KR100606930B1 - 반도체 소자의 세정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크러버(Scrubber) 방식의 반도체 세정 과정에서 발생하는 기판 표면상의 전하 축적을 줄이고 소자의 전기적 특성을 안정화시킬 수 있도록 한 반도체 소자의 세정장치에 관한 것으로, 반도체 기판(Wafer)을 세정하기 위한 스크러버(Scrubber) 방식의 세정장치에 있어서, 서로 대응되는 위치에서 상기 반도체 기판을 클램핑(Clamping)하고, 세정 공정시에 수평축을 기준으로 제 1 방향과 제 1 방향과 반대되는 제 2 방향으로 반복적으로 왕복 이동하는 것에 의해 상기 반도체 기판이 수평축을 기준으로 변화되는 기울기를 갖도록 하는 회전자를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명은 세정하고자 하는 반도체 웨이퍼를 수평 중심축으로 상반된 방향으로의 왕복 회전을 반복하는 세정장치를 제공하여 세정 물로 인한 웨이퍼 표면의 전하 축적을 줄임으로써 반도체 소자의 전기적 특성을 안정화시키고 제품의 신뢰성과 품질을 향상시킬 수 있다.

기판 세정(Wafer Cleaning)/스크러버(Scrubber)

Description

반도체 소자의 세정 장치{Apparatus for Cleaning Semi-conductor Device}

도 1은 종래 기술에 따른 스크러버 방식의 반도체 세정과정을 나타낸 도면

도 2는 본 발명에 따른 반도체 소자의 세정 장치를 도시한 단면도

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체 세정과정을 나타낸 도면

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체 세정과정을 나타낸 도면

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10: 반도체 기판(Wafer) 20: 노즐

30: 회전자 40: 지지대

본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로, 특히 스크러버(Scrubber) 방식의 세정 과정에서 발생하는 기판 표면상의 전하 축적을 줄이고 소자의 전기적 특성을 안정화시킬 수 있도록 한 반도체 소자의 세정장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 소자 또는 반도체 칩 등을 제조하기 위해서는 실리콘으로 형성되는 웨이퍼(또는, 기판)(Wafer)를 반도체 장비를 이용하여 처리한다. 이러한 웨이퍼는 통상적으로 화학 또는 물리적 증착 및 플라즈마 에칭 등과 같은 일련 의 반도체 제조공정을 거친다.

상기 반도체소자의 제조 공정이 진행되는 동안에, 웨이퍼의 표면에는 화합물 또는 분진 등과 같은 이물질(Particles)이 잔재하게 되는데, 반도체 소자의 품질을 향상시키기 위해서는 세정 공정을 통해 웨이퍼 표면에 잔재하는 이물질을 완전히 제거해야 한다.

상기 웨이퍼의 표면을 손상하지 않고 상기 웨이퍼상의 이물질을 완전히 세정하기 위한 다양한 세정 방법 및 세정 장치들이 도입되고 있다.

일반적으로, 웨이퍼의 세정은 건식 세정 또는 습식 세정에 의해 주로 이루어진다.

종래의 세정 방법 중 하나인 습식 세정공정 체제 하에서, 반도체 웨이퍼를 화학용액, 탈이온수 등의 세정용액이 담긴 세정배쓰 내에 침지(浸漬)하여 해당 화학용액, 탈이온수 등의 화학적 작용을 통해 웨이퍼 표면에 상존하는 오염입자, 오염용액 등을 세정한다.

이때, 반도체 웨이퍼가 침지된 세정배쓰 하부에는 일련의 발진자가 발진박스 내에 수용된 상태로 배치되는 바, 이 발진자는 세정배쓰 내부에 클리닝 대상 반도체 웨이퍼가 침지된 상태에서 일정 크기로 진동함으로써 세정배쓰 내부에 담겨진 세정용액을 진동시키고, 이를 통해 해당 반도체 웨이퍼가 세정용액에 의한 화학적인 세정작용 뿐만 아니라 진동에 의한 물리적인 세정작용까지 동시에 받을 수 있게 유도하는 역할을 수행한다.

또한, 최근에는 스크러버(Scrubber) 방식의 물리적인 이물질 제거를 수행하 여 웨이퍼의 세정을 극대화하고 있다.

즉, 특정 공정을 진행한 다음에 웨이퍼 상부에 이물질이 발생할 경우 물을 이용한 스크러버 방식의 세정공정을 실시함으로써 웨이퍼 상부의 이물질을 제거하게 된다.

