KR20110080840A - 기판 세정 장치 - Google Patents

Abstract

기판을 세정하기 위한 장치에 있어서, 상기 장치는 기판을 회전시키기 위한 회전척과, 상기 회전척 상의 기판으로 제1 세정액을 공급하기 위한 제1 세정부와, 상기 회전척을 감싸도록 구성되며 상기 기판 상으로 공급된 세정액을 회수하기 위한 보울과, 상기 보울 내에서 회전척과 연결된 구동축과 상기 구동축을 감싸는 튜브를 포함하며 상기 회전척을 회전시키기 위한 구동부와, 상기 보울과 상기 튜브에 의해 한정된 공간의 내측 표면들의 적어도 일부를 세정하기 위하여 제2 세정액을 공급하기 위한 제2 세정부를 포함할 수 있다. 상기 제2 세정액에 의해 상기 장치 내부의 표면들이 세정될 수 있으므로 상기 표면들을 세정하기 위하여 별도로 진행되는 세정 공정 주기를 크게 연장시킬 수 있다.

Description

기판 세정 장치 {Apparatus for cleaning a substrate}

본 발명의 실시예들은 기판 세정 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 반도체 장치의 제조에서 반도체 웨이퍼에 대한 매엽식 세정 공정을 수행하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 장치의 제조에서는 기판으로서 사용되는 실리콘 웨이퍼에 대하여 증착, 포토리소그래피, 식각, 이온 주입, 연마, 세정 등의 단위 공정들을 반복적으로 수행하여 목적하는 전기적 특성들을 갖는 회로 패턴들을 형성할 수 있다.

특히, 세정 공정의 경우, 매 단위 공정들을 수행한 후 상기 기판 상에 잔류하는 이물질을 제거하기 위하여 수행될 수 있으며, 이물질의 종류에 따라 건식 또는 습식 공정이 진행될 수 있다. 상기 습식 세정 공정의 경우 다수의 기판들을 동시에 처리하는 배치식 방법과 낱장 단위로 처리하는 매엽식 방법이 필요에 따라 선택적으로 수행될 수 있다.

상기 기판을 낱장 단위로 세정하는 매엽식 세정 공정의 경우, 상기 기판을 회전시키면서 상기 기판 상으로 세정액을 공급하는 방법이 사용될 수 있다. 특히, 상기 매엽식 세정 공정을 수행하기 위한 장치의 경우, 상기 웨이퍼를 회전시키기 위한 회전척, 상기 기판 상으로 세정액을 공급하기 위한 세정액 공급부, 상기 기판으로 공급된 세정액을 회수하기 위한 보울, 상기 회전척을 회전시키기 위한 구동부 등을 포함할 수 있다.

상기 구동부는 상기 회전척과 연결되어 회전 구동력을 전달하는 구동축과 상기 구동축을 감싸도록 구성되는 튜브 및 회전 구동력을 제공하는 모터 등을 포함할 수 있다. 한편, 상기 구동축은 상기 보울의 하부를 관통하여 배치될 수 있으며, 상기 튜브는 상기 보울 내에서 상기 구동축이 세정액에 의해 오염되는 것을 방지하기 위하여 상기 구동축을 감싸도록 구성될 수 있다.

한편, 상기 기판 상에서 제거하고자 하는 이물질에 따라 다양한 종류의 세정액들이 사용될 수 있다. 예를 들면, 황산, 불산, 수산화 암모늄, 염산, 과산화수소, 등을 포함하는 다양한 세정액들이 사용될 수 있다. 상기와 같은 세정액을 사용하여 상기 기판에 대한 세정 공정을 수행하는 경우, 상기 세정액으로부터 발생되는 흄(fume)에 의해 상기 보울의 내측 표면들이 오염될 수 있다. 특히, 세정액의 회수 과정에서 상기 세정액이 흐르지 않는 부위, 예를 들면, 상기 튜브의 외측 표면에는 상기 흄에 의한 이물질이 누적될 수 있으며, 이를 세정하기 위하여 별도의 비용과 시간이 소요될 수 있다. 또한, 경우에 따라서는 세정 장치를 분해해야 하는 번거로움이 있다.

