KR101039765B1 - 디스크상 물품의 습식 처리장치 및 처리방법 - Google Patents

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Abstract

본 장치는 평판상 기판(W)의 습식 처리장치에 있어서, 상기 기판을 파지 및 회전시키는 스핀 척(2); 상기 기판의 적어도 일면(W) 상에 액체를 공급하는 적어도 하나의 디스펜서(3); 상이한 수집기(41, 42) 내에 독립적으로 액체를 수집하기 위해 적어도 2개의 수집기 레벨(L1, L2)을 구비한 상태에서, 기판의 회전 중에 비산된 액체를 수집하는 상기 스핀 척의 둘레부에 설치된 액체 수집기(4); 액체 수집기에 대해 스핀 척(2)을 실질적으로 회전축(A)을 따라 상대이동시키는 승강 수단(H); 상기 액체 수집기(4)의 내부(40)로부터 독립적으로 가스를 수집하기 위한 적어도 2개의 배기 레벨(E1, E2); 상기 적어도 2개의 배기 레벨(E1, E2)의 적어도 하나의 레벨에 있어서의 가스 유동조건을 선택적으로 변화시키기 위해, 상기 적어도 2개의 배기 레벨 중의 적어도 하나의 레벨과 관련되는 적어도 하나의 배기 영향부여 수단(71)을 포함한다.
평판상, 기판, 반도체, 웨이퍼, 습식, 처리

Description

디스크상 물품의 습식 처리장치 및 처리방법{DEVICE AND METHOD FOR WET TREATING DISC-SHAPED ARTICLES}
본 발명은 반도체 웨이퍼, 평면 디스플레이 또는 콤팩트 디스크와 같은 평판상 기판의 습식 처리장치 및 처리방법에 관한 것이다. 상기 장치는 기판을 파지하여 회전시키는 스핀 척(spin-chuck)과, 상기 기판의 적어도 일면 상에 액체를 공급하는 적어도 하나의 디스펜서와, 상기 기판의 회전 중에 기판으로부터 비산된 액체를 수집하기 위해 상기 스핀 척을 둘러싸는 액체 수집기를 포함한다. 상기 액체 수집기는 적어도 2개의 수집기 레벨(level)을 구비한다. 각 수집기 레벨은 별도의 수집기 내에 별도로 액체를 수집하기 위한 것이다.
상기 장치는 또 스핀 척을 실질적으로 회전축을 따라 액체 수집기에 대해 상대 이동시키기 위한 승강 수단 및 상기 액체 수집기의 내부로부터 별도로 가스를 수집하기 위한 적어도 2개의 배기 레벨을 포함한다. 상기 액체 수집기의 내부로부터 가스를 수집하는 것은 기판으로부터 액체의 비산시 발생된 액체의 비말이 피착하는 것을 방지하는데 필요한 것이다.
이와 같은 액체 수집기는 통상 바닥이 막혀 있는 형태가 아닌 경우에도 "컵"이라고 칭한다. 액체 수집기를 칭하는 다른 용어로서 모든 면이 폐쇄된 형태가 아닌 경우에도 "쳄버"라고 부르기도 한다.
상기와 같은 장치는 본 기술분야에 공지된 것으로서, 미국특허 제4,903,717호에 상세히 개시되어 있다. 상기 특허는 각 수집 레벨의 수집기가 공통의 배기수단에 연결되어 있는 것을 보여준다. 그 결과 각 수집기 레벨은 동시에 하나의 배기 레벨로서 작용하게 된다. 따라서, 상기 공통의 배기수단이 개방되어 있는 동안에 각 배기 레벨에 의해 액체 수집기의 내부로부터 가스가 흡인된다.
처리 중에 스핀 척의 레벨의 하부 레벨에서 가스의 압력이 대기압보다 저압이 되는 경우가 발생한다. 그 결과, 특정의 수집기 레벨로 진입되어야 하는 액체의 일부가 그 특정의 선택된 수집기 레벨의 하측에 위치하는 다른 수집기 레벨 내로 흡인되는 일이 발생한다.
만일 액체 X가 액체 Y를 수집하도록 된 다른 수집기 레벨로 잘못 진입하면, 액체 X에 의해 액체 Y가 오염된다. 최악의 경우 액체 X 및 Y가 상호 반응하여 유독성 물질이나 가연성 물질을 생성하기도 한다.
