KR100689664B1 - 웨이퍼 세정 장치 - Google Patents

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KR100689664B1
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허동철
이덕열
김태환
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Abstract

웨이퍼의 이물질을 제거하기 위한 웨이퍼 세정 장치는 웨이퍼를 지지하며 회전시키기 위한 회전척을 구비한다. 세정액 공급부는 웨이퍼로 세정액을 공급하고, 보울은 회전척과 이격된 상태로 회전척을 감싸도록 구비된다. 돌출부는 회전척의 회전에 의해 회전척과 보울 사이에 발생하는 와류에 의한 상승 기류를 방지하기 위해 회전척의 측면을 따라 경사면을 가지도록 돌출된다. 가이드는 보울과 회전척 사이를 따라 구비되고, 비산된 세정액이 웨이퍼로 다시 튀는 것을 방지하며 세정액이 보울의 하부로 흐르도록 가이드한다. 차단부는 가이드의 내측면으로부터 중심 방향으로 연장되며, 와류에 의한 상승 기류를 차단한다.

Description

웨이퍼 세정 장치{Apparatus for cleaning a wafer}
도 1은 종래 기술에 따른 매엽식 웨이퍼 세정 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 종래 기술에 따른 회전척의 회전시 와류를 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 회전척의 회전시 와류를 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 회전척 111 : 밴드
112 : 하부지지부 113 : 연결부
114 : 지지부 115 : 제1 관통홀
116 : 개구 120 : 돌출부
121 : 제1 경사면 122 : 제2 경사면
130 : 회전축 140 : 제1 세정액 공급부
150 : 제2 세정액 공급부 160 : 보울
161 : 슬릿 162 : 배출부
170 : 가이드 171 : 상부 원통부
172 : 하부 원통부 173 : 테이퍼부
180 : 차단부 181 : 제2 관통홀
W : 웨이퍼
본 발명은 웨이퍼의 표면을 세정하기 위한 웨이퍼 세정 장치에 관한 것으로, 상기 웨이퍼를 회전시키면서 상기 웨이퍼로 세정액을 분사하여 상기 웨이퍼를 세정하는 웨이퍼 세정 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장치는 반도체 웨이퍼로 사용되는 실리콘웨이퍼 상에 전기 소자들을 포함하는 전기적인 회로를 형성하는 팹(Fab) 공정과, 상기 팹 공정에서 형성된 반도체 장치들의 전기적인 특성을 검사하기 위한 EDS(electrical die sorting) 공정과, 상기 반도체 장치들을 각각 에폭시 수지로 봉지하고 개별화시키기 위한 패키지 조립 공정을 통해 제조된다.
상기 팹 공정은 웨이퍼 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 상기 막을 평탄화하기 위한 화학적 기계적 연마 공정과, 상기 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 막을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정과, 웨이퍼의 소정 영역에 특정 이온을 주입하기 위한 이온 주입 공정과, 웨이퍼 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정과, 상기 막 또는 패턴이 형성된 웨이퍼의 표면을 검사하기 위한 검사 공정 등을 포함한다.
상기 세정 공정은 다른 공정이 수행된 후 웨이퍼 상에 존재하는 이물질 또는 다른 공정이 수행되기 전에 웨이퍼 상에 존재하는 이물질을 제거하기 위해 수행된다. 상기 세정 공정은 하나의 웨이퍼를 회전척에 고정하여 회전시키면서 세정하는 매엽식 세정 공정과 다수의 웨이퍼를 세정액이 담긴 용기에 담가 세정하는 배치식 세정 공정으로 구분할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 매엽식 웨이퍼 세정 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 웨이퍼 세정 장치(1)는 웨이퍼(W)를 지지하며 회전시키기 위한 회전척(10), 상기 웨이퍼(W)로 세정을 위한 세정액을 공급하기 위한 세정액 공급부(20), 상기 회전척(10)과 이격된 상태로 상기 회전척(10)을 감싸도록 구비되는 보울(30) 및 상기 보울(30)과 상기 회전척(10) 사이를 따라 구비되고, 비산된 세정액이 상기 웨이퍼(W)로 다시 튀는 것을 방지하며 상기 세정액이 상기 보울(30)의 하부로 흐르도록 가이드하기 위한 가이드(40)를 포함한다.
