KR100634376B1 - 기판 건조 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판을 건조하는 장치에 관한 것으로, 장치는 처리실 또는 배관 내 소정 영역에서 IPA 증기의 농도를 검출하는 측정부를 가진다. 측정부는 발광부, 검출부, 그리고 윈도우부를 가지며, 윈도우부는 IPA 증기에 의해 흡광되는 파수영역에서 적외선을 투과하고 상술한 소정 영역을 흐르는 유체에 의해 침식되지 않는 재질로 이루어진다.
건조 장치, IPA, 적외선

Description

기판 건조 장치{APPARATUS DRYING SUBSTRATES}
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 건조 장치를 개략적으로 보여주는 도면;
도 2는 도 1의 처리실의 단면도;
도 3 내지 도 5는 각각 측정영역을 흐르는 가스들인 이소프로필 알코올, 이산화탄소, 그리고 물에 의해 흡광이 이루어지는 적외선의 파수영역을 보여주는 그래프들;
도 6은 측정부의 일 예가 도시된 건조 장치의 개략도;
도 7은 도 6의 측정부의 내부 구조를 보여주는 도면;
도 8은 도 7의 'a'의 확대도이다
도 9는 제 1윈도우와 제 2윈도우가 측정영역을 흐르는 유체에 의해 침식되는 재질로 이루어질 때 문제점을 보여주는 그래프;
도 10은 실리카 재질에 의해 흡광이 이루어지는 적외선의 파수영역을 보여주는 그래프들 파수
도 11a, 도 11b, 그리고 도 11c는 각각 저역 필터와 고역 필터가 설치 위치의 다양한 예를 보여주는 도면들;
도 12는 측정부의 다른 예가 도시된 건조 장치의 개략도; 그리고
도 13은 도 12의 'b'의 확대도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 기판 처리부 120 : 처리실
142 : 공급관 163, 164 : 배기관
200 : 측정부 220 : 발광부
222 : 적외선 광원 240 : 검출부
242 : 적외선 검지기 262 : 제 1윈도우
264 : 제 2윈도우 282 : 저역 필터
284 : 고역 필터 300 : 제어부
본 발명은 반도체 소자를 제조하는 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 반도체 기판을 건조하는 장치에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼를 집적 회로로 제조할 때 제조공정 중에 발생하는 잔류 물질(residual chemicals), 작은 파티클(small particles), 오염물(contaminants) 등을 제거하기 위하여 반도체 웨이퍼를 세정하는 공정이 요구된다. 반도체 웨이퍼의 세정 공정은 약액처리 공정, 린스 공정, 그리고 건조 공정으로 나눌 수 있다. 약액처리 공정은 불산 등과 같은 화학약액을 사용하여 웨이퍼 상의 오염물질을 화학적 반응에 의해 식각 또는 박리시키는 공정이며, 린스 공정은 약액 처리된 반도체 웨이 퍼를 탈이온수로 세척하는 공정이며, 건조 공정은 최종적으로 웨이퍼를 건조하는 공정이다.
세정 공정 중 건조 공정을 수행하는 장치로 종래에는 스핀 건조기(spin dryer)가 사용되었으며, 이는 미국특허 제 5,829,156에 개시되어 있다. 그러나 원심력을 이용한 스핀 건조기(spin dryer)는 집적 회로가 복잡해짐에 따라 웨이퍼에 미세하게 남아 있는 물방울들을 완전히 제거하기 힘들고 웨이퍼의 고속회전에 따라 발생되는 와류에 의해 웨이퍼가 역오염된다.
