KR20000013614U - 반도체 웨이퍼 건조장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 반도체 웨이퍼 건조장치에 관한 것으로, 웨이퍼가 유입되어 건조공정을 진행하기 위한 건조챔버와, 상기 건조챔버의 일측에 연결 설치되어 건조챔버 내부로 이소프로필알코올 증기를 공급하는 이소프로필알코올 증기공급수단과, 상기 건조챔버의 상면에 복개 가능하도록 결합되고 내부에는 증기 배출유로가 형성되며 저면에는 상기 건조챔버에 공급된 이소프로필알코올 증기를 외부로 배출하기 위한 증기배출공이 다수개 형성된 커버와, 상기 건조챔버의 내부에 설치되어 웨이퍼를 지지함과 동시에 웨이퍼에 묻어 있는 순수와 이소프로필알코올이 치환 반응을 일으켜 액화된 용액을 건조챔버 외부로 배출시키는 웨이퍼 가이드를 포함하여 구성되며, 냉각수를 지속적으로 공급해 주어야 하는 기존 방식에 비해 냉각수를 필요로 하지 않으므로 냉각수를 절약할 수 있고, 히터가 건조챔버로부터 분리되어 설치되므로 건조장치의 크기를 축소시킬 수 있으며, 대기 중에서 냉각을 시키기 않고 건조챔버 내부로 공급되는 질소에 의해 냉각되므로 주변의 정전기나 이물로부터 영향을 받지 않으므로 이물이 발생하지 않게 된다.

Description

반도체 웨이퍼 건조장치

본 고안은 반도체 웨이퍼 건조장치에 관한 것으로, 특히 건조공정을 진행하는 시간을 단축하여 생산성을 향상시키기 위한 반도체 웨이퍼 건조장치에 관한 것이다.

일반적으로 웨이퍼의 상면에 패턴을 이식받는 노광공정을 진행하고 나면, 상기 웨이퍼에 식각액을 공급하여 상기 패턴이 형성된 대로 웨이퍼에 증착되어 있는 증착막을 적당한 두께로 식각하고, 상기 웨이퍼에 순수를 공급하여 웨이퍼에 묻어 있는 식각액을 세정하며, 그후 상기 웨이퍼를 건조장치로 이송하여 상기 웨이퍼에 묻어 있는 순수를 제거한다.

이와 같은 웨이퍼 건조장치가 도 1에 도시되어 있는 바, 이에 대해 설명하면 다음과 같다.

도시된 바와 같이, 종래 웨이퍼 건조장치는 건조공정을 진행하기 위한 건조챔버(1)의 상면에 웨이퍼가 인입되도록 커버(2)가 개폐 가능하게 설치되어 있고, 상기 건조챔버(1)의 일측면 하단부에는 순수와 치환반응을 일으켜 웨이퍼에 묻어 있는 순수를 건조시키기 위한 이소프로필알코올(Isoprophylalcohol;이하, IPA로 통칭함)을 건조챔버(1) 내부로 공급하기 위한 IPA 공급라인(3)이 연결되어 있으며, 이 IPA 공급라인(3)의 하측에는 상기 건조챔버(1) 내부에 인입된 IPA을 배수시키기 위한 배수라인(4)이 연결되어 있다.

그리고 상기 건조챔버(1)의 하부에는 건조챔버(1) 내부로 인입된 IPA용액을 증기로 만들기 위해 열을 공급해 주는 히터(5)가 결합 설치되어 있고, 상기 건조챔버(1)의 하단부에는 건조공정시 웨이퍼에 묻어 있는 순수와 치환반응을 일으켜 액화된 IPA 용액이 유입되도록 리시버(6)가 설치되어 있으며, 이 리시버(6)에는 유입된 혼합용액을 건조챔버(1) 외부로 배출시키도록 혼합용액 배출라인(6a)이 연결되어 있다.

그리고 상기 건조챔버(1)의 일단부에는 건조공정시 상기 히터(5)에 의해 가열된 IPA 증기가 커버(2)가 개방된 상태에서 외부로 증발되는 것을 방지하기 위해 건조챔버(1) 내부로 냉각수를 공급해 주도록 냉각수 공급라인(7)이 연결되어 있으며, 상기 건조챔버(1)의 타단부에는 냉각수 배출라인(8)이 연결되어 있다.

