KR20020022545A

KR20020022545A - 웨이퍼 클리닝장치

Info

Publication number: KR20020022545A
Application number: KR1020010042954A
Authority: KR
Inventors: 김추호; 이정열; 김원배
Original assignee: 오순봉; 주식회사 에이알티
Priority date: 2001-07-16
Filing date: 2001-07-16
Publication date: 2002-03-27
Also published as: KR100766459B1

Abstract

본 발명은 반도체 장비에 관한 것으로, 메가소닉에너지를 통한 세정방식과 약액을 통한 세정방식을 적절하게 결합함으로서 세정효율을 극대화시킬 수 있는 매엽스핀방식 웨이퍼클리닝장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 구성은 챔버와, 상기 챔버에 장착된 회전수단과, 상기 회전수단에 연결되고 상기 웨이퍼를 장착하는 웨이퍼장착수단과, 상기 웨이퍼의 상면으로 약액을 분사하는 약액분사수단과, 상기 웨이퍼의 상면으로 청정공기를 분사하는 청정공기분사수단과, 상기 웨이퍼의 하부에서 상기 웨이퍼의 하면을 향해 메가소닉을 발진시키는 메가소닉발진수단과, 상기 메가소닉발진수단의 상부에 재치되고 상기 웨이퍼의 하면을 향해 매질을 배출하여 상기 매질액을 통해 상기 웨이퍼 하면으로 메가소닉에너지를 전달함과 동시에 세정과 린스를 수행하게 하는 매질액공급수단과, 세정후의 액체 및 기체를 배출하는 배출수단을 포함하여 이루어진다.

이와 같은 구성에 의하면, 상기 웨이퍼의 하면을 향해 발진되는 메가소닉에너지가 매질액에 의해 상기 웨이퍼의 하면으로부터 상기 웨이퍼의 전체에 효율적으로 전달되고, 상기 웨이퍼의 상면으로는 약액과 청정공기를 분사되어, 세정품질을 높일 수 있을 뿐만 아니라 종전 매엽스핀방식의 단점이던 처리량의 감소를 극복할 수 있는 효과가 기대된다.

Description

웨이퍼 클리닝장치{A wafer cleaning apparatus}

본 발명은 반도체 제조 장비에 관한 것으로, 메가소닉발진수단과 약액을 동시에 사용하며 웨이퍼의 양면을 동시에 세정을 할 수 있고 상기 세정과 함께 린스 및 건조를 동일한 챔버에서 순차적으로 수행할 수 있는 매엽스핀방식 웨이퍼 클리닝장치를 제공하는 것이다.

일반적으로 반도체 웨이퍼 세정은 웨이퍼 상에 부착된 유기물(organics), 입자(particle), 금속이온(metallic ion) 및 산화물(oxides)등의 세정을 수반한다. 이러한 오염입자들이 적절히 제거되지 않을 경우에는 제조되는 반도체의 품질이나 수율에 막대한 손실을 가져오게 되므로 반도체 전체 공정에서 오염도의 관리는 매우 엄격히 이루어지고 있다.

더구나, 반도체 웨이퍼에서 상기한 오염입자의 세정공정은 반도체 전체 공정에서 약 40%을 차지할 정도로 가장 빈번하게 사용되는 공정일 뿐만 아니라, 극초대형집적회로(ULSI) 기술에서 요구되는 초청정(ultra-clean) 웨이퍼 상태를 유지하는 데 필수 불가결한 중요 공정이다.

상기 오염입자의 제거를 위한 세정방법으로는 크게 기계적 방법, 화학적 방법 그리고 초음파 방법 등이 사용되어 왔는 데, 마이크론 이하 크기의 오염입자를 제거하기 위한 기술로서는 고주파인 초음파를 사용하는 메가소닉 방법이 오염입자의 세정 효율이 높고 안전하여 대표적인 세정기술로서 주목을 받고 있다.

이러한 종래기술을 보다 구체적으로 설명하면, 먼저 웨트배치(wet batch)방식 세정기술(RCA세정이라고도 함)은, 세정용 화합물을 채운 욕조(bath) 속에 웨이퍼가 적층된 카세트를 단근 채, 고주파(약 1 MHz 근방), 고출력의 메가소닉을 발생시켜 그 에너지를 상기 화합물을 통해 웨이퍼 표면에 평행하게 전달시키는 방식이다.

그러나, 상기 웨트배치 방식에 의하면, 일련의 세정을 위해 상기 카세트를 수개의 욕조에 차례대로 침적해야 되므로 과다한 시간이 소요되고, 상기 웨이퍼의 세정을 위해 수개의 욕조가 필요하게 되므로 세정장치가 현저하게 대형화되는 등의문제점이 있었다.

따라서, 상기 웨트배치방식을 보완하기 위해 고안된 것이 매엽스핀방식으로서, 메가소닉에너지를 사용하는 종래 기술에 의한 매엽스핀방식에 대해 도면을 참고하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 기술에 의한 매엽스핀방식에 의한 웨이퍼클리닝장치를 보여주는 종단면도이다.

도시된 바에 의하면, 상기 매엽식세정장치는 챔버(2)와, 상기 챔버(2)의 하부에 장착된 회전수단(10)과, 상기 회전수단(10)에 연결되어 반입된 웨이퍼(4)를 장착한 채 회전하는 웨이퍼장착수단(30)과, 상기 웨이퍼(4)의 상면과 하면을 향해 약액을 분사하는 약액분사수단(40)과, 상기 웨이퍼(4)의 상부에 장착된 메가소닉발진수단(60)으로 구성되어 있다.

상기 회전수단(10)은 상기 챔버(2)의 하부에 장착되고 출력축(12a)을 구비한 모터(12)로 구성되고, 상기 출력축(12a)의 상단부에 형성된 허브(12a')에 상기 웨이퍼장착수단(30)이 연결되어 있다.

