KR100440891B1 - Method of drying a wafer - Google Patents
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Abstract
본 발명은 웨이퍼 건조 방법에 관한 것으로, 순수로 채워진 린스 존에서 하이 플로우 순수 공급기로부터 공급되는 순수에 의해 웨이퍼를 1차 린스시키고; 1차 린스된 웨이퍼를 순수의 수면으로 상승시켜, 오버 플로우 유닛을 통해 순수가 외부로 배수되고 원 웨이 스트림 모듈을 통해 순수가 원 웨이 스트림 됨에 의해 웨이퍼를 2차 린스시키고; 2차 린스된 웨이퍼를 순수의 수면 위로 상승시켜, 스프레이 존으로부터 극성유기용매의 증기 및 불활성 케리어 가스가 공급된 치환/건조 존에서 웨이퍼의 표면에 존재하는 순수나 습기를 극성유기용매의 증기로 치환시키고; 스프레이 존으로부터 불활성 케리어 가스만을 치환/건조 존에 공급하여 웨이퍼에 흡착된 극성유기용매의 증기를 제거하므로, 반도체 소자의 제조 공정중 유체 처리나 습식 공정으로 웨이퍼의 표면에 존재하는 순수나 습기를 용이하게 제거할 수 있는 웨이퍼 건조 방법에 관하여 기술된다.The present invention relates to a wafer drying method, comprising: first rinsing a wafer with pure water supplied from a high flow pure water feeder in a rinse zone filled with pure water; Raising the primary rinsed wafer to the surface of pure water, thereby rinsing the wafer secondary by the pure water being drained out through the overflow unit and the pure water being one way streamed through the one way stream module; The secondary rinsed wafer is raised above the surface of pure water to replace the pure or moisture present on the surface of the wafer with the vapor of the polar organic solvent in the substitution / drying zone supplied with the vapor of the polar organic solvent and the inert carrier gas from the spray zone. To; Since only the inert carrier gas is supplied from the spray zone to the substitution / drying zone to remove the vapor of the polar organic solvent adsorbed on the wafer, the pure water or moisture present on the surface of the wafer can be easily processed by the fluid treatment or the wet process during the manufacturing process of the semiconductor device. A wafer drying method that can be easily removed is described.
Description
본 발명은 웨이퍼 건조 방법에 관한 것으로, 특히 반도체 소자의 제조 공정 중 유체 처리(fluid treatment)나 습식 공정(wet processing)으로 웨이퍼의 표면에 존재하는 순수나 습기를 용이하게 제거할 수 있는 웨이퍼 건조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wafer drying method, and more particularly to a wafer drying method capable of easily removing pure water or moisture present on the surface of a wafer by fluid treatment or wet processing during a semiconductor device manufacturing process. It is about.
일반적으로, 웨이퍼 건조기는 반도체 제조 공정뿐만 아니라 액정표시기(LCD) 및 웨이퍼 기판 제조 공정중 유체 처리나 습식 공정을 실시한 후에 표면에 존재하는 순수나 습기를 제거하기 위해 사용되고 있다.In general, a wafer dryer is used to remove pure water or moisture present on a surface after performing a fluid treatment or a wet process in a liquid crystal display (LCD) and a wafer substrate manufacturing process as well as a semiconductor manufacturing process.
