KR100211670B1 - 이소프로필 알콜(Isopropyl Alcohol)을 이용한 웨이퍼 세정시스템 - Google Patents

이소프로필 알콜(Isopropyl Alcohol)을 이용한 웨이퍼 세정시스템 Download PDF

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Abstract

습식으로 세정된 웨이퍼를 최종적으로 건조시키기 위하여 구성되는 이소프로필 알콜(Isopropyl Alcohol: 이하 'IPA'라 함) 건조기에 사용되는 IPA의 소모량을 줄이기 위하여 웨이퍼의 런(Run) 진행 정도에 따라 IPA의 가열을 절환시키는 IPA를 이용한 웨이퍼 세정시스템에 관한 것이다.
본 발명은, 챔버 하부에 복수 개의 히트블록(Heat Block)이 설치되고, 내부 온도를 센싱하는 온도제어수단이 설치되어서, 상기 온도제어수단의 온도센싱에 따른 제어신호로 상기 히트블록으로의 전원공급이 스위칭되어서 챔버 내부에 수용된 상기 이소프로필 알콜을 소정 온도로 가열시키는 IPA 건조기 및 상기 IPA 건조기로 도달하는 시간이 상기 IPA를 상기 소정 온도로 가열하는데 소요되는 시간 이하인 위치에 상기 웨이퍼가 존재하면 상기 IPA 건조기의 히트블록의 가열동작을 수행하도록 제어하는 공정제어수단을 구비하여 이루어진다.
따라서, 본 발명에 의하면 필요한 시간에 한하여 IPA를 가열시킴으로써 IPA의 낭비가 방지되고 전력의 낭비가 예방되므로, 제조단가가 저렴해지는 효과가 있다.

Description

이소프로필 알콜(Isopropyl Alcohol)을 이용한 웨이퍼 세정시스템
본 발명은 이소프로필 알콜을 이용한 웨이퍼 세정시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 습식으로 세정된 웨이퍼를 최종적으로 건조시키기 위하여 구성되는 이소프로필 알콜(Isopropyl Alcohol: 이하 'IPA'라 함) 건조기에 사용되는 IPA의 소모량을 줄이기 위하여 웨이퍼의 런(Run) 진행 정도에 따라 IPA의 가열을 절환시키는 이소프로필 알콜을 이용한 웨이퍼 세정시스템에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조설비 중 습식(Wet) 식각 공정은 불필요한 막질을 식각하거나 웨이퍼 표면을 세정하는 공정으로 많이 이용되고 있다. 이러한 습식 식각 공정에는 각종 케미컬(Chemical)이 이용되고 있으며, 습식 식각 공정을 완료한 후에는 웨이퍼를 세정 및 건조시켜야 한다.
케미컬을 처리하기 위한 세정이 수행된 후 웨이퍼를 건조하는 방식은 고속회전 건조방식과 IPA 증기를 이용하는 방식이 있다.
고속회전 건조방식은 웨이퍼를 회전시키면서 웨이퍼 상부로 순수를 드롭(Drop)시켜서 웨이퍼를 건조시키는 것으로서, 회전시 캐리어 및 웨이퍼에서 떨어져나간 순수가 스테인레스스틸재의 건조기 내벽에 부딪히면서 웨이퍼에 역흡착되어 파티클화되고, 웨이퍼 표면의 친,소수성 혼용 막질에서는 물반점이 발생되며, 스핀 드라이어의 카들(Cadle)을 로딩(Loading) 및 언로딩(Unloading)하는 과정에서 웨이퍼가 손상되는 등의 단점이 있다.
그러므로, 최근 웨이퍼가 대구경화 되어가면서 고속회전 건조방식 대신 IPA 증기를 이용한 건조방식이 많이 이용되고 있다.
종래의 IPA 증기를 이용한 건조방식에 대하여 도1을 참조하여 설명한다.