또 가능한 많은 수의 기판을 처리하기 위해 액체 Y를 재순환시키면 다른 바람직하지 않은 결과가 초래될 수 있다. 액체 X에 의해 액체 Y가 오염됨에 의해 후속 처리된 기판이 파손되는 결과를 가져올 수도 있다. 이 경우 액체 Y의 유효기간이 크게 단축되는 결과도 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 실제로 선택되지 않은 수집기 레벨 내로 액체의 일부가 흡인되는 것을 예방하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 필요한 배기량을 감소시키는 것이다. 이것은 단위 시간당 배기량이 많으면 처리 비용이 상승할 뿐만 아니라 배기 내에 너무 많은 양의 액체가 혼입되면 액체의 소비량의 증가하고 배기를 청정화시키는데 고비용이 소요되기 때문이다.
상기 목적에 부합하는 본 발명의 평판상 기판의 습식 처리장치는,
- 상기 기판을 파지 및 회전시키는 스핀 척;
- 상기 기판의 적어도 일면 상에 액체를 공급하는 적어도 하나의 디스펜서;
- 상이한 수집기 내에 독립적으로 액체를 수집하기 위해 적어도 2개의 수집기 레벨을 구비한 상태에서, 기판의 회전 중에 비산된 액체를 수집하는 상기 스핀 척의 둘레부에 설치된 액체 수집기;
- 액체 수집기에 대해 스핀 척을 실질적으로 회전축을 따라 상대이동시키는 승강 수단;
- 상기 액체 수집기의 내부로부터 독립적으로 가스를 수집하기 위한 적어도 2개의 배기 레벨;
- 상기 적어도 2개의 배기 레벨(E1, E2)의 적어도 하나의 레벨에 있어서의 가스 유동조건을 선택적으로 변화시키기 위해, 상기 적어도 2개의 배기 레벨 중의 적어도 하나의 레벨과 관련되는 적어도 하나의 배기 영향부여 수단(71)을 포함한다.
상기 디스펜서는 예로써 기판 상에 액체를 분사하는 형식 또는 난류를 발생시키지 않는 상태로 기판 상에서 연속적으로 이동하는 형식과 같은 다른 형식으로 구성할 수 있다. 상기 디스펜서는 처리중인 기판의 하면을 향하도록 즉 상향을 지향하도록 구성하거나 처리중인 기판의 상면을 향하도록 즉 하향을 지향하도록 구성할 수 있다. 이들 두 경우 모두 디스펜서는 처리중 수평방향으로 이동되도록 구성할 수 있다. 또, 상기 두 가지 구성의 디스펜서를 모두 사용하면, 기판의 양면에 동시에 액체를 공급할 수 있다.
상기 스핀 척은 예로써 진공척(vacuum-chuck), 베루누이척(Bernoulli-chuck), 기판의 단부만을 파지하는 척(edge contact only = ECO), 또는 이들의 조합으로 구성할 수 있다.
각 배기 레벨은 내측으로 개방된 복수의 흡인 오리피스를 포함한다. 상기 복수의 흡인 오리피스는 환형으로 배치된 복수의 흡인 노즐로 구성할 수 있다. 또는 하나의 환형의 슬릿 형상의 노즐을 제공할 수도 있다. 모든 경우에 있어서, 하나의 배기 레벨 및 동일한 배기 레벨에서 원주방향의 가스 유동 조건을 균일하게 하기 위해 환형의 가스 수집 쳄버를 설치하는 것이 유리하다.
본 발명의 장점은 배기량을 많이 감소시킬 수 있다는 것과 인접하는 수집기 레벨 사이의 상호 오염을 방지할 수 있다는 것에 있다.
상황에 따라, 상기 장치는 버터플라이 밸브와 같은 유량제어 조절밸브로 된 배기 영향부여 수단을 구비할 수 있다. 이 배기 영향부여 수단에 의해 배기 레벨을 차단할 수 있을 뿐 아니라 모든 배기 레벨의 가스량을 정확하게 낮출 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 적어도 하나의 배기 영향부여 수단은 폐쇄 밸브이고, 이에 의해 상기 적어도 2개의 배기 레벨 중의 하나는 폐쇄될 수 있다. 이와 같은 구성은 보다 용이한 제어를 가능케 한다.
