KR102623544B1 - 광 조사 기반 웨이퍼 세정 장치 및 그 세정 장치를 포함한 웨이퍼 세정 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 기술적 사상은 웨이퍼의 손상 없이 웨이퍼 상의 잔류물을 효과적으로 세정할 수 있는 광 조사 기반 웨이퍼 세정 장치, 및 그 세정 장치를 포함한 웨이퍼 세정 시스템을 제공한다. 그 광 조사 기반 웨이퍼 세정 장치는 광을 웨이퍼로 조사하는 광 조사부; 상기 웨이퍼가 배치되고, 상기 웨이퍼에 설정된 에너지의 광이 조사되도록 상기 웨이퍼의 위치를 조절하는 웨이퍼 처리부; 및 광의 조사가 완료된 상기 웨이퍼를 냉각하는 냉각부;를 포함하고, 상기 광 조사부, 웨이퍼 처리부, 및 냉각부가 수직 구조로 위에서부터 순차적으로 배치된다.

Description

광 조사 기반 웨이퍼 세정 장치 및 그 세정 장치를 포함한 웨이퍼 세정 시스템{Wafer cleaning apparatus based on light irradiation and wafer cleaning system comprising the same}
본 발명의 기술적 사상은 웨이퍼 세정 장치에 관한 발명으로, 특히 광 조사를 이용한 웨이퍼 세정 장치 및 그 세정 장치를 포함한 웨이퍼 세정 시스템에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정에 포함되는 각종 식각 공정, 이온 주입 공정, 포토 공정 등에서, 예를 들면 유기물을 포함하는 잔류물이 발생할 수 있다. 따라서, 반도체 장치 제조 공정의 단위 공정들 사이에 상기 잔류물을 제거하기 위한 세정 공정이 수행될 수 있다. 이러한 세정 공정에서, 반도체 기판, 게이트 구조물, 절연 구조물 등의 구성들의 손상을 방지하면서, 세정 효율을 높일 수 있는 세정 공정 조건들이 연구되고 있다. 예컨대, 최근 반도체 장치의 집적도 증가에 따른 디자인 룰이 감소하면서, 세정 공정에서 패턴 리닝(pattern leaning)의 문제가 발생하고 있고, 이러한 패턴 리닝 문제를 해결하기 위한 연구가 진행되고 있다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 웨이퍼의 손상 없이 웨이퍼 상의 잔류물을 효과적으로 세정할 수 있는 광 조사 기반 웨이퍼 세정 장치, 및 그 세정 장치를 포함한 웨이퍼 세정 시스템을 제공하는 데에 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 기술적 사상은, 광을 웨이퍼로 조사하는 광 조사부; 상기 웨이퍼가 배치되고, 상기 웨이퍼에 설정된 에너지의 광이 조사되도록 상기 웨이퍼의 위치를 조절하는 웨이퍼 처리부; 및 광의 조사가 완료된 상기 웨이퍼를 냉각하는 냉각부;를 포함하고, 상기 광 조사부, 웨이퍼 처리부, 및 냉각부가 수직 구조로 위에서부터 순차적으로 배치된, 광 조사 기반 웨이퍼 세정 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 기술적 사상은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 광을 생성하는 적어도 하나의 램프, 및 상기 램프로부터의 광을 균일하게 확산시키는 확산 렌즈를 구비하고, 웨이퍼로 광을 조사하는 광 조사부; 상기 웨이퍼가 배치되고, 상기 웨이퍼에 설정된 에너지의 광이 조사되도록 상기 웨이퍼의 위치를 조절하는 웨이퍼 처리부; 및 열 교환기를 구비하여 광의 조사가 완료된 상기 웨이퍼를 냉각하는 냉각부;를 포함하고, 광의 조사에 의해 IPA와 CO2 초임계 유체의 치환 과정에서 남은 IPA 잔류물을 제거하는, 광 조사 기반 웨이퍼 세정 장치를 제공한다.
더 나아가, 본 발명의 기술적 사상은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 초임계 유체를 이용하여 웨이퍼를 세정 및 건조하는 제1 세정 장치; 및 상기 제1 세정 장치에서 세정한 웨이퍼에 대하여 광의 조사에 의한 세정을 수행하는 제2 세정 장치;를 포함하고, 상기 제2 세정 장치는, 광을 웨이퍼로 조사하는 광 조사부; 상기 웨이퍼가 배치되고, 상기 웨이퍼에 설정된 에너지의 광이 조사되도록 상기 웨이퍼의 위치를 조절하는 웨이퍼 처리부; 및 광의 조사가 완료된 상기 웨이퍼를 냉각하는 냉각부;를 포함하며, 상기 광 조사부, 웨이퍼 처리부, 및 냉각부가 수직 구조로 위에서부터 순차적으로 배치된 것을 특징으로 하는, 웨이퍼 세정 시스템을 제공한다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 광 조사 기반 웨이퍼 세정 장치는, 광 조사부의 램프를 이용하여 광 처리부에 배치된 웨이퍼를 광 조사에 의해 세정하고, 또한, 광 조사를 통해 가열된 웨이퍼를 냉각부에서 효율적으로 냉각할 수 있다. 그에 따라, 본 발명의 기술적 사상에 의한 광 조사 기반 웨이퍼 세정 장치는, 웨이퍼의 손상 없이 웨이퍼 상의 잔류물을 광 조사를 통해 효과적으로 제거함으로써, 후속 공정에서의 불량을 미연에 방지할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 기술적 사상에 의한 광 조사 기반 웨이퍼 세정 장치는, CO2 초임계 유체를 이용하여 건조 공정이 수행된 웨이퍼에 대하여 광 조사에 의한 세정을 추가로 수행함으로써, IPA/CO2 치환 과정에서 남은 IPA 잔류물을 효과적으로 제거할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 기반 웨이퍼 세정 장치에 대한 블록 구성도 및 개략적인 구조도이다.
도 2a 내지 도 2e는 도 1a의 광 조사 기반 웨이퍼 세정 장치에서, 냉각부로의 웨이퍼의 출입 과정을 보여주는 개념도들이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 기반 웨이퍼 세정 장치에 대한 블록 구성도 및 개략적인 구조도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 기반 웨이퍼 세정 장치에 대한 개략적인 구조도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정 시스템에 대한 개략적인 구조도이다.
도 6은 도 5의 웨이퍼 세정 시스템에서, 웨이퍼의 전체 세정 및 건조 과정을 보여주는 개념도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정 시스템에 대한 개략적인 구조도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고, 이들에 대한 중복된 설명은 생략한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 기반 웨이퍼 세정 장치에 대한 블록 구성도 및 개략적인 구조도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 실시예의 광 조사 기반 웨이퍼 세정 장치(100, 이하, '웨이퍼 세정 장치'라 한다)는 광 조사부(110), 웨이퍼 처리부(130), 냉각부(150), 및 제어 장치(170)를 포함할 수 있다.
광 조사부(110)는 광을 생성하여 웨이퍼 처리부(130) 내에 배치된 웨이퍼(2000) 상에 조사할 수 있다. 구체적으로, 광 조사부(110)는 광을 생성하여 출력하는 램프(114), 램프(114)부터의 광을 균일하게 확산시키는 확산 렌즈(116), 및 램프(114)와 확산 렌즈(116)를 수용하는 제1 바디(112)를 포함할 수 있다. 참고로, 도 1a의 블록 구성도에서 제1 바디(112)는 생략되어 있다. 또한, 이하에서 설명하는 제2 바디(132)와 제3 바디(152), 그리고 제1 슬롯(134)과 제2 슬롯(154) 역시 도 1a의 블록 구성도에서는 생략되어 있다.
램프(114)는 광대역 광을 생성하여 출력할 수 있다. 예컨대, 램프(114)는 UV(Ultra Violet), EUV(extreme ultraviolet), IR(Infrared Ray) 등을 포함한 광대역 광을 생성하여 출력할 수 있다. 예컨대, 램프(114)는 일명 아크 램프(arc lamp)로 불리는 플래쉬 램프(flash lamp)로 구현될 수 있다. 플래쉬 램프는 전체 파장의 광을 짧은 시간에 방출할 수 있다. 물론, 램프(114)가 플래쉬 램프에 한정되는 것은 아니다.
