KR101729275B1 - 반도체 웨이퍼 세정장치용 롤러용 조성물 및 이를 포함하는 반도체 웨이퍼 세정장치용 롤러 - Google Patents

Abstract

반도체 웨이퍼 세정장치용 롤러용 조성물로서, 상기 롤러용 조성물은 NCO %는 3.8 내지 6.05인 폴리우레탄으로 이루어지며, 상기 반도체 웨이퍼 세정장치용 롤러는 세정시 pH 10-12의 세정용액과 접촉하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 세정장치용 롤러용 조성물이 제공된다.

Description

반도체 웨이퍼 세정장치용 롤러용 조성물 및 이를 포함하는 반도체 웨이퍼 세정장치용 롤러{Composition for rollers used in semiconductor wafer cleaning equipment and rollers comprising the same}

본 발명은 반도체 웨이퍼 세정장치용 롤러용 조성물 및 이를 포함하는 반도체 웨이퍼 세정장치용 롤러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화학적 세정용액에 노출된 상태에서도 웨이퍼와의 충분한 밀착력과 내구성을 유지할 수 있는 반도체 웨이퍼 세정장치용 롤러용 조성물 및 이를 포함하는 반도체 웨이퍼 세정장치용 롤러에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자는 각각의 소자들을 형성한 후 각각의 소자에 전압을 인가하는 금속 배선이 형성된다. 이러한 금속배선으로는 다른 재료들에 비해 증착 공정이 간단하고 낮은 저항의 특성을 가지는 알루미늄(Al) 계열의 금속이 주로 사용된다.

이 배선과 배선 사이는 층간 절연막(Intermetal Dielectric)을 형성하며 콘택 홀을 형성하기 위해 포토 레지스트 패턴을 마스크로 이용한 콘택 패턴을 형성한다. 이 포토 공정을 진행하기 위해서는 하지 막의 평탄도가 필요하게 된다. 이 평탄도를만들기 위해 굴곡이 있는 층간 절연막을 화학기계적 연마 공정을 통해 평탄화 하게 된다. 이때 사용되는 케미컬과 슬러리에 의해 하지 막에 제거되지 않고 남아 있는 잔류물이 파티클로 되거나 후속 공정에서 비정상 콘택홀을 형성하거나 wdep(텅스텐 증착 공정) 진행시 콘택홀에 보이드를 형성하여 불량을 유발할 수 있다. 따라서 이러한 잔류물들을 제거하기 위한 화학기계적 연마 후 브러쉬 세정공정이 필요하게 된다

대한민국 공개특허 10-2006-0074770, 10-2005-0035999, 10-2014-0082256호 등은 이러한 롤러 브러쉬를 이용한 웨이퍼 세정장치를 개시하고 있다.

도 1 및 2는 종래의 세정장치의 모식도이다.

도 1 및 2를 참조하면, 웨이퍼를 회전시키기 위한 제1 및 제2 웨이퍼롤러(10, 12)와, 제1 및 제2 웨이퍼 롤러(10, 12) 사이에 장착된 상기 웨이퍼가 접촉되어 상기 웨이퍼의 회전에의해 회전되는 아이들러(14)와, 상기 웨이퍼 양면에 접촉할 수 있도록 각각 설치되어 있으며 센터부분으로 초순수(DIW)를 공급받아 부드러운 상태로 유지하고 상기 웨이퍼가 회전할 때 접촉되어 웨이퍼를 세정하는 제1 및 제2 브러쉬(16, 18)과, 상기 제1 및 제2 브러쉬(16, 18)와 웨이퍼 양면사이에 케미컬을 각각 공급하도록 설치되어 케미컬을 분사하는 제1 및 제2 분사노즐(20, 22)과, 상기 아이들러(14)에 장착된 마그네틱센서(26)를 리딩하여 주파수를 발생하는 근접센서(24)와, 상기 근접센서(24)로부터 발생된 주파수를 이용하여 웨이퍼의 회전속도(RPM)을 모니터링하는 콘트롤러(26)로 구성되어 있다.

이와 같이 화학기계적 연마 후 브러쉬 세정장치는 웨이퍼를 회전시키는 롤러를 포함하고 있으나, 세정용액의 화학적 성분이 다양해짐에 따라 롤러가 웨이퍼와의 충분한 밀착력을 유지하지 못하고, 미끌어지는, 소위 슬리이등 문제가 발생한다

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 새로운 성분의 반도체 웨이퍼 세정장치용 롤러용 조성물을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 반도체 웨이퍼 세정장치용 롤러용 조성물로서, 상기 롤러용 조성물은 NCO %는 3.8 초과 6.05 미만인 폴리우레탄으로 이루어지며, 상기 반도체 웨이퍼 세정장치용 롤러는 세정시 pH 10-12의 세정용액과 접촉하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 세정장치용 롤러용 조성물을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 폴리우레탄의 NCO %는 5.4 내지 5.8이다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 세정용액은 암모니아와 과산화수소수를 포함한다.

본 발명은 상술한 반도체 웨이퍼 세정장치용 롤러용 조성물을 포함하는 반도체 웨이퍼 세정장치용 롤러를 제공한다.

본 발명은 상술한 반도체 웨이퍼 세정장치용 롤러를 포함하는, 반도체 웨이퍼 세정장치를 제공한다.

본 발명에 따른 롤러는, 고알칼리 환경에서도 장시간으로 고속 회전이 가능하며, 특히 웨이퍼의 밀착력이 그대로 유지되어, 롤러의 사용시간 증가와 안정적 운용이 가능하다는 장점이 있다.

