KR20100136835A - 반도체 후면 세정을 위한 메가소닉 세정 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 후면 세정을 위한 메가소닉 세정 시스템에 대한 것으로서, 특히 웨이퍼 후면 세정공정 시 공정의 효율성을 높이고 웨이퍼 후면의 미세 오염물 또한 제거하기 위한 반도체 후면 세정을 위한 메가소닉 세정 시스템에 관한 것이다.
이를 위하여, 본 발명의 메가소닉 세정 시스템은, 웨이퍼를 지지하며 회전 가능한 회전 테이블; 웨이퍼 후면에 인접하도록 회전 테이블 위에 위치하는 메가소닉 세정기; 및 상기 메가소닉 세정기에 세정액을 공급하는 노즐을 포함하는 것을 특징으로 한다.
반도체, 웨이퍼, 기판, 후면, 세정, 메가소닉

Description

반도체 후면 세정을 위한 메가소닉 세정 시스템{MEGASONIC CLEANING SYSTEM FOR SEMICONDUCTOR BACKSIDE CLEANING}
본 발명은 반도체 후면 세정을 위한 메가소닉 세정 시스템에 대한 것으로서, 특히 웨이퍼 후면 세정공정 시 공정의 효율성을 높이고 웨이퍼 전면의 오염을 방지하는, 메가소닉을 이용한 반도체 후면 세정을 위한 메가소닉 세정 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는 실리콘 웨이퍼 상에 제조 공정을 반복적으로 진행하여 완성되며, 반도체 제조 공정은 확산공정, 식각공정, 사진공정, 평탄화 공정 및 성막공정 등으로 나눌 수 있다. 이렇게 나누어진 공정 등을 통하여 적절한 전기적 특성들을 갖는 하나의 반도체 소자를 제조하기 위하여 소자들을 웨이퍼 상에 형성시키고, 이렇게 처리된 웨이퍼를 조립공정에 따라 다이싱하고 패키징하는 등의 여러 공정들을 거치게 된다.
상술한 공정에 있어서, 공급되는 가스 또는 화학액은 일반적으로 웨이퍼를 포함하여 공정이 수행되는 제조설비의 각 부품, 즉 각종 구성부품의 측벽에 선택성 없이 반응하여 각종 부산물 형태로 증착된다. 이들 부산물은 다음의 공정 과정에서 웨이퍼의 손상을 초래하는 파티클로 작용하며, 제작되는 반도체 장치의 불량 초래, 그리고 그에 따라 제조수율이 낮아지는 문제를 만든다. 이러한 문제 발생을 제거하기 위해 각 부품 및 웨이퍼를 세정한다.
종래의 웨이퍼 세정장치는 웨이퍼의 전면만을 세정하였지만 제거해야 하는 파티클의 크기가 작아지고, 후면에 존재하는 오염 입자에 의한 웨이퍼 전면부의 오염 방지와, 노광 공정 시 후면에 존재하는 오염물에 의한 단차 발생으로 반도체 제조 공정의 수율이 낮아지는 것을 방지할 필요가 있다. 또한, 웨이퍼 후면의 오염물들은 지속적으로 장비와 접촉부를 재오염시키므로 이를 해결할 방법이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 웨이퍼의 후면을 세정할 수 있는 반도체 후면 세정을 위한 메가소닉 세정 시스템을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 웨이퍼를 지지하며 회전 가능한 회전 테이블; 웨이퍼 후면에 인접하도록 회전 테이블 위에 위치하는 메가소닉 세정기; 및 상기 메가소닉 세정기에 세정액을 공급하는 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 후면 세정을 위한 메가소닉 세정 시스템을 제공한다. 세정액은 보통 초순수 및 화학액이다.
회전 테이블은 웨이퍼의 가장자리를 지지하며, 메가소닉 세정기는 웨이퍼의 중심부에서 가장자리로 왕복한다. 이를 위해, 노즐 지지부가 구비되는데, 노즐 지지부는 회전 테이블의 회전축에 매립되어 웨이퍼의 후면에 일부가 노출되며, 회전 테이블이 회전하더라도 자신은 회전하지 않다. 노즐 지지부는 회전 테이블의 축에 매립된 제 1 노즐 지지부와, 제 1 노즐 지지부와 슬라이드 방식으로 결합되어 웨이퍼의 후면에서 왕복 이동하는 제 2 노즐 지지부를 포함한다. 또 메가소닉 세정기는 제 2 노즐 지지부에 결합되어 웨이퍼의 후면을 향하도록 위치한다.
노즐은 제 1 노즐 지지부와 제 2 노즐 지지부에 매립되어 메가소닉 세정기와 연결된다. 또 본 발명의 세정 시스템에서는 회전 테이블에 질소 공급 노즐을 더 포함할 수 있다. 질소 공급 노즐은 제 1 노즐 지지부와 제 2 노즐 지지부에 매립되 며, 제 2 노즐 지지부를 통해 웨이퍼의 후면에 노출된다.
