KR20100109021A - 웨이퍼 건조 방법 - Google Patents

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Abstract

탈이온수가 담겨진 세정조에 웨이퍼를 제공하고, 세정조에 제공된 웨이퍼를 탈이온수 표면 위로 상승시킨다. 상승된 웨이퍼 위에 층류(laminar flow)가 유도되게 이소프로필 알코올 증기를 분사하고, 이소프로필 알코올 증기 최외곽에 기체 가스를 분사하여 에어 커튼을 형성한다. 그리고 에어 커튼에 의해 외부와 차단된 층류를 통과하면서 탈이온수가 증발되어 웨이퍼를 건조한다.
탈이온수, 건조, 린스, 웨이퍼, 노즐, 이소프로필 알코올

Description

웨이퍼 건조 방법{Method for drying wafers}
본 발명은 웨이퍼 건조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 마랑고니 건조 장치에 적용되는 웨이퍼 건조 방법에 관한 것이다.
반도체소자를 제조하기 위해서는, 포토공정, 증착공정, 식각공정, 세정 공정 등의 단위 공정들을 수차례 수행하고 있다. 특히, 세정 공정을 수행한 이후에는, 케미컬 등을 제거하기 위해 탈이온수를 포함하는 린스액으로 웨이퍼 표면을 린스하고, 이소프로필알콜(IPA:IsoPropyl Alcohol)을 이용한 건조 과정이 수반된다.
건조 공정은 스핀건조기(spin dryer), 이소프로필 알코올 베이퍼 건조기(IPA vapor dryer), 마랑고니 건조기(Marangoni dryer)를 주로 이용하고 있다. 스핀 건조기는 회전에 의한 원심력을 이용하여 기판을 건조시키는 방법이며, 아소프로필 알코올(IPA) 베이커 건조기는 유기용제인 이소프로필알코올(IPA)을 180℃ 이상의 고온에서 가열하여 발생하는 증기를 이용하여 웨이퍼에 흡착되어있는 탈이온수를 치환하는 방법이다. 마랑고니 건조기는 탈이온수 표면에 이소프로필알코올(IPA) 증기층을 형성하여 웨이퍼를 탈이온수 표면위로 상승시켜 탈이온수와 이소프로필알코올(IPA)의 표면장력 차이를 이용하여 건조가 이루어지는 방법이다.
보다 구체적으로, 마랑고니 건조기를 이용하여 웨이퍼를 건조하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 1에 제시된 바와 같이, 먼저 탈이온수(120)가 담겨진 세정조(110)의 웨이퍼 가이드(130)에 웨이퍼(100)를 제공한다. 이때, 웨이퍼는 웨이퍼 가이드(130)의 지지대(131)에 의해 수직으로 세워져 제공될 수 있다. 도 2에 제시된 바와 같이, 웨이퍼가이드(130)를 업(up)시켜 웨이퍼(100)를 세정조(110)의 탈이온수(130) 표면 위로 상승시키면서, 건조조(140)의 노즐(150)을 통해 건조조(150) 내부가 이소프로필 알코올(IPA) 증기 분위기가 되도록 이소프로필 알코올(IPA) 증기를 공급한다. 그러면, 웨이퍼(100)는 탈 이온수(120)에서 끌어 올려져 표면 장력을 이용한 마란고니 힘(force)에 의해 웨이퍼(100) 상에 잔류하는 탈 이온수는 이소프로필 알코올(IPA)에 의해 치환됨으로써 웨이퍼가 건조된다.
그런데, 이소프로필 알코올(IPA) 노즐(nozzle)(150)을 통해 분사되는 이소프로필 알코올(IPA) 증기는 이소프로필 알코올(IPA) 노즐(150)이 건조조(140)의 측면 또는 상부에 고정되어 있어 건조조(140) 내부에 균일한 이소프로필 알코올(IPA) 층을 형성하는데 어려움이 있다.
예컨대, 이소프로필 알코올(IPA) 노즐(150)을 통해 분사되는 이소프로필 알코올(IPA) 증기는 도 2의 화살표 방향과 같이, 특정한 방향을 향하고 있어 이소프로필 알코올(IPA) 증기가 건조조(140)의 모든 공간에 균일하게 확산되기 어렵고, 일부 공간에만 형성되는 와류로 형성된다. 이소프로필 알코올(IPA) 증기가 와류로 형성됨으로써, 웨이퍼(100) 표면에 이소프로필 알코올(IPA) 증기가 균일하게 분사 되지 못하여 웨이퍼(100) 위치에 따라 건조가 달라져 웨이퍼(100)의 슬롯(slot) 별로 파티클(particle), 물반점(water mark) 등의 차이가 발생하고 있다.
