KR20020088233A - Marangoni type wafer cleaning equipment - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 웨이퍼 세정장치에 관한 것으로서, 더 구체적으로 웨이퍼의 세정 효율을 향상시킬 수 있는 마란고니형 웨이퍼 세정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wafer cleaning apparatus, and more particularly, to a marangoni-type wafer cleaning apparatus capable of improving the cleaning efficiency of a wafer.
반도체 소자 또는 반도체 칩은 일반적으로 실리콘으로 형성되는 웨이퍼를 반도체 장비를 이용하여 처리함으로써 제조된다. 웨이퍼는 통상적으로 사진식각공정, 화학 또는 물리적 증착 및 플라즈마 에칭 등과 같은 일련의 반도체소자 제조공정을 거쳐 반도체 소자 또는 반도체 칩으로 제조된다.Semiconductor devices or semiconductor chips are generally manufactured by processing wafers formed of silicon using semiconductor equipment. Wafers are typically manufactured as semiconductor devices or semiconductor chips through a series of semiconductor device manufacturing processes such as photolithography, chemical or physical vapor deposition, and plasma etching.
상기 반도체소자 제조 공정이 진행되는 동안에, 웨이퍼의 표면에 화합물 또는 입자 등과 같은 이물질이 잔재하게 되는데, 반도체 소자의 품질을 향상시키기 위해서는, 세척(WASHING) 및 건조(DRYING) 등과 같은 세정 공정을 통해 웨이퍼 표면에 잔재하는 이물질을 완전히 제거하여야한다. 특히, 탈이온수(DIW;deionized water)를 사용하여 웨이퍼를 세척하는 경우에는, 상기 탈이온수와 실리콘의 반응으로 인한 수화현상이 발생할 수 있다. 따라서, 상기 수화현상에 의한 실리콘 표면의 워터마크(water mark)와 같은 불량이 발생하지 않도록 세척 공정후 웨이퍼를 완전히 건조시켜야한다.During the process of manufacturing the semiconductor device, foreign substances such as compounds or particles remain on the surface of the wafer. In order to improve the quality of the semiconductor device, the wafer may be cleaned through a washing process such as washing and drying. Foreign matter remaining on the surface should be completely removed. In particular, when the wafer is cleaned using deionized water (DIW), hydration may occur due to the reaction of the deionized water with silicon. Therefore, the wafer must be completely dried after the cleaning process so that defects such as water marks on the silicon surface due to the hydration do not occur.
상기 웨이퍼를 건조하는 방식으로 종래에는 스핀 린스/드라이어(spin rinse/dryer)를 주로 사용하였다. 그러나 상기 스핀 린스/드라이어는 웨이퍼에 회전력이 가해지는 동안 정전기의 발생으로 인하여 웨이퍼의 표면에 이물질이 잔재될 수 있다. 또한, 반도체 기판에 형성되는 패턴의 선폭이 작아지고, 패턴이 복잡해짐에 따라, 원심력에 의한 탈이온수와 패턴간의 마찰력 때문에 패턴이 쓰러질 우려가 높아지고 있다.In the conventional method of drying the wafer, a spin rinse / dryer is mainly used. However, in the spin rinse / dryer, foreign matter may remain on the surface of the wafer due to the generation of static electricity while the rotational force is applied to the wafer. Further, as the line width of the pattern formed on the semiconductor substrate becomes smaller and the pattern becomes more complicated, there is a high possibility that the pattern collapses due to the frictional force between the deionized water and the pattern due to centrifugal force.
