KR20010039627A - 판형상시료의 유체처리장치 및 판형상시료의 유체처리방법 - Google Patents

판형상시료의 유체처리장치 및 판형상시료의 유체처리방법 Download PDF

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KR20010039627A
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모리따후미오
후지끼마사따까
오까히또시
오로꾸노리유끼
다나까유이찌로
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엔도 마코토
가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
가나이 쓰도무
가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼
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Abstract

세정시간의 단축, 세정액의 저감 및 세정불균일의 억제를 실시할 수 있도록 한다.
상하베르누이판 (12 및 14) 의 이면에, 이들의 전면에 걸쳐 설치되는 금속판 (25) 을 통하여 소용돌이 형상으로 순환파이프 (24) 를 각각 설치하고, 이 순환파이프 (24) 에 가열매체 및 냉각매체를 순환시켜 상하베르누이판 (12 및 14) 을 급열 및 급냉할 수 있도록 함과 동시에, 세정시에는, 상하베르누이판 (12 및 14) 을 좁은 갭으로 또한 이들과 웨이퍼 (16) 와의 사이의 갭이 동일크기가 되도록 배치한다.

Description

판형상시료의 유체처리장치 및 판형상시료의 유체처리방법{PLATE-LIKE SPECIMEN FLUID-TREATING APPARATUS AND PLATE-LIKE SPECIMEN FLUID-TREATING METHOD}
본 발명은, 상베르누이판과 하베르누이판을 평행으로 설치하고, 이들 상하베르누이판의 면과 평행으로 대면하도록 판형상시료 (예를 들면 웨이퍼) 를 배치하고, 시료의 상하면에 처리액 (예를 들면 세정액) 을 분출하면서 시료를 회전시켜 시료의 유체처리 (예를 들면 세정) 를 실시하는 판형상시료의 유체처리장치 및 유체처리방법에 관한 것이다.
판형상시료의 유체처리장치로서, 예를 들면, 종래의 매엽세정장치는, 도 5 에 나타나는 바와 같은 구조를 갖고 있고, 웨이퍼 (100) 를 척핀 (102) 으로 고정하고, 대기중에서 분사노즐 (104) 로부터 세정액을 웨이퍼 (100) 상에 분사하여 세정한다. 세정액은, 웨이퍼 (100) 의 중앙근방에 분사되어, 웨이퍼 (100) 를 회전시킴으로써 원심력에 의해 웨이퍼 (100) 의 바깥둘레로 날려져 세정된다. 세정액은, 세정목적에 의해 약액온도가 80°전후에서 사용된다.
그러나, 상기 종래의 것에서는, 분사노즐 (104) 에서 분사된 세정액은, 웨이퍼 (100) 상에 분사되지만, 웨이퍼 (100) 는 상온이기 때문에, 웨이퍼 (100) 가 승온되기 까지에는 시간을 필요로 한다. 또, 웨이퍼 (100) 의 이면으로부터는 열방사되기 때문에, 웨이퍼를 80°로 승온시키기 위해서는, 큰 열용량, 즉, 다량의 세정액을 필요로 한다. 또한, 세정액은 착하점에서 웨이퍼 (100) 의 바깥둘레로 갈수록 온도저하가 현저해지기 때문에, 온도분포차가 커지므로, 세정불균일이 발생하거나, 세정시간의 단축이 불가능하거나, 세정액의 사용량이 많아지는 문제가 있다.
이와 같은 과제를 해결하는 것으로서, 일본공개특허공보 평9-17761 호에 기재되어 있다. 이것에 의하면, 웨이퍼를 회전가능하게 유지하는 스핀척의 척본체의 유지면의 하부측에, 열매체를 순환시켜 스핀척에 유지되는 웨이퍼와 세정액을 소정온도로 유지하는 온도조정용 열매체 순환통로를 형성하고, 스핀척의 상방에는, 이것과 함께 웨이퍼 및 세정액의 보온공간을 형성함과 동시에, 세정액을 공급가능한 세정액공급노즐을 갖는 보온체가, 스핀척에 대하여 상하방향으로 이동가능하게 설치되어 있는 것으로, 이로써, 세정액의 공급량 및 처리시간의 안정화를 도모하여, 스루풋의 향상시키고 있다.
그러나, 상기 일본공개특허공보 평9-17761 호에 나타나는 것에서는, 웨이퍼와 보온체와의 간극이 크기때문에, 웨이퍼를 따뜻하게하기 위해 대량의 세정액이 필요하게 된다. 또, 웨이퍼는 스핀척상에 바로 놓여져 있어, 보온되어 웨이퍼가 휘거나, 다른 처리로 이미 웨이퍼가 휘거나 하면, 오히려 스핀척으로부터 떨어져 있는 개소와 스핀척에 접하고 있는 개소에서 온도차가 발생하기 때문에, 세정불균일이 발생하기도 할 가능성이 있다.
