KR102002735B1 - 화학기계연마 장비의 웨이퍼 세정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화학기계연마 장비의 웨이퍼 세정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화학기계연마 후에 반도체 웨이퍼 상에 잔존하는 이물질을 효과적으로 세정하기 위한 화학기계연마 장비의 웨이퍼 세정 장치에 관한 것이다.

Description

화학기계연마 장비의 웨이퍼 세정 장치{WAFER CLEANING DEVICE OF CHEMICAL MECHANICAL POLISHING EQUIPMENT}
본 발명은 화학기계연마 장비의 웨이퍼 세정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화학기계연마 후에 반도체 웨이퍼 상에 잔존하는 이물질을 효과적으로 세정할 수 있는 화학기계연마 장비의 웨이퍼 세정 장치에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼(기판) 상에 제조되는 반도체 소자의 집적도가 증가됨에 따라 다층 배선 공정이 실용화되고 있다. 그 결과, 다층 배선 사이의 층간 절연막에 대한 단차가 증가함에 따라, 이에 대한 평탄화 작업이 더욱 중용한 이슈로 부각되고 있으며 웨이퍼 표면을 평탄화하기 위한 제조 기술로서 화학기계연마(CHEMICAL MECHANICAL POLISHING, 이하 씨엠피라 함) 장비가 사용되고 있다.
씨엠피 장비는 연매패드(polishing pad) 위에 슬러리(Slurry) 용액을 공급하면서 웨이퍼 표면을 기계적 및 화학적으로 연마하는 장비로서, 통상 씨엠피 장비는 사부의 원형 평판 테이블에 연마패드를 부착하고, 연마패드 상단의 소정 영역에 연마제, 즉, 액체 상태의 슬러리(Slurry)를 공급하여, 회전하는 원심력에 의해 슬러리를 도포시키면서 연마패드의 상부에서 웨이퍼 캐리어에 고정된 웨이퍼가 연마패드의 표면에 밀착되어 회전함으로써 그 마찰효과에 의해 웨이퍼의 표면이 평탄화되는 원리로 작동한다.
그러나, 씨엠피 장비의 경우 화학 기계적 연마가 끝난 웨이퍼 표면에는 슬러리, 연마부산물 등의 이물질이 잔류하므로 반드시 씨엠피 후세정(post-CMP cleaning) 공정이 필요하며 후세정 공정의 성패가 웨이퍼 수율에 미치는 영향을 대단하다.
대한민국 공개특허공보 제10-2004-0051698호(구리 CMP 공정에서의 포스트 세정방법)과 대한민국 등록특허공보 제10-0661731호(화학기계적 연마 후의 브러쉬 세정공정)에 나타난 바와 같이, 종래의 일반적인 CMP 후세정 방법은 웨이퍼에 세정제를 분사하면서 브러쉬(brush)로 웨이퍼 표면을 스크러빙(scrubbing)하여 상기 이물질들을 제거한 후에 탈이온수(deionozes water, 이하 ‘DIW’라 함)를 분무하고 스핀건조(spin drying)하는 것으로 요약될 수 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2014-0051698호에서 지적되고 있는 바와 같이, 종래 CMP 후세정 방법의 경우 스크러빙 과정에서 상기 이물질들 또는 브러쉬 조각들이 브러쉬에 끼게 되고 이러한 이물질들로 인해 웨이퍼 표면에 스크래치가 생성되는 점이 문제가 되고 있어서 이러한 문제점에 대한 해결책이 요구되고 있다.
이러한 문제점 해결을 위해 롤러 사이에 웨이퍼를 위치시키고 웨이퍼의 양측에 물을 분사해 세정하는 구조가 사용되고 있으나, 수압이 낮아 웨이퍼에 공급되는 세정액은 웨이퍼 상으로 이동하는 과정에서 많은 부분 손실되어 세정을 효과적으로 하지 못하고 많은 양의 물과 약품을 사용하게 되고 이에 따른 폐수 처리 비용이 증가할 뿐만 아니라 웨이퍼 틈에 끼어있는 이물질을 완벽하게 제거하지 못하고 적층하면 적층된 웨이퍼를 불량으로 사용하지 못하는 문제점이 발생할 수 있다.
또한 세정액이 한 부분에서만 공급됨으로써 웨이퍼 상이 균일하게 공급되는 데 한계가 있었다.
