KR100354456B1 - 습식세정 및 건조장치와 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 산업용 재료, 부품 및 조립품등의 피세정물을 습식세정 및 건조시키기 위한 장치와 그 방법에 관한 것으로서, 특히 반도체소자 제조공정에서 반도체 웨이퍼상에 존재하고 있는 각종 오염물질(각종 금속이온류 및 입자)을 화공약품과 순수(또는 탈이온수)를 이용하여 최종세정 및 건조시키는 장치와 그 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 피세정물이 건조를 위한 이동시에 대기중으로 노출되는 것을 방지하여 대기노출로 인한 불량발생률을 획기적으로 감소시켜 제품의 수율을 증가시킬 수 있으며, 순수를 피세정물의 상부로부터 공급하여 하부로 배출시키기 때문에 최종세정의 효과를 극대화시킴과 동시에 작업 시간을 단축하여 그에 상응하는 생산성 향상을 기대할 수 있으며, 최종세정에 사용된 순수를 거의 전량 회수하여 재활용할 수 있기 때문에 순수를 제조하는데 소요되는 비용의 절감 효과도 기대할 수 있다.

Description

습식세정 및 건조장치와 그 방법{AN WET-RINSING AND DRYING APPARATUS AND THE METHOD THEREOF}
본 발명은 산업용 재료, 부품 및 조립품등의 피세정물을 습식세정 및 건조시키기 위한 장치와 그 방법에 관한 것으로서, 특히 반도체소자 제조공정에서 반도체 웨이퍼상에 존재하고 있는 각종 오염물질(각종 금속이온류 및 입자)을 화공약품과 순수(또는 탈이온수)를 이용하여 최종세정 및 건조시키는 장치와 그 방법에 관한 것이다. 반도체소자 및 LCD 제조에 있어서, 제품수율의 천적인 각종 오염물질(금속 이온류 및 모든 입자)들을 제거하기 위하여 화공약품을 이용한 습식세정을 하게되고, 습식세정 후에는 반드시 순수(pure water, 또는 탈이온수)를 사용하여 최종세정(final rinse)을 하게 되며, 최종세정을 완료한 후에는 피세정물이 완벽하게 건조되어야만 다음 공정으로 진행될 수 있음은 물론이고, 완벽한 건조가 수행되지 않으면 그 자체가 바로 불량이 되기 때문에 건조공정은 전체 공정에 있어서 중요한 위치를 차지한다.
종래의 습식세정 및 건조공정은 도 5에 도시된 바와 같이, 습식세정장치(wet station)에서 약품세정, 순수헹굼 및 최종세정을 수행한 후에 건조기로 이동하여 건조를 하였다. 이와 같은 방법은 1970년대 초 미국 RCA사에서 개발된 이후로 현재까지 사용되어 왔다. 그런데, 습식세정장치에서 최종세정을 완료한 후 건조기로 이동하는 과정에서 피세정물은 불가피하게 대기중에 노출되고, 이로 인해 피세정물의 불량발생률이 증가하는 문제가 생긴다. 모든 반도체소자에서 이러한 현상이 나타나는 것은 아니고 집적도가 높은 64메가 이상의 소자에서 두드러지며, 특히 화공약품중에서도 HF에 의해 습식에칭된후 최종세정한 웨이퍼는 그 표면이 소수성(hydrophobic)으로 전환되기 때문에 최종세정 후 건조기로 이동하는 동안 대기중에 노출되는 시간이 길면 길수록 불량발생률이 현저하게 증가하게 된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 습식세정장치에서 수행하던 최종세정공정을 건조장치에 포함시켜 수행하는 방법이 도 4에 도시된다. 도 4에 따르면, 하나의 공정챔버에서 최종세정을 한 후 피세정물의 이동없이 동일챔버내에서 건조공정을 수행하기 때문에 피세정물의 불량발생률이 그만큼 감소하게 된다. 이러한 요구에 부응하는 장비는 이미 외국에서 상품화되었으며, 일부 장비는 반도체소자제조공정에서 현재 사용되고 있다.
