KR0148357B1 - 기판의 세정장치 - Google Patents

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KR0148357B1
KR0148357B1 KR1019890009551A KR890009551A KR0148357B1 KR 0148357 B1 KR0148357 B1 KR 0148357B1 KR 1019890009551 A KR1019890009551 A KR 1019890009551A KR 890009551 A KR890009551 A KR 890009551A KR 0148357 B1 KR0148357 B1 KR 0148357B1
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아키라 기노시타
카즈오 후시키
Original Assignee
고다까 토시오
도오교오 에레구토론 가부시끼가이샤
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    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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Abstract

내용 없음.

Description

기판의 세정장치
제1도는 본 발명에 관한 세정장치의 바람직한 실시예를 나타낸 종단 평면도로서, 제2도의 1-1선에 따른 단면을 나타낸 도면.
제2도는 제1도의 2-2선에 따른 종단 정면도.
제3도는 본 발명에서 약액세정실내의 세정액중에 피처리기판이 침지된 상태를 나타낸 측면도.
제4도는 제3도와 동일한 상태를 나타내는 정면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
12 : 케이스체 14 : 테이블
16 : 로우더 18 : 언로우더
22 : 카세트 24 : 기판
32 : 약액세정(藥液洗淨)처리실 34 : 수세(水洗)처리실
36 : 건조처리실 38 : 보호지지대
42, 44, 46 : 개구 52, 54, 56 : 커버
62 : 궤도레일 64, 66 : 캐리어
68 : 아암기구 72 : 핑거(finger)
74 : 갈고리
본 발명은 반도체 웨이퍼, 액정구동용 회로등의 제조공정에서 사용되는 기판을 세정하기 위한 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 피처리기판을 매엽식으로 처리하는 장치에 관한 것이다.
예를들어 반도체 디바이스의 제조공정에서는, 여러단계에서 웨이퍼의 세정이 반복하여 행하여지고 있다.
웨이퍼 표면의 오염은 반도체 디바이스의 성능에 치명적인 영향을 주기 때문에, 웨이퍼의 세정은 디바이스의 제조공정에 있어서의 중요한 공정으로 된다.
종래로부터, 반도체 웨이퍼등의 피처리기판의 세정을 행하는 장치로서는, 복수개의 기판을 한번에 세정하는 소위 배치(Batch)식 세정장치가 사용되고 있었다. 그의 일예는 일본국 특개소 52-95166호 공보에 개시되어 있다.
그러나 근년에 반도체 디바이스의 4M, 16M 등의 고집적화 및 회로 패턴의 초미세화등으로서 높은 생산성을 얻는데에 대응하기 위하여 공정단계에서는 세정처리에 대한 요구도 엄격하게 되고 있다.
이 엄격한 요구에 대하여, 상기에서 설명한 바와 같은 배치식 기판 세정장치에서는, 세정상태의 균일성이 얻어지지 않는 등의 이유때문에 충분히 대응할 수가 없다.
그리하여 피처리기판을 1매씩 세정하는 매엽식 세정장치가 개발되고 있다.
현재 사용되고 있는 매엽식 세정장치는, 기판을 반송하기 위한 캐리어의 반송방향을 따라, 복수개의 얇은 형의 처리실이 1개씩 수평으로 순차적으로 늘어놓아 배열한 것이다.
기판은 캐리어의 흡착아암에 의하여 보호지지되어, 처리실에서 처리실로 이동된다.
기판은 각 처리실 내에 수평상태로 삽입되고, 이 수평상태에서 세정 처리를 받는다.
상기 세정장치에서는, 장치의 전체 길이가 적어도 (하나의 처리실 길이)+(처리실의 수) 이상으로 되기 때문에, 장치가 대형화된다는 문제가 있다.
예를들어 8인치의 기판을 세정처리하기 위한 장치라면, 하나의 처리실의 길이는 십수인치 정도로 된다.
