KR101805525B1 - 반도체 웨이퍼 세정 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼 세정 장치에 대하여 제공하며, 반도체 웨이퍼 세정 장치는 제1 지지 유닛, 제1 챔버를 갖는 가동 유닛, 제2 챔버를 갖는 제2 지지 유닛 및 제3 지지 유닛을 포함한다. 제1 챔버가 제2 챔버와 접촉하게 될 때 반도체 웨이퍼가 처리되는 미세 공정 챔버가 형성된다. 각각의 지지 유닛은 대응하는 지지 플레이트에 의해 지지되며, 각각의 지지 플레이트는 그 주변부에서 복수개의 지지 막대에 의해 강화되고 위치 고정된다. 이러한 설계는 지지 플레이트의 변형을 막고, 미세 공정 챔버의 개방 또는 폐쇄로 인한 일부분의 마찰에 의해 발생되는 입자를 감소시키며, 이러한 유닛의 정렬을 용이하게 할 수 있다.

Description

반도체 웨이퍼 세정 시스템{SEMICONDUCTOR WAFER CLEANING SYSTEM}
본 발명은 정교한 표면을 화학적으로 처리하는 것에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 반도체 웨이퍼를 세정하기 위한 장치에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼는 집적 회로(Integrated Circuit, IC)을 위한 기판으로서 널리 사용된다. 웨이퍼의 세정은 대부분의 공정 단계 이후, 각각의 고온 동작 이전에 일어나야만 하는데, 이것은 웨이퍼 세정이 IC 제조에 있어서 가장 빈번하게 반복되는 단계가 되게 한다. 초-청정 웨이퍼 표면(ultra-clean wafer surface)을 마련하기 위한 종래의 방법은 크게 2가지 범주로 나누어지는데, 하나는 담금(immersion) 및 분무(spray) 기법과 같은 습식 세정 공정이고, 다른 하나는 화학적 기상 및 플라즈 기반의 기법과 같은 건식 세정 공정이다. 습식 세정 기법은 지난 30년 동안 성공적으로 사용되어 오고 있으며 여전히 선호되고 있는데 용액(liquid solutions)이 갖고 있는 많은 고유한 특성이 금속 및 입자의 제거를 용이하게 하기 때문이다. 습식 세정 공정은 전형적으로 적절한 화학적 용액을 사용하여 웨이퍼에 일련의 담금 또는 분무 단계를 행하는 것으로 이루어진다.
임계 치수(critical dimensions)가 감소하고 웨이퍼 크기가 증가함에 따라, 세정 및 건조를 위한 새로운 기법 및 화학에 대한 필요성이 항상 존재한다. 현재, 이동도가 높은 채널을 위한 새로운 물질/기판, 융기형 소스/드레인을 위한 에피택셜 SiGe, 커패시터를 위한 새로운 물질, 주입량이 큰 레지스트의 제거, 구조에 부정적 영향을 미치지 않으면서 작은 입자의 제거, 화학적-기계적 연마(Chemical-Mechanical Polishing, CMP)를 위한 산화 세륨-기반의 슬러리(ceria-based slurries)의 사용, 에칭을 위해 필요한 것, 종횡비(aspect ratios)를 증가시면서 콘택 및 다른 구조를 세정 및 건조하는 것, 그리고 ESH 및 COO 혜택을 위해 화학 제품 및 물의 사용을 감소시키려는 노력을 포함하는 다수의 공정에 관한 연구가 이루어지고 있다.
본 출원의 발명자와 관련하여 2011년 5월 10일자로 발부된 미국 특허 번호 제7,938,906호에는 반도체 웨이퍼의 습식 세정을 위해 사용되는 특정 장치가 개시되어 있다. 이러한 미국 특허 번호 제7,938,906호의 가르침은 참조로 본 명세서에 통합된다.
미국 특허 번호 제7,938,906호는 미세 공정 챔버(micro processing chamber)를 갖는 장치를 개시하는데, 반도체 웨이퍼는 이러한 미세 공정 챔버 내에서 밀접하게 수용 및 처리된다. 위쪽 챔버(upper chamber) 및 아래쪽 챔버(lower chamber)로 구성되는 미세 공정 챔버는 반도체 웨이퍼를 로딩(loading) 및 제거하기 위한 개방된 위치에 위치할 수 있거나, 반도체 웨이퍼의 처리를 위해 화학적 시약(chemical reagents) 또는 다른 유체(fluids)를 챔버 안으로 유입시키기 위한 폐쇄된 위치에 위치할 수 있다. 앞서 언급된 개방된 또는 폐쇄된 위치는 위쪽 가동 부분(upper movable part)과 아래쪽 가동 부분(lower movable part)의 상대적 움직임에 의해 달성된다.
