KR20010033944A - 기판을 건조하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판(1)을 건조하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 상기 기판이 액체로 부터 꺼내지면서 기판의 표면과 액체 사이에 액체 메니스커스가 형성되고 가열된다. 본 발명에 따라, 기판은 가스 상태의 매개체를 사용하여 가열된다. 이는 상기 방법 과 장치의 비용을 줄이고 기판 건조 효율, 신뢰도 및 신속성에 유리하다. 택일적으로, 메니스커스는 그것과 접촉해 있는 기판을 사용하여 가열될 수 있다. 이런 방법도 상기와 같은 동일 또는 유사한 이점을 갖는다.

Description

기판을 건조하기 위한 방법 및 장치 {METHOD AND DEVICE FOR DRYING SUBSTRATES}
상기 방법 및 장치는 본 출원의 양수인에 속하는 DE 196 13 620 A 로 부터 개시된다.
유럽 특허 출원 0 385 536 은 액체에서 처리 후 기판을 건조하기 위한 방법 및 장치를 개시한다. 상기 공보로 부터 알려진 방법에 따르면, 기판은 액체를 담은 베스(bath)에서 일정 주기 동안 처리되며 이어 실제적으로 전체 용액이 베스내에 남도록 천천히 옮겨진다. 그러는 동안, 기판은 액체로 부터 증기와 접촉되게 곧바로 꺼내진다. 증기는 기판 상에 응축되지 않으며 액체와 혼합되어 혼합물은 액체보다 낮은 표면 장력을 가진다. 그러나, 상기 방법은 증기가 필요하면서 제거되어야 하고 특히 증기 공급 라인 및 배기 노즐이 사용 가능해야 하기 때문에 실제적으론 매우 복잡하다.
미국 특허 4,722,752 로 부터 예를 들어, 반도체 웨이퍼 같은 디스크 형상 기판의 클리닝 및 건조를 위한 장치 및 방법이 개시되었으며 이 발명에서 기판은 세정액으로써 작용을 하는 온수로 부터 천천히 옮겨져서 온수의 표면과 기판 사이의 경계에서 표면 장력은 기판 표면의 물이 제거되게 한다.
미국 특허 4,920,350 은 기판의 클리닝 및 건조를 위한 장치 및 방법을 개시하는데 액체의 표면에서 초음파 형태의 에너지가 이동시 기판에 공급된다. 그러나 공급된 에너지는 건조가 아닌 세정을 위한 작용을 한다.
미국 특허 5,368,649 에 개시된 기계 또는 전자 소자 및 렌즈를 세정하고 건조하는 방법은 대기압 이상의 압력에서도 남아있는 액체를 건조하는 방법을 개선하기 위해 사용된다. 세정액은 대기압에서 규정된 비등점 이상으로 가열된다. 건조 과정 동안, 제품은 제품 상의 세정액이 급속히 증발하도록 급 감압이 일어나는 건조실로 투입된다.
본 발명은 기판를 액체에서 꺼낼때, 기판의 표면과 액체의 표면 사이에 생기는 액체 메니스커스를 가열함으로써 기판을 건조하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1 은 기판 건조 장치 및 방법에 관한 개략도이다.
본 발명의 목적은 액체 베스로 부터 이동 중 기판이 최소 비용으로 환경에 영향 끼치지 않고 기판 표면에 형성하는 잔류물 없이 급속히 건조될 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명은 열교환이 가스에서 메니스커스로 발생되어 메니스커스가 가스에 의해 가열되는 전술한 종류의 방법으로 구현된다. 상기 방법은 바람직하게는 적어도 하나의 고온 가스 흐름이 발생되어 메니스커스 상으로 향해지도록 하고 및/또는 메니스커스는 메니스커스를 가열하는 고온 가스에 의해 둘러싸이도록 하여 메니스커스로 기본적인, 유효한 가열을 제공한다. 후자의 경우, 가스의 대류가 유리하다. 메니스커스의 국부적 가열은 기판의 이동시 기판 표면과 액체 표면 사이에 형성되는 메니스커스 만곡부 내의 표면 장력의 감소를 초래한다. 이런 식으로, 기판 표면에 부착된 메니스커스 내에 있는 액체는 메니스커스 및 기판으로 부터 증발되며 따라서 기판은 액체로 부터 급속하고 믿을 만하게 분리되며 액체로 부터 리프팅되는 동안 추가의 조치 없이 거의 건조된다. 메니스커스를 가열하기 위한 에너지 전달 매체로서의 고온 가스의 사용은 메니스커스 가열을 위한 기본적이고 유리한 가능성을 제공한다.
