KR101557586B1 - 웨이퍼 에지 세정 방법 및 장치 - Google Patents

웨이퍼 에지 세정 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101557586B1
KR101557586B1 KR1020140059644A KR20140059644A KR101557586B1 KR 101557586 B1 KR101557586 B1 KR 101557586B1 KR 1020140059644 A KR1020140059644 A KR 1020140059644A KR 20140059644 A KR20140059644 A KR 20140059644A KR 101557586 B1 KR101557586 B1 KR 101557586B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wafer
laser beam
edge
unit
laser
Prior art date
Application number
KR1020140059644A
Other languages
English (en)
Inventor
이종명
Original Assignee
주식회사 아이엠티
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 아이엠티 filed Critical 주식회사 아이엠티
Priority to KR1020140059644A priority Critical patent/KR101557586B1/ko
Priority to PCT/KR2014/007859 priority patent/WO2015133689A1/ko
Priority to US15/122,229 priority patent/US20160372317A1/en
Priority to CN201480074937.1A priority patent/CN105960698A/zh
Application granted granted Critical
Publication of KR101557586B1 publication Critical patent/KR101557586B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041—Cleaning
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/268—Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)

Abstract

웨이퍼 에지 세정 장치가 개시된다. 이 웨이퍼 에지 세정 장치는, 웨이퍼의 표면에 액체막이 형성되도록 액체를 분사하는 액체 분사유닛과; 상기 액체막이 웨이퍼 에지까지 확장되도록 웨이퍼를 회전시키는 웨이퍼 회전유닛과; 웨이퍼 에지에 고착된 오염 물질과 반응시켜 제거하기 위해, 레이저빔을 상기 액체막을 투과하여 웨이퍼 에지에 고착된 오염 물질에 조사하는 레이저빔 조사유닛을 포함한다.

