KR20160044795A - 웨이퍼 세정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초음파의 조사 각도를 조절할 수 있는 웨이퍼 세정장치에 관한 것이다.
본 발명은, 세정수가 담기는 내조; 상기 내조의 내부 하측에 구비되고, 소정 간격을 두고 일렬로 배열된 웨이퍼들의 하단을 지지하는 복수개의 지지대; 상기 내조 외측에 하부에 구비되고, 상기 내조에서 흘러넘치는 세정수가 담겨지는 외조; 상기 외조 하측에 구비되고, 상기 웨이퍼들에 초음파를 조사하는 초음파 발생기; 및 상기 초음파 발생기를 상기 웨이퍼의 중심축과 수평한 중심축을 기준으로 회전시키는 회전구동부;를 포함하는 웨이퍼 세정장치를 제공한다.

Description

웨이퍼 세정장치 {WAFER CLEANER}
본 발명은 초음파의 조사 각도를 조절할 수 있는 웨이퍼 세정장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조 장치는 반도체 기판(웨이퍼)에 증착, 포토리소그래피(photolithography), 식각, 화학적 기계적 연마, 세정, 건조 등과 같은 단위 공정들을 반복적으로 수행함으로써 반도체 웨이퍼를 제조할 수 있다.
각각의 단위 공정들을 수행하는 동안 반도체 웨이퍼 표면에는 이물질 또는 불필요한 막과 같은 오염 물질이 부착될 수 있다. 이와 같은 오염 물질은 제품의 수율 및 신뢰성에 악영향을 미치기 때문에 반도체 웨이퍼에 부착된 오염 물질을 제거하기 위한 세정 공정이 필요하다. 반도체 웨이퍼 상에 형성되는 패턴이 미세화되고, 패턴의 종횡비(aspect ratio)가 커지기 때문에, 세정 공정은 반도체 제조 공정 중 중요한 공정 중 하나이다.
세정 공정을 수행하는 장치는 다수의 반도체 웨이퍼를 동시에 세정하는 배치식 세정 장치(Batch Type Cleaning)와 낱장 단위로 반도체 웨이퍼를 세정하는 매엽식 세정 장치(Single Wafer Cleaning)로 구분될 수 있다.
습식 세정 장치(wet station)를 사용하는 습식 세정 공정에서는 파티클, 유기오염, 자연 산화막, 이온성 불순물 등 다양한 오염물을 제거하기 위해 여러 가지 세정액이 사용되고, 세정액이 수용된 처리조에 다수의 반도체 웨이퍼를 일정 시간 침지시킨다. 이러한 습식 세정 공정에서 세정 효율을 향상시키기 위해 세정액에 초음파 진동을 가하는 초음파 세정 장치가 사용될 수 있다.
세정액에 초음파를 발생시키면, 초음파(Ultrasonic)에 의한 공동 현상(Cavitation)에 의해 웨이퍼의 오염 또는 이물질을 제거할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 웨이퍼 세정장치가 도시된 도면이다.
종래의 웨이퍼 세정장치는 도 1에 도시된 바와 같이 세정수가 담긴 내조(1) 내부에 웨이퍼들(W)의 하단이 세 개의 지지대(2) 의해 지지되고, 상기 내조(1) 외측에 세정수가 흘러넘치더라도 담길 수 있는 외조(3)가 구비되며, 상기 외조(3) 하측에 초음파 발생기(4)가 고정된다.
따라서, 상기 초음파 발생기(4)에서 초음파를 발생시키면, 초음파는 상기 외조(3)에 담긴 세정수를 통하여 웨이퍼(W)의 표면에 전달되고, 웨이퍼(W) 표면에 오염 또는 이물질을 제거한다.
