KR100525302B1 - 반도체 웨이퍼의 스핀컵 세정방법 및 그 세정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 크리너용 웨이퍼와 상기 크리너용 웨이퍼에 세척수를 주사하는 세척수단을 형성하여, 스핀컵 내부에서 웨이퍼를 코팅할 때 코팅제가 비산되는 방향과 동일하게 크리너용 웨이퍼를 통해 세척수가 비산되어 상기 스핀컵 내부에 적층된 코팅제의 세척효율을 향상하고, 이에 따른 세척시간의 단축 및 스핀컵의 제조 단가와 유지보수비용이 절감되도록 하는 반도체 웨이퍼의 스핀컵 세정방법 및 그 세정장치에 관한 것으로, 이를 위한 본 발명에 따른 세정장치는 웨이퍼와 동일한 재질 및 크기로 형성된 크리너용 웨이퍼(210)와; 분사수단(30)의 지지축(32)에 결합된 연장대(34)의 일측에 세척노즐(222)이 마련되어, 상기 승강수단(20)의 회전력에 의해 회전될 때 상기 크리너용 웨이퍼(210)의 중앙 상면으로 상기 지지축(32)의 회동에 의해 연장대(34)가 회동됨에 따라 세척노즐(222)이 위치되어 외부에서 공급되는 세척수를 주사하는 세척수단(220); 상기 스핀컵(10)의 중간컵(130)에 적어도 하나 이상이 마련되고, 상기 크리너용 웨이퍼(210)가 회전될 때 저면으로 세척수를 주사하는 보조분사노즐(230); 및 상기 스핀컵(10)의 일측에 마련되고 크리어용 웨이퍼(210)를 보관할 수 있도록 하는 보관대(212);로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 웨이퍼의 스핀컵 세정방법 및 그 세정장치{cleaner method of spin cup}

본 발명은 반도체 웨이퍼의 스핀컵 세정방법 및 그 세정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 크리너용 웨이퍼와 상기 크리너용 웨이퍼에 세척수를 주사하는 세척수단을 형성하여, 스핀컵 내부에서 웨이퍼를 코팅할 때 코팅제가 비산되는 방향과 동일하게 크리너용 웨이퍼를 통해 세척수가 비산되어 상기 스핀컵 내부에 적층된 코팅제의 세척효율을 향상하고, 이에 따른 세척시간의 단축 및 스핀컵의 제조 단가와 유지보수비용이 절감되도록 하는 반도체 웨이퍼의 스핀컵 세정방법 및 그 세정장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체소자는 반도체소자를 제조할 수 있는 웨이퍼를 대상으로 하는 다양한 단위공정 및 단위공정에 부속되는 부속공정 등으로 이루어지는 일련의 제조공정을 수행함으로써 제조된다.

도 1은 종래의 웨이퍼 가공장치 일 예를 도시한 사시도로서, 이를 참조하면, 웨이퍼 가공장치(1)는 다수의 웨이퍼가 적층되도록 다수의 슬롯이 마련된 제 1 및 제 2 카세트(2)(3)와, 상기 제 1 및 제 2 카세트(2)(3)의 대칭된 위치에 마련되는 고온처리부(4)와, 상기 제 1 및 제 2 카세트(2)(3)의 일측에 마련되고 웨이퍼에 코팅층 즉, 감광액을 도포하는 감광액도포부(5)와 상기 각 부의 중앙에 마련되고 웨이퍼 이송암(6a)이 일측에 고정된 로봇이 마련된 이송부(6)와, 상기 감광액도포부(5)의 대칭된 위치에 마련되고 각 부를 제어하는 제어부(7)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 웨이퍼 가공장치(1)는 규소봉을 절단하여 3", 4", 6", 8" 등의 다양한 직경을 가진 초벌 웨이퍼에 산화 및 감광액을 도포하는 가공장치로서, 상기 웨이퍼 가공장치(1)의 사용 상태를 개략적으로 설명하면 먼저, 일측에 초벌 웨이퍼가 다수 적층된 제 1 카세트(2)를 구성하고, 타측에 빈 제 2 카세트(3)를 마련한다.

그리고 제어부(7)의 제어를 통해 이송부(6)의 로봇은 정해진 구역을 따라 선회하면서 일측에 고정된 웨이퍼 이송암(6a)을 각 장치로 이송시킨다.

즉, 상기 웨이퍼이송암(6a)은 제 1 카세트(2)에 마련된 초벌웨이퍼를 로딩하여 이를 고온처리부(4)로 언 로딩하면, 상기 고온처리부(4)에서는 고온 100 내지 150℃에서 웨이퍼 표면의 수분을 증발시키는 공정이 수행되고 작업이 완료된 후 웨이퍼이송암(6a)은 건조된 고온의 웨이퍼를 로딩하여 감광액도포부(5)로 이송한다.

그리고 상기 웨이퍼이송암(6a)을 통해 감광액도포부(5)로 이송된 고온의 웨이퍼는 상기 감광액도포부(5)에 의해 빛에 민감한 물질인 감광액(PR : Photo Resist)이 표면에 도포되고 코팅 작업이 완료되면 웨이퍼이송암(6a)은 상기 감광액이 코팅된 웨이퍼를 로딩하여 이를 제 2 카세트(3)로 언 로딩시켜 상기 제 2 카세트(3)로 최종 감광액이 코팅된 웨이퍼가 슬롯을 따라 적층된다.

도 2는 웨이퍼 가공장치의 감광액도포부의 사용상태 평면도이고, 도 3은 웨이퍼 가공장치의 감광액도포부의 사용상태 측 단면도이며, 도 4는 종래의 감광액도포부의 세척상태를 나타낸 측 단면도이고, 도 5는 도 4의 V-V선 단면도이며, 도 6은 도 4의 VI-VI선 단면도로서, 이를 참조하면, 상기 감광액 도포부(5)는 스핀컵(10)과 상기 스핀컵(10)의 내측에 마련되어 웨이퍼(W)의 로딩 및 언 로딩을 위해 승강되고, 상기 웨이퍼(W)를 회전시키는 승강수단(20)과 상기 승강수단(20)에 로딩된 웨이퍼(W)에 감광액을 주입하는 분사수단(30)과 상기 각 수단을 지지하는 프레임(40)으로 구성된다.

