KR20050017925A - Cleaner with a Megasonic Probe - Google Patents

Cleaner with a Megasonic Probe

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KR20050017925A
KR20050017925A KR1020030055490A KR20030055490A KR20050017925A KR 20050017925 A KR20050017925 A KR 20050017925A KR 1020030055490 A KR1020030055490 A KR 1020030055490A KR 20030055490 A KR20030055490 A KR 20030055490A KR 20050017925 A KR20050017925 A KR 20050017925A
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Abstract

PURPOSE: A cleaning apparatus having a megasonic probe is provided to smoothen a subsequent process and improve yield by easily removing chemical particles that are hardly removed by a physical unit. CONSTITUTION: A wafer support unit(114) supports and rotates a wafer(130). A nozzle supplies a cleaning solution to the wafer. A probe(122) transfers on a plane over the wafer support unit, maintaining a predetermined interval from a surface of the wafer. The probe applies the cleaning solution and sonic energy to the wafer when the cleaning solution is supplied from the nozzle.

Description

메가소닉 프로브를 갖는 세정장치{Cleaner with a Megasonic Probe}Cleaner with a Megasonic Probe

본 발명은 세정장치에 관한 것으로, 상세하게는 메가소닉 진동을 이용하여 웨이퍼 상의 파티클을 제거하는 메가소닉 세정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cleaning apparatus, and more particularly, to a megasonic cleaning apparatus for removing particles on a wafer by using megasonic vibration.

반도체 제조공정은 FAB 내에 기류하는 파티클 뿐 아니라, 장비로부터의 오염, 공정진행 중의 반응물 또는 생성물에 의한 오염 등 다양한 오염원을 가지고 있으므로, 수백가지의 공정단계를 거치는 동안에 웨이퍼의 표면을 깨끗하게 유지하는 것은 대단히 힘든 일이다. 또한, 회로가 미세화되고 소자가 초고집적화하면서 과거에는 중요하게 생각하지 않았던 0.1㎛ 정도의 매우 작은 오염원들도 제품의 성능에 커다란 영향을 미치게 되고 따라서 오염원의 제거를 위한 세정기술의 중요성도 날로 증가하고 있다.The semiconductor manufacturing process not only has airflow particles in the FAB, but also various sources of contamination, such as contamination from equipment, reactions or reactions during the process, so it is very important to keep the wafer surface clean during hundreds of process steps. It's hard work. In addition, as circuits become smaller and devices become more highly integrated, even very small pollutants, such as 0.1 µm, which were not considered important in the past, have a great effect on the performance of the product. Therefore, the importance of cleaning technology for removing pollutants is increasing day by day. have.

반도체 제품을 완성하기 위해서는 세정공정을 반복해서 진행하게 되므로, 전 공정의 약 30 ∼40 % 정도를 세정공정이 차지하게 되었으며, 디자인룰이 미세화되면서 이 비율은 점점 더 증가하고 있다.Since the cleaning process is repeatedly performed to complete the semiconductor product, the cleaning process occupies about 30 to 40% of the entire process, and as the design rules become finer, this ratio is increasing.

이러한 세정공정에서 사용되는 종래의 세정장치를 보면, 포토공정에서 레지스트로 불리는 감광제를 웨이퍼에 바르기 전에, 웨이퍼 등을 일정 시간, 일정 회전수, 예를들어 2 내지 3초 동안 3000 이상 RPM으로 회전시키면서 웨이퍼 상의 파티클을 물리적으로 제거하는 방법 등이 사용되고 있다.In the conventional cleaning apparatus used in such a cleaning process, before applying a photoresist called a resist to a wafer in a photo process, the wafer or the like is rotated at a RPM of 3000 or more for a predetermined time, a predetermined number of revolutions, for example, 2-3 seconds. A method of physically removing particles on a wafer is used.