Description

웨이퍼 에지 세정 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR WAFER EDGE CLEANING}
본 발명은 웨이퍼 에지에 고착된 미세 이물을 레이저를 이용하여 세정하는 방법 및 장치에 관한 것이며, 더 구체적으로는 기존의 화학적 습식 세정 방법, 플라즈마 세정 방법, 기존의 레이저 세정 방법과 비교할 때, 웨이퍼 표면의 손상이 적고, 세정 공정 중 재오염을 최소화하고, 웨이퍼 에지 영역만을 국부적으로 빠르게 세정할 수 있는 웨이퍼 에지 세정 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1은 웨이퍼 에지(edge)에 존재하는 오염 물질의 양상을 보여주고 있다. 웨이퍼 상면에 반도체를 제조하기 위해서는, 노광(photolithography), 식각(etching), 증착(deposition), 연마(polishing) 등의 공정을 반복적으로 수행해야 한다. 현재 하나의 반도체 소자를 생산하기 위해서는 위와 같은 공정을 약 500회에 걸쳐 반복적으로 처리하여 수십 층의 막들이 적층되어 반도체 소자를 생산하게 된다.
이러한 반복적인 반도체 공정 중 다양한 증착막(amorphous-Si, poly-Si, SiO2, Si3N4, TiN, Al, Cu 등)이 웨이퍼 상에 적층되며, 이러한 증착막은 포토 공정에서 포토레지스트(PR. Photo Resist) 패턴을 형성한 후 다시 식각, 증착, 연마 공정 등을 거친다. 이러한 공정의 진행시, 웨이퍼 에지에는 증착막, PR, 각종 에칭 후 잔사 입자 등의 오염 물질들이 표면 장력에 의해 볼록하게 적층된다. 또한, 웨이퍼 연마 공정 후에는 연마 공정에 사용되는 미세 슬러리(slurry) 입자들이 웨이퍼 에지에 집중적으로 분포하기도 한다.
이러한 불균일하고 평탄하지 않은 표면은 웨이퍼 에지에서 약 1mm 이내 영역에서 심하게 발생하며, 이러한 오염 물질은 이후 진행하는 반도체 제조 공정에서 파티클(particle) 소스(source)로 작용하여 반도체의 제조 수율을 저하시키는 주요 원인으로 작용한다. 최근 반도체 웨이퍼의 크기가 커짐에 따라, 유효 소자 제조 영역을 최대한 크게 확보하기 위해, 웨이퍼 에지 영역에 존재하는 오염 입자를 효과적으로 제거하는 것이 매우 중요하게 고려되고 있다.
웨이퍼 에지에 존재하는 다양한 오염 물질을 제거하기 위해 다양한 방법들이 시도되어 왔다. 기존의 방법들 중 웨이퍼 에지에 강산, 강알칼리 용액을 분사하여 웨이퍼 에지의 이물 및 PR을 세정, 제거하는 화학적 습식 방법이 있다. 하지만, 이 방법은, 화학 용액을 분사하는 방식이므로, 웨이퍼 에지의 특정 영역만을 선택적으로 세정하는 것이 근본적으로 어렵고, 약품에 의한 웨이퍼 소자의 표면 손상 가능성이 높고, 에지에 존재하는 다양한 물질을 포괄적으로 제거하기는 어렵다는 단점이 있다. 게다기 기존의 화학적 습식 방법은 반드시 린스(rinse)와 드라이(dry)를 거쳐야 하므로 세정 시간이 오래 걸린다는 단점 또한 있다.
또 다른 방법으로, 플라즈마를 이용하여 웨이퍼 에지 영역을 세정하는 방법이 있는데, 이는 특정 영역만의 정밀한 세정이 불가능하고, 강력한 플라즈마 형성에 의해 웨이퍼 소자에 전기적 손상(charging effect)이 흔히 야기되는 문제점이 있다.
또 다른 기술로는 웨이퍼 에지부에 UV 레이저빔을 직접 조사하여 오염 물질을 증발 제거하는 기술이 다. 이 기술은 "UVTech" 사에 의한 미국특허 US566979호 및 미국특허 US7514015호에 개시된다. 그러나, 개시된 기술은 레이저빔의 세정 중 발생하는 강력한 분진에 의해 웨이퍼 표면이 재오염되는 것을 막을 수 없다는 단점이 있다. 레이저빔 세정 중 발생한 분진 입자들을 강력한 흡입 장치로 포집할 수도 있지만, 레이저빔 세정 중 발생하는 입자의 이탈 속도와 힘이 너무 빠르고 커서, 공기 포집에 의한 방법으로는 레이저빔 조사 중 발생한 분진을 완벽히 제거할 수 없다.
따라서, 이러한 여러 가지 문제점들을 해결하기 위한 방안이 당해 기술분야에서 요구되고 있다.
미국특허 US566979호 미국특허 US7514015호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 웨이퍼 표면에 액체막을 공급하는 한편 그 액체막이 웨이퍼 에지를 덮도록 확장되게 하고, 그 액체막을 투과하도록 조사된 레이저빔이 웨이퍼 에지에 존재하는 고착성 오염물질과 반응하게 함으로써, 분진에 의한 웨이퍼 표면의 재오염 없이 웨이퍼 에지에 존재하는 고착성 오염물질을 효과적으로 웨이퍼 에지 세정 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적이나 여러 이점들은 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시예로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자가 충분히 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 일측면에 따른 웨이퍼 에지 세정 장치는, 웨이퍼의 표면에 액체막이 형성되도록 액체를 분사하는 액체 분사유닛과; 상기 액체막이 웨이퍼 에지까지 확장되도록 웨이퍼를 회전시키는 웨이퍼 회전유닛과; 웨이퍼 에지에 고착된 오염 물질과 반응시켜 제거하기 위해, 레이저빔을 상기 액체막을 투과하여 웨이퍼 에지에 고착된 오염 물질에 조사하는 레이저빔 조사유닛을 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 웨이퍼 회전유닛은 웨이퍼의 외곽부의 일부를 지지하여 회전시키기 위한 복수의 회전자를 포함하며, 상기 회전자는 웨이퍼의 외곽부의 일부와 접촉하면서 웨이퍼를 