KR20160071707A - 화학 기계적 연마 공정이 행해진 웨이퍼의 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼 처리 장치에 관한 것으로, 웨이퍼를 거치한 상태로 회전 가능하게 설치되고, 상기 웨이퍼의 하측에 반경 방향 성분을 갖는 방향으로 뻗은 고정 바가 구비되며, 상기 고정바에는 연직 방향에 대하여 경사지게 하방 돌출된 유동 형성부가 구비되어 회전에 따라 하방으로의 유동을 발생시키는 웨이퍼 거치대를 포함하여 구성되어, 웨이퍼를 거치하여 지지한 상태로 스핀 회전하는 웨이퍼 거치대의 고정바에 연직 방향으로 경사지게 하방 돌출된 유동 형성부에 의하여 하방으로의 공기 유동을 형성함으로써, 웨이퍼 거치대에 거치된 웨이퍼가 회전하면서 세정, 헹굼, 건조 등의 처리 공정을 행하는 동안에, 웨이퍼의 표면을 타격한 세정액, 헹굼액이나 공기 유동이 웨이퍼 상측에서 부유하지 않고 웨이퍼 하측으로 빨려 배출되게 함으로써, 웨이퍼의 2차 오염을 방지하고 건조 효율 및 세정 효율을 향상시키는 웨이퍼 처리 장치를 제공한다.

Description

화학 기계적 연마 공정이 행해진 웨이퍼의 처리 장치 {WAFER TREATING APPARATUS FOR WAFER POLISHED BY CHEMICAL MECHANICAL POLISHING PROCESS}

본 발명은 화학 기계적 연마 공정이 행해진 웨이퍼 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼를 세정하거나 헹구거나 건조하기 위하여 웨이퍼를 스핀 회전시키는 웨이퍼 처리 장치에 관한 것이다.

일반적으로 화학 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing; CMP) 공정은 연마층이 구비된 반도체 제작을 위한 웨이퍼와 연마 정반 사이에 상대 회전 시킴으로써 웨이퍼의 표면을 평탄화하는 공정이다. 화학 기계적 연마 공정이 행해진 웨이퍼는 연마 공정 중에 다수의 입자와 슬러리 등이 묻게 되어, 웨이퍼의 세정 공정이 반드시 필요하다.

일반적으로 화학 기계적 연마 공정이 행해진 웨이퍼는 다단계의 세정 공정과, 헹굼 공정 및 건조 공정을 거치는 데, 이들 과정에서 웨이퍼를 정지된 상태로 위치시킬 수도 있지만, 웨이퍼를 제자리에서 스핀 회전시키면서 세정, 헹굼, 건조 공정을 행함으로써 이들 처리 공정의 효율을 보다 높일 수 있다.

예를 들어, 도1에 도시된 종래의 스핀 방식의 헹굼 건조 장치(9)는, 웨이퍼를 거치한 상태로 회전하는 웨이퍼 거치대(10)와, 웨이퍼 거치대(10)의 둘레를 감싸는 커버(20)와, 웨이퍼 거치대(10)에 설치되어 웨이퍼(W)를 접촉한 상태로 위치시키는 위치 핀(30)과, 웨이퍼 거치대(10)를 회전 구동시키는 구동 모터(40)와, 웨이퍼 거치대(10)를 중심으로 하나의 챔버를 형성하는 케이싱(50)과, 상측에서 하방으로의 공기 유동(60a)을 발생시키는 공기 유동 발생기(60)와, 공기 유동 발생기(60)에서 발생된 공기 유동(60a)의 단면을 줄여 하방 유동(80a)의 속도를 증가시키는 공기 조절기(70)와, 위치 핀(30)에 위치한 웨이퍼(W)의 표면에 세정이나 헹굼을 위한 용액(80a)을 분사하는 용액 분사기(80)와, 케이싱(50) 내부의 공기나 액체를 도면부호 95a로 표시된 방향으로 외부로 배출하는 배출 파이프(95)로 구성된다.

