KR101387920B1 - 웨이퍼의 침지식 세정 건조 장치 및 이를 이용한 웨이퍼의 세정 건조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼의 세정 건조 장치 및 이에 사용되는 세정조에 관한 것으로, 원반 형태의 웨이퍼를 세정하는 세정액을 수용하고, 상기 웨이퍼가 침지되는 침지 영역과 상기 웨이퍼가 배출되는 배출 영역으로 격벽에 의해 구분되되, 상기 격벽은 세정액의 수면 위까지 연장되고, 상기 침지 영역과 상기 배출 영역을 상기 웨이퍼가 통과할 수 있는 연통공이 상기 격벽에 형성되고, 상기 침지 영역에서 상기 배출 영역으로 하방 경사진 바닥면이 구비된 세정조와; 상기 침지 영역의 세정조 내에 상기 웨이퍼를 잠기게 이동시키는 제1이동수단과; 상기 침지 영역의 세정조 바닥면을 따라 상기 연통공을 통과하여 상기 배출 영역의 바닥면에 도달하면서 세정된 상기 웨이퍼를 상기 배출 영역의 상기 세정조 내부로부터 외부로 배출시키는 제2이동수단을; 포함하여 구성되어, 세정조의 침지 영역에 침지된 웨이퍼는 별도의 기계적 수단이 없더라도 경사면을 따라 배출 영역까지 구름 및 미끄럼에 의해 스스로 이동하면서 세정되므로, 세정조 내부에서 웨이퍼를 침지 영역에서 배출 영역까지 이동시키기 위한 기계적 수단을 완전히 배제할 수 있게 되어, 세정 공정의 효율을 보다 향상시키는 웨이퍼의 세정 건조 장치를 제공한다.

Description

웨이퍼의 침지식 세정 건조 장치 및 이를 이용한 웨이퍼의 세정 건조 방법 {APPARATUS OF CLEANING AND DRYING WAFER AND METHOD USING SAME}

본 발명은 반도체 패키지 제조를 위한 웨이퍼의 세정 건조에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 웨이퍼를 세정액에 잠기게하여 수중 세정 공정을 행하고, 세정액으로부터 웨이퍼를 꺼내면서 표면 장력의 구배에 의해 세정액이 웨이퍼의 표면에 남지 않도록 건조시키는 웨이퍼의 세정 건조 장치 및 이를 이용한 웨이퍼의 세정 건조 방법에 관한 것이다.

웨이퍼의 제조 공정 중에는 입자, 금속성 불순물(metallic impurity), 자연 산화물(native oxide) 등의 이물질이 웨이퍼의 표면에 부착되는 현상이 발생된다. 이러한 이물질은 반도체 패키지를 제조하는 데 오류를 야기하는 것이어서, 각 공정별로 충분한 세정을 행하여 왔다.

일반적인 세정 공정으로서, 세정조(rinse bath, 10)에 화학 세정액을 채운 후, 웨이퍼(W)를 완전히 잠기게 담가 이물질을 제거한 다음, 웨이퍼(W)의 표면으로부터 세정액을 건조시키는 공정을 행한다.

구체적으로는, 도1a에 도시된 바와 같이 세정조(10)에 세정액(66)을 넣은 상태로 로봇 아암(미도시) 등을 이용하여 웨이퍼(W)를 세정액(66)에 잠기게 넣는다(77). 이 때, 웨이퍼(W)는 힌지(30a)를 기준으로 회전 가능한 크레이들(30)의 수용부(31)에 위치하면서 자리를 잡는다.

그리고, 도1b에 도시된 바와 같이 크레이들(30)이 힌지(30a)를 중심으로 회전(30d)하여, 웨이퍼(W)는 세정조(10)의 중간에 위치한 격벽(20)을 기준으로 배출 영역으로 이동된다. 이 때, 웨이퍼(W)는 경사진 받침 플레이트(12)에 지지된 자세로 위치할 수도 있다. 여기서, 웨이퍼(W)가 침수되는 격벽(20)의 침수 영역은 세정액(66)의 수면(66y)이 출렁이어도 무방하지만, 웨이퍼(W)가 배출되는 배출 영역은 이소프로필알코올(isopropyl alcohol; 이하, 'IPA'라고 함) 증기 공급부(40)로부터 IPA 증기를 공급하여 액층(40a)을 형성하여 마란고니(Marangoni) 건조 방식으로 웨이퍼(W)를 세정액(66)으로부터 배출하면서 건조해야 하므로 수면(66z)이 잔잔한 상태로 유지되는 것이 필요하다. 이를 위하여 격벽(20)이 침수 영역과 배출 영역을 구분하는 것이 반드시 필요하다.

