KR100895857B1

KR100895857B1 - 웨이퍼 세정 장치 및 이의 세정 방법

Info

Publication number: KR100895857B1
Application number: KR1020070099680A
Authority: KR
Inventors: 정영주; 김붕
Original assignee: 세메스 주식회사
Priority date: 2007-10-04
Filing date: 2007-10-04
Publication date: 2009-05-06
Anticipated expiration: 2027-10-04
Also published as: KR20090034468A

Abstract

웨이퍼 세정 장치 및 이의 세정 방법에서, 웨이퍼는 척에 안착되고, 척에 안착된 웨이퍼 전면으로는 노즐을 통해 세정액이 공급된다. 진동자는 웨이퍼 전면으로 초음파를 발생시켜 웨이퍼 전면에 공급된 세정액을 진동시킨다. 구동 유닛은 진동자에 연결되어 진동자를 웨이퍼 상부에서 이동시키는 이동암, 이동암을 구동시키는 구동 모터 및 구동 모터와 이동암 사이에 구비되어 이동암을 지지하는 지지축으로 이루어진다. 변위 센서부는 구동 유닛에 구비되어 이동암과의 이격 거리를 센싱하여 웨이퍼의 전면에 대한 진동자의 기울임을 측정한다. 따라서, 진동자의 위치가 틀어짐으로 인해서 웨이퍼가 파손되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

웨이퍼, 세정, 진동자, 변위 센서

Description

웨이퍼 세정 장치 및 이의 세정 방법{WAFER CLEANING DEVICE AND METHOD OF CLEANING THE SAME}

본 발명은 웨이퍼 세정 장치 및 이의 세정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공정 사고를 미연에 방지할 수 있는 웨이퍼 세정 장치 및 이의 세정 방법에 관한 것이다.

반도체 제조 공정에서 반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라서 관리해야 할 파티클 수준도 보다 엄격해지고 있다. 따라서 세정 공정은 매우 중요하며, 파티클이 웨이퍼로부터 제거되지 않으면, 회로의 오동작을 야기하거나 동작 불능을 야기할 수 있어 수율이 저하된다.

웨이퍼 상의 파티클을 제거하는 대표적인 방법은 약액을 사용하여 화학적으로 표면을 처리하는 방법과, 물리적인 힘을 가하여 웨이퍼 상에 흡착되어 있는 파티클을 제거하는 물리적인 방법이 있다. 물리적인 방법의 예로서, 진동자를 이용하는 방식과, 스핀 스크러버(spin scrubber)의 브러쉬(brush)의 마찰력을 이용하는 방식 등이 있다.

진동자를 이용하는 방식은 초음파(또는 마이크로웨이브)를 발생하는 진동자 를 웨이퍼 전면에 위치시키고, 웨이퍼 전면에 공급된 세정액(예를 들어, 초순수 등)으로 초음파를 발생시키고 진동자를 웨이퍼 상부에서 왕복 이동하여 세정액을 진동시킴으로써, 진동된 세정액을 통해 웨이퍼 전면을 세정한다.

이러한 진동자를 이용하는 종래기술의 웨이퍼 세정 장치는 진동자와 웨이퍼의 이격거리가 정상 범위내에 존재하도록 초기 셋업되지만, 공정이 시작되어 진동이 이루어지면, 초기 셋업과는 다르게 진동자가 틀어지는 현상이 발생한다. 즉, 웨이퍼 전면에 대해서 진동자가 기울어지게 되고, 그 결과 진동자에 의한 웨이퍼 파손과 같은 공정 사고가 발생한다.

따라서, 본 발명의 목적은 웨이퍼에 대한 진동자의 기울림 정도를 측정하여 공정 사고를 미연에 방지하기 위한 웨이퍼 세정 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 웨이퍼 세정 장치에 적용되는 세정 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 웨이퍼 세정 장치는 웨이퍼가 안착되는 척, 상기 척에 안착된 웨이퍼의 전면으로 세정액을 공급하는 노즐 및 상기 웨이퍼 전면으로 초음파를 발생시켜 상기 웨이퍼 전면에 공급된 상기 세정액을 진동시키는 진동자를 포함한다. 웨이퍼 세정 장치는 구동 유닛 및 변위 센서부를 구비한다. 구동 유닛은 상기 진동자에 연결되어 상기 진동자를 상기 웨이퍼 상부에서 이동시키는 이동암, 상기 이동암을 구동시키는 구동 모터 및 상기 구동 모터와 상기 이동암 사이에 구비되어 상기 이동암을 지지하는 지지축으로 이루어진다. 변위 센서부는 상기 구동 유닛에 구비되어 상기 이동암과의 이격 거리를 센싱하여 상기 웨이퍼 전면에 대한 상기 진동자의 기울임을 측정한다.

