KR20040104062A - 웨이퍼 세정 장치 - Google Patents
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Abstract
케미컬의 정체 없이 웨이퍼의 세정 효율을 향상시킬 수 있는 세정 장치가 개시되어 있다. 상기 장치는 세정 공정을 수행하기 위한 웨이퍼를 사이에 두고, 상기 웨이퍼의 전면 및 후면과 접촉되도록 평행하게 배치되는 제1 및 제2나선형 롤러 브러시(Spiral Roller Brushes)를 구비하고 있다. 상기 제1 및 제2나선형 롤러 브러시와 각각 연결되어 있는 제1 및 제2회전축을 구비하고 있다. 상기 제1 및 제2나선형 롤러 브러시를 회전시키기 위한 회전력을 제공하는 구동부를 포함하고 있다. 상기와 같은 구성을 갖은 장치는 웨이퍼 표면에 케미컬의 정체현상을 방지할 뿐만 아니라 균일게 세정하는 능력을 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 반도체소자 제조 공정의 진행 중 웨이퍼의 표면에 형성되는 불순물을 세정하기 위한 세정 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화학적 기계연마 공정 이후 웨이퍼에 존재하는 불순물을 표면을 전체적으로 균일하게 세정할 수 있는 세정장치에 관한 것이다.
반도체 소자 또는 반도체 칩 등은 일반적으로 실리콘으로 형성되는 웨이퍼를 반도체 장비를 이용하여 처리함으로써 제조된다. 웨이퍼는 통상적으로 리소그래피, 화학 또는 물리적 증착 및 플라즈마 에칭 등과 같은 일련의 반도체소자 제조공정을 거쳐 반도체 소자 또는 반도체 칩으로 제조된다.
상기와 같은 방법을 통하여 형성되는 반도체 소자는 다중 레벨 구조의 형태를 갖는다. 기판 레벨에서는 확산 영역을 갖는 트랜지스터 디바이스가 형성되며, 그 다음 레벨에서는 금속 라인이 패턴이 형성된다. 이러한 금속 라인 패턴은 전기적으로 트랜지스터 디바이스에 연결되어, 바람직하게 기능하는 디바이스의 역할을 갖도록 한다. 이러한, 금속 라인 패턴은 금속물질을 유전성재료 내에 형성된 후, CMP 공정을 적용하여 초과되는 금속물질을 제거함으로서 형성된다. 이러한, 금속 라인을 형성하기 위한 CMP공정 후에는 금속라인 패턴 상에 잔류하는 파티클 및 오염물질을 제거한 웨이퍼의 세정 공정이 필수적이다.
따라서, 반도체소자의 제조 공정이 진행되는 동안에, 웨이퍼는헹굼(rinsing), 폴리싱(polishing), 브러싱(brushing) 및 회전 건조(spin-dry) 등과 같은 일련의 표면 세정공정을 받게된다. 반도체 소자의 품질을 향상시키기 위해서는, 상기 세정 공정을 통해 웨이퍼 표면에 잔재하는 불순물 및 이물질이 완전히 제거되어야만 한다.
도 1에는 종래 웨이퍼 세정용 브러싱(Brushing) 수단이 도시되어 있고, 도 2는 도 1에 도시된 세정 브러싱 수단을 A - A'방향으로 절단한 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 종래의 웨이퍼 세정 브러싱 수단(12)은 웨이퍼(W)의 상면에 배치되는 제1 롤러 브러시(2), 상기 웨이퍼(W) 저면에 배치되는 제2 롤러 브러시(4)를 구비하고 있다. 여기서, 상기 제1 롤러 브러시(2) 및 제2 롤러 브러시(4)는 원통의 표면에 끝 부분이 반구형상을 갖는 일자형 모들이 빽빽하게 형성되어 있다.
상기 제1 롤러 브러시(2) 및 제2 롤러 브러시(4)를 상기 기판을 사이에 두고 평행하게 배치되도록 하고, 상기 제1 롤러 브러시(2) 및 제2 롤러 브러시(4)에 각각 연결되어 상기 롤러 브러시를 회전시키는 회전력을 전달하는 회전축(6a, 6b)을 구비하고 있다.
그리고, 상기 제1 롤러 브러시(2) 및 제2 롤러 브러시(4)를 회전시키기 위한 상기 회전축(6a,6b) 각각에 회전력을 제공하는 브러시 구동부(10)를 구비하고 있다. 이때, 상기 제1 롤러 브러시(2) 및 제2 롤러 브러시(4)는 서로 반대방향으로 회전되도록 설계된다.
