KR20170073294A - 스핀식 헹굼 건조 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스핀식 헹굼 건조 장치에 관한 것으로, 스핀식 헹굼 건조 장치는, 내부에 처리 공간을 갖는 케이싱과; 상부에 기판이 안착되고, 케이싱의 내부에 회전 가능하게 제공되되, 회전시 기판 하부에서의 상승 기류 발생을 억제하기 위한 기류억제면을 제공하는 기판거치부를; 포함하여, 케이싱 내부에서의 비정상적인 상승 기류 발생을 방지하고, 비정상적 상승 기류에 의한 기판의 2차 오염을 방지할 수 있다.

Description

스핀식 헹굼 건조 장치{RINSING AND DRYING DEVICE}
본 발명은 스핀식 헹굼 건조 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 기판의 건조시 비정상적 기체 유동에 의한 기판의 2차 오염을 방지할 수 있는 스핀식 헹굼 건조 장치에 관한 것이다.
화학 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing; CMP) 공정은 연마층이 구비된 반도체 제작을 위한 웨이퍼와 연마 정반의 사이에 슬러리를 공급한 상태로 상대 회전시킴으로써 웨이퍼의 표면을 평탄화하는 공정이다.
화학 기계식 연마 시스템은 웨이퍼 등의 기판을 화학 기계적으로 연마하는 다수의 연마 스테이션, 연마 공정 이후에 웨이퍼의 표면에 부착된 연마 입자 및 슬러리를 세정하는 세정 스테이션, 세정 스테이션에서 세정된 웨이퍼를 헹굼 건조시키는 헹굼 건조 스테이션으로 구성될 수 있다.
여기서, 세정 공정은 2단계로 분류되어 수행될 수 있으며, 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 건조시킬 수 있다.
도 1은 종래의 화학 기계적 연마시스템의 스핀식 헹굼 건조 장치의 구성을 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 건조 스테이션에서의 웨이퍼 스핀식 헹굼 건조 장치(1)는, 둘레가 커버(10)로 둘러싸인 공간 내에서 웨이퍼(W)를 파지하여 회전축(21)을 중심으로 모터에 의해 스핀 회전하는 웨이퍼 거치부(20)가 구비되고, 헹굼수 공급기(50)가 설치되어 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.
또한, 기체 공급부(30)로부터 케이싱(5)의 내부에 공기가 유입되면, 상단(44)보다 좁은 단면적의 하단(42)을 갖도록 형성된 유동 안내부(40)에 의하여 공기가 가속되면서 케이싱(5)의 내부로 배출됨으로써, 케이싱(5)의 내부에는 하방으로의 공기 유동장이 형성될 수 있고, 이를 통해 웨이퍼(W)의 표면으로부터 주변으로 튀어나가는 액적이 케이싱(5) 내에서 부유하는 것을 방지할 수 있다.
그러나, 도 1에 도시된 바와 같이, 케이싱(5)의 내부에는 하방으로의 유동(33)만 존재하는 것이 아니며, 회전하는 웨이퍼 거치부(20) 등이 있으므로, 케이싱(5)의 내부에는 비정상적인 공기 유동이 발생하는 문제점이 있고, 케이싱(5)의 내부에서 발생된 비정상적인 공기 유동에 의해 공기 중에 포함된 액적이 상방으로 이동할 경우에는 웨이퍼(W)의 2차 오염이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
특히, 도 2와 같이, 기존에는 기판이 거치되는 거치부(20)의 상면이 십자 형태로 형성됨에 따라, 거치부의 회전시 거치부의 하부에서부터 상부로 거치부를 통과하는 상승 기류가 발생할 수 있고, 거치부(20)의 하부 또는 케이싱(5) 내부에 존재할 수 있는 먼지가 상승 기류에 의해 상승된 후 웨이퍼(W)의 표면으로 낙하할 경우에는, 웨이퍼(W)에 반점이 생기는 치명적인 문제가 발생할 수 있다.
