KR100634166B1

KR100634166B1 - 반도체 기판 건조 방법

Info

Publication number: KR100634166B1
Application number: KR1020030076966A
Authority: KR
Inventors: 이헌정; 박상오
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2006-10-16
Anticipated expiration: 2023-10-31
Also published as: KR20050041709A

Abstract

본 발명은 반도체 기판을 건조하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 마란고니 효과를 이용하여 반도체 기판을 1차적으로 건조하는 단계와 상기 반도체 기판에 부착된 탈이온수를 IPA 증기로 치환하여 반도체 기판을 2차적으로 건조하는 단계를 포함한다. 2차 건조시에 상기 챔버 내의 IPA 증기는 1차 건조시에 비해 고농도로 유지되며, 2차 건조시 챔버 내에서 IPA 증기가 응축되는 것을 방지하기 위해 챔버는 히터에 의해 가열된다.

반도체 기판, 건조, 마란고니, 치환, 히터, 이소프로필 알코올

Description

반도체 기판 건조 방법{METHOD FOR DRYING SEMICONDUCTOR SUBSTRATES}

도 1과 도 2는 각각 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 건조 장치의 정단면도와 측단면도;

도 3은 도 1의 지지부의 사시도;

도 4는 IPA의 액체 온도에 따른 증기압을 보여주는 그래프;

도 5는 도 1의 변형된 예를 보여주는 건조장치의 정단면도;

도 6은 도 5의 장치 사용시 기류의 흐름을 보여주는 도면;

도 7 내지 도 11은 건조공정이 진행되는 과정을 순차적으로 보여주는 도면들; 그리고

도 12는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라 건조공정이 수행되는 과정을 순차적으로 보여주는 플로우차트이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 챔버 100 : 하부챔버

200 : 상부챔버 300 : 지지부

400 : 분리판 520 : 세정액 공급관

540 : 건조용 유체 공급관 580 : 질량유량계

700 : 히터

본 발명은 반도체 소자를 제조하는 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 반도체 기판을 세정하는 방법에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼를 집적 회로로 제조할 때 다양한 제조공정 중에 발생하는 잔류 물질(residual chemicals), 작은 파티클(small particles), 오염물(contaminants) 등을 제거하기 위하여 반도체 웨이퍼를 세정하는 세정 공정이 필요하다. 특히, 고집적화된 집적회로를 제조할 때는 반도체 웨이퍼의 표면에 부착된 미세한 오염물을 제거하는 세정 공정은 매우 중요하다.

반도체 웨이퍼의 세정 공정은 반도체 웨이퍼상의 오염물질을 화학적 반응에 의해 식각 또는 박리시키는 화학 용액 처리 공정(약액 처리 공정), 화학 용액 처리된 반도체 웨이퍼를 순수로 세척하는 린스 공정, 그리고 린스 처리된 반도체 웨이퍼를 건조하는 건조 공정으로 나눌 수 있다.

세정 공정 중 건조 공정을 수행하는 장치로 종래에는 스핀 건조기(spin dryer)가 사용되었으며, 이는 미국특허 제 5,829,256에 개시되어 있다. 그러나 집적 회로가 복잡해짐에 따라 원심력을 이용한 스핀 건조기(spin dryer)는 웨이퍼에 미세하게 남아 있는 물방울들을 완전히 제거하기 힘들 뿐 만 아니라 웨이퍼의 고속회전에 따라 발생되는 와류에 의해 웨이퍼가 역오염되는 문제가 있다.

이를 개선하기 위하여 최근에는 이소프로필 알코올을 사용하여 반도체 기판을 건조하는 방식들이 주로 사용되고 있으며, 이들 중의 하나는 IPA 증기의 낮은 표면장력을 이용한 마란고니 효과에 의해 기판을 건조하는 마란고니 건조기이고, 다른 하나는 웨이퍼에 과량의 IPA 증기를 분사하여 웨이퍼에 부착된 탈이온수를 IPA증기로 치환한 후 가열된 질소가스로 건조공정을 완료하는 IPA 건조기이다.

