KR100543363B1 - 기판세정처리방법 및 기판세정처리장치 - Google Patents

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Abstract

반도체웨이퍼(W)를 수직상태로 하여 처리액과 세정액에 침지하여 세정처리하는 기판세정처리방법에 있어서, 처리액에서의 처리가 끝난 반도체웨이퍼(W)를 오버플로우하는 순수(L)에 침지할 때, 순수(L)의 액면과 반도체웨이퍼(W)의 하부를 접촉시켜 일단 정지한다. 이에 따라 반도체웨이퍼(W)의 하부에 잔류하는 처리액에 포함되는 파티클을, 오버플로우의 흐름에 따라 확산하고, 제거할 수 있음과 동시에, 다시 침지할 때에 반도체웨이퍼(W) 상에 파티클이 재부착하는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라 제품 생산수율의 향상이 도모된다.

Description

기판세정처리방법 및 기판세정처리장치{SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND APPARATUS}
도 1은, 본 발명에 관한 기판세정처리장치를 적용한 기판세정처리시스템의 일예를 나타낸 개략 평면도,
도 2는, 본 발명에 관한 기판세정처리장치의 제 1 실시형태를 나타낸 개략 측면도,
도 3은, 상기 기판세정처리장치의 배면도,
도 4는, 상기 기판세정처리장치를 나타낸 종단면도,
도 5는, 상기 기판세정처리장치의 주요부를 나타낸 종단면도,
도 6은, 피처리기판인 웨이퍼의 하부의 세정영역과 제품영역을 나타낸 개략 정면도,
도 7은, 본 발명에 관한 기판세정처리장치의 제 2 실시형태를 나타낸 개략 종단면도,
도 8은, 본 발명에 관한 기판세정처리장치의 제 3 실시형태를 나타낸 개략 종단면도,
도 9는, 본 발명에 관한 기판세정처리장치의 제 4 실시형태를 나타낸 개략 종단면도,
도 10A 및 10B는, 각각 본 발명에 있어서의 청정기체 분사수단의 다른 부착상태를 나타낸 개략 측면도 및 그 정면도,
도 11은, 본 발명에 있어서의 피처리기판 반송수단의 다른 형태를 나타낸 개략 사시도,
도 12는, 상기 제 2 실시형태의 기판세정처리장치를 사용하여 웨이퍼에 부착하는 파티클량을 조사하는 실험 순서를 도시한 개략도,
도 13은, 비교예의 웨이퍼의 세정처리 전의 파티클 부착상태를 나타낸 설명도,
도 14는, 비교예의 웨이퍼의 세정처리 후의 파티클 부착상태를 나타낸 설명도,
도 15는, 실시예의 웨이퍼의 세정처리 전의 파티클 부착상태를 나타낸 설명도,
도 16은, 실시예의 웨이퍼의 세정처리 후의 파티클 부착상태를 나타낸 설명도,
도 17은, 약액처리 후의 웨이퍼의 하부에서 위쪽을 향하여 N2가스를 분사하는 경우(실시예)와, 분사하지 않는 경우(비교예)에 있어서의 에칭 균일성을 나타낸 그래프,
도 18A, 도 18B 및 도 18C는, 각각 산화막을 형성하는 웨이퍼와 실리콘제 웨이퍼로의 처리액 및 파티클 부착량을 조사하기 위한 웨이퍼의 배열상태를 나타낸 개략 측면도, 처리액 및 파티클의 부착상태를 나타낸 개략 단면도 및 파티클의 재부착상태를 나타낸 개략 단면도,
도 19A 및 도 19B는, 약액처리 후의 웨이퍼에 약액이 부착된 상태를 나타낸 개략 종단면도 및 웨이퍼에 부착되는 약액이 아래쪽으로 흐르는 상태를 나타낸 개략 정면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 캐리어 1a : 용기본체
1b : 덮개체 2 : 반입·반출부
3 : 처리부 4 : 인터페이스부
5a :캐리어반입부 5b :캐리어반출부
6 : 캐리어반출입부 8 : 덮개개폐장치
10 : 웨이퍼반송아암 10a,10b : 아암체
11 : 구동대 12 : 자세변환장치
13 : 노치얼라이너 15 : 웨이퍼반송척
16∼19 : 처리유니트 16a : 척세정부
20 : 기판세정처리장치 21 : 처리탱크
21A : 세정탱크 23 : 처리실
23a : 바닥부 24 : 측부배기통로
25 : 바닥부배기통로 30 : 바닥판
31 : 진공펌프 32 : 배기관
36 : 드레인밸브 37 : 드레인관
38 : 기류조정판 40 : 부착부
41 : 배기압력검출수단 44a : 파이프부재
44b : 압력검출계 45 : 하부실
48 : 수납공간 49 : 순환펌프
50 : 댐퍼 51 : 히터
52 : 배관 54 : 공간부
54a : 개구부 55 : 커버
56 : 감시창 57 : 웨이퍼보트
57a : 하부유지봉 57b : 측부유지봉
60a : 드레인밸브 60b : 드레인관
66 : 전환밸브 67,68 : 개폐밸브
69 : 조리개 70 : 필터유니트
71 : 팬 72 : 팬모터
73 : 제어부 74 : N2가스분사노즐
75 : N2가스공급관 76 : N2가스공급원
77 : 개폐밸브 80 : 승강수단
81 : 승강제어부 W : 웨이퍼
L : 순수(純水)
본 발명은, 기판세정처리방법 및 기판세정처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 예컨대 반도체웨이퍼나 LCD 기판 등의 피처리기판을 처리액 및 세정액에 침지하여 처리하는 기판세정처리방법 및 기판세정처리장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조장치의 제조공정에 있어서는, 반도체웨이퍼 등의 피처리기판(이하, 웨이퍼 등이라 함)을 처리액(약액)이나 세정액(린스액) 등이 저류된 처리탱크나 세정탱크에 순차적으로 반송하여, 처리액이나 세정액에 침지하고, 웨이퍼 등에 부착된 파티클, 유기물, 금속오염물 혹은 산화막을 제거함과 동시에, 건조 등의 처리를 행하는 기판세정처리장치가 널리 채용되고 있다.
이 종류의 기판세정처리장치는, 처리액(약액){예컨대, HF+H2O(불화수소)(이하, HF라 함), NH4OH+H2O2+H2O(암모니아과수), HCl+H2 O2+H2O(염산과수)등}을 저류하는 처리탱크나 세정액(린스액; 예컨대 순수) 등을 저류하는 세정탱크와, 복수매 예를 들어 50매의 웨이퍼 등을 수직상태로 유지하는 유지수단 예컨대 웨이퍼보트와, 이 웨이퍼보트에 의해 웨이퍼 등을 상기처리탱크 및 세정탱크에 대하여 승강시키는 승강수단을 구비하고 있다.
또한, 상기 처리탱크, 세정탱크나 웨이퍼보트 등은 청정기체 예컨대 청정공기가 위쪽에서 아래쪽으로 흐르는 다운 플로우의 분위기하에 놓이고, 웨이퍼 등의 세정처리를 깨끗한 환경하에서 행하고 있다.
그런데, 상기 웨이퍼 등에는 일반적으로 실리콘제의 소재기판의 표면에 절연막으로서의 산화막이 형성됨과 동시에, 에칭에 의해 소정의 패턴 등이 형성된다. 이와 같이 실리콘제의 소재기판의 표면에 산화막이 형성된 웨이퍼 등에 있어서는, 실리콘은 소수성(疎水性)이지만 산화막은 친수성(親水性)이기 때문에, 처리 후에 웨이퍼표면에 처리액이 잔류한다. 이 사실을 확인하기 위해, 도 18A에 나타낸 바와 같이, 복수매의 산화막 웨이퍼(Wa)와 노출된 실리콘 웨이퍼(Wb)를 같은 슬롯에 배열한 상태로 웨이퍼보트(a)에 유지하고, 그리고 처리탱크(도시하지 않음)에 저류된 처리액 예컨대 HF에 침지한 바, 도 18B에 나타낸 바와 같이 산화막 웨이퍼(Wa)의 표면에 처리액(HF)이 잔류한다. 이 상태에서 양 웨이퍼(Wa,Wb)를 다음 처리탱크나 세정탱크에 투입하면, 산화막 웨이퍼(Wa)의 표면에 남은 처리액(HF) 위에 있는 파티클(P)이 산화막 웨이퍼(Wa)의 표면에 부착하고, 또한 도 18C에 나타낸 바와 같이, 처리액(HF) 상에 부착된 파티클(P)이 인접하여 노출된 실리콘 웨이퍼(Wb)에 재부착된다는 것이 판명되었다. 이 결과로부터 명백하듯이, 실리콘제의 소재기판의 표면에 산화막이 형성된 웨이퍼 등을 처리액 및 세정액에 침지하여 세정처리하는 과정에서, 웨이퍼 등의 표면에 파티클이 부착하기 때문에, 제품생산수율의 저하를 초래한다는 문제가 있었다.
