KR100820177B1

KR100820177B1 - 스핀 척 장치

Info

Publication number: KR100820177B1
Application number: KR1020060079215A
Authority: KR
Inventors: 문성길
Original assignee: (주)이노맥스
Priority date: 2006-08-22
Filing date: 2006-08-22
Publication date: 2008-04-07
Also published as: KR20080017702A

Abstract

본 발명은 웨이퍼의 약액 처리시에 사용되는 스핀척(Spin Chuck) 장치에 관한 것으로, 특히 약액 처리시 웨이퍼를 스핀척의 상부로서 비접촉식의 부상상태로 정위치시키고 작동시 웨이퍼가 스핀척과 함께 회전작동이 이루어지도록 하는 웨이퍼용 스핀척 장치에 관한 것이다.

본 발명에 의하면, 중심에 유로가 형성되고 제자리에서 회전 구동되는 중심축의 상부에 스핀척 본체를 수평으로 설치하여 이루어지되, 상기 스핀척 본체의 상부에는 중심의 분사돌기부와 상기 분사돌기부의 외향 만곡가이드요부를 형성하고, 상기 분사돌기부에는 중심축의 유로와 연통되고 경사지게 방사상으로 다수 형성된 분사로를 마련하고, 상기 분사돌기부의 상부엔 상기 분사로와 이격된 위치에 시트부재를 설치하여 이루어지는 스핀척 장치를 제공하여 약액 처리시 웨이퍼에 결함이 발생하더라도 처리가 이루어지고 남게 되는 약액을 스핀척 본체의 상부에 잔류시키지 않고 깨끗하게 배출시킬 수 있고 깨끗한 상태에서 약액처리가 이루어질 수 있어 잔류된 약액과의 화학반응 염려가 없으며, 처리작업 중에 다음 공정을 진행하는데 웨이퍼의 손상이나 변형을 방지하여 불량률을 획기적으로 감소시킬 수 있다.

웨이퍼, 약액 처리, 스핀척, 결함

Description

스핀 척 장치{Spin Chuck}

도 1은 본 발명의 바람직한 일례로서 요부 종단면도,

도 2는 도 1의 요부 확대도,

도 3은 도 1의 평면도,

도 4는 도 1에 있어서 시트부재를 분리한 상태의 평면도,

도 5는 본 발명의 작동 상태도로서 도 1과 대응되게 나타낸 종단면도,

도 6은 종래의 일례를 보여 주는 요부 종단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 중심축, 12: 유로,

20: 스핀척 본체, 22: 분사돌기부,

24: 만곡가이드요부, 26: 분사로,

28: 분배공간, 30: 설치홈,

32: 가이드돌기, 34: 간극,

40: 시트부재, 42: 설치돌기,

50: 웨이퍼

본 발명은 웨이퍼의 약액 처리시에 사용되는 스핀척(Spin Chuck) 장치에 관한 것으로, 특히 약액 처리시 웨이퍼를 스핀척의 상부로서 비접촉식의 부상 상태로 정위치시키고 작동시 웨이퍼가 스핀척과 함께 회전작동이 이루어지도록 하는 웨이퍼용 스핀척 장치에 관한 것이다.

일반적으로 웨이퍼의 에칭공정 등에 있어서는 미국특허 제4,930,717호 및 도 6에 게재되어 있는 바와 같이, 질소와 같은 가스를 방사상으로 분사시켜 베르누이의 원리에 의한 부압효과에 의하여 스핀척(1)의 상부로서 비접촉식의 부상 상태로 웨이퍼(2)를 스핀척(1)에 장착한 상태에서 약액(3)이 처리될 웨이퍼(2)의 표면 상부로 도포되고 중심축(4)에 의하여 회전되는 스핀척(1)과 함께 웨이퍼(2)의 회전운동이 이루어짐에 따라 약액(3)이 웨이퍼(2)의 표면을 골고루 도포한 후 웨이퍼(2)의 가장자리 너머로 비산되어 별도의 수단에 의하여 모았다가 배출될 수 있게 그 구성이 이루어져 있다.

