KR200182724Y1 - 반도체 웨이퍼 건조장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 반도체 제조 공정에서 웨이퍼를 습식 처리한 후 건조시키기 위해 사용되는 건조장치에서 웨이퍼 건조시 사용되는 소스(source)를 증기로 만드는 장치에 관한 것으로, 다수의 반도체 웨이퍼가 장착되는 지지부재가 조립 설치되는 내조와 증기 공급로가 형성되도록 내조의 외측벽에 외조가 형성된 웨이퍼 용기와, 웨이퍼 용기의 외조 저면에 장착되어 외부로부터 공급되는 건조용액을 기화시키는 초음파 발생장치로 구성하여 복사열로 인한 웨이퍼 손상을 방지하며 건조장치 내에서 웨이퍼 세정이 가능한 건조장치를 제공함에 있다.

Description

반도체 웨이퍼 건조장치{Drier for semiconductor wafer}

본 고안의 반도체 웨이퍼 건조장치에 관한 것으로, 특히 반도체 제조 공정에서 웨이퍼를 습식 처리한 후 건조시키기 위해 사용되는 건조장치에서 웨이퍼 건조시 사용되는 소스(source)를 증기로 만드는 장치에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼의 표면을 습식 처리한 후 이를 건조시키기 위해 건조장치가 사용된다. 건조장치는 세정이 완료된 웨이퍼를 장착한 후 웨이퍼를 건조시키기 위해 건조에 사용되는 화학용액을 가열시켜 증기로 만든다. 화학용액의 증기는 웨이퍼의 표면에 붙은 습기를 빠르게 기화시켜 건조하게 된다.

증기를 이용하여 웨이퍼를 건조시키는 종래의 건조장치를 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다. 도 1은 종래의 반도체 웨이퍼 건조장치의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 웨이퍼 용기(1) 내측에 설치되어 다수의 웨이퍼(W)를 지지하는 지지부재(2)가 조립된다. 지지부재(2)의 하측에는 사용된 폐 IPA를 담는 IPA 포집판(3)이 조립 설치된다. IPA 포집판(3)의 하측에는 외부에서 공급된 IPA 용액을 가열시켜 증발시키는 가열장치(4)가 조립 설치된다.

가열장치(4)에 의해 가열되어 기화된 IPA 증기는 지지부재(2)에 장착된 다수의 웨이퍼(W)를 건조시킨 후 응축액 유도판(5)을 따라 냉각되어 IPA 포집판(3)에 모아진다. IPA 증기는 냉각 코일관(cooling coil tube)(6)으로 흐르는 냉각수에 의해 냉각되어 응축된다. 냉각수는 배관(6a)을 통해 공급되어 배관(6b)을 통해 배출되는 순환과정을 통해 IPA 증기를 냉각시키게 된다. 응축된 IPA 증기는 액화되어 응축액 유도판(5)을 따라 흐른다. 응축액 유도판(5)을 통해 흐르는 IPA 증기는 IPA 포집판(3)에 모이게 되고, IPA 포집판(3)과 연결된 배관(3a)을 따라 외부로 배출된다.

IPA 용액을 증발시켜 증기로 만든 후 증기의 포화 압력을 일정하게 유지하기 위해 냉각시켜 외부로 배출시키는 과정을 통해 웨이퍼(W)를 건조시켜서 웨이퍼(W)에 좋지 않는 영향을 미칠 수 있다. 즉, IPA를 증발시키기 위한 가열장치에서 발생되는 복사열로 인해 웨이퍼(W) 표면에 물자국(water mark) 등이 발생된다. 이 물자국으로 인해 미세한 패턴이 요구되는 반도체 제조 공정에서 다음 공정 진행시 공정 오류을 유발할 수 있는 문제점이 있다.

본 고안의 목적은 반도체 제조 공정에서 웨이퍼 건조시 상온에서 초음파 발생장치를 이용하여 건조용액을 기화시켜 반도체 웨이퍼를 건조시킬 수 있는 건조장치를 제공함에 있다.

본 고안의 다른 목적은 반도체 웨이퍼를 초음파 발생장치를 사용하여 건조함으로써 건조장치내에서 반도체 웨이퍼의 세정 작업을 실시할 수 있는 건조장치를 제공함을 목적으로 한다.

본 고안의 또 다른 목적은 반도체 웨이퍼를 상온에서 건조함으로써 가열장치에서 발생되는 복사열로 인한 웨이퍼 손상을 방지하여 반도체 제조 공정의 오류를 방지함에 있다.

도 1은 종래의 반도체 웨이퍼 건조장치의 단면도,

도 2는 본 고안에 의한 반도체 웨이퍼 건조장치의 단면도,

도 3은 도 2에 도시된 초음파 발생장치의 확대도,

도 4a 내지 도 4d는 본 고안에 의한 반도체 웨이퍼 건조장치를 이용한 반 도체 웨이퍼 건조 과정을 나타낸 도이다.

