KR20080037839A - 웨이퍼 세정을 위한 브러쉬의 불순물 제거장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼의 세정을 위한 브러쉬에 존재하는 불순물을 제거하기 위한 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 브러쉬를 이용하여 웨이퍼 세정공정을 수행한 후 브러쉬에 잔존하는 불순물을 제거함으로써 웨이퍼 세정효과를 향상시키고 브러쉬의 교체주기를 늘릴 수 있는 웨이퍼 세정을 위한 브러쉬의 불순물 제거장치 및 그 방법을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

이를 구현하기 위한 본 발명은, 웨이퍼 연마 후 세정공정에서 웨이퍼 표면의 불순물을 제거하기 위해 웨이퍼 표면에 접촉되어 회전되는 브러쉬; 웨이퍼 표면의 세정 후 상기 브러쉬 표면에 존재하는 불순물을 제거하기 위해 세정수를 브러쉬 표면에 분사하기 위한 브러쉬세정수단; 을 포함하여 이루어진다.

웨이퍼, 연마, 세정, 브러쉬, 불순물

Description

웨이퍼 세정을 위한 브러쉬의 불순물 제거장치 및 그 방법{Particle removal appratus of the brush for wafer washing and the method thereof}

도 1은 브러시를 사용한 세정방법을 보여주는 개략도,

도 2는 본 발명의 일실시예인 브러쉬의 불순물 제거장치를 보여주는 개략도,

도 3은 본 발명의 브러쉬의 불순물 제거방법을 보여주는 흐름도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 브러쉬 100 : 브러쉬세정수단

110 : 매니폴드 111 : 분사노즐

본 발명은 웨이퍼의 세정을 위한 브러쉬에 존재하는 불순물을 제거하기 위한 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 브러쉬에 의한 웨이퍼 세정 후 브러쉬에 잔존하는 파티클과 같은 불순물로 인해 웨이퍼의 세정효과가 저하되는 것을 방지하기 위한 웨이퍼 세정을 위한 브러쉬의 불순물 제거장치 및 그 방법에 관 한 것이다.

반도체 장치의 집적도가 증가함에 따라, 이를 충족시키기 위한 연구가 다각도에서 진행되어 왔으며, 특히 다층 배선의 필요성이 점차 증대되었다. 다층 배선을 형성함에 있어서, 하부층의 배선과 상부층의 배선을 절연시키기 위한 층간 절연층의 역할은 대단히 중요하며, 이러한 층간 절연층의 평탄화는 후속으로 형성되는 상부층에 대한 포토리소그래피 공정에 있어서, 스텝퍼의 촛점심도에 영향을 주어서 마진이 좁아지는 원인이 되기 때문에 그 중요성이 더욱 강조되고 있다.

이러한 절연층을 평탄화하기 위한 방법 중 하나로 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 방법이 있는데, CMP 방법은 그 적용 분야가 급증하고 있는 것으로서, 연마 패드와 연마제를 이용하는 기계적인 방법과, 슬러리 용액 내의 화학 성분에 의하여 웨이퍼를 연마하는 화학적인 방법을 동시에 이용하는 화학적 기계적 평탄화 방법이 있다.

CMP 방법에서는 웨이퍼와 폴리싱 패드를 마찰시켜서 웨이퍼를 연마하며, 이 때 실질적으로 웨이퍼를 연마하기 위하여, 폴리싱 패드와 웨이퍼 사이에 실리카 또는 알루미나로 이루어지는 콜로이드 연마제와, 산화제 등의 화합물을 포함하는 슬러리를 공급한다. 이와 같은 연마제는 CMP 공정에서 없어서는 안될 중요한 성분으로서, 연마제의 입자 크기와 그 분포는 CMP 공정을 거친 후의 웨이퍼 표면 상태에 많은 영향을 미친다. 그러나, 슬러리 내에 포함된 콜로이드 연마제는 웨이퍼의 연마 공정이 진행되는 동안 서로 응집하는 경향이 있으며, 따라서 CMP 공정이 완료된 후에 연마제의 응집 결과로서 수 μm 이상의 사이즈를 갖도록 응집된 비교적 큰 입 자가 웨이퍼 표면에 다량으로 존재하게 되고, 이와 같이 응집된 연마제 입자들은 웨이퍼상에 스크래치(scratch)를 발생시키는 주 원인이 되기도 한다.

따라서, CMP 공정을 행한 후에는 그 후속 공정을 진행하기 전에 응집된 연마제 입자들을 제거하기 위하여 세정공정을 수행하는데, 브러시를 사용하는 스핀 스크러버(spin scrubber) 세정기술이 알려져 있다.

도 1은 브러시를 사용한 세정방법을 보여주는 개략도이다.

