KR100497999B1 - 웨이퍼 건조 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

웨이퍼의 건조 공정에서 물반점 및 파티클의 발생을 억제하기 위한 방법 및 장치가 개시되어 있다. 제1지지부에 의해 용기 내부로 로딩된 웨이퍼는 제2지지부에 의해 지지된다. 제2지지부에 의해 웨이퍼의 양측 부위가 지지된 상태에서 웨이퍼의 제1건조 공정이 수행된다. 이때, 제1지지부도 웨이퍼와 함께 건조된다. 이어서, 제1지지부는 웨이퍼의 하단 부위를 지지한다. 제1지지부에 의해 웨이퍼의 하단 부위가 지지된 상태에서 웨이퍼의 제2건조 공정이 수행된다. 이때, 제1건조 공정에서 완전히 건조되지 않은 웨이퍼의 양측 부위가 완전히 건조된다. 따라서, 웨이퍼의 건조 효율이 향상되며, 물반점 및 파티클의 발생이 억제된다.

Description

웨이퍼 건조 방법 및 장치{Method and apparatus for drying a wafer}
본 발명은 웨이퍼를 건조시키기 위한 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 반도체 기판으로 사용되는 실리콘웨이퍼를 이소프로필 알콜(Isopropyl alcohol ; IPA)을 사용하여 건조시키는 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 장치는 증착, 포토리소그래피, 식각, 연마, 세정 및 건조 등과 같은 단위 공정들의 반복적인 수행에 의해 제조된다. 상기 단위 공정들 중에서 세정 공정은 각각의 단위 공정들을 수행하는 동안 웨이퍼의 표면에 부착되는 이물질 또는 불필요한 막을 제거하는 공정으로, 최근 웨이퍼 상에 형성되는 패턴이 미세화되고, 패턴의 종횡비(aspect ratio)가 커짐에 따라 점차 중요도가 높아지고 있다. 상기 건조 공정은 세정된 웨이퍼의 표면에 잔존하는 수분을 건조하는 공정으로, 건조 공정 후 웨이퍼의 표면에 잔존하는 파티클 또는 웨이퍼의 표면에 형성되는 물반점(water mark)은 후속 공정의 중요한 변수로 작용한다. 따라서, 상기 파티클 또는 물반점을 감소시키기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
상기 건조 장치는 크게 매엽식 건조 장치와 배치식 건조 장치로 구분된다. 매엽식 건조 장치는 웨이퍼를 고속으로 회전시켜 원심력에 의해 웨이퍼의 표면에 잔존하는 수분을 제거한다. 이때, 건조 효율을 향상시키기 위해 웨이퍼의 표면에 이소프로필 알콜을 공급할 수 있다. 상기 매엽식 건조 장치의 경우 웨이퍼를 고속으로 회전시키기 때문에 웨이퍼 표면에 형성되어 있는 미세한 패턴들이 원심력에 의해 손상되는 문제점을 갖고 있다.
상기와 같은 매엽식 건조 장치에 대한 일 예로서, 미합중국 등록특허 제5,829,156호(issued to Shibasaki, et al.)에는 웨이퍼의 후면 아래에 백 스페이스(back space)를 한정하며 웨이퍼를 수평으로 파지하는 홀더와, 웨이퍼를 회전시키기 위한 구동부와, 상기 백 스페이스로 클린 가스(clean gas)를 공급하기 위한 가스 공급부를 포함하는 회전 건조 장치가 개시되어 있다.
배치식 건조 장치는 싱글 용기 방식과 듀얼 용기 방식으로 구분될 수 있다. 싱글 용기 방식은 웨이퍼의 최종적인 린스와 건조가 단일 용기 내에서 이루어지는 방식으로, 마란고니 효과(Marangoni effect)를 이용하는 방식과 이소프로필 알콜 분사 방식이 있다. 상기 듀얼 용기 방식은 웨이퍼의 최종적인 린스와 건조가 각각의 용기를 사용하여 진행한다. 웨이퍼의 최종적인 린스 공정은 하부 세정 용기에서 수행되며, 웨이퍼의 건조 공정은 웨이퍼를 상부 건조 용기로 상승시킨 상태에서 수행된다. 이때, 듀얼 용기 방식의 건조 방법은 싱글 용기 방식과 마찬가지로, 마란고니 효과를 이용하는 방법과 이소프로필 알콜 분사 방식 및 이소프로필 알콜 증기를 이용하는 방식 등으로 나누어진다.
상기와 같은 배치식 건조 장치에 대한 일 예로서, 미합중국 등록특허 제6,027,574호(issued to Fishkin et al.)에는 마란고니 효과를 이용한 싱글 용기 방식의 배치식 건조 장치가 개시되어 있고, 미합중국 등록특허 제6,029,371호(issued to Kamikawa et al.)에는 이소프로필 알콜 증기 분사를 이용하는 싱글 용기 방식의 배치식 건조 장치가 개시되어 있다.
