KR20000013902U - 반도체장치의 건조장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 실리콘 웨이퍼를 건조하는 건조장치에 관한 것으로, IPA 증기영역이 낮아져서 야기되는 웨이퍼의 상단의 건조불량을 방지하기 위하여, 웨이퍼가 인입되어 건조작업을 진행하기 위한 공간을 제공하는 건조용기와, 상기 건조용기에 IPA액을 공급 및 배출하는 IPA액공급관 및 IPA액배출관과, 상기 건조용기에 공급된 IPA액을 IPA증기로 상전환시키는 열원인 히터플레이트와, 상기 건조용기의 소정위치에 IPA 증기영역을 형성하도록 상기 IPA 증기를 소정의 온도로 하강시키는 냉각관과, 상기 웨이퍼의 상부를 향하여 IPA증기를 분사할 수 있는 하나 이상의 분사홀이 형성되어 있는 IPA 증기분사관을 포함하는 건조장치를 제공하며, 웨이퍼의 상부를 향하여 IPA증기를 분사하는 분사홀이 형성된 IPA증기분사관을 구비함으로써, 웨이퍼 전면에 건조작업을 진행시킬 수 있으며, IPA 증기가 웨이퍼 바닥면에서 웨이퍼 상단면까지 상승하는데 시간이 길어지기 때문에 건조 시간 동안 웨이퍼 단면에 생기는 산화막의 형성을 막는 등의 웨이퍼의 건조작업을 양호하게 진행할 수 있다.

Description

반도체장치의 건조장치

본 고안은 반도체장치의 건조장치에 관한 것으로 특히, 웨이퍼를 건조하는 건조장치에 관한 것이다.

건조장치는 세정장치에서 웨이퍼의 세정을 완료한 후에 웨이퍼 표면에 잔재하는 순수를 건조시켜 제거하는 장치이다.

반도체 디바이스 제조 과정에는 실리콘웨이퍼에 물질을 도포, 증착, 또는 식각 등의 여러 공정이 진행되는 동안 그 표면에는 각공 오염 물질이 생기어 잔재된다. 따라서, 별도의 세정액을 이용하여 웨이퍼의 오염 물질을 제거하는 세정 공정이 필요하며, 이 세정 공정이 완료된 웨이퍼에는 다량의 수분이 잔재하게 된다. 이러한 웨이퍼에 잔재된 수분으로 인해 웨이퍼 상의 미세패턴에 물자국(water mark) 등이 발생되어 소자의 특성을 저하시킬 우려가 있다. 그러므로, 세정 공정이 완료된 웨이퍼에 잔재하는 다량의 수분을 별도로 건조시켜 물자국이 형성되는 것을 방지하여야 한다. 따라서, 웨이퍼에 잔재된 수분을 제거하기 위한 종래기술이 제시된 바가 있었다.

도 1은 종래기술에 따른 IPA(IsoPropyl Alchole : (CH3)2CHOH)를 사용하는 웨이퍼 건조장치의 단면도이다.

종래의 웨이퍼 건조장치는 도 1에 보인 바와 같이, 웨이퍼 건조공정이 진행되는 공간을 제공하고, 그 하부공간에는 IPA액(19)이 채워지도록 하는 건조용기(10)와, 건조용기(10)에 IPA액을 제공하기 위한 IPA액공급관(14) 및 IPA액을 배출하기 위한 IPA액배출관(13)이 설치되어 있다. 그리고, 건조용기(10) 하단에는 IPA액(19)의 일부를 IPA증기로 상전환시키기 위한 히터플레이트(heater plate)(12)가 설치되어 있다.

건조용기(10) 상부에는 IPA액(19)에서 상부로 증발된 IPA증기가 소정의 위치로 하강되도록 IPA증기의 온도를 낮춰주는 쿨링관(cooling tube)(11)이 설치되어 있다.

상기에서 보인 종래 기술에 따른 웨이퍼 건조장치의 작동을 설명한다.

세정공정이 완료된 웨이퍼(17)는 그 표면에 잔재된 수분을 건조시키기 위해 건조용기(10) 내로 이송된다. 이 때, IPA액(19)의 일부를 히터플레이트(12)로 가열한다. IPA액(19)은 이 과정에서 IPA증기로 전환하여 상승하다가 쿨링관(11)에 의하여 그 온도가 내려가게 되어 건조용기(10)의 소정의 위치 예를 들어, 웨이퍼(19)가 위치하는 부분에 IPA 증기영역(18)을 형성한다. IPA 증기영역(18)이 형성된 부분에서IPA 증기는 웨이퍼(17) 표면에 잔재된 수분과 반응하여 웨이퍼 표면을 건조시킨다. 즉, 웨이퍼(17) 전면을 IPA 증기가 적시게 되는데, 이 때, 응측IPA가 웨이퍼의 표면에 형성된다. 웨이퍼의 온도와 IPA의 온도가 같아지면, IPA치환이 시작되어 웨이퍼 건조가 진행된다.

