KR101043482B1 - 웨이퍼 세정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세정액의 흐름과 부력에 의해서 웨이퍼가 카세트에서 이탈하는 것을 방지하면서 실질적으로 웨이퍼가 세정액 내에서 회전할 수 있도록 하여 세정액과 웨이퍼 표면이 균일하게 접촉하여 웨이퍼 세정효과가 증가되고 세정이 전체적으로 균일하게 될 수 있도록 한다.

본 발명은 웨이퍼를 세정하기 위한 세정액이 담긴 세정조를 가지고 있는 웨이퍼 세정장치로서, 웨이퍼를 세정조의 세정액 내에서 지지하고, 웨이퍼를 상하좌우전후로 자유롭게 회전 또는 이동시킬 수 있는 웨이퍼 요동기구와, 상기 요동기구가 회전 또는 요동하도록 동력을 가하는 동력전달기구를 포함하여 이루어진다.

세정, 웨이퍼, 웨이퍼 배럴

Description

웨이퍼 세정장치{A Wafer Cleaning Device}

도 1은 본 발명에 의한 웨이퍼 세정장치의 바람직한 실시예의 구성을 예시한 단면도.

도 2는 본 발명에 의한 웨이퍼 세정장치의 웨이퍼 요동기구의 측면도

도 3은 본 발명에 의한 웨이퍼 세정장치의 웨이퍼 요동기구의 사시도

도 4는 종래의 메가소닉을 이용한 세정장치를 예시한 개통도.

본 발명의 웨이퍼의 세정장치에 관한 것으로, 특히 웨이퍼 세정조 내에서 웨이퍼를 요동시키기 위한 요동기구에 관한 것이다.

웨이퍼 제조 공정 중 웨이퍼를 세정하여야 하는 공정이 필요한데, 이러한 세정공정에서는 여러 장의 웨이퍼가 장착된 카세트를 세정장비의 세정조(Bath) 내에 집어넣어서 세정조 내의 화학약품이나 순수와 같은 세정액에 의해서 웨이퍼 표면에 이물질이 제거될 수 있도록 하고 있다.

도 4는 종래의 웨이퍼 세정장치를 예시한 계통도이다. 이 웨이퍼 세정장치(20)는 내측 사각형상의 밑면을 가지는 내조(21)와, 내조(21)로부터의 세정액이 오버플 로우되도록 내조(21)의 외측에 설치되는 외조(23)와, 내조(21)의 하방에 설치되는 메가소닉 발생장치(25)를 포함한다.

내조(21)에서 세정에 사용되고 난 세정액이 오버플로우되면 이 세정액을 외부로 배출시키는 배출관이 펌프(29)의 인렛에 연결되고 펌프(29)의 아웃렛에는 세정액으로부터 오염물질을 제거하기 위한 필터(31)가 연결되며, 필터(31)에서 걸러진 세정액이 공급관(27)을 통하여 내조(21) 내로 공급되도록 구성되어 있다.

필터(31)를 통하여 오염물질이 제거된 세정액은 내조(21)의 내부로 공급되어 다시 웨이퍼(30)의 세정에 사용되게 된다.

메가소닉 발생장치(25)에서 발생되는 초음파에 의하여 캐비테이션(cavitation)이 세정액에 발생되어 웨이퍼(30)의 전체 면에 대해 오염물질을 제거하게 된다.

캐비테이션은 큰 에너지를 가지는 기체 방울로, 웨이퍼(30)의 표면에 접촉되어 파열되면서 그 에너지로 웨이퍼(30)의 표면의 오염물질을 제거하는 것으로 설명되고 있다.

그러나, 상기와 같은 구성을 가지는 종래의 메가소닉을 이용한 웨이퍼 세정장치에는 다음과 같은 문제점이 있어 왔다.

평평한 내조(21)의 하방에 메가소닉 발생장치(25)가 평행하게 설치되는데, 웨이퍼(30)가 원형상을 이루기 때문에 음파와 캐비테이션이 잘 전달되지 않는 데드존이 형성될 수 있다.

