KR20050122025A - 기판을 건조하는 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 마란고니 효과를 이용하여 기판을 건조하는 장치에 관한 것으로, 장치는 기판이 놓여지고 회전가능한 지지부를 가지고, 지지부 상에는 탈이온수를 공급하는 제 1노즐과 이소프로필 알코올 증기를 공급하는 제 2노즐이 제공된다. 처음에 기판의 중심으로 이소프로필 알코올 증기가 공급될 때, 기판에 도달되는 알코올의 량은 점진적으로 증가되도록 조절부에 의해 조절된다.
Description
본 발명은 반도체 소자를 제조하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 마란고니 원리를 이용하여 매엽식으로 반도체 기판을 건조하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼를 집적 회로로 제조할 때 다양한 제조공정 중에 발생하는 잔류 물질(residual chemicals), 작은 파티클(small particles), 오염물(contaminants) 등을 제거하기 위하여 반도체 웨이퍼를 세정하는 세정 공정이 필요하다. 특히, 고집적화된 집적회로를 제조할 때는 반도체 웨이퍼의 표면에 부착된 미세한 오염물을 제거하는 세정 공정은 매우 중요하다.
반도체 웨이퍼의 세정 공정은 반도체 웨이퍼상의 오염물질을 화학적 반응에 의해 식각 또는 박리시키는 화학 용액 처리 공정(약액 처리 공정), 약액 처리된 반도체 웨이퍼를 순수로 세척하는 린스 공정, 그리고 린스 처리된 반도체 웨이퍼를 건조하는 건조 공정으로 나눌 수 있다.
반도체 제조 초기에는 매엽식 건조기로 원심력을 이용하여 건조 공정을 수행하는 스핀 건조기(spin dryer)가 사용되었다. 스핀 건조기의 일 예는 미국특허 제 5,829,256에 개시되어 있다. 그러나 집적 회로가 복잡해짐에 따라 원심력을 이용한 스핀 건조기(spin dryer)는 웨이퍼에 미세하게 남아 있는 물방울들을 완전히 제거하기 어려워, 공정 후 웨이퍼에 많은 수의 물반점이 발생된다.
최근에 웨이퍼 상에 물반점이 발생되는 것을 개선하기 위해 마란고니 효과를 이용한 마란고니 건조기가 사용되고 있다. 마란고니 건조기의 일 예는 일본특허공개공보 10-335299에 개시되어 있다. 마란고니 건조기는 웨이퍼들을 처리조에 수용한 후 마란고니 효과를 이용하여 건조 공정을 수행하는 장치이다. 따라서 한 그룹의 웨이퍼들에 대해서 공정이 수행되면, 처리조 내에는 오염물질이 잔류하게 된다. 이들 오염물질은 처리조 내에서 다음에 공정이 수행되는 다른 그룹의 웨이퍼들을 오염시킨다. 특히 하나의 처리조에서 약액 처리 공정, 린스 공정, 건조 공정을 모두 수행되는 경우 상술한 문제는 더욱 커진다.
본 발명은 배치식 건조기의 문제점을 유발하지 않는 동시에, 웨이퍼에 물반점이 발생되는 것을 최소화할 수 있는 매엽식 건조 장치 및 건조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명인 건조 장치는 기판이 놓여지는 회전 가능한 지지부를 가진다. 상기 지지부 상에는 제 1공급부와 제 2공급부가 제공되며, 상기 제 1공급부는 상기 지지부 상에 놓여진 기판으로 제 1유체를 분사하는 제 1노즐을 가지고, 상기 제 2공급부는 상기 지지부 상에 놓여진 기판으로 제 2유체를 분사하는 제 2노즐을 가지는 제 2공급부를 가진다. 상기 제 2유체는 상기 제 1유체에 비해 표면장력이 낮은 유체가 사용되며, 예컨대, 상기 제 1유체는 탈이온수이고, 상기 제 2유체는 이소프로필 알코올과 같은 알코올 증기일 수 있다. 상기 제 2유체가 상기 지지부 상에 놓여진 기판의 중심부로 공급될 때, 상기 제 2유체가 점진적으로 증가하면서 상기 기판에 도달되도록 상기 제 2공급부를 조절하는 조절부가 제공된다.
