KR20090064871A - 웨이퍼 세정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼 세정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼를 향하여 초음파를 발신하여 웨이퍼 표면에 부착된 이물질을 제거하는 웨이퍼 세정장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 웨이퍼 세정장치는 내부에 웨이퍼를 세정하기 위한 세정액이 수용되는 세정조와, 세정조 내부로 세정액을 공급하는 세정액 공급라인과, 일방향으로 길게 형성된 바 형상으로 이루어져 수평하게 배치되며, 외측면에 대하여 오목하게 형성되며 웨이퍼가 끼워져 지지되는 슬롯이 길이 방향을 따라 서로 이격되게 복수 개 마련되어 있으며, 세정조 내부에 서로 나란하게 배치되는 복수 개의 웨이퍼 서포터와, 세정조의 하측에 배치되며 웨이퍼를 향하여 초음파를 발생하는 초음파 발신기를 포함하는 웨이퍼 세정장치에 있어서, 각 웨이퍼 서포터의 단면은, 그 수직 방향의 길이가 수평 방향의 길이보다 길게 형성된다.

웨이퍼, 세정액, 세정장치, 웨이퍼 서포터

Description

웨이퍼 세정장치{Wafer cleaning apparatus}

본 발명은 웨이퍼 세정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼를 향하여 초음파를 발신하여 웨이퍼 표면에 부착된 이물질을 제거하는 웨이퍼 세정장치에 관한 것이다.

최근의 반도체 소자는 점차 고집적화되고 있으며, 배선 간의 간격도 더욱 미세한 크기로 형성되고 있다. 따라서, 반도체 소자를 제조하는데 있어서 이물질에 의해 발생되는 악영향들이 점차 증대되고 있으며, 그 결과 반도체 소자의 제조 단계에서부터 이물질의 발생을 최대한 억제하려는 노력이 가속화되고 있는 실정이다. 이에 따라, 반도체 소자의 제조 공정 중에 웨이퍼를 세정하여 그 청정도를 향상시키는 웨이퍼 세정공정은 점차 그 중요함을 더해가고 있다. 도 1은 이러한 기능을 수행하는 종래의 웨이퍼 세정장치의 개략적인 사시도이며, 도 2는 웨이퍼로 초음파가 전달되는 것을 표현하는 개념도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 웨이퍼 세정장치(9)는, 세정조(1)와, 웨이퍼 서포터(2)와, 초음파 발신기(3)를 포함한다. 세정조(1)에는 웨이퍼를 세정하기 위한 세정액이 수용된다. 웨이퍼 서포터(2)는 바 형상으로 형성되며, 3개 구비된 다. 각, 웨이퍼 서포터에는 웨이퍼가 끼워지는 슬롯이 복수 형성되어 있으며, 웨이퍼 서포터(2)의 단면은 원형으로 형성된다. 초음파 발신기(3)는 세정조(1)의 하측에 배치되며, 웨이퍼 서포터에 지지된 웨이퍼(W)를 향하여 초음파를 발신한다.

상술한 바와 같이 구성된 웨이퍼 세정장치(9)를 사용하여 웨이퍼(W)를 세정하는 공정을 살펴보면, 먼저 세정조(1)로 세정액을 공급하고 웨이퍼(W)를 웨이퍼 서포터(2)에 삽입한다. 이후, 초음파 발신기(3)에서 초음파를 발신하면, 도 1에 화살표로 도시된 바와 같이 초음파가 세정액을 통해 상방향으로 전파되어 웨이퍼(W)의 표면에 전달된다. 그리고 이 초음파에 의해 웨이퍼 표면의 이물질이 제거된다.