한편, 램프(114)는 제1 바디(112) 내에 한 개 또는 복수 개 배치될 수 있다. 또한, 램프(114)는 열을 냉각하기 위한 냉각 수단을 포함할 수 있다. 예컨대, 램프(114)는 물을 이용한 수냉식, 공기를 이용한 공냉식, 또는 수냉식과 공냉식을 혼용한 수공냉식의 냉각 수단을 포함할 수 있다.
확산 렌즈(116)는 램프(114)로부터 출력된 광을 확산시켜, 광이 웨이퍼(2000) 상면 상에 균일하게 조사되도록 할 수 있다. 확산 렌즈(116)는, 예컨대, 볼록 렌즈(convex lens)로 구현될 수 있다. 그러나 확산 렌즈(116)가 볼록 렌즈에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 실시예에 따라, 확산 렌즈(116)는 오목 렌즈, 또는 동일한 기능의 다른 광학 소자로 구현될 수 있다.
제1 바디(112)는 램프(114)와 확산 렌즈(116)를 수용할 수 있다. 제1 바디(112)는 광 조사부(110)의 내부 공간을 외부로부터 밀폐시킬 수 있다. 실시예에 따라, 제1 바디(112)는 밀폐되지 않고 오픈 형으로 구현될 수 있다. 예컨대, 광 조사부(110)를 포함하여 전체 웨이퍼 세정 장치(100)가 외부와 차단된 구조를 갖는 경우, 제1 바디(112)는 오픈 구조를 가질 수 있다.
확산 렌즈(116)로부터 확산된 광이 웨이퍼 처리부(130) 내의 웨이퍼(2000)로 조사되어야 하므로, 제1 바디(112)의 하부면은 유리와 같은 투명 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 제1 바디(112)의 하부면은 이하에서 설명하는 제2 바디(132)의 상부 면의 일부를 구성할 수 있다. 실시예에 따라, 제1 바디(112)의 하부면은 존재하지 않을 수도 있다. 다시 말해서, 제1 바디(112)와 제2 바디(132) 사이에 별다른 차단 구조물이 존재하지 않고, 확산 렌즈(116)로부터 광은 공간을 통해 웨이퍼 처리부(130)의 웨이퍼(2000)로 바로 조사될 수 있다.
웨이퍼 처리부(130)는 세정 대상인 웨이퍼(2000)가 배치되고, 웨이퍼(2000)에 대한 광 조사가 수행되는 챔버 또는 룸일 수 있다. 웨이퍼 처리부(130)는 내부에 밀폐된 공간을 유지시키기 위한 제2 바디(132), 제2 바디(132) 내부 벽에 형성된 제1 슬롯(slot, 134), 및 제2 바디(132) 내의 물리량을 측정하는 센서(136)를 포함할 수 있다.
제2 바디(132)는 웨이퍼 처리부(130)의 내부 공간을 외부로부터 밀폐시킬 수 있다. 또한, 제2 바디(132)는 외부와의 열 전달을 차단하기 위하여 단열 물질을 포함할 수 있다. 제2 바디(132)의 구조는 전체적으로 직육면체 구조를 가질 수 있다. 그러나 제2 바디(132)의 구조가 직육면체 구조에 한정되는 것은 아니다. 제2 바디(132)의 어느 한 측면에는 웨이퍼(2000)의 출입을 위한 도어가 배치될 수 있다. 상기 도어가 오픈 상태일 때, 웨이퍼(2000)가 웨이퍼 처리부(130)로 출입 되고, 상기 도어가 클로즈 상태일 때, 웨이퍼 처리부(130)의 내부 공간이 외부와 차단되고, 광 조사에 의한 웨이퍼(2000)의 열처리가 수행될 수 있다.
제2 바디(132)에 의해 밀폐된 내부 공간은 청정 공간일 수 있다. 예컨대, 제2 바디(132)의 내부 공간은 N2/CDA(Clean Dryer Air)만 공급되는 블로우 존(blow zone)이고, 다른 일반 공기는 존재하지 않을 수 있다.
제2 바디(132)의 내부 벽에는 제1 슬롯(134)이 복수 개 형성될 수 있다. 이러한 제1 슬롯(134)에 웨이퍼(2000)가 끼워져 배치될 수 있다. 제1 슬롯(134)이 복수 개 형성됨에 따라, 제2 바디(132)의 상면으로부터 웨이퍼(2000)의 제1 거리(D1)가 조절될 수 있다. 다시 말해서, 웨이퍼(2000)가 끼워지는 제1 슬롯(134)의 위치에 따라, 제1 거리(D1)가 조절되고, 그에 따라, 웨이퍼(2000)와 광 조사부(110) 사이의 거리가 조절되어, 웨이퍼(2000) 상에 조사되는 광 조사량 내지 광 에너지가 제어될 수 있다.
제2 바디(132)의 하면 상에는 센서(136)가 배치될 수 있다. 센서(136)는 웨이퍼(2000)의 온도, 에너지, 손상 등의 다양한 물리량을 측정할 수 있다. 센서(136)에 의해 측정된 물리량은 피드백 데이터로서 제어 장치(170)에서 활용될 수 있다. 즉, 제어 장치(170)는 센서(136)로부터 획득한 물리량에 기초하여, 광 조사부(110)의 램프(114)의 광 생성 및 광 조사량을 제어할 수 있다.
도 1b에서, 센서(136)가 제2 바디(132)의 하면 부분에 배치되고 있지만, 센서(136)의 배치 위치가 그에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 센서(136)는 제2 바디(132) 내에서 측정이 요구되는 물리량을 최적으로 측정할 수 있는 위치에 배치될 수 있다. 또한, 도 1b에서, 센서(136)가 하나 배치되고 있지만, 센서(136)의 수가 1개에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 측정이 요구되는 물리량의 특성에 따라, 복수 개의 센서(136)가 제2 바디(132) 내에 배치될 수 있다. 또한, 복수 개의 센서(136)는 모두 동일한 기능의 센서일 수도 있고, 적어도 하나는 다른 기능의 센서일 수도 있다.
본 실시예의 웨이퍼 세정 장치(100)는, 웨이퍼 처리부(130)에 배치된 웨이퍼(2000)의 상면 상에 존재하는 디펙(DF)을 광 조사에 의한 기화를 통해 제거할 수 있다. 여기서, 디펙(DF)은. 예컨대, IPA(Isopropyl Alcohol) 잔류물일 수 있다.
웨이퍼(2000) 상의 디펙(DF)의 제거와 관련하여 좀더 구체적으로 설명하면, 반도체 장치의 집적도 증대에 따라 디자인 룰이 작아지면서, 패턴이 기울어지는 패턴 리닝(pattern leaning)이 크게 문제가 되고 있다. 일반적으로 패턴 리닝은 습식 세정(wet cleaning) 공정 후, 건조(drying) 과정에서 잔류한 물의 표면 장력(surface tension)이 패턴에 가해져서 발생하는 것으로 알려져 있다. 따라서, 건조 과정 중에 발생하는 패턴 리닝을 개선하기 위해서, DIW(De-Ionized Water)와 표면 장력이 낮은 초임계 유체(supercritical fluid), 예컨대 CO2 초임계 유체를 이용하여, IPA(Isopropyl Alcohol)/CO2 치환 방법으로 건조 공정을 진행하고 있다. 이러한 초임계 유체를 이용한 건조 공정을 통해 패턴 리닝의 문제는 어느 정도 해결될 수 있다. 그러나 IPA/CO2 치환 과정 중에 IPA 치환 효율 불량에 기인하여 IPA 잔류물이 발생하고, 그러한 IPA 잔류물이 이후의 공정에서 다시 불량의 원인으로 작용하고 있다.
