KR20110137029A - 정반 세정 장치 및 정반 세정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼 제조에 사용되는 정반의 홈에 쌓인 이물질을 제거하는 정반 세정 장치에 관한 것이다. 상기 정반 세정 장치는, 고압의 유체를 상기 상정반 및 상기 하정반을 향하여 동시에 분사할 수 있도록 구성된 분사유닛; 상기 분사 유닛에 결합되며, 상기 분사 유닛을 상기 정반에 대하여 상대이동시키는 로봇아암; 및 상기 분사유닛으로 고압의 유체를 공급하는 유체 공급부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 따르면, 정반 세정 장치의 분사유닛에는 복수의 분사노즐이 상정반과 하정반을 향해 양측으로 형성되어 있어, 유체 공급부로부터 공급된 고압의 유체는 분사노즐을 통해 분사되어 상정반과 하정반을 동시에 세정할 수 있다. 따라서, 분사노즐이 상정반을 세정하는 동안에 하정반 측으로 떨어진 이물질은 동시에 하정반 측에 형성된 분사노즐에 의해 세정될 수 있어, 이물질이 하정반에 고착되지 않으므로, 상정반과 하정반을 세정하는데 걸리는 시간을 대폭 단축할 수 있고, 세정 작업을 효율적으로 진행할 수 있다.

Description

정반 세정 장치 및 정반 세정 방법 {Apparatus and method for cleaning plates}

본 발명은 웨이퍼 제조에 사용되는 정반의 홈에 쌓인 이물질을 제거하는 정반 세정 장치에 관한 것이다.

반도체 등의 전자부품을 생산하기 위한 소재로 사용되는 실리콘 웨이퍼(wafer)는, 단결정 실리콘 잉곳(ingot)을 웨이퍼 형태로 얇게 절단하는 슬라이싱 공정, 원하는 웨이퍼의 두께로 연마하면서 평탄도를 개선하는 래핑 공정(lapping), 웨이퍼 내부의 손상(damage)층 제거를 위한 식각 공정(etching), 표면 경면화 및 평탄도를 향상시키기 위한 폴리싱 공정(polishing), 웨이퍼 표면의 오염물질을 제거하기 위한 세정 공정(cleaning) 등의 단계를 거쳐 웨이퍼로 생산된다.

도 1은 종래의 웨이퍼용 래핑 공정을 설명하는 도면이다. 도 2는 종래의 웨이퍼 세정 장치를 도시하는 도면이다.

도 1을 참조하면, 먼저 상정반(1)과 하정반(2) 사이에 웨이퍼(W)를 배치한다. 이후, 연마용 입자와, 분산제와, 희석제(물) 등이 혼합된 슬러리(slurry)(S)를 상정반(1)을 통해 지속적으로 공급하면서 상정반(1) 또는 하정반(2)을 회전시키면, 슬러리(S)에 포함된 연마용 입자에 의해 웨이퍼(W)의 표면이 연마된다.

이때, 웨이퍼(W)를 실질적으로 연마하는 슬러리(S)의 적절한 공급 및 사용된 슬러리(S)의 배출은 웨이퍼(W)의 평탄도에 중대한 영향을 미치게 된다. 따라서, 상정반(1) 및 하정반(2)의 표면에는 슬러리(S)의 원활한 공급 및 배출을 위한 격자형의 홈(groove; G)이 형성되어 있으며, 이 홈(G)을 통하여 슬러리(S)가 공급 및 배출된다.

그러나, 래핑 공정이 지속적으로 이루어지는 경우, 웨이퍼(W) 및 정반(1, 2)으로부터 분리된 이물질과, 사용된 슬러리 등이 정반(1, 2)의 홈(G)에 쌓이게 되며, 그 결과 슬러리(S)의 공급 및 배출이 저해되어 웨이퍼(W)의 품질이 악화되게 된다. 또한, 홈(G) 내부에 쌓인 슬러지(sludge) 성분이 정반 내의 웨이퍼(W) 사이로 유입될 경우 스크래치(scratch)를 일으키는 원인이 된다.

이러한 현상을 방지하기 위해서는, 도 2에 도시된 바와 같은 정반 세정 장치를 사용하여 정반(1, 2)의 표면을 주기적으로 세정하게 된다. 정반 세정 장치는 분사유닛(30)과 로봇아암(40)으로 구성되고, 분사유닛(30)은 분사헤드(10)와 분사노즐(20, 21)을 포함한다. 분사노즐(20, 21)은 분사헤드(10)에 형성된 분사공(12)과 연결되고, 분사노즐(20, 21)로 공급된 압축공기는 분사공(12)을 통해 정반(1, 2)으로 분사되어 정반을 세정하게 된다.

