KR100436478B1 - 스핀 방식의 웨이퍼 세정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스핀 방식의 웨이퍼 세정장치를 개시한다. 이에 의하면, 웨이퍼들을 담은 웨이퍼 카세트를 회전시키기 위한 스핀 챔버의 외부에 이온발생기가 설치되고, 상기 이온발생기에 질소 가스의 공급/차단용 밸브부가 가스 공급관을 거쳐 연결된다.

따라서, 본 발명은 상기 웨이퍼들의 불필요한 잔류물을 유기 용제의 약액 및 탈이온수에 의해 세정하고 질소 가스에 의해 건조한 후 상기 스핀 챔버의 도아를 개방하고 상기 웨이퍼 카세트를 상기 스핀 챔버로부터 인출할 때, 상기 이온발생기가 이온을 발생하고 아울러 상기 밸브부가 폐쇄상태에서 개방상태로 전환되므로 가스 공급관을 거쳐 공급되는 질소가스가 상기 이온을 상기 스핀 챔버 내의 웨이퍼 카세트를 향해 일정 시간동안 분사한다. 그 결과, 상기 건조 단계에서 웨이퍼 카세트에 발생한 정전기가 상기 이온에 의해 제거됨으로써 상기 웨이퍼 카세트를 인출할 때 상기 웨이퍼들과 상기 스핀 챔버의 금속 부분과 마찰에 의한 정전기가 발생하지 않는다. 더욱이, 상기 웨이퍼들에 형성된 반도체소자나 패턴이 정전기에 의한 손상으로부터 보호되므로 반도체소자의 고품질을 얻을 수 있다. 또한, 상기 이온발생기를 스핀 챔버의 외부에 설치하므로 상기 유기 용제를 사용하는 공정에서 화재 발생의 위험을 제거하는 것이 가능하다.

Description

스핀 방식의 웨이퍼 세정장치{Spin Type Apparatus For Cleaning Wafers}

본 발명은 스핀 방식의 웨이퍼 세정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유기 용제의 약액에 의한 세정 및 건조 완료된 웨이퍼 카세트에서 발생한 정전기를 이온에 의해 제거함으로써 웨이퍼 카세트 내의 웨이퍼들을 정전기에 의한 손상으로부터 보호하도록 한 스핀 방식의 웨이퍼 세정장치에 관한 것이다.

일반적으로, 웨이퍼 상의 적층된 금속막을 감광막의 마스크층에 의해 원하는 패턴으로 식각하고 난 후 상기 웨이퍼에 남은 불필요한 잔류물은 화학 약액, 예를 들어 솔벤트(Solvent)에 의해 스핀(Spin) 방식으로 제거하는 웨이퍼 세정공정이 사용되고 있다. 상기 스핀 방식의 웨이퍼 세정장치는 웨이퍼를 한 장씩 스핀시키면서 세정하는 매엽식과, 여러장의 웨이퍼들을 일괄적으로 세정하는 뱃치 타입으로 구분된다.

종래의 스핀 방식의 배치 타입 웨이퍼 세정장치의 경우, 작업자가 이전의 제조공정을 거쳐서 세정공정을 필요로 하는, 예를 들어 일정량의 웨이퍼들을 세정용 웨이퍼 카세트에 로딩한 후 스핀 챔버의 도아를 개방하고 상기 스핀 챔버 내의 로터(Rotor)에 안정적으로 장착한 후 상기 도아를 닫고 상기 로터의 축을 구동 모터에 의해 수직 회전방향으로 회전시키면, 상기 로터의 회전과 함께 상기 웨이퍼 카세트 내의 웨이퍼들도 수직 회전방향으로 회전한다. 이때, 상기 웨이퍼 카세트의 상측에서부터 상기 회전하는 웨이퍼들을 향해 솔벤트와 같은 약액이 약액용 노즐을 통하여 일정 시간동안 분사되면, 상기 웨이퍼 상의 금속막 패턴을 제외하고 불필요한 잔류물이 제거됨으로써 상기 웨이퍼가 세정된다. 상기 약액에 의한 세정 시간이 완료되고 나면, 상기 웨이퍼들에 탈이온수(Deionized Water)가 탈이온수 노즐을 통하여 일정 시간동안 분사되면, 상기 웨이퍼 상에 묻은 유기용제 등의 화학약품이 완전히 제거된다. 상기 탈이온수에 의한 세정 시간이 완료되면, 상기 웨이퍼들에 질소가스가 질소가스 노즐을 통하여 일정 시간동안 분사되면, 상기 웨이퍼들의 표면에 묻은 탈이온수가 완전히 제거됨으로써 건조된다.

