KR100509800B1 - 스핀 처리 장치 및 스핀 처리 방법 - Google Patents

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KR100509800B1
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시바우라 메카트로닉스 가부시키가이샤
가부시끼가이샤 도시바
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Abstract

본 발명은 피처리물을 회전시켜 처리할 때 발생하는 미스트가 부착되기 어렵게 한 스핀 처리 장치를 제공하는 것이다.
하부 캡 및 이 하부 캡에 대하여 상하 이동 가능하게 설치된 상부 캡을 가지는 캡체와, 이 캡체 내에 설치되고 피처리물을 지지하는 회전체와, 상기 회전체를 회전 구동하는 스텝 모터와, 상기 하부 캡의 저부에 접속되고 상기 캡체 내의 배기를 행하는 배기관과, 상기 상부 캡의 내부에 설치되고 상기 회전체의 상부에 배치된 비산 방지 커버를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

스핀 처리 장치 및 스핀 처리 방법 {SPINNING DEVICE AND SPINNING METHOD}
본 발명은 피처리물을 회전시키면서 세정 처리하고 이어서 건조 처리하는 스핀(spin) 처리 장치 및 스핀 처리 방법에 관한 것이다.
예를 들면 액정 제조 장치나 반도체 제조 장치에는 액정용 글래스 기판이나 반도체 웨이퍼 등의 피처리물을 높은 청정도로 세정하여 건조시킬 것이 요구되는 공정이 있다. 상기 피처리물을 세정하여 건조시키기 위해서는 이 피처리물을 회전시키면서 순수(純水) 등의 처리액을 분사하여 세정하고, 이어서 처리액을 분사시키지 않고 회전시킴으로써 건조시키는 것이 행해진다.
이와 같은 처리를 행하기 위하여 스핀 처리 장치가 사용되고 있다. 스핀 처리 장치는 캡(cap)체를 가진다. 이 캡체의 내부에는 회전 구동 기구에 의하여 회전 구동되는 회전체가 설치되어 있다. 이 회전체의 상면 측에는 상기 피처리물이 지지되어 있다. 상기 캡체의 위쪽에는 상기 피처리물을 향하여 처리액을 분사하는 노즐(nozzle)체가 설치되어 있다.
따라서, 상기 노즐체로부터 처리액을 상기 피처리물을 향하여 분사함으로써 이 피처리물의 상면 전체를 세정 처리할 수 있다.
예를 들면 피처리물을 약액(藥液)으로 세정 처리하는 경우, 그 약액에 의한 세정 후 상기와 동일한 처리액으로서의 순수를 분사하여 린스(rinse) 처리하고, 이어서 처리액을 공급하지 않는 상태에서 상기 피처리물을 회전시킴으로써 린스 처리된 피처리물을 건조 처리하는 것이 행해진다.
상기 캡체의 내부에는 회전하는 회전체나 피처리물에 처리액이 분사됨으로써 미스트(mist)가 발생하고, 그 미스트가 세정 처리나 건조 처리된 피처리물에 재부착되어 그 피처리물을 오염시키는 경우가 있다.
이로 인하여, 상기 캡체의 저부(底部)에 배기관을 접속하여 캡체 내에서 부유(浮遊)하는 미스트를 캡체 내의 기체와 함께 흡인 배출함으로써 상기 미스트가 피처리물에 재부착되는 것을 방지하는 것이 행해지고 있다.
그런데, 회전하는 피처리물로부터는 미스트가 지름 방향 외측을 향하여 고속으로 비산되어 캡체의 내주면에 충돌하여 반사된다. 캡체의 내주면에서 반사된 미스트는 상기 배기관에 흡인되어 캡체 내로부터 배출된다.
그러나, 캡체의 내주면에서 반사된 미스트는 그 반사 방향이 일정하게 되기 어렵기 때문에 그 일부는 캡체 내의, 상기 배기관에서 발생하는 흡인 작용이 영향을 미치지 않는 부분에 산란된다. 그러므로, 미스트의 일부는 상기 배기관의 흡인력에 의하여 캡체 내에 생기는 기류를 타지 않고 피처리물에 재부착되는 경우가 있다.
상기 캡체는 하부 캡과, 이 하부 캡에 상하 이동 가능하게 배치된 상부 캡으로 구성되어 있다. 그리고, 상기 피처리물을 상기 회전체에 대하여 착탈할 때는 상기 상부 캡을 하강시켜 회전체를 노출시키고 예를 들면 로봇에 의하여 착탈하도록 하고 있다.
이와 같은 구성의 캡체에 의하면, 상부 캡을 상하 이동 가능하도록 구성하기 위해서는 하부 캡과 상부 캡 사이에 간극을 형성해야 한다. 그러므로, 캡체 내의 기체를 배출하기 위하여 배기관에 흡인력을 발생시키면 그 흡인력에 의하여 외기가 하부 캡과 상부 캡의 간극으로부터 흡인되는 경우가 있다. 하부 캡과 상부 캡의 간극을 통과한 외기에는 먼지가 포함되어 있는 경우가 있기 때문에, 이에 따라서 피처리물이 오염되는 경우가 있다.
그리고, 하부 캡과 상부 캡 사이에 간극을 형성하지 않고 상부 캡을 상하 이동시키면 이러한 슬라이드에 의하여 먼지가 발생하여 피처리물에 부착되는 것을 피할 수 없기 때문에 그 점에서는 간극을 형성한 쪽이 좋다.