웨이퍼에 대한 세척 및 건조효율을 향상시키기 위하여, 최근들어 마란고니 효과(MARANGONI EFFECT)를 활용한 세정 방법이 사용되고 있다. 마란고니 효과는 하나의 액 영역에 2개의 다른 표면장력 영역이 존재할 경우, 표면장력이 작은 영역으로부터 표면장력이 큰 영역으로 액이 흐르는 원리이다. 이를 이용한 마란고니형 웨이퍼 세정장치는 탈이온수보다 상대적으로 표면장력이 작은 이소프로필 알콜(isopropyl alcohol; IPA) 증기를 웨이퍼의 표면에 인가하여 웨이퍼의 표면으로부터 탈이온수를 제거하는 방법이다. 이 때, 탈이온수와 함께 웨이퍼 표면의 불순물들이 함께 제거된다.In order to improve the cleaning and drying efficiency of the wafer, a cleaning method utilizing the MARANGONNI EFFECT has recently been used. The Marangoni effect is a principle in which a liquid flows from a small surface tension region to a large surface tension region when two different surface tension regions exist in one liquid region. The marangoni-type wafer cleaning apparatus using the same is a method of removing deionized water from the surface of a wafer by applying isopropyl alcohol (IPA) vapor having a smaller surface tension than deionized water to the surface of the wafer. At this time, impurities on the wafer surface are removed together with the deionized water.
도 1은 종래의 마란고니형 웨이퍼 세정장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view for explaining a conventional marangoni wafer cleaning apparatus.
도 1을 참조하면, 마란고니형 웨이퍼 세정장치는 용매를 저장하는 저장부(A), 상부 후드(106)로 둘러싸인 건조부, 탈이온수(14)가 채워진 하우징(108)으로 된 세척부를 포함한다. 웨이퍼가 세정장치 내에 로오딩(loading)되면 상기 상부 후드(106)에 연결된 제1 배관(104)를 통하여 용매 증기(12)가 상부 후드(106)로 둘러싸인 건조부에 분사된다. 상기 용매 증기(12)는 용매와 캐리어 가스(10)의 혼합가스이다.Referring to FIG. 1, the marangoni wafer cleaning apparatus includes a storage unit A for storing a solvent, a drying unit surrounded by an upper hood 106, and a cleaning unit including a housing 108 filled with deionized water 14. . When the wafer is loaded into the cleaning apparatus, the solvent vapor 12 is injected into the drying unit surrounded by the upper hood 106 through the first pipe 104 connected to the upper hood 106. The solvent vapor 12 is a mixed gas of the solvent and the carrier gas 10.
구체적으로, 상기 용매 증기(12)를 발생시키기 위하여 액체 용매(11)가 저장된 액체 탱크(100)에 제2 배관(102)을 통하여 캐리어 가스(10)를 주입한다. 이 때, 상기 캐리어 가스(10)는 상기 제2 배관(102)에 설치된 버블러(107)를 통하여 상기 액체 용매(11) 내에 분사되어 기포를 발생시킨다. 상기 분사된 캐리어 가스(10)에 의해 상기 액체 용매(11)가 기화하여 캐리어 가스 및 용매로 구성된 용매 증기(12)가 생성된다.Specifically, in order to generate the solvent vapor 12, the carrier gas 10 is injected into the liquid tank 100 in which the liquid solvent 11 is stored through the second pipe 102. At this time, the carrier gas 10 is injected into the liquid solvent 11 through the bubbler 107 provided in the second pipe 102 to generate bubbles. The liquid solvent 11 is vaporized by the injected carrier gas 10 to generate a solvent vapor 12 composed of a carrier gas and a solvent.
계속해서, 분사된 용매 증기(12)는 하우징(108)에 채워져 있는 탈이온수(14)의 표면에 용매 응축층(15)를 형성한다. 웨이퍼(34)는 탈이온수(14)에 담긴 후 상부 후드(106) 내의 건조부로 올라올 때, 용매 응축층(15)을 통과하면서 마란고니 효과(marangoni effect)에 의해 불순물의 제거 및 건조가 진행된다.Subsequently, the injected solvent vapor 12 forms the solvent condensation layer 15 on the surface of the deionized water 14 filled in the housing 108. When the wafer 34 is immersed in the deionized water 14 and then rises to the drying unit in the upper hood 106, impurities are removed and dried by the marangoni effect while passing through the solvent condensation layer 15. .