반도체 제조 공정에 있어서, 웨이퍼를 건조시키기 위하여, 일반적으로 회전 건조기(spin dryer)나 키몬 건조기(kimmon dryer)가 널리 사용되고 있다. 회전 건조기를 이용한 웨이퍼 건조 방법은 회전판의 회전에 의한 원심력을 이용하는데, 웨이퍼가 회전하면서 발생되는 물리적인 힘에 의해 웨이퍼가 파손될 염려가 있을 뿐만 아니라, 회전판의 회전으로 인해 기계부에서 파티클이 발생되어 웨이퍼를 오염시키는 문제가 있다. 키몬 건조기를 이용한 웨이퍼 건조 방법은 증기 발생장치를 구비시켜 극성유기용매(polar organic solvent)인 이소프로필알콜(Isopropyl Alcohol; IPA)을 약 200℃ 이상 가열하여 증기화시켜 웨이퍼의 표면에 존재하는 순수나 습기를 이소프로필알콜 증기(IPA vapor)로 치환(substitution)시키고, 가열된 질소(hot N2)를 사용하여 웨이퍼를 건조시킨다. 그런데, 키몬 건조기를 사용한 건조방법은 이소프로필알콜의 발화점이 약 22℃ 이므로 화재의 위험이 매우 클 뿐만 아니라, 고온의 증기를 이용하므로 웨이퍼 상에 포토레지스트 패턴이 존재할 경우 포토레지스트 패턴에 손상(attack)을 입히게 되며, 손상된 포토레지스트 패턴으로 인하여 건조기 자체를 오염시키는 문제가 있다.In the semiconductor manufacturing process, in order to dry a wafer, a spin dryer and a kimmon dryer are generally used widely. The wafer drying method using a rotary dryer uses centrifugal force due to the rotation of the rotating plate, and there is a possibility that the wafer may be damaged by the physical force generated while the wafer rotates, and particles are generated in the mechanical part due to the rotation of the rotating plate. There is a problem of contaminating the wafer. Wafer drying method using the Kimon dryer is equipped with a steam generator to heat isopropyl alcohol (IPA), which is a polar organic solvent, by heating at about 200 ° C. or more to vaporize pure water present on the wafer surface. Moisture is substituted for isopropyl alcohol vapor (IPA vapor) and the wafer is dried using heated nitrogen (hot N 2 ). However, the drying method using the Kimon dryer has a very high risk of fire because the ignition point of isopropyl alcohol is about 22 ° C. In addition, since a high temperature vapor is used, damage to the photoresist pattern occurs when a photoresist pattern exists on the wafer. ) And contaminates the dryer itself due to a damaged photoresist pattern.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 'CFM Technologies Research Associates' 사에서 표면을 건조시키기 위한 공정 및 장치(process and apparatus for dryingsurfaces)를 발표하였는데(US Patent, No. 4911761, 1990, McConnel et al.), 이 건조 장치를 이용하는 건조 방법은 50 ~ 70℃ 의 온도에서 이소프로필알콜을 증기화시키고, 웨이퍼의 이동 없이 물을 배수(drain)시키면서 웨이퍼의 표면에 있는 순수나 습기를 공비혼합물(Azeotropic Mixture)로 치환시키고, 물의 온도에 의해 공비혼합물을 제거하여 웨이퍼를 건조시키는데, 웨이퍼가 수면에서 건조가 되기 때문에 안정한 수표면을 유지해야하므로 물의 배수에 따른 출렁거림을 방지하기가 매우 어려워 건조가 완전히 되지 않거나 파티클이 다수 발생하기가 쉽고, 키몬 건조기보다는 낮은 온도를 사용하지만 이소프로필알콜의 발화점이 약 22℃ 이므로 화재 발생의 위험성을 어느 정도 내포하고 있다.To address this problem, CFM Technologies Research Associates published a process and apparatus for drying surfaces (US Patent, No. 4911761, 1990, McConnel et al.). Drying method using a drying apparatus vaporizes isopropyl alcohol at a temperature of 50 to 70 ° C. and replaces pure water or moisture on the surface of the wafer with an azeotropic mixture while draining water without moving the wafer. The azeotrope is dried by removing the azeotropes by the temperature of the water.Because the wafer is dried on the surface of the water, it is very difficult to prevent the slump due to the drainage of the water. It is more likely to occur and uses a lower temperature than the Chimon dryer, but the ignition point of isopropyl alcohol is about 22 ℃. This poses some risk of fire.