KR20110091626A - 기판 건조 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20110091626A
KR20110091626A KR1020110070994A KR20110070994A KR20110091626A KR 20110091626 A KR20110091626 A KR 20110091626A KR 1020110070994 A KR1020110070994 A KR 1020110070994A KR 20110070994 A KR20110070994 A KR 20110070994A KR 20110091626 A KR20110091626 A KR 20110091626A
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정영주
이복규
황선규
배정용
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명은 IPA를 이용한 기판 건조 방법을 제공한다. 본 발명의 일실시예에 따른 IPA를 이용한 기판 건조 방법은 기판 건조 방법은 회전하는 기판의 상면으로 유기용제와, 상기 유기용제의 기화력 향상을 위한 건조 가스를 분사함과 동시에 기판의 온도 상승을 위해 기판의 저면으로 가열된 유체를 분사하는 프리 단계; 및 상기 가열된 유체의 분사를 중단하고, 기판의 상면으로 상기 유기용제와 상기 건조 가스를 분사하는 최종 단계를 포함한다.

Description

기판 건조 장치 및 방법{Apparatus for drying substrates}
본 발명은 기판 건조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유기용제를 이용한 기판 건조 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조 공정 중 웨이퍼 가공 공정에는 감광액 도포 공정(Photoresist Coating), 현상 공정(Develop & Bake), 식각 공정(Etching), 화학기상증착 공정 (Chemical Vapor Deposition), 애싱 공정(Ashing) 등이 있으며, 각각의 여러 단계의 공정을 수행하는 과정에서 기판에 부착된 각종 오염물을 제거하기 위한 공정으로 약액(Chemical) 또는 순수(DI water, Deionized Water)를 이용한 세정 공정(Wet Cleaning Process)이 있다.
또한, 세정 공정을 진행하고 난 후, 반도체 기판 표면에 잔류하는 약액 또는 순수를 건조시키기 위한 건조(Drying) 공정이 있다. 건조 공정을 수행하기 위하여 사용되는 기판 건조 장치는 기계 역학적인 회전력을 이용하여 반도체 기판을 건조시키는 스핀 건조 장치(Spin dry)와 IPA(이소프로필 알코올, isopropyl alcohol)의 화학적 반응을 이용하여 반도체 기판을 건조시키는 IPA 건조 장치가 사용된다.
일반적인 스핀 건조 장치는 기판을 지지하는 스핀 헤드의 회전 작용에 의하여 기판을 건조하는데, 건조 처리 후 반도체 기판 상에 물반점(water mark)을 발생시키는 등, 반도체 소자의 고집적화 및 기판의 대구경화에 따른 불순물 입자의 측면을 고려할 때 많은 문제점을 안고 있다.
따라서, IPA 건조 장치가 널리 사용되는 데, IPA 건조 장치는 IPA의 화학적 반응에 의하여 반도체 기판을 건조시키는 장치이다. 즉, IPA 용액을 증발시켜 기판 상의 순수와 IPA 용액의 치환에 의해 건조 공정을 수행한다.
그러나, 종래의 기판 건조 장치는 아래와 같은 문제점이 있다.
IPA 용액이 증발할 때에 기판 표면의 온도가 급격하게 저하되는 문제가 발생하므로 건조 공정에 시간이 걸리고 이에 따라 IPA의 소모량이 증가하는 문제가 발생하였다. 또한, 물반점(water mark)이나 건조 불량에 따른 파티클(particle)이 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 IPA에 의한 기판 건조 공정을 수행함에 있어서 기판의 온도를 상승시켜 IPA의 사용량을 감소시킬 수 있는 IPA를 이용한 기판 건조 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 기판 표면의 급격한 온도 저하를 방지하고 물반점이나 건조 불량에 의한 파티클의 발생을 억제할 수 있는 IPA를 이용한 기판 건조 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
또한, 본 발명은 기판 건조 장치를 제공한다. 상기 기판 건조 장치는 기판이 놓여지는 스핀 헤드를 갖는 지지부재, 상기 지지부재의 스핀헤드를 수용하며 공정이 수행되는 공간을 제공하는 용기, 상기 스핀헤드에 놓여진 기판의 상면으로 건조용 유체를 공급하는 상부 노즐부, 상기 스핀 헤드의 상부면에 설치되며 기판의 저면으로 유체를 분사하는 하부 노즐부, 상기 하부 노즐부로 유체를 공급하는 제1유체 공급부, 및 상기 제1유체 공급부에 설치되며 상기 하부 노즐부로 공급될 유체를 가열시키는 가열부를 포함한다.