＊도면의 주요 부분에 대한 부호 설명＊

10: 웨이퍼 용기 11: 내조

12: 외조 20: 초음파 발생장치

21: 전선 22: 멤브레인

23: 투입구

본 고안의 반도체 웨이퍼 건조장치는 다수의 반도체 웨이퍼가 장착되는 지지부재가 조립 설치되는 내조와 증기 공급로가 형성되도록 내조의 외측벽에 외조가 형성된 웨이퍼 용기와, 웨이퍼 용기의 외조 저면에 장착되어 외부로부터 공급되는 건조용액을 기화시키는 초음파 발생장치로 구성됨을 특징으로 한다.

웨이퍼 용기의 내조 저면에는 건조용액을 외부로 배출시키기 위한 배출구가 형성되고, 웨이퍼 용기의 외조에는 초음파 발생장치로 건조용액을 공급하기 위한 투입구가 장착되며, 초음파 발생장치의 상측에는 초음파 발생장치에서 발생된 초음파에 의해 진동하는 멤브레인(membrain)이 설치됨을 특징으로 한다.

이하, 본 고안을 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 고안에 의한 반도체 웨이퍼 건조장치의 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 초음파 발생장치의 확대도이다. 도시된 바와 같이, 다수의 반도체 웨이퍼(W)가 장착되는 지지부재(11a)가 조립 설치되는 내조(11)와 증기 공급로(12a)가 형성되도록 내조(11)의 외측벽에 외조(12)가 형성된 웨이퍼 용기(10)와, 웨이퍼 용기(10)의 외조(12) 저면에 장착되어 외부로부터 공급되는 건조용액을 기화시키는 초음파 발생장치(20)로 구성된다.

본 고안의 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 구성은 크게 웨이퍼 용기(10)와 웨이퍼 용기(10)에 장착되는 다수의 웨이퍼(W)를 건조시키기 위한 초음파 발생장치(20)로 구성된다. 웨이퍼 용기(10)는 내조(11)와 외조(12)로 구성되며, 내조(11)에는 건조될 다수의 웨이퍼(W)가 장착되는 지지부재(11a)가 조립 설치된다. 지지부재(11a)가 설치된 내조(11)의 저면에는 건조용액을 외부로 배출시키기 위한 배출구(11b)가 형성된다.

배출구(11b)는 조인트(joint) 배관(11d)(42) 및 밸브(11e)로 연결된 배관(11c)을 통해 사용된 건조용액을 배출하게 된다. 본 고안에서의 건조용액은 IPA(isoprophyl alcohol) 용액이 사용된다. IPA가 액체 상태가 아닌 증기 상태인 경우 조인트 배관(11d) 및 밸브(11e)를 통해 외부로 배출된다. 사용된 IPA를 배출시키는 배출구(11b)의 양측에는 초순수(DIW)를 공급받기 위한 투입구(33)가 형성된다. 투입구(33)는 밸브(32)의 개폐에 의해 배관(31)을 통해 공급되도록 형성된다.

IPA 용액의 공급은 조인트 배관(24a)을 통해 웨이퍼 용기(10)의 외조(12)와 연결 접속되는 배관(24)을 통해 공급되며, 질소(N₂)는 웨이퍼 용기(10)의 상측에 연결되어 접속되는 배관(10a)을 통해 공급된다. IPA 용액이 공급되는 외조에는 초음파 발생장치(20)가 설치된다. 초음파 발생장치(20)는 도 2에서와 같이 외조(12)의 내측에 설치된 돌출부재(12b)에 의해 지지되어 장착된다.

돌출부재(12b)에 의해 장착된 초음파 발생장치(20)의 상측에는 멤브레인(22)이 구비되며, 외부에서 전원을 공급받도록 전선(21)이 구비된다. 초음파 발생장치(20)의 상측 외조(12)의 벽면에는 외부로부터 IPA 용액을 공급받도록 투입구(23)가 형성된다. 투입구(23)를 통해 IPA 용액이 공급되면 전선(21)을 통해 외부로부터 초음파 발생장치(20)를 구동시키는 전원이 공급된다.

전원을 공급받은 초음파 발생장치(20)는 초음파를 발생하게 되고, 이 초음파에 의해 멤브레인(22)이 진동하게 된다. 멤브레인(22)이 진동하게 되면 투입구(23)를 통해 공급된 IPA 용액을 활성화시켜 증기로 만들게 된다. IPA 증기는 증기 공급로(12a)를 통해 내조로 공급되고 공급된 IPA 증기에 의해 다수의 웨이퍼(W)를 건조하게 된다.