본 발명은, 이와 같은 과제를 해결하기 위한 것으로, 온도분포의 균일화, 처리 (세정) 덕트의 단축, 처리 (세정) 액의 저감, 처리 (세정) 불균일의 발생 방지를 도모하여, 생산성을 향상시킬 수 있어, 스루풋의 향상에 의한 비용저감을 도모할 수 있는 판형상시료의 유체처리장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
도 1 은 제 1 실시형태에 관련되는 유체처리장치의 개략단면도,
도 2 는 제 2 실시형태의 유체처리장치의 개략단면도,
도 3 은 순환파이프 또는 홈의 형상을 나타내는 평면도,
도 4 는 웨이퍼에 세정액이 공급되는 상태를 나타내는 개략단면도,
도 5 는 종래의 세정장치의 개략도,
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 세정장치 12 : 상베르누이판
14 : 하베르누이판 16 : 웨이퍼
22 : 세정액공급밸브 24 : 순환파이프
26 : 공급파이프 28 : 배출파이프
상술한 목적을 달성하기 위해, 청구항 1 에 기재된 발명은, 상베르누이판과 하베르누이판을 평행으로 설치하고, 이들 상하베르누이판의 면과 평행으로 대면하도록 판형상시료 (예를 들면 웨이퍼) 가 배치되고, 이 시료의 적어도 상면에 처리액 (예를 들면 세정액) 을 분출하면서, 적어도 상베르누이판과 시료를 상대적으로 회전시켜 시료의 처리 (예를 들면 세정처리) 를 실시하는 판형상시료의 유체처리장치 (예를 들면 웨이퍼의 세정장치) 에 있어서, 적어도 상기 상베르누이판과 시료의 표면의 갭이 0.2 ∼ 2 ㎜ 의 좁은 갭으로 배치되고, 이 상하베르누이판에는, 열매체 또는 냉각매체를 공급함으로써 이 상하베르누이판을 가열 또는 냉각하는 유로가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
이와 같이, 적어도 상베르누이판과 웨이퍼표면과의 사이는 좁은 갭이므로, 베르누이판과 판형상시료 (웨이퍼) 사이에 세정액만을 개재시킬 수 있고, 이들의 사이가 진공으로 되므로, 소량의 세정액으로 보다 정확하게 또한 빨리 시료를 승온시킬 수 있다.
또, 청구항 2 에 기재된 발명은, 상기 판형상시료의 표리면과 상기 상하베르누이판의 사이에는, 각각 상기의 좁은 갭을 형성하도록 배치되는 것을 특징으로 한 것이다.
이와 같이, 시료는 상하베르누이판과 비접촉의 상태로 따뜻해지므로, 시료에 부분적으로 온도차가 발생하는 일은 없고, 전체가 균일하게 승온된다.
또, 청구항 3 에 기재된 발명은, 상기 판형상시료의 표리면과 상기 상하베르누이판 사이는, 각각 동일크기의 갭을 형성하도록 배치되는 것을 특징으로 한 것이다.
이와 같이, 상하베르누이판과 웨이퍼 사이의 갭이 동일한 크기이므로, 시료의 표면측 및 이면측에 공급되는 세정액의 온도를 동일하게 할 수 있기 때문에, 시료의 표리면도 균일한 온도로 승온시킬 수 있다.
또, 청구항 4 에 기재된 발명은, 상베르누이판과 하베르누이판을 평행으로 설치하여, 이들 상하베르누이판의 면과 평행으로 대면하도록 판형상시료를 배치하고, 이 시료의 적어도 상면에 처리액을 분출하면서, 적어도 상베르누이판과 시료를 상대적으로 회전시켜 시료의 처리를 실시하는 판형상시료의 유체처리방법에 있어서, 적어도 상기 상베르누이판과 시료의 표면의 갭이 0.2 ∼ 2 ㎜ 의 좁은 갭으로 배치되고, 이 상하베르누이판에, 열매체 또는 냉각매체를 공급함으로써 상기 처리액을 소정의 온도로 가열 또는 냉각하는 것을 특징으로 한 것이다.
이와 같이, 처리액을 소정의 온도로 가열 또는 냉각하여, 시료의 처리를 행함으로써, 처리효과를 높일 수 있다.
