KR100414775B1 - 피처리기판용처리장치및세정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 처리 장치는 타겟 처리 기판을 전송하기 위한 개방가능한 윈도우 부분과 외부 대기를 유입하기 위한 입구 포트(port)를 갖는다. 더욱이, 이 처리 장치는 윈도우 부분을 통해 전송된 타겟 처리 기판을 위한 소정의 처리를 실행하기 위한 폐쇄된 처리실, 처리실의 내부를 배출하기 위한 배출 수단, 처리실내의 압력이 네거티브(negative)일 때 입구 포트를 개방하기 위한 및 입구 포트를 폐쇄하기 위한 개방/폐쇄 메카니즘을 포함한다.

Description

피처리 기판용 처리 장치 및 세정 장치{PROCESSING APPARATUS FOR TARGET PROCESSING SUBSTRATE}
본 발명은, 예를 들면 반도체 웨이퍼를 세정하기 위한 웨이퍼 세정 장치와 같은 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 공정에 있어서는, 반도체 웨이퍼(이하 간단히 웨이퍼라 함)의세정, 예를 들면, 미세한 입자의 제거, 금속 오염물질의 제거, 산화물 필름의 제거 및 이와 유사한 것이 실행되어야만 한다. 미세한 입자를 제거하기 위한 세정 공정에 있어서는, NH4/H2O2/H2O 용액 혼합물(이하 APM라 함)을 이용한 액상 세정이 일반적으로 수행된다. 금속 오염물질을 제거하기 위한 세정 공정에 있어서는, HCL/H2O2/H2O 용액 혼합물(이하 HPM이라 함)을 이용한 액상 세정이 일반적으로 수행된다. 산화물 필름을 제거하기 위한 세정 공정에 있어서는, HF/H2O 용액 혼합물(이하 DHF라 함)을 이용한 액상 세정이 일반적으로 수행된다.
근래에, 각 공정의 단일 웨이퍼 처리가 웨이퍼 직경의 증가와 더불어 진보되었지만, 단일 웨이퍼 처리 또한 본 세정 공정에서 진척되었다. 예를 들면, 단일 웨이퍼 처리를 위한 일 웨이퍼 세정 장치가 웨이퍼를 운반하기 위한 웨이퍼 운반 경로를 따라 APM 세정, HPM 세정, DHM 세정을 실행하기 위한 처리실을 배치함으로로써 및 이러한 처리실 사이에서 웨이퍼를 전송하기 위한 웨이퍼 운반 경로상의 웨이퍼 컨베이어(conveyor)를 이동가능하게 배치함으로써 구성된다.
개별 처리실은 거의 동일한 배치를 갖는다. 도 1은 처리실의 개략적인 배치의 실시예를 도시한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)를 회전가능하게 파지하기 위한 파지 부재(101)와, 소정의 세정용액(예를 들면, APM 세정을 위한 NH4/H2O2/H2O 용액 혼합물)을 파지 부재(101)에 의해 파지되고 회전되는 웨이퍼(W)의 표면에 분사하기 위한 분사 노즐(102)이 폐쇄된 처리실(100) 내에 배치된다. 웨이퍼(W)를 전송하기 위한개방가능한 윈도우부(103)가 웨이퍼 운반 경로 측면상의 처리실(100)의 정면에 형성된다. 웨이퍼 운반 경로상에 이동가능하게 배치된 웨이퍼 컨베이어(104)가 윈도우부(103)를 통해 세정되도록 웨이퍼(W)를 전송한다.
처리실(100)의 이러한 배치에 있어서, 처리실(100)내의 대기, 예를 들면 APM 세정을 위한 NH4가스가 처리실의 외측으로, 예를 들면 웨이퍼 운반 경로측으로 누출된다면, 이 가스는 웨이퍼 운반 경로상의 웨이퍼에 악영향을 미친다. 이러한 이유로 인해, 그러한 누출은 피해야만 한다. 따라서, 외부 대기를 유입하기 위한 입구 포트가 처리실의 내부를 배기하고 처리실의 내부를 부압으로 설정하도록 처리실(100)의 소정의 위치에 형성된다.
배기 수단이 상기 방법으로 웨이퍼 세정 장치의 처리실내에 배치된다 할지라도, 윈도우부(103)가 웨이퍼(W)를 전송하도록 개방되었을 때, 처리실내에 설정된 부압은 약해질 수도 있으며, 처리실내의 대기는 윈도우부(103)를 통해 외측으로 누출될 수도 있다. 배기 수단이 어떤 원인으로 인해 배출을 하지 않을 때, 처리실내의 대기는 상술된 입구 부분을 통해 외부로 누출될 수도 있다.
이러한 웨이퍼 세정 장치에 있어서는, 하나의 웨이퍼가 세정 유닛 내로 로딩되어, APM, HPM 또는 DHF와 같은 세정용액으로 세정된 후 탈이온수(deionized water : DIW)와 같은 린스(rinsing) 용액으로 세정된다. 사용된 세정용액과 린스용액 등은 일반적으로 폐기물로 방출된다.
세정용액 및 린스용액중에서, 특히 세정용액은 매우 비싸다. 상기 단일 웨이퍼 처리가 실행되지 않았을 때, 많은 양의 세정용액이 소비되어, 작동 비용이 고가로 된다. 단일-웨이퍼 세정 장치에 있어서, 세정조(cleaning bath)를 저장하기 위한 세정용액조(cleaning solution bath)는 부피가 크므로, 공간 비용이 크다.
본 발명의 1 번째 목적은 처리실 내측의 대기가 외측으로 누출되지 않는 처리 장치, 특히 처리실내의 대기가 피처리 기판의 전송을 가능하게 하는 윈도우부를 통해 외측으로 누출되지 않는 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 2 번째 목적은 처리실내의 대기가 외부 대기를 유입하기 위한 입구 포트를 통해 외측으로 누출되지 않는 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 3 번째 목적은 매우 간단한 구조체에 의하여 상기 목적을 실현시킬 수 있는 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 4 번째 목적은 처리실내에 하향 유동을 형성할 수 있는 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 5 번째 목적은 처리중 외부 대기를 유입하기 위해 입구 포트 가까이에 생성된 먼지가 피처리 기판에 부착되지 않는 처리실을 제공하는 것이다.
본 발명의 6 번째 목적은 세정하기 위해 사용된 세정용액의 소비량을 감소시키고 작동 비용 및 공간 비용을 감소시킬 수 있는 세정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 7 번째 목적은 간단한 구성으로 세정용액을 회수하여 재사용할 수 있는 세정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 8 번째 목적은 세정 시간을 줄이고 처리를 개선시킬 수 있는 세정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 9 번째 목적은 피처리 기판이 세정용액의 어떤 역효과에도 안전한 세정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 10 번째 목적은 세정용액을 효과적으로 회수하여 재사용할 수 있는 세정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 11 번째 목적은 보다 안전하게 세정을 실행할 수 있는 세정 장치, 특히 세정용액이 피처리 기판에 악영향을 미치지 않고 어떤 워터마크(watermark) 또는 이와 유사한 부착도 없는 세정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 12 번째 목적은 세정하기 위해 사용된 세정용액의 소비량을 더 줄일 수 있는 세정 장치, 특히 장치 크기의 증가 없이 보다 간단한 구조체로 세정용액의 소비량을 더 줄일 수 있는 세정 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 이루기 위해, 본 발명에 따른 처리 장치는 피처리 기판을 전송하기 위한 개방가능한 윈도우부와 외부 대기를 유입하기 위한 입구 포트를 가지며, 윈도우부를 통해 전송된 피처리 기판에 대한 소정의 처리를 실행하는 폐쇄된 처리실과, 처리실내부를 배기하기 위한 배기 수단과, 처리실내의 압력이 부압일 때 입구 포트를 폐쇄하고 입구 포트를 개방하기 위한 개방/폐쇄 메카니즘을 포함한다.
본 발명에 있어서, 처리실내의 압력이 부압일 때, 개방/폐쇄 메카니즘은 입구 포트를 개방한다. 예를 들면, 윈도우부가 폐쇄되었을 때, 처리실의 내부는 배기 수단에 의해 배기될 수 있으며 반면에 외부 대기는 입구 포트로부터 유입된다.처리실내의 압력이 부압이 아닐 때, 예를 들면 윈도우부가 피처리 기판을 전송하도록 개방되었을 때 또는 어떤 원인으로 인해 처리실의 내부가 배기 수단에 의해 배기될 수 없을 때, 개방/폐쇄 메카니즘은 입구 포트를 폐쇄한다. 이러한 구성에 있어서, 처리실내의 대기는 윈도우부 또는 입구 포트로부터 외측으로 누출하지 않는다.
