KR101418361B1 - 기판건조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판건조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판을 건조시키는 기판 건조가스를 발생하는 히팅챔버, 상기 히팅챔버를 가열하는 히팅코일, 상기 히팅챔버 내부에서 발생하는 기판 건조가스를 배출하는 가스배출구 및 상기 히팅챔버의 내부로 수직 설치되어 기판건조제를 분사하되, 히팅챔버의 내측면을 따라 상하 반복 이동되도록 분사하는 분사노즐을 포함하는 기판건조장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 이소프로필 알코올을 히팅챔버의 내측면에 고르게 분사할 수 있어, 그 이소프로필 알코올의 기화효율을 향상시켜 보다 경제적이라는 효과가 있으며, 나아가 기판의 건조효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

기판, 건조, 이소프로필 알코올, 질소, 기화

Description

기판건조장치{Device for drying substrate}

본 발명은 기판건조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건조 가스를 사용하여 기판을 건조시키는 기판건조장치에 관한 것이다.

반도체의 제조는 절연막 및 금속물질의 증착, 식각, 감광제의 도포 및 연마 등과 같은 공정이 순차적 또는 반복적으로 진행되는데, 이때 각각의 공정이 진행하게 되면 기판상에는 미립자, 금속, 자연 산화막, 유기막, 산 및 알칼리와 같은 오염물질이 잔존하게 된다. 이러한 오염물질을 제거하지 않을 경우 후속공정에서 심각한 불량 요인을 발생시킨다. 따라서, 후속공정에 오염을 방지하기 위해 불순물 입자 및 기타 오염물을 제거하는 세정공정이 수행되고, 이러한 세정공정 후에는 기판에 대한 건조 공정이 수행되어 잔존한 오염물질을 제거하도록 하고 있다.

일반적으로 기판을 세정하는 세정공정은 기판상의 불순물을 제거하기 위해서 소정의 세정액 또는 순수(린스액)를 기판에 분사시키거나, 기판을 침지시켜 수행한다. 그리고 기판 건조방법은 스핀 건조, 이소프로필 알코올(IPA : Iso-propyl alcohol) 증기 건조 및 이소프로필 알코올 마란고니(Marangoni) 건조 등으로 나눌 수 있다. 상기 스핀 건조는 최근에 기판이 대형화되고, 기판상에 형성된 패턴이 미세화되면서 세정공정에서 사용된 세정액 또는 순수가 완전히 제거되지 않는 문제점이 있고, 상기 이소프로필 알코올 증기 건조는 건조공정 후 기판 표면에 물반점(Water mark)이 발생하는 문제점이 있다.

한편, 이소프로필 알코올 마란고니 건조는 세정액 또는 순수에 침지된 기판을 수직으로 들어올리거나 세정액 또는 순수를 배수시킴과 동시에 기액(氣液)계면 부근에 이소프로필 알코올을 포함한 질소가스를 분사하여 이소프로필 알코올층을 형성시켜 마란고니 효과를 발생하게 하는 기판 건조방법이다. 이와 같이 이소프로필 알코올 마란고니 건조는 기판 건조에 사용되는 이소프로필 알코올의 사용량을 대폭적으로 절감할 수 있고, 기판 표면에 물반점이 발생하는 것을 방지하여 제조비용의 절감 및 기판 불량률을 현저히 감소시키는 장점이 있다. 따라서, 최근에는 이러한 이소프로필 알코올 마란고니 건조를 이용한 다양한 건조장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는 실정이며, 이와 같은 이소프로필 알코올 마란고니 건조를 이용한 종래 기판건조장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 기판건조장치를 나타낸 단면도 및 유량분포 그래프이다.

도 1을 참조하면, 종래 기판건조장치는 이소프로필 알코올과 질소가스가 혼합된 이류체가 기화되는 히팅챔버(10), 상기 히팅챔버를 가열하는 히팅코일(20) 및 상기 이류체를 상기 히팅챔버(10) 내부로 이송하는 이송관(30)을 포함하며, 상기 이송관(30)은 상기 이류체를 분사하는 분사노즐(31)을 구비한다.

