KR100433330B1 - 기판세정방법및기판세정장치 - Google Patents

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Abstract

회로 패턴이 형성될 전면이 실질적으로 수직하게 배열한 복수매의 반도체 웨이퍼를 세정처리하는 기판 세정방법은, (a) 카세트내에 수납된 복수매의 웨이퍼를 카세트로부터 일괄적으로 꺼내고, (b) 서로 인접한 웨이퍼의 전면 끼리를 비접촉으로 서로 마주보게 함과 아울러, 서로 인접한 웨이퍼의 배면 끼리도 비접촉으로 서로 마주보게 하고, 서로 마주보고 있는 전면간의 피치간격(L1)을 서로 마주보고 있는 배면간의 간격(L2)보다 크게 설정하며, (c) 이와 같이 배열한 복수매의 기판을 일괄적으로 약물중에 침적하고, (d) 약물을, 복수매의 기판의 서로 마주보고 있는 전면 사이 및 서로 마주보고 있는 배면 사이로 흘려보낸다.

Description

기판 세정방법 및 기판 세정장치
본 발명은 반도체 웨이퍼와 LCD 용 유리 기판 등을 약물로 세정 및 에칭처리하는 기판 세정방법 및 기판 세정장치에 관한 것이다.
예를 들면 LSI 제조 프로세스의 웨이퍼 공정에 있어서는, 웨이퍼 표면으로부터 입자, 유기물, 금속 불순물 등의 이물질을 제거하기 위하여 습식형 기판 세정장치가 이용되고 있다. 습식형 기판 세정장치.에서는 불산 수용액, 암모니아 과산화수소 수용액, 황산과산화수소 수용액, 인산 용액, 불산초산 용액, 불산과산화수소 수용액, 불산불화 암모늄 용액 등의 약물을 세정조에 순환 공급하고, 이 약물중에 다수매의 웨이퍼를 침적시킨다.
웨이퍼 공정에서는, 웨이퍼 전면(Wa)에만 회로가 패턴 형성된다. 이 때문에, 웨이퍼 전면(Wa)은 초정밀 연마법에 의하여 경면 마무리 처리하지만, 웨이퍼 배면(Wb)은 전면(Wa)보다 거칠게 표면 마무리 처리한다.
도 20에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)는 전면(Wa)이 전부 동일 측(통상은 카세트의 파지 측)을 향하도록 동일 피치 간격(L)으로 카세트(C)내에 수납되고, 각 웨이퍼의 전면(Wa)은 카세트(C)내에서 인접 웨이퍼의 배면(Wb)과 마주보고 있다. 이와 같은 웨이퍼(W)의 배열은 카세트(C)내 뿐만 아니라, 세정조내에서도 동일하다.
그런데, 웨이퍼의 배면(Wb)은 지지부재나 반송부재 등과 접촉하는 기회가 많아서, 웨이퍼의 전면(Wa)보다 배면(Wb)측에 입자 등의 이물질이 부착되기 쉽다. 일반적으로 웨이퍼의 배면(Wb)측에 웨이퍼의 전면(Wa)보다 이물질 부착량이 많다.
웨이퍼 세정처리는, 약물을 저부로부터 세정조내로 공급하면서 세정조의 상부로 오버플로우시키는 것에 의하여 세정조내에 상승류를 만들고, 이 약물 상승류 중에 복수매의 웨이퍼를 침적시켜서 행한다. 그 다음에, 세정된 웨이퍼는 물 세정조내에서 순수(純水)를 오버플로우시키면서 물로 세척된다.
그러나, 도 20에 도시한 바와 같은 배열의 웨이퍼 군에 있어서, 세정조내에서 웨이퍼의 배면(Wb)을 잠시 이탈한 이물질이 인접 웨이퍼의 전면(Wa)에 다시 부착하기 쉽다. 특히, 직경이 큰 웨이퍼를 세정처리하는 경우에, 배면(Wb)으로부터 이탈한 이물질이 다시 웨이퍼의 전면(Wa)에 부착하기 쉬워서, 웨이퍼의 세정도를 높이는 것이 곤란하다.
또한, 도 15에 도시한 바와 같이 직경이, 큰 웨이퍼(WL1, WL2)를 보드(91)상에 협소한 피치 간격으로 배열하면, 보유봉(94)의 홈(98, 99)과 웨이퍼(WL1, WL2)의 사이에 간극이 있기 때문에 웨이퍼(WL1, WL2)가 기울어지고 인접한 웨이퍼(WL1, WL2)의 상부가 접촉하기 쉽다. 특히, 보드(91)를 세정조로부터 끌어올리면, 웨이퍼(WL1)의 전면(Wa)과 웨이퍼(WL2)의 배면(Wb)의 사이에 약물이 보유된 상태로 되어, 동일 웨이퍼에서는 세정도의 면내 불균일이 생기고, 동일 로트의 웨이퍼간에는 세정도의편차가 생긴다.
그러나, 직경이 큰 웨이퍼(WL1, WL2)를 큰 피치간격으로 배열하면, 세정조가 대형화하기 때문에, 세정조에서 약물을 순환 공급시키는데에 장시간이 필요하고, 처리량이 저하된다. 또, 약물이 대량으로 필요하고 처리 비용이 상승한다. 게다가, 약물을 목표 온도까지 상승시키기 위한 가열시간이 길어진다.
본 발명의 목적은 다수의 기판을 고-세정도와 고-처리량으로 세정할 수 있는 기판 세정방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 다수의 기판을 고-세정도와 고-처리량으로 세정할 수 있는, 소형이고 콤팩트한 기판 세정장치를 제공하는데에 있다.
