KR0174986B1 - 반도체 공정의 액 순환 시스템 - Google Patents

Abstract

화학물질 웨이퍼처리액조들과 화학물질에서 이물질을 제거하는 수단을 구비한 액 순환 시스템이 개시되어 있다.

본 발명의 액 순환 시스템은 복수개의 웨이퍼처리액조들, 이물질 농도가 낮은 화학물질이 담긴 웨이퍼처리액조의 화학물질을 이물질 농도가 높은 화학물질이 담긴 웨이퍼처리액조로 이송시키는 웨이퍼처리액조들 간의 제1이송수단, 웨이퍼처리액조들 가운데 가장 이물질 농도가 높은 화학물질이 담긴 웨이퍼처리액조의 화학물질을 그 경로에 설치된 펌프에 의해 웨이퍼처리액조들 가운데 가장 이물질 농도가 낮은 화학물질이 담긴 웨이퍼처리액조로 이송하는 제2이송수단 및 제2이송수단의 경로상에 이물질을 제거하기 위한 필터를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명은 다수개의 웨이퍼처리액조에 있는 화학물질의 이물질 수준을 하나의 통합된 액 순환 시스템을 통해 관리할 수 있으므로 작은 설치공간만을 필요로 하며 적은 설치비용만으로 이물질 관리를 할 수 있다는 효과를 가진다.

Description

반도체 공정의 액 순환 시스템

제1도는 종래의 딥(dip)형 액조(bath)와 부대장치의 개략도이다.

제2도는 종래의 순환(circulation)형 액조(bath)와 부대장치의 개략도이다.

제3a도는 제1도의 딥형 액조에서의 처리단위의 증가에 따른 이물질 갯수의 변화 추세를 나타내는 도표이다.

제3b도는 제2도의 순환형 액조에서의 처리단위의 증가에 따른 이물질의 변화 추세를 나타내는 도표이다.

제4도는 공정설비에서 딥형 액조가 순환형 액조로 변경된 후 검출된 전체 이물질 갯수의 변화를 나타내는 도표이다.

제5도는 본 발명의 일 실시예에 따른 액 순환 시스템의 개략도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 액조 12,14 : 밸브(valve)

13,15,24 : 필터(filter) 16 : 드레인 밸브(drain valve)

21 : 액조 22 : 배출부

23 : 펌프(pump) 51 : 제1웨이퍼처리액조

52 : 제2웨이퍼처리액조 53,54 : 화학물질 공급라인

55,55' : 화학물질 드레인라인 58 : 배출구

본 발명은 반도체 공정의 액 순환 시스템에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 액상 화학물질(chemical)이 담겨있는 웨이퍼처리액조에 이물질(particle)을 제거하는 수단이 구비된 액 순환 시스템에 관한 것이다.

산업상의 많은 공정에서 공정의 효율성과 불량방지를 위해서 이물질을 제거하는 방법과 장치가 사용되고 있다. 그 대표적인 예로서 반도체 산업을 들 수 있다.

반도체 산업에서는 목적물, 가령 웨이퍼의 표면을 세척하거나 포토레지스트를 스트립하거나 화학물질로 처리하는 공정이 다수 존재하며 화학물질을 계속해서 재사용하기 위해서는 해당 화학물질에 불량을 유발하는 이물질이 일정 수준 이하로 관리되어야 한다. 그러나, 공정이 진행될수록, 즉 처리 단위(lot)수가 많아질수록 화학물질내에는 다수의 이물질이 존재하게 되어 이들 이물질에 의한 불량의 위험도 커지게 된다.

근래에 모니터링(monitoring) 설비가 발달하여 활용되고 공정에 사용되는 액조내의 화학물질에서 직접 이물질 알갱이의 갯수를 측정할 수 있는 장비(liquid particle counter)가 도입되면서 액조에 담긴 화학물질에 목적물을 담그는 딥형 액조와 액조의 화학물질을 순환시키면서 그 경로에서 필터를 이용하여 이물질을 제거하는 순환형 액조에 대한 평가실험이 진행되었다. 그 결과 순환형 액조가 이물질의 측면에서 매우 양호함을 알게 되었다.

제1도는 종래의 반도체 설비사의 딥형 액조(11)를 나타내며, 파이프(pipe), 필터(13,15), 밸브(12,14) 등으로 구성된 화학물질의 공급라인과 파이프와 드레인 밸브(16) 등으로 구성된 화학물질 드레인라인이 병설되어 있다.

제2도는 종래의 반도체 설비상의 순환형 액조의 구성을 나타낸다.

