WO2015133689A1 - 웨이퍼의 배면 또는 에지 세정 장치 및 방법 - Google Patents

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이규필
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Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for cleaning with a laser a fine foreign matter stuck to the wafer backside and / or edge. More specifically, the present invention provides less damage to the wafer, minimizes re-contamination during the cleaning process, and allows only local, faster wafer back and / or edge regions as compared to chemical wet cleaning or plasma cleaning and conventional laser cleaning methods. A method and apparatus for back or edge cleaning of a wafer that can be cleaned.
  • 1A shows the presence of foreign matter on the wafer backside.
  • processes such as photolithography, etching, deposition, and polishing must be repeatedly performed on the front side of the wafer.
  • the wafer must be held in a very flat face, firmly fixed to the wafer holding chuck by vacuum or electro-static forces, so that the wafer More precise semiconductor processing can be performed on the front side of the wafer.
  • contamination is continuously generated on the back side of the wafer.
  • the outer portion of the back side of the wafer is easily exposed to the process environment, and thus the degree of contamination is very large compared to the center portion of the back side of the wafer.
  • the foreign material P is attached to the outer surface of the back surface F2 of the wafer W, particularly the back surface F2 of the wafer W, the foreign matter P is attached to the wafer fixing chuck C.
  • the height of the wafer front face F1 is non-uniform, resulting in local height deviation H.
  • defocussing phenomenon in which the light source is out of focus due to the height deviation occurs at the front surface F1 of the wafer W1. This defocusing phenomenon leads to poor pattern formation during the semiconductor process, which causes a decrease in die yield.
  • the depth of focus that is, the depth of focus tolerance of the light source is reduced to 100 nm or less in the exposure process.
  • FIG. 1B shows the behavior of contaminants present at the wafer edge.
  • processes such as photolithography, etching, deposition, and polishing must be repeatedly performed.
  • the above process is repeatedly performed about 500 times to produce a semiconductor device by stacking dozens of layers.
  • various deposition films amorphous-Si, poly-Si, SiO 2 , Si 3 N 4 , TiN, Al, Cu, etc.
  • PR. Photo Resist photoresist
  • An object of the present invention is to rotate a wafer while exposing at least the outer edge of the wafer, and irradiate a pulse wave-shaped laser beam to the exposed outer edge of the wafer to effectively clean the foreign matter on the wafer back. It is to provide a cleaning technique.
  • a wafer back cleaning apparatus comprising: a rotation unit configured to rotate the wafer at least with the outer portion of the wafer back exposed; A laser beam irradiation unit for irradiating a pulse wave laser beam to an outer portion of the back surface of the wafer and irradiating while changing the irradiation position of the pulse wave laser beam according to the rotation of the rotating unit; And a dust collecting unit collecting foreign matter separated from an outer portion of the back surface of the wafer as a result of the irradiation of the pulse wave laser beam.
  • a wafer back cleaning apparatus including: a laser beam generator configured to generate a pulse wave laser beam having a pulse width of 1 msecond or less; A laser beam transmitter for transmitting the pulse wave laser beam; A laser beam irradiator for irradiating a pulse wave laser beam transmitted through the laser beam transmitter; And a wafer support for supporting the wafer so that the front of the wafer faces upward and the back of the wafer faces downward, wherein the back cleaning area of the wafer is exposed to a pulsed wave laser beam emitted from the laser beam irradiation part.
  • the liquid jet unit for injecting a liquid to form a liquid film on the surface of the wafer;
  • a wafer rotating unit rotating the wafer so that the liquid film extends to the wafer edge;
  • a laser beam irradiation unit for irradiating the contaminants adhered to the wafer edge by passing through the liquid film in order to react with and remove the contaminants adhered to the wafer edge.
  • the wafer back cleaning method using the laser according to the present invention can effectively remove the adherent foreign matter which is difficult to remove by the conventional wet cleaning method, and when modularized and supplied to the existing wet cleaning equipment in the form of a module, it has a slight wafer back cleaning power. It provides the effect of overcoming the disadvantages of existing wet cleaning methods.
  • the wafer edge cleaning method using the liquid film and the laser according to the present invention does not cause damage to the wafer surface element, which is a problem in the conventional chemical wet cleaning method and the plasma cleaning method, and transmits the laser beam through the liquid film extended to the wafer edge. Is irradiated to the contaminants adhered to the wafer edge, it is possible to overcome the problem of thermal damage and recontamination of the wafer which is a problem in the conventional laser beam cleaning method.
  • Figure 1a is a view for explaining the aspect and problems caused by the foreign matter stuck to the back of the wafer.
  • 1B is a view for explaining an aspect of the foreign matter stuck to the edge of the wafer and the problems caused by it.
  • FIG. 2 is a view for explaining a wafer back cleaning apparatus and a wafer back cleaning method using the same according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a view for explaining a wafer back cleaning apparatus according to the second embodiment of the present invention and a wafer back cleaning method using the same.
  • 4 and 5 are diagrams for describing a technique for more effectively cleaning a wafer back surface using a wet cleaning technique together with a wafer back cleaning technique using a laser as described above.
  • Figure 6 is a photograph showing the removal effect by the laser of the adherent foreign material present on the back surface of the wafer.
  • FIG. 7 is a configuration diagram illustrating a wafer back cleaning apparatus according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating a wafer back cleaning device and a cleaning method according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG 9 is a view for explaining the pulse wave characteristics of the laser beam irradiated on the back surface of the wafer according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a configuration of acquiring position information of a foreign material on the back surface of a wafer and performing local cleaning of the foreign material using the position information according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a view for explaining a wafer edge cleaning apparatus and a wafer edge cleaning method using the same according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram mainly illustrating a configuration of a preferred wafer rotating unit of the wafer edge cleaning apparatus according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a view for explaining a wafer edge cleaning apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a view for explaining a wafer edge cleaning apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.
  • the wafer cleaning apparatus includes a rotating unit 100 that rotates the wafer W while the outer portion of the back surface of the wafer W to be cleaned is exposed. And a laser beam irradiation unit 123 for irradiating a pulse wave laser beam to an outer portion of the back surface of the wafer W and separated from the back outer portion F2 of the wafer W as a result of the irradiation of the pulse wave laser beam. It includes a dust collecting unit 140 for collecting the foreign matter (P).
  • the laser beam irradiation unit 123 may include a laser generator 110 generating a laser, an optical transmitter 120 transmitting a laser generated by the laser generator 110, and the optical transmitter 120.
  • Laser beam irradiation unit 130 for focusing the transmitted laser to irradiate the outer portion of the back surface (F2) of the wafer (W).
  • the laser beam oscillated by the laser generator 110 is guided to the outer side of the back surface F2 of the wafer W through the light transmission unit 120 and the laser beam irradiation yarn 130.
  • the laser beam transmitted through the light transmitting unit 120 is adjusted to an appropriate shape and size through the laser beam irradiation unit 130 including one or more lenses, foreign matter (P) present on the back surface (F2) of the wafer (W). Is investigated.
  • the cleaning area by the laser beam irradiation may determine the cleaning area as desired by transferring the laser beam irradiation part 130 toward the center of the wafer (W).
  • the foreign matter P stuck to the back surface F2 of the wafer W is concentrated within about 10 mm from the outer edge (or the edge portion), so if the cleaning area is set within 10 mm from the outer exaggeration, laser cleaning is performed very quickly. Can be done. Of course, the cleaning area can be increased or reduced as needed.
  • the fixed chuck C provided at the tip of the shaft of the rotating unit 100 catches the center of the back surface F2 of the wafer W using, for example, a vacuum, and the wafer W ). Therefore, it is exposed to the laser beam irradiation unit 123 located below the periphery of the back center of the wafer W covered by the fixed chuck C. As shown in FIG.
  • the wafer fixing chuck C should be made of a material smaller than the hardness of the wafer to prevent damage to the wafer W during fixing.
  • a vacuum chuck is preferable.
  • the diameter of the wafer fixing chuck C is large, increasing the back cleaning area of the wafer W is limited, so that the wafer fixing chuck C is prepared with the smallest possible diameter.
  • the diameter of the fixed chuck is preferably 200 mm or less.
  • the rotation speed of the fixed chuck (C) of the rotating unit 100 is preferably 1000rpm or less.
  • the laser beam can be irradiated onto the back surface of the wafer W in the same manner as the laser beam irradiation unit 130 which does not actually rotate about the center portion of the wafer W.
  • Irradiating the laser beam with the laser beam irradiator 130 fixed, and irradiating the laser beam while linearly moving the laser beam irradiator 130 in the radial direction of the wafer W may be considered.
  • the pulse wave laser beam generated by the laser generating unit 110 preferably has a pulse width or pulse duration of 1 msecond or less for the effective removal of the foreign substance P on the wafer back surface F2, and the wafer W
  • the energy of each pulse of the laser beam is preferably 100 mJ or less.
  • the wavelength of the laser beam is preferably in the visible light, that is, the 200 ⁇ 800nm region in the ultraviolet light that can effectively absorb energy in the silicon (Si) wafer.
  • the pulse wave laser beam emitted from the laser generator 110 is directed near the back surface F2 of the wafer W on which the laser beam irradiator 1300 is located through the optical transmitter 120.
  • optical fiber with 120 is preferable because it can solve problems such as alignment of the laser beam.
  • a pulse wave laser beam may be transmitted near the rear surface of the wafer W by using a light transmission unit including a reflection mirror instead of an optical fiber.
  • a pulse wave laser beam having a uniform energy distribution may be transmitted to the laser beam irradiation unit 130.
  • the laser beam irradiator 130 includes a collimation lens 1302 for parallelizing the light transmitting unit 120, more specifically, a laser beam spreading from the end of the optical fiber, and a back surface F2 of the wafer W.
  • a projection lens 1303 for irradiating a laser beam with a predetermined size The diameter d of the final laser beam irradiated to the back surface F2 of the wafer W can be adjusted by changing the distance L between the laser beam irradiator 130 and the wafer W.
  • FIG. When the position of the laser beam irradiator 130 is too close to the wafer W, there is a possibility that the irradiation lens 1303 may be contaminated by dust generated during cleaning, etc., so that the distance L between wafers is preferably maintained at 50 mm or more. .
  • the size of the foreign material to be removed on the wafer backside is at most tens of um, a sufficient cleaning area can be secured even if the diameter d of the irradiation laser beam is 1 mm or less.
  • the laser beam energy density for cleaning is preferably 5 J / cm 2 or less. If more than that, it may cause damage to the base material on the back (F2) of the wafer (W). It is preferable that the number of pulses of the laser beam irradiated to the foreign material is usually 10 pulses or less at the same position. Thermal accumulation above 10 pulses may cause damage to the wafer backing substrate.
  • the dust collecting unit 140 is disposed near the laser beam irradiation area.
  • the dust collecting unit 140 includes a dust collecting unit 1402 and a dust inhaler 1401, and the dust inhaling unit 1401 may include a vacuum pump or a fan blower capable of sucking dust, and a dust collecting unit 1402. ) Collects the sucked dust.
  • the wafer back cleaning apparatus is a rotation unit that rotates the back surface of the wafer W in an exposed state, and includes a first support element 100a and a second support. It includes a rotating unit having an element (100a).
  • the first support element 100a is connected to a driving means including a motor and drives itself in a a2 direction with respect to the axis X1.
  • the first supporting element 100a is directly driven by the driving means while supporting one side edge or an edge of the wafer W.
  • the second support element (100b) is configured of an idler type roller that idles while supporting the other edge or edge of the wafer (w).
  • each of the first support element 100a and the second support element 100b may include, for example, a V-shaped support groove on an outer circumferential surface thereof so as to support the edge portions We1 and We2 of the wafer W. .
  • the rotary unit of this type has an advantage that the entire surface of the wafer back surface F2 can be cleaned since the back surface F2 of the wafer is substantially exposed.
  • fine foreign matter may be newly generated between each of the first and second support elements 100a and 100b and the edge contact surface of the wafer W.
  • the material of the first and second support elements 100a and 100b is selected and used in which foreign matter generation due to contact friction with the wafer W can be minimized.
  • the back cleaning method of the wafer includes a first step, a second step, and a third step.
  • the first step includes irradiating a laser beam onto the wafer back surface F2 to remove the large adherent foreign matter present on the wafer back surface F2, particularly the outer surface of the wafer back surface F2.
  • the laser beam cleaning can be performed over almost the entire surface of the wafer back surface F2. If the laser beam is irradiated without rotating the wafer, since the irradiation area of the laser beam is determined in the form of a spot, overall laser beam cleaning on the wafer back surface F2 will be difficult.
  • the laser beam cleaning of the first stage uses a laser cleaning module in which the elements of the cleaning apparatus described in the first or second embodiment are modularized.
  • the second step involves, after the cleaning treatment of the backside of the wafer using a laser beam, wet scrubbing of fine residues of very fine particle size that may occur on the backside or side of the wafer. In general, even when a sufficiently powerful dust collector is used, very fine particle residues of 1 ⁇ m or less after laser cleaning are present around the cleaning area.
  • very fine particle residues of 1 ⁇ m or less after laser cleaning are present around the cleaning area.
  • fine contaminant particles are generated by the contact of the side surface of the wafer W and the support element. Will be attached.
  • conventional wet cleaning including water jet, megasonic, and brush functions
  • the wet cleaning of the second stage is performed in a wet cleaning module that is separated or isolated from the laser cleaning module in the equipment including the laser cleaning module, and the wet cleaning module, as mentioned above, is used for the conventional wet cleaning (waterjet, Megasonic, including brush functionality).