본 발명에 따른 기판 세정방법은, 회로 패턴이 형성될 전면을 실질적으로 수직하게 배열한 복수매의 기판을 세정처리하는 기판 세정방법에 있어서,
(a) 카세트내에 수납된 복수매의 기판을 카세트로부터 전부 또는 일부를 일괄적으로 꺼내고,
(b) 서로 인접한 기판의 전면 끼리를 비접촉으로 서로 마주 보게 함과 아울러, 서로 인접한 기판의 배면 끼리도 비접촉으로 서로 마주보게 하고, 서로 마주보고 있는 전면간의 피치간격(L1)을 서로 마주보고 있는 배면간의 피치간격(L2)보다 크게 설정하며,
(c) 이와 같이 배열한 복수매의 기판을 일괄적으로 약물중에 침적하고,
(d) 약물을, 복수매의 기판의 서로 마주보고 있는 전면 사이 및 서로 마주보고 있는 배면 사이로 흘려보내는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기판 세정장치는, 회로 패턴이 형성될 전면을 실질적으로 수직하게 배열한 복수매의 기판을 세정처리하는 기판 세정장치에 있어서,
복수매의 기판을 실질적으로 동일 피치간격(L)으로 수납한 카세트가 장착되는 스테이지와,
이 스테이지상의 카세트로부터 복수매의 기판을 상기 피치간격(L)으로 일괄적으로 수납하여 지지하는 수납부재와,
이 수납부재와 상기 스테이지를 상대적으로 승강시키고, 복수매의 기판을 스테이지상의 카세트로부터 일괄적으로 분리시키며, 이것을 상기 수납부재에 수납시키는 승강수단과,
복수매의 기판을 상기 수납부재로부터 일괄적으로 파지하여 이것을 반송하는 반송 척수단과,
상기 수납부재 및 상기 반송 척 수단 중 적어도 한쪽에 설치되고, 지지 또는 파지한 복수매의 기판을 일괄적으로 반전시키며, 그의 전면과 배면의 방향을 반전시키는 반전수단과,
복수개의 카세트에 수납된 수에 상당하는 기판을 일괄적으로 수직 보유하기 위한 제 1 및 제 2 홈을 갖는 정렬 부재로서, 이들 제 1 및 제 2 홈은 교호적으로 위치하고, 제 1 홈의 피치간격은 제 2 홈의 피치간격보다 큰, 정렬부재를 구비하고,
복수개의 카세트에 수납된 수에 상당하는 기판은, 상기 제 1 및 제 2 홈에 의해 보유될 때 서로 인접한 기판의 전면 끼리 비접촉으로 서로 마주보며, 서로 인접한 기판의 배면 끼리도 비접촉으로 서로 마주보고, 서로 마주보는 전면간의 거리(L1)가 서로 마주보는 배면간의 거리(L2)보다 큰 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 서로 인접한 기판의 전면(Wa) 끼리를 서로 마주보고 있기 때문에, 적어도 배면(Wb)으로부터 이탈한 이물질이 전면(Wa)에 부착하지 않게 된다. 게다가, 전면(Wa) 상호간의 피치간격(L1)을 배면(Wb)간의 피치간격(L2)보다 크게(넓게) 하고 있기 때문에, 배면(Wb)보다 전면(Wa)에 다량의 처리액이 흐르므로, 전면(Wa)의 세정도가 더욱 높아진다.
다시 말하면, 배면(Wb) 상호간의 피치간격(L2)을 전면(Wa) 상호간의 피치간격(L1)보다 작게(좁게) 하고 있기 때문에, 기판 배열의 전체 길이가 단축되고, 처리조 및 반송장치를 종래보다 소형화하는 것이 가능해진다. 처리조를 소형화함으로써 약물, 순수, IPA 등의 사용량을 감소시킬 수 있다.
도 1은 기판 세정장치를 도시하는 개요 사시도
도 2는 웨이퍼 카세트를 도시하는 사시도
도 3은 스테이지, 웨이퍼 이동부, 반송 척 장치를 도시하는 사시도
도 4는 웨이퍼 이동부의 일부를 절단한 후에 그 내부구조를 도시하는 사시도
도 5는 웨이퍼 반전 기구를 확대하여 도시하는 분해 사시도
도 6은 수납 부재의 상면을 도시하는 부분 확대 평면도
도 7은 정렬부재의 상면을 도시하는 부분 확대 평면도
도 8은 반송 척 장치의 동작 설명도
도 9는 반송 척 장치에 의해 파지된 웨이퍼와 정렬부재상의 웨이퍼로 이루어진 웨이퍼 군을 도시하는 배열도
도 10은 세정용 보드와 웨이퍼 이동장치를 도시하는 사시도
도 11은 웨이퍼 이동장치의 파지부재를 도시하는 정면도
도 12는 세정 처리조를 도시하는 분해 사시도
도 13은 세정용 보드의 보유봉의 상면을 확대하여 도시하는 평면도
도 14는 세정용 보드에 보유된 웨이퍼를 도시하는 측면도
도 15는 세정용 보드에 보유된 직경이 큰 웨이퍼를 도시하는 측면도
도 16은 본 발명의 실시예의 세정용 보드에 보유된 대형 웨이퍼를 모식적으로 도시하는 정면도
도 17은 세정 처리조의 내부를 모식적으로 도시하는 종단면도
도 18은 웨이퍼를 카세트부터 정렬부로 이동시키는 동작을 설명하기 위하여 웨이퍼 이동부를 Y 축 방향에서 본 정면도
도 19는 제 1 카세트로부터 추출된 웨이퍼를 정렬부로 이동시킬 때의 동작을 설명하기 위하여 정렬부를 X축 방향에서 본 측면도
도 20은 종래의 웨이퍼 배열을 도시하는 측면도
도 21은 제 2 카세트로부터 꺼낸 웨이퍼를 정렬부로 이동시킬 때의 동작을 설명하기 위하여 정렬부를 X축 방향에서 본 측면도
도 22는 본 실시예의 웨이퍼 배열을 도시하는 측면도
도 23은 본 발명의 실시예에 따른 세정처리방법을 도시하는 흐름도
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1: 기판 세정장치 2: 로딩부
3: 프로세스부 4: 언로딩부
6: 웨이퍼 이동부 7: 이송장치
15, 16, 17: 반송장치 18, 19, 20: 웨이퍼 척
30: 스테이지 31: 수납부재
32: 정렬부재 36: 안내 멈춤부재
45: 반송 척 장치 91: 보드
C: 카세트 W: 웨이퍼
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다. 본 실시예에서는 50매의 반도체 웨이퍼를 세정하는 경우에 대하여 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 기판 세정장치(1)는 로딩부(2)와 프로세스부(3)와 언로딩부(4)를 구비하고 있다. 로딩부(2)에는, 반송 로보트(도시안함)에 의하여 세정처리 전의 웨이퍼(W)가 수납된 카세트(C)가 반입되도록 되어 있다. 처리부(3)는웨이퍼 이동부(6), 약물 세정부, 물세정부 및 건조부를 갖고 있다. 웨이퍼 이동부(6)는 로딩부(2)에 인접해 있다.
