KR101570676B1 - 화학 기계식 연마 시스템의 웨이퍼의 스핀식 헹굼 건조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화학 기계식 연마(CMP) 시스템의 웨이퍼의 스핀식 헹굼 건조 장치 에 관한 것으로, 웨이퍼를 거치하는 거치한 상태로 회전하는 웨이퍼 거치대와; 상기 웨이퍼의 표면을 향하여 하방으로 유입되는 기체를 안내하여 상기 웨이퍼의 상측에 기체 유동장을 형성하는 기체 안내부와; 상기 기체 안내부를 가열하여, 상기 기체 안내부에 부착된 액적을 증발시키는 가열부와; 상기 웨이퍼 거치대에 거치된 상기 웨이퍼의 상면에 헹굼수를 공급하는 헹굼수 공급부를; 포함하여 구성되어, 케이싱 내부에서 행해지는 웨이퍼의 헹굼 건조 공정 중에 웨이퍼로부터 분리되거나 웨이퍼의 표면에서 튀는 액적이 부유하다가 튜브 형태로 형성된 기체 안내부의 표면에 묻게 되더라도, 가열부에 의하여 액적을 곧바로 증발시킴으로써, 기체 안내부의 표면에 묻어 있는 액적이 낙하하여 웨이퍼의 표면에 묻어 2차 오염이 발생되는 것을 확실하게 방지할 수 있는 화학 기계식 연마 시스템의 스핀식 헹굼 건조 장치를 제공한다.

Description

화학 기계식 연마 시스템의 웨이퍼의 스핀식 헹굼 건조 장치 {RINSING AND DRYING DEVICE OF CHEMICAL MECHANICAL POLISHING SYSTEM}

본 발명은 화학 기계식 연마시스템의 웨이퍼 스핀식 헹굼 건조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 웨이퍼를 고속으로 회전시키는 것에 의하여 웨이퍼를 헹굼 건조하는 공정에서 공기 중에 부유하는 액적에 의하여 웨이퍼의 헹굼 건조 공정에 2차 오염을 야기하는 것을 방지할 수 있는 화학 기계식 연마시스템의 웨이퍼 스핀식 헹굼 건조 장치에 관한 것이다.

일반적으로 화학 기계식 연마(Chemical Mechanical Polishing; CMP) 공정은 연마층이 구비된 반도체 제작을 위한 웨이퍼와 연마 정반 사이에 상대 회전 시킴으로써 웨이퍼의 표면을 평탄화하는 공정이다.

화학 기계식 연마 시스템은 웨이퍼 등의 웨이퍼를 화학 기계적으로 연마하는 다수의 연마 스테이션과, 연마 공정 이후에 웨이퍼의 표면에 부착된 연마 입자 및 슬러리를 세정하는 세정 스테이션과, 세정 스테이션에서 세정된 웨이퍼를 헹굼 건조시키는 헹굼 건조 스테이션으로 구성된다.

여기서, 세정 공정은 2단계로 나뉘어 행해지며, 제1세정 스테이션에서는 암모니아액을 분사하면서 브러싱하여 1차적으로 세정하고, 제2세정 스테이션에서는 불산용액을 분사하면서 브러싱하여 2차적으로 세정하는 것에 의해 웨이퍼의 표면에 부착된 연마 입자와 슬러리를 제거한다. 그리고, 헹굼 건조 스테이션에서는 암모니아액 등의 약액을 헹구어 제거하고 웨이퍼를 건조시킨다.

보다 구체적으로는, 건조 스테이션에서의 웨이퍼 스핀식 헹굼 건조 장치(1)는 도1에 도시된 바와 같이, 둘레가 커버(10)로 둘러싸인 공간 내에서 웨이퍼(W)를 파지하여 회전축(21)을 중심으로 모터에 의해 스핀 회전하는 웨이퍼 거치부(20)가 구비되고, 웨이퍼(W)의 회전 중심에 헹굼수 공급기(50)가 설치되어 헹굼수(헹굼수(desalted water) 또는 순수(deionized water), 55)를 분사하여 웨이퍼(W)의 표면에 묻어있는 약액을 헹구어 배출시키고, 고속으로 회전시키면서 웨이퍼(W)의 표면에 묻어있는 헹굼수를 원심력으로 배출시키면서 건조시킨다.