또, 청구항 5 에 기재된 발명은, 상기 처리액은 복수종류의 것이 사용되고, 각각의 처리액이 상기 시료의 적어도 상면에 분출되도록 공급될 때에, 상기 열매체 또는 냉각매체에 의해, 각 처리액이 그 사용온도로 가열 또는 냉각되는 것을 특징으로 한다.
복수종류의 처리액을 사용할 때에는, 각 처리액에 의해 사용목적온도가 다르지만, 각각의 온도에 대응하여 베르누이판의 온도를 재빨리 변경하여, 재빠르게 처리액 및 시료를 승온시켜 처리를 실시할 수 있으므로, 각각의 온도에 맞춘 전용의 처리 (세정) 장치를 사용하는 것과 비교하여 처리시간 및 비용의 저감을 도모할 수 있다.
(발명의 실시형태)
이하, 본 발명의 실시형태를 웨이퍼의 세정장치에 예를 들어 설명한다.
도 1 에 제 1 실시형태의 세정장치 (10) 의 단면도를 나타낸다.
세정장치 (10) 에서는, 서로의 면이 대략 평행으로 대면하도록 상베르누이판 (12) 과 하베르누이판 (14) 이 상하방향으로 배치되어 있고, 세정시에는 이들의 사이의 갭이, 웨이퍼의 두께를 제외하면 대략 0.4 ∼ 4 ㎜ 로 되도록 배치된다. 상하베르누이판 (12 및 14) 에는, 열전도가 좋고, 화학적으로 안정된 소재의 SiC 나 그래파이트, 그래파이트에 글래스카본을 코팅한 것이나, 파이로카본을 코팅한 것 등이 사용된다.
상베르누이판 (12) 과 하베르누이판 (14) 사이에는, 이들의 면과 평행으로 대면하도록 웨이퍼 (16) 가 배치되고, 세정시에는, 웨이퍼 (16) 와 상베르누이판 (12) 및 하베르누이판 (14) 사이에는, 각각의 면에 대하는 갭이 대략 0.2 ∼ 2 ㎜ 의 좁은 갭이 되도록 배치되고, 바람직하게는 각 갭은 동일한 크기가 되도록 설정된다. 웨이퍼 (16) 는, 이것을 회전가능하게 유지하는 웨이퍼척핀 (18) 에 유지되어 있고, 웨이퍼척핀 (18) 보다도 더욱 외주측에는, 상단이 하베르누이판 (14) 에 연결되는 소트지그 (20) 가 설치되어 있다.
상베르누이판 (12) 및 하베르누이판 (14) 의 중심에는, 이들을 직경방향으로 관통하여 세정액을 웨이퍼 (16) 에 공급하는 세정액공급밸브 (22) 가 설치되어 있고, 상베르뉴이판 (12) 및 하베르누이판 (14) 의 이면에는, 이들의 전면에 금속판 (25) 이 각각 설치되어 있다. 각각의 금속판 (25) 상에는, 물이나 공기 등의 가열매체 및 냉각매체를 순환가능한 순환파이프 (24) 가, 도 3 에 나타나는 바와 같이 소용돌이 형상으로 설치되어 있고, 순환파이프 (24) 의 외주측의 단부에 가열매체 및 냉각매체를 공급하는 공급파이프 (26) 가, 내주측의 단부에 가열매체 및 냉각매체를 배출하는 배출파이프 (28) 가, 각각 연결되어 있다.
도 1 은, 도 3 의 세정액공급밸브 (22) 의 중심과 배출파이프 (28) 의 중심을 연결하는 직선상에서 잘라 공급파이프 (26) 방향으로 본 도면이기 때문에, 도 1 에서는, 공급파이프 (26) 와 순환파이프 (24) 의 연결부분은 단면의 안쪽에 있게 되어 도시되지 않지만, 배출파이프 (28) 와 순환파이프 (24) 의 연결과 동일하게 연결되어 있다. 순환파이프 (24) 를 흐르는 가열매체 및 냉각매체의 열은, 금속판 (25) 을 통하여 상하베르누이판 (12 및 14) 의 이면 전체에 전달되도록 되어 있다.
다음으로, 세정장치 (10) 의 작용에 대하여 설명한다.
상베르누이판 (12) 이 상승한 상태로, 웨이퍼 (16) 가 반송되어 웨이퍼척핀 (18) 에 유지된다. 이 후, 도시하지 않은 승강기구에 의해 상베르누이판 (12) 이, 웨이퍼표면에 대한 갭이 대략 0.2 ∼ 2 ㎜ 로 되고, 또한 상하베르누이판 (12 및 14) 과 웨이퍼 (16) 사이의 갭이 대략 동일한 크기가 되는 위치까지 하강한다.
