KR102406089B1 - 백노즐 이물질 제거장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼 세정장치에 관한 것으로, 특히 백노즐 바디 혹은 그 주변의 이물질을 제거하기 위한 장치에 관한 것으로, 웨이퍼를 지지하여 제1방향으로 회전시키는 스핀 헤드와; 상기 웨이퍼 배면으로 약액 및 기체를 분사하여 세정하는 백노즐 바디;를 포함하되, 상기 백노즐 바디는,
약액 및 기체 각각을 이송시키기 위한 백노즐 배관들을 내부에 수용하는 백노즐 바디부와; 상기 백노즐 바디부의 상부에 위치하되, 상기 백노즐 배관의 일측에 각각 결합되어 약액 혹은 기체를 분사하는 다수의 백노즐이 노출되어 있고 다수의 통공들이 형성되어 있는 노즐 캡과; 상기 백노즐 바디부에 형성된 흡입공과 상기 다수의 통공들을 통해 상기 노즐 캡 상부면에 맺혀 있는 유체 및 이물질을 흡입하는 흡입기;를 포함함을 특징으로 한다.

Description

백노즐 이물질 제거장치{APPARATUS FOR REMOVING A PARTICLE ON BACK NOZZLE}

본 발명은 반도체 웨이퍼 세정장치에 관한 것으로, 특히 백노즐 바디 혹은 그 주변의 이물질을 제거하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조 공정중 웨이퍼 표면에 남아있는 불순물 입자나 폴리머를 제거하기 위하여 웨이퍼 세정장치를 이용한다. 반도체 웨이퍼 세정장치의 경우 모델에 따라 다르지만 보통 프론트 노즐과 백노즐을 이용하여 웨이퍼의 양면에 대해 세정 처리한다.

세정 처리후 웨이퍼를 회전시켜 건조하는 단계에서 백노즐 부위에 진공이 발생하여 회전 정지시 약액이 웨이퍼 배면에 묻어 결함을 발생시키고 후속 웨이퍼 진공 척킹시 언척킹을 유발한다.

이를 첨부 도면을 참조하여 부연 설명하면, 도 1은 웨이퍼 세정장치를 구성하는 백노즐(back nozzle) 바디(body)를 예시한 것으로, 백노즐 바디(100)의 상부에는 웨이퍼의 저면을 향하여 약액(chemical)을 분사하기 위한 노즐(110)과 순수(DIW)를 분사하기 위한 노즐(120) 및

를 분사하기 위한 노즐(130)이 구비된다.

도 1의 (a)에 도시한 바와 같은 백노즐 바디(100)의 경우 건조단계에서

분사에 의해 스플래쉬(splash)가 발생하게 되고, 이러한 스플래쉬에 의해 물방울들(140)이 상부에 위치하게 되는 웨이퍼 배면으로 튐으로써, 결과적으로 웨이퍼 배면에 결함이 발생된다.

이러한 문제를 해결하기 위해 몇몇 장비들에서는 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이 백노즐 바디(100)의 상부 노즐캡(150)에 경사를 주어 물방울(140)이 캡 경사면에 안착하지 못하도록 하여 상술한 문제의 발생을 원천적으로 제거하려 하였으나, 백노즐 바디(100)의 캡 경사면에 안착한 물방울(140)들의 일부는 표면장력에 의해 그대로 남아 있어 상술한 문제가 반복된다.

대한민국 공개특허공보 제10-2006-0001457호

이에 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 발명으로서, 본 발명의 목적은 웨이퍼 세정장치에 있어서 백노즐 바디에 혹은 그 주변에 묻게 되는 이물질로 인해 드라이(dry) 불량이 발생한다거나 웨이퍼 배면에 결함이 발생하는 것을 방지할 수 있는 백노즐 이물질 제거장치를 제공함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 백노즐 이물질 제거장치는,

웨이퍼를 지지하여 제1방향으로 회전시키는 스핀 헤드와;

상기 웨이퍼 배면으로 약액 및 기체를 분사하여 세정하는 백노즐 바디;를 포함하되, 상기 백노즐 바디는,

약액 및 기체 각각을 이송시키기 위한 백노즐 배관들을 내부에 수용하는 백노즐 바디부와;

상기 백노즐 바디부의 상부에 위치하되, 상기 백노즐 배관의 일측에 각각 결합되어 약액 혹은 기체를 분사하는 다수의 백노즐이 노출되어 있고 다수의 통공들이 형성되어 있는 노즐 캡과;

상기 백노즐 바디부에 형성된 흡입공과 상기 다수의 통공들을 통해 상기 노즐 캡 상부면에 맺혀 있는 유체 및 이물질을 흡입하는 흡입기;를 포함함을 특징으로 하며,

더 나아가 상술한 구성의 백노즐 이물질 제거장치에 있어서, 상기 백노즐 바디부는 내부에 상기 백노즐 배관들을 수용하기 위한 중공의 원통형 형상을 가짐을 특징으로 한다.