이 때, 기체 공급부(30)로부터 케이싱(5)의 내부에 공기가 유입되면, 상단(44)이 하단(42)에 비하여 보다 더 단면적을 갖도록 형성된 유동 안내부(40)에 의하여, 공기가 가속되면서 케이싱(5)의 내부로 배출(5)되어 케이싱(5)의 내부에는 하방으로의 공기 유동장을 형성하고, 이를 통해 웨이퍼(W)의 표면으로부터 주변으로 튀어나가는 액적이 케이싱(5) 내에서 부유하는 것을 방지한다.

그러나, 도1에 도시된 바와 같이, 케이싱(5)의 내부에는 하방으로의 유동(33)만 있지 아니하고, 회전하는 웨이퍼 거치부(20) 등이 있으므로, 케이싱(5)의 내부에는 회전하거나 상방으로 이동하는 유동도 발생되게 된다. 이에 따라, 현실적으로는 도2에 도시된 바와 같이 유동 안내부(40)의 내벽(42a)에는 액적(99)이 달라붙게 되며, 유동 안내부(40)의 내벽(42a)에 달라붙어 있던 액적(99)이 저면에 위치한 웨이퍼(W)의 표면으로 떨어지면서 웨이퍼(W)의 2차 오염이 이루어지는 문제가 야기되었다.

더욱이, 유동 안내부(40)의 벽면에 붙어있는 액적은 유동 안내부(40)의 표면의 먼지 등이 묻을 수 있으므로, 웨이퍼(W)의 표면으로 낙하할 경우에는 웨이퍼(W)에 반점이 생기는 치명적인 문제가 야기되었다.

이에 따라, 스핀 헹굼 건조 장치(1)의 유동 안내부(40)의 벽면에 묻어있는 액적이 웨이퍼(W)로 낙하하여 웨이퍼(W)를 오염시키거나, 웨이퍼(W)의 헹굼 건조 공정을 지연시키는 문제를 해결하기 위한 필요성이 절실히 대두되고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 웨이퍼를 고속으로 회전시키는 것에 의하여 웨이퍼를 헹굼 건조하는 공정에서, 스핀 건조 장치의 기체 안내부에 묻어있는 액적이 낙하하여 웨이퍼의 2차 오염이 발생되는 것을 방지하는 화학 기계식 연마시스템의 웨이퍼 스핀식 헹굼 건조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이를 통해, 본 발명은 웨이퍼의 헹굼 건조 공정 중에 웨이퍼에 오염된 액적이 낙하하여 반점이 발생되는 것을 방지하고, 동시에 헹굼 건조 공정에 소요되는 시간을 단축하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 화학 기계식 연마 시스템의 스핀식 헹굼 건조 장치로서, 웨이퍼를 거치하는 거치한 상태로 회전하는 웨이퍼 거치대와; 상기 웨이퍼의 표면을 향하여 하방으로 유입되는 기체를 안내하여 상기 웨이퍼의 상측에 기체 유동장을 형성하는 기체 안내부와; 상기 웨이퍼 거치대가 수용되는 케이싱과; 상기 케이싱의 내벽과 상기 기체 안내부 중 어느 하나 이상을 가열하여, 표면에 부착된 액적을 증발시키는 가열부와; 상기 웨이퍼 거치대에 거치된 상기 웨이퍼의 상면에 헹굼수를 공급하는 헹굼수 공급부를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계식 연마 시스템의 스핀식 헹굼 건조 장치를 제공한다.

이는, 케이싱 내부에서 행해지는 웨이퍼의 헹굼 건조 공정 중에 웨이퍼로부터 분리되거나 웨이퍼의 표면에서 튀는 액적이 부유하다가 튜브 형태로 형성된 기체 안내부의 튜브 표면에 묻게 되더라도, 가열부에 의하여 액적을 곧바로 증발시킴으로써, 기체 안내부나 케이싱의 표면에 묻어 있는 액적이 낙하하여 웨이퍼의 표면에 묻어 2차 오염이 발생되는 것을 확실하게 방지할 수 있도록 하기 위함이다.

