KR20110077975A - Apparatus of cleaning brush - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A brush cleaning apparatus is provided to suppress defects due to re-absorption of contaminants on the following wafer by removing the contaminants absorbed in the cleaning brush. CONSTITUTION: A cleaning bath(350) stores cleaning chemical solutions. Current supply electrodes(360) are inputted to the cleaning bath and provide a current. A brush(240) is immersed in the cleaning chemical solutions. Contaminated particles are removed from the brush by the electric attraction due to difference between the polarity of the current and the polarity of the contaminated particles absorbed in the brush and the rotation of the brush. The current supply electrode supplies the current with the opposite polarity to the contaminated particles.

Description

브러시 세정 장치{Apparatus of cleaning brush}Brush cleaning device {Apparatus of cleaning brush}

본 발명은 반도체 소자 제조에 관한 것으로, 특히, 화학기계적연마(CMP: Chemical Mechanical Polishing) 후 브러시 세정(brush cleaning)에 사용된 브러시를 세정하는 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor device manufacturing, and more particularly, to an apparatus for cleaning a brush used for brush cleaning after chemical mechanical polishing (CMP).

반도체 소자의 집적도가 증가하고 디자인 룰(design rule)이 급격히 축소됨에 따라, 반도체 소자 제조를 위해 증착된 층들의 평탄화 및 평탄화를 이용한 패터닝(patterning) 과정에 화학기계적연마(CMP)의 도입이 증가하고 있다. CMP 이후에 웨이퍼(wafer) 표면에는 잔류하는 슬러리 잔류물(slurry residue)이나 연마 부산물, 웨이퍼 부산물 등과 같은 오염 파티클(particle)을 제거하기 위해서, 브러시(brush)를 웨이퍼 표면에 도입하여 오염 파티클을 제거하는 브러시 세정 과정을 수행하고 있다. As the degree of integration of semiconductor devices increases and design rules shrink sharply, the introduction of chemical mechanical polishing (CMP) in the patterning process using planarization and planarization of the deposited layers for semiconductor device manufacturing increases. have. After CMP, a brush is introduced to the wafer surface to remove contaminating particles such as slurry residues, polishing by-products, and wafer by-products remaining on the wafer surface. The brush cleaning process is performed.

브러시 세정 과정에 의해서 웨이퍼 표면으로부터 파티클이 유효하게 제거되고 있지만, 브러시에는 이러한 파티클이 재 흡착될 수 있으며, 이러한 브러시에 흡착된 오염 파티클에 의해 다른 웨이퍼의 파티클 오염이 유발될 수 있다. 즉, 후속 웨이퍼에 파티클이 재흡착되어, 동심원 상으로 낙성 파티클(drop particle)이 유발 되어 웨이퍼 결함이 증가될 수 있다. 특히, CMP 진행 후 인시튜(in situ)로 웨이퍼를 세정하는 과정이 수행될 경우, 브러시에 재흡착된 오염 파티클이 후속의 웨이퍼를 재오염시키는 확률이 보다 증대되고 있다. 이에 따라, 브러시를 매번 교체해주는 방안이 고려될 수 있으나, 이러한 잦은 교체는 생산성의 저하를 유발하고 있다. Although particles are effectively removed from the wafer surface by the brush cleaning process, these particles can be resorbed to the brush and particle contamination of other wafers can be caused by the contamination particles adsorbed to these brushes. That is, particles may be resorbed on subsequent wafers, causing falling particles onto concentric circles, thereby increasing wafer defects. In particular, when the process of cleaning the wafer in situ after the CMP process is performed, the probability that the contamination particles reabsorbed in the brush recontaminate subsequent wafers is increased. Accordingly, a method of replacing the brush every time may be considered, but such frequent replacement causes a decrease in productivity.

본 발명은 세정 브러시에 흡착된 오염물을 제거하는 세정 브러시에 흡착된 오염물을 세정하는 장치를 제시하고자 한다. The present invention is directed to an apparatus for cleaning contaminants adsorbed on a cleaning brush that removes contaminants adsorbed on the cleaning brush.