이를 위해, 최근에는 케이싱 내부에서의 비정상적 유동을 방지하고, 비정상적 유동에 의한 웨이퍼의 2차 오염을 방지하기 위한 다양한 검토가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 케이싱 내부에서의 비정상적 기체 유동을 방지하고, 비정상적 기체 유동에 의한 기판의 2차 오염을 방지할 수 있는 스핀식 헹굼 건조 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 기판이 거치되는 거치부의 회전에 의한 상승 기류를 방지하고, 상승 기류에 따른 기판의 2차 오염을 방지할 수 있는 스핀식 헹굼 건조 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판의 표면을 향한 기체 유동의 저항성을 낮출 수 있으며, 케이싱 내부에서의 비정상적 기체 기류를 효과적으로 억제할 수 있는 스핀식 헹굼 건조 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판의 헹굼 건조 공정 중에 기판에 오염된 액적이 낙하함에 따른 반점 발생을 방지할 수 있으며, 헹굼 건조 공정에 소요되는 시간을 단축할 수 있는 스핀식 헹굼 건조 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 안정성 및 신뢰성을 향상시키고, 수율 향상에 기여할 수 있는 스핀식 헹굼 건조 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 스핀식 헹굼 건조 장치는, 내부에 처리 공간을 갖는 케이싱과; 상부에 기판이 안착되고, 케이싱의 내부에 회전 가능하게 제공되되, 회전시 기판 하부에서의 상승 기류 발생을 억제하기 위한 기류억제면을 제공하는 기판거치부를; 포함하여, 케이싱 내부에서의 비정상적인 상승 기류 발생을 방지하고, 비정상적 상승 기류에 의한 기판의 2차 오염을 방지할 수 있다.
참고로, 본 발명에 기판이라 함은 스핀식 헹굼 건조 장치를 이용하여 헹굼 및 건조 처리될 수 있는 처리대상물로 이해될 수 있으며, 기판의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 기판으로서는 웨이퍼가 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에서 기류억제면이라 함은, 기판거치부의 회전시 기판의 하부에서의 상승 기류 발생을 억제, 차단 또는 저감시킬 수 있도록 기판거치부에 제공되는 차단면 또는 차닥벽의 개념으로 이해될 수 있다. 전술한 바와 같이, 기존에는 기판거치부가 회전할 시 기판의 하부에 상승 기류가 발생하는 문제점이 있다. 이에, 본 발명은 기판거치부 상에 기류억제면을 제공함으로써 기판의 하부에서 발생된 상승 기류를 기류억제면에 의해 차단하고, 상승 기류에 따른 문제점을 미연에 방지할 수 있게 하였다.
기판거치부는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 기류억제면을 제공 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 기판거치부는 기류억제면을 제공하는 스핀 지그 플레이트를 포함하여 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 기판거치부를 구성하는 다른 구성 부품상에 기류억제면을 형성하는 것도 가능하다.
스핀 지그 플레이트는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 구조의 기류억제면을 제공하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 스핀 지그 플레이트의 저면에는 평평한 표면으로 형성된 기류억제면이 제공될 수 있다. 경우에 따라서는 스핀 지그 플레이트의 저면에 제공되는 기류억제면이 요철부가 형성된 요철 표면 구조, 경사진 표면 구조 등과 같이 플랫하지 않은 표면 구조로 형성되는 것도 가능하다. 또한, 기류억제면는 스핀 지그 플레이트의 저면에 전체적으로 형성되거나 부분적으로 형성되는 것이 가능하다. 바람직하게 스핀 지그 플레이트는 원판 형태로 형성될 수 있고, 스핀 지그 플레이트의 저면에 원형 형태의 플랫한 기류억제면이 제공될 수 있다.
기판거치부의 상면에는 기판의 저면이 거치되는 거치핀이 형성될 수 있고, 기판거치부는 기판의 가장자리가 거치되는 가장자리 거치부를 포함할 수 있다.
아울러, 케이싱에는 기판거치부의 하부 기체를 케이싱의 외부로 배출하는 배기구가 형성될 수 있고, 케이싱과 기판거치부의 사이에는 커버부재가 제공될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 스핀식 헹굼 건조 장치는 케이싱, 기류억제면을 제공하는 기판거치부, 및 기판거치부 상에서 하강 기류를 발생시키는 하강기류 발생부를 포함할 수 있다.
하강기류 발생부는 기판거치부 상에 하강 기류(하부 방향을 향한 흐름의 기류)를 발생가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 기판거치부는 기류억제면을 제공하는 스핀 지그 플레이트를 포함하되, 스핀 지그 플레이트에는 상하 방향에 대해 경사지게 하강기류 발생홀이 관통 형성될 수 있고, 하강기류 발생홀을 통해 하강기류가 발생될 수 있다.