상기 웨이퍼장착수단(30)은 상기 허브(12a')의 좌우측 방향으로 수평하게 장착된 한쌍의 스포크(32)와 상기 좌우측 스포크(32)의 원심측 단부에 각각 형성된 한쌍의 홀더(34)로 구성되어, 상기 홀더(34)에 의해 상기 웨이퍼(4)가 도면상 수평으로 장착되게 된다.

또한, 상기 웨이퍼장착수단(30)에 장착된 웨이퍼(4)의 상부와 하부에는 상기 약액분사수단(40)이 각각 설치되어 있다.

상기 약액분사수단(40)은 약액을 공급하는 상,하부 약액공급관(42,44)과 상기 상,하부 약액공급관(42,44)의 단부에 설치된 상,하부 노즐(42a,44a)로 구성되며, 상기 웨이퍼(4)의 가장자리에서 상기 상,하부 노즐(42a,4a)이 대향되게 위치하도록 설치되어 있다.

따라서, 상기 노즐(42a,44a)을 통해 상기 약액이 상기 웨이퍼(4)의 상면 반원과 하면 반원을 향해 분사된다.

한편, 상기 웨이퍼장착수단(30)의 상부에는 메가소닉에너지를 발진시키는 메가소닉발진수단(60)의 수평봉(62)이 설치되어 있다.

즉, 상기 수평봉(62)은 상기 웨이퍼장착수단(30)에 장착되는 웨이퍼(4)의 상부에 상기 웨이퍼(4)의 상면 우측 가장자리에서 상기 웨이퍼(4)의 중심까지 연장되어 고정 설치되어 있는 것이다.

이와 같은 구성을 가진 종래 매엽스핀방식의 작동에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

우선, 상기 웨이퍼장착수단(30)에 상기 웨이퍼(4)가 장착되고 상기 회전수단(10)에 의해 상기 웨이퍼(4)가 회전을 하게 된다.

이때, 상기 웨이퍼(4)의 상면과 하면에는 상기 약액분사수단(40)에 의해 약액이 도포되게 된다.

여기서, 상기 약액은 상기 웨이퍼(4)의 상면 반원과 하면 반원을 향해서만 분사되지만 상기 웨이퍼(4)가 고속으로 회전을 하고 있으므로 상기 약액은 상기 웨이퍼(4)의 상면과 하면 전체를 도포할 수 있게 된다.

이와 동시에 상기 수평봉(62)에서는 상기 웨이퍼(4)의 상면을 향해 메가소닉에너지를 발진시키게 되고 상기 메가소닉은 상기 웨이퍼(4)의 상면에 전달되어 상기 웨이퍼의 상면을 용이하게 세정하게 한다.

그러나, 이와같은 종래 기술에 의한 매엽스핀방식에 의하면 다음과 같은 구성상 문제점이 제기된다.

우선, 상기 수평봉(62)이 상기 웨이퍼(4)의 상부 일부에만 설치되어 상기 웨이퍼(4)가 회전하면서 상기 수평봉(62)으로부터 발진되는 메가소닉에너지를 일부분에서만 전달받기 때문에, 상기 메가소닉에너지의 상기 웨이퍼(4)로의 전달효율이 떨어지게 되고, 그 결과, 세정공정이 늦어지게 되어 웨이퍼의 처리량이 떨어지게 되는 문제점이 있었다.

또한, 상기 웨이퍼(4)가 고속으로 회전하는 경우 상기 웨이퍼(4)의 상면으로 뿌려지는 약액은 원심력에 의해 상기 웨이퍼(4)로부터 이탈되게 되어, 상기 수평봉(62)과 상기 웨이퍼(4)의 사이에는 약액이 존재하기가 힘들어, 상기 수평봉(62)으로부터 발진되는 메가소닉에너지는 상기 웨이퍼(4)와 상기 수평봉(62) 사이의 공기층을 통해 전달될 수 밖에 없고, 또한 상기 수평봉(62)에서 발전되는 메가소닉에너지는 360°전방향으로 발산되어 상기 웨이퍼(4)로의 메가소닉에너지의 전달효율이 떨어지게 되는 문제점이 있었다.

또한, 상기 수평봉(62)이 상기 웨이퍼(4)의 상부에 설치되어 있으므로 상기 수평봉(62)으로부터 발진되는 메가소닉에너지는 상기 웨이퍼(4)의 하면보다 상면에 먼저 전달되게 되어, 상기 웨이퍼(4)의 상면에 상대적으로 강도가 강한 메가소닉에너지가 전달됨으로서 웨이퍼의 상면에 형성된 디바이스에 손상을 줄 수 있는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 메가소닉에너지의 전달효율을 높혀 웨이퍼의 세정공정을 단축하고 처리량도 높일 수 있는 웨이퍼클리닝장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 강도가 강한 메가소닉에너지로부터 웨이퍼의 상면이 손상되는 것을 방지하면서 효율적으로 세정할 수 있는 웨이퍼클리닝장치를 제공하는 것이다.

도 2는 본 발명에 의한 매엽스핀방식에 의한 웨이퍼클리닝장치를 보여주는 종단면도이다.

도 3은 본 발명에 의한 웨이퍼클리닝장치에 있어 웨이퍼장착수단과 매질액공급수단 그리고 메가소닉발진수단의 결합관계를 보여주는 확대파단사시도이다.

도 4는 본 발명에 의한 웨이퍼클리닝장치에 있어 회전수단의 변형실시예를 보여주는 종단면도이다.

도 5는 본 발명에 의한 웨이퍼클리닝장치에 배출수단의 변형실시예를 보여주는 종단면도이다.

도 6은 본 발명에 의한 웨이퍼클리닝장치에 있어 청정공기분사수단과 다른 변형된 배출수단을 보여주는 종단면도이다.