본 발명의 일 관점은, 세정 화학액을 담는 세정조; 상기 세정조에 도입되어 전류를 제공하는 전류 공급 전극들; 및 상기 세정 화학액에 담가지게 도입되는 브러시(brush)를 포함하고, 상기 전류의 극성과 상기 브러시에 흡착된 오염 파티클의 극성 간의 극성 차이에 의한 전기적 인력 및 상기 브러시의 회전에 의해, 상기 브러시로부터 오염 파티클(particle)을 제거하는 브러시 세정 장치를 제시한다. One aspect of the present invention, the cleaning tank containing the cleaning chemical liquid; Current supply electrodes introduced into the cleaning bath to provide a current; And a brush introduced to be immersed in the cleaning chemical, and by the rotation of the brush and the electrical attraction due to the polarity difference between the polarity of the current and the polarity of the contaminating particles adsorbed to the brush, A brush cleaning apparatus for removing contaminating particles is provided.

상기 전류 공급 전극은 상기 오염 파티클의 극성과 반대 극성의 전류를 공급할 수 있다. The current supply electrode may supply a current having a polarity opposite to that of the contamination particle.

본 발명의 실시예는 화학기계적연마된 웨이퍼를 세정한 후, 세정 브러시에 흡착된 오염물을 제거할 수 있어, 후속되는 웨이퍼에 오염물의 재흡착에 의한 결함 발생을 억제할 수 있는 브러시 세정 장치를 제시할 수 있다. An embodiment of the present invention provides a brush cleaning apparatus capable of removing contaminants adsorbed on a cleaning brush after cleaning a chemical mechanically polished wafer, thereby suppressing the occurrence of defects due to readsorption of contaminants on subsequent wafers. can do.

본 발명의 실시예는 화학기계적연마(CMP)된 웨이퍼를 세정한 후, 세정 브러시에 흡착된 오염물이 갖고 있는 전하량을 이용해, 세정 브러시에 흡착된 오염물을 제거하는 구성을 포함하는 세정 브러시 장치를 제시한다. 본 발명의 실시예에 따른 세정 브러시 장치는, 웨이퍼를 세정하는 구성, 예컨대, 수직한 세정 브러시 장치의 구성을 유지하면서, 웨이퍼 세정이 진행된 후, 전류공급장치가 있는 세정조(bath)에 세정 화학액(chemical)을 채우고 오염된 브러시를 담구고, 세정조 내에서 브러시를 회전시키면서 브러시에 흡착된 오염물과 세정조 내의 화학액의 종류, 농도, pH에 따른 제타 포텐셜(zeta potential)을 이용하여 오염물이 (+) 전하를 띄면 전류공급장치의 전극에서 (-) 전류를 공급하고, 오염물이 (-) 전하를 띄면 (+) 전류를 공급하여 브러시에 흡착된 오염물이 전위차에 의해 쉽게 제거 될 수 있도록 한다. 즉, 반대 극으로 끌리는 전하의 성질을 이용해 전류 공급 전극에 오염물을 흡착시킴으로써, 제거된 오염물이 브러시에 재흡착되는 것을 막을 수 있다.An embodiment of the present invention provides a cleaning brush device including a structure for removing a contaminant adsorbed on a cleaning brush by using a charge amount of the contaminant adsorbed on the cleaning brush after cleaning the chemical mechanical polishing (CMP) wafer. do. In the cleaning brush device according to the embodiment of the present invention, after the wafer cleaning is performed while maintaining the structure for cleaning the wafer, for example, the vertical cleaning brush device, the cleaning chemistry in a cleaning bath (current) is provided. Fill the chemical, dip the contaminated brush, and rotate the brush in the cleaning tank to remove the contaminants by using the zeta potential according to the type, concentration and pH of the contaminants adsorbed on the brush and the chemical liquid in the cleaning tank. A positive charge provides a negative current at the electrode of the current supply device and a negative charge provides a positive current so that the dirt adsorbed on the brush can be easily removed by the potential difference. . That is, by adsorbing contaminants on the current supply electrode using the property of the charge attracted to the opposite pole, it is possible to prevent the removed contaminants from being resorbed to the brush.