마란고니 건조기는 웨이퍼에 부착된 파티클을 제거면에서는 월등한 효과를 발휘하나 고종횡비를 가지는 패턴이 형성된 부분에서는 건조효과가 극감되는 문제가 있다. 또한, IPA 건조기는 고종횡비를 가지는 패턴이 형성된 부분에서 건조공정을 효과적으로 수행할 수 있으나 과량의 IPA 증기를 공급으로 인한 IPA 증기의 응축으로 인해 흐름성 형태의 건조 불량이 발생되기 쉽고, 웨이퍼에 부착된 파티클이 잘 제거되지 않는다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고, 반도체 기판의 건조능력을 향상시킬 수 있는 건조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명인 건조 장치는 건조공정이 수행되는 챔버를 가지며, 상기 챔버 내부에는 반도체 기판들을 지지하는 지지부, 상기 챔버 내부로 세정액을 공급하는 세정액 공급관, 그리고 상기 챔버 내부로 건조용 유체를 공급하는 건조용 유체 공급관이 배치된다.

또한, 상기 챔버 내부의 온도를 조절하는 온도조절부와 상기 건조용 유체 공 급관으로 공급되는 건조용 유체의 량을 조절하는 유량조절부가 제공되며, 바람직하게는 상기 온도조절부는 상기 챔버의 외벽에 설치되는 히터를 포함한다.

또한, 상기 장치는 상기 지지부를 승하강시키는 이동부와 상기 챔버 내부를 하부공간과 상부공간으로 분리하는 이동가능한 분리판을 더 포함하며, 상기 챔버 내에서 유체가 층류로서 흐르도록 상기 분리판에는 복수의 홀들이 형성된다.

또한, 본 발명인 건조 방법은 챔버 내에 채워진 세정액 내에 반도체 기판이 잠겨진 상태에서 건조용 유체가 상기 챔버 내에서 제 1농도로 유지되도록 상기 챔버 내로 분사되는 단계, 상기 반도체 기판이 상기 세정액의 표면으로부터 점진적으로 벗어나는 단계, 상기 반도체 기판이 상기 세정액으로부터 완전히 벗어나면 상기 건조용 유체가 상기 챔버 내에서 제 2농도로 유지되도록 상기 챔버 내로 공급되는 단계, 그리고 상기 공정 진행시 상기 건조용 유체가 상기 반도체 기판의 표면에서 응축되는 것을 방지하기 위해 상기 챔버 내부 온도를 조절하는 단계를 포함한다.

상기 방법은 상기 반도체 기판이 상기 세정액으로부터 완전히 벗어나면, 상기 세정액이 채워진 공간과 상기 반도체 기판이 위치되는 공간을 분리하기 위해 복수의 홀들이 형성된 분리막이 이동되는 단계를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는 상기 알코올은 이소프로필 알코올이고, 상기 제 1농도는 0.1 내지 5 ㏖%이고, 상기 챔버의 온도는 약 20℃이며, 상기 제 2농도는 5 내지 30㏖%이고, 상기 챔버의 온도는 27℃ 이상으로 유지된다. 또한, 상기 반도체 기판이 상기 세정액의 표면으로부터 벗어나는 속도는 2 내지 10mm/sec이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 12을 참조하면서 보다 상세히 설명한다. 상기 도면들에 있어서 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호가 병기되어 있다.

본 발명의 실시예는 여러가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.

도 1과 도 2는 각각 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 건조 장치(1)의 정단면도와 측단면도이다. 도 1과 도 2를 참조하면, 건조 장치(1)는 챔버(10), 지지부(300), 세정액 공급관(520), 건조용 유체 공급관(540), 온도조절부(700), 그리고 유량조절부(580)를 가진다. 챔버(10)는 하부챔버(100)와 상부챔버(200)로 이루어진다. 하부챔버(100)에서는 웨이퍼들(W)을 린스하고 1차 건조하는 공정이 수행되며, 상부챔버(200)에서는 웨이퍼들(W)을 2차 건조하는 공정이 수행된다.

하부챔버(100)는 공정진행시 웨이퍼들(W)이 놓여진 지지부(300)가 위치되는 내조(inner bath)(120)와 내조(120)를 감싸도록 위치되는 외조(outer bath)(140)로 이루어진다. 내조(120)는 직육면체형의 측벽(122)과 하부면(124)을 가지며, 그 상부는 개방된다. 내조의 하부면(124) 중앙에는 배출관(660)과 연결되는 배출구(126)가 형성된다. 내조의 하부면(124)은 내조(120)에 채워진 세정액의 배출이 용이하도록 아래로 갈수록 폭이 점진적으로 좁아지도록 경사진다. 배출관(660)은 내조(120)에 채워진 세정액이 중력에 의해 배출되도록 수직으로 설치된다. 배출관(660)에는 배출관(660) 내의 통로를 개폐하는 개폐밸브(662)가 설치된다.

