KR20100044912A - 판 형상 물체 습식 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 판 형상 물체를 습식 처리하기 위한 장치는:
- 판 형상 물체의 에지에서 판 형상 물체를 지지하기 위한 수단과, 스핀척과 대면하는 판 형상 물체의 측면을 향하여 가스를 대향하게 하는 가스 공급 수단을 구비하고 판 형상 물체를 지지하고 회전시키기 위한 스핀척과; 상기 가스 공급 수단은 상기 판 형상 물체와 상기 스핀척 사이에서 가스 쿠션을 제공하기 위하여 상기 스핀척과 함께 회전시키기 위한 가스 노즐을 구비하며,
- 비회전 유체 노즐을 통하여, 상기 스핀척과 대면하는 상기 판 형상 물체의 측면 상에 유체를 대향하게 하기 위한 유체 공급 수단을 구비한다.
- 판 형상 물체의 에지에서 판 형상 물체를 지지하기 위한 수단과, 스핀척과 대면하는 판 형상 물체의 측면을 향하여 가스를 대향하게 하는 가스 공급 수단을 구비하고 판 형상 물체를 지지하고 회전시키기 위한 스핀척과; 상기 가스 공급 수단은 상기 판 형상 물체와 상기 스핀척 사이에서 가스 쿠션을 제공하기 위하여 상기 스핀척과 함께 회전시키기 위한 가스 노즐을 구비하며,
- 비회전 유체 노즐을 통하여, 상기 스핀척과 대면하는 상기 판 형상 물체의 측면 상에 유체를 대향하게 하기 위한 유체 공급 수단을 구비한다.
Description
본 발명은 판 형상 물체를 지지하고 회전시키기 위한 스핀척과, 판 형상 물체의 에지에서 판 형상 물체를 지지하기 위한 수단과, 판 형상 물체의 측면을 향하여 가스를 보내기 위한 가스 공급 수단을 구비하고, 상기 가스 공급 수단은 판 형상 물체와 스핀척 사이에서 가스 쿠션을 제공하기 위하여 스핀척을 회전시키기 위한 가스 노즐을 구비한 단일의 판 형상 물체 습식 처리 장치에 관한 것이다.
습식이라는 용어는 기본적으로 세척 또는 에칭 또는 재료의 도포를 하기 위하여 판 형상 물체를 적시는 것을 의미한다.
이하에서 웨이퍼란 용어가 사용된다면 이는 판 형상 물체를 의미한다.
이러한 판 형상 물체는 반도체 웨이퍼 또는 콤팩트 디스크와 함께 평판 표시 장치 또는 레티클과 같은 다각형 물체일 수도 있다.
US 5,513,668호는 판형상 물체를 지지하고 회전시키기 위한 스핀척과, 판 형상 물체의 에지에서 판 형상 물체를 지지하기 위한 수단과, 스핀척과 대면하고 있는 판 형상 물체의 측면을 향해 가스를 보내는 가스 공급 수단을 구비하고, 상기 가스 공급 수단은 판 형상 물체와 스핀척 사이에서 가스 쿠션을 제공하기 위하여 스핀척을 회전시키기 위한 가스 노즐을 구비한 판 형상 물체 습식 처리 장치를 개시한다. 이러한 척은 베르누이 효과라 불리는 공기 역학에 역설적으로 발생되는 진공에 의해 척을 향하여 판 형상 물체가 잡아 당겨지기 때문에 일명 베르누이 척이라 알려져 있다. 이러한 베르누이 척은 방사방향으로 이동가능한 척을 구비하고, 압축 가스가 베르누이 효과를 제공하지 않을지라도 핀은 판 형상 물체를 단단하게 지지한다.
다르게는, 베르누이 척은 판 형상 물체가 놓이는 움직이지 않는 핀을 구비할 수도 있다(바람직하게는 판 형상 물체의 에지 영역에서의 기계적 접촉은 판 형상 물체에 손상을 주지 않는다). 이 경우에 있어서, 판 형상 물체는 핀을 향해 물러나와 베르누이 효과에 의해 단단하게 지지된다.