IPA 건조기의 챔버(2)의 하부에는 히트블록(Heat Block)(4)이 설치되어 있고, 챔버(2) 내부 상부에는 쿨링코일(Cooling Coil)(6)이 설치되어 있다. 그리고, 챔버(2)의 측벽을 관통하여 IPA를 공급 및 드레인(Drain)시키기 위하여 IPA 공급라인(8) 및 IPA 드레인라인(10)이 구성되어 있으며, 쿨링코일(6)의 하부 IPA가 가열되어 증기가 운집되는 IPA 증기영역(12)에 웨이퍼(14)가 캐리어(16)에 실려서 위치되도록 구성되어 있다. 그리고, 챔버(2) 내부에는 IPA(18)가 수용되어 있다.
따라서, IPA 건조기의 챔버(10) 내부로 웨이퍼(14)가 캐리어(16)에 실려서 투입되면 히트블록(4)이 가열되고, 히트블록(4)의 가열에 따라 IPA가 가열된다.
히트블록(4)을 약 230℃ 내지 250℃ 정도로 가열하면, IPA(18)가 증발되면서 IPA 증기영역(12)이 형성된다. IPA 증기영역(12)은 항상 80℃ 내지 90℃를 유지하여야 한다. 이때 IPA 증기영역(12)에 투입된 캐리어(16)와 웨이퍼(14)의 순수는 IPA 증기에 의하여 건조되고, IPA 증기는 쿨링코일(6)에 의하여 IPA 건조기 외부로 유출되지 않고 응축되어서 하부로 떨어지게 된다.
전술한 바와 같은 종래의 IPA를 이용한 웨이퍼 세정시스템은 챔버 내부에 웨이퍼가 존재하지 않더라도 항상 IPA 증기영역의 온도를 80℃ 내지 90℃로 유지시키기 위하여 히트블록(4)을 가열시켰으며, 그에 따라 웨이퍼가 투입되지 않은 때에도 IPA의 소모가 불필요하게 발생되는 문제점이 있었다.
그리고, 가열을 위하여 히트블록(4)으로 전원이 공급되었으므로 불필요하게 전력이 소모되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 웨이퍼를 세정시키는 과정에서 웨이퍼의 런이 없는 경우에는 IPA를 가열시키지 않음으로써 IPA의 소모량을 최소화시키기 위한 이소프로필 알콜을 이용한 웨이퍼 세정시스템을 제공하는 데 있다.
도1은 종래의 이소프로필 알콜 건조기를 나타내는 단면도이다.
도2는 본 발명에 따른 이소프로필 알콜을 이용한 웨이퍼 세정시스템의 실시예를 나타내는 블록도이다.
도3은 본 발명에 따른 실시예의 이소프로필 알콜 건조기의 히터블록을 나타내는 블록도이다.
도4는 본 발명에 따른 실시예의 동작을 나타내는 흐름도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2, 44 : 챔버 4 : 히트블록
6 : 쿨링코일 8 : IPA 공급라인
10 : IPA 드레인라인 12 : IPA 증기영역
14 : 웨이퍼 16 : 캐리어
18 : IPA 20,24 : 케미컬 수조
22,26 : QDR 수조 28 : 풀
30 : 최종 수조 32 : IPA 건조기
34 : 공정제어부 35 : 웨이퍼이송부
36 : 히터 38 : 전원
40,42 : 스위칭부 46 : 제어부
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이소프로필 알콜을 이용한 웨이퍼 세정시스템은, 케미컬 및 순수를 이용하여 세정한 웨이퍼를 이소프로필 알콜로 건조시키는 이소프로필 알콜을 이용한 웨이퍼 세정시스템에 있어서, 챔버 하부에 복수 개의 히트블록이 설치되고, 내부 온도를 센싱하는 온도제어수단이 설치되어서 상기 온도제어수단의 온도센싱에 따른 제어신호로 상기 히트블록으로의 전원공급이 스위칭되어서 챔버 내부에 수용된 상기 이소프로필 알콜을 소정 온도로 가열시키는 이소프로필 알콜 건조기 및 상기 이소프로필 알콜 건조기로 도달하는 시간이 상기 이소프로필 알콜을 상기 소정 온도로 가열하는데 소요되는 시간 이하인 위치에 상기 웨이퍼가 존재하면 상기 이소프로필 알콜 건조기의 히트블록의 가열동작을 수행하도록 제어하는 공정제어수단을 구비하여 이루어짐을 특징으로 한다.
