KR200141832Y1 - 스핀 드라이어 - Google Patents

Abstract

본 고안은 웨이퍼를 지면에 대하여 수직으로 장착시켜 웨이퍼 표면에 형성된 트렌치 내에 잔류하는 세정액을 효과적으로 제거할 수 있도록 구성한 스핀 드라이어에 관한 것이다.

본 고안은 구동부에 의하여 회전가능한 수직의 다각형 회전체 각 측표면에 다수의 웨이퍼를 고정시켜 상기 회전체의 회전시 발생하는 원심력이 웨이퍼의 표면에 대하여 수직으로 작용하도록 하여 웨이퍼 표면에 존재하는 수분을 제거, 건조시킬 수 있도록 구성하였다.

Description

스핀 드라이어

제1도는 일반적인 스핀 드라이어의 단면 구성도.

제2도는 제1도에 도시된 웨이퍼의 부분 상세도.

제3도는 제2도 B부의 상세도.

제4a도는 본 고안에 따른 스핀 드라이어의 평면도.

제4b도는 본 고안에 따른 스핀 드라이어의 정면도.

제5도는 제4b도 C부의 상세도.

제6도는 제5도 D부의 상세도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 웨이퍼 1A : 트렌치

11 : 회전체 13 : 건조가스 분사파이프

14 : 히터 15 : 진공압 공급통로

본 고안은 웨이퍼 건조용 스핀 드라이어(spin dryer)에 관한 것으로서, 특히 웨이퍼를 지면과 수직으로 장착시켜 웨이퍼 표면에 형성된 트렌치 내에 잔류하는 세정액을 효과적으로 제거할 수 있도록 구성한 스핀 드라이어에 관한 것이다.

반도체 소자가 고집적화 되어감에 따라 소자회로의 선폭에 제한을 받게되고 한정된 면적에 보다 많은 회로를 형성시켜야 한다. 이를 위하여 식각이온으로 웨이퍼(기판)를 깊게 식각하여 트렌치(trench)를 형성함으로서 표면적을 증가시키게 된다.

트렌치 형성과정을 간단히 설명하면, 웨이퍼 표면에 포토레지스트를 도포하고 노광공정 및 현상공정을 진행한다. 노광 및 현상공정의 결과로서 마스크가 형성되며 플라즈마를 이용한 식각공정을 통하여 트렌치를 형성하게 된다. 이러한 트렌치의 내면에 유전률이 양호한 절연막을 형성하여야 하며, 이를 위하여 포토레지스트를 완전하게 제거하여야 한다. 포토레지스트는 플라즈마를 통하여 1차적으로 제거되며 1차 세정공정 과정에서 생성된 불순물 및 포토레지스트 잔류물을 완전하게 제거하기 위하여 화학약품을 이용한 2차 세정공정을 진행하게 된다.

화학약품을 이용한 2차 세정공정후 순수(純水)를 이용하여 잔류하는 화학약품을 제거하는 3차 세정공정을 진행하게 되며, 이후 웨이퍼를 스핀 드라이어에 장착시켜 건조시키게 된다. 웨이퍼를 건조시키는 일반적인 스핀 드라이어의 구성을 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.

제1도는 일반적인 스핀 드라이어의 단면 구성도로서, 케이싱(9) 내에는 다수의 웨이퍼(1; 약 25장)가 수납된 카셋트(2)를 지지한 상태로 회전 가능한 회전부재(3)가 위치하고 있으며, 회전부재(3) 하부에는 구동부(4)가 설치되어 회전부재(3)를 일정속도로 회전시키게 된다. 이러한 구조의 스핀 드라이어는 회전부재(3)의 회전시 웨이퍼(1)에 작용하는 원심력을 이용함으로서 웨이퍼(1) 표면에 존재하는 순수를 제거, 건조시키는 기능을 갖는다.

그러나, 상술한 바와같이 다수의 웨이퍼(1)가 카셋트(2) 내에 수평으로 장착되고 웨이퍼(1) 표면에 형성된 트렌치의 형상으로 인하여 회전부재(3)의 회전시 웨이퍼(1) 표면에 잔류하는 순수를 완전하게 제거할 수 없게 된다.