로딩부(2)에는 장착부(5) 및 이송장치(7)가 설치되어 있다. 장착부(5)에는 슬라이더, 멈춤부재 및 반전기구가 설치되어 있다. 반전기구는 장착부(5) 위에 장착된 카세트의 방향을 180° 변화시키도록 되어 있다. 이송장치(7)에 의해 카세트(C)가 장착부(5)로부터 웨이퍼 이동부(6)로 이송되도록 되어 있다. 처리부(3)에는 3개의 반송장치(15, 16, 17)가 배치되어 있다. 이들 각각의 반송장치(15, 16, 17)는 X축 궤도를 따라 주행 가능하게 설치되고, 웨이퍼 척(18, 19, 20)을 각기 구비하고 있다. 더욱이, 각각의 반송장치(15, 16, 17)는 Y축 구동기구, Z축 구동기구 및 θ 회전 구동기구를 각기 구비하고 있다. 또, 언로딩부(4)는 실질적으로 로딩부(2)와 동일하고, 장착부(8), 웨이퍼 이동부(9) 및 이송장치(도시안함)를 갖고 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 카세트(C)의 측부(12c)의 내벽에는 25개의 홈이 동일 피치간격(L)으로 형성되고, 각각의 홈(10)마다 1매씩 웨이퍼(W)가 각기 보유되도록 되어 있다. 홈(10)의 정상 피치간격(L)은 6인치 직경의 웨이퍼에서는 4.7625mm, 8인치 직경의 웨이퍼에서는 6.35mm, 12인치 직경의 웨이퍼에서는 약 9.5 내지 12.5 mm로 설정된다. 카세트(C)의 전면측에는 U자형 절취 판재(12a)가 장착되어 있고, 카세트(C)의 후면측에는 H자 리브부착 판재(12b)가 장착되어 있다. 수납 웨이퍼(W)가 수직한 상태인 경우에, 개구(11)가 카세트(c)의 하부에 위치한다. 수납 웨이퍼(W)가 수평인 경우에, 판재(12b)가 카세트(C)의 하부에 위치한다. 도 2및 도 20에 도시한 바와 같이, 카세트(C)에 있어서 각각의 웨이퍼(W)의 전면(Wa)은 전면측의 절취 판재(12a)측을 각기 향하며, 배면(Wb)은 후면측 판재(12b)측을 각기 향하고 있다.
이제, 도 3 내지 도 5를 참조하면서 웨이퍼 이동부(6)에 대하여 설명한다.
웨이퍼 이동부(6)는 승강 스테이지(30), 수납부재(31), 정렬부재(32), 반송 척 장치(45)를 구비하고 있다. 웨이퍼 이동부(6)의 프레임(6a)안에는 각종 기구(130, 140, 150)가 설치되어 있다. 이들 내부 기구(130, 140, 150)의 구동원(131, 141, 151)은 제어기(도시안함)에 의해 각각의 동작이 각기 제어되도록 되어 있다.
승강 스테이지(30)는 내부 기구(130)에 의해 Z축 방향으로 승강되도록 되어 있다. 승강 스테이지(30)의 상면에는 개구(39)가 형성되어 있다. 스테이지(30)를 하강시키면, 수납부재(31)는 스테이지(30)와 간섭함이 없이 개구(39)를 통해 나타나도록 되어 있다. 도 4에 도시한 바와 같이, 내부 기구(130)는 모터(131), 풀리(132, 134), 벨트(133) 및 수직 스크류(135)를 구비하고 있다. 수직 스크류(135)는 볼 너트(도시안함)를 거쳐서 스테이지(30)에 연결되어 있다.