이를 개선하기 위하여 최근에는 이소프로필 알코올과 같은 유기 화합물을 사용하여 반도체 기판을 건조하는 방식들이 사용되고 있다. 이들 중의 하나는 처리실 내에서 IPA 액을 가열하여 처리실 내부를 이소프로필 알코올(isoprophyl alcohol, 이하 IPA) 증기로 채운 후, 이들 증기로 웨이퍼 표면에 부착된 탈이온수를 대체시키는 증기 건조기(vapor dryer)이고, 다른 하나는 IPA 증기의 낮은 표면장력을 이용한 마란고니 효과에 의해 기판을 건조하는 마란고니 건조기(marangoni dryer)이고, 또 다른 하나는 처리실 외부에서 발생된 IPA 증기를 처리실 내로 분사하여 웨이퍼에 부착된 탈이온수를 IPA 증기로 치환하는 스프레이 건조기(spray dryer)이다. 미국특허 제 5,054,210에는 "이소프로필 알코올 증기 건조 시스템"이 개시되어 있고, 일본특허공개공보 10-335299에는 마란고니 원리를 이용하는 웨이퍼 건조 장치가 개시되어 있다.
상술한 바와 같이, 스핀 건조기를 제외한 대부분의 건조기들은 공정 진행시 건조가스로 IPA 증기와 같은 유기 화합물을 사용한다. 건조공정 수행시 처리실 내 로 적정량의 IPA 증기가 공급되는 것은 매우 중요하다. 현재 사용하고 있는 건조기들에는 처리실 내의 IPA 증기의 량을 정확히 검출할 수 있는 수단이 제공되지 않아 공정불량의 원인이 되고 있다.
본 발명은 건조 장치에서 처리실 내로 적정량의 건조가스를 공급하여 공정불량을 방지할 수 있는 건조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명인 기판 건조 장치는 소정공정이 수행되는 공간을 제공하며 건조가스가 유입되거나 유출되는 배관이 연결된 처리실을 가지는 기판 처리부 및 상기 기판 처리부 내 건조가스의 농도를 측정하는 측정부를 가진다. 또한, 상기 장치에는 상기 검출부로부터 검출 결과를 전송 받아 상기 가스 공급부의 공급관에 설치된 밸브의 개방율을 조절하는 제어부가 더 제공될 수 있다.
상기 측정부는 상기 기판 처리부 내 소정 영역인 측정영역으로 광을 조사하는 발광부, 상기 측정영역을 통과한 광의 세기를 측정하는 검출부, 그리고 상기 측정영역을 흐르는 유체가 상기 발광부와 상기 검출부로 유입되는 것을 방지하고 상기 측정영역으로/로부터 광을 입사/출사시키며 상기 유체에 의해 침식되는 것이 방지되는 윈도우부를 포함한다. 상기 윈도우부는 상기 건조가스에 의해 흡수되는 파수(wavenumber)영역에서 상기 광을 투과하는 것이 바람직하다.
상기 건조가스는 이소프로필 알코올 증기와 같은 기체 상태의 유기화합물을 포함하며, 상기 발광부는 적외선을 방출시키는 적외선 발광소자를 가지고, 상기 윈 도우부는 실리카 계열의 재질을 포함한다. 일 예에 의하면, 상기 윈도우부의 재질은 유리(glass) 또는 석영(quartz)을 포함할 수 있다.
상기 측정부에는 상기 이소프로필 알코올에 의해 흡광이 이루어지는 파수 영역만을 투과하는 필터부가 제공될 수 있으며, 상기 필터부는 상기 적외선 발광부로부터 조사되어 상기 검출부에 도달되기까지의 광의 경로 상에 배치된다.
일 예에 의하면 상기 측정 영역은 상기 배관 내의 소정 영역일 수 있다. 상기 윈도우부는 제 1윈도우와 제 2윈도우를 가진다. 상기 제 1윈도우는 상기 발광부와 상기 측정 영역 사이에 배치되며 상기 배관의 측벽에 삽입되고, 상기 제 2윈도우는 상기 검출부와 상기 측정 영역 사이에 배치되며 상기 제 1윈도우와 대향되도록 상기 배관의 측벽에 삽입된다. 상기 배관은 건조가스가 배기되는 배기관일 수 있다.