본 발명에 따른 다른 처리 장치는 피처리 기판을 전송하기 위한 개방가능한 윈도우부와 외부 대기를 유입하기 위한 입구 포트를 가지며, 윈도우부를 통해 전송된 피처리 기판에 대한 소정의 처리를 실행하는 폐쇄된 처리실과, 처리실 내부를 배기하기 위한 배기 수단과, 입구 포트를 개방/폐쇄하도록 축방향으로 지지된 개방/폐쇄 플레이트를 가지는 개방/폐쇄 메카니즘과, 처리실내의 압력이 부압일 때 개방/폐쇄 플레이트가 입구 포트를 폐쇄하고 입구 포트를 개방하도록 개방/폐쇄 플레이트의 균형을 맞추는 평형추를 포함한다.
본 발명에 있어서, 개방/폐쇄 플레이트는 처리실내의 압력이 부압일 때, 개방/폐쇄 플레이트가 입구 포트를 폐쇄하고 입구 포트를 개방하도록 개방/폐쇄 플레이트의 균형을 맞추는 평형추에 의해 개방/폐쇄된다. 이러한 구성에 의해, 처리실내의 대기는 매우 간단한 구조체를 가지고 외측으로 누출하는 것이 차단될 수 있다.
본 발명에 따른 또다른 처리 장치는 피처리 기판을 전송하기 위한 개방가능한 윈도우부를 갖는 전방 표면과 외부 대기를 유입하기 위한 입구 포트를 갖는 상부 표면을 가지며, 윈도우부를 통해 전송된 피처리 기판에 대한 소정의 처리를 실행하는 폐쇄된 처리실과, 처리실 내부를 배기하기 위해 처리실의 아래에 배치된 배기 수단과, 입구 포트를 개방/폐쇄하도록 축방향으로 지지된 개방/폐쇄 플레이트를 가지는 개방/폐쇄 메카니즘과, 처리실내의 압력이 부압일 때 개방/폐쇄 플레이트가 입구 포트를 폐쇄하고 입구 포트를 개방하도록 개방/폐쇄 플레이트의 균형을 맞추는 평형추를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 구성에 부가하여, 외부 대기를 유입하기 위한 입구 포트와, 그의 개방/폐쇄 메카니즘은 처리실의 상부 표면상에 배치되며, 배기 수단은 처리실의 아래에 배치된다. 따라서, 처리실내에 하향 유동이 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 또다른 처리 장치는 피처리 기판을 전송하기 위한 개방가능한 윈도우부를 갖는 전방 표면과 외부 대기를 유입하기 위한 입구 포트를 갖는 상부 표면을 가지며, 윈도우부를 통해 전송된 피처리 기판에 대한 소정의 처리를 실행하는 폐쇄된 처리실과, 처리실 내부를 배기하기 위해 처리실의 아래에 배치된 배기 수단과, 입구 포트를 개방/폐쇄하도록 축방향으로 지지된 개방/폐쇄 플레이트를 가지는 개방/폐쇄 메카니즘과, 처리실내의 압력이 부압일 때 개방/폐쇄 플레이트가 입구 포트를 폐쇄하고 입구 포트를 개방하도록 개방/폐쇄 플레이트의 균형을 맞추는 평형추와, 처리실내에 배치되며 피처리 기판에 대해 소정의 처리를 실행하기 위한 처리 부분을 입구 포트로부터 분리하며 통기 구멍을 갖는 격벽 플레이트를 포함한다.
본 발명에 있어서, 피처리 기판에 대해 소정의 처리를 실행하기 위한 처리 부분을 입구 포트로부터 분리하는 격벽 플레이트가 처리실내에 배치되므로, 처리중외부 대기를 유입하기 위한 입구 포트 가까이에 생성된 먼지가 피처리 기판에 부착하지 않는다. 통기 구멍은 입구 포트 바로 아래의 영역을 제외한 영역에서 격벽 플레이트에 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 입구 포트측의 먼지가 통기 구멍을 통해 처리 부분으로 떨어지는 것이 방지될 수 있다.
본 발명에 따른 또다른 세정 장치는 세정용액 및 린스용액으로 피처리 기판을 세정하기 위한 세정 수단, 세정 수단에 의해 사용된 세정용액을 순환시키고 이 세정용액을 세정 수단 내에서 재사용하기 위한 순환 시스템, 및 세정 수단에 의해 사용된 린스용액을 방출하기 위한 방출 시스템을 포함한다.
본 발명에 있어서는, 세정에 사용된 세정용액이 순환되어 재사용된다. 이러한 구성에 의하면, 세정에 사용된 세정용액의 소비량이 감소되므로 작동 비용 및 공간 비용을 줄일 수 있다.
본 발명에 따른 또 다른 세정 장치는 피처리 기판의 로딩(loading)/언로딩(unloading)을 가능하게 하는 개방부가 형성되며, 내부 컵의 개방부가 외부 컵의 개방부보다 낮은 레벨(level)에 있는 2중 컵(cup) 구조를 가지는 수용부와, 수용부내의 피처리 기판을 파지하여 회전시키기 위한 그리고 내부 컵과 외부 컵 사이에서 기판을 전송하기 위한 회전/전송 부분과, 회전/전송 부분에 의해 내부 컵 및 외부 컵내에서 회전되는 피처리 기판으로 세정용액 및 린스용액중 하나를 분사하기 위한 분사부와, 내부 컵 및 외부 컵중 하나에 의해 회수된 세정용액을 순환하고 분사부에서 세정용액을 재사용하기 위한 순환 시스템과, 내부 컵 및 외부 컵중 나머지에 의해 회수된 린스용액을 방출하기 위한 방출 시스템을 포함한다.
본 발명에 있어서, 내부 컵으로 전송된 피처리 기판에 분사된 액체는 내부 컵에 의해 회수된다. 외부 컵으로 전송된 피처리 기판에 분사된 액체, 즉 외부 컵과 내부 컵의 개방부 사이로 분사된 액체는 원심력에 의해 개방부 사이로 흩어지며 외부 컵에 의해 회수된다. 내부 컵 및 외부 컵중 하나에 의해 회수된 세정용액은 순환되고 재사용된다. 따라서, 세정용액은 간단한 구성에 의해 회수되어 재사용될 수 있다.
본 발명에 따른 또다른 세정 장치는 피처리 기판의 로딩/언로딩을 가능하게 하는 개방부가 형성되며, 내부 컵의 개방부가 외부 컵의 개방부보다 낮은 레벨에 있는 2중 컵 구조를 가지는 수용부와, 수용부내의 피처리 기판을 파지하여 회전시키기 위한 그리고 내부 컵과 외부 컵 사이에서 기판을 전송하기 위한 회전/전송 부분과, 회전/전송 부분에 의해 내부 컵 및 외부 컵 내에서 회전되는 피처리 기판의 상부 표면 및 하부 표면으로 세정용액 및 린스용액중 하나를 분사하기 위한 분사부와, 내부 컵 및 외부 컵중 하나에 의해 회수된 세정용액을 순환시켜 분사부에서 세정용액을 재사용하기 위한 순환 시스템과, 내부 컵 및 외부 컵중 나머지에 의해 회수된 린스용액을 방출하기 위한 방출 시스템을 포함한다.
본 발명에 있어서, 특히 세정용액 및 린스용액은 피처리 기판의 상부 및 하부 표면을 세정하기 위해 피처리 기판의 상부 및 하부 표면에 분사된다. 이러한 구성에 의하면, 세정 시간이 줄어 들어 처리를 개선할 수 있다.
본 발명에 따른 또다른 세정 장치는 피처리 기판의 로딩/언로딩을 가능하게하는 개방부가 형성되며, 내부 컵의 개방부가 외부 컵의 개방부보다 낮은 레벨에 있는 2중 컵 구조를 가지는 수용부와, 수용부내의 피처리 기판을 파지하고 회전시키기 위한 그리고 내부 컵과 외부 컵 사이에서 기판을 전송하기 위한 회전/전송 부분과, 회전/전송 부분에 의해 내부 컵 내에서 회전되는 피처리 기판의 상부 및 하부 표면으로 세정용액을 분사하기 위한 및 회전/전송 부분에 의해 외부 컵 내에서 회전되는 피처리 기판의 상부 및 하부 표면으로 린스용액을 분사하기 위한 분사부와, 내부 컵에 의해 회수된 세정용액을 순환시켜 분사부에서 세정용액을 재사용하기 위한 순환 시스템과, 외부 컵에 의해 회수된 린스용액을 방출하기 위한 방출 시스템을 포함한다.
본 발명에 있어서, 특히 세정용액은 내부 컵내에 분사되며, 반면에 린스용액은 외부 컵내에 분사된다. 이러한 구성에 의하면, 세정용액과 함께 대기는 린스용액으로 세정된 피처리 기판에 영향을 미치지 않는다.
