KR20200095818A - 웨이퍼 클리닝 장치 - Google Patents

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Abstract

웨이퍼 클리닝 장치가 제공된다. 상기 웨이퍼 클리닝 장치는 웨이퍼를 고정시키는 스피너, 상기 웨이퍼의 상면에 약액을 공급하는 노즐 및 상기 웨이퍼의 하면에 레이저를 조사하여 상기 웨이퍼의 하면을 가열하는 레이저 모듈을 포함한다.

Description

웨이퍼 클리닝 장치{Wafer cleaning device}
본 발명은 웨이퍼 클리닝 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 공정에서 필수적인 웨트 클리닝(wet cleaning) 공정은 웨이퍼 상의 하드 마스크 등을 고온의 약액에 의해 식각하는 공정이다. 이러한 웨트 클리닝 공정은 기존의 방식에서는 배치(batch) 장비에 의해 수행되어 왔다. 배치 장비란 하나의 웨이퍼가 아닌 복수의 웨이퍼를 한 세트로 하여 동시에 약액에 침전시켜 한 세트의 웨이퍼를 웨트 클리닝하는 장비를 말한다.
이러한 배치 장비의 경우에 웨이퍼 상에 흐름성 결함(defect), 건조불량 및 산포 균일성의 저하 등의 문제가 생길 수 있다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해 매엽 장비로의 전환이 촉구되어 왔다. 매엽 장비란, 각각의 웨이퍼를 하나씩 웨트 클리닝 공정에 적용하는 장비를 말한다.
그러나, 매엽 장비에서도 하나의 웨이퍼의 위치에 따라 에치 레이트(etch rate, E/R)의 산포가 균일하지 못하게 되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 웨이퍼의 위치에 따른 에치 레이트의 산포를 균일하게 하는 웨이퍼 클리닝 장치의 개발이 필요하다.
본 발명이 해결하려는 과제는 에치 레이트의 산포를 균일하게 하는 웨이퍼 클리닝 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는 에치 레이트의 산포를 균일하게 하는 웨이퍼 클리닝 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 클리닝 장치는, 웨이퍼를 고정시키는 스피너, 상기 웨이퍼의 상면에 약액을 공급하는 노즐 및 상기 웨이퍼의 하면에 레이저를 조사하여 상기 웨이퍼의 하면을 가열하는 레이저 모듈을 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 클리닝 장치는 웨이퍼를 측면에서 고정시키고, 웨이퍼와 함께 회전하는 스피너, 상기 웨이퍼 상면에 약액을 공급하는 노즐, 상기 웨이퍼 하부에 배치되고, 상기 스피너와 이격되는 하우징, 상기 하우징 내에 형성되는 할로우 영역, 상기 할로우 영역 아래에서 상기 할로우 영역을 통과하는 레이저를 조사하는 레이저 모듈, 상기 할로우 영역의 바닥면에 형성되고, 상기 레이저의 투과를 막는 차단막 및 상기 할로우 영역의 상부를 덮고, 상기 레이저를 투과시키는 투명 윈도우를 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 클리닝 장치는 레이저를 조사하는 레이저 모듈, 상기 레이저 모듈 상에 위치하는 할로우 영역 및 상기 할로우 영역을 위에서 밀폐하고, 상기 레이저를 투과시키는 투명 윈도우을 포함하되, 상기 투명 윈도우는 웨이퍼의 하면과 인접하고, 상기 웨이퍼의 하면은 상기 레이저에 의해서 전체적으로 가온된다.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 클리닝 방법은 스피너가 웨이퍼를 측면에서 고정하여 하우징 상에 위치시키고, 상기 웨이퍼 상에 약액을 공급하고, 상기 스피너가 상기 웨이퍼를 회전시켜 상기 약액을 상기 웨이퍼의 상면에 골로루 퍼트리고, 상기 하우징 내의 레이저 모듈이 조사하는 제1 레이저에 의해서 상기 웨이퍼의 하면을 전체적으로 가열하는 것을 포함한다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 웨이퍼 클리닝 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 도 1의 웨이퍼 클리닝 장치를 세부적으로 설명하기 위한 평면도이다.
도 3은 도 1의 비구면 렌즈의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 웨이퍼 클리닝 장치의 비구면 렌즈의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 도 1의 레이저 모듈의 레이저 타입을 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 웨이퍼 클리닝 장치의 레이저 모듈의 레이저 타입을 설명하기 위한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 웨이퍼 클리닝 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 웨이퍼 클리닝 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 웨이퍼 클리닝 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 10은 도 9의 제1 및 제2 로터부의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 11은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 웨이퍼 클리닝 장치와 냉각 모듈을 설명하기 위한 블록도이다.
도 12는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 웨이퍼 클리닝 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 13은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 웨이퍼 클리닝 방법의 가열 단계를 세부적으로 설명하기 위한 순서도이다.
도 14는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 웨이퍼 클리닝 방법의 가열 단계를 세부적으로 설명하기 위한 순서도이다.
이하에서, 도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 클리닝 장치에 대해서 설명한다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 웨이퍼 클리닝 장치를 설명하기 위한 단면도이고, 도 2는 도 1의 웨이퍼 클리닝 장치를 세부적으로 설명하기 위한 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 제1 웨이퍼 클리닝 장치(10)는 하우징(100), 제1 스피너(160), 노즐(170), 보울(180), 레이저 모듈(110), 할로우 영역(140), 반사판(130) 및 투명 윈도우(150)을 포함할 수 있다.
제1 방향(X)은 수평 방향 중 어느 한 방향일 수 있다. 제2 방향(Y)은 제1 방향(X)과 다른 수평 방향 중 어느 한 방향일 수 있다. 제2 방향(Y)은 제1 방향(X)과 서로 교차할 수 있다. 예를 들어, 제2 방향(Y)은 제1 방향(X)과 서로 수직한 방향일 수 있다. 제3 방향(Z)은 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)과 교차하는 방향일 수 있다. 제3 방향(Z)은 예를 들어, 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)과 모두 수직한 방향일 수 있다. 제3 방향(Z)은 예를 들어, 수직한 방향일 수 있다. 이에 따라서, 제1 방향(X), 제2 방향(Y) 및 제3 방향(Z)은 서로 오소고날(orthogonal)한 방향일 수 있다.
하우징(100)은 웨이퍼(W)의 하부에 위치할 수 있다. 즉, 하우징(100)과 웨이퍼(W)는 제3 방향(Z)으로 연속적으로 배치될 수 있다. 하우징(100)은 웨이퍼(W)의 하면을 가온(加溫) 내지 가열할 수 있다. 하우징(100)의 상면은 웨이퍼(W)의 하면과 인접할 수 있다. 다만, 하우징(100)과 웨이퍼(W)는 서로 접하지는 않을 수 있다.
하우징(100)은 내부에 레이저 모듈(110), 할로우 영역(140), 반사판(130) 및 투명 윈도우(150)를 포함할 수 있다. 하우징(100)은 레이저 모듈(110), 할로우 영역(140), 반사판(130) 및 투명 윈도우(150)의 위치를 고정시키고 지지하는 역할을 할 수 있다.
하우징(100)은 웨이퍼(W)의 하부에서 고정될 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W)가 제1 회전 방향(a1) 혹은 제2 회전 방향(a2)으로 회전되더라도 하우징(100)은 회전되지 않을 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 웨이퍼 클리닝 장치는 하우징(100)도 웨이퍼(W)와 같이 회전하거나 별도로 회전할 수도 있다.