또한, 처리액 예컨대 HF에 의해 웨이퍼 등의 표면에 형성된 산화막을 에칭하는 경우, 웨이퍼(W)를 처리탱크에 저류된 처리액(HF)에 침지한 후, 처리탱크로부터 끌어올려 세정탱크에 반입하는 경우, 도 19A, 도 19B에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 (W) 상에 남아 있는 처리액(HF)이 중력(重力)과 같이 다운 플로우의 청정기체의 흐름에 의해 웨이퍼(W)의 하부쪽으로 흘러가고, 수직상태의 웨이퍼(W) 상부의 처리액이 끊어지는 상태, 다시 말해 웨이퍼(W) 상부의 처리액이 아래로 내려가서, 산화막이 노출되는 상태가 발생한다. 이와 같이 웨이퍼(W) 상의 산화막이 노출되면, 웨이퍼(W) 상의 노출부의 에칭이 정지되고, 처리액이 남아 있는 부분의 에칭은 계속되기 때문에, 에칭의 균일성이 손상되어, 제품생산수율이 저하한다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 피처리기판을 처리액 및 세정액에 침지하여 세정처리를 실시하는 과정에서, 처리액에 의한 처리 후에 피처리기판의 표면에 잔존하는 처리액 중의 먼지를 재세정에 의해 제거하고, 파티클의 재부착을 방지함과 동시에, 제품생산수율의 향상을 도모하는 것을 제 1 목적으로 하며, 또한 처리액에 의한 처리 후에 피처리기판상의 처리액이 아래쪽으로 흐르는 것을 방지하여, 에칭 균일성의 향상을 도모함과 동시에, 제품생산수율의 향상을 도모하는 것을 제 2 목적으로 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 형태는, 피처리기판을 수직상태로 하여 처리액과 세정액에 침지하고 처리하는 기판세정처리방법에 있어서, 상기 피처리기판이 상기 처리액 및 세정액의 한쪽에 침지될 때, 혹은 처리액 및 세정액으로부터 노정(露呈)되었을 때의 적어도 한쪽에서, 상기 피처리기판의 하부를 세정액으로 세정하는 것을 특징으로 한다. 여기에서 피처리기판이 처리액 및 세정액에 노정되었다는 것은, 처리액 또는 세정액으로부터 피처리기판을 끌어올리는 상태와, 피처리기판이 침지하는 처리액 또는 세정액을 아래쪽으로 배출시키는 상태도 함께 포함한다는 의미이다.
상기 기판세정처리방법에 있어서, 상기 피처리기판의 하부를 세정하는 방법으로서는, 예컨대 상기 피처리기판의 하부에 대하여 세정액을 분사하여 세정하거나 혹은 상기 피처리기판의 하부를 세정액의 액면중에 소정 시간 침지하여 세정할 수 있다. 여기에서 피처리기판의 하부는, 세정액의 액면중에 정지하여 침지되는 경우도 포함된다. 이 경우에 세정액은, 이 세정액을 저류하는 세정탱크로부터 오버플로우하는 것이 바람직하다. 또한 상기 피처리기판은, 소수성소재의 표면에 친수성의 막이 혼재(混在)하는 기판이라는 것이 전제로 된다. 여기에서 소수성소재로서는 예컨대 노출된 실리콘 웨이퍼나 메탈 웨이퍼 등이 해당되며, 친수성의 막으로서는 예컨대 산화막 혹은 그 밖의 절연막이 해당한다.
본 발명의 다른 형태는, 피처리기판을 수직상태로 하여 처리액과 세정액에 접촉시켜 처리하는 기판세정처리방법에 있어서, 상기 피처리기판의 처리를 청정기 체가 위쪽에서 아래쪽으로 흐르는 분위기하에서 행하고, 상기 처리액에서의 처리가 끝난 상기 피처리기판을 별도의 처리액 또는 상기 세정액의 처리부로 반송할 때, 상기 청정공기의 흐름을 약하게 하거나 정지시키도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 형태는, 피처리기판을 수직상태로 하여 처리액과 세정액에 접촉시켜 처리하는 기판세정처리방법에 있어서, 상기 처리액에서의 처리가 끝난 상기 피처리기판을 별도의 처리액 또는 상기 세정액의 처리부로 반송할 때, 상기 피처리기판의 하부에서 위쪽을 향해 청정기체를 분사하도록 하는 것을 특징으로 한다. 이 경우에 상기 청정기체로서는 예를들어 청정공기 혹은 질소(N2)가스 등을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 형태는, 기판세정처리방법을 구현화하는 것으로서, 피처리기판을 침지하는 처리액을 저류하는 처리탱크와, 상기 피처리기판을 침지하는 세정액을 저류하는 세정탱크와, 상기 피처리기판을 수직상태로 유지하는 유지수단과, 상기 유지수단을 개재하여 상기 피처리기판을 상기 처리탱크 및 세정탱크에 대하여 승강시키는 승강수단을 구비하는 기판세정처리장치에 있어서, 상기 처리탱크 또는 상기 세정탱크의 위쪽에, 상기 피처리기판의 하부를 향하여 처리액 혹은 세정액을 분사하는 세정액 분사수단을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 형태는, 피처리기판을 침지하는 처리액을 저류하는 처리탱크와, 상기 피처리기판을 침지하는 세정액을 저류하는 세정탱크와, 상기 피처리기판을 수직상태로 유지하는 유지수단과, 상기 유지수단을 개재하여 상기 피처리 기판을 상기 처리탱크 및 세정탱크에 대하여 승강시키는 승강수단을 구비하는 기판세정처리장치에 있어서, 상기 승강수단의 승강동작을 제어하는 승강제어수단을 구비하고, 이 승강제어수단에 의해 상기 유지수단으로 유지되는 상기 피처리기판을 상기 세정탱크 내의 상기 세정액에 침지할 때, 피처리기판의 하부를 세정액의 액면에 침지한 상태에서 정지시키도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 형태는, 피처리기판이 처리액과 접촉하는 처리탱크와, 상기 피처리기판이 세정액과 접촉하는 세정탱크와, 상기 피처리기판을 수직상태로 유지하는 유지수단과, 상기 유지수단을 개재하여 상기 피처리기판을 상기 처리탱크 및 세정탱크에 대하여 승강시키는 승강수단을 구비하는 기판세정처리장치에 있어서, 상기 처리탱크를, 청정기체가 위쪽에서 아래쪽으로 흐르는 분위기하에 배설하고, 상기 분위기를 형성하는 청정기체의 유량을 정지 또는 조절이 가능하도록 제어하는 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 한다. 이 경우에 피처리기판을 처리탱크로부터 별도의 처리탱크 또는 세정탱크로 반송할 때, 청정기체의 유량을 정지 혹은 약하게 하도록 제어하는 제어수단을 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 형태는, 피처리기판이 처리액과 접촉하는 처리탱크와, 상기 피처리기판이 세정액과 접촉하는 세정탱크와, 상기 피처리기판을 수직상태로 유지하는 유지수단과, 상기 유지수단을 개재하여 상기 피처리기판을 상기 처리탱크 및 세정탱크에 대하여 승강시키는 승강수단을 구비하는 기판세정처리장치에 있어서, 상기 처리액으로 처리가 끝난 상기 피처리기판을 별도의 처리탱크 또는 상기 세정탱크로 반송할 때, 상기 피처리기판의 하부에서 위쪽을 향해 청정기체를 분사 하는 청정기체 분사수단을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이 경우에 상기 승강수단은 처리탱크 및 세정탱크 사이에서 피처리기판을 반송하는 반송수단을 구비하여도 좋다. 그리고 상기 처리수단과는 별도로, 처리탱크 및 세정탱크 사이에서 피처리기판을 반송하는 반송수단을 더욱 구비하여도 좋다. 또한 상기 세정탱크는 세정액을 저류하는 것이라면 임의의 것으로 좋으나, 바람직하게는 세정액을 오버플로우하는 오버플로우 탱크인 것이 좋다.
(실시형태)
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 의거하여 상세하게 설명한다. 이 실시형태에서는 본 발명에 따른 기판세정처리장치를 반도체웨이퍼의 세정처리시스템에 적용한 경우에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 기판세정처리장치를 적용한 세정처리시스템의 일예를 나타낸 개략 평면도이다.