본 발명에 따른 또다른 세정 장치는 피처리 기판의 로딩/언로딩을 가능하게 하는 개방부가 형성되며, 내부 컵의 개방부가 외부 컵의 개방부보다 낮은 레벨에 있는 2중 컵 구조를 가지는 수용부와, 수용부내의 피처리 기판을 파지하여 회전시키기 위한 그리고 내부 컵과 외부 컵 사이에서 기판을 전송하기 위한 회전/전송 부분과, 회전/전송 부분에 의해 외부 컵 내에서 회전되는 피처리 기판의 상부 및 하부 표면으로 세정용액을 분사하기 위한 및 회전/전송 부분에 의해 내부 컵 내에서 회전되는 피처리 기판의 상부 및 하부 표면으로 린스용액을 분사하기 위한 분사부와, 외부 컵에 의해 회수된 세정용액을 순환시켜 분사부에서 세정용액을 재사용하기 위한 순환 시스템과, 내부 컵에 의해 회수된 린스용액을 방출하기 위한 방출 시스템을 포함한다.
본 발명에 있어서, 특히 세정용액은 내부 컵 내에서 분사되며, 반면에 린스용액은 외부 컵 내에서 분사된다. 이러한 구성에 의해, 세정용액은 보다 효과적으로 회수될 수 있다.
본 발명에 따른 또다른 세정 장치는 단일 분사 노즐을 사용하여 세정용액 및 린스용액을 피처리 기판으로 교대로 분사하기 위한 분사부와, 분사부가 세정용액 및 린스용액을 피처리 기판에 분사하기 전 소정의 주기 동안 분사 노즐로부터 세정용액 및 린스용액을 방출하기 위한 수단을 포함한다.
본 발명에 있어서, 분사 노즐이 피처리 기판으로 세정용액 및 린스용액을 분사하기 전에 소정의 기간 동안 세정용액 및 린스용액은 분사 노즐로부터 방출된다. 이러한 구성에 의하면, 세정용액이 피처리 기판으로 분사될 때, 분사 노즐에 남아 있는 린스용액이 피처리 기판으로 분사되는 일이 발생하지 않는다. 린스용액이 피처리 기판으로 분사될 때, 분사 노즐에 남아 있는 세정용액이 피처리 기판으로 분사되는 일이 발생하지 않는다. 따라서, 세정용액이 피처리 기판에 악영향을 미치지 않으며, 워터마크 또는 이와 유사한 것이 피처리 기판에 부착하지 않는다. 세정은 보다 만족스럽게 실행될 수 있다.
본 발명에 따른 또 다른 세정 장치는 단일 분사 노즐을 사용하여 세정용액 및 린스용액을 피처리 기판으로 교대로 분사하기 위한 분사부와, 분사부가 세정용액 및 린스용액을 피처리 기판에 분사하기 전 소정의 주기 동안 분사 노즐로부터세정용액 및 린스용액을 방출하기 위한 수단과, 세정용액을 회수하여 순환시키기 위해서 또한 분사부에서 세정용액을 재사용하기 위해서 분사 노즐로부터 방출된 세정 및 린스용액의 순환 시스템을 포함한다.
본 발명에 있어서는, 분사 노즐로부터 방출되는 세정용액 및 린스용액중에서 특히 세정용액이 회수되고 순환된다. 이러한 구성에 의하면, 세정용액의 소비량은 더 감소될 수 있다.
본 발명에 따른 또다른 세정 장치는 단일 분사 노즐을 사용하여 세정용액 및 린스용액을 피처리 기판으로 교대로 분사하기 위한 분사부와, 분사 노즐로부터 분사된 세정용액을 회수하기 위한 세정용액 회수부와, 분사 노즐로부터 분사된 린스용액을 회수하기 위한 린스용액 회수부와, 분사부가 린스용액을 피처리 기판에 분사하기 전에 소정의 기간 동안 분사 노즐로부터 세정용액 회수부로 세정용액을 방출하고, 분사부가 세정용액을 피처리 기판에 분사하기 전에 소정의 기간 동안 분사 노즐로부터 린스용액 회수부로 린스용액을 방출하기 위한 수단과, 세정용액 회수부에 의해 회수된 세정용액을 순환시키고 분사부에서 세정용액을 재사용하기 위한 순환 시스템을 포함한다.
본 발명에 있어서, 분사 노즐로부터 분사된 세정용액을 회수하기 위한 세정용액 회수부와 분사 노즐로부터 분사된 린스용액을 회수하기 위한 린스용액 회수부는 이격되어 배치된다. 따라서, 세정용액은 쉽게 회수될 수 있다.
본 발명에 따른 또 다른 세정 장치는 단일 분사 노즐을 사용하여 세정용액 및 린스용액을 피처리 기판에 교대로 분사하기 위한 분사부와, 분사부에 인접해 배치되며 분사 노즐로부터 분사된 세정용액을 회수하기 위한 세정용액 회수부와, 분사부에 인접해 배치되며 분사 노즐로부터 분사된 린스용액을 회수하기 위한 린스용액 회수부와, 분사부와 세정용액 회수부와 린스용액 회수부 사이에서 분사 노즐을 이동시키기 위한 노즐 이동 수단과, 분사부가 린스용액을 피처리 기판에 분사하기 전에 소정의 기간 동안 분사 노즐로부터 세정용액 회수부로 세정용액을 방출하도록 노즐 이동 수단이 분사 노즐을 세정용액 회수부로 이동시키도록 하고, 분사부가 세정용액을 피처리 기판에 분사하기 전에 소정의 기간 동안 분사 노즐로부터 린스용액 회수부로 린스용액을 방출하도록 노즐 이동 수단이 린스용액 회수부로 분사 노즐을 이동시키도록 하기 위한 수단과, 세정용액 회수부에 의해 회수된 세정용액을 순환시키고 분사부에서 세정용액을 재사용하기 위한 순환 시스템을 포함한다.
본 발명에 있어서, 세정용액 회수부와 린스용액 회수부는 특히 분사부에 인접해 배치된다. 세정용액이 방출되어야만 할 때, 분사 노즐은 세정용액 회수부와 린스용액 회수부로 반송된다. 따라서, 세정용액의 소비량은 장치 크기의 증가없이 보다 간단한 구조에 의해 줄어들 수 있다.
본 발명에 따른 또다른 세정 장치는 단일 분사 노즐을 사용하여 세정용액 및 린스용액을 피처리 기판으로 교대로 분사하기 위한 분사부와, 분사부에 인접해 배치되며 분사 노즐로부터 분사된 세정용액 및 린스용액중 하나를 회수하기 위한 내부 컵과 나머지를 회수하기 위한 외부 컵을 가지는 2중 컵 구조의 회수부와, 분사부와 회수부 사이에서 분사 노즐을 이동시키기 위한 노즐 이동 수단과, 분사부가 린스용액을 피처리 기판에 분사하기 전에 소정의 기간 동안 분사 노즐로부터 세정용액을 방출하도록 노즐 이동 수단이 컵중 하나로 분사 노즐을 이동시키도록 하고 분사부가 세정용액을 피처리 기판에 분사하기 전에 소정의 기간 동안 분사 노즐로부터 린스용액을 방출하도록 노즐 이동 수단이 나머지 컵으로 분사 노즐을 이동시키도록 하기 위한 수단과, 세정용액을 순환시키고 분사부에서 세정용액을 재사용하기 위한, 회수부에 의해 회수된 세정용액의 순환 시스템을 포함한다.
본 발명에 있어서, 회수부는 분사 노즐로부터 분사된 세정용액 및 린스용액중 하나를 회수하기 위한 내부 컵과 나머지를 회수하기 위한 외부 컵을 구비한 2중 컵 구조를 갖는다. 이 장치는 더 소형화될 수 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점은 하기의 상세한 설명에 기술되며, 이 설명으로부터 부분적으로 명백해질 것이며 본 발명을 실시함으로써 더욱 명확해질 것이다. 본 발명의 목적 및 장점은 첨부된 특허청구범위에서 지적된 수단 및 조합에 의해 실현되고 얻어질 수 있다.
도 1은 종래의 처리실의 개략적인 배치도,
도 2는 본 발명의 실시예가 사용된 반도체 웨이퍼 세정 장치의 전반적인 배치의 평면도,
도 3은 도 2에 도시된 세정 장치의 정면도,
도 4는 도 2에 도시된 세정 장치의 배면도,
도 5는 도 2에 도시된 세정 유닛(unit)의 종단면도,
도 6은 도 5의 6-6선을 따라서 도시된 세정 유닛의 단면도,
도 7은 도 5의 7-7선을 따라서 도시된 세정 유닛의 단면도,
도 8은 도 7에 도시된 개방/폐쇄 메카니즘의 확대된 사시도,
도 9는 도 5의 9-9선을 따라서 도시된 세정 유닛의 단면도,
도 10 내지 도 12는 본 실시예에 있어서 개방/폐쇄 메카니즘에 의한 개방/폐쇄 작동의 실시예를 도시한 도면,
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 세정 유닛의 종단면도,
도 14는 도 13에 도시된 세정 유닛의 평면도,
도 15는 도 14에 도시된 세정 유닛의 더미 디스펜서(dummy dispenser)의 단면도,
도 16은 도 13에 도시된 장치에서 세정용액과 DIW를 위한 순환 및 방출 시스템의 배치를 도시하는 도면,
도 17은 도 16에 도시된 분사 노즐과 스위치부 사이 간격의 확대된 도면.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 웨이퍼 세정 장치10 : 카세트 스테이션
11 : 세정 스테이션20 : 카세트 테이블
21, 22, 104 : 웨이퍼 컨베이어32 : 실린더
38, 41 : 컵44 : 입구 포트
46 : 개방/폐쇄 플레이트48 : 격벽 플레이트
49 : 통기 구멍100 : 처리실
102 : 분사 노즐103 : 윈도우부
본 명세서에서 사용되고 일 부분을 구성하는 첨부된 도면은 상술된 일반적인 설명 및 하기에 주어질 바람직한 실시예의 자세한 설명과 함께 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하며, 본 발명의 원리를 설명하도록 사용된다.