특히 메가소닉은 수직방향으로 진행하고 진행방향에 장애물이 있을 경우는 방해를 받게 되어 웨이퍼(30) 표면의 오염물질이 제대로 세정되지 못하거나, 웨이퍼의 표면이 각부가 불균일하게 세정되는 결과를 가져오게 된다.

그래서 웨이퍼 표면의 세정능력을 향상시키기 위해 세정조 내에서 웨이퍼를 담은 카세트를 상하로 요동시켜서 상하로 카세트가 움직일 때 세정액이 웨이퍼에 골고루 접촉되면서 골고루 세정되게 하는 방법이 고안되어 사용되고 있다.

세정액 내에서 웨이퍼가 상하로 요동하게 되면 세정액과 웨이퍼간의 반응이 증가하고 이에 따라 세정효과가 증가된다.

그러나 세정액에 대한 웨이퍼의 비중이 크지 아니한 경우에는 세정액 속에서 웨이퍼의 세정효과를 높이기 위해 요동시키게 되면 세정액의 흐름과 부력에 의해서 웨이퍼가 카세트의 슬롯에서 벗어나거나 웨이퍼가 세정액 내에서 뜨는 현상이 발생하게 되어 웨이퍼가 파손되거나 균일한 세정이 되지 못하게 되는 문제점이 있다.

특히 웨이퍼의 직경이 작은 것(예로서 6인치 이하의 것)은 무게가 가볍기 때문에 이러한 현상이 더욱 두드러지게 나타나서 균일한 세정을 방해하는 요소가 된다

세정조 내에서는 세정액의 세정효과를 증진시키기 위하여 전체 웨이퍼에 균일하게 세정액이 미칠 수 있도록 하여야 한다. 그렇게 하여야 세정의 차이에 의한 웨이퍼 표면의 얼룩 발생을 방지할 수 있다. 따라서 세정효과를 높이기 위해서는 가능한 세정액과 웨이퍼가 균일하게 접촉할 수 있도록 하여야 하나 카세트에 웨이퍼가 담겨있는 경우 카세트 때문에 세정액이 웨이퍼에 불균일하게 접촉될 수밖에 없다.

카세트를 상하로 움직이는 경우에는 카세트에 의한 세정액의 불균일 접촉이 개선될 수 있으나, 이보다 더 좋은 방법이 웨이퍼를 회전시키는 것이다.

본 발명은 세정액의 흐름과 부력에 의해서 웨이퍼가 카세트에서 이탈하는 것을 방지하면서 실질적으로 웨이퍼가 세정액 내에서 회전할 수 있도록 하여 세정액과 웨이퍼 표면이 균일하게 접촉하여 웨이퍼 세정효과가 증가되고 세정이 전체적으로 균일하게 될 수 있도록 한다.

본 발명의 목적은 웨이퍼가 세정조 내에서 골고루 잘 세정되도록 하기 위하여 웨이퍼가 웨이퍼 카세트에 확실하게 지지되어 있도록 하기 위한 요동장치를 제공하려는 것이다.

이 장치로 웨이퍼를 안전하게 지지하면서 웨이퍼를 회전시킬 수 있도록 하여 세정효과를 증대시킬 수 있도록 하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 웨이퍼를 세정하기 위한 세정액이 담긴 세정조를 가지고 있는 웨이퍼 세정장치로서, 웨이퍼를 세정조의 세정액 내에서 지지하고, 웨이퍼를 상하좌우전후로 자유롭게 회전 또는 이동시킬 수 있는 웨이퍼 요동기구와, 상기 요동기구가 회전 또는 요동하도록 동력을 가하는 동력전달기구를 포함하여 이루어진다.

