KR970000422B1 - 물체 표면의 화학적 처리장치 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

물체 표면의 화학적 처리장치
제1도는 본 발명을 실현하는 습식 화학적 표면처리용 장치를 도시한 블록도.
제2도는 습식 화학적 표면처리용 장치의 처리셀(processing or treatment cell)을 도시한 개략 단면도.
제3도는 제2도와 유사하지만 또 다른 처리셀을 도시한 단면도.
제4도는 습식 화학적 표면처리용 장치로 처리할 물체를 위생적으로 조작하기 위한 장치를 도시한 개략도.
제5a도 내지 제5d도는 습식 화학적 표면처리용 장치의 밸브장치를 도시한 개략 단면도.
제6a도 및 제6b도는 제5a도 내지 제5d도에서 도시한 밸브의 상부 및 하부를 도시한 평면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 습식 화학적 표면 처리용 장치
12 : 습식 화학적 용제 공급 또는 유출물 포획 유니트
14 : 처리셀 유니트 16 : 부식제 공급 포획 유니트
50 : 처리셀 50' : 수정된 처리셀
70 : 컴퓨터 시스템 82 : 위생적 물체 조작 시스템
84 : 밀폐봉입체 100 : 밸브 구동을 설명하기 위한 장치
112 : 상부 블록 114 : 하부 블록
본 발명은 일반적으로 반도체 웨이퍼와 같은 물체의 습식 화학적 표면 처리에 관한 것으로서, 특히 극소량의 화학제만을 사용함으로써 환경오염을 유발하지 않는 습식 화학적 표면처리장치에 관한 것이다.
반도체 기판 웨이퍼의 표면상에 미세전자 소자(micro electronic device)를 제조하기 전에 반도체 기판 웨이퍼에 대해 클리닝(cleaning), 에칭(etching) 및 다른 습식 화학적 처리를 수행해야 한다.
웨이퍼의 표면 처리는 Semiconductor International, 1991년 11월호, 50쪽 내지 54쪽에 Wafer Cleaning : Can Dry Systems Compete라는 제목으로 실린 알. 이스코프(R. Iscoff)의 논문에서 제안되고 있다.
웨이퍼를 클리닝 하고 에칭하기 위한 종래의 습식 화학적 처리는 통상, 조잡하고, 적절하지 못한 양의 화학제를 사용하고, 환경오염을 유발시키며, 독성 폐기물 처리문제 등을 수반하여, 큰 부피를 차지하는 고가의 자원 시스템과 상당한 양의 전력사용을 필요로 한다. 이러한 처리공정은 스쿼트-보틀 헹굼(squirt-bottle rinsing), 비이커 침지(beaker immersion), 분무(spraying) 및 러닝 탭(runing tap)하에서의 플러싱(flushing) 등을 포함하며, 원하는 순도(purity), 조성(composition) 및 결정구조를 갖는 반도체 웨이퍼 표면을 일관성있게 얻음에 있어 아주 중요한 정밀성(precision), 청정성(cleanliness) 및 변수적인 제어(parametric control)를 결여하고 있다.
사용되는 화학제, 특히 산(acid)은 고독성이어서, 퓨움 후드(fume hood), 모터구동식 공기 스크러버 팬(motor-driven air scrubber fan) 및 다른 큰 부피의 고가 장비를 제공하여 작업실로부터 독성의 증기를 제거해야만 한다. 또한, 산 및 염기처리 시설을 제공하여 처분하기전에 사용되어진 화학제의 독성을 감소시켜야 한다.
습식 화학적 표면처리법을 이용하여 본 발명을 실현하는 장비는 통상적으로 습식 화학 시약 공급 서브 유니트(wet chemical reagent dispensing sub-unit), 반도체 웨이퍼 또는 처리될 다른 물체를 보유하기 위한 처리셀(processing cell) 및 유출물 포획 서브 유니트를 구비한다. 특히, 축방향으로 이격된 입구(inlet) 및 출구(outlet)의 연결된 폭이 좁은 공간이 웨이퍼 표면상에 제공되게 웨이퍼를 처리셀내에 보유시킨다.