따라서, 가정하여 이러한 크기의 처리실을 3개로 하고, 또한 기판의 카세트 로우더 및 언로우더의 존재를 고려하면, 세정장치의 전체 길이는 적어도 5피트 정도로 되어 버린다.
일반적으로 해당 세정장치가 배치되는 것은 설치 및 유지 코스트가 높은 클린룸(clean room)의 내부이기 때문에, 본 장치에서는 점유공간을 적게 하는 것이 당연히 요구된다.
또한, 이러한 종류의 세정장치에서는, 여러 가지 경우의 세정시에 초음파 진동을 가하면서 처리를 행한다.
그러나, 상기 세정장치에서는, 진동원이 필연적으로 피처리기판의 뒷면측 한쪽에만으로 밖에 배치할 수가 없으므로, 기판 윗면에 물리적으로 부착된 오염원에 대한 진동의 효과는 적어진다.
또한 상기 세정장치에서는, 기판을 세정액에 침지시킬 때에 기판의 단면방향으로 부력의 영향이 미치기 때문에, 얇은 기판에 무리한 부하가 걸리지 않도록 침지작업에 주의를 하여야만 한다.
따라서 본 발명의 목적은, 종래의 장치와 동일한 갯수의 처리실을 콤팩트하게 배치함으로써, 장치의 점유 공간을 줄이는 데에 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은, 기판에 대한 초음파 진동의 효과를 실질적으로 높힘으로써, 세정장치의 세정기능을 향상시키는 데에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 기판의 침지시에 있어서의, 기판의 단면방향에 대한 부력의 나쁜 영향을 배제하는 데에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 관한 세정장치에서, 상기 기판의 로우드 포지션과 언로우드 포지션과의 사이에서 상기 기판을 반송하기 위한 수단과, 상기 반송수단에 의한 기판의 반송로를 따라 형성된 적어도 하나의 세정처리실과, 이 처리실이 상기 기판을 수직으로 수납하여, 한번의 처리시에 1매의 상기 기판을 처리하는 것과, 상기 반송수단에 착설된 기판 보호지지수단과, 이 보호지지수단이 상기 기판을 상기 처리실에 대하여 삽입 및 빼냄이 가능한 것과, 를 특징으로 한다.
상기 구성에서, 세정장치의 전체 길이를 결정하는 요인으로 되는 가로폭은 기판의 두께에 의하여 결정되는 것이기 때문에, 기판의 직경에 의하여 좌우되는 처리실의 깊이 및 내부 길이에 비하여 매우 적어지게 된다.
따라서 처리하는 기판의 치수에 관계없이 세정장치의 전체 길이는 적어지게 되므로, 점유 공간의 감소라는 조건을 만족할 수가 있다.
바람직하게는, 상기 처리실이 상기 기판을 세정액 중에 수직으로 삽입 및 침지하는 형태로서, 내부에서 기판을 수직으로 지지하기 위한 보호지지대가 배열설치됨과 동시에, 적어도 기판의 주요면쪽에 초음파 진동원이 배열 설치되어 있다.
수직상태로 보호지지되는 기판의 주요면쪽에 초음파 진동원이 형성됨으로써, 기판 주요면에 물리적으로 부착된 오염원은 초음파 진동원에 의하여 이 주요면에서 제거하는 것이 용이하게 된다.
기판은 침지시에 액체중에 수직으로 삽입되기 때문에, 기판의 단면 방향에 대한 부력의 나쁜 영향은 배제된다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은, 첨부한 도면을 참조하면서 행하여지는 다음의 설명에 의하여 명백하게 된다.
[실시예]
본 발명에 관한 세정장치의 케이스체(12)의 한쪽 끝단부에는, 여러개의 선반이 형성된 다선반형의 기판 카세트(22)가 얹어 놓여지는 로우더(16)가 배열설치되고, 로우더(16)는 케이스체(12) 내에 내장된 도시하지 아니한 구동기구에 의하여 승강이 가능하게 되어 있다.
