KR20090039629A - 기판세정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 기판세정장치는 세정액으로 기판을 세정하는 데 사용된다. 상기 기판세정장치는 기판을 수평방향으로 잡아주도록 구성된 기판홀딩기구, 상기 기판홀딩기구에 의해 유지되는 기판을 회전하도록 구성된 회전기구, 상기 기판에 세정액을 공급하기 위한 액체공급노즐, 및 상기 기판 주위에 제공되어, 상기 기판과 실질적으로 동일한 속도로 회전가능한 스핀커버를 포함한다. 상기 스핀커버는 상기 기판을 둘러싸도록 성형된 내주면을 가진다. 상기 내주면은 그 하단부에서 상단부까지 안쪽 방사상으로 기울어지는 것을 특징으로 한다.

Description

기판세정장치{SUBSTRATE CLEANING APPARATUS}
본 발명은 순수 또는 화학액과 같은 세정액을 기판에 공급하여 기판을 세정하고, 상기 세정된 기판을 건조하기 위한 기판세정장치에 관한 것이다.
반도체디바이스를 제조하는 공정에 있어서, 기판의 세정은 제품의 수율을 증대시키기 위한 중요한 공정이다. 이러한 기판세정공정은 예를 들어 기판으로부터 원치않는 데브리(debris)를 제거하기 위해 기판폴리싱공정 이후에 행해진다. 첨부 도면들 가운데 도 28 및 도 29는 기판세정장치의 일례를 도시하고 있다. 도 28 및 도 29에 도시된 바와 같이, 상기 기판세정장치는 기판(W)을 잡아주도록 구성된 기판홀딩기구(100), 상기 기판홀딩기구(100)를 회전하도록 구성된 모터(101), 상기 기판(W) 주위에 제공되는 고정커버(stationary cover; 102), 및 상기 기판(W)을 세정하기 위하여 기판(W)의 표면 상에 세정액으로서 순수를 공급하기 위한 노즐(103)을 구비한다. 상기 기판(W)의 세정 시, 상기 기판(W)은 저속으로 회전되어, 상기 기판(W)의 표면 상으로 순수가 공급된다. 상기 기판(W)의 건조 시, 기판(W)은 예컨대 1500 min-1 정도의 고속으로 회전되어, 상기 기판(W)의 표면에서 순수를 배출시 키게 된다. 상기 기판(W)으로부터 제거되는 순수는 상기 고정커버(102)에 의해 포획되어 회수된다.
순수가 고정커버(102)에 부딪히게 되면, 상기 순수가 수적(droplet)으로 되튈 수도 있어, 이는 기판(W)의 표면에 다시 달라붙게 될 수도 있다. 또한, 기판(W)의 고속 회전은 고정커버(102) 내에서 소용돌이치는 기류를 생성한다. 이러한 소용돌이치는 기류는 순수의 미세 방울[즉, 순수의 미스트(mist)]들을 지녀, 이들 또한 기판(W)의 표면에 달라붙게 된다. 기판(W)의 표면에 달라붙는 순수의 방울과 미스트는 그 위에 워터마크를 형성한다. 이러한 워터마크들은 기판(W) 상에 형성되는 디바이스들에 악영향을 줄 수도 있어, 제품 수율의 저하를 초래하게 된다. 순수 이외에 세정액과 같은 화학액을 사용하면, 동일한 이유들로 해서 상기 기판(W)의 역오염을 초래할 수도 있다. 그러므로, 워터마크들의 생성과 기판(W)의 역오염을 방지하는 것이 더욱 중요하게 된다.
최근에는, 기판 상의 워터마크의 생성을 방지하기 위한 건조공정으로서 Rotagoni 건조가 제안되어 왔다. Rotagoni 건조에 따르면, IPA 증기(이소프로필 알콜과 N2 가스의 혼합물)와 순수가 두 평행한 노즐로부터 회전하는 기판의 표면 상으로 공급되는 한편, 각각의 노즐들이 기판의 표면을 건조하기 위하여 상기 기판의 반경방향으로 이동된다. 이러한 Rotagoni 건조공정은 기판이 예컨대 150 내지 300 min-1의 범위에 있는 상대적으로 저속으로 회전되는 경우에도 기판을 충분히 건조시킬 수 있다. 하지만, 기판이 300 min-1 이하로 회전되는 경우에도, 순수가 고정커버 에 닿게 될 때 수적이나 미스트로 바뀔 수도 있다. 이러한 수적과 미스트는 기판의 표면에 들러붙게 될 수도 있다.
본 발명의 목적은 기판의 표면 상에 워터마크가 생기는 것을 방지하고 상기 기판의 역오염을 방지할 수 있는 기판세정장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 일 실시형태에 따른 본 발명은 기판을 수평방향으로 잡아주도록 구성된 기판홀딩기구, 상기 기판홀딩기구에 의해 유지되는 상기 기판을 회전하도록 구성된 회전기구, 상기 기판에 세정액을 공급하기 위한 액체공급노즐, 및 상기 기판 주위에 제공되어, 상기 기판과 실질적으로 동일한 속도로 회전가능한 스핀커버를 포함하는 기판세정장치를 제공한다. 상기 스핀커버는 상기 기판을 둘러싸도록 성형된 내주면을 가지며, 상기 내주면은 그 하단부에서 상단부까지 안쪽을 향해 방사상으로 기울어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 기판세정장치는 상기 스핀커버의 전체 외주를 커버하도록 성형된 고정커버를 더 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 기판세정장치는, 상기 기판의 회전축을 따라, 상기 기판과 상기 스핀커버간의 상대이동을 제공하도록 구성된 상대이동기구를 더 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 스핀커버는 상기 기판홀딩기구 에 탑재되고, 상기 기판홀딩기구는 상부개구가 상기 스핀커버의 하단부에 위치하는 배출구를 구비하며, 상기 배출구는 바깥쪽을 향해 아래쪽으로 기울어진다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 스핀커버의 상기 내주면은, 수직단면이 곡선으로 이루어지고, 수평면에 대한 상기 내주면의 각도가 상기 내주면의 상단부에서는 최소가 되고 하단부에서는 최대가 되도록 점진적으로 증가한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 기판세정장치는 상기 스핀커버의 상기 내주면에 제공된 액체흡수체(liquid absorber)를 더 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 기판세정장치는 상기 스핀커버의 안쪽을 향해 방사상으로 제공되는 내측스핀커버를 더 포함한다. 상기 내측스핀커버는 상기 스핀커버와 함께 회전가능하다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 내측스핀커버는 외주면이 아치형의 수직단면을 갖고, 상기 내측스핀커버의 상기 외주면은, 상기 기판홀딩기구에 의해 유지되는 상기 기판의 상부면과 같은 높이, 또는 그보다 약간 아래에 놓이는 상단부를 가진다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 기판세정장치는 상기 내측스핀커버와 상기 스핀커버를 서로 결합하도록 구성된 지지아암을 더 포함한다. 상기 지지아암은 상기 내측스핀커버와 상기 스핀커버 사이의 갭에 배치되어, 상기 내측스핀커버와 상기 스핀커버가 회전할 때, 상기 갭에서의 가스의 하강류를 일으키도록 성형된다.
본 발명에 따르면, 스핀커버는 기판과 실질적으로 동일한 속도로 회전하기 때문에, 상기 기판과 스핀커버간의 상대속도가 실질적으로 제로이다. 그러므로, 세 정액이 스핀커버에 닿을 때 상기 세정액이 수적이나 미스트로 생성되기 어렵다. 그 결과, 워터마크의 생성과 기판의 역오염이 방지될 수 있게 된다. 기판에서 스핀커버로 이동되는 세정액은 원심력 하에 상기 스핀커버의 내주면을 따라 아래쪽으로 신속하게 배출된다. 그러므로, 상기 세정액은 스핀커버의 내주면 상에 남지 않게 되어, 그 미스트와 수적이 생기기 어렵게 된다. 기판과 스핀커버간의 상대속도가 실질적으로 제로가 됨에 따라, 소용돌이치는 기류가 스핀커버 내부에 거의 형성되지 않는다. 결과적으로, 세정액의 미스트가 소용돌이치는 기류에 의해 운반되어 기판에 들러붙게 되는 것이 방지된다.
본 발명의 상기 목적과 기타 목적, 특징 및 장점들은 예시를 통하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 예시하는 첨부도면들과 연계하여 후술하는 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
이하, 본 발명의 실시예들에 따른 기판세정장치를 도면들을 참조하여 설명하기로 한다. 동일하거나 대응하는 부분들은 동일하거나 대응하는 참조 부호들로 표시된다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 기판세정장치의 개략적인 수직단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 기판세정장치의 평면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 기판세정장치는 기판(W)을 수평방향으로 잡아주도록 구성된 기판홀딩기구(1), 상기 기판홀딩기구(1)를 통해 그 자신의 중심축을 중심으로 상기 기판(W)을 회전하도록 구성된 모터(회전기구)(2), 상기 기판(W) 주위에 제공되는 스핀커버(3) 및 상기 기판(W)의 표면(앞면) 상에 세정액으로서 순수를 공급하기 위한 프론트노즐(4)을 포함한다. 순수 이외의 화학액이 세정액으로 사용될 수도 있다.
상기 기판홀딩기구(1)는 기판(W)의 주변에지를 잡아주도록 구성된 복수의 척(10), 상기 척(10)들이 탑재되는 원형의 제1스테이지(11A), 상기 제1스테이지(11A)를 지지하는 중공의 제1지지샤프트(12A), 상기 제1스테이지(11A)가 하우징되는 리세스를 구비한 원형의 제2스테이지(11B), 및 상기 제2스테이지(11B)를 지지하는 중공의 제2지지샤프트(12B)를 포함한다. 상기 제1지지샤프트(12A)는 제2지지샤프트(12B)를 통해 연장된다. 상기 제1스테이지(11A), 제2스테이지(11B), 제1지지샤프트(12A) 및 제2지지샤프트(12B)는 동심으로 배치된다. 상기 스핀커버(3)는 상기 제2스테이지(11B)의 주변에 고정된다. 상기 제2스테이지(11B) 및 스핀커버(3)는 동심으로 배치된다. 상기 척(10)에 의해 유지되는 기판(W) 및 스핀커버(3)는 동심으로 위치한다.
상기 제1지지샤프트(12A) 및 제2지지샤프트(12B)는 선형운동안내기구(15)에 의해 서로 결합된다. 이러한 선형운동안내기구(15)는 상기 제1지지샤프트(12A)와 상기 제2지지샤프트(12B)간에 토크를 전달하도록 구성되는 한편, 상기 제1지지샤프트(12A) 및 제2지지샤프트(12B)가 그 길이방향으로, 즉 그 회전축을 따라 서로에 대해 이동되도록 한다. 상기 선형운동안내기구(15)의 구체예들은 볼스플라인베어링을 포함한다.