본 실시예의 웨이퍼 세정 장치(100)는, 웨이퍼(2000)에 대한 세정 및 건조 공정 후에, 광 조사에 의한 세정을 추가로 수행함으로써, 웨이퍼(2000) 상의 잔류물, 예컨대, IPA/CO2 치환 방법의 건조 공정에서의 IPA 잔류물을 효과적으로 제거할 수 있다. 그에 따라, 본 실시예의 웨이퍼 세정 장치(100)는 세정 및 건조 공정 이후의 후속 공정에서 IPA 잔류물로 인한 불량을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예의 웨이퍼 세정 장치(100)에서는, 광 조사를 통해 짧은 시간 동안 선택적으로 웨이퍼(2000)를 열처리함으로써, 웨이퍼(2000)의 손상 없이 IPA 잔류물을 효과적으로 제거할 수 있다. 예컨대, 본 실시예의 웨이퍼 세정 장치(100)에서, 웨이퍼(2000)에 대한 광 조사는 램프(114)를 이용하여 밀리초(ms) 이하의 펄스 형태로 수백 번 조사되는 식으로 진행될 수 있다. 이러한 광 조사에 의한 열처리를 통해 웨이퍼(2000)는 수백 ℃까지 상승할 수 있다. 일반적으로 IPA가 70℃ 정도에서 기화되므로, 광 조사에 의한 열처리를 통해 웨이퍼(2000) 상의 IPA 잔류물을 효과적으로 제거할 수 있음을 알 수 있다.
한편, 본 실시예의 웨이퍼 세정 장치(100)의 적용 분야가 IPA/CO2 치환 방법의 건조 공정에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 실시예의 웨이퍼 세정 장치(100)에 의해 제거되는 웨이퍼(2000) 상의 디펙(DF)이 IPA 잔류물에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 본 실시예의 웨이퍼 세정 장치(100)는 다양한 세정 및 건조 공정에서 적용될 수 있고, 해당 세정 및 건조 공정에서 웨이퍼((2000) 상에 잔류할 수 있는 잔류물을 광 조사를 통해 제거할 수 있다.
냉각부(150)는 광 조사에 의한 세정이 완료된 웨이퍼들(2000)이 배치되어 냉각되는 챔버 또는 룸일 수 있다. 냉각부(150)는 내부에 밀폐된 공간을 유지시키기 위한 제3 바디(152), 제3 바디(152) 내부 벽에 형성된 제2 슬롯(154), 및 웨이퍼들(2000)을 냉각하기 위한 열 교환기(heat exchanger, 156)를 포함할 수 있다.
제3 바디(152)는 제2 바디(132)와 유사할 수 있다. 예컨대, 제3 바디(152)는 냉각부(150)의 내부 공간을 외부로부터 밀폐시키며, 또한, 외부와의 열 전달을 차단하기 위하여 단열 물질을 포함할 수 있다. 제3 바디(152) 역시 전체적으로 직육면체 구조를 가질 수 있으나, 제3 바디(152)의 구조가 직육면체 구조에 한정되는 것은 아니다. 제3 바디(152) 역시 어느 한 측면에 웨이퍼들(2000)의 출입을 위한 도어가 배치될 수 있다. 상기 도어가 오픈 상태일 때, 웨이퍼(2000)가 냉각부(150)로 출입 되고, 상기 도어가 클로즈 상태일 때, 냉각부(150)의 내부 공간이 외부와 차단될 수 있다.
제3 바디(152)에 의해 밀폐된 내부 공간 역시 청정 공간일 수 있다. 예컨대, 제3 바디(152)의 내부 공간은 N2/CDA가 공급되는 블로우 존이며, 다른 일반 공기는 존재하지 않을 수 있다.
제3 바디(152)의 내부 벽에는 제2 슬롯(154)이 복수 개 형성될 수 있다. 이러한 제2 슬롯(154)에 웨이퍼(2000)가 끼워져 배치될 수 있다. 제2 슬롯(154)이 복수 개 형성됨에 따라, 복수 개의 웨이퍼들(2000)이 제2 슬롯(154) 통해 제3 바디(152)의 내부에 배치되어 함께 냉각될 수 있다. 그에 따라, 냉각부(150)에서 웨이퍼들에 대한 냉각 효율이 향상되고, 웨이퍼 세정 장치(100)의 전체 세정 효율이 향상될 수 있다.
좀더 구체적으로 설명하면, 웨이퍼 처리부(130)에서 수십 초 동안 광 조사에 의한 웨이퍼(2000)에 대한 열처리가 수행되고, 그에 따라, 웨이퍼(2000)는, 예컨대, 200℃ 내지 400℃까지 가열될 수 있다. 한편, 웨이퍼(2000)에 대한 후속 공정을 수행하기 위하여, 웨이퍼(2000)는 25℃ 정도의 대기 온도까지 냉각되어야 한다. 그에 따라, 웨이퍼(2000)는 냉각부(150)에서 수분 정도 냉각이 진행될 수 있다. 만약, 웨이퍼 처리부(130)와 마찬가지로, 냉각부(150)에서 하나씩 웨이퍼를 냉각시키는 경우, 웨이퍼 세정 장치(100)의 전체 세정 시간은 냉각부(150)의 냉각 시간에 좌우되어, 매우 느릴 수 있다. 그러나 본 실시예의 웨이퍼 세정 장치(100)에서, 냉각부(150)에서 복수 개의 웨이퍼들(2000)을 함께 냉각함으로써, 웨이퍼 처리부(130)에서의 처리 속도에 맞추어 세정이 진행될 수 있다. 그에 따라, 웨이퍼 세정 장치(100)의 전체 세정 시간이 크게 단축될 수 있다. 결국, 본 실시예의 웨이퍼 세정 장치(100)에서, 웨이퍼들에 대한 냉각 효율과 세정 효율이 크게 향상될 수 있다.
냉각부(150)에서 복수 개의 웨이퍼들(2000)을 동시에 세정하는 방법과 관련하여, 도 2a 내지 도 2e의 설명 부분에서 좀더 상세히 설명한다.
제3 바디(152)의 사이즈는, 도 1b에 도시된 바와 같이 제2 바디(132)의 사이즈와 실질적으로 동일할 수도 있다. 그러한 그에 한하지 않고, 제3 바디(152)의 사이즈는 제2 바디(132)의 사이즈와 다를 수도 있다. 또한, 제3 바디(152)의 내부 벽에 배치된 제2 슬롯(154)의 개수는 제2 바디(132)의 내부 벽에 배치된 제1 슬롯(134)의 개수와 동일할 수 있다. 그러나 그에 한하지 않고, 제2 슬롯(154)의 개수는 제1 슬롯(134)의 개수와 다를 수도 있다. 예컨대, 제2 슬롯(154)의 개수가 제1 슬롯(134)의 개수보다 많을 수 있다.
열 교환기(156)는 제3 바디(152)의 하부 부분에 배치될 수 있다. 열 교환기(156)는, 예컨대 냉각기(cooler)일 수 있다. 열 교환기(156)를 통해 제3 바디(152) 내부가 냉각됨으로써, 제3 바디(152) 내부에 배치된 웨이퍼들(2000)이 생각될 수 있다. 도 1b에서, 다수의 화살표(H1)로 표시된 바와 같이, 열 교환기(156)는 제3 바디(152)의 하부 부분의 공기를 냉각시키고, 또한, 냉각된 공기의 상방으로의 전달을 통해 제3 바디(152) 내에 배치된 웨이퍼(2000)를 냉각할 수 있다.
본 실시예의 웨이퍼 세정 장치(100)에서, 열 교환기(156)가 제3 바디(152)의 하면 부분에 배치되고 있지만, 열 교환기(156)의 배치 위치가 그에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 열 교환기(156)는 제3 바디(152) 내부에 배치된 웨이퍼들(2000)을 최적으로 효과적으로 냉각시킬 수 있는 위치에 배치될 수 있다.
