KR20050063344A - 반도체 웨이퍼 세척장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼의 세척을 수행하는 세척장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 클린닝 시스템을 안전한 위치에 맞추어 상하 브러쉬를 이용하여 웨이퍼표면 클린시스템 로봇으로 안정화된 클리닝을 도모할 수 있는 반도체 웨이퍼 세척장치에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명은, 클리너부의 웨이퍼 세척을 수행하는 세척장치에 있어서, 수직상하 모터에 축으로 설치되는 상하 일체형 수직리드레일은 간격으로 두고 상부브러쉬풀리와 하부브러쉬풀리가 각기 결합되고, 상기 상부브러쉬풀리에 수평으로 상부브러쉬가, 상기 하부브러쉬폴리에 수평으로 하부브러쉬가 각각 설치되며, 상기 상부브러쉬와 하부브러쉬사이에 롤러상의 세척할 웨이퍼가 놓여지게 된 것을 그 특징이 있다.

Description

반도체 웨이퍼 세척장치 { Device for cleaning the semiconductor wafer }

본 발명은 반도체 웨이퍼의 세척을 수행하는 세척장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 클린닝 시스템을 안전한 위치에 맞추어 상하 브러쉬를 이용하여 웨이퍼표면 클린시스템 로봇으로 안정화된 클리닝을 도모할 수 있는 반도체 웨이퍼 세척장치에 관한 것이다.

전자 및 컴퓨터 관련제품의 라디오, 텔레비젼및 컴퓨터등에 사용되는 다이오드, 트랜지스터및 사이리스터등의 반도체 소자는 실리콘등의 단결정을 성장시킨 기둥 모양의 봉을 얇게 잘라서 원판 모양으로 만든 웨이퍼로부터 만들어진다. 즉, 상기 웨이퍼상에 산화막을 형성하고, 상기 산화막을 선택적으로 제거하여 패턴을 형성하며, 선택된 영역에 불순물을 도핑한 후, 금속배선을 형성하는 단계를 거쳐 웨이퍼상에 소자 가공이 끝난 상태의 개개의 기본단위인 다이(Die)별로 분리되어 제조되는 것이다.

한편, 웨이퍼상에 산화막을 형성하는 경우에는, 막 자체의 고유한 특성때문에 반드시 그 표면 평탄화 과정이 수반되어야 하며, 이를 위해서 화학기계적연마공정이 개발되었다. 이 화학기계적연마 공정에 있어서의 기계적인 연마는 웨이퍼와 표면에 일정한 거칠기를 가지는 패드를 접촉시키고 이를 서로 상대적으로 움직이게 함으로 마찰을 일으키는 것에 의하여 이루어지고, 화학적인 연마는 슬러리라는 화학물질을 패드와 웨이퍼 사이에 투입하여 웨이퍼의 절연막과 슬러리가 반응하게 하는 것에 의해 이루어진다. 즉, 슬러리의 화학작용과 연마패드의 기계적 마찰에 의해 산화막이 국부적으로 벗겨지며 평탄화가 이루어진다.

그런데, 반도체 소자의 제조에서 웨이퍼의 표면에 바람직하지 못한 잔류물이나 유기오염물이 남게 되는 경우에는, 반드시 웨이퍼를 세정할 필요가 있다. 왜냐하면, 특정한 공정을 통하여 웨이퍼의 표면에 발생한 잔류물이나 유기오염물은 후속공정에서 부적절한 상호작용을 일으켜서 웨이퍼상에 결함(defect)이 발생하여 웨이퍼상의 소자가 작동불가능하게 될 수도 있기 때문이다. 특히, 상기 화학기계적연마공정의 경우에는 매우 많은 먼지 입자들이 발생하고, 또한 웨이퍼가 직접적으로 패드면에 접촉되고 슬러리와 반응하므로, 연마공정 후 웨이퍼상에 불필요한 잔류물이 남게 될 가능성이 높아서 화학기계적연마공정 후의 세정은 다른 어느 단계에서의 세정보다 중요하다. 아울러 반도체 소자의 집적도 향상에 따라 제조 공정에서 보다 더 청정한 분위기가 요구되고, 또한 보다 향상된 웨이퍼 표면의 청정도가 요청되고 있는 현 시점에서는 웨이퍼의 세정공정 및 세정장치의 중요성이 더욱더 증대되고 있다.

