KR20100027466A - 웨이퍼 세정장치 및 이를 이용한 웨이퍼 세정방법 - Google Patents

웨이퍼 세정장치 및 이를 이용한 웨이퍼 세정방법 Download PDF

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KR20100027466A
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Abstract

본 발명은 웨이퍼 세정장치 및 이를 이용한 웨이퍼 세정방법에 관한 것으로, 특히 웨이퍼의 저면과 베벨면을 동시에 세정할 수 있어서 웨이퍼의 세정공정 효율 및 시간을 단축시킬 수 있어서 반도체 소자의 공정 신뢰성을 향상시킬 수 있는 웨이퍼 세정장치 및 이를 이용한 웨이퍼 세정방법에 관한 것이다.
본 발명의 웨이퍼 세정장치 및 이를 이용한 웨이퍼 세정방법은, 반도체 웨이퍼에 세정액을 분사하여 세정하는 웨이퍼 세정장치에 있어서, 상기 웨이퍼에 세정액을 분사하는 노즐부; 상기 웨이퍼의 직경 방향을 따라 연장되어 형성되고, 상기 노즐부가 이동하는 경로를 제공하는 노즐 이동부; 및 상기 노즐부가 상기 노즐 이동부를 따라 이동하는 동력을 제공하는 구동장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

웨이퍼 세정장치 및 이를 이용한 웨이퍼 세정방법{WAFER CLEANING DEVICE AND WAFER CLEANING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 웨이퍼 세정장치 및 이를 이용한 웨이퍼 세정방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 포토레지스트 코팅 후 실리콘 웨이퍼의 베벨면 및 저면에 잔류할 수 있는 감광제를 동시에 세정할 수 있는 웨이퍼 세정장치 및 이를 이용한 웨이퍼 세정방법에 관한 것이다.
대부분의 집적회로 공정은 사진식각 공정(photolithography)을 이용함으로써 칩 회로망(chip circuitry) 각 층에 원하는 패턴의 회로를 형성한다. 여기서, 사진 공정이란 반도체 제조 공정에서 반도체 웨이퍼에 원하는 패턴 형태를 담은 마스크(mask)에 빛을 통과시켜 그 형태를 마스크로부터 포토레지스트로 옮기는 작업을 일컫는다.
상기 사진 공정에서는 광화학적 반응물질인 포토레지스트(photoresist)를 사용하게 된다. 포토레지스트는 빛을 받으면 화학결합을 일으켜 거대분자를 이루는 음성 포토레지스트와, 빛을 받으면 화학결합이 깨어져 단위분자로 분리되는 양성 포토레지스트가 있다. 사진 공정에서는 이러한 포토레지스트의 특성을 이용함으로 써 포토레지스트를 웨이퍼로부터 선택적으로 제거하여 복잡한 회로를 형성한다.
또한, 상기 사진 공정을 수행하기 위해서 포토레지스트가 도포된 웨이퍼는 주변부를 척 등으로 잡혀 운반되거나 가공될 수 있다. 이러한 경우, 웨이퍼에서 척이나 클램프에 접촉되는 위치에는 포토레지스트 파티클(particle)이 발생하여 이후 공정에 불량요인이 되는 경우가 많다.
이러한 포토레지스트 파티클을 세정하기 위하여 웨이퍼의 상부면 및 하부면을 세정하기 위한 세정장치가 각각 있었다. 이 중 하부면을 세정하는 세정장치는 트랙(track)의 코터(coater)에서 포토레지스트가 코팅된 후에 백 린스(back rinse)를 실시하여 코팅 과정 중에 남을 수 있는 웨이퍼의 하부면에 포토레지스트 이물을 제거한다.
만약 웨이퍼에 이물질 등이 남으면 오븐 모듈에서 웨이퍼 베이킹이 골고루 되지 않을 수 있으며, 노광 시스템에서 에러가 발생되거나 후속 과정에서 파티클이 생길 수도 있다. 이러한 문제를 막기 위해 백린스 노즐은 용제(신너)를 분사하여 뒷면에서 포토레지스트를 제거하게 된다.