그런데, 이러한 물리적 세정방법은 물리적으로 발생하여 웨이퍼 표면에 달라 붙은 파티클은 어느정도 효과적으로 제거하는 것이 가능하나, 화학작용 등의 다른 방법으로 형성된 파티클의 경우에는 회전 등의 물리적 방법으로는 제거하는 것이 곤란하거나 불가능하다.By the way, such a physical cleaning method can effectively remove particles that are physically generated and adhere to the wafer surface to some extent, but in the case of particles formed by other methods such as chemical reactions, it is difficult to remove them by physical methods such as rotation or the like. impossible.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 종래의 회전방식 등의 물리적 수단에 의하여는 원활한 제거가 곤란한 화학적 파티클의 제거를 용이하게 하는 것을 목적으로 한다. 이를통해, 후속공정의 원활한 진행과 수율을 향상시키는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve this problem, and an object thereof is to facilitate the removal of chemical particles, which are difficult to remove smoothly by physical means such as a conventional rotation method. This aims to improve the smooth progress and yield of subsequent processes.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 웨이퍼척 등을 이용하여 웨이퍼를 고정 및 회전시키는 동안에 세정액을 주입하고, 동시에 웨이퍼의 표면과 소정간격을 유지하면서 이동하는 프로브를 구비하여 이 프로브에 메가소닉 진동파를 인가함으로써 주입되는 세정액을 교반시켜 세정의 효과를 증가시키는 구조의 메가소닉 세정장치를 제공한다.In order to achieve this object, the present invention provides a megasonic vibration wave to a probe by including a probe that is injected while the wafer is fixed and rotated using a wafer chuck, and at the same time while maintaining a predetermined distance from the surface of the wafer. Provided is a megasonic cleaning apparatus having a structure that agitates the cleaning liquid to be injected by applying a to increase the effectiveness of the cleaning.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도1은 본 발명에 따른 메가소닉 세정장치의 단면구성도이다. 도1에 도시된 바와같이, 메가소닉 세정장치는 웨이퍼를 지지 및 회전시키는 부분, 메가소닉 진동에너지를 발생 및 인가하는 프로브부, 세정액을 주입하는 노즐부, 세정을 수행하는 탱크부, 그리고 세정완료된 후 세정액 등을 밖으로 배출하는 드레인라인부 등으로 구성된다.1 is a cross-sectional view of a megasonic cleaning device according to the present invention. As shown in FIG. 1, the megasonic cleaning apparatus includes a portion for supporting and rotating a wafer, a probe portion for generating and applying megasonic vibration energy, a nozzle portion for injecting a cleaning liquid, a tank portion for performing cleaning, and a cleaning completed. And a drain line portion for discharging the cleaning liquid and the like outward.

웨이퍼를 지지 및 회전시키는 부분은 모터(112), 샤프트(110) 및 웨이퍼지지대(114) 등으로 구성된다. 모터(112)는 웨이퍼(130)를 일정한 속도를 회전시키는 동력을 제공한다. 샤프트(110)는 모터(112)의 동력을 웨이퍼지지대(114)로 전달한다. 그리고, 웨이퍼지지대(114)는 웨이퍼(130)를 고정 및 지지한다.The part supporting and rotating the wafer is composed of a motor 112, a shaft 110, a wafer support 114, and the like. The motor 112 provides power to rotate the wafer 130 at a constant speed. The shaft 110 transmits the power of the motor 112 to the wafer support 114. In addition, the wafer support 114 fixes and supports the wafer 130.

웨이퍼지지대(114)는 웨이퍼(130)의 가장자리와 밀착하여 웨이퍼(130)를 직접 지지 및 고정하는 환형림(114a), 환형림(114a)을 반경 및 수평으로 지지하는 다수의 스포크(114b), 그리고 스포크(114b)를 원형상으로 지지하는 허브(114c) 등으로 구성된다. 여기서, 허브(114c)는 샤프트(110)에 고정된다.Wafer support 114 is in close contact with the edge of the wafer 130, an annular rim 114a for directly supporting and fixing the wafer 130, a plurality of spokes 114b for radially and horizontally supporting the annular rim 114a, And it consists of the hub 114c etc. which support the spoke 114b in a circular shape. Here, the hub 114c is fixed to the shaft 110.

