KR0184060B1 - 반도체 웨이퍼 건조장치 - Google Patents

반도체 웨이퍼 건조장치 Download PDF

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KR0184060B1 KR1019950046101A KR19950046101A KR0184060B1 KR 0184060 B1 KR0184060 B1 KR 0184060B1 KR 1019950046101 A KR1019950046101 A KR 1019950046101A KR 19950046101 A KR19950046101 A KR 19950046101A KR 0184060 B1 KR0184060 B1 KR 0184060B1
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문정환
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Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼 건조장치에 관한 것으로써, 내부로 웨이퍼가 입조(入槽)되는 처리조 몸체와, 상기 처리조 몸체의 내부 상단에 형성되어 IPA(Isopropyl alcohol)증기를 발생시켜 상기 처리조 몸체에 공급하는 IPA 증기 공급부와, 상기 IPA 증기 공급부의 상부에 형성된 IPA 증기 냉각부를 포함하여 이루어져, 상기 IPA 증기 공급부에서 IPA 증기가 상기 처리조 몸체의 상단에서 하단으로 공급되어 일정한 IPA 증기 영역을 형성한다.

Description

반도체 웨이퍼 건조장치
제1도는 종래의 반도체 웨이퍼 건조장치를 도시한 도면.
제2도는 종래의 반도체 웨이퍼 건조장치를 작동단계를 설명하기 위해 도시한 도면.
제3도는 본 발명에 따른 일실시예의 반도체 웨이퍼 건조장치를 도시한 도면.
제4도는 본 발명에 따른 일실시예의 반도체 웨이퍼 건조장치의 작동단계를 설명하기 위해 도시한 도면.
제5도는 본 발명에 따른 다른 실시예의 반도체 웨이퍼 건조장치를 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10, 30：웨이퍼 11, 31, 51：처리조 몸체
12：웨이퍼 캐리어 13-1, 33-1：IPA 액체
13-1a, 33-1a：IPA 액체 공급라인 14, 33-3：가열부
15, 35：냉각부 16, 36：배출구
17：응축액 받이 18：배출안내부
33, 53：IPA 증기 공급부
33-1b, 33-1b：IPA 액체 배출라인 33-1c：IPA 액체 저장용기
33-2：IPA 증기 영역 A：측면가열부
B：IPA 응축 낙액
본 발명은 반도체 웨이퍼 건조장치에 관한 것으로, 특히 반도체 디바이스 제조공정에 있어 하향 흐름을 갖는 IPA(Isopropyl alcohol) 증기(Vapor)를 이용하여 웨이퍼를 건조시키는 반도체 웨이퍼 건조장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스 제조공정에서 웨이퍼 세정 등의 공정 진행 후, 웨이퍼에 묻어 있는 순수(D.I. water)와 같은 수분을 건조시키기 위해 IPA(Isopropyl alcohol) 증기(Vapor)로 수분을 치환시켜 건조하고 있다.
제1도와 제2도는 종래의 반도체 웨이퍼 건조장치를 설명하기 위해 도시한 도면으로써, 제1도는 종래의 반도체 웨이퍼 건조장치를 도시한 도면이고, 제2a도 내지 b도는 종래의 반도체 웨이퍼 건조장치의 작동 단계를 설명하기 위해 반도체 웨이퍼 건조장치를 도시한 도면이다.
제1도에 도시한 바와 같이 종래의 반도체 웨이퍼 건조장치는, 다수개의 웨이퍼(10)가 웨이퍼 캐리어(Carrier)(12)에 담겨 입조(入槽)되고 하부에 IPA 액체(13)가 담겨진 처리조 몸체(11)와, 처리조 몸체(11) 외하부에서 몸체 내 IPA 액체(13)를 가열하여 기화시키는 가열부(14)와, 처리조 몸체(11) 상부에 냉각 코일로 형성된 IPA 증기 냉각부(15)와, 처리조 몸체 하부에 형성된 배출구(16)를 포함하고 있다.
