KR20100059433A - 웨이퍼 건조 장치 - Google Patents

Abstract

웨이퍼들이 IPA 증기에 의하여 건조되는 건조 공간의 온도값을 실시간으로 측정함과 아울러 상기 건조 공간의 온도값을 설정되는 온도값으로 일정하게 유지할 수 있는 웨이퍼 건조 장치가 제공된다. 그 웨이퍼 건조 장치는 웨이퍼를 세정하는 세정액이 저장되는 세정조와, 상기 세정조 상부에 건조 공간이 형성되도록 커버하는 챔버와, 상기 챔버의 내부에 설치되며, 상기 웨이퍼를 세정액으로부터 노출시키는 웨이퍼 노출 수단과, 상기 건조 공간과 연통되며, 외부로부터 제공되는 IPA와 질소 가스를 혼합하여 혼합 가스를 제조하고, 상기 혼합 증기 가스를 일정 온도로 가열하여 상기 건조 공간으로 IPA(isopropyl alcohol)증기를 제공하는 IPA 증기 발생부 및 상기 IPA 증기 발생부와 전기적으로 연결되며, 상기 IPA 증기가 유입되는 건조 공간의 온도값을 기설정된 기준 온도값으로 유지하도록 상기 IPA 증기 발생부를 제어하는 온도 모니터링 부를 포함한다.

웨이퍼, 건조, IPA

Description

웨이퍼 건조 장치{Apparatus For Drying Wafer}

본 발명은 웨이퍼 건조 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼들이 IPA 증기에 의하여 건조되는 건조 공간의 온도값을 실시간으로 측정함과 아울러 상기 건조 공간의 온도값을 설정되는 온도값으로 일정하게 유지할 수 있는 웨이퍼 건조 장치에 관한 것이다.

전형적으로, 반도체 소자 제조는 반도체 웨이퍼를 산화공정, 사진공정, 식각공정, 화학 기상 증착 공정, 확산 공정 등과 같은 일련의 반도체 제조공정을 통해 처리시킴으로써 제조된다. 이러한 반도체 제조공정을 진행하는 동안에 웨이퍼 표면에는 잔류물질, 미세한 파티클, 오염물등과 같은 이물질이 다량으로 존재하게 되는데, 이를 제거하기 위해 웨이퍼 표면을 세정하는 세정공정이 필수적으로 진행된다.

특히, 고집적화 추세에 있는 반도체 제조 공정에서는 반도체 웨이퍼의 세정공정이 더욱 중요해지고 있다.

이와 같은 세정공정에서 습식 세정공정의 경우, 크게 화학 용액 세정단계, 수세단계 및 건조단계로 구분된다. 화학 용액 세정단계는 반도체 웨이퍼를 화학용액으로 세정하는 단계이고, 수세단계는 상기 화학용액으로 반도체 웨이퍼를 탈이온 수(Deionized Water; DIW)등의 세정액에 의해 세정하는 단계이며, 건조단계는 수세처리된 반도체 웨이퍼를 건조시키는 단계이다.

최근 들어 마란고니 효과(MARANGONI EFFECT)를 활용한 건조방법이 사용되고 있다. 마란고니 건조방법은 하나의 액영역에 2개의 다른 표면장력 영역이 존재할 경우, 표면장력이 작은 영역으로부터 표면장력이 큰 영역으로 액이 흐르는 원리를 이용하여 웨이퍼를 건조시키는 것이다. 즉, 상기 세정액인 탈이온수보다 상대적으로 표면장력이 작은 이소프로필알콜(isopropyl alcohol; 이하 IPA) 증기를 웨이퍼의 표면에 인가하여 웨이퍼의 표면으로부터 세정액을 제거하는 방법이다

특히 사용되는 알코올 양이 IPA 증기 건조기에 비해 30 50분의 1정도밖 에 되지 않는 극소량으로 질소(N2)가스를 캐리어 가스로 이용하여 마란고니 효과를 유도하기 때문에 256MDRAM급이상에서 발생될 수 있는 카본 오염을 막을 수 있고, 또한 포토레지스트에 영향을 주지 않는다.

이러한 경우에, 종래에는 IPA 증기가 웨이퍼에 노출되는 건조 공간에는 증기로 인한 일정 온도가 형성된다.