그리고, 상기 소정 온도는 200℃ 내지 260℃ 범위로 설정되고, 상기 히트블록은 초기 온도에서 상기 소정 온도까지의 가열소요시간이 5분 내지 30분으로 설정됨이 바람직하다.
그리고, 상기 이소프로필 알콜 건조기의 최근접 공정수행 수조에 웨이퍼가 런(Run)되면 상기 이소프로필 알콜을 상기 소정 온도로 유지시키도록 구성됨이 바람직하다.
본 발명은, 웨이퍼의 세정을 위하여 복수의 수조를 거치도록 구성되며, 최종적으로 퀵 드롭 린스(Quick Drop Rinse) 수조, 풀 및 최종 수조를 거쳐서 프로필 알콜 건조기로 웨이퍼가 투입되도록 구성되는 이소프로필 알콜을 이용한 웨이퍼 세정시스템에 있어서, 상기 퀵 드롭 린스 수조에 상기 웨이퍼가 위치하면 상기 이소프로필 알콜 건조기를 소정 온도로 가열시키도록 구성됨을 다른 특징으로 한다.
그리고, 상기 웨이퍼가 퀵 드롭 린스 수조에서 공정이 시작되거나 종료될 때 상기 이소프로필 알콜 건조기를 가열시키도록 구성됨이 바람직하다.
그리고, 상기 최종 수조에 웨이퍼가 투입되면 상기 이소프로필 알콜 건조기를 가열시키도록 구성됨이 바람직하다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도2를 참조하면, 본 발명에 따른 실시예는 세정을 위한 웨이퍼가 로딩된 후 제 1 케미컬(Chemical) 수조(20), 제 1 퀵 드롭 린스(Quick Drop Rinse: 이하 'QDR'이라 함)(22), 제 2 케미컬 수조(24), QDR 수조(26), 풀(Pool)(28), 최종 수조(Final Bath)(30) 및 IPA 건조기(32)를 거쳐서 세정된 후 언로딩되도록 구성되어 있고, 이들 각 수조는 공정제어부(34)의 제어에 의하여 세정공정이 수행되도록 구성되어 있으며, 공정제어부(34)는 웨이퍼의 이송을 위하여 웨이퍼이송부(35)를 제어하도록 구성되어 있다.
전술한 각 수조에서 제 1 케미컬 수조(20)에는 표준세정액이 수용되어 있으며, 제 1 QDR 수조(22)에는 순수가 수용되어 있고, 제 2 케미컬 수조(24)에는 불화수소(HF)가 수용되어 있으며, 제 2 QDR 수조(26), 풀(28), 및 최종 수조(30)에는 순수가 수용되어 있다. 그리고 IPA 건조기(32)에는 IPA가 수용되어 가열되도록 구성되어 있다.
그리고, IPA 건조기(32)의 히트블록은 도3과 같이 구성되어 있다.
IPA 가열을 위하여 IPA 건조기(32)의 내부에는 히터(36)로 전원(38)이 인가되도록 구성되어 있으며, 히터(36)와 전원(38) 사이에는 스위칭부(40, 42)가 각각 구성되어 있고, 스위칭부(40)는 공정제어부(34)로부터 인가되는 스위칭신호(SW)에 의하여 스위칭되도록 구성되어 있으며, 스위칭부(42)는 챔버(44)의 온도를 센싱한 온도제어부(46)로부터 인가되는 스위칭신호에 의하여 스위칭동작되도록 구성되어 있다.
본 발명의 실시예는 작업자의 공정제어부(34)의 모드설정에 따라서 전체 시스템이 일괄적으로 작동되는 자동모드와 각 수조별로 작동되는 수동모드로 구분되어 제어되며, 자동모드를 수행하기 위해서는 소정 초기화 동작이 필요하다. 초기화 동작으로서는 각 수조간의 웨이퍼를 실은 캐리어의 이송을 위한 로봇의 홈 포지션(Home Position) 확인 및 이동, 각 수조의 유량 및 온도의 설정 및 IPA 건조기의 온도체크 등이 먼저 수행되어야 한다.