로우더(16)는 케이스체의 테이블(14)을 사이에 두고 기판 카세트(22)를 상하로 이동시켜, 뒤에 설명하는 캐리어·아암(68)이 세정처리되는 기판(24)을 카세트에서 빼내는 위치(로우드 포지션)(load position)로 카세트(22)의 소정의 선반이 순차적으로 오도록 한다.
또한, 케이스체(12)의 다른쪽 끝단부에는 다선반형의 기판 카세트(22)가 얹어 놓여지는 언로우더(18)가 배열설치되고, 언로우더(18)도 또한 케이스체(12) 내에 내장된 도시하지 아니한 구동기구에 의하여 승강이 가능하게 되어 있다.
언로우더(18)는, 케이스체의 테이블(14)을 사이에 두고 기판 카세트(22)를 상하로 이동시켜, 뒤에 설명하는 캐리어·아암(68)이 세정처리된 기판(24)을 카세트에 삽입하는 위치(언로우드 포지션)(unload position)로 카세트(22)의 소정의 선반이 순차적으로 오도록 한다.
로우더(16)와 언로우더(18)와의 사이에는, 3개의 처리실(32),(34)(36)이 배열설치되고, 각 처리실은 로우더(16)쪽으로부터 순서대로, 약액세정(藥液洗淨)처리실(32), 수세(水洗)처리실(34) 및 건조처리실(36)로 되어 있다.
각 처리실(32∼36)은 장치 케이스체의 테이블(14)에서 아래쪽으로 수직으로 뻗어 있으며, 기판(24)을 수직상태로 수납하도록 배치된다.
이로인하여 각 처리실내에는 보호지지대(38)(제3도 및 제4도 참조)가 배치되고, 기판(24)을 수직상태로 한 피지지상태가 보중된다.
또한 각 처리실(32∼36)에는, 각각 약액세정처리, 수세처리 및 건조처리를 행하기 위한 배관류가 접속되어 있다.
각 처리실(32∼36)의 치수는, 깊이 및 내부 길이는 처리되는 기판(24)의 치수에 따라 대폭적으로 변경되지만, 장치의 전체 길이를 결정하는 요인으로 되는 가로폭은 불과 수인치로 된다.
예를들어 도시한 바와 같은 세정장치가 8인치의 기판(24)을 세정처리하기 위한 장치라면, 장치의 전체길이는 3피트정도로 되므로, 처리실(32∼36)을 수평상태로 늘어놓은 종래장치에 비하여, 그의 전체 길이는 1/2 내지 2/3 정도로 된다.
따라서, 이러한 종류의 세정장치에서 요구되고 있는 점유 공간의 절약화라는 조건을 만족할 수가 있다.
각 처리실(32∼36)에 대응하여 테이블(14)에는 슬리트 형상의 개구(42),(44),(46)가 형성된다.
개구(42∼46)의 내부길이도 또한 처리되는 기판(24)의 치수에 따라 대폭적으로 변경된다.
각 개구(42∼46)의 상부에는 커버(52),(54),(56)가 배열설치되고, 각 커버는 안쪽(제1도에서 윗쪽)의 위치에서 테이블(14)로 선회(旋回)가 가능하게 축으로 지지된다.
각 커버(52∼56)는, 개구(42∼46)를 통하여 기판(24)을 삽입 또는 빼낼때에는 자동적으로 선회하여 개방되고, 기판의 세정시에는 폐쇄되어 처리공간을 밀폐한다.
로우더(16), 3개의 처리실(32∼36) 및 언로우더(18)에 인접하여, 테이블(14)의 위에는 궤도레일(62)이 배열 설치된다.
궤도레일(62) 위에는 기판을 반송하기 위한 제1 및 제2의 2개의 캐리어(64),(66)가 이동이 가능하게 배치되고, 각 캐리어에는 기판을 보호지지하기 위한 공지의 구조의 아암기구(68)(제3도 및 제4도 참조)가 착설된다.
아암(68)의 앞끝단에는 기판(24)의 뒷면쪽을 지지하는 2개의 핑거(finger)(72)가 뻗어 설치되고, 각 핑거의 앞끝단에는 기판(24)의 가장자리에 걸어맞춤되는 갈고리(72)가 부설된다.