제1 스피너(160)는 웨이퍼(W)의 측면과 접할 수 있다. 제1 스피너(160)는 웨이퍼(W)의 측면에서 웨이퍼(W)를 잡고 웨이퍼(W)를 회전시킬 수 있다. 제1 스피너(160)가 제1 회전 방향(a1) 혹은 제2 회전 방향(a2)으로 회전함에 따라서, 웨이퍼(W)도 같은 방향으로 회전할 수 있다.
제1 스피너(160)에 의해서 웨이퍼(W)가 회전하는 경우, 웨이퍼(W)의 상면에 공급되는 약액(171)이 웨이퍼(W)의 상면에 골고루 배치될 수 있다. 제1 스피너(160)에 의한 웨이퍼(W)의 회전은 웨이퍼(W) 상면의 에치 레이트가 균일하게 되는 것을 도울 수 있다.
제1 스피너(160)는 그립부(161) 및 지지부(162)를 포함할 수 있다. 그립부(161)는 웨이퍼(W)의 측면과 접하는 부분일 수 있다. 그립부(161)는 웨이퍼(W)의 측면과 직접 접함으로써, 웨이퍼(W)와 고정될 수 있다. 이에 따라서, 그립부(161)는 웨이퍼(W)와 같이 제1 회전 방향(a1) 또는 제2 회전 방향(a2)으로 회전할 수 있다.
그립부(161)는 단열재를 포함할 수 있다. 웨이퍼(W)가 하우징(100) 내의 여러 구성요소, 예를 들어, 레이저 모듈(110)에 의해서 가온 내지 가열될 때, 그립부(161)가 열의 전달을 차단하여 제1 웨이퍼 클리닝 장치(10)의 다른 부분의 열 손상을 방지할 수 있다.
지지부(162)는 그립부(161)와 연결될 수 있다. 지지부(162)는 그립부(161)의 아래쪽으로 연장될 수 있다. 지지부(162)는 그립부(161)를 지지할 수 있다. 지지부(162)는 하우징(100)의 외측면을 감쌀 수 있다.
지지부(162)는 그립부(161)와 함께 제1 회전 방향(a1) 또는 제2 회전 방향(a2)으로 회전할 수 있다. 이 때, 지지부(162)는 전체적으로 회전할 수도 있고, 지지부(162)의 일부만 회전할 수도 있다. 지지부(162)의 일부만이 회전하는 경우 회전하는 부분은 지지부(162) 중 그립부(161)와 연결된 부분일 수 있다. 이를 통해서, 웨이퍼(W)는 제1 회전 방향(a1) 또는 제2 회전 방향(a2)으로 회전할 수 있다.
제1 스피너(160)는 웨이퍼(W)를 제1 회전 방향(a1) 또는 제2 회전 방향(a2)으로 회전시키되, 적절한 속도로 회전시킬 수 있다. 왜냐하면, 제1 스피너(160)의 회전 속도가 너무 빠른 경우 웨이퍼(W)의 엣지 부분이 상대적으로 냉각되어 온도가 균일하게 분포되지 못하기 때문이다. 이러한 경우, 에치 레이트도 웨이퍼(W)의 중심부와 엣지 부분이 차이날 수 있다.
따라서, 제1 스피너(160)의 회전 속도는 예를 들어, 100~300rpm으로 제한될 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.
노즐(170)은 웨이퍼(W) 및 제1 스피너(160)의 위에 위치할 수 있다. 노즐(170)은 웨이퍼(W)의 상면에 약액(171)을 공급할 수 있다. 노즐(170)은 웨이퍼(W)의 중심 부분에 약액(171)을 떨어뜨릴 수 있다. 웨이퍼(W)는 회전하면서 떨어진 약액(171)이 웨이퍼(W)의 상면 전체로 펼쳐지게 할 수 있다. 제1 웨이퍼 클리닝 장치(10)는 웨이퍼(W)의 고정과 약액(171)의 균일한 배치를 위해서 아래 방향으로 플로우(F)를 인가할 수 있다. 이를 통해서, 약액(171)은 웨이퍼(W)의 상면의 중심에서 주변으로 이동할 수 있다.
노즐(170)은 도 1에서 웨이퍼(W)의 상면에서 아래 방향으로 약액(171)을 분사하는 것으로 도시되었으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 노즐(170)은 웨이퍼(W)의 상면보다 높은 지점에서 웨이퍼(W)의 측면에 배치될 수도 있다. 노즐(170)은 약액(171)을 측면 방향으로 토출하여 웨이퍼(W)의 상면에 약액(171)을 공급할 수도 있다.
약액(171)은 웨이퍼(W)의 상면을 식각하는 용액일 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼(W) 내의 SiN이나, 폴리 실리콘이 식각되는 대상일 수 있다. 단, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
약액(171)은 식각되는 대상 물질에 따라서 달라질 수 있다. 약액(171)은 예를 들어, 인산, 암모니아수 및 TMAH(tetramethylammonium hydroxide) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.
약액(171)은 노즐(170)에 의해서 공급된다. 노즐(170)은 약액(171)을 웨이퍼(W)의 상면에 토출하되, 적절한 양과 속도로 약액(171)을 제공할 수 있다. 왜냐하면, 약액(171)이 너무 많이 혹은 너무 빠르게 제공되면, 웨이퍼(W)의 온도의 상승이 그만큼 늦어질 수 있기 때문이다. 따라서, 예를 들어, 노즐(170)은 웨이퍼(W) 상에 약액(171)을 0.1L/min~1L/min의 속도로 제공할 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 스피너(160)에 의해서 고정된 웨이퍼(W)의 상면은 제1 웨이퍼 클리닝 장치(10)의 하면에 비해서 제1 높이(H1) 만큼 높은 위치에 위치할 수 있다.
보울(180)은 웨이퍼(W), 제1 스피너(160) 및 하우징(100)의 외부에 위치할 수 있다. 보울(180)은 웨이퍼(W)의 상면보다 높게 제3 방향(Z)으로 연장될 수 있다. 보울(180)은 약액(171) 및 약액(171)이 기화된 퓸(fume)의 외부 유출을 차단할 수 있다. 보울(180)에 의해서 제1 웨이퍼 클리닝 장치(10)의 다른 부분이 약액(171) 및 퓸에 의해서 손상되는 것을 방지할 수 있다.
다시, 하우징(100) 내의 구성 요소를 세부적으로 설명한다.
레이저 모듈(110)은 하우징(100) 내부에 배치될 수 있다. 레이저 모듈(110)은 웨이퍼(W)의 하면에서 웨이퍼(W)의 하면에 레이저를 조사할 수 있다. 레이저 모듈(110)은 할로우 영역(140)의 아래에 위치할 수 있다. 레이저 모듈(110)에 의해서 조사된 제1 레이저(L1)는 할로우 영역(140) 및 투명 윈도우(150)를 통과하여 웨이퍼(W) 하면에 도달할 수 있다.
레이저 모듈(110)은 광섬유(111) 및 비구면 렌즈(120)를 포함할 수 있다. 레이저 모듈(110)의 레이저는 광섬유(111)를 통해서 공급될 수 있다. 광섬유(111)는 외부로 연결되어 레이저가 공급되는 경로를 형성할 수 있다.