상기 마란고니 효과를 이용한 건조 장치는 이소프로필 알콜 증기를 용기 내부에 공급하여 다수의 웨이퍼들이 잠겨있는 탈이온수(deionized water)의 표면에 이소프로필 알콜층을 형성한다. 이어서, 상기 마란고니 효과를 이용한 건조 장치는 상기 이소프로필 알콜층이 형성된 탈이온수의 수위를 낮추거나, 반대로 웨이퍼들을 상승시키면서, 마란고니 효과를 이용하여 웨이퍼의 표면으로부터 수분을 제거한다.
이소프로필 알콜 분사 방식의 건조 장치는 최종적인 린스 공정이 종료된 웨이퍼의 표면에 이소프로필 알콜 증기 또는 미스트를 분사한다. 상기 이소프로필 알콜은 웨이퍼의 표면에 잔존하는 수분에 용해되며, 이에 따라 웨이퍼의 표면에 잔존하는 수분의 표면 장력이 약화된다. 이때, 웨이퍼는 수직 방향으로 지지되어 있으므로 표면 장력이 약화된 수분은 중력에 의해 웨이퍼의 하방으로 흘러서 웨이퍼로부터 제거되며, 웨이퍼의 표면에 잔존하는 이소프로필 알콜과 수분의 혼합 용액은 이후에 공급되는 가열된 질소 가스에 의해 제거된다.
상기와 같은 배치식 건조 장치는 웨이퍼의 린스 및 건조 공정을 수행하는 동안 용기 내부에서 웨이퍼를 지지한다. 웨이퍼를 지지하는 지지부는 구동부와 연결되어 웨이퍼를 용기 내부로 로딩하고, 린스 및 건조 공정을 수행하는 동안 웨이퍼를 용기 내부에서 안정적으로 지지하며, 건조 공정이 종료되면, 웨이퍼를 용기 내부로부터 언로딩시킨다.
상기와 같이 지지부는 린스 및 건조 공정의 시작부터 종료까지 웨이퍼를 지지하는데, 건조 공정의 수행 동안, 웨이퍼와 지지부가 서로 접촉하고 있는 부위에 대한 건조가 원활하게 수행되지 않는 문제점이 있다. 상기와 같은 문제점은 지지부위뿐만 아니라 지지부위의 주변 영역에까지 영향을 주며, 건조 공정 후 다량의 물반점 및 파티클을 발생시키는 원인이 된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 웨이퍼를 건조하는 동안 웨이퍼와 지지부 사이의 접촉에 의해 발생되는 물반점 및 파티클을 억제하기 위한 웨이퍼 건조 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 웨이퍼 건조 방법은, 웨이퍼의 하단 부위를 지지하여 상기 웨이퍼를 용기에 수직 방향으로 로딩하는 단계와, 상기 웨이퍼의 양측 부위를 지지하여 상기 하단 부위의 지지를 해제하는 단계와, 상기 양측 부위가 지지된 웨이퍼를 제1건조하는 단계와, 제1건조된 웨이퍼의 하단 부위를 지지하여 상기 양측 부위의 지지를 해제하는 단계와, 상기 하단 부위가 지지된 웨이퍼의 양측 부위를 건조시키기 위하여 상기 웨이퍼를 제2건조하는 단계와, 제2건조된 웨이퍼를 상기 용기로부터 언로딩하는 단계를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 웨이퍼 건조 장치는, 웨이퍼를 수납하기 위한 용기와, 상기 웨이퍼가 수직 방향으로 배치되도록 상기 웨이퍼의 하측 부위를 지지하고, 상기 용기로/로부터 상기 웨이퍼를 로딩/언로딩하기 위한 제1지지부와, 상기 용기의 양측 벽에 설치되고, 상기 용기로 로딩된 웨이퍼의 양측 부위를 지지하기 위한 제2지지부와, 상기 용기와 연결되며, 상기 웨이퍼를 건조시키기 위해 이소프로필 알콜을 공급하기 위한 이소프로필 알콜 공급부를 포함한다.
용기에 로딩된 웨이퍼는 제2지지부에 의해 지지되며, 이소프로필 알콜에 의해 제1건조된다. 제1건조된 웨이퍼는 제1지지부에 의해 제2지지부로부터 소정 높이로 부양되고, 제1지지부에 지지된 웨이퍼는 이소프로필 알콜에 의해 제2건조된다. 제1건조 공정의 수행 도중에 제1지지부도 함께 건조되며, 제1건조 공정의 수행 도중에 제2지지부와 접촉되었던 웨이퍼의 양측 부위는 제2건조 공정의 수행 도중에 완전히 건조된다. 따라서, 건조 공정의 수행 도중에 웨이퍼와 지지부의 상호 접촉에 의한 물반점 및 파티클 형성을 억제할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 건조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 먼저 다수의 웨이퍼를 용기에 로딩한다.(S100) 이때, 웨이퍼들은 각각 수직 방향으로 로딩되며, 용기의 상부를 통해 용기의 내부로 로딩된다.
