KR20090003197A - 디스크형 물품의 액체 처리 장치 및 방법 - Google Patents

디스크형 물품의 액체 처리 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

디스크형 물품의 액체 처리 장치 및 방법으로서, 이 방법은 디스크형 물품을 회전시키는 단계, 회전되는 상기 디스크형 물품 상에 액체를 분주하는 단계, 회전되는 상기 디스크형 물품으로부터 비산되는 액체를 수집하는 단계, 상기 디스크형 물품에 평행하게 배열됨과 동시에 회전되는 상기 디스크형 물품에 대면하는 플레이트를 제공하는 단계, 상기 플레이트에 평행한 방향으로 상기 플레이트를 횡단하여 기체를 안내하는 단계를 포함한다.
디스크형 물품(disc-like article), 웨이퍼, 액체, 처리

Description

디스크형 물품의 액체 처리 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR LIQUID TREATING DISC-LIKE ARTICLES}
본 발명은 디스크형 물품의 액체 처리장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 디스크형 물품을 홀딩 및 회전시키기 위한 스핀 척, 상기 디스크형 물품 상에 액체를 분주하기 위한 분주 수단, 회전되는 상기 디스크형 물품으로부터 비산되는 액체를 수집하기 위한 액체 수집 수단, 상기 디스크형 물품에 평행하게 배치됨과 동시에 상기 회전 수단에 의해 홀딩되었을 때 상기 디스크형 물품에 대면하는 플레이트를 포함하는 디스크형 물품의 액체 처리 장치에 관한 것이다.
상기 스핀 척은 진공 스핀 척, 에지 컨텍트 온리(edge contact only) 스핀 척, 베루누이 스핀 척 또는 디스크형 물품의 홀딩 및 회전이 가능한 임의의 다른 지지체일 수 있다.
상기 플레이트는 가열용, 초음파 진동기 설치용, 및 따라서 디스크형 물품 및 플레이트의 사이의 틈새에 액체를 충만시키기 위한 용도로 사용될 수 있다.
액체 분주 수단(liquid dispensing means)은 플레이트의 중앙부에 근접 배치된 액체 노즐로 구성할 수 있다. 이 액체 분주 수단은 디스크형 물품 상에 자유 유동 상태로 액체를 분주하거나, 디스크형 물품(예, 반도체 웨이퍼)과 플레이트의 사이에 형성된 틈새에 액체를 공급하여 그 틈새를 완전히 충만시킬 수 있다.
액체 수집 수단(액체 수집기)은 바닥부가 막혀 있지 않은 경우에도 "컵(cup)" 이라고 부르는 경우가 많다. 액체 수집기의 다른 용어로서 모든 측면이 막혀 있지 않은 경우에도 "체임버"라고 부르는 경우가 많다.
스핀 척과 플레이트(디스크형 물품에 대면하는 플레이트)을 구비하는 이와 같은 장치에서, 액적이 플레이트의 표면상에 잔류하는 경우가 발생할 수 있다. 이 잔류 액적은 디스크형 물품이 플레이트와 근접한 상태에서 회전할 때 미스트(mist)로 전환될 수 있다.
본 발명의 목적은 이러한 미스트가 디스크형 물품의 표면에 부착하는 것을 방지하는 것이다.
상기 목적은 디스크형 물품의 액체 처리 장치인 디스크형 물품을 홀딩 및 회전시키기 위한 스핀 척, 상기 디스크형 물품 상에 액체를 분주하기 위한 분주 수단, 회전되는 상기 디스크형 물품으로부터 비산되는 액체를 수집하기 위한 액체 수집 수단, 상기 디스크형 물품에 평행하게 배치됨과 동시에 상기 회전 수단에 의해 홀딩되었을 때 상기 디스크형 물품에 대면하는 플레이트, 상기 플레이트를 횡단하여 상기 플레이트와 평행한 방향으로 기체를 안내하는 기체 안내 수단을 포함하는 디스크형 물품의 액체 처리 장치에 의해 달성된다.
