KR20020063214A - 기판 처리 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

처리 유체로 채워진 처리 탱크(3)내에서 기판(2)을 처리하기 위한 장치(1)의 유동 조건을 최적화시키기 위하여, 장치는 유체를 처리 탱크(3)에 안내하도록 하나 이상의 디퓨져(12)를 포함하고, 디퓨져(12) 및 기판(2) 사이의 거리는 조절가능하다. 또한, 본 발명은 상기한 거리를 조절하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 장치의 유동 조건을 개선하기 위한 추가적인 조치에 따라, 디퓨져(12)는 기판(2)을 향하여 원통형으로 구부러진 플레이트(18)와 유출부(20)를 가지며, 원통 축선은 기판의 평면에 대하여 수직으로 연장된다.

Description

기판 처리 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR TREATING SUBSTRATES}

제조 공정 분야, 특히 반도체 산업에서는 유체를 사용하여 기판을 처리하는 것이 필요하다. 이러한 일례로서, 칩을 제조하는 동안에 기판을 습식 처리하는 것이 있다.

유럽 특허 공보 제 385 536호 및 독일 공보 197 03 646호로부터 처리 유체가 수용된 탱크내에서 기판을 습식 처리하기 위한 장치가 공지되었고, 상기 장치에 따라, 기판 캐리어를 사용하여 기판이 탱크에 위치될 수 있다. 기판, 예컨데 반도체 웨이퍼는 습식 처리되기 이전에 기판 캐리어에 위치된다. 이어서, 반도체 웨이퍼는 기판 캐리어에 의해 처리 유체가 수용된 탱크 안으로 놓여진다. 웨이퍼가 습식 처리되는 동안에, 웨이퍼 아래에 배치된 디퓨져를 통해 처리 유체는 지속적으로 처리 탱크로 유입된다.

여기에서, 기판의 균일한 처리를 위해서 중요한 것은 기판 표면으로 일정한 유동 조건을 제공하는 것이다. 그러나, 이러한 조건은 필연적으로 사용되는 처리유체의 점성과, 처리 탱크 부재의 정렬뿐만 아니라 처리되어지는 기판의 형태와 크기에 의존된다. 전술한 장치에서는, 처리 조건 즉, 예컨데 처리 유체의 점성 및/또는 기판의 크기와 형태와 같은 조건의 변화에 따라 처리 탱크 내측의 유동 조건을 적용할 수 없으므로 처리 조건의 변화는 기판의 표면에서 비균일한 유동 조건을 초래한다.

본 발명은 처리 유체로 채워진 처리 탱크내의 기판을 처리하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따라 처리 유체는 디퓨져(diffusor)를 통해 처리 탱크로 안내된다.

도 1은 본 발명에 따른 처리 장치의 개략적인 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 디퓨져의 개략적인 측면도,

도 3은 도 2의 디퓨져를 90도 회전시킨 각도에서 본 개략적인 측면도,

도 4는 본 발명에 따른 디퓨져의 개략적인 사시도.

전술한 장치를 감안하여, 본 발명의 목적은 유동 조건이 최적화된, 특히 처리되어지는 기판에 유동의 균일성을 제공하는 장치와 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따라, 상기한 목적은 디퓨져와 기판 사이의 간격이 조절될 수 있는 전술한 유형의 장치로서 달성된다. 여기에서, 예컨대 처리 유체의 점성 또는 예를 들어 상이한 기판 캐리어를 갖추어 가변될 수 있는 탱크내의 부재의 정렬과 같은 각각의 처리 조건에 개별적인 적용이 가능하다. 탱크내의 균일한 유동 조건은 기판의 처리를 더욱 균일하게 하고, 그 결과 기판의 손상을 피할 수 있다. 특히, 디퓨져와 기판 사이의 간격을 감소시킴으로써 디퓨져의 편향 압력을 감소할 수 있고, 그 결과 더욱 균일한 유동이 달성된다.

본 발명의 특별히 바람직한 실시예에 따라, 디퓨져는 처리 탱크내에서 변위가능하다. 여기에서, 디퓨져와 기판 사이의 간견의 조절은 간단하고 효과적인 방식으로 달성가능하다. 또한, 유지 및/또는 교체를 목적으로 하여 디퓨져에 접근하는 것은 변위가능성으로 인하여 상당히 단순화된다. 이러한 디퓨져의 감시 및/또는 교체는, 처리된 기판의 오염을 일으키는, 예컨대 디퓨져상에 외부 먼지입자가집적되는 경우에 필요하다.