그런데, 초음파 발신기(3)에서 발신되는 초음파는 초음파 발신면에 대하여 수직한 방향으로 진행하려는 성질, 즉 직진성이 강하며, 초음파의 진행경로 상에 장애물이 있는 경우에는 초음파가 장애물의 표면에서 반사되거나 장애물을 통과하는 과정에서 많은 에너지가 손실되므로 장애물을 통과한 후의 초음파의 세기는 많이 약해지게 된다. 따라서, 도 2에 화살표의 길이로 표현된 바와 같이 웨이퍼 서포트(2)의 상측에 위치한 웨이퍼(W)의 표면으로는 초음파가 약하게 전달되며, 그 결과 이 지점에 부착되어 있는 이물질(I)이 제거되지 않는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 웨이퍼 서포터에 의해 웨이퍼로 전달되는 초음파가 차단되는 현상을 최소화 시킴으로써 웨이퍼 표면 전체가 효율적으로 세정되도록 구조가 개선된 웨이퍼 세정장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 웨이퍼 세정장치는 내부에 웨이퍼를 세정하기 위한 세정액이 수용되는 세정조와, 상기 세정조 내부로 상기 세정액을 공급하는 세정액 공급라인과, 일방향으로 길게 형성된 바 형상으로 이루어져 수평하게 배치되며, 외측면에 대하여 오목하게 형성되며 상기 웨이퍼가 끼워져 지지되는 슬롯이 상기 길이 방향을 따라 서로 이격되게 복수 개 마련되어 있으며, 상기 세정조 내부에 서로 나란하게 배치되는 복수 개의 웨이퍼 서포터와, 상기 세정조의 하측에 배치되며 상기 웨이퍼를 향하여 초음파를 발생하는 초음파 발신기를 포함하는 웨이퍼 세정장치에 있어서, 상기 각 웨이퍼 서포터의 단면은, 그 수직 방향의 길이가 수평 방향의 길이보다 길게 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 각 웨이퍼 서포터의 상면 및 하면은 곡면 형상으로 형성되며, 상기 각 웨이퍼 서포터의 양 측면은 서로 평행한 평면 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 웨이퍼가 지지되는 상기 슬롯의 바닥면은 곡면 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 웨이퍼 서포터는, 상기 웨이퍼의 하부를 지지하며 상기 웨이퍼의 원주 방향을 따라 등간격으로 3개 배치되는 것이 바람직하다.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 웨이퍼 서셉터에 의해 웨이퍼로 전달되는 초음파가 차단됨으로써 웨이퍼 표면의 이물질이 제거되지 않는 현상이 최소화되며, 그 결과 웨이퍼 표면 전체를 효율적으로 세정할 수 있다.

또한, 웨이퍼 서셉터에 이물질이 축적되는 현상을 방지함으로써, 세정조에 수용된 초순수 및 웨이퍼 서셉터에 끼워지는 웨이퍼의 가장자리가 오염되는 것을 방지할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정장치에 관하여 설명하기로 한다. 다음에 설명되는 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정장치의 단면도이며, 도 4는 도 3에 도시된 웨이퍼 서포터의 사시도이며, 도 5는 본 발명의 효과를 설명하기 위한 개념도이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정장 치(100)는 세정조(10)와, 세정액 공급라인(20)과, 외부 세정조(30)와, 하부 용기(40)와, 웨이퍼 서포터(50)와, 초음파 발신기(60)를 포함한다.

세정조(10)는 직육면체 형상으로 형성되며, 그 상부는 개방되어 있다. 세정조(10)의 내부에는 웨이퍼(W)를 세정하기 위한 세정액이 수용된다. 특히 본 실시예에서는 각종 불순물들이 제거된 초순수(De Ionized Water : DIW)가 세정조 내부에 수용된다.

세정액 공급라인(20)은 세정조(10)의 내부로 초순수를 공급하기 위한 것이다. 세정액 공급라인(20)은 세정조(10)의 하단부 및 초순수 저장조(미도시)에 연결되며, 초순수 저장조에 저장된 초순수는 세정액 공급라인(20)을 통하여 세정조(10) 내부로 공급된다.

외부 세정조(30)는 세정조(10)의 상부로 유출되는 초순수가 수용되는 곳으로서, 세정조(10)의 상단부에 설치된다. 외부 세정조(30)에 수용된 초순수는 외부 세정조(30)에 연결된 배수관(31)을 통해 필터(미도시)로 공급되며, 필터에서 필터링 과정을 거쳐 그 속에 포함된 오염물질이 제거된 후 초순수 저장조로 공급된다.

하부 용기(40)는 직육면체 형상으로 형성되며, 그 상부는 개방되어 있다. 하부 용기(40)는 그 상부가 세정조(10)의 하단부를 감싸도록 세정조(10)의 하측에 배치된다. 하부 용기(40)의 내부에는 물 등과 같은 유체가 수용되며, 도 3에 도시된 바와 같이 이 유체 내에 세정조(10)의 하단이 잠기게 된다.