카세트(C)는 이송장치(7)에 의해 로딩부(5)로부터 웨이퍼 이동부(6)로 반입되어, 스테이지(30)의 개구(39)의 바로 위에 배치된다. 스테이지(30)상에는 안내 멈춤 부재(36) 및 푸셔(37)기 설치되어 있다. 안내 멈춤 부재(36)는 개구(39) 근방의 한쪽에 위치하고, 푸셔(37)는 개구(39) 근방의 다른 쪽에 위치하고 있다. 도 4에 도시한 센서(160)로 스테이지(30)상의 카세트(C)를 검출하면, 푸셔(37)가 카세트(C)를 안내 멈춤 부재(36)로 가압하고, 카세트(C)가 정렬부재(32)와 마주보도록 한다. 또 웨이퍼 계수기(도시안함)가 Y축을 따라 이동 가능하게 설치되어, 수납부재(31)상의 웨이퍼(W)의 매수를 계수하도록 되어 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 수납부재(31)는 내부기구(150)에 의해 Z축을 중심으로 θ 회전되도록 되어 있다. 내부기구(150)는 모터(151), 회전 슬릿판(152), 센서(153), 풀리(154, 156), 벨트(155), 축받이부(157), 연결부재(158) 및 브레이크(159)를 구비하고 있다. 축받이부(157)는 블록(150a)에 장착되고, 수직축(31a)을 자유로이 회전가능하게 지지하고 있다. 회전 슬릿판(152)은 모터(151)의 구동축에 장착되어 있다. 이 회전 슬릿판(152)에는 광 센서(153)가 장착되어 모터(151)의 회전수를 검출하고 있다. 수직축(31a)에는 풀리(156), 연결부재(158) 및 수납부재(31)가 각기 고정되어 있으므로 수납부재(31)는 수직축(31a)과 함께 Z축을 중심으로 θ 회전된다. 브레이크(159)는 벨트(155)를 제동하기 위한 것이다. 또 모터(151)와 브레이크(159)는 전술한 제어기(도시안함)에 의해 동작 제어되도록 되어 있다.
이와 같은 수납부재(31)는 도 3에 도시한 바와 같이 50매(카세트 2개분의 매수)의 웨이퍼(W)를 일괄적으로 수납하도록 하여도 좋고, 도 4에 도시한 바와 같이 25매(카세트 1개분의 매수)의 웨이퍼(W)를 각기 별개로 수납하도록 하여도 좋다. 또, 도 4에 도시한 한쪽의 수납부재(31)는 내부기구(140)에 의해 Y축 방향으로 이동하도록 되어 있다. 내부기구(140)는 모터(141), 수평 스크류(142), 블록(143), 선형 안내부(144) 및 볼 너트(145)를 구비하고 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 정렬부재(32)는 수납부재(31)와 평행하게 승강 스테이지(30)상에 설치되어 있다. 정렬부재(32)의 상면은 수납부재(31)의 상면과 동일한 높이이다. 정렬부재(32)는 스테이지(30) 위에서 작동기(41)에 의해 Y축 방향으로 이동하도록 되어 있다.
다음에, 도 6 및 도 7을 참조하여 수납부재(31)와 정렬부재(32)에 대하여 설명한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 각 수납부재(31)의 상면에는 웨이퍼(W)를 수직으로 보유하기 위한 홈(33)이 25개씩 형성되어 있다. 이들 홈(33)은 카세트(C)의 홈(10)과 동일한 정상피치 간격(L)으로 설정되어 있다.
한편, 도 7에 도시한 바와 같이, 정렬부재(32)의 상면에는 제 1 홈(34)과 제 2 홈(35)이 평행하게 교대로 형성되어 있다. 제 1 홈(34)은 정상피치 간격(L)으로 25개 또는 26개가 형성되고, 제 2 홈(35)도 정상피치 간격(L)으로 25개 또는 26개가 형성되어 있다. 제 1 홈(34) 및 제 2 홈(35)은 제 1 간격(L1)과 제 2 간격(L2)이 교대로 반복 배치되어 있다.
제 1 간격(L1)은 정상피치 간격(L)보다 작고, 각각의 처리조(61 내지 69) 내에서 웨이퍼(W)를 세정 처리할 때 웨이퍼(W)의 상호간에 처리액을 유통시키기에 충분한 거리이다.
제 2 간격(L2)은 제 1 간격(L1)보다 협소하다. 제 1 간격(L1)은 피치 절반(L/2) 이상 정상피치(L) 이하로 설정된다. 또, 본 실시예에 있어서 제 1간격(L1)을 제 2 간격(L2)보다 넓게 하고 있지만, 이와 반대로 제 2 간격(L2)을 제 1 간격(L1)보다 넓게 하여도 좋다.
웨이퍼(W)의 두께(t)는 6인치 직경의 웨이퍼에 대해 675±20㎛이며, 8인치 직경의 웨이퍼에 대해 725±20㎛이며, 12인치 직경의 웨이퍼에 대해 775±25㎛이다. 제 1 간격(L1)과 제 2 간격(L2)과 웨이퍼(W)의 두께(t)의 합(L1+L2+t)은 정상 피치 간격(L)과 동일하다.
한편, 정렬부재(32)는 스테이지(30)의 Y축 레일(40)상에 설치되고, 작동기(41)에 의해 Y축 레일(40)을 따라 이동하도록 되어 있다. 정렬부재(32)의 이동거리는 전술한 간격(L2)과 동일하다. 작동기(41)가 신장하여 정렬부재(32)가 기판 세정장치(1)의 후방측으로 이동하면, 정렬부재(32)의 제 2 홈(35)이 수납부재(31)의 홈(33)과 동일 직선상에 위치하게 된다. 한편, 작동기(41)가 후퇴하여 정렬부재(32)가 기판 세정장치(1)의 전방측으로 이동하면, 정렬부재(32)의 제 1 홈(34)이 수납부재(31)의 홈(33)과 동일 직선상에 위치하게 된다.
다음에, 도 3, 도 8 및 도 9를 참조하면서 반송 척 장치(45)에 대하여 설명한다.