이에 따라, 웨이퍼 세정 시 웨이퍼에 분사되는 물의 분사위치, 각도 등을 조절할 수 있고, 수압이 일정해 미스트 형태로 분사되어 웨이퍼에 끼어있는 이물질을 완벽하게 제거할 수 있는 웨이퍼 세정 장치 개발이 필요하다.
공개특허공보 제10-2014-0051698호 등록특허공보 제10-0661731호
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 화학기계연마 후에 반도체 웨이퍼 상에 잔존하는 이물질을 효과적으로 세정할 수 있는 화학기계연마 장비의 웨이퍼 세정 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 것으로, 웨이퍼가 수직으로 세워진 상태로 회전 가능하도록 웨이퍼의 하부를 지지하는 웨이퍼 회전롤러; 웨이퍼의 양면을 스크러빙 할 수 있도록 웨이퍼의 양단에 배치되어 서로 반대방향으로 회전하는 한 상이 브러쉬 롤러; 및 상기 웨이퍼의 양측에 거치바에 거치되어 각각 배치되고, 웨이퍼의 양면에 세정제를 각각 분사하는 분사수단이 구비되며, 각각의 분사수단과 결합하여 분사수단의 좌우 위치와 각도 및 분사수단의 웨이퍼까지의 전후거리를 조정할 수 있는 다수의 위치조절수단이 마련된 세정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 위치조절수단은 상부에 상기 거치바가 관통하도록 웨이퍼의 회전방향인 좌우방향으로 관통 형성되는 거치바 삽입구; 하부에 상기 분사수단이 관통되도록 상기 거치바 삽입구와 수직방향인 전후방향으로 형성되는 분사수단 삽입구; 상기 거치바 삽입구에서 상부 끝단까지 좌우방향으로 절개된 상부 절개부; 상기 분사수단 삽입구의 일측면에서 중앙까지 상부로 일정간격 절개되는 제1 절개부, 상기 제1 절개부의 상부에서 수직방향으로 절개되는 제2 절개부 및 상기 제2 절개부에서 중앙 하부로 일정간격 절개된 제3 절개부를 포함하는 하부 절개부; 및 상기 상부와 하부에 각각 상부 절개부 및 하부 절개부를 조임과 풀림할 수 있도록 형성된 나사 삽입구;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분사수단은 일측에 노즐호스가 결합되고 타측은 폐쇄된 상태로 다단으로 형성되는 내부 삽입체; 및 상기 내부 삽입체가 삽입되며 물을 분사하는 외부 커버체;를 포함하되, 상기 내부 삽입체는 내부에 노즐호스가 삽입되도록 중공형상으로 이루어지는 노즐 결합부; 상기 노즐호스가 삽입되는 부분의 반대방향에서 노즐 결합부와 직교하는 방향으로 관통 형성되는 배출부, 상기 타측 끝단 둘레에서 사선으로 절개되어 형성되는 유도 절개홈 및 상기 유도 절개홈의 내측에 형성되는 유입홈이 형성되는 세정액 통과부;를 포함하며, 상기 외부 커버체는 내부에 상기 세정액 통과부의 타측 끝단 둘레가 안착되는 제1 안착부; 및 상기 세정액 통과부에서 배출되는 세정액을 외부로 분사하도록 상기 제1 안착부에서 외부로 관통 형성되는 분사구가 형성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 분사수단에 세정액을 공급하는 세정액 공급부;를 더 포함하되, 상기 세정액 공급부는 세정액이 공급되는 배관과 연결되는 배관연결수단; 상기 배관연결수단에 연결되여 공급되는 세정액을 분배시키는 분배수단; 및 상기 분배수단를 통해 공급되는 세정액을 분사수단에 공급하는 노즐호스;를 포함하며, 상기 분배수단은 일측은 상기 배관연결수단 측에 배치되고, 타측은 제1 노즐호스 장착공 및 중앙에 장착홈이 형성되는 제1 연결구; 상기 제1 연결구의 장착홈과 결합될 수 있도록 장착돌기가 형성되며 상기 제1 노즐호스 장착공에 대응하는 위치에 제2 노즐호스 통과공이 형성된 제2 연결구; 및 상기 제2 연결구가 삽입된 상태로 상기 제1 연결구와 결합되는 제3 연결구;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
뿐만 아니라, 상기 거치바의 양 쪽 끝단에 상기 세정부의 높낮이를 조절할 수 있는 높이조절수단이 더 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 위치조절수단을 이용하여 세정액이 분사되는 간격을 조절함으로써 위치조절수단을 모아주거나 간격을 벌려 웨이퍼의 크기에 따라 세정액을 분사되는 반경 조절이 가능해 웨이퍼에 집중적으로 분사되도록 하여 세정액이 웨이퍼를 벗어나 분사되는 것을 방지할 뿐만 아니라 웨이퍼의 일부분에만 분사되어 세정능력이 저하되는 것을 방지하는 효과가 있다.
