KR20020063252A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20020063252A
KR20020063252A KR1020027008041A KR20027008041A KR20020063252A KR 20020063252 A KR20020063252 A KR 20020063252A KR 1020027008041 A KR1020027008041 A KR 1020027008041A KR 20027008041 A KR20027008041 A KR 20027008041A KR 20020063252 A KR20020063252 A KR 20020063252A
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disk
opening
openings
suction
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Application number
KR1020027008041A
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Inventor
볼프강 마르쉬너
우베 뮐러
Original Assignee
스테그 마이크로테크 게엠베하
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Publication date
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Abstract

본 발명의 목적은 기판들의 처리, 특히 반도체 웨이퍼들의 처리를 위해 제공되고 처리 탱크(3)를 포함하는 장치의 분리된 흡입 개구부들(13, 14, 15)을 개방하고 폐쇄하기 위한 간단하고 경제적인 장치를 제공하는 것이다. 상기 처리 탱크는 처리 유체로 채워지고 적어도 두 개의 분리된 흡입 개구부들(13, 14, 15)을 갖는 실질적으로 폐쇄된 공간에 배열된다. 이 때문에, 상기 공간으로부터 그것을 분리시키는 동안 상기 흡입 개구부를 커버하고 관통 개구부(18)를 포함하는 회전 디스크(17)가 제공된다. 상기 흡입 개구부들(13, 14, 15) 중의 하나가 상기 관통 개구부에 의해 적어도 부분적으로 중첩될 수 있다.

Description

기판 처리 장치 {DEVICE FOR TREATING SUBSTRATES}
제조 과정 동안, 특히 반도체 공정에서, 서로 다른 처리 유체로 기판을 처리하는 것이 필요하다. 상기 처리를 위해, 상기 같은 처리 탱크 내에서 반도체 웨이퍼들이 계속적으로 서로 다른 처리 유체에 잠겨지는 소위 개별 처리 탱크들 또는 단일 탱크 공구들(single tank tools, STT)이 개발된다. 하나의 처리 탱크 내에서의 기판의 계속적인 처리는 상기 기판이 상기 처리 단계 사이에서 이동될 필요가 없는 장점을 갖는다.
이것의 하나의 예는 암모니아, 수소 및 물의 혼합물(SC1)을 갖는 반도체 웨이퍼의 처리에 이은 희석된 수소화 플루오르 산(diluted hydrofluoric acid, DHF) 내에서의 처리 및 그 다음의 탈이온화 물(deionized water, DIW)에서의 세척 단계이다. 상기 각각의 처리 단계 동안, 적어도 상기 SC1 단계와 상기 DHF 단계 동안에 환경에 유해하고 반드시 분리되어 제거되거나 처치되어야 하는 기체들이 발생한다. 이런 이유로, 상기 장치에서 적어도 두 개의 분리된 흡입 개구부들은 상기STT의 하우징 밖으로 기체들의 분산된 흡입(suction off)이 가능하도록 상기 개구부에 연관된 밸브를 통하여 각각 개방되고 폐쇄되도록 제공된다. 상기 흡입 개구부들의 개방과 폐쇄를 위한 상기 언급된 밸브들에 더하여, 더욱이 개별적인 조절 덮개들(trimming flaps)이 상기 개구부들에 의해 흡입된 기체의 양을 제어하기 위해 제공된다.
상기 제어는 물론 상기 개별적인 밸브들의 제공은 매우 복잡하고 그래서 높은 비용을 요구한다. 상기 각 밸브들의 드라이브들은 상기 STT의 하우징 내에서 배치되고 그래서 일부 유독한 기체들에 담겨지며 조급한 실패가 되는 경향이 있다. 더욱이, 상기 밸브들과 그 드라이브 수단이 한편으로 어떠한 오염으로부터 청결하게 보존되어야 하고 다른 한편으로는 공간을 절약하기 위하여 제한된 챔버를 제공하는 상기 하우징 내에 배치되기 때문에, 상기 밸브들과 그 드라이브 수단에의 접근이 어렵다.