반송 척 장치(45)는 웨이퍼 이동부(6)의 스테이지(30)의 상방에 설치되어 있다. 반송 척 장치(45)는 지지축(50)에 의해 승강기구(도시안함)에 연결 지지되어 있다. 이 반송 척 장치(45)는 도 8에 도시한 바와 같이 웨이퍼(W)를 파지하는 한쌍의 척 부재(47a, 47b)를 구비하고 있다. 한쌍의 척 부재(47a, 47b)는 본체(46)에내장된 기구(도시안함)에 의해 개방되기도 하고 폐쇄되기도 하도록 되어 있다. 척 부재(47a, 47b)에는 25개의 홈(48a, 48b)이 각기 형성되어 있다. 각 홈(48a, 48b)은 정상피치 간격(L)으로 형성되고, 웨이퍼(W)의 주변 곡률에 부합하는 형상으로 형성되어 있다.
도 9에 도시한 바와 같이, 각 홈(48a, 48b) 사이에는 공간(49a, 49b)이 각기 형성되어 있다. 이들 간격(49a, 49b)은 척 부재(47a, 47b)를 폐쇄한 상태에서도 웨이퍼(W)와 간섭하지 않도록 충분한 크기를 갖고 있다. 이와 같은 간격(49a, 49b)을 설정하는 것에 의하여 정렬부재(32) 상의 웨이퍼(W)와 척 부재(47a, 47b)로 파지한 웨이퍼(W)가 서로 충돌하는 것이 방지된다. 또, 반송 척 장치(45)의 전체는 θ 회전기구(도시안함)에 의해 지지축(50)을 중심으로 θ 회전되도록 하여도 좋다.
처리부(3)에는 로딩부(5)의 쪽으로부터 순차적으로 척 세정· 건조 처리조(61), 제 1 약물세정 처리조(62), 2개의 물세정 처리조(63, 64), 제 2 약물세정 처리조(65), 2개의 물세정 처리조(66, 67), 척 세정· 건조 처리조(68), 건조 처리조(69)가 설치되어 있다. 제 2 약물세정 처리조(65)에서는 제 1 약물세정 처리조(62)와는 상이한 약물로 웨이퍼(W)를 세정처리하도록 되어 있다. 물세정 처리조(63, 64, 66, 67)에서는 순수를 이용하여 웨이퍼(W)로부터 약물을 씻어내리도록 되어 있다. 척 세정· 건조 처리조(61, 68)에서는 척(18, 19, 20)에 부착한 약물을 씻어내리고, 이것을 건조하도록 되어 있다. 건조 처리조(69)에서는 IPA(이소프로필알콜)를 이용하여 웨이퍼(W)를 건조시키도록 되어 있다.
다음에, 웨이퍼 반송장치에 대하여 설명한다. 웨이퍼 반송장치(15, 16, 17)는 실질적으로 서로 동일한 구성이므로 여기에서는 반송장치(16)를 예로 들어 설명한다.
도 10에 도시한 바와 같이, 반송장치(16)는 1쌍의 파지부재(70a, 70b)로 이루어진 웨이퍼 척(19)을 구비하여, 이것에 의해 50매의 웨이퍼(W)를 일괄적으로 파지하도록 되어 있다. 파지부재(70a, 70b)는 각기 대응하는 회전축(71a, 71b)을 거쳐서 지지부(72)에 지지되어 있다. 이 지지부(72)는 구동기구(73)에 의해 Z축 방향으로 이동되고, 또 웨이퍼 척(19) 자체는 지지부(72)에 내장된 구동기구(도시안함)에 의해 Y축 방향으로 이동되도록 되어 있다. 게다가, 구동기구(73) 자체는 프로세스부(3)의 종방향(Y축 방향)을 따라 이동하는 반송 베이스(74)(도 1)의 상부에 설치되어 있다. 지지부(72)에 내장된 모터(도시안함)에 의해 회전 축(71a, 71b)이 회전하도록 되어 있다.
도 11에 도시한 바와 같이, 파지부재(70a)는 그의 상단에, 상기 회전축(71a)에 고정된 장착부재(75)와, 이 장착부재(75)의 전후단부로부터 수직 설치된 스테이(76, 77)와, 이 스테이(76, 77)의 중앙 상부에 걸쳐 있는 보강 바아(78)와, 스테이(76, 77)의 하단 사이에 걸쳐 있는 대략 봉형상의 하측 지지체(79)와, 이 하측 지지체(79)의 상방에 평행하게 걸쳐 있는 봉형상의 상측 지지체(80)를 구비하고 있다.
하측 지지체(79)와 상측 지지체(80)의 표면에는 홈(81, 82)과 홈(83, 84)이 각기 25개씩, 합계 50개의 홈(81, 82, 83, 84)이 형성되어 있다. 이들 홈(81, 82, 83, 84)은 전술한 정렬부재(32)의 홈(34, 35)과 실질적으로 동일하게 형성되어 있다. 즉, 홈(81) 끼리의 피치 간격과, 홈(82) 끼리의 피치간격과, 홈(83) 끼리의 피치간격과, 홈(84) 끼리의 피치간격은 전부 정상 피치간격(L)으로 설정되어 있다. 또, 홈(81)과 홈(82)의 피치간격은 L1으로 설정되고, 홈(83)과 홈(84)의 피치간격은 L2로 설정되어 있다. 이와 같은 파지부재(70a)와 대향하는 다른 쪽의 파지부재(70b)도 이와 동일한 구성이다.
파지부재(70a, 70b)로 파지된 50매의 웨이퍼(W)는 전면(Wa) 끼리 서로 마주보고 있고, 배면(Wb) 끼리 서로 마주보고 있다. 또, 전면(Wa) 끼리의 피치간격(L1)은 배면(Wb) 끼리의 피치간격(L2)보다 크다. 또, 반송장치(16)는 물세정 처리조(64), 약물세정 처리조(65) 및 물세정 처리조(66) 상호간에 있어서도 상기의 배열에 의해 50매의 웨이퍼(W)를 일괄적으로 반송한다.