특정 적용을 위하여, 척과 대면하는 판 형상 물체의 측면에 액체를 적용하는 것도 또한 바람직하다. 척(소위 베르누이 척이라 불리는)과 대면하는 판 형상 물체의 측면을 향하여 가스가 공급되는 스핀척은 척과 대면하는 판 형상 물체의 측면을 무입자 헹굼을 위한 액체 공급 노즐을 가지지 않는다. 또한, 판 형상 물체의 양면을 액체 처리하도록 구성된 공지의 스핀척은 처리액에 젖는 것을 방지하는 스핀척과 대면하는 판 형상 물체 측면을 가지도록 가스 쿠션을 제공하기 위한 가스 공급 수단을 가지지 않는다.
본 발명의 목적은:
- 판 형상 물체의 에지에서 판 형상 물체를 지지하기 위한 수단과, 스핀척과 대면하는 판 형상 물체의 측면을 향하여 가스를 대향하게 하는 가스 공급 수단을 구비하고 판 형상 물체를 지지하고 회전시키기 위한 스핀척과; 상기 가스 공급 수단은 상기 판 형상 물체와 상기 스핀척 사이에서 가스 쿠션을 제공하기 위하여 상기 스핀척과 함께 회전시키기 위한 가스 노즐을 구비하며,
- 비회전 유체 노즐을 통하여, 상기 스핀척과 대면하는 상기 판 형상 물체의 측면 상에 유체를 대향하게 하기 위한 유체 공급 수단을 구비한 단일의 판 형상 물체의 습식 처리 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에 의해 제공된 상기 장치는 척과 대면하지 않은 판 형상 물체의 제 1 측면 상에 분배될 수도 있는 액체가 척과 대면하고 있는 판 형상 물체의 제 2 측면으로 유동할 수 없다는 잇점을 가지고 있다. 이러한 보호 스핀척과 판 형상 물체 사이에서의 가스 쿠션에 의해 이루어진다. 동시에 본 발명에 의해 제공되는 장치는 유체 공급 라인(선회 죠인트나 로터리 유니언과 같은)에 대하여 회전하는 부품을 완전히 회피함으로써 무입자 상태에서 파이프를 통하여 유체(바람직하게는 액체)로 판 형상 물체의 제 2 측면의 처리를 허용한다.
가스 공급 수단은 회전축에 대하여 환형으로 배열될 수도 있는 복수의 가스 노즐을 구비할 수도 있다. 그러나, 가스 노즐은 임으로 배열될 수도 있다.
다르게는 또는 부가적으로는, 가스 공급 수단은 판 형상 물체를 부드럽게 지지하기 위하여 고르고 부드러운 가스 쿠션을 제공하는 환형의 가스 노즐을 구비할 수도 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 가스 노즐은 스핀척의 일부인 회전 가스 분배 챔버를 통하여 공급된다. 바람직하게는, 가스 분배 챔버는 스핀척의 축둘레에 원형으로 배열되어 있고 스핀척의 중심 구멍을 향하여 안쪽으로 개방되어 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 가스 분배 챔버는 비회전 가스 공급 장치를 통하여 공급된다. 이러한 가스 공급 장치는 회전 가스 분배 챔버 내로 비회전 중앙 노즐 헤드로부터 가스를 방사 방향으로 공급하는 하나의 단일 가스 노즐을 구비한다.
바람직하게는, 비회전 가스 공급 장치는 회전 가스 분배 챔버에 공급하기 위하여 복수의 원형으로 배열된 노즐 또는 슬릿 형상 환형 노즐과 가스 분배 챔버(바람직하게는 원형 형상을 가진)를 구비한다. 이는 가스 유동이 매우 균일하게 선대칭으로 분배할 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 비회전 유체 노즐과 비회전 가스 공급 장치는 스핀척의 중심을 통하여 축방향으로 돌출된, 노즐 조립체 요소들이다.
바람직하게는, 스핀척은 판 형상 물체에 평행한 판이고, 상기 판은 중심 구멍을 가지며, 이를 통하여 비회전 유체 노즐이 통과한다. 판과 노즐 사이의 갭이 0.5mm이하(바람직하게는 0.2mm 이하)로 선택된다면, 가스가 갭을 통하여 거의 누설되지 않으나 가스는 회전하는 가스 노즐 또는 가스 노즐을 통하여 유동한다.