독일 특허 제 A-196 14 653 호는 적어도 하나의 입구와 적어도 두 개의 방출 개구부들이 제공된 하우징을 갖는 밸브를 개시한다. 밸브 시트로서 고정된 디스크가 상기 하우징 내에 제공되고, 상기 고정된 디스크 상에 올려지고 액추에이팅 스핀들(actuating spindle)에 의해 회전 가능한 디스크가 회전 슬라이드(rotary slide)로서 제공되는데, 이에 의하여 상기 회전 가능한 디스크의 모든 위치에서 매체가 통과할 수 있게 하는 관통 개구부들(through-openings)이 상기 디스크들의 양쪽에 형성된다.
독일 특허 제 A-196 02 106 호는 하우징에 고정적으로 올려지고 관통 흐름개구부들(through-flow openings)이 제공된 제 1 디스크와 상기 하우징에 회전 가능하게끔 올려지고 상기 제 1 디스크에 얹혀 있으며 관통 흐름 개구부들이 제공된 제 2 디스크가 제공된 밸브를 갖는, 유체 스트림의 제어를 위한 회전 디스크 밸브를 개시한다. 제 1 위치에서, 상기 관통 흐름 개구부들은 서로에 대해 가로질러 배치되고 상기 유체 스트림을 방출하는 반면, 제 2 위치에서 상기 관통 흐름 개구부들은 서로에 대하여 오프셋되고 상기 유체 스트림을 방해한다.
독일 특허 제 C-4220070 호는 액체 또는 기체 매체의 관통 흐름 양의 제어를 위한 회전 디스크 분할 밸브를 기술하는데, 이에 따라 상기 디스크들의 양쪽의 관통 흐름 개구부들이 제 1 위치와 제 2 위치에서 서로 반대이고 서로에 대하여 오프셋되도록 관통 흐름 개구부들이 제공된 두 디스크들이 하우징 내에 서로에 대하여 회전 가능하도록 배치되어 있다. 상기 밸브의 하류에서 상기 관통 흐름 개구부들은 일반적인 흐름을 제공하기 위해 다시 함께 합쳐진다. 상기 매체 스트립의 분리는 달성되지 않는다.
독일 실용신안 제 U-8107540 호는 입구와 적어도 두 개의 출구를 갖는 다경로 밸브를 제공하는데, 이에 따르면 밸브에는 서로 다른 관통 개구부들에 들어가는 상기 밸브의 입구 말단부에 있는 매체를 운반하기 위해 정지 부분의 관통 개구부와 중첩될 수 있는 관통 개구부를 갖는 회전 가능한 디스크가 제공된다.
독일 특허 제 C-195 26 886 호는 메탄올의 재형성을 위한 장치와 방법을 개시하는데, 이에 따라 상기 입력 측에 있고 높은 메탄올 전환을 위해 섞여진 반응 챔버의 효율적인 길이 및/또는 효율적인 입구 단면은 작업량의 함수로서, 재형성될기체 혼합물에 조절될 수 있다. 상기 조절은 상기 반응 도관들의 하나 또는 그 이상의 입구 개구부들과 중첩될 수 있는 관통 개구부를 갖는 회전 가능한 디스크에 의해 달성된다. 이런 연결에서, 메탄올은 각각 상기 장치의 입력 말단부에서 생성되고 상기 반응 챔버의 하나 또는 그 이상에 분배된다. 상기 반응 챔버들의 말단부에서, 상기 메탄올 스트림은 다시 함께 합쳐진다.
본 발명은 서로 다른 처리 유체로 채워지고, 서로 분리된 적어도 두 개의 기체 흡입 개구부들이 제공된 폐쇄된 챔버 내에 실질적으로 배치된 처리 탱크를 갖는 기판들, 특히 반도체 웨이퍼들의 처리를 위한 장치에 관한 발명이다.
본 발명은 도면을 참조하여 실시예의 도움으로 계속적으로 상세하게 설명될 것이다; 상기 도면은 다음을 도시한다:
도 1은 기판들의 처리를 위한 독창적인 장치를 통한 개략적인 단면도이다.
