KR101333867B1 - 웨이퍼 세정장치 및 웨이퍼를 세정하는 방법 - Google Patents

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Abstract

웨이퍼 세정장치 및 웨이퍼를 세정하는 방법이 개시된다. 웨이퍼 세정장치는 복수의 웨이퍼들을 수용하는 배스; 상기 배스 내에 배치되고, 각각의 웨이퍼가 일부 삽입되는 콤; 및 상기 콤을 진동시키는 진동부를 포함한다.

Description

웨이퍼 세정장치 및 웨이퍼를 세정하는 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CLEANING WAFER}
실시예는 웨이퍼 세정장치 및 웨이퍼를 세정하는 방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 미세화가 진행됨에 따라 수율과 신뢰성 측면에서 미립자를 비롯한 금속 불순물, 유기 오염물, 자연 산화막과 같은 불순물 제거의 중요성 또한 증대되고 있다. 이러한 불순물은 반도체 소자의 성능과 수율을 좌우하는 중요한 요소이기 때문에 반도체 소자를 제조하기 위한 각 공정을 진행하기 전에 세정 공정을 거쳐야한다.
이와 같이, 반도체 소자를 제조하기 위한 웨이퍼의 세정 공정은 웨이퍼 표면에 잔류하는 미립자를 비롯한 금속 불순물, 유기 오염물, 자연 산화막과 같은 표면 피막 등의 다양한 대상물을 제거하기 위하여 실시한다.
통상적으로 세정 공정은 SC1(Standard Cleaning; NH4OH와 H2O2 및 H2O가 1:1:5 ∼ 1:4:20의 비로 혼합된 유기물) 용액과 DHF(Diluted HF) 용액을 이용한 화학 세정 공정을 포함한다. 세정 공정은 반도체 소자를 제조하는 총 공정의 약 1／4 ∼ 1／3을 차지하고 있으며, 이것은 세정 횟수뿐만 아니라 각 공정에 적합한 다양한 세정 공정이 요구되고 있다는 것을 의미한다.
한편, 일반적인 웨이퍼 습식 세정 장비는 화학용액이 인―조(In―Bath)에서 아웃―조(Out―Bath)로 순화되는 시스템이고, 웨이퍼 습식 세정 공정은 화학용액이 채워진 세정 조(Bath) 내에 웨이퍼가 딥(Dip) 되는 방식으로 진행된다.
그리고, 일반적인 웨이퍼 습식 세정 장비는 웨이퍼가 로딩(Loading) 로더부, H2SO4, NH4OH, HF, NH4F, 탈이온수(Deionized Water)의 화합물로 이루어진 화학용액 담겨있는 세정 조 및 탈이온수를 사용하는 린스 조와 오버플로우(Overflow) 린스 조를 포함하는 6 ∼ 8개의 습식 세정 조, 웨이퍼 표면의 수분을 제거하는 1 ∼ 2개의 드라이어(Dryer), 웨이퍼 카세트(Cassette)를 이동시키는 운반기(Transfer) 및 언로딩(Unloading)되는 언로더부로 구성되고, 상기 웨이퍼의 딥(Dip) 공정 및 웨이퍼의 이동은 로봇(Robot)에 의해 이루어진다.
아울러, 종래 웨이퍼 습식 세정 공정에서는 웨이퍼의 가장자리 부분에 마스크 공정의 EBR(Edge Bead Remove), WEE(Wafer Edge Expose) 또는 베벨 에치 공정 등으로 오염 물질이 형성되어 있는 상태로 여러 세정 조 내에서 딥(Dip) 타입으로 세정 공정이 진행된다.
이와 같은 세정 공정이 진행되기 위해서, 웨이퍼를 지지하기 위한 장치가 세정 조 내에 배치될 수 있다. 이때, 웨이퍼 중에서, 세정 조에 지지되는 부분의 세정이 원활하게 진행되지 않는 문제점이 발생될 수 있다.
실시예는 웨이퍼를 효과적으로 세정하는 웨이퍼 세정장치 및 웨이퍼 세정방법을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 웨이퍼 세정장치는 복수의 웨이퍼들을 수용하는 배스; 상기 배스 내에 배치되고, 각각의 웨이퍼가 일부 삽입되는 콤; 및 상기 콤을 진동시키는 진동부를 포함한다.