본 발명의 다른 실시예에 따라, 처리 탱크내의 기판 유지 장치의 위치는 바람직하게는 조절가능하다. 기판 유지 장치는 일반적으로 처리 탱크로부터 기판을 삽입하며 회수하기 위하여 처리 탱크내에서 이동가능하다. 그리하여, 간격의 조절을 위한 기판의 위치 설정은 특별히 간단하다. 장치는 바람직하게는 처리 조건에 적용되는 간격의 조절을 수행하기 위하여 디퓨져 및/또는 기판 유지 장치의 위치를 제어하기 위한 제어 장치를 갖는다.

본 발명의 다른 실시예에 따라, 디퓨져는 기판에 대하여 원통형으로 구부러져 있으며 배출 개구 또는 유출 개구가 제공되어 있는 디퓨져 플레이트를 가지며, 플레이트의 원통 축선은 기판의 평면에 대하여 수직으로 연장한다. 디퓨져 플레이크가 원통형으로 구부러져 있어서, 처리 유체가 폭넓은 표면에 걸쳐 처리 탱크에 유입될 수 있다. 그렇게 함으로써, 디퓨져에 대한 유입 압력은 유동의 균일성의 개선을 야기하는 작아진 유입 표면에 의해 감소될 수 있다. 또한, 곡률로 인하여 개별적인 스트림(stream)은 디퓨져로부터 부채꼴 형상으로 전환된다. 이는 전체적인 유동의 균일성에 악영향을 미치는 스트림과 난류의 교차를 방지한다.

처리 탱크 내측의 균일한 유동을 위하여, 디퓨져 플레이트의 형상은 바람직하게는 그 정점에 대해 대칭이다. 유출 개구는 바람직하게는 정점에 대해 대칭으로 정렬된다.

유출 개구 전체에서 가능한 균일한 압력 분포를 얻기 위하여, 바람직하게는 편향판 또는 차폐판이 디퓨져의 유입부로부터 가로질러 놓여진다.

또한, 전술한 목적은 기판에 대하여 원통형으로 구부러지고 유출 개구를 갖는 디퓨져 플레이트가 제공되며, 디퓨져 플레이트의 원통형의 축선이 기판의 평면에 대해 수직으로 연장하는 전술한 유형의 장치에 의해 달성된다. 이미 전술한 바에 따라, 원통형 디퓨져 플레이트의 곡률은 처리 유체를 폭넓은 표면에 걸쳐 처리 탱크로 유입시킬 수 있다. 또한, 디퓨져로부터 부채꼴 형상으로 전환되는 유동이 생성되어 엇갈리는 유동이 없으므로 난류가 발생되지 않고, 이는 매우 균일한 유동을 야기한다.

처리 탱크 내측에서 가능한 한 균일한 유동을 위하여, 디퓨져 플레이트의 형상은 바람직하게는 그 정점에 대해 대칭이다. 유출점 또는 배출점은 바람직하게는 정점에 대해 대칭으로 놓여진다.

디퓨져 플레이트의 유출 개구 전체에 걸쳐 가능한 한 균일한 압력 분포를 제공하기 위하여, 편향판 또는 차폐판이 바람직하게는 디퓨져의 유입부로부터 가로질러 놓여지도록 제공된다.

본 발명의 목적은 처리 유체로 채워진 처리 탱크내의 기판의 처리를 위한 방법에 의하여 달성되는데, 이 방법에 따라 유체는 디퓨져를 통해 처리 탱크로 안내되고, 기판과 디퓨져 사이의 간격이 처리 조건의 함수에 따라 조절된다. 간격을 조절함으로써, 처리 탱크 내측의 유동 조건과 그에 따라 얻어지는 처리 성과는 균등하게 되고, 이로써 변화된 처리 조건이 수용된다.

본 발명의 특별히 바람직한 실시예에 따라, 간격은 유체의 점성의 함수에 따라 조절되는데, 이는 점성이 처리 탱크 내측의 유동에 커다란 영향을 미치기 때문이다. 간격은 바람직하게는 처리 탱크내의 디퓨져를 변위시킴으로써 조절된다. 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 간격은 처리 탱크내의 기판 유지 장치를 변위시킴으로써 조절된다.

본 발명의 장치와 방법은 특히, 소위 독립 처리 탱크(individual treatment tanks) 또는 단일 탱크 툴(Single-Tank-Tools)내에서 반도체 웨이퍼의 습식 처리에 적합하며, 여기에서 웨이퍼의 처리를 위하여 단일 탱크 내측에서 상이한 처리 유체가 사용된다.