상기 회전척(10)은 측면 둘레를 따라 다단 형태를 갖는 돌출부(12)를 갖는다. 상기 회전척(10)의 회전시 상기 돌출부(12)의 영향에 의해 상기 회전척(10)과 상기 보울(30) 사이에 와류가 발생한다. 상기 와류는 상승 기류로 나타난다. 따라서 가이드(40)에서 상기 보울(30)의 하부로 가이드되는 세정액이 상승 기류인 와류에 의해 부상하여 상기 웨이퍼(W) 표면으로 공급된다. 이와 같이 웨이퍼(W) 표면으로 공급된 세정액은 결함으로서 작용하여 상기 웨이퍼(W)에 치명적 영향을 준다.
한편, 상기 보울(30)의 하부 일측에는 상기 세정액을 배출하기 위한 배출구(31)가 구비된다. 상기 배출구(31)의 배기 압력에 의해 상기 와류의 발생 정도가 약화된다. 그러나 상기 배출구(31)가 상기 보울(30)의 하부 일측에만 형성되어 있어 전체적으로 상기 와류의 발생 정도를 약화시키기 어려운 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 회전하는 회전척의 주위의 와류 발생을 방지할 수 있는 웨이퍼 세정 장치를 제공하는데 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 웨이퍼 세정 장치는 웨이퍼를 지지하며 회전시키기 위한 회전척을 구비한다. 세정액 공급부는 상기 웨이퍼로 세정액을 공급한다. 보울은 상기 회전척과 이격된 상태로 상기 회전척을 감싸도록 구비된다. 돌출부는 상기 회전척의 회전에 의해 상기 회전척과 보울 사이에 발생하는 와류에 의한 상승 기류를 방지하기 위해 상기 회전척의 측면을 따라 경사를 가지도록 돌출된다.
상기 회전척에서 상단의 외측 지름이 하단의 외측 지름보다 크며, 상기 돌출부는 라운드 형태 또는 뾰족한 형태를 가질 수 있다.
상기 웨이퍼 세정 장치는 상기 보울과 상기 회전척 사이를 따라 구비되고, 비산된 세정액이 상기 웨이퍼로 다시 튀는 것을 방지하며 상기 세정액이 상기 보울의 하부로 흐르도록 가이드하기 위한 가이드 및 상기 가이드의 내측면으로부터 중심 방향으로 연장되며, 상기 와류에 의한 상승 기류를 차단하기 위한 차단부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 웨이퍼 세정 장치는 상기 보울의 하부면에 상기 보울의 하부면 중심으로부터 동일한 거리만큼 이격되고, 서로 균일한 간격으로 이격되며, 상기 세정액을 배출하기 위한 다수개의 배출구를 더 포함할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 웨이퍼 세정 장치는 상기 돌출부의 구조를 변경하여 상기 회전척의 회전시 와류의 발생을 방지할 수 있다. 또한 상기 차단부를 이용하여 미세하게 발생하는 와류를 차단한다. 그리고 상기 다수개의 배출구의 배출 압력을 이용하여 와류 발생을 방지한다. 따라서 상기 회전척의 회전에 의한 와류에 의해 세정액이 다시 웨이퍼 상으로 공급되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치에 대해 상세히 설명한다.
제1 실시예
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 웨이퍼 세정 장치(100)는 회전척(110), 돌출부(120), 회전축(130), 제1 세정액 공급부(140), 제2 세정액 공급부(150), 보울(160), 가이드(170) 및 차단부(180)를 포함한다.
상기 회전척(110)은 회전 가능하도록 구비되며, 세정하기 위한 웨이퍼(W)를 지지한다. 상기 회전척(110)은 지지부(111), 밴드(112), 베이스(113) 및 연결부(114)로 구성된다.