둘째, 위치조절수단을 이용하여 세정액이 분사되는 각도를 각각 조절함으로써 할 수 있어 웨이퍼의 크기에 따라 분사되는 위치를 다르게 하여 사용할 수 있고, 각각을 웨이퍼의 중심에서 둘레까지 분사되도록 조절함으로써 세정 능력을 향상시키는 효과가 있다.
셋째, 위치조절수단을 이용하여 세정액이 분사되는 거리 각각 조절함으로써 집중적으로 세정되어야 할 부분에 세정액이 분사되도록 할 수 있고, Defect(결함) 제거 향상 및 Etching Profile 조절이 가능함으로써 사용되는 세정액의 양을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.
넷째, 위치조절수단을 이용하여 세정액이 분사되는 간격, 각도 및 거리를 조절함으로써 동일한 크기의 웨이퍼를 세정할 때 세정액이 분사되는 위치를 설정해두면 변경하지 않고 그대로 사용가능하여 세정능력을 향상시킬 뿐만 아니라 세정액 사용을 절감할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
다섯째, 분배수단 및 다수개의 분사수단을 통해 웨이퍼에 균등하게 세정액을 공급할 수 있을 뿐만 아니라 웨이퍼 상에 마이크로 스크레치 또는 제거율 분균일과 같은 분량이 생기는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
여섯째, 제1연결구를 통해 공급되는 세정액을 제1 연결구와 제3 연결구를 통해 균등하게 분배하여 위지조절수단에 장착되는 다수개의 분사수단에 일정하게 각각 세정액을 공급할 수 있는 효과가 있다.
일곱째, 하나의 배관에서 공급되는 세정액을 분배수단을 통해서 다수개의 분사수단에 공급함으로써 세정액 공급구조를 단순화하면서도 설치 공간 및 설치비용을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 세정액 사용액을 종래에 대비하여 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 화학기계연마 장비의 웨이퍼 세정 장치를 나타내는 사시도 이다.
도 2는 본 발명에 따른 화학기계연마 장비의 웨이퍼 세정 장치의 평면도이다.
도 3는 본 발명에 따른 화학기계연마 장비의 웨이퍼 세정 장치의 위치조절수단의 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 화학기계연마 장비의 웨이퍼 세정 장치의 분사수단의 분해사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 화학기계연마 장비의 웨이퍼 세정 장치의 분사수단의 외부 커버체의 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 화학기계연마 장비의 웨이퍼 세정 장치의 분사수단의 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 화학기계연마 장비의 웨이퍼 세정 장치의 분배수단의 분해사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 화학기계연마 장비의 웨이퍼 세정 장치의 분배수단의 부분단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 화학기계연마 장비의 웨이퍼 세정 장치에 사용되는 노즐호스와 실링재의 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 화학기계연마 장비의 웨이퍼 세정 장치의 분사수단에 노즐호스 및 실링재가 끼워지는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 화학기계연마 장비의 웨이퍼 세정 장치의 분사수단에서 물이 분사되는 사용 상태로를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.
본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 화학기계연마 장비의 웨이퍼 세정 장치는 배관을 통해 공급받은 세정액을 노즐호스(42)와 연결된 분사수단(10)을 통해 고르게 분사하여 웨이퍼(5)의 양면을 세정하는 장치에 관한 것으로 도면에 도시되지는 않았으나 하우징 또는 프레임에 고정되는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 화학기계연마 장비의 웨이퍼 세정 장치는 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 회전롤러(6), 브러쉬롤러 및 세정부(1)를 포함한다.
먼저, 웨이퍼 회전롤러(6)는 웨이퍼(5)가 수직으로 세워진 상태에서 회전 가능하도록 웨이퍼(5)의 하부를 지지할 수 있으며, 브러쉬 롤러(7)는 웨이퍼(5)의 양면을 스크러빙할 수 있도록 웨이퍼(5)의 양단에 배치되어 동일한 방향 또는 반대방향으로 회전되도록 한 쌍으로 이루어질 수 있다.
