KR19990040001A - 웨이퍼 세정장치 및 세정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체소자의 사진공정에서 웨이퍼표면에 도포된 감광액중 공정에 필요하지 않는 에지부분의 감광액을 제거하기 위한 웨이퍼 세정장치 및 세정방법에 관한 것으로, 왕복직선운동하는 실린더와; 실린더의 구동에 의해 감광액이 도포된 웨이퍼의 에지부분으로 상하이동하여 세정액 공급라인을 통해 공급되는 세정액을 분사하는 분사부와; 분사부에 결합되고, 그 일단이 에지부분과 접촉되어 웨이퍼의 회전에 의해 공회전되며 웨이퍼의 에지형태에 따라 웨이퍼의 반경방향으로 전후 위치변화를 갖는 롤링부 및; 롤링부에 의해 분사부의 위치가 웨이퍼의 에지형태에 따라 웨이퍼의 반경방향으로 전후 이동할 때 롤링부가 웨이퍼의 에지부분에 밀착되도록 하는 탄성부로 이루어진다.

이와 같은 장치에 분사부가 상기 웨이퍼의 에지형태를 따라 전후 이동을 하면서 에지부분과 플렛 존영역에 있는 감광액을 완전히 제거해줌으로서 플렛 존영역에서의 불완전한 감광액 제거로 발생되는 파티클발생을 크게 감소시킬 수 있고, 그 결과 생산품질을 현저히 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

웨이퍼 세정장치 및 세정방법(Apparatus And Method For Wafer Cleaning)

본 발명은 반도체소자의 제조공정에 사용되는 웨이퍼 세정장치 및 세정방법에 관한 것으로, 특히 사진공정에서 웨이퍼표면에 도포된 감광액중 공정에 필요하지 않는 에지부분의 감광액을 제거하기 위한 웨이퍼 세정장치 및 세정방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체소자의 제조공정에 있어서 파티클(Paticle)은 공정중 장비의 불량발생에 결정적인 요인으로 작용하며, 이로 인한 제조단가의 상승도 무시할 수 없는 수준에 이른다.

이처럼 파티클은 모든 반도체소자의 제조공정에 막대한 영향을 주고 있으며, 그중 포토리소그라피(Photolithography)공정에서 커다란 저해요인으로 작용되고 있다.

종래의 사진공정의 순서는 먼저 웨이퍼에 감광액을 도포하는 단계와, 노광단계, 현상하는 단계를 거쳐 마지막으로 현상된 패턴을 검사하는 단계를 거치게 되는데 이 검사단계에서 불량이 발견되면 다시 처음부터 재 공정을 실시한다.

포토리소그라피공정에서 사용되는 스탭퍼(Stepper)의 경우 내부의 파티클이나 외부로부터 유입된 파티클이 웨이퍼 스테이지를 1차적으로 오염시키고, 이 파티클은 2차적으로 스테이지 디포커스(Defocus)성 파티클의 발생에 영향을 주어 동시에 진행되는 모든 웨이퍼의 동일한 장소에 패턴불량의 결함을 주게 된다.

외부에서 유입되는 파티클에 의한 불량의 원인중에서 웨이퍼의 오염으로 인한 불량을 감소시키기 위하여 웨이퍼 표면에 감광액을 도포하는 공정을 마친 후 웨이퍼 에지부분의 린스(Rinse)가 필수적이다.

왜냐하면, 웨이퍼에 감광액을 도포하는 공정에서 감광액은 웨이퍼의 표면 뿐만 아니라 웨이퍼의 가장자리에도 도포된다.

이때, 웨이퍼의 가장자리에 도포된 감광액은 웨이퍼가 이송될때 마찰이나 충격에 의해 이탈되어 파티클을 생성하거나, 노광장비의 스테이지를 오염시켜 공정결함을 일으키는 요인으로 작용하여 왔었다.

이와같은 문제를 해결하기 위해 웨이퍼 표면에 감광액을 도포하는 공정후 웨이퍼 에지부분의 감광액제거용 세정장치를 사용하여 웨이퍼 가장자리에 불필요한 감광액을 제거하는 과정을 갖는다.