분사헤드(10)는 정반(1, 2)에 대하여 회전 가능한 회전축(41)과 결합되어, 상정반(1)과 하정반(2)을 각각 세정할 수 있도록 구성된다. 세정 시에, 분사헤드(10)는 상정반(1)을 먼저 세정하고, 다음에 회전축(41)의 회전에 따라 분사헤드(10)가 하정반(2) 측으로 회전하여 하정반(2)을 세정하게 된다. 그러나, 상정반(1)의 세정시 하정반(2) 측으로 떨어진 이물질은 하정반(2)에 고착되고, 이후에 하정반(2)의 세정시에는 고착된 이물질을 추가로 제거해야 하므로, 하정반(2)의 세정시간을 증가시키고 세정효과를 떨어뜨리는 원인이 된다.

따라서, 본 발명은 상기 사정을 감안하여 발명한 것으로, 웨이퍼 연마용으로 사용되는 상정반과 하정반을 동시에 세정함으로써, 상정반의 세정시 하정반 측으로 떨어진 이물질이 하정반에 고착되는 것을 방지하여 세정시간을 감소시키고 세정효율을 증가시키는 정반 세정 장치 및 정반 세정 방법을 제공하고자 함에 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 의하면, 웨이퍼를 지지할 수 있도록 상정반 및 하정반으로 이루어지는 정반을 갖는 웨이퍼 연마 장치의 정반을 세정하기 위한 정반 세정 장치는, 고압의 유체를 상기 상정반 및 상기 하정반을 향하여 동시에 분사할 수 있도록 구성된 분사유닛; 상기 분사 유닛에 결합되며, 상기 분사 유닛을 상기 정반에 대하여 상대이동시키는 로봇아암; 및 상기 분사유닛으로 고압의 유체를 공급하는 유체 공급부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 분사유닛은, 복수의 분사노즐이 형성된 분사헤드; 상기 유체 공급부 및 상기 분사노즐과 연결되는 유체튜브; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 분사유닛은, 복수의 분사노즐과, 상기 복수의 분사노즐을 서로 유체연통시키는 연결관이 형성된 분사헤드; 상기 복수의 분사노즐로 고압의 유체를 공급하도록 상기 유체 공급부 및 상기 연결관과 연결되는 유체튜브; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유체 공급부는 2 이상의 유체를 상기 분사유닛으로 공급하여, 상기 분사유닛으로부터 각각 다른 2 이상의 유체가 분사되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유체는 압축공기 및 초순수(De Ionized Water)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유체 공급부는 2 이상의 유체를 상기 복수의 분사노즐로 공급하고, 상기 복수의 분사노즐 중 동일한 유체를 분사하는 분사노즐은 하나의 연결관으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유체는 압축공기 및 초순수(De Ionized Water)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 의하면, 웨이퍼를 지지할 수 있도록 상정반 및 하정반으로 이루어지는 정반을 갖는 웨이퍼 연마 장치의 정반을 세정하기 위한 정반 세정 방법은, 고압의 유체를 상기 상정반 및 하정반을 향하여 동시에 분사하도록 구성된 분사유닛을 사용하여 상기 상정반 및 상기 하정반을 동시에 세정하는 단계; 및 상기 세정하는 단계 동안에 상기 상정반 또는 상기 하정반을 회전시키는 단계; 상기 세정하는 단계 동안에 상기 분사 유닛을 상기 상정반 및 상기 하정반에 대해 상대이동시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 정반 세정 장치의 분사유닛에는 복수의 분사노즐이 상정반과 하정반을 향해 양측으로 형성되어 있어, 유체 공급부로부터 공급된 고압의 유체는 분사노즐을 통해 분사되어 상정반과 하정반을 동시에 세정할 수 있다. 따라서, 분사노즐이 상정반을 세정하는 동안에 하정반 측으로 떨어진 이물질은 동시에 하정반 측에 형성된 분사노즐에 의해 세정될 수 있어, 이물질이 하정반에 고착되지 않는다. 따라서, 상정반과 하정반을 세정하는데 걸리는 시간을 대폭 단축할 수 있고, 세정 작업을 효율적으로 진행할 수 있다.

