KR100555258B1 - 초소형 전자 공작물을 처리하는 초소형 환경 반응 장치 - Google Patents

초소형 전자 공작물을 처리하는 초소형 환경 반응 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초소형 환경에서 공작물(55)을 처리하는 장치(10)에 관한 것이다. 이러한 장치는 로터 모터(40)와 공작물 하우징(20)을 구비한다. 공작물 하우징(20)은 로터 모터(40)에 의해 회전되도록 연결된다. 공작물 하우징(20)은 부가로 그 안에 대체로 폐쇄된 처리 챔버(50)를 한정하며, 1개 이상의 처리 유체가 하우징(20)의 회전 중에 발생되는 구심 가속도로 공작물(55)의 적어도 한 면을 횡단하여 분배된다. 본원발명은 또한 이러한 장치를 사용하는 장치 및 공정을 다양하게 향상시킨 것이다.
초소형 환경, 웨이퍼, 집적 회로, 초소형 전자 회로, 건조 유체, 세정 유체

Description

초소형 전자 공작물을 처리하는 초소형 환경 반응 장치{MICRO-ENVIRONMENT REACTOR FOR PROCESSING A MICROELECTRONIC WORKPIECE}
본 발명은 초소형 환경에서 공작물을 처리하는 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 장치를 사용하는 장치 및 공정을 다양하게 향상시키는 것에 관한 것이다.
본 산업 분야에서는 웨이퍼로부터 집적 회로를 제조하는 것과 같이, 초소형 회로 및 부품을 제조하는데 사용되는 공정들을 향상시키려는 끊임없는 노력이 있어 왔다. 이러한 향상책은 다양한 형태로 구현되지만, 대체로 소기의 목표와 같은 하나 이상의 목적을 갖는다. 이러한 향상된 공정들 중 대부분의 목적은 1) 소정의 집적 회로를 형성하도록 웨이퍼를 처리하는데 소요되는 시간을 줄이는 것과, 2) 예컨대, 처리 작업 중 웨이퍼의 오염 가능성을 줄임으로써, 웨이퍼 당 유효 집적 회로의 수율을 증가시키는 것과, 3) 웨이퍼를 소정의 집적 회로로 전환하는데 필요한 단계의 수를 줄이는 것과, 4) 예컨대, 처리 작업에 필요한 화학 약품과 관련된 비용을 줄임으로써, 웨이퍼를 소정의 집적 회로로 처리하는데 필요한 비용을 줄이는 것을 포함한다.
웨이퍼 처리 작업에서, 웨이퍼의 하나 이상의 측면이 액체, 증기 또는 기체 형태의 유체의 작용을 받게할 필요가 종종 있다. 이러한 유체는 예컨대 웨이퍼 표면을 에칭하고, 웨이퍼 표면을 세척하고, 웨이퍼 표면을 건조시키고, 웨이퍼 표면을 부동태화하며 웨이퍼 표면에 막을 형성하는 것 등에 사용된다. 이들의 온도, 분자 조성, 투약(dosing) 등과 같은 처리 유체의 물리적 매개변수의 제어는 처리 작업의 성공 여부에 종종 결정적 역할을 한다. 따라서, 웨이퍼 표면으로의 이러한 유체의 유입은 제어된 상황에서 일어난다. 통상, 이러한 웨이퍼 처리는 반응 장치로서 알려져 있는 것에서 행해진다.
다양한 반응 장치 구조 및 형상이 본 산업 분야에 공지 및 사용되고 있다. 이러한 반응 장치 중 하나가 세미툴 인코포레이티드사에서 사용되고, 그들의 Equinox(등록상표) 브랜드 처리 공구에 채용되고 있다. 통상, 반응 장치는 특정 웨이퍼 처리 단계에 사용될 처리 유체와 화학적으로 반응하지 않는 재료로 구성된 고정 컵을 포함하는 컵 조립체를 포함한다. 컵 내부에는, 유체를 컵으로 유입시키기 위한 복수의 노즐 또는 다른 수단이 제공된다. 고정 컵은 개방형 상부를 갖는다. 웨이퍼를 지지하는 로터 헤드 조립체는 처리 작업을 위해 웨이퍼가 내부에 수용되는 처리 챔버를 형성하도록 컵의 상부를 밀봉시키는데 사용된다. 웨이퍼를 처리 챔버로 유입시키는 것 뿐만 아니라, 로터 헤드 조립체는 웨이퍼의 표면으로의 처리 유체의 유입 중 또는 처리 작업 후 웨이퍼를 스핀시켜 처리 유체를 제거하는데 사용될 수도 있다.
처리 작업 중, 많은 수의 처리 반응 장치가 존재하는 대체로 청정한 환경에서 작동하는 로봇 장치에 의해 웨이퍼가 로터 헤드 조립체에 제공된다. 로봇 장치는 처리될 웨이퍼의 측면이 위를 향하는 배향으로 로터 헤드 조립체에 대해 노출된 상태로 웨이퍼를 제공한다. 로터 헤드 조립체는 처리 작업을 위해 웨이퍼를 전환시키고 컵과 결합 및 밀봉된다. 웨이퍼가 처리되면서, 웨이퍼의 피처리면이 아래를 향하도록 배향된다.
상술한 반응 장치 구조 및 형상은 직접 회로의 제조에 채용되는 유체 처리 단계의 대부분에 있어 매우 유용하다. 그러나, 본 발명자는 미래의 집적 회로 제조 공정에 대한 요구는 반응 장치로부터 더 많은 제어 및 경제적 효율성을 극단적으로 필요로 할 수도 있다는 것을 인지하고 있었다. 따라서, 초소형 전자 부품 제조와 연관되어 최근에 사용되는 유체 공정을 보다 많이 제어하고, 또한 진보되고 향상된 처리 공정을 실행 및 수행하는, 처리 작업 및 반응 장치 설계에 대한 실질적으로 새로운 접근책을 모색하게 되었다. 또한, 이러한 반응 장치는 반응 장치가 로봇식 웨이퍼 이송 장비와 함께 사용되는 것을 허용하는 기술 구성과, 반응 장치로 하여금 다른 공정을 위해 쉽게 재구성되는 것을 허용하는 기술 구성과, 반응 장치의 처리 챔버로 하여금 쉽게 제거 및 수리되는 것을 허용하는 기술 구성을 포함하여 몇몇 유리한 기계적 기술 구성을 포함한다.
초소형 환경에서의 공작물 처리 장치가 설명된다. 공작물은 적어도 기판을 포함하는 물체로 정의되고, 기판 상에 배치되는 하나 이상의 금속 레벨과 같은 재료 또는 제조 성분으로 된 층을 추가로 포함한다. 이러한 장치는 로터 모터 및 공작물 하우징을 포함한다. 공작물 하우징은 로터 모터에 의해 회전되도록 연결된다. 공작물 하우징은 하우징의 회전 동안 발생된 구심 가속도에 의해 공작물의 적어도 하나의 표면을 가로질러 하나 이상의 처리 유체가 분포되는 대체로 폐쇄된 처리 챔버를 내부에 추가로 형성한다. 장치 및 이러한 장치를 사용하는 다양한 개선책이 또한 설명된다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따라 구성된 초소형 전자 공작물 하우징과 로터 조립체의 단면도이다.
도2는 본 발명의 기술에 따라 구성된 초소형 전자 공작물 하우징의 다른 실시예의 분해도이다.
도3은 하우징이 조립된 상태의, 도2의 공작물 하우징의 상부의 평면도이다.
도4는 도3의 선IV-IV을 따라 취해진 공작물 하우징의 단면도이다.
도5는 도3의 선V-V을 따라 취해진 공작물 하우징의 단면도이다.
도6은 도3의 선VI-VI을 따라 취해진 공작물 하우징의 단면도이다.
도7a 및 도7b는 폐쇄 상태에 있고, 회전식 구동 조립체에 연결되는 공작물 하우징을 도시한 단면도이다.
도8a 및 도8b는 개방 상태에 있고, 회전식 구동 조립체에 연결되는 공작물 하우징을 도시한 단면도이다.
도9는 공작물 하우징의 상부 및 하부 웨이퍼 표면을 상호 배타적으로 처리하는 것을 용이하게 하는 엣지 구조의 일 실시예를 도시한다.
도10은 자체 펌핑 재순환 시스템과 연결되어 채용된 공작물 하우징의 일 실시예를 도시한다.
도11 및 도12는 본 발명을 채용한 일 예의 처리 공구의 개략적 다이어그램이다.
도13은 본 발명의 원리에 따라 구성된 배치 웨이퍼 처리 공구(batch wafer processing tool)를 도시한다.
도14는 반응 장치가 피처리 공작물을 로딩/언로딩하는 개방 상태에 있는, 공작물 자동 이송 장비와 합체되기에 적합한 기술 구성을 갖는 반응 장치의 다른 실시예를 설명하는 도면이다.
도15는 반응 장치가 폐쇄 처리 상태에 있는, 도14의 반응 장치의 실시예를 도시한다.
도16은 도14의 반응 장치에 사용될 수도 있는 편향 부재의 일 실시예를 도시한다.
도17은 상기 반응 장치가 세정/건조 공정(rinsing/drying process)을 실행하는데 사용되는 시스템을 도시한다.
도18은 다른 위치에서 본 반응 장치의 절결 사시도이다.
도19는 중심축을 통해 취해진, 반응 장치의 단면도이다.
도20은 도3에 도시된 원 내에서 취해진, 반응 장치의 소정의 요소의 확대된 상세도이다.
도21 및 도22는 반응 장치 주위의 다른 위치에서 취해진, 도20에서 설명된 부분의 보다 확대된 상세도이다.
도23은 반응 장치에 사용되는 로터의 확대된 사시도이다.
도24는 반응 장치에 사용되는 하부 챔버 벽과 4개의 승강 레버(lifting levers)의 확대된 사시도이다.
도25 및 도26은 2개의 다른 위치에서 본 승강 레버의 보다 확대된 상세도이다.
도1은 본 발명에 따라 구성된 반응 장치(10)의 일 실시예의 단면도이다. 도1의 반응 장치(10)의 실시예는 초소형 전자 공작물 하우징(20)과 로터(15)를 포함한다. 로터(15)는, 공작물 하우징(20)과 결합하도록 로터(15)로부터 하부 방향으로 연장되는 복수의 지지 부재(25)를 구비한다. 각 지지 부재(25)에는, 공작물 하우징(20)의 주연 주위로 연장하는 반경 방향 연장 플랜지(35)와 결합할 수 있는 치수로 이루어진 홈(30)을 형성한다. 로터(15)는 또한, 중심 축(47)을 중심으로 지지 부재(25)를 가진 허브(45)가 회전하도록 배치된 로터 모터 조립체(40)를 구비한다. 따라서, 공작물 하우징(20)은 지지 부재(25)가 플랜지(35)와 결합할 시에 허브(45)와 함께 회전하도록 고정된다. 공작물 하우징(20)에 고정하는데 사용되는 결합 기구와 로터(15)의 다른 구조가 사용될 수도 있다.
