KR20150086183A - 프로세스 액체들을 컨디셔닝하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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코메터 토마스
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램 리서치 아게
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Abstract

프로세스 액체를 컨디셔닝하기 (conditioning) 위한 장치는 탱크로서, 탱크 내의 프로세스 액체를 가열 또는 냉각하기 위한 열 전달 디바이스를 포함하는, 탱크를 포함한다. 탱크 내의 프로세스 액체를 여과하기 위해서 탱크 내에 여과 유닛이 장착된다. 펌프가 탱크에 인접하여 장착되고 탱크 내의 프로세스 액체와 유체적으로 연통한다. 펌프는 프로세스 액체가 여과 유닛과 열 전달 디바이스 간에서 순환되게 한다.

Description

프로세스 액체들을 컨디셔닝하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONDITIONING PROCESS LIQUIDS}
본 발명은 특히 반도체 웨이퍼들을 프로세싱하기 위한 장비와 관련하여서, 프로세스 액체들을 컨디셔닝하기 위한 방법 및 장치 및 이 컨디셔닝 장치를 포함하는 웨이퍼 형상 물체들을 프로세싱하기 위한 장치에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼들의 액체 처리는 습식 에칭 및 습식 세정 양자를 포함하며, 여기서 처리될 웨이퍼의 표면 구역이 처리 액체로 웨팅되며 웨이퍼의 층이 이로써 제거되거나 불순물들이 이로써 제거된다. 이러한 처리를 위한 디바이스들은, 통상적으로 예를 들어서 미국 특허 번호 4,903,717에 기술된 스핀 척을 사용하여서, 다수의 웨이퍼들을 배치 (batch) 방식으로 프로세싱하거나 개별 웨이퍼들을 처리할 수 있다.
프로세싱 장비와 상관없이, 그들의 온도 및 입자 오염물들의 레벨에 있어서 적합하게 컨디셔닝된 프로세스 액체들을 공급하는 것이 요구된다. 이러한 액체들은 예를 들어서 액체 형태로서 또는 폼-유사 혼합된 가스-액체 상으로서의 강한 무기 산들, 강한 무기 산들과 강한 산화제들의 혼합물들 및 탈이온수와 이소프로필 알콜과 같은 린싱제 및 건조제 및 이들의 혼합물일 수 있다.
통상적인 장치에서, 프로세스 액체를 가열 또는 냉각하기 위한 장비, 여과 유닛(들) 및 공급 펌프가 적합한 도관들, 밸브들 및 피팅들에 의해서 상호연결된 개별 유닛들로서 제공된다. 그러나, 이러한 시스템들은 그들의 공간 요건의 측면에서 비효율적이며 필요한 상호연결 도관들 및 이와 연관된 피팅들 모두를 확립 및 유지하기 위해서 상당한 양의 작업이 수반된다.
따라서, 일 양태에서, 본 발명은 프로세스 액체를 컨디셔닝하기 (conditioning) 위한 장치에 관한 것이며, 이 장치는 탱크로서, 탱크 내의 프로세스 액체를 가열 또는 냉각하기 위한 열 전달 디바이스를 포함하는, 탱크를 포함한다. 탱크 내의 프로세스 액체를 여과하기 위해서 탱크 내에 여과 유닛이 장착된다. 펌프가 탱크에 인접하여 장착되고 탱크 내의 프로세스 액체와 유체적으로 연통한다. 펌프는 프로세스 액체가 여과 유닛과 열 전달 디바이스 간에서 순환되게 한다.
본 발명에 따른 컨디셔닝 장치의 바람직한 실시예들에서, 열 전달 디바이스는 여과 유닛을 둘러싸는 열 교환 튜브 (heat exchange tube) 를 포함한다.
본 발명에 따른 컨디셔닝 장치의 바람직한 실시예들에서, 펌프는 프로세스 액체를 유입구로부터 여과 유닛의 내부를 통해서 탱크 내로 끌어내고 탱크의 벽 내에 형성된 개구를 통해서 펌프 내로 끌어내고 프로세스 액체를 여과 유닛의 여과 유입구 내로 밀어낸다.
본 발명에 따른 컨디셔닝 장치의 바람직한 실시예들에서, 펌프는 탱크의 벽에 장착된 플랜지를 포함하고, 플랜지는, 벽 내의 제 1 개구와 정렬된, 펌프로의 유입구; 및 벽 내의 하나 이상의 제 2 개구들과 정렬된, 펌프로부터의 유출구를 포함한다.