제어 장치(170)는 전술한 바와 같이, 웨이퍼 처리부(130)의 센서(136)로부터 획득한 물리량에 기초하여 광 조사부(110)의 램프(114)의 광 생성 및 광 조사량을 제어할 수 있다. 한편, 제어 장치(170)는 본 실시예의 웨이퍼 세정 장치(100)의 구성 요소로서 구비될 수 있다. 그러나 실시예에 따라, 제어 장치(170)가 웨이퍼 세정 장치(100)의 구성요소로서 구비되지 않고, 웨이퍼 세정 장치(100)가 포함되는 웨이퍼 세정 시스템(도 5 참조)의 제어 장치를 이용하여 광 조사부(110)의 램프(114)의 광 생성 및 광 조사량을 제어할 수도 있다.
본 실시예의 웨이퍼 세정 장치(100)는, 광 조사부(110)의 램프(114)를 이용하여 웨이퍼 처리부(130)에 배치된 웨이퍼(2000)를 광 조사에 의해 세정하고, 또한, 광 조사를 통해 가열된 웨이퍼(2000)를 냉각부(150)에서 효율적으로 냉각할 수 있다. 그에 따라, 본 실시예의 웨이퍼 세정 장치(100)는 웨이퍼의 손상 없이 웨이퍼 상의 잔류물을 광 조사를 통해 효과적으로 제거함으로써, 후속 공정에서의 불량을 미연에 방지할 수 있다.
한편, 본 실시예의 웨이퍼 세정 장치(100)에서, 광 조사부(110), 웨이퍼 처리부(130), 및 냉각부(150)는 수직 구조로 결합하여 형성될 수 있다. 예컨대, 본 실시예의 웨이퍼 세정 장치(100)는 광 조사부(110), 웨이퍼 처리부(130), 및 냉각부(150)가 위에서부터 순차적으로 배치되어 결합한 구조를 가질 수 있다. 본 실시예의 웨이퍼 세정 장치(100)가 이러한 수직 구조를 가짐으로써, 콤팩트화에 유리하고, 웨이퍼 세정 시스템(도 5 참조)의 요구되는 위치에 용이하게 장착될 수 있다. 또한, 웨이퍼 세정 장치(100)의 수직 구조에 기초하여, 웨이퍼 세정 시스템의 제1 이송 로봇(도 5의 300-1 참조)이 웨이퍼 처리부(130)로의 웨이퍼의 이송과, 웨이퍼 처리부(130)로부터 냉각부(150)로의 웨이퍼의 이송을 용이하게 수행할 수 있다.
도 2a 내지 도 2e는 도 1a의 광 조사 기반 웨이퍼 세정 장치에서, 냉각부로의 웨이퍼의 출입 과정을 보여주는 개념도들이다. 도 1a 및 도 1b의 설명 부분에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
도 2a를 참조하면, 먼저, 제1 웨이퍼(2000-1st)가 이송 로봇(도 5의 300-1 참조)에 의해 냉각부(150)로 수납된다. 제1 웨이퍼(2000-1st)는 웨이퍼 처리부(도 1b의 130 참조)에서 광 조사에 의한 세정이 수행된 웨이퍼일 수 있다. 또한, 제1 웨이퍼(2000-1st)는 광 조사에 의한 세정 전에, 메인 세정 및 건조 공정이 수행된 웨이퍼일 수 있다. 여기서, 메인 세정 및 건조 공정은 습식 세정과 초임계 유체를 이용한 건조 공정일 수 있다. 그러나 메인 세정 및 건조 공정이 습식 세정과 초임계 유체를 이용한 건조 공정에 한정되는 것은 아니다. 한편, 제1 웨이퍼(2000-1st)는 냉각부(150)에 수납되는 순간부터 냉각이 진행될 수 있다.
도 2b를 참조하면, 제2 웨이퍼(2000-2nd)가 이송 로봇에 의해 냉각부(150)로 수납된다. 제2 웨이퍼(2000-2nd) 역시, 메인 세정 및 건조 공정이 수행되고, 웨이퍼 처리부(130)에서 광 조사에 의한 세정이 수행된 웨이퍼일 수 있다. 제2 웨이퍼(2000-2nd)는 냉각부(150)에 수납되는 순간부터 냉각이 진행될 수 있다. 한편, 냉각부(150)에서 제1 웨이퍼(2000-1st)의 냉각은 계속 진행될 수 있다.
도 2c를 참조하면, 제3 웨이퍼(2000-3rd)가 이송 로봇에 의해 냉각부(150)로 수납된다. 제3 웨이퍼(2000-3rd) 역시, 메인 세정 및 건조 공정이 수행되고, 웨이퍼 처리부(130)에서 광 조사에 의한 세정이 수행된 웨이퍼일 수 있다. 제3 웨이퍼(2000-3rd)는 냉각부(150)에 수납되는 순간부터 냉각이 진행될 수 있다. 한편, 냉각부(150)에서 제1 웨이퍼(2000-1st)와 제2 웨이퍼(2000-2nd)의 냉각은 계속 진행될 수 있다.
도 2d를 참조하면, 제4 웨이퍼(2000-4th)가 이송 로봇에 의해 냉각부(150)로 수납된다. 제4 웨이퍼(2000-4th) 역시, 메인 세정 및 건조 공정이 수행되고, 웨이퍼 처리부(130)에서 광 조사에 의한 세정이 수행된 웨이퍼일 수 있다.
한편, 제4 웨이퍼(2000-4th)의 수납 전에 또는 수납 이후에, 제1 웨이퍼(2000-1st)가 이송 로봇에 의해 냉각부(150)로부터 출납 될 수 있다. 제1 웨이퍼(2000-1st)는 요구되는 온도 조건으로 냉각된 상태일 수 있다. 예컨대, 제1 웨이퍼(2000-1st)는 대기 온도 수준으로 냉각된 상태일 수 있다.
도 2d에서 알 수 있듯이, 제4 웨이퍼(2000-4th)는 제1 웨이퍼(2000-1st)가 배치된 슬롯(154)과 다른 위치의 슬롯(154)에 배치될 수 있다. 그러나 실시예에 따라, 제4 웨이퍼(2000-4th)는 제1 웨이퍼(2000-1st)가 배치된 슬롯(154)과 동일한 슬롯(154)에 배치될 수도 있다. 다시 말해서, 제1 웨이퍼(2000-1st)가 출납 된 후에, 제1 웨이퍼(2000-1st)가 배치되었던 슬롯(154)에 제4 웨이퍼(2000-4th)가 수납되어 배치될 수 있다. 이와 같이, 웨이퍼가 출납 된 위치의 슬롯(154)에 새로운 웨이퍼를 수납시키는 방식으로 웨이퍼의 출입을 진행하는 경우에, 냉각부(150)의 공간 활용도를 증가시킬 수 있다.
제4 웨이퍼(2000-4th)는 냉각부(150)에 수납되는 순간부터 냉각이 진행될 수 있다. 한편, 냉각부(150)에서 제2 웨이퍼(2000-2nd)와 제3 웨이퍼(2000-3rd)의 냉각은 계속 진행될 수 있다.
도 2e를 참조하면, 제5 웨이퍼(2000-5th)가 이송 로봇에 의해 냉각부(150)로 수납된다. 제5 웨이퍼(2000-5th) 역시, 메인 세정 및 건조 공정이 수행되고, 웨이퍼 처리부(130)에서 광 조사에 의한 세정이 수행된 웨이퍼일 수 있다.
한편, 제5 웨이퍼(2000-5th)의 수납 전에 또는 수납 이후에, 제2 웨이퍼(2000-2nd)가 이송 로봇에 의해 냉각부(150)로부터 출납 될 수 있다. 제2 웨이퍼(2000-2nd)는 요구되는 온도 조건으로 냉각된 상태일 수 있다.