본 발명에서 이용하는 메가소닉은 일반적으로 1MHz 이상의 고주파 초음파를 의미한다. 메가소닉은 미세입자 제거 능력이 뛰어나고 캐비테이션에 의하여 효과적으로 웨이퍼 표면의 미세입자를 제거할 수 있으며, 투과력이 우수하고 초음파에너지를 집중시키기가 용이하며, 마이크로스트리밍 현상에 의한 입자 가속도 효과를 이용하므로, 높은 직진성에 의해 0.1 마이크로미터 이하의 입자 제거에 용이하다. 따라서, 초정밀 세척에 이용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 메가소닉 세정기와 결합되어 세정액을 분사하는 바 타입 노즐을 더 포함할 수 있다. 이때, 바 타입 노즐은 중공의 바 형상인 몸체와, 몸체의 길이 방향으로 서로 이격되어 형성된 하나 이상의 홀(hole)을 포함한다. 회전 테이블에 노출된 웨이퍼의 후면에 질소를 방출하는 질소 공급 노즐을 더 포함하고, 질소 공급 노즐은 메가소닉 세정기와 함께 바 타입 노즐에 결합된다.
본 발명에 따르면 메가소닉 세정기와 회전 테이블을 독립적으로 구성하고 초순수 및 화학액을 공급할 수 있는 노즐과 건조 시 질소를 분사할 수 있는 질소 공급 노즐을 웨이퍼의 후면에 별도로 장치하여, 웨이퍼의 전면부 세정과 동시에 후면도 세정할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 스프레이 형태의 메가소닉 세정기를 이용할 때, 메가소닉 세정기가 수평으로 왕복운동을 하면서 세정 공정을 진행하여 웨이퍼의 후면을 세정함과 동시에 웨이퍼의 전면에도 세척 영향을 미칠 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 웨이퍼 건조 시 질소를 분사시켜 건조 효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 메가소닉 세정기에 체결된 바 타입 노즐을 제공하여, 별도의 움직임 없이 웨이퍼 후면부 전면에 고른 메가소닉이 조사된 세정액 분사가 가능하다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체 후면 세정을 위한 메가소닉 세정 시스템의 개략 단면도이다.
본 발명에 따른 반도체 후면 세정을 위한 메가소닉 세정 시스템은 회전 테이블(100)과, 회전 테이블(100)에 노출된 웨이퍼(W) 후면에 구비된 메가소닉 세정기(200)와, 메가소닉 세정기(200)에 세정액을 공급하는 노즐(210)과, 노즐(210)을 지지하는 노즐 지지부(400)를 포함한다.
회전 테이블(100)은 웨이퍼(W)를 회전시키기 위한 것으로서, 웨이퍼(W)의 가장자리를 단턱으로 고정하여 회전시키며, 단턱에 의해 웨이퍼(W)의 후면에는 공간이 형성된다. 본 실시예에서 회전 테이블(100)은 웨이퍼의 가장자리를 지지하는 일반적인 매엽식 웨이퍼 세정기의 구조이지만, 웨이퍼(W) 후면을 노출시킬 수 있는 웨이퍼 세정기라면 어떠한 형태도 본 발명을 적용할 수 있다.
메가소닉 세정기(200)는 진동자를 이용하여 세정액을 분사하기 위한 장치다. 메가소닉 세정기(200)는 웨이퍼(W)를 세정액에 침지한 후 진동자를 이용하여 메가 소닉을 발생시키는 디핑 타입(dipping type)과, 세정액을 진동자 노즐에 연결하여 세정액을 분사하는 스프레이 노즐 타입(spray nozzle type), 또는 진동자 일단에 웨이브가이드를 설치하여 웨이퍼(W)의 가능한 한 넓은 면적에 세정액을 분사하는 웨이브가이드 타입(waveguide type) 등이 있다. 본 실시예에서는 스프레이 노즐 타입의 메가소닉 세정기를 예시한다.
노즐(210)은 메가소닉 세정기(200)에 세정액을 공급하기 위한 관으로서, 메가소닉 세정기(200)와 결합되되 노즐 지지부(400)에 매립된다. 이때 노즐(210) 외에도 질소 공급 노즐(300)이 더 구비된다. 질소 공급 노즐(300) 역시 노즐 지지부(400)에 매립되며, 웨이퍼(W)의 후면에 질소를 공급하여, 세척 시 웨이퍼(W)를 더욱 빨리 건조시킬 수 있다.
노즐 지지부(400)는 회전 테이블(100)의 축에 매립된 제 1 노즐 지지부(410)와, 회전 테이블(100)의 축에서 연장되어 웨이퍼(W)의 후면에 인접하는 제 2 노즐 지지부(420)를 포함한다.