용제, 부식제 등을 포함하는 여러 화학제를 공급 서브 유니트의 개별적으로 가압된(pressurized) 용기(container)내에 제공한다. 밸브는 각 화학제가 상기 공간을 채울 정도의 충분한 시간동안 선택된 용기를 상기 입구에 연결해 주고, 또한 상기 출구를 상기 유출물 포획 서브 유니트중의 한 유니트내의 상기 화학제용 개별적 리셉터클(receptacle)에 연결재준다. 그리고나서, 상기 밸브는 상기 입구 및 출구로부터 상기 용기 및 리셉터클의 연결을 끊고 화학제가 웨이퍼 표면과 반응할 정도의 충분한 시간 동안 화학제를 상기 공간내에 머물게 한다.
이 작동을 반복하여, 원하는 처리공정이 충분히 수행되도록 웨이퍼 표면을 주기적(pulsating)인 방법으로 많은 양의 새로운 화학제에 노출시키고, 사용되어진 화학제를 상기 공간으로부터 방출시켜 상기 리셉터클에 의해서 포획되게 한다. 부가적인 용기와 리셉터클을 제공하여, 비활성 기체, 클리닝 시약 등이 상기 공간을 통과케 함으로써 상기 표면을 건조시키고 정화하고, 다른 화학제로 처리하기 전에 사용된 화학제의 흐름 경로를 정화할 수 있다.
본 발명의 장치는 후술되는 다음 목적들을 실현시킬 수 있다 :
(1) 습식 화학적 표면처리를 수행하는데 필요한 용제, 부식제, 탈염수(deionezde water) 등의 양을 최소화한다. 본 처리공정을 실행하는데 필요한 화학제의 양이 종래 처리공정에 필요한 양의 1/100이하로 될 수 있다.
(2) 처리공정상에서 발생되는 화학제의 모든 유출물을 포획함으로써, 환경오염을 제거한다.
(3) 습식 화학적 처리 변수(parameter)들의 재현성(reproducibility)이 증가한다.
(4) 클리닝되고 에칭된 반도체 기판 웨이퍼 표면의 화학작용 제거를 고도로 수행할 수 있다.
본 발명은 또한 안전성과 에너지 절약의 잇점을 제공한다. 작업자에 대한 안전성은 위험성 물질들을 밀폐체로 봉입하여 노출을 줄였기 때문에 더욱 증가된다. 대기중으로의 방출을 제거하여 사람들의 건강에 해를 끼치는 것을 방지하고, 처리공정 영역내에서 퓨움 후드 및 공기 스크러버의 필요성을 없앴다. 대형 공기 스크러버 팬 및 펌프를 구동 시키는데, 필요한 전력이 필요치 않으므로 에너지를 절약할 수 있다.
또한, 산 및 염기처리 시스템이 불필요하여, 본 발명의 장치는 산 및 염기처리시스이 없는 독립형 설비로 설치될 수 있다.
본 발명의 전술한 그리고 다른 특징 및 장점들은 동일한 부분은 동일한 참고번호로 나타낸 도면을 참조한 후술되는 상세한 설명으로부터 당업자들에게 명백해질 것이다.
제1도에 도시된 바와 같이, 본 발명을 실현하는 습식 화학적 표면처리용 장치(10)는 습식 화학 용제 공급 및 유출물 포획 유니트(12), 처리셀 유니트(14) 및 부식제 공급 및 포획 유니트(16)를 포함한다. 장치(10)는 본발명자에 의해 S.P.E.C.I.A.L이라고 명칭이 붙여졌는데, 이는 Surface Proximity Environmentable Chemically Integrated Airless Loop의 머리글자이다.
유니트(12)는 반도체 기판 웨이퍼 또는 다른 물체의 표면을 화학적으로 처리하기 위한 용제, 클리닝 시약, 탈염수 등의 액체 화학제를 수용하는 용기를 포함하는 다수개의 서브 유니트를 갖는다.
특히, 유니트(12)는 예시된 바와 같이, 톨루엔(toluene)용 용기(18), 아세톤(acetone)용 용기(20), 메탄올(methanol)용 용기(22) 및 이소프로판올(isopropanol)용 용기(24)를 구비한다. 유니트(12)는 상기 용기(18),(20),(22) 및 (24)로부터 사용된 용제를 포획하기 위한 용제 유출물 리셉터클(26)을 더 포함한다.
유니트(16)도 유니트(12)와 유사하게, 황산, 과산화수소 및 물이, 예를 들면 5:1:1의 체적비로 혼합된 혼합물과 같은 산, 또는 물속에 용해된 1%(체적)의 수산화 암모늄 용액과 같은 염기를 수용하는 부식제 용기(28)와 이 용기(28)로부터 사용된 부식제를 포획하기 위한 부식제 유출물 리셉터클(30)를 구비한다. 통상, 상기 용기(18)(20)(22)(24) 및 (28)는 0.5리터의 용량을 갖는다.
