KR20010028835A

KR20010028835A - 웨이퍼 세정장치

Info

Publication number: KR20010028835A
Application number: KR1019990041310A
Authority: KR
Inventors: 여인준
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1999-09-27
Filing date: 1999-09-27
Publication date: 2001-04-06
Also published as: KR100338765B1; US6651285B2; US6543079B1; US20030115698A1

Abstract

본 발명은 반도체장치 제조용 웨이퍼를 세정하기 위한 웨이퍼 세정장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 웨이퍼 세정장치는, 회전되는 웨이퍼의 상면으로 분사된 세정액과 접촉된 상태로 웨이퍼의 상면에 대해 소정의 간격을 두고 웨이퍼의 상방에서 수평이동 가능하게 설치되는 적어도 2개의 브러시와, 각 브러시를 선택적으로 웨이퍼의 상방에서 수평이동시키기 위한 브러시 이동수단을 포함하며, 각 브러시가 웨이퍼의 상방에서 수평이동되면서 그 웨이퍼의 세정을 행할 때 웨이퍼의 상면으로부터 각 브러시의 하단까지의 간격들이 서로 다르게 설정되어 있으므로, 최상층에 서로 다른 막이 형성된 복수종류의 웨이퍼들을 세정하기 위해 필요한 제조비용이 적게 들며, 그 설치에 필요한 비용 및 공간이 감소될 수 있다.

Description

웨이퍼 세정장치{Wafer cleaning apparatus}

본 발명은 반도체장치 제조용 웨이퍼를 세정하기 위한 웨이퍼 세정장치에 관한 것으로서, 특히 최상층에 서로 다른 막이 형성되어 있는 복수 종류의 웨이퍼들을 세정하기에 적합하도록 구조가 개선된 웨이퍼 세정장치에 관한 것이다.

반도체장치 제조공정에는 웨이퍼 상에, 원하는 회로패턴을 형성하기 위하여, 산화막(oxide layer), 폴리실리콘막(polysilicon layer), 질화막(nitride layer), 메탈막(metal layer) 등 복수 종류의 막을 정해진 순서에 따라 적층시키는 공정이 마련된다. 이처럼 복수 종류의 막을 적층시키는 과정에서 각 막들 사이에 이물질(particle)이 개재되어 있게 되면 원하는 특성이 나타나지 않는 경우가 발생된다. 따라서, 웨이퍼 상에 소정의 막을 형성한 후 그 막에 필요한 처리를 행하거나 또는 그 막 위에 다른 막을 적층시키는 작업을 행하기 전에 웨이퍼의 표면을 세정하여 웨이퍼로부터 이물질을 제거해야만 한다.

웨이퍼의 표면을 세정하는 공정에는 소위 스크러버(scrubber)라고 불리우는 웨이퍼 세정장치가 마련된다. 이 웨이퍼 세정장치는 일반적으로, 도 1에 개략적으로 도시한 바와 같이, 프레임(1)에 설치되며 웨이퍼(W)를 진공흡착하여 척킹하는 진공척(2)과, 진공척(2)에 척킹된 웨이퍼(W)의 상면으로 순수(deionized water) 등의 세정액을 분사하는 세정액 분사노즐(3)과, 프레임(1)에 지지된 축(4)의 중심선을 회전중심으로 하여 회전 가능한 아암(5)과, 아암(5)의 자유단부에 설치된 브러시(6)를 구비한다.

세정될 웨이퍼(W)를 진공척(2)에 의해 척킹한 상태로 소정의 회전수단(미도시)에 의해 회전시키고 분사노즐(3)을 통해 그 웨이퍼(W) 위로 세정액을 분사함과 동시에, 아암(5)을 회전시킴으로써 브러시(6)를 웨이퍼(W)의 상방에서 수평이동시키면, 웨이퍼(W) 상의 이물질은, 회전되는 웨이퍼(W) 위로 분사되어 브러시(6)에 의해 휘저어지는 세정액에 휩쓸려 웨이퍼(W)로부터 떨어져 나가게 된다.

한편, 웨이퍼(W)의 세정중에 브러시(6)가 웨이퍼(W)의 상면에 접촉된 상태로 수평이동되면 웨이퍼(W)의 상면에 형성된 막이 브러시(6)에 의해 긁혀서 손상된다. 따라서, 브러시(6)는 웨이퍼(W)의 상면으로부터 적정한 간격 즉, 확실한 세정효과를 발휘할 수 있음과 동시에 막의 손상을 방지할 수 있는 간격만큼 이격된 상태로 수평이동되도록 설치된다. 그 브러시(6)와 웨이퍼(W) 상면 사이의 간격은 브러시(6)와 대면하는 막 즉, 웨이퍼(W)에 형성된 최상층의 막의 종류에 따라 다르게 설정된다. 예를 들어, 웨이퍼(W) 상의 최상층의 막이 메탈막인 경우에는, 그 막의 경도가 높아서 쉽게 손상되지 않는다는 점을 감안하여, 세정효과의 극대화를 위해 상기 간격을 작게 할 필요가 있다. 그리고, 예를 들어 웨이퍼(W) 상의 최상층의 막이 경도가 낮은 산화막인 경우에는 그 막이 메탈막에 비해 쉽게 손상되므로, 확실한 세정이 행해지는 범위 내에서 상기 간격을 충분히 크게 할 필요가 있다. 마찬가지로, 웨이퍼의 최상층의 막이 폴리실리콘막이나 질화막인 경우에도 그 각각의 막의 경도 및 세정효과를 감안하여 상기 간격이 설정되어야 한다.