상기 제 1노즐과 상기 제 2노즐은 수평 이동부에 의해 상기 지지부에 놓여진 기판의 중심에서 측방향으로 동시에 또는 각각 이동되고, 상기 제 2노즐은 공정 진행시 상기 제 1노즐보다 상기 지지부에 놓여진 기판의 중심에 인접하도록 배치된다. 일 예에 의하면, 상기 수평 이동부는 상기 제 1노즐과 상기 제 2노즐이 결합되는 노즐 지지대와 상기 노즐 지지대를 수평 이동시키는 구동부를 포함한다.
상기 제 2공급부는 상기 알코올 증기를 발생시키는 증기 발생부를 가지고, 상기 증기 발생부로부터 발생된 알코올 증기를 상기 제 2노즐로 운반하는 캐리어 가스가 상기 증기 발생부로 공급되는 통로인 가스 공급관과 상기 증기 발생부로부터 발생된 알코올 증기가 상기 제 2노즐로 공급되는 통로인 증기 공급관이 제공된다.
일 예에 의하면, 상기 조절부는 상기 증기 공급관에 설치되어 그 내부를 흐르는 유량을 조절하는 유량 조절기와 공정이 진행되는 시점에 따라 상기 유량 조절기를 제어하는 제어기를 포함한다.
다른 예에 의하면, 상기 조절부는 상기 가스 공급관에 설치되어 그 내부를 흐르는 유량을 조절하는 유량 조절기와 공정이 진행되는 시점에 따라 상기 유량 조절기를 제어하는 제어기를 포함한다.
다른 예에 의하면, 상기 조절부는 상기 제 2노즐을 상하로 이동하는 수직 이동부와 공정이 진행되는 시점에 따라 상기 지지부에 놓여진 기판으로부터 상기 제 2노즐까지의 높이가 조절되도록 상기 수직 이동부를 제어하는 제어기를 포함한다.
또한, 본 발명의 기판을 건조하는 방법은 기판이 지지부 상에 놓여지는 단계, 상기 지지부가 회전되고 제 1노즐로부터 상기 기판 상으로 제 1유체가 분사되는 단계, 상기 제 1노즐보다 상기 기판의 중심에 인접하게 배치되는 제 2노즐로부터 상기 기판의 중심으로 상기 제 1유체에 비해 표면장력이 낮은 제 2유체가 분사되는 단계, 상기 제 1유체와 상기 제 2유체가 상기 기판의 중심에서부터 가장자리로 점진적으로 공급되도록 상기 제 1노즐과 상기 제 2노즐이 이동되는 단계를 포함하며, 초기에 상기 기판의 중심부로 도달되는 상기 제 2유체의 량은 점진적으로 증가된다. 또한, 상기 제 2노즐이 상기 기판의 중심부에서 가장자리부를 향해 이동시, 상기 기판으로 도달되는 제 2유체의 량은 일정하게 유지될 수 있다.
일 예에 의하면 상기 제 2유체의 량의 조절은 상기 제 2노즐로 상기 제 2유체가 공급되는 통로인 증기 공급관에 설치된 유량 조절기를 제어함으로써 이루어진다.
다른 예에 의하면, 상기 제 2유체는 알코올 증기를 포함하고 상기 제 2유체의 량의 조절은 증기 발생부에서 발생된 알코올 증기를 상기 제 2노즐로 운반하기 위해 상기 증기 발생부로 캐리어 가스를 공급하는 가스 공급관에 설치되는 유량 조절기를 제어함으로써 이루어진다.
다른 예에 의하면, 상기 제 2유체의 량은 조절은 상기 기판으로부터 상기 제 2노즐까지의 거리가 점진적으로 가까워지도록 상기 제 2노즐을 하강함으로써 이루어진다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 11을 참조하면서 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 건조 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 건조 장치(10)는 지지부(100), 제 1공급부(200), 제 2공급부(300), 수평 이동부(400), 그리고 조절부(500)를 가진다. 웨이퍼(W)와 같은 반도체 기판은 공정 수행시 지지부(100) 상에 놓여진다. 제 1공급부(200)는 지지부(100) 상에 놓여진 웨이퍼(W)로 제 1유체를 공급하고, 제 2공급부(300)는 지지부(100) 상에 놓여진 웨이퍼(W)로 제 1유체와 상이한 표면장력을 가지는 제 2유체를 공급한다. 수평 이동부(400)는 제 1유체와 제 2유체가 웨이퍼(W)의 중심으로부터 가장자리로 순차적으로 공급되도록 제 1공급부(200)와 제 2공급부(300)에 구비된 각각의 노즐(220, 320)을 이동시킨다. 조절부(500)는 웨이퍼(W)의 중심부에 물반점(water mark)이 발생되는 것을 최소화하기 위해 초기에 웨이퍼(W)의 중심으로 도달되는 제 2유체의 량을 조절한다.