그런데, 종래의 스핀 방식의 웨이퍼 세정장치의 경우, 웨이퍼들을 담은 웨이퍼 카세트가 하나의 동일한 스핀 챔버 내에서 로터에 장착된 채 회전하는 동안 웨이퍼들의 불필요한 잔류물들을 제거하기 위해 솔벤트와 같은 유기 용제가 상기 웨이퍼들을 향해 분사된다. 그러므로, 상기 웨이퍼 카세트로는 상기 유기 용제에 내성이 강한 예를 들어 테프론 재질이 사용되는 것이 통상적이다.

또한, 질소 가스에 의한 건조단계에서의 웨이퍼 회전 속도가 약액 세정 단계나 탈이온수 세정 단계에서의 웨이퍼 회전 속도보다 훨씬 고속이다.

그러나, 상기 웨이퍼 카세트의 테프론 재질이 절연성이 강하므로 상기 건조단계에서 상기 웨이퍼 카세트 자체가 자체적으로 정전기를 갖게 된다. 또한, 작업자가 상기 건조된 웨이퍼를 언로딩하는 도중에 상기 웨이퍼들과 서스(SUS) 재질의 스핀 챔버와의 마찰력에 의해 정전기가 발생한다. 이는 상기 웨이퍼들에 지금까지 형성하여온 반도체소자의 결함을 가져오고 나아가 반도체소자의 신뢰성 저하를 가져온다.

이러함 점을 고려하여 상기 웨이퍼 세정장치에 상기 정전기의 제거를 위한 이온 발생 장치를 적용하는 것이 바람직하나, 상기 웨이퍼 세정장치에 유기 용제가 사용되기 때문에 상기 이온 발생 장치에서 발생된 이온들이 상기 유기 용제를 발화시키는 화재의 원인 등의 문제점이 발생하며, 세정장치 사용에 어려운 점이 있었다. 이로써, 상기 이온 발생 장치가 아직까지 상기 웨이퍼 세정장치에 설치되지 못하고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명의 목적은 세정, 건조된 웨이퍼들의 정전기를 제거함으로써 상기 웨이퍼들 상의 반도체소자를 정전기에 의한 결함으로부터 보호하도록 한 스핀 방식의 웨이퍼 세정장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 세정, 건조된 웨이퍼들의 정전기를 이온 발생 장치에서 발생된 이온에 의해 제거하도록 한 스핀 방식의 웨이퍼 세정장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 의한 스핀 방식의 웨이퍼 세정장치를 나타낸 구성도.

도 2는 도 1의 스핀 챔버에 웨이퍼 카세트가 로딩된 상태를 나타낸 사시도.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 스핀 방식의 웨이퍼 세정장치는

