KR20020006188A - 와류 방지 장치를 갖는 스핀 드라이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세정 장치를 구성하는 요소 중에서 와류 방지 장치를 구성하여 오염이 방지된 스핀 드라이어(spin dryer)에 관한 것이다. 종래에 상부로 재유입되는 공기로 인하여 파티클이나 물반점 등이 발생하는 문제가 있었는데 본 발명은 이를 해결하는 데 그 목적이 있다. 이를 위하여 본 발명은 유동의 흐름을 제어하는 구성 요소로 팬 날개를 설치하였으며, 그와 함께 팬 가이드의 상부면을 밀폐하여 크래들로 재유입되는 공기의 흐름을 차단하도록 하였다. 본 발명의 스핀 드라이어를 반도체 제조 공정에 사용하면 스핀 드라이어 공정에서 발생하는 와류를 효과적으로 감소시킬 수 있을 뿐 아니라, 스핀 드라이어의 크래들로 재유입되는 공기의 흐름을 차단할 수 있으므로 파티클 또는 물반점으로 인한 웨이퍼의 불량을 예방할 수 있다. 이것은 웨이퍼의 수율 향상에 기여할 수 있을 것이다.

Description

와류 방지 장치를 갖는 스핀 드라이어{SPIN DRYER HAVING DEVICE FOR PREVENTING VORTEX FLOW}

본 발명은 반도체 제조 장비 중 세정 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로는 세정 장치를 구성하는 요소 중에서 와류 방지 장치를 구성하여 웨이퍼의 오염을 방지한 스핀 드라이어(spin dryer)에 관한 것이다.

반도체 소자를 제조하는 과정에서 반도체 웨이퍼는 화학 용액과 접촉하거나 물로 세정되는 공정이 포함된다. 이러한 공정을 거친 반도체 웨이퍼의 표면에는 전술한 화학 용액이나 물이 표면에 잔류하게 되며, 이런 액상 물질은 여러 종류의 건조기에 의해 제거된다. 건조 방식에 따라 크게 분류하면 살균용 알코올 증기를 사용하는 방법, QDR(Quick Dump Rinse) 및 스핀 드라이어가 있다. 이 중에서 QDR은 순수의 양을 적게 드레인하여 순수의 장력을 이용하여 슬로우 드레인(slow drain)하는 방식으로 순수의 양을 미세하게 제어하는 것이 필요하다. 이에 비해 공정 시간과 장비의 구조가 복잡하지 않다는 장점 때문에 성능이 우수한 QDR보다 스핀 드라이어가 현장에서 널리 사용되고 있다.

그런데 스핀 드라이어를 사용하여 건조시킬 때 웨이퍼를 탑재하고 있는 크래들(cradle)을 회전시키는 구동부(driving source)에서 발생하는 파티클 또는 웨이퍼의 표면에 붙어있던 파티클은 원심력에 의한 유동에 따라 원형 모양의 챔버 측벽으로 향하게 된다. 바람직하게는 벽면에 부딪힌 기류는 상하 방향으로 흩어지지 않고 로터가 회전하는 방향으로 유동하여 배기구로 방출되어야 한다. 그러나, 일부 기류는 상하 방향으로 유동되어 재순환되어 크래들로 다시 유입되어 파티클이 웨이퍼의 표면에 부착되거나 물반점을 유발한다.

도 1은 종래 스핀 드라이어의 구성을 나타내는 평면도이며, 도 2는 도 1에 도시한 스핀 드라이어에서 파티클이 크래들로 역유입되는 과정을 설명하기 위하여 도시한 정면도이다. 도 1과 도 2를 참고하여 종래 스핀 드라이어의 문제를 부연 설명하면 다음과 같다.

도 1과 도 2에 도시한 바와 같이 종래의 스핀 드라이어는 공정 챔버(process chamber)(1), 로터(rotor)(4), 크래들(cradle)(2) 및 로터 구동축(5)으로 구성된다. 공정 챔버(1)는 스핀 드라이어 공정이 진행되는 윗면이 개방된 원통형 형상을 갖는다. 크래들(2)은 웨이퍼를 탑재하는 장치이며 이곳에는 다수의 웨이퍼들이 놓이게 된다. 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이 크래들(2)은 로터 칸막이 판(rotor barrier plate)(3)에 의해 십자 형태의 공간에 볼트(bolt)로 고정된다. 로터(4)는 모터 등의 구동부(driving source)로부터 전달된 회전력에 의해 회전하여 크래들(2)에 있는 웨이퍼에 원심력을 가하여 웨이퍼를 건조하게 된다. 로터 구동축(5)은 구동부로부터 로터(4)로 구동력을 전달하는 역할을 한다.

