KR100552823B1 - Apparatus and method for drying wafers - Google Patents

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Abstract

웨이퍼 표면의 이물질 및 수분을 효과적으로 제거할 수 있는 웨이퍼 건조장치 및 건조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 건조장치는, 챔버; 상기 챔버의 내부에 설치되는 열 전도체; 상기 열 전도체를 설치하는 설치함과 아울러, 챔버의 내부 공간을 상부 공간 및 하부 공간으로 구획하는 칸막이; 및 상기 웨이퍼 표면의 수분을 흡착하도록 상기 열 전도체를 0℃ 이하로 유지하는 냉각부;를 포함한다. 상기 냉각부는 기체에서 액체로 상전이(相轉移)가 일어날 때 0℃ 이하로 유지되는 가스를 상기 상부 공간에 공급하는 가스 공급부와, 상부 공간에 공급된 가스를 상전이 압력에 도달하도록 압축하는 압축부를 포함하며, 챔버에는 하부 공간을 0.5×10-2 내지 1.5×10-2 Torr의 중진공으로 유지하는 진공부가 연결된다. 이로써, 챔버의 상부 공간에 공급된 가스를 상전이 압력에 도달하도록 압축하여 상기 열 전도체를 0℃ 이하로 유지하고, 상기 챔버의 하부 공간에 웨이퍼를 배치한 후 이 웨이퍼를 열 전도체에 근접시켜 상기 하부 공간의 가스들과 웨이퍼의 표면에 묻어 있는 이물질 및 수분을 열 전도체에 흡착시킬 수 있다.The present invention relates to a wafer drying apparatus and a drying method capable of effectively removing foreign substances and moisture from a wafer surface. The drying apparatus according to an embodiment of the present invention includes a chamber; A thermal conductor installed inside the chamber; A partition for installing the thermal conductor and partitioning an inner space of the chamber into an upper space and a lower space; And a cooling unit configured to maintain the thermal conductor at 0 ° C. or lower to adsorb moisture on the wafer surface. The cooling unit includes a gas supply unit supplying a gas maintained at 0 ° C. or lower to the upper space when a phase transition occurs from a gas to a liquid, and a compression unit compressing the gas supplied to the upper space to reach a phase transition pressure. The chamber is connected to a vacuum unit for maintaining the lower space in a medium vacuum of 0.5 × 10 −2 to 1.5 × 10 −2 Torr. As a result, the gas supplied to the upper space of the chamber is compressed to reach a phase transition pressure to maintain the thermal conductor at 0 ° C. or lower, and after placing the wafer in the lower space of the chamber, the wafer is brought into proximity to the thermal conductor to lower the temperature. Gases in the space and foreign matter and moisture on the surface of the wafer can be adsorbed onto the thermal conductor.

건조, 상전이, 흡착, 액화, 진공Drying, phase transition, adsorption, liquefaction, vacuum

Description

웨이퍼 건조장치 및 건조 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DRYING WAFERS}Wafer Dryer and Drying Method {APPARATUS AND METHOD FOR DRYING WAFERS}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 건조장치의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a wafer drying apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 반도체 소자 제조장치 및 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼 표면의 이물질 및 수분을 효과적으로 제거할 수 있는 웨이퍼 건조장치 및 건조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a semiconductor device manufacturing apparatus and a manufacturing method, and more particularly to a wafer drying apparatus and a drying method that can effectively remove the foreign matter and moisture on the wafer surface.

반도체 소자가 고집적화됨에 따라, 반도체 기판 상에 물질막을 형성하는 공정 및 패터닝하는 공정 등의 전후에 적용되는 세정 공정의 중요성이 커지고 있으며, 이에 따라 세정 공정을 마무리하는 건조 공정의 중요성도 점차 커지고 있다.As semiconductor devices have been highly integrated, the importance of the cleaning process applied before and after the process of forming the material film on the semiconductor substrate, the process of patterning, and the like is increasing.