일 예에 의하면, 지지부(100)는 웨이퍼(W)가 놓여지는 원판형의 지지판(120)을 가진다. 지지판(120)은 회전축(140)에 의해 지지되고, 회전축(140)에는 모터와 같은 구동부(160)가 연결되어 공정 수행시 지지판(120)은 회전된다. 회전시 지지판(120)에 놓여진 웨이퍼(W)의 위치가 틀어지는 것을 방지하기 위해 웨이퍼(W)는 진공 수단(도시되지 않음)이나 클램프와 같은 기계적인 수단(도시되지 않음)에 의해 지지판(120)에 고정된다.
본 발명에서 웨이퍼(W)의 건조는 마란고니 효과(marangoni effect)에 의해 이루어진다. 마란고니 효과에 의하면, 어느 한 표면에 표면 장력(surface tension)이 서로 다른 두 물질이 공존할 때 표면 장력이 작은 물질이 표면 장력이 큰 물질 쪽으로 이동된다. 제 1공급부(200)와 제 2공급부(300)는 상술한 바와 같이 표면 장력이 상이한 유체를 웨이퍼(W)의 표면으로 공급한다. 제 1공급부(200)로부터 공급되는 제 1유체는 제 2공급부(300)로부터 공급되는 제 2유체에 비해 표면장력이 큰 유체가 사용된다. 일 예에 의하면 제 1유체로는 탈이온수가 사용될 수 있고, 제 2유체로는 알코올 증기를 포함하는 유체가 사용될 수 있다. 알코올로는 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol, 이하 IPA)이 사용될 수 있으며, 이 외에 에틸글리콜(ethylglycol), 일 프로판올(1-propanol), 이 프로판올(2-propanol), 테트라 하이드로 퓨레인(tetrahydrofurane), 사 하이드록시 사 메틸 이 펜탄올(4-hydroxy-4-methyl-2-pentanol), 일 부탄올(1-butanol), 이 부탄올(2-butanol), 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 아세톤(acetone), n-프로필 알코올(n-propyl alcohol) 또는 디메틸에테르(dimethylether) 등이 사용될 수 있다.
제 1공급부(200)는 제 1노즐(220)을 포함하며, 제 1노즐(220)에는 탈이온수 저장기(260)로부터 제 1노즐(220)로 탈이온수가 공급되는 통로인 탈이온수 공급관(240)이 연결된다. 탈이온수 공급관(240)에는 그 내부 통로를 개폐하는 개폐밸브(280)와 그 내부 통로를 흐르는 유체의 량을 조절하는 유량 조절 밸브(도시되지 않음)가 설치될 수 있다.
제 2공급부(300)는 증기 발생부(340)와 제 2노즐(320)을 가진다. 증기 발생부(340)는 IPA 증기를 발생시키고, 증기 발생부(340)로부터 발생된 IPA 증기는 증기 공급관(382)을 통해 제 2노즐(320)로 공급된다. 증기 발생부(340)는 IPA 액이 수용되는 몸체(342)를 가지며, 몸체(342)의 저면에는 몸체(342)로 IPA액을 공급하는 액 공급관(386)이 연결되고, 몸체(342)의 측면에는 몸체(342)로 캐리어 가스(carrier gas)를 공급하는 가스 공급관(384)이 연결된다. 캐리어 가스는 증기 발생부(340) 내에서 발생된 IPA 증기를 제 2노즐(320)로 운반한다. 캐리어 가스로는 질소 가스 또는 아르곤(Ar)과 같은 불활성 가스(inert gas) 등이 사용될 수 있다. 증기 발생부(340)에 히터(도시되지 않음)가 설치되어 IPA 액을 가열함으로써 IPA 증기를 발생시킬 수 있으며, 선택적으로 IPA액 내로 질소와 같은 가스를 공급함으로써 IPA 증기를 발생시킬 수 있다. 증기 공급관(382), 가스 공급관(384) 그리고 액 공급관(386) 각각에는 그 내부 통로를 개폐하는 개폐 밸브(392, 394, 396)가 설치될 수 있다.
