KR20000010825U - 웨이퍼 세정 장치 - Google Patents

Abstract

목적 : 본 고안은 웨이퍼의 표면을 적절하고 효율적으로 세정하기 위하여, 웨이퍼를 부동상으로 놓고 구조적 특징만으로 웨이퍼 표면으로 가해지는 세정수의 물리적 작용이 증대되게 할 수 있는 웨이퍼 세정 장치를 제공한다.

구성 : 본 고안은 웨이퍼 캐리어에 다수 수납된 웨이퍼가 침지되는 세정조의 하측부로 세정수를 공급하고, 상기 세정조에서 오버 플로우되는 세정수를 수집하여 상기 세정조로 재공급하게 되어 있는 웨이퍼 세정 방법에 있어서, 상기 세정조의 하측부로 공급되는 세정수가 와류를 일으키면서 상기 웨이퍼의 표면을 세정하는 것이며, 이를 위하여 상기 세정수 공급관의 출구측에 와류 생성수단을 배치하여 상기 세정조로 공급되는 세정수의 흐름이 와류로 변환되게 한 구성을 가진다.

효과 : 본 고안은 세정조의 하측부로 공급되는 세정수가 와류를 일으키면서 공급되기 때문에 웨이퍼의 표면으로 가해지는 세정수의 물리적 작용이 강하고 오래 지속되므로 웨이퍼를 움직이지 않고도 세정 효율을 향상할 수 있음과 동시에 세정의 신속성도 보장하여 준다.

Description

웨이퍼 세정 장치

본 고안은 웨이퍼의 세정 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웨이퍼로 분사되는 세정수가 와류를 일으키게 함으로써 웨이퍼의 세정 효율과 청정도를 향상할 수 있게 한 웨이퍼 세정 장치에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼의 제조 공정 중에서 세정은 다단계로 진행되는 웨이퍼 제조 공정 사이를 연결시켜 주는 기본적 기술로서, 패턴 치수가 2㎛ 이하로 초미세화 되고 있는 현재의 반도체 디바이스의 기술적 수준을 감안하면, 다른 공정보다도 반도체의 양산성에 큰 영향을 미치는 공정이다.

세정 공정의 필수 요건은 웨이퍼 표면을 오염시키지 않으면서 오염된 부분의 오염인자를 확실하게 제거할 수 있어야 하는 점에 있다.

웨이퍼 표면의 오염원은 실제 공정에서 다양하게 존재하고 있으며, 보통은 오염 상태에 따라 이온상 오염, 입자상 오염, 막상 오염 등으로 구분하고 있다.

상기 오염 종류 중에서 가장 흔히 발생하는 오염은 흔히 파티클이라 불리고 있는 입자상 오염이며, 이것은 그 오염 경로도 웨이퍼에 자연 퇴적하거나 처리용 약품 또는 가스등에 편승하여 유입되는 등 다양하여 모든 공정에서 존재하고 있다.

반도체 제조 공정에서 세정은 초음파, 연마, 브러싱, 고압 블로우 등의 수단을 이용하는 물리적 방법과, 수세, 에칭, 산화/환원, 탄화, 용해 등을 적용하는 화학적 방법으로 행하고 있으며, 각 공정에서 보편적으로 활용되고 있는 세정 방법은 웨이퍼에 부착된 입자는 순수로 제거하고, 유기물은 화학용제로 용해 제거하는 화학적 방법이 주로 활용되고 있다.

또, 세정 설비는 세정의 지속성을 보장할 수 있는 구조를 갖추고 있어야 하며, 이것에 덧붙여서 세정 효율과 신속성을 겸비하는 것이 좋다.

세정의 지속성은 웨이퍼가 투입된 세정조로 세정수를 출입시켜 환류되게 하는 방식으로 구현할 수 있으나, 세정 효율과 신속성은 쉽게 해결하지 못하고 있다.

엄밀하게 보아 세정 효율과 신속성은 상호 불가분의 관계를 가지고 있는 것이지만, 상기 세정 효율은 세정수가 웨이퍼 표면 전체에 걸쳐 가하는 물리적 작용에 따르는 것인데 반해 세정의 신속성은 세정수의 원활한 공급에 좌우되는 것이므로 어느 하나를 충족하여 다른 것까지 성취할 수 있다고 보기는 어렵다.