그리하여, 이러한 종래의 스핀척(1)의 경우에는 중심축(4)의 내부상로와 연통되는 가스의 배출구(5)와 연장되는 노즐부(6)가 웨이퍼(2)의 가장자리부와 인접한 외곽 방향으로 형성되어 중심으로부터 멀리 떨어진 위치에 형성되어 있는 관계로, 웨이퍼(2)를 스핀척(1)의 상부에 중심을 서로 맞추어 올려놓게 되면 노즐부(6)로부터 분사되는 가스는 웨이퍼(2)의 외곽하부와의 사이 간극을 거쳐 웨이퍼(2) 외측 방향으로 분사 이동하고 이에 따라 베르누이의 원리에 의하여 웨이퍼(2)와 스핀척(1)의 사이로서 웨이퍼(2)의 중심 하부로부터 가스 배출구(5)의 내측에 이르는 간극공간에는 부압이 작용하게 되어 스핀척(1)의 상부로서 일정 간극이 형성된 상부위치에 웨이퍼(2)가 정위치에 고정하게 되는 작동이 이루어지게 된다.

그러나, 이러한 종래의 스핀척(1)은 웨이퍼(2)가 처리되기 전이나 아니면 처리 중에 크랙이나 기타의 결함이 발생한 상태에서 약액(3)에 의한 처리가 이루어지는 경우 웨이퍼(2)의 표면에 도포되는 약액(3)이 상기 크랙과 같은 결합부위의 미세한 간극을 통하여 웨이퍼(2)의 상부로부터 하부로 일부 량이 낙하하게 되면, 처리 중에 웨이퍼(2)의 저면으로 모아지다가 스핀척(1)의 상부표면에 맞닿거나 낙하하여 표면을 어지럽히게 되더라도 그 부분은 가스 배출에 의하여 부압이 작용하게 되어 외부로 배출되지 못하고 그대로 남아있게 되어 고가의 약액(3)을 회수하지 못하게 되는 결과를 초래하기도 하고 이와 같이 스핀척(1)의 상부에 약액이 남아 있는 상태에서 다른 약액에 의한 처리를 수행하는 경우 기존에 있던 약액과 나중의 다른 약액이 서로 접하거나 혼입되게 되어 바람직하지 아니한 화학반응을 일으키기도 하며 나중에 이들 혼합 약액을 회수하더라도 재사용할 수 없게 되는 경제적으로 막대한 손실 문제를 자주 발생시키고 있다.

또한, 노즐부(6)를 경유하여 외부로 배출되는 가스의 배출로를 확보하기 위하여 스핀척(1)의 상부에 요부를 형성하거나 아니면 적절하게 수평으로 받쳐줄 수 있는 별도의 받침을 갖추고 있지 아니한 상태에서 내부의 부압분포도 고르지 않게 되는 현상이 발생하게 된다.

이에 따라 특히 얇은 웨이퍼(2)를 약액 처리하는 경우에는 내부 부압의 불균일한 분포에 의하여 중심부가 처리가 이루어지는 동안 중심부위로 갈수록 계속적으 로 내향으로 휘어진 상태를 유지하게 되어 영구변형이나 부분적인 손상이 자주 발생하게 되어 웨이퍼(2)의 품질을 저하시키는 요인이 되고 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제를 해소하기 위하여 연구 개발이 이루어진 것으로, 다음과 같은 목적을 갖는다.

본 발명의 주목적은 웨이퍼가 처리되기 전이나 아니면 처리 중에 크랙이나 기타의 결함이 발생한 상태에서 약액에 의한 처리가 이루어지는 경우 웨이퍼의 표면에 도포되는 약액이 상기 크랙과 같은 결합부위의 미세한 간극을 통하여 웨이퍼의 상부로부터 하부로 일부 량이 떨어져 스며 들거나 웨이퍼가 스핀척에 없는 상태에서 노즐로부터 약액이 도포가 되더라도 손쉽게 오염물질을 제거할 수 있으며, 약액의 배출 및 포집이 이루어저 약액의 회수가 용이하고 스핀척의 상부를 오염시키지 않아 항상 깨끗한 상태로 유지할 수 있는 스핀척 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 처리시에 정위치 상태를 유지하고 있던 웨이퍼가 내향으로 휘어지지 않고 항상 수평상태를 유지할 수 있도록 대책을 마련하여 약액에 의한 처리가 이루어지는 동안 웨이퍼의 중심부가 부압이 작용하더라도 내향으로 휘어지지 아니하고 계속적으로 수평 상태를 유지할 수 있도록 하여 사전에 웨이퍼의 변형이나 부분적인 손상이 발생하는 것을 방지하여 처리 후에 웨이퍼의 품질을 저하시키지 아니하고 고른 품질을 항상 유지할 수 있도록 하고자 함에 있다.

