KR20020033527A - 웨이퍼형 물품의 액처리장치 - Google Patents

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프란츠 숨니치
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Abstract

본 발명은 웨이퍼형 물품, 특히 웨이퍼의 소정 영역을 액처리하기위한 장치에 관한 것으로서, 마스크가 상기 웨이퍼형 물품과 소정의 좁은 간격을 유지하여 처리액이 모세관 인력에 의해 상기 마스크와 상기 웨이퍼형 물품의 소정 영역사이에서 보유될 수 있도록 한다.

Description

웨이퍼형 물품의 액처리장치{ Device for liquid treatment of wafer-shaped articles }
본 발명은 웨이퍼형 물품, 특히 웨이퍼 주표면의 소정 영역을 액처리하기 위한 장치 및 공정에 관한 것이다.
웨이퍼형 물품, 특히 웨이퍼의 소정 부분, 즉 가장자리에 가까운 부분을 처리하는 이유는 하기에서 설명되어질 것이다.
웨이퍼, 예를 들어, 실리콘 웨이퍼의 모든 측면에는 예를 들어, 이산화규소(dioxide) 코팅층이 형성될 수 있다. 후속 공정을 위하여(예를 들어, 금층 또는 폴리 실리콘(다결정 실리콘) 층이 도포되어질 때), 최소한 주표면의 가장자리 영역, 뿐만 아니라 부가적으로 웨이퍼 외주면의 영역 및/또는 제 2 주표면내에 존재하는 피막을 상기 웨이퍼로부터 제거할 필요가 있다. 피막 제거는 주로 건식 에칭 공정과 습식 에칭 공정으로 나뉘어지는 에칭 공정에 의해 이루어진다. 또한, 상기 반도체 기판 주표면의 소정 영역으로부터 미리 갈바니적으로(galvanically) 도포된 금속(예를 들어, 구리)을 제거되는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 경우, 상기 영역은 상기 가장자리에 가까운 환형 부분이거나, 또는 정확하게는 상기 전면 주표면(상기 구조물들이 장착된 주표면, 즉 장치측)의 영역일 수 있으며, 상기 영역들은 구조물이 장착되지 않는, 즉 칩-프리 영역(chip-free zone)이다.
다른 처리방법으로는 웨이퍼의 세정이 제시된다. 상기 처리방법에서 웨이퍼는 최소한 주표면의 가장자리 영역, 또한 선택적으로 웨이퍼 외주면의 영역, 및/또는 제 2 주표면을 세정하여, 미세입자 및/또는 다른 오염물을 제거할 필요가 있다. 세정은 습식 세정 공정에 의하여 수행된다.
다른 액처리는 층들을 도포하는 것이며, 예를 들어, 금속들로 갈바니(gavanic) 도금(전기도금)하는 것이다. 상기 도포는 전류를 사용하거나 또는 사용하지 않는 상태에서 수행될 수 있으며, 전류를 사용하지 않는 경우 "무전해(electroless) 도금"이라 한다.
본 발명은 층들(액처리의 개념하에 조합된)의 습식 에칭, 습식 세정 또는 습식 화학적 도포에 관한 것이다. 처리할 상기 웨이퍼의 표면 부분은 처리액으로 적셔진후, 제거할 층 또는 불순물을 제거하거나 또는 별도의 층을 상기 표면 부분에 형성한다.
액처리공정 동안, 상기 웨이퍼형 물품은 고정되어 있거나 또는 회전(예를 들어, 축을 중심으로)할 수 있다.
처리액이 억제되지 않고 비처리표면에 닿는 것을 방지하기 위하여, 유럽특허번호 제 0 316 296 B1호는 처리되지 않아야 할 비처리 표면에 대면하여 가스를 분출하는 캐리어(척)를 제시하고 있다. 작업중, 상기 가스는 상기 웨이퍼의 가장자리와 상기 캐리어사이에서 유출된다.
일본국 특허공개 제 09-181026호로는 환형 노즐의 외측에서 특정 형태를 가진, 예를 들어, 외측으로 꺽여있는 환형 계단부 또는 가장자리의 경사를 가진 반도체 웨이퍼용 캐리어를 개시하고 있다. 또한 흡입 개구부가 제시된다. 상기 가장자리 영역에서 유속은 상기 노즐의 형태 또는 흡입 개구부에 의하여 영향(감소)을 받을 것이다. 상기 캐리어는 상부로부터 공급되는 처리액이 상기 척에 대면하는 측면상에서 상기 웨이퍼의 가장자리를 넘어서 흐르도록 하여 상기 가장자리 영역을 액처리할 수 있게 하는데 사용된다.
유럽특허번호 제 0 316 296 B1호 및 일본국 특허공개 제 09-181026호에서 청구된 것과 같은 상기 웨이퍼형 물품을 적용하기 위한 수단의 사용과는 무관하게, 상기 캐리어를 향하는 상기 주표면상에서 최대 1.5㎜(상기 웨이퍼의 외부 가장자리로 부터 측정했을 때)의 가장자리영역을 처리한다. 이후, 처리액은 상기 웨이퍼 가장자리의 방향 후방으로 흘러 비산된다. 상기 처리된 가장자리 영역은 상기 출원의 어느 경우에서도 의도적으로 한정되지 않으며, 오히려 임의의 결과를 발생시키며, 이는 가장자리 영역의 크기가 어느 정도까지는 서로 영향을 주는 여러개의 파라미터, 상기 표면의 성질(거칠기, 숙련층의 형태 및 두께), 온도, 압력, 습도등에 의해 결정되기 때문이다.
