KR20000013446A - 반도체장치 제조용 웨이퍼 건조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이소프로필알코올과 같은 저비점의 알코올의 증기를 스팀과 함께 사용하여 웨이퍼를 건조시키는 건조장치에 관한 것이다.

도 2에 개략적으로 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체장치 제조용 웨이퍼 건조장치는, 린스챔버(1)와 상기 린스챔버(1)의 상방에 위치하는 건조챔버(2) 및 상기 건조챔버(2)에 연결되어 상기 건조챔버(2)에 스팀과 알코올증기의 혼합증기를 공급하는 스팀알코올혼합기(9)를 포함하여 이루어진다.

따라서, 별도로 알코올을 가열시키지 않음은 물론 건조 중에도 별도의 온도조절의 필요없이 스팀 자체의 열에 의하여 상기 스팀알코올혼합증기를 고온상태로 지속적으로 유지하면서 웨이퍼(6)를 건조시켜 웨이퍼(6)의 건조속도를 빠르게 함은 물론 건조된 웨이퍼(6) 표면 상에 수적에 의한 물반점의 형성을 억제할 수 있는 효과가 있다.

Description

반도체장치 제조용 웨이퍼 건조장치

본 발명은 반도체장치 제조용 웨이퍼 건조장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 이소프로필알코올과 같은 저비점의 알코올의 증기를 스팀과 함께 사용하여 웨이퍼를 건조시키는 건조장치에 관한 것이다.

반도체장치를 제조하기 위한 웨이퍼의 처리공정들 중에는 웨이퍼의 처리 후에 웨이퍼 표면을 세정하기 위한 세정공정이 요구되는 경우가 빈발하며, 웨이퍼의 표면을 세정하기 위하여는 목적하는 처리공정이 종료된 후, 웨이퍼 또는 다수의 웨이퍼들이 담긴 캐리어를 탈이온수 또는 초순수가 담긴 세정배스에 투입하고, 적절하게 흔들어주어 웨이퍼의 표면에 잔류하는 불순물들, 화학약품들 및 공정 후의 잔류물들을 씻어낸다. 탈이온수를 사용하여 세정한 웨이퍼는 건조되어야 하며, 웨이퍼의 건조는 특히 수적의 잔류로 인한 물반점이 웨이퍼의 표면에 형성되는 것이 방지되어야 한다. 웨이퍼의 표면에의 수적의 잔류로 인한 물반점의 형성은 그 자체가 세정 중 탈이온수에 용해된 불순물들이 다시 웨이퍼의 표면에 달라붙어 잔류하게 되는 것을 의미하며, 이는 후속공정이 불완전하게 되는 원인이 될 뿐만 아니라 그 자체로서 오염원으로 작용하여, 반도체장치의 수율의 저하는 물론 수득된 반도체장치의 신뢰성의 저하의 직접적인 원인이 된다.

따라서, 웨이퍼 상에 물반점이 생기지 않도록 신속하게 그리고 깨끗하게 젖은 웨이퍼를 건조시킬 필요가 있다.

이러한 목적을 위하여 개발된 건조장치로서, 대표적으로 스핀건조장치(Spin dryer)와 알코올건조장치(Alcohol dryer)를 들 수 있다.

스핀건조장치는 젖은 웨이퍼를 진공에 의하여 스핀척에 고정시키고, 스핀척을 고속으로 회전시키므로써 이때 형성된 원심력으로 웨이퍼 표면에 잔류하는 수적들을 순식간에 날려버리므로써 건조시키는 원리를 이용하고 있다.

그러나, 이러한 스핀건조장치의 경우, 수적의 물리적 크기 및 스핀건조장치의 회전속도의 제한 등의 원인으로 물반점의 형성을 완전히 억제할 수 없다는 단점이 있었다. 종래의 스핀건조장치에 의한 건조시에 물반점의 형성을 완전히 억제하려면 스핀건조장치의 스핀척을 단시간내에 초고속으로 회전시켜야 하며, 이러한 초고속회전은 결국 스핀건조장치의 인버터(inverter)에 무리한 하중을 가하여 인버터의 수명을 단축시키고, 결국 스핀건조장치의 고장의 원인이 될 뿐 아니라 유지, 보수에도 많은 노력과 시간 및 비용이 소모되는 단점으로 직결된다.