이 요동기구는, 웨이퍼를 상하좌우전후 방향으로 지지하는 웨이퍼 지지부와,

상기 웨이퍼지지부를 회전시키는 하나의 축과, 이 축에 결합되어 회전력을 전달하는 회전력전달부를 가진다.

또한 이 요동기구는, 웨이퍼 지지부의 축과 회전 가능하도록 결합되어서, 웨이퍼 지지부를 세정조 내에 안치시켜서 세정되게 하고, 웨이퍼 지지부를 이동시킬 때 사용되는 작업봉을 가진 프레임을 추가로 구비한다.

여기서 회전력전달부는 기어를 사용하면 된다.

동력전달기구는 세정조 외부에서 발생된 회전력을 세정조 내부의 회전력전달부로 연결시키는 것으로 모터와 기어로 이루어진다.

도 1 내지 3을 참조하면서 본 발명의 하나의 실시예를 설명한다.

본 웨이퍼 세정장치는 웨이퍼를 세정하기 위한 세정액이 담긴 세정조(50)와, 웨이퍼를 세정조의 세정액 내에서 지지하고 웨이퍼를 상하좌우전후로 자유롭게 회전 또는 이동시킬 수 있는 웨이퍼 요동기구(60)와, 요동기구(60)가 회전 또는 요동하도록 동력을 가하는 동력전달기구, 요동기구(60)를 세정조 내부에 안치시키고 세정이 끝난 요동기구를 외부로 이동시키기 위한 프레임(70)을 구비하고 있다.

요동기구(60)는 웨이퍼를 상하좌우전후 방향으로 지지하는 웨이퍼 지지부(61: 배럴)와, 웨이퍼지지부를 회전시키는 하나의 축(62)과, 이 축에 결합되어 회전력을 전달하기 위한 기어(63)로 된 회전력전달부를 가진다. 이 지지부(61)는 내부에 웨이퍼 카세트(64)를 수용하도록 전후 좌우 상하에 봉들(65,66,67,68)이 결합된 배럴형으로 된 것이다. 이 봉들 중 하부에 있는 봉(67)과 측변에 있는 봉(68)은 고정된 것이고, 상부에 있는 두 개의 봉(65, 66)은 착탈이 가능하도록 결합된 것이다. 즉 웨이퍼 카세트(64)를 배럴 내에 안치시키거나 분리할 때는 이들 봉(65,66)을 분리하고 난 후에 카세트를 이동시키도록 되어 있다.

요동기구(60)는 웨이퍼 지지부(61)의 축(62)과 회전 가능하도록 결합되는 측면지지대(71)와, 웨이퍼 지지부(61)를 세정조 내에 안치시키는 하부지지대(72)와, 웨 이퍼 지지부(61)를 이동시킬 때 잡기 위하여 사용되는 작업봉(73)을 가진 프레임(70)을 추가로 구비하고 있다.

동력전달기구는 세정조 외부에서 발생된 회전력을 세정조 내부의 회전력전달부로 연결하도록 결합되는데, 이것은 세정조(50) 외부의 동력발생기(모터: 도시 생략)의 회전력을 전달하기 위한 축(51)이 세정조 벽(52)에 축결합되고 이 축 끝에 구동기어(54)가 결합되어 있다. 이 구동기어(54)가 피동기어(63)를 구동하여 배럴(61)이 회전되게 한다.

이렇게 구성된 본 장치의 동작은 다음과 같이 된다.

먼저 세정하여야 할 웨이퍼들을 웨이퍼카세트(64)에 나란히 다수 개를 장진한 다음 이 카세트를 배럴(61)내에 넣어서 안치하고 상부 지지봉들(65, 66)을 결합시켜서 웨이퍼 카세트를 배럴 내에 고정한다. 이렇게 하면 카세트에 실린 웨이퍼들이 상부지지봉에 의하여 카세트 상부로 이동될 수 없게 된다.