도 2는 다양한 흡입 개구부들을 갖는 처리 장치의 챔버의 연락을 위한 회전 가능한 디스크의 개략적인 평면도이다.
도 3은 본 발명의 대체적인 실시예에 따른 상기 디스크와 상기 흡입 개구부들의 투시도이다.
도 1 내지 도 3에서, 상기 동일 참조 번호들은 상기 동일 혹은 등가 요소들을 위해 사용된다.
기판들의 처리를 위한 상기 언급된 장치의 형성을 위해, 분리된 기체 흡입 개구부들의 개방과 폐쇄를 위한 간단하면서도 경제적인 장치를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명에 따라, 이 목적은 상기 언급된 유형의 장치로, 사용된 상기 기체 흡입 개구부들 중 하나가 처리 유체의 기능에 따라 적어도 부분적으로 중첩될 수 있게 하는 수단에 의해 관통 개구부를 갖는, 상기 기체 흡입 개구부들을 커버하기 위한 회전 가능한 디스크에 의해 실현된다. 상기 동작 시에, 상기 흡입 개구부들 사이에서 간단한 교환(switching-over)이 오직 하나의 디스크와 오직 하나의 드라이브에 의해 가능해진다. 매우 공간 절약적인 방식의 상기 디스크는 상기 챔버 내에 수용될 수 있고, 이에 의해 요구되는 공간을 감소시킨다. 더욱이, 사용된 상기 처리 유체에 의해 방출된 기체들은 서로 다른 처리 유체에 의해 방출된 서로 다른 기체들로부터 분리되어 제거될 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 적어도 하나의 밀폐 요소가 상기 디스크와 상기 챔버의 벽 부분 사이에 제공되고, 상기 흡입 개구부들에 대해 상기 챔버대기의 좋은 밀폐를 제공하기 위해 적어도 하나의 흡입 개구부를 둘러싼다. 덧붙여 말하면, 상기 밀폐 요소는 바람직하게는 상기 밀폐 효과에 더하여 상기 디스크의 회전 운동 동안 상기 고리에 대해 상기 디스크의 좋은 슬라이딩 운동을 보장하는 PTFE 고리이다.
상기 챔버 내에서 일부 유독한 대기로부터 상기 디스크를 회전시키기 위한 드라이브 수단을 보호하기 위해, 상기 드라이브 수단은 바람직하게는 상기 챔버로부터 떨어져 있는 상기 디스크의 측면 상에 배치된다. 더욱이, 상기 드라이브 수단이 외부로부터 접근 가능하기 때문에, 이는 상기 드라이브 수단에 접근하기 용이하게 한다. 이런 연결에서, 상기 드라이브 장치에 바람직하게는 상기 회전 위치의 정확한 조절을 가능하게 하기 위해 상기 디스크의 위치를 검출하기 위한 적어도 하나의 센서가 제공된다. 상기 드라이브 장치와 유사하게, 상기 센서는 상기 화학 유독성 대기에서 떨어져서 배치되고 또한 상기 외부로부터 쉽게 접근 가능하다.
관통 개구부와 흡입 개구부 사이의 중첩의 양을 변화시킴으로써 조절을 가능하게 하기 위해, 바람직하게는 상기 디스크의 회전 위치의 제어를 위한 제어 장치가 제공된다. 덧붙여 말하면, 정확한 조절을 위한 중첩의 정도는 바람직하게는 상기 흡입 압력의 함수로서 제어 가능하다.
관통 개구부와 흡입 개구부 사이의 중첩의 정도의 조절을 위하여, 상기 관통 개구부는 바람직하게는 회전 방향으로 점점 가늘어지는 모양을 갖는다. 이런 방법으로, 상기 중첩의 정도는 매우 정확하게 조절될 수 있고, 특히 상기 중첩의 시작점에서 더욱 정확히 조절될 수 있다.
상기 장치는 바람직하게는 세 개의 고리 모양의 흡입 개구부들을 갖는다. 본 발명의 특정한 실시예에 따르면, 상기 흡입 개구부들은 상기 처리 탱크 아래에 배치된다.
