KR102379439B1 - 웨이퍼 세척 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 캐리어 상의 웨이퍼를 세척하기 위한 웨이퍼 세척 장치를 제공하는 것으로서, 상기 웨이퍼 세척 장치는 싱크대, 행거, 지그, 개폐 기구, 회전 기구, 승강 기구 및 적어도 하나의 세척 노즐을 포함하여 구성된다. 행거의 적어도 일부분은 싱크대의 상부에 현수(懸垂) 설치된다. 지그는 행거에 설치되되 싱크대의 상부에 현수 설치되고, 지그는 캐리어를 적재하기 위한 마스크 및 캐리어를 마스크에 압착하기 위한 압착 커버를 포함하여 구성되며, 마스크에는 웨이퍼를 노출시키기 위한 통공이 개방 형성되고, 통공은 싱크대를 향하여 하향 배치된다. 개폐 기구는 마스크 및 압착 커버 사이에 연결되어 마스크 및 압착 커버를 상대적으로 이동시켜 지그를 개방 또는 폐쇄한다. 회전 기구는 지그와 연동되어 지그의 수평 회전을 구동할 수 있다. 승강 기구는 지그와 연동되어 지그의 승강을 구동할 수 있다. 세척 노즐은 싱크대 내에 설치되되 통공을 향하여 상향 배치된다.

Description

웨이퍼 세척 장치{Wafer Rinsing Device}
본 발명은 반도체 기술 분야에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웨이퍼의 후기 공정에 적용되는 웨이퍼 세척 장치에 관한 것이다.
종래의 웨이퍼 에칭 공정에서는 화학 약품을 이용하여 웨이퍼의 표면을 처리하여야 하는데, 에칭 공정을 완성한 후 반드시 화학 약품을 깨끗하게 세척하여야만 후속 공정을 계속하여 수행할 수 있다. 종래 통상적으로 사용되는 세척 방식으로서, 웨이퍼를 필름에 접착시키고 상기 필름을 외부 프레임에 팽팽하게 고정시킨 다음 로봇 암을 이동시키면서 세척할 수 있게 된다. 통상적으로, 세척을 수행할 때 웨이퍼는 상향 고정 배치되고, 웨이퍼의 상부에는 가동 노즐이 설치되어 하향으로 웨이퍼에 세척액을 분사하게 되는데, 이러한 세척 방식은 가동 노즐의 분사 범위를 제어하기 어려울 뿐만 아니라 세척액의 누출을 제어하기도 어렵다.
따라서, 본 발명인은 상기와 같은 종래 기술에 대한 많은 연구와 이론적 적용 끝에 상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명을 안출하게 되었다.
본 발명은 웨이퍼의 후기 공정에 적용되는 웨이퍼 세척 장치를 제공한다.
본 발명은 캐리어 상의 웨이퍼를 세척하기 위한 웨이퍼 세척 장치를 제공하는 것으로서, 캐리어는 환형 프레임 및 환형 프레임에 팽팽하게 설치되는 필름을 포함하여 구성되어 웨이퍼가 필름에 접착되고, 웨이퍼 세척 장치는 싱크대, 행거, 지그, 개폐 기구, 회전 기구, 승강 기구 및 적어도 하나의 세척 노즐을 포함하여 구성된다. 행거의 적어도 일부분은 싱크대의 상부에 현수(懸垂) 설치된다. 지그는 행거에 설치되되 싱크대의 상부에 현수 설치되고, 지그는 캐리어를 적재하기 위한 마스크 및 캐리어를 마스크에 압착하기 위한 압착 커버를 포함하여 구성되며, 마스크에는 웨이퍼를 노출시키기 위한 통공이 개방 형성되고, 통공은 싱크대를 향하여 하향 배치된다. 개폐 기구는 마스크 및 압착 커버 사이에 연결되어 마스크 및 압착 커버를 상대적으로 이동시켜 지그를 개방 또는 폐쇄한다. 회전 기구는 지그와 연동되어 지그의 수평 회전을 구동할 수 있다. 승강 기구는 지그와 연동되어 지그의 승강을 구동할 수 있다. 세척 노즐은 싱크대 내에 설치되되 통공을 향하여 상향 배치된다.