이어서, 용기 내부로 로딩된 웨이퍼들의 양측 부위를 지지하여 용기 내부에서 상기 웨이퍼들을 고정시킨다.(S200)
양측 부위가 지지된 웨이퍼들에 대한 린스 공정을 수행한다.(S210) 이때, 용기의 내부에는 린스 공정의 수행을 위한 탈이온수가 수용되어 있으며, 웨이퍼가 탈이온수에 침지된 상태에서 상기 린스 공정이 수행된다.
계속해서, 양측 부위가 지지된 웨이퍼들에 대한 제1건조 공정을 수행한다.(S300) 제1건조 공정은 마란고니 효과를 이용하여 수행된다. 먼저, 린스 공정에 사용된 탈이온수의 표면에 이소프로필 알콜 증기를 공급하여 상기 탈이온수의 표면에 이소프로필 알콜층을 형성한다. 그리고, 이소프로필 알콜층이 형성된 탈이온수를 배출시키면서, 탈이온수의 수위를 낮춘다. 탈이온수의 수위가 낮아짐에 따라 웨이퍼는 탈이온수의 표면에 형성된 이소프로필 알콜층을 통과하게 되며, 웨이퍼들의 표면으로부터 수분이 제거된다. 이때, 이소프로필 알콜 증기는 이소프로필 알콜층을 적절하게 유지하기 위해 지속적으로 공급된다. 웨이퍼들이 탈이온수를 완전히 벗어나면, 이소프로필 알콜 증기의 공급이 중단되고, 웨이퍼들의 표면으로 가열된 질소 가스를 공급하여 웨이퍼들을 완전히 건조시킨다. 여기서, 이소프로필 알콜 증기는 질소 가스를 캐리어 가스로 하여 용기 내부로 공급될 수 있다.
한편, 제1건조 공정은 이소프로필 알콜 증기 분사 방식에 의해 수행될 수도 있다. 먼저, 린스 공정에 사용된 탈이온수를 용기로부터 완전히 배출시킨다. 이어서, 용기 내부로 이소프로필 알콜 증기를 공급하여 웨이퍼들의 표면에 잔존하는 탈이온수의 표면 장력을 약화시킨다. 표면 장력이 약화된 탈이온수는 웨이퍼들의 표면으로부터 중력에 의해 제거된다. 계속해서, 웨이퍼들의 표면에 가열된 질소 가스를 공급하여 웨이퍼들을 완전히 건조시킨다. 이때, 용기 내부로 공급되는 이소프로필 알콜은 질소 가스에 의해 미스트(mist) 형태로 공급될 수도 있다.
그러나, 제1건조된 웨이퍼들의 양측 부위는 완전히 건조되지 않는다. 이는 웨이퍼들의 양측 부위가 용기 내부에서 지지되어 있기 때문이다. 따라서, 상기 웨이퍼들의 양측 부위를 건조시키기 위해 웨이퍼들의 하단 부위를 지지하고, 상기 양측 부위의 지지를 해제시킨다.(S400)
이어서, 이소프로필 알콜 증기를 용기 내부로 공급하여 제2건조 공정을 수행한다.(S500) 이때, 이소프로필 알콜은 미스트 형태로 공급될 수도 있다. 이소프로필 알콜 증기에 의해 양측 부위의 수분이 제거된 웨이퍼들의 표면에 가열된 질소 가스를 공급하여 웨이퍼들을 완전히 건조시킨다.
계속해서, 완전히 건조된 웨이퍼들을 용기로부터 언로딩시킨다.(S600)
상기와 같이 제1건조 및 제2건조 공정에 의해 웨이퍼들은 완전히 건조된다. 즉, 건조 공정의 수행 도중에 지지부와의 접촉에 의해 미건조되는 현상이 방지되고, 이에 따라 물반점 및 파티클의 형성이 억제된다.
도 2는 도 1에 도시된 웨이퍼 건조 방법을 수행하기 위한 웨이퍼 건조 장치를 나타내는 개략적인 구성도이고, 도 3은 도 2에 도시된 웨이퍼 건조 장치를 나타내는 측면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 도시된 웨이퍼 건조 장치(100)는 싱글 용기 방식을 채택하고 있다. 상부가 개방된 용기(102)의 내부에는 웨이퍼들(W)이 수납된다. 용기(102)의 상부는 전체적으로 개방되어 있으며, 용기(102)의 상부 가장자리 일측 부위는 용기(102)와 일체로 형성되어 있다. 용기(102)의 상부 개방된 부위는 커버(104)에 의해 개폐된다.
