KR101469548B1 - 웨이퍼 세정장치 및 세정방법 - Google Patents

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Abstract

웨이퍼 세정장치 및 세정방법이 개시된다. 웨이퍼를 건조시키는 웨이퍼 세정장치는 챔버와, 챔버의 일측에 구비되고, 웨이퍼의 세정으로 인한 유체를 배출시키며 유체의 속도를 조절시킬 수 있도록 하는 배기 조절부와, 챔버 내부로 공기를 유입시키는 분사부, 분사부로부터 제공되는 공기가 유입 혹은 막아지도록 하는 개폐부, 개폐부의 하단에 구비되는 팬필터 유닛으로 구성될 수 있으며, 팬필터 유닛은 팬과 필터의 조합으로 구성되며, 팬의 일측에 공기의 양, 공기의 흐름을 조절하는 조절부를 더 포함하여 구성될 수 있다. 이는, 챔버 내부의 압력을 낮춤으로써, 웨이퍼를 빠르게 건조시킬 수 있으며, 챔버 내의 청정성을 우수하게 유지할 수 있어, 웨이퍼 상에 얼룩, 파티클 등의 잔존 가능한 물질을 신뢰성 있게 제거할 수 있다.

Description

웨이퍼 세정장치 및 세정방법{Wafer cleaning equipment and cleaning method}
본 발명은 웨이퍼 세정장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 챔버 내의 팬 필터 유닛에 개폐부와 팬 속도 조절부, 배기 조절부 등을 제어하여 챔버 내부의 압력을 조정으로써, 웨이퍼의 건조 시간을 조정할 수 있는 웨이퍼 세정장치 및 세정방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자를 제조하기 위해서는, 리소그래피(lithography), 증착 및 에칭(etching) 등의 여러 공정을 반복적으로 수행한다. 이러한 공정들을 거치는 동안 기판(예를 들면 실리콘 재질의 웨이퍼) 상에는 파티클(particle), 금속 불순물, 유기물 등이 잔존하게 된다.
이와 같은 오염 물질은 제품의 수율 및 신뢰성에 악영향을 미치기 때문에 반도체 제조 공정에서는 기판에 잔존된 오염 물질을 제거하기 위한 세정 공정이 수행되고, 세정 공정 후에는 기판에 대한 건조 공정이 수행된다.
도 1은 종래의 일 실시 예에 따른 웨이퍼 세정 장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 이를 참조하여, 웨이퍼 세정 장치의 스핀 건조 방식에 대해 개략적으로 설명한다. 기판(W)의 건조 공간을 형성하며 기판(W)이 안착되는 로딩척(3)을 갖는 챔버(1)와, 이소프로필 알코올을 공급하는 IPA 공급부(5)와, 질소 가스를 공급하는 질소 가스 공급부(4)와, IPA 공급부(5) 및 질소 가스 공급부(4)와 연결되어 기판(W) 상으로 이소프로필 알코올 및 질소 가스를 동시 또는 순차적으로 분사하는 분사부(2)를 포함할 수 있다. 이소프로필 알코올의 온도를 상승시키기 위해 IPA 공급부(5)는 중탕 원리로 가열될 수 있으며, 이에 따라 분사부(20)로 공급되는 이소프로필 알코올의 온도를 유지시킬 수 있다.
그런데, IPA 공급부(5) 상에서 가열된 이소프로필 알코올이 분사부로 이동되더라도 이소프로필 알코올은 분사 영역에서 가열된 상태의 온도를 지속적으로 유지하기는 어려우며, 따라서 우수한 기판(W) 건조 효과를 구현하는 데에는 한계가 있다.
따라서, 웨이퍼를 일정 시간 이상 건조시간을 유지시켜 웨이퍼 상에 얼룩, 파티클 등의 잔존 가능한 물질을 신뢰성 있게 제거시킬 수 있는 장치 개발이 시급한 실정이다.