회전시키는 능동 회전자와, 상기 능동 회전자와 다른 위치에서 웨이퍼의 외곽부의 일부와 접촉하고 상기 능동 회전자 및 웨이퍼의 회전에 따라 함께 회전하는 수동 회전자를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 액체 분사유닛은 웨이퍼에 초순수(deionized water)를 공급하기 위한 액체 공급부와, 웨이퍼 상에 상기 초순수를 직접 분사하기 위한 액체 분사 노즐부를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 레이저빔 조사유닛은, 레이저를 발진시키는 레이저 발생부와, 발진된 레이저를 전송하도록 광섬유로 이루어진 레이저 전송부와, 상기 레이저 전송부로부터 전송받아 상기 액체막을 투과하여 웨이퍼 에지에 고착된 오염 물질에 레이저빔을 조사하기 위한 레이저빔 조사부를 포함하며, 상기 레이저빔 조사부는, 상기 레이저 전송부의 끝단에서 퍼져나가는 레이저빔을 평행하게 만들기 위한 조준렌즈(collimation lens)와, 웨이퍼 에지에 레이저빔을 집중시켜 조사하기 위한 조사렌즈(projection lens)를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 레이저빔 조사유닛은 1 msecond 이하의 펄스폭(pulse width)을 갖는 레이저빔을 조사하되 상기 레이저 빔은 200~2000nm 파장과 10J/cm2 이하의 펄스당 에너지 밀도를 갖는다.
일 실시예에 따라, 상기 레이저빔 조사유닛은, 2개의 분기된 레이저빔을 웨이퍼 에지에 고착된 오염 물질에 조사하도록, 레이저 발생부에서 발생한 레이저를 반반으로 분할하는 빔분할기와, 분할된 레이저빔 각각을 반사시키는 반사미러와, 분할된 레이저빔을 광섬유에 집속시키는 커플링부를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따라, 전술한 웨이퍼 에지 세정 장치를 이용한 웨이퍼 에지 세정 방법이 제공되며, 상기 웨이퍼 에지 세정 방법은, 상기 액체 분사유닛(100)을 이용하여 상기 웨이퍼의 표면에 액체를 분사해 상기 웨이퍼의 표면에 액체막을 형성하고; 상기 웨이퍼 회전유닛을 이용하여 상기 웨이퍼를 회전시켜 상기 액체막이 상기 웨이퍼 에지까지 확장되도록 하고; 상기 레이저빔 조사유닛을 이용하여 하나 이상의 레이저빔을 상기 액체막을 투과하여 웨이퍼 에지에 고착된 오염 물질에 조사하는 것을 포함한다.
본 발명에 따른 액체막과 레이저를 이용한 웨이퍼 에지 세정 방식은 기존 화학적 습식 세정 방법 및 플라즈마 세정 방법에서 문제가 되는 웨이퍼 표면 소자의 손상을 발생시키지 않으며, 웨이퍼 에지까지 확장한 액체막을 투과하여 레이저빔을 웨이퍼 에지에 고착된 오염 물질에 조사하므로 종래 레이저빔 세정 방법에서 문제가 되는 웨이퍼의 열적 손상 및 재오염 문제를 극복할 수 있다. 또한 레이저빔을 이용하는 웨이퍼 에지 세정장치는 웨이퍼 에지에 존재하는 다양한 오염물질을 효과적으로 제거함으로써 반도체 소자 생산 수율 향상에 크게 기여할 수 있다. 또한, 본 발명은 웨이퍼 상에 액체를 분사하여 웨이퍼 상에 액체막을 형성하고 웨이퍼를 회전시켜 그 액체막이 원심력에 의해 웨이퍼 에지로 확장하는 효율적이고 간단한 방식으로 웨이퍼 에지를 덮도록 액체막을 제공하는 것이 가능하다.
도 1은 웨이퍼의 에지에 고착된 이물의 양상과 이로 인한 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 에지 세정 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 에지 세정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 에지 세정 장치의 선호되는 웨이퍼 회전 유닛의 구성을 주로 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼 에지 세정 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 웨이퍼 에지 세정 장치를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위한 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위해 과장되어 표현될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 에지 세정 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 에지 세정 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 에지 세정 장치의 선호되는 웨이퍼 회전 유닛의 구성을 주로 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 에지 세정 장치는, 웨이퍼(W)의 표면에 액체막이 형성되도록 액체를 분사하는 액체 분사유닛(100)과; 상기 액체막이 웨이퍼(W) 에지까지 확장되도록 웨이퍼(W)를 회전시키는 웨이퍼 회전유닛(200)과, 웨이퍼(W) 에지에 고착된 오염 물질과 반응시켜 제거하기 위해, 레이저빔을 상기 액체막을 투과하여 웨이퍼(W) 에지에 고착된 오염 물질에 조사하는 레이저빔 조사유닛(300)을 포함한다.
상기 액체 분사유닛(100)은, 도 2에 잘 도시된 바와 같이, 이하 자세히 설명될 웨이퍼 회전유닛(200)에 의해 회전 중인 웨이퍼(W) 상에 액체막을 형성하기 위한 것으로서, 액체 공급부(110)와, 액체 공급부(110)에서 액체를 공급받아 웨이퍼(W) 상에 액체를 직접 분사하기 위한 액체 분사 노즐부(120)를 포함한다. 액체 공급부(110)로부터 공급되어 액체 분사 노즐부(120)를 통해 분사되는 액체로는 반도체 제조 공정에 사용되는 초순수(de-ionized water)를 이용하는 것이 바람직하다. 액체 분사 노즐부(120)에서 액체가 분사되는 출구(들)를 작게 함과 동시에 액체가 가능한 한 넓게 웨이퍼(W) 상에 분사되게 하여, 웨이퍼(W)와 액체의 충돌 압력을 작게 하고, 이를 통해, 웨이퍼(W) 표면 소자 패턴의 손상을 줄이는 것이 바람직하다.