이를 통해, 웨이퍼 거치대의 상측을 부유하던 액적이 튜브 형태로 형성된 기체 안내부의 표면 또는 케이싱의 내벽에 묻어 오염된 상태로 웨이퍼의 표면에 떨어져 묻는 것을 방지함으로써, 액적의 2차 오염에 의하여 웨이퍼의 표면에 자국이 생기는 것을 방지할 수 있고, 동시에 2차 오염에 의하여 헹굼 건조 공정이 지연되는 것을 방지할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

여기서, 상기 가열부는 상기 기체 안내부를 감싸거나 케이싱의 내벽을 지나도록 배치된 열선을 포함하는 형태로 형성될 수도 있고, 상기 기체 안내부나 케이싱 내벽으로 열을 복사 전달하는 열복사기로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 가열부는 상기 웨이퍼의 건조 공정이 행해지기 이전에 작동(대략 웨이퍼의 헹굼 공정에 소요되는 작동 시간의 2/3이 경과한 이후)하여, 2차 오염의 발생 빈도가 높은 건조 공정의 마무리 공정에서는 기체 안내부에 묻어있는 액적을 곧바로 증발시키는 것이 웨이퍼의 2차 오염을 효과적으로 방지할 수 있다.

한편, 본 발명은, 화학 기계식 연마 시스템의 스핀식 헹굼 건조 장치로서, 웨이퍼를 거치하는 거치한 상태로 회전하는 웨이퍼 거치대와; 고온의 기체를 공급하는 기체 공급부와; 상기 기체 공급부로부터 공급되는 기체를 상기 웨이퍼의 표면을 향하여 안내하여 상기 웨이퍼의 상측에 기체 유동장을 형성하는 기체 안내부와; 상기 웨이퍼 거치대에 거치된 상기 웨이퍼의 상면에 헹굼수를 공급하는 헹굼수 공급부를; 포함하고, 상기 기체의 온도는 상기 기체 안내부의 내벽에 부착되는 액적을 증발시키는 온도인 것을 특징으로 하는 화학 기계식 연마 시스템의 스핀식 헹굼 건조 장치를 제공한다.

이는, 하방 유동장을 형성하기 위하여 튜브 형태로 형성된 기체 안내부를 가열하는 대신에, 하방 유동장을 형성하기 위하여 공급되는 기체를 가열된 기체로 사용함으로써, 기체가 통과하는 기체 안내부와 케이싱 내부의 공간에서 부유하는 액적을 곧바로 증발시키기 위함이다.

이를 통해, 기체 안내부를 가열하는 가열부를 별도로 구비하는 것에 비하여 스핀식 헹굼 건조 장치의 구성이 단순화될 뿐만 아니라, 기체 안내부를 가열 기체로 가열하여 기체 안내부의 내벽에 묻어있는 액적이 웨이퍼로 떨어져 2차 오염이 발생되는 것을 방지할 수 있고, 또한 기체 안내부의 하측 공간에서 부유하고 있는 액적을 공중에서 가열하여 증발시킴으로써 부유하고 있던 액적에 의한 2차 오염도 방지할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

상기 기체는 60℃ 내지 200℃ 이상으로 가열되어, 공기 중에 부유하는 액적도 가열시켜 곧바로 증발시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 웨이퍼 거치대와 상기 기체 안내부의 하단은 케이싱 내부에 위치하고, 액적을 증발시킨 수증기를 상기 케이싱의 바깥으로 배출하는 배출 통로가 상기 케이싱의 상단부에 형성된다. 이를 통해, 기체 안내부의 표면에 맺혀있던 액적이 가열부에 의하여 가열되어 증발한 수증기 및 가열된 기체에 의하여 케이싱 내부에서 부유하던 액적이 증발한 수증기가 케이싱 내부에서 상측으로 이동하면, 상단 배출 통로를 통해 곧바로 배출하여, 케이싱 내부의 습도를 지속적으로 낮게 유지하여 스핀 헹굼 건조 공정의 효율을 향상시킬 뿐만 아니라, 케이싱 내부에서 수증기의 농도가 짙어지면서 웨이퍼에 다시 재부착되는 것을 방지할 수 있다.

