KR100338895B1 - 유체컨테이너에서기판을처리하기위한장치 - Google Patents
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Abstract
유체 컨테이너(1)에서 기판(5)을 처리하기 이한 장치에서, 특히 기판(5)의 효과적이고, 균일하고 강한 처리는 만약 기판이 처리동안 유체 컨테이너(1)에서 움직일 수 있다면 달성된다.
Description
기판을 처리하기 위한 장치는 국제 출원공개 제 WO 95/02473 호, 미국특허 제 5,275,184 호, 미국특허 제 5,327,921 호, 미국특허 제 5,261,431 호, 미국특허 제 5,488,964 호, 일본 공보 제 4-245432 A2 호, 일본 공보 제 3-47578 A2 호 또는 본 출원인 소유의 독일 특허 출원 제 44 13 077 호로부터 공지된다. 이들 장치에서 웨이퍼는 처리과정 동안 유체 컨테이너내에 정지식 그리고 고정식으로 배치된다. 입구 개구부 또는 유체 노즐을 통하여, 예컨대, 화학 또는 세척 유체 등의 처리 유체의 도입시에 유동 조건이 국부적으로 변화되어, 소정의 또는 현재의 유체 유동각 또는 분사각에 의해 유동 교차지점 또는 사각(dead angle)이 발생된다.
예컨대, 세척 처리를 개선하고 가속하기 위하여, 초음파를 사용하여 기판을 처리할 때, 공지된 장치에서는 기판에 대해 음파(sound)를 균일하게 전달하는 것이 가능하지 않은데, 이것은 음파 콘(cone)이 상이한 음파의 세기 또는 사각을 유발하기 때문이다. WO 95/02473으로부터 공지된 장치에서, 초음파 발생 장치가 측벽에제공된다. 기판에 대한 음파의 균일한 전달을 개선하기 위하여, 기판에 대한 가이드 장치가 유체 컨테이너 측벽의 내부 표면에서 엇갈리게 배열된다. 이런 엇갈림 배열은 초음파 발생 장치 반대편에 배치된 가이드 장치가 가이드를 가지는 영역 및 가이드가 없는 영역내의 결과적인 댐핑 효과로 인하여 상이한 음파의 세기를 유발하기 때문에, 단지 한정된 정도로만 균일한 음파가 기판에 전달되도록 한다.
미국특허 제 4,902,350 호로부터, 상기한 종류의 장치가 공지되고, 여기에서 기판은 카세트를 사용하여 유체 컨테이너에 삽입되고, 유체 컨테이너의 안팎으로 기판 및 카세트를 각각 독립적으로 승강시키기 위하여 승강 장치가 제공된다. 유체 컨테이너에서 서로 독립적으로 기판 및 카세트를 다루기 위하여, 유체 컨테이너는 카세트 높이의 적어도 두배이다. 유체 컨테이너에 삽입된 카세트 위의 컨테이너의 한쪽 벽에 초음파 방출 장치가 배치된다. 상기 공지된 유체 컨테이너는 카세트가 컨테이너 내부에 수용되어야 하기 때문에 높이뿐 아니라 폭과 깊이가 크고, 카세트 밖으로 들어올려진 기판을 처리하기에 충분한 공간이 카세트 윗쪽으로 확보되어야 한다. 이렇듯 큰 공간 요구는 특히 큰 비용이 드는 세척 룸에 있어서 바람직하지 않으며, 고가이고 및/또는 큰 비용을 들여 재순환되어야 하는 다량의 처리 유체를 제공하는 것이 필요하다.
1991년 논문 IBM TDB 제34권 제5번 제331면으로부터, 웨이퍼용 처리 장치가 공지되었는데 상기에서 카세트내의 웨이퍼가 유체 컨테이너에 삽입되고, 상기 상태에서 기판이 놓인 롤러에 의해 이온이 제거된 물을 분사하는 동안 카세트내에서 회전된다. 카세트를 수용하기 위하여 유체 컨테이너는 큰 크기이어야 하므로 전술된단점을 가진다. 이 장치에서 초음파를 사용하는 처리는 제공되지 않는다.
