KR0180344B1 - 반도체 웨이퍼의 건조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼의 건조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웨이퍼(14)에 미량의 IPA(Isopropyl Alcohol)증기가 잔존하게 됨에 따라 유발 가능한 웨이퍼(14)의 오염을 방지하도록 하는 반도체 웨이퍼의 건조장치에 관한 것이다.

본 발명은 유기용매 증기를 이용하여 웨이퍼(14)에 흡착된 수분을 제거하도록 구성된 제1건조챔버(10)와 제1건조챔버(10)로부터 웨이퍼(14)를 반입하여 일정기간 동안 정체시켜 웨이퍼(14)를 건조하도록 하는 제2건조챔버(12)로 이루어지는 건조장치에 있어서, 제2건조챔버(12) 내부로 가열수단에 의해 가열된 질소가스를 공급함으로써 유기용매(14)가 증발온도와 상온의 사이에서 유지되도록 질소 공급수단(40,42)이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 따르면 제1건조챔버(10)에서 웨이퍼(14)에 흡착되는 IPA 증기를 잔존 가능한 오염원과 반응하기 전에 건조토록 함으로써 웨이퍼(14)의 결함을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

반도체 웨이퍼의 건조장치

제1도는 종래의 반도체 웨이퍼의 건조장치를 나타낸 개략적인 단면도이다.

제2도는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 웨이퍼의 건조장치의 개략적인 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 제1건조챔버 12 : 제2건조챔버

14 : 웨이퍼 16 : 차단벽

18 : 히터 20 : 예열판

22 : IPA 용액 24 : IPA액 받이

26 : 집수구 28 : IAP액 배수관

30 : 천공 32 : 냉각수 관

34 : 이송수단 36 : 웨이퍼 카세트

37 : 필터 40 : 질소 가스관

42 : 질소 공급라인

본 발명은 반도체 웨이퍼의 건조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웨이퍼에 유기용매인 IPA(Isopropyl Alcohol)를 이용한 세정공정을 진행한 후 웨이퍼에 묻은 IPA를 건조토록 하는 반도체 웨이퍼의 건조장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 공정 중 웨이퍼는 오염 방지를 위해 많은 시간을 물과 접촉하게 되며, 웨이퍼에 잔량의 수분이 남게 되면 CO₂, SO₂, 박테리아 및 이온화된 기타 오염원과 반응하거나 또는 이들을 수용하기 때문에 웨이퍼의 결함을 유발하게 된다. 따라서, 잔존하는 수분과 기타 불순물이 반응하기 전에 수분을 제거하는 건조작업이 필요하게 되었다.

제1도를 참조하여 종래의 반도체 웨이퍼의 건조장치를 상세히 설명 하면, 반도체 웨이퍼의 건조장치는 직접적인 IPA 증기가 웨이퍼(14)에 접촉됨으로써 수분과 치환되도록 하는 제1건조챔버(10)와 상온으로 유지되는 정체된 분위기에서 웨이퍼(14)에 잔존하는 IPA 증기가 증발되도록 하는 제2건조챔버(12)가 일체로 구성된다.

이러한, 제1건조챔버(10)와 제2건조챔버(12)의 사이에는 웨이퍼(14)의 이송에 따라 개폐되도록 형성된 차단벽(16)이 위치되어 제1건조챔버(10)와 제2건조챔버(12)는 서로 다른 분위기로 구분지으며, IPA 증기의 유동을 막는다.

제1차 건조가 실시되는 제1건조챔버(10)의 밑면은 하측 히터(18)에 의해 가열되는 예열판(20)이 있고, 이 예열판(20)의 상측으로 IPA 용액(22)이 고여 있다. 따라서 IPA 용액(22)은 예열판(20)으로부터 열을 전달 받아 증발토록 구성되어 있다.

한편, 고여 있는 IPA 용액(22)의 상측으로 IPA 증기가 웨이퍼(14)에 접촉하게 됨에 따라 액화되어 수분과 치환하며 떨어지는 IPA 용액(22)을 받아 함몰된 형상에 의해 집수토록 하는 IPA액 받이(24)이 위치되며, 이 IPA액 받이(24)의 함몰된 소정 위치에 집수구(26)가 형성 되어 있고, 이 집수구(26)는 IPA액 배수관(28)과 연결됨으로써 집수된 수분 건조챔버로부터 배출하게 된다.

또한, IPA액 받이(24)의 표면은 기체만 통과되도록 형성된 다수개의 천공(30)이 형성되어 있기 때문에 IPA 증기는 상측으로 통과되며, 웨이퍼(14)으로부터 떨어지는 IPA는 통과되지 못하도록 되어 있다.