장치(10)는 처리될 물체의 표면과 반응하지 않는 가압된 기체를 공급하기 위한 용기(32)를 더 포함한다. 장치(10)에서 사용하기에 적합한 기체는 질소(N2)이다. 용기(32)는 전기 솔레노이드 안전밸브(electrical solenoid safety valve)(34)와 체크밸브(36) 및 (38)를 통하여 용기(18)(20)(22)(24) 및 (28)에 압력을 주기 위해 각각 접속되고, 또한, 체크밸브(40)를 통하여 유니트(14)의 밸브(42)에 접속된다. 용기(18)(20)(22)(24) 및 (28)와 리셉터클(26) 및 (30)도 도시된 바와 같이, 밸브(42)에 접속된다. 장치(10)는 안전밸브(46)를 통하여 밸브(42)에 접속되는 가압된 탈염수(D. I water)용 용기(44)를 더 포함한다.
제2도에 도시된 바와 같이, 유니트(14)는 화학적으로 처리될 표면(52a)을 갖는 반도체 기판 웨이퍼(52) 또는 다른 물체를 보유하기 위한 처리셀(50)을 포함한다. 웨이퍼(52)는 용융 석영 또는 다른 비활성 물질로 만들어진 하부 평판(54)과 상부 평판(56) 사이에서 가압된다. 테프론(teflon)등으로 형성되는 개스킷(58)은 웨이퍼(52)의 표면(52a)과 평판(56)의 표면(56a) 사이에서 밀봉식으로 가압된다. 개스킷(58)의 안쪽에 형성되는 홀(58a)의 형상은 처리될 웨이퍼 표면(52a) 부분의 형상과 일치한다.
상기 홀(58a)과 표면(52a) 및 (56a)의 조합은 웨이퍼(52)의 표면(52a)이 노출되는 처리공간(60)을 규정한다. 제2도의 좌측 상단에 도시한 바와 같이, 입구(62)는 평판(56)을 관통하여 공간(60)까지 이어지도록 형성된다. 제2도의 우측상단에 도시된 바와 같이, 출구(64)는 평판(56)을 관통하여 공간(60)까지 이어지도록 형성된다. 입구(62) 및 출구(64)는 서로 축방향으로 이격되어 있어, 유체가 입구(52)로부터 공간(60)을 통과하여 출구(64)로 흐를 수 있게 한다. 입구(62)와 출구(64)를 각각 밸브(42)에 연결해주는 입구 튜브 혹은 도관(66) 및 출구 튜브 혹은 도관(68)과 평판(54) 및 (56)사이의 웨이퍼(52)와 개스킷(58)을 가압하기 위한 나사(screw)(69)형태의 클램핑(clamping) 수단이 더 도시되어 있다.
범용 퍼스널 컴퓨터인 컴퓨터 시스템(70)은 통상, 디스플레이 스크린(72a)과 키보드(72b)를 갖는 주 컴퓨터 유니트(main computer unit)(72)와 도시되지 않았지만 중앙처리(central processing) 유니트, 메모리 등을 구비한다. 컴퓨터 시스템(70)은 디스크 드라이브(74), 프린터(76) 및 유니트(72)를 안전밸브(34) 및 (46)에 접속 시키는 인터페이스(interface)(78)를 더 포함한다. 디스크 드라이브(74)는 유니트(72)에 의해 검색되고 실행될 수 있는 컴퓨터 시스템(70)용 작동 프로그램을 저장한다. 인터페이스(78)는 또한 주유니트(72)를 밸브(42)를 구동시키는 밸브모터(80)에 접속시킨다. 모터(80)는 기존의 스테핑 모터(stepping motor)이거나 원하는 방법으로 밸브(42)를 구동시킬 수 있는 다른 형태의 모터일 수 있다.
작동에 있어서, 컴퓨터시스템(70)과 모터(80)에 의해 제어되는 밸브(42)는 처리셀(50)의 입구도관(66)을 상기한 용기(18)(20)(220(24)(28)(32) 또는 (44)중의 하나에 연결시킨다. 입구도관(66)이 밸브(42)에 의해 유니트(12)의 용기 (18)(20(22)(24)중의 하나, 또는 N2용기 (32)에 연결되는 경우, 상기 밸브(42)는 출구도관(68)을 용제 유출물 리셉터클(26)에 연결시킨다. 입구도관(66)이 밸브(42)에 의해 유니트(16)의 부식제 용기(28), 탈염수 용기(44) 또는 N2용기(32)에 연결되는 경우, 상기 밸브(42)는 출구도관(68)을 부식제 유출물 리셉터클(30)에 연결시킨다.