본 발명의 목적은 챔버 내의 팬 필터 유닛에 개폐부와 팬 속도 조절부, 배기 조절부 등을 제어하여 챔버 내부의 압력을 조정으로써, 웨이퍼의 건조시간을 조절할 수 있는 웨이퍼 세정장치 및 세정방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 챔버 내부를 빠르게 건조시킴으로서, 챔버 내의 청정성을 우수하게 유지할 수 있으며, 웨이퍼 상에 얼룩, 파티클 등의 잔존 가능한 물질을 신뢰성 있게 제거할 수 있는 웨이퍼 세정장치 및 세정방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 챔버 내부의 압력을 조절하여, 건조 시간을 조절하도록 구성되는 웨이퍼 세정장치는 챔버와, 챔버 내부로 기체를 유입시키는 분사부와, 챔버의 일측에 구비되며, 건조 시 분사부에 유입되는 기체의 속도 혹은 세기를 조절하여, 챔버 내부의 압력을 조절하는 압력 조절부로 구성될 수 있다.
이에, 챔버의 일측에 배기 조절부를 더 구비하여, 챔버 내에 존재하는 유체를 외부로 빠르게 배출하여 챔버 내의 압력을 낮출 수 있도록 구성이 가능하다.
압력 조절부는 챔버 내부로 가스를 유입시키거나 혹은 가스를 유입되지 못하도록 막는 개폐부와 유체의 유동흐름 혹은 속도를 조절하여, 챔버 내의 압력을 조절하는 조절부, 팬 필터 유닛으로 구성되며, 압력 조절부는 평상시에 지정된 압력으로 형성되되, 건조시에만 지정된 압력보다 낮춘 건조압력으로 형성되도록 구성될 수 있다. 건조 압력으로 형성되도록 하기 위해서는 조절부가 작동되는데 이는, 챔버 내부로 유입되는 기체의 양 혹은 속도를 낮춤으로써 챔버 내의 압력을 낮추도록 구성된다.
챔버 내부는 지정된 압력으로 형성되되, 건조시에는 압력조절부가 지정된 압력보다 낮춘 건조압력으로 형성되도록 함으로써, 챔버 내의 건조 효율을 향상시키며, 이는, 챔버 내부에 기체를 제공하는 단계, 압력조절부의 일측에 압력 조절부가 장착되어 기체의 속도, 흐름을 조절하여 챔버 내의 압력을 조절하는 단계로 구성될 수 있다.
압력을 조절하는 단계에 배기 조절부를 더 포함하며, 챔버 내에 존재하는 유체를 빠르게 외부로 배출하여, 챔버 내의 압력을 낮출수 있도록 구성이 가능하며,조절부에 의하여, 챔버 내부로 유입되는 기체의 양 혹은 속도를 느리게 하여 챔버 내부의 압력을 낮출 수 있도록 구성이 가능하다.
웨이퍼가 내장된 챔버의 압력이 낮아지게 되면, 웨이퍼를 빠르게 건조시킬 수 있게 되어 챔버 내의 청정성을 우수하게 유지할 수 있으며, 웨이퍼 상에 얼룩, 파티클 등의 잔존 가능한 물질을 신뢰성 있게 제거할 수 있음으로 웨이퍼 세정 시 우수한 효과를 제공한다.
본 발명에 따르면, 챔버 내부를 빠르게 건조시킴으로서, 챔버 내의 청정성을 우수하게 유지할 수 있으며, 웨이퍼 상에 얼룩, 파티클 등의 잔존 가능한 물질을 신뢰성 있게 제거할 수 있다.
또한, 팬 필터 유닛에 개폐부와 팬 속도 조절부, 배기 조절부를 구비함으로써 챔버 내부의 압력을 자유자재로 조절할 수 있어 운용 및 관리가 쉬워, 업무의 효율성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 웨이퍼 세정장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명 웨이퍼 세정장치 구성도이다.
도3은 본 발명 웨이퍼 세정장치에 구비되는 FFU의 작동 상태도이다.