웨이퍼가 장진된 배럴(61)을 이동시키기 위하여 프레임(70)의 작업봉(73)을 손(또는 로봇 팔)으로 잡고 세정조(50) 내에 안치시킨다. 이때 구동기어(54)와 피동기어(63)가 서로 치합되도록 하여야 한다.

세정의 실시는 외부 모터를 제어하여 배럴(61)을 회전되게 하고, 세정조 내의 세정액을 순환시킨다든지, 초음파를 가하여 캐비테이션을 일으키게 하는 등으로 세정효과를 높일 수 있다. 웨이퍼를 지지하는 배럴이 회전됨으로 인하여 웨이퍼 전면이 세정액과 골고루 접촉이 되어 세정효과를 높일 수 있게 된다.

세정이 끝나면 작업봉(73)을 잡고 웨이퍼를 세정조 밖으로 집어낸다.

본 발명은 종래의 세정조에서 일어나는 세정의 불균일성을 개선할 수가 있다.

본 발명에 의해 세정된 실리콘웨이퍼는 세정액과의 반응성이 향상되고 웨이퍼 전면이 균일하게 세정됨으로써 웨이퍼 품질향상에 이바지 할 수 있다.

Claims (10)

1. 삭제
2. 웨이퍼를 세정하기 위한 세정액이 담긴 세정조를 가지고 있는 웨이퍼 세정장치에 있어서,

   웨이퍼를 세정조의 세정액 내에서 지지하고, 웨이퍼를 상하좌우전후로 자유롭게 회전 또는 이동시킬 수 있는 웨이퍼 요동기구와,

   상기 요동기구가 회전 또는 요동하도록 동력을 가하는 동력전달기구를 구비하고, 상기 요동기구는

   웨이퍼를 상하좌우전후 방향으로 지지하는 웨이퍼 지지부와,

   상기 웨이퍼지지부를 회전시키는 하나의 축과,

   상기 축에 결합되어 회전력을 전달하는 회전력전달부를 가지는 것이 특징인 웨이퍼 세정 장치.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 웨이퍼 지지부는 배럴형으로 된 것이고 그 속에는 웨이퍼 카세트를 안치시키도록 되어 있는 것이 특징인 웨이퍼 세정 장치.
4. 청구항 2에 있어서, 상기 요동기구는

   상기 웨이퍼 지지부의 축이 회전 가능하도록 지지대에 결합되어서, 상기 웨이퍼 지지부를 세정조 내에 안치시켜서 세정되게 하고, 웨이퍼 지지부를 이동시킬 때 사용되는 작업봉을 가진 프레임을 추가로 구비하는 것이 특징인 웨이퍼 세정 장치.
5. 청구항 2에 있어서, 상기 회전력전달부는 기어인 것이 특징인 웨이퍼 세정 장치.
6. 청구항 2항 내지 5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 동력전달기구는 세정조 외부에서 발생된 회전력을 세정조 내부의 회전력전달부로 연결하도록 결합되는 것이 특징인 웨이퍼 세정 장치.
7. 청구항 6에 있어서, 상기 동력전달기구는 모터와 기어로 이루어지는 것이 특징인 웨이퍼 세정 장치.
8. 웨이퍼를 세정하기 위한 세정액이 담긴 세정조를 가지고 있는 웨이퍼 세정장치에 있어서,

   웨이퍼를 세정조 내에서 상하좌우전후 방향으로 지지하는 웨이퍼 지지부와,

   상기 웨이퍼 지지부를 상하좌우전후로 자유롭게 요동시킬 수 있는 웨이퍼 요동기구를 구비하고,

   상기 웨이퍼 지지부는 배럴형으로 된 것이고 그 속에는 웨이퍼 카세트를 안치시키도록 되어 있는 것이 특징인 웨이퍼 세정 장치.
9. 삭제
10. 청구항 8에 있어서, 상기 요동기구는

    상기 웨이퍼 지지부를 요동시킬 때 사용되는 작업봉을 가진 프레임을 구비하는 것이 특징인 웨이퍼 세정 장치.

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