웨이퍼 회전유닛(200)은, 웨이퍼(W) 상면의 액체를 회전 원심력에 의해 웨이퍼(W) 외곽으로 이동시켜 웨이퍼(W) 상의 액체막을 웨이퍼(W) 에지까지 확장시키도록, 웨이퍼(W)를 회전시키는 역할을 한다. 이때, 상기 웨이퍼 회전유닛(200)은, 웨이퍼(W) 외곽으로 충분한 액체의 이동 속도와 힘을 확보할 수 있도록, 100rpm 이상으로 웨이퍼(W)를 회전시키는 것이 바람직하다. 액체의 이동 속도와 힘은 웨이퍼의 회전수에 비례하여 증가한다.
도 3에 잘 도시된 바와 같이, 상기 웨이퍼 회전유닛(200)은 웨이퍼(W)의 외곽부 일부와 복수의 위치에서 접촉하는 복수의 회전자(210, 220, 220, 220)를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 복수의 회전자(210, 220, 220, 220)은 웨이퍼(W)의 외곽부가 끼워져 접촉되는 음각이 가공 형성된 구조로 이루어지며, 상기 복수의 회전자(210, 220, 220, 220)가 음각에 의해 웨이퍼(W)의 외곽부를 부분적으로 잡아 회전시키도록 구성된다.
이때, 복수의 회전자는 웨이퍼(W)의 외곽부의 일부와 접촉하면서 웨이퍼(W)를 회전시키는 능동 회전자(210)와, 상기 능동 회전자(210)와 다른 위치에서 웨이퍼(W)의 외곽부의 일부와 접촉하고 상기 능동 회전자(210) 및 웨이퍼(W)의 회전에 따라 함께 회전하는 수동 회전자(220)를 포함한다.
능동 회전자(210)가 하나일 경우, 수동 회전자(220)는 하나의 능동 회전자(210)와 함께 웨이퍼(W)를 수평으로 신뢰성 있게 지지하도록 복수개인 것이 바람직하다. 위와 같이, 웨이퍼(W)는 자체 회전 능력이 있는 능동 회전자(210)와 자체 회전 능력 없이 종속적으로 회전하는 수동 회전자(220)에 의해 지지되되 실제 웨이퍼(W)의 회전력은 능동 회전자(210)의 회전력에 의해 얻을 수 있다. 도 3의 평면도에 보인 바와 같이, 회전자(210 및 220)의 총 개수는 4개 이상으로 하는 것이 안전적인 측면에서 가장 바람직하다.
이웃하는 회전자들 사이에서 웨이퍼(W)가 노출되므로, 레이저빔 조사유닛(300)은 회전자 사이를 통해 레이저빔을 웨이퍼(W) 에지에 조사하여 웨이퍼(W) 에지에 대한 세정을 수행할 수 있다. 이때, 상기 액체 분사유닛(100)이 상기 액체 분사 노즐부(120)를 통해 액체를 웨이퍼(W)의 중앙 영역에 분사하지만, 웨이퍼 회전유닛(300)에 의한 웨이퍼(W) 회전에 의해, 액체막이 웨이퍼(W) 에지까지 확장되므로, 레이저빔은 액체막을 투과하여 웨이퍼(W) 에지에 조사될 수 있다. 이때, 웨이퍼(W) 에지의 상면, 측면, 하면을 모두 세정하기 위해, 레이저빔 조사유닛(300)은,적절한 이송장치에 의해 직선 및 회전 운동을 하며 웨이퍼(W) 에지에 대해 전면적 세정을 수행하도록 구성되는 것이 좋다.
다시 도 2를 참조하면, 상기 레이저빔 조사유닛(300)은 레이저 발생부(310)와, 레이저 전송부(320)와, 레이저빔 조사부(330)를 포함한다.
상기 레이저 발생부(310)는 웨이퍼(W) 에지에 고착된 이물의 제거에 효과적인 펄스폭(pulse width or pulse duration)은 1 msecond 이하의 레이저빔을 발진시킨다. 그리고, 이 레이저빔은, 웨이퍼(W)의 열 손상을 최소화하기 위해, 각 펄스의 에너지가 1J 이하인 것이 바람직하다. 또한 이 레이저빔은 액체, 특히, 초순수(물)에서 에너지의 흡수가 안 되고 투과성이 좋아 레이저 에너지의 전달이 가능한 200~2000nm 영역이 파장인 것이 바람직하다. 이 파장 영역 범위의 레이저빔이 초순수 액체막을 투과하여 웨이퍼(W) 에지에 고착된 이물을 가장 효과적으로 제거함을 알 수 있었다.
상기 레이저빔 전송부(320)는 상기 레이저 발생부(310)에서 발진된 레이저빔을 웨이퍼(W)의 에지 근처로 유도한다. 바람직하게는, 상기 레이저빔 전송부(320)는, 레이저빔의 정렬(align)과 같은 문제를 해결할 수 있도록, 광섬유(optical fiber)를 이용하는 것이 좋다. 물론, 반사미러(reflection mirror)를 이용해 펄스파 레이저빔을 웨이퍼 근처로 전송할 수도 있다. 이때 광섬유로 멀티모드(multi-mode) 광섬유를 사용하면 균일한 에너지 분포의 펄스파 레이저빔을 레이저빔 조사장치로 전달할 수 있다는 장점이 있다.
상기 레이저빔 조사부(330)는, 레이저빔을 상기 레이저 전송부(320)로부터 전송받아 상기 액체막을 투과하여 웨이퍼 에지에 고착된 오염 물질에 조사하도록 제공된다.
위에서 언급한 것과 같이, 상기 레이저 발생부(310)에서 발진한 펄스파 레이저빔은 레이저 전송부(320)를 통해 웨이퍼(W)의 상면 에지 쪽으로 유도되고, 레이저 전송부(320)를 통해 전달된 레이저빔은 레이저빔 조사부(330)을 통해 적절한 형태와 크기의 레이저빔으로 조절되어 웨이퍼(W) 에지에 조사된다. 웨이퍼(W) 에지의 오염물질을 효과적으로 제거하기 위해, 상기 레이저빔 조사부(330)은, 도 2에 가장 잘 도시된 것과 같이 조사 각도를 변경시키면서 레이저빔을 조사할 수 있고, 이를 통해, 효과적으로 웨이퍼 에지 전체 영역을 레이저빔으로 세정할 수 있다.
레이저빔의 조사 각도의 변경을 위해서, 자동화 로봇이 이용될 수 있으며, 자동화 로봇은 레이저빔 조사부(330)를 잡고 연속적으로 각도를 바꾸면서, 웨이퍼(W) 에지에 대한 세정을 수행할 수 있다. 보통 웨이퍼(W) 에지의 오염물질은 웨이퍼(W)의 외곽에서 약 3mm 이내에 집중적으로 존재하므로 웨이퍼(W) 상면 3mm, 웨이퍼(W) 두께 측면부, 웨이퍼(W) 하면 3mm까지 세정을 하는 것이 바람직하다.