그런데, 종래의 웨이퍼 세정장치는 외조(3) 하측에 초음파 발생기(4)가 고정되기 때문에 직진성을 가진 초음파가 웨이퍼들(W)의 하단을 지지하는 지지대들(2)에 의해 일부 차단될 수 있고, 이로 인하여 웨이퍼들(W)의 표면 중 초음파의 전달이 차단되는 사각 지대(D1,D2,D3)가 발생되며, 이러한 웨이퍼들(W)의 사각 지대에서 오염 물질이 제거되지 않아 웨이퍼(W)의 특성을 저하시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 초음파의 조사 각도를 조절할 수 있는 웨이퍼 세정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은, 세정수가 담기는 내조; 상기 내조의 내부 하측에 구비되고, 소정 간격을 두고 일렬로 배열된 웨이퍼들의 하단을 지지하는 복수개의 지지대; 상기 내조 외측에 하부에 구비되고, 상기 내조에서 흘러넘치는 세정수가 담겨지는 외조; 상기 외조 하측에 구비되고, 상기 웨이퍼들에 초음파를 조사하는 초음파 발생기; 및 상기 초음파 발생기를 상기 웨이퍼의 중심축과 수평한 중심축을 기준으로 회전시키는 회전구동부;를 포함하는 웨이퍼 세정장치를 제공한다.
본 발명에 따른 웨이퍼 세정장치는 초음파 발생기가 회전구동부에 의해 외조 하측에 회전 가능하게 구비됨으로써, 초음파 발생기에서 발생되는 초음파의 조사 각도를 조절할 수 있다.
따라서, 웨이퍼들이 복수개의 지지대에 의해 지지되고, 웨이퍼들의 하측에서 직진성을 가진 초음파가 발생되더라도 조사 각도를 변경할 수 있기 때문에 웨이퍼들의 표면 중에 초음파가 전달되지 못하는 사각지대를 최소화할 수 있고, 초음파에 의해 웨이퍼 표면 전체에 걸쳐서 오염을 효과적으로 제거하여 웨이퍼 특성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 웨이퍼 세정장치가 도시된 도면.
도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼 세정장치가 도시된 도면.
도 3은 도 2에 적용된 초음파 세정기를 회전시키는 회전 구동부 일예가 도시된 도면.
도 4는 도 2의 A 부분을 확대 도시된 도면.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 웨이퍼 세정장치의 작동 일예가 도시된 도면.
이하에서는, 본 실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 한다. 다만, 본 실시예가 개시하는 사항으로부터 본 실시예가 갖는 발명의 사상의 범위가 정해질 수 있을 것이며, 본 실시예가 갖는 발명의 사상은 제안되는 실시예에 대하여 구성요소의 추가, 삭제, 변경 등의 실시변형을 포함한다고 할 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼 세정장치가 도시된 도면이다.
본 발명의 웨이퍼 세정장치는 도 2에 도시된 바와 같이 내조(110)와, 복수개의 지지대(120)와, 외조(130)와, 초음파 발생기(140)와, 회전 구동부(150)를 포함하도록 구성된다.
상기 내조(110)는 세정수가 담길 수 있는 수조 형태로 구성되며, 세정수가 공급 또는 흘러넘칠 수 있도록 구성된다.
상기 지지대들(120)은 상기 내조(110) 내부의 하측에 구비되고, 웨이퍼들(W)이 세워진 상태에서 전/후 방향으로 일정간격을 두고 일렬로 배열될 수 있도록 지지하되, 웨이퍼들(W)의 하단이 각각 끼워질 수 있도록 상면에 복수개의 홈(미도시)이 구비될 수 있다. 물론, 상기 지지대들(120)은 웨이퍼들(W)을 안정적으로 지지하기 위하여 세 개가 구비될 수 있다.
상기 외조(130)는 상기 내조(110)의 하부가 수용될 뿐 아니라 상기 내조(110)로부터 흘러 넘치는 세정수가 담길 수 있는 수조 형태로 구성된다.
상기 초음파 발생기(140)는 웨이퍼들(W)을 향하여 초음파를 발생시킬 수 있도록 구비되는데, 초음파의 전달율을 높이기 위하여 세정수를 통과시키기 위하여 상기 외조(130)의 하측에 부착된 형태로 구비되는 것이 바람직하다.
상기 회전 구동부(150)는 상기 초음파 발생기(140)를 상기 외조(130)의 하측에 회전 가능할 뿐 아니라 세정수의 누설을 방지할 수 있도록 구비되며, 하기에서 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 도 2에 적용된 초음파 세정기를 회전시키는 회전 구동부 일예가 도시된 도면이고, 도 4는 도 2의 A 부분을 확대 도시된 도면이다.
상기 회전 구동부(150)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 외조(130)의 하면 일부 개방된 장착구(130h)에 구비되는데, 상기 초음파 발생기(140)가 하측에 부착되고, 상기 초음파 발생기(140)를 수평면을 기준으로 ±5°이하로 회전시킬 수 있도록 구성된다.
