KR100808798B1 - 복합 습식 세정공정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 제조공정 중 습식 세정공정에 사용되고 있는 복합 습식 세정공정 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 복합 습식 세정공정 시스템은 웨이퍼를 척에 올려 놓거나 제거하는 웨이퍼 로더/언로더부, 상기 웨이퍼를 이송하거나 회전시키는 핸들러부, 화학처리 공정 및 순수 린스 공정이 처리되는 웨이퍼 공정 챔버부, 상기 웨이퍼의 패턴 부분이 연마되는 스핀 챔버부 및 상기 웨이퍼를 반전시켜 후면을 연마할 수 있는 후면 연마처리 챔버부를 포함하여 이루어짐에 기술적 특징이 있다.
따라서, 본 발명의 복합 습식 세정공정 시스템은 막질에칭 및 폴리머 제거 외에 웨이퍼 앞, 뒤 표면에 존재하는 이물질 제거를 위해 연마 공정을 적용할 수 있도록 구성하여 한 장비로 여러 종류의 공정을 할 수 있으며, 막질에칭 후 웨이퍼에 잔존하는 이물질 제거로 인해 품질 향상에 크게 기여할 뿐만 아니라 사용자가 웨이퍼 표면을 선택적으로 사용하는 것이 가능하기 때문에 다양하게 운영될 수 있어 전체 장비의 수를 감소시킬 수 있어 경제적인 효과 및 장점이 있다.
세정공정, 막질에칭, 폴리머 제거, 이물질 제거

Description

복합 습식 세정공정 장치{Equipment for wet cleaning process}
도 1은 종래기술에 의한 웨이퍼 세정장치의 구성도.
도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 복합 습식 세정공정 장치의 구성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 웨이퍼 2 : 카셋트
3 : 세정조 4 : 회전축
5 : 구동모터 6 : 주입관
7 : 배출관 8a,8b : 제어밸브
9 : 세정액 공급라인 10 : 세정액 배출라인
11 : 퀵 커넥터 12 : 리드
13 : 지지플레이트 14 : 배출공
100 : 로더/언로더부 101 : 척
110 : 핸들러부 111 : 그립퍼(Gripper)
112 : 웨이퍼 이송장치 113 : 핀
120 : 웨이퍼 공정 챔버부 130 : 스핀 챔버부
140 후면 연마처리 챔버부
본 발명은 반도체 제조공정 중 습식 세정공정 시스템에 관한 것으로, 보다 자세하게는 웨이퍼를 척에 올려 놓거나 제거하는 웨이퍼 로더/언로더부, 상기 웨이퍼를 이송하거나 회전시키는 핸들러부, 화학처리 공정 및 순수 린스 공정이 처리되는 웨이퍼 공정 챔버부, 상기 웨이퍼의 패턴 부분이 연마되는 스핀 챔버부 및 상기 웨이퍼를 반전시켜 후면을 연마할 수 있는 후면 연마처리 챔버부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 복합 습식 세정공정 시스템에 관한 것이다.
도 1은 대한민국 공개실용신안공보 제045332호에 기재된 종래의 기술로서, 웨이퍼 세정장치를 나타낸 종단면도이다. 웨이퍼(1)가 수납된 카셋트(2)가 안착되며 내부에 세정액이 채워지는 세정조(3)와, 상기 세정조(3)가 회전하도록 세정조(3)에 회전력을 부여하는 회전력 부여수단으로 구성된다.