본 발명에 따른 컨디셔닝 장치의 바람직한 실시예들에서, 벽 내의 제 1 개구는 여과 유닛을 통한 통로와 정렬되며, 벽 내의 하나 이상의 제 2 개구들은 여과 유닛의 유입 영역과 정렬된다.
본 발명에 따른 컨디셔닝 장치의 바람직한 실시예들에서, 열 전달 디바이스는 여과 유닛의 외부를 동축방식으로 (coaxially) 둘러싸는 코일을 포함한다.
본 발명에 따른 컨디셔닝 장치의 바람직한 실시예들에서, 여과 유닛의 유출구는 여과되고 온도-조절된 프로세스 액체를 열 전달 디바이스와 다시 접촉시키지 않고서 탱크의 외부로 이끄는 유출 도관에 결합된다.
본 발명에 따른 컨디셔닝 장치의 바람직한 실시예들에서, 여과 유닛은 튜브-형상 여과 매체를 포함하며, 여과 유닛의 유입 영역은 튜브-형상 여과 매체의 방사상 외측에 위치되며, 여과 유닛의 유출구는 튜브-형상 여과 매체의 방사상 내측에 위치된다.
본 발명에 따른 컨디셔닝 장치의 바람직한 실시예들에서, 여과 유닛은 여과 유닛을 통과하며 (traversing) 바이패싱 (bypassing) 하는 중앙 통로를 포함하며, 중앙 통로는 일 단부가 탱크 내로 개방되고 다른 단부가 탱크의 벽 내의 개구와 접한다.
본 발명에 따른 컨디셔닝 장치의 바람직한 실시예들에서, 탱크의 벽 내의 개구는 펌프의 유입구로 이어진다.
본 발명에 따른 컨디셔닝 장치의 바람직한 실시예들에서, 프로세스 액체는 반도체 표면들을 처리하기 위한 산 또는 염기이다.
다른 양태에서, 본 발명은 프로세스 액체를 컨디셔닝하기 위한 방법에 관한 것이며, 이 방법은 프로세스 액체를 탱크 내로 도입시키고 프로세스 액체를 가열 또는 냉각하기 위해서 탱크 내에 배치된 열 전달 디바이스와 프로세스 액체를 접촉시키는 단계를 포함한다. 탱크에 인접하여 장착된 펌프의 동작에 의해서 프로세스 액체를 탱크 외부로 끌어낸다. 이어서, 프로세스 액체를 탱크 내에 장착된 여과 유닛 내로 밀어낸다.
본 발명에 따른 컨디셔닝 방법의 바람직한 실시예들에서, 프로세스 액체는 여과 유닛을 통과하고 바이패스하는, 여과 유닛 내의 통로를 통해서 펌프 내로 유입된다.
본 발명에 따른 컨디셔닝 방법의 바람직한 실시예들에서, 여과 유닛의 유출구를 탱크의 유출구와 연결시키는 도관 내로 컨디셔닝된 프로세스 액체를 이끔으로써 컨디셔닝된 프로세스 액체를 탱크로부터 유출시킨다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 웨이퍼 형상 물체를 프로세싱하기 위한 장치에 관한 것이며, 이 장치는 프로세싱 동안에 웨이퍼 형상 물체를 홀딩하기 위한 홀더를 포함한다. 웨이퍼 형상 물체가 홀더 상에 위치되는 때에 웨이퍼 형상 물체 상으로 프로세스 액체를 분사하도록 홀더에 대해서 액체 디스펜서가 위치된다. 프로세스 액체를 컨디셔닝하기 (conditioning) 위한 장치가 액체 디스펜서의 유입구에 연결된다. 프로세스 액체를 컨디셔닝하기 위한 장치는, 탱크로서, 탱크 내의 프로세스 액체를 가열 또는 냉각하기 위한 열 전달 디바이스를 포함하는, 탱크를 포함한다. 탱크 내의 프로세스 액체를 여과하기 위해서 탱크 내에 장착된 여과 유닛이 포함된다. 탱크에 인접하여 장착되고 탱크 내의 프로세스 액체와 유체적으로 연통하는 펌프가 포함된다. 펌프는 프로세스 액체가 여과 유닛과 열 전달 디바이스 간에서 순환하게 한다.
본 발명에 따른 프로세싱 장치의 바람직한 실시예들에서, 홀더는 스핀 척이다.
본 발명에 따른 프로세싱 장치의 바람직한 실시예들에서, 홀더는 반도체 웨이퍼의 단일 웨이퍼 웨팅 프로세싱을 위한 프로세스 모듈 내에 위치된다.