상기 유체는 질소 또는 순수일 수 있다.
상기 건조용 유체는 이소프로필 알코올일 수 있다. 상기 가열부는 유체를 60-80℃로 가열할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 IPA를 이용한 기판 건조 장치 및 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 기판의 저면에 일정 온도의 순수 또는 질소를 공급함으로써 기판 표면의 급격한 온도 저하를 방지하고 물반점이나 건조 불량에 의한 파티클의 발생을 억제할 수 있다.
둘째, 건조 공정 동안 기판의 온도를 일정하게 유지함으로써 건조 공정에 소요되는 시간을 단축시키고 그에 따라 IPA의 소모량을 감소시킬 수 있다.
셋째, 기판을 고속으로 회전시키면서 IPA 용액을 기판의 중심에서 분사함으로써, 건조가스의 사용량을 줄일 수 있고, IPA 용액이 리바운드 되는 현상을 방지하여 파티클을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 IPA를 이용한 기판 건조 장치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 2는 회전 운동 방식으로 동작되는 상부 노즐부를 보여주는 도면이다.
도 3은 직선 운동 방식으로 동작되는 상부 노즐부를 보여주는 도면이다.
도 4는 제1실시예에 따른 건조 방법을 보여주는 플로우챠트이다.
도 5는 제1실시에에 따른 건조 방법을 단계적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 제2실시예에 따른 건조 방법을 보여주는 플로우챠트이다.
도 7은 제2실시에에 따른 건조 방법을 단계적으로 설명하기 위한 도면이다.
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 실시 예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 7을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 IPA를 이용한 기판 건조 장치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
IPA를 이용한 기판 건조 장치(10)는 용기(100), 승강부재(200), 지지부재(300), 상부 노즐부(400) 그리고 하부 노즐부(500)를 포함한다.
(용기)
도 1에 도시한 바와 같이, 용기(100)는 상부가 개방된 그리고 스핀헤드(310) 주변을 감싸도록 형상 지어지며, 회전되는 기판상에서 비산되는 처리유체를 모아서 배출한다. 도면 편의상 용기(100)에 고정 설치되어 기판으로 순수를 분사하는 린스용 고정노즐 등은 생략하였다. 용기(100)의 형상은 다양하게 변형될 수 있으며, 1단 구조의 용기가 사용될 수도 있다.
용기(100)는 기판상에서 비산되는 처리유체를 유입 및 흡입하는 환형의 덕트가 다단으로 배치된다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 용기(100)는 내부에 상부가 개방되고 기판(W)이 처리되는 공간(a)을 가지고, 공간(A)에는 스핀 헤드(310)가 배치된다. 스핀 헤드(310)의 하면에는 스핀 헤드(310)를 지지하고 회전시키는 스핀들(320)이 고정 결합된다. 스핀들(320)은 용기(100)의 바닥면에 형성된 개구를 통해 용기(100) 외부로 돌출된다. 스핀들(320)에는 이에 회전력을 제공하는 모터와 같은 회전부재(330)가 결합된다. 용기(100)는 공정에 사용된 약액들을 분리하여 회수할 수 있는 구조를 가진다. 이는 약액들의 재사용이 가능하게 한다. 용기(100)는 복수의 회수통들(110a, 110b, 110c)을 가진다. 각각의 회수통(110a, 110b, 110c)은 공정에 사용된 처리액들 중 서로 상이한 종류의 처리액을 회수한다. 본 실시 예에서 용기(100)는 3개의 회수통들을 가진다. 각각의 회수통들을 내부 회수통(110a), 중간 회수통(110b), 그리고 외부 회수통(110c)이라 칭한다.
내부 회수통(110a)은 스핀 헤드(310)를 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 중간 회수통(110b)은 내부 회수통(110a)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되며, 외부 회수통(110c)은 중간 회수통(110b)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 각각의 회수통(110a, 110b, 110c)은 용기(110) 내에서 용기 내 공간(a)과 통하는 유입구(111a, 111b, 111c)를 가진다. 각각의 유입구(111a, 111b, 111c)는 스핀 헤드(310)의 둘레에 링 형상으로 제공된다. 기판(W)으로 분사되어 공정에 사용된 약액들은 기판(W)의 회전으로 인한 원심력에 의해 유입구(111a, 111b, 111c)를 통해 회수통(110a, 110b, 110c)으로 유입된다. 이렇게 유입된 약액들은 각각의 배출라인(115a,115b,115c)을 통해 외부로 배출된다.