도 2를 참고하여 스핀 드라이어 내부의 공기 유동의 흐름을 살펴보면 다음과 같다. 공정 챔버 내에서 로터가 회전하면 로터에 고정된 크래들이 회전하고 이때 설비의 뒷면에 있는 배기 라인(도시 안됨)으로 빠져나가게 되어 있다.(a 경로) 그런데 회전속도에 따라 배기 라인으로 방출되지 않는 공기가 있다. 그것은 공정 챔버의 벽면에 부딪힌 공기의 일부가 공정 챔버의 상부 쪽으로 우회하여 재순환되는 경로를 통하여 이루어진다.(b 경로) 공정이 진행되는 동안 크래들 내부는 진공으로 유지되므로 b 경로로 크래들의 상부에 접근한 공기는 와류가 발생하면서 크래들 안으로 유입된다. 유입된 공기는 로터 구동축 시스템과 주변에 있는 설비로부터 발생한 파티클(particles)과 웨이퍼로부터 이탈된 파티클을 모두 포함하고 있다. 그러므로 크래들로 유입된 파티클은 웨이퍼에 부착되거나 물반점을 유발한다. 이것은 반도체 생산의 수율을 저하시키는 한 요인이 된다.

본 발명은 상술한 바와 같이 스핀 드라이어에서 발생될 수 있는 공기의 역순환하여 파티클을 포함하는 공기가 크래들로 재유입되는 종래 문제를 해결하기 위한 것으로, 이로 인한 웨이퍼의 오염을 방지할 수 있도록 모든 공기가 배기구로 나가는 구조의 스핀 드라이어를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 스핀 드라이어의 구성을 나타내는 평면도;

도 2는 도 1에 도시한 스핀 드라이어에서 파티클이 크래들로 역유입되는 과정을 설명하기 위하여 도시한 정면도;

도 3은 본 발명의 실시예인 와류 방지 팬을 갖는 스핀 드라이어의 평면도; 및

도 4는 본 발명의 실시예인 와류 방지 팬을 갖는 스핀 드라이어의 정면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 공정 챔버(process chamber) 2: 크래들(cradle)

3: 로터 칸막이판 4: 로터 구동축

5: 로터 구동축 6: 팬 날개(fan)

7: 팬 고정 가이드(guide fixing fan)

8: 배기구(exhaust port) 9: 팬 고정 볼트

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 유동의 흐름을 제어하는 구성 요소로 팬 날개를 설치하였으며, 이와 함께 팬 가이드의 상부면을 밀폐하여 크래들로 재유입되는 공기의 흐름을 차단하도록 하였다.

본 발명의 일 특징에 의하면, 본 발명은 다수의 웨이퍼를 회전하는 로터와 공정 챔버의 사이에 유동의 흐름을 비스듬하게 유도하여 와류를 최소화하도록 구성하였는데, 즉 팬 날개를 원주면에 따라 비스듬하게 설치하였다. 건조 공정이 진행될 때 팬 날개로 유도된 기류는 공정 챔버의 측벽에 직각 방향으로 부딪히지 않으므로 상부쪽으로 향하는 유동의 양을 줄일 수 있게 되었다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 본 발명은 전술한 팬 날개를 고정하는 팬 고정 가이드의 상부면을 원주면을 따라 폐쇄형으로 구성하여 크래들 상부로 재유입되는 공기의 흐름을 2차적으로 차단하는 특징을 갖는다. 즉 전 단락에서 기술한 바와 같이 공정 챔버의 상부쪽으로 향하는 유동의 양이 줄어들기는 하였지만, 미량의 공기가 상부 방향으로 향하게 되는데 이를 최종적으로 차단하는 역할을 팬 고정 가이드가 하는 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 그 구성과 작용을 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예인 와류 방지 팬과 팬 고정 가이드를 갖는 스핀 드라이어의 평면도이며, 도 4는 도 3에 도시한 스핀 드라이어의 정면도이다. 그리고 도 3과 도 4에서 동일한 구성 요소에 대하여 같은 참조 부호를 사용하였다.