미국특허번호 제 4,838,289호는 웨이퍼의 가장자리를 에칭하기 위한 시스템을 개시하고 있는데, 이 시스템에서는 웨이퍼의 회전중에 노즐이 처리할 웨이퍼 표면의 영역을 향한다. 상기 시스템의 단점은 처리될 영역이 정확하게 한정되지 않으며, 처리액이 비처리 영역에 닿을 수 있다는 점에 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 웨이퍼형 물품의 표면상에서 처리액으로 소정 부분의 처리를 가능하도록 하는데 있으며, 특히 2㎜(상기 웨이퍼형 물품의 외부 가장자리로부터 측정된)이상의 가장자리 영역을 처리하는 것이 가능하도록 하는데 있다. 상기 소정 부분은 또한 상기 웨이퍼형 물품 표면의 내부 영역, 즉 상기 웨이퍼형 물품의 가장자리까지 연장되지 않은 영역일 수 있다. 또한, 여기에서 일 영역이 또한 상기 외측 및/또는 내측에 대하여 마치 원형선과 같다면; 액처리는 더욱 필요없게되며; 처리할 상기 영역은 또한 예를 들어, 다각형과 같을 수 있다. 상기경계선은, 만일 웨이퍼형 물품이 웨이퍼인 경우라면, 칩이 위치된(장치 영역) 상기 표면의 영역과 일치할 것이다. 따라서, 상기 내부 칩영역과 상기 외부 칩-프리 영역을 모두 처리할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 웨이퍼형 물품, 특히 웨이퍼의 소정 부분을 액처리하기 위한 장치가 제시되며, 상기 장치는 상기 웨이퍼형 물품을 고정하기 위한 고정 수단, 처리액으로 처리할 상기 소정 부분의 영역에 대응하는 형태와 크기를 갖는 마스크와, 상기 마스크와 상기 웨이퍼형 물품을 소정의 좁은 간격으로 유지하여, 상기 처리액이 상기 마스크와 상기 웨이퍼형 물품의 상기 소정 영역사이에서 모세관 인력에 의하여 유지될 수 있도록 하는 스페이서 수단을 포함한다.
고정 수단은 진공 조임기, 상기 웨이퍼형 물품과 물품의 둘레측 가장자리에서 접촉하는 조임 수단, 또는 소위 베르누이 척(Bernoulli chuck)중에서 사용될 수 있다.
웨이퍼형 물품(웨이퍼)이 상기 캐리어상에 위치될 때, 상기 마스크가 상기 웨이퍼형 물품(웨이퍼)과 접촉하지 않도록, 즉 상기 웨이퍼와 상기 마스크사이에 갭이 존재하도록 상기 마스크가 제작된다. 상기 웨이퍼의 주표면에 수직으로 돌출된 상기 마스크는 액처리할 웨이퍼의 영역을 향한다. 상기 웨이퍼형 물품과 면하는 상기 마스크 표면의 물질은 처리액에 의하여 적셔져서, 처리액을 상기 웨이퍼형 물품과 상기 마스크사이의 갭내에서 모세관 인력에 의하여 잘 끌어당길 수 있는 물질로 선택될 것이다. 상기 웨이퍼형 물품에 대한 상기 처리액의 습윤각 및 상기마스크에 대한 상기 처리액의 습윤각의 합은 180°보다 작으며, 바람직하게는 150°보다 작을 것이다. 소정 마스크 표면내에서, 상기 각도는 상기 처리액에 첨가된 부가물(침윤제)에 의하여 또한 이루어질 수 있다.
본 발명에 따라 청구된 상기 장치의 장점은 처리할 상기 물품을 처리할 영역에서만 처리액에 의하여, 상기 영역을 고형체와 접촉시키지 않고, 정확하게 적신다는 점에 있다. 동시에, 처리액 방울들이 비처리 영역 또는 처리되지 않을 영역에 닿는 것이 방지된다.
바람직한 일 실시예에서, 상기 마스크는 링형상을 가진다. 이러한 경우, 상기 링은 상기 웨이퍼형 물품의 외경보다 작은 내경을 가지고, 상기 웨이퍼형 물품의 외경과 최소한 동일한 외경을 가진다. 링형 마스크는 처리할 표면이 링형과 같을 때, 예를 들어, 반도체 웨이퍼의 소정 가장자리 영역으로부터 층을 제거하는 경우에 필요할 수 있다.
상기 스페이서 수단은 바람직하게 상기 마스크와 상기 웨이퍼형 물품을 서로에 대하여 0.05㎜ 내지 1㎜의 간격으로 유지시킨다. 물, 용매 또는 수성 용해제에 속하는 다양한 산과 같은 얇은 액막을 사용하면, 상기 처리액이 상기 마스크와 상기 웨이퍼형 물품사이의 모세관 영역으로부터 흘러나오는 것이 용이하게 방지된다.