도 2e에서 알 수 있듯이, 제5 웨이퍼(2000-5th)는 제1 웨이퍼(2000-1st)가 배치된 슬롯(154)에 배치될 수 있다. 그러나 실시예에 따라, 제5 웨이퍼(2000-5th)는 제2 웨이퍼(2000-2nd)가 배치된 슬롯(154)에 배치될 수도 있다. 다시 말해서, 전술한 바와 같이, 웨이퍼가 출납 된 위치의 슬롯(154)에 새로운 웨이퍼를 수납시키는 방식으로 웨이퍼의 출입을 진행하는 경우에, 제2 웨이퍼(2000-2nd)가 출납 된 후에, 제2 웨이퍼(2000-2nd)가 배치되었던 슬롯(154)에 제5 웨이퍼(2000-5th)가 수납되어 배치될 수 있다.
제5 웨이퍼(2000-5th)는 냉각부(150)에 수납되는 순간부터 냉각이 진행될 수 있다. 한편, 냉각부(150)에서 제3 웨이퍼(2000-3rd)와 제4 웨이퍼(2000-4th)의 냉각은 계속 진행될 수 있다.
이후에도, 전술한 바와 같은 과정을 거쳐 광 조사에 의해 세정이 수행된 웨이퍼들(2000)에 대한 냉각이 진행될 수 있다. 한편, 도 2a 내지 도 2e의 실시예에서, 3개의 웨이퍼(2000)가 냉각부(150)에서 함께 냉각되고 있지만, 냉각부(150)에서 냉각되는 웨이퍼(2000)의 개수가 3개에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 2개 또는 4개 이상의 웨이퍼(2000)가 냉각부에서 함께 냉각될 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 웨이퍼가 출납 된 위치의 슬롯(154)에 새로운 웨이퍼를 수납시키는 방식으로 웨이퍼의 출입을 진행하는 경우에, 도 2a 내지 도 2e의 방식으로 웨이퍼의 출입을 진행하는 경우에 비해 1개의 웨이퍼를 냉각부(150)에 더 배치하여 냉각시킬 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 기반 웨이퍼 세정 장치에 대한 블록 구성도 및 개략적인 구조도이다. 도 1a 내지 도 2e에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 실시예의 웨이퍼 세정 장치(100a)는 광 조사부(110a)와 웨이퍼 처리부(130a)의 구성 요소들에서, 도 1a의 웨이퍼 세정 장치(100)와 다를 수 있다. 구체적으로, 본 실시예의 웨이퍼 세정 장치(100a)에서, 광 조사부(110a)는 제1 바디(112), 램프(114), 확산 렌즈(116), 및 필터(118)를 포함할 수 있다. 제1 바디(112), 램프(114), 및 확산 렌즈(116)에 대해서는 도 1a의 웨이퍼 세정 장치(100)에 대한 설명 부분에서 설명한 바와 같다. 한편, 도 1a의 블록 구성도와 마찬가지로, 도 3a의 블록 구성도에서 제1 바디(112), 제2 바디(132), 제3 바디(152), 제1 슬롯(134), 및 제2 슬롯(154)은 생략되어 있다.
필터(118)는 요구되는 대역의 광만을 통과시키고 그 이외 대역의 광은 차단할 수 있다. 다시 말해서, 필터(118)는 확산 렌즈(116)로부터의 광대역의 광에서 특정 대역의 광만을 투과시켜 웨이퍼 처리부(130)에 배치된 웨이퍼(2000)에 조사되도록 할 수 있다. 이와 같이 필터(118)를 통해 요구되는 대역의 광만을 웨이퍼(2000)에 조사함으로써, 웨이퍼(2000)에 대한 열처리 효율을 높게 유지하면서도 웨이퍼(2000)의 손상을 최소화할 수 있다. 구체적으로, 확산 렌즈(116)로부터의 광이 UV, EUV 및 IR 등을 포함하는 광대역의 광일 때, 필터(118)는 UV, EUV 및 IR 중 어느 하나, 예컨대, IR만을 투과시켜 웨이퍼(2000) 상에 조사되도록 할 수 있다.
필터(118)는 제1 바디(112)의 하부 부분에 배치되어, 제1 바디(112)의 하면을 구성할 수 있다. 한편, 필터(118)는 착탈식으로 제1 바디(112)에 장착될 수 있다. 예컨대, 제1 바디(112)의 하면 부분에는 필터(118)가 삽입될 수 있는 삽입 홈이 형성될 수 있다. 필터(118)는 상기 삽입 홈으로 삽입되어 제1 바디(112)에 장착될 수 있다. 본 실시예의 웨이퍼 세정 장치(100a)에서, 필터(118)가 착탈식으로 제1 바디(112)에 장착될 수 있으므로, 요구되는 광 투과 특성에 따라 다양한 종류의 필터(118)가 바꿔가면서 제1 바디(112)에 장착될 수 있다.
한편, 본 실시예의 웨이퍼 세정 장치(100a)에서, 필터(118)가 제1 바디(112)에 장착되지 않을 수도 있다. 그러한 경우, 광 조사부(110a)는 도 1a의 웨이퍼 세정 장치(100)의 광 조사부(110)와 실질적으로 동일하게 작용할 수 있다.
웨이퍼 처리부(130a)는 제2 바디(132), 제1 슬롯(134), 센서(136), 및 웨이퍼 조절 장치(138)를 포함할 수 있다. 제2 바디(132), 제1 슬롯(134), 및 센서(136)에 대해서는 도 1a의 웨이퍼 세정 장치(100)에 대한 설명 부분에서 설명한 바와 같다.
웨이퍼 조절 장치(138)는 제2 바디(132) 내부에서, 웨이퍼(2000)의 위치를 조절할 수 있다. 예컨대, 웨이퍼 조절 장치(138)는, 곡선의 화살표(R1)로 표시된 바와 같이 웨이퍼(2000)를 회전시킬 수 있다. 웨이퍼 조절 장치(138)를 통해 웨이퍼(2000)를 회전시킴으로써, 광 조사부(110)로부터의 광이 웨이퍼(2000) 상에 균일하게 조사되도록 할 수 있다. 그에 따라, 웨이퍼(2000) 상의 잔류물을 최적으로 제거할 수 있다. 좀더 구체적으로, 광 조사부(110)의 확산 렌즈(116)의 존재에도 불구하고, 다양한 이유로 인해 광이 웨이퍼(2000)의 영역별로 불균일하게 조사될 수 있다. 그러한 경우, 웨이퍼 조절 장치(138)를 통해 웨이퍼(2000)를 회전시켜 불균일한 광의 조사를 보완함으로써, 광이 웨이퍼(2000) 상에 균일하게 조사되도록 할 수 있다.
한편, 웨이퍼 조절 장치(138)는 직선의 화살표(L1)로 표시된 바와 같이, 웨이퍼(2000)를 수직 방향으로 이동시킬 수 있다. 웨이퍼 조절 장치(138)를 통해 웨이퍼(2000)를 수직 방향으로 이동시킴으로써, 제2 바디(132)의 상면으로부터 웨이퍼(2000)의 제1 거리(D1)를 조절할 수 있다. 그에 따라, 웨이퍼(2000) 상에 조사되는 광 조사량 내지 광 에너지를 조절할 수 있다.
웨이퍼 조절 장치(138)는, 예컨대, 웨이퍼(2000)가 놓일 수 있는 평평한 평판과, 상기 평판을 지지하고 회전 및 수직 이동시키는 지지 기둥을 포함할 수 있다. 웨이퍼 조절 장치(138)의 평판 부분은 웨이퍼(2000)와 같이 원형 형태를 가질 수 있으나 그에 한정되는 것은 아니다. 또한, 웨이퍼 조절 장치(138)의 기능을 고려할 때, 평판 부분의 넓이는 웨이퍼(2000)의 넓이보다 작을 수 있다.