이에 따라, 종래에는 상기 건조 공간의 온도를 실시간으로 모니터링 할 수 있도록 상기 건조 공간의 온도를 체크할 수 있는 온도 센서를 구비하고, 상기 온도 세서로부터 온도값을 전송 받아 외부로 알려 주는 방식을 사용한다.

그러나, 종래의 웨이퍼 건조 장치는 IPA 증기에 의하여 웨이퍼들이 건조되는 건조 공간의 온도를 단순히 측정하여 외부에 알려주는 방식이 적용되기 때문에, 상기 건조 공간의 온도 분위기를 일정하게 유지할 수 없는 문제점이 있다.

이에 따라, 종래에는 건조 공간에서 IPA 증기에 의하여 웨이퍼들이 불안정한 온도 분위기에서 건조되기 때문에, 웨이퍼들이 완전하게 건조되지 못하여, 웨이퍼 상에 물반점 등의 현상이 발생할 수 있는 문제점이 있다.

이에 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 웨이퍼들이 IPA 증기에 의하여 건조되는 건조 공간의 온도값을 실시간으로 측정함과 아울러 상기 건조 공간의 온도값을 설정되는 온도값으로 일정하게 유지할 수 있는 웨이퍼 건조 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 건조 장치는 웨이퍼를 세정하는 세정액이 저장되는 세정조와, 상기 세정조 상부에 건조 공간이 형성되도록 커버하는 챔버와, 상기 챔버의 내부에 설치되며, 상기 웨이퍼를 세정액으로부터 노출시키는 웨이퍼 노출수단과, 상기 건조 공간과 연통되며, 외부로부터 제공되는 IPA와 질소 가스를 혼합하여 혼합 가스를 제조하고, 상기 혼합 가스를 일정 온도로 가열하여 상기 건조 공간으로 IPA(isopropyl alcohol)증기를 제공하는 IPA 증기 발생부와, 상기 IPA 증기 발생부와 전기적으로 연결되며, 상기 IPA 증기가 유입되는 건조 공간의 온도값을 기설정된 기준 온도값으로 유지하도록 상기 IPA 증기 발생부를 제어하는 온도 모니터링부를 포함한다.

여기서, 상기 온도 제어기는 상기 쳄버에 설치되며 상기 건조 공간의 온도값 을 실시간으로 측정하는 온도 센서와, 상기 온도 센서와 상기 IPA 증기 발생부와 전기적으로 연결되고 상기 기준 온도값이 기설정되며 상기 온도 센서로부터 측정되는 온도값을 전송 받아 상기 측정되는 온도값이 상기 기설정된 기준 온도값과 동일해지도록 상기 IPA 증기 발생부를 사용하여 상기 혼합 가스의 가열 온도를 제어하는 제어기를 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 웨이퍼 건조 장치에 의하면, 웨이퍼들이 IPA 증기에 의하여 건조되는 건조 공간의 온도값을 실시간으로 측정함과 아울러 상기 건조 공간의 온도값을 설정되는 온도값으로 일정하게 유지할 수 있다.

실시예들의 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 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 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

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 웨이퍼 건조 장치를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 웨이퍼 건조 장치의 작동 전 상태를 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명의 웨이퍼 건조 장치의 작동 후 상태를 보여주는 도면이며, 도 3은 도 1의 IPA 증기 발생기와 온도 모니터링부의 관계를 보여주는 블록도이고, 도 4는 본 발명의 웨이퍼 건조 장치의 건조 과정을 보여주는 흐름도이다.

도 1 내지 도 3에 있어서, 본 발명의 웨이퍼 건조 장치는 웨이퍼(W)를 세정하는 세정액이 저장되는 세정조(100)와, 상기 세정조(100)의 상부에 배치되며 일정의 건조 공간(210)이 형성되도록 커버하는 챔버(200)를 구비한다.

여기서, 상기 세정조(100)와 상기 챔버(200)의 사이에는 이들의 유통 경로를 개폐할 수 있는 개폐 도어(부호 미도시)가 설치된다.

