KR20030006245A - 웨이퍼 건조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼 건조장치에 관한 것으로서, 특히 순수가 저장되는 세정처리조(10)와; 상기 세정처리조(10)의 상부에 구비되며, IPA를 분사하는 분사 노즐(21)을 갖는 후드(20)와; 내부에 IPA가 충전되어 있으며, 버블러(31)에 의해 IPA 증기를 발생시키는 저장탱크(30)와; 상기 저장탱크(30)내에 IPA 증기를 상기 후드(20)에 전달되도록 하는 캐리어 가스가 저장되는 질소공급원(40)과; 상기 후드(20)의 분사 노즐(21)에 인접하여 형성되고, 상기 분사 노즐(21)을 통해 주입되는 IPA 증기를 소정의 온도로 가열시켜 IPA가 확산되도록 하는 히터(50)로서 구비되어 미리 IPA 증기가 분사되기 이전에 히터(50) 구동에 의해서 직접적으로 웨이퍼(W) 표면을 건조시키고, 이어서 IPA 증기가 보다 활성화되어 웨이퍼(W)에 분사되면서 더욱 균일하고 확실한 웨이퍼 건조가 이루어질 수 있도록 하는데 특징이 있다.

Description

웨이퍼 건조장치{Wafer dry apparatus}

본 발명은 웨이퍼 건조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이소프로필알콜의 분사 노즐측으로 히터를 구비하므로서 건조실내에 공급되는 이소프로필알콜의 활성화 증대 및 웨이퍼에 묻어있는 순수의 조속한 건조를 제공하는 웨이퍼 건조장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자는 웨이퍼를 다양한 반도체 장비를 이용하여 제조하게 된다.

이와같은 반도체 제조 공정을 수행하는 동안 웨이퍼의 표면에는 웨이퍼 가공시 발생되는 폴리머 및 분진등과 같은 이물질들이 잔재하게 된다.

이러한 웨이퍼 표면에 잔재하는 이물질들은 반도체 제조 수율을 저하시키는 주요 원인으로 작용하므로 이들 이물질을 제거하기 위하여 반도체 제조 공정에는 반드시 웨이퍼를 세척(washing) 및 건조(drying)시키는 세정 공정이 구비되도록 하고 있다.

한편 웨이퍼 세척은 통상 순수(DIW)를 사용하게 된다.

하지만 순수는 웨이퍼 재질인 실리콘을 용해시키는 성질이 있어 웨이퍼를 세척한 직후의 웨이퍼 표면에는 순수에 의한 물 반점(water spot)이 형성되기도 한다.

따라서 이러한 물 반점의 형성을 방지하기 위해서는 웨이퍼를 보다 빠른 시간내에 건조시켜야만 하는 기술적 과제가 있다.

웨이퍼를 건조하는 방법으로 현재 주로 사용되는 것은 베이퍼 건조방법과 마란고니 건조방법이 있다.

이중 마란고니 건조방법은 서로 다른 액상 물질의 표면장력을 이용한 마란고니 효과를 활용하는 건조방법으로서, 최근에 이 방법을 이용하는 사례가 증가하고 있다.

특히 본 출원인은 마란고니 효과를 이용한 건조방법에 대해서 1999년 국내특허출원 제17221호(명칭:웨이퍼 건조용 마란고니 타입 드라이 시스템)를 통해 개선된 구조를 제안한 바 있다.

한편 이와같은 마란고니 건조방법의 확산로에서 건조 효율의 향상을 위해 이미 국내공개특허 제1999-29868호(명칭:건조처리방법 및 건조처리장치)와 일본공개특허 평11-121429호 및 미국등록특허 6,128,830과 5,369,891에서도 다양하게 제안한 바 있다.

도 1은 이러한 마란고니 효과를 이용한 일반적인 웨이퍼 건조장치를 도시한 것이다.

도면에서 웨이퍼 건조장치는 크게 세정처리조(10)와 후드(20)와 저장탱크(30) 및 질소공급원(40)으로서 이루어진다.

즉 웨이퍼 세정용 순수가 저장되는 세정처리조(10)와 세정처리조(10)에서 세정된 웨이퍼(W)를 건조시키기 위한 이소프로필알콜(isopropyl alcohol, 이하 IPA로 약칭함)을 공급하는 후드(20)와 웨이퍼(W)를 건조시키기 위한 케미칼인 IPA가 충전되는 용기인 저장탱크(30)와 이 저장탱크(30)로부터 후드(20)의 분사 노즐(21)로 IPA가 전송될 수 있도록 하는 캐리성 가스를 저장하는 질소공급원(40)으로서 이루어지는 구성이다.