상기 세정처리시스템은, 피처리기판인 반도체웨이퍼(W)를 수평상태로 수납하는 용기, 예를들어 캐리어(1)를 반입, 반출하기 위한 반입·반출부(2)와, 웨이퍼 (W)를 처리액(약액), 세정액 등으로 액처리함과 동시에 건조처리하는 처리부(3)와, 반입·반출부(2)와 처리부(3) 사이에 위치하여 웨이퍼(W)를 받아넘겨서, 위치조정, 자세변환 및 간격조정 등을 행하는 웨이퍼(W) 받아넘김부, 예를들면 인터페이스부 (4)로 구성되어 있다.
상기 반입·반출부(2)는, 세정처리시스템의 한쪽 끝단부에 캐리어반입부(5a)와 캐리어반출부(5b)가 병설됨과 동시에, 웨이퍼반출입부(6)가 설치되어 있다. 이 경우에 캐리어반입부(5a)와 웨이퍼반출입부(6)의 사이에는 도시하지 않은 반송기구가 배설되어 있고, 이 반송기구에 의해 캐리어(1)가 캐리어반입부(5a)에서 웨이퍼반출입부(6)로 반송되도록 구성되어 있다.
또한, 캐리어반출부(5b)와 웨이퍼반출입부(6)에는, 각각 캐리어리프터(도시하지 않음)가 배설되고, 이 캐리어 리프터에 의해 빈 캐리어(1)를 반입·반출부(2)의 위쪽에 설치된 캐리어대기부(도시하지 않음)로 받아넘기거나 캐리어대기부로부터 받을 수 있도록 구성되어 있다. 이 경우 캐리어대기부에는 수평방향(X,Y방향) 및 수직방향(Z방향)으로 이동가능한 캐리어 반송로봇(도시하지 않음)이 배설되어 있고, 이 캐리어 반송로봇에 의해 웨이퍼반출입부(6)에서 반송된 빈 캐리어(1)를 정렬시킴과 동시에, 캐리어반출부(5b)로 반출할 수 있게 되어 있다. 또한 캐리어대기부에는 빈 캐리어뿐만 아니라, 웨이퍼(W)가 수납된 상태의 캐리어(1)를 대기시켜 두는 것도 가능하다.
상기 캐리어(1)는, 한쪽에 개구부를 가지며 내벽에 복수매 예컨대 25매의 웨이퍼(W)를 적절한 간격을 두고 수평상태로 유지하는 유지홈(도시하지 않음)을 갖는 용기본체(1a)와, 이 용기본체(1a)의 개구부를 개폐하는 덮개(1b)로 구성되어 있고, 덮개(1b) 내에 조립된 착탈기구(도시하지 않음)를 후술하는 덮개개폐장치(8)에 의해 조작함으로써, 덮개(1b)가 개폐되도록 구성되어 있다.
상기 웨이퍼반출입부(6)는, 상기 인터페이스부(4)로 개구되어 있으며, 이 개구부에는 덮개개폐장치(8)가 배설되어 있다. 이 덮개개폐장치(8)에 의해 캐리어(1)의 덮개(1b)가 개방 혹은 폐색되도록 되어 있다. 따라서 웨이퍼반출입부(6)로 반송 된 처리되지 않은 웨이퍼(W)를 수납하는 캐리어(1)의 덮개(1b)를 덮개개폐장치(8)에 의해 떼어내어 캐리어(1) 내의 웨이퍼(W)를 반출가능하게 하고, 모든 웨이퍼(W)가 반출된 후에, 다시 덮개개폐장치(8)에 의해 덮개(1b)를 폐색할 수 있다. 또한 캐리어대기부에서 웨이퍼반출입부(6)로 반송된 빈 캐리어(1)의 덮개(1b)를 덮개개폐장치(8)에 의해 떼어내어 캐리어(1) 내로의 웨이퍼(W)를 반입가능하게 하고, 모든 웨이퍼(W)가 반입된 후에, 다시 덮개개폐장치(8)에 의해 덮개(1b)를 폐색할 수 있다. 또 웨이퍼반출입부(6)의 개구부 근방에는 캐리어(1) 내에 수납된 웨이퍼(W)의 매수를 검출하는 매핑센서(9)가 배설되어 있다.
상기 인터페이스부(4)에는, 복수매 예컨대 25매의 웨이퍼(W)를 수평상태로 유지함과 동시에, 웨이퍼반출입부(6)의 캐리어(1)와의 사이에서, 수평상태로 웨이퍼(W)를 받아넘기는 웨이퍼반송아암(10)과, 복수매 예컨대 52매의 웨이퍼(W)를 소정간격을 두고 수직상태로 유지하는 간격조정수단 예컨대 피치체인저(도시하지 않음)와, 웨이퍼반송아암(10)과 피치체인저의 사이에 위치하여, 복수매 예컨대 25매의 웨이퍼(W)를 수평상태와 수직상태로변환하는 자세변환장치(12)와, 수직상태로 자세변환된 웨이퍼(W)에 형성된 노치(notch)를 검지하여 웨이퍼(W)의 위치 맞춤을 행하는 노치얼라이너(13)가 배설되어 있다. 또한 인터페이스부(4)에는 처리부(3)와 연속하는 반송로(14)가 마련되어 있으며, 이 반송로(14)에 웨이퍼반송수단 예컨대 웨이퍼반송척(15)이 이동이 자유롭게 배설되어 있다.
이 경우, 상기 웨이퍼반송아암(10)은, 웨이퍼반출입부(6)의 캐리어(1)로부터 복수매의 웨이퍼(W)를 취출하여 반송함과 동시에, 캐리어(1) 내에 복수매의 웨이퍼 (W)를 수납하는 2개의 유지부 예컨대 아암체(10a,10b)를 병설하여 이루어진다. 이들 아암체(10a,10b)는 수평방향(X,Y방향), 수직방향(Z방향) 및 회전방향(θ방향)으로 이동가능한 구동대(11)의 상부에 탑재되어 각각 독립적으로 웨이퍼(W)를 수평상태로 유지함과 동시에, 웨이퍼반출입부(6)에 얹어진 캐리어(1)와 자세변환장치(12)의 사이에서 웨이퍼(W)를 받아넘길 수 있도록 구성되어 있다. 따라서 한쪽의 아암체(10a)에 의해 처리되지 않은 웨이퍼(W)를 유지하고, 다른쪽의 아암체(10b)에 의해 처리가 완료된 웨이퍼(W)를 유지할 수 있다.
한편, 상기 처리부(3)에는 웨이퍼(W)에 부착되는 파티클, 유기물, 금속 혹은 산화막을 제거하기 위해, 본 발명에 따른 기판세정처리장치를 구비한 복수의 처리유니트(16∼19)가 직선형상으로 배열되어 있으며, 이들 각 유니트(16∼19)와 대향하는 위치에 마련된 반송로(14)에, X,Y방향(수평방향), Z방향(수직방향) 및 회전방향(θ방향)으로 이동가능한 웨이퍼반송척(15)(웨이퍼반송수단)이 배설되어 있다. 이 경우 제 1 처리유니트(16) 중에 척세정부(16a)가 배설되어 있다. 또한 척세정부 (16a)는, 반드시 제 1 처리유니트(16) 내에 배설할 필요는 없고, 제 1 처리유니트 (16) 혹은 그 밖의 처리유니트(17,18,19)와 별도로 배설하여도 좋으며, 또한 처리부(3)와 인터페이스부(4)의 사이에 배설하여도 좋다.
다음에, 본 발명에 관한 기판세정처리장치에 대하여 도 2 내지 도 8을 참조하여 설명한다.
<제 1 실시형태>
도 2는 상기 제 1 처리유니트(16) 내에 배설된 기판세정처리장치의 제 1 실 시형태를 나타낸 개략 측면도, 도 3은 기판세정처리장치의 개략 배면도, 도 4는 기판세정처리장치의 주요부를 나타낸 단면도이다.
기판세정처리장치(20)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(W)를 침지하는 처리액 예컨대 HF(약액)가 저류된 처리탱크(21)를 수용하는 예를들어 사각형 통형상의 제 1 용기(22a)와, 약액과는 별도의 세정액 예컨대 린스액(순수)이 저류된 세정탱크(21A)를 수용하는 예를들어 사각형 통형상의 제 2 용기(22b)가 인접해 있고, 또한 도 3에도 나타낸 바와 같이, 제 1 용기(22a)에 척세정부(16a)를 수용하는 예를들어 사각형 통형상의 제 3 용기(22c)가 인접해 있다. 이 경우, 상기 복수의 용기(22a∼22c) 및 후술하는 필터유니트(70) 사이의 공기는, 세정처리장치 외부의 공기와 접촉하지 않도록 세정처리장치의 외벽으로 격리되어 있다.
