KR100483715B1 - 세정물의 건조장치 및 건조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 단시간에 세정물의 건조를 실시하는 것이 가능하고, 게다가 세정물의 오염의 염려가 없으며, 에너지손실 등이 없는 세정물의 건조장치 및 건조방법에 관한 것이고, 건조조(20), 린스조(30)가 일체로 형성되어서 건조조(20)의 상부가 해방되어 위쪽으로부터 세정물의 수납, 꺼냄이 가능하며, 개폐덮개(21)의 개폐에 의해 밀폐 가능한 세정물의 건조장치이고, 건조조(20)는 상온의 유기용제미스트 M을 세정물에 대해서 공급하기 위한 미스트정류판(22)을 가지며, 이 미스트정류판 (22)으로부터 방사되는 유기용제미스트 M에 의해 세정물의 건조를 실시하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 세정물의 건조장치 및 건조방법에 관한 것이고, 특히 반도체웨이퍼 등의 기판의 세정, 헹굼 및 건조에 적합한 세정물의 건조장치 및 건조방법에 관한 것이다.
종래 미세화한 웨이퍼 등의 세정물의 정밀기판 세정 후의 건조로서는 트렌치에 들어간 수분의 제거가 중요한 요소이고, 유기용제베이퍼(증기)를 이용한 건조장치가 사용되고 있다. 이 유기용제베이퍼를 이용한 건조장치로서는 도 17에 나타내는 장치가 알려져 있다.
건조장치(101)는 도 17에 나타내는 바와 같이 상부가 개구하여 단면 대략 コ자상의 상자형상으로 이루어지는 건조조(102)와, 이 건조조(102)의 저면(102a)에 장착된 가열장치(히터, 103)와, 건조조(102)의 상부에 설치된 냉각코일(104)과, 냉각코일(104)의 하부에 설치된 용액집합부(105)와, 건조조(102)내에 배치되어 세정물인 웨이퍼(106)를 재치하는 웨이퍼재치대(107)와, 웨이퍼재치대(107)의 하부에 배치된 용액받이부(108)로 이루어진다.
건조장치(101)는 건조조(102)내에 주입된 유기용제(109)를 히터(103)에 의해 비점까지 가열 상승시켜서 상층에 유기용제베이퍼를 생성하고, 그 베이퍼 속으로 물 등으로 세정, 헹굼이 실시된 웨이퍼(106)를 건조조(102)내로 삽입 배치한다. 건조조(102)내에 삽입 배치된 웨이퍼(106)는 웨이퍼(106)의 표면에서 유기용제의 응축이 일어나고, 웨이퍼(106)의 표면에 부착하고 있었던 수분은 보다 증발하기 쉬운 유기용제로 치환되어 건조가 진행한다. 유기용제베이퍼 속의 웨이퍼(106)는 점차로 베이퍼온도(비점)에 달하여 미스트분위기 바깥으로 꺼내짐으로써 부착된 용제성분은 그 낮은 증발잠열 때문에 급속히 증발하여 건조가 종료한다.
또 건조조(102)의 상부에 배치되어 있는 냉각코일(104)에 의해서 가열되어 베이퍼로 된 유기용제는 응축되어 용액집합부(105)로 적하하여 회수 재이용이 가능하다. 또 마찬가지로 웨이퍼(106)로부터 적하한 수분을 포함하는 용액도 용액받이부(108)에서의 회수가 실시된다.
종래의 건조장치(101)는 유기용제를 히터(103)에 의해 가열하므로 화기에 충분한 주의가 필요하고, 또 가열 냉각을 실시하므로 에너지의 소비가 크다. 또 히터(103)에 의해 가열시켜서 베이퍼층을 형성하기까지의 시간이 걸리며, 증발에 의한 유기용제의 소모량이 많고, 또 세정물이 미스트층에 닿으면 베이퍼(기상)의 열이 세정물로 빼앗겨 급격한 상변화(기체→액체)가 일어나 베이퍼층이 감소해서 세정물이 대기에 폭로되고, 오염, 건조불량 등이 일어나기 쉬어진다.
본 발명은 단시간에 세정물의 건조를 실시하는 것이 가능하고, 게다가 세정물의 오염 염려가 없으며, 에너지 손실 등이 없는 세정물의 건조장치 및 건조방법의 제공을 목적으로 하는 것이다.
본 발명에 의한 세정물의 건조장치는 건조조내에서 유기용제미스트를 발생하여 건조조내의 세정물에 공급하는 세정물의 건조장치이고, 상기 건조조는 유기용제미스트를 상기 세정물에 대해서 공급하기 위한 미스트정류판을 갖는 것이다.
또 본 발명에 의한 세정물의 건조장치의 상기 미스트정류판은 상기 건조조의 측벽에 설치되고, 상기 유기용제미스트를 방사하는 면에는 유체스프레이노즐로부터 소정거리 S 이간한 위치에서 위쪽으로 복수의 미세한 개구가 형성되며, 상기 유체스프레이노즐에 의해 방사된 유기용제미스트 가운데 상기 개구를 통과한 유기용제미스트에 의해서 간접적으로 방사된다.
또 본 발명에 의한 세정물의 건조장치의 상기 유체스프레이노즐은 2 이상의 다른 유체를 동시에 방사 가능하다.
또 본 발명에 의한 세정물의 건조장치의 상기 유체스프레이노즐로부터 방사되는 유체는 유기용제미스트와 불활성가스이다.
또 본 발명에 의한 세정물의 건조장치의 상기 개구의 형상은 챔퍼링되어 있다.
또 본 발명에 의한 세정물의 건조장치는, 건조조, 린스조가 일체로 형성되어서 상기 건조조의 상부가 해방되어 위쪽으로부터 세정물의 수납, 꺼냄이 가능하고, 개폐덮개의 개폐에 의해 밀폐 가능한 세정물의 건조장치이며, 상기 건조조는 유기용제미스트를 상기 세정물에 대해서 공급하기 위한 미스트정류판을 갖는 것이다.