(승강유닛)
승강 유닛(200)은 용기(100)를 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 용기(100)가 상하로 이동됨에 따라 스핀 헤드(310)에 대한 용기(100)의 상대 높이가 변경된다. 승강 유닛(200)은 브라켓(210), 이동 축(220), 그리고 구동기(230)를 가진다. 브라켓(210)은 용기(100)의 외벽에 고정설치되고, 브라켓(210)에는 구동기(230)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동 축(220)이 고정결합된다. 기판(W)이 스핀 헤드(310)에 놓이거나, 스핀 헤드(310)로부터 들어올릴 때 스핀 헤드(310)가 용기(110)의 상부로 돌출되도록 스핀 헤드(310)는 하강한다. 또한, 공정이 진행시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 회수통(110a,110b,110c)으로 유입될 수 있도록 용기(100)의 높이가 조절한다. 상술한 바와 반대로, 승강 유닛(200)은 스핀 헤드(310)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
(지지부재)
지지부재(300)는 처리 공정시 기판(w)을 지지한다. 기판 지지부재(300)는 스핀헤드(310), 스핀들(spindle)(320) 그리고 회전 부재(330)를 갖는다.
스핀헤드(310)는 용기(100)의 안쪽 공간에 배치된다. 스핀헤드(310)는 상부에 기판(W)이 로딩(loading)되는 상부면(312a)과, 상부면(312a)으로부터 이격된 상태로 기판(W)을 지지하는 지지핀(314)들 그리고 기판(w)을 고정하는 척킹핀(316)들을 갖는다. 지지핀(314)들은 기판을 스핀헤드(310)의 상부면(312a)으로부터 이격된 상태로 지지하며, 척킹핀(316)들은 공정 진행시 기판의 가장자리 일부를 척킹한다.
스핀들(320)은 스핀헤드(310)의 중앙 하부와 결합된다. 스핀들(310)은 그 내부가 비어 있는 중공축(hollow shaft) 형태로써, 회전 부재(330)의 회전력을 스핀헤드(310)에 전달한다. 상세하게 도시하지는 않았지만, 회전 부재(330)는 회전력을 발생하는 모터와 같은 구동부와, 구동부로부터 발생된 회전력을 스핀들로 전달하는 벨트, 체인과 같은 동력 전달부 등의 통상적인 구성으로 이루어질 수 있다.
(하부 노즐부)
하부 노즐부(500)는 기판(w)의 저면으로 가열된 유체를 분사하기 위한 것으로, 바람직하게는 가열된 순수를 기판의 저면으로 분사하기 위한 것이다. 물론, 하부 노즐부(500)는 가열된 순수 대신 가열된 질소가스 등을 분사할 수 있다.
하부 노즐부(500)는 스핀 헤드(310)의 상면 중앙에 설치된 하부노즐(510)을 포함한다. 하부노즐(510)은 순수 공급라인과 연결되어 스핀헤드(310)의 중앙부에 위치된다. 하부 노즐(510)은 가열된 순수를 기판의 저면으로 분사하기 위한 가열용 분사구(512)를 갖는다. 기판은 가열용 분사구(512)를 통해 분사되는 가열된 순수에 의해 가열된다. 하부노즐(510)을 통해 기판의 저면 중앙부로 분사되는 가열된 순수는 기판의 회전에 의해 기판의 가장자리로 쉽게 분산되면서 기판 온도를 전체적으로 균일하게 높여준다.