그러나 도 1에서 보여지는 것과 같이 종래의 마란고니형 웨이퍼 세정장치는 건조부를 둘러싸는 상부 후드(106)와 탈이온수가 채워진 하우징(108)이 이격거리를 두고 설치되어 있다. 이로 인하여, 건조부 내에 분사된 용매 증기(13)가 상부 후드(106)과 하우징(108)사이의 공간으로 유출된다. 그 결과, 용매 응축층(15)의 가장자리 부분(16)의 농도가 낮아져 웨이퍼(34)의 바깥쪽 영역의 세정 효율이 떨어지는 문제점을 가지고 있다.However, as shown in FIG. 1, in the conventional marangoni wafer cleaning apparatus, an upper hood 106 surrounding the drying unit and a housing 108 filled with deionized water are provided at a distance from each other. As a result, the solvent vapor 13 injected into the drying part flows out into the space between the upper hood 106 and the housing 108. As a result, the concentration of the edge portion 16 of the solvent condensation layer 15 is lowered, resulting in a lower cleaning efficiency of the outer region of the wafer 34.
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 달성하기 위하여, 건조부 및 세척부에 유입되는 용매 증기의 유출이 없고 세정효율이 높은 마란고니형 웨이퍼 세정장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a marangoni-type wafer cleaning apparatus having a high cleaning efficiency without the solvent vapor flowing into the drying unit and the cleaning unit in order to achieve the above-described problems.
도 1은 종래의 마란고니형 웨이퍼 세정장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view for explaining a conventional marangoni wafer cleaning apparatus.
도 2는 본 발명에 따른 마란고니형 웨이퍼 세정장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.2 is a schematic cross-sectional view for explaining a marangoni wafer cleaning apparatus according to the present invention.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※※ Explanation of code about main part of drawing ※
100, 200: 액체 탱크104, 204: 제1 배관100, 200: liquid tank 104, 204: first pipe
106, 206: 상부후드108, 208: 하우징106, 206: upper hood 108, 208: housing
102, 202: 제2 배관203: 제3 배관102, 202: second pipe 203: third pipe
205: 제어밸브201: 가열수단205: control valve 201: heating means
11, 21: 액체 용매107, 207: 버블러11, 21: liquid solvent 107, 207: bubbler
14: 탈이온수15, 25: 용매 응축층14: deionized water 15, 25: solvent condensation layer
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 웨이퍼 세정장치는, 탈이온수(deionized water)가 채워지는 하우징과 상기 하우징의 상부를 덮고 내부에 일정공간을 가지는 상부 후드, 용매을 저장하는 저장부 및 상기 저장부로 부터 상기 상부후드에 용매 증기를 전달하는 제1 배관을 포함한다. 상기 상부 후드와 상기 하우징은 웨이퍼의 세척 및 건조시, 이격거리 없이 밀폐되게 설치하여 용매증기의 유출이 방지된다.In order to achieve the above object, the wafer cleaning apparatus of the present invention includes a housing filled with deionized water and an upper hood covering the upper portion of the housing and having a predetermined space therein, a storage portion for storing a solvent, and the storage portion. It includes a first pipe for delivering the solvent vapor to the upper hood. The upper hood and the housing are installed to be sealed without a separation distance during the cleaning and drying of the wafer to prevent the leakage of solvent vapor.
