KR20230135714A - 웨이퍼 세정 장치 - Google Patents

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KR20230135714A
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박지호
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문웅조
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Abstract

개시된 웨이퍼 세정 장치는, 웨이퍼가 회전 축선을 중심으로 회전하도록 웨이퍼를 지지하며 회전시키는 회전 테이블; 웨이퍼의 상측면에 액막이 형성되도록 세정액을 토출하는 세정액 토출기; 및, 액막에 초음파 주파수의 진동이 발생하도록 액막을 진동시키는 초음파 가진기;를 구비한다. 세정액 토출기는, 초음파 가진기의 일 측 주변에 위치하여 세정액을 토출하는 제1 토출부를 구비한다. 세정액은 제1 토출부에서 토출된 직후 웨이퍼의 회전 방향에 순행하는 방향으로 유동(流動)하여 초음파 가진기의 아래로 진입한다.

Description

웨이퍼 세정 장치{APPARATUS FOR CLEANSING WAFER}
본 발명은 웨이퍼 세정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초음파 진동을 이용하여 웨이퍼의 표면을 세정하는 웨이퍼 세정 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 과정에는 웨이퍼(wafer)의 표면을 세정하는 세정 공정이 포함된다. 웨이퍼를 세정하는 웨이퍼 세정 장치 중에서 초음파로 세정액을 진동시켜 웨이퍼의 표면에서 이물질을 제거하는 초음파 세정 장치가 있다. 초음파 중에서 700 kHz 이상의 고주파수 초음파를 메가소닉파(megasonic wave)라고 한다. 이에 따라 메가소닉파의 진동으로 웨이퍼의 표면을 세정하는 장치를 메가소닉 세정 장치로, 메가소닉파의 주파수보다 낮은 20 kHz 내지 400 kHz 주파수의 초음파의 진동으로 웨이퍼의 표면을 세정하는 장치를 초음파(ultrasonic wave) 세정 장치로 구분하기도 한다.
초음파 세정 장치는 웨이퍼를 지지하고 회전시키는 회전 테이블과, 웨이퍼에 세정액을 토출하여 웨이퍼의 표면에 액막(液膜)을 형성하는 세정액 토출부와, 세정액을 초음파 진동시키는 초음파 가진부를 구비할 수 있다. 그런데, 종래의 초음파 세정 장치는 웨이퍼 표면에 생성되는 액막이 불균일하고, 웨이퍼의 전체 영역에서 세정 효과의 부분적인 편차가 크며, 웨이퍼 표면의 손상이 빈번하여 반도체 양품 수율을 저하시키는 문제가 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0018296호(2012.03.02. 공개, 발명의 명칭: 반도체 웨이퍼 세정 방법 및 장치)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 웨이퍼 표면에 세정액의 액막을 균일하게 형성하고, 향상된 세정 효과를 나타내며, 웨이퍼 표면의 손상이 억제되는 웨이퍼 세정 장치를 제공한다.
본 발명은, 웨이퍼가 회전 축선을 중심으로 회전하도록 상기 웨이퍼를 지지하며 회전시키는 회전 테이블; 상기 웨이퍼의 상측면에 액막이 형성되도록 세정액을 토출하는 세정액 토출기; 및, 상기 액막에 초음파 주파수의 진동이 발생하도록 상기 액막을 진동시키는 초음파 가진기;를 구비하고, 상기 세정액 토출기는, 상기 초음파 가진기의 일 측 주변에 위치하여 상기 세정액을 토출하는 제1 토출부를 구비하고, 상기 세정액은 상기 제1 토출부에서 토출된 직후 상기 웨이퍼의 회전 방향에 순행하는 방향으로 유동(流動)하여 상기 초음파 가진기의 아래로 진입하는 웨이퍼 세정 장치를 제공한다.
상기 초음파 가진기의 평면 형상은 상기 웨이퍼의 방사 방향으로 연장된 사각형 형상이고, 상기 제1 토출부는 상기 초음파 가진기의 길이 방향과 평행하게 연장되고, 상기 세정액 토출기는, 상기 초음파 가진기의 길이 방향의 양 단부 중 상기 회전 축선에 더 가까운 일 단부의 주변에 위치하여 세정액을 토출하고, 상기 초음파 가진기의 폭 방향과 평행하게 연장된 제2 토출부를 더 구비할 수 있다.
