KR101058835B1 - 웨이퍼 건조장치 및 이를 이용한 웨이퍼 건조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 목적은 웨이퍼의 손상을 줄일 수 있으며 가스의 사용량을 줄일 수 있는 웨이퍼 건조장치 및 이를 이용한 웨이퍼 건조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 측면에 제 1 회전축이 고정되고 상부에 이동이 가능한 제 2 회전축이 형성되며 하부에 제 1 배수구가 형성되어 있는 챔버; 상기 제 1 회전축과 상기 제 2 회전축에 고정되며 끝단에 웨이퍼를 실장하는 카세트가 고정되는 틸트암; 상기 카세트에 IPA/질소 가스를 공급하는 제 1 노즐; 상기 제 2 회전축이 제 1 방향 또는 제 2 방향으로 이동하도록 하는 스크류; 및 상기 스크류를 회전시키는 구동모터를 포함하는 웨이퍼 건조기 및 이를 이용한 웨이퍼 건조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 웨이퍼 건조장치 및 이를 이용한 웨이퍼 건조방법에 관한 것으로, 더욱 상세히 설명하면, 웨이퍼의 손상을 줄일 수 있으며 가스의 사용량을 줄일 수 있는 웨이퍼 건조장치 및 이를 이용한 웨이퍼 건조방법에 관한 것이다.
웨이퍼는 여러 종류가 있지만, 반도체, LED(Light Emitting Diode), 태양전지 등의 제조에 사용되는 웨이퍼는 700㎛ 이하의 두께를 가진다. 웨이퍼 건조방식으로 고열의 질소를 이용하여 수분을 증발시키는 방식이 일반적으로 사용되었다. 그러나 이러한 방식을 이용하게 되면, 건조 질소를 장시간 공급하여야 하며 건조 질소에 의해 웨이퍼가 흔들리게 되어 웨이퍼에 손상이 발생할 우려가 있다.
종래의 웨이퍼 건조기의 동작을 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 제 1 단계에서 초순수가 담겨 있는 욕조 내에 웨이퍼가 들어 있는 카세트를 위치시키고 이소프로필알콜(IPA)/질소 혼합가스를 분사시키며 마랑고니 포스(marangoni force)를 이용하여 건조를 시킨다. 그리고, 제 2 단계에서 300~400lpm의 질소 가스를 공급함으로써 건조시킨다.
이때, 제 1 단계에서 웨이퍼는 카세트 경사면에 붙게 되는데, 제 2 단계에서 아주 강한 질소 가스를 공급하여야만 떨어지게 된다. 만약 떨어지지 않게 되면 건조가 되지 않아 워터 마크(water mark), 파티클(particle)이 발생하게 된다.
또한, 웨이퍼의 두께가 매우 얇기 때문에 웨이퍼의 휨 현상이 발생하게 되며 이로 인해 웨이퍼들끼리 접촉되게 된다. 웨이퍼들이 접촉되게 되면 붙어져서 다시 떨어뜨리기 곤란하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 웨이퍼 간 간격을 넓혀 웨이퍼끼리 접촉하는 것을 방지하여야 한다. 상기와 같은 이유로 인해 단일공정에서 처리되는 웨이퍼의 수가 줄어들게 된다.
본 발명의 목적은 웨이퍼의 손상을 줄일 수 있으며 가스의 사용량을 줄일 수 있는 웨이퍼 건조장치 및 이를 이용한 웨이퍼 건조방법을 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 1 측면은, 측면에 제 1 회전축이 고정되고 상부에 이동이 가능한 제 2 회전축이 형성되며 하부에 제 1 배수구가 형성되어 있는 챔버; 상기 제 1 회전축과 상기 제 2 회전축에 고정되며 끝단에 웨이퍼를 실장하는 카세트가 고정되는 틸트암; 상기 카세트에 IPA/질소 가스를 공급하는 제 1 노즐; 상기 제 2 회전축이 제 1 방향 또는 제 2 방향으로 이동하도록 하는 스크류; 및 상기 스크류를 회전시키는 구동모터를 포함하는 웨이퍼 건조기를 제공하는 것이다.