실시예에 따른 웨이퍼 세정방법은 배스 내에 세정액을 채우는 단계; 상기 배스 내에 배치되는 콤에 웨이퍼를 일부 삽입하는 단계; 및 상기 세정액을 사용하여, 상기 웨이퍼를 세정하면서, 상기 콤을 진동시키는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 상기 진동부를 사용하여, 상기 콤을 진동시킨다. 이에 따라서, 상기 콤에 일부 삽입된 웨이퍼도 진동하게 되고, 상기 콤 및 상기 웨이퍼 사이에 틈이 형성된다.
이에 따라서, 상기 콤 및 상기 웨이퍼 사이의 틈으로 세정액이 용이하게 유입될 수 있다. 따라서, 상기 콤 및 상기 웨이퍼 사이의 영역도 용이하게 세정될 수 있고, 상기 웨이퍼는 전체적으로 효율적으로 세정될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 웨이퍼 세정장치를 도시한 분해사시도이다.
도 2는 실시예에 따른 웨이퍼 세정장치를 도시한 평면도이다.
도 3은 콤 및 진동자의 일 단면을 도시한 단면도이다.
도 4는 실시예에 따른 웨이퍼 세정장치의 일 단면을 도시한 단면도이다.
도 5는 진동자를 도시한 사시도이다.
도 6은 진동자의 일 단면을 도시한 단면도이다.
도 7 내지 도 9는 진동자의 진동 방향을 도시한 도면들이다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 콤, 진동자, 웨이퍼 또는 부 등이 각 콤, 진동자, 웨이퍼 또는 부 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 하부에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1은 실시예에 따른 웨이퍼 세정장치를 도시한 분해사시도이다. 도 2는 실시예에 따른 웨이퍼 세정장치를 도시한 평면도이다. 도 3은 콤 및 진동자의 일 단면을 도시한 단면도이다. 도 4는 실시예에 따른 웨이퍼 세정장치의 일 단면을 도시한 단면도이다. 도 5는 진동자를 도시한 사시도이다. 도 6은 진동자의 일 단면을 도시한 단면도이다. 도 7 내지 도 9는 진동자의 진동 방향을 도시한 도면들이다.
도 1 내지 도 9을 참조하면, 실시예에 따른 웨이퍼 세정장치는 배스(100), 복수의 콤들(210, 220, 230), 복수의 진동자들(310, 320, 330) 및 구동부(400)를 포함한다.
상기 배스(100)는 복수의 웨이퍼들(W)을 수용한다. 상기 웨이퍼들(W)은 실리콘 웨이퍼 등과 같은 반도체 웨이퍼 일 수 있다. 상기 웨이퍼들(W)은 원판 형상을 가질 수 있다. 이와는 다르게, 상기 웨이퍼들(W)은 사각 판 형상을 가질 수 있다.
상기 배스(100)는 상기 콤들(210, 220, 230) 및 상기 진동자들(310, 320, 330)을 수용한다. 상기 배스(100)는 사각 박스 형상을 가질 수 있다. 상기 콤들(210, 220, 230) 및 상기 진동자들(310, 320, 330)은 상기 배스(100)의 하부에 배치된다. 또한, 상기 콤들(210, 220, 230) 및 상기 진동자들(310, 320, 330)은 상기 배스(100)의 측벽에 고정될 수 있다.
상기 배스(100)는 세정액을 수용한다. 상기 세정액은 상기 배스(100)의 바닥 판을 통하여, 상기 배스(100) 내로 유입될 수 있다. 상기 세정액은 상기 배스(100)의 바닥 판에 형성되는 세정액 공급홀(111)을 통하여, 상기 배스(100) 내로 유입될 수 있다.
상기 세정액은 상기 웨이퍼들(W)을 세정하기 위한 약액이다. 상기 세정액은 수산화암모늄 및 과산화 수소의 수용액 또는 염산 및 과산화 수소의 수용액일 수 있다. 상기 세정액은 상기 웨이퍼(W)의 식각 작용에 의해서, 상기 웨이퍼(W)에 부착된 유기 물질을 제거할 수 있다. 또한, 상기 세정액은 금속 및 산의 반응에 의해서, 상기 웨이퍼(W)에 부착된 금속을 제거할 수 있다.