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하면서 반도체 소자의 제조 공정중 유체 처리나 습식 공정으로 웨이퍼의 표면에 존재하는 순수나 습기를 용이하게 제거할 수 있는 웨이퍼 건조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a wafer drying method capable of easily removing pure water or moisture present on the surface of a wafer by a fluid treatment or a wet process during the semiconductor device manufacturing process while solving the above problems.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 건조 방법은 순수로 채워진 린스 존에서 하이 플로우 순수 공급기로부터 공급되는 순수에 의해 웨이퍼가 1차 린스 되는 제 1 단계; 상기 웨이퍼를 순수의 수면으로 상승시켜, 오버 플로우 유닛을 통해 순수가 외부로 배수되고 원 웨이 스트림 모듈을 통해 순수가 원 웨이 스트림 됨에 의해 상기 웨이퍼가 2차 린스 되는 제 2 단계; 상기 웨이퍼를 순수의 수면 위로 상승시켜, 스프레이 존으로부터 극성유기용매의 증기 및 불활성 케리어 가스가 공급된 치환/건조 존에서 상기 웨이퍼의 표면에 존재하는 순수나 습기를 극성유기용매의 증기로 치환시키는 제 3 단계; 및 상기 스프레이 존으로부터 불활성 케리어 가스만을 상기 치환/건조 존에 공급하여 상기 웨이퍼에 흡착된 극성유기용매의 증기를 제거하여 상기 웨이퍼를 건조시키는 제 4 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.Wafer drying method according to an embodiment of the present invention for achieving this object is a first step of rinsing the wafer by the pure water supplied from the high flow pure water supply in the rinse zone filled with pure water; A second step of raising the wafer to the surface of pure water so that the wafer is secondly rinsed by the pure water being drained out through the overflow unit and the pure water being one-way streamed through the one-way stream module; The wafer is raised above the surface of pure water to replace pure water or moisture present on the surface of the wafer with the vapor of the polar organic solvent in the substitution / drying zone supplied with the vapor of the polar organic solvent and the inert carrier gas from the spray zone. Three steps; And a fourth step of supplying only an inert carrier gas from the spray zone to the substitution / drying zone to remove vapor of the polar organic solvent adsorbed on the wafer to dry the wafer.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 건조 방법을 설명하기 위한 단면도.1A to 1D are cross-sectional views for explaining a wafer drying method according to an embodiment of the present invention.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
10: 스프레이 존 20: 챔버10: spray zone 20: chamber
21: 치환/건조 존 22: 린스 존21: substitution / drying zone 22: rinse zone
23: 오버 플로우 유닛 24: 웨이퍼 케리어23: overflow unit 24: wafer carrier
25: 원 웨이 스트림 모듈 26: 스프레이 노즐25: one-way stream module 26: spray nozzle
30: 하이 플로우 공급기 40: 웨이퍼30: high flow feeder 40: wafer
50: 순수 500: 극성유기용매 층50: pure 500: polar organic solvent layer
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 건조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.1A to 1D are cross-sectional views illustrating a wafer drying method according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 웨이퍼 건조 방법을 설명하기 전에 웨이퍼 건조에 이용되는 건조기를 도 1a 내지 도 1d를 참조하여 간단히 설명하면 다음과 같다.Before describing the wafer drying method of the present invention, a dryer used for wafer drying will be briefly described with reference to FIGS. 1A to 1D.
웨이퍼 건조기는 스프레이 존(spray zone; 10), 챔버(chamber; 20) 및 하이 플로우 순수 공급기(high flow DIW supply; 30)로 구성된다.The wafer dryer consists of a spray zone 10, a chamber 20 and a high flow DIW supply 30.