도1의 실시예의 공작물 하우징(20)은 대체로 폐쇄된 처리 챔버(50)를 형성한다. 양호하게는, 대체로 폐쇄된 처리 챔버(50)는 초소형 전자 공작물(55)의 일반적 모양으로 형성되어 공작물의 표면과 매우 일치되는 것이다. 도1의 특정한 구조는 내부 챔버 표면(65)을 가진 상부 챔버 부재(60)를 구비한다. 상부 챔버 부재(60)는 내부 챔버 표면(65)의 중심에 배치된 유체 유입구(70)를 포함한다. 상기 특정한 구조도 내부 챔버 표면(80)을 가진 하부 챔버 부재(75)를 구비한다. 하부 챔버 부재(75)는 내부 챔버 표면(80)의 중심에 배치된 유체 유입구(85)를 가진다. 상부 챔버 부재(60)와 하부 챔버 부재(75)는 서로 결합되어 처리 챔버(50)를 형성한다. 상부 챔버 부재(60)는 내부 챔버 표면(65)으로부터 하부 방향으로 돌출된 측벽(90)을 구비한다. 1개 이상의 유출구(100)를 측벽(90)을 통하여 처리 챔버(50)의 주연 영역에 배치하여, 하우징(20)이 축(47)을 중심으로 회전할 시에 발생되는 구심 가속도를 통해 챔버(50)내에 유체를 그로부터 유출할 수 있게 한다.
상술한 실시예에서, 초소형 전자 공작물(55)은 상부 및 하부 평탄 표면을 가진 원형 웨이퍼이다. 따라서, 처리 챔버(50)는 평면으로 보았을 때 대체로 원형이며, 내부 챔버 표면(65, 80)은 대체로 평면으로 공작물(55)의 상부 및 하부 평탄 표면과 평행하다. 공작물(55)의 상부 및 하부 평탄 표면과 내부 챔버 표면(65, 80) 사이에 이격 공간은 대체로 상당히 작다. 양호하게는, 상기 이격 공간은 최소로 되어서 틈새 영역을 통하여 흐르는 처리 유체의 물리적 특성을 제어할 수 있는 것이다.
웨이퍼(55)는 내부 챔버 표면(80)으로부터 연장되는 복수의 스페이싱 부재(105)에 의해 내부 챔버 표면(80)으로부터 이격된다. 양호하게는, 부가적인 스페이싱 부재(110)의 세트가 내부 챔버 표면(65)으로부터 연장되어 그 사이에 웨이퍼(55)를 파지하도록 스페이싱 부재(105)에 정렬 배치된다.
유체 유입구(70, 85)는 하나 이상의 처리 유체가 웨이퍼 표면을 가공 처리하기 위해 그를 통해 챔버(50)에 유입될 수 있는 연통 통로를 제공한다. 상술한 실시예에서, 처리 유체는 유입구(70)에 인접 배치된 유체 유출 노즐(120)을 가진 유체 공급관(115)을 통해서 웨이퍼(55)로부터 유입구(70)로 공급된다. 유체 공급관(115)은 로터(15)를 통하여 중심 방향으로 연장되고 양호하게는 회전축(47)과 동심(同心)인 것이다. 유사하게는, 처리 유체는 유체 공급관(125)을 통하여 웨이퍼(55) 밑으로부터 유입구(85)로 공급된다. 유체 공급관(125)은 유입구(85)에 인접하여 배치된 노즐(130)까지 이어진다. 노즐(120, 130)이 그 각각의 유입구로부터 이격된 위치까지 연장되더라도, 관(115, 125)은 갭(135)이 생기지 않도록 연장될 수 있는 것이다. 또한, 노즐(120, 130) 또는 관(115, 125)은 유입구(70, 85)의 영역에 각각의 상부 및 하부 챔버 부재(60, 75)와 밀착 밀봉하는 회전 밀봉부재를 구비할 수 있다. 상기와 같은 경우에서는, 임의적 운동 성분의 마멸로 발생하는 임의적 오염이 최소화되도록 회전 작동 연결부의 설계에 주의를 기울여야 한다.
처리 작업 중에, 하나 이상의 처리 유체가 챔버(50)내에 공작물(55)의 표면과 접촉하도록 유입구(70, 85)와 유체 공급관(115, 125)을 통하여 개별적으로 또는 동시적으로 공급된다. 양호하게는, 하우징(20)이 처리 작업 중에 로터(15)에 의해 축(47)을 중심으로 회전하여 구심 가속도의 작동을 통한 공작물(55)의 표면을 횡단하는 챔버(50) 내에서의 유체의 지속적인 흐름을 발생한다. 따라서, 유입구(70, 85)에 유입되는 처리 유체가 공작물(55)의 중심으로부터 공작물(55)의 외주연으로 방사 외부 방향으로 공작물 표면을 횡단하여 흘러간다. 공작물(55)의 외주연에서, 어느 정도 소비된 처리 유체는 구심 가속도의 결과로 유출구(100)를 통하여 챔버(50)를 바로 빠져 나온다. 소비된 처리 유체는 공작물 하우징(20) 밑에 그리고 또는 주변에 배치된 컵 저수지(cup reservoir)에 모여진다. 다른 실시예를 통해 후술되는 바와 같이, 공작물 하우징(20)의 주연 영역은 유입구(85)를 통하여 공급되는 처리 유체로부터 유입구(70)를 통해 제공되는 처리 유체가 효과적으로 분리되는 구조로 이루어져, 웨이퍼(55)의 대향 면이 다른 처리 유체를 사용하는 공정으로 처리된다. 상기와 같은 장비에서는, 처리 유체가 폐기 또는 재활용을 위해 하우징(20)의 주연 영역에서 분리되어 모여질 수 있다.
도1의 실시예에서, 공작물 하우징(20)은 다양한 처리 스테이션 및/또는 공구 사이에서 공작물(55)을 이송하는데 사용될 수 있는 단일 웨이퍼 패드로 구성될 수 있다. 처리 스테이션 및/또는 공구 사이에 하우징(20)의 이송이 클린 룸 환경에서 발생한다면, 다양한 하우징(20)의 구멍을 밀봉할 필요가 없다. 그런데, 만일 상기 이송이 웨이퍼 오염이 있는 환경에서 발생한다면, 다양한 하우징 구멍의 밀봉 작업은 이행되어야 한다. 예를 들어, 유입구(70, 85)에는 각각 그를 통하여 배치된 슬릿(slit)을 가진 각각의 폴리머 다이어프램이 설치된다. 이 경우에서의 유체 공급관(115, 125)의 단부는, 각각의 다이어프램의 슬릿을 통하여 연장되는데 사용되는 트라코르 구조체(tracor structure)까지 연장되어, 챔버(50) 안으로 처리 유체를 유입한다. 상기 트라코르/슬릿 다이어프램 구조는 정맥주사 공급 장치(intravenous supply devices)로 의료산업에서 사용된다. 다이어프램용으로 폴리머 재료를 사용 선택하는 것은 그를 관통하여 유입되는 특정 처리 유체를 고려하게 된다. 하우징(20)이 클린 룸 환경에 있으면, 유사한 유출구(100)의 밀봉은 트라코르 구조체가 다이어프램 안으로 삽입되는 것을 보장한다.
다르게는, 처리 챔버로부터 유체가 그를 통한 유출을 허용하면서 반면에 챔버(50) 안으로 하우징(20)의 외부에서 흐르는 유체의 특성을 방해하는 구조로 유출구(100)를 이루는 것이다. 이러한 것의 영향은 예를 들어 유체 흐름구가 하우징(20)의 외부에 개구의 직경보다 챔버(50)의 내부에서 더 큰 직경을 가지는 노즐로서, 개구(100)를 구성하게 한다. 부가적인 구조에서, 회전 밸브 부재를 복수의 유출구(100)와 관련하여 사용할 수 있다. 유출구(100)의 위치에 대응하는 개구를 가진 링으로서, 밸브 부재는 개구(100)에 근접하게 배치되어, 이송 중에 유출구(100)의 밀봉이 이루어지도록 회전된다. 밸브 부재는 유출구(100)가 처리 작업 중에 개방되는 위치로 회전된다. 질소와 같은 불활성 가스는 순차적 공구 또는 처리 스테이션(subsequent tool or processing station)으로 하우징의 전달에 바로 앞서 공급 관(115, 125)을 통하여 챔버(50)에 분사된다. 물론, 유출구(100)와 유입구(70, 85)의 밀봉을 위한 다양한 다른 기구를 이용할 수도 있다.
도2는 부가적인 반응 장치의 사시도이며, 여기서 반응 장치는 고정된 처리 스테이션에 배치되고 그리고 공작물의 삽입 및 추출이 용이하게 개방 및 폐쇄될 수 있는 것이다. 반응 장치(200)에는 분리식 상부 및 하부 챔버 부재(205, 210)가 개별적으로 포함된다. 이전 실시예에서와 같이, 챔버 부재(205)는 중심 배치된 유입구(220)를 가진 평면 챔버 표면(215)을 구비한다. 도2에 나타내지는 아니 하였지만, 하부 챔버 부재(210)는 그를 통하여 배치된 중심 유입구(230)를 가진 평면 내부 챔버 표면(225)을 구비한다. 상부 챔버 부재(205)는 예를 들어 밀봉 폴리머 재료로 형성되거나 또는 부재(205)의 다른 부분과 일체적으로 형성되는 하부 방향 연장 측벽(235)을 구비한다.
상부 및 하부 챔버 부재(205, 210)는 서로 분리되어 공작물을 그 사이에 수용할 수 있는 것이다. 그 사이에 공작물을 개재(介在)한 상태에서, 상부 및 하부 챔버 부재(205, 210)가 서로를 향하는 방향으로 이동하여, 공작물이 평면 내부 챔버 표면(215, 225)으로부터 이격된 위치에서 지지를 받게 되는 챔버를 형성한다. 도2 내지 도8b에 설명된 반응 장치의 실시예에서는, 반도체 웨이퍼와 같은 공작물이 상부 및 하부 챔버 부재의 연결로 챔버를 형성할 시에(도7b 참조) 복수의 지지 부재(240)와 대응 스페이싱 부재(255) 사이에서 제 위치에 클램핑된다. 서로를 향하여 이격된 상부 및 하부 챔버 부재의 축방향 이동은 복수의 체결구(307)에 의해 용이하게 이루어지고, 그 구성에 대해서는 부가적으로 상세하게 후술된다. 양호하게는, 복수의 체결구(307)는 도7a에서 설명되는 바와 같은 폐쇄 위치로 상부 및 하부 챔버를 편향시킨다.