제1유체 공급부(520)는 순수 공급원(522), 순수 공급원(522)에 저장되어 있는 순수를 60-80℃로 가열시키는 가열부(524), 일단은 순수 공급원(522)에 연결되고 타단은 하부노즐(510)에 연결되며 스핀들(320)의 중공 부분(hollow section)을 지나는 가열된 순수의 이동경로인 순수 공급라인(526), 순수 공급라인(526)으로부터 분기되는 드레인라인(528)을 포함한다. 순수 공급라인(526)에는 온오프 밸브인 제1밸브(527a)와 하부 노즐(510)을 통해 토출된 직후 노즐에 남아 있는 가열된 순수를 역류시키는 서크백(SuckBack)밸브(527b)가 설치되며, 드레인라인(528)에는 온오프 밸브인 제2밸브(527c)가 설치된다. 순수 공급라인(526)은 소정의 배관으로 구성되는 것이 바람직하며, 스핀들(320)에서는 스핀들(320) 내부의 관 형태로 비어있는 공간으로도 정의될 수 있다. 한편, 드레인라인(528)은 기판의 저면으로 분사되는 가열된 순수의 공정 재연성을 확보하기 위한 것으로, 순수 공급라인(526)에 정체되어 있는 가열된 순수는 시간이 지날수록 온도가 떨어지게 된다. 따라서, 순수 공급라인(526)에 정체되어 있는 순수는 하부 노즐(510)을 통해 기판의 저면으로 분사되지 않도록 제1밸브(527a)를 잠그고 제2밸브(527c)를 열어 드레인라인(528)을 통해 드레인 시킨다. 즉, 가열된 순수가 기판의 저면으로 공급되기 전에 순수 공급라인(526)상에 정체되어 있는 순수는 일정시간 동안 드레인되며, 그 이후에 가열부(524)에 의해 가열된 순수가 하부 노즐(510)로 제공된다.
가열된 순수는 기판(W)을 건조시키는 공정을 진행함에 있어서, IPA 용액의 증발에 따른 응축 냉각에 의한 기판(W) 표면의 급격한 온도 저하를 방지하는 역할을 하게 된다. 즉, 기판(W)의 표면으로 IPA 용액 및 N2 가스를 분사하여 기판(W)을 건조시키는 동안, 가열된 순수를 기판(W)의 하부면으로 분사하여 기판(W) 전체의 온도를 60-80℃ 범위내에서 일정하게 유지시키게 된다. 가열된 순수의 온도는 60-80℃인 것이 바람직하며, 이 온도는 건조 공정의 진행 상태에 따라 변할 수 있다.
건조 공정 동안 가열된 순수에 의해 기판(W)의 온도가 일정하게 유지됨으로써, 물반점 및 건조 불량에 따른 파티클의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 기판(W) 전체가 급격한 온도 저하 없이 일정 온도가 유지되어 IPA 용액에 의한 건조 시간이 줄어들게 되어 IPA 용액의 소모량을 감소시키는 효과가 있다.
도시하지 않았지만, 하부 노즐(510)은 기판의 린스 공정에서 린스액(예를 들어 DI water)를 분사하기 위한 린스용 분사구, 기판의 건조 공정에서 이소프로필 알코올 증기나 질소 가스와 같은 건조 가스 분사하기 위한 건조용 분사구를 더 포함할 수도 있다.
(상부 노즐부)
상부 노즐부(400)는 스핀헤드(310)에 놓여진 기판을 처리하기 위한 복수의 노즐들을 포함한다. 상부 노즐부(400)는 스핀헤드(310)에 놓여진 기판의 상면(피처리면)으로 유기용제와 건조가스 등을 분사한다.
상부 노즐부(400)는 기판의 중심으로부터 가장자리, 가장자리로부터 중심으로 이동하거나 또는 기판의 중심에서 기판의 상면으로 유기용제와 건조가스를 분사하게 된다. 상부 노즐부(400)는 이동을 위해 후술하는 이동부(420)에 연결된다.
상부 노즐부(400)는 복수의 노즐(412,414)들과, 복수의 노즐들이 설치되는 분사헤드(410)를 포함한다. 분사헤드(410)는 후술하는 이동부(420)의 아암(422)에 연결되며, 기판과 대향하는 면에는 복수의 노즐(412,414)들이 설치된다. 분사헤드(410)는 서로 다른 유체를 분사하는 제1노즐(412)과 제2노즐(414)이 설치된다. 바람직하게, 상부 노즐부(400)는 IPA 용액을 분사하는 제1노즐(412) 및 N2 가스를 분사하는 제2노즐(414)을 포함한다.