다음에, 도 10, 도 12 내지 도 16을 참조하면서 처리조의 보드에 대하여 설명한다. 또, 처리조(61 내지 69)에는 실질적으로 서로 동일한 보드(board)(91)가 설치되어 있으므로, 여기에서는 약물세정 처리조(65)의 예에 대하여 설명한다.
도 10 및 도 12에 도시한 바와 같이, 보드(91)는 지지체(92) 및 3개의 보유봉(93, 94, 95)을 구비하고 있다. 지지체(92)는 처리조(65)의 상부로부터 하부까지 설치되어 있다. 각각의 보유봉(93, 94, 95)은 지지체(92)의 하단에 각기 수평으로 한쪽이 지지되어 있다. 이들중 중앙의 보유봉(94)이 가장 낮은 장소에 위치하고, 양측의 보유봉(93, 95)은 중앙 보유봉(94)보다 약간 높은 장소에 위치한다. 보유봉(93)의 상면에는 홈(96, 97)이 25개씩 형성되고, 보유봉(94)의 상면에는홈(98, 99)이 25개씩 형성되며, 보유봉(95)의 상면에는 홈(100, 101)이 25개씩 형성되어 있다.
도 13에 도시한 바와 같이, 이들 홈(96 내지 101)의 배열은 정렬부재(32)의 홈(34, 35)의 배열과 각기 동일하다. 즉, 인접한 홈(96) 끼리의 간격, 홈(97) 끼리의 간격, 홈(98) 끼리의 간격, 홈(99) 끼리의 간격, 홈(100) 끼리의 간격 및 홈(101) 끼리의 간격은 모두 정상 피치간격(L)이다. 또, 홈(96)과 홈(97)간의 간격, 홈(98)과 홈(99)간의 간격, 및 홈(100)과 홈(101)간의 간격은 넓은 피치간격(L1) 또는 좁은 피치간격(L2)이다.
그런데, 보유봉의 홈과 웨이퍼간에는 간극이 존재하기 때문에, 예를 들면 3개의 보유봉(93, 94, 95)으로 웨이퍼(W1, W2)는 수직으로 되지 않고 약간 경사지게 된다. 게다가 직경이 큰 웨이퍼(W1, W2)를 세 개의 보유봉(93, 94, 95)에서 보유하면, 도 15에 도시한 바와 같이 인접해 있는 웨이퍼(W1, W2)의 상부가 접촉한다.
따라서, 도 16에 도시한 바와 같이, 그 위에 2개의 보유봉(201, 202)을 추가하여, 5개의 보유봉(93, 94, 95, 201, 202)으로 직경이 큰 웨이퍼(WL)을 보유하도록 하면, 보드(91A)상의 인접한 웨이퍼끼리 접촉하지 않게 된다. 이러한 추가의 2개의 보유봉(201, 202)은 직경이 큰 웨이퍼(WL)의 최대 직경부의 둘레에 위치시키면 좋다.
다음은 도 12 내지 17을 참조하면서 50개의 웨이퍼(W)를 일괄적으로 세정처리하는 약물세정 처리조(65)에 대하여 설명한다.
처리조(65)는 암모니아 과산화수소 수용액이나 불산 수용액과 같은 약물을 수용하는 상자형상의 용기(110)를 구비하고 있다. 용기(110)는 50매의 웨이퍼(W)를 수용하기에 충분한 용적을 갖는다. 용기(110)의 저부(111)에는 약물의 공급구(112)가 설치되어 있다.
도 17에 도시한 바와 같이, 약물은 공급구(112)로부터 용기(110)내로 도입되어, 다수의 작은 구멍(114)이 형성된 정류판(113)에 의해 정류된 후 웨이퍼(W)의 주위로 흐른다. 더욱이 약물은 용기(110)로부터 오버플로우하여 외조(外槽)(115)로 흘러 들어간다. 외조(115)의 저부에는 배출구(116)가 형성되고 이 배출구(116)는 약물 순환 경로(117)를 거쳐서 용기(110)의 공급구(112)와 연통하고 있다. 약물 순환 경로(117)에는 순환 펌프(도시안함) 및 필터(도시안함)가 설치되어 오버플로우한 약물을 청정화시키고 있다.
다음에 도 18, 도 19 및 도 21 내지 도 23을 참조하면서 약물세정 처리조(65)에서 50매의 웨이퍼(W)를 일괄적으로 처리하는 경우에 대하여 설명한다.
우선, 반송 로보트(도시안함)에 의해 로딩부(5)에 카세트(C)를 반입한다. 카세트(C)내에는 25매의 웨이퍼(W)가 정상 피치간격(L)으로 수납되어 있다. 수납 웨이퍼의 전면(Wa)은 모두 동일 방향을 향하고 있다. 이송장치(7)에 의해 두개의 카세트(C)를 로딩부(5)로부터 웨이퍼 이동부(6)로 순차적으로 이송한다.
도 18에 도시한 바와 같이, 카세트(C)를 스테이지(30) 위에 배치한다(공정 S1). 푸셔(37)로 카세트(C)를 안내 멈춤부재(36)를 향해 가압하고 카세트(C)를 스테이지(30)에 대하여 위치설정한다(공정 S2). 이것에 의해 카세트(C)의 하부 개구(11)의 중심이 스테이지 쪽의 개구(39)의 중심에 일치하고, 이 중심설정에 의해 카세트(C) 내의 웨이퍼(W)가 수납부재(31)의 바로 위에 위치된다.
그 후에, 스테이지(30)와 함께 카세트(C)를 원위치로부터 하강시키고, 수납부재(31)로 모든 웨이퍼(W)를 수납하여 웨이퍼(W)를 카세트(C)로부터 분리한다(공정 S3).
