KR0144949B1 - 웨이퍼 카세트 및 이를 사용한 세정장치 - Google Patents

웨이퍼 카세트 및 이를 사용한 세정장치

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KR0144949B1 KR1019940018076A KR19940018076A KR0144949B1 KR 0144949 B1 KR0144949 B1 KR 0144949B1 KR 1019940018076 A KR1019940018076 A KR 1019940018076A KR 19940018076 A KR19940018076 A KR 19940018076A KR 0144949 B1 KR0144949 B1 KR 0144949B1
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Abstract

유리배스내에서 음파의 전달이 균일하게 기판에 전달되는 웨이퍼 카세트 및 이를 사용하는 세정장치에 관하여 개시한다. 본 발명의 웨이퍼 카세트는 웨이퍼 받침반의 전부에 음파의 전달이 균일하게 되도록 개구부가 형성되어 있다. 또한, 본 발명에 의한 카세트를 사용한 세정장치는 저면에 음파를 발진시키는 진동판과, 상기 진동판의 상부에 위치하는 싱크대와, 상기 싱크대의 바닥과 이격되어 그 내부에 위치하고, 웨이퍼 카세트가 놓여지게 되는 유리 배스와, 상기 유리 배스의 하부에서 세정액을 공급하는 복수개의 공급 배관부와 상기 싱크대의 밑면에 상기 진동판을 사이에 두고 상기 공급배관부와 대향한 일측에 위치하여, 상기 유리배스에서 넘쳐 흐르는 세정액을 배출하는 배수 배관부를 구비한다. 본 발명에 의하면, 공진 주파수의 이탈방지, 웨이퍼에 균일한 음파전달 및 유리 배스의 하단부에 공기방울이 맺히는 것을 제거하여 음파의 난반사를 억제하기 때문에 기판상의 미립자(particle)의 제거효과를 향상시킬 수 있다.

Description

웨이퍼 카세트 및 이를 사용한 세정장치
제1도는 종래 기술에 의한 초음파 세정장치의 초음파 유도 장치 및 세정액의 흐름을 설명하기 위해 도시한 평면도이다.
제2a도는 상기 제1도에 도시한 초음파 세정장치에서 음파의 흐름을 설명하기 위해 도시한 단면도이다.
제2b도는 종래기술에 의해 사용된 웨이퍼 카세트를 도시한 도면이다.
제3a도 및 제3b도는 상기 제2b도의 웨이퍼 카세트를 지탱해주는 유리판 및 웨이퍼 카세트 지지대를 확대하여 도시한 단면도이다.
제4도는 본 발명에 의한 초음파 세정장치의 초음파 유도 장치 및 세정액의 흐름을 설명하기 위해 도시한 평면도이다.
제5도는 상기 제4도에 도시한 초음파 세정장치에서 음파의 흐름을 설명하기 위해 도시한 단면도이다.
제6도는 본 발명에 사용된 카세트를 도시한 도면이다.
제7a도 및 제7b도는 상기 제6도의 카세트를 지탱해 주는 카세트 지지대를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
본 발명은 반도체 장치의 세정장치에 관한 것으로, 특히 유리 배스 내에서 음파의 전달이 균일하게 기판에 전달되는 웨이퍼 카세트 및 이를 사용하는 세정장치에 관한 것이다.
회로 패턴의 미세화가 계속되고, LSI가 고밀도, 고집적화됨에 따라 미립자(particle)나 금속 불순물등으로 대표되는 미세오염(micro-contamination)이 제품의 수율과 신뢰성에 큰 영향을 미치게 되었다. 이 때문에 초LSI공정의 청정화의 중요성이 한층 높아지고 있다.
각 제조공정에서 웨이퍼에 부착되는 미립자수의 추이를 보면, 초LSI 공정은 그 모두가 미립자(뿐 아니라 각종 오염)의 발생원인이며 전공정에 걸쳐서 Si웨이퍼 표면을 청정하게 보존하는 것이 수율향상의 키포인트가 되고 있다.