도 1 내지 3은 본 발명의 실시예에 따른 브러시 세정 장치를 보여주는 도면들이다. 1 to 3 are views showing a brush cleaning device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 화학기계적연마(CMP)가 수행되는 화학기계적연마부(100)에서 CMP된 웨이퍼(210)는 브러시 세정부(200)로 이송되고, 세정 브러시부(200)의 제1세정 화학액 분사부(230)에 의해 제1세정 화학액의 분사되며, 브러시(240)의 접촉 회전에 의해서, 웨이퍼(210) 상에 흡착된 오염 파티클(211)이 제거되게 된다. 이때, 세정브러시부(200)의 세정조 바닥에는 웨이퍼(210)의 지지를 위한 지지부(213)가 배치될 수 있다. 이러한 브러시 세정에 의해서 브러시(240)에는 오염 파티클이 흡착될 수 있다. Referring to FIG. 1, a wafer 210 CMPed from a chemical mechanical polishing unit 100 on which chemical mechanical polishing (CMP) is performed is transferred to a brush cleaning unit 200, and the first cleaning of the cleaning brush unit 200 is performed. The first cleaning chemical is injected by the chemical liquid sprayer 230, and the contamination particles 211 adsorbed on the wafer 210 are removed by the contact rotation of the brush 240. In this case, a support part 213 for supporting the wafer 210 may be disposed on the bottom of the cleaning tank of the cleaning brush part 200. By brush cleaning, contaminant particles may be adsorbed to the brush 240.

도 2 및 도 3을 참조하면, 브러시 세정에 의해서 브러시(240)에 흡착된 오염 파티클(341)은 후속되는 웨이퍼 세정 시 웨이퍼에 재흡착되어 웨이퍼 결함을 유발 할 수 있다. 이에 따라, 브러시(240)로부터 오염 파티클(341)을 제거하는 브러시를 세정하는 과정이 수행될 수 있다. 이러한 브러시를 세정하는 과정은 도 2에 제시된 세정 브러시부(200)에서 수행될 수도 있으나, CMP부(100) 및 세정 브러시부(200)가 일련되어 인 시튜로 CMP 및 세정이 진행되는 공정 장치에 별도의 브러시 세정조(350)를 도입하고, 브러시 세정조(350)에 브러시(240)를 담근 후 브러시(240)로부터 오염 파티클(341)을 제거하는 과정을 수행할 수 있다. 2 and 3, contaminant particles 341 adsorbed to the brush 240 by brush cleaning may be resorbed onto the wafer during subsequent wafer cleaning to cause wafer defects. Accordingly, a process of cleaning the brush that removes the contaminant particles 341 from the brush 240 may be performed. The process of cleaning the brush may be performed in the cleaning brush unit 200 shown in FIG. 2, but the CMP unit 100 and the cleaning brush unit 200 are serially connected to a process apparatus in which CMP and cleaning are performed in situ. A separate brush cleaning tank 350 may be introduced, and the brush 240 may be dipped in the brush cleaning tank 350 to remove the contaminant particles 341 from the brush 240.