일 실시예에서, 상기 스페이서 수단은 조임 부품(3,53)을 포함하고, 상기 조임 부품은 상기 웨이퍼형 물품과 직접 접촉하여, 직접적으로 또는 간접적으로 상기 마스크와 결합된다. 이러한 결합은 예를 들어, 외측 로드(간접적으로) 또는, 둘레측에 위치된 예를 들어, 핀(직접적으로)에 의하여 이루어질 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 마스크 및 고정 수단은 상기 마스크와 수직하는 축 을 중심으로 회전하도록, 서로에 대하여 고정되어 있다. 이에 따라, 상기 마스크와 고정 수단 양쪽 모두가 회전하지 않거나 또는, 예를 들어, 상기 고정 수단이 상기 웨이퍼형 물품과 함께 회전하여, 상기 마스크도 동시에 동일한 속도로 회전된다. 상기 웨이퍼형 물품의 표면에 대한 상기 마스크의 운동 결여는 상기 처리액이 상기 마스크와 상기 웨이퍼형 물품사이의 모세관 영역내에 수용되어, 상기 영역내에서 유지될 때, 액체가 가능한한 자체적으로 적게 운동되도록 하는데 유리하다. 이는 액체에 의하여 처리되지 않아야 하는 영역으로 액체가 도달하는 것을 방지한다.
상기 스페이서 수단은 가스 이송 수단을 포함하고, 상기 가스 이송 수단은 직접적으로 또는 간접적으로 상기 마스크와 결합되며, 상기 웨이퍼형 물품을 향하여, 상기 웨이퍼형 물품을 가스 쿠션상에 위치시킬 수 있도록 한다. 상기 가스 이송 수단은 예를 들어, 상기 웨이퍼형 물품의 표면에 수직으로 또는 기울어지게 위치된 하나 또는 그 이상의 노즐 또는 환형 노즐일 수 있다. 압력 및 가스 유동 체적을 선택함으로써, 상기 가스 이송 수단의 형태, 크기 및 배열을 규정하기 위하여, 상기 가스 이송 수단과 웨이퍼형 물품사이의 간격, 따라서 상기 마스크와 웨이퍼형 물품사이의 간격이 정확하게, 재현가능하게 조절될 수 있다.
더 나아가. 본 발명에 따른 장치는 일 실시예내에 간격 조정 수단을 가질 수 있으며, 상기 간격 조정 수단은 상기 마스크와 상기 웨이퍼형 물품사이의 간격을 서로에 대하여 증가시킬 수 있으므로, 상기 마스크와 상기 웨이퍼형 물품사이에 위치된 처리액이 모세관 인력에 의하여 더 이상 보유될 수 없도록 한다. 여기에서, 상기 간격 조정 수단은 상기 웨이퍼형 물품의 표면과 수직하는 고정 수단을 이동할 수 있는 운동 매커니즘 또는, 상기 마스크에 따라서 이동할 수 있는 운동 매커니즘일 수 있다. 반면, 상기 웨이퍼형 물품은 따라서 직접적으로 이동될 수도 있다. 간격 조정 수단은 예를 들어, 추가 조임기(예를 들어, 스푼) 또는, 상기 웨이퍼형 물품을 상승시키는 핀(이동핀)일 수 있다. 상기 간격 조정 수단은 또한 상기 웨이퍼형 물품이 승하강되도록 변화될 수 있는 작동 상태를 가진 가스 이송 수단일 수 있다.
상기 마스크 및 상기 웨이퍼형 물품은 하나의 간격 조정 수단에 의하여 서로로부터 이격됨으로써, 상기 마스크와 상기 웨이퍼형 물품사이의 상기 영역내에 있는 처리액을 다시 제거할 수 있다. 상기 간격 조정 수단은 최소한 0.2㎜, 바람직하게 최소한 0.5㎜로 간격을 확대시키는데 효과적이다.
상기 간격 조정 수단은 액처리 동안 또는, 액처리후 즉시 상기 마스크와 상기 웨이퍼형 물품사이의 간격을 조정할 수 있도록 제작되는 것이 바람직하다. 이는 예를 들어, 간격 조정 수단이 가스 이송 수단인 경우에 가능해진다.
일 실시예에서, 상기 스페이서 수단의 부품들이 또한 상기 간격 조정 수단의 부품이도록 상기 간격 조정 수단 및 상기 스페이서 수단이 제작된다. 만일 스페이서 수단이 상기 웨이퍼형 물품의 둘레측에서 상기 웨이퍼형 물품과 접촉하는 대응 노치를 가진 핀들을 가진다면, 상기 핀들이 상기 웨이퍼형 물품의 표면에 수직으로 이동될 수 있을 때, 상기 핀들은 상기 간격 조정 수단의 부품으로 작용한다.
일 실시예에서, 상기 웨이퍼형 물품의 주표면에 실질적으로 수직인 가이드 부품은 상기 웨이퍼형 물품의 둘레측 위치와 접한다. 이러한 방법으로, 상기 웨이퍼형 물품의 위치는 조정시 마스크에 대해 고정되어 있다. 상기 웨이퍼형 물품의 중심과 가이드 부품 사이의 간격은 변화될 수 있다.
또한, 상기 가이드 부품들이 상기 웨이퍼형 물품을 고정할 수 있고, 이러한 점에서 상기 가이드 부품들이 또한 고정 수단의 부품으로 작용할 수 있도록, 상기 간격은 미세한 양으로 감소될 수 있다. 상기 고정 수단은 또한 가이드 부품들 및 가스 이송 수단을 포함할 수 있다.
