KR0163362B1

KR0163362B1 - 세정장치용 처리조

Info

Publication number: KR0163362B1
Application number: KR1019930003225A
Authority: KR
Inventors: 겐지 요코미조; 오사무 다나카; 쇼오리 모쿠오
Original assignee: 이노우에 아키라; 도오교오 에레구토론 가부시끼 가이샤; 다카시마 회로시; 도오교오 에레구토론 사가 가부시끼 가이샤
Priority date: 1992-03-05
Filing date: 1993-03-04
Publication date: 1999-02-01
Also published as: KR930020596A; US5327921A

Abstract

복수의 웨이퍼를 세정하는 세정장치에 사용되는 처리조이다. 처리조는 세정액공급원과, 순환펌프와, 필터와, 입구를 바닥부에 가지는 주조와, 복수의 웨이퍼를 주조의 중앙영역에 유지하는 보우트와, 입구와 기판의 사이에 형성된 정류어셈블리를 구비하고 있다. 정류어셈블리는, 상기 입구로부터의 세정액을 수평방향으로 분산시키는 분산판과, 입구로부터 유입된 세정액을 실질적으로 층류로 하고, 층류화한 세정액을 주조의 중앙영역으로 유도하는 유도유로를 가진다. 유도유로는, 분산판 및 측면판의 상호간극, 또는 분산판의 다수의 구멍에 의하여 형성된다. 이와같은 유도유로에 의하여 웨이퍼의 상호간 공간에 세정액의 대부분을 저극적으로 통하여 흐르게 한다. 또한, 정류어셈블리는, 웨이퍼의 주변 영역에 흐르는 세정액의 양을 억제하기 위한 유량억제부를 가진다.

Description

세정(洗淨)장치용 처리조(處理槽)

제1도는 종래의 처리조의 일부를 확대하여 나타낸 종단면도.

제2도는 본 발명의 제1실시예에 관한 처리조가 사용된 세정시스템의 전체개요를 나타내는 투시사시도.

제3도는 웨이퍼척을 가지는 웨이퍼반송기구를 나타내는 사시도.

제4도는 처리조의 일부를 절결하여 그 내부를 나타내는 사시도.

제5도는 처리조 및 처리액의 유통시스템의 개요를 나타내는 종단면 블록도.

제6도는 처리조 바닥부의 정류판 어셈블리를 나타내는 사시도.

제7도는 제1실시예의 변형예의 처리조를 나타내는 종단면도.

제8도는 제1실시예의 변형예의 처리조를 나타내는 종단면도.

제9도는 본 발명의 제2실시예에 관한 처리조를 나타내는 종단면도.

제10도는 제2실시예의 처리조를 나타내는 횡단면도.

제11도는 제2실시예의 처리조의 일부를 확대하여 나타내는 단면도.

제12도는 제2실시예의 변형예의 처리조의 일부를 확대하여 나타내는 단면도.

제13a도는 비교예로서 종래의 처리조내에 있어서의 액의 흐름과 웨이퍼의 관계를 설명하기 위한 모델도.

제13b도는 실시예의 처리조내에 있어서의 액의 흐름과 웨이퍼의 관계를 설명하기 위한 모델도.

제14도는 실시예의 처리조 및 종래의 처리조를 비교하기 위하여, 세정시간과 세정액의 비저항치의 관계에 대하여 조사한 결과를 나타내는 블록도.

제15도는 다른 실시예의 처리조의 일부를 확대하여 나타내는 종단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 세정장치 2 : 세정부

3 : 입력버퍼부 4 : 출력버퍼부

5 : 로우더부 6 : 언로우더부

7, 7a 내지 7i : 처리조(處理槽) 8 : 웨이퍼반송기구

9 : 반송베이스 9a : 밀봉벨트

10 : 세정통로 12 : 카셋트 반송장치

13 : 카셋트 스토커 14 : 포트

18a 내지 18i : 챔버 19 : 약액(藥液)

20 : X축 이동기구 21 : Z축 이도기구

22 : 감속기어 박스 23 : 모우터

24 : 승강샤프트 25 : 척 구동기구

26 : 아암 27, 28 : 웨이퍼척

31 : 턴테이블 33 : 카셋트 리프터

34 : 주조(主槽) 35 : 측벽

36 : 바닥부 37 : 오버플로우조

38 : 배액구(排液口) 39 : 관

40 : 웨이퍼 보우트 41, 42 : 웨이퍼 유지부재

41a, 42a : 홈 43 : 고정아암

44, 45 : 광센서 46 : 펌프

47 : 필터 48 : 관

49 : 약액공급구 50 : 정류어셈블리

51 : 중앙판 52 : 측면판

53 : 유지부재 56 : 간격

57 : 간극 58 : 유로

62 : 측면판 66 : 바닥부

68 : 끝단부 71 : 중앙판

72, 73 : 측면판 74 : 유지부재

76 : 바닥부 78 : 끝단부

81 : 정류판 82 : 유통구멍

83 : 둘레가장자리 끝단면 84 : 지지부재

85 : 방해판 86 : 분산판

87 : 유로 88 : 간극

89 : 바닥부 90 : 시이트 부재

92 : 볼트 93 : 너트

99 : 용접부위 100 : 통로

200 : 정류판 201 : 작은구멍

202 : 끝단면

본 발명은 반도체 웨이퍼를 약액(藥液)으로 세정하고, 물도 씻고, 건조하는 세정장치에 사용되는 처리조(處理槽)에 관한 것이다.