그 다음, 도1c에 도시된 바와 같이 로봇 아암(미도시) 등을 이용하여 정해진 위치에 있는 웨이퍼(W)를 세정액(66)으로부터 배출시키면서, IPA 증기가 세정액 표면에서 응축되거나 용해되어 형성된 IPA액층(40a)을 통과하면서, 마란고니 효과에 의하여 상대적으로 표면장력이 작은 영역(IPA액층)으로부터 표면 장력이 큰 세정액으로 액체가 흘러 웨이퍼(W)의 표면에 남은 수분을 제거한다.

상기와 같이 구성된 종래의 웨이퍼 세정 건조 장치(1)는 세정조(10)내에서 침수 영역으로부터 배출 영역으로 웨이퍼(W)를 이동시키는 데, 기계적 구동 장치인 크레이들(30)을 이용함에 따라, 하나의 웨이퍼(W)의 세정 건조 공정이 마쳐야 비로소 그다음 웨이퍼(W)의 세정 건조 공정을 행할 수 있으므로, 신속한 웨이퍼의 세정 건조 공정이 불가능한 한계가 있었다.

또한, 수중에서 기계적으로 작동하는 크레이들(30)은 고장을 야기하여, 크레이들(30)이 고장나는 경우에는 세정조(10)를 포함하는 세정 건조 장치(1)를 모두 사용할 수 없게 되므로, 크레이들(30)의 유지 보수에 많은 인력과 비용을 투여해야 하고, 결과적으로는 웨이퍼(W)의 세정 건조 공정이 지연되는 문제가 야기되었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 세정조 내에서 침지 영역으로부터 배출 영역으로 이동시키는 데 기계적인 구동 수단을 배제함으로써, 세정조의 고장 가능성을 미연에 근본적으로 제거하여, 세정조의 유지 보수 및 관리에 소요되는 비용을 절감하고, 세정조의 고장에 따른 공정 효율이 저해되는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 세정조 내에서 웨이퍼를 침지 영역으로부터 배출 영역으로 이송하는 기계적인 수단을 배제함으로써, 하나의 세정조에서 웨이퍼를 연속적으로 세정 건조할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

이를 통해, 본 발명은 하나의 세정조에서 동시에 2개 이상의 웨이퍼를 연속적으로 세정 건조하고, 고장 가능성을 배제하여 웨이퍼의 세정 건조의 공정 효율을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

상술한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은, 원반 형태의 웨이퍼를 세정하는 세정액을 수용하고, 상기 웨이퍼가 침지되는 침지 영역과 상기 웨이퍼가 배출되는 배출 영역으로 격벽에 의해 구분되되, 상기 격벽은 세정액의 수면 위까지 연장되고, 상기 침지 영역과 상기 배출 영역을 상기 웨이퍼가 통과할 수 있는 연통공이 상기 격벽에 형성되고, 상기 침지 영역에서 상기 배출 영역으로 하방 경사진 바닥면이 구비된 세정조와; 상기 침지 영역의 세정조 내에 상기 웨이퍼를 잠기게 이동시키는 제1이동수단과; 상기 침지 영역의 세정조 바닥면을 따라 상기 연통공을 통과하여 상기 배출 영역의 바닥면에 도달하면서 세정된 상기 웨이퍼를 상기 배출 영역의 상기 세정조 내부로부터 외부로 배출시키는 제2이동수단을; 포함하는 웨이퍼의 세정 건조 장치를 제공한다.

이는, 침지 영역으로부터 배출 영역에 이르는 세정조의 바닥면을 하향 경사지게 형성함으로써, 세정조의 침지 영역에 침지된 웨이퍼는 별도의 기계적 수단이 없더라도 경사면을 따라 배출 영역까지 구름 및 미끄럼에 의해 (주로 구름에 의해) 스스로 이동하면서 세정되므로, 세정조 내부에서 웨이퍼를 침지 영역에서 배출 영역까지 이동시키기 위한 기계적 수단을 완전히 배제할 수 있도록 하기 위함이다.

이를 통해, 본 발명은 세정조 내에 침지된 웨이퍼를 침지 영역으로부터 배출 영역으로 이동시키는 기계적인 구동 수단을 배제함으로써, 세정조 내의 기계적 부품의 고장 가능성을 근본적으로 제거하여, 웨이퍼의 세정 건조 공정이 중단되지 않고 신뢰성있게 지속될 수 있도록 보장할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 웨이퍼를 세정하는 세정액이 담긴 세정조 내에 웨이퍼를 이동시키는 기계적으로 구동하는 이동 수단을 배제하고, 원반 형태의 웨이퍼가 경사진 바닥면을 따라 스스로 침지 영역에서 배출영역으로 이동하도록 구성됨에 따라, 기계적 이동 수단에 웨이퍼가 차지하고 있으면 그 다음에 세정할 웨이퍼를 세정할 수 없었던 종래의 공정 효율이 저하되던 문제점을 해소하고, 연속적으로 웨이퍼를 세정조에 넣어 세정 건조할 수 있게 되므로 웨이퍼의 세정 공정의 효율이 크게 향상되는 잇점이 얻어진다.