아울러, 상기 브러쉬 롤러(7)에는 웨이퍼(5)의 세정을 위패 다수의 돌기가 형성되어 웨이퍼(5)의 표면을 스크러빙 함으로써 이물질들이 웨이퍼(5)의 외주부쪽으로 밀어낼 수 있으나, 상기 돌기(7-1)는 웨이퍼(5)에 손상을 가하지 않을 정도의 강도로 형성될 수 있으나, 이에 제한을 하지 않는다.
또한, 세정부(1)는 웨이퍼(5)의 양측에 위치된 거치바(8)에 장착될 수 있고, 분사수단(10) 및 위치조절수단(300)이 구비될 수 있다.
이때, 상기 위치조절수단(300)은 도 3에 도시된 바와 같이, 거치바(8)를 관통하여 다수개가 장착되는 것으로, 웨이퍼(5)의 양면에 세정제를 각각 분사하는 분사수단(10)의 좌우 위치와 간격, 각도 및 분사수단(10)과 웨이퍼(5)까지의 전후 거리를 조정할 수 있다.
이를 구체적으로 설명하면, 세정부(1)의 위치조절수단(300)은 상기 거치바(8)에 거치되는 것으로 상부에 상기 거치바(8)가 관통하도록 웨이퍼(5)의 회전방향인 좌우방향으로 거치바 삽입구(310)가 관통 형성되고, 하부에는 상기 분사수단(10)이 관통되도록 상기 거치바 삽입구(310)와 직교되는 방향인 전후방향으로 분사수단 삽입구(320)가 관통 형성될 수 있다.
그리고, 상기 거치바 삽입구(310)에서 상부 끝단까지 좌우방향으로 절개된 상부 절개부(330)와 상기 분사수단 삽입구(320)의 일측면에서 중앙까지 상부로 일정간격 절개되는 제1 절개부(341), 상기 제1 절개부(341)의 상부에서 직교하는 방향으로 절개되는 제2 절개부(342) 및 상기 제2 절개부(342)에서 중앙 하부로 절개되되 상기 분사수단 삽입구(320)의 일정 지점까지 절개되는 제3 절개부(343)를 포함하는 하부 절개부(340)를 포함할 수 있다.
즉, 하부 절개부(340) 중 제1 절개부(341)는 분사수단 삽입구(320)가 형성되는 일면에서 분사수단 삽입구(320) 방향을 따라 중앙까지 상부 방향으로 절개될 수 있고, 제2 절개부(342)와 제3 절개부(343)는 상기 분사수단 삽입구(320)가 형성되는 일면과 접하는 면에서 제1 절개부(341)와 접하는 지점까지 ‘┍’형상으로 절개될 수 있다.
여기서, ‘┍’형상으로 절개될 때, 수직방향으로 절개되는 제3 절개부(343)는 하부에서 일정간격 이격된 지점까지 절개되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 상부 절개부(330)의 조임과 풀림이 가능하도록 상기 상부 절개부(330)와 직교하는 상부 나사 삽입구(350)가 형성될 수 있고, 상기 하부 절개부(340)의 조임과 풀림이 가능하도록 상기 제1 절개부(341)와 직교하는 하부 나사 삽입구(360)가 형성될 수 있다.
이에 따라, 상부 나사 삽입구(350)의 나사를 풀러 상부 절개부(330)의 간격을 넓혀 거치바(8)와 거치바 삽입구(310)의 결합이 느슨해지면 상기 위치조절수단(300)을 거치바(8)의 좌우로 이동시키는 것이 가능하게 되어 세정액이 분사되는 좌우 위치 및 간격을 조정할 수 있다.
뿐만 아니라, 위치조절수단(300)을 상기 거치바(8)에서 회전시켜 각도를 조절함으로써 세정액이 분사되는 방향을 조절할 수 있고, 조절이 완료되면 나사를 조여 상부 절개부(330)의 간격을 좁혀 거치바(8)에서 위치조절구가 이동되거나 회전되지 않도록 하여 고정할 수 있다.
이때, 상기 위치조절수단(300)에는 회전 각도를 알 수 있는 눈금(370)이 형성되어 있으며 회전각도를 정확히 알기 위해 상기 거치바(8)에도 각도의 기준을 나타내는 선이 표시될 수 있다.
