KR20050047147A - 웨이퍼 세정 장치 - Google Patents

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신명환
남창현
이승건
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Abstract

웨이퍼 세정 장치는 웨이퍼를 지지함과 아울러 웨이퍼를 회전시키는 구동 유닛을 포함한다. 구동 유닛은 웨이퍼의 측면을 따라 배치되어 웨이퍼의 측면과 밀착되는 스핀 롤러들을 포함한다. 웨이퍼의 상부에 제 1 세정 헤드가 배치되고, 웨이퍼의 하부에 제 2 세정 헤드가 배치된다. 제 1 및 제 2 세정 헤드에는 웨이퍼의 표면으로 세정액을 분사하는 세정액 노즐과, 세정액이 분사된 웨이퍼의 표면을 쓸어내리는 브러시가 설치된다. 제 1 및 제 2 세정 헤드는 긴 바 형태를 갖는다. 브러시는 제 1 및 제 2 세정 헤드의 밑면 양측을 따라 배치된다. 세정액 노즐은 브러시 사이의 제 1 및 제 2 세정 헤드 밑면에 배치된다. 브러시와 세정액 노즐이 세정 헤드에 일체로 구비됨으로써, 브러싱 동작과 세정액 분사 동작이 동시에 이루어지게 된다. 세정 헤드는 웨이퍼의 상하부 각각에 배치됨으로써, 웨이퍼를 반전시키지 않고도 웨이퍼의 전면과 배면을 동시에 세정할 수가 있게 된다.

Description

웨이퍼 세정 장치{APPARATUS FOR CLEANING A WAFER}
본 발명은 웨이퍼 세정 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 브러시를 사용하여 웨이퍼를 세정하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자의 제조 공정이 진행되는 동안에, 웨이퍼의 표면에는 화합물 또는 분진 등과 같은 파티클이 잔재하게 된다. 반도체 소자의 품질을 향상시키기 위하여, 세정 공정을 통해 웨이퍼의 표면에 잔재하는 파티클을 완전히 제거해야 된다. 웨이퍼의 표면을 손상시키지 않고 웨이퍼 상의 파티클을 완전히 제거하기 위한 다양한 세정 장치들이 연구되고 있다. 웨이퍼의 세정은 건식 세정 또는 습식 세정에 의해 주로 이루어진다. 최근에는 세정액과 브러시를 이용한 스핀 스크러버(spin scrubber) 방식의 물리적인 이물질 제거를 수행하여 웨이퍼 세정 효율을 극대화하고 있다.
도 1은 종래의 웨이퍼 세정 장치를 나타낸 정면도이다. 도 1을 참조로, 웨이퍼(W)는 척(16) 상에 안치된다. 척(16)은 회전축(10)에 연결되어 회전된다. 세정액을 웨이퍼(W) 표면으로 분사하는 세정액 노즐(12)이 웨이퍼(W) 상에 근접하게 배치된다. 또한, 브러시(14)가 웨이퍼(W) 상에 근접하게 배치된다.
웨이퍼(W)가 회전하고 있는 상태에서, 세정액 노즐(12)로부터 세정액이 웨이퍼(W) 표면에 분사된다. 웨이퍼(W) 표면에는 세정액에 의한 얇은 수막이 형성된다. 브러시(14)가 수막을 쓸어내림으로써, 웨이퍼(W) 상의 파티클이 제거된다.
그러나, 종래의 웨이퍼 세정 장치는 세정액 노즐(12)과 브러시(14)가 별도로 이루어져 있다. 따라서, 세정액을 공급하는 공정과 브러싱 공정이 별도로 이루어지게 되어, 세정 효율이 낮은 문제점이 있다.
또한, 브러시(14)는 웨이퍼(W)와 접촉하는 면적이 절대적으로 좁다. 브러시(14)는 회전하고 있는 웨이퍼(W) 표면을 따라 이동해야만, 웨이퍼(W)의 전체 표면과 접촉할 수가 있게 된다. 결국, 세정 시간이 많이 소요된다는 문제점도 있다.
더욱이, 파티클은 웨이퍼(W)의 표면 뿐만 아니라 배면에도 묻을 가능성도 높다. 종래의 웨이퍼 세정 장치는 웨이퍼(W)의 일면만 세정할 수 있는 구조를 갖는다. 따라서, 웨이퍼(W)의 배면에 묻은 파티클을 제거하기 위해서는, 웨이퍼(W)를 반전시킬 수밖에 없다. 웨이퍼(W)의 반전은 별도의 반전 기구를 이용해야만 하므로, 세정 공정이 복잡해지고 세정 시간도 길어질 수밖에 없다.