한편, 알코올건조장치는 이소프로필알코올과 같은 저비점의 알코올을 가열 또는 버블링에 의하여 증기화하고, 이 알코올증기를 건조시키고자 하는 웨이퍼가 들어있는 용기내로 도입시켜 웨이퍼의 표면 상에 잔류하는 수분과 기타 파티클들을 알코올증기와 함께 제거토록 구성되어 있다.

종래의 알코올건조장치를 도 1에 개략적으로 도시하였으며, 이는 웨이퍼(6)가 린스되는 린스챔버(1), 상기 린스챔버(1)의 상단에 취부되는 건조챔버(2), 상기 건조챔버(2)내로 알코올증기를 이송시키기 위한 캐리어가스공급원(3), 캐리어가스공급관(31)과 그에 취부된 캐리어가스단속밸브(32)를 경유하여 상기 캐리어가스공급원(3)에 연결된 알코올버블러(4), 상기 알코올버블러(4)로부터 인출되는 알코올증기를 상기 건조챔버(2)내의 알코올증기분배관(43)에 공급하는 알코올증기공급관과 그에 취부된 알코올단속밸브(42), 상기 건조챔버(2)에 연결되어 상기 건조챔버(2)내의 공기 등을 배기시키기 위한 배기관(5)과 그에 취부된 배기단속밸브(51), 린스용수공급관(71) 및 그에 취부된 린스용수단속밸브(72)를 경유하여 상기 린스챔버(1)내로 린스용수를 공급하기 위한 린스용수공급원(7) 및 상기 린스챔버(1)내의 린스 후의 용수 등을 배출하기 위한 배출관(8)과 그에 취부된 배출단속밸브(81)를 포함하여 이루어진다.

상기한 바의 구성을 갖는 종래의 알코올건조장치의 동작은 우선 상기 린스챔버(1)내에 린스 및 건조시키고자 하는 웨이퍼(6)를 매엽식 또는 다수의 웨이퍼(6)가 적재된 캐리어(61)를 투입하고, 상기 린스용수공급원(7)으로부터 린스용수를 린스용수공급관(71) 및 린스용수단속밸브(72)를 경유하여 상기 린스챔버(1)내로 공급하여 웨이퍼(6)를 우선 세정한 후, 아직 린스용수가 상기 린스챔버(1)내에 잔류하는 상태에서 상기 캐리어가스단속밸브(32)를 개방하여 상기 캐리어가스공급원(3)으로부터 캐리어가스를 상기 캐리어가스공급관(31)을 경유하여 상기 알코올버블러(4)로 공급하여 알코올버블러(4)내의 알코올을 버블링시켜 기화시키면 기화된 알코올증기는 상기 알코올공급관(41)과 상기 알코올단속밸브(42)를 경유하여 상기 건조챔버(2)내의 알코올증기분배관(43)으로 공급되고, 이 알코올증기분배관(43)에 의하여 상기 건조챔버(2)내에 고르게 알코올증기분위기가 형성된다. 이때, 상기 건조챔버(2)에 연결된 배기관(5)에 취부된 배기단속밸브(51)와 상기 오버플로우배수관(21)에 취부된 오버플로우배수단속밸브(22) 및 상기 린스챔버(1)에 연결된 상기 린스용수공급관(71)에 취부된 린스용수단속밸브(72)들은 모두 폐쇄된 상태를 유지한다. 이 상태에서, 상기 린스챔버(1)에 연결된 배출관(8)에 취부된 배출단속밸브(81)를 개방하여 상기 린스챔버(1)내의 린스용수를 배출시키면, 상기 린스용수의 수위의 저하 및 계속되는 알코올증기의 공급에 따라 상기 건조챔버(2)내의 알코올증기분위기가 점차 하강하게 되고, 결국에는 린스가 완료된 웨이퍼(6)가 알코올증기분위기 중에 노출되게 되며, 린스용수의 완전한 배출 및 계속되는 알코올증기의 공급에 따라 상기 웨이퍼(6)와 접촉하던 알코올증기가 계속해서 상기 배출관(8)을 따라 배출되면서 웨이퍼(6)는 상기 알코올증기로 씻어내게 되는 상태가 되며, 이때 실질적으로 웨이퍼(6)의 건조가 일어난다. 여기에서 알코올증기는 물에 비하여 저비점을 가지며, 또한 알코올과 물은 서로에 대하여 잘 용해되기 때문에 웨이퍼(6)의 표면에 잔류하는 수적들은 상기 알코올증기의 적용에 따라 알코올과 물의 공비현상에 의하여 웨이퍼(6)로부터의 물의 제거를 극히 용이하게 하여 물을 웨이퍼(6)의 표면으로부터 완전히 제거할 수 있게 된다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 알코올건조장치는 알코올증기의 발생 및 이송을 위하여 질소가스와 같은 불활성의 캐리어가스를 사용하고 있었으며, 고압의 정제된 질소가스의 대량의 사용은 그 생산 및 사용에는 물론 질소가스를 취급하는 설비의 유지, 보수에도 많은 노력과 비용이 소요된다는 단점이 있었으며, 무엇보다도 건조효과를 높이기 위하여는 캐리어가스공급설비내를 흐르는 캐리어가스를 가열시키거나 또는 알코올 자체를 가열하여 생성된 알코올증기가 고온의 알코올증기가 되도록 하여야만 하며, 이는 이들 캐리어가스공급설비 또는 버블러내의 알코올을 별도로 가열하여야 한다는 불편점이 있었다.