상기 지지부(111)는 다수개가 구비되며, 세정되기 위한 웨이퍼(W)를 직접적으로 지지하여 고정한다. 상기 지지부(111)는 "L"자 형태로, 수평 부위와 수직부위를 포함한다. 상기 수평 부위는 상기 웨이퍼(W)의 하부면 가장자리 부위를 지지한다. 상기 수직 부위는 상기 웨이퍼(W)의 측면 부위를 지지한다. 즉, 상기 수평 부위는 중력에 대하여 수직 방향으로 구속력을 제공하고, 상기 수직 부위는 상기 회전척(110)이 회전하는 동안 구심력의 형태로 구속력을 제공한다.
상기 수평 부위에는 오링이 구비될 수 있다. 상기 오링은 개구 부분이 상기 회전척의 중심을 향하도록 배치된다. 따라서 상기 오링으로 세정액이 침투하더라도 상기 회전척(110)의 회전에 의해 용이하게 배출될 수 있다.
상기에서는 지지부(110)가 "L"자 형태로 구비되는 것으로 설명되었지만, 상기 지지부는 상기 웨이퍼(W)가 회전하는 동안에는 상기 웨이퍼(W)가 정해진 위치에 고정되도록 힘이 가해지나, 회전하지 않을 때는 상기 웨이퍼(W)에 힘이 가해지지 않는 것이면 어떠한 형태도 무방하다.
상기 밴드(112)는 원형의 띠 형태를 가지며, 상기 지지부(111)를 지지한다. 따라서 상기 밴드(112)는 상기 지지부(111)가 휘어지는 것을 방지한다.
상기 베이스(113)는 대략 원반 형태를 가지며, 중심 부위에 제1 관통홀(115)를 갖는다. 상기 베이스(113)는 상기 밴드(112)를 지지하며, 후술하는 회전축(130)과 연결된다. 상기 제1 관통홀(115)를 통해 상기 회전척(110)에 지지되는 웨이퍼(W)의 하부로 다양한 구성 요소들이 접근할 수 있는 공간이 생긴다.
상기 밴드(112)의 상부면 외측 지름을 제1 지름이라 할 때, 상기 베이스(113)의 외측 지름인 제2 지름은 상기 제1 지름과 동일하거나 상기 제1 지름보다 작은 것이 바람직하다. 상기 제2 지름이 상기 제1 지름과 같거나 작은 경우에 상기 회전척(110)의 회전에 의한 와류 발생을 줄일 수 있다.
상기 연결부(114)는 다수개가 구비되며, 상기 밴드(112)와 상기 베이스(113)를 연결한다. 상기 연결부(114)는 상기 베이스(113)의 상부면 가장자리를 따라 서로 균일한 간격으로 배치되어 상기 밴드(112)와 베이스(113)를 연결한다. 상기 연결부(114)들 사이의 개구(116)를 통해 상기 웨이퍼(W)의 하부면을 세정한 세정액이 배출된다.
상기 회전축(130)은 상기 회전척(110)으로 구동부(미도시)의 회전구동력을 전달한다. 상기 회전축(130)은 상기 회전척(110), 구체적으로 베이스(113)와 연결되며, 중공 형태이다.
상기 보울(160)은 상기 회전척(110)과 소정 간격 이격되며, 상기 회전척(110)을 감싸도록 구비된다. 상기 보울(160)은 상방이 개방된 형태이다. 상기 보울 (160)은 측면에 웨이퍼(W)의 출입을 위한 슬릿(161)을 갖는다. 상기 슬릿(161)은 상기 웨이퍼(W)를 수용할 수 있도록 상기 웨이퍼(W)의 지름보다 큰 폭을 가진다. 또한 상기 슬릿(161)은 상기 웨이퍼(W)를 이송하는 이송암을 수용할 수 있는 높이를 가진다. 구체적으로 상기 슬릿(161)의 상단은 상기 지지부(111)보다 적어도 웨이퍼(W)의 두께만큼 더 높이 위치해야 한다. 상기 슬릿(161)의 하단은 적어도 상기 이송암의 두께만큼은 상기 지지부(111)의 수평 부위보다 아래에 위치해야 한다.