상술한 실시예에서, 복수의 웨이퍼 지지 부재(240)는 측벽(235)의 반경 방향 외부의 위치에서 상부 챔버 부재(205)의 주연 영역 주위로 연장된다. 웨이퍼 지지 부재(240)는 각각의 축(245)을 따라서 선형 운동하도록 배치되어, 상부 및 하부 챔버 부재가 폐쇄 위치에 있으면(도7a 참조) 지지 부재(240)가 스페이싱 부재(255)에 대하여 웨이퍼를 클램핑하고, 상부 및 하부 챔버 부재가 분리되면(도8a 참조) 지지 부재(240)가 상기 클램핑 작동으로부터 웨이퍼가 결합 해제되도록 한다. 각각의 지지 부재(240)는 상부 챔버 부재(205)의 중심을 향하는 반경 방향으로 연장하는 지지 아암(250)을 구비한다. 각각의 아암(250)의 단부 부분은 내부 챔버 표면(215)으로부터 연장되는 대응 스페이싱 부재(255)와 중첩된다. 양호하게는, 스페이싱 부재(255)는 지지 아암(250)의 단부 근처까지 이어지는 볼록부를 가진 원뿔 형태의 것이다. 노치(295)는 하부 챔버 부재(210)의 주연에 배치되고 웨이퍼 지지 부재(240)의 둥근 하부 부분(300)과 결합한다. 하부 챔버 부재(210)가 폐쇄 위치로 상부 방향으로 가압되면, 노치(295)는 지지 부재(240)의 단부 부분(300)과 결합하고 그리고 대응 스페이싱 부재(255)와 지지 부재(240)의 아암(250)과의 사이에 웨이퍼(55)를 고정하도록 상부 방향으로 이들을 구동시킨다. 도5는 이러한 폐쇄 상태를 설명하는 도면이다. 폐쇄 위치에서, 노치(295)와 상부 챔버 부재의 대응 노치(296)는 반응 장치(200)의 주연 영역에 복수의 유출구를 제공한다. 각각의 지지 부재(240)의 아암(250)의 반경방향 정렬 장비는 각각의 지지 부재의 상부 부분을 통하여 배치된 측면 홈(309)을 통하여 연장되는 세트 핀(308)에 의해 유지된다.
상부 및 하부 챔버 부재가 서로를 향하는 방향으로 이격되게 이동하게 하는 체결구(307)의 구조에 대해서는 도2, 도6 및 도7b를 참조하여 설명한다. 도시된 바와 같이, 하부 챔버 부재(210)는 그곳에 부착된 복수의 중공 실린더(270)를 구비하고, 각 체결구(307)의 하부 부분을 형성하도록 상부 챔버 부재(205)의 주연 영역에서 대응 구멍(275)을 통하여 상부 방향으로 연장된다. 로드(280)는 실린더(270)의 중공 안으로 연장되어 각각의 체결구(307)의 상부 부분을 형성하도록 고정된다. 함께, 로드(280)와 실린더(270)가 개방 및 폐쇄 위치 사이에 축(283)을 따라서, 상부 및 하부 챔버 부재(205, 210) 사이에 상대적 선형 이동을 허용하는 체결구(307)를 형성한다. 2개 플랜지(285, 290)는 각각의 로드(280)의 상부 부분에 배치된다. 플랜지(285)는 개방 위치에서 상부 및 하부 챔버 부재(205, 210) 사이에 분할 범위를 제한하는 정지 부재로서 기능을 한다. 플랜지(290)는, 스프링(도6 참조) 또는 그와 같은 종류의 편향 부재가 폐쇄 위치로 상부 및 하부 챔버 부재(205, 210)를 편향시키는 작동에 대항하는 면을 제공한다.
도6을 참조하면, 스프링(303) 또는 그와 같은 종류의 것은 각각의 개별적 체결구(307) 주위로 연장하는 원형 홈(305) 내에 배치된 제1 단부를 가진다. 각각의 스프링의 제2 단부는 압축 상태에서 개별 체결구(307)의 플랜지(290)와 결합하도록 배치되어, 상부 챔버 부재(205)와 결합하는 쪽으로 상부 방향으로 하부 챔버 부재(210)와 체결구(307)를 구동시키는 힘을 스프링이 발생하도록 한다.
반응 장치(200)는 공작물의 처리 작업 중에 중심 축을 중심으로 회전하도록 설계된다. 이러한 목적으로, 중심 배치된 축(260)은 상부 챔버 부재(205)의 상부 부분으로부터 연장된다. 도7a 내지 도8b를 참조하여 후술되는 바와 같이, 축(260)은 반응 장치(200)의 회전 운동을 위해 회전식 구동 모터와 결합하도록 연결된다. 축(260)은 처리 유체가 유입구(220)로 그를 통해 제공되는 중심 배치된 유체 통로(도4 참조)를 가지도록 구성된다. 다르게는, 중심 통로가 분리 유체 유입관 또는 그와 같은 종류에 것에 적합한 도관으로서의 기능을 할 수 있다.
도3 및 도4에 도시된 바와 같이, 복수의 선택적 오버플로우 통로(optional overflow passageways, 312)가 상부 챔버 부재(205)의 중심 부분으로부터 반경방향으로 연장된다. 축(260)은 오버플로우 통로(312)와 처리 챔버(310)의 상부 부분 사이에 유체 연통을 제공하는 유입구 노치(320)를 가진 플레어 단부(flare end portion, 315)까지 연장된다. 축(260)의 플레어 단부(315)는 예를 들어 장착판(325)을 가진 상부 챔버 부재(205)에 고정된다. 장착판(325)은 차례로, 복수의 체결구(330)를 가진 상부 챔버 부재(205)에 고정된다.(도5) 오버플로우 통로(312)는, 챔버(310)로의 유체의 흐름이 챔버의 주연 유출구로부터의 유체 흐름을 초과할 때에 처리 유체가 챔버(310)를 빠져 나오는 것을 허용하는 것이다.
도7a 및 도7b는 회전식 구동 조립체(400)에 연결되고 폐쇄 상태에 반응 장치(200)를 단면으로 나타낸 도면이고 그리고 유사하게는, 도8a 및 도8b는 개방 상태에 반응 장치(200)를 단면으로 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이, 축(260)은 회전식 구동 조립체(400) 쪽으로 상부 방향으로 연장된다. 축(260)에는 회전식 구동 모터 조립체(410)를 형성하도록 고정자(405)와 협력 작동하는데 필요한 성분이 제공된다.
도1의 실시예에서와 같이, 상부 및 하부 챔버 부재(205, 210)는, 양호한 실시예에서, 공작물(55)의 모양에 대체로 일치하는 폐쇄된 처리 챔버(310)를 형성하도록 연결된다. 양호하게는, 웨이퍼(55)는 그 상부 및 하부 면이 내부 챔버 표면(215, 225)에서 이격된 위치에서 챔버(310) 내에서 지지를 받게 된다. 상술된 바와 같이, 이러한 지지는 반응 장치가 도7a와 도7b의 폐쇄 위치에 있을 때 그 사이에 웨이퍼(55)의 주연 엣지를 클램핑하는 스페이싱 부재(255)와 지지 부재(240)에 의해 용이하게 이루어진다.
도7a 및 도7b의 폐쇄 상태에서, 웨이퍼(55)의 처리 작업이 행해진다. 웨이퍼가 처리 챔버(310) 내에 고정된 상태에서, 처리 유체는 챔버(310)의 내부로 유입구(220)와 축(260)의 통로(415)를 통해 제공된다. 유사하게는, 처리 유체는, 유입구(230)를 통하는 유체가 흐르는 처리 공급 관(125)을 통해 챔버(310)에도 제공된다. 반응 장치(200)가 회전식 구동 모터 조립체(410)에 의해 회전되어, 유입구(220, 230)를 통해 공급되는 처리 유체는 구심 가속도에 의해 발생되는 힘에 의해 웨이퍼(55)의 표면을 가로질러 흘러간다. 소비된 처리 유체는 노치(295, 296)에 의해 형성된 반응 장치(200)의 주연 영역에서 유출구로부터 처리 챔버(310)를 빠져 나간다. 상기 유출구는 지지 부재(240)가 최종 유체 흐름을 강력하게 저지하도록 구성되지 않기 위해서 존재하는 것이다. 다르게는, 또는 부가하여, 다른 유출구를 주연 영역에 설치할 수 있다.
하나의 처리 작업이 완성되면, 반응 장치(200)가 개방되어 도8a 및 도8b에 도시된 바와 같이 웨이퍼로의 접근을 허용한다. 처리 작업 후에, 작동기(425)가 사용되어 체결구(307)의 상부 부분과의 결합부 쪽으로 하부 방향으로 작동링(430)을 구동한다. 체결구(307)는 하부 챔버 부재(210)가 상부 챔버 부재(205)로부터 하강하여 분리를 일으키는 스프링(303)의 편향력에 대항하여 구동된다. 하부 챔버 부재(210)가 하강함으로서, 동시적으로 웨이퍼(55)가 하강하는 중에, 지지 부재(240)도 중력의 영향을 받아 또는 편향 부재(biasing member)에 대항하여 그에 따른다. 하부 위치에서, 반응 장치 챔버(310)는 개방되어 제거를 위해 웨이퍼(55)를 노출시키고 그리고 신규 웨이퍼의 반응 장치(200) 내로의 삽입을 허용한다. 상기 삽입 및 추출은 수동적으로 또는 자동화 로봇에 의해 행해진다.
상기 장비는 예를 들어 로봇 이송 기구 또는 그와 같은 종래의 것에 의해 공작물을 자동적으로 로딩 및 언로딩하기에 특히 적합한 반응 장치(200)를 만든다. 도7a 및 도8a의 대비로부터 명확하게 나타나는 바와 같이, 상부 챔버 부재(205)의 내부 챔버 벽과 공작물의 상부 면과의 사이에 공간은 반응 장치(200)의 개방 또는 폐쇄 상태에 있는지에 따라서 변화한다. 개방 상태에 있으면, 공작물의 상부 면이, 예를 들어 로봇 이송 기구의 공작물 이송 아암을 작동하기에 충분한 틈새를 제공하는, 거리(x1)만큼 상부 챔버 부재(205)의 내부 챔버 벽으로부터 이격된다. 폐쇄된 처리 작업 상태에 있으면, 공작물의 상부 면이, 거리(x1)보다 작은 거리(x2)로 상부 챔버 부재(205)의 내부 챔버 벽으로부터 이격된다. 상술된 실시예에서의 거리(x2)는 공작물 처리 작업에 필요한 스페이싱에 대응하여 선택된다.