또한, 도면에는 도시되지 않았지만, 실시예에 따른 웨이퍼 세정장치는 외부 배스(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 외부 배스는 상기 배스(100)의 외측에 배치되고, 상기 배스(100)로부터 넘치는 세정액을 받을 수 있다. 이와 같이 상기 배스(100)로부터 넘치는 세정액은 상기 공급홀(111)을 통하여, 상기 배스(100) 내로 다시 공급될 수 있다.
상기 콤들(210, 220, 230)은 상기 배스(100) 내에 배치된다. 상기 콤들(210, 220, 230)은 상기 바닥판(110) 상에 배치된다. 상기 콤들(210, 220, 230)은 상기 바닥판(110)에 고정될 수 있다. 상기 콤들(210, 220, 230)은 상기 배스(100)의 측벽에 고정될 수 있다.
상기 콤들(210, 220, 230)은 제 1 콤(210), 제 2 콤(220) 및 제 3 콤(230)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 콤(210), 상기 제 2 콤(220) 및 상기 제 3 콤(230)은 서로 같은 방향으로 연장될 수 있다. 상기 제 1 콤(210), 상기 제 2 콤(220) 및 상기 제 3 콤(230)은 서로 이격된다. 상기 제 1 콤(210), 상기 제 2 콤(220) 및 상기 제 3 콤(230)은 서로 나란히 배치된다.
도면과 다르게, 상기 콤들(210, 220, 230)은 3개 이상일 수 있다.
각각의 콤(210, 220, 230)은 다수의 삽입홈들(212, 222, 232)을 포함한다. 즉, 상기 제 1 콤(210)은 복수의 제 1 삽입홈들(212)을 포함하고, 상기 제 2 콤(220)은 복수의 제 2 삽입홈들(222)을 포함하고, 상기 제 2 콤(220)은 복수의 제 3 삽입홈들(232)을 포함할 수 있다. 상기 삽입홈들(212, 222, 232)에는 상기 웨이퍼들(W)이 각각 일부 삽입된다. 상기 삽입홈들(212, 222, 232)에 상기 웨이퍼들(W)이 일부 삽입되어, 상기 웨이퍼들(W)은 상기 배스(100) 내에 고정될 수 있다. 또한, 상기 삽입홈들(212, 222, 232)은 서로 이격된다. 이에 따라서, 상기 웨이퍼들(W)도 상기 삽입홈들(212, 222, 232)에 의해서 서로 이격될 수 있다.
상기 삽입홈들(212, 222, 232)은 V자 형상의 단면을 가질 수 있다. 즉, 상기 삽입홈들(212, 222, 232)의 입구는 상기 삽입홈들(212, 222, 232)이 깊어짐에 따라서, 점점 좁아질 수 있다.
상기 진동자들(310, 320, 330)은 상기 콤들(210, 220, 230)에 직접 접촉된다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 진동자들(310, 320, 330)은 상기 콤들(210, 220, 230)의 내부에 각각 삽입된다. 즉, 상기 콤들(210, 220, 230)의 측면에 장착홈들(211, 221, 231)이 각각 형성되고, 상기 진동자들(310, 320, 330)은 상기 장착홈들(211, 221, 231)에 각각 삽입될 수 있다.
상기 진동자들(310, 320, 330)은 제 1 진동자(310), 제 2 진동자(320) 및 제 3 진동자(330)를 포함할 수 있다. 상기 제 1 진동자(310)는 상기 제 1 콤(210)의 내부에 삽입될 수 있다. 상기 제 2 진동자(320)는 상기 제 2 콤(220)의 내부에 삽입될 수 있다. 또한, 상기 제 3 진동자(330)는 상기 제 3 콤(230)의 내부에 삽입될 수 있다.
상기 진동자들(310, 320, 330)은 상기 콤들(210, 220, 230)과 같은 방향으로 연장된다. 상기 진동자들(310, 320, 330)의 길이는 상기 콤들(210, 220, 230)의 길이보다 더 클 수 있다. 상기 진동자들(310, 320, 330)은 상기 배스(100)의 측벽을 관통할 수 있다. 상기 진동자들(310, 320, 330)은 상기 측벽을 관통하여, 상기 구동부(400)에 연결될 수 있다.