도 1은 처리 탱크(3) 및 처리 탱크를 둘러싸는 과도 유동부(4)를 갖는, 예컨데 반도체 웨이퍼와 같은 기판(1)을 처리하기 위한 장치(1)를 도시한다. 도 1에 따른 도시방향에서, 다수의 웨이퍼가 처리 탱크 안에 수용되며 하나의 웨이퍼 뒤에 다른 웨어퍼들이 배치된 것이다. 처리 탱크(3)에는 상방으로 넓어지는 원뿔형의 측벽(6, 7)과 저면부(8)가 제공된다. 처리 탱크(3)의 하부에는, 상세히 도시되지는 않았지만 웨이퍼 캐리어를 수용하기 위한 캐리어 수용 수단(10)이 제공된다.

디퓨져 유니트(12)는 처리 탱크(3)의 하부 영역에 제공된다. 디퓨져유니트(12)에는 저면부(8)를 통해 연장된 디퓨져 튜브(13) 및 저면부(8) 위에 배치된 디퓨져 헤드(14)가 제공된다. 디퓨져 헤드(14)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 유출 개구(20)를 갖는 원통형으로 구부러진 디퓨져 플레이트(18)에 의해 처리 탱크의 방향으로 경계진 챔버(16)를 형성한다. 디퓨져 플레이트(18)의 원통 축선은 도 1에 도시된 바와 같이 도면의 평면으로 연장되므로 웨이퍼에 수직하게 연장된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 유출 개구(20)는 곡률 방향으로 10도의 각도 간격으로 서로 이격된다. 물론, 개구(20) 사이의 다른 간격도 가능하다. 곡률 방향으로의 유출 개구의 횡방향의 거리 또는 간격은 처리 탱크에 수용되는 웨이퍼의 간격에 적합하게 되므로 이러한 간격 또는 갭으로 향하는 유동을 제공하기 위하여 개구는 웨이퍼 사이에 형성된 간격으로 각각 향하게 된다. 곡률의 방향에서, 디퓨져 플레이트(18)는 정점(22)에 대해 대칭인 형상을 가지고, 개구(20)는 정점(22)에 대하여 대칭과 유사하게 정렬된다.

디퓨져 튜브(13)는 본질적으로 구부러진 디퓨져 플레이트의 정점(22)에 수직으로 연장되며 정점에 대면하는 개구(23)를 갖는다. 디퓨져 튜브(13)를 통해 디퓨져 헤드(14)로 안내되는 모든 배출 개구 또는 유출 개구(20)에서 가능한 한 처리 유체의 균일한 압력 분배를 얻기 위하여, 구부러진 디퓨져 플레이트와 디퓨져 튜브(13)의 개구(23) 사이에는 편향판 또는 차폐판 형태의 편향 부재 또는 차폐 부재(24)가 제공된다. 차폐판(14)은 도 1에 도시된 바와 같이, 또는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 디퓨져 플레이트(18)에 고정될 수 있고, 이는 적절한 고정 부재 또는 간격 부재(26)를 통해 디퓨져 튜브(13) 또는 디퓨져 플레이트로부터 가로질러 놓여진 베이스 플레이트에 고정될 수 있다.

디퓨져 튜브(13)는, 도 1에 도시된 이중 화살표(28)로 도시된 바와 같이 처리 탱크(3)의 저면부(8)를 통해 횡방향으로 변위가능하다. 디퓨져 튜브의 횡방향 변위의 결과에 따라, 튜브에 고정적으로 설치된 디퓨져 헤드(14)는 처리 탱크(3) 내측에서 횡방향으로 변위되고, 디퓨져 플레이트(18) 및 처리 탱크(3) 내측에 수용된 반도체 웨이퍼(2) 사이의 간격 또는 거리는 변경된다.