상기 모터(2)는 기어들을 통해 제2지지샤프트(12B)의 외주면에 결합된다. 상 기 모터(2)의 토크는 선형운동안내기구(15)를 통해 제1지지샤프트(12A)에 전달되어, 상기 척(10)에 의해 유지되는 기판(W)을 회전시키게 된다. 상기 제1스테이지(11A)의 회전과 상기 제2스테이지(11B)의 회전은 서로 선형운동안내기구(15)로 인하여 항상 동기되어 있다. 구체적으로, 상기 기판(W)과 스핀커버(3)는 서로 일체형으로 회전가능하여, 그들간의 상대속도가 제로가 된다. 기판(W)과 스핀커버(3)간의 약간의 속도차가 있을 수는 있다. 상기 기판(W)과 스핀커버(3)는 상이한 회전기구에 의해 회전될 수도 있다. 본 명세서에 있어서, 기판(W)과 스핀커버(3)를 실질적으로 같은 속도로 회전시킨다는 것은 기판(W)과 스핀커버(3)를 실질적으로 같은 각속도로 동일한 방향으로 회전시킨다는 것을 의미하지만, 상기 기판(W)과 스핀커버(3)를 반대방향으로 회전시킨다는 것을 의미하지는 않는다.
수직방향으로 이동하는 기구로서의 역할을 하는 액추에이터(23)는 결합기구(24)를 통해 제1지지샤프트(12A)에 결합된다. 상기 결합기구(24)는 제1지지샤프트(12A)에 대해 회전하는 축방향으로 작용하는 액추에이터(23)의 구동력을 전달하도록 구성되는 한편, 상기 제1지지샤프트(12A)가 그 자신의 축을 중심으로 회전하도록 한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 액추에이터(23)는 제1스테이지(11A), 제1지지샤프트(12A) 및 척(10)(즉, 기판(W)을 결합기구(24)를 통해 수직방향으로 이동시킨다. 따라서, 상기 액추에이터(23)는 회전축을 따라 기판(W)과 스핀커버(3)간의 상대이동을 제공하기 위한 상대이동기구를 구성하게 된다.
상기 제1지지샤프트(12A)는 그 안에 세정액공급원에 결합된 백노즐(17)과 건조가스공급원에 결합된 가스노즐(18)을 하우징한다. 상기 세정액공급원은 그 안에 세정액으로서 순수를 저장하고, 상기 순수를 상기 백노즐(17)을 통해 기판(W)의 뒷면에 공급한다. 상기 건조가스공급원은 그 안에 건조가스로서 N2 가스 또는 건식 공기를 저장하고, 상기 건조가스를 상기 가스노즐(18)을 통해 기판(W)의 뒷면에 공급한다.
상기 프론트노즐(4)은 기판(W)의 중앙을 향해 배향된다. 상기 프론트노즐(4)은 도면에는 도시되지 않은 순수공급원(즉, 세정액공급원)에 결합되고, 상기 순수를 순수공급원으로부터 기판(W)의 앞면의 중앙으로 공급한다. Rotagoni 건조를 수행하기 위한 두 평행한 노즐(20, 21)은 기판(W) 상방에 배치된다. 상기 노즐(20)은 IPA 증기(이소프로필 알콜과 N2 가스의 혼합물)를 기판(W)의 앞면 상으로 공급하기 위한 것이다. 상기 노즐(21)은 기판(W)의 앞면이 건조되는 것을 방지하기 위하여 상기 기판(W)의 앞면 상에 순수를 공급하기 위한 것이다. 상기 노즐(20, 21)은 기판(W)의 반경방향으로 이동가능하다.
도 4는 기판홀딩기구(1)의 평면도이다. 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제2스테이지(11B)는 그 안에 형성된 복수의 배출구(25)를 구비한다. 상기 배출구(25)는 스핀커버(3)의 하단부에 위치하는 상부개구 및 제2스테이지(11B)의 하부면에 놓이게 되는 하부개구를 구비한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 배출구(25)는 스핀커버(3)의 원주방향으로 연장되는 직사각형의 구멍이고, 그 하부개구들을 향해 바깥쪽 방사상으로 기울어진다. 상기 프론트노즐(4)과 백노즐(17)로부터 공급되는 세정액(예컨대, 순수)과 상기 노즐(21)로부터 공급되는 순수 뿐만 아니라 상기 가스노즐(18)로부터의 가스와 주변 분위기(통상적으로 공기)는 상기 배출구(25)를 통해 배출된다.
상기 제2스테이지(11B) 또한 제1스테이지(11A)와 제2스테이지(11B)간에 포획된 액체(세정액, 순수)를 배출하기 위한 복수의 보조 배출구(26)를 구비한다. 이들 보조 배출구(26)는 제1스테이지(11A)와 제2스테이지(11B)간의 갭에 위치하는 상부개구 및 상기 제2스테이지(11B)의 하부면에 놓여 있는 하부개구를 구비한다. 상기 보조배출구(26)는 배출구(25)에서와 같이 그 하부개구를 향해 바깥쪽 방사상으로 기울어진다.
액체유출통로(30)와 가스유출통로(31)가 보조 배출구(26)와 배출구(25)의 하부개구 하방에 제공된다. 상기 액체유출통로(30)와 가스유출통로(31)는 그 모양이 환형이다. 상기 액체유출통로(30)는 가스유출통로(31)의 바깥쪽 방사상으로 위치한다. 이러한 형태에 의하면, 배출구(25) 및 보조 배출구(26)로부터 배출되는 액체와 가스가 서로 원심력에 의해 분리되어, 상기 액체가 액체유출통로(30) 안으로 유동하고, 가스가 배기통로(31) 안으로 유동하게 된다.
도 5는 액체의 경로들을 보여주고, 도 6은 가스의 경로들을 보여준다. 상기 가스유출통로(31)는 진공펌프와 같은 흡입원(32)에 결합된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 흡입원(32)의 동작은 기판(W)의 앞면으로부터 배출구(25)와 가스유출통로(31)를 통해 유동하는 가스의 하강류를 만들어낸다.
상기 제2스테이지(11B)의 하부면으로부터 작은 클리어런스를 가지면서 상기 제2스테이지(11B) 밑에 원형의 고정판(35)이 제공된다. 상기 고정판(35)은 제2스테 이지(11B)의 회전에 의해 주변 가스가 교반되는 것을 방지하는 역할을 한다. 하향 연장되는 튜브형 스커트(28)는 제2스테이지(11B)의 주변에 고정된다. 상기 스커트(28)는 배출구(25)와 보조 배출구(26)로부터 배출되는 액체의 산란을 방지하는 역할을 하고, 상기 액체가 기판(W)으로부터 먼 위치에서 배출되도록 하는 역할도 한다.
상기 스핀커버(3)는 기판홀딩기구(1)에 의해 유지되는 기판(W)을 둘러싸도록 성형된 내주면을 구비한다. 상기 스핀커버(3)의 내주면은 기판(W) 상방에 위치하는 상단부를 구비한다. 상기 내주면은 그 직경(즉, 스핀커버(3)의 내부 직경)이 상기 내주면의 상단부를 향해 점진적으로 감소하도록 성형된다. 다시 말해, 상기 내주면은 그 전체가 그 상단부를 향해 안쪽 방사상으로 기울어지고, 내주면과 수평면간의 각도 θ(도 1 참조)는 90도보다 작다.
도 1에 도시된 바와 같이, 스핀커버(3)의 내주면은 두 대각선으로 이루어지는 수직 단면을 갖는다. 하지만, 이 스핀커버(3)의 내주면의 수직 단면이 도 1에 도시된 이러한 모양으로 제한되는 것은 아니다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 스핀커버(3)의 내주면은 곡선으로 이루어진 수직 단면, 즉 아치형의 수직 단면을 가질 수도 있다. 도 7에서, 내주면과 수평면간의 각도는 스핀커버(3)의 상단부에서는 최소가 되고 하단부에서는 최대가 되도록 점진적으로 증가한다(θ1 < θ2). 도 7에 도시된 스핀커버(3)의 내주면은 상기 스핀커버(3)에 부딪히는 액체의 충격을 감소시킬 수 있어, 상기 액체가 원심력으로 인하여 하향으로 내주면을 따라 신속하게 유동하도록 한다. 수평면에 대한 그 상단부에서의 내주면의 각도는 실질적으로 0도 가 되는 것이 바람직하다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 스핀커버(3)의 상단부는 각각의 척(10)의 형상에 대응하는 형상을 각각 갖는 복수의 리세스(3a)를 구비한다. 상기 스핀커버(3)의 상단부의 직경은 기판(W)의 직경보다 약간 크다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 스핀커버(3)의 하단부는 배출구(25)의 각각의 상부개구의 일부에 걸쳐 위치하므로, 상기 스핀커버(3)의 내주면을 따르는 액체의 하강류가 상기 배출구(25)로 원활하게 유도될 수 있게 된다. 상기 배출구(25)의 상부개구가 스핀커버(3)의 하단부로부터 멀리 위치한다면, 상기 스핀커버(3)의 내주면을 따라 하향으로 유동하는 액체가 상기 제2스테이지(11B)의 상부면을 때려, 상기 배출구(25)로 원활하게 유동하지 못할 수도 있다. 상기 실시예의 상술된 형태들에 따르면, 상기 액체는 제2스테이지(11B)의 상부면에 닿지 않게 된다. 이에 따라, 상기 액체는 배출구(25)로 원활하게 유동하게 된다.
이하, 제1실시예에 따른 기판세정장치의 동작들을 설명하기로 한다.
상기 모터(2)는 기판(W)과 스핀커버(3)를 회전하도록 작동된다. 이러한 상태에서, 상기 프론트노즐(4)과 백노즐(17)은 기판(W) 전체를 순수로 헹구기 위하여 상기 기판(W)의 앞면(상부면)과 뒷면(하부면) 상에 순수를 공급한다. 기판(W)으로 공급되는 순수는 원심력을 통해 앞면과 뒷면에 걸쳐 뿌려져, 상기 기판(W)의 모든 표면을 헹구게 된다. 회전하는 기판(W)으로부터 제거되는 순수는 스핀커버(3)에 의해 포획되어 상기 배출구(25)로 흐른다. 기판(W)이 이렇게 헹궈지는 동안, 두 노즐(20, 21)은 기판(W)으로부터 먼 소정의 대기 위치들에 있게 된다.