그러나 이러한 웨이퍼 하부면을 세정하는 세정장치는 웨이퍼 하부면의 포토감광제를 효율적으로 제거할 수 있었으나, 웨이퍼의 에지(혹은 베벨면; edge or bevel)에 증착된 파티클이나 포토레지스트 기타 이물질은 잔류한다는 문제점이 있었고, 이러한 이물질들은 다음 공정까지도 결함으로 남거나 또는 다른 결함을 생성할 수 있다. 따라서 기판의 에지 표면을 효과적으로 세정하는 방법 및 장치에 대한 필요성이 기판 세정 분야에서 제기되었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 공개특허 제2006-75861(2006. 7. 4. 공개. ‘웨이퍼 경사면 세정장치’)호와 같은 기술들이 제안되었으나, 이러한 웨이퍼의 경사면 세정장치는 웨이퍼의 베벨면(에지)만을 세정할 수 있었을 뿐, 웨이퍼의 하부면은 동시에 세정할 수 없어서 결과적으로 웨이퍼의 상부면, 하부면 및 경사면을 세정하기 위한 세정장치가 각각 필요하다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 웨이퍼의 저면과 베벨면을 동시에 세정할 수 있어서 웨이퍼의 세정공정 효율 및 시간을 단축시킬 수 있어서 반도체 소자의 공정 신뢰성을 향상시킬 수 있는 웨이퍼 세정장치 및 이를 이용한 웨이퍼 세정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 반도체 웨이퍼에 세정액을 분사하여 세정하는 웨이퍼 세정장치에 있어서, 상기 웨이퍼에 세정액을 분사하는 노즐부; 상기 웨이퍼의 직경 방향을 따라 연장되어 형성되고, 상기 노즐부가 이동하는 경로를 제공하는 노즐 이동부; 및 상기 노즐부가 상기 노즐 이동부를 따라 이동하는 동력을 제공하는 구동장치를 포함하여, 웨이퍼의 저면과 베벨면을 동시에 세정할 수 있어서 웨이퍼의 세정공정 효율 및 시간을 단축시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.
나아가 상기 노즐 이동부는 수평면으로부터 상기 웨이퍼를 향하여 소정 각도 경사진 형상으로 구비되어, 웨이퍼 베벨면에 대한 세정액 분사 압력을 증가시키는 것을 특징으로 한다.
나아가 상기 노즐 이동부 및 노즐부는 두 개 이상 구비되되, 서로 대칭되는 방향에 구비되는 것이 바람직하다.
나아가 상기 다수의 노즐부는 상기 구동장치의 구동에 따라 서로 독립적으로 구동되는 것이 바람직하다.
나아가 상기 구동장치는 스텝 모터로 이루어지는 것이 바람직하다.
나아가 상기 노즐부는: 세정액을 상기 웨이퍼로 분사하는 노즐; 상기 노즐의 각도를 조정하는 회전수단; 및 상기 노즐 이동부를 따라 이동하며, 상기 노즐 및 회전수단을 지지하는 몸체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
나아가 상기 노즐은 상기 웨이퍼의 베벨면으로 갈수록 수직에 가까운 방향으로 각도가 변경되어, 웨이퍼의 베벨면에 대한 세정액 분사 압력을 더 높이는 것을 특징으로 한다.
나아가 상기 노즐의 회전 각도는 수평으로부터 25° 내지 85°의 각도를 갖는 범위에서 변경되는 것이 바람직하다.
나아가 상기 노즐부 몸체의 이동에 따른 위치를 감지하는 수단; 및 상기 노즐부의 감지된 위치에 따라 상기 노즐의 각도를 변경시키는 수단을 더 포함하여, 웨이퍼 하부면과 베벨면의 세정이 모두 원활한 것을 특징으로 한다.