도시된 바에 의하면, 제1지지부(110)는 다수의 지지부재(112)와 연결부재(114)를 포함한다. 다수의 지지부재(112)에는 웨이퍼들(W)을 각각 수직 방향으로 지지하기 위한 다수개의 슬롯들(미도시)이 형성되어 있다. 다수의 지지부재(112)는 웨이퍼들(W)의 하단 부위를 지지하며, 연결부재(114)는 다수의 지지부재(112)를 제1구동부(120)와 연결한다. 제1구동부(120)는 웨이퍼들(W)을 로딩 및 언로딩 하기 위한 구동력을 제공하며, 용기(102)의 외부에 구비된다. 제1구동부(120)와 다수의 지지부재(112)는 연결부재(114)와 수평 암(122) 및 수직 암(124)에 의해 연결된다. 수직 암(124)은 용기(102)의 상부를 통해 용기(102) 내부로 연장되어 있으며, 용기(102)의 상부에서 수평 암(122)과 연결된다. 수평 암(122)은 용기(102)의 상부에서 제1구동부(120)와 수직 암(124)을 연결한다. 연결 부재(114)는 수직 암(124)의 하단 부위와 다수의 지지부재(112)를 연결한다. 도시된 바에 의하면, 제1구동부(120)로는 유압 또는 공압 실린더가 사용되지만, 리니어 모터와 볼 스크루 방식의 동력 전달 장치를 사용하여 구성할 수도 있다.
커버(104)는 웨이퍼들(W)의 로딩 및 언로딩 동안에 제2구동부(130)의 동작에 의해 개방된다. 제2구동부(130)는 제1구동부(120)와 유사한 구성을 가질 수도 있고, 커버(104)가 용기(102)에 힌지 결합되어 있는 경우, 다소 다른 구성을 가질 수도 있다. 한편, 용기(102)와 커버(104) 사이에는 밀봉 부재(106)가 개재되어 있다. 밀봉 부재(106)로는 오-링, 다양한 단면 형상을 갖는 패킹 또는 개스킷이 사용될 수 있다.
용기(102)의 양측 내벽에는 용기(102) 내부로 로딩된 웨이퍼들(W)을 지지하기 위한 제2지지부(140)가 설치되어 있다. 제2지지부(140)는 용기(102)의 양측 내벽에 고정되어 있으며, 웨이퍼들(W)의 양측 부위를 지지하기 위한 다수의 슬롯들(미도시)을 갖는다. 웨이퍼들(W)이 제1지지부(110)에 의해 용기(102) 내부로 로딩될 때 용기(102) 내부에는 웨이퍼들(W)을 린스하기 위한 탈이온수가 수용되어 있고, 용기(102) 내부로 로딩된 웨이퍼들(W)은 제2지지부(140)에 의해 용기(102) 내부에서 지지된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 웨이퍼들(W)이 제2지지부(140)에 지지되어 있는 동안 제1지지부(110)는 웨이퍼들(W)의 하부로 이동되어 웨이퍼들(W)과 접촉되지 않는다. 상기와 같이 제2지지부(140)에 의해 지지되어 있는 웨이퍼들(W)은 용기(102) 내부에 수용되어 있는 탈이온수에 의해 린싱된다.
용기(102) 내부에는 웨이퍼들(W)의 린스를 위한 탈이온수를 공급하기 위한 탈이온수 공급부(150)가 설치되어 있고, 용기(102)의 바닥에는 상기 탈이온수를 배출하기 위한 저속 배출 배관(160)과 고속 배출 배관(162)이 연결되어 있다. 저속 배출 배관(160)에는 저속 배출 밸브(170)가 설치되어 있으며, 고속 배출 배관(162)에는 고속 배출 밸브(172)가 설치되어 있다. 용기(102)의 상부 측벽에는 용기(102)의 둘레를 따라 보조 용기(108)가 설치되어 있다. 용기(102)와 보조 용기(108)는 서로 연통되어 있으며, 탈이온수 공급부(150)를 통해 용기(102)로 공급된 탈이온수는 용기(102)와 보조 용기(108)를 연통하는 관통공(102a)을 통해 용기(102)로부터 보조 용기(108)로 배출된다.
