KR100602736B1 - 웨이퍼 건조장치 - Google Patents

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KR100602736B1
KR100602736B1 KR1020050087399A KR20050087399A KR100602736B1 KR 100602736 B1 KR100602736 B1 KR 100602736B1 KR 1020050087399 A KR1020050087399 A KR 1020050087399A KR 20050087399 A KR20050087399 A KR 20050087399A KR 100602736 B1 KR100602736 B1 KR 100602736B1
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추영호
김춘식
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명은 처리조 상부면에 형성되는 이물질을 제거하기 위해 커버 하부 일측면에서 가스가 분사되어 처리조 상부면의 이물질 제거하는 웨이퍼 건조장치를 제공한다.
본 발명은 베이스 상부면에 레일이 구성되는 챔버와 상기 챔버는 웨이퍼가 투입되는 처리조와 처리조 상부를 밀폐시키고 하부가 레일과 연결되는 커버와 상기 커버 내부에 관통되어 형성되어 가스관으로부터 가스탱크에 가스를 공급받는 토출관 및 상기 토출관과 연결되고 가스를 공급받아, 커버가 이동하면서 가스를 분사하여 처리조 상부면에 형성되는 이물질을 제거하며 적어도 한 개 이상 형성되는 토출구가 구성된다.
챔버, 커버, 처리조, 웨이퍼, 건조장치, 토출구

Description

웨이퍼 건조장치{Apparatus drying for wafer}
도 1은 종래기술의 웨이퍼 건조장치의 측면을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 웨이퍼 건조장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 웨이퍼 건조장치의 측면을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 도2 의 커버의 하부를 개략적으로 나타낸 저면도이다.
도 5는 도 4의 A를 확대한 도면이다.
도 6a 본 발명의 일 실시예에 따른 토출구를 나타낸 단면도이다.
도 6b 본 발명의 다른 실시예에 따른 토출구를 나타낸 단면도이다.
도 6c 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 토출구를 나타낸 단면도이다.
도 7은 감지센서의 동작을 나타낸 블록도이다.
도 8은 웨이퍼 건조장치에 감지센서와 제어부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 챔버 111 : 처리조
200 : 커버 202 : 가이드
204 : 토출구 206 : 토출관
208 : 결합너트 210 : 가스관
212 : 상부면 214 : 턱
300 : 제어부 302 : 제1 감지센서
304 : 제2 감지센서 306 : 컨트롤부
308 : 가스탱크 310 : 레일
312 : 지지대 314 : 이물질
316 : 베이스 W : 웨이퍼
본 발명은 웨이퍼 건조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건조공정에서 처리조 상부면에 형성되는 이물질(DIW, chemical)을 제거하기 위해 커버 일측면에서 N2 가스가 분사되어 처리조 상부면의 이물질 제거하는 웨이퍼 건조장치에　 관한 것이다.
일반적으로, 반도체소자의 고집적화에 따라 반도체 제조공정에서 웨이퍼의 세정기술은 더욱 다양화되고, 중요성이 증대되어가고 있다.
특히 미세구조를 갖는 반도체소자의 제조공정에 있어서는 웨이퍼의 세정 공정 후 웨이퍼에 부착된 파티클(particles)뿐만 아니라, 이물질(DIW, chemical), 정전기, 워터마크(water mark), 라인성 파티클 등은 후속공정에 커다란 영향을 미치 게 되기 때문에, 웨이퍼의 건조공정의 필요성이 더욱 증대된다.
반도체소자의 제조에 이용되는 웨이퍼 건조장치는 여러 방향으로 발전하였다.
우선 원심력을 이용하여 웨이퍼를 건조하는 스핀 건조기(a spin dryer)와 이소프로필알코올(isopropyle alcohol : IPA)의 낮은 증기압을 이용하여 웨이퍼를 건조하는 건조장치(이하, IPA건조장치라 칭함)이다.
하지만, 상기 스핀 건조기, IPA 증기 건조기(vapor dryer)로는 웨이퍼 표면이나 패턴 사이의 워터 마크(water mark)를 완전히 제거할 수 없다.
