KR20060060395A - 반도체 소자 제조에 사용되는 건식 클리닝 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건식 클리닝 방법으로 웨이퍼(W) 표면 상의 이물질을 제거하는 장치이다. 장치는 개구를 가지는 몸체와 상기 개구를 개폐하는 회전판을 가진다. 상기 회전판에는 웨이퍼(W)를 지지하는 지지부재가 장착되며, 공정수행시 웨이퍼(W)는 상기 몸체 내에 세워진 상태로 지지부재에 장착된다. 운반기체는 팬필터 유닛에 의해 상기 몸체 내 상부에서 하부를 향하는 방향으로 흐르고, 웨이퍼(W) 상에 부착된 이물질은 클리닝 부재에 의해 웨이퍼(W)로부터 이탈되어 운반기체의 흐름 및 중력에 의해 아래방향으로 이동되어 외부로 배출된다.

건식 클리닝, 웨이퍼(W), 운반기체, 기류, 회전판

Description

반도체 소자 제조에 사용되는 건식 클리닝 장치{DRY CLEANING APPARATUS USED IN MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICES}

도 1은 일반적인 건식 클리닝 장치를 개략적으로 보여주는 도면;

도 2는 도 1의 장치에서 웨이퍼(W)의 표면으로부터 떨어진 파티클이 웨이퍼(W)의 표면에 재부착되는 것을 보여주는 도면;

도 3은 도 1의 장치 사용하여 클리닝 공정 수행시, 클리닝 공정 전후에 웨이퍼(W)의 표면에 부착된 파티클을 비교하여 보여주는 도면;

도 4는 챔버의 개구가 열린 상태의 본 발명의 건식 클리닝 장치를 개략적으로 보여주는 단면도;

도 5는 챔버의 개구가 닫힌 상태의 건식 클리닝 장치를 보여주는 단면도;

도 6은 도 5의 장치에서 공정 수행시 챔버 내부에서 운반기체의 흐름방향과 웨이퍼(W)로부터 이탈된 이물질의 이동경로를 개략적으로 보여주는 도면;

도 7은 도 5의 장치의 변형 예를 보여주는 단면도;

도 8은 도 5의 장치의 다른 변형예를 보여주는 단면도;

도 9는 도 5의 장치의 다른 실시예를 보여주는 단면도;

도 10은 도 9의 장치에서 공정 수행시 챔버 내부에서 운반기체의 흐름방향과 흐름속도, 그리고 웨이퍼(W)로부터 이탈된 이물질의 이동경로를 개략적으로 보여주 는 도면;

도 11은 도 9의 장치의 변형 예를 보여주는 단면도;

도 12는 도 5의 장치의 또 다른 실시예를 보여주는 단면도;

도 13은 도 12의 받침부재의 일 예를 보여주는 사시도;

도 14는 도 13의 정면도; 그리고

도 15는 본 발명의 웨이퍼(W) 클리닝 장치가 복수개 제공된 설비의 사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 챔버 100a : 몸체

100b : 회전판 122 : 공정 수행부

124 : 기체 유입부 126 : 기체 유출부

160 : 상부벽 162 : 제 1부분

164 : 제 2부분 166 : 제 3부분

200 : 지지부재 300 : 클리닝 부재

400 : 운반기체 공급부재 500 : 배기부재

600 : 부유기체 공급부재 700 : 받침부재

본 발명은 반도체 기판을 제조하는 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 기판 의 표면을 건식 방법으로 클리닝하는 장치에 관한 것이다.

웨이퍼(W)와 같은 반도체 기판을 집적 회로로 제조할 때 제조공정 중에 발생하는 잔류 물질(residual chemicals), 작은 파티클(small particles), 오염물(contaminants) 등을 제거하기 위하여 웨이퍼(W)의 표면을 클리닝하는 공정이 요구된다. 일반적으로 웨이퍼(W) 표면은 화학적 용매를 이용한 습식 클리닝 방법에 의해 클리닝된다. 습식 클리닝 방법에 의한 클리닝 공정은 크게 약액 처리 공정, 린스 공정, 그리고 건조 공정으로 이루어진다. 약액 처리 공정은 불산 등과 같은 화학약액에 의해 웨이퍼(W) 상의 오염물질을 화학적 반응에 의해 식각 또는 박리시키는 공정이고, 린스공정은 웨이퍼(W) 표면에 부착된 약액을 탈이온수로 세척하는 공정이며, 건조공정은 최종적으로 웨이퍼(W) 표면에 잔류하는 탈이온수를 제거하는 공정이다. 그러나 상술한 습식 방법에 의한 클리닝 공정은 건조 불량으로 인해 웨이퍼(W) 상에 물반점이 발생되기 쉽다. 또한, 상당량의 화학 약액을 사용함으로 인해 환경이 오염되며, 클리닝 공정에 많은 시간이 소요되고 클리닝 장치의 대형화로 인해 설비가 차지하는 면적이 넓다.