본 발명은 위와 같은 목적들을 달성하기 위하여, 중심에 유로가 형성되고 제자리에서 회전 구동되는 중심축의 상부에 스핀척 본체를 수평으로 설치하여 이루어지되, 상기 스핀척 본체의 상부에는 중심의 분사돌기부와 상기 분사돌기부의 외향 만곡가이드요부를 형성하고, 상기 분사돌기부에는 중심축의 유로와 연통되고 경사지게 방사상으로 다수 형성된 분사로를 마련하고, 상기 분사돌기부의 상부엔 상기 분사로와 이격된 위치에 시트부재를 설치하여 이루어지는 스핀척 장치를 제공한다.

그리하여, 위와 같이 구성되는 스핀척 장치를 제공하여 약액 처리시 웨이퍼에 결함이 발생하더라도 처리가 이루어지고 남게 되는 약액을 스핀척 본체의 상부에 잔류시키지 않고 깨끗하게 외부로 배출시킬 수 있게 되고 스핀척 본체의 상부표면이 깨끗한 상태에서 다음 차례의 약액 처리가 이루어질 수 있어 잔류된 약액과의 화학반응 염려가 없으며, 처리작업 중에 웨이퍼가 변형되지 않도록 하여 불량률을 획기적으로 감소시킬 수 있게 된다.

이하, 첨부된 도면에 의하여 본 발명에 대하여 바람직한 실시예를 근거로 하여 보다 상세하게 살펴보기로 한다.

도 1 내지 도 5에 예시한 바와 같이 본 발명인 장치에 의하면 중심에 유로(12)가 형성되고 제자리에서 회전 구동되는 중심축(10)의 상부에 스핀척 본체(20)를 수평으로 설치하여 이루어지되, 상기 스핀척 본체(20)의 상부에는 중심의 분사돌기부(22)와 상기 분사돌기부(22)의 외향 만곡가이드요부(24)를 형성하고, 상기 분사돌기부(22)에는 중심축(10)의 유로(12)와 연통되고 경사지게 방사상으로 다수 형성된 분사로(26)를 마련하고, 상기 분사돌기부(22)의 상부엔 상기 분사로(26) 와 이격된 위치에 별도의 시트부재(40)를 설치하여 이루어지게 된다.

이때, 스핀척 본체(20)와 상기 시트부재(40)가 서로 결합되는 부위로서 유로(12)의 상부 위치인 스핀척 본체(20)의 저부에는 분배공간(28)을 형성하고 상기 분배공간(28)과 상기 분사로(26)가 서로 연통될 수 있게 구성된다.

또한, 상기 분배공간(28)의 상부 위치에는 설치홈(30)을 마련하여 상기 시트부재(40)의 저부에 형성된 설치돌기(42)를 끼워 스핀척 본체(20)와 시트부재(40)를 상호간 결합할 수 있게 이루어져 있다.

또한, 상기 시트부재(40)의 상부 표면은 중심 부위가 높게 형성되고 외향으로 갈수록 낮게 형성하여 그 상부에 약액이나 다른 이물질이 위치하게 되는 상태에서 스핀척 본체(20)와 함께 상기 시트부재(40)가 제자리에서 회전하는 경우 원심력이 작용하면서 외주연 방향으로 자연스럽게 흘러내릴 수 있게 구성된다.

또한, 상기 스핀척 본체(20)에 형성되는 만곡가이드요부(24)의 외곽 부위에는 다수의 가이드돌기(32)를 미리 설치하고 상기 가이드돌기(32)의 내측으로 웨이퍼(50)를 위치시키게 되는 경우 회전 작동시에도 항상 수평상태를 유지할 수 있도록 상기 스핀척 본체(20)의 상부 표면으로서 상기 가이드돌기(32)의 내측으로 인접하고 상기 웨이퍼(50)의 외곽 저부가 위치하게 되는 부위의 높이와 상기 시트부재(40)의 상부 중심표면이 차지하는 높이가 서로 수평으로 동일한 높이를 유지하도록 구성한다.

더욱이, 상기 시트부재(40)의 저부로서 스핀척 본체(20) 중 분사돌기부(22)의 분사로(26)에 위치한 배출부엔 간극(34)을 형성하여 분사로(26)를 통하여 가스 가 분사되는 경우에 상기 간극(34)을 통하여 외향으로 원활하게 배출될 수 있게 구성된다.

다음은 전술한 바와 같이 이루어지는 본 발명에 대하여 그 작동이 이루어지는 과정을 살펴보기로 한다.