상술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 실시예들은 기판 세정 공정에서 발생되는 흄에 의한 이물질 생성을 감소시킬 수 있는 기판 세정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 기판 세정 장치는 기판을 회전시키기 위한 회전척과, 상기 회전척 상의 기판으로 제1 세정액을 공급하기 위한 제1 세정부와, 상기 회전척을 감싸도록 구성되며 상기 기판 상으로 공급된 세정액을 회수하기 위한 보울과, 상기 보울 내에서 회전척과 연결된 구동축과 상기 구동축을 감싸는 튜브를 포함하며 상기 회전척을 회전시키기 위한 구동부와, 상기 보울과 상기 튜브에 의해 한정된 공간의 내측 표면들의 적어도 일부를 세정하기 위하여 제2 세정액을 공급하기 위한 제2 세정부를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제2 세정부는 상기 튜브의 상부에 배치되어 상기 튜브의 상부를 감싸는 원형 갓 형태를 갖고 상기 튜브를 향하여 상기 제2 세정액을 분사하기 위한 다수의 홀들이 형성된 원형 노즐을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 원형 노즐 내에는 상기 제2 세정액을 공급하기 위한 링 형태의 버퍼 공간이 구비될 수 있으며, 상기 홀들은 상기 버퍼 공간과 연결될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 원형 노즐에는 상기 보울과 상기 튜브에 의해 한정된 공간으로 에어를 분사하기 위한 다수의 제2 홀들이 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제2 홀들 중 일부는 상기 홀들에 연결될 수 있으며, 상기 홀들을 통하여 상기 제2 세정액과 상기 에어가 동시에 분사될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 보울의 하부면 상에는 상기 제1 세정액과 제2 세정액이 모이는 영역들을 서로 구분하기 위한 격벽이 배치될 수 있으며, 상기 영역들에는 상기 제1 세정액과 제2 세정액을 각각 배출하기 위한 드레인 배관들이 연결될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 보울의 하부 측벽에는 배기관이 연결될 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 기판의 세정 공정에 사용되는 제1 세정액으로부터 발생되는 흄에 의한 이물질 생성은 제2 세정액과 에어의 공급에 의해 충분히 감소될 수 있다. 따라서, 상기 제1 세정액의 흄에 의한 이물질을 세정하기 위하여 별도의 비용과 시간이 소요되지 않을 수 있으며, 이에 따라 상기 기판 세정 장치의 가동율이 크게 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 원형 노즐을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.

이하, 본 발명은 본 발명의 실시예들을 보여주는 첨부 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 하기에서 설명되는 실시예들에 한정된 바와 같이 구성되어야만 하는 것은 아니며 이와 다른 여러 가지 형태로 구체화될 수 있을 것이다. 하기의 실시예들은 본 발명이 온전히 완성될 수 있도록 하기 위하여 제공된다기보다는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자들에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하기 위하여 제공된다.

하나의 요소가 다른 하나의 요소 또는 층 상에 배치되는 또는 연결되는 것으로서 설명되는 경우 상기 요소는 상기 다른 하나의 요소 상에 직접적으로 배치되거나 연결될 수도 있으며, 다른 요소들 또는 층들이 이들 사이에 게재될 수도 있다. 이와 다르게, 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 직접적으로 배치되거나 연결되는 것으로서 설명되는 경우, 그들 사이에는 또 다른 요소가 있을 수 없다. 다양한 요소들, 조성들, 영역들, 층들 및/또는 부분들과 같은 다양한 항목들을 설명하기 위하여 제1, 제2, 제3 등의 용어들이 사용될 수 있으나, 상기 항목들은 이들 용어들에 의하여 한정되지는 않을 것이다.

하기에서 사용된 전문 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 사용되는 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 또한, 달리 한정되지 않는 이상, 기술 및 과학 용어들을 포함하는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상적인 지식을 갖는 당업자에게 이해될 수 있는 동일한 의미를 갖는다. 통상적인 사전들에서 한정되는 것들과 같은 상기 용어들은 관련 기술과 본 발명의 설명의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석될 것이며, 명확히 한정되지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 외형적인 직감으로 해석되지는 않을 것이다.