이어서, 가열매체가 공급파이프 (26) 로부터 공급되어, 순환파이프 (24) 를 흘러 배출파이프 (28) 로부터 배출되는 가열매체의 순환을 상하베르누이판 (12 및 14) 이 소정의 온도로 가열될 때까지 실시된다. 이로써 상하베르누이판 (12 및 14) 이 급열되어, 이들의 온도가 소정의 온도에 도달하면, 웨이퍼척핀 (18) 이 구동하여 웨이퍼 (16) 가 회전함과 동시에, 도 4 에 나타나는 바와 같은 상태로 세정액이 세정액공급밸브 (22) 로부터 웨이퍼 (16) 상에 공급되어, 웨이퍼 (16) 의 세정이 실시된다.
세정액은, 웨이퍼 (16) 의 중심부 근방에 공급되고, 웨이퍼 (16) 의 회전에 의한 원심력으로 외주방향으로 흘러, 소트지그 (20) 를 따라 배출된다. 웨이퍼 (16) 의 세정중은, 상하베르누이판 (12 및 14) 과 웨이퍼 (16) 사이가 좁은 갭이므로, 이들의 사이에 세정액만을 개재시킬 수 있고, 이들의 사이가 진공으로 된다. 따라서, 소량의 세정액으로 보다 정확하고 빠르게 웨이퍼 (16) 를 승온시킬 수 있다. 또, 웨이퍼 (16) 와 상하베르누이판 (12 및 14) 은 비접촉임과 동시에 갭의 크기가 동일하므로, 웨이퍼 (16) 에 부분적으로 온도차가 발생하는 일 없이, 또, 세정액의 온도도 웨이퍼 (16) 의 표면측과 이면측에서 동일해지므로, 웨이퍼 (16) 전체가 균일하게 승온된다.
상하베르누이판 (12 및 14) 을 냉각할 때에는, 냉각매체를 공급파이프 (26) 로부터 공급하여, 순환파이프 (24) 에 흘러보내 배출파이프 (28) 로부터 배출함으로써 실시할 수 있고, 이로써 상하베르누이판 (12 및 14) 이 소정의 온도로 급냉된다.
(실시형태 2)
도 2 에 제 2 실시형태를 나타낸다.
실시형태 2 에 나타나는 세정장치는, 상하베르누이판 (30 및 32) 의 이면에, 이들과 대면하는 측에 도 3 에 나타나는 바와 같은 소용돌이 형상의 홈 (34a 및 36a) 을 형성한 판상부재 (34 및 36) 를 장착하고, 도시하지 않은 O 링으로 이들의 홈 (34a 및 36a) 을 밀폐구조로 하여, 홈 (34a 및 36a) 에 가열매체 및 냉각매체를 순환시켜 상하베르누이판 (30 및 32) 을 급열 및 급냉하는 것으로, 그 외의 구조 및 작용은 제 1 실시형태의 것과 동일하다.
또한, 상기 제 2 실시형태에서는, 판상부재 (34 및 36) 에 홈 (34a 및 36a) 을 형성했으나, 상하베르누이판 (30 및 32) 과 판상부재 (34 및 36) 사이에 홈이 형성되어 있으면 되므로, 상하베르누이판 (30 및 32) 에 홈을 형성하거나, 상하베르누이판 (30 및 32) 과 판상부재 (34 및 36) 의 양방에 홈을 형성하여도 된다.
또, 상하베르누이판 (12 및 14) 에 설치하는 순환파이프 (24) 와 상하베르누이판 (30 및 32) 과 판상부재 (34 및 36) 사이에 형성하는 홈의 형상은 도 3 에 나타나는 바와 같은 소용돌이 형상의 것에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상하베르누이판을 급열 및 급냉하기 위해서는, 제 1 실시형태에서는 순환파이프 (24) 를, 제 2 실시형태에서는 홈 (34a 및 36a) 을 각각 설치했으나, 상하베르누이판이 급열 및 급냉되면 상기 이외의 방법으로 실시하여도 된다.
이상 설명한 바와 같이, 청구항 1 에 기재된 발명은, 적어도 상베르누이판과 웨이퍼 사이가 좁은 갭이므로, 베르누이판과 웨이퍼와 같은 판형상시료 사이에 세정액과 같은 처리액만을 개재시킬 수 있고, 이들의 사이가 진공으로 되므로, 소량의 처리액으로 보다 정확하고 빠르게 시료를 승온시킬 수 있다.