개폐용 도아를 갖는 본체; 상기 본체 내에 설치되어, 웨이퍼들을 담은 웨이퍼 카세트를 회전시키며 세정, 건조시키는 스핀 챔버; 상기 본체의 외측면에 설치되어, 상기 건조된 웨이퍼 카세트의 정전기를 제거하기 위해 상기 도아가 개방되기 시작한 후 25~30초의 시간동안 이온을 발생시킴으로써 상기 스핀 챔버로부터 인출하는 웨이퍼 카세트에서 정전기가 발생하는 것을 방지하는 이온발생기; 상기 이온발생기에 가스 공급관을 거쳐 연결되어, 상기 이온을 상기 건조 완료된 웨이퍼들이 담겨진 웨이퍼 카세트를 향해 분사하기 위해 상기 도아가 개방되기 시작한 후 25~30초의 시간동안 상기 이온발생기에 질소 가스를 공급하는 개폐용 밸브부; 및 상기 밸브부의 개폐를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 스핀 방식의 웨이퍼 세정장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 스핀 방식의 웨이퍼 세정장치를 나타낸 구성도이고, 도 2는 도 1의 스핀 챔버에 웨이퍼 카세트가 로딩된 상태를 나타낸 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 웨이퍼 세정장치(100)에서는 본체(10)의 전면부에 설치되어 본체(10) 내의 점선으로 도시된 스핀 챔버(20)를 개폐하기 위한 도아(11)가 설치된다. 상기 도아(11)의 상측 전면부에 이온의 발생을 위한 이온발생기(30) 및 도아 개폐용 스위치(SW)가 설치된다. 밸브부(40)가 상기 이온의 운반을 위한 가스, 예를 들어 질소(N₂) 가스의 공급 라인(60)을 거쳐 상기 이온발생기(30)에 연결된다. 제어부(50)가 상기 질소(N₂) 가스의 공급/차단을 위해 상기 밸브부(40)의 개방/폐쇄를 제어한다.

여기서, 상기 스핀 챔버(20)는 서스(SUS) 재질로 구성되며, 도 2에 도시된 바와 같이 구성된다. 즉, 상기 스핀 챔버(20)의 대략 원형 형상의 전방 판재(21) 및 후방 판재(22)가 웨이퍼들(1)을 담은 웨이퍼 카세트(3)를 사이에 두고 수직으로 위치하도록 서로 대향하며 일정 거리 이격하여 배치된다. 상기 전방 판재(21)의 중앙부에는 상기 웨이퍼 카세트(3)가 진, 출입하기 위한 개방부(23)가 관통하여 형성된다. 지지대(24),(25),(26)가 상기 전방 판재(21) 및 후방 판재(22)를 이들 사이에서 서로 연결하고 아울러 웨이퍼 카세트(3)의 양측면의 상, 중, 하 부분을 각각 지지한다. 또한, 지지대(27)가 상기 전방 판재(21) 및 후방 판재(22)를 이들 사이에서 서로 연결하고, 상기 웨이퍼 카세트(3)의 웨이퍼들(1)의 에지부분을 지지한다. 상기 지지대(27)의 선단부에 상기 웨이퍼들(1)의 손상을 방지하기 위해 내화학성 탄성부재(28)로 구성된다. 또한, 회전 축(29)이 구동 모터(도시 안됨)에 의해 회전 구동되며 상기 후방 판재(22)에 결합된다. 상기 웨이퍼 카세트(3)는 유기 용제에 강한 내화학성의 테프론 재질과 같은 절연성 재질로 구성된다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 웨이퍼 세정장치의 경우, 먼저 웨이퍼들(1)의 표면 상에 금속막(도시 안됨)이 적층되고, 상기 금속막 상에 마스크층으로서 감광막(도시 안됨)의 패턴이 형성되고, 상기 감광막의 패턴에 의해 마스킹되지 않은 부분의 금속막이 식각된다. 따라서, 상기 금속막의 원하는 패턴이 형성된다.

이후, 상기 웨이퍼들(1) 상에 남은 불필요한 잔류물은 본 발명의 웨이퍼 세정장치(100)에 의해 제거된다. 이를 좀 더 상세히 언급하면, 작업자가 상기 웨이퍼들(1)을 담은 웨이퍼 카세트(도시 안됨)로부터 세정용 웨이퍼 카세트(3)로 옮겨 놓은 후 상기 본체(10)의 도아 개폐용 스위치(SW)를 온시켜 상하 개폐식 도아(11)를 하향 이동시킴으로써 상기 스핀 챔버(20)를 개방하고 나서 상기 세정용 웨이퍼 카세트(3)를 스핀 챔버(20)에 로딩한다.

즉, 상기 웨이퍼 카세트(3)가 스핀 챔버(20)의 전방 판재(21)의 개방부(23)를 거쳐 진입될 때, 상기 웨이퍼 카세트(3)의 양측면 상, 중, 하 부분이 지지대(24),(25),(26)에 의해 가이드되고 아울러 밀착 상태로 지지된다. 또한, 상기 웨이퍼 카세트(3)의 상측으로 노출된 웨이퍼들(1)이 지지대(27)에 의해 밀착되면서 지지된다. 이때, 상기 지지대(27)의 탄성부재(28)가 상기 웨이퍼들(1)의 에지부분이 상기 지지대(27)에 의해 손상되는 것을 방지한다.