또한, 상기 건조챔버(1)의 상단에는 IPA 증기가 건조챔버의 외부로 증발되는 것을 방지하기 위한 쿨링코일(9)이 설치되어 있다.

한편, 상기 건조챔버(1)는 그 하부에 설치된 히터(5)에서 공급되는 열을 견딜 수 있도록 석영으로 이루어져 있다.

이와 같이 구성된 건조장치를 이용하여 건조공정을 진행하는 과정을 도 2를 참고하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 유량센서로 IPA용액의 공급량을 조절하면서 건조챔버(1) 하단에 IPA용액을 공급하고 히터(5)에서 열을 공급하여 IPA용액을 가열하여 증기 상태로 만든다.

이때, 증기상태가 된 IPA가 건조챔버(1) 외부로 유출되는 것을 방지하기 위해 상기 건조챔버(1) 내부로 5ℓ/min 정도의 냉각수를 계속적으로 공급해 준다.

그후, 상기 건조챔버(1)의 상면에 설치된 커버(2)가 개방되어 순수에 젖은 웨이퍼(W)가 로봇암(R)에 의해 지지된 상태로 건조챔버(1) 내부로 들어오면 이미 유입되어 증기 상태로 변한 IPA와 상기 웨이퍼(W)에 묻어 있는 순수가 치환작용을 일으킨 후 리시버(6)로 떨어져 혼합용액 배출라인(6a)로 배수된다.

웨이퍼(W)에 묻은 순수와 IPA가 치환되어 순수가 제거되면 웨이퍼(W)를 건조챔버(1) 외부로 인출한다. 이때 웨이퍼(W)는 약 80℃ 정도의 열을 가지고 있으므로 대기 중에서 냉각시키게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술은 IPA 증기가 외부로 유출되는 것을 방지하기 위해 건조챔버(1) 내부로 막대한 양의 냉각수를 공급하게 되므로 공정비용을 증가시키게 된다.

그리고 냉각수의 온도 및 유량, 배기량 등에 의해 건조챔버(1) 내부에 유입된 유체들에 유동이 일어나 웨이퍼(W)에 물반점이 생기게 되는 경우가 발생한다.

그리고 건조챔버(1) 내부에서 IPA 증기에 의해 가열된 웨이퍼(W)를 대기 중에서 자연 냉각시키는데, 이때 웨이퍼(W)는 정전기나 주변 이물의 영향을 받아 파티클을 유발시키게 된다.

그리고 상기 건조챔버(1)는 그 하부에 설치된 히터(5)에서 공급되는 열을 견딜 수 있도록 석영으로 이루어져 있기 때문에 제조비용을 증가시키게 된다.

또한, 건조챔버(1) 하부의 평탄도에 의해서 히터(5)와의 접촉상태가 달라지므로 그 접촉상태에 따라 IPA 증기의 발생량이 달라져 공정 불량을 일으키는 문제점이 있었다.

본 고안은 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 건조 성능을 향상시킬 수 있는 반도체 웨이퍼 건조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 웨이퍼 건조장치를 개략적으로 보인 종단면도.

도 2는 종래 기술에 의한 웨이퍼 건조작업을 보인 종단면도.

도 3은 본 고안에 의한 웨이퍼 건조장치를 개략적으로 보인 종단면도.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

