KR20070100210A - 웨이퍼 형상 물품의 액체 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 웨이퍼 형상 물품, 특히 웨이퍼의 한정된 영역을 액체로 처리하기 위한 장치로서, 액체가 모세관 작용력에 의해 마스크와 웨이퍼 형상 물품의 한정된 영역 사이에 보유될 수 있도록 마스크가 웨이퍼 형상 물품에 대하여 소정의 좁은 간격으로 유지되어 있는 웨이퍼 형상 물품의 액체 처리 장치에 관한 것이다.
마스크, 갭, 웨이퍼

Description

웨이퍼 형상 물품의 액체 처리 장치{Device for liquid treatment of wafer-shaped articles}
본 발명은, 웨이퍼 형상 물품, 특히 웨이퍼의 주 표면의 한정된 영역을 액체로 처리하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
웨이퍼 형상 물품의 한정된 부분, 특히 웨이퍼의 가장자리에 가까운 부분을 처리하는 이유를 아래에 설명한다.
웨이퍼, 예를 들어, 실리콘 웨이퍼는, 모든 측면에, 예를 들어, 이산화규소의 코팅을 가질 수 있다. 후속 공정을 위해(예를 들어, 금층 또는 폴리실리콘(다결정 실리콘) 층이 형성되는 경우), 주 표면의 적어도 가장자리 영역에서, 또한 임의적으로는 웨이퍼 둘레 면의 영역 및/또는 제2 주 표면에서 웨이퍼로부터 존재하는 코팅을 제거할 필요가 있을 수 있다. 이것은, 주로 건식 에칭 공정과 습식 에칭 공정으로 나누어질 수 있는 에칭 공정에 의해 행해진다. 또한, 반도체 기판의 주 표면의 특정 영역으로부터 이미 갈바니 전기적으로 부여된 금속(예를 들어, 구리)을 제거하는 것이 바람직할 수도 있다. 이 경우, 이 영역은 가장자리에 가까운 환형 부분이거나, 또는 정확하게는 정면 주 표면(구조물이 위치한 주 표면, 즉, 장 치측)의 구조물이 없는 영역, 즉, 칩이 없는 영역일 수 있다.
다른 적용은 웨이퍼의 세정이다. 여기서는, 주 표면의 적어도 가장자리 영역에서, 또한 임의적으로는 웨이퍼 둘레 면의 영역 및/또는 제2 주 표면에서 웨이퍼를 세정하는 것, 즉, 입자 및/또는 다른 오염물을 제거할 필요가 있을 수 있다. 이것은 습식 세정 공정에 의해 행해진다.
다른 액체 처리는 층들을 형성하는 것, 예를 들어, 금속을 갈바니 도금(전기도금)하는 것이다. 이것은 전류를 사용하거나 또는 전류를 사용하지 않고 행해질 수 있고, 후자의 경우, "무전해 전기도금"이다.
본 발명은 습식 에칭, 습식 세정 또는 층의 습식 화학적 형성(액체 처리의 개념 하에서는 이들이 조합됨)을 목표로 한다. 처리될 웨이퍼의 표면 부분이 처리액으로 적셔지고, 제거될 층 또는 불순물이 제거되거나 또는 이 표면 부분에 층이 형성된다.
액체 처리 중에, 웨이퍼 형상 물품은 고정되거나 또는 (예를 들어, 축선을 중심으로) 회전할 수 있다.
처리액이 처리되지 않는 표면에 통제됨이 없이 도달하는 것을 방지하기 위해, EP 0 316 296 B1호는, 캐리어로 향하여 있고 처리되지 않는 표면에 가스를 플러싱(flushing)하는 캐리어(척(chuck))를 제시하고 있다. 이 때, 가스는 웨이퍼의 가장자리와 캐리어 사이에서 나온다.
일본국 공개특허공고 09-181026호는, 환형 노즐 외측에서 특수한 형상, 예를 들어, 외측으로 단이 진 환형 계단부 또는 가장자리의 경사부를 가지는, 반도체 웨 이퍼용 캐리어를 개시하고 있다. 또한, 흡인 개구부도 제안되어 있다. 이러한 형상 또는 흡인 개구부에 의해 가장자리 영역에서의 유속이 영향을 받는다(감소된다). 이것은, 상부로부터 부여된 처리액이 웨이퍼의 가장자리를 넘어 척으로 향한 측면으로 흘러 가장자리 영역을 처리할 수 있게 하는데 사용되는 것을 의도하고 있다.
EP 0 316 296 B1호 또는 일본국 공개특허공고 09-181026호에 기재된 바와 같은, 웨이퍼 형상 물품을 수용하기 위한 수단(캐리어 또는 척)이 사용되는지 여부에 관계없이, 캐리어로 향한 주 표면에서 최대로 1.5 ㎜(웨이퍼의 외측 가장자리로부터 측정하여)의 가장자리 영역이 처리된다. 이후, 처리액이 웨이퍼 가장자리의 방향으로 흘러 제거된다. 이러한 처리된 가장자리 영역은 두 경우 어느 것에서도 의도적으로 한정되어 있지 않고, 오히려 이것은 우연한 결과이다. 그 이유는, 가장자리 영역의 크기는, 표면 조성(흡수층의 거칠기, 종류 및 두께), 온도, 압력, 습도 등의, 어느 정도 서로 영향을 주는 다수의 파리미터에 의해 주로 결정되기 때문이다.