한편, 상기 이송암은 상기 웨이퍼(W)를 상기 회전척(110)에 로딩 또는 언로딩하는 동안 상기 지지부(111)와의 접촉없이 상기 회전척(110)의 중심으로 삽입될 수 있도록 패들 형태(paddle type)인 것이 바람직하다.
배출구(162)는 상기 보울(160)의 저면 일측에 구비되며, 상기 웨이퍼(W)를 세정하는데 사용된 세정액을 배출한다. 상기 세정액은 상기 배출구(162)를 통해 중력의 작용으로 배출되거나, 상기 배출구(162)와 연결된 펌프(미도시)의 작동에 의해 배출될 수 있다.
상기 제1 세정액 공급부(140)는 상기 웨이퍼(W)의 상부면으로 불순물 또는 이물질 제거를 위한 세정액을 공급한다. 상기 제1 세정액 공급부(140)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 보울(160)의 상부에 수직으로 구비되는 것으로 도시되었지만, 경우에 따라 상기 보울(160)의 외측벽에 장착되어 상기 보울(160)의 중심으로 연장되도록 구비될 수 있다.
상기 제1 세정액 공급부(140)에서 상기 웨이퍼(W)의 상부면 중앙으로 상기 세정액을 공급하면, 상기 세정액이 상기 웨이퍼(W)의 회전에 의한 원심력에 의해 상기 웨이퍼(W)의 중심 부위에서 가장자리 부위로 이동하면서 상기 웨이퍼(W)의 세정이 이루어진다.
상기 제2 세정액 공급부(150)는 상기 웨이퍼(W)의 하부면으로 불순물 또는 이물질 제거를 위한 세정액을 공급한다. 상기 제2 세정액 공급부(150)는 상기 중공의 회전축(130) 및 베이스(113)의 제1 관통홀(115)를 지나도록 구비된다.
상기 제2 세정액 공급부(150)에서 공급된 세정액은 중력의 영향으로 인해 상기 웨이퍼(W)의 상부면을 세정하는 방식과 동일한 방식으로는 상기 웨이퍼(W)의 하부면 전체를 세정할 수 없다. 따라서 상기 제2 세정액 공급부(150)는 다수개가 구비되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 제2 세정액 공급부(150)들은 상기 웨이퍼(W)의 하부면 중심부, 가장자리부 및 상기 중심부와 가장자리부 사이로 각각 세정액을 공급할 수 있다. 상기 제2 세정액 공급부(150)들에서 동시에 세정액을 공급하여 상기 웨이퍼(W)의 하부면 전체를 세정할 수 있다.
상기 제1 세정액 공급부(140)와 제2 세정액 공급부(150)는 동시에 상기 웨이퍼(W)의 상부면과 하부면으로 세정액을 공급하여 상기 웨이퍼(W)의 양면을 세정할 수 있다. 또한 상기 제1 세정액 공급부(140)에서만 상기 웨이퍼(W)의 상부면으로 세정액을 공급하여 상기 웨이퍼(W)를 세정할 수도 있다.
상기 돌출부(120)는 상기 회전척(110)의 측면으로부터 경사면을 가지도록 돌출된다. 상기 돌출부(120)는 상기 밴드(112)의 상단면과 연결되는 제1 경사면(121) 및 상기 베이스(113)의 하단면과 연결되는 제2 경사면(122)을 갖는다. 상기 제1 경사면(121)과 제2 경사면(122)은 직선 경사면이거나 또는 곡선 경사면일 수 있다. 그리고 상기 제1 경사면(121)과 제2 경사면(122)이 만나는 상기 돌출부(120)의 단부(123)는 뾰족한 형태를 갖는다.
상기에서 상기 밴드(112)의 상단면에서 상기 단부(123)에 이르는 상기 제1 경사면(121)의 길이는 상기 베이스(113)의 하단면에서 상기 단부(123)에 이르는 상기 제2 경사면(122)의 길이와 같거나 작은 것이 바람직하다. 따라서 상기 회전척(110)의 회전시 와류에 의한 상승 기류를 억제할 수 있다.