그리고 상기 스핀컵(10)은 프레임(40)의 상단에 저면이 지지가 되는 하부컵(110)과 상기 하부컵(110)의 상단에 안착되는 상부컵(120)과 상기 상, 하부컵(120)(110) 사이에 마련되는 중간컵(130)으로 구성된다.

아울러 상기 하부컵(110)은 내주연에 일정 깊이를 가지고 일측에 외부와 연통되는 배수구(142)가 마련되는 배수홈(112)이 형성되고, 하단 일측에 외부의 진공압에 의해 내부에서 발생하는 유해가스 및 악취 등을 흡입하는 흡입관(144)이 구비되며, 중앙에는 결합공(114)이 마련되고 상단이 개방된다.

더불어 상부컵(120)은 하부컵(110)의 상단을 커버하도록 안착 지지가 되고, 상단에 웨이퍼(W)가 승강될 때 간섭되지 않도록 이송공(122)이 마련되며, 상단 외주연은 하향으로 넓어지는 기울기의 경사진 외벽(124)이 형성되는 것으로, 이 경우 상기 외벽(124)의 내측면(124a)은 상기 하부컵(110)의 배수홈(112) 범위를 벗어나지 않는 위치에 마련된다.

또한, 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 상부컵(120)의 상단에는 경사진 외벽(124) 내측면(124a)을 타고 세척수가 흐를 수 있도록 다수의 상부세척공(126)이 등간격으로 형성되고, 상기 다수의 상부세척공(126)을 연결하는 상부연결공(128)이 마련되며, 상기 상부연결공(128)과 연통되어 외부에서 세척수를 공급받는 공급관(152)이 연결된 상부공급노즐(150)로 구성된다.

즉, 상기 상부공급노즐(150)을 통해 외부에서 공급되는 세척수가 상부컵(120)의 상단에 형성된 연결공(128)에 안내되어 다수의 상부세척공(126)으로 공급되고, 상기 상부세척공(126)을 통해 토출되는 세척수는 상기 상부컵(120)의 외벽(124) 내측면(124a)을 타고 흐르면서 상기 외벽(124) 내측면(124a)에 적층된 감광액 및 이물질등을 세척하며, 이때 발생되는 감광액 및 이물질은 상부컵(120)의 외벽(124) 내측면(124a)을 타고 하방의 낙하되어, 그 하방에 마련된 하부컵(110)의 배수홈(112)에 수집됨에 따라 배수구(142)를 통해 외부로 배출된다.

한편, 중간컵(130)은 하부컵(110)의 중앙 결합공(114)에 삽입 결합되고, 중앙에 승강수단(20)의 승강이 용이하도록 하는 승강공(132)이 형성되며, 상단 외벽(134)은 하향으로 넓어지는 경사진 기울기로 형성되는 것으로, 이 경우 상기 외벽(134)의 하부 끝단은 하부컵(110)의 배수홈(112) 범위를 벗어나지 않는 위치에 마련된다.

도 4와 도 6을 참조하면, 상기 중간컵(130)의 상단부에는 외벽(134)을 타고 세척수가 흐를 수 있도록 다수의 하부세척공(136)이 등간격으로 형성되고, 상기 다수의 하부세척공(136)을 연결하는 하부연결공(138)이 마련되며, 상기 하부연결공(138)과 연통되어 외부에서 세척수를 공급받는 공급관(162)이 연결된 하부공급노즐(160)로 구성된다.

즉, 상기 하부공급노즐(160)을 통해 외부에서 공급된 세척수는 중간컵(130)의 상단에 형성된 하부연결공(138)에 안내되어 다수의 하부세척공(136)으로 공급되고, 상기 하부세척공(136)을 통해 토출되는 세척수는 상기 중간컵(130)의 외벽(134)을 타고 흐르면서 상기 외벽(134)에 적층된 감광액 및 이물질등을 세척하고, 이때 발생되는 감광액 및 이물질은 중간컵(130)의 외벽(134)을 타고 하방으로 낙하되며, 그 하방에 마련된 하부컵(110)의 배수홈(112)에 수집됨에 따라 배수구(142)를 통해 외부로 배출된다.

여기에서 상부컵(120) 및 중간컵(130)의 외벽(124)(134)을 세척할 때 사용되는 세척수는 통상적으로 시너 및 아세톤등이 주로 사용되나, 이는 상기 웨이퍼가공장치(1)의 감광액도포부(5)에서 웨이퍼(W)의 일면을 코팅할 때 사용되는 감광액 즉, 코팅재에 따라 세척수도 달라지는 것은 일반적인 기술적 사상이다.

아울러 상기 웨이퍼(W)의 코팅이나 스핀컵(10)의 세척을 위한 세척 작업시 발생되는 유해가스 및 악취 등은 상기 하부컵(110)의 하단에 마련된 흡입관(144)을 통해 스핀컵(10) 내부의 공기를 흡입하여 외부로 배출함으로써, 작업환경이 개선된다.

승강수단(20)은 웨이퍼척(22)과 상기 웨이퍼척(22)의 저면에 마련되는 축(24) 및 상기 축(24)을 승강 및 회전시키는 구동수단(26)으로 구성되는 것으로, 상기 웨이퍼척(22)의 표면은 외부에서 진공압을 제공받아 웨이퍼(W)의 저면을 진공압에 의해 흡착 고정하고, 축(24)은 상기 구동수단(26)을 통해 승강 및 회전력을 전달받게 되어, 결국 웨이퍼척(22)에 고정된 웨이퍼(W)를 승강 및 회전시키게 된다.