종래 기술에 따른 스크러버 방식의 세정방법은, 도 1에 도시한 바와 같이 웨이퍼(1)가 스크러버 세정장치(도시 생략)의 노즐(2) 하단부로 이동하면 노즐(2)의 끝부분에서 세정을 위한 물(3)이 분사되어 웨이퍼(1)의 중앙 부분에 도달하게 된다.

이때, 웨이퍼(1)는 수직 중심축(5)을 기준으로 하여 일정 방향(예를 들어, 시계방향)(A)으로 회전하므로 웨이퍼(1)에 분사된 물이 웨이퍼(1)의 중앙에서 가장자리로 이동하면서 웨이퍼(1) 상부표면에 잔재하는 이물질을 제거하게 되고 최종적으로 세정 물은 웨이퍼 가장자리에서 외부로 떨어지게 된다.

세정 물은 일정시간 동안 계속적으로 나오며 상기의 과정을 반복하면서 웨이퍼(1)의 중앙부분은 분사되는 물에 가장 강하게 노출되게 된다.

상기한 종래의 스크러버 세정방식은 웨이퍼 상의 이물질을 제거하기 위하여 노즐을 통하여 물을 웨이퍼에 분사하게 되는데, 웨이퍼가 회전하면서 웨이퍼의 중심에 분사되는 물이 웨이퍼의 회전력에 의하여 중앙에서 가장자리로 이동하여 웨이퍼 외부로 흘러 배출되게 된다.

이때, 물이 가장 강하게 분사되는 부분은 웨이퍼의 중앙 부분이므로 물에 의한 영향력 또한 웨이퍼의 중앙부분이 가장 강하다.

웨이퍼에 분사되는 세정 물 자체는 일정 전하를 가지고 있기 때문에 웨이퍼의 중앙부분은 가장자리에 비해 세정 물에 의한 영향력이 강하여 전하의 축적이 발생한다.

즉, 종래의 세정방법은 웨이퍼(Wafer)에 접촉되는 세정 물의 양이나 세기 등에 의하여 웨이퍼의 특정 부분에 전하가 축적(Charging)되는 형상이 발생하게 된다.

이러한 전하의 축적에 의해 반도체 소자의 전기적 특성이 변화하여 소자의 정상적인 작동이 불가능하게 된다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 반도체 소자의 세정 과정에서 세정 물로 인한 기판 표면상의 전하 축적을 줄이는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 반도체 소자의 세정 과정에서 전하의 축적으로 인한 소자 데미지(Damage)를 줄임과 동시에 전기적 특성을 안정화하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자의 세정 장치는 반도체 기판(Wafer)을 세정하기 위한 스크러버(Scrubber) 방식의 세정장치에 있어서, 서로 대응되는 위치에서 상기 반도체 기판을 클램핑(Clamping)하고, 세정 공정시에 수평축을 기준으로 제 1 방향과 제 1 방향과 반대되는 제 2 방향으로 반복적으로 왕복 이동하는 것에 의해 상기 반도체 기판이 수평축을 기준으로 변화되는 기울기를 갖도록 하는 회전자를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

이때, 세정 공정시 변화되는 반도체 기판의 기울기 최대 크기를 수평축을 기준으로 45도보다 작게 하여 반도체 기판의 상면만 세정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 세정 공정시에 변화되는 반도체 기판의 기울기 최대 크기를 수평축을 기준으로 45도보다 크게 하여 반도체 기판의 상면과 배면을 연속적으로 세정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 반도체 소자의 세정장치의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명은, 세정 물의 분사 영향력이 웨이퍼의 특정 부분에만 집중되지 않도록 하는 스크러버(Scrubber) 방식의 세정장치를 제공한다.

먼저, 본 발명에 따른 반도체 소자의 세정장치는 도 2에 도시한 바와 같이 서로 대응되는 위치에서 상기 반도체 웨이퍼(10)를 클램핑(Clamping)하고, 세정 공정시에 수평축을 기준으로 제 1 방향(Ⅰ)과 제 1 방향(Ⅰ)과 반대되는 제 2 방향(Ⅱ)으로 반복적으로 왕복 이동하는 것에 의해 상기 웨이퍼(10)가 수평축을 기준으로 변화되는 기울기를 갖도록 하는 회전자(30)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 회전자(30)는 웨이퍼(10)를 수직축을 기준으로 한 방향으로 회전시키는 종래와는 달리, 수평 중심축을 기준으로 이동 기울기를 변화시키면서 전(Ⅰ)/후(Ⅱ) 방향으로 반복적으로 왕복 회전시키는 구성이다.