도 1 및 도 2는 상술한 용도로 사용되는 웨이퍼 세정장치의 전체적인 구성을 나타낸 것으로, 참조번호 20은 공정챔버이고, 참조번호 30은 웨이퍼(10)를 진공으로 흡착하여 회전시키는 진공척이고, 참조번호 40은 왕복직선운동하는 피스톤(42)을 구비한 공기압실린더이며, 참조번호 50은 상기 피스톤(42)의 선단에 연결된 고정바(44)에 고정되어 세정액 공급라인(54)으로부터 공급되는 세정액을 상기 웨이퍼(10)의 에지부분에 분사하는 분사노즐(52)을 갖는 분사부(50)를 나타낸다.

한편, 상기 분사노즐(52)은 항상 웨이퍼(10) 에지부분(12)의 상부에 위치한다.

상술한 구성을 갖는 웨이퍼 세정장치를 이용한 감광액 세정은, 웨이퍼상에 도포되어 건조된 감광액(16)중 그 웨이퍼의 에지부분(12)에 있는 감광액을 세정하는 것에 의해 이루어진다.

먼저, 상기 공기압실린더(40)를 구동시켜, 감광액이 도포된 웨이퍼의 에지부분(12)에 상기 분사노즐(52)의 끝단이 근접하게 이동시킨다. 그리고 상기 진공척(30)에 고정된 웨이퍼(10)는 모터(미도시됨)의 회전력에 의해 회전된다.

이때, 세정액은 세정액 공급라인(54)을 통하여 분사노즐(52)로 공급된다. 그리고 분사노즐(54)을 통하여 분출되는 세정액은 회전되고 있는 웨이퍼의 에지부분(12)으로 향하여 미세분사되어서, 그 웨이퍼의 에지부분(12)에 있는 감광액(16)이 용해되어 제거된다.

그러나, 상술한 세정과정에서 웨이퍼의 에지부분(12)중 플렛 존(Flat Zone)영역(14)에 있는 감광액이 완전히 제거되지 않는 문제점이 있었다. 이는 웨이퍼(10)의 회전방식에 의한 세정공정중에 분사되는 세정액이 상기 플렛 존영역(14)에 못미치게 되어, 그 부분의 감광액 제거가 완전히 이루어지지 않기 때문이다. 상기 플렛 존영역(14)에서의 불완전한 감광액제거는 결국 이후의 공정(예를들어, 노광공정)중에 파티클을 발생되게 한다. 그 결과, 그 발생된 파티클은 노광장비의 스테이지를 오염시키게 되고 그리고 그에 의해 공정결함이 발생되는 치명적인 문제점이 발생된다.

한편, 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로, 별도의 노광장치를 사용하여 상기 플렛 존영역(14)에 있는 감광액을 일정시간 노광후 현상 제거하는 방법을 채택하고 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 웨이퍼의 에지부분 중 플렛 존영역에 있는 감광액을 효과적으로 제거할 수 있도록 한 새로운 형태의 웨이퍼 세정장치 및 세정방법을 제공하고자 하는 것이다.

도 1 및 도 2는 종래 일반적인 웨이퍼 세정장치를 보여주는 측면도 및 평면도,

도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 세정장치를 보여주는 측면도 및 평면도,

도 5는 본 발명의 요부 확대단면도,

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 세정장치의 작동상태를 보여주는 평면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 웨이퍼 12 : 에지부분

14 : 플렛 존영역 16 : 감광액

20 : 공정챔버 30 : 진공척

60 : 공기압실린더 62 : 피스톤

64 : 고정바 70 : 분사부

72 : 분사부 몸체 74 : 분사노즐

76 : 세정액 공급라인 80 : 롤링부

82 : 고정축 84 : 회전로울러

86 : 베어링 88 : 요홈

90 : 탄성부

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 웨이퍼 세정장치는 왕복직선운동하는 실린더와; 상기 실린더의 구동에 의해 감광액이 도포된 웨이퍼의 에지부분으로 상하이동하여 세정액 공급라인을 통해 공급되는 세정액을 분사하는 분사부와; 상기 분사부에 결합되고, 그 일단이 상기 에지부분과 접촉되어 상기 웨이퍼의 회전에 의해 공회전되며 상기 웨이퍼의 에지형태에 따라 상기 웨이퍼의 반경방향으로 전후 위치변화를 갖는 롤링부 및; 상기 롤링부에 의해 상기 분사부의 위치가 상기 웨이퍼의 에지형태에 따라 상기 웨이퍼의 반경방향으로 전후 이동할 때 상기 롤링부가 상기 웨이퍼의 에지부분에 밀착되도록 하는 탄성부를 포함한다.