구체적으로, 상기 용매를 저장하는 저장부는 액체 용매가 저장된 액체 탱크와 상기 액체 용매에 캐리어 가스를 주입하는 제2 배관을 포함한다. 액체 용매 내에 연장된 상기 제2 배관에 버블러가 설치되어 있어 이를 통하여 캐리어 가스를 수납하여 상기 액제 용매 내에 기포를 발생시켜 용매증기가 형성된다.Specifically, the storage unit for storing the solvent includes a liquid tank in which the liquid solvent is stored and a second pipe for injecting a carrier gas into the liquid solvent. A bubbler is installed in the second pipe extending in the liquid solvent, through which the carrier gas is stored to generate bubbles in the liquid solvent to form solvent vapor.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다. 그러나 본 발명은 이하 예시되는 실시예에 한정하지 않는다. 오히려 여기서 예시되는 실시예는 본 발명의 청구범위를 명확하고, 이해하기 쉽도록 설명되어지는 것에 불과하다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상 내에서 본 발명의 기술분야에 속하는 당업자에 의해 변형되거나 더 구체화될 수 있음은 명백하다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the examples illustrated below. Rather, the embodiments illustrated herein are merely described to make the claims of the present invention clear and easy to understand. Accordingly, it is apparent that the present invention may be modified or further embodied by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위한 마란고니형 웨이퍼 세정장치의 개략적인 단면도이다.2 is a schematic cross-sectional view of a marangoni wafer cleaning apparatus for explaining a preferred embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 마란고니형 웨이퍼 세정장치는 용매가 저장되는 저장부(B), 상부 후드(206)에 의해 둘러싸여져 웨이퍼(34)가 건조되는 건조부, 상기 상부 후드(206)의 하부에 설치된 하우징(208)으로 둘러싸인 세척부를 포함한다.Referring to FIG. 2, the marangoni-type wafer cleaning apparatus according to the present invention is surrounded by a storage unit B in which a solvent is stored, an upper hood 206, a drying unit in which a wafer 34 is dried, and the upper hood ( It includes a cleaning unit surrounded by a housing 208 installed at the bottom of the 206.
상기 상부 후드(206)에 상기 저장부(B)로부터 용매 증기(22)를 전달하는 제1 배관(204)이 연결된다. 상기 하우징(208)로 둘러싸인 세척부에 탈이온수(deionized water)(14)가 채워진다. 또한, 상기 상부 후드(206)에 상기 제1 배관(204)로 부터 수납한 용매 증기(22)를 건조부에 분사하기 위하여 분사 수단(30)이 설치된다. 본발명의 특징 중의 하나는 상기 상부 후드(206)과 상기 하우징(208)이 도 1에서 나타나는 종래의 웨이퍼 세정장치와 달리 이격거리가 없이 배치되는 것이다. 따라서, 용매 증기의 유출을 방지하여 탈이온수의 표면에 균일한 용매 응축층을 형성할 수 있기 때문에 웨이퍼의 세척 및 건조의 효율을 높일 수 있다.The first pipe 204 is connected to the upper hood 206 to transfer the solvent vapor 22 from the reservoir B. The deionized water 14 is filled in the washing section surrounded by the housing 208. In addition, the injection means 30 is installed in the upper hood 206 to inject the solvent vapor 22 received from the first pipe 204 into the drying unit. One of the features of the present invention is that the upper hood 206 and the housing 208 are arranged without a gap, unlike the conventional wafer cleaning apparatus shown in FIG. Therefore, since the outflow of the solvent vapor can be prevented and a uniform solvent condensation layer can be formed on the surface of the deionized water, the efficiency of cleaning and drying the wafer can be improved.
상기 저장부(B)는 액체 용매(21)가 저장된 액체 탱크(200), 캐리어 가스(20)를 액체 용매(21)에 주입시켜주기 위한 제2 배관(202) 및 상기 액체 탱크(200) 내에 연장된 상기 제1 배관(204)을 포함한다. 본 발명의 또다른 특징은 상기 액체 탱크(200)에 가열수단(201)을 설치하는 것이다. 상기 가열수단(201)을 사용하여 상기 액체 탱크(200) 내부의 온도를 높여 줄 수 있다. 그 목적은, 상기 액체 탱크(200) 내부의 온도를 높여줌으로써 용매 증기(22)의 증기압을 높여주기 위함이다. 상기 액체 용매(21) 내에 연장된 제2 배관(202)에 버블러(207)이 설치되어 있다. 상기 버블러(207)에 의해 상기 액체 용매(21) 내에 기포를 발생시켜 용매 증기(22)를 형성한다.The storage unit B is in the liquid tank 200 in which the liquid solvent 21 is stored, the second pipe 202 for injecting the carrier gas 20 into the liquid solvent 21, and the liquid tank 200. The first pipe 204 extends. Another feature of the present invention is to install heating means 201 in the liquid tank 200. The heating means 201 may be used to increase the temperature inside the liquid tank 200. The purpose is to increase the vapor pressure of the solvent vapor 22 by increasing the temperature inside the liquid tank 200. A bubbler 207 is provided in the second pipe 202 extending in the liquid solvent 21. The bubbler 207 generates bubbles in the liquid solvent 21 to form the solvent vapor 22.