나아가 상기 회전수단은 상기 몸체의 측면에 구비되고 서로 맞물려 구비되는 제 1 및 제 2 기어를 포함하고, 상기 노즐 이동부는 상기 제 2 기어와 맞물리도록 회전 레일이 고정되어 형성되는 것이 바람직하다.
나아가 상기 회전 레일은 상기 노즐 이동부의 외측에만 형성되는 것을 특징으로 한다.
나아가 상기 노즐은 상기 제 1 기어에 고정되어 구비되어, 상기 제 1 기어의 회전에 따라 상기 노즐의 분사 각도가 변경되는 것을 특징으로 한다.
나아가 상기 노즐 이동부의 길이 방향을 따른 주위에는 상기 구동장치에 의 해 구동되는 체인 레일이 구비되고, 상기 노즐부 몸체에는 상기 체인 레일과 맞물리는 톱니가 구비되는 것이 바람직하다.
본 발명의 웨이퍼 세정장치 및 이를 이용한 웨이퍼 세정방법은 웨이퍼의 저면과 베벨면을 동시에 세정할 수 있어서 웨이퍼의 세정공정 효율 및 시간을 단축시킬 수 있어서 반도체 소자의 공정 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 웨이퍼 세정장치 및 이를 이용한 웨이퍼 세정방법의 일실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따르는 웨이퍼 세정장치의 단면도이다. 도 1을 참고하면, 본 발명에 따르는 웨이퍼 세정장치는 웨이퍼(1)와 이를 지지하는 척(chuck) 등의 웨이퍼 지지수단(2)의 하부에 구비되며, 크게 노즐부(10)와 노즐 이동부(20) 및 구동장치(30)로 이루어진다.
이 중, 노즐부(10)는 세정액을 웨이퍼(1)의 하부면 및 베벨면에 분사하기 위한 장치이고, 노즐(12)과 몸체(14) 및 회전수단(16)을 포함하여 이루어진다(도 2 참조).
다시 도 1을 참고하면, 노즐 이동부(20)는 수평면으로부터 웨이퍼(1)를 향하여 소정 각도 경사진 형상으로 이루어지고, 노즐부(10)가 웨이퍼(1)의 직경 방향(도 1에서는 대략 좌우 방향에 해당)을 따라 이동하는 경로가 되는 구성이다. 이 노즐 이동부(20)는 도 1에서는 좌우로 각각 한 개씩으로 모두 두 개가 도시되었으 나, 설계에 따라 세 개 이상으로 구비될 수 있다. 이 경우에도 예컨대 노즐 이동부(20)가 세 개 구비되는 경우에는 각 노즐 이동부(20)는 중심으로부터 서로 120°의 간격을 두고 형성되는 등, 각 노즐 이동부(20)간의 수평 간격은 서로 일정하도록 서로 대칭되는 방향에 구비되는 것이 바람직하다.
다음으로 구동장치(30)는 노즐부(10)가 노즐 이동부(20)를 따라 이동하는 동력을 제공하는 장치로서, 예컨대 스텝 모터(step motor)로 이루어질 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 노즐부(10)는 구동장치(30)의 작동에 따라 노즐 이동부(20)를 따라 왕복 이동할 수 있게 되고, 노즐부(10)는 웨이퍼(1)의 베벨면(1a)과 하부면(1b) 모두에 골고루 세정액을 분사할 수 있게 된다. 그리고 노즐 이동부(20)가 소정 각도 경사진 형상으로 구성되기 때문에, 노즐부(10)가 웨이퍼(1)의 베벨면(1a)으로 이동할수록 노즐부(10)와 웨이퍼(1) 간의 간격이 감소하면서 베벨면(1a)의 세정시 노즐부(10)의 세정액 분사 압력을 더 증가시킬 수 있다.
도 2는 본 발명에 따르는 웨이퍼 세정장치에서 노즐부를 도시한 단면도이다. 도 2를 참고하면, 노즐부(10)는 노즐 이동부(20)를 따라 이동하며 노즐(12) 및 회전수단(16)을 지지하는 몸체(14)와, 외부로부터 공급받은 세정액을 웨이퍼(1)로 분사하는 노즐(12), 그리고 노즐(12)의 각도를 조정하는 회전수단(16)을 포함한다.