탱크부는 탱크(100)로 구성되며, 탱크(100)의 일측에는 프로브(122)가 삽입 및 직경방향으로 이동가능한 슬롯(102)이 형성되어 있다.The tank unit is configured of a tank 100, and one side of the tank 100 is formed with a slot 102 into which the probe 122 is inserted and movable in the radial direction.

프로브부는 프로브지지대(120) 및 프로브(122)로 구성된다. 프로브(122)는 탱크(100)에 형성된 슬롯(102)에 삽입되며, 웨이퍼(130)와 소정간격 예를들어 1 ∼3mm, 바람직하게는 2∼3mm 간격을 유지하면서 동일평면상으로 이동한다. 프로브지지대(120)는 프로브(122)의 일측을 지지하면서 프로브(122)를 평면상으로 이동시킨다. 여기서, 프로브(122)는 웨이퍼(130)의 중앙부까지 이동하며, 웨이퍼(130)의 회전시에 웨이퍼(130)의 상부면과 동일평면을 이루면서 웨이퍼(130)의 중앙부와 가장자리 사이를 서서히 이동한다.The probe unit is composed of a probe support 120 and a probe 122. The probe 122 is inserted into the slot 102 formed in the tank 100 and moves in the same plane with the wafer 130 at a predetermined interval, for example, 1 to 3 mm, preferably 2 to 3 mm. The probe support 120 moves the probe 122 in a plane while supporting one side of the probe 122. Here, the probe 122 moves to the center portion of the wafer 130 and gradually moves between the center portion and the edge of the wafer 130 while forming the same plane as the top surface of the wafer 130 when the wafer 130 rotates. .

메가소닉 진동에너지를 전달하는 프로브(122)는 근접한 웨이퍼의 표면을 세정한다. 보통, 열전달부재(heat transfer member)가 프로브(122)의 후면에 부착되어 장치의 온도를 제어하며, 열전달부재에 메가소닉적으로 결합되고 메가소닉 진동에너지 소스에 연결된 압전변환기가 프로브의 진동을 일으킨다. The probe 122 delivering megasonic vibration energy cleans the surface of the adjacent wafer. Usually, a heat transfer member is attached to the back of the probe 122 to control the temperature of the device, and a piezoelectric transducer coupled to the heat transfer member megasonic and connected to the megasonic vibration energy source causes vibration of the probe. .

막대 형상의 프로브(122)는 석영(quartz) 또는 메가소닉 에너지를 효과적으로 전달하는 불활성 비오염물질로 제조된다. 석영 프로브는 대부분의 세정액에 만족스럽게 사용될 수 있지만, 플루오르화 수소산을 함유하는 용액은 석영을 에칭할 수 있으므로, 이 경우에는 사파이어(sapphire), 탄화규소(silicon carbide) 또는 질화붕소(boron nitride)로 제조된 프로브가 석영 대신에 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 석영은 탄화규소 또는 탄소유리(vitreous carbon)와 같이 HF에 견딜수 있는 물질로 코팅되어 사용될 수도 있다. 프로브(122)는 선단, 중간의 세정부 및 후방부로 구성되는 데, 프로브의 단면은 둥글게 형성시키며, 아울러 에너지를 집중시키기 위하여 프로브의 세정부 단면의 직경은 프로브의 후방부 단면의 직경보다 작게 한다. 프로브(122)의 세정부는 직경을 일정하게 하며, 견고한 원통형 섹션으로 형성시키는 것이 바람직하다. 원통형 섹션의 직경이 일정함으로써, 프로브 후방부의 단면이 플레어 되거나 또는 증가된다. 프로브 후방부 단면의 직경은 단차(stepped increments)로 증가된다.The rod-shaped probe 122 is made of an inert non-pollutant which effectively transfers quartz or megasonic energy. Quartz probes can be used satisfactorily in most cleaning solutions, but solutions containing hydrofluoric acid can etch quartz, in this case sapphire, silicon carbide or boron nitride. It is preferable to use the prepared probes instead of quartz. In addition, quartz may be coated with a material that can withstand HF, such as silicon carbide or vitreous carbon. The probe 122 is composed of a tip, an intermediate cleaning part and a rear part, and the cross section of the probe is rounded, and the diameter of the cleaning part cross section of the probe is smaller than the diameter of the rear part of the probe in order to concentrate energy. . The cleaning portion of the probe 122 has a constant diameter and is preferably formed into a rigid cylindrical section. By the constant diameter of the cylindrical section, the cross section of the probe back portion is flared or increased. The diameter of the probe back section is increased in stepped increments.