또 본 발명에 의한 세정물의 건조장치의 상기 건조조는 상기 린스조의 상부에 일체로 설치되어서 해당 린스조내에 공급되는 순수(DIW)를 오버플로하는 오버플로조를 가지며, 해당 오버플로조로부터 배수되는 경로는 접지되어 이루어지는 것이다.
또 본 발명에 의한 세정물의 건조장치의 상기 건조조 및 린스조내에는 세정물을 재치 홀딩하는 받침대를 가지며, 해당 받침대는 승강기구에 의해 승강 가능하고, 상기 세정물의 일부가 액면에 직접 또는 간접적으로 접촉한 상태에서 정지 가능하다.
또 본 발명에 의한 세정물의 건조장치의 상기 세정물의 일부가 상기 린스조의 액면에 침지되는 부위는 패턴면 이외의 부위이다.
또 본 발명에 의한 세정물의 건조방법은, 건조조, 린스조가 일체로 형성되어서 상기 건조조의 상부가 해방되어 위쪽으로부터 세정물의 수납, 꺼냄이 가능하고, 개폐덮개의 개폐에 의해 밀폐 가능한 건조장치에 의해 건조를 실시하는 세정물의 건조방법이며, 상기 세정물을 상기 린스조내에서 린스처리 후 해당 세정물을 재치 홀딩하는 받침대를 승강기구에 의해 승강시켜서 상기 세정물의 일부가 액면에 직접 또는 간접적으로 접촉한 상태에서 일시적으로 정지시키는 공정과, 상기 세정물에 대해서 미스트정류판에 설치한 유체스프레이노즐로부터 유기용제미스트를 방사하여 해당 미스트정류판으로부터 간접적으로 방사하여 건조 처리를 실시하는 공정과, 상기 건조처리공정 후에 순수를 배수하는 공정과, 상기 배수공정 후에 고온의 불활성가스를 상기 건조조내에 공급하여 급속히 건조 처리를 실시하는 공정을 갖는 것이다.
또 본 발명에 의한 세정물의 건조방법의 상기 세정물이 상기 린스조로부터 승강기구에 의해 끌어올려진 후 상기 세정물은 젖어 있는 것이다.
또 본 발명에 의한 세정물의 건조방법의 상기 불활성가스는 상온의 질소가스 (N2) 또는 가온된 질소가스(N2)이다.
또 본 발명에 의한 세정물의 건조방법의 상기 유기용제미스트를 생성하는 유기용제는 수용성이고 또한 기판에 대한 순수의 표면장력을 저하시키는 작용을 갖는 알코올류, 케톤류 또는 에테르류로부터 선택되는 것이다.
또 본 발명에 의한 세정물의 건조방법의 상기 미스트정류판으로부터 간접적으로 방사되는 유기용제미스트의 입자직경은 20㎛ 이하이다.
또 본 발명에 의한 세정물의 건조방법의 상기 유기용제가 IPA(Iso-propyl alcohol)인 경우에는 5℃∼80℃의 범위에서 가열할 수 있는 것이다.
또 본 발명에 의한 건조방법의 상기 린스조내에서 린스처리를 실시하는 린스수는 수소첨가수이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명에 의한 건조장치 및 건조방법의 실시형태에 대해서 설명한다. 도 1은 본 발명에 의한 실시형태인 건조장치의 일부 단면을 포함하는 도면이다.
도 1에 나타내는 바와 같이 건조장치(1)는 건조조(20), 린스조(30), 급배시스템(40)을 갖는다. 건조조(20)는 린스조(30)의 상부에 설치되어 일체로 구성되어 있다. 건조조(20)의 상부는 해방되어 있어 위쪽으로부터 세정물인 웨이퍼(W)의 수납, 꺼냄이 가능한 구성으로 되어 있고, 개폐덮개(21)의 개폐에 의해 완전하게 밀폐되는 구성으로 되어 있다. 즉, 덮개패킹(29)에 의해서 외기의 혼입을 완전하게 막을 수 있다. 개폐덮개(21)는 도 1에 나타내는 지면(紙面)에 대해서 수직방향으로 도시하지 않는 안내기구를 통해서 슬라이드하여 개폐한다. 도 1은 닫힌 상태를 나타내고 있다.
건조조(20), 린스조(30)는 비도전성·내부식성을 갖는 부재로 구성되고, 상부가 개구하여 단면 대략 コ자상의 상자형상으로 이루어지며, 건조조(20)보다도 린스조(30) 쪽이 약간 작으며, 린스조(30)의 상부가 건조조(20)의 하부로 들어가도록 설치되어 있다. 린스조(30)내의 순수(DIW)가 오버플로하는 구성으로 하기 때문이다.
또 도 1에 나타내는 바와 같이 건조조(20)의 측벽에는 유기용제, 즉 본 실시형태에서는 IPA(Iso-propyl alcohol)의 유기용제미스트를 세정물인 웨이퍼(W)에 간접적으로 공급하기 위한 미스트정류판(22)이 웨이퍼(W)의 외주면을 끼우도록 양측면에 배치 설치되어 있다. 건조조(20)내의 웨이퍼(W)는 도 1에 나타내는 바와 같이 대략 원형(외주의 일부가 오리엔테이션플랫(오리플라) 때문에 노치가 형성되어 있다)이고, 지면에 대해서 수직방향으로 소정의 간격으로 복수장 평행으로 배열되어 있다. 통상 반도체웨이퍼이면 예를 들면 직경이 8인치의 웨이퍼를 100장 재치 가능하나, 지름 또는 장수는 적절히 선정 가능하고, 이 웨이퍼(W)는 본 실시형태에서는 4개의 지지부재로 이루어지는 받침대(23)에 재치되어 있다. 본 실시형태에서는 웨이퍼(W)는 12인치의 것을 상정(想定)하고 있다. 받침대(23)는 도 1에 나타내는 바와 같이 린스조(30)와 건조조(20)의 사이를 도시하지 않는 승강기구에 의해 승강 가능하게 되어 있다.
