KR100480588B1 - 감압식건조장치및이를이용하는반도체장치건조방법 - Google Patents

감압식건조장치및이를이용하는반도체장치건조방법 Download PDF

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Abstract

감압식 건조 장치(vacuum dryer) 및 이를 이용하는 반도체 장치 건조 방법을 개시한다. 본 발명은, 외조, 내조, 주 급수 라인, 보조 급수 라인, 내조 배수 라인 및 외조 배수 라인을 구비하는 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol) 증기를 이용하는 감압식 건조 장치를 제공한다. 이와 같은 감압식 건조 장치의 내부를 세정한 다음에, 내조에 콜드 순수(cold DI water)를 주 급수 라인을 통해 공급하여 내조를 채운 후, 지속적으로 순수를 오버플로우(overflow)시킨다. 다음에, 순수가 지속적으로 오버플로우 되고 있는 감압식 건조 장치의 내조에 반도체 기판을 로딩한다. 연후에, 핫 순수(hot DI water)를 보조 급수 라인을 통해 제공하여 추가적으로 오버플로우시킨다. 이어서, 반도체 기판이 로딩된 내조에 이소프로필 알코올 증기를 공급하여 로딩된 반도체 기판을 건조시킨다.

Description

감압식 건조 장치 및 이를 이용하는 반도체장치 건조방법{Drying method of semiconductor device by using vacuum dryer}
본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 특히 이소프로필 알코올(IsoPropyl Alcohol;이하 "IPA"라 한다)을 사용하는 감압식 건조 장치(vacuum dryer) 및 이를 이용한 반도체 장치 건조 방법에 관한 것이다.
반도체 장치가 고집적화 됨에 따라, 반도체 기판 상에 물질막을 형성하는 공정 및 패터닝하는 공정 등의 전후에 적용되는 세정 공정의 중요성이 커져가고 있다. 이에 따라, 세정 공정을 마무리하는 건조 공정의 중요성도 점점 부각되고 있다.
반도체 장치를 건조시키는 건조 장치는 스핀 건조 장치(spin dryer)와 IPA 증기 건조 장치(IPA vapour dryer)로 대별된다. 전자의 스핀 건조 장치를 이용하는 건조 방법은 물반점 발생과 같은 불량이 문제시되고 있다. 또한, 고속 회전을 이용하므로 파티클(particle)의 재오염(recontamination)이 일어날 수 있다. 후자의 IPA 증기 건조 장치를 이용하는 건조 방법은 IPA 증기를 발생시키기 위해서, 열린 반응조(open bath)에서 IPA를 끓이는 공정을 수반한다. 따라서 안정성에 문제점이 있으며, IPA의 소모량이 많으므로 환경 오염의 문제점을 갖고 있다.
상술한 IPA 증기 건조 장치를 개선한 것이 감압식 건조 장치(vacuum dryer)이다. 상기 감압식 건조 장치를 이용하는 건조 방법은 IPA의 소모량이 상기 IPA 증기 건조 장치에 비해 작은 특성이 있다. 따라서 IPA에 의한 환경 오염을 줄일 수 있는 특성이 있다. 또한, 세정한 반도체 기판의 표면 특성, 즉, 친수성이나 소수성과 같은 표면 특성이나 표면 상태, 즉, 패턴의 존재 유무에 관계없이 양호한 건조 결과를 얻을 수 있다. 그러나, 반도체 장치의 고집적화가 보다 더 진행됨에 따라 이러한 감압식 건조 장치를 이용하는 건조 방법에서의 파티클의 재오염의 발생이 문제시되고 있다. 따라서, 보다 안정적으로 파티클의 재오염을 방지할 수 있는 반도체 장치 건조 방법이 요구되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 파티클의 재오염을 방지할 수 있는 IPA 증기를 이용하는 감압식 건조 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 파티클의 재오염을 방지할 수 있는 IPA 증기를 이용하는 감압식 건조 장치를 사용하는 반도체 장치 건조 방법을 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 관점은, 외조, 상기 외조 내부에 위치하며 반도체 기판이 장착되는 내조, 상기 내조에 연결되어 상기 내조에 콜드 순수(cold DI water)를 공급하는 주 급수 라인, 상기 주급수 라인을 보조하여 추가의 핫 순수(hot DI water)를 상기 내조에 공급하여 상기 내조로부터 상기 순수를 오버플로우시키는 보조 급수 라인, 상기 내조에 연결되어 상기 내조에 채워지는 순수를 배출하는 내조 배수 라인, 상기 외조에 연결되어 상기 내조로부터 오버플로우되는 순수를 배출하는 외조 배수 라인, 및 상기 외조에 연결되어 상기 내조에 장착되는 상기 반도체 기판에 이소프로필 알코올 증기를 공급하는 공급관을 포함하는 감압식 건조 장치를 제시한다.
상기 보조 급수 라인은 상기 주급수 라인의 중간에 연결되어 상기 주급수 라인과 스위칭되어 상기 내조에 연결된다.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 관점은, 외조, 내조, 주 급수 라인 및 보조 급수 라인을 포함하여 이루어지는 이소프로필 알코올 증기를 이용하는 감압식 건조 장치의 내조에 상기 주 급수 라인을 통해 콜드 순수(cold DI water)를 공급하여 상기 내조를 채운 후 상기 내조로부터 상기 외조로 지속적으로 상기 순수를 오버플로우시키는 단계와, 상기 콜드 순수가 지속적으로 오버플로우 되고 있는 상기 내조에 반도체 기판을 로딩하는 단계, 상기 보조 급수 라인을 통해 핫 순수(hot DI water)를 상기 내조에 공급하여 추가로 오버플로우시키는 단계, 및 상기 반도체 기판이 로딩된 상기 내조에 이소프로필 알코올 증기를 공급하여 상기 로딩된 반도체 기판을 건조시키는 단계를 포함하는 반도체 장치 건조 방법을 제시한다.