즉, 노즐부(10)의 노즐(12)은 웨이퍼(1)에 대한 각도가 일정한 것이 아니라, 웨이퍼(1)의 베벨면(1a) 쪽으로 갈수록 수직에 가까운 방향으로 각도가 변경되어, 웨이퍼의 베벨면(1a) 세정시 세정액의 압력을 더 향상시킬 수 있도록 한다. 이 때 노즐(12)의 회전 각도는 노즐부 몸체(14)를 기준으로 수평으로부터 25° 내지 85° 의 각도를 갖도록 하는 경우에 웨이퍼(1)의 베벨면(1a) 및 하부면(1b)에 대한 세정 효율이 극대화될 수 있다.
이러한 노즐(12)의 각도 변경은 노즐 이동부(20)에서 노즐부 몸체(14)의 이동을 감지한 후, 노즐부 몸체(14)의 위치에 따라 노즐(12)의 각도가 변경되도록 설계하는 것도 가능하나, 다음과 같이 노즐부 몸체(14)의 위치를 감지할 필요 없이 노즐(12)의 각도가 변경되도록 하는 것이 더 바람직하다.
도 3은 본 발명에 따르는 웨이퍼 세정장치에서 노즐부(10)와 노즐 이동부(20)의 일실시예를 도시한 사시도이다.
도 3을 참고하면, 노즐부(10)의 몸체(14) 측면에는 두 개의 기어(16a, 16b)가 서로 맞물려 구비되어 있고, 이 중 몸체(14)에 회전 가능하게 직접 연결된 제 1 기어(16a)에 노즐(12)이 고정되어 구비된다. 제 2 기어(16b)는 제 1 기어(16a)와 맞물리도록 구비되고, 노즐 이동부(20)를 따라 길이 방향으로 형성된 회전 레일(24)과도 맞물리도록 구비된다. 그리고 노즐부 몸체(14)의 내부에는 톱니(미도시)가 형성되어 노즐 이동부(20)의 체인 레일(22)과 맞물릴 수 있도록 구비된다.
노즐 이동부(20)에는 체인 레일(22)이 노즐 이동부(20)의 둘레를 따라 형성되고, 이 체인 레일(22)은 구동장치(30; 도 1 참조)에 의해 구동되는 기어(32)에 맞물려 구동되며, 체인 레일(22)이 노즐 이동부(20)의 둘레를 따라 회전할 수 있도록 형성된다. 그리고 노즐 이동부(20)의 일측에는 외측에만 회전 레일(24)이 형성되고, 회전 레일(24)의 내측(25)에는 별도의 레일이 형성되지 않는다. 상술한 바와 같이 회전 레일(24)은 노즐부(10)의 제 2 기어(16b)와 맞물릴 수 있는 구성이다.
이러한 구성에 의하여, 구동장치(30)에 의해 기어(32)가 일정 방향으로 회전하면, 노즐 이동부(20)의 체인 레일(22)도 노즐 이동부(20)의 주위를 따라 일정 방향으로(도 3에서 A 방향) 회전하게 된다. 이 결과 노즐 이동부(20)와 맞물린 노즐부 몸체(14)의 톱니(미도시)에 의해, 노즐부(10) 또한 체인 레일(22)을 따라 일정 방향으로(도 3에서 B 방향) 이동하게 된다.
노즐부(10)가 B 방향으로 이동하다가 제 2 기어(16b)가 회전 레일(24)과 맞물리는 순간부터는, 제 2 기어(16b) 또한 일정 방향(도 3에서 C 방향)으로 회전하게 되고, 이 제 2 기어(16b)와 맞물려 구비된 제 1 기어(16a) 역시 일정 방향(도 3에서 D 방향)으로 회전하게 된다. 이 결과, 제 1 기어(16a)에 고정되어 형성된 노즐(12) 또한 일정 방향(도 3에서 D 방향)으로 회전하면서, 도 2에 도시된 바와 같은 노즐(12)의 이동이 기계적으로 가능하게 된다.