마찬가지로, 하부 나사 삽입구(360)의 나사를 풀러 하부 절개부(340)의 간격을 넓혀 분사수단(10)과 분사수단 삽입구(320)의 결합을 느슨하게 한 후 상기 분사수단(10)을 전후 방향으로 밀거나 빼내 분사수단(10)과 웨이퍼의 거리를 조절할 수 있고, 조절이 완료되면 나사를 조여 분사수단(10)이 이동되지 않도록 고정하는 것이다.
이렇게, 상기 위치조절수단(300)을 이용하여 세정액이 분사되는 위치, 간격과 방향 및 거리를 조절하여 세정액이 분사되는 위치가 웨이퍼(5)를 벗어나지 않게 하고 이물질이 많이 있는 부분에 집중적으로 분사 가능함으로써, 사용되는 세정액의 양을 절감시킬 수 있으며, 분사되는 세정액의 압을 조절할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
나아가, Etching Profile의 조절이 가능하며, Defect(결함) 제거를 향상시킬 수 있고, 다양한 크기의 웨이퍼(5)에 적용할 수 있을 뿐만 아니라, 동일한 크기의 웨이퍼(5)를 세정할 때 세정액이 분사되는 위치를 설정해두면 변경하지 않고 그대로 사용가능한 효과를 제공할 수 있다.
아울러, 도 4 내지 6에 도시된 바와 같이, 상기 위치조절수단(300)의 분사수단 삽입구(320)에는 웨이퍼에 세정액을 분사시키는 분사수단(10)이 마련되는데, 내부 삽입체(100)와 외부 커버체(200) 및 제1결합부(250)재로 구성될 수 있다.
이를 구체적으로 설명하면, 상기 내부 삽입체(100)는 일측은 개방되어 노즐호스(42)가 결합되고 타측은 폐쇄된 상태로 다단으로 형성될 수 있고, 외부 커버체(200)는 내부 삽입체(100)가 삽입되며 외부로 세정액을 분사하도록 구성되어 있다.
또한, 상기 제1 결합부재(250)는 상기 외부 커버체(200)와 결합되며 노즐이 통과하는 통과공(251)이 형성될 수 있고 노즐이 이탈되는 것을 방지하기 위해 실링부재 및 너트 등으로 추가로 마련될 수 있으나, 이에 제한을 하지 않는다.
먼저, 내부 삽입체(100)는 노즐 결합부(110)와 배출부(121), 유도 절개홈(122) 및 유입홈(123)으로 이루어지는 세정액 통과부(120)가 형성될 수 있으며, 세정액 통과부(120) 하부에 안착단턱(124)이 형성되고, 그 하부로 나사산이 형성될 수 있다.
상기 노즐 결합부(110)는 노즐이 삽입되도록 중공형상으로 이루어질 수 있고, 상기 세정액 통과부(120)에서 상기 배출부(121)는 노즐이 삽입되는 부분의 반대 방향에서 상기 노즐 결합부(110)(와 직교하는 방향으로 관통 형성되되, 하나의 관통공으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 유도 절개홈(122)은 상기 배출부(121)에서 배출되는 세정액이 이동할 수 있는 경로의 역할을 하는 것으로, 상기 세정액 통과부(120)의 끝단 둘레에 사선으로 절개되어 형성되며 유도 절개홈(122)은 2개가 형성될 수 있으나, 이에 제한을 하지 않는다.
그리고, 상기 유입홈(123)은 상기 세정액 통과부(120)의 타측 끝단에 둘레의 내측에 형성된 원형의 홈으로 상기 유도 절개홈(122)으로 유입된 세정액이 위치될 수 있도록 하며 상기 유도 절개홈(122)에서 유입된 세정액이 회전하는 공간이라고 볼 수 있다.
아울러, 상기 외부 커버체(200)는 내부에는 유도 절개홈(122)이 형성된 세정액 통과부(120)의 둘레가 안착되는 제1 안착부(220) 및 상기 안착단턱(124)과 밀착되어 세정액이 유출되는 것을 방지하는 제2 안착부(225)가 형성될 수 있고, 그 하부에는 상기 내부 삽입체(100)의 나사산과 결합되는 나사산이 형성될 수 있다.