먼저, 상기 회전 구동부(150)는 회전판(151)과, 한 쌍의 축 연결부(152)와, 회전축(153)과, 구동 모터(154)와, 실링부재(155)를 포함하도록 구성된다.
상기 회전판(151)은 플레이트 형상으로써, 그 하측에 상기 초음파 발생기(140)가 부착되고, 그 양단이 상기 외조(130)의 장착구(130h)에 회전 가능하게 장착된다.
대개, 초음파는 공기보다 물에서 전달률이 높게 나타난다. 따라서, 상기 회전판(151)을 상기 외조(130)의 하면 중 일부로 구성하고, 상기 초음파 발생기(140)를 상기 회전판(151)의 하측에 부착함으로써, 상기 초음파 발생기(140)에서 발생하는 초음파가 상기 외조에 담긴 세정수를 통하여 웨이퍼들(W)의 표면에 전달되도록 하여 초음파의 전달률을 높일 수 있다.
물론, 상기 회전판(151)이 상기 외조(120)의 장착구(130h)에 회전 가능하게 장착되더라도 상기 외조(130)에 담긴 세정수가 누설되는 것을 방지하기 위하여 하기에서 설명될 실링부재(155)가 장착되거나, 별도의 실링구조가 구비될 수 있으며, 한정하지 아니한다.
상기 축 연결부(152)는 상기 회전판(151)의 양단 중심에 하측으로 각각 돌출되고, 상기 회전축(153)은 상기 구동 모터(154)의 회전축 또는 이와 연결된 축으로 구성되며, 상기 회전축(153)이 상기 축 연결부들(152)과 일체로 회전할 수 있도록 연결된다.
이때, 상기 회전축(153)은 상기 웨이퍼의 중심축과 수평하도록 상기 회전판(151)의 하측 중심에 구비되는 것이 바람직하다.
상기 구동 모터(154)는 상기 회전축(153)을 정방향 또는 역방향으로 회전시킬 수 있는 모터로 구성되며, 회전 각도를 상기 초음파 발생기(140)를 수평면을 기준으로 ±5°이하로 회전시킬 수 있도록 그 작동이 제어될 수 있다.
상기 실링부재(155)는 세정수가 상기 외조(130)의 하면과 상기 회전판(151) 사이에서 누설되는 것을 방지하기 위하여 상기 회전판(151) 둘레와 상기 장착구(130h) 사이에 장착될 수 있는데, 상기 회전판(151)이 상기 장착구(153h) 측에 회전 가능한 동시에 세정수 누설이 가능한 형태로 장착하기 위하여 실링 구조와 함께 상기 실링부재(155)가 장착되는 것이 바람직하다.
보다 상세하게, 상기 장착구(130h) 둘레 전체에는 상향 돌출된 리브(131)가 구비되고, 상기 회전판(151) 둘레 전체에는 상기 리브(131)의 상단이 수용된 상태에서 소정 간격 승강될 수 있는 홈부(156)가 구비된다.
이때, 상기 리브(131)는 수직 단면이 'T' 형태로써, 상단(131a)이 걸림될 수 있는 형태로 구성되고, 상기 홈부(156)는 상기 리브(131)의 상단(131a)이 걸림될 수 있는 입구(156h)가 하측에 구비되는데, 상기 홈부(156)의 내부 높이는 상기 회전판(151)의 크기와 회전 각도에 따라 한정될 수 있다.
이와 같이, 상기 회전판(151)과 장착구(130h) 사이에 실링 구조가 적용되면, 상기 실링부재(155)는 상기 리브(131)와 홈부(156) 사이에 상/하부 실링(155a,155b)으로 나뉘어서 장착된다.
이때, 상기 상부 실링(155a)은 상기 리브(131)의 상단(131a) 양측과 상기 홈부(156)의 내측면 사이의 기밀을 유지하기 위하여 상기 리브(131)의 수평한 상단(131a) 전체를 감싸도록 설치된다.
또한, 상기 하부 실링(155b)은 상기 홈부(156)의 입구(156h)과 상기 리브(131)의 수직면 사이의 기밀을 유지하기 위하여 상기 홈부(156)의 입구(156h) 둘레를 감싸도록 설치된다.