상기 기체 안내 수단은 기체를 수집하기 위한 배기 수단 및 기체를 제공하기 위한 기체 공급원을 포함하고, 상기 배기 수단 및 기체 공급원은 처리되는 디스크형 물품의 평면에 대해 수직을 이루는 대칭면에 대해 상호 대향하는 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 기체 공급원의 가장 용이한 해결책은 상기 배기 수단이 진공원에 연결되었을 때 상기 배기 수단의 대향측에서 대기에 연결되는 다수의 개구이다. 이 경우, 제공된 기체는 대기중의 공기이다. 그러나, 질소 공급원과 같은 추가의 기체 공급원을 본 장치에 연결시킬 수도 있다. 상기 기체 공급원이 고압 기체(질소)를 포함하는 경우, 배기 수단은 반드시 진공원에 연결시킬 필요 없다.
상기 기체 안내 수단은 상기 디스크형 물품을 횡단하여 그 표면에 평행한 방향으로 기체를 안내하기 위한 추가의 배플(baffles)을 포함할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 기체 안내 수단은 배기 체임버 및 기체 공급원 체임버를 포함한다. 배기 체임버는 링 체임버의 제1부분의 형상을 구비한다. 기체 공급원 체임버는 링 체임버의 제2부분의 형상을 구비한다.
링 체임버의 상기 양 부분은 슬롯 형상의 환형 개구를 통해 플레이트와 디스크형 물품 사이의 영역에 연결되는 것이 바람직하다.
링 체임버의 제1부분 및 링 체임버의 제2부분은 동일한 링 체임버의 부재인 것이 유리하다. 이 구조에 의해 기체는 난류가 거의 발생됨이 없이 플레이트를 횡단하여 용이하게 원활하게 유동할 수 있다.
상기 제1부분 및 제2부분은 반경방향의 벽에 의해 상호 분리되어 있는 경우, 기체는 강제로 상기 플레이트를 횡단하여 유동하고, 링 체임버를 우회하는 유동은 불가능하다.
다른 실시예에서, 회전되는 상기 디스크형 물품으로부터 비산되는 액체를 환형 덕트 내로 안내하기 위한 스플래시 가드가 제공된다.
본 발명에 따른 장치의 또 다른 실시예는 상기 플레이트 및 디스크형 물품 사이의 거리를 변경시키기 위한 거리 변경 수단을 더 포함한다. 이 거리 변경 수단에 의해 디스크형 물품은 플레이트에 근접한 상태(0.5 - 3 mm)에서 액체로 처리될 수 있고, 디스크형 물품과 플레이트의 간격을 최대 2 - 5 cm까지 증대시킬 수 있다. 이 증대된 거리는 예를 들면 디스크형 물품의 건조시에 이용된다. 따라서, 플레이트를 횡단하는 기체류는 기체의 층을 이용하여 디스크형 물품으로부터 젖어 있을 수 있는 플레이트를 분리시킴으로써 플레이트에 부착되어 있는 액체는 디스크형 물체의 표면상으로 이동될 수 없다.
본 발명의 다른 관점은 디스크형 물품의 액체 처리 방법으로서, 디스크형 물품을 회전시키는 단계,
회전되는 상기 디스크형 물품 상에 액체를 분주하는 단계, 회전되는 상기 디스크형 물품으로부터 비산되는 액체를 수집하는 단계, 상기 디스크형 물품에 평행하게 배열됨과 동시에 회전되는 상기 디스크형 물품에 대면하는 플레이트를 제공하는 단계, 상기 플레이트에 평행한 방향으로 상기 플레이트를 횡단하여 기체를 안내하는 단계를 포함하는 디스크형 물품의 액체 처리 방법이다. 상기 디스크형 물품을 횡단하는 기체류는 디스크형 물품이 비회전 상태의 플레이트에 대해 회전될 때 발생되는 난류를 쇠퇴시키는 작용을 한다.
상기 디스크형 물품은 상기 기체가 상기 플레이트를 횡단하여 상기 플레이트와 평행한 방향으로 유동할 때 적어도 5 mm의 거리 내에 유지되는 것이 바람직하다.