미국 특허 번호 제7,938,906호에서 장치의 위쪽 가동 부분과 아래쪽 가동 부분은 아래쪽 가동 부분의 바닥 플레이트(bottom plate)의 각각의 모서리 위치(corner portion)로부터 위쪽 가동 부분의 꼭대기부 플레이트(top plate)까지 위를 향해 연장되는 4개의 기둥(post)에 의해 결합되어 있고, 이러한 기둥을 따라 가동 부분은 상승 및 하강될 수 있어 미세 공정 챔버를 개방된 위치에 있도록 설정할 수 있거나 또는 폐쇄된 위치에 있도록 설정할 수 있다. 하지만, 이러한 설계와 관련된 몇 가지 문제점이 존재하고, 따라서, 미국 특허 제7,938,906호에 개시된 장치는 특정 응용에 대해서는 적합하지 않다. 첫째, 기둥은 특정 응용에서 필요한 미세 공정 챔버의 3-차원 움직임을 제한한다. 둘째, 챔버 치수가 더 커지는 경우, 위쪽 챔버와 아래쪽 챔버를 받치고 있는 플레이트이 쉽게 변형될 수 있다. 이러한 변형은 위쪽 챔버와 아래쪽 챔버가 폐쇄된 이후 챔버의 내부 공간의 형상 및 크기에 영향을 미칠 것이고, 이것은 결과적으로 공정 결과를 예측할 수 없게 한다. 셋째, 종래 기술의 설계는 모든 부분의 양호한 정렬(alignment)을 달성하기 위해 기둥과 플레이트 및 박스(box)에서의 대응하는 구멍(hole)의 정밀 기계가공을 요구한다. 마지막으로, 동작이 이루어지는 동안 기둥을 따라 움직이는 가동 부분은 마찰로 인한 입자를 생성할 수 있다. 이러한 입자는 공정 중 오염 원인이 될 수 있다. 진보된 반도체 제조에 있어서, 대부분의 입자 오염은 공정 시스템으로부터 유발된다고 널리 인식되어 있다. 따라서, 부품의 제조를 간단하게 하기 위하여 그리고 장치의 부품의 움직임으로 인해 일어나는 오염을 감소시키기 위하여, 장치 설계를 최적화시킬 필요성이 여전히 존재한다.
본 발명은 반도체 웨이퍼 세정 장치(semiconductor wafer cleaning apparatus)를 제공한다.
일 측면에서 반도체 웨이퍼 세정 장치는 제1 지지 유닛(supporting unit); 상기 제1 지지 유닛에 의해 지지되는 가동 유닛(movable unit); 상기 제1 지지 유닛 맞은 편에 있는 제2 지지 유닛; 제3 지지 유닛; 복수개의 이격 기둥(spacing post)을 포함한다. 상기 제1 지지 유닛은 제1 지지 플레이트(supporting plate); 복수개의 제1 지지 막대(supporting bar)을 포함하고, 복수개의 상기 각각의 제1 지지 막대는 상기 제1 지지 플레이트의 주변부(peripheral portion)를 따라 상기 제1 지지 플레이트를 강화(strengthening)함과 동시에 상기 제1 지지 플레이트의 위치 고정(positioning)을 위해 길이 방향(longitudinal direction)으로 상기 제1 지지 막대의 안쪽 면(inner face)에서 함몰된(depressed) 제1 홈(groove)을 갖는다. 상기 가동 유닛은 상기 제1 지지 플레이트에 배치되는 구동 유닛(driving unit); 상기 구동 유닛의 꼭대기부에 배치되는 제2 지지 플레이트; 상기 제2 지지 플레이트에 배치되는 제1 챔버를 포함한다. 상기 제2 지지 유닛은 제2 챔버; 상기 제2 챔버의 위치 고정을 위한 제1 관통 개구(through opening)를 갖는 제3 지지 플레이트; 복수개의 상기 제2 지지 막대를 포함하고, 복수개의 상기 각각의 제2 지지 막대는 상기 제3 지지 플레이트의 주변부를 따라 상기 제3 지지 플레이트를 강화함과 동시에 상기 제3 지지 플레이트의 위치 고정을 위해 길이 방향으로 제2 지지 막대의 안쪽 면에서 함몰된 제2 홈을 갖는다. 상기 제3 지지 유닛은 상기 제2 챔버에 압력을 가하는 복수개의 나사(screw) 또는 가동 부분을 갖는 제4 지지 플레이트를 포함한다. 복수개의 상기 각각의 제3 지지 막대는 상기 제4 지지 플레이트의 주변부를 따라 상기 제4 지지 플레이트를 강화함과 동시에 상기 제4 지지 플레이트의 위치 고정을 위해 길이 방향으로 상기 제3 지지 막대의 안쪽 면에서 함몰된 제3 홈을 포함한다. 복수개의 이격 기둥은 상기 제1 지지 플레이트의 위치 고정을 위한 상기 제1 지지 막대와 제3 지지 플레이트의 위치 고정을 위한 상기 제2 지지 막대 사이에 배치될 수 있고, 상기 이격 기둥은 각각 대응하는 상기 제1 지지 막대 및 대응하는 제2 및 제3 지지 막대를 연결한다. 상기 제1 챔버와 제2 챔버는 상기 제1 챔버가 제2 챔버와 접촉하게 될 때 반도체 웨이퍼가 처리될 수 있도록 미세 공정 챔버가 형성되도록 구성된다.