도면부호(17)는 응축액 받이를, 도면부호(B)은 낙액을 나타내며, 도면부호(18)은 웨이퍼 표면의 수분과 치환된 'IPA+수분'의 배출안내부이다. 또한 처리조 몸체 하부에는 IPA 액체 공급라인(13-1a)과 배출라인(13-1b)이 형성되어 IPA 액체(13-1)의 공급 및 배출을 하게 되며, 처리조 몸체(11) 상부 쪽에 IPA 증기의 온도를 감지하는 온도센서(19-1)와 IPA 증기의 넘침을 감지하기 위한 온도센서(19-2)가 형성된다.
따라서 종래의 반도체 웨이퍼 건조장치의 동작을 제2도를 참조하여 설명하면, 제2a도와 같이 웨이퍼가 처리조 몸체(11) 입조되기 전에 가열부(14)로 처리조 내 IPA 액체(13-1)를 가열, 기화시켜 처리조 몸체(11) 내부를 IPA 증기로 채우게 되는데, 증기화된 IPA는 냉각부(15)인 쿨링 코일 하단까지 이르는 IPA 증기 영역(13-2)을 형성하고 증기화되는 IPA 양만큼 냉각부(15)와 접하는 부분에서 응축되므로써 일정영역의 증기영역(13-2)을 유지하게 된다.
이어 제2b도와 같이 웨이퍼 캐리어(12)에 담겨진 웨이퍼(10)를 처리조몸체(11)로 입조시키면 웨이퍼(10) 주변의 IPA 증기가 차가운 웨이퍼(10)에 응축되면서 20 내지 30ℓ정도가 감소하여 IPA 증기 영역(13-2)이 급격히 축소하게 된다. 이때 IPA 증기 영역(13-2)이 축소되는 속도는 웨이퍼(10) 입조시 웨이퍼 하강 속도와 같으며 응축으로 생긴 처리조 몸체 내 공간을 외부 공기가 유입되어 채우게 된다. IPA 증기의 응축량은 60g 내지 80g 정도이며 그를 보상하기 위해 유입되는 외부 공기는 약 20ℓ정도이며, 이때 유입되는 공기와 함께 외부 파티클(particle)이 유입될 수 있게 된다.
시간이 경과하면 제2c도와 같이 낮아진 증기 영역(13-2)이 회복되고 있는 사이에도 웨이퍼(10) 상부의 수분 즉, IPA 증기 영역(13-2)으로부터 노출된 부위의 수분이 처리조 몸체(11) 하부의 가열부(14)의 복사열에 의해 자연 증발하게 된다. 종래 장치들 중 일부 장치는 제2c도에서 점선으로 도시하고 도면부호(A)로 표시한 측면 가열부가 형성되어 있으며 그럴 경우에는 복사열에 의한 수분증발이 가증된다.
이러한 복사열에 의한 수분 증발은 웨이퍼 표면에 물반점을 생성하게 되며, 주로 초기 IPA 증기가 응축되면서 흘러 내리는 선을 따라 수분이 증발하여 줄무늬 파티클의 형태로 나타나게 된다.
이어 제2d도와 같이 약 30초 정도가 경과된 후 IPA 증기 영역(13-2)이 웨이퍼(10) 전체를 감싸도록 회복되지만, 제2c도의 단계에서 형성된 물반점(water mark)은 그대로 남게 된다.
상술한 물반점은 IPA 증발량에 영향을 받는 IPA 증기 영역(13-2) 밖으로 웨이퍼(10)가 노출되는 시간과 가열부(14)의 발열량에 의해 다르기는 하지만, 그 생성에 의해 불량 웨이퍼가 발생되고 있으며, 더욱이 IPA 증기는 공기 보다 2배이상 무겁기 때문에 웨이퍼 입조시 웨이퍼의 노출이 쉽게 발생하게 된다.