도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 제 1 용기(22a) 및 제 2 용기(22b)[이하, 제 1 용기(22a)를 대표로 설명함]는, 처리탱크(21)를 수용하는 바닥부(23a)가 형성된 처리실(23)을 가짐과 동시에, 서로 연이어 통하는 측부배기통로(24)와 바닥부배기통로(25)를 가지고 있다. 또한 용기(22a)에 있어서의 처리실(23)의 위쪽에는, 청정화된 기체 예컨대 청정공기를 처리실(23) 내로 공급하기 위한 필터유니트(70)가 배설되어 있다. 또 필터유니트(70)에는 도시하지 않은 모터에 의해 구동되는 팬(도시하지 않음)이 구비되어 있다.
이 경우, 측부배기통로(24)는 용기(22a)의 장치 전방의 측벽(26)과, 처리실 (23)의 바닥부(23a)에서 기립하는 기립벽(27)과, 기립벽(27)이 아래쪽으로 연장된 벽을 가지는 제 1 구획벽(28)으로 형성되어 있다. 또한 바닥부배기통로(25)는 용기 (22a)의 바닥판(30)과, 제 1 구획벽(28)의 하부에서 대략 수평으로 구부러진 제 2 구획벽(29)으로 형성되어 있다.
또한, 제 1 용기(22a)의 바닥판(30)에는, 배기수단 예컨대 진공펌프(31)를 갖는 배기관(32)이 접속되는 배기구멍(33)과, 배출액구멍 예컨대 드레인구멍(34)이 형성되어 있다. 이 경우 배기구멍(33)의 개구부 근방에 개구부를 포위함과 동시에, 바닥판(30)(용기 바닥면)보다 위쪽으로 기립하는 기액분리용 돌출벽(35)이 형성되어 있고, 이 돌출벽(35)에 의해 측부배기통로(24) 및 바닥부배기통로(25)를 통하여 배기구멍(33)으로부터 배기되는 공기 중에 혼입된 약액 예컨대 HF 등을 포함하는 수분이 배기관(32) 내로 흘러 들어 오는 것을 방지할 수 있도록 되어 있다. 한편 배기구멍(33)은 바닥판(30)의 임의의 위치에 형성할 수 있다. 또한 드레인구멍(34)에는 드레인밸브(36)가 설치된 드레인관(37)이 접속되어, 용기(22a)의 바닥판(30) 상에 고인 배출액을 외부로 배출할 수 있도록 구성되어 있다.
또한, 상기 측부배기통로(24)의 개구부 위쪽에는, 이 측부배기통로(24) 및 기립벽(27)의 상단부 근방을 덮는 동시에, 기립벽(27)과의 간극을 조정하는 기류조정수단 예컨대 기류조정판(38)이 조정가능하도록 배설되어 있다. 이 경우 기류조정판(38)은, 도 4에 나타낸 바와 같이 측부배기통로(24)의 개구부를 덮는 수평편 (38a)과, 이 수평편(38a)의 처리탱크쪽 선단에서 기립벽(27)의 위쪽을 지나간 위치에서 아래쪽으로 수직 하강하는 수직편(38b)으로 구성되어 있고, 수평편(38a)에 뚫린 긴 구멍(도시하지 않음)을 관통하는 부착볼트(39)를 용기(22a)의 측벽(26)에서 내측으로 돌출한 부착부(40)에 나사고정함으로써, 이동조정 즉 기립벽(27)과 처리 탱크(21)의 간극을 조정할 수 있도록 형성되어 있다.
상기한 바와 같이 형성된 기류조정판(38)에 있어서의 수평편(38a)의 부착위치를 바꾸는 것에 의해, 기립벽(27)과 처리탱크(21)의 간극을 조정할 수 있어, 처리부 즉 처리탱크(21) 및 처리실(23) 내를 흐르는 공기의 배기량을 임의로 조정할 수 있다. 따라서 용기(22a)에서 필터유니트(70)를 통과하여 처리실(23) 내로 공급되는 청정화된 공기의 양과, 측부배기통로(24)를 흐르는 공기의 양을 동일하게 조정할 수 있다. 또한 각 용기(22a∼22c)에서의 처리실(23) 내로 공급되는 청정화된 공기의 양과, 각 용기(22a∼22c)의 각 측부배기통로(24)를 흐르는 공기의 양의 총합이 같아지도록 조정하는 것도 가능해진다.
이와 같이, 처리실(23) 내로 공급되는 청정화된 공기의 양과, 장치 외부로 배기되는 공기의 양을 동등하게 함으로써, 처리실(23) 내의 분위기가 배기계통 이외에서 유출되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 이 경우에 약액 예컨대 HF를 사용하는 처리탱크(21)를 수용하는 처리실(23)의 배기압력을, 약액을 사용하지 않은 처리탱크(21)를 수용하는 다른 용기의 처리실(23)의 배기압력보다도 낮게 조정할 수 있다. 이에 따라 약액분위기가 약액을 사용하지 않는 다른 용기 내로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
상기에서는, 기류조정판(38)을 수동으로 조정하는 경우에 대하여 설명하였으나, 예를들어 실린더나 모터 등의 구동수단에 의해 기류조정판(38)을 조작하는 것도 가능하다.
한편, 기립벽(27)과 기류조정판(38)의 사이에는, 배기압력검출수단(41)이 배 설되어 있으며, 이 배기압력검출수단(41)에 의해 배기되는 공기압력을 외부에서 검지할 수 있도록 되어 있다. 또 이 경우 배기압력검출수단(41)은 도 4에 나타낸 바와 같이, 측벽(26) 및 기립벽(27)의 대향위치에 뚫린 부착구멍(도시하지 않음)에 각각 기밀하게 끼워넣어진 이음부재(43)에 의해 지지되어 기립벽(27)과 수직편 (38b)의 사이에 노정하는 파이프부재(44a)와, 용기 외부에서 파이프부재(44a)와 접속되는 압력검출계(44b)로 구성되어 있다.
한편, 상기 처리실(23)의 하부에는, 이 처리실(23)의 바닥부(23a)와, 장치 전방의 측벽(26)과 인접하는 측벽(26a), 장치 뒤쪽의 측벽(26b) 및 기립벽(27)으로 구성되는 하부실(45)이 형성되어 있고, 이 하부실(45)의 용적은 적어도 처리탱크 (21) 내에 저류되는 처리액 예컨대 HF 혹은 순수의 용적보다 커지도록 형성되어 있다. 이와 같이 하부실(45)의 용적을 처리탱크(21) 내에 저류되는 처리액의 용적보다 크게 한 이유는, 만일 처리탱크(21)가 파손되어 처리탱크(21) 내의 처리액이 아래쪽으로 유출되더라도, 하부실(45) 내에서 받아내는 것으로, 안전 확보를 도모할 수 있도록 하였기 때문이다. 또한 처리실(23)의 바닥부(23a)는, 장치 전방으로부터 장치 뒤쪽을 향해 기울어진 상태로 형성되어 있고, 경사 하부쪽의 장치 뒤쪽의 측벽(26b)에 배출액구멍 예컨대 드레인구멍(46)이 형성되어 있다. 또 드레인구멍(46)에는 도시하지 않은 드레인밸브가 설치된 드레인관(47)이 접속되어 있다.
또한, 상기 처리실(23)의 바닥부(23a)와, 제 1 구획벽(28) 및 제 2 구획벽 (29)으로서, 옆쪽 즉 장치 뒤쪽으로 개구하는 수납공간(48)이 형성되어 있고, 이 수납공간(48) 내에 예컨대 순환펌프(49), 댐퍼(50), 히터(51) 및 이들을 접속하는 배관(52) 등으로 이루어진 처리액의 공급·배출용 설비기기류가 수납되어 있다. 이와 같이 처리실(23)의 아래쪽에 수납공간(48)을 형성하고, 이 수납공간(48) 내에 예컨대 순환펌프(49), 댐퍼(50), 히터(51) 및 이들을 접속하는 배관(52) 등으로 이루어진 처리액의 공급·배출용설비기기류를 수납함으로써, 장치 뒤쪽의 공간(53)을 깔끔하게 할 수 있고, 이 뒤쪽 공간(53) 내에 공급 및 배출용 배관(52)만을 계통화하여 배관할 수 있어, 공간활용을 도모할 수 있다.
또한, 용기(22)의 장치 전방의 측벽(26) 상부쪽에는, 도시하지 않은 계량기류나 조작기기류를 수용하는 공간부(54)가 형성되어 있고, 이 공간부(54)의 개구부 (54a)에 커버(55)가 착탈가능하도록 장착되어 있다. 또한 용기(22a)의 장치 뒤쪽의 측벽(26b)에는 용기내부를 눈으로 확인하기 위한 감시창(56)이 마련되어 있다.