순환형 액조는 딥형 액조에서의 화학물질의 공급라인과 드레인라인이 병설된 외에, 액조(21) 상측부에 설치된 배출부(22)로부터 배출되는 화학물질을 파이프라인과 여기에 설치된 펌프(23)에 의해 다시 액조(21)로 공급하는 이송수단 및 이송수단의 파이프라인상에, 이송수단에 의해 이송되는 화학물질에서 이물질을 제거하는 작용을 하는 필터(24)를 가진다.

제3a도는 딥형 액조에서 처리단위 수가 늘어감에 따라 이물질이 늘어가는 추세를 나타낸 것으로서 대략 정비례의 관계임을 쉽게 알 수 있고, 제3b도는 순환형 액조에서의 이물질 증감추세로 이물질이 줄어듦을 알 수 있다.

또한 제4도는 반도체 제조에 사용되는 황산 보일 포토레지스트 스트립(H₂SO₄boil photoresist strip) 설비상의 딥형 액조(제1도)를 순환형 액조(제2도)로 변경한 후의 결과로서 액조에서의 전체 이물질 알갱이수가 평균 40개에서 8개로 획기적으로 감소한 사실을 나타내고 있다.

더욱이, 일본 특개소 62-94939호(1987년 5월 1일 공개)에는 상기한 제3a도와 같은 구성에서 필터의 전단에 공정의 효율을 높이기 위하여 가열된 화학물질을 다시 냉각시키기 위한 냉각수단을 구비한 시스템을 기술하고 있다.

따라서, 기존의 딥형 액조는 순환형 액조로 대체되었으나 순환형은 액조가 두 개 이상 가령 두 개가 연이어 있을 경우, 그중 하나만을 순환형을 취해 이물질 방지에 부족한 면이 있었다. 한편 두 액조를 각각 순환형으로 만들어 이물질 방지를 좀 더 완벽히 할 경우는 순환을 위한 펌프와 필터, 파이프라인 등의 부대장치를 설비하기 위한 공간과 비용이 늘어나는 등의 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 현재 사용하고 있는 이들 딥형 액조와 순환형 액조 각각의 문제점인 이물질의 갯수증가와 설비의 공간 및 비용의 증가를 동시에 해결하여 공정상 이물질에 의한 문제발생을 없애면서도 비용의 증가와 설비공간의 증가를 최대한 억제할 수 있는 액 순환 시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액 순환 시스템은 복수개의 웨이퍼처리액조들, 이물질 농도가 낮은 화학물질이 채워진 웨이퍼처리액조의 화학물질을 이물질 농도가 높은 화학물질이 채워진 웨이퍼처리액조로 이송시키는 웨이퍼처리액조들 사이의 제1이송수단, 웨이퍼처리액조들 중에서 가장 이물질 농도가 높은 화학물질이 채워진 웨이퍼처리액조의 화학물질을 그 경로에 구비된 펌프에 의해 웨이퍼처리액조들 중에서 가장 이물질 농도가 낮은 화학물질이 채워진 웨이퍼처리액조로 이송하는 제2이송수단 및 제2이송수단의 경로에 설치된 이물질 제거를 위한 필터를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 한 실시예의 구성과 작용을 상세히 설명한다.

제5도는 2개의 웨이퍼처리액조를 구비하는 액 순환 시스템을 나타내며 제1웨이퍼처리액조(51)는 목적물을 처리하는 공정상 앞 쪽에 있는 웨이퍼처리액조를, 제2웨이퍼처리액조(52)는 공정상 뒤 쪽에 있는 웨이퍼처리액조를 표시한다. 화학물질은 두 개의 웨이퍼처리액조(51,52)에 채워져 있으며 제2웨이퍼처리액조(52)에서의 오버플로우는 제1웨이퍼처리액조(51)로 흐르도록 되어 있다.

이때 제2웨이퍼처리액조(52)에 목적물이 담기는 공정중에서 발생되고 확산되어 화학물질에 섞여있는 이물질들도 제2웨이퍼처리액조(52)의 화학물질과 함께 제1웨이퍼처리액조(51)로 이동된다. 제1웨이퍼처리액조(51)에는 여기에 담겨지는 목적물에서 발생하는 이물질 및 제2웨이퍼처리액조(52)에서의 화학물질 오버플로우와 함께 유입된 이물질이 함께 존재한다. 이들 이물질은 배출구(58)에서 화학물질과 함께 필터(24)로 들어가 제거된다. 제1웨이퍼처리액조(51)의 배출구(58)를 통해 화학물질을 뽑아내고 필터(24)를 거쳐 정제된 화학물질을 제2웨이퍼처리액조(52)로 압송하는 작용은 펌프(23)에 의하여 이루어진다. 바람직하게는 펌프(23)는 제1웨이퍼처리액조(51)와 필터(24) 사이에 위치하도록 한다.