제1 웨이퍼 클리닝 장치(10)는 cm단위의 크기를 가질 수 있다. 제1 폭(d1)은 35 내지 40 cm일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 높이(H1)는 50 내지 70cm일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 제2 높이(H2)는 30 cm일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
레이저 모듈(110)은 제1 웨이퍼 클리닝 장치(10) 내에 레이저를 공급해야 하므로 크기가 너무 크지 않아야 한다. 이에 따라서, 상대적으로 긴 반사 거리가 필요한, 거울을 이용하여 레이저를 공급하는 모듈 대신 광섬유(111)를 통한 레이저의 공급이 바람직할 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.
비구면 렌즈(120)는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 비구면 렌즈(120)는 광섬유(111)에 의해서 공급된 레이저의 프로파일을 가공할 수 있다. 이에 대해서는, 추후에 더 자세히 설명한다.
할로우 영역(140)은 하우징(100) 내에 위치할 수 있다. 할로우 영역(140)은 하우징(100) 내의 빈 공간일 수 있다. 할로우 영역(140)은 레이저 모듈(110)에 의한 제1 레이저(L1)가 웨이퍼(W)의 하면으로 진행하는 영역일 수 있다.
할로우 영역(140)은 투명 윈도우(150)에 의해서 상면이 덮힐 수 있다. 이에 따라서, 할로우 영역(140)은 하우징(100) 및 투명 윈도우(150)에 의해서 외부와 완전히 격리될 수 있다. 이는 레이저 모듈(110)과 할로우 영역(140)의 약액(171) 및 약액(171)에 의해서 발생하는 퓸에 의한 오염을 차단하기 위함일 수 있다.
할로우 영역(140)은 내부가 진공일 수 있다. 이를 통해서, 제1 레이저(L1)의 진행이 용이할 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다. 할로우 영역(140)의 내부에는 제1 레이저(L1)의 진행에 방해되지 않는 기체 매질이 채워져있을 수도 있다.
할로우 영역(140)은 반구형일 수 있다. 할로우 영역(140)은 웨이퍼(W)의 하면에 의해서 반사되는 제2 레이저(L2)를 반사판(130)에 의해서 다시 반사하여야 하므로 반구형으로 형성될 수 있다. 이를 통해서, 제2 레이저(L2)가 반사판(130)에 의해서 다시 반사된 제3 레이저(L3)가 효율적으로 웨이퍼(W)의 하면으로 도달할 수 있다.
반사판(130)은 할로우 영역(140)의 바닥면에 배치될 수 있다. 반사판(130)은 레이저 모듈(110)에 의해서 조사되는 제1 레이저(L1)가 웨이퍼(W)의 하면에 의해서 반사되는 제2 레이저(L2)를 다시 반사할 수 있다. 이에 따라서, 제2 레이저(L2)가 반사판(130)에 의해서 반사된 제3 레이저(L3)는 웨이퍼(W)의 하면으로 도달할 수 있다.
제1 레이저(L1)가 반사된 제2 레이저(L2)가 제1 웨이퍼 클리닝 장치(10)의 다른 부분에 도달하면 장치의 손상이 발생할 수 있다. 따라서, 반사판(130)은 제2 레이저(L2)가 제1 웨이퍼 클리닝 장치(10)의 다른 부분에 닿지 않도록 차단하는 역할을 할 수 있다. 이와 동시에, 제2 레이저(L2)를 반사시켜 제3 레이저(L3)가 웨이퍼(W)의 하면에 도달하게 하여 웨이퍼(W) 가온의 효율도 향상시킬 수 있다.
투명 윈도우(150)는 하우징(100)의 상면에 위치할 수 있다. 투명 윈도우(150)는 할로우 영역(140)의 상부를 덮을 수 있다. 투명 윈도우(150)는 제1 레이저(L1), 제2 레이저(L2) 및 제3 레이저(L3)가 투과할 수 있는 투명한 재질일 수 있다. 예를 들어, 투명 윈도우(150)는 쿼츠(Quartz) 재질일 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.
투명 윈도우(150)와 웨이퍼(W)는 매우 인접할 수 있다. 투명 윈도우(150)와 웨이퍼(W) 사이의 간격은 제3 폭(d3)일 수 있다. 제3 폭(d3)은 제1 폭(d1), 제2 폭(d2), 제1 높이(H1) 및 제2 높이(H2)에 비해서 상대적으로 매우 미세할 수 있다. 이를 통해서, 제1 레이저(L1), 제2 레이저(L2) 및 제3 레이저(L3)가 웨이퍼(W)의 하면이 아닌 다른 곳으로 유출되지 않을 수 있다.
다만, 투명 윈도우(150)와 웨이퍼(W)는 서로 접하지 않을 수 있다. 왜냐하면, 웨이퍼(W)는 제1 스피너(160)에 의해서 회전해야 하지만, 투명 윈도우(150)가 설치된 하우징(100)은 회전할 필요가 없기 때문이다.
웨이퍼(W)의 하면은 전체적으로 균일하게 가온 내지 가열되어야 하므로, 웨이퍼(W)의 하면과 투명 윈도우(150)의 계면은 서로 대응될 수 있다. 즉, 웨이퍼(W)의 엣지 부분도 투명 윈도우(150)에 의해서 제1 레이저(L1) 및 제3 레이저(L3)에 노출될 수 있다.
도 3은 도 1의 비구면 렌즈의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 비구면 렌즈(120)는 레이저를 가공할 수 있다. 구체적으로, 광섬유(111)에 의해서 공급된 제1 레이저(L1)는 가우시안 프로파일(Lg)을 가질 수 있다. 즉, 제1 레이저(L1)는 거리(d)에 따라 에너지(E) 프로파일이 가우시안 형태일 수 있다.
이러한 제1 레이저(L1)의 가우시안 프로파일(Lg)은 비구면 렌즈(120)를 통과하여 제1 출력 프로파일(Lo1)로 변환될 수 있다. 제1 출력 프로파일(Lo1)을 살펴보면, 거리(d)와 상관없이 제2 폭(d2)만큼의 웨이퍼(W)의 전체 하면에 균일한 에너지(E)를 공급할 수 있다.
이를 통해서, 제1 웨이퍼 클리닝 장치(10)는 웨이퍼(W)의 온도를 균일하게 하여 균일한 에치 레이트를 획득할 수 있다.
제1 출력 프로파일(Lo1)은 제1 레이저(L1)의 프로파일일 수도 있지만, 제1 레이저(L1) 및 제3 레이저(L3)의 합산 프로파일일 수도 있다. 제1 레이저(L1) 및 제3 레이저(L3)의 합산된 프로파일이 실제로 웨이퍼(W)의 하면에 가해지는 레이저이므로 제1 웨이퍼 클리닝 장치(10)는 이를 통해서 더욱 균일하게 식각 공정을 수행할 수 있다.
제1 출력 프로파일(Lo1)이 제1 레이저(L1) 및 제3 레이저(L3)의 합산 프로파일인 경우에는 비구면 렌즈(120)의 설계뿐만 아니라 할로우 영역(140)의 형상도 제1 출력 프로파일(Lo1)을 위한 파라미터일 수 있다. 즉, 할로우 영역(140)의 반구면의 곡률과 비구면 렌즈(120)의 설계를 통해서 제1 웨이퍼 클리닝 장치(10)는 제1 출력 프로파일(Lo1)을 균일하게 조절할 수 있다.