상술한 문제점으로 인해, 최근에는 건식 클리닝 방법에 의해 웨이퍼(W) 세정이 이루어진다. 도 1은 일반적으로 사용되고 있는 건식 클리닝 장치(9)이다. 도 1을 참조하면, 건식 클리닝 장치(9)는 챔버(900) 내에 배치되며 웨이퍼(W)의 표면이 상부를 향하도록 웨이퍼(W)를 지지하는 지지판(920)을 가진다. 챔버(900)에는 웨이퍼(W)의 표면으로부터 파티클 등과 같은 이물질을 제거하기 위한 클리닝 부재(도시되지 않음)가 제공된다. 클리닝 부재로는 웨이퍼(W) 상으로 고압의 질소가스를 분 사하는 노즐이 사용되거나, 웨이퍼(W)의 표면 상부에 충격파를 형성하기 위한 레이저가 사용된다. 또한, 챔버(900) 내에는 상부에서부터 하부로 향하는 방향으로 기류를 형성하기 위해 챔버(900) 내 상부에 팬필터 유닛(940)이 제공되고, 챔버(900)의 하부에는 펌프가 설치된 배기부재(960)가 연결된다. 이로 인해 웨이퍼(W)로부터 이탈된 파티클(P)과 같은 이물질은 챔버(900) 내에 형성된 기류를 타고 이동되어 챔버(900)로부터 배기된다.

그러나 상술한 일반적인 건식 클리닝 장치(9) 사용시 웨이퍼(W)의 표면은 상부를 향하고, 챔버(900) 내 기류는 상부에서 하부를 향하도록 형성된다. 따라서 도 2에 도시된 바와 같이 클리닝 수단에 의해 웨이퍼(W)의 표면으로부터 이탈되어 부유된 파티클(P)이 다시 기류 및 중력에 의해 아래로 떨어져 웨이퍼(W)에 재흡착된다. 도 3은 클리닝 공정 전후에 웨이퍼(W)에 부착된 파티클을 보여주는 도면이다. 도 3에서 점선으로 된 파티클(P₁)은 클리닝 공정 전에 웨이퍼(W)에 부착된 파티클이고 실선으로 된 파티클(P₂)은 클리닝 공정 후에 웨이퍼(W)에 부착된 파티클이다. 도 3을 참조하면, 클리닝 공정 수행 후 상당량의 파티클(P)이 웨이퍼(W)로부터 이탈된 후 다시 재부착된 것을 알 수 있다.

본 발명은 레이저, 또는 노즐과 같은 클리닝 수단에 의해 웨이퍼(W)로부터 제거된 파티클이 다시 웨이퍼(W)로 재흡착되는 것을 방지할 수 있는 건식 클리닝 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명인 클리닝 장치는 클리닝 공정이 수행되는 공간을 제공하는 챔버를 가진다. 상기 챔버 내에는 기판이 세워진 상태로 위치되도록 상기 기판을 지지하는 지지부재가 제공된다. 또한, 상기 챔버에는 상기 지지부재에 놓여진 기판의 표면으로부터 이물질을 제거하는 클리닝 부재와 상기 챔버 내에서 상부에서 하부를 향하는 방향으로 흐르도록 상기 챔버 내로 운반기체를 공급하는 운반기체 공급 부재가 제공된다.

상기 챔버는 측벽에 개구가 형성된 몸체와 상기 개구를 개폐하는 회전판을 가질 수 있다. 상기 회전판은 회전에 의해 상기 몸체의 개구를 개폐하며, 상기 지지부재는 상기 회전판 상에 설치될 수 있다. 상기 기판은 상기 개구가 열리도록 상기 회전판이 배치된 상태에서 수평방향으로 상기 지지부재에 안착된다. 상기 장치에는 상기 회전판에 장착되며 상기 기판을 상기 회전판 상에서 이동 또는 회전시키는 구동부재가 제공될 수 있다.

또한, 상기 장치에는 상기 개구가 닫힌 상태에서 상기 지지부재 아래에 배치되며, 기판이 상기 지지부재로부터 아래방향으로 이탈될 때 기판을 받아주는 받침부재가 제공될 수 있다. 상기 받침부재에서 기판과 접촉되는 면은 상기 기판보다 연한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 받침부재에는 상기 기판이 상기 받침부재에 의해 지지되는지 여부를 감지하는 감지부재가 제공된다. 일 예에 의하면, 상기 받침부재는 제 1부재, 상기 제 1부재와 평행하게 일정거리 이격되어 배치되는 제 2부재, 그리고 상기 제 1부재와 상기 제 2부재를 연결하며 상기 제 1부재와 상 기 제 2부재 사이로 떨어지는 상기 기판을 받쳐주는 제 3부재를 가진다. 상기 제 1부재에는 발광센서가 장착되고, 상기 제 2부재에는 상기 발광센서와 대향되도록 수광센서가 장착되어, 상기 기판이 상기 받침부재에 의해 지지되는지 여부를 감지할 수 있다.