또한, 정반 세정 장치의 분사헤드에는 복수의 분사노즐 및 이러한 복수의 분사노즐을 서로 유체연통시키는 연결관이 형성되고, 유체튜브는 유체 공급부 및 연결관과 연결됨으로써, 유체 공급부로부터의 압축공기 및 초순수는 각각 복수의 분사노즐을 통해 분사될 수 있다. 이는 복수의 분사노즐 및 이러한 분사노즐과 연결되는 유체 공급관을 분사헤드에 개별적으로 장착할 때와 비교하여, 매우 컴팩트한 구성으로 많은 수의 분사노즐을 분사헤드에 설치할 수 있게 하여, 분사유닛의 구조가 간단해지고, 제작비용이 감소된다.

도 1은 종래의 웨이퍼용 래핑 공정을 설명하는 도면이다.
도 2는 종래의 웨이퍼 세정 장치를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 정반 세정 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 정반 세정 장치의 분사유닛의 구성을 도시하는 도면으로, (a)는 측단면도이고, (b)는 저면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정반 세정 장치의 분사유닛의 구성을 도시하는 측단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 정반 세정 장치에 의해 정반을 세정하는 방법을 설명하는 도면이다.

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

도 3은 본 발명에 따른 정반 세정 장치의 구성을 도시하는 도면이다.

본 발명의 정반 세정 장치(100)는 웨이퍼 연마 장치의 정반(101, 102)을 향해 고압의 유체를 분사하여 정반(101, 102)의 표면을 세정한다. 정반(101, 102)은 그 사이에 웨이퍼를 지지하여 연마할 수 있도록 상정반(101)과 하정반(102)으로 이루어진다. 상정반(101)에는 승강실린더(103)가 설치되어, 상정반(101)을 상하로 구동함으로써 상정반(101)과 하정반(102) 사이의 이격거리를 조절할 수 있다. 또한, 상정반(101)에는 구동모터(104)가 설치되어 중심축을 중심으로 회전구동이 가능하다. 이러한 승강실린더(103) 및 구동모터(104)는 상정반(101) 또는 하정반(102)에 선택적으로 설치될 수 있다.

정반 세정 장치(100)는 분사유닛(110), 로봇아암(120), 유체 공급부(130)를 포함한다.

본 발명의 분사유닛(110)은 고압의 유체를 상정반(101) 및 하정반(102)을 향하여 동시에 분사할 수 있도록 구성된다. 종래의 분사유닛은 상정반을 세정하고 난 후, 하정반을 세정하도록 구성됨으로써, 상정반을 세정하는 동안에 이물질이 하정반에 고착되는 문제점이 있었지만, 본 발명에서는 하나의 분사유닛(110)에 의해 상정반(101)과 하정반(102)의 세정이 동시에 이루어짐으로써 이러한 문제를 해결할 수 있다.

분사유닛(110)에는 로봇아암(120)이 결합된다. 로봇아암(120)에는 구동모터(121)가 연결되어, 구동모터(121)의 구동에 의해 분사유닛(110)은 정반(101, 102)에 대하여 상대이동하면서 정반의 세정이 가능하다.

유체 공급부(131, 132; 130)는 분사유닛(110)으로 고압의 유체를 공급한다. 분사유닛(110)으로 공급되는 유체는 예를 들어, 압축공기 또는 초순수(De Ionized Water; DIW)일 수 있다. 여기서, 초순수는 각종 불순물들이 제거된 물을 의미한다. 이를 위해, 유체 공급부(130)는 압축공기를 공급하는 공기 공급부(131)와, 초순수를 공급하는 초순수 공급부(132)의 2부분으로 구분될 수 있다. 공기 공급부(131)와 초순수 공급부(132)는 공급관을 통해 각각 분사유닛(110)과 연결되어, 고압의 유체를 분사유닛(110)을 통해 분사할 수 있게 된다. 본 실시예에서는 유체 공급부(130)가 압축공기와 초순수를 공급하도록 구성되지만, 유체 공급부(130)는 다른 유체 또는 3가지 이상의 유체를 공급할 수도 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 정반 세정 장치의 분사유닛의 구성을 도시하는 도면으로, (a)는 측단면도이고, (b)는 저면도이다.

분사유닛(110)은 상정반과 하정반을 향해 동시에 유체를 분사할 수 있도록 상방향과 하방향으로 배열된 복수의 분사노즐(111a, 111b)이 형성된 분사헤드(111)와, 분사노즐(111a, 111b)에 연결되는 유체튜브(113a, 113b)를 포함한다. 유체튜브(113a, 113b)는 유체 공급부(130)와 연결되어, 유체 공급부(130)로부터 공급되는 고압의 유체는 유체튜브(113a, 113b)를 거쳐 분사노즐(111a, 111b)을 통해 분사된다. 이와 같이, 각각의 분사노즐이 분사헤드(111)에 개별적으로 장착되는 것이 아니라, 분사헤드(111)의 케이스 자체에 분사노즐(111a, 111b)이 형성됨으로써, 각각의 분사노즐을 분사헤드(111)에 고정하기 위한 구조가 필요하지 않게 된다. 따라서, 분사유닛(110)의 구조가 간단해지고, 제작 비용이 절감되는 효과가 있다.