이 때, 상기 상단 배출 통로는 상기 케이싱 내부의 수증기를 외부로 강제 배출하는 배출 펌프와 연통되게 설치되어, 액적이 증발된 수증기를 곧바로 케이싱으로부터 강제 배출함으로써, 케이싱 내부의 습도를 지속적으로 낮게 유지하여 스핀 헹굼 건조 공정에 소요되는 시간을 단축하면서도 케이싱 내부의 수증기에 함유된 보다 작은 미세 액적이 웨이퍼에 다시 재부착되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 상기 기체는 질소 가스, 공기, 증기 중 어느 하나 이상으로 정해질 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 하부 유동장을 형성하도록 하부로 기체를 안내하는 기체 안내부의 표면과 케이싱 내벽을 열선이나 열복사기에 의하여 가열하는 가열부로 가열하도록 구성되어, 기체 안내부나 케이싱 표면에 부착되는 액적을 가열하여 곧바로 증발시킴으로써, 스핀식 헹굼 건조 장치의 케이싱 내부에서 행해지는 웨이퍼의 헹굼 건조 공정 중에 웨이퍼로부터 분리되거나 웨이퍼의 표면에서 튀는 액적이 부유하다가 튜브 형태로 형성된 기체 안내부의 표면에 묻게 되더라도, 기체 안내부의 표면에 묻어 있는 액적이 낙하하여 웨이퍼의 표면에 묻어 2차 오염이 발생되는 것을 확실하게 방지할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 웨이퍼 상측에 하방 유동장을 형성하기 위하여 공급되는 기체를 주변의 액적을 증발시킬 수 있는 온도로 가열하여 공급함으로써, 기체가 통과하는 기체 안내부나 케이싱 내벽에 부착되거나 케이싱 내부의 공간에서 부유하는 액적을 공중에서 가열하여 증발시킴으로써, 기체 안내부의 내벽에 묻어있는 액적이 웨이퍼로 떨어져 2차 오염이 발생되는 것을 방지하고, 동시에 기체 안내부의 하측 공간에서 부유하고 있는 액적을 공중에서 가열하여 증발시킴으로써 부유하고 있던 액적에 의한 2차 오염을 방지할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명은 웨이퍼 거치대와 기체 안내부의 하단이 수용되는 케이싱 의 상단부에 액적을 증발시킨 수증기가 상기 케이싱의 바깥으로 배출되는 상단 배출 통로가 형성되고, 상단 배출 통로에는 케이싱 내부의 수증기를 외부로 강제 배출하는 배출 펌프가 설치되어, 기체 안내부의 표면에 맺혀있던 액적이 가열부에 의하여 가열되어 증발한 수증기 및 가열된 기체에 의하여 케이싱 내부에서 부유하던 액적이 증발한 수증기를 곧바로 상단 배출 통로를 통해 배출하여, 케이싱 내부의 습도를 지속적으로 낮게 유지하여 스핀 헹굼 건조 공정의 효율을 향상시킬 뿐만 아니라, 케이싱 내부에서 수증기의 농도가 짙어지면서 웨이퍼에 다시 재부착되는 것을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

이를 통해, 스핀식 헹굼 건조 공정이 행해지는 웨이퍼에 오염된 액적이 재부착되어 웨이퍼의 표면에 자국이 생기는 것을 방지할 수 있고, 동시에 액적에 의한 2차 오염에 의하여 헹굼 건조 공정이 지연되는 것을 방지하여 헹굼 건조 공정의 시간을 보다 짧은 시간에 행할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