그래서 최근에는 IPA와 물의 표면 장력과 증기압의 차이를 이용한 마란고니 방식(Marangoni type)의 건조장치가 주로 사용되고 있다.
상기에서 마란고니 방식의 건조 장치는, 물의 표면 장력과 IPA의 밀도 및 표면장력이 서로 다른 것을 이용한 방법으로, 건조효과가 있는 IPA 층을 물 상부에 띄워 웨이퍼를 건조하는 방식이다.
상기에서 언급한 마란고니(marangoni) 원리를 이용한 건조 공정을 간략히 살펴보면, 우선 웨이퍼를 탈 이온수로 세정시킨다.
다음으로 웨이퍼의 세정이 완료되면 탈이온수를 배수하면서 건조가스(IPA, 질소가스)를 처리조 내부로 분사하여 웨이퍼 표면의 물기를 제거한다.
다음으로 처리조 내의 탈 이온수가 완전히 배수되면, 고온의 질소가스를 분사하여 웨이퍼 표면에 미세한 입자형태로 남아있는 탈 이온수를 수증기로 증발시킨다.
도 1은 종래기술의 웨이퍼 건조장치의 측면을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 챔버(10)는 하부의 처리조(11)와 상부의 커버(16)로 구성된다.
상기에서 처리조(11)는 웨이퍼(W)를 침지시켜 세정하기 위한 내조(12)와 내조를 둘러싸는 외조(14)로 구성된다.
처리조(11)의 내조(12)는 바닥(12a) 및 측벽(12b)들을 포함하며, 바닥(12a) 및 측벽(12b)에 의해 둘러싸여진 공간으로 형성된다.
처리조(11)는 내조의 바닥으로부터 연장된 배출 포트(13)를 포함하며, 처리조(11)는 상부를 향하여 개구된 형태를 갖으며, 처리조(11)의 개구는 커버(16)에 의해 개폐된다.
상기에서 처리조(11) 내의 웨이퍼(W)들은 웨이퍼 가이드(20)에 의해 지지되며, 웨이퍼 가이드(20)는 웨이퍼(W)를 가로지르는 방향과 평행하게 배치된 바(122a,22b)로 구성된다.
상기에서 웨이퍼 가이드(20)는 하나의 중심 바(22a) 및 중심 바(22a)의 양 옆에 위치하는 두개의 측 바(22b)로 구성되며, 웨이퍼 가이드(20)는 웨이퍼(W)를 상승시키거나 하강시키는 리프트(미도시)와 접속된다.
상기에서 커버(16) 일측에 기체 분배기(30)가 구성되며, 기체 분배기(30)는 웨이퍼에 잔존하는 물기 제거를 위해 처리조(11)에 건조 가스를 분사하기 위한 복수의 노즐(32)들을 포함한다.
처리조(11) 하단에 웨이퍼 가이드(20)의 길이 방향으로 설치되는 다수의 분사공들(44)이 형성된 공급관(42)을 포함하는 하부 공급부(40)가 구성된다.
그리고 커버(16)에 웨이퍼 가이드(120)의 길이 방향으로 설치되는 상부 공급부(50)를 포함한다.
상부 공급부(50)는 다수의 분사노즐(54)이 설치된 제1 및 제2분배관(152a,152b)이 구성되며, 하부 공급부(40)와 상부 공급부(50)는 차단밸브(58)가 일측 구성되는 배관(56)을 통해 외부의 세정액 공급원(미도시)으로부터 세정액을 공급받는다.
그러나 세정공정을 진행한 웨이퍼에는 파티클, 정전기, 워터마크 등이 웨이퍼에 묻어 있어, 이를 제거하기 위해 건조공정을 진행한다.
건조공정은 웨이퍼에 묻어있는 파티클, 정전기, 워터마크 제거하기 위해 건조하는 공정으로, 처리조에 웨이퍼를 투입하고 커버를 유동시켜 처리조 상부를 밀폐시키고, 웨이퍼에 건조작업을 수행한다.