분사노즐(111a, 111b)은 공기를 분사하기 위한 공기노즐(111a)과, 초순수를 공급하기 위한 초순수 노즐(111b)로 구분될 수 있다. 공기노즐(111a)과 초순수 노즐(111b)의 수와 배열 형태는 당업자가 자유로이 선택할 수 있다. 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 분사헤드(111)의 저면에는 4개의 공기노즐(111a)과, 3개의 초순수 노즐(111b)이 형성되어 있다[분사헤드(111)의 상면도 동일한 형태]. 또한, 분사헤드(111)의 저면에서, 공기노즐(111a)은 외측으로, 초순수 노즐(111b)은 가운데에 배치될 수 있다.

각각의 분사노즐(111a, 111b)은 각각의 유체튜브(113)와 연결될 수도 있지만, 동일한 종류의 유체를 분사하는 분사노즐(111a, 111b)은 통합하여 연결되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는, 공기노즐(111a)은 하나의 유체튜브(113a)로 통합하여 연결되고, 초순수 노즐(111b)은 상하 2개의 유체튜브(113b)로 통합하여 연결된다. 이는 유체 공급부(130)로부터 분사노즐(111a, 111b)로 이어지는 유체튜브(113)의 배열 형태를 단순하게 하고, 유체튜브(113)의 길이를 줄일 수 있어 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 분사유닛(110)에는 복수의 분사노즐(111a, 111b)이 상정반(101)과 하정반(102)을 향해 양측으로 형성되어 있어, 유체 공급부(130)로부터 공급된 고압의 유체는 분사노즐(111a, 111b)을 통해 분사되어 상정반(101)과 하정반(102)을 동시에 세정할 수 있다. 따라서, 분사노즐(111a, 111b)이 상정반(101)을 세정하는 동안에 하정반(102) 측으로 떨어진 이물질은 동시에 하정반(102) 측에 형성된 분사노즐(111a, 111b)에 의해 세정될 수 있어, 이물질이 하정반(102)에 고착되지 않는다. 따라서, 상정반(101)과 하정반(102)을 세정하는데 걸리는 시간을 대폭 단축할 수 있고, 세정 작업을 효율적으로 진행할 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정반 세정 장치의 분사유닛의 구성을 도시하는 측단면도이다.

본 실시예에서, 분사유닛(210)은 상정반과 하정반을 향해 동시에 유체를 분사할 수 있도록 상방향과 하방향으로 형성된 복수의 분사노즐(211a, 211b)과, 이러한 복수의 분사노즐(211a, 211b)을 서로 유체연통시키는 연결관(212a, 212b)이 형성된 분사헤드(211)를 포함한다. 분사노즐(211a, 211b)은 압축공기를 분사하기 위한 공기노즐(211a)과, 초순수를 공급하기 위한 초순수 노즐(211b)로 구분될 수 있다. 연결관(212a, 212b)은 공기노즐(211a)과 연결되는 연결관(212a)과, 초순수 노즐(211b)과 연결되는 연결관(212b)으로 구분될 수 있다. 즉, 복수의 분사노즐(211a, 211b) 중 동일한 종류의 유체를 분사하는 분사노즐은 연결관(212a, 212b) 중 어느 하나의 연결관으로 통합하여 연결된다.

분사유닛(210)은 복수의 분사노즐(211a, 211b)로 압축공기 및 초순수를 공급하도록 유체 공급부(130) 및 연결관(212a, 212b)과 연결되는 유체튜브(213a, 213b)를 포함한다. 공기노즐(211a)과 연결되는 유체튜브(213a)는 공기 공급부(131)와 연결되고, 초순수 노즐(211b)과 연결되는 유체튜브(213b)는 초순수 공급부(132)와 연결된다(도 3 참조). 따라서, 각각의 유체튜브(213a, 213b)는 각각의 연결관(212a, 212b)과 연결되기만 하면, 복수의 분사노즐(211a, 211b)을 통해 압축공기 및 초순수를 분사할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 실시예의 분사헤드(211)는 케이스 자체에 분사노즐(211a, 211b) 및 이러한 분사노즐과 통합하여 연결되는 연결관(212a, 212b)이 형성되고, 유체튜브는 각각의 연결관(212a, 212b)과 연결됨으로써, 유체 공급부(130)로부터의 압축공기 및 초순수는 각각 복수의 분사노즐(211a, 211b)을 통해 분사될 수 있다. 이는 복수의 분사노즐 및 이러한 분사노즐과 연결되는 유체 공급관을 분사헤드(211)에 개별적으로 장착할 때와 비교하여, 매우 컴팩트한 구성으로 많은 수의 분사노즐(211a, 211b)을 분사헤드(211)에 설치할 수 있게 한다. 또한, 이는 분사노즐 및 유체 공급관이 분사헤드(211) 내에서 복잡하게 연결되어 얽히는 현상을 방지할 수 있어 바람직하다. 따라서, 고압의 유체를 분사하기 위한 분사유닛(210)의 구조가 간단해지고, 제작비용이 감소된다.