도1은 종래의 화학 기계식 연마시스템의 스핀식 헹굼 건조 장치의 구성을 도시한 도면,
도2는 도1의 'A'부분의 확대 단면도,
도3은 본 발명의 제1실시예에 따른 화학 기계식 연마시스템의 스핀식 헹굼 건조 장치의 구성을 도시한 도면,
도4는 도3의 스핀식 헹굼 건조 장치의 작동 방법을 설명한 순서도,
도5는 본 발명의 제2실시예에 따른 화학 기계식 연마시스템의 스핀식 헹굼 건조 장치의 구성을 도시한 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 화학 기계식 연마시스템의 웨이퍼 스핀식 헹굼 건조 장치(100) 및 이를 이용한 웨이퍼 헹굼 건조 방법(S100)을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 화학 기계식 연마시스템의 스핀식 헹굼 건조 장치(100)는, 웨이퍼를 거치하여 고속으로 회전시키는 웨이퍼 거치대(120)와, 회전하는 웨이퍼(W)의 둘레를 원통 형상으로 감싸는 커버(110)와, 하방으로 기체(33)를 공급하는 기체 공급부(130)와, 기체 공급부(130)로부터 공급되는 기체를 유동시켜 웨이퍼 거치대(120)에 거치된 웨이퍼(W)의 주변에 하방으로의 기체 유동장을 형성하는 것을 보조하는 기체 안내부(140)와, 웨이퍼 거치대(120)에 거치된 웨이퍼(W)의 상면에 헹굼수(55)를 공급하는 헹굼수 공급부(150)와, 웨이퍼 거치대(120) 및 기체 안내부(140)의 하단부를 감싸고 내부에 공간을 형성하는 케이싱(5)과, 기체 안내부(140)와 케이싱(5)을 가열하는 가열부(160)와, 가열부(160)를 제어하는 제어부(170)로 구성된다.

상기 웨이퍼 거치대(120)는 화학 기계적 연마 공정을 마친 웨이퍼(W)를 상단부에 거치시키고 회전축(121)의 회전 구동에 따라 300rpm 내지 2500rpm의 고속으로 회전 구동된다. 고속 회전 중에 웨이퍼(W)이 요동하는 것을 방지하도록 웨이퍼(W)의 외주 끝단을 수용하는 요입부가 형성된 이탈방지기둥이 형성된다. 웨이퍼(W)는 화학 기계적 연마 공정에서 연마된 연마면이 상면이 되도록 웨이퍼 거치대(120)에 거치된다.

상기 커버(110)는 회전하는 웨이퍼(W)의 둘레를 원통 형상이 되도록 감싸도록 구성되며, 상단부에 내측으로 절곡된 절곡부가 형성될 수 있다. 커버(110)는 웨이퍼 거치대(120)의 외주면으로부터 이격된 커버 측면과, 커버 측면의 하측을 막는 커버 바닥면으로 이루어진다. 도면에 도시되지 않았지만, 웨이퍼(W)의 표면에 공급되는 헹굼수(55)가 웨이퍼(W)의 주변으로 낙하하면, 낙하된 헹굼수를 배수시키는 배수구가 커버 바닥면에 구비될 수 있다.

상기 기체 공급부(130)는 송풍기 등으로 형성되거나 반도체 제조 라인에 구비된 하방유동장치(FFT)로 형성되어, 기체 안내부(140)를 통해 케이싱(5)의 내부로 기체를 공급하여, 케이싱(5) 내부에 하방으로 유동하는 기체 유동장(33)을 형성하게 한다. 여기서, 기체 공급부(130)에 의하여 공급되는 기체는 수증기이거나 일반 증기 또는 질소 가스 등 웨이퍼의 표면에 의도하지 않은 화학 작용을 야기하지 다양한 공지된 기체일 수 있다.

상기 기체 안내부(140)는 중앙부를 통하여 기체가 통과할 수 있도록 튜브 형태로 형성되고, 기체 공급부(130)로부터 기체가 유입되는 상단(144)의 단면에 비하여 케이싱(5) 내부에 위치하는 하단(143)의 단면이 더 작게 형성된다. 이를 통해, 기체 공급부(130)로부터 공급되는 기체의 유속이 작더라도, 상단부(144)와 하단부(143)의 단면적 차이의 비율만큼 유속이 증가하여, 케이싱(5)의 내부에는 정해진 유속의 기체 유동장(33)을 형성할 수 있게 된다.

상기 헹굼수 공급부(150)는 고속으로 회전(120r)하는 웨이퍼 거치대(120)에 거치된 웨이퍼(W)의 상면에 순수 또는 탈염수로 이루어진 헹굼수(55)를 고압 분사한다. 이를 통해, 스핀식 헹굼 건조 장치(100)에 도달하기 이전의 세정 공정에서 웨이퍼(W)의 세정에 사용되었던 약액과 웨이퍼(W)의 표면에 잔류하는 입자 등의 이물질을 웨이퍼(W)의 표면으로부터 제거한다.

