KR20060061816A - 기판 처리 장치, 기판 처리 방법, 및 기판 유지 장치 - Google Patents

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KR20060061816A
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다카유키 사이토
스미오 야베
겐야 이토
마사유키 가메자와
마사야 세키
이치로 가타카베
유키 이노우에
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가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
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Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼 또는 액정 기판과 같은 기판을 회전하는 동안, 액체약품 공정, 세정 공정, 건조 공정 등을 수행하기 위한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 기판을 유지 및 회전시키기 위한 기판 유지 장치에 관한 것이다. 기판(W)에 유체를 공급하는 동안에 상기 기판(W)을 처리하는 기판 처리 장치(1)는, 기판(W)을 유지 및 회전시키는 기판 홀더(11) 및 상기 기판 홀더(11)로부터 유체를 흡입하는 홀더 흡입 유닛(24)을 포함한다. 상기 기판 유지 장치는, 상기 기판(W)을 유지 및 회전시키기 위하여 기판(W)의 에지부와 접촉하게 되는 복수 개의 롤러(20) 및 상기 롤러(20)를 이동시키기 위한 1 이상의 이동기구(303a)를 포함한다.

Description

기판 처리 장치, 기판 처리 방법, 및 기판 유지 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, SUBSTRATE PROCESSING METHOD, AND SUBSTRATE HOLDING APPARATUS}
본 발명은 반도체 웨이퍼 또는 액정 기판과 같은 기판을 회전하는 동안, 액체약품(chemical liquid) 공정, 세정 공정, 건조 공정 등을 수행하기 위한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 반도체 웨이퍼와 같은 기판을 유지 및 회전시키기 위한 기판 유지 장치에 관한 것으로, 특히 세정 장치, 에칭 장치 등에서 사용하기에 적합한 기판 유지 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스들이 더욱 고도로 집적됨에 따라, 높은 집적도를 요구할 뿐만 아니라 반도체 제조 공정에서의 반도체 디바이스들의 높은 수율을 요구하여 왔다. 특히, 높은 수율을 달성하기 위하여, 반도체 웨이퍼와 같은 기판의 표면은 고도로 청결할 필요가 있고, 따라서 정화에 대한 요구가 증가되어 왔다. 이러한 환경 하에서, 기판의 표면은 반도체 제조 공정의 다양한 세정 공정들에 의해 세정된다. 최근에는, 절연막의 유전상수를 보다 낮추기 위하여 low-k 막(저유전율 막)을 사용하는 경향이 있다. 상기 low-k 막의 표면은 소수성(hydrophobicity)을 나타내기 때문에, 소수성 표면을 갖는 기판을 세정하기 위한 공정들의 수가 증가하는 경향이 있다.
반도체 제조 공정에 있어서, 반도체 웨이퍼의 직경이 커짐에 따라, 증가하는 수의 습식 공정들에 단일 웨이퍼 처리 장치가 도입되고 있다. 습식 공정에 사용하기 위한 단일 웨이퍼 처리 장치로는 스핀형 처리 장치가 널리 알려져 있으며, 이는 반도체 웨이퍼용 건조 장치 및 세정 장치에 적용된다.
상술된 스핀형 처리 장치는 다음과 같이 작동된다: 기판이 스핀 척(chuck)과 같은 기판 홀더에 의해 고속으로 회전되고, 상기 회전되고 있는 기판에 액체약품이 공급되어 상기 기판을 세정하게 된다. 그 후, 초순수(ultrapure water)와 같은 세정액이 공급되어 상기 액체약품을 씻어낸 다음, 상기 세정액을 제거하도록 기판이 보다 빠른 속도로 회전되어, 상기 기판이 건조된다.
하지만, 상기 기술된 종래의 처리 장치에서는, 세정액과 같은 액체가 기판 홀더 부근의 기판의 일부분 상에 남게 되기가 쉬워, 상기 기판 홀더 부근에 존재하고 있는 액체가 새로운 액체로 신속하게 교체되지 못한다. 상기 액체는 또한 상기 기판 홀더로부터 산란되기 쉬워 상기 기판의 오염으로 야기하게 된다.
상기 기판을 고속으로 회전시켜 기판을 건조시키는 스핀 건조 장치에 있어서는, 대량의 미스트(mist)가 빠른 회전으로 인해 산란되고, 이에 따라 워터마크가 기판의 표면 상에 생성된다. 이러한 스핀 건조 장치에서는, 비록 기판의 외주부(peripheral portion)가 신속하게 건조되지만, 상기 기판의 중앙부에 위치한 건조되지 않은 영역 상의 액체는 건조된 영역, 즉 상기 외주부에 고착되는 경향이 있다. 또한, 상기 기판의 외주부로부터 산란된 액체는 챔버(처리실)의 벽면에 부딪혀 튄(bounce off) 다음, 다시 상기 기판의 표면에 고착되게 되므로 워터마크들을 야기하게 된다. 나아가, 상기 기판의 중앙부는, 원심력이 상기 중앙부 상에 작용하지 않기 때문에 충분히 건조될 수 없다. 기판이 스핀 척과 같은 기판 홀더에 의해 유지되는 경우, 상기 기판 홀더 부근의 상기 기판의 일부분은 충분히 건조되지 않아, 상기 기판을 건조시키는데 장시간의 처리 시간이 요구된다.
다른 한편으로, 기판 홀더에 의해 고속으로 기판을 회전시키는 동안에 상기 기판을 건조시키기 위하여 가스 공급 유닛으로부터 기판으로 가스를 공급하려는 시도가 이루어져 왔다. 하지만, 기판을 고속으로 회전시킬 수 있는 스핀 척과 같은 기판 홀더는 기판 바로 밑에 배치되기 때문에, 상기 기판의 상부면과 하부면을 가스로 균일하게 건조시키는 것은 어렵다. 특히, 상기 가스가 상기 기판의 하부면에 공급되는 경우, 상기 기판의 하부면 상에 워터마크들을 생성하지 않고 상기 기판을 건조시키는 것은 어렵다. 본 명세서에 기술된 바와 같이, 종래의 스핀 건조 장치는 원심력을 이용하여 상기 기판으로부터 세정액 또는 헹굼액과 같은 액체를 제거하기 때문에, 상기 기판을 고속으로 회전시키지 않고 상기 기판을 건조하는 것은 어렵다.
또한, low-k 막이 절연막으로 사용됨에 따라, 다음과 같은 문제들이 발생한다: 액체약품 공정 또는 헹굼 공정과 같은 습식 공정이 기판의 소수성 표면을 포함하는 표면 상에서 수행되는 경우, 상기 기판의 전체 표면은 액체약품 또는 헹굼액과 같은 처리액으로 커버되지 않고, 이에 따라 상기 소수성 표면은 상기 기판의 표면에 노출된다. 이러한 상태에서, 만일 기판이 처리된다면, 상기 처리액의 일부가 작은 방울 형태로 상기 소수성 표면에 고착되고, 상기 작은 방울은 상기 소수성 표면 상으로 이동되어 상기 이동된 작은 방울의 흔적에 워터마크를 생성하게 된다. 또한, 기판을 건조시키기 위하여 상기 기판이 고속으로 회전하는 경우, 상기 처리액의 작은 방울은 상기 기판으로부터 이탈되어 상기 기판 홀더 또는 챔버의 벽면 상에 충돌한 다음, 다시 상기 기판의 표면에 고착되게 된다. 이러한 처리액의 작은 방울은, 기판이 회전됨에 따라 상기 기판의 표면 상에서 이동되고, 이에 따라 상기 이동된 작은 방울의 흔적에 워터마크가 생성된다. 이러한 워터마크는 생산품의 수율의 감소를 야기한다.
종래의 스핀형 처리 장치에 있어서, 상기 액체약품 공정은, 상기 기판 홀더에 의해 분할된 기판의 일부 부분들이 클램프되는 동안에 수행된다. 이에 따라, 이러한 부분들을 액체약품으로 처리하는 것은 어렵고, 이로 인해 상호접속 재료로서의 역할을 하는 금속이 상기 부분들 상에 남아 금속 오염을 야기하게 되고, 그 결과 생산품의 신뢰성의 저하를 초래하게 된다.
상기 종래의 스핀형 처리 장치는 또한 기판의 전체 표면에 걸친 균일한 공정의 관점에서 문제점이 있는데, 그 이유는 기판의 중앙부와 같은 한 부분에만 액체가 공급되고 상기 기판의 회전에 의해 상기 기판의 전체 표면에 걸쳐 퍼지기 때문이다.
최근에는, 기판을 유지 및 회전시키는 복수 개의 롤러를 구비하는 기판 유지 장치가 세정 장치 또는 에칭 장치와 같은 반도체 제조 장치에 사용되어 왔다. 도 37은 세정 공정 또는 에칭 공정에 사용하기 위한 종래의 기판 유지 장치를 개략적 으로 보여주는 평면도이다. 도 37에 도시된 바와 같이, 상기 기판 유지 장치는, 반도체 웨이퍼(W)를 수평방향으로 유지시키고 상기 반도체 웨이퍼(W)를 회전시키기 위한 롤러(450a, 450b, 450c, 450d)(이하, 집합적으로 롤러(450)이라 함)를 포함하여 이루어진다. 상기 각각의 롤러(450)들은 도 37에 화살표로 표시된 방향들로 서로 평행하게 이동되고, 구동원(도시되지 않음)으로서의 역할을 하는 모터들에 의해 회전한다. 반도체 웨이퍼(W)가 기판 유지 장치로 이송되면, 상기 4개의 롤러(450)들은 상기 반도체 웨이퍼(W)를 향해 이동되어 상기 반도체 웨이퍼(W)의 에지부와 근접하게 된다. 따라서, 상기 반도체 웨이퍼(W)는 상기 롤러(450)들과 근접하여 유지됨으로써 유지된다. 상기 반도체 웨이퍼(W)를 유지하는 동안, 상기 롤러(450)들은 상기 모터들에 의해 회전되어, 상기 반도체 웨이퍼(W)가 회전한다.
하지만, 도 37에 도시된 종래의 기판 유지 장치에서는, 상기 롤러(450)들이 상기 반도체 웨이퍼(W)의 에지부를 따라 동일한 간격으로 배치되지 않고, 상기 반도체 웨이퍼(W)의 에지부와 근접하게 되도록 서로 평행하게 이동된다. 그러므로, 상기 롤러(450)들로부터 상기 반도체 웨이퍼(W)로 가해지는 가압력들의 합력은 상기 반도체 웨이퍼(W)의 중앙부에서 제로(zero)가 되지 않는다. 이에 따라, 상기 반도체 웨이퍼(W)가 롤러(450)들에 의해 유지 및 회전되면, 반도체 웨이퍼(W)의 회전 중심의 위치의 안정성이 더욱 악화된다. 또한, 상기 롤러(450)들과 상기 반도체 웨이퍼(W)의 에지부간의 접촉 위치들은, 상기 기판이 회전되어 전체 반도체 웨이퍼(W)가 변동되고 기울어지게 하는 동안에 위아래로 변한다. 만일 반도체 웨이퍼(W)의 회전 정확성이 더 악화된다면, 상기 반도체 웨이퍼(W) 상으로 공급된 처리액은 상기 반도체 웨이퍼(W)의 표면에 걸쳐 균일하게 퍼지지 않는다. 그 결과, 상기 반도체 웨이퍼(W) 상에서 균일한 공정이 수행될 수 없다. 또한, 회전되고 있는 반도체 웨이퍼(W)는 상기 롤러(450)들로부터 손쉽게 풀려질 가능성이 있다. 그러므로, 상기 롤러(450)들로부터 상기 반도체 웨이퍼(W)로 가해지는 가압력들을 증가시킬 필요가 있고, 따라서 상기 롤러(450)들의 마모를 가속화시키게 된다.
또한, 상기 반도체 웨이퍼(W)의 회전 정확성이 더 악화된다면, 에칭액(즉, 처리액)은 상기 반도체 웨이퍼(W)의 후방면과 외주부 뿐만 아니라, 회로(디바이스)들이 형성되는 영역에도 들어가, 처리되어서는 아니되는 부분이 에칭액에 의해 처리된다. 또한, 상기 처리액(예컨대, 에칭액 또는 세정액)은 상기 롤러(450)들의 클램프부(오목부)에 모인 다음, 상기 반도체 웨이퍼(W)가 회전됨에 따라 상기 반도체 웨이퍼(W) 또는 롤러(450)들에 대해 법선 방향으로 산란되어, 대기와 상기 반도체 웨이퍼(W)의 오염을 야기하게 된다.
본 발명은 상술한 단점들의 관점에서 고안되었다. 그러므로, 본 발명의 첫번째 목적은, 기판을 세정 및 건조하는 동안에 처리액과 같은 유체가 기판 및 기판 홀더로부터 산란되는 것을 방지할 수 있고, 상기 기판 홀더 상에 남아 있는 유체를 제거할 수 있으며, 또한 상기 유체의 교체를 가속화할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 두번째 목적은, 가스를 기판에 공급하여 상기 기판의 상부면과 하부면들을 균등하게 건조할 수 있고, 상기 기판 상에 워터마크들이 생성되는 것을 방지할 수도 있으며, 상기 기판을 낮은 회전속도로 회전시켜 기판을 건조시킬 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 세번째 목적은, 상기 기판의 표면 상에서의 공정의 균일성을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 네번째 목적은, 상기 기판의 회전 정확성을 향상시키고, 롤러들의 마모를 방지할 수 있으며, 또한 상기 처리액이 산란되는 것을 방지할 수도 있는 기판 유지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 대상 기판은 주로 200 mm 보다 작지 않은 직경(예컨대, 200 mm, 300 mm 또는 450 mm)을 갖고 0.6 mm 내지 0.8 mm 범위의 두께를 갖는 디스크형 실리콘 기판이다.
상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 기판에 유체를 공급하는 동안에 기판을 처리하기 위한 기판 처리 장치가 제공되는데, 상기 기판 처리 장치는: 기판을 유지 및 회전시키기 위한 기판 홀더; 및 상기 기판 홀더로부터 유체를 흡입하기 위한 홀더 흡입 유닛을 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따르면, 기판 홀더에 고착된 세정액과 같은 유체는 상기 홀더 흡입 유닛에 의해 흡입되고, 이에 따라 상기 유체를 교체성능이 향상될 수 있다. 또한, 상기 유체는 상기 기판 홀더 상에 남아 있는 것과 산란되는 것이 방지될 수 있다. 세정 공정, 건조 공정 또는 여타의 공정이 기판 상에서 수행되는 경우, 세정액과 같은 유체의 일부는 상기 기판의 외주부로부터 상기 기판 홀더로 이동된다. 본 발명에 따르면, 상기 기판 홀더에 고착된 유체는 홀더 흡입 유닛에 의해 흡입되고, 이에 따라 상기 흡입된 유체가 복원될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 상기 기판 처리 장치는 상기 기판의 외주부로부터 유체를 흡입하기 위한 외주부 흡입 유닛을 더욱 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따르면, 상기 기판의 외주부 상의 유체는 제거 및 복원될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 상기 기판 홀더는, 상기 기판 홀더와 상기 기판 사이의 마찰을 이용하여 상기 기판을 유지 및 회전시키기 위하여, 상기 기판과 접촉하게 된다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 상기 기판 홀더는 상기 기판의 에지부와 접촉하게 되는 클램프부를 구비하고, 상기 홀더 흡입 유닛은 상기 클램프부에 고착된 유체를 흡입하기 위하여 상기 클램프부에 근접하여 배치된다. 상기 클램프부는 상기 기판을 가압 및 유지하기 위하여 상기 기판의 에지부와 접촉하게 되는 부분이다. 상기 기판이 기판 홀더에 의해 회전되면, 상기 유체는 상기 기판 홀더의 클램프부에 고착된다. 본 발명에 따르면, 상기 홀더 흡입 유닛이 상기 클램프부에 근접하여 제공되기 때문에, 상기 유체는 단순한 구조에 의해 상기 클램프부로부터 흡입될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 상기 홀더 흡입 유닛은 진공원과 연통(communicate)된다. 이러한 구조에 의하면, 충분한 흡입력이 얻어질 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 상기 기판 처리 장치는 상기 기판 홀더에 세정액을 공급하기 위한 홀더 세정 유닛을 더욱 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따르면, 상기 기판 홀더에 고착된 액체약품과 같은 유체가 보다 효과적으로 제거될 수 있다. 그러므로, 액체약품이 기판 홀더 상에 남아 있는 것을 방지함으로써, 후속해서 처리될 다음 기판의 오염을 방지하는 것이 가능하다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 상기 홀더 흡입 유닛은 상기 기판 홀더의 회전 방향으로 상기 홀더 세정 유닛의 전방(forward)에 배치된다. 이러한 구조에 의하면, 유체의 산란 없이, 기판 홀더를 세정하는 것이 가능하다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 상기 기판 처리 장치는 건조 가스가 기판에 공급되는 가스 공급구를 구비하는 1 이상의 가스 공급 노즐을 더욱 포함하여 이루어진다.
상기 기판을 회전하기 위해 상기 기판의 에지부와 접촉하게 되는 기판 홀더는, 상기 가스 공급 노즐들이 상기 기판의 위아래에 각각 배치되도록 할 수 있다. 이와는 대조적으로, 스핀 척 및 진공 척은 상기 기판의 바로 밑에 배치되고, 이에 따라 상기 기판 아래에 상기 가스 공급 노즐을 배치하는 것은 어렵다.
또한, 본 발명에 따르면, 기판의 외주부 상의 유체가 상기 홀더 흡입 유닛 및/또는 상기 외주부 흡입 유닛에 의해 효율적으로 흡입되기 때문에, 건조 시간이 짧아질 수 있다. 나아가, 기판이 낮은 회전속도로 회전되어 원심력이 작더라도 상기 기판이 건조될 수 있다. 상기 기판이 저속으로 회전되면, 상기 유체의 산란이 더욱 억제된다. 그러므로, 기판 상에 워터마크들이 생성되는 것이 효과적으로 방지될 수 있다. 상기 워터마크들이 생성되는 것을 방지하기 위해서는, 수분 및 산소를 소거하는 것이 효과적이다. 만일 상기 기판에 공급될 건조 가스가 질소 가스와 같은 불활성 가스를 포함하여 이루진다면, 상기 수분 및 산소는 기판 주위의 분위기로부터 소거될 수 있다. 또한, 습도가 낮은 가스를 기판에 공급함으로써, 기판 주위에 미스트가 생성되는 것을 크게 방지하는 것이 가능하다. 이러한 상술된 구조들에 따르면, 기판의 표면은 저속 회전에 의한 높은 효율성으로 건조될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 건조 가스는 기판의 표면에 수직으로 공급된다.
상기 가스 공급 노즐로부터 공급되는 건조 가스가 상기 기판의 중앙부를 건조할 때에 상기 기판 상에 비스듬하게 입사된다면, 상기 중앙부가 건조되기 전에 상기 중앙부를 둘러싸는 부분이 건조된다. 그 결과, 상기 기판의 중앙부 상에 남아 있는 유체가 상기 건조된 영역에 고착되고, 따라서 워터마크들을 유발시킬 수 있다. 또한, 상기 건조 가스가 상기 기판 상에 비스듬하게 입사된다면, 상기 건조 가스가 큰 영역 상에 닿게 되고(impinge), 이에 따라 건조 능력이 저하된다. 본 발명에 따르면, 상기 건조 가스는 상기 기판에 수직한 방향으로 상기 기판에 공급되기 때문에, 사용될 건조 가스량이 감소될 수 있고, 효율적인 건조 공정이 수행될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 상기 기판 처리 장치는: 상기 기판 홀더에 의해 유지되는 상기 기판의 표면에 건조 가스를 공급하기 위한 복수 개의 가스 공급 노즐을 구비하는 가스 공급 유닛을 더욱 포함하여 이루어지고; 상기 가스 공급 노즐들의 가스 공급 개시 타이밍 및 가스 공급 중단 타이밍들은 독립적으로 설정된다.
상기 워터마크들이 상기 기판의 건조 공정 동안에 생성되는 것을 방지하기 위해서는, 상기 유체가 다시 건조된 영역에 고착되는 것을 방지하는 것이 중요하다. 그러므로, 상기 중앙부로부터 상기 외주부로 점진적으로 상기 기판을 건조하는 것이 좋다. 본 발명에 따르면, 상기 가스 공급 노즐들의 가스 공급 개시 타이밍 및 가스 공급 중단 타이밍이 독립적으로 설정되어, 상기 가스 공급 노즐들이 상이한 타이밍들에서 건조 가스를 공급하는 것을 시작하고, 상이한 타이밍들에서 상기 건조 가스를 공급하는 것을 중단하도록 한다. 그러므로, 상기 건조 가스는, 상기 기판의 각각의 위치에 대한 적절한 양으로 상기 기판에 공급될 수 있다. 상기 건조 가스의 공급은, 상기 기판의 외주부 상에 남아 있는 유체를 신속하게 제거하기 위하여, 상기 기판의 외주부로부터 개시될 수도 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 상기 기판 처리 장치는, 기판 홀더에 의해 유지되는 기판의 표면에 건조 가스를 공급하기 위한 복수 개의 가스 공급 노즐들을 구비하는 가스 공급 유닛을 더욱 포함하여 이루어지고; 상기 가스 공급 노즐들로부터 공급되는 건조 가스의 표면에 건조 가스를 공급하기 위한 복수 개의 가스 공급 노즐들을 구비하는 가스 공급 유닛을 더욱 포함하여 이루어지고; 상기 가스 공급 노즐들로부터 공급되는 건조 가스의 유량(flow rate)들은 독립적으로 설정된다. 이러한 구조에 의하면, 상기 기판의 각각의 부분에 적합한 유량으로 상기 기판에 상기 건조 가스가 공급될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 상기 가스 공급 노즐은, 상기 건조 가스를 기판에 공급하는 동안에 상기 기판의 중앙부와 외주부 사이에서 이동된다.
예를 들어, 가스 공급 노즐이 상기 기판의 중앙부에서 외주부로 이동되는 경우, 상기 유체가 다시 상기 건조된 영역에 고착되는 것이 방지될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 상기 가스 공급 노즐의 이동 속도는 상기 기판에 대한 가스 공급 노즐의 상대 위치에 따라 변경된다.
상기 건조 가스가 이동되고 있는 가스 공급 노즐로부터 기판으로 공급되면, 상기 기판의 중앙부가 짧은 주기의 시간 내에 건조된다. 하지만, 가스 공급 노즐이 기판의 외주부를 향하여 이동됨에 따라, 건조될 영역은 커지며, 이에 따라 보다 긴 주기의 시간이 기판을 건조시키기 위하여 요구된다. 본 발명에 따르면, 상기 가스 공급 노즐의 이동 속도는 그 위치에 따라 변경되어, 상기 기판이 균일하게 그리고 신속하게 건조되도록 한다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 상기 가스 공급 노즐은, 상기 가스 공급구가 상기 기판의 에지부에 도달하기 전에 건조 가스 공급이 중단된다.
만일 건조 가스가 상기 기판(W)의 외주부 바로 위나 바로 아래로부터 공급된다면, 가스 및 산란되는 유체는 기판의 반대쪽으로 들어가게 되므로, 오염 및 워터마크들을 유발하게 된다. 또한, 건조 가스가 챔버의 내부면 상에 직접 닿게 된다면, 상기 챔버의 내부면에 고착된 유체가 산란될 수도 있다. 본 발명에 따르면, 가스 공급구가 기판의 에지부에 도달하기 바로 전에 상기 가스 공급 노즐은 상기 건조 가스의 공급이 중단된다. 그러므로, 상기 유체의 오염 및 산란을 방지하고, 상기 기판을 그 중앙부로부터 에지부까지 건조시키는 것이 가능하다. 상기 건조 가스의 공급이 중단되는 위치는, 2 내지 10 mm의 거리만큼 기판의 에지부의 반경방향 안쪽으로 위치되는 것이 바람직하다. 상기 건조 가스의 공급이 중단된 후, 상기 가스 공급 노즐은 수평 또는 수직 방향으로 상기 기판으로부터 멀리 이동되는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 상기 가스 공급 노즐로부터 공급되는 건조 가스의 유량은, 상기 가스 공급 노즐로부터 공급될 건조 가스의 압력을 변경함으로써 제어된다.
상기 가스 공급구의 직경(aperture)이 일정한 경우, 상기 건조 가스의 유량은 가스 공급 압력, 즉 상기 가스 공급구를 통해 공급되는 건조 가스의 압력을 변경함으로써 용이하게 제어될 수 있다. 만일 상기 가스 공급 압력을 측정하기 위한 압력 센서가 제공된다면, 상기 건조 가스의 유량은, 상기 측정된 가스 공급 압력을 상기 유량으로 변환시켜 모니터링될 수 있다. 솔레노이드 제어 밸브가, 상기 건조 가스의 유량이 건조 공정 동안에 상기 기판에 대한 가스 공급 노즐의 상대 위치에 따라 변경되도록 제공될 수도 있다. 또한, 공급될 상기 건조 가스의 유량은 기판의 타입에 따라 변경될 수도 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 상기 유체는 액체이고, 상기 홀더 흡입 유닛은, 액체가 기판으로 공급되어 상기 액체의 막이 상기 기판의 표면에 걸쳐 형성되도록 하는 동안에 상기 액체를 흡입하지 않는다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 상기 홀더 흡입 유닛은 도전성 재료로 이루어지는 도전부를 구비하고, 상기 도전부는 접지된다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 상기 외주부 흡입 유닛은 도전성 재료로 이루어지는 도전부를 구비하고, 상기 도전부는 접지된다.
일반적으로, 액체가 홀더 흡입 유닛 및 외주부 흡입 유닛을 통해 흡입되는 경우, 상기 액체 및 공기는 서로 혼합되어 그 사이에 마찰이 발생한다. 이에 따라, 정전기가 상기 마찰로 인해 생성되기 쉬우므로, 상기 기판은 하전될 수도 있다. 하전된 기판은 기판의 표면 상에 형성된 회로들에 악영향을 주어, 생산품의 수율의 감소를 유발하게 된다. 본 발명에 따르면, 상기 홀더 흡입 유닛 및 외주부 흡입 유닛의 각각의 도전부들이 접지되므로, 상기 기판이 상기 정전기로 인하여 하전되는 것이 방지된다.
본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따르면, 기판을 유지 및 회전시키기 위한 기판 홀더; 가스를 상기 기판에 공급하기 위하여, 상기 기판 위아래에 각각 배치된 제 1 가스 공급 노즐 및 제 2 가스 공급 노즐; 액체를 상기 기판에 공급하기 위하여, 상기 기판 위아래에 각각 배치된 제 1 액체 공급 노즐 및 제 2 액체 공급 노즐; 상기 제 1 가스 공급 노즐 및 상기 제 1 액체 공급 노즐을 상기 기판의 중앙부로부터 외주부로 이동시키기 위한 제 1 이동기구; 및 상기 제 2 가스 공급 노즐 및 상기 제 2 액체 공급 노즐을 상기 기판의 중앙부로부터 외주부로 이동시키기 위한 제 2 이동기구를 포함하여 이루어지고, 상기 제 1 액체 공급 노즐은 상기 기판의 반경방향으로 상기 제 1 가스 공급 노즐의 바깥쪽에 배치되고, 상기 제 2 액체 공급 노즐은 상기 기판의 반경방향으로 상기 제 2 가스 공급 노즐의 바깥쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치가 제공된다.
일반적으로, 기판에 건조 가스를 공급하는 동안에 가스 공급 노즐이 기판의 중앙부로부터 외주부로 이동되면, 상기 기판의 표면 상에 형성된 액체 막이 제거되고, 따라서 기판은 상기 기판의 중앙부로부터 외주부까지 건조된다. 하지만, 기판의 표면의 소수성 영역 및 친수성 영역간에 습식성의 차이가 크다면, 상기 소수성 영역은 상기 기판의 중앙부 이외의 영역에서 상기 친수성 영역보다 더욱 신속하게 건조된다. 이에 따라, 작은 방울들이 상기 친수성 영역 상에 남고, 이들 작은 방울들은 상기 가스 공급 노즐로부터 공급되는 건조 가스에 의해 산란되므로, 워터마크들을 생성하게 된다. 본 발명에 따르면, 기판의 표면 상에 액체 막을 형성하도록 상기 기판에 액체가 공급되어, 상기 기판의 표면이 건조 가스가 기판으로 분사되는 동안에 상기 액체 막에 의해 보호된다. 이에 따라, 기판의 표면 상에 존재하고 있는 소수성 영역 및 친수성 영역을 구비하는 기판의 건조 경우에도, 상기 기판의 전체 표면은 상기 소수성 영역 및 친수성 영역이 동시에 건조되는 방식으로 건조될 수 있고, 이에 따라 워터마크들이 더욱 감소될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 상기 기판 처리 장치는, 기판 홀더에 고착된 액체를 흡입하기 위한 홀더 흡입 유닛; 및 상기 기판의 외주부로부터 상기 액체를 흡입하기 위한 외주부 흡입 유닛을 더욱 포함하여 이루어진다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 상기 기판 홀더는 상기 기판의 에지부와 접촉하게 되는 롤러를 구비하고, 상기 롤러는 상기 기판과의 접촉을 유지하는 동안에 그 축을 중심으로 회전한다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 상기 기판 위쪽에 배치되는 제 1 가스공급노즐과 상기 기판 아래쪽에 배치되는 제 2 가스공급노즐은 동시에 상기 기판의 외주부에 도달한다.