웨이퍼 서포터(50)는 웨이퍼가 지지되는 곳으로서, 일방향으로 길게 형성된 바 형상으로 이루어지며, 세정조(10)의 내부에 수평하게 설치된다. 웨이퍼 서포 터(50)는 복수 구비되며 서로 나란하게 배치된다. 특히 본 실시예에서, 웨이퍼 서포터(50)는 도 4에 도시된 바와 같이 3개 구비되며, 웨이퍼(W)의 원주 방향을 따라 등간격으로 배치된다. 3개의 웨이퍼 서포터(50)는 연결부재(C)에 의해 상호 결합된다. 각 웨이퍼 서포터(50)의 단면, 즉 웨이퍼 서포터의 길이방향에 수직인 평면에 대한 단면은 그 수직 방향의 길이가 수평 방향의 길이보다 길게 형성된다. 각 웨이퍼 서포터(50)의 상측면(51) 및 하측면(52)은 곡면 형상으로 형성되며, 양 측면(53)은 서로 평행한 평면 형상으로 형성된다. 특히, 본 실시예에서는, 도 4에 확대되어 도시된 바와 같이 웨이퍼 서포트 단면의 상부(51') 및 하부(52')는 원호 형상으로 형성된다.

그리고, 각 웨이퍼 서포터(50)에는 웨이퍼 서포트(50)의 외측면에 대하여 오목하게 형성된 슬롯(54)이 복수 개 마련되어 있으며, 복수 개의 슬롯(54)은 웨이퍼 서포트(50)의 길이방향을 따라 서로 이격되게 배치된다. 각 슬롯(54)에는 웨이퍼(W)가 끼워져 지지된다. 웨이퍼(W)가 지지되는 슬롯(54)의 바닥면(54a)은 곡면 형상으로 형성되는데, 특히 본 실시예에서는 도 4에 확대되어 도시된 바와 같이 슬롯 바닥면의 단면(54a')이 원호 형상으로 형성된다.

초음파 발신기(60)는 웨이퍼(W)를 향해 초음파를 발신하기 위한 것이다. 초음파 발신기(60)는 세정조(10)의 하측에 배치되며, 하부 용기(40)에 고정된다. 초음파 발신기(60)는 제어부(미도시)와 전기적으로 연결되어 있으며, 제어부로부터 초음파 발신신호를 인가받는다. 초음파 발신기는 발신신호의 인가시 상방향으로 초음파를 발신한다.

상술한 바와 같이 구성된 웨이퍼 세정장치(100)에 있어서, 웨이퍼 서포터(50)에 웨이퍼(W)가 탑재된 상태에서 제어부에서 초음파 발신신호를 발신하면, 초음파 발신기(60)가 이 신호를 인가받아 초음파를 발신한다. 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 발신된 초음파는 외부 용기(40)에 저장된 유체 및 초순수를 통해 상방향으로 전파되어 웨이퍼(W) 표면에 전달된다. 웨이퍼(W) 표면에 전달된 초음파에 의해 웨이퍼(W) 표면이 국부적으로 발열되며 또한 웨이퍼(W) 주변의 초순수에 고속 흐름이 발생되어, 웨이퍼 표면에 부착되어 있는 이물질이 웨이퍼(W)로부터 떨어지게 되며, 그 결과 웨이퍼가 세정된다.