본 발명의 일 예로, 상기 변위 센서부는 상기 구동 모터의 상면에서 상기 지지축과 나란하게 연장되고, 상기 이동암과 소정의 간격을 두고 이격된 지지대 및 상기 지지대 상에 구비되어 상기 이동암과의 이격 거리를 센싱하는 변위 센서를 포함한다.

본 발명의 일 예로, 상기 변위 센서는 상기 이동암이 상기 진동자의 이동 경로 상의 선택된 두 지점에서 위치할 때 서로 중첩되는 영역 내에 구비된다. 여기서, 상기 선택된 두 지점 중 하나는 상기 웨이퍼와 상기 진동자가 처음으로 중첩되는 지점이고, 나머지 하나는 상기 웨이퍼의 중심 지점이다.

본 발명에 따른 웨이퍼 세정 장치의 세정 방법에서, 회전하는 척에 웨이퍼가 안착되면, 노즐을 통해 상기 척에 안착된 웨이퍼의 전면 상에 세정액을 공급한다. 진동자를 이용하여 상기 웨이퍼 전면으로 초음파를 발생시켜 상기 웨이퍼 전면에 공급된 상기 세정액을 진동시킨다. 상기 웨이퍼의 전면에 대한 상기 진동자의 기울임을 측정한다.

본 발명의 일 예로, 상기 진동자의 기울임을 측정하기 위하여 변위 센서를 이용하여 상기 진동자를 이동시키는 이동암과의 이격거리를 센싱한다. 여기서, 상기 변위 센서는 상기 진동자가 상기 웨이퍼와 처음으로 중첩되는 지점에서부터 상기 웨이퍼의 중심 지점까지 이동하는 동안 상기 이동암과의 이격거리를 센싱한다.

이와 같은 웨이퍼 세정 장치 및 이의 세정 방법에 따르면, 이동암과의 이격거리를 센싱하는 변위센서를 구동 모터 상에 구비함으로써, 웨이퍼 전면에 대한 진동자의 기울임을 판단하여 진동자에 의한 웨이퍼의 파손을 방지할 수 있고, 그 결과 공정 사고를 미연에 방지할 수 있다.

본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼 세정 장치의 측면도이다.

도 1을 참조하면, 웨이퍼 세정 장치(100)는 웨이퍼(10)가 안착되는 척(110)과, 척(110)에 안착된 웨이퍼(10)의 전면을 세정하기 위한 노즐(120) 및 척(110)을 구동(회전)시키는 제1 구동 유닛(130)을 포함한다.

척(110)은 안착된 웨이퍼(10)를 세정하기 위하여, 하단부에 구비되는 구동 장치(예를 들어, 모터 등)(130)에 의해 회전된다. 척(110) 상부에는 웨이퍼를 지지하기 위한 지지핀(111)이 구비된다. 노즐(120)은 세정액 공급원(미도시)으로부터 세정액(예를 들어, 초순수 등)을 공급받아서 웨이퍼(10) 전면으로 세정액을 공급한다. 상기 노즐(120)은 바(bar) 타입으로 구비된다.

웨이퍼 세정 장치(100)는 웨이퍼(10) 전면에 공급된 세정액을 진동시키기 위해 웨이퍼(10) 전면에 공급된 세정액으로 초음파(또는 마이크로웨이브 등)를 발생하는 진동자(140) 및 상기 진동자(140)를 구동시키는 제2 구동 유닛(150)을 포함한다. 진동자(140)는 웨이퍼(10) 전면과 약 1.0mm 내지 1.5mm 간격을 유지한 채 웨이퍼(10) 상부에서 왕복 이동한다. 따라서, 진동자(140)는 웨이퍼(10) 전면에 공급된 세정액을 초음파로 진동시켜서 파티클을 웨이퍼(10) 전면으로부터 떨어지게 하여 세정한다. 본 발명의 일 예로, 도 1에서는 진동자(140)와 노즐(120)이 별개로 구비된 것을 도시하였으나, 진동자(140)와 노즐(120)은 하나의 부재로 이루어질 수도 있다.

상기 제2 구동 유닛(150)은 진동자(140)에 결합되어 진동자(140)를 이동시키는 이동암(151), 상기 이동암(151)을 구동시키는 구동모터(152) 및 이동암(151)과 구동모터(152) 사이에 구비되어 이동암(151)을 지지하는 지지축(153)을 포함한다.