상기 회전력 부여수단은 세정조(3) 하부 또는 상부에 결합되는 회전축(4)과, 상기 회전축(4)에 연결되어 회전축(4)에 구동력을 전달하는 구동모터(5)로 구성된다. 또한, 상기 세정조(3) 상부에는 세정액 공급라인(9)에 연결 및 분리되는 세정액 주입관(6)이 형성되고, 하부에는 세정액 배출관(7)이 형성되고, 상기 세정액 주입관(6) 및 세정액 배출관(7)에는 상기 주입관(6) 및 배출관(7)의 관로를 선택적으 로 개폐시킬 수 있는 제어밸브(8a),(8b)가 장착된다. 그리고, 상기 세정액 주입관(6)과 세정액 배출관(7) 선단 및, 상기 세정액 주입관(6) 및 세정액 배출관(7)에 각각 연결되는 세정액 공급라인(9) 및 세정액 배출라인(10)의 선단에는, 상기 세정액 주입관(6)과 세정액 배출관(7)이 상기 세정액 공급라인(9)과 세정액 배출라인(10)에 각각 신속히 연결 및 분리시킬 수 있도록 암·수 퀵 커넥터(11)(Quick Connector)가 선택적으로 장착된다.
한편, 상기 세정조(3) 상단에는 리드(12)(Lid)가 개폐가능하게 장착되고, 상기 세정조(3) 내부에는 상기 카셋트(2)가 안착되는 지지플레이트(13)가 상면에 고정되며 복수개의 세정액 배출공(14)이 형성된 드레인 커버(15)가 설치되어 구성된다.
상기 장치를 이용한 웨이퍼(1) 세정시, 작업자는 먼저 세정조(3)의 리드(12)를 열어 세정조(3) 상부를 개방한 후, 단위 공정이 완료된 후 세정이 안된 웨이퍼(1)가 수납된 수평형(Horizental Type) 카셋트(2)를 세정조(3) 내부의 지지플레이트(13) 상부에 안착시킨 후, 상기 세정조(3) 상부에 형성된 세정액 주입관(6)에 세정액 공급라인(9)을 연결시키고, 제어밸브(8a)를 열어 세정조(3) 내부에 세정액을 주입하게 된다. 이때, 상기 세정조(3) 하부에 형성된 세정액 배출관(7)의 제어밸브(8b)는 주입되는 세정액이 배출되지 않도록 닫힌 상태임은 물론이며, 세정액 배출라인(10)은 세정액 배출관(7)으로부터 분리된 상태이다.
또한, 상기와 같이 하여 세정조(3)에 세정액이 채워진 다음에는 주입관(6)의 제어밸브(8a)를 닫는 한편, 상기 주입관(6)에 연결된 세정액 공급라인(9)을 분리시 킨다. 이때, 상기 세정액 주입관(6)과 세정액 배출관(7) 선단 및, 상기 세정액 주입관(6) 및 세정액 배출관(7)에 각각 연결되는 세정액 공급라인(9) 및 세정액 배출라인(10)의 선단에는 암·수 퀵 커넥터(11)가 각각 장착되어 있으므로 신속히 연결 및 분리시킬 수 있게 된다. 한편, 상기와 같이 세정액의 주입이 완료된 후, 세정조(3) 하부에 설치된 구동모터(5)에 전원을 인가하게 되면 구동모터(5)가 구동하여 회전축(4)을 회전시키게 되며, 이에 따라 상기 회전축(4)에 결합된 세정조(3) 또한 함께 회전하게 된다.
따라서, 상기 세정조(3)의 회전에 따라 세정조(3) 내부의 세정액은 일정한 수류를 형성하게 된다. 즉, 세정조(3)의 회전에 따라 와류를 형성하는 세정액은 카셋트(2)에 수평하게 수납된 웨이퍼(1) 사이를 흐르게 되며, 이에 따라 웨이퍼(1)에 부착된 이물질에 대한 세정액의 세정 작용이 이루어지게 된다. 그리고, 일정 시간 동안 모터(5)가 구동하여 웨이퍼(1)의 세정이 진행된 다음에는 구동모터(5)에 공급되는 전원을 차단하여 세정조(3)의 세정작용을 중단시키게 된다. 그 후, 세정조(3)가 정지하면 상기 세정조(3) 하부의 배출관(7)과 세정액 배출라인(10)을 서로 연결시킨 후, 상기 배출관(7)에 장착된 제어밸브(8b)를 열어 세정조(3) 내부의 세정액을 배출시키게 된다. 이때, 상기 세정조(3) 하부에는 복수개의 세정액 배출공(14)이 형성된 드레인 커버(15)가 설치되어 있으므로 세정액이 안정적으로 배출된다.