도 3과 도 4에 도시한 바와 같이 본 발명의 스핀 드라이어는 종래와 같이 공정 챔버(process chamber)(1), 로터(rotor)(4), 크래들(cradle)(2) 및 로터 구동축(5)으로 구비한다. 이와 함께 본 발명은 팬 날개(fan)(6), 팬 고정 가이드(guide fixing fan)(7), 배기구(exhausting port)(8) 및 팬 고정 볼트(9)를 구비한다. 팬 날개(6)는 도 3에 도시한 바와 같이 로터(4)와 공정 챔버(1) 사이 공간에 원주면을 따라 배치되는데, 이때 팬 날개(6)는 이 원주면의 접선 방향과 소정의 각도로 비스듬하게 고정된다. 이 때 팬 날개(6)의 기울어진 각은 로터(4)의 회전 속도 등의 공정 조건에 따라 최적의 값으로 설정되어야 할 것이다. 팬 고정 가이드(7)는 전술한 복수개의 팬 날개(6)를 고정하는 구성 요소이다. 배기구(8)는 공정 챔버(1)의 측벽 외부에 설치되며, 나선형으로 회전하며 공정 챔버(1) 측벽에 부딪혀 유도되는 공기를 방출하는 방출구이다. 팬 고정 가이드(7)는 공정 챔버(1)에고정되는데 도 4에 표시한 바와 같이 팬 고정 볼트(9)가 사용된다.

기류의 흐름을 따라 파티클 및 오염 물질의 이동 경로를 살펴보면 다음과 같다. 로터(4)가 모터와 같은 구동부(driving source)로부터 로터 구동축(5) 을 통해 전달된 회전력으로 인하여 로터(4)는 회전하게 되면, 원심력에 의하여 웨이퍼의 표면에 있는 액상 물질들이 건조하게 되고 이때 구동 시스템이나 주변 설비에서 발생한 파티클과 웨이퍼 표면에 있던 파티클이 공정 챔버(1)의 측벽 방향으로 흐르는 유동에 실려 이동하게 된다. 도 3과 도 4의 c 방향으로 향하는 유동은 공정 챔버(1)의 측벽과 비스듬하게 부딪혀 와류의 발생이 줄어드는 것을 나타낸다. 한편 이때 소량으로 발생한 와류는 d 방향으로 상부쪽으로 향하는데 팬 고정 가이드(7)에 의해 차단되어 c 유로로 합류하게 된다. 이와 같이 모든 유동은 도 3에 도시한 배기구를 통하여 100% 방출되게 된다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이다. 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 자명한 것이다. 그 예로써 상술한 실시예에서는 상부로 향하는 유동의 흐름을 팬 고정 가이드가 차단하였는데, 이와 같은 기능을 하도록 팬 날개의 형태를 수정할 수도 있을 것이다.

본 발명의 스핀 드라이어를 반도체 제조 공정에 사용하면 스핀 드라이어 공정에서 발생하는 와류를 효과적으로 감소시킬 수 있을 뿐 아니라, 스핀 드라이어의 크래들로 재유입되는 공기의 흐름을 차단할 수 있으므로 파티클 또는 물반점으로인한 웨이퍼의 불량을 예방할 수 있다. 이것은 웨이퍼의 수율 향상에 기여할 수 있을 것이다.

Claims (3)

1. 스핀 드라이어 공정이 진행되는 원통형의 공정 챔버;

   상기 공정 챔버 내부에 배치되며, 다수의 반도체 웨이퍼를 탑재하는 크래들;

   상기 크래들을 고정하며, 그 형상이 원형인 로터;

   상기 로터와 상기 공정 챔버 사이에 원주면을 따라 비스듬하게 배치되는 다수의 팬 날개;

   상기 공정 챔버에 배치되며, 상기 팬 날개들을 고정하는 팬 고정 가이드; 및

   상기 공정 챔버의 측면에 장착되는 배기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀 드라이어.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 팬 고정 가이드의 상부는 막혀있으며, 상기 공정 챔버 상부와 연결하여 상기 공정 챔버 상부쪽으로 향하는 공기의 흐름을 차단하는 것을 특징으로 하는 스핀 드라이어.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 팬 고정 가이드는 상기 공정 챔버의 바닥부에 볼트로 고정되는 것을 특징으로 하는 스핀 드라이어.