미국 특허 제4,838,289호는, 웨이퍼의 가장자리를 에칭하기 위한 시스템을 개시하고 있고, 이 시스템에서는 웨이퍼가 회전하는 동안 노즐이 처리될 웨이퍼 표면의 영역으로 향하여 있다. 이 시스템의 단점은, 처리될 영역이 정확하게 한정되지 않고, 또한, 액체가 처리되지 않는 영역에도 도달할 수 있다는 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 웨이퍼 형상 물품의 표면의 한정된 부분을 액체로 처리하는 것을 가능하게 하는데 있고, 또한, 특히 2 ㎜(웨이퍼 형상 물품의 외측 가장자리로부터 측정하여) 이상의 가장자리 영역을 처리하는 것이 가능하다. 이 한정된 부분은 웨이퍼 형상 물품의 표면의 내측 영역, 즉, 웨이퍼 형상 물품의 가장자리까지 연장하지 않는 영역일 수도 있다. 여기서 하나의 영역이 외측 및/또는 내측에서 원형 라인에 의해 경계가 정해지는 경우, 이것은 불필요하다. 처리될 영역이, 예를 들어, 다각형에 의해 경계가 정해질 수도 있다. 웨이퍼 형상 물품이 웨이퍼인 경우, 이러한 경계선은 칩들이 위치한 표면 영역(장치 영역)과 일치할 수 있다. 따라서, 내측의 칩 영역과 외측의 칩 없는 영역 중 어느 하나가 처리될 수 있다.
따라서, 가장 일반적인 실시형태에서, 본 발명은, 웨이퍼 형상 물품, 특히 웨이퍼의 한정된 부분을 액체로 처리하기 위한 장치로서, 웨이퍼 형상 물품을 보유하기 위한 보유 수단; 액체로 처리될 한정된 부분의 영역에 대응하는 형상 및 크기를 가지는 마스크; 및 액체가 모세관 작용력에 의해 마스크와 웨이퍼 형상 물품의 한정된 영역 사이에 유지될 수 있도록 마스크와 웨이퍼 형상 물품을 소정의 좁은 간격으로 유지하는 스페이서 수단을 포함하는, 웨이퍼 형상 물품의 액체 처리 장치를 제공한다.
보유 수단은 특히, 진공 그립퍼(gripper), 웨이퍼 형상 물품의 둘레측 가장자리에 접촉하는 파지(把持) 수단, 또는 소위 베르누이 척(Bernoulli chuck)일 수 있다.
마스크는, 웨이퍼 형상 물품(웨이퍼)이 캐리어 상에 배치된 때, 마스크가 웨이퍼 형상 물품(웨이퍼)에 접촉하지 않도록, 즉, 웨이퍼와 마스크 사이에 갭(gap)이 남도록 배치되어 있다. 웨이퍼의 주 표면에 수직으로 돌출된 마스크는 액체로 처리되는 웨이퍼의 영역을 획정(劃定)한다. 웨이퍼 형상 물품으로 향하는 마스크 표면의 재료는, 액체가 모세관 작용력에 의해 웨이퍼 형상 물품과 마스크 사이의 갭내에 유지되도록 액체에 의해 잘 적셔질 수 있는 재료로 선택되어야 한다. 웨이퍼 형상 물품에 대한 액체의 습윤각(wetting angle)과 마스크에 대한 액체의 습윤각의 합은 180°미만, 바람직하게는 150°미만이어야 한다. 미리 선택된 마스크 표면에서, 이것은 처리액에 첨가되는 첨가물(습윤제)에 의해서도 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 장치의 한가지 이점(利點)은, 처리될 영역이 고체와 접촉하지 않고, 처리될 물품이 처리될 영역에서 처리액에 의해 정확하게 적셔진다는 점이다. 동시에, 처리액 방울들이 처리되지 않는 영역 또는 처리되어서는 아니되는 영역에 도달하는 것이 방지된다.
한가지 유리한 실시형태에서, 마스크는 링의 형상을 가진다. 이 경우, 링은 웨이퍼 형상 물품의 외경보다 작은 내경과, 웨이퍼 형상 물품의 외경과 적어도 동일한 외경을 가진다. 이것은, 예를 들어, 반도체 웨이퍼의 한정된 가장자리 영역으로부터 층을 제거하는 경우에서와 같이, 처리될 표면이 링의 형상을 가지는 경우에 필요할 수 있다.
스페이서 수단이 마스크와 웨이퍼 형상 물품을 0.05 ㎜ 내지 1 ㎜의 간격으 로 유지시키는 것이 유리하다. 물, 용매 또는 각종 산 수용액과 같은 얇은 액체 매체를 사용하는 경우, 처리액이 마스크와 웨이퍼 형상 물품 사이의 모세관 영역으로부터 흘러나오는 것이 용이하게 방지된다.