  • the third step is to rinse and dry the wafer after the second step, ie after the wet cleaning. Rinsing and drying may use a spin method performed in a general wet cleaning process.
  • the wafer cleaning system 1000 includes a wafer load port unit 1, a wafer transfer unit 2, and a wafer cleaning unit 3.
  • a wafer carrier O in which a plurality of wafers are accommodated is seated.
  • a wafer transfer robot 20 which takes the wafer out of the wafer carrier O and transfers the wafer to the cleaning part 3.
  • the cleaning unit 3 is a portion for sequentially laser cleaning and wet cleaning the wafers received from the wafer transfer robot 20, and includes a wafer distribution unit 31, first and second cleaning modules 32a and 32b, and And first and third wet cleaning modules 33a and 33b.
  • the wafer dispensing unit 31 receives the wafer and loads the wafer into the first and second cleaning modules 32a and 32b and on-loads the back cleaned wafer from the first and second cleaning modules 32a and 32b. You can do your work.
  • the wafer dispensing unit 31 firstly supplies the wafer to the first laser cleaning module 32a to perform laser cleaning when the first wafer comes in for back cleaning of the wafer.
  • the wafer dispensing unit 31 supplies the second wafer to the second laser cleaning module 32b. Allows to perform laser cleaning. Thus, by providing two or more laser cleaning modules in the cleaning section 3, the cleaning throughput can be increased. After the foreign matter strongly adhered to the back surface of the wafer is removed from the first or second laser cleaning module 32a or 32b, the fine particle dust, in particular, when more precise cleaning of the dust generated during laser cleaning is required, the wafer distribution unit 31 passes to the first or second wet cleaning module 33a or 33b located opposite the first or second laser cleaning module 32a or 32b.
  • the first and second wet cleaning modules 33a and 33b may clean the entire rear surface of the wafer using existing water, a waterjet, a megasonic, a brush, or the like.
  • Wet cleaning is, of course, available as an option in addition to dry laser cleaning where extreme wafer cleanliness is required.
  • the laser cleaning module can be installed in the existing wet cleaning device so that the laser cleaning can be used as an option when there is a need to remove very strong adherent particles.
  • the reason for having two or more wet cleaning modules is also to speed up the cleaning process. . 6 shows that the adherent foreign matter present on the back of the wafer is effectively removed by the laser. Such sticking foreign matter is a foreign matter that cannot be removed by the conventional wet cleaning method.
  • the present invention by providing a method of effectively removing the adherent foreign matter present on the back of the wafer using a laser, cleaning can be performed at a very high speed, the cleaning process is simple, and the cleaning apparatus is also small footprint (footprint) It is advantageous in that it can be made locally, and only a portion of the area from the wafer edge can be quickly cleaned locally.
  • the wafer cleaning apparatus in the form of a laser cleaning module it can overcome the disadvantages of the poor wafer back adhesion foreign matter removal ability by the conventional wet cleaning method.
  • a wafer back cleaning apparatus includes a rotating unit that rotates the wafer W while the wafer back surface F2 to be cleaned is exposed upward, and the wafer back surface.
  • F2 A laser beam irradiation unit 123 for irradiating the pulse wave laser beam from above is included.
  • the wafer back cleaning apparatus has a first support element 100a 'and a second support element 100b' instead of the rotation unit of the previous embodiment, which supports and rotates the wafer so that the back surface of the wafer is exposed downward.
  • the rotating unit including the rotates while supporting the wafer (W) to expose the wafer back (F2) up.
  • the wafer back cleaning apparatus further includes a liquid jet unit 150 for removing the foreign matter remaining on the wafer back surface F2 by injecting liquid to the wafer back surface F2 at high pressure.
  • the liquid jet unit 150 may include a liquid jet nozzle that is movable above the wafer back surface F2, and preferably, the liquid jet nozzle is linearly reciprocally movable in the radial direction of the wafer W. Do. According to the use of the liquid jet unit 150, the wafer back cleaning device according to the present embodiment can omit the dust collecting unit for collecting and removing foreign matter dust in the previous embodiment.
  • liquid jet unit 150 can remove the foreign matter remaining on the back surface of the wafer in a wet manner, depending on the liquid jet conditions and the type of liquid of the liquid jet unit 150, after the laser cleaning, another wet cleaning is performed. Omitting or simplifying may also be considered. Configurations not specifically described in this embodiment may follow the above embodiments as they are.
  • FIG. 8 an apparatus for dry cleaning the fine foreign material R adhered to the rear surface of the wafer W with a laser beam, that is, the wafer rear surface dry cleaning apparatus 1 may be seen.
  • the wafer back surface dry cleaning apparatus 1 includes a laser beam generator 2 for generating a pulse wave laser beam, a laser beam irradiator 4 for irradiating the pulse wave laser beam to the back surface of the wafer W, and The laser beam transmitter 3 for transmitting the laser beam generated by the laser beam generator 2 to the laser beam irradiator 4 and the back surface of the wafer W while the wafer W is supported. And a wafer support 5 for exposing the pulse wave laser beam irradiated from the irradiator 4.
  • the term "exposure" is noted that the pulse wave laser beam is sufficient to reach the back surface of the wafer (W).
  • the back surface of the wafer W is placed on the pulse wave laser beam. It should be seen as exposed.
  • the pulse wave laser beam generated in the laser beam generator 2 and oscillated from the laser beam generator 2 passes through the laser beam transmitter 3 to the back of the wafer W. Induced.
  • the laser beam irradiator 4 is oriented to face the rear surface of the wafer W near the rear surface of the wafer W, so that the laser beam transmitted through the laser beam transmitter 3 has an appropriate shape and size. Is adjusted to irradiate the foreign material (R) present on the back surface of the wafer (W).
  • the wafer support part 5 includes a fixed clamp for positioning and fixing the edge of the wafer W so that the back surface of the wafer W is exposed to the pulsed wave laser beam emitted from the laser beam irradiator 4. do.
  • the instruction numbers of the wafer support and the fixed clamp are used unified at " 5 ".
  • the fixed clamp 5 is preferably made of a material having a hardness smaller than the hardness of the wafer W so as to prevent damage to the wafer W during wafer clamping.
  • the fixed clamp (5) is connected to a stage (not shown) that can be rotated and XY.
  • the foreign material R present at various positions on the back surface of the wafer W is locally irradiated from the laser beam irradiation unit 4 at the adjusted position according to the XY movement or rotational movement of the wafer W.
  • the laser beam generator 2 may generate a laser beam having a pulse width or pulse duration of 1 msecond or less as shown in FIG. 9 for effective back foreign material removal.
  • the spacing between pulses is preferably at least 100 useconds to minimize thermal accumulation on the wafer.
  • the energy of each pulse is preferably 1 mJ or more.
  • the wavelength of the laser beam is preferably 300 ⁇ 750nm visible light region. Referring again to FIG.
  • the pulsed laser beam emitted from the laser beam generator 2 is guided near the back surface of the wafer W through the laser beam transmitter 3.
  • the optical fiber is a multi-mode optical fiber, which has the advantage that the pulsed laser beam can be transmitted to the laser beam irradiator 5 with a uniform energy distribution.
  • a reflection mirror as the laser beam transmitter 3 for guiding the pulse wave laser beam near the back surface of the wafer W as described above.
  • the laser beam irradiator 4 includes a collimation lens 41 for parallelizing the laser beam transmitter 3, more specifically, a laser beam that spreads from an optical fiber end, and the collimation lens 41. It includes a projection lens (42) for irradiating the back surface of the wafer (W) by converting the laser beam passing through the small size.
  • the diameter d of the final pulsed wave laser beam irradiated on the rear surface of the wafer W may be adjusted by changing the distance L between the laser beam irradiator 42 and the wafer W. FIG. If the position of the laser beam irradiator 4 is too close to the wafer W, the irradiation lens 40 is likely to be contaminated by dust or the like generated during cleaning.
  • the distance L between the wafer W and the irradiation lens 40 is at least 50 mm.
  • the diameter d of the irradiated laser beam can be secured even if the diameter d is 1 mm or less.
  • the laser beam energy density for cleaning is preferably 5 J / cm 2 or less. If it exceeds 5 J / cm 2 , it may cause damage to the base material of the wafer W back surface. It is preferable that the pulse number of the laser beam irradiated to a foreign material is 10 pulses or less in the same irradiation position.
  • the wafer defecation dry cleaning apparatus 1 includes a dust collector 7 and a dust collector 8 connected to the dust collector 7 to collect dust generated during rear cleaning of the wafer W. It is possible to contaminate the surrounding optical system and apparatus generated during the dry cleaning using the laser beam, so it should be collected and removed as much as possible.
  • a vacuum pump or a fan blower may be used as the dust collector 7, a vacuum pump or a fan blower may be used.
  • the dust collecting part 8 is disposed to be movable near the back surface of the wafer W to effectively collect dust generated during the cleaning of the foreign material by the laser beam.
  • the wafer backside dry cleaning apparatus 1 includes an XY movement of the wafer support 5 so that the laser beam irradiated from the laser beam irradiator 4 is matched with foreign matter on the backside of the wafer W. It further includes a controller 9 capable of controlling the rotational movement.
  • the controller 9 may control the movement of the laser beam irradiator 4 so as to control the laser beam to fit the foreign material on the back surface of the wafer W.
  • FIG. 1 In order to perform the control of the controller 9 to fit the laser beam to the foreign material on the back side of the wafer W, the foreign material position information on the back side of the wafer W needs to be known. Use equipment. One of them is the exposure equipment 11 and the other is the wafer back particle inspection equipment 12. The exposure apparatus 11 accurately scans the front surface of the wafer W for a precise exposure process. At this time, when there is a large foreign matter R on the back surface of the wafer W (see FIG. 1), the surface height deviation h (see FIG. 1) of the wafer W may occur and the position may be accurately measured.
  • the wafer back particle inspection equipment 12 irradiates a laser beam on the back surface. At this time, when foreign matter exists on the back surface of the wafer, scattering of the laser beam occurs. Wafer back particle inspection equipment 12 can accurately measure the position and size of the foreign material by accurately measuring the amount of scattered laser beam. As mentioned above, the dry cleaning apparatus 1 on the back of the wafer according to the present embodiment can irradiate a local laser beam with respect to the back of the wafer W. As shown in FIG. Therefore, knowing the exact position information of the foreign matter can be quickly cleaned locally only with the foreign matter.
  • the dry cleaning device 1, the exposure equipment 11 or the wafer back particle inspection equipment 12 provides the foreign body position information data of the back surface of the wafer to the controller 9 in the form of a file, the controller 9 By matching the position where the foreign matter moving the stage connected to the wafer support 5 and the position where the laser beam is irradiated, only the foreign matter in question can be selectively and locally cleaned.
  • This selective local cleaning capability is only a dry cleaning method using a laser, which is advantageous in that foreign matter on the back surface of the wafer can be removed very quickly.
  • a dry cleaning technique is provided which effectively removes the adherent fine foreign matter present on the wafer back, which enables a very high speed cleaning of the foreign matter stuck to the wafer back.
  • the cleaning process is simple, the cleaning device can also be made in a small footprint (footprint), there is an advantage that can be cleaned locally only the portion where the fine foreign material is located.
  • a wafer edge cleaning apparatus includes a liquid injection unit 100 for injecting a liquid so that a liquid film is formed on a surface of a wafer W; A laser beam is transmitted through the liquid film to react with the wafer rotating unit 200 which rotates the wafer W so that the liquid film extends to the edge of the wafer W, and to react with and remove contaminants adhered to the wafer W edge. It includes a laser beam irradiation unit 300 for irradiating contaminants fixed to the wafer (W) edge.
  • the liquid ejecting unit 100 is for forming a liquid film on the wafer W being rotated by the wafer rotating unit 200, which will be described in detail below, as shown in FIG. 11, and the liquid supply unit 110.
  • a liquid injection nozzle unit 120 for directly injecting liquid from the liquid supply unit 110 and injecting the liquid onto the wafer W.
  • the liquid supplied from the liquid supply unit 110 and injected through the liquid injection nozzle unit 120 it is preferable to use de-ionized water used in a semiconductor manufacturing process.
  • the outlet (s) from which the liquid is injected from the liquid jet nozzle unit 120 can be made small, and the liquid can be jetted on the wafer W as wide as possible, thereby reducing the collision pressure between the wafer W and the liquid. Through this, it is desirable to reduce damage of the wafer W surface element pattern.
  • the wafer rotating unit 200 moves the liquid in front of the wafer W to the outside of the wafer W by the rotation centrifugal force to expand the liquid film on the wafer W to the edge of the wafer W. It rotates. At this time, the wafer rotation unit 200, it is preferable to rotate the wafer (W) at 100rpm or more so as to secure a sufficient moving speed and force of the liquid to the outside of the wafer (W). The velocity and force of the liquid increase in proportion to the number of revolutions of the wafer. As shown in FIG. 12, the wafer rotating unit 200 preferably includes a plurality of rotors 210, 220, 220, and 220 which contact a portion of an outer portion of the wafer W at a plurality of positions. Do.
  • the plurality of rotors 210, 220, 220, and 220 have a structure in which an intaglio is formed in which the outer portion of the wafer W is fitted into contact, and the plurality of rotors 210, 220, 220, and 220 are intaglio It is configured to partially hold and rotate the outer portion of the wafer (W).