도 1을 참조하면, 스핀 스크러버 공정은, 회전하는 두 개의 롤러형 브러쉬(10) 사이에 웨이퍼(W)가 회전하며 통과되는 방식으로, 웨이퍼(W) 표면에 묻어 있는 파티클을 기계적으로 제거하는 기술이다.

그러나 종래의 세정공정에서는 브러쉬를 이용하여 웨이퍼 표면을 세정하더라도 브러쉬 표면에 파티클과 같은 불순물이 잔존하게 되고, 이와 같이 불순물이 잔존하는 브러쉬를 이용하여 웨이퍼 세정을 하게 되면 세정이 제대로 이루어지지 않거나 브러쉬의 수명단축으로 인해 교체주기가 빨라지는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 브러쉬를 이용하여 웨이퍼 세정공정을 수행한 후 브러쉬에 잔존하는 불순물을 제거함으로써 웨이퍼 세정효과를 향상시키고 브러쉬의 교체주기를 늘릴 수 있는 웨이퍼 세정을 위한 브러쉬의 불순물 제거장치 및 그 방법을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 웨이퍼 세정을 위한 브러쉬의 불순물 제거장치는, 웨이퍼 연마 후 세정공정에서 웨이퍼 표면의 불순물을 제거하기 위해 웨이퍼 표면에 접촉되어 회전되는 브러쉬; 웨이퍼 표면의 세정 후 상기 브러쉬 표면에 존재하는 불순물을 제거하기 위해 세정수를 브러쉬 표면에 분사하기 위한 브러쉬세정수단; 을 포함하여 이루어진다.

이 경우 상기 브러쉬세정수단은, 상기 세정수와 세정수를 가압하여 세정부재의 표면에 분사시키기 위한 가압기체가 혼합되는 매니폴드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편 본 발명의 웨이퍼 세정을 위한 브러쉬의 불순물 제거방법은, 웨이퍼의 표면을 연마하는 연마단계; 상기 웨이퍼 표면의 연마 후 웨이퍼 표면에 존재하는 불순물을 제거하기 위해 브러쉬를 회전시켜 세정하는 웨이퍼 세정단계; 상기 웨이퍼 세정 후 브러쉬에 존재하는 불순물을 세정하기 위해 브러쉬의 표면에 브러쉬세정수단으로부터 세정수가 분사되는 단계; 를 포함하여 이루어진다.

여기서 상기 세정수는 가압기체에 의해 소정의 압력으로 가압되어 브러쉬의 표면에 분사되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 브러쉬의 표면에 세정수가 분사되는 경우 상기 브러쉬는 회전되는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호 를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예인 브러쉬의 불순물 제거장치를 보여주는 개략도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 브러쉬 불순물 제거장치는, 웨이퍼 연마 후 세정공정에서 웨이퍼(W) 표면의 불순물을 제거하기 위해 웨이퍼(W) 표면에 접촉되어 회전되는 브러쉬(10), 웨이퍼 표면의 세정 후 상기 브러쉬(10) 표면에 존재하는 불순물을 제거하기 위해 세정수를 브러쉬(10) 표면에 분사하기 위한 브러쉬세정수단(100)이 구비된다.

본 실시예에서 상기 브러쉬(10)는 롤러형 브러쉬가 사용된 것으로 도시되어 있지만, 원반 모양의 브러쉬가 사용될 수 있음은 당업자에게 자명한 사실이다. 또한 브러쉬는 강모 또는 스펀지로 이루어질 수 있다.

상기 브러쉬세정수단(100)은, 순수공급부(도면에 미도시)로부터 공급되는 순수(DI Water)와 상기 순수를 가압하기 위한 가압기체공급원(도면에 미도시)으로부터 공급되는 가압기체가 혼합되는 매니폴드(110)를 포함한다.

상기 순수(DI Water)는 브러쉬가 마르지 않게 적셔주는 역할과 함께 브러쉬의 표면에 잔존하는 불순물을 세정하기 위한 것이고, 상기 가압기체는 순수(DI Water)에 소정의 압력을 인가하여 브러쉬의 표면에서 불순물 세정효과를 높이기 위한 것이다.

상기 가압기체로는 반도체 장비에 주로 사용되는 질소(N2)가스가 사용되는 것이 바람직하나, 먼지가 없는 깨끗한 기체라면 어느 것이든 사용 가능하다.

상기 매니폴드(110)는 순수공급부 및 가압기체공급원과 각각 배관으로 연결되어 있어 그 내부로 순수와 가압기체를 공급되고, 순수와 가압기체는 매니폴드(110)의 내부에서 혼합되어 매니폴드(110)의 분사노즐(111)을 통해 브러쉬의 표면에 분사된다.