외조(140)는 내조의 측벽(122) 중 상부를 감싸도록 위치되며 내조(120)에 고정 결합된다. 외조(140)는 중앙에 통공이 형성된 직육면체 형상으로 형성되며, 내조의 측벽(122)에 결합되는 링 형상의 하부면(144)과 이와 대향되도록 형성되며 내조의 상부에 위치되는 링 형상의 상부면(143)을 가진다. 외조(140)가 내조(120)와 결합된 상태에서 외조의 측벽(142)과 내조의 측벽(122) 사이에는 일정 공간(147)이 형성되며, 상기 공간(147)에는 내조(120)로부터 넘쳐흐르는 세정액이 수용된다. 외조의 측벽(142)에는 챔버(10) 내로 유입된 가스가 배기되는 배기구(145)가 형성되고 배기구(145)에는 개폐밸브(622)가 설치된 배기관(620)이 연결된다. 배기구(145)는 하나 또는 복수개가 형성될 수 있다. 외조의 하부면(144)에는 외조(140)로 유입된 세정액을 외부로 배출하기 위해 배출관(640)이 연결되는 배출구(149)가 형성된다. 배출관(149)에는 그 통로를 개폐하기 위한 개폐밸브(642)가 설치된다.

상부챔버(200)는 하부챔버(100)의 상부에 위치된다. 상부챔버(200)는 직육면체형의 측벽(220)과 돔형상의 상부면(240)을 가지며 하부가 개방된다. 즉, 상부챔버의 측벽(220) 하부면은 외조의 상부면(143)의 안쪽 가장자리 상에 놓여진다. 상부챔버(200)와 하부챔버(100)가 접촉되는 부분에는 실링을 위한 오링(도시되지 않음)이 삽입될 수 있다. 상부챔버(200)는 웨이퍼들이 수용되기에 충분한 내부공간을 가진다.

지지부(300)는 공정이 진행되는 복수의 웨이퍼들(W)을 지지하는 부분이다. 지지부의 사시도인 도 3을 참조하면, 지지부(300)는 지지로드들(320), 연결부(340), 그리고 이동로드(360)를 가진다. 각각의 지지로드(320)에는 웨이퍼(W)의 가장자리 일부분이 삽입되는 슬롯들(322)이 형성된다. 즉, 웨이퍼들(W)은 그 처리면들이 서로 마주보도록 세워진 상태로 지지부(300)에 놓여진다. 지지로드(320)는 3개가 배치될 수 있으며, 지지부(300)에는 약 50매의 웨이퍼들(W)이 한번에 수용될 수 있다. 지지로드(320)의 양측에는 지지로드들(320)을 연결하는 연결부(340)가 배치된다. 각각의 지지로드들(320)의 끝단부는 연결부(340)에 고정 결합된다. 이동로드(360)는 연결부(340)로부터 길게 상부로 연장되며, 상부챔버의 상부면(240)에 형성된 홀(242)을 관통하여 챔버(10)의 상부까지 위치된다. 챔버(10) 외부에 위치된 이동로드(360)의 측면에는 이동로드(360)를 승하강 시키는 지지부 구동부(380)가 결합된다. 지지부 구동부(380)에 의해 지지부(300)가 승하강됨으로써 웨이퍼들(W)은 하부챔버(100)와 상부챔버(200)로 이동된다. 지지부 구동부(380)로는 유공압 실린더(pneumatic or hydraulic cylinder)를 사용되거나 모터(motor), 래크(rack), 피니언(pinion) 등의 조합체가 사용될 수 있다.

하부챔버(100) 내에는 세정액 공급관(520)이 배치된다. 세정액 공급관(520)은 하부챔버(100) 내에 위치된 지지부(300)보다 아래에 놓이도록 배치된다. 세정액 공급관(520)은 하나 또는 복수개가 설치될 수 있다. 세정액으로는 웨이퍼들(W) 상에 잔존하는 화학용액을 제거하는 데 사용되는 탈이온수(deionized water)가 사용된다.