부가적으로, 상기 챔버의 상부 측면에 순수를 분사하는 제 2 노즐이 형성되고 반대편 측면에 제 2 배수구가 형성되는 웨이퍼 건조기를 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 2 측면은, 제 1 방향 또는 제 2 방향으로 스크류가 이동하여 틸트암이 기울어지게 되는 챔버를 구비하여 상기 틸트암에 웨이퍼가 실장되는 카세트를 고정시킨 후 상기 스크류가 상기 제 1 방향으로 이동하여 상기 카세트가 순수의 계면과 기울어지도록 하는 제 1 단계; 상기 챔버 내에 순수를 이용하여 상기 웨이퍼를 세정하는 제 2 단계; 상기 챔버에 순수를 분사하여 상기 순수 계면에 떠있는 이물질을 외부로 배출하는 제 3 단계; 상기 카세트에 IPA/질소가스를 분사시키고 챔버 내의 순수를 배수구를 통해 배수하여 상기 웨이퍼를 건조하는 제 4 단계; 상기 스크류를 상기 제 2 방향으로 이동시켜 상기 카세트에 IPA/질소가스를 분사시켜 상기 웨이퍼를 건조하는 제 5 단계; 및 상기 스크류를 상기 제 1 방향으로 이동시켜 상기 카세트에 IPA/질소 가스를 분사시켜 상기 웨이퍼를 건조하는 제 6 단계를 포함하는 웨이퍼 건조기를 이용한 웨이퍼 건조방법을 제공하는 것이다.
부가적으로, 상기 제 6 단계 이후에, 상기 스크류를 상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향으로 이동시켜 상기 카세트에 IPA/질소 가스를 공급하여 상기 웨이퍼를 건조하되, 상기 제 5 단계와 상기 제 6 단계의 이동거리보다 짧게 이동하는 제 7 단계를 더 구비하는 웨이퍼 건조기를 이용한 웨이퍼 건조방법을 제공하는 것이다.
부가적으로, 상기 제 4 단계 내지 제 6 단계에서의 IPA/질소 가스는, 150~260lpm으로 공급되는 웨이퍼 건조기를 이용한 웨이퍼 건조방법을 제공하는 것이다.
부가적으로, 상기 제 7 단계에서의 IPA/질소 가스는, 80~140lpm으로 공급되는 웨이퍼 건조기를 이용한 웨이퍼 건조방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 웨이퍼 건조기 및 이를 이용한 웨이퍼 건조방법에 의하면, IPA/질소 혼합가스를 효과적으로 분사할 수 있어 가스의 사용량을 줄일 수 있고 웨 이퍼들끼리 접촉되는 일을 줄여 웨이퍼 손상을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1a와 도 1b는 본 발명에 따른 웨이퍼 건조기를 나타내는 측면도이다. 도 2a와 도 2b는 웨이퍼 건조기에 채용된 노즐와 카세트를 나타내는 도면이다. 도 1a, 도 1b, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명하면, 웨이퍼 건조기는 챔버, 제 1 회전축(102), 제 2 회전축(106), 노즐(104), 틸트암(101), 스크류(105)를 포함한다.
챔버의 측면에는 제 1 회전축(102)이 부착되어 있고 챔버의 상부에 제 2 회전축(106)이 형성된다. 그리고, 하부에 제 1 배수구(107)가 형성된다. 그리고, 챔버의 상부 양측면에 제 2 노즐과 제 2 배수구가 형성된다. 챔버에서는 세정액에 의한 세정공정과 IPA와 질소의 혼합가스에 의해 건조공정이 이루어질 수 있게 된다.
제 1 회전축(102)과 제 2 회전축(106)에 틸트암(101)이 연결되며, 틸트암(101)의 하단부에 스테이지가 위치하며 스테이지 상에 카세트(103)가 고정된다.