특허청구범위 제 8항에서 청구된 장치는 간격 조정 수단을 구비하며, 상기 간격 조정 수단은 가스 이송 수단을 포함하고, 상기 가스 이송 수단은 직접적으로 또는 간접적으로 상기 마스크와 조립되며, 상기 웨이퍼형 물품을 향하여 상기 웨이퍼형 물품이 가스 쿠션상에서 위치될 수 있도록 한다. 상기 가스 이송 수단이 실질적으로 스페이서 수단으로 작용할 필요는 없으며, 이는 상기 스페이스 수단이 단순한 기계적인 지지품(예를 들어, 핀, 스페이서 링)일 수 있고, 상기 웨이퍼형 물품이 상승될 때만 상기 가스 이동 수단이 가스를 내보내기 때문이다.
한편, 상기 스페이서 수단 및 간격 조정 수단은 또한 실질적으로 가스 이송 수단과 동일하며, 상기 스페이서 이송 수단 및 간격 조정 수단에는 최소한 두 개의 다른 작동 상태로 전환되어, 상기 웨이퍼형 물품 및 상기 마스크사이를 두 개의 다른 간격으로 조절할 수 있는 상기 가스 이송 수단이 제공된다. 최소한 두 개의 다른 작동 상태에서, 상기 웨이퍼형 물품 및 마스크 사이는 최소한 두 개의 다른 간격으로 조절될 수 있다. 상기 수단은 예를 들어, 상기 가스 이송 수단으로 공급되는 가스의 압력 및 유동 체적을 조정할 수 있는 수단이다. 상기 수단은 예를 들어, 감압 밸브 또는 상기 가스 이송 수단의 부가적인 노즐들을 개폐하는 밸브이다. 이 때, 높은 유동 체적에서 상기 웨이퍼형 물품이 낮은 유동 체적에서보다 상기 마스크와 넓은 간격을 형성한다. 다른 수단은 상기 가스 이송 수단의 크기, 형태 및/또는 배열을 변경할 수 있다. 예를 들어, 가동 노즐이 사용되면, 상기 웨이퍼형 물품은 좀 더 극적으로 상승되고, 상기 노즐 배열과 상기 노즐이 향하는 상기 웨이퍼형 물품의 표면사이의 각도는 큰 각도(0°내지 90°)로 선택된다.
스페이서 수단 및 간격 조정 수단은 또한 서로 독립적으로 분출될 수 있는 두 개의 가스 이송 수단일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 고정 수단은 상기 웨이퍼형 물품이 회전함에 따라, 회전할 수 있다. 비록 필요하지는 않을지라도, 이는 처리액을 상기 캐리어로부터 또는 상기 웨이퍼 가장자리로부터 모두 비산시키는데 효과적이다.
상기 일 실시예에서, 상기 마스크 및 상기 웨이퍼형 물품사이의 간격은 0.05㎜ -1㎜, 바람직하게는 0.1㎜-0.5㎜이다. 따라서, 상기 웨이퍼 및 상기 가스 가이드 장치사이에 상기 웨이퍼 가장자리 주위로 흘러내리는 처리액이 흡인되는 모세관의 형태가 형성된다. 상기 가스 가이드 장치와 면하고 상기 처리액에 의하여 적셔지는 웨이퍼의 내경은 상기 가스 가이드 장치의 환형 표면의 내경보다 작다.
상기 웨이퍼형 물품과 면하는 상기 가스 가이드 장치의 표면은 상기 웨이퍼형 물품의 주표면과 평행한 것이 바람직하다. 따라서, 상기 웨이퍼형 물품(웨이퍼) 및 상기 가스 가이드 장치사이의 갭은 모든 가장자리 영역내에서 그 크기가 동일하다.
일 실시예에서, 회전할 수 있는 캐리어가 제시된다. 상기 캐리어는, 비록 필요하지 않더라도, 상기 처리액이 상기 캐리어 뿐만 아니라, 상기 웨이퍼 가장자리로부터 비산될 수 있도록 회전하는 것이 바람직하다. 만일 캐리어가 액처리동안 회전하지 않는 경우, 상기 처리액은 가스 스팀(가스 이송 수단)에 의하여 외부로 불어내어진다.
부가적으로, 상기 장치는 상기 마스크에 면하는 상기 웨이퍼형 물품의 표면을 향하는 처리액로(26)를 가질 수 있다. 이러한 방법으로, 제 1 처리액에 의해 처리되지 않은 소정의 제 1 영역을 가진 표면은 또한 제 2 처리액으로, 상기 제 1 영역과 다른 제 2 영역내에서 처리될 수 있다. 상기 제 2 영역은 상기 제 1 영역을 표면적으로 완전히 덮을 수 있도록 넓다. 만일 상기 제 1 처리액이 예를 들어 에칭액일 경우, 상기 제 1 처리액은 상기 제 2 처리액(예를 들어, 2원화액)을 사용하는 상기 마스크와 면하는 표면으로부터 잔존되지 않게 제거될 수 있다. 동시에 상기 마스크는 또한 세척되거나 또는 처리액이 마스크로부터 제거되어질 것이다.
본 발명의 다른 상세한 설명, 특징, 및 효과는 첨부도면에서 도시된 본 발명의 실시예를 나타내는 하기의 상세한 설명으로부터 설명될 것이다.
도 1 내지 도 5는 본 발명에서 청구된 다른 실시예의 축단면을 개략적으로 도시하는 개략 단면도이고;
도 6 내지 도 8은 다른 작동 상태에 있는 도 1에서 도시된 실시예의 개략축단면도이다.