초(超)LSI 등의 반도체장치는 점점 고집적화되고, 그 회로패턴은 서브미크론급 까지 미세화되고 있다. 또한, 반도체웨이퍼는 8인치, 12인치로 큰 지름화가 되고 있다. 이 때문에, 종래에는 문제시 되고 있지 않던 근소한 양의 먼지라도 반도체웨이퍼에 부착하면, 제품수율이 대폭으로 저하한다. 따라서, 세정조의 산 및 알칼리 용액중에 반도체웨이퍼를 침적하여, 웨이퍼 표면을 세정하고 있다.

이와같은 웨이퍼표면 세정장치로서 자동세정장치가 있다. 자동세정장치는, 반도체웨이퍼를 약액으로 세정하고, 물로 씻고, 건조하는 등의 처리를 실시하기 위한 복수의 처리조를 가지고 있다. 즉, 반도체웨이퍼에 대한 일련의 처리가 순차적으로 진행되도록, 암모니아 처리조, 수세조(水洗槽), 린스조, 불산처리조, 건조처리실이 장치의 각 장소에 배치되어 있다.

일본국 특개소 제61-59838호 공보에 기재된 처리조는, 제1도에 나타낸 바와 같이, 처리조(7)의 바닥부에 정류판(整流板:200)을 형성하고, 세정액 공급구(도시않됨)로부터 정류판(200)의 다수의 작은 구멍(201)을 통하여 위쪽의 웨이퍼(도시않됨) 상호간에 세정액이 공급되도록 되어 있다. 이것에 의하면, 세정액을 다수의 작은 구멍(201)을 통과시킴에 의하여 세정액의 흐름이 정류화(整流化:거의 균일한 층류로 정리되는 것)된다. 그러나, 처리조(7)에 처리할 웨이퍼를 설치한 경우에, 이와같은 정류판(200)에서는, 작은 구멍(201)의 크기, 위치 및 개수 등을 엄밀하게 설정한다고 하여도, 세정액을 처리조(7)의 전체에 걸쳐서 일정하게 정류화하는 것은 곤란하다. 또한, 정류판의 작은 구멍(201)을 통과한 기포가 웨이퍼에 부착하여, 웨이퍼의 품질의 저하를 초래할 우려가 있다. 또한, 정류판(200)은 석영으로 되어 있기 때문에, 이것에 높은 정밀도의 구멍을 뚫는 가공을 하는 것은 곤란하고, 제조단가가 높게 된다.

따라서, 수율향상을 위하여 먼지나 유지(油脂)가 웨이퍼에 부착하지 않도록 할 필요가 있다. 그라나, 석영은 가공 정밀도를 높이는 것이 매우 곤란하다. 석영의 가공에 있어서는, 석영판을 절단하고, 이것을 불산으로 산세척한 후에, 알루미늄 열처리를 행한다. 이 알루미늄 열처리를 행하기 위하여 석영판의 형상이 다소 변화하기 때문에, 처리조(7) 및 정류판(200)을 높은 정밀도로 가공하는 것은 곤란하다.

이 때문에, 가공시의 크기오차(가공공차)를 고려에 넣을 필요가 있고, 정류판(200)의 끝단면(202)과 처리조(7)의 내벽과의 상호간에 근소한 간극 S이 필연적으로 존재한다. 간극 S은 전체 둘레에 걸쳐서 약 1㎜이다. 이 간극 S에 있어서의 개구면적은 작은 구멍(201)의 합계 개구면적에 대하여 무시될 수 없을 정도로 큰 것이고, 다량의 세정액이 간극 S을 통하여 흐르기 때문에, 대부분의 세정액은 웨이퍼를 우회하여 주변영역을 흐르고, 웨이퍼 상호간에는 소량의 세정액도 흐르지 않는다. 이 때문에, 처리조(7)의 내에는 소용돌이나 액류(液溜)가 발생하고, 웨이퍼 세정효율 및 세정액의 [비저항(比抵抗)회복특성]이 저하하기 때문에 세정조작에 많은 시간을 요하고 있다.

여기에서, [비저항 회복특성]이라 함은, 세정액중의 불순물을 제거하는 때에, 그 순도(또는 오염도)를 소정수준 이상으로 상승(또는 저하)시키는 데에 필요한 시간을 말한다. 예를들면, 세정액이 물인 경우에, 순수한 물(이론적인 순수한 물)에 통전할 때의 전기저항치에 대한 세정액에 통전한 때의 전기저항치의 비율을 나타내는 지수(비저항치)를 검출하고, 이 검출지수가 1에 가까운 값으로 될 때까지의 물의 정화에 요하는 소요시간을 말한다.

또한, 세정액의 대부분은 조(槽)내의 주변영역을 흐르고, 소량의 세정액만이 조내의 중앙영역을 흐르는 것에 지나지 않는다. 이것은 다수매의 웨이퍼가 처리조내의 중앙영역에 위치하기 때문에, 세정조내에서는 중앙영역의 쪽이 주변영역보다도 유체저항이 크게 되기 때문이다. 이 때문에, 웨이퍼와 웨이퍼사이를 흐르는 액량이 부족 또는 불균일하게 되고, 각 웨이퍼로부터 충분하면서도 일정하게 오물이나 먼지를 제거하는 것이 불가능하다. 이와같은 세정부족 또는 불균일은, 동일웨이퍼의 면내 만이 아니고, 웨이퍼와 웨이퍼의 상호간에 있어서도 발생한다.