도 4는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 웨이퍼 클리닝 장치의 비구면 렌즈의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 제1 웨이퍼 클리닝 장치(10)는 비구면 렌즈(120)를 통해서 제1 레이저(L1)를 가우시안 프로파일(Lg)에서 제2 출력 프로파일(Lo2)로 변환시킬 수 있다. 물론, 제2 출력 프로파일(Lo2)은 단순히 제1 레이저(L1)에 의한 프로파일이 아닌 제1 레이저(L1) 및 제3 레이저(L3)의 합산 프로파일일 수도 있다.
제2 출력 프로파일(Lo2)은 웨이퍼(W)의 엣지 부분에 도달하는 에너지(E)를 더욱 강화한 프로파일일 수 있다. 제2 출력 프로파일(Lo2)은 웨이퍼(W)은 엣지 쪽의 온도를 더 높일 수 있다. 제1 웨이퍼 클리닝 장치(10)는 웨이퍼(W)의 상면에서 아래 방향의 플로우(F)를 가질 수 있다. 플로우(F)는 웨이퍼(W)의 엣지를 통과하여 웨이퍼(W) 바깥으로 이동하므로, 의도하지 않은 웨이퍼(W)의 엣지 부분의 냉각이 발생할 수 있다.
이를 상쇄하기 위해서, 제1 웨이퍼 클리닝 장치(10)는 비구면 렌즈(120) 및 반사판(130)의 곡률 등을 조절하여 제1 레이저(L1) 및 제3 레이저(L3)의 합산 프로파일을 제2 출력 프로파일(Lo2)로 조절할 수 있다.
도 5는 도 1의 레이저 모듈의 레이저 타입을 설명하기 위한 그래프이다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 레이저 모듈(110)의 제1 레이저(L1)는 연속 웨이브 타입(Continuous Wave Type)일 수 있다. 연속 웨이브 타입이란, 펄스 타입(Pulse type)과 반대되는 의미로서, 레이저의 온/오프가 없이 연속적으로 레이저를 조사하는 것을 의미한다. 물론, 레이저 자체의 주파수나 파장의 성분은 연속 웨이브 타입에서도 존재한다.
레이저 모듈(110)의 제1 레이저(L1)는 제1 에너지(E1)의 크기로 연속적으로 조사될 수 있다. 제1 레이저(L1)는 시간에 따라 에너지가 변하지 않고 꾸준히 제1 에너지(E1)일 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 제1 웨이퍼 클리닝 장치(10)의 레이저 모듈(110)은 연속 웨이브 타입의 레이저를 사용하여 온도 상승의 효율을 대폭 높일 수 있다. 이를 통해서, 제1 웨이퍼 클리닝 장치(10)의 에치 레이트도 대폭 상승될 수 있다.
도 6은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 웨이퍼 클리닝 장치의 레이저 모듈의 레이저 타입을 설명하기 위한 그래프이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 제1 웨이퍼 클리닝 장치(10)의 레이저 모듈(110)의 제1 레이저(L1)는 펄스 타입일 수 있다. 펄스 타입이란, 연속 웨이브 타입과 반대되는 의미로서, 레이저의 주기적으로 온/오프가 되어 불연속적으로 레이저를 조사하는 것을 의미한다. 물론, 상기 온/오프의 주파수가 존재함과 별도로 레이저 자체의 주파수나 파장의 성분은 펄스 타입에서도 레이저가 온 되었을 때 존재한다.
레이저 모듈(110)의 제1 레이저(L1)는 제3 에너지(E3)의 크기로 주기적으로 펄스 형태로 조사될 수 있다. 제1 레이저(L1)의 평균 에너지는 제2 에너지(E2)일 수 있다. 제1 레이저(L1)의 펄스 간의 간격은 제1 간격(T1)일 수 있다.
제1 간격(T1)은 수 nsec 또는 수 psec의 단위일 수 있다. 구체적으로, 제1 레이저(L1)의 펄스 타입의 주파수는 10 내지 1000MHz일 수 있다. 주파수가 너무 낮은 경우에는 웨이퍼(W)에 가온이 아닌 물리적인 타공이 수행될 수 있어서 적합하지 않다.
이러한, 펄스 타입의 제1 레이저(L1)는 에너지를 조절하지 않더라도, 펄스 타입 레이저의 주파수만을 조절하여 가온되는 세기를 조절할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 제1 웨이퍼 클리닝 장치(10)의 레이저 모듈(110)은 펄스 타입의 레이저를 사용하여 주파수 조절을 통해서 용이하게 온도 조절을 수행할 수 있다. 이를 통해서, 제1 웨이퍼 클리닝 장치(10)는 정밀한 식각 공정을 수행할 수 있다.
이하, 도 7을 참조하여, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 제2 웨이퍼 클리닝 장치(11)를 설명한다. 상술한 실시예와 중복되는 사항은 간략히 하거나 생략한다.
도 7은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 웨이퍼 클리닝 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 제2 웨이퍼 클리닝 장치(11)는 제1 흡광판(131)을 포함할 수 있다.
제1 흡광판(131)은 할로우 영역(140)의 바닥면을 따라 형성될 수 있다. 제1 흡광판(131)은 제1 레이저(L1)가 웨이퍼(W)의 하면에 의해서 반사된 제2 레이저(L2)를 흡수할 수 있다.
제2 레이저(L2)는 제1 레이저(L1) 중 일부가 웨이퍼(W)의 하면에 의해서 반사됨에 따라서 발생한 레이저일 수 있다. 제2 레이저(L2)가 제2 웨이퍼 클리닝 장치(11)의 다른 부분에 도달할 경우 레이저에 의한 장치의 손상이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해서, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 제2 웨이퍼 클리닝 장치(11)는 제1 흡광판(131)이 제2 레이저(L2)를 모두 흡수할 수 있다.
할로우 영역(140) 및 투명 윈도우(150)는 웨이퍼(W)의 하면과 매우 인접하게 배치될 수 있다. 즉, 제3 폭(d3)은 제1 폭(d1), 제2 폭(d2), 제1 높이(H1) 및 제2 높이(H2)에 비해서 상대적으로 매우 미세할 수 있다. 이에 따라서, 투명 윈도우(150)와 웨이퍼(W) 사이에는 제2 레이저(L2)가 누출되지 않을 수 있다. 따라서, 제2 레이저(L2)의 전부는 모두 할로우 영역(140)으로 들어올 수 있다. 이러한 제2 레이저(L2)는 모두 제1 흡광판(131)에 의해서 흡수될 수 있다.
할로우 영역(140)의 바닥면에는 전체적으로 제1 흡광판(131)이 위치하고 있어서, 제2 레이저(L2)는 모두 제1 흡광판(131)에 흡수될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 제2 웨이퍼 클리닝 장치(11)는 제1 레이저(L1)만을 이용한 웨이퍼(W)의 하면의 가온 내지 가열을 수행할 수 있다. 이에 따라서, 반사파를 따로 고려하지 않고, 제1 레이저(L1)의 프로파일만을 고려하여 좀 더 직관적이고 용이하게 웨이퍼(W) 가온 내지 가열 공정을 수행할 수 있다. 이를 통해서, 좀 더 정밀한 식각 공정이 수행될 수 있다.
이하, 도 8을 참조하여, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 제3 웨이퍼 클리닝 장치(12)를 설명한다. 상술한 실시예와 중복되는 사항은 간략히 하거나 생략한다.