또한 상술한 구성의 백노즐 이물질 제거장치에 있어서, 상기 노즐 캡의 상부면은 경사지게 형성되고 그 경사면에 상기 통공들이 형성됨을 또 다른 특징으로 한다.

상술한 기술적 과제 해결 수단에 따르면, 본 발명의 실시예에 따른 백노즐 이물질 제거장치는 백노즐 바디를 구성하는 노즐 캡의 상부 면에 다수의 통공을 형성하고 흡입기를 이용해 상기 통공들 주변에 강력한 흡입력이 발생하도록 유도함으로써, 백노즐 바디의 노즐 캡 상부에 맺히거나 웨이퍼(W) 배면으로부터 리바운드되는 물방울 및 기타 이물질들을 백노즐 바디를 통해 외부로 배출시켜, 물방울 혹은 이물질로 인한 웨이퍼(W) 디펙 발생 가능성을 현저히 낮출 수 있는 장점이 있다.

도 1은 웨이퍼 세정장치를 구성하는 백노즐(back nozzle) 바디(body) 예시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정장치를 구성하는 백노즐 바디 예시도.
도 3은 도 2에 도시한 백노즈 바디의 단면 및 평면 예시도.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명의 목적들, 기술적 해법들 및 장점들을 분명하게 하기 위하여 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 통상의 기술자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다.

또한 본 발명의 상세한 설명 및 청구항들에 걸쳐, '포함하다'라는 단어 및 그 변형은 다른 기술적 특징들, 부가물들, 구성요소들 또는 단계들을 제외하는 것으로 의도된 것이 아니다. 통상의 기술자에게 본 발명의 다른 목적들, 장점들 및 특성들이 일부는 본 설명서로부터, 그리고 일부는 본 발명의 실시로부터 드러날 것이다. 아래의 예시 및 도면은 실례로서 제공되며, 본 발명을 한정하는 것으로 의도된 것이 아니다. 더욱이 본 발명은 본 명세서에 표시된 실시예들의 모든 가능한 조합들을 망라한다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다.

본 명세서에서 달리 표시되거나 분명히 문맥에 모순되지 않는 한, 단수로 지칭된 항목은, 그 문맥에서 달리 요구되지 않는 한, 복수의 것을 아우른다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정장치를 구성하는 백노즐 바디(200) 및 그 주변 구성을 예시한 것이며, 도 3은 도 2에 도시한 백노즈 바디(200)의 단면 및 평면도를 예시한 것이다.

도 2를 참조하면, 우선 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정장치는 약액 처리 대상물인 웨이퍼(W)를 지지하는 지지부로서 스핀 헤드가 구비되며, 이러한 스핀 헤드는 웨이퍼(W)를 지지하여 제1방향으로 회전시킨다. 더 나아가 상기 스핀 헤드는 웨이퍼(W)의 둘레를 지지하여 고정시키는 복수의 가이드핀(230)을 구비한다.

상기 스핀 헤드는 회전 가능하게 설치되어 지지된 웨이퍼(W)를 수평 자세로 회전시킨다. 스핀 헤드의 회전 중심부는 회전축을 형성하고 그 회전축 상에는 본 발명의 실시예에 따른 백노즐 바디(200)가 위치한다.

본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 세정장치의 백노즐 이물질 제거장치를 구성하는 백노즐 바디(200)는 웨이퍼(W) 배면으로 약액(예를 들면 세정액) 및 기체(예를 들면

)를 분사하여 세정하는 역할을 수행한다.

이러한 백노즐 바디(200)는 도 3에 도시한 바와 같이 약액 및 기체 각각을 이송시키기 위한 백노즐 배관들(212a,214a,216a)을 내부에 수용하는 백노즐 바디부(205)와,

상기 백노즐 바디부(205)의 상부에 위치하되, 상기 백노즐 배관(212a,214a,216a)의 일측에 각각 결합되어 약액 혹은 기체를 분사하는 다수의 백노즐(212,214,216)이 노출(혹은 돌출)되어 있고 다수의 미세 통공들(218)이 형성되어 있는 노즐 캡(210)으로 구성된다.

상기 노즐 캡(210)과 백노즐 바디(205)는 일체화된 형상으로 제작될 수 있으며, 분리 가능한 구성으로 상호 결합될 수도 있다.

더 나아가 상기 백노즐 바디부(205)는 내부에 백노즐 배관들(212a,214a,216a)을 수용하는 중공의 원통형 형상을 가지는 배관일 수 있다. 이러한 백노즐 바디부(205)의 저면부에는 내부 공기를 흡입하기 위한 흡입기(300)가 연결되는 흡입공(217)이 더 형성될 수 있다.

아울러 상기 노즐 캡(210)의 상부면은 경사지게 형성되고 그 경사면에 미세 통공들(218)이 형성될 수 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐, 도 1의 (a)와 같이 노즐 캡(210)의 상부면은 평탄면을 이루되, 그 평탄면에 미세 통공들(218)이 형성될 수도 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 세정장치의 백노즐 이물질 제거장치는 백노즐 바디부(205)에 형성된 흡입공(217)과 상기 다수의 통공들(218)을 통해 노즐 캡(210) 상부면에 맺혀 있는 유체(예를 들면 물방울) 및 이물질을 흡입하는 흡입기(300)를 더 포함한다. 이러한 흡입기(300)는 웨이퍼 세정장치의 메인 제어부에 의해 그 동작이 온/오프 제어될 수 있다.