상기에서는 상기 제2 경사면(122)이 상기 베이스(113)의 하단면과 연결되는 것으로 설명되었지만, 경우에 따라서 상기 제2 경사면(122)은 상기 밴드(112)의 하단면과 연결될 수도 있다.
상기 돌출부(120)는 형태가 단순화되어 상기 회전척(110)의 회전으로 인해 상기 회전척(110)과 상기 보울(160) 사이에서 발생하는 와류 발생을 방지할 수 있다. 따라서 상기 와류에 의한 상승 기류를 방지하여 상기 웨이퍼(W)의 세정에 사용된 세정액이 상기 와류에 의해 부상하여 다시 상기 웨이퍼(W)의 표면으로 공급되는 현상을 방지할 수 있다. 그러므로 상기 웨이퍼(W)의 오염을 방지할 수 있다.
상기 가이드(170)는 상기 회전척(110)과 상기 보울(160) 사이에 구비된다. 상기 가이드(170)는 상기 회전척(110)에 고정되어 회전하는 웨이퍼(W)로부터 비산된 세정액이 상기 보울(160)의 내측면에 부딪혀 상기 웨이퍼(W)로 다시 튀는 것을 방지한다. 또한 상기 가이드(170)는 상기 비산된 세정액이 상기 보울(160)의 하부로 흐르도록 가이드한다.
상기 가이드(170)는 상부 원통부(171), 하부 원통부(172) 및 테이퍼부(173) 로 구성된다. 상기 상부 원통부(171)는 제3 지름을 가지며, 상하부가 개방된 중공의 원통 형태이다. 상기 하부 원통부(172)는 상기 제3 지름보다 큰 제4 지름을 가지며, 상하부가 개방된 중공의 원통 형태이다. 상기 테이퍼부(173)는 상기 상부 원통부(171) 및 하부 원통부(172)를 연결한다. 상기 가이드(170)는 상기 테이퍼부(173)가 상기 회전척(110)에 고정된 웨이퍼(W)의 높이와 동일하도록 위치한다.
상기 테이퍼부(173)의 경사 각도는 수평면으로부터 약 10 내지 60도인 것이 바람직하다.
상기 가이드(170)는 상하 구동부(미도시)에 의해 상하로 이동할 수 있다. 상기 회전척(110)으로 상기 웨이퍼(W)를 로딩하거나 상기 회전척(110)으로부터 상기 웨이퍼(W)를 언로딩하는 경우, 상기 가이드(170)는 상기 슬릿(161)보다 낮은 위치 또는 높은 위치인 제1 위치로 이동된다.
상기 가이드(170)가 상기 제1 위치에 놓일 때, 상기 웨이퍼(W)를 이송하기 위한 이송암은 상기 보울(160)의 슬릿(161)을 통하여 상기 웨이퍼(W)가 상기 회전척(110)의 상부에 위치할 때까지 전진할 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 슬릿(161)은 상기 이송암이 상기 지지부(111)의 수평 부위 아래까지 이를 수 있도록 충분한 높이를 가진다. 상기 이송암은 상기 웨이퍼(W)를 로딩한 후 상기 웨이퍼(W)를 건드리지 않고 빠져나올 수 있다. 그러므로 상기 가이드(170)가 상기 제1 위치에 위치하면, 상기 이송암을 이용한 상기 웨이퍼(W)의 로딩 및 언로딩이 용이해진다.
상기 회전척(110)에 고정된 웨이퍼(W)를 세정하는 경우, 상기 가이드(170)는 상기 슬릿(161)과 동일한 높이인 제2 위치로 이동된다. 상기 가이드(170)가 상기 제2 위치에 놓일 때, 상기 테이퍼부(173)가 상기 회전척(110)에 고정된 웨이퍼(W)와 동일한 높이에 위치한다. 그러므로 상기 가이드(170)는 상기 웨이퍼(W)의 회전에 의해 비산되는 세정액이 하부를 향해 튀도록 하여 상기 비산된 세정액이 상기 웨이퍼(W)로 다시 튀는 것을 방지한다. 구체적으로 상기 비산된 세정액은 상기 테이퍼부(173)에 부딪힌 후, 상기 회전척(110)에 고정된 웨이퍼(W)보다 하방으로 튀며, 상기 회전척(110)의 중심으로부터 바깥쪽을 향하는 방사 방향으로 튀게 된다.