또한, 상기 제 1 용기(22a)와 제 2 용기(22b) 및 제 3 용기(22c)를 서로 연이어 접속함과 동시에, 측부배기통로(24)또는 바닥부배기통로(25)의 적어도 한쪽을 통해 연이어지고, 또한 제 1 용기(22a)의 바닥판(30)에 배기구멍(33)을 형성함으로써, 각 용기(22a,22b,22c) 내부를 흐르는 공기를 제 1 용기(22)에 형성된 배기구멍 (33)을 통해 외부로 배출시킬 수 있다. 따라서 웨이퍼(W)의 세정처리시에, 필터유니트(70)로부터 다운 플로우하여 세정처리장치(20)의 처리부 즉 처리탱크(21) 및 처리실(23) 내로 흐르는 청정공기중에, 처리시에 처리탱크(21)의 밖으로 비산하는 약액이나 순수 등이 혼입되어 오염된 분위기를 측부배기통로(24) 및 바닥부배기통로(25)를 통해 외부에 배출시킬 수 있기 때문에, 세정처리의 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.
한편, 상기 처리탱크(21)는 웨이퍼(W)를 수용하는 내부탱크(21a)와, 이 내부탱크(21a)의 개구부 바깥쪽을 포위함과 동시에, 내부탱크(21a)에서 오버플로우된 처리액을 받아내는 외부탱크(21b)로 구성되어 있고, 내부탱크(21a) 속에는, 웨이퍼반송척(15)과의 사이에서 복수매 예컨대 50매의 웨이퍼(W)를 받아넘기는 동시에, 이들 웨이퍼(W)를 수직상태로 유지하는 승강가능한 유지수단 예컨대 웨이퍼보트 (57)가 배설되어 있다.
상기 웨이퍼보트(57)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(W)의 하단쪽을 유지하는 한쌍의 하부유지봉(57a)과, 이들 하부유지봉(57a) 위쪽의 양쪽을 유지하는 한쌍의 측부유지봉(57b)을 구비하고 있다. 이 웨이퍼보트(57)는 도 4에 나타낸 바와 같이, 예컨대 볼나사기구, 혹은 실린더 등으로 형성되는 승강수단(80)에 연결되어 승강가능하도록 구성되어, 웨이퍼보트(57) 및 웨이퍼(W)를 하강시켜 처리탱크 (21) 내에 저류되어 있는 처리액에 침지하고, 또한 상승시켜 처리탱크(21)로부터 끌어올리도록 되어 있다. 이 웨이퍼보트(57)의 승강동작은, 승강제어수단인 승강제어부(81)로부터 승강수단(80)으로 전달되는 제어신호에 의해 제어된다.
또한, 내부탱크(21a) 내의 하부에는, 이 내부탱크(21a) 내로 처리액을 공급하는 공급노즐(58)(도 2)이 배설되어 있다. 이 경우 내부탱크(21a)의 바닥부에는 배출액구멍(21c)이 형성되고, 이 배출액구멍(21c)에 도시하지 않은 드레인밸브를 갖는 드레인관(59)이 접속되어 있다. 또한 외부탱크(21b)의 바닥부에도 배출액구멍 (21d)이 형성되어 있고, 이 배출액구멍(21d)은 도시하지 않은 드레인밸브를 갖는 드레인관(60)이 접속됨과 동시에, 도시하지 않은 변환밸브를 개재하여 상기 공급· 배출용 설비기기류의 배관(52)에 접속되어 있다. 이와 같이 외부탱크(21b)의 배출액구멍(21d)에 설비기기류의 배관(52)을 접속함으로써 내부탱크(21a)로부터 오버플로우된 처리액 예컨대 HF를 순환공급하여, 웨이퍼(W)의 세정처리에 제공할 수 있다.
한편, 제 2 용기(22b) 내에 배설되는 세정탱크(21A)는, 도 2 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 세정탱크(21A) 내의 하부에 세정액 예컨대 순수를 공급하는 순수공급노즐(58A)이 배설되어 있고, 이 순수공급노즐(58A)은, 제 1 순수공급관(62)을 통해 순수공급원(63)에 접속되어 있다. 또한 세정탱크(21A) 위쪽의 양측에는, 세정탱크(21A) 내로 투입되는 웨이퍼(W)의 하부 및 하부유지봉(57a)을 향해 세정액 예컨대 순수를 액막형태로 분사하는 한쌍의 세정액분사수단 예를들면 순수분사노즐(64)이 배설되어 있다. 여기서 웨이퍼(W)의 하부는 도 6에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 (W)의 하단부(We)에서 웨이퍼(W)에 형성되는 예컨대 회로패턴 등의 제품영역(Wp) 근방까지의 영역(도 6에서 해칭으로 나타냄)을 말한다. 상기 순수분사노즐(64)은, 제 2 순수공급관(65)을 통해 상기 순수공급원(63)에 접속되어 있다. 이 경우 제 1 순수공급관(62)과 제 2 순수공급관(65)은, 전환수단 예컨대 변환밸브(66)를 개재하여 순수공급원(63)에 접속되어, 순수의 공급이 순수공급노즐(58A)과 순수분사노즐 (64)으로 전환가능하거나, 혹은 동시에 공급가능하도록 되어 있다.
또, 변환밸브(66)와 순수공급원(63)의 사이에는 개폐밸브(67)가 설치되고, 제 2 순수공급관(65)의 순수분사노즐(64)쪽에는 각각 개폐밸브(68)와 조리개(69)가 설치되어 있다. 또한 세정탱크(21A)의 바닥부에는 배출액구멍(21e)이 형성되어 있 고, 이 배출액구멍(21e)에 드레인밸브(60a)가 설치된 드레인관(60b)이 접속되어 있다. 또한 세정탱크(21A)에 있어서도, 처리탱크(21)와 마찬가지의 웨이퍼보트(57)가 승강수단의 승강제어수단(모두 도시하지 않음)에 의해 승강가능하도록 배설되어 있다.
상기한 바와 같이, 세정탱크(21A)에 순수분사노즐(64)을 배설함으로써, 처리탱크(21) 내에 저류된 처리액 예컨대 HF에 침지되어 약액처리된 웨이퍼(W)를 세정탱크(21A) 내에 저류된 세정액 예컨대 순수(L)에 침지하기 이전에, 웨이퍼(W)의 하부 및 하부유지봉(57a) 부근에, 순수분사노즐(64)로부터 순수(L)를 액막형태로 분사하는 것에 의해 웨이퍼(W)의 하부표면에 잔류하는 처리액에 부착된 파티클을 세정 제거할 수 있다. 따라서 약액처리된 웨이퍼(W)는, 약액처리 후에 웨이퍼(W)의 하부표면에 잔류하는 약액(처리액)에 부착된 파티클을 제거한 상태에서 세정탱크 (21A) 내에 저류된 세정액 예컨대 순수(L)에 침지되어 세정처리가 실시된다.
또한, 상기 실시형태에서는, 세정탱크(21A)의 상부에 순수분사노즐(64)을 배설하여, 세정탱크(21A) 내로 투입되기 이전의 웨이퍼(W) 하부를 세정하는 경우에 대하여 설명하였으나, 반드시 이러한 구조로 할 필요는 없으며, 상기 처리탱크(21)의 상부에 순수분사노즐(64)을 배설하여, 처리탱크(21)로부터 끌어 올려진 웨이퍼 (W)의 하부 및 하부유지봉(57a)에 마찬가지로 순수를 액막형태로 분사하여 세정하도록 하여도 좋다. 또한 세정탱크(21A)와 처리탱크(21)의 쌍방에 순수분사노즐(64)을 배설하여, 처리탱크(21)로부터 끌어올려진 웨이퍼(W)의 하부 및 하부유지봉 (57a)과, 세정탱크(21A) 내에 투입되기 이전의 웨이퍼(W) 하부 및 하부유지봉(57a) 으로 향해 순수를 액막형태로 분사하여 웨이퍼(W)의 하부에 부착된 파티클을 제거하도록 하여도 좋다. 이와 같이 약액처리 직후 및 세정처리 직전의 쌍방에서 웨이퍼(W)의 하부를 세정함에 따라, 웨이퍼(W)에 부착된 파티클을 더욱 확실히 제거할 수 있다.
<제 2 실시형태>
도 7은 본 발명에 따른 기판세정처리장치의 제 2 실시형태의 주요부를 나타낸 개략 단면도이다.
제 2 실시형태는, 약액처리된 웨이퍼(W)의 하부에 부착하는 파티클을 상기 제 1 실시형태와 다른 수단으로 제거하도록 한 경우이다. 이 경우 기판세정처리장치(20A)는 상기 제 1 실시형태에 있어서의 순수분사노즐(64)을 제거한 구조로서, 세정탱크(21A) 내의 바닥부에 배설되는 순수공급노즐(58A)을 순수공급관(62A)을 통해 순수공급원(63)에 접속하여 이루어지며, 또한 한쌍의 하부유지봉(57a)과 측부유지봉(57b)을 구비한 웨이퍼보트(57)는, 도시하지 않은 승강수단에 의해 승강가능하도록 구성되어 있다. 또한 그 밖의 부분은 상기 제 1 실시형태와 동일하기 때문에, 동일부분에는 동일부호를 부여하고 설명은 생략한다.