* 도면 주요 부분의 부호의 설명 *
1 : 장치 2 : 마스크, 링
3, 53 : 핀 4 : 베이스부
6, 7 : 노즐 5 : 간격 조정 수단
13 : 척 15 : 갭
W : 웨이퍼 24 : 캐리어
도 1은 본 발명에서 청구된 장치(1)의 일 실시예를 나타낸다. 상기 장치(1)는 실질적으로 원형 베이스부(4)를 포함하며, 상기 베이스부(4)에는 본 실시예에서는 링형상을 가진 마스크(2)가 동심적으로 부착되어 있다. 한편, 상기 마스크(2)는 또한 상기 베이스부 외부에 기계 가공될 수도 있다. 상기 마스크(2)는 큰 외경과, 상기 웨이퍼의 외경보다 작은 내경을 가진다. 상기 마스크(2)상에는 핀(3)이 장착되어 있는데, 상기 핀(3)은 상기 웨이퍼(W)를 둘레측상에 고정한다. 상기 핀(3)은 상기 웨이퍼 가장자리와 맞물려, 상기 웨이퍼를 소정 수평 위치에 유지하는 노치(31)를 가진다. 노치들(31)을 가진 상기 핀(3)은 상기 마스크(2)에 대한 스페이서 수단으로 작용한다. 따라서, 상기 마스크(2)와 상기 웨이퍼 표면(Wf)사이에 소정 갭(15)이 형성된다. 상기 핀(3)은 상기 웨이퍼를 안전하게 잡아서 웨이퍼를 분리하거나 또는 상기 웨이퍼를 상승시켜 웨이퍼를 다시 해제하기 위하여, 축(A)에 대해 도시되지 않은 매커니즘에 의해 이동된다. 상기 베이스부(4)내에는, 화살표(L)의 방향으로 상하로 이동하여, 상기 웨이퍼 및 상기 마스크사이의 간격을 조정할 수 있는 승강 매커니즘(5,간격 조정 수단)이 설치된다. 상기 승강 매커니즘은 캐리어를 포함하며, 캐리어는 실질적으로 상기 웨이퍼와 평행한 평면을 가지며, 상기 캐리어는 상기 웨이퍼를 향하고, 상기 캐리어가 상승할 때, 상기 웨이퍼의 하부면(Wf)상에서만 상기 웨이퍼와 접촉하여 상기 웨이퍼를 상승시킨다. 전체 장치(2) 및 웨이퍼는 함께 상기 웨이퍼 축(A)을 중심으로 회전할 수 있다.
처리액은 상기 웨이퍼 가장자리의 근처 외측에 장착된 노즐(7)이나 또는 상기 마스크(2)로부터 멀리 떨어져서 대면하는 상기 웨이퍼 표면(Wb)에 향해 있는 노즐(16)에 의하여 공급될 수 있다. 첫번째의 경우(노즐 7), 처리액(20)이 상기 웨이퍼 가장자리 부근에서 상기 마스크(2)에 직접적으로 공급된다. 상기 처리액은 모세관 형태의 갭(15)에 의하여 갭내부로 빨려 들어가, 상기 마스크와 겹쳐진 상기 웨이퍼 표면(Wf)의 영역을 정확하게 적신다. 두번째의 경우(노즐 6), 처리액(18)은 상기 마스크(2)로부터 멀리 떨어져서 대면하는 웨이퍼 표면(Wb)에, 예를 들어 웨이퍼의 중심에서 공급되며, 상기 처리액은 상기 웨이퍼의 외측을 향하여 반경방향으로 흐르고, 이러한 유동은 상기 웨이퍼의 회전에 의하여 이루어질 수 있다. 웨이퍼상에서 처리액은 상기 웨이퍼의 가장자리 주위로 흘러, 상기 갭(15)에 의하여 갭내부로 빨려들어간다. 두 경우 모두에서, 상기 웨이퍼는 완전한 액처리(R)가 이루어지는 동안 회전할 수 있고, 이러한 웨이퍼의 회전에 따라 상기 갭(15)에 스며들지 않은 과잉 처리액이 억제됨없이 마스크(2)에 넘쳐 흘러내리지 않고, 제어가능하게 비산된다는 점에서 이점으로 제공된다. 이 때, 제 2 처리액(예를 들어, 탈이온수(deionized water))은 상기 캐리어(4)가 회전할때, 상기 처리액로(28)를 통하여, 상기 마스크에 면하는 상기 웨이퍼 표면(Wf)으로 공급되어, 상기 갭(15)내에 위치된 처리액을 바꾸어 놓는다. 이와 동시에, 이전 또는 이후에라도 상기 웨이퍼는 승강 매커니즘(5)에 의해 상승된다.
