기판 가이드 및 이를 구비하는 기판 세정 장치 document_id A220623040797

본 발명은 반도체 기판을 세정하기 위한 세정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 세정조 내에서 세정액에 의한 세정 효과를 증대시킬 수 있도록 복수의 기판을 서로 다른 높이로 안착시킬 수 있는 기판 가이드 및 이를 구비하는 기판 세정 장치에 관한 것이다. 반도체 장치의 회로 패턴의 디자인 룰이 미세화됨에 따라서, 반도체 장치의 생산과정에서 사용되는 반도체 기판에 생성 또는 부착되는 각종 파티클, 금속 불순물, 유기물 등에 기인하는 오염이 제품의 수율이나 신뢰성을 주는 영향이 커지고 있으며, 반도체 장치의 제조과정 중 반도체 기판에 부착된 오염 물질을 세정하는 중요성이 더욱 높아지고 있다. 반도체 기판을 세정하는 방법에는, 플라즈마 처리나 자외선 조사 등에 의한 건식(Dry) 세정과, 세정액을 사용하는 습식(Wet) 세정이 있다. 건식 세정은 반도체 프로세스 전체의 건식화가 진행중에 제안된 기술이며, 균일성이 우수하고, 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. 이에 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. 특히 기판에 비해 통상 5배 이상 큰 디자인 룰이 적용되는 축소투영 노광용의 포토마스크 기판의 세정은 대략 습식 세정에 의해 행해지고 있다. 도 1은 일반적인 습식 세정 장치를 나타낸 평면도이다. 도면을 참조하면, 세정 장치는 로딩부(12) 및 언로딩부(14)와, 세정 처리실(16)과, 건조실(18)과, 세정액 공급원(24)으로 이루어져 있다. 로딩부(12) 및 언로딩부(14)는 세정 장치의 양쪽 끝단부에 설치되어 있으며, 이들 사이에 다수개의 세정조(20)가 일렬로 늘어선 처리실(16)과, 건조실(18)이 배치되어 있다. 기판 카세트(10)는 세정 전후의 기판을 보관하는 것으로, 카세트(10)는 로딩부(12)를 통해 로딩된 후, 기판이 세정 처리실(16) 내의 세정조로 이송되면 언로딩부(14)에서 세정된 기판을 다시 보관하도록 언로딩부(14)에 보내진다. 즉, 로딩부(12)에서 반입된 카세트(10)의 기판은 (도시되지 않은) 기판 트랜스퍼에 의해 처리실(16)로 이동하게 된다. 기판은 처리실(16) 내의 다수의 세정조(20)에 차례로 침지되어 세정을 마치고, 건조실(18)에서 건조를 끝낸 후, 언로딩부(14)를 통해 카세트(10)로 반입된다. 세정 장치 후면에는 세정액 공급원(24)이 설치되어, 세정 장치의 세정조(20)로 세정액을 공급하게 된다. 도 2a 및 도 2b는 도 1에서 세정조의 A-A선과와 B-B선을 나타낸 단면도이다. 도면을 참조하면, 세정조(20)는 내부 세정조(26)와 외부 세정조(28)로 구성되어 있다. 내부 세정조(26)는 기판(29)이 안착되는 기판 가이드(30)를 수용할 수 있는 크기의 형상이고, 내부 세정조(20) 하부에는 분사노즐(31)이 설치되고, 상기 분사노즐(31)에는 다수의 분사공(32)이 형성되어 있다. 외부 세정조(28)는 내부 세정조(26) 외부를 둘러싸고 있고, 외부 세정조(28) 하부에는 세정액이 배출될 수 있는 배관(34)이 내부 세정조(26)로 연결된다. 배관(34)에는 순환 펌프(36)와, 댐퍼(38)와, 필터(40)와, 히터(42)가 차례대로 연결되어 내부 세정조(26)로 연결된다. 세정액이 상기 분사공(32)을 통하여 내부 세정조(26)로 공급되면, 세정액은 내부 세정조(26)에서 오버 플로우 되면서 외부 세정조(28)로 흐르게 된다. 외부 세정조(28)에 채워진 세정액은 하부에 위치한 배관(34)을 통해 배출되면서 순환 펌프(36)를 거쳐 가압되고 댐퍼(38)에 유입되어 펌핑시 형성된 세정액의 맥동을 제거한다. 이후, 배관(34)을 통해 흐르는 세정액은 필터(40)에 의해 불순물이 제거되고, 고온의 세정액을 사용하는 공정에서는 히터(42)에 의해 원하는 온도로 승온된 상태에서 내부 세정조(26) 하부를 통해 유입된다. 내부 세정조(26)에 유입된 세정액은 분사공(32)을 통해 기판(29)을 향해 토출된다. 도 2b에서 도시한 바와 같이, 내부 세정조(26)의 하부에는 (일 단면에서) 다수 개의 분사노즐(44)이 설치되어 있어, 분사노즐(31)에 형성된 분사공(44)을 통해 내부 세정조(26) 상부로 분사하여 기판(29)을 세정하게 된다. 내부 세정조(26)에 유입된 세정액은 상기의 순서로 계속 오버 플로우 되어 순환하게 된다. 상기와 같이 기판(29)을 세정하기 위해서는 먼저 세정조(20)의 내부에 마련된 기판 가이드(30)에 기판(29)을 배열하여 안착시켜야 한다. 하지만, 일반적으로 사용되는 기판 가이드(30)는 그 안착부(30a)에 동일한 깊이를 갖는 다수의 안착홈(30b)이 등간격으로 형성되어 있어서, 상기 안착홈(30b)에 안착되는 기판(29)이 균일한 간격 및 높이로 세정조 내의 세정액에 침지되었다. 그러나, 다수개의 기판을 동시에 세정하기 위해서는 기판과 기판 간의 거리를 조정하여 장비의 사이즈에 맞게 정렬해야 하기 때문에 더 많은 수의 기판을 세정하기 위해서는 기판과 기판 간의 거리가 짧아지게 되었고, 이에 의해 기판과 기판 사이의 공간이 좁아져서 이 공간에 대한 세정 효과가 줄어들게 되었다. 더불어, 안착되는 기판이 균일하게 배치되다 보니 세정조 내에서 세정액의 흐름이 일정하여 세정액의 와류 현상이 발생되었고, 이러한 와류 현상으로 인해 기판의 세정효율이 떨어지는 부분인 데드 존이 발생되는 문제점도 있었다.