도시한 실시예에서는, 핑거(72)와 갈고리(74)와의 상호동작에 의하여, 기판이 수평상태에서 수직상태로 확실하게 보호지지된다.
아암(68)에는, 핑거(72)에 의하여 기판을 보호지지한 상태에서 소기의 선회동작 등을 행할 수 있도록, 자유로운 관절부(도시안됨)가 배치되어 구비되어 있다.
이 자유로운 관절부의 기술에 관하여는 이미 공지이다.
상기 세정장치의 작동은 컴퓨터에 의하여 제어되고, 상기 커버(52,56)의 개폐, 캐리어(64),(66) 및 아암(68)의 소기의 동작 및 각 처리실(32∼36) 내에서의 세정 또는 건조처리는, 미리 짜여진 소정의 프로그램에 따라 자동적으로 행하여진다.
다음에 상기 세정장치의 사용방법을 설명한다.
우선 가장 아래 위치에 있는 로우더(16)위에 처리해야 할 복수개의 기판이 수납된 기판 카세트(22)가 얹어 놓여지는 한편, 가장 아래 위치에 있는 언로우더(18) 위에 비어 있는 기판 카세트(22)가 얹어 놓여진다.
로우더(16)는 기판 카세트(22)를 순차 단계적으로 상승시켜, 상단부터 순서대로 테이블(14) 위의 로우드 포지션에 배치한다.
이것에 대하여 제1도에서 왼쪽의 제1 캐리어(64)는 궤도레일(62) 위를 로우더(16)의 인접 위치까지 이동되고, 이 제1 캐리어(64)의 아암(68)이 카세트(22)의 선반내에 삽입된다.
아암(68)은 그의 핑거(72) 앞끝단의 갈고리(74)에 의하여 기판(24)의 가장자리부와 걸어맞춤되어, 기판을 선반에서 수평으로 빼낸다.
다음에 제1 캐리어(64)는 궤도레일(62) 위를 약액세정처리실(32)의 인접위치까지 이동되고, 이와 동시에 아암(68)이 관절부를 개재하여 선회되므로, 피보호지지기판(24)이 수평상태에서 수직상태로 전환된다.
또한 이와 병행하여 약액세정처리실(32)의 커버(52)가 개방되고, 기판(24)이 아암의 핑거(72)에 보호지지된 상태 그대로의 상태에서, 대응한 개구(42)를 통하여 약액세정처리실(32)에 삽입된다.
기판(24)은 수직상태로 약액세정처리실(32)내의 약액 중에 침지되고, 보호지지대(38) 위에 얹어 놓여진다(제3도 참조).
기판(24)은 침지시에 액체중에 수직으로 삽입되기 때문에, 액체에 의한 단면 방향에 대한 부력의 나쁜 영향은 배제된다.
기판(24)이 약액세정처리실(32)내의 보호지지대(38)에 얹어 놓여지면, 핑거 앞끝단의 골고리(74)가 기판 가장자리부에서 빠지고, 기판(24)을 남겨두고 아암(68)이 약액세정처리실(32)에서 빼내어진다.
그리고 커버(52)가 폐쇄되어, 소정의 세정처리가 행하여진다.
세정액은, 예를들어 산(酸)에 의한 세정이면 황산 또는 염산과 과산화수소수와의 혼합액, 불화수소산 등이 선택되고, 알카리에 의한 세정이면 암모니아와 과산화수소수와의 혼합액 등이 선택된다.
세정처리는, 상기 세정액내에 기판(24)이 소정시간 예를들면 수분간 침지됨으로써 행하여지고, 또한 이와 동시에 도시하지 아니한 기구에 의하여 기판(24)의 양면쪽 또는 주요면쪽만으로 초음파 진동이 가해진다.