또 미스트정류판(22)은 도 2에 나타내는 바와 같이 전체가 옆으로 긴 직육면체로 구성되어 복수장의 웨이퍼(W)의 주면(主面)에 동시에 IPA(Iso-propyl alcohol)의 유기용제미스트 M을 공급 가능한 폭으로 구성되어 있다. 미스트정류판 (22)의 웨이퍼(W)의 둘레면측에 위치하는 면(22F)에는 복수의 미세한 개구(22a)가 형성되어 있다. 개구(22a)의 크기는 본 실시형태에서는 5㎜ 정도로 형성하고 있다. 이 개구(22a)는 도 3에도 나타내는 바와 같이 미스트정류판(22)의 아래쪽(유체스프레이노즐(24)의 부착위치)으로부터 소정거리 S의 사이는 형성되지 않는 구성으로 되어 있다. IPA(Iso-propyl alcohol)의 유기용제미스트 M은 도 1에서 도 3에 나타내는 바와 같이 미스트정류판(22)의 하부에 부착된 유체스프레이노즐(24, 본 실시형태에서는 2개의 다른 유체를 공급)로부터 IPA(Iso-propyl alcohol)의 고밀도의 유기용제미스트 M을 충분한 양을 공급하고, 이 유기용제미스트 M을 미스트정류판(22)내에 충만시키며, 개구(22a)로부터 미스트화된 유기용제미스트 M을 간접적으로 웨이퍼(W)에 공급하는 것이다. 유체스프레이노즐(24)의 방사구의 구경은 1㎜ 정도로 구성되어 있다. 또한 상기 유기용제미스트를 생성하는 유기용제는 수용성이고 또한 기판에 대한 순수의 표면장력을 저하시키는 작용을 갖는 알코올류, 케톤류 또는 에테르류로부터 선택된다.
본 실시형태에 있어서의 유기용제미스트 M의 상태변화에 대해서 도 3을 이용하여 상세히 설명하면 유체스프레이노즐(24)의 선단의 방사구로부터 방사된 유기용제미스트 M은 거리 S(본 실시형태에서는 약 100㎜ 정도)의 영역 a는 20㎛ 이상의 크기의 유기용제미스트 ML로 채워져 있다. 그리고 또한 위쪽의 영역 b는 20㎛ 이상의 크기의 유기용제미스트 ML과 20㎛ 이하의 크기의 유기용제미스트 MS가 혼합되어 있는 상태로 되어 있다. 이 혼합된 유기용제미스트 ML과 유기용제미스트 MS가 미스트정류판(22)의 개구(22a)에서 정류되어 유기용제미스트 MS만이 통과하여 웨이퍼(W)에 공급된다. 20㎛ 이상의 크기의 유기용제미스트 ML은 미스트정류판(22)의 내부에서 응축되어 도 2에 나타내는 배출구(22b)로부터 배출된다.
도 12는 미스트정류판을 이용하여 유기용제미스트 M의 입자직경과 입자수를 위상도플러입자분석계를 이용하여 5분간 측정하는 상태를 나타내는 도면, 도 13의 (a)는 도 12에서 측정한 실험결과, (b)는 도 12에 나타내는 미스트정류판을 이용하지 않고 유기용제미스트 M의 입자직경과 입자수를 측정한 실험결과를 나타내는 도면이다. 또한 도 13의 (a) 및 (b)의 가로축은 미스트입자직경(㎛), 세로축은 미스트카운트수를 나타내고 있다.
도 12 및 도 13에 나타내는 바와 같이 미스트정류판(22)이 없는 경우에는 미스트카운트수의 피크가 8㎛ 근처이고, 평균입자직경은 11. 5㎛였다. 또 입자직경이 10㎛ 이상의 커다란 입자도 다수 검출되었다.
한편 미스트정류판(22)이 있는 경우에는 미스트카운트수의 피크는 5㎛ 근처이고, 평균입자직경은 6. 4㎛였다. 또 입자직경이 10㎛ 이상의 커다란 입자는 거의 검출되지 않았다.
이와 같이 본 발명에 따르면 복수장의 웨이퍼(W)를 동시에 건조 처리하기 위해서는 웨이퍼(W)와 웨이퍼(W) 사이의 틈에 유기용제미스트 M을 균일하게 공급하는 것이 중요한 것으로부터 유기용제미스트 M의 입자직경이 작은 쪽이 좋은 것에 감안하여 이루어진 것이다. 대체로 유기용제미스트 M의 입자직경이 작은 쪽이 큰 입자직경에 비해서 가스화하기 쉽고, 대기중의 확산속도가 커지기 때문이다. 도 3에 나타내는 유기용제미스트 Ma는 가스화되는 상태를 나타내고 있다.
따라서 본 발명에 따르면 종래와 같이 유기용제미스트 M을 형성하기 위해 가열하거나 하지 않고 IPA(Iso-propyl alcohol)의 유기용제미스트 M을 미스트정류판 (22)을 이용함으로써 간접적으로 방사하는 구성으로 했으므로 안전성이 높고, 게다가 유기용제미스트 M을 바로 공급하는 것이 가능하기 때문에 장치 전체의 가동 효율을 향상시킬 수 있다.
또 도 4의 (a) 및 (b)는 미스트정류판(22)의 개구(22a)의 개구형상을 나타낸 확대단면도이다.
반도체웨이퍼(W), IPA(Iso-propyl alcohol)의 유기용제미스트 M은 대전하기 쉬운 성질을 띠고 있다. 그로 인해 도 4의 (a)와 같이 개구(22a)의 에지(edge)부분이 예각인 경우에는 대전에 의해서 전계집중을 일으켜 방전하기 쉬어지고, 웨이퍼(W)가 유도 대전한다. 따라서 이것을 막기 위해 본 실시형태에서는 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같은 에지부분을 예각으로 하지 않고, 챔퍼링형상으로 함으로써 대전 시의 전계집중을 없애어 방전형상을 저감하는 것이다. 본 실시형태에서는 방전형상을 저감하는 것이면 다른 챔퍼링형상이어도 적절히 채택 가능하다. 또한 유기용제미스트는 IPA미스트라고도 칭한다.