또한, 배기관에 의하여 캡체 내의 기체를 흡인 배출할 때, 캡체 내에서 생기는 기류의 방향과 배기관에 의하여 캡체 내에서 생기는 흡인 방향이 상이하면, 캡체 내의 미스트가 상기 배기관으로 원활하게 흐르기 어려운 경우가 있다. 그 결과, 캡체 내에 미스트가 부유하고 그 미스트가 피처리물에 부착되는 경우가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예를 도시한 장치 전체의 개략적 구성의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 지지 부재의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 회전축과 록킹(locking) 통체(筒體)의 관계를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 해제 기구의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 실험 결과를 도시한 그래프이다.
도 6은 외기 침입 방지 커버의 변형 예를 도시한 일 부분의 단면도이다.
따라서, 본 발명의 목적은 캡체 내에서 발생하는 미스트에 의하여 피처리물이 오염되거나, 하부 캡과 상부 캡의 간극으로부터 외기가 캡체 내에 침입하여 피처리물을 오염시키거나 하지 않는 스핀 처리 장치 및 스핀 처리 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 피처리물을 회전시켜 처리하는 스핀 처리 장치에 있어서,
하부 캡 및 이 하부 캡에 대하여 소정의 간극을 통하여 상하 이동 가능하게 배치된 상부 캡을 가지는 캡체와,
상기 캡체 내에 설치되고 상기 피처리물을 지지하는 회전체와,
상기 회전체를 회전 구동하는 구동 수단과,
상기 하부 캡의 저부(底部)에 접속되고 상기 캡체 내의 배기를 행하는 배기관과,
상기 상부 캡의 내주면에 설치되고 상기 회전체에 지지되는 상기 피처리물의 주위를 덮는 비산 방지 커버
를 구비한 것을 특징으로 하는 스핀 처리 장치가 제공된다.
이렇게 함으로써, 회전하는 피처리물로부터 비산되어 상부 캡의 내주면에서 반사된 미스트 중, 피처리물의 상면 측으로 되돌아오려고 하는 미스트는 상기 비산 방지 커버의 외주면에 충돌하여 체류하여 주위에 잘 비산되지 않게 됨으로써 배기관 측으로 흡인되기 쉬워지기 때문에, 상기 피처리물에 부착되는 것이 방지된다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 피처리물을 회전시켜 처리하는 스핀 처리 장치에 있어서,
하부 캡 및 이 하부 캡에 대하여 소정의 간극을 통하여 상하 이동 가능하게 배치된 상부 캡을 가지는 캡체와,
상기 캡체 내에 설치되고 상기 피처리물을 지지하기 위한 회전체와,
상기 회전체를 회전 구동하는 구동 수단과,
상기 하부 캡의 저부에 접속되고 상기 캡체 내의 배기를 행하는 배기관과,
상기 상부 캡과 하부 캡의 상기 간극을 덮는 외기 침입 방지 커버
를 구비한 것을 특징으로 하는 스핀 처리 장치가 제공된다.
이렇게 함으로써, 캡체 내의 미스트를 배출하기 위하여 그 내부의 기체를 배기관에서 흡인해도 상기 외기 침입 방지 커버에 의하여 하부 캡과 상부 캡의 간극으로부터 캡체 내로 외기가 침입하는 것이 방지된다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 피처리물을 회전시켜 처리하는 스핀 처리 장치에 있어서,
하부 캡 및 이 하부 캡에 대하여 소정의 간극을 통하여 상하 이동 가능하게 배치된 상부 캡을 가지는 캡체와,
상기 캡체 내에 설치되고 상기 피처리물을 지지하는 회전체와,
상기 회전체를 회전 구동하는 구동 수단과,
상기 하부 캡의 저부에 접속되고 상기 캡체 내의 배기를 행하는 배기관과,
상기 캡체의 내측 저부에 설치되고 상기 캡체 내의 기체를 상기 배기관으로 안내하는 안내 부재
를 구비한 것을 특징으로 하는 스핀 처리 장치가 제공된다.
이렇게 함으로써, 캡체 내에서 발생하는 미스트 및 하부 캡으로부터 안내 부재의 내주면 측으로 들어가는 외기는 상기 안내 부재에 안내되어 캡체 내로부터 배기관으로 양호하게 배출된다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 캡체 내에 설치된 회전체에 의하여 피처리물을 회전시켜 처리하는 스핀 처리 방법에 있어서,
상기 캡체는 하부 캡 및 이 하부 캡에 대하여 소정의 간극을 통하여 상하 이동 가능하게 배치된 상부 캡을 가지는 동시에 상기 간극은 외기 침입 방지 커버에 의하여 덮여 있고, 상기 상부 캡을 하강시켜 상기 회전체에 피처리물을 공급하는 공정과,
상기 회전체에 피처리물을 공급한 후 상기 상부 캡을 상승시켜 이 피처리물의 주위를 덮는 공정과,
상기 캡체 내를 배기시키면서 상기 회전체를 회전시켜 상기 피처리물을 처리하는 공정과,
상기 피처리물을 처리한 후 상기 상부 캡을 하강시켜 상기 회전체로부터 상기 피처리물을 인출하는 공정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀 처리 방법이 제공된다.
이렇게 함으로써, 피처리물을 회전시키고, 캡체 내를 배기시키면서 처리할 때 캡체 내에 외기가 침입하여 피처리물을 오염시키는 것이 방지된다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1에 도시한 본 발명의 스핀 건조 처리 장치는 본체 베이스(1)를 가진다. 이 본체 베이스(1)에는 원통형의 지지체(2)가 상하 방향으로 관통되어 설치되어 있다. 이 지지체(2)에는 상기와 동일한 원통형의 회전 축(3)이 중도부에서 축받이(4)에 의하여 회전 가능하게 지지되어 설치되어 있다.