종래에 공지된 세정 장치에서 세정의 효율을 향상시키기 위한 시도가 행해진 바 있다. 미국 특허 제5,698,040호는 세정조의 바닥에 세정수를 분사하는 노즐을 다수 일렬로 배열하고, 이 노즐에서 분사되는 세정수가 웨이퍼 캐리어에 수납된 웨이퍼의 외주 한쪽으로 공급되게 함으로써 상기 웨이퍼가 고압으로 분사되는 순수에 의해 웨이퍼 캐리어 내부에서 회전되면서 세정되게 하는 장치를 개시하고 있다.

이 장치는 구조적 특징으로 웨이퍼의 회전이 발생되게 하여 세정수에 의한 물리적 작용이 웨이퍼 표면에 강하고 오래 지속되도록 하는 특징이 있다.

그렇지만 웨이퍼 가장자리가 웨이퍼 캐리어의 내부 홈과 마찰을 일으키면서 회전하기 때문에 이 부분에서 새로운 파티클의 생성이 유발될 우려가 높고, 또 웨이퍼의 손상을 초래할 수도 있다.

따라서 본 고안의 목적은 웨이퍼의 표면을 적절하고 효율적으로 세정하기 위하여, 웨이퍼를 부동상으로 놓고 구조적 특징만으로 웨이퍼 표면으로 가해지는 세정수의 물리적 작용이 증대되게 할 수 있는 웨이퍼 세정 장치를 제공하려는 것이다.

상기의 목적에 따라 본 고안의 장치는 웨이퍼 캐리어가 수납되는 세정조의 하측으로 세정수 공급관이 연통되고, 상기 세정조의 상측 주변에 오버 플로우 탱크가 설치된 웨이퍼 세정 장치에 있어서, 상기 세정수 공급관의 출구측에 와류 생성수단을 배치하여 상기 세정조로 공급되는 세정수의 흐름이 와류로 변환되게 함을 특징으로 한다.

상기 와류 생성수단은 세정조의 바닥에 안내익을 배치하여 구현할 수 있다.

또 와류 생성수단을 구성하는 상기 안내익은 부동상으로 배치되어서 공급되는 세정수의 경로를 변환시켜 와류로 되게 하거나, 또는 세정수의 공급 압력으로 자체 회전되는 구조로 구현될 수 있다.

상기 와류 생성수단의 다른 예는 세정수 공급관의 출구측 중심으로 삽입 배치되는 리본 스크루에 의해 구현될 수 있다.

와류 생성수단의 또 다른 예는 상기 세정수 공급관의 출구측 내주면으로 부착되는 나선 휜에 의해 구현될 수 있다.

와류 생성수단의 또 다른 예는 상기 세정수 공급관을 나선상으로 비튼 형태로 하여 그 내주면에 일체로 형성되는 나선상의 골을 통해 구현될 수 있다.

이와 같은 구성의 본 고안은 세정조의 하측부로 공급되는 세정수가 와류를 일으키면서 공급되기 때문에 웨이퍼의 표면으로 가해지는 세정수의 물리적 작용이 강하고 오래 지속되므로 웨이퍼를 움직이지 않고도 세정 효율을 향상할 수 있음과 동시에 세정의 신속성도 보장하여 준다.

도 1은 본 고안 장치의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 계통도.

도 2는 도 1의 와류 발생부의 상세 구조를 도시하는 부분 분해 사시도.

도 3은 와류 발생부의 다른 실시예를 도시하는 부분 측단면도.

도 4는 와류 발생부의 또 다른 실시예를 도시하는 부분 측단면도.