미립자 또는 금속불순물 등의 제거는 습식세정공정에 의해 행해지는데, 웨이퍼상의 미립자를 비롯한 금속불순물, 유기오염물질, 표면피막(자연산화막, 흡착분자) 등의 다양한 대상물을 보다 잘 제거하기 위해서, 초LSI프로세스에서는 복수의 세정액에 의한 처리를 조합하여 하나의 세정시스템을 사용하고 있다. 또한, 기판상에 존재하는 미립자등을 보다 잘 제거하기 위하여 음파를 사용하고 있는데, 통상적으로 주파수 대역이 20∼40KHz을 사용하는 울트라 소닛(ultra sonic) 세정장치와 주파수 대역이 600∼1000KHz를 사용하는 메가소닛(mega sonic)세정장치(이하, 초음파 세정장치라 칭함)를 사용한다. 특히 반도체 웨이퍼의 표면세정용 장치로서 미립자의 제거목적으로 사용되어지는 초음파 세정장치는 고주파수를 사용하기 때문에 울트라 소닛 세정장치보다 음파가 강한 지향성을 갖는다.
상기 초음파를 이용하는 초음파 세정장치는 통상적으로 유리 배스의 하단부에 초음파 유도장치를 부착하고, 이를 이용하여 고주파 (600∼1000KHz)를 발진시켜 파장이 작은 음파가 액면에 분리 유도되어 기판에 공포현상(cabitation)을 전달하여 웨이퍼 표면에 있는 미립자들을 제거하도록 되어 있다.
제1도는 종래 기술에 의한 초음파 세정장치의 초음파 유도 장치 및 세정액의 흐름을 설명하기 위해 도시한 평면도이다.
먼저, 초음파 세정장치의 구조를 살펴본다. 싱크대(1)상의 소정영역에 유리 배스(2)가 마련되어 있으며, 상기 유리 배스(2)의 하부의 소정 부분에 진동판(3)이 마련되어 있다. 또한 유리배스(2)에 세정액, 예컨대 순수물이 유출되는 공급배관부(5)가 있으며, 유리배스(2)에서 넘쳐 흐르는 여분의 물이 빠지는 배수배관부(9)가 싱크대(1)에 준비되어 있다. 또한, 참조부호 7은 순수물의 흐름을 나타내며, 공급배관부(5)에서 나온 순수물은 배수 배관부(9)를 통해 초음파 세정장치의 밖으로 빠져 나간다.
다음에, 초음파의 발진 상태를 설명한다. 구체적으로, 상기 진동판(3)의 하부에는 초음파를 유도하는 진동자(도시 안됨)가 있어 상기 진동판(3)에서 고주파(600∼1000KHz)를 발진시켜 파장이 작은 음파가 액면에 분리 유도되어, 기판에 공포현상(cabitation)을 전달하여 웨이퍼 표면에 있는 미립자들을 제거한다. 특히, 초음파가 발진하는 진동판에서 발생하는 열의 억제, 음파의 난반사 및 유리 배스 하부의 공기방울을 제거하기 위하여, 상기 진동판(3)과 유리배스(2) 사이에는 상기 공급배관부(5)를 통해 항상 일정량의 물을 흘려주게 되어 있다.
상기 제1도의 종래의 초음파 세정장치는 진동판(3) 및 배수배관부(9)의 옆에 공급배관부(5)가 있어서, 초음파 세정장치의 물순환이 일정하게 이루어지지 않는다. 이렇게 물순환이 잘 안되면, 진동판(3)에 의한 열의 상승으로 공진 주파수 대역이 틀어지고 유리배스(2)의 하단부에 공기방울이 맺혀 음파의 전달을 방해하기 때문에 기판상의 미립자(particle)의 제거효과가 떨어지는 문제점이 있다.
제2a도는 상기 제1도에 도시한 초음파 세정장치에서 음파의 흐름을 설명하기 위해 도시한 단면도이고, 제2b도는 종래기술에 의해 사용된 웨이퍼 카세트를 도시한 도면이다.