하강기류 발생홀은 요구되는 조건 및 사양에 따라 다양한 형태로 제공될 수 있다. 일 예로, 하강기류 발생홀은 스핀 지그 플레이트의 반경 방향을 따라 슬롯 형태로 형성될 수 있다. 또한, 하강기류 발생홀은 요구되는 조건 및 사양에 따라 다양한 갯수 및 배치 구조를 갖도록 제공될 수 있다. 일 예로, 하강기류 발생홀은 스핀 지그 플레이트의 원주 방향을 따라 이격되게 복수개가 형성될 수 있다.
그리고, 스핀 지그 플레이트의 상면에는 하강기류 발생홀과 연결되는 하강기류 안내돌기가 형성될 수 있고, 스핀 지그 플레이트의 회전시 스핀 지그 플레이트의 상부 기체는 하강기류 안내돌기에 접촉되며 하강기류 안내돌기를 따라 하강기류 발생홀로 안내될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 케이싱 내부에서의 비정상적 기체 유동을 방지하고, 비정상적 기체 유동에 의한 웨이퍼의 2차 오염을 방지할 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면 기판이 거치되는 기판거치부에 상승 기류 발생을 억제하기 위한 기류억제면을 제공하게 함으로써, 기판거치부의 회전에 의한 상승 기류를 억제하고, 상승 기류에 따른 기판의 2차 오염을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 스핀 지그 플레이트 상에 하강 기류를 발생시키기 위한 하강기류 발생부를 제공함으로써, 기판의 표면을 향한 기체 유동의 저항성을 낮출 수 있으며, 케이싱 내부에서의 비정상적 기체 기류를 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 기판의 헹굼 건조 공정 중에 기판에 오염된 액적이 낙하함에 따른 반점 발생을 방지할 수 있으며, 헹굼 건조 공정에 소요되는 시간을 단축할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 안정성 및 신뢰성을 향상시키고, 수율 향상에 기여할 수 있다.
도 1은 종래의 화학 기계식 연마시스템의 스핀식 헹굼 건조 장치를 설명하기 위한 도면,
도 2는 종래의 화학 기계식 연마시스템의 스핀식 헹굼 건조 장치로서, 기판거치부를 도시한 도면,
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 스핀식 헹굼 건조 장치를 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 스핀식 헹굼 건조 장치로서, 스핀 지그 플레이트를 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 스핀식 헹굼 건조 장치로서, 스핀 지그 플레이트를 설명하기 위한 단면도,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀식 헹굼 건조 장치를 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀식 헹굼 건조 장치로서, 하강기류 발생부를 설명하기 위한 도면,
도 9는 종래의 화학 기계식 연마시스템의 스핀식 헹굼 건조 장치에서, 케이싱 내부에서의 기체 유동 상태를 도시한 도면,
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 스핀식 헹굼 건조 장치에서, 케이싱 내부에서의 기체 유동 상태를 도시한 도면이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 스핀식 헹굼 건조 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 스핀식 헹굼 건조 장치로서, 스핀 지그 플레이트를 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 본 발명에 따른 스핀식 헹굼 건조 장치로서, 스핀 지그 플레이트를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 헹굼 건조 장치는 케이싱(110) 및 기판거치부(119)를 포함한다.
상기 케이싱(110)은 내부에 소정 처리 공간을 갖도록 제공되며, 케이싱(110)의 사이즈 및 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
상기 케이싱(110)의 내부 처리 공간에는 후술할 기체안내부(130)의 하단이 수용되고, 스핀 지그 플레이트(120)가 수용될 수 있다. 참고로, 상기 케이싱(110)의 내부 처리 공간은 외부와 완전히 밀폐된 공간, 및 기체가 외부와 연통될 수 있는 하나 또는 복수개의 구멍이 형성된 개방 공간을 모두 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.
상기 케이싱(110)의 상부에는 케이싱(110)의 내부 기판을 향해 기체를 공급하기 위한 기체공급부(102)가 연결될 수 있다. 상기 기체공급부는 통상의 송풍기으로 형성되거나 반도체 제조 라인에 구비된 하방유동장치(FFT)로 형성될 수 있다.