도 7은 본 발명에 의한 웨이퍼클리닝장치에 있어 약액분사수단의 변형실시예를 보여주는 종단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 상세한 설명 *

4 : 웨이퍼 20 : 챔버

100 : 회전수단 120 : 모터

140 : 중공회전축 300 : 웨이퍼장착수단

310 : 중심부 320 : 아암

330 : 원주부 340 : 홀더

320 : 보호컵 350 : 구동부

400 : 약액분사수단 410 : 약액공급관

420 : 노즐 500 : 청정공기분사수단

600 : 메가소닉발진수단 700 : 매질액공급수단

710 : 상판 710a : 통공

720 : 장착부 720a : 매질액공급구

800 : 배출수단 900 : 승강수단

910 : 승강로드 920 : 구동기

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 웨이퍼클리닝장치는 챔버와, 상기 챔버에 장착된 회전수단과, 상기 챔버 내부에 설치되어 상기 챔버 내부로 반입된 웨이퍼를 장착하고 상기 회전수단에 연결되어 회전되는 웨이퍼장착수단과, 상기 웨이퍼의 상면으로 약액을 분사하는 약액분사수단과, 상기 웨이퍼의 상면으로 청정공기를 분사하는 청정공기분사수단과, 상기 웨이퍼의 하부에서 상기 웨이퍼의 하면 전체를 향해 메가소닉을 발진시키는 메가소닉발진수단과, 상기 메가소닉발진수단의 상부에 재치되고 상기 웨이퍼의 하면을 향해 매질액을 배출하여 상기 매질액을 통해 상기 웨이퍼 하면으로 메가소닉에너지를 전달함과 동시에 세정과 린스를 수행하게 하는 매질액공급수단과, 상기 챔버에 형성되고 세정후의 액체 및 기체를 배출하는 배출수단을 포함하여 구성되는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

이와 같은 구성에 의하면, 상기 웨이퍼의 상면에는 약액이 분사되고 상기 웨이퍼의 하면에는 매질액이 분사됨과 동시에 상기 메가소닉에너지가 상기 웨이퍼의 하면을 향해 발진됨으로서 상기 웨이퍼의 양면을 동시에 클리닝할 수 있을 뿐만 아니라 상기 약액과 상기 메가소닉에너지의 효율적인 결합으로 인하여 상기 웨이퍼의 세정효과를 극대화할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 상기 회전수단은 상기 챔버를 상부로부터 내부로 관통하여 상기 웨이퍼장착수단과 연결되고 축방향으로 중공이 형성된 중공회전축을 구비한 모터로 이루어지거나, 또는 모터와, 상기 챔버를 상부로부터 내부로 관통하여 상기 웨이퍼장착수단과 연결되고 축방향으로 중공이 형성된 중공회전축과 상기 모터의 회전력을 상기 중공회전축으로 전달하는 동력전달부를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성에 의하면, 상기 웨이퍼장착수단의 회전력을 상기 챔버의 상부로부터 제공하고, 상기 중공회전축의 내부에 형성된 중공을 적절하게 활용할 수 있는 효과가 기대된다.

그리고, 상기 웨이퍼장착수단은 상기 중공회전축에 연결되는 중심부와, 상기 중심부로부터 방사상으로 연장되는 다수개의 아암과, 상기 아암의 끝단부를 원형으로 연결하는 원주부와, 상기 원주부에 설치되어 상기 웨이퍼의 가장자리를 지지하는 홀더를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성에 의하면, 상기 웨이퍼는 상기 챔버내에 상기 웨이퍼의 상면과 하면을 동시에 세정할 수 있도록 장착되게 된다.

그리고, 상기 약액분사수단은 상기 중공회전축의 중공에 삽입되어 설치되는 약액공급관과, 상기 약액공급관과 연결되어 상기 웨이퍼의 상면을 향해 약액을 공급하는 하나 이상의 노즐을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성에 의하면, 상기 약액공급관의 설치에 별도의 공간이 필요하지 않아 장치의 소형화를 달성할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 노즐이 상기 웨이퍼장착수단의 내부에 용이하게 설치될 수 있어 상기 웨이퍼의 상면에 근접하게 위치되어 상기 웨이퍼의 상면의 세정을 용이하게 할 수 있는 효과가 기대된다.

여기서, 상기 약액분사수단은 상기 챔버에 설치되어 상기 웨이퍼의 상면을 향해 약액을 분사하는 하나 이상의 노즐로 구성될 수도 있다.

그리고, 상기 약액공급관은 축방향으로 통구가 형성되고, 상기 청정공기분사수단은 상기 약액공급관에 형성된 상기 통구를 통하여 상기 웨이퍼의 상면에 수직으로 청정공기를 분사하는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성에 의하면, 상기 약액공급관내에 상기 청정공기를 공급하는 통구를 형성함으로서 별도의 청정공기공급관을 설치할 필요가 없으므로 장치가 단순화될 뿐만 아니라, 상기 청정공기공급관의 개구부는 상기 웨이퍼의 중심부 바로 위에 위치하게 되어 분사되는 청정공기를 통해 상기 웨이퍼의 상부에 비산되는 오염물질을 제거할 수 있는 효과가 기대된다.

여기서, 상기 청정공기분사수단은 상기 챔버의 일측면에 형성된 통구를 통하여 상기 웨이퍼의 상면과 나란하게 상기 청정공기를 분사할 수도 있다.