본 발명의 실시예는 첨부된 여러 도면을 참고하여 상술될 것이다. 도 2 내지 도 4는 각기 본 발명의 실시예가 사용된 반도체 웨이퍼(이후 "웨이퍼"라 칭함)용 웨이퍼 세정 장치(1)의 전반적인 배치를 도시하는 도면이다.
웨이퍼 세정 장치(1)는 웨이퍼 카세트(CR)에 의해 피처리 기판으로서의 웨이퍼(W)를 다수의, 예를 들면 25개의 단위로 시스템 내로 외부로부터 로딩하고, 시스템으로부터 웨이퍼를 언로딩하고, 웨이퍼 카세트(CR)내로 웨이퍼(W)를 로딩 및 웨이퍼 카세트(CR)로부터 웨이퍼(W)를 언로딩하기 위한 카세트 스테이션(10)과, 웨이퍼(W)에 대해 소정의 세정을 하나씩 각각 실행하기 위한 각종 단일 웨이퍼 세정 유닛이 소정의 위치에 배치되어 있는 세정 스테이션(11)을 일체적으로 결합함으로써 구성된다.
카세트 스테이션(10)에 있어서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 다수의, 예를 들면 약 4개까지의 웨이퍼 카세트(CR)가 X-방향(도 2의 수직방향)을 따르는 선 내에서 카세트 테이블(20)상의 정렬 돌기부(20a)의 위치에 장착되며 웨이퍼 유입구는 세정 스테이션(11) 측으로 지향된다. 이러한 카세트 정렬 방향(X-방향)과, 웨이퍼 카세트(CR)에 저장된 웨이퍼의 웨이퍼 정렬 방향(Z-방향; 수직방향)으로 이동가능한 웨이퍼 컨베이어(21)가 각 웨이퍼 카세트(CR)에 선택적으로 액세스한다. 후술되는 바와 같이, 웨이퍼 컨베이어(21)는 θ-방향으로 회전가능하게 구성되며, 또한 세정 스테이션(11) 측의 웨이퍼 컨베이어(22)에 액세스할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 컨베이어(22)는 세정 스테이션(11)내에 배치된다. 이 웨이퍼 컨베이어(22)는 웨이퍼 운반 경로(Y-방향)를 따라 이동가능하다. 세정 유닛은 웨이퍼 컨베이어(22)의 운반 경로의 양측에 배치된다. 또한, 세정 스테이션(11)의 웨이퍼 컨베이어(22)는 θ-방향을 따라 회전가능하게 구성되며, 상술된 카세트 스테이션(10)측의 웨이퍼 컨베이어(21) 외에 각 세정 유닛에도 액세스할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 예를 들면 4개의 세정 유닛이 웨이퍼 컨베이어(22)의 운반 경로의 양측에 배치된다. 탈이온수(DIW)와 같은 린스용액에 의해 간단히 세정을 실행하기 위한 DIW 세정 유닛과, APM과 같은 세정용액을 사용하여 세정을 실행하기 위한 APM 세정 유닛이 장치의 앞쪽에 배치되는 반면, DHF를 사용하는 DHF 세정 유닛과, HPM을 사용해 세정을 실시하기 위한 HPM 세정 유닛이 장치의 뒤쪽에 배치된다. 나머지 위치에, 이들 유닛 또는 다른 유닛이 배치될 수 있다.
도 5는 각 세정 유닛의 배치를 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, APM, DHF 및 HPF 세정 유닛은 기본적으로 동일한 배치를 갖는다.
도 5에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)를 회전시키도록 웨이퍼(W)의 주변 에지 부분을 지지하기 위한 척(chuck) 메카니즘(31)이 폐쇄된 처리실(30)내의 거의 중앙 아래에 배치된다. 세정용액 및 린스용액인 DIW를 웨이퍼(W)로 분사하기 위한 분사 노즐(33, 34)이 척 메카니즘(31)에 의해 지지된 웨이퍼(W) 위, 아래에 각기 배열된다. 분사 노즐(33, 34)은 용액 탱크 및 DIW 탱크(둘다 도시되지 않음)에 각기 결합되어 있으며, 용액 탱크 및 DIW 탱크로부터 용액 및 DIW가 공급된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)위에 배치된 분사 노즐(34)은 구동 실린더(36)에 의해 소정의 범위 내에서 위아래로 이동된다. 이 분사 노즐(34)은 회전 구동 메카니즘(도시되지 않음)에 의해 수평방향(θ'방향)으로 회전될 수 있다. 이러한 구성에 의해, 분사 노즐(34)은 웨이퍼(W)의 외주로부터 떨어진 위치로 피벗될수 있다. 분사 노즐(34)로부터 분사된 용액을 회수하기 위한 더미 디스펜서(37)가 웨이퍼(W)의 외주로부터 떨어진 소정의 위치에 배치된다.
척 메카니즘(31) 및 분사 노즐(33) 등이 작은 직경을 가지는 제 1 컵(38) 내에 수용된다. 제 1 컵(38)은 웨이퍼(W)의 직경보다 약간 큰 직경을 가지는 상부 개방부를 갖는다. 웨이퍼(W)는 개방부를 통해 컵 내로 하측으로 수용된다. 컵내에 분사된 용액 및 DIW를 회수하여 방출하기 위한 제 1 드레인(39)이 제 1 컵(38)의 하부 표면에 배치된다. 처리실(30)의 내부를 배기하기 위한 배기 수단으로 작용하는 배출 포트(40)가 제 1 컵(38)의 하부 표면에 형성된다. 배출 포트(40)는, 예를 들면 배출 펌프(pump)(도시되지 않음)에 연결된다.
제 1 컵(38)은 제 1 컵(38)의 직경보다 큰 직경을 가지는 제 2 컵(41)내에 수용된다. 제 2 컵(41)은 제 1 컵(38)의 직경보다 큰 직경을 가지는 상부 개방부를 갖는다. 웨이퍼(W)는 이러한 개방부를 통해 제 2 컵 및 제 1 컵내에 수용된다. 제 2 컵(41)의 개방부는 제 1 컵(38)보다 약간 높은 레벨에 있다. 용액 및 DIW는 이러한 높이 차이를 이용하여 갭(gap)을 통해 제 2 컵(41)내로 회수된다. 컵내로 분사된 용액 및 DIW를 회수하여 방출하기 위한 제 2 드레인(42)이 제 2 컵(41)의 하부 표면에 배치된다. 제 1 컵(38)의 배출 포트와 유사한 배출 포트가 제 2 컵(41)에 형성될 수도 있다. 이러한 실시예에 있어서, 제 1 컵(38)내에 형성된 배출 포트(40)가 처리실(30)의 내부를 배기하도록 사용된다. 상술된 바와 같이, 제 1 및 제 2 컵(38, 41)은 소정의 관계로 배치된다.
웨이퍼(W)를 전송하기 위한 윈도우부(43)가 웨이퍼 운반 경로 측의처리실(30)의 전방 표면에 형성된다. 윈도우부(43)는 실린더(32)에 의해 예를 들면 수직방향으로 개방될 수 있다. 웨이퍼 운반 경로상에 이동가능하게 배치된 웨이퍼 컨베이어(22)는 세정할 웨이퍼(W)를 윈도우부(43)를 통해 처리실(30)로 전송한다.
윈도우부(43)의 도어(35)는 연결 부재(60)에 의해 실린더(32)에 연결되며, 실린더(32)의 작동에 따라 수직방향으로 이동될 수 있다. 제 1 및 제 2 컵(38, 41)은 일체식으로 연결된다. 또한, 제 2 컵(41)은 연결 부재(60)에 연결된다. 따라서, 제 1 및 제 2 컵(38, 41)은 윈도우부(43)의 도어(35)의 수직 운동과 동시에 수직방향으로 이동가능하며, 반면에 이들의 위치 관계는 유지된다.
제 2 컵(41)의 개방부가 제 1 최하측 위치[(1)]에 위치 설정될 때, 척 메카니즘(31)은 윈도우부(43)를 통해 웨이퍼 컨베이어(22)로부터 웨이퍼(W)를 수용한다. 제 1 및 제 2 컵(38, 41)은 이들의 개방부 사이의 갭에서 제 2 위치[(2)]에 웨이퍼(W)를 위치 설정시키도록 위로 이동한다. 그런 후, 웨이퍼(W)는, 예를 들면 DIW에 의해 세정된다. 제 1 및 제 2 컵(38, 41)은 제 1 컵(38)의 개방부 아래의 위치[(3)]에 웨이퍼를 위치 설정시키도록 위로 더 이동된다. 그런 후, 웨이퍼(W)는, 예를 들면 용액에 의해 세정된다.