상기에서 웨이퍼의 건조작업으로 웨이퍼의 파티클, 정전기, 워터마크 등을 제거하기 위해 커버를 밀폐할 때, 이전 공정의 건조과정에서 처리조 상부면에 잔류하는 이물질이 커버의 유동으로 이물질리 처리조 내부로 흘러 웨이퍼를 오염시켜서 웨이퍼의 불량 및 재작업으로 인해 인력과 시간이 더 투자는 불편한 문제점이 있다.
따라서 오염된 웨이퍼의 재작업으로 인해 비용 및 시간이 더 많이 투자되어 제품의 원가를 상승시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 처리조 상부면의 이물질을 제거하여 용이하게 웨이퍼를 건조하는 웨이퍼 건조장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 웨이퍼처리기, 챔버, 처리조, 커버, 토출구를 포함한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 베이스 상부면에 레일이 구성되는 챔버와 상기 챔버는 웨이퍼가 투입되는 처리조와 처리조 상부를 밀폐시키고 하부가 레일과 연결되는 커버와 상기 커버 내부에 관통되어 형성되어 가스관으로부터 가스탱크에 가스를 공급받는 토출관 및 상기 토출관과 연결되고 가스를 공급받아, 커버가 이동하면서 가스를 분사하여 처리조 상부면에 형성되는 이물질을 제거하며 적어도 한 개 이상 형성되는 토출구를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명의 웨이퍼 건조장치를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 웨이퍼 건조장치의 측면을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에서, 웨이퍼처리기(100)는 챔버(110), 처리조(111), 커버(200), 토출구(202)를 포함한다.
도 2 내지 도 3을 참조하면, 웨이퍼처리기(100)는 세정공정을 진행한 웨이퍼 (W)에는 이물질, 파티클, 정전기 및 워터마크을 제거하기 위해 건조공정을 수행하며, 웨이퍼(W)를 수납하여 건조하는 챔버(110)가 구성되며, 챔버(110)는 하부에 웨이퍼(W)를 수납하는 처리조(111)와 상부에 처리조(111)를 밀폐해주고 유동 가능한 커버(116)로 구성된다.
상기에서 처리조(111)는 웨이퍼(W)를 침지시켜 세정하기 위한 내조(112)와 내조를 둘러싸는 외조(114)로 구성되고, 처리조(111)의 내조(112)는 바닥(112a) 및 측벽(112b)들을 포함하며, 바닥(112a) 및 측벽(112b)에 의해 둘러싸여진 공간으로 형성된다.
또한 처리조(11)는 내조(112)의 바닥으로부터 연장된 배출 포트(113)를 포함하며, 상부를 향하여 개구된 형상으로 구성되며, 처리조(111)의 개구는 커버(200)에 의해 입구가 개폐된다.
상기에서 처리조(111) 내의 웨이퍼(W)는 웨이퍼 가이드(120)에 의해 지지되며, 웨이퍼 가이드(120)는 웨이퍼(W)를 가로지르는 방향과 평행하게 배치된 바(122a,22b)로 구성된다.
상기에서 웨이퍼 가이드(120)는 하나의 중심 바(122a) 및 중심 바(122a)의 양 옆에 위치하는 두개의 측 바(122b)로 구성되며, 웨이퍼 가이드(120)는 웨이퍼(W)를 상승시키거나 하강시키는 리프트(미도시)와 접속된다.
상기에서 커버(200) 일측에 기체분배기(130)가 구성되며, 기체 분배기(130)는 웨이퍼(W)에 잔존하는 물기 제거를 위해 처리조(111)에 건조 가스를 분사하기 위한 복수의 노즐(132)들을 포함한다.
상기에서 기체분배기(130)는, IPA와 상온 또는 가열된 질소가스 등의 불활성 가스를 처리조(111)의 상부로부터 처리조(111)의 내부로 균일하게 공급한다.
그리고 기체분배기(130)는 액체를 처리조(111) 내로 지속적으로 공급하고, 액체를 처리조(111)로부터 지속적으로 배출되며, 처리조(111) 하단에 웨이퍼가이드(120)의 길이 방향으로 설치되는 다수의 분사공들(144)이 형성된 공급관(142)을 포함하는 하부 공급부(140)가 구성된다.
또한 커버(200)에 웨이퍼가이드(120)의 길이 방향으로 설치되는 상부 공급부(150)를 포함한다.