스프레이 존(10)은 챔버(20)의 상부에 구비되며, 극성유기용매(polar organic solvent) 및 불활성 케리어 가스(inert carrier gas)를 챔버(20) 내부로 공급시키는 역할을 하며, 개폐가 가능하여 웨이퍼(40)를 챔버에 로딩(loading) 및 언로딩(unloading) 시킬 수 있다.Spray zone 10 is provided on the upper portion of the chamber 20, serves to supply a polar organic solvent (inert carrier gas) and inert carrier gas (inert carrier gas) into the chamber 20, can be opened and closed The wafer 40 may be loaded and unloaded into the chamber.
챔버(20)는 공간적으로 치환/건조 존(substitution/drying zone; 21)과 린스존(rinse zone; 22)으로 나누어진다. 치환/건조 존(21)은 스프레이 존(10)으로부터 공급되는 극성유기용매의 증기과 불활성 케리어 가스가 수용되는 부분이며, 린스 존(22)은 하이 플로우 공급기(30)로부터 공급되는 순수(DIW; 50)가 채워지는 부분이다. 치환/건조 존(21)과 린스 존(22)은 순수(50)가 챔버(20)의 외부로 하이 오버 플로우(high over flow)되는 오버 플로우 유닛(over flow unit; 23)에 의해 그 경계가 이루어진다.The chamber 20 is spatially divided into a substitution / drying zone 21 and a rinse zone 22. The substitution / drying zone 21 is a portion in which the vapor and the inert carrier gas of the polar organic solvent supplied from the spray zone 10 are accommodated, and the rinse zone 22 is pure water (DIW) supplied from the high flow feeder 30. ) Is filled in. The substitution / drying zone 21 and the rinse zone 22 are bounded by an overflow unit 23 through which the pure water 50 overflows out of the chamber 20. Is done.
챔버(20)에는 웨이퍼(40)를 담아 치환/건조 존(21)과 린스 존(22)을 왕복하는 웨이퍼 케리어(wafer carrier; 24)가 구비된다. 또한, 챔버(20)에는 오버 플로우 유닛(23) 보다 아래에 위치, 즉, 린스 존(22)에 채워진 순수(50)의 수면에서 5 ~ 30mm 아래쪽의 챔버 일측벽에 위치되며, 린스 존(22)에 채워진 순수(50)를 원 웨이 스트림(one way stream)시키는 원 웨이 스트림 모듈(one way stream module; 25)이 구비된다. 원 웨이 스트림 모듈(25)은 스프레이 노즐(spray nozzle; 26)을 일정 각도로 상하 조절이 가능하도록 하여 필요에 따라 순수(50)가 수평 방향 뿐만 아니라 상하 일정 각도로 원 웨이 스트림되도록 한다.The chamber 20 is provided with a wafer carrier 24 which contains the wafer 40 and reciprocates the substitution / drying zone 21 and the rinse zone 22. In addition, the chamber 20 is located below the overflow unit 23, that is, located at one side wall of the chamber 5 to 30 mm below the surface of the pure water 50 filled in the rinse zone 22, and the rinse zone 22. ) Is provided with a one way stream module 25 for one-way stream of the pure water 50 filled therein. The one-way stream module 25 allows the spray nozzle 26 to be vertically adjusted at a predetermined angle so that the pure water 50 is one-way streamed at a predetermined angle as well as in the horizontal direction as needed.
하이 플로우 순수 공급기(30)는 챔버(20)의 하부에 구비되며, 챔버(20)의 린스 존(22)에 순수(50)를 공급하는 역할을 하며, 린스 존(22)에서 웨이퍼(40)의 린스 작용을 활성화시키기 위해 순수(50)를 30 ~ 70L/min의 하이 플로우로 공급한다.The high flow pure water supplier 30 is provided below the chamber 20 and serves to supply pure water 50 to the rinse zone 22 of the chamber 20, and the wafer 40 in the rinse zone 22. In order to activate the rinse action of the pure water (50) is supplied in a high flow of 30 ~ 70L / min.
