KR20070006286A - 웨이퍼 세정 장치 - Google Patents

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KR20070006286A
KR20070006286A KR1020050061480A KR20050061480A KR20070006286A KR 20070006286 A KR20070006286 A KR 20070006286A KR 1020050061480 A KR1020050061480 A KR 1020050061480A KR 20050061480 A KR20050061480 A KR 20050061480A KR 20070006286 A KR20070006286 A KR 20070006286A
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Abstract

반도체 웨이퍼를 세정하기 위한 세정 장치에서, 웨이퍼를 지지하고 회전시키기 위한 회전척이 구비된다. 상기 웨이퍼의 상부면과 접촉되는 제1 위치와 상기 상부면과 이격되는 제2 위치 사이를 이동하고, 상기 상부면과 접촉하여 상기 상부면에 흡착된 이물질을 제거하기 위한 브러시가 구비된다. 상기 브러시가 상기 제1 및 제2 위치 중 어느 위치에 있는 가를 검출하기 위한 검출부가 구비된다. 상기 검출 결과에 따라 상기 브러시가 상기 제1 위치에 있는 경우 상기 웨이퍼에 대한 세정 공정을 진행하고, 상기 브러시가 상기 제2 위치에 있는 경우 상기 세정 공정을 중단시키기 위한 제어부가 구비된다. 따라서, 상기 브러시가 상기 웨이퍼의 상부면과 접촉되지 않은 경우 상기 제어부는 세정 공정을 중단시킴으로써, 상기 브러시의 구동이 불량한 상태에서 상기 세정 공정을 진행하는 경우에 발생되는 상기 웨이퍼의 결함을 방지할 수 있다.

Description

웨이퍼 세정 장치{APPARATUS OF CLEANING A WAFER}
도 1은 종래 기술에 따른 웨이퍼 세정 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 세정 장치 110 : 회전척
112 : 제1 구동부 120 : 브러시
122 : 제2 구동부 124 : 제3 구동부
130 : 검출부 130a : 발광유닛
130b : 수광유닛 140 : 제어부
150 : 세정액 공급부 150a : 분사 노즐
150b : 세정액 수용유닛 150c : 초음파 발진기
W : 웨이퍼
본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 브러시를 사용하여 웨이퍼를 세정하는 웨이퍼 세정 장치에 관한 것이다.
반도체 소자는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘 웨이퍼 상에 전기적인 회로를 형성하는 팹(fabrication; 'FAB') 공정과, 상기 팹 공정에서 형성된 반도체 소자의 전기적인 특성을 검사하는 공정과, 상기 반도체 소자를 각각 에폭시 수지로 봉지하고 개별화시키기 위한 패키지 조립 공정을 통해 제조된다.
상기 팹 공정은 반도체 기판 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 상기 막을 평탄화하기 위한 화학적 기계적 연마 공정과, 상기 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 막을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정과, 반도체 기판의 소정 영역에 특정 이온을 주입하기 위한 이온 주입 공정과, 반도체 기판 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정과, 상기 막 또는 패턴이 형성된 반도체 기판의 표면을 검사하기 위한 검사 공정 등을 포함한다.
상기 반도체 소자 제조 공정이 진행되는 동안에, 웨이퍼의 표면에는 화합물 또는 분진 등과 같은 이물질이 잔재하게 된다. 때문에, 상기 반도체 소자의 품질을 향상시키기 위해서는 세정 공정을 통해 웨이퍼 표면에 잔재하는 이물질을 완전히 제거하여야 한다.
이에 따라, 상기 웨이퍼의 표면을 손상하지 않고 상기 웨이퍼 상의 이물질을 완전히 세정하기 위한 다양한 세정 방법 및 세정 장치들이 도입되고 있다. 상기 웨이퍼의 세정은 건식 세정 또는 습식 세정에 의해 주로 이루어지는데, 최근에는 세 정액 및 브러시를 도입한 스핀 스크러버 방식의 물리적 세정으로 파티클을 제거함으로써 웨이퍼의 세정을 극대화하고 있다.
도 1은 종래 세정 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다. 도 1의 세정 장치는 스핀 스크러버 방식에 의한 세정 장치를 설명한다.
도 1을 참조하면, 세정 공정을 수행하기 위한 웨이퍼(W)를 지지하고, 상기 지지된 웨이퍼(W)를 회전시키기 위한 회전척(20)이 구비된다. 상기 웨이퍼(W)의 상부로 세정액을 분사하는 세정액 공급부(40)가 구비된다. 상기 웨이퍼(W)의 상부면과 접촉되는 브러시(30)가 구비된다. 상기 브러시(14)의 동작 상태를 감지하기 위한 감지부(50)가 구비된다.