또 도 1에 나타내는 바와 같이 건조조(20)내에는 건조조(20)의 위쪽에 설치된 배기구(26), 질소가스(N2)를 공급하는 질소가스공급구(27)가 설치되어 있다.
다음으로 린스조(30)는 도 1에 나타내는 바와 같이 순수(DIW) 공급용의 순수공급노즐(31)로부터 조내로 공급된다. 린스조(30)내에 공급된 순수(DIW)는 순수가 일정량에 달하면 도 1에 나타내는 오버플로조(32)에 일단 저류되어 배수밸브(42)의 경로를 경유하여 오버플로한다. 배수밸브(42)의 경로는 접지되어 있다. 그리고 이 상태에서 건조조(20)내에는 기상부(25)가 형성된다. 또 린스조(30)의 하부중앙에는 순수(DIW)를 배수하기 위한 배수밸브(33)가 설치되어 있고, 이 배수밸브(33)가 해방되면 조내의 순수(DIW)는 배수관로를 경유하여 배수된다.
다음으로 건조조(20), 린스조(30)와 접속되는 급배시스템(40)에 대해서 설명한다.
급배시스템(40)은 (1) 질소가스공급구(27)에 질소가스(N2)를 공급하는 경로, (2) 유체스프레이노즐(27)에 유기용제인 IPA(Iso-propyl alcohol)와 질소가스(N2)의 2유체를 공급하는 경로, (3) 건조조(20)로부터 배기하는 경로, (4) 린스조(30)내에 순수(DIW)를 공급하는 경로, (5) 오버플로조(32)로부터 배수하는 경로, (6) 린스조 (30)내의 순수(DIW)를 배수하는 경로를 갖는다. 또한 급배시스템(40)의 제어는 도시하지 않는 제어수단에 의해서 이루어진다.
(1) 우선 질소가스공급구(27)에 질소가스(N2)를 공급하는 경로는 밸브(43)가 열림상태(ON)에서 공급되는 상온의 질소가스(N2)를 히터(44)로 가온하여 필터(45)를 통해서 질소가스공급구(27)에 공급된다. 히터(44)로 가온된 고온의 질소가스(N2)는 건조조(20)내의 세정물인 웨이퍼(W)를 급속히 건조시키기 위한 것이다. 또 도 1에 나타내는 바와 같이 질소가스공급구(27)에 질소가스(N2)를 공급하는 경로는 상기한 밸브(43)가 열림상태(ON)의 경우에는 다른쪽의 밸브(46)는 닫힘상태(OFF)로 되어 있다. 반대로 밸브(43)가 닫힘상태(OFF)의 경우에는 밸브(46)는 열림상태(ON)로 되어 있고, 필터(45)를 통해서 상온의 질소가스(N2)가 건조조(20)내에 공급된다. 이것은 건조조(20)내에 세정물인 웨이퍼(W)가 존재하지 않는 경우에는 건조조(20)내에 상온의 청정한 질소가스(N2)를 공급하여 기상부(25)내를 충만시켜 두는 것이다. 밸브(43), 밸브(46), 히터(44)의 제어는 도시하지 않는 제어수단에 의해서 제어 가능하게 되어 있고, 밸브(43), 밸브(46)의 개폐 및 히터(44)의 온도 제어가 이루어진다.
(2) 유체스프레이노즐(27)에 유기용제인 IPA(Iso-propyl alcohol)와 질소가스(N2)의 2유체를 공급하는 경로는 IPA(Iso-propyl alcohol)를 저류하는 IPA탱크 (49)와, IPA탱크(49)로부터 IPA(Iso-propyl alcohol)을 공급하기 위한 펌프(50)와, 공급된 IPA를 청정하기 위한 필터(51)와, 밸브(52), 밸브(53), IPA를 가열하기 위한 IPA가열히터(57) 및 질소가스(N2)를 공급하기 위한 밸브(47) 및 필터(48)로 이루어진다. 또한 유체스프레이노즐(24)에 유기용제인 IPA(Iso-propyl alcohol)과 질소가스(N2)의 2유체는 동시에 공급된다. 질소가스(N2)는 안전성을 담보하기 위한 것이다. 이들의 제어는 상기한 바와 같이 도시하지 않는 제어수단에 의해서 이루어진다.
(3) 다음으로 건조조(20)로부터 배기하는 경로는 배기구(26)로부터 밸브(54)를 열림상태(ON)로 하여 흡인 배기하는 것이다.
(4) 또 린스조(30)내에 순수(DIW)를 공급하는 경로는 밸브(41)를 열림상태 (ON)로 하여 순수공급용노즐(31)로부터 순수(DIW)를 공급하는 것이다.
(5) 또 오버플로조(32)로부터 배수하는 경로는 린스조(30)내의 순수(DIW)의 오버플로분량이나 용해된 유기용제인 IPA(Iso-propyl alcohol)을 배수밸브(42)를 통하여 배수하는 것이다.
(6) 또 린스조(30)내의 순수(DIW)를 배수하는 경로는 배수밸브(33)를 통하여 배수하는 것이다.
다음으로 본 발명에 의한 건조장치를 이용한 건조방법은 도 5에 나타내는 바와 같은 마란고니효과(MARANGONI EFFECT)를 이용한 건조방법이 아닌 점에 특징을 갖는다. 도 5는 DHF(HF/H2O)(희석불산)에 의한 에칭처리 후의 마란고니효과를 이용한 건조, 즉 마란고니건조에 의한 파티클전사의 상태를 나타내는 도면, 도 6은 마란고니건조에 의한 건조에 있어서 순수린스→건조공정과, DHF(HF/H2O)(희석불산)(도 6은 희불산으로 표시)→순수린스→건조공정에 의한 파티클의 증가량을 나타내는 그래프이다. 도 5에 있어서의 IPA농도는 CⅠ＞CⅡ이고, 표면장력이 rⅠ＜rⅡ로 되며, CⅡ＝CⅢ일 때 rⅡ＝rⅢ로 된다. C는 IPA농도, r은 표면장력을 나타내고, 로마숫자 Ⅰ∼Ⅲ는 도 5에 나타내는 위치를 나타내고 있다.