디퓨져 튜브는 적절한 스크류 커플링 또는 고정구(30)와 오링(31)을 관통하여 안내되며 탱크(3)에 고정된다. 반도체 웨이퍼(2)의 처리를 위하여, 이러한 웨이퍼는 상세히 도시되지는 않았지만 홀더 또는 캐리어를 통해 처리 탱크(3) 내측에 위치된다. 이어서, 예컨데 희석된 플루오르화 수소산(diluted hydrofluoric acid;DHF)과 같은 처리 유체가 디퓨져 유니트(12)에 의해 처리 탱크(3)로 안내된다. 여기에서, 유체는 디퓨져 튜브(13)를 통해 디퓨져 헤드(14)의 챔버(16)로 안내된다. 유체는 차폐판(24)에서 전환되거나 편향되어 챔버(16) 내측으로 균일하게 분산된다. 이어서, 유체는 구부러진 디퓨져 플레이트(18)의 개구(20)를 통해 배출된다. 여기에서, 부채꼴 형상으로 전환되는 유체 스트림이 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이 처리 탱크(3) 내측에서 발생된다. 사용된 처리 유체의 점성과, 처리되는 반도체 웨이퍼(2)의 형태 및 크기와, 캐리어 및/또는 처리 탱크(3)의 형상에 따라서, 웨이퍼(2)와 디퓨져 유니트(12) 사이의 간격이 디퓨져 튜브(13)의 횡방향 변위에 의해 조절된다. 조절을 위하여, 예컨대 처리 유체의 상이한 점성에 대한 디퓨져 플레이트(18)와 웨이퍼(2) 사이의 다양한 간격 값과, 웨이퍼(2)의 크기및 형태와, 웨이퍼 캐리어 및/또는 탱크(3)의 크기와 형태가 주어진 룩업 테이블(look-up table)을 참조할 수 있다. 물론, 간격은, 예컨대 처리 유체 압력과 같은 다른 처리 변수의 함수에 따라 조절될 수 있고, 그 결과 웨이퍼 표면상에 균일한 유체 스트림이 달성된다.

본 발명은 전술한 바람직한 실시예를 참조하였지만, 특정한 실시예에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 디퓨져와 웨이퍼 사이의 간격은 웨이퍼 캐리어 또는 다른 웨이퍼 유지 부재의 상이한 높이 설정 위치에 의해 영향을 받을 수 있다. 특히, 본 발명은 웨이퍼가 웨이퍼 캐리어에 의해 처리 탱크로 삽입되는 것과 같은 장치에 따라 제한되지 않는다. 이는 디퓨져 유니트뿐만 아니라 처리 탱크가 다양한 형태로 가능하다는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (16)

1. 처리 유체를 처리 탱크(3)로 안내하기 위한 하나 이상의 디퓨져(12)를 갖추고, 상기 처리 유체가 채워진 상기 처리 탱크(3)내의 기판(2)을 처리하기 위한 장치(1)에 있어서,

   상기 디퓨져(12)와 상기 기판(2) 사이의 간격이 조절가능한 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 디퓨져(12)는 상기 처리 탱크(3)내에서 변위가능한 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 처리 탱크(3)내의 기판 유지 장치의 위치가 조절가능한 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 디퓨져(12)와 상기 기판 유지 장치중 어느 하나 이상의 위치를 제어하기 위한 제어 장치를 특징으로 하는 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 디퓨져(12)에는 상기 기판(2)에 대하여 원통형으로 구부러지고 유출 개구(20)를 갖는 디퓨져 플레이트(18)가 제공되며, 상기 디퓨져 플레이트의 원통형의 축선은 상기 기판의 평면에 수직하게 연장하는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 디퓨져 플레이트(18)의 형상은 디퓨져 플레이트의 정점(22)에 대해 대칭인 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 유출 개구(20)는 상기 정점(22)에 대해 대칭으로 놓여지는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 디퓨져의 유입부로부터 가로질러 놓여지는 편향판 또는 차폐판(24)을 특징으로 하는 장치.
9. 처리 유체를 처리 탱크(3)로 안내하기 위한 디퓨져(12)를 갖추고, 상기 처리 유체가 채워진 상기 처리 탱크(3)내의 기판(2)을 처리하기 위한 장치(1)에 있어서,

   상기 디퓨져(12)에는 상기 기판(2)에 대하여 원통형으로 구부러지고 유출 개구(20)를 갖는 디퓨져 플레이트(18)가 제공되며, 상기 디퓨져 플레이트의 원통형의 축선은 상기 기판의 평면에 수직하게 연장하는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 디퓨져 플레이트(18)의 형상은 플레이트의 정점(22)에 대해 대칭인 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 유출 개구(20)는 상기 정점(22)에 대해 대칭으로 놓여지는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제 9 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 디퓨져의 유입부로부터 가로질러 놓여지는 편향판 또는 차폐판(24)을 특징으로 하는 장치.
13. 처리 유체가 디퓨져를 통해 처리 탱크내로 안내되는, 처리 유체가 채워진 처리 탱크내의 기판 처리 방법에 있어서,

    상기 디퓨져와 상기 처리 탱크 사이의 간격은 처리 조건의 함수에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 간격은 상기 유체의 점성의 함수에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 상기 간격은 상기 처리 탱크내의 상기 디퓨져를 변위시킴으로써 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제 13 항 내지 제 15 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 간격은 상기 처리 탱크내의 기판 유지 장치를 변위시킴으로써 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.