상기 레이저빔 조사부(330)는, 상기 레이저 전송부(320)의 끝단에서 퍼져나가는 레이저빔을 평행하게 만들기 위한 조준렌즈(collimation lens)(330a)와, 웨이퍼 에지에 레이저빔을 집중시켜 조사하기 위한 조사렌즈(projection lens)(330b)를 포함한다.
웨이퍼(W) 상에 조사되는 최종 레이저빔의 직경(d)은 레이저빔 조사부(330)의 말단과 웨이퍼(W) 사이의 거리(L)를 변경시킴으로써 조절할 수 있다. 레이저빔 조사부(330)의 말단 위치가 웨이퍼(W)에 너무 가까우면, 세정 중 발생하는 액체 물보라(splash) 현상에 의해 레이저빔 조사부(330) 말단의 조사렌즈(330b)가 오염될 가능성이 있으므로, 웨이퍼(W)에 대한 레이저빔 조사부(330)의 거리(L)는 50mm 이상을 유지하는 것이 바람직하다. 조사 레이저빔의 직경(d)을 1mm 이하로 하여도 웨이퍼(W)가 빠르게 회전하기 때문에 충분한 세정 속도를 확보 할 수 있다. 보통 세정을 위한 레이저빔 에너지 밀도는 10J/cm2 이하가 바람직하다. 그 이상시 웨이퍼(W)의 모재인 실리콘 자체에 손상을 유발할 수 있다. 오염 물질에 조사되는 레이저빔 펄스 수는 동일 위치에서 보통 10 펄스 이하가 바람직하다. 10 펄스 이상 시 열적 누적에 의해 웨이퍼 실리콘 모재의 손상을 유발할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼 에지 세정 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 웨이퍼 에지 세정 장치는 회전하는 웨이퍼(W) 에지에 레이저빔을 조사하는 레이저빔 조사유닛(300)을 포함하되, 상기 레이저빔 조사유닛(300)은, 웨이퍼(W) 에지에 대한 세정 속도를 높이기 위해, 하나의 레이저 발생부(310)에서 발생한 레이저빔을 2개의 레이저빔으로 분기하는 빔분할부를 빔전송부(320)의 일부로 포함한다. 또한 상기 레이저빔 조사유닛(300)은 분기된 2개의 레이저빔을 웨이퍼(W) 에지에 조사하는 2개의 레이저빔 조사부(330, 330)를 포함한다.
또한, 상기 빔분할부는 레이저빔을 반반으로 분리하는 빔분할기(beam splitter)(321)와, 분리된 반의 레이저빔을 이동시키는 반사미러(322)와, 분할된 레이저빔을 광섬유(325)에 집속시키기 위한 레이저빔 커플링부(323)을 포함한다. 이렇게 분리된 레이저빔은 광전송부(320)의 광섬유(325)를 통해 2개의 레이저빔 조사부(330, 330)로 전달되며, 2개의 레이저빔 조사부(330)는 서로 대향하는 위치에서 웨이퍼(W) 에지에 레이저빔을 조사한다. 2개의 레이저빔 조사부(330)는, 도시된 것과 같이 배치되어 레이저빔을 조사할 경우, 오직 90도만의 회전을 통해 웨이퍼(W) 에지에 대한 세정을 동시에 수행하며, 이를 통해, 웨이퍼(W) 에지에 대한 세정 속도를 2배로 늘릴 수 있다. 또한, 레이저 발생부에서 발생한 레이저빔을 2개로 분기하여 이용함으로써 2개의 레이저 장치를 구매하지 않아도 되어 비용이 크게 절감된다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 웨이퍼 에지 세정 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 웨이퍼 에지 세정장치는, 광섬유를 이용한 레이저 전송부 대신에, 광섬유 없이 복수의 반사미러(322, 322a, 322b)를 이용하여 레이저빔을 전송하는 레이저빔 전송부(320')를 포함한다. 레이저 전송부(320')의 전단 측에는 빔분할기(321)가 배치되어 하나의 레이저 발생부(310)에서 발생한 레이저빔을 2개의 레이저빔으로 분할한다. 그리고, 복수의 반사미러(322, 322a, 322b)는 2개의 레이저빔을 2개의 레이저 조사부(330)에 각각 전송한다. 도시된 바에 따르면, 한 그룹의 반사미러(322, 322a)들이 분기된 하나의 레이저빔 전송에 참여하고, 다른 반사미러(322b)가 분기된 다른 레이저빔의 전송에 참여한다.
도 5에 도시된 방식은 간단히 장치를 구성할 수 있으나 레이저빔 전송을 위한 반사 미러들의 정밀한 정렬이 요구된다.
전술한 것과 같이 액체막과 레이저빔을 이용하는 본 발명의 여러 실시예들에 따른 웨이퍼 에지 세정장치는, 기존 화학적 습식 세정 방법, 플라즈마 세정 방법 및 기존 레이저 세정 방법과 비교해, 웨이퍼 표면이 손상 없고, 세정 공정 중 재오염 발생 없이, 웨이퍼 에지 영역만을 국부적으로 빠르게 세정 할 수 있다는 장점이 있다.
이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 실시예들을 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정과 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.
본 발명은 다음과 같은 분야에 구체적으로 적용할 수 있다.
1. 웨이퍼를 이용한 반도체 제조 공정
2. 정밀 노광 공정이 필요한 미세 패턴 제조 공정
이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정과 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.
100: 액체 분사유닛 110: 액체 공급부
120: 액체 분사 노즐부 200: 웨이퍼 회전유닛
210: 능동 회전자 220: 수동 회전자
300: 레이저빔 조사유닛 310: 레이저 발생부
320: 레이저 전송부 330: 레이저빔 조사부