본 발명에 따른 프로세싱 장치의 바람직한 실시예들에서, 프로세스 액체를 컨디셔닝하기 위한 장치는 탱크, 열 전달 디바이스, 여과 유닛 및 펌프를 포함하는 모듈식 어셈블리 (modular assembly) 로서 구성된다.
본 발명의 다른 목적들, 특징들 및 이점들이 첨부 도면들을 참조하여서 주어진, 본 발명의 바람직한 실시예들의 다음의 상세한 설명을 독해한 후에 보다 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 컨디셔닝 장치를 포함하는 웨이퍼 프로세싱 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 컨디셔닝 장치의 바람직한 실시예의 부분적으로 떼어진 부분의 사시도이다.
도 3은 그의 동작을 예시하기 위해서 도 (2) 의 장치의 단면을 도시한다.
이제 도면들을 참조하면, 도 1은 웨이퍼 W을 홀딩하는 스핀 척 (1) 을 개략적으로 예시한다. 스핀 척 (1) 은 이 실시예에서 반도체 웨이퍼들의 단일 웨이퍼 웨팅 프로세싱을 위한 프로세스 모듈 (2) 내에 존재한다. 프로세스 모듈 (2) 은 통상적으로 몇 개의 스핀 척들 (1) 을 포함한다. 각 스핀 척은 웨이퍼 W 상으로 프로세스 액체를 분사하기 위해서 도 1에 도시된 바와 같이 위치될 수 있는 유출 노즐 (3) 을 갖는 액체 디스펜서를 포함한다.
액체 디스펜서 (2) 는 이후에서 세부적으로 기술될 프로세스 액체를 컨디셔닝하기 위한 장치 (5) 에 의해서 도관 (4) 을 통해서 공급된다. 컨디셔닝 장치 (5) 는 이 실시예에서 프로세스 모듈 (5) 외측에 위치하며 따라서 복수의 프로세스 모듈들을 공급할 수도 있다. 이와 달리, 컨디셔닝 장치 (5) 는 프로세스 모듈 (2) 내측에 위치하며 이 프로세스 모듈 (2) 내에 오직 스핀 척(들) (1) 만을 공급할 수 있다.
도 2는 바람직한 실시예에 따른 컨디셔닝 장치 (5) 의 구성을 도시한다. 장치 (5) 는 여과 유닛 (30) 및 열 교환 디바이스 (40) 양자를 포함하는 탱크 (10) 를 포함하는 단일 모듈식 어셈블리로서 형성된다. 펌프 (20) 는 특정하게 설계된 플랜지 인터페이스 (25) 를 통해서 탱크 (10) 의 단부에 장착된다.
열 교환 디바이스 (40) 는 탱크 (10) 내의 프로세스 액체를 가열하기 위한 가열 요소, 예를 들어 전기 저항 코일일 수 있다. 이와 달리, 열 교환 디바이스는 프로세스 액체의 온도를 낮추는 것이 요구되는 경우에 적합한 냉매와 같은 열 교환 유체를 운반하는 나선형 도관일 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 펌프 (20) 는 중앙 유입구 및 주변 유출구를 갖는다. 동작 시에, 펌프가 동작할 때에, 액체는 유입구 (12) 를 통해서 탱크 (10) 내로 흡입될 수 있다. 이와 달리, 탱크 (10) 는 프로세스 액체로 이전에 충진될 수도 있다. 열 교환 디바이스 (40) 는 탱크 (10) 가 프로세스 액체로 적어도 부분적으로 충진될 때에 동작되고, 펌프 (20) 와 동시에 정상 상태 연속 모드로 동작되거나 펌프가 오프로 스위칭되는 동안에 배치 모드로 동작될 수 있다.
탱크 (10) 내의 프로세스 액체는 탱크 (10) 내로 들어가고 펌프 (20) 내로 흡입되기 이전에 열 교환 디바이스 (40) 와 접촉한다. 프로세스 액체가 펌프 (20) 를 향해서 진행될 때에, 이 액체는 본 실시예에서는 여과 유닛 (30) 및 열 교환 유닛 (40) 과 동축으로 배열된 도관 (22) 의 개방된 원위 단부로 먼저 들어간다. 도관 (22) 은 여과 유닛 (30) 을 통해서 연장하며 또한 여과 유닛의 여과 매체 (32) 를 바이패스한다.