스핀척이 고정 지지 요소(마찰력에 의해 판 형상 물체를 지지)와 함께 작용할지라도, 스핀척은 에지에서 판 형상 물체를 파지하고 판 형상 물체가 스핀척으로부터 떨어져 나올 때, 해제되도록 하기 위한 가동 파지 요소들을 구비하는 것이 바람직하다. 가스 쿠션을 제공하기 위한 가스는 유체 공급(즉, 액체 공급)이 개시될 때 차단 또는 상당히 감소 될 수 있다. 그러므로, 가스 쿠션을 제공하기 위한 가스는 처리액(즉, 액체)을 방해하지 않는 것이 가능하다.
하나의 실시예에 있어서, 장치는 적어도 두 개의 비회전 유체 노즐을 구비하는 데, 즉 하나는 스핀척과 대향하는 판 형상 물체에 대하여 액체를 분배하고 다른 하나는 가스(즉, 건조 가스)를 분배하기 위한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 습식 처리 장치의 상세 단면 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 습식 처리 장치의 상세 단면도이다.
도 3은 비회전 노즐 헤드의 상세도이다.
도 2는 본 발명에 따른 습식 처리 장치의 상세 단면도이다.
도 3은 비회전 노즐 헤드의 상세도이다.
도 1, 도 2 및 도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 습식 처리 장치(1)의 코어의 상세를 도시한 다른 도면이다.
장치는 웨이퍼(W)를 지지하고 회전시키기 위한 스핀척(3)과 비회전 노즐 헤드(20)를 구비한다. 스핀척은 회전 지지판(41) 상에 장착된 베이스 몸체(10)를 가진다.
지지판(41)은 중공축 모터(40)의 일부인 회전 중공축(42)(회전자)에 연결되어 있다. 중공축 모터는 외측 고정자(40)와 내측 회전자를 가진다. 고정자(40)는 프레임판(43)과 연결판(44)과 함께 기계 프레임부(43, 44)에 연결되어 있다. 원통형 비회전 노즐 헤드(20)는 연결부(44)에 고정연결되어 있다.
그러므로 노즐 헤드(20)는 중공축(42)의 내벽에 대하여 작은 갭(0.05 ~ 0.5 mm)을 가지고 지지판(41)과 중공축(42)을 통하여 인도된다. 중공축(42)과 노즐 헤드(20) 사이의 갭은 흡인 라인(46)을 통하여 흡인 장치(도시안함)에 연결된 환형 덕트(47)에 의해 밀봉된다.
회전 지지판(41)에 장착되어 있는 스피 척의 베이스 몸체(10)는 노즐 헤드(20)에 대하여 작은 갭(0.05 ~ 0.5 mm)이 떨어진 내부 구멍을 가진다.
커버판(12)은 베이스판(10) 상에 장착되고, 이 때문에 내측으로 개방된 가스 분배 챔버(34)는 발생된다. 커버판(12)은 커버판에 장착된 중심(1)을 가진다. 중심판(11)은 노즐 헤드의 형상에 대응하는 형상을 가지며, 중심판은 노츨 헤드(20)와 중심판(1) 사이에서 0.05 내지 0.5 mm의 작은 갭(G2)을 가진 노즐 헤드와 접촉되지 않는다. 중심판(11)의 안측 구멍은 0.05 내지 0.5 mm의 거리(d)를 가지고 갭(G3)을 남겨 두고 노즐(26)에 대응한다.
가스 분배 챔버(34)의 바닥에서, 판(13)은 톱니 기어(16)를 위하여 베이스판(10)과 판(13) 사이에서 챔버를 두고 베이스판(10)에 장착되어 있다. 톱니 기어(16)는 베어링(17)에 의해 베이스판(10)에 회전가능하게 연결되어 있다. 그러므로 톱니 기어(16)를 위한 챔버는 가스 분배 챔버(34)에 연결되어 있지 않다.
스핀척(3)은 편심 장착된 파지핀(13)을 가지고 원통 형상의 6개의 지지 요소(13)를 구비한다. 파지핀(13)은 톱니 기어(16)에 의해 지지 요소의 실린더 축에 대하여 회전된다. 톱니 기어(16)는 중공축 모터(40)와 함께 베이스 몸체가 약간 회전하면서 수직으로 이동가능한 로드(18)(베이스 몸체 내의 도시하지 않은 슬릿을 통하여 관통)에 톱니 기어를 지지하여 스핀척의 베이스 몸체(10)에 대하여 회전한다. 이 때문에, 원통형 지지 요소(14)가 회전되고 파지핀(13)이 개방 위치로 회전한다. 톱니 기어(16)는 지지 요소(14)의 일부분인 톱니 기어(15)를 구동시킨다. 웨이퍼가 파지핀(13)에서 가스 노즐을 통하여 제공되는 가스 쿠션 상에 위치된 후, 베이스 몸체는 반회전되고 톱니 기어는 스프링(도시안됨)에 의해 구동되어 폐쇄 위치로 회전된다. 이 때문에, 파지핀(13)은 웨이퍼의 에지와 접촉되고 웨이퍼를 단단히 파지한다.