상부챔버(200) 내에는 건조용 유체 공급관(540)이 설치된다. 공급관(540)은 하부챔버(200)로 이송된 웨이퍼(W)보다 상부에 설치된다. 건조용 유체 공급관(540)은 상부챔버(200)의 측벽을 관통하도록 삽입되며, 각각의 공급관(540)에는 분사구(542)가 형성된다. 분사구(542)는 홀들로서 형성되며, 홀들은 일정간격으로 또는 상이한 간격으로 형성될 수 있다.

건조용 유체로는 표면장력이 작고 세정액에 용해되는 알콜이나 에테르(ether)가 사용될 수 있다. 선택적으로 건조용 유체는 에테르와 상술한 알콜의 혼합물이 사용될 수 있다. 알콜로는 이소프로필 알콜(isoprophyl alcohol, 이하 IPA)이 사용되는 것이 바람직하며, 선택적으로 에틸글리콜(ethylglycol), 일 프로판올(1-propanol), 이 프로판올(2-propanol), 테트라 하이드로 퓨레인(tetrahydrofurane), 사 하이드록시 사 메틸 이 펜탄올(4-hydroxy-4-methyl-2-pentamone), 일 부탄올(1-butanol), 이 부탄올(2-butanol), 메탄올(methanol), 에탄올(ehtanol), 아세톤(acetone), n-프로필 알코올(n-propl alconal) 또는 디메틸에테르(dimethylether)이 사용될 수 있다. 건조용 유체는 질소가스와 같은 캐리어 가스와 함께 챔버 내로 공급된다.

처음에, 웨이퍼들(W)이 하부챔버(100) 내에 위치되면 웨이퍼(W) 상에 부착된 화학용액을 제거하는 린스공정이 수행된다. 세정액 공급관(520)으로부터 탈이온수가 내조(120)로 공급된다. 탈이온수는 웨이퍼(W) 상에 부착된 화학용액을 제거한 후, 내조(120)를 넘쳐 외조(140)로 흐른 후 챔버(10) 외부로 배출된다. 린스공정이 완료되면, 세정액 공급관(520)으로부터 탈이온수의 공급이 중단되고 웨이퍼(W)는 탈이온수에 완전히 잠긴 상태로 하부챔버(120) 내에 위치된다.

이후 웨이퍼(W)를 건조하는 건조공정이 수행된다. 본 발명에 의하면, 웨이퍼의 건조는 2 단계에 의해 이루어진다. 1차 건조는 마란고니 효과(marangoni effet)를 이용하여 이루어지고, 2차 건조는 웨이퍼(W)의 표면에 부착된 탈이온수가 IPA 증기에 의해 치환됨으로써 이루어진다. 1차 건조에 의해 웨이퍼(W)가 공기와 접촉되기 전 웨이퍼에 부착된 파티클과 탈이온수가 제거되며, 2차 건조에 의해 고종횡비(high aspect ratio)를 가지는 패턴에 부착된 탈이온수와 같이 마란고니 효과만으로 완전히 건조되지 않는 탈이온수들을 웨이퍼(W)의 표면으로부터 완전히 제거된다.

1차 건조를 위해 린스공정 완료 후 웨이퍼(W)가 탈이온수에 완전히 잠긴 상태에서 챔버(10) 내부로 IPA 증기가 공급된다. IPA 증기의 최초 공급은 웨이퍼가 탈이온수로부터 최초 벗어나기 10 내지 20초(sec) 전부터 공급되는 것이 바람직하다. 이는 챔버(10) 내부를 고압의 IPA 분위기로 유지함으로써 물반점의 가속원인인 산소 농도를 줄이고, 웨이퍼가 탈이온수로부터 최초 벗어나기 전에 탈이온수의 수면에 IPA층을 형성하기 위한 것이다.

지지부 구동부(360)에 의해 지지부(300)는 승강되며, 웨이퍼(W)는 점진적으로 탈이온수로부터 벗어나고, 탈이온수의 수면과 접촉되는 부분에서 마란고니 효과에 의해 웨이퍼(W)가 건조된다. 이 때, 지지부(300)는 일반적인 마란고니 건조 장치보다 매우 빠른 2 내지 10mm/sec의 속도로 승강되는 것이 바람직하다. 이는 1차 건조에 소요되는 시간을 단축시키기 위한 것이다.