그리고, 상기 매질액공급수단은 상기 웨이퍼의 하면을 향하여 다수의 통공이 형성된 상판과, 상기 상판의 가장자리로부터 일체로 연장되어 상기 상판과 상기 메가소닉발진수단과의 사이에 내부공간이 형성되도록 상기 메가소닉발진수단의 상면에 장착되고 일측에 상기 내부공간내로 매질액을 공급하는 매질액공급구가 형성된 장착부를 포함하여 구성되어, 상기 매질액공급구를 통하여 상기 내부공간으로 유입된 매질액이 상기 통공을 통해 상기 웨이퍼의 하면을 향해 분출되도록 하는 것이 바람직하며, 상기 메가소닉발진수단을 재치하고 상,하로 승강시키는 승강수단을 더 포함하는 것이 더욱 바람직하다.

이와 같은 구성에 의하면, 상기 웨이퍼의 하면과 상기 메가소닉발진수단 사이에 상기 매질액이 충분히 존재하게 됨으로서 상기 메가소닉발진수단으로부터 발진되는 메가소닉에너지를 상기 웨이퍼의 하면으로 효율적으로 전달할 수 있게 된다. 따라서, 상기 웨이퍼의 전면과 하면은 상기 메가소닉에너지에 의한 세정과 상기 약액에 의한 세정의 결합으로 세정효율이 극대화될 수 있게 된다.

또한, 상기 승강수단에 의해 상기 메가소닉발진수단을 상,하로 이동시킴으로서 상기 웨이퍼의 하면과 상기 메가소닉발진수단과의 간격을 효율적으로 조절할 수 있게 된다.

그리고, 상기 메가소닉발진수단은 적어도 상기 웨이퍼의 면적 이상의 크기로 구성되어 상기 웨이퍼의 전체면적을 향해 상기 메가소닉을 균일하게 발진시키는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성에 의하면, 상기 메가소닉발진수단으로부터 발진되는 메가소닉에너지가 상기 웨이퍼의 하면 전체에 균등하게 전달되는 효과가 있게 된다.

그리고, 상기 장착부의 타측에는 상기 내부공간내로 공급된 매질액을 외부로 배출하는 매질액배출구가 더 형성되는 것이 바람직하며, 상기 매질액배출구에는 유량조절밸브가 더 설치되는 것이 더욱 바람직하다.

이와 같은 구성에 의하면, 상기 매질액공급구로부터 공급되어 상기 통공을 통해 분출되는 매질액의 압력 및 양을 적절하게 조절함으로서 상기 웨이퍼의 하면과 상기 메가소닉발진수단과의 사이에 상기 매질액이 적절한 양으로 흐를 수 있게 할 뿐만 아니라 상기 매질액의 분출압력을 높게 함으로서 린스의 효과도 기대할 수 있다.

그리고, 상기 웨이퍼로부터 튀기는 약액으로부터 상기 챔버를 보호하고 상기 웨이퍼의 상면에 오염물의 유입을 방지하기 위해 상기 챔버와 상기 웨이퍼장착수단 사이에 상기 웨이퍼장착수단의 상부로부터 측면을 감싸면서 설치되는 보호컵이 더욱 구비되는 것이 바람직하며, 상기 챔버에는 상기 챔버의 상부로부터 상기 챔버의 내부로 관통된 승강축을 구비한 보호컵승강수단이 장착되고, 상기 보호컵의 일측이 상기 승강축에 연결되어 승강되는 것이 더욱 바람직하다.

이와 같은 구성에 의하면, 상기 보호컵은 약액으로부터 상기 챔버의 내벽을 보호하게 되고, 상기 승강수단에 의해 상기 챔버내를 상,하로 승강하기 때문에 상기 웨이퍼장착수단에 상기 웨이퍼를 용이하게 장착할 수 있게 된다.

그리고, 상기 배출수단은 상기 챔버의 하부에 형성되어 약액을 배출하는 제 1 배출구와, 상기 챔버의 측면에 형성되어 공기를 배출하는 제 2 배출구로 구성되는 것이 바람직하다.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 기술적 사상에 따른 웨이퍼클리닝장치의 일실시예를 첨부된 도면을 참고하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 웨이퍼클리닝장치의 바람직한 일실시예를 보여주는 종단면도이고, 도 3는 본 발명에 의한 웨이퍼클리닝장치에 있어 웨이퍼장착수단과 매질액공급수단을 상세히 보여주는 확대파단사시도이고, 도 4,5,6,7은 본 발명에 의한 웨이퍼클리닝장치의 변형실시예를 보여주는 종단면도이다.

도시된 바에 의하면, 본 발명의 구성은 챔버(20)와, 상기 챔버(20)에 장착된 회전수단(100)과, 상기 회전수단(100)에 연결되고 웨이퍼(4)를 장착하는 웨이퍼장착수단(300)과, 상기 웨이퍼(4)의 상면으로 약액을 분사하는 약액분사수단(400)과, 상기 웨이퍼(4)의 상면으로 청정공기를 분사하는 청정공기분사수단(500)과, 상기 웨이퍼(4)의 전체 하면을 향해 메가소닉에너지를 발진시키는 메가소닉발진수단(600)과, 상기 웨이퍼(4)의 하면으로 매질액을 분사시키는 매질액공급수단(700)과, 세정후의 액체 및 기체를 배출하는 배출수단(800)을 포함하여 구성되어 있다.

상기 회전수단(100)은 상기 챔버(20)의 상부에 장착되며 중공회전축(140)을 구비한 모터(120)로 구성된다.

여기서, 상기 중공회전축(140)은 축방향으로 통구(140')가 형성된다.

그러나, 상기 회전수단(100)은 도 4,5,6,7에 도시된 바와 같은 변형실시예도 가능하다.

즉, 상기 챔버(20)의 일측에 모터(120)가 장착되어 있고 상기 중공회전축(140)은 상기 모터(120)와 이격되어 별도로 상기 챔버(20)에 장착되고, 상기 모터(120)의 회전력이 동력전달부(130)에 의해 상기 중공회전축(140)으로 전달되게 구성될 수 있다.