도 2는 다른 실시예를 나타낸다. 마스크(링(2))는 디스크(8)에 의해 지지된다. 웨이퍼(W)는 상기 마스크로부터 이격되어 대면하는 웨이퍼 표면(Wb)상에서 회전 진공 척(13)에 의해 고정된다. 상기 진공 척(13)은 상기 웨이퍼 가장자리 또는 상기 마스크와 대면하는 상기 웨이퍼 표면(Wf)이 모두 마스크에 닿지 않도록 한다는 점에서 이점을 제공한다. 상기 웨이퍼(W)를 고정하는 상기 척(13)및 상기 마스크(2)도 또한 동일한 축(A)을 중심으로 회전될 수 있고, 상기 척은 Rw 방향으로, 상기 마스크는 Rm 방향으로 회전될 수 있다. 만일 상기 회전이 동일한 회전 속도 및 동일한 회전방향으로 발생된다면, 상기 마스크 및 상기 웨이퍼는 서로에 대하여 이동되지 않는다(Rw = Rm). 상기 척(13)과 마스크(2)는 간격 조정 수단(5)에 의하여 서로 연결되고, 서로로부터 이격되거나 서로 가까워지는 방향(화살표 L)으로 이동된다. 상기 간격 조정 수단(5)은 예를 들어, 공압 실린더 또는 스핀들일 수 있다. 상기 간격 조정 수단(5)을 사용하면, 상기 웨이퍼와 상기 마스크 사이의 갭(15)은 정확하게 조절될 수 있으며, 따라서 상기 간격 조정 수단은 스페이서 수단으로도 작용한다. 상기 노즐(7)은 상기 웨이퍼 가장자리 근처에서 상기 마스크(2)에 직접적으로 처리액(20)을 공급한다. 상기 처리액은 모세관형태의 갭(15)에 의하여 갭내로 빨려들어간다.
도 3은 제 3 실시예를 나타낸다. 장치(1)는 욕조(27)를 포함하며, 상기 욕조(27)는 항아리형 캐리어(24)를 가진다. 상기 캐리어 내부 공간(23)은 상기 캐리어와 욕조사이에 위치된 처리조(26)에 대하여 밀봉되어 있다. 상기 캐리어(24)는 승강 매커니즘을 사용하여 처리조(26)로부터 상승될 수 있다. 상기 캐리어의 상부 가장자리는 마스크에 해당하는 링(2)의 형상을 가지며, 그 표면은 웨이퍼(W)와 면하며, 웨이퍼 표면(Wf)과 평행한 평면이다. 상기 링(마스크(2))상면에는 핀(3)들이 위치되고, 이 핀(3)들은 상기 웨이퍼를 상기 마스크와 소정 간격으로 유지하여 갭을 형성시키는 노치들을 가진다. 상면에 웨이퍼(W)가 위치된 캐리어는 처리액 수위가 상기 링을 조금 넘는 위치에 올때까지 처리조(L1)내로 하강하여, 상기 웨이퍼 가장자리를 적신다. 상기 처리액은 모세관 인력에 의하여 상기 웨이퍼와 마스크사이의 갭(15)내로 빨려들어간다. 상기 캐리어 내부의 공간(23)에 부압이 발생되는 것에 기인한 상기 공간(23)내로 처리액이 스며드는 것을 방지하기 위하여, 상기 공간(23)은 튜브(25)를 통하여 외부와 연결된다. 약한 과압이 또한 상기 캐리어 내부 공간(23)내에서 상기 튜브(25)를 통하여 형성될 수 있고, 이 경우 상기 캐리어는 다시 상기 처리조(L1)로부터 들어올려진다. 액처리후, 상기 갭(15)내부에 남아있는 처리액은 상기 튜브(25)를 통하여 공급되는 가스에 의하여 형성된 강한 과압이 사용되어 반경방향 외측으로 몰아내어진다. 상기 갭(15)은 또한 상기 간격 조정 수단(5)에 의해 증가될 수 있다. 본 실시예에서는 간격 조정 수단(15)으로서, 상하로 이동하는 4개의 핀(5)들이 도시되어 있는데, 상기 핀들은 상기 마스크의 내측에서 마스크측의 웨이퍼 표면에 접촉하여, 상기 웨이퍼를 수직방향(L2)으로 상승시킬 수 있다.
도 4는 제 4 실시예를 나타낸다. 본 실시예의 장치는 처리액이 내부에 있고, 상하방향(화살표 L1)으로 이동 가능한 처리조(26) 및, 캐리어(11)를 포함한다. 상기 캐리어(11)는 베이스부(4) 및 그 하부면에 몰딩된 링(2)을 포함한다. 상기 링(2)의 하면에는 노치를 가진 핀(3)들이 형성되어 있는데, 이 핀(3)들은 웨이퍼(W)를 수평위치에서 캐리어의 하면 아래에 부상된 상태로 있게 하도록 웨이퍼(W)의 둘레부를 링(2)으로부터 소정의 갭을 둔 상태로 유지시킨다. 상기 웨이퍼(W)와 함께 상기 캐리어는 처리액이 상기 링을 적실때까지, 상기 처리조(27)내에 침지됨으로써, 상기 링으로부터 이격되어 대면하는 웨이퍼의 표면 및 둘레측웨이퍼 가장자리를 완전히 적신다. 상기 처리액은 상기 웨이퍼와 링사이의 갭내로 스며든다. 상기 캐리어(11)는 액처리후 처리조로부터 끌어올려진다. 상기 캐리어내부에 장착된 진공 픽업기(5)가 하측방향으로 이동되어, 상기 마스크와 면하는 웨이퍼의 표면(Wf)과 접촉하여 상기 웨이퍼를 흡인한다. 이후, 상기 웨이퍼는 픽업기와 함께 좀 더 하측방향으로 이동되어, 처리액을 상기 갭(15)내에 보유시키는 모세관 인력이 상실된다. 상기 픽업기가 회전됨에 따라, 상기 웨이퍼상에 남아있는 처리액 잔존물이 외부로 발산될 것이다.
