KR20200084152A - 반도체 부품용 세정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세정챔버 내에 공급되는 세정액의 유동이 와류방식으로 개선되어 오염물질의 배출이 원활히 이루어져서 반도체 부품의 세정효율을 높일 수 있도록 하는 반도체 부품용 세정장치에 관한 것으로, 세정액과 세정대상인 반도체 부품이 수용되는 내조; 상기 내조의 외측에 설치되고, 상기 내조에서의 세정액을 순환시키는 역할을 하는 외조; 상기 내조 내에서 상기 반도체 부품의 측면에 배치되어 상기 반도체 부품의 주위에 와류를 형성하는 한 쌍의 분사판; 및 상기 내조의 하측에 배치되어 고압의 세정액을 분사하는 고압분사부를 포함하여 구성된다.

Description

반도체 부품용 세정장치{CLEANING APPARATUS FOR SEMICONDUCTOR COMPONENTS}

본 발명은 웨이퍼 등 반도체 부품용 세정에 사용하기 위한 반도체 부품용 세정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 세정챔버 내에 공급되는 세정액의 유동이 와류방식으로 개선되어 오염물질의 배출이 원활히 이루어져서 반도체 부품의 세정효율을 높일 수 있도록 하는 반도체 부품용 세정장치에 관한 것이다.

웨이퍼 등 반도체 부품을 세정하는 방법에는, 플라즈마 처리나 자외선 조사 등에 의한 건식 세정과, 세정액을 사용하는 습식 세정이 있다. 건식 세정은 반도체 프로세스 전체의 건식화가 진행중에 제안된 기술이며, 균일성이 우수하고, 오염물질의 재부착이 적고, 다른 건식 프로세스와의 연속화가 가능하고, 건조가 불필요하다는 등의 이점을 가지고 있다.

그러나, 건식 세정은 다량의 오염물 제거에 적합하지 않고, 파티클 제거를 할 수 없으며, 또한 2차 오염의 염려를 완전히 불식할 수 없는 등의 문제를 갖는다. 건식 세정을 적용했다고 하더라도 이후에 습식 세정이나 순수 린스를 하지 않으면 안되는 것이 현상황이다.

이에 반해, 습식 세정은 장치 비용이 낮고, 처리량이 우수하고, 여러 종류의 오염을 동시에 제거 가능하며, 또한 방법에 따라서는 배치 처리나 전후면 동시 세정도 가능하다는 등의 이점을 가지고 있으므로, 현재 반도체 프로세스에서는 이들이 주류를 이루고 있다.

통상적으로, 웨이퍼 세정 공정에서는 다수의 반도체 웨이퍼가 투입되는 세정조 내에 세정액을 유입시켜 세정챔버의 내조로부터 외조로 오버 플로우(Over-flow)시키는 방식이 널리 사용된다.

이와 관련하여, 도 6의 (a)에는 SC-1, SC-2와 같은 세정액과 순수(DIW)를 공급하고 순환시킴으로써 웨이퍼를 세정하는 케미컬 세정챔버의 개략적인 구성이 도시되어 있으며, 도 6의 (b)에는 순수(DIW)를 내조로 지속적으로 공급하여 웨이퍼를 린스하는 DIW 세정챔버의 개략적인 구성이 도시되어 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 세정챔버의 내조(10) 하부로 공급된 세정액은 상부로 상승하여 외조(11)로 오버 플로우되고, 세정액을 펌핑하는 펌프(12), 세정액에 포함된 이물질을 필터링하는 필터(13) 등을 포함하는 순환 시스템을 통해 다시 내조(10)로 공급된다. 이와 같은 구성을 갖는 웨이퍼 세정조는 예컨대, 대한민국 공개특허공보 제2001-0026116호에 개시되어 있다.

그런데, 종래방식에 따른 세정 공정은 세정챔버 내부에서 세정액이 유동하는 과정에서 난류(Turbulence)가 심하게 발생하여 웨이퍼 표면에 오염 패턴이 발생하는 등 세정 성능이 좋지 않은 취약점이 있다.

즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 세정챔버 내부에 난류가 발생하여 세정챔버의 상부와 가운데 부분에 사각지대(타원 표시 참조)가 생기게 되며, 이 사각지대로 인해 파티클이나 오염물질의 배출이 방해되어 웨이퍼의 표면에는 각종 오염 패턴이 발생하게 되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해서, 등록특허 제10-1063039호에서는 세정액이 세정챔버 내부의 가로방향으로 공급되도록 함으로써 플로우에 방향성을 부여하는 방식으로 난류의 발생을 억제하는 구성을 제안하고 있다.

그러나, 세정액이 세정챔버 내부의 일방향으로만 유동하게 되므로 여전히 새정액의 공급관이 상부, 중부, 하부 중 어느 한 지점에 치우치게 배치된 경우에는 세정액의 공급 불균형으로 인하여 오버플로우 과정에서 소정의 난류가 발생할 수 있어, 각종 파티클이나 오염물질의 배출이 원활히 이루어지지 못하는 문제점이 발생될 수 있다.

등록특허 제10-1063039호 등록특허 제10-0892754호 등록특허 제10-0526214호

본 발명의 목적은 세정챔버 내에 공급되는 세정액의 유동 방식이 개선되어 오염물질의 배출이 원활히 이루어져서 반도체 부품의 세정효율을 높일 수 있도록 하는 반도체 부품용 세정장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일측면에 따르면, 웨이퍼 등 반도체 부품의 세정에 사용하기 위한 반도체 부품용 세정장치에 있어서, 세정액과 세정대상인 반도체 부품이 수용되는 내조; 상기 내조의 외측에 설치되고, 상기 내조에서의 세정액을 순환시키는 역할을 하는 외조; 상기 내조 내에서 상기 반도체 부품의 측면에 배치되어 상기 반도체 부품의 주위에 와류를 형성하는 한 쌍의 분사판; 및 상기 내조의 하측에 배치되어 고압의 세정액을 분사하는 고압분사부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 한 쌍의 분사판은 곡선형상으로 만곡된 곡면판으로 형성되며, 상기 한 쌍의 분사판은 각각, 분사판 몸체에 길이방향으로 배치되며 지그재그로 배열되는 노즐들을 구비한 복수의 분사 파이프를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 분사판의 노즐들 및 상기 제2 분사판의 노즐들은 분사구의 방향이 서로 다른 방향으로 향하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복수의 분사 파이프는 일자형상 또는 물결형상 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 노즐들은 나선형상의 분사구들을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고압분사부는 압축공기와 세정액을 분사하는 복수의 벤츄리관 형상의 고압분사노즐을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 세정챔버 내에 공급되는 세정액의 유동이 와류 방식으로 개선되어 오염물질의 배출이 원활히 이루어져서 반도체 부품의 세정효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

즉, 세정액이 세정챔버 내부의 세정대상인 반도체 부품의 주위에 와류 형태의 유동을 형성하므로 각종 파티클이나 오염물질의 배출이 원활히 이루어질 수 있다. 따라서, 반도체 부품 표면의 이물질과 관련된 품질 및 산포가 개선되고 수율이 향상될 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 반도체 부품용 세정장치를 개략적으로 나타낸 구성도이고,
도 2는 도 1에 따른 분사판을 개략적으로 나타낸 구성도이고,
도 3은 도 2에 따른 노즐을 개략적으로 나타낸 구성도이고,
도 4는 도 1에 따른 고압분사부를 개략적으로 나타낸 구성도이며,
도 5는 도 1에 따른 다른 실시예의 분사판을 개략적으로 나타낸 구성도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부되는 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공 되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명의 반도체 부품용 세정장치를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 반도체 부품용 세정장치를 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 2는 도 1에 따른 분사판을 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 3은 도 2에 따른 노즐을 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 4는 도 1에 따른 고압분사부를 개략적으로 나타낸 구성도이며, 도 5는 도 1에 따른 다른 실시예의 분사판을 개략적으로 나타낸 구성도이다.

본 발명의 반도체 부품용 세정장치는 반도체 부품이 투입되는 세정챔버 내에 세정액을 유입시켜 세정챔버의 내조로부터 외조로 오버플로우시키는 방식이다.