여기서, 상기 동력전달부(130)는 벨트 및 풀리로 구성되어 있으나 다른 변형예도 가능하다.

한편, 상기 중공회전축(140)의 하단부에는 상기 웨이퍼장착수단(300)이 연결된다.

도 3에 도시된 바에 의하면, 상기 웨이퍼장착수단(300)은 원형의 형상을 하고 있는 중심부(310)와, 상기 중심부(310)로부터 방사상으로 연장되는 다수의 아암(320)과, 상기 아암(320)의 단부를 연결하여 원형상을 이루는 원주부(330)와, 상기 원주부(330)에 설치되어 하부로 연장된 홀더(340)로 구성되어 있고, 상기 중공회전축(140)이 상기 중심부(310)에 삽입되어 결합된다.

상기 웨이퍼장착수단(300)은 웨이퍼를 일반적으로는 수평으로 장착하지만 소정의 각도로 장착하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 웨이퍼장착수단(300)에 장착되는 상기 웨이퍼(4)의 상면이 일반적으로 디바이스가 형성되는 면이지만 거꾸로 장착되더라도 본 발명은 유효한 세정효과를 달성할 수 있다.

여기서, 상기 중심부(310)와 상기 원주부(330)의 형상은 도시된 실시예와 달리 원형이 아니라 다각형의 형상을 하고 있어도 상관없으며 상기 홀더(340)의 개수와 형태도 상기 웨이퍼(4)를 수평으로 또는 소정의 각도로 지지할 수 있으면 다른 많은 변형예가 가능하다.

한편, 상기 중공회전축(140)에 형성된 중공에는 약액분사수단(400)이 삽입되어 설치된다.

즉, 상기 약액분사수단(400)은 약액공급관(410)과 노즐(420)을 포함하여 구성되며, 상기 약액공급관(410)이 상기 중공회전축(140)의 중공에 삽입된다.

이를 상세히 설명하면, 상기 약액공급관(410)은 상기 중공회전축(140)에 형성된 통구(140')에 상기 중공회전축(140)의 축방향으로 길게 삽입되어 설치되며, 상기 중공회전축(140)의 하단부분에서 분지되어 상기 웨이퍼장착수단(30)에 장착된 웨이퍼(4)의 상면을 따라 방사상으로 연장되어 있는 형상을 하고 있다.

그리고, 상기 노즐(420)은 상기 웨이퍼(4)의 상면을 향해 약액을 분사하도록 상기 약액공급관(410)중에서 분지되어 방사상으로 연장된 부분의 하부에 소정간격 이격되어 하나 이상 설치된다.

그러나, 상기 약액분사수단(400)은 도 7에 도시된 바와 같이 상기 챔버(20)에 직접 설치된 변형실시예도 가능하다.

즉, 상기 챔버(20)에 직접 하나 이상의 노즐(420′)을 설치하여 상기 웨이퍼(4)의 상면으로 약액을 분사하는 것이다.

이와 같은 변형실시예에 있어서는, 상기 노즐(420′)이 상기 웨이퍼장착수단(300)의 아암(320) 외측에 위치하면서 상기 노즐(420')을 통해 분사된 약액은 상기 웨이퍼장착수단(300)을 구성하는 아암(320) 사이의 공간을 통해 장착된 웨이퍼(4)의 상면에 도달하게 된다.

이와 같이, 상기 약액분사수단(400)에 의해 분사되는 약액은 상기 웨이퍼장착수단(300)에 장착된 웨이퍼(4)의 상면을 향해 분출되게 되는 데, 이때 상기 웨이퍼(4)의 고속회전으로 인해 상기 웨이퍼(4)의 상면에 분사되는 상기 약액이 상기 챔버(20) 내부에서 상기 챔버(20)의 벽방향으로 비산되어 상기 챔버(20)의 내부벽을 오염시킬 우려가 있다.

따라서, 이를 방지하기 위해 상기 웨이퍼장착수단(300)의 외측을 감싸는 보호컵(320)을 설치하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 보호컵(320)은 상기 챔버(20)에 장착된 보호컵승강수단에 의해 상,하로 승강할 수 있게 하는 것이 바람직하다.

상기 보호컵승강수단은 구동부(350)와, 상기 구동부(350)에 의해 구동되고 상기 챔버(20)의 상부에서 내부로 관통하여 설치된 승강축(350')으로 구성되고, 상기 보호컵(320)은 상기 승강축(350′)의 하단부에 장착된다.

한편, 상기 약액공급관(410)에 형성된 통구에는 청정공기분사수단(500)이 연결되어 청정공기를 분사하도록 되어 있다.

즉, 상기 약액공급관(410)에는 축방향으로 통구가 형성되어 있고, 상기 통구의 하단부는 상기 웨이퍼(4)의 상면을 향해 개구되어 상기 웨이퍼(4)의 상면을 향해 청정공기가 분사되는 것이다.

이때, 상기 웨이퍼(4)의 상면을 향해 분사되는 청정공기는 상기 웨이퍼(4)의 회전 중심부로 분사되는 것이 바람직하다.

상기 웨이퍼(4)의 회전 중심부에 분사되는 청정공기는 웨이퍼의(4)의 회전 중심부로부터 방사상으로 공기의 흐름을 형성하여 상기 웨이퍼(4)의 상면 표면에서 이탈된 오염입자를 비산시켜 상기 웨이퍼(4)의 상면에 재접착하는 것을 방지하게 된다.

그러나, 상기 청정공기분사수단(500)은 도 6,7에 도시된 바와 같이 챔버(20)의 측면에 형성된 통구를 통하여 청정공기를 분사할 수도 있다.