이동암(151)은 웨이퍼(10)와 평행하게 연장된 바(bar) 형태로 이루어지고, 이동암(151)의 일단부가 진동자(140)와 결합되어, 이동암(151)은 공정시 진동자(140)를 웨이퍼(10) 상부에서 왕복 이동시키는 역할을 수행한다. 구동모터(152)는 공정시 이동암(151)을 이동시키는 동력을 이동암(151)으로 제공하고, 지지축(153)은 일단이 이동암(151)과 연결되고, 타단이 구동모터(152)와 연결된다. 지지축(153)은 구동모터(152)의 작동에 의해 동작하여 이동암(151)을 이동시킨다. 지지축(153)과 이동암(151)은 구동 모터(152)에 의해 서로 유기적으로 동작하여 진동자(140)를 직선 및 회전 운동시킨다.

웨이퍼 세정 장치(100)는 구동모터(152) 상에 구비되고, 상기 이동암(151)과의 이격 거리를 센싱하여 상기 웨이퍼(10) 전면에 대한 상기 진동자(140)의 기울임을 측정하는 변위 센서부(160)를 더 구비한다. 상기 변위 센서부(160)는 상기 구동 모터(152)의 상면에서 상기 지지축(153)과 나란하게 연장되고, 상기 이동암(151)과 소정의 간격을 두고 이격된 지지대(161) 및 상기 지지대(161) 상에 구비되어 상기 이동암(151)과의 이격 거리를 센싱하는 변위 센서(162)로 이루어진다.

상기 지지대(161)는 변위 센서(162)를 이동암(151) 근처에 설치하여 변위 센서(162)의 감도를 높이기 위하여 구비된다. 셋업(set-up) 상태에 변위 센서(162)는 이동암(151)과 기 설정된 절대 이격거리를 갖도록 설치되고, 이후 공정이 시작되면, 변위 센서(162)는 이동암(151)과의 이격거리를 센싱한다.

진동자(140)의 진동시 진동자(140)가 웨이퍼(10) 전면에 대해서 기울어질 수 있는데, 기울어짐이 발생하면 이동암(151)과 변위 센서(162)의 이격거리가 변화된다. 따라서, 변위 센서(162)에 의해서 센싱된 이격거리를 이용하여 진동자(140)의 웨이퍼(10) 전면에 대한 기울임을 판단할 수 있다. 그 결과, 센싱된 이격거리가 기 설정된 정상 범위 내에 존재하는지를 판단하여 진동자(140)의 기울임에 의한 웨이퍼(10) 파손 등과 같은 공정 사고를 미연에 방지할 수 있다.

한편, 웨이퍼 세정 장치(100)는 변위 센서부(160)로부터 센싱된 이격거리를 입력받아서 절대 이격거리와 비교하여 사용자가 모니터링할 수 있도록 표시하는 표시부(미도시)를 더 구비할 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 웨이퍼, 진동자 및 이동암을 나타낸 평면도이다.

도 2를 참조하면, 일단부에서 진동자(140)와 결합된 이동암(151)은 공정 시작 전에는 웨이퍼(10)의 상부가 아닌 웨이퍼(10) 바깥에 대기하고 있다가, 공정이 시작되면, 웨이퍼(10) 상부로 이동한다. 이동암(151)이 이동을 시작하여 진동자(140)와 웨이퍼(10)가 처음으로 중첩되는 지점을 제1 지점(P1)으로 정의하고, 웨이퍼(10)의 중심 지점을 제2 지점(P2)이라고 정의한다. 진동자(140)는 이동암(151) 에 의해서 제1 지점(P1)으로부터 제2 지점(P2)까지 이동하면서 웨이퍼(10) 전면에 공급된 세정액으로 초음파를 발생하여 상기한 세정액을 진동시킨다.

여기서, 변위 센서(162)는 진동자(140)가 제1 지점(P1)에 있을 때의 이동암(151)과 진동자(140)가 제2 지점(P2)에 있을 때의 이동암(151)의 중첩 영역에 구비된다.

따라서, 변위 센서(162)는 진동자(140)가 제1 지점(P1)으로부터 제2 지점(P2)까지 이동할 때 이동암(151)과 계속해서 마주할 수 있다. 그 결과, 진동자(140)가 제1 지점(P1)으로부터 제2 지점(P2)까지 이동하는 동안 상기한 변위 센서(162)는 이동암(151)과의 이격거리를 계속해서 센싱할 수 있다. 이로써, 공정 시에 진동에 의해서 발생할 수 있는 진동자(140)와 웨이퍼(10) 사이의 기울임을 판단할 수 있고, 그 결과 웨이퍼(10)의 손상과 같은 공정 사고를 미연에 방지할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치의 세정 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 1 및 도 3을 참조하면, 회전하는 척(110)에 웨이퍼(10)가 안착되면, 척(110)에 안착된 웨이퍼(10)의 전면 상에 구비된 노즐(120)을 통해 웨이퍼(10) 전면으로 세정액이 공급된다(S210).