다른 실시예에 있어서, 상기 장치는 액체 수집기에 대한 스핀 척의 상대 위치에 따라 상기 적어도 하나의 배기 영향부여 수단을 제어하는 제어수단을 포함한다. 이것은 배기 영향부여 수단을 승강 수단에 직접 연결함으로써 기계적인 방식으로 용이하게 실행할 수 있으나, 통상적으로는 컴퓨터에 의해 실행된다. 컴퓨터를 이용하는 경우, 컴퓨터는 승강 수단으로부터 직접 또는 그 상대 위치를 검출하는 전자 검출기로부터 액체 수집기에 대한 스핀 척의 상대 위치에 대한 정보를 수신한다.
상기 복수의 배기 레벨 중 적어도 하나의 흡인 오리피스들이 상기 2개의 수집기 레벨 중의 하나에 연결되면, 이 수집기 레벨은 동시에 배기 레벨의 기능도 발휘한다. 상기 가스는 액체 수집기의 내부로부터 수집기 레벨 내로 흡입되고, 이 수집기 레벨 내에서 액체와 분리된다.
또 다른 실시예는 수집기 레벨의 상하측에 배치된 적어도 2개의 배기 레벨 중의 적어도 하나를 구비한다. 이 경우, 상기 수집기 레벨은 액체만을 수집하고 가스는 흡인하지 않는다. 따라서, 가스와 액체를 수집된 후에 분리시킬 필요가 없다는 이점이 있다.
본 발명의 다른 관점은 평판상 기판의 습식 처리장치 내의 가스의 유량을 제어하는 방법에 있다. 상기 장치는 상기 기판을 파지 및 회전시키는 스핀 척, 상기 기판의 적어도 일면 상에 액체를 공급하기 위한 적어도 하나의 디스펜서, 회전 중에 상기 기판으로부터 비산되는 액체를 수집하기 위해 상기 스핀 척의 둘레부에 설치된 액체 수집기를 포함한다. 상기 액체 수집기는 복수의 액체를 독립적으로 수집하기 위한 적어도 2개의 수집기 레벨을 포함한다. 또 장치는 실질적으로 축선을 따라 액체 수집기에 대해 스핀 척을 상대이동시키기 위한 승강 수단과 상기 액체 수집기의 내부로부터 가스를 독립적으로 수집하기 위한 적어도 2개의 배기 레벨을 포함한다. 상기 방법은 상기 배기 레벨 중의 적어도 2개 내에서 상이한 가스 유동 조건을 선택적으로 발생시키는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 상이한 가스 유동 조건은 회전하는 기판의 상하 인접부의 가스압력이 실질적으로 동일해지는 조건이 되도록 선택된다.
본 발명의 상세한 내용과 장점은 이하에서 설명한 바람직한 실시예를 통해 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예의 도식적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2실시예의 도식적인 단면도이다.
도 1은 기판(W)을 파지 및 회전시키기 위한 스핀 척(2)을 포함하는 장치(1)를 도시한 것이다. 상기 기판은 제1면(W1)과 제2면(W2)을 구비한다. 상기 스핀 척은 축(A)을 중심으로 회전되도록 기어 모터 유닛(5)에 연결되어 있다. 디스펜스 아암(3)은 상기 기판(W)의 제1면(W1) 상에 액체를 공급하기 위해 사용되는 것이다.
컵 형상의 액체 수집기(4)는 상기 스핀 척(2)의 둘레부에 배치되어 있다. 상기 액체 수집기는 프레임(도시 생략) 상에 장착되어 있다. 승강 수단(H)은 상기 액 체 수집기에 대한 스핀 척의 위치를 변경하기 위해 설치된 것이다. 따라서, 상기 스핀 척은 3단의 수집기 레벨(L1, L2 및 L3)의 각각에 승강될 수 있다. 각 수집기 레벨(L1, L2 및 L3)은 비산된 액체를 수집하기 위한 환형덕트(41, 42, 43)를 포함한다. 각 수집기에는 비산된 액체를 예각으로 충돌시켜 상기 환형덕트 내로 안내하기 위한 스플래시 가드(splash guard)(도시생략)를 사용할 수 있다. 각 환형덕트(41, 42, 43)는 수집된 액체를 배출시키는 배출관(81, 82, 83)에 연결된다. 배출된 액체는 즉시 기판에 재공급하거나 폐액으로서 수집할 수 있다. 각 수집기 레벨(L1, L2 및 L3)은 상이한 복수의 액체를 수집하기 위한 것이다. L1은 DI워터(DI-water)와 같은 세정액(rinse water)을 위한 레벨이고, L2는 산성액을 위한 레벨이고, L3는 염기성액을 위한 레벨이다.