본 발명의 목적은, 복수의 반도체웨이퍼의 상호간의 공간에 충분한 유량의 세정액을 공급하고, 웨이퍼를 균일하면서도 충분하게 세정할수 있는 세정장치용 처리조를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 기판을 세정하기 위하여 세정액을 공급하는 세정액공급수단과, 상기 세정액공급수단에 연이어 통하는 입구를 바닥부에 가지는 주조(主槽)와, 세정되어야하는 복수의 기판을 상기 주조의 중앙영역에서 유지하는 보우트수단과, 상기 입구와 기판의 사이에 형성된 정류어셈블리 수단을 구비하고, 상기 정류어셈블리수단은, 상기 입구로부터의 세정액을 수평방향으로 분산시키는 분산판과, 상기 입구로부터 유입된 세정액을 실질적으로 층류(層流)로 하고, 층류화된 세정액을 상기 주조의 중앙영역으로 유도하는 유도 유로(誘導流路)를 가지며, 이 유도 유로에 의하여 기판과 기판 상호간의 공간에 세정액의 대부분을 통하여 흐르도록 하는 세정장치용 처리조가 제공된다.

세정액의 대부분은 어셈블리수단의 유도 유로(중앙판과 측면판의 상호 간극 및 측면판끼리의 상호 간극, 또는 분산판의 다수의 구멍)를 통하여 정류화하고, 주조의 중앙영역으로 집중한다. 그리고, 충분한 양의 세정액이 층류로 되어 웨이퍼 상호간 공간을 통과하기 때문에, 웨이퍼가 전체면에 걸쳐서 일정하게 세정된다. 이것은, 유량억제부에 의하여 주조내의 기판의 주변영역으로 흐르는 세정액의 양을 억제하는 것에 의하여 다시 촉진된다.

한편, 기포는 측면판에 의하여 주조의 주변영역으로 안내되고, 기포 빼내기 유로(주조의 측면 내벽과 측면판의 상호간극)을 통하여 측벽을 따라가도록 상승한다. 이것에 의하여 기포가 기판에 부착하지 않게 된다.

분산판과 바닥부의 상호간의 거리는 10 내지 70㎜인 것이 바람직하고, 30 내지 40㎜인 것이 가장 바람직하다.

또한, 분산판과 측면판의 상호간극(유도 유로)은 1 내지 10㎜인 것이 바람직하며, 2 내지 5㎜인 것이 가장 바람직하다.

또한, 조주의 측면 내벽과 측면판의 상호간극은 0.5 내지 3㎜인 것이 바람직하며, 1 내지 2㎜인 것이 가장 바람직하다.

또한, 측면판의 경사각도 θ는 0 내지 20도인 것이 바람직하며, 5 내지 10도인 것이 가장 바람직하다.

또한, 기판으로부터 측면판까지의 상호간 거리는 0 내지 100㎜인 것이 바람직하며, 20 내지 30㎜인 것이 가장 바람직하다.

[실시예]

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 관한 세정장치를 반도체웨이퍼의 세정처리에 이용한 경우의 실시예에 대하여 설명한다.

제2도와 같이, 세정장치(1)는, 세정부(2), 입력버퍼부(3) 및 출력버퍼부(4)의 3개의 부분으로 구성되어 있다. 입력버퍼부(3)는 세정부(2)의 로우더부(5)의 옆에 형성되어 있다. 출력버퍼부(4)는 세정부(2)의 언로우더부(6)의 옆에 형성되어 있다. 세정부(2)는, 반도체 웨이퍼를 세정하기 위한 하부 세정부와, 카셋트를 세정하기 위한 상부 세정부를 가진다. 카셋트 세정부의 통로(10)의 양끝단부는 입력버퍼부(3) 및 출력버퍼부(4)에 각각 연이어 통하고 있다.

입력버퍼부(3) 및 출력버퍼부(4)의 양자는 실질적으로 구성이 동일한 것이므로, 이하 입력버퍼부(3)만에 대해서 설명하고, 출력버퍼부(4)에 대한 설명은 생략한다.

2개의 카셋트 C가 입력버퍼부(3)의 포트(14)에 받아들여지도록 되어있다. 각 카셋트C에는 25매의 8인치 지름의 실리콘웨이퍼 W가 수용되어 있다. 카셋트 C를 반송하기 위한 2대의 카셋트 반송장치(12)는 포트(14)에 대면하도록 형성되어 있다. 이들 2대의 카셋트 반송장치(12)는 턴테이블(31)의 위에 형성되어 있다.

카셋트 반송장치(12)는 포트(14)와 카셋트 스토커(13)의 사이에 형성되어 있다.

제2도에 나타낸 바와 같이, 로우더부(5) 및 언로우더부(6)는 세정부(2)의 양측 끝단부에 형성되어 있으며, 이들부분(5), (6)의 사이에 9개의 처리조(7a) 내지 (7i)가 형성되어 있다. 세정처리조(7a) 내지 (7i)는 일렬로 나란하고, 웨이퍼W가 처리조(7a), (7b), (7c), (7d), (7e), (7f_, (7g), (7h), (7i)의 순으로 순차적으로 세정처리되도록 되어 있다. 여기에서 처리조(7a)와 (7h)는 웨이퍼척(27), (28)의 세정건조용, 처리조(7b) 및 (7e)는 약액용, 처리조(7c)와, (7d)와, (7f) 및 (7g)는 수세용, 처리조(7i)는 웨이퍼건조용이다. 또한, 각 처리조 (7a) 내지 (7i)는 챔버(18a) 내지 (18i)의 각각의 안쪽에 형성되며, 각 챔버 (18a) 내지 (18i)는 셔터 또는 개구부를 가지는 간막이판(도시않됨)에 의하여 구분되어 있다. 처리조(7b)와 (7e)에서 약액처리로 사용되는 약액으로서는 암모니아수, 과산화수소수, 염산, 불산, 황산등이 사용된다.