초기에 제 1노즐(220)과 제 2노즐(320)은 웨이퍼(W) 중심부의 상부에 배치되고, 건조 공정 진행시 수평 이동부(400)에 의해 웨이퍼(W)의 중심으로부터 가장자리를 향하도록 이동된다. 수평 이동부(400)는 제 1노즐(220)과 제 2노즐(320)이 결합되는 지지대(420)를 가지며, 지지대(420)는 구동부(440)에 의해 웨이퍼(W)의 반경 방향을 따라 직선 이동된다. 구동부(440)로는 모터를 포함하는 구동 어셈블리가 사용될 수 있다. 예컨대, 구동 어셈블리는 모터에 의해 구동되는 구동 풀리, 피동 풀리, 구동 풀리와 피동 풀리를 연결하며 브라켓이 설치되는 벨트, 그리고 브라켓의 직선이동을 안내하는 가이드 레일로 이루어지고, 지지대(420)는 브라켓에 고정되도록 설치될 수 있다. 다른 예로, 구동 어셈블리는 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 래크(rack)와 피니언(pinion)을 포함할 수 있다. 선택적으로 구동부(440)로 유공압 실린더가 사용될 수 있으나, 이동속도를 정밀하게 조절하기 위해 상술한 바와 같이 모터를 포함하는 구동부가 사용되는 것이 바람직하다.
제 1노즐(220)과 제 2노즐(320)은 웨이퍼(W)의 반경방향으로 나란히 지지대(420)에 결합되며, 제 2노즐(320)이 제 1노즐(220)보다 지지대(420)의 끝단에 인접하도록 배치된다. 상술한 구조로 인해 지지대(420)가 웨이퍼(W)의 중심에서 가장자리로 이동될 때, 제 2노즐(320)은 제 1노즐(220)과 일정간격을 계속 유지하면서 제 1노즐(220)을 따라 이동된다. 따라서 표면장력이 작은 IPA 증기가 표면장력이 큰 탈이온수보다 웨이퍼(W)의 안쪽에 분사된다. 즉, 웨이퍼(W)의 일정영역에는 탈이온수가 먼저 분사되고, 이후에 IPA 증기가 분사된다. 도 2에 도시된 바와 같이 탈이온수는 웨이퍼(W)의 회전에 의해 웨이퍼(W)의 가장자리로 밀려나며, 잔존하는 탈이온수의 상부에는 IPA 층이 형성된다. 마란고니 효과에 의해 표면 장력이 작은 물질은 표면 장력이 큰 물질 쪽으로 이동되므로 탈이온수가 웨이퍼(W)의 가장자리로 향하도록 하는 힘을 받는다. 제 1노즐(220)과 제 2노즐(320)이 웨이퍼(W) 가장자리로 이동됨에 따라 웨이퍼(W) 전체 영역에서 탈이온수는 제거되고, 휘발성을 가지는 IPA 액은 증발되어 웨이퍼(W) 건조가 완료된다.
상술한 실시예에서는 제 1노즐(220)과 제 2노즐(320)은 하나의 지지대(420)에 결합되고, 지지대(420)는 하나의 구동부(440)에 의해 이동되는 것으로 설명하였다. 그러나 이와 달리, 제 1노즐(220)이 결합되는 지지대(420)와 제 2노즐(320)이 결합되는 지지대(420)가 각각 제공되고, 이들 지지대(420)들은 각각의 구동부에 의해 이동될 수 있다.
상술한 장치를 사용하여 공정 진행시, 웨이퍼(W)의 건조에 영향을 미치는 요인은 웨이퍼(W)의 회전 속도, 제 1노즐(220)과 제 2노즐(320)의 이동속도, 그리고 제 1노즐(220)과 제 2노즐(320)로부터 분사되어 웨이퍼(W)에 도달되는 유체의 량 등 다양하다. 제 1노즐(220)과 제 2노즐(320)이 웨이퍼(W)의 중심부에서 웨이퍼(W)의 가장자리부로 이동되는 동안 제 1노즐(220)과 제 2노즐(320)로부터 분사되어 웨이퍼(W)에 도달되는 유체의 량은 동일하게 유지되거나 선택적으로 다양하게 변화될 수 있다.