이와같은 구성으로 이루어지는 웨이퍼 건조장치에서 웨이퍼(W)는 일단 세정처리조(10)내에서 순수에 의해 세정 공정이 이루어진다.

이렇게 세정된 직후 웨이퍼(W)는 리프트(12)에 의해 그 상부의 건조실(11)로 상승되어 건조 공정을 수행하게 된다.

웨이퍼(W)가 건조실(11)로 이송되어 정지되면 저장탱크(30)내 버블러(31)의 구동에 의해 IPA에 버블이 생성되게 하므로서 IPA 증기가 발생되도록 한다.

이렇게 발생되는 IPA 증기는 질소공급원(40)으로부터의 캐리성 가스에 의해 제1,2,3파이프(P1)(P2)(P3)를 거쳐 후드(20)의 분사 노즐(21)을 통해 분사된다.

분사 노즐(21)을 통해 분사되는 IPA 증기는 분배판(22)을 통해 건조실(11)내의 웨이퍼(W)에 균일하게 공급되므로서 마란고니 효과에 의한 웨이퍼 건조가 수행되도록 한다.

그러나 이때 웨이퍼(W)에 공급되는 IPA는 상온의 조건이므로 이를 이용한 웨이퍼 건조능력이 저하되면서 물 반점이 다수 발생되는 건조 불량이 초래되기도 한다.

특히 최근 웨이퍼(W)의 대구경화에 적절히 대응하지 못하는 문제가 있다.

따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 후드에 공급되는 IPA를 가열에 의해 보다 활성화되게 하므로서 후드내에서의 확산 효율을 향상시킴과 동시에 이 열에 의해 웨이퍼 표면의순수를 보다 신속하게 기화시키므로서 건조 효율이 향상되도록 하는데 있다.

또한 본 발명은 대구경화 및 고집적화되는 웨이퍼에 대응하여 향상된 건조 효율을 유지할 수 있도록 하는데 다른 목적이 있다.

도 1은 종래 웨이퍼 건조장치를 도시한 개략도,

도 2는 종래 웨이퍼 건조장치의 작동 상태도,

도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 건조장치를 도시한 개략도,

도 4는 본 발명의 후드를 확대 도시한 요부도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 세정처리조 20 : 후드

21 : 분사 노즐 22 : 분배판

30 : 저장탱크 40 : 질소공급원

50 : 히터 P1 : 제1파이프

P2 : 제2파이프 P3 : 제3파이프

W : 웨이퍼

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 순수가 저장되는 세정처리조와; 상기 세정처리조의 상부에 구비되며, IPA를 분사하는 분사 노즐을 갖는 후드와; 내부에 IPA가 충전되어 있으며, 버블러에 의해 IPA 증기를 발생시키는 저장탱크와; 상기 저장탱크내에 IPA 증기를 상기 후드에 전달되도록 하는 캐리어 가스가 저장되는 질소공급원과; 상기 후드의 분사 노즐에 인접하여 형성되고, 상기 분사 노즐을 통해 주입되는 IPA 증기를 소정의 온도로 가열시켜 IPA가 확산되도록 하는 히터를 포함하는 구성이 특징이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3에 도시한 바와같이 본 발명의 웨이퍼 건조장치는 세정처리조(10)와 후드(20)와 저장탱크(30)와 질소공급원(40) 및 히터(50)로서 이루어지는 구성이다.

상기의 구성에서 세정처리조(10)와 후드(20)와 저장탱크(30) 및 질소공급원(40)은 종전의 구성과 대동소이하다.

즉 세정처리조(10)는 내부에 웨이퍼(W)를 세척하는 순수를 저장하는 구성으로서, 세정처리조(10)는 하부에 일정량의 순수가 채워지고, 그 상부는 건조실(11)을 이룬다.

그리고 세정처리조(10)에는 리프트(12)가 구비되면서 이 리프트(12)에 의해 웨이퍼(W)를 승강시키게 되고, 이로서 웨이퍼(W)의 세척 공정과 건조 공정을 수행하게 한다.

