KR100850123B1 - 웨이퍼 고정 스핀척 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼 고정 스핀척에 관한 것으로서, 스핀척(100)의 중앙 내부에 형성되는 진공통로(110)와, 진공통로(110)로부터 연통되어 거치되는 웨이퍼(W)의 에지부분에 위치하도록 원주 방향을 따라 형성되는 에지진공홀(112)을 포함한다. 따라서 본 발명은, 진공방식을 통하여 웨이퍼의 에지부분을 고정할 수 있도록 함으로써, 웨이퍼의 전, 후면 공정 진행이 가능하여지고, 종래의 척핀이 없으므로 공정 진행에 있어서 진공으로 웨이퍼 고정에 흔들림이 없으며, 이는 웨이퍼의 흔들림 및 밸란스가 좋다는 것은 공정의 안정화를 가져올 수 있다. 또한, 질소가스홀로 하여 후면으로 초순수가 치고 들어오는 것을 방지할 수 있으며, 척핀을 사용하지 않음에 따라 척핀에 의한 제품 사고를 방지하고, 핀의 교체가 없어 비용 절감의 효과가 있으며, 웨이퍼의 오염 요소가 줄어들어 수율 향상의 효과를 가지고 있다.

웨이퍼, 에지, 스핀척

Description

웨이퍼 고정 스핀척{WAFER SPIN CHUCK}

도 1은 종래의 CMP 장비의 스핀척을 도시한 단면도이고,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 고정 스핀척의 단면도이고,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 고정 스핀척의 평면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 스핀척 102 : 홈부

110 : 진공통로 112 : 에지진공홀

120 : 질소가스통로 122 : 질소가스홀

본 발명은 웨이퍼 고정 스핀척에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼의 에지부분을 지지하는 척핀에서 발생되는 문제의 해소를 위하여 진공방식에 의한 웨이퍼 고정 스핀척에 관한 것이다.

최근에는 웨이퍼가 대구경화 됨에 따라 웨이퍼의 넓어진 면을 평탄화하기 위해서 화학적인 제거가공과 기계적인 제거가공을 하나의 가공방법으로 혼합한 화학적 기계적 연마(Chemical-Mechanical Polishing; 이하 "CMP"라 함)공정이 널리 이 용되고 있다.

CMP 공정이란 단차를 가진 웨이퍼 표면을 폴리싱 패드 위에 밀착시킨 후 연마제와 화학물질이 포함된 슬러리(slurry)를 웨이퍼와 폴리싱 패드 사이에 주입시켜 웨이퍼의 표면을 평탄화시키는 방식이다.

CMP 공정을 실시하는 장비에는 CMP 공정을 마친 웨이퍼 표면에 부착된 파티클(paticle)을 제거하기 위하여 웨이퍼를 케미컬로 세정한 다음 웨이퍼 표면의 케미컬 제거를 위해 스핀 린스 드라이(spin rinse dry) 공정을 실시한다.

스핀 린스 드라이 공정은 웨이퍼를 회전시키면서 웨이퍼 표면에 잔존하는 케미컬을 제거하기 위해 초순수를 분사하여 린스하며, 린스완료후 초순수의 분사를 중지하여 건조시키는 공정이다.

종래의 CMP 공정을 마치고 케미컬을 이용하여 세정된 웨이퍼 표면에 잔류하는 케미컬을 제거하기 위하여 초순수로 린스후 건조시 웨이퍼의 에지부분을 지지하여 웨이퍼를 회전시키는 스핀 린스 드라이 척을 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 CMP 장비의 스핀척을 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 종래의 CMP 장비의 스핀척(10)은 하면에 미도시된 회전축의 상단이 결합되고, 상면 상에 웨이퍼(W)의 에지부분을 지지하는 복수의 척핀(10)이 구비된다.

그리고 척핀(10)에는 웨이퍼(W)의 에지부분이 거치되어 지지하도록 지지턱(12a)이 형성된다.

또한, 스핀척(10)의 중앙 내부에는 가스유로(14)가 형성되어 질소 가스의 분 출에 따라 웨이퍼(W)의 후면을 하방에서 쿠션 기능으로 지지하게 된다.