이 때, 본 발명의 일 실시 형태에 따르면 세정조의 바닥면에는 상기 웨이퍼의 경로를 안내하는 안내홈이 형성될 수 있다. 이를 통해, 침지 영역에 위치한 웨이퍼가 경사진 바닥면을 따라 배출 영역에 도달했을 때에, 웨이퍼가 정해진 위치에 있게 되므로 제2이동수단이 웨이퍼를 쉽게 파지할 수 있다.

또한, 안내 홈이 없는 경우에는 세정조의 측벽에 기대어 경사진 바닥면을 따라 구름이나 미끄럼 이동하게 되지만, 안내홈의 폭이 웨이퍼의 두께보다 약간 더 크게 형성되는 경우에는 안내홈에 의해 웨이퍼가 스스로 직립할 수 있는 여건이 마련되므로, 웨이퍼가 스스로 직립한 상태로 세정조 내의 침지 영역으로부터 배출 영역으로 스스로 직립한 상태로 이동할 수 있게 된다.

따라서, 안내홈이 있는 경우에는 각 안내홈마다 웨이퍼가 스스로 직립한 상태를 유지할 수 있으므로, 하나의 세정조 내에 다수의 웨이퍼를 수용하여 세정 건조하는 공정을 행할 수 있다. 즉, 세정조의 바닥면에는 안내홈이 다수의 열로 형성되어, 다수의 웨이퍼가 상기 안내홈을 따라 상기 침지 영역으로부터 상기 배출 영역으로 이동하도록 구성될 수 있다.

한편, 상기 안내홈은 바닥면에 직접 성형될 수 있지만, 웨이퍼가 스스로 직립할 수 있는 공차로 상기 안내홈이 성형되는 경우에는 안내홈의 마모에 의해 웨이퍼의 두께와의 공차가 변동될 수 있으므로, 일정 기간이 경과한 후에 정기적으로 안내홈을 교체해야 할 필요성이 있다. 따라서, 상기 웨이퍼의 경로를 안내하는 안내홈이 형성된 레일이 경사진 바닥면을 따라 형성됨으로써, 세정조를 반영구적으로 사용하면서도 웨이퍼를 신뢰성있게 직립 안내하는 안내홈을 경사진 바닥면에 형성할 수 있다.

그리고 상기 배출 영역의 상기 세정액의 수면에는 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol, IPA) 액층이 형성되어, 세정액의 표면장력과 IPA 액층의 표면장력의 차이로 인해, 배출 영역에서 세정액의 수면을 통과할 때에 그 위의 IPA액층에 의해 세정액이 웨이퍼의 표면에 남지 않게 되어 건조되는 공정이 행해진다.

한편, 발명의 다른 분야에 따르면, 본 발명은, 웨이퍼를 세정 건조하는 방법으로서, 상기 웨이퍼가 침지되는 침지 영역과 상기 웨이퍼가 배출되는 배출 영역으로 격벽에 의해 구분되되, 상기 격벽은 세정액의 수면 위까지 연장되고, 상기 침지 영역과 상기 배출 영역을 상기 웨이퍼가 통과할 수 있는 연통공이 상기 격벽에 형성되고, 상기 침지 영역에서 상기 배출 영역으로 하방 경사진 바닥면이 구비되며, 세정액이 채워진 세정조의 상기 침지 영역의 세정액 내에 상기 웨이퍼를 바닥면까지 침지시키는 웨이퍼 침지단계와; 상기 웨이퍼가 상기 경사진 바닥면을 따라 스스로 이동하여 상기 침지 영역에서 상기 배출 영역으로 이동하는 웨이퍼 이동단계와; 상기 배출 영역에 위치한 상기 웨이퍼를 상기 세정액의 바깥으로 배출시키는 웨이퍼 배출단계를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 세정 건조 방법을 제공한다.

상기 바닥면에는 상기 웨이퍼의 경로를 안내하는 안내홈이 형성되어, 상기 웨이퍼 이동단계에서 상기 웨이퍼는 상기 침지 영역으로부터 상기 배출 영역까지 상기 안내홈을 따라 이동하는 것이 바람직하다. 이를 통해, 세정조 내의 침지 영역에서 배출 영역으로 스스로 이동한 웨이퍼의 위치를 쉽게 파악하여, 웨이퍼를 파지하여 배출영역의 수면을 통해 배출시킬 수 있다.

여기서, 상기 배출 영역의 상기 세정액의 수면에는 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol, IPA) 액층이 형성되어, 상기 배출 단계는, 세정액의 표면장력과 IPA 액층의 표면장력의 차이로 인해, 배출 영역에서 세정액의 수면을 통과할 때에 그 위의 IPA액층에 의해 세정액이 웨이퍼의 표면에 남지 않게 되어 건조되는 건조 단계가 함께 행해진다.