이후, 진동자(140)를 이용하여 웨이퍼(10) 전면으로 초음파를 발생시켜 웨이퍼(10) 전면에 공급된 세정액을 진동시킨다(S220). 진동자(140)는 웨이퍼(10) 상에서 이동하면서 세정액을 진동시킨다.

진동자(140)가 이동할 때 변위 센서(162)는 진동자(140)에 연결된 이동암(151)과의 이격거리를 센싱하고, 센싱된 이격거리의 정보를 이용하여 웨이퍼(10) 전면에 대한 진동자(140)의 기울임을 측정한다(S230).

여기서, 진동자(140)의 기울임을 측정하기 위하여 변위 센서(162)는 진동자(140)가 제1 지점(P1)에 있을 때의 이동암(151)과 진동자(140)가 제2 지점(P2)에 있을 때의 이동암(151)의 중첩 영역에 구비된다.

따라서, 변위 센서(162)는 진동자(140)가 제1 지점(P1)으로부터 제2 지점(P2)까지 이동할 때 이동암(151)과 계속해서 마주하게 되고, 진동자(140)가 제1 지점(P1)으로부터 제2 지점(P2)까지 이동하는 동안 이동암(151)과의 이격거리를 계속해서 센싱할 수 있다. 이로써, 공정 시에 진동에 의해서 발생할 수 있는 진동자(140)와 웨이퍼(10) 사이의 기울임을 판단할 수 있고, 그 결과 웨이퍼(10)의 파손과 같은 공정 사고를 미연에 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치의 측면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 웨이퍼 100 : 웨이퍼 세정 장치

110 : 척 120 : 노즐

130 : 제1 구동유닛 140 : 진동자

150 : 제2 구동유닛 151 : 이동암

152 : 구동모터 153 : 지지축

160 : 변위 센서부 161 : 지지대

162: 변위 센서

Claims

웨이퍼가 안착되는 척;

상기 척에 안착된 웨이퍼의 전면으로 세정액을 공급하는 노즐;

상기 웨이퍼 전면으로 초음파를 발생시켜 상기 웨이퍼 전면에 공급된 상기 세정액을 진동시키는 진동자;

상기 진동자에 연결되어 상기 진동자를 상기 웨이퍼 상부에서 이동시키는 이동암, 상기 이동암을 구동시키는 구동 모터 및 상기 구동 모터와 상기 이동암 사이에 구비되어 상기 이동암을 지지하는 지지축을 포함하는 구동 유닛; 및

상기 구동 유닛에 구비되어 상기 이동암과의 이격 거리를 센싱하여 상기 웨이퍼 전면에 대한 상기 진동자의 기울임을 측정하는 변위 센서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
제1항에 있어서, 상기 변위 센서부는,

상기 구동 모터의 상면에서 상기 지지축과 나란하게 연장되고, 상기 이동암과 소정의 간격을 두고 이격된 지지대; 및

상기 지지대 상에 구비되어 상기 이동암과의 이격 거리를 센싱하는 변위 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
제2항에 있어서, 상기 변위 센서는 상기 이동암이 상기 진동자의 이동 경로 상의 선택된 두 지점에서 위치할 때 서로 중첩되는 영역 내에 구비되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
제3항에 있어서, 상기 선택된 두 지점 중 하나는 상기 진동자의 이동시 상기 웨이퍼와 상기 진동자가 처음으로 중첩되는 지점이고, 나머지 하나는 상기 웨이퍼의 중심 지점인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
삭제
회전하는 척에 안착된 웨이퍼를 세정하는 웨이퍼 세정 장치의 세정 방법에서,

노즐을 통해 상기 척에 안착된 웨이퍼의 전면 상에 세정액을 공급하는 단계;

진동자를 이용하여 상기 웨이퍼 전면으로 초음파를 발생시켜 상기 웨이퍼 전면에 공급된 상기 세정액을 진동시키는 단계; 및

상기 웨이퍼의 전면에 대한 상기 진동자의 기울임을 측정하는 단계를 포함하되;

상기 진동자의 기울임을 측정하는 단계는,

변위 센서를 이용하여 상기 진동자를 이동시키는 이동암과의 이격거리를 센싱하는 단계를 포함하는 웨이퍼 세정 장치의 세정 방법.
제6항에 있어서, 상기 변위 센서는 상기 진동자가 상기 웨이퍼와 처음으로 중첩되는 지점에서부터 상기 웨이퍼의 중심 지점까지 이동하는 동안 상기 이동암과의 이격거리를 센싱하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치의 세정 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 노즐과 상기 진동자는 별개로 구비되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 진동자는 일단이 상기 이동암과 결합되고, 타단이 상기 웨이퍼 전면과 평행한 하부면을 갖는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.