외부 대기를 처리실(30)로 유입하기 위한 입구 포트(44)가 처리실(30)의 상부 표면의 2 부분에 형성된다. 대응되는 입구 포트(44)를 각기 개방/폐쇄하기 위한 개방/폐쇄 메카니즘(45)이 입구 포트(44)에 배치된다.
도 7 및 도 8은 개방/폐쇄 메카니즘(45) 구성의 실시예를 도시한다. 도 7은도 5의 7-7선 단면도이며, 도 8은 개방/폐쇄 메카니즘(45)의 확대된 사시도이다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 각 개방/폐쇄 메카니즘(45)은 입구 포트(44)를 개방/폐쇄하도록 축방향으로 지지된 개방/폐쇄 플레이트(46)를 가지며, 평형추(47)는 개방/폐쇄 플레이트(46)가 처리실(30) 내부 및 외부의 압력이 거의 동일하거나 처리실(30)내의 압력이 정압(positive)일 때 입구 포트(44)를 폐쇄하도록, 그리고 처리실(30)내의 압력이 부압(negative)일 때 입구 포트(44)를 개방하도록 개방/폐쇄 플레이트(46)의 균형을 맞춘다.
도 5에 도시된 바와 같이, 처리실(30)의 아래에 배치되며 제 1 및 제 2 컵(38, 41) 등을 갖는 처리 부분을 그 위에 배치된 입구 포트(44)로부터 분리하는 격벽 플레이트(48)가 처리실(30)내에 배치된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 격벽 플레이트(48)에 예를 들면 반경방향으로 다수의 통기 구멍(49)이 형성되어 있다. 이러한 통기 구멍(49)은 입구 포트(44)의 바로 아래 영역(50)을 제외한 영역에 형성된다. 이러한 구성에 의해, 입구 포트(44)로부터의 찌꺼기(refuse)가 통기 구멍(49)을 통해 제 1 및 제 2 컵(38, 41) 등을 가지는 처리 부분으로 떨어지는 것이 차단될 수 있다. 그러나, 이러한 통기 구멍(49)은 입구 포트(44) 바로 아래 영역(50)에 형성될 수 있다. 또한, 어떠한 격벽 플레이트(48)도 배치되지 않을 수 있다.
도 10 내지 도 12는 개방/폐쇄 메카니즘(45)에 의한 개방/폐쇄 작동의 실시예를 도시한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 윈도우부(43)가 웨이퍼(W)의 전송을 위해 개방되었을 때, 처리실(30) 내외의 압력은 거의 동일하게 된다. 개방/폐쇄 플레이트(46)는 윈도우부(43)를 통해 처리실(30)로 외부 대기를 유입하기 위해 폐쇄된다. 이러한 경우에 있어서, 윈도우부(43)로부터 배출 포트(40)로의 하향 유동이 처리실(30)내에 형성된다.
도 11에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)가 처리실(30)내에 수용되고 윈도우부(43)가 폐쇄되었을 때, 처리실(30)내의 압력은 부압이 된다. 개방/폐쇄 플레이트(46)는 입구 포트(44)를 통해 처리실(30)로 외부 대기를 유입하도록 개방된다. 이러한 경우에 있어서, 입구 포트(44)로부터 배출 포트(40)로의 하향 유동이 처리실(30)내에 형성된다.
도 12에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 처리실(30)의 내부가 어떤 이유로 인해 배기될 수 없을 때, 처리실(30) 내외의 압력은 거의 동일하게 된다. 개방/폐쇄 플레이트(46)는 처리실(30)이 기밀되도록 폐쇄된다.
본 실시예의 세정 장치(1)에 있어서, 윈도우부(43)가 웨이퍼(W)의 전송을 위해 개방되었을 때, 윈도우부(43)를 통해 처리실(30)의 내부로 외부적인 공기 유동이 형성되며, 따라서 처리실(30) 내의 어떤 대기도 윈도우부(43)를 통해 외부로 누출되지 않는다. 처리실(30)의 내부가 어떤 이유로 인해 배기될 수 없을 때, 입구 포트(44)는 폐쇄되며, 따라서 처리실(30) 내의 어떤 대기도 입구 포트(44)를 통해 외부로 누출되지 않는다. 따라서, 예를 들면 웨이퍼 운반 경로상의 웨이퍼(W)는 어떤 역효과에도 안전하다.
본 발명의 제 2 실시예가 하기에 기술된다. 이 실시예의 전반적인 배치는도 2 내지 도 4의 것과 동일하다.
도 13은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 각 세정 유닛의 배치를 도시하는 종단면도이다. 도 13에 도시된 바와 같이, APM, DHF 및 HPM 세정 유닛은 기본적으로 동일한 배치를 갖는다.
도 13에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)를 회전시키도록 웨이퍼(W)의 주변 에지 부분을 지지하기 위한 척(chuck) 메카니즘(231)이 폐쇄된 처리실(230)내의 거의 중앙 아래에 배치된다. 세정용액 및 DIW를 웨이퍼(W)로 분사하기 위한 분사 노즐(233, 234)이 척 메카니즘(231)에 의해 지지된 웨이퍼(W) 아래, 위에 각기 배열된다. 후술하는 바와 같이, 세정용액 및 DIW는 분사 노즐(233, 234)로 공급된다.
도 14에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W) 위에 배치된 분사 노즐(234)은 구동 실린더(236)에 의해 소정의 범위내에서 위아래로 이동된다. 이 분사 노즐(234)은 수평방향(θ'방향)으로 회전 가능하다. 이러한 구성에 의해, 분사 노즐(234)은 웨이퍼(W)의 외주로부터 떨어진 위치로 피벗될 수 있다. 분사 노즐(234)로부터 분사된 용액을 회수하기 위한 회수부로서 작용하는 더미 디스펜서(237)가 웨이퍼(W)의 외주로부터 떨어진 소정의 위치, 즉 제 1 및 제 2 컵(238, 241)(후술됨)에 인접한 위치에 배치된다.
도 15에 도시된 바와 같이, 더미 디스펜서(237)는 분사 노즐(234)로부터 분사된 세정용액을 회수하기 위한 내부 컵(237a)과, 분사 노즐(234)로부터 분사된 DIW를 회수하기 위한 외부 컵(237b)을 갖는 2중 컵 구조를 갖는다.
도 14에 도시된 바와 같이, N2퍼지(purge) 가스, IPA 또는 이와 같은 것을 분사하기 위한 분사 노즐(251)과, 수평방향(θ"-방향)으로 분사 노즐(251)을 회전시키고 이 노즐(251)을 소정의 범위 내에서 위아래로 이동시키기 위한 구동 실린더(252)가 더미 디스펜서(237)와 구동 실린더(236)의 정렬측과 대향된 쪽에 배치된다. 웨이퍼(W)상의 세정용액과 DIW는 분사 노즐(251)로부터 분사된 가스에 의해 제거되고 건조된다.
척 메카니즘(231) 및 분사 노즐(233) 등은 작은 직경을 가지는 제 1 컵(238)내에 수용된다. 제 1 컵(238)은 웨이퍼(W)의 직경보다 약간 큰 직경을 가지는 상부 개방부를 갖는다. 웨이퍼(W)는 개방부를 통해 컵내로 하측으로 수용된다. 처리실(230)의 내부를 배기하기 위한 배출 포트(240)가 제 1 컵(238)의 하부 표면에 형성된다. 컵 외측의 제 1 컵(238)에 의해 회수된 용액을 방출하기 위한 제 1 방출 포트(239)가 제 1 컵(238)의 하부 표면에 형성된다.
제 1 컵(238)은 제 1 컵(238)의 직경보다 큰 직경을 가지는 제 2 컵(241)내에 수용된다. 제 2 컵(241)은 제 1 컵(238)의 직경보다 큰 직경을 가지는 상부 개방부를 갖는다. 웨이퍼(W)는 이러한 개방부를 통해 제 2 컵 및 제 1 컵내에 수용된다. 제 2 컵(241)의 개방부는 제 1 컵(238)보다 약간 높은 레벨에 있다. 웨이퍼(W)에 의해 흩뿌려진 용액은 이러한 높이 차이를 이용하여 갭을 통해 제 2 컵(241)내로 회수된다. 컵 외측의 제 2 컵(241)에 의해 회수된 용액을 방출하기 위한 제 2 방출 포트(242)가 제 2 컵(241)의 하부 표면에 배치된다. 이러한 방법에 있어서는, 방출 포트가 각각의 컵(238, 241)에 형성되어 있기 때문에, 2개 용액(예를 들면, 세정용액 및 DIW)과 2개 가스가 분리될 수 있다. 제 1 컵(238)의 배출 포트와 유사한 배출 포트가 제 2 컵(241)에 형성될 수도 있다. 이러한 실시예에 있어서, 제 1 컵(238)내에 형성된 배출 포트(240)는 처리실(230)의 내부를 배출하도록 사용된다. 상술된 바와 같이, 제 1 및 제 2 컵(238, 241)은 소정의 관계로 배치된다.