먼저, 히팅챔버(10)의 외부에 감긴 히팅코일(20)에 의해 소정의 온도로 그 히팅챔버(10)를 가열한다. 그리고 상기 히팅챔버(10) 내부에 이소프로필 알코올을 분사하기 위해서 복수의 분사노즐(31)을 구비한 이송관(30)이 상기 히팅챔버(10)의 상부면을 통해 그 히팅챔버(10)의 내부에 인입 설치된다. 또한, 상기 이송관(30)을 통해 이소프로필 알코올과 그 이소프로필 알코올을 운반하기 위한 질소가스가 함께 이송된다.

상기 이송관(30)에 의해 이송된 상기 이소프로필 알코올은 상기 분사노즐(31)을 통해 미립자 상태로 히팅챔버(10) 내측면에 분사되는데, 상기 히팅코일(20)에 의해 가열된 히팅챔버(10) 내부면에 분사된 이소프로필 알코올은 수증기 형태로 기화되어 가스유출구(40)를 통해 히팅챔버(10) 외부로 유출되며, 그 유출된 기판건조가스를 이용하여 기판을 건조하게 된다.

그러나 상기와 같이 상하로 수직 배치된 분사노즐(31)을 사용하는 경우 상부에 위치하는 분사노즐(31)과 하부에 위치하는 분사노즐(31)의 분사량에는 차이가 발생하게 되며, 또한 동일 분사노즐(31)에서 분사되는 이소프로필 알코올도 압력의 차이에 의해 그 분사영역의 중앙부에 더 많은 이소프로필 알코올이 분사된다.

이와 같이 상기 이소프로필 알코올을 히팅챔버(10) 내측면에 균일하게 분사하지 못하게 되어, 결과적으로 기화효율이 저하되는 문제점이 있었다.

상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 과제는, 이소프로필 알코올을 히팅챔버의 내측면에 고르게 분사할 수 있는 기판건조장치를 제공하는 데 있다.

상기 과제를 달성하기 위해 안출된 본 발명은, 기판을 건조시키는 기판 건조가스를 발생하는 히팅챔버, 상기 히팅챔버를 가열하는 히팅코일, 상기 히팅챔버 내부에서 발생하는 기판 건조가스를 배출하는 가스배출구 및 상기 히팅챔버의 내부로 수직 설치되어 기판건조제를 분사하되, 히팅챔버의 내측면을 따라 상하 반복 이동되도록 분사하는 분사노즐을 포함한다.

본 발명은 이소프로필 알코올을 히팅챔버의 내측면에 고르게 분사할 수 있어, 그 이소프로필 알코올의 기화효율을 향상시켜 보다 경제적이라는 효과가 있으며, 나아가 기판의 건조효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 이소프로필 알코올이 기화되는 처리시간을 단축시켜 건조처리의 수율을 향상시키는 효과가 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 기판건조장치의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.

도 2와 도 3은 각각 본 발명의 기판건조장치의 바람직한 실시예에 따른 동작상태 단면도이다.

도 2 및 도 3을 각각 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기판건조장치는 히팅코일(200)에 의해 가열되어 기판 건조가스를 발생하는 히팅챔버(100), 상기 히팅챔버(100) 내부에서 발생하는 기판 건조가스를 배출하는 가스배출구(300)와, 상기 히팅챔버(100)의 내부로 수직 설치되어 이소프로필 알코올을 분사하되, 그 이소프로필 알코올의 분사면이 히팅챔버(100)의 내측면을 따라 상하 반복 이동되도록 분사하는 분사노즐(400)을 포함한다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명 기판건조장치의 바람직한 실시예의 구성과 작용을 보다 상세하게 설명한다.

도 4와 도 5는 각각 상기 분사노즐의 상세 구성 및 그 작동상태를 나타낸 단면도이다.

도 4 및 도 5를 각각 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 분사노즐(400)은 그 분사노즐 몸체부(410)의 내측으로 질소가스를 유입하는 제1유입구(411)와, 상기 제1유입구(411)를 통해 유입된 질소가스를 하향 이동하도록 하는 이송관(420)과, 상기 이송관(420)에 위치하여 그 질소가스가 복수의 이송구를 지나면서 균일하게 공급되도록 하는 균일공급판(421)과, 상기 균일하게 공급되는 질소가스에 이소프로필 알코올(이하, IPA라 약칭함)을 공급하여 이류체를 생성하는 제2유입구(412)와, 상기 생성된 이류체를 상기 히팅챔버(100)의 내측으로 분사하는 분사구(430)와, 액튜에이터(450)의 구동에 따라 승강하는 승강축(440)의 끝단에 위치하여 상기 분사구(430)에서 분사되는 이류체의 분사면이 상기 히팅챔버(100)의 내측면을 따라 상하로 이동하도록 조절하는 분사조절판(441)을 포함한다.