스크류(105)는 회전을 하며 회전운동을 직선운동으로 전환하여 앞뒤로 움직인다. 따라서, 스크류(105)에 연결되어 있는 제 2 회전축(106)이 직선운동을 할 수 있도록 한다. 스크류(105)는 구동모터(100)에 의해 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하게 된다.
노즐(104)는 질소가 공급되는 공급부(104b)와 질소가 배출되는 제 1 노 즐(104a)들을 구비하며, 도 2에 도시되어 있는 것과 같이 H 형상을 갖는다. 노즐(104)에서 공급되는 질소는 웨이퍼(103a)와 카세트(103)의 슬롯 부분이 부착되지 않도록 하기 위한 것으로, 노즐(104)의 H 형상 세로 열 부분에 형성되어 웨이퍼(103a)와 카세트(103)의 슬롯이 접촉되는 부분에 가깝게 형성되어 웨이퍼(103a)와 카세트(103)의 슬롯 사이의 공간에 질소가 효과적으로 분사될 수 있다. 따라서, 사용되는 질소의 양을 줄일 수 있게 된다.
틸트암(101)은 제 1 회전축(102)과 제 2 회전축(106)에 의해 챔버 내에 위치하게 된다. 또한, 틸트암(101)의 끝단에 스테이지가 형성되며 스테이지에 웨이퍼(103a)가 담겨 있는 카세트(103)가 올려지게 된다. 이때, 카세트(103)는 틸트암(101)에 의해 기울어진다. 틸트암(101)의 동작을 보다 구체적으로 설명하면, 제 1 회전축(102)은 챔버에 고정되어 있고 제 2 회전축(106)은 챔버의 상부에서 스크류(105)의 움직임에 의해 도 1a와 같이 우측으로 움직이거나 도 1b와 같이 좌측으로 움직이게 된다. 그리고, 제 2 회전축(106)의 이동거리에 따라 틸트암(101)의 기울어지는 각도가 조절되게 된다. 또한, 카세트(103)는 틸트암(101)의 끝단에 고정되어 있기 때문에 틸트암(101)이 기울어지게 되면 카세트(103) 역시 기울어지게 된다. 카세트(103)는 복수의 슬롯이 내부에 형성되어 있으며 슬롯에 웨이퍼(103a)가 위치하게 되어 카세트(103) 내에 웨이퍼(103a)가 고정되도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 건조장치를 이용하여 웨이퍼를 건조시키는 방법을 나타내는 순서도이다. 도 3을 참조하여 설명하면,
제 1 단계(ST 100): 카세트(103)를 틸트암(101)의 스테이지에 올린다.
제 2 단계(ST 110): 스크류(105)를 회전시켜 제 1 방향으로 틸트암(101)과 스크류(105)의 제 2 회전축(106)이 이동하도록 한다. 이때, 제 1 방향은 챔버의 우측방향이다. 제 1 방향으로 제 2 회전축(106)이 이동하게 되면 틸트암(101)이 기울어진다. 틸트암(101)이 기울어지게 되면 웨이퍼가 중력에 의해 한쪽 면만 카세트의 슬롯에 접촉하게 되고 반대면은 떨어지게 된다.
제 3 단계(ST 120): 웨이퍼 건조기의 챔버 내에는 순수를 공급하여 순수로 웨이퍼(103a)를 세정한다. 웨이퍼(103a)를 세정하는 방법으로는 미리 챔버 내에 순수가 담겨진 상태에서 카세트(103)가 챔버 내에 위치하도록 하여 웨이퍼(103a)가 챔버 내에 위치하도록 한다. 이때, 웨이퍼(103a) 표면에 있던 이물질이 순수의 계면에 떠있게 된다. 이때, 챔버의 상단 좌측에 형성된 제 2 노즐에서 순수를 방류하고 챔버의 상단 우측에 형성된 제 2 배수구에서 순수가 배수되도록 한다. 이렇게 되면 순수의 계면에 떠있는 이물질이 순수와 함께 제 2 배수구를 통해 외부로 흘러나가게 된다.