이 IPA와 치환반응된 수분 및 응축된 IPA는 건조용기(10) 하부에 위치하는 IPA액(19) 혹은, 저수통(15)에 떨어지게 된다. 저수통(15)에 떨어진 IPA액과 순수는 저수통(15)에 연결된 저수관(16)을 통하여 외부로 방출되고, IPA액은 IPA액배출관(13)을 통하여 외부로 방출된다.

그러나, 상기 종래 기술에 따른 웨이퍼 건조장치는 IPA액과 히터플레이트에 의하여 가열되어 형성되는 IPA증기의 용량이 한정되어 있기 때문에, 다량의 웨이퍼가 투입되면 이와 반응해야 할 IPA증기의 용량이 부족하게 된다. 그 결과, 건조용기 내에서 IPA 증기영역은 낮아지게 되어 웨이퍼의 상단면은 IPA 증기에 적시게 되지 않게 되어 아 웨이퍼의 전면 건조가 진행되지 않는 문제가 발생한다. 또한, IPA 증기가 웨이퍼 바닥면에서 웨이퍼 상단면까지 상승하는데 시간이 길어지기 때문에 건조 시간 동안 웨이퍼 단면에 산화막이 자연적으로 형성되는 불량이 발생하는 문제가 있다.

본 고안은 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, IPA 증기영역이 낮아져서 야기되는 웨이퍼의 상단의 건조불량을 방지하기 위하여 웨이퍼 상단을 향하여 IPA증기를 분사할 IPA 증기분사관을 추가로 설치하여, 다량의 웨이퍼의 건조작업을 원활하게 진행할 수 있는 반도체장치의 건조장치를 제공하려 하는 것이다.

이를 위한 본 발명은 웨이퍼가 인입되어 건조작업을 진행하기 위한 공간을 제공하는 건조용기와, 상기 건조용기에 IPA액을 공급 및 배출하는 IPA액공급관 및 IPA액배출관과, 상기 건조용기에 공급된 IPA액을 IPA증기로 상전환시키는 열원인 히터플레이트와, 상기 건조용기의 소정위치에 IPA 증기영역을 형성하도록 상기 IPA 증기를 소정의 온도로 하강시키는 냉각관과, 상기 웨이퍼의 상부를 향하여 IPA증기를 분사할 수 있는 하나 이상의 분사홀이 형성되어 있는 IPA 증기분사관을 포함하는 건조장치를 제공한다.

도 1은 종래 기술에 의한 건조장치의 단면구조

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 건조장치의 단면구조

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 건조장치의 평면구조

도 4는 도 3에 보인 건조장치에서 IPA증기 분사관의 분사홀의 방향을 설명하기 위한 도면

*도면의 주요한 부호에 대한 간략한 설명*

20. 건조용기. 21. 쿨링관.

22. 히터플레이트. 23. IPA액 배출관.

24. IPA액 공급관. 25. 저수통.

26. 저수관. 27. 웨이퍼.

28, IPA 증기영역. 29. IPA액.

30. IPA 증기분사관. 31. 분사홀.

이하, 하기에서 제시된 본 고안의 실시예와 첨부된 도면을 참조하여 본 고안을 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 고안의 실시예에 따른 IPA를 이용한 웨이퍼 건조장치의 단면구조를 개략적으로 나타낸 것이고, 도 3은 도 2에 보인 웨이퍼 건조장치의 평면구조를 개략적으로 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명의 일 구성인 IPA 증기분사관에서 분사홀의 위치를 설명하기 위한 도면이다.

본 고안의 웨이퍼 건조장치는 웨이퍼 건조공정이 진행되는 공간을 제공하고, 그 하부공간에는 IPA액(29)이 채워지도록 하는 건조용기(20)와, 건조용기(20)에 IPA액을 제공하기 위한 IPA액공급관(24) 및 IPA액을 배출하기 위한 IPA액배출관(23)이 설치되어 있다. 그리고, 건조용기(20) 하단에는 IPA액(29)의 일부를 IPA 증기로 상전환시키기 위한 열원인 히터플레이트(22)가 설치되어 있다. 건조용기(20) 상부에는 IPA액(29)에서 상승된 IPA증기가 소정의 위치로 하강하여 IPA 증기영역(28)을 형성하도록 IPA증기의 온도를 낮춰주는 쿨링관(21)이 설치되어 있다. 그리고, 건조용기(20)의 소정의 위치에는 저수통(25)이 설치되어 있다. 저수통(25)은 건조작업이 진행된 결과의 폐수를 받아 외부로 방출하기 위한 저수배출관(26)이 연결되어 있다.

그리고, 본 발명에 따른 건조장치는 건조용기(20)의 일부에 다수개의 분사홀(31)이 형성된 IPA 증기분사관(30)이 형성되어 있다. IPA 증기분사관(30)은 IPA 증기를 건조용기 내부로 공급해주기 위한 수단으로, IPA 증기영역(28)의 상부를 향하여 분사홀(31)의 방향이 설정되도록 형성되어 있다. 이 때, 분사홀(31)은 IPA 증기영역(28)에서 웨이퍼가 위치하는 중앙부를 향하도록 하고, 도 4에 보인 바와 같이, 수평방향(X)을 기준으로하여 상방으로 15도정도 위치한 부분에 또한, 수직방향(Y)을 기준으로하여 하방으로 15도정도 위치한 부분에 각각 두 개씩 나란하게 하여 형성할 수 있다.