그리고, 상기 회전자(30)는 지지대(40)에 연결되고, 지지대(40)는 세정장치의 본체(도시 생략)에 연결되도록 구성된다.

도 3은 도 2의 세정장치를 측면에서 바라본 것으로서 웨이퍼(10)의 제 1 방향(Ⅰ)/제 2 방향(Ⅱ) 방향으로의 이동상태를 도시한 것이다.

본 발명에 따른 세정장치의 구성에 따라, 도 3에 도시한 바와 같이 상기 웨이퍼(10)를 수평축을 기준으로 Ⅰ 방향으로 일정 기울기만큼 회전시킨 다음에 Ⅱ 방향으로 일정 기울기만큼 회전시킨다.

즉, 반도체 소자의 세정시 웨이퍼(10)를 Ⅰ/Ⅱ 방향으로 반복적으로 왕복 이동시킴으로써 세정 물의 분사 영향력이 특정 부분에 집중되지 않고 물의 흐름에 의한 세정이 가능하게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 세정장치를 이용한 반도체 소자의 세정과정을 도 4를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

반도체 웨이퍼(10)가 스크러버 세정장치(도시 생략)의 노즐(20) 하단부로 이동하면 노즐(20)의 끝부분에서 세정을 위한 물이 분사되어 웨이퍼(10)에 도달하게 된다.

이때, 상기 웨이퍼(10)는 수평 중심축을 기준으로 왕복 이동을 반복하게 되는데, Ⅰ 방향으로 기울기를 변화시키면서 회전한 다음에 반대 방향인 Ⅱ 방향으로 기울기를 변화시키면서 회전하게 된다.

상기 노즐(20)에서 분사된 물은 Ⅰ방향과 Ⅱ방향으로 반복적으로 기울기가 변화하는 웨이퍼(10)의 표면을 흘러 내리면서 웨이퍼(10)의 표면을 세정한다.

본 발명에서, 상기 웨이퍼(10)는 Ⅰ방향과 Ⅱ방향으로의 왕복 이동을 반복하므로 노즐(20)에서 분사된 물이 웨이퍼(10)의 특정 부분에 집중되지 않아 전하의 축적 정도가 비교적 균일하게 분포되도록 할 수 있다.

여기서, 세정 공정시 변화하는 반도체 웨이퍼(10)의 기울기 최대 크기를 수평축을 기준으로 45도보다 작게 하여 웨이퍼(10)의 상부 표면만을 세정하거나, 상기 기울기의 최대 크기를 45도보다 크게 하여 웨이퍼(10)의 상부와 하부 표면을 연속적으로 세정할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 반도체 소자의 세정 장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 세정하고자 하는 웨이퍼를 수평 중심축으로 상반된 방향으로의 왕복 회전을 반복함으로써 세정 물이 특정 부분에 집중되지 않고 물의 흐름에 의한 세정이 이루어지므로 전하 축적으로 인한 소자 데미지를 현저하게 줄일수 있다.

둘째, 웨이퍼의 특정부분에 집중되는 전하 축적을 방지하기 위한 스크러버 방식의 세정장치를 제공함으로써 반도체 소자의 신뢰성 뿐 아니라 품질을 향상시킬 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (3)

1. 반도체 기판(Wafer)을 세정하기 위한 스크러버(Scrubber) 방식의 세정장치에 있어서,

   서로 대응되는 위치에서 상기 반도체 기판을 클램핑(Clamping)하고, 세정 공정시에 수평축을 기준으로 제 1 방향과 제 1 방향과 반대되는 제 2 방향으로 반복적으로 왕복 이동하는 것에 의해 상기 반도체 기판이 수평축을 기준으로 변화되는 기울기를 갖도록 하는 회전자를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 반도체 소자의 세정장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   세정 공정시 변화되는 반도체 기판의 기울기 최대 크기를 수평축을 기준으로 45도보다 작게 하여 반도체 기판의 상면만 세정하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 세정장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   세정 공정시에 변화되는 반도체 기판의 기울기 최대 크기를 수평축을 기준으로 45도보다 크게 하여 반도체 기판의 상면과 배면을 연속적으로 세정하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 세정장치.

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