상기 브러시(30)는 상기 회전하는 웨이퍼(W)에 대해 사선 방향으로 운동하게 된다. 이때, 상기 웨이퍼(W) 상에 세정액이 공급되면서 상기 회전척(20)을 회전시켜 상기 웨이퍼(W)의 표면에 수막을 형성하고, 상기 웨이퍼(W)의 표면으로 브러시를 도입하여 상기 브러시(30)로 상기 형성된 수막을 쓸어내림으로서 상기 웨이퍼(W)의 표면을 세정한다. 여기서, 상기 감지부(50)는 상기 브러시(30)가 상기 웨이퍼의 표면과 접촉된 제1 위치와 상기 웨이퍼의 표면으로부터 이격된 제2 위치 중 어느 위치에 있는가를 검출한다.
하지만, 상기와 같은 종래 웨이퍼 세정 장치(10)에서 상기 감지부(50)는 상기 브러시(30)가 상기 제1 및 제2 위치 중 어느 위치에 있는가를 단순히 검출한다. 그리하여, 상기 세정 공정을 수행하기 위해 상기 브러시(30)가 상기 제1 위치로 이동되지 않은 경우에도 상기 감지부(50)는 상기 브러시(30)가 상기 제2 위치에 있다 는 것만을 감지하고, 상기 세정 장치(10)는 상기 세정 공정을 진행하게 된다.
이에 따라, 상기 브러시(30)가 상기 제1 위치로 이동하여 상기 웨이퍼(W)의 상부면과 접촉되지 않은 상태에서 상기 세정 공정이 진행됨으로써, 상기 세정 공정이 완료된 경우에도 상기 웨이퍼(W)의 표면에 파티클 등의 이물질이 여전히 잔재하게 되는 문제점이 발생한다.
따라서, 상기 세정 공정에 따라 상기 브러시(30)의 구동 상태가 불량한 경우 상기 세정 공정을 중단시킬 수 있도록 상기 세정 장치(10)의 구조를 개선할 필요가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 웨이퍼에 대한 브러시의 위치에 따라 세정 공정을 제어할 수 있는 개선된 구조를 갖는 웨이퍼의 세정 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치는, 웨이퍼를 지지하고 회전시키기 위한 회전척과, 상기 웨이퍼의 상부면과 접촉되는 제1 위치와 상기 상부면과 이격되는 제2 위치 사이를 이동하고 상기 상부면과 접촉하여 상기 상부면에 흡착된 이물질을 제거하기 위한 브러시와, 상기 브러시가 상기 제1 및 제2 위치 중 어느 위치에 있는 가를 검출하기 위한 검출부와, 상기 검출 결과에 따라 상기 브러시가 상기 제1 위치에 있는 경우 상기 웨이퍼에 대한 세정 공정을 진행하고 상기 브러시가 상기 제2 위치에 있는 경우 상기 세정 공정을 중단시키기 위한 제어부를 포함한다.
여기서, 상기 검출부는 상기 제1 위치를 향해 상기 웨이퍼와 평행하게 광을 조사하는 발광유닛과, 상기 발광부와 마주보게 배치되고 상기 조사된 광의 검출 여부에 따라 상기 브러시의 위치를 검출하기 위한 수광유닛을 포함한다.
또한, 상기 제어부에 의해 상기 세정 공정이 중단되는 경우 상기 제어부로부터 신호를 입력받아 알람(alarm)을 발생시키기 위한 알람부를 더 포함한다.
또한, 상기 브러시를 상기 제1 및 제2 위치 사이로 이동시키기 위한 구동력을 제공하는 제1 구동부와, 상기 브러시를 수평 및 회전 운동시키기 위한 구동력을 제공하는 제2 구동부를 더 포함한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회전척 상에 상기 웨이퍼가 놓여졌을 때 상기 브러시가 상기 웨이퍼의 상부면과 접촉되지 않은 경우 상기 제어부는 상기 세정 공정을 중단시킴으로써, 상기 브러시의 구동이 불량한 상태에서 상기 세정 공정을 진행하는 경우에 발생되는 상기 웨이퍼의 결함을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치(100)는 크게 웨이퍼(W)를 지지하고 회전시키기 위한 회전척(110)과, 상기 회전척(110)을 구동시키기 위한 제1 구동부(112)와, 상기 웨이퍼(W)의 상부면에 흡착된 이물질을 제거하기 위한 브러시(120)와, 상기 브러시(120)를 구동시키기 위한 제2 구동부(122) 및 제3 구동부(124)와, 상기 브러시(120)의 위치를 검출하기 위한 검출부(130)와, 상기 브러시(120)의 위치에 따라 세정 공정을 제어하기 위한 제어부(140)와, 상기 브러시(120)의 구동이 불량한 경우 알람을 발생시키기 위한 알람부(160)와, 상기 웨이퍼(W)의 상부면으로 세정액을 공급하기 위한 세정액 공급부(150)를 포함한다.