이들 처리조(7a) 내지 (7i)의 열을 따라서 3대의 웨이퍼 반송기구(8)가 형성되어 있다. 각 웨이퍼반송기구(8)는 웨이퍼척(27), (28)을 가지고 있으며, 웨이퍼척(27), (28)에 의하여 최대 50매까지 웨이퍼 W를 한꺼번에 파지할 수 있도록 되어 있다.

또한, 세정처리부(2)의 상부에는 카셋트C를 세정건조하기 위한 카셋트 세정통로(10)가 형성되어 있다. 또한, 세정처리부(2)의 하부에는 다수의 배수관이 형성되어 있다. 또한, 세정처리부(2)의 뒷면부에는 약액이나 순수한 물등이 수용된 다수의 탱크가 형성되어 있다. 또한, 카셋트 C를 로우더부(5)로부터 카셋트세정통로(10)에 올리기 위한 카셋트리프터(33)가 형성되어 있다.

다음에 제3도를 참조하면서 웨이퍼반송장치(8)에 대하여 설명한다.

웨이퍼반송장치(8)의 반송베이스(9)는, 처리조(7a) 내지 (7i)를 따라서 형성되어 있다. 웨이퍼반송장치(8)는, X축 이동기구(20), Z축 이동기구(21) 및 척구동기구(25)를 가진다. 척구동기구(25)는, 한쌍의 아암(26)을 Y축 방향으로 돌출하여 들어가고 나가게 함과 동시에, 각 축주위로 회동할수 있도록 되어 있다. 한쌍의 아암(26)의 앞끝단부에는 척부재(27), (28)가 부착되어 있고, 웨이퍼 W가 척부재(28)에 형성된 홈에 의하여 유지되도록 되어 있다. 척부재(28)의 홈의 수는 50개이다. X축 이동기구(20)는 반송베이스(9)상에 형성되고, 래크/피니언 기구(도시않됨)에 의하여 웨이퍼 반송장치(8)을 X축 방향으로 이동시킬수 있는 것이다. 또한 밀봉벨트(9a)가 반송베이스(9)의 상부 개구를 막도록 형성되어, X축 이동기구(20)에서 생기는 먼지의 외부로의 비산이 방지되고 있다. 척부재(27), (28)는 석영 또는 PEEK등으로 만들어져 있다. Z축 이동기구(21)의 케이스내에는 감속기어박스(22) 및 모우터(23)가 형성되고, 한쌍의 승강샤프트(24)가 Z축 방향으로 이동되도록 되어 있다.

다음에, 제4도 내지 제6도를 참조하면서 제1실시예의 처리조를 약액조 (7b), (7e) 및 수세조 (7c), (7d), (7f), (7g)의 각각에 이용한 경우에 대하여 설명한다. 이하, 설명의 편의상, 이중 약액조(7b)에 대하여 설명한다.

제4도 및 제5도에 나타낸 바와 같이, 약액조(7b)는 주조(34)와 오버플로우조(37)를 가진다. 오버플로우조(37)는, 주조(34)의 윗가장자리부를 둘러싸고, 주조(34)로부터 넘친 약액(19)을 받는 것이다. 주조(34)의 바닥부(36)에는 2개의 액공급구(49)가 형성되어 있다. 액공급구(49)의 상호간 거리는 20매 내지 30매 분의 웨이퍼 W의 피치간 거리로 맞추는 것이 바람직하다. 각 액공급구(49)는 관(48)에 의하여 펌프(46)의 출구측에 연이어 통하고 있다. 펌프(46)와 약액중에 포함되는 이온이나 먼지 등의 불순물을 제거하기 위한 것이다. 펌프(46)의 입구측은 관(39)을 통하여 오버플로우조(37)의 배액구(38)에 연이어 통하고 있다. 즉, 펌프(46)에 의하여 약액(19)은 주조(34), 오버플로우조(37), 필터(47)를 순환하도록 되어 있다. 또한, 수세조(7c), (7d), (7f), (7g)에 있어서는 순수한 물(15)의 경로에는 개방시스템을 이용하지만, 약액조(7b), (7e)에 있어서는 약액(불산이나 암모니아수)의 경로는 폐쇄시스템을 채용한다.

웨이퍼 보우트(40)는 약액조(7b)중에 위치하도록 고정아암(43)에 의하여 지지되어 있다. 웨이퍼 보우트(40)는 3개의 웨이퍼 유지부재(41), (42)를 가지고 있으며, 각 웨이퍼 유지부재(41), (42)의 내면에는 홈(41a), (42a)이 소정의 피치간격으로 형성되어 있다.

광센서(44), (45)가 보우트(40)를 양쪽으로부터 사이에 두도록 형성되어 있다. 발광소자(44)는 지지부재(44a)에 지지되고, 수광소자(45)는 지지부재(45a)에 지지되어 있다. 지지부재(45a)는 보우트지지아암(43)의 슬롯구멍(43a)에 끼워 통하도록 되어 있다. 광센서(44), (45)의 광축은, Y축 방향으로 향하여, 보우트(40)에 얹어놓인 웨이퍼W의 바로 위를 통하고 있다. 이와 같은 광센서(44), (45)는 웨이퍼척(27), (28)으로부터 보우트(40)로 웨이퍼W를 옮겨싣는 때에, 보우트상에 웨이퍼W가 확실하게 얹어놓였는지의 여부의 검출을 행하기 위한 것이다. 또한, 50매의 웨이퍼 W는, 정상적인 얹어놓임 상태에서는, 오리엔테이션 플랫( 이하, O. F라 함)이 위쪽으로 위치하도록 보우트(40)의 위에 얹어놓인다.