도 5로부터 명백한 바와 같이 베어웨이퍼와 산화막웨이퍼 사이에는 IPA가스 (IPA미스트는 아니다)가 공급되어 있고, 이 상태에서 순수(DIW)가 아래쪽으로 빠지면 마란고니힘에 의해서 산화막웨이퍼에 대향하는 베어웨이퍼에 물이 흡착하기 쉬어지며, 파티클도 함께 베어웨이퍼에 부착하기 쉬어진다. 따라서 도 6으로부터 명백한 바와 같이 DHF(HF/H2O)(희석불산)에 의한 에칭처리 후의 마란고니건조에 의한 건조에서는 파티클이 급격히 증가하는 것을 알 수 있다.
도 7은 본 발명에 의한 건조장치를 이용한 건조방법과 마란고니효과를 이용한 건조방법을 비교한 그래프를 나타내는 도면이고, 본 발명은 도 5 및 도 6에 나타내는 DHF(HF/H2O)(희석불산)에 의한 에칭처리 후의 마란고니건조에 의한 파티클의 증가를 일으키지 않는 건조방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
다음으로 본 발명에 의한 건조방법에 대해서 도 8에서 도 11을 참조하여 설명한다. 도 8은 본 발명에 의한 건조방법의 공정을 나타내는 설명도, 도 9는 본 발명에 의한 건조공정의 타임챠트, 도 10은 도 8의 (e)의 상태를 확대한 설명도, 도 11은 도 10의 웨이퍼 표면의 대전량을 설명하는 설명도이다.
(1) 도 8의 (a)에 나타내는 건조공정
도 8의 (a)는 건조장치(1)내에 웨이퍼(W)가 없는 상태이고, 도 9의 스텝 1에 나타내는 바와 같이 개폐덮개(21)는 닫힘상태에서 순수공급경로(4)로부터 린스조 (30)내에 순수를 공급하여 오버플로린스의 상태에서 질소가스(N2) 공급경로(1)로부터 밸브(46), 필터(45), 질소가스공급구(27)을 통하여 건조조(20)내에 질소가스(N2)를 공급, 동시에 배기경로(3)는 밸브(54)를 열림으로 하여 흡인배기. IPA공급경로 (2)는 밸브(53)가 닫힘, 밸브(52)가 열림상태에서 IPA순환이 이루어지고 있다. 이 때 받침대(23)는 린스조(30)내로 하강하고 있다.
(2) 도 8의 (b)에 나타내는 건조공정
건조조(20)의 개폐덮개(21)를 열어서 세정 또는 헹굼(린스)이 완료한 웨이퍼 (W) 등의 세정물을 도시하지 않는 반송수단에 의해 받침대(23)에 수납하여 재치 지지시킨다. 또한 개폐덮개(21)는 세정물인 웨이퍼(W)가 건조조(20) 및 린스조(30)내에 로드 또는 언로드되는 경우에는 자동 또는 수동에 의해 개폐 가능한 구성이다. 도 9의 스텝 2에 나타내는 바와 같이 개폐덮개(21)는 열림, 받침대(23)가 상승하는 점 이외의 오버플로린스상태, 질소가스(N2)공급, 흡인배기. IPA순환 등은 도 8의 (a)와 마찬가지이다.
다음으로 받침대(23)상에 웨이퍼(W) 등의 세정물이 재치되면 도시하지 않는 반송수단은 건조조(20)내로부터 퇴피하고, 개폐덮개(21)가 닫혀져 받침대(23)는 웨이퍼(W)와 함께 린스조(30)내로 하강한다.
(3) 도 8의 (c)에 나타내는 건조공정
도 8의 (c)는 린스조(30)내에서 실시되는 순수린스공정이다. 도 1에 나타내는(4)의 밸브(41)가 열림, 순수공급용노즐(31)로부터 순수의 공급이 실시되어서 오버플로린스가 실시된다. 개폐덮개(21)는 닫힘, 받침대(23)는 하강상태, 질소가스 (N2)공급, 흡인배기, IPA순환 등은 도 8의 (b)와 마찬가지이다. 또한 오버플로린스는 약 30L/min(1분간에 30리터)의 린스처리를 실시하고, 약 60초간 실시된다.
(4) 도 8의 (d)에 나타내는 건조공정
도 8의 (d)는 도 9의 스텝 3의 오버플로린스 종료 후 스텝 4에서 린스조 (30)내에 있는 웨이퍼(W)가 재치되어 있는 받침대(23)를 상승시킨다. 도 9에서 명백한 바와 같이 스텝 4의 처리는 받침대(23)의 상승 이외는 스텝 3과 똑같다. 받침대(23)의 상승을 위한 처리시간으로서는 도 9의 스텝 4에 나타내는 바와 같이 약 30초이다. 그리하여 받침대(23)의 상승은 도 8의 (e)에서 명백한 바와 같이 웨이퍼(W)의 하면이 약간 린스조(30)의 액면에 침적된 상태에서 정지시킨다. 받침대 (23)의 정지위치제어는 도시하지 않는 제어수단에 의해 제어되는데, 그 정지위치는 미리 설정되어 있다. 세정물이 웨이퍼(W)인 경우에는 웨이퍼(W)의 표면에 패턴이 형성되어 있으므로 이 패턴면이 형성되어 있지 않은 외주측 주변이 액면에 접하도록 정지된다. 이 때 세정물인 웨이퍼(W)는 린스조(30)로부터 승강기구에 의해 들어올려진 후 세정물인 웨이퍼(W)는 젖은 상태로 되어 있다.
또 웨이퍼(W)의 하면이 린스조(30)의 액면에 직접적으로 접촉하여 침적된 상태를 설명했는데, 도 14에 나타내는 바와 같이 웨이퍼(W)와 린스수를 간접적으로 접촉시키는 바와 같은 물빼기막대를 이용함으로써 웨이퍼(W)와 린스조(30)의 액면을 간접적으로 접촉시키고, 이 물빼기막대를 통하여 물방울이 낙하함으로써 대전제거가 가능한 것을 확인했다. 도 14는 대전제거가 이루어지는 모양을 나타내는 모식도이다.