한편, 본 발명은, 원반 형태의 웨이퍼를 세정하는 세정액을 수용하고, 상기 웨이퍼가 침지되는 침지 영역과 상기 웨이퍼가 배출되는 배출 영역으로 격벽에 의해 구분되되, 상기 격벽은 세정액의 수면 위까지 연장되고, 상기 침지 영역과 상기 배출 영역을 상기 웨이퍼가 통과할 수 있는 연통공이 상기 격벽에 형성되고, 상기 침지 영역에서 상기 배출 영역으로 하방 경사진 바닥면이 구비된 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 세정조를 제공한다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '직립'이라는 용어는 '직각으로 선 상태'를 의미할 뿐만 아니라, '약간 기울어지게 서있는 상태'를 모두 포함하는 것으로 정의한다.

상술한 바와 같이 본 발명은, 침지 영역으로부터 배출 영역에 이르는 세정조의 바닥면을 하향 경사지게 형성함으로써, 세정조의 침지 영역에 침지된 웨이퍼는 별도의 기계적 수단이 없더라도 경사면을 따라 배출 영역까지 구름 및 미끄럼에 의해 스스로 이동하면서 세정되므로, 세정조 내부에서 웨이퍼를 침지 영역에서 배출 영역까지 이동시키기 위한 기계적 수단을 완전히 배제할 수 있게 되어, 보다 간단한 구성으로 웨이퍼의 침지식 세정 건조 장치를 구현하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 세정조 내에서 웨이퍼를 이동시키는 기계적인 구동 수단을 배제함으로써, 세정조 내에서 침지 영역으로부터 배출 영역으로 이동시키는 데 기계적인 구동 수단을 배제함으로써, 세정조의 고장 가능성을 미연에 근본적으로 제거하여, 세정조의 유지 보수 및 관리에 소요되는 비용을 절감하고, 세정조의 고장에 따라 세정 건조 공정의 효율이 낮아지는 것을 방지할 수 있는 유리한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 세정조 내에는 기계적으로 동작하는 기구를 배제함으로써, 세정조 내의 기계 부품의 고장 가능성이 완전히 제거되므로, 세정조 내의 기계 부품의 고장에 의해 웨이퍼의 세정 건조 공정이 중단되지 않고 연속하여 지속시킬 수 있게 된다.

무엇보다도, 본 발명은 세정조 내에서 웨이퍼를 침지 영역으로부터 배출 영역으로 이송하는 기계적인 수단이 배제되고 웨이퍼가 경사진 바닥면을 따라 구름(rolling)과 미끄럼(sliding) 형태로 스스로 이동하므로, 종래에 웨이퍼를 침지 영역에서 배출 영역으로 이동시키는 것을 대기하고 있다가 웨이퍼를 침지해야 함에 따라 하나씩 웨이퍼를 세정 건조할 수 밖에 없던 한계를 극복하고, 하나의 세정조에서 여러 웨이퍼를 연속적으로 세정 건조할 수 있는 장점이 얻어진다.

이를 통해, 본 발명은 웨이퍼의 세정 건조의 공정 효율을 크게 향상시킬 수 있다.

도1a 내지 도1c는 종래의 웨이퍼의 침지식 세정 건조 장치의 작용을 순차적으로 도시한 도면
도2 내지 도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼의 세정 건조 장치의 구성을 작용 순서대로 도시한 도면
도6a는 도3의 A-A에서 바라본 단면도
도6b는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 구성을 도3의 A-A에서 바라본 단면도
도6c는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 구성을 도3의 A-A에서 바라본 단면도
도7a는 도3의 B-B에서 바라본 단면도
도7b는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 구성을 도3의 B-B에서 바라본 단면도

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼의 침지식 세정 건조 장치(100)에 대하여 구체적으로 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해서는 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하며, 동일하거나 유사한 기능 혹은 구성에 대해서는 동일하거나 유사한 도면 부호를 부여하기로 한다.

도2 내지 도5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼의 세정 건조 장치(100)는, 원반 형태의 웨이퍼(W)를 세정하는 세정액을 담아두는 세정조(110)와, 세정조(110)의 배출 영역(II)의 상측에 IPA액층(150a)이 형성되도록 건조 공간을 형성하는 덮개(120)와, 웨이퍼(W)를 세정조(110)의 침지 영역(I)에 침지시키는 제1이동수단(130)과, 세정조(110)의 배출영역(II)에 위치한 웨이퍼(W)를 IPA액층(150a)이 형성된 수면으로 배출시키는 제2이동수단(140)과, 세정조(110)의 배출 영역(II)에 IPA증기를 공급하는 IPA증기공급기(150)로 구성된다.