그런데, 웨이퍼척(27), (28)의 Y축 이동은, 웨이퍼보우트(40)의 위치에 따라서, 척(27), (28)으로부터 보우트(40)로 웨이퍼 W의 받아넘김 위치를 보정하기 위한 것이다. 즉, 웨이퍼보우트(40)는 반송베이스(9)에 대하여 위치어긋남이 되어 있기 때문에, 웨이퍼척(27), (28)을 Y축 방향으로 구동함으로써, 양자의 상대위치를 보정한다. 또한, 이와같은 위치보정을 위한 구동량은, 각 처리조(7b) 내지 (7g)마다에, 미리 초기 조정으로 구해놓고, 이들의 구동량을 도시하지 않은 구동제어장치의 메모리에 입력하여 놓는다.

정류어셈블리(50)는, 액공급구(49)와 웨이퍼보우트(40)의 사이에 형성되어 있다. 정류어셈블리(50)는, 중앙판(분산판)(51) 및 2개의 측면판(52)을 조합시킨 것이다. 중앙판(51)은 액공급구(49)의 바로 위에 위치하고 있다. 측면판(52)은, 중앙판(51)의 양쪽에 형성되고, 중앙판(51)보다 약간 위쪽으로 위치하고 있다.

제6도에 나타낸 바와같이, 지지부재(53)에 의하여 중앙판(51)이 수평으로 지지되어 있다. 한편, 측면판(52)은, 동 지지부재(53)에 대하여 수평면에 대하여 각도 θ만큼 경사하도록 지지되어 있다. 한(51), (52) 및 지지부재(53)는, 석영 또는 불소수지등으로 만들어져 있다. 또한, 지지부재(53)는 판(51), (52)과 바닥부(36)의 상호간 거리를 원하는 것으로 규정하는 스페이서로서의 역할을 담당하고 있다. 이 경우에, 중앙판(51)의 아랫면과 바닥부(36)의 상호간격(56)은 10 내지 70㎜이다. 또한 중앙판(51)과 측면판(52)의 상호 간극(57)은 1 내지 10㎜이다. 또한 측면판(52)과 측벽(35)의 상호간극(58)은 0.5 내지 3㎜이다. 더욱이 측면판(52)의 경사각도 θ는 0 내지 20도이다. 또한, 웨이퍼 w로부터 측면판(52)까지의 상호간 거리는 0 내지 100㎜이다.

공급구(49)로부터 공급되는 약액의 대부분은 상호간극(57)을 통하여 주조(34)의 중앙영역으로 흐른다. 한편, 공급액중에 포함된 기포는, 측면판(52)에 의하여 안내되고, 상호간극(57)을 통하여 측벽(35)을 따르도록 상승한다.

제6도에 나타낸 바와 같이, 중앙판(51) 및 측면판(52)은 6개의 지지부재(53)에 의하여 지지되어 있다. 또한, 측면판(52)의 아래쪽 부분은 중앙판(51)에 약간 중복하고 있다.

다음에, 웨이퍼 세정과정에 대하여 설명한다.

세정처리는 상온, 상압하에서 행한다. 도시하지 않은 반송로보트에 의하여 입력보퍼부(3)의 포트(14)상에 2개의 카셋트 C를 얹어놓는다. 각 카셋트C에는 25매의 실리콘웨이퍼W가 수용되어 있다. 포트(14)에는 정렬기구(도시않됨)에 의하여, 2개의 카셋트C내에 반도체웨이퍼 W의 오리엔테이션 플랫을 각각 정렬시킨다. 카셋트C를 이송기구(12)에 의하여 로우더부(5)로 반송한다. 또한, 로우더부(5)에 다른 카셋트C가 이미 존재하고 있는 경우는, 카셋트스토커(13)에 카셋트C를 수납한다.

로우더부(5)에서는 카셋트C내의 웨이퍼W를 각각 부딪혀 올리고, 반송장치(8)의 척(27), (28)에 의하여 50매의 웨이퍼W를 일괄하여 파지한다. 세정처리부의 제2처리조(7b)상에 웨이퍼W를 반입한다. 3대의 반송기구(8)에 의하여 웨이퍼 W를 차례로 반송하면서, 각 조(7b) 내지 (7i)에서 약액처리-수세처리-약액처리-수세처리-수세처리-건조처리의 순으로 웨이퍼W를 처리한다.

제2처리조(7b)에서 웨이퍼W를 세정하는 경우에 대하여 설명한다. 척(27), (28)으로부터 보우트(40)상에 웨이퍼 W를 옮겨싣는다. 50매의 웨이퍼W는 보우트(40)상에 웨이퍼W를 옮겨싣는다. 50매의 웨이퍼W는 보우터(40)상에, 8인치는 6.35㎜ 또한 6인치, 5인치는 4.76㎜의 등피치간격으로 얹어놓는다. 센서(44), (45)에 의하여 웨이퍼 W가 정상으로 얹어놓여져 있는 것을 검출 확인한다. 보우트(40)상에 정상으로 얹어놓인 상태에서는 웨이퍼 W는 약액(19)중에 침적한다. 순환펌프(46)를 구동시켜, 주조(34)에 약액(19)을 매분 5내지 20리터의 유량으로 공급한다.