한편, 제1건조챔버(10)의 상부 측벽에는 냉각수가 흐르는 냉각수 관(32)이 형성되어 있어, 상부로 증발되어 올라오는 IPA 증기를 액화시켜 측벽을 따라 하측 IPA 용액(22)으로 흘러 들어 순환하게 된다.

이렇게 구성됨으로써 웨이퍼(14)를 포함하고 있는 웨이퍼 카세트(36)가 제2건조챔버(10)내로 들어와 이송수단(34)에 의해 제1건조챔버(10)로 이송되고, 하측 히터(18)에 의해 가열된 예열판(20)은 IPA 용액(22)을 증발시킨다.

이에 따라 제1건조챔버(10)의 분위기는 약 80℃ 정도가 유지되며, 증발된 IPA는 IPA액 받이(24)에 형성된 천공(30)을 통과하여 웨이퍼(14) 사이를 지나게 되고, 웨이퍼(14)와 접촉함에 따라 액화되어 흡착된 수분과 치환하여 웨이퍼(14)로부터 떨어지게 된다.

따라서, 수분 및 이 수분과 결합한 IPA액은 함께 하측 IPA액 받이(24)에 떨어지게 되고, 함몰되어 형성된 IPA액 받이(24) 소정 위치에 집수되며, 집수구(26)와 IPA액 배수관(28)을 통해 건조챔버 밖으로 배출된다.

그리고, 웨이퍼(14) 사이를 통과한 IPA 증기는 상승하여 제1건조챔버(10)의 상측부위에 분포되어 있다가 상측벽의 냉각수가 흐르는 냉각수관(32)에 접촉하게 됨으로써 액화되어 측벽을 따라 다시 하측의 IPA 용액(22)으로 흘러 들며 순환하게 된다.

일정 시간이 경과하여 제1건조챔버(10)에서 수분제거 공정을 마치면 차단벽(16)이 열리고 이송수단(34)에 의해 웨이퍼 카세트(36)가 제2건조챔버(12)로 이송되어 소정 위치에서 멈추게 된다.

이후, 다시 차단벽(16)이 닫히게 됨에 따라 제1건조챔버(10)의 IPA 증기가 더 이상 유입되지 못하게 된다.

한편, 제2건조챔버(12)는 상측으로부터 공기를 청정토록 하는 필터(37)를 통해 상온의 순수한 공기가 유입되며, 이에 따라 제2건조챔버(12)는 제1건조챔버(10)와는 달리 24℃ 정도의 정체된 분위기가 유지된다.

이러한 분위기에서 웨이퍼(14)에 흡착되어 잔존 하는 IPA가 증발되도록 하고, 일정 시간이 경과된 후 웨이퍼 카세트(36)가 건조챔버로부터 나가게 됨으로써 건조 공정을 마치게 된다.

이상으로 전술한 바에 따르면, 제1건조챔버(10)에서 웨이퍼(14)는 IPA 증기에 의해 수분이 제거되는 공정이 이루어지며, 제2건조챔버(12)에서는 상온으로 웨이퍼(14)에 응축된 IPA 증기를 증발 제거토록 하는 공정이 이루어진다.

하지만, IPA 증기는 유기물질로서 제1건조챔버(10)의 80℃ 분위기에서 제2건조챔버(12)의 상온인 약 24℃ 분위기로 급격한 온도 변화를 갖게 됨에 따라 웨이퍼에 응축된 IPA 증기는 미처 제거 되지 못한 각종 불순물과 반응하거나, 액화하여 이들이 웨이퍼에 흡착된 상태로 다음 공정으로 이송되면 웨이퍼의 오염 및 결함을 유발할 수 있다.

본 발명자는 전술한 종래의 문제점을 해결하고자 본 발명을 착안하게 되었다.

본 발명의 목적은 2차 건조를 실시하는 챔버의 분위기를 상온이상의 온도로 유지되도록 가열된 질소 가스를 투입함으로써 웨이퍼에 급격한 온도 변화를 줄일 수 있고, 다른 불순물과 반응하기 전에 건조토록 하는 반도체 웨이퍼의 건조장치를 제공함에 있다.