이와 같은 종래의 CMP 장비의 스핀척(10)은 척핀(12) 각각의 지지턱(12a)에 웨이퍼(W)의 에지부분이 지지됨으로써 회전축(미도시)에 의해 회전시 웨이퍼(W)를 함께 회전시킨다.

스핀척(10)이 회전시 스핀척(10)에 웨이퍼(W)가 고정될 수 없기 때문에 스핀척(10)과 웨이퍼(W)의 회전속도가 반드시 일치하지 않게 되며, 이로 인해 웨이퍼(W)에 형성된 노치(notch) 또는 플랫 존(flat zone)의 형성부위가 척핀(12)의 지지턱(12a)과 충돌하여 척핀(12)이 마모된다.

따라서 척핀(12)이 마모될 경우 마모된 부분이 웨이퍼(W)의 에지부분과 접하지 않도록 회전시켜 고정하거나 새로이 교체해야 하는 문제점이 있었으며, 더욱이 종래의 척핀(12)은 케미칼의 흐름을 방해하고, 척핀(12)으로 인한 제품사고가 많으며, 웨이퍼(W)에 미세한 스트레스를 주게되는 문제점이 있었다.

또한, 베르누이 원리를 이용한 가스유로(14)에서의 질소가스 배출은 웨이퍼 후면으로 치고 들어가는 문제점을 가지고 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 결점을 해소시키기 위하여 안출된 것으로서, 종래의 척핀 대신에 진공방식을 통하여 웨이퍼의 에지부분을 고정할 수 있도록 한 웨이퍼 고정 스핀척을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 웨이퍼 고정 스핀척에 있어서, 스핀척의 중앙 내부에 형성되는 진공통로와, 진공통로로부터 수평하게 이어지다가 비스듬히 상방으로 연통되어 거치되는 웨이퍼의 에지부분에 위치하도록 원주 방향을 따라 형성되는 에지진공홀과, 에지진공홀과 근접하는 외측으로 원주 방향을 따라 형성되며 분사되는 질소가스를 통하여 초순수가 웨이퍼의 후면으로 들어오는 것을 방지할 수 있는 질소가스홀과, 질소가스홀로부터 스핀척 내부의 상기 진공통로의 외측으로 질소가스통로를 포함하는 웨이퍼 고정 스핀척을 제공한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 고정 스핀척의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 고정 스핀척의 평면도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 웨이퍼 고정 스핀척(100)에는, 웨이퍼(W)의 고정을 위하여 내부의 진공통로(110)와 연통되는 에지진공홀(112)과, 질소가스통로(120)와 연통되는 질소가스홀(122)이 구비된다.

여기서 진공통로(110)는 바람직하게 스핀척(100)의 중앙 내부에 수직하게 대략 16mm 정도의 직경으로 이어지다가 수평하게 이어지고, 그 수평한 일단부에는 다시 비스듬히 상방으로 이어져서 에지진공홀(112)과 연통된다.

에지진공홀(112)은 웨이퍼(W)의 에지부분에 위치하도록 원주 방향을 따라 형성되며, 바람직하게는 적어도 1mm의 폭을 가지고 형성된다.

진공통로(110)에는 미도시된 진공펌프 등이 설치된다.

그리고 질소가스홀(120)은 스핀척(100)의 상면 상에 에지진공홀(112)과 근접하는 외측으로 원주 방향을 따라 형성되며, 이 질소가스홀(120)은 스핀척(100) 내부의 진공통로(110)의 외측으로 질소가스통로(120)가 형성된다. 역시 질소가스통로(120)에는 미도시된 질소 공급부가 설치된다.

그리고 바람직하게 질소가스홀(120)도 적어도 1mm의 폭을 가지고 형성되며, 질소가스통로(120)로 유입되는 질소량은 5sccm∼25000sccm내에서 조정되는 것이 바람직하다.

덧붙여, 스핀척(100)의 상면에는 웨이퍼(W)의 패턴부분과의 접촉을 피하도록 웨이퍼(W)의 직경보다는 다소 작은 직경을 가지고 파인 홈부(102)가 더 형성한다.