본 발명에 따른 웨이퍼 세척 장치에 있어서, 압착 커버에는 압착 평면이 구비되고 압착 평면은 마스크를 향하여 배치된다. 마스크와 싱크대 사이에는 간극이 형성된다. 통공의 내측 가장자리에는 실링 와셔가 설치된다. 실링 와셔에는 마스크가 감입 고정된다. 통공의 외주에는 추면(錐面)이 설치되고, 추면은 싱크대를 향하여 하향 배치된다.
본 발명에 따른 웨이퍼 세척 장치에 있어서, 싱크대 내에는 분기 노즐이 설치된다. 싱크대에는 배기 통로가 설치되고, 배기 통로의 적어도 일부분에는 상하로 절곡된 워터 배리어가 형성된다. 배기 통로는 싱크대 내측벽의 하부와 연통된다. 싱크대의 하부면에는 배수홀이 개방 형성된다.
본 발명에 따른 웨이퍼 세척 장치에 있어서, 개폐 기구는 적어도 하나의 기압 실린더를 포함하여 구성되고, 기압 실린더는 마스크 및 압착 커버 사이에 연결된다. 회전 기구는 승강 기구에 의하여 구동되어 지그와 함께 승강 이동한다. 회전 기구는 회전 샤프트 및 모터를 포함하여 구성되고, 회전 샤프트는 압착 커버와 연결되며 모터는 회전 샤프트와 연동된다. 회전 샤프트와 모터 사이는 동력 전달 벨트에 의하여 연결되어 연동된다. 승강 기구는 지그와 연동되는 기압 실린더를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 웨이퍼 세척 장치에 있어서, 세척 노즐은 복수로 구비되고, 각 세척 노즐은 각각 서로 다른 세척액을 분사하기 위하여 사용된다.
본 발명에 따른 웨이퍼 세척 장치에 있어서, 지그를 통하여 웨이퍼의 세척면을 하향으로 배치하고 마스크로 캐리어를 커버링하며, 세척 노즐은 고정 설치되어 일정한 방향으로 분사한다. 따라서, 분사 범위를 정확하게 제어할 수 있음에 따라 세척액이 웨이퍼에만 접촉하도록 할 수 있고, 세척액이 웨이퍼를 세척한 다음 하향 배출되어 웨이퍼 캐리어와 접촉하지 않도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 세척 장치의 예시도이다.
도 2은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 세척 장치 중 마스크와 압착 커버가 접근하여 폐합되는 예시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 세척 장치 중 마스크가 싱크대를 폐합시키는 예시도이다.
도 4은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 세척 장치 중 세척액의 분사 및 배출 예시도이다.
도 5은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 세척 장치 중 급기및 습기 제거의 예시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예는 웨이퍼(20)를 세척하기 위한 웨이퍼 세척 장치를 제공한다. 웨이퍼(20)는 캐리어(10) 상에 적재되고, 캐리어(10)는 환형 프레임(11) 및 필름(12)을 포함하여 구성된다. 환형 프레임(11)은 바람직하게는 금속으로 제조된 환형편으로서, 구체적으로 말하면 환형 프레임(11)은 스테인레스 스틸로 제조될 수 있지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 필름(12)은 환형 프레임(11) 상에 팽팽하게 설치되고, 웨이퍼(20)는 필름(12) 중 환형 프레임(11)에 의하여 둘러싸인 구역 내에 고정될 수 있다. 구체적으로 말하면, 환형 프레임(11) 및 웨이퍼(20)는 필름(12)의 동일한 면에 접착되고, 웨이퍼(20)는 환형 프레임(11) 내에 위치하되 환형 프레임(11)과 이격되게 배치된다. 본 발명에 따른 웨이퍼 세척 장치는 바람직하게 두께가 약 100μm인 4인치 박형 웨이퍼(20)에 적용될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
본 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 웨이퍼 세척 장치는 적어도 싱크대(100), 행거(200), 지그(300), 개폐 기구(400), 회전 기구(500), 승강 기구(600) 및 적어도 하나의 세척 노즐(710)을 포함하여 구성된다.
본 실시예에 있어서, 행거(200)는 싱크대(100)의 일측에 설치되고 행거(200)로부터 캔틸레버(210)가 연장 형성되며, 캔틸레버(210)는 싱크대(100)의 상부에 현수 설치된다.
