KR20140080957A - 웨이퍼 세정 장치 - Google Patents

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홍진
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Abstract

웨이퍼 세정 장치가 개시된다. 웨이퍼(wafer)를 세정하기 위한 약액이 이동하는 노즐 바(nozzle bar); 상기 노즐 바에서 상기 약액이 분사되도록, 상기 노즐 바의 외주면에 관통되어 형성되며, 복수개가 서로 인접하여 배치되는 분사구; 및 상기 웨이퍼를 세정하는 브러시(brush)를 포함하는 웨이퍼 세정 장치가 제공된다.

Description

웨이퍼 세정 장치{WAFER CLEANING APPARATUS}
본 발명은 웨이퍼 세정 장치에 관한 것이다.
반도체 소자의 고밀도화, 미세화 및 배선 구조의 다층화에 따라 반도체 웨이퍼(wafer)의 표면 단차가 발생될 수 있다. 이와 같은 표면 단차를 평탄화하기 위하여 CMP(Chemical Mechanical Polishing), SOG(Spin On Glass), 에치-백(etch-back), 리플로우(reflow) 등의 평탄화 기법이 사용될 수 있다.
그 중, CMP 기법은 화학적 및 물리적인 반응을 하여 웨이퍼 표면을 평탄화하는 기술로서, 반도체 웨이퍼를 연마 패드 표면 위에 접촉하도록 한 상태에서 슬러리(slurry)를 공급하여 웨이퍼 표면을 화학적으로 반응시키면서 연마 패드가 장착된 웨이퍼 캐리어(wafer carrier)를 상대 운동시켜 물리적으로 웨이퍼 표면의 요철 부분을 평탄화하는 기법이다.
이와 같은 CMP 기법은 통상 유전막의 표면을 평탄화시키거나 이전의 막 상의 피착된 과도한 금속막을 제거하는데 사용된다.
상술한 평탄화 공정 중 웨이퍼 표면에는 슬러리 잔류물(slurry residue)이나 연마 부산물, 웨이퍼 부산물 등과 같은 오염 파티클(particle)이 잔류할 수 있다. 이를 제거하기 위해서, 브러시(brush)에 의하여 웨이퍼 표면의 오염 파티클을 제거하는 세정 과정이 수행될 수 있다.
이와 같은 세정 과정에 사용되는 웨이퍼 세정 장치는, 스프레이형 분사구를 포함할 수 있다. 스프레이형 분사구에 의하면, 약액이 분사구의 양옆으로 퍼질 수 있으므로 약액 소모량이 클 수 있다. 또한, 약액의 산포 때문에 복수의 분사구는 일정한 간격 이상을 두고 배치될 수 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제 10-2011-0077975호(2011.07.07)에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 복수개의 분사구가 서로 인점하여 형성된 웨이퍼 세정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 웨이퍼(wafer)를 세정하기 위한 약액이 이동하는 노즐 바(nozzle bar); 상기 노즐 바에서 상기 약액이 분사되도록, 상기 노즐 바의 외주면에 관통되어 형성되며, 복수개가 서로 인접하여 배치되는 분사구; 및 상기 웨이퍼를 세정하는 브러시(brush)를 포함하는 웨이퍼 세정 장치가 제공된다.
복수의 상기 분사구는 상기 노즐 바의 길이 방향으로 선형으로 배열될 수 있다.
상기 분사구는 오리피스(orifice)를 포함할 수 있다.
상기 노즐 바는 원통 형상을 가지고, 상기 노즐 바의 외주면에는, 복수의 상기 분사구가 형성되는 평면부를 포함할 수 있다.
상기 노즐 바는, 상기 약액이 분사되는 각도가 조절되도록, 회전 가능할 수 있다.
상기 노즐 바에는, 상기 약액이 분사되는 각도의 측정이 가능하도록 각도 표시부가 결합될 수 있다.
상기 노즐 바는 상기 웨이퍼의 양측에 형성될 수 있다.
복수개의 상기 분사구는 서로 연결되어, 슬릿(slit)을 형성할 수 있다.