통상적으로 웨이퍼 세정장치는 적재스테이션, 브러쉬유닛 1, 브러쉬유닛 2, 회전세척건조장치, 방출스테이션과, 각 장치간에 웨이퍼를 이송하는 이송로봇으로 구성된다. 화학기계적연마공정을 마친 웨이퍼는 다수 개가 일정간격으로 상하로 배치되어 테프론 카세트내에 적재된 상태로 상기 적재스테이션으로 인입된다. 상기 웨이퍼가 적재스테이션에 인입되면 웨이퍼는 카세트로부터 인출되어, 상기 브러쉬유닛 1과 브러쉬유닛 2를 통과하면서 세척된다. 이들 브러쉬유닛은 상부 브러쉬와 하부브러쉬를 구비하여, 웨이퍼상에 초순수(De Ionized Water)를 분사함과 동시에 웨이퍼의 상하부면에 접촉되는 상하부 브러쉬를 회전하여 세정공정을 진행한다.

상기 브러쉬유닛들에서 세척된 웨이퍼는 회전세척건조장치로 이동하며, 여기에서는 초순수를 통하여 최종적으로 세척되고 웨이퍼가 회전하면서 건조된 후, 방출스테이션으로 이송된다. 이 때 각 장치간 웨이퍼의 이송은 해당 이송로봇이 담당하는 데, 특히 브러쉬유닛들과 회전세척건조장치간에는 동일한 이송로봇이 웨이퍼를 이송한다.

이상과 같이 반도체소자 제조를 위한 일련의 세정공정은 고도의 정밀성이 요구되며, 해당 공정을 위해서는 자동화된 다양한 장치들이 필요하기 때문에, 공정상의 오동작을 방지하기 위하여 대부분의 장치는 웨이퍼 감지센서를 구비하고 있다. 도 1 은 종래의 클리닝시스템에서 브러쉬시스템을 도시해 놓은 것으로, 여기서 브러쉬들의 웨팅(Wetting)상태로써 클리너의 웨이퍼 세척을 하는 브러쉬 시스템을 나타낸 것이다.

즉, 이 브러쉬시스템은 웨이퍼가 롤러위에 올려지면, 상부브러쉬(10 :Upper Brush)암이 밖에서 안으로 들어오고, 하부브러쉬(11 : Lower Brush)와 상부브러쉬(10)가 동시에 웨이퍼를 사이에 두고 내려오고 올라온다. 이어 상부브러쉬(10)와 하부브러쉬(11)는 회전을 하여 웨이퍼를 세척한다. 이때, 상기 브러쉬의 회전을 따라 웨이퍼도 같이 회전을 한다.

상기 브러쉬는 웨이퍼의 40%면적 회전을 통하여 세척하는 데, 상기 웨이퍼가 회전을 통하여 전체 면적을 회전하게 된다. 이어한 과정을 수행하는 이 시스템은 공압을 이용한 실린더의 압을 이용하여, 하부브러쉬(11)를 업/ 다운 시키고 상부브러쉬(10)를 업다운 및 인/아웃을 시키도록 되어 있다.

그러나, 상기 브러쉬를 작동시키는 실린더의 에어들은 각각의 솔밸브에서 나오는 데, 이 솔밸브는 디바이스넷에 의해 통제되게 된다. 한편, 클리너는 케미칼들을 많이 사용하게 되는데, 그렇기 때문에 리크(Leak)가 자주 발생하게 된다. 특히, 초순수(DI)는 아이들(Idle)상태때 브러쉬를 적셔주기 위해 항시 나온다. 상기 밸브들사이 또는 파트들의 노화로 인해 생긴 리크들에 디바이스가 노출되면 디바이스는 밸브들은 원활히 컨트롤를 할 수 없다는 결점이 있다.