따라서, 상기 회전판(151)이 회전되면, 상기 리브(131)를 기준으로 상기 홈부(156)가 승강 가능하게 움직이지만, 상기 상/하부 실링(155a,155b)이 상기 리브(131)와 홈부(156) 사이를 이중으로 실링하여 세정수의 누설을 방지할 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 웨이퍼 세정장치의 작동 일예가 도시된 도면이다.
상기 구동모터가 상기 회전축을 시계방향 즉, 정방향으로 설정 각도 범위 내에서 구동시키면, 도 5a에 도시된 바와 같이 상기 초음파 발생기(140)가 상기 회전 구동부(150)와 함께 수평면을 기준으로 정방향으로 기울어지고, 정방향으로 기울어진 초음파가 웨이퍼들(W)의 표면에 도달하게 된다.
상기 구동모터가 정지되면, 도 5b에 도시된 바와 같이 상기 초음파 발생기(140)가 수평면과 수평한 상태를 유지하고, 수직한 초음파가 웨이퍼들(W)의 표면에 도달하게 된다.
상기 구동모터가 상기 회전축을 반시계 방향 즉, 역방향으로 설정 각도 범위 내에서 구동시키면, 도 5c에 도시된 바와 같이 상기 초음파 발생기(140)가 상기 회전 구동부(150)와 함께 수평면을 기준으로 역방향으로 기울어지고, 역방향으로 기울어진 초음파가 웨이퍼들(W)의 표면에 도달하게 된다.
상기와 같이, 초음파의 조사 각도를 수평면을 기준으로 설정 각도 범위 내에서 조절함으로써, 웨이퍼들(W)의 하단을 지지하는 지지대들(120)에 의해 초음파가 전달되지 못하는 사각지대가 발생되더라도 최소화할 수 있고, 웨이퍼들(W)의 세정 능력을 높일 수 있다.
110 : 내조 120 : 지지대
130 : 외조 131 : 리브
140 : 초음파 발생기 150 : 회전구동부
151 : 회전판 152 : 축 연결부
153 : 회전축 154 : 구동 모터
155 : 실링부재 156 : 홈부

Claims (7)

  1. 세정수가 담기는 내조;
    상기 내조의 내부 하측에 구비되고, 소정 간격을 두고 일렬로 배열된 웨이퍼들의 하단을 지지하는 복수개의 지지대;
    상기 내조 외측에 하부에 구비되고, 상기 내조에서 흘러넘치는 세정수가 담겨지는 외조;
    상기 외조 하측에 구비되고, 상기 웨이퍼들에 초음파를 조사하는 초음파 발생기; 및
    상기 초음파 발생기를 상기 웨이퍼의 중심축과 수평한 중심축을 기준으로 회전시키는 회전구동부;를 포함하는 웨이퍼 세정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전 구동부는,
    상기 초음파 발생기를 수평면을 기준으로 ±5°이하로 회전시키는 웨이퍼 세정장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회전 구동부는,
    상기 외조 하면의 일부 개방된 장착구에 회전 가능하게 장착되고, 상기 초음파 발생기가 하측에 장착되는 회전판과,
    상기 웨이퍼의 중심축과 수평하도록 상기 회전판의 하측 중심에 장착되고, 회전력을 전달하는 회전축과,
    상기 회전축을 정방향과 역방향으로 회전시키는 구동 모터와,
    상기 회전판 둘레와 상기 장착구 사이에 장착되고, 세정수의 누설을 방지하는 실링부재로 구성되는 웨이퍼 세정장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 장착구 둘레에는 단면이 상향 돌출된 리브가 구비되고,
    상기 회전판 둘레에는 상기 리브의 상단이 수용된 상태에서 소정 간격 승강될 수 있는 홈부가 구비되는 웨이퍼 세정장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 리브는 수직 단면이 'T' 형태로 구비되고,
    상기 홈부는 상기 리브의 수평한 상단이 걸림될 수 있는 입구가 하측에 구비되는 웨이퍼 세정장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 실링부재는,
    상기 홈부의 입구과 리브의 수직면 사이의 기밀을 유지하기 위하여 상기 홈부의 입구 둘레를 감싸는 하부 실링으로 구성되는 웨이퍼 세정장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 실링부재는,
    상기 리브의 상단 양측과 홈부의 내측면 사이의 기밀을 유지하기 위하여 상기 리브의 수평한 상단을 감싸는 상부 실링으로 구성되는 웨이퍼 세정장치.
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