상기 웨이퍼를 지지하도록, 상기 브러시 하부에 결합되는 롤러(roller)를 더 포함할 수 있다.
상기 롤러는, 상기 웨이퍼 전면이 세정되도록, 상기 웨이퍼를 회전시킬 수 있다.
상기 브러시는 회전 가능한 코어; 및 상기 코어 외주면에 형성되는 세정 돌기를 포함할 수 있다.
상기 노즐 바 및 상기 브러시를 수용하는 챔버(chamber)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 웨이퍼에 약액이 균일하게 분사되고, 약액의 소모가 감소됨으로써 세정 효과가 증대될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치의 노즐 바를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치의 노즐 바를 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치의 세정 효능에 관한 실험 결과를 나타낸 그래프.
본 발명에 따른 웨이퍼 세정 장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치의 노즐 바를 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치(100)는, 노즐 바(110), 분사구(120), 브러시(130) 및 롤러(140)를 포함할 수 있다.
노즐 바(110)는 웨이퍼(10)를 세정하기 위한 약액(20)이 이동되는 통로이다. 웨이퍼(10)에는 CMP 공정을 거치면서 오염물질이 부착될 수 있다. 이와 같은 오염물질은 식각 공정에 의하여 제거될 수 있다. 약액(20)은 HF 와 같은 화학약품일 수 있다.
노즐 바(110)는 웨이퍼(10)와 간격을 두고 설치될 수 있고, 웨이퍼(10)를 가로 질러 설치될 수 있다. 또한 노즐 바(110)는 웨이퍼(10)의 양측에 설치될 수 있다. 이에 따라, 세정 효율이 증가될 수 있다. 한편, 노즐 바(110)는 기다란 원통 형상을 가질 수 있다.
노즐 바(110)는 화학약품에 내화학성이 우수한 재질로 형성될 수 있다. 즉, 엔지니어링 플라스틱 또는 스테인레스 스틸 재질로 형성될 수 있다.
분사구(120)는 노즐 바(110)에서 약액(20)이 분사될 수 있도록 하는 홀로서, 원형을 가질 수있다. 이 경우, 분사구(120)는 노즐 바(110)에 형성되는 오리피스(orifice)를 포함할 수 있다. 오리피스로 형성되는 분사구(120)에 의하면, 약액(20)이 분사구(120)를 통해 노즐 바(110)에서 유출되어 분산되지 않고 웨이퍼(10)에 도달할 수 있다. 따라서 유량의 소모가 감소될 수 있다.
분사구(120)는 복수개로 구성되며, 서로 인접하여 배치될 수 있다. 서로 인접하여 배치된다는 것은, 간격을 거의 두지 않고 촘촘히 배열된다는 것이다. 이에 따라, 약액(20)이 웨이퍼(10)에 고르고 균일하게 분사될 수 있다.
분사구(120)는 미세한 구멍일 수 있다. 예를 들어, 분사구(120)는 0.05 이상 0.3mm의 직경을 가질 수 있다. 이처럼 미세한 구멍으로 형성되는 분사구(120)에 의하면, 약액(20)이 더욱 고르고 균일하게 분사될 수 있다.
분사구(120)는 노즐바의 외주면에 형성될 수 있다. 이 경우, 분사구(120)는 노즐 바(110)가 관통되어 형성될 수 있다. 또한, 노즐 바(110)가 관통되어 분사구(120)가 형성되면, 노즐 바(110)에 별도의 장치가 없어도 유입되는 약액(20)의 압력에 따라 약액(20)이 노즐 바(110)에서 외부로 분사될 수 있다.
분사구(120)는 복수개가 선형으로 배열될 수 있다. 이 경우, 분사구(120)는 노즐 바(110)의 길이 방향으로 선형으로 배열될 수 있다. 이와 같이 선형으로 배열되면, 웨이퍼(10)에 균일하게 약액(20)이 분사될 수 있다.