미국 특허 제 5,286,657 호로부터, 웨이퍼 처리 장치가 공지되고 여기에서 각각의 웨이퍼는 처리용 유체 컨테이너에 도입된다. 초음파 소스는 유체 컨테이너의 하부에 배치된다. 기판은 처리과정 동안 기판이 회전될 수 있도록, 회전 가능한 유체 컨테이너내의 기판 홀더에 놓인다. 이런 장치는 단지 하나의 기판만을 처리할 수 있을뿐 아니라, 하부로부터의 초음파에 의한 처리의 효율성이 훨씬 떨어진다. 또한, 기판 홀더가 초음파 방출 영역내에 있으므로 초음파에 의한 균일한 영향을 방해한다.
미국 특허 제 5,520,205 호는 웨이퍼를 세척하기 위한 장치를 도시하고 개시하는데, 웨이퍼가 카세트에 삽입되고 상기 카세트는 유체 컨테이너에 도입된다. 초음파 소스는 컨테이너의 하부에 배치된다. 카세트내에 배열된 기판은 하부로부터 기판상으로 접선방향으로 가이드되는 유체 제트에 의해 회전된다.
미국 특허 제 5,427,622 호로부터, 초음파에 의해 웨이퍼를 세척하기 위한 방법 및 장치가 공지되는데 카세트내에 배치된 웨이퍼는 처리 유체에 도입된다. 초음파 소스는 측벽의 외부에 접속된다. 초음파 장치의 진동 노드를 평평하게 하도록, 카세트는 유체 컨테이너내에서 아암에 의해 수평으로 왕복운동된다.
본 발명은 초음파에 의해 유체 컨테이너에서 기판을 처리하기 위한 장치에 관한 것이고, 상기 기판은 처리과정 동안 유체 컨테이너 내에서 이동 가능하다.
도 1은 유체 컨테이너 측벽의 내부 표면에서 기판 수용 장치 및 가이드 요소에 대한 승강 능력을 가지는 본 발명의 장치의 개략도.
도 2는 유체 컨테이너의 유체 바닥 및/또는 적어도 하나의 측벽의 실시예를 개략적으로 도시한 도.
도 3은 유체 컨테이너 바닥 및/또는 유체 컨테이너의 적어도 하나의 측벽의 다른 실시예를 도시한 도.
도 4는 도 1의 실시예에 따라 초음파 발생 장치로서 구현된 유체 컨테이너측벽에 유체 노즐을 부착하는 형태를 도시한 도.
본 발명의 목적은 개선되고, 보다 균일한, 및/또는 보다 강력한 기판 처리가 가능한, 초음파에 의한 기판처리장치로서, 소형이고 소량의 처리 유체를 요구하는 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은 유체 컨테이너의 적어도 하나의 컨테이너 벽면의 내부 표면 안쪽 또는 내부 표면 위에 기판에 대한 가이드가 제공되고, 처리과정 동안 상기 기판이 유체 컨테이너에서 승강됨으로써 달성된다.
이와 같이 개선된 기판 처리 장치는 유체 컨테이너 내에 카세트를 요구하지 않기 때문에, 상기 장치 또는 유체 컨테이너가 소형으로 될 수 있고, 이로써 세척 룸 체적이 감소되고 처리 유체의 양이 적어진다. 더욱이, 유체 컨테이너의 안팎으로 기판을 삽입, 상승 및 이동시키기 위한 장치가 매우 간단하다. 이런 점에도 불구하고, 본 발명의 특징은 사각 또는 상이한 강도를 가지는 처리 영역을 유발함 없이, 초음파, 처리 유체, 및/또는 다른 방사 소스를 사용하여 전체 기판 표면에 걸쳐 균일하고, 우수하며 강력한 기판 처리를 보장한다.