적어도 진동원이 기판(24)의 주요면쪽에 형성되고, 또한 기판이 수직상태로 보호지지됨으로써, 기판(24)의 주요면에 물리적으로 부착된 오염원은 초음파 진동에 의하여 이 주요면에서 제거되는 것이 용이하게 되므로, 세정장치의 세정기능이 높아진다.
세정액의 온도를 세정에 적당한 온도 예를들면 80℃ 내지 130℃로 하면 좋다.
또한 세정액을 흘려서 버블링시키면 더욱 세정효과가 높아진다.
약액세정처리실(32)에서의 처리가 종료한 후, 커버(52)가 개방되고, 제1 캐리어(64)의 아암(68)에 의하여 기판(24)이 약액세정처리실(32)에서 빼내어진다.
빼내어진 기판(24)은 제1 캐리어(64)에 의하여 다음에 이어지는 수세처리실(34)까지 반송되고, 상기 약액세정처리실(32)에 관하여 설명된 것과 동일한 방법으로, 대응의 개구(44)를 통하여 수세처리실(34)에 삽입된다.
이때 수세처리실(34)의 커버(54)는, 기판(24)의 반송에 타이밍을 맞추어서 개방되고, 캐리어의 아암(68)이 수세처리실(34)내에 기판을 남겨두고 빼내어진 후, 폐쇄된다.
기판(24)은 수세처리실(34)내의 보호지지대(38)에 수직 상태로 지지되어, 수세처리를 받는다.
수세처리는, 온도 예를들면 80℃ 내지 130℃의 린스액내에 기판(24)이 소정시간 예를들면 수분간 침지됨으로써 행하여지고, 또한 이와 동시에 도시하지 아니한 기구에 의하여 기판(24)의 양면쪽 또는 주요면쪽으로 초음파 진동이 가하여진다.
수세처리실(34)에서의 처리가 종료한 후, 커버(54)가 개방되고, 이번에는 제1도에서 오른쪽의 제2 캐리어(66)의 아암(68)에 의하여 기판(24)이 수세처리실(34)에서 빼내어진다.
빼내어진 기판(24)은 제2 캐리어(66)에 의하여 다음에 이어지는 건조처리실(36)까지 반송되고, 상기 약액세정처리실(32)에 관하여 설명한 것과 동일한 방법으로, 대응의 개구(46)를 통하여 건조처리실(36)에 삽입된다.
이때 건조실의 커버(56)는, 기판(24)의 반송에 타이밍을 맞추어서 개방되고, 캐리어의 아암(72)이 건조처리실(36)내에 기판을 남겨두고 빼내어진 후, 폐쇄된다.
기판(24)은 건조처리실(36)내의 보호지지대(38)에 온도 예를 들면 80℃∼130℃의 온도기류중에 시간 예를들면 3분간 수직상태로 지지되어, 건조처리를 받는다.
건조처리실(36)에서의 처리가 종료한 후, 커버(56)가 개방되고, 제2 캐리어(66)의 아암(68)에 의하여 기판(24)이 건조처리실(36)에서 빼내어진다.
빼내어진 기판(24)은 제2 캐리어(66)에 의하여 오른쪽 끝단의 언로우더(18)까지 반송되고, 이와 동시에 아암(68)이 관절부를 개재하여 선회되므로, 피보호지지기판(24)이 수직상태에서 수평상태로 전환된다.
언로우더(18)는 기판 카세트(22)를 순차 단계적으로 상승시켜, 상단부터 순서대로 테이블(14) 위의 언로우드 포지션에 배치한다.
기판(24)은, 제2 캐리어의 아암(68)에 의하여 수평상태로, 언로우드 포지션에 있는 기판 카세트(22)의 선반내에 삽입된다.
한편, 상기에서 설명한 바와 같이 기판(24)이 제1도에서 왼쪽의 제1 캐리어(64)에 의하여 약액세정처리실(32)에서 수세처리실(34)로 이송된 후, 이 제1 캐리어(64)는 곧바로 로우더(16)의 인접위치까지 되돌려지고, 다음의 선반에서 다음의 기판(24)이 빼내어진다.
