KR20040098163A - 웨이퍼 세정장치 및 세정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼의 화학기계적 연마 후에 연마시 발생된 불순물을 제거하기 위해서 실시하는 반도체 웨이퍼의 표면 세정시 세정 효율을 높일 수 있는 웨이퍼 세정장치를 제공하는 것으로, 이에 따른 세정장치는 세정실의 내부에 설치되는 세정용기; 상기 세정용기의 내부에서 반도체 웨이퍼를 고정하는 고정부; 모터와 연결된 회전축에 고정되고 상기 세정용기의 내부에 위치하여 상기 반도체 웨이퍼의 표면을 세정하는 브러쉬; 및 상기 세정용기의 내부로 세정액 및 순수를 공급하는 공급라인를 포함한다.

Description

웨이퍼 세정장치 및 세정방법 {WAFER CLEANER AND WAFER CLEANING METHOD}

본 발명은 웨이퍼 세정장치 및 세정방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 웨이퍼의 세정시 웨이퍼 표면에 잔존하는 슬러리 및 기타 이물질을 효율적으로 제거하는 웨이퍼 세정장치 및 세정방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 기판은 점차 고집적화 되고, 이에 따라 복수층 이상으로 배선구조가 다층화되고 있어 반도체 기판 상에 적층된 단위 셀들 사이의 표면 단차가 점점 증가되면서 이들 단위 셀들 사이의 표면 단차를 줄이기 위하여 다양한 연마 방법들이 실시되며, 연마 이후에는 웨이퍼의 표면을 청소하여 파티클이 발생되는 것을 방지하게 된다.

연마된 반도체 웨이퍼 표면에 잔존하는 슬러리 및 이물질을 제거하기 위해서 세정장치를 이용하여 반도체 웨이퍼의 세정을 실시하고 있다.

반도체 웨이퍼를 세정하는 방식으로는 여러 가지가 있을 수 있으나, 통상적으로 사용되는 방식은 반도체 웨이퍼를 순수를 이용하여 세척하거나, 초음파를 이용하여 이물질을 제거하는 것이 알려져 있다.

국내특허공개번호 제2002-29795호에서는 순수를 분사하면서 브러쉬를 이용하여 반도체 웨이퍼의 표면을 세정하는 방법이 개시되어 있다.

이렇게 브러쉬를 이용하여 반도체 웨이퍼의 표면을 세정하는 종래 장치의 일례를 도면을 참조하여 살펴보면, 도 1에 도시한 바와 같이, 세정실(1)의 내부에 반도체 웨이퍼(W)가 고정되어 있고, 반도체 웨이퍼(W)의 상하면에 브러쉬(3)가 밀착된 채로 회전되도록 구성되며, 세정실(1)의 일측에는 반도체 웨이퍼(W)의 상면과 하면 각각에 세정액 및 순수를 공급하는 노즐(5)이 설치된다. 그리고 세정실(1)의 하부에는 세정에 사용된 세정액과 순수를 드레인시키는 배출구(7)가 형성된다.

이렇게 구성된 세정장치는 웨이퍼(W)의 상면과 하면으로 세정액과 순수를 공급하면서 브러쉬(3)를 회전시켜 반도체 웨이퍼(W)의 표면을 세정하고 있다.

이때 노즐(5)에서 분사되는 세정액 및 순수는 반도체 웨이퍼(W)와 브러쉬(3)로 공급되어 브러쉬(3)와 웨이퍼 표면 사이에 발생되는 마찰열을 감소시킴과 동시에 브러쉬(3)를 이용한 세정이 좀 더 원활하게 이루어질 수 있도록 한다.

그러나 노즐의 분사 위치가 어긋나거나 잘못 설정되어 있는 경우 또는 세정액의 공급에 차질이 발생할 경우에 브러쉬를 이용한 세정이 제대로 진행되지 못하고 오히려 반도체 웨이퍼를 손상시킬 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로,반도체 웨이퍼의 화학기계적 연마 후에 연마시 발생된 불순물을 제거하기 위해서 실시하는 반도체 웨이퍼의 표면 세정시 세정 효율을 높일 수 있는 웨이퍼 세정장치를 제공하는 데 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 반도체 웨이퍼의 표면 세정시 세정 효율을 높일 수 있는 웨이퍼 세정방법을 제공하는 데 있다.