이와 같은 웨이퍼 건조기를 이용한 웨이퍼 건조 방법을 도 1a 내지 도 1d를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.A wafer drying method using such a wafer dryer will be described in detail with reference to FIGS. 1A to 1D.
도 1a를 참조하면, 하이 플로우 순수 공급기(30)를 통해 챔버(20)에 순수(50)를 공급하여 린스 존(22)을 순수(50)로 채워진 상태에서, 스프레이 존(10)을 열어 웨이퍼 케리어(24)에 웨이퍼(40)를 로딩 시키고, 스프레이 존(10)을 닫는다. 웨이퍼 케리어(24)가 하강하여 웨이퍼(40)는 린스 존(22)의 순수(50)에 완전히담겨진다. 스프레이 존(10)의 극성유기용매의 증기 및 불활성 케리어 가스가 챔버(20)의 치환/건조 존(21)으로 공급된다. 극성유기용매의 증기 및 불활성 케리어 가스는 치환/건조 존(21) 내부에서 포화상태가 되고, 린스 존(22)의 순수(50)에 녹아 들어가 수면에 극성유기용매 층(500)을 형성하게 된다. 치환/건조 존(21)이 계속 포화상태가 유지되도록 극성유기용매의 증기 및 케리어 가스는 계속 공급된다. 하이 플로우 순수 공급기(30)를 통해 순수(50)는 웨이퍼(40)의 정렬이 흐트러지지 않을 정도인 30 ~ 70L/min으로 계속 공급되면서 웨이퍼(40)의 표면에 존재하는 파티클 등의 오염 물질을 제거하게 된다. 원 웨이 스트림 모듈(25)을 통해서는 순수(50)가 약 50L/min 이하로 공급된다.Referring to FIG. 1A, in a state in which pure water 50 is supplied to the chamber 20 through the high flow pure water supply 30 and the rinse zone 22 is filled with pure water 50, the spray zone 10 is opened to open the wafer. The wafer 40 is loaded into the carrier 24 and the spray zone 10 is closed. The wafer carrier 24 is lowered so that the wafer 40 is completely immersed in the pure water 50 in the rinse zone 22. Vapor and inert carrier gas of the polar organic solvent of the spray zone 10 are supplied to the substitution / drying zone 21 of the chamber 20. The vapor and the inert carrier gas of the polar organic solvent become saturated in the substitution / drying zone 21 and melt in the pure water 50 of the rinse zone 22 to form the polar organic solvent layer 500 on the water surface. . The vapor and carrier gas of the polar organic solvent are continuously supplied so that the substitution / drying zone 21 remains saturated. The pure water 50 is supplied through the high flow pure water feeder 30 at 30 to 70 L / min, which is such that the alignment of the wafer 40 is not disturbed, and contaminants such as particles present on the surface of the wafer 40 are removed. Will be removed. Pure water 50 is supplied at about 50 L / min or less through the one-way stream module 25.
상기에서, 극성유기용매는 비등점이 90℃ 미만이며 비중이 1 이하인 전기 음성도(electro-negativity)가 큰 작용기(functional group)를 포함하는 물질, 예를 들어, 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 이소프로필알콜(isopropyl alcohol), 아세톤(acetone), 아세톤니트릴(acetonitrile), 1,1,1-트라이클로로에탄(1,1,1--trichloroetane), 등이다. 여기서, 작용기는 하이드록실기(hydroxyl group; -OH), 카르보닐기(carbonyl group; -C=O), 시안기(cyan group; -CN), 핼리드기(halide group; -F, -Cl, -Br, -I), 니트로기(nitro group; -MO2), 아지드기(azide group; -N3) 등이 있다. 극성유기용매 층(500)은 공급되는 극성유기용매의 증기가 순수보다 표면 장력이 낮아 수면 위에 형성된다.In the above, the polar organic solvent is a substance containing a functional group having a high electro-negativity having a boiling point of less than 90 ° C. and a specific gravity of 1 or less, for example, methanol and ethanol. , Isopropyl alcohol, acetone, acetonitrile, 1,1,1-trichloroethane, and the like. Here, the functional group is a hydroxyl group (-OH), a carbonyl group (-C = O), a cyan group (-CN), a halide group (-F, -Cl,-) Br, -I), a nitro group (-MO 2 ), an azide group (-N 3 ), and the like. The polar organic solvent layer 500 is formed on the surface of the surface of the supplied polar organic solvent has a lower surface tension than the pure water vapor.