본 발명의 제 1 목적은 세정액 공급과 동시에 브러싱 동작이 이루어지도록 할 수 있는 웨이퍼 세정 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 제 2 목적은 웨이퍼와 접촉하는 면적이 확장된 브러시를 갖는 웨이퍼 세정 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 제 3 목적은 웨이퍼를 반전시키지 않고도 웨이퍼의 전면과 후면을 세정할 수 있는 웨이퍼 세정 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 제 1 및 제 2 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치는 웨이퍼를 지지함과 아울러 웨이퍼를 회전시키는 구동 유닛을 포함한다. 구동 유닛의 상부에 세정 헤드가 배치된다. 세정 헤드에는 구동 유닛 상에 안치된 웨이퍼의 표면으로 세정액을 분사하는 세정액 노즐과, 세정액이 분사된 웨이퍼의 표면을 쓸어내리는 브러시가 설치된다. 세정 헤드는 긴 바(bar) 형태를 갖는다. 브러시는 세정 헤드의 밑면 양측을 따라 배치된다. 세정액 노즐은 브러시 사이의 세정 헤드 밑면에 배치된다.
본 발명의 제 3 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치는 웨이퍼를 지지함과 아울러 웨이퍼를 회전시키는 구동 유닛을 포함한다. 구동 유닛은 웨이퍼의 측면을 따라 배치되어 웨이퍼의 측면과 밀착되는 스핀 롤러들을 포함한다. 웨이퍼의 상부에 제 1 세정 헤드가 배치되고, 웨이퍼의 하부에 제 2 세정 헤드가 배치된다. 제 1 및 제 2 세정 헤드에는 웨이퍼의 표면으로 세정액을 분사하는 세정액 노즐과, 세정액이 분사된 웨이퍼의 표면을 쓸어내리는 브러시가 설치된다. 제 1 및 제 2 세정 헤드는 긴 바(bar) 형태를 갖는다. 브러시는 제 1 및 제 2 세정 헤드의 밑면 양측을 따라 배치된다. 세정액 노즐은 브러시 사이의 제 1 및 제 2 세정 헤드 밑면에 배치된다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 브러시와 세정액 노즐이 세정 헤드에 일체로 구비됨으로써, 브러싱 동작과 세정액 분사 동작이 동시에 이루어지게 된다. 또한, 세정 헤드가 긴 바 형태를 갖게 됨으로써, 브러시가 웨이퍼에 접하는 면적이 대폭 확장된다. 특히, 세정 헤드는 웨이퍼의 상하부 각각에 배치됨으로써, 웨이퍼를 반전시키지 않고도 웨이퍼의 전면과 배면을 동시에 세정할 수가 있게 된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
실시예 1
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 웨이퍼 세정 장치를 나타낸 정면도이다.
도 2를 참조로, 본 실시예 1에 따른 웨이퍼 세정 장치(100)는 웨이퍼(W)를 지지함과 아울러 웨이퍼(W)를 회전시키는 구동 유닛을 포함한다. 구동 유닛은 웨이퍼(W)가 안치되는 척(110)을 포함한다. 척(110)은 웨이퍼(W)를 진공으로 흡착한다. 회전축(120)의 상단이 척(110)의 밑면 중심에 연결된다. 회전축(120)에 회전력을 부여하는 모터(130)가 회전축(120)의 하단에 연결된다.
지지대(140)가 척(110)의 측부에 배치된다. 웨이퍼(W) 표면의 파티클을 제거하기 위한 세정 헤드(150)가 지지대(140)에 설치된다. 세정 헤드(150)는 지지대(140)로부터 수평하게 연장되어 척(110) 상에 안치된 웨이퍼(W) 상부에 근접하게 배치된다.
도 3은 본 발명의 주요부인 세정 헤드의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 주요부인 세정 헤드의 저면도이다.
도 3 및 도 4를 참조로, 세정 헤드(150)는 긴 바 형상을 갖는다. 세정 헤드(150)의 길이는 척(110) 상에 안치되는 웨이퍼(W)의 반지름 길이와 대응한다. 긴 수용홈(152)이 세정 헤드(150)의 일측면으로부터 형성된다. 웨이퍼(W) 전면으로 세정액을 분사하는 다수개의 세정액 노즐(170)이 수용홈(152)에 수용된다. 각 세정액 노즐(170)로 세정액을 공급하기 위한 세정액 통로(151)가 세정 헤드(150)에 형성된다.