여기서, 웨이퍼 거치대(10)는 구동 모터(40)와 함께 회전하는 회전축(42)에 고정되어 회전 구동된다. 이 때, 공기 조절기(70)를 통과하여 하방으로 불어오는 공기 유동(70a)이나 용액 분사기(80)로부터 분사된 용액(80a)은 웨이퍼의 표면에 부딪혀 웨이퍼 표면을 건조시키거나 세정한 후, 다시 상측으로 되튀는 유동(66)을 형성하게 된다.

그러나, 이와 같이 상측으로 되튀는 유동(66)에 의하여 웨이퍼(W)의 판면에 묻어있던 액체가 공기중을 부유하다가 다시 웨이퍼(W)의 판면에 앉아 건조 효율이 낮아지는 문제가 있으며, 용액 분사기(80)로부터 웨이퍼(W)의 판면에 분사된 용액(80a)이 웨이퍼의 판면을 세정하여 이물질을 공기 중으로 되튀긴 다음에 다시 이물질이 웨이퍼(W)의 판면에 앉아 세정 효율이나 헹굼 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 웨이퍼를 스핀 회전시키면서 세정하거나 헹구거나 건조하는 공정 중에 주변 유동이 다시 웨이퍼(W)의 판면에 앉는 것을 차단하여, 2차 오염이나 세정 등의 효율이 낮아지는 것을 방지하는 방안의 필요성이 절실히 요구되고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 웨이퍼를 고속으로 스핀 회전시키면서 세정, 헹굼, 건조 등의 처리 공정을 행하는 중에, 웨이퍼의 판면을 타격한 액체나 공기가 다시 웨이퍼의 판면으로 접근하지 못하게 유도하여, 웨이퍼의 처리 효율을 향상시키는 웨이퍼 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이를 통해, 본 발명은, 웨이퍼를 헹굼 건조하는 공정에서, 웨이퍼 상측에서 부유하는 오염된 액적이 낙하하여 웨이퍼의 2차 오염이 발생되는 것을 방지하고, 또한 웨이퍼에 오염된 액적이 낙하하여 반점이 발생되는 것도 방지하는 것을 목적으로 한다.

을 방지하고, 동시에 헹굼 건조 공정에 소요되는 시간을 단축하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 화학 기계적 연마 공정을 마친 웨이퍼의 세정 건조 공정에 사용되는 웨이퍼 처리 장치로서, 웨이퍼를 거치한 상태로 회전 가능하게 설치되고, 상기 웨이퍼의 하측에 반경 방향 성분을 갖는 방향으로 뻗은 고정 바가 구비되며, 상기 고정바에는 연직 방향에 대하여 경사지게 하방 돌출된 유동 형성부가 구비되어 회전에 따라 하방으로의 유동을 발생시키는 웨이퍼 거치대를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치를 제공한다.

이는, 웨이퍼를 거치하여 지지한 상태로 회전하는 웨이퍼 거치대의 고정바에 연직 방향으로 경사지게 하방 돌출된 유동 형성부에 의하여 하방으로의 공기 유동을 형성함으로써, 웨이퍼 거치대에 거치된 웨이퍼가 웨이퍼 거치대와 함께 스핀 회전하면서 세정, 헹굼, 건조 등의 처리 공정을 행하는 동안에, 웨이퍼의 표면을 타격한 세정액, 헹굼액이나 공기 유동이 웨이퍼 상측에서 부유하지 않고 웨이퍼 하측으로 빨려 배출되게 함으로써, 웨이퍼의 2차 오염을 방지하고 건조 효율 및 세정 효율을 향상시키기 위함이다.