도 5는 와류 발생부의 또 다른 실시예를 도시하는 부분 측단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

2 : 세정조 4 : 오버 플로우 탱크

6 : 희석용 저류조 8 : 웨이퍼

10 : 세정수 공급관 12 : 환류관

14 : 압송 펌프 16 : 필터

18 : 히터 20 : 탈 이온수 공급 라인

22 : 화학 용제 공급 라인 24 : 버퍼 탱크

25 : 급수 라인 26 : 와류 생성수단

260 : 안내익 262 : 블래킷

264 : 축수부 266 : 보스

268 : 축 270 : 리본 스크루

상술한 구성의 본 고안을 첨부 도면에 따른 바람직한 실시예로 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안 장치의 전체 구성을 개략적으로 나타내고 있으며, 세정조(2)는 그 상측 주변에 오버 플로우 탱크(4)를 갖추고 있고, 또 하측방에는 화학용제 희석용 저류조(6)를 보유하고 있다. 상기 세정조(2)에는 다수의 웨이퍼(8)가 침지되는 것이며, 이들은 도시 생략된 웨이퍼 캐리어에 수납된 채로 침지될 수도 있다. 상기 웨이퍼(8)를 세정하기 위한 세정수는 세정조(2)의 하측으로 연통된 세정수 공급관(10)을 통해 제공된다.

세정수는 세정조(2)에서 흘러 넘쳐 오버 플로우 탱크(4)에 저류된 것을 환류관(12)을 통해 상기 세정수 공급관(10)으로 재공급하여 순환되게 한다. 세정수의 순환 공급은 상기 세정수 공급관(10)과 환류관(12) 사이로 개재된 압송 펌프(14)에 의해 진행되는 것이며, 또 재순환되는 세정수는 도중에 필터(16)를 거침으로써 혼입된 파티클이 제거되고, 히터(18)를 경유하여 소정의 온도로 가온된 다음에 상기 세정수 공급관(10)으로 이송되는 계통으로 구성되어 있다.

세정수가 산기를 가진 화학용제인 때에는 상기 세정조(2)의 상방으로 탈 이온수(deionized water) 공급 라인(20)과 화학용제 공급 라인(22)이 각각 설치되어야 한다. 또 세정수의 치환을 위하여 한쪽에 세정수의 산도 중화 및 온도 강하를 도모하기 위한 버퍼 탱크(24)가 마련되어야 한다. 이 버퍼 탱크(24)에는 상용수를 공급하여 주는 급수 설비(25)가 부가되고, 또 이 급수 설비(25)는 상기 희석용 저류조(6)로도 상용수를 공급하여 폐기되는 세정수의 산도를 희석 처리할 수 있게 되어 있다.

상기 세정조(2)는 그 바닥면 중앙부에 와류 생성수단(26)을 보유하고 있다.

더 정확하게 표현하면, 상기 와류 생성수단(26)은 세정조(2)에 부가될 수도 있고, 또는 세정수 공급관(10)에 부가될 수도 있다.

도 2는 세정조(2)의 하측부로 배치되는 와류 생성수단(26)의 예를 도시하고 있다. 도면에서 세정조(2)는 세정수 공급관(10)과 접속되는 부위로 안내익(260)이 배치되어 있다. 안내익(260)은 세정조(2)의 바닥에 고정 부착된 블래킷(262)에 의해 지지되는 축수부(264)로 회전 가능하게 설치되거나 또는 부동상으로 고정 부착된다.

이와 같이 세정수 공급관(10)의 출구측에 안내익(260)이 배치됨에 따라 세정수는 일정 방향으로 선회되는 와류로 변환되어 그 상측에 놓여진 웨이퍼(8)를 세정하게 된다.

한편, 상기 안내익(260)이 회전 가능하게 지지된 구조에서 세정수의 공급 압력은 안내익(260)을 회전 구동시키는 작용을 한다. 또 안내익(260)의 회전은 세정수의 와류 생성을 촉진하는 작용도 함께 한다.

그리고 상기 안내익(260)이 고정된 구조에서 세정수는 안내익(260)의 표면을 타고 미끄러져 안내되면서 와류로 변환된다. 이 구조에서 생성되는 와류의 세기는 세정수의 공급 압력에 좌우된다.

상기 와류 생성수단(26)은 도 3의 도시와 같은 구조가 채용될 수 있다.