상기 회전척(110)은 상부에 웨이퍼(W)가 놓여지는 평탄면이 구비되고, 상기 평탄면의 중심을 축으로 회전을 수행하도록 구비된다. 상기 평탄면은 상기 웨이퍼(W)의 지름보다 작은 원의 형태를 갖는다. 여기서, 상기 회전척(110)의 평탄면은 상기 웨이퍼(W)를 진공으로 흡착하여 상기 웨이퍼(W)를 지지한다.
상기 제1 구동부(112)는 상기 회전척(110)을 회전시키기 위한 회전력을 상기 회전척(110)에 제공한다.
상기 브러시(120)는 상기 회전척(110)에 의해 지지된 상기 웨이퍼(W)의 상부면과 접촉되는 제1 위치와 상기 웨이퍼(W)의 상부면과 이격되는 제2 위치 사이를 이동하고, 상기 웨이퍼(W)의 상부면과 접촉하여 상기 웨이퍼(W)의 상부면에 흡착된 이물질을 제거하도록 구비된다. 여기서, 상기 브러시(120)는 롤러, 원형 등의 형상을 가질 수 있고, 상기 브러시(120)의 크기는 상기 웨이퍼(W)의 직경보다 크거나 작을 수 있다. 상기 브러시(120)는 상기 제2 구동부(122) 및 상기 제3 구동부(124)와 연결된다.
상기 제2 구동부(122)는 상기 브러시(120)를 상기 제1 위치 및 제2 위치 사 이로 이동시키기 위한 구동력을 상기 브러시(120)에 제공하고, 상기 제3 구동부(124)는 상기 브러시(120)를 수평 및 회전 운동시키기 위한 구동력을 상기 브러시(120)에 제공한다.
이에 따라, 상기 브러시(120)는 상기 회전하는 웨이퍼(W)에 대해 사선 방향으로 운동하게 됨으로써 상기 웨이퍼(W)의 상부면 전체에 걸쳐 세정을 수행하게 된다. 또한, 상기 브러시(120)의 회전에 의해 상기 웨이퍼(W)의 상부면에 탈착된 오염물이 상기 브러시(120)로 재부착되는 것을 방지할 수 있다.
상기 검출부(130)는 상기 브러시(120)가 상기 제1 및 제2 위치 중 어느 위치에 있는 가를 검출한다. 상기 검출부(130)는 상기 브러시(120)의 위치를 검출할 수 있는 다양한 구성을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 검출부(130)는 상기 제1 위치를 향해 상기 웨이퍼(W)와 평행하게 광을 조사하는 발광유닛(130a)과, 상기 발광유닛(130a)과 마주보게 배치되고 상기 조사된 광의 검출 여부에 따라 상기 브러시(120)의 위치를 검출하기 위한 수광유닛(130b)을 포함하는 구성을 가질 수 있다.
이에 따라, 상기 발광유닛(130a)에서 조사된 광이 상기 수광유닛(130b)에서 검출된 경우에는 상기 브러시(120)는 상기 제2 위치에 있는 것으로 검출되고, 상기 조사된 광이 상기 수광유닛(130b)에서 검출되지 않는 경우에는 상기 브러시(120)는 상기 제1 위치에 있는 것으로 검출된다.
상기 제어부(140)는 상기 검출부(130)에 의해 검출된 결과에 따라 상기 브러시(120)가 상기 제1 위치에 있는 경우에는 상기 웨이퍼(W)에 대한 세정 공정을 진 행한다. 구체적으로, 상기 회전척(110) 상에 상기 웨이퍼(W)가 놓여졌을 때 상기 브러시(120)가 상기 웨이퍼(W)의 상부면과 접촉된 경우에는 상기 세정 장치(100)는 상기 웨이퍼(W)에 대한 세정 공정을 수행한다.
이에 반해, 상기 회전척(110) 상에 상기 웨이퍼(W)가 놓여졌을 때 상기 브러시(120)가 상기 웨이퍼(W)의 상부면으로부터 이격된 위치에 있는 경우에는 상기 제어부(140)는 상기 웨이퍼(W)에 대한 세정 공정을 중단시킨다.