이 때, 상기 웨이퍼 거치대의 둘레에는 원형 커버가 둘러싸게 형성되고, 상기 원형 커버의 내주면과 상기 웨이퍼의 간격은 5mm 내지 100mm의 간격이 형성되어, 웨이퍼 상측의 공기가 웨이퍼 하측에서 유도되는 하방으로의 유동에 의하여 빨려 들어갈 수 있는 틈새가 마련되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 웨이퍼 거치대의 하측에는 공기와 액체 중 어느 하나가 배출되는 배출 통로가 형성되고, 상기 배출 통로에는 부압이 인가되어 공기와 액체 중 어느 하나를 강제 배출함으로써, 웨이퍼 하측에서 공기가 정체되어 다시 웨이퍼 반경 바깥에서 상측으로 유동하여 부유하는 것을 방지한다.

상기와 같은 구성은, 상기 웨이퍼 거치대에 웨이퍼가 거치된 상태로 회전하는 동안에 상기 웨이퍼의 표면에 세정액과 헹굼수 중 어느 하나 이상을 분사하는 액체 분사부를 더 포함하여 구성되어, 상기 웨이퍼를 비접촉 방식으로 세정하거나 헹구는 데 사용되는 웨이퍼 처리 장치에 적용될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 웨이퍼 처리 장치는, 상기 액체 분사부로부터 헹굼수가 상기 웨이퍼의 표면에 분사되고; 상기 웨이퍼의 표면에 이소프로필렌 알콜(IPA)을 공급하는 IPA 공급부를; 더 포함하여 구성된 헹굼 건조 장치일 수도 있다. 이를 통해, 헹굼 건조 장치의 웨이퍼 거치대로 공급된 웨이퍼의 표면에 잔류하고 있던 암모니아액 등의 이물질을 헹굼수 공급부로부터 분사되는 헹굼수에 의하여 제거하고, 웨이퍼의 표면에 잔류하는 헹굼수는 IPA 공급부로부터 이소프로필렌 알콜(IPA) 을 공급하여 웨이퍼의 표면 전체에 IPA가 치환됨으로써, 웨이퍼의 표면에 잔류하고 있던 헹굼수에 비하여 표면장력이 낮은 IPA에 의하여 헹굼수는 웨이퍼의 표면으로부터 물반점을 남기지 않고 원심력에 의해 외부로 배출될 수 있게 된다.

또한, 웨이퍼의 표면에 잔류하던 헹굼수가 원심력에 의하여 외부로 배출되는 과정에서 헹굼수로부터 액적 일부가 웨이퍼의 표면에 남게 되더라도, 웨이퍼의 표면에 보다 표면 장력이 낮아 접촉각이 낮은 IPA가 치환되는 과정에서 액적의 일부를 IPA가 밀어내므로, 웨이퍼의 표면에 헹굼수의 일부가 남아 물 반점으로 형성되는 것을 방지할 수 있게 된다.

따라서, 웨이퍼를 고속으로 회전시키는 것에 의하여 웨이퍼를 헹굼 건조하는 공정에서 웨이퍼의 표면에 분사한 헹굼수의 물반점이 생기지 않으면서 헹굼 건조할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

이 때, 상기 IPA 공급부로부터 분사되는 IPA는 증기 상태로 분사될 수도 있지만, 고가의 IPA의 사용량을 최소화하면서 웨이퍼의 전체 표면에 IPA의 치환이 쉽고 빠르게 이루어질 수 있도록 액체 상태의 IPA가 분사되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 IPA 공급부는 IPA 액체를 상기 웨이퍼의 중앙부에 공급하여, 공급된 IPA 액체가 대부분 웨이퍼의 표면에 치환될 수 있도록 한다. 이와 동시에, 상기 유동장 형성부는 질소 가스를 하방으로 유동시켜, 기체 유동장에 의하여 IPA의 성분 변화에 영향을 미치지 않도록 하면서, 상기 웨이퍼의 상면에는 하방으로의 질소 기체 유동장이 형성되어 IPA 액체가 웨이퍼의 판면 전체로 퍼지게 하는 것을 보조한다.