또한, 상기 세정액 통과부(120)에서 배출되는 세정액을 외부로 분사하도록 상기 제1 안착부(220)에서 외부로 관통 형성되는 분사구(210)가 형성되어 있으며, 이에 따라 내부 삽입체(100)를 통해 세정액이 회오리치면서 외부 커버체(200)의 분사구(210)를 통해 미스트 형태로 분사되어 웨이퍼(5)를 세정할 수 있다.
이때, 상기 내부 삽입체(100)와 외부 커버체(200) 결합 시 상기 외부 커버체(200)의 제1 안착부(220)와 상기 세정액 통과부(120)의 끝단 둘레가 접합 상태로 결합되고, 상기 세정액 통과부(120)의 외측 둘레면과 접하는 상기 외부 커버체(200)의 내부면은 일정간격 이격된 형태로 이루어지는 것이 바람직하다.
구체적으로, 상기 내부 삽입체(100)는 상기 외부 커버체(200)의 내부에 삽입되며 노즐호스(42)를 통해 전달된 세정액을 내부 삽입체(100)의 배출부(121)를 통해 세정액이 배출될 수 있다.
배출된 세정액은 상기 세정액 통과부(120)의 외측 둘레면과 상기 외부 커버체(200)의 내부면 사이의 틈(270)으로 흐르게 되고 세정액은 자연스럽게 사선으로 절개되어 형성된 유도 절개홈(122)을 통해 유입홈(123)으로 들어가게 되는 것이다.
이에 따라, 세정액이 유도 절개홈(122)을 통해 원형의 홈 형상인 유입홈(123)으로 유입되면서 회호리 형상을 그리게 되고, 회오리 방향으로 이동하는 세정액은 외부 커버체(200)의 분사구(210)를 통해 미스트 형태로 배출됨으로써, 수압을 일정부분 향상시키면서 웨이퍼(5)로 세정액 분사가 가능해 웨이퍼(5) 세정을 효율적으로 할 수 있다.
추가로, 도 7 내지 8에 도시된 바와 같이 상기 세정부(1)에 세정액을 공급하기 위한 세정액 공급부(40)가 더 형성될 수 있으며, 세정액 공급부(40)는 세정액이 공급되는 배관과 연결되는 배관연결수단(41)과, 상기 배관연결수단(41)에 연결되어 공급되는 세정액을 분배시키도록 제1 연결구(410), 제2 연결구(420), 제3 연결구(430) 및 제2 결합부재(440)로 구성되는 분배수단(400)을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 분배수단(400)을 통해 분배된 세정액을 분사수단(10)을 전달하며, 일단은 제1 노즐호스 통과공(412)에 위치하고 타단은 상기 내부 삽입체(100)에 위치하는 노즐호스(42)가 포함될 수 있다.
이를 구체적으로 설명하면, 상기 제1 연결구(410)는 일측이 상기 배관연결수단(41) 측에 배치되고, 타측은 중앙에서 일정간격 이격된 지점까지 형성되는 장착홈(411) 및 상기 장착홈(411)의 외측으로 원형의 패턴을 나타나면서 다수로 형성되며 노즐호스(42)의 끝단이 끼워지는 제1 노즐호스 통과공(412) 이 형성될 수 있다.
또한, 제2 연결구(420)는 상기 제1 연결구(410)의 장착홈(411)과 결합될 수 있도록 장착돌기(421)가 돌출 형성되며 상기 제1 노즐호스 통과공(412)에 대응하는 위치에 제2 노즐호스 통과공(422)이 형성될 수 있다.
아울러, 제3 연결구(430)는 내부가 관통 형성된 것이나, 상기 제2 연결구(420)가 삽입되어 이탈되지 않도록 중심 방향으로 일정간격 돌출된 이탈방지턱(431)이 형성될 수 있다.
다시말해, 제2 연결구(420)의 장착돌기(421)가 제1 연결구(410)의 장착홈(411)에 삽입되어 결합되고 제3 연결구(430)는 제2 연결구(420)가 결합된 제1 연결구(410)의 일부를 덮은 상태로 제1 연결구(410)와 나사결합 될 수 있다.
또한, 제2 결합부재(440)는 상기 제1 결합부재(250)와 마찬가지로 상기 제1 연결구(410)의 일측 내부에 형성된 나사산과 결합되도록 이루어져 있으며, 노즐호스(42)가 통과하는 통과공(441)이 형성될 수 있고 노즐이 이탈되는 것을 방지하기 위해 실링부재 및 너트 등으로 추가로 마련될 수 있으나, 이에 제한을 하지 않는다.