이때에는 상기 청정공기분사수단(500)에 의해 분사되는 공기는 상기 웨이퍼(4)의 상면을 따라 일단에서 타단으로 수평으로 공기흐름을 형성하여 상기 웨이퍼(4)의 상면 표면에서 이탈된 오염입자를 제거하게 되는 것이다.

이와 같이, 상기 챔버(2)에 형성된 통구의 위치는 본 실시예에 도시된 바와 같이 반드시 한정되는 것이 아니라, 상기 웨이퍼(4)의 상부에 비산되는 오염입자를 적절하게 제거할 수만 있다면 다양한 변형 실시가 가능하다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 웨이퍼장착수단(300)의 하부에는 메가소닉발진수단(600)이 설치되고 상기 메가소닉발진수단(600)의 상부에는 매질액공급수단(700)이 재치된다.

상기 매질액공급수단(700)은 상판(710)과, 상기 상판(710)의 가장자리로부터 하부로 연장된 장착부(720)로 구성되어 있다.

상기 상판(710)에는 다수의 통공(710a)이 형성되어 있고, 상기 상판(710)에서 연장된 장착부(720)는 상기 메가소닉발진수단(600)의 가장자리에 재치되어 상기 상판(710)의 하부와 상기 메가소닉발진수단(600)의 상부 사이에 내부공간(630)을형성하게 된다.

또한, 상기 장착부(720)의 일측에는 매질액공급구(720a)가 형성되어 상기 내부공간(630)내로 탈이온수 등으로 이루어진 매질액을 공급하게 되고, 상기 장착부(720)의 타측에는 매질액배출구(740b)가 형성되어 상기 내부공간(630)내로 공급된 매질액의 일부를 배출하게 된다.

상기 배질액배출구(740b)에서 배출되는 매질액은 상기 매질액공급구(720a)를 통하여 상기 내부공간(630) 내로 공급된 매질액 중 상기 상판(710)에 형성된 다수의 통공(710a)를 통해 빠져나가고 남은 매질액이다.

그리고, 상기 매질액배출구(740b)에는 배출되는 매질액의 양을 조절하는 유량조절밸브(640)가 설치될 수 있다.

이와 같이 상기 유량조절밸브(640)가 설치되는 경우에 상기 매질액배출구(740b)로부터 배출되는 매질액의 양을 적게하면 상기 상판(710)에 형성된 통공(710a)을 통해 빠져나가는 매질액이 많아지고, 상기 매질액배출구(740b)로부터 배출되는 매질액의 양을 많게하면 상기 상판(710)에 형성된 통공(710a)을 통해 빠져나가는 매질액이 적어지게 되어, 상기 유랭조절밸브(640)에 의해 상기 상판(710)에 형성된 통공(710a)을 통해 공급되는 매질액의 양을 조절할 수 있게 되는 결과가 된다.

한편, 상기 메가소닉발진수단(600)을 상기 챔버(20)내를 상,하로 승강시키는 승강수단(900)을 더욱 구비하는 것이 바람직하다.

상기 승강수단(900)은 승강로드(910)와, 상기 승강로드(910)를 구동시키는구동기(920)로 구성되어, 상기 메가소닉발진수단(600)과 그 상부에 재치된 매질액공급수단(700)을 동시에 재치하여 상기 챔버(20)내에서 상,하로 승강시키게 된다.

이로서, 상기 웨이퍼(4)와 상기 메가소닉발진수단(600)과 그 상부에 재치된 매질액공급수단(700) 사이의 거리를 자유롭게 조절 가능하게 되어 다양한 조건으로 상기 웨이퍼(4)의 하면의 세정 및 메가소닉에너지를 전달할 수 있게 된다.

또한, 상기 메가소닉발진수단(600)의 메가소닉발진면은 도시된 바와 같이 상기 웨이퍼(4)와 평행하게 설치되고 그 면적은 상기 웨이퍼(4)의 면적 이상으로 이루어져 상기 메가소닉발진수단(600)으로부터 상기 웨이퍼(4)를 향해 발진되는 메가소닉에너지가 상기 웨이퍼(4)의 하면 전체로 균일하게 영향을 미치도록 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 메가소닉발진수단(600)과 매질액공급수단(700)의 형상은 도시된 실시예와 달리 원형이 아니라 다각형의 형상을 하고 있어도 상관없다.

한편, 상기 챔버(20)에는 배출구를 포함하여 구성되는 배출수단(800)이 형성되어 있다.

여기서, 상기 배출수단(800)은, 도 2,4에 도시된 바와 같이, 상기 챔버(20)의 하부에 설치되어 상기 웨이퍼(4)의 상면과 하면으로부터 탈거된 이물질을 포함하는 약액과 매질액의 배출기능을 수행할 뿐만 아니라 상기 웨이퍼(4)의 상부에 비산되는 이물질을 포함하는 오염공기를 배출하는 기능도 동시에 수행하게 된다.

그러나, 상기 배출수단(800)은, 도 5,6,7에 도시된 바와 같은 변형실시예도 가능하다.

즉, 상기 챔버(20)의 하부에는 오염액을 배출하는 제 1 배출구(810)를 형성하고 상기 챔버(20)의 측면에는 오염공기를 배출하는 제 2 배출구(820)를 형성하여 상기 오염액과 상기 오염공기를 별도로 배출할 수 있다.

그리고, 상기 챔버(20)에는 게이트밸브(20')가 장착되어 상기 챔버(20)를 개폐함으로서 웨이퍼(4)의 반입 및 반출을 할 수 있도록 구성될 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 웨이퍼클리닝장치의 동작을 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 상기 메가소닉발진수단(600)과 상기 매질액공급수단(700)을 상기 승강수단(900)에 의해 상기 챔버(20)의 하부로 하강시킨 체, 상기 게이트밸브(20')를 이용하여 상기 챔버(20)내를 개구시킨다.