이와 같은 본 발명에서 상기 분사부는 상기 실린더내에서 상하운동하는 피스톤의 로드선단으로부터 연장되어 형성된 고정바의 일단에 설치되고, 상기 세정액 공급라인이 연결되는 분사부 몸체 및; 상기 분사부 몸체로부터 아래로 형성된 세정액 분사노즐을 포함한다.

이와 같은 본 발명에서 상기 롤링부는 상기 분사부몸체에 설치되는 고정축과; 상기 고정축의 하단에 설치되어 상기 웨이퍼의 에지부분과 접촉하면서 공회전하는 회전로울러 및; 상기 고정축과 상기 회전로울러사이에 설치되어 상기 고정축과 상기 회전로울러와의 마찰을 최소화하기 위한 베어링을 포함한다.

이탈되는 것을 방지하기 위하여 상기 웨이퍼의 에지부분과 접촉되는 부분에 요홈을 형성한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 웨이퍼 세정방법은 웨이퍼의 에지부분에 접촉되고 상기 웨이퍼의 회전시 상기 에지부분의 형태에 따라 웨이퍼의 반경방향으로 전후 위치변화를 갖는 롤링부와 외부로부터 공급된 세정액을 웨이퍼의 에지부분에 분사하는 분사부가 연동하도록하여 웨이퍼 에지부분을 세정하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 세정장치 및 세정방법을 첨부된 도면 도 3 내지 도 6에 의거하여 상세히 설명하며, 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 병기한다.

도 3 및 도4는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 세정장치의 구조를 보여주는 측면도 및 평면도이다.

이를 참조하면, 본 발명에 따른 웨이퍼 세정장치는, 왕복직선운동하는 피스톤(62)을 구비한 공기압실린더(60)와, 상기 공기압실린더(60)의 구동에 의해 감광액(16)이 도포된 웨이퍼의 에지부분(12)으로 상하이동하여 세정액 공급라인(76)을 통해 공급되는 세정액을 분사하는 분사부(70)가 상기 피스톤(62)의 로드선단으로부터 연장되어 형성된 고정바(64)의 일단에 설치된다.

그리고 상기 분사부(70)에 결합되고, 그 일단이 상기 에지부분(12)과 접촉되어 상기 웨이퍼(10)의 회전에 의해 공회전되며 상기 웨이퍼의 에지형태에 따라 상기 웨이퍼(10)의 반경방향으로 전후 위치변화를 갖는 롤링부(80)와, 상기 롤링부(80)에 의해 상기 분사부(70)의 위치가 상기 웨이퍼(10)의 에지형태에 따라 상기 웨이퍼(10)의 반경방향으로 전후 이동할 때 상기 롤링부(80)가 상기 웨이퍼의 에지부분(12)에 밀착되도록 하는 탄성부(90)가 상기 고정바(64)의 일단에 설치된다.

여기에서 상기 탄성부(64)는 피스톤이나 스프링등 일 방향으로 힘을 줄 수 있는 그 어떠한 장치도 사용할 수 있다.

한편, 상기 분사부(70)는 상기 세정액 공급라인(76)이 연결되는 분사부 몸체(72)와 상기 분사부 몸체(72)로부터 아래로 형성된 세정액 분사노즐(74)로 이루어진다.

한편 도 5를 참조하면, 상기 롤링부(80)는 상기 분사부 몸체(72)로부터 아래로 설치된 고정축(82)의 하단에 상기 웨이퍼의 에지부분(12)과 접촉하면서 공회전하는 회전로울러(84)가 설치되고, 상기 고정축(82)과 상기 회전로울러(84)사이에는 상기 고정축(82)과 상기 회전로울러(84)와의 마찰을 최소화하기 위한 베어링(86)이 설치된다. 그리고, 상기 회전로울러(84)가 상기 웨이퍼의 에지부분(12)로부터 이탈되는 것을 방지하기 위하여 상기 웨이퍼 에지부분(12)과 접촉되는 회전로울러(84)의 외주면에 요홈(88)이 형성되어있다.

상술한 바와 같은 구성을 갖는 웨이퍼 세정장치의 동작관계를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

이를 참조하면, 웨이퍼의 사진공정에서 웨이퍼 에지부분의 감광액 제거작업을 위해 먼저, 상기 공기압실린더(60)를 구동시켜 감광액이 도포된 웨이퍼의 에지부분(12)에 상기 분사노즐(74)의 끝단을 근접하게 이동시킨다. 이때 상기 롤링부(80)의 회전로울러(84)는 상기 웨이퍼의 에지부분(12)에 접촉된다.