도4는 웨이퍼 세정장치 내부가 빠르게 건조되는 방법을 나타낸 블럭도이다.
도5는 웨이퍼 세정장치의 건조과정 수행을 나타낸 흐름도이다
도2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨이퍼 세정장치를 개략적으로 도시한 구성도이다. 도2를 참고하면, 웨이퍼 세정장치(100)는 챔버(13), 지지부재(20), 분사부(30), 유체 공급원(40)으로 구성될 수 있다.
챔버(13)는 내부에 웨이퍼(W)를 세정하는 공정이 수행되는 공간을 제공한다. 챔버(13)의 하부에는 공정에 사용된 유체를 챔버(13) 외부로 배출시키기 위한 배기부와(11), 배기 조절부(12)가 제공될 수 있다.
지지부재(20)는 공정 진행시 챔버(13) 내부에서 웨이퍼(W)를 지지 및 회전시킬 수 있다. 지지부재(20)는 스핀헤드(21), 회전축(22) 및 구동기(23)를 포함한다.
스핀헤드(21)는 웨이퍼(W)가 로딩되는 상부면을 가지며, 스핀헤드(21)의 상부면은 대체로 원형형상을 이루어져, 웨이퍼(W)보다 큰 직경을 가질 수 있다. 회전축(22)은 일단이 스핀헤드(21) 하부 중앙과 결합되고, 타단은 구동기(23)와 결합된다. 구동기(23)는 회전축(22)을 회전시켜, 공정시 스핀헤드(21)에 놓여진 웨이퍼(W)가 기설정된 회전속도로 회전되도록 한다. 또한, 구동기(23)는 웨이퍼(W)의 로딩 및 언로딩시 회전축(22)을 업 또는 다운시켜 웨이퍼(W)의 높이가 조절되도록 한다.
유체 공급원(40)으로부터 공급된 가스 및 액체는 웨이퍼(W)에 분사하도록 하며, 유체 공급원(40)은 세정액 공급원(Cleanig Liquid Supply Source), 이소프로필 알코올 공급원(Alcohol Supply Source), 건조가스 공급원(Dry Gas Supply Source) 및 공기 공급원(41)을 포함한다.
세정액 공급원은 세정액을 저장하며, 공정시 세정액 공급라인을 통해 세정노즐로 세정액을 공급하며, 동일한 방식으로 이소프로필 알코올 공급원은 이소프로필 알코올 공급라인을 통해 이소프로필 알코올을 공급하고, 건조가스 공급원은 건조가스 공급라인을 통해 건조가스를 공급하며, 공기 공급원은 공기 공급라인을 통해 공기를 공급한다.
챔버의 상단부에는 압력조절부가 구비되며, 압력조절부는 공기 공급원과 연결되어 구성될 수 있다. 압력조절부(36)의 외경은 웨이퍼의 직경보다 크도록 구성되며 공기 공급원으로부터 나오는 공기가 압력조절부에 의해 조절되어 웨이퍼에 공기가 분사부(30)를 통하여 분사되도록 한다.
이하, 공기 공급원(41)으로부터 공급된 공기가 압력 조절부(36)를 통하여 챔버 내부의 공기의 양, 공기의 흐름을 조절하는 것에 대하여 설명한다. 도3을 참조하면, 공기 공급원(41)은 분사부(30)를 통하여 챔버(13) 내부로 공기를 유입시키며, 공급원과 챔버 사이에는 개폐부(31)가 구비되며, 개폐부 하단에 팬 필터 유닛(35)이 장착되어 구성된다.
팬 필터 유닛(Fan Fiiter Unit)은 필터(34)와 팬(33)을 조합한 것이며, 이 상단에 개폐부(31)를 구비하여, 개폐부를 닫음으로써, 팬필터 유닛의 작동을 멈추게 할 수 있도록 구성된다.