그리고 로봇에 의해 상기 웨이퍼장착수단(300)에 상기 웨이퍼(4)를 장착시키고 난 후 상기 챔버(20)를 폐쇄시키고 상기 메가소닉발진수단(600)과 상기 매질액공급수단(700)을 상기 승강수단(900)을 이용하여 상기 메질액공급수단(700)의 상면이 상기 웨이퍼(4)의 하면에 근접하도록 상승시킨다.

이때, 상기 웨이퍼(4)의 하면과 상기 상판(710)과의 거리를 세정효과가 극대화될 수 있도록 상기 승강수단(900)에 의해 조절하게 된다.

그와 동시에, 상기 메가소닉발진수단(600)이 작동되어 상기 웨이퍼(4)의 하면을 향해 메가소닉에너지를 발진시키고 상기 매질액공급구(720a)를 통해 매질액을 상기 내부공간(630)으로 공급한다.

상기 내부공간(630)내를 상기 매질액이 가득 채우게 되면 상기 매질액은 상기 상판(710)에 형성된 통공(710a)을 통해 상기 웨이퍼(4)의 하면으로 분출되고, 이때, 상기 매질액의 분출압력은 상기 매질액배출구(740b)에 설치된 유량조절밸브(640)에 의해 조절되게 된다.

이와 같이 상기 매질액이 상기 상판(710)의 통공(710a)을 통해 상기 웨이퍼(4)의 하면으로 분출됨으로서 상기 매질액은 상기 메가소닉발진수단(600)으로부터 발진되는 메가소닉에너지를 상기 웨이퍼(4)로 원활하게 전달하는 역활을 수행함과 동시에 상기 웨이퍼(4)의 하면을 세정하는 역활도 수행하게 된다.

한편, 상기 웨이퍼장착수단(300)에 장착된 웨이퍼(4)는 상기 회전수단(100)에 의해 회전하게 되고, 그와 동시에 상기 약액분사수단(400)과 상기 청정공기분사수단(500)에 의해 상기 웨이퍼(4)의 상면을 향해 약액과 청정공기가 분사되게 된다.

이로서, 상기 웨이퍼(4)의 상면은 상기 약액에 의한 세정효과와 상기 웨이퍼(4) 하면에서부터 전달되는 메가소닉에너지에 의한 세정효과가 결합될 뿐만 아니라 상기 청정공기에 의해 상기 웨이퍼(4)의 상부에 비산되는 오염물질이 다시 상기 웨이퍼(4)의 상면으로 착상되는 것을 방지함으로서 높은 품질의 세정효과를 이룰 수 있게 된다.

또한, 상기 메가소닉에너지가 상기 웨이퍼(4)의 하면을 향해 발진됨으로 민감한 상기 웨이퍼(4)의 상면에는 적절한 정도의 메가소닉에너지가 미치게 됨으로 상기 웨이퍼(4)의 상면의 훼손을 방지할 수 있는 효과를 이룰 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 웨이퍼클리닝장치는 상기한 바와 같은 공정에 의해 세정이 종료되면 상기 세정공정과 동일한 방법을 사용하면서 상기 약액분사수단(400)과 상기 매질액공급수단(700)으로 약액 대신에 린스액을 공급시켜줌으로서 상기 웨이퍼(4)의 상면과 하면을 린스할 수 있게 된다.

그리고, 상기 린스가 종료되면 상기 약액분사수단(400)과 상기 매질액공급수단(700)으로 더 이상의 약액이나 린스를 공급하지 않고, 상기 웨이퍼장착수단(30)을 회전시킴으로서 상기 웨이퍼(4)의 회전원심력에 의해 상기 웨이퍼(4)가 건조시킬 수 있다.

나아가, 상기 건조공정을 원활하게 하기 위해 상기 웨이퍼(4)의 양면에 표면장력이 작은 이소프로필알콜(IPA)등을 약액분사수단(400)과 상기 매질액공급수단(700)을 통하여 도포하고, 상기 웨이퍼(4)에 중앙부에 N₂가스를 분사시켜줌으로서 건조공정을 단축시킬 수도 있다.

결국, 본 발명에 의한 웨이퍼클리닝장치는 메가소닉에너지에 의한 세정효과와 약액에 의한 세정효과를 효율적으로 결합함으로서 세정효과를 극대화 시킬 뿐만 아니라 상기 웨이퍼(4)의 처리량도 종래 웨트배치방식에 의한 처리량에 뒤지지 않고, 상기 웨이퍼(4)의 세정과 린스 그리고 건조공정을 동일한 챔버(20)에서 행할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서, 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 웨이퍼클리닝장치는 다음과 같은 구성상 효과가 있게된다.

첫째, 매질액공급수단에 의해 공급되는 매질액이 상기 웨이퍼의 하면과 상기 메가소닉발진수단 사이에 채워져 메가소닉에너지를 상기 웨이퍼를 향해 효율적으로 전달시켜줄 뿐만 아니라 상기 웨이퍼의 하면을 세정함으로서, 세정효과를 높일 수 있을 뿐만아니라 웨이퍼의 처리량도 증가하게 되는 효과가 있다.

둘째, 상기 메가소닉발진수단에 의해 발진되는 메가소닉에너지가 상기 웨이퍼의 하면 전체를 향해 동시에 전달됨으로서 상기 메가소닉에너지에 의한 세정효과를 극대화하고 세정시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있게된다.

세째, 상기 메가소닉발진수단을 상,하로 승강시키며 상기 웨이퍼의 하면과 상기 메가소닉발진수단과의 거리를 조절함과 동시에 상기 유량조절밸브를 통하여 상기 매질액공급량을 조절함으로서 상기 웨이퍼에 전달되는 메가소닉에너지의 크기와 매질액의 공급량을 최적화시킬 수 있는 효과가 있게된다.