따라서, 상기 스핀 챔버(20)가 회전하더라도 상기 웨이퍼들(1) 및 상기 웨이퍼 카세트(3)가 상기 스핀 챔버(20)로부터 떨어져나가지 않고 상기 지지대(24),(25),(26),(27)에 의해 계속 지지될 수 있다.

상기 웨이퍼 카세트(1)의 로딩이 완료되고 나면, 상기 작업자가 상기 스위치(SW)를 오프시켜 상기 도아(11)를 상향 이동시킴으로써 상기 스핀 챔버(20)를 닫는다. 이후, 회전 축(29)이 구동 모터(도시 안됨)의 구동에 의해 회전되면, 상기 회전축(29)에 연결된 스핀 챔버(20)의 회전이 개시되고 아울러 상기 웨이퍼들(1) 상측에 위치한 약액용 노즐(도시 안됨)이 상기 웨이퍼들(1)의 표면에 남아있는 감광막과 같은 잔류물들을 제거하기 위한 약액, 솔벤트와 같은 유기용제를 상기 웨이퍼들(1)을 향해 분사하기 시작한다. 따라서, 상기 웨이퍼들(1)의 불순물이 제거된다.

상기 웨이퍼들(1)이 상기 스핀 챔버(20) 내에서 계속하여 회전하는 동안에 상기 약액의 분사 시간이 경과하면, 상기 약액용 노즐로부터의 약액 분사가 중단되고, 상기 웨이퍼들(1) 상측에 위치한 탈이온수 세정용 노즐(도시 안됨)이 상기 웨이퍼들(1)의 표면에 묻은 약액을 제거하기 위한 탈이온수를 상기 웨이퍼들(1)을 향해 분사하기 시작한다. 따라서, 상기 웨이퍼들(1)에 묻은 약액이 제거된다.

상기 웨이퍼들(1)이 상기 스핀 챔버(20) 내에서 계속하여 회전하는 동안에 상기 탈이온수의 분사 시간이 경과하면, 상기 탈이온수 세정용 노즐로부터의 탈이온수 분사가 중단되고, 상기 웨이퍼들(1) 상측에 위치한 건조용 노즐(도시 안됨)이 상기 웨이퍼들(1)의 표면에 묻은 탈이온수를 제거하기 위한 건조용 가스, 예를 들어 질소(N₂) 가스를 상기 웨이퍼들(1)을 향해 분사하기 시작한다. 따라서, 상기 웨이퍼들(1)이 건조된다. 한편, 상기 건조 단계의 웨이퍼들(1)이 상기 약액에 의한 처리나 상기 탈이온수에 의한 처리 단계에서 보다 고속으로 회전한다. 이때, 상기 웨이퍼 카세트(3)가 절연체 재질이므로 15000V의 정전기를 갖는다.

상기 질소 가스의 분사 시간이 경과하면, 상기 스핀 챔버(20)의 회전이 중지된다. 이후, 상기 작업자가 상기 스위치(SW)를 온시켜 상기 도아(11)를 하향 이동시킴으로써 스핀 챔버(20)를 개방하기 시작한다. 이때, 이온발생기(30)가 +,- 이온을 발생하기 시작하고, 아울러 제어부(50)의 제어에 의해 밸브부(40)가 폐쇄상태에서 개방상태로 전환하면서 질소(N₂) 가스를 질소 공급관(60)을 거쳐 상기 이온발생기(30)로 공급된다. 따라서, 상기 이온발생기(30)의 이온이 상기 질소(N₂) 가스에 의해 상기 스핀 챔버(20) 내의 웨이퍼 카세트(3)를 향해 주입되므로 상기 웨이퍼 카세트(3)의 정전기가 제거된다. 여기서, 상기 도아(11)가 완전히 하향 이동할 때까지 상기 이온발생기(30)가 이온을 발생시키며 또한 상기 질소 가스가 25∼30초 동안 공급되는 것이 바람직하다. 이는 상기 25∼30초의 시간 동안에 상기 웨이퍼 카세트(3)의 정전기가 완전히 제거될 수 있기 때문이다.