그 후, 상기 프론트노즐(4)로부터의 순수의 공급이 중단되고, 상기 프론트노즐(4)은 기판(W)으로부터 먼 소정의 대기 위치로 이동된다. 상기 두 노즐(20, 21)은 기판(W) 상방의 그 동작 위치들로 이동된다. 상기 기판(W)이 150 내지 300 min-1의 범위에 있는 저속으로 회전되는 동안, 상기 노즐(20)은 IPA 증기를 공급하고, 상기 노즐(21)은 상기 기판(W)의 앞면 상에 순수를 공급한다. 이러한 작업 시, 상기 백노즐(17)은 순수를 상기 기판(W)의 뒷면에 공급한다. 상기 두 노즐(20, 21)은 상기 기판(W)의 반경방향으로 동시에 이동되어, 상기 기판(W)의 앞면(상부면)이 건조되게 된다.
그런 다음, 상기 두 노즐(20, 21)은 그 대기 위치들로 이동되고, 상기 백노즐(17)로부터의 순수의 공급이 중단된다. 그 후, 상기 기판(W)은 기판(W)의 뒷면으로부터 순수를 제거하는 1000 내지 1500 min-1의 범위에 있는 고속으로 회전된다. 이러한 작업 시, 상기 가스노즐(18)은 건조가스를 기판(W)의 뒷면으로 공급한다. 이러한 방식으로, 기판(W)의 뒷면이 건조된다.
기판(W)의 앞면(상부면)이 건조되는 동안, 상술된 바와 같이 순수가 기판(W)의 앞면과 뒷면으로 공급된다. 상기 순수는 기판(W)으로부터 제거되어, 원심력에 의해 스핀커버(3)로 이동된다. 스핀커버(3)와 기판(W)이 동일한 속도로 회전되기 때문에, 순수가 상기 스핀커버(3)의 내주면에 닿게 될 때 상기 순수가 거의 산란되지 않게 된다. 또한, 가스의 와류가, 동일한 속도로 회전하고 있는 스핀커버(3)와 기판(W) 사이의 공간에 거의 만들어지지 않게 된다. 그러므로, 순수의 미스트가 와 류에 의해 기판(W)으로 운반되지 않게 된다. 결과적으로는, 상기 기판(W) 상에 워터마크들이 생기는 것이 방지되게 된다. 나아가, 상기 스핀커버(3)의 내주면이 안쪽 방사상으로 기울어지기 때문에, 상기 스핀커버(3)의 회전에 의해 생성되는 원심력은 상기 순수를 상기 스핀커버(3)의 내주면을 따라 하향방향으로 신속하게 배출구(25)로 유동시킨다.
기판(W)의 건조가 종료된 후, 가스노즐(18)로부터의 건조가스의 공급이 중단된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 액추에이터(23)는 기판(W)이 스핀커버(3) 상방에 위치될 때까지 상기 기판(W)을 상승시킨다. 건조된 기판(W)은 이송로봇(도면에 도시되지 않음)의 핸드에 의해 기판홀딩기구(1)로부터 제거된다.
기판(W)의 앞면이 건조될 때와 기판(W)의 뒷면이 건조될 때 상기 기판(W)은 상이한 높이에 위치하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 기판(W)의 앞면이 건조될 때, 상기 기판(W)은 도 1에 도시된 통상 위치에 있다. 다른 한편으로, 기판(W)의 뒷면이 건조될 때에는, 상기 기판(W)이 스핀커버(3)의 상단부의 위치로 상승된다. 보다 구체적으로는, 도 8에 도시된 바와 같이, 스핀커버(3)의 내주면의 상단부가 기판(W)의 앞면과 뒷면 사이에 위치될 때까지 상기 기판(W)이 상승된다. 도 8에 도시된 상기 위치에서, 상기 기판(W)과 스핀커버(3)간의 거리가 최소화된다. 그러므로, 상기 기판(W)의 뒷면으로부터 앞면으로 수적과 미스트가 유동하는 것이 방지되게 된다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 기판세정장치의 개략적인 수직단면도이다. 제1실시예에 따른 기판세정장치와 동일한 제2실시예에 따른 기판세정장치의 부 분들은 동일한 참조 부호들로 표시되고, 이하 상세히 설명하지는 않기로 한다. 이하 설명하지 않게 될 제2실시예에 따른 기판세정장치의 동작 상세는 제1실시예에 따른 기판세정장치와 동일하다.
제2실시예에 따르면, 상기 기판홀딩기구(1)는 단일 스테이지(11), 상기 스테이지(11)를 지지하는 중공의 지지샤프트(12) 및 상기 스테이지(11)의 상부면 상에 탑재되는 복수의 척(10)을 포함한다. 상기 스핀커버(3)는 상기 스테이지(11)의 주변에 고정된다. 상기 스핀커버(3)와 기판(W)간의 상대 위치는 항상 고정된다.
상기 스테이지(11) 아래에는, 3이상의 푸시로드(push rods; 40)와 이들 푸시로드(40)들을 수직방향으로 이동시키기 위한 액추에이터(23)가 제공된다. 상기 스테이지(11)는 각각의 푸시로드(40)의 위치들에 대응하는 위치들에 복수의 관통구멍(11a)을 구비한다. 상기 스테이지(11) 밑에 배치된 고정판(35)은 또한 각각의 관통구멍(11a)의 위치들에 대응하는 위치들에 복수의 관통구멍(도시안됨)을 구비한다. 상기 스테이지(11)는 보조 배출구를 구비하지 않는다.
상기 기판(W)은 제1실시예에서와 동일한 동작 시퀀스로 건조된다. 기판(W)이 건조된 후, 액추에이터(23)는 도 10에 도시된 바와 같이 푸시로드(40)를 상승시키는데, 이는 관통구멍(11a)을 통해 상향으로 이동하여 기판(W)을 상승시키게 된다. 그런 다음, 건조된 기판(W)은 이송로봇(도면에는 도시되어 있지 않음)의 핸드에 의해 제거된다.
도 11은 제2실시예에 따른 기판세정장치의 스핀커버(3)의 변형예를 도시한 확대 단면도이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 스핀커버(3)는 스핀커버(3)의 내주면에 고정되는 보조스핀커버(42)와 조합된다. 상기 스핀커버(3)와 보조스핀커버(42)는 함께 회전한다. 상기 보조스핀커버(42)는 그 상단부를 향해 안쪽 방사상으로 기울어지는 내주면을 갖는다. 상기 보조스핀커버(42)의 상단부는 상기 기판(W)과 실질적으로 동일한 높이에 위치한다. 상기 스핀커버(3)의 상단부와 상기 보조스핀커버(42)의 상단부는 실질적으로 동일한 직경을 가진다. 상기 보조스핀커버(42)의 상단부는 도 2에 도시된 리세스(3a)와 유사한 형상인 복수의 리세스(도면에는 도시되어 있지 않음)를 구비한다. 상기 보조스핀커버(42)는 그 하단부에 형성된 복수의 배출구(44)를 구비한다.
상기 기판(W)의 앞면 상방의 공간과 상기 기판(W)의 뒷면 아래 공간은 서로 보조스핀커버(42)에 의해 분리된다. 그러므로, 상기 기판(W)의 앞면을 건조하는 공정과 상기 기판(W)의 뒷면을 건조하는 공정이 서로 거의 영향을 받지 않게 된다. 구체적으로는, 상기 보조스핀커버(42)는 액체의 미스트가 상기 기판(W)의 앞면 상방의 공간과 상기 기판(W)의 뒷면 아래 공간 사이에서 유동하는 것을 방지한다. 또한, 상기 기판(W)의 앞면을 건조하는 공정과 상기 기판(W)의 뒷면을 건조하는 공정의 순서를 변경할 수도 있다. 구체적으로는, 상기 기판(W)의 뒷면이 먼저 건조된 다음에, 앞면이 건조될 수 있다. 상기 건조 공정들의 구체적인 상세는 제1실시예의 것과 동일하다.
도 12는 본 발명의 제3실시예에 따른 기판세정장치의 개략적인 수직 단면도이다. 제1실시예에 따른 기판세정장치와 동일한 제3실시예에 따른 기판세정장치의 부분들은 동일한 참조 부호들로 표시되고, 이하 상세히 설명하지는 않기로 한다. 이하 설명하지 않게 될 제3실시예에 따른 기판세정장치의 동작 상세는 제1실시예에 따른 기판세정장치와 동일하다.
제3실시예에 따른 기판세정장치는 고정커버(45)가 스핀커버(3) 주위에 제공된다는 점에서 제1실시예에 따른 기판세정장치와 상이하다. 상기 고정커버(45)는 회전가능하지 않고, 상기 스핀커버(3)의 전체 외주면을 커버하도록 성형된다. 상기 스핀커버(3)의 외주면과 상기 고정커버(45)의 내주면 사이에는 작은 갭이 형성된다. 상기 고정커버(45)는 배기구(46)를 구비한다. 상기 고정커버(45)는 그 직경이 상기 스핀커버(3)의 상단부의 직경과 실질적으로 같거나 그보다 약간 큰 상단부를 구비한다. 상기 고정커버(45)는 스커트(28)의 하단부 아래 위치하는 하단부를 구비한다. 그러므로, 상기 고정커버(45)는 스커트(28)와 스핀커버(3)의 전체 외주면을 커버하도록 성형된다.
상기 고정커버(45)를 제공하기 위한 이유들은 다음과 같다. 스핀커버(3)가 기판(W)과 함께 회전하면, 상기 스핀커버(3)는 그 외주면 주위에 가스를 교란시켜, 약간 소용돌이치는 기류를 만들게 된다. 이러한 소용돌이치는 기류는 기판(W)의 표면으로 다시 액체의 미스트를 운반할 수도 있다. 소용돌이치는 기류는 또한 세정실(즉, 세정공간)의 벽에 액체를 옮겨 상기 기판(W)의 표면으로 세정실의 분위기를 운반할 수도 있다. 상기 고정커버(45)는 이러한 소용돌이치는 기류가 만들어지는 것을 방지할 수 있으므로, 기판(W) 상에 워터마크들이 생기는 것과 기판(W)의 역오염을 방지하게 된다.
상기 고정커버(45)와 스핀커버(3)간의 갭은 상기 갭에서의 가스가 스핀커 버(3)의 회전에 의해 교란되어 상기 기판(W)을 향해 역으로 유동되는 것을 방지하기 위하여 가능한 한 작은 것이 바람직하다. 상기 배기구(46)는 기판(W)이 건조되는 동안 고정커버(45)와 스핀커버(3)간의 갭으로부터 가스를 강제적으로 배기시키기 위한 도시되지 않은 흡입원에 결합되는 것이 바람직하다. 흡입원이 동작되면, 기류가 도 13에 도시된 바와 같이 스핀커버(3)와 고정커버(45) 사이의 작은 갭에 생성된다. 그 결과, 상기 갭 안으로 일단 유동된 가스는 상기 스핀커버(3)의 회전 시 기판(W)을 향해 역으로 유동하지 않게 된다.