따라서, 세정액이 세정조(3) 하부로 급격히 빠져나갈 경우 발생하는 세정수의 압력 변화에 의한 웨이퍼(1) 파손을 방지할 수 있게 된다.
그러나 상기 장치는 세정시 화학 처리 후 웨이퍼 표면에 순수로 분당 1리터 이상의 유량으로만 웨이퍼에 뿌려주기 때문에 웨이퍼에 붙은 이물질 제거에 한계가 있었고, 여러 공정을 처리하기 위해서는 다수의 장비가 필요한 단점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 막질에칭 및 폴리머 제거 외에 웨이퍼 앞, 뒤 표면에 존재하는 이물질 제거를 위해 연마 공정을 적용할 수 있도록 구성하여 한 장비로 여러 종류의 공정을 할 수 있으며, 막질에칭 후 웨이퍼에 잔존하는 이물질 제거로 인해 품질 향상에 크게 기여할 뿐만 아니라 사용자가 웨이퍼 표면을 선택적으로 사용하는 것이 가능하기 때문에 다양하게 운영될 수 있어 전체 장비의 수를 감소시킬 수 있는 복합 습식 세정공정 시스템을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 웨이퍼를 척에 올려 놓거나 제거하는 웨이퍼 로더/언로더부, 상기 웨이퍼를 이송하거나 회전시키는 핸들러부, 화학처리 공정 및 순수 린스 공정이 처리되는 웨이퍼 공정 챔버부, 상기 웨이퍼의 패턴 부분이 연마되는 스핀 챔버부 및 상기 웨이퍼를 반전시켜 후면을 연마할 수 있는 후면 연마처리 챔버부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 복합 습식 세정공정 시스템에 의해 달성된다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
도 2는 본 발명에 의한 웨이퍼 로더/언로더부(100) 및 핸들러부(110)를 나타낸 것으로서, 웨이퍼를 앞, 뒤로 회전시키는 그립퍼(111)와 카셋트에서 상기 그립퍼로 이송시키는 웨이퍼 이송장치(112)로 이루어져 있다. 상기 척 위에 웨이퍼가 로딩되면 상기 핀(113)이 개방되고, 질소 가스가 유동된다. 상기 그립퍼(111)의 핀(113)이 지지하고 있는 상기 웨이퍼를 상기 척(101) 위에 놓으면 웨이퍼는 베르누이 법칙에 의해 공중에 부양되고 상기 핀(113)이 잡으면 고정된다. 이 후 웨이퍼는 화학처리 레벨로 내려가게 되어 화학처리가 완료되면 순수 세정 레벨로 올라가 세정 및 질소 가스와 회전에 의한 건조가 이루어진다.
도 3은 본 발명에 의한 웨이퍼 공정 챔버부(120)를 나타낸 것으로서, 화학처리 공정 레벨에서 화학처리 후 스핀 척이 린스 레벨로 올라와 순수로 세정되고 질소가스 분사로 건조된다. 상기 스핀 척에 의한 표면 손상을 막기 위하여 하부에서 질소가스를 유동시켜 척 표면과 마찰이 없도록 하고, 웨이퍼의 고정은 핀을 사용한다. 이 때 상기 웨이퍼를 고정시키는 것은 웨이퍼의 표면 보호를 위해 6개의 핀을 사용하여 안정성을 높이는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명에 의한 스핀 챔버부(130)를 나타낸 것으로서, 웨이퍼 패턴 부분을 연마하는 챔버이다. 연마 암이 웨이퍼로 이동 후 소정의 범위만큼 반복동작을 하고, 이 때 중요한 것이 웨이퍼와 연마기의 마찰정도인데, 각 공정에 따라 또는 장치별로 차이는 있으나 공정 셋업시 조건을 형성한다.