상기와 같이 구성되어, 상기 IPA 공급부로부터 분사되는 IPA 증기가 공급된 이후에는 상기 헹굼수 공급부로부터 헹굼수의 공급을 중단시킴으로써, 웨이퍼의 표면에 IPA가 치환되면서 보다 높은 표면 장력을 갖는 헹굼수의 액적이 웨이퍼 표면에 직접 닿는 것을 최소화하여, 원심력에 의해 헹굼수를 제거하는 과정에서 웨이퍼의 표면에 헹굼수의 액적 반점이 남는것을 방지한다.

특히, 상기와 같이 IPA 증기를 공급하여 헹굼수와 반응하여 무게를 증가시키면서 표면 장력을 작게 유지하는 것은, 웨이퍼의 증착층이 구리(Cu)와 같은 소수성 표면인 경우에 보다 효과적이다. 이 경우에는 물반점이 전혀 발생되지 않는 것이 실험적으로 확인되었다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 웨이퍼를 거치하여 지지한 상태로 회전하는 웨이퍼 거치대의 고정바에 연직 방향으로 경사지게 하방 돌출된 유동 형성부에 의하여 하방으로의 공기 유동을 형성함으로써, 웨이퍼 거치대에 거치된 웨이퍼가 회전하면서 세정, 헹굼, 건조 등의 처리 공정을 행하는 동안에, 웨이퍼의 표면을 타격한 세정액, 헹굼액이나 공기 유동이 웨이퍼 상측에서 부유하지 않고 웨이퍼 하측으로 빨려 배출되게 함으로써, 웨이퍼의 2차 오염을 방지하고 건조 효율 및 세정 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은, 웨이퍼 거치대의 하측에는 공기와 액체 중 어느 하나가 배출되는 배출 통로가 형성되고, 상기 배출 통로에는 부압이 인가되어 공기와 액체 중 어느 하나를 강제 배출함으로써, 웨이퍼 하측에서 공기가 정체되어 다시 웨이퍼 반경 바깥에서 상측으로 유동하여 부유하는 것을 방지하여, 헹굼 건조 효율을 보다 향상시킬 수 있다.

그리고, 본 발명은, 웨이퍼의 표면에 분사되는 헹굼수에 이소프로필렌 알콜(IPA)를 공급하는 구성을 포함함으로써, 웨이퍼 표면에 잔류하던 헹굼수와 웨이퍼와의 사이에 표면 장력이 낮은 IPA가 치환되면서, 회전하는 웨이퍼의 원심력에 의하여 웨이퍼의 표면에 잔류하던 헹굼수를 물반점 없이 배출시킬 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

더욱이, 화학 기계적 연마 공정 중에 연마되는 웨이퍼의 연마층이 구리를 포함하여 소수성인 경우에는, 본 발명은 스핀식 헹굼 및 건조 공정 중에 웨이퍼의 연마면에 물자국에 의한 불량을 확실하게 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도1은 종래의 화학 기계적 연마 공정이 행해진 웨이퍼에 대하여 헹굼 건조 공정이 행해지는 웨이퍼 처리 장치의 구성을 도시한 도면,
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 공정이 행해진 웨이퍼에 대하여 헹굼 건조 공정이 행해지는 웨이퍼 처리 장치의 구성을 도시한 도면,
도3은 도2의 웨이퍼 스핀 회전부의 사시도,
도4는 도3의 절단선 3-3에 따른 단면도,
도5는 도3의 웨이퍼 스핀 회전부에 웨이퍼가 안착된 상태를 도시한 도면,
도6은 도2의 장치를 이용한 기판 헹굼 공정을 도시한 도면,
도7은 도2의 장치를 이용한 기판 건조 공정을 도시한 도면,
도8은 도7의 'A' 부분의 확대도이다

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 장치(1)를 상술한다. 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 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 장치(1)는 웨이퍼를 거치시킨 상태로 스핀 회전시키는 스핀 회전부(100)와, 스핀 회전부(100)를 감싸는 공간을 형성하는 케이싱(50)과, 하방으로 기체(60a)를 공급하는 기체 발생부(60)와, 기체 발생부(60)로부터 공급되는 기체를 유동시켜 스핀 회전부(100)에 거치된 웨이퍼(W)의 표면에 하방으로의 기체 유동장을 형성하는 것을 보조하는 기체 안내부(70)와, 웨이퍼 거치대(120)에 거치된 웨이퍼(W)의 상면에 세정액이나 헹굼수(80a)를 분사하는 용액 공급부(80)로 구성된다.