도 5는 다른 실시예를 나타낸다. 상기 장치는 베이스부(4)를 가진 캐리어(11)와, 상기 스페이서(41)에 의해 간격을 두고 상기 베이스부 상부에 부착된 링(2)을 포함한다. 상기 링(2)은 스페이서부(41)상에 있다. 상기 링(2)상면에는 핀(53)이 부착되어 있는데, 이 핀(53)은 상기 캐리어(11)의 회전축(A)을 기준으로, 반경방향 외측으로 이동될 수 있으며, 상기 웨이퍼(W)의 둘레부를 감쌀 수 있다. 상기 핀(53)은 상기 웨이퍼의 표면과 수직을 이루는 축을 가진 소형 실린더의 형상을 가지고 있다. 상기 베이스부(4)내에는 기계 가공된 가스 채널(44, 45)들이 제작되어 있으며, 상기 채널들은 상기 캐리어(11)와 대면하는 웨이퍼의 표면으로 향해 있는 가스 노즐(46,49)로 이어진다. 상기 노즐(36 및 39)들은 비스듬하게 외측을 향하며, 내측에 위치한 내측 노즐(49)은 외측에 위치한 외측 노즐(46)에 비해 작은 경사를 가진다. 즉, 외측 노즐(46)의 분출 가스 유동(G2)이 내측 노즐(49)의 분출 가스 유동(G1)보다 좀 더 낮은 각도로 상기 웨이퍼 표면을 강타한다. 상기 내측 및 외측 노즐(49, 46)사이의 영역(48)내에서의 상기 베이스부(4)와 상기 웨이퍼(W)사이의 간격은 상기 외측 노즐(46)들의 바깥쪽 영역(47)내에서 간격보다 작다. 내측 노즐(49)들 및 외측 노즐(46)들 모두 선택적으로 원형으로 배열된 다수개의 노즐이거나, 또는 환형 노즐 형태를 가질 수 있다.
상기 장치는 실질적으로 두 가지의 다른 방법으로 작동될 수 있다. 제 1 작동 모드에서, 외측 가스 유동(G1) 및 내측 가스 유동(G2)은 서로 독립적으로 공급/비공급될 수 있다. 만일 제 2 가스 유동(G1)만이 공급되면, 가스는 상기 영역(47)상부에만 흐른다. 상기 웨이퍼(W)가 조금 상승됨에 따라, 모세관 형태의 좁 은 갭(15)이 상기 마스크(2)및 상기 웨이퍼(W)사이에 형성된다. 만일 상기 제 1 작동 상태에서, 도 1과 관련하여 설명한 바와 같이, 처리액이 공급되면, 처리액은 상기 갭(15)내부로 빨려들어간다. 만일 이 때, 외측 가스 유동(G1)에 추가로 또는 그 대신에, 내측 가스 유동(G2)이 공급되면, 가스는 상기 외측 노즐(46)의 바깥쪽 영역(47) 뿐만 아니라, 상기 외측 및 내측 노즐사이의 영역(48)상에 흐르게된다. 상기 제 2 작동 상태에 의거하여, 웨이퍼(W)는 점선으로 도시된 것과 같이 다소 상승된다. 상기 웨이퍼 가장자리는 상기 핀(53)의 원주면을 따라 미끄러진다. 이러한 약간의 웨이퍼의 상승 이동량으로도 상기 마스크와 상기 웨이퍼사이의 갭내에 있는 처리액은 모세관 인력에 의하여 더 이상 보유되지 않게 된다. 상기 처리액은 상기 영역으로부터 제거될 수 있으며; 처리액의 제거는 가스 유동에 의하여 이루어지며, 즉 처리액 방울들이 반경방향 외측으로 불어내어진다. 상기 처리액의 제거는 전체 캐리어(11)및 웨이퍼의 회전에 의해 이루어질 수 있다. 부가적으로, 상기 처리액로(28)에 의해 설치된 노즐에 의해, 분출액이 상기 베이스부(4)를 통하여 상기 캐리어와 면하는 웨이퍼 표면으로 방출될 수 있으며, 이에 따라 갭(15)내의 처리액이 부가적으로 대치된다. 또한, 상기 분출액은 물론 소정 공정에서 다시 제거되어야만 한다.
상기 제 2 작동 모드에서, 상기 두 개의 가스 유동(G1 및 G2)은 서로 연결되어 있다. 제 2 작동 상태에서의 가스 유동이 상기 제 1 작동 상태보다 크기 때문에, 마스크(2)에 대한 웨이퍼의 간격은 제 1 작동 상태에서보다 제 2 작동상태에서 크게 될 것이다. 상기 제 1 작동 상태 내에서 상기 마스크(2)와 상기 웨이퍼(W)사이의 간격이 예를 들어 0.5㎜이면, 제 2 작동 상태에서의 간격은 0.8㎜이다.