또한, 상기 몸체에서 상기 개구와 마주보는 측벽 중 공정 수행시 상기 지지부재에 의해 지지되는 기판의 표면과 대향되는 제 1부분은 상기 운반기체가 유입되는 상기 챔버 내 상부에 배치되는 제 2부분에 비해 상기 몸체 안쪽으로 돌출되도록 형성되어, 상기 기판의 표면과 상기 제 2부분 사이에서 상기 운반기체의 유속은 빨라지는 것이 바람직하다. 상기 제 1부분은 수평하게 형성되고, 상기 제 2부분은 상기 제 1부분과 인접한 부분에 상기 기판과 가까워지는 방향으로 하향경사지게 배치되는 경사부를 포함할 수 있다. 상기 상부벽은 상기 운반기체가 유출되는 상기 챔버 내 타측 상부에 위치되는 제 3부분을 더 포함할 수 있으며, 상기 제 3부분은 상기 제 1부분보다 상기 몸체 바깥쪽으로 돌출되도록 형성될 수 있다.

상기 장치는 상기 클리닝 부재에 의해 상기 기판으로부터 이탈된 이물질이 상기 기판 상부로 부유되도록 상기 지지부재에 놓여진 기판의 표면을 향해 경사진 방향으로 부유기체를 분사하는 부유기체 공급부재를 더 포함할 수 있다.

일 예에 의하면, 상기 클리닝 부재로는 복수의 분사공들이 형성되며, 상기 챔버 내에서 상기 지지부재에 놓여진 기판의 표면을 향해 클리닝 기체를 분사하는 클리닝 노즐이 사용될 수 있다. 다른 예에 의하면, 상기 클리닝 부재로는 상기 기판의 표면 상부에서 충격파(shock wave)가 발생되도록 레이저를 조사하는 레이저 부재가 사용될 수 있다. 상기 운반기체 공급부재는 송풍팬과 운반기체를 정화시키는 필터 유닛을 포함할 수 있다.

또한, 상기 상부벽은 평평하게 형성되는 베이스면과 상기 지지부재에 놓여진 기판과 마주보는 위치에서 상기 베이스면 아래에 결합되는 가속부재를 포함할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 4 내지 도 15를 참조하면서 보다 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다. 본 실시예에서는 클리닝이 이루어지는 대상물로 웨이퍼(W) 기판을 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 사상이 적용되는 기판은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상은 유리기판 등과 같이 집적회로 제조를 위해 사용되는 다른 종류의 기판에 적용 가능하다.

도 4와 도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 건식 클리닝 장치(1)를 개략적으로 보여주는 도면으로, 도 4는 챔버(100)의 개구(109)가 열린 상태를 보여주고, 도 5는 챔버(100)의 개구(109)가 닫힌 상태를 보여준다. 도 4와 도 5를 참조하면, 건식 클리닝 장치(1)는 챔버(chamber)(100), 지지부재(supporting member)(200), 클리닝 부재(cleaning member)(300), 그리고 운반기체 공급부재 (carrier gas supplying member)(400)를 가진다. 챔버(100)는 건식 클리닝 공정(dry cleaning process)이 수행되는 공간을 제공하며, 지지부재(200)는 챔버(100) 내부에 배치되어 웨이퍼(W)와 같은 기판을 지지한다. 클리닝 부재(300)는 파티클이나 잔류물과 같은 이물질(P)을 웨이퍼(W)의 표면으로부터 제거한다. 웨이퍼(W)의 표면으로부터 이탈되어 웨이퍼(W)의 표면 상부로 부유된 이물질(P)은 운반기체 공급부재(400)로부터 공급되는 운반기체에 의해 챔버(100) 밖으로 배출된다. 이하 상술한 구성요소들에 대해 상세히 설명한다.

도 4를 다시 참조하면, 챔버(100)는 대체로 수평한 상부면(22)을 가지는 바닥판(20) 상에 설치된다. 챔버(100)는 몸체(100a)와 회전판(100b)을 가진다. 몸체(100a)는 내부에 공간이 형성된 직육면체 형상을 가지며, 몸체의 전방벽(180)(front wall)(102a)에는 개구가 형성된다. 회전판(100b)은 직사각판 형상을 가지며, 몸체(100a)의 개구(109)를 개폐한다. 회전판(100b)과 몸체(100a)는 힌지(108)에 의해 결합되며, 회전판(100b)은 힌지(108)를 중심으로 회전함으로써 대기상태와 공정상태간 위치 변환된다. 대기상태란 도 4에 도시된 바와 같이 몸체(100a)의 개구(109)가 열린 상태로, 회전판(100b)의 상부면(102b)이 바닥판(20)과 평행하게 위치된다. 공정상태란 도 5에 도시된 바와 같이 몸체(100a)의 개구(109)가 닫힌 상태로 회전판(100b)의 상부면(102b)이 몸체(100a)의 후방벽(160)과 마주보는 방향으로 위치된다.