일부 경우에는, 상기 기판의 상부면과 하부면이 상이한 습식성을 가진다. 이러한 경우들에 있어서, 상기 상부면 또는 하부면 중 어느 하나가 다른 것보다 더욱 신속하게 건조된다면, 작은 방울들이 상기 건조된 표면에 고착되기 쉬워 워터마크들을 생성하게 된다. 그러므로, 기판의 상부면과 하부면의 건조를 동시에 종료하는 것이 필요하다. 본 발명에 따르면, 상부면측 가스 공급 노즐(즉, 제 1 가스공급노즐) 및 하부면측 가스 공급 노즐(즉, 제 2 가스공급노즐)은 상이한 속도로 이동되어, 이들 2가지 가스 공급 노즐은 동시에 상기 기판의 외주부에 도달한다. 이러한 구조에 의하면, 상기 기판의 상부면과 하부면이 상이한 습식성을 가지는 경우에도, 상기 상부면과 하부면이 동시에 건조될 수 있다. 그러므로, 상기 기판 상에 워터마크들이 생성되는 것이 효과적으로 방지될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 상기 제 1 가스공급노즐 및 제 1 액체공급노즐은, 상기 기판의 중앙부로부터 연장되는 아크 트랙 또는 리니어 트랙을 좇아가기(trace) 위하여 이동되고, 상기 제 2 가스공급노즐 및 제 2 액체공급노즐은, 상기 기판의 중앙부로부터 연장되는 아크 트랙 또는 리니어 트랙을 좇아가기 위하여 이동된다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 상기 홀더 흡입 유닛은 도전성 재료로 이루어지는 도전부를 구비하고, 상기 도전부는 접지된다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 상기 외주부 흡입 유닛은 도전성 재료로 이루어지는 도전부를 구비하고, 상기 도전부는 접지된다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 기판을 폴리싱하기 위한 폴리싱 유닛; 및 상기 기판 처리 장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 기판을 도금하기 위한 도금 유닛; 및 상기 기판 처리 장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 도금 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 기판 홀더에 의해 기판을 회전하는 단계; 회전되고 있는 상기 기판에 유체를 공급하는 단계; 및 상기 기판 홀더에 근접하여 배치된 홀더 흡입 유닛을 통하여, 상기 기판으로부터 상기 기판 홀더로 이동된 상기 유체를 흡입하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법이 제공된다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 상기 기판 처리 방법은, 상기 기판의 외주부에 근접하여 배치된 외주부 흡입 유닛을 통하여 상기 기판의 외주부로부터 상기 유체를 흡입하는 단계를 더욱 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 상기 기판 홀더는 상기 기판을 유지 및 회전시키기 위하여 상기 기판의 에지부와 접촉하게 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 기판을 유지 및 회전시키기 위하여 기판 홀더를 기판의 에지부와 접촉시키는 단계; 상기 기판 홀더에 의해 회전되고 있는 상기 기판에 유체를 공급하는 단계; 가스 공급 노즐로부터 상기 기판에 건조 가스를 공급하는 단계; 상기 기판 상의 유체를 상기 기판의 외주부에 이동시키기 위하여, 상기 기판에 상기 건조 가스를 공급하는 동안에 상기 가스 공급 노즐을 상기 기판의 중앙부로부터 외주부로 이동시키는 단계; 및 상기 기판 홀더에 근접하여 배치된 홀더 흡입 유닛을 통하여, 상기 기판의 외주부로부터 상기 기판 홀더로 이동된 상기 유체를 흡입하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법이 제공된다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 상기 기판 처리 방법은, 상기 기판 홀더로 이동된 세정액을 처리하기 위하여, 상기 세정액을 홀더 세정 유닛으로부터 상기 기판 홀더로 공급하는 단계; 및 상기 홀더 흡입 유닛을 통하여, 상기 세정액에 의해 처리된 상기 유체를 흡입하는 단계를 더욱 포함하여 이루어지고, 상기 홀더 흡입 유닛은, 상기 기판 홀더의 회전 방향으로 상기 홀더 세정 유닛의 전방에 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 상기 유체는 액체이고, 상기 홀더 흡입 유닛은, 상기 액체의 막이 상기 기판의 표면에 걸쳐 형성되도록 상기 기판에 액체가 공급되는 동안에, 상기 액체를 흡입하지 않는다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 기판 홀더에 의해 기판을 회전하는 단계; 상기 기판 위아래에 각각 배치된 제 1 액체 공급 노즐 및 제 2 액체 공급 노즐 중 하나 이상으로부터 상기 기판의 중앙부의 반경방향 바깥쪽으로 위치된 부분으로 액체를 공급하는 단계; 상기 기판 위아래에 각각 배치된 제 1 가스 공급 노즐 및 제 2 가스 공급 노즐로부터 상기 기판의 중앙부로 액체를 공급하는 단계; 상기 기판의 상부면을 건조시키기 위하여, 상기 제 1 액체 공급 노즐 및 상기 제 1 가스 공급 노즐을 상기 기판의 중앙부로부터 외주부로 이동시키는 단계; 및 상기 기판의 하부면을 건조시키기 위하여, 상기 제 2 액체 공급 노즐 및 상기 제 2 가스 공급 노즐을 상기 기판의 중앙부로부터 외주부로 이동시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법이 제공된다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 상기 제1 및 제 2 액체공급노즐들과 상기 제1 및 제 2 가스공급노즐들이 상기 기판의 중앙부로부터 외주부로 이동되는 동안에, 상기 기판 홀더에 고착된 액체는 홀더 흡입 유닛에 의해 흡입되고, 상기 기판의 외주부 상의 액체는 외주부 흡입 유닛에 의해 흡입된다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 기판을 유지 및 회전시키기 위한 기판 홀더; 회전되고 있는 기판에 유체를 공급하기 위한 1 이상의 유체 공급구; 및 상기 기판 상의 상기 유체를 흡입하기 위한 1 이상의 유체 흡입구를 포함하여 이루어지고, 상기 유체 공급구 및 상기 유체 흡입구는 상기 기판에 근접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 상기 유체 공급구와 상기 유체 흡입구는 상기 기판의 반경방향으로 왕복운동(reciprocate)한다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 복수 개의 유체 공급구들과 복수 개의 유체 흡입구들은 교대로 배치된다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 복수 개의 유체 공급구 또는 복수 개의 유체 흡입구 중 어느 하나 또는 양자 모두는 선형으로 배치된다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 복수 개의 유체 공급구들은 상기 기판의 표면으로부터 동일한 거리만큼 이격된다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 복수 개의 유체 흡입구들은 상기 기판의 표면으로부터 동일한 거리만큼 이격된다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 상기 기판 홀더는 상기 기판과 접촉하게 되어, 상기 기판 홀더와 상기 기판 사이의 마찰을 이용하여 상기 기판을 유지 및 회전시키게 된다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 상기 기판 처리 장치는 상기 기판 홀더에 고착된 유체를 흡입하기 위한 홀더 흡입 유닛을 더욱 포함하여 이루어진다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 상기 기판 처리 장치는 상기 기판 홀더에 세정액을 공급하기 위한 홀더 세정 유닛을 더욱 포함하여 이루어진다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 상기 기판 처리 장치는 상기 유체 공급구와 상기 유체 흡입구를 구비하는 기판 처리 유닛을 더욱 포함하여 이루어지고, 상기 기판 처리 유닛은, 상기 유체 공급구와 상기 유체 흡입구가 배치되는 제 1 작동부(operation section)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 상기 기판 처리 유닛은 상기 유체 공급구와 상기 유체 흡입구가 배치되는 제 2 작동부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 상기 기판 처리 유닛은 상기 제 1 작동부와 상기 제 2 작동부가 그 사이에서 전환 작동가능하여, 상기 제 1 작동부 및 상기 제 2 작동부 중 하나가 상기 기판을 향하도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 복수 개의 상기 유체 공급구로부터 각각 공급되는 상기 유체의 유량들은, 상기 유량들이 상기 기판의 중앙측에서 외주측으로 점진적으로 증가되도록 조정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 상기 유체 공급구 및 상기 유체 흡입구의 왕복운동의 주기는, 상기 기판의 회전 주기보다 긴 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 불활성 가스 또는 저습도 가스(low humidity gas)가 상기 기판에 공급되는 가스 공급구를 구비하는 1 이상의 가스 공급 노즐을 더욱 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 상기 유체 흡입구들을 통하여 흡입 및 복원된 상기 유체를 재사용하기 위한 복원 탱크를 더욱 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 기판을 회전시키는 단계; 1 이상의 유체 공급구로부터 회전되고 있는 상기 기판에 유체를 공급하는 단계; 및 상기 기판 상의 상기 유체를 1 이상의 유체 흡입구를 통하여 흡입하는 단계를 포함하여 이루어지고, 상기 유체 공급구 및 상기 유체 흡입구는 상기 기판에 근접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 기판을 유지 및 회전시키기 위하여, 기판의 에지부와 접촉하게 되는 복수 개의 롤러; 및 상기 롤러들을 이동시키기 위한 1 이상의 이동기구를 포함하여 이루어지고, 상기 롤러는 상기 기판의 반경방향으로 이동되는 것을 특징으로 하는 기판 유지 장치가 제공된다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 상기 롤러는 상기 기판의 원주 방향으로 동일한 간격으로 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 상기 롤러들로부터 상기 기판에 가해지는 힘들은 상기 기판의 중앙부를 향하는 방향으로 있을 수 있다. 그러므로, 기판의 회전 중심의 위치의 안정성을 개선하고 상기 기판의 회전 정확성을 개선하는 것이 가능하다. 또한, 상기 회전 동안에 상기 롤러들로부터 상기 기판이 풀리는 것을 방지하는 것도 가능하다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 1 이상의 상기 롤러는 상기 기판을 회전시키는 동안에 상기 기판의 중앙을 향하여 상기 기판의 에지부를 가압하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 롤러들의 마모가 억제될 수 있다. 상기 롤러들의 모든 가압력들을 낮추고 상기 롤러들로부터 상기 기판으로 가해지는 힘들을 균등화하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 롤러들로부터 상기 기판에 가해지는 힘들의 합력이 제로가 되도록, 상기 롤러들이 상기 기판의 원주 방향으로 동일한 간격으로 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 구조에 의하면, 회전 정확성이 개선될 수 있고, 따라서 상기 회전 동안에 상기 기판이 상기 롤러들로부터 풀려지는 것이 방지될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 상기 롤러들의 각각의 원주면들은, 상기 기판의 에지부와 접촉하게 되는 그루브형상 클램프부를 구비하고, 상기 클램프부의 폭은 상기 기판 두께의 2배를 넘지 않는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 클램프부와 상기 기판의 접촉이 유지되는 위치는 안정화될 수 있고, 이에 따라 상기 기판은 변동 및 기울어짐 없이 수평으로 유지되고 회전될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 상기 클램프부는 상기 클램프부의 중앙에 위치한 평탄부 및 상기 평탄부의 상단과 하단에 인접하여 위치한 2개의 만곡부를 구비하고, 상기 평탄부의 폭은 상기 기판의 두께의 1/2를 넘지 않는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 2개의 만곡부는 상기 기판의 위치가 상기 클램프부의 중심으로부터 벗어나는 것을 방지할 수 있다. 그러므로, 상기 롤러들과 상기 롤러들에 의해 유지되는 기판 사이의 상대 위치가 정확하게 복원될 수 있다. 상기 만곡부들은 상기 기판과 각각의 상기 클램프부들 사이의 공간을 감소시킬 수 있다. 그러므로, 상기 공간 내에 보유되는 처리액의 양이 감소될 수 있고, 이에 따라 상기 처리액의 산란이 억제될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 인접한 2개의 상기 롤러들이 상기 기판과 접촉하여 유지되는 접촉점들 사이의 거리는 상기 기판의 직경보다 작은 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 기판의 회전 정확성이 개선될 수 있기 때문에, 처리액이 기판의 표면 상으로 균일하게 공급될 수 있고, 이에 따라 공정의 균일성 및 안정성이 개선될 수 있다. 또한, 상기 롤러들로부터 상기 기판으로 가해지는 힘들이 낮아질 수 있기 때문에, 상기 롤러들의 마모가 억제될 수 있다. 나아가, 상기 산란되는 처리액의 양이 감소될 수 있기 때문에, 대기 및 기판이 오염되는 것을 방지할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 평면도이다.
도 2a 내지 도 2d는 기판 홀더를 도시한 확대도로서,
도 2a는 평면도,
도 2b는 단면도,
도 2c는 도 2b에 도시된 기판 홀더의 수정예의 단면도, 및 도 2d는 도 2a에 도시된 기판 홀더의 수정예의 평면도이다.
도 3a 및 도 3b는 홀더 흡입 노즐의 효과를 예시하는 도면으로서,
도 3a는 액체가 흡입되지 않는 경우를 도시한 도면이고,
도 3b는 액체가 홀더 흡입 노즐에 의해 흡입되는 경우를 도시한 도면이다.
도 4는 홀더 흡입 노즐 및 베벨(bevel) 흡입 노즐이 진공원에 연결되는 방식을 도시한 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 기판 처리 장치의 가스 공급 노즐의 구성예를 도시한 측면도이다.
도 6a는 복수 개의 가스 공급 노즐의 구성예를 도시한 도면이다.
도 6b 및 도 6c는 가스 공급 노즐들의 작동 타이밍들을 예시하는 도면이다.
도 7a는 가스 공급 노즐의 이동 속도 및 가스 공급 (개폐) 타이밍을 예시하는 타임차트이다.
도 7b는 가스 공급 노즐의 가스 공급 압력 및 가스 공급 (개폐) 타이밍을 예시하는 타임차트이다.
도 8a 내지 도 8c는 건조 가스의 유동을 예시하는 도면으로서,
도 8a는 가스 공급 노즐이 기판의 에지부에 위치되는 경우를 도시한 도면이고,
도 8b는 가스 공급 노즐이 기판의 에지부의 안쪽으로 위치되는 경우를 도시한 도면이며,
도 8c는 가스 공급 노즐이 기판의 에지부의 바깥쪽으로 위치되는 경우를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 평면도이다.
도 10은 도 9에 도시된 기판 처리 장치를 도시한 측면도이다.
도 11은 도 1 또는 도 9에 도시된 기판 처리 장치를 통합하는 기판 처리 시스템을 도시한 개략적인 평면도이다.
도 12는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 개략적인 사시도이다.
도 13은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 개략적인 사시도이다.
도 14a 내지 도 14d는 도 13에 도시된 가스 공급 노즐과 액체 공급 노즐 사이의 위치적인 관계를 예시하는 도면이다.
도 15a는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 기판 처리 장치의 수정예의 일부를 도시한 확대 단면도이다.
도 15b는 도 15a에 도시된 XV - XV 선에서 본 도면이다.
도 16은 도 12에 도시된 기판 처리 장치를 통합하는 폴리싱장치(CMP 장치)를 도시한 개략적인 평면도이다.
도 17은 도 12에 도시된 기판 처리 장치를 통합하는 무전해 도금 장치를 도시한 개략적인 평면도이다.
도 18은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 평면도이다.
도 19는 도 18에 도시된 기판 처리 장치의 핵심부를 도시한 측면도이다.
도 20a는 도 19에 도시된 세정 노즐들을 도시한 확대도이다.
도 20b는 유체 흡입구들을 도시한 단면도이다.
도 20c는 유체 공급구들을 도시한 단면도이다.
도 21은 세정 노즐의 왕복운동을 예시하는 개략도이다.
도 22a는 유체(액체)가 기판으로 공급되고 기판으로부터 흡입되는 방식을 예시하는 도면이다.
도 22b는 액체가 소용돌이 패턴으로 공급되는 방식을 예시하는 도면이다.
도 22c는 액체가 불안정하게 공급되는 방식을 예시하는 도면이다.
도 22d는 유체 공급구와 유체 흡입구의 흔적들을 왕복운동으로 도시한 도면이다.
도 23은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 기판 처리 장치의 핵심 구조를 도시한 평면도이다.
도 24는 도 23에 도시된 기판 처리 장치를 도시한 단면도이다.
도 25는 도 23에 도시된 기판 처리 장치의 시스템 구조를 도시한 블록도이다.
도 26은 도 18 또는 도 23에 도시된 기판 처리 장치를 통합하는 기판 처리 시스템을 도시한 개략적인 평면도이다.
도 27은 본 발명의 제 7 실시예에 따른 기판 유지 장치를 도시한 개략적인 평면도이다.
도 28은 도 27의 XXVIII - XXVIII 선을 따라 취한 단면도이다.
도 29는 도 28에 도시된 롤러의 핵심 부분을 도시한 확대 단면도이다.
도 30은 본 발명의 제 7 실시예에 따른 기판 유지 장치를 통합하는 세정 장치를 도시한 측면도이다.
도 31a는 도 30에 도시된 세정 노즐을 도시한 확대도이다.
도 31b는 도 31a의 XXXIb - XXXIb 선을 따라 취한 단면도이다.
도 31c는 도 31a의 XXXIc - XXXIc 선을 따라 취한 단면도이다.
도 32a는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 기판 유지 장치를 통합하는 세정 장 치의 또 다른 예시를 도시한 평면도이다.
도 32b는 도 32a에 도시된 세정 장치의 단면도이다.
도 33a는 도 32a에 도시된 롤러의 확대 평면도이다.
도 33b는 도 32a에 도시된 롤러의 단면도이다.
도 34는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 기판 유지 장치를 통합하는 후면 에칭 장치의 핵심 부분을 개략적으로 도시한 확대 단면도이다.
도 35a는 본 발명의 제 8 실시예에 따른 기판 유지 장치를 도시한 개략적인 평면도이다.
도 35b는 도 35a의 XXXV - XXXV 선을 따라 취한 단면의 일부를 도시한 도면이다.
도 36은 본 발명의 제 9 실시예에 따른 기판 유지 장치의 롤러의 핵심 부분을 도시한 확대 단면도이다.
도 37은 종래의 기판 유지 장치를 도시한 개략적인 평면도이다.
본 발명의 실시예들을 도면들을 참조하여 아래에 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 도시한 평면도이다. 상기 기판 처리 장치(1)는, 챔버(10) 및 상기 챔버(10)에 배치된 기판 홀더(11)(11a, 11b, 11c, 11d)를 포함하여 이루어진다. 반도체 웨이퍼와 같은 기판(W)은 상기 챔버(10) 내에 수용되고, 상기 기판 홀더(11a, 11b, 11c, 11d)에 의해 유지 및 회전한다. 각각의 기판 홀더(11a, 11b, 11c, 11d)들은 홀더 흡입 노즐(즉, 홀더 흡입 유닛)(24)(24a, 24b, 24c, 24d) 및 홀더 세정 노즐(즉, 홀더 세정 유닛)(26)(26a, 26b, 26c, 26d)을 구비하며, 이들 양자 모두는 상기 기판 홀더(11)들에 근접하여 배치된다. 상기 홀더 흡입 노즐(24a, 24b, 24c, 24d) 및 상기 홀더 세정 노즐(26a, 26b, 26c, 26d)은 각각 지지 부재(28a, 28b, 28c, 28d)에 의해 지지된다. 각각의 홀더 흡입 노즐(24)과 각각의 기판 홀더(11) 사이의 틈새(clearance)들은 각각 조정장치(24')에 의해 조정될 수 있고, 각각의 홀더 세정 노즐(26)과 각각의 기판 홀더(11) 사이의 틈새들은 각각 조정장치(26')에 의해 조정될 수 있다. 세정 노즐(즉, 기판 처리 유닛)(12, 15)들은 각각 기판(W)의 상부면측 및 하부면측에 배치된다. 각각의 세정 노즐(12, 15)들은 1 이상의 유체 공급구 및 1 이상의 유체 흡입구를 구비한다. 이들 세정 노즐(12, 15)들은, 이점쇄선으로 표시된 바와 같이 기판(W)의 반경방향으로 이동가능하다(단, 세정 노즐(15)을 표시하는 이점쇄선은 도면에 도시되어 있지 않음).
가스 공급 노즐(13, 14)들은 각각 상기 기판(W)의 상부면측과 하부면측에 배치되어, 불활성 가스(예컨대, N2 가스) 또는 습도가 10% 를 넘지 않는 건조한 공기와 같은 건조 가스가 각각의 가스 공급 노즐(13, 14)로부터 상기 기판(W)으로 공급되게 된다. 상기 가스 공급 노즐(13, 14)은 각각 가스 공급구(17, 18)를 구비한다. 이러한 가스 공급 노즐(13, 14) 각각은 도면에 쇄선으로 표시된 바와 같이 기판(W)의 실질적인 반경방향으로 받침점(fulcrum; C)을 중심으로 스윙가능하다. 상기 기판 처리 장치는 또한 기판(W)의 외주부 상의 유체(예컨대, 액체)를 흡입하기 위한 외주부 흡입 유닛으로서의 역할을 하는 베벨 흡입 노즐(16)도 포함하여 이루어진다. 도면에는 본 실시예에 제공되는 4개의 기판 홀더(11)만이 도시되어 있지만, 기판 홀더(11)의 개수는 4개로 제한되지 아니하며, 3개 또는 그 이상의 기판 홀더가 제공될 수도 있다. 세정 노즐(12, 15)로부터 공급될 유체의 예로는, 세정액, 에칭 유체 및 에칭 가스 등을 들 수 있다. 특히, 부식성 가스(예컨대, 플루오르화수소), 산(예컨대, 플루오르산), 산화제(예컨대, 과산화수소, 질산, 또는 오존), 환원제(예컨대, 암모니아), 킬레이트제, 계면활성제 또는 그들의 조합이 사용될 수도 있다.
도 2a 및 도 2b는 기판 홀더의 구조를 도시한 도면들이다. 기판(W)을 유지하기 위한 기판 홀더(회전 홀더)(11)들은 각각 롤러(20)들을 포함하여 이루어지고, 각각의 롤러(20)들은 그 원주면 상에 형성된 클램프부(21)를 구비한다. 상기 롤러(20)들은, 기판(W)의 실질적인 중심을 향하는 사전설정된 가압력들 하에 상기 기판(W)의 에지부와 접촉하게 된다. 모든 기판 홀더(11)들은 사전설정된 회전 속도로 모터(도시되지 않음)와 같은 1 이상의 회전 기구에 의해 동일한 방향으로 회전한다. 상기 기판 홀더(11)는, 기판(W)을 유지하는 동안에 상기 기판 홀더(11)들과 상기 기판(W)의 에지부간의 마찰로 인해 회전력을 기판(W)에 전한다. 1 이상의 기판 홀더(11)들은 회전 기구에 의해 회전될 수도 있다. 상기 홀더 흡입 노즐(24)들은 각각 상기 롤러(20)들의 클램프부(21)들에 근접하여 배치되고, 각각의 홀더 흡입 노즐(24)들은 처리액과 같은 유체를 흡입하기 위한 흡입구(23)를 구비한다. 상기 흡입구(23)는, 상기 클램프부(21)에 고착된 유체를 흡입하기 위하여, 예컨대 5 mm 를 넘지 않는 거리로 상기 클램프부(21)에 근접하여 위치된다. 이와 유사하게, 상기 홀더 세정 노즐(26)들은 각각 상기 롤러(20)들의 클램프부(21)들에 근접하여 배치되고, 각각의 홀더 세정 유닛(26)들은 세정액과 같은 세정액을 상기 클램프부(21)에 공급하기 위한 공급구(25)를 구비한다. 상기 롤러(20)들은 내화학성을 갖는 플루오르화 수지인 PVDF(polyvinylidene fluoride)로 이루어진다.
기판을 고정식으로 유지하는 스핀 척(chuck)을 이용하는 경우, 상기 스핀 척의 발굽(unguis)의 안쪽면에 존재하고 있는 유체는 새로운 유체로 교체하기가 쉽지 않다. 이와는 대조적으로, 본 실시예에서는, 기판(W)이 각각의 기판 홀더(11a, 11b, 11c, 11d)들의 롤러(20)들에 의하여 유지 및 회전되며, 상기 홀더 흡입 노즐(24a, 24b, 24c, 24d)들은 상기 기판 홀더(11a, 11b, 11c, 11d) 상의 유체를 흡입하기 위하여 상기 기판 홀더(11a, 11b, 11c, 11d)에 근접하여 제공된다. 그러므로, 상기 기판 홀더(11a, 11b, 11c, 11d) 부근의 유체의 교체를 가속화하고, 상기 액체가 기판(W)과 기판 홀더(11a, 11b, 11c, 11d) 상에 남게 되는 것을 방지하는 것이 가능하다.
상기 기판 홀더(11)들의 상기 클램프부(21)들은, 사전설정된 가압력들 하에서 상기 기판(W)의 안쪽면을 향해 기판(W)을 가압하도록 상기 기판(W)의 에지부와 접촉하게 된다. 상기 클램프부(21)들은, 기판(W)이 유지 및 회전되고 있는 동안에 상기 기판(W)이 상기 클램프부(21)들로부터 풀려지지 않도록 오목 형상을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 클램프부(21)들은 바로 위쪽에서 볼 때 완전히 둥근 형상을 가지는 것도 바람직하다. 상기 홀더 흡입 노즐(24)과 상기 클램프부(21)간 의 틈새는 1 mm이하, 보다 바람직하게는 0.5 mm이하인 것이 바람직하다. 상기 롤러(20)들은 내화학성을 갖는 PVDF 혹은 PEEK 와 같은 플루오르화수지 또는 폴리우레탄으로 이루어져야 하는 것이 바람직하다. 상기 홀더 세정 노즐(26)과 상기 클램프부(21)간의 틈새(위치 관계)는, 상기 홀더 흡입 노즐(24)과 상기 클램프부(21)간의 틈새와 마찬가지로, 바람직하게는 1 mm이하, 보다 바람직하게는 0. 5 mm이하이다.
만일 홀더 흡입 노즐(24)이 제공되지 않는다면, 상기 클램프부(21)에 고착된 유체는 상기 롤러(20)의 회전에 의해 다시 기판(W)과 접촉하게 되고, 이에 따라 상기 유체는 상기 기판(W)과 상기 롤러(20)의 법선 방향 X로 산란된다(도 2a 참조). 이러한 유체의 산란을 방지하기 위해서는, 흡입구(23) 및 공급구(25)가 다음과 같이 배치된다: 상기 롤러(20)가 도 2a의 화살표로 표시된 방향으로 회전한다면, 상기 공급구(25)를 구비하는 홀더 세정 노즐(26)은 상기 롤러(20)의 회전 방향으로 상기 클램프부(21)와 상기 기판(W) 사이의 접촉부(Wc)의 전방에 위치된다. 또한, 상기 흡입구(23)를 구비하는 홀더 흡입 노즐(24)은 상기 롤러(20)의 회전 방향으로 상기 홀더 세정 노즐(26)의 전방에 위치된다. 상기 롤러(20)가 도 20a의 화살표로 표시된 방향으로 회전되면, 상기 기판(W)의 외주부 상의 유체는 상기 접촉부(Wc)를 거쳐 상기 롤러(20)의 클램프부(21)로 이동된 다음, 상기 유체가 고착된 클램프부(21)가 상기 홀더 세정 노즐(26)의 공급구(25)로부터 공급되는 세정액에 의해 세정된다. 상기 롤러(20)가 회전됨에 따라, 상기 세정액에 의해 처리된 유체는 상기 홀더 흡입 노즐(24)의 흡입구(23)의 앞에 도달한 다음, 상기 홀더 흡입 노즐(24)에 의해 흡입된다. 이러한 구성예는 상기 유체가 상기 기판(W)의 외주부로부터 산란되 는 것을 방지할 수 있다. 그러므로, 상기 기판(W)의 오염을 방지하고, 워터마크들이 생성되는 것을 방지하는 것이 가능하다. 또한, 상기 기판(W)의 외주부 상의 유체는 상기 베벨 흡입 노즐(16)에 의해 흡입되기 때문에, 상기 기판(W)이 낮은 회전 속도로 회전하는 경우에도, 상기 유체가 상기 기판(W)의 외주부로부터 제거될 수 있다.
도 2c는 도 2b에 도시된 기판 홀더의 수정예의 단면도이다. 도 2c에 도시된 바와 같이, 흡입 통로(27)가 상기 롤러(20) 내부에 제공되어, 액체와 같은 유체가 상기 클램프부(21)에서 개방되고 상기 흡입 통로(27)와 연통되는 1 이상의 개구를 통해 흡입되도록 할 수도 있다. 비록 상술된 실시예는 홀더 세정 노즐(26)이 제공되는 일 예를 보여주지만, 세정 공정이 필요하지 않은 경우에는, 상기 홀더 세정 노즐(26)이 없는 것도 가능하다.
상기 흡입구(23)와 상기 흡입 통로(27) 양자 모두는 가스-액체 분리장치를 통해 진공원과 연통되어, 상기 유체가 상기 진공원에 의하여 흡입되도록 한다. 분사장치 또는 진공 펌프가 진공원으로 사용될 수도 있다.
상기 기판(W) 상의 유체가 상기 홀더 세정 노즐(26) 및 상기 홀더 흡입 노즐(24)에 고착되는 것을 방지하기 위하여, 상기 홀더 세정 노즐(26) 및 상기 홀더 흡입 노즐(24)은 도 2a에 쇄선으로 표시된 바와 같이 상기 기판(W)으로부터 멀리 배치될 수도 있다. 특히, 상기 홀더 세정 노즐(26) 및 상기 홀더 흡입 노즐(24)은, 상기 롤러(20)의 중심에 대하여 상기 접촉부(Wc)의 반대쪽에 배치될 수도 있다.