참고로, 상기 기체공급부를 통해 공급되는 기체로서는 요구되는 조건 및 처리 환경에 따라 다양한 기체가 사용될 수 있다. 일 예로, 상기 기체공급부는 수증기 또는 증기, 질소 가스 등을 공급하도록 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 기체공급부로부터 공급되는 기체로서 기판의 표면에 불필요한 화학 작용을 야기시키지 않는 다양한 기체가 사용될 수 있으며, 기체의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
상기 케이싱(110)의 상부에는 기체공급부를 통해 공급된 기체를 기판의 표면을 향해 기체를 안내하여, 기판의 상측에 기체유동장(gas flow field)을 형성하기 위한 기체안내부(130)가 형성된다.
상기 기체안내부(130)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 기체안내부(130)는 중앙부를 통하여 기체가 통과할 수 있는 일종의 튜브 형태로 형성될 수 있는 바, 기체안내부(130)는 기체공급부로부터 기체가 유입되는 상단에 비해 케이싱(110)의 내부에 위치하는 하단이 상대적으로 작은 단면적을 갖도록 형성될 수 있다. 이와 같은 구조는, 기체공급부로부터 공급되는 기체의 유속이 작더라도, 기체안내부(130)의 상단 및 하단의 단면적 차이 만큼 유속이 증가하여, 케이싱(110) 내부에 의도된 유속의 기체유동장이 형성될 수 있게 한다. 이와 같은 기체유동장은 기판의 표면으로부터 주변으로 튀어나가는 액적이 케이싱(110)의 내부에서 부유하는 것을 방지할 수 있게 한다.
상기 기판거치부(119)는 케이싱(110)의 내부에 회전 가능하게 제공되는 바, 상기 기판거치부(119)의 상부에는 기판이 거치될 수 있고, 회전시 기판의 하부에서의 상승 기류 발생을 억제하기 위한 기류억제면을 제공한다.
참고로, 본 발명에서 기류억제면이라 함은, 기판거치부(119)의 회전시 기판의 하부에서의 상승 기류 발생을 억제, 차단 또는 저감시킬 수 있도록 기판거치부(119)에 제공되는 차단면 또는 차닥벽의 개념으로 이해될 수 있다. 전술한 바와 같이, 기존에는 기판거치부(119)가 회전할 시 기판의 하부에 상승 기류가 발생하는 문제점이 있다. 이에, 본 발명은 기판거치부(119) 상에 기류억제면을 제공함으로써 기판의 하부에서 발생된 상승 기류를 기류억제면에 의해 차단하고, 상승 기류에 따른 문제점을 미연에 방지할 수 있게 하였다.
상기 기판거치부(119)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 기류억제면을 제공 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 기판거치부(119)는 기류억제면을 제공하는 스핀 지그 플레이트(120), 및 스핀 지그 플레이트(120)를 회전 가능하게 지지하는 회전축(121)을 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 스핀 지그 플레이트(120)의 저면에 기류억제면이 형성된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 기판거치부를 구성하는 다른 구성 부품상에 기류억제면을 형성하는 것도 가능하다.
상기 스핀 지그 플레이트(120)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 구조의 기류억제면을 제공하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 상기 스핀 지그 플레이트(120)는 케이싱(110)의 내부에 회전 가능하게 제공되어, 스핀 지그 플레이트(120)의 상부에는 기판 안착될 수 있고, 스핀 지그 플레이트(120)의 저면에는 평평한 표면으로 형성된 기류억제면이 제공될 수 있다. 경우에 따라서는 스핀 지그 플레이트의 저면에 제공되는 기류억제면이 요철부가 형성된 요철 표면 구조, 경사진 표면 구조 등과 같이 플랫하지 않은 표면 구조로 형성되는 것도 가능하다.
또한, 상기 기류억제면는 스핀 지그 플레이트(120)의 저면에 전체적으로 형성되거나 부분적으로 형성되는 것이 가능하다. 이하에서는 스핀 지그 플레이트(120)가 원판 형태로 형성되고, 스핀 지그 플레이트(120)의 저면에 전체적으로 원형 형태의 플랫한 기류억제면이 제공된 예를 들어 설명하기로 한다. 경우에 따라서는 스핀 지그 플레이트가 다각형 또는 여타 다른 기하학적 형태를 갖는 것이 가능하고, 다르게는 스핀 지그 플레이트와 기류억제면이 서로 다른 형태를 갖도록 구성하는 것도 가능하다.