상기 케이싱(50)은 밀폐된 형태로 형성될 수도 있지만, 외기가 왕래할 수 있는 관통부가 구비될 수도 있다.

상기 기체 발생부(60)는 공기를 하방으로 보내는 송풍기로 형성될 수도 있고, 질소 가스를 보관하고 있는 질소가스탱크를 개방하여 하방으로의 질소 가스 유동장을 형성하는 형태로 구성될 수 있다. 일반적으로 반도체 생산라인에는 하방으로의 공기 유동장이 형성되어 있으므로, 이 공기 유동장에 의하여 기체 발생부(60)가 대체될 수도 있다.

상기 기체 안내부(70)는 상측에 비하여 하측에서의 통과 단면적이 작게 형성되어, 기체 발생부(60)에서 발생된 하방으로의 유동(60a)의 속도를 보다 빠르게 한다.

상기 용액 공급부(80)는 세정액이나 헹굼수(80a)를 회전하는 웨이퍼(W)의 표면에 분사하여 웨이퍼(W)의 표면을 세정하거나 헹구는 역할을 한다. 웨이퍼 처리 장치(1)가 웨이퍼 비접촉 세정장치인 경우에는 용액 공급부(80)는 세정액을 분사하는 세정액 분사부로 형성되고, 웨이퍼 처리 장치(1)가 웨이퍼 헹굼 건조 장치인 경우에는 용액 공급부(80)는 순수(deionized water) 등의 헹굼수를 분사하는 헹굼수 분사부로 형성되며, 이들의 조합으로 이루어질 수도 있다.

상기 스핀 회전부(100)는, 도3에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)를 거치하여 회전하는 웨이퍼 거치대(110, 120)와, 웨이퍼 거치대(110, 120)의 둘레를 감싸는 커버(130)와, 회전 지지체(110)를 회전 구동하는 구동 모터(140)와, 케이싱(50)의 바닥면(152)에 형성된 배출공(154)으로부터 케이싱(50) 내부의 유체를 강제 배출하는 배출 펌프(192)까지 연장되는 배출 통로(190)로 구성된다.

여기서, 웨이퍼 거치대(110, 120)는 회전 구동되는 회전 지지체(110)와, 회전 지지체(110) 상에 설치되어 웨이퍼(W)를 거치하는 거치 핀(120)으로 이루어진다.

회전 지지체(110)는 구동 모터(140)의 회전에 연동하여 300rpm 내지 2500rpm의 고속으로 회전 구동되며, 구동 모터(140)로부터 회전 구동되는 회전축(142)에 중심부가 형성되어 반경 방향 성분을 갖는 방사상으로 뻗은 고정 바(111)와, 그 둘레를 연결하는 연결 링부(118)로 이루어진다.

도4에 도시된 바와 같이, 고정 바(111)는 상면이 평탄면(111s)으로 형성되어 웨이퍼(W)가 추락하더라도 걸쳐지게 형성된 평탄부가 형성되고, 평탄부의 하측에는 하방으로 경사지게 연장된 유동 형성부(112)가 형성된다. 이 때, 유동 형성부(112)의 경사는 일정한 비율로 형성될 수도 있지만, 프로펠러와 같이 연장 방향을 따라 경사도가 변동하게 형성될 수 있다. 이에 따라, 도4에 도시된 바와 같이, 고정 바(111)가 회전(110r)하면, 프로펠러가 공기의 유동을 유도하는 것과 마찬가지로, 경사지게 형성된 유동 형성부(112)가 회전하면서 하방으로의 공기 유동(77)을 유도한다.