일 실시형태에서, 스페이서 수단은, 웨이퍼 형상 물품에 직접 접촉하고, 또한, 마스크에 직접적으로 또는 간접적으로 결합된 그립퍼(gripper) 부재로 이루어져 있다. 이것은, 예를 들어, 외측 로드(간접적으로) 또는 둘레측에 위치된 핀(직접적으로)에 의해 이루어질 수 있다.
다른 실시형태에서, 마스크와 보유 수단은 마스크에 수직인 축선을 중심으로 한 회전에 대해서도 서로에 대하여 움직이지 않는다. 따라서, 마스크와 보유 수단 모두가 회전하지 않거나, 또는, 예를 들어, 보유 수단이 웨이퍼 형상 물품과 함께 회전하고, 마스크도 동시에 동일한 속도로 회전한다. 웨이퍼 형상 물품의 표면에 대하여 마스크가 상대적으로 운동하지 않는 것은, 마스크와 웨이퍼 형상 물품 사이의 모세관 영역내에 보유되어 이 영역내에 유지된 액체 자체가 가능한 한 적은 운동을 받아야 하는 경우에 유리하다. 이것은 액체에 의해 처리되지 않는 영역에 액체가 도달하는 것을 방지한다.
스페이서 수단은, 마스크에 직접적으로 또는 간접적으로 결합되고, 또한, 웨이퍼 형상 물품으로 향하여 있어 웨이퍼 형상 물품을 가스 쿠션상에 위치시킬 수 있도록 하는 가스 공급 수단으로 이루어질 수 있다. 이 가스 공급 수단은, 예를 들어, 웨이퍼 형상 물품의 표면에 대하여 수직으로 또는 비스듬하게 위치된 하나 이상의 노즐, 또는 환형 노즐일 수 있다. 압력 및 가스 체적 흐름을 선택함으로 써, 가스 공급 수단의 규정된 형상, 크기 및 배열에 대하여, 가스 공급 수단과 웨이퍼 형상 물품 사이의 간격, 및 마스크와 웨이퍼 형상 물품 사이의 간격이 정확하게 그리고 재현 가능하게 조절될 수 있다.
또한. 본 발명에 따른 장치는 일 실시형태에서 간격 변경 수단을 가질 수 있고, 이 간격 변경 수단은, 마스크와 웨이퍼 형상 물품 사이에 위치한 액체가 모세관 작용력에 의해 더 이상 유지되지 않도록 마스크와 웨이퍼 형상 물품 사이의 간격을 증가시킬 수 있다. 여기서, 간격 변경 수단은, 웨이퍼 형상 물품의 표면에 수직인 보유 수단을 이동시킬 수 있는 이동 기구, 또는 마스크를 이동시킬 수 있는 이동 기구일 수 있다. 그러나, 웨이퍼 형상 물품이 직접 이동될 수도 있다. 간격 변경 수단은, 예를 들어, 부가적인 그립퍼(예를 들어, 스푼(spoon))일 수도 있고, 또는, 웨이퍼 형상 물품을 들어 올리는 핀(들어 올림 핀)일 수도 있다. 간격 변경 수단은 또한, 웨이퍼 형상 물품이 승강되도록 변경될 수 있는 작동 상태를 가지는 가스 공급 수단일 수도 있다.
마스크와 웨이퍼 형상 물품은, 마스크와 웨이퍼 형상 물품 사이의 영역에 있는 액체가 추가로 제거될 수 있도록 한가지 그러한 간격 변경 수단에 의해 서로로부터 멀어지도록 이동된다. 간격 변경 수단이 적어도 0.2 ㎜, 바람직하게는, 적어도 0.5 ㎜만큼 간격을 확대시키는 것이 유리하다.
간격 변경 수단이, 액체 처리 중에 또는 액체 처리 직후에 마스크와 웨이퍼 형상 물품 사이의 간격을 변경할 수 있도록 구성되는 것이 유리하다. 이것은, 예를 들어, 간격 변경 수단으로서 가스 공급 수단을 사용하는 경우에 가능하다.
일 실시형태에서, 간격 변경 수단 및 스페이서 수단은 스페이서 수단의 요소들이 간격 변경 수단의 요소들을 겸하도록 구성된다. 스페이서 수단이, 웨이퍼 형상 물품의 둘레측에 접촉하여 웨이퍼 형상 물품을 마스크에 대하여 소정의 간격으로 유지하는 대응 노치(notch)를 가진 핀들을 가지는 경우, 이들 핀은 웨이퍼 형상 물품의 표면에 대하여 수직으로 이동될 수 있을 간격 변경 수단의 요소를 겸한다.
일 실시형태에서, 웨이퍼 형상 물품의 주 표면에 대하여 본질적으로 수직인 안내 부재들이 제공되어 있고, 이 안내 부재는 웨이퍼 형상 물품의 둘레측에 접한다. 그리하여, 웨이퍼 형상 물품의 위치가 마스크에 대하여 변위하지 않도록 고정된다. 웨이퍼 형상 물품의 중심과 안내 부재 사이의 간격은 가변적일 수 있다.
이 간격은, 안내 부재들이 웨이퍼 형상 물품을 고정시킬 수 있도록 작은 값까지 감소될 수도 있고, 이 점에서, 안내 부재들은 보유 수단의 요소이기도 한다. 보유 수단은 또한, 안내 부재들 및 가스 공급 수단으로 이루어질 수도 있다.