11 ; 건조챔버 12 ; 커버

12a ; 증기배출공 13 ; 웨이퍼 가이드

21 ; IPA용액 공급부 21a ; IPA증기 공급라인

22 ; 히터 23 ; 제어부

24 ; 수위감지센서 25 ; 유량감지센서

31 ; 질소공급부 32 ; 삼방향밸브

33,33' ; 질소공급라인

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은 웨이퍼가 유입되어 건조공정을 진행하기 위한 건조챔버와, 상기 건조챔버의 일측에 연결 설치되어 건조챔버 내부로 이소프로필알코올 증기를 공급하는 이소프로필알코올 증기공급수단과, 상기 건조챔버의 상면에 복개 가능하도록 결합되고 내부에는 증기 배출유로가 형성되며 저면에는 상기 건조챔버에 공급된 이소프로필알코올 증기를 외부로 배출하기 위한 증기배출공이 다수개 형성된 커버와, 상기 건조챔버의 내부에 설치되어 웨이퍼를 지지함과 동시에 웨이퍼에 묻어 있는 순수와 이소프로필알코올이 치환 반응을 일으켜 액화된 용액을 건조챔버 외부로 배출시키는 웨이퍼 가이드를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안에 의한 반도체 웨이퍼 건조장치를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 웨이퍼 건조장치는 도 3에 도시한 바와 같이, 건조챔버(11)와, 이 건조챔버(11)의 상단부에 복개 가능하도록 설치되는 커버(12)와, 상기 건조챔버(11)의 일측에 연결 설치되어 건조챔버(11) 내부로 IPA 증기를 공급하는 IPA증기 공급수단과, 상기 건조챔버(11)의 내측 하부에 설치되어 건조챔버(11) 내부로 인입된 웨이퍼(W)를 지지하는 웨이퍼 가이드(13)를 포함하여 구성된다.

상기 커버(12)는 IPA 증기의 배출유로의 역할을 동시에 할 수 있도록 내부에 소정의 공간이 형성되며 그 저면에는 미세하게 형성된 다수개의 증기배출공(12a)이 형성되는데, 이때 상기 증기배출공(12a)들은 건조챔버(11) 내부의 기류가 한꺼번에 빠져나가 건조챔버(12) 내부에서 대류가 발생하지 않도록 하기 위한 것이다.

상기 IPA증기 공급수단은 상기 건조챔버(11)와 IPA증기 공급라인(21a)으로 연결되는 IPA용액 저장부(21)와, 이 IPA용액 저장부(21)의 하부에 결합 설치되어 IPA용액 저장부(21)에 내재된 IPA용액을 가열하는 히터(22)와, 상기 히터(22)에 연결되어 히터(22)의 작동을 제어하는 제어부(23)와, 상기 IPA용액 저장부(21)의 일정 높이에 부착되어 내재된 IPA용액의 양을 감지하는 수위감지센서(24)로 구성되며, 상기 IPA증기 공급수단은 상기 IPA용액 저장부(21)의 일단부에 부착된 유량감지센서(25)에 의해 일정한 유량을 유지한 상태에서 건조챔버(11)에 웨이퍼(W)가 없을 경우 75∼80℃ 정도(증기가 발생되지 않는 상태)를 유지하다가 건조챔버(11) 내부에 웨이퍼(W)가 투입되기 일정 시간 전에 IPA용액에 열을 가하여 증기를 발생시키게 된다.

그리고 상기 IPA용액 저장부(21)의 일측에는 질소공급수단이 설치되는데, 이 질소공급수단은 질소공급부(31)에서 공급되는 질소 가스를 질소공급라인(33)(33')을 통해 삼방향 밸브(32)에 의해 상기 IPA용액 저장부(21) 및 IPA증기 공급라인(21a) 각각에 연결되는데, 상기 질소공급수단은 평상시에는 건조챔버(11) 내부로 질소를 공급하여 건조챔버(11) 내부를 깨끗한 상태로 유지하다가, 웨이퍼(W) 투입 수분 전에 IPA증기 공급수단으로 질소를 공급하여 IPA증기가 건조챔버(11)로 공급되는 것을 도와준다.

또한, 상기 웨이퍼 가이드(13)는 건조챔버(11) 내부로 유입된 웨이퍼(W)를 지지하는 동시에 그 저면에 혼합용액 배출라인(13a)이 연결되어 웨이퍼에 묻어 있는 순수와 이소프로필알코올이 치환 반응을 일으켜 액화된 용액을 건조챔버(11) 외부로 배출시킨다.

상기와 같이 구성된 본 고안에 의한 반도체 웨이퍼 건조장치의 작동을 설명하면 다음과 같다.

웨이퍼(W)가 투입되기 수분 전에 히터(22)를 가동시켜 IPA 용액을 증기 상태로 만들어 대기하고 있다가, 커버(12)가 개방되어 건조챔버(11) 내부로 웨이퍼(W)가 투입되면 커버(12)가 폐쇄됨과 동시에 질소를 IPA증기 공급수단으로 공급하여 증기 상태의 IPA를 건조챔버(11)로 공급한다.