도 2를 참조하면, 노즐 바(110)는 원통 형상을 가질 수 있다. 또한, 노즐 바(110)의 외주면에는 평면부(111)가 형성될 수 있다. 평면부(111)는 분사구(120)가 형성되는 부분이다. 평면부(111)는 노즐 바(110)의 외부면 일부를 제거하여 평평하게 만듦으로써 형성될 수 있다.
평면부(111)가 있는 경우, 복수 개의 분사구(120)를 일정한 간격으로 형성하는 것이 용이해질 수 있다. 또한, 선형으로 배열하는 것이 더욱 용이해질 수 있다. 이에 따라, 약액(20)은 고르고 균일하게 분사될 수 있다.
노즐 바(110)는 약액(20)이 분사되는 각도가 조절되도록 회전 가능할 수 있다. 즉, 노즐 바(110)의 길이 방향을 축으로 하여 회전될 수 있다. 노즐 바(110)가 회전함에 따라 분사구(120)도 함께 회점하며, 약액(20)이 분사되는 각도가 조절될 수 있다. 이에 의하면, 웨이퍼(10) 전면을 용이하게 세정할 수 있다.
노즐 바(110)가 회전 가능한 경우, 노즐 바(110)에는 각도 표시부(112)가 결합될 수 있다. 각도 표시부(112)는 노즐 바(110)의 일단에 결합될 수 있으며 노즐 바(110)와 일체형으로 형성될 수 있다.
각도 표시부(112)에는 회전 각도를 나타내는 표지가 형성될 수 있다. 표지는 일정한 간격으로 형성되는 홈일 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 각도 표시부(112)는 원판을 가지는 몸체를 포함하고, 몸체의 일부에는 일정한 간격으로 홈이 형성될 수 있다. 예를 들어, 몸체 원주의 0도에서 90도 사이에 해당되는 일부분에 홈이 형성될 수 있다. 이에 따르면, 회전 각도를 측정할 수 있으므로, 노즐 바(110)가 정밀하게 제어될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 브러시(130)는 웨이퍼(10)를 세정하는 기구이다. 약액(20)에 의하여 오염물질 등이 식각되고, 브러시(130)는 녹아내린 오염물질이나 흘러내리를 약액(20)을 제거할 수 있다.
브러시(130)는 코어(131) 및 세정 돌기(132)를 포함할 수 있다. 코어(131)는 회전 가능한 몸체일 수 있으며, 세정 돌기(132)는 코어(131) 외주면에 형성되는 복수의 돌기일 수 있다. 브러시(130)의 코어(131)가 회전함에 따라 세정 돌기(132)가 웨이퍼(10)에 접촉되면서 오염물질 등을 제거할 수 있다.
브러시(130)는 스펀지와 같이 물질을 잘 흡수하는 재질로 형성될 수 있으며, PFA(paraformaldehyde) 재질로 형성될 수 있다.
브러시(130)는 웨이퍼(10)의 양측에 설치될 수 있다. 웨이퍼(10)의 양측에 설치되는 브러시(130)는 서로 반대방향으로 회전될 수 있다. 즉, 웨이퍼(10) 쪽으로 회전될 수 있다. 한편, 웨이퍼(10)를 끼우거나 이탈시킬 때에는 양측의 브러시(130) 사이가 벌어질 수 있으며, 이에 따라, 웨이퍼(10)의 세정 작업이 용이해질 수 있다.
롤러(140)는 웨이퍼(10)를 지지하는 부분이다. 롤러(140)는 브러시(130) 하부에 결합될 수 있다. 또한 복수개로 형성될 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 웨이퍼(10)를 양 하단에서 지지할 수 있다. 롤러(140)는 두 개의 바퀴가 결합된 형상일 수 있으며, 두 바퀴 사이에 웨이퍼(10)가 삽입되어 지지될 수 있다.
롤러(140)는 웨이퍼(10)를 회전시킬 수 있다. 롤러(140)가 두 개의 바퀴가 결합된 형상인 경우, 두 바퀴 사이에 삽입된 웨이퍼(10)는 바퀴에 의하여 회전될 수 있다. 이에 따라, 웨이퍼(10)의 전면이 세정될 수 있다.