이에 본 발명은 종래의 장치의 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 물반점과 같은 IPA 증기 영역 외부 노출로 인한 웨이퍼 오염을 방지할 수 있는 반도체 웨이퍼 건조장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 반도체 웨이퍼 건조장치는, 내부로 웨이퍼가 입조(入槽) 되는 처리조 몸체와, 상기 처리조 몸체의 내부 상단에 형성되어 IPA(Isopropyl alcohol)증기를 발생시켜 상기 처리조 몸체에 공급하는 IPA 증기 공급부의, 상부에 형성된 IPA 증기냉각부를 포함하여 이루어져 상기 IPA 증기 공급부에서 IPA증기가 상기 처리조 몸체의 상단에서 하단으로 공급되어 일정한 IPA 증기 영역을 형성하도록 한다.
상기 IPA 증기 공급부는 상기 IPA 증기 냉각붕서 응축된 IPA 액체의 낙액받이를 겸하는 위치에 형성된 IPA 액체 저장용기와, 상기 IPA 액체 저장용기 내 IPA 액체를 가열하여 기화시키는 가열부로 이루어지도록 한다.
또한 상기 IPA 증기 공급부에서 발생되는 IPA 증기의 공급위치는 상기 처리조에 입조된 웨이퍼 상단 높이 이상에서 공급되도록 한다.
이하, 첨부한 제3도, 제4도 및 제5도를 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
제3도는 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 건조장치의 일실시예를 도시한 도면이고, 제4도는 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 건조장치의 일실시예의 작동 단계를 도시한 도면이다.
제3도에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 일실시예의 반도체 웨이퍼 건조장치에는, 내부로 웨이퍼(30)가 입조(入槽) 되는 처리조 몸체(31)가 있다. 이 처리조 몸체(31)에 입조는 웨이퍼(30)는 통상 웨이퍼 캐리어(32)에 다수개가 담겨서 입조되게 된다.
처리조 몸체(31) 상부에 형성되는 IPA 증기 공급부(33)는 IPA 액체 저장용기(33-1c)와 그 용기 내 IPA 액체(33-1)를 가열하여 가화시키는 가열부(33-3)로 이루어지며, 처리조 몸체(31)에 입조될 웨이퍼 상단 높이 이상으로 형성하여 웨이퍼 높이 이상에서 IPA 증기를 공급하므로써, 웨이퍼 입조 시에도 IPA 증기 영역(33-2)의 축소로 인한 웨이퍼 노출을 방지할 수 있게 된다.
IPA 액체 저장용기(33-1c)에는 IPA 액체 공급 및 배출을 위해 IPA 액체 공급(33-1a), 배출라인(33-1b)이 연결된다.
냉각부(35)는 처리조 몸체(31) 상부에 냉각코일의 형태로 형성되어 접하게되는 IPA 증기를 응축시켜서 증기 영역(33-2)을 일정하게 유지하게 된다. 이때 본 실시예와 같이 IPA 증기 공급부(33)의 IPA 저장용기(33-1c)가 냉각부(35)에 의해 응축되어 낙액(도면에서 'B')되는 처리조 내 IPA의 낙액 받이를 겸하는 위치에 형성하면 바람직하다.
또한 처리조 몸체(31) 하부에 형성된 도면부호(36)는 웨이퍼 수분과 치환된 'IPA+수분'이 배출되는 배출구이며, 본 실시예처럼 처리조 몸체(31)의 바닥부위를 경사면으로 형성하여 종래의 장치에서 웨이퍼 표면의 수분과 치환된 'IPA+수분'의 배출안내를 위해 형성되었던 배출안내부의 역할까지 할 수 있다.
도면부호 (39-1)는 IPA 증기의 온도를 감지하는 온도 센서를, (39-2)는 IPA 증기의 넘침을 감지하기 위한 온도센서를, (39-3)는 가열부 온도 센서를, (39-4)는 IPA 액체 온도 센서를 각각 나타낸다.