즉, 제2도는 제1도에 도시된 웨이퍼의 부분 상세도로서, 회전부재(3)의 회전시 웨이퍼(1) 표면에서의 순수의 흐름상태를 도시하고 있다.

회전부재(3)의 회전에 따른 원심력은 웨이퍼(1) 표면과 평행하게 작용(실질적으로는 웨이퍼 원주면의 접선방향)하게 되며, 이러한 원심력으로 인하여 웨이퍼(1) 표면의 균일한 건조효과를 기대하기는 어렵게 된다. 즉, 제2도에 도시된 바와같이 카셋트(2)에 적층형태로 수납되어 있는 각 웨이퍼(1)들은 매우 좁은 간격을 유지하게 되며, 따라서 좁은 공간내에서의 원심력에 의한 순수의 흐름은 와류가 되어 그 유속 및 건조효과가 서로 달라 동일한 웨이퍼일지라도 위치에 따라 표면의 건조상태가 다르게 나타나게 된다. 더나아가, 원심력에 의하여 순수는 웨이퍼(1)의 중앙부에서 외곽원주면으로 밀려나가 고이게 되며 이러한 순수가 건조된후 웨이퍼(1) 외곽부 표면에는 물자국이 남게되어 다음 공정에 영향을 미치게 됨은 물론이다.

또한, 원심력으로 인하여 외부로 유동하는 순수는 하부에 위치한 또다른 웨이퍼의 표면으로 떨어져 건조의 효과를 반감시키게 됨은 물론 웨이퍼 뒷면에 묻어있는 이물질이 바로 아래에서 회전하고 있는 웨이퍼로 떨어져 웨이퍼 오염의 원인이 되기도 한다. 이러한 문제는 웨이퍼의 직경이 클수록 보다 심각하게 나타나게 된다.

제3도는 제2도 B부의 상세도로서, 웨이퍼의 회전시 트렌치내에 존재하는 순수의 상태를 도시하고 있다.

웨이퍼(1)의 회전시 작용하는 원심력은 웨이퍼(1) 표면에 존재하는 순수를 어느 정도 외곽으로 유동시켜 제거할 수는 있으나, 일정깊이로 이루어진 트렌치(1A)내에 존재하는 순수를 완전히 제거할 수는 없게 된다. 즉, 원심력은 웨이퍼(1) 표면과 수평하게 작용하게 되며 따라서 원심력 작용방향과 수직으로 형성된 트렌치(1A) 내에 존재하는 순수는 제3도에 도시된 바와같이 트렌치(1A) 내에서 이탈되지 못하고 건조공정이 종료된 후까지도 트렌치(1A) 내에서 존재하게 된다.

이와같은 이유로 인하여 웨이퍼 표면에서 순수가 완전하게 건조되지 않는 경우에는 잔류하는 순수 및 이물질로 인하여 후속공정인 절연막 형성공정시 절연막이 불량하게 형성되어지며 따라서 설정된 캐패시터를 만들지 못하게 되어 소자의 불량을 초래하게 된다.

본 고안은 웨이퍼의 건조공정시 발생하는 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 웨이퍼를 지면과 수직으로 장착하여 회전시 작용하는 원심력을 최대로 이용하여 웨이퍼 표면은 물론 트렌치내에 존재하는 순수를 효과적으로 제거할 수 있는 웨이퍼 건조용 스핀 드라이어를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 실현하기 위한 본 고안은 구동부에 의하여 회전가능한 수직의 다각형 회전체 각 측표면에 다수의 웨이퍼를 고정시켜 상기 회전체의 회전시 발생하는 원심력이 웨이퍼의 표면에 대하여 수직으로 작용하도록 하여 상기 웨이퍼 표면에 존재하는 수분을 제거, 건조시킬 수 있도록 구성한 것을 그 특징으로 한다.