간격 변경 수단이, 마스크에 직접적으로 또는 간접적으로 결합되고 웨이퍼 형상 물품의 주 표면으로 향하여 있는 가스 공급 수단으로 이루어진 장치에서, 웨이퍼 형상 물품이 가스 쿠션상에 보유될 수 있다. 여기서, 가스 공급 수단은 반드시 스페이서 수단을 겸할 필요는 없는데, 이는 스페이스 수단이 단순한 기계적 지지체(예를 들어, 핀, 스페이서 링)일 수 있고, 가스 이동 수단은 웨이퍼 형상 물품이 들어 올려질 때만 가스 경로를 정하기 때문이다.
그러나, 스페이서 수단 및 간격 변경 수단은 본질적으로 동일한 가스 공급 수단, 즉, 가스 공급 수단을 적어도 두 가지 다른 작동 상태로 이행시킬 수 있도록 제공된 수단일 수도 있다. 이들 적어도 두 가지 다른 작동 상태에 의해, 웨이퍼 형상 물품과 마스크 사이의 적어도 두 가지 다른 간격이 설정될 수 있다. 이 수단은, 예를 들어, 가스 공급 수단에 공급되는 가스의 압력 및/또는 체적 흐름을 변경할 수 있는 수단이다. 이 수단은, 예를 들어, 감압 밸브 또는 가스 공급 수단의 추가적인 노즐들을 개폐하는 밸브이다. 높은 체적 흐름에서, 웨이퍼 형상 물품은 마스크까지의 간격이 낮은 체적 흐름에서보다 더 크게 된다. 다른 수단이 가스 공급 수단의 크기, 형상 및/또는 배열을 변경할 수 있다. 예를 들어, 가동 노즐이 사용되는 경우, 웨이퍼 형상 물품은 더욱 극적으로 들러 올려지고, 노즐 배열과 노즐이 향하는 웨이퍼 형상 물품의 표면 사이의 각도가 큰 각도(0°내지 90°)로 선택된다.
스페이서 수단 및 간격 변경 수단은 또한, 서로 독립하여 개시될 수 있는 2개의 가스 공급 수단일 수도 있다.
일 실시형태에서, 보유 수단은 웨이퍼 형상 물품을 회전시키도록 회전할 수 있다. 이것은, 비록 필요하지는 않지만, 캐리어와 웨이퍼 가장자리 모두로부터 처리액이 뿌려내어질 수 있기 때문에 유리하다.
일 실시형태에서, 마스크와 웨이퍼 형상 물품 사이의 간격은 0.05 ㎜ 내지 1 ㎜, 바람직하게는 0.1 ㎜ 내지 0.5 ㎜이다. 따라서, 웨이퍼와 가스 안내 장치 사이에, 웨이퍼 가장자리 주위로 흐른 처리액이 흡인되게 하는 일종의 모세관이 형성된다. 가스 안내 장치로 향하고 액체에 의해 적셔지는 표면의 내경은 가스 안내 장치의 환형 표면의 내경보다 작다.
웨이퍼 형상 물품으로 향하는 가스 안내 장치의 표면이 웨이퍼 형상 물품의 주 표면과 평행한 것이 바람직하다. 따라서, 웨이퍼 형상 물품(웨이퍼)과 가스 안내 장치 사이의 갭은 모든 가장자리 영역에서 크기가 동일하다.
일 실시형태는 캐리어가 회전되는 것을 필요로 한다. 이것은, 비록 필요하지 않더라도, 캐리어와 웨이퍼 가장자리 모두로부터 처리액이 뿌려내어질 수 있으므로 바람직하다. 캐리어가 액체 처리 중에 회전하지 않는 경우, 처리액은 가스 흐름(가스 공급 수단으로부터의)에 의해 불어내어질 수 있다.
또한, 이 장치는 마스크로 향한 웨이퍼 형상 물품의 표면으로 향하여 있는 액체 라인을 가질 수 있다. 그리하여, 제1 처리액로 처리되지 않은 소정의 제1 영역을 가진 표면이 제2 처리액으로 처리될 수 있고, 제2 영역에서는 이것이 제1 영역과 다르다. 제2 영역은 외견상으로는 더 크고, 제1 영역을 완전히 덮을 수 있다. 제1 처리액이, 예를 들어, 에칭액인 경우, 제1 처리액은 제2 처리액(예를 들어, 탈이온수)을 사용하여 마스크로 향한 표면으로부터 잔류물 없이 제거될 수 있다. 동시에, 마스크도 세정되거나 또는 처리액이 마스크로부터 제거될 수 있다.
본 발명의 다른 상세한 사항, 특징, 및 이점은 첨부 도면에 나타낸 본 발명의 실시형태들의 하기 설명으로부터 이해될 것이다.
본 발명에 의하면, 웨이퍼 형상 물품의 표면의 한정된 부분을 액체로 처리하는 것을 가능하게 하는 장치가 제공된다.