도 14는 본 발명의 제3실시예에 따른 기판세정장치의 변형예를 도시한 개략적인 수직단면도이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 복수의 핀(50)은 스핀커버(3)의 외주면에 고정된다. 상기 핀(50)은 상기 고정커버(45)와 스핀커버(3)간의 갭 안으로 유동하는 가스가 상기 스핀커버(3)의 회전과 함께 역으로 유동하는 것을 방지할 수 있다. 상기 스핀커버(3)의 외주면은 상기 갭 내의 가스를 상기 스핀커버(3)의 회전에 의해 하향으로 유동시키기 위하여, 상기 핀(50) 대신에 나선홈을 구비할 수도 있다.
제3실시예에 따른 고정커버(45)는 제1 및 제2실시예에 따른 기판세정장치에 적용될 수도 있다.
도 15는 본 발명의 제4실시예에 따른 기판세정장치의 개략적인 수직단면도이다. 제1실시예에 따른 기판세정장치와 동일한 제4실시예에 따른 기판세정장치의 부분들은 동일한 참조 부호들로 표시되고, 이하 상세히 설명하지는 않기로 한다. 이하 설명하지 않게 될 제4실시예에 따른 기판세정장치의 동작 상세는 제1실시예에 따른 기판세정장치와 동일하다.
도 15에 도시된 바와 같이, 액체흡수체(53)는 스핀커버(3)의 내주면에 고정된다. 상기 액체흡수체(53)는 실질적으로 상기 스핀커버(3)의 전체 내주면을 커버한다. 상기 액체흡수체(53)는 PVA(폴리비닐 알콜)의 스폰지, 다공질 재료 또는 그물포로 이루어질 수도 있다. 상기 액체흡수체(53)는 기판(W)으로부터 액체를 손쉽게 포획하기 위하여 친수성인 것이 바람직하다. 상기 액체흡수체(53)는 포획된 액체를 액체흡수체(53)를 통해 하향으로 배출구(25)로 유도하기 위하여 그 안에 연속적인 포어들(pores)을 구비하는 것도 바람직하다.
상술된 구조들을 갖는 제4실시예에 있어서, 상기 액체흡수체(53)는 또한 스핀커버(3)에 닿는 액체의 충격을 흡수할 수도 있다. 상기 액체흡수체(53)는 또한 제1 내지 제3실시예에 따른 기판세정장치에도 적용가능하다.
도 16은 본 발명의 제5실시예에 따른 기판세정장치의 개략적인 수직단면도이다. 제1실시예에 따른 기판세정장치와 동일한 제5실시예에 따른 기판세정장치의 부분들은 동일한 참조 부호들로 표시되고, 이하 상세히 설명하지는 않기로 한다. 이하 설명하지 않게 될 제5실시예에 따른 기판세정장치의 동작 상세는 제1실시예에 따른 기판세정장치와 동일하다.
도 16에 도시된 바와 같이, 세정실(51)은 고정커버(45) 주위에 배치되고, 상기 세정실(51)의 하부에는 배기구(47)가 제공된다. 상기 고정커버(45)의 배기구(46)와 배기구(47)는 흡입원(도시안됨)에 결합된다. 본 실시예에 따르면, 가스유출통로(31)에 결합되는 흡입원(32) 및 예시되지 않은 흡입원의 동작들이 그 전체로 서 세정실(51) 내의 가스의 하강류를 형성한다. 특히, 세정실(51) 내의 가스가 배기구(47)를 통해 배출되면, 가스의 하강류는 고정커버(45)의 외주면을 따라 형성된다. 이러한 가스의 하강류는 세정실(51)의 내측면과 고정커버(45)의 외주면 사이에 존재하는 주변 분위기와 수적 그리고 상기 세정실(51) 내의 미스트가 상기 기판(W)에 다시 들러붙게 되는 것을 방지한다.
도 17은 본 발명의 참조예에 따른 기판세정장치의 개략적인 수직단면도이다.
도 17에 도시된 바와 같이, 상기 기판세정장치는 기판(W)을 수평방향으로 잡아주도록 구성된 기판홀딩기구(60), 상기 기판홀딩기구(60)를 통해 그 자신의 중심축을 중심으로 상기 기판(W)을 회전하도록 구성된 모터(회전기구)(2), 상기 기판(W) 주위에 제공되는 고정커버(70) 및 상기 기판(W)의 앞면 상에 세정액으로서 순수를 공급하기 위한 프론트노즐(4)을 포함한다. 상기 기판홀딩기구(60)는 스테이지(61), 상기 스테이지(61)를 지지하는 중공의 지지샤프트(62) 및 상기 스테이지(61)의 상부면 상에 탑재된 복수의 척(10)을 포함한다.
상기 지지샤프트(62)는 그 안에 세정액공급원에 결합된 백노즐(17) 및 건조가스공급원에 결합된 가스노즐(18)을 하우징한다. 상기 세정액공급원은 그 안에 세정액으로서 순수를 저장하고, 상기 순수를 백노즐(17)을 통해 기판(W)의 뒷면으로 공급한다. 상기 건조가스공급원은 그 안에 건조가스로서 N2 가스 또는 건식 공기를 저장하고, 상기 건조가스를 상기 가스노즐(18)을 통해 상기 기판(W)의 뒷면으로 공급한다.
상기 프론트노즐(4)은 기판(W)을 중앙을 향해 배향된다. 상기 프론트노즐(4)은 도시되지 않은 순수공급원(즉, 세정액공급원)에 결합되고, 상기 순수를 순수공급원으로부터 기판(W)의 앞면의 중앙으로 공급한다. Rotagoni 건조를 수행하기 위한 두 평행한 노즐(20, 21)은 기판(W) 상방에 배치된다. 상기 노즐(20)은 IPA 증기(이소프로필 알콜과 N2 가스의 혼합물)를 기판(W)의 앞면 상으로 공급하기 위한 것이다. 상기 노즐(21)은 기판(W)의 앞면이 건조되는 것을 방지하기 위하여 상기 기판(W)의 앞면 상에 순수를 공급하기 위한 것이다. 상기 노즐(20, 21)은 기판(W)의 반경방향으로 이동가능하다.
상기 고정커버(70)는 안쪽 방사상으로 기울어지는 내주면을 갖는다. 상기 고정커버(70)는 기판(W) 상방에 위치하는 상단부를 갖는다. 액체흡수체(53)는 고정커버(70)의 내주면에 고정된다. 상기 액체흡수체(53)는 실질적으로 고정커버(70)의 전체 내주면을 커버한다. 상기 액체흡수체(53)는 PVA(폴리비닐 알콜)의 스폰지, 다공질 재료 또는 그물포로 이루어질 수도 있다. 상기 액체흡수체(53)는 기판(W)으로부터 액체를 손쉽게 포획하기 위하여 친수성인 것이 바람직하다. 상기 액체흡수체(53)는 포획된 액체를 액체흡수체(53)를 통해 하향으로 배출구(25)로 유도하기 위하여 그 안에 연속적인 포어들을 구비하는 것도 바람직하다.
액체(예컨대, 프론트노즐(4)과 백노즐(17)로부터 세정액으로서 공급되는 순수 및 노즐(21)로부터 공급되는 순수)를 회수하기 위한 액체저장소(63)는 스테이지(61)와 고정커버(70) 하방에 배치된다. 상기 액체저장소(63)는 그 저부에 유출 구(64)를 구비한다. 상기 유출구(64)는 흡입원(도시안됨)에 결합되어, 상기 액체저장소(63)에 의해 회수되는 액체가 유출구(64)를 통해 주변 가스와 함께 배출되도록 강제된다.
본 예시에서의 기판세정장치는 제1실시예와 동일한 처리 시퀀스에 따라 기판(W) 상에 건조공정을 수행하도록 작동가능하다. 구체적으로는, 모터(2)가 기판(W)을 회전하도록 작동된다. 그 후, 프론트노즐(4)과 백노즐(17)은 기판(W) 전체를 순수로 헹구기 위하여 상기 순수를 기판(W)의 앞면과 뒷면 상에 각각 공급한다. 상기 순수는 회전하는 기판(W)으로부터 제거되고, 고정커버(70)에 의해 포획되어, 액체저장소(63)에 의해 회수된다. 기판(W)이 이렇게 헹궈지는 동안, 두 노즐(20, 21)은 기판(W)으로부터 먼 소정의 대기 위치들에 있게 된다.
그 후, 순수의 공급이 중단되고, 상기 프론트노즐(4)은 기판(W)으로부터 먼 소정의 대기 위치로 이동된다. 상기 두 노즐(20, 21)은 기판(W) 상방의 그 동작 위치들로 이동된다. 기판(W)이 150 내지 300 min-1의 범위에 있는 저속으로 회전되는 동안, 상기 노즐(20)은 IPA 증기를 공급하고, 상기 노즐(21)은 기판(W)의 앞면 상에 순수를 공급한다. 이러한 작업 시, 상기 백노즐(17)은 순수를 기판(W)의 뒷면에 공급한다. 상기 두 노즐(20, 21)은 기판(W)의 반경방향으로 동시에 이동되어, 상기 기판(W)의 앞면(상부면)이 건조된다.
그런 다음, 상기 두 노즐(20, 21)은 그 대기 위치들로 이동되고, 상기 백노즐(17)로부터의 순수의 공급이 중단된다. 그 후, 상기 기판(W)은 기판(W)의 뒷면으 로부터 순수를 제거하는 1000 내지 1500 min-1의 범위에 있는 고속으로 회전된다. 이러한 작업 시, 상기 가스노즐(18)은 건조가스를 기판(W)의 뒷면으로 공급한다. 이러한 방식으로, 기판(W)의 뒷면이 건조된다.
상술된 구조들을 갖는 상기 예시에서, 액체흡수체(53)는 고정커버(70)에 닿는 액체의 충격을 흡수할 수 있다.
도 18은 본 발명의 또다른 참조예에 따른 기판세정장치의 개략적인 수직단면도이다. 이하 설명하지 않게 될 도 18에 도시된 기판세정장치의 구조와 동작 상세는 도 17에 도시된 기판세정장치와 동일하므로, 이를 반복해서 설명하지는 않기로 한다.
도 18에 도시된 바와 같이, 상기 기판세정장치는 스테이지(61)와 지지샤프트(62)를 둘러싸기 위하여 성형되는 중공의 원통형 차폐커버(65)를 포함한다. 상기 차폐커버(65)는 상기 스테이지(61)와 실질적으로 동일한 높이에 위치하는 상단부 및 상기 액체저장소(63)에 고정되는 하단부를 구비한다. 상기 예시에서는, 상술된 액체저장소(53)가 제공되지 않는다. 상기 스테이지(61) 및 지지샤프트(62)가 상기 차폐커버(65)로 커버되기 때문에, 주변 가스의 와류가 상기 스테이지(61)와 지지샤프트(62)가 회전될 때에 형성되는 것이 방지된다. 그 결과, 이러한 주변 가스의 와류에 의해 운반될 수 있는 액체의 미스트도 기판(W)의 표면에 다시 들러붙게 되는 것이 방지된다.