  • the plurality of rotors are in contact with a portion of the outer portion of the wafer (W) active rotor 210 for rotating the wafer (W), and the outer portion of the wafer (W) at a different position from the active rotor 210
  • a passive rotor 220 that contacts a portion and rotates together as the active rotor 210 and the wafer W rotate.
  • the passive rotor 220 may be a plurality of passive rotors 220 to support the wafer W horizontally and reliably together with one active rotor 210.
  • the wafer W is supported by an active rotor 210 having self-rotation capability and a passive rotor 220 that rotates independently without its own rotation capability, but the rotational force of the actual wafer W is the active rotor ( It can be obtained by the rotational force of 210.
  • the total number of rotors 210 and 220 is most preferably 4 or more in terms of safety. Since the wafer W is exposed between neighboring rotors, the laser beam irradiation unit 300 irradiates a laser beam to the wafer W edge through the rotor to perform cleaning on the wafer W edge. Can be.
  • the liquid spraying unit 100 sprays the liquid to the center region of the wafer W through the liquid spraying nozzle unit 120, but the liquid film is rotated by the wafer rotating unit 300 by the wafer rotating unit 300. Since it extends to the edge of the wafer W, the laser beam can penetrate the liquid film and irradiate the wafer W edge.
  • the laser beam irradiation unit 300 performs a full-scale cleaning of the wafer (W) edge while performing a linear and rotational movement by an appropriate transfer device. It is preferably configured to. Referring back to FIG.
  • the laser beam irradiation unit 300 includes a laser generator 310, a laser transmitter 320, and a laser beam emitter 330.
  • the laser generator 310 oscillates a laser beam having a pulse width or pulse duration of 1 msecond or less, which is effective for removing foreign matters stuck to the edge of the wafer (W).
  • the laser beam preferably has an energy of 1 J or less.
  • the wavelength of the laser beam is 200-2000 nm in which liquid cannot transmit energy in especially ultrapure water (water) and transmits laser energy with good permeability. It was found that the laser beam in this wavelength range penetrated the ultrapure liquid film to most effectively remove the foreign matter stuck to the wafer W edge.
  • the laser beam transmitter 320 guides the laser beam oscillated by the laser generator 310 near the edge of the wafer (W).
  • the laser beam transmitter 320 may use an optical fiber to solve a problem such as alignment of the laser beam.
  • a reflection mirror may be used to transmit the pulsed laser beam near the wafer.
  • the use of a multi-mode optical fiber as an optical fiber has the advantage that the pulse wave laser beam of a uniform energy distribution can be delivered to the laser beam irradiation apparatus.
  • the laser beam irradiator 330 is provided to receive a laser beam from the laser transmitter 320 and irradiate contaminants fixed on the wafer edge by passing through the liquid film.
  • the pulse wave laser beam oscillated by the laser generator 310 is guided toward the top edge of the wafer W through the laser transmitter 320 and transmitted through the laser transmitter 320.
  • the laser beam is adjusted to a laser beam of a suitable shape and size through the laser beam irradiator 330 to be irradiated to the edge of the wafer (W).
  • the laser beam irradiator 330 may irradiate the laser beam while changing the irradiation angle as best shown in FIG. 2.
  • the entire edge area can be cleaned with a laser beam.
  • an automated robot may be used, and the automated robot may perform cleaning on the wafer W edge while holding the laser beam irradiation unit 330 and continuously changing angles.
  • the automated robot may perform cleaning on the wafer W edge while holding the laser beam irradiation unit 330 and continuously changing angles.
  • the laser beam irradiator 330 includes a collimation lens 330a for parallelizing the laser beam spreading from the end of the laser transmitter 320, and for irradiating the laser beam on the wafer edge by concentrating the laser beam.
  • the diameter d of the final laser beam irradiated onto the wafer W may be adjusted by changing the distance L between the end of the laser beam irradiator 330 and the wafer W.
  • FIG. If the distal position of the laser beam irradiator 330 is too close to the wafer W, the irradiated lens 330b at the distal end of the laser beam irradiator 330 may be contaminated by a liquid splash that occurs during cleaning.
  • the distance L of the laser beam irradiator 330 to the wafer W is preferably maintained at 50 mm or more. Even if the diameter d of the irradiation laser beam is 1 mm or less, sufficient cleaning speed can be ensured because the wafer W rotates rapidly.
  • the laser beam energy density for cleaning is preferably 10 J / cm 2 or less. If it is more than that may cause damage to the silicon itself of the wafer (W).
  • the number of laser beam pulses irradiated to the pollutant is preferably 10 pulses or less at the same position. Thermal accumulation above 10 pulses may cause damage to the wafer silicon substrate.
  • the wafer edge cleaning apparatus includes a laser beam irradiation unit 300 for irradiating a laser beam to the rotating wafer (W) edge
  • the laser beam irradiation unit ( 300 includes, as part of the beam transmitter 320, a beam splitting unit that splits the laser beam generated by one laser generator 310 into two laser beams in order to increase the cleaning speed of the wafer W edge.
  • the laser beam irradiation unit 300 includes two laser beam irradiation units 330 and 330 for irradiating the two branched laser beams to the wafer (W) edge.
  • the beam splitter focuses a beam splitter 321 for splitting the laser beam in half, a reflection mirror 322 for moving the split laser beam, and a split laser beam on the optical fiber 325. It includes a laser beam coupling portion 323 to make.
  • the separated laser beam is transmitted to the two laser beam irradiators 330 and 330 through the optical fiber 325 of the light transmission unit 320, and the two laser beam irradiators 330 are disposed at opposite positions to each other. Irradiate the laser beam to the edge.
  • the two laser beam irradiation units 330 When the two laser beam irradiation units 330 are disposed as shown in the drawing and irradiate the laser beam, the two laser beam irradiation units 330 simultaneously perform the cleaning on the edge of the wafer W through only 90 degrees of rotation. The cleaning speed for the edge can be doubled. In addition, by branching and using two laser beams generated in the laser generating unit, two laser devices do not need to be purchased, thereby greatly reducing costs.
  • the wafer edge cleaner according to the seventh embodiment of the present invention transmits a laser beam using a plurality of reflection mirrors 322, 322a, and 322b without an optical fiber, instead of a laser transmission unit using an optical fiber.
  • a laser beam transmitter 320 ' a laser beam transmitter 320 '.
  • a beam splitter 321 is disposed at the front end side of the laser transmitter 320 ′ to divide the laser beam generated by one laser generator 310 into two laser beams.
  • the plurality of reflection mirrors 322, 322a, and 322b respectively transmit two laser beams to the two laser irradiation units 330.
  • a group of reflecting mirrors 322 and 322a participate in one branched laser beam transmission, and another reflecting mirror 322b participates in the transmission of another branched laser beam.
  • the scheme shown in FIG. 14 can simply configure the device but requires precise alignment of the reflective mirrors for laser beam transmission.
  • the wafer edge cleaning apparatus using the liquid film and the laser beam has no damage to the wafer surface, and is compared with the conventional chemical wet cleaning method, the plasma cleaning method, and the conventional laser cleaning method. There is an advantage in that only the wafer edge region can be cleaned locally quickly without heavy recontamination.
  • the laser cleaning method and apparatus can efficiently and quickly remove adherent foreign matter present on the back and / or edge of a wafer by using a laser beam to be used in the following processes. You can ..
  • the present invention can be applied to back and edge cleaning of wafer substrates as well as other substrates, in particular glass substrates.
  • Back and edge cleaning of glass substrates can be used in the following processes.

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Abstract

웨이퍼 배면 세정 장치가 개시된다. 이 웨이퍼 배면 세정 장치는, 웨이퍼 배면의 이물을 레이저 빔으로 제거하는 것으로서, 상기 웨이퍼 배면의 외곽부가 노출된 상태로 상기 웨이퍼를 회전시키는 회전 유닛; 및 상기 웨이퍼 배면의 외곽부에 펄스파 레이저빔을 조사하며, 상기 회전 유닛의 회전에 따라 상기 펄스파 레이저빔의 조사 위치를 변경시키면서 조사하는 레이저빔 조사 유닛을 포함한다.

Description

웨이퍼의 배면 또는 에지 세정 장치 및 방법
본 발명은 웨이퍼 배면 및/또는 에지에 고착된 미세 이물을 레이저를 이용하여 세정하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 화학적 습식 세정 또는 플라즈마 세정과, 기존의 레이저 세정 방법과 비교할 때, 웨이퍼의 손상이 적고, 세정 공정 중 재오염을 최소화하고, 웨이퍼 배면 및/또는 에지 영역만을 국부적으로 빠르게 세정할 수 있는 웨이퍼의 배면 또는 에지 세정 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1a는 웨이퍼 배면(backside)에 이물이 존재하는 양상을 보여준다. 웨이퍼의 정면에 반도체를 제조하기 위해서는, 웨이퍼의 정면에 대하여 노광(photolithography), 식각(etching), 증착(deposition), 연마(polishing) 등의 공정을 반복적으로 수행해야 한다. 이 모든 공정에 있어서, 웨이퍼는 진공(vacuum) 혹은 정전기적(electro-static) 힘에 의해 웨이퍼 고정척(holding chuck)에 단단히 고정된 채 매우 평탄한 정면을 유지해야 하며, 그래야만 웨이퍼 고정척에 고정된 웨이퍼의 정면에 대해 보다 정밀한 반도체 공정을 수행할 있다. 이러한 반도체 공정의 반복적 진행중, 웨이퍼의 배면에 지속적으로 오염이 발생하게 되며, 특히 웨이퍼의 배면의 외곽부는 공정 환경에 쉽게 노출되어 오염의 정도가 웨이퍼의 배면의 중앙부에 비해 매우 크다. 도 1a에 보여지는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 배면(F2), 특히 웨이퍼(W)의 배면(F2) 외곽부에 이물(P)이 부착되어 있는 경우, 웨이퍼 고정척(C)에 부착된 웨이퍼 정면(front face; F1)의 높이가 불균일해져 국부적인 높이편차(H)가 발생하게 된다. 이러한 국부적 높이편차가 발생한 상태에서 노광 공정을 수행하면, 높이편차로 인해 광원의 초점이 맞지 않는 디포커싱(defocussing) 현상이 웨이퍼(W1)의 정면(F1)에서 발생한다. 이러한 디포커싱 현상은 반도체 공정 중에 불량한 패턴 형성을 야기하며, 이는 다이 수율(die yield)을 저하시키는 원인이 된다. 최근 반도체 공정이 점점 극미세화됨에 따라, 노광공정에서 광원의 초점심도(DOF, Depth Of Focus), 즉 초점깊이 허용공차가 100nm 이하로 줄어들고 있다. 이는, 웨이퍼 높이편차(H)가 100nm를 초과하는 경우, 웨이퍼의 정면(F1)의 의도한 위치에 정확히 초점을 맞출 수 없다는 것을 의미한다. 따라서 웨이퍼(W)의 배면(F2)에 수백nm 이상의 이물(P)이 부착되어 있는 경우, 웨이퍼(W)의 정면(F1)에서 높이편차가 발생하고 이 편차값이 100nm를 초과하는 경우, 초점을 정확히 맞출수 없어 패턴 불량이 필연적으로 뒤따르게 된다. 따라서 수십nm의 극미세 패턴을 정밀하게 형성하기 위해서는 웨이퍼 배면에 존재하는 수백nm 이상의 미세 이물(P)을 제거해야 하며, 그래야만, 수율(yield)의 저하 없이 반도체를 제조할 수 있게 된다. 또한 증착공정 후 연마(polishing) 공정 수행시, 웨이퍼 배면의 이물(P)에 의해 웨이퍼 정면에서 높게 돌출된 부분은 과다 연마(over-polishing) 현상을 국부적으로 발생시키며, 이 또한 연마 불량을 초래하여 수율을 저하시키는 또 다른 원인으로 작용할 수 있다. 이와 같이 웨이퍼(W)의 배면(F2)에 부착될 때 반도체 수율에 심각한 악영향을 주는 미세 이물(P)을 웨이퍼(W)의 배면(F2)으로부터 제거하기 위해, 물을 고압 분사하거나, 메가소닉(megasonic) 음파를 사용하거나, 혹은 부드러운 회전브러시(brush)를 이용한 습식 세정 방식으로 웨이퍼(W)의 배면(F2)에 대해 세정을 수행하고 있다. 그러나 웨이퍼(W)의 배면(F2)에 매우 큰 접촉력으로 이물(P)이 고착되고 그 이물(P)의 입자 크기가 매우 작아 작아 효과적인 세정력을 확보하는데 어려움이 있다. 또한 웨이퍼에서 가장 높이 편차가 크게 발생하는 외곽부만을 선택적 그리고 국부적으로 세정하는 것이 어렵다는 단점도 있다. 따라서, 이러한 여러 가지 문제점들을 해결하기 위한 방안이 당해 기술 분야에서 요구되고 있다.