그리고 이 기판(24)이 약액세정처리실(32)로 반송되어, 약액세정처리가 이루어진다.
마찬가지로 선행되는 기판(24)이 제1도에서 오른쪽의 제2 캐리어(66)에 의하여 수세처리실(34)에서 건조처리실(36)로 이송된 후, 제1도에서 왼쪽의 제1 캐리어(64)에 의하여 다음의 기판(24)이 약액세정처리실(32)에서 수세처리실(34)로 곧바로 이송되어, 수세처리가 이루어진다.
이와 같이, 각 작업공정이 복수개의 기판(24)에 관하여 병행하여 행하여지므로, 기판(24)이 차례대로, 로우드된 후, 세정, 건조처리 및 언로우드되어, 제1도에서 왼쪽의 기판 카세트(22)에서 오른쪽의 카세트(22)로 이송되어 간다.
이상 본 발명의 상세한 설명은, 첨부한 도면에 나타낸 바람직한 실시예에 따라 설명하였지만, 이들 실시예에 대하여는, 본 발명의 범위를 이탈함이 없이 여러가지의 변경, 개량이 가능하게 되는 것은 명백하다.
예를들어 세정처리후의 기판을 최초의 카세트의 선반으로 되돌리도록 하면, 언로우더는 불필요하게 된다.
이 경우 로우드 포지션과 언로우드 포지션과는 실질적으로 동일하거나, 혹은 대체로 동일하게 된다.
각 처리실에 있어서의 처리방법은 임의이므로, 침지세정처리에서는 없는 스프레이 세정처리로 할 수도 있고, 동일 처리실에서 약액세정 및 수세를 행하도록 구성하는 것도 가능하다.
또한 처리실의 수도 당연히 임의의 것이다.
제5도와 같이 하나의 평면내에 복수매를 배열하여도 상기 실시예와 동일한 효과를 얻을 수가 있다.

Claims (8)

  1. 기판을 매엽식으로 세정처리하기 위한 장치에 있어서, 상기 기판(24)의 로우드 포지션과 언로우드 포지션과의 사이에서 상기 기판(24)을 반송하기 위한 수단과, 상기 반송수단에 의한 기판(24)의 반송로를 따라 형성되어 1매의 상기 기판(24)을 세정액중에 수직으로 수납한 상태에서 상기 기판(24)을 세정처리하기 위한 적어도 하나의 세정처리실과, 상기 반송수단에 형성되고, 상기 기판(24)의 뒷면쪽을 지지함과 동시에 기판의 가장자리를 걸어맞춤하여 상기 기판(24)을 세정처리실에 대하여 삽입 및 빼냄이 가능하도록 지지하는 기판보호지지수단으로 이루어짐을 특징으로 하는 기판의 세정장치.
  2. 제1항에 있어서, 처리실이 상기 기판(24)을 세정액중에 침지하는 형태인 기판의 세정장치.
  3. 제1항에 있어서, 기판(24)이 상기 세정액중에 수직으로 삽입되는 것인 기판의 세정장치.
  4. 제1항에 있어서, 처리실내에서 기판(24)을 수직으로 유지하기 위한 보호지지대(38)가 배열설치되어 있는 것인 기판의 세정장치.
  5. 제1항에 있어서, 처리실의 적어도 기판(24)의 주요면쪽에, 초음파 진동원이 배열 설치되어 있는 것인 기판의 세정장치.
  6. 제1항에 있어서, 처리실의 기판 삽입 및 빼냄용의 개구(42),(44),(46)가 커버(52),(54),(56)에 의하여 개방 및 폐쇄가 가능한 것인 기판의 세정장치.
  7. 제6항에 있어서, 커버(52),(54),(56)의 개폐가 상기 기판 반송수단 및 보호지지수단의 동작과 연동하여 제어되는 것인 기판의 세정장치.
  8. 제1항에 있어서, 로우드 포지션과 언로우드 포지션이, 상기 기판 반송로의 대략 양쪽 끝단부에 각각 배치되어 있는 것인 기판의 세정장치.
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