상기 케이싱(5)은 기체 안내부(140)의 하단부와 웨이퍼 거치대(120)를 수용하도록 내부 공간이 마련된다. 여기서 내부 공간은 외부와 완전히 밀폐된 상태일 수도 있지만, 하나 또는 다수의 구멍에 의하여 기체가 연통할 수 있게 형성될 수도 있다. 그리고, 케이싱(5)의 하단부에는 웨이퍼(W)의 헹굼에 사용된 탈염수(55)가 배출되는 배수로(57)가 형성되어 외부로 배출(38)되고, 케이싱(5)의 상단에는 공중에 부유하는 액적이나 기체 안내부(140)의 표면에 묻어있던 액적이 가열되어 증발된 수증기를 강제 배출하는 상단 배출 통로(59)를 통해 강제 배출(38)된다.

상기 가열부(160)는 기체 안내부(140)의 둘레를 감싸는 영역과, 케이싱(5)의 내벽에 배치된 영역에 열선으로 설치되어, 제어부(170)의 제어에 의하여 정해진 온도와 시간에 기체 안내부(140) 및 케이싱(5)의 내벽을 가열하여, 케이싱(5)의 내부에서 유동하다가 기체 안내부(140)의 벽면에 맺혀있는 액적을 증발시킨다. 이 때, 열선은 케이싱(5)의 내부에 부유하는 액적에 의하여 합선되지 않도록 방수 코팅되거나, 기체 안내부(140) 및 케이싱(5)의 표면에 내장되는 형태로 설치되는 것이 바람직하다. 이를 통해, 기체 안내부(140)의 표면에 묻어있는 액적이 기체 유동장(33)에 의해 웨이퍼(W)로 낙하하여 부착됨으로써 발생되는 2차 오염을 방지할 수 있다.

그리고, 기체 안내부(140) 및 케이싱(5)의 표면에 묻어있던 액적이 공기 중으로 증발하여, 케이싱(5) 내부의 상측(39)으로 이동하게 되는 데, 상측으로 이동(39)하는 케이싱(5) 내부의 수증기는 배출 펌프(180)로부터 상단 배출 통로(59)에 인가되는 부압에 의하여, 곧바로 외부로 배출(38)된다. 이를 통해, 케이싱(5)의 내부에는 탈염수 액적의 증발에도 불구하고 습하지 않은 건조한 상태를 유지하여, 헹굼 건조 공정의 효율을 높일 수 있다.

한편, 기체 안내부(140)의 표면은 웨이퍼(W)가 공급될 때마다 항상 깨끗하게 세정되는 것은 아니므로, 기체 안내부(140)의 표면에 맺혀있던 액적은 주변의 이물질과 혼합된 상태가 되기 쉽다. 따라서, 기체 안내부(140)의 표면에 묻어있는 액적(도2의 99)이 웨이퍼(W)의 표면에 떨어져 부착되면, 웨이퍼(W)의 표면에 이물질이 묻어 불량을 야기하는 심각한 문제가 야기된다. 그러나, 본 발명의 제1실시예에 따른 스핀식 헹굼 건조 장치(100)는 기체 안내부(140)가 가열부(150)에 의하여 가열됨에 따라, 액적(99)이 기체 안내부(140)의 표면에 묻으면 증발하게 됨에 따라, 액적(99)이 다시 웨이퍼(W)의 표면에 재부착되어 오염을 야기하는 것을 완전히 방지할 수 있다.