하나의 실시예에 있어서, 각각의 제1 지지 막대는 용접(welding) 또는 제1 연결 수단에 의해 대응하는 이격 기둥의 제1 말단(end)에 연결된다. 각각의 제2 지지 막대는 용접 또는 제2 연결 수단에 의해 제1 말단 반대편에 있는 대응하는 이격 기둥의 제2 말단에 연결된다. 각각의 제3 지지 막대는 용접 또는 제3 연결 수단에 의해 대응하는 제2 지지 막대에 연결된다.
하나의 실시예에 있어서, 제1 연결 수단, 제2 연결 수단 및 제3 연결 수단은 연결봉(rod) 또는 나사를 포함한다.
하나의 실시예에 있어서, 상기 제1 지지 유닛은 또한 상기 제1 지지 플레이트에 배치되는 제1 안전 링(safety ring)을 포함한다. 상기 가동 유닛은 상기 제2 지지 플레이트에 배치되는 제2 안전 링 또한 포함한다. 상기 제2 안전 링은 상기 제1 안전 링과 접촉하여 공동(cavity)을 형성하며, 상기 구동 유닛은 상기 공동 내에 배치된다.
하나의 실시예에 있어서, 상기 구동 유닛은 하나 이상의 에어백(air bag), 기계식 포지셔너(mechanical positioner) 또는 공압식 포지셔너(pneumatic positioner)를 포함한다.
하나의 실시예에 있어서, 상기 제1 지지 플레이트는 상기 구동 유닛 또는 다른 부분을 수용하기 위한 적어도 하나의 개구를 포함한다.
하나의 실시예에 있어서, 상기 다른 부분은 진공 펌프(vacuum pump)를 포함한다.
하나의 실시예에 있어서, 상기 가동 유닛은 상기 제2 지지 플레이트에 배치되는 제1 박스를 더 포함하고, 상기 제1 챔버는 상기 제1 박스 내에 배치된다.
하나의 실시예에 있어서, 상기 제1 박스는 경사진 바닥 표면을 포함한다. 상기 경사진 바닥 표면은 누설된 유체가 상기 제1 박스의 가장 낮은 말단으로 흐르도록 구성된다.
하나의 실시예에 있어서, 반도체 웨이퍼 세정 장치는 상기 제1 박스의 가장 낮은 말단에 배치되는 누설 검출기 센서(leakage detector sensor)를 더 포함한다.
하나의 실시예에 있어서, 상기 제1 박스는 배수 개구(drainage opening)를 포함하고, 미세 공정 챔버로부터 누설된 유체는 상기 배수 개구를 통해 상기 제1 박스로부터 배수된다.
하나의 실시예에 있어서, 상기 제2 지지 유닛은 상기 제3 지지 플레이트에 배치되는 제2 관통 개구를 갖는 제2 박스를 더 포함한다. 상기 제2 챔버가 상기 제1 관통 개구 및 제2 관통 개구를 통해 상기 제3 지지 플레이트 내에 배치되도록 상기 제2 관통 개구는 상기 제1 관통 개구에 맞추어져 정렬된다.
하나의 실시예에 있어서, 상기 각각의 이격 기둥은 상기 가동 유닛의 움직임을 인도(guiding)하기 위한 궤도(track)를 더 포함한다.
하나의 실시예에 있어서, 상기 가동 유닛은 상기 가동 유닛의 움직임을 인도하기 위한 인도 수단(guiding means)을 더 포함한다.
하나의 실시예에 있어서, 상기 인도 수단은 복수개의 바퀴(wheel)을 포함한다. 복수개의 상기 각각의 바퀴는 상기 제2 지지 플레이트의 모서리(corner) 또는 가장자리(edge)에 설치되거나 상기 제1 박스의 모서리 또는 가장자리에 설치될 수 있다.
하나의 실시예에 있어서, 상기 각각의 제1 지지 막대는 상기 제1 지지 막대의 말단 면(end face)에서 함몰된 제4 홈을 더 포함한다. 상기 제4 홈은 임의의 도구 덮개(tool cover)의 주변부가 상기 제4 홈 안으로 삽입 및 고정될 수 있도록 구성된다.
하나의 실시예에 있어서, 상기 제1 챔버 또는 제2 챔버는 하나 이상의 배출 개구(exhaust opening)를 포함하고, 상기 배출 개구를 통해 미세 공정 챔버로부터 유체가 배출된다.
하나의 실시예에 있어서, 상기 제1 챔버 또는 제2 챔버는 하나 이상의 유입 개구(inlet opening)를 포함하고, 상기 유입 개구를 통해 미세 공정 챔버 안으로 유체가 유입된다.
하나의 실시예에 있어서, 상기 제3 지지 유닛은 상기 제4 지지 플레이트의 나사 또는 가동 부분에 의해 생성된 점 압력(point pressure)을 균등화시키기 위한 하나 이상의 압력 균등화 플레이트(pressure even plate)를 더 포함한다.
하나의 실시예에 있어서, 상기 제1 지지 막대, 상기 제2 지지 막대 및 상기 제3 지지 막대는 스테인리스강(stainless steel) 또는 고강도 알루미늄 합금(high strength aluminum alloy)으로 만들어질 수 있다.