아울러 상기 이송수단(20)은 스핀컵(10)의 내측에 마련되는 것으로, 중간컵(130)의 상단에 웨이퍼척(22)이 마련되고, 그 하단으로 축(24)이 상기 중간컵(130)의 승강공(132)을 통해 하방으로 연장되어 구동수단(26)과 연결된다.

분사수단(30)은 스핀컵(10)의 일측에 마련되고, 프레임(40)에 하단이 지지되는 지지축(32)과, 상기 지지축(32)의 상단에 고정되는 연장대(34)와, 상기 연장대(34)의 일측 끝단 저면에 분사노즐(36)이 구성되며, 도시되지는 않았지만, 상기 지지축(32) 및 연장대(34)의 내부 또는 외주연에는 상기 분사노즐(36)로 감광액을 공급하도록 외부에서 감광액을 공급받는 관이 연결됨은 공지된 기술적 사상이다.

아울러, 상기 지지축(32)의 하단에는 구동수단(미도시)이 마련되어 상기 구동수단(미도시)의 회전력에 의해 상기 지지축(32)은 일정 각도 회동되고 이에 따라 연장대(34)가 일정 각도로 회동하여 결국 분사노즐(36)을 승강수단(20)에 흡착된 웨이퍼(W)의 중앙 상단에 위치시키게 된다.

상기와 같이 구성된 감광액도포부(5)에서 웨이퍼(W)의 상단을 감광액으로 코팅하는 작동상태를 설명하면, 먼저 프레임(40)상에 상, 하부컵(120)(110)이 상호 결합되고, 내부에 중간컵(130)이 구성된 상태의 스핀컵(10) 중앙에 승강수단(20)이 상승된 상태 즉, 스핀컵(10)의 상방에 웨이퍼척(22)이 위치된 상태를 유지하며, 상기 스핀컵(10)의 일측에 분사수단(30)이 구비된 상태에서 웨이퍼 가공장치(1)의 고온처리부(4)를 통해 건조된 웨이퍼(W)를 이송부(6)에서 로딩하여 상기 승강수단(20)의 웨이퍼척(22)에 언 로딩한다.

그리고 상기 웨이퍼(W)를 로딩한 웨이퍼척(22)은 구동수단(26)에 의해 축(24)을 따라 하강하여, 도 3과 같이 중간컵(130)의 상단에 위치된다.

더불어 분사수단(30)은 구동수단(미도시)의 구동으로 지지축(32)이 회동되어, 웨이퍼(W)의 중앙 상단에 분사노즐(36)을 일치시킨다.

이때, 상기 승강수단(20)의 구동수단(26)에서 회전력을 발생시켜 웨이퍼척(22)에 로딩된 웨이퍼(W)가 고속으로 회전되고, 상기 웨이퍼(W)의 중앙 상단에 일치된 분사수단(30)의 분사노즐(36)에서 감광액이 웨이퍼(W)로 주입되면, 상기 감광액은 웨이퍼(W)의 중앙에 떨어짐과 동시에 회전력에 의한 원심력으로 웨이퍼(W)를 상면에 퍼지면서 감광액이 도포되는 즉, 코팅(coating)처리 공정이 수행된다.

특히, 도 3을 참조하면, 웨이퍼(W)의 상면에 감광액이 일정 두께로 코팅된 후 잔여 감광액은 도시된 화살표와 같이 웨이퍼(W)를 이탈하여 스핀컵(10)의 내주연 즉, 상부컵(120)의 외벽(124) 내측면(124a)과 중간컵(130)의 외벽(134)에 부딪쳐서 일부는 내주연 벽을 타고 하방으로 흘러 하부캡(110)의 배수홈(112)에 수집되고 상기 수집된 감광액은 배수홈(112)의 일측에 마련된 배수구(142)를 통해 외부로 배수되며, 일부는 상기 스핀컵(10)의 내주연 벽에 방치된 상태로 유지하여 상기 감광액도포 작업 즉, 코팅작업이 반복 수행될 경우 상기 스핀컵(10)의 내주연 벽에는 감광액이 적층된다.

상기와 같이 스핀컵(10)의 내주연 벽에는 감광액을 웨이퍼(W)에 도포하는 과정에서 잔여의 감광액이 적층됨으로써, 일정 작업이 반복된 후에는 세척수를 통해 상기 스핀컵(10)에 적층된 감광액을 제거하는 세척 작업이 수행된다.

이러한 세척작업은 도 4를 참조하면, 상기 상부컵(120) 및 중간컵(130)의 상단 각각에 마련된 공급관(152)(162)을 통해 외부에서 세척수를 제공받아 상기 공급관(152)(162)이 연결된 상, 하부공급노즐(150)(160)을 통해 상, 하부연결공(128)(138)로 제공되고, 이는 상기 상, 하부연결공(128)(138)과 연통된 다수의 상, 하부세척공(126)(136)로 제공되어 결국, 상기 상부세척공(126)을 통해 배출되는 세척수는 상부컵(120)의 외벽(124) 내측면(124a)을 타고 하방으로 흐르면서 상기 내측면(124a)에 적층된 감광액을 희석시켜, 상기 희석된 감광액과 세척수는 하방에 위치한 하부컵(110)의 배수홈(112)에 수집된다.

아울러 상기 중간컵(130)의 상단 하부세척공(136)을 통해 배출되는 세척수는 상기 중간컵(130)의 외벽(134)을 타고 흐르면서 상기 외벽(134)에 적층된 감광액을 희석시키고 이때 희석된 감광액 및 세척수는 외벽(134)을 타고 하방으로 흐르면서 결국, 하부컵(110)의 배수홈(112)에 수집된다.

그러므로, 스핀컵에 구성된 상부컵과 중간컵은 원심력에 의해 웨이퍼의 상면을 감광액등으로 코팅할 때 상기 감광액이 스핀컵을 벗어남을 방지하도록 하는 커버 역할을 수행하고 더불어 하부컵은 상기 상부컵 및 중간컵을 지지하는 동시에 웨이퍼를 감광액등으로 코팅한 후 잔여의 감광액 및 적층된 감광액을 세척수에 의해 희석된 감광액 및 이물질을 수집하는 역할을 수행하게 된다.