본 발명의 목적은 이소프로필알코올과 같은 저비점의 알코올의 증기를 고온의 스팀과 함께 사용하여 웨이퍼를 건조시키는 건조장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래의 웨이퍼 건조장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼 건조장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 린스챔버 2 : 건조챔버

3 : 캐리어가스공급원 4 : 알코올버블러

5 : 배기관 6 : 웨이퍼

7 : 린스용수공급원 8 : 배출관

9 : 스팀알코올혼합기 21 : 오버플로우배수관

22 : 오버플로우배수단속밸브 31 : 캐리어가스공급관

32 : 캐리어가스단속밸브 41 : 알코올공급관

42 : 알코올단속밸브 43 : 알코올증기분배관

44 : 알코올공급원 45 : 알코올가열중탕

46 : 히터 47 : 공기인입관

48 : 중탕수배출관 49 : 알코올배출관

51 : 배기단속밸브 61 : 캐리어

71 : 린스용수공급관 72 : 린스용수단속밸브

81 : 배출단속밸브 91 : 스팀공급원

92 : 스팀공급관 93 : 스팀단속밸브

94 : 스팀알코올혼합증기공급관 95 : 스팀알코올혼합증기분배관

96 : 퍼지가스공급원 97 : 퍼지가스공급관

98 : 퍼지가스단속밸브

본 발명에 따른 반도체장치 제조용 웨이퍼 건조장치는, 린스챔버와 상기 린스챔버의 상방에 위치하는 건조챔버 및 상기 건조챔버에 연결되어 상기 건조챔버에 스팀과 알코올증기의 혼합증기를 공급하는 스팀알코올혼합기를 포함하여 이루어진다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2에 개략적으로 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체장치 제조용 웨이퍼 건조장치는 린스챔버(1), 상기 린스챔버(1)의 상방에 위치하는 건조챔버(2) 및 상기 건조챔버(2)에 연결되어 상기 건조챔버(2)에 스팀과 알코올증기의 혼합증기를 공급하는 스팀알코올혼합기(9)를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 스팀알코올혼합기(9)는 두개의 입구와 하나의 출구를 가지며, 상기 입구들 중의 하나의 입구는 스팀단속밸브(93)에 의하여 스팀의 공급을 단속할 수 있는 스팀공급관(92)을 경유하여 스팀공급원(91)과 연결되며, 다른 하나의 입구는 알코올단속밸브(42)에 의하여 알코올의 공급을 단속할 수 있는 알코올공급관(41)을 경유하여 알코올공급원(44)과 연결된다.