(5) 도 8의 (e)에 나타내는 건조공정
도 8의 (e)는 도 9의 스텝 5에 상당하고, 도 1에 나타내는 밸브(52)를 닫고서 밸브(53)를 열며, 또 밸브(47)을 열어서 유체스프레이노즐(24)로부터 유기용제인 IPA(Iso-propyl alcohol)와 질소가스(N2)의 2유체를 건조조(20)내에 공급한다. 이 IPA미스트의 공급은 도 9에 나타내는 바와 같이 약 120초간 이루어진다. 이 때 IPA피크(57)는 5℃∼80℃의 범위에서 가열하는 것이 가능하고, IPA미스트의 공급 때에 IPA피트(57)가 ON된다.
그리하여 도 10에 나타내는 바와 같이 건조조(20)내의 IPA미스트 분위기하에서는 상기한 바와 같이 ＋측으로 대전하기 쉽게 되어 있고, 웨이퍼(W)도 대전하기 쉬운 상태로 되어 있다. 그래서 본 발명에 의한 건조방법에서는 도 10에 나타내는 바와 같이 웨이퍼(W)의 표면에 잔류한 수분에 IPA미스트가 용해한 것이 웨이퍼(W)의 표면을 전해져서 아래쪽으로 낙하하여 린스조(30)내의 순수에 용해한다. 그리고 도 9의 스텝 5로부터 명백한 바와 같이 오버플로린스가 이루어지고 있으므로 오버플로조(32)로부터 배수경로(도 1(5))를 경유하여 접지되어서 ＋측의 대전이 제거된다.
도 11의 (a)는 본 발명에 따르지 않고 웨이퍼(W)의 하면을 린스조(30)의 액면에 침적시키지 않고서 건조를 실시한 경우의 웨이퍼 표면의 대전량을 측정한 그래프이다. 이 측정은 도 8의 (e), 도 9의 스텝 5의 건조공정에서 측정한 것이다. 도 11의 (a)에 나타내는 대전량의 변화는 웨이퍼(W)의 표면에 잔류한 수분과 IPA가 린스조(30)내의 린스수에 낙하할 때 일시적으로 웨이퍼(W)가 제전(除電)되는 현상에 의하기 때문이다.
또 11의 (b)는 본 발명에 의한 것이고, 웨이퍼(W)의 하면을 린스조(30)의 액면에 직접 침지시킨 상태에서 건조를 실시한 경우의 웨이퍼표면의 대전량을 측정한 그래프이다. 이 측정은 도 8의 (e), 도 9의 스텝 5의 건조공정에서 측정한 것이고, 본 발명에 의한 경우에는 웨이퍼 표면의 대전량이 제거되어 있는 것을 알 수 있다. 또한 웨이퍼(W)의 하면을 린스조(30)의 액면에 직접 침적시키지 않고 간접적으로 물빼기막대 등을 이용하여 실시하는 경우에도 똑같은 효과가 얻어지는 것은 도 14에 대해서 설명한 대로 이다.
(6) 도 8의 (f)에 나타내는 건조공정
도 8의 (f)는 도 1에 나타내는 밸브(53)를 닫고, 밸브(52)를 열어서 IPA미스트의 공급을 정지하여 IPA순환이 이루어진다. 그리고 배수밸브(33)를 열어서 린스조(30)내의 순수배수를 실시한다. 처리시간은 약 10초이다. 도 9의 스텝 6에 나타내는 바와 같이 질소가스(N2) 공급경로(1)로부터 밸브(46), 필터(45), 질소가스공급구(27)를 통하여 건조조(20)내에 질소가스(N2)를 공급, 배기경로(3)는 밸브(54)를 열림으로 하여 흡인배기가 이루어지고 있다.
(7) 도 8의 (g)에 나타내는 건조공정
도 8의 (g)는 도 9의 스텝 7에 상당하는 것이고, 밸브(46)을 닫고서 상온의 질소가스(N2)의 공급을 정지하며, 밸브(43)를 열고 히터(44)에 의해 질소가스(N2)를 가온하여 고온의 질소가스(N2)를 건조조(20)내에 공급한다. 고온의 질소가스(N2)를 공급하는 처리시간은 약 150초이고, 이 사이에 건조조(20)내의 웨이퍼(W)의 표면을 급속히 건조한다.
(8) 도 8의 (h)에 나타내는 건조공정
도 8의 (h)는 앞공정에서 고온의 질소가스(N2) 분위기하의 상태로부터 밸브 (43)를 닫고, 히터(44)를 오프(OFF)하며, 밸브(46)를 열림으로 하여 건조조(20)내에 상온의 불활성가스인 질소가스(N2)를 공급하여 건조조(20)내를 상온으로 되돌린다. 소위 쿨링다운이다. 이 처리시간으로서는 약 30초이다. 질소가스공급구(27)로부터 상온의 불활성가스인 질소가스(N2)가 공급됨으로써 건조조(20)내를 불활성가스 분위기로 유지하고, 웨이퍼, 예를 들면 실리콘(Si) 표면의 재산화의 방지를 꾀하는 것이 가능하다.
(9) 도 8의 (i)에 나타내는 건조공정
도 8의 (i)는 도 9의 스텝 9에 나타내는 바와 같이 개폐덮개(21)를 열림으로 하여 받침대(23)상에 재치되어 있는 건조처리 후의 웨이퍼(W)를 도시하지 않는 반송수단에 의해서 건조조(20) 바깥으로 반출한다.