다른 예에 의하면, 상기 측정 영역은 상기 처리실 내 소정 영역일 수 있다.상기 측정부에는 상기 윈도우부가 삽입된 상기 처리실의 측벽으로부터 상기 처리실 안쪽으로 일정거리 이격되어 설치되는 반사판과 상기 반사판을 상기 처리실의 측벽에 고정시키는 지지대가 더 제공된다. 상기 윈도우부는 제 1윈도우와 제 2윈도우를 가진다. 상기 제 1윈도우는 상기 발광부와 상기 측정 영역 사이에 배치되며, 상기 제 2윈도우는 상기 검출부와 상기 측정 영역 사이에서 상기 제 1윈도우와 인접하여 배치된다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 13을 참조하면서 보다 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
본 실시예에서는 건조 장치로 이소프로필 알코올 증기를 처리실(120) 내로 분사하여 웨이퍼들을 건조하는 스프레이 건조기(spray dryer)를 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 마란고니 건조기나 이소프로필 알코올 증기 건조기(vapor dryer)와 같이 이소프로필 알코올 증기를 사용하여 건조 공정을 수행하는 모든 건조 장치에 적용될 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 건조 가스로 이소프로필 알코올 증기가 사용되는 경우를 예로 들어 설명한다. 그러나 이에 한정되지 않으며, 건조가스는 웨이퍼들을 건조하기 위해 사용되는 다른 종류의 유기화합물일 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 건조 장치(1)를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 건조 장치(1)는 기판 처리부(100), 측정부(200), 그리고 제어부(300)를 가진다. 기판 처리부(100)는 기체 상태의 유기화합물을 포함하는 건조가스를 사용하여 웨이퍼들을 건조한다. 기판 처리부(100)는 외부로부터 밀폐 가능한 처리실(120)을 가진다. 처리실(120)에는 처리실(120)로 건조가스를 공급하는 공급부(140)와 처리실(120)로부터 유체를 배기하는 배기부(160)가 연결된다. 공급부(140)는 건조가스를 발생시키는 가스발생부(도시되지 않음)와 처 리실(120) 및 가스발생부를 연결하는 공급관(142)을 가진다. 공급관(142)은 처리실(120)의 상부벽과 연결되며, 공급관(142)에는 내부를 흐르는 가스의 유량을 조절하는 유량조절기(142a)가 설치된다. 유량조절기(142a)는 제어부(300)와 연결되어 제어부(300)에 의해 조절된다. 선택적으로 유량조절기(142a)는 작업자에 의해 수동으로 조절될 수 있다. 배기부(160)는 처리실(120)로부터 배출되는 유체가 일시적으로 머무르는 버퍼부(162)를 가지며, 처리실(120) 및 버퍼부(162)는 배기관(163)에 의해 연결된다. 버퍼부(162)의 바닥면에는 액체가 배출되는 배출관(165)이 연결되고 버퍼부(162)의 상부면에는 기체가 배출되는 배기관(164)이 연결된다. 각각의 배기관(163, 164) 및 배출관(165)에는 그 통로를 개폐하는 개폐밸브(163a, 164a, 165a)가 설치된다.
도 2는 도 1의 처리실(120)의 단면도이다. 도 1을 참조하면, 처리실(120)은 웨이퍼가 수용되는 공간을 제공하는 몸체(120a)와 웨이퍼 이송시 몸체(120a)의 개방된 상부를 개폐하는 덮개(120b)를 가진다. 몸체(120a)는 내조(122)와 외조(124)를 가진다. 내조(122)의 내부에는 웨이퍼들을 지지하는 지지대(186)가 설치되고, 내조(122) 내 하부에는 내조(122)로 세정액을 공급하는 세정액 공급노즐(182)이 배치된다. 세정액은 화학용액 처리 공정시 불산이나 암모니아 등을 포함하는 약액일 수 있으며, 린스공정시 탈이온수일 수 있다. 내조(122)의 측벽 상단부에는 탈이온수가 흐르는 통로인 유출구(123)가 형성되며, 내조(122)의 외측벽에는 외조(124)가 결합된다. 린스공정시 유출구를 통해 내조(122)로부터 넘쳐흐르는 탈이온수는 외조(124)로 수용하며, 외조(124)의 바닥면과 연결된 배출관(125)을 통해 외부로 배출 된다. 배출관(125)에는 그 통로를 개폐하는 개폐밸브(125a)가 설치된다. 내조(122) 내 상부에는 내조(122)로 건조가스를 공급하는 건조가스 공급노즐(182)이 배치된다.