도 1에서 예시된 상기 실시예에 이어, 본 발명에서 청구된 장치의 작동 상태를 도 5 및 도 6을 참조하여 이하 설명한다. 우선, 상기 웨이퍼(W)는 상기 마스크(2) 근처로 이동되어, 갭(15)을 형성한다. 상기 마스크(2)와 상기 웨이퍼사이에 형성되는 간격은 스페이서 수단, 여기서는 노치를 가진 핀들(3, 도 6 도시)에 의하여 보장된다. 이 때, 처리액이 상기 마스크로부터 멀리 이격되어 대면하는 상기 웨이퍼 표면(Wb)에 또는 직접적으로 상기 웨이퍼 가장자리에 공급된다. 상기 처리액 대부분은 상기 갭(15)사이로(F2) 들어간다. 상기 처리액의 과잉량(F1)은 하부로 흘러내리고 상기 마스크 및/또는 상기 웨이퍼가 회전함에 따라 외부로 비산된다. 상기 처리액은 더 이상 상기 마스크의 내측 가장자리보다 내측으로 흘러들어 갈 수 없고, 즉, 상기 점 P까지만 침투한다. 상기 마스크(2)와 상기 웨이퍼사이의 간격(a1)은 상기 처리액이 상기 갭(15)내에 모세관 인력에 의하여 보유되어 상기 웨이퍼 표면을 처리할 수 있게 하도록 매우 작은 값으로 선택된다. 이 후,승강 매커니즘이 상기 마스크(2)와 면하는 상기 웨이퍼 표면(Wf)과 접촉하며, 상기 핀(3)이 이격되고(B), 이 상태에서 상기 승강 매커니즘(5)이 상기 웨이퍼를 들어올린다. 이에 따라, 상기 갭(15)사이에 형성된 액막이 파괴되어, 단지 처리액 방울들(16)이 상기 마스크 상에 및/또는 상기 웨이퍼 표면에 잔존한다. 상기 처리액 방울(16)들은 외부로 헹궈내어 지거나, 날려지거나 및/또는 비산되어진다.
본 발명은 마스크와 웨이퍼형 물품을 소정의 좁은 간격으로 유지하여 액처리함으로써, 웨이퍼형 물품 소정 부분의 액처리가 가능해지며, 비처리 영역까지 처리액이 닿지 않는다.

Claims (16)

  1. 웨이퍼형 물품, 특히 웨이퍼의 소정 부분을 액처리하기 위한 장치에 있어서,
    웨이퍼형 물품을 고정하기 위한 고정 수단과;
    처리액으로 처리할 상기 소정 부분의 영역에 대응하는 형태와 크기를 갖는 마스크와;
    상기 마스크와 상기 웨이퍼형 물품을 소정의 좁은 간격으로 유지하여, 상기 처리액이 상기 마스크와 상기 웨이퍼형 물품의 상기 소정 영역사이에서 모세관 인력에 의하여 유지될 수 있도록 하는 스페이서 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼형 물품의 액처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 마스크(2)는 링형상을 가진 것을 특징으로 하는 웨이퍼형 물품의 액처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 링은 상기 웨이퍼형 물품의 외경보다 작은 내경을 가지고, 상기 웨이퍼형 물품의 외경과 최소한 같은 외경을 가진 것을 특징으로 하는 웨이퍼형 물품의 액처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서 수단은 상기 마스크와 상기 웨이퍼형 물품을 서로에 대하여 0.05㎜ 내지 1㎜의 간격으로 유지시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼형 물품의 액처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서 수단은 조임 부품(3,53)을 포함하고, 상기 조임 부품은 상기 웨이퍼형 물품과 직접 접촉하여, 직접적으로 또는 간접적으로 상기 마스크(2)와 결합되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼형 물품의 액처리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 마스크 및 고정 수단이 상기 마스크와 수직하는 축(A)을 중심으로 회전하는 동안, 서로에 대하여 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼형 물품의 액처리 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서 수단은 직접적으로 또는 간접적으로 상기 마스크(2)와 결합되며, 상기 웨이퍼형 물품을 향하여, 상기 웨이퍼형 물품을 가스 쿠션상에서 위치시킬 수 있도록 하는 가스 이송 수단(45,46)을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼형 물품의 액처리장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 마스크와 상기 웨이퍼형 물품사이의 간격을 서로에 대하여 증가시켜, 상기 마스크와 상기 웨이퍼형 물품사이에 위치된 처리액이 모세관 인력에 의하여 더 이상 보유될 수 없도록 하는 간격 조정 수단(5,44,49)을 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼형 물품의 액처리장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 간격 조정 수단은 액처리동안 또는 액처리후에 즉시 상기 마스크와 상기 웨이퍼형 물품사이의 간격을 조정할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼형 물품의 액처리장치.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 스페이서 수단의 부품은 또한 상기 간격 조정 수단의 부품인 것을 특징으로 하는 웨이퍼형 물품의 액처리장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 웨이퍼형 물품의 둘레측 위치와 접하고, 상기 웨이퍼형 물품의 주표면에대해 실질적으로 수직으로 위치된 가이드 부품(3, 63)을 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼형 물품의 액처리장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 고정 수단은 가이드 부품(63) 및 가스 이송 수단(45, 46)을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼형 물품의 액처리장치.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 간격 조정 수단은 직접적으로 또는 간접적으로 상기 마스크(2)와 조립되고, 상기 웨이퍼형 물품의 주표면을 향하여, 상기 웨이퍼형 물품을 가스 쿠션상에서 위치시킬 수 있도록 하는 가스 이송 수단(44, 49)을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼형 물품의 액처리장치.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서 수단 및 상기 간격 조정 수단은 최소한 두개의 다른 작동 상태로 전환되어, 상기 웨이퍼형 물품 및 상기 마스크사이를 두 개의 다른 간격으로 조절할 수 있는 상기 가스 이송 수단들(44, 45, 46, 49)과 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 웨이퍼형 물품의 액처리장치.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 고정 수단은 회전될 수 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼형 물품의 액처리장치.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 마스크와 대면하는 상기 웨이퍼형 물품의 표면을 향하는 처리액로(26)를 가진 것을 특징으로 하는 웨이퍼형 물품의 액처리장치.
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