그로 인해 롤러위의 웨이퍼를 세척하고 있는 브러쉬들이 움직이게 되어, 상기 웨이퍼를 밖으로 날려 버린다든지, 아니면 하부브러쉬가 다운되면서 상부브러쉬가 웨이퍼를 눌러 상기 롤러에 걸린 웨이퍼는 부하를 받아 결국 파손(Broken)된다는 결점도 발생하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 브러쉬시스템에 가지고 있는 결점을 해결하기 위해 발명한 것으로, 종래와 달리 상하 일체형 수직리드레일에 의해 구동되는 상부브러쉬및 하부브러쉬로 웨이퍼의 누름현상을 방지할 수 있고, 또한 기존에 리크에 의한 불완전한 에어를 모터로 통제하게 됨으로 안전한 웨이퍼 공정진행으로 장비가동률을 증가시킬 수 있는 모터를 이용한 반도체 웨이퍼 세척장치를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 클리너부의 웨이퍼 세척을 수행하는 세척장치에 있어서, 수직상하 모터에 축으로 설치되는 상하 일체형 수직리드레일은 간격으로 두고 상부브러쉬풀리와 하부브러쉬풀리가 각기 결합되고, 상기 상부브러쉬풀리에 수평으로 상부브러쉬가, 상기 하부브러쉬폴리에 수평으로 하부브러쉬가 각각 설치되며, 상기 상부브러쉬와 하부브러쉬사이에 롤러상의 세척할 웨이퍼가 놓여지게 된 것을 그 특징이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시도면에 의거하여 구성및 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 2 는 본 발명의 실시예에 관한 반도체 웨이퍼 세척장치를 설명하기 위한 상태도이고, 도 3 은 본 발명을 이용하여 롤러상의 웨이퍼를 세척해주는 도면이다. 본 발명은 클리너부의 웨이퍼 세척을 수행하는 브러쉬시스템인 바, 이는 클린닝 시스템을 안전한 위치에 맞추어 상부브러쉬(4)와 하부브러쉬(5)를 이용하여 웨이퍼(8)표면 클린시스템 로봇으로 안정화된 클리닝을 도모할 수 있도록 되어 있다.

본 발명의 모터를 이용한 수직 브러쉬 로봇으로 그 구성은 다음과 같다. 상부브러쉬풀리(1 : Upper Brush Pulley)는 상하 운동을 하기 위해 후술할 수직리드레일(2)과 연결되어져 있고, 상부브러쉬 아웃모터(1' : Upper Brush Out Motor)는 공정이 끝나고 이송로봇이 롤러(9)상에 웨이퍼(8)를 가져 갈 수 있도록 좌측으로 구동시킨다. 상하 일체형 수직리드레일(2)은 수직상하 모터(6)로부터 구동을 받아 회전을 하여 상부브러쉬(4)와 하부브러쉬(5)로 전달한다. 하부브러쉬풀리(3 : Lower Brush Pulley)는 상하 운동을 하기 위해 상기 수직리드레일(2)과 연결되어 있다.

그리고, 상부브러쉬풀리(1)에 수평으로 설치된 상부브러쉬(4)는 도면과 같이 회전을 하며 하강하여 웨이퍼 표면 (패턴)을 세척하고, 하부브러쉬풀리(3)에 수평으로 설치된 하부브러쉬(5)는 도면과 같이 회전을 하며 하강하여 웨이퍼 뒷면을 세척하도록 되어 있다. 상기 수직리드레일(2)을 축으로 구동시키는 수직상하 모터(6)는 상기 상부브러쉬풀리(1)와 하부브러쉬풀리(3)를 상하로 구동시키는 역할을 수행한다.

상기 상부브러쉬풀리(1)와 하부브러쉬풀리(3)에는 상기 상기 상부브러쉬(4)와 하부브러쉬(5)를 회전시키는 소형 회전모터(7)가 각각 설치되어 있다. 상기 상부브러쉬(4)와 하부브러쉬(5)사이에는 롤러(9)상의 세척할 웨이퍼(8)가 놓여져 있어 상기 상부브러쉬(4)와 하부브러쉬(5)로 세척할 수 있도록 되어 있다.

이상과 같이 구성되는 본 발명의 동작은 다음과 같다. 먼저, 상부브러쉬 아웃모터(1')가 상부브러쉬(4)를 아웃시킨다. 이때, 상기 상부브러쉬(4)가 연결된 상부브러쉬풀리(1)는 고정되어 있다. 웨이퍼를 이동시키는 이송로봇이 웨이퍼(8)를 롤러(9) 위에 올려놓고 가면, 상기 상부브러쉬 아웃모터(1')는 상부브러쉬풀리(1)를 웨이퍼 상단에 놓여지게 한 다음, 수직상하 모터(6)에 의해 상하 일체형 수직리드레일(2)이 회전을 하여 그 회전운동을 이용하여 상부브러쉬풀리(1)와 하부브러쉬풀리(3)을 상하로 움직인다.