그리고, 연결 링부(118)는 고정 바(111)의 끝단부를 링 형태로 연결함으로써, 회전 지지체(110)가 고속으로 회전하더라도 고정 바(111)가 원주 방향으로 휨 변형이 발생되는 것이 억제되어, 고속 회전에도 웨이퍼(W)를 안정되게 지지할 수 있다.

상기 거치 핀(120)은 고정 바(111)의 반경 끝단부에 위치하여, 웨이퍼(W)의 가장자리에 접촉한 상태로 웨이퍼(W)를 거치시킨다. 거치 핀(120)이 회전 지지체(110)와 함께 회전(110r)하므로, 거치 핀(120)에 거치되는 웨이퍼(W)도 함께 회전(Wr)된다. 도면에는 거치 핀(120)이 웨이퍼(W)의 가장자리를 핀(120)의 틈에 끼우는 형태인 구성을 예로 들었지만, 웨이퍼(W)를 회전 지지체(110)와 함께 회전하게 고정시키는 공지된 모든 수단(예를 들어, 흡입 고정 등)으로 대체될 수 있다.

상기 커버(130)는 웨이퍼 거치대(110, 120)와 반경 방향으로 이격된 위치에서 회전 지지체(110)의 둘레를 감싸는 원형 형태로 형성된다. 도면에 도시된 바와 같이, 커버(130)의 내주면은 웨이퍼(W)의 가장자리와 5mm 내지 100mm의 간격(c)을 두고 배치되어, 세정이나 헹굼, 건조 공정 중에 웨이퍼 상측의 공기가 웨이퍼 하측으로 이동하는 통로를 형성한다.

커버(130)는 거치 핀(120)에 거치되는 웨이퍼(W)에 비하여 높게 형성되어, 유동 형성부(112)에 의하여 웨이퍼(W)의 하측에 형성되는 하방 유동장(77)으로 주변의 유체가 유입되는 안내 역할을 한다.

상기 케이싱(50)의 바닥면(152)에는 배출 통로(190)와 연결된 배출공(152)이 다수 형성되고, 배출 통로(190)에는 펌프(192)가 형성되어 배출공(152)에 부압이 작용하도록 한다. 이를 통해, 웨이퍼 거치대(110, 120)의 경사지게 형성된 유동 형성부(112)에 의하여 웨이퍼(W)의 하측에서 하방으로의 유동(77)은 곧바로 배출공(152)에 빨려들어가 외부로 곧바로 배출된다. 이를 통해, 케이싱(50)의 내부에서 유동이 정체되지 않아 다시 부유하여 웨이퍼(W)의 표면에 재부착되는 유동을 근본적으로 차단한다.

상기와 같이 구성된 스핀 회전부(100)는 기판 거치대(110, 120)의 거치 핀(120)에 웨이퍼(W)를 거치시킨 상태로 고속 회전 구동하면, 고정 바(111)의 하측에 경사지게 형성된 유동 형성부(112)에 의하여, 스핀 회전하고 있는 웨이퍼(W)의 하측에 하방으로의 유동장(77)이 형성된다.

그런데, 이 하방 유동장(77)에 의하여 유체가 하방으로 이동하면, 웨이퍼(W)의 하측 공간의 압력이 낮아지면서 웨이퍼(W)의 상측 공간의 유체가 웨이퍼(W)와 커버(130) 사이의 틈새(c)를 통로로 하여 웨이퍼(W)의 하측으로 유입된다. 따라서, 세정 중이거나 헹굼 건조 공정 중인 경우에, 웨이퍼(W)의 표면을 타격한 용액(80a)이나 기체(70a)는 웨이퍼(W)의 상측에 부유하는 상태로 남지 않고, 웨이퍼(W)의 상측 공기가 웨이퍼(W)와 커버(130) 사이의 틈새(c)를 통해 웨이퍼(W)의 하측으로 유동하는 것과 함께 웨이퍼(W)의 아래로 유동하게 된다.