도 1 및 2는 종래의 세정장치의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조성물로 제조된 롤러의 사진이다.
도 4 및 5는 pH가 10 내지 12로 조절된 세정용액(암모니아, 과산화수소수 함유)에서 롤러는 50 rpm으로 회전시킨 실험결과이다.
도 6 및 7은 웨이퍼 회전 속도를 초기 100 rpm으로 셋팅한 후 세정용액을 우웨이퍼에 뿌리면서 웨이퍼의 회전속도를 측정한 실험결과이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다.

이하의 설명에서 본 발명에 대한 이해를 명확하게 하기 위해, 본 발명의 특징에 대한 공지의 기술에 대한 설명은 생략하기로 한다. 이하의 실시 예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 상세한 설명이며, 본 발명의 권리 범위를 제한하는 것이 아님은 당연할 것이다. 따라서, 본 발명과 동일한 기능을 수행하는 균등한 발명 역시 본 발명의 권리 범위에 속할 것이다.

본 발명자는 특히 암모니아와 과산화수소수(1 내지 2: 1 부피비)를 포함하며, pH가 10 내지 12로 조절된 세정용액의 경우, 롤러의 접착력을 저해하여 롤러의 고속으로의 장시간 회전에 문제를 일으키는 점에 주목하였다.

이를 해결하기 위하여, 본 발명자는 반도체 웨이퍼 세정장치용 롤러용 조성물로서, 상기 롤러용 조성물은 NCO %는 3.8 초과 6.05 미만인 폴리우레탄을 반도체 웨이퍼 세정장치용 롤러용 조성물로 제공한다. 본 명세서에서 NCO %는 당업계에서 널리 통용되는 파리미터로 재료의 미 반응 이소시아네이트기의 중량 %로, 폴리우레탄의 성질을 결정짓는 중요 파리미터이다.

본 발명자는 NCO %는 3.8 초과 6.05 미만, 보다 바람직하게는 5.4 내지 5.8인 경우, pH가 10 내지 12로 조절된 세정용액(암모니아, 과산화수소수 함유)에서의 롤러 고속 회전시 충분한 밀착력을 유지하면서도, 고속으로 장시간 회전할 수 있는 점을 발견하였다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조성물로 제조된 롤러의 사진이다. 본 발명에 따른 조성물로 구성된 롤러는 대한민국 공개특허 10-2014-0082256호의 브러쉬 세정장치에 사용되었다. 하지만, 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않으며, 염기 조건으로 암모니아와 과산화수소수를 모두 포함하는 세정용액이 사용되며 웨이퍼와 접착하여 이를 회전시키는 임의의 모든 시스템에도 본 발명의 범위는 미친다.

하기 표는 본 발명에 따른 세정장치 롤러용 조성물과 이를 비교하기 위한 비교대상 조성물의 물성데이터이다.

도 4 및 5는 pH가 10 내지 12로 조절된 세정용액(암모니아, 과산화수소수 함유)에서 롤러는 50 rpm으로 회전시킨 실험결과이다. 본 실험예에서 비교예 1(ref.)은 NCO %가 6.05인 폴리우레탄, 비교예 2(sample 1)는 NCO %가 3.8인 폴리우레탄으로 제조된 롤러이다.

도 4 및 5에서 NCO %가 5.6인 폴리우레탄(실시예 1, sapmple 2)은 50 rpm에서도 120초동안 웨이퍼 회전 속도를 일정한 rpm으로 유지하는 것을 알 수 있다. 반면 NCO %가 3.8 이하이거나, 6.05 이상인 경우 현저히 웨이퍼의 속도 저감이 커지는 것을 알 수 있다.

도 6 및 7은 웨이퍼 회전 속도를 초기 100 rpm으로 셋팅한 후 세정용액을 우웨이퍼에 뿌리면서 웨이퍼의 회전속도를 측정한 실험결과이다.

도 6 및 7을 참조하면, 본 발명에 따라 NCO %가 3.8 초과 6.05 미만의 범위에 있는 폴리우레탄 롤러는 장시간 사용에도 불구하고 속도가 일정하게 유지되는 것을 알 수 있다.

따라서, NCO %는 3.8 초과 6.05 미만, 보다 바람직하게는 5.4 내지 5.8인 폴리우레탄 롤러는 알칼리 환경에서도 장시간으로 고속 회전이 가능하며, 특히 웨이퍼의 밀착력이 그대로 유지되는 효과가 있다.

본 발명은 상술한 폴리우레탄으로 이루어진 롤러와 이를 포함하는, 반도체 웨이퍼 세정장치를 제공한다.

이상에서와 같이 본 발명은 상기한 실시 예에 한하여 설명하였지만, 이를 반드시 제한하는 것은 아닌 것으로 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 실시가 가능하다.

Claims (5)

1. 반도체 웨이퍼 세정장치용 롤러용 조성물로서,
   상기 롤러용 조성물은 NCO 중량%가 3.8 초과 6.05 미만인 폴리우레탄으로 이루어지며,
   상기 반도체 웨이퍼 세정장치용 롤러는 세정시 1 내지 2: 1 부피비인 암모니아와 과산화수소수로 이루어지는, pH 10-12의 세정용액과 접촉하는 것을 특징으로 하고,
   상기 반도체 웨이퍼 세정장치용 롤러는 상기 반도체 웨이퍼를 50 내지 100 rpm으로 회전시 밀착력을 유지하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 세정장치용 롤러용 조성물.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 폴리우레탄의 NCO 중량%는 5.4 내지 5.8인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 세정장치용 롤러용 조성물.
3. 삭제
4. 제 1항 내지 제 2항 중 어느 한 항에 따른 반도체 웨이퍼 세정장치용 롤러용 조성물을 포함하는 반도체 웨이퍼 세정장치용 롤러.
5. 제 4항에 따른 반도체 웨이퍼 세정장치용 롤러를 포함하는, 반도체 웨이퍼 세정장치.

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