그리고, 상부브러쉬(4)와 하부브러쉬(5)가 교차되는 시점이 바로 롤러(9)상의 웨이퍼(8)가 놓여진 곳으로, 상부및 하부브러쉬(4, 5)들은 도 3 에 도시된 바와 같이 회전을 통해 웨이퍼(8)의 전면을 세척한다. 이때, 상부브러쉬(4)와 하부브러쉬(5)의 구동은 상부브러쉬풀리(1)와 하부브러쉬풀리(3)에 소형 회전모터(7)가 각기 장착되어 있어 이 회전모터(7)에 의해 회전하고 있다.

상기와 같이 웨이퍼(8)의 세척이 끝나게 되면, 수직상하 모터(6)의 구동에 의해 수직리드레일(2)상의 상부브러쉬풀리(1)와 하부브러쉬풀리(3)가 작동되어 각 브러쉬(4, 5)들은 롤러(9)상의 웨이퍼(8)로부터 떨어지게 되고, 상기 상부브러쉬(4)는 상부브러쉬 아웃모터(1')에 의해 상부브러쉬(4)를 아웃시킨다. 여기서는 이동로봇이 웨이퍼를 잡기 위해 내려오는 포지션 밖을 아웃이라 한다.

그 후의 이동은 웨이퍼를 잡고 다른 공정으로 이동한다. 그러면 다시 상부브러쉬(4)는 하부브러쉬(5)와 같은 위치로 와, 서로 다운업을 하여 회전을 수행한다. 이때, 옆에 있는 초순수(DI)노즐에서 이 브러쉬(4, 5)들을 웨팅(Wetting)시켜 주도록 되어 있다.

이상과 같이 작동되는 본 발명은 클리너부의 브러쉬시스템으로써 모터구동을 이용한 일체형 브러쉬 업다운시스템을 수행할 뿐만 아니라, 풀리내부의 인아웃모터로 인한 다른 이송로봇의 간섭을 피하여 안전한 로딩및 언로딩시키는 방법을 이용할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 상하 일체형 수직리드레일에 의해 구동되는 상부및 하부브러쉬로 웨이퍼의 누름현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 기존에 리크(Leak)에 의한 불완전한 에어를 모터로 통제함으로써 안전한 웨이퍼 공정진행으로 장비가동률 증가의 효과를 가져올 수 있는 장점이 있다.

도 1 은 종래의 클리닝시스템에서 브러쉬시스템을 도시해 놓은 도면,

도 2 는 본 발명의 실시예에 관한 반도체 웨이퍼 세척장치를 설명하기 위한 상태도,

도 3 은 본 발명을 이용하여 롤러상의 웨이퍼를 세척해주는 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 상부브러쉬풀리 2 : 수직리드레일

3 : 하부브러쉬풀리 4 : 상부브러쉬

5 : 하부브러쉬 6 : 수직상하 모터

7 : 소형 회전모터 8 : 웨이퍼

9 : 롤러

Claims (6)

1. 클리너부의 웨이퍼 세척을 수행하는 세척장치에 있어서,

   수직상하 모터에 축으로 설치되는 상하 일체형 수직리드레일은 간격으로 두고 상부브러쉬풀리와 하부브러쉬풀리가 각기 결합되고, 상기 상부브러쉬풀리에 수평으로 상부브러쉬가, 상기 하부브러쉬폴리에 수평으로 하부브러쉬가 각각 설치되며, 상기 상부브러쉬와 하부브러쉬사이에 롤러상의 세척할 웨이퍼가 놓여지게 된 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 세척장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 상하 일체형 수직리드레일은 수직상하 모터로부터 구동을 받아 회전을 하여 상부브러쉬와 하부브러쉬로 전달한 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 세척장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 수직상하 모터는 상부브러쉬풀리와 하부브러쉬풀리를 상하로 구동시키는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 세척장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 상부브러쉬풀리와 하부브러쉬풀리에는 상기 상기 상부브러쉬와 하부브러쉬를 회전시키는 소형 회전모터가 각각 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 세척장치.
5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 상부브러쉬풀리내부에 상부브러쉬 아웃모터가 설치된 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 세척장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 상부브러쉬 아웃모터는 공정이 끝나고 이송로봇이 롤러상에 웨이퍼를 가져 갈 수 있도록 좌측으로 구동시킨 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 세척장치.