노즐 헤드(20)는 스핀척의 회전축에 대하여 실제적으로 평행한 3개의 라인(유체 라인(24), 가스 라인(28), 진공 라인(46))을 구비한다. 유체 라인(24)은 스핀척과 대면하는 웨이퍼 표면을 처리하기 위한 유체 노즐(26)로 인도된다.
가스 라인(28)은 가스 쿠션을 위하여 가스를 공급하기 위한 가스 공급 라인의 비회전부의 일부이다. 노즐 헤드의 상부 부분에 있어서, 가스 공급 라인(28)은 네 갈래(29)로 분기 된다. 가스 공급 라인의 갈래(29)는 환형의 비회전 가스 분배 챔버(30)에서 종단된다. 비회전 가스 분배 챔버(30)는 12 개의 구멍(32)을 통하여 회전 가스 분배 챔버(34) 내로 개방되어 있다.
원형으로 배열된 복수의 가스 노즐(36)은 회전축에 대하여 동축으로 배열되어 있다. 각각의 가스 노즐은 회전축에 대하여 약 30도의 각도(α)로 외측으로 경사져 있다.
비회전 가스 분배 챔버(30)로부터 회전 가스 분배 챔버(34) 내로 공급되는 80%이상의 가스는 웨이퍼와 커버판(12) 사이의 갭(38) 내에 가스 쿠션을 제공하기 위하여 구멍(36)을 통하여 분배된다.
회전 가스 분배 챔버(34) 내로 도입되는 나머지 가스는 비회전 노즐 헤드(20)와 스핀척(3) 사이의 갭(G1, G2, G3)을 퍼징하는 데 사용된다.
G1은 스핀척의 베이스 몸체(10)와 노즐 헤드(20) 사이의 갭이다. 갭(G1)으로 도입된 가스는 흡인 라인(46)에 연결되어 있는 환형 덕트(47)를 통하여 제거된다.
G2는 노즐 헤드(20)의 상부 부분과 중심판(11)의 하부 측면 사이의 갭이고 G3는 노즐(26)과 중심판(11)의 중심 구멍 사이의 갭이다.
분산된 액체를 수집하기 위하여, 수집 챔버(환형 덕트, 도시안됨)는 스핀척 둘레에 동심원적으로 배열되어 있다. 액체를 수직으로 배열된 환형 덕트로 비산시키기 위하여, 고정 프레임과 수집 챔버는 서로에 대하여 축방향으로 편위(예를 들면, US 4,903,717호에 개시된 바와 같이)될 수 있다.
반도체 웨이퍼의 액체 처리 공정을 다음에서 설명한다.
웨이퍼는 가스 노즐(36)을 통하여 도입된 가스에 의해 제공된 스핀척의 가스 쿠션 상에 놓여 진다. 웨이퍼는 가스 쿠션 위에서 자유로이 부유한다. 그런 다음에, 파지핀(13)은 폐쇄되고 웨이퍼 에지와 접촉하여 웨이퍼를 지지한다.
그런 다음에 척이 회전되고 처리액(즉, 에칭제)이 액체 분배 노즐(50)을 통하여 웨이퍼의 상부 표면에 분배된다. 액체는 웨이퍼 에지를 향하여 방사 방향으로 유동하고 웨이퍼에 비산된다. 액체는 웨이퍼 에지를 부분적으로 감싸고 웨이퍼의 하부 표면의 주위 영역을 적신다.
그런 이후에 헹굼액은 웨이퍼의 상부 표면 상에 분배되고 이 때문에 웨이퍼의 하부 표면의 주변 영역과 상부 표면으로부터 처리액이 제거된다. 그러나, 처리액의 잔류물은 하부 표면 상에 남아 있을 수 있다.