본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들의 개략적인 도해들인 단면 도해들을 참조하여 설명된다. 이에 따라, 상기 도해들의 형상들로부터의 변화들, 예를 들면, 제조 방법들 및/또는 허용 오차들의 변화들은 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도해로서 설명된 영역들의 특정 형상들에 한정된 바대로 설명되어지는 것은 아니라 형상들에서의 편차들을 포함하는 것이며, 도면들에 설명된 영역들은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상들은 영역의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 원형 노즐을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정 장치(100)는 반도체 장치의 제조에서 기판(10)으로서 사용되는 실리콘 웨이퍼 상의 이물질을 제거하기 위하여 사용될 수 있다.

상기 기판 세정 장치(100)는 상기 기판(10)을 회전시키면서 세정 공정 및 건조 공정을 수행할 수 있다. 이를 위하여 상기 기판 세정 장치(100)는 상기 기판(10)을 회전시키기 위한 회전척(110)과, 상기 기판(10)의 이물질을 제거하기 위한 제1 세정부(120)와, 상기 제1 세정부(120)로부터 공급된 제1 세정액을 회수하기 위한 보울(130)과, 상기 회전척(110)을 회전시키기 위한 구동부(140), 등을 포함할 수 있다.

상기 회전척(110)은 상기 기판(10)의 가장자리 부위들을 파지하기 위한 다수의 홀더들(112)을 포함할 수 있다. 상기 홀더들(112)은 상기 회전척(110)의 가장자리 부위들에 구비될 수 있으며, 집게 형태로 상기 기판(10)을 파지할 수 있다.

상기 제1 세정부(120)는 상기 기판(10) 상으로 제1 세정액을 공급하기 위한 제1 노즐(122)과 상기 제1 노즐(122)과 연결되어 상기 제1 세정액을 공급하기 위한 제1 세정액 공급부(124)를 포함할 수 있다. 도시된 바에 의하면, 하나의 제1 노즐(122)이 사용되고 있으나, 상기 기판(10) 상의 이물질에 따라 다양한 종류의 제1 세정액들이 사용될 수 있으며, 또한 상기 제1 세정액들을 각각 공급하기 위한 다수의 제1 노즐들(122)이 구비될 수 있다. 또한, 도시되지는 않았으나, 상기 제1 세정부(120)는 상기 제1 노즐(122)을 상기 기판(10)의 상부로 이동시키기 위한 노즐 구동부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

한편, 도시되지는 않았으나, 상기 제1 세정액은 상기 구동부(140)의 구동축(144)을 통하여 상기 기판(10)의 하부면 상에도 공급될 수 있다. 이 경우, 상기 구동축(144) 내부에는 상기 제1 세정액을 공급하기 위한 배관들이 구비될 수 있으며, 상기 회전척(110)의 중앙 부위에는 상기 기판(10)의 하부면 상으로 제1 세정액을 공급하기 위한 노즐들이 배치될 수 있다.

상기 보울(130)은 상기 기판(10) 상으로 공급되어 원심력에 의해 상기 기판(10)으로부터 이탈된 제1 세정액을 회수하기 위하여 상기 회전척(110)을 감싸도록 구성될 수 있다. 특히, 상기 보울(130)은 다중 격벽 구조를 가질 수 있다. 즉, 상기 제1 세정액의 종류에 따라 서로 다른 경로들을 통하여 상기 제1 세정액을 회수하기 위하여 다수의 측벽들(132)을 가질 수 있다. 도시된 바에 의하면, 두 개의 측벽들(132)이 도시되어 있으나, 상기 측벽들(132)의 개수는 회수하고자 하는 제1 세정액의 종류에 따라 변경될 수 있으므로, 상기 측벽들(132)의 개수에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않을 것이다.

상기 구동부(140)는 회전 구동력을 제공하는 모터(142)와 상기 회전척(110)에 연결되어 상기 회전 구동력을 전달하는 구동축(144)과 상기 구동축(144)이 상기 제1 세정액에 의해 오염되는 것을 방지하기 위하여 상기 구동축(144)을 감싸도록 구성되는 튜브(146)를 포함할 수 있다. 상기 구동축(144)은 상기 보울(130)의 하부를 관통하여 상방으로 연장할 수 있으며, 상기 튜브(146)는 상기 보울(130)의 내부에서 상기 구동축(144)을 감싸도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 보울(130)의 내부 공간은 상기 보울(130)의 측벽들(132)과 하부 패널(134) 및 상기 튜브(146)에 의해 한정될 수 있다.