회전판(100b)에는 지지부재(200)가 장착된다. 지지부재(200)는 지지판(220) 및 이를 지지하며 구동부재(240)에 의해 직선이동 또는 회전되는 지지축(260)을 가 진다. 지지축(260)은 대기상태로 위치된 회전판(100b)의 상부로 돌출되도록 배치되며, 지지판(220)의 하부면에 고정된다. 지지판(220)은 대체로 웨이퍼(W)와 유사한 원판 형상을 가지며, 상부면은 대체로 평평하게 형성된다. 바닥판(20) 상에는 이송로봇(30)이 설치된다. 이송로봇(30)은 챔버(100)의 전방에 위치되며, 상하이동 및 회전 가능한 수직로드(32)와 이로부터 연장되며 수평방향으로 이동되는 수평아암(34)을 가진다. 회전판(100b)이 대기상태로 배치된 상태에서 이송로봇(30)은 웨이퍼(W)가 수용된 용기(도시되지 않음)로부터 웨이퍼(W)를 꺼내어 지지판(220)으로 웨이퍼(W)를 이송한다. 웨이퍼(W)는 표면이 상부를 향하도록 지지판(220) 상에 놓여진다. 지지판(220)은 진공흡착 또는 기구적 클램핑에 의해 웨이퍼(W)를 고정할 수 있으며, 선택적으로 정전기력에 의해 웨이퍼(W)를 고정할 수 있다. 웨이퍼(W)가 지지판(220) 상에 놓여지면, 지지판(220)은 회전되어 공정 상태로 배치된다. 몸체(100a) 내에서 웨이퍼(W)는 세워진 상태로 지지판(220)에 의해 지지된다. 즉, 웨이퍼(W)의 표면은 몸체(100a)의 후방벽(160)과 대향되도록 놓여진다.

챔버(100)의 상부벽에는 운반기체 공급부재(400)가 제공되고, 이와 마주보는 챔버(100)의 하부벽에는 배기부재(500)가 제공된다. 일 예에 의하면 운반기체 공급부재(400)로는 팬필터 유닛(fan filter unit)이 제공될 수 있다. 팬(420)에 의해 챔버(100) 외부로부터 운반기체가 챔버(100) 내로 유입되며, 유입된 운반기체는 필터(440)에 의해 정화된다. 상술한 구조로 인해 도 6에 도시된 바와 같이 챔버(100) 내에서 운반기체의 기류는 챔버(100) 내 상부로부터 챔버(100) 내 하부를 향하는 방향으로 웨이퍼(W)의 표면을 따라 흐르는 방향으로 형성된다. 즉, 운반기체는 챔 버(100) 내에서 대체로 수직한 방향으로 흐른다. 운반기체로는 건조 공기(dry air), 질소가스, 또는 비활성 가스(inert gas)가 사용될 수 있으며, 선택적으로 드라이 아이스(dry ice)가 사용될 수 도 있다.

클리닝 부재(300)로는 웨이퍼(W) 상으로 고압의 클리닝 기체를 분사하는 노즐이 사용된다. 클리닝 기체로는 웨이퍼(W) 표면에 형성된 패턴에 영향(자연산화막의 형성 등)을 주지 않는 질소가스 또는 비활성 가스가 사용되는 것이 바람직하다. 클리닝 노즐(300)은 웨이퍼(W)의 직경과 유사한 또는 이보다 긴 로드 형상을 가지며, 운반기체의 흐름방향과 대체로 직교하게 운반기체의 흐름을 가로지르도록 챔버(100) 내에 삽입된다. 클리닝 노즐(300)에는 분사공들(302)이 균일한 간격으로 복수개 형성된다. 클리닝 노즐(300)은 챔버(100) 내 측벽에 고정 설치되고, 구동부재(240)는 클리닝 노즐(300)을 향하는 방향으로 지지판(220)을 직선 이동될 수 있다. 구동부재(240)로는 실린더 또는 모터가 사용될 수 있으며, 대상물을 직선 이동시키는 구조적 메커니즘은 널리 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다. 이와 반대로, 지지판(220)은 고정되고, 운반기체가 흐르는 방향을 따라 클리닝 노즐(300)이 이동되도록 구성될 수 있다.

선택적으로 도 7에 도시된 바와 같이 클리닝 부재로는 레이저 부재(300′)가 사용될 수 있다. 레이저 부재(300′)는 챔버의 후방벽(160) 외측에 결합된다. 레이저 부재(300′)는 한국공개특허 2002-88661에 개시된 바와 같이 웨이퍼(W)의 표면과 챔버의 후방벽(160) 사이에 레이저를 교차시킴으로써 충격파(shock wave)를 발생시키고, 이에 의해 웨이퍼(W) 표면에 부착된 이물질(P)을 웨이퍼(W)로부터 제거 할 수 있다. 또는, 레이저 부재(300′)는 웨이퍼(W)의 표면으로 직접 레이저를 조사하여 이물질(P)을 제거할 수 있으며, 지지판(220)은 구동부재(240)에 의해 직선 및 회전이동된다.

챔버의 표면으로부터 이탈된 이물질(P)은 운반기체의 기류 및 중력에 의해 아래방향으로 이동된다. 본 실시예에서 웨이퍼(W)는 세워진 상태로 위치되므로 이물질이 아래방향으로 이동되면서 웨이퍼(W)의 표면에 재부착되는 것을 최소화한다.

