KR0127363Y1 - 반도체 제조공정용 웨이퍼 건조장치의 냉각코일 권선구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 반도체소자 제조시 웨이퍼에 묻은 탈이온수를 건조시킬때 웨이퍼의 건조가 균일하게 이루어지도록 IPA 증기영역의 평탄화하여 IPA 증기의 유동특성을 안정화시킬 수 있도록 한 것이다.

이를 위해, 본 고안은 IPA 증기영역의 경계층이 평탄화되어 IPA 증기의 유동특성이 안정화 되도록 석영조에 설치되는 냉각코일의 상단부 폭이 하단부에 비해 좁게 권선된 반도체 제조공정용 웨이퍼 건조장치의 냉각코일 권선구조에 관한 것이다.

Description

반도체 제조공정용 웨이퍼의 건조장치의 냉각코일 권선구조

제1도는 종래의 웨이퍼 건조장치를 나타낸 종단면도.

제2도는 제1도의 냉각코일 권선구조를 나타낸 사시도.

제3도는 본 고안에 따른 웨이퍼 건조장치를 나타낸 종단면도.

제4도는 제3도의 냉각코일 권선구조를 나타낸 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 석영조 2 : 냉각코일

3 : IPA 증기영역

본 고안은 반도체 제조공정용 웨이퍼 건조장치의 냉각코일 권선구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이소프로필 알콜(Isopropyle Alcohol : 이하, IPA라고한다)증기건조기를 이용한 웨이퍼의 건조시 베이퍼 존(Vapor Zone)을 평탄화하여 건조성능을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

일반적으로, IPA 증기건조기는 IPA의 친수성 및 물과의 비점차를 이용하여 웨이퍼를 건조시키는 장치로서, IPA 액의 끓는점이 80℃ 정도로 물보다 낮으므로 웨이퍼에 부착된 탈이온수가 증기상태로 변하기전에 IPA 액이 먼저 증기상태로 상승하여 웨이퍼 표면의 탈이온수와 결합한 후 중력에 의해 다시 하부로 떨어지므로써 웨이퍼의 건조가 진행되도록 한 것이다.

종래의 IPA 증기를 이용한 웨이퍼 건조장치는 제1도에 나타낸 바와같이 석영조(1)내에 IPA 액(8)이 일정높이의 액면을 가지도록 채워지고 상부 내측에는 나선형으로 감겨진 냉각코일(2a)이 설치된다.

또한, 상기 석영조(1)하부에는 히팅코일(5)이 내장된 열판(Heating Plate)(6)이 설치된다.

따라서, 반도체소자 제조공정에서 웨이퍼(4)표면에 부착된 불순물 등을 탈이온수로 세척한 후에 IPA 증기를 이용하여 웨이퍼(4)를 건조시킬 경우에는 열원인 히팅코일(5)에 의해 가열된 열판(6)상부의 석영조(1)내에 복수장의 웨이퍼(4)가 수납된 캐리어(7)를 투입하게 된다.

이에따라, 열판(6)에 의해 간접가열된 석영조(1)의 IPA 액은 증기가 되어 상승하면서 웨이퍼(4)면에 닿아 웨이퍼면 상에 잔류하고 있는 탈이온수가 결합한 후 다시 낙하하게 되며, 이와같은 작용의 반복에 의해 웨이퍼(4)의 건조가 수행된다.

이때, 석영조(1)상부에는 냉각코일(2a)이 감겨져 있으므로 석영조(1)상부로 상승한 IPA 증기는 냉각되어 석영조 하부로 다시 떨어진 후 재순환 하게 된다.

또한, 상기 석영조(1)내로 로딩된 웨이퍼(4)의 초기온도는 80℃ 보다 낮으므로 인해 웨이퍼(4)면에 닿은 IPA 증기는 응축되면서 탈이온수와 결합하여 석영조(1)하부에 떨어진 후 배출구(도시는 생략함)를 통해 배출되며, 일정시간이 경과하여 웨이퍼(4)면에 묻은 탈이온수의 건조가 끝나는 시점에서는 웨이퍼(4)의 온도가 상승하여 IPA 증기의 응축이 더이상 일어나지 않게 된다.

