KR960000951B1 - 웨이퍼의 원심건조방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

웨이퍼의 원심건조방법 및 장치
제1a도는 웨이퍼 원심건조장치를 부분 절단하여 그 일반적 구성을 도시하는 사시도.
제1b도는 웨이퍼를 수용하는 크레이들을 도시하는 사시도.
제2a도는 크레이들이 설치되는 로터를 도시하는 평면도.
제2b도는 로터의 부분 측면도.
제3도는 웨이퍼가 홈속에서 어떻게 진동하는가를 도시하는 개략적 단면도.
제4도는 본 발명의 실시예를 도시하는 측면도.
제5도는 웨이퍼의 진동을 어떻게 제거하는가를 도시하는 제3도와 유사한 개략적 단면도.
제6도 및 제7도는 종래의 장치의 건조 성능과 본 발명에 의한 장치의 건조 성능을 도시하는 계단식 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 웨이퍼 1a : 웨이퍼의 하표면
1b : 웨이퍼의 상표면 1e : 웨이퍼의 끝부위
2 : 캐리어 2a,6a : 개구
3 : 홈 3a : 홈의 끝부위
4 : 원통형용기 4a : 뚜껑
5 : 크레이들 5a : 회전핀
6 : 로터 7 : 로터축
8 : 모터 9 : 크레이들스톱퍼
11 : 공기의 기류 21 : 크레이들위치결정 스페이서
본 발명은 실리콘 웨이퍼와 같은 반도체 웨이퍼를 세척한 후에 그것을 건조시키는데 사용하는 웨이퍼 원심건조방법 및 장치에 관한 것이다.
제1a도 및 제1b도는 각각 실리콘 웨이퍼를 적층식으로 수납하는 캐리어(2)를 구비한 선행기술에서의 웨이퍼 원심건조장치를 도시한다. 각 캐리어(2)는 웨이퍼(1)를 수용하는 홈(3)들을 구비한다. 각 홈(3)들은 각 웨이퍼(1)의 가장자리부위를 대개 반 정도 둘러 싸도록 연장되어 있으며, 웨이퍼의 두께 방향으로 여유간격을 구비하는데 예를 들면 웨이퍼의 두께보다 2배 내지 3배 되는 홈의 폭이 구비되어 웨이퍼의 로드 및 언로드를 용이하게 한다. 이 장치는 또한 원통형 용기(4)와 크레디르(5)을 구비하는데 후자는 스테인레스로 만들어서 용기(4)속에 배치하여 캐리어(2)를 잡아준다. 크레이들 (5)은 로터(6)에 설치되며, 모터(6)는 로터축(7)에 고정되어 있다. 로터축 (7)은 모터(8)에 의해 구동되어, 모터(6)는 거기에 설치된 크레이들과 함께 회전한다. 웨이퍼에 남아 있는 물은 원심력에 의해 분산되고 웨이퍼(1)는 이에 의해 건조된다.
제2a도 및 제2b도는 로터(6)의 평면도 및 부분 측면도이다. 로터(6)는 용기(4)내에 위치하면서 동시에 개구(6a)를 구비하여, 이 개구를 통해 깨끗한 공기가 로터(6)내로 공급되는데 이 공기는 용기(4)의 뚜껑(4a)에 구비된 필터(도시되지 않음)를 먼저 통하게 된다. 이렇게 하여 웨이퍼(1)의 표면을 따라 공기 기류(11)가 형성되며 이 기류는 안내 역할을 하는 벽(6b)들에 의해 제한을 받는다. 이 공기 기류는 또한 웨이퍼(1)의 표면으로부터 물을 분산시키는 역할을 한다.
크레이들(5)들은 각각 회전핀(5a)에 회전가능하게 설치되며 이 회전핀(5a)은 로터축(7)과 직각으로 연장하며, 회전축(RX)의 중심축으로부터 반경방향으로 연장하며, 상기 중심축은 로터축(7)의 중심선의 연장이다. 크레이들(5)들은 각각 화살표(C)로서 표시한 바와 같이 위치(A)와 (B) 사이에서 약 90° 가량 회전가능하다. 위치(A)에서 회전체는 정지상태이며, 또한 이 위치에서 캐리어(2)가 크레이들(5)에 로드되거나 또는 그로부터 언로드된다.
