KR0161865B1 - 제트노즐을 이용한 반도체웨이퍼 세정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제트노즐을 이용한 반도체 웨이퍼 세정장치에 관한 것으로서, 제트노즐을 이용하여 웨이퍼를 향해 세정액을 세게 분사시켜 주므로써, 웨이퍼 표면의 입자를 쉽게 제거할 수 있음은 물론, 웨이퍼의 세공 공정시간을 단축시킬 수 있으며, 웨이퍼 전체의 세정균일성을 향상시킬 수 있는 것이다.

본 발명은 외부탱크, 이 외부탱크내에 설치되는 세정탱크, 이 세정탱크에 설치되어 그 내부에 다수의 웨이퍼가 장착되는 웨이퍼 캐리어, 이 웨이퍼 케리어 외측에 설치되는 다수개의 제트노즐, 이 다수개의 제트노즐에 연결되어 세정액을 공급해주는 메인 와이프, 이 메인 와이프와 상기 외부 탱크 사이에 연결되어 세정액을 반복적으로 강제 순환시켜주는 순환펌프, 이 세정액을 여과시켜주는 여과필터를 포함하여 구성된다.

Description

제트노즐을 이용한 반도체 웨이퍼 세정장치

제1도는 종래의 반도체 웨이퍼 세정장치의 계통도.

제2도는 종래의 다른 반도체 웨이퍼 세정장치의 단면도.

제3도는 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 세정장치의 개통도.

제4도는 제3도의 Ⅳ-Ⅵ선에 따른 반도체웨이퍼 세정장치의 측단면도.

제5도는 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 세정장치의 일부 확대 단면도로서, 웨이퍼 캐리어와 제트노즐의 확대 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 외부탱크 3 : 세정탱크

5 : 웨이퍼캐리어 7 : 웨이퍼

9 : 제트노즐 9a : 제트노즐구멍

11 : 메인파이프 13 : 순환펌프

15 : 여과필터

본 발명은 반도체 웨이퍼 세정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제트노즐을 이용하여 웨이퍼 표면에 포함된 입자들을 효과적으로 제거하므로써 웨이퍼 세정공정 시간을 줄일 수 있음은 물론 웨이퍼 세정 균일성을 향상시킬 수 있도록 한 제트노즐을 이용한 반도체 웨이퍼 세정장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 메모리 장치가 고집적화됨에 따라 웨이퍼 표면에 포함된 미세입자들이 상기 반도체 메모리 장치의 특성에 크게 영향을 미치게 된다.

따라서, 최근에 와서는 이러한 웨이퍼 표면에 포함된 미세한 입자들을 제거하는 기술이 반도체 메모리 제조공정에서 매우 중요하게 대두되었다.

또한, 최근에는 면적이 넓은 웨이퍼 공정이 진행되고 있기 때문에 그에 따라 세정조도 커야 되므로써, 전체 웨이퍼 세정장치가 차지하는 부피는 커지게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 종래에는 이러한 세정장치의 부피 증가를 방지하기 위한 방법으로써 세정조를 축소화하는 방법이 제안되었다.

그러나, 세정조의 부피를 감소시키는 경우, 그만큼 웨이퍼와 웨이퍼간의 간격이 좁아지게 되므로써 세정조내의 세정액과 각 웨이퍼간의 반응균일성이 떨어지고, 혼합효과 등이 감소하게 되므로 웨이퍼 전체가 균일하게 세척되지 않게 된다.

한편 종래에는 Laminar Flow 방식과 교반식에 의한 웨이퍼 세정장치들이 제안되었다.

이러한 종래의 반도체 웨이퍼 세정장치들을 제1도와 제2도를 참조하여 설명한다.

제1도는 종래의 Laminar Flow 방식에 의한 반도체 웨이퍼 세정장치의 계통도로서, 웨이퍼를 카세트내에 장착하여 세정액내에 침전시켜 세정시키도록 한 것이다.