그리고 상기 승강축(440)의 일부에 위치하여, 상기 이류체를 회전유도시켜 균일성을 향상시키는 회전날개(442)를 포함한다.

이와 같은 구성에서, 상기 히팅챔버(100)는 내부에 소정의 공간이 형성되며 금속 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 그리고 반도체 웨이퍼와 같은 기판의 건조공정에 사용되는 기판 건조가스가 발생하게 되는데, 히팅챔버(100) 내부에 설치되는 분사노즐(400)에 의해 기판 건조제가 히팅챔버(100) 내측면에 분사되어 그 건조제가 기화함으로써 기판 건조가스를 수득하게 된다.

또한, 상기 히팅코일(200)은 상기 히팅챔버(100)의 외부면에 밀착하여 위치하는데, 바람직하게는 히팅챔버(100)의 몸체를 따라 휘감는 형태로 설치되어 히팅챔버(100) 전체를 균일하게 가열한다.

또한, 상기 분사노즐(400)은 히팅챔버(100)의 내부로 수직 설치되는데, 분사 노즐(400) 몸체부(410)는 히팅챔버(100) 상단면을 관통하여 내부로 삽입된 형태로 고정설치되고, 분사노즐(400)에 구비된 승강축(440)이 히팅챔버(100)의 내부에서 승하강하면서 히팅챔버(100)의 내측면을 향해 기판 건조제를 분사한다. 이렇게 분사되어 기화된 기판 건조가스는 히팅챔버(100)의 일면에 형성된 가스배출구(300)를 통해 외부로 배출되어 기판을 건조시키는 건조가스로 사용된다.

그리고 상기 제1유입구(411)과 제2유입구(412)는 분사노즐(400)의 내부로 기판 건조제가 유입되는 곳으로써 분사노즐(400)의 일측면에 각각 형성된다. 좀 더 상세히 설명하면, 제1유입구(411)는 분사노즐 몸체부(410)의 상단측에 형성되고, 제2유입구(412)는 상기 제1유입구(411) 보다 하부에 설치되는 것이 바람직하다.

여기서 상기 기판 건조제는 서로 다른 유체가 혼합된 이류체이며, 상기 이류체는 이소프로필 알코올과 질소가스인 것이 바람직하다. 상기 질소가스는 이소프로필 알코올을 운반하는 캐리어 가스로서 별도의 공급장치로부터 공급될 수 있으며, 이러한 캐리어 가스가 공급되지 않고서도 이소프로필 알코올 단독으로 상기 분사노즐(400)에 공급되어 기판 건조제로 사용될 수 있다. 또한, 상기 제1유입구(411)에는 질소가스가 유입되고, 제2유입구(412)에는 IPA가 유입되어 분사노즐(400) 내부에서 이류체로 생성될 수 있고, IPA만으로 기판 건조제가 사용될 수 있다.

한편, 외부에서 생성된 이류체가 분사노즐(400) 내부로 유입될 경우에는 분사노즐(400)의 일측면에는 하나의 유입구만 형성되어도 무관하다 할 것이다.

상기 이송관(420)은 이소프로필 알코올과 질소가스가 혼합하여 이류체로 생 성되는 곳으로써 이와 같이 생성된 이류체를 이송한다. 여기서, 상기 이송관(420)의 상면에는 복수의 이송구가 형성된 균일공급판(421)이 위치하는데, 복수의 이송구를 지나면서 이류체가 균일하게 공급될 수 있도록 하며, 이송관(420)을 통해 이송되는 이류체는 분사노즐(400) 저면에 위치한 분사구(430)를 통해 분사된다.

상기 분사구(430)는 분사되는 이류체를 넓게 확산할 수 있도록 하부로 내려갈수록 분사구(430)의 폭이 점차 넓어지는 형태를 이룬다.