후드(20)는 세정처리조(10)의 상부에 구비되는 구성으로서, 세정처리조(10)에서 세정되어 건조실(11)에 이송되어 온 웨이퍼(W)를 건조시키기 위한 케미칼인 IPA가 공급되는 부위이다.

후드(20)에는 세정처리조(10)측으로 공급하게 될 IPA를 분사하는 분사 노즐(21)이 구비되며, 특히 세정처리조(10)측의 단면은 분사 노즐(21)로부터 분사되는 IPA가 세정처리조(10)의 웨이퍼(W)에 균일하게 분포되도록 수직으로 관통시킨 다수의 홀을 형성한 분배판(22)이 구비된다.

저장탱크(30)는 웨이퍼(W)를 건조시키기 위한 케미칼인 IPA가 충전되는 용기로서, 내부에는 IPA 증기 발생용 버블러(31)가 설치되어 있다.

질소공급원(40)은 캐리성 가스가 저장되는 구성으로서, 이같은 캐리성 가스는 저장탱크(30) 내부의 IPA를 후드(20)에 안전하게 전달될 수 있도록 하는 이송수단이다.

따라서 버블러(31)에 의해 증기화되는 IPA는 저장탱크(30)와 함께 이 저장탱크(30)와 후드(20)간을 연결하는 제1,2,3파이프(P1)(P2)(P3)를 통해서 후드(20)의 분사 노즐(21)로 안전하게 분사된다.

한편 상기한 구성은 전기한 바와같이 종전의 구성과 대동소이하다.

다만 후드(20)의 분사 노즐(21)에 인접하는 위치에 히터(50)가 구비되도록 하는 것이 본 발명의 가장 두드러진 특징이다.

이때의 히터(50)는 램프형 히터, 예를들어 UV램프등을 사용하는 것이 가장 바람직하다.

그리고 히터(50)는 화재의 예방과 안전을 위하여 외부가 쿼츠(51)에 의해서 커버되도록 하는 것이 바람직하다.

또한 상기 히터(50)는 분사 노즐(21)의 양측으로 하나 이상이 구비되도록 한다.

특히 히터(50)의 가동 시간은 분사 노즐(22)로부터 IPA가 분사되기 전에 1~5분간 가동될 수 있도록 하며, 각 히터(50)가 개별적으로 방출하게 되는 열량은 약 500W ~ 3KW이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 웨이퍼 건조장치는 다음과 같은 방식으로 작동을 한다.

우선 순수를 이용하여 웨이퍼(W)를 세척한 후 리프트(12)를 상승시켜 세정처리조(10)의 상부측 건조실(11)로 이송되도록 하는 것은 종전과 동일하다.

이렇게 건조실(11)에 웨이퍼(W)가 위치되면서 비로소 건조 공정을 수행하게 된다.

즉 웨이퍼(W)가 세정처리조(10) 상부의 건조실(11)에서 정지된 상태가 되면 그 즉시 후드(20)에서는 히터(50)가 일정 시간 구동하면서 후드(20)의 내부를 가열시키게 된다.

이때 히터(50)에 의해 후드(20)는 약 60℃의 온도가 되도록 한다.

그리고 저장탱크(30)에서는 버블러(31)에 의해 IPA 버블을 생성하고, 이렇게 해서 발생되는 IPA 증기는 질소공급원(40)으로부터 공급되는 캐리성 가스에 의해서 후드(20)의 분사 노즐(21)로 전달된다.

한편 저장탱크(30)에 공급되는 캐리성 가스는 내부에서 생성된 IPA 증기를 제1파이프(P1)를 통해서 유동시키게 되나 이렇게 유동되는 IPA 증기는 다시 제2파이프(P2)를 통해서 분사 노즐(21)로 전달된다.

이렇게 제2파이프(P2)를 통하여 IPA 증기를 분사 노즐(21)로 전달시 그 자체만으로는 전달력이 약하므로 저장탱크(30)와 후드(20)의 분사 노즐(21)간을 연결한 제2파이프(P2)의 중간에 직접 질소공급원(40)으로부터 캐리성 가스가 전달되도록 하는 제3파이프(P3)가 연결되게 하므로서 이를 통해 후드(20)에까지 IPA 증기가 안전하게 전달될 수 있도록 한다.

캐리성 가스에 의해서 후드(20)에 전달되는 IPA 증기는 분사 노즐(21)을 통하여 후드(20)의 내부에 분사된다.