한편, 상기 제1 세정액으로는 황산 수용액, 불산 수용액, 수산화 암모늄을 포함하는 SC-1(Standard cleaning 1) 수용액, 염산을 포함하는 SC-2(Standard cleaning 2) 수용액, 등이 사용될 수 있으며, 상기 제1 세정액을 사용하는 도중에 발생되는 흄은 상기 보울(130)의 하부 측벽에 연결된 배기관(136)을 통해 배출될 수 있다. 그러나, 상기 흄에 의해 상기 보울(130)의 내측 공간을 한정하는 표면들이 오염될 수 있다. 특히, 상기 보울(130)의 내측 공간을 한정하는 표면들 중에서 상기 회수되는 세정액이 흐르지 않는 부위, 예를 들면, 상기 튜브(146)의 외측 표면이 오염될 수 있으며, 상기 표면 상에는 상기 흄에 의한 오염 물질이 누적될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판 세정 장치(100)는 상기 보울(130)의 내측 공간을 한정하는 표면들 중 적어도 일부를 세정하기 위하여 제2 세정액을 제공하는 제2 세정부를 포함할 수 있다. 특히, 상기 제2 세정부(150)는 상기 튜브(146)의 외측 표면으로 상기 제2 세정액을 공급할 수 있다. 상기 세정액으로는 상기 흄에 의한 수용성 오염 물질과 파티클들을 제거하기 위하여 탈이온수가 공급될 수 있다.

상기 제2 세정부(150)는 상기 제2 세정액을 공급하기 위한 원형 노즐(152)을 포함할 수 있으며, 상기 원형 노즐(152)은 상기 튜브(146)의 상부에 배치되어 상기 튜브(146)의 상부를 감싸는 원형 갓 형태를 가질 수 있다. 특히, 상기 원형 노즐(152)은 상기 튜브(146)를 향하여 상기 제2 세정액을 분사하기 위한 다수의 제1 홀들(152A)을 가질 수 있다.

상기 원형 노즐(152) 내에는 상기 제2 세정액이 공급되는 링 형태의 제1 버퍼 공간(152B)이 마련될 수 있으며, 상기 제1 홀들(152A)은 상기 제1 버퍼 공간(152B)과 연결될 수 있다. 상기 제2 세정액은 제2 세정액 공급부(154)로부터 공급될 수 있으며, 상기 제2 세정액 공급부(154)는 세정액 공급 배관(156)을 통하여 상기 제1 버퍼 공간(152B)에 연결될 수 있다. 상기 세정액 공급 배관(156)은 상기 튜브(146)의 내측을 통해 상기 제1 버퍼 공간(152B)에 연결될 수 있다.

또한, 상기 제2 세정부(150)는 상기 보울(130) 내부에서 상기 흄을 상기 배기관(136)으로 유도하기 위하여 상기 보울(130)의 내측 공간으로 에어를 분사할 수 있다. 이를 위하여 상기 노즐(152)은 상기 보울(130)의 내측 공간으로 에어를 분사하기 위한 다수의 제2 홀들(152C)을 가질 수 있으며, 상기 제2 홀들(152C)은 상기 보울(130) 내부에 구비되는 링 형태의 제2 버퍼 공간(152D)에 연결될 수 있다. 상기 에어는 에어 공급부(158)로부터 공급될 수 있으며, 상기 에어 공급부(158)는 에어 공급 배관(160)을 통하여 상기 제2 버퍼 공간(152D)과 연결될 수 있다. 상기 에어 공급 배관(160)은 상기 튜브(146)의 내측을 통해 상기 제2 버퍼 공간(152D)과 연결될 수 있다.

한편, 상기 다수의 제2 홀들(152C) 중에서 일부는 상기 제1 홀(152A)에 연결될 수 있으며, 상기 제1 홀들(152A) 통하여 상기 제2 세정액과 상기 에어가 동시에 공급될 수 있다. 이는 상기 튜브(146)의 외측 표면 상으로 보다 균일하게 제2 세정액을 공급함과 동시에 상기 튜브(146)의 표면 상에서 에어를 이용한 기류를 형성함으로써 상기 튜브(146)의 표면이 상기 흄에 의해 오염되는 것을 미연에 방지하기 위함이다.

