KR100790274B1 - 반도체 웨이퍼 세정설비 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 화학약품을 공급하기 위한 실린더 내부의 불소수지 코팅막의 수축 팽창작용을 완화시켜 그 수명을 연장시킬 수 있도록 된 반도체 웨이퍼 세정설비를 제공함에 있다.

이에 본 발명은 화학약품을 세정설비의 웨이퍼로 공급하기 위해 원통형의 외피, 외피 내주면에 코팅된 불소수지코팅막을 포함하는 실린더와, 상기 실린더의 외피에 형성되고 실린더 내부 불소수지 코팅막으로 연통되는 구멍을 포함하는 반도체 웨이퍼 세정설비를 제공한다.

실린더, 외피, 코팅막, 구멍, 튜브, 정전용량센서

Description

반도체 웨이퍼 세정설비{Device for cleaning wafer}

도 1은 일반적인 반도체 웨이퍼 세정설비를 도시한 개략적인 도면,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 세정설비의 실린더를 도시한 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

11 : 실린더 14 : 코팅막

15 : 밴드히터 30 : 구멍

31 : 튜브 32 : 정전용량센서

본 발명은 반도체 웨이퍼 세정 설비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 세정용 화학약품을 공급하는 실린더의 내부 부식을 최소화할 수 있도록 된 반도체 웨이퍼 세정설비에 관한 것이다.

근래에 컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 보급에 따라 반도체 장치도 비약적으로 발전하고 있다. 그 기능 면에 있어서, 상기 반도체 장치는 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구된다. 이에 따라 상기 반도체 장치 는 집적도, 신뢰도 및 응답 속도 등을 향상시키는 방향으로 제조 기술이 발전되고 있다.

이와 같이, 상기 반도체 제조 기술이 발전함에 따라 웨이퍼 상에 여러 가지 화학반응을 유발하여 전기적 물성을 갖는 막 형성 및 회로를 구성하는 미세 패턴 상에 불순물을 제거하는 일련의 공정들이 중요시되고 있다.

일반적으로 반도체 제조 공정 중에서 이온 주입공정 후 상기 이온 주입의 마스크로 사용한 막들을 제거하는 공정, 습식 식각(Wet Etch)공정 및 세정(Cleaning)공정을 거치게 된다.

상기 세정공정은 여러 가지의 장비 형태가 존재하는 데, 여러개의 배스(bath)를 가지고 반송로봇이 웨이퍼를 이동시키면서 진행하는 연속배치방식과 하나의 챔버를 가지고 챔버 내에서 화학약품 공정 후 순수에 의한 세척공정 이어서 건조공정까지 수행하는 베젤(vessel)방식이 있다.

상기 연속 배치방식의 경우 각각의 화학약품공정 배스, 초순수 배스, 건조 배스를 각각 독립적으로 가지고 있기 때문에 반송로봇이 웨이퍼를 원하는 배스로 반송하게 된다.

그리고 하나의 챔버를 통해 화학약품공정과 초순수 공정 및 건조공정이 모두 진행되는 베젤(vessel)방식의 경우를 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 베젤방식의 세정설비를 도시한 개략적인 도면으로써 상기한 도면에 의하면 세정설비는 크게 펌핑모듈(10)과 베젤모듈(20)로 구분되며 베젤모듈에서는 웨이퍼(50)가 장착되는 베젤(21)이 설치되어 이 베젤을 통해 화학약품공정 과 초순수공정, 건조공정이 일괄적으로 이루어지게 된다.

상기 베젤은 일측에 개폐부가 설치되어 있어서 베젤 내부에 웨이퍼가 투입되면 베젤이 밀봉된 상태에서 정해진 순서에 의해 공정이 진행된다.

또한, 도면상 좌측에 도시된 부분은 펌핑모듈(10)을 개략적으로 예시하고 있는 데, 이곳에서는 펌핑 실린더(11)가 설치된다. 상기 실린더는 두 개가 구비되며 내부에는 화학약품이 약 70%정도 채워져 있다.