클리닝 공정 전에 수행된 다양한 공정으로 인해 지지판(220)에 놓여진 웨이퍼(W)로부터 정전기가 발생된다. 웨이퍼(W)로부터 이탈된 이물질이 정전기에 의해 다시 웨이퍼(W)로 재흡착될 수 있다. 웨이퍼(W)에서 정전기를 제거하기 위해 챔버 내에는 전압이 인가되는 이온화 부재(ionizer)(도시되지 않음)가 설치될 수 있다.

상술한 바와 같이 공정 수행부(122) 내에서 이물질(P)이 웨이퍼(W)로부터 충분히 떨어지지 않으면 이물질(P)은 정전기 등에 의해 웨이퍼(W)에 다시 부착될 수 있다. 이물질(P)이 웨이퍼(W)의 표면으로부터 충분히 멀리 떨어지도록, 챔버(100) 내에는 부유기체 공급부재(600)가 제공된다. 도 8에 도시된 바와 같이 부유기체 공급부재(600)로는 웨이퍼(W)의 표면을 향해 경사진 각도로 부유기체를 분사하는 노즐이 사용된다. 부유기체를 분사하는 부유 노즐(600)은 대체로 클리닝 기체를 분사하는 클리닝 노즐(300)과 유사한 형상을 가지며, 클리닝 노즐(300) 아래에 대체로 이와 평행하게 배치될 수 있다. 부유 노즐(600)은 클리닝 노즐(300)의 분사압에 비해 낮은 분사압으로, 그리고 더 완만한 분사각으로 부유기체를 웨이퍼(W)의 표면을 향해 분사한다. 부유기체는 웨이퍼(W)의 표면과 부딪힌 후, 후방벽(160)을 향하는 방향으로 흐른다. 클리닝 기체에 의해 웨이퍼(W)로부터 이탈된 이물질(P)은 부유기체의 기류를 따라 웨이퍼(W)로부터 충분히 멀어진 후, 운반기체의 기류 및 중력에 의해 챔버로부터 배기된다.

도 9는 본 발명의 클리닝 장치(1)에서 챔버(100)의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다. 웨이퍼(W) 표면으로부터 이탈된 이물질이 아래로 이동되는 동안 다시 웨이퍼(W)에 흡착될 수 있다. 이를 방지하기 위해 웨이퍼(W)의 표면과 챔버의 후방벽(160) 사이의 공간에서 운반기체는 빠르게 흐르는 것이 바람직하다. 상술한 문제는 웨이퍼(W)가 대구경화됨에 따라 더욱 커진다. 팬(420)의 속도를 증가시켜 운반기체의 유속을 빠르게 할 수 있으나, 난류의 발생, 소요 전력의 증가 등의 문제가 유발되므로 한계가 있다.

설명의 편의를 위해 챔버(100) 내에는 제공된 공간을 위치에 따라 순차적으로 기체 유입부(124), 공정 수행부(122), 그리고 기체 유출부(126)라 칭한다. 기체 유입부(124), 공정 수행부(122), 그리고 기체 유입부(124)는 일방향으로 나란히 배치된다. 공정 수행부(122)는 지지판(220)이 배치되는 챔버(100) 내의 중앙에 해당되는 공간이고, 기체 유입부(124)는 운반기체 공급부재(400)가 설치된 챔버(100)의 상부벽과 공정 수행부(122) 사이에 해당되는 공간이고, 기체 유출부(126)는 배기부재(500)가 설치된 챔버(100의 하부벽과 공정 수행부(122) 사이에 해당되는 공간이다. 즉, 운반기체는 기체 유입부(124), 공정 수행부(122), 그리고 기체 유출부(126)로 일방향으로 흐른다.

본 실시예에 의하면, 챔버(100의 형상을 변화하여 웨이퍼(W)가 놓여지는 공 정 수행부(122)에서 운반기체의 유속이 빨라지도록 한다. 구체적으로 기체 유입부(124), 공정 수행부(122), 그리고 기체 유출부(126)에서 기체가 흐르는 통로의 단면적(이하, 통로면적(passageway area)이라 한다)을 상이하게 형성하여 운반기체의 유속을 변화시킨다. 베르누이 정리(a Bernoulli's theorem)에 의하면, 유체의 유속은 유체가 흐르는 통로의 단면적에 반비례한다. 즉, 유체가 흐르는 통로의 단면적이 감소하면, 유체의 유속이 빨라진다. 본 실시예에 의하면, 공정 수행부(122)의 통로면적은 기체 유입부(124)의 통로면적보다 좁게 형성된다. 공정 수행부(122) 내에서 운반기체의 유속이 일정하게 유지되도록 공정 수행부(122)의 통로면적이 일정하게 형성된다. 통로면적이 급격하게 감소되거나 큰 폭으로 단차져 감소되면, 통로면적이 감소되는 영역에서 와류가 발생된다. 기체 유입부(124) 중 공정 수행부(122)와 인접한 영역에서 통로면적은 와류발생을 억제하거나 최소화할 수 있는 범위 내에서 점전적으로 줄어드는 것이 바람직하다.