이러한 액 순환 시스템을 채택할 경우, 목적물을 화학물질로 처리하는 공정에서는 정제된 화학물질이 유입되는 제2웨이퍼처리액조(52)가 항상 좀 더 이물질이 적은 상태로 유지되며, 펌프(23)의 압력이나 필터(24)를 통과하는 화학물질의 양에 의해 전체의 화학물질에서의 이물질의 존재빈도가 조정되고 억제될 수 있다.

제5도에서 본 발명의 한 실시예인 액 순환 시스템의 웨이퍼처리액조와 연결되는 화학물질 공급장치(53,54)는 제2웨이퍼처리액조(52)에만 연결되어 있다. 웨이퍼처리액조의 화학물질을 제거하는 파이프라인과 드레인 밸브 등으로 구성된 화학물질 제거장치(55,55')는 제1웨이퍼처리액조(51)와 제2웨이퍼처리액조(52)에 각각 연결되어 있으나 정상상태에서는 화학물질은 제1웨이퍼처리액조(51)에서만 제거되는 것이 바람직하다. 이는 이물질 제거의 효율을 높이기 위해서다.

본 발명은 상기의 실시예에만 국한되는 것은 아니며 다수개의 화학물질 웨이퍼처리액조에 있어서 이물질 농도가 낮은 화학물질이 담긴 웨이퍼처리액조의 화학물질이 제1이송수단을 통해 차례로 이물질 농도가 높은 화학물질이 담긴 다른 웨이퍼처리액조로 유입되고 웨이퍼처리액조들 중에서 가장 이물질 농도가 높은 화학물질이 담긴 웨이퍼처리액조의 화학물질이 제2이송수단과 그 경로에 설치된 필터를 통해 웨이퍼처리액조들 중에서 가장 이물질 농도가 낮은 화학물질이 낮은 웨이퍼처리액조로 재투입되는 구성을 가진 액 순환 시스템의 다양한 실시예 일체를 포함하는 것이다.

따라서, 이물질의 농도가 낮은 화학물질이 담긴 웨이퍼처리액조에서 이물질의 농도가 높은 화학물질이 담긴 웨이퍼처리액조로 화학물질을 이송하는 제1이송수단은 오버플로우방식이 아닌 펌프와 파이프라인일 수도 있으며, 필터가 그 경로상에 구비된 제2이송수단에서는 화학물질은 펌프가 아닌 중력에 의한 압력에 의해 이송되는 중력식 이송수단인 것 등의 변형된 실시예를 포함할 수도 있을 것이다.

이상의 본 발명은 다수개의 화학물질 웨이퍼처리액조에 있는 화학물질의 이물질 수준을 통합된 하나의 액 순환 시스템을 통해 관리할 수 있으므로 작은 설치공간만을 필요로 하며 적은 설치비용만으로 이물질 관리를 할 수 있다는 효과가 있다.

본 발명의 액 순환 시스템은 반도체 공정중 황산 보일 포토레지스트 스트립 공정에 특히 유용하게 이용될 수 있다. 또한 본 발명의 액 순환 시스템이 상기 스트립 공정에 채용될 때 상기 화학물질은 황산과 과산화수소(H₂O₂)가 될 수 있음은 자명한 사실이다.

Claims (5)

1. 복수개의 웨이퍼처리액조들; 이물질 농도가 낮은 화학물질이 채워진 웨이퍼처리액조의 화학물질을 이물질 농도가 높은 화학물질이 채워진 웨이퍼처리액조로 이송시키는 상기 웨이퍼처리액조들 사이의 제1이송수단; 상기 웨이퍼처리액조들 중에서 가장 이물질 농도가 높은 화학물질이 채워진 웨이퍼처리액조의 화학물질을 그 경로에 구비된 펌프를 이용하여 상기 웨이퍼처리액조들 중에서 가장 이물질 농도가 낮은 화학물질이 채워진 웨이퍼처리액조로 이송시키는 제2이송수단; 및 상기 제2이송수단의 경로상에 있는 이물질 제거를 위한 필터; 를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 공정의 액 순환 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1이송수단이 오버플로우(over flow)식 이송수단임을 특징으로 하는 상기 액 순환 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1이송수단이 파이프라인과 펌프로 구성되고, 상기 제2이송수단이 중력에 의한 이송수단인 것을 특징으로 하는 상기 액 순환 시스템.
4. 제1항에 있어서, 상기 웨이퍼처리액조가 2개인 것을 특징으로 하는 상기 액 순환 시스템.
5. 제1항에 있어서, 상기 화학물질이 황산(H₂SO₄) 및 과산화수소(H₂O₂)인 것을 특징으로 하는 상기 액 순환 시스템.