상기 반도체 기판을 건조시키는 단계는 상기 내조를 감압시키는 단계, 상기 내조에 상기 이소프로필 알코올 증기를 공급하는 단계, 및 상기 내조를 채우는 순수의 수위를 줄이는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 감압식 건조 장치의 내조에 순수를 채운 후에도 순수를 지속적으로 공급하여 순수를 오버플로우 시킴으로써, 상기 내조를 채우는 순수 내에서 파티클이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 감압식 건조 장치의 실시예를 개략적으로 나타낸다.
구체적으로, 본 실시예에서 이용되는 감압식 건조 장치는 외조(100), 상기 외조(100) 내부에 위치하는 내조(130)로 이루어진 반응조(100, 130)를 포함한다. 상기 외조에는 상기 외조(100)를 가열하는 히터(heater; 150)가 부착된다. 또한 퍼징(purging) 가스를 상기 반응조(100, 130)에 공급하는 통로인 퍼지 가스(purge gas) 공급관(170) 및 IPA 증기를 공급하는 IPA 증기 공급관(190)이 부착된다. 더하여, 상기 반응조(100, 130) 내의 기압을 감압 시키기 위한 배기관(210)을 포함한다. 또한, 상기 내조(130) 내에는 상기 내조(130)에 로딩되는 반도체 기판을 지지하는 가이드(230)가 위치한다.
감압식 건조 장치는 또한, 상기 내조(130)에 순수(DeIonized water)를 공급하는 주 급수 라인(250) 및 보조 급수 라인(270) 등으로 이루어지는 급수 라인(250, 270)을 포함한다. 상기 주 급수 라인(250) 및 상기 보조 급수 라인(270)은 상기 내조(130)에 연결되어 상기 내조(130)에 순수를 공급한다.
예를 들어, 보조 급수 라인(270)은 주 급수 라인(250)의 중간에 상기 주 급수 라인(250)과 스위칭(switching)되게 연결될 수 있다. 이와 같이 되면, 상기 주 급수 라인(250)을 통해 공급되는 순수에 의해서 상기 내조(130)를 채울 수 있다. 연후에, 상기 보조 급수 라인(270)으로 상기 주 급수 라인(250)을 스위칭(switching)하여 상기 내조(130)에 순수 등을 추가로 공급하여 상기 내조(130)로부터 상기 외조(100)로 순수를 오버플로우(overflow)시킬 수 있다.
이와 같이 주급수 라인(250) 및 보조 급수 라인(270)의 구조로 급수 라인(250, 270)을 구비함으로써, 상기 내조(130)에 각기 다른 특성의 용액을 스위칭하며 공급할 수 있다. 예를 들어, 상기 주급수 라인(250)에 콜드(cold) 순수를 공급하여 상기 내조(130)를 채운 후, 상기 보조 급수 라인(270)에 핫(hot) 순수를 공급하여 오버플로우를 수행할 수 있다. 이와 같이 하면, 상기 오버플로우가 수행되며 상기 내조(130) 내의 순수의 온도를 조절할 수 있다. 즉, 상기 주 급수 라인(250)을 통해서 콜드 순수를 공급한 후 상기 보조 급수 라인(270)에서 초기에는 콜드 순수를 공급하거나 미미한 양의 핫 순수를 공급하여 상기 내조(130)에 채워진 순수의 온도를 낮게 유지시킬 수 있다. 연후에, 상기 보조 급수 라인(270)에 공급되는 핫 순수의 양을 증가시킴으로써 상기 내조(130)의 순수의 온도를 높게 유도할 수 있다. 이와는 반대로, 필요에 따라서는 상기 보조 급수 라인(270)에도 계속 콜드 순수를 공급하여 상기 내조(130)의 순수의 온도를 낮게 유지할 수도 있다.
더하여, 상기 감압식 건조 장치는 상기 공급되는 순수의 흐름을 고르게 하기 위해서 도입되는 조절 가이드(290)를 포함한다. 또한, 상기 공급된 순수를 배출시키는 배수 라인(300)을 포함한다. 상기 배수 라인(300)은 내조(130)의 하단에 연결되어 상기 내조(130)에 채워진 순수를 배출하는 내조 배수 라인(310) 및 상기 오버플로우되어 상기 외조(100)에 잔류되는 순수를 배출하는 외조 배출 라인(350)을 구비한다. 상기 배수 라인(300)을 통해서 상기 순수는 펌프(pump;도시되지 않음) 등에 의해 흡기되어 유기 폐수 등을 처리하는 탱크(tank;도시되지 않음) 등으로 이송된다. 또한, 상기 외조 배수 라인(350)을 통해서 상기 외조(100) 내의 대기를 배출하여 기압을 감압시킬 수 있다. 즉, 배기관(210)으로의 역할을 할 수도 있다.
도 1에 도시된 감압식 건조 장치와 도 2의 흐름도를 참조하여, 본 실시예에 따른 반도체 장치 건조 방법을 설명하면, 먼저, 내조(130)에 순수를 공급하여 채운다. 연이어, 상기 내조(130)에 상기 순수를 지속적으로 공급하며 오버플로우시킨다(430). 다음에, 상기 내조(130), 보다 상세하게는 상기 가이드(230)에 상기 반도체 기판을 로딩(loading)한다(450). 연후에, 상기 내조(130) 및 외조(100)를 감압 시키고 IPA 증기를 공급하여 상기 반도체 기판을 건조시킨다(500).