브러시 세정조(350)를 포함하는 브러시 세정부(300)는 제2세정 화학액을 분사하는 제2세정 화학액 분사부(330)를 구비하고, 제2세정 화학액(361)을 담는 브러시 세정조(350) 및 브러시 세정조(350) 내에 구비된 전류 인가를 위한 전류 공급 전극(360)을 포함하여 구비될 수 있다. 브러시 세정조(350)에 내에 제2세정 화학액(361)을 담고, 제2세정 화학액(361) 내에 브러시(240)를 담근 후, 브러시(240)를 회전시킨다. 이때, 브러시(240)의 고속 회전에 의해 흡착된 오염 파티클(341)이 일부 떨어져 나갈 수 있으나, 이러한 오염 파티클(341)은 제2세정 화학액(361) 내에 부유하며 재 흡착될 수도 있다. The brush cleaning unit 300 including the brush cleaning tank 350 includes a second cleaning chemical liquid injection unit 330 for injecting a second cleaning chemical liquid, and includes a brush cleaning container containing the second cleaning chemical liquid 361. It may include a current supply electrode 360 for applying the current provided in the bath (350) and the brush cleaning tank (350). After the second cleaning chemical solution 361 is contained in the brush cleaning tank 350 and the brush 240 is immersed in the second cleaning chemical solution 361, the brush 240 is rotated. At this time, the contaminated particles 341 adsorbed by the high-speed rotation of the brush 240 may fall off, but the contaminated particles 341 may be suspended and resorbed in the second cleaning chemical 361.

브러시(240)의 회전과 함께, 전류 공급 전극(360)에 전류를 인가하여 (+) 전하를 제공하거나 또는 (-) 전하를 제공하게 한다. 이러한 전류의 극성의 오염 파티클(341)의 극성과 반대 극성으로 설정된다. 예컨대, 오염 파티클(341)이 (+) 전하를 띄고 있으면, 이에 대해 반대 극성인 (-) 극성의 전류를 전류 공급 전극(360)에 인가한다. 이러한 반대 극성에 의한 전기적 인력에 의해서, 오염 파티클(341)은 전극(360)으로 이끌리는 힘을 받게 되고, 이에 따라, 오염 파티클(341)은 회전하는 브러시(240)로부터 보다 원활하게 이탈되게 된다. 또한, 이탈 제거된 오염 파티클(341)은 제2세정 화학액(361) 내에 부유하기 보다 인력에 이끌려 전극(360)에 흡착되며, 전극(360)에 흡착되어 집진되는 오염 파티클(363)은 브러시(240)에 다시 재흡착되지 않게 된다. 이에 따라, 브러시(240)는 보다 오염 파티클(341)이 제거된 상태로 유지될 수 있고, 이와 같이 세정된 브러시(240)는 다시 세정 브러시부(도 1의 200)로 제공되어 웨이퍼(210)의 브러시 세정에 사용되게 된다. With the rotation of the brush 240, a current is applied to the current supply electrode 360 to provide a positive charge or a negative charge. The polarity of this current is set to a polarity opposite to that of the contaminating particle 341. For example, if the contaminating particle 341 has a positive charge, a current of a negative polarity having the opposite polarity is applied to the current supply electrode 360. Due to this electrical attraction due to the opposite polarity, the contaminating particles 341 are subjected to a force attracted to the electrode 360, so that the contaminating particles 341 are more smoothly separated from the rotating brush 240. do. In addition, the decontaminated contamination particles 341 are attracted to the electrode 360 by being attracted to the electrode 360 rather than floating in the second cleaning chemical 361, and the contaminating particles 363 adsorbed and collected by the electrode 360 are brushed. It will not be resorbed to 240 again. Accordingly, the brush 240 may be maintained with more contaminated particles 341 removed, and the brush 240 thus cleaned is provided to the cleaning brush part 200 (FIG. 1) again to provide the wafer 210. Will be used for brush cleaning.