처리과정 동안 기판이 승강됨으로써, 개개의 기판 영역은 유체, 초음파 및/또는 광 콘(light cone)의 상이한 충격을 받게되므로, 기판 표면에 걸쳐 기판 전체의 보다 균일한 처리가 가능하다.
바람직하게는, 유체 컨테이너가 기판이 놓여지게 될 빗살 모양(comb-shaped) 스테이(stay) 형태의 기판 수용 장치를 포함한다. 상기 기판 수용 장치는 기판 아래에 배치되고 기판 단부 면에 수직으로 연장된다. 이러한 실시예에서, 유체 컨테이너의 적어도 하나의 측벽의 내부 표면 안쪽 또는 내부 표면 위에, 기판에 대한 가이드가 슬롯으로서 구현되도록 제공되고, 상기 가이드는 바람직하게는 슬롯이 형성된 횡방향 스테이, 핀, 및/또는 노브(knob) 형태이다.
유체 컨테이너 내에서 기판의 처리과정 동안 가이드로부터 기인하는 불균일성은, 기판을 이동함으로써, 예컨대, 기판에 유체, 초음파 또는 광(예를들어 UV 광)이 전달되는 동안 유체 컨테이너 내의 기판을 상승 및/또는 하강시킴으로써 실질적으로 방지되거나 감소된다. 기판의 소정 위치에서 처리 매체가 전달되지 않거나 제한된 범위에만 전달되는 영역은 유체 컨테이너 내에서 기판을 이동시킴으로써 보다 개선된 노출을 갖는 처리 매체의 범위내로 들어가게 된다. 따라서 존재할 수도 있는 사각 또는 감소된 충격 강도는 기판의 처리과정 동안에 보상된다.
슬롯, 스테이, 핀 및/또는 노브 형태인, 유체 컨테이너 측벽의 내부 표면에서의 기판에 대한 가이드는, 예컨대, 가이드의 엇갈림 배열에 의해, 이와 같은 가이드가 없는 영역이 상기 측벽의 내부 표면에 제공되도록 배열된다. 이들 가이드 없는 영역에는, 입구 개구부, 스프레이 노즐, 확산기, 초음파 발생 장치, UV 광원 및/또는 기판 처리용의 다른 장치가 제공되는 것이 바람직하다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따라, 유체 컨테이너의 이동 가능한 기판 수용장치는 기판을 고정하기 위한 적어도 두 개의 홀딩 영역을 포함한다. 따라서, 측벽의 내부 표면에서 가이드를 사용하지 않고 유체 컨테이너 내에 기판을 고정하는 것이 가능하다. 이런 방식으로, 상대적인 운동에 따른 마찰이 기판 및 유체 컨테이너 장치 사이에 발생하지 않아서 기판 표면에 오염을 유발할 수 있는 마모나 벗겨진 입자의 형성이 추가로 감소된다.
유체 컨테이너내에 가이드를 요구하지 않고 기판 수용 장치에 기판을 안전하게 고정하기 위하여, 상기 수용 장치는 예를들어 두 개의 이격된 스테이내에 슬롯이 제공된다. 상기 슬롯은 기판의 엣지 모양과 상보적인 모양이 바람직하고 슬롯개구부로부터 슬롯 하부로 감소하는 폭을 가지는 것이 바람직하다. 이런 방식으로, 슬롯이 제공된 적어도 두 개의 스테이 내에서 기판의 고정 및 유지가 달성된다. 기판 수용 장치내에 기판의 고정 및 배치의 안전성은, 수직으로 배치된 슬롯의 제 1 측벽 및 수직방향에 대해 소정의 각으로 경사진 슬롯의 제 2 측벽을 가짐으로써 더욱 개선된다. 기판 수용 장치의 실시예에 관련하여 반복을 피하기 위해, 특히 본 출원의 우선일 시점에서 볼 때 공개되지 아니한 독일 특허 출원 44 28 169 및 독일 특허 출원 196 15 108, 그리고 본 출원인 소유의 독일 특허 출원 196 16 402이 참고되며, 이로써, 이들 출원의 개시내용은 참고자료로서 본 출원에 통합되어 있다.