상기 회전 축(3)의 하단부는 상기 지지체(2)로부터 돌출되고 그 하단부에는 종동(從動) 풀리(5)가 설치되어 있다. 이 종동 풀리(5) 근방에는 스텝 모터(6)가 배치되어 있다. 이 스텝 모터(6)의 회전 축(6a)에는 구동 풀리(7)가 끼워져 장착되고, 이 구동 풀리(7)와 상기 종동 풀리(5)에는 벨트(8)가 연장되어 설치되어 있다. 따라서, 상기 스텝 모터(6)가 작동하면 상기 회전 축(3)이 회전 구동되도록 이루어져 있다.
상기 회전 축(3)의 상단에는 상면에 다이(10)가 접합된 회전체(9)가 일체로 부착되어 있다. 이 회전체(9)에는 주위 방향으로 90° 간격으로 4개의 지지 부재(11)가 부시(bush)(12)를 통하여 회전 가능하게 설치되어 있다. 상기 지지 부재(11)는 도 2에 도시한 바와 같이 원통부(13)를 가진다. 이 원통부(13)는 상단이 폐색되고 하단이 개구되어 있다. 원통부(13) 하단으로부터는 지지축(14)이 수직으로 설치되어 있다. 이 지지축(14)은 상기 부시(12)(도 1에 도시함)에 회전 가능하게 지지되어 있다.
상기 원통부(13)의 상면에는 단면이 유선형상으로 형성된 지지부(15)가 일체로 설치되어 있다. 이 지지부(15)의 상면에는 지지 핀(16)과, 이 지지 핀(16)에 비하여 키가 큰 록킹 핀(17)이 설치되어 있다. 지지 핀(16)은 상기 지지축(14)과 축 중심을 대략 일치시키고 있으며, 록킹 핀(17)은 상기 지지축(14)의 축 선에 대하여 소정 치수 편심(偏心)되어 설치되어 있다.
상기 구성의 4개의 지지 부재(11)에는 도 1에 도시한 바와 같이 피처리물로서의 반도체 웨이퍼(21)가 지지된다. 즉, 반도체 웨이퍼(21)는 그 주변부의 하면이 상기 지지 핀(16)에 지지되어 설치된다. 반도체 웨이퍼(21)가 지지 핀(16)에 지지된 상태에서, 상기 지지 부재(11)는 후술하는 바와 같이 회전된다. 이에 따라서, 상기 지지 부재(11)에 설치된 록킹 핀(17)이 편심 회전하여 상기 반도체 웨이퍼(21)의 외주면에 맞닿기 때문에, 반도체 웨이퍼(21)는 지름 방향으로 벗어나는 움직임 없이 지지되게 된다.
상기 회전체(9)와 다이(10)의 중심 부분에는 도 1에 도시한 바와 같이 통공(通孔)(25)이 형성되어 있다. 이 통공(25)에는 노즐체(26)가 비접촉 상태로 끼워져 있다. 이 노즐체(26)는 원추형상을 이루고 있고 그 상면에는 노즐공(27)이 일단이 개방되어 형성되어 있다.
상기 노즐체(26)의 하단면에는 지지 축(28)의 상단이 연결되어 있다. 이 지지 축(28)의 상부는 브라켓(bracket)(31)에 지지되어 있다. 이 브라켓(31)은 상기 회전 축(3)에 축받이(29)에 의하여 회전 가능하게 지지되어 있다. 즉, 상기 노즐체(26)는 지지 축(28)을 통하여 브라켓(31)에 지지되어 있다.
상기 회전 축(3) 내부의 상기 브라켓(31)의 하방에는 하우징(33)이 삽입되어 있다. 이 하우징(33)의 상단은 브라켓(31)에 결합되고 하단부는 축받이(33a)에 의하여 상기 회전 축(3)에 회전 가능하게 지지되어 있다.
상기 하우징(33)에는 상기 지지 축(28)이 관통 삽입되는 제1 관통공(34)과, 상기 노즐공(27)에 일단을 접속한 공급 튜브(35)가 관통 삽입된 제2 관통공(36)이 형성되어 있다. 상기 공급 튜브(35)의 타단은 도시하지 않은 약액이나 린스액 등의 처리액의 공급부와 연통하고 있다. 따라서, 상기 노즐공(27)으로부터 반도체 웨이퍼(21)의 하면에 처리액을 분사할 수 있도록 되어 있다.
상기 회전체(9)에 지지되는 반도체 웨이퍼(21)의 위쪽에는 노즐체(30)가 배치되어 있다. 이 노즐체(30)는 도시하지 않은 약액이나 린스액 등의 처리액의 공급부와 연통하고 있어 상기 반도체 웨이퍼(21)의 상면을 향하여 처리액을 분사할 수 있도록 되어 있다.
따라서, 상기 지지 부재(11)에 지지된 반도체 웨이퍼(21)에는 상면과 하면에 처리액을 분사할 수 있도록 되어 있다. 즉, 반도체 웨이퍼(21)를 건조 처리하기 전에 그 상면과 하면을 세정 처리나 린스 처리할 수 있도록 되어 있다.
그리고, 상기 노즐체(26)는 상기 지지 축(28)에 의하여 지지되고 상기 회전체(9)와는 비접촉 상태로 되어 있기 때문에, 이 회전체(9)가 회전 축(3)과 일체로 회전해도 회전하지 않도록 되어 있다.
상기 회전체(9)의 하면 측에서, 상기 회전 축(3)의 상부 외주면에는 원통형의 록킹 통체(41)가 회전 가능하게 설치되어 있다. 이 록킹 통체(41)의 상단에는 도 3에 도시한 바와 같이 플랜지(flange)(42)가 설치되고, 이 플랜지(42)의 상면에는 주위 방향으로 90° 간격으로 4개의 정지 핀(43)이 돌출되어 형성되어 있다.