이 목적을 위하여 크레이들(5)은 각각 하나의 개구(5b)를 구비하는데, 이 개구는 윗쪽으로 향하고 있어서 운반체를 로드하거나 언로드 할 수 있께 되어 있다. 캐리어(2)들은 각각 개구(2a)를 구비하고 있어서 홈(3)내로 웨이퍼들을 로드하거나 언로드 할 수 있게 되어 있다. 크레이들이 위치(A)에 있을때 캐리어(2)의 개구(2a)는 또한 윗쪽을 향한다. 크레이들(5)은 로터(6)가 회전하는 동안은 위치(B)에 위치하게 된다. 크레이들(5)이 위치(B)에 있을때, 캐리어(2)의 개구(2a)는 로터의 회전 원둘레면 (RX)의 중심축 방향으로 향한다. 위치(B)에서, 홈에 의해 둘러싸인 각 웨이퍼의 가장자리의 반은 로터(6)의 회전축(RX)으로부터 원심방향으로 바깥쪽에 위치한다. 위치(B)에서 크레이들(5)은 크레이들스톱퍼(9)와 결합하게 된다. 스톱퍼(9)는 크레이들(5)을 다음과 같은 위치에 잡아두기 위해 구비시킨 것이다.
즉 웨이퍼(1)의 표면들이 로터(6)의 회전축에 대해 대체로 직각이 되게끔 크레이들(5)을 위치시키기 위한 것이다. 이러한 형의 건조장치를 보여주는 선행기술의 예를 들면 일본 특허출원 공개공보 제36930/1984호, 일본 특허출원 공개공보 제160130 /1982호 및 일본 특허출원 공개공보 제8823/1981호 등이 있다.
그러나 전술한 장치들은 단점이 있다. 이 단점은 제3도를 참조하여 설명할 수 있는데 이 제3도는 홈 속에 수납된 웨이퍼 가장자리의 단면도이다. 로터(6)가 정지해 있을 때는 웨이퍼(1)는 위치(D)에 있게 되며 이 위치에서 웨이퍼(1)의 아래표면(1a)은 홈(3)의 상향가장자리(3a)에 기대어 그것을 가합한다. 이것은 중력으로 인해서이다.
로터(6)가 회전할때에는 언심력이 F방향으로 작용하여, 즉 웨이퍼(1)의 표면과 대체로 평행한 방향으로 작용하여 위치(D)와 위치(E) 사이에서 웨이퍼(1)가 진동하게 되며, 상기 위치(E)는 웨이퍼(1)의 상표면(1b)이 홈(3)의 하향가장자리(3b)를 가압하는 곳이다.
개개 웨이퍼가 취하는 실제 상태는 공기의 기류 또는 로터의 회전에 의해 발생되는 바람의 영향을 받는다.
이렇게 결과적으로 웨이퍼가 진동하기 때문에 웨이퍼(1)와 홈(3)이 서로 충돌하는 부위에서 먼지가 발생한다. 웨이퍼의 진동으로 인하여 또한 공기의 기류(11)가 불안정하게 되며 공기 기류(11)에 의한 물 제거 효과가 감소된다.
본 발명의 목적은 웨이퍼의 진동을 방지하여 먼지의 생성을 감소시키고 물 제거 효과를 개선하는데 있다.
본 발명에 있어서는 웨이퍼를 잡고 있는 홈들이 로터축에 대해 직각인 평면으로부터 경사가 져있어서 회전하는 동안 각 웨이퍼들은 한쪽가장자리에 지탱되게 되는데 예를 들면 홈의 하향가장자리에 지탱된다. 크레이들스톱퍼와 크레이들 사이에 크레이들위치결정 스페이서를 삽입함으로서 홈들을 경사지게 만들 수 있다. 경사각은 2.5° 내지 30°의 범위가 선호된다.
상기 구조에 의해 웨이퍼들은 원심력에 의해 두 가장자리중 하나에 가압되어 홈속에 안정되게 붙들려 있게 된다. 따라서 웨이퍼의 진동이 방지된다. 이 결과 먼지의 생성이 감소되며 더구나 웨이퍼 주위의 공기기류가 안정되어서 물 제거 효과가 개선된다.