첨부된 도면은 본 발명의 더 깊은 이해를 제공하기 위해 포함된 것이며, 본 명세서의 일부에 통합되고 그 일부를 구성한다. 이러한 도면은 상세한 설명과 함께 본 발명의 실시예를 예시하는 것이며, 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다. 도면은 예시되는 주된 내용의 어떤 특징을 더 잘 제시하기 위해 반드시 일정한 비율로 도시되지 않을 수 있다.
도 1은 본 발명의 예시적 실시예를 갖는 반도체 웨이퍼 세정 장치의 측면도이고;
도 2는 도 1의 반도체 웨이퍼 세정 장치의 해체된 측면도이고;
도 3은 도 1의 반도체 웨이퍼 세정 장치를 한쪽 모서리에서 바라본 해체된 투시도이고;
도 4는 도 1의 반도체 웨이퍼 세정 장치를 위에서 바라본 해체된 투시도이다.
도 1 내지 4에는 본 발명의 반도체 웨이퍼 세정 장치(100)가 도식적으로 제시되어 있다. 도 1에서는 반도체 웨이퍼 세정 장치의 측면도가 제시된다. 도 2에서는 장치(100)의 해체된 측면도가 제시된다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 간략하게 장치(100)는 바닥 지지 유닛(110), 가동 유닛(120), 위쪽 챔버 지지 유닛(140) 및 꼭대기부 지지 유닛(160)을 포함한다. 바닥 지지 유닛(110)은 가동 유닛(120)을 지지하도록 구성되고, 꼭대기부 지지 유닛(160)과 함께 바닥 지지 유닛(110)은 구조체를 습식 세정하기 위하여 가동 유닛(120)에 의해 지지되는 제1 챔버와 위쪽 챔버 지지 유닛(140)에 의해 지지되는 제2 챔버 사이에 완전 폐쇄/개방 공간을 형성하도록 구성되며, 여기에는 모든 부분이 포함되어 있다.
도 3 및 도 4에는 장치(100)를 한쪽 모서리에서 바라본 해체된 투시도 및 장치(100)를 위에서 바라본 해체된 투시도가 각각 제시되어 있다. 도 3 및 4를 참조하면, 바닥 지지 유닛(110)은 적어도 바닥 지지 플레이트(112) 아래쪽 안전 링(114) 및 4개의 아래쪽 지지 막대(102)를 포함한다. 바닥 지지 플레이트(112)는 스테인리스강 또는 고강도 알루미늄 합금과 같은 강도가 높은 물질로 만들어져야 하는데, 바닥 지지 플레이트(112)는 챔버가 폐쇄 상태를 유지하도록 하기 위해 요구된 압력을 받을 것이기 때문이다. 바닥 지지 플레이트(112)는 또한 바닥 지지 플레이트(112)에서 에어백(116) 및 다른 부분(예컨대, 진공 펌프)의 위치 고정을 위한 개구로 이루어져 있다. 세정 공정 동안 최고 압력에 맞서는 바닥 지지 플레이트(112)의 가장자리는 4개의 아래쪽 지지 막대(102)에 의해 강화되어 있다. 각각의 아래쪽 지지 막대(102)는 길이 방향으로 지지 막대(102)의 안쪽 면에서 함몰된 홈(103)을 포함한다. 바닥 지지 플레이트(112)는 홈(103) 안으로 슬라이딩 될 수 있다. 바닥 지지 플레이트(112)의 가장자리의 두께는 홈(103)에 맞도록 구성되며, 따라서 아래쪽 지지 막대(102)에 의해 바닥 지지 플레이트(112)의 위치가 잡아 지고 바닥 지지 플레이트(112)는 감금(confine)된다. 각각의 아래쪽 지지 막대(102)는 지지 막대(102)의 말단에서 함몰된 홈(101)을 더 포함한다. 도구 덮개(도시되지 않음)가 홈(101) 안으로 슬라이딩 될 수 있고 홈(101) 내에 포함 및 고정될 수 있다. 아래쪽 안전 링(114)은 안전 및 세정 목적을 위해 에어백(116)을 덮도록 구성된다.