상기 웨이퍼(W)의 상면과 브러시(6)의 하단 사이의 간격은 진공척(2)에 척킹된 웨이퍼(W)에 대한 브러시(6)의 설치높이를 조정함으로써 변경이 가능하다. 그러나 브러시(6)의 설치높이를 조정하는 작업은, 여러차례의 샘플세정작업 및 그 샘플세정된 웨이퍼들의 품질테스트 등을 필요로 하므로, 많은 노력과 시간 및 비용을 필요로 한다. 따라서, 최상층에 서로 다른 종류의 막이 형성되어 있는 복수종류의 웨이퍼들을 세정하는 경우에, 실제 작업현장에서는 웨이퍼(W)의 최상층에 형성된 막의 종류에 맞추어 브러시(6)의 설치높이를 조정하는 대신에, 특정의 막 전용의 웨이퍼 세정장치를 여러대 마련하여 사용하고 있다. 즉, 예를 들어 웨이퍼(W) 상에 산화막, 폴리실리콘막, 질화막, 메탈막 등의 4개의 막이 정해진 순서에 맞추어 적층되는 경우에는 4대의 전용 웨이퍼 세정장치를 마련하고, 각 웨이퍼 세정장치에 있어서의 브러시와 그 웨이퍼 세정장치에 의해 세정될 웨이퍼의 상면 사이의 간격을 미리 그 웨이퍼의 최상층의 막의 경도를 감안한 간격으로 설정하여 둔 상태로 사용하고 있다.

그런데, 상술한 바와 같이 웨이퍼상에 적층될 막들의 숫자와 동일한 수량의 웨이퍼 세정장치를 마련하여 사용하게 되면, 그 웨이퍼 세정장치들을 제조하기 위한 비용이 적지 않을 뿐만 아니라, 그 웨이퍼 세정장치들을 설치하기 위한 비용 및 공간확보면에서도 매우 불리하다는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 최상층에 서로 다른 막이 형성된 복수종류의 웨이퍼를 세정하기 위해 필요한 제조비용이 적게 들며, 그 설치에 필요한 비용 및 공간이 감소될 수 있도록 구조가 개선된 웨이퍼 세정장치를 제공함에 목적이 있다.

도 1은 종래 웨이퍼 세정장치의 일례의 개략적 평면도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정장치의 개략적 평면도,

도 3은 도 2에 도시된 세정장치의 Ⅲ-Ⅲ선 개략적 단면도,

도 4는 도 2에 도시된 세정장치의 Ⅳ-Ⅳ선 개략적 단면도,

도 5는 도 2에 도시된 제1브러시가 웨이퍼 상방에서 수평이동되는 상태를 설명하기 위한 도면,

도 6은 도 5에 도시된 제1브러시 부위를 "A"방향에서 본 도면,

도 7은 도 2에 도시된 제2브러시가 웨이퍼 상방에서 수평이동되는 상태를 설명하기 위한 도면,

도 8은 본 발명에 따른 다른 실시예의 웨이퍼 세정장치의 개략적 평면도,

도 9는 도 8에 도시된 세정장치의 Ⅸ-Ⅸ선 개략적 단면도,

도 10은 도 8에 도시된 제1브러시가 웨이퍼 상방에서 수평이동되는 상태를 설명하기 위한 도면,

도 11은 도 8에 도시된 제2브러시가 웨이퍼 상방에서 수평이동되는 상태를 설명하기 위한 도면.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

10...프레임 2...척

3...세정액 분사노즐 40...제1브러시

50...제1구동 유니트 51...제1지지축

52...제1아암 55...제1아암 구동모터

60...제2브러시 70...제2구동 유니트

71...제1지지축 72...제2아암

75...제2아암 구동모터 80...아암

81...제1지지부 82...제2지지부

85...아암 구동모터 90...지지축

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 웨이퍼 세정장치는, 세정될 웨이퍼를 척킹하는 척과, 상기 척에 의해 척킹된 웨이퍼를 회전시키기 위한 회전수단과, 상기 회전수단에 의해 회전되는 웨이퍼의 상면으로 세정액을 분사하는 세정액 분사노즐과, 상기 웨이퍼의 상면으로 분사된 세정액과 접촉된 상태로 웨이퍼의 상면에 대해 소정의 간격을 두고 웨이퍼의 상방에서 수평이동 가능하게 설치되는 적어도 2개의 브러시와, 상기 각 브러시가 상기 웨이퍼의 상방에서 수평이동되면서 그 웨이퍼의 세정을 행할 때 웨이퍼의 상면으로부터 상기 각 브러시의 하단까지의 간격들이 서로 다르게 설정된 점에 특징이 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정장치의 개략적 평면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 세정장치의 Ⅲ-Ⅲ선 개략적 단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시예의 웨이퍼 세정장치는 하나의 척(2)과, 세정액 분사노즐(3)과, 두 개의 브러시(40,60)를 구비하고 있다.