상기 차단부(180)는 상기 가이드(170)의 내측면에서 상기 가이드(170)의 중심에 위치한 회전척(110)을 향해 연장된다. 상기 차단부(180)의 상기 연장 단부는 상기 회전척(110)에 고정된 웨이퍼(W)보다 약간 낮은 높이로 상기 회전척(110)과 인접하는 것이 바람직하다.
상기 차단부(180)는 상방으로 경사지도록 연장될 수 있다. 상기 차단부(180)의 경사 각도는 약 10 내지 60도인 것이 바람직하다. 따라서 상기 차단부(180)는 상단의 지름보다 하단의 지름이 더 큰 중공의 원뿔대 형태를 갖는다.
한편, 상기 차단부(180)는 상기 가이드(170)와 일체로 형성되거나 상기 가이드(170)와 결합 및 분리가 가능하도록 체결된다.
상기 차단부(180)에는 다수개의 제2 관통홀(181)이 형성된다. 회전하는 웨이퍼(W)로부터 비산된 세정액이 상기 가이드(170)에 의해 가이드되어 하방으로 흐르다 상기 가이드(170)와 차단부(180)가 형성하는 공간에 고이게 된다. 상기 제2 관통홀(181)들은 상기 공간에 고인 세정액을 배출하기 위한 통로이다. 따라서 상기 제2 관통홀(181)은 상기 가이드(170)와 차단부(180)가 연결되는 부위와 인접한 부 위의 차단부(180)에 주로 형성되는 것이 바람직하다.
상기에서는 상기 차단부(180)가 상방으로 경사지도록 연장되는 것으로 설명되었지만, 상기 차단부(180)는 하방으로 경사지도록 연장될 수도 있다. 이때, 상기 차단부(180)는 하단의 지름보다 상단의 지름이 더 큰 중공의 원뿔대 형태를 갖는다. 또한, 상기 차단부(180)는 수평 방향으로 연장될 수도 있다. 이때, 상기 차단부(180)는 고리 형태를 갖는다.
상기 차단부(180)는 상기 회전척(110)의 회전에 의해 발생하는 와류에 의한 상승 기류를 차단한다. 그러므로 상기 비산된 세정액이 상기 와류에 의해 부상하여 다시 상기 웨이퍼(W) 표면으로 공급되는 현상을 방지할 수 있다.
도시되지는 않았지만, 상기 웨이퍼 세정 장치(100)는 세정이 완료된 웨이퍼(W)의 건조를 위해 상기 웨이퍼(W)로 건조를 위한 액체를 공급하기 위한 공급관 및 건조 증기를 공급하기 위한 공급관을 구비할 수 있다.
따라서 상기 웨이퍼 세정 장치(100)는 상기 돌출부(120)와 차단부(180)를 이용하여 상기 와류의 발생을 방지하고, 비산된 세정액이 상기 와류에 의해 상기 웨이퍼 표면으로 다시 공급되는 현상을 방지할 수 있다. 그러므로 재공급된 세정액이 말라붙어 상기 웨이퍼(W)의 오염원으로 작용하는 것을 방지할 수 있다.
제2 실시예
도 3은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 웨이퍼 세정 장치(200)는 회전척(210), 돌출부(220), 회전축(230), 제1 세정액 공급부(240), 제2 세정액 공급부(250), 보울(260), 가이드(270) 및 차단부(280)를 포함한다.
상기 웨이퍼 세정 장치(200)는 상기 돌출부(220)를 제외하고는 상기 제1 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치(100)와 동일하다.