따라서, 웨이퍼(W)를 타격하면서 이물질 입자와 함께 웨이퍼(W) 상측으로 잠시 튀어 오르는 액적이나 기체 등은 웨이퍼(W)와 커버(130) 사이의 틈새(c)를 통해 곧바로 웨이퍼(W) 하측으로 이동하므로, 웨이퍼(W)의 표면으로부터 분리된 액적이나 이물질 입자가 다시 웨이퍼(W)의 표면에 달라붙는 2차 오염이 발생되지 않으며, 일단 웨이퍼(W)의 표면으로부터 분리된 액체는 곧바로 웨이퍼 하측으로 이동해버리므로, 웨이퍼(W)의 세정 효율 및 건조 효율이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

더욱이, 케이싱(50)의 바닥면(152)에는 펌프(192)에 의하여 부압이 작용하는 배출공(152)이 형성되므로, 웨이퍼(W)의 하측으로 유동하는 유동은 곧바로 배출 통로(190)를 통해 외부로 강제 배출된다. 따라서, 웨이퍼(W)의 하측으로 유도된 공기가 다시 웨이퍼(W)의 상측으로 유동하는 것이 억제됨에 따라, 세정 및 건조 효율을 보다 향상시킬 수 있다.

한편, 도2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 장치(1)가 웨이퍼(W)의 표면을 헹구고 건조시키는 헹굼 건조 장치인 경우에는, 용액 공급부(80)는 헹굼수(80a)를 웨이퍼 표면에 분사하며, 추가적으로 헹굼수(80a)에 의하여 웨이퍼(W)의 표면이 충분히 헹궈지면 웨이퍼(W)의 표면에 이소프로필렌 알콜(IPA) 증기를 분사하는 IPA 공급부(160)를 포함하여 구성된다.

이 경우에는, 도7에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)의 표면에 헹굼수(80a)를 고압 분사되면서 헹굼 공정이 어느정도 마무리되어 가면, 도8에 도시된 바와 같이 이소프로필렌 알콜(IPA)의 증기(99a)를 약 40℃ 이상의 고온 상태로 웨이퍼(W)의 표면에 분사한다. 이와 같이, 웨이퍼(W)의 표면에 IPA 증기(99a)가 분사되면, 도9에 도시된 바와 같이 IPA 증기(99a)가 웨이퍼(W)의 표면에 치환되면서 직접 기체 상태로 응축(99x)하게 되고, 이에 따라 웨이퍼(W)에 잔존하는 헹굼수 입자(88') 자체의 표면 장력을 낮게 유도하여 액적(80a')의 접촉각을 보다 작게 유도하여, 고속으로 회전하는 웨이퍼(W)의 원심력에 의하여 액적(88')이 외부로 배출(88d)되는 과정에서 웨이퍼(W)의 판면에 물방울 자국을 남지 않고 헹굼수를 건조할 수 있게 된다.