따라서, 본 실시예에 따른 세정 장치(100)는 상기 웨이퍼(W)에 대한 세정 공정을 수행하는 과정에서 상기 브러시(120)가 정상적으로 구동하지 않는 경우에는 상기 제어부(140)에 의해 상기 세정 공정이 중단되도록 구성됨으로써, 상기 브러시(120)의 구동 불량에 따른 상기 웨이퍼(W)의 결함을 방지할 수 있다.
구체적으로, 상기 회전척(110) 상에 상기 웨이퍼(W)가 놓여졌을 때 상기 브러시(120)가 상기 제1 위치로 이동하지 않는 경우, 종래에는 계속해서 상기 세정 공정을 진행하고 상기 세정 공정이 종료된 경우에도 상기 웨이퍼(W)의 상부면에 흡착된 이물질이 그대로 잔재하였다. 그러나, 본 실시예에 따른 세정 장치(100)는 상기와 같은 경우 상기 제어부(140)가 상기 웨이퍼(W)에 대한 세정 공정을 중단시키고, 상기 브러시(120)가 수리된 이후에 상기 세정 공정이 다시 진행됨으로써 종래와 같이 상기 웨이퍼(W) 상부면에 이물질이 잔재하는 것을 방지할 수 있다.
상기 알람부(160)는 상기와 같이 브러시(120)의 구동 불량에 따라 상기 제어부(140)에 의해 상기 세정 공정이 중단되는 경우 상기 제어부(140)로부터 상기 세정 장치(100)에 에러가 발생하였다는 신호를 입력받은 즉시 알람(alarm)을 발생시 킨다. 상기 알람은 경보음 또는 발광 램프일 수 있다. 이와 같이 알람이 발생하면, 작업자는 점검, 수리 등의 후속 조치를 취할 수 있다.
상기 세정액 공급부(150)는 상기 세정액을 수용하기 위한 세정액 수용유닛(150b)과, 상기 웨이퍼(W)의 상부를 향하여 설치되는 분사 노즐(150a)을 포함하며, 상기 분사 노즐(150a)을 통해 상기 세정액 수용유닛(150b)에 담겨있는 상기 세정액을 상기 웨이퍼(W)의 상부면으로 분사한다. 상기 세정액 수용유닛(150b)에 초음파 발진기(150c)를 더 구비하여 상기 세정액에 초음파를 발진시킴으로서 세정 효과를 더 높일 수 있다.
이에 따라, 상기 세정액에 의해 상기 웨이퍼(W)의 상부면에 형성된 수막을 상기 브러시(120)로 쓸어내림으로서 상기 웨이퍼(W)의 상부면을 손상시키지 않고 상기 웨이퍼(W)를 세정할 수 있다.
도시되지 않았지만, 상기 웨이퍼(W)의 측면을 세정하기 위한 제2 브러시가 상기 웨이퍼의 측면으로부터 소정 간격 이격되어 설치될 수 있다.
상기 제2 브러시는 상기 웨이퍼(W)의 측면과 실질적으로 동일한 형상을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 제2 브러시는 상기 웨이퍼(W)의 측면에 대향하는 부위에 소정의 홈이 구비되는 형태가 된다.
여기서, 상기 제2 브러시와 연결되어 상기 제2 브러시의 중심을 축으로 상기 제2 브러시를 회전시키는 제4 구동부가 구비될 수 있다. 상기 제2 브러시가 회전함에 따라 상기 제2 브러시로 파티클들이 재부착되는 것을 방지할 수 있다.
또한 도시되지 않았지만, 상기 웨이퍼(W)의 측면부로 세정액을 분사하는 제2 세정액 공급부가 구비될 수 있다. 상기 제2 세정액 공급부는 제2 세정액 수용유닛과 상기 제2 세정액 수용유닛에 담겨있는 세정액을 분사하기 위한 제2 분사 노즐을 포함할 수 있다. 그리고 상기 제2 세정액 수용유닛에 담겨있는 세정액에 초음파를 발진시키기 위한 제2 초음파 발진기가 더 포함될 수 있다. 상기 제2 분사 노즐은 상기 제2 브러시가 도입되어 있는 상기 웨이퍼(W)의 측면으로 소정각을 갖고 상기 세정액이 분사되도록 설치되는 것이 바람직하다.
이하, 본 실시예에 따른 구성 요소들의 작용을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
상기 웨이퍼(W)의 이면을 회전척(110)의 상부면에 흡착하고, 상기 웨이퍼(W)를 회전시킨다. 상기 웨이퍼(W)는 상기 웨이퍼(W)의 중심과 상기 회전척(110)의 중심축이 서로 일직선 상에 놓여진다.