약액(19)은, 2개의 공급구(49)로부터 주조(34)내로 들어가고, 중앙 정류판(51)에 의하여 좌우로 균등하게 나누어진다. 다음에, 약액(19)은, 중앙정류판(51)의 폭방향 양끝단부로부터 상승하여, 유로(57)를 통과한다. 유로(57)를 통과하는 때에 이젝터효과(ejector 效果)에 의하여 유속을 증가하므로, 약액(19)은 정류화된다. 그 경로가, 약액(19)은 웨이퍼 W의 상호간 공간마다에 균등하게 공급된다.

그런데, 필터(47)에 의하여 약액(19)으로부터 공기가 제거되나, 그래도 소량의 공기가 약액(19)에 수반되어 조내로 들어온다. 침입한 공기는, 측부 정류판(52)에 의하여 유로(58)로 안내되고, 유로(58)를 통과하며, 또한 측벽(35)을 따라서 상승한다. 따라서, 웨이퍼 W에는 기포가 부착할 우려가 없다. 주조(34)로부터 넘치는 약액(19)은 오버플로우조(37)에서 받고, 순환펌프(46)에 의하여 필터(47)를 경유하여 주조(34)로 복귀된다.

상기 제1실시예의 처리조(7b)에 의하면, 웨이퍼 W의 표면을 단시간에 일정하게 세정하는 것이 가능하다. 또한, 50매의 웨이퍼W의 상호간에 흩어짐이 없이, 각각의 웨이퍼W를 균등하게 세정하는 것이 가능하다.

다음에, 제7도를 참조하면서 제1실시예의 세정조의 바닥부를 변형한 예에 대하여 설명한다.

이 변형예의 세정조에 있어서는, 측면판(62)의 안쪽 끝단부(62a)를 아래쪽으로 향하여 절곡하고 있다. 이것에 의하여, 유로(57)를 통과한 후에 있어서, 세정액(19)의 흐름에 퍼짐을 부여하는 것이 가능하므로, 세정액(19)이 더욱 정류화된다.

또한, 주조(34)의 바닥부(66)를, 측면판(62)과 평행하게 되도록 형성하고 있다. 즉, 바닥부(66)는, 측면판(62)과 동일하게, 수평면에 대하여 각도 θ를 두고 안쪽으로 하강 경사하고 있다. 또한, 바닥부(66)에 끝단부(68)를 형성함으로써, 측면판(62)과 끝단부(68)사이에 형성되는 유로(58)를 좁게하고 있다. 바닥부(66)를 이와같은 형상으로 함으로써, 약액(19)중의 기포를 더욱 확실하게 유로(58)로 향하여 안내하는 것이 가능하며, 기포를 확실하게 웨이퍼W로부터 멀어지게 하는 것이 가능하다. 또한, 중앙판(61)과 측면판(62)은 6개의 지지부재(63)에 의하여 바닥부(66)에 고정되어 있다.

이 경우에, 중앙판(61)의 아래면과 바닥부(66)의 상호간격(56)은 10 내지 70㎜이다. 또한, 중앙판(61)과 측면판(62)의 안쪽 끝단부(62a)의 상호간극(57)은 3 내지 15㎜이다. 또한, 측면판(62)과 측벽(35)의 상호간극(58)은 0.5 내지 3㎜이다. 또한, 측면판(62) 및 바닥부(66)의 경사각도 θ는 0 내지 20도이다. 또한, 바닥부(66)에는 끝단부(58)를 반드시 형성하지 않아도 좋다. 단순히 바닥부(66)를 안쪽으로 향하여 하강 경사시키는 것만으로도 기포안내 효과는 인정된다.

다음에, 제8도를 참조하면서 제1실시예의 세정조의 바닥부를 변형한 다른 변형예에 대하여 설명한다.

본 변형예의 세정조에 있어서는, 제1 및 제2의 측면판(72), (73)을 중앙판(71)의 양쪽에 형성하고 있다. 중앙판(71), 제1 및 제2의 측면판(72), (73)은 6개의 지지부재(74)에 의하여 바닥부(76)에 고정되어 있다.

또한, 바닥부(76)를, 제1 및 제2의 측면판(72), (73)과 평행하게 되도록 형성하고 있다. 즉, 바닥부(76)는, 제1 및 제2의 측면판(72), (73)과 마찬가지로, 수평면에 대하여 각도 θ를 가지고 안쪽으로 하강 경사하고 있다. 또한, 바닥부(76)에 끝단부(78)를 형성함으로써, 제2측면판(73)과 끝단부(78)의 사이에 형성되는 유로(58)를 좁히고 있다.

바닥부(76)를 이와 같은 형상으로 함으로써, 약액(19)중의 기포를 더욱 확실하게 유로(58)로 향하여 안내하는 것이 가능하고, 기포를 확실하게 웨이퍼 W로부터 멀어지게 하는 것이 가능하다. 또한, 세정액(19)을 4군대의 유도유로(57)를 통과시키므로, 더욱 세정액(19)이 정류화된다.

또한, 바닥부(76)를 3단이상으로 형성하는 것도 가능하다. 또한, 증앙판(71)의 폭을 좁게하거나, 또는 중앙판(71)의 중앙부에 복수의 작은 구멍을 뚫어 형성하여도 좋다.

다음에, 제9도 내지 제11도를 참조하면서 제2실시예의 처리조(7c)에 대하여 설명한다. 또한, 제2실시예가 상기 제1실시예와 공통하는 부분의 설명은 생략한다.