특히, 유체 컨테이너 내에서 가이드없이 기판을 고정하기 위한 기판 수용 장치에 관하여, 바람직하게는 기판 홀딩용 스테이 형태이거나 또는 기판 수용 장치에 상응하여 기판을 고정하기 위한 적어도 두 개의 홀딩 영역이 제공된 장치의 형태를 갖는, 대응 기판 홀딩 장치를 기판의 상부측에 제공하는 것이 유리하다. 이런 방식에서는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 기판의 승강 운동에 부가적으로, 또는 대안적으로, 회전 운동이 가능한 경우에, 기판이 유체 컨테이너 내에서 확실히 유지된다. 컨테이너의 측벽에 또는 측벽내부에 가이드를 요구하지 않고 기판 수용 장치내에서 기판을 홀딩함으로 인해, 예를들어 초음파에 의해 기판을 처리하는 동안 왕복 운동 방식으로 소정 각으로 또는 연속적으로 기판을 회전시키는 것이 가능하다. 따라서 이동하는 기판과 유체 컨테이너 부분 사이의 마찰 또는 접촉이 방지되고, 이로써 벗겨진 입자의 양이 감소되거나 전혀 생성되지 않게 된다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따르면 유체 컨테이너의 바닥 및/또는 유체 컨테이너의 적어도 하나의 측벽이 음파 발생 장치로서 사용된다. 이와같은 실시예에서 바닥 전체, 각각, 측벽 전체는 음파 소스 형태이므로 유체 컨테이너내에서 기판의 매우 균일한 음파 처리가 가능하다.
바람직하게는, 초음파 발생 장치 형태의 컨테이너 바닥 및/또는 컨테이너 측벽에, 바람직하게는 스트립 형상 영역 형태인 유체 노즐이 제공된다. 컨테이너 바닥 및/또는 적어도 하나의 컨테이너 측벽을 유체 노즐 표면으로서 구현하는 것이 가능하고, 바람직하게는 스트립 형상인 음파 발생 장치를 갖는 적어도 하나의 영역을 제공하는 것이 가능하다. 노즐 시스템과 노즐들의 배열, 초음파 장치, UV 광원 및/또는 확산기(diffuser)의 실시예에 관련하여, 본 출원에 대해 참고자료로 통합된 상기 독일 특허 출원 196 16 402를 참고한다.
첨부된 도면을 이용하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 컨테이너 바닥(2) 및 컨테이너 측벽(3, 4)의 단면으로 도시된 유체 컨테이너(1)를 도시한다. 유체 컨테이너(1)내에 기판(5), 예를들어 웨이퍼가 배치된다. 상기 웨이퍼는 하나의 파일내에 차례로 배열되고 서로 평행하게 연장된다. 기판들(5)은 도시된 실시예에서 기판(5) 아래에 배치된 빗살 모양 스테이(comb-shaped stay) 형태인 기판 수용 장치(6) 위에 기판의 하부가 놓인다.
도시된 실시예에서 기판 수용 장치(6)는 그 자체로서는 기판들(5)을 고정하여 이들을 서로 수직이고, 평행한 위치로 홀딩할 수 없기 때문에, 도시된 실시예에서 슬롯이 형성된 스테이로서 도시되고 웨이퍼 단부면에 대해 수직으로 연장되는 웨이퍼에 대한 가이드(7)가 유체 컨테이너(1) 측벽(3, 4)의 내부 표면에 제공된다. 가이드(7)는 두 개의 대향하게 배열된 컨테이너 측벽(3, 4)에 동일 높이로 배치된다.