도 1은 본 발명에 따른 장치(1)의 일 실시형태를 나타낸다. 이 장치(1)는 본질적으로 원형의 베이스 본체(4)를 포함하고, 이 베이스 본체(4)에는, 본 실시형태에서는 링의 형상을 가지는 마스크(2)가 동심으로 부착되어 있다. 그러나, 마스크(2)는 베이스 본체의 외측에 기계가공될 수도 있다. 링 형상의 마스크(2)는 웨이퍼의 외경보다 큰 외경과, 웨이퍼의 외경보다 작은 내경을 가진다. 마스크(2)상에 설치된 핀(3)들이 웨이퍼(W)를 둘레측에서 보유한다. 핀(3)은, 웨이퍼 가장자리와 맞물려 웨이퍼를 규정된 수평 위치에 유지하는 노치(notch)(31)를 가지고 있다. 노치(31)을 가진 핀(3)이 마스크(2)에 대한 스페이서 수단으로도 작용한다. 따라서, 마스크(2)와 웨이퍼 하면(Wf)과의 사이에, 소정의 갭(gap)(15)이 형성된다. 핀(3)들은, 웨이퍼를 확고하게 잡고 웨이퍼를 제거하거나 들어 올리거나 또는 다시 해제하기 위해 기구(도시되지 않음)에 의해 축선(A)에 대하여 상대적으로 이동 가능하다. 베이스 본체(4)내에는, 화살표(L)의 방향으로 상하로 이동될 수 있고 웨이퍼(W)와 마스크(2) 사이의 간격을 변경할 수 있는 승강 기구(간격 변경 수단)(5)가 설치되어 있다. 이 승강 기구는, 웨이퍼와 평행하고 웨이퍼로 향한 본질적으로 편평한 면을 가진 캐리어로 이루어지고, 이 캐리어는 캐리어가 상승한 때, 웨이퍼 하면(Wf)에서만 웨이퍼와 접촉하여 웨이퍼를 들어 올린다. 전체 장치(1)는 웨이퍼와 함께 웨이퍼 축선(A)을 중심으로 회전할 수 있다.
처리액은 웨이퍼 가장자리 부근에서 외측에 장착된 노즐(7)에 의해 또는 마스크(2)로 향하지 않은 반대쪽의 웨이퍼 표면(Wb)으로 향하여 있는 노즐(6)에 의해 부여될 수 있다. 첫번째의 경우(노즐(7)), 소정 양의 처리액(20)이 웨이퍼 가장자 리 가까이의 마스크(2)에 직접 부여된다. 그 다음, 처리액은 모세관 형상의 갭(15)에 의해 그 갭 안으로 흡인되어, 마스크와 겹쳐진 웨이퍼 하면(Wf)의 영역을 정확하게 적신다. 두번째의 경우(노즐(6)), 소정 양의 처리액(18)이 마스크(2)로 향하지 않은 반대쪽의 웨이퍼 표면(Wb), 예를 들어, 웨이퍼의 중앙에 부여된다. 그 다음, 이 처리액은 웨이퍼 가장자리까지 반경방향 외측으로 흐르고, 이러한 흐름은 웨이퍼의 회전에 의해 지원될 수 있다. 그래서, 이 처리액은 웨이퍼 가장자리 주위로 흘러, 갭(15)에 의해 그 갭 안으로 흡인된다. 어느 경우에도, 웨이퍼는 전체 액체 처리 중에 회전할 수 있고(화살표 R), 이것은, 갭(15)내로 흡인되지 않은 여분의 처리액이 마스크(2) 위에서 자유롭게 흘러내릴 수 없고, 통제된 방식으로 뿌려내어지는 이점을 가진다. 그 다음, 캐리어가 회전함과 동시에, 처리액 라인(28)을 통해 제2 처리액(예를 들어, 탈이온수)이 마스크로 향한 웨이퍼 하면(Wf)에 부여되고, 이것에 의해, 제2 처리액이 갭(15)내에 위치한 처리액을 배제시킨다. 이와 동시에 또는 이전에 또는 이후에라도, 웨이퍼는 승강 기구(5)에 의해 들어 올려진다.
도 2는 제2 실시형태를 나타낸다. 마스크(링)(2)가 디스크(8)에 의해 지지되어 있다. 웨이퍼(W)는 마스크로 향하지 않는 반대쪽의 웨이퍼 표면(Wb)상에서 회전 진공 척(chuck)(13)에 의해 보유된다. 이것은, 웨이퍼 가장자리와 마스크로 향하는 웨이퍼 하면(Wf) 모두가 어느 것과도 접촉하지 않는 이점을 가진다. 웨이퍼(W)를 보유하는 진공 척(13)과 마스크(2) 모두가 동일한 축선(A)을 중심으로 회전할 수 있고, 진공 척은 화살표 Rw의 방향으로, 마스크는 화살표 Rm의 방향으로 회전할 수 있다. 회전이 동일한 회전 속도 및 동일한 방향으로 일어나면(Rw = Rm), 마스크와 웨이퍼는 서로에 대하여 상대적으로 이동하지 않는다. 진공 척(13)과 마스크(2)는 간격 변경 수단(5)에 의해 서로 연결되어 있고, 서로 멀어지거나 서로 접근하도록 이동된다(화살표 L). 이 간격 변경 수단(5)은, 예를 들어, 공압 실린더 또는 스핀들일 수 있다. 이 간격 변경 수단(5)을 사용함으로써, 웨이퍼와 마스크 사이의 갭(15)이 정확하게 설정될 수 있고, 이 간격 변경 수단은 스페이서 수단으로도 작용한다. 노즐(7)이 소정 양의 처리액(20)을 웨이퍼 가장자리 가까이에서 마스크(2)에 직접 부여한다. 그리고, 이 처리액은 모세관 형상의 갭(15)에 의해 그 안으로 흡인된다.