상기 기판 상의 유체가 베벨 흡입 노즐(16) 또는 여타의 예시되지 않은 흡입 노즐에 의해 흡입되는 경우에는, 상기 롤러(20)가 반드시 세정될 필요는 없으므로, 상기 홀더 세정 노즐(26)이 없는 것도 가능하다. 이 경우, 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 홀더 흡입 노즐(24)은 상기 롤러(20)와 상기 기판(W)에 대한 법선 상에 배치되고, 상기 롤러(20)와 상기 기판(W)의 회전 방향으로 상기 접촉부(Wc)의 전방에 위치되는 것이 바람직하다. 또한, 이 경우에는, 상기 홀더 흡입 노즐(24)의 흡입구(23)가 상기 접촉부(Wc)를 향하고, 상기 접촉부(Wc)에 근접하여 위치되는 것이 바람직하다. 상기 홀더 흡입 노즐(24)은, 상기 흡입구(23)가 상기 접촉부(Wc) 상에 보유되는 유체와의 접촉을 유지하는 상태로 배치될 수도 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 베벨 흡입 노즐(16)은 도전성 재료로 이루어진 도전부(51)를 구비한다. 이러한 도전부(51)는 상기 베벨 흡입 노즐(16)의 선단에 위치되고, 와이어(도시되지 않음)에 의하여 접지된다. 이러한 실시예에서, 상기 베벨 흡입 노즐(16)의 일부만이 도전성 재료로 이루어지지만, 전체 베벨 흡입 노즐(16)이 도전성 재료로 이루어질 수도 있다. 베벨 흡입 노즐은 또한 상기 베벨 흡입 노즐(16) 이외에 기판(W) 아래에 제공될 수도 있다. 이와 유사하게, 도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 홀더 흡입 노즐(24)은 각각 도전성 재료로 이루어진 도전부(52)를 가진다. 이러한 도전부(52)는 상기 홀더 흡입 노즐(24)의 선단에 위치되고 와이어(도시되지 않음)에 의하여 접지된다. 이러한 실시예에서는, 상기 홀더 흡입 노즐(24)의 일부만이 도전성 재료로 이루어지지만, 전체 홀더 흡입 노즐(24)이 도전성 재료로 이루어질 수도 있다. 4개의 홀더 흡입 노즐(24) 중 하나 이상이 도전부(52)를 가질 수도 있다.
일반적으로, 액체가 베벨 흡입 노즐(16) 또는 홀더 흡입 노즐(24)을 통해 흡입되면, 상기 액체 및 공기가 서로 혼합되어 그 사이에 마찰을 유발하게 되고, 이에 따라 상기 마찰로 인한 정전기가 생성될 수도 있다. 이러한 실시예에서, 상기 베벨 흡입 노즐(16) 및 상기 홀더 흡입 노즐(24)은 도전부(51, 52)들을 통하여 접지되기 때문에, 상기 기판(W)은 상기 정전기로 인하여 하전되는 것이 방지된다. 그러므로, 기판(W)의 상부면 상에 형성되는 회로 상의 정전기로 인한 악영향을 제거하고, 생산품의 수율을 향상시키는 것이 가능하다. 상기 베벨 흡입 노즐(16) 및 홀더 흡입 노즐(24) 대신에, 상기 기판 홀더(11)(롤러(20))가 도전성 재료로 이루어지는 도전부를 가질 수도 있으며, 상기 기판 홀더(11)가 상기 도전부를 통해 접지될 수도 있다. 이러한 경우에도, 상기 정전기를 제거하는 것이 가능하다.
도 3a 및 도 3b는 기판 홀더에 근접하여 배치된 홀더 흡입 노즐의 영향을 예시하는 도면들이다. 특히, 도 3a는 홀더 흡입 노즐이 제공되지 않은 경우를 도시한다. 이 경우, 상기 외주부 상에 남아 있는 유체 D는 도면부호 D', D" 로 표시된 바와 같이, 롤러(20) 및 기판(W)이 회전됨에 따라 상기 클램프부(21)로 이동된다. 다른 한편으로, 도 3b는 홀더 흡입 노즐이 제공되는 경우를 도시한다. 이 경우, 상기 외주부 상에 남아 있는 유체 D는 도면부호 D' 로 표시된 바와 같이, 롤러(20)의 클램프부(21)로 이동된 다음, 상술된 홀더 흡입 노즐(24)에 의하여 흡입된다. 이러한 방식으로, 상기 기판(W) 상의 유체는 상기 롤러(20)의 클램프부(21)를 통해 상기 홀더 흡입 노즐(24)에 의해 원활하게 흡입되며, 이에 따라 상기 기판(W) 상에 남아 있는 유체 D의 양이 크게 감소될 수 있다. 그러므로, 상기 유체의 교체를 촉진시키 고, 상기 유체가 남게 되는 것과 상기 유체가 산란되는 것을 방지하는 것이 가능하다.
도 4는 홀더 흡입 노즐 및 베벨 흡입 노즐의 배기 경로를 도시한 개략적인 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 베벨 흡입 노즐(16) 및 상기 홀더 흡입 노즐(24) 양자 모두는 기액 분리장치(31)에 연결되고, 또한 상기 기액 분리장치(31)를 통해 진공원(분사장치)(32)에도 연결된다.
본 실시예의 기판 처리 장치에 따르면, 상기 기판의 외주부 상에 남아 있는 유체는, 기판이 500 min-1 이하의 낮은 회전 속도로 회전되어 원심력이 작은 경우에도 제거될 수 있다. 그러므로, 세정 공정이 수행되는 경우에는, 세정액의 균일한 막이 상기 기판의 표면에 걸쳐 형성될 수 있고, 이에 따라 기판이 균일하게 세정될 수 있다. 또한, 기판이 신속하게 건조될 수 있다.
일반적으로, 롤러를 구비하는 기판 홀더에 의해 기판이 유지 및 회전하는 경우에는, 유체가 상기 기판 홀더와 상기 기판 사이의 접촉부 상에 남아 있게 되기 쉽다. 또한, 상기 기판 홀더에 고착된 유체는, 회전되고 있는 기판과의 접촉으로 인하여 상기 기판 홀더 또는 상기 기판에 법선 방향으로 산란되는 경향이 있다. 본 실시예의 기판 처리 장치에 따르면, 기판 홀더에 고착된 유체는, 상기 유체가 다시 기판과 접촉하게 되도록 순회하기 전에 상기 홀더 흡입 노즐(24)에 의해 흡입된다. 그러므로, 처리 시에 사용된 오래된 유체가 다시 기판에 고착되지 않는다. 또한, 상기 유체의 산란이 저속의 회전으로 인하여 크게 억제된다. 상기 기판이 500 min-1 이하의, 특히 100 min-1 정도의 낮은 회전 속도로 회전하는 경우에는, 상기 유체가 산란되는 것을 방지하고 상기 유체의 교체가 개선되도록 하는 우수한 효과가 성취될 수 있다. 하지만, 이러한 기판 처리 장치는 저속의 회전 작동에만 국한되는 것은 아니다.
상기 베벨 흡입 노즐(16)은 상기 기판(W)의 외주부에 근접하여 배치되고, 상기 기판(W)의 외주부(베벨부) 상의 유체를 흡입한다. 상기 베벨 흡입 노즐(16)과 기판, 예컨대 상기 기판(W)의 외주부간의 틈새는 바람직하게는 1 mm이하, 보다 바람직하게는 0.5 mm이하이다. 상기 베벨 흡입 노즐(16)은 상기 기판(W)의 외주부의 상부, 측면에지부 또는 하부에 근접하여 배치되는 것이 바람직하다. 2 이상의 베벨 흡입 노즐은 상기 기판(W)의 상부, 측면에지부 및 하부 중 2이상에 근접하여 배치될 수도 있다.
도 5는 가스 공급 노즐(13, 14)들이 기판 홀더(11)들의 롤러(20)들에 의해 유지 및 회전하는 기판(W) 위아래에 배치되고, 건조 가스가 상기 가스 공급 노즐(13, 14)의 가스 공급구(17, 18)로부터 상기 기판(W)의 상부면과 하부면에 공급되는 일 예를 도시한 측면도이다. 특히, 상기 실시예에서, 기판(W)의 반경방향으로 스윙가능한 가스 공급 노즐(13)은 상기 기판(W)의 상부면측에 배치되고, 상기 스윙가능한 가스 공급 노즐(14)은 상기 기판(W)의 하부면측에 배치된다. 본 실시예는 가스 공급 노즐(13, 14)이 각각 상기 기판(W)의 상부면측과 하부면측에 배치되는 일 예를 도시하였지만, 상기 가스 공급 노즐은 상기 기판(W)의 상부면측 또는 하부 면측 어디에도 배치될 수 있다. 불활성 가스(예컨대, N2 가스) 또는 저습도 가스(예컨대, 습도가 10 % 이하인 건조 공기)와 같은 건조 가스는 각각의 가스 공급 노즐(13, 14)로부터 기판(W)으로 공급된다.
상기 가스 공급 노즐(13, 14)로부터 분사될 건조 가스를 가열하기 위한 히터를 제공하는 것이 바람직하다. 이러한 구조에 의하면, 가열된 건조 가스가 기판(W)에 공급될 수 있어 상기 기판(W)을 건조시키게 된다. 특히, 상기 기판(W)의 표면에 상기 가열된 건조 가스를 공급함으로써, 상기 기판(W)의 건조가 가속화될 수 있다. 일반적으로, 가스가 습식 기판에 공급되면, 기판의 온도가 증발열로 인하여 낮아진다. 가스를 가열한 후에 상기 가열된 가스를 기판에 공급함으로써, 기판의 건조 시간이 단축될 수 있다.
상기 기판 홀더(11)들은, 기판(W)과 상기 기판(W)의 에지부와 접촉하여 유지되는 롤러(20)들의 클램프부(21)들 사이의 마찰을 이용하여 상기 기판(W)을 회전시킨다. 이러한 기판 홀더(11)들에 따르면, 상기 가스 공급 노즐(13, 14)들이 상기 기판(W)의 상부면과 하부면 부근에 배치될 수 있다. 스핀 척 타입의 기판 홀더의 경우, 스핀 척은 기판 바로 아래에 배치되어야 하며, 이에 따라 상기 스핀 척은 기판의 하부면 부근에 스윙가능한 가스 공급 노즐을 배치하도록 하는 것을 어렵게 한다. 이에 따라, 가스 공급 노즐이 없는 상기 스핀 척 타입의 기판 홀더는 저속의 회전으로 기판을 건조시킬 수 없다. 따라서, 상기 스핀 척 타입의 기판 홀더는 기판을 건조하기 위하여 높은 회전 속도로 작동되어야 하며, 이에 따라 고속의 회전 으로 인하여 산란되는 유체에 의해 워터마크들이 생성되는 경향이 있다. 이와는 대조적으로, 본 실시예에서는, 기판(W)이 점접촉 방식, 즉 롤링 접촉 방식으로 롤러(20)들에 의해 유지되고, 상기 베벨 흡입 노즐(16) 및 홀더 흡입 노즐(24)이 상기 유체를 흡입하기 위하여 제공된다. 그러므로, 기판(W)이 저속으로 회전되더라도, 상기 기판(W)의 외주부 상의 유체가 효율적으로 제거될 수 있다. 이에 따라, 건조 시간이 단축될 수 있다. 또한, 소량의 유체만이 산란되기 때문에, 기판(W) 상에 워터마크들이 생성되는 것을 방지할 수 있다.
기판 상에 워터마크들이 생성되는 것을 방지하기 위하여, 상기 기판 주위의 분위기로부터 수분과 산소를 제거하는 것이 효과적이다. 본 실시예에서는, N2 가스와 같은 불활성 가스, 또는 습도가 10 % 이하인 저습도 가스가 기판에 공급되고, 이에 따라 수분과 산소가 효과적으로 제거될 수 있다. 이러한 건조 공정에 따르면, 기판을 고속으로 회전하여 유체가 산란되는 것을 방지하지 않고도, 상기 기판을 효율적으로 건조시킬 수 있다.
만일 건조 가스가 기판의 중앙부를 건조할 때에 상기 기판 상에 비스듬하게 입사된다면, 상기 기판의 중앙부를 둘러싸는 영역이 상기 중앙부보다 더 빨리 건조된다. 그 결과, 상기 기판의 중앙부 상에 남아 있는 유체가 상기 건조된 영역에 고착되기 쉬워 워터마크들이 발생하게 된다. 또한, 상기 건조 가스가 상기 기판 상에 비스듬하게 입사된다면, 상기 건조 가스가 넓은 영역에 닿게 되므로, 건조 능력이 저하된다. 그러므로, 상기 건조 가스가 상기 기판에 수직으로 공급되는 것이 바람 직하다. 이러한 관점에서, 상기 가스 공급 노즐(13, 14)들은 상기 기판(W)에 수직으로 배치된다. 그러므로, 상기 가스 공급 노즐(13, 14)의 각각의 가스 공급구(17, 18)는 상기 기판(W)의 표면에 수직인 방향으로 건조 가스를 공급한다.
상기 가스 공급구(17)와 상기 기판(W)의 상부면 사이의 거리 및 상기 가스 공급구(18)와 상기 기판(W)의 하부면 사이의 거리는 각각 거리 조정 기구들에 의해 조정된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 가스 공급 노즐(13, 14)들이 건조 가스를 공급하는 경우, 상기 가스 공급 노즐(13, 14)들은, 이점쇄선으로 표시된 바와 같이, 상기 기판(W)의 상부면과 하부면들에 근접하여 위치하도록 이동된다. 건조 능력을 향상시키기 위하여, 기판이 습식 상태에서 건조된 상태로 바뀔 때의 시간 주기, 즉, 반건조 상태에 있는 시간 주기를 단축시키는 것이 바람직하다. 그러므로, 약하게 분사되는 건조 가스를 이용하여 넓은 영역을 느리게 건조하는 것보다는, 강력하게 분사되는 건조 가스를 이용하여 좁은 영역을 신속하게 건조하는 것이 바람직하다. 만일 가스 공급구(17, 18)들이 기판(W)으로부터 멀리 위치된다면, 상기 건조 가스는 이동 중에 소산된다. 이러한 이유로 해서, 상기 가스 공급 노즐(13, 14)들은, 건조 가스를 공급하는 경우에 상기 기판(W)에 근접하여 위치되어야 하는 것이 바람직하다. 특히, 기판(W)과 각각의 가스 공급구(17, 18) 사이의 거리는 30 내지 50 mm 범위에 있는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 3 내지 10 mm 범위에 있는 것이 바람직하다. 또한, 가스 공급구(17, 18)들로부터 분사되는 건조 가스는, 상기 건조 가스가 기판(W)을 향해 이동함에 따라 퍼지지 않는 것이 바람직하다. 세정 공정이 세정액을 공급하여 수행되는 경우에는, 상기 가스 공급 노즐(13, 14)들이 상 기 기판(W)으로부터 멀리 이동되어야만 한다. 이러한 관점에서, 상기 가스 공급 노즐(13, 14)들은 충분한 거리로 이동가능하여야 한다. 기판을 건조시키기 위한 가스 공급 조건들 중 중요한 것은 가스 속도이다. 상기 가스 공급구(17)(또는 18)가 기판(W)에 근접하여 위치되면, 가스 공급구(17)(또는 18)에서의 바람직한 가스 속도는 10 내지 3,000 m/s 범위에 있다. 상기 가스 공급구에서의 가스 속도는, 상기 유체의 공급량과 상기 가스 공급구의 출구 면적을 토대로 계산될 수 있다. 특히, 건조될 대상물이 소수성 막인 경우에는, 상기 가스 속도가 10 내지 300 m/s 범위에 있는 것이 바람직하고, 건조될 대상물이 친수성 막인 경우, 상기 가스 속도는 400 내지 1,000 m/s 범위에 있는 것이 바람직하다.
이러한 실시예의 기판 처리 장치에 있어서, 상기 상부면측 가스 공급 노즐(13) 및 상기 하부면측 가스 공급 노즐(14)은, 도 5의 화살표 V로 표시된 바와 같이, 기판(W)의 반경방향으로 상기 기판(W)의 외주부와 중앙부 사이에서 이동가능하다. 상기 가스 공급 노즐(13, 14)을 상기 기판(W)의 중앙부로부터 외주부로 이동시킴으로써, 상기 기판(W)은 상기 기판(W)의 중앙부로부터 외주부까지 점진적으로 건조될 수 있다. 특히, 기판(W)이 기판 홀더(11)들에 의해 유지 및 회전하는 동안, 건조 가스는 상기 가스 공급 노즐(13, 14)로부터 상기 기판(W)으로 공급되고, 상기 가스 공급 노즐(13, 14)들은 상기 건조 가스를 공급하는 동안에 상기 기판(W)의 중앙부로부터 외주부로 이동되어, 상기 기판(W) 상의 유체가 상기 기판(W)의 외주부를 향해 이동되도록 한다. 상기 기판(W)의 외주부로 이동된 유체는 그 후에 베벨 흡입 노즐(외주부 흡입 유닛)(16)에 의해 흡입된다. 상기 유체는 상기 기판(W)의 에지부와 접촉하여 유지되는 기판 홀더(11)들로 더욱 이동된 다음, 상기 기판 홀더(11)들에 근접하여 배치된 홀더 흡입 노즐(홀더 흡입 유닛)(24)(도 2a 참조)들에 의해 흡입 및 제거된다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 스윙가능한 가스 공급 노즐(13, 14)들을 이용하는 대신에, 복수 개의 가스 공급 노즐(a1 내지 c4)을 구비하고 상기 기판(W)과 실질적으로 동일한 직경을 갖는 원판형 가스 공급 유닛(19)이, 상기 기판(W)의 상부면측 또는 하부면측에 배치될 수도 있다. 이 경우, 상기 가스 공급 노즐(a1 내지 c4)로부터의 건조 가스의 공급 개시 타이밍 및 공급 중단 타이밍이 서로 독립적으로 설정되어, 각각의 가스 공급 노즐(a1 내지 c4)들이 상이한 타이밍들로 상기 건조 가스의 공급을 개시하고 상기 건조 가스의 공급을 중단할 수 있다. 상기 가스 공급 노즐(al 내지 c4)로부터 공급되는 건조 가스의 유량은 또한 서로 독립적으로 설정될 수도 있다. 예를 들어, 상기 기판(W)의 중앙부를 향하는 가스 공급 노즐(a1)은 상기 건조 가스를 낮은 유량으로 공급하고, 상기 기판(W)의 중간부를 향하는 가스 공급 노즐(b1, b2, b3, b4)은 상기 가스 공급 노즐(a1)보다 높은 유량으로 상기 건조 가스를 공급하며, 상기 기판(W)의 외주부를 향하는 가스 공급 노즐(c1, c2, c3, c4)은 상기 가스 공급 노즐(b1, b2, b3, b4)보다 높은 유량으로 상기 건조 가스를 공급한다. 이러한 구조에 의하면, 가스 공급 노즐들에 의해 건조될 대상 영역들이 서로 상이하더라도, 상기 기판의 전체 표면이 균일하게 건조될 수 있다.
각각의 가스 공급 노즐(a1 내지 c4)과 연통되어 있는 밸브들의 개폐 타이밍들은 독립적으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 밸 브들은 상기 가스 공급 노즐(a1), 상기 가스 공급 노즐(b1, b2, b3, b4) 및 상기 가스 공급 노즐(c1, c2, c3, c4)들이 이러한 순서로 상기 건조 가스의 공급을 개시하는 방식으로 개방되고, 상기 밸브들은 상기 가스 공급 노즐(a1), 상기 가스 공급 노즐(b1, b2, b3, b4) 및 상기 가스 공급 노즐(c1, c2, c3, c4)들이 이러한 순서로 상기 건조 가스의 공급을 중단하는 방식으로 폐쇄된다. 이러한 구조에 의하면, 상기 건조 가스는 상기 기판이 회전하는 동안에 상기 기판의 중앙부, 중간부 및 외주부의 순서대로 상기 기판에 공급될 수 있고, 이에 따라 상기 기판 상의 유체가 상기 기판의 외주부로 이동될 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 기판 상의 유체를 상기 기판의 외주부로 이동시킴으로써, 상기 유체가 건조된 영역에 고착되는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 상기 기판의 외주부 상에 남아 있는 유체를 신속하게 제거하기 위해서는, 도 6c에 도시된 바와 같이, 상기 가스 공급 노즐(c1, c2, c3, c4)들이 우선 상기 건조 가스를 상기 기판의 외주부로 공급하는 것을 개시할 수도 있다.
상기 가스 공급 노즐(13, 14)들은 이동기구(도시되지 않음)들에 의하여 상기 기판(W)의 반경방향으로 이동된다. 이러한 이동기구들은, 상기 가스 공급 노즐(13, 14)의 반경방향에 따라 상기 가스 공급 노즐(13, 14)의 이동 속도를 변경시킬 수 있다. 건조 가스가 가스 공급 노즐(13, 14)로부터 회전 중인 기판(W)으로 공급되는 경우, 상기 중앙부가 신속하게 건조된다. 하지만, 가스 공급 노즐(13, 14)들이 상기 기판(W)의 외주부로 이동됨에 따라, 건조될 영역이 증가되고, 이에 따라 기판(W)을 건조시키는데 훨씬 많은 시간이 걸리게 된다. 도 7a는 가스 공급 노즐의 가 스 공급 타이밍 및 이동 속도를 예시하는 타임 차트를 도시한다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 상기 가스 공급 노즐(13)(또는 14)의 이동 속도는 상기 기판(W)의 중앙부에서 빠르고, 상기 가스 공급 노즐(13)(또는 14)이 상기 기판(W)의 외주부로 이동됨에 따라 점진적으로 감소된다. 특히, 중앙부에서의 이동 속도 V1, 중간부에서의 이동 속도 V2, 외주부에서의 이동 속도 V3 에 있어서 다음과 같은 관계식이 얻어진다:
V1 > V2 > V3
이러한 방식으로, 기판(W)의 반경방향으로 이동되는 가스 공급 노즐(13, 14)들의 이동 속도는 상기 기판(W)에 대한 상대 위치들에 따라 변경된다. 특히, 가스 공급 노즐(13, 14)이 건조될 좁은 영역, 즉 기판(W)의 중앙부를 향하면, 상기 가스 공급 노즐(13, 14)들은 빠른 이동 속도 V1 으로 이동되고, 상기 가스 공급 노즐(13, 14)이 상기 기판(W)의 넓은 영역을 가지는 외주부를 향해 이동됨에 따라, 상기 가스 공급 노즐(13, 14)의 이동 속도는 V2 로 감소된 다음 V3 로 감소된다. 이에 따라, 단위 면적당 공급된 건조 가스의 양은 기판(W)의 전체 표면에 걸쳐 균일할 수 있으며, 이에 따라 상기 기판(W)이 균일하게 건조될 수 있다. 또한, 유체가 상기 건조된 영역에 고착되는 것을 방지할 수도 있다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 가스 공급 압력 P1 은 기판(W)의 중앙부에서 낮게 설정될 수도 있고, 상기 가스 공급 노즐(13, 14)이 상기 기판(W)의 외주부를 향해 이동되는 경우에 P2 로 증가될 수도 있 다. 도 7a 및 도 7b에서, 가스의 공급이 중단되는 시간 T1 은, 상기 가스 공급구(17)(또는 18)가 2 내지 10 mm의 거리만큼 상기 기판(W)의 에지부의 반경방향 안쪽으로 위치되는 부분을 지나갈 때의 시점을 나타내고, 시간 T2 는, 상기 가스 공급구(17)(또는 18)가 상기 기판(W)의 에지부를 지나갈 때의 시점을 나타낸다. 상기 가스 공급 노즐(13, 14)의 가스 공급 압력 및 이동 속도 양자 모두는 동시에 변경될 수도 있다.
일반적으로, 기판이 건조되면, 그 표면의 색깔이 변한다. 특히, 기판의 표면 상의 액체 막의 두께가 변함에 따라, 광의 반사 방식이 변한다. 그러므로, 습식 기판과 건조된 기판 사이의 표면의 색깔의 차이가 있다. 상기 기판 처리 장치는 상기 기판의 건조도를 검출하기 위한 광학장치(예컨대, CCD, 반사계, 간섭형 광학 측정장치)를 구비하는 것이 바람직하다. 상기 가스 공급 노즐(13, 14)의 이동 속도들이 상기 기판의 건조도에 따라 자동으로 조정되도록 상기 기판의 건조도를 모니터링하기 위하여 모니터가 제공될 수도 있다. 예를 들어, 상기 가스 공급 노즐의 이동 방향으로 10 mm의 거리만큼 가스 공급 노즐의 전방에서 상기 기판의 일부분이 모니터링되어, 상기 부분의 색깔이 건조된 상태를 나타내는 미리 정해진 색깔로 변경된다면, 상기 가스 공급 노즐은 상기 기판(W)의 외주부를 향해 이동되도록 개시된다. 이러한 제어 공정에 따르면, 건조될 대상 부분들의 영역들이 상기 가스 공급 노즐(13, 14)이 기판(W)의 반경방향으로 이동됨에 따라 변하더라도, 상기 기판(W)이 균일하게 건조될 수 있다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 가스가 상기 기판(W)의 외주부 바로 위나 바로 아래로부터 공급된다면, 가스 난류가 기판(W)의 에지부에서 발생한다. 그 결과, 처리액과 같은 유체가 기판(W) 또는 기판 홀더(11)로부터 산란된 다음, 상기 기판(W)의 반대쪽에 들어가게 됨으로써, 오염 및 워터마크들을 야기하게 된다. 또한, 도 8c에 도시된 바와 같이, 만일 가스가 챔버(10)의 내부면 상에 직접 닿게 된다면, 상기 챔버(10)의 내부면 상의 유체 및 입자들이 주위로 산란된다. 나아가, 상기 가스의 공급이 상기 기판(W)의 에지부로부터 멀리 떨어진 위치에서 중단된다면, 상기 기판(W)의 에지부가 충분히 건조될 수 없고, 만일 상기 가스가 상기 기판(W)의 에지부 바로 위나 바로 아래로부터 공급된다면, 상기 유체 또한 산란된다. 상술된 바와 같이, 도 7a 및 도 7b의 시간 T2 는 가스 공급구(17)(또는 18)가 상기 기판(W)의 에지부를 지나갈 때의 시점이다. 상기 가스 공급 노즐(13)(또는 14)은 시간 T1 , 즉 가스 공급구(17)(또는 18)가 상기 기판(W)의 에지부에 도달하기 직전에 건조 가스의 공급을 중단하기 때문에, 유체가 기판(W)의 에지부로부터 산란되는 것을 방지하고, 상기 기판(W)의 오염을 방지하는 것이 가능하다. 이러한 관점에서, 건조 가스의 공급이 중단되는 위치는 2 내지 10 mm의 거리만큼 상기 기판(W)의 에지부의 반경방향 안쪽으로 위치되는 것이 바람직하다. 대안적으로는, 상기 가스 공급구(17)(또는 18)가 회로(패턴)들이 형성되지 않은 부분에 도달할 때에 상기 건조 가스의 공급을 중단하는 것이 바람직하다. 상기 건조 가스의 공급 중단 후, 상기 가스 공급 노즐(13, 14)은 상기 기판(W)으로부터 멀리 이동되는 것이 바람직하다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 상기 가스 공급 노즐(13, 14)의 이동 방향들의 연장선 상에서 기판(W)의 외주부 부근에 배출구(33)를 제공하는 것이 바람직하다. 특히, 기판(W)의 건조 시에 사용된 건조 가스는, 상기 기판(W)에 고착된 처리액과 같은 유체의 미스트를 함유할 수도 있다. 도 8b에 도시된 배출구(33)에 따르면, 상기 기판(W)의 건조 시에 사용된 건조 가스가 상기 배출구(33)를 통해 외부로 신속하게 배출될 수 있고, 이에 따라 워터마크들이 생성되는 것을 방지할 수 있다. 상기 챔버(10)에서, 건조 가스의 유동은 상기 가스 공급구(17, 18)로부터 상기 기판(W)으로의 방향으로 국부적으로 형성된다. 그러므로, 상기 건조 가스가 상기 기판(W)을 건조시킨 후에 상기 배출구(33)를 통해 외부로 신속하게 배출될 수 있고, 이에 따라 상기 챔버(10) 내의 분위기가 교란되는 것을 방지할 수 있다. 만일 가스 공급 노즐(13, 14)의 내부 직경들이 일정하다면, 상기 건조 가스의 유량(즉, 유속)은 가스 공급 압력, 즉 각각의 가스 공급구(17, 18)로부터 공급되는 건조 가스의 압력을 변경함으로써 용이하게 제어될 수 있다. 상기 가스 공급 압력을 측정하기 위한 압력 센서가 제공되어, 상기 가스 공급 압력을 제어함으로써 상기 건조 가스의 유량(즉, 유속)을 제어할 수도 있다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 가스 공급 압력은 초기에 낮게 설정될 수 있고, 가스 공급 노즐(13, 14)이 사전설정된 위치에 도달할 때에 증가될 수도 있다. 기판(W)의 회전 속도, 기판(W)의 표면들과 가스 공급 노즐(13, 14) 사이의 거리, 상기 가스 공급 노즐(13, 14)의 이동 속도 및 가스 공급 압력과 같은 건조 조건들은, 기판의 표면 상에 형성된 막 또는 기판(웨이퍼)의 타입에 따라 사전에 설정될 수도 있다. 이 경우, 각각의 건조 조건들에 상 응하는 측정된 값들은 건조 공정 동안에 모니터링된다. 상기 측정된 값들은 상기 건조 조건들의 프리셋 데이터와 비교되고, 상기 기판의 건조 공정은 상기 측정된 값들이 프리셋 데이터와 같게 유지되는 방식으로 제어된다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 평면도이고, 도 10은 도 9에 도시된 기판 처리 장치를 도시한 측면도이다. 상기 실시예의 동일하거나 유사한 부분들은 제 1 실시예와 같은 도면 부호들로 표시되며, 이하 반복해서 설명하지는 않을 것이다.