지그(300)는 캔틸레버(210)의 하부에 매달려 설치되되 싱크대(100)의 상부에 현수 설치될 수 있지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니다. 행거(200)는 싱크대(100)를 가로질러 배치되고 적어도 일부분이 싱크대(100)의 상부에 현수 설치됨으로써 지그(300)를 매달도록 형성할 수 있다. 본 실시예에 있어서, 지그(300)는 마스크(310) 및 압착 커버(320)를 포함하여 구성된다. 마스크(310)는 캐리어(10)를 적재하기 위한 것이고, 압착 커버(320)는 마스크(310)의 상부에 배치됨으로써 캐리어(10)를 마스크(310)로 압착시킬 수 있다. 마스크(310)에는 웨이퍼(20)를 노출시키기 위한 통공(301)이 개방 형성되고, 통공(301)은 싱크대(100)를 향하여 하향 배치된다. 통공(301)의 내측 가장자리에는 실링 와셔(311)가 설치되고, 실링 와셔(311)에는 바람직하게 마스크(310)가 감입 고정될 수 있다. 통공(3101)의 외주에는 추면(312)이 설치되고, 상기 추면(312)은 싱크대(100)를 향하여 하향 배치된다. 압착 커버(320)에는 압착 평면(321)이 구비되고, 압착 평면(321)은 마스크(310)를 향하여 배치된다.
개폐 기구(400)는 마스크(310) 및 압착 커버(320) 사이에 연결되어 마스크(310) 및 압착 커버(320)를 상대적으로 이동시켜 지그(300)를 개방 또는 폐쇄한다. 개폐 기구(400)은 적어도 하나의 기압 실린더를 포함하여 구성되고, 기압 실린더는 마스크(310) 및 압착 커버(320) 사이에 연결되며, 본 실시예에 있어서, 기압 실린더는 마스크(310)를 상승 구동시켜 압착 커버(320)에 가까워지도록 함으로써 캐리어(10)를 협착 고정시킬 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 승강 기구(600)는 지그(300)와 연동되는 전동 실린더(리니어 액추에이터) 또는 기타 특정 행정을 가지는 액추에이터 기구를 더 포함하여 구성됨으로써 지그(300)가 웨이퍼(20)를 지나치게 압착하여 웨이퍼(20)가 파괴되는 현상을 방지할 수 있다. 지그(300)가 개방될 때, 마스크(310) 및 압착 커버(320)가 분리되어 캐리어(10) 및 웨이퍼(20)를 마스크(310) 상에 배치하고 웨이퍼(20)는 마스크(310)의 통공(301)과 정렬됨으로써 하향으로 통공(301) 내로 노출될 수 있다.
도 2를 참조하면, 마스크(310) 및 압착 커버(320)가 접근하여 폐쇄될 때, 캐리어(10)는 마스크(310) 및 압착 커버(320) 사이에 협착 고정되고 압착 평면(321)은 필름(12)의 타면에 밀착되어 웨이퍼(20)를 지지함에 따라 필름(120)이 평평한 상태를 유지하도록 하고, 웨이퍼(20)가 실링 와셔(311)를 약간 압착함에 따라 웨이퍼(20)가 마스크(310)의 통공(301)과 긴밀히 결합되도록 한다.
회전 기구(500)는 지그(300)와 연동되어 지그(300)의 수평 회전을 구동할 수 있다. 구체적으로 말하면, 회전 기구(500)는 회전 샤프트(510) 및 모터(520)를 포함하여 구성될 수 있고, 회전 샤프트(510)는 압착 커버(320)와 연결되며, 회전 샤프트(510)와 모터(520) 사이는 동력 전달 벨트에 의하여 연결됨에 따라 모터(520)와 회전 샤프트(510)가 연동된다. 본 실시예에 있어서, 모터(520), 회전 샤프트(510) 및 동력 전달 벨터는 모두 행거(200) 내에 설치될 수 있으나 본 발명은 이에 한정되는 것이 아닌 바, 예를 들면 모터(520)는 행거(200) 내에 설치되지 않을 수 있고, 회전 샤프트(510)와 모터(520) 사이도 기어에 의하여 연동될 수도 있다.