도 3은 제3 실시형태를 나타낸다. 본 실시형태의 장치(1)는 액체 탱크(27)를 포함하고, 이 액체 탱크(27)내에는 항아리 형상의 캐리어(24)가 배치되어 있다. 캐리어 내의 공간(23)이 캐리어와 액체 탱크 사이에 위치한 욕(bath)(26)에 대하여 밀봉되어 있다. 캐리어(24)는 승강 기구(도시되지 않음)를 사용하여 욕(26)으로부터 들어 올려질 수 있다. 캐리어의 상부 가장자리는 마스크에 해당하는 링(2)의 형상을 가지며, 웨이퍼(W)로 향하는 그 링의 표면은 웨이퍼 하면(Wf)과 평행한 평면이다. 이 링(마스크)(2) 상에는, 핀(3)들이 설치되어 있고, 이들 핀(3)은 웨이퍼를 마스크에 대하여 소정의 간격으로 유지하여 갭(15)을 형성하는 노치를 가진다. 캐리어는 그 위에 배치된 웨이퍼(W)와 함께, 웨이퍼 가장자리를 적시도록 액체 레벨이 링의 약간 위에 위치하기까지 욕(26)내로 하강한다(L1). 이 액체는 모세관 작용력에 의해 웨이퍼와 마스크 사이의 갭(15)내로 흡인된다. 캐리어 내의 공간(23)에서의 부압(負壓)의 결과로 액체가 그 공간(23)내로 침입하는 것을 방지하기 위해, 공간(23)이 튜브(25)를 통하여 외부와 연결되어 있다. 이 튜브(25)를 통하여 캐리어 내의 공간(23)내에 약한 과압이 형성될 수도 있고, 캐리어는 욕(26)으로부터 다시 들어 올려진다(L1). 액체 처리후, 갭(15)내에 있는 액체는 튜브(25)를 통하여 공급된 가스에 의해 형성된 강한 과압을 사용하여 반경방향 외측으로 몰아내어진다. 갭(15)은 간격 변경 수단(5)에 의해 확대될 수도 있다. 본 실시형태에서는, 상하로 움직일 수 있는 4개의 핀이 간격 변경 수단(5)으로서 도시되어 있고, 이들 핀은 마스크 내측에서 웨이퍼 하면(마스크쪽의 웨이퍼 표면)에 접촉할 수 있고, 웨이퍼를 수직방향으로 들어 올릴 수 있다(L2).
도 4는 제4 실시형태를 나타낸다. 본 실시형태의 장치는, 처리액이 수용되어 있고 상하방향(화살표 L1)으로 이동 가능한 액체 탱크(27)와 캐리어(11)를 포함한다. 캐리어(11)는 베이스 본체(4)와 그 하면에 몰딩된 링(2)을 포함한다. 이 링(2)의 하면에는 노치를 가진 핀(3)들이 설치되어 있고, 이들 핀(3)은 수평위치의 웨이퍼가 캐리어의 하측에 매달려 있도록 링(2)으로부터 소정의 간격을 두고 웨이퍼(W)를 둘레 측에서 보유한다. 캐리어(11)는 웨이퍼(W)와 함께, 액체가 링(2)을 적셔, 링으로 향하지 않는 반대쪽의 웨이퍼 표면(Wb) 및 둘레측 웨이퍼 가장자리를 완전히 적실 때까지 액체 탱크(27)내의 욕(bath)(14)에 침지된다. 액체는 웨이퍼와 링 사이의 갭(15)내로 침투한다. 캐리어(11)는 처리후 욕(14)으로부터 들어 올려진다. 캐리어 내에 장착된 진공 픽업(pick-up) 수단(5)이 하방으로 이동하여, 마스크로 향하는 웨이퍼 표면(Wf)에 접촉하여 웨이퍼를 흡인하도록 한다. 그 후, 웨이퍼가 픽업 수단과 함께 더 아래로 이동되고, 그리하여, 액체를 갭(15)내에 보유시키는 모세관 작용력이 제거된다. 픽업 수단을 회전시킴으로써, 웨이퍼상에 남아 있는 처리액 잔류물이 외측으로 뿌려내어질 수 있다.