도시된 실시예에서 전체 측벽(4)은 초음파, 바람직하게는 메가사운드(megasound)를 수평 방향으로 방출하는 초음파 발생 장치(8)로서 구현된다. 대향하게 배치된 가이드(7)로 인해, 단지 최소의 메가사운드 강도만이 전달되거나 어떠한 강도도 전달되지 않는 수평 영역(9)이 존재하여, 이들 수평의 스트립 모양 영역(9)에서는 기판(5)이 음파에 노출되지 않거나 단지 최소 음파에만 노출된다.
본 발명에 따르면, 처리과정 동안, 즉 초음파를 기판(5)에 방출하는 동안,기판 수용 장치(6)가 상승 및/또는 하강되어 유체 컨테이너(1) 및 가이드(7) 등과 같은 유체 컨테이너 요소에 대하여 기판(5)을 이동시킨다. 이런 방식으로, 기판(5)의 이동으로 인해 상기 수평 영역(9)에도 초음파가 전달되고; 기판(5)을 이동하지 않으면 상기 영역(9)은 초음파에 의해 자극될 수 없다. 기판 수용 장치(6)가 상승 및/또는 하강될 수 있는 상승 스트로크(ΔX)는 개별적인 요구조건 및 설계사양에 따라 선택 가능하다. 도시된 실시예에서, 상승 스트로크는 실질적으로 상기 수평 영역(9)의 폭과 동일하거나 이 보다 커서, 기판 수용 장치(6)의 상승 또는 하강 동안에 상기 영역(9) 전체가 초음파 발생 장치의 방출 범위, 즉, 음파가 방해받지 않고 방출되는 영역 내에 있게 될 것이다.
도 2에 도시된 실시예에서, 컨테이너 바닥(2) 및/또는 측벽(3, 4)은 연속적인 초음파 발생 장치(11)로 구성되어, 평행한 스트립들(13) 또는 초음파 발생 장치의 절개부들(cutout)에 유체 노즐(12)이 배치된다. 이런 장치가 컨테이너 측벽에 구비된 상기의 실시예에서, 만약 웨이퍼들(5)이 기판 수용 장치만으로 안전하게 고정되지 않으면, 도 1의 가이드 스테이(7)의 실시예에 대응하는 적어도 하나의 가이드 스테이가 제공된다.
도 3의 실시예에서, 연속적인 컨테이너 바닥 및/또는 연속적인 컨테이너 측벽은 예를들어 독일 특허 출원 196 16 402에 상세히 개시된 바와같이 연속적인 유체 노즐 표면(14)으로서 구현된다. 상기 유체 노즐 표면(14)내에서, 영역(15)은 스트립 모양 초음파 발생 장치로서 구현되도록 제공된다.
도 4는 금속 플레이트로 이루어진 초음파 발생 장치(11)에서 스트립 모양 절개부(18)의 프로파일을 도시한다. 내부에 배치된 유체 노즐(12)을 가지는 금속 또는 초음파 댐핑 재료(17)의 매칭 스트립을 이와 상보적으로 대응하는 상기 절개부(18)에 삽입할 수 있다. 유체 노즐(12)은 초음파 댐핑 재료(17)위 또는 내부에 배치될 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예를 참고하여 설명되었다. 그러나, 당업자에게는 본 발명의 개념을 벗어나지 않는 다른 변형 및 실시예가 명백할 것이다. 예를들어, 기판 수용 장치(6)는 기판(5)이 가이드(7)없이 기판 위치에 고정되도록 구현될 수 있다. 기판 수용 장치의 상기 실시예는 독일 특허 출원 196 16 402에 개시된다. 또한, 유체 컨테이너로부터 기판을 들어올리는 중에 기판의 건조 처리를 급속하게 진행하기 위하여 마랑고니(Maragoni) 방법에 따라 증기로 기판(5)을 처리하기 위한 후드를 가지는 장치를 제공하는 것도 가능하다.