상기 회전 축선과 상기 제1 토출부 사이의 최단 거리보다 상기 회전 축선과 상기 제2 토출부 사이의 최단 거리가 더 작을 수 있다.
상기 세정액 토출기의 하측면에 상기 세정액이 토출되는 복수의 토출구가 형성되고, 상기 세정액은 상기 복수의 토출구에서 상기 웨이퍼의 상측면에 수직한 방향으로 토출되거나, 아래로 갈수록 상기 초음파 가진기에 가까워지도록 상기 복수의 토출구에서 경사진 방향으로 토출될 수 있다.
상기 웨이퍼의 상측면에서 상기 세정액 토출기의 하측면까지의 높이가 상기 웨이퍼의 상측면에서 상기 초음파 가진기의 하측면까지의 높이보다 높을 수 있다.
상기 초음파 가진기는 상기 액막에 700 kHz 내지 1200 kHz 주파수의 진동이 발생하도록 상기 액막을 진동시킬 수 있다.
상기 웨이퍼의 회전 속도가 커질수록 상기 세정액 토출기가 토출하는 상기 세정액의 토출 유량이 커질 수 있다.
상기 웨이퍼의 회전 속도는 100 rpm(round per minute) 내지 500 rpm 이고, 상기 세정액의 토출 유량은 2 l/min(liter per minute) 내지 7 l/min 일 수 있다.
상기 웨이퍼를 접착 지지하는 접착시트, 및 상기 접착시트의 장력이 유지되도록 상기 접착시트의 외주부에 결합되는 리테이너링(retainer ring)을 포함하는 링 프레임(ring frame)를 매개로 하여 상기 웨이퍼가 상기 회전 테이블에 흡착 지지될 수 있다.
본 발명에 의하면, 세정액이 세정액 토출기에서 토출된 직후 손실없이 초음파 가진기의 아래로 진입하여 초음파 가진되고, 초음파 가진기의 외부로 유동하여 초음파 가진기에서 멀리 이격된 웨이퍼의 외주부까지 초음파 진동 에너지를 확산시킨다. 이에 따라 웨이퍼 세정력 및 웨이퍼의 전체 영역에서 세정 효과의 균일성이 향상된다.
또한 본 발명에 의하면 이격된 복수의 토출구를 통해 충분한 유량의 세정액이 웨이퍼 표면에 분산 공급되어 웨이퍼 표면에서 초음파 가진된 균일한 액막이 형성되고, 웨이퍼 표면의 손상이 억제되며, 반도체 양품 수율이 향상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1의 웨이퍼 조립체의 단면도이다.
도 3은 도 1의 웨이퍼 세정 장치의 평면도이다.
도 4는 도 3의 세정 모듈을 아래에서 보고 도시한 사시도이다.
도 5 및 도 6은 도 3을 A 방향 및 B 방향으로 보고 도시한 측면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치의 평면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치를 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치의 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1의 웨이퍼 조립체의 단면도이고, 도 3은 도 1의 웨이퍼 세정 장치의 평면도이고, 도 4는 도 3의 세정 모듈을 아래에서 보고 도시한 사시도이며, 도 5 및 도 6은 도 3을 A 방향 및 B 방향으로 보고 도시한 측면도이다. 도 1 내지 도 6을 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치(10)는 회전 테이블(12), 및 세정 모듈(module)(20)을 구비한다.
회전 테이블(12)은 예컨대, 실리콘(Si) 소재로 형성된 디스크(disk) 형상의 웨이퍼(5)가 회전 축선(RC)을 중심으로 회전하도록 웨이퍼(5)를 지지하며 회전시킨다. 부연하면, 웨이퍼(5)는 웨이퍼(5)를 접착 지지하는 접착시트(3), 및 접착시트(3)의 장력이 유지되도록 접착시트(3)의 외주부에서 결합되는 리테이너링(retainer ring)(4)을 포함하는 링 프레임(ring frame)(2)에 의해 부착 지지되고, 링 프레임(2)이 회전 테이블(12)의 상측면에 흡착 지지된다. 다시 말해, 웨이퍼(5)는 링 프레임(2)을 매개로 회전 테이블(12)에 흡착 지지된다. 이하에서, 웨이퍼(5)와 이를 부착 지지하는 링 프레임(2)을 합쳐 웨이퍼 조립체(1)라고 칭한다. 회전 테이블(12)은 전동 모터의 동력에 의해 회전 축선(RC)을 중심으로 고속 회전하는 회전 샤프트(11)에 고정 지지될 수 있다.