제1실시예에 따른 스핀커버는 도 17 및 도 18에 도시된 기판세정장치에 추가 될 수도 있다.
도 19 및 도 20은 본 발명의 또다른 참조예에 따른 기판세정장치의 개략적인 수직단면도이다. 이하 설명하지 않게 될 도 19 및 도 20에 도시된 기판세정장치의 구조와 동작 상세는 도 17에 도시된 기판세정장치와 동일하므로, 이를 반복해서 설명하지는 않기로 한다.
상기 예시에 있어서, 고정커버(70)는 수직방향으로 이동가능하다. 상술된 바와 같이, 기판(W)의 앞면이 건조될 때와 기판(W)의 뒷면이 건조될 때 상기 기판(W)은 상이한 속도로 회전된다. 그러므로, 기판(W)의 어떤 면이 건조될 것인 가에 따라 고정커버(70)의 위치를 변경하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 기판(W)의 앞면이 건조될 때, 상기 고정커버(70)는 도 19에 도시된 바와 같은 통상 위치에 있다. 상술된 바와 같이, 상기 기판(W)은 기판(W)의 앞면이 건조될 때 저속으로 회전된다. 그러므로, 회전하는 기판(W)으로부터 제거되는 수적이 자유롭게 떨어진 다음, 상기 고정커버(70)의 내주면에 부딪히게 된다. 고정커버(70)와 기판(W)의 주변간의 거리가 길기 때문에, 상기 고정커버(70)에 부딪힌 수적이 기판(W)에 다시 되튀지 않게 된다.
기판(W)의 뒷면이 건조되면, 상기 기판(W)은 고속으로 회전된다. 그러므로, 회전하는 기판(W)으로부터 제거되는 수적이 실질적으로 선형으로 이동하여, 도 20에 도시된 바와 같이, 고정커버(70)의 내주면에 고속으로 닿게 된다. 또한, 척(10)과 스테이지(61)가 고속으로 회전됨에 따라, 기판(W) 주위의 가스가 교란되어, 와류를 형성하게 된다. 상기 가스의 와류는 수적과 미스트를 기판(W)의 표면으로 운 반할 수 있기 때문에 바람직하지 않다. 상기 예시에 따르면, 기판(W)의 뒷면은 고정커버(70)가 낮은 위치에 있는 상태에서 건조된다. 구체적으로는, 상기 고정커버(70)는 고정커버(70)의 상단부가 상기 기판(W)과 실질적으로 동일한 높이에 있는 위치로 하강된다. 이 위치에서는, 상기 기판(W)의 주변과 고정커버(70)간의 거리가 짧다. 그러므로, 수적과 미스트가 기판(W)의 뒷면에서 앞면으로 유동하는 것이 방지된다.
도 21은 본 발명의 제6실시예에 따른 기판세정장치의 개략적인 수직단면도이다. 제1실시예에 따른 기판세정장치와 동일한 제6실시예에 따른 기판세정장치의 부분들은 동일한 참조 부호들로 표시되고, 이하 상세히 설명하지는 않기로 한다. 이하 설명하지 않게 될 제6실시예에 따른 기판세정장치의 동작 상세는 제1실시예에 따른 기판세정장치와 동일하다.
도 21에 도시된 바와 같이, 내측스핀커버(75)는 스핀커버(3)의 안쪽 방사상으로 제공된다. 이러한 내측스핀커버(75)는 스테이지(11)의 제2스테이지(11B)에 고정된다. 상기 스핀커버(제1스핀커버)(3)와 내측스핀커버(제2스핀커버)(75)는 복수의 지지아암(80)에 의해 서로 결합된다. 그러므로, 상기 내측스핀커버(75)와 스핀커버(3)는 함께 회전가능하다. 상기 내측스핀커버(75)와 스핀커버(3) 사이에는 갭이 형성된다.
도 22a는 내측스핀커버(75)와 스핀커버(3)의 확대수직단면도이고, 도 22b는 내측스핀커버(75)와 척(10)의 평면도이다. 상기 내측스핀커버(75)는 매끄러운 아치형 수직 단면을 갖는 외주면을 갖는다. 수평면에 대한 내측스핀커버(75)의 외주면 의 각도는 상기 내측스핀커버(75)의 상단부에서 최소로 하단부에서는 최대가 되도록 점진적으로 증가한다. 보다 구체적으로는, 수평면에 대한 내측스핀커버(75)의 외주면의 각도는 그 상단부에서 근사적으로 0도이고, 그 하단부에서는 근사적으로 90도이다.
상기 내측스핀커버(75)의 상단부는 척(10)에 의하여 유지되는 기판(W)의 상부면 약간 아래에 위치한다. 다시 말해, 상기 내측스핀커버(75)의 외주면의 상단부는 기판(W)의 상부면 하방에 위치하고, 상기 내측스핀커버(75)의 내주면의 상단부는 기판(W)의 하부면 상방에 위치한다. 상기 내측스핀커버(75)의 상단부는 기판(W)의 주변 부근에 위치한다. 상기 내측스핀커버(75)의 상단부의 직경은 상기 기판(W)의 직경보다 약간 크다. 상기 내측스핀커버(75)의 내주면은 또한 그 외주면에서와 같이 매끄러운 아치형 수직 단면을 갖는 것이 바람직하다. 도 22b에 도시된 바와 같이, 상기 내측스핀커버(75)의 상단부는 각각의 척(10)의 형상에 대응하는 형상을 각각 갖는 복수의 리세스(75a)를 구비한다.
상기 내측스핀커버(75)의 외주면은 기판(W)의 주변으로부터 하향으로 연장되는 매끄러운 포물선으로 이루어진다. 그러므로, 기판(W)이 회전되면, 기판(W) 상의 액체가 상기 액체의 표면장력 하에 하향방향으로 내측스핀커버(75)의 외주면을 따라 매끄럽게 유도된다. 이에 따라, 액체의 유동이 수적과 미스트로 깨지지 않게 된다. 상기 내측스핀커버(75)의 외주면의 상단부는 기판(W)의 상부면보다 약간 낮기 때문에, 상기 액체는 기판(W)과 내측스핀커버(75) 사이의 갭에 포획되기 쉽지 않다. 상기 내측스핀커버(75)의 외주면의 상단부가 기판(W)의 상부면보다 높다면, 상 기 기판(W)으로부터의 액체의 유동이 기판(W)과 내측스핀커버(75) 사이에서 깨져, 수적과 미스트로 변하게 된다. 이에 따라, 상기 내측스핀커버(75)의 외주면의 상단부는 기판(W)의 상부면과 동일한 높이에 있거나 또는 그보다 약간 낮게 있는 것이 바람직하다.
상기 스핀커버(3)의 내주면은 실질적으로 상기 내측스핀커버(75)의 외주면과 동일한 형상을 갖는다. 구체적으로는, 상기 스핀커버(3)의 내주면은 매끄러운 아치형의 수직 단면을 갖는다. 수평면에 대한 스핀커버(3)의 내주면의 각도는 상기 스핀커버(3)의 상단부에서 최소로 하단부에서는 최대가 되도록 점진적으로 증가한다. 보다 구체적으로는, 수평면에 대한 스핀커버(3)의 내주면의 각도가 그 상단부에서는 근사적으로 0도이고, 그 하단부에서는 근사적으로 90도이다. 도면에는 도시되어 있지 않지만, 상기 스핀커버(3)의 상단부는 또한 내측스핀커버(75)의 리세스와 유사한 형상인 복수의 리세스를 구비한다.
상기 지지아암(80)은 내측스핀커버(75)의 외주면과 상기 스핀커버(3)의 내주면에 고정된다. 구체적으로, 상기 지지아암(80)은 내측스핀커버(75)의 외주면과 스핀커버(3)의 내주면 사이의 갭에 배치된다. 도 23a는 상방에서 볼 때 내측스핀커버에 고정된 지지아암(80)의 평면도이고, 도 23b는 방사상 바깥쪽에서 볼 때 지지아암(80)의 도면이다. 도 23a 및 도 23b에서, 스핀커버(3)는 설명을 위해 도시되어 있지 않다. 각각의 지지아암(80)은 블레이드 형상을 가지므로, 상기 지지아암(80)은 내측스핀커버(75)와 스핀커버(3)가 회전할 때 상기 내측스핀커버(75)와 스핀커버(3) 사이의 갭에서의 가스의 하강류를 형성하게 된다.
상기 내측스핀커버(75)와 스핀커버(3)는 기판(W)과 함께 회전된다. 기판(W)의 상부면으로 공급되는 액체, 예컨대 순수는 원심력에 의해 기판(W)으로부터 내측스핀커버(75)로 이동되고, 상기 내측스핀커버(75)의 외주면을 따라 하향으로 유동한다. 회전 시, 블레이드로서의 기능을 하는 지지아암(80)은 내측스핀커버(75)와 스핀커버(3) 사이의 갭에서의 가스의 하강류를 형성한다. 그러므로, 액체의 수적과 미스트가 가스의 하강류에 의해 아래쪽으로 이동하도록 강제되며, 기판(W)의 표면에 들러붙게 되는 것이 방지된다. 상기 내측스핀커버(75)와 스핀커버(3)간의 갭은 액체가 매끄럽게 하향으로 유동하도록 하고, 상기 미스트가 기판(W) 상방의 공간으로 들어가는 것을 방지하기 위하여 적절하게 조정된다.
상기 내측스핀커버(75)와 스핀커버(3)의 표면들은 일단 내측스핀커버(75)와 스핀커버(3)에 부착된 수적이 손쉽게 떨어져나가지 않도록 하기 위하여 친수성 표면인 것이 바람직하다. 상기 내측스핀커버(75)의 외주면 및/또는 스핀커버(3)의 내주면은 내측스핀커버(75)와 스핀커버(3) 상의 액체를 하향으로 유도하기 위한 나선홈을 구비하는 것이 바람직하다.
상기 내측스핀커버(75), 스핀커버(3) 및 기판(W)은 세정실(51)에 위치한다. 상기 세정실(51)은 그 저부에 가스유출구(51a)와 액체유출구(51b)를 구비한다. 기판(W)으로 공급되는 순수와 같은 액체는 액체유출구(51b)를 통해 배출되고, 지지아암(80)의 회전에 의한 하강류를 형성하는 가스는 가스유출구(51a)를 통해 배출된다. 진공펌프가 가스유출구(51a)에 결합되어, 상기 가스가 세정실(51)로부터 배출되도록 강제될 수도 있다.