상기 척(2)의 상면에는 진공펌프(25)로 통하는 홈부(21)가 형성되어 있다. 세정될 웨이퍼(W)는 척(2)의 상면에 놓여져서 진공펌프(25)에 의해 상기 홈부(21)에 진공이 형성될 때 그 홈부(21) 내의 진공압에 의해 척(2)의 상면에 척킹되게 된다. 척킹된 웨이퍼(W)가 프레임(10)에 대해 회전될 수 있도록, 척(2)은 프레임(10)에 회전 가능하게 설치되어 있으며, 척(2)에 척킹된 웨이퍼(W)를 회전시키기 위한 회전수단으로서 상기 척(2)에 동력적으로 연결된 모터(26)가 구비되어 있다.

상기 세정액 분사노즐(3)은 척(2)에 의해 척킹된 웨이퍼(W)의 상면으로 순수 등의 세정액을 분사하기 위한 것으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 밸브(32)를 통해서 세정액 공급원(34)에 연결되어 있다.

상기 각 브러시(40,60)는 웨이퍼 이동수단에 의해 선택적으로 상기 척킹된 웨이퍼(W)의 상방에서 수평이동될 수 있다. 본 실시예에 있어서 상기 웨이퍼 이동수단은, 한 쌍의 구동 유니트(50,70)를 포함한다.

상기 구동 유니트들(50,70) 중 하나의 구동 유니트(50; 이하 제1구동 유니트)는 상기 브러시들(40,60) 중 하나의 브러시(40; 이하, 제1브러시)를 수평이동시키기 위한 것으로서, 제1지지축(51)과, 제1아암(52)과, 제1아암 구동모터(55)를 포함한다.

상기 제1지지축(51)은 프레임(10)에 수직으로 배치되게 설치되어 있다.

상기 제1아암(52)의 일단은 상기 제1지지축(51)의 상단부에 고정되어 있으며, 그 제1아암(52)의 타단에는 상기 제1브러시(40)가 회전 가능하게 결합되어 있다. 제1아암(52)에 대한 제1브러시(40)의 결합위치는, 예를 들어 최상층에 산화막이 형성되어 있는 웨이퍼를 세정하기에 적합하도록 설정될 수 있다. 즉, 제1아암(52)에 결합된 제1브러시(40)가 척(2) 위의 웨이퍼(W) 상방에서 수평이동될 때 그 웨이퍼(W)의 상면과 제1브러시(40)의 하단 사이의 간격(D1; 도 3 참조)이, 최상층에 산화막이 형성된 웨이퍼를 세정하기 위해 요구되는 크기의 간격이 되도록 되어 있다. 제1아암(52)의 내부에는 풀리(522,523)와 벨트(524)를 통해 제1브러시(40)로 회전력을 제공하는 모터(521)가 설치되어 있다.

상기 제1아암 구동모터(55)는, 제1아암(52)을 회전시키기 위한 액튜에이터로서 마련된 것이다. 이 제1아암 구동모터(55)로부터의 회전력은, 그 제1아암 구동모터(55)의 출력축에 고정된 구동기어(56)과, 제1지지축(51)에 형성되며 상기 구동기어(56)와 기어연결된 종동기어부(511)에 의해 제1지지축(51)으로 전달된다. 따라서, 제1아암 구동모터(55)가 작동되면 그 제1지지축(51)이 회전되고 그에 따라, 제1아암(52)이 제1지지축(51)의 중심축선을 회전중심으로 하여 제1지지축(51)과 함께 회전하게 된다. 본 실시예의 세정장치에서는 제1지지축(51)이 공압실린더 등의 구동원(59)에 의해 승강될 수도 있도록 설치되어 있으며, 종동기어부(511)는 제1지지축(51)의 승강시에도 구동기어(56)와의 기어연결상태가 유지되도록 적정한 높이범위에 걸쳐 형성되어 있다.

상기 구동 유니트들(50,70) 중 다른 하나의 구동 유니트(70; 이하 '제2구동 유니트')는 상기 브러시들(40,60) 중 다른 하나의 브러시(60; 이하, '제2브러시')를 웨이퍼(W)의 상방에서 수평이동시키기 위한 것으로서, 도 2 및 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 제2지지축(71), 제2아암(72), 제2아암 구동모터(75)를 포함한다.

상기 제2지지축(71)은 프레임(10)에 수직으로 배치되게 설치되어 있다.