상기 돌출부(220)는 상기 회전척(210)의 측면으로부터 경사면을 가지도록 돌출된다. 상기 돌출부(220)는 상기 밴드(212)의 상단면과 연결되는 제1 경사면(221) 및 상기 베이스(213)의 하단면과 연결되는 제2 경사면(222)을 갖는다. 상기 제1 경사면(221)과 제2 경사면(222)은 볼록한 곡선 경사면이다. 그리고 상기 제1 경사면(221)과 제2 경사면(222)이 만나는 상기 돌출부(220)의 단부(223)는 둥근 형태를 갖는다. 따라서 상기 돌출부(220)는 전체적으로 라운드 형태이다.
상기에서 상기 밴드(212)의 상단면에서 상기 단부(223)에 이르는 상기 제1 경사면(221)의 길이는 상기 베이스(213)의 하단면에서 상기 단부(223)에 이르는 상기 제2 경사면(222)의 길이와 같거나 작은 것이 바람직하다. 따라서 상기 회전척(210)의 회전시 와류에 의한 상승 기류를 억제할 수 있다.
상기에서는 상기 제2 경사면(222)이 상기 베이스(213)의 하단면과 연결되는 것으로 설명되었지만, 경우에 따라서 상기 제2 경사면(222)은 상기 밴드(212)의 하단면과 연결될 수도 있다.
상기 돌출부(220)는 형태가 단순화되어 상기 회전척(210)의 회전으로 인해 상기 회전척(210)과 상기 보울(260) 사이에서 발생하는 와류 발생을 방지할 수 있 다. 따라서 상기 와류에 의한 상승 기류를 방지하여 상기 웨이퍼(W)의 세정에 사용된 세정액이 상기 와류에 의해 부상하여 다시 상기 웨이퍼(W)의 표면으로 공급되는 현상을 방지할 수 있다. 그러므로 상기 웨이퍼(W)의 오염을 방지할 수 있다.
제3 실시예
도 4는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 웨이퍼 세정 장치(300)는 회전척(310), 돌출부(320), 회전축(330), 제1 세정액 공급부(340), 제2 세정액 공급부(350), 보울(360), 가이드(370) 및 차단부(380)를 포함한다.
상기 웨이퍼 세정 장치(300)는 상기 보울(360)의 하부에 구비된 배출구(362)의 개수와 배치 관계를 제외하고는 상기 제1 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치(100)와 동일하다.
상기 배출구(362)는 상기 보울(360)의 저면 일측에 다수개가 구비되며, 상기 웨이퍼(W)를 세정하는데 사용된 세정액을 배출한다. 상기 배출구(362)들은 상기 보울(360)의 저면 중심으로부터 동일한 거리만큼 이격되어 있다. 또한 상기 배출구(362)들은 서로 균일한 간격으로 이격되도록 배치된다. 즉, 상기 배축구(362)들은 상기 보울(360)의 저면의 중심과 동심인 원의 원주 상에 서로 균일한 간격만큼 이격되도록 배치된다.
상기 세정액은 상기 배출구(362)를 통해 중력의 작용으로 배출되거나, 상기 배출구(362)와 연결된 펌프(미도시)의 작동에 의해 배출될 수 있다. 상기 펌프의 작용에 의해 세정액이 배출되는 경우, 상기 펌프의 펌핑 압력에 의해 와류에 의한 상승 기류를 억제할 수 있다. 그리고, 상기 배출구(362)가 상기 보울(360)의 저면에 균일하게 배치되어 있으므로 상기 와류에 의한 상승 기류도 균일하게 억제할 수 있다.