또한, 고정된 이소프로필 알코올(IPA) 노즐(150)을 이용하여 건조조 내부를 이소프로필 알코올(IPA) 분위기로 형성하기 위해서는, 건조조(140) 내부에 충분한 양의 이소프로필 알코올(IPA) 증기를 공급해야 하므로, 많은 이소프로필 알코올(IPA) 증기를 필요로 하여 많은 양을 소모하게 된다.
본 발명에 따른 웨이퍼 건조 방법은, 탈이온수가 담겨진 세정조에 웨이퍼를 제공하는 단계; 상기 세정조에 제공된 웨이퍼를 탈이온수 표면 위로 상승시키는 단계; 상기 상승된 웨이퍼 위에 층류(laminar flow)가 유도되게 이소프로필 알코올 증기를 분사하고, 이소프로필 알코올 증기 최외곽에 기체 가스를 분사하여 에어 커튼을 형성하는 단계; 및 상기 에어 커튼에 의해 외부와 차단된 층류를 통과하면서 탈이온수가 증발되어 웨이퍼를 건조하는 단계를 포함한다.
상기 웨이퍼는 다수 개의 웨이퍼들이 수직으로 배치되어 제공되는 것이 바람직하다.
상기 이소프로필 알코올 증기는 상기 웨이퍼와 평행하게 설치된 다수 개의 노즐을 통해 분사되는 것이 바람직하다.
상기 이소프로필 알코올 증기는 상기 웨이퍼와 일정한 간격을 두고 분사되는 것이 바람직하다.
상기 기체 가스는 질소 가스를 포함하여 분사되는 것이 바람직하다.
상기 건조는 마랑고니 건조기를 이용하여 건조되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 웨이퍼 건조 방법은, 탈이온수가 담겨진 세정조에 웨이퍼를 제공하고, 상기 세정조에 제공된 웨이퍼를 탈이온수 표면 위로 상승시킨다. 상기 상승된 웨이퍼 위에 층류(laminar flow)가 유도되게 이소프로필 알코올 증기를 분사하고, 이소프로필 알코올 증기 최외곽에 기체 가스를 분사하여 에어 커튼을 형성 한다. 그리고 상기 에어 커튼에 의해 외부와 차단된 층류를 통과하면서 탈이온수가 증발되어 웨이퍼를 건조하는 단계를 제시한다.
본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 건조 방법은, 마랑고니 건조기에 적용되는 배치 타입의 웨이퍼 건조 과정에 적용될 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 건조 방법은 먼저, 웨이퍼는 세정 또는 식각 공정 후, 탈이온수가 담겨진 세정조에 제공한다(S10). 웨이퍼는 세정조에 담겨진 탈이온수에 완전히 침지되고, 탈이온수는 웨이퍼를 린스하기 위한 린스용액으로 이용된다. 이때, 웨이퍼는 다수 개가 일정간격으로 이격되게 수직으로 세워져 장착되는 웨이퍼 가이드에 의해 제공되며, 웨이퍼 가이드는 웨이퍼가 장착된 상태에서 업 다운(up down) 이동이 가능할 수 있다.
다음에, 탈이온수에 침지된 웨이퍼를 세정조 상부의 건조조에 웨이퍼를 제공하기 위해, 탈이온수 표면 위로 상승시킨다(S20). 이때, 웨이퍼가 장착된 웨이퍼 가이드는 웨이퍼 가이드 구동 수단에 의해 웨이퍼 가이드를 업(up)시켜 웨이퍼를 탈이온수 표면 위로 끌어 올려 건조조로 이동시킨다.
다음에, 탈이온수 수면 위로 상승된 웨이퍼 위에 층류가 유도되게 이소프로필 알코올 증기를 분사하고, 이소프로필 알코올 증기가 분사되는 최외곽에 질소가스를 분사하여 에어 커튼(curtain)을 형성한다(S30). 그러면, 웨이퍼 위에 형성된 층류가 에어 커튼에 의해 외부와 차단된다.