세정조(350) 내에 제공되는 제2세정 화학액(361)은 이러한 전기적 인력이 가능하게 극성을 제공하는 화학물이 사용될 수 있으며, 화학물의 종류, 농도 및 pH 정도에 따라 제2세정 화학액(361)의 제타 포텐셜을 다르게 도입할 수 있다. 전류공급장치의 전극(360)이 구비된 세정조(350)에 제2세정 화학액(361)을 분사하여 채우고, 오염된 브러시(240)를 담구고, 세정조(350) 내에서 브러시(240)를 회전시키면서 브러시(240)에 흡착된 오염 파티클(341)을 제거한다. 이때, 화학액의 종류, 농도, pH에 따른 제타 포텐셜(zeta potential)을 이용하여, 오염 파티클(341)이 (+) 전하를 띄면 전극(360)에서 (-) 전류를 공급하고, 오염 파티클(341)이 (-) 전하를 띄면 (+) 전류를 공급하여, 브러시(240)에 흡착된 오염 파티클(341)이 전위차 또는 극성 차이에 의해 쉽게 제거 될 수 있도록 한다. 또한, 반대 극으로 끌리는 전하의 성질을 이용해 전류 공급 전극(360)에 오염물을 흡착시킴으로써, 제거된 오염 파티클(363)이 브러시에 재흡착되는 것을 막을 수 있다.The second cleaning chemical 361 provided in the cleaning tank 350 may be a chemical that provides a polarity such that the electrical attraction is possible, and the second cleaning chemical according to the type, concentration, and pH of the chemical may be used. The zeta potential of 361 may be introduced differently. The second cleaning chemical liquid 361 is injected into the cleaning tank 350 provided with the electrode 360 of the current supply device, the contaminated brush 240 is immersed, and the brush 240 in the cleaning tank 350. While removing the contamination particles 341 adsorbed on the brush 240 while rotating. At this time, using the zeta potential according to the type, concentration, and pH of the chemical solution, when the contaminating particle 341 has a positive charge, a negative current is supplied from the electrode 360, and the contaminating particle ( When 341 is negatively charged, it supplies a positive current so that the contaminant particles 341 adsorbed on the brush 240 can be easily removed by potential difference or polarity difference. In addition, by adsorbing contaminants on the current supply electrode 360 using the property of charge attracted to the opposite pole, it is possible to prevent the removed contaminant particles 363 from being resorbed to the brush.

본 발명의 실시예에는 흡착 오염 파티클(341)과 전극(360) 간의 전하량 차이 또는 극성 차이에 따른 전기적 인력을 이용하고, 브러시(240)의 회전력을 이용하 여, 브러시(240)로부터 오염 파티클(341)을 유효하게 제거할 수 있다. 이에 따라, 브러시(240) 오염에 의한 웨이퍼(도 2의 210)의 재오염 및 이에 따른 웨이퍼 결함 발생을 유효하게 억제할 수 있다. In the embodiment of the present invention, by using the electric attraction according to the difference in the amount of charge or the polarity difference between the adsorption contamination particle 341 and the electrode 360, and using the rotational force of the brush 240, the contamination particle 341 from the brush 240 ) Can be effectively removed. As a result, recontamination of the wafer (210 of FIG. 2) due to contamination of the brush 240 and consequent wafer defect generation can be effectively suppressed.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 브러시 세정 장치를 보여주는 도면들이다. 1 to 3 are views showing a brush cleaning device according to an embodiment of the present invention.

Claims (2)

세정 화학액을 담는 세정조;A cleaning tank containing a cleaning chemical liquid; 상기 세정조에 도입되어 전류를 제공하는 전류 공급 전극들; 및Current supply electrodes introduced into the cleaning bath to provide a current; And 상기 세정 화학액에 담가지게 도입되는 브러시(brush)를 포함하고, A brush introduced to soak in the cleaning chemicals, 상기 전류의 극성과 상기 브러시에 흡착된 오염 파티클의 극성 간의 극성 차이에 의한 전기적 인력 및 상기 브러시의 회전에 의해, 상기 브러시로부터 오염 파티클(particle)을 제거하는 브러시 세정 장치. Brush cleaning device to remove the contaminating particles from the brush by the rotation of the brush and the electric attraction due to the polarity difference between the polarity of the current and the polarity of the contaminating particles adsorbed to the brush. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전류 공급 전극은 The current supply electrode 상기 오염 파티클의 극성과 반대 극성의 전류를 공급하는 브러시 세정 장치.And a brush cleaning device for supplying a current having a polarity opposite to that of the contaminating particles.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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