상기 실린더는 공정진행을 하지 않을 때에는 두 개의 실린더가 서로 화학약품을 N₂를 이용하여 밀어내는 힘에 의해 자체 순환시키게 된다. 즉, 화학약품은 두 실린더 사이를 왕복 이동하게 되는 것이다.

그리고 화학약품공정이 실시되면 두 실린더 사이를 자체 순환하는 화학약품이 다수개의 공압밸브(12) 작동에 의하여 베젤(21)에 장입된 웨이퍼(50)에 투입된다.

화학약품을 고온으로 사용하기 위하여 상기 실린더의 외주면에는 밴드히터가 장착되어 설정된 온도까지 화학약품의 온도를 상승시키게 된다.

그런데 상기한 종래의 베젤방식의 세정설비의 경우 화학약품을 공급하기 위한 실린더가 화학약품에 의해 내부가 부식되고 이에 따라 화학약품이 오염되는 문제가 발생된다.

즉, 상기 실린더는 외부는 주철종류의 금속이고 내부에는 강산의 화학약품에 견딜수 있도록 불소수지(poly tetra fluoro ethylene)로 코팅된 구조로 되어 있는 데, 실린더 내부는 밀폐된 공간이기 때문에 장시간 고농으로 사용할 경우 불소수지의 수축, 팽창 작용에 의하여 불소수지의 균열이 발생하게 된다.

균열이 발생하여 화학약품이 실린더의 금속과 접촉하면 부식이 발생하고 이렇게 오염된 화학약품으로 공정을 진행한 웨이퍼는 정상적인 제품으로 제조될 수 없게 되는 것이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 화학약품을 공급하기 위한 실린더 내부의 불소수지 코팅막의 수축 팽창작용을 완화시켜 그 수명을 연장시킬 수 있도록 된 반도체 웨이퍼 세정설비를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 실린더의 내부 불소수지 코팅막의 이상 발생시 이를 바로 감지하여 공정사고를 최소화할 수 있도록 된 반도체 웨이퍼 세정설비를 제공함에 또다른 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 불소수지 코팅막과 실린더의 외피 내주면 사이에서 발생되는 고열에 의한 팽창 공기를 외부로 배출시킬 수 있도록 함을 그 요지로 한다.

이를 위해 본 발명은 실린더의 외피에 실린더 내부 불소수지 코팅막으로 연통되는 구멍을 형성한 구조로 되어 있다.

이에 따라 고열에 의해 불소수지 코팅막이 팽창되는 것을 완화시켜 불소수지 코팅막의 균열을 방지하게 되는 것이다.

여기서 상기 구멍은 실린더의 외주면을 따라 다수개가 형성됨이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 구멍에 연결되어 불소수지 코팅막 파손시 구멍을 통해 새나오는 화학용액을 검출하기 위한 검출수단을 더욱 포함할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 일반적인 반도체 웨이퍼 세정설비를 도시한 개략적인 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 세정설비의 실린더를 도시한 단면도이다.

상기한 도면에 의하면, 세정설비는 실질적인 웨이퍼의 세정공정이 이루어지는 베젤모듈(20)과 베젤모듈(20)로 화학용액을 공급하기 위한 펌핑모듈(10)로 크게 구분되며, 상기 베젤모듈(20)은 내부에 웨이퍼가 적재되어 세정공정을 수행하는 베젤(21)을 포함하며, 상기 펌핑모듈(10)은 내부에 화학용액이 채워져 이를 베젤(21)로 공급하기 위한 두 개의 실린더(11)를 포함하며, 상기 실린더(11)는 공급라인(13)을 통해 상기 베젤(21)과 연결되고 공급라인 상에는 화학용액의 공급을 차단하는 공압밸브(12)가 설치된다.

또한, 상기 실린더(11)는 원통형의 외형을 이루는 주철재질의 외피(14)와, 이 외피(14) 내주면에 도포되어 산성의 화학약품으로부터 내부를 보호하기 위한 불소수지 코팅막(15), 상기 외피(14) 외주면에 설치되어 실린더(11) 내의 화학약품의 온도를 높이기 위한 밴드히터(16)를 포함한다.