린스 공정이 수행되는 동안 탈이온수는 지속적으로 공급되어 용기(102)의 상측에 연결된 보조 용기(108)를 통해 배출된다. 이때, 웨이퍼들(W)의 표면에 잔존하는 이물질들은 탈이온수에 의해 웨이퍼들(W)의 상측으로 이동되어 보조 용기(108)를 통해 배출된다. 보조 용기(108)에는 용기(102)로부터 오버 플로우된 탈이온수를 배출하기 위한 제3배출 배관(164)과 제3배출 밸브(174)가 연결되어 있다. 용기(102)의 하부에는 배출 용기(180)가 배치되며, 저속 배출 배관(162), 고속 배출 배관(162) 및 제3배출 배관(164)을 통해 배출된 탈이온수가 임시 저장된다.
웨이퍼(W)의 제1건조 공정은 저속 배출 배관(160) 및 저속 배출 밸브(170)를 사용하는 경우와 고속 배출 배관(162) 및 고속 배출 밸브(172)를 사용하는 경우로 구분될 수 있다.
먼저, 저속 배출 배관(160)과 저속 배출 밸브(170)를 사용하여 웨이퍼(W)의 제1건조 공정을 수행하는 경우를 살펴보면 다음과 같다.
탈이온수의 공급이 종료되어 웨이퍼(W)의 린스 공정이 종료되면, 제3배출 배관(164)의 제3배출 밸브(174)가 폐쇄된다. 이어서, 용기(W)의 내부 상측 부위에 배치된 노즐 파이프(190)로부터 이소프로필 알콜 증기가 공급된다. 용기(102) 내부로 공급된 이소프로필 알콜 증기는 탈이온수의 표면에서 이소프로필 알콜층을 형성한다. 계속해서, 저속 배출 밸브(170)가 개방되면, 탈이온수의 수위가 낮아지면서 제2지지부(140)에 의해 지지된 웨이퍼들(W)이 이소프로필 알콜층을 통과하게 된다. 이때, 웨이퍼들(W)의 표면의 탈이온수는 마란고니 효과에 의해 제거된다. 이때, 탈이온수의 수위는 웨이퍼들(W)의 표면으로부터 탈이온수를 충분히 제거할 수 있도록 매우 저속으로 하강하며, 하강하는 탈이온수의 표면에 형성된 이소프로필 알콜층을 적절하게 유지시키기 위해 이소프로필 알콜 증기는 지속적으로 공급된다. 이소프로필 알콜층을 통과한 웨이퍼들(W)의 표면에서 완전히 제거되지 않은 탈이온수는 이소프로필 알콜 증기의 용해로 인해 표면 장력이 약화되어 웨이퍼들(W)의 표면을 따라 흘러내린다.
여기서, 도 6을 참조하면, 이소프로필 알콜 공급부(210)는 버블러 방식의 증기 발생기(212)와 제1히터(214)를 포함한다. 질소 가스 공급부(220)는 질소 저장 용기(222)와 질소 가스를 가열하기 위한 제2히터(224)를 포함한다. 질소 가스 공급부(220)와 이소프로필 알콜 공급부(210)는 제1질소 가스 공급관(226)을 통해 연결되어 있으며, 제1질소 가스 공급관(226)에는 제1유량 제어 밸브(230)가 설치되어 있다. 또한, 질소 가스 공급부(220)는 용기(102) 내부의 노즐 파이프(190)와 제2질소 가스 공급관(228)을 통해 연결되어 있으며, 제2질소 가스 공급관(228)에는 제2유량 제어 밸브(232)가 설치되어 있다. 이소프로필 알콜 공급부(210)는 이소프로필 알콜 공급관(216)을 통해 노즐 파이프(190)와 연결되며, 이소프로필 알콜 공급관(216)에는 제3유량 제어 밸브(234)가 설치되어 있다. 제1질소 가스 공급관(226)의 단부는 증기 발생기(212)에 수용되어 있는 액상의 이소프로필 알콜에 잠겨 있으며, 가열된 질소 가스의 버블링에 의해 이소프로필 알콜 증기가 형성된다. 이소프로필 알콜 증기는 가열된 질소 가스를 캐리어 가스로 하여 노즐 파이프(190)를 통해 용기(102) 내부로 공급된다.
용기(102)로부터 탈이온수가 완전히 배출되면, 이소프로필 알콜 증기의 공급이 중단되고, 가열된 질소 가스가 용기(102) 내부로 공급된다. 가열된 질소 가스에 의해 웨이퍼들(W)의 제1건조 공정이 종료된다. 이때, 제1지지부(110)도 웨이퍼(W)와 함께 건조된다.