도 1b를 참조하면, 웨이퍼(40)는 웨이퍼 케리어(24)가 상승하여 수면으로 올라오게 된다. 수면에서는 오버 플로우 유닛(23)을 통해 순수(50)가 챔버(20) 외부로 하이 오버 플로우로 배수되면서 순수(50)의 흐름이 유발될 뿐만 아니라 웨이퍼(40)로부터 떨어져 나온 파티클 등의 오염 물질이 제거되고, 또한 원 웨이 스트림 모듈(21)에서 원 웨이 스트림이 일어나 웨이퍼(40)의 표면에 존재하는 파티클 등의 오염 물질을 최종적으로 제거시키게 된다. 웨이퍼 케리어(24)가 계속 상승함에 따라 웨이퍼(40)는 극성유기용매 층(500)을 통과하게 되는데, 이때 웨이퍼(40)의 표면에 존재하는 순수나 습기는 극성유기용매의 증기로 치환되기 시작한다. 웨이퍼(40)가 극성유기용매의 증기가 포화상태인 치환/건조 존(21)으로 들어감에 따라 웨이퍼(40)의 표면에 존재하는 순수나 습기는 극성유기용매의 증기로의 치환이 이루어진다.Referring to FIG. 1B, the wafer 40 has a wafer carrier 24 that rises to the water surface. In the water surface, the pure water 50 flows through the overflow unit 23 to the outside of the chamber 20 with high overflow, causing the flow of the pure water 50 as well as contaminants such as particles falling off from the wafer 40. This is removed, and a one-way stream is generated in the one-way stream module 21 to finally remove contaminants such as particles existing on the surface of the wafer 40. As the wafer carrier 24 continues to rise, the wafer 40 passes through the polar organic solvent layer 500, where pure water or moisture present on the surface of the wafer 40 begins to be replaced by the vapor of the polar organic solvent. do. As the wafer 40 enters the substitution / drying zone 21 in which the vapor of the polar organic solvent is saturated, pure water or moisture present on the surface of the wafer 40 is replaced by the vapor of the polar organic solvent.
상기에서, 순수(40)의 배수와 원 웨이 스트림으로 인하여 웨이퍼(40)의 린스 효과를 더욱더 극대화된다.In the above, the rinse effect of the wafer 40 is further maximized due to the drainage of pure water 40 and the one-way stream.