상기 세정조(110)는 웨이퍼(W)가 침지되어 세정되는 세정액(66)을 수용하며, 격벽(112)을 기준으로 웨이퍼(W)가 침지되는 침지 영역(I)과, 웨이퍼(W)가 배출되는 배출 영역(II)으로 구획된다. 여기서, 격벽(112)은 세정액(66)의 수면 바깥으로 연장되어, 침지 영역(I)에서 세정액(66)의 수면이 출렁이더라도, 배출 영역(II)에서의 세정액의 수면이 잔잔한 상태를 유지하여 IPA액층(150a)에 의한 웨이퍼 건조가 원활하게 이루어지도록 한다.

도면에 도시된 바와 같이 세정조(110)의 바닥면(111)은 침지 영역(I)에서의 바닥면으로부터 배출 영역(II)에서의 바닥면까지 대략 3도 내지 30도의 경사각(α)만큼 하향 경사지게 형성되어, 세정액(66)에 잠긴 웨이퍼(W)는 부력에 의해 들뜨려는 힘과 중력에 의해 가라앉으려는 힘이 어느정도 평형을 이루면서 천천히 이동할 수 있다. 이 때, 바닥면(111)의 경사각(α)이 3도보다 작으면, 웨이퍼(W)의 이동속도가 느려 세정 건조 공정의 효율이 저해되며, 바닥면(111)의 경사각(α)이 30도보다 크면 웨이퍼(W)의 이동 속도가 빨라져 웨이퍼(W)가 배출 영역(II)의 예정된 위치에서 멈추지 않을 수 있기 대문이다.

이와 같은 구성에 의하여, 침지 영역(I)으로 침지된 웨이퍼(W)는 침지 영역(I)의 바닥면에 놓이면, 경사진 바닥면(111)을 따라 배출 영역(II)의 바닥면으로 천천히 구르거나(91) 슬라이딩하면서 스스로 이동하게 된다.

이 때, 침지 영역(I)과 배출 영역(II)을 구분하는 격벽(112)은 세정조(110)의 바닥면(111)까지는 미치지 않게 연장 형성되어, 격벽(112)의 하단과 세정조(110)의 바닥면(111)의 사이에는 웨이퍼(W)가 통과할 수 있는 높이(H)로 연통공(115)이 형성된다.

한편, 도6a에 도시된 바와 같이 세정조(110)는 바닥면(111)이 평탄면으로 형성될 수 있다. 이 경우에는, 세정조(110)는 폭이 좁게 형성되어 하나의 웨이퍼씩 세정 건조 공정을 행할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 도6b에 도시된 바와 같이 세정조(110)의 바닥면(111)에 웨이퍼(W)가 이동하는 안내홈(111a)이 형성될 수 있다. 이 때, 안내홈(111a)은 웨이퍼(W)의 가장자리가 살짝 끼워져 넘어지지 않으면서 안내홈(111a)의 측벽(111as)에 지지되어 (도면에는 수직으로 직립한 구성이 나타나 있지만) 넘어지지 않으면서 스스로 서있을 수 있는 약간 기울어진 형태로 서있도록 안내홈(111a)의 폭이 정해진다. 이에 따라, 웨이퍼(W)는 가장자리가 안내홈(111a)에 끼워져 약간 기울여진 상태로 넘어지지 않고 선 상태를 유지하면서 경사면(111)을 따라 구르거나 조금씩 슬라이딩되면서 침지 영역(I)의 바닥면에서 배출 영역(II)의 바닥면으로 스스로 이동하게 된다.

본 발명의 또 다른 실시 형태에 따르면, 도6c에 도시된 바와 같이, 세정조(110)의 바닥면(111)에 웨이퍼(W)가 이동하는 안내홈(2111a)이 형성된 레일(2111)이 설치될 수 있다. 여기서, 안내홈(2111a)은 침지 영역(I)으로부터 배출 영역(II)으로 하향 경사지게 형성된다. 즉, 도면에 도시된 바와 같이 세정조(110)의 바닥면(111)이 하향 경사지고 동일한 두께의 레일(2111)이 그 위에 다수의 열로 설치될 수도 있지만, 세정조(111)의 바닥면(111)은 평탄하고 레일(2111)의 안내홈(2111a)이 경사지게 형성되어, 웨이퍼(W)가 레일(2111)의 경사진 안내홈(2111a)을 따라 스스로 선 상태로 이동할 수 있도록 구성될 수 있다.

상기 덮개(120)는 IPA 증기공급기(150)로부터 IPA증기가 도면부호 150d로 표시된 방향으로 공급되면, 덮개(120)와 세정액(66)의 수면 사이의 밀폐 공간(88)에 IPA 증기가 가득 차게되어, 배출 영역(II)의 세정액(66)의 표면에 응축되거나 용해되어 IPA액층(150a)으로 보다 신속하게 형성할 수 있도록 한다. 다만, 세정조(110)의 주변이 IPA액층(150a)을 형성할 수 있는 분위기가 마련된다면 덮개(120)를 사용하지 않을 수 있다.