상기한 바와 같이 구성되는 기판세정처리장치(20A)에 있어서, 처리탱크(21) 내에 저류된 처리액 예컨대 HF에 침지되어 약액처리된 웨이퍼(W)를 세정탱크(21A) 내에 저류하고, 세정탱크(21A)에서 오버플로우하는 세정액 예컨대 순수(L) 중에 침지할 때, 도 7에 나타낸 바와 같이, 승강수단(도 4참조)을 제어하여, 웨이퍼(W)의 하부 혹은 웨이퍼보트(57)의 하부유지봉(57a)이 순수(L)의 액면에 침수된 상태에서 소정시간 예컨대 0.5초간 정지하여 웨이퍼(W)의 하부에 부착된 파티클을 순수(L) 속에 재빠르게 확산시켜 세정할 수가 있다. 다시 말해 웨이퍼(W)의 하부에 부착된 파티클은 오버플로우의 흐름을 타고 확산된다. 이렇게 하여 약액처리된 웨이퍼(W)의 하부에 부착된 파티클을 제거한 후, 웨이퍼(W)를 세정탱크(21A) 내에 저류된 순수(L) 중에 침지하여 세정처리를 실시할 수 있다. 따라서 웨이퍼(W) 상에 파티클이 재부착하는 것을 방지할 수 있다.
<제 3 실시형태>
도 8은 본 발명에 따른 기판세정처리장치의 제 3 실시형태의 일예를 나타낸 개략 단면도이다.
제 3 실시형태는, 웨이퍼(W)의 약액 및 세정처리를 청정기체 예컨대 청정공기가 위쪽에서 아래쪽으로 흐르는 다운 플로우의 분위기하에서 행하는 경우의 에칭 불균일을 해소할 수 있도록 한 경우이다. 즉 약액처리된 웨이퍼(W)를 처리탱크(21)로부터 끌어올려, 별도의 처리탱크(21) 혹은 세정탱크(21A)로 반송하는 동안에, 웨이퍼(W)에 잔류하는 처리액 예컨대 HF가 중력 및 다운 플로우의 청정기체 예컨대 청정공기의 흐름에 의해 웨이퍼(W)의 하부쪽으로 흘러, 웨이퍼(W)의 상부의 HF가 끊어지는 것에 의한 에칭 불균일을 방지하도록 한 경우이다.
이 경우, 제 3 실시형태의 기판세정처리장치(20B)는, 처리탱크(21) 및 세정탱크(21A)[도면에서는, 처리탱크(21)의 경우를 나타냄]의 위쪽에 배설되는 필터유니트(70)의 팬(71)의 회전구동수단 예컨대 팬모터(72)의 구동을 제어부(73)로부터의 신호에 의해 제어가능하도록 구성되어 있다.
또한, 제 3 실시형태에 있어서, 그 밖의 부분은 상기 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태와 동일하기 때문에, 동일부분에는 동일부호를 부여하고, 설명은 생략한다.
상기한 바와 같이 구성함에 따라, 처리탱크(21) 내의 처리액 예컨대 HF에 침지되어 약액처리된 웨이퍼(W)를 처리탱크(21)로부터 끌어올려, 별도의 처리탱크 (21) 또는 세정탱크(21A)로 반송하는 경우, 상기 제어부(73)로부터의 제어신호에 의해 팬모터(72)의 회전을 저속으로 하여 청정공기의 양 즉 다운 플로우의 양을, 도 8에 일점쇄선으로 나타낸 통상의 상태로부터 실선으로 나타낸 감소상태, 즉 웨이퍼(W)의 처리중이나 세정중의 다운 플로우량과 비교해서 약하게 하여, 웨이퍼(W)에 잔류하는 처리액 예컨대 HF의 하부쪽으로의 흐름을 억제할 수 있다. 따라서 약액처리된 웨이퍼(W)에 잔류하는 처리액 예컨대 HF가 웨이퍼(W)의 상부로부터 흘러내리는 양을 적게 할 수 있기 때문에, 웨이퍼(W) 표면에 형성된 산화막의 에칭 균일성의 향상을 도모할 수 있다. 그리고 웨이퍼(W)의 처리중이나 세정중에, 웨이퍼 (W)를 반송하지 않을 때는, 통상의 다운 플로우량으로 처리부 분위기중의 파티클의 발생을 억제하도록 한다.
그리고, 상기 설명에서는, 필터유니트(70)의 팬모터(72)를 저속으로 하여 청정공기의 양을 감소시켜서 웨이퍼(W)에 잔류하는 처리액 예컨대 HF의 아래쪽으로 흘러내리는 양을 적게 하고 있으나, 팬모터(72)의 회전을 정지하여 청정공기의 다운 플로우량을 제로로 하고, 마찬가지로 웨이퍼(W)의 상부에서 흘러내리는 양을 감소시키도록 하여도 좋다.
<제 4 실시형태>
도 9는 본 발명에 따른 기판세정처리장치의 제 4 실시형태를 나타낸 개략 단면도이다.
제 4 실시형태는 약액처리된 웨이퍼(W)를 별도의 처리탱크(21) 또는 세정탱크(21A)로 반송하는 경우에, 웨이퍼(W)에 잔류하는 처리액 예컨대 HF가 웨이퍼(W)의 하부쪽으로 흘러내리는 것을 적극적으로 방지하여, 웨이퍼(W)의 표면에 형성되는 산화막의 에칭 균일성의 향상을 도모할 수 있도록 한 경우이다.
이 경우, 기판세정처리장치(20C)는 처리탱크(21) 및 세정탱크(21A) [도면에서는 처리탱크(21)의 경우를 나타냄]의 상부 양측에, 처리탱크(21)로부터 끌어올려진 웨이퍼(W)의 하부에서 위쪽을 향해 청정기체 예컨대 청정공기 혹은 질소(N2)가스를 분사하는 청정기체 분사수단 예를들면 N2가스분사노즐(74)을 구비하여 이루어진다. 이들 N2가스분사노즐(74)은 개폐밸브(77)가 설치된 N2가스공급관(75)을 통해 N 2가스공급원(76)에 접속되어 있다.
또한, 제 4 실시형태에 있어서, 그 밖의 부분은 상기 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태와 동일하기 때문에, 동일부분에는 동일부호를 부여하고, 설명은 생략한다.
상기한 바와 같이 구성함에 따라, 처리탱크(21) 내에 저류된 처리액 예컨대 HF에 침지되어 약액처리된 웨이퍼(W)를 처리탱크(21)로부터 끌어올려, 별도의 처리탱크(21) 또는 세정탱크(21A)로 반송하는 경우에, 상기 N2가스분사노즐(74)로부터 웨이퍼(W)의 하부에서 위쪽을 향해 N2가스를 분사함으로써, 웨이퍼(W)에 잔존하는 처리액 예컨대 HF가 웨이퍼(W)의 상부에서 흘러내리는 양을 적게 할 수 있다. 따라서 웨이퍼(W) 표면에 형성된 산화막의 에칭 균일성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 상기 설명에서는, N2가스분사노즐(74)이 처리탱크(21)의 위쪽에 배설되어, 처리탱크(21)로부터 끌어올려진 웨이퍼(W)의 하부에서 위쪽을 향하여 N2가스를 분사하도록 한 경우에 대하여 설명하였으나, 반드시 이러한 구조로 할 필요는 없다. 예컨대 N2가스분사노즐(74)을 세정탱크(21A)의 위쪽에 배설하여, 세정탱크 (21A)에 투입되는 웨이퍼(W)의 하부에서 위쪽을 향하여 N2가스를 분사하도록 하여도 좋다. 또한 약액처리된 웨이퍼(W)를 별도의 처리탱크(21) 또는 세정탱크(21A)로 반송하는 도중에 N2가스분사노즐(74)을 배설하여, 상기와 같이 N2가스를 분사하도록 하여도 좋다. 또한 도 10A 및 도 10B에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼반송척(15)의 예를들어 하부쪽에 N2가스분사노즐(74A)를 설치하도록 하여도 좋다.
또, 상기 실시형태에서는, 웨이퍼(W)의 반송을 웨이퍼반송척(15)으로 행하고, 웨이퍼(W)의 처리탱크(21) 또는 세정탱크(21A)로의 투입(하강), 끌어올림(상승)을 웨이퍼보트(57)로 행하는 경우에 대하여 설명하였으나, 본 발명에 따른 기판세정처리장치는 반드시 이러한 구조에 한정되는 것이 아니다.