액체 메니스커스 가열을 위해, 고온 질소가 유리하게 사용되어 액체 표면에 전달되며 메니스커스 영역의 액체와 이어 메니스커스 외부 영역은 상당한 온도 증가를 겪는다. 그러는 동안, 가스는 가스의 흐름 형태 및 정체적으로 될 수도 있다. 가스는 바람직하게는 액체 상부에 위치할 수 있는 후드를 거쳐서 투입된다.
일반적으로 가열이라 하면 액체의 다른 영역에 대한 메니스커스의 가열을 말하며 온도 차는 임의로 작게 심지어 1℃ 이하의 크기 이내 일 수 있음을 주목해야 한다.
바람직하게는 가열 가스는 가스에 의해 초래되는 기판의 반작용 또는 기판에 대한 화학적 영향을 피하기 위해 불활성 가스이다. 가열 가스로서 질소가 유리하지만 0 족 가스도 적합하다. 가스는 바람직하게는 액체와 혼합하지 않는다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 기판이 이동되는 액체의 표면 장력을 줄이는 가스가 사용된다. 마란고니(Marangoni) 효과로 알려진 상기 효과는 기판의 우수하고 신속한 건조에 부가적으로 일조한다. 바람직하게, 액체의 표면 장력을 줄이기 위한 가스는 질소, 이소프로필 알코올 또는 이런 가스들 중 적어도 하나를 포함하는 혼합 가스이다. 액체의 표면 장력을 줄이기 위한 가스는 바람직하게는 메니스커스를 가열하기 위한 가열 가스로 또한 사용된다. 가열 가스는 기판이 옮겨지는 액체 용기 상부에 위치할 수 있는 후드를 거쳐서 유리하게 메니스커스 상으로 향해진다. 후드를 거쳐 가스를 투입하는 예는 출원과 동시에 양수인에게 양도되었으며 본 명세서에 참조된 액체의 표면 장력을 줄이기 위한 가스의 투입과 연결해서 개시되었다.
택일적 또는 부가의 방법 변화에 따라, 본 발명의 목적은 메니스커스와 접촉한 기판을 가열함으로써 메니스커스가 가열되는 방식으로 달성되어 기판 또는 액체에서 옮겨지기 전 및/또는 옮겨지는 동안 기판은 가열된다. 액체의 온도 보다 상당히 높은 온도에 이르는 기판을 통한 메니스커스의 가열은 발명 목적에 대한 훨씬 더 유리한 해법을 제공한다. 가열된 기판에 의한 메니스커스의 가열과 관련해서, 메니스커스의 가열 전 및/또는 동시에 메니스커스의 액체와 혼합된 증기 또는 가스가 메니스커스와 접촉되게 될 때 특히 유리하다. 이런 식으로, 마란고니 효과에 의해 메니스커스의 가열로 부터 초래되는 표면 장력의 감소를 더 한층 감소하는 것 및 건조를 개선하고 가속하는 것이 가능하다.