도 24는 본 발명의 제6실시예에 따른 기판세정장치의 변형예를 도시한 단면도이다. 상기 변형예에서는, 고정커버(85)가 추가된다. 도 24에 도시된 바와 같이, 고정커버(85)는 스핀커버(3) 주위에 제공된다. 상기 고정커버(85)는 회전불가능하며, 상기 스핀커버(3)의 하단부 하방에 위치한 하단부를 구비한다. 따라서, 상기 고정커버(85)는 스핀커버(3)의 전체 외주면을 커버하도록 성형된다. 상기 스핀커버(3)의 외주면과 고정커버(85)의 내주면 사이에는 작은 갭이 형성된다. 도면에는 도시되어 있지 않지만, 상기 고정커버(85)의 상단부는 각각의 척(10)의 형상에 대응하는 형상을 각각 갖는 복수의 리세스를 구비한다. 상기 고정커버(85)의 상단부의 직경은 상기 스핀커버(3)의 상단부의 직경보다 약간 크거나 거의 같다. 상기 고정커버(85)는 상술된 고정커버(45)가 제공되는 이유와 동일한 이유로 제공된다.
다음으로, 본 발명의 상술된 실시예에 따른 기판세정장치를 구비한 폴리싱장치의 일례를 설명하기로 한다. 도 25는 본 발명의 제1실시예 내지 제6실시예 중 어느 하나에 따른 기판세정장치를 탑재한 폴리싱장치의 평면도이다. 도 26은 도 25에 도시된 폴리싱장치의 개략적인 사시도이다. 도 25에 도시된 바와 같이, 상기 폴리싱장치는 직사각형 형태의 하우징(100)을 구비한다. 상기 하우징(100)의 내부 공간은 격벽(101a, 101b, 101c)에 의하여 로딩언로딩부(102), 폴리싱부(130)(130a, 130b) 및 세정부(140)로 분할된다.
상기 로딩언로딩부(102)는 많은 기판을 각각 저장하는 웨이퍼카셋트가 배치되는 2이상의 프론트로딩유닛(120)(도 25에서는 3개)을 구비한다. 상기 프론트로딩유닛(120)은 폴리싱장치의 폭방향(폴리싱장치의 길이방향에 수직인 방향)을 따라 서로 인접하여 배치된다. 각각의 프론트로딩유닛(120)은 그 위에 개방된 카셋트, SMIF 포드(Standard Manufacturing Interface Pod) 또는 FOUP(Front Opening Unified Pod)를 수용할 수 있다. 상기 SMIF 및 FOUP는 그 안에 웨이퍼카셋트를 하우징하고 그것을 격벽으로 커버하여 외부 공간으로부터 격리된 내부 환경을 제공하게 되는 밀봉된 컨테이너이다.
또한, 상기 로딩언로딩부(102)는 프론트로딩유닛(120)의 배치방향을 따라 연장되는 이동기구(121)를 구비한다. 제1이송로봇(122)은 상기 이동기구(121) 상에 설치되고, 상기 프론트로딩유닛(120)의 배치방향을 따라 이동가능하다. 상기 제1이송로봇(122)은 상기 프론트로딩유닛(120) 상에 탑재된 웨이퍼카셋트에 액세스하기 위하여 이동기구(121) 상에서 이동하도록 작동가능하다. 상기 제1이송로봇(122)은 별도로 사용되는 수직방향으로 배치된 두 핸드를 구비한다. 예를 들어, 상부핸드는 폴리싱된 기판을 웨이퍼카셋트로 반송하는 데 사용될 수 있고, 하부핸드는 폴리싱되지 않은 기판을 이송하는 데 사용될 수 있다.
상기 로딩언로딩부(102)는 가장 깨끗한 영역이 되어야 한다. 그러므로, 상기 로딩언로딩부(102)의 내부의 압력은 상기 장치의 외부 공간, 폴리싱부(130) 및 세정부(140)의 압력들보다 항상 높게 유지된다. 또한, HEPA 필터 또는 ULPA 필터와 같은 클린에어필터를 구비한 필터팬유닛(도면에는 도시되어 있지 않음)은 상기 제1이송로봇(122)의 이동기구(121) 상방에 제공된다. 상기 필터팬유닛은 공기로부터 입자, 독성증기 및 독성가스를 제거하여 클린 에어를 생성하게 되고, 항상 상기 클린 에어의 하강류를 형성한다.
상기 폴리싱부(130)는 기판이 폴리싱되는 영역이다. 이러한 폴리싱부(130)는 제1폴리싱유닛(131A)과 제2폴리싱유닛(131B)을 그 안에 구비한 제1폴리싱부(130a) 및 제3폴리싱유닛(131C)과 제4폴리싱유닛(131D)을 그 안에 구비한 제2폴리싱부(130b)를 포함한다. 도 25에 도시된 바와 같이, 제1폴리싱유닛(131A), 제2폴리싱유닛(131B), 제3폴리싱유닛(131C) 및 제4폴리싱유닛(131D)은 폴리싱장치의 길이방향을 따라 배치된다.
상기 제1폴리싱유닛(131A)은 폴리싱패드를 잡아주는 폴리싱테이블(132A), 기판을 잡아주도록 구성되어 상기 기판을 폴리싱하기 위하여 폴리싱테이블(132A) 상의 폴리싱패드의 폴리싱면에 대하여 기판을 가압하는 톱링(133A), 상기 폴리싱패드의 폴리싱면 상으로 폴리싱액(예컨대, 슬러리) 또는 드레싱액(예컨대, 순수)을 공급하기 위한 폴리싱액공급노즐(134A), 상기 폴리싱패드를 드레싱하기 위한 드레서(135A) 및 액체(예컨대, 순수)와 가스(예컨대, 질소)의 혼합물을 분무 상태로 폴리싱면에 분사하기 위한 노즐을 구비한 분무기(136A)를 포함한다.
이와 유사하게, 상기 제2폴리싱유닛(131B)은 폴리싱테이블(132B), 톱링(133B), 폴리싱액공급노즐(134B), 드레서(135B) 및 분무기(136B)를 포함한다. 상기 제3폴리싱유닛(131C)은 폴리싱테이블(132C), 톱링(133C), 폴리싱액공급노즐(134C), 드레서(135C) 및 분무기(136C)를 포함한다. 상기 제4폴리싱유닛(131D)은 폴리싱테이블(132D), 톱링(133D), 폴리싱액공급노즐(134D), 드레서(135D) 및 분무기(136D)를 포함한다.
제1선형운반장치(150)는 제1폴리싱부(130a)에 제공된다. 상기 제1선형운반장 치(150)는 폴리싱장치의 길이방향을 따라 위치하는 4가지 이송위치들간에 기판을 이송하도록 구성된다(이하, 이들 4가지 이송위치들은 로딩언로딩부(102)로부터 순서대로 제1이송위치 TP1, 제2이송위치 TP2, 제3이송위치 TP3 및 제4이송위치 TP4라고 함). 제1이송로봇(122)으로부터 이송되는 기판을 반전시키기 위한 반전기(151)는 제1선형운반장치(150)의 제1이송위치 TP1 상방에 배치된다. 수직방향으로 이동가능한 리프터(152)는 제1이송위치 TP1 하방에 배치된다. 수직방향으로 이동가능한 푸셔(153)는 제2이송위치 TP2 하방에 배치되고, 수직방향으로 이동가능한 푸셔(154)는 제3이송위치 TP3 하방에 배치되며, 수직방향으로 이동가능한 리프터(155)는 제4이송위치 TP4 하방에 배치된다.
제2폴리싱부(130b)에서는, 제2선형운반장치(160)가 제1선형운반장치(150)에 이웃하여 제공된다. 상기 제2선형운반장치(160)는 폴리싱장치의 길이방향을 따라 위치하는 3가지 이송위치들간에 기판을 이송하도록 구성된다(이하, 이들 3가지 이송위치들은 로딩언로딩부(102)로부터 순서대로 제5이송위치 TP5, 제6이송위치 TP6, 제7이송위치 TP7이라고 함). 수직방향으로 이동가능한 리프터(166)는 제2선형운반장치(160)의 제5이송위치 TP5 하방에 배치되고, 수직방향으로 이동가능한 푸셔(167)는 제6이송위치 TP6 하방에 배치되며, 수직방향으로 이동가능한 푸셔(168)는 제7이송위치 TP7 하방에 배치된다.
도 26에 도시된 바와 같이, 상기 제1선형운반장치(150)는 왕복운동 방식으로 선형으로 이동가능한 4가지 이송 스테이지, 즉 제1스테이지, 제2스테이지, 제3스테이지 및 제4스테이지를 구비한다. 이러한 이송 스테이지는 상부선과 하부선을 포함 하는 2선 구조를 갖는다. 구체적으로는, 제1이송스테이지, 제2이송스테이지 및 제3이송스테이지가 하부선 상에 배치되고, 제4이송스테이지는 상부선 상에 배치된다.
상기 하부이송스테이지들과 상부이송스테이지는 서로 간섭없이 자유롭게 이동가능한데, 그 이유는 상이한 높이들로 제공되기 때문이다. 상기 제1이송스테이지는 제1이송위치 TP1과 제2이송위치(즉, 기판수수위치) TP2간에 기판을 이송한다. 상기 제2이송스테이지는 제2이송위치 TP2와 제3이송위치(즉, 기판수수위치) TP3간에 기판을 이송한다. 상기 제3이송스테이지는 제3이송위치 TP3과 제4이송위치 TP4간에 기판을 이송한다. 상기 제4이송스테이지는 제1이송위치 TP1과 제4이송위치 TP4간에 기판을 이송한다.
상기 제2선형운반장치(160)는 제1선형운반장치(150)와 실질적으로 동일한 구조를 갖는다. 구체적으로, 제5이송스테이지와 제6이송스테이지는 상부선 상에 배치되고, 제7이송스테이지는 하부선 상에 배치된다. 상기 제5이송스테이지는 제5이송위치 TP5와 제6이송위치(즉, 기판수수위치) TP6간에 기판을 이송한다. 상기 제6이송스테이지는 제6이송위치 TP6과 제7이송위치(즉, 기판수수위치) TP7간에 기판을 이송한다. 상기 제7이송스테이지는 제5이송위치 TP5와 제7이송위치 TP7간에 기판을 이송한다.
슬러리가 폴리싱 시에 사용된다는 사실로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 폴리싱부(130)가 가장 더러운 영역이다. 그러므로, 입자들이 폴리싱부(130)를 벗어나 퍼지게 되는 것을 막기 위하여, 각각의 폴리싱테이블의 포위하는 공간들로부터 가스가 배출된다. 또한, 폴리싱부(130)의 내부의 압력은 장치의 외부, 세정부(140) 및 로딩언로딩부(102)의 압력보다 낮게 설정되어, 입자들의 산란이 방지되게 된다. 통상적으로, 배출덕트(도면에는 도시되어 있지 않음)는 폴리싱테이블 하방에 각각 제공되고, 필터(도면에는 도시되어 있지 않음)는 폴리싱테이블 상방에 제공되어, 클린 에어의 하강류가 필터로부터 배출덕트까지 형성되게 된다.