그러나 이미 상품화된 장비는 모두 최종세정시 순수를 공정챔버 하단에서 공급하여 공정챔버 상단으로 배출시키는 이른바 오버플로우(overflow) 방식을 채택하고 있기 때문에, 피세정물 표면에 부착되어 있는 각종 오염원의 크기가 수 미크론(micron)으로 매우 작다고는 하지만 위로 상승하려는 성질보다는 아래로 내려가려는 성질이 있어 공정챔버의 아래에서 위로 흐르는 순수에 의한 오염원의 제거효과는 우수하지 못하다. 또한 순수는 공정챔버 하단에서 상단으로 흐르는 반면 제거하여야 할 각종 오염원은 공정챔버 상단에서 하단으로 이동하려는 이러한 특성 때문에 오버플로우방식에서는 각종 오염원을 완벽하게 제거하기 위해서는 최종세정에 소요되는 시간이 길어진다는 단점이 있다.
한편, 최종세정후 피세정물의 건조는 다음의 두가지 방식으로 수행된다. 하나는 순수내에서 최종세정을 완료한 후 피세정물을 순수 수면위로 서서히 노출시키면서 IPA(이소프로필알콜; 이하 "알콜"이라 칭한다)를 분사하는 방식과, 또 다른 하나는 반대로 최종세정을 완료한 후 피세정물은 움직이지 않고 순수를 서서히 배출시키면서 피세정물이 순수로부터 노출될 때에 알콜을 분사하여 건조시키는 방식이다.
방법의 차이일뿐 위의 두 방식 모두 마랑고니효과(marangoni effect, 표면장력이 서로 다른 유체가 공존하고 있을 경우 유체의 흐름은 표면장력이 작은 쪽에서 큰 쪽으로 이동하려는 성질)를 이용한다. 즉, 최종세정 후 피세정물이 순수 밖으로 노출됨과 동시에 알콜증기를 분사하면 피세정물과 접하는 부분의 순수에는 분사된 알콜용액이 함유되어 그렇지 않은 부분의 순수보다 표면장력이 작게 된다. 이때 순수는 표면장력이 작은 쪽(피세정물과 접하고 있는 부분)으로부터 표면장력이 큰 쪽(피세정물과 접하지 않는 부분)으로 흐르게 되는데, 반도체소자 제조공정에 있어서 웨이퍼간의 간격은 약 6.35mm정도로 좁기 때문에 유체(순수)의 흐름이 활발하지 못하여 각종 오염원의 제거효과는 감소되게 된다.
또한, 이러한 방식의 건조장치에서는 최종세정 완료후 피세정물이 순수 표면으로 노출됨과 동시에 알콜증기를 분사하기 때문에 최종 세정에 사용된후 배출되는 순수에는 알콜용액이 항시 용해되어 있다. 상기와 같이, 일단 세정공정에 사용한 순수에는 항시 유기용제가 함유되어 있으므로 재활용되지 못하고 그대로 폐기되거나, 또는 정화시킨 후에 폐기하여야 하기 때문에 폐기비용이 많이 소요되는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 최종세정시 순수를 피세정물의 상부로부터 공급하여 하부로 배출시킴으로써, 세정효과를 극대화시킴과 동시에 세정작업시간을 단축시킬 수 있는 습식세정 및 건조장치와 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 최종세정을 완료한 후 세정공정에 사용된 순수의 전량을 공정챔버로부터 신속하게 배출시키고 알콜증기를 분사하여 피세정물에 잔류하고 있는 수분을 직접 치환시켜 제거한 후 건조시키는 직접치환방식을 이용함으로써, 오염원의 제거효과를 향상시키고 최종세정공정에 사용된 순수를 폐기하지 않고 재사용할 수 있는 습식세정 및 건조장치와 그 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 습식세정 및 건조장치의 개략적인 정면도,
도 2는 본 발명에 따른 습식세정 및 건조장치의 개략적인 측면도,
도 3은 본 발명에 따른 습식세정 및 건조방법의 순환과정을 나타내는 블럭도,
도 4는 본 발명에 따른 습식세정 및 건조공정을 나타내는 블럭도,
도 5는 종래의 습식세정 및 건조공정을 나타내는 블럭도이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 장치는 최종세정과 건조공정을 하나의 동일 공정챔버내에서 수행할 수 있는 장치로서, 기존의 알콜증기 건조기(실용신안등록 제 129304호 및 제 0160545호)의 구조에 있어서, 본발명에 의한 습식세정 및 건조장치는 본체 및 공기실린더의 작동에 의해 상기 본체의 상측 개방부를 개폐하는 덮개판으로 구성되고, 그 내부에 피세정물을 고정시키는 지그가 제공되는 공정챔버, 질소가스공급기, 알콜증기발생수단 및 세정공정에 사용된 순수를 공정챔버로부터 배수통으로 배출시키는 배출관을 포함하는 습식세정 및 건조장치에 