도 8은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 웨이퍼 클리닝 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 제3 웨이퍼 클리닝 장치(12)는 할로우 영역(140)이 깔때기 형상을 가지고, 제2 흡광판(132)을 포함할 수 있다.
제2 흡광판(132)은 할로우 영역(140)의 바닥면을 따라 형성될 수 있다. 제2 흡광판(132)은 제1 레이저(L1)가 웨이퍼(W)의 하면에 의해서 반사된 제2 레이저(L2)를 흡수할 수 있다.
할로우 영역(140) 및 투명 윈도우(150)는 웨이퍼(W)의 하면과 매우 인접하게 배치될 수 있다. 즉, 제3 폭(d3)은 제1 폭(d1), 제2 폭(d2), 제1 높이(H1) 및 제2 높이(H2)에 비해서 상대적으로 매우 미세할 수 있다. 이에 따라서, 투명 윈도우(150)와 웨이퍼(W) 사이에는 제2 레이저(L2)가 누출되지 않을 수 있다. 따라서, 제2 레이저(L2)의 전부는 모두 할로우 영역(140)으로 들어올 수 있다. 이러한 제2 레이저(L2)는 모두 제2 흡광판(132)에 의해서 흡수될 수 있다.
할로우 영역(140)의 바닥면에는 전체적으로 제2 흡광판(132)이 위치하고 있어서, 제2 레이저(L2)는 모두 제2 흡광판(132)에 흡수될 수 있다.
할로우 영역(140)이 제2 흡광판(132)이 아닌 반사판(130)을 포함하는 경우에는 반사판(130)에 의해서 반사되는 레이저를 고려하기 위해서 할로우 영역(140)이 반구형으로 형성될 수 있다.
이에 반해서, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 제3 웨이퍼 클리닝 장치(12)는 제2 흡광판(132)을 사용함에 따라서, 할로우 영역(140)을 굳이 넓게할 필요도 없고, 반구형으로 형성할 필요도 없다.
즉, 할로우 영역(140)은 레이저의 재반사를 고려할 필요없이, 웨이퍼(W)의 하면에 의해서 반사된 제2 레이저(L2)를 모두 차단할 수만 있으면 된다. 따라서, 할로우 영역(140)의 형상은 반구형이 아닌 깔때기 형상일 수 있다.
제2 흡광판(132)은 할로우 영역(140)의 하부에서 반사된 제2 레이저(L2)의 전부를 흡수하여 제3 웨이퍼 클리닝 장치(12)의 레이저에 의한 손상을 방지할 수 있다.
이를 통해서, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른, 제3 웨이퍼 클리닝 장치(12)는 하우징(100) 내부의 공간을 절약할 수 있어 좀 더 작은 스케일로 제3 웨이퍼 클리닝 장치(12)를 제공할 수 있다.
이하, 도 9 및 11을 참조하여, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 제4 웨이퍼 클리닝 장치(13)를 설명한다. 상술한 실시예와 중복되는 사항은 간략히 하거나 생략한다.
도 9는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 웨이퍼 클리닝 장치를 설명하기 위한 단면도이고, 도 10은 도 9의 제1 및 제2 로터부의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 제4 웨이퍼 클리닝 장치(13)의 제2 스피너(160a)는 그립부(161), 케미컬 드레인 가이드(163), 단열 블록(164), 제1 로터부(165), 측벽부(168), 베어링(166), 고정부(167)를 포함할 수 있다. 또한, 제4 웨이퍼 클리닝 장치(13)는 고정 로터 모듈(230)을 포함할 수 있다.
그립부(161)는 그립부(161)는 웨이퍼(W)의 측면과 접하는 부분일 수 있다. 그립부(161)는 웨이퍼(W)의 측면과 직접 접함으로써, 웨이퍼(W)와 고정될 수 있다. 이에 따라서, 그립부(161)는 웨이퍼(W)와 같이 도 2의 제1 회전 방향(a1) 또는 제2 회전 방향(a2)으로 회전할 수 있다.
그립부(161)는 단열재를 포함할 수 있다. 웨이퍼(W)가 하우징(100) 내의 여러 구성요소, 예를 들어, 레이저 모듈(110)에 의해서 가온 내지 가열될 때, 그립부(161)가 열의 전달을 차단하여 제4 웨이퍼 클리닝 장치(13)의 다른 부분의 열 손상을 방지할 수 있다.
케미컬 드레인 가이드(163)는 약액(171)의 드레인 경로를 가이드할 수 있다. 케미컬 드레인 가이드(163)는 그립부(161)와 연결될 수 있다. 약액(171)은 웨이퍼(W)의 상면에서 식각 공정에 사용된 뒤에 플로우(F)에 의해서 웨이퍼(W)의 측면으로 밀려날 수 있다.
이후에, 약액(171)은 웨이퍼(W)의 측면의 그립부(161)를 거쳐 케미컬 드레인 가이드(163)에 도달하여 배출 약액(171o)이 될 수 있다. 배출 약액(171o)은 케미컬 드레인 가이드(163)를 따라서 외부로 배출될 수 있다.
케미컬 드레인 가이드(163)는 보울(180)에 비해서 낮은 위치에 존재하므로, 약액(171) 및 배출 약액(171o)이 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있다. 이를 통해서, 제4 웨이퍼 클리닝 장치(13)의 내구성을 높이고, 배출 약액(171o)에 의한 손상을 방지할 수 있다.
또한, 케미컬 드레인 가이드(163)는 제2 스피너(160a)의 다른 구성요소 즉, 단열 블록(164), 제1 로터부(165), 측벽부(168), 베어링(166) 및 고정부(167)보다 웨이퍼(W) 기준으로 더 멀리 배치될 수 있다. 이를 통해서, 배출 약액(171o)이 단열 블록(164), 제1 로터부(165), 측벽부(168), 베어링(166) 및 고정부(167)에 손상을 가하는 것을 방지할 수 있다.
단열 블록(164)은 그립부(161) 및 케미컬 드레인 가이드(163) 사이로 제2 스피너(160a)의 측벽을 구성하도록 형성될 수 있다. 단열 블록(164)은 단열재로 구성되어 그립부(161) 및 케미컬 드레인 가이드(163)가 받는 열을 다른 제2 스피너(160a)의 구성으로 전달하지 않고 차단하는 역할을 할 수 있다.
단열 블록(164)은 도 9에서는, 그립부(161) 및 케미컬 드레인 가이드(163)에서 직접 접하는 위치에 배치된 것으로 도시되었지만, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다. 단열 블록(164)의 위치는 필요에 따라서, 제2 스피너(160a)의 어느 위치라도 가능할 수 있다.
또한, 단열 블록(164)은 도 9에서는 단일의 구성 요소로 도시되어 있으나, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다. 단열 블록(164)은 필요한 복수의 부분에서 복수의 구성으로 배치될 수 있다.
제1 로터부(165)는 추후에 설명될 제2 로터부(210)와 같이 제2 스피너(160a)를 자기 부상 방식으로 회전시킬 수 있다. 제1 로터부(165)는 제2 스피너(160a)의 단열 블록(164), 측벽부(168) 및 그립부(161)와 고정되어 있으므로 제1 로터부(165)의 회전에 의해서 제2 스피너(160a)가 전체적으로 회전할 수 있다. 이를 통해서, 웨이퍼(W)도 제2 스피너(160a)와 함께 회전할 수 있다.
