KR20070030036A - 웨이퍼 세정/건조기 - Google Patents

웨이퍼 세정/건조기 Download PDF

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Abstract

웨이퍼 세정/건조기가 제공된다. 웨이퍼 세정/건조기는 웨이퍼 세정 및 건조 공정이 이루어지는 챔버, 상부에 개구부가 형성되고 챔버 내에 설치된 웨이퍼 세정용 세정조, 세정조의 개구부에 위치하여 웨이퍼를 건조시키는 IPA/질소 가스를 분사하는 IPA(IsoPropyl Alcohol)/질소 가스 분사기, IPA/질소 가스 분사기에 장착되고 IPA 농도를 측정하는 IPA 농도 센서 및 IPA/질소 가스 분사기에 IPA/질소 가스를 공급하는 IPA/질소 가스 공급부를 포함한다.
IPA, IPA 농도 센서

Description

웨이퍼 세정/건조기{Apparatus for cleaning and drying a wafer}
도 1a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 웨이퍼 세정/건조기를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 1b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 웨이퍼 세정/건조기 중 IPA(IsoPropyl Alcohol)/질소 가스 분사기, IPA 농도 센서 및 IPA/질소 공급관을 나타낸 사시도이다.
도 1c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 웨이퍼 세정/건조기 중 IPA/질소 가스 분사기 및 IPA 농도 센서를 나타낸 저면도이다.
도 2a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 웨이퍼 세정/건조기 중 IPA/질소 가스 분사기 및 IPA 농도 센서를 나타낸 사시도이다.
도 2b는 도 2a를 챔버에 장착한 사시도이다.
도 3a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 웨이퍼 세정/건조기 중 가스 분사기, IPA 농도 센서 및 덮개를 나타낸 사시도이다.
도 3b는 도 3a를 챔버에 장착한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정/건조기의 건조 동작을 설명하는 흐름도이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
100 : 웨이퍼 세정/건조기 110 : 챔버
111 : 덮개 120 : 세정조
121 : 세정액 130 : IPA/질소 가스 분사기
140 : IPA 농도 센서 150 : IPA/질소 공급관
160 : IPA/질소 공급부 161 : IPA조
162 : IPA 레벨 센서 163 : IPA액
164 : 버블러 165 : 제1 N2 공급 밸브
166 : N2 공급기 167 : 제2 N2 공급 밸브
W : 웨이퍼
본 발명은 웨이퍼 세정/건조기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 효율적으로 IPA(IsoPropyl Alcohol) 농도를 측정하는 웨이퍼 세정/건조기에 관한 것이다.
반도체 제조 공정은 코팅 공정, 증착 공정, 사진 공정 및 세정 공정 등 많은 공정으로 이루어진다. 각 공정들은 반도체 디바이스가 점점 더 축소되는 경향을 고려할 때, 그 중요성은 점점 더 커지고 있다. 이 중에서, 세정 공정은 다른 각 공정이 행해진 다음에 웨이퍼에 잔류하는 물질을 제거하기 위해서 매우 빈번하게 행해지기 때문에 특히, 주의해야 한다.
세정 공정은 웨이퍼를 화학 용액으로 처리하는 약액 처리 공정, 화학 용액 처리된 웨이퍼를 탈이온수로 세척하는 린스 공정 및 웨이퍼를 건조하는 건조 공정으로 이루어진다.
이 중에서 건조 공정에서는 IPA를 사용하여 웨이퍼 상에 잔존하는 세정액을 제거하는 방식을 사용되고 있다.
IPA를 사용하는 세정 방식은 어떤 방식으로 웨이퍼 상의 잔존하는 세정액을 제거하느냐에 따라서 크게 두가지로 나뉜다.