상기 스팀알코올혼합기(9)는 상기 스팀공급원(91)으로부터 공급되는 스팀과 상기 알코올공급원(44)으로부터 공급되는 알코올을 서로 혼합하여 기화시키는 것으로서, 바람직하게는 벤츄리관이 될 수 있다.

상기에서 벤츄리관은 고속의 공기흐름을 가능하게 하는 목부를 갖는 관으로서, 관을 따라 고압의 스팀을 흘려보내면 고압의 스팀이 목부를 지나면서 상기 목부에 일측단부가 노출되며, 타측단부가 상기 알코올공급원(44)에 연결된 알코올공급관(41)이 연결되어 있어 이 목부에서의 빠른 스팀의 흐름으로 인한 감압으로 상기 알코올공급관(41)을 따라 상기 알코올공급원(44)으로부터 액상의 알코올 또는 기상의 알코올증기가 빨려올라와 상기 스팀과 혼합되게 된다. 이렇게 혼합된 스팀알코올혼합증기는 상기 스팀알코올혼합기(9)의 출구에 연결된 스팀알코올혼합증기공급관(94)을 경유하여 상기 건조챔버(2)내의 상단에 취부된 스팀알코올혼합증기분배관(95)에 의하여 분배되어 상기 건조챔버(2)내에 스팀알코올혼합증기분위기를 형성하게 되고, 그에 따라 종래의 알코올건조장치에서와 동일 또는 유사하게 상기 린스챔버(1)내의 린스용수의 배출에 따라 상기 린스챔버(1)내로 상기 스팀알코올혼합증기분위기가 하강하면서 웨이퍼(6)와 접촉하고, 웨이퍼(6)를 건조시키게 된다.

상기 알코올공급원(44)에는 상기 스팀알코올혼합기(9)로부터의 액상의 알코올 또는 알코올증기가 흡입되어 방출됨에 따라 생성될 수 있는 감압을 방지하기 위하여 공기인입관(47)이 더 연결될 수 있으며, 이때의 공기인입관(47)에는 이미 청정화된 프레시에어가 공급될 수 있다.

특히, 알코올의 증기화를 촉진시키기 위하여 상기 알코올공급원(44)내의 알코올을 가열시킬 수 있도록 상기 알코올공급원(44)을 알코올가열중탕(45)내에 취부시킬 수 있으며, 이 알코올가열중탕(45)은 히터(46)에 의하여 중탕수를 가열시키고, 그 열에 의하여 상기 알코올공급원(44)내의 알코올을 간접가열시킬 수 있도록 할 수 있다. 상기 알코올공급원(44)의 중탕에 의한 간접가열은 상기 알코올공급원(44)내의 알코올의 급격한 가열 및 급속한 냉각을 방지하여, 알코올증기가 항상 일정하게 형성되도록 하기 위한 것으로 이해될 수 있다. 또한, 상기 알코올가열중탕(45)에는 중탕수의 배출을 위한 중탕수배출관(48)이 더 연결되고, 상기 알코올공급원(44)에는 알코올의 배출을 위한 알코올배출관(49)이 더 연결될 수 있다.

상기 스팀공급원(91)과 상기 스팀알코올혼합기(9) 사이에는 퍼지가스공급원(96)이 퍼지가스의 흐름을 단속하기 위한 퍼지가스단속밸브(98)가 취부되는 퍼지가스공급관(97)을 경유하여 더 연결되며, 이는 소정의 매수의 웨이퍼(6)의 건조 후, 상기 건조챔버(2)와 린스챔버(1)의 내부를 퍼지가스로 퍼지하여 불순물들을 배출해내고, 일정한 청정상태를 유지하도록 하는 기능을 한다.