제 4 단계(ST 130): 제 2 노즐과 제 2 배수구를 잠군다. 그리고, 노즐(104)에 형성된 제 1 노즐(104a)들을 통해 IPA/질소 혼합가스가 배출된다. 또한, 제 1 배수구(107)를 열어 제 1 배수구(107)를 통해 챔버 내의 순수가 배출되게 된다. IPA와 질소 혼합가스에 의해 마랑고니 현상이 발생하게 되어 웨이퍼(103a)가 건조된다. 이때, 틸트암(101)에 의해 카세트(103)가 기울어져 있어 웨이퍼(103a)가 수면과 수직하지 않은 상태로 존재하게 된다. 만약, 웨이퍼(103a)가 순수의 수면과 수직하게 위치하게 된 상태에서 제 1 배수구(107)를 통해 순수가 배수되면 순수의 웨이퍼와 웨이퍼 사이 등의 압력차가 발생하게 되어 압력에 의해 웨이퍼(103a)가 휘게 되어 인접한 웨이퍼끼리 부착된다. 웨이퍼(103a)끼리 부착되면 떨어지지 않으며 떨어지더라도 웨이퍼(103a)에 손상이 발생된다. 따라서, 각각의 웨이퍼(103a)들 간의 간격이 넓어지게 되어 한 번의 공정에서 처리되는 웨이퍼(103a)의 수가 줄어들게 된다. 하지만, 웨이퍼(103a)가 기울어져 순수의 수면과 수직하지 않은 상태에서 제 1 배수구(107)를 통해 순수가 배수되면 웨이퍼(103a)는 인접한 웨이퍼(103a)에 부착되지 않게 된다. 따라서, 웨이퍼(103a) 손상을 줄일 수 있으며 한 번의 공정에서 처리되는 웨이퍼(103a)의 수가 기울지지 않은 경우보다 더 많게 된다. 또한, IPA/질소 혼합가스에 의해 웨이퍼(103a)가 카세트(103)의 슬롯으로부터 떨어지게 된다. 따라서, 웨이퍼(103a)와 카세트(103)의 슬롯이 접촉하는 면에 존재했던 순수가 배출되게 된다.
제 5 단계(ST 140): 스크류(105)의 회전을 반대방향으로 하여 제 2 회전축(106)이 제 2 방향으로 이동되도록 한다. 제 2 방향은 챔버의 좌측 방향이다. 이러한 상태에서 I노즐(104)에서 IPA/N2를 분사하여 웨이퍼(103a)의 다른 면이 슬롯과 떨어지도록 하며 웨이퍼(103a)와 카세트(103)의 슬롯이 접촉하는 면에 존재했던 순수가 배출되도록 한다.
제 6 단계(ST 150): 스크류(105)의 회전방향을 시계방향 반시계방향으로 교번적으로 회전시켜 제 2 회전(106)축이 제 1 방향과 제 2 방향으로 교번적으로 이동할 수 있도록 한다. 그리하여, IPA/질소 혼합가스가 계속 배출되어 웨이 퍼(103a)와 카세트(103)의 슬롯 사이에 순수가 확실히 배출될 수 있도록 한다.
제 7 단계(ST 160): 스크류(105)의 회전방향을 시계방향과 반시계방향으로 교번적으로 회전시켜 제 2 회전축(106)이 제 1 방향과 제 2 방향으로 교번적으로 이동할 수 있도록 하되, 스크류(105)의 회전수를 줄여 제 2 회전축(106)이 제 1 방향과 제 2 방향으로 이동하는 거리가 줄어들도록 한다. 제 2 회전축이 제 1 방향과 제 2 방향으로 이동하는 거리가 줄어들게 되면 틸트암(101)이 기울어지는 각도가 줄어들게 되어 결과적으로는 웨이퍼(103a)가 기울어지는 각도가 줄어들게 된다. 웨이퍼(103a)가 기울어지는 각도가 줄어들게 되더라도 IPA/질소 혼합가스에 의해 웨이퍼(103a)가 건조되어 웨이퍼(103a) 또는 카세트(103)의 슬롯에 남아 있는 순수가 줄어들게 되기 때문에 웨이퍼(103a)가 카세트의 슬롯과 쉽게 떨어질 수 있게 된다. 또한, IPA/질소 혼합가스의 분사량도 적게 할 수 있다.