한편, 고속 배출 배관(162)과 고속 배출 밸브(172)를 사용하는 웨이퍼(W)의 제1건조 공정을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 고속 배출 배관(162)과 고속 배출 밸브(172)를 통해 린스 공정에 사용된 탈이온수를 용기(102)로부터 완전히 배출한다. 이어서, 노즐 파이프(190)를 통해 이소프로필 알콜 증기를 용기(102) 내부로 공급한다. 용기(102) 내부로 공급된 이소프로필 알콜 증기가 웨이퍼들(W)의 표면에 잔존하는 탈이온수에 용해됨에 따라 상기 탈이온수의 표면 장력이 약화된다. 표면 장력이 약화된 탈이온수는 중력에 의해 웨이퍼들(W)로부터 제거된다. 또한, 이소프로필 알콜이 용해된 탈이온수는 순순한 탈이온수보다 잘 휘발되며, 캐리어 가스로 사용되는 가열된 질소 가스에 의해 쉽게 웨이퍼들(W)로부터 휘발된다.
상기와 같은 고속 배출 배관(162)과 고속 배출 밸브(172)를 사용하는 웨이퍼(W)의 제1건조 공정은 건조 효율을 향상시키기 위해 가열된 질소 가스를 최종적으로 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 웨이퍼(W)의 린스 공정에서 배출된 탈이온수와 제1건조 공정에서 웨이퍼(W)로부터 제거된 탈이온수는 배출 용기(180)에 임시 저장되며, 배출 용기(180)의 바닥에 연결된 제4배출 배관(166)과 제4배출 밸브(176)를 통해 배출된다. 웨이퍼(W)의 제1건조 공정에서 사용된 이소프로필 알콜 증기와 가열된 질소 가스는 배출 용기(180)에 임시 저장되며, 배출 용기(180)의 측벽에 연결된 제5배출 배관(168)과 제5배출 밸브(178)를 통해 배출된다.
상기와 같은 웨이퍼(W)의 제1건조 공정은 웨이퍼들(W)의 양측 부위를 지지한 상태에서 수행된다. 따라서, 웨이퍼들(W)이 제2지지부(140)의 슬롯들과 접촉되는 부위는 완전히 건조되지 않은 상태로 남게 된다.
웨이퍼(W)의 제1건조 공정이 종료되면, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1지지부(110)가 상승하여 웨이퍼들(W)의 하단 부위를 지지하고, 웨이퍼들(W)의 하단 부위를 지지한 상태에서 소정 높이만큼 상승하여 웨이퍼들(W)을 제2지지부(140)로부터 이탈시킨다. 이때, 제1지지부(110)는 제1건조 공정을 수행하는 동안 건조된 상태이다. 상기와 같이 웨이퍼들(W)이 제1지지부(110)에 의해 제2지지부(140)로부터 소정 높이만큼 부양된 상태에서 제2건조 공정이 수행된다.
제2건조 공정은 이소프로필 알콜 증기와 가열된 질소 가스에 의해 수행된다. 가열된 질소 가스를 캐리어 가스로 하여 공급되는 이소프로필 알콜 증기는 웨이퍼들(W)의 양측 부위에 잔존하는 수분의 표면 장력을 약화시켜 웨이퍼들(W)로부터 제거하며, 가열된 질소 가스에 의해 휘발된다. 이어서, 이소프로필 알콜 증기의 공급을 중단시키고, 최종적으로 가열된 질소 가스만을 공급하여 웨이퍼들(W)을 최종적으로 건조시킨다.
도 7은 도 2에 도시된 제2지지부를 설명하기 위한 사시도이고, 도 8은 도 2에 도시된 제2지지부를 설명하기 위한 평면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 제2지지부(140)는 긴 막대 형상을 갖고, 일측에는 웨이퍼들(W)의 일측 부위를 지지하기 위한 슬롯들이 형성되어 있다. 슬롯들은 웨이퍼들(W)의 일측 하단 부위가 삽입되고, 상기 일측 하단 부위를 지지하기 위한 다수개의 하부 슬롯(142)과, 웨이퍼들(W)의 일측 부위가 삽입되며, 웨이퍼를 수직 방향으로 유지하기 위한 다수개의 상부 슬롯(144)을 포함한다. 따라서, 마주보는 상부 슬롯들(144) 사이의 간격은 웨이퍼(W)의 직경과 같거나 크고, 마주보는 하부 슬롯들(142) 사이의 간격은 웨이퍼(W)의 직경보다 작다. 하부 슬롯(142)의 내측면은 접촉되는 웨이퍼(W)의 원주 부위에 대한 접선 방향으로 형성된다. 즉, 하부 슬롯(142)의 내측면(142a)은 가상의 수평선에 대하여 소정 각도의 경사각을 갖도록 형성된다.
상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 건조 방법 및 장치를 사용하여 웨이퍼를 건조하는 경우에 대한 효과를 검증하기 위해 다음과 같은 실험을 수행하였다. 실험 결과는 도 9 및 도 10에 각각 도시하였다.