이하 본 발명의 실시예에 관해서 설명할 것이다.
제4도 및 제5도는 본 발명에 의한 웨이퍼 원심건조장치의 실시예를 도시한다. 이 실시예에 있어서의 일반적인 구성은 제1a도, 제1b도 및 제2a도에 도시한 것과 유사하며 이 도면들을 참조하며 이미 설명한 것도 역시 적용된다.
또한 제2b도를 참조하여 설명한 것은 제4도 및 제5도의 실시예의 특징과 배치되지 않는 한에 있어서 적용된다. 제4도 및 제5도에 도시한 실시예의 특징으로서는 크레이들위치결정 스페이서(21)가 각 크레이들에 구비되어 이것이 크레이들(5)의 바닥벽에 부착되어 크레이들이 아래로 힘을 가하며 회전할때 크레이들 스톱퍼(9)를 가압하게 된다. 크레이들위치결정 스페이서(21)가 크레이들스톱퍼(9)위에 놓이게 되면, 크레이들(5)은 경사지게 되며, 크레이들(5)에 수용된 캐리어(2) 및 웨이퍼(1)를 수용하는 캐리어(2)의 홈(3)들은 경사지게 된다. 즉 회전체의 회전중심축(RX)에 대해 수직인 평면으로부터 경사져 있게 된다. 경사의 방향은 다음과 같이 된다.
즉 회전축(RX)으로부터 원심방향으로 위치한 각 웨이퍼의 끝부위(le)가 가장 낮게 위치하도록 한다. 이렇게 하는 것이 유리한 이유는 중력으로 인하여 웨이퍼가 홈으로부터 하향 접동해 나오지 않기 때문이다. 또한 위치(A)에서 위치(B)까지의 크레이들 회전각을 감소시킬 수 있다. 경사각(θ)은 예를 들면 11°로 할 수 있다. 이 위치(B')에서 로터(6)가 회전한다. 그러면 웨이퍼들은 경사각을 유지하며 진동을 일으킴이 없이 모호하지 않은 위치에 고정된채 회전한다.
이하 제3도에서와 같은 선을 따른 단면도인 제5도를 참조하며 설명할 것이다.
도시한 바와 같이 제5도의 방향으로 홈들이 상향 경사각을 지날때, 원심력으로 인하여 웨이퍼(1)들은 홈의 하향가장자리(3b)를 가압하게 된다. 그리고 웨이퍼(1)들은 이 상태를 유지하며 회전한다. 그 결과 웨이퍼(1)의 진동이 방지되고, 웨이퍼(1) 및 홈(3)의 상기 부위들에서 발생하는 먼지가 감소한다.
또한 웨이퍼의 진동이 제거되었기 때문에 웨이퍼(1) 주위의 공기 기류가 안정되며, 웨이퍼(1)로부터 물이 제거되는 효과도 개선된다. 웨이퍼의 진동을 방지하기 위해서는 경사각(θ)은 충분히 커야 한다. 즉 로터(6)가 예정된 속도로 회전할때, 상기 경사각으로 인하여 중력보다 더 큰 모멘트(moment)가 발생해야 한다. 원심력 “F”에 의해 발휘되는 모멘트는 제5도에서 시계방향으로 되어 있으며 웨이퍼의 원심방향 끝부위(le)와 홈의 끝부위(3e)가 결합하는 점의 둘레에 형성된다. 중력에 의해 모멘트는 반시계방향이다.
예를 들면 로터의 회전속도가 1000rpm일때, 그리고 웨이퍼의 중심과 회전축 사이의 거리가 190mm일때, 경사각(θ)은 최소한 2.5°가 되어야만 웨이퍼의 진동을 방지할 수 있다. 진동을 완전히 없애기 위해서는 경사각(θ)은 가급적 11° 이상되게 하는 것이 좋다.
위의 조건하에서 각 회전 속도(N)에 대해 진동을 완전히 말소시키기 위한 최소 경사각(θmin)은 아래에 표시되어 있다.