노즐부는 세정액을 공급하는 하나 또는 다수의 노즐로 구성된다. 하나의 노즐(140)을 사용하는 경우에는 노즐은 웨이퍼(130)의 표면을 따라 이동한다. 다수의 노즐을 사용하는 경우에는 하나의 노즐(142)만을 이동시키거나 또는 모든 노즐을 이동시켜도 무방하다. 세정액으로는 순수를 사용하고, 그밖에 파티클의 종류에 따라 적절한 세정액을 사용할 수 있다. 예를들어, SC-1, SC-2, DHF, SPM 등이 그것이다.The nozzle portion is composed of one or a plurality of nozzles for supplying a cleaning liquid. When one nozzle 140 is used, the nozzle moves along the surface of the wafer 130. When using multiple nozzles, only one nozzle 142 may be moved or all nozzles may be moved. Pure water is used as the cleaning liquid, and an appropriate cleaning liquid may be used depending on the type of the particles. For example, SC-1, SC-2, DHF, SPM and the like.

드레인라인부는 하나 이상의 드레인라인(150)으로 구성된다. 드레인라인(150)은 세정공정이 완료된 후, 또는 세정공정 중에 파티클을 포함하는 세정액을 밖으로 배출시킨다.The drain line portion is composed of one or more drain lines 150. The drain line 150 discharges the cleaning liquid containing particles out after the cleaning process is completed or during the cleaning process.

이러한 구조를 갖는 메가소닉 세정장치의 작용을 보면, 순수 등의 세정액을 노즐(140, 142)를 통해 분무 등의 방법으로 공급하면서, 프로브(122)를 진동시킨다. 이때, 세정액은 프로브(122)의 하측부와 회전하는 웨이퍼(130)의 인접 상측면 사이에 메니스커스(meniscus)를 형성시킨다. 세정액이 메가소닉 에너지를 웨이퍼(130)의 표면에 전달하는 중간매체로서 역할하여, 웨이퍼 상의 파티클 등을 분리시킨다. 이들 분리된 파티클 등은 계속해서 공급되는 세정액 및 웨이퍼의 회전으로 탱크 내의 하부로 떨어진다. 세정의 완료 또는 세정 중에, 파티클 등을 포함하는 세정액은 드레인라인(150)을 통해 외부로 배출된다.When the action of the megasonic cleaning device having such a structure is observed, the probe 122 is vibrated while supplying a cleaning liquid such as pure water through the nozzles 140 and 142 by spraying or the like. At this time, the cleaning liquid forms a meniscus between the lower side of the probe 122 and the adjacent upper side of the rotating wafer 130. The cleaning liquid serves as an intermediate medium for transferring megasonic energy to the surface of the wafer 130 to separate particles and the like on the wafer. These separated particles and the like fall to the bottom in the tank by the rotation of the cleaning liquid and the wafer continuously supplied. During the completion of the cleaning or the cleaning, the cleaning liquid including particles and the like is discharged to the outside through the drain line 150.

이와같이, 메가소닉 세정장치를 이용하여 웨이퍼를 세정하는 방법은 웨이퍼를 지지고정하는 단계(S21), 웨이퍼에 세정액을 공급하는 단계(S22), 그리고 웨이퍼의 상부면과 프로브를 1 ∼3mm 정도 이격시켜 평면상으로 이동시키면서 프로브에 소닉에너지를 인가하는 단계(S23)로 구성되며, 여기서, 프로브의 평면상 이동은 웨이퍼의 중앙부와 가장자리 사이를 이동한다.As described above, the method of cleaning the wafer using the megasonic cleaning apparatus includes the steps of fixing and supporting the wafer (S21), supplying the cleaning liquid to the wafer (S22), and separating the plane from the top surface of the wafer by about 1 to 3 mm. Step S23 is applied to the probe while moving up, the planar movement of the probe is moved between the center and the edge of the wafer.