우선 처리하고자 하는 웨이퍼(50)를 스핀척 본체(20)의 상부로서 가이드돌기(32)의 내측으로 수평으로 위치시킨 다음에 유로(12)를 통하여 질소가스를 포함하는 가스를 공급하게 되면 공급된 가스는 분배공간(28)에서 각각의 분사로(26)로 분배되고, 분배된 가스는 이들 각각의 분사로(26)를 거쳐 외부로 분사 배출되어지되, 상기 간극(34)을 경유하여 외부로 배출되게 된다. 물론, 그 순서를 달리하여 유로(12)를 통하여 질소가스를 포함하는 가스를 공급하고, 공급된 가스는 분배공간(28)에서 각각의 분사로(26)로 분배되고, 분배된 가스는 이들 각각의 분사로(26)를 거쳐 외부로 분사 배출되는 상태에서 웨이퍼(50)를 가이드돌기(32)의 내측으로 수평 위치시키고, 상기 간극(34)을 경유하여 가스가 외부로 배출되도록 할 수도 있다.

이때, 상기 간극(34)을 통하여 가스가 외향으로 방사상으로 배출되는 상태에서는 상기 웨이퍼(50)의 외향으로 가스가 배출되면서 그 압력이 상승하게 되는 반면에 웨이퍼(50)의 하부로서 스핀척 본체(20)의 상부 만곡가이드요부(24) 공간 내부의 압력은 낮아지게 되는 부압이 작용하게 되면서 웨이퍼(50)의 저부 내,외측의 압력차가 존재하게 되는 현상인 비접촉의 원리에 의하여 상기 웨이퍼(50)는 시트 부재(40)와 부상되어 있고 스핀척 본체(20)의 상부에서 정위치한 상태로 고정된 상 태를 유지하되, 웨이퍼(50)의 중심으로 갈수록 내부 부압에 의하여 하향으로 쳐지려고 하더라도 시트부재(40)가 이를 사전에 받쳐주어 위와 같이 쳐지는 현상을 막아 항상 수평상태를 유지할 수 있도록 작용이 이루어지게 되고, 중심축(10)을 회전시키게 되면 중심축(10)과 고정 설치된 스핀척본체(20)도 함께 회전하고, 이에 따라 웨이퍼(50)도 상기 스핀척본체(20)와 같이 제자리에서 회전작동이 이루어지게 된다.

위와 같이 웨이퍼(50)가 정위치한 상태에서 처리를 위한 약액을 일정량 웨이퍼(50)의 중심 상부에 낙하시키게 되면, 낙하된 약액은 제자리에서 회전작동하는 웨이퍼(50)의 상부 표면을 타고 원심력에 의하여 외향으로 고르게 퍼지면서 이동하여 웨이퍼(50)의 표면에 고르게 도포된 상태를 유지하고 남게 되는 약액은 웨이퍼(50)의 상부 표면을 타고 넘어가 분리되어 외측으로 비산되더라도 이를 별도의 기구에 의하여 포집하고 회수하여 재활용할 수 있게 된다.

이때, 혹시 처리 중인 웨이퍼(50)에 크랙이나 기타 결함이 발생하여 웨이퍼(50)의 표면에 낙하 공급된 약액 중 일부가 상기 결함의 틈을 통하여 스며들어 하부로 낙하하게 되는 경우에는 중심에 형성되고 적은 면적을 차지하는 분사돌기부(22)의 방사상 분사로(26)를 중심으로 볼 때, 그 외측으로 만곡가이드요부(24)에 대부분이 낙하하게 되는데, 이와 같이 비정상적으로 웨이퍼(50)의 하부로 낙하하게 되는 약액은 상기 방사상의 분사로(26)를 경유 분사되는 가스에 의하여 이들 가스와 함께 외부로 배출되게 된다.

물론, 가능성은 희박하나 좁은 면적을 차지하는 시트부재(40)의 상부로 약액 이 누출되어 낙하하는 경우에는 시트부재(40)의 상부표면이 중심은 높고 외향으로 갈수록 낮게 형성되어 그 상부에 약액이나 다른 이물질이 낙하하여 위치하게 되는 경우, 스핀척 본체(20)와 함께 상기 시트부재(40)가 제자리에서 회전하면서 원심력이 작용하고 외주연 방향으로 이들 약액이나 이물질이 자연스럽게 흘러내리고, 이와 같이 흘러내리게 되는 약액이나 이물질은 전술한 바와 마찬가지로 상기 방사상의 분사로(26)를 경유 분사되는 가스에 의하여 이들 가스와 함께 외부로 배출되게 된다.