이소프로필 알코올 증기는 웨이퍼 가이드와 독립적으로 구동이 가능한 이소프로필 알코올 노즐에 의해 분사된다. 이때, 이소프로필 알코올 노즐은 웨이퍼 가 이드에 장착된 웨이퍼와 일정한 간격을 두고 움직인다. 이로 인해, 이소프로필 알코올 증기는 웨이퍼 가이드의 업 다운 이동에 따라 웨이퍼와 동일한 분사 간격을 갖으며, 웨이퍼 위에 층류가 유도되게 분사된다. 한편, 이소프로필알코올 노즐을 통해 이소프로필 알코올 증기 및 질소 가스가 동시에 분사될 수도 있다.
층류가 유도되게 분사되는 이소프로필 알코올 증기는 최외곽에 형성된 에어 커튼에 의해 외부와 차단함으로써, 건조조 전체 내부에 이소프로필 알코올 증기 분위기를 형성하지 않고, 웨이퍼 주변에만 이소프로필 알코올 증기 분위기를 균일하게 형성할 수 있다. 질소 가스는 이소프로필 알코올 증기가 분사되는 노즐 중에서 최외곽에 위치한 노즐을 통해 분사될 수 있으며, 이소프로필 알코올 증기 노즐과 별도로 IPA 증기 노즐 최외곽에 설치된 질소 가스 노즐을 통해 분사될 수 있다.
다음에, 에어 커튼에 의해 외부와 차단된 층류에 웨이퍼를 통과시키면서 웨이퍼를 건조한다(40). 구체적으로, 웨이퍼 위에 외부와 차단되어 형성된 이소프로필 알코올 증기 층류에 웨이퍼를 끌어올려 통과시킨다. 그러면, 웨이퍼가 통과되면서 웨이퍼 표면의 탈이온수와 이소프로필 알코올의 표면장력 차이에 의해 탈이온수가 증발되면서 웨이퍼를 건조하게 된다.
도 4 내지 도 7는 본 발명의 웨이퍼 건조 방법을 실현시키는 장비 구성을 도시한 도면이다. 도 4 및 도 6은 웨이퍼 린스 공정을 수행하는 과정이며, 도 5 및 도 7은 웨이퍼 건조 공정을 수행하는 과정이다.
도 4 및 5를 참조하면, 본 발명의 웨이퍼 건조 방법에서 사용하는 장비는, 탈이온수가 담겨진 세정조(210)와, 세정조(210) 상부에 웨이퍼 건조가 이루어지는 건조조(240)로 이루어져 있으며, 세정조(210) 및 건조조(240)에 웨이퍼(200)를 제공하기 위해 업다운 가능한 웨이퍼 가이드(230)와, 웨이퍼가이드(230)에 설치되어 웨이퍼(200) 위로 이소프로필 알코올 증기를 분사하는 이소프로필 알코올 노즐(250)과, 웨이퍼 가이드 최외곽에 질소커튼을 형성하기 위한 질소 노즐(260)을 포함한다.
본 발명의 웨이퍼 건조 방법을 실현시키는 장비는 배치 방식으로 건조가 이루어지는 장비에 적용될 수 있다. 웨이퍼(200)는 웨이퍼 가이드(230)에 장착된 상태로 업 다운 이동하여 세정조(220)와 건조조(240)에 제공된다. 예컨대, 웨이퍼 린스 공정을 수행할 때에는 도 4에 제시된 바와 같이, 웨이퍼가이드에 웨이퍼가 장착된 상태로 세정조에 제공되고, 웨이퍼 건조 공정을 수행할 때에는 도 5에 제시된 바와 같이, 세정조로부터 웨이퍼 지지대를 업시켜 웨이퍼를 건조조에 제공된다.
웨이퍼는 웨이퍼 지지대에 의해 다수 개의 지지대(231)에는 다수 개의 웨이퍼(200)를 수직으로 세울 수 있는 슬롯(slot) 들이 일정 간격 이격되게 형성되어 있으며, 웨이퍼(200)들은 도 6 및 도 7에 제시된 바와 같이, 다수 개의 웨이퍼들이 슬롯들에 끼워져 상호 이격되게 세워진 상태로 장착된다.