도9는 웨이퍼(55)의 각 측부의 분리 처리 작업을 용이하게 하는 엣지 구조를 설명하는 도면이다. 설명되는 바와 같이, 분할 부재(500)는 웨이퍼(55)의 주연 엣지(505)에 바로 근접한 위치로 처리 챔버(310)의 측벽(235)으로부터 연장된다. 분할 부재(500)는 다양한 형태를 취할 수 있는 것이며, 설명된 테이퍼진 모양은 단지 일 구조를 나타내는 것이다. 양호하게는, 분할 부재(500)는 챔버(310)의 전체 외주연으로 연장된다. 제1 세트의 1개 이상의 유출구(510)가 분할 부재(500) 위에 배치되어 웨이퍼(55)의 상부 면으로부터 소비된 처리 유체를 수용한다. 유사하게는, 제2 세트의 1개 이상의 유출구(515)가 분할 부재(500) 밑에 배치되어 웨이퍼(55)의 하부 면으로부터 소비된 처리 유체를 수용한다. 웨이퍼(55)가 처리 작업 중에 회전하면, 공급부(415)를 통하는 유체가 웨이퍼(55)의 상부 면에 제공되고 구심 가속도의 작용을 통해 면을 가로질러 확산된다. 유사하게는, 공급관(125)으로부터의 유체는 웨이퍼(55)의 하부 면에 제공되고 구심 가속도의 작용을 통해 면을 가로질러 확산된다. 분할 부재(500)의 엣지가 웨이퍼(55)의 주연 엣지에 근접하기 때문에, 웨이퍼(55)의 상부 면으로부터의 처리 유체는 분할 부재(500) 밑으로 진행하지 않고 그리고 웨이퍼(55)의 하부 면으로부터의 처리 유체는 분할 부재(500) 위로 진행하지 않는다. 따라서, 이러한 반응 장치 구조는 다른 처리 유체와 단계를 사용하는 상호 배타적인 방식(mutually exclusive manner)에서 웨이퍼(55)의 상부 및 하부 면 모두를 반응 장치가 동시적으로 처리 작업을 할 수 있게 만든다.
도9는 상부 및 하부 웨이퍼 표면에 공급되는 처리 유체가 상호 배타적인 방식으로 수집될 수 있는 한 방식을 설명하는 도면이다. 도시된 바와 같이, 유체 수집기(520)는 반응 장치(200)의 외주연 주위에 배치된다. 유체 수집기(520)는 상부 웨이퍼 표면에서의 소비 유체가 폐기 또는 재활용을 위해 수집 저수지로 향하게 하는 제1 드레인(540)으로 유출구(510)로부터 보내진 유체를 안내하는 구조로 이루어진 유체 트렌치(trench, 535)와 스플레터 정지부(splatter stop, 530)를 가진 제1 수집 영역(525)을 구비한다. 하부 웨이퍼 표면에서의 소비 유체가 폐기 또는 재활용을 위해 수집 저수지로 향하게 하는 제2 드레인(565)으로 유출구(515)로부터 보내진 유체를 안내하는 구조로 이루어진 유체 트렌치(560)와 스플레터 정지부(555)를 가진 제2 수집 영역(550)을, 유체 수집기(520)가 부가로 구비한다.
도10은 유체 유입구(230)를 통하여 처리 유체를 공급하는 다른 구조의 반응 장치(200)를 설명하는 도면이다. 도시된 바와 같이, 공작물 하우징(20)은 컵(570)에 배치된다. 컵(570)은 유출구(100)로의 외부에 측벽(575)을 구비하여 챔버(310)를 빠져나오는 유체를 수집한다. 각진 저부 면(580)은 섬프(585)로 수집된 유체가 향하게 한다. 유체 공급라인(587)은 섬프(585)에 다량의 유체를 공급하도록 연결된다. 섬프(585)에는 또한 양호하게는 드레인 밸브(589)가 설치된다. 유입구 스템(592)은, 그 한 단부에서 섬프(585)에 개방되는 개구(597)를 가진 제1 단부와 유입구(230)에 개방되는 제2 단부를 구비하는 채널(595)을 형성한다.
도10에 도시된 실시예의 작동에서, 처리 유체는 반응 장치(200)가 회전하는 동안 섬프(585)로 공급라인(587)을 통해 제공된다. 섬프(585)가 일단 충진되면, 공급라인(587)을 통하는 섬프로의 유체 흐름은 없어진다. 반응 장치(200)의 회전 작동으로 발생되는 구심 가속도는 압력차를 제공하여, 웨이퍼(55)의 적어도 하부 면과 접촉하도록 챔버(310) 쪽으로 개구(597, 230)를 통하는 유체를 흐르게 하며 그리고 유체가 부가적인 사용을 위해 섬프(585)로 재순환되는 유출구(100)를 빠져 나오게 한다.
도10에 설명된 자체 펌핑 재순환 시스템은 상당한 이점이 있는 것이다. 기밀한 유체 루프는 처리 매개변수 제어를 최소로 하여, 유체 온도, 유체 유동 등과 같은 물리적 매개변수의 제어를 용이하게 만든다. 더우기, 배관, 탱크벽, 펌프 등에 대한 열손실이 없다. 또한, 시스템은 분할 펌프를 사용하지 않아서, 고온 활성 화합물(aggressive chemistries)을 펌핑 작업할 때 흔히 발생하는 펌프 고장이 발생하지 않는다.
도11 및 도12는 2개의 다른 형태의 처리 공구를 설명하는 도면이며, 그 각각은 상술된 반응 장치 구조를 구비하는 하나 이상의 처리 스테이션을 이용할 수 있는 것이다. 도11은 아치형 통로(606) 주위에 배치된 복수의 처리 스테이션(605)을 구비하는 공구(600)를 개략적으로 나타낸 블록 다이어그램이다. 처리 스테이션(605)은 웨이퍼에서 유사한 처리 작업을 모두 수행하거나 또는 보조 처리 작업(complementary processing operations)으로 다르게 수행한다. 예를 들면, 하나 이상의 처리 스테이션(605)은 웨이퍼에 구리와 같은 금속의 전착(電着) 공정(electrodeposition process)을 이행하는 반면에, 하나 이상의 다른 처리 스테이션은 예를 들어 세정/건조 공정, 선-습윤(pre-wetting) 공정, 포토레지스트(photoresist) 공정 등과 같은 보조 공정을 실행한다.
피처리될 웨이퍼는 입력/출력 스테이션(607)에서 공구(600)에 공급된다. 웨이퍼는 예를 들면 S.M.I.F. 포드(pods)에 공구(600)에 공급되고, 각각은 그 안에 전착된 복수의 웨이퍼를 가진다. 다르게는, 웨이퍼가 도1의 "20"과 같이 각각의 공작물 하우징에 공구(600)에 제공된다.
각각의 처리 스테이션(605)은 로봇 아암(610)에 의해 접근된다. 로봇 아암(610)은 공작물 하우징 또는 각각의 웨이퍼를 입력/출력 스테이션(607)으로 이송한다. 로봇 아암(610)은 또한 다양한 처리 스테이션(605) 사이에 웨이퍼 또는 하우징을 이송한다.
도11의 실시예에서, 로봇 아암(610)은 축(615)을 중심으로 회전하여 통로(606)를 따라서 이송 작업을 이행한다. 대조적으로, 도12에 도시된 공구(620)는 선형 통로(630)를 따라 이동하여 필요한 이송 작업을 이행하는데 하나 이상의 로봇 아암(625)을 활용한다. 도10의 실시예에서와 같이, 복수의 개별 처리 스테이션(605)이 사용되지만, 더 많은 처리 스테이션(605)이 이러한 장비에서 단일 처리 공구에 제공될 수도 있다.
도13은 배치(batch) 처리 장치(702)에 상술된 바와 같은 복수의 공작물 하우징(700)을 이용하는 한 방법을 설명하는 도면이다. 도시된 바와 같이, 공작물 하우징(700)은 서로에 대해 수직적으로 적층되고 공통 회전축(706)을 중심으로 공통 로터 모터(704)에 의해 회전하도록 부착된다. 장치(702)는 부가적으로 처리 유체 분배 시스템(708)을 구비한다. 분배 시스템(708)은 유체 공급부(도시 않음)로부터의 처리유체를 수용하는 고정 매니폴드(710)을 구비한다. 고정 매니폴드(710)는 회전 매니폴드(712)의 입력부에 연결되는 유출구 단부를 구비한다. 회전 매니폴드(712)는 하우징(700)과 함께 회전하도록 고정되고 따라서, 회전 작동 조인트(714)에서 고정 매니폴드(710)에 연결된다. 복수의 유체 공급 라인(716)은 회전 매니폴드(712)로부터 연장되어 하우징(700)의 유입구 근처에 개별적 노즐 부분(718)까지 연장된다. 2개 하우징 사이에 배치된 노즐 부분(718)은 상부 방향과 하부 방향 양쪽으로 향하는 유체 흐름을 제공하도록 구조된다. 대조적으로, 최하부 공급 라인(716)은 유체 흐름이 상부 방향으로만 향하는 노즐 부분(718)을 구비한다. 회전 매니폴드(712)의 최상부 부분은 최상부 하우징(700)의 유체 유입구로 처리 유체를 제공하는 유출구(720)를 구비한다.
도13의 배치 처리 장치(702)는 각각의 하우징(700)의 상부 및 하부 유입구 모두에 동일한 유체를 동시적으로 공급하도록 구성된다. 그러나, 다른 구조를 이용할 수도 있다. 예를 들면, 노즐 부분(718)은 선택적으로 유체가 각각의 하우징(700)의 상부 및/또는 하부 유입구를 통하여 공급되는 것에 따라서 개방 및 폐쇄되는 밸브 부재를 구비할 수 있다. 이러한 경우에, 각각의 하우징(700)에 도9에 도시된 바와 같은 엣지 구조를 이용하여 웨이퍼(55)의 상부 및 하부 면에 공급되는 유체 격리부를 제공하는 것이 바람직하다. 부가적으로, 장치(702)는 하우징(700)의 상부 및 하부 유입구와 개별적으로 상관된 각각의 공급라인에 동시적으로 2개 다른 유체를 공급하는 동심(同心) 매니폴드를 구비할 수 있다.