제 1 노즐 지지부(410)는 노즐(210)과 질소 공급 노즐(300)을 지지한다. 제 1 노즐 지지부(410)는 회전 테이블(100)의 축에 매립되지만, 회전 테이블(100)이 회전하더라도 메가소닉 세정기(200)와 노즐(210)은 회전하지 않도록, 이들과 소정 간격 이격되어 설치된다. 이를 위해 회전 테이블(100)의 축은 원통형상의 중공이 형성되고, 제 1 노즐 지지부(410) 역시 원통형 기둥인 것이 효과적이다. 제 1 노즐 지지부(410)가 회전 테이블(100)의 축과 접할 수도 있으나, 이 경우는 양자 간의 마찰력이 최소가 되어야 바람직하다.
제 2 노즐 지지부(420)는 노즐(210)과 질소 공급 노즐(300)을 웨이퍼(W) 후면의 원하는 위치에 고정시키기 위한 것으로서, 도 1에서와 같이 측면에서 볼 때, 제 1 노즐 지지부(410)와 T자를 이루는 형상으로 구성된다. 또한, 제 2 노즐 지지부(420)는 메가소닉 세정기(200)와 질소 공급 노즐(300)이 웨이퍼(W) 후면의 가장자리에서 중심부까지 왕복 이동을 할 수 있도록 구성된다. 즉 제 1 노즐 지지부(410)와 제 2 노즐 지지부(420)가 슬라이드 구조로 결합되어 있다.
상술한 바와 같이 본 실시예는 메가소닉 세정기(200)를 회전 테이블(100)과 독립적으로 구성하고, 초순수 및 화학액을 공급할 수 있는 노즐(210)과, 건조 시 질소를 분사할 수 있는 질소 공급 노즐(300)을 별도로 장착한다. 또 전면부 세정 시 동시에 후면부에 위치하는 메가소닉 세정기(200)를 이용하여 후면부를 세정할 수 있다. 이때, 웨이퍼(W) 후면부 전체를 세정하기 위하여, 스프레이 형식의 메가소닉 세정기(200)는 수평으로 왕복운동을 하면서 세정 공정을 진행한다. 건조 시에는 질소를 분사시켜 건조 효율을 증대시킬 수 있다.
다음은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체 후면 세정을 위한 메가소닉 세정 시스템에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 후술할 내용 중 전술된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체 후면 세정을 위한 메가소닉 세정 시스템의 설명과 중복되는 내용은 생략하거나 간략히 설명하기로 한다
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체 후면 세정을 위한 메가소닉 세정 시스템의 개략 단면도도이다.
제 2 실시예의 장치는, 회전 테이블(100)과, 웨이퍼(W) 후면에 인접하도록 회전 테이블(100) 위에 위치하는 메가소닉 세정기(200)와, 메가소닉 세정기(200)에 세정액을 공급하는 노즐(210)과, 메가소닉 세정기(200)의 단부에 구비된 바 타입 노즐(500)과, 노즐(210)을 지지하는 노즐 지지부(400)를 포함한다.
바 타입 노즐(500)은 메가소닉 세정기(200)의 단부, 즉 전면부에 위치하여 세정액을 웨이퍼(W) 후면에 더욱 넓게 분사하기 위한 것이다. 바 타입 노즐(500)은, 중공의 바 형상인 몸체와, 몸체의 길이 방향으로 서로 이격되어 형성된 하나 이상의 홀을 포함한다. 이때, 홀의 배치 형상은 특별히 한정되지 않는다.
한편, 전술된 제 1 실시예에 따른 메가소닉 세정 시스템과 같이 질소 공급 노즐(300)이 구비될 경우, 질소 공급 노즐(300) 역시 바 타입 노즐(500)에 전면부가 결합된다. 이에 따라, 바 타입 노즐(500)은 메가소닉 세정기(200)에서 분사된 세정액뿐만 아니라 질소 공급 노즐(300)에서 분사된 질소도 웨이퍼(W)에 도달하게 할 수 있다.