도 1b는 웨이퍼 에지(edge)에 존재하는 오염 물질의 양상을 보여주고 있다. 웨이퍼 정면에 반도체를 제조하기 위해서는, 노광(photolithography), 식각(etching), 증착(deposition), 연마(polishing) 등의 공정을 반복적으로 수행해야 한다. 현재 하나의 반도체 소자를 생산하기 위해서는 위와 같은 공정을 약 500회에 걸쳐 반복적으로 처리하여 수십 층의 막들이 적층되어 반도체 소자를 생산하게 된다. 이러한 반복적인 반도체 공정 중 다양한 증착막(amorphous-Si, poly-Si, SiO2, Si3N4, TiN, Al, Cu 등)이 웨이퍼 상에 적층되며, 이러한 증착막은 포토 공정에서 포토레지스트(PR. Photo Resist) 패턴을 형성한 후 다시 식각, 증착, 연마 공정 등을 거친다. 이러한 공정의 진행시, 웨이퍼 에지에는 증착막, PR, 각종 에칭 후 잔사 입자 등의 오염 물질들이 표면 장력에 의해 볼록하게 적층된다. 또한, 웨이퍼 연마 공정 후에는 연마 공정에 사용되는 미세 슬러리(slurry) 입자들이 웨이퍼 에지에 집중적으로 분포하기도 한다. 이러한 불균일하고 평탄하지 않은 표면은 웨이퍼 에지에서 약 1mm 이내 영역에서 심하게 발생하며, 이러한 오염 물질은 이후 진행하는 반도체 제조 공정에서 파티클(particle) 소스(source)로 작용하여 반도체의 제조 수율을 저하시키는 주요 원인으로 작용한다. 최근 반도체 웨이퍼의 크기가 커짐에 따라, 유효 소자 제조 영역을 최대한 크게 확보하기 위해, 웨이퍼 에지 영역에 존재하는 오염 입자를 효과적으로 제거하는 것이 매우 중요하게 고려되고 있다. 웨이퍼 에지에 존재하는 다양한 오염 물질을 제거하기 위해 다양한 방법들이 시도되어 왔다. 기존의 방법들 중 웨이퍼 에지에 강산, 강알칼리 용액을 분사하여 웨이퍼 에지의 이물 및 PR을 세정, 제거하는 화학적 습식 방법이 있다. 하지만, 이 방법은, 화학 용액을 분사하는 방식이므로, 웨이퍼 에지의 특정 영역만을 선택적으로 세정하는 것이 근본적으로 어렵고, 약품에 의한 웨이퍼 소자의 표면 손상 가능성이 높고, 에지에 존재하는 다양한 물질을 포괄적으로 제거하기는 어렵다는 단점이 있다. 게다기 기존의 화학적 습식 방법은 반드시 린스(rinse)와 드라이(dry)를 거쳐야 하므로 세정 시간이 오래 걸린다는 단점 또한 있다. 또 다른 방법으로, 플라즈마를 이용하여 웨이퍼 에지 영역을 세정하는 방법이 있는데, 이는 특정 영역만의 정밀한 세정이 불가능하고, 강력한 플라즈마 형성에 의해 웨이퍼 소자에 전기적 손상(charging effect)이 흔히 야기되는 문제점이 있다. 또 다른 기술로는 웨이퍼 에지부에 UV 레이저빔을 직접 조사하여 오염 물질을 증발 제거하는 기술이 다. 이 기술은 "UVTech" 사에 의한 미국특허 US566979호 및 미국특허 US7514015호에 개시된다. 그러나, 개시된 기술은 레이저빔의 세정 중 발생하는 강력한 분진에 의해 웨이퍼 표면이 재오염되는 것을 막을 수 없다는 단점이 있다. 레이저빔 세정 중 발생한 분진 입자들을 강력한 흡입 장치로 포집할 수도 있지만, 레이저빔 세정 중 발생하는 입자의 이탈 속도와 힘이 너무 빠르고 커서, 공기 포집에 의한 방법으로는 레이저빔 조사 중 발생한 분진을 완벽히 제거할 수 없다. 따라서, 이러한 여러 가지 문제점들을 해결하기 위한 방안이 당해 기술분야에서 요구되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 적어도 웨이퍼의 배면 외곽부를 노출시킨 상태로 웨이퍼를 회전시키고 노출된 웨이퍼의 배면 외곽부에 펄스파 형태의 레이저빔을 조사하여 웨이퍼 배면 이물을 효과적으로 세정할 수 있는 웨이퍼 배면 세정 기술을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 웨이퍼 배면 세정장치는, 적어도 상기 웨이퍼 배면의 외곽부가 노출된 상태로 상기 웨이퍼를 회전시키는 회전 유닛과; 상기 웨이퍼 배면의 외곽부에 펄스파 레이저빔을 조사하며, 상기 회전 유닛의 회전에 따라 상기 펄스파 레이저빔의 조사 위치를 변경시키면서 조사하는 레이저빔 조사 유닛과; 상기 펄스파 레이저빔의 조사 결과 상기 웨이퍼 배면의 외곽부로부터 분리되는 이물을 수집하는 집진 유닛을 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 웨이퍼 배면 세정장치는 펄스폭(pulse width) 1 msecond 이하의 펄스파 레이저 빔을 발생시키는 레이저 빔 발생부; 상기 펄스파 레이저 빔을 전송하는 레이저 빔 전송부; 상기 레이저 빔 전송부를 통해 전송받은 펄스파 레이저 빔을 조사하는 레이저 빔 조사부; 및 상기 웨이퍼의 정면이 위로 향하고 상기 웨이퍼의 배면이 아래로 향하도록 상기 웨이퍼를 지지하되, 상기 웨이퍼의 배면 세정 영역이 상기 레이저 빔 조사부로부터 조사되는 펄스파 레이저 빔에 노출되는 것을 허용하는 웨이퍼 지지부를 포함한다.
본 발명의 일측면에 따른 웨이퍼 에지 세정 장치는, 웨이퍼의 표면에 액체막이 형성되도록 액체를 분사하는 액체 분사유닛과; 상기 액체막이 웨이퍼 에지까지 확장되도록 웨이퍼를 회전시키는 웨이퍼 회전유닛과; 웨이퍼 에지에 고착된 오염 물질과 반응시켜 제거하기 위해, 레이저빔을 상기 액체막을 투과하여 웨이퍼 에지에 고착된 오염 물질에 조사하는 레이저빔 조사유닛을 포함한다.
본 발명에 따른 레이저를 이용한 웨이퍼 배면 세정 방식은 기존 습식 세정 방법으로는 제거가 어려운 고착성 이물을 효과적으로 제거할 수 있으며, 모듈화되어, 기존 습식 세정 장비에 모듈 형태로 공급하면, 미미한 웨이퍼 배면 세정력을 가진 기존 습식 세정 방법의 단점을 극복할 수 있다는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 액체막과 레이저를 이용한 웨이퍼 에지 세정 방식은 기존 화학적 습식 세정 방법 및 플라즈마 세정 방법에서 문제가 되는 웨이퍼 표면 소자의 손상을 발생시키지 않으며, 웨이퍼 에지까지 확장한 액체막을 투과하여 레이저빔을 웨이퍼 에지에 고착된 오염 물질에 조사하므로 종래 레이저빔 세정 방법에서 문제가 되는 웨이퍼의 열적 손상 및 재오염 문제를 극복할 수 있다.
도 1a는 웨이퍼의 배면에 고착된 이물의 양상과 이로 인한 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 1b는 웨이퍼의 에지에 고착된 이물의 양상과 이로 인한 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 웨이퍼 배면 세정 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 배면 세정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 따른 웨이퍼 배면 세정 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 배면 세정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 전술한 것과 같이 레이저를 이용하는 웨이퍼 배면 세정기술과 더불어 습식 세정 기술을 함께 이용하여 보다 더 효과적으로 웨이퍼 배면을 세정하는 기술을 설명하기 위한 도면들이다.
도 6은 웨이퍼 배면에 존재하는 고착성 이물의 레이저에 의한 제거 효과를 보여주는 사진들이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 웨이퍼 배면 세정 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 웨이퍼 배면 세정 장치 및 세정 방법을 설명하기 위한 구성도이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따라 웨이퍼 배면에 조사되는 레이저 빔의 펄스파 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따라 웨이퍼 배면의 이물의 위치 정보를 획득하고 그 위치 정보를 이용하여 이물의 국부 세정을 행하는 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제5 실시예에 따른 웨이퍼 에지 세정 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 에지 세정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 제5 실시예에 따른 웨이퍼 에지 세정 장치의 선호되는 웨이퍼 회전 유닛의 구성을 주로 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 제6 실시예에 따른 웨이퍼 에지 세정 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 제7 실시예에 따른 웨이퍼 에지 세정 장치를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치는, 세정될 웨이퍼(W) 배면의 외곽부가 노출되는 상태로 상기 웨이퍼(W)를 회전시키는 회전 유닛(100)과, 상기 웨이퍼(W) 배면의 외곽부에 펄스파 레이저빔을 조사하는 레이저빔 조사 유닛(123)과, 상기 펄스파 레이저빔의 조사 결과 상기 웨이퍼(W)의 배면 외곽부(F2)로부터 분리되는 이물(P)을 수집하는 집진 유닛(140)을 포함한다. 레이저빔 조사 유닛(123)은, 레이저빔 조사시 상기 웨이퍼(W) 배면 측에 위치가 고정되더라도, 상기 회전 유닛(100)의 회전에 따라, 상기 웨이퍼(W) 배면에 대한 상기 펄스파 레이저빔의 조사 위치를 변경시키면서 레이저빔을 조사할 수 있다. 상기 회전 유닛(100)과 상기 레이저빔 조사 유닛(123)과 상기 집진 유닛(140)이 하나의 모듈로 구성될 수 있으며, 본 실시예에 있어서, 이러한 모듈을 '레이저 세정 모듈'이라 한다. 상기 레이저빔 조사 유닛(123)은 레이저를 발생시키는 레이저 발생부(110)와, 상기 레이저 발생부(110)에서 발생된 레이저를 전송하는 광전송부(120)와, 상기 광전송부(120)를 통해 전송된 레이저를 포커싱하여 상기 웨이퍼(W)의 배면(F2) 외곽부로 조사하는 위한 레이저빔 조사부(130)를 포함한다. 레이저 발생부(110)에서 발진한 레이저빔은 광전송부(120)와 레이저빔 조사사부(130)를 통해 웨이퍼(W)의 배면(F2) 외곽부로 유도된다. 또한 광전송부(120)를 통해 전송된 레이저빔은 하나 이상의 렌즈를 포함하는 레이저빔 조사부(130)를 통해 적절한 형태와 크기로 조절되어 웨이퍼(W)의 배면(F2)에 존재하는 이물(P)에 조사된다. 레이저빔 조사에 의한 세정 영역은 레이저빔 조사부(130)를 웨이퍼(W) 중심방향으로 이송시킴으로써 원하는 만큼 세정 영역을 결정할 수 있다. 보통 웨이퍼(W)의 배면(F2)에 고착된 이물(P)이 외곽 가장자리(또는, 에지부)로부터 약 10mm 내에 집중적으로 존재하므로, 세정 영역을 외곽 과장자리에서 10mm 이내로 정하면 매우 빠르게 레이저 세정을 수행할 수 있다. 물론 필요에 따라 세정 영역은 늘리거나 줄일 수 있다. 도 2에 잘 도시된 것과 같이, 본 실시예에서는, 회전 유닛(100)의 샤프트 선단에 제공된 고정척(C)이 예컨대 진공을 이용하여 웨이퍼(W)의 배면(F2) 중심부를 잡아 웨이퍼(W)를 고정한다. 