IPA(이소프로필 알코올, isopropyl alcohol)는 휘발성을 이용하여 기판(W)을 건조시킬 때에 사용하는 화학 물질이다. IPA 용액이 기판(W)의 표면을 통과함에 따라 세정 공정 후에 기판(W) 표면에 잔류하는 순수의 수소와 치환반응을 일으켜 수분을 제거하게 된다. N2 가스는 IPA 용액의 증발(기화력)을 활성화시키는 역할을 한다. 즉, IPA 용액의 증발 온도를 높여 기판(W)의 건조 효과를 향상시킨다. 또한, 상온의 N2 가스에 의한 IPA 용액의 온도 저하를 방지할 수 있다.
또한, 상부 노즐부(400)는 식각을 위한 HF(Hydrofluoric Acid) 용액 등 식각액(etchant)을 분사하기 위한 노즐과, 세정을 위한 순수(DI water)를 분사하기 위한 노즐을 더 포함할 수 있다. 다른 실시예에 의하면, 식각액을 분사하기 위한 노즐 또는 세정용 순수를 분사하기 위한 노즐을 가지는 또 다른 상부 노즐부를 구비할 수도 있다. 이처럼, 본 실시예에서는 두 개의 노즐을 구비하는 것으로 설명하고 있으나, 이와 달리 기판의 처리 공정에 요구되는 유체의 종류에 따라서 세 개 이상의 노즐을 구비할 수 있다.
제2유체 공급부(430)는 건조공정에 필요한 여러가지 유체를 분사부에 공급한다. 제2유체 공급부(430)는 IPA 공급원(432), 질소가스 공급원(434), IPA 공급원(432)과 제1노즐(412)을 연결하는 제1공급라인(435), 질소가스 공급원(434)과 제2노즐(414)을 연결하는 제2공급라인(436)을 포함한다.
예컨대, 상부 노즐부(400)는 회전하는 기판(W)의 표면에 식각, 세정 및 건조를 위한 유체들을 순차적으로 분사시켜, 기판(W) 표면에 산화막 제거, 불순물 제거, 세정 및 건조를 순차적으로 실행할 수 있도록 구성될 수 있다. 따라서, 상부 노즐부(400)는 필요에 따라 복수의 노즐들을 포함할 수 있다.
이동부(420)는 상부 노즐부(400)로부터 분사되는 유체가 기판(W)의 중심부로부터 가장자리 부분까지 고루 분사할 수 있도록 상부 노즐부(400)를 이동시킨다. 이동부(420)는 아암(422)과 지지축(424) 그리고 구동모터(426)를 포함한다. 아암(422)의 일단에는 분사헤드(410)가 연결되어 분사헤드(410)를 지지한다. 아암(422)의 타단은 지지축(424)에 연결된다. 지지축(424)은 구동모터(426)로부터 회전력을 전달받으며, 회전력을 이용하여 아암(422)에 연결된 분사헤드(410)를 이동시킨다. 구동모터는 제어부(미도시됨)에 연결된다.
이동부(420)에 의해 상부 노즐부(400)를 이동시키는 방법은 직선 운동 방식과 회전 운동 방식이 있으며, 두 가지 방식을 각각 사용하거나, 혼용하여 사용할 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 상부 노즐부(400)는 지지축(424)을 회전축으로 하여 회전 이동할 수 있다. 이때, 상부 노즐부(400)는 기판의 중심(c)을 지나는 호(a)를 그리며, 제1 및 제2노즐(412,414)은 호(a)상에 배치된다. 특히, 제1노즐(412)은 상부 노즐부(400)의 이동방향(화살표 방향)에 대하여 제2노즐(414)보다 선행하는 위치에 배치되며, 제2노즐(414)은 제1노즐(412)보다 후행하는 위치에 배치될 수 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 상부 노즐부(400a)는 이동부(420)의 아암(422)상에서 직선 이동할 수 있다. 이때, 상부 노즐부(400a)는 기판의 중심(c)을 지나는 직선 상에 일렬로 배치된다. 특히, 제1노즐(412)은 상부 노즐부(400)의 이동방향(화살표 방향)에 대하여 제2노즐(414)보다 선행하는 위치에 배치되며, 제2노즐(414)은 제1노즐(412)보다 후행하는 위치에 배치될 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 제1노즐(412)과 제2노즐(414)은 상부 노즐부(400)의 이동 방향 또는 이동 방향의 접선 방향에 일렬로 배치된다. 따라서, 어느 방식에 의해서든 제1노즐(412)에서 IPA 용액을 분사하는 동안 제2노즐(414)이 제1노즐(412)을 뒤따라 이동하면서 N2 가스를 분사하게 된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 IPA를 이용한 기판 건조 장치에서의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 기판(W)이 이송되어 스핀 헤드(310) 상에 놓여지면 기판(W)은 기판 지지핀(314)에 의해 고정되고, 회전부재(330)는 스핀 헤드(310)를 회전시킨다.