지금까지 설명한 바와 같은 본 발명에 따르는 웨이퍼 세정장치에서 각 구동장치(30)는 동시에 작동할 수도 있으나, 사용자의 제어에 의하여 서로 독립적으로 작동하는 것도 가능하다.
이러한 본 발명에 따르는 웨이퍼 세정장치는 웨이퍼의 저면과 베벨면을 동시에 세정할 수 있으므로 웨이퍼의 세정공정 효율 및 시간을 단축시킬 수 있고, 결과적으로 반도체 소자의 공정 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정하는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 한 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 당업자에게 자명하다고 할 수 있는 바, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속하 는 것이다.
도 1은 본 발명에 따르는 웨이퍼 세정장치의 단면도;
도 2는 본 발명에 따르는 웨이퍼 세정장치에서 노즐부를 도시한 단면도; 그리고,
도 3은 본 발명에 따르는 웨이퍼 세정장치에서 노즐부와 노즐 이동부의 일실시예를 도시한 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 웨이퍼 1a : 베벨면
1b : 하부면 2 : 웨이퍼 지지수단
10 : 노즐부 12 : 노즐
14 : 몸체 16 : 회전수단
16a : 제 1 기어 16b : 제 2 기어
20 : 노즐 이동부 22 : 체인 레일
24 : 회전 레일 30 : 구동장치
32 : 기어

Claims (14)

  1. 웨이퍼에 세정액을 분사하는 노즐부;
    상기 웨이퍼의 직경 방향을 따라 연장되어 형성되고, 상기 노즐부가 이동하는 경로를 제공하는 노즐 이동부; 및
    상기 노즐부가 상기 노즐 이동부를 따라 이동하는 동력을 제공하는 구동장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 노즐 이동부는 수평면으로부터 상기 웨이퍼를 향하여 소정 각도 경사진 형상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 노즐 이동부 및 상기 노즐부는 두 개 이상 구비되되, 서로 대칭되는 방향에 구비되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 다수의 노즐부는 상기 구동장치의 구동에 따라 서로 독립적으로 구동되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동장치는 스텝 모터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 노즐부는:
    상기 세정액을 상기 웨이퍼로 분사하는 노즐;
    상기 노즐의 각도를 조정하는 회전수단; 및
    상기 노즐 이동부를 따라 이동하며, 상기 노즐 및 회전수단을 지지하는 몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 노즐은 상기 웨이퍼의 베벨면으로 갈수록 수직에 가까운 방향으로 각도가 변경되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 노즐의 회전 각도는 수평으로부터 25° 내지 85°의 각도를 갖는 범위에서 변경되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 노즐부 몸체의 이동에 따른 위치를 감지하는 수단; 및
    상기 노즐부의 감지된 위치에 따라 상기 노즐의 각도를 변경시키는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 회전수단은 상기 몸체의 측면에 구비되고 서로 맞물려 구비되는 제 1 및 제 2 기어를 포함하고,
    상기 노즐 이동부는 상기 제 2 기어와 맞물리도록 회전 레일이 고정되어 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 회전 레일은 상기 노즐 이동부의 외측에만 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 노즐은 상기 제 1 기어에 고정되어 구비되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.
  13. 청구항 6에 있어서,
    상기 노즐 이동부의 길이 방향을 따른 주위에는 상기 구동장치에 의해 구동 되는 체인 레일이 구비되고,
    상기 노즐부 몸체에는 상기 체인 레일과 맞물리는 톱니가 구비되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.
  14. 청구항 1에 기재된 웨이퍼 세정장치를 이용하여 상기 웨이퍼를 세정하는 웨이퍼 세정방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20150064495A (ko) * 2013-12-03 2015-06-11 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
US11823914B2 (en) 2019-07-08 2023-11-21 Semes Co., Ltd. Apparatus for treating substrate

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