첫째, 밀폐된 건조 챔버 내에서 고온의 IPA 증기를 공급하여 웨이퍼에 남아있는 물을 IPA로 치환한 후, IPA를 건조시키는 IPA 증기 건조 방식이 있다.
둘째, DIW(DeIonized Water; 순수)보다 상대적으로 표면 장력이 작은 IPA 증기를 웨이퍼 표면에 인가하여, DIW에 잠겨져 있는 웨이퍼를 천천히 IPA 분위기의 대기중으로 들어올리거나 DIW를 천천히 배출시켜 웨이퍼를 IPA 분위기의 대기 중으로 노출시키며 웨이퍼에 남아있는 물을 제거하는 마란고니 건조 방식이 있다. 최근에는 마란고니 건조 방식이 많이 사용되고 있다.
IPA 증기 건조기는 어떤 방식을 취하든지 IPA 증기가 공급되어야 웨이퍼 상에 잔존하는 세정액을 제거할 수 있다. 그런데, IPA 증기가 공급되지 않음에도 불구하고, IPA 레벨 센서 등의 오작동 등으로 건조 공정이 진행될 수 있다. 이러한 경우, 웨이퍼 상의 잔존하는 세정액은 제거되지 않고 다음 단계로 이동하게 되어 반도체 칩의 불량율이 커질 우려가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 효율적으로 IPA 농도를 측정하는 웨이퍼 세정/건조기를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정/건조기는 웨이퍼 세정 및 건조 공정이 이루어지는 챔버, 상부에 개구부가 형성되고 챔버 내에 설치된 웨이퍼 세정용 세정조, 세정조의 개구부에 위치하여 웨이퍼를 건조시키는 IPA/질소 가스를 분사하는 IPA/질소 가스 분사기, IPA/질소 가스 분사기에 장착되고 IPA 농도를 측정하는 IPA 농도 센서 및 IPA/질소 가스 분사기에 IPA/질소 가스를 공급하는 IPA/질소 가스 공급부를 포함한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 1a 내지 1c를 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 웨이퍼 세정/건조기를 설명한다.
도 1a 내지 1c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정/건조기(100)는 챔버(110), 웨이퍼 세정용 세정조(120), IPA/질소 분사기(130), IPA 농도 센서(140) 및 IPA/질소 공급부(160)를 포함한다.
챔버(110)는 챔버(110) 내부에 들어있는 장치들을 보호하며, 세정 및 건조 공정이 이루어지는 공간이다. 챔버(110)의 상단에 덮개(111)가 형성될 수 있다. 챔버(110)의 내부에는 웨이퍼 세정용 세정조(120)가 위치한다.
웨이퍼 세정용 세정조(120)는 웨이퍼(W)에 대한 세정이 수행되는 용기로서, 웨이퍼 세정용 세정조(120)에는 DIW와 같은 웨이퍼 세정액(121)이 채워진다. 그리고, 웨이퍼 세정용 세정조(120)의 상부에는 개구부가 형성되며, 세정용 세정조(120)의 개구부에는 IPA/질소 가스 분사기(130)가 위치한다.
IPA/질소 가스 분사기(130)는 IPA/질소 공급부(160)로부터 공급된 IPA 증기와 질소 기체를 웨이퍼(W) 상에 분사한다. IPA/질소 가스 분사기(130)는 챔버(110)의 내부에 위치한다.
IPA/질소 가스 분사기(130)에 의한 웨이퍼 건조 방식은 다음과 같다. 먼저, 웨이퍼 세정용 세정조(120)에서 세정이 마쳐진 웨이퍼(W)는 상승 수단을 통하여 위로 상승하거나, 웨이퍼 세정용 세정조(120)의 세정액(121)이 배출됨으로써 세정액(121)의 외부로 노출된다. 이때, IPA/질소 가스 분사기(130)는 밖으로 노출되는 웨이퍼(W)에 대하여 IPA 증기를 분사한다. 웨이퍼(W)에 분사된 IPA 증기는 웨이퍼 (W) 상에 있는 세정액과 결합하여 웨이퍼(W)로부터 웨이퍼 세정용 세정조(120)로 떨어지거나, 세정액(120)과 결합된 채로 웨이퍼(W) 상에 남아 있게 되어, 웨이퍼(W) 상의 세정액(120)은 제거된다. 웨이퍼(W) 상에 남아 있는 세정액(120)과 IPA는 IPA/질소 가스 분사기(130)가 웨이퍼(W) 상에 질소를 분사함에 의해서 제거되거나 자연 건조에 의해서 제거될 수 있다.