또한, 기체 유출부(126)의 통로면적은 공정 수행부(122)의 통로면적보다 넓게 형성된다. 바람직하게는 공정 수행부(122)를 통과한 운반기체가 웨이퍼(W)의 표면과 대향되는 방향으로 웨이퍼(W) 표면으로부터 멀어지는 방향으로 통로가 넓어지는 것이 바람직하다. 이는 운반기체의 기류 방향이 웨이퍼(W) 표면로부터 멀어지는 방향으로 형성되도록 하여, 웨이퍼(W) 표면으로부터 이탈된 이물질(P)이 웨이퍼(W)로 다시 재부착되는 것을 방지한다. 기체 유출부(126)의 통로면적은 단차지도록 증가되거나 점진적으로 증가될 수 있다. 선택적으로 기체 유출부(126)의 통로면적은 공정 수행부(122)의 통로면적과 동일하게 형성되거나 좁게 형성될 수 있다.

본 실시예의 바람직한 일 예에 의하면, 기체 유입부(124), 공정 수행부(122), 그리고 기체 유출부(126)의 통로면적의 변화는 챔버(100) 내의 후방벽(160)을 굴곡지게 형성함으로써 이루어진다. 다시 도 9를 참조하면, 후방벽(160)은 공정 수행부(122)에 위치되는 제 1부분(162), 기체 유입부(124)에 위치되는 제 2부분(164), 그리고 기체 유출부(126)에 위치되는 제 3부분(166)을 가진다. 제 1부분(162)은 제 2부분(164) 및 제 3부분(166)보다 낮은 높이에 위치된다. 제 1부분(162)은 수평하게 형성되어, 공정 수행부(122)의 통로면적이 일정하게 되도록 한다. 제 2부분(164)은 운반기체 공급부재(400)와 인접한 영역에 수직하게 형성된 수직부(164a)와 제 1부분(162) 및 수직부(164a) 사이에 위치되는 경사부(164b)를 가진다. 경사부(164b)는 웨이퍼(W)를 향하는 방향으로 경사지게 형성된다. 제 3부분(166)은 배기부재(500)와 인접한 영역에 수직하게 형성된 수직부(166a)와 제 1부분(162) 및 수직부(166a) 사이에 위치되는 경사부(166b)를 가진다. 경사부(166b)는 웨이퍼(W)로부터 멀어지는 방향으로 경사지게 형성된다.

도 10은 도 9의 장치(1)에서 챔버(100 내에 운반기체에 의해 형성되는 기류의 방향 및 챔버(100 내 각 공간에서 기류의 속도, 그리고 웨이퍼(W)의 표면으로부터 이탈된 이물질(P)의 이동경로를 보여주는 도면이다. 도면에서 화살표의 길이는 기류의 속도 크기를 나타낸다. 도 10을 참조하면, 처음에 운반기체 공급부재(400)에 의해 운반기체는 일정속도로 기체 유입부(124) 내로 유입된다. 후방벽(160)의 경사부(164b) 아래를 지나면서 운반기체는 조금씩 가속된다. 공정 수행부(122)를 지나면서 운반기체는 빠른 속도로 일정하게 웨이퍼(W) 표면을 따라 흐른다. 이후에 운반기체는 기체 유출부(126)를 지나며, 배기부재(500)를 통해 외부로 배기된다. 기체 유출부(126)의 경사부(166b) 아래를 지날 때 운반기체는 경사부(166b)를 따라 웨이퍼(W)로부터 대향되는 방향으로 멀어지게 이동된다.

다시 도 9를 참조하면, 이물질(P)은 처음에 클리닝 부재(300)에 의해 웨이퍼(W)의 표면으로부터 이탈된다. 이후 이물질(P)은 공정 수행부(122) 내에 형성된 빠른 기류에 의해 웨이퍼(W)와 인접한 영역으로부터 빠르게 벗어난다. 공정 수행부(122) 중 기체 유출부(126)와 인접한 영역에서 이물질(P)은 웨이퍼(W)와 멀어지는 방향으로 형성된 운반기체의 기류를 따라 웨이퍼(W)로부터 멀어진다.

본 실시예에서 운반기체는 팬필터 유닛에 의해 챔버(100) 내로 공급되는 것으로 설명하였다. 그러나 이와 달리 운반기체의 유속을 빠르게 하기 위해 분사홀들이 형성된 로드 형상 또는 판 형상의 분사부재(460)에 의해 운반기체가 챔버(100) 내로 공급될 수 있다.

본 실시예에서 기체 유입부(124), 공정 수행부(122), 그리고 기체 유출부(126)의 통로면적의 변화를 위해 챔버(100)의 상부벽(160)이 굴곡지게 형성되는 것으로 설명하였다. 굴곡진 상부벽(160)의 형상은 다양한 방법으로 제공될 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이 상부벽(160)은 일체로 이루어지며 굴곡진 형상을 가지도록 제조될 수 있다. 선택적으로 도 11에 도시된 바와 같이 상부벽(160)은 평평하게 형성된 베이스면(160a)과 그 아래에 결합된 가속부재(160b)를 가질 수 있다. 가속부재(160b)는 공정 수행부(122)에 제공되는 평평한 형상을 가지는 하부면(167b)과 각각 기체 유입부(124) 및 기체 유출부(126)에 배치되며 하부면(167b)의 양측으로 부터 상향 경사지도록 연장된 경사부(168b, 169b)를 가진다. 기체 유입부(124)에 배치되는 경사부(168b)와 기체 유출부(126)에 배치되는 경사부(169b)는 동일한 경사각 또는 상이한 경사각을 가질 수 있다. 가속부재(160b)는 베이스면(160a)에 탈착가능하게 결합되는 것이 바람직하다.