상기 정지 핀(43)은 도 2에 도시한 바와 같이 레버(44)의 일단에 개방되어 형성된 결합홈(45)에 결합되어 있다. 이 레버(44)의 타단은 상기 지지 부재(11)의 지지축(14)의 하단부에 부착되어 있다. 따라서, 상기 록킹 통체(41)를 도 3과 도 4에 화살표로 표시한 반시계 방향으로 회전시키고, 정지 핀(43)에 의하여 레버(44)를 동일한 방향으로 선회시키면, 이 레버(44)가 연결된 상기 지지축(14)을 지점(支點)으로 하여 상기 지지 부재(11)를 도 2에 화살표로 표시한 시계 방향으로 선회시킬 수 있다.
이에 따라서, 록킹 핀(17)이 편심 회전하기 때문에, 지지 핀(16)에 지지된 반도체 웨이퍼(21)의 외주면에 상기 록킹 핀(17)을 맞닿게 하여 반도체 웨이퍼(21)의 지지 상태를 록킹할 수 있다. 즉, 지지 핀(16)에 지지된 반도체 웨이퍼(21)가 지름 방향으로 어긋나 움직이는 것을 저지한다. 상기 록킹 통체(41)를 시계 방향으로 선회시키면, 상기 록킹 핀(17)에 의한 반도체 웨이퍼(21)의 록킹 상태를 해제할 수 있다.
상기 록킹 핀(17)에 의한 반도체 웨이퍼(21)의 록킹 및 록킹의 해제, 즉 록킹 통체(41)의 선회는 해제 기구(51)에 의하여 행해진다. 이 해제 기구(51)는 도 3과 도 4에 도시한 바와 같이 상기 회전 축(3)의 외주면에 설치되고 상기 록킹 통체(41)에 형성된 절단홈(41a) 내에 위치하는 제1 정지 부재(52)와, 상기 록킹 통체(41)의 외주면에 설치된 제2 정지 부재(53)를 가진다.
제1 정지 부재(52)와 제2 정지 부재(53) 사이에는 스프링(54)이 연장되어 설치되어 있다. 이 스프링(54)은 상기 제2 정지 부재(53)를 통하여 록킹 통체(41)를 제1 정지 부재(52) 방향으로 가압하고 있다. 즉, 록킹 통체(41)는 도 3에 화살표로 표시한 반시계 방향으로 가압되어 있다.
이에 따라서, 록킹 통체(41)는 스프링(54)의 가압력에 의하여 항상 반시계 방향으로 회동 가압되어 있으므로, 정지 핀(43) 및 레버(44)를 통하여 지지 부재(11)가 시계 방향으로 선회되어 록킹 핀(17)이 반도체 웨이퍼(21)의 외주면에 맞닿는 록킹 상태로 되어 있다.
상기 록킹 핀(17)에 의한 반도체 웨이퍼(21)의 록킹 상태의 해제는 상기 스텝 모터(6)의 근방에 배치된 상기 해제 기구(51)를 구성하는 제1 실린더(61)와, 제2 실린더(62)에 의하여 행해진다.
즉, 도 4에 도시한 바와 같이 제1 실린더(61)의 옆쪽에는 제1 리니어 안내(linear guide)(63)에 의하여 제1 가동체(64)가 화살표 방향으로 슬라이드 가능하게 지지되어 있다. 이 제1 가동체(64)는 상기 제1 실린더(61)의 로드(61a)에 연결되어 있다. 이에 따라서, 제1 가동체(64)는 상기 제1 실린더(61)가 작동함으로써 상기 제1 리니어 안내(63)를 따라 왕복 구동되도록 이루어져 있다.
상기 제1 가동체(64)의 상면 선단부에는 한 쌍의 협지(挾持) 롤러(65)가 소정의 간격으로 설치되어 있다. 제1 가동체(64)가 전진 방향으로 구동되면, 이들 협지 롤러(65)는 도 4에 쇄선으로 표시한 바와 같이 회전 축(3)의 제1 정지 부재(52)를 협지한다. 이에 따라서, 상기 회전 축(3)이 회전하는 것을 저지한다.
상기 제2 실린더(62)의 옆쪽에는 제2 리니어 안내(67)에 의하여 제2 가동체(68)가 화살표 방향으로 슬라이드 가능하게 설치되어 있다. 제2 가동체(68)의 상면 선단부에는 가압 롤러(69)가 회전 가능하게 설치되어 있다. 따라서, 상기 가압 롤러(69)는 제2 실린더(62)에 의하여 진퇴 구동된다.
상기 제1 정지 부재(52)가 상기 한 쌍의 협지 롤러(65)에 의하여 협지된 상태에서, 상기 제2 실린더(62)가 작동하여 제2 가동체(68)가 전진 방향으로 구동되면, 도 4에 쇄선으로 표시한 바와 같이 그 선단부에 설치된 가압 롤러(69)가 상기 록킹 통체(41)에 설치된 제2 정지 부재(53)를 가압한다.
이에 따라서, 상기 록킹 통체(41)는 스프링(54)의 가압력에 저항하여 회전되기 때문에, 정지 핀(43) 및 레버(44)를 통하여 지지 부재(11)가 록킹되었을 때와는 역방향으로 회전된다. 따라서, 록킹 핀(17)이 반시계 방향으로 편심 회전되어 반도체 웨이퍼(21)의 록킹 상태를 해제하도록 되어 있다.
도 1에 도시한 바와 같이 상기 회전 축(3)의 하단부 외주면에는 도그(dog)(71)가 설치되고, 이 도그(71)는 마이크로포토센서(72)에 의하여 검지된다. 이 마이크로포토센서(72)의 검지 신호에 의하여 상기 스텝 모터(6)에 의한 회전 축(3)의 회전 각도가 제어된다. 즉, 반도체 웨이퍼(21)의 록킹 상태를 해제할 때는 상기 해제 기구(51)의 제1, 제2 실린더(61, 62)에 대하여 제1 정지 부재(52)와 제2 정지 부재(53)가 소정의 위치가 되도록 회전 축(3)의 회전 각도가 규제되도록 되어 있다.