예컨대, 도 11에 나타낸 바와 같이, 피처리기판 반송수단 예컨대 웨이퍼반송척(15A)을 수평의 X방향 및 수직방향(Z방향)으로 이동가능하게 형성하고, 웨이퍼 (W)의 처리탱크(21) 및 세정탱크(21A)로의 반송과, 처리탱크(21) 또는 세정탱크 (21A)에 대한 웨이퍼(W)의 투입(하강) 및 끌어올림(상승)을 할 수 있도록 형성하여도 좋다. 또한 이 경우에 웨이퍼반송척(15A)은, 한쌍의 회전가능한 수평지지축 (15a)에 각각 장착되는 대략 역 U자형상의 유지프레임(15b)을 구비하여 이루어지며, 각 유지프레임(15b)의 하단부 및 그 위쪽에 각각 하부유지봉(15c) 및 측부유지봉(15d)을 가로로 걸친 구조로 되어 있다. 그리고 도시하지 않은 구동수단에 의해 수평지지축(15a)이 회전하여 복수매 예컨대 50매의 웨이퍼(W)를 유지하고, 수평방향(X방향) 및 수직방향(Z방향)으로 이동할 수 있도록 구성되어 있다.
또한, 상기 실시형태에서는 본 발명의 세정처리장치를 반도체웨이퍼의 세정처리시스템에 적용한 경우에 대하여 설명하였으나, 반도체웨이퍼 이외의 예컨대 LCD 기판의 세정처리장치에도 적용할 수 있는 것은 물론이다.
실 시 예
☆ 실시예-1
상기 제 2 실시형태의 기판세정처리장치를 사용한 경우의 웨이퍼(W)에 재부착하는 파티클량(실시예)과, 상기 기판세정처리장치를 사용하지 않은 경우의 웨이퍼(W)에 재부착하는 파티클량(비교예)을 비교하기 위한 실험결과에 대하여 설명한다.
비교예의 웨이퍼(W)를, 처리액 예컨대 25℃인 희불화수소(DHF;1:50)에 침지한 후, 세정액 예를들어 순수 속에 3분간 침지한 경우, 처리 전 즉 DHF에 침지한 후의 웨이퍼(W)에 부착된 파티클의 상태는, 표 1 및 도 13에 나타낸 바와 같으나, 처리 후 즉 순수에 침지한 후의 웨이퍼(W)에 재부착된 파티클(A)의 상태는, 표 1 및 도 14에 나타낸 바와 같다. 또한 도 13, 도 14에 있어서, 부호 N은 웨이퍼(W)의 바깥 둘레에 형성된 노치이다.
표 1
파티클의 크기(㎛) 파티클의 양(비교예)
처리 전 처리 후 차이
0.16 - 0.20 15 13 8 6 2 200 199 105 113 64 185 186 97 107 62
0.20 - 0.25
0.25 - 0.30
0.30 - 0.50
0.50 - 1.00
1.00 - 2 56 54
합 계 46 737 691
이에 대하여, 실시예의 웨이퍼(W)를 비교예와 다른 처리액 예컨대 25℃의 희불화수소(DHF;1:50)에 침지한 후, 도 12에 나타낸 바와 같이 위치 P1으로부터 P5까지 500mm/sec의 속도로 이동시킨 후, 위치 P5로부터 순수의 액면위치 P6까지 250mm/sec의 속도로 이동시켜, 웨이퍼(W)의 하부를 순수의 액면에 0.5sec간 담그고 웨이퍼(W)의 하부에 부착된 파티클을 제거한 후, P6에서 P8의 위치까지 500mm/sec의 속도로 이동시켜 침지처리를 실시한 경우, 처리 전 즉 DHF에 침지한 후의 웨이퍼(W)에 부착된 파티클의 상태는, 표 2 및 도 15에 나타낸 바와 같으나, 처리 후 즉 순수에 침지한 후의 웨이퍼(W)에 재부착된 파티클(A)의 상태는, 표 2 및 도 16에 나타낸 바와 같다.
표 2
파티클의 크기(㎛) 파티클의 양(실시예)
처리 전 처리 후 차이
0.16 - 0.20 127 22 15 14 10 157 44 27 27 17 30 22 12 13 7
0.20 - 0.25
0.25 - 0.30
0.30 - 0.50
0.50 - 1.00
1.00 - 15 28 13
합 계 203 300 97
상기 실험의 결과, 비교예에 있어서는 처리 전의 파티클의 총수가 46개이던 것이, 처리 후에 있어서는 파티클의 총수가 737개와 691개(약 15배 증가)나 증가하고 있는 것을 알았다. 이에 비하여 실시예에 있어서는, 처리 전의 파티클의 총수가 203개이던 것이, 처리 후에 있어서는 파티클의 총수가 300개로서, 불과 97개(약 0.48배 감소)가 증가하였다. 따라서 약액처리한 후의 웨이퍼(W)의 하부를 세정액 예를들어 순수에 소정시간 0.5sec 담그어 웨이퍼(W)의 하부에 부착된 파티클을 제거한 후, 세정액 예컨대 순수에 침지하는 쪽이 파티클에 의한 오염이 현저하게 적다는 것이 판명되었다.
☆ 실시예-2
상기 제 4 실시형태의 기판세정처리장치를 사용하여, 약액처리 후의 웨이퍼 (W)를 향해 청정기체 예컨대 N2가스를 분사하는 경우(강제풍이 있는 경우)의 웨이퍼 (W)에 잔류하는 처리액 예를들어 HF에 의한 에칭량(실시예)과, 청정기체 예컨대 N2가스를 분사하지 않는 경우(강제풍이 없는 경우)의 웨이퍼(W)에 잔류하는 처리액 예를들어 HF에 의한 에칭량(비교예)을 비교하기 위한 실험결과에 대하여 설명한다.
비교예의 복수매 예컨대 50매의 웨이퍼(W)를 희불화수소(DHF;5:1)에 의한 처리(1분) -초 순수에 의한 린스처리(5.5분) -건조처리(9분)의 공정으로 세정처리하는 과정에 있어서, 약액처리 후에 다른 처리탱크 또는 세정탱크로 반송할 때, 웨이퍼(W)에 N2가스를 분사하지 않는 경우(강제풍이 없는 경우)의 처리 전과 처리 후의 26매째의 웨이퍼(W)의 각 측정점의 에칭량을 조사한 바, 표 3 및 도 17에 나타낸 바와 같은 결과가 얻어진다.
표 3
측정점 좌표 슬롯26
X Y 처리 전 처리 후 차이
1 0 0 997.89 223.18 774.7
2 0 0 997.87 223.13 774.7
3 0 0 997.96 223.1 774.9
4 0 0 997.93 223.13 774.8
5 50 0 997.95 229.28 768.7
6 0 50 997.49 235.71 761.8
7 -50 0 997.67 233.16 764.5
8 0 -50 998.27 224.85 773.4
9 100 0 997.71 226.93 770.8
10 70.711 70.711 997.54 234.94 762.6
11 0 100 998.18 243.21 755.0
12 -70.711 70.711 997.52 241.79 755.7
13 -100 0 998.48 233.37 765.1
14 -70.711 -70.711 997.84 230.97 766.9
15 0 -100 998.82 224.08 774.7
16 70.711 -70.711 998.88 225.91 773.0
17 145 0 998.06 215.73 782.3
18 133.96 55.49 996.41 236.87 759.5
19 102.53 102.53 995.89 306 689.9
20 55.49 133.96 997.02 230.15 766.9
21 0 145 996.8 237.97 758.8
22 -55.49 133.96 996.76 237.33 759.4
23 -102.531 102.53 997.47 237.4 760.1
24 -133.96 55.49 997.57 228.73 768.8
25 -145 0 1039.2 293.49 745.7
26 -133.96 -55.49 997.58 227.47 770.1
27 -102.53 -102.531 994.79 230.04 764.8
28 -55.49 -133.96 995.69 231.53 764.2
29 0 -145 1005.5 299.32 706.2
30 55.49 -133.96 1030 347.36 682.6
31 102.531 -102.53 1005.2 310.68 694.5
32 133.96 -55.49 998.08 274.53 723.6
평균 에칭량(Average) 755.9
최대 에칭량(Maximum) 782.3
최소 에칭량(Minimum) 682.6
변동량 (Range) 99.7
표준편차 (Sigma) 26.4
Range/2 Average 6.6
Sigma/Average 3.5
이에 대하여, 실시예의 복수매 예컨대 50매의 웨이퍼(W)를 희불화수소 (DHF;50:1)에 의한 처리(5분) 또는 희불화수소(DHF;5:1)에 의한 처리(1분) -가장 순수에 의한 린스처리(5.5분) -건조처리(9분)의 공정으로 세정처리하는 과정에 있 어서, 약액처리 후에 다른 처리탱크 또는 세정탱크로 반송할 때, 웨이퍼(W)에 N2가스를 분사한 경우(강제풍이 있는 경우)의 26매째의 웨이퍼(W)의 각 측정점의 처리 전과 처리 후의 에칭량을 조사한 바, 표 4 및 도 17에 나타낸 바와 같은 결과를 얻을 수 있었다.