더욱이, 상기 스핀척 본체(20)나 시트부재(40)의 경우에, 상기 스핀척 본체(20)의 상부 표면으로서 상기 가이드돌기(32)의 내측으로 인접하고 상기 웨이퍼(50)의 외곽 저부가 위치하게 되는 부위의 높이와 상기 시트부재(40)의 상부 중심표면이 차지하는 높이가 서로 수평으로 동일한 높이를 유지하도록 구성되어, 상기 가이드돌기(32)의 내측으로 웨이퍼(50)를 위치시키게 되는 경우 회전 작동시에도 웨이퍼(50)의 중심부위로 갈수록 하향으로 쳐지는 현상이 발생하지 않고 항상 수평상태를 유지할 수 있게 된다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면 웨이퍼(50)가 처리되기 전이나 아니면 처리 중에 크랙이나 기타의 결함이 발생한 상태에서 약액에 의한 처리가 이루어지는 경우 웨이퍼(50)의 표면에 도포되는 약액이 상기 크랙과 같은 결합부위의 미세한 간극을 통하여 웨이퍼(50)의 상부로부터 하부로 일부 량이 낙하하여 스핀척 본체(20)에 묻게 되더라도 분사로(26)로부터 분사되는 가스의 분사력에 의하여 손 쉽게 배출 및 포집이 이루어져 약액의 회수가 용이하고 스핀척 본체(20)의 상부를 오염시키지 않아 항상 깨끗한 상태로 유지할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 처리시에 정위치 상태를 유지하고 있던 웨이퍼(50)가 내향으로 휘어지거나 쳐지지 않고 항상 수평상태를 유지할 수 있도록 대책이 미리 마련되어 있어, 약액에 의한 처리가 이루어지는 동안 웨이퍼(50)의 중심부가 부압이 작용하더라도 내향으로 휘어지지 아니하고 계속적으로 수평 상태를 유지할 수 있도록 하여 사전에 웨이퍼의 변형이나 부분적인 손상이 발생하는 것을 방지하여 처리 후에 웨이퍼의 품질을 저하시키지 아니하고 고른 품질을 항상 유지할 수 있어 바람직하다.

Claims

중심에 유로(12)가 형성되고 제자리에서 회전 구동되는 중심축(10)의 상부에 스핀척 본체(20)를 수평으로 설치하여 이루어지되,

상기 스핀척 본체(20)의 상부에는 중심의 분사돌기부(22)와 상기 분사돌기부(22)의 외향 만곡가이드요부(24)를 형성하고,

상기 분사돌기부(22)에는 중심축(10)의 유로(12)와 연통되고 경사지게 방사상으로 다수 형성된 분사로(26)를 마련하고,

상기 분사돌기부(22)의 상부엔 상기 분사로(26)와 이격된 위치에 별도의 시트부재(40)를 설치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스핀 척 장치.
제1항에 있어서,

상기 스핀척 본체(20)와 상기 시트부재(40)가 서로 결합되는 부위로서 유로(12)의 상부 위치인 스핀척 본체(20)의 저부에는 분배공간(28)을 형성하고 상기 분배공간(28)과 상기 분사로(26)가 서로 연통될 수 있게 구성되고,

상기 분배공간(28)의 상부 위치에는 설치홈(30)을 마련하여 상기 시트부재(40)의 저부에 형성된 설치돌기(42)를 끼워 스핀척 본체(20)와 시트부재(40)를 상호간 결합할 수 있게 이루어지는 것을 특징으로 하는 스핀 척 장치.
제1항에 있어서,

상기 시트부재(40)의 상부 표면은 중심 부위가 높게 형성되고 외향으로 갈수록 낮게 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스핀 척 장치.
제1항에 있어서,

상기 스핀척 본체(20)에 형성되는 만곡가이드요부(24)의 외곽 부위에는 다수의 가이드돌기(32)를 미리 설치하고 상기 가이드돌기(32)의 내측으로 웨이퍼(50)를 위치시키게 되는 경우 회전 작동시에도 항상 수평상태를 유지할 수 있도록 상기 스핀척 본체(20)의 상부 표면으로서 상기 가이드돌기(32)의 내측으로 인접하고 상기 웨이퍼(50)의 외곽 저부가 위치하게 되는 부위의 높이와 상기 시트부재(40)의 상부 중심표면이 차지하는 높이가 서로 수평으로 동일한 높이를 유지하도록 구성이 이루어지는 것을 특징으로 하는 스핀 척 장치.
제1항에 있어서,

상기 시트부재(40)의 저부로서 스핀척 본체(20) 중 분사돌기부(22)의 분사로(26)에 위치한 배출부엔 간극(34)을 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스핀 척 장치.