[표 1]
Figure kpo00002
도시한 실시예에 있어서 약 30°로 되어 있는 최대 경사각(θmax)은 공기 기류가 차단되고 웨이퍼(1)의 뒤표면 또는 떫표면의 건조가 불완전하게 되는 경우에 주어진다.
또한 통상 사용하는 건조장치의 구성에 있어서는 크레이들(5)의 돌출부분은 용기(4)의 뚜껑(4a)의 내표면 및 아래표면에 가압하게 된다. 그러므로 경사각(θ)은 2.5° 내지 30°의 범위내에 들어야 한다.
전술한 실시예에 의한 웨이퍼 원심건조장치를 평가해 보기 위해 여러가지 시험을 수행하였다. 웨이퍼(1)는 125mm의 직경을 구비하였고 로터(6)는 1000rpm의 속도로 70초 동안 회전시켰다. 그리고 경사각(θ)은 11°였다.
또한 비교 목적으로 종래의 웨이퍼 원심건조장치를 사용하여 유사한 시험을 수행하였다. 그 결과는 다음과 같았다.
(a) 먼지
웨이퍼(시험물체)를 물에 담근후 회전시켜 건조를 수행하였다. 회전중 부착되는 0.3마이크론 이상의 먼지 입자를 세어보았다. 이 헤아림을 수행하는데 있어서 웨이퍼표면 결함 검사기를 사용하였다. 동일한 시험을 12번 수행하여 먼지 입자의 평균수량을 구비하였다.
(a1) 종래의 장치를 사용하였을때, 먼지의 평균치는 31.5였다.
(a2) 본 발명의 장치를 사용하였을때, 평균수치는 24.3이었다.
(b) 물의 제거
웨이퍼(시험물체)를 물에 담근후, 회전 건조시키고 물방울이 남아 있는가를 검사하였다.
일정시간동안(로터의 회전시간), 회전시키는 일을 5번 반복하였으며, 그 시험 결과는 제6도 및 제7도의 계단식 그래프에 도시되어 있는데, 이 도표들은 5차례의 시험중 몇 차례에 있어서 회전건조후 물방울이 남아 있는가를 표시한다. 이 도표들에 의하면, 종래의 장치의 경우에는 실패없이 완전한 건조를 성취하기 위해서는 150초가 걸렸고 한편 본 발명의 장치를 사용한 경우에는 다만 50초가 걸렸다. 이렇게 웨이퍼를 경사지게 배열시키면 건조가 양호하고 먼지가 감소하는 결과를 가져오는 것은 분명한 사실이다. 그러므로 본 발명은 수율과 생산성의 개선에 기여하는 것이다.
전술한 실시예에 있어서 크레이들위치결정 스페이서(21)는 크레이들(5)의 바닥표면에 고정되었으며, 크레이들스톱퍼(9) 위에 놓이게 되어 있다. 이와는 달리 크레이들위치결정 스페이서(21)는 크레이들스톱퍼(9)에 고정시킬 수도 있으며 또는 크레이들스톱퍼(9) 자체를 움직여지게 만들 수 있다. 크레이들스톱퍼(9)의 위치를 조정가능하게 만들어 경사각을 변화시킬 수 있게 만들 수도 있다.
또한 크레이들을 거는(부착하는) 방식도 변경시킬 수 있다. 예를 들면 회전핀(5a)의 위치를 변경시켜 경사각(θ)을 변경시킬 수 있다.
전술한 실시예에 있어서 홈들은 다음과 같이 형성되어 있다. 즉 거기에 삽입한 웨이퍼가 웨이퍼의 적층방향에 수직이 되게 웨이퍼를 삽입하도록 되어 있다. 이와는 달리 홈들은 비스듬하게 연장하도록 형성시켜, 거기에 삽입된 웨이퍼들이 그 적층 방향에 대해 비스듬하도록 할 수 있다. 이러한 경우에는 크레이들위치결정 스페이서(21)는 필요치 않다.
본 발명의 정신과 범위에서 이탈하지 않는 한도내에서 여러가지 수정이 가능할 것이다.