가동 유닛(120)은 위쪽 안전 링(124), 아래쪽 지지 플레이트(126), 아래쪽 박스(128) 및 아래쪽 챔버(130)를 포함한다. 아래쪽 챔버(130)는 미세 공정 챔버의 아래쪽 작동 표면 및 아래쪽 내부 둘레를 정의한다. 바닥 지지 플레이트(112)의 꼭대기부에 배치되는 에어백(116) 또는 다른 종류의 상업적으로 이용 가능한 기법(예를 들어, 기계식 포지셔너 또는 공압식 포지셔너)은 가동 유닛(120)이 위아래로 움직이도록 하기 위해 사용될 수 있다. 적어도 하나의 에어백이 사용되는 경우, 다른 종류의 움직임 또한 실현될 수 있다. 예를 들어, 4개의 에어백이 사용되는 경우, 에어백의 체계적 제어를 통해, 각각의 에어백은 독립적으로 팽창 또는 수축되도록 전산화될 수 있고, 이에 따라 4개의 에어백의 합동 움직임으로 인해 모든 종류의 움직임(예컨대, 물결 모양 움직임)이 일어나게 된다. 가동 유닛(120)의 움직임은 아래쪽 지지 플레이트(126)의 모서리 또는 가장자리에 설치되거나 아래쪽 박스(128)의 모서리 또는 가장자리에 설치되는 바퀴에 의해 인도될 수 있거나, 제1 지지 플레이트(112) 및 제3 지지 플레이트(142)의 위치 고정을 위한 제1 지지 막대(102) 및 제2 지지 막대(104) 사이에 배치되는 이격 기둥(108)에서의 함몰된 궤도를 따라 인도된다. 가동 유닛(120)의 움직임을 보조하기 위해 종래의 다른 기법 또한 사용될 수 있다. 아래쪽 안전 링(114)과 함께 위쪽 안전 링(124)은 안전 및 세정 목적을 위해 에어백(116)을 덮는다. 아래쪽 박스(128)를 만들기 위해 사용되는 물질은 세정 공정 동안 사용되는 유체에 따라 달라진다. 아래쪽 박스(128)는 아래쪽 지지 플레이트(126)의 꼭대기부에 배치되고, 아래쪽 챔버(130)의 위치 고정되도록 구성되며, 아울러 아래쪽 챔버(130)로부터 누설되는 유체가 수집하도록 구성된다. 아래쪽 박스(128)는 앞서 언급된 기능을 충족시키는 한 임의의 형상으로 기계 가공될 수 있다. 아래쪽 박스(128)는 경사진 바닥 표면을 갖는다. 유체가 아래쪽 챔버(130)와 위쪽 챔버(150) 모두에서 누설되는 경우, 상기 누설된 유체는 아래쪽 박스(128)의 아래쪽 부분에 수집되고, 아래쪽 박스(128)의 가장 낮은 부분에 위치한 누설 검출 센서를 작동시키며, 이에 따라 도구 경보기가 작동되고 유체의 전달은 멈춘다. 아래쪽 박스(128)는 아래쪽 박스(128)로부터 누설된 유체를 배출하기 위한 배수 개구도 포함하고, 이에 따라 누설 검출 센서가 고장난 상황에서 유체의 범람(overflow)을 막는다. 아래쪽 챔버(130)를 만들기 위해 사용되는 물질은 세정 공정 동안 사용되는 유체에 따라 달라진다. 일반적으로, 그 선택되는 물질은 사용된 유체에 대해 양호한 화학적 저항성을 가져야 한다. 아래쪽 챔버(130)의 구조는 세정 공정의 목적에 따라 설계된다. 일반적으로, 아래쪽 챔버(130)는 높은 안전성, 높은 효율 및 낮은 비용 요건을 충족시킬 필요가 있다. 아래쪽 챔버(130)의 구조는 본 발명에서 다루어지지 않는다.
위쪽 챔버 지지 유닛(140)은 위쪽 지지 플레이트(142), 위쪽 박스(144), 위쪽 챔버(150) 및 4개의 위쪽 지지 막대(104)를 포함한다. 위쪽 챔버(150)는 미세 공정 챔버의 위쪽 작동 표면 및 위쪽 내부 둘레를 정의한다. 위쪽 지지 플레이트(142)는 관통 개구를 포함하고, 위쪽 박스(144) 및 위쪽 챔버(150)를 지지하도록 구성된다. 바람직하게는, 위쪽 지지 플레이트(142)는 스테인리스강 또는 고강도 알루미늄 합금과 같은 강도가 높은 물질로 만들어진다. 위쪽 지지 플레이트(126)의 가장자리의 두께는 위쪽 지지 플레이트의 가장자리 길이 방향으로 위쪽 지지 막대(104)의 안쪽 면에서 함몰된 홈(105) 안으로 슬라이딩 될 수 있도록, 이에 따라 위쪽 지지 막대(104)의 홈(105) 내에 감금 및 고정될 수 있도록 구성된다. 위쪽 박스(144)를 만들기 위해 사용되는 물질은 세정 공정 동안 사용되는 유체에 의해 결정된다. 위쪽 박스(144)는 위쪽 챔버(150)의 위치 고정되도록 구성되고, 아울러 누설된 유체를 위쪽 박스(144)의 안쪽 링을 통해 흐르게 인도하도록 구성되어, 누설된 유체가 장치의 다른 영역으로 범람하는 것을 막아준다. 위쪽 박스(144)는 위쪽 챔버(150)의 위치를 정밀하게 잡아 주고, 이에 따라 챔버가 폐쇄 상태일 때 위쪽 챔버(150)는 아래쪽 챔버(130)와 완벽하게 맞물리게 된다.
꼭대기부 지지 유닛(160)은 꼭대기부 지지 플레이트(162) 및 4개의 꼭대기부 지지 막대(106) 및 압력 균등화 플레이트(152 및 153)를 포함한다. 꼭대기부 지지 플레이트(162)는 선(wires) 및 배관(tubing)이 관통해서 지나가도록 하기 위한 개구로 이루어진다. 꼭대기부 지지 플레이트(162)의 위치는 꼭대기부 지지 막대(106)에 의해 잡힌다. 각각의 꼭대기부 지지 막대(106)는 길이 방향으로 지지 막대(106)의 안쪽 면에서 함몰된 홈(107)을 포함한다. 꼭대기부 지지 플레이트(162)의 가장자리의 두께는 꼭대기부 지지 플레이트(162)의 가장자리 홈(107) 안으로 슬라이딩 될 수 있도록, 홈(107) 내에 감금 및 고정될 수 있도록 구성된다. 꼭대기부 지지 플레이트(162)는 나사 또는 종래의 다른 가동 부분(예를 들어, 공압식 부품)을 더 포함한다. 미세 공정 챔버의 수평 위치 및 내부 형상을 조정하기 위해, 이러한 나사 또는 종래의 가동 부분을 통해서 위쪽 챔버(150)에는 힘(forces)이 가해질 수 있다. 압력 균등화 플레이트(152 및 153)는 나사 및 종래의 다른 가동 부분으로부터 생성되는 점 압력을 균등화시키기 위해 사용된다.