상기 브러싱 수단(12)을 이용한 세정 작업은 암모니아 등과 같은 케미컬과물을 웨이퍼(W)의 표면에 제공한 후, 상기 브러싱 수단의 제1 롤러 브러시(2) 및 제2 롤러 브러시(4)를 브러시 구동부(10)를 통해하여 회전시킴으로써 이루어진다. 여기서, 상기 세정작업이 진행되는 동안, 상기 웨이퍼(W)는 웨이퍼 구동부(8)에 의해 회전된다. 따라서, 상기 제1 롤러 브러시(2) 및 제2 롤러 브러시(4)와 상기 웨이퍼(W)의 회전과정에서 발생하는 마찰에 의해 상기 웨이퍼(W)의 상면 및 저면이 세정되는 것이다.
그러나, 상기 구성을 갖는 종래 브러싱 수단(12)은 상기 웨이퍼(W)의 중심부에 대한 세정력이 상대적으로 약화된다는 단점을 갖고 있다.
또한, 반구형의 돌출부를 갖는 모들이 형성되어 있는 제1 롤러 브러시 및 제2 롤러 브러시는 웨이퍼에 제공되는 케미컬과 함께 접촉하면서 기판을 세정할 때 상기 모들의 돌출부를 제외한 부위에서 국부적으로 상기 웨이퍼에 직접 접촉되지 않는 문제가 발생한다. 이는 케미컬의 흐름이 웨이퍼의 회전력에 의해 나선형을 갖음에도 불구하고 상기 브러시의 모들이 일렬로 정렬되어 있어 케미컬의 흐름이 원활하지 않고, 상기 케미컬이 웨이퍼의 표면에 정체되는 맴돌이 현상이 나타난다.
이로 인해, 반도체소자의 품질이 떨어짐은 물론 반도체 소자의 정밀가공을 방해하여 제품의 생산성을 저하시키는 문제가 발생하게 된다.
상술한 문제점을 극복하기 위한 본 발명의 목적은 웨이퍼 표면에서의 케미컬 정체를 효과적으로 방지하여 웨이퍼의 표면을 전체적으로 고르게 세정할 수 있는 웨이퍼 세정용 장치를 제공하는데 있다.
도 1은 종래 웨이퍼 세정 브러시를 포함하는 웨이퍼 세정 장치를 나타내는 도이다.
도 2는 도 1에 도시된 웨이퍼 세정 장치를 A - A'방향으로 절단한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 나선형 롤러 브러시 포함하는 웨이퍼 세정 장치를 나타내는 도이다.
도 4는 도 1에 도시된 웨이퍼 세정 장치를 A - A'방향으로 절단한 단면도이다.
도 5는 도 3에 도시된 브러시 구동부의 구조를 나타내는 구성도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110 : 제1 회전축 120 : 제2 회전축
130 : 제1 나선형 롤러 브러시 140 : 제2 나선형 롤러 브러시
150 : 웨이퍼 구동부 200 : 브러시 구동부
210 : 케이스 220 : 모터
240 : 제1 기어 250 : 제2 기어
260 : 베어링 W : 웨이퍼
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
세정 공정을 수행하기 위한 웨이퍼를 사이에 두고, 상기 웨이퍼의 전면 및 후면과 접촉되도록 평행하게 배치되는 제1 및 제2나선형 롤러 브러시(Spiral Roller Brushes);
상기 제1 및 제2나선형 롤러 브러쉬와 각각 연결되어 있는 제1 및 제2회전축; 및
상기 제1 및 제2나선형 롤러 브러시를 회전시키기 위한 회전력을 제공하는 구동부를 포함하는 웨이퍼 세정 장치를 제공하는데 있다.
여기서, 상기 웨이퍼는 화학적 기계연마(CMP) 공정이 수행된 기판이고, 그 기판의 표면에는 스크레치, 파티클 및 오염물질이 존재한다.
상기 제1 및 제2나선형 롤러 브러시의 표면에는 상기 웨이퍼와의 접촉면적을 증가 및 상기 웨이퍼 세정에 적용되는 케미컬의 흐름이 원활하도록 유선형 형상을 갖는 모들이 엇갈려 배치되어 있다.
상기 제1 및 제2나선형 브러시는 제공되는 웨이퍼의 상면 및 저면에 각각 위치되어, 상기 웨이퍼의 상면 및 저면을 동시적으로 세정할 수 있다.
상기 구동부는, 회전력을 발생시키 위한 모터와 상기 모터와 연결된 제1회전축과 결합되는 제1기어 및 상기 제2회전축에 결합되어 상기 제1기어와 맞물리는 제2기어를 포함하고 있다.