도14는 자동화된 처리 공구에 합체되기에 특히 적절한 반응 장치의 실시예를 설명하는 도면이다. 반응 장치(800)는, 처리 작업 중에 반응 장치의 내부 챔버 벽과 공작물 사이에 상당히 기밀한 틈새를 유지하면서도 특정한 방식으로 로봇 아암 또는 그와 같은 종류의 것이 로딩 및 언로딩 작동 중에 반응 장치(800)로 그로부터 공작물을 삽입 및 추출하도록 협력하여 작동하는 특징이 있는 것이다.
도14의 반응 장치(14)와 상술된 반응 장치의 실시예 사이에 기본적 차이에 하나는 공작물 지지 조립체의 특성에 있다. 도시된 바와 같이, 반응 장치(800)는 하부 챔버 부재(210)와 관련된 공작물 지지 조립체(805)를 구비한다. 상술한 실시예에 따르면, 공작물 지지 조립체(805)는 하부 챔버 부재(210)를 통해 연장되는 복수의 공작물 지지 부재(810)를 구비한다. 공작물 지지 부재(810)는 편향 부재(815)에 의해 그 하부 단부에서 지지를 받는다. 편향 부재(815)의 말단부에 있는 공작물 지지 부재(810)의 단부에서, 공작물 지지 부재(810)는 공작물 지지 면(820)과 가이드 구조(825)까지 연장된다. 가이드 구조(825)는 공작물 지지 면(820)으로부터 연장되어 절두 원추형 섹션(830)까지 연장된다. 가이드 구조(825)는 공작물 지지 면(820)과 적절하게 정렬 배치되도록 공작물의 주연 엣지를 가압하는 작동을 도와서, 처리 작업 중에 공작물의 정합이 적절하게 이루어지는 것을 보장한다. 또한, 가이드 구조(825)도 공작물의 상부 면과 상부 챔버 부재(205)의 내부 챔버 벽과의 사이에 틈새를 형성하는 스페이서로서도 기능을 한다.
상술한 실시예의 편향 부재(815)는, 상부 및 하부 챔버 부재(205, 210)가 반응 장치(800)의 공작물의 로딩 또는 언로딩을 위한 준비가 이루어진 개방 상태에서 상부 방향으로 공작물 지지 부재(810)를 편향시키는 역활을 한다. 편향부재(815)는 다양한 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 단일 편향 구조가 모든 공작물 지지 부재(810)에 공통하여 사용될 수 있다. 이와는 달리, 도시된 실시예에 나타낸 바와 같이, 각각의 편향 구조가 각각의 공작물 지지 부재(810)와 개별적으로 상관할 수 있는 것이다. 각 편향 구조는 판 스프링(835)의 형태를 이루는 것이지만, 예를 들어 코일 스프링 구조의 형태 또는 그와 같은 종류의 다른 형태를 이룰 수도 있는 것이다.
상술된 반응 장치의 실시예에서와 같이, 반응 장치(800)의 상부 및 하부 챔버(205, 210)는 도15에 도시된 바와 같은 폐쇄 처리 상태로 도14의 개방 상태 사이에서 서로에 대해서 이동 가능하다. 챔버 부재(205, 210)가 서로를 향하는 방향으로 이동함으로서, 공작물 지지 부재(810)의 절두 원추형 섹션(830)이 상부 챔버 부재(205)의 내부 챔버 벽과 결합한다. 챔버 부재(205, 210) 사이에 연속된 이동은 공작물이 공작물 지지 부재(810)의 지지 면(820)과 상부 챔버 부재(205)의 내부 챔버 벽으로부터 연장하는 대응 돌출부(840)와의 사이가 클램핑될 때까지 판 스프링(835)에 대하여 공작물 지지 부재(810)를 구동시킨다. 이러한 폐쇄 상태에 있는 동안, 반응 장치는 공작물을 처리할 준비를 하게 된다.
또한, 도14의 반응 장치(800)는, 이들이 그 처리 위치로 서로 근접하게 전해져서 상부 및 하부 챔버 부재(210) 사이에 적절한 정렬이 이루어 지도록 도와주는 구조체도 구비한다. 상술한 실시예에서, 상기 구조체는 챔버 부재의 일 부분으로부터 챔버 부재의 타 부분의 대응 구멍과 결합하도록 연장된 도입 핀(lead-in pin, 845)의 형태를 취한다. 여기서, 도입 핀(845)은 하부 챔버 부재(210)로부터 연장되어 상부 챔버 부재(205)에 대응 구멍(도시 않음)과 결합한다. 도입 핀(845)은 가이드 면으로 기능을 하는 각 절두 원추형 섹션에서 각각이 마감되는 직립 부재의 형태를 취한다.
상기 장비는 반응 장치(800)가 예를 들어 로봇 이송 기구 또는 그와 같은 종류의 것에 의해 공작물을 자동적으로 로딩 또는 언로딩하기에 특히 적절하게 만들며, 그 하나에서 공작물은 공작물의 플립 작동(flipping of the workpiece) 없이 반응 장치 안으로 직접 삽입된다. 도14 및 도15의 대비로서 명확하게 이해되는 바와 같이, 공작물의 하부 면과 하부 챔버 부재(210)의 내부 챔버 벽과의 사이에 스페이싱은 반응 장치(800)가 개방 또는 폐쇄 상태에 있는지에 따라서 변한다. 개방 상태에 있으면, 공작물의 하부 면은 예를 들어 로봇 이송 기구의 공작물 이송 아암의 작동용으로 충분한 틈새를 제공하는 거리(x1)로 하부 챔버 부재(210)의 내부 챔버 벽으로부터 이격된다. 폐쇄 상태에 있으면, 공작물의 하부 면은 거리(x1)보다 적은 거리(x2)만큼 하부 챔버 부재(210)의 내부 챔버 벽으로부터 이격된다. 개시된 실시예에 거리(x2)는 공작물 처리 작업 중에 소요되는 이격에 대응하는 거리이다.
도16은 편향 부재(815)의 일 실시예를 설명하는 도면이다. 도시된 바와 같이, 편향 부재(815)에는, 이들이 각 공작물 지지 부재(810)의 하측부와 접촉하는 위치에 중심 허브(850)로부터 반경방향으로 연장된 복수의 판 스프링(835)이 포함된다. 부가적으로, 복수의 레디알 부재(855)는 이들이 각각의 도입 핀(845)의 하측부와 접촉하는 위치로 허브(850)로부터 연장된다. 판 스프링(835)과 유사하게, 부가적으로 복수의 레디알 부재(855)가 상부 및 하부 챔버 부재(210, 205)의 처리 위치를 향하는 방향으로의 이동으로 유연하게 설계될 필요가 있다. 편향 부재(825)는 처리 환경에서 사용되는 화학 작용에 대한 내성이 있는 폴리머 재료 또는 그와 같은 것으로 형성된다. 상기 재료로 편향 부재가 형성되면, 공작물 지지 부재(810)와 도입 핀(845)은 레디알 부재(855)와 각각의 판 스프링(835)과 일체로 형성된다.
상술한 실시예에서, 중심 허브(850)는 하부 챔버 부재(905)의 하측부에 편향 부재(815)를 연결하는 구조체(905)를 수용하는 중심 구멍(900)을 구비한다. 도14 및 도15를 참조하면, 고정체(905)가 하부 챔버 부재(210)를 통해 처리 유체 유입구를 제공하도록 형성될 수 있다. 고정체(905)가 이러한 방식으로 형성되면, 반응 장치(800)에는 다른 처리 작업용으로 고속도의 편리한 방식의 다른 유입구 구조체를 설치한다.
일반적으로, 헤드 부분(860)으로부터 반응 장치(800)를 제거시킬 필요가 빈번하게 발생할 수 있다. 예를 들면, 반응 장치(800)는 다른 공정을 이행하는 또는 다른 공작물 타입을 처리하기에 적합하게 설계되는 반응 장치로 서비스하기 위해 또는 교환하기 위해 제거될 수 있다.
이러한 목적을 위해서, 반응 장치(800)와 헤드 부분(860)은, 반응 장치(800)가 용이하게 헤드 부분(860)으로의 결합 및 그로부터의 결합 해제를 허용하도록 연결 허브 조립체(865)와 결합한다. 도15에 설명된 실시예에서, 연결 허브 조립체(865)에는 반응 장치(800)에 고정되는 반응 장치 연결 허브(875)와, 처리 헤드 부분(860)에 고정된 헤드 연결 허브(870)가 포함된다. 연결 허브(870, 875)는 예를 들어 쓰레드 조인트(880)에 의해 정상적으로 작동하는 중에 다른 하나에 고정될 수 있다. 한 세트의 스크류(885)는 헤드 연결 허브(870)를 통해 연장되어 반응 장치 연결 허브(875)에 면과 또는 대응 구멍과 결합하여서, 연결 허브(870, 875)의 나사결합의 풀림을 방지하도록 회전된다.
반응 장치(800)를 제거할 시에는, 반응 장치가 헤드 부분(860)에 고정되는 대응 채널 슬리브(890)에 세트 스크류(885)를 정렬 배치하도록 회전된다. 채널 슬리브(890)는 세트 스크류(885)와 결합하도록 사용자가 그를 통하여 공구를 연장할 수 있는 구조로 형성된다. 다음, 세트 스크류는 전환되어 스크류 헤드 블록(895)과 결합하여 고정될 때까지 상승된다. 일단, 이러한 방식으로 고정이 이루어지면, 헤드 연결 허브(870)는 헤드 부분(860)과 회전적으로 록크되어서 반응 장치(800)와 대응 반응 장치의 연결 허브(875)가 헤드 연결 허브(870)로부터 나사 풀림되어 반응 장치를 제거할 수 있는 것이다.
반응 장치(800)의 부가적인 특징에 의거, 예를 들어 알루미늄으로 형성된 경성부재(910)가 상부 챔버 부재(205)에 고정된다. 상부 및/또는 하부 챔버 부재의 강성(stiffness)의 증가로, 고속 회전 속도를 사용할 수 있으며 부가로, 처리 작업 중에 내부 챔버 벽의 평탄도를 증가할 수 있다.
개시된 반응 장치 구조를 사용하여 수많은 실질적 이득이 발생한다. 이러한 많은 이득은 반응 장치 챔버 내에 감소된 유체 흐름에서 바로 발생한다. 일반적으로 극소량의 유체를 소비하기 때문에 처리 유체의 사용이 매우 효율적이다. 또한, 반응 장치 챔버의 감소된 유체 유동량으로, 온도, 질량 유동 등(mass flow etc.,)과 같은 유체 유동의 물리적 매개변수를 일반적으로 용이하게 제어할 수 있다. 이러한 사실이 일층 일정한 결과 생성물의 증가와, 반복 가능한 결과 생성물로 만드는 것이다.