본 발명의 목적은 고온 가스가 메니스커스를 둘러싸거나 메니스커스로 흐르므로 기판 표면과 액체 표면 사이의 경계에서 액체로 부터 기판의 이동시 형성되는 메니스커스를 가열하기 위한 에너지 소스로 기판의 건조를 위한 장치에 대해서도 또한 달성된다. 첫 번째 경우, 상기 장치는 메니스커스를 둘러싼 가스를 가열하는 가열 장치를 가진다. 그러한 가열 장치의 예로, 적외선 또는 초음파 에너지 소스가 유리하지만 맴돌이 전류 히터도 유리하다.
택일적으로 또는 전술한 장치에 추가해서 발명의 또 다른 해결 방안은 메니스커스를 가열하기 위한 에너지 소스가 기판의 이동 중 메니스커스 보다 고온인 기판 그 자체라는 것이다. 기판은 바람직하게는 액체로 부터 이동 전 및/또는 이동 중 가열된다.
바람직하게, 본 발명의 장치 및 방법은 반도체 웨이퍼의 건조와 관련하여 사용되어 발명의 방법 및 장치의 생산성을 증가시키기 위해 건조 과정의 효율 및 신뢰도는 개선되고 건조 주기는 감소된다.
본 발명은 하나의 개략도를 참조하여 전술한 실시예를 통해 이하에 설명될 것이다.
액체(2) 내에 배치된 기판(1)을 건조하기 위해, 예를 들어, 반도체 웨이퍼 일 수 있는 기판(1)은 액체(2)로 부터 기판 상하 이동 장치(3)에 의해 리프팅된다. 액체가 기판 표면(4,5)을 젖게하고 기판 표면에서 액체 분자로 미치는 인력이 액체 분자들 사이의 힘보다 더 강하기 때문에 액체(2)와 표면(4 및 5) 사이의 경계에서액체에서 기판(1)이 리프팅될 때 메니스커스(6)가 형성된다. 적어도 메니스커스(6) 주위의 영역에서 액체(2)의 온도 보다 더 높은 온도를 가진 가스(7)가 제공된다. 이어, 메니스커스(6)는 최소한 그 표면이 가열되어 기판과 경계를 이루는 메니스커스 만곡부(6) 내의 표면 장력은 액체(2)의 표면 장력과 비교하여 감소된다. 액체 분자들은 메니스커스 만곡부(6)가 둘러싸고 있는 가스에 의해 가열될 때 액체 및 기판 표면(5,6) 사이의 인력과 비교해서 더 큰 인력을 가지므로 상이한 표면 장력은 기판(1)으로 부터의 액체의 흐름에 영향을 미친다. 이런 식으로, 실질적이며 보다 완벽하고 보다 신속한 기판(1)의 건조가 가능하다.
메니스커스(6)를 둘러싼 가스(7)는 바람직하게는 이 위치에서 적당한 에너지 공급, 예를 들어 맴돌이 전류 히터에 의해 가열된다. 이어 가스는 열에너지를 메니스커스(6) 상으로 전달한다.
그러나, 본 발명의 택일적 또는 추가적 실시예에 따르면 메니스커스의 규제되고 국부적인 가열을 위해 가열된 가스의 흐름을 메니스커스 상으로 향하게 하는것이 가능하다. 택일적으로, 기판 표면(4,5) 부분에서 표면 장력을 줄이는 효과, 특히 메니스커스(6)의 가열은 예를 들어 이동 전 및/또는 이동 중의 기판의 적어도 일부가 가열을 위해 초음파가 쬐여진다는 점에서 형성된 메니스커스(6)의 적어도 일부에서 기판을 가열함으로써 달성될 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예로 설명되었다. 그러나, 기술 분야의 당업자는 발명의 요지를 벗어남이 없이 개발 및 다양한 변화를 할 것이다. 예를 들어, 액체 베스로 부터 기판의 이동 중, 기판은 직접 증기와 접촉될 수 있는데, 증기는 기판상에서 응축되지 않고 액체와 혼화할 수 있는 물질을 가지며, 액체와 혼합될 때 액체 그 자체와 비교해서 감소된 표면 장력을 가지는 혼합물로 된다. 어떤 경우 전술한 유럽 발명 출원 0 385 536 에서 개시된 방법과 본 발명의 방법을 조합함으로써 기판의 건조에 대해 부가의 개선 및 가속을 초래할 것이다. 바람직한 실시예에 따르면, 메니스커스(6)를 가열하기 위해 사용되는 가스(7)는 표면 장력을 감소시키는 성질을 가진 것으로 선택될 수 있다.