제1 로터부(165)는 자성체를 포함할 수 있다. 제1 로터부(165)는 역시 자성체를 포함하는 제2 로터부(210)와 자기력을 통해서 회전력을 발생시킬 수 있다. 이에 대해서는 추후에 더 자세히 설명한다.
측벽부(168)는 제1 로터부(165)와 접하여 제2 스피너(160a)의 측벽을 구성할 수 있다. 도 9에서 측벽부(168)는 제1 로터부(165) 및 베어링(166) 사이에 위치한 것으로 도시하였다. 다만, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다. 측벽부(168)는 제2 스피너(160a)의 측벽을 구성하는 모든 부분을 포함할 수 있다. 따라서, 측벽부(168)는 도 9처럼 단일한 구성일 수도 있고, 복수의 구성을 포함하는 구성일 수도 있다.
베어링(166)은 측벽부(168)와 고정부(167) 사이에 위치할 수 있다. 단, 베어링(166)의 위치는 이에 제한되는 것은 아니다. 베어링(166)은 고정된 고정부(167)와 회전되는 제1 로터부(165) 사이라면 어디에도 배치될 수 있다.
베어링(166)은 제2 스피너(160a)가 회전할 수 있게 허용한다. 즉, 베어링(166)은 제2 스피너(160a)가 고정된 고정부(167)를 포함함에도 불구하고 회전이 가능하기 위한 최소한의 구성일 수 있다.
베어링(166)은 제1 로터부(165)가 회전함에 따라 같이 회전할 수 있다. 베어링(166)은 동시에 고정부(167)와 측벽부(168), 제1 로터부(165), 단열 블록(164), 그립부(161) 및 케미컬 드레인 가이드(163)를 연결할 수 있다. 이에 따라서, 제2 스피너(160a)는 고정됨과 동시에 회전이 가능할 수 있다.
고정부(167)는 제2 스피너(160a)의 아래 부분에서 제2 스피너(160a)를 고정시키고, 지지할 수 있다. 고정부(167)는 회전하지 않을 수 있다. 대신에, 고정부(167)는 베어링(166)과 연결되어 제2 스피너(160a)의 일부가 회전할 수 있게 할 수 있다.
이에 따라, 제2 스피너(160a)는 고정부(167)를 제외한 몇몇 부분들이 회전하여 웨이퍼(W)를 회전시킬 수 있다.
고정 로터 모듈(230)은 제2 스피너(160a)와 이격될 수 있다. 고정 로터 모듈(230)은 제2 스피너(160a)를 둘러쌀 수 있다. 구체적으로, 고정 로터 모듈(230)은 케미컬 드레인 가이드(163)와 제1 로터부(165) 사이에 위치할 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.
고정 로터 모듈(230)은 제2 로터부(210)와 로터 지지부(220)를 포함할 수 있다. 제2 로터부(210)는 상술한 제1 로터부(165)와 같이 제2 스피너(160a)를 자기 부상 방식으로 회전시킬 수 있다. 제2 로터부(210)는 제2 스피너(160a)의 단열 블록(164), 측벽부(168) 및 그립부(161)와 이격되어 있다. 또한, 제2 로터부(210)는 로터 지지부(220)와 연결되어 있다.
제2 로터부(210)는 자성체를 포함할 수 있다. 제2 로터부(210)는 제1 로터부(165)와 자기력을 통해서 회전력을 발생시킬 수 있다.
도 10을 참조하면, 제1 로터부(165)는 제1 로터부 제1 자극 영역(165a) 및 제1 로터부 제2 자극 영역(165b)을 포함할 수 있다. 제1 로터부 제1 자극 영역(165a) 및 제1 로터부 제2 자극 영역(165b)은 서로 다른 자극을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 로터부 제1 자극 영역(165a)은 N극이고, 제1 로터부 제2 자극 영역(165b)은 S극일 수 있다. 또는, 제1 로터부 제1 자극 영역(165a)은 S극이고, 제1 로터부 제2 자극 영역(165b)은 N극일 수 있다.
제1 로터부 제1 자극 영역(165a)과, 제1 로터부 제2 자극 영역(165b)은 서로 교대로 배치될 수 있다.
유사하게, 제2 로터부(210)는 제2 로터부 제1 자극 영역(210a) 및 제2 로터부 제2 자극 영역(210b)을 포함할 수 있다. 제2 로터부 제1 자극 영역(210a) 및 제2 로터부 제2 자극 영역(210b)은 서로 다른 자극을 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 로터부 제1 자극 영역(210a)은 N극이고, 제2 로터부 제2 자극 영역(210b)은 S극일 수 있다. 또는, 제2 로터부 제1 자극 영역(210a)은 S극이고, 제2 로터부 제2 자극 영역(210b)은 N극일 수 있다.
제1 로터부 제1 자극 영역(165a)은 제2 로터부 제1 자극 영역(210a)과 동일한 자극을 가질 수 있다. 제1 로터부 제2 자극 영역(165b)은 제2 로터부 제2 자극 영역(210b)과 동일한 자극을 가질 수 있다.
제1 로터부 제1 자극 영역(165a), 제1 로터부 제2 자극 영역(165b), 제2 로터부 제1 자극 영역(210a) 및 제2 로터부 제2 자극 영역(210b)은 서로 엇갈리게 배치될 수 있다. 제1 로터부 제1 자극 영역(165a), 제1 로터부 제2 자극 영역(165b), 제2 로터부 제1 자극 영역(210a) 및 제2 로터부 제2 자극 영역(210b)은 전자석을 통해서 구현될 수도 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 로터부 제1 자극 영역(165a), 제1 로터부 제2 자극 영역(165b), 제2 로터부 제1 자극 영역(210a) 및 제2 로터부 제2 자극 영역(210b)은 서로 엇갈리게 배치됨에 따라서, 제1 회전 방향(a1) 및 제2 회전 방향(a2)으로 제1 로터부(165)가 회전할 수 있다.
구체적으로, 제1 로터부 제1 자극 영역(165a)과 제2 로터부 제1 자극 영역(210a)은 서로 밀어내는 힘을 가지고, 제1 로터부 제1 자극 영역(165a)과 제2 로터부 제2 자극 영역(210b)은 서로 끌어당기는 힘을 가진다. 유사하게, 제1 로터부 제2 자극 영역(165b)과 제2 로터부 제2 자극 영역(210b)은 서로 밀어내는 힘을 가지고, 제1 로터부 제2 자극 영역(165b)과 제2 로터부 제1 자극 영역(210a)은 서로 끌어당기는 힘을 가진다
이를 통해서 엇갈리게 배치된 제1 로터부(165) 및 제2 로터부(210)는 서로 다른 영역이 마주보도록 회전하는 힘을 가지게 된다. 즉, 제1 로터부 제1 자극 영역(165a)과 제2 로터부 제2 자극 영역(210b)이 마주보게 되고, 제1 로터부 제2 자극 영역(165b)과 제2 로터부 제1 자극 영역(210a)이 마주보게 되는 쪽으로 회전하게 된다. 그 후에, 제1 로터부(165) 또는 제2 로터부(210)가 교대로 배치된 자극 영역을 반대로 바꿔버리면, 다시 더 회전이 가속화될 수 있다.