웨이퍼 세정 후의 대표적인 웨이퍼 건조 방법에는 웨이퍼 표면에 묻어 있는 탈이온수를 스핀 드라이어의 원심력을 이용하여 제거하는 방법과, 이소프로필렌아세톤(IPA)의 화학 반응에 의해 웨이퍼 표면에 묻어 있는 탈이온수를 제거하는 방법 등이 있다.Typical wafer drying methods after wafer cleaning include removing deionized water from the wafer surface using a centrifugal force of a spin dryer, and removing deionized water from the wafer surface by chemical reaction of isopropylene acetone (IPA). Etc.

그런데, 상기한 방법들에 의해 건조 공정을 실시한 경우에는 잔류 탈이온수에 의해 형성된 산화막(이하, '워터 마크(water mark)'라 한다)이 발생되거나, 웨 이퍼 후면 척킹으로 인해 파티클이 발생될 수 있다.However, when the drying process is performed by the above methods, an oxide film formed by residual deionized water (hereinafter referred to as a 'water mark') may be generated, or particles may be generated due to wafer back chucking. have.

그리고, 상기 워터 마크 또는 파티클이 발생된 경우에는 증착막이 정상적으로 형성되지 못하여 국부적인 막 두께의 변화를 발생시키거나, 금속 저항의 이상을 발생시킬 수 있어, 결과적으로는 반도체 소자의 수율을 저하시키는 문제점이 있다.In addition, when the watermark or particles are generated, the deposition film may not be formed normally, thereby causing a change in the local film thickness or an abnormality in the metal resistance, resulting in a decrease in the yield of the semiconductor device. There is this.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 저온체를 이용하여 수분을 흡착하는 방식의 신규한 구성의 웨이퍼 건조장치 및 건조 방법을 제공함을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a wafer drying apparatus and a drying method of a novel configuration of a method of adsorbing moisture using a low temperature body.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,The present invention to achieve the above object,

챔버;chamber;

상기 챔버의 내부에 설치되는 열 전도체;A thermal conductor installed inside the chamber;

상기 열 전도체를 설치하는 설치함과 아울러, 챔버의 내부 공간을 상부 공간 및 하부 공간으로 구획하는 칸막이; 및A partition for installing the thermal conductor and partitioning an inner space of the chamber into an upper space and a lower space; And

상기 웨이퍼 표면의 수분을 흡착하도록 상기 열 전도체를 0℃ 이하로 유지하는 냉각부;A cooling unit for maintaining the thermal conductor at 0 ° C. or lower to adsorb moisture on the wafer surface;

를 포함하는 웨이퍼 건조장치를 제공한다.It provides a wafer drying apparatus comprising a.

상기 열 전도체는 판상 부재로 이루어지며, 상기 냉각부는 기체에서 액체로 상전이(相轉移)가 일어날 때 0℃ 이하로 유지되는 가스를 상기 상부 공간에 공급하는 가스 공급부와, 상부 공간에 공급된 가스를 상전이 압력에 도달하도록 압축하는 압축부를 포함한다. 여기에서, 상기한 가스로는 질소, 헬륨, 또는 산소 중에서 선택된 어느 한 종류의 가스를 사용할 수 있다. 물론, 상전이시 0℃ 이하로 유지되는 것이라면 상기한 가스들 외에 다른 종류의 것들도 사용이 가능하다.The thermal conductor is formed of a plate-like member, wherein the cooling unit supplies a gas supply unit for supplying a gas maintained at 0 ° C. or lower to the upper space when a phase transition occurs from gas to liquid, and a gas supplied to the upper space. It includes a compression unit for compressing the phase change to reach the pressure. Here, as the gas, any one type of gas selected from nitrogen, helium, and oxygen may be used. Of course, if the phase is maintained at 0 ° C or less, other kinds of gases other than the above-described gases may be used.