즉, 웨이퍼(W)의 표면에 IPA 증기가 치환되면서 웨이퍼(W)에 잔존하는 헹굼수(80a')의 표면장력이 낮아지면서 건조되는 원리이다. 이 때, IPA 증기(99a)를 분사하는 경우에는, 약 60℃ 내지 90℃로 가열된 IPA 증기(99a)와 웨이퍼(W)에 잔류하는 수분이 웨이퍼(W)의 원심력에 의하여 물리적으로 제거되므로, 웨이퍼(W)의 패턴에서 물반점을 예방하도록 헹굼 건조시키는 제어 공정이 보다 용이해지는 장점을 얻을 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 장치(1)는, 웨이퍼(W)를 거치하여 지지한 상태로 회전하는 웨이퍼 거치대의 고정바(111)에 연직 방향으로 경사지게 하방 돌출된 유동 형성부(112)를 형성하여, 유동 형성부(112)에 의하여 하방으로의 공기 유동을 발생시킴으로써, 웨이퍼 거치대에 거치된 웨이퍼(W)가 회전하면서 세정, 헹굼, 건조 등의 처리 공정을 행하는 동안에, 웨이퍼(W)의 표면을 타격한 세정액, 헹굼액이나 공기 유동이 웨이퍼 상측에서 부유하지 않고 웨이퍼(W)와 커버(130)의 사이 틈새(c)를 통해 웨이퍼 하측으로 빨려 곧바로 배출되게 함으로써, 웨이퍼의 2차 오염을 방지하고 건조 효율 및 세정 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은, 웨이퍼(W)의 표면에 분사되는 헹굼수(80a)에 이소프로필렌 알콜(IPA) 증기(99a)를 분사하는 구성을 포함함으로써, IPA 증기(99a)가 웨이퍼(W)의 표면에 직접 응축되면서 웨이퍼(W)의 표면에 잔존하는 헹굼수 액적(88')의 표면 장력을 낮추고 원심력으로 헹굼수를 밀어 배출시키는 형태로 웨이퍼(W)를 건조시키므로, 헹굼수의 건조 공정에서 물 자국을 남기는 것을 확실하게 방지하는 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 **
50: 케이싱 60: 기체 발생부
70: 기체 안내부 1: 웨이퍼 처리 장치
100: 스핀 회전부 111: 고정바
112: 유동 형성부 120: 거치 핀
130: 커버 140: 구동 모터
190: 배출 통로

Claims (12)

1. 화학 기계적 연마 공정을 마친 웨이퍼의 세정 건조 공정에 사용되는 웨이퍼 처리 장치로서,
   웨이퍼를 거치한 상태로 회전 가능하게 설치되고, 상기 웨이퍼의 하측에 반경 방향 성분을 갖는 방향으로 뻗은 고정 바가 구비되며, 상기 고정바에는 연직 방향에 대하여 경사지게 하방 돌출된 유동 형성부가 구비되어 회전에 따라 하방으로의 유동을 발생시키는 웨이퍼 거치대를;
   포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 웨이퍼 거치대의 둘레에는 원형 커버가 둘러싸게 형성되고, 상기 원형 커버의 내주면과 상기 웨이퍼의 간격은 5mm 내지 100mm의 간격이 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 웨이퍼 거치대의 하측에는 공기와 액체 중 어느 하나가 배출되는 배출 통로가 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 배출 통로에는 부압이 인가되어 공기와 액체 중 어느 하나를 강제 배출하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 웨이퍼 거치대는 회전 중심으로부터 반경 방향으로 뻗은 상기 고정 바와, 상기 고정 바의 끝단 부를 링 형태로 연결하는 링 연결부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 커버는 상기 웨이퍼 거치대에 거치된 상기 웨이퍼의 판면보다 높게 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.
   
7. 제 1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 웨이퍼 거치대에 웨이퍼가 거치된 상태로 회전하는 동안에 상기 웨이퍼의 표면에 세정액과 헹굼수 중 어느 하나 이상을 분사하는 액체 분사부를;
   더 포함하여 구성되어, 상기 웨이퍼를 비접촉 방식으로 세정하거나 헹구는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.
   
8. 제 7항에 있어서,
   상기 웨이퍼의 표면에 이소프로필렌 알콜(IPA)을 공급하는 IPA 공급부를;
   더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.
   
9. 제 8항에 있어서,
   상기 IPA 공급부로부터 분사되는 IPA는 액체 상태인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.
   
10. 제 8항에 있어서,
    상기 웨이퍼 거치대에 웨이퍼가 거치된 상태로 회전하는 동안에 하방으로의 질소가스 유동장을 형성하는 유동장 형성부를;
    더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.
    
11. 제 8항에 있어서,
    상기 IPA가 공급된 이후에는 상기 액체 분사부로부터 헹굼수의 분사가 중단되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.
    
12. 제 8항에 있어서,
    상기 IPA는 20℃ 내지 60℃인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.

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