건조가스는 기체 상태의 유기화합물을 포함하며, 유기화합물로는 알코올 증기가 사용될 수 있다. 예컨대, 알코올로는 이소프로필 알코올(isoprophyl alcohol, 이하 IPA)이 사용되는 것이 바람직하며, 선택적으로 에틸글리콜(ethylglycol), 일 프로판올(1-propanol), 이 프로판올(2-propanol), 테트라 하이드로 퓨레인(tetrahydrofurane), 사 하이드록시 사 메틸 이 펜탄올(4-hydroxy-4-methyl-2-pentanol), 일 부탄올(1-butanol), 이 부탄올(2-butanol), 메탄올(methanol), 에탄올(ehtanol), 아세톤(acetone), 또는 디메틸에테르(dimethylether)이 사용될 수 있다. 알코올 증기는 질소가스와 같은 캐리어가스에 의해 처리실(120) 내로 운반된다.
측정부(200)는 공정 진행시 기판 처리부(100) 내 유기화합물(즉, 이소프로필 알코올)의 농도를 측정한다. 측정부(200)는 기판 처리부(100) 내 소정위치에 설치된다. 예컨대, 측정부(200)는 공급관(142)이나 배기관(163, 164)과 같은 배관에 설치되어 배관 내를 흐르는 IPA의 농도를 측정하거나 처리실(120)에 설치되어 처리실(120) 내를 흐르는 IPA의 농도를 측정할 수 있다. 이하, IPA의 농도 측정이 이루어지는 기판 처리부(100) 내 소정영역을 측정영역이라 칭한다.
측정영역으로 적외선이 조사되면, 적외선은 측정영역을 흐르는 가스분자들과 충돌하면서 소정의 파수(wavenumber)영역에서 가스분자들에 흡광된다. 가스분자의 종류에 따라 흡광되는 적외선의 파수영역은 상이하다. 도 3 내지 도 5는 각각 측정영역을 흐르는 가스들인 IPA, 이산화탄소, 그리고 물에 의해 흡광이 이루어지는 적외선의 파수영역을 보여주는 그래프들이다. 도 3에 도시된 바와 같이 적외선이 이소프로필 알코올에 잘 흡광되는 파수영역은 약 2800 내지 3000cm-1이며, 이산화탄소와 물은 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 이 파수영역에서 적외선을 잘 투과한다. 따라서 2800 내지 3000cm-1의 파수영역에서 적외선의 파장의 세기변화는 측정영역을 흐르는 IPA로 인한 것으로, 위 파수영역에서 적외선의 파장 세기의 감소정도를 파악함으로써 측정 영역을 흐르는 IPA의 농도를 알 수 있다. 측정부(200)에서 검출된 기판 처리부(100) 내 IPA 증기의 농도는 제어부(300)로 전송되며, 제어부(300)는 검출된 IPA 증기의 농도와 설정값을 비교하여 공급관(142)에 설치된 유량조절기(142a)를 조절한다.