이러한 구조 및 작용을 갖는 메가소닉 세정장치에 의하면, 종래의 회전방식 등의 물리적 수단에 의하여는 원활한 제거가 곤란한 화학적 파티클의 제거를 용이하게 할 수 있으며, 이를통해 후속공정의 원활한 진행과 수율을 크게 향상시킬 수 있다. 또한, 웨이퍼를 낱장으로 처리하고 탱크 내에서 세정이 완료되므로, 세정의 효과가 크게 증대된다.According to the megasonic cleaning apparatus having such a structure and action, it is possible to easily remove chemical particles that are difficult to remove smoothly by physical means such as a conventional rotation method, thereby greatly increasing the smooth progress and yield of subsequent processes. Can be improved. In addition, since the wafer is processed in sheets and cleaning is completed in the tank, the effect of cleaning is greatly increased.

도1은 본 발명에 따른 메가소닉 세정장치의 단면구성도이다.1 is a cross-sectional view of a megasonic cleaning device according to the present invention.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 --Explanation of symbols for the main parts of the drawings-

100: 탱크 102: 슬롯100: tank 102: slot

110: 샤프트 112: 모터110: shaft 112: motor

114: 웨이퍼지지대 114a: 환형림114: wafer support 114a: annular rim

114b: 스포크 114c: 허브114b: spoke 114c: hub

120: 프로브지지대 122: 프로브120: probe support 122: probe

130: 웨이퍼 140, 142: 제1 및 제2노즐130: wafer 140, 142: first and second nozzles

150: 드레인라인150: drain line

Claims (5)

웨이퍼를 세정하는 세정장치에 있어서,In the cleaning apparatus for cleaning a wafer, 웨이퍼를 지지 및 회전시키는 웨이퍼지지수단;Wafer support means for supporting and rotating the wafer; 웨이퍼 상에 세정액을 공급하는 노즐; 및A nozzle for supplying a cleaning liquid onto the wafer; And 상기 웨이퍼지지수단의 상부에서 웨이퍼의 일면과 소정간격을 유지하면서 평면상으로 이동하며, 상기 노즐에서 세정액이 공급될 때 세정액 및 웨이퍼에 소닉에너지를 인가하는 프로브를 포함하는 것을 특징으로 하는 메가소닉 프로브를 갖는 세정장치.A megasonic probe, comprising: a probe that moves in a plane while maintaining a predetermined distance from one surface of the wafer at an upper portion of the wafer support means, and applies a sonic energy to the cleaning liquid and the wafer when the cleaning liquid is supplied from the nozzle Washing apparatus having a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 프로브는 상기 웨이퍼 상에서 1mm ∼ 3mm 의 이격된 간격을 갖는 것을 특징으로 하는 메가소닉 프로브를 갖는 세정장치.The probe has a megasonic probe, characterized in that having a spaced interval of 1mm ~ 3mm on the wafer. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 프로브는The method of claim 1 or 2, wherein the probe is 상기 웨이퍼의 중앙부까지 이동할 수 있는 정도의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 메가소닉 프로브를 갖는 세정장치.Cleaning apparatus having a megasonic probe characterized in that it has a length enough to move to the center of the wafer. 웨이퍼를 지지고정하는 단계;Supporting and fixing a wafer; 상기 웨이퍼에 세정액을 공급하는 단계; 및Supplying a cleaning liquid to the wafer; And 상기 웨이퍼의 상부면과 소정간격 이격되어 평면상으로 이동하는 프로브에 소닉에너지를 인가하면서 상기 웨이퍼의 중앙부까지 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 메가소닉 세정방법.And moving to a center portion of the wafer while applying sonic energy to a probe moving in a plane spaced apart from the upper surface of the wafer by a predetermined distance. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 웨이퍼의 상부면과 상기 프로브의 간격은 1mm ∼ 3mm 인 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 메가소닉 세정방법.Megasonic cleaning method of the wafer, characterized in that the gap between the upper surface of the wafer and the probe is 1mm ~ 3mm.
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