표 4
측정점 좌표 슬롯26
X Y 처리 전 처리 후 차이
1 0 0 994.15 235.57 758.6
2 0 0 994 235.58 758.4
3 0 0 994.23 235.54 758.7
4 0 0 994.07 235.59 758.5
5 50 0 995.51 238.55 757.0
6 0 50 994.73 242.36 752.4
7 -50 0 994.42 241.38 753.0
8 0 -50 994.61 230.75 763.9
9 100 0 995.87 235.99 759.9
10 70.711 70.711 996.53 242.18 754.4
11 0 100 996.32 249.19 747.1
12 -70.711 70.711 995.84 248.41 747.4
13 -100 0 996.21 240.41 755.8
14 -70.711 -70.711 996.13 228.82 767.3
15 0 -100 996.12 230.84 765.3
16 70.711 -70.711 996.72 233.33 763.4
17 145 0 997.76 241.46 756.3
18 133.96 55.49 1027.2 278.12 749.1
19 102.53 102.53 998.65 237.46 761.2
20 55.49 133.96 996.19 234.62 761.6
21 0 145 992.57 246.31 746.3
22 -55.49 133.96 994.14 243.65 750.5
23 -102.531 102.53 994.97 245.56 749.4
24 -133.96 55.49 996.07 240.63 755.4
25 -145 0 996.77 232.69 764.1
26 -133.96 -55.49 999.71 230.26 769.5
27 -102.53 -102.531 996.45 233.21 763.2
28 -55.49 -133.96 996.26 243.45 752.8
29 0 -145 1005.1 250.39 754.7
30 55.49 -133.96 1047.3 315.2 732.1
31 102.531 -102.53 1013.5 268.21 745.3
32 133.96 -55.49 995.64 237.14 758.5
평균 에칭량(Average) 756.0
최대 에칭량(Maximum) 769.5
최소 에칭량(Minimum) 732.1
변동량 (Range) 37.4
표준편차 (Sigma) 7.7
Range/2 Average 2.5
Sigma/Average 1.0
상기 실험의 결과, 실시예와 같이 약액처리 후에 웨이퍼(W)의 하부에서 위쪽을 향하여 N2가스를 분사하는 것에 의해, 비교예보다 에칭량의 균일성을 도모할 수 있다는 것이 판명되었다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 기판세정처리방법 및 기판세정처리장치에 의하면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
피처리기판을 수직상태로 하여 처리액과 세정액에 침지하고 세정처리하는 과정에 있어서, 피처리기판이 처리액 또는 세정액에 침지될 때, 혹은 처리액 또는 세정액으로부터 노정되었을 때의 적어도 한쪽에서, 피처리기판의 하부를 세정액으로 세정하는 것으로, 피처리기판의 표면에 잔존하는 처리액 중의 오물을 제거할 수 있기 때문에, 피처리기판에 파티클이 재부착하는 것을 방지함과 동시에, 제품생산수율의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 피처리기판을 수직상태로 하여 처리액과 세정액에 접촉시켜 세정처리하는 과정에 있어서, 피처리기판의 처리를 청정기체가 위쪽에서 아래쪽으로 흐르는 분위기하에서 행하고, 처리액에서의 처리가 끝난 피처리기판을 다른 처리액 또는 세정액의 처리부에 반송할 때, 청정기체의 흐름을 약하게 하거나 정지시키는 것으로, 처리액에 의한 처리 후에 피처리기판 상의 처리액이 아래쪽으로 흐르는 것을 방지할 수 있기 때문에, 피처리기판의 처리액에 의한 에칭 균일성의 향상을 도모할 수 있음과 동시에, 제품생산수율의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 피처리기판을 수직상태로 하여 처리액과 세정액에 접촉시켜 세정처리하는 과정에 있어서, 처리액에서의 처리가 끝난 피처리기판을 다른 처리액 또는 세 정액의 처리부로 반송할 때, 피처리기판의 하부에서 위쪽을 향해 청정기체를 분사하는 것으로 처리액에 의한 처리 후에 피처리기판 상의 처리액이 아래쪽으로 흐르는 것을 방지할 수 있기 때문에, 피처리기판의 처리액에 의한 에칭 균일성의 향상을 도모할 수 있음과 동시에, 제품생산수율의 향상을 도모할 수 있다.

Claims (23)

  1. 피처리기판을 수직상태로 하여 처리액에 침지하여 상기 피처리기판을 처리하는 단계;
    접촉된 상기 처리액으로부터 상기 피처리기판을 제거하는 단계;
    상기 피처리기판의 하부를 세정액에 침지한 상태로 소정시간 정지하여 상기 피처리기판의 하부를 세정하는 단계;및
    상기 피처리기판 전체를 상기 세정액에 침지하여 상기 피처리기판의 전체를 세정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판세정처리방법.
  2. 피처리기판을 수직상태로 하여 처리액에 침지하여 상기 피처리기판을 처리하는 단계;
    접촉된 상기 처리액으로부터 상기 피처리기판을 제거하는 단계;
    상기 피처리기판의 하부에 세정액을 분사하여 상기 피처리기판의 하부를 세정하는 단계;및
    상기 피처리기판 전체를 상기 세정액에 침지하여 상기 피처리기판의 전체를 세정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판세정처리방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정액은, 이 세정액을 저류하는 세정탱크로부터 오버플로우하는 것을 특징으로 하는 기판세정처리방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 피처리기판은, 소수성소재의 표면에 친수성의 막이 혼재하는 기판인 것을 특징으로 하는 기판세정처리방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 피처리기판을 침지하는 처리액을 저류하는 처리탱크와, 상기 피처리기판을 침지하는 세정액을 저류하는 세정탱크와, 상기 피처리기판을 수직상태로 유지하는 유지수단과, 상기 유지수단을 통해 상기 피처리기판을 상기 처리탱크 또는 세정탱크에 대하여 승강시키는 승강수단을 구비한 기판세정처리장치에 있어서,
    상기 처리탱크 또는 상기 세정탱크의 위쪽에, 상기 피처리기판의 하부을 향해 세정액을 분사하는 세정액분사수단을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판세정처리장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 승강수단은, 처리탱크 및 세정탱크 사이에서, 피처리기판을 반송하는 반송수단에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 기판세정처리장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 승강수단과는 별도로, 처리탱크 및 세정탱크 사이에서, 피처리기판을 반송하는 반송수단을 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 기판세정처리장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 세정탱크는, 세정액을 오버플로우하는 오버플로우 탱크인 것을 특징으로 하는 기판세정처리장치.
  14. 피처리기판을 침지하는 처리액을 저류하는 처리탱크와, 상기 피처리기판을 침지하는 세정액을 저류하는 세정탱크와, 상기 피처리기판을 수직상태로 유지하는 유지수단과, 상기 유지수단을 통해 상기 피처리기판을 상기 처리탱크 또는 세정탱크 내의 액에 대하여 침지시키도록 승강하는 승강수단을 구비한 기판세정처리장치에 있어서,
    상기 처리탱크의 위쪽에 설치되고, 상기 피처리기판의 하부을 향해 세정액을 분사하는 액분사장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판세정처리장치.
  15. 피처리기판을 침지하는 처리액을 저류하는 처리탱크;
    상기 피처리기판을 침지하는 세정액을 저류하는 세정탱크;
    상기 피처리기판을 수직상태로 유지하는 유지수단;
    상기 피처리기판을 상기 처리탱크 또는 세정탱크 내의 처리액 또는 세정액에 각각 침지시키고, 상기 처리액 또는 세정액으로부터 상기 피처리기판을 끌어올리도록 상기 유지수단을 승강하는 승강수단;및
    상기 피처리기판이 상기 세정탱크로 하강하는 동안 상기 유지수단으로 유지되는 상기 피처리기판의 하부가 상기 세정탱크의 세정액의 상부에 침지한 상태를 유지하도록 상기 승강수단을 소정시간 정지시키고, 그런 다음 상기 피처리기판이 상기 세정액으로 침지되도록 상기 승강수단을 하강시킴으로써 상기 승강수단을 제어하는 승강제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판세정처리장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 세정탱크는, 세정액을 오버플로우하는 오버플로우 탱크인 것을 특징으로 하는 기판세정처리장치.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
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