여기에 더해, 배관에서 공급되는 세정액이 노즐호스(42)와 제1 노즐호스 통과공(412) 사이 틈으로 유출되지 않도록 도 9 내지 10에 도시된 바와 같이, 상기 노즐호스와 상기 제1 노즐호스 통과공(412) 사이에 실링재(60)를 삽입될 수 있다.
즉, 상기 노즐호스(42)의 일단에 실링재(60)를 끼워 상기 제1 노즐호스 통과공(412)에 삽입 후 제1, 2, 3 연결구(410, 420, 430)를 결합하게 되면 실링재(60)가 상기 제1 노즐호스 통과공(412)으로 밀려들어가면서 밀착되어 세정액이 유출되는 것을 방지할 수 있다.
이를 좀더 보충 설명하면, 상기 실링재(60)는 노즐호스(42)가 외부로 빠지는 것을 방지함과 동시에 상기 노즐호스(42)를 따라 외부로 배출되는 세정액을 차단할 수 있도록 한 것이다.
또한, 상기 내부 삽입체(100)와 결합되는 노즐호스(42)의 타단에도 실링재(60)를 끼워 사용할 수 있으나, 이에 제한을 하지 않는다.
이로서, 분배수단(400)은 배관에서 공급되는 세정액을 다수개의 노즐호스(42)를 통해 분사수단(10)에 균등하게 공급할 수 있다.
이를 좀 더 보충 설명하면, 상기 분배수단(400)은 하나의 배관에서 공급되는 세정액을 위치조절수단(300)에 장착되는 분사수단(10)의 개수에 맞게 균등하게 분배하여 공급함으로써, 웨이퍼(5)의 전체면에 같은 양의 세정액이 분사되어 세정액의 양을 줄일 수 있는 장점을 얻게 되는 것이다.
도 11은 본 발명의 화학기계연마 장비의 웨이퍼 세정 장치의 사용 상태도로 위치조절수단(300)에 의한 위치, 간격, 각도 및 거리가 조절된 분사수단(10)은 분배수단(400)에서 균일하게 분배된 세정액을 공급받아 웨이퍼(5)에 미스트 형태로 고르게 세정액을 분사할 수 있는 것이다.
이에 따라, 세정액을 분사되는 반경 조절이 가능해 웨이퍼(5)에 집중적으로 분사되도록 하여 세정액이 웨이퍼(5)를 벗어나 분사되는 것을 방지할 뿐만 아니라 웨이퍼(5)의 크기에 따라 분사되는 위치를 다르게 하여 사용할 수 있고, 각각을 웨이퍼(5)의 중심에서 둘레까지 분사되도록 조절해 웨이퍼의 일부분에만 분사되어 세정능력이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 집중적으로 세정되어야 할 부분에 세정액이 분사되도록 할 수 있고, Defect(결함) 제거 향상 및 Etching Profile 조절이 가능함으로써 사용되는 세정액의 양을 절감시킬 수 있고, 동일한 크기의 웨이퍼(5)를 세정할 때 세정액이 분사되는 위치를 설정해두면 변경하지 않고 그대로 사용가능하여 세정능력을 향상시킬 뿐만 아니라 세정액 사용을 절감할 수 있다.
아울러, 분배수단(400) 및 다수개의 분사수단(10)을 통해 웨이퍼(5)에 균등하게 세정액을 공급할 수 있을 뿐만 아니라 웨이퍼(5) 상에 마이크로 스크레치 또는 제거율 분균일과 같은 불량이 생기는 것을 방지할 수 있다.
여기에 더해 상기 거치바(8)의 양 쪽 끝단에는 상기 거치바(8)를 고정하면서 상기 거치바(8)를 상하로 이동시켜 상기 세정부(1)의 높낮이를 조절할 수 있는 각각 형태가 다른 높이조절수단(50)이 더 연결될 수 있으며, 일측에 형성된 높이조절수단(50)은 상기 분배수단(400)을 고정하는 형태로 이루어질 수 있다.