상술한 바와 같이 튜브(146)의 외측 표면으로 분사된 제2 세정액은 상기 튜브(146)의 외측 표면을 따라 흘러내릴 수 있으며, 상기 보울(130)의 하부면 상에 모이게 된다. 한편, 상기 보울(130)의 하부면 상에는 상기 제1 세정액과 제2 세정액이 모이는 영역들을 서로 구분하기 위한 격벽(138)이 배치될 수 있다. 또한, 상기 영역들에는 상기 제1 세정액과 제2 세정액을 각각 배출하기 위한 제1 및 제2 드레인 배관들(162, 164)이 연결될 수 있다. 여기서, 도시된 바에 따르면, 두 개의 제1 드레인 배관들(162)이 구비되고 있으나, 사용되는 제1 세정액의 종류 및 상기 보울(130) 측벽들(132)의 구성에 따라 상기 제1 드레인 배관들(162)의 개수는 변경될 수 있다. 따라서, 상기 제1 드레인 배관들(162)의 개수에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않을 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 기판 세정 장치는 기판에 대한 세정 공정에서 발생된 흄에 의한 오염을 세정하기 위한 제2 세정부를 포함할 수 있다. 상기 제2 세정부는 오염된 표면으로 제2 세정액을 공급할 수 있으며, 상기 흄에 의한 오염을 미연에 방지하기 위하여 에어를 공급할 수 있다.

따라서, 상기 흄에 의한 구성 부품들의 오염이 충분히 감소될 수 있으며, 이에 따라 상기 구성 부품들에 대한 세정 주기가 크게 연장될 수 있다. 결과적으로, 상기 기판 세정 장치의 가동율이 크게 향상될 수 있으며, 또한 상기 기판 세정 장치의 유지보수에 소요되는 비용과 시간이 크게 절감될 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 기판 100 : 기판 세정 장치
110 : 회전척 120 : 제1 세정부
130 : 보울 132 : 측벽
134 : 하부 패널 136 : 배기관
138 : 격벽 140 : 구동부
142 : 모터 144 : 구동축
146 : 튜브 150 : 제2 세정부
152 : 원형 노즐 162, 164 : 드레인 배관

Claims (7)

1. 기판을 회전시키기 위한 회전척;
   상기 회전척 상의 기판으로 제1 세정액을 공급하기 위한 제1 세정부;
   상기 회전척을 감싸도록 구성되며 상기 기판 상으로 공급된 세정액을 회수하기 위한 보울;
   상기 보울 내에서 회전척과 연결된 구동축과 상기 구동축을 감싸는 튜브를 포함하며 상기 회전척을 회전시키기 위한 구동부; 및
   상기 보울과 상기 튜브에 의해 한정된 공간의 내측 표면들의 적어도 일부를 세정하기 위하여 제2 세정액을 공급하기 위한 제2 세정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2 세정부는 상기 튜브의 상부에 배치되어 상기 튜브의 상부를 감싸는 원형 갓 형태를 갖고 상기 튜브를 향하여 상기 제2 세정액을 분사하기 위한 다수의 홀들이 형성된 원형 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 원형 노즐 내에는 상기 제2 세정액을 공급하기 위한 링 형태의 버퍼 공간이 구비되며, 상기 홀들은 상기 버퍼 공간과 연결되는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 원형 노즐에는 상기 보울과 상기 튜브에 의해 한정된 공간으로 에어를 분사하기 위한 다수의 제2 홀들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 제2 홀들 중 일부는 상기 홀들에 연결되어 있으며, 상기 홀들을 통하여 상기 제2 세정액과 상기 에어가 동시에 분사되는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 보울의 하부면 상에는 상기 제1 세정액과 제2 세정액이 모이는 영역들을 서로 구분하기 위한 격벽이 배치되며, 상기 영역들에는 상기 제1 세정액과 제2 세정액을 각각 배출하기 위한 드레인 배관들이 연결되는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 보울의 하부 측벽에는 배기관이 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.

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