한편, 진공통로(110)와 질소가스통로(120)로 하여 스핀척(100)이 서로 분리될 수 있기 때문에, 이를 위하여 몇 개소에 걸쳐 일체의 고정부가 존재한다.

이와 같이 구성된 본 발명에서 웨이퍼 고정 스핀척을 설명하면 다음과 같다.

미도시된 노즐을 통하여 분사된 초순수의 건조를 위하여 웨이퍼를 회전 시키는 스핀 린스 드라이(spin rinse dry) 공정을 실시된다.

다시 도 2를 참고하면, 스핀척(100)에 거치된 웨이퍼(W)는 진공통로(110)와 에지진공홀(112)로부터 전달되는 진공력에 의하여 스핀척(100)에 에지부분이 흡착되며, 이때 웨이퍼(W)의 패턴 형성부위는 홈부(102)를 통하여 접촉이 없다.

더욱이 에지진공홀(112)의 폭이 1mm 정도여서 웨이퍼가 흔들림 없이 고정시킬 수 있다.

다음과 같이 진공력에 의하여 웨이퍼(W)가 고정된 상태에서 스핀척(100)은 회전축(미도시)에 의해 회전시 웨이퍼(W)를 함께 회전시킨다.

이 때, 질소가스통로(120)와 질소가스홀(122)로부터 분사되는 질소가스는 도 2의 확대도에서 알 수 있듯이, 회전 건조되는 초순수가 웨이퍼(W)의 후면으로 치고 들어오는 것을 방지하게 된다.

그리고 웨이퍼(W)의 후면 건조는 진공력과 질소의 공급이 중지된 상태에서 웨이퍼(W)를 뒤집어서 위와 같은 방법으로 건조가 이루어지게 된다.

그러므로 진공방식으로 웨이퍼 에지부분을 고정하는 본 발명은, 종래의 척핀으로 하여 발생하는 문제점을 해소하여 보다 안정적인 웨이퍼의 드라이 건조가 이루어질 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 웨이퍼 고정 스핀척을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 웨이퍼 고정 스핀척은, 진공방식을 통하여 웨이퍼의 에지부분을 고정할 수 있도록 함으로써, 웨이퍼의 전, 후면 공정 진행이 가능하여지고, 종래의 척핀이 없으므로 공정 진행에 있어서 진공으로 웨이퍼 고정에 흔들림이 없으며, 이는 웨이퍼의 흔들림 및 밸란스가 좋다는 것은 공정의 안정화를 가져올 수 있다. 또한, 질소가스홀로 하여 후면으로 초순수가 치고 들어오는 것을 방지할 수 있으며, 척핀을 사용하지 않음에 따라 척핀에 의한 제품 사고를 방지하고, 핀의 교체가 없어 비용 절감의 효과가 있으며, 웨이퍼의 오염 요소가 줄어들어 수율 향상의 효과를 가지고 있다.

Claims (5)

1. 웨이퍼 고정 스핀척에 있어서,

   상기 스핀척의 중앙 내부에 형성되는 진공통로와,

   상기 진공통로로부터 수평하게 이어지다가 비스듬히 상방으로 연통되어 거치되는 상기 웨이퍼의 에지부분에 위치하도록 원주 방향을 따라 형성되는 에지진공홀과,

   상기 에지진공홀과 근접하는 외측으로 원주 방향을 따라 형성되며 분사되는 질소가스를 통하여 초순수가 상기 웨이퍼의 후면으로 들어오는 것을 방지할 수 있는 질소가스홀과,

   상기 질소가스홀로부터 상기 스핀척 내부의 상기 진공통로의 외측으로 질소가스통로를

   포함하는 웨이퍼 고정 스핀척.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 질소가스통로로 유입되는 질소량은 5sccm∼25000sccm내에서 조정되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 고정 스핀척.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 스핀척의 상면에는 상기 웨이퍼의 패턴부분과의 접촉을 피하도록 상기 웨이퍼의 직경보다는 작은 직경의 홈부를 더 형성한 웨이퍼 고정 스핀척.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 에지진공홀과 상기 질소가스홀의 폭은 1mm인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 고정 스핀척.

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