또한, 상기 세정조(100)에는 웨이퍼들(W)이 적재되는 케리어(110)가 배치되고, 이 케리어(110)는 하기에 기술되는 웨이퍼 노출 수단(500)에 의하여 세정조(100) 공간과 건조 공간(210)의 사이에서 승강될 수 있다.

그리고, 상기 챔버(200)의 내부에는 상기 웨이퍼(W)를 세정액으로부터 노출시키는 상기 웨이퍼 노출 수단(500)이 설치된다. 상기 웨이퍼 노출 수단(500)은 상기 케리어(110)와 연결되며 외부로부터 전기적 신호를 전송 받아 승강되는 리프트일 수 있다.

또한, 상기 건조 공간(210)과 연통되며, 외부로부터 제공되는 IPA와 질소 가스를 혼합하여 혼합 가스를 제조하고, 상기 혼합 가스를 일정 온도로 가열하여 상기 건조 공간(210)으로 IPA(isopropyl alcohol)증기를 제공하는 IPA 증기 발생부(300)를 구비한다.

상기 IPA 증기 발생부(300)는 외부로부터 IPA를 제공 받음과 아울러 질소 가스를 제공 받고, 이들을 혼합하여 일정 온도로 가열하여 혼합 가스 증기를 제조한다.

그리고, 상기 IPA 증기 발생부(300)는 챔버(200)의 상단과 연통되는 증기 공급기(310)와 연통된다.

또한, 상기 IPA 증기 발생부(300)와 전기적으로 연결되며, 상기 IPA 증기가 유입되는 건조 공간(210)의 온도값을 기설정된 기준 온도값으로 유지하도록 상기 IPA 증기 발생부(300)를 제어하는 온도 모니터링 부(400)를 갖는다.

여기서, 상기 온도 모니터링 부(400)는 상기 챔버(200)에 설치되며 상기 건조 공간(210)의 온도값을 실시간으로 측정하는 온도 센서(410)와, 상기 온도 센서(410)와 상기 IPA 증기 발생부(300)와 전기적으로 연결되고 상기 기준 온도값이 기설정되며 상기 온도 센서(410)로부터 측정되는 온도값을 전송 받아 상기 측정되는 온도값이 상기 기설정된 기준 온도값과 동일해지도록 상기 IPA 증기 발생부(300)를 사용하여 상기 혼합 가스 증기의 가열 온도를 제어하는 제어기(420)를 갖는다.

이에 더하여, 상기 제어기(420)는 표시기(430)와 알람 발생기(440)와 전기적으로 더 연결된다. 상기 표시기(420)는 챔버(200)의 건조 공간(210) 내부에서 측정되는 온도값을 외부로 표시하여 줄 수 있고, 상기 알람 발생기(440)는 건조 공간(210)의 온도값이 설정된 기준 온도값을 벗어 나는 경우에 외부에 알람을 발생시킬 수 있다.

이때, 상기 제어기(420)는 온도 센서(410)로부터 측정된 온도값이 설정된 기준 온도값을 벗어 나는 경우에 상기 알람 발생기(440)를 작동시킬 수 있다.

다음은, 도 1 내지 도 4에 있어서, 본 발명의 웨이퍼 건조 장치의 작동을 설명하도록 한다.

도 1에 있어서, 세정조(100)에는 디 아이 워터(DIW)와 케미컬이 혼합된 세정액이 일정량 공급되어 일정 수위로 채워진다.

웨이퍼 노출 수단(500)은 외부로부터 전기적 신호를 전송 받아 하강하여 케리어(110)를 세정액의 내부에 함침한다. 따라서, 웨이퍼들(W)은 세정액에 노출된다.

이어, 개폐 도어는 외부로부터 전기적 신호를 전송 받아 개방된다. 따라서, 챔버(200)의 건조 공간(210)과 세정조(100) 내부 공간은 서로 유통된다.

이어, 도 2에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 노출 수단(500)은 외부로부터 전기적 신호를 전송 받아 케리어(110)를 상승시키어 건조 공간(210)에 위치시킨다.

그리고, 도 4에 있어서, 제어기(420)에 기준 온도값을 설정한다(S100). 이어, 제어기(420)는 IPA 증기 발생부(300)를 작동시킨다(S200).