[실험예]
세정 및 린스 처리된 웨이퍼(W1)의 양측 부위를 제2지지부(140)를 사용하여 지지하고, 180℃로 가열된 질소 가스를 사용하여 이소프로필 알콜 증기를 약 5분 동안 200㎖를 공급하여 웨이퍼(W1)의 제1건조 공정을 수행하였다. 이어서, 제1지지부(110)를 사용하여 웨이퍼(W1)의 하단 부위를 지지하고, 웨이퍼(W1)를 제2지지부(140)로부터 약 2㎝ 정도의 높이로 부양시켰다. 계속해서, 약 3분간 이소프로필 알콜 증기를 공급하여 웨이퍼(W1)의 양측 부위를 건조시키고, 최종적으로 약 2분간 가열된 질소 가스를 공급하여 웨이퍼(W1)를 완전히 건조시켰다.
[비교예]
세정 및 린스 처리된 웨이퍼(W2)의 하단 부위를 제1지지부(110)를 사용하여 지지하고, 180℃로 가열된 질소 가스를 사용하여 이소프로필 알콜 증기를 약 5분 동안 200㎖를 공급하여 웨이퍼(W2)의 건조 공정을 수행하였다. 이어서, 가열된 질소 가스를 약 2분간 공급하여 웨이퍼(W2)를 최종적으로 건조하였다.
도 9는 본 발명에 따른 실험예에 의해 건조된 웨이퍼(W1) 상의 파티클 분포를 나타내는 도면이고, 도 10은 비교예에 의해 건조된 웨이퍼(W2) 상의 파티클 분포를 나타내는 도면이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 실험예에 의해 건조된 웨이퍼(W1) 상의 파티클 개수는 41개이며, 비교예에 의해 건조된 웨이퍼(W2) 상의 파티클 개수는 81개였다. 또한 파티클의 분포가 비교예의 경우 웨이퍼(W2)의 가장자리 부근에 집중적으로 분포되어 있음을 알 수 있고, 실험예의 경우 파티클이 웨이퍼(W1) 상에 전체적으로 분포되어 있음을 알 수 있다. 여기서, 측정된 파티클의 크기는 직경 0.1㎛ 이상이다.
실험예와 대조적으로 비교예의 경우 파티클이 웨이퍼(W2)의 가장자리에 집중되는데 이것은 제1지지부(110)와의 접촉에 의한 것으로 판단된다. 따라서, 본 발명이 파티클의 집중을 개선하며, 파티클의 발생을 감소시킴을 알 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 웨이퍼의 건조는 제1 및 제2건조 단계로 구분되어 진행된다. 제1 및 제2건조 단계에서 웨이퍼의 지지부위는 각각 양측 부위 및 하단 부위이다.
따라서, 웨이퍼의 지지부위는 제1 및 제2건조 단계를 통해 완전히 건조되므로 지지부와 웨이퍼의 접촉에 의한 불완전한 건조가 방지되며, 이에 따라 물반점 및 파티클의 발생이 억제된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 건조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 도 1에 도시된 웨이퍼 건조 방법을 수행하기 위한 웨이퍼 건조 장치를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 웨이퍼 건조 장치를 나타내는 측면도이다.
도 4는 제1건조 공정을 수행하는 동안 웨이퍼를 지지하는 제2지지부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 제2건조 공정을 수행하는 동안 웨이퍼를 지지하는 제1지지부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 이소프로필 알콜 공급부 및 질소 가스 공급부를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 2에 도시된 제2지지부를 설명하기 위한 사시도이다.
도 8은 도 2에 도시된 제2지지부를 설명하기 위한 평면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 실험예에 의해 건조된 웨이퍼 상의 파티클의 분포를 나타내는 도면이다.