상기 승강축(440)은 상기 분사구(430)에서 분사되는 이류체의 분사각도를 히팅챔버(100)의 내측면을 향하게 하는 원형의 분사조절판(441)을 구비하는데, 이 분사조절판(441)은 승강축(440)에 일단에 설치되며 분사구(430)와 대응하게 위치하여 분사구(430)를 통해 분사되는 기판 건조제가 히팅챔버(100)의 내측면을 향해 균일하게 확산시킬 수 있다. 그리고 상기 분사노즐(400)은 상기 승강축(440)을 승하강시키는 액튜에이터(450)를 구비한다. 상기 액튜에이터(450)에 의해 승강축(440)이 승하강되면 분사구(430)를 통해 분사되는 기판 건조제를 기화하기 위한 히팅챔버(100)의 내측면에 고르게 분사하면서 기판 건조제를 기화시킨다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기판건조장치에서 승강축(440)을 나타낸 사시도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 승강축(440)은 상기 이송관(420)에 의해 이송되는 상기 기판 건조제를 회전유도시키는 회전날개(442)를 포함한다.

상기 회전날개(442)는 상기 분사구(430)를 향해 이송되는 기판 건조제를 회 전유도시킴으로써 분사되는 기판 건조제의 확산성을 향상시킬 수 있고, 기판 건조제를 최대한 버퍼링하여 분사량을 균일하게 할 수 있다. 또한, 원형의 분사조절판(441)이 분사구(430)와 대응되게 설치됨으로써 분사구(430)를 통해 분사되는 기판 건조제가 히팅챔버(100)의 내측면을 향해 균일하게 분사시킬 수 있다. 또한, 상기 회전날개(442)와 확산각도판(441)은 상기 승강축(440)에 일체로 형성되는 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 회전날개(442)에 의해 상기 이류체가 버퍼링됨과 동시에 소용돌이 형태로 분사노즐(400) 저면에 형성된 분사구(430)를 통해 기판 건조제가 분사된다. 여기서 분사노즐(400)의 상단에는 액튜에이터(450)가 설치되며, 이로 인해 승강축(440)이 상하로 승하강되어 가열된 히팅챔버(100) 내부면에 고르게 기판 건조제를 분사할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 바람직한 실시예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 아니하고 청구항에 기재된 범위 내에서 변형이나 변경 실시가 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부된 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

도 1은 종래의 기판건조장치를 나타낸 단면도 및 유량분포 그래프이다.

도 2와 도 3은 각각 본 발명의 기판건조장치의 바람직한 실시예에 따른 동작상태 단면도이다.

도 4와 도 5는 각각 상기 분사노즐의 상세 구성 및 그 작동상태를 나타낸 단면도이다.

도 6은 본 발명의 기판건조장치에서 승강축을 나타낸 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 히팅챔버 200: 히팅코일

300: 가스배출구 400: 분사노즐

410: 몸체부 411: 제1유입구

412: 제2유입구 420: 이송관

421: 균일공급판 430: 분사구

440: 승강축 441: 분사조절판

442: 회전날개 450: 액튜에이터

Claims (6)

1. 기판을 건조시키는 기판 건조가스를 발생하는 히팅챔버;

   상기 히팅챔버를 가열하는 히팅코일;

   상기 히팅챔버 내부에서 발생하는 기판 건조가스를 배출하는 가스배출구; 및

   기판 건조제가 유입되는 유입구와, 상기 기판 건조제가 이송되는 이송관과, 상기 이송관에 의해 이송되는 기판 건조제를 히팅챔버의 내측으로 분사하는 분사구와, 액튜에이터의 구동에 따라 승강하는 승강축의 끝단에 위치하여 상기 분사구에서 분사되는 기판 건조제의 분사면이 상기 히팅챔버의 내측면을 따라 상하로 이동하도록 조절하는 분사조절판으로 구성되어, 상기 기판 건조제를 히팅챔버의 내측면을 따라 상하 반복 이동하면서 분사하는 분사노즐을 포함하는 기판건조장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 기판 건조제는 이소프로필 알코올과 질소가스가 혼합된 이류체인 것을 특징으로 하는 기판건조장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 이송관은,

   상기 유입구를 통해 유입된 기판 건조제가 이송관 내부로 균일하게 공급되도록 복수의 이송구가 형성된 균일공급판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판건조장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 승강축은,

   상기 이송관에 의해 이송되는 상기 기판 건조제를 회전유도시키는 회전날개를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판건조장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 승강축은,

   상기 분사노즐 상단부에 설치된 액튜에이터의 구동에 따라 상하로 승강되는 것을 특징으로 하는 기판건조장치.

Images