팬(33) 상단부에 팬 속도를 조절할 수 있는 조절부(32)를 구비하여, 팬 속도를 강 혹은 약으로 작동시킬 수 있도록 하여, 공기의 흐름을 약하게 할 시 조절부(32)를 약에 놓고, 공기의 흐름을 강하게 할 시 조절부(32)를 강에 놓음으로써 공기의 흐름을 조절할 수 있다.
팬 필터 유닛(35)의 상단에 구비되는 개폐부(31)로 인하여, 필터와 팬을 닫거나, 팬 조절부(32)로 인하여 유체의 흐름을 적게하여, 공기의 순환을 최대한 줄일 수 있도록 한 다음, 챔버 하단부의 배기부(11)에 구비된 배기 조절부(12)를 통하여 공정에 사용된 유체를 외부로 강하게 배출시키도록 구성될 수 있다.
팬에 구비된 조절부(32)로 인하여, 팬의 속도를 약하게 작동시키고, 챔버 하단부에 배기 조절부(12)를 통하여 배기부를 개방하여, 배기가 잘되도록 함으로써, 챔버(13) 내부의 압력을 낮추도록 구성이 가능하다.
도4는 웨이퍼 세정장치 내부가 빠르게 건조되는 방법을 나타낸 블럭도이다. 이를 참조하여 간략히 설명한다.
웨이퍼를 건조시키는 세정장치는 공기 공급원으로부터 챔버 내부에 공기를 제공하여(S40) 챔버 내부의 팬 필터 유닛에 구비된 조절부, 개폐부로 인하여 기체의 속도와 흐름을 약하게 한다(S50). 이후에, 챔버의 하단부의 배기부 측에 구비된 배기 조절부로 인하여, 세정에 사용된 유체의 양을 강하게 배출한다(S60). 챔버 내에 장착된 팬이 약하게 작동하고, 배기의 양을 많이 배출함으로써 챔버 내부의 압력이 낮아짐으로써(S70) 웨이퍼의 건조를 빠르게 진행 시킬 수 있다.
도5는 웨이퍼 세정장치의 건조과정 수행을 나타낸 흐름도이다. 이를 참조하여 설명한다.
먼저, 전 공정이 수행되면(S67), 웨이퍼를 건조시킬 것인지의 여부를 판단한다(S69). 건조 시킬 경우에는 챔버 내의 압력을 낮추는 단계(S70)로 이동하게 되며, 건조단계를 하지 않을 경우, 건조과정외의 다른 공정을 수행하도록 한다(S68).
이에, 건조단계 일 경우, 챔버 내의 압력을 낮춰, 건조과정을 수행하는 단계(S71)로 이동한다. 이러한 과정을 수행하였을 경우는 다음공정을 수행하는 단계(S72)로 이동되게 된다.
이하, 건조과정을 수행할 시, 챔버 압력을 낮추는 단계(S70)에 대하여 상세히 설명한다. 챔버 외부에 공기 공급원이 구비되는데, 공기 공급원으로부터 공급된 공기가 챔버 내부로 유입되게 된다. 챔버내부의 상단에는 팬필터 유닛이 구비되며 팬의 상단에 개폐부로 인하여 공기가 유입된다. 개폐부에 의해 유입된 공기는 팬 쪽으로 유동하게 되며, 팬에 구비된 조절부가 공기를 컨트롤 함으로써 공기의 흐름을 빠르게 혹은 느리게 작동시킨다. 이에, 조절부는 팬의 속도를 강, 약으로 조절할 수 있도록 구성되며, 팬을 약으로 조절하게 될 시, 공기의 유동이 약하게 되어 챔버의 내부 압력을 낮춤으로써 웨이퍼의 건조시간을 단축시킬 수 있다.
또한, 챔버 하단부의 배기부측에 배기 조절부로 인하여, 챔버 내에 있는 유체의 양을 적게 혹은 많이 배출하도록 배기조절을 약 혹은 강으로 조절이 가능하게 함으로써, 약으로 두었을 경우 챔버 내부에 압력이 높아지도록 하고, 배기조절부를 강으로 놓았을 경우, 챔버 내부의 존재하였던 유체가 외부로 빠르게 배출함으로써 챔버 내의 압력은 낮아지도록 구성될 수 있다.