이하, 본 고안을 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

제4a도 및 제4b도는 본 고안에 따른 스핀 드라이어의 평면도 및 정면도로서, 본 고안의 가장 큰 특징은 웨이퍼(1)를 수평이 아닌 수직상태로 회전체에 장착한다는 것이다. 즉, 케이싱(10) 내에는 다수의 웨이퍼(1)가 (지면에 대해)수직으로 장착될 수 있는 회전체(11)가 위치하고 있으며, 회전체(11) 하부에는 구동부(12)가 설치되어 회전체(11)를 일정속도로 회전시키게 된다. 이러한 구조의 스핀 드라이어 역시 회전체(11)의 회전시 웨이퍼(1)에 작용하는 원심력을 이용함으로서 웨이퍼(1) 표면에 존재하는 순수를 제거, 건조시키는 기능을 수행한다.

다각형 기동형태를 갖는 회전체(11; 도면에서는 6각형 기둥으로 도시되나, 삼각 또는 사각기둥으로 형성할 수 있음은 물론이다.)의 각 측면에는 다수의 웨이퍼(1)가 진공압에 의하여 견고하게 흡착되며, 회전체(11) 내부에는 히터가 내장되어 있다(후술하기로 함). 또한 회전체(11)의 일측에는 외부에서 공급되는 건조가스(질소가스)를 웨이퍼(1)에 분사시키는 건조가스 분사 파이프(13)가 장착되어 있다.

제5도는 제4b도 C부의 상세도로서, 회전체(11)의 측벽에 흡착된 웨이퍼(1)와 회전체(11) 내부에 내장된 히터(14)의 관계를 도시하고 있다.

회전체(11) 내부에는 외부에서 공급되는 진공압의 통로(15)가 구성되어 있으며, 진공압 통로(15)는 각 웨이퍼(1)가 흡착되는 회전체(11)의 측표면을 통하여 외부로 노출된다. 웨이퍼(1)가 흡착되는 부분의 상하부에는 웨이퍼(1)의 상하단을 지지하기 위한 지지편(16)이 설치되어 있다. 또한 회전체(11) 내부에는 흡착된 웨이퍼(1)와 인접되도록 히터(14)가 설치되어 있다.

이상과 같은 본 고안의 작동 및 그에 따른 효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 회전체(11)의 각 표면부에 고정된 각 지지편(16)에 웨이퍼(1)(순수에 의한 세정공정이 종료된 상태임)를 지지시킨 뒤 진공압 통로(15)에 진공압을 공급하여 각 웨이퍼(1)를 회전체(11) 표면에 견고히 흡착시킨다. 이후 구동부(12)를 작동하여 회전체(11)를 회전시킴과 동시에 히터(14)에 전원을 인가한다.(회전하는 회전체에 진공압을 공급하고 전원을 인가하는 구성 및 방법은 공지된 것으로서 이에대한 구체적인 설명은 생략하기로 함).

회전체(11)의 회전에 따라 웨이퍼(1) 표면에는 웨이퍼(1) 표면과 수직방향으로 원심력이 작용하게 되며, 따라서 웨이퍼(1) 표면에 존재하는 순수 역시 웨이퍼(1) 표면에 대하여 거의 수직방향으로 분리되어진다. 결국 본 고안은 제1도에 도시된 기존의 스핀 드라이어에서 발생하는 순수의 웨이퍼(1) 표면을 따르는 유동현상을 방지하게 되어 건조후 웨이퍼(1) 표면에 순수의 건조자국을 발생시키지 않게 된다.

제6도는 제5도 D부의 상세도로서, 본 고안의 사용시 트렌치내에 존재하는 순수의 상태를 도시한다. 상술한 바와같이회전체(11)의 회전시 원심력은 웨이퍼(

) 표면에 대하여 수직방향 즉, 트렌치(1A) 구성방향과 동일한 방향으로 작용하게 되며 결국 트렌치(1A) 내에 존재하는 순수는 고임없이 제6도에 도시된 바와같이 원심력에 의하여 모두 외부로 이탈되어지며, 트렌치(1A) 외부로 이탈된 순수는 원심력에 의하여 웨이퍼(1) 표면에서 분리, 제거된다.