세정 모듈(20)은 초음파 가진기(25), 세정액 토출기(35), 및 초음파 가진기(25)와 세정액 토출기(35)를 고정 지지하는 지지체(21)를 포함한다. 세정 모듈(20)은 회전 테이블(12)의 외부에 위치한 암 샤프트(arm shaft)(17)의 상단에 일 측 단부가 결합된 스윙 암(swing arm)(18)의 타 측 단부에 고정 지지된다. 스윙 암(18)은 암 샤프트(17)를 중심으로 회동(pivot)한다.
웨이퍼 조립체(1)가 회전 테이블(12)에 로딩(loading)되거나 언로딩(unloading)될 때에는 세정 모듈(20)이 회전 테이블(12)의 상측면에서 벗어나도록 스윙 암(18)이 회동하고, 웨이퍼 조립체(1)가 회전 테이블(12)에 로딩된 상태이면 세정 모듈(20)이 회전 테이블(12)의 상측면과 겹쳐지도록 스윙 암(18)이 회동한다. 스윙 암(18)의 타 측 단부에 지지체(21)가 고정 지지된다.
세정액 토출기(35)는 웨이퍼(5)의 상측면에 세정액(60)의 액막(62)이 형성되도록 세정액(60)을 토출한다. 초음파 가진기(25)는 액막(62)에 초음파 주파수의 진동이 발생하도록 액막(62)을 진동시킨다. 바람직하게는, 초음파 가진기(25)는 액막(62)에 700 kHz 내지 1200 kHz 주파수의 진동, 즉 메가소닉파(megasonic wave)의 진동이 발생하도록 상기 액막을 진동시켜 웨이퍼(5)의 표면을 세정한다.
초음파 가진기(25)는 하측면(31)이 웨이퍼(5)의 상측면에 형성되는 액막(62)에 잠긴 상태로 초음파 진동하여 액막(62)에 초음파 진동을 발생시킨다. 따라서, 액막(62)의 액위(ME)보다 웨이퍼(5)의 상측면과 초음파 가진기(25)의 하측면(31) 사이의 높이(GD)보다 크다. 웨이퍼(5)의 상측면과 초음파 가진기(25)의 하측면(31) 사이의 높이(GD)가 너무 작으면 초음파 가진기(25)의 작동 중에 하측면(31)과 웨이퍼(5)가 충돌하여 웨이퍼(5)가 손상될 수 있고, 반대로 웨이퍼(5)의 상측면과 초음파 가진기(25)의 하측면(31) 사이의 높이(GD)가 너무 크면 세정액(60)의 토출 유량과 초음파 진동의 세기가 과도하게 커져야 하므로, 바람직하게는 상기 높이(GD)는 0.5mm 내지 2.0mm 일 수 있다.
초음파 가진기(25)의 평면 형상은 대체로 직사각형이며, 웨이퍼(5)의 방사 방향으로 연장된다. 세정 모듈(20)이 작동할 때 초음파 가진기(25)는 회전 축선(RC)이 초음파 가진기(25)를 관통하도록 위치한다. 이 위치에서 초음파 가진기(25)의 길이 방향 일 측 경계(28)는 웨이퍼(5)의 외주보다 회전 축선(RC)에 더 가깝게 위치하고, 초음파 가진기(25)의 길이 방향 타 측 경계(29)는 회전 축선(RC)보다 웨이퍼(5)의 외주에 더 가깝게 위치하거나 웨이퍼(5)의 외주 바깥에 위치한다.
웨이퍼 세정 장치(10)는 세정액 토출기(35)에 세정액(60)을 공급하는 세정액 공급부(23)를 더 구비한다. 세정액 공급부(23)는 세정액(60)의 유로를 형성하는 튜브(tube) 또는 호스(hose)를 포함할 수 있다. 세정액(60)은 예컨대, 탈이온수(DIW: deionized water)일 수 있다.