상기 기판거치부(119)의 상면에는 기판의 저면이 거치되는 거치핀(122)이 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 스핀 지그 플레이트(120)의 상면에는 소정 간격을 두고 이격되게 복수개의 거치핀(122)이 형성될 수 있으며, 기판의 저면은 거치핀(122)의 상단에 거치될 수 있다. 상기 거치핀(122)의 갯수 및 배치구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
또한, 상기 기판거치부(119)는 기판의 가장자리가 거치되는 가장자리 거치부(124)를 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 기판거치부(119)는 스핀 지그 플레이트(120)에 연결되어 기판의 가장자리를 지지할 수 있다. 바람직하게, 고속 회전중에 기판(10)이 요동하는 것을 방지할 수 있도록 기판거치부(119)에는 기판(10)의 외주 끝단을 수용 지지하기 위한 요입부(미도시)가 형성될 수 있다.
참고로, 상기 기판거치부(119)에는 화학 기계적 연마 공정을 마친 기판(예를 들어, 웨이퍼)(10)이 거치될 수 있고, 기판은 회전축(121)의 회전 구동에 따라 300rpm ~ 2500rpm의 속도로 회전하게 된다. 아울러, 상기 기판(10)은 화학 기계적 연마 공정에서 연마된 연마면이 상면을 이루도록 기판거치부(119)에 거치될 수 있다.
상기 기판(10)의 상부에는 기판(10) 상에 헹굼수를 분사하기 위한 헹굼수 공급부(140)가 제공될 수 있다. 일 예로, 헹굼수 공급부(140)는 고속으로 회전하는 기판거치부(119)에 거치된 기판(10)의 상면에 순수 또는 탈염수로 이루어진 헹굼수를 고압으로 분사하도록 구성될 수 있다. 이를 통해, 스핀식 헹굼 건조 장치에 도달하기 이전의 세정 공정에서 기판(10)의 세정에 사용되었던 약액과 기판(10)의 표면에 잔류하는 입자 등의 이물질을 기판(10)의 표면에서 제거할 수 있다.
상기 케이싱(110)에는 기판거치부(119)의 하부 기체를 케이싱(110)의 외부로 배출하는 배기구(112)가 형성될 수 있다. 상기 배기구(112)의 갯수 및 배치 간격은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 바람직하게 케이싱(110)에는 기판거치부(119)의 하부 기체가 보다 균일하게 배기될 수 있도록 적어도 2개 이상의 배기구가 형성될 수 있다. 경우에 따라서는 케이싱에 단 1개의 배기구를 형성하는 것도 가능하다.
아울러, 상기 배기구(112)에는 통상의 모터, 펌프 또는 팬을 이용한 배기압 발생부(미도시)가 연결될 수 있다. 바람직하게 상기 배기압 발생부에 의한 배기구(112)의 배기압은 기체유동장보다 높은 압력으로 정의될 수 있다. 여기서, 배기압이 기체유동장보다 높은 압력으로 정의된다 함은, 기체유동장의 유동 압력보다 배기구(112)를 통해 기체가 배기되는 배기압력이 더 높은 것으로 이해될 수 있다.
상기 케이싱(110)의 하부 다른 일측에는 액체 상태의 유체가 배출되기 위한 유체배출구(미도시)가 형성될 수 있으며, 기판(10) 상에 존재하는 액상 유체(예를 들어, 순수 또는 헹굼수)는 스핀 지그 플레이트(120)가 회전함에 따라 후술할 커버부재(150)의 안내부(미도시)를 따라 흘러내린 후, 유체배출구를 통해 외부로 배출될 수 있다.
또한, 상기 케이싱(110)과 기판거치부(119)의 사이에는 커버부재(150)가 제공될 수 있다. 바람직하게, 상기 커버부재(150)의 내면에는 기판(10)의 하부 중심을 향해 배치되도록 경사진 안내부(미도시)가 형성될 수 있으며, 기판(10)의 둘레 주변을 하방으로 통과한 기체는 안내부를 따라 기판(10)의 하부 중심을 향해 안내될 수 있다.
상기 커버부재(150)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 상기 커버부재(150)의 상단부에는 케이싱(110)의 수직 방향을 향하도록 직선가이드부(미도시)가 형성될 수 있으며, 커버부재의 내측으로 유입되는 기체는 직선가이드부를 따라 안내될 수 있다. 참고로, 본 발명의 실시예에서는 커버부재의 상단부에 직선가이드부가 형성된 예를 들어 설명하고 있지만, 다르게는 커버부재의 상단부에 기판의 중심을 향하도록 내측으로 절곡된 절곡가이드부(미도시)가 형성되도록 구성하는 것도 가능하다.