상기 본체 베이스(1)의 상면 측에는 캡체(80)가 설치되어 있다. 이 캡체(80)는 저부에 상기 회전 축(3)이 관통 삽입되는 통공(75a)이 형성된 바닥이 있는 형상의 하부 캡(75)과, 이 하부 캡(75)의 내주면에 대하여 외주면이 소정의 간극(79)을 가지는 링형의 상부 캡(76)으로 이루어진다. 상부 캡(76)에는 도시하지 않은 상하 구동 실린더의 로드(78)가 연결되고, 이 실린더가 작동함으로써 상부 캡(76)이 상하 구동되도록 이루어져 있다.
상기 상부 캡(76)은 상승 위치에서 상기 지지 부재(11)에 지지된 반도체 웨이퍼(21)의 외주면을 둘러싸고, 도 1에 쇄선으로 표시한 하강 위치에서 상단이 상기 반도체 웨이퍼(21)의 상면보다 낮은 위치가 되도록 상하 이동의 스트로크가 설정되어 있다.
따라서, 상부 캡(76)을 도 1에 쇄선으로 표시한 위치까지 하강시킨 상태에서, 도시하지 않은 로봇에 의하여 상기 회전체(9)에 설치된 지지 부재(11)로 미처리된 반도체 웨이퍼(21)를 공급하거나, 처리액으로 처리된 후 건조 처리된 반도체 웨이퍼(21)를 인출할 수 있도록 되어 있다.
또한, 하부 캡(75)의 저부에는 주위 방향으로 소정 간격, 예를 들면 90° 간격으로 복수의 배기관(77)이 접속되어 있다. 각 배기관(77)은 도시하지 않은 처리액과 기체를 분리하는 기수(氣水) 분리기를 통하여 흡인 펌프(90)와 연통하고 있다. 따라서, 상기 배기관(77)과 연통하는 흡인 펌프(90)의 흡인력에 의하여 상기 캡체(80) 내의 처리액, 미스트, 기체 등을 흡인 배출할 수 있도록 되어 있다.
상기 상부 캡(76)의 내주면은 오목한 형상의 원호면(圓弧面)(76a)으로 형성되고, 이 원호면(76a)의 상부에는 상기 지지 부재(11)에 지지되는 반도체 웨이퍼(21)의 상면보다 약간 위쪽의 외주부를 덮는 원통형의 비산 방지 커버(81)가 설치되어 있다. 이 비산 방지 커버(81)는 하단이 반도체 웨이퍼(21)의 상면보다 약간 위쪽, 예를 들면 수 mm∼수십 mm 정도, 바람직하게는 10mm 정도 위쪽에 위치하고 있다.
상기 비산 방지 커버(81)는 불소 수지 등의 내식성(耐蝕性)이 우수한 합성 수지에 의하여 통형으로 형성되어 있다. 이 비산 방지 커버(81)의 상단에는 상부 굴곡부(81a)가 형성되고, 이 상부 굴곡부(81a)는 상기 상부 캡(76)의 원호면(76a)에 접착 또는 나사 등에 의하여 고정되어 있다. 또한, 비산 방지 커버(81)의 하단부에는 지름 방향 외측을 향하여 굴곡된 하부 굴곡부(81b)가 형성되어 있다.
상기 회전체(9)가 회전 구동되어 지지 부재(11)에 지지된 반도체 웨이퍼(21)가 일체로 회전함으로써 이 반도체 웨이퍼(2)로부터 처리액이 비산되어 미스트가 발생하면, 그 미스트는 상부 캡(76)의 원호면(76a)에서 반사된다.
원호면(76a)에 충돌한 미스트는 그 원호면(76a)이 오목한 형상이므로 대부분이 아래쪽을 향하여 반사되지만, 일부가 위쪽을 향하여 반사되는 경우가 있다. 상기 원호면(76a)에서 위쪽을 향하여 반사된 미스트는 상기 비산 방지 커버(81)의 외주면에 충돌하기 때문에, 그 미스트가 지지 부재(11)에 지지된 반도체 웨이퍼(21)에 부착되는 것이 방지된다.
또한, 상기 비산 방지 커버(81)의 하단부는 지름 방향 외측을 향하여 굴곡된 하부 굴곡부(81b)가 형성되어 있다. 따라서, 반도체 웨이퍼(21)로부터 비산되는 미스트의 일부는 상기 하부 굴곡부(81b)의 내주면에 충돌하지만, 그 내주면에 충돌한 미스트는 아래쪽을 향하여 반사된다. 따라서, 비산 방지 커버(81)를 설치해도 미스트가 그 내주면에서 반사되어 반도체 웨이퍼(21)로 되돌아오는 것이 상기 하부 굴곡부(81b)에 의하여 방지된다.
즉, 비산 방지 커버(81)의 하단과 반도체 웨이퍼(21)의 상면의 간격을 좁게 함으로써 상부 캡(76)의 원호면(76a)에서 반사된 미스트가 반도체 웨이퍼(21)의 상면으로 재부착되는 것을 방지할 수 있는 반면, 미스트의 일부가 상기 비산 방지 커버(81)의 하단부에 충돌한다. 그러나, 비산 방지 커버(81)의 하단부는 하부 굴곡부(81b)로 형성되어 있기 때문에, 그곳에 충돌한 미스트는 아래쪽으로 반사되기 때문에 반도체 웨이퍼(21)에 부착되는 것이 방지되게 된다.