Claims (8)

  1. 웨이퍼 에지 세정 장치로서,
    웨이퍼의 표면에 액체막이 형성되도록 액체를 분사하는 액체 분사유닛;
    상기 액체 분사유닛이 액체를 분사하는 동안, 상기 액체막이 웨이퍼 에지까지 확장되도록 웨이퍼를 회전시키는 웨이퍼 회전유닛; 및
    상기 웨이퍼 표면에 액체막이 분사되고 상기 액체막이 웨이퍼 에지까지 확장되는 동안, 자신의 말단과 웨이퍼 에지와 50mm 이상 거리를 유지한 상태로, 레이저빔을 상기 액체막을 투과하여 웨이퍼 에지에 고착된 오염 물질에 조사해 상기 오염 물질을 세정하는 레이저빔 조사유닛을 포함하며,
    상기 액체 분사유닛은 웨이퍼에 초순수(deionized water)를 공급하기 위한 액체 공급부와, 웨이퍼 상에 상기 초순수를 직접 분사하기 위한 액체 분사 노즐부를 포함하며,
    상기 레이저빔 조사유닛은 레이저를 발진시키는 레이저 발생부와, 발진된 레이저를 멀티 모드 광섬유를 이용해 전송하는 레이저 전송부와, 상기 멀티 모드 광섬유를 통해 레이저를 전송받아, 상기 액체막을 투과하여 웨이퍼 에지에 고착된 오염 물질에 레이저빔을 조사하는 레이저빔 조사부를 포함하며, 상기 레이저빔 조사부는, 상기 멀티 모드 광섬유의 끝단에서 퍼져나가는 레이저빔을 평행하게 만들기 위한 조준렌즈(collimation lens)와, 웨이퍼 에지에 레이저빔을 집중시켜 조사하기 위한 조사렌즈(projection lens)를 포함하며, 상기 웨이퍼 에지에 조사되는 레이저빔은 1mm 이하의 직경, 1 msecond 이하의 펄스폭(pulse width), 1 J 이하의 펄스 에너지, 300 ~ 2000nm 파장, 10J/cm2 이하의 펄스당 에너지 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 에지 세정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 웨이퍼 회전유닛은 웨이퍼의 외곽부의 일부를 지지하여 회전시키기 위한 복수의 회전자를 포함하며, 상기 복수의 회전자는 웨이퍼의 외곽부의 일부와 접촉하면서 웨이퍼를 회전시키는 능동 회전자와, 상기 능동 회전자와 다른 위치에서 웨이퍼의 외곽부의 일부와 접촉하고 상기 능동 회전자 및 웨이퍼의 회전에 따라 함께 회전하는 수동 회전자를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 에지 세정 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 레이저빔 조사유닛은, 2개의 분기된 레이저빔을 웨이퍼 에지에 고착된 오염 물질에 조사하도록, 레이저 발생부에서 발생한 레이저를 반반으로 분할하는 빔분할기와, 분할된 레이저빔을 반사시키는 반사미러와 분할된 레이저빔을 멀티 모드 광섬유에 집속시키는 커플링부 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 에지 세정 장치.
  7. 삭제
  8. 웨이퍼 에지 세정 방법으로서,
    웨이퍼의 표면에 액체를 분사해 웨이퍼의 표면에 액체막을 형성하고;
    상기 웨이퍼를 회전시켜 액체막을 웨이퍼 에지까지 확장시키고,
    상기 웨이퍼 표면에 액체가 분사되고 상기 웨이퍼가 회전하는 동안, 레이저빔 조사 유닛이 1mm 이하의 빔 직경, 1 msecond 이하의 펄스폭(pulse width), 1 J 이하의 펄스 에너지, 300 ~ 2000nm 파장, 10J/cm2 이하의 펄스당 에너지 밀도를 갖는 레이저 빔을 상기 액체막을 투과하여 웨이퍼 에지에 고착된 오염 물질에 조사하도록 하되, 상기 레이저빔 조사 유닛의 말단과 웨이퍼 에지와의 거리가 50mm 이상 유지되도록 하며,
    상기 레이저빔 조사유닛은 레이저를 발진시키는 레이저 발생부와, 발진된 레이저를 멀티 모드 광섬유를 이용해 전송하는 레이저 전송부와, 상기 멀티 모드 광섬유를 통해 레이저를 전송받아, 상기 액체막을 투과하여 웨이퍼 에지에 고착된 오염 물질에 레이저빔을 조사하는 레이저빔 조사부를 포함하며, 상기 레이저빔 조사부는, 상기 멀티 모드 광섬유의 끝단에서 퍼져나가는 레이저빔을 평행하게 만들기 위한 조준렌즈(collimation lens)와, 웨이퍼 에지에 레이저빔을 집중시켜 조사하기 위한 조사렌즈(projection lens)를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 에지 세정 방법.
KR1020140059644A 2014-03-06 2014-05-19 웨이퍼 에지 세정 방법 및 장치 KR101557586B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140059644A KR101557586B1 (ko) 2014-05-19 2014-05-19 웨이퍼 에지 세정 방법 및 장치
PCT/KR2014/007859 WO2015133689A1 (ko) 2014-03-06 2014-08-25 웨이퍼의 배면 또는 에지 세정 장치 및 방법
US15/122,229 US20160372317A1 (en) 2014-03-06 2014-08-25 Device and method for cleaning backside or edge of wafer
CN201480074937.1A CN105960698A (zh) 2014-03-06 2014-08-25 晶片背面或边缘的清洗装置及清洗方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140059644A KR101557586B1 (ko) 2014-05-19 2014-05-19 웨이퍼 에지 세정 방법 및 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101557586B1 true KR101557586B1 (ko) 2015-10-05