도시한 예에서 와류 생성수단(26)은 세정수 공급관(10)의 출구측 전방에 배치되는 보스(266)를 보유하고 있고, 이 보스(266)의 중심에서 연장되어 상기 세정수 공급관(10)의 출구측 내부로 연장된 축(268)에 의지하여 나선상으로 감겨진 리본 스크루(270)가 배치되어 있다. 이에 따라 상기 세정수 공급관(10)을 통해 분사되는 세정수는 제한된 공간에서 리본 스크루(270)를 타고 선회하면서 압송되고, 상기 세정수 공급관(10)의 출구를 벗어났을 때에 주변으로 확산되면서 큰 와류를 형성하게 되고, 이렇게 형성된 와류는 그 상측에 놓여진 웨이퍼(8)의 세정을 촉진하는 작용을 하게 된다.

상술한 구성의 본 고안에서 와류 생성수단(26)은 예시한 실시예로 한정되는 것은 아니다. 도 4와 도 5는 각각 와류 생성수단(26)이 세정수 공급관(10)에 부가된 예를 도시하고 있다.

도 4의 실시예는 세정수 공급관(10)의 내주면에 나선상으로 배열되는 휜(272)이 일체로 부착된 구조를 보여 주고 있다. 이러한 구조는 세정수가 세정수 공급관(10)의 내부를 지날 때에 물줄기의 표면부가 휜(272)의 간섭을 받아 나선 방향으로 선회하는 움직임을 보이고, 중심부는 직선 방향으로 분사되는 경향을 보이게 된다. 따라서 상술한 바와 같은 세정수의 압송 상태는 상기 세정수 공급관(10)을 벗어나면 물줄기의 표면부에서 나선 운동하는 세정수가 주변으로 퍼져 나가면서 와류를 형성하는 작용을 하므로 상기 웨이퍼(8)의 세정에 요구되는 와류 형성이 손쉽게 구현된다.

다만, 상기 세정수 공급관(10)은 휜(272)에 의해 그 단면적이 좁혀지게 되어 세정수의 분사 압력은 더 높아지게나, 이렇게 높아진 세정수의 압력에 따라 와류 형성이 더욱 손쉽게 이루어 지게 된다.

또, 도 5로 도시한 실시예는 세정수 공급관(10)의 출구측 전체를 나선상으로 비틀어 변형시킨 구조로서, 세정수의 와류 형성 작용은 도 4의 실시예와 대등하게 나타나게 되지만 와류의 세기는 상술한 실시예보다는 약하게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 고안은 웨이퍼를 부동상으로 놓고 세정수가 와류로 변환되면서 웨이퍼 표면과 접촉하게 함에 따라 상기 세정수에 의해 웨이퍼로 가해지는 물리적 작용이 강하고 길게 이어지도록 한 것이므로 웨이퍼 세정을 효율적이고 신속하게 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 고안의 장치는 세정조의 하측방에 와류 생성수단을 부가하는 비교적 간단한 구조이므로 기존 설비를 보수를 통해 용이하게 적용할 수 있는 효과를 가지고 있다.

한편, 본 고안은 상술한 특정의 바람직한 고안에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (7)

1. 웨이퍼 캐리어가 수납되는 세정조의 하측으로 세정수 공급관이 연통되고, 상기 세정조의 상측 주변에 오버 플로우 탱크가 설치된 웨이퍼 세정 장치에 있어서, 상기 세정수 공급관의 출구측에 와류 생성수단을 배치하여 상기 세정조로 공급되는 세정수의 흐름이 와류로 변환되게 한 구성을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 와류 생성수단은 세정조의 바닥에 배치되는 안내익이 포함된 구성을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
3. 제 2 항에 있어서 상기 안내익은 부동상으로 배치된 구성을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 안내익은 세정수의 공급 압력에 의해 회전되는 구성을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 와류 생성수단은 세정수 공급관의 출구측에 배치되는 보스를 포함하고, 이 보스로부터 상기 세정수 공급관의 중심 내측으로 삽입 연장되는 축에 리본 스크루가 지지된 구성을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 와류 생성수단은 세정수 공급관의 출구측 내주면으로 부착되는 나선 휜이 갖추어진 구성을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 와류 생성수단은 세정수 공급관의 출구측이 나선상으로 비틀려 형성되어 그 내주면에 일체로 형성되는 나선상의 골이 포함된 구성을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.