도 1을 참조하면, 웨이퍼 등 반도체 부품의 세정에 사용하기 위한 반도체 부품용 세정장치는, 세정액과 세정대상인 반도체 부품(W)이 수용되는 내조(110); 상기 내조(110)의 외측에 설치되고, 상기 내조(110)에서의 세정액을 순환시키는 역할을 하는 외조(120); 상기 내조(110) 내에서 상기 반도체 부품(W)의 측면에 배치되어 상기 반도체 부품(W)의 주위에 와류를 형성하는 한 쌍의 분사판(130); 및 상기 내조(110)의 하측에 배치되어 고압의 세정액을 분사하는 고압분사부(140)를 포함하여 구성된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 세정챔버의 내조(110) 하부로 공급된 세정액은 상부로 상승하여 외조(120)로 오버 플로우되고, 세정액을 펌핑하는 펌프(112), 세정액에 포함된 이물질을 필터링하는 필터(113) 등을 포함하는 순환 시스템을 통해 다시 내조(110)로 공급된다.

한 쌍의 분사판(130)은 내조(110) 내에서 상기 반도체 부품(W)의 측면에 배치되어 상기 반도체 부품(W)의 주위에 와류를 형성함으로써 각종 파티클이나 오염물질의 배출이 원활히 이루어지도록 한다.

도 2를 참조하면, 한 쌍의 분사판(130)은 와류의 형성이 용이하도록 곡선형상으로 만곡된 곡면판으로 형성될 수 있다. 하지만, 분사판(130)의 형태는 이에 한정되지는 않고 다양한 형태로 형성가능함은 물론이다.

상기 한 쌍의 분사판(130)은 각각 복수의 분사 파이프(132)를 포함하고 있다.

상기 분사 파이프(132)는 분사판 몸체에 대해서 길이방향으로 배치되어 있다. 여기서, 분사 파이프(132)는 일자형태로 구성되어 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

상기 노즐(134)들은 분사 파이프(132)의 통과면에 대해 일정한 간격을 두고 설치되어 세정액을 분사하는 구조를 가진다.

바람직하게, 한 쌍의 분사판(130)의 노즐(134)들은 와류의 형성이 용이하도록 분사구의 방향이 서로 다른 방향으로 향하고 있다.

예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 좌측의 분사판(130)의 노즐(134)들은 분사구의 방향이 상부 방향으로 향하고 있는 반면, 우측의 분사판(130)의 노즐(134)들은 분사구의 방향이 하부 방향으로 향하고 있다. 이런 경우에는 반시계방향의 와류가 형성될 수 있을 것이다. 그 역의 경우에는 시계방향의 와류가 형성될 수 있을 것이다.

또한, 상기 노즐(134)들은 상기 분사 파이프(132) 상에 지그재그 배열을 가지고 설치될 수 있다. 즉, 상기 노즐(134)들은 분사 파이프(132)에 있어서 상류측의 제1 열과 하류측의 제2 열의 2열로 구분되어 배열될 수 있다. 제1 열 및 제2 열 방향은 분사 파이프(132)의 길이방향이다. 이때, 제1 열에 배열되어 있는 노즐(134)들과 제2 열에 배열되어 있는 노즐(134)들 사이의 상호 배열 상태는 지그재그 배열이다. 이러한 노즐(134)들의 지그재그 배열도 실질적으로는 와류의 형성을 용이하도록 하는 구성이 될 수 있다.

상기 노즐(134)들은 나선형상의 분사구들을 포함하여 나선형으로 세정액을 분사하도록 구성되어 있다.

도 3를 참조하면, 상기 노즐(134)들은 나선형상의 분사구(132a)들과, 원뿔형의 유도부(132b)을 포함하고 있다. 여기서, 나선형상의 분사구(132a)들은 유도부(132b)를 향해 외주부터 나선형태로 형성되어 나선형태의 경로로 세정액을 유동시키게 된다.

상기 고압분사부(140)는 상기 내조(110)의 하측에 배치되어 고압의 세정액을 분사하며, 상기 한 쌍의 분사판(130)과 협력하여 보다 효율적인 세정이 이루어지도록 보조한다. 물론, 한 쌍의 분사판(130)과 고압분사부(140)는 각각의 메커니즘으로 작동되거나 동일한 메커니즘으로 둘다 함께 작동될 수도 있다.