도 1b 및 1c 에 도시된 바와 같이, IPA/질소 가스 분사기(130)는 사각 판자 형상을 가지면서, IPA/질소 공급관(150)을 통해서 챔버(110)에 고정된다. IPA/질소 가스 분사기(130)의 저면에는 다수의 구멍(135)이 존재한다. 전술한 구멍(135)을 통해서 IPA/질소 가스가 분사된다. IPA/질소 가스 분사기(130)의 아래 부분에 표시된 화살표는 IPA와 질소의 분사를 표현한 것이다.
IPA/질소 가스 분사기(130)에 장착된 IPA 농도 센서(140)는 IPA/질소 공급부로터 IPA/질소 공급관을 통해 IPA/질소 가스 분사기(130)로 유입되는 IPA 의 농도를 측정한다.
따라서, IPA 농도 센서(140)는 IPA/질소 가스 분사기(130)가 가스를 분사하기 직전에 IPA의 농도를 감지할 수 있다. 이에 따라서, IPA 농도 센서(140)는 다른 어떤 부위에 농도 센서를 장착하는 경우보다 정확하게 IPA 농도를 감지할 수 있다.
또한, IPA조(161)에서 IPA가 없는 경우, 설령 IPA 레벨 센서(162)가 고장나더라도, 세정 후 건조되지 않고 다음 단계로 넘어가는 오작동을 막을 수 있다. 또한, IPA조(161)에는 IPA가 있더라도, IPA/질소 가스 분사기(130)로 오는 중에 IPA가 손실되어 IPA/질소 가스 분사기(130)에 도달한 IPA 증기가 적정 수준에 달하지 않는 경우도 감지할 수 있다.
IPA 농도 센서(140)는 IPA 농도에 의해서 백금 전극에 발생하는 전류의 양을 이용하는 원리를 취할 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, IPA가 산화함에 따라, 백금 전극이 환원되는데, 이때 백금 전극에서 발생하는 전류를 측정함으로써 보다 정확하게 IPA 농도를 측정할 수 있다.
인터록(interlock) 장치(미도시)는 IPA 농도 센서(140)와 함께 설치된다. IPA 농도 센서(140)가 IPA 농도가 기준 농도보다 낮다고 판단하면, 인터록 장치는 웨이퍼 세정/건조기(100)의 동작을 정지시킬 수 있다.
제어부(미도시)는 IPA 농도 센서(140)가 감지한 IPA 농도가 적절한 수준인지를 판단한다. 제어부가 판단한 결과는 표시부(미도시)를 통해서 작업자에 알려진다. 표시부는 경고등, 경고음 또는 LCD와 같은 디스플레이 장치를 이용하여 구현될 수 있다.
IPA/질소 공급부(160)는 챔버(110) 내부에 있는 IPA/질소 가스 분사기(130)에 IPA 및 질소를 공급한다. IPA/질소 공급부(160)는 IPA조(161), N2 공급기(166), 버블러(164) 및 IPA 레벨 센서(162)를 포함한다.
버블러(164)는 IPA조(161) 내에 위치하는 IPA액(163)을 N2 가스 방울을 이용하여 가스로 만든다. 이때, N2 가스는 제1 N2 공급 밸브(165)를 개방함으로써, 투입된다.
제2 N2 공급 밸브(165)는 제1 N2 공급 밸브(167)가 닫힐 때, 개방됨으로써 N2 만을 IPA/질소 가스 공급기(130)에 공급할 수 있다.
IPA 레벨 센서(162)는 IPA조(161)의 IPA의 양을 측정한다. IPA 레벨 센서(162)은 IPA조(161)의 측면에 위치할 수 있다. 본 실시예에서는 설령 IPA 레벨 센서(162)이 고장나더라도 IPA 농도 센서(140)에 의해서 IPA 농도는 감지될 수 있다.
도 2a 및 2b를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 웨이퍼 세정/건조기를 설명한다.
도 2a 및 2b를 참조하면, 본 실시예에 따른 IPA/질소 가스 분사기(131)는 막대 형상을 가진다. IPA/질소 가스 분사기(131)의 하단에는 노즐(135)이 장착되어 노즐을 통해서 가스가 분사된다. 그리고 IPA/질소 가스 분사기(131)의 중앙에는 IPA와 질소 가스가 투입되는 IPA/질소 공급관(150)이 연결된다. IPA 농도 센서(141)는 막대의 중앙 상부에 원판 형상으로 장착된다.