바람직하게 기판은 블레이드 형상의 리프팅 장치에 의해 리프팅된다. 블레이드형 리프팅 장치는 액체로 부터 기판들이 리프팅될 때 기판을 지지하며, 특히 기판이 액체와 분리되는 순간에 액체에 닿은 기판 위치에서 기판을 지지한다. 이어 액체의 방울이 기판에서 떨어져 있는 블레이드형 리프팅 장치의 블레이드형 모서리를 거쳐 흐르며 심지어 기판이 액체 베스에서 떨어져 위치하여 메니스커스가 더이상 존재하지 않을 때에도 건조 과정은 동일한 효율로 계속될 수 있다.

Claims (19)

  1. 기판(1)이 액체(2)로 부터 꺼내질 때, 상기 기판 표면(4,5)과 상기 액체(2) 사이의 경계에서 메니스커스가 형성되고 가열되는, 기판(1)을 건조하는 방법에 있어서, 상기 메니스커스는 가스 매체(7)에 의해 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 고온 가스 흐름이 메니스커스(6) 상으로 향하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 또는 제 2 항에 있어서, 상기 메니스커스(6)는 고온 가스(7)로 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 메니스커스(6)는 정체 상태, 바람직하게는 가스 상태의 매체로 부터 대류에 의해 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 메니스커스(6)를 둘러싼 상기 가스(6)는 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 가스는 적외선 방사에 의해 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 적외선 방사는 상기 메니스커스의 부근에 배치된 가열 소자, 특히 전열선에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스는 불활성 가스인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항 내지 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스는 적어도 질소 및/또는 0 족 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스는 상기 액체와 혼화하지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스는 기판(1)이 이동되는 상기 액체(2)의 표면 장력을 줄이는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 메니스커스의 가열 이전 및/또는 동시에 상기 메니스커스(5)의 액체(2)와 혼합한 증기는 상기 메니스커스(5)와 접촉되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 가스 또는 상기 증기는 질소, 이소프로필 알콜 또는 적어도 하나의 이런 가스를 포함한 혼합 증기인 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스는 기판(1)이 이동되는 액체 용기 상부에 위치할 수 있는 후드를 거쳐 상기 메니스커스(6)로 전달되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 상기 기판(1)이 액체(2)로 부터 꺼내질 때 상기 기판 표면(4,5)과 상기 액체 사이의 경계에서 형성되는 메니스커스(6)를 가열하기 위한 에너지 소스로 기판을 건조하기 위한 방법에 있어서, 상기 메니스커스는 이와 접촉하고 있는 기판에 의해 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 13 항에 있어서, 기판(1)은 이동 전 및/또는 이동 중 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 상기 기판(1)이 액체(2)로 부터 꺼내질 때 상기 기판 표면(4,5)과 상기 액체 사이의 경계에서 형성되는 메니스커스(6)를 가열하기 위한 에너지 소스로 기판을 건조하기 위한 장치에 있어서, 상기 에너지 소스는 상기 메니스커스를 둘러싼 고온 가스인 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 상기 기판(1)이 액체(2)로 부터 꺼내질 때 상기 기판 표면(4,5)과 상기 액체 사이의 경계에서 형성되는 메니스커스(6)를 가열하기 위한 에너지 소스로 기판을 건조하기 위한 장치에 있어서, 상기 에너지 소스는 기판의 배출 동안 상기 메니스커스 보다 고온인 기판인 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 건조 장치는 액체로 부터 기판의 이동 전 및/또는 이동 중 기판을 건조하기 위한 가열 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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