상기 제1이동수단(130)은 웨이퍼(W)를 세정조(110)의 침지 영역(I)의 수 주면을 통해 바닥면(111)까지 잠기게 이동시킨다. 제1이동수단(130)은 웨이퍼(W)의 가장자리를 파지하거나 하측을 지지한 상태로, 웨이퍼(W)가 바닥면(111) 또는 도6c의 레일(2111)의 안내홈(2111a)에 닿을 때까지 하방 이동한 후, 웨이퍼(W)를 세정조(110) 내에 남겨두고 제1이동수단(130)은 그 다음에 세정할 웨이퍼를 파지하러 상방 이동한다.

상기 제2이동수단(140)은 세정조(110)의 배출 영역(II)에 위치한 웨이퍼(W)의 가장자리를 파지하거나 하측을 지지한 상태로 상방 이동하여, 웨이퍼(W)가 배출 영역(II)의 IPA액층(150a)을 빠져나오도록 상방 이동시킨다. 제2이동수단(140)에 의해 들려진 세정된 웨이퍼(W)를 그 다음 공정으로 옮긴 후에, 제2이동수단(140)은 다시 세정조(110)의 배출 영역(II)에 위치한 웨이퍼(W)를 배출시키기 위해 이동한다.

상기 제1이동수단(130) 및 제2이동수단(140)은 웨이퍼를 운반하는 데 공지된 다양한 형태의 로봇, 파지기구 등이 적용될 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성된 웨이퍼(W)의 침지식 세정 건조 장치(100)를 이용한 세정 건조 방법(S100)을 상술한다.

단계 1: 먼저, 도2에 도시된 바와 같이, 제1이동수단(130)의 파지부(131)가 세정하고자 하는 웨이퍼(W)의 가장자리를 파지한 상태로, 세정조(110)의 침지 영역(I)의 수면을 통과하도록 하방 이동시킨다(S110). 제1이동수단(130)은 웨이퍼(W)의 하측 끝단이 세정조(110)의 바닥면(111)에 닿을 때까지 하방(130d) 이동한 후, 바닥면(111)에 살짝 내려놓고 다시 그 다음 세정 건조 공정을 행할 웨이퍼(W)를 파지하기 위하여 상방 이동한다.

이 때, 세정조(110)의 바닥면(111)에 안내홈(111a, 2111a)이 형성되어 있는 경우에는, 도6b 및 도6c에 도시된 상태가 되도록 제1이동수단(130)이 웨이퍼(W)의 가장자리가 안내홈(111a, 2111a)에 끼어 스스로 선 상태가 되도록 한다.

그리고, 침지 영역(I)으로 웨이퍼(W)가 침지되면서 침지 영역(I)의 수면이 요동하지만, 격벽(112)에 의해 침지 영역(I)의 수면과 배출 영역(II)의 수면이 서로 차단되어 있으므로, 침지 영역(I)에서의 수면 요동이 배출 영역(II)의 수면으로 전달되지 않는다.

단계 2: 그러면, 도3에 도시된 바와 같이, 바닥면(111)에 놓여진 웨이퍼(W)은 세정액(66)에 의해 주변 이물질이 세정되면서, 세정액(66)에 의한 부력과 웨이퍼(W)의 중력이 어느정도 평형을 이루면서, 세정조(110)의 경사진 바닥면(111)을 따라 천천히 구르거나(91) 슬라이딩 되면서, 침지 영역(I)의 바닥면에서 배출 영역(II)의 바닥면으로 스스로 이동하게 된다(S120).

이 때, 도7a 및 도7b에 도시된 바와 같이, 침지 영역(I)과 배출 영역(II)을 구획하는 격벽(112)의 하측에는 세정조(110)의 바닥면(111)과의 사이에 연통부(115)가 형성되어 있으므로, 침지 영역(I)과 배출 영역(II)에서의 수면의 요동이 서로 차단되면서도, 웨이퍼(W)는 바닥면(111)에서 침지 영역(I)으로부터 배출 영역(II)으로 이동(99)하는 것이 가능하다. 참고로, 도7a에는 웨이퍼(W)가 직립한 형태로 도시되어 있지만, 안내홈이 없는 경우에는 도6a에 도시된 바와 같이 세정조(110)의 측벽(118)에 기댄 형태로 이동하게 된다.

1개씩의 웨이퍼(W)를 세정 건조하는 경우(도6a)에는 웨이퍼(W)가 세정조(110)의 측벽(118)에 기댄 상태로 침지 영역(I)의 바닥면에서 배출 영역(II)의 바닥면으로 이동한다. 그리고, 바닥면(111)에 안내홈이 형성된 경우(도6b 및 도6c)에는 웨이퍼(W)가 안내홈(111a)의 측벽(111as)에 기대어 서 있는 상태로 이동한다.