하지만, 상기와 같이 상부컵 및 중간컵의 외벽을 따라 세척수를 흘려보내 이를 통해 적층된 감광액등의 코팅제가 희석되도록 하기 위해서는 세척수는 항상 상기 상부컵 및 중간컵 각각의 외벽을 타고 원활하게 흘려줘야 하는데, 이 경우 상기 상부컵 및 중간컵에 제공되는 세척수의 압력차이 즉, 상, 하부공급노즐에서 최초 제공되는 지점과, 이의 대칭된 최대 거리오차 지점 차이로 최초지점의 압력과 후자의 지점에서는 압력차이가 발생하고, 이로 인해 최초지점의 세척공에서 배출되는 세척수는 최대의 압력으로 세척공을 통해 분사되고, 후자의 지점 세척공에서 배출되는 세척수는 거리오차에 따른 압력감소로 원활한 분사가 이루어지지 못하게 되어 결국, 스핀컵의 세척효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

또한, 상기 상부컵 및 중간컵 각각에 형성된 다수의 세척공 및 이를 연결하는 연결공을 가공하기가 어려워 제조 단가가 상승되는 문제점과, 이를 해소하기 위해 상기 세척공의 개수를 줄일 경우 상기 다수의 세척공을 통해 토출되는 세척수가 상호 중첩된 간격이 극소화되거나 중첩되지 않게되어 결국, 한정된 국수부위만 세척되는 문제점 및 이로 인해 세척효율이 떨어지게 되는 문제점이 발생하게 된다.

한편, 상부컵 및 중간컵 각각에 형성된 다수의 세척공 중 어느 하나에서 이물질에 의해 막힐 경우, 이를 제거하기 위해 전체의 스핀컵을 분해해야되는 등의 유지 보수가 난해하고, 전체적인 스핀컵의 복잡한 조립성으로 조립 및 유지보수가 어렵다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 웨이퍼와 동일한 재질 및 크기로 형성된 크리너용 웨이퍼를 구비하고, 스핀컵에 세척작업이 필요할 경우 상기 크리너용 웨이퍼를 승강수단에 로딩한 후 회전될 때 상기 크리너용 웨이퍼의 중앙 상면에 세척수를 주사시키면, 상기 크리너용 웨이퍼로 주사된 세척수는 감광액을 통해 웨이퍼를 코팅할 때와 동일한 비산각도로 스핀컵의 내부로 퍼지면서 스핀컵에 적층된 감광액과 동일한 위치로 비산됨에 따라 세척효율을 극대화시키도록 하는 반도체 웨이퍼의 스핀컵 세정방법 및 그 세정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 다른 목적은 별도의 크리너용 웨이퍼 및 상기 크리너용 웨이퍼에 세척수를 주입하는 세척수단을 구비함에 따른 간단한 구성으로, 가공 및 제조 단가의 하락과, 유지보수의 비용을 절감시키도록 하는 반도체 웨이퍼의 스핀컵 세정방법 및 그 세정장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼의 스핀컵 세정방법은 내부에 수용공간이 형성되고 프레임의 상단에 지지되는 하부컵의 상단에 안착되는 상부컵 및 상기 상, 하부컵 사이에 마련되는 중간컵으로 구성된 스핀컵과 상기 스핀컵의 중앙에 마련되고 웨이퍼를 흡착하여 이를 승강 및 회전시키는 승강수단과 상기 스핀컵의 일측에 마련되고 회동에 의해 승강수단에 흡착된 웨이퍼로 코팅제를 분사하는 분사수단으로 구성되어 상기 웨이퍼의 표면을 코팅하는 웨이퍼 가공장치에 있어서, 상기 스핀컵의 내부를 세척하기 위한 세정방법은 웨이퍼와 동일한 재질 및 크기로 형성된 크리너용 웨이퍼를 보관하는 보관대에서 이송암을 통해 흡착 로딩하여 이를 승강수단에 언로딩 한 후 상기 승강수단은 크리너용 웨이퍼를 흡착 로딩한 상태에서 하강하여 스핀컵의 내부 수용공간에 위치시키는 로딩단계와, 이 로딩단계를 통해 스핀컵의 내부 수용공간에 위치된 크리너용 웨이퍼의 중앙 상면으로 세척수단의 세척노즐이 일측에 마련된 분사수단의 연장대가 지지축의 회동에 의해 상기 세척수단의 세척노즐이 위치되고, 상기 크리너용 웨이퍼를 흡착한 승강수단이 회전될 때 상기 세척노즐을 통해 외부에서 공급되는 세척수를 주사하는 주사단계와, 이 주사단계를 통해 회전하는 크리너용 웨이퍼에 주사된 세척수가 원심력에 의해 상기 크리너용 웨이퍼의 표면에 퍼지면서 외주연 끝단에서 세척수가 비산되어 상기 스핀컵의 내부에 적층된 코팅제를 희석시켜 세정하는 제 1 세정단계와, 이 제 1 세정단계를 통해 크리너용 웨이퍼에 주사된 세척수가 스핀컵의 내부 수용공간을 세정하고, 스핀컵의 중간컵에 마련된 적어도 하나 이상의 보조분사노즐을 통해 외부에서 공급되는 세척수가 상기 크리너용 웨이퍼의 저면에 주사되어 비산됨에 따라 스핀컵의 내부 및 중간법의 상면을 세정하는 제 2 세정단계, 및 이 제 1 및 제 2 세정단계를 통해 상기 스핀컵의 내부 세정작업이 완료되면 크리너용 웨이퍼를 언 로딩하여 이를 보관대에 보관하는 언로딩단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 반도체 웨이퍼의 스핀컵 세정장치는 내부에 수용공간이 형성되고 프레임의 상단에 지지되는 하부컵의 상단에 안착되는 상부컵 및 상기 상, 하부컵 사이에 마련되는 중간컵으로 구성된 스핀컵과 상기 스핀컵의 중앙에 마련되고 웨이퍼를 흡착하여 이를 승강 및 회전시키는 승강수단과 상기 스핀컵의 일측에 마련되고 회동에 의해 승강수단에 흡착된 웨이퍼로 코팅제를 분사하는 분사수단으로 구성되어, 상기 웨이퍼의 표면을 코팅하는 웨이퍼 가공장치에 있어서, 상기 스핀컵의 내부를 세척하기 위한 세정장치는 상기 웨이퍼와 동일한 재질 및 크기로 형성된 크리너용 웨이퍼와; 분사수단의 지지축에 결합된 연장대의 일측에 세척노즐이 마련되어, 상기 승강수단의 회전력에 의해 회전될 때 상기 크리너용 웨이퍼의 중앙 상면으로 상기 지지축의 회동에 의해 연장대가 회동됨에 따라 세척노즐이 위치되어 외부에서 공급되는 세척수를 주사하는 세척수단과; 상기 스핀컵의 중간컵에 적어도 하나 이상이 마련되고, 상기 크리너용 웨이퍼가 회전될 때 저면으로 세척수를 주사하는 보조분사노즐; 및 상기 스핀컵의 일측에 마련되고 크리너용 웨이퍼를 보관할 수 있도록 하는 보관대; 로 구성되는 것을 기술적 구성상의 특징으로 한다.이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