상기 세정부(140)는 폴리싱된 기판이 세정되는 영역이다. 상기 세정부(140)는 제2이송로봇(124), 상기 제2이송로봇(124)으로부터 수용되는 기판을 반전시키기 위한 반전기(141), 폴리싱된 기판을 세정하기 위한 4개의 세정유닛(142~145) 및 상기 반전기(141)와 세정유닛(142~145)간에 기판을 이송하기 위한 이송유닛(146)을 포함한다.
상기 제2이송로봇(124), 반전기(141) 및 세정유닛(142~145)은 폴리싱장치의 길이방향을 따라 일렬로 배치된다. 클린에어필터를 구비한 필터팬유닛(도면에는 도시되어 있지 않음)은 세정유닛(142~145) 상방에 제공된다. 이러한 필터팬유닛은 공기로부터 입자들을 제거하여 클린 에어를 생성하고, 항상 상기 클린 에어의 하강류를 형성하도록 구성된다. 상기 세정부(140)의 압력은 폴리싱부(130)의 압력보다 높게 유지되어, 상기 폴리싱부(130)의 입자들이 상기 세정부(140) 안으로 유동되는 것이 방지되도록 한다.
상기 이송유닛(146)은 기판을 잡아주도록 구성된 복수의 아암을 구비하여, 복수의 기판이 상기 아암에 의하여 상기 반전기(141)와 세정유닛(142~145) 사이에서 서로 함께 수평방향으로 이동될 수 있도록 한다. 상기 세정유닛(142)과 세정유닛(143)은 예컨대 기판의 앞뒷면에 대하여 가압되고 회전되는 상부 및 하부 롤형 스폰지를 구비한 롤형세정유닛을 포함하여 이루어질 수도 있어, 상기 기판의 앞면과 뒷면을 세정하게 된다. 상기 세정유닛(144)은 예컨대 기판을 세정하도록 기판에 대하여 가압되고 회전되는 반구형 스폰지를 구비한 펜슬형세정유닛을 포함하여 이루어질 수도 있다. 상기 세정유닛(145)은 상기 실시예들 중 어느 하나에 따른 상술된 기판세정장치를 포함하여 이루어진다. 세정유닛(142~144)에서는, 상술된 롤형세정유닛이나 펜슬형세정유닛 이외에도, 기판을 세정하도록 세정액에 초음파를 적용하는 메가소닉형세정유닛이 제공될 수도 있다.
상기 반전기(151)와 제1이송로봇(122) 사이에는 셔터(110)가 제공된다. 상기 기판 이송 시, 상기 셔터(110)는 개방되고, 상기 기판은 제1이송로봇(122)과 반전기(151) 사이에서 전해진다. 셔터(111, 112, 113, 114)는 또한 반전기(141)와 제2이송로봇(124) 사이에, 상기 반전기(141)와 세정유닛(142) 사이에, 제1폴리싱부(130a)와 제2이송로봇(124) 사이에, 그리고 제2폴리싱부(130b)와 제2이송로봇(124) 사이에 각각 제공된다. 이들 셔터(111, 112, 113, 114)는 기판이 이송될 때에 개방된다.
폴리싱패드(도시안됨)는 폴리싱테이블(132A) 상에 탑재된다. 상기 폴리싱테이블(132A)은 그 아래에 배치되는 모터(도시안됨)에 결합되고, 그 자신의 축을 중심으로 회전가능하다. 도 26에 도시된 바와 같이, 모터와 승강실린더(도시안됨)에 결합되는 톱링샤프트(137A)에 톱링(133A)이 결합된다. 따라서, 상기 톱링(133A)은 수직방향으로 이동가능하며, 상기 톱링샤프트(137A)를 중심으로 회전가능하다. 폴리싱될 기판은 진공흡인 등에 의하여 상기 톱링(133A)의 하부면에 흡인되어 유지된 다. 상기 폴리싱패드의 상부면은 상기 기판(W)과 슬라이딩접촉하는 데 사용되는 폴리싱면을 구성한다.
상기 톱링(133A)의 하부면 상에 유지되는 기판은 회전하는 폴리싱테이블(132A) 상의 폴리싱패드에 대하여 상기 톱링(133A)에 의해 회전 및 가압된다. 폴리싱액은 폴리싱액공급노즐(134A)로부터 상기 폴리싱패드의 폴리싱면(상부면) 상으로 공급된다. 상기 기판(W)은 기판(W)과 폴리싱패드 사이에 폴리싱액이 존재할 때 폴리싱된다. 상기 폴리싱테이블(132A)과 톱링(133A)은 기판(W)과 폴리싱면간의 상대이동을 제공하는 기구를 구성한다. 제2폴리싱유닛(131B), 제3폴리싱유닛(131C) 및 제4폴리싱유닛(131D)은 제1폴리싱유닛(131A)과 동일한 구조를 가지므로, 그 상세한 설명은 생략한다.
상기 구조를 갖는 폴리싱장치는 단일 기판이 네 폴리싱유닛에 의해 연속해서 폴리싱되는 직렬 처리와 두 기판이 동시에 폴리싱되는 병렬 처리 양자 모두를 행할 수 있다.
직렬 처리가 행해지면, 기판은 다음과 같은 경로로 이송된다: 프론트로딩유닛(120)의 웨이퍼카셋트 → 제1이송로봇(122) → 반전기(151) → 리프터(152) → 제1선형운반장치(150)의 제1이송스테이지 → 푸셔(153) → 톱링(133A) → 폴리싱테이블(132A) → 푸셔(153) → 제1선형운반장치(150)의 제2이송스테이지 → 푸셔(154) → 톱링(133B) → 폴리싱테이블(132B) → 푸셔(154) → 제1선형운반장치(150)의 제3이송스테이지 → 리프터(155) → 제2이송로봇(124) → 리프터(166) → 제2선형운반장치(160)의 제5이송스테이지 → 푸셔(167) → 톱링(133C) → 폴리 싱테이블(132C) → 푸셔(167) → 제2선형운반장치(160)의 제6이송스테이지 → 푸셔(168) → 톱링(133D) → 폴리싱테이블(132D) → 푸셔(168) → 제2선형운반장치(160)의 제7이송스테이지 → 리프터(166) → 제2이송로봇(124) → 반전기(141) → 이송유닛(146) → 세정유닛(142) → 이송유닛(146) → 세정유닛(143) → 이송유닛(146) → 세정유닛(144) → 이송유닛(146) → 세정유닛(145) → 제1이송로봇(122) → 프론트로딩유닛(120)의 웨이퍼카셋트.
병렬 처리가 수행되면, 기판은 다음과 같은 경로로 이송된다: 프론트로딩유닛(120)의 웨이퍼카셋트 → 제1이송로봇(122) → 반전기(151) → 리프터(152) → 제1선형운반장치(150)의 제1이송스테이지 → 푸셔(153) → 톱링(133A) → 폴리싱테이블(132A) → 푸셔(153) → 제1선형운반장치(150)의 제2이송스테이지 → 푸셔(154) → 톱링(133B) → 폴리싱테이블(132B) → 푸셔(154) → 제1선형운반장치(150)의 제3이송스테이지 → 리프터(155) → 제2이송로봇(124) → 반전기(141) → 이송유닛(146) → 세정유닛(142) → 이송유닛(146) → 세정유닛(143) → 이송유닛(146) → 세정유닛(144) → 이송유닛(146) → 세정유닛(145) → 제1이송로봇(122) → 프론트로딩유닛(120)의 웨이퍼카셋트.
또다른 기판은 다음과 같은 경로로 이송된다: 프론트로딩유닛(120)의 웨이퍼카셋트 → 제1이송로봇(122) → 반전기(151) → 리프터(152) → 제1선형운반장치(150)의 제4이송스테이지 → 리프터(155) → 제2이송로봇(124) → 리프터(166) → 제2선형운반장치(160)의 제5이송스테이지 → 푸셔(167) → 톱링(133C) → 폴리싱테이블(132C) → 푸셔(167) → 제2선형운반장치(160)의 제6이송스테이지 → 푸 셔(168) → 톱링(133D) → 폴리싱테이블(132D) → 푸셔(168) → 제2선형운반장치(160)의 제7이송스테이지 → 리프터(166) → 제2이송로봇(124) → 반전기(141) → 이송유닛(146) → 세정유닛(142) → 이송유닛(146) → 세정유닛(143) → 이송유닛(146) → 세정유닛(144) → 이송유닛(146) → 세정유닛(145) → 제1이송로봇(122) → 프론트로딩유닛(120)의 웨이퍼카셋트.
아래에는, 제1실시예 내지 제6실시예 중 어느 하나에 따른 기판세정장치를 탑재한 또다른 폴리싱장치를 설명하기로 한다. 도 27은 본 발명의 제1실시예 내지 제6실시예 중 어느 하나에 따른 기판세정장치를 탑재한 또다른 폴리싱장치의 평면도이다.
도 27에 도시된 바와 같이, 상기 폴리싱장치는 수많은 기판들이 저장되는 복수의 웨이퍼카셋트(204)를 하우징하기 위한 로딩언로딩부(201)를 포함한다. 핸드가 2개인 이송로봇(202)은 상기 로딩언로딩부(201)에서 웨이퍼카셋트(204)를 액세스하기 위하여 이동기구(200) 상에 설치된다. 상기 이동기구(200)는 선형모터기구를 사용하는데, 이는 이송로봇(202)이 직경이 크면서 무거운 기판을 고속으로 안정하게 운반하도록 한다.
상기 폴리싱장치는 또한 이송로봇(202)의 이동기구(200)에 대하여 웨이퍼카셋트(204)의 대향하는 측에 배치되는 2개의 세정유닛(212)을 포함한다. 각각의 세정유닛(212)은 본 발명의 제1실시예 내지 제6실시예 중 어느 하나에 따른 기판세정장치이다. 상기 세정유닛(212)은 이송로봇(202)의 핸드들에 의해 도달할 수 있는 각각의 위치들에 배치된다. 4개의 기판배치테이블을 구비한 웨이퍼스테이션(206)은 두 세정유닛(212) 사이에 배치된다. 이러한 웨이퍼스테이션(206)은 이송로봇(202)의 핸드들에 의해 도달할 수 있는 위치에 위치한다.
두 이송로봇(208)은 그 핸드가 각각의 세정유닛(212)과 웨이퍼스테이션(206)에 도달가능한 각각의 위치들에 배치된다. 두 세정유닛(214)은 각각 세정유닛(212)에 인접하여 배치된다. 이들 세정유닛(214)은 이송로봇(208)의 핸드가 각각 세정유닛(214)에 도달가능하도록 하는 위치들에 위치한다. 회전식운반장치(210)는 이송로봇(208)의 핸드에 의하여 도달가능한 위치에 배치된다. 두 폴리싱유닛(250)은 폴리싱유닛(250)이 회전식운반장치(210)와 기판을 이송 및 반송할 수 있는 위치들에 배치된다. 두 이송로봇(208) 대신에, 단일 이송로봇(208)이 제공될 수도 있다.