도면에 도시되지 않았지만, 침지 영역(I)의 바닥면에서 배출 영역(II)의 바닥면으로 스스로 이동하는 동안에도, 제1이동수단(130)은 새로운 웨이퍼를 준비하여 단계 1을 수행할 수 있다. 이렇듯, 본 발명은 웨이퍼(W)를 세정조 내의 침지 영역(I)에서 배출 영역(II)으로 이동시키는 공정이 기계적 구동/이동 수단에 의하지 않고 웨이퍼(W) 스스로 이동(99)하도록 구성되므로, 제1이동수단(130)이 쉬지 않고 연속하여 웨이퍼(W)를 세정조(110)에 공급하면서 웨이퍼의 세정 건조 공정이 이루어지므로, 하나의 세정조(110)로 단위 시간 내에 보다 많은 양의 웨이퍼(W)를 연속적으로 세정 건조시킬 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

단계 3: 그리고 나서, 도4에 도시된 바와 같이, 배출 영역(II)의 바닥면으로 이동한 제2이동수단(140)의 파지부(141)가 웨이퍼(W)의 가장자리를 파지한 상태로 상방(140d) 이동하여 수면 바깥으로 천천히 배출시킨다(S130). 배출 영역(II)의 세정액 수면에는 낮은 표면 장력을 갖는 IPA 액층(150a)이 형성되어 있으므로, 웨이퍼(W)가 세정액(W) 내부로부터 바깥으로 배출되면서, 마란고니 효과에 의하여 상대적으로 표면장력이 낮은 IPA액층(150a)으로부터 표면 장력이 큰 세정액(또는 순수)으로 액체가 흐르게 되어, 배출 영역(II)에서 꺼낸 웨이퍼(W)의 표면은 세정액이 제거되어 바로 건조된 상태가 된다.

한편, 안내홈(111a, 2111a)이 바닥면(111)이나 레일(2111)이 형성된 경우(도6b 및 도6c)에는, 도7b에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)가 안내홈(111a)을 따라 정해진 경로로 서 있는 상태로 침지 영역(I)에서 배출 영역(II)으로 이동(99)하므로, 배출 영역(II)에 도착한 웨이퍼(W)의 위치 및 자세가 제2이동수단(140)으로 파지하기가 보다 쉬운 상태가 되는 잇점이 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 웨이퍼의 침지식 세정 건조 장치(100) 및 세정 건조 방법 및 이에 사용되는 세정조(110)는, 침지 영역(I)으로부터 배출 영역(II)에 이르는 세정조(110)의 바닥면을 하향 경사지게 형성함으로써, 세정조의 침지 영역(I)에 침지된 웨이퍼가 별도의 기계적 수단이 없더라도 경사면을 따라 배출 영역까지 구름(91) 및 미끄럼에 의해 스스로 이동(99)하면서 세정되므로, 세정조 내부에서 웨이퍼를 침지 영역에서 배출 영역까지 이동시키기 위한 기계적 수단을 완전히 배제할 수 있게 되어, 종래에 비하여 부품수가 줄어들고, 세정조의 기계 요소의 고장 가능성을 미연에 근본적으로 제거하여 유지 보수 및 관리에 소요되는 비용이 절감되며, 무엇보다도 연속하여 이동 수단이 웨이퍼를 세정조 내부로 또는 외부로 운반하면서 세정 건조하는 공정을 할 수 있게 되어, 단위 시간 당 세정 건조할 수 있는 웨이퍼의 장수를 보다 증대시킬 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 상기와 같은 특정 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 본 발명의 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

W: 웨이퍼 α: 경사각
66: 세정액 100: 웨이퍼의 세정 건조 장치
110: 세정조 111: 경사 바닥면
120: 덮개 130: 제1이동수단
140: 제2이동수단 150: IPA증기 공급기
150a: IPA 액층

Claims (18)

1. 삭제
2. 원반 형태의 웨이퍼를 세정하는 세정액을 수용하고, 상기 웨이퍼가 침지되는 침지 영역과 상기 웨이퍼가 배출되는 배출 영역으로 격벽에 의해 구분되되, 상기 격벽은 세정액의 수면 위까지 연장되고, 상기 침지 영역과 상기 배출 영역을 상기 웨이퍼가 통과할 수 있는 연통공이 상기 격벽에 형성되고, 상기 침지 영역에서 상기 배출 영역으로 하방 경사진 바닥면이 구비된 세정조와;
   상기 침지 영역의 세정조 내에 상기 웨이퍼를 잠기게 이동시키는 제1이동수단과;
   상기 침지 영역의 세정조 바닥면을 따라 상기 연통공을 통과하여 상기 배출 영역의 바닥면에 도달하면서 세정된 상기 웨이퍼를 상기 배출 영역의 상기 세정조 내부로부터 외부로 배출시키는 제2이동수단을;
   포함하여 구성되고, 상기 바닥면에는 상기 웨이퍼의 경로를 안내하는 안내홈이 형성되어, 상기 침지 영역으로 침지된 상기 웨이퍼가 상기 배출 영역으로 상기 경사진 바닥면을 따라 스스로 이동하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 세정 건조 장치.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 바닥면에는 상기 안내홈이 다수의 열로 형성되어, 다수의 웨이퍼가 상기 안내홈을 따라 상기 침지 영역으로부터 상기 배출 영역으로 이동하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 세정 건조 장치.
   