세정액 토출기(35)의 평면 형상은 대체로 알파벳 'L'자 형상이며, 세정액 토출기(35)는 일체로 결합된 제1 토출부(36)와 제2 토출부(41)를 구비한다. 제1 토출부(36)는 초음파 가진기(25)의 폭 방향 일 측 경계(26)의 주변에 위치하며, 초음파 가진기(25)의 길이 방향과 평행하게 연장된다. 제2 토출부(41)는 초음파 가진기(25)의 길이 방향의 양 단부 중 회전 축선(RC)에 더 가까운 일 단부의 주변에 위치한다. 다시 말해서, 제2 토출부(41)는 초음파 가진기(25)의 길이 방향 일 측 경계(28)의 주변에 위치한다. 제2 토출부(41)는 초음파 가진기(25)의 폭 방향과 평행하게 연장된다.
제1 토출부(36)의 하측면(37)과 제2 토출부(41)의 하측면(42)에는 세정액(60)을 웨이퍼(5)의 상측면으로 토출하는 복수의 토출구(38, 43)가 형성된다. 제1 토출부(36)의 복수의 토출구(38)는 초음파 가진기(25)의 폭 방향 일 측 경계(26)에 근접한 제1 토출부(36)의 모서리 주변에 마련되고, 초음파 가진기(25)의 길이 방향과 평행한 가상의 일직선 상에 이격되게 배열된다. 제2 토출부(41)의 복수의 토출구(43)는 초음파 가진기(25)의 길이 방향 일 측 경계(28)에 근접한 제2 토출부(41)의 모서리 주변에 마련되고, 초음파 가진기(25)의 폭 방향과 평행한 가상의 일직선 상에 이격되게 배열된다.
웨이퍼(5)가 회전 테이블(12)에 지지되어 회전함에 따라 제1 토출부(36)와 제2 토출부(41)의 복수의 토출구(38, 43)에서 웨이퍼(5)의 상측면으로 토출된 세정액(60)은 웨이퍼(5)의 회전 방향에 순행하는 방향으로 유동(流動)한다. 그러므로, 제1 토출부(36)의 복수의 토출구(38)에서 토출된 세정액(60)은 토출된 직후 초음파 가진기(25)의 폭 방향 일 측 경계(26)를 가로질러 초음파 가진기(25)의 하측면(31) 아래로 진입하여 초음파 가진된다.
초음파 가진기(25)의 하측면(31) 아래에서 초음파 가진된 세정액(60)은 웨이퍼(5)의 회전 방향에 순행하여 초음파 가진기(25)의 폭 방향 타 측 경계(27)를 가로질러 초음파 가진기(25) 외부로 유동한다. 이에 따라 초음파 가진기(25)에서 멀리 이격된 웨이퍼(5)의 외주부의 상측면에까지 초음파 진동 에너지가 확산되어 웨이퍼(5) 상측면의 세정력과 웨이퍼(5)의 전체 영역에서 세정 효과의 균일성이 향상된다.
만약 제1 토출부(36)가 초음파 가진기(25)로부터 회전 축선(RC)을 기준으로 180° 정도 이격되게 위치한다면, 제1 토출부(36)에서 토출된 세정액(60) 중 많은 양이 초음파 가진기(25)의 아래로 진입하여 가진되지 못하고 웨이퍼(5) 외부로 유동하여 손실된다. 특히, 웨이퍼(5)의 상측면에서 액막(62)을 형성하여 유동하는 세정액(60)의 유속은 제1 토출부(36)에서 토출된 직후의 세정액(60)의 유속보다 느리기 때문에, 많은 양의 세정액(60)이 초음파 진동하는 초음파 가진기(25)의 아래로 진입하여 초음파 가진되지도 못하고 초음파 가진기(25)의 하측면(31)의 주변을 따라 유동하여 웨이퍼(5)의 외부로 배출될 수 있다. 따라서, 세정 효과가 저하될 수 있다.