있어서, 상기 지그상에 안치된 상기 피세정물의 최상단보다 높은 위치에 상기 본체 내부의 상단부 양측벽에 배치되고, 길이방향으로 다수의 관통홀을 구비하며, 상기 관통홀을 통해 상기 공정챔버내에 순수를 공급하여 상기 피세정물을 세정하기 위한 제 1분사관과; 상기 제 1분사관보다 위쪽에 상기 본체 내부의 상단부 양측벽에 배치되고, 길이방향으로 다수의 관통홀을 구비하며, 상기 관통홀을 통해 공정챔버 내의 지그상에 안치된 상기 피세정물에 알콜증기 및 가열된 질소가스를 분사하여 상기 피세정물에 잔존하는 수분을 제거하고, 알콜증기와의 응축액을 건조시키기 위한 제 2분사관과; 상기 공정챔버내의 지그상에 안치된 상기 피세정물의 최상단보다 약간 높은 위치에서 본체의 측벽에 제공되고, 상기 제 1분사관으로부터 공정챔버내로 공급되는 순수의 양과 배출관을 통하여 배출되는 순수의 양을 동일하게 유지시키도록 수위를 감지하여 순수의 공급양을 제어하는 센서와; 상기 공정챔버내의 지그의 최하단보다 아래쪽에 본체의 측벽에 제공되고, 상기 피세정물의 세정에 사용된 순수 및 상기 피세정물에 잔류하는 수분이 알콜증기와 혼합되어 생성된 혼합물을 외부로 배출시키기 위해 배출되는 순수의 수위를 감지하여 상기 공정챔버를 밀폐시키고 동시에 알콜증기를 상기 피세정물에 분사하기 위한 상기 제 2분사관을 작동시키는 센서와; 상기 공정챔버내로 순수를 공급하는 순수공급관의 중간에 연결되어 최종세정 완료후 순수를 순환시키는 순수회수배관; 및 상기 공정챔버의 하부와 상기 배수통을 연결하는 배출관의 중간부에 배치된 선택적 배출수단을 더욱 포함하며, 최종세정시 공정챔버내로 공급된 순수가 피세정물에 대하여 위에서 아래로 흐르도록 한 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 선택적 배출수단은 순도측정계기 및 밸브로 구성되고 상기 배출관을 통해 배출되는 순수의 순도를 검출하여 배출로의 방향을 전환시켜 배출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 습식세정 및 건조방법은 순수, 알콜증기 및 가열된 질소가스를 이용하여 피세정물을 최종세정하고 건조시키는 습식세정 및 건조방법에 있어서, 순수공급관으로부터 제 1분사관을 통해 공정챔버내에 제공된 센서의 높이까지 순수를 공급하고, 상기 순수의 수위를 유지하면서 배출관을 통해 공급되는 양만큼의 순수를 배출시키는 단계; 덮개판을 완전히 개방하여 피세정물을 상기 공정챔버내의 상기 지그상에 안착시키는 단계; 피세정물의 세정 및 건조시 상기 피세정물이 대기중으로 노출되지 않도록 하기 위하여 제 2분사관을 통하여 공정챔버 내부로 가열된 질소가스를 공급하여 환원분위기를 형성하기 위한 질소가스 공급단계; 상기 덮개판을 본체 바로 위까지만 이동시키고, 상기 공정챔버내의 지그상에 안착된 피세정물에 제 1분사관을 통하여 공급된 순수가 위에서 아래로 흐르도록 하며, 상기 순수의 흐름에 의하여 최종세정을 행하여 상기 피세정물의 표면에 존재하는 화공약품성분 및 각종 오염원을 제거하는 최종세정단계; 최종세정을 완료한 후 상기 공정챔버로부터 상기 최종세정에 사용된 상기 순수를 상기 배출관을 통하여 지그의 최하단 아래쪽의 공정챔버 측벽에 배치된 센서의 수준까지 배출시키는 단계; 상기 순수의 배출이 완료된 후 상기 덮개판을 완전히 밀폐시키고, 상기 공정챔버내의 양측벽 상단에 배치된 제 2분사관을 통해 알콜증기를 분사하여 상기 피세정물 표면에 잔류하고 있는 수분을 제거하는 단계; 상기 제 2분사관을 통하여 상기 공정챔버내로 공급된 알콜증기와 상기 피세정물 표면에 잔류하고 있는 수분이 결합되어 새로이 형성된 혼합물을 배출시키는 단계; 상기 피세정물 표면의 수분제거가 완료된 후 상기 공정챔버내의 양측벽 상단에 배치된 상기 제 2분사관을 통해 가열된 질소가스를 상기 공정챔버내로 공급하여 피세정물의 표면에 잔류하고 있는 알콜증기와의 응축액을 건조시키는 단계; 상기 덮개판을 개방하여 피세정물을 꺼낸 후, 상기 덮개판을 본체의 바로 위까지 이동시킨 상태에서 상기 공정챔버내에 순수를 공급하여 본체의 내부표면 및 피세정물 고정용 지그를 세척하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
제 1도는 본 고안에 따르는 건조 장치의 개략적인 구성을 나타내는 정면도이다.