상기 제2아암(72)의 일단은 상기 제2지지축(71)의 상단부에 고정되어 있으며, 그 제2아암(71)의 타단에는 상기 제2브러시(60)가 회전 가능하게 결합되어 있다. 제2아암(72)에 대한 제2브러시(60)의 결합위치는, 예를 들어 최상층에 메탈막이 형성되어 있는 웨이퍼를 세정하기에 적합하도록 설정된다. 즉, 제2아암(72)에 결합된 제2브러시(60)가 척(2) 위의 웨이퍼(W) 상방에서 수평이동될 때 그 웨이퍼(W)의 상면과 제2브러시(60)의 하단 사이의 간격(D2; 도 4 참조)이, 상기 제1브러시(40)와 웨이퍼 상면 사이의 간격(D1)과는 다른 크기의 간격 즉, 최상층에 메탈막이 형성된 웨이퍼를 세정하기 위해 요구되는 크기의 간격이 되도록 되어 있다. 제2아암(72)의 내부에는, 풀리(722,723)와 벨트(724)를 통해 제2브러시(60)로 회전력을 제공하는 모터(721)가 설치되어 있다.

상기 제2아암 구동모터(75)는, 제2아암(72)을 회전시키기 위한 액튜에이터로서 마련된 것이다. 이 제2아암 구동모터(75)로부터의 회전력은, 그 제2아암 구동모터(75)의 출력축에 고정된 구동기어(76)과, 제2지지축(71)에 형성되어 상기 구동기어(76)에 기어연결된 종동기어부(711)에 의해 제2지지축(71)으로 전달된다. 따라서, 제2아암 구동모터(75)가 작동되면 제2지지축(71)이 회전되고 그에 따라, 제2아암(72)이 제2지지축(71)의 중심축선을 회전중심으로 하여 그 제2지지축(71)과 함께 회전하게 된다. 본 실시예의 세정장치에서는 제2지지축(71)이 공압실린더 등의 구동원(79)에 의해 승강될 수도 있도록 설치되어 있으며, 종동기어부(711)는 제2지지축(71)의 승강시에도 구동기어(76)와의 기어연결상태가 유지되도록 적정한 높이범위에 걸쳐 형성되어 있다.

이와 같은 구조를 가지는 웨이퍼 세정장치의 작동에 대해서, 상기 제1브러시(40)가 최상층에 산화막이 형성된 웨이퍼의 세정하기 위한 높이상에 위치결정되고 제2브러시(60)가 최상층에 메탈막이 형성된 웨이퍼를 세정하기 위한 높이상에 위치결정되어 있는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다. 편의를 위하여, 최상층에 산화막이 형성된 웨이퍼의 참조부호와 메탈막이 형성된 웨이퍼의 참조부호를 모두 "W"로 기재하였다.

먼저, 최상층에 산화막이 형성된 웨이퍼(W)의 세정을 위하여, 그 웨이퍼(W)가 도 2에 도시된 바와 같이 척(2) 위에 올려진 후 그 척(2)의 상면에 형성된 홈부(21) 내의 공기가 전공펌프(25)에 의해 배출되면, 그 웨이퍼(W)가 척(2)의 상면에 진공흡착된 상태로 척킹된다. 웨이퍼의 척킹이 완료되면, 모터(26; 도 3 참조)가 작동하여 척(2)을 회전시킴으로써 그 척(2)에 척킹된 웨이퍼(W)를 회전시킨다. 그리고, 밸브(32)가 열려서 세정액이 세정액 공급원(34)으로부터 세정액 분사노즐(3)을 통해 웨이퍼(W) 위로 분사된다. 그 후, 제1아암 구동모터(55)가 작동되어, 구동기어(56)와 종동기어부(511)를 통해 제1지지축(51)이 회전되고 그에 따라, 제1지지축(51)에 고정된 제1아암(52)이 도 2에 실선으로 도시된 위치(대기위치)로부터 도 5에 실선으로 도시된 위치로 회전되어 제1브러시(40)가 도 6에 실선으로 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)의 가장자리부 상방에 위치하게 된다.

한편, 상기 웨이퍼(W) 가장자리부 상방으로의 제1브러시(40)의 이동중에 그 제1브러시(40)의 이동을 간섭하는 간섭물이 있는 경우에는, 제1아암(52)이 도 2에 도시된 바와 같이 대기위치에 있는 상태에서 제1지지축(51) 및 그 제1지지축(51)에 고정된 제1아암(52)을, 구동원(59; 도 3 참조)에 의해 소정높이 상승시켜 둔 후 제1아암 구동모터(55)에 의해 수평이동시키고 그 후 다시 구동원(59) 의해 제1지지축(51) 및 제1아암(52)을 하강시킴으로써, 제1브러시(40)가 도 6에 도시된 바와 같이 세정을 행할 위치에 위치하도록 할 수 있다.