본 발명의 따른 웨이퍼 세정용 장치는 상호 역방향으로 회전하는 제1 및 제2나선형 롤러 브러시를 채용하고 있음으로서, 웨이퍼의 표면에 대한 세정력 향상 및 웨이퍼 표면에서 존재하는 케미컬의 멤돌이 현상을 효과적으로 방지할 수 있는 특성을 가지고 있다.
따라서, 웨이퍼의 표면 전체에 대한 세정력이 강화로 인해 웨이퍼 표면이 전체적으로 균일하게 세정될 수 있기 때문에 양질의 반도체소자 생산이 가능해진다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 나선형 롤러 브러시 포함하는 웨이퍼 세정 장치를 나타내는 도이고, 도 4는 도 1에 도시된 웨이퍼 세정 장치를 A - A'방향으로 절단한 단면도이다.
도 3 및 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 웨이퍼 세정 장치는 마주보는 제1 및 제2나선형 롤러 브러시(Spiral Roller Brushes:130,140) 평행하게 연장되는 제1 및 제2회전축(110, 120) 및 상기 제1 및 제2회전축(110, 120)을 서로에 대해 역방향으로 회전시키기 위한 브러시 구동부(200)로 구성된다.
상기 제1 및 제2나선형 롤러 브러시(130, 140)는 세정 공정을 수행하기 위한 웨이퍼를 사이에 두고, 서로 대향되게 배치되어 있다. 즉, 제1나선형 롤러 브러시(130)는 웨이퍼의 상면에 존재하고, 제2나선형 롤러 브러시(140)는 웨이퍼(W)의 저면에 존재한다.
상기 제1 및 제2브러시(130, 140)는 웨이퍼(W)의 반경 보다 긴 길이를 가지며, 상기 웨이퍼(W)는 화학적 기계 연마(CMP)공정이 수행된 기판이면, 웨이퍼 구동부(150)에 의해 회전하게 된다.
여기서, 상기 제1 및 제2나선형 롤러 브러시(130,140)는 종래의 롤러 브러시와 달리 도 4에 도시된 바와 같이 표면에 유선형 모들이 엇갈림 방식으로 배치되어 있는 구조를 갖고 있다. 이와 같이, 유선형 모들이 엇갈려 배치되어 있는 제1 및 제2 나선형 롤러 브러시(130,140)는 세정 공정시 케미컬이 기판의 소정부위에서 정체되는 맴돌이 현상을 효과적으로 방지할 수 있는 특성을 가지고 있다.
상기 제1 및 제2회전축(110, 120)은 상기 제1 및 제2나선형 롤러 브러시(130,140)가 서로 평행하게 연장되면서, 기판을 세정할 수 있는 회전력을 제공할 수 있도록 상기 제1 및 제2나선형 롤러 브러시(130,140) 각각 연결되어 있다.
여기서, 상기 제1 및 제2회전축(110, 120)의 제1단부는 상기 브러시 구동부(200)에 의해 회전 가능하게 결합되어 있고, 도면에 도시되어 있지는 않지만, 상기 제1 및 제2회전축(110, 120)의 제2단부는 베어링 유닛(도시하지 않음)에 회전가능하게 결합되어 있다.
이와 같이, 제1 및 제2회전축(110, 120)은 상기 웨이퍼(W)의 상면 및 저면에 각각 존재하는 제1 및 제2나선형 롤러 브러시(130,140)에 각각 연결됨으로써 본 발명의 웨이퍼 세정 장치는 상기 웨이퍼(W)의 전면 및 후면을 균일하게 동시적으로 세정할 수 있는 구조를 가지고 있다.
도 5는 도 3에 도시된 브러시 구동부의 구조를 나타내는 구성도이다.
도 5를 참조하면, 상기 브러시 구동부(200)는 케이스(210) 및 상기케이스(210) 내에 설치되어 구동력을 발생하는 모터(220)를 포함한다. 상기 모터(220)는 다소 길이가 제1회전축(110)에 연결되어 있는데 상기 제1회전축(110)의 일측부에는 제1기어(240)가 고정되어 위치해 있다. 여기서, 상기 제1회전축(110)은 모터로부터 제공되는 회전력을 제1기어(240) 및 제1나선형 롤러 브러시(130)에 전달하는 역할을 하고, 상기 제2회전축(120)과 평행하게 배치된다.
이때, 상기 제1회전축(110)의 회전방향은 모터(220)의 회전방향과 동일하게 형성된다.