상기 도면에 따르면, 상기 반도체 웨이퍼 세정장치는 웨이퍼 세정용 내부탱크(21)와, 이 내부탱크(21)내에 설치되어 웨이퍼(25)가 장착되는 카세트(23), 상기 내부탱크(21)의 외측에 설치되어 측벽에 세정액이 유출되는 세정액출구(28)가 마련된 외부탱크(27), 이 세정액출구(28)와 상기 내부탱크(21)에 형성된 세정액입구(29)측에 공급파이프(31)에 의해 연결되어 세정액을 반복 순환시켜 주는 순환펌프(33)와, 반복순환 되어지는 세정액을 여과시켜 주는 여과필터(35)로 구성된다.

이렇게 구성된 세정장치는 먼저 순환펌프(33)의 작동에 의해 세정액이 여과필터(35)를 통과하여 세정액입구(29)를 통해 내부탱크(21)내에 채워진다.

그 후 카세트(23)에 고정되어진 웨이퍼(25)들이 상기 세정액에 잠기게 된다.

이 때, 웨이퍼(25) 표면에 포함된 입자들이 세정액과 반응하여 씻겨지면서 웨이퍼가 세척된다.

그러나 이 장치의 경우, 웨이퍼가 단순히 세정조내에 침전된 상태에서 세척되기 때문에 그만큼 웨이퍼세정 시간이 길어지므로 전체 반도체 메모리 제조 공정시간이 길어지게 되는 문제점이 있다.

또한, 세척효율이 떨어지므로 웨이퍼의 표면전체에 세척균일성이 떨어진다.

한편, 종래의 또 다른 웨이퍼 세정장치로는 제2도에 도시된 바와 같이, 초음파 발생기를 이용한 교반식 웨이퍼 세정장치가 있다.

상기 도면에 따르면, 세정조(41) 하부내측에 초음파 발생기(43)가 장착되고, 측벽에는 순수물이 유입될 수 있도록 입구(45)가 형성되어 있다.

또한, 세정조(41) 내부에는 지지대(47)가 설치되고, 이 지지대(47) 상면에는 웨이퍼 캐리어(49)가 설치되며, 이 웨이퍼 캐리어(49)내에는 다수개의 웨이퍼(51)들이 소정간격을 두고 삽입되어 있다.

또한, 상기 지지대(47) 상면에는 상기 순수물이 초음파 발생기(43)에 의해 교반되어지면서 지지대(47) 윗쪽으로 통과할 수 있도록 다수개의 물구멍(53)이 형성되어 있다.

이 장치는 세정조(41) 내에 물이 채워진 상태에서 초음파 발생기(43)에서 발생하는 초음파 진동에 의해 순수물이 요동하면서 교반된다.

이어서 웨이퍼(51)의 표면에 붙어있는 불순물 입자들이 상기 교반된 물분자와 충돌하여 떨어지게 되므로써 웨이퍼가 세척된다.

이 웨이퍼 세정장치의 경우, 웨이퍼(51)가 세정조(41)내에 침전된 상태에서 세척되는 과정은 상기 제1도의 Laminar Flow 방식에 의한 웨이퍼 세정장치와 유사하다고 볼 수 있다.

이 장치는 초음파 발생기(43)를 이용하여 순수물을 교반시켜 웨이퍼 세척에 이용하기 때문에 그만큼 상기 Laminar Flow 방식에 의한 웨이퍼 세정장치에 비해 세정효과가 다소 높다고 볼 수 있다.

그러나 세정조(41)내의 물이 교반되기 위해서는 일정시간이 지나야 하기 때문에 그만큼 웨이퍼의 세척시간은 길어진다고 볼 수 있다.

이상에서와 같이 종래의 반도체 웨이퍼 세정장치들은 다음과 같은 문제점을 내포하고 있다.

웨이퍼 크기가 증가하는 경우에 세정조의 크기를 상기 웨이퍼 크기에 적합하도록 증가시켜야 하므로 웨이퍼 세정장치의 부피가 커지는 문제점이 있다.

또한, 상기 세정장치의 부피증가를 방지하기 위해 웨이퍼와 웨이퍼간의 피치를 좁게하는 경우에는 세정액과 웨이퍼간의 화학적 반응효과가 떨어지므로 웨이퍼 전체표면에서의 세척은 균일하지 못하다.