세정액 노즐(170)로부터 웨이퍼(W) 전면으로 분사된 세정액을 이용해서 웨이퍼(W)의 파티클을 제거하기 위한 브러시(160)가 세정 헤드(150)의 밑면 양측에 부착된다. 즉, 브러시(160)는 세정액 노즐(170)의 양측을 따라 2열로 배열된다. 세정 헤드(150)가 웨이퍼(W)의 반지름 길이와 대응하는 길이를 가지므로, 웨이퍼(W)에 브러시(160)가 접촉하는 폭도 웨이퍼(W)의 반지름 길이와 대응하게 된다. 따라서, 종래보다 브러시(160)가 웨이퍼(W)에 접촉하는 면적이 대폭 증가된다.
상기와 같이 구성되어서, 척(110) 상에 안치된 웨이퍼(W)는 모터(130)에 의해 회전하게 된다. 세정액 통로(151)를 통해서 세정액이 세정액 노즐(170)로 공급된다. 세정액 노즐(170)로부터 세정액이 웨이퍼(W)의 전면으로 분사된다. 이때, 웨이퍼(W)가 회전하고 있으므로, 세정액은 웨이퍼(W)의 전면에 골고루 분포된다.
이와 동시에, 브러시(160)가 회전하는 웨이퍼(W)의 전면과 접촉하면서, 세정액을 이용해서 웨이퍼(W)의 전면에 묻은 파티클을 쓸어내리게 된다. 이와 같이, 세정액을 분사하는 공정과 브러싱 공정이 동시에 수행되므로, 세정 효과가 대폭 향상된다.
실시예 2
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 웨이퍼 세정 장치를 나타낸 정면도이고, 도 6은 본 실시예 2의 주요부인 스핀 롤러의 배치 구조를 나타낸 평면도이다.
도 5 및 도 6을 참조로, 실시예 1에 따른 세정 헤드 2개가 본 실시예 2에 따른 웨이퍼 세정 장치(200)에 구비된다. 제 1 세정 헤드(250)는 웨이퍼(W)의 상부에 배치되고, 제 2 세정 헤드(260)는 웨이퍼(W)의 하부에 배치된다. 제 1 및 제 2 세정 헤드(250,260)는 전술된 바와 같이, 세정액 노즐(미도시)과 브러시(251,261)를 갖는다. 특히, 제 2 세정 헤드(260)의 브러시(261)는 웨이퍼(W)의 배면을 세정하기 위해, 제 2 세정 헤드(260)의 상면에 배치된다.
본 실시예 2에서는, 제 1 및 제 2 세정 헤드(250,260)로 웨이퍼(W)의 전면과 배면을 동시에 세정하게 된다. 따라서, 실시예 1에서와 같이, 웨이퍼(W)의 밑면 중앙부를 척에 안치시킬 수가 없다. 따라서, 웨이퍼(W)의 측면을 지지하면서 웨이퍼(W)를 회전시키는 구동 유닛이 본 실시예 2에 따른 웨이퍼 세정 장치(200)에 구비된다.
구동 유닛은 웨이퍼(W)의 측면을 지지하는 다수개의 스핀 롤러(210)를 포함한다. 스핀 롤러(210)는 상부면에 돌출 형성된 단차부(211)를 갖는다. 단차부(211)에 의해 스핀 롤러(210)의 상부면 가장자리에는 자연적으로 단차면(212)이 형성된다. 웨이퍼(W)는 단차면(212) 상에 안치되어 지지를 받고, 단차부(211)의 측면에 밀착된다. 각 스핀 롤러(210)는 회전축(220)에 의해 모터(230)에 연결된다.
상기와 같이 구성되어서, 웨이퍼(W)의 측면 하부가 스핀 롤러(210)의 단차면(212) 상에 안치된다. 또한, 웨이퍼(W)의 측면은 스핀 롤러(210)의 단차부(211) 측벽에 밀착된다. 모터(230)에 의해 스핀 롤러(210)들이 동일한 방향으로 회전한다. 따라서, 스핀 롤러(210)에 밀착된 웨이퍼(W)는 스핀 롤러(210)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전하게 된다.
이러한 상태에서, 제 1 및 제 2 세정 헤드(250,260)의 세정액 노즐들로부터 웨이퍼(W)의 전면과 후면으로 세정액이 분사된다. 이와 동시에, 제 1 및 제 2 세정 헤드(250,261)의 각 브러시(251,261)들이 웨이퍼(W)의 전면과 후면을 동시에 쓸어내림으로써, 웨이퍼(W)의 전면과 후면에 묻은 파티클을 동시에 제거하게 된다.