상기 IPA 증기 발생부(300)는 외부로부터 IPA와 질소 가스를 제공받고, 이들을 서로 혼합시키어 일정 온도로 가열하여 혼합 증기 가스로 제조하여 가스 공급부(310)로 유동시킨다.

상기 가스 공급부(310)를 통하여 혼합 증기 가스는 챔버(200)의 건조 공간(210)으로 유입된다.

이에 따라, 챔버(200)의 건조 공간(210)에 위치된 웨이퍼들(W)은 상기 일정 온도로 가열된 혼합 증기 가스에 노출되어 건조 과정을 거친다.

이때, 온도 센서(410)는 건조 공간(210)의 내부 온도값을 측정하고, 이 측정된 온도값을 제어기(420)로 전송한다.

상기 제어기(420)는 상기 측정된 온도값이 설정된 기준 온도값과 동일한지의 여부를 판단하여(S300), 이들이 서로 동일하게 이루어지도록 IPA 증기 발생부(300)의 작동을 제어할 수 있다.

또한, 상기 제어기(420)는 상기 측정된 온도값이 설정된 기준 온도값과 동일한 경우에, 기설정된 시간 동안에 상기와 같은 웨이퍼 건조 과정을 유지하고, 상기 설정 시간이 지난 이후에 세정조(100)에 유입된 세정액을 드레인(Drain)을 통하여 배출하고, 웨이퍼 노출 수단(500)을 사용하여 웨이퍼들(W)을 다시 원위치로 복귀 시킨 이후에, 도시되지 않은 언로딩 장치를 사용하여 건조된 웨이퍼들(W)이 적재된 케리어(110)를 외부로 언로딩 하도록 할 수 있다(S400).

한편, 상기 온도 센서(410)로부터 측정되는 건조 공간(210)의 측정 온도값은 표시기(430)를 통하여 외부로 가시적으로 표시될 수 있다.

이에 더하여, 상기 제어기(420)는 측정 온도값이 설정 기준 온도값을 벗어 나는 경우에 알람 발생기(440)를 작동시키어 외부로 알람을 발생시킬 수도 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 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 면에 서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 웨이퍼 건조 장치의 작동 전 상태를 보여주는 도면.

도 2는 본 발명의 웨이퍼 건조 장치의 작동 후 상태를 보여주는 도면.

도 3은 도 1의 IPA 증기 발생기와 온도 모니터링부의 관계를 보여주는 블록도.

도 4는 본 발명의 웨이퍼 건조 장치의 건조 과정을 보여주는 흐름도.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

100 : 세정조 200 : 챔버

210 : 건조 공간 300 : IPA 증기 발생부

400 : 온도 모니터링 부 410 : 온도 센서

420 : 제어기 500 : 웨이퍼 노출 수단

Claims (2)

1. 웨이퍼를 세정하는 세정액이 저장되는 세정조;

   상기 세정조 상부에 건조 공간이 형성되도록 커버하는 챔버;

   상기 챔버의 내부에 설치되며, 상기 웨이퍼를 세정액으로부터 노출시키는 웨이퍼 노출수단;

   상기 건조 공간과 연통되며, 외부로부터 제공되는 IPA와 질소 가스를 혼합하여 혼합 가스를 제조하고, 상기 혼합 증기 가스를 일정 온도로 가열하여 상기 건조 공간으로 IPA(isopropyl alcohol)증기를 제공하는 IPA 증기 발생부; 및

   상기 IPA 증기 발생부와 전기적으로 연결되며, 상기 IPA 증기가 유입되는 건조 공간의 온도값을 기설정된 기준 온도값으로 유지하도록 상기 IPA 증기 발생부를 제어하는 온도 모니터링 부를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 건조 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 온도 모니터링 부는,

   상기 쳄버에 설치되며 상기 건조 공간의 온도값을 실시간으로 측정하는 온도 센서;

   상기 온도 센서와 상기 IPA 증기 발생부와 전기적으로 연결되고 상기 기준 온도값이 기설정되며 상기 온도 센서로부터 측정되는 온도값을 전송 받아 상기 측정되는 온도값이 상기 기설정된 기준 온도값과 동일해지도록 상기 IPA 증기 발생부 를 사용하여 상기 혼합 증기 가스의 가열 온도를 제어하는 제어기를 구비하는 웨이퍼 건조 장치.

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