먼저, 제2b도에 도시한 웨이퍼 카세트를 설명한다. 제2b도에서, 사각기둥 형태로 내부에 다수의 반도체 웨이퍼를 탑재할 수 있도록 되어 있으며, 상기 사각기둥의 제1면(23)과 그에 대응되는 제2면(25)은 상단부로부터 하단부로 일정한 부분까지는 평평하게 되어 있으며, 그 나머지 부분(밑부분)은 일정각도로 경사지게 되어 있다.
다음에, 상기 제2b도에 도시한 웨이퍼 카세트를 가지고 세정할 때 음파의 흐름을 제2a도를 참조하여 상세히 설명한다.
제2a도에서, 구체적으로 참조부호 1, 2 및 13은 각각 순수물이 포함된 싱크대, 순수물이 포함된 유리배스 및 웨이퍼(17)가 장착되는 웨이퍼 카세트(테플론 캐리어)를 나타내며, 참조부호 11 및 15는 각각 초음파가 발진하는 진동자 및 초음파의 흐름을 나타낸다. 또한, 참조부호 19와 21은 각각 유리 배스내에서 웨이퍼 카세트를 지탱해 주는 유리판 및 카세트 지지대를 나타낸다.
상기 제2b도에 도시한 웨이퍼 카세트를 사용한 상기 제2a도의 초음파의 진행방향은 웨이퍼 카세트의 하단부(제2b도의 27)가 막히어 있어서 제2도의 a 및 b로 도시한 부분에 초음파가 전달되지 않아 웨이퍼에 전체적으로 존재하는 미립자의 제거에 어려움이 많다.
제3a도 및 제3b도는 상기 제2b도의 웨이퍼 카세트를 지탱해 주는 유리판 및 웨이퍼 카세트 지지대를 확대하여 도시한 단면도이다.
먼저, 참조부호 19 및 21은 각각 세트를 지탱해주는 유리판 및 웨이퍼 카세트를 나타내며, 참조부호 2는 유리 배스를 나타낸다. 상기 제3a도 및 제3b도에 도시한 종래의 초음파 세정장치는 유리 배스내에서 웨이퍼 카세트를 지탱해 주는 유리판의 사용으로 인하여 유리판의 하단부에 공기방울(29)이 맺힌다. 상기 공기방울은 초음파의 난반사 및 음파전달의 방해를 일으키기 때문에 균일한 세정을 할 수 없다.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유리배스 내에서 음파의 전달이 균일하게 기판에 전달되는 웨이퍼 카세트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 웨이퍼 카세트를 사용하여 웨이퍼 표면의 미립자를 효율적으로 제거할 수 있는 세정장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 웨이퍼의 하부 양측을 받쳐주고 소정간격을 두고 이격되어 그 사이에 제1개구부가 마련된 두 개의 웨이퍼 받침판과 상기 웨이퍼 받침판에 지지되고 웨이퍼를 에워싸는 측벽을 갖는 웨이퍼 카세트에 있어서, 상기 웨이퍼 받침판의 전부에 음파의 전달이 균일하게 되도록 제2개구부가 형성되어 있고, 상기 웨이퍼 받침판은 상기 측벽과 소정각도로 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 카세트를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 저면에 음파를 발진시키는 진동판; 상기 진동판의 상부에 위치하는 싱크대; 상기 싱크대의 바닥과 이격되어 그 내부에 위치하고, 웨이퍼 카세트가 놓여지게 되는 유리 배스; 상기 유리 배스의 하부에서 세정액을 공급하는 복수개의 공급 배관부; 및 상기 싱크대의 밑면에 상기 진동판을 사이에 두고 상기 공급배관부와 대향한 일측에 위치하여, 상기 유리 배스에서 넘쳐 흐르는 세정액을 배출하는 배수 배관부를 구비하는 것을 특징으로 하는 세정장치를 제공한다.
상기 음파는 주파수 대역이 600∼1000KHz인 초음파를 이용하며, 상기 유리 배스의 바닥에 웨이퍼 카세트가 놓여지는 카세트 지지대를 더 구비할 수 있다.