상기 디스크형 물품은 기체가 상기 플레이트를 횡단하여 유동하는 시간 중의 적어도 일부의 시간에 적어도 10 rpm의 속도로 회전하는 것이 바람직하다. 그러나, 디스크형 물품은 기체가 플레이트를 횡단하여 유동할 때 회전하지 않을 수도 있다.
이하, 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1의 실시예의 개략 횡단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1의 실시예의 개략 평면도이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디스크형 물품(W)의 액체 처리용 장치(1)를 도시한 것이다. 장치(1)는 스핀 척(2) 및 처리 보울(process bowl; 3)을 포함한다. 보울(3)은 저면 플레이트(5), 링형의 덕트(8), 외측벽(13), 링형의 상측 커버(12), 배플(14), 2개의 수직 분리기(15), 및 스플래시 가드(splash guard; 7)를 포함한다. 이 보울(3)은 공통의 축선(A)에 동축인 승강 기구(도시 생략)를 경유하여 스핀 척(2)에 연결되어 있다.
저면 플레이트(5)의 단부는 링형의 덕트(8)의 상향 돌출한 원통형 내벽에 긴밀하게 연결되어 있다. 플레이트(5)의 외경은 적어도 디스크형 물품의 직경과 동일한 치수이다. 링형의 덕트(8)의 외주단부는 원통형 외측벽(13)의 저단부에 긴밀하게 연결되어 있다.
원통형 외측벽(13)의 상단부는 링형 상측 커버(12)의 외단부에 긴밀하게 연결되어 있다. 상측 커버의 내단부의 직경은 스핀 척(2)의 직경에 비해 약 2 mm정도 크므로 스핀 척(2)은 상측 커버(12)의 개구를 용이하게 통과할 수 있다.
보울(3)의 내부에는 링형 스플래시 가드(7)가 수평하게 배치되어 있다. 이 스플래시 가드(7)는 그 외주를 향해 테이퍼를 이루고 있고, 그 내단부는 스핀 척(2)의 직경에 비해 약 2 mm 정도 크므로 스핀 척(2)은 개구를 용이하게 통과할 수 있다. 스플래시 가드(7)의 외단부는 외측벽(13)에 긴밀하게 연결되어 있다. 스플래시 가드(7)는 상측 커버(12)와 덕트(8)의 사이에 배치되어 있다. 스플래시 가드(7)와 저면 플레이트(5)의 외주의 사이에는 슬롯형태의 환형 개구(23, 25)가 형성되어 있다.
보울(3)의 기체 유입측에서 배플(14)의 상단부는 커버(12)에 그리고 배플(14)의 하단부는 스플래시 가드(7)에 각각 긴밀하게 연결되어 있다. 상기 배플은 원통의 일부의 형상을 구비한다. 또, 2개의 수직 분리기(15)는 커버(12), 스플래시 가드(7), 및 배플(14)에 긴밀하게 연결되어 있다. 배플(14), 분리기(15), 커버(12), 스플래시 가드(7), 및 원통형 측벽(13)은 링의 일부의 형상을 가지는 기체 분배 체임버(20)를 둘러싸고 있다.
기체 분배 체임버(20)는 커버(12) 내에 기체 유입 개구(19)를 구비하고, 스플래시 가드(7) 내에 기체 이송 개구(21)를 구비한다.
스플래시 가드(7), 덕트(8) 및 원통형 측벽(13)은 공동으로 링 체임버(22, 26)를 둘러싸고 있다. 링 체임버는 기체 공급원 체임버(22) 및 기체 수집 체임 버(26)의 두 부분을 포함한다. 기체 공급원 체임버(22)는 기체 이송 개구(21)를 경유하여 기체 분배 체임버(20)에 유체 연결되어 있다. 기체 수집 체임버(26)는 스플래시 가드 내의 기체 이송 개구(27)를 경유하여 제1의 배기 체임버(28)에 유체 연결되어 있다.
제1의 배기 체임버(28)는 스플래시 가드(7), 원통형 측벽(13), 및 커버(12)에 의해 둘러싸여 있다. 제1의 배기 체임버(28)는 보울(3)의 내측을 향해 개방되어 있다. 그러나, 다른 실시예에서는 이것을 상기 배플(14)과 유사한 배플에 의해 보울의 내측으로부터 분리시킬 수 있다.