따라서 본 발명의 일실시예의 작동은 제4a도와 같이 웨이퍼가 처리조 몸체로 입조되기 전에 가열부(33-3)로 IPA 액체 저장용기(33-1c) 내 IPA 액체(33-1)를 약 240℃ 내지 250℃ 정도로 가열, 기화시켜 처리조 몸체 내부를 IPA 증기로 채우게 되는데, 이미 언급한 바와 같이 IPA 증기는 공기보다 무겁기 때문에 용이하게 처리조 몸체 내부를 채울 수 있게 된다. 종래 장치와 마찬가지로 증기화된 IPA는 냉각부(35)인 쿨링 코일 하단까지 이르는 IPA 증기 영역(33-2)을 형성하고 증기화되는 IPA 양만큼 냉각부와 접하는 부분에서 응축되므로 일정영역의 증기영역을 유지하게 된다.
이어 제4b도와 같이 웨이퍼를 처리조 몸체(31) 내부로 입조시키게 되면, 웨이퍼(30) 주변의 IPA 증기가 차가운 웨이퍼에 응축되면서 다소 낮아지기는 하나 입조된 웨이퍼(30) 위치 이상의 높이에서 계속적으로 하향 흐름을 형성하는 IPA 증기가 발생하여 보상하므로써 IPA 증기 영역(33-2) 밖으로 웨이퍼(30)를 노출시키지 않게된다. 여기서, 편의상 웨이퍼 만을 도며에 도시하였으나 이미 언급한 바와 같이 입조시 통상적으로 다수개의 웨이퍼를 웨이퍼 캐리어에 담아서 입조시킨다.
웨이퍼(30)의 전부가 IPA 증기 영역(33-2)에 포함된 상태에서 웨이퍼 표면의 수분은 IPA 증기로 치환되어 배출구(36)를 통해 배출되게 되며, 웨이퍼(30)가 입조된 뒤 일정시간이 지나고 나면 제4c도와 같이 IPA 증기 영역(33-2)이 웨이퍼(30) 입조 전의 상태로 회복되게 된다. 이러한 상태로 약 5분 정도의 시간이 경과하여 웨이퍼 표면의 수분이 IPA로 완전히 치환되면 웨이퍼를 처리조 몸체(31)로부터 꺼내어 건조 동작을 종료하게 된다.
제5도는 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 건조장치의 다른 실시예를 도시한 도면으로써, IPA 증기 공급부(53)가 격리된 상태에서 처리조 몸체(51) 내부로 IPA 증기를 공급하기 위해 IPA 증기 이송배관(53-4)이 설치되며, 제4도로 도시한 실시예와 마찬가지로 처리조 상부로 공급하여 처리조 몸체(51) 내부를 채우게 된다. 이러한 제5도의 형태는 종래의 장치를 활용할 수 있다는 잇점이 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 반도체 웨이퍼 건조장치는, 처리조 상부로 공급하여 웨이퍼의 입조시 및 웨이퍼 건조 중에 웨이퍼가 IPA 증기 영역 밖으로 노출되는 것을 방지하므로써, 종래에 발생했던 물반점 등의 웨이퍼 오염이 발생하지 않는 장점이 있다.

Claims (3)

  1. 반도체 웨이퍼 건조장치에 있어서, 내부로 웨이퍼가 입조(入槽)되는 처리조 몸체와, 상기 처리조 몸체의 내부 상단에 형성되어 IPA(Isopropyl alcohol) 증기를 발생시켜 상기 처리조 몸체에 공급하는 IPA 증기 공급부와, 상기 IPA 증기 공급부의 상부에 형성된 IPA 증기 냉각부를 포함하여 이루어져, 상기 IPA 증기 공급부에서 IPA 증기가 상기 처리조 몸체의 상단에서 하단으로 공급되어 일정한 IPA 증기 영역을 형성하는 반도체 웨이퍼 건조장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 IPA 증기 공급부는 상기 IPA 증기 냉각부에서 응축된 IPA 액체의 낙액받이를 겸하는 위치에 형성된 IPA 액체 저자용기와, 상기 IPA 액체 저장용기 내 IPA 액체를 가열하여 기화시키는 가열부로 이루어진 것이 특징인 반도체 웨이퍼 건조장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 IPA 증기 공급부의 IPA 증기 공급위치는 상기 처리조에 입조된 웨이퍼 상단 높이 이상인 것이 특징인 반도체 웨이퍼 건조장치.
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