제 1 및 제 2 세정 헤드(250,260)는 웨이퍼(W)의 반지름 길이와 대응하는 길이를 가지므로, 웨이퍼(W)가 1회전하게 되면, 웨이퍼(W)의 전면과 후면 전체를 상하 브러시(251,261)가 쓸어내릴 수가 있게 된다. 세정 조건에 따라, 웨이퍼(W)의 회전수를 적당하게 조절하여, 세정 시간을 관리할 수 있을 것이다.
한편, 본 실시예 2에 따른 구동 유닛을 실시예 1에 따른 웨이퍼 세정 장치(100)에 적용할 수도 있을 것이다. 실시예 1에 따른 웨이퍼 세정 장치(100)는 하나의 세정 헤드(150)만으로 웨이퍼(W)의 전면만을 세정하는 방식이므로, 척(110)으로 웨이퍼(W)를 지지해도 무방하지만, 실시예 2에 따른 구동 유닛을 적용해도 실질적으로 동일한 세정 효과를 발휘할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 브러시와 세정액 노즐이 세정 헤드에 일체로 구비됨으로써, 브러싱 동작과 세정액 분사 동작이 동시에 이루어지게 된다. 따라서, 웨이퍼의 파티클 제거 효과가 향상된다.
또한, 세정 헤드가 긴 바 형태를 갖게 됨으로써, 브러시가 웨이퍼에 접하는 면적이 대폭 확장된다. 그러므로, 파티클 제거 시간을 단축할 수가 있다.
특히, 세정 헤드는 웨이퍼의 상하부 각각에 배치됨으로써, 웨이퍼를 반전시키지 않고도 웨이퍼의 전면과 배면을 동시에 세정할 수가 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 웨이퍼 세정 장치를 나타낸 정면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 세정 장치를 나타낸 정면도이다.
도 3은 본 실시예 1에 따른 세정 장치의 주요부인 세정 헤드의 단면도이다.
도 4는 본 실시예 1에 따른 세정 장치의 주요부인 세정 헤드의 저면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 세정 장치를 나타낸 정면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 세정 장치의 스핀 롤러의 배치 구조를 나타낸 평면도이다.
- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -
210 : 스핀 롤러 230 : 모터
250 : 제 1 세정 헤드 251,261 : 브러시
260 : 제 2 세정 헤드 170 : 세정액 노즐

Claims (6)

  1. 웨이퍼를 지지함과 아울러 상기 웨이퍼를 회전시키는 구동 유닛;
    상기 구동 유닛 상에 안치된 상기 웨이퍼의 반지름 방향을 따라 배치된 긴 바 형상을 갖고, 상기 웨이퍼의 반지름 방향과 대응하는 길이를 갖는 세정 헤드;
    상기 웨이퍼를 향하는 상기 세정 헤드의 일면 중앙에 설치되어, 상기 웨이퍼 상으로 세정액을 분사하는 세정액 노즐; 및
    상기 세정 헤드의 일면에 상기 세정액 노즐의 양측을 따라 설치되어, 상기 웨이퍼 상의 세정액을 쓸어내리는 브러시를 포함하는 웨이퍼 세정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 구동 유닛은
    상기 웨이퍼의 밑면 중앙부가 안치되는 척; 및
    상기 척을 회전시키는 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 구동 유닛은
    상기 웨이퍼의 측면을 따라 배치되어, 상기 웨이퍼의 측면과 밀착되는 단차부가 형성된 스핀 롤러들; 및
    상기 스핀 롤러들을 회전시키는 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 세정 헤드는 상기 웨이퍼의 상하부에 배치된 2개인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  5. 웨이퍼를 지지함과 아울러 상기 웨이퍼를 회전시키는 구동 유닛;
    상기 구동 유닛 상에 안치된 상기 웨이퍼의 상부에 배치되고, 상기 웨이퍼의 반지름 길이와 대응하는 길이를 갖는 제 1 세정 헤드;
    상기 구동 유닛 상에 안치된 상기 웨이퍼의 하부에 배치되고, 상기 웨이퍼의 반지름 길이와 대응하는 길이를 갖는 제 2 세정 헤드;
    상기 웨이퍼를 향하는 상기 제 1 및 제 2 세정 헤드의 일면 중앙에 설치되어, 상기 웨이퍼 상으로 세정액을 분사하는 세정액 노즐; 및
    상기 제 1 및 제 2 세정 헤드의 일면에 상기 세정액 노즐의 양측을 따라 설치되어, 상기 웨이퍼 상의 세정액을 쓸어내리는 브러시를 포함하는 웨이퍼 세정 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 구동 유닛은
    상기 웨이퍼의 측면을 따라 배치되어, 상기 웨이퍼의 측면과 밀착되는 단차부가 형성된 스핀 롤러들; 및
    상기 스핀 롤러들을 회전시키는 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
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