한편, 단순히 웨이퍼를 세정액속에 침전시켜 세척시키기 때문에 입자제거 효과가 떨어지므로, 세정공정 시간이 웨이퍼의 저항률 회복시간이 길어진다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 제트노즐을 이용하여 웨이퍼 표면에 포함된 불순물 입자들을 짧은 시간에 제거하므로써 전체 웨이퍼 세정 공정시간을 단축시키고, 웨이퍼 세정균일성을 향상시킬 수 있도록 한 제트노즐을 이용한 반도체 웨이퍼 세정장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 세정장치는 외부탱크와, 이 외부탱크내에 설치되는 세정탱크, 이 세정탱크 내에 설치되어 다수의 웨이퍼가 수납되는 웨이퍼캐리어, 이 웨이퍼 캐리어 외측에 설치되는 다수개의 제트노즐, 이 제트노즐에 연결되는 메인파이프, 이 메인파이프와 상기 외부탱크에 연결되어 세정액을 순차적으로 강제순환 및 여과시켜 주는 순환퍼프와, 여과필터를 포함하여 구성된다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제3도는 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 세정장치의 계통도이다.

제4도는 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 세정장치의 측 단면도이다.

상기 도면에 따르면, 본 발명은 외부탱크(1)와, 이 외부탱크(1)내에 설치된 세정탱크(3), 이 세정탱크(3)내에 설치되어 다수개의 웨이퍼(7)가 장착되는 웨이퍼 캐리어(5), 이 웨이퍼 캐리어(5) 외측 둘레에 배치되어 웨이퍼(7)를 향하여 세정액을 분사시켜 주는 다수개의 제트노즐(9), 이들 다수개의 제트노즐(9)을 연결시켜 주는 메인파이프(11), 이 메인파이프(11)와 외부탱크(1) 사이에 설치되어 세정액을 반복적으로 강제 순환시켜 주는 순환펌프(13) 및 세정액을 여과시켜 주는 여과필터(15)를 포함하여 구성된다.

제5도는 본 발명에 따른 다수개의 제트노즐이 웨이퍼캐리어의 외측에 설치된 상태를 도시한 측면도이다.

상기 도면에 따르면, 상기 다수개의 제트노즐(9)은 웨이퍼 캐리어(5)의 좌, 우측 및 하측에 소정거리를 두고 배치되어 있다.

또한, 이들 다수개의 제트노즐(9)에는 그 길이방향을 따라 다수개의 제트 노즐구멍(9a)이 형성되어 있다.

그리고, 이들 다수개의 제트 노즐구멍(9a)은 웨이퍼(7)를 향하도록 되어 있다.

또한, 이들 제트 노즐구멍(9a)을 통해 분사되는 세정액은 웨이퍼(7) 표면에 존재하는 입자들이 쉽게 제거될 수 있도록 상기 웨이퍼(7)에 대해 소정 각도만큼 경사지게 분사되도록 되어 있다.

상기 구성으로 된 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 세정 장치의 작동 과정을 상세히 설명한다.

별도의 세정액 공급원(미도시)에서 공급된 세정액이 순환 펌프(13)에 의해 반복적으로 강제 순환된다.

이어서 이 세정액은 여과필터(15)를 통과하면서 정화된다.

정화된 세정액은 메인파이프(11)를 거쳐 각 제트노즐(9)에 공급된다.

이렇게 공급된 세정액은 각 제트노즐(9)에 형성된 다수개의 제트노즐 구멍(9a)을 통해 다수의 웨이퍼(7)를 향하여 강하게 분사된다.

이 때, 상기 세정액은 웨이퍼(7)를 향해 스프레이식으로 세게 분사되기 때문에 웨이퍼(7) 표면에 달라붙어 있던 불순물 입자들이 쉽게 떨어지게 된다.

더욱이, 상기 제트노즐(9)은 웨이퍼(7)와 최대한 근접된 위치에 배치되어 있어, 세정액이 제트노즐 구멍(9a)을 통해 강하게 분사되므로, 입자들이 쉽게 표면에서 제거된다.