그리고, 상기한 웨이퍼 건조장치는 하부 공간을 0.5×10-2 내지 1.5×10-2 Torr 정도의 중진공으로 유지하는 진공부를 더욱 구비한다.The wafer drying apparatus further includes a vacuum unit that maintains the lower space in a medium vacuum of about 0.5 × 10 −2 to 1.5 × 10 −2 Torr.

이러한 구성의 웨이퍼 건조장치를 이용한 건조 방법은,The drying method using the wafer drying apparatus of such a configuration,

상기 챔버의 상부 공간에 공급된 가스를 상전이 압력에 도달하도록 압축하여 상기 열 전도체를 0℃ 이하로 유지하고, 상기 챔버의 하부 공간에 웨이퍼를 배치한 후 이 웨이퍼를 열 전도체에 근접시켜 상기 하부 공간의 가스들과 웨이퍼의 표면에 묻어 있는 이물질 및 수분을 열 전도체에 흡착시키는 것을 특징으로 한다.The gas supplied to the upper space of the chamber is compressed to reach a phase transition pressure to maintain the thermal conductor at 0 ° C. or lower, and after placing the wafer in the lower space of the chamber, the wafer is brought into proximity with the thermal conductor to the lower space. It is characterized in that the adsorption of foreign matter and moisture on the gas and the surface of the wafer to the heat conductor.

이때, 상기 하부 공간은 열 전도체의 흡착 효율을 향상시키기 위해 중진공으로 유지하는 것이 바람직하다.At this time, the lower space is preferably maintained in a medium vacuum to improve the adsorption efficiency of the heat conductor.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 건조장치의 개략적인 구성도를 도시한 것이다.1 shows a schematic configuration diagram of a wafer drying apparatus according to an embodiment of the present invention.

도시한 바와 같이, 웨이퍼 건조장치는 챔버(10)를 구비한다. 상기 챔버(10)는 판상의 열 전도체(12) 및 이 전도체(12)를 설치하는 칸막이(14)에 의해 상부 공간(10a) 및 하부 공간(10b)으로 구획된다. 이때, 상기 열 전도체(12)의 일부 면은 하부 공간(10b)쪽으로 노출시킨다.As shown, the wafer drying apparatus includes a chamber 10. The chamber 10 is partitioned into an upper space 10a and a lower space 10b by a plate-shaped thermal conductor 12 and a partition 14 for installing the conductor 12. At this time, some surfaces of the thermal conductor 12 are exposed toward the lower space 10b.

상기 상부 공간(10a)에는 기체에서 액체로 상전이(相轉移)가 일어날 때 0℃ 이하로 유지되는 가스, 예컨대 질소, 헬륨, 또는 산소 등을 공급하기 위한 가스 공급기(16)가 배관(16')을 통해 연결되며, 또한 상부 공간(10a)에 공급된 가스를 상전이 압력에 도달하도록 압축하는 압축기(18)가 배관(18')을 통해 연결된다.In the upper space 10a, a gas supply 16 for supplying a gas, such as nitrogen, helium, or oxygen, which is maintained at 0 ° C. or less when a phase transition occurs from a gas to a liquid, is provided with a pipe 16 '. The compressor 18 is also connected through a pipe 18 'to compress the gas supplied to the upper space 10a to reach the phase transition pressure.

그리고, 하부 공간(10b)에는 이 공간(10b)을 0.5×10-2 내지 1.5×10-2 Torr 정도의 중진공으로 유지하기 위한 펌프(20)가 배관(20')을 통해 연결된다.In addition, a pump 20 for maintaining the space 10b in a medium vacuum of about 0.5 × 10 −2 to 1.5 × 10 −2 Torr is connected to the lower space 10b through a pipe 20 ′.

이러한 구성의 웨이퍼 건조장치를 이용한 건조 방법을 설명한다.The drying method using the wafer drying apparatus of such a structure is demonstrated.