실험 결과
도 5는 종래 기술에 따른 회전척의 회전시 와류를 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 회전척의 회전의 영향으로 상기 회전척의 측면을 따라 와류가 크게 발생하였다. 또한 상기 회전척의 상부면 일부에서 와류가 크게 발생하였다. 배출구가 형성된 부위에서는 배출 압력의 영향으로 상기 회전척의 측면에서의 와류 발생이 약화되었다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 회전척의 회전시 와류를 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 회전척이 회전하더라도 상기 회전척 주위에서 와류가 거의 발생하지 않았다. 이는 회전척의 측면으로부터 돌출된 돌출부 및 상기 회전척을 향해 연장된 차단부의 영향인 것으로 판단된다. 따라서 상기 돌출부와 차단부를 구비한 웨이퍼 세정 장치를 이용하여 상기 웨이퍼를 세정하더라도 상기 와류에 의한 상승 기류에 의해 세정에 사용된 세정액이 부상하여 다시 상기 웨이퍼의 표면으로 공 급되는 현상을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 웨이퍼 세정 장치는 회전척의 측면으로부터 경사면을 갖는 돌출부와 세정액의 비산을 방지하기 위한 가이드로부터 연장되는 차단부를 구비한다. 상기 돌출부와 차단부를 이용하여 상기 회전척의 회전에 의해 발생하는 와류에 의한 상승 기류를 방지한다. 따라서 상기 웨이퍼의 세정에 사용된 세정액이 상기 와류에 의한 상승 기류에 의해 다시 웨이퍼의 표면으로 공급되는 현상을 방지할 수 있다. 그러므로 상기 세정액에 의한 웨이퍼 오염을 방지할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (17)

  1. 웨이퍼를 지지하며 회전시키기 위한 회전척;
    상기 웨이퍼로 세정액을 공급하기 위한 세정액 공급부;
    상기 회전척과 이격된 상태로 상기 회전척을 감싸도록 구비되는 보울; 및
    상기 회전척의 회전에 의해 상기 회전척과 보울 사이에 발생하는 와류에 의한 상승 기류를 방지하기 위해 상기 회전척의 원주 방향으로 형성되며 상기 회전척의 상부면으로부터 하방 외측으로 경사지는 제1 경사면 및 상기 회전척의 하부면으로부터 상방 외측으로 경사지는 제2 경사면을 갖는 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 경사면과 제2 경사면이 접하는 에지 부위는 라운딩 처리되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 경사면의 면적이 상기 제2 경사면의 면적과 같거나 작은 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 회전척에서 상단의 외측 지름이 하단의 외측 지름과 같거나 큰 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 보울과 상기 회전척 사이를 따라 구비되고, 상기 웨이퍼로부터 비산된 세정액이 상기 웨이퍼로 다시 튀는 것을 방지하며 상기 비산된 세정액이 상기 보울의 하부로 향하도록 가이드하기 위한 가이드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 가이드는 상하부가 개방되며 상부가 좁고 하부가 넓도록 테이퍼진 중공의 원통 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 가이드의 내측면으로부터 중심 방향으로 연장되며, 상기 와류에 의한 상승 기류를 차단하기 위한 차단부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 차단부는 내측 상방으로 경사지도록 연장되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 가이드와 차단부 사이로 비산된 세정액을 하부로 배출하기 위해 상기 차단부는 다수의 관통홀을 갖는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 차단부는 상기 가이드와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  12. 제8항에 있어서, 상기 차단부는 상기 회전척의 상부면과 동일하거나 낮은 높이에 위치하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 보울의 하부면에 구비되며, 상기 보울의 하부면 중심으로부터 동일한 거리만큼 이격되고, 서로 균일한 간격으로 이격되는 다수의 배출구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 회전척은 상기 웨이퍼의 에지 부위를 지지하기 위한 다수개의 지지부;
    상기 지지부들을 지지하며, 원형의 띠 형태를 갖는 밴드; 및
    상기 밴드와 연결되며, 중앙 부위에 상하를 관통하는 관통홀을 갖는 원반 형태의 베이스를 포함하는 것을 특징으로 웨이퍼 세정 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 세정액 공급부는 상기 웨이퍼의 상부면으로 세정액을 공급하기 위한 제1 세정액 공급부; 및
    상기 베이스의 관통홀을 통해 상기 웨이퍼의 하부면으로 세정액을 공급하기 위한 제2 세정액 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 회전척은 상기 밴드와 상기 베이스 사이에 상기 웨이퍼의 하부면으로 공급된 세정액을 배출하기 위한 다수의 개구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  17. 제14항에 있어서, 상기 각각의 지지부는 개구 부분이 상기 회전척의 중심을 향하도록 배치되는 오링을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
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