이때, 웨이퍼(W) 표면 전체가 고르게 세정되기 위해서는, 웨이퍼(W) 표면 전체에 가능한 한 고르게 초음파가 전달되어야 한다. 이를 위해서 종래 기술에서 언급한 바와 같이, 초음파의 진행을 방해하는 장애물 즉 웨이퍼 서포터에 의해 차단되는 초음파 전파경로의 폭을 최소화 할 필요성이 있다. 그러나, 웨이퍼 서포터에 의해 차단되는 초음파 전파경로의 폭을 최소화하기 위하여 웨이퍼 서포터의 굵기 즉 웨이퍼 서포터의 단면크기를 줄이게 되는 경우에는, 수직방향의 하중에 대한 웨이퍼 서포터의 강도가 약화되며, 그 결과 웨이퍼(W)의 무게에 의해 웨이퍼 서포터가 휘어지거나 부러지는 등의 문제점이 발생하게 된다. 따라서, 웨이퍼 서포터를, 초음파 진행경로를 최소한으로 차단함과 동시에 웨이퍼의 하중을 지지할 수 있도록 제작할 필요가 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 종래의 웨이퍼 서포터(2)는 그 단면이 원형 형상으로 형성되어 있으므로, 웨이퍼 서포터의 직경(R)만큼 웨이퍼로 전달되는 초음파 가 차단되었다. 하지만 본 실시예의 경우, 웨이퍼 서포터(50)의 단면이 그 세로방향의 길이가 가로방향의 길이보다 길게 형성되어 있다. 그러므로 웨이퍼 서포터의 단면적이 축소됨으로 인해, 수직방향의 하중에 대한 웨이터 서포터(50)의 인장강도가 약화되는 현상이 최소화되며, 동시에 웨이퍼 서포터(50)에 의해 차단되는 초음파 진행경로(D)가 축소된다. 따라서, 종래보다 초음파가 차단되거나 약하게 전달되는 웨이퍼(W)의 표면적을 줄일 수 있으며, 그 결과 종래보다 더 효율적으로 웨이퍼를 세정할 수 있다.

그리고, 도 5에 도시된 바와 같이 웨이퍼 서포터(50) 단면의 가로방향의 길이가 종래보다 짧게 형성되므로, 웨이퍼 서포터(50)에 형성되는 슬롯(54)의 가로방향 길이도 종래보다 짧게 형성된다. 그러므로, 종래에 비하여 슬롯의 바닥면(54a)에 쌓이는 이물질, 즉 웨이퍼 표면에서 이탈되어 초순수 내에서 부유하다가 슬롯의 바닥면(54a)에 쌓이는 이물질의 양이 감소하게 된다. 게다가, 도 4에 도시된 바와 같이 슬롯의 바닥면(54a)이 곡면 형상으로 형성되어 있으므로, 슬롯의 바닥면(54a)에 쌓이는 이물질의 양이 더욱더 줄어들게 된다. 따라서, 웨이퍼가 슬롯(54)에 삽입될 때, 슬롯(54)에 쌓여있던 이물질에 의해 웨이퍼(W)의 가장자리가 오염되는 것을 방지할 수 있으며, 또한 슬롯(54)에 쌓여있는 이물질이 초순수 내로 확산되어 초순수가 오염되는 현상을 방지할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1은 종래의 웨이퍼 세정장치의 개략적인 사시도이다.

도 2는 웨이퍼로 초음파가 전달되는 것을 표현하는 개념도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정장치의 단면도이다.

도 4는 도 3에 도시된 웨이퍼 서셉터의 사시도이다.

도 5는 본 발명의 효과를 설명하기 위한 개념도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100...웨이퍼 세정장치 10...세정조

20...세정액 공급라인 30...외부 세정조

40...하부 용기 50...웨이퍼 서포터

60...초음파 발신기 W...웨이퍼

Claims (4)

1. 내부에 웨이퍼를 세정하기 위한 세정액이 수용되는 세정조와,

   상기 세정조 내부로 상기 세정액을 공급하는 세정액 공급라인과,

   일방향으로 길게 형성된 바 형상으로 이루어져 수평하게 배치되며, 외측면에 대하여 오목하게 형성되며 상기 웨이퍼가 끼워져 지지되는 슬롯이 상기 길이 방향을 따라 서로 이격되게 복수 개 마련되어 있으며, 상기 세정조 내부에 서로 나란하게 배치되는 복수 개의 웨이퍼 서포터와,

   상기 세정조의 하측에 배치되며 상기 웨이퍼를 향하여 초음파를 발생하는 초음파 발신기를 포함하는 웨이퍼 세정장치에 있어서,

   상기 각 웨이퍼 서포터의 단면은, 그 수직 방향의 길이가 수평 방향의 길이보다 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 각 웨이퍼 서포터의 상면 및 하면은 곡면 형상으로 형성되며, 상기 각 웨이퍼 서포터의 양 측면은 서로 평행한 평면 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 웨이퍼가 지지되는 상기 슬롯의 바닥면은 곡면 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 웨이퍼 서포터는, 상기 웨이퍼의 하부를 지지하며 상기 웨이퍼의 원주 방향을 따라 등간격으로 3개 배치되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.

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