도 6은 측정부(200)의 일 예가 도시된 건조 장치(1)의 개략도로, 측정부(200)가 배기관(164)에 설치된 예를 보여준다. 도 7은 도 6의 측정부(200)의 내부 구조를 보여주는 도면이다. 상술한 바와 같이 측정부(200)는 공급관(142) 또는 배기관(163)에 설치될 수 있다. 도 6과 도 7을 참조하면, 측정부(200)는 발광부(220), 검출부(240), 그리고 윈도우부(260)를 가진다. 배기관(164)의 일측 바깥쪽에는 발광부(220)가 배치되며, 발광부(220)는 전원 공급기(224)로부터 전류를 공급받아 측정영역으로 적외선을 방사하는 적외선 광원(222)을 가진다. 배기관(164)의 타측 바깥쪽에는 검출부(240)가 배치된다. 검출부(240)는 적외선 검지기(242), A/D 변환기(244), 그리고 신호처리기(246)를 가진다. 적외선 검지기(242)는 적외선 광원(222)과 대향되도록 위치되어 측정영역을 통과한 광을 수광하며, A/D 변환기(244)는 적외선 검지기(242)에 의해 수광된 광을 디지털 신호로 변환한다. 신호처리기(246)는 변환된 신호를 입력받아 광의 세기를 측정하며, 이로부터 가스의 농도를 산출하여 디스플레이한다.
윈도우부(260)는 배기관(164)의 측벽에 삽입되어 적외선 광원(222)으로부터 측정영역으로, 그리고 측정영역으로부터 적외선 검지기(242)로 광을 입사/출사시킨다. 또한 윈도우부(260)는 측정영역을 흐르는 유체가 발광부(220) 또는 검출부(240)로 유입되는 것을 방지한다. 윈도우부(260)는 배기관(164)의 일측에 삽입되는 제 1윈도우(262)와 배기관(164)의 타측에 삽입되는 제 2윈도우(264)를 가진다. 도 8은 도 7의 'a'의 확대도이다. 도 8을 참조하면, 배기관(164)의 일측에는 제 1윈도우(262)가 삽입되는 홀(164a)이 형성되고, 홀(164a) 내에는 홀(164a) 안쪽으로 돌출된 돌기가 형성된다. 제 1윈도우(262)가 홀(164a) 내에 삽입되며, 적외선 광원(222)이 설치된 프레임(226)이 외측벽에 결합된다. 프레임(226)과 제 1윈도우(262)의 일면, 그리고 제 1윈도우(262)의 타면과 돌기 사이에는 실링을 위한 오링(180)이 삽입된다. 배기관(164)의 타측에 설치되는 제 2윈도우(264)의 설치구조 또한 제 1윈도우(262)의 설치구조와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
제 1윈도우(262)와 제 2윈도우(264)는 이소프로필 알코올에 의해 흡광되는 파수영역에서 적외선을 잘 투과시키고, 측정영역을 흐르는 유체에 의한 침식으로부터 저항성이 강한 재질로 이루어진다. 제 1윈도우(262)와 제 2윈도우(264)가 이소 프로필 알코올에 의해 흡광되는 파수영역에서 적외선을 흡수하는 경우, 파장의 세기감소의 원인을 정확히 파악할 수 없다. 또한, 제 1윈도우(262)와 제 2윈도우(264)가 측정영역을 흐르는 유체(수분 및 산과 염기 등)에 의해 침식되는 재질로 이루어진 경우, 측정된 농도값의 신뢰도가 저하된다.
도 9는 제 1윈도우(262)와 제 2윈도우(264)가 측정영역을 흐르는 유체에 의해 침식되는 재질(예컨대, 사파이어나 브롬화칼륨(KBr))로 이루어질 때 문제점을 보여주는 그래프로, 약액공정 및 린스공정과 건조공정이 주기적으로 수행될 때 측정되는 IPA 증기의 량을 보여준다. 약액공정 및 린스공정 수행시는 IPA 증기가 공급되지 않으나 건조공정 진행시는 일정량 계속적으로 공급된다. 제 1윈도우(262)와 제 2윈도우(264)가 산이나 염기 등에 의해 침식되면 제 1윈도우(262) 및 제 2윈도우(264)의 두께 변화로 인해, 비록 IPA 증기는 동일한 량으로 공급이 이루어진다 할지라도 측정부(200)는 더 많은 량의 IPA 증기가 검출된 것으로 인식한다. 따라서 건조공정 진행시 IPA 증기가 과다 검출된 경우(도 9의 'c'), 실질적으로 IPA 증기 공급량의 증가로 인한 것인지 또는 제 1윈도우(262)나 제 2윈도우(264)의 침식으로 인한 것인지 불명확하다.