그 후, 제1아암 구동모터(55)를 정역회전시켜서 제1아암(52)을 도 5에 실선으로 도시한 위치로부터 가상선으로 도시한 위치 사이에서 왕복회전시킨다. 이 때, 회전되는 웨이퍼(W) 상방에서 제1브러시(40)가 상기 간격(D1; 도 3 참조)을 유지한 채 수평이동됨으로써, 웨이퍼(W) 위로 분사된 세정액이 휘저어지게 되며 그에 따라 웨이퍼(W)의 상면에 부착되어 있던 이물질이 세정액에 휩쓸려서 웨이퍼(W)로부터 떨어져 나가게 된다. 이와 같이 제1브러시(40)가 웨이퍼(W) 상방에서 수평이동되면서 세정을 행하는 도중에 제1아암(52) 내의 모터(521; 도 3 참조)를 작동시켜서 제1브러시(40)를 제1아암(52)에 대해 회전되도록 하면, 그 세정이 더욱 효과적으로 이루어질 수 있다. 상술한 바와 같이 제1브러시(40)에 의해 세정이 행해지는 동안 제2아암(72) 및 제2브러시(60)는 도 5에 도시한 바와 같이 웨이퍼(W)의 상방으로부터 벗어난 대기위치에 위치해 있게 된다.

세정이 완료되면 제1아암(52)은, 웨이퍼(W)를 척(2)으로부터 취출해낼 수 있도록, 제1아암 구동모터(55)에 의해 다시 도 2에 실선으로 도시된 바와 같이 대기위치로 회전되어 있게 된다. 그리고, 최상층에 산화막이 형성된 새로운 웨이퍼(W)가 척(2)에 놓여져 척킹되면 상술한 과정을 되풀이하여 그 새로운 웨이퍼(W)가 세정된다.

상술한 바와 같이 하여 최상층에 산화막이 형성된 웨이퍼(W)들을 계속적으로 세정하다가 최상층에 메탈막이 형성된 웨이퍼(W)들을 세정해야 하는 경우가 발생되면, 그 최상층에 메탈막이 형성된 웨이퍼(W)를 상기 척(2)에 의해 척킹하여 회전시키면서 그 웨이퍼(W) 위로 상기 세정액 분사노즐(3)을 통해 세정액을 분사시킨다. 최상층에 메탈막이 형성된 웨이퍼의 척킹과 회전 및 세정액의 분사과정은 상기 최상층에 산화막이 형성된 웨이퍼의 척킹과 회전 및 세정액의 분사과정과 동일하다.

그 후 제2아암 구동모터(75)가 작동되고 그 제2아암 구동모터의 회전력(75)이 구동기어(76)와 종동기어부(711)를 통해 제2지지축(71)으로 전달되어, 제2지지축(71)에 고정된 제2아암(72)이 도 2에 실선으로 도시된 위치(대기위치)로부터 도 7에 실선으로 도시된 위치로 회전되며 이에 따라, 제2브러시(60)는 웨이퍼(W)의 가장자리부 상방에 위치하게 된다.

한편, 상술한 바와 같이 제2아암(72)의 회전에 의해 제2브러시(60)가 웨이퍼(W) 가장자리부 상방에 위치하도록 수평이동되는 경로 중에 그 제2브러시(60)의 이동을 간섭하는 간섭물이 있는 경우에는, 도 2에 도시된 바와 같이 제2아암(72)이 대기위치에 있는 상태에서 제2지지축(71) 및 그 제2지지축(71)에 고정된 제2아암(72)을, 구동원(79; 도 4 참조)에 의해 소정높이 상승시켜 둔 후 제2아암 구동모터(75)에 의해 수평이동시키고 그 후 다시 구동원(79) 의해 제2지지축(71) 및 제2아암(72)을 하강시킴으로써, 제2브러시(60)가 세정을 행할 높이에 위치하도록 할 수 있다.

그 후, 제2아암 구동모터(75)를 정역회전시켜서 제2아암(72)을 도 7에 실선으로 도시한 위치와 가상선으로 도시한 위치 사이에서 왕복회전시킨다. 이와 같이 하면, 회전되는 웨이퍼(W) 상방에서 제2브러시(60)가 상기 간격(D2; 도 4 참조)을 유지한 채 수평이동됨으로써, 그 웨이퍼(W) 위로 분사된 세정액이 휘저어지게 되며 그에 따라 웨이퍼(W)의 상면에 부착되어 있던 이물질이 세정액에 휩쓸려서 웨이퍼(W)로부터 떨어져 나가게 된다. 이와 같이 제2브러시(60)가 웨이퍼(W) 상방에서 수평이동되면서 세정을 행하는 도중에 제2아암(72) 내의 모터(721; 도 4 참조)를 작동시켜서 제2브러시(60)를 제2아암(72)에 대해 회전되도록 하면, 그 세정이 더욱 효과적으로 이루어질 수 있다. 한편, 제2브러시(60)에 의해 세정이 행해지는 동안 제1아암(52) 및 제1브러시(40)는 도 7에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)의 상방으로부터 벗어난 대기위치에 위치해 있게 된다. 상술한 과정을 거쳐, 최상층에 메탈막이 형성된 웨이퍼의 세정이 완료되면 제2아암(72)은, 웨이퍼(W)를 척(2)으로부터 취출해낼 수 있도록, 제2아암 구동모터(75)에 의해 다시 도 2에 실선으로 도시한 바와 같은 위치로 회전되어 다시 최상층에 메탈막이 형성된 새로운 웨이퍼의 세정을 위해 대기하게 된다.