이와 같이 웨이퍼(W)에 묻은 순수와 IPA 증기가 치환되어 액체 상태로 변하면 웨이퍼 가이드(13)의 혼합용액 배출라인(13a)을 통해 자연 냉각되면서 배출된다.

한편, 상기와 같이 순수와 IPA의 치환이 완료되면 IPA증기 공급수단으로 보내던 질소를 건조챔버(11)로 공급하여 건조챔버(11) 내부를 질소 분위기로 만든다. 이때 웨이퍼(W)는 IPA 증기에 의해 약 80℃로 가열된 상태이므로 23∼25℃의 질소에 의해 강제 냉각된다.

이때, 공정 진행 중 질소에 의해 건조챔버(11)로 공급된 IPA 증기가 건조챔버(11) 내에서 가득찬 상태로 공정이 진행될 수 있도록 하는 것이 중요하며, 이를 위하여 커버(12)의 증기배출공(12a)을 통해서 외부로 배출되는 IPA 증기량을 조절한다.

이와 같이 냉각이 완료되면 커버(12)가 열리고 로봇암이 이동하여 웨이퍼(W)를 다음 공정으로 이송시킨다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 의한 반도체 웨이퍼 건조장치는 냉각수를 지속적으로 공급해 주어야 하는 기존 방식에 비해 냉각수를 필요로 하지 않으므로 냉각수를 절약할 수 있고, 히터가 건조챔버로부터 분리되어 설치되므로 건조장치의 크기를 축소시킬 수 있으며, 대기 중에서 냉각을 시키기 않고 건조챔버 내부로 공급되는 질소에 의해 냉각되므로 주변의 정전기나 이물로부터 영향을 받지 않으므로 이물이 발생하지 않게 된다.

Claims (4)

1. 웨이퍼가 유입되어 건조공정을 진행하기 위한 건조챔버와, 상기 건조챔버의 일측에 연결 설치되어 건조챔버 내부로 이소프로필알코올 증기를 공급하는 이소프로필알코올 증기공급수단과, 상기 건조챔버의 상면에 복개 가능하도록 결합되고 내부에는 증기 배출유로가 형성되며 저면에는 상기 건조챔버에 공급된 이소프로필알코올 증기를 외부로 배출하기 위한 증기배출공이 다수개 형성된 커버와, 상기 건조챔버의 내부에 설치되어 웨이퍼를 지지함과 동시에 웨이퍼에 묻어 있는 순수와 이소프로필알코올이 치환 반응을 일으켜 액화된 용액을 건조챔버 외부로 배출시키는 웨이퍼 가이드를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 건조장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 이소프로필알코올 증기공급수단은 상기 건조챔버와 IPA증기 공급라인으로 연결되는 이소프로필알코올용액 저장부와, 이 이소프로필알코올용액 저장부의 하부에 결합 설치되어 이소프로필알코올용액 저장부에 내재된 이소프로필알코올용액을 가열하는 히터와, 상기 이소프로필알코올용액 저장부의 일정 높이에 부착되어 내재된 이소프로필알코올용액의 양을 감지하는 수위감지센서와, 상기 히터에 연결되어 히터의 작동을 제어하는 제어부로 구성되되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 건조장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 건조챔버의 일측에는 평상시에는 건조챔버 내부로 질소를 공급하여 건조챔버 내부에 잔존하는 이소프로필알코올 증기를 건조챔버 외부로 퍼지시키고, 건조공정을 진행하기 위한 웨이퍼를 건조챔버에 투입하기 전에 이소프로필알코올증기 공급수단으로 질소를 공급하여 이소프로필알코올증기가 건조챔버로 공급되는 것을 도와주도록 질소공급수단을 추가 설치하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 건조장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 질소공급수단은 질소공급부와, 이 질소공급부에 연결되며 삼방향 밸브에 의해 상기 이소프로필알코올증기 공급라인 및 이소프로필알코올용액 저장부에 각각 연결되는 질소공급라인으로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 건조장치.