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도 7은 본 발명에 따른 스핀컵의 세척공정도이고, 도 8은 본 발명에 따른 감광액도포부의 평면도이며, 도 9는 스핀컵의 세척상태를 도시한 측단면도이고, 도 10은 스핀컵의 반 단면 사시도로써, 이를 참조하며 종래와 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하여 설명하고, 이에 대한 구성 및 작동 상태는 생략한다.

스핀컵 세정장치는 크리너용 웨이퍼(210)와 상기 크리너용 웨이퍼(210)에 세척수를 주사하는 세척수단(220)으로 구성되고, 상기 크리너용 웨이퍼(210)를 사용하지 않을 경우에 보관할 수 있는 보관대(212)가 스핀컵(10)의 일측에 마련된다.

상기와 같이 구성된 스핀컵 세정장치를 웨이퍼 가공장치(1)에 구성된 감광액 도포부(5)를 일 예로서 설명하지만, 이에 한정하는 것은 아니며, 웨이퍼(W)의 표면을 코팅하는 작업공정에서 스핀컵의 내주연에 적층된 코팅제를 제거하기 위한 세정방법 및 그 장치면 어느 것이든 사용 가능한 것이다.

웨이퍼 가공장치(1)의 감광액 도포부(5)는 내부에 수용공간이 형성된 스핀컵(10)과 상기 스핀컵(10)의 중앙에 마련되고 웨이퍼(W)를 흡착하여 이를 승강 및 회전시키는 승강수단(20)과 상기 스핀컵(10)의 일측에 마련되고 회동에 의해 승강수단(20)에 흡착된 웨이퍼(W)로 코팅제를 분사하는 분사수단(30)으로 구성되어, 상기 승강수단(20)에 흡착된 웨이퍼(W)는 분사수단(30)을 통해 분사되는 코팅제에 의해 표면을 코팅하게 된다.

아울러, 상기 스핀컵(10)의 일측에는 보관대(212)에 보관된 상태의 크리너용 웨이퍼(210)가 마련되고, 외부에서 세척수를 공급받아 이를 상기 크리너용 웨이퍼(210)로 주사하는 세척수단(220)이 형성되어 있다.

더불어 상기 크리너용 웨이퍼(210)는 웨이퍼(W)와 동일한 재질 및 크기로 형성된 것을 사용함이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니며, 가령 세척수에 의해 부식되지 않는 재질로서, 금속 또는 합성수지와 같은 강도가 우수하여 장시간 사용이 가능하며, 가공 및 제조단가가 저렴한 재질로 사용해도 무방하다.

또한, 상기 크리너용 웨이퍼(210)를 보관하는 보관대(212)는 크리너용 웨이퍼(210)를 보관하는 것으로, 프레임(40)에 하단이 고정되는 축과 상기 축의 상단에 웨이퍼척을 마련하여, 상기 웨이퍼척의 상면에 크리너용 웨이퍼(210)가 안착 지지가 되도록 하고, 특히 상기 웨이퍼척에는 외부에서 진공압을 전달받아 상기 웨이퍼척에 안착되는 크리너용 웨이퍼(210)가 흡착을 통해 지지되도록 함이 바람직하다.

한편, 상기 보관대(212)은 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 크리너용 웨이퍼(210)를 용이하게 보관할 수 있는 수단이면 어느 것이든 사용 가능한 것으로, 가령 제 1 및 제 2 카세트(2)(3)와 같이 케이스내에 마련된 슬롯을 통해 삽입 안착되도록 할 수 있는 것이다.

세척수단(220)은 스핀컵(10)의 내부에 적층된 코팅제 또는 이물질을 세척하기 위한 세척수를 분사하는 수단으로, 이 경우 상기 분사수단(30)의 연장대(34) 일측에 세척노즐(222)이 형성된 브라켓을 마련하여, 상기 세척노즐(222)을 통해 외부에서 전달받는 세척수를 스핀컵(10)의 내부로 분사할 수 있도록 형성함이 바람직하다.

즉, 상기 세척수단(220)은 분사수단(30)의 일측에 세척노즐(222)을 마련하여, 승강수단(20)에 크리너용 웨이퍼(210)가 흡착된 후 상기 스핀컵(10)의 내부에서 크리너용 웨이퍼(210)가 회전될 때 분사수단(30)의 지지축(32)이 회동되어 상기 연장대(34)의 일측에 마련된 세척노즐(222)이 상기 크리너용 웨이퍼(210)의 중앙 상단에 위치된 상태에서 상기 세척노즐(222)을 통해 세척수가 크리너용 웨이퍼(210)의 상면에 주사되면, 상기 크리너용 웨이퍼(210)의 회전력에 의해 상기 스핀컵(10)의 내부로 세척수가 비산되어 상기 스핀컵(10)의 내부를 세척하게 되는 것이다.