초기에 웨이퍼(W)의 중심부로 도달되는 IPA 증기의 량은 웨이퍼(W) 중심부에서 물반점 발생에 큰 영향을 미친다. 도 3에 도시된 바와 같이 초기에 웨이퍼(W)의 중심으로 많은 양의 IPA 증기가 도달되는 경우, IPA 증기의 갑작스런 공급으로 인해 웨이퍼(W) 표면에 난류가 발생된다. 이로 인해 웨이퍼(W) 중심부에서 탈이온수는 원심력과 마란고니 효과에 의해 웨이퍼(W) 가장자리부를 향해 이동되는 것이 아니라 IPA 증기와의 충돌에 의해 웨이퍼(W) 중심으로부터 가장자리부로 이동된다. 따라서 웨이퍼(W) 중심부에서는 마란고니 효과에 의해 건조가 이루어지지 않아 공정완료 후 웨이퍼(W) 가장자리부에 비해 상대적으로 많은 수의 물반점들이 발생된다.
이를 방지하기 위해 건조 장치(10)는 초기에 웨이퍼(W)의 중심부로 도달하는 IPA 증기의 량을 제어하는 조절부(500)를 포함한다. 조절부(500)는 웨이퍼(W)의 중심부로 도달되는 IPA 증기의 량이 점진적으로 증가되도록 제 2공급부(300)를 조절한다. 따라서 웨이퍼(W)의 중심부에서 탈이온수가 순간적으로 이동되지 않고, 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이 원심력과 마란고니 효과에 의해 이동된다. 도 5a 내지 도 5c는 시간에 따라 웨이퍼(W)에 도달되는 IPA 증기의 량의 다양한 예들을 보여준다. 제 1노즐(220)과 제 2노즐(320)은 IPA 증기의 량이 일정값에 도달한 후에 이동될 수 있으며, 선택적으로 IPA 증기의 분사와 동시에 지지대(420)의 이동이 이루어지고, 이 경우 지지대(420)의 이동 속도가 제어될 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 다양한 방법으로 웨이퍼(W)의 건조가 이루어질 때 웨이퍼(W) 상에 발생되는 물반점들을 보여주는 도면이다. 도 6a는 스핀 건조기를 사용하여 건조 공정이 수행될 때의 도면이고, 도 6b는 초기에 웨이퍼(W)에 도달되는 IPA 증기의 량이 조절되지 않은 상태에서 도 1의 건조 장치를 사용하여 건조 공정이 수행될 때의 도면이며, 도 6c는 초기에 웨이퍼(W)에 도달되는 IPA 증기의 량이 조절된 상태에서 도 1의 건조 장치를 사용하여 건조 공정이 수행될 때의 도면이다. 스핀 건조기를 사용한 경우 웨이퍼(W) 상에 물반점은 대략 100,000개 이상 발생되었다. IPA 증기량이 조절되지 않은 상태에서 도 1의 건조 장치 사용시에는 웨이퍼(W) 상에 물반점이 대략 1,500개 정도 발생하였으며, 이 경우 상당수의 물반점이 웨이퍼(W)의 중심부에 집중되었다. 그러나 도 1의 건조 장치를 사용하여 초기에 웨이퍼(W)에 도달되는 IPA 증기량을 조절하면서 공정을 수행한 경우 웨이퍼(W) 상에 물반점은 대략 300개 정도 발생하였으며 웨이퍼(W) 중심부에 물반점이 집중되는 현상이 없어졌다.
도 7은 조절부(500)의 일 예가 도시된 건조 장치를 개략적으로 보여준다. 도 7을 참조하면, 조절부(500)는 증기 공급관(382)을 통해 제 2노즐(320)로 공급되는 IPA 증기와 캐리어 가스의 량을 조절한다. 이를 위해, 조절부(500)는 증기 공급관(382)에 설치되어 그 내부를 흐르는 유체의 량을 조절하는 유량 조절기(522)와 이를 제어하는 제어기(524)를 가진다. 유량 조절기(522)로는 유량 제어 밸브가 사용될 수 있다. 제 2노즐(320)로 공급되는 제 2유체의 량은 밸브의 개방 정도에 비례하므로, 제어기(524)는 초기에 유량 조절 밸브(522)가 점진적으로 개방되도록 제어한다.