이상과 같이 본 발명에 의한 건조장치에 따르면, 건조조(20), 린스조(30)로 구성되어 공간절약화를 꾀할 수 있다. 또 본 발명에 따르면, 린스조(30)로부터 웨이퍼(W)를 끌어올리는 공정에 있어서 유기용제미스트의 공급을 실시하고 있지 않으므로 웨이퍼(W)와 린스조(30)내의 린스수의 계면에 마란고니효과는 발생하지 않는다. 따라서 파티클의 전사도 발생하지 않는다. 본 발명에 의한 건조방법은 불활성가스인 질소가스(N2)로 하여 상온의 가스를 사용한다. 상온의 분위기를 유지하기 위함이다. 그리하여 유기용제(IPA)를 기화시켜서 건조하는 공정(도 9의 스텝 7)에서는 불활성가스인 질소가스(N2)는 가온한 것을 사용한다. 급속한 건조를 실시할 수 있기 때문이다. 이 가온하는 온도는 실험예에 따르면 20℃∼100℃의 범위가 좋다. 그러나 가온하지 않고 상온의 것도 세정물에 따라서 사용해도 좋다. 또 불활성가스로서 질소가스(N2)를 이용하고 있는데, 그 외의 가스로서는 알곤가스를 이용해도 좋다. 또 본 발명에 따르면, 산화막 및 패턴부착웨이퍼로부터의 파티클의 부착을 억제하고, 또한 실리콘(Si) 표면의 재산화를 방지하는 것이 가능하다.
다음으로 도 15는 DHF(HF/H2O)(희석불산)에 의한 에칭처리 후의 본 발명에 의한 건조장치를 이용하여 린스조내의 린스수에 수소수를 첨가한 수소첨가수를 이용해서 린스처리를 실시하고, 건조공정 후의 실리콘 표면의 산화막 두께를 측정한 도면이다. 가로축에 린스시간(min), 세로축에 자연산화막두께(Å)를 나타내고 있다.
도 15에 나타내는 바와 같이 린스시간에 따라서 실리콘 표면에 형성되는 산화막 두께가 늘어나는데, 수소첨가수로 린스처리한 경우, O2 농도 15ppb의 초순수의 경우에 비해서 자연산화막의 성장이 억제되고 있는 것을 확인했다. 이것은 린스수에 수소가 존재함으로써 실리콘(Si)과 수소의 결합이 촉진되고, 실리콘(Si)과 산소의 결합을 방해한 것이라고 생각되기 때문이다. 이상으로부터 린스수에 수소수를 첨가한 수소첨가수를 이용하면 실리콘 표면의 자연산화막의 성장을 억제할 수 있고, 또 워터마크의 형성도 방지할 수 있다. 따라서 본 발명에 의한 건조장치 및 건조방법에 따르면 린스수로서 수소첨가수의 선택도 가능하다.
다음으로 본 발명에 의한 건조장치의 다른 실시예에 대해서 도 16을 이용하여 설명한다. 또한 도 1에 나타내는 장치와 기본적인 구성 및 기능은 실질적으로 동일하므로 상위하는 점에 대해서 설명하는 것으로 한다.
도 16에 나타내는 바와 같이 건조장치(20)는 린스조(30)를 갖지 않는 구성의 것이고, 그 결과 오버플로조(32)도 갖지 않는다. 따라서 도 16에 나타내는 건조장치는 다른 공정에서 린스처리가 실시되어 온 세정물인 웨이퍼(W)에 대해서 순수(純粹)히 건조처리만을 실시하는 것이다.
본 발명에 따르면, 마란고니힘에 의한 파티클의 전사가 없고, 또 질소에 의한 불활성가스 분위기로 하므로 산소가 배제되어 워터마크의 방지가 실시되는 동시에 생산성의 향상이 도모된다. 또 밀폐구조로 처리하므로 세정물로의 오염이 없다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 유기용제미스트를 간접적으로 방사하도록 했으므로 유기용제미스트의 입자직경을 작게할 수 있다. 또 본 발명에 따르면, 마란고니힘에 의한 파티클의 전사가 없고, 또 질소에 의한 불활성가스 분위기로 하므로 산소가 배제되어 워터마크의 방지가 실시되는 동시에 생산성의 향상이 도모된다. 또 밀폐구조로 처리하므로 세정물로의 오염이 없다.
도 1은 본 발명에 의한 실시형태인 건조장치의 일부 단면을 포함하는 도면.
도 2는 미스트정류판을 이용하여 유기용제미스트를 간접적으로 방사하는 상태를 나타내는 설명도.
도 3은 미스트정류판으로부터 방사된 유기용제미스트의 입자직경 및 방사상태를 나타내는 설명도.
도 4는 미스트정류판 개구의 개구형상을 나타낸 확대단면도.
도 5는 DHF(HF/H2O)(희석불산)에 의한 에칭처리 후의 마란고니효과를 이용한 건조, 즉 마란고니건조에 위한 파티클전사의 상태를 나타내는 도면.
도 6은 마란고니건조에 의한 건조에 있어서, 순수린스→건조공정과, DHF (HF/H2O)(희석불산)(도 6은 희불산으로 표시)→순수린스→건조공정에 의한 파티클의 증가량을 나타내는 그래프.
도 7은 마란고니건조와 본 발명에 의한 건조에 있어서의 파티클의 증가량을 비교하는 도면.
도 8은 본 발명에 의한 건조방법의 공정을 나타내는 설명도.
도 9는 본 발명에 의한 건조공정의 타임챠트.
도 10은 도 8의 (e)의 상태를 확대한 설명도.
도 11은 도 10의 웨이퍼 표면의 대전량을 설명하는 설명도.
도 12는 미스트정류판을 이용하여 유기용제미스트 M의 입자직경과 입자수를 위상도플러입자분석계를 이용하여 5분간 측정하는 상태를 나타내는 도면.
도 13은 (a)는 도 12에서 측정한 실험결과, (b)는 도 12에 나타내는 미스트정류판을 이용하지 않고 유기용제미스트 M의 입자직경과 입자수를 측정한 실험결과를 나타내는 도면.
도 14는 대전제거가 이루어지는 모양을 나타내는 모식도.