제2 토출부(41)의 복수의 토출구(43)에서 토출된 세정액(60)은 초음파 가진기(25)의 하측면(31) 영역 중에서 회전 축선(RC)에 가까운 영역의 아래로 진입하여 초음파 가진된다. 이로써 웨이퍼(5)의 상측면 영역 중에서 회전 축선(RC)에 가까운 영역의 세정력이 보강된다. 회전 축선(RC)과 제1 토출부(36) 사이의 최단 거리(SD1)보다 회전 축선(RC)과 제2 토출부(41) 사이의 최단 거리(SD2)가 더 작다. SD1보다 SD2가 더 크면, 초음파 가진기(25)의 폭이 짧아져서 초음파 진동 발생 영역이 너무 작아지거나, 제2 토출부(41)에서 토출된 세정액(60)이 회전 축선(RC)에서 이격된 지점에 토출되므로 회전 축선(RC)에 가까운 영역의 세정력이 보강될 수 없다.
제1 토출부(36) 및 제2 토출부(41)의 하측면(37, 42)은 초음파 가진기(25)의 하측면(31)보다 미리 설정된 단차(SD)만큼 높게 위치한다. 다시 말해, 웨이퍼(5)의 상측면에서 세정액 토출기(35)의 하측면(37, 42)까지의 높이(GD+SD)가 웨이퍼(5)의 상측면에서 초음파 가진기(25)의 하측면(31)까지의 높이(GD)보다 높다. 초음파 가진기(25)에 의한 초음파 세정으로 인해 웨이퍼(5)에서 발생된 이물질이 토출구(38, 43)를 오염시킬 수 있는데, 제1 토출부(36) 및 제2 토출부(41)의 하측면(37, 42)이 초음파 가진기(25)의 하측면(31)보다 높게 위치하지 않으면, 초음파 세정 이후의 추후 처리 과정에서 오염된 토출구(38, 43)에 의해 웨이퍼(5)가 오염될 수 있다. 바람직하게는, 상기 단차(SD)의 크기는 예컨대, 3mm 내지 8mm 일 수 있다.
복수의 토출구(38, 43)에서 토출되는 세정액(60)은 복수의 토출구(38, 43)에서 웨이퍼(5)의 상측면에 수직한 방향으로 토출되거나, 아래로 갈수록, 즉 웨이퍼(5)의 상측면에 가까워질수록 초음파 가진기(25)에 가까워지도록 복수의 토출구(38, 43)에서 경사진 방향으로 토출된다. 만약 세정액(60)이 아래로 갈수록 초음파 가진기(25)에서 멀어지는 방향으로 토출되면 세정액(60)이 초음파 가진기(25)의 아래로 진입하지 못하고 웨이퍼(5)의 외부로 배출되어 웨이퍼(5)의 세정에 기여하지 못하는 손실량이 커지게 된다. 토출구(38, 43)에서 토출되는 세정액이 웨이퍼(5)의 상측면에 입사되는 입사각(AN1, AN2)은 예컨대, 40° 내지 90°일 수 있다. 상기 입사각(AN1, AN2)은 시험을 통해 결정될 수 있다.
세정액 토출기(35)의 복수의 토출구(38, 43)를 통해 충분한 유량의 세정액(60)이 웨이퍼(5)의 상측면에 분산 공급되므로, 웨이퍼(5)의 상측면에서 초음파 가진된 균일한 액막(62)이 형성되고, 웨이퍼(5) 상측면의 손상이 억제되며, 이로 인해 반도체의 양품 수율도 향상된다.
웨이퍼(5)의 회전 속도가 너무 작으면 원심력이 너무 작아서 웨이퍼(5)에서 제거된 이물질을 포함하는 세정액(60)이 웨이퍼(5) 외부로 원활히 배출되지 못하며, 이로 인해 웨이퍼(5)가 이물질에 의해 재오염될 수 있다. 한편, 웨이퍼(5)의 회전 속도가 너무 크면 원심력이 너무 커져서 웨이퍼(5) 상측면에 적절한 액위(ME)의 액막(62)이 형성되지 못하므로 세정 효과가 저하될 수 있다. 반도체 제조에 사용되는 대략 300mm 정도 직경(diameter)의 웨이퍼(5)가 회전 테이블(12)에 지지되어 회전하는 경우에 웨이퍼(5)의 회전 속도는 100 rpm(round per minute) 내지 500 rpm 일 수 있다.