또한, IPA/질소 가스 분사기(131)와 IPA 농도 센서(141)는 일체형으로 제작될 수 있을 뿐만 아니라, 배관(135)이 챔버(110)의 측면을 통과하는 방식으로 웨이퍼 세정/건조기에 장착될 수 있다.
도 3a 및 3b를 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 웨이퍼 세정/건조기를 설명한다.
도 3a 및 3b를 참조하면, IPA/질소 가스 분사기(132)와 IPA 농도 센서(142)는 챔버(110)의 덮개(111)의 하면에 장착된다. 따라서, 챔버(110)내의 공간을 보다 효율적으로 활용할 수 있다.
다음으로, 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정/건조 기의 건조 동작을 설명한다.
도 4를 참조하면, 웨이퍼 세정/건조기의 건조 동작은 먼저, IPA조로부터 IPA/질소 가스 분사기로 IPA 증기를 공급한다.(S1) IPA조로부터 챔버로 IPA 증기를 공급하기 위해서는 버블러를 이용하여 IPA/질소 가스를 발생시키고, 발생된 IPA/질소 가스를 IPA/질소 가스 분사기로 이동시킨다.
다음으로, IPA 농도 센서에 의해서 IPA 농도를 검출하고, 제어부에 의해서 IPA 농도가 적정한 수준인지 파악한다.(S2) 제어부에 의한 결과는 표시부에 의해서 표시될 수 있다.
IPA 농도가 적정한 수준인 경우에는 IPA/질소 가스 분사기에 의해 웨이퍼에 IPA 증기를 분사하여(S3) 웨이퍼 상의 세척액을 제거한다(S4).
이와는 달리 IPA 농도가 적정한 수준이 아닌 경우에는 그러한 결과가 표시부에 의해서 표시되어서 작업자에게 알려진다.(S5) 작업자는 이러한 표시부에 의한 표시를 토대로 이상 유무를 확인한다. 예를 들어, IPA조에 IPA 액이 없는 경우에는 IPA조에 IPA액을 공급한다.(S6) 이 경우에는 IPA 레벨 센서도 함께 점검되어야 한다. 이와는 달리, IPA조에 IPA액이 있는 경우에는 배선에서 IPA 증기가 새고 있는지 점검하는 것이 바람직하다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이 며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, IPA 농도 센서를 가스 분사기에 장착하여 보다 효율적이고 정확하게 IPA 농도를 측정할 수 있다.
둘째, IPA 농도 센서를 가스 분사기에 장착하여 가스 분사기와 IPA 농도 센서를 일체형으로 제작함으로써, 웨이퍼 세정/건조기를 보다 능률적으로 조립할 수 있다.

Claims (4)

  1. 웨이퍼 세정 및 건조 공정이 이루어지는 챔버;
    상부에 개구부가 형성되고 상기 챔버 내에 설치된 웨이퍼 세정용 세정조;
    상기 세정조의 개구부에 위치하여 웨이퍼를 건조시키는 IPA/질소 가스를 분사하는 IPA(IsoPropyl Alcohol)/질소 가스 분사기;
    상기 IPA/질소 가스 분사기에 장착되고 상기 IPA 농도를 측정하는 IPA 농도 센서; 및
    IPA/질소 가스 분사기에 상기 IPA/질소 가스를 공급하는 IPA/질소 가스 공급부를 포함하는 웨이퍼 세정/건조기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 IPA 농도 센서는 백금 전지를 이용하여 구성된 웨이퍼 세정/건조기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 IPA 농도 센서는 상기 IPA/질소 가스 분사기의 상부에 장착되는 웨이퍼 세정/건조기.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 IPA/질소 가스 분사기와 상기 IPA 농도 센서는 일체형으로 제조되는 웨 이퍼 세정/건조기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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