센서(도시안함)에 의해 정렬부재(32)의 바로 위 영역에 레이저 광을 사출하고, 광 감지 신호를 제어기(도시안함)의 CPU로 전송하여 정렬부재(32)상에 웨이퍼(W)가 있는지의 여부를 판정한다(공정 S4). 판정 결과가 '아니오'인 경우에는 척 장치(45)로 25매의 웨이퍼(W1)를 일괄적으로 파지하고(공정 S7), 수납부재(31)로부터 웨이퍼(W1)를 집어 올려서 이들을 정렬부재(32)로 반송한다(공정 S8). 그리고, 도 19에 도시한 바와 같이, 척 장치(45)를 하강시키고, 제 1 군의 웨이퍼(W1)를 정렬부재(32)상으로 이동시킨다(공정 S9). 제 1 군의 웨이퍼(W1)는 홈(35)에 각기 보유된다.
한편, 판정결과가 '예'인 경우에는 반전기구(150)에 의해 수납부재(31)와 함께 웨이퍼(W)를 반전시킨다(공정 S5). 그리고, 정렬부재(32)를 Y축 방향으로 판정거리만큼 이동시킨다(공정 S6). 그 다음에 척 장치(45)로 25매의 웨이퍼(W2)를 일괄적으로 파지하고(공정 S7), 수납부재(31)로부터 제 2 군의 웨이퍼(W2)를 집어 올려서 이것을 정렬부재(32)로 반송한다(공정 S8). 척 장치(45)를 하강시켜서 제 2 군의 웨이퍼(W2)를 정렬부재(32) 위로 이동시킨다(공정 S9). 도 9에 도시한 바와 같이 척 부재(47a, 47b)에는 간격(49a, 49b)이 형성되어 있으므로 제 1 군의 웨이퍼(W1)가 척 부재(47a, 47b)와 간섭하지 않는다. 제 2 군의 웨이퍼(W2)는 홈(34)에 각기 보유된다.
도 21에 도시한 바와 같이, 정렬부재(32)상에는 제 1 군의 웨이퍼(W1)와 제 2 군의 웨이퍼(W2)가 교대로 배열된다. 도 22에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W1)의 전면(Wa)과 웨이퍼(W2)의 전면(Wa)이 간격(L1)으로 마주보게 배치되고, 웨이퍼(W1)의 배면(Wb)과 웨이퍼(W2)의 배면(Wb)이 간격(L2)으로 마주보게 배치된다.
스테이지(30)를 원 위치의 높이까지 상승시킨다(공정 S10). 정렬부재(32)상에 50매의 웨이퍼(W1, W2)가 있는지의 여부를 웨이퍼 계수기(도시안함)로 검출하고, 이 검출 신호에 기초하여 제어기(도시안함)는 세정 처리로 진행하기 좋은지의 여부를 판정한다(공정 S11). 이 판정 결과가 '아니오'인 경우에는 반송장치(7)에 의해 스테이지(30)위의 빈 카세트(C)를 웨이퍼 이동부(6)로부터 반출한다(공정 S12). 그리고 웨이퍼가 들어 있는 카세트(C)를 웨이퍼 이동부(6)로 반송하고 이것을 스테이지(30)상에 배치한다(공정 S13). 그리고 나서 상기 공정 S2와 동일하게 카세트(C)를 스테이지(30)에 대하여 위치설정한다(공정 S14). 상기 공정 S3과 동일하게 스테이지(30)와 함께 카세트(C)를 원위치로부터 하강시키면, 웨이퍼(W)가 카세트(C)로부터 분리된다(공정 S15). 그리고 상기 공정 S7 내지 S10과 동일한 동작을 반복하고, 웨이퍼(W)를 정렬부재(32)상으로 이동시킨다.
한편, 공정 S11의 판정 결과가 '예'인 경우에는, 반송장치에 의해 모든 웨이퍼(W1, W2)를 일괄적으로 파지하고(공정 S16), 이것을 약물세정 처리조(65)로 반송한다(공정 S17). 그리고 모든 웨이퍼(W1, W2)를 세정용 보드(91) 위로 이동시키고(공정 S18), 이것을 약물중에서 일괄적으로 세정 처리한다(공정 S19). 지지부(72)가 상승하는 것에 의해 웨이퍼 척(19)이 처리조(65) 내로부터 상방으로 후퇴하고, 이에 따라 50매의 웨이퍼(W1, W2)는 일괄적으로 처리조(65)로부터 꺼내진다.
세정 처리후 모든 웨이퍼(W1, W2)를 물세정 처리조(66, 67)로 순차적으로 반송하고, 이것을 순수를 이용하여 물세척 처리한다(공정 S20). 물세척 처리 후 모든 웨이퍼(W1, W2)를 건조 처리부(68)로 반송하고, 이것을 IPA 증기를 이용하여 건조처리한다(공정 S21). 그리고 나서 처리 완료의 웨이퍼(W1, W2)를 웨이퍼 이동부(6)로 각기 반송하고, 각 군마다 웨이퍼(W1, W2)를 카세트(C) 내에 수납한다(공정 S22).
또한 상기 실시예에서는 본 발명의 방법 및 장치를 이용하여 반도체 웨이퍼를 세정하는 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 그것에만 한정되지 않고, LCD용 유리 기판을 세정하는 경우에 이용될 수도 있다.
본 발명에 따르면, 인접해 있는 기판의 전면(Wa) 끼리를 마주보게 하였으므로 적어도 배면(Wb)으로부터 이탈한 이물질이 전면(Wa)에 부착하지 않게 된다. 게다가, 전면(Wa) 상호간의 피치간격(L1)을 배면(Wb) 상호간의 피치간격(L2)보다 크게 하였으므로 배면(Wb)보다 전면(Wa)을 향해 다량의 처리액이 흘러서 전면(Wa)의 세정도가 더욱 높아진다. 이 때문에 세정처리 효율이 향상된다.