공정챔버(1)는 피세정물에 부착되어 있는 각종 오염물질 및 수분을 알콜증기와 반응시켜 제거함과 동시에 피세정물(10)을 건조시키는 것으로서 본체(2) 및 덮개판(3)으로 구성된 통형상의 챔버이다. 이 공정챔버(1)는 보통 유리의 일종인 쿼츠로 제작되나 스테인레스 스틸판으로 제작되어도 무방하다. 한편, 상기 덮개판(3)은 공기실린더(4a, 4b)에 의하여 개폐가 가능한 구조로 되어 있으며, 본체(2)와 덮개판(3)의 사이에는 O링(22)이 제공되어 공정챔버(1)에 기밀성을 제공한다.
공정챔버(1)의 내부에는 최종세정 및 건조공정 동안 다수의 피세정물(10)을 고정시킬 수 있는 지그(5)가 제공되며, 상기 공정챔버(1)의 내부 양측벽에는 제 1분사관(6), 제 2분사관(7) 및 수위측정용 센서(8, 9)가 제공된다. 제 1분사관(6)은 공정챔버(1)내로 순수를 분사하고 제 2분사관(7)은 피세정물(10)에 알콜증기 및 가열된 질소가스를 분사하게 되는데, 만약 제 2분사관(7)이 제 1분사관(6)보다 아래쪽에 위치하게 되면 제 1분사관을 통한 순수공급시 제 2분사관(7)의 표면에도 순수가 분사되어 제 2분사관(7)의 표면온도가 낮아지고, 따라서 피세정물(10)의 건조공정시 제 2분사관(7)을 통해 분사되어야 하는 알콜증기가 낮은 표면온도때문에 응축되어 알콜증기가 아닌 알콜용액이 분사되게 되므로 제 2분사관(7)은 제 1분사관(6)보다 위쪽에 배치되는 것이 바람직하다.
제 1분사관(6) 및 제 2분사관(7)은 도 2에 도시되듯이 길이방향으로 다수의 관통홀(6a, 7a)을 구비하며, 순수는 미도시된 순수저장탱크로부터 제 1분사관(6)을 통해 공정챔버(1)내로 공급되고, 공급된 순수의 수위가 상기 공정챔버(1) 외측벽에 설치되어 있는 수위측정용 센서(8)의 높이까지 도달하면 상기 공정챔버(1)의 하부에 연결된 배출관(11)을 통해 배출된다.
이때, 제 1분사관(6)을 통하여 상기 공정챔버(1)내에 공급되는 순수의 양과 배출관(11)을 통하여 배출되는 순수의 양을 동일하게 하여, 상기 공정챔버(1)내에 공급된 순수의 수위가 항상 센서(8)의 높이까지 도달하도록 유지한다. 상기 센서(8)의 높이는 공정챔버(1)내 지그(5)상에 고정되는 피세정물(10, 예를들어 웨이퍼)의 최상단보다 약간 높은 위치이다.