기판 처리 장치(1')는, 챔버(10) 및 상기 챔버(10)에 배치된 기판 홀더(11a, 11b, 11c, 11d)를 포함하여 이루어진다. 반도체 웨이퍼와 같은 기판(W)은 상기 챔버(10) 내에 수용되고, 상기 기판 홀더(11a, 11b, 11c, 11d)에 의해 유지 및 회전한다. 각각의 기판 홀더(11a, 11b, 11c, 11d)들은 홀더 흡입 노즐(24a, 24b, 24c, 24d) 및 홀더 세정 노즐(26a, 26b, 26c, 26d)을 구비하며, 이들 양자 모두는 상기 기판 홀더(11a, 11b, 11c, 11d)들에 근접하여 배치된다. 액체약품과 같은 처리액이 상기 기판(W)의 표면 상으로 공급되면, 상기 처리액은 상기 기판(W)이 처리되는 동안, 예컨대 세정 또는 에칭되는 동안에 상기 기판(W)의 외주부로부터 상기 기판 홀더(11a, 11b, 11c, 11d)로 이동된다. 상기 기판 홀더(11a, 11b, 11c, 11d)로 이동된 처리 유체는 상기 홀더 세정 노즐(26a, 26b, 26c, 26d)로부터 공급되는 세정액에 의해 처리된 다음, 홀더 흡입 노즐(24a, 24b, 24c, 24d)에 의해 흡입된다.
상기 기판 처리 장치(1')는, 건조 가스가 가스 공급 노즐(13, 14)의 각각의 가스 공급구(17, 18)로부터 상기 기판(W)으로 공급되도록 하여 상기 기판(W)의 상 부면과 하부면을 건조시키기 위한 상기 가스 공급 노즐(13, 14)를 더욱 포함하여 이루어진다. 상기 기판 처리 장치(1')는 상기 기판(W)의 외주부(베벨부) 상의 처리 유체를 흡입하기 위한 베벨 흡입 노즐(16)을 더욱 포함하여 이루어진다. 도 9에 도시되지는 않았지만, 상기 기판 처리 장치(1')는 세정 노즐(도 1의 도면 번호 12, 15 참조)들을 포함하여 이루어진다. 상기 기판(W)의 외주부의 건조를 촉진시키고, 워터마크들이 생성되는 것을 방지하기 위하여, 상기 홀더 세정 노즐(26a, 26b, 26c, 26d)은 상술된 기판 처리 장치(1)에서와 마찬가지로, 건조 공정 동안에 상기 세정액을 공급하지 않는다.
상기 기판 처리 장치(1')는 상기 기판(W)의 상부면과 하부면들을 세정하기 위한 스폰지 롤 타입의 세정 공구(29a, 29b)를 더욱 포함하여 이루어진다. 상기 기판 처리 장치(1')는 다음과 같은 세정 공정을 수행한다: 세정액이 예시되지 않은 세정 노즐로부터 기판(W)의 상부면과 하부면으로 공급되는 동안, 상기 스폰지 롤 타입의 세정 공구(29a, 29b)는 그 축을 중심으로 회전되고, 상기 기판(W)의 상부면과 하부면과 슬라이딩 접촉하게 되어, 상기 기판 홀더(11a, 11b, 11c, 11d)에 의해 회전하는 기판(W)의 상부면과 하부면을 스크러빙(scrubbing)하게 된다. 상기 기판(W)을 세정한 후, 상기 스폰지 롤 타입의 세정 공구(29a, 29b)는 각각 도 10에 이점쇄선으로 표시된 바와 같이, 재처리 위치에서 재처리된다. 그 후, 상기 가스 공급 노즐(13, 14)들은 상기 기판(W)에 근접하여 이동된 다음, 상기 건조 가스를 상기 기판(W)의 상부면과 하부면으로 공급하여 상기 기판(W)을 건조하게 된다.
상기 기판(W)의 외주부를 스크러빙하기 위한 1 이상의 스폰지 롤 타입의 세 정 공구가 기판 처리 장치(1')에 제공될 수도 있다. 이 경우, 상기 스폰지 롤 타입의 세정 공구는 상기 기판(W)의 표면에 수직으로 연장되는 그 축을 중심으로 회전되고, 회전되고 있는 기판(W)의 외주부와 슬라이딩 접촉하게 된다. 상기 스크러빙 공정에 있어서, 상기 기판(W)의 상부면과 하부면을 스크러빙하기 위한 스폰지 롤 타입의 세정 공구(29a, 29b) 및 상기 기판(W)의 외주부를 스크러빙하기 위한 상술된 스폰지 롤 타입의 세정 공구는 상기 기판(W)을 세정하기 위해 동시에 작동될 수도 있다. 초음파가 인가된 세정액이 상기 세정 노즐의 유체 공급구(도 1의 도면 번호 12, 15 참조)로부터 상기 기판(W)의 상부면과 하부면으로 공급되어 초음파 세정 공정을 수행하고, 사용된 세정액은 상기 세정 노즐의 유체 흡입구들에 의해 흡입될 수 있다. 상기 스크러빙 공정 및 초음파 세정 공정은 동시에 수행될 수도 있다.
기판 처리 장치(1')의 바람직한 작동 순서는 다음과 같다: 에칭 공정 → 세정액에 의한 세정 공정 또는 초음파 세정 공정 → 헹굼 공정 → 스크러빙 공정 → 헹굼 공정 → 건조 공정. 또 다른 바람직한 작동 순서는 다음과 같다: 에칭 공정 → 세정액에 의한 제 1 세정 공정 또는 제 1 초음파 세정 공정 → 헹굼 공정 → 스크러빙 공정 → 세정액에 의한 제 2 세정 공정 또는 제 2 초음파 세정 공정 → 헹굼 공정 → 건조 공정. 이러한 방식으로, 상기 기판 처리 장치(1')는 단독으로 몇 가지 공정들을 수행할 수 있다. 상기 기판 처리 장치(1')에 따르면, 상기 기판 상에 워터마크들이 생성되지 않으면서도, 상기 처리액이 상기 기판 홀더로부터 산란되는 것을 방지하고, 다양한 공정들을 수행하는 것이 가능하다.
도 11은 도 1 또는 도 9에 도시된 기판 처리 장치를 통합하는 기판 처리 시 스템을 도시한 개략적인 평면도이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 기판 처리 시스템(71)은, 반도체 웨이퍼와 같은 복수 개의 기판(W)을 그 내부에 수용하기 위한 2개의 웨이퍼 카셋트(81A, 81B), 상기 기판(W)을 도금하기 위한 도금 장치(84), 상기 기판(W)을 에칭하기 위한 에칭 장치(82) 및 에칭된 기판(W)을 세정 및 건조하기 위한 기판 처리 장치(1)(또는 1')를 포함하여 이루어진다. 상기 기판 처리 시스템(71)은, 상술된 장치들 중 하나로부터 다른 하나로 상기 기판(W)을 이송하기 위한 제 1 이송로봇(85A) 및 제 2 이송로봇(85B)을 더욱 포함하여 이루어진다. 상기 기판 처리 시스템(71)은, 상기 기판(W)이 상기 제1이송로봇(85A)과 상기 제2이송로봇(85B) 사이에서 이동될 때에, 2개의 기판(W)들이 별도로 임시로 배치되는 상부 선반 및 하부 선반을 구비하는 버퍼 스테이지(86)를 더욱 포함하여 이루어진다. 이러한 기판 처리 시스템(71)에 있어서, 상기 도금 장치(84) 및 상기 에칭 장치(82) 중 어느 하나는 상기 기판 처리 장치(1)에서와 마찬가지로, 상기 기판을 차례로 처리하는 단일 웨이퍼 처리 장치이다.
각각의 웨이퍼 카셋트(81A, 81B)는, 기판(W)들이 각각 상기 선반들에 수용되도록 복수 개의 선반(도시되지 않음)들을 구비한다. 상기 웨이퍼 카셋트(81A)(또는 81B) 내에 수용되는 기판(W)들 중 하나는 상기 제 1 이송로봇(85A)에 의하여 제거되고, 상기 버퍼 스테이지(86)를 통해 상기 제 2 이송로봇(85B)으로 이송된다. 상기 기판(W)은 상기 제2이송로봇(85B)에 의해 도금 장치(84)로 이송된 다음, 상기 도금 장치(84)에서 도금된다. 다음으로, 상기 기판(W)은 에칭 장치(82)로 이송된 후, 상기 에칭 장치(82)에서 에칭된다.
상기 에칭 장치(82)는, 상기 세정 노즐(12, 15)(도 1 참조)이 세정액을 공급하는 대신에 에칭액을 공급하도록 상기 기판 처리 장치(1)(또는 1')와 동일한 구조를 가지도록 구성될 수도 있다. 대안적으로, 상기 기판 처리 장치(1)(또는 1')는, 상기 에칭 장치(82)의 제공 없이, 에칭 공정, 세정 공정 및 건조 공정을 수행할 수도 있다. 상기 에칭 장치(82)는, 2개의 기판 처리 장치(1)(또는 1')가 에칭 공정, 세정 공정 및 건조 공정을 동시에 수행하도록 상기 기판 처리 장치(1)(또는 1')로 대체될 수도 있다. 이러한 구성예에 의하면, 도금 장치(84)의 처리 시간이 기판 처리 장치(1)의 처리 시간보다 짧은 경우, 2개의 기판 처리 장치(1)(또는 1')가 동시에(즉, 병렬 처리 방식으로) 작동됨으로써, 상기 기판 처리 시스템(71)의 처리 능력(스루풋)을 향상시키게 된다.
에칭 공정이 에칭 장치(82)에 의해 수행된 후, 상기 기판(W)은 제 2 이송로봇(85B)에 의해 기판 처리 장치(1)로 이송된다. 상기 기판 처리 장치(1)에 있어서, 상기 처리액은, 상기 기판(W)이 상술된 방식으로 유지 및 회전하는 동안, 상기 세정 노즐(12, 15)에 의해 상기 기판(W)의 상부면과 하부면으로 공급되고 또한 상기 상부면과 하부면으로부터 흡입됨으로써, 상기 기판(W)의 상부면과 하부면을 세정하게 된다. 이에 따라, 에칭 공정에 의해 생성된 반응 생산물들이 상기 기판 처리 장치(1)에 의하여 세척된다. 특히, 상기 표면 상의 미세 입자들과 상기 기판(W)의 표면의 오목부들 내의 미세 입자들이 제거된다. 2단계의 세정 공정이 기판 처리 장치(1)(또는 1')에 의해 수행될 수도 있다. 특히, 제 1 세정공정은 플루오르산과 같은 산성 세정액의 사용에 의해 수행될 수도 있고, 제2세정공정은 염기성 세정액의 사 용에 의하여 수행될 수도 있다.
상기 세정 공정 후, 건조 가스가 가스 공급 노즐(13, 14)(도 1 참조)로부터 상기 기판(W)의 상부면과 하부면으로 공급되어, 세정된 상기 기판(W)을 건조하게 된다. 건조된 기판(W)은 상기 버퍼 스테이지(86)를 통해 제2이송로봇(85B) 및 제1이송로봇(85A)에 의해 기판 처리 장치(1)로부터 웨이퍼 카셋트(81A)(또는 81B)로 연속해서 이송된다. 상기 기판(W)은 그 후에 상기 웨이퍼 카셋트(81A)(또는 81B) 내에 수용되고, 따라서 일련의 공정들이 종료된다. 이러한 방식으로, 본 실시예에 따른 기판 처리 장치(1)(또는 1')는, 도금 공정, 에칭 공정, 세정 공정 및 건조 공정과 같은 다양한 종류의 공정들을 수행하는 기판 처리 시스템(71)에서 사용하기에 적합하다. 특히, 상기 기판 처리 장치(1)(또는 1')는 고효율 및 고품질로 세정 공정 및 건조 공정을 수행할 수 있다. 상기 기판 처리 장치(1)(또는 1')는 또한 작동 시간을 단축시킬 수도 있고, 생산품의 수율을 향상시키는데 기여할 수도 있다.
이러한 기판 처리 시스템(71)에 있어서, 상기 에칭 장치(82) 및 도금 장치(84)는, 상기 기판의 베벨부를 에칭하기 위한 베벨 에칭 장치, 상기 기판의 베벨부를 폴리싱하기 위한 베벨 폴리싱장치, 도금된 층 등에 대한 전기분해 폴리싱을 수행하기 위한 전기분해 폴리싱장치 또는 기판의 표면에 대한 화학적 기계적 폴리싱을 수행하기 위한 CMP 장치로 대체될 수도 있다. 대안적으로는, 상기 에칭 장치(82) 및 상기 도금 장치(84)가 각각 기판 처리 장치(1)(또는 1')로 대체되어, 상기 기판 처리 시스템(71)이 상기 에칭 공정 및/또는 세정 공정 및 건조 공정을 동시에 수행하기 위한 3개의 기판 처리 장치(1)(또는 1')를 구비하도록 할 수도 있다.
다음으로, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도 12를 참조하여 설명할 것이다.
도 12는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 개략적인 사시도이다. 상기 실시예의 동일하거나 유사한 부분들은 제 1 실시예와 같은 도면 부호들로 표시되며, 반복해서 후술하지는 아니한다.
도 12에 도시된 바와 같이, 기판 처리 장치는 복수 개의(본 실시예에서는 4개) 기판 홀더(11)를 포함하여 이루어진다. 상기 기판 홀더(11)들은 각각 그 축을 중심으로 회전하는 롤러(20)들을 포함하여 이루어진다. 상기 롤러(20)들의 클램프부(도 2b의 도면 번호 21 참조)들에 고착된 헹굼액과 같은 액체를 흡입하기 위한 홀더 흡입 노즐(24)들은 각각 상기 롤러(20)들에 근접하여 배치된다. 이들 롤러(20)들은 기판(W)의 외주부와 근접하여 유지되고 동일한 방향으로 회전됨으로써, 상기 기판(W)이 상기 롤러(20)들에 의해 유지 및 회전한다.
헹굼액 공급 노즐(40) 및 액체약품 공급 노즐(42)은 상기 롤러(20)들에 의해 유지되는 기판(W) 위쪽에 배치된다. 상기 헹굼액 공급 노즐(40)은 상기 기판(W)의 상부(전방)면의 중앙부 상으로 헹굼액을 공급하고, 상기 액체약품 공급 노즐(42)은 상기 기판(W)의 상부면의 중앙부 상으로 액체약품을 공급한다. 상기 헹굼액 공급 노즐(40)은 상기 기판(W)의 표면에 대하여 60 내지 90°범위의 각도로 기울어진다. 상기 기판(W)에 헹굼액을 느린 유속로 공급하기 위해서는, 상기 헹굼액 공급 노즐(40)의 직경이 3 mm이상인 것이 바람직하다. 이 실시예에서, 상기 헹굼액 공급 노즐(40)의 직경는 4 mm이다. 1 이상의 헹굼액 공급 노즐이 기판(W) 위쪽에 배치되는 것이 바람직하다.
2개의 헹굼액 공급 노즐(41A, 41B) 및 2개의 액체약품 공급 노즐(43A, 43B)은 상기 기판(W) 아래쪽에 배치된다. 상기 헹굼액 공급 노즐(41A)은 상기 기판(W)의 하부(후방)면의 중앙부 상으로 헹굼액을 공급하고, 상기 헹굼액 공급 노즐(41B)는 상기 기판(W)의 하부면의 외주부 상으로 헹굼액을 공급한다. 2이상의 헹굼액 공급 노즐들이 기판(W) 아래쪽에 배치되는 것이 바람직하다. 이와 유사하게, 상기 액체약품 공급 노즐(43A)은 상기 기판(W)의 하부면의 중앙부 상으로 세정액과 같은 액체약품을 공급하고, 상기 액체약품 공급 노즐(43B)은 상기 기판(W)의 하부면의 외주부 상으로 액체약품을 공급한다. 각각의 헹굼액 공급 노즐(40, 41A, 41B) 및 각각의 액체약품 공급 노즐(42, 43A, 43B)은 사전설정된 액체를 상기 기판(W)에 공급하기 위한 처리액 공급 노즐로서 역할을 하며, 도 1에 도시된 세정 노즐(12, 15)에 상응한다.
상기 기판(W)의 상부면에 건조 가스를 공급하기 위한 가스 공급 노즐(13)은 상기 기판(W) 위쪽에 배치되고, 상기 기판(W)의 하부면에 건조 가스를 공급하기 위한 가스 공급 노즐(14)은 상기 기판(W) 아래쪽에 배치된다.
이러한 가스 공급 노즐(13, 14)은 각각 이동기구(37, 38)에 의해 스윙된 스윙 아암(35, 36)의 선단에 제공되어, 상기 가스 공급 노즐(13, 14)이 기판(W)의 반경방향으로 이동되도록 한다. N2 가스와 같은 불활성 가스가 상기 가스 공급 노즐(13, 14)로부터 공급될 건조 가스로서 사용되는 것이 바람직하다.
다음으로, 상술된 구조를 갖는 기판 처리 장치의 작동을 설명할 것이다. 아래의 상세한 설명에서는, 그 표면의 일부가 노출되는 low-k 막을 갖는 반도체 웨이퍼가 기판(W)으로서 사용된다. 우선, 상기 기판(W)은 기판 홀더(11)들의 롤러(20)들에 의해 유지되고 낮은 회전 속도로 회전한다. 이 상태에서, 헹굼액 공급 노즐(40)로부터 상기 기판(W)의 상부면으로 헹굼액이 공급된다. 상기 헹굼액은 표면 장력과 원심력으로 인하여 기판(W)의 상부면에 걸쳐 퍼짐으로써, 상기 기판(W)의 상부면이 전반적으로 헹굼액의 막으로 커버된다. 이 때, 홀더 흡입 노즐(24)들은 작동되지 아니한다. 상기 헹굼액의 일부는 상기 기판(W)의 외주부로부터 흘러 나온다. 하지만, 상기 헹굼액은 상기 기판(W)으로부터 흘러 나오는 헹굼액보다 큰 유량으로 상기 기판(W)에 공급됨으로써, 상기 헹굼액의 막이 상기 기판(W)의 상부면에 걸쳐 언제나(at all times) 형성될 수 있다. 상기 헹굼액이 상기 헹굼액 공급 노즐(40)로부터 상기 기판(W)의 상부면으로 공급되는 동시에, 상기 헹굼액은 상기 헹굼액 공급 노즐(41A, 41B)로부터 상기 기판(W)의 하부면으로 공급될 수도 있다.
건조 공정에 있어서, 가스 공급 노즐(13, 14)들은 기판(W)의 중앙부로 이동된 다음, N2 가스와 같은 건조 가스가 상기 가스 공급 노즐(13, 14)로부터 상기 기판(W)의 상부면과 하부면으로 공급된다. 이러한 상태에서, 상기 가스 공급 노즐(13, 14)은 상기 기판(W)의 외주부를 향하여 이동된다. 그 결과, 상기 기판(W)의상부면과 하부면에 고착된 헹굼액은 상기 기판(W)의 중앙부로부터 외주부로 이동된다. 상기 헹굼액은 상기 기판(W)으로부터 상기 롤러(20)들로 더욱 이동된 다음, 홀 더 흡입 노즐(24)들에 의해 흡입된다.
제 1 실시예에서와 같이, 베벨 흡입 노즐(즉, 외주부 흡입 유닛)이 상기 기판(W)의 외주부 부근에 제공되어, 상기 기판(W)의 외주부로 이동된 헹굼액이 상기 베벨 흡입 노즐에 의해 흡입되도록 할 수도 있다.
이러한 방식으로, N2 가스와 같은 건조 가스는, 상기 기판(W)이 회전되고 있는 동안에 상기 가스 공급 노즐(13, 14)로부터 분사되고, 상기 가스 공급 노즐(13, 14)은 상기 건조 가스를 기판(W)에 공급하는 동안에 상기 기판(W)의 중앙부로부터 외주부로 이동된다. 이러한 건조 공정에 의하면, 상기 기판(W)은 고속으로 회전되지 않고도 건조될 수 있다. 또한, 상기 헹굼액의 작은 방울들이 상기 건조된 기판(W)의 표면에 다시 고착되지 않고, 이에 따라 상기 기판(W) 상에 워터마크들이 생성되는 것을 방지할 수 있다. 나아가, N2 가스와 같은 불활성 가스는 상기 기판(W)의 표면에 공급되기 때문에, 기판(W)의 표면에서의 산소 농도가 저하될 수 있고, 이에 따라 워터마크들이 생성되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
건조 공정 동안에 상기 기판(W)은 100 min-1 이하의 속도로 회전하는 것이 바람직하지만, 상기 기판(W)은 건조 시간을 단축하기 위하여 100 min-1 보다 빠른 속도로 회전될 수도 있다. 액체약품 공정이 헹굼 공정 이전에 기판(W) 상에서 수행되는 경우, 상기 액체약품은 액체약품 공급 노즐(42)로부터 기판(W)의 상부면으로 공급되어, 상기 기판(W)의 전체 상부면이 액체약품으로 커버되도록 한다. 상기 기 판(W)은 상부면이 노출되지 않은 상태로 처리되기 때문에, 워터마크들이 생성되는 것을 방지할 수 있다. 액체약품이 액체약품 공급 노즐(42)로부터 기판(W)의 상부면으로 공급되는 동시에, 상기 액체약품은 상기 액체약품 공급 노즐(43A, 43B)로부터 상기 기판(W)의 하부면으로 공급될 수도 있다.
다음으로, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도 13을 참조하여 설명할 것이다.
도 13은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 개략적인 사시도이다. 본 실시예의 동일하거나 유사한 부분들은 제 3 실시예와 동일한 도면 번호로 표시되며, 이하 반복해서 설명하지는 아니한다.
도 13에 도시된 바와 같이, 베벨 흡입 노즐(즉, 외주부 흡입 유닛)(16)은 기판(W) 위쪽에 배치된다. 상기 베벨 흡입 노즐(16)은 상기 기판(W)의 외주부 부근에 배치되어, 상기 기판(W)의 외주부 상의 액체가 상기 베벨 흡입 노즐(16)에 의해 흡입되도록 한다. 상기 베벨 흡입 노즐(16)은 도전성 재료로 이루어진 도전부(51)를 구비한다. 상기 도전부(51)는 상기 베벨 흡입 노즐(16)의 선단에 위치되고 와이어(47)에 의해 접지된다. 이 실시예에서는, 베벨 흡입 노즐(16)의 일부만이 도전성 재료로 이루어졌지만, 전체 베벨 흡입 노즐(16)이 도전성 재료로 이루어질 수도 있다. 베벨 흡입 노즐은 또한 상기 베벨 흡입 노즐(16) 이외에 상기 기판(W) 아래쪽에 제공될 수도 있다.
상기 홀더 흡입 노즐(24)들은 각각 도전성 재료로 이루어진 도전부(52)들을 구비한다. 이러한 도전부(52)들은 각각 상기 홀더 흡입 노즐(24)의 선단에 위치되 고 와이어(48)에 의해 접지된다. 본 실시예에서는, 홀더 흡입 노즐(24)의 일부만이 도전성 재료로 이루어졌지만, 전제 홀더 흡입 노즐(24)이 도전성 재료로 이루어질 수도 있다. 4개의 홀더 흡입 노즐(24) 중 하나 이상이 도전부(52)를 가질 수도 있다. 도 2a 내지 도 2c에 도시된 평면도 및 단면도는 각각 도 12 및 도 13에 도시된 홀더 흡입 노즐(24)의 평면도 및 단면도에 적용된다.
건조 가스를 기판(W)의 상부면에 공급하기 위한 가스 공급 노즐(제 1 가스공급노즐)(13)은 상기 기판(W) 위쪽에 배치되고, 건조 가스를 기판(W)의 하부면에 공급하기 위한 가스 공급 노즐(제 2 가스공급노즐)(14)은 상기 기판(W) 아래쪽에 배치된다. 상기 가스 공급 노즐(13, 14)은 상기 기판(W)에 실질적으로 수직으로 연장되고, 상기 건조 가스는 상기 기판(W)의 상부면과 하부면을 향하여 분사된다. 상기 가스 공급 노즐(13)은 스윙 아암(35)의 선단에 제공되고, 상기 스윙 아암(35)의 스윙 샤프트(35a)는 이동기구(37)에 연결(couple)된다. 상기 이동기구(37)가 작동되면, 상기 스윙 아암(35)이 스윙되고, 따라서 가스 공급 노즐(13)이 기판(W)의 반경방향으로 이동된다. 가스 공급 노즐(13)과 같이, 가스 공급 노즐(14)도 스윙 아암(36)의 선단에 제공되고, 상기 스윙 아암(36)의 스윙 샤프트(36a)를 통해 이동기구(38)에 연결된다. 상기 스윙 아암(36)은 상기 이동기구(38)에 의해 스윙되고, 따라서 가스 공급 노즐(14)이 기판(W)의 반경방향으로 이동된다. N2 가스와 같은 불활성 가스가 상기 가스 공급 노즐(13, 14)로부터 공급될 건조 가스로서 사용되는 것이 바람직하다. 상기 가스 공급 노즐(13, 14)로부터 공급될 건조 가스의 압력은 50 내 지 350 kPa 범위에 있는 것이 바람직하다. 만일 건조 가스의 압력이 지나치게 낮다면, 상기 기판(W)은 상기 공급 노즐(13, 14)이 저속으로 이동되더라도 충분히 건조될 수 없다. 다른 한편으로, 만일 건조 가스의 압력이 지나치게 높다면, 건조 가스가 액체막으로 분사될 때에 작은 방울들이 산란된 다음, 상기 기판(W)에 고착되어 워터마크들을 생성하게 된다. 이러한 이유로 해서, 상기 가스 공급 노즐(13, 14)로부터 공급될 건조 가스의 압력은 50 내지 350 kPa 범위에 있는 것이 바람직하다.
순수와 같은 사전설정된 액체를 기판(W)에 공급하기 위한 액체 공급 노즐(45, 46)들은 각각 스윙 아암(35, 36) 상에 제공된다. 이러한 액체 공급 노즐(45, 46)은 상기 가스 공급 노즐(13, 14)과 마찬가지로 상기 기판(W)에 대해 실질적으로 수직으로 연장된다. 상기 기판(W) 위쪽에 위치되는 액체 공급 노즐(제 1 액체공급노즐)(45)은 상기 기판(W)의 상부면에 사전설정된 액체를 공급하고, 상기 기판(W) 아래쪽에 위치되는 액체 공급 노즐(제 2 액체공급노즐)(46)은 상기 기판(W)의 하부면에 사전설정된 액체를 공급한다. 상기 액체 공급 노즐(45, 46)은 각각 상기 가스 공급 노즐(13, 14)에 인접하여 배치되고, 상기 액체 공급 노즐(45, 46) 및 상기 가스 공급 노즐(13, 14) 양자 모두는 상기 기판(W)의 반경방향으로 이동된다.
이하, 상기 가스 공급 노즐(13, 14) 및 상기 액체 공급 노즐(45, 46)간의 위치 관계들은 도 14a 내지 도 14d를 참조하여 설명할 것이다. 도 14a 내지 도 14d는 도 13에 도시된 상기 가스 공급 노즐과 상기 액체 공급 노즐간의 위치 관계를 예시하는 도면들이다.
도 14a 내지 도 14d에 도시된 바와 같이, 액체 공급 노즐(45)은 가스 공급 노즐(13)의 반경방향 바깥쪽으로 위치된다. 특히, 상기 액체 공급 노즐(45)은 상기 기판(W)의 반경방향으로 가스 공급 노즐(13)의 바깥쪽으로 위치된다. 상기 액체 공급 노즐(45) 및 상기 가스 공급 노즐(13)은 스윙 아암(35)에 고정되기 때문에(도 13 참조), 상기 액체 공급 노즐(45) 및 상기 가스 공급 노즐(13)은, 액체 공급 노즐(45)과 가스 공급 노즐(13)간의 상대 위치를 유지하면서, 화살표 S로 표시된 바와 같이 아크 트랙을 좇아가기 위하여 상기 기판(W)의 반경방향으로 이동된다. 그러므로, 액체 공급 노즐(45) 및 가스 공급 노즐(13)이 기판(W)의 외주부를 향해 이동되면, 상기 액체 공급 노즐(45)은 그 이동 방향으로 상기 가스 공급 노즐(13)의 전방에 위치된다. 상기 기판(W)의 반경방향으로의 상기 액체 공급 노즐(45)과 상기 가스 공급 노즐(13)간의 거리는 10 내지 30 mm 범위에 있는 것이 바람직하고, 상기 실시예에서는 20 mm로 설정되어 있다. 만일 액체 공급 노즐(45)과 가스 공급 노즐(13)간의 거리가 너무 짧다면, 상기 가스 공급 노즐(13)로부터의 가스가 상기 액체 공급 노즐(45)로부터 공급되는 액체에 영향을 주어 상기 액체가 산란되도록 할 수도 있다. 다른 한편으로, 액체 공급 노즐(45)과 가스 공급 노즐(13)간의 거리가 너무 길면, 상기 기판(W)의 표면의 일부 영역들이 액체에 의해 보호되지 못한다. 이러한 이유로, 상기 액체 공급 노즐(45)과 상기 가스 공급 노즐(13)간의 거리는 10 내지 30 mm 범위에 있는 것이 바람직하다.