도 8은 조절부(500′)의 다른 예가 도시된 건조 장치(10)를 개략적으로 보여준다. 도 8을 참조하면, 조절부(500′)는 증기 발생부(340)로 공급되어 IPA 증기를 제 2노즐(320)로 운반하는 캐리어 가스의 량을 조절한다. 이를 위해, 조절부(500′)는 가스 공급관(384)에 설치되어 그 내부를 흐르는 캐리어 가스의 량을 조절하는 유량 조절기(542)와 이를 제어하는 제어기(544)를 가진다. 유량 조절기(542)로는 유량 조절 밸브가 사용될 수 있다. 제 2노즐(320)로 공급되는 제 2유체의 량은 증기 발생부(340)로 공급되는 캐리어 가스의 량에 비례하므로, 제어기(544)는 초기에 유량 조절 밸브가 점진적으로 개방되도록 제어한다.
도 9는 조절부(500″)의 또 다른 예가 도시된 건조 장치(10)를 개략적으로 보여준다. 도 9를 참조하면, 조절부(500″)는 제 2노즐(320)의 높이를 변화하여 웨이퍼(W)로 도달되는 제 2유체의 량을 조절한다. 제 2유체는 IPA 증기와 캐리어 가스를 포함하므로, 제 2노즐(320)이 웨이퍼(W)에 가깝게 위치될수록 웨이퍼(W)에 도달되는 제 2유체의 량이 증가한다. 도 10을 참조하면, 공정 진행시 제 2노즐(320)은 IPA 증기의 분사가 시작되는 초기에는 제 2노즐(320)이 웨이퍼(W)로부터 높게 위치되는 초기높이에 배치되고, 이후 공정높이에 도달될 때까지 점진적으로 아래로 이동된다. 도 10에서 실선은 초기높이에 위치된 제 2노즐(320)이고, 점선은 공정높이에 위치된 제 2노즐(320)이다.
이를 위해 조절부(500″)는 제 2노즐(320)을 초기높이와 공정높이간에 상하로 이동하는 수직 이동부(562)를 가지고, 수직 이동부(562)는 제어기(566)에 의해 제어된다. 수직 이동부(562)는 제 2노즐(320)이 결합되는 지지대(562a)와 지지대(562a)를 상하로 직선 이동시키는 구동부(562b)를 가진다. 구동부(562b)로는 수평 이동부(400)의 구동부와 유사한 구조를 가지는 구동부가 사용될 수 있으며, 정밀하게 위치를 제어하기 위해 모터를 이용한 구동 어셈블리가 사용되는 것이 바람직하다. 선택적으로 노즐을 상하로 구동하기 위해 일반적으로 사용되는 다양한 구조의 기계적 메커니즘이 이용될 수 있다.
상술한 예들에서 조절부(500)는 증기 공급관(382)에 설치되는 유량 조절 밸브(522), 가스 공급관(384)에 설치되는 유량 조절 밸브(542), 그리고 수직 이동부(562) 중 어느 하나를 선택하여 사용하는 것으로 각각 도시되었다. 그러나 이와 달리 조절부(500)는 상술한 수단들 중 복수개를 조합하여 사용할 수 있으며, 웨이퍼(W)에 도달되는 유체의 량을 조절하기 위해 상술한 예들과는 다른 다양한 수단들을 사용할 수 있다.