상기 제 1 진동자(310), 상기 제 2 진동자(320) 및 상기 제 3 진동자(330)는 서로 이격된다. 또한, 상기 제 1 진동자(310), 상기 제 2 진동자(320) 및 상기 제 3 진동자(330)는 서로 같은 방향으로 연장된다. 상기 제 1 진동자(310), 상기 제 2 진동자(320) 및 상기 제 3 진동자(330)는 서로 나란히 배치된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 진동자(310)는 일 방향으로 연장되는 플레이트 형상을 가질 수 있다. 이때, 상기 제 1 진동자(310)에는 복수의 관통홈들(311)이 형성될 수 있다. 상기 제 1 진동자(310)의 폭(S)은 약 45㎜ 내지 약 55㎜일 수 있다. 상기 관통홈들(311)의 직경(D)은 약 4.5㎜ 내지 약 5.5㎜일 수 있다.
또한, 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 제 2 진동자(320) 및 상기 제 3 진동자(330)는 상기 제 1 진동자(310)와 동일한 구조를 가질 수 있다.
상기 진동자들(310, 320, 330)은 상기 관통홈들(311)을 포함하기 때문에, 더 효과적으로 진동될 수 있다. 이에 따라서, 상기 진동자들(310, 320, 330)은 상기 콤들(210, 220, 230)에 효과적으로 진동력을 전달할 수 있다.
상기 진동자들(310, 320, 330)로 사용되는 물질의 예로서는 스테인레스 스틸 등과 같은 금속 또는 합금 등을 들 수 있다. 또한, 상기 진동자들(310, 320, 330)로 플라스틱 또는 세라믹 등이 사용될 수 있다.
상기 진동자들(310, 320, 330)은 기계적인 공정에 의해서, 상기 콤들(210, 220, 230)에 각각 삽입될 수 있다. 이와는 다르게, 상기 진동자들(310, 320, 330)은 이중 사출 공정에 의해서, 상기 콤들(210, 220, 230)에 각각 삽입될 수 있다. 즉, 상기 진동자들(310, 320, 330)은 상기 콤들(210, 220, 230)에 의해서 각각 둘러싸일 수 있다.
상기 구동부(400)는 상기 배스(100) 외측에 배치된다. 상기 구동부(400)는 상기 진동자들(310, 320, 330)을 진동시킨다. 즉, 상기 구동부(400)는 상기 진동자들(310, 320, 330)에 진동력을 전달한다. 상기 구동부(400)는 상기 진동자들(310, 320, 330)에 직접 연결될 수 있다. 이에 따라서, 상기 구동부(400)는 상기 진동자들(310, 320, 330)을 기계적으로 진동시킬 수 있다.
이와는 다르게, 상기 구동부(400)는 상기 진동자들(310, 320, 330)을 전자기력에 의해서, 진동시킬 수 있다. 즉, 상기 진동자들(310, 320, 330)은 금속 또는 합금으로 형성되고, 상기 구동부(400)는 상기 진동자들(310, 320, 330)에 특정 주파수의 전기장 및/또는 자기장을 인가하여, 상기 진동자를 진동시킬 수 있다.
상기 구동부(400) 및 상기 진동자들(310, 320, 330)은 진동부를 구성한다. 즉, 상기 진동부는 상기 콤들(210, 220, 230)을 특정 주파수로 진동시킬 수 있다. 이때, 상기 진동부는 상기 콤들(210, 220, 230)을 약 900Hz 내지 약 1000Hz의 주파수로 진동시킬 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 진동자들(310, 320, 330)은 상하 방향으로 진동될 수 있다. 즉, 상기 진동자들(310, 320, 330)은 서로 대향되는 상면 및 하면을 가지는 플레이트 형상을 가질 수 있다. 이때, 상기 진동자들(310, 320, 330)은 상기 상면에 대하여 수직한 방향으로 진동될 수 있다. 이때, 상기 진동자들(310, 320, 330)의 진폭은 약 1㎛ 내지 약 100㎛일 수 있다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 진동자들(310, 320, 330)은 회전축을 중심으로 회전 진동될 수 있다. 이때, 진동자들(310, 320, 330)의 진폭은 약 0.1° 내지 약 1°일 수 있다. 예를 들어, 상기 진동자들(310, 320, 330)의 일 끝단이 소정의 중심을 기준으로 상방으로 움직이는 경우, 상기 진동자들(310, 320, 330)의 다른 끝단은 하방으로 움직일 수 있다. 이와 같은 경우, 상기 소정의 회전축을 기준으로, 상기 진동자들(310, 320, 330)의 일 끝단의 가장 높은 위치 및 가장 낮은 위치 사이의 각도가 상기 진폭이 될 수 있다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 진동자들(310, 320, 330)은 좌우 방향으로 진동될 수 있다. 즉, 상기 진동자들(310, 320, 330)은 서로 대향되는 상면 및 하면을 가지는 플레이트 형상을 가질 수 있다. 이때, 상기 진동자들(310, 320, 330)은 상기 상면에 대하여 수평한 방향으로 진동될 수 있다.