상기 폴리싱장치는 세정되어 건조된 기판의 막두께와 같은 표면 상태를 측정하기 위한 측정유닛으로서 ITM(In-line Thickness Monitor)(224)을 구비한다. 상기 ITM(224)은 기판이 폴리싱되기 이전 또는 이후에 측정을 행하도록 작동가능하다. 도 27에 도시된 바와 같이, 상기 ITM(224)은 이동기구(200)의 연장선 상에, 즉 다시 말해 상기 이동기구(200)의 일 단부에 위치한다. 이송로봇(202)이 웨이퍼카셋트(204) 중 하나 안으로 다시 폴리싱된 기판을 이송하기 전에 또는 이송로봇(202)이 웨이퍼카셋트(204) 중 하나로부터 폴리싱될 기판을 제거한 후에, 상기 ITM(224)은 광학수단을 이용하여 기판 상에 인가되고 반사되는 광신호를 토대로, 기판(예컨대, 반도체웨이퍼)의 표면 상의 구리막 또는 배리어막의 폴리싱 상태를 측정한다.
각각의 폴리싱유닛(250)은 폴리싱테이블(230), 톱링(231), 상기 폴리싱테이블(230) 상의 폴리싱패드(도시안됨)에 폴리싱액을 공급하기 위한 폴리싱액공급노 즐(232), 상기 폴리싱패드를 드레싱하기 위한 드레서(218) 및 상기 드레서(218)를 세정하는 데 사용하기 위한 물을 저장하는 물탱크(222)를 포함한다.
이하, 도 27에 도시된 폴리싱장치의 동작들을 설명하기로 한다.
그 표면 상에 형성된 구리막과 같은 도전성막을 각각 갖는 많은 기판을 저장하는 웨이퍼카셋트(204)가 로딩언로딩부(201)에 셋팅된다. 상기 이송로봇(202)은 웨이퍼카셋트(204) 중 하나로부터 기판을 제거하고, 상기 제거된 기판을 웨이퍼스테이션(206) 상에 배치시킨다. 상기 이송로봇(208) 중 하나는 웨이퍼스테이션(206)으로부터 기판을 수용하여, 필요에 따라서는 그것을 뒤집고, 그것을 회전식운반장치(210)로 이송한다. 상기 회전식운반장치(210)는 수평면으로 회전되고, 상기 회전식운반장치(210) 상의 기판은 폴리싱유닛(250) 중 하나의 톱링(231)에 의하여 유지된다.
상기 톱링(231)에 의해 유지되는 기판은 폴리싱테이블(230) 상방의 폴리싱 위치로 이동된다. 톱링(231)과 폴리싱테이블(230)이 회전되고 있는 동안, 상기 기판은 하강되어 폴리싱패드의 폴리싱면에 대하여 가압된다. 상기 기판은 폴리싱액이 폴리싱액공급노즐(232)로부터 폴리싱면 상으로 공급되는 동안 폴리싱된다.
폴리싱된 기판은 회전식운반장치(210)를 통해 필요에 따라 기판을 뒤집어 상기 기판을 세정유닛(214) 중 하나로 전달하는 이송로봇(208)으로 이송된다. 폴리싱공정을 수행한 폴리싱유닛(250)에서는, 상기 폴리싱패드의 폴리싱면이 다음 기판을 폴리싱하기 위하여 준비되도록 상기 드레서(218)에 의해 드레싱된다.
상기 세정유닛(214)은 기판의 표면을 세정하고 헹군 다음, 기판을 건조시킨 다. 건조된 기판은 그 후에 이송로봇(208)에 의하여 웨이퍼스테이션(206)으로 이송되어 그 위에 배치된다. 상기 이송로봇(202)은 상기 건조된 기판을 상기 웨이퍼스테이션(206)으로부터 제거하고, 상기 기판을 상기 세정유닛(212) 중 하나로 운반하여, 기판이 세정 및 건조된다. 상기 세정되어 건조된 기판은 이송로봇(202)에 의하여 원 웨이퍼카셋트(204)로 되돌아간다.
상기 폴리싱장치는 두 세트의 폴리싱유닛(250), 세정유닛(212) 및 세정유닛(214)을 구비하기 때문에, 상기 폴리싱장치는 폴리싱, 세정 및 건조를 포함하는 일련의 공정들을 두 기판에 대해 동시에 수행할 수 있다. 상기 두 폴리싱유닛(250)에 의해 단일 기판이 폴리싱될 수도 있다.
지금까지 본 발명의 바람직한 소정의 실시예들을 상세히 도시하고 설명하였지만, 청구범위, 명세서 및 도면에 의하여 한정되는 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변경예와 수정예들이 가능하다는 것은 자명하다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 기판세정장치의 개략적인 수직단면도;
도 2는 도 1에 도시된 기판세정장치의 평면도;
도 3은 기판이 올라가고 있는 도 1에 도시된 기판세정장치의 개략적인 수직단면도;
도 4는 도 1에 도시된 기판세정장치의 기판홀딩기구의 평면도;
도 5는 도 1에 도시된 기판세정장치를 통과하는 액체의 경로들을 도시한 도면;
도 6은 도 1에 도시된 기판세정장치를 통과하는 가스의 경로들을 도시한 도면;
도 7은 제1실시예에 따른 기판세정장치의 스핀커버의 내주면의 변형예를 도시한 확대단면도;
도 8은 기판이 스핀커버의 상단부로 올라가고 있는 제1실시예에 따른 기판세정장치의 확대단면도;
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 기판세정장치의 개략적인 수직단면도;
도 10은 기판이 푸시로드(push rods)에 의해 상승되고 있는 도 9에 도시된 기판세정장치의 개략적인 수직단면도;
도 11은 제2실시예에 따른 기판세정장치의 스핀커버의 변형예를 도시한 확대단면도;
도 12는 본 발명의 제3실시예에 따른 기판세정장치의 개략적인 수직단면도;
도 13은 도 12에 도시된 기판세정장치를 통과하는 가스의 경로들을 도시한 도면;
도 14는 제3실시예에 따른 기판세정장치의 변형예를 도시한 개략적인 수직단면도;
도 15는 본 발명의 제4실시예에 따른 기판세정장치의 개략적인 수직단면도;
도 16은 본 발명의 제5실시예에 따른 기판세정장치의 개략적인 수직단면도;
도 17은 본 발명의 참조예에 따른 기판세정장치의 개략적인 수직단면도;
도 18은 본 발명의 또다른 참조예에 따른 기판세정장치의 개략적인 수직단면도;
도 19는 본 발명의 또다른 참조예에 따른 기판세정장치의 개략적인 수직단면도;
도 20은 본 발명의 또다른 참조예에 따른 기판세정장치의 개략적인 수직단면도;
도 21은 본 발명의 제6실시예에 따른 기판세정장치의 개략적인 수직단면도;
도 22a는 내측스핀커버와 외측스핀커버의 확대수직단면도;
도 22b는 내측스핀커버와 척의 평면도;
도 23a는 상방에서 볼 때, 내측스핀커버에 고정된 지지아암의 평면도;
도 23b는 방사상 바깥쪽에서 볼 때, 도 23a에 도시된 지지아암의 도면;
도 24는 고정커버가 추가된 본 발명의 제6실시예에 따른 기판세정장치의 변형예를 도시한 개략적인 수직단면도;
도 25는 본 발명의 제1실시예 내지 제6실시예 중 어느 하나에 따른 기판세정장치를 탑재한 폴리싱장치의 평면도;
도 26은 도 25에 도시된 폴리싱장치의 개략적인 사시도;
도 27은 본 발명의 제1실시예 내지 제6실시예 중 어느 하나에 따른 기판세정장치를 탑재한 또다른 폴리싱장치의 평면도;
도 28은 종래의 기판세정장치의 개략적인 수직단면도; 및
도 29는 도 28에 도시된 기판세정장치의 평면도이다.

Claims (9)

  1. 기판세정장치에 있어서,
    기판을 수평방향으로 잡아주도록 구성된 기판홀딩기구;
    상기 기판홀딩기구에 의해 유지되는 상기 기판을 회전하도록 구성된 회전기구;
    상기 기판에 세정액을 공급하기 위한 액체공급노즐; 및
    상기 기판 주위에 제공되어, 상기 기판과 실질적으로 동일한 속도로 회전가능한 스핀커버를 포함하여 이루어지고,
    상기 스핀커버는 상기 기판을 둘러싸도록 성형된 내주면을 가지며,
    상기 내주면은 그 하단부에서 상단부까지 안쪽을 향해 방사상으로 기울어지는 것을 특징으로 하는 기판세정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스핀커버의 전체 외주를 커버하도록 성형된 고정커버를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판세정장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 회전축을 따라, 상기 기판과 상기 스핀커버간의 상대이동을 제공하도록 구성된 상대이동기구를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 세정장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스핀커버는 상기 기판홀딩기구에 탑재되고,
    상기 기판홀딩기구는 상부개구가 상기 스핀커버의 하단부에 위치하는 배출구를 구비하며,
    상기 배출구는 바깥쪽을 향해 아래쪽으로 기울어지는 것을 특징으로 하는 기판세정장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스핀커버의 상기 내주면은 수직단면이 곡선으로 이루어지고, 수평면에 대한 상기 내주면의 각도가 상기 내주면의 상단부에서는 최소가 되고 하단부에서는 최대가 되도록 점진적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 기판세정장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스핀커버의 상기 내주면에 제공된 액체흡수체(liquid absorber)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판세정장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 스핀커버의 안쪽을 향해 방사상으로 제공되는 내측스핀커버를 더 포함 하여 이루어지고, 상기 내측스핀커버는 상기 스핀커버와 함께 회전가능한 것을 특징으로 하는 기판세정장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 내측스핀커버는 외주면이 아치형의 수직단면을 갖고,
    상기 내측스핀커버의 상기 외주면은, 상기 기판홀딩기구에 의해 유지되는 상기 기판의 상부면과 같은 높이, 또는 그보다 약간 아래에 놓이는 상단부를 갖는 것을 특징으로 하는 기판세정장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 내측스핀커버와 상기 스핀커버를 서로 결합하도록 구성된 지지아암을 더 포함하여 이루어지고, 상기 지지아암은 상기 내측스핀커버와 상기 스핀커버 사이의 갭에 배치되어, 상기 내측스핀커버와 상기 스핀커버가 회전할 때, 상기 갭에서의 가스의 하강류를 일으키도록 성형되는 것을 특징으로 하는 기판세정장치.
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