지지 막대(102, 104, 106)와 이격 기둥(108)은 모두 연결 부분 또는 용접 기법을 통해 함께 연결된다. 하나의 실시예에 있어서, 지지 막대(102, 104, 106)와 이격 기둥(108)은 복수개의 연결봉에 의해 함께 연결되는데, 여기서 복수개의 연결봉은 연결봉의 적어도 하나의 말단에 나사를 갖는다. 나사는 각각의 제1 지지 막대(102)를 통과하고, 각각의 제2 지지 막대(104)를 통과하고, 각각의 제3 지지 막대(106)를 통과하고, 각각의 이격 기둥(108) 중심을 통과해 지나간다. 지지 막대(102, 104, 106)와 이격 기둥(108)은 모두 연결봉의 말단에서 너트(nut)를 체결(fastening)함으로써 함께 연결된다. 하나의 실시예에 있어서, 각각의 제1 지지 막대(102)는 대응하는 이격 기둥(108)의 하나의 말단에 복수개의 나사에 의해 연결되는데, 여기서 복수개의 나사는 제1 지지 막대를 통과해 이격 기둥(108)의 중심에 배치된 개구(여기에는 나사 궤도가 미리 형성되어 있음) 안으로 진행한다. 각각의 제2 지지 막대(104) 및 대응하는 제3 지지 막대(106)는 대응하는 이격 기둥(108)의 반대편 말단에 복수개의 나사에 의해 연결되는데, 여기서 복수개의 나사는 제2 및 제3 지지 막대(104, 106)를 통과해 이격 기둥의 중심에 배치된 개구(여기에는 나사 궤도가 미리 형성되어 있음) 안으로 진행한다. 하나의 실시예에 있어서, 각각의 제1 지지 막대(102)는 대응하는 이격 기둥(108)의 하나의 말단에 용접에 의해 연결되고, 각각의 제2 지지 막대(104)는 대응하는 이격 기둥(108)의 반대편 말단에 용접에 의해 연결되고, 각각의 제2 지지 막대(104)는 대응하는 제3 지지 막대(106)에 용접에 의해 연결된다. 이격 기둥(108)은 더 강한 강도의 필요로 인해 존재한다.
아래에서는 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 세정 장치를 사용하는 반도체 웨이퍼 세정 방법을 설명한다.
먼저, 반도체 웨이퍼가 아래쪽 챔버(130)의 꼭대기부에 로딩된다.
그런 다음, 아래쪽 챔버(130)와 위쪽 챔버(150)는 에어백(116)에 공기를 밀어넣음으로써, 폐쇄된 위치에 있도록 설정된다. 에어백(116)이 팽창하는 경우, 에어백(116)은 아래쪽 챔버(130)가 위쪽 지지 플레이트(142) 및 위쪽 박스(144)에 의해 그 위치 고정된 위쪽 챔버(150)와 접촉하게 될 때까지, 아래쪽 지지 플레이트(126), 아래쪽 박스(128) 및 아래쪽 챔버(130)를 위를 향해 움직이게 밀어올린다.
미세 공정 챔버가 폐쇄된 이후, 아래쪽 챔버 또는 위쪽 챔버에 위치하는 적어도 하나의 개구를 포함하는 유체 배급 시스템(도시되지 않음)에 의해 미세 공정 챔버 안으로 원하는 공정 유체를 유입시킴으로써, 세정 공정이 시작된다. 사용된 유체는 아래쪽 챔버 또는 위쪽 챔버 내에 위치하는 적어도 하나의 개구를 통해 미세 공정 챔버 밖으로 배수된다.
그런 다음, 세정 공정이 완료된 이후, 에어백(116) 내의 공기는 방출된다. 에어백(116)이 수축하는 경우, 아래쪽 지지 플레이트(126), 아래쪽 박스(128) 및 아래쪽 챔버(130)는 위쪽 안전 링(124)이 바닥 지지 플레이트(112)에 의해 지지되는 아래쪽 안전 링(114)에 도달할 때까지 아래를 향해 움직인다.
마지막으로, 아래쪽 챔버(130)로부터 반도체 웨이퍼가 제거된다.