아울러, 상기 스핀컵(10)의 내부에는 보조분사노즐(230)이 마련되어 상기 승강수단(20)에 흡착된 크리너용 웨이퍼(210)가 회전될 때 상기 크리너용 웨이퍼(210)의 상면에 세척수단(220)에서 주사되는 세척수가 비산되고 상기 보조분사노즐(230)에서 분사되는 세척수는 상기 크리너용 웨이퍼(210)의 저면에 주사되도록 형성한다.

이 경우 상기 보조분사노즐(230)은 도시된 바와 같이 스핀컵(10)의 내부에 형성된 중간컵(130)의 상단에 적어도 하나 이상의 보조분사노즐(230)을 형성하고, 상기 보조분사노즐(230)은 외부에서 세척수를 공급받도록 하는 관체가 연결된다.

상기와 같이 구성된 스핀컵의 세정방법 및 그 장치의 작동상태를 보면 다음과 같다.

로딩단계(S10)는 보관대에 보관된 크리너용 웨이퍼를 스핀컵의 내부 수용공간에 로딩하는 단계로, 스핀컵(10)의 일측에 마련된 보관대(212)에서 크리너용 웨이퍼(210)를 로딩하여 상기 스핀컵(10)의 내부 수용공간에 로딩한다.

즉, 이송암(6a)의 로딩과 언 로딩을 통해 웨이퍼(W)를 상기 스핀컵(10)의 내부에 구성된 승강수단(20)에 로딩하고, 이에 분사수단(30)에서 분사되는 코팅제 즉, 감광액을 상기 웨이퍼(W)의 상면에 일정량 주사한 후, 상기 웨이퍼(W)를 승강수단(20)에 의해 회전시키게 되면, 상기 코팅제는 회전력을 가진 웨이퍼(W)의 상면에서 원심력에 의해 일정 두께로 퍼지게 되고, 잔존하는 코팅제는 비산되어 상기 스핀컵(10)의 내부 벽면에 적층되는 작업공정이 수행된다.

이러한 웨이퍼(W)의 코팅작업이 반복적으로 수행될 경우 상기 스핀컵(10)의 내부는 코팅제가 적층되고 이에 적층된 코팅제를 제거 및 세척하는 작업이 수행되는 것으로, 이때 상기 스핀컵(10)의 일측에 마련된 보관대(212)에서 이송암(6a)을 통해 크리너용 웨이퍼(210)를 흡착하여 상기 스핀컵(10)의 내부에 구성된 승강수단(20)에 크리너용 웨이퍼(210)를 로딩하고, 상기 승강수단(20)을 통해 상기 스핀컵(10)의 내부에 크리너용 웨이퍼(210)를 위치시킨다.

아울러 주사단계(S20)는 상기 로딩단계(S10)를 통해 스핀컵의 내부 수용공간에 위치된 크리너용 웨이퍼의 중앙 상면으로 분사수단의 연장대에 결합된 지지축의 회동에 의해 상기 연장대의 일측에 마련된 세척수단의 세척노즐이 위치되고, 상기 크리너용 웨이퍼를 흡착한 승강수단이 회전될 때 상기 세척노즐을 통해 외부에서 공급되는 세척수를 주사하는 단계로서, 이는 상기 스핀컵(10)의 내부에 위치된 크리너용 웨이퍼(210)는 승강수단(20)에 흡착된 상태에서 상기 승강수단(20)이 회전하게 되고, 이 회전력에 의해 상기 크리너용 웨이퍼(210)도 회전한다.

이때 상기 스핀컵(10)의 일측에 마련된 분사수단(30)의 지지축(32)이 회동되고, 이 회동으로 상기 분사수단(20)의 일측에 마련된 세척수단(220)의 세척노즐(222)이 상기 크리너용 웨이퍼(210)의 상면 중앙에 위치되며, 이 경우 상기 세척수단(220)의 세척노즐(222)에서는 외부에서 세척수를 공급받아 상기 크리너용 웨이퍼(210)의 상면에 주사하게 된다.

즉, 상기 스핀컵(10)의 내부에 위치된 크리너용 웨이퍼(210)가 승강수단(20)에 의해 회전되고, 분사수단(30)은 회동에 의해 스핀컵(10)의 상방에 연장대(34)를 위치시켜, 결국 상기 분사수단(30)의 일측에 마련된 세척수단(220)의 세척노즐(222)이 상기 크리너용 웨이퍼(210)의 상면 중앙에 위치된 상태에서 세척노즐(222)에서 주사되는 세척수가 상기 크리너용 웨이퍼(210)의 상면을 주사한다.

제 1 세정단계(S30)는 상기 주사단계(S20)를 통해 회전하는 크리너용 웨이퍼에 주사된 세척수가 원심력에 의해 상기 크리너용 웨이퍼의 표면에 퍼지면서 상기 스핀컵의 내부 수용공간에 비산되면서 상기 스핀컵의 내부에 적층된 코팅제를 희석시켜 세정하는 단계로서, 이는 상기 스핀컵(10)에서 승강수단(20)의 회전력을 전달받아 회전하는 크리너용 웨이퍼(210)의 상면에 세척수가 주사되면, 상기 세척수는 상기 크리너용 웨이퍼(210)의 상면에 맞닿음과 동시에 회전력에 의한 원심력으로 퍼지면서 상기 크리너용 웨이퍼(210)의 외주연에서 비산되어 스핀컵(10)의 내부 벽면에 적층된 코팅제를 희석시켜 세정한다.