도 12는 본 발명의 클리닝 장치(1)에서 챔버(100)의 또 다른 실시예를 보여주는 도면이다. 본 실시예에서 도 4와 동일한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다. 도 4의 장치를 사용하여 공정 진행시 웨이퍼(W)가 세워진 상태로 진공흡착 등에 의해 지지판(220)에 지지된다. 공정 진행시 웨이퍼(W)가 지지판(220)으로부터 아래로 미끄러져 떨어지고, 이로 인해 웨이퍼(W)가 깨질 수 있다. 이를 방지하기 위해 챔버(100)에는 받침부재(700)가 제공된다. 받침부재(700)는 회전판(100b) 상에 장착되며, 지지판의 아래에 배치된다. 선택적으로 받침부재(700)는 몸체의 측벽 또는 하부벽에 제공될 수 있다.

도 13은 받침부재(700)의 일 예를 보여주는 사시도이고, 도 14는 도 13의 정면도이다. 도 13과 도 14를 참조하면, 받침부재(700)는 지지판(220)으로부터 아래로 미끄러지는 웨이퍼(W)를 삽입하여 지지하는 안착부(730)를 가진다. 구체적으로 지지판은 제 1부재(720), 제 2부재(740), 그리고 제 3부재(760)를 가진다. 제 1부재(720)와 제 2부재(740)는 서로 대향되도록 일정거리 이격되어 배치되며, 제 3부재(760)에 의해 결합된다. 제 1부재(720)와 제 2부재(740)는 갈고리 형상의 로드로서 제공되며, 제 3부재(760)는 제 1부재(720)와 제 2부재(740)와 수직한 로드 형상으로 복수개 제공된다. 제 2부재(740)는 회전판(100b)에 설치되는 지지로드(710)에 결합된다. 안착부(730)는 제 1부재(720), 제 2부재(740), 그리고 제 3부재(760) 사이에 제공되는 공간이다. 지지판(220)으로부터 미끄러지는 웨이퍼(W)는 안착부(730)에 삽입되도록 이동된 후 제 3부재(760)에 의해 멈추어진다. 선택적으로 제 1부재(720)와 제 2부재(740)는 판으로서 제공되고, 제 3부재(760)는 웨이퍼(W)와 동일하게 곡률진 판으로 제공될 수 있다. 또한, 받침부재(700)는 상술한 예와 다르게 다양한 형상으로 제공될 수 있다. 웨이퍼(W)가 받침부재(700)로 떨어질 때 충돌로 인해 웨이퍼(W)가 파손되는 것을 방지하기 위해 받침부재(700)는 웨이퍼(W)보다 연한 재질로 제조되는 것이 바람직하다. 예컨대, 받침부재(700)는 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone)이나 테플론(teflon)으로 제조될 수 있다.

또한, 받침부재(700)에 의해 웨이퍼(W)가 지지되는지 여부를 감지하는 감지부재(780)를 가진다. 감지부재(780)로는 광을 조사하는 발광센서(782)와 이를 수광하는 수광센서(784)를 가진다. 발광센서(782)는 안착부(730)를 제공하는 제 1부재(720)의 면에 장착되고, 수광센서(784)는 안착부(730)를 제공하는 제 2부재(740)의 면에 발광센서(782)와 대향되는 위치에 장착된다. 수광센서(784)가 광을 수광하지 못하면 웨이퍼(W)가 지지판(220)으로부터 미끄러진 것으로 판단하고, 경고음이나 모니터 등을 통해 작업자에게 알리거나, 공정 진행을 중단한다. 선택적으로 감지부재(780)로는 안착부(730)를 제공하는 제 3부재(760)의 면에 장착되는 압력센서가 사용될 수 있다.

도 15는 본 발명의 건식 클리닝 장치가 복수개 제공된 설비를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 15에 도시된 바와 같이 바닥판(20)에는 복수개의 챔버들이 일 렬로 배치된다. 챔버들(100)의 전방에는 챔버들(100)의 배열 방향과 평행하게 레일(36)이 바닥판(20)에 장착되고, 레일(36)에는 상술한 이송로봇(30)이 장착된다.

본 발명의 건식 클리닝 장치에 의하면, 공정 진행시 웨이퍼(W)가 세워진 상태로 챔버 내에 배치되고, 운반기체는 상부에서 하부를 향하는 방향으로 웨이퍼(W)의 표면과 대체로 평행하게 흐른다. 따라서 레이저 또는 노즐과 같은 클리닝 수단에 의해 웨이퍼(W)로부터 제거된 파티클은 운반기체의 흐름 및 중력에 의해 웨이퍼(W)의 표면과 대체로 평행한 방향으로 이동되므로 웨이퍼(W)로 재흡착되지 않는다.