4. 제 2항에 있어서,
   상기 바닥면에는 상기 웨이퍼의 경로를 안내하는 안내홈이 상기 침지 영역으로부터 상기 배출 영역으로 하향 경사지게 형성된 레일이 상기 경사진 바닥면을 따라 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 세정 건조 장치.
   
5. 제 2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 배출 영역의 상기 세정액의 수면에는 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol, IPA) 액층이 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 세정 건조 장치.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 경사는 3도 내지 30도의 범위인 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 세정 건조 장치.
   
7. 삭제
8. 웨이퍼를 세정 건조하는 방법으로서,
   상기 웨이퍼가 침지되는 침지 영역과 상기 웨이퍼가 배출되는 배출 영역으로 격벽에 의해 구분되되, 상기 격벽은 세정액의 수면 위까지 연장되고, 상기 침지 영역과 상기 배출 영역을 상기 웨이퍼가 통과할 수 있는 연통공이 상기 격벽에 형성되고, 상기 침지 영역에서 상기 배출 영역으로 하방 경사진 바닥면이 구비되며, 세정액이 채워진 세정조의 상기 침지 영역의 세정액 내에 상기 웨이퍼를 바닥면까지 침지시키는 웨이퍼 침지단계와;
   상기 웨이퍼가 상기 경사진 바닥면을 따라 스스로 이동하여 상기 침지 영역에서 상기 배출 영역으로 이동하는 웨이퍼 이동단계와;
   상기 배출 영역에 위치한 상기 웨이퍼를 상기 세정액의 바깥으로 배출시키는 웨이퍼 배출단계를;
   포함하여 구성되고, 상기 바닥면에는 상기 웨이퍼의 경로를 안내하는 안내홈이 형성되어, 상기 웨이퍼 이동단계에서 상기 웨이퍼는 상기 침지 영역으로부터 상기 배출 영역까지 상기 안내홈을 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 세정 건조 방법.
   
   
9. 제 8항에 있어서,
   상기 바닥면에는 상기 안내홈이 다수의 열로 형성되어, 상기 웨이퍼 이동단계는 다수의 웨이퍼가 동시에 상기 안내홈을 따라 상기 침지 영역으로부터 상기 배출 영역으로 이동하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 세정 건조 방법.
   
10. 제 8항에 있어서,
    상기 바닥면에는 상기 웨이퍼의 경로를 안내하는 안내홈이 형성된 레일이 상기 경사진 바닥면을 따라 형성되어, 상기 웨이퍼 이동단계는 다수의 웨이퍼가 동시에 상기 안내홈을 따라 상기 침지 영역으로부터 상기 배출 영역으로 이동하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 세정 건조 방법.
    
11. 제 8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배출 영역의 상기 세정액의 수면에는 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol, IPA) 액층이 형성되어, 상기 웨이퍼가 상기 배출 영역의 수면을 빠져나오면서 상기 세정액이 건조되는 것을 특징으로 하는 세정 건조 방법.
    
12. 제 11항에 있어서,
    상기 경사는 3도 내지 30도의 범위인 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 세정 건조 방법.
    
13. 삭제
14. 원반 형태의 웨이퍼를 세정하는 세정액을 수용하고, 상기 웨이퍼가 침지되는 침지 영역과 상기 웨이퍼가 배출되는 배출 영역으로 격벽에 의해 구분되되, 상기 격벽은 세정액의 수면 위까지 연장되고, 상기 침지 영역과 상기 배출 영역을 상기 웨이퍼가 통과할 수 있는 연통공이 상기 격벽에 형성되고, 상기 침지 영역에서 상기 배출 영역으로 하방 경사진 바닥면이 구비되되, 상기 바닥면에는 상기 웨이퍼의 경로를 안내하는 안내홈이 경사를 따라 다수의 열로 형성되어, 다수의 웨이퍼가 상기 안내홈을 따라 상기 침지 영역으로부터 상기 배출 영역으로 이동하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 세정조.
    
15. 제 14항에 있어서,
    상기 바닥면에는 상기 웨이퍼의 경로를 안내하는 안내홈이 형성된 레일이 상기 경사를 따라 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 세정조.
    
16. 제 14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 배출 영역의 상기 세정액의 수면에는 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol, IPA) 액층이 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 세정조.
    
17. 제 16항에 있어서,
    상기 경사는 3도 내지 30도의 범위인 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 세정조.
18. 삭제

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