Family

ID=54344633

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140059644A KR101557586B1 (ko) 2014-03-06 2014-05-19 웨이퍼 에지 세정 방법 및 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101557586B1 (ko)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101866662B1 (ko) * 2016-10-27 2018-07-04 주식회사 아이엠티 레이저를 이용한 웨이퍼 표면 건조 장치
KR20190007776A (ko) * 2017-07-13 2019-01-23 주식회사 코윈디에스티 레이저 베벨 클리닝 장치
KR20190029825A (ko) * 2017-09-11 2019-03-21 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
CN112139680A (zh) * 2019-06-27 2020-12-29 细美事有限公司 用于处理基板的装置和方法
KR20210059854A (ko) 2019-11-15 2021-05-26 세메스 주식회사 기판 세정 장치 및 기판 세정 방법
KR20210065269A (ko) * 2019-11-26 2021-06-04 세메스 주식회사 레이저빔 조사 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 시스템, 기판 처리 방법
CN115365230A (zh) * 2021-05-17 2022-11-22 中国科学院沈阳自动化研究所 一种均匀水膜晶圆颗粒物无损激光清洗方法
US11869763B2 (en) 2019-04-30 2024-01-09 Semes Co., Ltd. Apparatus and system for treating substrate
US11972939B2 (en) 2019-06-17 2024-04-30 Semes Co., Ltd. Method and apparatus for treating substrate

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001300450A (ja) 2000-04-21 2001-10-30 Toshiba Corp 洗浄装置および洗浄方法、レチクルの製造方法
JP2003197570A (ja) * 2001-12-21 2003-07-11 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板周縁処理装置および基板周縁処理方法
US20040154638A1 (en) 2003-02-07 2004-08-12 Steven Reder Method to use a laser to perform the edge clean operation on a semiconductor wafer
JP2012172786A (ja) * 2011-02-23 2012-09-10 Toyota Motor Corp レーザクリーニング方法、レーザクリーニング装置、電磁弁製造方法，電磁弁製造装置および電磁弁