이러한 방식으로 자기 부상 방식에 따라 제2 스피너(160a)가 회전될 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 제4 웨이퍼 클리닝 장치(13)의 이러한 방식은 서로 접촉이 없이 회전력이 발생하므로 기계적인 마모가 없고, 내구성이 유지될 수 있다. 또한, 서로 열 전도가 발생하지 않아 장치의 수명도 오래갈 수 있다.
로터 지지부(220)는 제2 로터부(210)의 아래에서 제2 로터부(210)를 지지할 수 있다. 로터 지지부(220)는 제2 로터부(210)와 고정될 수 있다. 로터 지지부(220)는 고정된 위치를 가질 수 있다.
이에 따라서, 제2 로터부(210)도 고정되고, 상대적으로 베어링(166)에 의해서 회전 가능한 제1 로터부(165)가 제1 회전 방향(a1) 또는 제2 회전 방향(a2)으로 회전할 수 있다.
제1 로터부(165)와 제2 로터부(210)는 자성체이므로 열에 약할 수 있다. 이에 따라서, 냉매(C)가 제1 로터부(165)와 제2 로터부(210) 사이로 이동하여 제1 로터부(165) 및 제2 로터부(210)를 냉각시킬 수 있다.
여기서, 냉매(C)는 예를 들어, N2 가스일 수 있다. 단, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 11은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 웨이퍼 클리닝 장치와 냉각 모듈을 설명하기 위한 블록도이다.
도 11을 참조하면, 냉각 모듈(240)은 제4 웨이퍼 클리닝 장치(13)에 냉매(C)를 제공할 수 있다. 이에 따라서, 제4 웨이퍼 클리닝 장치(13)는 제1 로터부(165) 및 제2 로터부(210)를 냉각시킬 수 있다.
단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 제4 웨이퍼 클리닝 장치(13)는 냉각 모듈(240)이 제4 웨이퍼 클리닝 장치(13)의 내부에 위치할 수도 있다.
본 실시예에 따른 제4 웨이퍼 클리닝 장치(13)는 자기 부상 방식으로 제2 스피너(160a)를 회전시키므로, 서로 접하지 않고 이격된 상태로 회전이 가능하다. 이에 따라서, 장치의 내구성이 향상되어 수명도 길어질 수 있다. 또한, 마찰이 없어서, 웨이퍼(W)의 회전이 균일하게 안정적으로 수행될 수 있다.
이하, 도 1, 도 3, 도 12 및 도 13을 참조하여 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 웨이퍼 클리닝 방법을 설명한다. 상술한 실시예와 중복되는 부분은 간략히 하거나 생략한다.
도 12는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 웨이퍼 클리닝 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 13은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 웨이퍼 클리닝 방법의 가열 단계를 세부적으로 설명하기 위한 순서도이다.
도 12를 참조하면, 웨이퍼를 하우징 상에 위치시킨다(S100).
구체적으로, 도 1을 참조하면, 하우징(100)은 웨이퍼(W)의 하부에 위치할 수 있다. 즉, 하우징(100)과 웨이퍼(W)는 제3 방향(Z)으로 연속적으로 배치될 수 있다. 하우징(100)의 상면은 웨이퍼(W)의 하면과 인접할 수 있다. 다만, 하우징(100)과 웨이퍼(W)는 서로 접하지는 않을 수 있다.
제1 스피너(160)는 웨이퍼(W)의 측면과 접할 수 있다. 제1 스피너(160)는 웨이퍼(W)의 측면을 고정시키고, 하우징(100)과 웨이퍼(W)가 서로 이격되는 것을 유지하게 할 수 있다.
다시, 도 12를 참조하면, 웨이퍼 상에 약액을 공급한다(S200).
구체적으로, 도 1을 참조하면, 노즐(170)은 웨이퍼(W) 및 제1 스피너(160)의 위에 위치할 수 있다. 노즐(170)은 웨이퍼(W)의 상면에 약액(171)을 공급할 수 있다. 노즐(170)은 웨이퍼(W)의 중심 부분에 약액(171)을 떨어뜨릴 수 있다. 웨이퍼(W)는 회전하면서 떨어진 약액(171)이 웨이퍼(W)의 상면 전체로 펼쳐지게 할 수 있다.
다시, 도 12를 참조하면, 웨이퍼를 회전시킨다(S300).
구체적으로, 도 1을 참조하면, 제1 스피너(160)는 웨이퍼(W)의 측면에서 웨이퍼(W)를 잡고 웨이퍼(W)를 회전시킬 수 있다. 제1 스피너(160)가 제1 회전 방향(a1) 혹은 제2 회전 방향(a2)으로 회전함에 따라서, 웨이퍼(W)도 같은 방향으로 회전할 수 있다.
제1 스피너(160)에 의해서 웨이퍼(W)가 회전하는 경우, 웨이퍼(W)의 상면에 공급되는 약액(171)이 웨이퍼(W)의 상면에 골고루 퍼트려져 배치될 수 있다. 제1 스피너(160)에 의한 웨이퍼(W)의 회전은 웨이퍼(W) 상면의 에치 레이트가 균일하게 되는 것을 도울 수 있다.
도 12에서는 웨이퍼(W) 상에 약액(171)을 공급하는 것(S200)과 웨이퍼(W)를 회전시키는 것(S300)을 순차적인 단계로 도시하였으나, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 웨이퍼(W) 상에 약액(171)을 공급하는 것(S200)과 웨이퍼(W)를 회전시키는 것(S300)은 동시에 수행될 수도 있다.
다시, 도 12를 참조하면, 웨이퍼의 하면을 전체적으로 가열한다(S400). 이는 웨이퍼 상에 약액을 공급하는 것(S200)과 웨이퍼를 회전시키는 것(S300)과 동시에 수행될 수 있다. 이 때, "동시"는 완전히 같은 시각에 서로 다른 동작이 수행됨을 의미하는 것이 아니라, 서로 다른 동작의 수행 시간의 일부가 겹치는 것을 포함할 수 있다. 즉, "동시"는 독립적으로 수행되는 서로 다른 동작의 수행 시간이 오버랩되는 경우를 의미할 수 있다.
구체적으로, 도 1을 참조하면, 레이저 모듈(110)은 하우징(100) 내부에 배치될 수 있다. 레이저 모듈(110)은 웨이퍼(W)의 하면에서 웨이퍼(W)의 하면에 레이저를 조사할 수 있다. 레이저 모듈(110)은 할로우 영역(140)의 아래에 위치할 수 있다. 레이저 모듈(110)에 의해서 조사된 제1 레이저(L1)는 할로우 영역(140) 및 투명 윈도우(150)를 통과하여 웨이퍼(W) 하면에 도달할 수 있다. 이를 통해서, 웨이퍼(W)의 하면은 전체적으로 가열될 수 있다.
도 13을 참조하면, 광섬유로 제1 레이저를 공급한다(S310).
구체적으로, 도 1을 참조하면, 레이저 모듈(110)의 레이저는 광섬유(111)를 통해서 공급될 수 있다. 광섬유(111)는 외부로 연결되어 레이저가 공급되는 경로를 형성할 수 있다.
다시, 도 13을 참조하면, 비구면 렌즈로 제1 레이저를 가공한다(S320).
구체적으로, 도 1 및 도 3을 참조하면, 광섬유(111)에 의해서 공급된 제1 레이저(L1)는 가우시안 프로파일(Lg)을 가질 수 있다. 이러한 제1 레이저(L1)의 가우시안 프로파일(Lg)은 비구면 렌즈(120)를 통과하여 제1 출력 프로파일(Lo1)로 변환될 수 있다. 제1 출력 프로파일(Lo1)을 살펴보면, 거리(d)와 상관없이 제2 폭(d2)만큼의 웨이퍼(W)의 전체 하면에 균일한 에너지(E)를 공급할 수 있다.