순수 및 질소가스 분무 노즐(131)의 반복동작은 DC 모터로 소정의 범위만큼 시행한다. 상하 위치는 쉬프트(shift) 고정대가 있어 항상 일정하다. 상하 정밀한 위치제어가 불필요하고, 웨이퍼와 노즐 토출구의 거리는 가장 적합한 범위에 위치하고 일정하게 고정되어 유지만 되면 된다. 하지만, 연마기의 경우는 웨이퍼 표면에 마찰 정도가 매우 중요하므로 상하전후의 위치 제어가 필요하다. 스핀 브러시와 웨이퍼 표면에서의 제어를 위해 상하 그리고 스윙을 가능하도록 설계하여 상기 순수 및 질소가스 노즐(131) 옆의 공간에 설치한다.
도 5는 본 발명에 의한 후면 연마처리 챔버부(140)를 나타낸 것으로서, 상기 후면 연마처리 챔버부에 도달하기 전에 별도의 반전장치에서 웨이퍼를 180°회전한 후 로딩된다. 또한, 웨이퍼의 하부의 표면 보호를 위하여 6개의 핀을 이용하여 웨이퍼를 잡고 세정 및 건조한다.
상세히 설명된 본 발명에 의하여 본 발명의 특징부를 포함하는 변화들 및 변형들이 당해 기술 분야에서 숙련된 보통의 사람들에게 명백히 쉬워질 것임이 자명하다. 본 발명의 그러한 변형들의 범위는 본 발명의 특징부를 포함하는 당해 기술 분야에 숙련된 통상의 지식을 가진 자들의 범위 내에 있으며, 그러한 변형들은 본 발명의 청구항의 범위 내에 있는 것으로 간주된다.
따라서 본 발명의 복합 습식 세정공정 시스템은 막질에칭 및 폴리머 제거 외에 웨이퍼 앞, 뒤 표면에 존재하는 이물질 제거를 위해 연마 공정을 적용할 수 있 도록 구성하여 한 장비로 다양한 종류의 공정을 할 수 있으며, 막질에칭 후 웨이퍼에 잔존하는 이물질 제거로 인해 품질 향상에 크게 기여할 뿐만 아니라 사용자가 웨이퍼 표면을 선택적으로 사용하는 것이 가능하기 때문에 다양하게 운영될 수 있어 전체 장비의 수를 감소시킬 수 있어 경제적인 효과 및 장점이 있다.

Claims (5)

  1. 반도체 제조공정 중 습식 세정공정 시스템에 있어서,
    웨이퍼를 척에 올려 놓거나 제거하는 웨이퍼 로더/언로더부;
    상기 웨이퍼를 이송하거나 회전시키는 핸들러부;
    화학처리 공정 및 순수 린스 공정이 처리되는 웨이퍼 공정 챔버부;
    상기 웨이퍼의 패턴 부분이 연마되는 스핀 챔버부; 및
    상기 웨이퍼를 반전시켜 후면을 연마할 수 있는 후면 연마처리 챔버부
    를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 복합 습식 세정공정 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 핸들러부의 그립퍼는 6개의 핀으로 구성됨을 특징으로 하는 복합 습식 세정공정 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스핀 챔버부의 순수 및 질소가스 분무 노즐은 고정식임을 특징으로 하는 복합 습식 세정공정 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스핀 챔버부의 노즐 토출구와 웨이퍼의 거리는 일정하게 유지됨을 특징으로 하는 복합 습식 세정공정 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 후면 연마처리 챔버부는 상기 웨이퍼가 별도의 반전장치를 통하여 이동됨을 특징으로 하는 복합 습식 세정공정 시스템.
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