또한, 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 진동자들(310, 320, 330)은 길이 방향으로 진동될 수 있다. 즉, 상기 진동자들(310, 320, 330)은 상기 콤들(210, 220, 230)이 연장되는 방향으로 진동될 수 있다. 이때, 상기 진동자들(310, 320, 330)의 진폭은 약 1㎛ 내지 약 100㎛일 수 있다.
실시예에 따른 웨이퍼 세정장치는 다음과 같이 복수의 웨이퍼들(W)을 세정할 수 있다.
상기 배스(100)에는 세정액이 채워진다. 이후, 상기 배스(100) 내로 상기 웨이퍼들(W)이 로딩된다. 이때, 상기 웨이퍼들(W)은 각각 상기 삽입홈들(212, 222, 232)에 삽입되어 고정된다.
이후, 상기 배스(100) 내로 상기 세정액 공급홀(111)을 통하여, 세정액이 분출된다. 이에 따라서, 상기 배스(100) 내에서 세정액의 흐름은 하방으로부터 상방으로 진행된다. 또한, 상기 배스(100) 내의 세정액은 넘치게 되고, 외부 배스 등을 통하여, 모아진 후, 상기 배스(100) 내로 다시 공급된다.
이와 같이, 상기 웨이퍼(W)가 상기 세정액에 세정되는 동안, 상기 진동부는 상기 콤들(210, 220, 230)을 진동시킨다.
이에 따라서, 상기 콤들(210, 220, 230) 및 상기 웨이퍼들(W) 사이에 공간이 형성되고, 이와 같이 형성된 공간으로 상기 세정액이 흐를 수 있다. 즉, 상기 진동부에 의해서, 상기 콤들(210, 220, 230)이 진동하므로, 상기 콤들(210, 220, 230) 및 상기 웨이퍼들(W) 사이에 상기 세정액이 용이하게 유입될 수 있다.
따라서, 상기 웨이퍼들(W) 및 상기 콤들(210, 220, 230) 사이의 불순물은 상기 세정액에 의해서, 효과적으로 세정된다.
이와 같이, 실시예에 따른 웨이퍼 세정장치는 용이하게 웨이퍼들(W)을 세정할 수 있다.
또한, 이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
배스(100)
콤들(210, 220, 230)
진동자들(310, 320, 330)
구동부(400)

Claims (12)

  1. 복수의 웨이퍼들을 수용하는 배스;
    상기 배스 내에 배치되어 상기 웨이퍼의 일부가 삽입되는 적어도 하나 이상의 삽입홈을 갖고, 상기 웨이퍼의 서로 다른 부위를 지지하기 위하여 복수개로 구비되어 있는 플레이트 형상으로 이루어진 콤; 및
    상기 콤을 진동시키기 위한 복수개의 진동자;를 포함하고,
    상기 진동자 각각은 상기 콤 각각에 수용되고, 상기 콤으로 진동을 전달하기 위한 복수개의 관통홀들이 형성되어 있는 플레이트 형상으로 이루어진 웨이퍼 세정장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 진동자는 상기 콤의 내부에 삽입되는 웨이퍼 세정장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 진동자는 상기 콤과 직접 접촉되는 웨이퍼 세정장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 진동자는 상기 배스 외부에 배치되는 구동부를 더 포함하는 웨이퍼 세정장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 진동자는 900Hz 내지 1000Hz의 진동수로 진동되는 웨이퍼 세정장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 진동자의 폭은 45mm 내지 55mm 사이이고,
    상기 관통홀들의 직경은 4.5mm 내지 5.5mm 사이인 웨이퍼 세정장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 진동자의 길이는 상기 콤의 길이보다 더 큰 웨이퍼 세정장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
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