기판(W)이 회전하게 되면 식각액에 의한 식각 공정이 진행된다. 일반적으로, 습식 식각 공정에 있어서 기판(W) 상의 실리콘막을 식각하기 위한 식각액으로는 HF(불산, Hydrofluoric Acid) 용액이 사용된다. HF 용액을 공정챔버 내로 분사하여 회전하는 기판(W) 표면의 실리콘막을 식각하게 된다. 식각액을 분사하기 위한 분사구는 상부 노즐부(400)에 구비되거나, 상부 노즐(400)과는 별도의 노즐에 구비될 수 있다.
식각 공정이 끝난 후, 기판(W) 표면의 식각 잔류물을 제거하여 세정 또는 린스(rinse)하기 위하여, 기판(W)을 계속 회전시키면서 세정용 순수(DI water)를 분사시킨다. 세정용 순수를 분사하기 위한 분사구는 상부 노즐부(400)에 구비되거나, 상부 노즐부(400)와는 별도의 노즐에 구비될 수 있다.
세정 공정이 끝난 후, 기판(W) 표면을 건조시키는 건조 공정이 진행된다.
도 4는 제1실시예에 따른 건조 방법을 보여주는 플로우챠트이다. 도 5는 제1실시에에 따른 건조 방법을 단계적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 건조 공정은 크게 프리 단계(S610)와 최종 단계(S620)로 구분할 수 있다. 프리 단계에서의 기판 회전 속도는 최종 단계의 기판 회전속도(600-800rpm)보다 낮은 400-500rpm이다.
프리 단계는 상부 노즐부(400)에서 IPA 용액과 N2 가스를 분사함과 동시에 하부 노즐부(500)에서 가열된 순수를 분사한다. 상부 노즐부(400)는 회전하는 기판 상면의 중심으로부터 가장자리로 왕복 스캔하면서 IPA 용액과 N2 가스를 분사하게 된다. IPA 용액은 용액이 증발할 때의 휘발성을 이용하여 기판(W)을 건조시키는 데, IPA 용액이 기판(W)의 표면을 통과함에 따라 세정 공정 후에 기판(W) 표면에 잔류하는 순수의 수소와 치환반응을 일으켜 수분을 제거하게 된다. IPA 용액에 의한 건조가 이루어지는 동안, 상부 노즐부(400)의 제2노즐(414)이 제1노즐(412)을 뒤따라 이동하면서, N2 가스를 분사하여 기판(W) 표면을 건조시킨다. N2 가스는 IPA 용액의 증발을 활성화시키는 역할을 한다.
위와 같이 IPA 용액 및 N2 가스에 의해 기판(W) 상면의 건조가 이루어지는 동안, 하부 노즐부(500)는 기판(W) 저면으로 가열된 순수를 분사한다. 바람직하게는, 순수의 온도는 60-80℃이다. 가열된 순수의 공급으로 인해, 건조 공정 동안 기판(W) 전체의 온도 분포를 균일하게 할 수 있어, 물반점이나 건조 불량에 따른 파티클이 발생하는 문제를 해결할 수 있다. 또한, 기판(W) 전체의 온도를 상승시킴으로써, IPA 용액에 의한 신속한 건조(기화력 향상)가 일어나게 되어 건조 시간을 단축시킬 수 있다. 즉, IPA 용액의 소모량을 감소시킬 수 있다.
최종단계(S620)는 가열된 순수의 분사를 중단한 상태에서, 프리 단계보다 빠른 회전력을 기판을 회전시키면서, 기판의 상면으로 위와 같이 IPA 용액과 N2 가스를 분사하여 기판 상면을 건조시킨다. 최종 단계는, 상부 노즐부(400)가 기판의 중심에서 가장자리로 1회 스캔하는 것으로 완료된다. 한편, 최종 단계(S620)에서 기판(W) 저면에 남아 있을 수 있는 순수를 제거하기 위해서 기판의 저면으로 N2 가스를 분사하여 건조시키는 방법 등이 추가될 수 있다. 따라서, 하부 노즐부(500)는 순수를 건조시키기 위해 N2 가스를 분사하는 분사구(도시되지 않음)를 구비할 수 있다.