다수의 웨이퍼(W)를 건조시키기 위해 연속적으로 공급되는 IPA 증기는 저면으로 이동되고, 저면에는 냉각장치(도시 않음)를 통해 냉각되어 전술한 IPA 배출구(11b)를 통해 외부로 배출된다. IPA 증기는 초음파 발생장치(20)의 하측에 형성된 공간에는 IPA를 배출시키거나 초순수(DIW)를 배출시키기 위한 배출구(41)가 형성된다.

이러한 구성을 갖는 본 고안의 반도체 웨이퍼 건조장치의 작용을 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.

도 4a 내지 도 4d는 본 고안에 의한 반도체 웨이퍼 건조장치를 이용한 반도체 웨이퍼 건조 과정을 나타낸 도이다. 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)를 건조시키기 위해 먼저 도 4a에 도시된 바와 같이 지지부재(11a)에 웨이퍼(W)를 장착한다.

도 4a는 반도체 웨이퍼(W)를 건조하기 전에 세정하기 위한 과정으로 웨이퍼(W) 장착이 완료되면 배관(31)을 통해 초순수(DIW)를 공급하여 웨이퍼(W)를 세정한다. 웨이퍼(W) 세정은 초순수(DIW)를 오버 플로우(over flow)하면서 세정하며, 세정 과정에서 오버 플로우된 초순수(DIW)는 배관(31)을 통해 외부로 배출된다. 초순수(DIW)를 이용한 세정이 완료되면 웨이퍼 용기(10)의 상측에 형성된 배관(10a) 및 투입구(10b)를 통해 질소(N₂)를 투입한다. 질소(N₂)가 일정한 압력으로 투입되면 웨이퍼 용기(10)의 내부에는 질소(N₂) 분위기가 형성된다. 질소(N₂) 분위기 형성되면 도 4b에서와 같이 IPA 용액을 공급한다.

도 4b는 초순수(DIW)가 배출됨과 동시에 IPA 용액을 공급하는 과정을 나타낸 것으로, 초순수(DIW)는 배출구(11b)를 통해 외부로 배출시키고 IPA 용액은 배관(24)과 연결된 투입구(23)를 통해 외조(12)로 공급된다. IPA 용액이 외조(12)의 초음파 발생장치(20)의 상측에 공급되면 초음파 발생장치(20)를 구동시킨다. 초음파 발생장치(20)가 구동되면 초음파 발생장치(20)에서 발생된 초음파에 의해 멤브레인(22)이 진동하게 되어 IPA 용액의 기화를 촉진시킨다. IPA 용액이 기화되어 증기가 형성되면 증기 공급로(12a)를 통해 내조(11)로 공급된다. 내조로 공급된 IPA 증기는 도 4c에 도시된 바와 같다.

도 4c는 웨이퍼 용기(10) 내부에 IPA 증기가 가득찬 상태를 나타낸 것으로, 이 상태에서 웨이퍼(W)의 표면에 부착된 초순수(DIW)가 IPA로 치환된다. IPA로 치환된 상태에서 도 4d에서와 같이 웨이퍼 용기(10) 내로 질소(N₂)를 공급한다.

도 4d는 웨이퍼(W) 표면에 부착된 IPA를 제거시키기 위한 과정으로 배출구(11b)를 통해 IPA를 외부로 배출시키게 된다. 웨이퍼(W) 표면에 부착된 IPA는 배관(10a)을 통해 공급되는 질소(N₂)의 공급 압력에 의해 웨이퍼(W) 표면에서 제거된다. 즉, 질소(N₂)의 공급 압력에 의해 웨이퍼(W)와 결합력이 약한 IPA가 떨어져 나가게 된다. 웨이퍼(W)의 표면에 떨어진 IPA는 배관(11c)을 통해 외부로 배출되고 이러한 과정을 통해 웨이퍼(W)를 건조시키게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안은 상온에서 초음파 발생장치를 이용하여 웨이퍼를 건조시킴으로써 복사열로 인한 웨이퍼 손상을 방지하고 가열장치를 사용하지 않음으로써 반도체 웨이퍼를 건조장치 내에서 세정할 수 있는 효과를 제공한다.

Claims (4)

1. 반도체 웨이퍼를 건조시키는 장치에 있어서,

   상기 다수의 반도체 웨이퍼가 장착되는 지지부재가 조립 설치되는 내조와 증기 공급로가 형성되도록 내조의 외측벽에 외조가 형성된 웨이퍼 용기; 및

   상기 웨이퍼 용기의 외조 저면에 장착되어 외부로부터 공급되는 건조용액을 기화시키는 초음파 발생장치로 구성됨을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 건조장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 웨이퍼 용기의 내조 저면에는 건조용액을 외부로 배출시키기 위한 배출구가 형성됨을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 건조장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 웨이퍼 용기의 외조에는 초음파 발생장치로 건조용액을 공급하기 위한 투입구가 장착됨을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 건조장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 초음파 발생장치의 상측에는 초음파 발생장치에서 발생된 초음파에 의해 진동하는 멤브레인이 설치됨을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 건조장치.