도 1은 폐쇄 하우징(2)과 그 안에 배치된 처리 탱크(3)를 갖는 반도체 웨이퍼들의 습식 처리(wet treatment)를 위한 장치(1)를 도시한다. 상기 하우징(2)에는 상기 반도체 웨이퍼들을 위한 적절한, 미도시된 도입/출력 혹은 분배 전달 메커니즘이 제공된다.
상기 하우징(2) 내에 아래로 향해진 기체 흐름을 생성시키기 위한 다수의 아래로 향한 노즐들을 갖는 기체 분사기(5)는 상기 하우징(2)의 상부 벽 상에 제공된다. 덧붙여 말하면, 상기 분사기(5)로부터 방출된 흐름은 얇은 층이 된다. 흡입 장치(7)는 상기 하우징(2)의 바닥에 제공된다. 상기 흡입 장치(7)는 상기 하우징(2)에 연결되고 개구부들(13, 14, 15)에 의하여 상기 하우징(2)의 내부와 연락되는 세 개의 분리된 후퇴선들(9, 10, 11)을 갖는다. 상기 선들(9, 10, 11)은 상기 하우징(2) 내에 있는 기체 대기를 흡입하기 위해, 예를 들어 진공 펌프와 같은 진공 소스에 각각 연결된다. 상기 선들(9, 10, 11)의 각각은 상기 흡입된 기체를 위한 서로 다른 제거 유닛에 연결되는데, 이는 이하에서 상세히 설명될 것이다.
상기 개구부들(13, 14, 15)을 커버하기 위한 회전 가능한 디스크(17)는 상기 하우징(2) 내에 배치되고, 상기 디스크는 관통 개구부(18)를 갖는데, 이는 도 2에서 가장 잘 도시될 것이다. 상기 개구부(18)는 상기 디스크(17)의 회전 방향으로 가늘어지는 실질적으로 원형 주모양(main shape)을 갖는다. 도 3의 실시예에서, 상기 개구부(18)는 어떠한 가늘어짐 없이 원형 모양을 갖는다. 상기 회전 가능한 디스크(17)는 도 3에서 가장 잘 도시될, 예를 들면 서보 모터와 같은 드라이브 유닛을 갖는, 탄성 드라이브 샤프트(flexible drive shaft)(20)를 통하여 연결되는데, 이는 상세히 도시되지 않는다. 상기 회전 가능한 드라이브 샤프트(20)는 상기 하우징(2)의 바닥을 통하여 연장되고 상기 디스크(17)의 아래로 향해진 측면에 중심적으로 연결된다.
상기 개구부들(13, 14, 15)을 둘러싸고 상기 디스크(17)가 놓여지는, 예를 들면 PTFE 고리들(23, 24, 25)과 같은 밀폐 요소들이 상기 회전 가능한 디스크(17)와 상기 하우징(2)의 바닥 사이에 제공된다. 상기 PTFE 고리들은 상기 하우징(2)내의 기체 대기에 대하여 뿐만 아니라 서로 간에도 상기 각각의 선들(9, 10, 11)을 밀폐한다. 더욱이 상기 선들은 상기 회전 가능한 디스크(17)를 위한 슬라이드 표면을 제공한다. 동일한 방식으로, 예를 들어 PTFE 고리와 같은 밀폐 요소는 상기 하우징(2) 내의 기체 대기로부터 상기 샤프트를 보호하기 위하여 상기 하우징(2)의 바닥과 상기 회전 가능한 디스크 사이의 영역 내의 상기 탄성 샤프트(20)를 둘러싼다. 상기 장치(1)는 상세히 도시되지 않은, 예를 들어 상기 밀폐 요소들과 같은 요소들은 물론 상기 회전 가능한 디스크를 위한, 그 사이에 연결된 세정 장치를 갖는다.
상기 처리 탱크(3)는 적절한 선(28)에 연결된 분산기(27)를 통하여 예를 들면 SC1, 수소화 플루오르 산(DHF) 및 탈이온화 물과 같은 다양한 처리 유체들로 채워질 수 있다. 더욱이 상기 처리 탱크(3)에는 상기 처리 유체의 방출을 위한 방출선(29)이 제공된다.