한편, 웨이퍼 세정 장치(100)는 챔버(미도시)를 더 포함할 수 있다. 챔버는 노즐 바(110)와 브러시(130)를 수용할 수 있는 수조일 수 있다. 챔버는 내부에 수용된 웨이퍼 세정 장치(100) 부품을 보호할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치에 의하면, 약액이 웨이퍼에 고르고 균일하게 분사될 수 있으므로 세정 효율이 우수해질 수 있다. 이에 따라, 잔류하는 이물질로 인하여 발생하는 웨이퍼 불량률이 감소될 수 있다. 또한, 약액의 소모가 최소화될 수 있으므로 비용이 절감될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치의 노즐 바를 나타낸 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치(100)의 노즐 바(110)에는 복수의 분사구(120)가 서로 연결되어 형성될 수 있다. 즉, 복수의 분사구(120)는 서로 간격을 두지 않고 형성됨으로써, 슬릿을 형성할 수 있다. 슬릿을 형성하는 분사구(120)에 의하면, 약액(20)이 웨이퍼(10)에 고르고 균일하게 분사될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치의 세정 효능에 관한 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
본 실험은, 스프레이형 분사구가 인접하지 않게 형성되어 있는 종래의 웨이퍼 세정 장치(100)와 0.3mm 크기의 복수개의 분사구(120)를 서로 인접하게 배치되도록 형성한 웨이퍼 세정 장치(100)의 세정 효율을 비교한 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 종래의 웨이퍼 세정 장치에 의하면, 식각률(etch rate)(세정률)이 균일하지가 않다.
그러나, 본 발명에 따른 웨이퍼 세정 장치(100)에 의하면, 분사구(120)가 인접하게 배치됨으로써, 약액(20)이 균일하게 분사될 수 있어, 식각률이 웨이퍼(10) 전면에 대해 균일해질 수 있다. 또한, 약액(20)의 산포가 적으므로 약액(20) 소모량도 감소될 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 웨이퍼 세정 장치(100)에 의하면, 식각량이 균일해지고 세정 효과가 우수해지는 현저한 효과가 있게 된다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
10: 웨이퍼
20: 약액
100: 웨이퍼 세정 장치
110: 노즐 바
111: 평면부
112: 각도 표시부
120: 분사구
130: 브러시
131: 코어
132: 세정 돌기
140: 롤러

Claims (12)

  1. 웨이퍼(wafer)를 세정하기 위한 약액이 이동하는 노즐 바(nozzle bar);
    상기 노즐 바에서 상기 약액이 분사되도록, 상기 노즐 바의 외주면에 관통되어 형성되며, 복수개가 서로 인접하여 배치되는 분사구; 및
    상기 웨이퍼를 세정하는 브러시(brush)를 포함하는 웨이퍼 세정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    복수의 상기 분사구는 상기 노즐 바의 길이 방향으로 선형으로 배열되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 분사구는 오리피스(orifice)를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 노즐 바는 원통 형상을 가지고,
    상기 노즐 바의 외주면에는, 복수의 상기 분사구가 형성되는 평면부를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 노즐 바는, 상기 약액이 분사되는 각도가 조절되도록, 회전 가능한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 노즐 바에는, 상기 약액이 분사되는 각도의 측정이 가능하도록 각도 표시부가 결합되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 노즐 바는 상기 웨이퍼의 양측에 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    복수개의 상기 분사구는 서로 연결되어, 슬릿(slit)을 형성하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 웨이퍼를 지지하도록, 상기 브러시 하부에 결합되는 롤러(roller)를 더 포함하는 웨이퍼 세정 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 롤러는, 상기 웨이퍼 전면이 세정되도록, 상기 웨이퍼를 회전시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 브러시는 회전 가능한 코어; 및
    상기 코어 외주면에 형성되는 세정 돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 노즐 바 및 상기 브러시를 수용하는 챔버(chamber)를 더 포함하는 웨이퍼 세정 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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