특히, 상기 스팀알코올혼합기(9)에 연결되는 알코올공급관(41)의 단부를 상기 알코올공급원(44)내의 알코올의 액면으로부터 이격되도록 위치시킬 수 있으며, 이 경우, 상기 스팀알코올혼합기(9)로는 항상 알코올증기만이 공급되게 되며, 이에 의하여 스팀과 알코올증기가 혼합되도록 할 수 있으며, 또한 상기 스팀알코올혼합기(9)에 연결되는 알코올공급관(41)의 단부를 상기 알코올공급원(44)내의 알코올의 액중으로 투입되도록 위치시킬 수도 있으며, 이 경우, 상기 스팀알코올혼합기(9)로는 액상의 알코올이 그대로 공급되게 되며, 그에 따라 스팀과 액상의 알코올의 미립자가 혼합되도록 할 수 있다. 액상의 알코올의 공급에 의한 미립자 상의 알코올은 고온의 스팀 중에서는 곧바로 기화되어 역시 증기화될 수 있으며, 그에 따라 결국에는 스팀과 알코올증기가 혼합되는 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 단, 두 경우에서 혼합된 스팀알코올증기에서의 알코올의 농도는 후자의 경우에서 더 높아지게 되며, 그에 따라 알코올증기의 농도를 조절할 수 있다. 알코올증기의 농도가 높을수록 웨이퍼(6)의 건조속도를 빨리할 수 있으며, 사용자는 소정의 비율로 알코올증기의 농도를 조절할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 반도체장치 제조용 웨이퍼 건조장치에는 종래의 알코올건조장치에서와 동일 또는 유사하게 상기 건조챔버(2)에는 배기가스의 단속을 위한 배기단속밸브(51)가 취부된 배기관(5)이 더 연결될 수 있으며, 오버플로우배수의 단속을 위한 오버플로우배수단속밸브(22)가 취부된 오버플로우배수관(21)도 연결될 수 있다. 또한, 상기 린스챔버(1)에는 린스용수의 공급을 단속할 수 있는 린스용수단속밸브(72)가 취부된 린스용수공급관(71)을 경유하여 린스용수공급원(7)이 연결되고, 또 배출단속밸브(81)가 취부된 배출관(8)이 연결될 수 있다.