웨이퍼(W)를 전송하기 위한 윈도우부(243)가 웨이퍼 운반 경로 측의 처리실(230)의 전방 표면에 형성된다. 윈도우부(243)의 도어(235)가 실린더(232)에 의해 예를 들면 수직방향으로 개방/폐쇄될 수도 있다. 웨이퍼 운반 경로상에 이동가능하게 배치된 웨이퍼 컨베이어(222)가 세정될 웨이퍼(W)를 윈도우부(243)를 통해 처리실(230)로 전송한다.
윈도우부(243)의 도어(235)는 연결 부재(260)에 의해 실린더(232)에 연결되며, 실린더(232)의 작동에 따라 수직방향으로 이동될 수 있다. 제 1 및 제 2 컵(238, 241)은 일체식으로 연결된다. 또한, 제 2 컵(241)은 연결 부재(260)에 연결된다. 따라서, 제 1 및 제 2 컵(238, 241)은 윈도우부(243)의 도어(235)의 수직 운동과 동시에 수직방향으로 이동가능하며, 반면에 이들의 위치 관계는 유지된다.
제 2 컵(241)의 개방부가 제 1 최하측 위치[(1)]에 위치 설정될 때, 척 메카니즘(231)은 윈도우부(243)를 통해 웨이퍼 컨베이어(222)로부터 웨이퍼(W)를 수용한다. 제 1 및 제 2 컵(238, 241)은 이들의 개방 위치 사이의 갭에서 제 2 위치[(2)]에 웨이퍼(W)를 위치 설정시키도록 위로 이동한다. 그런 후, 웨이퍼(W)는, 예를 들면 DIW에 의해 세정된다. 제 1 및 제 2 컵(238, 241)은 제 1 컵(238)의 개방부 아래의 위치[(3)]에 웨이퍼를 위치 설정시키도록 위로 더 이동된다. 그런 후, 웨이퍼(W)는, 예를 들면 용액에 의해 세정된다. 따라서, 세정용액은 제 1 컵(238)에 의해 회수되며, DIW는 제 2 컵(241)에 의해 회수된다.
도 16은 제 1 및 제 2 컵(238, 241) 및 더미 디스펜서(237)에 의해 회수된 세정용액과 DIW를 위한 순환 및 배출 시스템의 배치를 도시한 것이다.
도 16에 도시된 바와 같이, 제 1 컵(238)에 의해 회수된 세정용액과, 더미 디스펜서(237)의 내부 컵(237a)에 의해 회수된 세정용액은 세정용액조(261)로 회수된다. 세정용액조(261)는 약 30 리터의 세정용액을 저장할 수 있다.
저장된 세정용액을 가열하기 위한 가열기(262)가 세정용액조(261) 아래에 배치된다. 가열기(262)는 세정용액이 예를 들면 APM인 경우 세정용액을 약 40℃까지 가열하고 그리고 세정용액이 예를 들면 HPM인 경우 세정용액을 80℃까지 가열한다. 세정용액이 DHF인 경우에는 일반적으로 가열되지 않는다. 이 경우에, 가열기(262)는 배치될 필요가 없다. 세정용액조(261)내의 세정용액 입구 포트는 가열기(262) 아래에 배치되는 것이 바람직하며. 세정용액 추출 포트는 가열기(262)상에 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의해서, 세정용액조(261)내의 세정용액의 온도는 일정하게 될 수 있다.
저장된 세정용액의 용액 높이를 검출하여 세정용액 양을 검출하는 제한 센서 그룹(263)이 세정용액조(261)의 측면부에 배치된다. 제한 센서 그룹(263)은 예를 들면 가장 낮은 용액 높이 및 가장 높은 용액 높이를 검출하도록 구성되며, 세정용액을 보충 및 제어하는데 사용된다. 센서의 개수는 실제적으로 보다 정밀한 검출을 실행하도록 증가될 수도 있다.
APM용의 NH4및 H2O2와 같은 세정용액으로 세정용액조(261)를 보충하기 위한 탱크(264, 265) 및 DIW 공급 포트(266)가 세정용액조(261)의 상부에 연결된다. 세정용액이 세정용액조(261) 위로부터 보충되기 때문에, 효율적으로 교반될 수 있다. 세정용액은 예를 들면, 소정 시간마다 또는 세정된 웨이퍼(W)의 개수가 소정의 개수에 도달할 때마다 또는 이들의 조합에 의하며 보충될 수 있다.
세정용액조(261)에 저장된 세정용액은 세정용액 순환 펌프(267) 및 세정용액 필터(268)를 거쳐 분사 노즐(233, 234)로 공급된다. 세정용액 순환 펌프(267) 및 세정용액 필터(268)는 분사 노즐(233, 234)에서 사용된 세정용액을 순환시키고, 분사 노즐(233, 234)에서 이 세정용액을 재사용하기 위한 순환 시스템을 구성한다. 세정용액조(261)에 저장된 세정용액은 세정용액 순환 펌프(267) 및 세정용액 필터(268)를 거쳐 다시 세정용액조(261)로 순환한다. 이러한 작동에 의해, 세정용액조(261)내의 세정용액이 혼합되며, 그 온도가 조정된다.
스위치부(269, 270)가 세정용액 필터(268)와 분사 노즐(234) 사이에 그리고 필터(268)와 분사 노즐(233) 사이에 각각 삽입된다. 스위치부(269)는 세정용액조(261)로부터의 세정용액과, DIW 공급 포트(271)로부터의 DIW 중 어느 하나를 분사 노즐(234)로 공급하는데 사용된다. 스위치부(270)는 세정용액조(261)로부터의 세정용액과 DIW 공급 포트(272)로부터의 DIW 중 어느 하나를 분사노즐(233)로 공급하는데 사용된다. 스위치부(269. 270)의 스위치 전환은 예컨대 제어기(도시하지 않음)에 의해 소정의 타이밍(후술함)으로 제어된다.
분사 노즐(233, 234)로부터 웨이퍼(W)로 분사된 DIW는 제 2 컵(241)에 의해 회수되어, 배출 포트(242)로부터 배출된다. 분사 노즐(234)로부터 더미 디스펜서(237)로 분사된 DIW는 외부 컵(237b)에 의해 회수되어 배출된다.
2종류의 액체, 즉 세정용액과 DIW가 동일한 분사 노즐로부터 교대로 분사되는 구성에 있어서, 예를 들면 세정용액이 분사 노즐로부터 웨이퍼(W)로 분사될 때에는, 도 17에 도시된 바와 같이 분사 노즐(234)과 스위치부(269) 사이의 간격(273)에 남아 있는 린스용액이 먼저 웨이퍼(W)로 분사된다. 린스용액이 분사 노즐로부터 웨이퍼(W)로 분사될 때에는, 분사 노즐(234)과 스위치부(269) 사이의 간격(273)에 남아 있는 세정용액이 먼저 웨이퍼(W)로 분사된다. 이러한 이유로 인해, 세정용액이 웨이퍼(W)에 악영향을 미치거나 또는 워터마크 등이 웨이퍼(W)에 부착되는 것이 방지된다.
본 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치에 있어서, 분사 노즐(234)이 세정용액을 웨이퍼(W)로 방출하기 전에, 분사 노즐(234)이 더미 디스펜서(237)의 내부 컵(237a)의 위로[도 15의 (1) 위치] 이동되며, 소정의 기간 동안 분사 노즐(234)과 스위치부(269) 사이의 간격(273)에 남아 있는 DIW를 방출시킨다. 분사 노즐(234)이 DIW를 웨이퍼(W)로 분사하기 전에, 분사 노즐(234)이 더미 디스펜서(237)의 외부 컵(237b)의 위로[도 15의 (2) 위치] 이동되며, 소정의 기간 동안 분사 노즐(234)과 스위치부(269) 사이의 간격(273)에 남아 있는 세정용액을 방출시킨다.
이러한 작동에 의해, 세정용액을 웨이퍼(W)로 분사하려고 하는 경우, 분사 노즐(234)에 남아 있는 DIW는 웨이퍼(W)로 분사되지 않는다. DIW를 웨이퍼(W)로 분사하려고 하는 경우, 분사 노즐(234)에 남아 있는 세정용액은 웨이퍼(W)로 분사되지 않는다. 세정은 보다 만족스럽게 실행될 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 실시예의 웨이퍼 세정 장치에 있어서, 분사 노즐(233, 234)로부터 웨이퍼(W)로 분사된 세정용액과, 분사 노즐(233)로부터 더미 디스펜서(237)로 분사된 세정용액은 회수 및 순환되어 재사용된다. 이러한 구성에 의하면, 세정을 위해 사용된 세정용액의 소비량은 작동 비용을 줄이도록 감소될 수도 있다. 또한, 세정용액조(261)는 공간 비용을 줄이도록 소형이 될 수도 있다.