한편, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀식 헹굼 건조 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀식 헹굼 건조 장치로서, 하강기류 발생부를 설명하기 위한 도면이다. 아울러, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀식 헹굼 건조 장치는 케이싱(110), 기류억제면을 제공하는 기판거치부(119), 및 기판거치부(119) 상에서 하강 기류를 발생시키는 하강기류 발생부를 포함한다.
상기 하강기류 발생부는 기판의 회전 건조시, 기판의 상부로부터 내려오는 하강기류에 대한 기판의 저항성을 최소화하고, 기판 주변 및 하부의 하강기류가 케이싱(110)의 저면 배기구(112) 측으로 보다 효과적으로 안내될 수 있게 함으로써, 비정상적 기체 유동(예를 들어, 상승기류)에 의한 기판의 2차 오염을 보다 효과적으로 방지할 수 있게 한다.
상기 하강기류 발생부는 기판거치부(119) 상에 하강 기류(하부 방향을 향한 흐름의 기류)를 발생가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 기판거치부(119)는 기류억제면을 제공하는 스핀 지그 플레이트(120)를 포함하되, 상기 스핀 지그 플레이트(120)에는 상하 방향에 대해 경사지게 하강기류 발생홀(126)이 관통 형성될 수 있고, 상기 하강기류 발생홀(126)을 통해 하강기류가 발생될 수 있다.
상기 하강기류 발생홀(126)은 요구되는 조건 및 사양에 따라 다양한 형태로 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 하강기류 발생홀(126)은 스핀 지그 플레이트(120)의 반경 방향을 따라 긴 길이를 갖는 슬롯 형태로 형성될 수 있다. 경우에 따라서는 하강기류 발생홀이 스핀 지그 플레이트의 반경 방향을 따라 분리된 복수개의 홀 형태로 형성되는 것도 가능하다.
또한, 상기 하강기류 발생홀(126)은 요구되는 조건 및 사양에 따라 다양한 갯수 및 배치 구조를 갖도록 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 하강기류 발생홀(126)은 스핀 지그 플레이트(120)의 원주 방향을 따라 이격되게 복수개가 형성될 수 있다.
아울러, 도 8을 참조하면, 상기 스핀 지그 플레이트(120)의 상면에는 하강기류 발생홀(126)과 연결되는 하강기류 안내돌기(127)가 형성될 수 있고, 상기 스핀 지그 플레이트(120)의 회전시 스핀 지그 플레이트(120)의 상부 기체는 하강기류 안내돌기(127)에 접촉되며 하강기류 안내돌기(127)를 따라 하강기류 발생홀(126)로 안내될 수 있다.
한편, 도 9는 종래의 화학 기계식 연마시스템의 스핀식 헹굼 건조 장치에서, 케이싱 내부에서의 기체 유동 상태를 도시한 도면이고, 도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 스핀식 헹굼 건조 장치에서, 케이싱 내부에서의 기체 유동 상태를 도시한 도면이다. 아울러, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 9를 참조하면, 기존과 같이 기판이 거치되는 거치부의 상면이 십자 형태로 형성된 구조(도 2의 20 참조)의 경우에는, 거치부의 회전시 기판의 상부에 비정상적인 상승 기류가 비교적 많이 발생하는 것을 확인할 수 있다.
이에 반하여, 도 10을 참조하면, 기판거치부(119)에 기류억제면(스핀 지그 플레이트(120)의 저면)을 제공한 구조(도 5 참조)에서, 기체안내부(130)에 의한 기체유동장이 발생하지 않은 조건으로 기판거치부(119)를 회전시키면, 기판거치부(119)의 회전시 기존(도 9)과 달리 기판의 상부에서의 비정상적인 상승 기류가 대략 90% 이상 현저하게 줄어든 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 11을 참조하면, 기판거치부(119)에 기류억제면(스핀 지그 플레이트(120)의 저면)을 제공한 구조(도 5 참조)에서, 기체안내부(130)에 의한 기체유동장이 발생하는 조건으로 기판거치부(119)를 회전시키면, 기판거치부(119)의 회전시 기존(도 9)과 달리 기판의 상부에서의 비정상적인 상승 기류가 대략 60% 이상 줄어든 것을 확인할 수 있다.