본 발명은 공진 주파수의 이탈방지, 웨이퍼에 균일한 음파전달 및 유리 배스의 하단부에 공기방울이 맺히는 것을 제거하여 음파의 난반사를 억제하기 때문에, 기판상의 미립자(particle)의 제거효과를 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 사용되는 초음파 세정장치를 설명한다. 제4도는 본 발명에 의한 초음파 세정장치의 초음파 유도 장치 및 세정액의 흐름을 설명하기 위해 도시한 평면도이다.
우선, 초음파 세정장치의 구조를 살펴본다. 싱크대(30)상의 소정영역에 유리 배스(32)가 마련되어 있으며, 상기 유리 배스(32)의 하부의 소정 부분에 진동판(34)이 마련되어 있다. 또한 유리 배스(32)에 세정액, 예컨대 순수물을 공급하는공급배관부(36)가 있으며, 유리 배스(32)에서 넘쳐 흐르는 여분의 세정액이 빠지는 배수배관부(38)가 싱크대(30)에 준비되어 있다. 또한, 참조부호 40은 세정액의 흐름을 나타내며, 공급배관부(36)에서 나온 세정액은 배수배관부(38)를 통해 초음파 세정장치의 밖으로 빠져 나간다.
다음에, 초음파의 발진 상태를 설명한다. 구체적으로, 상기 진동판(34)의 하부에는 초음파를 유도하는 진동자(도시 안됨)가 있어 상기 진동판(34)에서 고주파(600∼1000KHz)를 발진시켜 파장이 작은 음파가 액면에 분리 유도되어, 기판에 공포현상(cabitation)을 전달하여 웨이퍼 표면에 있는 미립자들을 제거한다. 특히, 초음파가 발진하는 진동판에서, 발생하는 열의 억제, 음파의 난반사 및 유리 배스 하부의 공기방울을 제거하기 위하여, 상기 진동판(34)과 유리 배스(32)사이에는 상기 공급배관부(36)를 통해 항상 일정량의 세정액을 흘려주게 되어 있다.
상기 제4도의 본 발명에 의한 초음파 세정장치는 세정액의 순환을 좋게 하기 위하여 싱크대에 위치하는 배수배관부(38)의 반대쪽에 위치되어 있는 복수개의 공급배관부(36)가 있어서, 초음파 세정장치의 물순환이 일정하게 이루어지게 된다. 이렇게 물순환이 잘되면, 진동판 발진시에 발생되는 열을 차단하여 열에 의한 공진 주파수의 이탈방지 및 유리 배스의 하단부에 공기방울이 맺히는 것을 제거하여 음파의 난반사를 억제하기 때문에 기판상의 미립자(particle)의 제거효과를 향상시킬 수 있다.
제5도는 상기 제4도에 도시한 초음파 세정장치에서 음파의 흐름을 자세히 설명하기 위해 도시한 단면도이고, 제6도는 본 발명에 사용된 카세트를 도시한 도면이다.
먼저, 본 발명에 사용된 카세트를 설명한다. 제6도에서, 본 발명의 카세트는 사각기둥 형태로 내부에 다수의 반도체 웨이퍼를 탑재할 수 있도록 되어 있으며, 상기 사각기둥의 측벽(40)과 그에 대응되는 측벽(42)은 상단부로부터 하단부로 일정한 부분까지는 평평하게 되어 있으며, 그 나머지 부분(밑부분)은 일정각도로 경사지게 되어 있고 뚫려 있다(도면 참조부호 44).
특히 본 발명은 종래기술의 카세트의 하단부에 막히는 부분(제2b도의 27)이 뚫어져 있는 형태로 존재하여 웨이퍼 받침판(44)을 형성한다. 따라서, 카세트 내부에 탑재되는 웨이퍼에 균일하게 음파가 전달될수 있다.
다음에 상기 제5도에 도시한 웨이퍼 카세트를 가지고 세정할 때 음파의 흐름을 제6도를 참조하여 상세히 설명한다.