넷째, 상기 약액분사수단과 상기 청정공기분사수단의 장치를 중공회전축내에 설치함으로서 장치의 크기를 소형화할 수 있게되고, 본 발명에 의한 구성으로서 상기 웨이퍼의 세정과 린스 그리고 건조를 하나의 챔버에서 행할 수 있게 되므로 세정장치의 소형화와 세정공정의 경제화를 시킬수 있는 효과가 기대된다.

다섯째, 상기 메가소닉에너지에 의한 세정효과와 상기 약액에 의한 세정효과가 결합하여 세정효율이 높아짐으로 웨이퍼의 처리량이 상대적으로 증가되는 효과가 있게된다.

Claims

챔버와;

상기 챔버에 장착된 회전수단과;

상기 챔버 내부에 설치되어 상기 챔버 내부로 반입된 웨이퍼를 장착하고 상기 회전수단에 연결되어 회전되는 웨이퍼장착수단과;

상기 웨이퍼의 상면으로 약액을 분사하는 약액분사수단과;

상기 웨이퍼의 상면으로 청정공기를 분사하는 청정공기분사수단과;

상기 웨이퍼의 하부에서 상기 웨이퍼의 하면 전체를 향해 메가소닉을 발진시키는 메가소닉발진수단과;

상기 메가소닉발진수단의 상부에 재치되고 상기 웨이퍼의 하면을 향해 매질을 배출하여 상기 매질액을 통해 상기 웨이퍼 하면으로 메가소닉에너지를 전달함과 동시에 세정과 린스를 수행하게 하는 매질액공급수단과;

상기 챔버에 형성되고 세정후의 액체 및 기체를 배출하는 배출수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 클리닝장치.
제 1 항에 있어서,

상기 회전수단은,

상기 챔버를 상부로부터 내부로 관통하여 상기 웨이퍼장착수단과 연결되고 축방향으로 중공이 형성된 중공회전축을 구비한 모터인 것을 특징으로 하는 웨이퍼클리닝장치.
제 1 항에 있어서,

상기 회전수단은,

모터와;

상기 챔버를 상부로부터 내부로 관통하여 상기 웨이퍼장착수단과 연결되고 축방향으로 중공이 형성된 중공회전축과;

상기 모터의 회전력을 상기 중공회전축으로 전달하는 동력전달부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 클리닝장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 웨이퍼장착수단은,

상기 중공회전축에 연결되는 중심부와;

상기 중심부로부터 방사상으로 연장되는 다수개의 아암과;

상기 아암의 끝단부를 원형으로 연결하는 원주부와;

상기 원주부에 설치되어 상기 웨이퍼의 가장자리를 지지하는 홀더를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 클리닝장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 약액분사수단은,

상기 중공회전축의 중공에 삽입되어 설치되는 약액공급관과;

상기 약액공급관과 연결되어 상기 웨이퍼의 상면을 향해 약액을 공급하는 하나 이상의 노즐을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 클리닝장치.
제 1 항에 있어서,

상기 약액분사수단은 상기 챔버에 설치되어 상기 웨이퍼의 상면을 향해 약액을 분사하는 하나 이상의 노즐로 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 클리닝장치.
제 5 항에 있어서,

상기 약액공급관은 축방향으로 통구가 형성되고,

상기 청정공기분사수단은 상기 약액공급관에 형성된 상기 통구를 통하여 상기 웨이퍼의 상면에 수직으로 청정공기를 분사하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 클리닝장치.
제 1 항에 있어서,

상기 청정공기분사수단은 상기 챔버의 일측면에 형성된 통구를 통하여 상기 웨이퍼의 상면과 나란하게 상기 청정공기를 분사하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼클리닝장치.
제 1 항에 있어서,

상기 메가소닉발진수단을 재치하고 상,하로 승강시키는 승강수단을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 클리닝장치.
제 1 항에 있어서,

상기 매질액공급수단은,

상기 웨이퍼의 하면을 향하여 다수의 통공이 형성된 상판과;

상기 상판의 가장자리로부터 일체로 연장되어, 상기 상판과 상기 메가소닉발진수단과의 사이에 내부공간이 형성되도록 상기 메가소닉발진수단의 상면에 장착되고, 일측에 상기 내부공간내로 매질액을 공급하는 매질액공급구가 형성된 장착부를 포함하여 구성되어,

상기 매질액공급구를 통하여 상기 내부공간으로 유입된 매질액이 상기 통공을 통해 상기 웨이퍼의 하면을 향해 분출되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 클리닝장치.
제 10 항에 있어서,

상기 장착부의 타측에 상기 내부공간내로 공급된 매질액을 외부로 배출하는 매질액배출구가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 클리닝장치.
제 11 항에 있어서,

상기 매질액배출구에는 유량조절밸브가 더욱 설치되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 클리닝장치.
제 1 항에 있어서,

상기 웨이퍼로부터 튀기는 약액으로부터 상기 챔버를 보호하고 상기 웨이퍼의 상면에 오염물의 유입을 방지하기 위해 상기 챔버와 상기 웨이퍼장착수단 사이에 상기 웨이퍼장착수단의 상부로부터 측면을 감싸면서 설치되는 보호컵이 더욱 구비되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼클리닝장치.
제 13 항에 있어서,

상기 챔버에는 상기 챔버의 상부로부터 상기 챔버의 내부로 관통된 승강축을 구비한 보호컵승강수단이 장착되고,

상기 보호컵의 일측이 상기 승강축에 연결되어 승강되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼클리닝장치.
제 1 항 또는 제 8 항에 있어서,

상기 배출수단은,

상기 챔버의 하부에 형성되어 약액을 배출하는 제 1 배출구와;

상기 챔버의 측면에 형성되어 공기를 배출하는 제 2 배출구로 구성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 클리닝장치.