1차 건조공정 진행시 챔버(10) 내로 공급되는 IPA 증기의 량이 과도하여, 챔 버(10) 내에 IPA 증기의 농도가 높으면, 웨이퍼(W) 표면에서 IPA가 응축이 되어 건조불량이 발생될 수 있다. 또한, 챔버(10) 내로 공급되는 IPA 증기의 량이 너무 적으면, 웨이퍼(W)의 영역별에 따라 IPA의 증기가 충분히 공급되지 않아 건조불량이 발생될 수 있다.

유량조절부(580)는 챔버(10) 내로 유입되는 IPA 증기량을 조절하는 부분이다. 일예에 의하면 유량조절부(580)로 IPA증기가 발생되는 부분(도시되지 않음)과 건조용 유체 공급관(540)을 연결하는 배관(560) 사이에 설치되는 질량유량계(mass flow controller : MFC)(580)가 사용될 수 있다. 이와 달리 배관(560)에 유량조절밸브(도시되지 않음)를 설치하여 챔버(10) 내로 공급되는 IPA 증기의 량을 조절할 수 있다.

도 4는 IPA의 액체 온도에 따른 증기압을 보여주는 그래프이다. 도 4에서 IPA 증기압은 챔버(10) 내의 IPA 증기의 몰농도와 동일한 수치이다. 일반적으로 웨이퍼(W)가 탈이온수로부터 노출될 때, 웨이퍼 표면 온도는 20℃이다. 도 4를 참조하면, 온도가 20℃일 때, IPA 증기압이 약 25㏖%이면 IPA 증기의 응축이 시작된다. 따라서 마란고니 효과에 의한 건조 공정 진행시 챔버 내에 IPA 증기의 농도는 25 ㏖%이하가 되도록, 챔버(10) 내로 공급되는 IPA 증기량은 질량유량계(580)에서 조절한다. 바람직하게는 챔버(10) 내에 IPA 증기는 0.1 내지 5 ㏖% 이하로 유지되는 것이 바람직하다.

웨이퍼(W)가 탈이온수의 수면으로부터 완전히 벗어나면 1차 건조가 완료되고, 2차 건조가 시작된다. 2차 건조시 웨이퍼(W) 상에 부착된 탈이온수를 IPA 증 기로 치환하기 위해서 챔버(10) 내의 IPA 증기의 농도는 1차 건조시 챔버(10) 내의 IPA 증기의 농도에 비해 높아야 한다. 바람직하게는 챔버(10) 내의 IPA 증기의 농도는 5 내지 30㏖%로 유지된다. 챔버(10) 내의 온도가 20℃일 때 IPA 증기의 농도가 약 25㏖%를 초과하면 IPA 증기는 웨이퍼의 표면에서 응축될 수 있다.

온도조절부(700)는 챔버(10) 내에 IPA 증기가 응축되는 것을 방지하기 위해 챔버(10)의 온도를 조절하는 부분이다. 일예에 의하면, 챔버(10) 내부의 온도를 조절하기 위해 상부챔버(200)의 외벽을 감싸도록 히터(700)가 배치될 수 있다. 이는 히터(700)로 직접 상부챔버(200)의 외벽을 가열하여 챔버(10) 내부의 온도를 조절한다. 다른 예에 의하면, 챔버(10) 내부로 가열된 IPA 증기가 공급되도록 IPA 증기가 공급되는 배관(560) 둘레에 히터(도시되지 않음)가 설치될 수 있다. 2차 건조시 챔버(10) 내의 IPA 증기의 농도는 5 내지 30㏖%로 유지되므로, 챔버(10) 내부는 27℃ 이상으로 유지되도록 히터(700)에 의해 가열된다.

본 실시예에서는 챔버(10)가 상부챔버(200)와 하부챔버(100)로 이루어지고, 1차 건조시 웨이퍼들(W)은 하부챔버(100) 내에 배치되고, 1차 건조가 완료되면 웨이퍼들이 상부챔버(200) 내로 승강되는 것으로 설명하였다. 그러나 이와 달리 1차건조시 웨이퍼들(W)의 위치는 고정되고 탈이온수들이 배출관(660)을 통해 배출될 수 있다. 웨이퍼들의 위치가 고정된 상태에서 IPA 증기가 분사되고 2차 건조가 진행될 수 있다. 이 경우 1차 건조와 2차 건조가 이루어지는 공간은 동일하므로 챔버(10)의 체적을 줄일 수 있다.