제6도에서, 구체적으로 참조부호 30, 32 및 46은 각각 순수물이 포함된 싱크대, 순수물이 포함된 유리 배스 및 웨이퍼(48)가 장착되는 카세트(테플론 캐리어)를 나타내며, 참조부호 50 및 52는 각각 초음파가 발진하는 진동자 및 초음파의 흐름을 나타낸다. 또한 참조부호 54는 유리 배스내에서 카세트를 지탱해 주는 카세트 지지대를 나타낸다.
상기 제6도에 도시한 웨이퍼 카세트를 사용한 상기 제5도의 초음파의 진행방향은 카세트의 하단부(제6도의 44)가 뚫려 있어서 종래기술에 의한 제2도의 a 및 b로 도시한 부분에도 초음파가 전달되어 웨이퍼에 전체적으로 존재하는 미립자의 균일한 제거가 가능하다.
제7a도 및 제7b도는 상기 제6도의 카세트를 지탱해 주는 카세트 지지대를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
먼저, 참조부호 32 및 참조부호 56은 각각 유리 배스와 카세트를 지지하는 지지대를 나타낸다. 상기 제7a도 및 제7b도에 도시한 본 발명에 의한 초음파 세정장치는 종래 기술에서 유리 배스내에서 카세트를 지탱해주는 유리판을 사용하지 않기 때문에 종래의 공기방울이 맺히는 것을 제거할 수 있다. 따라서, 공기방울로 인한 초음파의 난반사 및 음파전달의 방해를 제거할 수 있어 균일한 세정을 할 수 있다.
본 발명은, 싱크대에 위치하는 배수배관부(38)의 반대쪽에 복수개의 공급배관부를 설치하여 세정액의 순환을 원활하게 한다. 또한, 카세트의 하단부를 뚫어 카세트 내부에 탑재되는 웨이퍼에 균일하게 음파가 전달될 수 있도록 하고, 유리 배스내에서 카세트를 지탱해 주는 유리판을 사용하지 않고 유리배스에 지지대를 설치하여 공기방울이 맺히는 것을 제거할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면, 공진 주파수의 이탈방지, 웨이퍼에 균일한 음파전달 및 유리 배스의 하단부에 공기방울이 맺히는 것을 제거하여 음파의 난반사를 억제하기 때문에 기판상의 미립자(particle)의 제거효과를 향상시킬 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예들을 들어 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 국한되지 아니하고, 당업자가 가진 통상적인 지식의 범위 내에서 그 변형이나 개량이 가능하다.

Claims (4)

  1. 웨이퍼의 하부 양측을 받쳐두고 소정간격을 두고 이격되어 그 사이에 제1개구부가 마련된 두 개의 웨이퍼 받침판과 상기 웨이퍼 받침판에 지지되고 웨이퍼를 에워싸는 측벽을 갖는 웨이퍼 카세트에 있어서, 상기 웨이퍼 받침판의 전부에 음파의 전달이 균일하게 되도록 제2개구부가 형성되어 있고, 상기 웨이퍼 받침판은 상기 측벽과 소정각도로 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 카세트.
  2. 저면에 음파를 발진시키는 진동판; 상기 진동판의 상부에 위치하는 싱크대; 상기 싱크대의 바닥과 이격되어 그 내부에 위치하고, 웨이퍼 카세트가 놓여지게 되는 유리 배스; 상기 유리 배스의 하부에서 세정액을 공급하는 복수개의 공급 배관부; 및 상기 싱크대의 밑면에 상기 진동판을 사이에 두고 상기 공급배관부와 대향한 일측에 위치하여, 상기 유리 배스에서 넘쳐 흐르는 세정액을 배출하는 배수 배관부를 구비하는 것을 특징으로 하는 세정장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 음파는 주파수 대역이 600∼1000 KHz인 초음파인 것을 특징으로 하는 세정장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 유리 배스의 바닥에 웨이퍼 카세트가 놓여지는 카세트 지지대를 더구비하는 것을 특징으로 하는 세정장치
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