상기 상부 캡(76)의 외주면에는 외기 침입 방지 커버(82)가 부착되어 있다. 이 외기 침입 방지 커버(82)는 상기 비산 방지 커버(81)와 동일하게, 불소 수지 등의 내식성이 우수한 합성 수지에 의하여 통형으로 형성되어 있다. 이 외기 침입 방지 커버(82)의 상단에는 L자형의 굴곡부(82a)가 형성되고, 이 굴곡부(82a)는 상기 상부 캡(76)의 외주면 상부의 부착부(76b)에 부착 고정되어 있다.
상기 하부 캡(75)의 주벽(周壁)에는 그 상단으로 개방된 수납홈(83)이 전주(全周)에 걸쳐 형성되어 있다. 상기 상부 캡(76)이 상승된 상태에서 상기 외기 침입 방지 커버(82)의 하단부는 상기 수납홈(83) 내에 위치되어 있다. 이에 따라서, 상기 하부 캡(75)의 상단 부분, 즉 하부 캡(75)과 상부 캡(76)의 간극(79)을 통하여 중합된 부분의 외주는 상기 외기 침입 방지 커버(82)의 하단부에 의하여 덮여 있다.
상기 외기 침입 방지 커버(82)에 의하여 상기 간극(79)이 덮여 있음으로써 그 간극(79)으로부터 외기가 캡체(80) 내에 침입하는 것이 방지된다.
상기 외기 침입 방지 커버(82)를 수납홈(83)에 삽입함으로써 이 외기 침입 방지 커버(82)와 하부 캡(75)의 주벽의 수납홈(83)이 형성된 부분에 의하여 라비린스(labyrinth) 구조를 이루고 있다. 따라서, 외기 침입 방지 커버(82)를 수납홈(83)에 삽입함으로써 상기 간극(79)으로부터의 외기 침입을 양호하게 저지할 수 있다.
상기 수납홈(83)에 액체를 넣고 이 액체에 상기 외기 침입 방지 커버(82)의 하단부를 침지(浸漬)시키면, 상기 외기 침입 방지 커버(82)와 하부 캡(75) 사이가 기밀(氣密) 상태로 되기 때문에 상기 간극(79)으로부터 외기가 침입하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
상기 상부 캡(76)의 상면이 개구되어 있으므로 그 개구로부터 캡체(80) 내에는 외기가 침입한다. 그러나, 스핀 처리 장치는 통상 클린 룸(도시하지 않음) 내에 설치되어 있다. 클린 룸에서는 파티클을 포함하지 않은 청정 공기가 천장으로부터 바닥면을 향하여 흐르고 있다. 그러므로, 상기 캡체(80) 내부에는 상기 상부 캡(76)의 상면 개구로부터 청정 공기가 유입되기 때문에, 그 공기에 의하여 반도체 웨이퍼(21)가 오염되는 일은 거의 없다.
그리고, 도 6에 도시한 바와 같이 외기 침입 방지 커버(82A)를 신축 가능한 고무나 합성 수지에 벨로우즈(bellows)형의 원통체로 하고, 하단을 하부 캡(75)의 상단에 연결하고 상단을 상부 캡(76)의 부착부(76b)에 연결할 수도 있다.
상기 하부 캡(75)의 내측 저부에는 불소 수지 등의 내식성이 우수한 합성 수지에 의하여 상단이 개방된 우산형으로 형성된 안내 부재(85)가 설치되어 있다. 즉, 이 안내 부재(85)는 상단면이 하단면보다 지름이 작고, 주벽이 상단으로부터 하단으로 감에 따라 지름 방향 외측을 향하여 경사진 통형으로 형성되어 있다.
상기 안내 부재(85)는 상단 내주면이 상기 회전체(9)의 외주면에 접근되어 있고, 하단은 하부 캡(75)의 저부에 접속된 배기관(77) 개구의 지름 방향 중도부에 위치하고 있다.
상기 흡인 펌프(90)의 흡인력이 캡체(80) 내에 작용함으로써 캡체(80) 내의 미스트와 기체는 상기 안내 부재(85)의 경사진 외주면에 안내되어 상기 배기관(77)으로 원활하게 배출된다. 또한, 안내 부재(85)의 하단이 배기관(77)의 지름 방향 중도부에 위치하고 있어 상기 안내 부재(85)의 외주면 측과 내주면 측 양쪽에 상기 배기관(77)을 통하여 흡인 펌프(90)의 흡인력이 작용한다. 그러므로, 상기 안내 부재(85)의 외주면 측만이 아니라 내주면 측에 들어간 미스트나 하부 캡(75)의 통공(75a)으로부터 내주면 측에 들어간 기체도 상기 배기관(77)으로부터 양호하게 배출되게 된다.
이와 같이 구성된 스핀 건조 처리 장치에 의하여 반도체 웨이퍼(21)를 세정 처리한 후 건조 처리하는 경우에는, 먼저 상부 캡(76)을 하강시켜 반도체 웨이퍼(21)를 회전체(9)(지지 부재(11))에 공급한다. 이어서, 상부 캡(76)을 상승시켜 회전체(9)에 지지된 반도체 웨이퍼(21)의 주변부를 둘러싸고, 캡체(80) 내를 흡인 펌프(90)에 의하여 흡인하면서 회전체(9)를 회전시키고 반도체 웨이퍼(21)의 상면과 하면에 처리액을 공급한다. 이에 따라서, 상기 반도체 웨이퍼(21)는 상면과 하면이 상기 처리액에 의하여 예를 들면 세정 처리되게 된다.
세정 처리를 행한 후 처리액의 공급을 정지하여 회전체(9)를 고속으로 회전시켜 반도체 웨이퍼(21)에 부착된 처리액을 비산시킴으로써 상기 반도체 웨이퍼(21)가 건조 처리되게 된다.