한편, 웨이퍼(4)의 투입전에는 석영조(1) 내에 일정한 경계층을 가지는 IPA 증기영역(IPA Vapor Zone)(3a)이 형성되어 있으나, 웨이퍼(4)가 석영조(1)에 투입됨에 따라 파괴된 후 건조의 진행과 더불어 IPA 증기영역(3a)은 다시 복구되어 일정한 경계층을 가지게 된다.

이와같이, 웨이퍼(4)의 투입에 따른 IPA 증기영역(3a)의 파괴로 부터 복구까지의 시간을 회복시간(Recovery Time)이라고 하며 이는 상기 공정의 수행시 제어해야 하는 주요요소이다.

그러나, 이와같은 종래의 웨이퍼 건조장치는 IPA 증기영역(3a)의 경계층 형상 및 로딩되는 웨이퍼(4)의 위치에 따라 파괴되는 IPA 증기영역(3a)의 모습이 달라지며, 이에따라 전술한 IPA 증기영역(3a)의 회복시간도 달라지게 된다.

따라서, IPA 증기영역(3a)의 경계층 형상은 건조에 중요한 영향을 미치게 되는데, 종래에는 냉각코일(2a)의 각단이 수직을 이루도록 설치되어 있으므로 인해 경계층 형상이 제1도에 나타낸 바와같이, 양측은 낮고 중앙이 볼록한 포물선 형상으로 나타나게 된다.

즉, 냉각코일(2a)중 하단부의 양측은 IPA 증기 기류와 직접만나 냉각이 잘 되지만, 상단부의 중앙은 냉각코일(2a)로 부터의 거리가 멀어 냉각이 잘 일어나지 않으므로 인해 상기한 바와같이 포물선 형상이 되어 IPA 증기의 유동특성이 불안정 하였다.

이와같이, 경계층이 포물선 형상으로 형성되는 경우에는 건조가 끝난 후 웨이퍼(4)의 표면상태가 각각의 웨이퍼(4) 및 웨이퍼의 각 부분에 따라 다르게 되어 제조된 반도체소자의 특성이 균일하지 못하므로 인해 수율이 저하될 우려가 있는등의 문제점이 있었다.

본 고안은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, IPA 증기를 이용한 웨이퍼 건조공정시 IPA 증기영역의 경계층 형상을 평탄화 하여 IPA 증기의 유동특성을 안정화 시키므로써 탈이온수가 묻어있는 웨이퍼의 건조가 균일하게 이루어질 수 있도록 한 반도체 제조공정용 웨이퍼 건조장치의 냉각코일 권선구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 고안은 IPA 증기영역의 경계층이 평탄화되어 IPA 증기의 유동특성이 안정화되도록 석영조에 설치되는 냉각코일의 상단부 폭이 하단부 폭에 비해 좁게 권선된 반도체 제조공정용 웨이퍼 건조장치의 냉각코일 권선구조이다.

이하, 본 고안의 일실시예를 첨부도면 제3도 및 제4도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제3도는 본 고안에 따른 웨이퍼 건조장치를 나타낸 종단면도이고, 제4도는 제3도의 냉각코일 권선구조를 나타낸 사시도로서, 웨이퍼 건조용 석영조(1)의 상부내면에 설치되는 냉각코일(2)의 상단부 폭이 하단부에 비해 좁게 권선되어 석영조(1) 내의 IPA 증기영역(3)의 경계층을 평탄화 하고 IPA 증기의 유동특성을 안정화 시키므로써 웨이퍼(4)의 건조가 균일하게 이루어 지도록 구성된다.

이때, 상기 냉각코일(2)하부의 1회 및 2회 권선부는 기존의 냉각코일 폭과 동일하며 3회 내지 6회의 권선부 폭은 냉각코일 관직경의 2 배만큼 좁아지게 된다.