따라서 본 실시예에서 제 1윈도우(262)와 제 2윈도우(264)는 측정영역을 흐르는 유체에 의한 침식으로부터 방지되며, IPA 증기에 의해 흡광되는 파수영역에서 적외선을 잘 투과하는 재질로 이루어진다. 일 예에 의하면 제 1윈도우(262)와 제 2윈도우(264)는 유리(glass)나 쿼츠(quartz)와 같은 실리카(SiO2) 계열의 재질로 이루어진다. 실리카 계열의 재질은 수분이나 이산화탄소, 그리고 알코올과 같은 유기 물로부터의 침식에 강할 뿐 아니라, 도 10에 도시된 바와 같이, 실리카 계열의 물질은 약 2800 내지 3000cm-1의 파수 영역에서 적외선을 잘 투과한다.
또한, 측정부(200)에는 적외선 검지기(242)에서 검출하고자 하는 파수 영역만을 투과시키는 필터부(280)가 제공될 수 있다. 필터부(280)는 적외선 광원(222)으로부터 조사되어 적외선 검지기(242)에 도달되기까지의 광의 경로 상에 배치된다. 필터부(280)는 저역 필터(low pass filter)(282)와 고역 필터(high pass filter)(284)를 가진다. 저역 필터(282)와 고역 필터(284)는 탄산염(carbonate)이나 황산염(sulfate)을 재질로 할 수 있다. 바람직하게는 저역 필터(282)와 고역 필터(284)는 측정영역을 흐르는 유체에 의해 침식되지 않도록 배치된다. 일 예에 의하면 도 11a에 도시된 바와 같이 저역 필터(282)와 고역 필터(284)는 제 1윈도우(262)에 삽입되거나 제 2윈도우(264)에 삽입된다. 다른 예에 의하면 도 11b에 도시된 바와 같이 저역 필터(282)는 제 1윈도우(262)에 삽입되고, 고역 필터(284)는 제 2윈도우(264)에 삽입된다. 또 다른 예에 의하면 도 11c에 도시된 바와 같이 저역 필터(282)와 고역 필터(284)는 제 1윈도우(262)와 적외선 광원(222) 사이에 배치되거나, 제 2윈도우(264)와 적외선 검지기(242) 사이에 배치된다.
도 12는 측정부(200)의 다른 예가 도시된 건조 장치(1)의 개략도로, 측정부(200)가 처리실(120)에 설치된 예를 보여준다. 도 12를 참조하면, 측정부(200)는 프레임(227), 발광부(222), 검출부(240), 그리고 윈도우부(260) 외에 반사판(290)을 더 포함한다. 프레임(227)은 처리실(120)의 외측벽에 설치되며, 측벽 내에는 제 1윈도우(262)와 제 2윈도우(264)가 삽입된다. 프레임(227) 내에는 적외선 광원(222)과 적외선 검지기(242)가 수평하게 또는 수직하게 나란히 배치된다. 제 1윈도우(262)와 제 2윈도우(264) 또는 반사판(290)은 적외선 광원(222)에서 조사된 광이 반사판(290)에 부딪힌 후 적외선 검지기(242)에 도달될 수 있도록 일정각도 경사진 상태로 배치될 수 있다. 적외선 광원(222)에는 전원 공급기(224)가 연결되며, 적외선 검지기(242)에는 A/D 변환기(244), 신호처리기(246)가 연결된다.