도면에는 가열부(160)가 열선으로 형성된 구성을 주로 설명하였지만, 본 발명의 가열부(160)는 열선에 의한 전도에 의하여 기체 안내부(140)를 가열하는 구성에 국한되지 않으며, 케이싱(5)의 내벽이나 기체 안내부(140)의 중심부에 고온의 열을 방사하는 열복사기(160')로부터의 복사열(66)로 기체 안내부(140)나 케이싱(5)의 표면을 가열하도록 구성될 수도 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 따른 스핀식 헹굼 건조 장치(100)는 도4에 도시된 바와 같이, 기판 거치대(120)에 웨이퍼(W)를 위치시키고 고속으로 회전시키는 상태(S110)에서, 웨이퍼(W)의 표면에 탈염수를 분사하여 헹굼 공정(S120)을 행하고, 헹굼 공정(S120)이 종료될 무렵에 제어부(170)에 의하여 가열부(160)가 기체 안내부(140) 및 케이싱(5)의 내벽을 가열하기 시작하여 기체 안내부(140)의 표면에 묻어있는 액적(99)을 증발시킨다. 이에 따라, 케이싱(5)의 내부에서 부유하고 있는 액적(99) 중에 기체 안내부(140)의 표면에 묻은 액적(99)은 건조 공정이 시작되는 시점에서는 모두 증발한 상태에서 행해지도록 하여, 건조 공정 중에 액적(99)이 웨이퍼(W)의 표면에 떨어져 2차 오염이 발생되는 것을 확실히 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 증발된 액적(99)을 함유한 수증기가 부력에 의하여 케이싱(5)의 상측으로 이동(39)한 이후에 케이싱(5)의 바깥으로 배출되도록 상단 배출 통로(59)가 형성되고, 상단 배출 통로(59)에는 케이싱 (5)내부의 수증기를 외부로 강제 배출하는 배출 펌프(180)가 설치되어, 기체 안내부(140) 및 케이싱(5)의 표면에 맺혀있던 액적(99)을 가열부(160)로 가열하여 증발시킨 수증기가 곧바로 상단 배출 통로(59)를 통해 배출되게 하여, 케이싱 내부의 습도를 지속적으로 낮게 유지하여, 스핀 헹굼 건조 공정의 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 케이싱(5) 내부에서 높은 수증기 농도에 의해 미세 액적이 웨이퍼(W)에 다시 재부착되는 것을 방지할 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따른 화학 기계식 연마시스템의 웨이퍼 스핀식 헹굼 건조 장치(100')를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 제2실시예를 설명함에 있어서, 전술한 제1실시예의 기능 혹은 구성과 동일 유사한 기능 및 구성에 대해서는 동일 또는 유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 구체적인 설명은 제2실시예의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 화학 기계식 연마시스템의 스핀식 헹굼 건조 장치(100')는, 웨이퍼를 거치하여 고속으로 회전시키는 웨이퍼 거치대(120)와, 회전하는 웨이퍼(W)의 둘레를 원통 형상으로 감싸는 커버(110)와, 하방으로 가열된 기체(33)를 공급하는 가열기체 공급부(130)와, 기체 공급부(130)로부터 공급되는 기체를 유동시켜 웨이퍼 거치대(120)에 거치된 웨이퍼(W)의 주변에 하방으로의 기체 유동장을 형성하는 것을 보조하는 기체 안내부(140)와, 웨이퍼 거치대(120)에 거치된 웨이퍼(W)의 상면에 헹굼수(55)를 공급하는 헹굼수 공급부(150)와, 웨이퍼 거치대(120) 및 기체 안내부(140)의 하단부를 감싸고 내부에 공간을 형성하는 케이싱(5)을 포함하여 구성된다.

즉, 본 발명의 제2실시예에 따른 스핀식 헹굼 건조 장치(100')는 가열된 기체를 케이싱(5)의 내부로 유입하여, 가열된 기체 유동장(33)을 형성한다는 점에서 제1실시예의 구성과 차이가 있다. 이 때, 가열된 기체의 온도는 주변의 액적을 증발시킬 수 있도록 60℃ 내지 200℃의 온도로 정해질 수 있으며, 웨이퍼를 손상시키지 않는 범위 내에서 200℃ 이상의 온도일 수도 있다.

이와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 스핀식 헹굼 건조 장치(100')는 케이싱(5)의 내부에 하방 유동장을 형성하기 위하여 공급되는 기체를 주변의 액적을 증발시킬 수 있는 온도로 가열하여 공급함으로써, 기체가 통과하는 기체 안내부(140)에 부착되거나 케이싱(5) 내부의 공간에서 부유하는 액적을 공중에서 가열하여 증발시킴으로써, 기체 안내부의 내벽에 묻어있는 액적이 웨이퍼로 떨어져 2차 오염이 발생되는 것을 방지하고, 동시에 기체 안내부의 하측 공간에서 부유하고 있는 액적을 공중에서 가열하여 증발시킴으로써 부유하고 있던 액적에 의한 2차 오염을 방지할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