이어서, 프로세스 액체는 장착 플랜지 (25) 내에 형성된 중앙 유입구 (27) 를 통해서 펌프 (20) 내로 유입된다. 이어서, 펌프 (20) 의 연속 동작은 프로세스 액체가 펌프 (20) 및 플랜지 (25) 의 하나 이상의 주변 유출구들 (29) 을 통해서 배출되게 하며, 이로써 프로세스 액체가 여과 유닛 (30) 의 주변 유입 영역 (34) 내로 배출된다. 이 유입 영역 (34) 은 여과 유닛 내의 환상 볼륨부이며 원통형 여과 매체 (32) 외측에서 방사상으로 되어 있다.
필요하다면 프로세스 액체의 추가 가열 또는 냉각이 여과 유닛의 이 유입 영역 (34) 내에서, 열적으로 전도성인 재료의 여과 유닛 (30) 의 외측 원통형 벽을 형성함으로써 발생할 수도 있다. 프로세스 액체는 유입 영역 (34) 으로부터 방사상 내측으로 중앙 영역까지 이동하여서 여과 매체 (32) 를 통과하면서 여과된다.
중앙 영역 (36) 으로부터, 온도 조절되고 여과된 프로세스 액체는 이어서 여과 유닛 (30) 의 유출구 (38) 를 통해서 유동하여서 유출 매니폴드 (39) 내로 이동하며, 이 유출 매니폴드는 하나 이상의 유출 도관들 (14) 과 연통한다. 각 유출 도관 (14) 은 도 1에서 기술된 바와 같이 각각의 액체 디스펜서를 공급한다.
본 명세서에서 기술된 바와 같은 모듈식 프로세스 액체 컨디셔닝 장치는 가열, 여과 및 펌핑을 위한 다수의 개별 모듈들로 구성된 종래의 시스템들보다 실질적으로 보다 공간 효율적이며; 또한 종래에서 사용되는 다수의 개별 모듈들을 상호연결하는데 필요한 도관들 및 피팅들의 복잡한 네트워크가 필요없다.
본 발명은 그의 바람직한 실시예들과 관련하여서 기술되었지만, 이러한 실시예들은 본 발명을 단지 예시하기 위해서 제공되었으며 첨부된 청구항들의 진정한 범위 및 사상에 의해서 부여되는 보호 범위를 한정하는 맥락으로서 사용되지 말아야 함이 이해되어야 한다.

Claims (18)

  1. 프로세스 액체를 컨디셔닝하기 (conditioning) 위한 장치로서,
    탱크로서, 상기 탱크 내의 프로세스 액체를 가열 또는 냉각하기 위한 열 전달 디바이스를 포함하는, 상기 탱크;
    상기 탱크 내의 프로세스 액체를 여과하기 위해서 상기 탱크 내에 장착된 여과 유닛; 및
    상기 탱크에 인접하여 장착되고 상기 탱크 내의 프로세스 액체와 유체적으로 연통하는 펌프를 포함하며,
    상기 펌프는 프로세스 액체가 상기 여과 유닛과 상기 열 전달 디바이스 간에서 순환되게 하는, 프로세스 액체 컨디셔닝 장치.
  2. 제 2 항에 있어서,
    상기 열 전달 디바이스는 상기 여과 유닛을 둘러싸는 열 교환 튜브 (heat exchange tube) 를 포함하는, 프로세스 액체 컨디셔닝 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 펌프는 프로세스 액체를 유입구로부터 상기 여과 유닛의 내부를 통해서 상기 탱크 내로 끌어내고 상기 탱크의 벽 내에 형성된 개구를 통해서 상기 펌프 내로 끌어내고, 프로세스 액체를 상기 여과 유닛의 여과 유입구 내로 밀어내는, 프로세스 액체 컨디셔닝 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 펌프는 상기 탱크의 벽에 장착된 플랜지를 포함하고,
    상기 플랜지는,
    상기 벽 내의 제 1 개구와 정렬된, 상기 펌프로의 유입구; 및
    상기 벽 내의 하나 이상의 제 2 개구들과 정렬된, 상기 펌프로부터의 유출구를 포함하는, 프로세스 액체 컨디셔닝 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 벽 내의 상기 제 1 개구는 상기 여과 유닛을 통한 통로와 정렬되며,
    상기 벽 내의 상기 하나 이상의 제 2 개구들은 상기 여과 유닛의 유입 영역과 정렬되는, 프로세스 액체 컨디셔닝 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 전달 디바이스는 상기 여과 유닛의 외부를 동축방식으로 (coaxially) 둘러싸는 코일을 포함하는, 프로세스 액체 컨디셔닝 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 여과 유닛의 유출구는, 여과되고 온도-조절된 프로세스 액체를 상기 열 전달 디바이스와 다시 접촉시키지 않고서 상기 탱크의 외부로 이끄는 유출 도관에 결합되는, 프로세스 액체 컨디셔닝 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 여과 유닛은 튜브-형상 여과 매체를 포함하며,
    상기 여과 유닛의 유입 영역은 상기 튜브-형상 여과 매체의 방사상 외측에 위치되며,
    상기 여과 유닛의 유출구는 상기 튜브-형상 여과 매체의 방사상 내측에 위치되는, 프로세스 액체 컨디셔닝 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 여과 유닛은 상기 여과 유닛을 통과하며 (traversing) 바이패싱 (bypassing) 하는 중앙 통로를 포함하며,
    상기 중앙 통로는 일 단부가 상기 탱크 내로 개방되고 다른 단부가 상기 탱크의 벽 내의 개구와 접하는, 프로세스 액체 컨디셔닝 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 탱크의 벽 내의 상기 개구는 상기 펌프의 유입구로 이어지는, 프로세스 액체 컨디셔닝 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세스 액체는 반도체 표면들을 처리하기 위한 산 또는 염기인, 프로세스 액체 컨디셔닝 장치.