도 3을 참조하면, 승강 기구(600)는 지그(300)와 연동되어 지그(300)의 승강을 구동할 수 있고, 승강 기구(600)는 바람직하게 행거(200)에 연결될 수 있는 바, 승강 기구(600)를 이동 가능한 행거(200)와 고정물 사이에 연결하여 행거(200)의 승강을 구동함으로써 지그(300)가 따라서 승강하도록 할 수 있고; 또한 승강 기구(600)를 고정된 행거(200)와 지그(300)에 연결하여 지그(300)가 따라서 승강하도록 할 수도 있다. 따라서, 상기 회전 기구(500)는 고정 설치될 수 있고, 승강 기구(600)에 의하여 구동되어 지그(300)와 함께 승강 이동하도록 할 수도 있다. 본 실시예에 있어서, 승강 기구(600)는 지그(300)와 연동되는 적어도 하나의 기압 실린더를 더 포함하여 구성될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 승강 기구(600)는 지그(300)와 연동되는 전동 실린더(리니어 액추에이터) 또는 기타 특정 행정을 가지는 액추에이터 기구를 포함하여 구성된다.
승강 기구(600)가 지그(300)를 구동하여 하강시킨 후 마스크(310)가 싱크대(100)를 폐합시킬 수 있고, 마스크(310) 및 싱크대(100) 사이에는 미소한 간극이 구비되여 마스크(310)가 회전되도록 할 수 있다.
도 4를 참조하면, 세척 노즐(710)은 싱크대(100) 내에 설치되되 통공을 향하여 상향 배치되고, 세척 노즐(710)은 세척액을 분사하기 위한 것으로서, 세척액은 물 또는 기타 화학 약품일 수 있다. 본 발명은 세척 노즐(710)의 수량을 한정하지 않는 바, 세척 노즐(710)은 복수개 설치될 수 있고, 각 세척 노즐(710)은 각각 서로 다른 세척액을 분사함으로써 다단계 세척을 수행할 수 있다.
회전 기구(500)가 지그(300)를 구동하여 수평 회전할 때, 세척 노즐(710)은 통공(301)을 향하여 통공(301)으로부터 노출된 웨이퍼(20)에 세척액을 분사함으로써 웨이퍼(20)를 세척할 수 있고, 세척액은 웨이퍼(20)를 세척한 후 추면(312)을 따라 하향으로 싱크대(100) 내에 유입됨에 따라 캐리어(10)에 유입 접촉되지 않으며, 싱크대(100)의 하부면에는 사용한 세척액을 배출하기 위한 배수홀이 개방 형성된다.
도 5를 참조하면, 싱크대(100) 내에는 분기 노즐(720)을 더 설치되고, 웨이퍼(20)를 세척한 후 분기 노즐(720)을 통하여 싱크대(100) 내에 기체를 유입시킴으로써 웨이퍼(20)를 건조시킬 수 있다. 본 실시예에 있어서, 분기 노즐(720)은 바람직하게 싱크대(100) 내로 질소 기체를 유입시킬 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아닌 바, 예를 들면 상기 기체는 공기일 수도 있다. 대응되게, 싱크대(100)에는 습한 기체를 배출하기 위한 배기 통로(110)가 설치된다. 습한 기체는 분기 노즐(720)의 정압 구동을 통하여 배기 통로(110)로 배출될 수 있고, 배기 통로(110)에서 부압을 제공함으로써 배출될 수도 있다. 본 실시예에 있어서, 배기 통로(110)는 싱크대(100) 내부 공간을 둘러싸는 환형 관로로서, 배기 통로(110)는 싱크대(100) 내측벽의 하부의 적어도 한 곳과 연통되고, 배기 통로(110)는 또한 싱크대(100)의 외부와 연통된다. 배기 통로(110)의 적어도 일부분에는 상하로 절곡된 워터 배리어(111)가 형성되고, 워터 배리어(111)는 사용한 세척액이 배기 통로(111)를 경유하여 싱크대(100)로부터 배출되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 배수홀(101) 및 배기 통로(110)를 통하여 사용한 세척액 및 기체를 각각 수집하여 후속적인 폐기 처리 또는 회수 재활용할 수 있다.
본 발명에 따른 웨이퍼 세척 장치에 있어서, 지그(300)를 통하여 웨이퍼(200)의 세척면을 하향으로 배치하고 마스크(310)로 캐리어(10)를 커버링하며, 세척 노즐(710)은 고정 설치되어 일정한 방향으로 분사한다. 따라서, 분사 범위를 정확하게 제어할 수 있음에 따라 세척액이 웨이퍼(20)에만 접촉하도록 할 수 있고, 세척액이 웨이퍼(20)를 세척한 다음 하향 배출되어 캐리어(10)와 접촉하지 않도록 할 수 있다.