피세정물(10)이 공정챔버(1)내로 위치되기전, 즉 최종세정전에 공정챔버(1)내로 공급되어 배출관(11)을 통해 그대로 배출되는 순수의 순도는 오염이 되지 않아 순수저장탱크에 저장된 순수의 순도와 동일하기 때문에, 배출관(11)을 통해 배출된 순수는 선택적 배출수단(24)에서 배수통(13)이 아닌 미도시된 재활용시스템에 연결된 배관(14)쪽으로 선택되어 배출되 순수저장탱크(미도시됨)로 유입된다. 상기와 같이, 선택적 배출수단(24)은 순도측정계기(23) 및 밸브(12)로 구성되고, 최종세정 및 건조공정중 배출관(11)을 통해 배출되는 순수의 오염도를 측정하는 순도측정계기(23)는 외부의 제어기(미도시됨)와 연결되어 밸브(12)를 작동시켜 재활용이 가능한 순수는 재활용시스템에 연결된 배관(14)쪽으로 순수를 흘려보내고, 재활용이 불가능한 정도로 오염된 순수는 배수통(13)으로 흘려보낸다.
공정챔버(1)내로 공급된 순수가 상기와 같은 조건이 되면, 종래의 습식세정장치에서 약품세정 및 순수헹굼처리된 피세정물(10)은 최종세정 및 건조를 위해 상기 공정챔버(1)내로 로봇(미도시됨)에 의하여 이동하게 되며, 이때 상기 공정챔버(1)의 덮개판(3)은 공기실린더(4a, 4b)를 이용하여 상부로 들어올려져 후방으로 이동되어 상기 공정챔버(1)의 상부가 개방되며, 이후 로봇이 상기 공정챔버(1)의 개방부를 통하여 공정챔버(1)내의 지그(5)상에 상기 피세정물(10)을 안전하게 올려놓는다. 그 다음 로봇이 공정챔버(1) 외부로 완전히 빠진 후에 덮개판(3)은 전방으로 이동된다. 이때 상기 덮개판(3)은 공정챔버(1)의 바로 위까지만 이동하고 하부로 내려와 공정챔버(1)를 밀폐하지는 않는다.
상기와 같은 공정챔버(1) 내에서의 최종세정시에는 상기 공정챔버(1)의 양측벽에 제공된 제 2분사관(7)을 통해 가열된 질소가스가 공급되어 환원성분위기를 형성하는데, 만일 상기 덮개판(3)을 완전히 닫아 공정챔버(1)를 밀폐시키면 계속 공급되는 가열된 질소가스의 영향으로 공정챔버(1)내의 압력이 상승하게 되어 공정수행이 어렵게 되므로, 덮개판(3)은 완전히 닫히지 않고 본체(2)의 개구부 바로 위에 위치된다. 공정챔버(1)의 용량이 20 ~ 25ℓ일때 덮개판(3)과 본체(2)사이의 갭은 5 ~ 15mm가 적당하며 약 10mm가 가장 바람직하다.
순수의 수위를 센서(8)의 높이로 유지한채, 순수공급관(15)을 경유하여 제 1분사관(6)을 통해 순수를 지속적으로 공정챔버(1)내로 공급함과 동시에 공정챔버(1) 하부에 연통된 배출관(11)을 통하여 배출시킴으로써, 피세정물(10)은 상부로부터 하부로 흐르는 순수의 흐름에 의해 최종세정된다(top-down방식). 이러한 top-down방식의 최종세정방법은 상술한 바와 같이 오염물질과 순수의 이동방향이 일치하기 때문에 종래의 오버플로우방식에 비해 세정효과가 현저하게 증가된다.
배출관(11)에 제공된 선택적 배출수단(24)이 배출관(11)을 통해 배출되는 순수의 순도를 검출하여 최초에 공정챔버(1)내로 공급되던 순수의 순도와 거의 비슷할 때(약 15㏁ 이상)에는 최종세정이 완료된 것이므로, 제 1분사관(6)을 통해 공급하던 순수를 차단함과 동시에 공정챔버(1)의 하단과 연통된 배출관(11)을 통해 공정챔버(1)내에서 최종세정에 사용된 순수를 가능한 신속하게 모두 배출시킨다.