웨이퍼 세정 장치에 있어서, 세정 부분은 제 1 및 제 2 컵(238, 241)으로 구성된 2중 컵 구조를 갖는다. 또한, 더미 디스펜서(237)는 2개의 내부 및 외부 컵(237a, 237b)을 갖는다. 따라서, 간단한 구조에 의해 세정용액만이 회수되어 재사용될 수도 있다. 웨이퍼(W)의 상부 및 하부 표면을 세정하는데 웨이퍼 세정 장치가 2개의 분사 노즐(233, 234)을 사용하므로, 세정 처리가 보다 개선될 수도 있다. 분사 노즐(233, 234)이 하나의 분사 노즐로부터 2가지 형태의 용액, 즉 세정용액 및 DIW를 분사시키도록 구성되므로, 장치는 소형화될 수도 있다.
웨이퍼(W)는 제 1 컵(238)내의 세정용액으로 세정되며, 제 2 컵(241)내의 DIW로 세정된다. 즉, 웨이퍼(W)는 하부 부분이 세정용액으로 세정되며, 상부 부분이 DIW로 세정된다. 이러한 구성에 의하면, 세정용액과 함께 대기는 DIW로 세정된 웨이퍼(W)에 영향을 미치지 않는다. 세정용액은 웨이퍼(W)에 악영향을 미치지 않는다. 이 장치는 반대로 웨이퍼(W)가 제 1 컵(238)에서 DIW로 세정되고, 제 2 컵(241)에서 세정용액으로 세정되도록 배치될 수도 있다. 즉, 이 웨이퍼(W)는 하부 부분이 DIW로 세정되고, 상부 부분이 세정용액으로 세정된다. 이러한 구성에 의하면, 세정용액은 보다 효과적으로 회수될 수도 있다.
본 발명은 상술된 실시예에 제한되지 않으며, 본 기술 범위내에서 다양하게 변형될 수도 있다.
예를 들면, 상기 실시예는 본 발명이 APM, DHF 및 HPM 세정 유닛에 적용되는 경우를 예시한 것이다. 그러나, 본 발명은 DIW 세정 등을 위한 다른 세정 유닛에 적용될 수도 있다. 더욱이, 본 발명은 세정 유닛에 부가하여, 레지스트 유닛(resist unit)과 같은 처리 유닛에 적용될 수도 있다. 간단히 말하면, 본 발명은 유닛이 폐쇄된 처리실의 내부를 배기하도록 구성된 유닛인 한 어떠한 유닛에도 적용될 수 있다.
유닛은 수직 방향(Z-방향)으로 다중 스테이지로 배치될 수도 있다.
피처리 기판은 반도체 웨이퍼에 제한되지 않으며, LCD 기판, 유리 기판, CD 기판, 포토마스크(photomask), 인쇄 기판(printed board), 세라믹 기판 등일 수도 있다.
추가적인 장점 및 변형이 본 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 쉽게 이루어질 수도 있다. 따라서, 보다 넓은 관점에 있어서 본 발명은 명세서에 도시되고 기술된 특정한 세부사항 및 대표적인 실시예에 제한되지 않는다. 따라서, 첨부된 청구범위에 의해 규정된 일반적인 발명 개념 및 그의 균등물의 사상 및 범위를 벗어남이 없이 다양한 변형이 이루어질 수 있다.
본 발명은 처리실 내측의 대기가 외측으로 누출되지 않으며, 처리실내의 대기가 외부 대기를 유입하기 위한 입구 포트를 통해 외측으로 누출되지 않으며, 매우 간단한 구조체를 가지며, 처리실내에 하향 유동을 형성할 수 있으며, 공정동안 외부 대기를 유입하기 위해 입구 포트 가까이에 생성된 먼지가 피처리 기판에 부착되지 않으며, 세정하기 위해 사용된 세정용액의 소비량, 및 처리 및 공간 비용을 감소시킬 수 있으며, 간단한 배치를 가지고 세정용액을 회수하고 재사용할 수 있으며, 세정 시간을 줄이고 스루풋(throughput)을 개선시킬 수 있으며, 피처리 기판이 세정용액의 어떤 역효과에도 안전하며, 세정용액을 효과적으로 회수하고 재사용할 수 있으며, 보다 안전하게 세정을 실행할 수 있으며, 세정하기 위해 사용된 세정용액의 소비량을 더 줄일 수 있는 세정 장치를 제공한다.

Claims (13)

  1. 피처리 기판을 세정하는 처리 장치에 있어서,
    세정용액 및 린스용액을 이용하여 상기 피처리 기판을 세정하는 세정 수단과,
    상기 세정 수단과 연통하고, 상기 세정 수단에서 사용된 세정용액을 순환시켜 상기 세정 수단에서 재사용시키는 순환 시스템과,
    상기 세정 수단과 연통하고, 상기 세정 수단에서 사용된 린스용액을 배출하는 배출 시스템을 포함하며,
    상기 세정 수단은,
    내부 컵과 외부 컵의 이중 컵 구조를 갖고 있으며, 피처리 기판을 출입시킬 수 있는 개방부를 구비하고, 상기 내부 컵의 개방부의 높이 레벨이 상기 외부 컵의 개방부의 높이 레벨보다 낮은 수용부와,
    상기 수용부내의 피처리 기판을 지지 및 회전시키는 회전부와,
    상기 내부 컵 및 외부 컵 내에서 상기 회전부에 의해 회전되는 피처리 기판을 향해 상기 세정용액 및 린스용액중 하나를 분사하는 분사부를 구비하며;
    상기 수용부와 연통하고, 상기 내부 컵 및 외부 컵 중 하나에 수용된 세정용액을 회수하고, 회수한 세정용액을 상기 순환 시스템을 거쳐서 상기 분사부로 송출하는 세정용액조와,
    상기 세정용액조에 새로운 세정용액을 보충하는 세정용액 탱크를 구비하는처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 분사부는 상기 세정용액 및 린스용액 중 하나를 상기 피처리 기판의 상부 및 하부 표면에 분사하는 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 분사부는 상기 회전부에 의해 상기 내부 컵 내에서 회전되는 피처리 기판의 상부 및 하부 표면에 세정용액을 분사하며, 상기 회전부에 의해 상기 외부 컵내에서 회전되는 피처리 기판의 상기 상부 및 하부 표면에 린스용액을 분사하며,
    상기 순환 시스템은 상기 내부 컵에 의해 회수된 세정용액을 순환시켜, 상기 분사부에서 상기 세정용액을 재사용하며,
    상기 배출 시스템은 상기 외부 컵에 의해 회수된 린스용액을 배출하는 처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 분사부는 상기 회전부에 의해 상기 외부 컵내에서 회전되는 피처리 기판의 상부 및 하부 표면에 세정용액을 분사하며, 상기 회전부에 의해 상기 내부 컵내에서 회전되는 피처리 기판의 상기 상부 및 하부 표면에 린스용액을 분사하며,
    상기 순환 시스템은 상기 외부 컵에 의해 회수된 세정용액을 순환시켜, 상기 분사부에서 상기 세정용액을 재사용하며,
    상기 배출 시스템은 상기 내부 컵에 의해 회수된 린스용액을 배출하는 처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    2중 컵 구조인 상기 수용부와 피처리 기판을 지지하는 상기 회전부 사이의 상대적인 수직 위치 관계를 제어하는 제어부를 더 포함하는 처리 장치.
  6. 피처리 기판을 세정하는 세정 장치에 있어서,
    상기 피처리 기판에 대해 단일의 분사 노즐을 사용하여 세정용액 및 린스용액을 교대로 분사하는 분사부와,
    상기 분사 노즐로부터 분사된 세정용액을 회수하는 세정용액 회수부와,
    상기 분사 노즐로부터 분사된 린스용액을 회수하는 린스용액 회수부와,
    상기 분사 노즐을 향해 세정용액을 공급하기 위한 제 1 유로와,
    상기 분사 노즐을 향해 린스용액을 공급하기 위한 제 2 유로와,
    상기 제 1 및 제 2 유로와 연통하고, 제 1 유로와 제 2 유로를 전환시키는 전환부와,
    상기 분사 노즐과 연통하는 유로를 상기 제 2 유로로부터 상기 제 1 유로로 상기 전환부에 의해 전환한 후에, 그리고 상기 분사부가 피처리 기판에 대해 세정용액을 분사하기 전에, 상기 전환부로부터 상기 분사 노즐까지의 사이의 유로 내에 잔류하는 린스용액을 상기 분사 노즐로부터 상기 린스용액 회수부로 배출시키고, 상기 분사 노즐과 연통하는 유로를 상기 제 1 유로로부터 상기 제 2 유로로 상기 전환부에 의해 전환한 후에, 그리고 상기 분사부가 피처리 기판에 대해 린스용액을 분사하기 전에, 상기 전환부로부터 상기 분사 노즐까지의 사이의 유로 내에 잔류하는 세정용액을 상기 분사 노즐로부터 상기 세정용액 회수부로 배출시키는 배출 수단과,
    상기 세정용액 회수부에 의해 회수된 세정용액을 순환시켜, 이것을 상기 분사부에서 재사용시키는 순환 시스템을 포함하는 세정 장치.