다음에는 도 11을 참조하여, 웨이퍼(W) 건조 공정이 수행되는 과정을 순차적으로 설명한다. 처음에 공정이 수행될 웨이퍼(W)가 이송암 등에 의해 지지판(120) 상에 놓여진다(스텝 S20). 제 1노즐(220)과 제 2노즐(320)이 웨이퍼(W) 중심부의 상부에 놓여지도록 지지대(420)가 이동된다. 탈이온수 공급관(240)에 설치된 개폐 밸브(280)가 개방되어 탈이온수가 제 1노즐(220)을 통해 웨이퍼(W) 상으로 계속적으로 공급된다(스텝 S20). 증기 발생부(340) 내에서 IPA 액으로부터 IPA 증기가 발생되고, 증기 발생부(340) 내로 캐리어 가스가 공급된다. IPA 증기는 캐리어 가스에 의해 증기 공급관(382)을 통해 제 2노즐(320)로 공급되고, 제 2노즐(320)로부터 IPA 증기가 웨이퍼(W)의 중심으로 분사된다. 초기에는 웨이퍼(W)로 도달되는 IPA 증기량이 점진적으로 증가되도록 조절된다(스텝 S30). 이는 증기 공급관(382) 또는 가스 공급관(384)에 유량 조절 밸브와 같은 유량 조절기(522, 542)를 설치하고, 밸브가 점진적으로 개방되도록 조절함으로써 이루어 질 수 있다. 선택적으로 이는 제 2노즐(320)을 초기높이로부터 공정 높이로 점진적으로 하강시킴으로써 이루어질 수 있다. 이후 제 1노즐(220)과 제 2노즐(320)이 웨이퍼(W)의 반경방향으로 웨이퍼(W)의 중심에서부터 가장자리까지 이동되면서 웨이퍼(W) 건조가 이루어진다(스텝 S40).
본 발명에 의하면, 처리조를 사용하지 않으므로, 처리조를 사용시 발생되는 웨이퍼의 재오염 문제를 해결할 수 있으며, 마란고니 효과를 이용하여 웨이퍼 건조가 이루어지므로 웨이퍼 상에 물반점이 발생되는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 초기에 웨이퍼에 공급되는 IPA 증기의 량이 점진적으로 증가하여 웨이퍼 중심부에서도 마란고니 효과에 의해 건조 공정이 안정적으로 수행되므로, 웨이퍼 중심부에서 물반점이 대량 발생되는 문제를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건조 장치를 개략적으로 보여주는 도면;
도 2는 마란고니 효과에 의해 웨이퍼가 건조되는 과정을 보여주는 도면;
도 3은 초기에 웨이퍼로 IPA 증기가 다량 공급될 때 웨이퍼의 중심에서 탈이온수의 이동을 보여주는 도면;
도 4a 내지 도 4c는 각각 초기에 웨이퍼로 IPA 증기가 점진적으로 증가되도록 공급될 때 웨이퍼의 중심에서 탈이온수의 이동을 순차적으로 보여주는 도면들;
도 5a 내지 도 5c는 각각 공정 시점에 따라 웨이퍼에 도달되는 제 2유체의 량을 보여주는 도면들;
도 6a 내지 도 6c는 각각 사용되는 건조 장치에 따라 웨이퍼 상에 발생되는 물반점을 보여주는 도면들;
도 7은 조절부의 일 예가 도시된 건조 장치를 보여주는 도면;
도 8은 조절부의 다른 예가 도시된 건조 장치를 보여주는 도면;
도 9는 조절부의 다른 예가 도시된 건조 장치를 보여주는 도면;
도 10은 도 9의 건조 장치에서 제 2노즐이 초기위치에서 공정위치에로 이동되는 것을 보여주는 도면;
도 11은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 건조 방법을 순차적으로 보여주는 플로우차트이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 지지부 200 : 제 1공급부
220 : 제 1노즐 300 : 제 2공급부
320 : 제 2노즐 340 : 증기 발생부
382 : 증기 공급관 384 : 가스 공급관
400 : 수평 이동부 500 : 조절부
522, 542 : 유량 조절기 524, 544, 566 : 제어기
562 : 수직이동부
Claims (16)
- 기판을 건조하는 장치에 있어서,기판이 놓여지는 회전 가능한 지지부와;상기 지지부 상에 놓여진 기판으로 제 1유체를 분사하는 제 1노즐을 가지는 제 1공급부와;상기 지지부 상에 놓여진 기판으로 상기 제 1유체보다 표면장력이 낮은 제 2유체를 분사하는 제 2노즐을 가지는 제 2공급부와; 그리고상기 지지부 상에 놓여진 기판의 중심부에 상기 제 2유체가 점진적으로 증가하면서 도달되도록 상기 제 2공급부를 조절하는 조절부를 구비하는 것을 특징으로 하는 건조 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 장치는 상기 제 1노즐과 상기 제 2노즐을 상기 지지부에 놓여진 기판의 중심에서 측방향으로 동시에 또는 각각 이동시키는 수평 이동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건조 장치.