이와 같이 본 실시예의 웨이퍼 세정장치에 의하면, 최상층에 서로 다른 막이 형성되어 있는 2종류의 웨이퍼(W)들을, 선택적으로 세정할 수 있는 두 개의 브러시(40,60)를 구비하고 있으므로, 상술한 2종류의 웨이퍼(W)들을 세정하기 위해 종래 두 대의 설비를 마련하여야 하던 것에 비하여, 세정장치의 전체적인 제조비용이 절감될 수 있을 뿐만 아니라, 그 세정장치의 설치에 필요한 비용 및 공간이 감소될 수 있다.

도 8에는 본 발명에 따른 다른 실시예의 웨이퍼 세정장치가 도시되어 있다.

본 실시예의 웨이퍼 세정장치와 도 2 내지 도 7을 참조하면서 설명한 실시예의 웨이퍼 세정장치를 비교할 때, 하나의 척(2)과 세정액 분사노즐(3)과 제1브러시(40)와 제2브러시(60)가 구비된 점은 서로 동일하나, 상기 두 개의 브러시(40,60)를 웨이퍼(W) 상방에서 선택적으로 수평이동시키기 위한 웨이퍼 이동수단의 구성면에서는 차이가 있다.

본 실시예의 웨이퍼 세정장치에 있어서의 웨이퍼 이동수단은, 프레임(10)에 수직으로 배치된 하나의 지지축(90)과, 그 지지축(90)에 결합된 하나의 아암(80)과, 그 아암(80)을 회전시키기 위한 아암 구동모터(85)를 포함한다.

상기 아암(80)은 상기 지지축(90)에 고정되는 중앙부와, 그 중앙부로부터 서로 반대방향으로 연장된 한 쌍의 지지부(81,82)를 구비하고 있다. 이 지지부들 중 지지부(81; 이하 '제1지지부'라 함)의 단부에는 제1브러시(40)가 회전 가능하게 결합되어 있으며, 지지부(82; 이하 '제2지지부'라 함)의 단부에는 제2브러시(60)가 회전 가능하게 결합되어 있다. 본 실시예의 웨이퍼 세정장치에 있어서도, 도 2 내지 도 7을 참조하면서 설명한 실시예의 웨이퍼 세정장치에 있어서와 마찬가지로, 제1브러시(40)가 웨이퍼(W) 상방에서 수평이동될 때 웨이퍼(W)의 상면과 제1브러시(40)의 하단 사이에는 예를 들어 최상층에 산화막이 형성된 웨이퍼를 세정하기에 적정한 간격이 형성되고, 제2브러시(60)가 웨이퍼(W) 상방에서 수평이동될 때 웨이퍼(W)의 상면과 제2브러시(60)의 하단 사이에는 상기 제1브러시(4)와 웨이퍼(W) 사이의 간격과는 다른 크기의 간격 예를 들어 최상층에 메탈막이 형성된 웨이퍼를 세정하기에 적정한 간격이 형성되도록 되어 있다. 상기 아암(80)의 내부에는, 풀리(812,813)와 벨트(814)를 통해 제1브러시(40)로 회전력을 제공하는 모터(811)와, 풀리(822,823)와 벨트(824)를 통해 제2브러시(60)로 회전력을 제공하는 모터(821)가 설치되어 있다.

상기 아암 구동모터(85)는 상기 브러시들(40,60) 중 하나가 선택적으로 웨이퍼(W) 상방에서 수평이동될 수 있도록 아암(80)을 지지축(90)의 중심축선을 회전중심으로 하여 회전시키기 위한 액튜에이터로서 마련된 것이다. 아암 구동모터(85)의 회전력을 아암(80)에 전달하기 위하여 아암 구동모터(85)의 출력축에는 구동기어(86)가 고정되어 있으며, 지지축(90)에는 상기 구동기어(86)에 기어연결된 종동기어부(91)가 구비되어 있다. 지지축(90)은 공압실린더 등의 구동원(99)에 의해 승강될 수도 있으며, 지지축(90)의 승강시에도 구동기어(86)와 종동기어부(91)가 기어연결된 상태를 유지할 수 있도록, 종동기어부(91)는 적정한 높이범위에 걸쳐 형성되어 있다.

본 실시예의 웨이퍼 세정장치에 있어서도 도 2 내지 도 7을 참조하면서 설명한 실시예의 웨이퍼 세정장치에서와 마찬가지로, 세정될 웨이퍼(W)는 진공펌프(25)에 의한 진공압에 의해 척(2)의 상면에 척킹되며, 모터(26)에 의해 척(2)을 회전시킴으로써 웨이퍼(W)가 회전되며, 밸브(32)가 열릴 때 세정액 공급원(34)의 세정액이 세정액 분사노즐(3)을 통해 웨이퍼(W) 위로 분사된다.