또한, 본 실시예에서 2차 건조시에 히터(700)에 의해 상부챔버(200)가 가열 되는 것으로 설명하였으나, 챔버(10) 내에서 IPA 증기의 응축을 방지하기 위해 1차 건조시에도 히터(700)에 의해 챔버(10)의 온도가 조절될 수 있다.

도 5는 도 1의 건조장치(1)의 변형된 예를 보여주는 단면도이다. 도 5를 참조하면, 건조장치(1)는 분리판(400), 분리판 수용부(420), 그리고 분리판 이동부(440)를 더 포함한다. 분리판 수용부(420)가 결합되는 외조의 측벽(142)에는 슬릿 형상의 유입로(146)가 형성된다. 유입로(146)는 내조(120)보다 높은 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 외조의 상부면(143) 안측 가장자리에는 아래로 돌출된 링 형상의 돌출부(148)가 형성될 수 있다. 분리판(400)은 2차 건조가 시작될 때 상부챔버(200)에 의해 제공되는 공간과 하부챔버(100)에 의해 제공되는 공간을 분리시킨다. 분리판(400)은 웨이퍼들(W)이 하부챔버(100) 내에 위치될 때에는 챔버(10)의 외측벽에 설치된 분리판 수용부(420) 내에 위치되나 웨이퍼들(W)이 상부챔버(200) 내로 이동되면 분리판 이동부(440)에 의해 챔버(10) 내로 이동되어 상부챔버(200)과 하부챔버(100)를 분리시킨다.

분리판(400)은 사각의 평판 형상을 가지며 복수의 홀들(402)이 형성된다. 2차 건조 진행시 상부챔버(200) 내에 유체는 홀(402)을 통해 하부 챔버(100)로 흐르므로, 도 6에 도시된 바와 같이 상부 챔버(200) 내에는 층류(laminar flow)로서 기류가 형성되며, 이는 건조 효율을 향상시킨다.

도 7 내지 도 11은 본 발명의 장치를 사용하여 건조 공정이 진행되는 과정을 순차적으로 보여주는 도면이고, 도 12는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 건조 방법을 순차적으로 보여주는 플로우차트이다. 처음에 웨이퍼(W)가 하부챔버(100) 내 탈이온수에 완전히 담겨진 상태로 배치되며, 세정액 공급관(520)으로부터 탈이온수가 계속적으로 공급되어 내조(120)를 넘쳐 흐르면서 웨이퍼(W)에 부착된 화학물질을 제거하는 린스공정이 수행된다(도 7, 스텝 10). 이후 IPA 증기가 챔버(10) 내부로 공급된다. 챔버(10) 내부의 IPA 증기가 제 1농도(0.1 내지 5㏖%)를 유지하도록 질량유량계(580)에 의해 챔버(10) 내부로 공급되는 IPA 증기의 량은 조절된다(도 8, 스텝 S20). 챔버(10) 내부가 IPA 분위기로 형성되면 웨이퍼들(W)은 2 내지 10mm/sec의 빠른 속도로 탈이온수로부터 벗어나며, 마란고니 효과에 의한 1차건조가 완료된다(도 9, 스텝 S30). 바람직하게는 웨이퍼(W)가 탈이온수로부터 벗어나는 동안 챔버(10) 내부의 IPA 증기는 제 1농도로 유지되도록 IPA 증기는 계속적으로 공급된다.

웨이퍼들(W)이 상부챔버(200) 내로 이동되면 분리판(400)이 이동되어 상부챔버(200)와 하부챔버(100)를 분리하고, 2차 건조가 시작된다(도 10, 스텝 S40). 챔버(10) 내부의 IPA 증기가 제 2농도(5 내지 30㏖%)로 유지하도록 질량유량계(580)에 의해 챔버(10) 내부로 공급되는 IPA 증기의 량은 조절된다(도 11, 스텝 S50). 챔버(10) 내에서 IPA 증기가 응축되는 것을 방지하기 위해 히터(700)에 의해 상부챔버(200)가 27℃이상으로 유지되도록 가열된다(스텝 S60).