즉, 웨이퍼(W)의 표면을 코팅하는 방법과 동일한 방식으로 크리너용 웨이퍼(210)의 표면에 세척수를 주사하게 되면, 상기 웨이퍼(W)에서 코팅제가 비산되는 위치와 동일한 위치로 상기 크리너용 웨이퍼(210)에서 세척수가 비산되어 스핀컵(10)의 내부에 적층된 코팅제의 분포량만큼 세척수가 차별되게 비산됨에 따른 세척효율을 극대화시킨다.

가령, 종래에는 스핀컵(10)의 내부벽(124a) 상단에서 하단으로 세척수를 흘러내려 세척하는 방식으로 이 경우, 상기 스핀컵(10)의 내부 벽(124a)에 코팅제가 균일하게 분포될 경우에 최대의 세척효율을 가지지만, 상기 웨이퍼(W)의 회전수에 따라 코팅제는 상기 스핀컵(10)의 내부 벽(124a)에 불규칙한 분포로, 어느 부분에서는 세척이 완료되지만 다른 부분에서는 코팅제가 잔존하게 되어, 상기 스핀컵(10)의 완전한 세척을 위한 작업 시간이 길어지고, 불필요한 세척수의 낭비에 따른 제반 단가가 상승되는 문제점이 있었다.

그러나 본 발명과 같이 웨이퍼(W)에 코팅하는 방식과 동일한 방식으로 상기 스핀컵(10)의 내부를 세척하게 되면, 상기 스핀컵(10)에 불규칙하게 분포된 코팅제의 적층된 량 만큼 세척량이 불규칙하게 비산됨에 따른 세척효율 및 세척수의 절약과 이로 인한 세척시간을 단축하게 된다.

더불어, 상기 크리너용 웨이퍼(210)를 흡착한 승강수단(20)은 웨이퍼(W)를 코팅하는 회전수와 동일한 회전수로 크리너용 웨이퍼(210)를 회전시킴이 바람직하고, 이에 세척효율을 향상시키기 위한 방법으로 상기 승강수단(20)의 회전수를 높이거나 또는 낮추는 등의 회전수에 변화를 주워 스핀컵(10)의 내부에 비산되는 세척수가 불규칙하게 분포됨에 따라 세척효율을 극대화하도록 함이 바람직하다.

제 2 세정단계(S32)는 상기 제 1 세정단계(S30)를 통해 크리너용 웨이퍼에 주사된 세척수가 스핀컵의 내부 수용공간을 세정하고, 스핀컵의 중간컵에 마련된 적어도 하나 이상의 보조분사노즐을 통해 외부에서 공급되는 세척수가 상기 크리너용 웨이퍼의 저면에 주사되어 비산됨에 따라 스핀컵의 내부 및 중간법의 상면을 세정하는 단계이다.즉, 상기 스핀컵(10)의 내부에 형성된 보조분사노즐(230)은 승강수단(20)에 흡착된 크리너용 웨이퍼(210)의 저면으로 세척수를 주사시켜, 상기 크리너용 웨이퍼(210)의 저면을 통해 비산되는 세척수가 스핀컵(10)의 내부 벽면(124a) 및 중간컵(130)의 상면(134)을 세척하는 세척범위의 확대로 세척효율을 향상시키게 된다.

언로딩단계(S40)는 상기 제 1 및 제 2 세정단계(S30)(S32)를 통해 상기 스핀컵의 내부 세정작업이 완료되면 상기 승강수단이 상승되고 상기 승강수단에 흡착에 의해 로딩된 크리너용 웨이퍼를 언 로딩시켜 보관대에 위치시키는 단계로서, 이는 크리너용 웨이퍼(210)의 상면 및 저면에 세척수를 주사하여 스핀컵(10)의 내부에 적층된 코팅제 및 이물질 제거가 완료되면, 상기 크리너용 웨이퍼(210)를 흡착한 승강수단(20)은 상승하게 되고, 이때 이송암(6a)은 상기 승강수단(20)에 흡착된 크리너용 웨이퍼(210)를 로딩하여 이를 보관대(212)로 언 로딩하게 된다.

즉, 세정작업이 완료되면, 상기 스핀컵(10)의 내부에 위치된 크리너용 웨이퍼(210)를 보관대(212)로 언 로딩하고, 이후 웨이퍼(W)의 코팅작업이 수행된다.

그러므로 웨이퍼를 코팅하는 방식과 동일한 방법으로 별도의 크리너용 웨이퍼를 통해 스핀컵을 세정함으로써, 상기 스핀컵의 내부에 불규칙하게 적층된 코팅제의 비산방향과 동일하게 세척수가 비산되어 저용량의 세척수로 최대의 세척효율 및 세척시간의 단축하는 세척효율의 향상과 작업능률을 향상시키는 효과가 있다.

아울러, 상기 스핀컵을 구성하는 하부컵과 상부컵 및 중간컵의 가공이 용이하여 제조 단가의 하락 및 유지보수가 원활하도록 하는 제반 설비비를 절감하는 효과가 있다.

한편, 상기와 같이 구성된 스핀컵 세정방법은 종래에 사용되는 세정장치에 적용하여 사용 가능한 것으로, 가령 스핀컵의 상부컵 및 중간컵에 형성된 세척수단과 함께 별도의 크리너용 웨이퍼 및 분사수단의 일측에 세척수단을 구성하여 스핀컵의 세정작업시 종래의 세척수단에 의해 1차 세정되고, 상기 크리너용 웨이퍼에 의해 2차 세정되는 세척효율을 극대화시킬 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼의 스핀컵 세정방법 및 그 세정장치에 의하면, 본 발명은 별도의 크리너용 웨이퍼를 구비하여, 스핀컵에 세척작업이 필요할 경우 상기 크리너용 웨이퍼를 승강수단에 로딩한 후 회전될 때 상기 크리너용 웨이퍼에 세척수를 주사시키면, 상기 크리너용 웨이퍼로 주사된 세척수는 감광액을 통해 웨이퍼를 코팅할 때와 동일한 비산각도로 스핀컵의 내부로 퍼지면서 스핀컵에 적층된 감광액과 동일한 위치로 비산됨에 따라 세척효율을 극대화시키도록 하는 효과가 있다.