상기 내용은 본 발명의 바람직한 실시예일 뿐, 본 발명의 특허청구범위를 한정하기 위한 것이 아닌 바, 기타 본 발명의 특허 정신을 이용한 등가적인 변화는 모두 본 발명의 특허청구범위에 속하는 것으로 이해하여야 할 것이다.
10 : 캐리어 11 : 환형 프레임
12 : 필름 20 : 웨이퍼
100 : 싱크대 101 : 배수홀
110 : 배기 통로 111 : 워터 배리어
200 : 행거 210 : 캔틸레버
300 : 지그 301 : 통공
310 : 마스크 311 : 실링 와셔
312 : 추면 320 : 압착 커버
321 : 압착 평면 400 : 개폐 기구
500 : 회전 기구 510 : 회전 샤프트
520 : 모터 600 : 승강 기구
710 : 세척 노즐 720 : 분기 노즐

Claims (16)

  1. 캐리어 상의 웨이퍼를 세척하기 위한 웨이퍼 세척 장치에 있어서, 상기 캐리어는 환형 프레임 및 상기 환형 프레임에 팽팽하게 설치되는 필름을 포함하여 구성되고, 상기 웨이퍼는 상기 필름에 접착되되, 상기 웨이퍼 세척 장치는,
    싱크대;
    적어도 일부분이 상기 싱크대의 상부에 현수(懸垂) 설치되는 행거;
    상기 행거에 설치되되 상기 싱크대의 상부에 현수 설치되는 지그로서, 상기 지그는 상기 캐리어를 적재하기 위한 마스크 및 상기 캐리어를 상기 마스크에 압착하기 위한 압착 커버를 포함하여 구성되며, 상기 캐리어는 상기 마스크와 상기 압착 커버 사이에 위치하고, 상기 캐리어의 필름의 일면은 상기 압착 커버를 향하고 상기 캐리어의 필름의 타면에 접착된 웨이퍼는 상기 마스크를 향하도록 상기 캐리어는 상기 마스크 상에 적재되고, 상기 마스크에는 상기 웨이퍼를 노출시키기 위한 통공이 개방 형성되고, 상기 통공은 상기 싱크대를 향하여 하향 배치되는 지그;
    상기 마스크 및 상기 압착 커버 사이에 연결되어 상기 마스크 및 상기 압착 커버를 상대적으로 이동시켜 상기 지그를 개방 또는 폐쇄하는 개폐 기구;
    상기 지그와 연동되어 상기 지그의 수평 회전을 구동할 수 있는 회전 기구;
    상기 지그와 연동되어 상기 지그의 승강을 구동할 수 있는 승강 기구; 및,
    상기 싱크대 내에 설치되되 통공을 향하여 상향 배치되는 적어도 하나의 세척 노즐; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세척 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압착 커버에는 압착 평면이 구비되고 상기 압착 평면은 상기 마스크를 향하여 배치되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세척 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 마스크와 상기 싱크대 사이에는 간극이 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세척 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 통공의 내측 가장자리에는 실링 와셔가 설치되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세척 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 실링 와셔에는 상기 마스크가 감입 고정되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세척 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 통공의 외주에는 추면(錐面)이 설치되고, 상기 추면은 상기 싱크대를 향하여 하향 배치되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세척 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 싱크대 내에는 분기 노즐이 설치되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세척 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 싱크대에는 배기 통로가 설치되고, 상기 배기 통로의 적어도 일부분에는 상하로 절곡된 워터 배리어가 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세척 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 배기 통로는 상기 싱크대 내측벽의 하부와 연통되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세척 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 싱크대의 하부면에는 배수홀이 개방 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세척 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 개폐 기구는 적어도 하나의 기압 실린더를 포함하여 구성되고, 상기 기압 실린더는 상기 마스크 및 상기 압착 커버 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세척 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 회전 기구는 상기 승강 기구에 의하여 구동되어 상기 지그와 함께 승강 이동되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세척 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 회전 기구는 회전 샤프트 및 모터를 포함하여 구성되고, 상기 회전 샤프트는 상기 압착 커버와 연결되며 상기 모터는 상기 회전 샤프트와 연동되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세척 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 회전 샤프트와 상기 모터 사이는 동력 전달 벨트에 의하여 연결되어 연동되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세척 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 승강 기구는 상기 지그와 연동되는 기압 실린더를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세척 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 세척 노즐은 복수로 구비되고, 각 상기 세척 노즐은 각각 서로 다른 세척액을 분사하기 위하여 사용되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세척 장치.
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