물론, 본 실시예들에 따른 웨이퍼 클리닝 장치는 필요에 따라 제1 출력 프로파일(Lo1)과 다른 프로파일로 제1 레이저(L1)를 가공할 수도 있다.
다시, 도 13을 참조하면, 제1 레이저가 웨이퍼의 하면을 가열한다(S330).
구체적으로, 도 1을 참조하면, 제1 레이저(L1)는 할로우 영역(140) 및 투명 윈도(150)를 통과하여 웨이퍼(W)의 하면에 도달할 수 있다. 제1 레이저(L1)는 웨이퍼(W)의 하면을 전체적으로 가열할 수 있다.
이하, 도 1, 도 12 및 도 14를 참조하여 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 웨이퍼 클리닝 방법을 설명한다. 상술한 실시예와 중복되는 부분은 간략히 하거나 생략한다.
본 실시예에서 도 12에 도시된 단계들은 모두 동일할 수 있다. 따라서, 도 12의 단계 중 웨이퍼의 하면을 전체적으로 가열하는 것(S300)의 세부적인 단계만을 다시 설명한다.
도 14는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 웨이퍼 클리닝 방법의 가열 단계를 세부적으로 설명하기 위한 순서도이다. 도 14는 광섬유로 제1 레이저를 공급하는 것(S310), 비구면 렌즈로 제1 레이저를 가공하는 것(S320) 및 제1 레이저가 웨이퍼의 하면을 가열하는 것(S330)은 도 13과 동일하다. 따라서, 도 13과 다른 제3 레이저가 웨이퍼의 하면을 가열하는 것에 대해서만 설명한다.
도 14를 참조하면, 제3 레이저가 웨이퍼의 하면을 가열한다(S340).
구체적으로, 도 1을 참조하면, 할로우 영역(140)은 반구형일 수 있다. 할로우 영역(140)은 웨이퍼(W)의 하면에 의해서 반사되는 제2 레이저(L2)를 반사판(130)에 의해서 다시 반사하여야 하므로 반구형으로 형성될 수 있다. 이를 통해서, 제2 레이저(L2)가 반사판(130)에 의해서 다시 반사된 제3 레이저(L3)가 효율적으로 웨이퍼(W)의 하면으로 도달할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10, 11, 12, 13: 웨이퍼 클리닝 장치
100: 하우징 110: 레이저 모듈
120: 비구면 렌즈 130: 반사판
140: 할로우 영역 150: 투명 윈도우
160, 160a: 스피너 170: 노즐
180: 보울

Claims (20)

  1. 웨이퍼를 고정시키는 스피너;
    상기 웨이퍼의 상면에 약액을 공급하는 노즐; 및
    상기 웨이퍼의 하면에 레이저를 조사하여 상기 웨이퍼의 하면을 가열하는 레이저 모듈을 포함하는 웨이퍼 클리닝 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 하부에 위치하고, 상기 레이저 모듈을 포함하는 하우징과,
    상기 하우징 내에 형성되는 할로우 영역과,
    상기 할로우 영역의 상부를 덮고, 상기 레이저를 투과시켜 상기 웨이퍼의 하면에 전체적으로 도달하게 하는 투명 윈도우를 더 포함하는 웨이퍼 클리닝 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 스피너는 상기 웨이퍼의 측면과 고정되어 상기 웨이퍼를 회전시키고, 상기 하우징과는 접하지 않는 웨이퍼 클리닝 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 스피너는,
    상기 웨이퍼의 측면과 접하여 고정시키는 그립부와,
    상기 그립부와 연결되고, 자성을 통해서 상기 그립부와 같이 회전되는 제1 로터부와,
    상기 스피너를 지지하는 고정부와,
    상기 고정부와 상기 제1 로터부 사이에서 상기 제1 로터부의 회전을 허용하는 베어링부를 포함하는 웨이퍼 클리닝 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 로터부와 이격되어 고정되고, 상기 제1 로터부와 다른 극성의 자성을 통해서 상기 제1 로터부를 회전시키는 제2 로터부를 더 포함하는 웨이퍼 클리닝 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 로터부 사이로 냉매가 이동되는 웨이퍼 클리닝 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 레이저 모듈은,
    상기 레이저를 공급하는 광섬유와,
    상기 레이저의 프로파일을 가공하는 비구면 렌즈를 포함하는 웨이퍼 클리닝 장치.
  8. 제2 항에 있어서,
    상기 할로우 영역은 진공 영역인 웨이퍼 클리닝 장치.
  9. 제2 항에 있어서,
    상기 할로우 영역의 하면을 따라 형성되는 반사판을 더 포함하는 웨이퍼 클리닝 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 할로우 영역은 반구형인 웨이퍼 클리닝 장치.
  11. 제2 항에 있어서,
    상기 할로우 영역의 하면에 형성되는 흡광판을 더 포함하는 웨이퍼 클리닝 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 약액이 외부로 유출되는 것을 방지하기 위한 보울을 더 포함하는 웨이퍼 클리닝 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 보울의 높이는 상기 웨이퍼의 상면보다 높은 웨이퍼 클리닝 장치.
  14. 웨이퍼를 측면에서 고정시키고, 웨이퍼와 함께 회전하는 스피너;
    상기 웨이퍼 상면에 약액을 공급하는 노즐;
    상기 웨이퍼 하부에 배치되고, 상기 스피너와 이격되는 하우징;
    상기 하우징 내에 형성되는 할로우 영역;
    상기 할로우 영역 아래에서 상기 할로우 영역을 통과하는 레이저를 조사하는 레이저 모듈;
    상기 할로우 영역의 바닥면에 형성되고, 상기 레이저의 투과를 막는 차단막; 및
    상기 할로우 영역의 상부를 덮고, 상기 레이저를 투과시키는 투명 윈도우를 포함하는 웨이퍼 클리닝 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 차단막은 상기 레이저를 상기 투명 윈도우로 반사하는 웨이퍼 클리닝 장치.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 차단막은 상기 레이저를 상기 흡수하는 웨이퍼 클리닝 장치.
  17. 제14 항에 있어서,
    상기 레이저의 파장은 200 내지 1100nm인 웨이퍼 클리닝 장치.
  18. 제14 항에 있어서,
    상기 레이저는 컨티뉴어스 웨이브 타입(Continuous Wave Type)인 웨이퍼 클리닝 장치.
  19. 레이저를 조사하는 레이저 모듈;
    상기 레이저 모듈 상에 위치하는 할로우 영역; 및
    상기 할로우 영역을 위에서 밀폐하고, 상기 레이저를 투과시키는 투명 윈도우을 포함하되,
    상기 투명 윈도우는 웨이퍼의 하면과 인접하고,
    상기 웨이퍼의 하면은 상기 레이저에 의해서 전체적으로 가온되는 웨이퍼 클리닝 장치.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 웨이퍼를 측면에서 고정하여 회전시키는 스피너와,
    상기 웨이퍼의 상면에 약액을 공급하는 노즐과,
    상기 웨이퍼의 하면에 의해서 반사되는 레이저를 차단하는 차단막을 더 포함하는 웨이퍼 클리닝 장치.
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