또한, 이 세정액은 웨이퍼(7)를 행해 경사지게 분사되므로 이 세정액은 웨이퍼(7)로 면 전체에 고르게 분사되어진다.

한편 이렇게 분사된 세정액은 점차 세정탱크(3)위로 넘쳐 흘러 다시 외부탱크(1)내에 고이게 된다.

이렇게 고이는 세정액은 다시 순환펌프(13)에 의해 강제순환된 다음 여과필터(15)에 의해 상기 웨이퍼(7) 표면에서 분리된 입자들이 걸러져 정화되는 과정이 계속 반복된다.

[실시예 1]

1 : 99HF를 이용하여 웨이퍼(7) 표면에 형성된 산화막을 에칭하는 실험을 본 발명에 따른 제트노즐을 이용한 분사방식과 종래의 Laminar Flow 방식을 이용한 각 웨이퍼 세정장치에서 실시하였다.

그 결과, 제트 노즐식인 본 발명인 경우에는 에칭률이 53.9±9.3Å/min으로 나타났고, Laminar Flow 방식인 종래의 경우에는 에칭률이 66.6±24.1Å/min으로 나타났다.

그러므로, 제트노즐을 이용한 본 발명이 상기 Laminar Flow 방식에 따른 종래 장치보다 에칭률이 일정하게 유지된다는 것을 알 수 있다.

[실시예 2]

웨이퍼와 웨이퍼간의 피치가 7.9mm와 3.5mm일 때 산화막 에칭률을 조사하였다.

이 때 1 : 249HF를 사용하고, 유량은 3.5ℓ/min이며, 제트노즐 2EA를 사용하였다.

그 결과 웨이퍼들 간의 피치가 7mm 경우에는 에칭률이 29.7±2.2Å/min이고, 웨이퍼들 간의 피치가 3.5mm인 경우에는 에칭률이 29.2±1.5Å/min으로 나타났다.

그러므로, 제트노즐 구멍을 통해 세정액을 분사시키는 경우에 세정조의 크기 또는 피치간격에 상관없이 웨이퍼의 세정 균일서이 항상 일정하게 유지되는 것을 알 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 세정장치는 아래와 같은 특징들을 가지고 있다.

첫째, 세정액이 제트노즐을 웨이퍼를 향해 강하게 분사되어지므로, 웨이퍼 표면에 있는 입자들이 쉽게 제거된다.

둘째, 웨이퍼 표면에 있는 입자제거 시간이 짧아지므로, 그만큼 웨이퍼 세정 공정시간이 단축된다.

셋째, 웨이퍼들간의 피치크기에 관계없이 웨이퍼 세정이 전체적으로 균일하게 이루어진다.

Claims (2)

1. 외부 탱크와, 상기 외부 탱크내에 설치되는 세정탱크와, 상기 세정탱크에 설치되어 그 내부에 다수의 웨이퍼가 장착되는 웨이퍼 캐리어와, 상기 웨이퍼 캐리어 외측에 웨이퍼와 근접되는 위치에 배치되며, 그 길이 방향을 따라 소정간격을 두고 다수개의 제트노즐 구멍이 형성되는 다수개의 제트노즐과, 상기 다수개의 제트노즐에 연결되는 메인파이프와, 상기 메인파이프와 상기 외부탱크 사이에 연결되어 세정액을 반복적으로 강제 순환시켜주는 순환펌프와, 상기 메인파이프 상에 구비되어 세정액 내에 함유된 불순물을 여과하는 여과필터를 포함하여 구성된 제트노즐을 이용한 반도체 웨이퍼 세정장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제트노즐 중 웨이퍼 가장자리의 제트노즐은, 노즐에 구비된 제트노즐 구멍이 상기 웨이퍼에 대해 소정 각도만큼 경사지게 형성되며, 상기 제트노즐 구멍을 통해 웨이퍼를 향해 분사되는 세정액이 스프레이식으로 분사됨을 특징으로 하는 제트노즐을 이용한 반도체 웨이퍼 세정장치.