도 1은 종래 웨이퍼 세정장치를 도시한 개략도이고,

도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼 세정장치를 도시한 구성도이다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 웨이퍼 세정장치는, 세정실의 내부에 설치되는 세정용기; 상기 세정용기의 내부에서 반도체 웨이퍼를 고정하는 고정부; 모터와 연결된 회전축에 고정되고 상기 세정용기의 내부에 위치하여 상기 반도체 웨이퍼의 표면을 세정하는 브러쉬; 및 상기 세정용기의 내부로 세정액 및 순수를 공급하는 공급라인를 포함한다.

여기에, 세정용기에 연결되어 상기 세정용기의 내부에 채워졌던 세정액 및 순수를 배출시키는 배출구를 더 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 고정부는 세정용기에 고정되는 지지대와, 이 지지대에 고정된 채 상기 반도체 웨이퍼의 에지를 지지하는 고정핀으로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 브러쉬는 반도체 웨이퍼의 상면 또는 하면을 브러쉬하는 상부 브러쉬와 하부 브러쉬로 구성되는 것이 바람직하다.

상기한 세정액과 순수는 상기 반도체 웨이퍼가 잠길 정도로 상기 세정용기의 내부에 공급되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 세정용기를 관통하는 브러쉬의 회전축과 세정용기의 사이에는실링부재가 설치되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 방법은, 반도체 웨이퍼를 세정 용기 내에 위치시키는 단계, 상기 세정용기에 세정액과 순수를 채우는 단계, 및 상기 세정애과 순수에 상기 반도체 웨이퍼가 잠긴 상태에서 브러쉬를 이용하여 상기 반도체 웨이퍼를 세정하는 단계로 이루어진다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼 세정장치를 도시한 구성도이다.

웨이퍼 세정장치는 세정실(11)의 내부에 설치되는 세정용기(13)와, 세정용기(13)의 내부에서 반도체 웨이퍼(W)를 고정하는 고정부와, 모터와 연결된 회전축(15)에 고정되는 브러쉬(17)와, 세정용기(13)의 내부로 세정액 및 순수를 공급하는 공급라인(19)과, 세정용기(13)의 내부에 채워졌던 세정액 및 순수를 배출시키는 배출구(21)를 포함한다.

여기서 세정용기(13)는 본 발명의 특징에 따라 세정실(11)의 내부에 고정되는 것으로, 상부에 세정액 및 순수를 공급하는 공급라인(19)이 연결된다.

공급라인(19)은 세정액을 공급하는 세정액 공급구(19a)와, 순수를 공급하는 순수 공급구(19b)로 구성된다.

이러한 공급라인(19)을 통해 세정용기(13)의 내부로 세정액 및 순수를 공급하게 되며, 사용된 세정액 및 순수는 세정용기(13)의 하부에 연결된 배출구(21)를 통해 배출하게 된다.

이러한 배출구(21)는 세정용기(13)에 연통되고, 세정실(11)의 외벽을 통과하여 외부로 배치된다. 배출구(21)에는 밸브(23)가 설치되어 배출구(21)를 개폐함으로써 세정액 및 순수의 배출을 제어하게 된다.

세정용기(13)의 내부에서 웨이퍼(W)의 자세를 고정하게 되는 고정부는 도 2에 도시한 바와 같이, 세정용기(13)에 고정되는 지지대(25)와, 이 지지대(25)에 고정된 채 웨이퍼(W)의 에지(edge)를 지지하는 고정핀(27)으로 구성된다. 고정핀(27)은 록킹(locking) 동작이 가능하여 하부 고정핀(27b) 위에 반도체 웨이퍼(W)를 안치한 상태에서 상부 고정핀(27a)을 회전하여 록킹함으로써 웨이퍼(W)를 고정하게 된다.

한편, 세정용기(13)를 관통하는 하부 브러쉬(17b)의 회전축(15)과 세정용기(13)의 사이에는 밀봉이 완벽하게 이루어지도록 실링부재(29)가 설치되는 것이 바람직하다.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 따른 웨이퍼 세정장치는 다음과 같은 방법을 통해 반도체 웨이퍼를 세정하게 된다.

즉, 공급라인(19)을 통해 세정용기(13)의 내부로 세정액과 순수를 채워넣는다. 이때 세정액과 순수의 수위는 반도체 웨이퍼(W)의 상면이 잠길 정도가 바람직하다.