또한, 본 발명의 건식 클리닝 장치는 지지판 아래에 제공된 받침부재를 구비하므로 지지판으로부터 미끄러진 웨이퍼(W)가 깨지는 것을 방지할 수 있다.

Claims (17)

1. 반도체 기판의 표면을 클리닝하는 장치에 있어서,

   챔버와;

   기판이 세워진 상태로 상기 챔버 내에 놓여지도록 상기 기판을 지지하는 지지부재와;

   상기 지지부재에 놓여진 기판의 표면으로부터 이물질을 제거하는 클리닝 부재와;

   상기 챔버 내에서 상부에서 하부를 향하는 방향으로 흐르도록 상기 챔버 내로 운반기체를 공급하는 운반기체 공급 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 클리닝 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 챔버는,

   측벽에 개구가 형성된 몸체와;

   상기 개구를 개폐하며 회전가능한, 그리고 상기 지지부재가 장착된 회전판을 구비하되,

   상기 개구가 열리도록 상기 회전판이 배치된 상태에서 상기 기판은 수평방향으로 상기 지지부재에 안착되는 것을 특징으로 하는 건식 클리닝 장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 장치는 상기 회전판에 장착되며 상기 기판을 상기 회전판 상에서 이동 또는 회전시키는 구동부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 클리닝 장치.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 장치는 상기 개구가 닫힌 상태에서 상기 지지부재 아래에 배치되며, 기판이 상기 지지부재로부터 아래방향으로 이탈될 때 기판을 받아주는 받침부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 클리닝 장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 받침부재에서 기판과 접촉되는 면은 상기 기판보다 연한 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 건식 클리닝 장치.
6. 제 4항에 있어서,

   상기 받침부재는 상기 기판이 상기 받침부재에 의해 지지되는지 여부를 감지하는 감지부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 클리닝 장치.
7. 제 4항에 있어서,

   상기 받침부재는,

   제 1부재와;

   상기 제 1부재와 평행하게, 그리고 일정거리 이격되어 배치되는 제 2부재와;

   상기 제 1부재와 상기 제 2부재를 연결하며, 상기 제 1부재와 상기 제 2부재 사이로 떨어지는 상기 기판을 받쳐주는 제 3부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 클리닝 장치.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 받침부재는,

   상기 제 1부재에 장착되는 발광센서와;

   상기 제 2부재에 상기 발광센서와 대향되도록 장착되는 수광센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 클리닝 장치.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 몸체에서 상기 개구와 마주보는 측벽 중 공정 수행시 상기 지지부재에 의해 지지되는 기판의 표면과 대향되는 제 1부분은 상기 운반기체가 유입되는 상기 챔버 내 상부에 배치되는 제 2부분에 비해 상기 몸체 안쪽으로 돌출되도록 형성되어, 상기 기판의 표면과 상기 제 2부분 사이에서 상기 운반기체의 유속은 빨라지는 것을 특징으로 하는 건식 클리닝 장치.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 제 2부분은 상기 제 1부분과 인접한 부분에 상기 기판과 가까워지는 방 향으로 하향경사지게 배치되는 경사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 클리닝 장치.
11. 제 9항에 있어서,

    상기 제 1부분은 수평하게 형성된 것을 특징으로 하는 건식 클리닝 장치.
12. 제 9항에 있어서,

    상기 상부벽은 상기 운반기체가 유출되는 상기 챔버 내 타측 상부에 위치되는 제 3부분을 더 포함하되,

    상기 제 3부분은 상기 제 1부분보다 상기 몸체의 바깥쪽으로 돌출되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 클리닝 장치.
13. 제 9항에 있어서,

    상기 장치는 상기 클리닝 부재에 의해 상기 기판으로부터 이탈된 이물질이 상기 기판 상부로 부유되도록 상기 지지부재에 놓여진 기판의 표면을 향해 경사진 방향으로 부유기체를 분사하는 부유기체 공급부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 클리닝 장치.
14. 제 9항에 있어서,

    상기 클리닝 부재는 복수의 분사공들이 형성되며, 상기 챔버 내에서 상기 지 지부재에 놓여진 기판의 표면을 향해 클리닝 기체를 분사하는 클리닝 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 클리닝 장치.
15. 제 9항에 있어서,

    상기 클리닝 부재는 상기 기판의 표면 상부에서 충격파(shock wave)가 발생되도록 레이저를 조사하는 레이저 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 클리닝 장치.
16. 제 9항에 있어서,

    상기 운반기체 공급부재는,

    송풍팬과;

    운반기체를 정화시키는 필터 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 클리닝 장치.
17. 제 9항에 있어서,

    상기 상부벽은,

    평평하게 형성되는 베이스면과;

    상기 지지부재에 놓여진 기판과 마주보는 위치에서 상기 베이스면 아래에 결합되는 가속부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 클리닝 장치.

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