노즐 지지부(400)는 제 1 실시예와 마찬가지로, 회전 테이블(100)의 축에 매립된 제 1 노즐 지지부(410)와, 회전 테이블(100)의 축에서 노출되어 웨이퍼(W)의 후면에 인접하여 위치하는 제 2 노즐 지지부(420)를 포함한다. 하지만, 본 실시예에서는 웨이퍼(W)의 반지름 정도 길이를 갖는 바 타입 노즐(500)을 구비하여 웨이퍼(W) 후면에 세정액과 질소를 분사하기 때문에, 제 1 노즐 지지부(410)와 제 2 노즐 지지부(420)가 결합되어 고정된다. 즉, 본 실시예의 제 2 노즐 지지부(420)는 웨이퍼(W)의 가장자리에서 중심부까지 왕복 이동을 하지 않아도 된다. 따라서 제 1 노즐 지지부(410)와 제 2 노즐 지지부(420)는 움직이지 않도록 고정되어 결합되 는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 본 실시예에서도 메가소닉 세정기(200)와 독립적으로 구성된 초순수 및 화학액 노즐을 이용하여 세정액 공급이 원활하게 이루어진다. 또 본 실시예에서는 메가소닉 세정기(200)의 전면부에 바 타입 노즐(500)을 제공하기 때문에, 별도의 움직임 없이 웨이퍼(W) 후면부 전면에 고른 메가소닉을 조사하면서 세정액을 분사할 수 있다. 또 질소 분사를 통한 건조 공정 시 건조효율도 높일 수 있다.
이상 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였는데, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이다. 따라서 본 발명 사상의 범위는 특정 실시예가 아니라, 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 정해지는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체 후면 세정을 위한 메가소닉 세정 시스템의 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체 후면 세정을 위한 메가소닉 세정 시스템의 개략 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 회전 테이블 200: 메가소닉 세정기
210: 노즐 300: 질소 공급 노즐
400: 노즐 지지부 410: 제 1 노즐 지지부
420: 제 2 노즐 지지부 500: 바 타입 노즐
W: 웨이퍼

Claims (10)

  1. 웨이퍼를 지지하며 회전 가능한 회전 테이블;
    웨이퍼 후면에 인접하도록 회전 테이블 위에 위치하는 메가소닉 세정기; 및
    상기 메가소닉 세정기에 세정액을 공급하는 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 후면 세정을 위한 메가소닉 세정 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전 테이블이, 상기 웨이퍼와의 사이에 공간이 형성되도록 상기 웨이퍼를 지지하는 것을 특징으로 하는 반도체 후면 세정을 위한 메가소닉 세정 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 메가소닉 세정기가 웨이퍼의 중심부에서 가장자리로 왕복하는 것을 특징으로 하는 반도체 후면 세정을 위한 메가소닉 세정 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 회전 테이블의 회전축에 매립되어 상기 웨이퍼의 후면에 일부가 노출되며, 상기 회전 테이블이 회전하더라도 자신은 회전하지 않는 노즐 지지부를 포함하며, 상기 노즐 지지부가,
    상기 회전 테이블의 축에 매립된 제 1 노즐 지지부와,
    상기 제 1 노즐 지지부와 슬라이드 방식으로 결합되어 상기 웨이퍼의 후면에서 왕복 이동하는 제 2 노즐 지지부를 포함하고,
    상기 메가소닉 세정기가 상기 제 2 노즐 지지부에 결합되어 상기 웨이퍼의 후면에 노출된 것을 특징으로 하는 반도체 후면 세정을 위한 메가소닉 세정 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 회전 테이블에 노출된 웨이퍼의 후면에 질소를 분사하는 질소 공급 노즐을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 후면 세정을 위한 메가소닉 세정 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 질소 공급 노즐이,
    상기 제 1 노즐 지지부와 상기 제 2 노즐 지지부에 매립되며, 상기 제 2 노즐 지지부를 통해 상기 웨이퍼의 후면에 노출되는 것을 특징으로 하는 반도체 후면 세정을 위한 메가소닉 세정 시스템.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 메가소닉 세정기와 결합되어 상기 세정액을 분사하는 바 타입 노즐을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 후면 세정을 위한 메가소닉 세정 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 바 타입 노즐이,
    중공의 바 형상인 몸체와,
    상기 몸체의 길이 방향으로 서로 이격되어 형성된 하나 이상의 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 후면 세정을 위한 메가소닉 세정 시스템.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 회전 테이블의 회전축에 매립되어 상기 웨이퍼의 후면에 일부가 노출되며, 상기 회전 테이블이 회전하더라도 자신은 회전하지 않는 노즐 지지부를 포함하고, 상기 노즐 지지부는,
    상기 회전 테이블의 회전축에 매립된 제 1 노즐 지지부와,
    상기 제 1 노즐 지지부와 고정되도록 결합된 제 2 노즐 지지부를 포함하고,
    상기 메가소닉 세정기가 상기 제 2 노즐 지지부에 결합되어 상기 웨이퍼의 후면에 노출된 것을 특징으로 하는 반도체 후면 세정을 위한 메가소닉 세정 시스템.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 회전 테이블에 노출된 웨이퍼의 후면에 질소를 방출하는 질소 공급 노 즐을 더 포함하고,
    상기 질소 공급 노즐이 상기 메가소닉 세정기와 함께 상기 바 타입 노즐에 결합된 것을 특징으로 하는 반도체 후면 세정을 위한 메가소닉 세정 시스템.
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