그리고, 각 수조에서 웨이퍼 세정을 위하여 소요되는 공정시간은 제 1 케미컬 수조(20)가 600초, 제 1 QDR 수조(22)가 300초, 제 2 케미컬 수조(24)가 180초, 제 2 QDR 수조(26)가 300초, 풀 수조(28)가 180초 및 최종 수조(30)가 300초 소요되도록 구성되어 있으면, 웨이퍼가 로딩되어 IPA 건조기(32)로 투입되기까지는 약 30분 정도가 소요된다.
그리고, IPA 건조기(32)가 초기 온도로부터 230℃ 내지 250℃로 가열되는데 소용되는 시간이 약 8분 정도가 소요되도록 히트블록(4)을 설계하였다.
그러므로, 웨이퍼가 각 수조를 통하여 세정과정을 거치면서 IPA 건조기(32)까지 도달하기 8분 이상이 소요되는 거리에 위치해 있을 때 IPA 건조기(32)의 IPA를 가열하는 것은 불필요한 IPA의 낭비를 초래한다. 그리고, 8분은 웨이퍼가 제 2 QDR 수조(26)에서 공정이 종료된 후 IPA 건조기(32)까지 도달되는데 소요되는 시간과 동일하다.
본 발명의 실시예의 공정제어부(34)는 이를 감안하여 IPA 건조기(32)의 히트블록의 가열을 제어한다.
이를 도4를 참조하여 설명하면, 먼저, 공정제어부(34)에는 자동모드와 수동모드가 설정될 수 있으므로, 조작자는 단계 S2에서 모드를 설정한다.
조작자가 모드를 설정하면 공정제어부(34)는 단계 S4에서 자동모드인가 확인한다. 자동모드가 아니라면 공정제어부(34)는 조작자의 조작에 따른 수동모드 동작을 단계 S6에서 수행하고, 자동모드이면 공정제어부(34)는 전술한 초기화동작을 단계 S8에서 수행한 후 단계 S10을 수행하여 공정을 개시한다.
공정이 개시되면 공정제어부(34)는 웨이퍼의 공정진행 상태를 체크한다. 전술한 바와 같이 IPA 건조기(32)의 건조시간은 약 8분(480초)이므로, 풀(28)로 웨이퍼가 투입되기 전, 즉 제 2 QDR 수조(26)에서 공정이 완료된 웨이퍼가 IPA 건조기(32)로 투입될 시간동안 IPA 건조기(32)를 가열시키면, IPA 건조기(32)는 충분하게 가열되어서 IPA 증기영역의 온도가 80℃ 내지 90℃로 설정되어 공정을 진행할 수 있다.
그러므로, 공정제어부(34)는 단계 S12에서 공정이 종료되었는가 확인하고, 공정이 종료되지 않았으면 단계 S14를 수행하여 최종 수조(30)에서 공정이 진행중인가 확인한다. 단계 S14는 최종 수조(30)에서 공정이 진행중이면 IPA 건조기(32)는 가열되어 IPA 증기영역의 온도를 항상 80℃ 내지 90℃로 유지하고 있어야 하기 때문에 수행되는 것이다.
여기에서 단계 S12에서 제 2 QDR 수조(26)에서 공정이 종료되었거나 단계 S14에서 최종 수조(30)에서 공정 중이면, 공정제어부(34)는 단계 S16를 수행하여 히트블록의 스위칭부(40)로 스위칭신호(SW)를 출력하여 IPA 건조기(32)를 가열시킨다. 즉 전원(38)이 히터(36)로 공급된다. 이때 챔버(44)가 충분한 온도로 가열되지 않으면 온도제어부(46)가 히터의 온도를 감지하여 스위칭부(42)를 턴온상태로 유지시키므로 전원(38)이 히터(36)로 공급되나, 비록 스위칭부(40)로 스위칭신호(SW)가 출력되어 턴온되었더라도 챔버(44)의 온도가 충분하여 스위칭부(42)가 턴오프되면 불필요하게 전원(38)이 히터(36)로 공급되지 않는다.
그리고, 공정제어부(34)는 스위칭신호(SW)를 출력한 후 단계 S18을 수행하여 공정종료인가 확인한 후 공정종료가 아니면 단계 S12 내지 단계 S16을 반복적으로 수행하여 계속적인 웨이퍼 공정진행 체크 및 챔버(44)의 온도체크로 최적의 시간으로 IPA 건조기(32)에서의 가열동작이 수행되도록 제어한다.