따라서, 고정척(C)에 의해 가려진 웨이퍼(W)의 배면 중심부 주변의 그 아래에 위치하는 레이저빔 조사 유닛(123)에 노출된다. 웨이퍼 고정척(C)은 웨이퍼의 경도(hardness)보다 작은 물질을 사용해야 고정시 웨이퍼(W)의 손상을 막을 수 있다. 웨이퍼 고정척(C)으로는 진공척이 바람직하다. 또한, 웨이퍼 고정척(C)의 직경이 클 경우, 웨이퍼(W)의 배면 세정 정역을 증가시키는 것이 제한되므로, 가능한 한 작은 직경으로 웨이퍼 고정척(C)을 준비한다. 보통 고정척의 직경은 200mm 이하로 하는 것이 바람직하다. 고정척(C)에 의해 고정된 웨이퍼(W)의 배면(F2) 외곽부를 전면적으로 레이저 세정하기 위해, 회전유닛(C)을 사용하여 웨이퍼(W)를 a1 방향으로 회전시킨다. 이때 회전유닛(100)의 고정척(C) 회전수는 1000rpm 이하가 바람직하다. 웨이퍼(W)의 회전에 따라, 실제로는 선회하지 않는 레이저빔 조사부(130)가 웨이퍼(W)의 중심부에 대해 선회하는 것과 동일한 양상으로 웨이퍼(W) 배면에 레이저 빔을 조사할 수 있다. 레이저빔 조사부(130)를 고정시킨 상태로 레이저빔을 조사하는 것과 레이저빔 조사부(130)를 웨이퍼(W)의 반지름 방향으로 직선 이동시키면서 레이저빔을 조사하는 것 모두 고려될 수 있다. 레이저 발생부(110)에서 발생한 펄스파 레이저빔은, 웨이퍼 배면(F2)의 효과적인 이물(P) 제거를 위해, 1 msecond 이하의 펄스폭(pulse width or pulse duration) 갖는 것이 바람직하고, 웨이퍼(W)의 열손상을 최소화하기 위해, 레이저 빔이 각 펄스의 에너지는 100mJ 이하가 바람직하다. 또한 레이저빔의 파장(wavelength)은 실리콘(Si) 웨이퍼에 효과적으로 에너지를 흡수 할 수 있는 자외선에서 가시광선, 즉 200~800nm 영역이 파장이 바람직하다. 레이저 발생부(110)에서 나온 펄스파 레이저빔은 광전송부(120)를 통해 레이저빔 조사부(1300)가 있는 웨이퍼(W)의 배면(F2) 근처로 유도되는데, 바람직하게는, 상기 광전송부(120)로 광섬유(optical fiber)를 쓰는 것이 레이저빔의 정렬(align)과 같은 문제를 해결할 수 있어 바람직하다. 물론, 광섬유 대신에 반사미러(reflection mirror)를 포함하는 광전송부를 이용해 펄스파 레이저빔을 웨이퍼(W)의 배면 근처로 전송할 수도 있다. 이때, 광전송부(120)에 이용되는 광섬유로 멀티모드(multi-mode) 광섬유를 사용하면 균일한 에너지 분포의 펄스파 레이저빔을 레이저빔 조사부(130)로 전달할 수 있다는 장점이 있다. 레이저빔 조사부(130)는 광전송부(120), 더 구체적으로는, 광섬유의 끝단에서 퍼져 나가는 레이저빔을 평행하게 만들기 위한 조준렌즈(collimation lens; 1302)와, 웨이퍼(W)의 배면(F2)에 일정 크기로 레이저빔을 조사하기 위한 조사렌즈(projection lens; 1303)로 구성되어 있다. 웨이퍼(W)의 배면(F2)에 조사되는 최종 레이저빔의 직경(d)는 레이저빔 조사부(130)와 웨이퍼(W) 간의 거리(L)를 변경시킴으로써 조절할 수 있다. 레이저빔 조사부(130)의 위치가 웨이퍼(W)에 너무 근접 시 세정 중 발생하는 분진 등에 의해 조사렌즈(1303)가 오염될 가능성이 있어 웨이퍼 간 거리(L)를 50mm 이상을 유지하는 것이 바람직하다. 보통 웨이퍼 배면 제거 대상 이물의 크기는 최대 수십 um 이므로 조사 레이저빔의 직경(d)은 1mm 이하여도 충분한 세정 영역을 확보할 수 있다. 보통 세정을 위한 레이저빔 에너지 밀도는 5J/cm2 이하가 바람직하다. 그 이상인 경우 웨이퍼(W)의 배면(F2)에서 모재 손상을 유발할 수 있다. 이물에 조사되는 레이저빔의 펄스 수는 동일 위치에서 보통 10 펄스 이하가 바람직하다. 10 펄스 이상 시 열적 누적에 의해 웨이퍼 배면 모재 손상을 유발할 수도 있다. 웨이퍼(W)의 배면(F2) 세정 중에 발생하는 분진은 주변 광학계 및 장치를 오염시킬 수 있어 최대한 포집 제거를 해야 한다. 이를 위해 레이저빔 조사 영역 근처에 집진유닛(140)이 배치된다. 집진유닛(140)은 집진부(1402)와 분진 흡입기(1401)를 포함하며, 분진 흡입기(1401)는 분진을 빨아들일 수 있는 진공펌프 또는 팬블로워(fan blower)를 포함할 수 있으며, 집진부(1402)은 빨아들여진 분진을 포집한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 웨이퍼 배면 세정장치는, 웨이퍼(W)의 배면을 노출시킨 상태로 회전시키는 회전유닛으로서, 제1 지지 엘리먼트자(100a)와 제2 지지 엘리먼트(100a)를 갖는 회전유닛을 포함한다. 상기 제1 지지 엘리먼트(100a)는, 모터를 포함하는 구동수단과 연결되어 축 X1에 대하여 a2 방향으로 자체 회전 구동하는 것으로서, 웨이퍼(W)의 일측 가장자리 또는 에지부를 지지한 채 구동수단에 의해 직접 회전하는 롤러로 구성되고, 상기 제2 지지 엘리먼트(100b)는 웨이퍼(w)의 타측 가장자리 또는 에지부를 지지한 채 공회전하는 아이들(idle) 타입의 롤러 구성된다. 상기 제2 지지 엘리먼트(100b)는 구동수단과 연결되어 있지 않으므로 자체적으로는 회전 구동될 수 없고 제1 지지 엘리먼트(100a)에 의해 회전하는 웨이퍼(W)의 회전력에 의존하여 회전한다. 제1 지지 엘리먼트(100a)와 제2 지지 엘리먼트(100b) 각각은, 웨이퍼(W)의 에지부(We1, We2)를 지지할 수 있도록, 예컨대, V 형상의 지지 홈을 외주면에 구비할 수 있다. 이와 같은 방식의 회전유닛은 실질적으로 웨이퍼의 배면(F2)이 전체적으로 노출되므로 웨이퍼 배면(F2)의 전면적 세정이 가능하다는 장점이 있다. 하지만, 본 실시예의 회전유닛을 이용하면, 제1 지지 엘리먼트(100a)와 제2 지지 엘리먼트(100b) 각각과 웨이퍼(W)의 가장자리 접촉 면 사이에 미세한 이물이 새롭게 생성될 우려가 있으므로, 이에 대한 준비로, 상기 제1 및 제2 지지 엘리먼트(100a 및 100b)의 재료로서 웨이퍼(W)와 접촉 마찰로 의한 이물 발생이 최소화할 수 있는 것을 선정하여 이용한다.
도 4를 참조하면, 웨이퍼의 배면 세정 방법은 크게 제1 단계, 제2 단계 및 제3 단계를 포함한다. 제1 단계는 웨이퍼 배면(F2), 특히, 웨이퍼 배면(F2)의 외곽부에 존재하는 고착성 대형 이물을 상기 웨이퍼 배면(F2)에 레이저빔을 조사해 제거하는 것을 포함한다. 이때, 웨이퍼를 회전시키면서 웨이퍼 배면(F2)에 레이저빔을 조사함으로써, 웨이퍼 배면(F2)의 거의 전면적에 걸쳐 레이저빔 세정을 할 수 있다. 만일 웨이퍼를 회전하지 않고 레이저빔을 조사한다면, 레이저빔의 조사 영영이 스폿 형태로 정해지므로, 웨이퍼 배면(F2)에 대한 전반적인 레이저빔 세정이 어려울 것이다. 앞에서 자세히 설명한 바와 같이, 레이저 빔에 의해 웨이퍼 배면(F2)에서 분리된 이물 분진은 집진 유닛을 이용하여 최대한 영구 제거한다. 제1 단계의 레이저 빔 세정에는 전술한 제1 실시예 또는 실시예 2에서 설명된 세정장치의 요소들이 모듈화된 레이저 세정 모듈이 이용된다. 제2 단계는 레이저빔을 이용한 웨이퍼 배면의 세정 처리 후, 웨이퍼 배면 혹은 측면에 생길수 있는 아주 미세한 입자 크기의 미세 잔사를 습식 세정으로 제거하는 것을 포함한다. 일반적으로 충분히 강력한 집진장치를 사용한다 해도 레이저 세정 후 1um 이하의 아주 미세한 입자(particle)성 잔사가 세정 영역 주변에 존재하게 된다. 또한 도 3에 도시된 제2 실시예에서와 같이 웨이퍼(W)의 에지부(We1, We2)를 잡고 회전시킬 경우, 웨이퍼(W)의 측면과 지지 엘리먼트의 접촉에 의해, 미세한 오염 입자들이 생성 부착되게 된다. 이러한 레이저 세정 공정에서 발생하는 미세한 오염 입자들을 기존에 알려진 습식 세정(워터젯, 메가소닉, 브러시 기능 포함)을 이용해 마무리 처리를 하면, 레이저 세정 후 발생할 수 있는 극미소 입자들의 완전 제거가 가능하다. 상기 제2 단계의 습식 세정은 레이저 세정 모듈을 포함하는 장비 내에서 상기 레이저 세정 모듈과 분리 또는 격리되어 있는 습식 세정 모듈에서 수행되며, 이 습식 세정 모듈은 앞에서 언급한 바와 같이 기존 습식 세정(워터젯, 메가소닉, 브러시 기능 포함)을 포함할 수 있다. 마지막으로, 제3 단계는 제2 단계 후에, 즉, 습식 세정 후에, 웨이퍼를 린스(rinse)하고 건조(dry)하는 단계이다. 린스와 건조는 일반적인 습식 세정 공정에서 수행하는 스핀 방식을 사용할 수 있다. 도 5를 참조하면, 웨이퍼 세정 시스템(1000)은 웨이퍼 로드 포트부(1)와, 웨이퍼 이송부(2)와, 웨이퍼 세정부(3)를 포함한다. 웨이퍼 로드 포트부(1)에는 다수의 웨이퍼가 수용된 웨이퍼 캐리어(O)가 안착된다. 웨이퍼 이송부(2)에는 웨이퍼 로딩 포트부(1)에 안착된 웨이퍼 캐리어(O)의 문이 열리면 웨이퍼 캐리어(O)로부터 웨이퍼를 꺼내 상기 세정부(3)로 웨이퍼를 전달하는 웨이퍼 이송 로봇(20)이 배치된다. 세정부(3)는 웨이퍼 이송 로봇(20)으로부터 전달받은 웨이퍼에 대하여 차례로 레이저 세정과 습식 세정을 하는 부분으로서, 웨이퍼 분배유닛(31)과, 제1 및 제2 세정모듈(32a, 32b)과, 제1 및 제3 습식 세정모듈(33a, 33b)를 포함한다. 상기 웨이퍼 분배 유닛(31)는 웨이퍼를 받아 제1 및 제2 세정 모듈(32a 32b)에 웨이퍼를 로딩하는 작업과 제1 및 제2 세정모듈(32a, 32b)에서 배면 세정된 웨이퍼를 온로딩하는 작업을 수해할 수 있다. 바람직하게는, 상기 웨이퍼 분배 유닛(31)은 웨이퍼의 배면 세정을 위해 첫 번째 웨이퍼가 들어오면 첫 번째로 제1 레이저 세정 모듈(32a)에 웨이퍼를 공급하여 레이저 세정을 수행하도록 해준다. 제1 레이저 세정 모듈(32a)에서 웨이퍼 배면에 대한 레이저 세정이 이루어지는 동안, 두 번째 웨이퍼가 바로 공급되며, 웨이퍼 분배유닛(31)은 그 두번째 웨이퍼를 레이제2 레이저 세정 모듈(32b)에 공급하여 레이저 세정을 수행하도록 해준다. 이와 같이 세정부(3)에 두개 이상의 레이저 세정 모듈을 둠으로써 세정 처리 속도(throughput)를 높일 수 있다. 제1 또는 제2 레이저 세정 모듈(32a 또는 32b)에서 웨이퍼 배면에 강하게 고착된 이물이 제거된 후, 미세 입자 분진, 특히, 레이저 세정중 생긴 분진에 대하여 보다 정밀한 세정이 필요한 경우, 상기 웨이퍼 분배유닛(31)은 제1 또는 제2 레이저 세정 모듈(32a 또는 32b)의 반대편에 위치하는 제1 또는 제2 습식 세정 모듈(33a 또는 33b)로 전달한다. 제1 및 제2 습식 세정 모듈(33a, 33b)는 기존의 물, 워터젯, 메가소닉, 브러시 등을 이용해 웨이퍼의 전 후면을 모두 세정 처리할 수 있다. 물론 습식 세정은 건식으로 처리하는 레이저 세정에 추가적인 공정으로 극한의 웨이퍼 청정도를 요구하는 경우에 옵션으로 사용할 수 있다. 또한, 역으로 기존 습식 세정 장치에 레이저 세정 모듈을 장착하여 매우 강력한 고착성 입자 제거의 필요성이 있을시 레이저 세정을 옵션으로 사용할 수도 있다.습식 세정 모듈을 두개 이상 두는 이유도 세정 처리 속도를 높이기 위함이다. 도 6은 웨이퍼 배면에 존재하는 고착성 이물이 레이저에 의해 효과적으로 제거된 모습을 잘 보여준다. 이와 같은 고착성 이물은 기존 습식 세정 방법으로는 제거가 불가능한 이물이다. 