또한, 상기 제1 기어(240)는 일측에 구비되어 제1기어와 계합되는 제2 기어(250)에 회전력을 제공한다. 여기서, 상기 제2기어(250)의 중심부에는 상기 제2 회전축(120)의 일단부가 고정적으로 삽입되어 있다. 따라서, 상기 제2기어(250)가 제1기어(240)의 회전력을 전달받아 회전함에 따라 상기 제2회전축(120)도 회전하게 되어 있으며, 이때, 상기 제2회전축(120)의 회전 방향은 상기 제1회전축(110)의 회전 방향에 대해 반대로 형성된다.
그리고, 상기 도면 부호(260)는 베어링으로서 상기 제2회전축(120)의 일단부를 회전가능하게 지지하는 역할을 한다.
이상과 같은 구성을 갖는 본 발명의 나선형 롤러 브러시를 포함하는 웨이퍼 세정용 장치는 다음과 같은 순서에 의해 작동한다.
먼저, 폴리싱(POLISHING)작업이 완료된 웨이퍼(W)에 대한 브러싱(BRUSHING) 작업이 개시될 때, 상기 웨이퍼(W)의 표면에는 암모니아 등과 같은 케미컬과 탈 이온수가 제공된다.
이 상태에서, 제어부(도시 안됨)는 웨이퍼 구동부(200)에 전기신호를 인가하여 상기 웨이퍼(W)를 소정 방향으로 회전시킨다. 동시적으로, 상기 제어부는 상기 브러시 구동부(200)의 모터(220)에 전기 신호를 인가하여 상기 모터(220)를 구동시킨다.
상기 모터(220)의 구동력은 제1기어(240)가 연결된 제1회전축(110)으로 전달됨으로 인해 상기 제1 회전축(110)이 회전한다.
또한, 상기 모터(220)의 구동력은 상기 제1기어(240) 및 제2기어(250)를 통해 제2회전축(120)으로 전달됨으로서 상기 제2회전축(120)이 상기 제1회전축(110)의 회전방향과 반대되는 방향으로 회전하게 된다.
따라서, 상기 제1 및 제2회전축(110, 120)에 부착되어 있는 상기 제1 및 제2 나선형 롤러 브러시(130, 140)가 서로 역방향으로 회전하면서 상기 웨이퍼(W)의 표면과 저면을 균일하게 세정하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 웨이퍼 세정용 장치는 유선형 모들이 엇갈려 형성되어 있는 나선형 롤러 브러시를 채용하고 있기 때문에 케미컬을 이용한 웨이퍼 표면의 세정 공정시 케미컬의 정체 현상을 방지할 수 있다.
이와 같이 케미컬의 정체성을 방지함으로 인해 기판 표면의 세정이 전체적으로 골고루 수행될 수 있어 양질의 반도체소자 생산이 가능해진다.
이상 본 발명이 바람직한 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 개량이나변형이 가능하고, 이러한 개량이나 변형 또한 본 발명에 속한다는 것은 당업자라면 인지할 수 있을 것이다.
Claims (4)
- 세정 공정을 수행하기 위한 웨이퍼를 사이에 두고, 상기 웨이퍼의 전면 및 후면과 접촉되도록 평행하게 배치되는 제1 및 제2 나선형 롤러 브러시(Spiral Roller Brushes);상기 제1 및 제2 나선형 롤러 브러시와 각각 연결되어 있는 제1 및 제2 회전축; 및상기 제1 및 제2나선형 롤러 브러시를 회전시키기 위한 회전력을 제공하는 구동부를 포함하는 웨이퍼 세정 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 웨이퍼는 화학적 기계적 연마(CMP) 공정이 수행된 기판인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 나선형 롤러 브러시의 표면에는 상기 웨이퍼와의 접촉면적을 증가시키고, 상기 웨이퍼 세정에 적용되는 케미컬의 흐름이 원활하도록 유선형 형상을 갖는 모들이 엇갈려 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 구동부는,회전력을 발생시키 위한 모터;상기 모터와 연결된 제1 회전축과 결합되는 제1 기어; 및상기 제2 회전축에 결합되어 상기 제1 기어와 맞물리는 제2 기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| KR100889455B1 (ko) * | 2006-06-19 | 2009-03-17 | 도쿄 오카 고교 가부시키가이샤 | 세정 롤러 |
| KR20150061731A (ko) * | 2013-11-28 | 2015-06-05 | 주식회사 케이씨텍 | 기판 세정 장치 |
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2003
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100889455B1 (ko) * | 2006-06-19 | 2009-03-17 | 도쿄 오카 고교 가부시키가이샤 | 세정 롤러 |
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