이러한 작동과정을 거쳐 건조공정을 실행하는 본 고안의 부수적인 기능을 각 도면을 통하여 설명한다.

I. 회전체(11)의 회전시 회전체(11)의 측면과 대응되도록 설치된 건조가스 분사파이프(13)에는 건조가스가 공급되며 따라서 건조가스는 건조가스 분사파이프(13)를 통하여 회전하는 웨이퍼(1) 표면에 분사되어진다. 원심력에 의하여 웨이퍼(1) 표면에서 순수가 제거됨과 동시에 웨이퍼(1) 표면에 건조가스가 분사됨으로서 건조시간을 단축시킴은 물론 건조효과를 배가시킬 수 있다.

II. 또한 회전체(11) 내부에 설치된 히터(14)에서 발생된 열은 회전체(11) 표면에 흡착되어 있는 웨이퍼(1)의 뒷면에 전달됨으로서 웨이퍼(1) 뒷면에 존재하는 순수를 효과적으로 건조시킬 수 있음은 물론 트렌치(1A) 내에 미세하게 존재하는 수분을 모두 제거하게 된다.

III. 웨이퍼(1)가 흡착되는 회전체(11) 각 측표면의 웨이퍼 흡착부 상하단에는 고정된 지지편(16)은 진공압에 의하여 회전체(11) 표면에 흡착된 웨이퍼(1)의 상하단을 지지함으로서 고속으로 회전하는 웨이퍼(1)가 회전체(11)에서 이탈되는 것을 방지하는 기능을 수행한다.

이상과 같은 본 고안은 웨이퍼의 회전에 따라서 발생하는 원심력의 작용방향을 웨이퍼의 표면과 수직방향으로 작용시킴으로서 웨이퍼 표면에 존재하는 수분이 웨이퍼 표면을 따라 유동하지 않고 제거되며, 특히 트렌치 내부에 존재하는 수분 역시 원심력에 의하여 모두 제거되는 우수한 건조 효과를 얻을 수 있다. 또한 본 고안은 웨이퍼의 직경에 상관없이 동일한 건조효과를 얻을 수 있으며, 건조가스 및 히터를 이용함으로서 짧은 시간안에 완벽한 건조효과를 얻을 수 있게 된다.

Claims (5)

1. 회전부재에 장착된 웨이퍼를 회전시켜 표면에 존재하는 수분을 건조시키는 스핀 드라이어에 있어서, 구동부에 의하여 회전가능한 수직의 다각형 회전체 각 측표면에 다수의 웨이퍼를 고정시켜 상기 회전체의 회전시 발생하는 원심력이 웨이퍼의 표면에 대하여 수직으로 작용하도록 하여 상기 웨이퍼 표면에 존재하는 수분을 제거, 건조시킬 수 있도록 구성한 것을 그 특징으로 하는 스핀 드라이어.
2. 제1항에 있어서, 상기 회전체의 일측에는 건조가스 분사 파이프가 설치되어 외부에서 공급된 건조가스를 회전하는 웨이퍼에 분사할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 스핀 드라이어.
3. 제1항에 있어서, 상기 회전체 내부에는 히터가 설치되어 상기 히터에서 발생된 열이 상기 회전체 표면에 장착되어 있는 웨이퍼의 뒷면에 전달되도록 구성한 것을 특징으로 하는 스핀 드라이어.
4. 제1항에 있어서, 상기 회전체 내부에는 외부에서 공급된 진공압의 통로가 구성되며, 상기 진공압 통로는 각 웨이퍼가 흡착되는 회전체의 각 측표면을 통하여 외부로 노출되어 웨이퍼를 흡착할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 스핀 드라이어.
5. 제1항에 있어서, 상기 회전체의 웨이퍼 흡착부 상하부에는 웨이퍼의 상하단을 지지하기 위한 지지편이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 스핀 드라이어.