상기 상부 공간(10a)에는 가스 공급기(16)로부터 일정량의 가스가 공급되어 있고, 하부 공간(10b)에는 웨이퍼(W)가 배치되어 있다. 도 1에서, 미설명 도면부호 22는 웨이퍼가 안치되는 안치대를 나타낸다.A predetermined amount of gas is supplied from the gas supplier 16 to the upper space 10a, and the wafer W is disposed in the lower space 10b. In FIG. 1, reference numeral 22 denotes a settling stand on which a wafer is placed.

이 상태에서, 압축기(18)를 구동하여 상부 공간(10a) 내부의 가스를 상전이 압력까지 압축하면, 상기 상부 공간(10a)은 액화된 가스에 의해 0℃ 이하의 온도로 유지되며, 이로 인해 상부 공간(10a)과 하부 공간(10b) 사이에 설치된 판상의 열 전도체(12)가 액화 가스(10b)의 온도로 유지된다.In this state, when the compressor 18 is driven to compress the gas inside the upper space 10a to the phase transition pressure, the upper space 10a is maintained at a temperature of 0 ° C. or lower by the liquefied gas, thereby The plate-shaped thermal conductor 12 provided between the space 10a and the lower space 10b is maintained at the temperature of the liquefied gas 10b.

상기와 같이 열 전도체(12)가 0℃ 이하의 온도로 유지되면, 하부 공간(10b)의 웨이퍼(W)를 열 전도체(12)에 최대한 근접시킨다.When the thermal conductor 12 is maintained at a temperature of 0 ° C. or lower as described above, the wafer W of the lower space 10b is brought as close as possible to the thermal conductor 12.

이와 같이 하면, 열 전도체(12) 중에서 하부 공간(10b)쪽으로 노출된 부분에는 웨이퍼(W) 표면의 이물질 및 습기가 순간적으로 흡착된다. 따라서, 워터 마크 의 발생이 방지된다. 또한, 상기 열 전도체(12)에는 하부 공간(10b)의 가스들도 흡착된다.In this way, foreign matter and moisture on the surface of the wafer W are instantly adsorbed to the portion exposed to the lower space 10b of the thermal conductor 12. Thus, generation of watermarks is prevented. In addition, gases in the lower space 10b are also adsorbed to the thermal conductor 12.

그리고, 상기한 방법에 따라 웨이퍼(W)를 건조하는 동안, 상기 가스 공급기(16)는 상부 공간(10a) 내부의 가스량이 일정량 미만으로 감소할 때 가스를 보충하도록 작동된다.And while drying the wafer W according to the above method, the gas supplier 16 is operated to replenish gas when the amount of gas inside the upper space 10a is reduced to less than a certain amount.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다. 일례로, 액화 가스를 이용하여 열 전도체를 냉각하는 대신에 상기 열 전도체를 공지의 열전 소자로 형성하는 것도 가능하다.Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and it is apparent that modifications and improvements can be made by those skilled in the art within the technical idea of the present invention. . For example, instead of cooling the thermal conductor using a liquefied gas, it is also possible to form the thermal conductor into a known thermoelectric element.

상기에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 챔버 내부에 설치된 열 전도체를 0℃ 이하의 온도로 유지하여 상기 열 전도체에 가스, 수분 및 이물질을 순간적으로 흡착시킨다.As described in detail above, the present invention maintains a thermal conductor installed inside the chamber at a temperature of 0 ° C. or lower to instantly adsorb gas, moisture, and foreign matter to the thermal conductor.

따라서, 순간적인 수분 흡착으로 인해 워터 마크가 발생되는 것을 방지할 수 있고, 웨이퍼의 후면을 척킹하지 않아도 되므로 상기 후면 척킹으로 인한 파티클 발생을 감소시킬 수 있어 수율 향상이 가능한 효과가 있다.Therefore, the watermark can be prevented from being generated due to the instantaneous moisture absorption, and the particle generation due to the backside chucking can be reduced because the backside of the wafer does not need to be chucked, thereby improving yield.