이러한 상태에서, 상기 척킹된 웨이퍼(W)가 최상층에 산화막이 형성되어 있는 웨이퍼인 경우에는, 도 8에 도시한 바와 같이 대기위치에 위치하는 제1브러시(40)가 도 10에 실선으로 도시한 바와 같이 척(2)에 척킹된 웨이퍼(W)의 가장자리부 상방에 위치하도록, 아암 구동모터(85)를 작동시켜서 지지축(90) 및 그 지지축(90)에 고정된 아암(80)을 회전시킨다.

그 후, 아암 구동모터(85)에 의해 아암(80)을, 도 10에 실선으로 도시한 위치와 가상선으로 도시한 위치 사이에서 왕복회전시킨다. 이와 같이 하면, 회전되는 웨이퍼(W)의 상방에서 제1브러시(40)가 그 웨이퍼(W)와의 사이에 적정한 간격을 유지한 채 수평이동됨으로써, 그 웨이퍼(W) 위로 분사된 세정액이 휘저어지게 되며 그에 따라 웨이퍼(W)의 상면에 부착되어 있던 이물질이 세정액에 휩쓸려서 웨이퍼(W)로부터 떨어져 나가게 된다. 이와 같이 제1브러시(40)가 웨이퍼(W)의 상방에서 이동되는 도중에 모터(811)를 통해 그 제1브러시(40)를 아암(80)에 대해 회전되도록 하면 세정효과가 더욱 향상된다. 제1브러시(40)에 의해 최상층에 산화막이 형성된 웨이퍼(W)의 세정이 행해지는 동안 제2지지부(82)에 결합된 제2브러시(60)는 도 10에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)의 상방으로부터 벗어난 위치에서 이동되게 되며 따라서, 최상층에 산화막이 형성된 웨이퍼(W)와 제2브러시(60) 사이의 간섭은 발생되지 않는다.

세정이 완료된 후 아암(80)은 다시 도 8에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)의 상방으로부터 벗어나는 대기위치로 회전되어서, 세정된 웨이퍼(W)를 척(2)으로부터 취출해낼 때 간섭되지 않게 된다.

상술한 바와 같은 과정을 반복하면서 최상층에 산화막이 형성된 웨이퍼(W)들을 계속적으로 세정하다가 최상층에 메탈막이 형성된 웨이퍼(W)들의 세정을 행하고자 하는 경우에는, 그 최상층에 메탈막이 형성된 웨이퍼(W)를 척(2)에 척킹시켜 회전시킴과 동시에 세정액을 분사시킨다. 그리고, 제2브러시(60)가 도 11에 실선으로 도시된 바와 같이 척(2)에 척킹된 웨이퍼(W)의 가장자리부 상방에 위치하도록, 아암 구동모터(85)를 작동시켜서 아암(80)을 회전시킨 후, 아암 구동모터(85)를 정역회전시켜서 도 11에 실선으로 도시한 위치와 가상선으로 도시한 위치 사이에서 아암(80)을 왕복회전시킨다. 이와 같이 하면, 웨이퍼(W) 상방에서 제2브러시(60)가 회전되는 그 웨이퍼(W)와의 사이에 설정된 간격을 유지한 채 수평이동됨으로써, 그 웨이퍼(W) 위로 분사된 세정액이 휘저어지게 되며 그에 따라 웨이퍼(W)의 상면에 부착되어 있던 이물질이 세정액에 휩쓸려서 웨이퍼(W)로부터 떨어져 나가게 된다. 이와 같이 제2브러시(60)가 웨이퍼(W)의 상방에서 이동되는 도중에 모터(821)를 통해 그 제2브러시(60)를 아암(80)에 대해 회전되도록 하면 세정효과가 더욱 향상된다. 제2브러시(60)에 의해 웨이퍼(W)의 세정이 행해지는 동안 제1지지부(81)에 결합된 제1브러시(40)는 도 11에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)의 상방으로부터 벗어난 위치에서 이동되게 되며, 따라서 최상층에 메탈막이 형성된 웨이퍼(W)와 제1브러시(40) 사이의 간섭은 발생되지 않게 된다.

한편, 제1브러시(40)나 제2브러시(60)가 도 8에 도시된 대기상태로부터 척(2)에 의해 척킹된 웨이퍼(W)의 가장자리부 상방으로 이동될 때, 먼저 공압실린더 등의 구동원(99)에 의해 지지축(90) 및 그 지지축(90)에 고정된 아암(80)을 소정높이 상승시킨 후 아암 구동모터(85)에 의해 제1브러시(40) 또는 제2브러시(60)가 웨이퍼(W)의 가장자리 상방에 오는 위치까지 수평이동시키고 그 후 다시 구동원(99)에 의해 지지축(90) 및 아암(80)을 하강시켜서 제1브러시(40) 또는 제2브러시(60)가 세정을 행할 위치에 위치하도록 할 수도 있다.

본 실시예의 웨이퍼 세정장치에 의해서도, 상술한 실시예의 웨이퍼 세정장치와 마찬가지로, 최상층에 서로 다른 막이 형성된 2종류의 웨이퍼(W)들을 두 개의 브러시(40,60)를 사용하여 선택적으로 세정할 수 있다. 따라서, 상기 2종류의 웨이퍼(W)들을 세정하기 위한 장치의 제조비용이 절감될 수 있을 뿐만 아니라, 그 설치에 필요한 비용 및 공간이 감소될 수 있다.