덧붙여, 도 1a의 웨이퍼 세정 장치(100)에 대한 설명에서, 제1 슬롯(134)에서의 웨이퍼(2000)의 배치 위치에 따라, 제1 거리(D1)가 조절될 수 있음을 언급한 바 있다. 이러한 제1 슬롯(134)에 의한 제1 거리(D1) 조절은 웨이퍼(2000)가 제2 바디(132) 내에 수납될 때 수행될 수 있다. 웨이퍼(2000)가 이미 수납된 이후에, 제1 거리(D1) 조절을 위해 웨이퍼(2000)를 제2 바디(132)에서 꺼내서 다른 위치의 제1 슬롯(134)에 다시 수납하는 과정은 번거롭고 시간적인 손실이 발생할 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 제2 바디(132) 내에 제1 슬롯들(134)이 작은 개수로 비교적 넓은 간격을 가지고 배치되고, 제1 슬롯들(134) 간의 간격 범위 내에서 웨이퍼 조절 장치(138)를 통해 웨이퍼(2000)가 수직 방향으로 이동하도록 할 수 있다. 다시 말해서, 웨이퍼(2000)를 제2 바디(132) 내에 수납할 때, 제1 슬롯(134)을 이용하여 브로드하게 제1 거리(D1)를 조절하고, 웨이퍼(2000)가 제2 바디(132) 내에 수납된 이후에는, 제2 바디(132)에서 꺼내지 않고, 웨이퍼 조절 장치(138)를 이용하여 제1 슬롯들(134) 간격 범위 내에서 웨이퍼(2000)를 수직 방향으로 이동함으로써, 제1 거리(D1)를 정밀하게 조절한다. 이와 같이, 웨이퍼 조절 장치(138)를 제1 거리(D1)의 조절에 활용함으로써, 제1 슬롯(134)만을 이용한 제1 거리(D1)의 조절에서 발생하는 문제점을 해결할 수 있다. 덧붙여, 웨이퍼 조절 장치(138)가 수직 방향으로의 제1 거리(D1)의 조절을 전담할 수 있는바, 실시예에 따라, 제2 바디(132) 내의 제1 슬롯(134)이 생략될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 기반 웨이퍼 세정 장치에 대한 개략적인 구조도로서, 도 1b에 대응할 수 있다. 도 1a 내지 도 3b의 설명 부분에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
도 4를 참조하면, 본 실시예의 웨이퍼 세정 장치(100b)는 냉각부(150a)의 구성에서 도 3a의 웨이퍼 세정 장치(100a)와 다를 수 있다. 구체적으로 본 실시예의 웨이퍼 세정 장치(100b)에서, 냉각부(150a)는 제3 바디(152), 제2 슬롯(154), 및 열 교환기(156a)를 포함할 수 있다. 제3 바디(152)와 제2 슬롯(154)에 대해서는 도 1a의 웨이퍼 세정 장치(100)에 대한 설명 부분에서 설명한 바와 같다.
열 교환기(156a)는 제1 냉각기(156-1)와 제2 냉각기(156-2)를 포함할 수 있다. 제1 냉각기(156-1)는 제3 바디(152)의 하부 부분에 배치되고, 제2 냉각기(156-2)는 제3 바디(152)의 상부 부분에 배치될 수 있다. 제1 냉각기(156-1)는 도 1a의 웨이퍼 세정 장치(100)에서, 냉각부(150)의 열 교환기(156)와 실질적으로 동일한 기능을 수행할 수 있다.
제2 냉각기(156-2)는 제3 바디(152)의 상부 부분에 배치되어, 다수의 화살표(H2)로 표시된 바와 같이, 제3 바디(152)의 상부 부분의 공기를 냉각시켜 하방으로 전달되도록 할 수 있다. 이와 같이, 제2 냉각기(156-2)를 제3 바디(152)의 상부 부분에 배치함으로써, 냉각부(150a)의 냉각 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 냉각기(156-2)는 제2 바디(132)와 제3 바디(152) 사이에 배치될 수 있다. 따라서, 실시예에 따라, 제2 냉각기(156-2)는 제2 바디(132) 내의 하방 부분을 냉각하여 웨이퍼 처리부(130)의 웨이퍼(2000)의 하면 부분을 냉각하고, 그에 따라, 냉각부(150a)에서의 해당 웨이퍼(2000)에 대한 냉각에 도움을 줄 수 있다. 좀더 구체적으로 설명하면, 웨이퍼 처리부(130)에서 광 조사에 의해 제거되는 잔류물은 웨이퍼(2000) 상면 상의 잔류물(DF)이다. 한편, 웨이퍼(2000)의 하면 상에는 잔류물이 없고, 또한, 잔류물이 존재한다 하더라도 제거할 필요가 없으므로, 웨이퍼(2000)의 하면 부분은 가열될 필요가 없다. 따라서, 제2 냉각기(156-2)를 통해, 웨이퍼(2000) 하부의 제2 바디(1232)의 하방 부분을 어느 정도 냉각함으로써, 차후 냉각부(150a)에서 해당 웨이퍼(2000)를 냉각할 때, 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 실시예에 따라, 제2 바디(132) 내의 하방 부분의 냉각이 불필요하거나 냉각이 되지 않아야 하는 경우에는 제2 바디(132)와 제3 바디(152) 사이에 단열재가 배치되고, 제2 냉각기(156-2)는 상기 단열재의 하부에 배치될 수 있다.
본 실시예의 웨이퍼 세정 장치(100b)에서, 냉각부(150a)의 열 교환기(156a)가 2개의 냉각기(156-1, 156-2)를 포함하고 있지만, 열 교환기(156a)의 냉각기의 개수가 2개에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 본 실시예의 웨이퍼 세정 장치(100b)에서, 냉각부(150a)의 열 교환기(156a)는 3개 이상의 냉각기를 포함할 수 있고, 각각의 냉각기는 제3 바디(152)의 측면 등을 비롯하여 웨이퍼(2000)를 보다 효과적으로 냉각시킬 수 있는 위치에 배치될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정 시스템에 대한 개략적인 구조도이다. 도 1a 내지 도 4의 설명 부분에서 이미 설명한 내용을 간단히 설명하거나 생략한다.
도 5를 참조하면, 웨이퍼 세정 시스템(1000)은 웨이퍼 세정 장치(100), 로드 포트부(load port unit, 200), 웨이퍼 이송 로봇(300), 세정부(400), 및 건조부(500)를 포함할 수 있다.
웨이퍼 세정 장치(100)는 광 조사 기반의 웨이퍼 세정 장치일 수 있다. 예컨대, 웨이퍼 세정 장치(100)는 도 1a의 웨이퍼 세정 장치(100)일 수 있다. 물론, 웨이퍼 세정 장치(100)가 도 1a의 웨이퍼 세정 장치(100)에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 웨이퍼 세정 장치(100)는 도 3a 또는 도 4의 웨이퍼 세정 장치(100a, 100b)일 수도 있다. 이러한 웨이퍼 세정 장치(100)는 별도의 장치로서, 웨이퍼 세정 시스템(1000)의 EFEM(Equipment Front End Module) 측면에 장착될 수 있다. 여기서, EFEM은 웨이퍼 세정 시스템(1000)에서 웨이퍼의 출입을 수행하는 모듈로서, 예컨대, 외부의 웨이퍼를 세정부(400)로 투입하고, 건조부(500)로부터 웨이퍼를 외부로 반출시킬 수 있다. EFEM은 예컨대, 하기의 로드 포트부(200)와 제1 이송 로봇(300-1)이 배치된 부분에 대응할 수 있다.
로드 포트부(200)는 세정 대상인 웨이퍼들이 세정부(400)로 로딩 되기 전에 대기하는 다수의 로드 포트들(200-1 ~ 200-4)을 포함할 수 있다. 예컨대, 로드 포트부(200)는, 도 5에 도시된 바와 같이 4개의 로드 포트들(200-1 ~ 200-4)을 포함할 수 있다. 물론, 로드 포트부(200)의 로드 포트의 개수가 4개에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 로드 포트부(200) 3개 이하 또는 5개 이상의 로드 포트를 구비할 수도 있다.
