체에서 오존 성분의 분해를 촉진하는 분해 가스를 공급하는 가스 공급관을 더 포함하는 공정 유체 처리기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 가스 공급관에 장착되어 상기 내부 공간으로 공급되는 상기 분해 가스를 가열하는 가스 가열 부재를 더 포함하는 공정 유체 처리기.
  9. 반도체 제조 설비의 웨이퍼 세정 장치에 있어서,
    상기 웨이퍼의 세정 처리를 위한 공정 유체를 공급하는 공정 유체 공급기;
    상기 공정 유체를 상기 웨이퍼에 공급함으로써 상기 웨이퍼에 대한 세정 처리를 수행하는 공정 챔버; 및
    상기 웨이퍼의 세정에 사용된 공정 유체를 처리하는 공정 유체 처리기를 포함하고,
    상기 공정 유체 처리기는,
    공정 유체를 수용하기 위한 내부 공간을 형성하는 하우징;
    상기 내부 공간으로 오존 성분을 포함하는 공정 유체를 미스트 형태로 분사하는 스프레이 노즐; 및
    상기 스프레이 노즐을 통과하는 상기 공정 유체를 가열하는 노즐 가열 부재를 포함하는 웨이퍼 세정 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 공정 유체 처리기는 제1 배출관을 통해 상기 공정 챔버에 연결되고,
    상기 스프레이 노즐은 상기 배출관에 연결되어 상기 제1 배출관을 통해 유입된 상기 공정 유체를 미스트 형태로 상기 내부 공간으로 분사하는 웨이퍼 세정 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 공정 유체 공급기는 제2 배출관을 통해 상기 공정 유체 처리기에 연결되고,
    상기 스프레이 노즐은 상기 제2 배출관에 연결되어 제2 배출관을 통해 유입된 상기 공정 유체를 미스트 형태로 상기 내부 공간으로 분사하는 웨이퍼 세정 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 공정 챔버는 복수개로 제공되고,
    상기 공정 유체 공급기는 상기 복수개의 공정 챔버로 상기 공정 유체를 공급하고,
    상기 공정 유체 처리기는 상기 복수개의 공정 챔버에서 회수된 상기 공정 유체를 처리하는 웨이퍼 세정 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 가열 부재는 상기 스프레이 노즐의 내부 유로에 장착된 열선으로 제공되는 웨이퍼 세정 장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 가열 부재는 상기 스프레이 노즐의 외측에 장착된 열선으로 제공되는 웨이퍼 세정 장치.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 가열 부재는 상기 스프레이 노즐의 외부를 감싸는 히터 자켓으로 제공되는 웨이퍼 세정 장치.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 스프레이 노즐은 SUS316 스테인리스강 소재로 구성되는 웨이퍼 세정 장치.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 하우징에 수용된 상기 공정 유체가 순환되도록 하는 경로를 제공하는 순환 라인을 더 포함하는 웨이퍼 세정 장치.
  18. 제9항에 있어서,
    상기 공정 유체에서 오존 성분의 분해를 촉진하는 분해 가스를 공급하는 가스 공급관을 더 포함하는 웨이퍼 세정 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 가스 공급관에 장착되어 상기 내부 공간으로 공급되는 상기 분해 가스를 가열하는 가스 가열 부재를 더 포함하는 웨이퍼 세정 장치.
  20. 반도체 제조 설비에 있어서,
    상기 반도체 제조 설비로 투입된 웨이퍼를 핸들링하는 인덱스 모듈; 및
    상기 웨이퍼에 대한 세정 처리를 수행하는 웨이퍼 세정 장치를 구비하는 공정 처리 모듈을 포함하고,
    상기 웨이퍼 세정 장치는,
    상기 웨이퍼의 세정 처리를 위한 공정 유체를 공급하는 공정 유체 공급기;
    상기 공정 유체를 상기 웨이퍼에 공급함으로써 상기 웨이퍼에 대한 세정 처리를 수행하는 공정 챔버; 및
    상기 웨이퍼의 세정에 사용된 공정 유체를 처리하는 공정 유체 처리기를 포함하고,
    상기 공정 유체 처리기는,
    공정 유체를 수용하기 위한 내부 공간을 형성하는 하우징;
    상기 내부 공간으로 오존 성분을 포함하는 공정 유체를 미스트 형태로 분사하는 스프레이 노즐; 및
    상기 스프레이 노즐에 장착되어 상기 스프레이 노즐을 통과하는 상기 공정 유체를 가열하는 노즐 가열 부재를 포함하는 반도체 제조 설비.
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