한편, 웨이퍼(5)의 회전 속도가 커져서 원심력이 커질수록 웨이퍼(5) 상측면에 적절한 액위(ME)의 액막(62)이 형성되도록 세정액 토출기(35)의 복수의 토출구(38, 43)에서 토출되는 세정액(60)의 토출 유량은 커진다. 예컨대, 웨이퍼(5)의 회전 속도가 100 rpm 내지 500 rpm 의 범위이면, 세정액 토출기(35)의 세정액(60)의 토출 유량은 2 l/min(liter per minute) 내지 7 l/min 의 범위에서 웨이퍼(5)의 회전 속도에 비례하여 증가할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치의 평면도이다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치(120)는 도 1 및 도 3에 도시된 웨이퍼 세정 장치(10)와 마찬가지로 웨이퍼(5)를 지지하며 회전시키는 회전 테이블(12)과 세정 모듈(100)을 구비한다. 웨이퍼(5)는 웨이퍼(5)를 접착 지지하는 접착시트(3), 및 접착시트(3)의 장력이 유지되도록 접착시트(3)의 외주부에서 결합되는 리테이너링(4)을 포함하는 링 프레임(2)에 의해 부착 지지되고, 링 프레임(2)이 회전 테이블(12)의 상측면에 흡착 지지된다.
세정 모듈(100)은 초음파 가진기(105), 세정액 토출기(115), 및 초음파 가진기(105)와 세정액 토출기(115)를 고정 지지하는 지지체(101)를 포함한다. 세정액 토출기(115)는 웨이퍼(5)의 상측면에 세정액의 액막이 형성되도록 세정액을 토출한다. 초음파 가진기(105)는 액막에 초음파 주파수의 진동이 발생하도록 액막을 진동시킨다.
세정액 토출기(115)의 평면 형상은 대체로 알파벳 'L'자 형상이며, 세정액 토출기(115)는 일체로 결합된 제1 토출부(116)와 제2 토출부(121)를 구비한다. 제1 토출부(116)는 초음파 가진기(105)의 폭 방향 일 측 경계(106)의 주변에 위치하며, 초음파 가진기(105)의 길이 방향과 평행하게 연장된다. 제2 토출부(121)는 초음파 가진기(105)의 길이 방향의 양 단부 중 회전 축선(RC)에 더 가까운 일 단부의 주변에 위치한다. 다시 말해서, 제2 토출부(121)는 초음파 가진기(105)의 길이 방향 양 측 경계(108, 109) 중에서 회전 축선(RC)에 더 가까운 일 측 경계(108)의 주변에 위치한다. 제2 토출부(121)는 초음파 가진기(105)의 폭 방향과 평행하게 연장된다.
웨이퍼(5)가 회전 테이블(12)에 지지되어 회전함에 따라 제1 토출부(116)와 제2 토출부(121)에서 웨이퍼(5)의 상측면으로 토출된 세정액은 웨이퍼(5)의 회전 방향에 순행하는 방향으로 유동(流動)한다. 그러므로, 제1 토출부(116)에서 토출된 세정액은 토출된 직후 초음파 가진기(105)의 폭 방향 일 측 경계(106)를 가로질러 초음파 가진기(105)의 하측면 아래로 진입하여 초음파 가진된다.
초음파 가진기(105)의 하측면 아래에서 초음파 가진된 세정액은 웨이퍼(5)의 회전 방향에 순행하여 초음파 가진기(105)의 폭 방향 타 측 경계(107)를 가로질러 초음파 가진기(105) 외부로 유동한다. 이에 따라 초음파 가진기(105)에서 멀리 이격된 웨이퍼(5)의 외주부의 상측면에까지 초음파 진동 에너지가 확산되어 웨이퍼(5) 상측면의 세정력과 웨이퍼(5)의 전체 영역에서 세정 효과의 균일성이 향상된다.