웨이퍼 이송 로봇(300)은 제1 이송 로봇(300-1)과 제2 이송 로봇(300-2)을 포함할 수 있다. 제1 이송 로봇(300-1)은 로드 포트부(200)의 각 로드 포트 내의 웨이퍼를 세정부(400)로 이송시킬 수 있다. 도 5에서, 제1 이송 로봇(300-1)이 하나 배치되고 있지만 제1 이송 로봇(300-1)이 하나에 한정되는 것은 아니다.
제2 이송 로봇(300-2)은 세정부(400)와 건조부(500)에서 웨이퍼를 이송시킬 수 있다. 도 5에서, 제2 이송 로봇(300-2)이 하나 배치되고 있지만, 제2 이송 로봇(300-2)이 하나에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 제2 이송 로봇(300-2)은 세정부(400)에서 웨이퍼의 이송을 수행하는 로봇과, 건조부(500)에서 웨이퍼의 이송을 수행하는 로봇을 포함할 수 있다.
세정부(cleaning unit, 400)는 분배 박스(410)와 세정 챔버(cleaning chamber, 430)를 포함할 수 있다. 로드 포트부(200)부터의 웨이퍼는 분배 박스(410)에 대기하였다가 제2 이송 로봇(300-2)에 의해 해당 세정 챔버(430)로 투입될 수 있다. 세정 챔버(430)에서 웨이퍼에 대한 세정, 예컨대 습식 세정이 수행될 수 있다.
건조부(500)는 공압 유틸리티(510), 건조 베셀(drying vessel, 530), 및 컨트롤 박스(550)를 포함할 수 있다. 공압 유틸리티(510)는 건조부(500)의 공압을 조절할 수 있다. 건조 베셀(drying vessel, 530)에서, 웨이퍼에 대한 건조가 수행될 수 있다. 건조부(500)에서 건조되는 웨이퍼는 세정부(400)에서 세정이 완료된 웨이퍼로서, 제2 이송 로봇(300-2)에 의해 세정부(400)에서 건조 베셀(530)로 투입될 수 있다. 건조 베셀(530)은 초임계 유체를 이용하는 초임계 베셀일 수 있다. 예컨대, 건조 베셀(530)에서 CO2 초임계 유체를 이용하여 웨이퍼가 건조될 수 있다. 물론, 건조 베셀(530)이 초임계 베셀에 한정되는 것은 아니다.
컨트롤 박스(550)는 건조 공정에서 요구되는 공정 조건들을 조절할 수 있다. 예컨대, 컨트롤 박스(550)는 건조 공정에서의 전기, 기체 투입량 등을 조절할 수 있다.
참고로, 도 5에서, 세정 챔버(430)와 건조 베셀(530) 뒤의 괄호 안의 숫자들은 세정 챔버(430)와 건조 베셀(530)의 번호를 의미할 수 있다. 다시 말해서, 세정부(400)는 다수의 세정 챔버(430)를 포함하고, 건조부(500)는 다수의 건조 베셀(530)을 포함할 수 있다. 한편, 본 실시예의 웨이퍼 세정 시스템(1000)에서, 건조 공정의 시간이 세정 공정의 시간보다 길 수 있다. 그에 따라, 원활한 공정 진행을 위하여, 건조 베셀(530)의 수가 세정 챔버(430)의 수보다 많을 수 있다. 그러나 실시예에 따라, 건조 베셀(530)의 수와 세정 챔버(430) 수가 동일할 수도 있다.
본 실시예의 웨이퍼 세정 시스템(1000)에서, 로드 포트부(200), 웨이퍼 이송 로봇(300), 세정부(400), 및 건조부(500)를 통해, 웨이퍼에 대한 메인 세정 및 건조 공정을 수행될 수 있다. 웨이퍼 세정 장치(100)는 메인 세정 및 건조 공정이 수행된 웨이퍼에 대하여, 광 조사에 의한 열처리를 통해 추가적인 세정을 수행할 수 있다. 이하, 도 6의 설명 부분에서, 본 실시예의 웨이퍼 세정 시스템(1000)에서의 웨이퍼의 전체 세정 및 건조 과정을 좀더 상세히 설명한다.
도 6은 도 5의 웨이퍼 세정 시스템에서, 웨이퍼의 전체 세정 및 건조 과정을 보여주는 개념도이다. 도 5를 함께 참조하여 설명하고, 도 1a 내지 도 5의 설명 부분에서 이미 설명한 내용을 간단히 설명하거나 생략한다.
도 6을 참조하면, 먼저, 웨이퍼가 제1 이송 로봇(300-1)/제2 이송 로봇(300-2)에 의해 제1 로드 포트(200-1)로부터 제1 세정 챔버(430-1)로 투입될 수 있다. 웨이퍼는 분배 박스(410)를 거쳐 제1 세정 챔버(430-1)로 투입될 수 있다. 제1 세정 챔버(430-1)에서 세정이 완료된 웨이퍼는 제2 이송 로봇(300-2)을 통해 제1 건조 베셀(530-1)로 투입될 수 있다. 이후, 제1 건조 베셀(530-1)에서 건조가 완료된 웨이퍼는 제1 이송 로봇(300-1)/제2 이송 로봇(300-2)에 의해 EFEM으로 이송되어 웨이퍼 세정 장치(100)로 투입될 수 있다. 웨이퍼 세정 장치(100)에서 광 조사에 의한 추가적인 세정이 완료된 웨이퍼는 제1 이송 로봇(300-1)에 의해 웨이퍼 세정 시스템(1000)의 외부로 배출될 수 있다.
도 6에서, 웨이퍼에 대한 메인 세정 및 건조 공정의 수행 과정을 제1 로드 포트(200-1), 제1 세정 챔버(430-1), 및 제1 건조 베셀(530-1)을 통해 설명하고 있다. 그러나 웨이퍼에 대한 메인 세정 및 건조 공정은 다른 로드 포트, 다른 세정 챔버, 및 다른 건조 베셀을 통해 수행될 수 있음은 물론이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정 시스템에 대한 개략적인 구조도이다. 도 5 및 도 6의 설명 부분에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
도 7을 참조하면, 본 실시예의 웨이퍼 세정 시스템(1000a)은 웨이퍼 세정 장치(100)의 배치 위치에서, 도 5의 웨이퍼 세정 시스템(1000)과 다를 수 있다. 구체적으로, 본 실시예의 웨이퍼 세정 시스템(1000a)에서, 웨이퍼 세정 장치(100)는, 도 5의 웨이퍼 세정 시스템(1000)의 로드 포트부(200)의 4개의 로드 포트들(200-1 ~ 200-4) 중 어느 하나, 예컨대, 제4 로드 포트(200-4) 내에 플러그-인(plug-in) 타입으로 장착될 수 있다. 그에 따라, 본 실시예의 웨이퍼 세정 시스템(1000a)에서, 로드 포트부(200a)는 3개의 로드 포트(200-1 ~ 200-3)만을 포함할 수 있다.
이와 같이, 웨이퍼 세정 장치(100)가 로드 포트 내에 배치되는 식으로 웨이퍼 세정 시스템(1000a)에 장착됨으로써, 웨이퍼 세정 시스템(1000a)은 웨이퍼 세정 장치(100)를 위한 추가적인 공간이 필요하지 않을 수 있다. 따라서, 본 실시예의 웨이퍼 세정 시스템(1000a)은, 복수 개의 로드 포트들을 포함하는 기존의 웨이퍼 세정 설비를 이용하여 용이하게 구현될 수 있다.