상기 액체 공급 노즐(46)과 상기 가스 공급 노즐(14)간의 위치 관계는, 상기 액체 공급 노즐(45)과 상기 가스 공급 노즐(13)간의 상술된 위치 관계와 동일하다. 특히, 도 14c 및 도 14d에 도시된 바와 같이, 상기 액체 공급 노즐(46)은 상기 가 스 공급 노즐(14)의 반경방향 바깥쪽으로 위치된다. 상기 액체 공급 노즐(46)과 상기 가스 공급 노즐(14)간의 거리는 10 내지 30 mm 범위에 있는 것이 바람직하고, 본 실시예에서는 20 mm로 설정되어 있다. 2이상의 가스 공급 노즐이 각각 기판(W) 위아래에 배치될 수도 있다. 이와 유사하게, 2이상의 액체 공급 노즐이 각각 기판(W) 위아래에 배치될 수도 있다.
액체 공급 노즐(45) 및 가스 공급 노즐(13)이 스윙 아암(35) 상에 제공되는 구성예와 마찬가지로, 1 이상의 액체 공급 노즐 및 1 이상의 가스 공급 노즐이 상기 스윙 아암(35) 이외에 제공되는 1 이상의 스윙 아암 상에 제공될 수도 있다. 이 경우에도, 액체 공급 노즐 및 가스 공급 노즐들은, 상이한 아크 트랙들을 동시에 좇아가기 위하여, 상기 기판(W)의 중앙부로부터 외주부로 이동된다. 이러한 방식으로, 상기 액체 공급 노즐 및 상기 가스 공급 노즐들은, 각을 이루어 같은 간격으로 기판(W)의 중앙부로부터 외주부로 실질적으로 반경방향으로 연장되는 복수 개의 아크 트랙들을 좇아가기 위하여 이동되기 때문에, 상기 기판(W)이 균일하게 건조될 수 있다. 상기 기판(W)의 상부면측에서와 같이, 1 이상의 액체 공급 노즐 및 1 이상의 가스 공급 노즐들이, 상기 스윙 아암(36) 이외에 제공되는 1 이상의 스윙 아암 상에 제공될 수도 있다. 상기 액체 공급 노즐 및 가스 공급 노즐들은 상기 아크 트랙들을 따라 이동되는 대신에 선형으로 이동될 수도 있다.
다음으로, 상술된 구조를 갖는 기판 처리 장치의 작동을 설명할 것이다. 아래의 상세한 설명에서는, low-k 막을 갖고, 반도체 웨이퍼의 상부면 상에 형성된 Cu 막 및 반도체 웨이퍼의 하부면 상에 형성된 산화물 막을 갖는 반도체 웨이퍼가 기판(W)으로서 사용된다. 또한, 상기 작동의 다음과 같은 예시는 액체가 기판(W) 위쪽에 배치된 액체 공급 노즐(45)로부터만 공급되는 경우를 보여준다.
우선, 기판(W)은 기판 홀더(11)의 롤러(20)에 의해 유지되고, 35 min-1 의 회전 속도로 회전한다. 이러한 상태에서, 처리액으로서 헹굼액(순수)이 헹굼액 공급 노즐(40)로부터 상기 기판(W)의 상부면으로 공급되고, 처리액으로서 헹굼액(순수)이 헹굼액 공급 노즐(41A, 41B)로부터 상기 기판(W)의 하부면으로 공급되어, 상기 순수의 막들이 상기 기판(W)의 상부면과 하부면 상에 형성되도록 한다.
다음으로, 가스 공급 노즐(13, 14) 및 액체 공급 노즐(45, 46)이 기판(W)의 중앙부로 이동된다. 헹굼액 공급 노즐(40, 41A, 41B)이 순수의 공급을 중단하는 것과 동시에 또는 중단하기 직전에, 300 kPa 의 압력을 갖는 N2 가스가 가스 공급 노즐(13, 14)로부터 상기 기판(W)의 상부면과 하부면으로 공급되고, 순수는 액체 공급 노즐(45)로부터 상기 기판(W)의 상부면으로 400 cc/min 의 유량으로 공급된다. 이 상태에서, 기판(W)의 회전 속도는 80 min-1 으로 증가되고, 가스 공급 노즐(13, 14) 및 액체 공급 노즐(45, 46)은, 상기 기판(W)의 상부면과 하부면을 건조하기 위하여 상기 기판(W)에 가스(N2 가스) 및 액체(순수)를 공급하는 동안에 상기 기판(W)의 외주부를 향해 이동된다.
상기 순수가 이동되고 있는 액체 공급 노즐(45)로부터 공급되면, 액체 막이 기판(W)의 상부면 상에 형성됨으로써, 상기 기판(W)의 상부면이 상기 액체 막에 의 해 보호된다. 상기 가스 공급 노즐(13)로부터 공급된 N2 가스는 상기 기판(W)의 상부면을 건조시키기 위하여 상기 기판(W)의 외주부로 상기 액체 막을 이동시킨다. 상기 기판(W)의 외주부로 이동된 액체 막(순수)는 베벨 흡입 노즐(16)에 의해 흡입된다. 상기 순수는 기판(W)으로부터 롤러(20)로 더욱 이동된 다음, 홀더 흡입 노즐(24)에 의해 흡입된다. 이러한 방식으로, 상기 액체 막은 액체 막이 기판(W)의 상부면 상에 형성되는 동시에 실질적으로 제거되고, 이에 따라 상기 기판(W)은 그 상부면 상에 워터마크들을 생성하지 않고도 건조될 수 있다.
일반적으로, 액체가 베벨 흡입 노즐(16) 또는 홀더 흡입 노즐(24)을 통해 흡입되면, 상기 액체 및 공기가 서로 혼합되어 그들 사이에 마찰을 발생시키게 되고, 이에 따라 상기 마찰로 인한 정전기가 발생될 수도 있다. 이 실시예에서, 베벨 흡입 노즐(16) 및 홀더 흡입 노즐(24)은 도전부(51, 52)를 통해 접지되기 때문에, 상기 기판(W)은 상기 정전기로 인하여 하전되는 것이 방지된다. 그러므로, 상기 기판(W)의 상부면에 형성된 회로들 상의 정전기로 인한 악영향을 제거하여, 생산품의 수율을 향상시키는 것이 가능하다. 베벨 흡입 노즐(16) 및 홀더 흡입 노즐(24) 대신에, 상기 기판 홀더(11)(롤러(20))는 도전성 재료로 이루어진 도전부를 구비하고, 상기 기판 홀더(11)는 상기 도전부를 통해 접지될 수도 있다. 이 경우에도, 정전기를 제거하는 것이 가능하다. 상기 액체는 상기 예시의 작동에서 기판(W)의 상부면 위쪽에 배치된 액체 공급 노즐(45)로부터만 공급되지만, 상기 기판(W)의 하부면 상에 형성된 막의 타입에 따라, 상기 기판(W)의 하부면 아래쪽에 배치된 액체 공급 노즐(46)로부터 액체가 공급될 수도 있다. 만일 기판(W)의 상부면과 하부면 사이의 습식성의 차이가 있다면, 상기 습식성에 따라 기판(W)을 건조시키는 시간을 조정하는 것이 가능하다. 예를 들어, 상기 기판(W)의 상부면이 하부면보다 높은 소수성을 가진다면, 상기 기판(W) 위쪽에 배치되는 상기 가스 공급 노즐(13) 및 상기 액체 공급 노즐(45)은, 상기 기판(W) 아래쪽에 배치되는 상기 가스 공급 노즐(14) 및 상기 액체 공급 노즐(46)이 이동하기 시작한 후에 이동하기 시작한다. 이 경우, 상기 기판(W)의 상부면과 하부면을 건조하는 것을 동시에 마치기 위하여, 상부측 가스 공급 노즐(13) 및 하부측 가스 공급 노즐(14)이 상이한 속도로 이동되어, 상기 기판(W)의 외주부에 동시에 도달하도록 한다. 이에 따라, 상이한 습식성을 갖는 상부면과 하부면을 건조하는 것을 동시에 마치는 것이 가능하고, 따라서 워터마크들이 생성되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 15a는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 기판 처리 장치의 수정예의 일부를 도시한 확대 단면도이고, 도 15b는 도 15a에 도시된 XV - XV 선에서 본 도면이다.
도 15a 및 도 15b에 도시된 바와 같이, 가스 공급 노즐(13)의 외주면을 둘러싸기 위하여 미스트 흡입 노즐(50)이 배치된다. 일반적으로, 가스가 가스 공급 노즐(13)로부터 기판(W) 상의 액체 막으로 공급되면, 미스크가 생성된다. 만일 미스트가 기판(W)에 고착된다면, 상기 기판(W)의 표면 상에 워터마크들이 생성된다. 본 실시예에 따르면, 미스트가 기판(W)의 표면에 고착되기 전에 미스트 흡입 노즐(50)에 의해 상기 미스트가 흡입된다. 또 다른 미스트 흡입 노즐이 상기 기판(W)의 하부면측에 제공될 수도 있다.
도 16은 도 12에 도시된 기판 처리 장치를 통합하는 폴리싱장치(CMP 장치)를 도시한 개략적인 평면도이다.
도 16에 도시된 바와 같이, 상기 폴리싱장치는, 기판을 폴리싱하기 위한 한 쌍의 폴리싱 유닛(90a, 90b), 상기 폴리싱된 기판을 세정하기 위한 한 쌍의 세정 모듈(91a, 91b), 상기 세정 모듈(91a, 91b)에 의해 세정된 기판을 추가로 세정 및 건조하기 위한 한 쌍의 건조 모듈(본 실시예에 따른 기판 처리 장치)(92a, 92b)을 포함하여 이루어진다. 각각의 세정 모듈(91a, 91b)은 제 2 실시예에 따른 기판 처리 장치와 동일한 구조를 가지지만(도 9 및 도 10 참조), 건조 기구(즉, 가스 공급 노즐(13, 14))를 가지지는 아니한다. 각각의 세정 모듈(91a, 91b)은 2개의 실린더형 PVA(polyvinyl alcohol) 스폰지(29a, 29b)를 포함하여 이루어진다(도 9 및 도 10 참조). 이러한 PVA 스폰지(즉, 세정 공구)(29a, 29b)들은 각각 상기 기판의 상부면과 하부면과 접촉하여 유지되는 동안에 그 축을 중심으로 회전한다. 상기 세정 모듈(91a, 91b)에 있어서, 상기 기판은 롤러(20)들에 의해 유지 및 회전한다(도 9 참조). 이러한 상태에서, 상기 PVA 스폰지(29a, 29b)들은 세정액이 기판으로 공급되는 동안에 회전되어, 상기 기판의 상부면과 하부면이 스크러빙된다. 만일 기판의 표면이 low-k 막 또는 실리콘 막과 같은 소수성 막을 가진다면, 베벨 흡입 노즐(16) 및 배출구(33)(도 9 및 도 8b 참조)가 작동되지 아니한다.
이러한 폴리싱장치에 있어서, 폴리싱 유닛(90a, 90b)은 직사각형 베이스의 한 쪽에 배치된다. 복수 개의 기판을 그 위에 수용하는 4개의 카셋트(93a, 93b, 93c, 93d)를 배치하기 위한 로드/언로드 유닛(89)이 상기 베이스의 다른 쪽에 배치 된다. 기판(W)이 이송로봇(94a, 94b)과 상기 모듈들 사이에서 이송될 때에 상기 기판(W)이 임시로 배치되는 버퍼 스테이지(95)가, 상기 폴리싱 유닛(90a, 90b) 및 상기 로드/언로드 유닛(89)을 연결하는 라인 상에 배치된다. 각각의 이송로봇(94a, 94b)은 수평면으로 구부릴 수 있고 뻗을 수 있는 회전 아암(articulated arm)을 구비하고, 건조 핑거 및 습식 핑거로서 별도로 사용되는 상부 홀더 및 하부 홀더들을 구비한다. 상기 이송 로봇(94a)은 상기 카셋트(93a, 93b, 93c, 93d)의 앞에 배치되고, 각각의 카셋트(93a, 93b, 93c, 93d)와 평행하게 이동가능하다. 상기 이송 로봇(94a)은 상기 카셋트(93a, 93b, 93c, 93d) 중 선택된 것으로 이동되고, 상기 선택된 카셋트로부터 차례대로 상기 기판을 제거한다.
상기 건조 모듈(92a, 92b)은 상기 버퍼 스테이지(95)의 양쪽에 배치되고, 상기 세정 모듈(91a, 91b)은 상기 이송 로봇(94b)의 양쪽에 배치된다. 상기 기판을 각각 뒤집기 위한 반전 유닛(96a, 96b)이 각각 세정 모듈(91a, 91b)에 인접하여 배치된다. 이러한 반전 유닛(96a, 96b)들은, 상기 이송 로봇(94b)의 회전 아암이 상기 반전 유닛(96a, 96b)에 도달할 수 있도록 하는 위치에 배치된다. 상기 폴리싱 유닛(90a, 90b)에 상기 기판을 이송하기 위한 이송장치(97a, 97b)들이 상기 반전 유닛(96a, 96b)에 인접하여 배치된다.
상기 폴리싱 유닛(90a, 90b)은 서로 동일한 구조를 가진다. 그러므로, 상기 폴리싱 유닛(90a)만을 아래에 설명할 것이다. 상기 폴리싱 유닛(90a)은, 그 상부면 상에 폴리싱면을 갖는 폴리싱 테이블(98a), 상기 폴리싱 테이블(98a)의 폴리싱면에 대하여 상기 기판을 가압하고 진공 흡입에 의해 폴리싱될 기판을 유지시키는 톱링 (99a) 및 상기 톱링(99a)과 상기 이송장치(97a) 사이에서 기판이 이송되도록 하는 푸셔(100a)를 포함하여 이루어진다. 상기 폴리싱 유닛(90a)은, 상기 폴리싱 테이블(98a)의 폴리싱면 상으로 폴리싱액을 공급하기 위한 폴리싱액 공급 노즐(도시되지 않음)을 더 포함하여 이루어진다. 상기 폴리싱 테이블(98a) 및 상기 톱링(99a)은 서로 독립적으로 회전된다. 이러한 구성예에 의하면, 상기 폴리싱액이 회전되고 있는 폴리싱 테이블(98a)의 폴리싱면 상으로 공급되는 동안, 상기 기판은 상기 톱링(99a)에 의하여 상기 폴리싱면에 대해 가압되고 회전되어, 상기 기판이 폴리싱된다.
상기 세정 모듈(91a, 91b) 및 상기 건조 모듈(92a, 92b)은 처리액 공급 유닛(103)에 연결되어, 세정액, 헹굼액 또는 액체약품과 같은 처리액이 상기 세정 모듈(91a, 91b) 및 상기 건조 모듈(92a, 92b)로 선택적으로 공급되도록 한다. 상기 폴리싱액 공급 노즐은 상기 폴리싱액 공급 유닛(104)에 연결되어, 상기 폴리싱액이 상기 폴리싱액 공급 유닛(104)으로부터 상기 폴리싱액 공급 노즐을 통해 상기 폴리싱면으로 공급되도록 한다.
일반적으로, 상기 기판의 표면을 형성하는 재료의 타입(예컨대, 절연막)은 전처리 공정에 따라 변한다. 이에 따라, 기판의 표면은 전처리 공정에 따라 소수성 또는 친수성을 나타낼 수도 있다. 상기 기판 상의 액체 막을 형성하는데 필요한 처리액의 양은 상기 기판의 표면이 소수성을 나타내느냐 또는 친수성을 나타내느냐에 따라 변하는 것이 당연하다. 이러한 관점에서, 본 실시예에서는, 공급될 처리액의 적절한 양, 즉 기판의 표면상에 형성된 재료들에 적합한 유량을 저장하는 제어기 (105)가 제공된다. 이러한 제어기(105)는 상기 처리액 공급 유닛(103)에 연결되어, 상기 처리액 공급 유닛(103)으로부터 상기 건조 모듈(92a, 92b)을 통해 상기 기판으로 공급되는 처리액(예컨대, 헹굼액)의 유량이 상기 제어기(105)에 의해 조정되도록 한다. 상기 전처리 공정에서 형성된 재료의 조성은 사전에 상기 제어기(105)로 입력되어, 원심력으로 인하여 상기 기판으로부터 흘러나오는 헹굼액보다 큰 유량으로 상기 헹굼액이 상기 기판에 공급될 수 있도록 한다. 그러므로, 상기 헹굼액의 막은 기판의 상부면에 걸쳐 형성될 수 있다. 상기 폴리싱액 공급 유닛(104)은 또한 상기 제어기(105)에 연결되어, 상기 폴리싱면에 공급되는 폴리싱액의 유량이 상기 제어기(105)에 의해 조정되도록 한다.
상기 제어기(105)는, 상기 건조 모듈(기판 처리 장치)(92a, 92b)로부터 상기 기판으로 공급될 건조 가스 및 헹굼액의 유량 및 공급 타이밍들을 제어하기 위하여, 타이머, 유량계 및 밸브들(도시되지 않음)을 사용한다. 모니터(106)가 상기 제어기(105)에 연결되어, 상기 기판에 공급되는 건조 가스 및 헹굼액의 유량이 모니터링되도록 한다. 또한, 상기 제어기(105)는 처리액 공급 유닛(103) 및 건조 모듈(기판 처리 장치)(92a, 92b)의 작동들을 제어한다. 특히, 상기 모니터(106)에 의해 모니터링된 건조 가스 또는 헹굼액의 유량이 프리셋 값(즉, 제어기(105)에 저장된 유량)과 상이하다면, 에러 신호가 유량계로부터 제어기(105)로 전송되고, 따라서 상기 제어기(105)가 상기 건조 모듈(92a, 92b)의 작동을 중단시킨다.
다음으로, 상술된 폴리싱장치의 작동을 설명할 것이다. 우선, 상호접속 재료로서 Cu 및 그 전방면 상에 형성된 절연막으로서 low-k 막으로 이루어지는 디바이 스부를 각각 구비하는 복수 개의 기판들이 카셋트(93a)(및/또는 카셋트(93b, 93c, 93d))에 수용된다. 이 카셋트(93a)는 상기 로드/언로드 유닛(89) 상에 배치되고, 상기 기판들 중 하나가 상기 이송 로봇(94a)에 의하여 상기 카셋트(93a)로부터 제거된다. 상기 기판은 상기 이송 로봇(94a)에 의해 상기 버퍼 스테이지(95) 상에 임시로 배치된 다음, 상기 이송 로봇(94a)에 의하여 상기 반전 유닛(96a)으로 이송된다. 상기 기판은 상기 반전 유닛(96a)에 의해 반전되어, 상기 기판의 전방면이 아래쪽으로 향하도록 한 다음, 상기 이송 로봇(94b)에 의해 상기 이송장치(97a)로 이송된다. 상기 기판은 상기 이송장치(97a)에 의해 상기 폴리싱 유닛(90a)의 푸셔(100a)로 이송되어 상기 푸셔(100a) 상에 배치된다. 그 후, 상기 톱링(99a)이 상기 푸셔(100a) 바로 위쪽 위치로 이동된다. 상기 푸셔(100a)가 승강된 후, 상기 기판은 상기 톱링(99a)의 하부면으로 흡인되고 상기 하부면에 의해 유지된다. 상기 톱링(99a)은 기판을 유지하는 동안에 상기 폴리싱 테이블(98a) 위쪽 위치로 이동된다. 그 후, 상기 기판은 상기 폴리싱액이 회전되고 있는 폴리싱면에 공급되는 동안에 상기 톱링(99a)에 의해 상기 폴리싱면에 대해 가압 및 회전됨으로써, 상기 기판이 폴리싱된다.
폴리싱된 후, 상기 기판은 상기 푸셔(100a)에 의해 수용되고, 상기 푸셔(100a)로부터 상기 이송장치(97a)로 이송된다. 그 후, 상기 기판은 상기 이송장치(97a)로부터 상기 이송 로봇(94b)에 의해 상기 반전 유닛(96a)으로 이송된다. 상기 반전 유닛(96a)에 의해 반전된 후, 상기 기판은 상기 이송 로봇(94b)에 의해 상기 세정 모듈(91a)로 이송된다. 세정 모듈(91a)에서는, 세정액이 기판의 상부면과 하 부면에 공급되는 동안, 상기 기판 및 상기 PVA 스폰지(29a, 29b)가 각각 100 min-1의 속도로 회전되어, 상기 기판의 상부면과 하부면이 30초 동안 스크러빙된다. 상기 스크러빙 공정에 사용되는 세정액은 계면활성제를 함유한다. 이러한 세정액이 기판에 공급되기 때문에, 상기 기판의 소수성 표면이 소수성을 나타낸다. 이에 따라, 상기 기판의 표면은 습식 상태로 유지될 수 있고, 이에 따라 상기 표면이 분위기에 노출되지 아니한다.
후속해서, 상기 기판은 상기 이송 로봇(94b)에 의하여 건조 모듈(본 실시예의 기판 처리 장치)(92a)로 이송된다. 이 건조 모듈(92a)에서, 상기 기판은 상기 계면활성제를 함유하고 있는 세정액이 기판에 공급되는 동안에 연필형 PVA 스폰지(도시되지 않음)에 의해 스크러빙된다. 그런 다음, 상기 계면활성제를 함유하는 세정액을 세척하기 위하여 상기 기판에 헹굼액을 공급한 다음, 상기 기판을 건조시킨다.
특히, 상기 연필형 PVA 스폰지가 60 min-1의 속도로 회전되고 상기 기판 또한 100 min-1의 속도로 회전되고 있는 동안, 상기 연필형 PVA 스폰지는 상기 기판의 상부면에 대해 가압되고 20 mm/s의 이동 속도로 스윙되어 상기 기판을 스크러빙하게 된다. 이 때, 계면활성제를 함유하고 있는 세정액이 기판에 공급되어, 상기 기판의 전체 상부면 상에 상기 세정액의 막을 형성하게 된다. 후속해서, 상기 계면활성제를 함유하고 있는 세정액을 제거하기 위해서는, 상기 기판이 50 min-1의 속도로 회전되는 동안에 헹굼액 공급 노즐(40)(도 12 참조)로부터 상기 기판의 상부면으로 2.5 L/min의 유량으로 헹굼액이 공급되어, 상기 헹굼액의 막이 상기 기판의 전체 상부면 상에 형성되도록 한다. 이 때, 상기 헹굼액은 상기 헹굼액 공급 노즐(41A, 41B)(도 12 참조)로부터 상기 기판의 하부면으로 1.5 L/min의 유량으로 공급된다. 상기 헹굼액으로는 순수, 탄산수, 수소수 또는 오존수가 사용될 수도 있다. 연필형 PVA 스폰지를 이용하는 상술된 세정 공정 대신에, 계면활성제를 함유하는 액체약품이 초음파 노즐로부터 공급되는 초음파 세정 공정, 또는 질소 가스와 같은 불활성 가스와 계면활성제를 함유하는 액체약품의 혼합물을 분사하기 위한 2가지 유체 노즐을 이용하는 2가지 유체 분출 세정 공정이 사용될 수도 있다.
상기 헹굼 공정이 종료되기 전에, 가스 공급 노즐(13, 14)(도 12 참조)은 각각 상기 기판의 중앙부 위아래 위치들로 이동되고, 건조 가스(예컨대, N2 가스)의 분사가 상기 헹굼 공정이 종료되는 것과 동시에 시작된다. 상기 가스 공급 노즐(13, 14)들은 상기 건조 가스를 기판에 공급하는 동안에 상기 기판의 중앙부로부터 외주부로 이동됨으로써, 상기 기판상의 헹굼액이 제거되고 따라서 상기 기판이 건조된다. 이러한 건조 공정에 따르면, 상기 헹굼액은 작은 방울들로 변환되지 아니한다. 또한, 상기 기판이 낮은 회전 속도로 회전되기 때문에, 상기 작은 방울들의 산란으로 인하여 워터마크들이 생성되는 것이 방지된다. 건조된 후, 상기 기판은 상기 이송 로봇(94a)에 의하여 상기 로드/언로드 유닛(89)의 카셋트(93a)로 복귀된다. 상술된 폴리싱장치는 제3실시예에 따른 기판 처리 장치를 통합하는 구조를 가 지지만, 상기 제4실시예에 따른 기판 처리 장치가 상기 폴리싱장치에 통합될 수도 있다.
도 17은 본 발명의 제3실시예에 따른 기판 처리 장치를 통합하는 무전해 도금 장치를 도시한 개략적인 평면도이다. 이 무전해 도금 장치는, 기판의 표면에 노출된 상호접속 금속상에 보호막을 선택적으로 형성하는 소위 캡 도금을 수행하는 역할을 한다. 상기 처리될 기판은, 그 표면이 상호접속 재료로서 Cu로 충전된 오목부들을 구비하는 절연막으로서 low-k막을 갖는 반도체 웨이퍼이다. 도 17의 동일하거나 유사한 부분들은 도 16과 동일한 도면 부호들로 표시되고, 이하 반복해서 설명하지는 않는다.
도 17에 도시된 바와 같이, 무전해 도금 장치는 3가지 영역으로 분할된다: 로딩/언로딩 영역(110), 세정 영역(111) 및 도금 영역(112). 상기 로딩/언로딩 영역(110)에는, 4개의 카셋트(93a, 93b, 93c, 93d)를 그 위에 배치하기 위한 로딩/언로딩 유닛(89), 상기 기판을 뒤집기 위한 반전 유닛(96a) 및 상기 로딩/언로딩 유닛(89)과 상기 반전 유닛(96a) 사이에서 기판을 이송하기 위한 이송 로봇(94a)이 제공된다.
상기 세정 영역(111)에는, 상기 로딩/언로딩 영역(110)의 한 쪽에 위치된 버퍼 스테이지(95)가 제공된다. 상기 캡-도금 공정 이후에 상기 기판을 세정하기 위한 2개의 세정 모듈(91a, 91b)이 상기 세정 영역(111)의 양쪽에 위치되며, 상기 세정 모듈(91a, 91b)에 의해 세정된 기판을 추가로 세정하고 상기 세정된 기판을 건조하기 위한 2개의 건조 모듈(기판 처리 장치)(92a, 92b) 또한 상기 세정 영역 (111)의 양쪽에 위치된다.
상기 세정 영역(111)에는, 도금될 기판을 예비-세정하기 위하여 상기 도금 영역(112)의 한 쪽에 위치되는 예비-세정 모듈(114) 및 상기 기판을 뒤집기 위한 반전 유닛(96b)도 제공된다. 또한, 상기 버퍼 스테이지(95), 상기 세정 모듈(91a, 91b), 상기 건조 모듈(92a, 92b), 상기 예비-세정 모듈(114) 및 상기 반전 유닛(96b)의 한쪽에서 다른 쪽으로 기판을 이송하기 위하여 세정 영역(111)의 중앙에 이송 로봇(94b)이 제공된다.
상기 도금 영역(112)에는, 기판의 표면에 촉매를 첨부하기 위한 한 쌍의 제1전처리유닛(115a, 115b), 상기 촉매가 첨부된 기판의 표면상에서 액체약품 공정을 수행하기 위한 한 쌍의 제2전처리유닛(116a, 116b) 및 상기 기판의 표면상에서 무전해 도금 공정을 수행하기 위한 한 쌍의 무전해 도금 유닛(117a, 117b)이 제공되며, 각각의 쌍은 병렬로 배치된다. 또한, 상기 도금 영역(112)의 일 단부에는 도금 용액 공급 유닛(118)이 제공된다. 나아가, 이동가능한 이송 로봇(94c)이 상기 도금 영역(112)의 중앙에 제공된다. 상기 이송 로봇(94c)은, 상기 예비-세정 모듈(114), 상기 제 1 전처리유닛(115a, 115b), 상기 제 2 전처리유닛(116a, 116b), 상기 무전해 도금 유닛(117a, 117b) 및 상기 반전 유닛(96b)의 한쪽에서 다른 쪽으로 상기 기판을 이송한다.
상기 실시예의 무전해 도금 장치는, 처리액(예컨대, 세정액, 액체약품, 헹굼액, 도금 용액 등)을 상기 세정 모듈(91a, 91b), 상기 건조 모듈(92a, 92b), 상기 제1전처리유닛(115a, 115b), 상기 제2전처리유닛(116a, 116b), 상기 무전해 도금 유닛(117a, 117b) 및 상기 도금 용액 공급 유닛(118)에 선택적으로 공급하기 위한 처리액 공급 유닛(103)을 더 포함하여 이루어진다. 이러한 처리액 공급 유닛(103)은 제어기(105)에 연결되고, 사전설정된 처리액이 선택적으로 상기 세정 모듈(91a, 91b), 상기 건조 모듈(92a, 92b), 상기 제1전처리유닛(115a, 115b), 상기 제2전처리유닛(116a, 116b), 상기 무전해 도금 유닛(117a, 117b) 및 상기 도금 용액 공급 유닛(118)에 공급되는 방식으로 상기 제어기(105)에 의해 제어된다. 이 경우, 상기 처리액 공급 유닛(103)으로부터 상기 건조 모듈(92a, 92b)을 통해 상기 기판으로 공급되는 처리액의 유량은 상기 제어기(105)에 의하여 조정된다.