도 6은 본 발명에 따른 정반 세정 장치에 의해 정반을 세정하는 방법을 설명하는 도면이다.

분사유닛(110)은 상정반(도시안됨) 및 하정반(102) 사이에 삽입된다. 유체 공급부로부터 압축공기 및 초순수가 분사노즐을 통해 분사되어 상정반 및 하정반(102)을 동시에 세정하게 된다. 이때, 상정반 또는 하정반(102)은 중심축(105)을 중심으로 회전하게 된다. 또한, 구동모터(121)에 의해 구동되는 로봇아암(120)은 분사유닛(110)을 상정반 및 하정반(102)에 대해 화살표 방향으로 상대이동시키므로, 상정반 및 하정반(102)의 표면은 분사유닛(110)에서 분사되는 고압의 유체에 의해 전체적으로 세정된다.

이와 같이, 분사유닛(110)으로부터 분사되는 고압의 유체에 의해 상정반 및 하정반(102)을 동시에 세정하므로, 웨이퍼 연마 장치의 정반을 세정하는데 걸리는 시간을 대폭 단축할 수 있고, 세정 작업을 효율적으로 진행할 수 있게 된다. 또한, 세정하는 동안 정반이 회전하므로, 분사유닛(110)이 로봇아암(120)에 의해 짧은 이동거리만 이동되어도 정반을 전체적으로 세정할 수 있어 세정 작업이 효율적으로 이루어질 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

100 : 정반 세정 장치
101 : 상정반
102 : 하정반
103 : 승강실린더
104 : 구동모터
110 : 분사유닛
111 : 분사헤드
111a, 111b : 분사노즐
113 : 유체튜브
120 : 로봇아암
130 : 유체 공급부
131 : 공기 공급부
132 : 초순수 공급부

Claims (5)

1. 웨이퍼를 지지할 수 있도록 상정반 및 하정반으로 이루어지는 정반을 갖는 웨이퍼 연마 장치의 정반을 세정하기 위한 정반 세정 장치에 있어서,
   고압의 유체를 상기 상정반 및 상기 하정반을 향하여 동시에 분사할 수 있도록 구성된 분사유닛;
   상기 분사 유닛에 결합되며, 상기 분사 유닛을 상기 정반에 대하여 상대이동시키는 로봇아암; 및
   상기 분사유닛으로 고압의 유체를 공급하는 유체 공급부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 정반 세정 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 분사유닛은,
   복수의 분사노즐이 형성된 분사헤드;
   상기 유체 공급부 및 상기 분사노즐과 연결되는 유체튜브; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 정반 세정 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 분사유닛은,
   복수의 분사노즐과, 상기 복수의 분사노즐을 서로 유체연통시키는 연결관이 형성된 분사헤드;
   상기 복수의 분사노즐로 고압의 유체를 공급하도록 상기 유체 공급부 및 상기 연결관과 연결되는 유체튜브; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 정반 세정 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 유체 공급부는 2 이상의 유체를 상기 분사유닛으로 공급하여, 상기 분사유닛으로부터 각각 다른 2 이상의 유체가 분사되는 것을 특징으로 하는 정반 세정 장치.
5. 웨이퍼를 지지할 수 있도록 상정반 및 하정반으로 이루어지는 정반을 갖는 웨이퍼 연마 장치의 정반을 세정하기 위한 정반 세정 방법에 있어서,
   고압의 유체를 상기 상정반 및 하정반을 향하여 동시에 분사하도록 구성된 분사유닛을 사용하여 상기 상정반 및 상기 하정반을 동시에 세정하는 단계;
   상기 세정하는 단계 동안에 상기 상정반 또는 상기 하정반을 회전시키는 단계; 및
   상기 세정하는 단계 동안에 상기 분사 유닛을 상기 상정반 및 상기 하정반에 대해 상대이동시키는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 정반 세정 방법.

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