한편, 웨이퍼 세정 장치(100)가 로드 포트 내에 배치된, 본 실시예의 웨이퍼 세정 시스템(1000a)에서도, 앞서 도 6과 실질적으로 동일한 과정을 통해 웨이퍼에 대한 전체 세정 공정 및 건조 공정이 수행될 수 있다. 예컨대, 웨이퍼는 제1 로드 포트(200-1), 제1 세정 챔버(430-1), 제1 건조 베셀(530-1)을 통해 메인 세정 및 건조 공정이 진행되고, 이후, 웨이퍼는 제1 이송 로봇(300-1)/제2 이송 로봇(300-2)에 의해 로드 포트 내에 배치된 웨이퍼 세정 장치(100)로 투입된다. 웨이퍼 세정 장치(100)에서 광 조사에 의해 웨이퍼에 대한 추가적인 세정이 수행되고, 이후 광 조사에 의한 추가적인 세정이 완료된 웨이퍼는 제1 이송 로봇(300-1)에 의해 웨이퍼 세정 시스템(1000a)의 외부로 배출될 수 있다.
지금까지, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100, 100a, 100b: 웨이퍼 세정 장치, 110, 110a: 광 조사부, 112, 132, 152; 제1 바디, 제2 바디, 제3 바디, 114: 램프, 116: 확산 렌즈, 118: 필터, 130, 130a: 웨이퍼 처리부, 132: 제2 바디, 134: 제1 슬롯, 136: 센서, 138: 웨이퍼 조절부, 150, 150a: 냉각부, 152: 제3 바디, 154: 제2 슬롯, 156, 156a: 열 교환기, 170: 제어 장치, 200: 로드 포트부, 300: 웨이퍼 이송 로봇, 400: 세정부, 410: 분배 박스, 430: 세정 챔버, 500: 건조부, 510: 공압 유틸리티, 530; 건조 베셀, 550: 컨트롤 박스, 1000, 1000a: 웨이퍼 세정 시스템

Claims (10)

  1. 광을 웨이퍼로 조사하는 광 조사부;
    상기 웨이퍼가 배치되고, 상기 웨이퍼에 설정된 에너지의 광이 조사되도록 상기 웨이퍼의 위치를 조절하는 웨이퍼 처리부; 및
    광의 조사가 완료된 상기 웨이퍼를 냉각하는 냉각부;를 포함하고,
    상기 광 조사부, 웨이퍼 처리부, 및 냉각부가 수직 구조로 위에서부터 순차적으로 배치되며,
    상기 광 조사부는 공간을 한정하는 제1 바디를 포함하고, 상기 웨이퍼 처리부는 공간을 한정하는 제2 바디를 포함하며, 상기 냉각부는 공간을 한정하는 제3 바디를 포함하며,
    상기 제1 바디는 최상부에 배치되고, 상기 제2 바디는 상기 제1 바디의 하부에 배치되며, 상기 제3 바디는 상기 제2 바디의 하부에 배치되며,
    상기 제1 바디 내부에 광을 생성하는 적어도 하나의 램프가 배치되고, 상기 제2 바디와 제3 바디에는 상기 웨이퍼가 배치될 수 있는 다수의 슬롯들이 형성되며,
    상기 램프로부터의 광은 상기 제2 바디의 내부에 배치된 상기 웨이퍼로 조사되며,
    광의 조사가 완료된 상기 웨이퍼는 상기 제2 바디로부터 상기 제3 바디로 이동되는, 광 조사 기반 웨이퍼 세정 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    초임계 유체(supercritical fluid)를 이용하여 건조가 수행된 상기 웨이퍼에 대하여 광의 조사를 통해 추가적인 세정을 수행하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 초임계 유체는 CO2 초임계 유체이고,
    광의 조사를 통해 IPA(Isopropyl Alcohol)와 상기 CO2 초임계 유체의 치환 과정에서 남은 IPA 잔류물을 제거하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 광 조사부는, 상기 램프, 및 상기 램프로부터의 광을 균일하게 확산시키는 확산 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 처리부 내에서, 상기 웨이퍼는 회전 및 상기 램프와의 거리 조절이 되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 처리부는 적어도 하나의 센서를 포함하고,
    상기 센서를 통해 획득한 물리량에 기초하여 광의 조사량이 조절되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  7. 광을 생성하는 적어도 하나의 램프, 및 상기 램프로부터의 광을 균일하게 확산시키는 확산 렌즈를 구비하고, 웨이퍼로 광을 조사하는 광 조사부;
    상기 웨이퍼가 배치되고, 상기 웨이퍼에 설정된 에너지의 광이 조사되도록 상기 웨이퍼의 위치를 조절하는 웨이퍼 처리부; 및
    열 교환기를 구비하여 광의 조사가 완료된 상기 웨이퍼를 냉각하는 냉각부;를 포함하고,
    상기 광 조사부는 공간을 한정하는 제1 바디를 포함하고, 상기 웨이퍼 처리부는 공간을 한정하는 제2 바디를 포함하며, 상기 냉각부는 공간을 한정하는 제3 바디를 포함하며,
    상기 제1 바디는 최상부에 배치되고, 상기 제2 바디는 상기 제1 바디의 하부에 배치되며, 상기 제3 바디는 상기 제2 바디의 하부에 배치되며,
    상기 제2 바디와 제3 바디에는 상기 웨이퍼가 배치될 수 있는 다수의 슬롯들이 형성되며,
    상기 램프로부터의 광은 상기 제2 바디의 내부에 배치된 상기 웨이퍼로 조사되며,
    광의 조사가 완료된 상기 웨이퍼는 상기 제2 바디로부터 상기 제3 바디로 이동되며,
    광의 조사에 의해 IPA와 CO2 초임계 유체의 치환 과정에서 남은 IPA 잔류물을 제거하는, 광 조사 기반 웨이퍼 세정 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 램프는 수냉식 및 공냉식 중 적어도 하나로 구성되고,
    상기 웨이퍼 처리부 내에서, 상기 웨이퍼는 회전 및 상기 램프와의 거리 조절이 되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  9. 초임계 유체를 이용하여 웨이퍼를 세정 및 건조하는 제1 세정 장치; 및
    상기 제1 세정 장치에서 세정한 웨이퍼에 대하여 광의 조사에 의한 세정을 수행하는 제2 세정 장치;를 포함하고,
    상기 제2 세정 장치는,
    광을 웨이퍼로 조사하는 광 조사부;
    상기 웨이퍼가 배치되고, 상기 웨이퍼에 설정된 에너지의 광이 조사되도록 상기 웨이퍼의 위치를 조절하는 웨이퍼 처리부; 및
    광의 조사가 완료된 상기 웨이퍼를 냉각하는 냉각부;를 포함하며,
    상기 광 조사부, 웨이퍼 처리부, 및 냉각부가 수직 구조로 위에서부터 순차적으로 배치되며,
    상기 광 조사부는 공간을 한정하는 제1 바디를 포함하고, 상기 웨이퍼 처리부는 공간을 한정하는 제2 바디를 포함하며, 상기 냉각부는 공간을 한정하는 제3 바디를 포함하며,
    상기 제1 바디는 최상부에 배치되고, 상기 제2 바디는 상기 제1 바디의 하부에 배치되며, 상기 제3 바디는 상기 제2 바디의 하부에 배치되며,
    상기 제1 바디 내부에 광을 생성하는 적어도 하나의 램프가 배치되고, 상기 제2 바디와 제3 바디에는 상기 웨이퍼가 배치될 수 있는 다수의 슬롯들이 형성되며,
    상기 램프로부터의 광은 상기 제2 바디의 내부에 배치된 상기 웨이퍼로 조사되며,
    광의 조사가 완료된 상기 웨이퍼는 상기 제2 바디로부터 상기 제3 바디로 이동되는 것을 특징으로 하는, 웨이퍼 세정 시스템.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 세정 장치는,
    상기 웨이퍼가 대기하는 적어도 2개의 로드 포트,
    상기 웨이퍼를 습식 세정하는 적어도 하나의 세정 챔버, 및
    상기 세정 챔버로부터의 상기 웨이퍼를 상기 초임계 유체를 이용하여 건조하는 적어도 하나의 건조 베셀을 포함하고,
    상기 제2 세정 장치는,
    상기 제1 세정 장치의 측면에 별도로 장착되거나, 또는 상기 적어도 2개의 로드 포트 중 어느 하나 내에 장착된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 시스템.
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