또한, 상술한 구조는 반응 장치 챔버의 단일 유입구를 통하여 순차적으로 제공되는 2개 이상의 처리 유체를 사용하는 단일 웨이퍼의 순차적 처리를 수행하는 능력의 상승도 제공하는 것이다. 또한, 웨이퍼의 상부 및 하부 면에 다른 유체를 동시적으로 제고하는 능력은 신규 처리 작업을 이행하는 기회를 개방한다. 예를 들면, HF액체와 같은 처리 유체가 하부 웨이퍼 표면의 처리용으로 반응 챔버의 하부 유체 유입구에 공급되는 중에, 질소 가스와 같은 불활성 유체가 상부 유체 유입구에 제공될 수 있다. 따라서, HF유체는 웨이퍼의 하부 면과의 반응이 허용되는 중에, 웨이퍼의 상부 면은 HF 반응으로부터 효과적으로 격리된다. 수많은 다른 신규한 공정도 이행될 수 있다.
본 발명자는 집적 회로 세정/건조 공정의 요구가 궁극적으로 세정기(rinser)/건조기로부터의 더욱 향상된 제어성과 경제성을 필요로 할 것으로 인식하였다. 따라서, 반도체 웨이퍼를 세정하여 건조하는 작업으로의 새로운 접근은 물리적 특성이 상당히 제어를 받는 세정 및 건조 유체를 제공하는 것을 취하게 한다. 또한, 웨이퍼는 상술된 임의의 공정을 사용하는 개별적 웨이퍼의 건조 작업과 대비하여 상당히 빠르게 각각의 기부에서 세정 및 건조될 수 있다.
도17은 상술된 실시예의 세정기/건조기에 공급되는 세정/건조 유체의 설비를 제어하는 한 방법을 설명하는 도면이다. 설명된 바와 같이, 유체 공급 시스템(1800)은 질소 가스 공급부(1805), IPA 공급부(1810), IPA 기화기(1815), DI워터 공급부(1820), 선택적 가열 요소(1825), 선택적 유량계(1830), 선택적 흐름 조절/온도 센서(1835), 및 밸브 기구(1840)를 구비한다. 시스템(1800)의 모든 다양한 성분은 적절한 소프트웨어 프로그램을 가진 제어기 유닛(845)의 제어를 받을 수 있다.
세정기/건조기의 작동시에, 밸브 기구(1840)는 공급부(1820)로부터 세정/건조 챔버의 상부 및 하부 유입구 양쪽으로 DI 워터를 공급하도록 연결된다. 워터가 챔버에 공급되면, 웨이퍼는 예를 들어 200RPM 비율로 회전한다. 이러한 사실이 구심 가속도의 작동 하에서 워터가 웨이퍼의 각각의 표면을 횡단하여 흐르게 하는 것이다. 충분한 양의 물이 웨이퍼 표면의 세정을 위해 챔버에 공급되어지면, 밸브 기구(1840)가 작동하여 양호하게는 질소와 IPA 증기가 함유된 건조 유체를 세정/건조 챔버의 상부 및 하부 유입구 모두에 제공한다. 양호하게는, 밸브 기구(1840)는 건조 유체의 전방이 DI워터의 이동 단부를 바로 따르도록 작동한다. 건조 유체를 챔버에 유입하여, 웨이퍼의 회전 작동으로 초래되는 구심 가속도가 웨이퍼 표면을 건조 유체가 횡단하도록 작동하며, DI워터에 의해 형성되는 웨이퍼 표면을 횡단하는 메니스커스(meniscus)를 따르게 한다. IPA증기는 메니스커스의 엣지에서 웨이퍼의 표면을 건조하는데 도움을 준다. 웨이퍼의 건조작업은 가열 요소(1825)를 사용하는 DI워터 및/또는 질소 IPA 증기 사용 가열 요소(1825)를 가열하여 더욱 향상시킬 수 있다. 상기 유체가 공급하는 특정한 온도는 제어기(1845)에 의해 제어된다. 유사하게는, 흐름 조절계(1835)와 유량계(1830)가 제어기(1845)에 의해 사용되어 세정/건조 챔버로의 DI워터 및/또는 질소/IPA 증기의 흐름을 조절한다.
일부 개조가 이루어진 상태에서는, 초소형 전자 공작물과 하나 이상의 처리 유체 사이에 접촉을 제어하여 공작물의 선택된 영역에 형성되는 복수 특정된 공정을 이행하는데 상술된 반응 장치 설계를 채택할 수 있다. 도18 내지 도22는 상기 반응 장치 설계의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도18 내지 도22를 참조하면, 상기 도면에서는, 초소형 환경에서 상부측(12), 하부측(14) 및 외부 원형 주연(16)을 가진 실리콘 웨이퍼(10)와 같은 초소형 전자 전자 공작물을 처리하는 반응 장치(2100)를 나타낸다. 임의적인 적용으로, 상부측(12)은, 다르게는 장치 측으로 불리울 수 있는 전방측이며, 그리고 하부측(14)은 다르게는 비-장치 측으로 불리울 수 있는 이면측(back side)이다. 그러나 다른 적용에서는 실리콘 웨이퍼(10)가 역으로 된다.
일반적으로, 여기서 설명되는 내용을 제외하고, 반응 장치(2100)는 상술된 반응 장치와 유사한 것이다. 그러나, 상기 도면으로 설명되고 그리고 여기서 설명되는 바와 같이 반응 장치(2100)는 초소형 전자 구조물의 처리 작업을 보다 다양하게 이행하도록 개발된 것이다.
반응 장치(2100)는 상부 챔버 벽(2120)을 가지는 상부 챔버 부재와 하부 챔버 벽(2140)을 가지는 하부 챔버 부재를 구비한다. 상기 벽(2120, 2140)은, 예를 들어 단부 작동체(end effector)를 가진 로봇 형태로 이루어진 로딩 및 언로딩 기구(도시 않음)에 의해 처리 작업용으로 반응 장치(100)에 웨이퍼(10)가 로딩되도록 개방되게 정렬 배치된다. 상기 벽(2120, 2140)은, 그 사이에 처리 위치에서 웨이퍼(10)를 지지하는 캡슐(2160)을 한정하기 위해 폐쇄되도록 배치된다.
회전축(A)을 한정하는 반응 장치(2100)는, 처리 위치에서 지지를 받는 웨이퍼(10)와 함께 작동적으로, 축(A) 주연에서, 폐쇄 시에, 로터(2210)와 상부 및 하부 챔버 벽(2120, 2140)을 회전시키는 모터(2220)가 장착되며, 그리고 상부 챔버 벽(2120)에 장착되는 로터(2210)가 내재된 헤드(2200)를 구비한다. 모터(2220)는 롤링-요소 베어링(2224)에 의해 헤드(2200)에 반경방향으로 지지를 받는 슬리브(2222)를 구동하도록 배치된다. 헤드(2200)는 상기 벽(2120, 2140)을 개방하기 위해 상승되고 그리고 상기 벽(2120, 2140)을 폐쇄하기 위해 하강되도록 배치된다.
상부 챔버 벽(2120)은 액체, 증기, 또는 기체로 이루어진 유체를 처리하기 위한 유입구(2122)를 구비하고, 하부 챔버 벽(2140)은 주어진 적용물에 적합한 유사한 유체 또는 다른 유체로 이루어진 유체용의 유입구(2142)를 구비한다. 헤드(2200)에는 슬리브(2222)의 회전을 방해하지 않도록 슬리브(2222)를 통하여 축방향으로 연장된 상부 노즐(2210)이 장착된다. 상부 노즐(2210)은 상부 챔버 벽(2120)의 유입구(2122)를 통하여 하부 방향으로 처리 유체의 흐름을 안내한다.
상부 챔버 벽(2120)은 수직 축(A) 주연으로 균일 각도로 유사하게 이격된 유사한 유출구(2124)의 어레이(array)를 구비한다. 개시된 실시예에서는, 36개 유출구(2124)가 이용된다. 각각의 유출구(2124)는 상대적으로 길이가 긴 반경방향 거리로 수직 축(A)으로부터 외측 방향으로 이격되고 대략 1.5mm의 거리 정도인 상대적으로 짧은 반경 방향 거리로 처리 위치에서 지지를 받는 웨이퍼(10)의 외부 주연(16)으로부터 내부 방향으로 이격된다.
상부 및 하부 챔버 벽(2120, 2140)이 폐쇄되면, 이들은 지지 웨이퍼(10)의 제1 평탄 표면과 상부 챔버 벽(2120)에 의해 형성된 상부 처리 챔버 및, 제1 측부와 반대 위치에 있는 지지 웨이퍼의 제2 평탄 표면과 하부 챔버 벽(2140)에 의해 형성된 하부 처리 챔버(2146)를 구비하는 초소형 환경 반응 장치(2160)를 형성한다. 상부 및 하부 처리 챔버(2126, 2146)는 지지 웨이퍼(10)의 외부 주연(16) 너머 환형 영역(2130)에서 서로 유체 연통하며 그리고 환형 영역(2130)의 하부 부분(2134)과 결합하는 환형 압축성 밀봉체(예를 들면, O-링, 2132)에 의해 밀봉된다. 밀봉체(2132)는 처리 유체가 하부 유입구(2142)에 유입되는 것을 허용하여 충분한 압력 하에서 유출구를 향하는 방향으로의 흐름을 유지한다.
이전에 기술된 실시예에서 설명된 타입의 반응 장치와 대비하여, 반응 장치(2100)는 특정 범위의 초소형 구조물 처리 작업을 이행하는데 특히 적절하다. 예를 들면, 반응 장치(2100)는 특정하게, 공작물의 제1 측부에서 그리고 그 제2 측부의 주연 엣지 부분만에서 처리 유체의 완전한 접촉을 요구하는 공정을 이행하기에 적합하다. 상기 공정은, 하부 챔버 벽(2140)의 유입구에 유입되는 처리 유체가 지지 웨이퍼(10)의 하부측(14)에서, 지지 웨이퍼(10)의 외부 주연(16)에서, 그리고 유출구(2124)에 도달하기 전에 지지 웨이퍼(10)의 상부측(12)의 외부 엣지(18)에서 작용하기 때문에, 그리고 상부 챔버 벽(2120)의 유입구(2122)에 유입되는 처리 유체가, 유출구(2124)에 도달하기 전에, 상부측(12)의 외부 엣지(18)용을 제외하고, 지지 웨이퍼(10)의 상부측(12)에서 작용하기 때문에, 실현될 수 있다.