상기와 같이 공정챔버(1)로부터 순수의 전량을 모두 배출시킬 때 상기 제 1분사관(6)내에도 순수가 소량 잔류하게 되는데, 순수의 특성상 흐르지 않고 정체되면 그와 동시에 각종 박테리아가 생성되어 순수의 순도가 떨어지게 된다. 이를 방지하기 위하여, 순수공급을 차단함과 동시에 상기 제 1분사관(6)내부에 잔류하고 있는 순수 또한 배출관(16)을 통해 배수통(13)으로 배출시킨다. 또한, 최종세정이 완료되어 공정챔버(1)로 순수를 더 이상 공급하지 않을 경우에는 순수공급관(15)을 통해 공급된 순수를 밸브(17)에 의해 순수회수배관(18)을 통해 다시 순수저장탱크로 보냄으로써, 순수를 정체시키지 않고 계속 순환시켜 순수의 순도가 떨어지는 것을 방지한다.
배출관(11)을 통해 순수가 배출되어 공정챔버(1)내의 순수의 수위가 점차 낮아지게 되고, 순수의 수위가 피세정물(10)을 고정하는 지그(5)의 최하단 아래쪽의 공정챔버(1) 측벽에 배치된 센서(9)의 높이에 도달하면, 덮개판(3)은 본체(2)의 개구부를 완전히 닫아 공정챔버(1)를 완벽하게 밀폐시킨다. 이와 동시에, 공정챔버(1) 내부의 양측벽에 제공된 제 2분사관(7)을 통해 알콜증기 발생수단(20)에서 생성된 알콜증기를 피세정물(10)의 상단으로부터 분사하게 된다.
이때, 피세정물(10)의 표면에 잔류하고 있던 순수는 제 2분사관(7)을 통해 공급된 알콜증기와 접촉하여 표면장력이 작아져 상기 피세정물(10)의 표면에 잔류하고 있던 수분은 알콜증기와 혼합되어 새로운 혼합물을 형성하여 상기 피세정물(10)의 하단쪽으로 낙하하게 되며, 이 혼합물은 배출되는 순수에 포함되어 순수와 함께 선택적 배출수단(24)을 통해 배수통(13)으로 배출된다. 이 배출된 순수는 알콜성분이 함유되어 재사용을 할 수가 없기 때문에 수집된 순수의 양이 일정량을 초과하면 상기 배수통(13)과 연결된 배수관(19)을 통하여 외부로 배출되어 폐기된다.
알콜증기에 의해 피세정물(10)의 표면에 잔류하고 있던 모든 수분이 제거된 후에는 상기 피세정물(10)의 표면에는 알콜증기가 응축된 응축액이 잔류하게 되는데, 이 응축액은 제 2분사관(7)을 통해 가열된 질소가스공급기(21)로부터 공정챔버(1)내로 공급되는 가열된 질소가스에 의하여 피세정물(10)의 표면으로부터 증발되어 건조가 된다.
상기 공정챔버(1)내에서 최종세정 및 건조가 완료된 피세정물(10)은 다음 공정을 위해 공기실린더(4a, 4b)를 사용하여 덮개판(3)을 개방한 후 로봇에 의해 공정챔버(1)로부터 꺼내어져 이동된다. 상기 피세정물(10)이 상기 공정챔버(1)로부터 완전히 빠져나 간 후에 덮개판(3)을 전방으로 이동시킴과 동시에, 밸브(17)를 작동시켜 제 1분사관(6)을 통해 공정챔버(1)내로 순수를 다시 공급한다. 이때 덮개판(3)은 공정챔버(1)의 본체(2)에 완전히 덮히지 않고 약간 위로 떨어진 상태이다.
최종세정 완료후 제 2분사관(7)을 통해 공정챔버(1)내로 알콜증기 및 가열된 질소 가스를 공급하였기 때문에 지그(5)상에 응축이 되어 있을 수 있는 알콜응축물을 제거하고, 다음 공정을 위해서 공정챔버(1)에 순수를 공급할때에 순수의 수위가 지그(5)의 높이 보다 약간 높은 위치, 즉 공정챔버(1) 외측벽에 설치되어 있는 센서(9)의 높이까지 공급한다. 또한, 이때 제 1분사관(6)을 통해 공정챔버(1)내로 공급된 순수에는 알콜용액이 함유되어 있으므로, 배출관(11) 및 선택적 배출수단(24)을 통해 배수통(13)으로 배출시킨 후 상기 배수통(13)과 연통되어 있는 상기 배수관(19)을 통하여 외부로 폐기시킨다.