상기 처리 탱크(3)는 배수관(30)으로 둘러싸이는데, 이것에는 방출선(32)이 제공된다.
상기 반도체 웨이퍼들의 처리를 위해, 먼저 상기 웨이퍼들은 상기 미도시된 도입/분배 전달 메커니즘을 통하여 상기 하우징(2) 내로 도입된다. 이어서, 상기 웨이퍼들은 상기 처리 탱크(3) 내로 미도시된 취급 장치를 통하여 위치되고, 미도시된 고정 장치에 의해 그 안에 고정된다.
예를 들면 SC1과 같은 처리 유체는 상기 분산기(27)를 통하여 상기 처리 탱크(3) 내로 계속적으로 도입되고 상기 처리 탱크(3) 밖으로 넘쳐서 상기 처리 유체가 상기 배수관(30)으로 흐르게 된다. 어떤 처리 시간 후에, 상기 SC1 화학 약품은 상기 선(29)을 통하여 상기 처리 탱크(3) 밖으로 빠르게 빠져 나가고, 이어서 수소화 플루오르 산(DHF)이 상기 상기 처리 탱크(3)의 밖으로 나와 상기 배수관(30) 내로 흐를 때까지 상기 처리 탱크(3)로 도입된다. 이 흐름은 소정 처리 시간 동안 유지되고, 이어서 상기 수소화 플루오르 산이 상기 선(29)을 통하여 유사하게 방출된다.
이어서 상기 처리 탱크(3) 내에 위치된 상기 웨이퍼들을 세척하기 위하여, 상기 탱크(3)는 탈이온화 물로 채워지고, 이는 또한 상기 배수관(30)으로 흐른다. 그러므로 그 다음에 상기 세척된 웨이퍼들은 상기 미도시된 취급 장치를 통하여 상기 탱크(3)로부터 제거되고, 적절한 방식으로 건조되며, 상기 하우징(2) 밖으로 운반된다.
위에서 설명된 상기 전체 과정 동안, 예를 들어 공기 흐름과 같은, 아래로 향해진 기체 흐름은 상기 분산기(5)에 의해 생성되는데, 이에 의해 상기 공기는 상기 흡입 장치(7)에 의하여 상기 하우징(2)의 바닥에서 다시 흡입된다. 덧붙여 말하면, 상기 처리 탱크(3) 내에서 각각 일어나는 상기 처리 과정의 작용으로서, 상기 선들(9, 10, 11) 중 각각은 상기 하우징(2)의 내부에 연결된다.
탈이온화 물로 상기 웨이퍼들을 세척하는 단계 동안은 물론 상기 웨이퍼들의 삽입 동안, 상기 회전 디스크(17) 내의 개구부(18)는 상기 하우징(2)의 바닥 내의 상기 개구부(14) 위에 배치된다. 그러므로 상기 선(10)을 통하여 상기 하우징(2) 내에 있는 상기 공기의 흡입이 달성된다. 상기 삽입 및 세척 단계 동안 어떠한 위험한 기체들도 생성되지 않으므로, 상기 흡입된 공기는 상기 대기로 실질적으로 처리되지 않고 방출될 수 있다.
상기 SC1 처리를 위해, 상기 디스크(17) 내의 상기 개구부(18)는 상기 선(9)을 통하여 상기 하우징(2) 내에서 발견된 공기의 흡입을 위하여 상기 개구부(13) 위로 이동된다. 환경적으로 해롭고 대기 중으로 간단히 방출될 수 없는 산성 기체들이 생성된다. 이 기체들은 상기 선(9)에 의해 상기 공기 스트림과 함께 흡입되고 적절한 방식으로 처리된다.
수소화 플루오르 산의 처리 동안, 상기 디스크(17) 내의 상기 개구부(18)는 상기 하우징(2)의 바닥에서 상기 개구부(15) 위에 배치되어, 흡입이 상기 선(11)에 의해 달성되도록 한다. 상기 수소화 플루오르 산의 처리 동안, 환경적으로 해로운 기체들이 다시 생성되지만, 이 기체들은 상기 SC1 처리 동안 생성된 기체들과 다르고, 반드시 다른 방식으로 처리되어야 한다.