도 1c를 참조하면, 웨이퍼 케리어(24)가 계속 상승하여 웨이퍼(40)가 치환/건조 존(21) 내에 존재하게 되며, 이때 웨이퍼(40)는 극성유기용매의 증기와 불활성 케리어 가스에 완전히 둘러싸이게 된다. 웨이퍼(40)의 표면에 존재하는 순수나 습기를 극성유기용매의 증기로 완전히 치환시키기 위하여, 스프레이 존(10)으로부터 극성유기용매의 증기가 계속 공급되며, 이때 불활성 케리어 가스도 계속 공급시켜 극성유기용매의 증기가 웨이퍼에 흡착(absorption)되고 유리(desorption)되는 것이 평형상태(equilibrium state)로 유지되게 한다. 극성유기용매의 증기와 불활성 케리어 가스는 평형상태를 이루게 하는 요소(elements)이다. 치환이 완료되기까지 치환/건조 존(21)은 극성유기용매의 증기로 항상 포화상태이며, 치환이 완료되어 극성유기용매의 증기가 흡착되어 있는 웨이퍼(40)의 주변 지역은 극성유기용매의 증기, 수증기, 이들의 공비혼합물(Azeotropic mixture)의 증기가 존재하게 된다.Referring to FIG. 1C, the wafer carrier 24 continues to rise so that the wafer 40 is present in the substitution / drying zone 21, where the wafer 40 is completely surrounded by the vapor of the polar organic solvent and the inert carrier gas. This will be. In order to completely replace the pure water or moisture present on the surface of the wafer 40 with the vapor of the polar organic solvent, the vapor of the polar organic solvent is continuously supplied from the spray zone 10, and the inert carrier gas is also continuously supplied to the polar organic solvent. The vapor of the solvent is adsorbed onto the wafer and freed so that it remains in equilibrium state. The vapors of the polar organic solvent and the inert carrier gas are elements that equilibrate. The substitution / drying zone 21 is always saturated with the vapor of the polar organic solvent until the substitution is completed, and the area around the wafer 40 where the substitution is completed and the vapor of the polar organic solvent is adsorbed is the vapor of the polar organic solvent. , Water vapor and vapors from their azeotropic mixtures are present.
도 1d를 참조하면, 극성유기용매의 증기가 웨이퍼(40)와의 흡착 및 유리 메커니즘이 평형을 이루고 있는 상태에서, 스프레이 존(10)으로부터 극성유기용매의 증기 공급을 중단하고, 불활성 케리어 가스만을 치환/건조 존(21)에 공급하여 평형상태가 유리쪽으로 이동하여 (Le'Chatelier의 법칙) 웨이퍼(40)에 흡착된 극성유기 용매의 증기가 제거되면서 웨이퍼(40)가 완전히 건조된다. 이때, 공급되는 불활성 케리어 가스의 온도가 너무 높으면 린스 존(22)의 순수(50)가 기화하여 웨이퍼(40)에 다시 응결될 수 있으므로, 불활성 케리어 가스의 온도는 80℃ 이하, 바람직하게는 20 ∼ 80℃의 온도 범위가 적절하다.Referring to FIG. 1D, in the state where the adsorption of the polar organic solvent and the glass mechanism are in equilibrium with the wafer 40, the supply of the polar organic solvent from the spray zone 10 is stopped, and only the inert carrier gas is replaced. / The equilibrium state is moved toward the glass by supplying to the drying zone 21 (Le'Chatelier's law) and the wafer 40 is completely dried while the vapor of the polar organic solvent adsorbed on the wafer 40 is removed. At this time, if the temperature of the supplied inert carrier gas is too high, since the pure water 50 of the rinse zone 22 may vaporize and condense again on the wafer 40, the temperature of the inert carrier gas is 80 ° C. or less, preferably 20 The temperature range of -80 degreeC is suitable.
이후, 건조가 완료된 웨이퍼(40)는 스프레이 존(10)을 열어 언로딩 시킨다.Thereafter, the wafer 40 is dried and unloaded by opening the spray zone 10.
상술한 바와 같이, 본 발명의 웨이퍼 건조 방법은 종래 스핀 건조기를 이용한 웨이퍼 건조 방법과 비교할 때, 회전판에 의해 건조시키지 않기 때문에 웨이퍼가 파손될 염려나 기계에서 발생하는 파티클의 염려가 없다.As described above, the wafer drying method of the present invention is not dried by the rotating plate as compared with the wafer drying method using a conventional spin dryer, so that there is no fear of breakage of the wafer or particles from machine.