결과적으로, 본 발명에 따르면, 레이저를 사용하여 웨이퍼 배면에 존재하는 고착성 이물을 효과적으로 제거하는 방법을 제공함으로써 매우 빠른 속도로 세정이 가능하고, 세정 공정이 단순하며, 세정 장치 또한 작은 크기(footprint)로 만들 수 있으며, 웨이퍼 외곽으로부터 일부 영역만을 국부적으로 빠르게 세정할 수 있다는 장점이 있다. 또한 레이저 세정 모듈의 형태로 웨이퍼 세정 장치에 적용하면 기존의 습식 세정 방식에 의한 미비한 웨이퍼 배면 고착성 이물 제거력의 단점을 극복할 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 웨이퍼 배면 세정 장치는, 세정될 웨이퍼 배면(F2)이 위쪽으로 노출된 상태로 상기 웨이퍼(W)를 회전시키는 회전 유닛과, 상기 웨이퍼 배면(F2) 위쪽에서 펄스파 레이저빔을 조사하는 레이저빔 조사 유닛(123)을 포함한다. 본 실시예에 따른 웨이퍼 배면 세정장치는, 웨이퍼의 배면이 아래로 노출되도록 웨이퍼를 지지하여 회전시키는 앞선 실시예의 회전 유닛 대신에, 제1 지지 엘리먼트(100a')와 제2 지지 엘리먼트(100b')를 포함하는 회전 유닛이 웨이퍼 배면(F2)이 위로 노출되도록 상기 웨이퍼(W)를 지지한 채로 회전시킨다. 이 경우, 웨이퍼 배면(F2)에서 분리된 이물은 거의 대부분 분진 상태로 웨이퍼 배면(F2)에 남는다. 따라서, 본 실시예에 따른 웨이퍼 배면 세정 장치는 웨이퍼 배면(F2)에 고압으로 액체를 분사하여 웨이퍼 배면(F2)에 남은 이물을 제거하는 액체 분사 유닛(150)을 더 포함한다. 상기 액체 분사 유닛(150)은 웨이퍼 배면(F2) 위쪽에서 이동 가능한 액체 분사 노즐을 포함할 수 있으며, 바람직하게는, 상기 액체 분사 노즐이 상기 웨이퍼(W)의 지름방향으로 직선 왕복 이동가능한 것이 바람하다. 본 실시예에 따른 웨이퍼 배면 세정장치는, 액체 분사 유닛(150)의 이용에 따라, 앞선 실시예서에서 이물 분진을 포집하여 제거하는 집진 유닛을 생략하는 것이 가능하다. 또한, 액체 분사 유닛(150)이, 습식 방식으로 웨이퍼 배면에 남은 이물을 제거할 수 있으므로, 액체 분사 유닛(150)의 액체 분사 조건 및 액체의 종류에 따라, 레이저 세정 후, 별도의 습식 세정을 생략하거나 간소화하는 것도 고려될 수 있을 것이다. 본 실시예에서 구체적으로 설명되지 않은 구성은 앞선 실시예들을 그대로 따를 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제4 실시예에 따른 웨이퍼 배면 세정 장치 및 세정 방법에 대해 설명될 것이다. 이하 본 실시예를 설명함에 있어서, 앞선 실시예들의 설명과 다른 내용들은 자세히 설명되겠지만, 유사하거나 같은 내용들에 대해서는 중복을 위해 그 설명이 생략될 수 있음에 유의한다. 도 8을 참조하면, 웨이퍼(W) 배면에 고착된 미세 이물(R)을 레이저 빔으로 건식 세정하는 장치, 즉, 웨이퍼 배면 건식 세정장치(1)를 볼 수 있다. 상기 웨이퍼 배면 건식 세정장치(1)는 펄스파 레이저 빔을 발생시키는 레이저 빔 발생부(2)와, 상기 펄스파 레이저 빔을 웨이퍼(W)의 배면에 조사하는 레이저 빔 조사부(4)와, 상기 레이저 빔 발생부(2)에서 발생한 레이저 빔을 상기 레이저 빔 조사부(4)로 전송하는 레이저 빔 전송부(3)와, 상기 웨이퍼(W)를 지지하면서 상기 웨이퍼(W)의 배면이 상기 레이저 빔 조사부(4)로부터 조사되는 펄스파 레이저 빔에 노출되도록 하는 웨이퍼 지지부(5)를 포함한다. 본 실시예의 설명에 있어서, 용어 "노출" 은 펄스파 레이저 빔이 웨이퍼(W)의 배면에 도달하는 것으로 족하다는 것에 유의한다. 즉, 웨이퍼(W)의 배면과 레이저 빔 조사부(4) 사이의 임의의 객체가 있다 하더라도, 그 객체가 펄스파 레이저 빔을 투과시킬 수 있다면, 상기 웨이퍼(W)의 배면이 펄스파 레이저 빔에 노출된 것으로 보아야 할 것이다. 위에서 언급한 바와 같이, 상기 레이저 빔 발생부(2)에서 발생되고 상기 레이저 빔 발생부(2)로부터 발진한 펄스파 레이저 빔은 레이저 빔 전송부(3)를 통해 웨이퍼(W)의 배면 근처로 유도된다. 레이저 빔 조사부(4)는, 상기 웨이퍼(W)의 배면 근처에 상기 웨이퍼(W)의 배면을 향하도록 배향된 채, 상기 레이저 빔 전송부(3)를 통해 전달된 레이저 빔을 적절한 형태와 크기를 조절하여 웨이퍼(W) 배면에 존재하는 이물(R)에 조사한다. 상기 웨이퍼 지지부(5)는, 상기 웨이퍼(W)의 배면을 상기 레이저 빔 조사부(4)로부터 조사되는 펄스파 레이저 빔에 대해 노출시키도록, 웨이퍼(W) 가장 자리를 잡아 고정하는 고정클램프를 포함한다. 본 실시예의 설명에서, 웨이퍼 지지부와 고정클램프의 지시 번호를 "5"로 통일하여 사용한다. 고정클램프(5)는, 웨이퍼 클램핑시, 웨이퍼(W)의 손상을 막을 수 있도록, 웨이퍼(W)의 경도(hardness)보다 작은 경도를 갖는 재료로 제작되는 것이 좋다. 또한, 상기 고정클램프(5)는, X-Y 이동 및 회전 가능한 스테이지(미도시함)와 연결된다. 따라서, 웨이퍼(W) 배면의 다양한 위치에 존재하는 이물(R)은, 웨이퍼(W)의 X-Y 이동 또는 회전 이동에 따른 조절된 위치에서 레이저 빔 조사부(4)로부터 국부적으로 조사된 펄스파 레이저 빔에 의해 효과적으로 그리고 정밀하게 제거될 수 있다. 한편, 상기 레이저 빔 발생부(2)는, 효과적인 배면 이물 제거를 위해 도 9에 도시된 바와 같이 펄스폭(pulse width or pulse duration) 1 msecond 이하의 레이저 빔을 발생시키는 것이 좋다. 펄스와 펄스 사이의 간격은 웨이퍼에 가해지는 열적 누적을 최소화하기 위해 100 usecond 이상인 것이 바람직하다. 또한 각 펄스의 에너지는 1mJ 이상이 바람직하다. 또한, 상기 레이저 빔의 파장(wavelength)은 300~750nm 가시광선 영역인 것이 바람직하다. 도 8을 다시 참조하면, 상기 레이저 빔 발생부(2)로부터 나온 펄스파 레이저 빔은 레이저 빔 전송부(3)을 통해 웨이퍼(W)의 배면 근처로 유도된다. 이때, 상기 레이저 빔 전송부(3)로는 광섬유(optical fiber)를 이용하는 것이 레이저 빔의 정렬(align)과 같은 문제를 해결할 수 있어 유리하다. 상기 광 섬유는 멀티 멀티모드(multi-mode) 광섬유인 것이 바람직하며, 이 멀티모드 광섬유는 균일한 에너지 분포로 펄스파 레이저 빔을 레이저 빔 조사부(5)에 전달할 수 있다는 장점을 갖는다. 하지만, 위와 같이 펄스파 레이저 빔을 웨이퍼(W)의 배면 근처로 유도하는 레이저 빔 전송부(3)로 반사미러(reflection mirror)를 이용하는 것도 고려될 수 있다. 상기 레이저 빔 조사부(4)는 상기 레이저 빔 전송부(3), 더 구체적으로는, 광섬유 끝단에서 퍼져나가는 레이저 빔을 평행하게 만들기 위한 조준렌즈(collimation lens; 41)와, 상기 조준렌즈(41)를 통과한 레이저 빔을 작은 크기로 바꾸어 웨이퍼(W) 배면에 조사하기 위한 조사렌즈(projection lens; 42)를 포함한다. 상기 웨이퍼(W)의 배면에 조사되는 최종 펄스파 레이저 빔의 직경(d)은 상기 레이저 빔 조사부(42)와 웨이퍼(W) 사이의 거리(L)를 변경시켜 조절할 수 있다. 상기 레이저 빔 조사부(4)의 위치가 웨이퍼(W)에 너무 근접되어 있으면 세정 중 발생하는 분진 등에 의해 조사렌즈(40)가 오염될 가능성이 높다. 따라서, 웨이퍼(W)와 조사렌즈(40) 사이의 거리(L)은 50mm 이상을 유지하는 것이 바람직하다. 보통 웨이퍼 배면(W)의 제거 대상 이물의 크기가 최대 수십 um 이므로, 조사되는 레이저 빔의 직경(d)은 1mm 이하여도 충분한 세정 영역을 확보할 수 있다. 보통 세정을 위한 레이저 빔 에너지 밀도는 5J/cm2 이하가 바람직하다. 5J/cm2 를 초과할 경우, 웨이퍼(W) 배면 모재 손상을 유발할 수 있다. 이물에 조사되는 레이저 빔의 펄스 수는 동일 조사 위치에서 10 펄스 이하인 것이 바람직하다. 10 펄스 초과시, 열의 누적에 의해 웨이퍼 배면 모재 손상을 유발할 수도 있다. 또한 상기 웨이퍼 배변 건식 세정장치(1)는, 웨이퍼(W)의 배면 세정 중 발생하는 분진을 포집하기 위해, 집진기(7) 및 집진기(7)와 연결된 집진부(8)를 포함한다. 레이저 빔을 이용한 건식 세정 중 발생하는 주변 광학계 및 장치를 오염시킬 수 있으므로, 최대한 포집 제거되어야 한다. 상기 집진기(7)로는 진공펌프 혹은 팬 블로워(fan blower)가 이용될 수 있다. 상기 집진부(8)는 웨이퍼(W) 배면 부근에 이동 가능하게 배치되어 레이저 빔에 의한 이물 세정 중 발생한 분진을 효과적으로 포집할 수 있다. 도 10에는 웨이퍼(W)의 배면에 존재하는 이물의 위치를 정확히 찾아 해당 위치에 존재하는 이물(R; 도 8 참조)에 펄스파 레이저 빔을 선택 조사하여 이물 제거 효율을 보다 높일 수 있는 건식 세정장치의 구성이 블록 구성도로 도시되어 있다. 도 10을 참조하면, 상기 웨이퍼 배면 건식 세정장치(1)는, 레이저 빔 조사부(4)에서 조사되는 레이저 빔을 웨이퍼(W) 배면의 이물에 맞추도록, 상기 웨이퍼 지지부(5)의 X-Y 이동 및 회전 이동을 제어할 수 있는 컨트롤러(9)를 더 포함한다. 대안적으로, 컨트롤러(9)가 레이저 빔 조사부(4)의 이동을 제어함으로써, 레이저 빔을 웨이퍼(W) 배면의 이물에 맞추는 제어를 할 수도 있다. 상기 컨트롤러(9)가 레이저 빔을 웨이퍼(W) 배면의 이물에 맞추는 제어를 수행하기 위해서는, 웨이퍼(W)의 배면의 이물 위치 정보를 알아야 하는데, 이 이물 위치 정보의 획득을 위해, 2가지의 장비를 이용한다. 그 중 하나는 노광장비(11)이고 다른 하나는 웨이퍼 배면 파티클 검사장비(12)이다. 노광장비(11)는 정밀한 노광 공정을 위해 웨이퍼(W)의 정면에 대하여 정밀하게 스캐닝을 수행한다. 이때 웨이퍼(W) 배면에 문제가 되는 큰 이물(R)이 존재하는 경우(도 1 참조), 웨이퍼(W) 표면 높이 편차(h; 도 1 참조)가 발생하고 이 위치를 정확하게 측정할 수 있다. 웨이퍼 배면 파티클 검사장비(12)는 배면 표면에 레이저 빔을 조사한다. 이때, 이물이 웨이퍼 배면에 존재하는 경우, 레이저 빔의 산란이 발생한다. 웨이퍼 배면 파티클 검사장비(12)는 레이저 빔이 산란된 양을 정밀하게 측정하여 이물의 존재 위치와 크기를 정확히 측정할 수 있다. 앞에서 언급한 바와 같이, 본 실시예에 따른 웨이퍼 배면의 건식 세정장치(1)는 웨이퍼(W)의 배면에 대하여 국부적인 레이저 빔을 조사가 가능하다. 따라서, 정확한 이물의 위치 정보를 알면 그 이물만으로 국부적으로 빠르게 세정할 수 있다. 즉, 상기 건식 세정장치(1)는, 노광 장비(11) 또는 웨이퍼 배면 파티클 검사장비(12)가 웨이퍼 배면의 이물 위치 정보 데이터를 파일 형태로 컨트롤러(9)에 제공하고, 상기 컨트롤러(9)가 웨이퍼 지지부(5)와 연결된 스테이지를 이동시키는 이물이 존재하는 위치와 레이저 빔이 조사되는 위치를 일치시킴으로써, 문제가 되는 이물만을 선택적, 국부적으로 세정할 수 있다. 이와 같은 선택적 국부적 세정 능력은 레이저를 이용하는 건식 세정 방법만이 할 수 있는 특징으로 매우 빠르게 문제가 되는 웨이퍼 배면의 이물을 제거할 수 있다는 장점이 있다.위와 같이, 본 실시예에 따르면, 레이저 빔을 사용하여 웨이퍼 배면에 존재하는 고착성 미세 이물을 효과적으로 제거하는 건식 세정 기술이 제공되며, 이 건식 세정 기술에 의해 웨이퍼 배면에 고착된 이물의 매우 빠른 속도로 세정이 가능하다. 