상기에서 보인 본 고안의 실시예에 따른 웨이퍼 건조장치의 작동을 설명한다.

세정공정이 완료된 웨이퍼(27)는 그 표면에 잔재된 수분을 건조시키기 위해 이송수단인 로봇암에 의해 한 번에 수십장 단위로 건조용기(20) 내로 이송된다. 이 때, IPA액(29)의 일부를 히터플레이트(22)로 가열한다. IPA액(29)은 이 과정에서 IPA증기로 전환하여 상승하다가 쿨링관(21)에 의하여 그 온도가 내려가게 되어 건조용기(20)의 소정의 위치 예를 들어, 웨이퍼(27)가 위치하는 부분에 IPA 증기영역(28)을 형성한다.

IPA 증기영역(28)이 형성된 부분에서IPA 증기는 웨이퍼(27) 표면에 잔재된 수분과 반응하여 웨이퍼 표면을 건조시킨다. 즉, 웨이퍼(27) 전면을 IPA 증기가 적시게 되는데, 이 때, 응측IPA가 웨이퍼의 표면에 형성된다. 웨이퍼의 온도와 IPA의 온도가 같아지면, IPA치환이 시작되어 웨이퍼 건조가 진행된다.

이 때, IPA 증기분사관(30)에서도 IPA 증기영역(28)에 있는 웨이퍼의 상단을 향하여 IPA 증기가 분사될 수 있도록 한다. 각각의 분사홀(31)은 수평방향(X)을 기준으로하여 상방을 향하여 약 15도의 위치와 75도의 위치함으로써, IPA 증기영역(28) 혹은 웨이퍼(27)의 상단을 향하게 되어, IPA 증기분사관(30)에서 분사되는 IPA 증기는 웨이퍼(27)의 상단에까지 이르게 된다. 따라서, 웨이퍼(27)가 다수개 있어서, IPA 증기영역(28)이 웨이퍼의 상단에 이르지 못한 경우에라도 IPA 증기분사관(30)에서 IPA 증기를 웨이퍼 상단을 향하여 분사하므로 IPA에 의한 웨이퍼의 건조가 이루어진다.

웨이퍼(27)의 건조작업은 웨이퍼(27) 전면에 IPA 증기가 적시게 되고, 응측 IPA가 웨이퍼의 표면에 생긴다. 웨이퍼의 온도와 IPA의 온도가 같아지면, IPA치환이 시작되어 웨이퍼 건조가 진행된다.

따라서, 이 치환반응된 수분 및 응축된 IPA는 건조용기(20) 하부의 IPA액(29)이 있는 위치 혹은, 저수통(25)에 떨어지게 된다. 저수통(25)에 떨어진 IPA액과 순수는 저수통(25)에 연결된 저수관(26)을 통하여 외부로 방출되고, IPA액은 IPA액배출관(23)을 통하여 외부로 방출된다.

본 고안은 웨이퍼의 상부를 향하여 IPA증기를 분사하는 분사홀이 형성된 IPA증기분사관을 구비함으로써, 웨이퍼 전면에 건조작업을 진행시킬 수 있으며, IPA 증기가 웨이퍼 바닥면에서 웨이퍼 상단면까지 상승하는데 시간이 길어지기 때문에 건조 시간 동안 웨이퍼 단면에 생기는 산화막의 형성을 막는 등의 웨이퍼의 건조작업을 양호하게 진행할 수 있다.

Claims (3)

1. 웨이퍼가 인입되어 건조작업을 진행하기 위한 공간을 제공하는 건조용기와,

   상기 건조용기에 IPA액을 공급 및 배출하는 IPA액공급관 및 IPA액배출관과,

   상기 건조용기에 공급된 IPA액을 IPA증기로 상전환시키는 열원인 히터플레이트와,

   상기 건조용기의 소정위치에 IPA 증기영역을 형성하도록 상기 IPA 증기를 소정의 온도로 하강시키는 냉각관과,

   상기 웨이퍼의 상부를 향하여 IPA증기를 분사할 수 있는 하나 이상의 분사홀이 형성되어 있는 IPA 증기분사관을 포함하는 건조장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 하나이상의 분사홀은 제 1 분사홀 및 제 2 분사홀로 가지되, 상기 제 1 분사홀은 수평방향을 기준으로 상방으로 15도에 위치하고, 상기 제 2 분사홀은 수직방향을 기준으로 하방으로 15도에 위치하는 건조장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 IPA 증기영역 하부에 상기 웨이퍼를 건조시키는 과정에서 발생되는 폐수를 받는 저수통과 상기 저수통에 연결되어 상기 폐수를 외부로 방출하는 저수배출관을 더 포함하는 건조장치.