- 제 2항에 있어서,상기 제 2노즐은 공정 진행시 상기 제 1노즐보다 상기 지지부에 놓여진 기판의 중심에 인접하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 건조 장치.
- 제 3항에 있어서,상기 수평 이동부는,상기 제 1노즐과 상기 제 2노즐이 결합되는 노즐 지지대와;상기 노즐 지지대를 수평 이동시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 건조 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 제 2유체는 알코올 증기를 포함하며,상기 제 2공급부는,상기 알코올 증기를 발생시키는 증기 발생부와;상기 증기 발생부로부터 발생된 알코올 증기를 상기 제 2노즐로 운반하는 캐리어 가스가 상기 증기 발생부로 공급되는 통로인 가스 공급관과; 그리고상기 증기 발생부로부터 발생된 알코올 증기가 상기 제 2노즐로 공급되는 통로인 증기 공급관을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 건조 장치.
- 제 5항에 있어서,상기 조절부는,상기 증기 공급관에 설치되어 그 내부를 흐르는 유량을 조절하는 유량 조절기와;공정이 진행되는 시점에 따라 상기 유량 조절기를 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 건조 장치.
- 제 5항에 있어서,상기 조절부는,상기 가스 공급관에 설치되어 그 내부를 흐르는 유량을 조절하는 유량 조절기와;공정이 진행되는 시점에 따라 상기 유량 조절기를 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 건조 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 조절부는,상기 제 2노즐로 제 2유체가 공급되는 증기 공급관에 설치되는 유량 조절기와;상기 유량 조절기를 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 건조 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 조절부는,상기 제 2노즐을 상하로 이동하는 수직 이동부와;공정이 진행되는 시점에 따라 상기 지지부에 놓여진 기판으로부터 상기 제 2노즐까지의 높이가 조절되도록 상기 수직 이동부를 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 건조 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1유체는 탈이온수를 포함하고,상기 제 2유체는 이소프로필 알코올을 포함하는 것을 특징으로 하는 건조 장치.
- 기판을 건조하는 방법에 있어서,기판이 지지부 상에 놓여지는 단계와;상기 지지부가 회전되고, 제 1노즐로부터 상기 기판 상으로 제 1유체가 분사되는 단계와;상기 제 1노즐보다 상기 기판의 중심에 인접하게 배치되는 제 2노즐로부터 상기 기판의 중심으로 상기 제 1유체에 비해 표면장력이 낮은 제 2유체가 분사되는 단계와;상기 제 1유체와 상기 제 2유체가 상기 기판의 중심에서부터 가장자리로 점진적으로 공급되도록 상기 제 1노즐과 상기 제 2노즐이 이동되는 단계를 포함하되,초기에 상기 기판의 중심부로 도달되는 상기 제 2유체의 량은 점진적으로 증가되는 것을 특징으로 하는 건조 방법.
- 제 11항에 있어서,상기 제 2유체의 량의 조절은 상기 제 2노즐로 상기 제 2유체가 공급되는 통로인 증기 공급관에 설치된 유량 조절기를 제어함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 건조 방법.
- 제 11항에 있어서,상기 제 2유체는 알코올 증기를 포함하고,상기 제 2유체의 량의 조절은 증기 발생부에서 발생된 알코올 증기를 상기 제 2노즐로 운반하기 위해 상기 증기 발생부로 캐리어 가스를 공급하는 가스 공급관에 설치되는 유량 조절기를 제어함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 건조 방법.
- 제 11항에 있어서,상기 제 2유체의 량은 조절은 상기 기판으로부터 상기 제 2노즐까지의 거리가 점진적으로 가까워지도록 상기 제 2노즐을 하강함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 건조 방법.
- 제 11항에 있어서,상기 제 2노즐이 상기 기판의 중심부에서 가장자리부를 향해 이동시, 상기 기판으로 도달되는 제 2유체의 량은 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 건조 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1유체는 탈이온수를 포함하고,상기 제 2유체는 이소프로필 알코올을 포함하는 것을 특징으로 하는 건조 방법.
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