상기 공정의 일 예로서, 반응 장치(2100)가 개별 유입구(2122, 2142)에 유입되는 처리 유체의 각각의 압력을 제어하는데 사용되어, 처리 유체가 공작물의 제1 측부, 공작물의 주연 엣지, 및 공작물의 대향 측의 주연 영역과의 접촉을 허용하는 공정을 실행한다. 상기 유체 흐름/접촉은 상기 측부의 주연 영역으로부터 대향 측에 가해지는 처리 유체를 배제하는 방식으로 볼 수도 있다. 상기 공정의 일 실시예에 따르면, 물질의 박막이 공작물의 대향 측의 주연 영역, 공작물의 주연 엣지, 그리고 제1 측부에서 에칭 처리된다.
상기 공정의 보다 특정한 실시예에서, 공정은 반도체 웨이퍼 또는 그와 같은 종류에 초소형 전자 부품 및/또는 상호연결 구조를 형성하는데 사용되는 금속화 공정(metallization process)에 이용될 수 있다. 이러한 목적으로, 시드 층(seed layer)과 같은 박막이 외부 주연의 적어도 일 부분 위에 그리고 전방측에 배리어 층(barrier layer) 위에 적용된다. 그 위에 구리 층 또는 그와 같은 류의 전기도금과 같은 1개 이상의 조정 단계(intervening steps) 후에, 전기도금재, 박막재, 및/또는 배리어 층 재료를 에칭하는 부식액(etchant)이, 제1 측부의 다른 반경방향 내부 부분 위로 동시적으로 흐르는 것을 방지하면서 제1 측부의 외부 엣지 위에만 선택적으로 흐르도록 한다. 따라서, 1개 이상의 층은, 상기 층이 외부 엣지의 내부에 배치된 제1 측부의 부분과의 접촉을 유지하는 동안 제1 측부의 외부 엣지에서 제거된다. 만일 부식액이 제1 측부의 외부 엣지 위에서와 같이 외부 주연 위에 그리고 대향측 위에서 운영되면, 1개 이상의 층이 또한 웨이퍼의 외부 주연에서 제거되고 그리고 부가로 부식액이 제거할 수 있는 오염물질이 이면 측에서 스트립된다.
상술된 공정의 설명에 기초하여, 다른 층 및/또는 물질이 공작물의 외부 엣지 및/또는 대향 측과의 처리 유체의 선택적 접촉에 기본하여 선택적으로 에칭, 세척, 전착, 보호 공정 등(etched, cleaned, deposited, protected, etc.,)이 이루어 질 수 있다. 예를 들면, 산소는 플루오르화수소산(hydrofluoric acid)과 같은 산화 부식액과의 선택적 접촉을 통하여 공작물의 제1 측부의 외부 엣지와 대향측에서 제거될 수 있다. 유사하게는, 산화 부식액은 반응 장치에서 제어를 받아, 외부 엣지용을 제외한 공작물의 전방측 모두와 접촉하여 외부 엣지 접촉부에 산소를 남긴다. 또한, 유출구(2124)의 제거는, 선택적 외측 여유부를 포함 또는 배제가 불필요하거나 또는 달리 원치 않는 처리 작업용으로 반응 장치(2100)를 허용한다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도23 내지 도26에서 설명되는 바와 같이, 부가적인 구조가 특정한 공정에 따르는 상술된 임의적 반응 장치에 합체될 수 있으며, 상기 반응 장치는 필요에 따라서 그와 같이 사용할 수 있는 도구 및 자동화 설비로 설계된다. 그러한 한 구조체의 부가에 따라서, 하부 챔버 벽(140)은 유입구(2142) 주연에 환형 섬프(2146)를 한정하도록 형상된 상부 면(2144)을 가진다. 섬프(2146)는 유입구(2142)를 통해 공급되는 액체 부산물 및/또는 잔류 처리 유체를 수집하는데 사용된다. 만일, 액체가 예를 들어 웨이퍼를 가격(strike)하고 강하(drop)하면, 반응 장치(100)의 회전으로 구심 가속도의 영향을 받아 유출구(2124) 쪽으로 전해진다.
반응 장치(2100)와 관련하여 설명되는 다른 구조 부가물은 하부 노즐 설계와 관련된다. 설명된 바와 같이, 하부 챔버 벽(2140)의 유입구(2142) 밑에 제공되는 하부 노즐(2260)은 처리 유체의 2개 이상의 흐름이 유입구(2142)를 통해 상부 방향으로 향하도록 하는 2개 이상의 포트(2262, 도시 않음)를 구비한다. 포트(2262)는 유도 흐름(directed streams)이 웨이퍼(10)의 하부면에 도달되는 지점에서 대략적으로 유도 흐름의 수렴이 발생하도록 배향되어 있다. 또한, 반응 장치(2100)도 하부 노즐(2260)을 횡단하는 질소와 같은 퍼지 가스의 흐름을 안내하는 하부 노즐(2260)의 측부에 배치된 퍼지 노즐(2280)도 구비한다.
부가적으로, 반응 장치(2100)는, 하부 노즐(2260)과 퍼지 노즐(2280)이 장착되고 그리고 공축 환형 플레늄(plenum, 2320)을 한정하는 베이스(2300)를 가질 수 있다. 플레늄(2320)은 그 각각이 드레인(2322)을 개방 및 폐쇄하는 공압식 작동 포펫 밸브(2340)가 장착된 복수의(예를 들어, 4개) 드레인(2322)을 구비한다. 상기 드레인(2322)은 저장, 폐기, 또는 재활용에 적절한 시스템(도시 않음)에 다른 타입의 처리 유체를 도입하는 분할 통로를 제공한다.
환형 스커트(2360)는 상부 챔버 벽(2140)과 연대하여 회전 가능하도록, 플레늄(2320) 위에 상부 챔버 벽(2120)으로부터 그 주위로 하부 방향으로 연장된다. 각각의 유출구(2124)는 처리 유체가 환형 스커트(2360)의 내부 면(2362)에 대하여 유체 통로(2364)를 통해 상기 유출구(2124)를 빠져 나오도록 안내된다. 내부 면(2362)은, 반응 장치의 회전 시에 구심 가속도의 영향을 받아, 플레늄(2320)을 향하는 외부 하부 방향으로 내부 면(2362)에 도달한 처리 유체가 흐르도록, 도시된 바와 같이 외부 하부 방향으로 펼쳐진다. 따라서, 처리 유체는 드레인(2322) 쪽으로 플레늄(2320)을 통해 쓸어 내리는 특성이 있다.
로터(2210)는 플레늄(2320)과 연통하는 환형 영역(204)에서 로터(2210)의 원활 면(2202)에서 밀착되게 이격 대면하는 리브(rib) 면(2215)을 가진다. 로터(2210)의 회전 시에, 리브면(2215)은 드레인(2322)을 향하는 방향으로 플레늄(2320)을 통하는 처리 유체의 쓸어 내리는 작동을 돕도록, 환형 영역(2204)에 공기가 선회를 일으키도록 한다.
상부 챔버 벽(2120)은 처리 위치로부터의 지지 웨이퍼(10)의 승강 작동과 상부 챔버 벽(2120)을 터치하는 작동을 저지하도록 하부 방향으로 돌출된 스페이서(2128)를 구비한다. 하부 챔버 벽(2140)은, 지지 웨이퍼(10)가 수직 축(A)으로부터 중심을 이탈하는 상승 작동을 저지하기 위해 지지 웨이퍼(10)의 외부 주연(16) 너머로 상부 방향으로 돌출하는 포스트(2150)와, 주어진 거리로 하부 챔버 벽(140) 위에 지지 웨이퍼(10)를 이격시키도록 상부 방향으로 돌출된 스페이서(2148)를 구비한다.
하부 챔버 벽(2140)에는 들어올려진 위치로 처리 위치에서 지지되는 웨이퍼(10)를 상승시키기 위한 승강 기구(2400)가 장착될 수 있다. 승강 기구는, 상부 및 하부 챔버 벽(2120, 2140)을 개방하도록 헤드(2200)가 베이스(2300) 위로 상승될 때에 들어올려진 위치로 웨이퍼(10)를 상승시킨다. 들어올려진 위치로의 지지 웨이퍼(10)의 상승 작동은, 단부 작동체(end effector)를 가진 로봇 아암과 같은 로딩 및 언로딩 기구(도시 않음)에 의해 언로딩되는 것을 용이하게 한다.
승강 기구(2400)는 승강 레버(2420)의 어레이를 구비한다. 각각의 승강 레버(2420)는, 작동 위치와 비 작동 위치 사이에서 피봇되도록 하부 챔버 벽(2140)에 소켓(2424) 안으로 상기 승강 레버(2420)로부터 연장하는 피봇 핀(2422)을 경유하여 하부 챔버 벽(2140)에 피봇되도록 장착된다. 각각의 피봇팅 레버(2420)는 상부 및 하부 챔버 벽(2120, 2140)의 폐쇄 시에 상부 챔버 벽(2120)에 의해 결합되도록 설치되며, 상기 피봇팅 레버(2420)는 비 작동 위치로 피봇 작동한다. 각각의 승강 레버(2420)는 상부 챔버 벽(2120)에 의해 결합되지 않을 때에 작동 위치로 피봇되도록 후술되는 바와 같이 편향(偏向)된다.
따라서, 각 승강 레버(420)가 상부 및 하부 챔버 벽(2120, 2140)의 폐쇄로서 작동 위치에서 비작동 위치로 피봇되도록 구성되고, 상부 및 하부 챔버 벽(2120, 2140)이 개방될 때 비작동 위치에서 작동 위치로 피봇되도록 구성된다. 각 승강 레버(420)는 핀(2424)을 장착하고 있으며, 이 핀은 처리 위치에 지지된 웨이퍼(10) 아래로 연장되며, 이러한 승강 레버(420)가 비작동 위치에서 작동 위치로 피봇되면, 지지된 웨이퍼를 상승 위치로 상승시킨다.
승강 레버(420)는 각 승강 레버(420)로부터 현수된 후크(2426)를 통해 승강 레버(420)와 맞물리고 하부 챔버 벽(2140)을 감싸고 있는 (O 링과 같은) 탄성 부재(2440)에 의해 편향될 수 있다. 각 승강 레버(420)상에는, 핀(2422)이 축을 형성하고, 이 축에 대하여 핀(2424)과 후크(2426)가 서로에 대하여 반경 방향으로 대향하여 위치한다. 탄성 부재(2440)는 상부 및 하부 챔버 벽(2120, 2140)이 밀폐될 때 상대적으로 높은 인장력을 유지하고, 상부 및 하부 챔버 벽(2120, 2140)이 개방될 때 상대적으로 낮은 인장력을 유지한다.