상기에서 상부공급부(150)는 다수의 분사노즐(154)이 설치된 제1 및 제2분배관(152a,152b)이 구성되며, 하부공급부(140)와 상부 공급부(150)는 차단밸브(158)가 일측 구성되는 배관(156)을 통해 외부의 세정액 공급원(미도시)으로부터 세정액을 공급받는다.
상기에서 커버(200) 양쪽에는 하부로 구성되며. 처리조(111) 상부면(212)과 상면하여 밀폐되는 가이드(202)가 구성되며, 가이드(202) 내부에는 처리조(111) 상부면(212)의 이물질을 제거하기 위해 N2 가스를 분사하는 토출구(204)가 적어도 한 개 이상 구성된다.
도 4는 도2 의 커버의 하부를 개략적으로 나타낸 저면도이고, 도 5는 도 4의 A를 확대한 도면이고, 도 6a 본 발명의 일 실시예에 따른 토출구를 나타낸 단면도이고, 도 6b 본 발명의 다른 실시예에 따른 토출구를 나타낸 단면도이고, 도 6c 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 토출구를 나타낸 단면도이다.
도 4 내지 도 6c를 참조하면, 처리조(111)와 상면하는 커버(200)의 내측을 나타낸 것이며, 전방 일측에는 원형상의 적어도 한 개 이상 구성되는 토출구(204)가 구성된다.
상기에서 토출구(204)는 수평하게 세 개가 구성되며, 상부와 하부에 제1 토출구(204a)와 제2 토출구(204b)가 구성되며, 커버(200) 내부에 구성되는 원통형상의 제1 토출관(206a)과 제2 토출관(206b)에 각각 연결된다.
또한 토출관(206a,206b)은 커버(200) 내부에 관통되게 구성되며, 전방은 토출구(204)와 연결되고 후방에는 가스관(210a,210b)을 연결하는 각각의 결합너트(208a,208b)가 구성된다.
가스관(210a,210b)은 일측에 구성되는 N2 가스를 저장하는 가스탱크(308)와 연결되고, N2 가스가 유동하여 각각의 토출관(206a,206b)을 통과하여 각각의 토출구(204a,204b)를 통해 N2 가스를 분사한다.
상기에서 토출구(204)는 도 6a 내지 도 6c를 참조하면, 도 6a는 원통형으로 관통된 토출구(204) 형상으로 구성되며, 토출관(206)을 통과하는 N2 가스를 넓은 범위에 분사하여 사용하는 것이 바람직하다.
그리고 도 6b는 분사되는 압력을 상승시키기 위해 토출구(204) 내부에 불록형상의 턱(214)이 구성되어 토출관(206)에서 분사되는 N2 가스의 압력을 높여주므 로, 높은 토출압이 필요한 곳에 사용하는 것이 바람직하다.
그리고 도 6c는 역삼각형으로 관통된 토출구(204) 형상으로 구성되며, 토출관(206)에서 분사되는 N2 가스의 양이 좁고 강하므로, 좁은 범위에 집중적으로 분사 하여 사용하는 것이 바람직하다.
도 7은 감지센서의 동작을 나타낸 블록도이고, 도 8은 웨이퍼 건조장치에 감지센서와 제어부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7 내지 도 8을 참조하면, 커버(200)의 이동으로 감지센서(302,304)의 동작으로 N2 가스가 분사되는 것을 제어해주는 제어부(300)가 구성되어 있다.
도 7에서 처리조에 웨이퍼로딩(S100) 하고, 다음으로 처리조 밀폐를 위해 커버이동(S110)하고, 다음으로 제1 감지센서 동작으로 N2 가스 분사(S120)되고, 다음으로 제2 감지센서 동작으로 N2 가스 분사중단(S130)하고, 다음으로, 처리조에 커버 밀폐(S140)가 된다.
상기 내용을 상세히 설명하면, 우선 처리조(110) 내부에 웨이퍼(W)을 투입하여 건조공정을 진행시키려면, 처리조(110)의 상부를 밀폐하기 위해 커버(200)가 처리조(200) 상부면(212)으로 이동한다.