다음으로, 상술된 무전해 도금 장치의 작동을 설명할 것이다. 우선, 복수 개의 기판이 카셋트(93a)(및/또는 카셋트(93b, 93c, 93d))에 수용되고, 이 카셋트(93a)는 상기 로드/언로드 유닛(89) 상에 배치된다. 상기 기판들 중 하나는 이송 로봇(94a)에 의해 상기 카셋트(93a)로부터 제거되고, 반전 유닛(96a)으로 이송된다. 상기 기판은 상기 반전 유닛(96a)에 의해 반전되어, 그 위에 디바이스부를 구비한 상기 기판의 전방면이 아래쪽으로 향하도록 한 다음, 상기 이송 로봇(94b)에 의하여 상기 버퍼 스테이지(95) 상에 임시로 배치된다. 그런 다음, 상기 기판은 상기 버퍼 스테이지(95)로부터 상기 예비-세정 모듈(114)로 이송된다.
상기 예비-세정 모듈(114)은, low-k 막 상에 남아 있는 구리와 같은 CMP 잔류물을 제거한다. 예를 들어, 상기 기판은 그 전방면이 아래쪽으로 향하도록 유지되고, 상기 CMP 잔류물들을 제거하기 위하여 대략 1 분 동안 0.5M 황산과 같은 산성 용액(즉, 액체약품)에 침지된다. 그 후, 상기 기판의 표면은 초순수와 같은 세 정액으로 세정된다.
후속해서, 상기 기판은 이송 로봇(94c)에 의하여 제1전처리유닛(115a)(또는 115b)으로 이송된다. 상기 제1전처리유닛(115a)에서, 상기 기판은 그 전방면이 아래쪽으로 향하도록 유지된 다음, 촉매가 상기 기판의 표면에 부착된다. 상기 촉매의 부착은 대략 1 분 동안 예컨대 0.005 g/L PdCl2 및 0.2 mol/L HCL 의 혼합 용액(즉, 액체약품) 내에 상기 기판을 침지함으로써 수행된다. 이러한 공정에 의하면, 촉매로서 팔라듐(Pd)이 상호접속부(Cu)의 표면에 부착되며, 이에 따라 촉매 시드로서 Pd 시드가 상기 상호접속부의 표면상에 형성된다. 그 후, 상기 기판의 표면이 순수로 세정된다(DIW).
그런 다음, 기판에 부착된 촉매를 구비한 상기 기판은 상기 이송 로봇(94c)에 의하여 제 2 전처리유닛(116a)(또는 116b)으로 이송된다. 이러한 제 2 전처리유닛(116a)에 있어서, 상기 기판은 그 전방면이 아래쪽으로 향하도록 유지되고, 상기 액체약품 공정이 상기 기판의 표면상에서 수행된다. 예를 들어, 상기 기판은 예컨대 Na3C6H5O`·2H2O(시트르산나트륨)을 함유하는 용액(즉, 액체약품) 내에 침지되어, 상호접속(Cu)들의 표면들이 중성화되도록 한다. 그 후, 상기 기판의 표면이 순수로 세정된다. 이러한 방식으로, 무전해 도금을 위한 전처리가 기판 상에서 수행된 다음, 상기 기판이 이송 로봇(94c)에 의해 무전해 도금 유닛(117a)(또는 117b)으로 이송된다.
상기 무전해 도금 유닛(117a)에 있어서, 상기 기판은 그 전방면이 아래쪽으 로 향하도록 유지되고, 2 분 동안 80 ℃ 의 온도로 Co-W-P 도금 용액 내에 침지되어, 선택적인 무전해 도금(무전해 Co-W-P 캡 도금)이 상호접속부의 활성화된 표면들 상에서 수행된다. 그 후, 상기 기판의 표면은 초순수와 같은 세정액으로 세정된다. 따라서, Co-W-P로 이루어진 상호접속-보호층(캡 도금된 층)이 상호접속부의 표면들 상에서 선택적으로 형성된다.
상기 무전해 도금이 수행된 후, 상기 기판은 상기 이송 로봇(94c)에 의해 상기 반전 유닛(96b)으로 이송되고, 상기 기판은 상기 반전 유닛(96b)에 의해 반전되어, 디바이스부를 구비한 그 전방면이 위쪽으로 향하도록 한다. 또한, 상기 기판은 상기 이송 로봇(94b)에 의하여 상기 반전 유닛(96b)으로부터 상기 세정 모듈(91a)(또는 91b)로 이송된다. 상기 세정 모듈(91a)에서, PVA 스폰지(롤 브러시)(29a, 29b)(도 9 및 도 10 참조)들은 상기 세정액이 상기 기판에 공급되는 동안에 상기 기판을 스크러빙하도록 회전됨으로써, 상기 기판의 표면에 고착된 입자 등을 제거하게 된다. 상기 스크러빙 공정에서 사용되는 세정액은 계면활성제를 함유한다. 이 세정액이 기판에 공급되기 때문에, 상기 기판의 소수성 표면이 소수성을 나타낸다. 이에 따라, 상기 기판의 표면은 습식 상태로 유지될 수 있고, 이에 따라 상기 표면은 분위기에 노출되지 아니한다.
후속해서, 상기 기판은 상기 이송 로봇(94b)에 의하여 상기 건조 모듈(92a)(또는 92b)로 이송된다. 상기 건조 모듈(92a)은 헹굼액을 사용하여 헹굼 공정을 수행한 다음, 기판을 건조시킨다. 특히, 기판이 50 min- 1 의 속도로 회전되고 있는 동 안, 상기 헹굼액은 상기 헹굼액 공급 노즐(40)(도 12 참조)로부터 상기 기판의 상부면으로 2.5 L/min의 유량으로 공급되어, 상기 기판의 전체 상부면 상에 헹굼액의 막을 형성하게 된다. 이때, 헹굼액은 또한 헹굼액 공급 노즐(41A, 41B)(도 12 참조)로부터 상기 기판의 하부면으로 1.5 L/min의 유량으로 공급된다. 순수, 탄산수, 수소수 또는 오존수가 헹굼액으로 사용될 수도 있다.
헹굼액이 종료되기 전, 가스 공급 노즐(13, 14)(도 12 참조)은 각각 기판의 중앙부 위아래 위치들로 이동되고, 상기 건조 가스(예컨대, N2 가스)의 분사는 헹굼 공정이 종료되는 동시에 개시된다. 상기 가스 공급 노즐(13, 14)은, 상기 건조 가스를 기판으로 공급하는 동안에 상기 기판의 중앙부로부터 외주부로 이동된다. 이에 따라, 상기 기판상의 헹굼액이 제거되고, 따라서 기판이 건조된다. 이러한 건조 공정에 따르면, 헹굼액이 작은 방울들로 변환되지 않는다. 또한, 기판이 낮은 회전 속도로 회전되기 때문에, 상기 작은 방울들의 산란으로 인하여 워터마크들이 생성되는 것이 방지된다. 건조 후, 상기 기판은 이송 로봇(94a)에 의하여 로드/언로드 유닛(89)의 카셋트(93a)로 복귀된다. 상술된 무전해 도금 장치는 제 3 실시예에 따른 기판 처리 장치를 통합하는 구조를 가지지만, 상기 제 4 실시예에 따른 기판 처리 장치는 상기 무전해 도금 장치에 통합될 수도 있다.
본 발명의 제 5 실시예에 따른 기판 처리 장치를 아래에 설명할 것이다. 도 18은 본 실시예에 따른 기판 처리 장치의 평면도이다. 도 18에 도시된 본 실시예에 따른 기판 처리 장치(200)의 기본적인 구성 및 작동이 도 1 내지 도 2b에 도시된 기판 처리 장치(1)와 동일하며, 반복적인 설명은 생략한다. 상기 기판 처리 장치(1)의 부분들과 동일한 도 18에 도시된 상기 부분들은 동일한 도면 부호들로 표시된다.
도 19는 도 18에 도시된 기판 처리 장치가 기판(W)의 전방면(상부면) 및 후방면(하부면)을 세정하는 방식을 보여준다. 도 19에 도시된 바와 같이, 상부면측 세정 노즐(기판 처리 유닛)(12)은 상기 기판(W)의 상부면에 근접하여 사전설정된 높이로 배치된다. 상기 상부면측 세정 노즐(12)은 승강/하강 기구(도시되지 않음)에 의해 지지된다. 하부면측 세정 노즐(기판 처리 유닛)(15)은 이와 유사하게 상기 기판(W)의 하부면에 근접하여 사전설정된 높이로 배치된다. 상기 하부면측 세정 노즐(15)은 또한 승강/하강 기구(도시되지 않음)에 의하여 지지된다. 이러한 기판 처리 장치에서도, 상기 기판(W)은 롤러(20)들을 포함하여 이루어지는 기판 홀더(11)들에 의해 수평방향으로 유지되어, 회전력들이 롤러(20)들로부터 기판(W)으로 부과되도록 한다. 도 19에서, 상부면측 가스 공급 노즐(13) 및 하부면측 가스 공급 노즐(14)은 각각 후퇴 위치에 있다. 기판(W)이 세정된 후, 상부면측 세정 노즐(12)은 후퇴 위치로 기판(W)의 반경방향으로 이동되고, 상기 상부면측 가스 공급 노즐(13)은 상기 기판(W)의 상부면 위쪽 위치로 이동된 다음, 기판(W)을 건조하기 위해 건조 가스를 상기 기판(W)으로 공급한다. 이와 유사하게, 상기 하부면측 세정 노즐(15)은 상기 기판(W) 아래쪽 후퇴 위치로 상기 기판(W)의 반경방향으로 이동되고, 상기 하부면측 가스 공급 노즐(14)은 사전설정된 위치로 이동되며, 기판(W)을 건조하기 위하여 건조 가스를 상기 기판(W)의 하부면으로 공급한다.
각각의 세정 노즐(12, 15)은 서로 이격되어 배치되는 유체 공급구들과 유체 흡입구들을 구비한다. 만일 직경이 200 mm인 기판이 처리되어야 한다면, 각각의 세정 노즐(12, 15)은 번갈아 배치되는 대략 10개의 유체 공급구 및 10개의 유체 흡입구를 구비한다. 상기 유체 공급구는 세정액과 같은 유체(액체)를 기판(W)에 공급하고, 상기 기판(W)으로 공급된 유체(액체)는 상기 유체 흡입구를 통해 흡입된다. 상기 유체 공급구 및 상기 유체 흡입구들은 각각 유체를 공급 및 흡입하는 동안에 왕복운동되어, 세정 공정 등을 수행하게 된다. 이러한 공정은 기판으로부터 유체의 산란을 억제하고 상기 처리된 기판상에 남아 있는 유체의 양을 최소화하는데 효과적이다.
도 20a 내지 도 20c는 세정 노즐의 특정 구조를 보여준다. 각각의 세정 노즐(12, 15)은 그 측면부에 작동 표면 K1(제1작동부) 및 작동 표면 K2(제2작동부)를 구비한다. 각각의 작동 표면 K1 및 K2는 번갈아 선형으로 정렬되는 유체 공급구(227) 및 유체 흡입구(228)를 구비한다. 도 20b 및 도 20c에 도시된 바와 같이, 각각의 유체 공급구(227)는 공통 공급관(공급통로)(229)에 연결되고, 각각의 유체 흡입구(228)는 공통 배출관(배출 통로)(230)에 연결된다. 이러한 구조에 의하면, 유체(예컨대, 액체)가 상기 공급관(229)에 공급되면, 상기 유체는 각각의 유체 공급구(227)로부터 기판(W)의 표면으로 공급된다. 상기 배출관(230)은 진공원에 연결되고 상기 진공원에 의해 배기되어, 상기 기판의 표면으로 공급된 유체가 각각의 유체 공급구(228)를 통해 흡입된다.
예시된 실시예에 있어서, 각각의 세정 노즐(12, 15)은 유체 공급구(227) 및 유체 흡입구(228)를 각각 포함하여 이루어지는 2개의 어레이를 구비한다. 이러한 구조는 각각의 세정 노즐(12, 15)이 2가지 타입의 유체를 사용하는 것을 가능하게 한다. 각각의 세정 노즐(12, 15)은 2개의 공급관(229, 229) 및 2개의 배출관(230, 230)을 구비한다. 한 쌍의 공급관(229) 및 배출관(230)은 각각 유체 공급구(227) 및 유체 흡입구(228)에 연결되고, 그 양자 모두는 작동 표면 K1에서 개방된다. 이와 유사하게, 다른 쌍의 공급관(229) 및 배출관(230)은 각각 유체 공급구(227) 및 유체 흡입구(228)에 연결되고, 그 양자 모두는 작동 표면 K2에서 개방된다. 상기 유체 공급구(227) 및 유체 흡입구(228)는, 예컨대 유체 공급구(227), 유체 공급구(227), 유체 흡입구(228), 유체 공급구(227), 유체 공급구(227), 유체 흡입구(228) 등의 순서로 불규칙하게 배치될 수도 있다.
상기 세정 노즐(12, 15)은, 작동 표면 K1 및 K2 중 하나가 기판(W)을 향하도록 상기 작동 표면 K1 및 K2 사이에서 스위칭하기 위하여, 모터(도시되지 않음)와 같은 기구들을 회전시킴으로써, 각각의 중심축 O1 및 O2(도 20b 및 도 20c 참조)를 중심으로 1/4 회전으로 선회된다. 그러므로, 각각의 세정 노즐(12, 15)은 상이한 종류의 유체들의 사용에 의하여 기판(W)을 처리할 수 있다. 특히, 작동 표면 K1은 액체약품 공정 또는 에칭 공정을 수행할 수도 있고, 후속해서 작동 표면 K2는 상기 작동 표면 K1에 의해 수행된 공정 후에 순수 등을 이용하여 헹굼 공정을 수행할 수도 있어, 상기 작동 표면 K1에 의해 수행된 공정으로 인하여 상기 기판(W) 상에 남아 있는 유체가 헹굼액으로 대체되도록 한다. 예시된 실시예에서, 상기 세정 노즐 (12, 15)은 각각 작동 표면 K1으로부터 처리액을 공급하여, 상기 기판(W)의 상부면과 하부면을 처리하도록 한다.
도 22a에 도시된 바와 같이, 각각의 유체 공급구(227)는 동일한 거리만큼 기판(W)의 표면으로부터 이격되어야 하는 것이 바람직하며, 상기 각각의 유체 흡입구(228)는 또한 동일한 거리만큼 기판(W)의 표면으로부터 이격되어야 하는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 상기 유체는 유체 공급구(227)로부터 공급되고, 그 모두는 기판(W)으로부터 동일한 거리에 위치되며, 이에 따라 상기 기판(W)이 균일하게 처리될 수 있다. 또한, 상기 유체는 유체 흡입구(228)를 통해 흡입되고, 그 모두는 상기 기판(W)으로부터 동일한 거리에 위치되며, 이에 따라 모든 유체 공급구(228)의 흡입력들이 서로 동일하게 유지될 수 있다.
상기 유체 공급구(227)의 선단들과 상기 기판(W)의 표면 사이의 거리는 2 mm이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5 mm이하이다. 이와 유사하게, 상기 유체 흡입구(228)의 선단들과 상기 기판(W)의 표면 사이의 거리는 2 mm이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5 mm이하이다. 이 경우, 상기 유체 공급구(227)와 상기 기판(W)의 표면 사이의 거리 및 상기 유체 흡입구(228)와 상기 기판(W)의 표면 사이의 거리는 서로 같지 않을 수도 있다. 유체 공급구(227) 및 유체 흡입구(228)들은 기판(W)에 근접하여 배치되기 때문에, 상기 기판에 공급된 유체는 기판(W)에 대하여 정지되어 남아 있고, 흡입 효율성이 개선된다. 상기 유체는 각각의 유체 공급구(227)로부터 1 내지 30 mL/min의 범위에 있는 유량으로 공급되는 것이 바람직하다. 만일 액체약품이 기판(W)의 표면과 반응하기 위하여 공급되어야 한다면, 상기 액체약품은 각각의 유체 공급구(227)로부터 1 내지 10 mL/min의 범위, 보다 바람직하게는 1 내지 5 mL/min의 범위에 있는 유량으로 공급되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 직경이 200 mm인 웨이퍼가 처리되어야 한다면, 상기 웨이퍼의 일측면을 세정할 때에 사용하기 위한 상기 유체의 유량은 30 mL/min 정도이다. 상기 기판으로 공급될 유체의 양은 매우 적기 때문에, 상기 공정 동안에 유체의 산란은 극히 억제된다. 또한, 처리된 기판상에 남아 있는 유체의 양이 매우 적을 수 있다. 유체 흡입구(228)가 상기 유체 공급구(227)로부터 기판(W)으로 공급된 유체를 직접 흡입하는 것을 방지하기 위해서는, 상기 유체 공급구(227) 및 상기 유체 흡입구(228)들이 서로 거리 "s" 만큼 이격되어야 하는 것이 바람직하며, 높이 "d" (도 22a 참조) 만큼 작동 표면 K1(또는 K2)으로부터 돌출되어야 하는 것이 바람직하다. 각각의 거리 "s" 및 높이 "d"는 1 mm 이상이어야 하는 것이 바람직하다.
상기 세정 노즐(12, 15)들은 도 21에 화살표 R로 표시된 바와 같이 기판(W)의 반경방향으로 왕복운동된다(단지 세정 노즐(15)만이 도면에 도시됨). 상기 세정 노즐(12, 15)의 연장 방향들과 상기 세정 노즐(12, 15)의 왕복운동 방향들은 반드시 서로 같은 선 상에 있을 필요는 없다. 도 22a에 도시된 바와 같이, 세정 노즐(15)(또는 12)은, 공급된 유체가 기판(W) 상에 정지되어 있는 방식으로, 상기 유체를 기판(W)에 근접하여 위치된 유체 공급구(227)로부터 상기 기판(W)으로 공급한다. 또한, 소정 시간이 경과한 후, 상기 세정 노즐(15)은, 상기 유체 공급구(227)로부터 이격되어 있는 유체 흡입구(228)를 통하여 기판(W) 상에 남아 있는 유체를 흡입 및 제거한다. 이와는 대조적으로, 종래의 장치는 기판의 고속 회전에 의하여 생성되는 원심력을 이용하여 기판상의 유체를 제거한다.
상기 세정 노즐(기판 처리 유닛)(12, 15)에 따르면, 유체가 기판(W)에 대하여 이동되지 않는 정지 상태에서 상기 유체가 기판(W)에 공급된다. 상기 공급된 유체가 상기 기판(W)의 표면과 충분히 반응하도록 소정 주기의 시간 동안 상기 기판(W) 상에 남은 후, 상기 유체 흡입구(228)들은 상기 세정 노즐(12, 15)이 기판(W)의 반경방향으로 왕복운동됨에 따라 이동되고, 상기 기판(W)의 표면과 반응된 유체를 흡입한다. 다시 말해, 유체 공급구(227)들은 회전되고 있는 기판(W)에 유체(액체)를 공급하는 동안에 상기 기판(W)의 반경방향으로 왕복운동되어, 상기 기판(W)의 전체 표면이 실질적으로 균일한 두께를 갖는 얇은 액체 막으로 코팅 또는 프린팅된다. 이 경우, 유체의 유속를 낮추는 것이 바람직하다. 특히, 유체(액체)의 유속는 5 m/s 이하, 보다 바람직하게는 1 m/s 이하가 바람직하다. 기판(W)의 회전 속도는 500 min-1 이하, 보다 바람직하게는 100 min-1 이하인 것이 바람직하다.
상기 유체의 공급 및 흡입의 조합에 기초한 상기 방법은, 유체가 기판의 중앙부로 공급되어 기판을 스핀하는 동안에 상기 기판을 세정하도록 하는 일반적인 방법에 비해, 사용될 유체의 양을 크게 감소시킬 수 있다. 상기 유체는 기판(W) 상으로 공급된 후 그로부터 흡입되기 때문에, 유체가 산란되는 것이 방지된다. 상기 기판(W) 상에 남아 있는 유체의 양 및 두께는 모든 시간에 기판의 전체 표면에 걸쳐 일정하게 유지되는데, 그 이유는 유체가 기판으로부터 흡입되기 때문이다. 그러므로, 공정의 안정성 및 균일성이 개선될 수 있다.
상술된 바와 같이, 세정 노즐(12, 15)은 상기 공급된 유체가 기판(W) 상에 정지되어 있는 방식으로 원하는 위치들로 유체(액체)를 공급한다. 이 방법은, 기판을 고속으로 회전시켜 기판의 전체 표면에 걸쳐 액체가 퍼지는 종래의 방법과 상이하다. 본 실시예에서는, 기판(W)이 처리되고 있을 때에 100 min-1 정도의 느린 속도로 상기 기판(W)을 회전시키는 것이 바람직하다. 일반적으로, 유체가 기판의 중앙부로 공급되고 기판이 회전되어 전체 기판에 걸쳐 유체가 퍼지도록 하는 종래의 방법에서는, 상기 기판이 200 mm 의 직경을 가진다면, 상기 기판을 500 min- 1 로 회전시키고 상기 기판의 일측면에 0.5 L/min 이상의 유량으로 유체를 공급할 필요가 있다. 이와는 대조적으로, 본 실시예에 따르면, 세정 노즐(12, 15)이 각각 유체의 공급 및 흡입을 수행하기 때문에, 30 mL/min 정도의 유량으로 공급되는 유체로 기판을 충분히 세정하는 것이 가능하다.
기판(W)의 반경방향으로의 세정 노즐(12, 15)의 왕복운동의 주기들은 기판(W)의 회전 주기보다 길도록 요구된다. 만일 기판(W)의 회전 주기와 세정 노즐(12, 15)의 왕복운동 주기가 서로 같다면, 상기 유체는 모든 시간에 기판(W) 상의 일정한 위치에 공급 및 흡입되고, 따라서 비균일 공정을 야기하게 된다. 이와는 대조적으로, 세정 노즐(12, 15)의 왕복운동 주기들이 상기 기판(W)의 회전 주기보다 길다면, 상기 기판(W)은 예컨대 세정 노즐(12, 15)이 한 왕복운동을 만드는 동안에 여러 개의 회전을 만든다. 그 결과, 상기 유체가 소용돌이 패턴으로 상기 기판으로 공급되고 상기 기판으로부터 흡입된다(도 22b 및 도 22d 참조). 다른 한편으로, 세 정 노즐(12, 15)의 왕복운동 주기들이 기판(W)의 회전 주기보다 짧다면, 기판(W) 상의 유체의 흔적이 매우 복잡해진다(도 22c 참조). 본 실시예에서는, 유체가 기판으로 공급되는 때로부터 지나간 소정 시간 후에 상기 유체가 기판(W)으로부터 흡입되기 때문에, 상기 유체의 반응에 충분한 시간이 주어지고, 따라서 균일한 공정을 가능하게 한다.
상기 유체 공급구(227) 및 상기 유체 흡입구(228)들이 왕복운동을 수행하면, 그들은 0.5 초 이하의 시간 동안 행정 단부에서 중단되어야 하는 것이 바람직하다. 상기 행정 단부에서 반전되고 있을 때에 세정 노즐(12)(또는 15)이 중단되는 시간은 가능한 한 짧은 것이 바람직한데, 그 이유는 이러한 시간 동안 상기 기판(W)의 동일한 부분에 유체가 공급되기 때문이다. 예를 들어, 세정 노즐(12)(또는 15)의 왕복운동 주기가 5 초 라면, 상기 세정 노즐(12)(또는 15)은 0.5 초 이하의 시간 동안, 보다 바람직하게는 0.1 초 이하의 시간 동안 행정 단부에서 중단되어야 하는 것이 바람직하다.
도 21에 도시된 바와 같이, 상기 세정 노즐(15)의 유체 공급구(227)들은, 기판(W)의 중앙부(Wo) 및 에지부(WE)를 포함하지 않는 이동 범위 내에 기판(W)의 반경방향으로 이동가능하여야 하는 것이 바람직하다. 만일 유체 공급구(227)가 상기 중앙부(Wo)로 이동된다면, 상기 중앙부(Wo)에는 상기 기판(W)의 다른 영역들보다 보다 많은 양의 유체가 공급되는데, 이는 바람직하지 않다. 그러므로, 도 21에 도시된 바와 같이, 유체 공급구(227)의 이동 범위는 상기 중앙부(Wo)에 근접하여 설정 되지만 상기 중앙부(Wo)를 포함하지는 않는 것이 바람직하다. 만일 상기 유체가 기판(W)의 에지부(WE)로 공급된다면, 상기 유체가 상기 기판(W)을 벗어나 산란될 가능성이 있다. 그러므로, 상기 유체 공급구(227)들의 이동 범위를 제한하는 것이 필요하다.
도 20a에 도시된 세정 노즐(기판 처리 유닛)들에서, 상기 유체 공급구(227) 및 상기 유체 흡입구(228)들은 일정한 간격으로 선형으로 배치된다. 하지만, 상술된 세정 기능은, 상기 유체 공급구(227) 및 상기 유체 흡입구(228)들이 일정한 간격으로 선형으로 배치되지 않더라도 성취될 수 있다. 본 실시예에서, 각각의 세정 노즐(12, 15)은 유체 공급구(227) 및 유체 흡입구(228)를 각각 구비하는 2개의 작동 표면 K1 및 K2를 가진다. 하지만, 소정 타입의 유체를 위한 유체 공급구 및 유체 흡입구들은 작동 표면 K1 및 K2 중 하나에 제공될 수도 있고, 다른 타입의 유체를 위한 유체 공급구들만이 상기 작동 표면 K1 및 K2 중 나머지 다른 것에 제공될 수도 있다. 작동 표면의 개수는 2개로 제한되지는 아니한다. 특히, 유체 공급구들과 유체 흡입구들을 각각 구비하는 3개, 4개 또는 그 이상의 작동 표면들이 제공될 수도 있다. 또한, 상기 세정 노즐(12, 15)은 다각형 또는 원형 단면 형상을 가질 수도 있고, 또는 2이상의 작동 노즐 그룹들을 구비한 구조일 수도 있다. 도 20b 및 도 20c에 도시된 바와 같이, 세정 노즐(12, 15)은 또한 조합된 다각형 및 원형 단면 형상을 가질 수도 있다.
도 20a에 도시된 바와 같이, 복수 개의 유체 공급구(227)를 제공하는 것이 바람직하다. 이 경우, 각각의 유체 공급구(227)로부터 공급되는 유체의 유량을 제어하는 것이 바람직하다. 특히, 유체 공급구(227)의 직경들은, 각각의 유체 공급구(227)로부터 공급되는 유체의 유량들이 상기 기판(W)의 중앙면으로부터 외주면으로 점진적으로 증가되도록 조정되는 것이 바람직하다. 상기 세정 노즐은 회전되고 있는 기판에 유체를 공급하기 때문에, 단위 시간당 유체가 공급될 표면적이 기판의 중앙면으로부터 외주면으로 증가된다. 그러므로, 표면적의 증가에 대처하기 위하여 상기 유체 공급구들로부터 공급될 유체의 유량들을 기판의 중앙면으로부터 외주면으로 증가시키는 것이 필요하다. 상기 기판의 중앙면으로부터 외주면으로 상기 유량을 증가시킴으로써, 상기 기판의 전체 표면에 걸쳐 유체를 균일하게 공급하는 것이 가능하다.
1 이상의 유체 공급구(227)로부터 공급되는 유체의 유량을 모니터링하기 위한 디바이스를 제공하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 유체의 공급 압력을 측정함으로써, 각각의 유체 공급구(227)로부터 공급되는 유체의 유량 및 유속이 상기 유체 공급구(227)의 직경 또는 크기를 토대로 계산될 수 있다. 또한, 사전설정된 유량과 유속을 성취하기 위하여 상기 유체의 공급 압력을 제어함으로써, 세정액과 같은 유체의 유량과 유속의 정확성이 향상될 수 있다. 나아가, 이러한 기판 처리 장치는 상기 유체를 따뜻하게 하고 및/또는 냉각하기 위한 온도 제어기를 구비하여야 하는 것이 바람직하다. 소정의 경우, 상기 유체의 기판 처리 능력은 상기 유체의 온도에 따라 다를 수도 있다. 이러한 경우, 상기 유체의 온도는 적절한 값으로 조절되어야 하는 것이 바람직하다. 상기 온도 제어기는 상기 유체를 공급하기 위한 관 위에 제공되는 가열장치 또는 냉각 유닛을 포함하여 이루어질 수도 있다.
다른 한편으로, 각각의 유체 흡입구(228)는 또한 그 컨덕턴스(그 형상 및 크기)를 조정할 수 있는 구조를 가진다. 상기 유체 흡입구(228)는 각각 공통 진공원 또는 복수 개의 진공원들과 연통되어, 상기 유체 흡입구(228)가 사전설정된 값으로 조정된 소정의 흡입 압력 하에 처리 유체를 흡입하도록 한다. 이 경우, 상기 유체 흡입구(228)의 각각의 직경들을 원하는 값들로 설정함으로써, 각각의 유체 흡입구(228)를 통하여 흡입되는 유체의 유량을 변경하는 것이 가능하다. 일단 각각의 유체 흡입구(228)의 직경가 설정되면, 그것을 통해 흡입되는 유체의 유량(유속)은 상기 진공원의 흡입력을 변경함으로써 변경될 수 있다. 각각의 유체 흡입구(228)를 통하여 흡입되는 유체의 유량은, 상기 기판(W)의 동일한 반경방향 위치들에 대하여 각각의 유체 공급구(227)로부터 공급되는 유체의 유량보다 낮은 것이 바람직하다. 또한, 각각의 유체 흡입구(228)를 통해 흡입되는 유체의 유량을 균등화하거나 또는 상기 기판(W)의 중앙면으로부터 외주면으로 점진적으로 상기 유량들을 감소시키는 것도 바람직하다. 다시 말해, 기판의 전체 표면을 균일하게 처리하기 위하여, 두께가 균일한 기판의 전체 표면에 걸쳐 처리액의 막을 모든 시간에 형성하고 상기 처리액을 공급 및 흡입함으로써 상기 기판의 표면의 모든 영역에서의 균일한 교체 속도로 상기 처리액을 신규 처리액으로 교체하는 것이 바람직하다.