보다 상세한 흐름도인 도 3을 참조하여 건조 방법을 보다 상세하게 설명하면, 먼저, 내조(130) 및 외조(100) 등에 순수 등을 공급하여 감압식 건조 장치의 내부를 세정한다(410). 이후에, 상기 세정된 건조 장치의 내조(130)에 순수를 채운 후 지속적으로 순수를 오버플로우(overflow)시킨다.
예컨대, 주 급수 라인(250)을 통해서 순수를 상기 내조(130)에 공급하여 상기 내조(130)를 채우고, 다음에, 주급수 라인(250)과 보조 급수 라인(270)을 스위칭하여 보조 급수 라인(270)을 통해서 순수를 상기 내조(130)에 계속 공급하여 상기 순수가 오버플로우 되도록 한다. 이와 같이 순수를 계속 오버플로우 시키며 반도체 기판이 로딩될 때까지 대기한다. 예컨대, 대략 200 초 정도 대기한다.
이때, 상기 순수는 장착되는 반도체 기판의 재오염을 방지하기 위해서 콜드 순수인 것이 바람직하다. 또한, 상기 주 급수 라인(250)을 통해서 순수를 상기 내조(130)에 채운 후, 상기 주 급수 라인(250)으로 계속 상기 순수를 계속 공급하여 오버플로우시킬 수도 있다. 더욱이, 상기 보조 급수 라인(270)과 상기 주 급수 라인(250)에 각기 다른 특성의 용액을 상호 스위칭하며 공급할 수 있다. 예를 들어, 상기 주 급수 라인(250)을 통해 콜드 순수를 상기 내조(130)에 공급하여 상기 내조(130)를 채운 후, 상기 보조 급수 라인(270)을 통해 핫 순수를 오버플로우시킴으로써 상기 내조(130)의 순수의 온도를 조절할 수 있다.
다음에, 상기 내조(130)에 반도체 기판을 로딩한다(450). 이때, 순수는 지속적으로 오버플로우 되도록 한다. 이와 같은 순수의 오버플로우는 상기 반도체 기판의 로딩이 완료될 때까지 지속적으로 수행한다. 이와 같이 순수를 지속적으로 오버플로우 시킴으로 인해서, 상기 내조를 채우는 순수 내에 파티클이 발생되는 것을 방지한다. 따라서, 이후의 건조 단계에서 파티클의 재오염이 방지된다. 이후에, 상기 반응조(100, 130)에 IPA 증기를 공급하여 로딩된 반도체 기판을 건조시킨다. 상세하게는 다음과 같이 건조시키는 단계가 진행된다.
먼저, 상기 반도체 기판이 로딩된 내조(130)에 핫 순수(hot DI water)를 오버플로우 시킨다(470). 이때, 콜드 순수를 이용할 수 있으나, 핫 순수를 오버플로우시킴에 따른 순수의 온도 상승은 IPA 증기에 의한 건조에 일조할 수 있어 유리하다. 상기 핫 순수는 상기 주 급수 라인(250)에 스위칭되는 상기 보조 급수 라인(270)을 통해서 공급되는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 상기 내조(130)를 채우는 순수의 온도 변화를 보다 완만하게 유도할 수 있어 재오염 등과 같은 불량을 방지할 수 있다.
다음에, 배기관(210) 및/또는 외조 배수 라인(350)을 통해서 반응조(100, 130) 내의 기압을 감압 시킨다(490). 이어서 상기 반응조(100, 130)에 상기 IPA 증가 공급관(190)을 통해 IPA 증기를 공급한다(510). 이와 같이 진행되면, 상기 반도체 기판의 표면과 대기(atmosphere) 및 순수로 이루어진 계면이 IPA 증기와 퍼징 가스, 예컨대 질소(N2) 가스의 혼합 가스 중에 노출된다. 이와 같이 상기 계면이 상기 혼합 가스에 노출되면, 표면 장력(surface tension) 차이에 의해서 상기 반도체 기판이 건조된다. 상기 건조가 진행됨에 따라, 상기 IPA 증기, 질소 가스 및 순수의 계면의 표면 장력이 평형을 이루면, 상기 순수의 수위를 서서히 줄여서 상기 건조가 계속되도록 한다(530). 상기 순수의 수위의 감소는 상기 내조 배수 라인(310)을 통해서 순수를 배출함으로써 이루어진다.
상기한 바와 같은 건조가 완료된 후 이후에, 상기 반응조(100, 130)의 기압을 상압으로 복귀시킨다(550). 상술한 바와 같은 반도체 장치의 건조 방법은 종래의 감압식 건조 장치를 이용하는 방법에 비해, 건조 후 반도체 기판의 파티클의 개수를 대략 3배정도 감소시킬 수 있다.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통해서 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
상술한 본 발명에 따르면, 감압식 건조 장치의 내조에 순수를 채운 후에도 순수를 지속적으로 공급하여 순수를 오버플로우시킴으로써, 상기 내조를 채우는 순수 내에서 파티클이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 로딩되는 반도체 기판이 파티클에 재오염 되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라 세정의 효과 또한 더 커지게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따르는 감압식 건조 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따르는 반도체 장치 건조 방법의 공정 흐름을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 3은 도 2에 도시된 공정 흐름을 더 세분화한 공정 흐름도이다.