상기 제1의 배기 체임버(28)는 원통형 측벽(7) 내의 슬롯형 개구(29)를 경유하여 제2의 배기 체임버(30)에 유체 연결되어 있다. 제2의 배기 체임버(30)는 배기구(32)에 연결되어 있다.
배기가 스위치 온 상태이고(그 결과, 제2의 배기 체임버(30)에 부압이 형성됨), 스핀 척(2)이 단순히 보울(3)을 폐쇄하는 위치에 있을 때(그 결과 내측 체임버(24)가 형성됨), 화살표에 의해 표시되는 기체의 유동 경로는 다음과 같다: 대기는 기체 유입 개구(19)를 통해 기체 분배 체임버(20) 내로 도입된다. 여기서, 기체는 기체 이송 개구(21)를 통해 기체 공급원 체임버(22)에 균일하게 분배된다. 기체는 기체 공급원 체임버(22)로부터 슬롯형 환형 개구(23)를 통해 내측 체임버(24) 내로 공급되고,
슬롯형 환형 개구(25)를 통해 기체 수집 체임버(26) 내로 배출된다. 그 결과 기체는 플레이트(5)에 평행한 방향으로 플레이트(5)를 횡단하여 이동한다. 기 체의 일부는 제1의 배기 체임버(28) 내로 직접 유입한다.
플레이트(5)에 부착될 수 있는 액적들은 이 플레이트(5)로부터 제거되고, 어떤 경우에도 플레이트(5)의 상측의 스핀 척(2)에 유지되어 있는 디스크형 물품(W)까지 이동될 가능성은 없다. 배기 조건은 플레이트(5) 상에 층류가 형성될 수 있도록 설정되어야 한다. 스핀 척에 의한 디스크형 물품의 회전은 내측 체임버(24) 내의 유동 조건과 간섭한다. 그러므로 스핀 척의 회전 속도는 층류 조건의 유지를 위해 충분한 정도로 낮게 설정되어야 한다.
상이한 매체(액체 및/또는 기체)는 상기 플레이트의 중앙부의 부근에 배치된 제1의 매체 공급부(M1)를 통해 디스크형 물품에 직접 공급될 수 있다. 제2의 매체 공급부(M2)는 스핀 척의 중앙부 부근에 디스크형 물품에 공급될 수 있도록 제공되어 있다. 따라서, 디스크형 물품(예, 반도체 웨이퍼)은 양면이 동시에 또는 교대로 처리될 수 있다. 플레이트(5)에 초음파 진동기(도시 생략)가 장착된 경우, 액체는 디스크형 물품의 초음파 처리 중에 양면으로부터 공급되는 것이 바람직하다.
이하, 전형적인 공정에 대해 설명한다.
웨이퍼(W)를 수용하기 위해 스핀 척(2)은 커버(12)의 상측으로 상승된다. 엔드 이펙터(end effector; 도시 생략)는 웨이퍼를 스핀 척(2) 상에 올려 놓는다. 이곳에서 웨이퍼는 클로(claws; pins)에 의해 단단히 고정된다. 다음에 스핀 척(2)은 세정 위치(도시 생략)까지 하강되고, 디스크형 물품(W)은 플레이트(5)에 약 2 mm의 거리 내에 접근한다. 다음에 플레이트(5)와 디스크형 물품 사이의 틈새 및 스핀 척과 디스크형 물품 사이의 틈새에 세정액이 공급된다. 세정액을 이용한 세정 중에 플레이트(5)에 장착된 초음파 진동기에 의해 디스크형 물품에 초음파 에너지가 가해진다. 다음에 린스액을 이용하여 세정액이 제거된 다음 스핀 척은 건조 위치(도 1의 위치)까지 상승된다. 건조 위치는 플레이트(5)와 웨이퍼(W) 사이의 약 4 cm의 간격으로 선택된다. 그러나, 웨이퍼(W)는 여전히 보울의 내부에 위치한다. 따라서, 웨이퍼(W)는 커버의 약간 하측에 유지된다. 웨이퍼와 스핀 척 사이의 틈새 내의 린스액은 제2의 매체 공급부(M2)를 통해 유입되는 건조 기체에 의해 배제된다.