상기 기판 처리 장치는 또한 처리 조건들에 기초한 기판(웨이퍼)의 공정을 제어하기 위한 디바이스를 구비할 수도 있다. 처리 조건들의 예로는 기판의 회전 속도, 상기 기판의 상부면과 하부면들과 상기 세정 노즐(12, 15)간의 거리들, 주기 들, 평균 속도들, 및 상기 세정 노즐(12, 15)의 왕복운동의 최대 속도들, 공급될 유체의 압력과 온도, 상기 진공원의 진공 정도, 및 유체(액체)의 타입 등을 들 수 있다. 이러한 처리 조건들은 기판의 표면상에 형성된 막의 타입 또는 기판의 타입에 따라 설정된다. 이러한 처리 조건들에 상응하는 측정된 값들은 기판이 처리되고 있는 동안에 모니터링된다. 이러한 측정된 값들은 상기 처리 조건들의 프리셋 데이터와 비교되고, 상기 기판의 공정은 상기 측정된 값들이 프리셋 데이터와 같게 유지되는 방식으로 제어된다.
상기 기판 처리 장치는, 세정 노즐(15)이 상기 기판 아래쪽에 배치되고 베벨 세정 노즐이 상기 기판의 베벨부(외주부) 위쪽에 배치되는 구성을 가질 수도 있다. 이러한 구성에 의하면, 상기 기판(W)의 하부면은, 상기 기판(W)의 상부면측 베벨부가 베벨 세정 노즐에 의하여 처리되는 것과 동시에 상기 세정 노즐(15)에 의해 세정 또는 에칭될 수 있다. 대안적으로, 상기 기판 처리 장치는, 상기 세정 노즐(12)이 상기 기판 위쪽에 배치되고 상기 기판의 하부면측 베벨부를 처리하기 위하여 베벨 세정 노즐이 상기 기판(W)의 베벨부(외주부) 아래쪽에 배치되는 구성을 가질 수도 있다.
기판 처리 장치는 유체 흡입구(228)를 통해 흡입되는 유체(액체)를 복원하고 상기 복원된 유체를 재사용하기 위한 유닛을 구비하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 사용된 유체는 복원 탱크 안에서 복원될 수도 있고, 상기 유체가 필터링된 후에 기판 처리 장치의 유체 공급 탱크로 복귀될 수도 있다. 또한, 기판 처리 장치는 유체를 재사용하기 위하여 상기 복원된 유체를 재생하기 위한 유닛을 구비 하는 것도 바람직하다. 상기 기판 처리 장치는 또한 복원된 유체 또는 회복된 유체의 농도나 상기 유체 내에 함유된 불순물들의 농도를 모니터링하기 위한 유닛을 가질 수도 있다.
도 23 및 도 24는 본 발명의 제6실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여준다. 도 25는 상기 제6실시예에 따른 기판 처리 장치의 시스템 구성예를 보여준다. 기판 처리 장치(200')는 상술된 실시예들과 동일한 기본 구조를 가진다. 특히, 상기 기판 처리 장치(200')는, 기판(W)을 유지 및 회전시키기 위한 롤러(20)들을 포함하여 이루어지는 기판 홀더(11a, 11b, 11c, 11d), 처리액을 흡입하기 위한 홀더 흡입 노즐(24)(24a, 24b, 24c, 24d), 및 세정액을 상기 롤러(20)들의 클램프부(21)들에 공급하기 위한 홀더 세정 노즐(26)(26a, 26b, 26c, 26d)을 포함하여 이루어진다. 하지만, 상기 실시예에서는, 단지 세정 노즐(15)만이 기판(W) 아래쪽에 배치되고, 수평방향 및 수직방향으로 이동가능한 퍼지판(238)은 상기 기판(W) 위쪽에 배치된다. 상기 퍼지판(238)은, 기판(W)의 하부면에 생성되는 액체약품 분위기 또는 유체(액체)의 미스트가 상기 기판의 표면을 오염시키거나 저하시키는 것을 방지하기 위하여, 상기 기판(W)에 N2 가스와 같은 불활성 가스를 공급하기 위한 1이상의 개구부(도시되지 않음)를 구비한다. 상기 퍼지판(238)은 상기 기판(W)의 중앙부에 상응하는 위치에 단 하나의 개구부만을 가질 수도 있고, 또는 반경방향으로 같은 간격으로 상기 기판(W)에 대해 동심적으로 배치되는 복수 개의 원들 상에 배치되는 복수 개의 개구부들을 구비할 수도 있다.
상기 기판 처리 장치(200')는, 세정액으로 상기 기판(W)의 상부면측 외주부(베벨부)를 세정하기 위한 베벨 세정 노즐(외주부 세정 유닛)(236) 및 상기 세정액을 흡입하기 위한 베벨 흡입 노즐(외주부 흡입 유닛)(237)을 더 포함하여 이루어진다. 상기 베벨 세정 노즐(236)은 상기 베벨 흡입 노즐(237)에 인접하여 배치되고 상기 기판(W)의 회전 방향으로 상기 베벨 흡입 노즐(237)의 전방에 위치된다. 그러므로, 상기 베벨 세정 노즐(236)로부터 공급되는 세정액은, 상기 기판(W)이 화살표로 표시된 방향으로 일 회전을 하기 직전에 상기 베벨 흡입 노즐(237)에 의해 흡입된다. 상기 기판 처리 장치(200')는 따라서 기판(W)의 하부면을 세정하고, 상기 기판(W)의 상부면측 베벨부를 처리, 예컨대 세정할 수 있다. 상기 기판 처리 장치(200')는 또한 상기 베벨 세정 노즐(236) 및 상기 베벨 흡입 노즐(237)을 이용하여 상기 기판(W)을 에칭한 다음 상기 기판(W)을 세정할 수도 있다. 상기 베벨 세정 노즐(236) 및 상기 베벨 흡입 노즐(237)은 각각 상기 기판(W)의 베벨부를 처리하는 경우에 그들의 위치들을 조정하기 위하여 상기 기판(W)의 반경방향으로 모터(M)들에 의하여 이동가능하다. 상기 베벨 세정 노즐(236) 및 상기 베벨 흡입 노즐(237)은, 기판(W)의 전체 표면을 처리하기 위하여 상기 기판(W)의 외주부 및 중앙부 사이에서 왕복운동될 수도 있다. 상기 퍼지판(238)은 실질적으로 원형이므로, 상기 퍼지판(238)이 상기 기판(W)의 에지부를 커버하지 않도록 하고, 상기 베벨 세정 노즐(236) 및 상기 베벨 흡입 노즐(237)과 접촉되지 않도록 한다.
이러한 기판 처리 장치(200')에서는, 도 25에 도시된 바와 같이, 액체약품과 같은 액체가 액체 전달 탱크(231)로부터 세정 노즐(15)로 전달된 다음, 상기 세정 노즐(15)의 유체 공급구(227)(도 20a 참조)로부터 상기 기판(W)의 표면 상으로 공급된다. 상기 세정 노즐(15)은 도 25에 화살표로 표시된 바와 같이 작동 기구(240)에 의하여 수평면에서 왕복운동되고, 상기 유체 흡입구(228)(도 20a 참조)를 통하여 상기 기판(W)에 공급된 액체약품을 복원시킨다. 상기 유체 흡입구(228)를 통하여 복원된 액체약품은, 가스와 액체약품을 서로 분리시키는 복원 탱크(기액 분리 탱크)(232)로 전달된다. 상기 분리된 액체약품은 그 후에 순환 탱크(233)로 전달된다.
상기 순환 탱크(233)에 저장되는 사용된 액체약품은 펌프(P)에 의하여 가압되고, 필터(234)에 의하여 필터링되고, 온도 제어기(235)에 의하여 온도가 조정된 다음, 재사용가능한 액체약품으로서 액체 전달 탱크(231)로 복귀된다. 이러한 방식으로, 상기 액체약품은 재사용을 위하여 순환되고, 공정에 사용될 액체약품의 양이 적어질 수 있다. 상기 베벨 세정 노즐(236)로부터 공급되는 액체약품은 상기 베벨 흡입 노즐(237)에 의하여 흡입되고, 상술된 것과 동일한 방식으로 재사용될 수도 있다. 도시되지는 않았지만, 상기 기판 처리 장치(200')는 상기 순환 탱크(233)로 복귀되는 사용된 액체약품을 재생하기 위한 유닛을 구비하여, 상기 사용된 액체약품이 재사용되도록 한다.
도 26은 도 18 또는 도 23에 도시된 기판 처리 장치를 통합하는 기판 처리 시스템의 개략적인 평면도이다. 도 26에 도시된 기판 처리 시스템(271)의 구성요소들과 작동들은 도 11에 도시된 기판 처리 시스템(71)의 구성요소들과 작동들과 동일하다. 상기 기판 처리 시스템(71)의 것과 동일한 기판 처리 시스템(271)의 상기 구성요소들은 동일한 도면 부호들로 표시되며, 이하 설명하지는 않을 것이다. 이러한 시스템에서도, 에칭 장치(82)는 상기 기판 처리 장치(200 또는 200')와 동일한 구조를 가지도록 구성될 수도 있고, 세정 노즐(12, 15)은 세정액을 공급하는 대신에 기판을 에칭하기 위한 에칭액을 공급할 수도 있다. 대안적으로, 상기 기판 처리 장치(200)(또는 200')는, 상기 에칭 장치(82)를 제공하지 않고도 에칭 공정, 세정 공정 및 건조 공정을 수행할 수도 있다. 상기 에칭 장치(82)는 상기 기판 처리 장치(200)(또는 200')로 대체되어, 2개의 기판 처리 장치(200)(또는 200')가 에칭 공정, 세정 공정 및 건조 공정을 동시에 수행하도록 할 수도 있다.
이러한 기판 처리 시스템(271)에 있어서, 에칭 장치(82) 및 도금 장치(84)는 기판의 베벨부를 에칭하기 위한 베벨 에칭 장치, 기판의 베벨부를 폴리싱하기 위한 베벨 폴리싱장치, 도금된 층 등에서 전기분해 폴리싱을 수행하기 위한 전기분해 폴리싱장치 또는 기판의 표면 상에서 화학적 기계적 폴리싱을 수행하기 위한 CMP 장치로 대체될 수도 있다. 대안적으로, 상기 에칭 장치(82) 및 상기 도금 장치(84)는 각각 기판 처리 장치(200)(또는 200')로 대체되어, 기판 처리 시스템(271)이 에칭 공정 및/또는 세정 공정 및 건조 공정을 동시에 수행하기 위하여 3개의 기판 처리 장치(200)를 구비하도록 할 수도 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 기판 유지 장치를 도면들을 참조하여 설명할 것이다.
도 27은 본 발명의 제7실시예에 따른 기판 유지 장치를 개략적으로 도시한 평면도이다. 도 28은 도 27의 XXVIII - XXVIII 선을 따라 취해진 단면도이다. 본 실시예에서, 반도체 웨이퍼는 기판으로서 사용된다.
도 27에 도시된 바와 같이, 기판 유지 장치는 반도체 웨이퍼(W)를 수평 방향으로 유지 및 회전시키기 위한 4개의 롤러(301a, 301b, 301c, 301d)(집합적으로 롤러(301)들이라 함)를 구비한다. 상기 롤러(301)들은, 반도체 웨이퍼(W)의 반경방향으로 연장되는 가이드 레일(302a, 302b, 302c, 302d)에 의하여 한정된 방향들로 이동가능하다. 특히, 도 27에 화살표들로 표시된 바와 같이, 각각의 롤러(301)들은 반도체 웨이퍼(W)의 중심(C)을 향하여 상기 반도체 웨이퍼(W)의 반경방향으로 이동가능하다. 이동 기구들로서 에어 실린더(303a, 303b, 303c, 303d)(집합적으로 에어 실린더(303)들이라 함)들은 상기 반도체 웨이퍼(W)의 반경방향으로 롤러(301)들을 이동시키기 위한 각각의 롤러(301)들에 연결되어, 상기 롤러(301)들이 상기 반도체 웨이퍼(W)의 에지부와 접촉하도록 하거나 떨어지도록 한다. 상기 롤러(301)들은 같은 간격으로 상기 반도체 웨이퍼(W)의 원주 방향으로 서로 이격되어 있다. 상기 롤러(301)들은 구동원으로서 모터(도시되지 않음)들에 연결된다. 상기 모터들이 동력을 얻으면, 각각의 롤러(301)들은 동일한 방향으로 동기적으로 회전된다.
도 27 및 도 28에 도시된 바와 같이, 기판 유지 장치는 중심선(CL)에 의하여 분할되는 반도체 웨이퍼(W)의 1/2과 접촉하게 되는 롤러(301a, 301b)들의 이동을 중단시키기 위한 스토퍼(304a, 304b)들을 구비한다. 도 28에는, 단지 스토퍼(304a)만이 예시되어 있다. 상기 롤러(301a, 301b)들이 스토퍼(304a, 304b)와 접촉하게 될 때까지, 에어 실린더(303a, 303b)들로부터 가해지는 제 1 가압력 하에 상기 롤러(301a, 301b)들이 반도체 웨이퍼(W)의 중심(C)을 향해 이동된다. 상기 롤러 (301a, 301b)들은 사전에 주어진 사전설정된 위치들에 상기 스토퍼(304a, 304b)들에 의해 고정된다. 다른 한편으로, 반도체 웨이퍼(W)의 나머지 절반에 위치되는 롤러(301c, 301d)들은, 그들의 이동이 제한되지 않으면서도, 상기 제 1 가압력보다 작은 상기 에어 실린더(303c, 303d)로부터 가해지는 제 2 가압력 하에, 상기 반도체 웨이퍼(W)의 중심(C)를 향해 이동된다.
도 29는 도 28에 도시된 롤러의 핵심 부분을 도시한 확대 단면도이다.
도 29에 도시된 바와 같이, 상기 롤러(301a)는 그 상단 부근에 위치하여 상기 롤러(301a)의 원주면을 따라 연장되는 그루브형상 클램프부(305)를 구비한다. 상기 클램프부(305)는 중심방향으로 위치한 평탄부(305a) 및 상기 평탄부(305a)의 상단과 하단에 인접하여 위치한 2개의 만곡부(305b)를 구비하고, 그 전체가 실질적으로 활 모양의 단면을 가진다. 이러한 구조에 의하면, 롤러(301a)가 반도체 웨이퍼(W)를 향해 이동되는 경우, 상기 평탄부(305a)는 상기 클램프부(305)가 상기 반도체 웨이퍼(W)의 외주부를 수용하는 상태로 상기 반도체 웨이퍼(W)의 에지부와 근접하도록 되어 있다. 상기 반도체 웨이퍼(W)의 외주부는, 상기 반도체 웨이퍼(W)의 에지부로부터 상기 에지부의 반경방향 안쪽으로 0.1 mm 내지 수 mm 의 거리만큼 위치된 부분까지의 범위에 있는 영역이다. 도시되지는 않았지만, 상기 롤러(301b, 301c, 301d)들은 또한 상기 롤러(301a)에서와 같이 클램프부(305)들을 구비하고, 상기 반도체 웨이퍼(W)는 상기 클램프부(305)들에서 상기 롤러(301a, 301b, 301c, 301d)들에 의해 유지된다. 상기 롤러(301)들은 서로 동일한 형상 및 동일한 크기를 가진다. 상기 롤러(301)들은 폴리우레탄 또는 내화학성을 가지는 PVDF 혹은 PEEK와 같은 플루오르화 수지로 만들어진다.
상기 클램프부(305)는 상기 반도체 웨이퍼(W)의 두께(T)의 2배를 넘지 않는 폭(수직 길이)(E)을 가진다. 특히, 반도체 웨이퍼(W)가 직경이 200 mm 이고, 두께가 0.75 mm 이면, 상기 클램프부(305)의 폭(E)은 1.5 mm를 넘지 않도록 설정된다. 상기 평탄부(305a)는 상기 반도체 웨이퍼(W)의 두께(T)의 1/2을 넘지 않는 폭(수직 길이)(F)을 가진다. 이러한 구성에 의하면, 반도체 웨이퍼(W)는 만곡부(305b)에 의해 평탄부(305a)의 위치로 제한되는 클램프부(305)에 의하여 유지된다. 그러므로, 상기 반도체 웨이퍼(W)는 그 자세가 실질적으로 일정하게 유지되면서 회전될 수 있다.
상기 기판 유지 장치는 각각의 롤러(301)의 높이를 조정하기 위한 높이 조정 기구(도시되지 않음) 및 각각의 롤러(301)의 틸트를 조정하기 위한 틸트 조정 기구(도시되지 않음)를 구비한다. 상기 높이 조정 기구 및 상기 틸트 조정 기구는, 모든 롤러(301)들의 클램프부(305)들이 서로 평행하게 유지되도록 하며, 동일한 수평면에 위치되도록 할 수 있다.
이렇게 구성된 기판 유지 장치의 작동을 아래에 설명할 것이다.
반도체 웨이퍼(W)가 이송 로봇 등에 의해 기판 유지 장치 안으로 도입되면, 4개의 롤러(301)가 상기 반도체 웨이퍼(W)의 중심(C)을 향해 이동된다. 상기 롤러(301a, 301b)들은 각각 상기 스토퍼(304a, 304b)들과 근접하게 되고, 이에 따라 그 이동들이 중단됨으로써, 상기 롤러(301a, 301b)들이 제 위치에 고정된다. 다른 한편으로, 상기 롤러(301c, 301d)들은 상기 반도체 웨이퍼(W)의 에지부와 근접하게 된 다음, 사전설정된 가압력, 예컨대 20 N이하의 가압력(제 2 가압력) 하에 반도체 웨이퍼(W)의 중심(C)을 향해 상기 반도체 웨이퍼(W)를 가압한다. 이러한 방식으로, 4개의 롤러(301)들의 클램프부(305)(평탄부 305a)들은 반도체 웨이퍼(W)의 에지부와 근접하여 유지되고, 이에 따라 상기 반도체 웨이퍼(W)가 상기 롤러(301)들에 의해 단단히 유지된다. 이렇게 반도체 웨이퍼(W)가 롤러(301)들에 의해 유지되는 동안, 모터들이 동력을 받아 상기 롤러(301)들을 동일한 방향으로 동기적으로 회전시킴으로써, 상기 반도체 웨이퍼(W)를 회전시키게 된다.
상기 롤러(301)들에 의해 유지되는 반도체 웨이퍼(W)의 위치를 일정하게 유지하기 위해서는, 상기 스토퍼(304a, 304b)들로 상기 롤러(301a, 301b)들의 위치들을 고정시키는 것이 필요하다. 또한, 롤러(301c, 301d)들을 가압하기 위하여 에어 실린더(303c, 303d)에 의해 인가된 제2가압력이, 롤러(301a, 301b)들을 가압하기 위하여 에어 실린더(303a, 303b)에 의해 인가된 제1가압력보다 작은 것도 필수적이다. 특히, 상기 실시예에서는, 중심선(CL)에 의해 분할되는 반도체 웨이퍼(W)의 1/2과 접촉하여 유지되는 롤러(301c, 301d)들을 가압하기 위한 제 2 가압력이, 반도체 웨이퍼(W)의 나머지 1/2과 접촉하여 유지되는 롤러(301a, 301b)들을 가압하기 위한 제 1 가압력보다 작다. 이러한 구성에 의하면, 상기 롤러(301c, 301d)들은, 롤러(301a, 301b)들이 스토퍼(304a, 304b)로 근접하여 유지되어 제 위치에 고정되는 동안에 반도체 웨이퍼(W)를 가압할 수 있다. 그러므로, 상기 반도체 웨이퍼(W)의 회전 중심이 일정한 위치에 유지될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르면, 반도체 웨이퍼(W) 상의 롤러(301)들로부터 작용 하는 힘들의 방향들은 상기 반도체 웨이퍼(W)의 중심(C) 상에 수렴될 수 있다. 이러한 상태에서, 각각의 롤러(301)들은 반도체 웨이퍼(W)의 원주 방향으로 같은 간격으로 배치되기 때문에, 상기 반도체 웨이퍼(W)의 중심(C)을 향한 상기 롤러(301)들로부터 작용하는 힘들의 합력은 실질적으로 제로가 된다. 그러므로, 반도체 웨이퍼(W)의 회전 중심의 위치 변동이 억제될 수 있다. 상기 클램프부(305)의 폭(E)은 반도체 웨이퍼(W)의 두께(T)의 2배를 넘지 않도록 설정되고 각각의 클램프부(305)들은 평탄부(305a)와 만곡부(305b)를 포함하여 이루어지기 때문에, 상기 반도체 웨이퍼(W) 및 상기 클램프부(305)가 서로 실질적으로 일정한 위치들에서 접촉되어 유지됨으로써, 상기 반도체 웨이퍼(W)가 수직으로 이동되는 것이 방지된다. 그러므로, 상기 반도체 웨이퍼(W)가 회전되고 있는 동안에 크게 흔들리거나 기울어지는(tilt) 것이 방지될 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 기판 유지 장치는 반도체 웨이퍼(W)의 회전 정확성을 증가시킬 수 있다.
본 실시예에서, 롤러(301c, 301d)들이 반도체 웨이퍼(W)를 가압하는 가압력은 20 N을 넘지 않도록 설정된다. 하지만, 이러한 가압력은 반도체 웨이퍼(W)의 크기 및 설치된 롤러들의 개수에 따라 조정되어야 하는 것이 바람직하다. 본 실시예의 기판 유지 장치는 4개의 롤러(301)들을 가지지만, 3 이상의 롤러들이 기판 유지 장치에 제공될 수도 있다. 인접한 2개의 롤러(301)들이 반도체 웨이퍼(W)와 접촉하여 유지되는 접촉점들간의 거리는 상기 반도체 웨이퍼(W)의 직경보다 작도록 설정된다. 예를 들어, 상기 기판 유지 장치가 3개의 롤러들을 구비하는 경우, 이들 롤러들은, 3개의 롤러들이 반도체 웨이퍼(W)의 에지부와 접촉되어 유지되는 접촉점들 간의 각각의 거리들이 상기 반도체 웨이퍼(W)의 직경보다 작도록 배치된다. 이 경우, 상기 3개의 롤러들은, 상기 반도체 웨이퍼(W)를 회전하는 동안에 사전설정된 가압력 이하로 반도체 웨이퍼의 중심을 향해 상기 반도체 웨이퍼의 에지부를 가압하여야 하는 것이 바람직하다. 이렇게 3 이상의 롤러들을 이용하여 사전설정된 가압력 이하로 상기 반도체 웨이퍼를 가압함으로써, 상기 롤러들로부터 작용하는 상기 반도체 웨이퍼 상의 힘들은 원하는 회전 정확성을 유지하면서도 작아질 수 있다. 상기 롤러들은 반도체 웨이퍼의 중심을 향하여 상기 반도체 웨이퍼를 가압하고, 상기 롤러들로부터 작용하는 상기 반도체 웨이퍼 상의 힘들의 합력은 상기 반도체의 중심에서 제로이므로, 상기 반도체 웨이퍼의 원주 방향으로 같은 간격으로 상기 롤러들을 배치할 필요가 없다.
제 7 실시예에 따른 기판 유지 장치를 통합하는 세정 장치를 아래에 설명할 것이다. 도 30은 반도체 웨이퍼의 표면에 고착된 입자들을 제거하기 위한 세정 장치를 보여주고, 또한 상기 반도체 웨이퍼(W)의 상부면과 하부면들이 세정되는 방식을 보여주는 측면도이다. 도 31a는 도 30의 세정 노즐들을 도시한 확대도이다. 도 31b는 도 31a의 XXXIb - XXXIb 선을 따라 취해진 단면도이다. 도 31c는 도 31a의 XXXIc - XXXIc 선을 따라 취해진 단면도이다. 도 30에 도시된 세정 장치의 구조 및 작동은 도 19에 도시된 세정 장치의 구조 및 작동과 동일하다. 도 19에 도시된 세정 장치의 것과 동일한 도 30에 도시된 세정 장치의 부분들은 동일한 도면 부호들로 표시되고, 이하 설명하지는 않을 것이다. 도 31a 내지 도 31c에 도시된 세정 노즐(12, 15)은 도 20a 내지 도 20c에 도시된 것과 동일한 구조이고, 이하 반복해서 설명하지는 않을 것이다.
도 30에 도시된 세정 장치는 도 27에 도시된 기판 유지 장치를 구비하고, 롤러(301)들이 반도체 웨이퍼(W)의 반경방향으로 이동되도록 하는 에어 실린더들과 가이드 레일들(도시되지 않음)을 구비한다. 이 세정 장치에 있어서, 유체 공급구(227)들은 세정액을 반도체 웨이퍼(W)에 공급하고, 유체 흡입구(228)들은 상기 반도체 웨이퍼(W)로 공급된 세정액을 흡입한다. 상기 세정 노즐(12, 15)들은 반도체 웨이퍼(W)의 반경방향으로 왕복운동되고, 상기 세정액의 공급 및 흡입을 수행함으로써 상기 반도체 웨이퍼(W)를 세정하게 된다. 이렇게 수행되는 상기 세정 공정은 반도체 웨이퍼(W)로부터의 세정액의 산란을 억제하고 처리된 반도체 웨이퍼(W) 상에 남아 있는 세정액의 양을 최소화하는데 효과적이다.
도 32a는 도 27에 도시된 기판 유지 장치를 통합하는 세정 장치의 또 다른 예시를 보여주는 평면도이다. 도 32b는 도 32a에 도시된 세정 장치의 측면도이다. 이러한 예시의 구조 및 작동(아래에 설명하지는 않음)은 도 23 및 도 24에 도시된 세정 장치의 것과 동일하고, 동일한 구조 구성요소들은 동일한 도면 부호들로 표시되며, 이하 설명하지는 않을 것이다.
상기 세정 장치에서는, 단지 세정 노즐(15)이 반도체 웨이퍼(W) 아래쪽에 배치될 뿐, 수평방향으로 그리고 수직방향으로 이동가능한 퍼지판(238)은 상기 반도체 웨이퍼(W) 위쪽에 배치된다. 상기 퍼지판(238)은 N2 가스와 같은 불활성 가스를 반도체 웨이퍼(W)에 공급하기 위한 1이상의 개구부(도시되지 않음)를 구비하여, 상 기 반도체 웨이퍼(W)의 하부면에 생성된 액체약품 분위기 또는 세정액의 미스트가 상기 반도체 웨이퍼(W)의 표면상에 형성되는 디바이스 영역을 오염시키는 것을 방지하게 된다. 상기 퍼지판(238)은 반도체 웨이퍼(W)의 중심에 상응하는 위치에만 하나의 개구부를 가질 수도 있고, 또는 상기 반도체 웨이퍼(W)에 동심적으로 배치되는 복수 개의 원상에 배치된 복수 개의 개구부들을 구비할 수도 있다.
상기 기판 처리 장치는 또한 세정액을 반도체 웨이퍼의 외주부(베벨부)에 공급하기 위한 베벨 세정 노즐(236) 및 상기 세정액을 흡입하기 위한 베벨 흡입 노즐(237)도 구비한다. 상기 베벨 세정 노즐(236) 및 상기 베벨 흡입 노즐(237)은, 그들의 처리 위치들이 조정될 수 있도록, 모터(도시되지 않음)들에 의하여 상기 반도체 웨이퍼(W)의 반경 방향으로 이동된다. 이러한 구조에 의하면, 상기 베벨 세정 노즐(236)로부터 공급되는 세정액은, 반도체 웨이퍼(W)가 화살표로 표시된 방향으로 한 회전을 하기 직전에, 상기 베벨 흡입 노즐(237)에 의하여 흡입된다. 도 32a 및 도 32b에 도시된 세정 장치는, 반도체 웨이퍼(W)의 하부면을 세정하고 상기 반도체 웨이퍼(W)의 상부면측 베벨부를 세정할 수 있다. 상기 세정 장치는 또한 상기 반도체 웨이퍼(W)의 회전 정확성을 향상시킬 수도 있는데, 그 이유는 상기 세정 장치가 상술된 실시예에 따른 기판 유지 장치를 구비하기 때문이다. 그러므로, 상기 베벨 세정 노즐(236) 및 상기 베벨 흡입 노즐(237)이 상기 반도체 웨이퍼(W)와 접촉하게 되는 것이 방지된다. 또한, 상기 베벨 세정 노즐(236)과 상기 반도체 웨이퍼(W)간의 상대 위치가 일정하게 유지될 수 있어, 이에 따라 세정액이 공급될 영역이 정확하게 조정될 수 있다.