이와같이 구성된 본 고안은 제3도 및 제4도에 나타낸 바와같이, 반도체 제조공정에서 웨이퍼(4)에 부착된 불순물을 탈이온수로 세척한 후에 IPA 증기를 이용하여 건조시킬 경우 IPA 증기영역(3)의 경계층을 평탄화 하여 IPA 증기의 유동특성을 안정화 시키므로서 웨이프(4)의 건조가 균일하게 수행될 수 있도록 만드는데 이를 보다 상세히 설명하면 후수라는 바와같다.

먼저, 열원인 히팅코일(5)에 의해 가열된 열판(6)상부의 석영조(1) 내에 복수장의 웨이퍼(4)가 수납된 캐리어(7)를 투입하게 된다.

이때, 캐리어(7)는 고정기구(도시는 생략함)에 의해 석영조(1)내의 일정위치에 정지하게 된다.

상기한 바와같이, 석영조(1)내에 웨이퍼(4)가 투입됨에 따라 가열된 IPA 액(8)은 증기가 되어 상승하면서 웨이퍼(4)표면에 닿아 면상에 잔류하고 있던 탈이온수와 결합한 후 다시 낙하하게 되며, 상기 작용의 반복에 의해 웨이퍼(4)의 건조가 수행 된다.

또한, 석영조(1)상부에는 냉각코일(2)이 감겨져 있으므로 석영조(1)상부로 상승한 IPA 증기는 냉각되어 석영조(1)하부로 다시 떨어진 후 재순환 하게된다.

이때, 석영조(1)의 내면에 설치된 냉각코일(2)은 하부의 1회 및 2회 권선부는 기존의 냉각코일과 같은 폭을 갖도록 권선되는 반면, 3회에서 6회까지의 권선부는 각각 기존의 냉각코일에 비해 관경만큼식 내측으로 위치하게 권선된다.

이에따라, 석영조(1)내의 IPA 증기가 상승할때 IPA 증기영역(3)의 중앙부는 석영조(1)의 상부측 냉각코일(2)에 의해 효과적으로 냉각될 수 있다.

따라서, 포물선 형상을 이루던 종래의 IPA 증기영역(3)의 중앙부는 경계층의 형상이 평탄화 됨과 동시에 하강하게 되며, 이에따라 IPA 증기의 유동특성 또한 안정화 되어 웨이퍼(4)의 건조가 균일하게 수행되므로 인해 웨이퍼(4)의 생산수율을 향상시킬 수 있게된다.

한편, 본 고안에서는 냉각코일(2)의 1회 및 2회 권선부는 기존의 냉각코일(2)과 같은 폭으로 하고, 3회 내지 6회 까지의 권선부는 그 폭이 줄어들게 권선하였으나, 폭이 좁아지는 단의 갯수는 IPA 증기의 경계층 형상에 따라 변경가능하다.

또한, 상기 냉각코일(2)은 하단부에서 상단부로 갈수록 그 폭이 일정간격식 좁아지게 계단형으로 형성할 수도 있다.

이상에서와 같이, 본 고안은 반도체소자 제조시 웨이퍼(4)에 묻은 탈이온수를 건조시킬때 웨이퍼(4)의 건조가 균일하게 이루어지도록 IPA 증기영역(3)의 경계층 형상을 평탄화하여 IPA 증기의 유동특성을 안정화 시키므로 인해 웨이퍼의 수율을 향상시킬 수 있도록 한 매우 유용한 고안이다.

Claims (2)

1. IPA 증기영역의 경계층이 평탄화되어 IPA 증기의 유동특성이 안정화 되도록 석영조에 설치되는 냉각코일의 상단부 폭이 하단부에 비해 좁게 권선된 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정용 웨이퍼 건조장치의 냉각코일 권선구조.
2. 상기 냉각코일을 하부에서 상부로 갈수록 각단의 폭이 일정간격 만큼씩 좁아지게 계단식으로 형성함을 특징으로 하는 반도체 제조공정용 웨이퍼 건조장치의 냉각코일 권선구조.