이 상태에서 상부 브러쉬(17a)와 하부 브러쉬(17b)를 회전시켜 반도체 웨이퍼(W)를 상면과 하면을 세정하게 된다.

단계별로 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 세정용기(13)의 내부에 반도체 웨이퍼를 위치시키는 단계에서는 고정부의 록킹을 해제한 상태에서 하부 고정핀(27b)에 반도체 웨이퍼(W)를 안착시키고, 상부 고정핀(27a)을 록킹하여 반도체 웨이퍼(W)가 고정핀(27)에 지지되도록 한다.

그리고 세정용기(13)에 세정액 및 순수를 채우는 단계에서는 밸브(23)를 잠궈 배출구(21)를 폐쇄시키고, 세정액 공급구(19a)와 순수 공급구(19b)를 통해 세정용기(13)의 내부로 세정액 및 순수를 공급한다. 이때 이미 고정된 상태로 있는 반도체 웨이퍼(W)가 잠길 정도에서 세정액 및 순수의 공급을 중단한다. 이렇게 반도체 웨이퍼(W)가 잠겨진 있는 상태만으로도 반도체 웨이퍼(W)에 묻어 있던 이물질이 세정액과 반응하여 반도체 웨이퍼(W)에서 일부 떨어져 나가게 된다.

다음, 반도체 웨이퍼를 세정하는 단계에서는 모터를 작동시켜 상부 브러쉬(17a)와 하부 브러쉬(17b)가 회전되도록 하여 반도체 웨이퍼(W)가 세정액 및 순수에 잠긴 상태에서 브러쉬(17)에 의해 상면과 하면이 세정되어진다. 이때 반도체 웨이퍼(W)에 잔존하는 나머지 이물질이 브러쉬(17)에 의해 완전히 제거되어진다.

마지막으로, 세정이 완료되면 배출하는 단계에서 모터의 작동을 멈추고 밸브(23)를 작동하여 배출구(21)를 개방함으로써 세정용기(13)에 채워져 있던 세정액 및 순수를 외부로 배출시킨다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 반도체 웨이퍼가 세정용기의 내부에서 세정액과 순수에 잠긴 상태로 세정이 이루어지기 때문에 노즐의 분사 위치나 세정액의 공급에 유무에 관련없이 세정이 이루어질 수 있다.

따라서 세정액과 순수에 잠긴 상태로도 화학적 세정이 이루어질 뿐만 아니라 브러쉬를 통한 세정도 동시에 이루어지게 되어 반도체 웨이퍼의 세정효과가 향상된다.

Claims (8)

1. 세정실의 내부에 설치되는 세정용기;

   상기 세정용기의 내부에서 반도체 웨이퍼를 고정하는 고정부;

   모터와 연결된 회전축에 고정되고 상기 세정용기의 내부에 위치하여 상기 반도체 웨이퍼의 표면을 세정하는 브러쉬; 및

   상기 세정용기의 내부로 세정액 및 순수를 공급하는 공급라인

   를 포함하는 웨이퍼 세정장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 세정용기에 연결되어 상기 세정용기의 내부에 채워졌던 세정액 및 순수를 배출시키는 배출구를 더 포함하는 웨이퍼 세정장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 배출구에 밸브가 설치되는 웨이퍼 세정장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 고정부는, 상기 세정용기에 고정되는 지지대와, 이 지지대에 고정된 채 상기 반도체 웨이퍼의 에지를 지지하는 고정핀으로 구성되는 웨이퍼 세정장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 브러쉬는 상기 반도체 웨이퍼의 상면 또는 하면을 브러쉬하는 상부 브러쉬와 하부 브러쉬로 구성되는 웨이퍼 세정장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세정액과 순수는 상기 반도체 웨이퍼가 잠길 정도로 상기 세정용기의 내부에 공급되는 웨이퍼 세정장치.
7. 반도체 웨이퍼를 세정 용기 내에 위치시키는 단계;

   상기 세정 용기에 세정액과 순수를 채우는 단계;

   상기 세정액과 순수에 상기 반도체 웨이퍼가 잠긴 상태에서 브러쉬를 이용하여 상기 반도체 웨이퍼를 세정하는 단계를 포함하는 웨이퍼 세정방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 세정 용기에 세정액과 순수를 채우는 단계에서, 상기 반도체 웨이퍼가 잠길 정도로 상기 세정액과 순수를 상기 세정 용기에 채우는 웨이퍼 세정방법.