이 상태에서 상기 웨이퍼(10)는 모터(미도시됨)의 회전력에 의해 회전된다.

세정액은 세정액 공급라인(76)을 통하여 분사노즐(74)로 공급된다. 그리고 분사노즐(74)을 통하여 분출되는 세정액은 회전되고 있는 웨이퍼의 에지부분(12)으로 향하여 미세 분사되어서, 그 웨이퍼의 에지부분(12)에 있는 감광액(16)이 용해되어 제거된다.

한편, 상기 회전로울러(84)는 웨이퍼(10)의 회전에 의해 공회전되면서 상기 웨이퍼(10)의 에지형태에 따라 웨이퍼(10)의 반경반향으로 전후 위치변화를 갖는다. 이때, 상기 롤링부(80)는 상기 탄성부(90)에 의해 상기 웨이퍼의 에지부분(12)에 밀착된 상태로 전후 이동하게 되고 아울러 상기 분사부(70)도 함께 연동하여 이동하게 된다.

즉, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 롤링부(80) 함께 연동하는 상기 분사부(70)의 분사노즐(74)이 상기 웨이퍼의 에지부분(12)뿐만아니라 플렛 존영역(14)에도 위치하게 되므로써 상기 분사노즐(74)에서 분사되는 세정액에 의해 상기 플렛 존영역(14)을 비롯한 에지부분(12)에 있는 감광액이 제거되는 것이다.

이와 같은 본 발명을 적용하면, 분사부가 상기 웨이퍼의 에지형태를 따라 전후 이동을 하면서 에지부분과 플렛 존영역에 있는 감광액을 완전히 제거해줌으로서 플렛 존영역에서의 불완전한 감광액제거로 발생되는 파티클발생을 크게 감소시킬 수 있고, 그 결과 생산품질을 현저히 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 왕복직선운동하는 실린더(60)와;

   상기 실린더(60)의 구동에 의해 감광액이 도포된 웨이퍼(10)의 에지부분(12)으로 상하이동하여 세정액 공급라인(76)을 통해 공급되는 세정액을 분사하는 분사부(70)와;

   상기 분사부(70)에 결합되고, 그 일단이 상기 에지부분(12)과 접촉되어 상기 웨이퍼(10)의 회전에 의해 공회전되며 상기 웨이퍼(10)의 에지형태에 따라 상기 웨이퍼(10)의 반경방향으로 전후 위치변화를 갖는 롤링부(80) 및;

   상기 롤링부(80)에 의해 상기 분사부(70)의 위치가 상기 웨이퍼(10)의 에지형태에 따라 상기 웨이퍼(10)의 반경방향으로 전후 이동할 때 상기 롤링부(80)가 상기 웨이퍼의 에지부분(12)에 밀착되도록 하는 탄성부(90)를 포함하는 웨이퍼 세정장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 분사부(70)는 상기 실린더(60)내에서 상하운동하는 피스톤(62)의 로드선단으로부터 연장되어 형성된 고정바(64)의 일단에 설치되고, 상기 세정액 공급라인(76)이 연결되는 분사부 몸체(72) 및;

   상기 분사부 몸체(72)로부터 아래로 형성된 세정액 분사노즐(74)을 포함하는 웨이퍼 세정장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 롤링부(80)는 상기 분사부몸체(72)에 설치되는 고정축(82)과;

   상기 고정축(82)의 하단에 설치되어 상기 웨이퍼의 에지부분(12)과 접촉하면서 공회전하는 회전로울러(84) 및;

   상기 고정축(82)과 상기 회전로울러(84)사이에 설치되어 상기 고정축(82)과 상기 회전로울러(84)와의 마찰을 최소화하기 위한 베어링(86)을 포함하는 웨이퍼 세정장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 회전로울러(84)는 상기 웨이퍼의 에지부분(12)으로부터 이탈되는 것을 방지하기 위하여 상기 웨이퍼의 에지부분(12)과 접촉되는 부분에 요홈(88)을 형성한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.
5. 웨이퍼 세정방법에 있어서,

   웨이퍼의 에지부분에 접촉되고 상기 웨이퍼의 회전시 상기 에지부분의 형태에 따라 웨이퍼의 반경방향으로 전후 위치변화를 갖는 롤링부와 외부로부터 공급된 세정액을 웨이퍼의 에지부분에 분사하는 분사부가 연동하도록하여 웨이퍼 에지부분을 세정하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정방법.