상부 및 하부 챔버 벽(2120, 2140)은 또한 밀폐 상태에서 래칭 기구(2500)에 의해 서로에 대하여 해제 가능하게 클램핑될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 래칭 기구는 하부 챔버 벽(2140)에 의해 지지되고 상부 챔버 벽(2120)안에 위치한 대응 형상의 리세스(2540)와 맞물리도록 구성된 래칭 링(2520)을 포함한다. 래칭 링(2520)은 내향 단차부(2530)의 어레이를 구비한 (폴리비닐리덴과 같은) 탄성 스프링 재료로 제조된다. 따라서, 단차부(2530)는 래칭 링(2520)이 제1 직경을 가지는 비변형 상태로부터 래칭 링(2520)이 상대적으로 작은 직경을 가지는 변형 상태로 래칭 링(2520)을 변형시킬 수 있다. 이러한 변형은 단차부(2530)가 반경 내측 방향으로 힘을 받을 때에 발생한다. 힘을 제거하면, 래칭 링(2520)은 원상태로 복귀한다.
래칭 기구(2500)는 부가로 각각이 단차부(2530)의 개별적 하나와 상관하는 래칭 캠(2540)의 어레이를 구비한다. 각각의 래칭 캠(2540)은 반경 힘을 각각의 단차부(2530)에 가하도록 구성된다.
래칭 기구(2500)는 부가로, 작동링(2560)이 미리 정해진 제한된 이동 범위 내에서 상승 및 하강하는, 래칭 캠(540)을 작동하는데 채택되는 작동링(2560)을 구비한다. 설명된 실시예에서, 작동링(2560)은 상승 시에 래칭 캠(2540)을 작동시키고 그리고 하강 시에 래칭 캠을 비작동시키도록 구성된다. 래칭 기구(2500)는 부가로, 작동링(2560)을 상승 및 하강시키도록 구성되는 공압 장치(2580)의 어레이(예를 들면, 3개 장치)를 구비한다. 작동링(2560)의 상승 시에는, 상부 및 하부 챔버 벽(2120, 2140)이 서로 결합이 해제되어, 헤드(2200)가 상부 및 하부 챔버 벽(2120, 2140)을 개방하기 위해 베이스(2300)로부터 상승되거나 또는 상부 및 하부 챔버 벽(2120, 2140)을 폐쇄하기 위해 베이스(2300) 쪽으로 하강된다.
작동링(2560)에는, 상승 시에 정렬 작동링(2570)에 각 복합 구멍(2564)안으로 돌출되는 상부 방향 돌출 핀(2562, 1개 도시)이 장착된다. 정렬 작동링(2570)은 하부 챔버 벽(2140)과 연합하여 회전하도록 장착된다. 작동링(2560)이 하강하면, 핀(2562)이 구멍(2564)으로부터 철수되어 정렬 작동링(2570)을 클리어하게 된다. 각 구멍(2564) 안으로의 돌출 시에, 핀(2562)은 상술된 바와 같이 로봇 시스템에 의해 웨이퍼(10)의 언로딩이 용이하도록 처리 위치에서 지지되어 있는 웨이퍼(10)를 정렬한다.
본 발명은 웨이퍼와 관련하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 광범위한 적용이 가능한 것임을 이해할 수 있을 것이다. 일 예로서, 본 발명은 디스크 및 헤드의 처리 작업, 평면 패널 디스플레이, 초소형 전자 마스크, 및 그 외 다른 유효한 제어식 습윤 처리 작업이 필요한 장치에 적용 가능한 것이다.
상술된 시스템은 본 발명의 기술 사상 내에서 다양하게 변형할 수 있다. 본 발명이 하나 이상의 특정 실시예를 참조하여 상세하게 설명되었지만, 당업자라면 후속의 청구범위에 기재된 본 발명의 기술 사상 및 범주 내에서 본 발명을 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다.

Claims (115)

  1. 공작물 또는 웨이퍼를 처리하기 위한 장치이며,
    상부 챔버 부재와,
    공작물 주위에 처리 챔버를 형성하도록 상부 챔버 부재와 결합가능한 하부 챔버 부재와,
    하부 챔버 부재 또는 상부 챔버 부재 내에 있고, 유체를 공작물에 제공하는 하나 이상의 유체 입구와,
    처리 챔버 내에 있고, 처리 챔버를 회전시킴으로써 발생되는 원심력에 의해 챔버로부터 유체를 제거하도록 위치설정되는 하나 이상의 유체 출구와,
    하부 챔버 부재 상에 있는 복수개의 하부 지지체와,
    상부 챔버 부재 상에 있는 복수개의 상부 지지체를 포함하고,
    하부 지지체 및 상부 지지체는 챔버 내의 공작물을 지지하도록 된 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상부 챔버 부재와 하부 챔버 부재는 운반용 장치로부터 제거가능한 포드를 형성하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항에 있어서, 공작물의 주위에 처리 유체를 면밀히 가두도록, 처리 챔버는 대체로 공작물의 형태와 부합하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상부 챔버 부재와 하부 챔버 부재는 평평하고 평행한 내부 챔버 면을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제1항에 있어서, 공작물의 상부면에 제1 유체를 공급하기 위해 상부 챔버 부재의 중심에 위치설정된 상부 입구를 포함하고, 공작물의 하부면에 제2 유체를 공급하기 위해 위치설정된 하부 입구도 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제5항에 있어서, 공작물의 주연 엣지 주위의 처리 챔버에 분할 부재를 더 포함하고, 분할 부재는 제1 유체 유동과 제2 유체 유동의 분포 유동을 분리해서, 이에 의해 제1 유체 유동은 주로 공작물의 상부면과 접촉하는 것으로 제한되고, 제2 유체 유동은 주로 공작물의 하부면과 접촉하는 것으로 제한되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제5항에 있어서, 공작물은 대체로 원형의 반도체 웨이퍼이고, 입구 개구는 대체로 반도체 웨이퍼의 중심과 정렬되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상부 챔버 부재 또는 하부 챔버 부재 중 어느 하나의 부재에 링크 연결되는 스핀 모터와, 상부 챔버 부재와 하부 챔버 부재를 함께 래치 결합하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상부 챔버 부재와 하부 챔버 부재의 스핀 축으로부터 균일한 반경방향 거리에 각각 위치설정된 이격된 출구의 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제5항에 있어서, 흐름이 공작물에 도달하는 곳에서 수렴하게 만들도록 입구를 통해 처리 유체의 두 개 이상의 흐름을 안내하는 적어도 두 개의 포트를 구비한 노즐을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    복수개의 개구를 구비하고, 상부 챔버 부재에 부착되어 동심을 이루는 정렬 링과,
    정렬 링의 아래에 있고, 정렬 링 내의 개구 중 하나의 개구와 각각 정렬되는 복수개의 상방 연장 핀을 구비한 작동 링과,
    작동 링을 승강 및 하강시키는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제11항에 있어서, 승강 및 하강시키는 수단은 작동 링 아래에 복수개의 공압 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    하부 챔버 부재 상에 있고, 상부 챔버 부재 내의 리세스와 결합 및 결합 해제되도록 반경방향으로 변위가능한 복수개의 단차부를 구비한 래칭 링과,
    하나의 래칭 캠이 래칭 링의 각각의 단차부와 연결되는 복수개의 래칭 캠과,
    상부 챔버 부재의 리세스 내부 또는 외부로 캠을 이동시키도록, 래칭 캠에 대해 결합가능한 작동 링과,
    래칭 캠에 대해 작동 링을 결합시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상부 챔버 부재가 하부 챔버 부재로부터 분리될 때, 하부 챔버 부재로부터 멀리 제품을 승강시키기 위해 하부 챔버 부재 상의 제품 승강 기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제14항에 있어서, 승강 기구는 하부 챔버 부재에 피봇식으로 부착된 복수개의 레버를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제1항에 있어서, 상부 챔버 부재와 하부 챔버 부재 사이에 밀봉체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제1항에 있어서, 상부 챔버 부재 내에 있고, 상부 챔버 부재의 중심 영역으로부터 반경방향 외향으로 연장되는 복수개의 오버플로우 통로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상부 챔버 부재 및 하부 챔버 부재를 둘러싸는 컵과,
    컵 내에 있는 섬프와,
    섬프로부터 유체 입구까지 연결되는 유체 공급 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제1항에 있어서, 처리 챔버의 내부 및 외부로 공작물을 이동시키도록 된 로봇 아암을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 공작물 또는 웨이퍼를 처리하는 방법이며,
    공작물 주위에 처리 챔버를 형성하도록 상부 챔버 부재와 하부 챔버 부재를 서로를 향해 이동시키는 단계와,
    상부 챔버 부재 상의 상부 지지체와 하부 챔버 부재 상의 하부 지지체 사이에 처리 챔버 내에 있는 공작물을 고정시키는 단계와,
    공작물에 유체의 유동을 제공하는 단계와,
    공작물의 적어도 하나의 표면을 가로질러 유체의 유동을 분포시키는 원심력을 발생시키도록 상부 챔버 부재, 하부 챔버 부재 및 공작물을 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제20항에 있어서, 공작물에 인접한 처리 챔버 벽을 거쳐 공작물의 표면에 유체를 가두는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제20항에 있어서, 유체의 제1 유동이 주로 공작물의 상부면과 접촉하고, 유체의 제2 유동이 주로 공작물의 하부면과 접촉하도록 유체의 제1 유동과 제2 유동을 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제20항에 있어서, 처리 작업은 공작물을 세정 및 건조시키는 단계를 포함하고, 먼저 공작물을 세정하도록 처리 챔버로 세정 유체를 제공한 다음에 공작물을 건조시키도록 처리 챔버로 건조 유체를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제23항에 있어서, 건조 유체는 IPA 증기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 공작물 또는 웨이퍼의 상부측(12)의 외측 여유부(18)와 하부측(14)을 처리하기 위한 방법이며,
    하부 챔버 부재에 공작물을 위치시키는 단계와,
    공작물의 주위에 처리 챔버를 형성하기 위해 하부 챔버 부재와 결합하도록 상부 챔버 부재를 이동시키는 단계와,
    하부 챔버 부재에 대해 상부 챔버 부재를 밀봉시키는 단계와,
    처리 챔버를 스피닝하는 단계와,
    공작물의 하부면에 처리 유체를 제공하는 단계와,
    공작물의 상부면(12)의 단지 외측 여유부(18)와, 외측 엣지(16)와, 전체 하부면(14)을 실질적으로 접촉시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상부 챔버 부재 상의 상부 지지체와 하부 챔버 부재 상의 하부 지지체 사이에 처리 챔버 내의 공작물을 고정시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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