상기 용매 증기(22)가 형성되어 웨이퍼를 세정하는 과정에 액체 탱크(200)의 내부에 압력이 증가하여 장치에 과중한 부하가 걸릴 수 있다. 이를 방지하기 위하여 상기 액체 탱크(200)에 용매 증기(22)를 배기할 수 있는 제3 배관(203)을 설치할 수 있다. 또한, 상기 제3 배관(203)에 압력을 제어할 수 있는 제어밸브(205)를 장착하여 액체 탱크(200) 내의 증기압을 일정하게 제어할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.The solvent vapor 22 is formed to increase the pressure in the liquid tank 200 in the process of cleaning the wafer may be a heavy load on the device. In order to prevent this, a third pipe 203 capable of exhausting the solvent vapor 22 may be installed in the liquid tank 200. In addition, it is preferable to equip the third pipe 203 with a control valve 205 capable of controlling pressure so that the vapor pressure in the liquid tank 200 can be controlled constantly.
본 발명의 마란고니형 웨이퍼 세정장치의 세정과정은, 먼저 상기 액체탱크(200) 내에 액체 용매(21)을 저장한다. 상기 액체 용매(21)은 탈이온수(deionized water)보다 표면장력이 작은 물질로, 예컨대 이소프로필 알코올(21)인 것이 바람직하다. 상기 액체 탱크(200) 내에 상기 제2 배관(202)을 통하여 캐리어 가스(20)가 공급된다. 상기 캐리어 가스(20)은 예컨대 산소, 질소 및 아르곤 중 선택된 하나인 것이 바람직하다. 상기 캐리어 가스(20)가 공급되면, 상기 액제 용매(21) 내에 설치된 버블러(207)에 의하여 기포가 발생되고, 이로 인해 액체 용매(21)의 기화가 촉진되어 캐리어 가스 및 용매의 혼합가스인 용매 증기(22)가 형성된다. 상술한 바와 같이 상기 액체 탱크(200)에 가열수단(201)이 설치되어 있기 때문에 용매 증기(22)의 형성이 더욱 더 촉진되어 종래의 기술에 비하여 높은 증기압을 가지는 용매 증기(22)를 얻을 수 있다. 상기 용매 증기(22), 예컨대 질소와 이소프로필 알코올이 혼합된 증기는 제1 배관(204)를 통하여 상기 상부 후드(206) 내의 건조부에 전달된다. 상기 용매 증기(22)가 상기 상부 후드(206)에 설치된 분사 수단(도시 안함)에 의해 건조부 및 상기 하우징(208)에 채워져 있는 탈이온수(14)에 분사되면, 상기 탈이온수(14)의 표면에 용매 응축층(25)이 형성된다. 세정하고자 하는 웨이퍼(34)를 상기 탈이온수(14)에 담군후 천천히 위로 이동시킬 때, 상기 용매 응축층(25)이 웨이퍼(34)의 표면을 따라 일부 끌려온다. 이때, 웨이퍼(34), 용매 응축층(25) 및 탈이온수(14)사이에 표면장력의 경사가 생기고, 이로 인한 마란고니 효과(marangoni effect)에 의하여 웨이퍼(34) 표면이 건조됨과 동시에 웨이퍼(34) 표면의 이물질이 함께 제거된다. 이에 더하여, 상부 후드(206) 내의 건조부에 분사되는 용매 가스(22)에 의하여 웨이퍼(34)의 표면이 완전하게 건조된다.In the cleaning process of the marangoni wafer cleaning apparatus of the present invention, first, the liquid solvent 21 is stored in the liquid tank 200. The liquid solvent 21 is a material having a lower surface tension than deionized water, for example, isopropyl alcohol 21. The carrier gas 20 is supplied into the liquid tank 200 through the second pipe 202. The carrier gas 20 is preferably one selected from oxygen, nitrogen and argon, for example. When the carrier gas 20 is supplied, bubbles are generated by the bubbler 207 provided in the liquid solvent 21, thereby promoting vaporization of the liquid solvent 21 to be a mixed gas of the carrier gas and the solvent. Solvent vapor 22 is formed. As described above, since the heating means 201 is installed in the liquid tank 200, the formation of the solvent vapor 22 is further promoted, so that the solvent vapor 22 having a higher vapor pressure can be obtained as compared with the conventional art. have. The solvent vapor 22, for example, a mixture of nitrogen and isopropyl alcohol, is delivered to the drying unit in the upper hood 206 through the first pipe 204. When the solvent vapor 22 is injected into the deionized water 14 filled in the drying unit and the