이는, 팬필터 유닛의 개폐부, 조절부의 팬의 세기조절과, 배기 조절부의 배출양을 조절함으로써, 공기의 속도 및 흐름을 통하여 챔버 내의 압력을 변화시킴으로써 웨이퍼의 건조를 빠르게 진행 시킬 수 있다.
조절부와 배기 조절부의 두개의 공정이 같이 진행되지 않도록 구성될수 있으며, 조절부, 배기 조절부의 각각을 조절함으로써, 챔버 내의 압력을 높이고 낮추도록 구성될 수 있다.
챔버 내부에 유입되는 공기를 조절부로 조절함으로써, 압력을 높이고 낮추는 일이 간단해짐으로서, 웨이퍼를 세정할 수 있는 장치의 관리하기가 수월하다. 또한, 챔버 내의 청정성을 우수하게 유지할 수 있어 웨이퍼 상에 얼룩, 파티클 등의 잔존 가능한 물질을 신뢰성 있게 제거할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것이다. 또한, 본 발명이 상술한 실시 예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 사상은 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
11: 배기부 12: 배기 조절부
13: 챔버 30: 분사부
31: 개폐부 32: 조절부
33: 팬 34: 필터
35: 팬필터 유닛 36: 압력 조절부
41: 공기 공급원

Claims (9)

  1. 웨이퍼가 내장된 챔버 내부의 압력을 조절하여, 건조 시간을 조절하는 웨이퍼 세정장치는
    챔버;
    상기 챔버 내부로 기체를 유입시키는 분사부; 및
    상기 챔버 내부로 기체를 유입시키거나 혹은 기체가 유입되지 못하도록 막는 개폐부;
    상기 챔버의 일측에 구비되며, 건조 시 상기 분사부에 유입되는 기체의 속도 혹은 양을 조절하여, 상기 챔버 내부의 압력을 조절하는 압력 조절부;
    상기 압력 조절부에 의하여, 상기 챔버의 공기순환이 조절되는 팬 필터유닛;
    상기 챔버 내에 존재하는 기체를 외부로 배출하며, 배출 속도를 기설정된 값보다 높여, 상기 챔버의 지정된 압력보다 낮춘 건조압력을 형성시키는 배기조절부;
    로 구성되는 웨이퍼 세정장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 압력 조절부는 평상시에 지정된 압력으로 형성되되, 건조시에만 상기 지정된 압력보다 낮춘 건조압력으로 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 압력 조절부는 상기 챔버 내부로 유입되는 기체의 양 혹은 속도를 지정된 속도보다 약하게 작동시켜, 상기 챔버 내의 지정된 압력보다 상기 압력을 낮추는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.
  6. 챔버 내부에 기체를 제공하는 단계;
    상기 챔버 내부로 기체를 유입시키거나 혹은 기체가 유입되지 못하도록 막는 개폐부가 작동되는 단계;
    상기 챔버의 일측에 조절부가 장착되어 상기 기체의 속도, 흐름을 조절하여 상기 챔버 내의 압력을 조절하는 단계; 및
    상기 챔버 내에 존재하는 기체를 외부로 배출하여, 배출속도를 기존보다 빠르게 하며, 상기 챔버내의 지정된 압력보다 낮춘압력을 형성시키는 배기조절부가 작동되는 단계;
    를 포함하며, 상기 챔버 내부는 지정된 압력으로 형성되되, 건조시, 압력조절부가 상기 지정된 압력보다 낮춘 건조압력으로 형성되도록 하여 상기 챔버 내의 건조 효율을 향상시키는 웨이퍼 세정방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 챔버 내의 압력을 조절하는 단계는 상기 기체의 양 혹은 속도를 지정된 속도 보다 느리게하여 상기 챔버 내의 압력을 지정된 압력보다 낮춘 압력을 형성시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정방법.
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