건조 공정을 마친 후, 회전부재(330)는 동작을 중지하여 스핀 헤드(310)의 회전을 멈추고, 기판(W)은 이송되거나, 다른 공정이 진행된다.
도 6은 제2실시예에 따른 건조 방법을 보여주는 플로우챠트이다. 도 7은 제2실시에에 따른 건조 방법을 단계적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 건조 공정은 크게 프리 단계(S710)와 최종 단계(S720)로 구분할 수 있다. 프리 단계에서의 기판 회전 속도는 최종 단계의 기판 회전속도(1400-1600rpm)보다 낮은 400-500rpm이다.
프리 단계(S710)는 상부 노즐부(400)가 4-6 왕복 스캔(기판의 중심에서 가장자리)하면서 기판의 상면으로 IPA 용액을 분사하는 1단계(S712), 상부 노즐부(400)가 기판의 중심에 고정한 상태에서 기판의 상면 중심으로 IPA 용액을 분사함과 동시에 하부 노즐부(500)에서 가열된 순수를 분사하는 2단계(S714)로 구성된다.
즉, 상부 노즐부(400)는 회전하는 기판 상면의 중심으로부터 가장자리로 4-6회 왕복 스캔하면서 IPA 용액을 분사한 후(대략 10-13초 소요), 기판 상면의 중심에 고정한 상태에서 IPA 용액을 분사하게 된다(대략 9-11초 소요). 하부 노즐부(500)는 상부 노즐부(400)가 기판 상면의 중심에 고정한 상태에서 IPA 용액을 분사하는 동안에만 기판의 저면으로 가열된 순수를 분사하여 기판을 가열시킨다.
최종단계는 가열된 순수의 분사를 중단한 상태에서, 프리 단계보다 빠른 회전력(1400-1600rpm)을 기판을 회전시키면서, 기판의 상면으로 위와 같이 IPA 용액만을 분사하여 기판 상면을 건조시킨다( 14-16초 소요). 최종 단계는, 상부 노즐부(400)가 기판의 중심에 고정한 상태에서 IPA 용액을 분사하는 것으로, N2 가스는 전혀 사용하지 않고 고속 회전에 의한 기판 원심력으로 건조기체 효과를 대체하였다. 특히, 상부 노즐부(400)는 기판의 중심에 고정한 상태에서 IPA 용액을 분사함으로써 리바운드 현상에 따른 파티클 발생을 줄일 수 있는 각별한 효과를 갖는다.
건조 공정을 마친 후, 회전부재(330)는 동작을 중지하여 스핀 헤드(310)의 회전을 멈추고, 기판(W)은 이송되거나, 다른 공정이 진행된다.
상기 기판(W)은 반도체 칩 제조에 사용되는 웨이퍼(wafer)에 한정되지 않고, 액정표시장치(LCD, Liquid crystal display)는 물론, PDP(Plasma Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display), FED(Field Emission Display), 또는 ELD(Electro Luminescence Display) 등의 평판표시장치(FPD, Flat panel display)에 해당하는 모든 기판에 적용 가능하다.
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 면에서 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.
100: 용기 200 : 승강부재
300 : 지지부재 400 : 상부 노즐부
500 : 하부 노즐부

Claims (5)

  1. 기판 건조 장치에 있어서:
    기판이 놓여지는 스핀 헤드를 갖는 지지부재;
    상기 지지부재의 스핀헤드를 수용하며 공정이 수행되는 공간을 제공하는 용기;
    상기 스핀헤드에 놓여진 기판의 상면으로 유기 용제를 공급하는 상부 노즐부;
    상기 스핀 헤드의 상부면에 설치되며 기판의 저면으로 유체를 분사하는 하부 노즐부;
    상기 하부 노즐부로 유체를 공급하는 제1유체 공급부; 및
    상기 제1유체 공급부에 설치되며, 상기 하부 노즐부로 공급될 유체를 가열시키는 가열부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체는 질소인 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체는 순수인 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 유기 용제는 이소프로필 알코올인 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 가열부는 유체를 60-80℃로 가열하는 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
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