상기 세정 장치는 베벨 세정 노즐(236) 및 베벨 흡입 노즐(237)을 사용하여 반도체 웨이퍼(W) 상에서 에칭 공정 또는 여타의 공정을 수행할 수 있고, 그 후에 세정 공정을 수행할 수 있다. 상기 베벨 세정 노즐(236) 및 상기 베벨 흡입 노즐(237)은, 상기 반도체 웨이퍼(W)의 전체 표면을 처리하기 위하여, 상기 반도체 웨이퍼(W)의 반경방향으로 왕복운동될 수도 있다. 베벨 에칭 공정을 수행하는 경우, 클램프부(도 29 참조)에 보유되는 에칭액의 양은 상기 클램프부(305)의 단면의 크기를 변경시킴으로써 조정될 수 있고, 이에 따라 에칭될 영역이 제어될 수 있다.
도 33a는 도 32a에 도시된 롤러들 중 하나의 확대 평면도이고, 도 33b는 도 33a에 도시된 롤러의 단면도이다. 도 33a 및 도 33b에 도시된 홀더 세정 노즐 및 홀더 흡입 노즐의 구조 및 작동은 도 2a 및 도 2b에 도시된 홀더 세정 노즐 및 홀더 흡입 노즐의 구조 및 작동과 동일하다. 동일한 부분들은 동일한 도면 부호들로 표시되며, 아래에 상세히 설명하지는 않을 것이다.
도 33a 및 도 33b에서, 롤러(301a)는 화살표로 표시된 방향으로 회전되고, 홀더 세정 노즐(26)의 공급구(25)는 클램프부(305)에 세정액을 공급함으로써, 처리액이 고착된 상기 클램프부(305)를 세정하게 된다. 롤러(301a)가 회전됨에 따라, 상기 세정액에 의해 처리된 처리액은 홀더 흡입 노즐(24)의 흡입구(23) 앞에 도달한 다음, 상기 홀더 흡입 노즐(24)에 의하여 흡입된다. 이러한 방식으로, 세정액이 홀더 세정 노즐(26)로부터 클램프부(305)로 국부적으로 공급되기 때문에, 상기 세정액이 상기 롤러(301a)(상기 클램프부(305))로부터 산란되는 것이 방지된다. 또한, 상기 롤러(301a)에 대한 홀더 세정 노즐(26)과 홀더 흡입 노즐(24)의 상대 위 치들이 일정하게 유지될 수 있기 때문에, 상기 세정액의 공급 및 흡입이 안정하게 수행될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제 7 실시예에 따른 기판 유지 장치를 통합하는 후방면 에칭 장치를 도 34를 참조하여 설명할 것이다. 도 34는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 기판 유지 장치를 통합하는 후방면 에칭 장치의 핵심 부분을 개략적으로 도시하는 확대 단면도이다.
도 34에 도시된 바와 같이, 막(310)은 반도체 웨이퍼(W)의 표면 상에 형성된다. 처리액으로서 에칭액을 반도체 웨이퍼(W)의 하부면으로 공급하기 위한 에칭액 공급 노즐(311)은 상기 반도체 웨이퍼(W) 아래쪽에 배치된다. 예시된 실시예에서, 클램프부(305)는 1 mm를 넘지 않는 깊이(D) 를 가진다.
반도체 웨이퍼(W)는, 막(310)을 갖는 표면이 아래쪽으로 향하는 상태로 롤러(301)들(도 34에는 롤러(301a)만이 도시됨)에 의해 유지된다. 반도체 웨이퍼(W)가 롤러(301)들에 의해 회전하는 동안, 에칭액은 에칭액 공급 노즐(311)로부터 반도체 웨이퍼(W)의 하부면(후방면)으로 공급된다. 상기 반도체 웨이퍼(W)의 하부면에 공급되는 에칭액은, 반도체 웨이퍼(W)가 회전됨에 따라 하부면측 외주부에 도달한다. 따라서, 반도체 웨이퍼(W)의 하부면 상에 형성된 막(310)은 상기 에칭액에 의하여 제거된다. 에칭액의 일부는 클램프부(305)를 통해 상기 반도체 웨이퍼(W)의 상부면으로 들어가고, 상기 반도체 웨이퍼(W)의 상부면의 외주부는 상기 애칭액에 노출된다.
이러한 실시예에서, 클램프부(305)의 깊이(D)는 1 mm를 넘지 않기 때문에, 반도체 웨이퍼(W)의 외주부와 롤러(301a)의 클램프부(305)간의 공간이 더욱 감소될 수 있다. 그러므로, 상기 공간을 채우는 에칭액의 양이 감소되고, 이에 따라 반도체 웨이퍼(W)의 하부면으로부터 상부면으로 흐르는 에칭액의 양도 감소된다. 또한, 상기 클램프부(305)의 깊이(D)는 1 mm를 넘지 않도록 설정되기 때문에, 상기 반도체 웨이퍼(W)는, 반도체 웨이퍼(W)의 에지부로부터 최대 2 mm만큼 에지부의 반경방향 안쪽으로 위치된 부분까지의 범위에 있는 제한된 영역에서 에칭액에 노출된다. 그러므로, 회로(디바이스)가 반도체 웨이퍼(W) 상에 형성되는 영역으로 상기 에칭액이 들어가는 것을 방지하는 것이 가능하다. 나아가, 상술된 공간을 채우는 에칭액의 양이 감소되기 때문에, 상기 반도체 웨이퍼(W)가 회전될 때 주위로 산란되는 에칭액의 양도 감소될 수 있다.
본 실시예에 따른 기판 유지 장치는, 반도체 웨이퍼의 표면에 고착된 입자들을 물리적으로 또는 화학적으로 제거하기 위한 세정 장치와, 반도체 웨이퍼의 하부면 및 외주부 상에 형성된 금속막과 같은 박막을 제거하기 위한 에칭 장치 및 상기 반도체 웨이퍼를 건조시키기 위하여 반도체 웨이퍼의 표면에 불활성 가스 또는 방습된 공기(dehumidified air)를 공급하기 위한 건조 장치에 적용될 수 있다. 본 발명에 따른 기판 유지 장치는 반도체 웨이퍼(즉, 기판)의 회전 정확성을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 반도체 웨이퍼 부근에 배치된 노즐들과 반도체 웨이퍼가 접촉하게 되지 않으면서도 상기 반도체 웨이퍼 상에서 다양한 공정들이 수행될 수 있다.
본 발명의 제 8 실시예를 도 35a 및 도 35b를 참조하여 아래에 설명할 것이 다. 도 35a는 본 발명의 제 8 실시예에 따른 기판 유지 장치를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 35b는 도 35a의 XXXV - XXXV 선을 따라 취해진 단면의 일부를 도시한 도면이다. 상기 제 8 실시예에 따른 기판 유지 장치의 구조 및 작동은 제 7 실시예에 따른 기판 유지 장치의 구조 및 작동과 동일하며, 동일한 구성요소들은 아래에 설명하지 않을 것이다. 상기 제 8 실시예는 주로 제 7 실시예에서는 4개의 에어 실린더들이 사용되지만, 제 8 실시예에서는 2개의 에어 실린더들이 사용된다는 점에서 차이가 있다.
도 35a에 도시된 바와 같이, 롤러(301a, 301b, 301c, 301d)들은 각각 마운트 베이스(mount bases; 306a, 306b, 306c, 306d) 상에 장착된다. 상기 마운트 베이스(306a)는 2개의 평행한 가이드 레일(302a, 302a) 상에 배치되어, 마운트 베이스(306a) 및 롤러(301a)의 이동들이 상기 반도체 웨이퍼(W)의 반경방향으로 조절(regulate)되도록 한다. 상기 마운트 베이스(306a)에서와 같이, 마운트 베이스(306b, 306c, 306d)는 각각 평행한 가이드 레일(302b, 302b), 평행한 가이드 레일(302c, 302c), 및 평행한 가이드 레일(302d, 302d) 상에 배치되어, 마운트 베이스(306b, 306c, 306d) 및 롤러(301b, 301c, 301d)의 이동들이 상기 반도체 웨이퍼(W)의 반경방향으로 조절되도록 한다.
연결판(link plates; 307a, 307b)은 각각 마운트 베이스(306a, 306b) 사이에 그리고 마운트 베이스(306c, 306d) 사이에 배치된다. 상기 연결판(307a, 307b)은 각각 반도체 웨이퍼(W)의 반경방향으로 연결판(307a, 307b)을 이동시키는 에어 실린더(303a, 303b)에 연결된다. 상기 연결판(307a)은 서로 맞물리는 캠 종동자(cam follower; 308a)와 캠 종동자 리시버(cam follower receiver; 309a)에 의하여 마운트 베이스(306a)에 연결되고, 서로 맞물리는 캠 종동자(308b)와 캠 종동자 리시버(309b)에 의하여 마운트 베이스(306b)에도 연결된다. 특히, 도 35b에 도시된 바와 같이, 상기 캠 종동자 리시버(309b)는 도 35b의 시트면에 수직인 방향, 즉 상기 연결판(307a)의 이동 방향에 수직인 방향으로 연장되는 그루브 형상 가이드 부재이다. 에어 실린더(303a)가 연결판(307a)을 반도체 웨이퍼(W)를 향해 이동시키면, 상기 캠 종동자(308b)는 상기 캠 종동자 리시버(309b)를 따라 슬라이딩되어, 롤러(301b)가 도 35b의 이점쇄선으로 표시된 위치로부터 연속선으로 표시된 위치로 이동됨으로써, 반도체 웨이퍼(W)를 유지시키게 된다. 연결판(307a)에서와 같이, 상기 연결판(307b)은 서로 맞물리는 캠 종동자(308c)와 캠 종동자 리시버(309c)에 의하여 마운트 베이스(306c)에 연결되고, 서로 맞물리는 캠 종동자(308d)와 캠 종동자 리시버(309d)에 의하여 마운트 베이스(306d)에도 연결된다.
상기 연결판(307a, 307b)들이 각각의 에어 실린더(303a, 303b)에 의하여 이동되면, 상기 롤러(301a, 301b, 301c, 301d) 및 마운트 베이스(306a, 306b, 306c, 306d)들은 반도체 웨이퍼(W)의 중심(C)을 향하여 상기 반도체 웨이퍼(W)의 반경 방향으로 이동된다. 상기 마운트 베이스(306a, 306b)의 이동들은 각각의 스토퍼(304a, 304b)에 의해 주어진 위치들에서 중단되어, 상기 롤러(301a, 301b)들이 제 위치에 고정된다. 다른 한편으로, 상기 마운트 베이스(306c, 306d)들은, 여하한의 스토퍼에 의하여 이동이 제한되지 않으면서도, 반도체 웨이퍼(W)의 중심(C)을 향해 이동된다. 제 7 실시예에서와 같이, 반도체 웨이퍼(W)의 에지부는 상기 반도체 웨 이퍼(W)의 원주 방향으로 같은 간격으로 배치되는 4개의 롤러(301)들에 의해 유지되고, 이에 따라 상기 반도체 웨이퍼(W)의 중심(C)을 향한 상기 롤러(301)들로부터 작용하는 힘들의 합력이 제로가 된다. 그러므로, 반도체 웨이퍼(W)는 롤러(301)들의 회전에 의하여 높은 회전 정확성으로 회전될 수 있다.
본 발명의 제 9 실시예에 따른 기판 유지 장치를 도 36을 참조하여 아래에 설명할 것이다.
도 36은 본 발명의 제 9 실시예에 따른 기판 유지 장치의 롤러의 핵심 부분을 도시한 확대 단면도이다. 아래에 설명하지는 않는 제 9 실시예에 따른 기판 유지 장치의 구조 및 작동은, 제 7 실시예 또는 제 8 실시예에 따른 기판 유지 장치의 구조 및 작동과 동일하다.
도 36에 도시된 바와 같이, 상기 클램프부(305)의 2개의 만곡부(305b) 및 상기 롤러(301a)의 원주면은 서로 평활하게 그리고 연속해서 연결된다. 특히, 상기 롤러(301a)의 원주면과 상기 만곡부(305b)들 사이의 연결부가 아치형으로 연장된다. 이에 따라, 상기 롤러(301a)의 원주면과 만곡부(305b)들 사이에는 경계가 없기 때문에, 상기 롤러(301a)의 원주 방향으로 연장되는 각진 부분(angular portion)이 형성되지 않게 된다. 만일 각진 부분이 상기 롤러(301a)의 원주면 상에 존재한다면, 처리액이 롤러(301a)가 회전될 때에 상기 각진 부분으로부터 주위로 산란되는 경향이 있다. 본 실시예에 따르면, 롤러(301a)의 원주면과 2개의 만곡부(305b)들이 서로 평활하게 그리고 연속적으로 연결되기 때문에, 상기 처리액이 주위로 산란되는 것이 방지된다. 이러한 실시예에서도, 반도체 웨이퍼(W)의 외주부와 2개의 만곡 부(305) 사이에 형성된 공간은 작아야 하는 것이 바람직하다. 상기 클램프부(305)는 제 7 실시예에서와 같이 상기 실시예에 평탄부(305a)를 포함하지만, 상기 평탄부(305a)가 없는 것도 가능하다.
지금까지 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예들에 국한되는 것이 아니라, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 실시될 수 있다. 본 발명은 예시된 실시예들에 국한되는 것이 아니라, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변형예들이 가능하다는 점은 자명하다.
본 발명은 반도체 웨이퍼 또는 액정 기판과 같은 기판을 회전시키는 동안에, 액체약품 공정, 세정 공정, 건조 공정 등을 수행하기 위한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에서 사용하기에 적합하다. 본 발명은 또한 반도체 웨이퍼와 같은 기판을 유지 및 회전시키기 위한 기판 유지 장치에서 사용하기에도 적합하다.

Claims (61)

  1. 유체를 기판에 공급하는 동안 상기 기판을 처리하기 위한 기판 처리 장치에 있어서,
    상기 기판을 유지 및 회전시키기 위한 기판 홀더; 및
    상기 기판 홀더로부터 상기 유체를 흡입하기 위한 홀더 흡입 유닛을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 외주부로부터 상기 유체를 흡입하기 위한 외주부 흡입 유닛을 더욱 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기판 홀더와 상기 기판 사이의 마찰을 이용하여 상기 기판을 유지 및 회전시키기 위하여, 상기 기판 홀더가 상기 기판과 접촉하게 되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기판 홀더는, 상기 기판의 에지부와 접촉하게 되는 클램프부를 구비하고, 상기 홀더 흡입 유닛은 상기 클램프부에 고착된 유체를 흡입하기 위하여 상기 클램프부에 근접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 홀더 흡입 유닛은 진공원과 연통되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 홀더에 세정액을 공급하기 위한 홀더 세정 유닛을 더욱 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 홀더 흡입 유닛은, 상기 기판 홀더의 회전 방향으로 상기 홀더 세정 유닛의 전방에 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판에 공급되는 건조 가스를 통하게 하는 가스 공급구를 구비하는 1 이상의 가스 공급 노즐을 더욱 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 건조 가스는 상기 기판의 표면에 수직으로 공급되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 홀더에 의해 유지되는 상기 기판의 표면에 건조 가스를 공급하기 위한 복수 개의 가스 공급 노즐을 구비하는 가스 공급 유닛을 더욱 포함하여 이루어지고,
    상기 가스 공급 노즐의 가스 공급 개시 타이밍 및 가스 공급 중단 타이밍들은 독립적으로 설정되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 홀더에 의해 유지되는 상기 기판의 표면에 건조 가스를 공급하기 위한 복수 개의 가스 공급 노즐을 구비하는 가스 공급 유닛을 더욱 포함하여 이루어지고,
    상기 가스 공급 노즐로부터 공급되는 상기 건조 가스의 유량들은 독립적으로 설정되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  12. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 가스 공급 노즐은, 상기 건조 가스를 상기 기판에 공급하는 동안에 상기 기판의 중앙부와 외주부 사이에서 이동되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장 치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 가스 공급 노즐의 이동 속도는, 상기 기판에 대한 상기 가스 공급 노즐의 상대 위치에 따라 변하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 가스 공급 노즐은, 상기 가스 공급구가 상기 기판의 에지부에 도달하기 전에 상기 건조 가스의 공급을 중단하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  15. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 가스 공급 노즐로부터 공급되는 상기 건조 가스의 유량은, 상기 가스 공급 노즐로부터 공급될 상기 건조 가스의 압력을 변경함으로써 제어되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 유체는 액체이고, 상기 액체가 상기 기판에 공급되어 상기 액체의 막이 상기 기판의 표면에 걸쳐 형성되는 동안에는 상기 홀더 흡입 유닛이 상기 액체를 흡입하지 않는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 홀더 흡입 유닛은, 도전성 재료로 이루어지는 도전부를 구비하고, 상기 도전부는 접지되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  18. 제2항에 있어서,
    상기 외주부 흡입 유닛은 도전성 재료로 이루어지는 도전부를 구비하고, 상기 도전부는 접지되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  19. 기판 처리 장치에 있어서,
    기판을 유지 및 회전시키기 위한 기판 홀더;
    상기 기판에 가스를 공급하기 위하여 상기 기판 위아래에 각각 배치된 제 1 가스 공급 노즐 및 제 2 가스 공급 노즐;
    상기 기판에 액체를 공급하기 위하여 상기 기판 위아래에 각각 배치된 제 1 액체 공급 노즐 및 제 2 액체 공급 노즐;
    상기 제 1 가스 공급 노즐 및 상기 제 1 액체 공급 노즐을 상기 기판의 중앙부로부터 외주부로 이동시키기 위한 제 1 이동기구; 및
    상기 제 2 가스 공급 노즐 및 상기 제 2 액체 공급 노즐을 상기 기판의 중앙부로부터 외주부로 이동시키기 위한 제 2 이동기구를 포함하여 이루어지고,
    상기 제 1 액체 공급 노즐은 상기 기판의 반경방향으로 상기 제 1 가스 공급 노즐의 바깥쪽으로 배치되고, 상기 제 2 액체 공급 노즐은 상기 기판의 반경방향으 로 상기 제 2 가스 공급 노즐의 바깥쪽으로 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 기판 홀더에 고착된 상기 액체를 흡입하기 위한 홀더 흡입 유닛; 및
    상기 기판의 외주부로부터 상기 액체를 흡입하기 위한 외주부 흡입 유닛을 더욱 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  21. 제19항 또는 제20항에 있어서,
    상기 기판 홀더는, 상기 기판의 에지부와 접촉하게 되는 롤러를 구비하고, 상기 롤러는 상기 기판과 접촉을 유지하는 동안에 그 축을 중심으로 회전하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  22. 제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 위쪽에 배치된 상기 제 1 가스 공급 노즐 및 상기 기판 아래쪽에 배치된 상기 제 2 가스 공급 노즐은, 동시에 상기 기판의 외주부에 도달하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  23. 제19항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 가스 공급 노즐 및 상기 제 1 액체 공급 노즐은 상기 기판의 중앙 부로부터 연장되는 아크 트랙 또는 리니어 트랙을 좇아가도록 이동되고, 상기 제 2 가스 공급 노즐 및 상기 제 2 액체 공급 노즐은 상기 기판의 중앙부로부터 연장되는 아크 트랙 또는 리니어 트랙을 좇아가도록 이동되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 홀더 흡입 유닛은 도전성 재료로 이루어지는 도전부를 구비하고, 상기 도전부는 접지되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  25. 제20항에 있어서,
    상기 외주부 흡입 유닛은 도전성 재료로 이루어지는 도전부를 구비하고, 상기 도전부는 접지되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  26. 폴리싱장치에 있어서,
    기판을 폴리싱하기 위한 폴리싱 유닛; 및
    제19항 내지 제25항 중 어느 한 항에 따른 기판 처리 장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
  27. 폴리싱장치에 있어서,
    기판을 도금하기 위한 도금 유닛; 및
    제19항 내지 제25항 중 어느 한 항에 따른 기판 처리 장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
  28. 기판 처리 방법에 있어서,
    기판 홀더에 의해 기판을 회전하는 단계;
    회전되고 있는 상기 기판에 유체를 공급하는 단계; 및
    상기 기판 홀더에 근접하여 배치된 홀더 흡입 유닛을 통하여, 상기 기판으로부터 상기 기판 홀더로 이동된 상기 유체를 흡입하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 기판의 외주부에 근접하여 배치된 외주부 흡입 유닛을 통하여, 상기 기판의 외주부로부터 상기 유체를 흡입하는 단계를 더욱 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  30. 제28항 또는 제29항에 있어서,
    상기 기판 홀더는, 상기 기판을 유지 및 회전시키기 위하여 상기 기판의 에지부와 접촉하게 되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  31. 기판 처리 방법에 있어서,
    기판을 유지 및 회전시키기 위하여 기판 홀더를 기판의 에지부와 접촉시키는 단계;
    상기 기판 홀더에 의해 회전되고 있는 상기 기판에 유체를 공급하는 단계;
    가스 공급 노즐로부터 상기 기판에 건조 가스를 공급하는 단계;
    상기 기판 상의 유체를 상기 기판의 외주부에 이동시키기 위하여, 상기 기판에 상기 건조 가스를 공급하는 동안에 상기 가스 공급 노즐을 상기 기판의 중앙부로부터 외주부로 이동시키는 단계; 및
    상기 기판 홀더에 근접하여 배치된 홀더 흡입 유닛을 통하여, 상기 기판의 외주부로부터 상기 기판 홀더로 이동된 상기 유체를 흡입하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 기판 홀더로 이동된 세정액을 처리하기 위하여, 상기 세정액을 홀더 세정 유닛으로부터 상기 기판 홀더로 공급하는 단계; 및
    상기 홀더 흡입 유닛을 통하여, 상기 세정액에 의해 처리된 상기 유체를 흡입하는 단계를 더욱 포함하여 이루어지고,
    상기 홀더 흡입 유닛은, 상기 기판 홀더의 회전 방향으로 상기 홀더 세정 유닛의 전방에 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  33. 제31항에 있어서,
    상기 유체는 액체이고, 상기 액체가 상기 기판에 공급되어 상기 액체의 막이 상기 기판의 표면에 걸쳐 형성되는 동안에는 상기 홀더 흡입 유닛이 상기 액체를 흡입하지 않는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  34. 기판 처리 방법에 있어서,
    기판 홀더에 의해 기판을 회전하는 단계;
    상기 기판 위아래에 각각 배치된 제 1 액체 공급 노즐 및 제 2 액체 공급 노즐 중 하나 이상으로부터 상기 기판의 중앙부의 반경방향 바깥쪽으로 위치된 부분으로 액체를 공급하는 단계;
    상기 기판 위아래에 각각 배치된 제 1 가스 공급 노즐 및 제 2 가스 공급 노즐로부터 상기 기판의 중앙부로 가스를 공급하는 단계;
    상기 기판의 상부면을 건조시키기 위하여, 상기 제 1 액체 공급 노즐 및 상기 제 1 가스 공급 노즐을 상기 기판의 중앙부로부터 외주부로 이동시키는 단계; 및
    상기 기판의 하부면을 건조시키기 위하여, 상기 제 2 액체 공급 노즐 및 상기 제 2 가스 공급 노즐을 상기 기판의 중앙부로부터 외주부로 이동시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 제 1 액체 공급 노즐과 제 2 액체 공급 노즐 및 상기 제 1 가스 공급 노즐과 제 2 가스 공급 노즐은 상기 기판의 중앙부로부터 외주부로 이동되고, 상기 기판 홀더에 고착된 액체는 홀더 흡입 유닛에 의해 흡입되며, 상기 기판의 외주부 상의 액체는 외주부 흡입 유닛에 의해 흡입되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  36. 제34항 또는 제35항에 있어서,
    상기 기판 위쪽에 배치된 상기 제 1 가스 공급 노즐 및 상기 기판 아래쪽에 배치된 상기 제 2 가스 공급 노즐은, 동시에 상기 기판의 상기 외주부에 도달하도록 이동되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  37. 기판 처리 장치에 있어서,
    기판을 유지 및 회전시키기 위한 기판 홀더;
    회전되고 있는 기판에 유체를 공급하기 위한 1 이상의 유체 공급구; 및
    상기 기판 상의 상기 유체를 흡입하기 위한 1 이상의 유체 흡입구를 포함하여 이루어지고,
    상기 유체 공급구 및 상기 유체 흡입구는 상기 기판에 근접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 유체 공급구 및 상기 유체 흡입구는 상기 기판의 반경방향으로 왕복운 동하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  39. 제37항 또는 제38항에 있어서,
    복수 개의 상기 유체 공급구 및 복수 개의 상기 유체 흡입구는 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  40. 제37항 또는 제38항에 있어서,
    복수 개의 상기 유체 공급구 또는 복수 개의 상기 유체 흡입구 중 어느 하나 또는 양자 모두가 선형으로 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  41. 제37항 또는 제38항에 있어서,
    복수 개의 상기 유체 공급구는, 상기 기판의 표면으로부터 동일한 거리만큼 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  42. 제37항 또는 제38항에 있어서,
    복수 개의 상기 유체 흡입구는, 상기 기판의 표면으로부터 동일한 거리만큼 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  43. 제37항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 홀더와 상기 기판 사이의 마찰을 이용하여 상기 기판을 유지 및 회전시키기 위하여, 상기 기판 홀더가 상기 기판과 접촉하게 되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  44. 제37항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 홀더에 고착된 상기 유체를 흡입하기 위한 홀더 흡입 유닛을 더욱 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  45. 제37항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 홀더에 세정액을 공급하기 위한 홀더 세정 유닛을 더욱 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  46. 제37항에 있어서,
    상기 유체 공급구와 상기 유체 흡입구를 구비하는 기판 처리 유닛을 더욱 포함하여 이루어지고,
    상기 기판 처리 유닛은, 상기 유체 공급구와 상기 유체 흡입구가 배치되는 제 1 작동부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  47. 제46항에 있어서,
    상기 기판 처리 유닛은, 상기 유체 공급구와 상기 유체 흡입구가 배치되는 제 2 작동부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  48. 제47항에 있어서,
    상기 기판 처리 유닛은, 상기 제 1 작동부 및 상기 제 2 작동부 중 하나가 상기 기판을 향하도록, 그 사이에서 상기 제 1 작동부와 상기 제 2 작동부가 전환작동이 가능한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  49. 제37항에 있어서,
    복수 개의 상기 유체 공급구로부터 각각 공급되는 상기 유체의 유량들은, 상기 유량들이 상기 기판의 중앙측에서 외주측으로 점진적으로 증가되도록 조정되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  50. 제38항에 있어서,
    상기 유체 공급구 및 상기 유체 흡입구의 왕복운동의 주기는, 상기 기판의 회전 주기보다 긴 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  51. 제37항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서,
    불활성 가스 또는 저습도 가스가 상기 기판에 공급되는 가스 공급구를 구비하는 1 이상의 가스 공급 노즐을 더욱 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  52. 제37항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체 흡입구들을 통하여 흡입 및 복원된 상기 유체를 재사용하기 위한 복원 탱크를 더욱 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  53. 기판 처리 방법에 있어서,
    기판을 회전시키는 단계;
    1 이상의 유체 공급구로부터, 회전되고 있는 상기 기판에 유체를 공급하는 단계; 및
    상기 기판 상의 유체를 1 이상의 유체 흡입구를 통하여 흡입하는 단계를 포함하여 이루어지고,
    상기 유체 공급구 및 상기 유체 흡입구는 상기 기판에 근접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  54. 제53항에 있어서,
    복수 개의 상기 유체 공급구로부터 각각 공급되는 상기 유체의 유량들은, 상기 유량들이 상기 기판의 중앙측에서 외주측으로 점진적으로 증가되도록 조정되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  55. 제53항에 있어서,
    상기 유체 공급구 및 상기 유체 흡입구는 상기 기판의 반경방향으로 왕복운 동되고, 상기 유체 공급구 및 상기 유체 흡입구의 왕복운동의 주기는 상기 기판의 회전 주기보다 긴 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  56. 기판 유지 장치에 있어서,
    기판을 유지 및 회전시키기 위하여, 상기 기판의 에지부와 접촉하게 되는 복수 개의 롤러; 및
    상기 롤러들을 이동시키기 위한 1 이상의 이동기구를 포함하여 이루어지고,
    상기 롤러는 상기 기판의 반경방향으로 이동되는 것을 특징으로 하는 기판 유지 장치.
  57. 제56항에 있어서,
    상기 롤러는 상기 기판의 원주방향으로 동일한 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 유지 장치.
  58. 제56항 또는 제57항에 있어서,
    1 이상의 상기 롤러는, 상기 기판을 회전시키는 동안에 상기 기판의 중앙을 향하여 상기 기판의 에지부를 가압하는 것을 특징으로 하는 기판 유지 장치.
  59. 제56항 내지 제58항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 롤러들의 각각의 원주면들은, 상기 기판의 에지부와 접촉하게 되는 그 루브형상 클램프부를 구비하고, 상기 클램프부의 폭은 상기 기판 두께의 2배를 넘지 않는 것을 특징으로 하는 기판 유지 장치.
  60. 제59항에 있어서,
    상기 클램프부는, 상기 클램프부에서 중앙으로 위치한 평탄부 및 상기 평탄부의 상단과 하단에 인접하여 위치한 2개의 만곡부를 구비하고, 상기 평탄부의 폭은 상기 기판의 두께의 1/2를 넘지 않는 것을 특징으로 하는 기판 유지 장치.
  61. 제56항에 있어서,
    인접한 2개의 상기 롤러들이 상기 기판과 접촉하여 유지되는 접촉점들 사이의 거리가 상기 기판의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 기판 유지 장치.
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