Claims (22)
- 유체 컨테이너(1)내에서 하나 또는 다수의 기판(5)이 처리도중 이동가능하고, 컨테이너 벽(3, 4)중 적어도 하나의 영역은 기판(5)이 초음파를 받도록 초음파 발생 장치로서 사용되는, 초음파에 의해 유체 컨테이너(1)내의 기판(5)을 처리하기 위한 장치에 있어서,상기 유체 컨테이너(1)중 적어도 하나의 컨테이너 벽(3, 4) 내부 표면 안쪽 또는 내부 표면 위에 기판(5)에 대한 가이드(7)가 제공되고, 상기 기판(5)은 처리과정 동안 유체 컨테이너(1)내에서 상승 스트로크(ΔX)만큼 상승 및 하강될 수 있으며, 이로써, 상기 유체 컨테이너(1)에 대한 상기 기판(5)의 상대 운동에 의해, 이러한 상대 운동이 없을 경우 초음파 또는 유체가 조사될 수 없던 영역(9)에도 초음파 또는 유체가 조사될 수 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 기판(5)은 상기 유체 컨테이너(1)의 이동가능한 기판 수용 장치(6)의 안쪽 또는 위에 배열되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 제 2 항에 있어서, 상기 기판 수용 장치(6)는 기판(5)이 놓여지는 스테이이고, 상기 스테이는 기판 단부 면에 수직 방향으로 기판(5) 아래에 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 제 2 항에 있어서, 상기 기판 수용 장치(6)는 홀딩 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 제 4 항에 있어서, 상기 가이드(7)는 슬롯, 스테이, 핀, 및/또는 노브인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 제 5 항에 있어서, 상기 유체 컨테이너(1) 측벽(3, 4)의 내부 표면은 가이드가 없는 영역을 가지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 제 6 항에 있어서, 가이드가 없는 컨테이너 벽(3, 4)의 내부 표면 영역에 입구 개구부, 분사 노즐, 확산기, 자외선 광원 및/또는 초음파 발생 장치가 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 기판(5)은 처리과정 동안 유체 컨테이너(1)내에서 회전할 수 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 제 2 항에 있어서, 상기 기판 수용 장치(6)는 기판(5)을 고정하기 위한 적어도 두 개의 홀딩 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 제 9 항에 있어서, 상기 기판(5)은 기판 수용 장치(6)에 고정되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 제 10 항에 있어서, 상기 기판 수용 장치(6)는 슬롯을 가지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 제 11 항에 있어서, 상기 슬롯은 기판의 엣지 모양과 상보적인 모양인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 제 11 항에 있어서, 상기 슬롯의 폭은 슬롯 개구부로부터 슬롯 바닥쪽으로 감소되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 제 11 항에 있어서, 슬롯의 제 1 벽은 수직이고 슬롯의 제 2 벽은 상기 수직방향에 대해 소정의 각으로 경사진 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 기판 홀딩 장치가 상기 기판(5)의 상부 엣지 부분에 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 컨테이너 바닥(2)이 초음파 발생 장치로서 사용되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 제 16 항에 있어서, 초음파 발생 장치로서 사용되는 컨테이너 바닥(2) 및/또는 초음파 발생 장치로서 사용되는 컨테이너 벽(3, 4)에 유체 노즐을 가지는 영역이 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 컨테이너 바닥(2) 및/또는 적어도 하나의 컨테이너 벽(3, 4)은 유체 노즐 분사 표면으로서 사용되고 적어도 하나의 영역은 초음파 발생 장치로서 사용되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 제 18 항에 있어서, 상기 유체 노즐(12)은 상기 초음파 발생 장치(11)와 음파 전달상으로 소통되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 제 18 항에 있어서, 상기 유체 노즐(12)은 상기 초음파 발생 장치(11)와 음파 전달상으로 소통되지 않는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 제 20 항에 있어서, 상기 유체 노즐(12)이 초음파 댐핑 재료부(17)위 또는 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 제 21 항에 있어서, 상기 초음파 댐핑 재료부(17)는 상기 유체 노즐(12)을 지지하는 스트립 형태이고, 상기 초음파 발생 장치(11)내의 상보적으로 설계된 절개부(18)에 삽입 또는 미끄러짐가능한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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