회전하는 반도체 웨이퍼(21)에 처리액이 분사되거나 반도체 웨이퍼(21)가 건조 처리됨으로써 그 처리액이 미스트가 되어 주위에 비산되어 상부 캡(76)의 원호면(76a)에 충돌한다. 이 원호면(76a)은 오목한 형상으로 이루어졌기 때문에, 반도체 웨이퍼(21)로부터 비산되어 상기 원호면(76a)에 충돌한 미스트의 대부분은 아래쪽을 향하여 반사된다. 그러므로, 흡인 펌프(90)의 흡인력에 의하여 안내 부재(85)의 외주면을 따라 흘러 상기 배기관(77)으로 원활하게 배출된다.
상부 캡(76)의 원호면(76a)에서 반사된 미스트의 일부는 그 원호면(76a)으로의 입사 각도에 따라서 위쪽을 향하여 반사된다. 그러나, 위쪽을 향하여 반사된 미스트는 상부 캡(76)의 상부에 설치된 비산 방지 커버(81)의 외주면에 충돌한다. 그러므로, 상부 캡(76)의 원호면(76a)에서 위쪽을 향하여 반사된 미스트가 반도체 웨이퍼(21)에 부착되는 것도 방지된다.
상기 비산 방지 커버(81)의 하단부는 지름 방향 외측을 향하여 굴곡된 하부 굴곡부(81b)에 형성되어 있다. 그러므로, 반도체 웨이퍼(21)의 상면으로부터 약간 위쪽을 향하여 비산되어 상기 하부 굴곡부(81b)의 내주면에 충돌한 미스트는 아래쪽으로 향하여 반사된다. 그리고, 그 미스트는 안내 부재(85)의 외주면에 안내되어 배기관(77)으로 배출되기 때문에 반도체 웨이퍼(21)에 부착되지 않는다.
이와 같이, 회전하는 반도체 웨이퍼(21)로부터 비산되는 미스트는 상부 캡(76)의 내주면이 오목한 형상의 원호면(76a)으로 이루어진 것이나 상부 캡(76)에 비산 방지 커버(81)가 설치됨으로써 상기 상부 캡(76)의 내주면에서 반사되어 반도체 웨이퍼(21)에 부착되는 것을 양호하게 방지할 수 있다.
또한, 캡체(80) 내로부터 배기관(77)으로 배출되는 미스트는 안내 부재(85)의 경사진 주벽의 외주면에 의하여 원활하게 안내되기 때문에, 이에 의해서도 미스트가 캡체(80) 내로부터 배출되기 쉬워진다.
상기 비산 방지 커버(81)와 안내 부재(85)에 의하여 세정 처리 시에 발생한 미스트가 캡체(80) 내로부터 원활하고 또한 확실하게 배출됨으로써 건조 처리 시에 상기 캡체(80) 내에는 미스트가 거의 잔류하지 않는다. 따라서, 세정에 이어서 건조 처리를 끝낸 반도체 웨이퍼(21)가 미스트에 의하여 오염되는 것이 방지된다.
상기 캡체(80)는 상부 캡(76)을 하강시켜 반도체 웨이퍼(21)를 회전체(9)로부터 착탈하도록 구성되어 있기 때문에, 상기 하부 캡(75)과 상부 캡(76) 사이에 간극(79)이 확보되지만, 그 간극(79), 즉 하부 캡(75)과 상부 캡(76)의 중합 부분으로부터 파티클을 포함하는 외기가 캡체(80)의 내부로 침입할 우려가 있다.
그러나, 상기 각 캡(75, 76)의 중합 부분은 외기 침입 방지 커버(82)에 의하여 덮여 있다. 그러므로, 상기 중합 부분의 간극(79)으로부터 외기가 캡체(80) 내로 침입하는 것이 방지되기 때문에, 외기에 포함되는 파티클이 반도체 웨이퍼(21)에 부착되지도 않는다.
또한, 하부 캡(75)의 내측 저부에 설치된 안내 부재(85)는 하단이 배기관(77)의 지름 방향 중도부에 위치하도록 설치되어 있다. 그러므로, 배기관(77)을 통하여 캡체(80) 내에 작용하는 흡인 펌프(90)의 흡인력은 상기 안내 부재(85)의 외주면 측만이 아니라 내주면 측에도 작용한다.
상기 안내 부재(85)의 내주면 측에 작용하는 흡인력은 하부 캡(75)의 통공(75a)으로부터 캡체(80) 내에 침입하는 외기를 캡체(80) 내에 산란시키지 않고 배기관(77)으로 흡인하기 때문에 상기 통공(75a)으로부터 침입하는 외기에 포함되는 파티클이 반도체 웨이퍼(21)에 부착되는 것이 방지된다.
도 5는 회전체(9)에 지지된 반도체 웨이퍼(21)의 상면에서의 파티클을 파티클 카운터에 의하여 계측한 결과를 나타낸다. 이 도면의 곡선 A는 비산 방지 커버(81)와 외기 침입 방지 커버(82)가 설치되어 있지 않은 경우로, 이 경우에는 회전체(9)의 회전수가 600rpm으로 상승하면 파티클 수가 증가하기 시작하여 1500rpm에서는 소정의 단위 면적당의 파티클 수가 약 5100개로 급증하였다.
곡선 B는 비산 방지 커버(81)만을 설치한 경우로, 이 경우는 곡선 A에 비하여 회전체(9)의 회전수의 증가에 대하여 파티클의 증가 비율이 낮고, 회전수가 1500rpm일 때는 소정의 단위 면적당의 파티클 수가 약 3500개였다. 즉, 비산 방지 커버(81)를 설치함으로써 미스트가 상부 캡(76)에서 반사되어 반도체 웨이퍼(21)로 부착되는 것을 억제할 수 있다고 생각된다.