이소프로필 알코올(IPA) 노즐(250)은 웨이퍼 가이드(230)와 독립적으로 구동이 가능하며, 웨이퍼 가이드(230)가 세정조로부터 건조조로 이동할 때, 웨이퍼 위에 일정 간격으로 이소프로필 알코올(IPA) 증기가 분사되게 웨이퍼(200)와 일정한 간격으로 두고 움직인다. 이소프로필 알코올(IPA) 노즐(250)은 분사되는 이소프로필 알코올(IPA) 증기가 층류로 유도되게 설치되어 있으며, 복수 개의 노즐(250)로 구성되어 있다. 예컨대, 웨이퍼 가이드(230)에 수직으로 세워져 놓은 웨이퍼(200)와 평행하게 다수 개의 노즐(250)들이 설치되어 있다. 따라서, 이소프로필 알코올(IPA) 노즐(250)을 통해 분사되는 이소프로필 알코올(IPA) 증기는 도 5의 화살표 방향과 같이, 일정한 방향성을 갖는 층류로 형성된다.
질소 노즐(260)은 이소프로필 알코올(IPA) 증기가 분사되는 이소프로필 알코올(IPA) 노즐(250) 최외곽에 위치되어 있다. 질소 노즐은 이소프로필 알코올(IPA) 증기가 분사되는 이소프로필 알코올(IPA) 노즐(250)의 양 끝단에서만 질소가스가 분사되게 설치할 수 있으며, 이소프로필 알코올(IPA) 노즐(250)과 독립적으로 설치될 수도 있다. 질소 노즐(260)을 통해 분사되는 질소 가스는 이소프로필 알코올(IPA) 증기가 분사되어 형성되는 이소프로필 알코올(IPA) 층류를 외부와 차단하는 에어 커튼이 된다. 이러한 에어 커튼은 웨이퍼 위해 형성된 이소프로필 알코올 층류를 외부와 차단시킴으로써, 웨이퍼 주변에만 이소프로필 알코올(IPA) 분위기가 형성되게 한다. 이와 같은 구성의 웨이퍼 건조 장비는 웨이퍼의 움직임에 따라 이소프로필 알코올(IPA) 노즐도 함께 이동되고, 웨이퍼 위에 이소프로필 알코올(IPA) 증기가 층류로 형성됨으로써, 슬롯에 장착되는 웨이퍼들이 균일한 조건에서 건조가 이루어질 수 있다. 또한, 이소프로필 알코올(IPA) 층류 최외곽에 이소프로필 알코올(IPA) 층류를 외부와 차단하는 에어 커튼이 형성됨으로써, 웨이퍼 주변에만 이소프로필 알코올(IPA) 증기 분위기를 형성함으로써, 불필요한 이소프로필 알코올(IPA) 소모를 방지할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 당연하다.
도 1 및 도 2는 종래의 웨이퍼 건조 장치를 설명하기 위해 나타내 보인 도면들이다.
도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 건조 방법을 설명하기 위해 나타내 보인 흐름도이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 웨이퍼 건조 방법을 실현시키기 위한 장비를 나타내 보인 도면들이다.

Claims (6)

  1. 탈이온수가 담겨진 세정조에 웨이퍼를 제공하는 단계;
    상기 세정조에 제공된 웨이퍼를 탈이온수 표면 위로 상승시키는 단계;
    상기 상승된 웨이퍼 위에 층류(laminar flow)가 유도되게 이소프로필 알코올 증기를 분사하고, 이소프로필 알코올 증기 최외곽에 기체 가스를 분사하여 에어 커튼을 형성하는 단계; 및
    상기 에어 커튼에 의해 외부와 차단된 층류를 통과하면서 탈이온수가 증발되어 웨이퍼를 건조하는 단계를 포함하는 웨이퍼 건조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 웨이퍼는 다수 개의 웨이퍼들이 수직으로 배치되어 제공되는 웨이퍼 건조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이소프로필 알코올 증기는 상기 웨이퍼와 평행하게 설치된 다수 개의 노즐을 통해 분사되는 웨이퍼 건조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이소프로필 알코올 증기는 상기 웨이퍼와 일정한 간격을 두고 분사되는 웨이퍼 건조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기체 가스는 질소 가스를 포함하여 분사되는 웨이퍼 건조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 건조는 마랑고니 건조기를 이용하여 건조되는 웨이퍼 건조 방법.
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