상기 피세정물(10) 고정용 지그(5)의 세척이 완료된 후, 상기 순수 공급관(15)을 경유하여 다수의 관통홀이 형성된 제 1분사관(6)을 통하여 상기 공정 챔버(1)내로 순수를 공급한다. 이때에는 공정챔버(1) 하단에 연결된 배출관(11)으로 순수가 배출되는 것을 차단하여 공정챔버(1)내로 공급된 순수의 수위가, 상술한 바와 같이, 공정챔버(1) 측벽에 배치된 센서(8)의 높이까지 도달되도록 한 후 이 수위를 유지하면서 배출관(11)을 통해 순수를 배출시키면 하나의 최종세정 및 건조공정이 모두 완료됨과 동시에 다음의 공정을 위한 준비까지 완료된다.
도 3은 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 습식세정 및 건조장치를 사용하여 피세정물(웨이퍼)를 최종세정 및 건조시키는 순환과정을 나타낸 것이다.
비록 본 발명이 상세한 설명 및 도면에 의해 상세하게 기술되었으나 이는 단지 예시적인 것일뿐 본 발명의 특성을 한정하는 것은 아니며, 특허청구범위의 정신및 범위내에서 변경, 변화 및 수정이 있을 수 있다.
본 발명에 따르면, 피세정물이 건조를 위한 이동시에 대기중으로 노출되는 것을 방지하여 대기노출로 인한 불량발생율을 획기적으로 감소시켜 제품의 수율을 증가시킬 수 있으며, 모든 공정이 질소가스에 의해 형성된 환원성 분위기하에서 수행되므로 피세정물의 불량발생률을 현저하게 감소시킬 수 있다. 또한, 순수를 피세정물의 상부로부터 공급하여 하부로 배출시키기 때문에 최종세정의 효과를 극대화시킴과 동시에 작업 시간을 단축하여 그에 상응하는 생산성 향상을 기대할 수 있으며, 최종 세정에 사용된 순수를 거의 전량 회수하여 재활용할 수 있기 때문에 순수를 제조하는데 소요되는 비용 또는 사용된 순수의 폐기비용의 절감 효과도 기대 할 수 있다.

Claims (3)

  1. 본체(2) 및 공기실린더(4a, 4b)의 작동에 의해 상기 본체(2)의 상측 개방부를 개폐하는 덮개판(3)으로 구성되고, 그 내부에 피세정물(10)을 고정시키는 지그(5)가 제공되는 공정챔버(1), 질소가스공급기(21), 알콜증기발생수단(20) 및 세정공정에 사용된 순수를 공정챔버(1)로부터 배수통(13)으로 배출시키는 배출관(11)을 포함하는 습식세정 및 건조장치에 있어서,
    상기 지그(5)상에 안치된 상기 피세정물(10)의 최상단보다 높은 위치에 상기 본체(2) 내부의 상단부 양측벽에 배치되고, 길이방향으로 다수의 관통홀(6a)을 구비하며, 상기 관통홀(6a)을 통해 상기 공정챔버(1)내에 순수를 공급하여 상기 피세정물(10)을 세정하기 위한 제 1분사관(6)과;
    상기 제 1분사관(6)보다 위쪽에 상기 본체(2) 내부의 상단부 양측벽에 배치되고, 길이방향으로 다수의 관통홀(7a)을 구비하며, 상기 관통홀(7a)을 통해 공정챔버(1) 내의 지그(5)상에 안치된 상기 피세정물(10)에 알콜증기 및 가열된 질소가스를 분사하여 상기 피세정물(10)에 잔존하는 수분을 제거하고, 알콜증기와의 응축액을 건조시키기 위한 제 2분사관(7)과;
    상기 공정챔버(1)내의 지그(5)상에 안치된 상기 피세정물(10)의 최상단보다 약간 높은 위치에서 본체(2)의 측벽에 제공되고, 상기 제 1분사관(6)으로부터 공정챔버(1)내로 공급되는 순수의 양과 배출관(11)을 통하여 배출되는 순수의 양을 동일하게 유지시키도록 수위를 감지하여 순수의 공급양을 제어하는 센서(8)와;
    상기 공정챔버(1)내의 지그(5)의 최하단보다 아래쪽에 본체(2)의 측벽에 제공되고, 상기 피세정물(10)의 세정에 사용된 순수 및 상기 피세정물(10)에 잔류하는 수분이 알콜증기와 혼합되어 생성된 혼합물을 외부로 배출시키기 위해 배출되는 순수의 수위를 감지하여 상기 공정챔버(1)를 밀폐시키고 동시에 알콜증기를 상기 피세정물(10)에 분사하기 위한 상기 제 2분사관(7)을 작동시키는 센서(9)와;
    상기 공정챔버(1)내로 순수를 공급하는 순수공급관(15)의 중간에 연결되어 최종세정 완료후 순수를 순환시키는 순수회수배관(18); 및
    상기 공정챔버(1)의 하부와 상기 배수통(13)을 연결하는 배출관(11)의 중간부에 배치된 선택적 배출수단(24)을 더욱 포함하며, 최종세정시 공정챔버(1)내로 공급된 순수가 피세정물(10)에 대하여 위에서 아래로 흐르도록 한 것을 특징으로 하는 습식세정 및 건조장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 선택적 배출수단(24)은 순도측정계기(23) 및 밸브(12)로 구성되고 상기 배출관(11)을 통해 배출되는 순수의 순도를 검출하여 배출로의 방향을 전환시켜 배출하는 것을 특징으로 하는 습식세정 및 건조장치.