이때, 커버(200)의 하부에 구성되는 지지대(312)는 챔버(100)의 베이스(316)에 구성되는 레일(310)을 따라 이동하며, 지지대(312)의 하부 전방이 제1 감지센서(302)를 접촉하게 된다.
이때, 제1 감지센서(302)와 전기적으로 연결된 컨트롤부(306)에서는 가스탱 크(308)에 저장되어있는 N2 가스를 가스관(206a,26b)으로 배기한다.
이때, N2 가스가 가스관(206a,206b) 및 토출관(206a,206b) 통과하여 토출구(204)로 분사되면서 처리조(111) 상부면(212)에 형성되는 이물질(314)을 상부면(212)에서 제거한다.
이때, 이물질(314)을 제거하면서 처리조(111) 상부면(212)으로 이동하는 커버(200)의 하부에 구성되는 지지대(312)가 제2 감지센서(304)를 접촉하면, 전기적으로 연결된 컨트롤부(306)에서 가스탱크(308)에 저장되어있는 N2 가스의 배기를 중단한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 건조공정을 진행하기 위해 처리조에 웨이퍼를 투입하고 커버 하부에 구성되는 토출구를 통해 분사되는 N2 가스가 처리조 상부면에 형성되는 이물질을 제거하여, 불량률을 줄이고 제품의 신뢰성을 높여주는 경제적인 효과가 있다.
또한, 이물질을 커버가 이동하면서 자동으로 제거하므로 인력과 이물질을 제거하기 위한 작업시간을 줄여주므로 생산되는 제품의 단가를 줄여주는 경제적인 효과가 있다.
결과적으로, 본 발명을 이용하여 구성되는 제품의 부가가치를 향상시켜 제품의 상품성과 품질을 향상시켜 줄 수 있도록 하였음은 물론이고, 더불어 신뢰성 등을 줄 수 있도록 한 효과를 가지게 되는 것이다.
상술한 바와 같이, 본 고안의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (7)

  1. 웨이퍼를 수납하고 건조시키며, 베이스 상부면 일측에 레일이 구성되는 챔버;
    상기 챔버 일측에 상부가 개방되어 구성되며, 웨이퍼가 수납되는 처리조;
    상기 처리조 상부면을 밀폐시키고 하부가 레일과 연장 연결되어 유동 가능하게 구성되는 커버;
    상기 커버 내부에 관통 형성되며, 가스관으로부터 가스탱크에 가스를 공급받는 토출관; 및
    상기 토출관과 연결되고 가스를 공급받아, 커버가 이동하면서 가스를 분사하여 처리조 상부면에 형성되는 이물질을 제거하며 적어도 한 개 이상 형성되는 토출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 건조장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 가스탱크 내부에 보관되는 가스는, N2 가스로 구성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 건조장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 토출구는 원통형으로 관통된 형상으로 구성되어 상기 토출관을 통과하는 가스를 넓은 범위에 분사하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 건조장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 토출구는 분사되는 압력을 상승시키기 위해 토출구내부에 불록형상의 턱이 구성되어 토출관에서 분사되는 가스의 압력을 높여주는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 건조장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 토출구는 역삼각형으로 관통된 형상으로 구성되어 상기 토출관에서 분사되는 가스를 좁은 범위에 집중적으로 분사하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 건조장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 레일과 연결되며, 커버를 하부에 구성되는 레일에 따라 커버를 이동시키는 지지대;
    상기 지지대의 이동에 따라　 하부면이 접촉되며, 챔버의 베이스 일측에 구성되는 감지센서;
    상기 감지 센서와 전기적으로 연결되어 토출구를 통해 분사되는 가스를 제어하는 컨트롤부; 및
    상기 컨트롤부와 전기적으로 연결되어 내부의 가스를 가스관을 통해 배기하는 가스탱크를　더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 건조장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 감지센서는 컨트롤부로 전기적 신호를 송출하여 토출구에 가스를 공급하게 해주는 제1 감지센서와 컨트롤부로 전기적 신호를 송출하 여 토추구에 가스공급을 중단하게 해주는 제2 감지센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 건조장치.
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