웨이퍼의 하측면 전체에는 린스액의 액막이 덮여 있다. 이 액막은 제1의 매체 공급부(M1)를 통해 하측으로부터 웨이퍼의 중앙에 도입되는 건조 기체에 배제된다. 스핀 척이 건조 위치에 유지되어 있으면, 공기류는 플레이트(5)에 평행한 방향으로 플레이트(5)를 횡단한다. 따라서, 플레이트(5)에 최종까지 부착되어 있는 액적은 웨이퍼로 이동하지 않고, 배기구를 통해 보울로부터 배출된다.

Claims (11)

  1. 디스크형 물품의 액체 처리 장치로서,
    - 디스크형 물품을 홀딩 및 회전시키기 위한 스핀 척,
    - 상기 디스크형 물품 상에 액체를 분주하기 위한 분주 수단,
    - 회전되는 상기 디스크형 물품으로부터 비산되는 액체를 수집하기 위한 액체 수집 수단,
    - 상기 디스크형 물품에 평행하게 배치됨과 동시에 상기 회전 수단에 의해 홀딩되었을 때 상기 디스크형 물품에 대면하는 플레이트,
    - 상기 플레이트를 횡단하여 상기 플레이트와 평행한 방향으로 기체를 안내하는 기체 안내 수단을 포함하는 디스크형 물품의 액체 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기체 안내 수단은 기체를 수집하기 위한 배기 수단 및 기체를 제공하기 위한 기체 공급원을 포함하고, 상기 배기 수단 및 기체 공급원은 처리되는 디스크형 물품의 평면에 대해 수직을 이루는 대칭면에 대해 상호 대향하는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 디스크형 물품의 액체 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기체 안내 장치는 링 체임버의 제1부분의 형상을 가지는 배기 체임버 및 링 체임버의 제2부분의 형상을 가지는 기체 공급원 체임버를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크형 물품의 액체 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서, 링 체임버의 양 부분은 슬롯 형상의 환형 개구를 통해 상기 플레이트 및 디스크형 물품 사이의 영역에 연결되는 것을 특징으로 하는 디스크형 물품의 액체 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 링 체임버의 제1부분 및 링 체임버의 제2부분은 동일한 링 체임버의 부재인 것을 특징으로 하는 디스크형 물품의 액체 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1부분 및 제2부분은 반경방향의 벽에 의해 상호 분리되는 것을 특징으로 하는 디스크형 물품의 액체 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서, 회전되는 상기 디스크형 물품으로부터 비산되는 액체를 환형 덕트 내로 안내하기 위한 스플래시 가드가 제공되는 것을 특징으로 하는 디스크형 물품의 액체 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 플레이트 및 디스크형 물품 사이의 거리를 변경시키기 위한 거리 변경 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크형 물품의 액체 처리 장치.
  9. 디스크형 물품의 액체 처리 방법으로서,
    - 디스크형 물품을 회전시키는 단계,
    - 회전되는 상기 디스크형 물품 상에 액체를 분주하는 단계,
    - 회전되는 상기 디스크형 물품으로부터 비산되는 액체를 수집하는 단계,
    - 상기 디스크형 물품에 평행하게 배열됨과 동시에 회전되는 상기 디스크형 물품에 대면하는 플레이트를 제공하는 단계,
    - 상기 플레이트에 평행한 방향으로 상기 플레이트를 횡단하여 기체를 안내하는 단계를 포함하는 디스크형 물품의 액체 처리 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 디스크형 물품은 상기 기체가 상기 플레이트를 횡단하여 상기 플레이트와 평행한 방향으로 유동할 때 적어도 5 mm의 거리 내에 유지되는 것을 특징으로 하는 디스크형 물품의 액체 처리 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 디스크형 물품은 기체가 상기 플레이트를 횡단하여 유동하는 시간 중의 적어도 일부의 시간에 적어도 10 rpm의 속도로 회전하는 것을 특징으로 하는 디스크형 물품의 액체 처리 방법.
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