도면 상의 일점쇄선은 상이한 수집기 레벨 내로 액체를 비산시키기 위한 기판의 배치면을 나타낸다.
각 수집기 레벨(L1, L2, L3)의 상측에는 배기 레벨(E1, E2, E3)이 상기 수집기 레벨에 실질적으로 평행하게 배치되어 있다. 상기 배기 레벨은 점선으로 표시되어 있다. 각 배기 레벨은 내측으로 개방됨과 동시에 환형으로 배치된 복수의 흡인 오리피스(21, 22, 23)를 포함한다. 상기 복수의 흡인 오리피스(21, 22, 23)의 각 배열은 각각 독립된 링형상의 가스 수입 쳄버(11, 12, 13)에 연결된다. 각 가스 수집 쳄버는 가스배출관(61, 62, 63)을 통해 흡인 배기된다. 각 가스배출관(61, 62, 63)은 밸브(71, 72, 73)에 의해 제어된다. 본 실시예에 있어서, 상기 밸브는 버터플라이 밸브로 구성한다. 이 밸브는 밸브를 완전폐쇄할 필요가 없고, 특정의 흡인 레벨로 극소량의 가스가 흡인 배출될 수 있는 정도로 거의 폐쇄할 수 있는 이점이 있다.
상기 액체 수집기의 내부(40)로부터 흡인된 가스류(공기)의 대부분은 상측(제1가스류(F1))으로부터 제공된 것이다. 상기 스핀 척의 하측의 액체 수집기의 내부를 외부와 연결하는 추가의 개구가 형성되어 있다. 이 개구는 주위의 청정실이나 별도의 공급원으로부터 공급되는 청정한 공기인 것이 바람직한 제2가스류(F2)를 제공한다. 상기 제2가스류를 선택적으로 조절하는 수단을 설치할 수도 있다.
다음의 표는 도 1에 도시된 장치(1)를 가동하기 위한 가능한 조건을 나타낸 것이다.
스핀 척의 위치 상측 배기 레벨 E1 중간 배기 레벨 E2 하측 배기 레벨 E3
상측 수집기 레벨 L1 (도 1) 100% 개방 80% 개방 폐쇄
중간 수집기 레벨 L2 10% 개방 100% 개방 60% 개방
하측 수집기 레벨 L3 폐쇄 10% 개방 100% 개방
상기 스핀 척의 위치에 따라 각 배기 레벨의 상태를 컴퓨터로 자동 선택할 수 있다.
도 2는 제1실시예와 유사한 본 발명의 제2실시예를 도시한 것이다. 차이점은 다음과 같다. 즉 배기 오리피스(21, 22, 23)는 수집기 레벨에 연결되어 있다. 따라서, 수집기 레벨(L1, L2, L3)은 동시에 배기 레벨(E1, E2, E3)로서의 기능을 발휘한다. 각 배기 레벨의 둘레부의 흡인 조건을 균일화하기 위해 각 흡인 오리피스의 배열은 환형의 가스수집 쳄버에 연결되어 있다.
다음 표는 도 2에 도시된 장치(1)를 가동하기 위한 가능한 조건을 나타낸 것이다.
스핀 척의 위치 상측 배기 레벨 E1 중간 배기 레벨 E2 하측 배기 레벨 E3
상측 수집기 레벨 L1 (도 1) 100% 개방 10% 개방 폐쇄
중간 수집기 레벨 L2 10% 개방 100% 개방 10% 개방
하측 수집기 레벨 L3 폐쇄 10% 개방 100% 개방
특정의 배기 레벨(예, E2)로부터 흡인된 가스를 다른 배기 레벨(예, E3)로부터 흡인된 가스로부터 분리하기 하기 위해 각 배기 레벨을 다른 배기 시스템에 연결할 수 있다. 상기 배기 시스템은 가스를 중화하는 요소, NO를 제거하는 디녹싱(denoxing)요소 및/또는 액체 잔유물(액체의 비말)을 제거하는 요소를 포함할 수 있다.