상부 표면을 헹구는 동안에 이러한 잔류물을 제거하기 위하여, 하부 표면은 또한 비회전 노즐(26)을 통하여 헹구어진다. 위 아래로부터 동일한 헹굼액이 사용된다면, 이들 액체는 함께 수집되고 바로 재사용하기 위하여 재생할 수도 있다. 헹굼액이 노즐(26)을 통하여 분배될 때, 가스 쿠션을 위한 가스 유동은 최소만이 남아 있도록 감소 되고 이 때문에 액체는 노즐(36) 또는 갭(G3) 내로 유동하지 않는다. 그러나, 가스 유동은 웨이퍼의 하부 표면을 가로질러 방사 방향으로 흐르는 헹굼액이 분산되지 않도록 충분히 작게 선택될 것이다. 바꾸어 말하면, 헹굼액은 헹굼 단계에서 웨이퍼의 하부 표면을 완전히 덮게 된다.
헹굼 단계 이후에 건조 단계가 이루어지는데 건조 가스(즉, 질소 또는 질소/2-프로파놀 혼합물)가 노즐(26)을 통하여 아래로 노즐(50)을 통하여 위로 공급된다.
Claims (12)
- - 판 형상 물체의 에지에서 판 형상 물체를 지지하기 위한 수단과, 스핀척과 대면하는 판 형상 물체의 측면을 향하여 가스를 대향하게 하는 가스 공급 수단을 구비하고 판 형상 물체를 지지하고 회전시키기 위한 스핀척과; 상기 가스 공급 수단은 상기 판 형상 물체와 상기 스핀척 사이에서 가스 쿠션을 제공하기 위하여 상기 스핀척과 함께 회전시키기 위한 가스 노즐을 구비하며,
- 비회전 유체 노즐을 통하여, 상기 스핀척과 대면하는 상기 판 형상 물체의 측면 상에 유체를 대향하게 하기 위한 유체 공급 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 단일의 판 형상 물체의 습식 처리 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 가스 공급 수단은 복수의 가스 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일의 판 형상 물체의 습식 처리 장치.
- 청구항 2에 있어서,
상기 복수의 가스 노즐은 회전축에 대하여 환형으로 배열된 것을 특징으로 하는 단일의 판 형상 물체의 습식 처리 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 가스 공급 수단은 환형의 가스 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일의 판 형상 물체의 습식 처리 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 가스 노즐은 상기 스핀척의 일부인 회전 가스 분배 챔버를 통하여 공급되는 것을 특징으로 하는 단일의 판 형상 물체의 습식 처리 장치.
- 청구항 5에 있어서,
상기 가스 분배 수단은 비회전 가스 공급 장치를 통하여 공급되는 것을 특징으로 하는 단일의 판 형상 물체의 습식 처리 장치.
- 청구항 6에 있어서,
상기 비회전 가스 공급 장치는 상기 회전 가스 분배 챔버에 공급하기 위하여 가스 분배 챔버와 환형으로 배열된 복수의 노즐 또는 슬릿 형상 환형 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일의 판 형상 물체의 습식 처리 장치.
- 청구항 7에 있어서,
상기 비회전 유체 노즐과 상기 비회전 가스 공급 장치는 상기 스핀척의 중심을 통하여 축방향으로 놓여 있는 노즐 조립체 요소인 것을 특징으로 하는 단일의 판 형상 물체의 습식 처리 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 스핀척은 판 형상 물체에 평행한 판을 구비하고, 상기 판은 비회전 유체 노즐이 통과하는 중심 구멍을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 단일의 판 형상 물체의 습식 처리 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 스핀척은 그 에지에서 판형 상 물체를 파지하기 위한 이동가능한 파지 요소를 구비한 것을 특징으로 하는 단일의 판 형상 물체의 습식 처리 장치.
- 청구항 1에 있어서,
적어도 두 개의 비회전 유체 노즐을 구비한 것을 특징으로 하는 단일의 판 형상 물체의 습식 처리 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 비회전 유체 노즐은 액체 소스에 연결된 것을 특징으로 하는 단일의 판 형상 물체의 습식 처리 장치.
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| B601 | Maintenance of original decision after re-examination before a trial | ||
| J301 | Trial decision |
Free format text: TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20120704 Effective date: 20130225 |
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| J2X1 | Appeal (before the patent court) |
Free format text: APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL |
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| J302 | Written judgement (patent court) |
Free format text: JUDGMENT (PATENT COURT) FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20130423 Effective date: 20131114 |