또한 세정 공정이 단순하며, 세정 장치 또한 작은 크기(footprint)로 만들 수 있으며, 미세 이물이 위치한 부분만을 국부적으로 빠르게 세정할 수 있다는 장점이 있다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 웨이퍼 에지 세정 장치는, 웨이퍼(W)의 표면에 액체막이 형성되도록 액체를 분사하는 액체 분사유닛(100)과; 상기 액체막이 웨이퍼(W) 에지까지 확장되도록 웨이퍼(W)를 회전시키는 웨이퍼 회전유닛(200)과, 웨이퍼(W) 에지에 고착된 오염 물질과 반응시켜 제거하기 위해, 레이저빔을 상기 액체막을 투과하여 웨이퍼(W) 에지에 고착된 오염 물질에 조사하는 레이저빔 조사유닛(300)을 포함한다. 상기 액체 분사유닛(100)은, 도 11에 잘 도시된 바와 같이, 이하 자세히 설명될 웨이퍼 회전유닛(200)에 의해 회전 중인 웨이퍼(W) 상에 액체막을 형성하기 위한 것으로서, 액체 공급부(110)와, 액체 공급부(110)에서 액체를 공급받아 웨이퍼(W) 상에 액체를 직접 분사하기 위한 액체 분사 노즐부(120)를 포함한다. 액체 공급부(110)로부터 공급되어 액체 분사 노즐부(120)를 통해 분사되는 액체로는 반도체 제조 공정에 사용되는 초순수(de-ionized water)를 이용하는 것이 바람직하다. 액체 분사 노즐부(120)에서 액체가 분사되는 출구(들)를 작게 함과 동시에 액체가 가능한 한 넓게 웨이퍼(W) 상에 분사되게 하여, 웨이퍼(W)와 액체의 충돌 압력을 작게 하고, 이를 통해, 웨이퍼(W) 표면 소자 패턴의 손상을 줄이는 것이 바람직하다. 웨이퍼 회전유닛(200)은, 웨이퍼(W) 정면의 액체를 회전 원심력에 의해 웨이퍼(W) 외곽으로 이동시켜 웨이퍼(W) 상의 액체막을 웨이퍼(W) 에지까지 확장시키도록, 웨이퍼(W)를 회전시키는 역할을 한다. 이때, 상기 웨이퍼 회전유닛(200)은, 웨이퍼(W) 외곽으로 충분한 액체의 이동 속도와 힘을 확보할 수 있도록, 100rpm 이상으로 웨이퍼(W)를 회전시키는 것이 바람직하다. 액체의 이동 속도와 힘은 웨이퍼의 회전수에 비례하여 증가한다. 도 12에 잘 도시된 바와 같이, 상기 웨이퍼 회전유닛(200)은 웨이퍼(W)의 외곽부 일부와 복수의 위치에서 접촉하는 복수의 회전자(210, 220, 220, 220)를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 복수의 회전자(210, 220, 220, 220)은 웨이퍼(W)의 외곽부가 끼워져 접촉되는 음각이 가공 형성된 구조로 이루어지며, 상기 복수의 회전자(210, 220, 220, 220)가 음각에 의해 웨이퍼(W)의 외곽부를 부분적으로 잡아 회전시키도록 구성된다. 이때, 복수의 회전자는 웨이퍼(W)의 외곽부의 일부와 접촉하면서 웨이퍼(W)를 회전시키는 능동 회전자(210)와, 상기 능동 회전자(210)와 다른 위치에서 웨이퍼(W)의 외곽부의 일부와 접촉하고 상기 능동 회전자(210) 및 웨이퍼(W)의 회전에 따라 함께 회전하는 수동 회전자(220)를 포함한다. 능동 회전자(210)가 하나일 경우, 수동 회전자(220)는 하나의 능동 회전자(210)와 함께 웨이퍼(W)를 수평으로 신뢰성 있게 지지하도록 복수개인 것이 바람직하다. 위와 같이, 웨이퍼(W)는 자체 회전 능력이 있는 능동 회전자(210)와 자체 회전 능력 없이 종속적으로 회전하는 수동 회전자(220)에 의해 지지되되 실제 웨이퍼(W)의 회전력은 능동 회전자(210)의 회전력에 의해 얻을 수 있다. 도 3의 평면도에 보인 바와 같이, 회전자(210 및 220)의 총 개수는 4개 이상으로 하는 것이 안전적인 측면에서 가장 바람직하다. 이웃하는 회전자들 사이에서 웨이퍼(W)가 노출되므로, 레이저빔 조사유닛(300)은 회전자 사이를 통해 레이저빔을 웨이퍼(W) 에지에 조사하여 웨이퍼(W) 에지에 대한 세정을 수행할 수 있다. 이때, 상기 액체 분사유닛(100)이 상기 액체 분사 노즐부(120)를 통해 액체를 웨이퍼(W)의 중앙 영역에 분사하지만, 웨이퍼 회전유닛(300)에 의한 웨이퍼(W) 회전에 의해, 액체막이 웨이퍼(W) 에지까지 확장되므로, 레이저빔은 액체막을 투과하여 웨이퍼(W) 에지에 조사될 수 있다. 이때, 웨이퍼(W) 에지의 상면, 측면, 하면을 모두 세정하기 위해, 레이저빔 조사유닛(300)은,적절한 이송장치에 의해 직선 및 회전 운동을 하며 웨이퍼(W) 에지에 대해 전면적 세정을 수행하도록 구성되는 것이 좋다. 다시 도 11을 참조하면, 상기 레이저빔 조사유닛(300)은 레이저 발생부(310)와, 레이저 전송부(320)와, 레이저빔 조사부(330)를 포함한다. 상기 레이저 발생부(310)는 웨이퍼(W) 에지에 고착된 이물의 제거에 효과적인 펄스폭(pulse width or pulse duration)은 1 msecond 이하의 레이저빔을 발진시킨다. 그리고, 이 레이저빔은, 웨이퍼(W)의 열 손상을 최소화하기 위해, 각 펄스의 에너지가 1J 이하인 것이 바람직하다. 또한 이 레이저빔은 액체, 특히, 초순수(물)에서 에너지의 흡수가 안 되고 투과성이 좋아 레이저 에너지의 전달이 가능한 200~2000nm 영역이 파장인 것이 바람직하다. 이 파장 영역 범위의 레이저빔이 초순수 액체막을 투과하여 웨이퍼(W) 에지에 고착된 이물을 가장 효과적으로 제거함을 알 수 있었다. 상기 레이저빔 전송부(320)는 상기 레이저 발생부(310)에서 발진된 레이저빔을 웨이퍼(W)의 에지 근처로 유도한다. 바람직하게는, 상기 레이저빔 전송부(320)는, 레이저빔의 정렬(align)과 같은 문제를 해결할 수 있도록, 광섬유(optical fiber)를 이용하는 것이 좋다. 물론, 반사미러(reflection mirror)를 이용해 펄스파 레이저빔을 웨이퍼 근처로 전송할 수도 있다. 이때 광섬유로 멀티모드(multi-mode) 광섬유를 사용하면 균일한 에너지 분포의 펄스파 레이저빔을 레이저빔 조사장치로 전달할 수 있다는 장점이 있다. 상기 레이저빔 조사부(330)는, 레이저빔을 상기 레이저 전송부(320)로부터 전송받아 상기 액체막을 투과하여 웨이퍼 에지에 고착된 오염 물질에 조사하도록 제공된다. 위에서 언급한 것과 같이, 상기 레이저 발생부(310)에서 발진한 펄스파 레이저빔은 레이저 전송부(320)를 통해 웨이퍼(W)의 상면 에지 쪽으로 유도되고, 레이저 전송부(320)를 통해 전달된 레이저빔은 레이저빔 조사부(330)을 통해 적절한 형태와 크기의 레이저빔으로 조절되어 웨이퍼(W) 에지에 조사된다. 웨이퍼(W) 에지의 오염물질을 효과적으로 제거하기 위해, 상기 레이저빔 조사부(330)은, 도 2에 가장 잘 도시된 것과 같이 조사 각도를 변경시키면서 레이저빔을 조사할 수 있고, 이를 통해, 효과적으로 웨이퍼 에지 전체 영역을 레이저빔으로 세정할 수 있다. 레이저빔의 조사 각도의 변경을 위해서, 자동화 로봇이 이용될 수 있으며, 자동화 로봇은 레이저빔 조사부(330)를 잡고 연속적으로 각도를 바꾸면서, 웨이퍼(W) 에지에 대한 세정을 수행할 수 있다. 보통 웨이퍼(W) 에지의 오염물질은 웨이퍼(W)의 외곽에서 약 3mm 이내에 집중적으로 존재하므로 웨이퍼(W) 상면 3mm, 웨이퍼(W) 두께 측면부, 웨이퍼(W) 하면 3mm까지 세정을 하는 것이 바람직하다. 상기 레이저빔 조사부(330)는, 상기 레이저 전송부(320)의 끝단에서 퍼져나가는 레이저빔을 평행하게 만들기 위한 조준렌즈(collimation lens)(330a)와, 웨이퍼 에지에 레이저빔을 집중시켜 조사하기 위한 조사렌즈(projection lens)(330b)를 포함한다. 웨이퍼(W) 상에 조사되는 최종 레이저빔의 직경(d)은 레이저빔 조사부(330)의 말단과 웨이퍼(W) 사이의 거리(L)를 변경시킴으로써 조절할 수 있다. 레이저빔 조사부(330)의 말단 위치가 웨이퍼(W)에 너무 가까우면, 세정 중 발생하는 액체 물보라(splash) 현상에 의해 레이저빔 조사부(330) 말단의 조사렌즈(330b)가 오염될 가능성이 있으므로, 웨이퍼(W)에 대한 레이저빔 조사부(330)의 거리(L)는 50mm 이상을 유지하는 것이 바람직하다. 조사 레이저빔의 직경(d)을 1mm 이하로 하여도 웨이퍼(W)가 빠르게 회전하기 때문에 충분한 세정 속도를 확보 할 수 있다. 보통 세정을 위한 레이저빔 에너지 밀도는 10J/cm2 이하가 바람직하다. 그 이상시 웨이퍼(W)의 모재인 실리콘 자체에 손상을 유발할 수 있다. 오염 물질에 조사되는 레이저빔 펄스 수는 동일 위치에서 보통 10 펄스 이하가 바람직하다. 10 펄스 이상 시 열적 누적에 의해 웨이퍼 실리콘 모재의 손상을 유발할 수도 있다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 제6 실시예에 따른 웨이퍼 에지 세정 장치는 회전하는 웨이퍼(W) 에지에 레이저빔을 조사하는 레이저빔 조사유닛(300)을 포함하되, 상기 레이저빔 조사유닛(300)은, 웨이퍼(W) 에지에 대한 세정 속도를 높이기 위해, 하나의 레이저 발생부(310)에서 발생한 레이저빔을 2개의 레이저빔으로 분기하는 빔분할부를 빔전송부(320)의 일부로 포함한다. 또한 상기 레이저빔 조사유닛(300)은 분기된 2개의 레이저빔을 웨이퍼(W) 에지에 조사하는 2개의 레이저빔 조사부(330, 330)를 포함한다. 또한, 상기 빔분할부는 레이저빔을 반반으로 분리하는 빔분할기(beam splitter)(321)와, 분리된 반의 레이저빔을 이동시키는 반사미러(322)와, 분할된 레이저빔을 광섬유(325)에 집속시키기 위한 레이저빔 커플링부(323)을 포함한다. 이렇게 분리된 레이저빔은 광전송부(320)의 광섬유(325)를 통해 2개의 레이저빔 조사부(330, 330)로 전달되며, 2개의 레이저빔 조사부(330)는 서로 대향하는 위치에서 웨이퍼(W) 에지에 레이저빔을 조사한다. 2개의 레이저빔 조사부(330)는, 도시된 것과 같이 배치되어 레이저빔을 조사할 경우, 오직 90도만의 회전을 통해 웨이퍼(W) 에지에 대한 세정을 동시에 수행하며, 이를 통해, 웨이퍼(W) 에지에 대한 세정 속도를 2배로 늘릴 수 있다. 또한, 레이저 발생부에서 발생한 레이저빔을 2개로 분기하여 이용함으로써 2개의 레이저 장치를 구매하지 않아도 되어 비용이 크게 절감된다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 제7 실시예에 따른 웨이퍼 에지 세정장치는, 광섬유를 이용한 레이저 전송부 대신에, 광섬유 없이 복수의 반사미러(322, 322a, 322b)를 이용하여 레이저빔을 전송하는 레이저빔 전송부(320')를 포함한다. 레이저 전송부(320')의 전단 측에는 빔분할기(321)가 배치되어 하나의 레이저 발생부(310)에서 발생한 레이저빔을 2개의 레이저빔으로 분할한다. 그리고, 복수의 반사미러(322, 322a, 322b)는 2개의 레이저빔을 2개의 레이저 조사부(330)에 각각 전송한다. 도시된 바에 따르면, 한 그룹의 반사미러(322, 322a)들이 분기된 하나의 레이저빔 전송에 참여하고, 다른 반사미러(322b)가 분기된 다른 레이저빔의 전송에 참여한다. 도 14에 도시된 방식은 간단히 장치를 구성할 수 있으나 레이저빔 전송을 위한 반사 미러들의 정밀한 정렬이 요구된다.