도 12의 'b'의 확대도인 도 13을 참조하면, 처리실(120) 내에는 제 1윈도우(262)와 제 2윈도우(264)로부터 일정거리 이격되도록 반사판(290)이 배치되며, 반사판(290)은 복수의 지지대들(292)에 의해 처리실(120)의 측벽에 고정 결합된다. 반사판(290)과 처리실(120)의 외측벽 사이에는 소정의 공간이 형성되며, 측정부(200)는 이 공간으로 유입된 기체들 중 IPA 증기의 농도를 측정한다. 제 1윈도우(262)와 제 2윈도우(264)는 석영 또는 유리와 같은 실리카 계열의 재질로 제조된다. 적외선 광원(222)으로부터 조사되어 적외선 검지기(242)에 도달되기까지의 광의 경로 상에 필터부(280)가 배치된다. 제 1윈도우(262) 또는 제 2윈도우(264) 내에는 상술한 예와 동일하게 저역 필터(282)와 고역 필터(284)가 삽입될 수 있으며, 선택적으로 프레임(227) 내 적외선 광원(222)이나 적외선 검지기(242)의 전방에 저역 필터(282)와 고역 필터(284)가 배치될 수 있다. 본 실시예에서 측정부(200)는 처리실(120)의 측벽에 장착되는 것으로 설명하였다. 그러나 이는 일 예에 불과하며, 측정부(200)는 처리실(120)의 덮개(120b) 등의 위치에 장착될 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이 측정부(200)가 처리실(120)에 장착되어 처리실 (120) 내에서 IPA 증기의 농도를 측정한 경우 처리실(120) 내 IPA 증기의 농도를 정확하게 측정할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이 측정부(200)가 배관(142, 163, 164) 상에 장착되어 그 내부를 흐르는 IPA 증기의 농도를 측정한 경우, 처리실(120) 내에서 직접 IPA 증기를 측정한 경우에 비해 비교적 부정확하나 그 차이는 미세하다. 그러나 측정부(200)가 처리실(120)에 장착되는 경우 반사판(290)이나 지지대 등에 의해 처리실(120) 내에서 기류의 흐름이 방해 받을 수 있는데 반하여, 측정부(200)가 배관(142, 163, 164)에 장착되는 경우 건조공정 진행시 처리실(120) 내에서 기류의 흐름은 방해받지 않는다.
이하, 도 6 또는 도 11에 도시된 장치를 사용하여 건조공정이 수행되는 과정을 설명한다. 처음에, 내조(122) 내의 지지대(186) 상에 웨이퍼들이 놓여진다. 세정액 공급노즐(182)로부터 내조(122)로 화학약액과 탈이온수가 순차적으로 공급되어 약액 처리 공정 및 린스공정이 수행된다. 이후 공급관(142)을 통해 처리실(120) 내로 IPA 증기가 공급되며 웨이퍼의 건조가 이루어진다. 웨이퍼의 건조는 마란고니 원리에 의해 이루어지거나 웨이퍼 상에 부착된 탈이온수가 IPA 증기로 치환됨으로써 이루어진다. 공급관(142)이나 배기관(163, 164)과 같은 배관 또는 처리실(120) 내에서 측정부(200)에 의해 IPA 증기의 농도가 검출된다. 측정부(200)는 검출 결과를 제어부(300)로 전송하며, 제어부(300)는 공급관(142) 상에 설치된 유량조절기(142)를 제어하여, 처리실(120)로 공급되는 IPA 증기량을 조절한다. 측정부(200)에서 IPA 증기의 농도 검출은 다음과 같다. 처음에 적외선 광원(222)으로부터 측정영역으로 적외선을 조사한다. 제 1윈도우(262)와 제 2윈도우(264)에서 저역 필터 (282)와 고역 필터(284)에 의해 IPA 증기에 의해 흡광되는 영역만이 투과된다. 적외선 검지기(242)는 측정영역을 통과한 광을 수광하며, 적외선 검지기(242)에 의해 수광된 광은 A/D 변환기(244)에 의해 디지털 또는 아날로그 신호로 변환되고, 신호처리기(246)는 광의 세기의 감소 정도를 파악하여 측정영역에서 IPA 증기의 농도를 산출한다.