상기한 바의 구성을 갖는 본 발명에 따른 반도체장치 제조용 웨이퍼 건조장치의 동작은 우선 상기 린스챔버(1)내에 린스 및 건조시키고자 하는 웨이퍼(6)를 매엽식 또는 다수의 웨이퍼(6)가 적재된 캐리어(61)를 투입하고, 상기 린스용수공급원(7)으로부터 린스용수를 린스용수공급관(71) 및 린스용수단속밸브(72)를 경유하여 상기 린스챔버(1)내로 공급하여 웨이퍼(6)를 우선 세정한 후, 아직 린스용수가 상기 린스챔버(1)내에 잔류하는 상태에서 상기 스팀알코올혼합기(9)에 연결된 상기 스팀단속밸브(93)와 알코올단속밸브(42)를 개방하여 상기 스팀알코올혼합기(9)내로 고압의 스팀을 공급하여 그에 따라 상기 알코올공급관(41)을 경유하여 액상의 알코올 또는 기상의 알코올증기가 딸려올라도록 하여 상기 스팀알코올혼합기(9)내에서 혼합되어 형성된 스팀알코올혼합증기가 상기 스팀알코올혼합증기공급관(94)을 경유하여 상기 건조챔버(2)내의 스팀알코올혼합증기분배관(95)으로 공급되고, 이 스팀알코올혼합증기분배관(95)에 의하여 상기 건조챔버(2)내에 고르게 스팀알코올혼합증기분위기가 형성되도록 한다. 이때, 상기 건조챔버(2)에 연결된 배기관(5)에 취부된 배기단속밸브(51)와 상기 오버플로우배수관(21)에 취부된 오버플로우단속밸브(22) 및 상기 린스챔버(1)에 연결된 상기 린스용수공급관(71)에 취부된 린스용수단속밸브(72)들은 모두 폐쇄된 상태를 유지한다. 이 상태에서, 상기 린스챔버(1)에 연결된 배출관(8)에 취부된 배출단속밸브(81)를 개방하여 상기 린스챔버(1)내의 린스용수를 배출시키면, 상기 린스용수의 수위의 저하 및 계속되는 스팀알코올혼합증기의 공급에 따라 상기 건조챔버(2)내의 스팀알코올혼합증기분위기가 점차 하강하게 되고, 결국에는 린스가 완료된 웨이퍼(6)가 스팀알코올혼합증기분위기 중에 노출되게 되며, 린스용수의 완전한 배출 및 계속되는 스팀알코올혼합증기의 공급에 따라 상기 웨이퍼(6)와 접촉하던 스팀알코올혼합증기가 계속해서 상기 배출관(8)을 따라 배출되면서 웨이퍼(6)는 상기 스팀알코올혼합증기로 씻어내게 되는 상태가 되며, 이때 실질적으로 웨이퍼(6)의 건조가 일어난다. 여기에서 스팀알코올혼합증기는 물에 비하여 저비점을 가지며, 또한 알코올과 물은 서로에 대하여 잘 용해되기 때문에 웨이퍼(6)의 표면에 잔류하는 수적들은 상기 알코올증기의 적용에 따라 알코올과 물의 공비현상에 의하여 웨이퍼(6)로부터의 물의 제거를 극히 용이하게 하여 물을 웨이퍼(6)의 표면으로부터 완전히 제거할 수 있게 된다.

또한, 스팀 자체의 열에 의하여 상기 스팀알코올혼합증기내의 알코올성분은 항상 기화된 상태를 유지할 수 있으며, 그에 따라 스팀알코올혼합증기가 고온의 상태를 지속적으로 유지하면서 웨이퍼(6)를 건조시킬 수 있게 된다.

따라서, 본 발명에 의하면 별도로 알코올을 가열시키지 않음은 물론 건조 중에도 별도의 온도조절의 필요없이 스팀 자체의 열에 의하여 상기 스팀알코올혼합증기를 고온상태로 지속적으로 유지하면서 웨이퍼(6)를 건조시켜 웨이퍼(6)의 건조속도를 빠르게 함은 물론 건조된 웨이퍼(6) 표면 상에 수적에 의한 물반점의 형성을 억제할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (8)

1. 린스챔버, 상기 린스챔버의 상방에 위치하는 건조챔버 및 상기 건조챔버에 연결되어 상기 건조챔버에 스팀과 알코올증기의 혼합증기를 공급하는 스팀알코올혼합기를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 반도체장치 제조용 웨이퍼 건조장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 스팀알코올혼합기가 벤츄리관임을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 웨이퍼 건조장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 스팀알코올혼합기에 스팀공급원과 알코올공급원이 연결되어 이루어짐을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 웨이퍼 건조장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 알코올공급원에 공기인입관이 더 연결되어 이루어짐을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 웨이퍼 건조장치.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 알코올공급원이 알코올가열중탕내에 취부됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 웨이퍼 건조장치.
6. 제 3 항에 있어서,

   상기 스팀공급원과 상기 스팀알코올혼합기 사이에 퍼지가스공급원이 더 연결됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 웨이퍼 건조장치.
7. 제 3 항에 있어서,

   상기 스팀알코올혼합기에 연결되는 알코올공급관의 단부가 상기 알코올공급원내의 알코올의 액면으로부터 이격되어 위치됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 웨이퍼 건조장치.
8. 제 3 항에 있어서,

   상기 스팀알코올혼합기에 연결되는 알코올공급관의 단부가 상기 알코올공급원내의 알코올의 액중으로 투입되어 위치됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 웨이퍼 건조장치.