housing 208 by the injection means (not shown) provided in the upper hood 206, the deionized water 14 The solvent condensation layer 25 is formed on the surface. When the wafer 34 to be cleaned is immersed in the deionized water 14 and then slowly moved upward, the solvent condensation layer 25 is partially drawn along the surface of the wafer 34. At this time, the surface tension is inclined between the wafer 34, the solvent condensation layer 25 and the deionized water 14, and the surface of the wafer 34 is dried at the same time by the marangoni effect. 34) Foreign substances on the surface are removed together. In addition, the surface of the wafer 34 is completely dried by the solvent gas 22 injected into the drying part in the upper hood 206.
상술한 바와 같이 본 발명의 웨이퍼 세정장치는 종래의 세정장치와는 달리 상기 상부 후드(206)와 상기 하우징(208) 사이가 밀폐되어 있다. 따라서, 건조부 내의 용매 가스(22)가 상기 상부 후드(206)와 상기 하우징(208) 사이에서 외부로 누설되지 않기 때문에 상기 탈이온수(14)의 표면에 균일하게 용매 응축층(25)이 형성된다.As described above, unlike the conventional cleaning apparatus, the wafer cleaning apparatus of the present invention is sealed between the upper hood 206 and the housing 208. Therefore, the solvent condensation layer 25 is uniformly formed on the surface of the deionized water 14 because the solvent gas 22 in the drying unit does not leak to the outside between the upper hood 206 and the housing 208. do.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 마란고니형 웨이퍼 세정장치는, 건조부를 덮는 상부 후드와 탈이온수가 채워진 하우징을 이격거리가 없이 밀폐되게 설치함으로써, 세정에 사용되는 용매 증기의 유출을 방지하여 탈이온수의 표면에 균일한 용매 응축층을 형성할 수 있다. 그 결과, 웨이퍼의 전면을 고르게 세정할 수 있다.As described above, the marangoni-type wafer cleaning apparatus according to the present invention is provided with a sealed upper lid covering the drying portion and a housing filled with deionized water without a separation distance, thereby preventing the outflow of the solvent vapor used for cleaning to prevent deionized water. A uniform solvent condensation layer can be formed on the surface of the. As a result, the entire surface of the wafer can be cleaned evenly.
또한, 용매 저장부에 가열수단을 설치함으로써, 웨이퍼의 세척 및 건조하는 세정과정에 사용되는 용매 증기의 증기압을 높여주어 웨이퍼 세정공정의 효율을 증가시킬 수 있다.In addition, by providing a heating means in the solvent storage, it is possible to increase the vapor pressure of the solvent vapor used in the cleaning process for cleaning and drying the wafer to increase the efficiency of the wafer cleaning process.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100683805B1 (en) * | 2006-02-06 | 2007-02-16 | 크린시스템스코리아(주) | Powder drain device of scrubber for processing semiconductor by-product gas |
KR100854930B1 (en) * | 2007-03-09 | 2008-08-29 | 주식회사 케이씨텍 | Drying apparatus and drying method |
KR101048063B1 (en) * | 2009-12-30 | 2011-07-11 | 세메스 주식회사 | Apparatus and method of processing a substrate |
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2001
- 2001-05-18 KR KR1020010027298A patent/KR20020088233A/en not_active Application Discontinuation
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