아울러 별도의 크리너용 웨이퍼 및 상기 크리너용 웨이퍼에 세척수를 주입하는 세척수단을 구비함에 따른 간단한 구성으로, 가공 및 제조 단가의 하락과, 유지보수의 비용을 절감시키도록 하는 효과가 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼의 스핀컵 세정방법 및 그 세정장치를 실시하기 위한 하나의 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.

도 1은 종래의 웨이퍼 가공장치 일 예를 도시한 사시도.

도 2는 종래의 웨이퍼 가공장치 감광액도포부의 사용상태 평면도.

도 3은 종래의 웨이퍼 가공장치 감광액도포부의 사용상태 측 단면도.

도 4는 종래의 감광액도포부를 세척하는 상태를 나타낸 사용상태 측 단면도.

도 5는 도 4의 V-V선 단면도.

도 6은 도 4의 VI-VI선 단면도.

도 7은 본 발명에 따른 스핀컵의 세척공정도.

도 8은 본 발명에 따른 감광액도포부의 평면도.

도 9는 본 발명에 따른 스핀컵의 세척상태를 도시한 측 단면도.

도 10은 본 발명에 따른 스핀컵의 반 단면 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 웨이퍼 가공장치 10 : 스핀컵

20 : 승강수단 30 : 분사수단

40 : 프레임 210 : 크리너용 웨이퍼

212 : 보관대 220 : 세척수단

222 : 세척노즐 230 : 보조분사노즐

Claims (4)

1. 내부에 수용공간이 형성되고 프레임의 상단에 지지되는 하부컵의 상단에 안착되는 상부컵 및 상기 상, 하부컵 사이에 마련되는 중간컵으로 구성된 스핀컵과 상기 스핀컵의 중앙에 마련되고 웨이퍼를 흡착하여 이를 승강 및 회전시키는 승강수단과 상기 스핀컵의 일측에 마련되고 회동에 의해 승강수단에 흡착된 웨이퍼로 코팅제를 분사하는 분사수단으로 구성되어 상기 웨이퍼의 표면을 코팅하는 웨이퍼 가공장치에 있어서, 상기 스핀컵(10)의 내부를 세척하기 위한 세정방법은

   웨이퍼와 동일한 재질 및 크기로 형성된 크리너용 웨이퍼를 보관하는 보관대에서 이송암을 통해 흡착 로딩하여 이를 승강수단에 언로딩 한 후 상기 승강수단은 크리너용 웨이퍼를 흡착 로딩한 상태에서 하강하여 스핀컵의 내부 수용공간에 위치시키는 로딩단계(S10)와;

   상기 로딩단계(S10)를 통해 스핀컵의 내부 수용공간에 위치된 크리너용 웨이퍼의 중앙 상면으로 분사수단의 연장대에 결합된 지지축의 회동에 의해 상기 연장대의 일측에 마련된 세척수단의 세척노즐이 위치되고, 상기 크리너용 웨이퍼를 흡착한 승강수단이 회전될 때 상기 세척노즐을 통해 외부에서 공급되는 세척수를 주사하는 주사단계(S20);

   상기 주사단계(S20)를 통해 회전하는 크리너용 웨이퍼에 주사된 세척수가 원심력에 의해 상기 크리너용 웨이퍼의 표면에 퍼지면서 외주연 끝단에서 세척수가 비산되어 상기 스핀컵의 내부에 적층된 코팅제를 희석시켜 세정하는 제 1 세정단계(S30);

   상기 제 1 세정단계(S30)를 통해 크리너용 웨이퍼에 주사된 세척수가 스핀컵의 내부 수용공간을 세정하고, 스핀컵의 중간컵에 마련된 적어도 하나 이상의 보조분사노즐을 통해 외부에서 공급되는 세척수가 상기 크리너용 웨이퍼의 저면에 주사되어 비산됨에 따라 스핀컵의 내부 및 중간법의 상면을 세정하는 제 2 세정단계(S32); 및

   상기 제 1 및 제 2 세정단계(S30)(S32)를 통해 상기 스핀컵의 내부 세정작업이 완료되면 크리너용 웨이퍼를 언 로딩하여 이를 보관대에 보관하는 언로딩단계(S40); 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 스핀컵 세정방법.
2. 내부에 수용공간이 형성되고 프레임의 상단에 지지되는 하부컵의 상단에 안착되는 상부컵 및 상기 상, 하부컵 사이에 마련되는 중간컵으로 구성된 스핀컵과 상기 스핀컵의 중앙에 마련되고 웨이퍼를 흡착하여 이를 승강 및 회전시키는 승강수단과 상기 스핀컵의 일측에 마련되고 회동에 의해 승강수단에 흡착된 웨이퍼로 코팅제를 분사하는 분사수단으로 구성되어, 상기 웨이퍼의 표면을 코팅하는 웨이퍼 가공장치에 있어서, 상기 스핀컵(10)의 내부를 세척하기 위한 세정장치는

   상기 웨이퍼와 동일한 재질 및 크기로 형성된 크리너용 웨이퍼(210)와;

   분사수단(30)의 지지축(32)에 결합된 연장대(34)의 일측에 세척노즐(222)이 마련되어, 상기 승강수단(20)의 회전력에 의해 회전될 때 상기 크리너용 웨이퍼(210)의 중앙 상면으로 상기 지지축(32)의 회동에 의해 연장대(34)가 회동됨에 따라 세척노즐(222)이 위치되어 외부에서 공급되는 세척수를 주사하는 세척수단(220);

   상기 스핀컵(10)의 중간컵(130)에 적어도 하나 이상이 마련되고, 상기 크리너용 웨이퍼(210)가 회전될 때 저면으로 세척수를 주사하는 보조분사노즐(230); 및

   상기 스핀컵(10)의 일측에 마련되고 크리어용 웨이퍼(210)를 보관할 수 있도록 하는 보관대(212); 로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 스핀컵 세정장치.
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