여기서 본 장치는 상기한 구조의 세정설비에 있어서, 상기 실린더(11)의 외피(14)에 형성되어 실린더(11) 내부 불소수지 코팅막(15)과 외피(14) 내주면 사이로 연통되는 구멍(30)과, 상기 구멍(30)에 연결되어 불소수지 코팅막(15) 파손시 구멍(30)을 통해 새나오는 화학용액을 검출하기 위한 검출수단을 포함한다.

상기 구멍(30)의 형성 개수에 대해서는 특별히 한정되지 않으며, 실린더(11)의 크기에 따라 변형 가능하고, 구멍(30)의 크기에 대해서도 불소수지 코팅막(15)을 고열에 의해 팽창시키는 팽창 공기가 유통될 수 있는 정도면 가능하다 할 것이다.

한편, 상기 검출수단은 실린더(11)의 외측에서 상기 구멍(30)에 연결설치되어 구멍(30)으로부터 새나오는 화학약품이 흘러나가는 튜브(31)와, 상기 튜브(31) 일측에 설치되어 화학약품 유무를 검출하기 위한 정전용량센서(32)를 포함한다.

이에 따라 불소수지 코팅막(15)이 파손되어 상기 구멍(30)으로 화학약품이 새나오는 경우에는 튜브(31)에 설치된 정전용량센서(32)가 이를 바로 확인하여 알람 등의 경고수단을 작동시킴으로써 작업자는 즉시 후속조치를 취할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

실린더(11) 내부의 화학약품은 실린더(11) 외피(14)에 설치된 밴드히터(16)의 작동에 따라 고온으로 가열된다.

고온의 화학약품을 공급하는 과정을 반복하면서 실린더(11)의 내주면에 부착된 불소수지 코팅막(15)은 팽창과 수축을 반복하게 된다.

즉, 불소수지 코팅막(15)이 밴드히터(16)에 의해 가열되면 코팅막(15)과 외 피(14)의 내주면 사이에 잔존하는 공기가 팽창하게 되고 이에 따라 불소수지 코팅막(15)이 부풀어 오르게 되는 것이다.

여기서 상기와 같이 팽창되는 공기는 본 장치에 따라 실린더(11) 외피(14)에 형성된 구멍(30)을 통해 바로 외부로 빠져나가게 된다. 이에 따라 불소수지 코팅막(15)의 팽창 수축을 완화시킬 수 있게 되는 것이다.

한편, 불소수지 코팅막(15)의 장시간 사용에 따라 코팅막(15) 일측이 균열되어 화학약품이 새는 경우에는 불소수지 코팅막(15)과 외피(14)의 내주면 사이로 유입된 화학약품은 실린더(11)의 외피(14)에 형성된 구멍(30)을 통해 유출된다.

그리고 구멍(30)에 설치된 튜브(31)를 따라 흘러나가게 되며, 이렇게 튜브(31)를 따라 흘러나가는 화학약품은 튜브(31) 일측에 설치된 정전용량센서(32)에 감지되고 상기 정전용량센서(32)의 감지신호에 따라 알람 등이 작동된다.

본 발명은 이상과 같이 상당히 획기적인 기능을 갖는 웨이퍼 세정설비를 제공하는 것을 알 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 세정설비에 의하면, 실린더 내부에 코팅된 불소수지 코팅막의 수명을 연장할 수 있게 된다.

또한, 불소수지 코팅막의 균열 발생시 이를 바로 외부에 알림으로써 코팅막에 의한 공정 사고를 최소화할 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 화학약품을 세정설비의 웨이퍼로 공급하기 위해 원통형의 외피, 외피 내주면에 코팅된 불소수지코팅막을 포함하는 실린더;

   상기 실린더의 외피에 형성되고 실린더 내부 불소수지 코팅막으로 연통되는 구멍을 포함하는 반도체 웨이퍼 세정설비.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 구멍에 연결되어 불소수지 코팅막 파손시 구멍을 통해 새나오는 화학용액을 검출하기 위한 검출수단을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 세정설비.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 검출수단은 실린더의 외측에서 상기 구멍에 연결설치되어 구멍으로부터 새나오는 화학약품이 흘러나가는 튜브와, 상기 튜브 일측에 설치되어 화학약품 유무를 검출하기 위한 정전용량센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 세정설비.

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