도 15는 DHF(HF/H2O)(희석불산)에 의한 에칭처리 후의 본 발명에 의한 건조장치를 이용하여 린스조내의 린스수에 수소수를 첨가한 수소첨가수를 이용해서 린스처리를 실시하고, 건조공정 후의 실리콘 표면의 산화막 두께를 측정한 도면.
도 16은 건조장치의 다른 실시예를 나타내는 도면.
도 17은 종래의 건조장치를 나타내는 도면이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1: 건조장치 20: 건조조
21: 개폐덮개 22: 미스트정류판
23: 받침대 24: 유체스프레이노즐
25: 기상부 26: 배기구
27: 질소가스공급구 30:린스조
31: 순수공급용노즐 32: 오버플로조
33: 배수밸브 40: 급배시스템
41: 밸브 42: 배수밸브
43: 밸브 44: 히터
45: 필터 46, 47: 밸브
48: 필터 49: IPA탱크
50: 펌프 51: 필터
52, 53, 54: 밸브
Claims (18)
- 세정물의 건조장치에 있어서,건조조;상기 건조조 내에 설치되며, 세정물을 향하는 일측 면을 포함하여 구성되고, 상기 일측 면은 개구없는 하부와 복수의 미세개구를 가지는 상부를 포함하는 미스트정류판; 그리고유기용제미스트를 방사하기 위해서 미스트정류판의 하부에 설치되는 유체스프레이노즐;을 포함하여 구성되어,상기 유체스프레이노즐에 의해 방사되는 유기용제미스트의 일부는 상기 미스트정류판의 일측표면의 상부에 있는 복수의 미세개구를 통해 상기 세정물을 향해 방출되는 것을 특징으로 하는 세정물 건조장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 미스트정류판은 상기 건조조의 측벽에 설치되는 것을 특징으로 하는 세정물 건조장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 유체스프레이노즐은 2 이상의 다른 유체를 동시에 방사 가능한 것은 특징으로 하는 세정물 건조장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 유체스프레이노즐은 유기용제미스트와 불활성 가스를 방사하도록 구비된 것을 특징으로 하는 세정물의 건조장치.
- 제 3 항에 있어서,2 이상의 다른 유체는 유기용제미스트와 불활성 가스인 것을 특징으로 하는 세정물의 건조장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 복수의 미세개구는 내측 면이 모서리를 깍은 형상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 세정물의 건조장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 미스트정류판의 측면의 개구없는 하부의 높이는 100mm인 것을 특징으로 하는 세정물의 건조장치.
- 세정물의 건조장치에 있어서,세정물을 삽입하거나 제거하기 위해 그 상부에 개구를 가지는 건조조;상기 건조조와 일체로 형성되는 린스조;폐쇄시 밀폐되기 위해 구비되는 개폐덮개;상기 건조조와 상기 린스조와 일체로 형성되며, 상기 린스조의 외측에 설치되는 오버플로조; 그리고상기 건조조 내에 설치되며, 상기 세정물을 향하는 일측 면을 포함하여 구성되고, 상기 일측 면은 개구없는 하부와 복수의 미세개구를 가지는 상부를 포함하는 미스트정류판;를 포함하여 구성되어,상기 오버플로조는 상기 린스조로부터 오버플로하는 순수를 수용하기 위해 구비된 것을 특징으로 하는 세정물의 건조장치.
- 제 8 항에 있어서,상기 오버플로조에는 배수하기 위한 관을 더 구비하고, 상기 관은 접지되는 것을 특징으로 하는 세정물의 건조장치.
- 건조조, 린스조가 일체로 형성되어서 상기 건조조의 상부가 해방되어 위쪽으로부터 세정물의 수납, 꺼냄이 가능하고, 개폐덮개의 폐쇄에 의해 밀폐 가능한 건조장치에 의해 건조를 실시하는 세정물의 건조방법에 있어서,상기 세정물을 상기 린스조 내에서 린스처리 후 해당 세정물을 재치 홀딩하는 받침대를 승강기구에 의해 승강시켜서 상기 세정물의 일부가 액면에 접촉한 상태에서 일시적으로 정지시키는 공정과,상기 세정물에 대해서 상기 건조조 내에 설치되는 미스트정류판의 하부에 설치된 유체스프레이노즐로부터 유기용제미스트를 방사하여 상기 미스트정류판으로부터 간접적으로 방사하여 건조처리를 실시하는 공정과,상기 건조처리공정 후에 순수를 배수하는 공정과,상기 배수공정 후에 고온의 불활성가스를 상기 건조조 내에 공급하여 급속히 건조처리를 실시하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 세정물의 건조방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 세정물이 상기 린스조로부터 승강기구에 의해 끌어올려진 후 상기 세정물은 젖어 있는 것을 특징으로 하는 세정물의 건조방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 불활성가스는 상온의 질소가스(N2) 또는 가온된 질소가스(N2)인 것을 특징으로 하는 세정물의 건조방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 유기용제미스트를 생성하는 유기용제는 수용성이고 또한 기판에 대한 순수의 표면장력을 저하시키는 작용을 갖는 알코올류, 케톤류 또는 에테르류로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 세정물의 건조방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 미스트정류판으로부터 간접적으로 방사되는 유기용제미스트의 입자직경은 20㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 세정물의 건조방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 유기용제가 IPA(Iso-propyl alcohol)인 경우에는 5℃∼80℃의 범위에서 가열할 수 있는 것을 특징으로 하는 세정물의 건조방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 린스조내에서 린스처리를 실시하는 린스수는 수소첨가수인 것을 특징으로 하는 세정물의 건조방법.
- 제 8 항에 있어서, 상기 세정물을 재치 홀딩하는 받침대를 더 구비하고, 상기 받침대는 승강기구에 의해 상기 건조조와 상기 린스조 사이를 이동가능하며, 세정물의 일부가 유체 액면에 접촉할 때 정지되기 위해서 구비된 것을 특징으로 하는 세정물의 건조장치.
- 제 17 항에 있어서,상기 받침대는 세정물의 패턴면이 유체 액면과 접촉 방지되도록 구비된 것을 특징으로 하는 세정물의 건조장치.
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