  3. 순수, 알콜증기 및 가열된 질소가스를 이용하여 피세정물을 최종세정하고 건조시키는 습식세정 및 건조방법에 있어서,
    순수공급관(15)으로부터 제 1분사관(6)을 통해 공정챔버(1)내에 제공된 센서(8)의 높이까지 순수를 공급하고, 상기 순수의 수위를 유지하면서 배출관(11)을 통해 공급되는 양만큼의 순수를 배출시키는 단계;
    덮개판(3)을 완전히 개방하여 피세정물(10)을 상기 공정챔버(1)내의 상기 지그(5)상에 안착시키는 단계;
    피세정물(10)의 세정 및 건조시 상기 피세정물(10)이 대기중으로 노출되지 않도록 하기 위하여 제 2분사관(7)을 통하여 공정챔버(1) 내부로 가열된 질소가스를 공급하여 환원분위기를 형성하기 위한 질소가스 공급단계;
    상기 덮개판(3)을 본체(2) 바로 위까지만 이동시키고, 상기 공정챔버(1)내의 지그(5)상에 안착된 피세정물(10)에 제 1분사관(6)을 통하여 공급된 순수가 위에서 아래로 흐르도록 하며, 상기 순수의 흐름에 의하여 최종세정을 행하여 상기 피세정물(10)의 표면에 존재하는 화공약품성분 및 각종 오염원을 제거하는 최종세정단계;
    최종세정을 완료한 후 상기 공정챔버(1)로부터 상기 최종세정에 사용된 상기 순수를 상기 배출관(11)을 통하여 지그(5)의 최하단 아래쪽의 공정챔버(1) 측벽에 배치된 센서(9)의 수준까지 배출시키는 단계;
    상기 순수의 배출이 완료된 후 상기 덮개판(3)을 완전히 밀폐시키고, 상기 공정챔버(1)내의 양측벽 상단에 배치된 제 2분사관(7)을 통해 알콜증기를 분사하여 상기 피세정물(10) 표면에 잔류하고 있는 수분을 제거하는 단계;
    상기 제 2분사관(7)을 통하여 상기 공정챔버(1)내로 공급된 알콜증기와 상기 피세정물(10) 표면에 잔류하고 있는 수분이 결합되어 새로이 형성된 혼합물을 배출시키는 단계;
    상기 피세정물(10) 표면의 수분제거가 완료된 후 상기 공정챔버(1)내의 양측벽 상단에 배치된 상기 제 2분사관(7)을 통해 가열된 질소가스를 상기 공정챔버(1)내로 공급하여 피세정물(10)의 표면에 잔류하고 있는 알콜증기와의 응축액을 건조시키는 단계;
    상기 덮개판(3)을 개방하여 피세정물(10)을 꺼낸 후, 상기 덮개판(3)을 본체의 바로 위까지 이동시킨 상태에서 상기 공정챔버(1)내에 순수를 공급하여 본체(2)의 내부표면 및 피세정물(10) 고정용 지그(5)를 세척하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 습식세정 및 건조방법.
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