이는 기판거치부(119)를 회전시키는 과정에서, 기판거치부(119)에 기류억제면을 형성하면, 상승 기류가 현저하게 작아진다는 새로운 발견에 입각한 것이다. 다시 말해서, 본 발명은 기판거치부(119)에 기류억제면을 형성하는 것에 의하여, 기판거치부(119)의 회전시 기판 하부에서 발생되는 상승 기류가 기류억제면에 의해 차단되게 함으로써, 기판의 상부에서의 비정상적인 상승 기류를 저감시키고, 비정상적 기체 유동에 의한 기판의 2차 오염을 방지할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110 : 케이싱 119 : 기판거치부
120 : 스핀 지그 플레이트 122 : 거치핀
124 : 가장자리 거치부 126 : 하강기류 발생홀
127 : 하강기류 안내돌기 130 : 기체안내부
140 : 헹굼수 공급부 150 : 커버부재

Claims (14)

  1. 스핀식 헹굼 건조 장치에 있어서,
    내부에 처리 공간을 갖는 케이싱과;
    상부에 기판이 안착되고, 상기 케이싱의 내부에 회전 가능하게 제공되되, 회전시 상기 기판 하부에서의 상승 기류 발생을 억제하기 위한 기류억제면을 제공하는 기판거치부를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 스핀식 헹굼 건조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판거치부는 원판 형태로 형성되는 스핀 지그 플레이트를 포함하고, 상기 스핀 지그 플레이트의 저면에는 원형 형태의 상기 기류억제면이 제공되는 것을 특징으로 하는 스핀식 헹굼 건조 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기판거치부의 상면에는 상기 기판의 저면이 거치되는 거치핀이 형성된 것을 특징으로 하는 스핀식 헹굼 건조 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기판거치부는 상기 기판의 가장자리가 거치되는 가장자리 거치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀식 헹굼 건조 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기판거치부의 상부에 제공되며, 상기 기판의 표면을 향해 기체를 안내하여 상기 기판의 상측에 기체유동장(gas flow field)을 형성하는 기체안내부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀식 헹굼 건조 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기판거치부에는 상기 기판거치부 상에서 하강 기류를 발생시키는 하강기류 발생부가 구비된 것을 특징으로 하는 스핀식 헹굼 건조 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기판거치부는 상기 기판거치부는 상기 기류억제면을 제공하는 스핀 지그 플레이트를 포함하되,
    상기 스핀 지그 플레이트에는 상하 방향에 대해 경사지게 하강기류 발생홀이 관통 형성되고, 상기 하강기류 발생홀을 통해 상기 하강기류가 발생되는 것을 특징으로 하는 스핀식 헹굼 건조 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 하강기류 발생홀은 상기 스핀 지그 플레이트의 원주 방향을 따라 이격되게 복수개가 형성된 것을 특징으로 하는 스핀식 헹굼 건조 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 하강기류 발생홀은 상기 스핀 지그 플레이트의 반경 방향을 따라 슬롯 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 스핀식 헹굼 건조 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 스핀 지그 플레이트의 상면에는 상기 하강기류 발생홀과 연결되는 하강기류 안내돌기가 형성되고,
    상기 스핀 지그 플레이트의 회전시 상기 스핀 지그 플레이트의 상부 기체는 상기 하강기류 안내돌기를 따라 상기 하강기류 발생홀로 안내되는 것을 특징으로 하는 스핀식 헹굼 건조 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 케이싱에는 상기 기판거치부의 하부 기체를 상기 케이싱의 외부로 배출하는 배기구가 형성된 것을 특징으로 하는 스핀식 헹굼 건조 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 케이싱과 상기 기판거치부의 사이에 제공되는 커버부재를 더 포함하고,
    상기 커버부재에는 상기 기판의 둘레 주변을 하방으로 통과한 기체를 상기 기판의 하부 중심을 향해 안내하는 안내부가 형성된 것을 특징으로 하는 스핀식 헹굼 건조 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 커버부재의 상단부에는 상기 케이싱의 수직한 방향을 향하도록 직선가이드부가 형성된 것을 특징으로 하는 스핀식 헹굼 건조 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 커버부재의 상단부에는 상기 스핀 지그 플레이트의 중심을 향하도록 내측으로 절곡되게 절곡가이드부가 형성된 것을 특징으로 하는 스핀식 헹굼 건조 장치.
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