처리조(7c)는, 순수한 물을 이용하여 웨이퍼 W를 수세하는 수세조이다. 수세조(7c)의 바닥부(89)는 중앙으로 향하여 하강경사하고 있다. 2개의 공급구(49)가 적당한 간격으로 바닥부(89)에 형성되어 있다. 액공급구(49)로부터는 탈이온화된 순수한 물(19)이 주조(34)내에 공급되도록 되어 있다. 분산판(86)이 각 액공급구(49)의 바로 위에 형성되어 있다. 분산판(86)에 의하여 순수한 물(19)의 흐름은 수직방향으로부터 수평방향으로 바뀌고, 순수한 물(19)이 바닥부(89)를 따라서 퍼지도록 되어 있다.

정류판(81)은 지지부재(84)에 의하여 바닥부(89)에 지지고정 되어 있다. 정류판(81)은 수평으로 형성되고, 그 아래면으로부터 바닥부(89)까지는 약 10 내지 50㎜의 거리이다. 정류판(81)에는 직경 수 ㎜의 다수의 유통구멍(82)이 거의 전체면에 형성되어 있다. 유통구멍(82)의 수는 수십 내지 수백개이다. 정류판(81)의 두께는 약 3㎜이다. 이 정류판(81)은, 먼지의 발생이 적고, 또한 산알칼리에 대하여 내부식성이 있는 재료로 만들어져 있다. 정류판(81)은 석영으로 만들면 좋다.

제11도에 나타낸 바와 같이, 정류판(81)의 둘레가장자리 끝단면(83)은 주조(34)의 측벽(35)으로부터 떨어져 있다. 끝단면(83)과 측벽(35)의 상호간극(88)은 1 내지 2㎜이다. 간극(88)을 따라서 간극(88)의 바로 아래에 방해판(85)이 형성되어 있다. 방해판(85)은, 정류판(81)의 아래면으로부터 거리 L2의 아래쪽으로 형성되어 있다. 길이 L1는 6 내지 8㎜인 것이 바람직하며, 거리 L2는 2㎜이하인 것이 바람직하다. 방해판(85)은, 석영인 것이 바람직하다.

방해판(85) 및 정류판(81)에 의하여 유로(87)가 형성된다. 유로(87)는 좁기 때문에, 이에 따른 세정액(19)의 압력손실은 유통구멍(82)에 있어서의 압력손실보다 상당히 크다. 이 때문에, 세정액(19)은, 주조(34)의 중앙영역에 대량으로 흐르고, 주변영역에는 소량만이 흐른다. 이 결과, 웨이퍼 W의 상호간 공간에 충분한 양의 세정액(19)이 공급된다.

또한, 제12도에 나타낸 바와 같이, 시이트 부재(90)를 정류판(81)의 둘레 가장자리 아래면에 보울트(92) 및 니트(93)에 부착하여도 좋다. 시이트 부재(90)로는, 불소계 수지와 같은 약품에 대한 내부식성이 높은 재료를 사용한다. 시이트부재(90)은, 가요성을 가지며, 그 한끝단부가 측벽(35)에 끼워붙여져 있다. 시이트부재(90)에 의하여 상호간극(88)이 막혀 있다. 또한, 보울트(92) 및 너트(93)는 PEEK(폴리에테르에테르케톤) 또는 4불화에틸렌수지로 만들어져 있다.

다음에, 제9도를 참조하면서, 웨이퍼 W를 수세하는 경우에 대하여 설명한다.

척(27), (28)으로부터 보우트(40)상에 50매의 웨이퍼W을 옮겨싣는다. 보우트(40)상에 정상적으로 얹어놓은 상태에서는 웨이퍼 W는 순수한 물(19)중에 침적된다. 순수한 물(19)은, 2개의 공급구(49)로부터 주조(34)내로 들어가고, 분산판(86)에 의하여 바닥부(89)를 따르도록 분산된다. 또한, 순수한 물(19)은, 정류판(81)의 유통구멍(82)을 통하여 상승하고, 웨이퍼 W의 상호간 공간을 흐른다. 이 때, 주조(34)내에 액류 또는 소용돌이가 생기지 않고, 순수한 물(19)은 웨이퍼 W의 상호간 영역을 층류상태로 되어 흐르므로, 웨이퍼 W의 표면을 단시간에 세정하는 것이 가능하다.

다음에, 제13a도 및 제13b도를 참조하면서 종래의 세정조와 실시예의 세정조(7c)를 비교한 모델 실험의 결과에 대해서 설명한다. 모델실험은 순수한 물(19)을 잉크로 착색하여, 순수한 물(19)의 흐름을 가시화 하였다. 제13a도는 종래의 세정조에 있어서의 순수한 물(19)의 흐름을 나타내고, 제13b도는 실시예의 세정조(7c)에 있어서의 순수한 물(19)의 흐름을 나타낸다. 또한, 상호간극(88)에는 방해판(85) 또는 시이트부재(90)가 형성되어 있다.

제 13a도에 나타낸 바와 같이, 종래의 세정조에서는, 상호간극(88)을 통과하는 순수한 물(19)의 양이 많기 때문에, 웨이퍼W의 순수한 물(19)의 공급류는 정체하는 경향이 있고, 그 세정효율이 낮다. 이것에 대하여 제13b도에 나타낸 바와 같이, 실시예의 세정조(7c)에서는, 방해판(85) 또는 시이트부재(90)에 의하여 간극(88)을 통과하는 순수한 물(19)의 유량이 억제되든가 또는 완전히 저지된다. 이 때문에, 웨이퍼 W의 상호간 공간에는 충분한 양의 순수한 물(19)이 원활하게 흐르고, 그 세정효과가 높다.