상기 매니폴드(110)는 도 2에서는 브러쉬(10)의 상부에 위치하도록 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 브러쉬(10)의 형상 및 설치구조에 따라 브러쉬(10)의 측부에도 설치가능하다.

상기 브러쉬는 세정공정이 이루어지기 위해 도시되지 않은 회전수단에 의해 회전되도록 되어 있다.

도 3은 본 발명의 브러쉬의 불순물 제거방법을 보여주는 흐름도이다.

먼저, 폴리싱 패드와 웨이퍼 사이에 연마제와 슬러리를 공급하고 웨이퍼 표면을 폴리싱 패드와 마찰시켜 웨이퍼를 연마하는 연마공정이 행해진다(S201).

그러나 슬러리 내에 포함된 연마제는 웨이퍼의 연마 공정이 진행되는 동안 서로 응집하는 경향이 있고, 이와 같이 응집된 연마제 입자들은 웨이퍼 표면상에 스크래치(scratch)를 발생시키는 주 원인이 되므로 이를 제거할 필요가 있다.

따라서 연마공정이 행해진 후에는 세정공정이 이루어지는데(S203), 양면 스핀 스크러빙 공정에서는 브러쉬(brush)(10)를 이용하여 웨이퍼 표면의 파티클을 제거하는 공정으로서, 순수(DI Water) 또는 화학제를 이용한 세정을 실시한다.

세정공정은, 웨이퍼의 양면으로 브러쉬(10)가 접촉되고 상기 브러쉬(10)가 회전수단에 의해 회전함으로써 웨이퍼 표면의 파티클이 제거되는데, 이 때 제거된 파티클은 브러쉬(10)의 표면에 잔존하는 경우가 있다.

이렇게 브러쉬(10)의 표면에 잔존하는 파티클을 제거하기 위하여 브러쉬 세정공정을 실시한다(S205).

상기 브러쉬(10)의 세정은 순수(DI Water)와 같은 세정수를 브러쉬(10) 표면에 분사하여 이루어지는데, 세정의 효과를 높이기 위하여 질소(N2)와 같은 가압기체를 이용하여 세정수를 소정의 압력으로 가압하도록 하는 것이 바람직하다. 상기 세정수와 가압기체는 매니폴더(110)에서 혼합되어 브러쉬(10)의 표면에 분사된다.

이 경우 상기 브러쉬(10)의 원주표면에 전면적에 잔존하는 파티클을 효과적으로 제거하기 위하여 브러쉬(10)를 회전수단을 이용해 회전시키면서 세정수를 가압기체와 혼합하여 분사시키는 것이 바람직하다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 웨이퍼 세정을 위한 브러쉬의 불순물 제거장치 및 그 방법에 의하면, 웨이퍼 세정공정을 수행한 후 브러쉬에 잔존하는 불순물을 제거함으로써 웨이퍼 세정효과를 향상시키고 브러쉬의 교체주기를 늘릴 수 있는 장점이 있다.

Claims (5)

1. 웨이퍼 연마 후 세정공정에서 웨이퍼 표면의 불순물을 제거하기 위해 웨이퍼 표면에 접촉되어 회전되는 브러쉬;

   웨이퍼 표면의 세정 후 상기 브러쉬 표면에 존재하는 불순물을 제거하기 위해 세정수를 브러쉬 표면에 분사하기 위한 브러쉬세정수단;

   을 포함하여 이루어진 웨이퍼 세정을 위한 브러쉬의 불순물 제거장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 브러쉬세정수단은, 상기 세정수와 세정수를 가압하여 세정부재의 표면에 분사시키기 위한 가압기체가 혼합되는 매니폴드를 포함하는 것;

   을 특징으로 하는 웨이퍼 세정을 위한 브러쉬의 불순물 제거장치.
3. 웨이퍼의 표면을 연마하는 연마단계;

   상기 웨이퍼 표면의 연마 후 웨이퍼 표면에 존재하는 불순물을 제거하기 위해 브러쉬를 회전시켜 세정하는 웨이퍼 세정단계;

   상기 웨이퍼 세정 후 브러쉬에 존재하는 불순물을 세정하기 위해 브러쉬의 표면에 브러쉬세정수단으로부터 세정수가 분사되는 단계;

   를 포함하여 이루어진 웨이퍼 세정을 위한 브러쉬의 불순물 제거방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 세정수는 가압기체에 의해 소정의 압력으로 가압되어 브러쉬의 표면에 분사되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정을 위한 브러쉬의 불순물 제거방법.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,

   상기 브러쉬의 표면에 세정수가 분사되는 경우 상기 브러쉬는 회전되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정을 위한 브러쉬의 불순물 제거방법.

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