곡선 C는 비산 방지 커버(81)와 외기 침입 방지 커버(82)를 설치한 경우로, 이 경우에는 회전체(9)의 회전수가 1500rpm이 되어도 상기 반도체 웨이퍼(21)의 상면에서는 파티클이 거의 검출되지 않았다. 즉, 비산 방지 커버(81)와 외기 침입 방지 커버(82)를 설치함으로써, 비산 방지 커버(81)에 의한 전술한 효과와 외기 침입 방지 커버(82)에 의한 외기의 침입 방지 효과에 의하여 반도체 웨이퍼(21)의 오염이 저감되는 것으로 생각된다.
본 발명은 상기 일 실시예에 한정되지 않고 여러 가지로 변형 가능하다. 예를 들면, 상기 일 실시예에서는 피처리물로 반도체 웨이퍼를 예로 들었지만, 반도체 웨이퍼 대신, 액정 표시 장치에 사용되는 직사각형상의 글래스 기판인 경우에도 본 발명의 장치에서 처리할 때의 오염을 방지할 수 있다.

Claims (14)

  1. 피처리물을 회전시켜 처리하는 스핀 처리 장치에 있어서,
    하부 캡(cap) 및 상기 하부 캡에 대하여 소정의 간극을 통하여 상하 이동 가능하게 배치된 상부 캡을 가지는 캡체,
    상기 캡체 내에 설치되고 상기 피처리물을 지지하는 회전체,
    상기 회전체를 회전 구동하는 구동 수단,
    상기 하부 캡의 저부(底部)에 접속되고 상기 캡체 내의 가스의 배기를 행하는 배기관, 및
    상기 회전체에 의해 지지되는 상기 피처리물의 주위를 둘러싸도록 상기 상부 캡의 내주면에 구비되어 있는 비산 방지 커버
    를 포함하며,
    상기 비산 방지 커버는 링형이고, 상기 회전체에 지지된 상기 피처리물의 상면보다 위쪽에 위치하도록 설치된 하단을 구비하며,
    상기 비산 방지 커버의 하단에는 직경방향 외측으로 굴곡되어 있는 하부 굴곡부가 형성되어 있는
    스핀 처리 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 상부 캡의 내주면이 오목형의 원호면인 스핀 처리 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 상부 캡과 하부 캡간의 상기 간극은 외기(外氣) 침입 방지 커버에 의하여 덮여 있는 스핀 처리 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 캡체의 내측 저부에는 상기 캡체 내의 기체를 상기 배기관으로 안내하는 안내 부재가 설치되어 있는 스핀 처리 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 상부 캡과 하부 캡간의 상기 간극은 외기 침입 방지 커버에 의하여 덮여 있는 동시에, 상기 캡체의 내측 저부에는 상기 캡체 내의 기체를 상기 배기관으로 안내하는 안내 부재가 설치되어 있는 스핀 처리 장치.
  6. 피처리물을 회전시켜 처리하는 스핀 처리 장치에 있어서,
    하부 캡 및 상기 하부 캡에 대하여 소정의 간극을 통하여 상하 이동 가능하게 배치된 상부 캡을 가지는 캡체,
    상기 캡체 내에 설치되고 상기 피처리물을 지지하기 위한 회전체,
    상기 회전체를 회전 구동하는 구동 수단,
    상기 하부 캡의 저부에 접속되어 상기 캡체 내의 가스의 배기를 행하는 배기관, 및
    상기 상부 캡과 상기 하부 캡간의 상기 간극을 덮는 외기 침입 방지 커버
    를 포함하며,
    상기 외기 침입 방지 커버는 원통형상이고, 상기 상부 캡의 외주면에 장착된 상단부를 구비하며,
    상기 하부 캡의 주벽에는 상단으로 개방된 수납홈이 형성되어 있고,
    상기 외기 침입 방지 커버는 상기 수납홈에 슬라이드 가능하게 수납되어 있고, 하단부를 구비하며,
    상기 하단부의 길이는 상기 상부 캡이 상승된 상태에서 상기 하단부가 상기 수납홈 내에 위치하도록 설정되어 있는
    스핀 처리 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 캡체의 내측 저부에는 상기 캡체 내의 기체를 상기 배기관으로 안내하는 안내 부재가 설치되어 있는 스핀 처리 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 안내 부재는 그 주벽이 상단으로부터 하단으로 감에 따라 지름 방향 외측을 향하여 경사진 통형을 이루고 있고, 그 하단은 상기 배기관의 지름 방향 중도부에 배치되어 있는 스핀 처리 장치.
  9. 피처리물을 회전시켜 처리하는 스핀 처리 장치에 있어서,
    하부 캡 및 상기 하부 캡에 대하여 소정의 간극을 통하여 상하 이동 가능하게 배치된 상부 캡을 가지는 캡체,
    상기 캡체 내에 설치되고 상기 피처리물을 지지하는 회전체,
    상기 회전체를 회전 구동하는 구동 수단,
    상기 하부 캡의 저부에 접속되고 상기 캡체 내의 가스의 배기를 행하는 배기관, 그리고
    상기 상부 캡과 하부 캡간의 상기 간극을 덮고, 신축가능한 벨로우즈 (bellows)형으로 형성되어 있고, 일단이 상기 하부 캡의 외주면에 부착되고 타단이 상기 상부 캡의 외주면에 부착되어 있는 외기 침입 방지 커버
    를 포함하는 스핀 처리 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 캡체의 내측 저부에 설치되어 상기 캡체 내의 기체를 상기 배기관으로 안내하는 안내 부재를 더 포함하는 스핀 처리 장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
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