따라서, 처리 (세정) 시간의 단축, 처리액의 저감을 실시할 수 있어, 생산성의 향성, 스루풋의 향상에 의한 비용의 저감을 꾀할 수 있다.
또, 복수종류의 처리액을 사용할 때에는, 각 처리액에 의해 사용목적온도가 다르지만, 각각의 온도에 대응하여 베르누이판의 온도를 재빨리 변경하고, 재빨리 시료를 승온시켜 처리를 실시할 수 있으므로, 각각의 온도에 맞춘 전용의 처리 (세정) 장치를 사용하는 것에 비하여 처리시간 및 비용의 저감을 꾀할 수 있다.
또, 청구항 2 에 기재된 발명은, 판형상시료의 표리면이 상하베르누이판과 비접촉의 상태로 따뜻해지므로, 시료의 각 부분에 의해 온도차가 발생하는 일은 없고, 전체가 균일하게 승온된다. 따라서, 세정불균일과 같은 처리불균일을 억제할 수 있다.
또, 청구항 3 에 기재된 발명은, 상하베르누이판과 판형상시료 (웨이퍼) 의 표리면 사이의 갭이 동일한 크기이므로, 시료의 표면측 및 이면측에 공급되는 처리액의 온도를 동일하게 할 수 있기 때문에, 시료의 표리면 모두 균일한 온도로 승온할 수 있다. 따라서, 처리불균일을 억제할 수 있다.
또, 청구항 4 에 기재된 발명은, 적어도 상베르누이판과 웨이퍼 사이가 좁은 갭으로 배치되어, 이 상하베르누이판에, 열매체 또는 냉각매체를 공급함으로써 상기 처리액을 소정의 온도로 가열 또는 냉각하도록 하였기 때문에, 처리효과를 높일 수 있다.
또, 청구항 5 에 기재된 발명은, 각 처리액이 그 사용온도로 가열 또는 냉각된다. 이에 의하면, 복수종류의 처리액을 사용할 때에는, 각 처리액에 의해 사용목적온도가 다르지만, 각각의 온도에 대응하여 베르누이판의 온도를 재빠르게 변경하고, 재빠르게 처리액 및 시료를 승온시켜 처리를 행할 수 있으므로, 각각의 온도에 맞춘 전용의 처리 (세정) 장치를 사용하는 것에 비하여 처리시간 및 비용의 저감을 꾀할 수 있다.

Claims (5)

  1. 상베르누이판과 하베르누이판을 평행으로 설치하고, 이들 상하베르누이판의 면과 평행으로 대면하도록 판형상시료를 배치하고, 이 시료의 적어도 상면에 처리액 을 분출하면서, 적어도 상베르누이판과 시료를 상대적으로 회전시켜 시료의 처리를 실시하는 판형상시료의 유체처리장치에 있어서,
    적어도 상기 상베르누이판과 시료의 표면의 갭이 0.2 ∼ 2 ㎜ 의 좁은 갭으로 배치되고, 이 상하베르누이판에는, 열매체 또는 냉각매체를 공급함으로써 이 상하베르누이판을 가열 또는 냉각하는 유로가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 판형상시료의 유체처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 판형상시료의 표리면과 상기 상하베르누이판 사이에는, 각각 상기의 좁은 갭을 형성하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 판형상시료의 유체처리장치
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 판형상시료의 표리면과 상기 상하베르누이판 사이는, 각각 동일크기의 갭을 형성하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 판형상시료의 유체처리장치.
  4. 상베르누이판과 하베르누이판을 평행으로 설치하고, 이들 상하베르누이판의 면과 평행으로 대면하도록 판형상시료를 배치하고, 이 시료의 적어도 상면에 처리액을 분출하면서, 적어도 상베르누이판과 시료를 상대적으로 회전시켜 시료의 처리를 실시하는 판형상시료의 유체처리방법에 있어서,
    적어도 상기 상베르누이판과 시료의 표면의 갭이 0.2 ∼ 2 ㎜ 의 좁은 갭으로 배치되고, 이 상하베르누이판에, 열매체 또는 냉각매체를 공급함으로써 상기 처리액을 소정의 온도로 가열 또는 냉각하는 것을 특징으로 하는 판형상시료의 유체처리방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 처리액은 복수종류의 것이 사용되고, 각각의 처리액이 상기 시료의 적어도 상면에 분출되도록 공급될 때에, 상기 열매체 또는 냉각매체에 의해, 각 처리액이 그 사용온도로 가열 또는 냉각되는 것을 특징으로 하는 판형상시료의 유체처리방법.
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