이러한 높이조절수단(50)은 거치바(8)가 끼워지는 양측으로 다수의 홈(51)이 형성되어 있어 거치바(8)을 원하는 위치로 이동시킨 후 상기 홈(51)에 고정하는 방식으로 사용될 수 있다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 몇 가지 실시예들과 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 명세서에 기재된 기술적 사상의 범주를 일탈람이 없이 본 고안에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 보든 적절한 변경 및 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
분사수단 : 10
위치조절수단 : 20
분배수단 : 400

Claims (5)

  1. 웨이퍼가 수직으로 세워진 상태로 회전 가능하도록 웨이퍼의 하부를 지지하는 웨이퍼 회전롤러;
    웨이퍼의 양면을 스크러빙 할 수 있도록 웨이퍼의 양단에 배치되어 서로 반대방향으로 회전하는 한 쌍의 브러쉬 롤러; 및
    상기 웨이퍼의 양측에 거치바에 거치되어 각각 배치되고, 웨이퍼의 양면에 세정제를 각각 분사하는 분사수단이 구비되며, 각각의 분사수단과 결합하여 분사수단의 좌우 위치와 각도 및 분사수단의 웨이퍼까지의 전후거리를 조정할 수 있는 다수의 위치조절수단이 마련된 세정부;를 포함하며,
    상기 위치조절수단은
    상부에 상기 거치바가 관통하도록 웨이퍼의 회전방향인 좌우방향으로 관통 형성되는 거치바 삽입구;
    하부에 상기 분사수단이 관통되도록 상기 거치바 삽입구와 수직방향인 전후방향으로 형성되는 분사수단 삽입구;
    상기 거치바 삽입구에서 상부 끝단까지 좌우방향으로 절개된 상부 절개부;
    상기 분사수단 삽입구가 형성된 일측면에서 중앙까지 상부로 일정간격 절개되는 제1 절개부, 상기 제1 절개부의 상부에서 수직방향으로 절개되는 제2 절개부 및 상기 제2 절개부에서 중앙 하부로 일정간격 절개된 제3 절개부를 포함하는 하부 절개부; 및
    상기 상부와 하부에 각각 상부 절개부 및 하부 절개부를 조임과 풀림할 수 있도록 형성된 나사 삽입구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기계연마 장비의 웨이퍼 세정 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 분사수단은
    일측에 노즐호스가 결합되고 타측은 폐쇄된 상태로 다단으로 형성되는 내부 삽입체; 및
    상기 내부 삽입체가 삽입되며 물을 분사하는 외부 커버체;를 포함하되,
    상기 내부 삽입체는
    내부에 노즐호스가 삽입되도록 중공형상으로 이루어지는 노즐 결합부;
    상기 노즐호스가 삽입되는 부분의 반대방향에서 노즐 결합부와 직교하는 방향으로 관통 형성되는 배출부, 상기 타측 끝단 둘레에서 사선으로 절개되어 형성되는 유도 절개홈 및 상기 유도 절개홈의 내측에 형성되는 유입홈이 형성되는 세정액 통과부;를 포함하며,
    상기 외부 커버체는
    내부에 상기 세정액 통과부의 타측 끝단 둘레가 안착되는 제1 안착부; 및
    상기 세정액 통과부에서 배출되는 세정액을 외부로 분사하도록 상기 제1 안착부에서 외부로 관통 형성되는 분사구가 형성되는 것을 특징으로 하는 화학기계연마 장비의 웨이퍼 세정 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 분사수단에 세정액을 공급하는 세정액 공급부;를 더 포함하되,
    상기 세정액 공급부는
    세정액이 공급되는 배관과 연결되는 배관연결수단;
    상기 배관연결수단에 연결되여 공급되는 세정액을 분배시키는 분배수단; 및
    상기 분배수단를 통해 공급되는 세정액을 분사수단에 공급하는 노즐호스;를 포함하며,
    상기 분배수단은
    일측은 상기 배관연결수단 측에 배치되고, 타측은 제1 노즐호스 장착공 및 중앙에 장착홈이 형성되는 제1 연결구;
    상기 제1 연결구의 장착홈과 결합될 수 있도록 장착돌기가 형성되며 상기 제1 노즐호스 장착공에 대응하는 위치에 제2 노즐호스 통과공이 형성된 제2 연결구; 및
    상기 제2 연결구가 삽입된 상태로 상기 제1 연결구와 결합되는 제3 연결구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기계연마 장비의 웨이퍼 세정 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 거치바의 양 쪽 끝단에 상기 세정부의 높낮이를 조절할 수 있는 높이조절수단이 더 연결되는 것을 특징으로 하는 화학기계연마 장비의 웨이퍼 세정 장치.
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