이때 후드(20)의 내부는 분사 노즐(21)에 인접하여 구비시킨 히터(50)에 의해서 이미 일정 온도로 가열되어 있게 된다.

이렇게 후드(20)의 내부가 가열되어 있는 상태가 되면 그 열기는 IPA 증기가 분사 노즐(21)에 도달하기 전에는 먼저 후드(20) 저면측 분배판(22)에 형성시킨 다수의 홀을 통해 세정처리조(10) 상부의 건조실(11)에 위치된 웨이퍼(W) 표면에 직접 접촉되어 웨이퍼(W) 표면에 이미 묻어있는 순수를 건조시키게 된다.

그리고 가열된 상태인 후드(20)의 내부로 분사 노즐(21)로부터 IPA 증기가 분사되면 IPA 증기는 대단히 빠른 시간(약 40초내)내에 가열되면서 기화되어 더욱 활성화되는 상태가 된다.

따라서 IPA 증기는 후드(20) 내에서의 확산 효율이 대폭적으로 증강되는 상태가 된다.

이렇게 히터(50) 구동에 의해서 후드(20)의 내부를 예열시키게 되면 후드(20) 내의 열기가 세정처리조(10)의 건조실(11)에 위치된 웨이퍼(W)의 표면을 직접 건조시키게 되므로서 종전과 같이 단순히 IPA에 의한 건조시 발생되던 물 반점의 생성을 방지시킬 수가 있게 된다.

특히 후드(20)로부터의 열기에 의해 웨이퍼(W) 표면을 직접 건조시킨 후 다시 후드(20)에 분사되는 IPA 증기를 더욱 활성화시켜 웨이퍼(W)에 접촉시키게 되면 마란고니 효과가 더욱 극대화되면서 웨이퍼(W) 건조 효율을 더욱 향상시킬 수가 있게 된다.

한편 상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다는 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다.

따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 후드(20)의 내부에 IPA가 분사되는 분사 노즐(21)에 인접하여 후드(20)의 내부를 가열하는 히터(60)가 구비되도록 하는 간단한 구조 개선에 의해 건조 불량이 제거될 수 있도록 한다.

즉 IPA 증기의 분사 전에 히터(60)로부터의 열기에 의해서 웨이퍼(W) 표면의 순수가 직접적으로 제거되도록 하고, 이어서 IPA의 분사시에는 IPA 증기를 가열시켜 상온의 조건에서 보다 활성화되게 하므로서 IPA의 확산성 증대로 마란고니 효과에 의한 건조 효율이 대폭적으로 향상되도록 하는 것이다.

따라서 최근 고집적화 및 대구경화되는 반도체 기술의 발달에도 이러한 이중의 웨이퍼(W) 건조에 의해 균일하고 안정된 공정 수행을 할 수가 있도록 하므로서 적절한 대응이 가능한 매우 유용한 효과를 제공하게 되는 이점이 있다.

Claims (7)

1. 순수가 저장되는 세정처리조와;

   상기 세정처리조의 상부에 구비되며, IPA를 분사하는 분사 노즐을 갖는 후드와;

   내부에 IPA가 충전되어 있으며, 버블러에 의해 IPA 증기를 발생시키는 저장탱크와;

   상기 저장탱크내에 IPA 증기를 상기 후드에 전달되도록 하는 캐리어 가스가 저장되는 질소공급원과;

   상기 후드의 분사 노즐에 인접하여 형성되고, 상기 분사 노즐을 통해 주입되는 IPA 증기를 소정의 온도로 가열시켜 IPA가 확산되도록 하는 히터:

   를 포함하는 구성을 특징으로 하는 웨이퍼 건조장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 히터(50)는 램프형 히터로 이루어지는 웨이퍼 건조장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 히터(50)는 UV램프로 이루어지는 웨이퍼 건조장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 히터(50)는 외부가 쿼츠(51)에 의해서 커버되는 웨이퍼 건조장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 히터(50)는 분사 노즐(21)의 양측으로 하나 이상이 구비되는 웨이퍼 건조장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 히터(50)는 분사 노즐(21)로부터 이소프로필알콜이 분사되기 전에 1~5분간 가동되는 웨이퍼 건조장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 히터(50)는 개별적으로 약 500W ~ 3KW의 열량을 방출하는 웨이퍼 건조장치.