또한, 본 발명의 웨이퍼 건조 방법은 종래 키몬 건조기를 이용한 웨이퍼 건조 방법과 비교할 때, 약 200℃ 이상의 고온의 증기를 사용하지 않고 상온의 극성 유기용매의 증기를 사용하므로, 화재의 위험성을 배제시킬 수 있으며, 극성유기용매의 증기 공급을 하부가 아닌 상부에서 이루어지하므로, 중력(gravity)에 의한 파 티클의 제거가 보다 용이하게 되었다. 또한, 본 발명의 건조 방법은 상온의 극성유기용매의 증기를 이용하는 것이므로, 웨이퍼에 포토레지스트 패턴이 존재하는 예를 들어 BOE 습식 식각 공정에서의 적용도 가능하다.In addition, the wafer drying method of the present invention uses a steam of a polar organic solvent at room temperature without using steam of about 200 ° C. or higher compared with a wafer drying method using a conventional Kimon dryer, thereby eliminating the risk of fire. In addition, since the vapor supply of the polar organic solvent is performed at the top, not at the bottom, the removal of particles by gravity is easier. In addition, since the drying method of the present invention uses the vapor of a polar organic solvent at room temperature, it is also possible to apply the photoresist pattern to the wafer, for example, in a BOE wet etching process.
한편, 종래 CFM사의 건조기를 이용한 웨이퍼 건조 방법은 웨이퍼의 이동 없이 순수를 배수시켜 웨이퍼의 표면에 있는 순수를 공비혼합물로 치환시켜야 하고, 이때 웨이퍼, 순수 및 이소프로필알콜(IPA)이 이루는 메니스커스(meniscus)가 건조조건의 가장 중요한 요소로 작용하는데, 순수를 배수하게 되면 수면이 불안정하게 되어 이상적인 메니스커스가 형성되지 않으므로, 건조가 일어나지 않을 가능성이 높다. 그런데, 본 발명의 건조 방법은 웨이퍼를 수면 위로 올리는 방법을 택하고 있으므로, 보다 더 안정적인 건조가 가능하다. 공비혼합물을 이용하는 건조는 공비혼합물중 순수의 비등점 보다 높은 비등점을 가지는 경우도 있으나, 본 발명은 웨이퍼 표면에 흡착되어 있는 극성유기용매의 증기를 가열법이 아닌 Le'Chatelier의 평형의 법칙을 이용하므로 보다 더 효과적으로 건조가 가능하며, 가열을 하지 않으므로 화재의 위험성이나 포토레지스트 패턴의 손상(attack)이 전혀 없다. 그리고 CFM사의 건조기를 이용한 웨이퍼 건조 방법은 순수가 하강하면서 드러나는 웨이퍼가 오로지 건조 증기(drying vapor)로 둘러싸이지만, 본 발명의 건조 방법은 웨이퍼가 상승하면서 드러나는 부분이 건조 증기, 불활성 케리어 가스 및 순수의 증기가 공존하며, 이를 건조 증기가 흡착되어 있는 평형상태로 유지하기 위해 스프레이 존에서 계속적으로 건조 증기를 공급해주는 차이점이 있다.On the other hand, the conventional wafer drying method using a CFM dryer to drain the pure water without moving the wafer to replace the pure water on the surface of the wafer with an azeotrope, wherein the meniscus formed by the wafer, pure water and isopropyl alcohol (IPA) (meniscus) is the most important element of the drying conditions. When the pure water is drained, the surface becomes unstable and the ideal meniscus is not formed, so drying is unlikely to occur. However, in the drying method of the present invention, the wafer is placed on the surface of the water, and thus more stable drying is possible. Drying using an azeotrope may have a boiling point higher than that of pure water in the azeotrope, but the present invention uses Le'Chatelier's law of equilibrium rather than heating the vapor of the polar organic solvent adsorbed on the wafer surface. Drying is more efficient and there is no risk of fire or damage to the photoresist pattern as it is not heated. In the wafer drying method using a CFM dryer, the wafer exposed while pure water descends is surrounded by only drying vapor. However, in the drying method of the present invention, the exposed part of the wafer is raised by drying vapor, inert carrier gas and pure water. Steam coexists, and there is a difference in supplying dry steam continuously in the spray zone to keep it in equilibrium with dry steam adsorbed.
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