  12. 프로세스 액체를 컨디셔닝하기 위한 방법으로서,
    프로세스 액체를 탱크 내로 도입시키고 상기 프로세스 액체를 가열 또는 냉각하기 위해서 상기 탱크 내에 배치된 열 전달 디바이스와 상기 프로세스 액체를 접촉시키는 단계;
    상기 탱크에 인접하여 장착된 펌프의 동작에 의해서 상기 프로세스 액체를 상기 탱크 외부로 끌어내는 단계; 및
    상기 프로세스 액체를 상기 탱크 내에 장착된 여과 유닛 내로 밀어내는 단계를 포함하는, 프로세스 액체 컨디셔닝 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 프로세스 액체는 상기 여과 유닛을 통과하고 바이패스하는, 상기 여과 유닛 내의 통로를 통해서 상기 펌프 내로 끌어내지는, 프로세스 액체 컨디셔닝 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 여과 유닛의 유출구를 상기 탱크의 유출구와 연결시키는 도관 내로 컨디셔닝된 프로세스 액체를 이끔으로써 컨디셔닝된 프로세스 액체를 상기 탱크로부터 배키는 단계를 더 포함하는, 프로세스 액체 컨디셔닝 방법.
  15. 웨이퍼 형상 물체를 프로세싱하기 위한 장치로서,
    프로세싱 동안에 웨이퍼 형상 물체를 홀딩하기 위한 홀더;
    웨이퍼 형상 물체가 상기 홀더 상에 위치되는 때에 상기 웨이퍼 형상 물체 상으로 프로세스 액체를 분사하도록 상기 홀더에 대해서 위치된 액체 디스펜서; 및
    프로세스 액체를 컨디셔닝하기 (conditioning) 위한 장치를 포함하며,
    상기 프로세스 액체를 컨디셔닝하기 위한 장치는,
    탱크로서, 상기 탱크 내의 프로세스 액체를 가열 또는 냉각하기 위한 열 전달 디바이스를 포함하는, 상기 탱크;
    상기 탱크 내의 프로세스 액체를 여과하기 위해서 상기 탱크 내에 장착된 여과 유닛; 및
    상기 탱크에 인접하여 장착되고 상기 탱크 내의 프로세스 액체와 유체적으로 연통하는 펌프를 포함하며,
    상기 펌프는 프로세스 액체가 상기 여과 유닛과 상기 열 전달 디바이스 간에서 순환되게 하며,
    상기 프로세스 액체를 컨디셔닝하기 위한 장치의 유출구는 상기 액체 디스펜서의 유입구와 연결되는, 웨이퍼 형상 물체 프로세싱 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 홀더는 스핀 척인, 웨이퍼 형상 물체 프로세싱 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 홀더는 반도체 웨이퍼의 단일 웨이퍼 웨팅 프로세싱을 위한 프로세스 모듈 내에 위치된, 웨이퍼 형상 물체 프로세싱 장치.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 프로세스 액체를 컨디셔닝하기 위한 장치는 상기 탱크, 상기 열 전달 디바이스, 상기 여과 유닛 및 상기 펌프를 포함하는 모듈식 어셈블리 (modular assembly) 로서 구성되는, 웨이퍼 형상 물체 프로세싱 장치.
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