도 5는 제5 실시형태를 나타낸다. 이 실시형태의 장치는 베이스 본체(4)를 가진 캐리어(11)와, 스페이서(41)를 통해 간격을 두고 베이스 본체에 부착된 링(2)을 포함한다. 이 링(2)은 스페이서(41) 위에 있다. 링(2)상에는 핀(53)들이 부착되어 있고, 이들 핀(53)은 캐리어(11)의 회전 축선(A)을 기준으로 반경방향 외측으로 이동될 수 있고, 웨이퍼(W)를 둘레측에서 보유할 수 있다. 핀(53)은 웨이퍼의 표면에 수직인 축선을 가지는 작은 원통체의 형상을 가진다. 베이스 본체(4)내에는 가스 채널(44, 45)들이 형성되어 있고, 이들 채널은 캐리어(11)로 향하는 웨이퍼 표면으로 향하여 있는 가스 노즐(46, 49)로 이어진다. 이들 노즐(46, 49)은 외측으로 향하여 비스듬하게 위치하여 있고, 내측에 더 가까이 위치한 노즐(49)은 외측에 더 가까이 위치한 노즐(46)보다 덜 비스듬하게 위치하여 있다. 즉, 외측에 더 가까이 위치한 노즐(46)에서 나오는 가스 흐름(G1)이 내측에 더 가까이 위치한 노즐(49)에서 나오는 가스 흐름(G2)보다 작은 각도로 웨이퍼 표면에 부딪친다. 내측의 노즐(49)과 외측의 노즐(46) 사이의 영역(48)에서의 베이스 본체(4)와 웨이퍼(W) 사이의 간격은 외측의 노즐(46) 바깥쪽의 영역(47)에서의 간격보다 작다. 내측에 있는 노즐(49)과 외측에 있는 노즐(46) 모두는 원형으로 배열된 다수의 노즐이거나, 또는 환형 노즐의 형상을 가질 수 있다.
이 장치는 본질적으로 두 가지의 다른 방법으로 작동될 수 있다. 제1 작동 모드에서, 외측의 가스 흐름(G1) 및 내측의 가스 흐름(G2)이 별도로 개폐될 수 있다. 제1 가스 흐름(외측의 가스 흐름)(G1)만이 열리면, 영역(47) 위에서만 가스가 흐른다. 이때, 웨이퍼(W)가 약간만 들어 올려져, 링(마스크)(2)과 웨이퍼(W) 사이에 모세관 형상의 작은 갭(15)이 형성된다. 이 제1 작동 상태에서, 처리액이 도 1과 관련하여 설명한 바와 같이 부여되면, 처리액이 갭(15)내로 흡인된다. 이 때, 외측의 가스 흐름(G1)에 추가하여 또는 그 대신에, 내측의 가스 흐름(G2)이 열리면, 가스가 외측의 노즐(46) 바깥쪽의 영역(47) 뿐만 아니라, 외측 노즐과 내측 노즐 사이의 영역(48)에서도 흐르게 된다. 이 제2 작동 상태에 의해, 웨이퍼(W)는 점선으로 나타낸 것과 같이 더 들어 올려진다. 웨이퍼 가장자리는 핀(53)의 원주면을 따라 미끄러진다. 웨이퍼의 이러한 약간의 상승은, 마스크와 웨이퍼 사이의 갭(15) 내에 있는 처리액이 모세관 작용력에 의해 더 이상 보유되지 않게 하는데 충분하다. 처리액이 이 영역으로부터 제거될 수 있고, 이것이 가스 흐름에 의해 이루어진다. 즉, 처리액 방울들이 반경방향 외측으로 불어내어진다. 처리액의 제거는 전체 캐리어(11) 및 웨이퍼의 회전에 의해 지원될 수 있다. 또한, 처리액 라인(28)에 의해 공급되는 노즐에 의해, 플러싱(flushing) 액체가 베이스 본체(4)를 통하여 캐리어로 향한 웨이퍼 표면으로 흐를 수 있고, 이것에 의해, 갭(15)내의 처리액이 추가적으로 배출된다. 이 플러싱 액체도 다시 제거되어야 한다.
제2 작동 모드에서는, 2개의 가스 흐름(G1, G2)이 결합된다. 제1 작동 상태에서는 제2 작동 상태에서보다 적은 양의 가스가 흐르므로, 제2 작동 상태에서의 웨이퍼와 마스크(2) 사이의 간격이 제1 작동 상태에서보다 크다. 제1 작동 상태에 서의 마스크(2)까지의 웨이퍼(W)의 거리는, 예를 들어, 0.5 ㎜이고, 제2 작동 상태에서는 0.8 ㎜이다.
도 6 내지 도 8을 사용하여, 도 1의 실시형태로부터 계속하여 본 발명의 장치의 작동 모드를 설명한다. 먼저, 웨이퍼(W)가 마스크(2)의 부근으로 이동되고, 이것에 의해, 갭(15)이 형성된다. 마스크(2)와 웨이퍼 사이의 소정의 간격은 스페이서 수단, 여기서는, 노치를 가진 핀(3)(도 7)에 의해 확보된다. 이 때, 처리액이 마스크로 향하지 않는 반대쪽의 웨이퍼 표면(Wb)에 또는 직접 웨이퍼 가장자리에 부여된다. 처리액의 일부는 갭(15)내로 들어간다(F2). 처리액의 초과분(F1)은 아래로 흘러내리고, 마스크 및/또는 웨이퍼가 회전할 때 외측으로 뿌려내어진다. 처리액은 마스크(2)의 내측 가장자리보다 더 안쪽으로는 흐를 수 없다. 즉, 처리액은 지점 P까지만 침투한다. 마스크(2)와 웨이퍼 사이의 거리(a1)는, 처리액이 갭(15)내에 모세관 작용력에 의해 보유되고 그곳에서 웨이퍼 표면을 처리하도록 작은 값으로 선택된다. 그 다음, 승강 기구(5)가 마스크(2)로 향하는 웨이퍼 하면(Wf)에 접촉하고, 핀(3)들이 개방되고(화살표 B), 승강 기구(5)가 웨이퍼를 들어 올림으로써, 갭(15)내의 액체 막이 파괴되고, 처리액 방울(16)들만이 마스크 및/또는 웨이퍼 표면에 잔존하게 된다. 이들 처리액 방울(16)은 씻어 내어지거나, 불어 내어지거나, 및/또는 뿌려내어질 수 있다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 여러 실시형태의 축방향 단면을 개략적으로 나타내는 도면.