Claims (8)

챔버;chamber; 상기 챔버의 내부에 설치되는 열 전도체;A thermal conductor installed inside the chamber; 상기 열 전도체를 설치하는 설치함과 아울러, 챔버의 내부 공간을 상부 공간 및 하부 공간으로 구획하는 칸막이; 및A partition for installing the thermal conductor and partitioning an inner space of the chamber into an upper space and a lower space; And 상기 웨이퍼 표면의 수분을 흡착하도록 상기 열 전도체를 0℃ 이하로 유지하는 냉각부;A cooling unit for maintaining the thermal conductor at 0 ° C. or lower to adsorb moisture on the wafer surface; 를 포함하는 웨이퍼 건조장치.Wafer drying apparatus comprising a. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 냉각부는 기체에서 액체로 상전이(相轉移)가 일어날 때 0℃ 이하로 유지되는 가스를 상기 상부 공간에 공급하는 가스 공급부와, 상부 공간에 공급된 가스를 상전이 압력에 도달하도록 압축하는 압축부를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 건조장치.The cooling unit includes a gas supply unit supplying a gas maintained at 0 ° C. or lower to the upper space when a phase transition occurs from a gas to a liquid, and a compression unit compressing the gas supplied to the upper space to reach a phase transition pressure. Wafer drying apparatus, characterized in that. 제 2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 상부 공간에는 질소, 헬륨, 또는 산소 중에서 선택된 어느 한 종류의 가스가 공급되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 건조장치.Wafer drying apparatus, characterized in that any one kind of gas selected from nitrogen, helium, or oxygen is supplied to the upper space. 제 2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 열 전도체는 판상 부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 건조장치.Wafer drying apparatus, characterized in that the thermal conductor is made of a plate-like member. 제 3항에 있어서, The method of claim 3, wherein 상기 챔버에는 하부 공간을 0.5×10-2 내지 1.5×10-2 Torr의 중진공으로 유지하는 진공부가 연결되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 건조장치.The chamber is connected to the vacuum chamber for maintaining the lower space in the medium vacuum of 0.5 × 10 -2 to 1.5 × 10 -2 Torr. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 기재된 웨이퍼 건조장치를 이용한 웨이퍼 건조 방법으로서,A wafer drying method using the wafer drying apparatus according to any one of claims 1 to 4, 상기 챔버의 상부 공간에 공급된 가스를 상전이 압력에 도달하도록 압축하여 상기 열 전도체를 0℃ 이하로 유지하고, 상기 챔버의 하부 공간에 웨이퍼를 배치한 후 이 웨이퍼를 열 전도체에 근접시켜 상기 하부 공간의 가스들과 웨이퍼의 표면에 묻어 있는 이물질 및 수분을 열 전도체에 흡착시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 건조 방법.The gas supplied to the upper space of the chamber is compressed to reach a phase transition pressure to maintain the thermal conductor at 0 ° C. or lower, and after placing the wafer in the lower space of the chamber, the wafer is brought into proximity with the thermal conductor to the lower space. Wafer drying method characterized in that the foreign matter and moisture adhering to the surfaces of the wafer and the wafer is adsorbed to the thermal conductor. 제 6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 가스로 질소, 헬륨, 또는 산소 중에서 선택된 어느 한 종류의 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 건조 방법.Wafer drying method characterized in that for supplying any kind of gas selected from nitrogen, helium, or oxygen as the gas. 제 7항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 웨이퍼를 열 전도체에 근접시키기 전, 또는 상기 열 전도체를 0℃ 이하로 유지하기 이전에 상기 챔버의 하부 공간을 0.5×10-2 내지 1.5×10-2 Torr의 중진공으로 유지하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 건조 방법.Before the wafer is brought close to the thermal conductor or before the thermal conductor is maintained at 0 ° C. or lower, the lower space of the chamber is maintained at a medium vacuum of 0.5 × 10 −2 to 1.5 × 10 −2 Torr. Wafer drying method.
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