전술한 제1실시예와 마찬가지로, 가열기체 공급부(130')로부터 공급되는 가열 기체(33)에 의하여 케이싱(5) 내부에 부유하는 액적은 곧바로 공기 중으로 증발하고, 가열 기체의 부력이 낮으므로 케이싱(5)의 내부에서 상측으로 이동(39)하게 되는 데, 배출 펌프(180)로부터 상단 배출 통로(59)에 부압이 인가되어, 케이싱(5) 내부의 수증기는 곧바로 외부로 배출된다. 이를 통해, 케이싱(5)의 내부에는 탈염수 액적의 증발에도 불구하고 습하지 않은 건조한 상태를 유지하여, 헹굼 건조 공정의 효율을 높일 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 스핀식 헹굼 건조 장치(100, 100')는, 기체 안내부(140)를 가열하거나 가열된 기체를 케이싱(5)의 내부에 공급하여, 기체 안내부(140)에 부착된 액적(99)이나 케이싱(5)의 내부에 부유하는 액적을 곧바로 증발시킴으로써, 스핀식 헹굼 건조 공정이 행해지는 웨이퍼에 오염된 액적이 재부착되어 웨이퍼의 표면에 자국이 생기는 것을 방지할 수 있고, 동시에 액적에 의한 2차 오염에 의하여 헹굼 건조 공정이 지연되는 것을 방지하여 헹굼 건조 공정의 시간을 보다 짧은 시간에 행할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구 범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
5: 케이싱 59: 상단 배출 통로
100, 100': 스핀식 헹굼 건조 장치 110: 커버
120: 웨이퍼 거치대 130: 기체 공급부
130': 가열기체 공급부 140: 기체 안내부
150: 헹굼수 공급부 55: 헹굼수
160, 160': 가열부 170: 제어부
180: 배출 펌프

Claims (9)

1. 화학 기계식 연마 시스템의 스핀식 헹굼 건조 장치로서,
   웨이퍼를 거치하는 거치한 상태로 회전하는 웨이퍼 거치대와;
   상기 웨이퍼 거치대의 중앙부를 향하여 하향 연장된 튜브를 통하여, 상기 웨이퍼의 표면을 향하여 하방으로 기체의 유입을 안내하여 상기 웨이퍼의 상측에 기체 유동장을 형성하는 기체 안내부와;
   상기 웨이퍼 거치대가 수용되는 케이싱과;
   상기 웨이퍼 거치대에 거치된 상기 웨이퍼의 상면에 헹굼수를 공급하는 헹굼수 공급부와;
   상기 헹굼수 공급부로부터 상기 웨이퍼의 상면에 헹굼수를 공급하는 헹굼 공정이 종료되기 이전부터 건조 공정을 행하는 동안에, 상기 기체 안내부의 상기 튜브의 표면을 가열하여 상기 기체 안내부의 표면에 부착된 액적을 증발시키는 가열부를;
   포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계식 연마 시스템의 스핀식 헹굼 건조 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 가열부는 열선으로 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계식 연마 시스템의 스핀식 헹굼 건조 장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 가열부는 상기 기체 안내부에 열을 복사하는 열복사기로 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계식 연마 시스템의 스핀식 헹굼 건조 장치.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 가열부는 상기 기체 안내부의 내벽에 부착되는 액적을 증발시키는 고온의 기체를 상기 기체 안내부를 통과하게 공급하는 것을 특징으로 하는 화학 기계식 연마 시스템의 스핀식 헹굼 건조 장치.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 기체는 60℃ 내지 200℃인 것을 특징으로 하는 화학 기계식 연마 시스템의 스핀식 헹굼 건조 장치.
   
6. 제 1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 웨이퍼 거치대와 상기 기체 안내부의 하단은 상기 케이싱 내부에 위치하고, 상기 케이싱의 상단부에는 액적을 증발시킨 수증기를 상기 케이싱의 바깥으로 배출하는 상단 배출 통로가 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계식 연마 시스템의 스핀식 헹굼 건조 장치.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 상단 배출 통로는 상기 케이싱 내부의 수증기를 외부로 강제 배출하는 배출 펌프와 연통되게 설치된 것을 특징으로 하는 화학 기계식 연마 시스템의 스핀식 헹굼 건조 장치.
   
8. 제 1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 기체는 질소 가스, 공기, 증기 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 화학 기계식 연마 시스템의 스핀식 헹굼 건조 장치.
   
9. 삭제

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