제14도는, 가로축에 세정시간(초)을 취하고, 세로축에 오버플로우된 순수한 물의 비저항치(MΩ·㎝)를 취하여, 양자의 관계에 대하여 조사한 결과를 나타내는 그래프이다. 도면중 곡선 A는 종래의 처리조에 있어서의 결과를 나타내고, 곡선 B는 방해판(85)의 길이 L1를 3㎜로 설정한 경우의 결과를 나타내고, 곡선 C는 방해판(85)의 길이 L1를 6㎜로 설정한 경우의 결과를 나타내고, 곡선D는 시이트부재(90)를 사용한 경우의 측정결과를 나타낸다. 평가방법으로서 비저항치 15MΩ·㎝를 세정완료 포인트로 한 것이다.

도면으로부터 분명한 바와 같이, 종래장치(곡선 A)의 경우에는 비저항치가 15MΩ·㎝에 달할 때까지 약 460초를 요한다. 한편 실시예의 장치(곡선 B, C, D)의 경우에는, 각각 비저항치가 15MΩ·㎝에 달할 때까지 약 380초, 약 240초, 약 220초를 요한다. 특히, 후자의 2개(곡선 C 및 D)의 경우에는 대폭으로 비저항 회복시간을 단축하는 것이 가능하였다.

또한, 제15도에 나타낸 바와 같이, 정류판(81)의 끝단면(83)과 측벽(35)의 사이에 용접부(99)를 형성하여, 상호간극(88)을 완전히 폐쇄하도록 하여도 좋다.

또한, 상기 실시예와 같은 세정장치(세정조를 직렬로 배치한 시스템)외에, 그의 내용이 여기에 참고적으로 결합되어 있는 가미카와 유지에 의한 1991, 11. 11자 출원된 미합중국 특허 출원 제07/791, 137호 및 우에노 킨야에 의한 1992. 4. 2자 출원된 미합중국 특허출원 제07/862,357호에서 개시된 바와 같은 장치를 사용하여 도출될 수도 있다.

Claims

복수의 기판을 세정액에 침적시켜서 기판을 세정하는 세정장치에 이용되는 처리조로서, 기판을 세정하기 위한 세정액을 공급하는 세정액공급수단과, 상기 세정액공급수단에 연이어 통하는 입구를 바닥부에 가지는 주조(主槽)와, 새정되어야하는 복수의 기판을 상기 주조의 중앙영역에 유지하는 보우트수단과, 상기 입구와 기판의 사이에 형성된 정류어셈블리 수단을 구비하며, 상기 정류어셈블리수단은, 상기 입구로부터의 세정액을 수평방향으로 분산시키는 분산판과, 상기 입구로부터 유입된 세정액을 실질적으로 층류(層流)로 하고, 층류화한 세정액을 상기 주조의 중앙영역으로 유도하는 유도 유로(誘導流路)를 가지며, 이 유도 유로에 의하여 기판과 기판 상호간의 공간에 세정액의 대부분을 통하여 흐르도록 하는 처리조.
제1항에 있어서, 상기 정류어셈블리수단은, 상기 주노내의 기판의 주변영역으로 흐르는 세정액의 양을 억제하기 위한 유량억제부를 더욱 가지는 처리조.
제2항에 있어서, 상기 유량억제부는, 상기 주조의 측부 내벽과 상기 분산판의 상호 간극의 바로 아래에 형성된 방해판인 처리조.
제2항에 있어서, 상기 유량억제부는, 상기 조조의 측부 내벽과 상기 분산판의 상호간극을 막는 가요성부재인 처리조.
제2항에 있어서, 상기 유량억제부는, 상기 주조의 측부 내벽과 상기 분산판의 상호간극을 막는 용접슬러리부인 처리조.
제1항에 있어서, 상기 분산판의 양측에 측면판이 각각 형성되고, 이들 측면판과 분산판의 상호 간극에 의하여 상기 유도유로가 형성되는 처리조.
제6항에 있어서, 상기 측면판은, 상기 주조의 측부 내벽측의 끝단부보다 상기 입구측의 끝단부의 쪽이 낮은 곳에 위치하도록, 수평면에 대하여 각도 θ를 가지고 경사하고 있는 처리조.
제7항에 있어서, 상기 주조의 바닥부는 측부 내벽측보다 입구측의 쪽이 낮은 곳에 위치하도록, 수평면에 대하여 각도 θ를 가지고 경사하고 있는 처리조.
제8항에 있어서, 상기 주조의 바닥부는, 끝단부를 가지는 처리조.
제6항에 있어서, 상기 측면판은 좌우 1쌍이 상기 분산판의 양쪽에 형성되어 있는 처리조.
제6항에 있어서, 상기 측면판은 좌우 2쌍이 상기 분산판의 양쪽에 형성되며, 이들 측면판 끼리의 상호 간극에 의하여도 상기 유도유로가 형성되는 처리조.
제6항에 있어서, 상기 입구측의 상기 측면판의 끝단부는 아래쪽으로 절곡되어 있는 처리조.
제1항에 있어서, 상기 분산판에 형성된 다수의 구멍에 의하여 상기 유도유로가 형성되는 처리조.
제1항에 있어서, 상기 입구가 복수개이며, 각 입구의 바로 위에 상기 분산판이 각각 형성되어 있는 처리조.
제1항에 있어서, 상기 입구가 2개이며, 이들 입구의 상호간 거리는 상기 보우트수단상의 20 내지 30매 분의 기판의 피치간격에 상당하는 처리조.
제1항에 있어서, 상기 주조로부터 넘쳐흐르는 세정액을 받음과 함께, 상기 세정액공급수단에 연이어 통하는 오버플로우조를 가지는 처리조.