여기서, 상기 회전척(110) 상에 상기 웨이퍼(W)가 놓여졌을 때 상기 웨이퍼(W)에 대한 세정 공정을 수행하기 위해 상기 브러시(120)가 상기 웨이퍼(W)와 접촉되도록 상기 제2 구동부(122)는 상기 브러시(120)를 상기 제1 위치로 이동시킨다.
이때, 상기 브러시(120)가 상기 제1 위치로 이동하지 않는 경우에는 상기 제어부(140)는 상기 세정 공정을 중단시키고, 동시에 상기 알람부(160)는 알람을 일으킨다.
이에 따라, 상기 웨이퍼(W)는 상기 웨이퍼(W)의 중심을 축으로 회전한다.
상기 브러시(120)가 상기 제1 위치로 이동하면, 상기 웨이퍼(W)의 상부면으로 세정액을 분사하여 상기 웨이퍼(W)의 상부면을 세정한다
구체적으로, 상기 세정액이 상기 웨이퍼(W)의 상부면에 분사되면 상기 웨이퍼(W)의 상부면에 수막이 형성되고, 상기 브러시(120)가 상기 수막을 쓸어 내림으로써 상기 웨이퍼(W)의 상부면을 세정한다.
이때, 상기 브러시(120)는 상기 웨이퍼(W)의 가장자리와 중심으로 직선 왕복 운동을 수행한다. 그리고, 상기 브러시(120)의 중심을 축으로 회전한다. 따라서 상기 회전하는 웨이퍼(W)에 대해 상기 브러시(120)는 나선 방향으로 운동하게 되어 상기 웨이퍼(W)의 상부면 전체를 세정하게 된다. 이때, 상기 브러시(120)가 회전함으로써 상기 브러시(120)에 오염물이 재부착되는 것을 방지한다.
상기 웨이퍼(W)에 대한 세정 공정이 종료된 경우에는 상기 제2 구동부(122)는 상기 브러시(120)를 상기 제2 위치로 이동시킨다.
상기와 같이, 상기 웨이퍼(W)에 대한 세정 공정을 수행함에 있어, 상기 브러시(120)가 정상적으로 작동하지 않는 경우, 상기 제어부(140)에 의해 상기 세정 공정은 중단된다. 그리하여, 상기 브러시(120)가 구동 불량일 때 상기 세정 공정이 계속해서 진행되는 것을 방지할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 회전척 상에 상기 웨이퍼가 놓여졌을 때 상기 브러시가 상기 웨이퍼의 상부면과 접촉되지 않은 경우 상기 제어부는 상기 세정 공정을 중단시킨다.
이와 동시에, 상기 알람부는 알람을 발생시킴으로써 작업자에게 주의를 환기시킨다. 이에 따라, 작업자는 시스템을 점검, 수리하게 된다.
따라서, 상기 브러시의 구동이 불량한 상태에서 상기 세정 공정을 진행하는 경우에 발생되는 상기 웨이퍼의 결함을 방지할 수 있다.
상기에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

  1. 웨이퍼를 지지하고 회전시키기 위한 회전척;
    상기 웨이퍼의 상부면과 접촉되는 제1 위치와 상기 상부면과 이격되는 제2 위치 사이를 이동하고, 상기 상부면과 접촉하여 상기 상부면에 흡착된 이물질을 제거하기 위한 브러시;
    상기 브러시가 상기 제1 및 제2 위치 중 어느 위치에 있는 가를 검출하기 위한 검출부;
    상기 검출 결과에 따라 상기 브러시가 상기 제1 위치에 있는 경우 상기 웨이퍼에 대한 세정 공정을 진행하고, 상기 브러시가 상기 제2 위치에 있는 경우 상기 세정 공정을 중단시키기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 검출부는 상기 제1 위치를 향해 상기 웨이퍼와 평행하게 광을 조사하는 발광유닛과, 상기 발광유닛과 마주보게 배치되고 상기 조사된 광의 검출 여부에 따라 상기 브러시의 위치를 검출하기 위한 수광유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어부에 의해 상기 세정 공정이 중단되는 경우 상기 제어부로부터 신호를 입력받아 알람(alarm)을 발생시키기 위한 알람부를 더 포함하 는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 브러시를 상기 제1 및 제2 위치 사이로 이동시키기 위한 구동력을 제공하는 제1 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 브러시를 수평 및 회전 운동시키기 위한 구동력을 제공하는 제2 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20240020856A (ko) * 2022-08-09 2024-02-16 사이언테크 코포레이션 단일 웨이퍼 습식 제작 장치 및 이상 처리 방법

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