그러므로, IPA 건조기(32)는 필요한 시간만큼 IPA의 가열이 이루어지고, 불필요하게 IPA가 가열되어 낭비되는 것이 방지된다.
또한, 챔버(44)의 온도 및 웨이퍼의 공정진행 상태에 따라서 IPA를 가열하기 위한 히터(36)로의 전원(38) 공급이 스위칭되므로, 전력의 낭비가 예방될 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면 필요한 시간에 한하여 IPA를 가열시킴으로써 IPA의 낭비가 방지되고 전력의 낭비가 예방되므로, 제조단가가 저렴해지는 효과가 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (8)

  1. 케미컬(Chemical) 및 순수를 이용하여 세정한 웨이퍼를 이소프로필 알콜(Isopropyl Alcohol)로 건조시키는 이소프로필 알콜을 이용한 웨이퍼 세정시스템에 있어서,
    챔버 하부에 복수 개의 히트블록(Heat Block)이 설치되고, 내부 온도를 센싱하는 온도제어수단이 설치되어서, 상기 온도제어수단의 온도센싱에 따른 제어신호로 상기 히트블록으로의 전원공급이 스위칭되어서 챔버 내부에 수용된 상기 이소프로필 알콜을 소정 온도로 가열시키는 이소프로필 알콜 건조기; 및
    상기 이소프로필 알콜 건조기로 도달하는 시간이 상기 이소프로필 알콜을 상기 소정 온도로 가열하는데 소요되는 시간 이하인 위치에 상기 웨이퍼가 존재하면 상기 이소프로필 알콜 건조기의 히트블록의 가열동작을 수행하도록 제어하는 공정제어수단;
    을 구비함을 특징으로 하는 이소프로필 알콜을 이용한 웨이퍼 세정시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 소정 온도는 200℃ 내지 260℃ 범위임을 특징으로 하는 상기 이소프로필 알콜을 이용한 웨이퍼 세정시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 히트블록은 초기 온도에서 상기 소정 온도까지의 가열소요시간이 5분 내지 30분임을 특징으로 하는 상기 이소프로필 알콜을 이용한 웨이퍼 세정시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 이소프로필 알콜 건조기의 최근접 공정수행 수조에 웨이퍼가 런(Run)되면 상기 이소프로필 알콜을 상기 소정 온도로 유지시키도록 구성됨을 특징으로 하는 상기 이소프로필 알콜을 이용한 웨이퍼 세정시스템.
  5. 웨이퍼의 세정을 위하여 복수의 수조를 거치도록 구성되며, 최종적으로 퀵 드롭 린스(Quick Drop Rinse) 수조, 풀 및 최종 수조를 거쳐서 프로필 알콜 건조기로 웨이퍼가 투입되도록 구성되는 이소프로필 알콜을 이용한 웨이퍼 세정시스템에 있어서,
    상기 퀵 드롭 린스 수조에 상기 웨이퍼가 위치하면 상기 이소프로필 알콜 건조기를 소정 온도로 가열시키도록 구성됨을 특징으로 하는 이소프로필 알콜을 이용한 웨이퍼 세정시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 웨이퍼가 퀵 드롭 린스 수조에서 공정이 시작되면 상기 이소프로필 알콜 건조기를 가열시키도록 구성됨을 특징으로 하는 상기 이소프로필 알콜을 이용한 웨이퍼 세정시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 웨이퍼가 퀵 드롭 린스 수조에서 공정을 종료하면 상기 이소프로필 알콜 건조기를 상기 소정 온도로 가열시키도록 구성됨을 특징으로 하는 상기 이소프로필 알콜을 이용한 웨이퍼 세정시스템.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 최종 수조에 웨이퍼가 투입되면 상기 이소프로필 알콜 건조기를 가열시키도록 구성됨을 특징으로 하는 상기 이소프로필 알콜을 이용한 웨이퍼 세정시스템.
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KR100876782B1 (ko) * 2002-06-29 2009-01-07 주식회사 하이닉스반도체 반도체소자 제조방법

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