제 8 단계(ST 170): 챔버 내의 질소를 제거한다.
제 9 단계(ST 180): 카세트(103)를 스탠드에서 내려 웨이퍼(103a)의 건조과정을 종료한다.
본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어들을 사용하여 기술되어 왔지만, 그러한 기술은 단지 설명을 하기 위한 것이며, 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것으로 이해되어져야 한다.
도 1a와 도 1b는 본 발명에 따른 웨이퍼 건조기를 나타내는 측면도이다.
도 2a와 도 2b는 웨이퍼 건조기에 채용된 노즐와 카세트를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 건조장치를 이용하여 웨이퍼를 건조시키는 방법을 나타내는 순서도이다.
Claims (6)
- 측면에 제 1 회전축이 고정되고 상부에 이동이 가능한 제 2 회전축이 형성되며 하부에 제 1 배수구가 형성되어 있는 챔버;상기 제 1 회전축과 상기 제 2 회전축에 고정되며 끝단에 웨이퍼를 실장하는 카세트가 고정되는 틸트암;상기 카세트에 IPA/질소 가스를 공급하는 제 1 노즐;상기 제 2 회전축이 제 1 방향 또는 제 2 방향으로 이동하도록 하는 스크류; 및상기 스크류를 회전시키는 구동모터를 포함하는 웨이퍼 건조기.
- 제 1 항에 있어서,상기 챔버의 상부 측면에 순수를 분사하는 제 2 노즐이 형성되고 반대편 측면에 제 2 배수구가 형성되는 웨이퍼 건조기.
- 제 1 방향 또는 제 2 방향으로 스크류가 이동하여 틸트암이 기울어지게 되는 챔버를 구비하여 상기 틸트암에 웨이퍼가 실장되는 카세트를 고정시킨 후 상기 스크류가 상기 제 1 방향으로 이동하여 상기 카세트가 순수의 계면과 기울어지도록 하는 제 1 단계;상기 챔버 내에 순수를 이용하여 상기 웨이퍼를 세정하는 제 2 단계;상기 챔버에 순수를 분사하여 상기 순수 계면에 떠있는 이물질을 외부로 배출하는 제 3 단계;상기 카세트에 IPA/질소가스를 분사시키고 챔버 내의 순수를 배수구를 통해 배수하여 상기 웨이퍼를 건조하는 제 4 단계;상기 스크류를 상기 제 2 방향으로 이동시켜 상기 카세트에 IPA/질소가스를 분사시켜 상기 웨이퍼를 건조하는 제 5 단계; 및상기 스크류를 상기 제 1 방향으로 이동시켜 상기 카세트에 IPA/질소 가스를 분사시켜 상기 웨이퍼를 건조하는 제 6 단계를 포함하는 웨이퍼 건조기를 이용한 웨이퍼 건조방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 제 6 단계 이후에, 상기 스크류를 상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향으로 이동시켜 상기 카세트에 IPA/질소 가스를 공급하여 상기 웨이퍼를 건조하되, 상기 제 5 단계와 상기 제 6 단계의 이동거리보다 짧게 이동하는 제 7 단계를 더 구비하는 웨이퍼 건조기를 이용한 웨이퍼 건조방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 제 4 단계 내지 제 6 단계에서의 IPA/질소 가스는, 150~260lpm으로 공급되는 웨이퍼 건조기를 이용한 웨이퍼 건조방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 제 7 단계에서의 IPA/질소 가스는, 80~140lpm으로 공급되는 웨이퍼 건조기를 이용한 웨이퍼 건조방법.
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