상기 스핀 척(2)을 하강시키면 스핀 척(2)의 하측의 가스의 체적(47)이 감소한다. 따라서, 제2가스류(F2)에 역류하여 가스의 배출되는 것을 예방하기 위해, 상기 하측 가스 배기 레벨을 일시적으로 개방하거나 배기류(E)를 대체로 증가시킬 필요가 있다.

Claims (9)

  1. 평판상 기판(W)의 습식 처리장치에 있어서,
    상기 기판을 파지 및 회전시키는 스핀 척(2);
    상기 기판의 적어도 일면(W) 상에 액체를 공급하는 적어도 하나의 디스펜서(3);
    상이한 수집기(41, 42) 내에 독립적으로 액체를 수집하기 위해 적어도 2개의 수집기 레벨(L1, L2)을 구비한 상태에서, 기판의 회전 중에 비산된 액체를 수집하는 상기 스핀 척의 둘레부에 설치된 액체 수집기(4);
    액체 수집기에 대해 스핀 척(2)을 회전축(A)을 따라 상대이동시키는 승강 수단(H);
    상기 액체 수집기(4)의 내부(40)로부터 독립적으로 가스를 수집하기 위한 적어도 2개의 배기 레벨(E1, E2);
    상기 적어도 2개의 배기 레벨(E1, E2)의 적어도 하나의 레벨에 있어서의 가스 유동조건을 선택적으로 변화시키기 위해, 상기 적어도 2개의 배기 레벨 중의 적어도 하나의 레벨과 관련되는 적어도 하나의 배기 영향부여 수단(71)을 포함하는 평판상 기판의 습식 처리장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 배기 영향부여 수단(71)은 유량 제어 조절밸브인 것을 특징으로 하는 평판상 기판의 습식 처리장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 배기 영향부여 수단은 폐쇄 밸브이고, 이것에 의해 상기 적어도 2개의 배기 레벨 중의 하나가 폐쇄될 수 있는 것을 특징으로 하는 평판상 기판의 습식 처리장치.
  4. 제1항에 있어서, 액체 수집기에 대한 스핀 척의 상대 위치에 따라 상기 적어도 하나의 배기 영향부여 수단을 제어하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 평판상 기판의 습식 처리장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 배기 레벨(El, E2) 중의 적어도 하나의 흡인 오리피스(21, 22)는 상기 2개의 수집기 레벨(L1, L2)의 하나에 연결되는 것을 특징으로 하는 평판상 기판의 습식 처리장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 적어도 2개의 배기 레벨(El, E2) 중의 적어도 하나는 수집기 레벨(L1, L2)의 상측 또는 하측에 배치되는 것을 특징으로 하는 평판상 기판의 습식 처리장치.
  7. 기판을 파지 및 회전시키는 스핀 척(2);
    상기 기판의 적어도 일면 상에 액체를 공급하기 위한 적어도 하나의 디스펜서;
    상기 기판의 회전중에 그 기판으로부터 비산된 액체를 수집하기 위해, 독립적으로 복수의 액체를 수집하기 위한 적어도 2개의 수집기 레벨이 구비됨과 동시에 상기 스핀 척의 둘레부에 배치된 액체 수집기;
    스핀 척을 회전축을 따라 상기 액체 수집기에 대해 상대 이동시키기 위한 승강 수단;
    상기 액체 수집기의 내부로부터 가스를 독립적으로 수집하기 위한 적어도 2개의 배기 레벨을 포함하는 평판상 기판(W)의 습식 처리장치(1) 내의 가스 유동을 제어하는 방법에 있어서,
    적어도 2개의 배기 레벨에서 상이한 가스 유동조건을 선택적으로 발생시키는 것을 특징으로 하는 평판상 기판(W)의 습식 처리장치 내의 가스 유동을 제어하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 상이한 가스 유동조건은 상기 기판의 상기 회전하는 기판에 인접한 상하측의 가스압력과 동일한 가스압력을 달성하는 방식으로 선택되는 것을 특징으로 하는 평판상 기판(W)의 습식 처리장치 내의 가스 유동을 제어하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 배기 영향부여 수단(71)은 버터플라이 밸브인 것을 특징으로 하는 평판상 기판의 습식 처리장치.
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