Claims (4)

  1. 외조;
    상기 외조 내부에 위치하며 반도체 기판이 장착되는 내조;
    상기 내조에 연결되어 상기 내조에 콜드 순수(cold DI water)를 공급하는 주 급수 라인;
    상기 주급수 라인을 보조하여 추가의 핫 순수(hot DI water)를 상기 내조에 공급하여 상기 내조로부터 상기 순수를 오버플로우시키는 보조 급수 라인;
    상기 내조에 연결되어 상기 내조에 채워지는 순수를 배출하는 내조 배수 라인;
    상기 외조에 연결되어 상기 내조로부터 오버플로우되는 순수를 배출하는 외조 배수 라인; 및
    상기 외조에 연결되어 상기 내조에 장착되는 상기 반도체 기판에 이소프로필 알코올 증기를 공급하는 공급관을 포함하는 것을 특징으로 하는 감압식 건조 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 보조 급수 라인은 상기 주급수 라인의 중간에 연결되어 상기 주급수 라인과 스위칭되어 상기 내조에 연결되는 것을 특징으로 하는 감압식 건조 장치.
  3. 외조, 내조, 주 급수 라인 및 보조 급수 라인을 포함하여 이루어지는 이소프로필 알코올 증기를 이용하는 감압식 건조 장치의 내조에 상기 주 급수 라인을 통해 콜드 순수(cold DI water)를 공급하여 상기 내조를 채운 후 상기 내조로부터 상기 외조로 지속적으로 상기 순수를 오버플로우시키는 단계;
    상기 콜드 순수가 지속적으로 오버플로우 되고 있는 상기 내조에 반도체 기판을 로딩하는 단계;
    상기 보조 급수 라인을 통해 핫 순수(hot DI water)를 상기 내조에 공급하여 추가로 오버플로우시키는 단계; 및
    상기 반도체 기판이 로딩된 상기 내조에 이소프로필 알코올 증기를 공급하여 상기 로딩된 반도체 기판을 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 건조 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 반도체 기판을 건조시키는 단계는
    상기 내조를 감압시키는 단계;
    상기 내조에 상기 이소프로필 알코올 증기를 공급하는 단계; 및
    상기 내조를 채우는 순수의 수위를 줄이는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 건조 방법.
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