이후, 상기 이온발생기(30)에 의한 이온 발생이 중지되고 아울러, 상기 제어부(50)의 제어에 의해 상기 질소(N₂) 가스의 공급이 중지된다. 이어서, 상기 작업자가 상기 웨이퍼 카세트(3)를 상기 전방 판재(21)의 개방부(23)를 거쳐 인출한다. 이때, 상기 웨이퍼들(1)과 상기 스핀 챔버(20)의 부분들과의 마찰이 발생하더라도종래와 달리 30000V의 정전기가 발생하지 않는다. 이는 웨이퍼 카세트(3)의 정전기가 상기 +,- 이온에 의해 완전히 제거되었기 때문이다.

따라서, 상기 웨이퍼들(1)에 미리 형성되어 있던 반도체소자들이나 패턴들이 정전기로 인한 손상으로부터 보호될 수 있으므로 반도체소자의 결함이 감소하고 반도체소자의 고품질을 얻을 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 스핀 방식의 웨이퍼 세정장치는 웨이퍼들을 담은 웨이퍼 카세트를 회전시키기 위한 스핀 챔버의 외부에 이온발생기가 설치되고, 상기 이온발생기에 질소 가스의 공급/차단용 밸브부가 가스 공급관을 거쳐 연결된다.

따라서, 본 발명은 상기 웨이퍼들의 불필요한 잔류물을 유기 용제의 약액 및 탈이온수에 의해 세정하고 질소 가스에 의해 건조한 후 상기 스핀 챔버의 도아를 개방하고 상기 웨이퍼 카세트를 상기 스핀 챔버로부터 인출할 때, 상기 이온발생기가 이온을 발생하고 아울러 상기 밸브부가 폐쇄상태에서 개방상태로 전환되므로 가스 공급관을 거쳐 공급되는 질소가스가 상기 이온을 상기 스핀 챔버 내의 웨이퍼 카세트를 향해 일정 시간동안 분사한다.

그 결과, 상기 건조 단계에서 웨이퍼 카세트에 발생한 정전기가 상기 이온에 의해 제거됨으로써 상기 웨이퍼 카세트를 인출할 때 상기 웨이퍼들과 상기 스핀 챔버의 금속 부분과 마찰에 의한 정전기가 발생하지 않는다. 더욱이, 상기 웨이퍼들에 형성된 반도체소자나 패턴이 정전기에 의한 손상으로부터 보호되므로 반도체소자의 고품질을 얻을 수 있다.

또한, 상기 이온발생기를 스핀 챔버의 외부에 설치하므로 상기 유기 용제를 사용하는 공정에서 화재 발생의 위험을 제거하는 것이 가능하다.

한편, 본 발명은 도시된 도면과 상세한 설명에 기술된 내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형도 가능함은 이 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이다.

Claims (3)

1. 개폐용 도아를 갖는 본체;

   상기 본체 내에 설치되어, 웨이퍼들을 담은 웨이퍼 카세트를 회전시키며 세정, 건조시키는 스핀 챔버;

   상기 본체의 외측면에 설치되어, 상기 건조된 웨이퍼 카세트의 정전기를 제거하기 위해 상기 도아가 개방되기 시작한 후 25~30초의 시간동안 이온을 발생시킴으로써 상기 스핀 챔버로부터 인출하는 웨이퍼 카세트에서 정전기가 발생하는 것을 방지하는 이온발생기;

   상기 이온발생기에 가스 공급관을 거쳐 연결되어, 상기 이온을 상기 건조 완료된 웨이퍼들이 담겨진 웨이퍼 카세트를 향해 분사하기 위해 상기 도아가 개방되기 시작한 후 25~30초의 시간동안 상기 이온발생기에 질소 가스를 공급하는 개폐용 밸브부; 및

   상기 밸브부의 개폐를 제어하는 제어부를 포함하는 스핀 방식의 웨이퍼 세정장치.
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