도 6 내지 도 8은 상이한 작동 상태에 있어서의 도 1의 실시형태의 개략적인 축방향 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 장치 2 : 마스크(링)
3, 53 : 핀 4 : 베이스 본체
6, 7 : 노즐 5 : 간격 변경 수단
13 : 진공 척 15 : 갭
W : 웨이퍼 24 : 캐리어

Claims (15)

  1. 웨이퍼 형상 물품의 한정된 부분을 액체로 처리하기 위한 장치로서,
    웨이퍼 형상 물품을 보유하기 위한 보유 수단(3, 53);
    액체로 처리될 상기 한정된 부분의 영역에 대응하는 형상 및 크기를 가지는 마스크(2); 및
    상기 액체가 모세관 작용력에 의해 상기 마스크와 상기 웨이퍼 형상 물품의 한정된 영역 사이에 보유될 수 있도록 상기 마스크와 상기 웨이퍼 형상 물품을 소정의 좁은 간격으로 유지하는 스페이서 수단(3, 31, 41)을 포함하고,
    상기 마스크와 상기 보유 수단은 상기 마스크에 수직인 축선(A)을 중심으로 한 회전에 대해서도 서로에 대하여 움직이지 않는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 형상 물품의 액체 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 마스크(2)는 링의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 형상 물품의 액체 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 링은 상기 웨이퍼 형상 물품의 외경보다 작은 내경과, 상기 웨이퍼 형상 물품의 외경과 적어도 같은 외경을 가지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 형상 물품의 액체 처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서 수단은 상기 마스크와 상기 웨이퍼 형상 물품을 0.05 ㎜ 내지 1 ㎜의 간격(a1)으로 유지하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 형상 물품의 액체 처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서 수단은, 상기 웨이퍼 형상 물품에 직접 접촉하고 또한 상기 마스크(2)에 직접적으로 또는 간접적으로 결합된 그립퍼(gripper) 부재(3, 53)로 이루어진 것을 특징으로 하는 웨이퍼 형상 물품의 액체 처리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서 수단은, 상기 마스크(2)에 직접적으로 또는 간접적으로 결합되고, 또한 상기 웨이퍼 형상 물품으로 향하여 있어 상기 웨이퍼 형상 물품을 가스 쿠션상에 유지시킬 수 있게 하는 가스 공급 수단(45, 46)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 웨이퍼 형상 물품의 액체 처리 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 마스크와 상기 웨이퍼 형상 물품 사이에 위치한 액체가 더 이상 모세관 작용력에 의해 유지되지 않도록 상기 마스크와 상기 웨이퍼 형상 물품 사이의 간격(a1)을 증가시킬 수 있는 간격 변경 수단(5, 44, 49)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 형상 물품의 액체 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 간격 변경 수단은, 액체 처리 중에 또는 액체 처리 직후에 상기 마스크와 상기 웨이퍼 형상 물품 사이의 간격을 변경할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 형상 물품의 액체 처리 장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 스페이서 수단의 요소들이 상기 간격 변경 수단의 요소들을 겸하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 형상 물품의 액체 처리 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 웨이퍼 형상 물품의 둘레측에 접하고, 또한 상기 웨이퍼 형상 물품의 주 표면에 대해 수직으로 위치된 안내 부재(3, 53)를 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 형상 물품의 액체 처리 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 보유 수단은 안내 부재(53)와 가스 공급 수단(45, 46)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 웨이퍼 형상 물품의 액체 처리 장치.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 간격 변경 수단은, 상기 마스크(2)에 직접적으로 또는 간접적으로 결합되고, 또한 상기 웨이퍼 형상 물품의 주 표면으로 향하여 있어 상기 웨이퍼 형상 물품을 가스 쿠션상에 유지시킬 수 있게 하는 가스 공급 수단(44, 49)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 웨이퍼 형상 물품의 액체 처리 장치.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서 수단과 상기 간격 변경 수단이 동일한 가스 공급 수단(44, 45, 46, 49)으로 이루어지고, 또한, 상기 가스 공급 수단을 적어 도 두 가지 상이한 작동 상태로 이행시켜, 상기 웨이퍼 형상 물품과 상기 마스크 사이의 두 가지 상이한 간격을 조절할 수 있게 하는 수단이 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 형상 물품의 액체 처리 장치.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 보유 수단이 회전 가능한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 형상 물품의 액체 처리 장치.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 마스크로 향한 상기 웨이퍼 형상 물품의 표면으로 향하여 있는 액체 라인(28)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 형상 물품의 액체 처리 장치.
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