참고적으로 도 2 및 도 3에서 백노즐 212는 웨이퍼(W) 배면에 약액(chemical)을 분사하기 위한 노즐이라 가정하고, 백노즐 214는 초순수(DIW)를 분사하기 위한 노즐이고, 백노즐 216은

를 분사하기 위한 노즐인 것으로 가정하기로 한다. 이들 노즐의 위치와 수는 필요에 따라 가변될 수 있다.

도 2에서 미설명된 참조번호 240은 웨이퍼(W) 전면에 약액을 분사하는 프론트 노즐을 포함하는 디스펜서를 도시한 것이다.

이하 도 2 및 도 3에 도시한 웨이퍼 세정장치의 백노즐 이물질 제거장치의 동작을 부연 설명하기로 한다.

우선 스핀 헤드의 회전에 의해서 수평 자세로 회전하는 웨이퍼(W)에는 웨이퍼(W) 상방의 디스펜서(240)와 하방의 백노즐 바디(200)에 각각 위치하는 프론트 노즐과 백노즐(212,214)을 통해 약액 및/또는 초순수로 구성된 세정액이 분사(분출)됨으로써 웨이퍼(W) 양면은 세정된다.

이러한 세정 공정에서 백노즐(212,214)에 의해 분사된 유체는 웨이퍼(W)의 배면에 맞고 리바운드(rebound)되어 다시 백노즐 바디(200), 보다 상세하게는 백노즐 바디(200)의 노즐 캡(210)에 떨어지게 된다. 노즐 캡(210)으로 떨어진 유체는 노즐 캡(210) 주변에 형성되는 기류에 의해 다시 웨이퍼(W)의 배면에 묻어 마르거나 프론트 측(front side)으로 흘러 퓸(fume)성 파티클(particle)을 형성하게 된다.

이는 곧 웨이퍼(W)에 디펙을 발생시키는 요인이 되므로, 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 세정장치의 메인 제어부는 흡입기(300)를 구동 제어하여 백노즐 바디부(205)에 형성된 흡입공(217)과 노즐 캡(210) 상부에 형성된 다수의 통공들(218)을 통해 공기를 흡입한다.

이에 노즐 캡(210) 상부면에 형성된 다수의 통공들(218) 주변에는 강력한 흡입력이 발생함으로써, 그 통공들(218) 주변에 맺혀 있거나 웨이퍼(W)의 배면에 맞고 리바운드되는 유체 및 이물질들은 상기 통공들(218)을 통해 백노즐 바디부(205) 내로 흡입되어 백노즐 바디부(205)에 형성된 흡입공(217)을 통해 백노즐 바디부(205) 외부로 배출된다.

이로써 웨이퍼 세정공정 중에 백노즐 바디(200)의 노즐 캡(210) 상부에 맺히거나 웨이퍼(W) 배면으로부터 리바운드되는 물방울 및 기타 이물질들은 백노즐 바디(200) 내부를 통해 외부로 배출되기에, 세정액 등으로 인한 웨이퍼(W) 디펙 발생 가능성을 현저히 낮출 수 있는 장점이 있다.

이상 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 예를 들면, 본 발명의 실시예에 따른 흡입기의 구동은 웨이퍼(W) 배면에 유체를 분사하고 건조하는 공정 사이에서 이루어지는 것이 바람직하다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (3)

1. 웨이퍼를 지지하여 제1방향으로 회전시키는 스핀 헤드와;
   상기 웨이퍼 배면으로 약액 및 기체를 분사하여 세정하는 백노즐 바디;를 포함하되, 상기 백노즐 바디는,
   약액 및 기체 각각을 이송시키기 위한 백노즐 배관들을 내부에 수용하기 위한 중공의 원통형 형상을 가지며, 상기 중공의 원통형 형상의 저면부에 흡입공이 형성된 백노즐 바디부와;
   상기 백노즐 바디부의 상부에 위치하되, 상기 백노즐 배관의 일측에 각각 결합되어 약액 혹은 기체를 분사하는 다수의 백노즐이 경사진 상부면 밖으로 노출되어 있고, 상기 경사진 상부면에는 다수의 통공들이 형성되어 있는 노즐 캡과;
   상기 백노즐 바디부에 형성된 흡입공과 연결되어 상기 다수의 통공들을 통해 상기 노즐 캡 상부면에 맺혀 있는 유체 및 이물질을 흡입하는 흡입기와;
   상기 웨이퍼 배면으로 약액 분사후 상기 흡입기를 구동 제어하여 상기 노즐 캡 상부면에 맺혀 있는 유체 및 이물질들을 흡입시키는 메인 제어부;를 포함함을 특징으로 하는 백노즐 이물질 제거장치.
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