또, 배면(Wb) 상호간의 피치간격(L2)을 전면(Wa) 상호간의 피치간격(L1)보다 작게 (좁게) 하였으므로, 기판 배열의 전체 길이가 단축되고 처리조 및 반송장치를 종래보다 소형화하는 것이 가능해진다. 처리조가 소형화하는 것에 의해 약물, 순수, IPA 등의 사용량을 감소시킬 수 있다. 이 때문에 세정처리 비용이 감소된다.

Claims (4)

  1. 표면을 모두 동일한 방향을 향하여 등간격(L)을 두고 평행하게 배열된 제 1 피처리체를 캐리어로부터 꺼내는 공정과,
    표면을 모두 동일한 방향을 향하여 등간격(L)을 두고 평행하게 배열된 제 2 피처리체를 캐리어로부터 꺼내는 공정과,
    등간격(L)을 두고 평행하게 배열된 제 1 피처리체의 사이에, 등간격(L)을 두고 평행하게 배열된 제 2 피처리체를 각각 삽입하거나, 또는 등간격(L)을 두고 평행하게 배열된 제 2 피처리체의 사이에, 등간격(L)을 두고 평행하게 배열된 제 1 피처리체를 각각 삽입하여, 복수 매수(N)의 피처리체를 캐리어로부터 꺼낸 상태에서, 인접하는 피처리체 끼리의 표면과 표면, 배면과 배면을 각각 서로 마주보게 하고, 또한 배열시킨 기판의 배면측보다도 표면측의 방향으로 다량의 처리액이 흐르도록 표면과 표면이 서로 마주보고 있는 피처리체 끼리의 간격(L1)에 비하여, 배면과 배면이 서로 마주보고 있는 피처리체 끼리의 간격(L2)이 좁게 되도록 배열시키는 공정과,
    이 배열된 복수매(N)의 피처리체를 캐리어로부터 꺼낸 상태에서, 배열시킨 상태를 유지하여 반송하는 공정과,
    이 배열된 복수매(N)의 피처리체를 캐리어로부터 꺼낸 상태에서, 배열시킨 상태를 유지하여 처리액에 침적하여 기판의 배면측보다도 표면측의 방향으로 대부분의 처리액을 흘려 기판을 세정 처리하는 공정을 포함하는
    처리방법.
  2. 복수 매수(N)의 피처리체를 평행하게 배치한 상태에서 처리액에 침적하여 처리하는 처리장치에 있어서,
    캐리어 단위로 반입된 피처리체를 캐리어로부터 꺼내고, 캐리어로부터 꺼낸 상태에서, 인접하는 피처리체 끼리의 표면과 표면, 배면과 배면을 각각 서로 마주보게 하고, 또한 표면과 표면이 서로 마주보고 있는 피처리체 끼리의 간격(L1)에 비하여, 배면과 배면이 서로 마주보고 있는 피처리체 끼리의 간격(L2)이 좁게 되도록 복수 매수(N)의 피처리체를 배열시키는 반입부와,
    복수 매수(N)의 피처리체를 상기 배열된 상태를 유지하여, 캐리어로부터 꺼낸 상태에서 일괄하여 반송하는 반송장치와,
    복수 매수(N)의 피처리체를 상기 배열된 상태를 유지하여, 캐리어로부터 꺼낸 상태에서 일괄하여 처리하는 처리부와,
    상기 처리부에 설치된 처리조와,
    상기 처리조에 설치되어, 캐리어로부터 꺼낸 상태에서, 표면과 표면, 배면과 배면을 각각 서로 마주보게 하고, 또한 표면과 표면이 서로 마주보고 있는 피처리체 끼리의 간격(L1)에 비하여, 배면과 배면이 서로 마주보고 있는 피처리체 끼리의 간격(L2)이 좁게 되도록 배열시켜, 기판의 배면보다도 표면의 방향으로 다량의 처리액이 흐르도록 한 상태로 복수 매수(N)의 피 처리체를 유지하는 유지구를 구비하는 것을 특징으로 하는
    처리장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 매수(N)의 피처리체를 캐리어로부터 꺼낸 상태에서 인접하는 피처리체끼리의 표면과 표면, 배면과 배면을 각각 서로 마주보게 하고, 또한 표면과 표면이 서로 마주보고 있는 피처리체 끼리의 간격(L1)에 배하여, 배면과 배면이 서로 마주보고 있는 피처리체 끼리의 간격(L2)이 좁게 되도록 배열시키는 공정에서,
    상기 제 1 피처리체의 표면과 상기 제 2 피처리체의 표면이 서로 반대 방향으로 향하도록, 상기 제 1 피처리체를 상기 제 2 피처리체에 대하여 상대적으로 회전시키거나, 또는 상기 제 2 피처리체를 상기 제 1 피처리체에 대하여 상대적으로 회전시키고,
    그 후, 제 1 피처리체의 사이에 제 2 피처리체를 각각 삽입하거나, 제 2 피처리체의 사이에 제 1 피처리체를 각각 삽입하는처리방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    캐리어로부터 꺼낸 상태에서, 인접하는 피처리체 끼리의 표면과 표면, 배면과 배면을 각각 서로 마주보게 하고, 또한 표면과 표면이 서로 마주보고 있는 피처리체 끼리의 간격(L1)에 비하여, 배면과 배면이 서로 마주보고 있는 피처리체 끼리의 간격(L2)이 좁게 되도록 배열시킨 상태에서 복수 매수(N)의 피처리체를 유지하는 정렬 부재를, 상기 반입부에 구비하는 것을 특징으로 하는
    처리장치.
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