도 3 및 도 7에 도시된 웨이퍼 세정 장치(10, 120)에서 초음파 가진기(25, 105)는 모두 회전 축선(RC)에서 좌측으로 연장되게 배치된다. 그런데, 도 3에 도시된 웨이퍼 세정 장치(10)에서는 웨이퍼(5)가 시계 방향(CW)으로 회전하므로, 세정액이 제1 토출부(36)에서 토출된 직후에 손실없이 초음파 가진기(25)로 진입하도록 도 3을 기준으로 제1 토출부(36)는 초음파 가진기(25)의 아래에 배치된다. 이에 반해, 도 7에 도시된 웨이퍼 세정 장치(120)에서는 웨이퍼(5)가 반시계 방향(CCW)으로 회전하므로, 세정액이 제1 토출부(116)에서 토출된 직후에 손실없이 초음파 가진기(105)로 진입하도록 도 7을 기준으로 제1 토출부(116)는 초음파 가진기(105)의 위에 배치된다.
제2 토출부(121)에서 토출된 세정액은 초음파 가진기(105)의 하측면 영역 중에서 회전 축선(RC)에 가까운 영역의 아래로 진입하여 초음파 가진된다. 이로써 웨이퍼(5)의 상측면 영역 중에서 회전 축선(RC)에 가까운 영역의 세정력이 보강된다.
본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
1: 웨이퍼 조립체 2: 링 프레임
5: 웨이퍼 10: 웨이퍼 세정 장치
12: 회전 테이블 18: 스윙 암
20: 세정 모듈 23: 세정액 공급부
25: 초음파 가진기 35: 세정액 토출기
36: 제1 토출부 41: 제2 토출부

Claims (9)

  1. 웨이퍼가 회전 축선을 중심으로 회전하도록 상기 웨이퍼를 지지하며 회전시키는 회전 테이블;
    상기 웨이퍼의 상측면에 액막이 형성되도록 세정액을 토출하는 세정액 토출기; 및,
    상기 액막에 초음파 주파수의 진동이 발생하도록 상기 액막을 진동시키는 초음파 가진기;를 구비하고,
    상기 세정액 토출기는, 상기 초음파 가진기의 일 측 주변에 위치하여 상기 세정액을 토출하는 제1 토출부를 구비하고,
    상기 세정액은 상기 제1 토출부에서 토출된 직후 상기 웨이퍼의 회전 방향에 순행하는 방향으로 유동(流動)하여 상기 초음파 가진기의 아래로 진입하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 초음파 가진기의 평면 형상은 상기 웨이퍼의 방사 방향으로 연장된 사각형 형상이고,
    상기 제1 토출부는 상기 초음파 가진기의 길이 방향과 평행하게 연장되고,
    상기 세정액 토출기는, 상기 초음파 가진기의 길이 방향의 양 단부 중 상기 회전 축선에 더 가까운 일 단부의 주변에 위치하여 세정액을 토출하고, 상기 초음파 가진기의 폭 방향과 평행하게 연장된 제2 토출부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 회전 축선과 상기 제1 토출부 사이의 최단 거리보다 상기 회전 축선과 상기 제2 토출부 사이의 최단 거리가 더 작은 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 세정액 토출기의 하측면에 상기 세정액이 토출되는 복수의 토출구가 형성되고,
    상기 세정액은 상기 복수의 토출구에서 상기 웨이퍼의 상측면에 수직한 방향으로 토출되거나, 아래로 갈수록 상기 초음파 가진기에 가까워지도록 상기 복수의 토출구에서 경사진 방향으로 토출되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 상측면에서 상기 세정액 토출기의 하측면까지의 높이가 상기 웨이퍼의 상측면에서 상기 초음파 가진기의 하측면까지의 높이보다 높은 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 초음파 가진기는 상기 액막에 700 kHz 내지 1200 kHz 주파수의 진동이 발생하도록 상기 액막을 진동시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 회전 속도가 커질수록 상기 세정액 토출기가 토출하는 상기 세정액의 토출 유량이 커지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 회전 속도는 100 rpm(round per minute) 내지 500 rpm 이고,
    상기 세정액의 토출 유량은 2 l/min(liter per minute) 내지 7 l/min 인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼를 접착 지지하는 접착시트, 및 상기 접착시트의 장력이 유지되도록 상기 접착시트의 외주부에 결합되는 리테이너링(retainer ring)을 포함하는 링 프레임(ring frame)를 매개로 하여 상기 웨이퍼가 상기 회전 테이블에 흡착 지지되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
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