본 발명에 의하면, 1차적으로 마란고니 원리를 이용하여 웨이퍼를 건조시키고, 2차적으로 웨이퍼에 부착된 탈이온수를 IPA 증기로 치환하여 웨이퍼를 건조시키므로, 일반적인 마란고니 건조기에서 건조 불량이 발생된 고종횡비를 가지는 패 턴이 형성된 부분의 탈이온수를 효과적으로 제거할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 건조공정 진행시 챔버 내의 IPA 증기의 농도에 따라 히터에 의해 챔버의 온도 조절이 가능하므로, IPA 증기가 응축되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 상부챔버 내에서 웨이퍼가 2차 건조될 때, 분리판의 홀을 통해 상부챔버 내의 유체가 아래로 흐르므로, 상부챔버 내에서 기류가 층류로 형성되어 건조효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

반도체 기판을 건조하는 방법에 있어서,

챔버 내에 채워진 세정액 내에 반도체 기판이 잠겨진 상태에서 건조용 유체가 상기 챔버 내에서 제 1농도로 유지되도록 상기 챔버 내로 분사되는 단계와;

상기 반도체 기판이 상기 세정액의 표면으로부터 점진적으로 벗어나는 단계와;

상기 반도체 기판이 상기 세정액으로부터 완전히 벗어나면, 상기 건조용 유체가 상기 챔버 내에서 제 2농도로 유지되도록 상기 챔버 내로 공급되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건조 방법.
제 1항에 있어서,

상기 방법은 상기 반도체 기판이 상기 세정액으로부터 완전히 벗어나면, 상기 세정액이 채워진 공간과 상기 반도체 기판이 위치되는 공간을 분리하기 위해 복수의 홀들이 형성된 분리막이 이동되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건조 방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 방법은 상기 공정 진행시 상기 건조용 유체가 상기 반도체 기판의 표면에서 응축되는 것을 방지하기 위해 상기 챔버 내부 온도를 조절하는 단계를 더 포 함하는 것을 특징으로 하는 건조 방법.
제 1항에 있어서,

상기 건조용 유체는 상기 세정액에 용해되는 알콜 또는 에테르의 단일물이거나 혼합물인 것을 특징으로 하는 건조 방법.
제 4항에 있어서,

상기 알코올은 이소프로필 알코올이고,

상기 제 1농도는 0.1 내지 5 ㏖%이고,

상기 챔버의 온도는 약 20℃인 것을 특징으로 하는 건조 방법.
제 4항에 있어서,

상기 알코올은 이소프로필 알코올이고,

상기 제 2농도는 5 내지 30㏖%이고,

상기 챔버의 온도는 27℃ 이상으로 유지되는 것을 특징으로 하는 건조 방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 반도체 기판이 상기 세정액의 표면으로부터 벗어나는 속도는 2 내지 10mm/sec인 것을 특징으로 하는 건조 방법.
반도체 기판을 건조하는 방법에 있어서,

챔버 내 반도체 기판이 잠긴 세정액의 상부로 건조용 유체를 제 1농도로 공급하여 마란고니 원리에 의해 상기 반도체 기판을 1차 건조하고, 이후에 상기 반도체 기판이 상기 세정액으로부터 벗어나면 상기 반도체 기판으로 상기 건조용 유체를 제 2농도로 공급하여 상기 반도체 기판 상의 세정액을 상기 건조용 유체로 치환하여 상기 반도체 기판을 2차 건조하되, 상기 챔버 내에서 건조용 유체가 응축되는 것을 방지하기 위해 상기 1차 건조가 이루어지는 동안 상기 챔버의 온도와 상기 2차 건조가 이루어지는 동안 상기 챔버의 온도는 서로 상이하도록 조절되는 것을 특징으로 하는 건조 방법.
제 8항에 있어서,

상기 제 2농도는 상기 제 1농도보다 고농도이고, 상기 2차 건조가 이루어지는 동안 상기 챔버의 온도는 상기 1차 건조가 이루어지는 동안 상기 챔버의 온도보다 높은 것을 특징으로 하는 건조 방법.
삭제
삭제
삭제