Claims (13)

  1. 하나의 용기(4)를 구비하고, 용기(4)내에 회전가능하게 위치하여 회전중심축을 중심으로 하여 회전할 수 있는 로터(6)를 구비하며 로터(6)에 설치된 크레이들(5)을 구비하며, 크레이들(5)내에 설치되고, 웨이퍼(1)를 수납할 수 있게 되어 있는 캐리어(2)를 구비하며, 최소한 로터(6)가 회전하는 동안 상기 캐리어(2)는 로터(6)의 회전축에 대해 경사지게 웨이퍼(1)를 잡아주게끔 구성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 원심건조장치.
  2. 제1항에 있어서 상기 경사각(θ)은 2.5° 내지 30°의 범위에 드는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 원심건조장치.
  3. 제1항에 있어서 크레이들(5)은 로터(6)의 회전축에 대해 직각으로 된 회동축을 중심으로 하여 회동 가능하며, 상기 크레이들(5)은 제1위치와 제2위치 사이에서 회동가능하며, 제1위치에서는 고정된 크레이들(5)내에 캐리어(2)를 로드하거나, 그로부터 언로드 할 수 있으며, 상기 제2위치에서는 크레이들(5)이 로터의 회전중 잡혀 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 원심건조장치.
  4. 제3항에 있어서 캐리어(2)는 홈(3)에 웨이퍼(1)를 로드하거나 그로부터 언로드하기 위한 개구를 구비하며, 이 개구는 크레이들(5)이 제2위치에 있을때 회전축을 향하고 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 원심건조장치.
  5. 제3항에 있어서 크레이들(5)이 제2위치에 있을때, 로터(6)의 회전축에서 원심 방향으로 위치하는 웨이퍼(1)의 가장자리 부위를 반 정도 덮을 수 있게끔 홈(3)들이 연장하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 원심건조장치.
  6. 제3항에 있어서 캐리어(2)는 적층식으로 웨이퍼(1)를 수납하고, 웨이퍼(1)의 표면들은 적층방향에 대해 대체로 수직인 방향을 취하며, 적층방향은, 크레이들(5)이 제2위치에 있을때, 로터(6)의 회전축에 대해 경사져 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 원심건조장치.
  7. 제1항에 있어서 홈(3)들은 웨이퍼(1)의 두께에 대해 여유 간격을 갖는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 원심건조장치.
  8. 제1항에 있어서 캐리어(2)는 개구를 구비하여 홈(3)에 웨이퍼(1)를 로드하거나 언로드 할 수 있게 하며, 이 개구는 로터(6)가 회전할때 회전축 방향으로 향하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 원심건조장치.
  9. 제1항에 있어서 로터(6)가 회전할때, 로터(6)의 회전축에서 원심방향에 위치하고 있는 웨이퍼(1)의 가장자리의 반 정도를 덮을 수 있게끔 홈(3)들은 각각 연장하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 원심건조장치.
  10. 제1항에 있어서 캐리어(2)는 적층식으로 웨이퍼(1)를 수납하며, 웨이퍼(1)의 표면들은 적층 방향에 대해 대체로 수직으로 향하며, 적층방향은 로터(6)가 회전할때, 로터(6)의 회전축 방향에 대해 경사져 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 원심건조장치.
  11. 대체로 수직인 하나의 축의 둘레로 회전가능한 로터(6)를 구비하며, 로터(6)에 설치되고 웨이퍼(1)를 수납하기 위한 홈(3)들을 갖는 캐리어(2)를 구비하며, 최소한 로터(6)의 회전중, 로터(6)의 회전축에 대해서 수직인 평면으로부터 경사진 각도로 웨이퍼(1)를 캐리어(2)가 잡고 있는 구성을 하고 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 원심건조장치.
  12. 회전에 의해 웨이퍼(1)에 원심력을 가하며 회전축에 대해 수직인 평면으로 부터 웨이퍼(1)의 표면은 경사져 있도록 웨이퍼(1)를 잡아주는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 원심건조방법.
  13. 제12항에 있어서 경사각(θ)은 약2.5° 내지 30°의 범위내에 드는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 원심건조방법.
KR1019870005934A 1986-06-12 1987-06-11 웨이퍼의 원심건조방법 및 장치 KR960000951B1 (ko)

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