상술한 실시예들에 있어서는 브러시가 2개만 설치된 것으로 설명 및 도시하였으나 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니다. 본 발명에 따르면 예를 들어 3개 또는 4개의 브러시와 그 브러시들을 선택적으로 웨이퍼의 상방에서 수평이동시키는 웨이퍼 이동수단을 갖춘 웨이퍼 세정장치도 실현될 수 있다.

또한, 상술한 실시예들에 있어서는 브러시를 대기위치로부터 척에 척킹된 웨이퍼의 가장자리부 상방으로 이동시킬 때 브러시가 소정의 간섭물에 의해 간섭되는 경우가 발생할 것을 감안하여 아암을 승강시키기 위한 구동원을 구비하는 것으로 설명하였으나, 상술한 간섭물이 없는 경우에는 그러한 구동원을 마련하지 않아도 무방함은 물론이다.

또한, 상술한 실시예들에 있어서는 브러시가 아암에 대해 회전 가능하게 지지되고 그 브러시를 회전시키기 위한 모터를 구비한 것으로 설명 및 도시하였으나, 이러한 구성이 본 발명의 특징적인 구성은 아니며, 브러시가 아암에 대해 회전되지 않더라도 본 발명의 목적은 충분히 달성될 수 있다.

또한, 본 실시예에 있어서는 아암이 지지축에 고정되고 그 지지축의 회전에 의해 아암이 회전되도록 구성되어 있으나, 지지축을 프레임에 고정하여 두고 브러시를 지지한 아암을 그 지지축에 대해 회전 가능하게 결합한 후 그 아암을 지지축의 중심축선을 회전중심으로 하여 회전시키도록 된 구성이 채용될 수도 있다.

이상 몇가지 예를 들어 본 발명에 대해 설명하였으나, 상술한 예들의 변형이나 조합에 의해 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 얼마든지 다른 형태의 웨이퍼 세정장치가 당업자에 의해 구체화될 수 있을 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 웨이퍼 세정장치는, 회전되는 웨이퍼의 상면으로 분사된 세정액과 접촉된 상태로 웨이퍼의 상면에 대해 소정의 간격을 두고 웨이퍼의 상방에서 수평이동 가능하게 설치되는 적어도 2개의 브러시와, 각 브러시를 선택적으로 웨이퍼의 상방에서 수평이동시키기 위한 브러시 이동수단을 포함하며, 각 브러시가 웨이퍼의 상방에서 수평이동되면서 그 웨이퍼의 세정을 행할 때 웨이퍼의 상면으로부터 각 브러시의 하단까지의 간격들이 서로 다르게 설정되어 있으므로, 최상층에 서로 다른 막이 형성된 복수종류의 웨이퍼들 세정하기 위해 필요한 제조비용이 적게 들며, 그 설치에 필요한 비용 및 공간이 감소될 수 있다.

Claims

세정될 웨이퍼를 척킹하는 척과,

상기 척에 의해 척킹된 웨이퍼를 회전시키기 위한 회전수단과,

상기 회전수단에 의해 회전되는 웨이퍼의 상면으로 세정액을 분사하는 세정액 분사노즐과,

상기 웨이퍼의 상면으로 분사된 세정액과 접촉된 상태로 웨이퍼의 상면에 대해 소정의 간격을 두고 웨이퍼의 상방에서 수평이동 가능하게 설치되는 적어도 2개의 브러시와,

상기 각 브러시를 선택적으로 상기 웨이퍼의 상방에서 수평이동시키기 위한 브러시 이동수단을 포함하며,

상기 각 브러시가 상기 웨이퍼의 상방에서 수평이동되면서 그 웨이퍼의 세정을 행할 때 웨이퍼의 상면으로부터 상기 각 브러시의 하단까지의 간격들이 서로 다르게 설정된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.
제1항에 있어서,

상기 브러시 이동수단은 복수의 구동 유니트를 구비하며;

상기 각 구동 유니트는, 수직으로 설치된 지지축과, 상기 지지축에 결합되며 상기 브러시들 중 하나가 결합되는 아암과, 상기 브러시가 상기 웨이퍼 상방에서 수평이동될 수 있도록 상기 아암을 상기 지지축의 중심축선을 회전중심으로 하여 회전시키기 위한 액튜에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.
제1항에 있어서, 상기 브러시 이동수단은:

수직으로 설치된 지지축;

그 중앙부가 상기 지지축에 결합되며, 상기 중앙부로부터 서로 다른 방향으로 연장된 복수의 지지부를 가지며, 상기 지지부들에는 각각 상기 브러시들 중 하나가 결합된 아암; 및

상기 브러시들 중 하나가 선택적으로 상기 웨이퍼 상방에서 수평이동될 수 있도록, 상기 아암을 상기 지지축의 중심축선을 회전중심으로 하여 회전시키기 위한 액튜에이터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.