본 발명에 따른 반도체 웨이퍼의 건조장치는 이소프로필알콜(IPA) 등의 유기용매 증기를 이용하여 웨이퍼에 흡착된 수분을 제거하도록 구성된 제1건조챔버와 상기 제1건조챔버로부터 상기 웨이퍼를 반입하여 일정기간 동안 정체시켜 상기 웨이퍼를 건조하도록 하는 제2건조챔버로 이루어지는 반도체 웨이퍼의 건조장치에 있어서, 상기 제2건조챔버의 내부에는 70℃ 정도의 순수가 흐르는 순수 공급라인을 통과하도록 배치된 질소 공급라인을 따라 흐름으로써 상기 유기용매의 증발온도와 상온 사이의 일정 온도로 지속 가열되는 질소가스를 상기 웨이퍼의 표면에 대하여 소정의 분사각으로 분사 공급하기 위한 질소공급수단이 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 제2건조챔버 내부로 공급되는 질소가스는 웨이퍼의 표면에 대하여 일정한 분사각을 갖도록 공급되어야 하고, 이 분사각은 40∼50℃의 각도를 갖도록 하는 것이 효과적이다.

이하, 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼의 건조장치의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제2도에 있어서, 제1도와 동일한 부호의 구성요소는 전술한 종래의 기술과 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

제2도를 참조하면, 제2건조챔버(12)의 측벽 소정위치에 다수개의 구멍이 형성되어 있으며, 이 구멍을 통하여 상온 이상의 질소 가스를 공급토록 하는 질소 가스관(40)이 삽입된다.

이 질소 가스관(40)은 웨이퍼(14) 표면에 블로우 되는 질소 가스의 마찰에 의한 손상이 없도록 40∼50。 정도의 분사각을 이루고 있으며, 이 각도는 고르게 열기를 전달할 수 있음에 따라 효과적으로 웨이퍼(14)를 건조시킬 수 있다.

또한, 이렇게 사용되는 질소 가스는 다른 화합물과 잘 반응하지 않는 성질이 있고, 반도체 공정에 주로 사용되는 순수한 질소 가스와 같은 것이다.

또한, 질소 공급라인(42)은 뜨거운 순수 DI-W(De-ionized water)가 설치된 공급라인을 통과하도록 함으로써 웨이퍼 건조에 필요한 약40∼50℃이 온도를 쉽게 얻을 수 있다.

이렇게 구성됨으로써 제1건조챔버(10)에서 제2건조챔버(12)로 이송되는 웨이퍼(14)는 공급되는 질소 가스에 의해 온도 변화를 크게 받지 않으며 상온 이상의 온도를 유지함으로써 흡착된 IPA를 잔존가능한 오염원과 반응하기 전에 웨이퍼로부터 증발시킬 수 있다.

따라서, 본 발명에 따르면 제1건조챔버(10)에서 웨이퍼(14)에 흡착되는 IPA를 잔존 가능한 오염원과 반응하기 전에 건조토록 함으로써 웨이퍼(14)의 결함을 줄일 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 사상과 범위내에서 다양한 변형이나 수정이 가능함은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 이러한 변형이나 수정이 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연하다.

Claims (4)

1. 이소프로필알콘(IPA) 등의 유기용매 증기를 이용하여 웨이퍼(14)에 흡착된 수분을 제거하도록 구성된 제1건조챔버(10)와 상기 제1건조챔버(10)로부터 웨이퍼(14)를 반입하여 일정기간 동안 정체시켜 상기 웨이퍼(14)를 건조하도록 하는 제2건조챔버(12)로 이루어지는 반도체 웨이퍼의 건조장치에 있어서, 상기 제2건조챔버의 내부에는 70℃ 정도의 순수가 흐르는 순수 공급라인을 통과하도록 배치된 질소 공급라인(42)을 따라 흐름으로써 상기 유기용매의 증발온도와 상온 사이의 일정 온도로 지속 가열되는 질소가스를 상기 웨이퍼(14)의 표면에 대하여 소정의 분사각으로 분사 공급하기 위한 질소 공급수단(40)(42)이 설치된 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 건조장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 분사각은 수직선에 대하여 40∼50℃로 하향 경사지도록 형성된 것을 특징으로 하는 상기 반도체 웨이퍼의 건조장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 질소 가스관(40)은 그 길이방향을 따라 다수개의 구멍이 형성되고, 상기 질소 가스관(40)을 40∼50℃로 기울여 분사되도록 함을 특징으로 하는 상기 반도체 웨이퍼의 건조장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 질소 가스관(40)은 수직방향으로 형성되고, 그 길이방향을 따라 다수개의 구멍이 각각 40∼50℃의 각도로 하향 경사지도록 형성된 것을 특징으로 하는 상기 반도체 웨이퍼의 건조장치.