본 발명의 장치 설계는 몇 가지 장점을 가지고 있다. 첫째, 4개의 기둥은 장치의 주된 구조 중 플레이트 및 박스를 관통해 지나가지 않는다. 지지 플레이트의 가장자리은 모두 지지 막대에 의해 강화되는데, 지지 막대의 크기는 응용에 따라 조정될 수 있다. 지지 막대는 지지 플레이트가 세정 공정 동안 요구되며 위쪽 챔버와 아래쪽 챔버를 서로 정밀하게 부착된 상태로 유지시키기 위해 필요한 압력 또는 진공의 힘에 의해 변형되는 것을 막는 데 있어 더욱 효과적이다. 추가적으로, 지지 막대의 도입은 미세 공정 챔버의 개방 또는 폐쇄로 인해 초래되는 일부분의 마찰에 의한 입자의 발생 가능성을 감소시키게 된다. 둘째, 미세 공정 챔버의 내부 형상은 꼭대기부 지지 유닛 내의 나사 또는 종래의 다른 가동 부분을 조정함으로 용이하게 조절될 수 있다. 셋째, 본 발명의 개선된 설계는 웨이퍼 세정 장치가 수명을 다하는 경우 더 많은 부분을 재사용할 수 있게 한다.
본 명세서에서 개시되는 개선된 설계는 더 좋은 챔버 정렬을 위해 여러 기법이 도구 설계에 더 넓게 활용될 수 있게 하고, 챔버 위치결정 및 움직임에 대한 더 많은 선택권, 예를 들어 챔버를 정밀하게 폐쇄시키는 것, 정확히 챔버를 수평이 되게 하거나 경사지게 하는 것, 물결 형상 움직임과 같은 더 복잡한 움직임을 행하는 것을 제공하게 된다. 따라서, 본 발명에서 개시되는 장치 설계는 대다수 부분의 제조를 매우 간단하게 할 수 있고, 대다수 부분의 용이한 유지 및 교체를 가능하게 할 수 있다. 이러한 것 모두는 제조 비용을 크게 낮출 수 있다.
선택된 실시예가 앞에서 설명되었지만, 이들은 본 발명의 범위를 한정하도록 의도되지 않았다. 본 발명의 범위 또는 사상으로 벗어남이 없이 본 발명의 개시된 실시예에 대해 다양한 수정 및 변형이 만들어질 수 있음은 본 발명의 기술분야에서 숙련된 자들에게 명백할 것이다. 앞의 설명을 고려하여 볼 때, 본 발명의 범위는 다음의 청구범위 및 그 등가범위에 의해 정의된다.

Claims (20)

  1. 제1 지지 유닛(supporting unit);
    상기 제1 지지 유닛에 의해 지지되는 가동 유닛(movable unit);
    상기 제1 지지 유닛 맞은편에 있는 제2 지지 유닛;
    제3 지지 유닛;
    복수개의 이격 기둥(spacing post)을 포함하여 구성되며,
    상기 제1 지지 유닛은
    제1 지지 플레이트(supporting plate);
    복수개의 제1 지지 막대(supporting bar)을 포함하고,
    복수개의 상기 각각의 제1 지지 막대는 상기 제1 지지 플레이트의 주변부(peripheral portion)를 따라 상기 제1 지지 플레이트를 강화(strengthening)함과 동시에 상기 제1 지지 플레이트의 위치 고정(positioning)을 위해 길이 방향(longitudinal direction)으로 상기 제1 지지 막대의 안쪽 면(inner face)에서 함몰(depress)된 제1 홈(groove)을 가지며,
    상기 가동 유닛은
    상기 제1 지지 플레이트 상에 배치되는 구동 유닛(driving unit)과;
    상기 구동 유닛의 꼭대기부(top)에 배치되는 제2 지지 플레이트;
    상기 제2 지지 플레이트에 배치되는 제1 챔버(chamber)를 포함하며,
    상기 제2 지지 유닛은
    제2 챔버와;
    상기 제2 챔버의 위치 고정을 위한 제1 관통 개구(through opening)를 갖는 제3 지지 플레이트;
    복수개의 제2 지지 막대를 포함하고,
    복수개의 상기 각각의 제2 지지 막대는 상기 제3 지지 플레이트의 주변부를 따라 상기 제3 지지 플레이트를 강화함과 동시에 상기 제3 지지 플레이트의 위치 고정을 위해 길이 방향으로 상기 제2 지지 막대의 안쪽 면에서 함몰된 제2 홈을 가지며,
    상기 제3 지지 유닛은 상기 제2 챔버를 수평(level)이 되게 하고 상기 제2 챔버의 정교한 위치 고정을 위해 상기 제2 챔버에 압력을 가하도록 되어 있고, 상기 제3 지지 유닛은,
    상기 제2 챔버에 압력을 가하는 복수개의 나사(screw) 또는 가동 부분(movable part)을 갖는 제4 지지 플레이트;
    복수개의 제3 지지 막대를 포함하고,
    복수개의 상기 각각의 제3 지지 막대는 상기 제4 지지 플레이트의 주변부를 따라 상기 제4 지지 플레이트를 강화함과 동시에 상기 제4 지지 플레이트의 위치 고정을 위해 길이 방향으로 상기 제3 지지 막대의 안쪽 면에서 함몰된 제3 홈을 가지며,
    상기 복수개의 이격 기둥은 상기 제1 지지 플레이트의 위치 고정을 위한 상기 제1 지지 막대와 상기 제3 지지 플레이트의 위치 고정을 위한 상기 제2 지지 막대 사이에 배치되며, 상기 각각의 이격 기둥은 대응하는 제1 지지 막대 및 대응하는 제2 및 제3 지지 막대를 연결하며,
    상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버는 상기 제1 챔버가 상기 제2 챔버와 접촉하게 될 때 미세 공정 챔버(micro processing chamber)가 형성되도록 구성되며, 반도체 웨이퍼가 상기 미세 공정 챔버 내에서 처리되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 세정 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 각각의 제1 지지 막대는 용접(welding) 또는 제1 연결 수단에 의해 대응하는 이격 기둥의 제1 말단(end)에 연결되고,
    상기 각각의 제2 지지 막대는 용접 또는 제2 연결 수단에 의해 상기 제1 말단 반대편에 있는 상기 대응하는 이격 기둥의 제2 말단에 연결되고,
    상기 각각의 제3 지지 막대는 용접 또는 제3 연결 수단에 의해 대응하는 제2 지지 막대에 연결되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 세정 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 연결 수단, 상기 제2 연결 수단 및 상기 제3 연결 수단이 연결봉(rod) 또는 나사인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 세정 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 지지 유닛은 상기 제1 지지 플레이트에 배치되는 제1 안전 링(safety ring)을 더 포함하고,
    상기 가동 유닛은 상기 제2 지지 플레이트에 배치되는 제2 안전 링을 더 포함하고,