상기 하우징(2)의 바닥 내의 각각의 개구부들(13, 14, 15) 위의 상기 개구부(18)의 중첩의 정도는 후퇴의 바람직한 양은 물론 각 선들(9, 10, 11)에 존재하는 진공의 작용으로서 제어된다. 회전 방향으로 가늘어지는 상기 개구부(18)의 모양 때문에, 중첩의 크기의 미세 제어가 가능하다. 좋은 위치 제어를 위하여, 상기 탄성 샤프트(20)의 영역 내에 제어 유닛에 일치하여 상기 드라이브 모터를 제어하는 상기 제어 유닛에 상기 위치를 전달하는 위치-검출 센서가 제공된다.
본 발명이 실시예의 도움으로 설명됨에도 불구하고, 이러한 특정한 실시예에 본 발명이 제한되지 않는다. 보다 상세하게는, 다른 많은 처리 단계들은 물론 다른 많은 처리 화학 약품들을 제공하는 것도 가능하다. 덧붙여 말하면, 물론 다른 많은 흡입 개구부들 및 흡입선들을 제공하는 것도 가능하다. 상기 흡입 장치는 또한 상기 하우징(2)의 바닥에서 제공될 필요는 없다; 오히려 상기 하우징(2)의 측면 벽 상에 또는 상부 벽 상에 상기 흡입 장치를 제공하는 것도 가능하다. 상기 실질적으로 원형인 흡입 개구부들의 모양들은 도시된 모양들과 다를 수 있다. 예를 들면, 각진 모양들도 제공될 수 있다. 상기 모터에서 절대값 발산기(absolute value emitter)를 사용함으로써, 상기 모터 또는 상기 회전 디스크의 회전 위치를 결정하기 위한 센서의 필요성이 제거된다.

Claims (10)

  1. 서로 다른 처리 유체들로 채워질 수 있고, 서로 분리된 두 개의 기체 흡입 개구부들(13, 14, 15)이 제공된 실질적으로 폐쇄된 챔버 내에 배치된 처리 탱크(3)를 갖는 기판들, 특히 반도체 웨이퍼들의 처리를 위한 장치(1)로서,
    사용된 상기 처리 유체의 기능에 따라, 상기 기체 흡입 개구부들 중 하나가 적어도 부분적으로 중첩될 수 있는 관통 개구부(18)를 갖는 디스크로 상기 기체 흡입 개구부들(13, 14, 15)을 커버하기 위한 회전 가능한 디스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 처리 장치(1).
  2. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 흡입 개구부(13, 14, 15)에서 둘러싸는 밀폐 요소를 갖는, 상기 디스크(17)와 상기 챔버의 벽 부분 사이에 적어도 하나의 상기 밀폐 요소(23, 24, 25)를 포함하는 것을 특징으로 하는 처리 장치(1).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 밀폐 요소(23, 24, 25)가 PTFE 고리인 것을 특징으로 하는 처리 장치(1).
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버로부터 멀어지는 상기 디스크(17)의 측면 상에 배치된 드라이브 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 처리 장치(1).
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 드라이브 장치에 상기 디스크(17)의 회전 위치의 검출을 위한 적어도 하나의 센서가 제공되는 것을 특징으로 하는 처리 장치(1).
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디스크(17)의 회전 위치 및/또는 관통 개구부와 흡입 개구부 사이의 중첩의 정도의 제어를 위한 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 처리 장치(1).
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 중첩의 정도가 상기 흡입 압력의 함수로서 제어 가능한 것을 특징으로 하는 처리 장치(1).
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관통 개구부(18)가 회전 방향으로 가늘어지는 모양을 갖는 것을 특징으로 하는 처리 장치(1).
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    세 개의 고리 모양으로 배치된 흡입 개구부(13, 14, 15)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 처리 장치(1).
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡입 개구부들이 상기 처리 탱크의 아래에 배치되는 것을 특징으로 하는 처리 장치(1).
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