전술한 것과 같이 액체막과 레이저빔을 이용하는 본 발명의 여러 실시예들에 따른 웨이퍼 에지 세정장치는, 기존 화학적 습식 세정 방법, 플라즈마 세정 방법 및 기존 레이저 세정 방법과 비교해, 웨이퍼 표면이 손상 없고, 세정 공정 중 재오염 발생 없이, 웨이퍼 에지 영역만을 국부적으로 빠르게 세정 할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 여러 실시예들에 따른 레이저 세정 방법 및 장치는, 레이저빔을 이용하여 웨이퍼의 배면 및/또는 에지에 존재하는 고착성 이물을 효율적으로 그리고 신속하게 제거할 수 있어 다음과 같은 공정에 이용될 수 있다..
a. 웨이퍼를 이용한 반도체 제조 공정
b. 정밀 노광 공정이 필요한 미세 패턴 제조 공정
더 나아가, 본 발명은 웨이퍼 기판은 물론이고 다른 기판, 특히, 유리 기판의 배면 및 에지 세정에 적용될 수 있다. 유리 기판의 배면 및 에지 세정은 다음과 같은 공정에 이용될 수 있다.
c. LCD, OLED를 포함한 평판 디스플레이 제조 공정
d. 터치 패널 제조 공정
e. 정밀 유리 기판 표면의 이물 제거 공정

Claims (27)

  1. 웨이퍼 배면의 이물을 레이저 빔으로 제거하는 웨이퍼 배면 세정 장치로서,
    상기 웨이퍼 배면의 외곽부가 노출된 상태로 상기 웨이퍼를 회전시키는 회전 유닛; 및
    상기 웨이퍼 배면의 외곽부에 펄스파 레이저빔을 조사하며, 상기 회전 유닛의 회전에 따라 상기 펄스파 레이저빔의 조사 위치를 변경시키면서 조사하는 레이저빔 조사 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 배면 세정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 회전 유닛은 샤프트 선단의 고정척으로 상기 웨이퍼 배면의 중심부를 고정시켜 상기 샤프트 회전에 의해 상기 웨이퍼를 회전시키며, 상기 고정척의 면적은 상기 웨이퍼 배면의 외곽부 노출을 위해 상기 웨이퍼 배면의 면적보다 작은 것을 특징으로 하는 웨이퍼 배면 세정 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 회전 유닛은 상기 웨이퍼의 에지부(edge part)를 지지한 상태로 자체 회전에 의해 상기 웨이퍼를 회전시키는 지지 엘리먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 배면 세정 장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 펄스파 레이저빔의 레이저 펄스폭은 1msecond 이하이고, 상기 펄스파 레이저빔은 파장 200 ~ 800nm의 자외선/가시광선 영역의 레이저빔이며, 상기 레이저빔 펄스당 에너지 밀도는 5J/cm2 이하인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 배면 세정 장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 레이저빔 조사 유닛은 레이저를 발생시키는 레이저 발생부와, 상기 레이저 발생부에서 발생된 레이저를 전송하는 광전송부와, 복수의 렌즈를 포함하고 상기 광전송부를 통해 전송된 레이저를 포커싱하여 상기 웨이퍼 배면의 외곽부로 조사하는 레이저빔 조사부를 포함하며, 상기 광전송부는 광섬유인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 배면 세정 장치.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 레이저빔 조사부는 상기 웨이퍼 배면의 외곽부에 조사되는 레이저빔의 직경을 변화시키기 위해 조준 렌즈와 조사 렌즈를 사용하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 배면 세정 장치.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 웨이퍼 배면에 액체를 분사하여, 상기 레이저 빔 조사에 의해 상기 웨이퍼 배면으로부터 분리된 이물을 제거하는 액체 분사유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 배면 세정장치.
  8. 웨이퍼 세정 시스템에 있어서,
    웨이퍼 캐리어가 안착되는 웨이퍼 로드 포트부와;
    상기 웨이퍼 캐리어로부터 웨이퍼를 꺼내 이송시키는 웨이퍼 이송 로봇이 구비된 웨이퍼 이송부와;
    상기 웨이퍼 이송 로봇으로부터 웨이퍼를 받아 세정 처리하는 세정부를 포함하며,
    상기 세정부는, 레이저로 웨이퍼의 배면을 세정하는 하나 이상의 레이저 세정 모듈과, 상기 레이저 세정 모듈에서 세정된 웨이퍼를 습식 세정하는 습식 세정 모듈과, 상기 레이저 세정 모듈 및 상기 습식 세정 모듈에 대하여 웨이퍼를 로딩/언로딩하기 위한 웨이퍼 분배유닛을 포함하며, 상기 레이저 세정 모듈은 적어도 상기 웨이퍼 배면의 외곽부가 노출된 상태로 상기 웨이퍼를 회전시키는 회전 유닛과,상기 웨이퍼 배면의 외곽부에 펄스파 레이저빔을 조사하며, 상기 회전 유닛의 회전에 따라 상기 펄스파 레이저빔의 조사 위치를 변경시키면서 조사하는 레이저빔 조사 유닛과, 상기 웨이퍼 배면에 액체를 분사하여 상기 레이저빔의 조사에 의해 상기 웨이퍼 배면으로부터 분리된 이물을 제거하는 액체 분사유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 시스템.
  9. 웨이퍼의 배면을 레이저로 세정하는 레이저 세정 단계와;
    상기 레이저 세정 단계을 마친 웨이퍼를 습식 세정하는 습식 세정 단계와;
    상기 습식 세정 단계를 마친 웨이퍼를 린스 및 건조하는 단계를 포함하며,
    상기 레이저 세정 단계는, 적어도 상기 웨이퍼 배면의 외곽부가 노출된 상태로 상기 웨이퍼를 회전시키는 단계와, 상기 웨이퍼의 회전 결과로 상기 웨이퍼 배면에 대한 레이저 빔 조사 위치가 변경될 때 상기 웨이퍼 배면에 레이저 빔을 조사하는 단계와, 상기 웨이퍼의 배면에 액체를 분사하여, 상기 레이저 빔의 조사에 의해 상기 웨이퍼 배면에서 분리된 이물을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 배면 세정 방법.
  10. 웨이퍼 배면의 이물을 레이저 빔으로 제거하는 웨이퍼 배면 건식 세정장치로서,
    펄스폭(pulse width) 1 msecond 이하의 펄스파 레이저 빔을 발생시키는 레이저 빔 발생부;
    상기 펄스파 레이저 빔을 전송하는 레이저 빔 전송부;
    상기 레이저 빔 전송부를 통해 전송받은 펄스파 레이저 빔을 조사하는 레이저 빔 조사부; 및
    상기 웨이퍼의 정면이 위로 향하고 상기 웨이퍼의 배면이 아래로 향하도록 상기 웨이퍼를 지지하되, 상기 웨이퍼의 배면 세정 영역이 상기 레이저 빔 조사부로부터 조사되는 펄스파 레이저 빔에 노출되는 것을 허용하는 웨이퍼 지지부를 포함하는 웨이퍼 배면 건식 세정장치.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 펄스파 레이저 빔은 300~750nm 파장 및 1mJ 이상의 펄스 에너지를 가지며, 동일 조사 위치에 대하여 10 이하의 펄스 수로 조사되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 배면 건식 세정장치.
  12. 청구항 10에 있어서, 상기 레이저 빔 전송부는 멀티모드(multi-mode) 광섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 배면 건식 세정장치.
  13. 청구항 10에 있어서, 상기 레이저 빔 조사부는, 상기 웨이퍼의 배면에 조사되는 레이저 빔의 단면 크기를 변화시키도록, 조준렌즈와 조사렌즈를 포함하고, 상기 조사 렌즈는 상기 웨이퍼의 배면으로부터 50mm 이상 이격되어 유지되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 배면 건식 세정장치.
  14. 청구항 10에 있어서, 상기 웨이퍼 지지부는 상기 웨이퍼의 가장자리를 잡아 고정하는 고정클램프를 포함하고, 상기 고정클램프와 연결된 스테이지가 상기 웨이퍼를 X-Y 이송 및 회전시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 배면 건식 세정장치.
  15. 청구항 10에 있어서, 노광장비 및 웨이퍼 배면 파티클 검사장비로부터 웨이퍼 배면의 이물 위치 정보를 획득하는 컨트롤러를 더 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 이물 위치 정보를 기반으로 상기 웨이퍼 지지부와 상기 레이저 빔 조사부 간의 상대 이동을 제어하여, 상기 펄스파 레이저 빔이 상기 이물 위치에 국부적으로 조사되게 하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 배면 건식 세정장치.
  16. 청구항 10에 있어서, 상기 웨이퍼 배면 부근에 이동 가능하게 배치된 집진부를 더 포함하고, 상기 집진부는 상기 펄스파 레이저 빔에 의한 이물 세정 중 발생한 분진을 포집하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 배면 건식 세정장치.
  17. 웨이퍼 배면의 이물을 레이저 빔으로 제거하는 웨이퍼 배면 건식 세정방법으로서,
    웨이퍼의 배면이 노출되도록 상기 웨이퍼를 지지하는 단계;
    레이저 빔 발생부를 이용하여 펄스폭(pulse width) 1 msecond 이하의 펄스파 레이저 빔을 발생시키는 단계; 및
    레이저 빔 조사부를 이용하여 상기 웨이퍼 배면에 상기 펄스파 레이저 빔을 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 배면 건식 세정방법.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 펄스파 레이저 빔은 300~750nm 파장 및 1mJ 이상의 펄스 에너지를 가지며, 동일 조사 위치에 대하여 10 이하의 펄스 수로 조사되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 배면 건식 세정방법.
  19. 청구항 17에 있어서, 상기 웨이퍼 배면에 대한 상기 펄스파 레이저 빔의 조사위치를 결정하는 단계와, 상기 결정된 조사 위치에 따라 상기 웨이퍼 또는 레이저 빔 조사부를 이동시키는 단계를 더 포함하되, 상기 레이저 빔의 조사 위치는 노광장비 또는 웨이퍼 배면 파티클 검사장비로 얻은 웨이퍼 배면의 이물 위치 정보에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 배면 건식 세정방법.
  20. 웨이퍼 에지 세정 장치로서,
    웨이퍼의 표면에 액체막이 형성되도록 액체를 분사하는 액체 분사유닛;
    상기 액체막이 웨이퍼 에지까지 확장되도록 웨이퍼를 회전시키는 웨이퍼 회전유닛; 및
    웨이퍼 에지에 고착된 오염 물질과 반응시켜 제거하기 위해, 레이저빔을 상기 액체막을 투과하여 웨이퍼 에지에 고착된 오염 물질에 조사하는 레이저빔 조사유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 에지 세정 장치.
  21. 청구항 20에 있어서, 상기 웨이퍼 회전유닛은 웨이퍼의 외곽부의 일부를 지지하여 회전시키기 위한 복수의 회전자를 포함하며, 상기 복수의 회전자는 웨이퍼의 외곽부의 일부와 접촉하면서 웨이퍼를 회전시키는 능동 회전자와, 상기 능동 회전자와 다른 위치에서 웨이퍼의 외곽부의 일부와 접촉하고 상기 능동 회전자 및 웨이퍼의 회전에 따라 함께 회전하는 수동 회전자를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 에지 세정 장치.
  22. 청구항 20에 있어서, 상기 액체 분사유닛은 웨이퍼에 초순수(deionized water)를 공급하기 위한 액체 공급부와, 웨이퍼 상에 상기 초순수를 직접 분사하기 위한 액체 분사 노즐부를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 에지 세정 장치.
  23. 청구항 20에 있어서, 상기 레이저빔 조사유닛은 레이저를 발진시키는 레이저 발생부와, 발진된 레이저를 전송하도록 광섬유로 이루어진 레이저 전송부와, 상기 레이저 전송부로부터 전송받아 상기 액체막을 투과하여 웨이퍼 에지에 고착된 오염 물질에 레이저빔을 조사하기 위한 레이저빔 조사부를 포함하며, 상기 레이저빔 조사부는, 상기 레이저 전송부의 끝단에서 퍼져나가는 레이저빔을 평행하게 만들기 위한 조준렌즈(collimation lens)와, 웨이퍼 에지에 레이저빔을 집중시켜 조사하기 위한 조사렌즈(projection lens)를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 에지 세정 장치.
  24. 청구항 20에 있어서, 상기 레이저빔 조사유닛은 1 msecond 이하의 펄스폭(pulse width)을 갖는 레이저빔을 조사하되 상기 레이저 빔은 200~2000nm 파장과 10J/cm2 이하의 펄스당 에너지 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 에지 세정 장치.
  25. 청구항 20에 있어서, 상기 레이저빔 조사유닛은, 2개의 분기된 레이저빔을 웨이퍼 에지에 고착된 오염 물질에 조사하도록, 레이저 발생부에서 발생한 레이저를 반반으로 분할하는 빔분할기와, 분할된 레이저빔을 반사시키는 반사미러와 분할된 레이저빔을 광섬유에 집속시키는 커플링부 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 에지 세정 장치.
  26. 청구항 20 내지 청구항 25 중 어느 한 항에 따른 웨이퍼 에지 세정 장치를 이용한 웨이퍼 에지 세정 방법으로서,
    상기 액체 분사유닛을 이용하여 상기 웨이퍼의 표면에 액체를 분사해 상기 웨이퍼의 표면에 액체막을 형성하고;
    상기 웨이퍼 회전유닛을 이용하여 상기 웨이퍼를 회전시켜 상기 액체막이 상기 웨이퍼 에지까지 확장되도록 하고;
    상기 레이저빔 조사유닛을 이용하여 하나 이상의 레이저빔을 상기 액체막을 투과하여 웨이퍼 에지에 고착된 오염 물질에 조사하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 에지 세정 방법.
  27. 웨이퍼 에지 세정 방법으로서,
    웨이퍼의 표면에 액체막을 형성하고;
    상기 웨이퍼를 회전시켜 액체막을 웨이퍼 에지까지 확장시키고;
    웨이퍼 에지에 대하여 액체막을 투과하도록 레이저빔을 조사하여 웨이퍼 지에 고착된 오염 물질을 세정하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 에지 세정 방법.
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