    상기 제2 안전 링은 상기 제1 안전 링과 접촉하여 공동(cavity)을 형성하며, 상기 구동 유닛이 상기 공동 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 세정 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 구동 유닛이 하나 이상의 에어백(air bag), 기계식 포지셔너(mechanical positioner) 또는 공압식 포지셔너(pneumatic positioner)를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 세정 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 지지 플레이트가 상기 구동 유닛 또는 다른 부분을 수용하기 위한 적어도 하나의 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 세정 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 다른 부분이 진공 펌프(vacuum pump)를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 세정 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 가동 유닛은 상기 제2 지지 플레이트에 배치되는 제1 박스(box)를 더 포함하고, 상기 제1 챔버가 상기 제1 박스 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 세정 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제1 박스는 경사진 바닥 표면을 가지며, 상기 경사진 바닥 표면은 누설된 유체(fluid)가 상기 제1 박스의 가장 낮은 말단으로 흐르도록 되어 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 세정 장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 제1 박스의 가장 낮은 말단에 배치되는 누설 검출기 센서(leakage detector sensor)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 세정 장치.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 제1 박스는 배수 개구(drainage opening)를 포함하고, 상기 미세 공정 챔버로부터 누설된 유체가 상기 배수 개구를 통해 상기 제1 박스로부터 배수되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 세정 장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 지지 유닛은 상기 제3 지지 플레이트에 배치되는 제2 관통 개구를 갖는 제2 박스를 더 포함하고,
    상기 제2 챔버가 상기 제1 관통 개구 및 상기 제2 관통 개구를 통해 상기 제3 지지 플레이트 내에 배치되도록 상기 제2 관통 개구는 상기 제1 관통 개구에 맞추어져 정렬되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 세정 장치.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 각각의 이격 기둥은 상기 가동 유닛의 움직임을 인도(guiding)하기 위한 궤도(track)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 세정 장치.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 가동 유닛이 상기 가동 유닛의 움직임을 인도하기 위한 인도 수단(guiding means)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 세정 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 인도 수단은 복수개의 바퀴(wheel)이고,
    복수개의 상기 각각의 바퀴는 상기 제2 지지 플레이트의 모서리(corner) 또는 가장자리(edge)에 설치되거나 제1 박스의 모서리 또는 가장자리에 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 세정 장치.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 각각의 제1 지지 막대는 상기 제1 지지 막대의 말단 면(end face)에서 함몰된 제4 홈을 더 포함하고,
    상기 제4 홈은 임의의 도구 덮개(tool cover)의 주변부가 상기 제4 홈 안으로 삽입 및 고정될 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 세정 장치.
  17. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 챔버 또는 상기 제2 챔버는 하나 이상의 배출 개구(exhaust opening)를 포함하고, 상기 배출 개구를 통해 상기 미세 공정 챔버로부터 유체가 배출되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 세정 장치.
  18. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 챔버 또는 상기 제2 챔버는 하나 이상의 유입 개구(inlet opening)를 포함하고, 상기 유입 개구를 통해 상기 미세 공정 챔버 안으로 유체가 유입되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 세정 장치.
  19. 제 1항에 있어서,
    상기 제3 지지 유닛은 상기 제4 지지 플레이트의 상기 나사 또는 상기 가동 부분에 의해 생성된 점 압력(point pressure)을 균등화시키기 위한 하나 이상의 압력 균등화 플레이트(pressure even plate)를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 세정 장치.
  20. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 지지 막대, 상기 제2 지지 막대 및 상기 제3 지지 막대는 스테인리스강(stainless steel) 또는 고강도 알루미늄 합금(high strength aluminum alloy)으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 세정 장치.
KR1020167014194A 2013-12-31 2014-12-31 반도체 웨이퍼 세정 시스템 KR101805525B1 (ko)

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