본 발명에 의하면, 건조 장치는 기판 처리부 내에서 측정부에 의해 실시간으로 이소프로필 알코올 증기의 농도를 측정하여 처리실로 공급되는 이소프로필 알코올 증기의 량이 조절하므로 건조공정을 효과적으로 수행할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 측정부의 윈도우들이 이소프로필 알코올에 의해 흡광이 이루어지는 적외선의 파수영역은 잘 투과하고, 측정영역 내를 흐르는 유체에 침식되지 않는 재질로 이루어지므로, 이소프로필 알코올의 농도를 정확히 측정할 수 있다.

Claims (17)

  1. 기판을 건조하는 장치에 있어서,
    기판들이 수용되며 소정공정이 수행되는 공간을 제공하는, 그리고 건조가스가 유입되거나 유출되는 배관이 연결된 처리실을 가지는 기판 처리부와;
    상기 기판 처리부 내 건조가스의 농도를 측정하는 측정부를 포함하되,
    상기 측정부는,
    상기 기판 처리부 내 소정 영역인 측정영역으로 광을 조사하는 발광부와;
    상기 측정영역을 통과한 광의 세기를 측정하는 검출부와;
    상기 측정영역을 흐르는 유체가 상기 발광부와 상기 검출부로 유입되는 것을 방지하고 상기 측정영역으로/로부터 광을 입사/출사시키는, 그리고 상기 유체에 의해 침식되는 것이 방지되는 윈도우부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 윈도우부는,
    상기 건조가스에 의해 흡수되는 파수(wavenumber)영역에서 상기 광을 투과하는 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 건조가스는 기체 상태의 유기화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 발광부는 적외선을 방출시키는 적외선 발광소자를 포함하고,
    상기 유기화합물은 이소프로필 알코올이며,
    상기 윈도우부는 실리카 계열의 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 윈도우부의 재질은 유리(glass)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 윈도우부의 재질은 석영(quartz)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 측정부는 상기 발광부로부터 조사되어 상기 검출부에 도달되기까지의 광의 경로 상에 배치되며, 상기 유기 화합물에 의해 흡광이 이루어지는 파수 영역만을 투과하는 필터부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
  8. 제 3항에 있어서,
    상기 측정 영역은 상기 배관 내의 소정 영역인 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 윈도우부는,
    상기 발광부와 상기 측정 영역 사이에 배치되며, 상기 배관의 측벽에 삽입되는 제 1윈도우와;
    상기 검출부와 상기 측정 영역 사이에 배치되며, 상기 제 1윈도우와 대향되도록 상기 배관의 측벽에 삽입되는 제 2윈도우를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 배관은 건조가스가 배기되는 배기관인 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
  11. 제 3항에 있어서,
    상기 측정 영역은 상기 처리실 내 소정 영역인 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 측정부는,
    상기 윈도우부가 삽입된 상기 처리실의 측벽으로부터 상기 처리실 안쪽으로 일정거리 이격되어 설치되는 반사판과;
    상기 반사판을 상기 처리실의 측벽에 고정시키는 지지대를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
  13. 제 3항에 있어서,
    상기 윈도우부는,
    상기 발광부와 상기 측정 영역 사이에 배치되는 제 1윈도우와;
    상기 검출부와 상기 측정 영역 사이에서 상기 제 1윈도우와 인접하여 배치되는 제 2윈도우를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 측정부는 상기 발광부로부터 조사되어 상기 검출부에 도달되기까지의 광의 경로 상에 배치되며, 상기 유기 화합물에 의해 흡광이 이루어지는 파수 영역만을 투과하는 필터부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 필터부는 상기 제 1윈도우 또는 상기 제 2윈도우에 삽입되는 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 필터부는,
    상기 제 1윈도우와 상기 제 2윈도우 중 어느 하나에 삽입되는 저역 필터와;
    상기 제 1윈도우와 상기 제 2윈도우 중 다른 하나에 삽입되는 고역 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
  17. 제 3항에 있어서,
    상기 배관은 상기 기판 처리부로 건조가스를 유입하는 공급관을 포함하며,
    상기 장치는 상기 검출부로부터 검출 결과를 전송 받아 상기 공급관에 설치된 밸브의 개방율을 조절하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
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