도 10은 비교예에 의해 건조된 웨이퍼 상의 파티클의 분포를 나타내는 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 웨이퍼 건조 장치 102 : 용기
104 : 커버 110 : 제1지지부
112 : 지지부재 114 : 연결부재
120 : 제1구동부 130 : 제2구동부
140 : 제2지지부 150 : 탈이온수 공급부
160, 162, 164, 166, 168 : 배출 배관
170, 172, 174, 176, 178 : 배출 밸브
180 : 배출 용기
190 : 노즐 파이프
210 : 이소프로필 알콜 공급부
220 : 질소 가스 공급부
W : 웨이퍼

Claims (14)

  1. 웨이퍼의 하단 부위를 지지하여 상기 웨이퍼를 용기에 수직 방향으로 로딩하는 단계;
    상기 웨이퍼의 양측 부위를 지지하여 상기 하단 부위의 지지를 해제하는 단계;
    상기 양측 부위가 지지된 웨이퍼를 제1건조하는 단계;
    제1건조된 웨이퍼의 하단 부위를 지지하여 상기 양측 부위의 지지를 해제하는 단계;
    상기 하단 부위가 지지된 웨이퍼의 양측 부위를 건조시키기 위하여 상기 웨이퍼를 제2건조하는 단계; 및
    제2건조된 웨이퍼를 상기 용기로부터 언로딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 건조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 양측 부위가 지지된 웨이퍼를 린스하는 단계를 더 포함하며, 상기 린스 단계는 상기 제1건조 단계 이전에 수행되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 건조 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 웨이퍼의 로딩 단계에서, 상기 용기에는 탈이온수가 수용되어 있으며, 상기 린스 단계는 상기 용기에 수용된 탈이온수에 상기 웨이퍼를 침지시킨 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 건조 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1건조 단계는,
    상기 용기에 수용된 탈이온수의 표면에 이소프로필 알콜을 공급하여 상기 탈이온수의 표면에 이소프로필 알콜층을 형성하는 단계;
    상기 웨이퍼가 상기 이소프로필 알콜층을 통과하도록 하여 상기 웨이퍼의 표면으로부터 수분을 제거하는 단계; 및
    상기 수분이 제거된 웨이퍼의 표면에 가열된 질소 가스를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 건조 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2건조 단계는,
    상기 제1건조된 웨이퍼의 표면에 이소프로필 알콜을 공급하여 상기 제1건조된 웨이퍼의 양측 부위에 잔존하는 수분을 제거하는 단계; 및
    상기 양측 부위의 수분이 제거된 웨이퍼의 표면에 가열된 질소 가스를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 건조 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1건조 단계 및 제2건조 단계는,
    상기 웨이퍼의 표면에 이소프로필 알콜을 공급하여 상기 웨이퍼의 표면으로부터 수분을 제거하는 단계; 및
    상기 수분이 제거된 웨이퍼의 표면에 가열된 질소 가스를 공급하는 단계를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 건조 방법
  7. 제6항에 있어서, 상기 이소프로필 알콜은 증기 상태로 공급되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 건조 방법.
  8. 웨이퍼를 수납하기 위한 용기;
    상기 웨이퍼가 수직 방향으로 배치되도록 상기 웨이퍼의 하측 부위를 지지하고, 상기 용기로/로부터 상기 웨이퍼를 로딩/언로딩하기 위한 제1지지부;
    상기 용기의 양측 벽에 설치되고, 상기 용기로 로딩된 웨이퍼의 양측 부위를 지지하기 위한 제2지지부; 및
    상기 용기와 연결되며, 상기 웨이퍼를 건조시키기 위해 이소프로필 알콜을 공급하기 위한 이소프로필 알콜 공급부를 포함하되,
    상기 이소프로필 알콜을 이용하여 상기 웨이퍼를 제1건조시키는 동안 상기 제2지지부는 상기 웨이퍼의 양측 부위를 지지하며, 상기 제1건조된 웨이퍼의 양측 부위에 대한 제2건조를 수행하기 위하여 상기 제1지지부는 상기 웨이퍼를 상승시켜 상기 제2지지부에 의한 상기 양측 부위의 지지를 해제시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 건조 장치.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서, 상기 이소프로필 알콜에 의해 건조된 웨이퍼를 최종적으로 건조시키기 위한 가열된 질소 가스를 공급하기 위한 질소 가스 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 건조 장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 이소프로필 알콜은 증기 상태로 공급되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 건조 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 이소프로필 알콜 증기는 질소 가스를 캐리어 가스로 하여 공급되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 건조 장치.
  13. 제8항에 있어서, 상기 용기와 연결되며, 상기 웨이퍼를 제1건조시키기 이전에 상기 웨이퍼를 린스하기 위하여 상기 웨이퍼가 상기 용기 내부에서 탈이온수에 침지되도록 상기 탈이온수를 상기 용기 내부로 공급하는 탈이온수 공급부; 및
    상기 용기와 연결되며, 상기 용기 내부로 공급된 탈이온수를 배출시키기 위한 탈이온수 배출부를 더 포함하며,
    상기 제1건조는 상기 탈이온수의 표면에 이소프로필 알콜층을 형성하고, 상기 웨이퍼가 상기 이소프로필 알콜층을 통과하도록 상기 탈이온수를 배출시킴으로써 이루어지며, 상기 제2건조는 제1건조된 웨이퍼 상에 상기 이소프로필 알콜을 공급함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 건조 장치.
  14. 제8항에 있어서, 상기 제2지지부에는,
    상기 웨이퍼의 양측 하단 부위가 삽입되며, 상기 양측 하단 부위를 지지하기 위한 하부 슬롯; 및
    상기 웨이퍼의 양측 부위가 삽입되며, 상기 웨이퍼를 수직 방향으로 유지하기 위한 상부 슬롯이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 건조 장치.
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