도 4를 참조하면, 상기 고압분사부(140)는 압축공기(Air)와 세정액을 분사하는 복수의 벤츄리관 형상의 고압분사노즐을 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 고압분사노즐은, 양측 단부가 상대적으로 큰 직경을 갖도록 형성되고 상기 양측 단부 사이에 배치된 중앙 영역이 상대적으로 작은 직경을 갖도록 형성된 관상의 벤츄리부재(142)와, 상기 중앙 영역과 외부공기를 공급하는 공기흡입구가 연결되도록 하는 연결부재(144)로 이루어진다.

따라서, 상기 고압분사노즐은 벤츄리 원리에 세정액의 분사 유속은 빨라지고 압력은 낮아지게 되어 적은 에너지로 세정액을 강하게 분사할 수 있다.

한편, 도 5는 도 1에 따른 다른 실시예의 분사판을 개략적으로 나타낸 구성도이다.

도 5를 참조하면, 분사판(130a)은 도 2에 따른 분사판(130)과 비교할 때 분사 파이프(136)가 물결형상으로 형성된다는 점에서 두드러진 차이를 가진다. 즉, 분사 파이프(136)은 볼록부(136a)와 오목부(136b)가 교번하도록 구성됨에 특징이 있다. 여기서, 볼록부(136a)와 오목부(136b)의 부분에는 노즐(138)이 설치될 수 있다. 상기 분사 파이프(136)이 복수의 단으로 형성되고, 각각의 단에는 볼록부(136a)와 오목부(136b)가 교번하도록 구성되기 때문에, 와류의 형성을 용이하게 하며, 세정액이 전체적으로 균일하게 분사되도록 해준다.

따라서, 본 발명에 의하면, 세정챔버 내에 공급되는 세정액의 유동이 와류 방식으로 개선되어 오염물질의 배출이 원활히 이루어져서 반도체 부품의 세정효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

상기 반도체 부품용 세정장치의 작동은 컴퓨터에 의하여 제어되고, 캐리어 암과, 개폐 기구의 동작 및 처리실 내에서의 세정 또는 건조 처리는 미리 짜여진 소정의 프로그램에 따라 자동적으로 행하여진다.

또한, 본 발명은 반도체 웨이퍼만이 아니라, LCD기판, 프린터 기판 등의 세정장치에도 적용 가능하며, 연속처리하도록 여러 개의 처리부를 갖춘 각종 처리 장치, 예를 들어 반도체 기판 에칭 장치에도 적용가능하다.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

110 : 내조
120 : 외조
130 : 분사판
132 : 분사 파이프
134 : 노즐
140 : 고압분사부

Claims (6)

1. 웨이퍼 등 반도체 부품의 세정에 사용하기 위한 반도체 부품용 세정장치에 있어서,
   세정액과 세정대상인 반도체 부품이 수용되는 내조;
   상기 내조의 외측에 설치되고, 상기 내조에서의 세정액을 순환시키는 역할을 하는 외조;
   상기 내조 내에서 상기 반도체 부품의 측면에 배치되어 상기 반도체 부품의 주위에 와류를 형성하는 한 쌍의 분사판; 및
   상기 내조의 하측에 배치되어 고압의 세정액을 분사하는 고압분사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 부품용 세정장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 한 쌍의 분사판은 곡선형상으로 만곡된 곡면판으로 형성되며,
   상기 한 쌍의 분사판은 각각,
   분사판 몸체에 길이방향으로 배치되며 지그재그로 배열되는 노즐들을 구비한 복수의 분사 파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 부품용 세정장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 분사판의 노즐들 및 상기 제2 분사판의 노즐들은 분사구의 방향이 서로 다른 방향으로 향하는 것을 특징으로 하는 반도체 부품용 세정장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 복수의 분사 파이프는 일자형상 또는 물결형상 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 부품용 세정장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 노즐들은 나선형상의 분사구들을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 부품용 세정장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 고압분사부는 압축공기와 세정액을 분사하는 복수의 벤츄리관 형상의 고압분사노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 부품용 세정장치.

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