  7. 피처리 기판을 세정하는 세정 장치에 있어서,
    피처리 기판에 대해 단일의 분사 노즐을 사용하여 세정용액 및 린스용액을 교대로 분사하는 분사부와,
    상기 분사 노즐로부터 분사된 세정용액을 회수하는 세정용액 회수부와,
    상기 분사 노즐로부터 분사된 린스용액을 회수하는 린스용액 회수부와,
    상기 분사 노즐을 향해 세정용액을 공급하기 위한 제 1 유로와,
    상기 분사 노즐을 향해 린스용액을 공급하기 위한 제 2 유로와,
    상기 제 1 및 제 2 유로와 연통하고, 제 1 유로와 제 2 유로를 전환시키는 전환부와,
    상기 분사 노즐과 연통하는 유로를 상기 제 2 유로로부터 상기 제 1 유로로 상기 전환부에 의해 전환한 후에, 그리고 상기 분사부가 피처리 기판에 대해 세정용액을 분사하기 전에, 상기 전환부로부터 상기 분사 노즐까지의 사이의 유로 내에 잔류하는 린스용액을 상기 분사 노즐로부터 상기 린스용액 회수부로 배출시키고, 상기 분사 노즐과 연통하는 유로를 상기 제 1 유로로부터 상기 제 2 유로로 상기 전환부에 의해 전환한 후에, 그리고 상기 분사부가 피처리 기판에 대해 린스용액을 분사하기 전에, 상기 전환부로부터 상기 분사 노즐까지의 사이의 유로 내에 잔류하는 세정용액을 상기 분사 노즐로부터 상기 세정용액 회수부로 배출시키는 배출 수단과,
    상기 세정용액 회수부에 의해 회수된 세정용액을 순환시켜, 이것을 상기 분사부에서 재사용시키는 순환 시스템과,
    상기 분사노즐을, 상기 세정용액 회수부와 상기 린스용액 회수부 사이에서 이동시키는 노즐 이동 수단을 포함하며,
    상기 세정용액 회수부는 상기 분사부에 인접하게 배치되며,
    상기 린스용액 회수부는 상기 분사부에 인접하게 배치되며,
    상기 배출 수단은 상기 분사 노즐과 연통하는 유로를 상기 제 2 유로로부터상기 제 1 유로로 상기 전환부에 의해 전환한 후에, 그리고 상기 분사부가 피처리 기판에 대해 세정용액을 분사하기 전에, 상기 노즐 이동 수단에 의해 상기 분사 노즐을 상기 린스용액 회수부로 이동시켜서, 상기 분사 노즐로부터 상기 린스용액 회수부를 향해 상기 전환부로부터 상기 분사 노즐까지의 사이의 유로 내에 잔류하는 린스용액을 소정의 기간 동안 배출시키며, 또한 상기 분사 노즐과 연통하는 유로를 상기 제 1 유로로부터 상기 제 2 유로로 상기 전환부에 의해 전환한 후에, 그리고 상기 분사부가 피처리 기판에 대해 린스용액을 분사하기 전에, 상기 노즐 이동 수단에 의해 상기 분사 노즐을 상기 세정용액 회수부로 이동시켜서, 상기 분사 노즐로부터 상기 세정용액 회수부를 향해 상기 전환부로부터 상기 분사 노즐까지의 사이의 유로 내에 잔류하는 세정용액을 소정의 기간 동안 배출시키는 것을 특징으로 하는 세정 장치.
  8. 세정 장치에 있어서,
    피처리 기판에 대해 단일의 분사 노즐을 사용하여 세정용액 및 린스용액을 교대로 분사하는 분사부와,
    상기 분사부에 인접하게 배치되며, 상기 분사 노즐로부터 분사된 세정용액 및 린스용액 중 하나를 회수하는 내부 컵과 다른 하나를 회수하는 외부 컵을 갖는 이중 컵 구조의 회수부와,
    상기 분사 노즐을 향해 세정용액을 공급하기 위한 제 1 유로와,
    상기 분사 노즐을 향해 린스용액을 공급하기 위한 제 2 유로와,
    상기 제 1 및 제 2 유로와 연통하고, 제 1 유로와 제 2 유로를 전환시키는 전환부와,
    상기 분사 노즐을 상기 분사부와 상기 회수부 사이에서 이동시키는 노즐 이동 수단과,
    상기 분사 노즐과 연통하는 유로를 상기 제 2 유로로부터 상기 제 1 유로로 상기 전환부에 의해 전환한 후에, 그리고 상기 분사부가 피처리 기판에 대해 세정용액을 분사하기 전에, 상기 노즐 이동 수단에 의해 상기 분사 노즐을 상기 컵 중 하나로 이동시켜서, 상기 전환부로부터 상기 분사 노즐까지의 사이의 유로 내에 잔류하는 린스용액을 상기 분사 노즐로부터 상기 하나의 컵으로 배출시키며, 또한 상기 분사 노즐과 연통하는 유로를 상기 제 1 유로로부터 상기 제 2 유로로 상기 전환부에 의해 전환한 후에, 그리고 상기 분사부가 피처리 기판에 대해 린스용액을 분사하기 전에, 상기 노즐 이동 수단에 의해 상기 분사 노즐을 다른 컵으로 이동시켜서, 상기 전환부로부터 상기 분사 노즐까지의 사이의 유로 내에 잔류하는 세정용액을 상기 분사 노즐로부터 상기 다른 컵으로 배출시키는 수단과,
    상기 회수부에서 회수된 세정용액을 순환시켜, 상기 분사부에서 재사용시키는 순환 시스템을 포함하는 세정 장치.
  9. 단일 기판을 세정하는 세정 장치에 있어서,
    기판에 화학적 에칭 용액과 린스용액을 교대로 분사하도록 구성된 노즐을 갖는 세정 수단과,
    상기 노즐과 연통하며, 상기 세정 수단에서 사용된 화학적 에칭 용액을 회수하여 재사용시키도록 구성된 순환 경로와,
    상기 노즐과 연통하며, 상기 세정 수단에서 사용된 린스용액을 배출하도록 구성된 배출 경로를 포함하며,
    상기 화학적 에칭 용액은 암모니아-과산화수소 혼합물과, 염산-과산화수소 혼합물과 희석된 플루오르화수소산 중 적어도 하나인 세정 장치.
  10. 피처리 기판을 세정하는 세정 장치에 있어서,
    본래의 위치와 사용 위치의 사이에서 이동가능하며, 상기 사용 위치로부터 기판을 향해 화학적 에칭 용액과 린스용액을 교대로 분사하는 공유 노즐을 갖는 세정 수단과,
    상기 공유 노즐에 화학적 에칭 용액을 공급하기 위한 제 1 유로와,
    상기 공유 노즐에 린스용액을 공급하기 위한 제 2 유로와,
    상기 제 1 및 제 2 유로와 연통하며 상기 제 1 유로와 제 2 유로를 전환시키는 전환부와,
    상기 본래의 위치와 사용 위치의 사이에 배치되며, 상기 공유 노즐과 연통하는 유로를 상기 제 2 유로로부터 상기 제 1 유로로 상기 전환부에 의해 전환한 후에, 그리고 기판을 향해 화학적 에칭 용액을 분사하기 바로 전에, 상기 공유 노즐에 의해 분사되고 상기 전환부로부터 상기 공유 노즐까지의 사이의 유로 내에 잔류하는 린스용액을 수용하도록 배치된 제 2 컵과, 상기 공유 노즐과 연통하는 유로를 상기 제 1 유로로부터 상기 제 2 유로로 상기 전환부에 의해 전환한 후에, 그리고 기판을 향해 린스용액을 분사하기 바로 전에, 상기 공유 노즐에 의해 분사되고 상기 전환부로부터 상기 공유 노즐까지의 사이의 유로 내에 잔류하는 화학적 에칭 용액을 수용하도록 배치된 제 1 컵을 갖는 더미 디스펜서를 포함하는 세정 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 화학적 에칭 용액은 암모니아-과산화수소 혼합물과, 염산-과산화수소 혼합물과 희석된 플루오르화수소산 중 적어도 하나인 세정 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 컵은 상기 제 2 컵과 동심관계에 있으며 상기 제 2 컵내에 제공되는 세정 장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 컵 및 상기 공유 노즐과 연통하며, 상기 제 1 컵에 의해 수용된 화학적 에칭 용액을 상기 공유 노즐로 순환시켜, 화학적 에칭 용액이 세정 수단에서 재사용되도록 구성된 순환 경로를 추가로 포함하는 세정 장치.
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