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001300450A (ja) 2000-04-21 2001-10-30 Toshiba Corp 洗浄装置および洗浄方法、レチクルの製造方法
JP2003197570A (ja) * 2001-12-21 2003-07-11 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板周縁処理装置および基板周縁処理方法
US20040154638A1 (en) 2003-02-07 2004-08-12 Steven Reder Method to use a laser to perform the edge clean operation on a semiconductor wafer
JP2012172786A (ja) * 2011-02-23 2012-09-10 Toyota Motor Corp レーザクリーニング方法、レーザクリーニング装置、電磁弁製造方法，電磁弁製造装置および電磁弁

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101866662B1 (ko) * 2016-10-27 2018-07-04 주식회사 아이엠티 레이저를 이용한 웨이퍼 표면 건조 장치
KR20190007776A (ko) * 2017-07-13 2019-01-23 주식회사 코윈디에스티 레이저 베벨 클리닝 장치
KR101958095B1 (ko) * 2017-07-13 2019-03-13 주식회사 코윈디에스티 레이저 베벨 클리닝 장치
KR20190029825A (ko) * 2017-09-11 2019-03-21 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR101993788B1 (ko) * 2017-09-11 2019-06-28 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
US11869763B2 (en) 2019-04-30 2024-01-09 Semes Co., Ltd. Apparatus and system for treating substrate
US11972939B2 (en) 2019-06-17 2024-04-30 Semes Co., Ltd. Method and apparatus for treating substrate
CN112139680A (zh) * 2019-06-27 2020-12-29 细美事有限公司 用于处理基板的装置和方法
KR20210059854A (ko) 2019-11-15 2021-05-26 세메스 주식회사 기판 세정 장치 및 기판 세정 방법
KR102262820B1 (ko) 2019-11-15 2021-06-09 세메스 주식회사 기판 세정 장치 및 기판 세정 방법
KR102309247B1 (ko) * 2019-11-26 2021-10-06 세메스 주식회사 레이저빔 조사 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 시스템, 기판 처리 방법
KR20210065269A (ko) * 2019-11-26 2021-06-04 세메스 주식회사 레이저빔 조사 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 시스템, 기판 처리 방법
CN115365230A (zh) * 2021-05-17 2022-11-22 中国科学院沈阳自动化研究所 一种均匀水膜晶圆颗粒物无损激光清洗方法
CN115365230B (zh) * 2021-05-17 2024-03-22 中国科学院沈阳自动化研究所 一种均匀水膜晶圆颗粒物无损激光清洗方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101557586B1 (ko) 웨이퍼 에지 세정 방법 및 장치
WO2015133689A1 (ko) 웨이퍼의 배면 또는 에지 세정 장치 및 방법
US20180204792A1 (en) Work pieces and methods of laser drilling through holes in substrates using an exit sacrificial cover layer
KR101866662B1 (ko) 레이저를 이용한 웨이퍼 표면 건조 장치
TWI446422B (zh) 雷射切割用保護膜劑及使用此保護膜劑之晶圓加工方法
US7629556B2 (en) Laser nozzle methods and apparatus for surface cleaning
KR102345187B1 (ko) 웨이퍼의 가공 방법
US20100129546A1 (en) Protective film forming method and apparatus
US11664243B2 (en) Substrate processing apparatus
TW201707831A (zh) 在可撓性基材片中持續製造孔的方法及其相關產品
JP2014504004A (ja) ウェハーのエッジ処理用の光ファイバビーム送出システム
KR102185140B1 (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR20130142175A (ko) 광전 장치들의 개선된 레이저 스크라이빙을 위한 방법 및 장치
CN101623685A (zh) 保护膜覆盖装置和激光加工装置
JP2017177194A (ja) レーザ加工装置及びレーザ加工方法
KR101865594B1 (ko) 반도체 장비 부품의 세정 장치 및 방법
KR20110062886A (ko) 레이저 가공장비의 파티클 제거장치 및 이를 구비한 레이저 가공장비
US20060213615A1 (en) Laser nozzle cleaning tool
KR100455059B1 (ko) 레이저를 이용한 건식 표면 클리닝 장치
JP5823938B2 (ja) モールド洗浄装置及びモールド洗浄方法
JP3776820B2 (ja) レーザーを用いる乾式表面クリーニング装置
JP2008130893A (ja) 半導体装置の製造方法およびその製造装置
JP2018030139A (ja) レーザ加工装置及びレーザ加工方法
JP2011125871A (ja) レーザ加工装置
CN110788499B (zh) 晶片的加工方法

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190910

Year of fee payment: 5