밸브(42)는 컴퓨터 시스템(70)과 모터(80)에 의해 제어되어 웨이퍼(52)에 대한 원하는 처리작동에 대응하는 기설정된 시퀀스(sequence)에 따라 상기한 용기들을 처리셀(50)에 연결시킨다. 밸브(42)가 선택된 화학제를 처리셀(50)에 주기적인(pulsating) 또는 펄스대기(pulse-wait) 방법으로 공급하도록 또한 제어되는 경우 처리는 더욱 향상된다. 이는 Holt, Rinehart and Winston, New York 1963의 116쪽 및 118쪽에 Fundamentals of Analytical Chemistry란 제목으로 실린 디. 스쿡(D.Skoog)의 논문에서 개시된 바와 같이, 다중성의 작은 체적 (low-volume)의 표면 근접 (surface-proximity) 헹굼법이 단일성의 큰 체적(macro-volume)의 벌크 (bulk) 헹굼법보다 물질 표면의 오염물을 클리닝하기에 더욱 효과적이고 덜 소모적이라는 분석화학의 원리를 이용한 것이다.
웨이퍼(52)의 표면(52a)을 우선 용기(18)로부터의 톨루엔에 노출시켜 상기 표면을 처리한다. 밸브(42)는 용기(18)로부터 톨루엔을 흘려주어 셀(50)내의 공간(60)을 채우기에 충분한 시간동안 입구도관(66)을 용기(18)에 연결하고 출구도관(68)을 리셉터클(26)에 연결하도록 구동된다. 그리고나서, 상기밸브(42)는 입구 및 출구도관(66) 및 (68)을 모든 용기 및 리셉터클로부터 분리하도록 구동됨으로써 상기 공간(60)내에 톨루엔이 머물게된다. 밸브(42)는 톨루엔이 웨이퍼(52)의 표면(52a)과 원하는 화학반응을 할 수 있는 충분한 시간동안 분리된 상태를 유지한다.
밸브(42)는 다시 용기(18)로부터 새로운 톨루엔이 흘러 나와 셀(50)내에 공간(60)을 채우기에 충분한 시간동안 입구도관(66)을 용기(18)에 연결하고 출구도관(68)을 리셉터클(26)에 연결하도록 구동된다. 사용된 톨루엔은 공간(60)으로부터 새로운 톨루엔으로 교체되어 출구도관(68)과 밸브(42)를 통하여 리셉터클(26)로 흘러간다. 상기 밸브(42)는 다시 톨루엔이 원하는 반응을 달성하기에 충분한 시간동안 분리된 상태를 유지하도록 구동된다.
이러한 시퀀스는 웨이퍼(52)의 표면(52a)이 톨루엔에 의해 완전히 처리될 때까지 충분한 횟수에 걸쳐 반복된다. 그리고나서, 상기 밸브(42)는 다른 용기(20)(22)(24)(28) 또는 (44), 그리고 리셉터클(26) 또는 (30)을 셀(50)에 연결하여 다음 선택된 화학제로 물류를 반복적으로 수행한다.
다른 화학제를 사용하여 웨이퍼(52)의 표면(52a)을 처리하기에 앞서, 상기 표면(52a)으로부터 앞서 사용된 화학제를 제거하고 장치(10)의 도관 및 앞서 사용된 화학제의 다른 흐름 경로를 정화함으로써, 상기 표면(52a)을 건조시키고 정화하는 것이 바람직하다. 이는 밸브(42)가 입구도관(66)을 N2용기(32)에 연결하고 출구도관(68)을 앞서 사용한 화학제에 대응하는 리셉터클(26) 또는 (30)에 연결하도록 구동시킴으로써 실현된다. 가압된 N2기체는 웨이퍼(52)의 표면(52a)을 건조시키고, 장치(10)의 셀(50), 밸브(42) 및 입출구도관으로부터 각각의 리셉터클(26) 꼬는 (30)로 앞서 사용된 화학제를 불어넣는다. 어떤 경우에는(앞서 사용된 화학제가 탈염수(D. I water)인 경우) 원한다면, N2정화단계 이전에 밸브(42)가 용기(24)를 입구도관(66)에 연결케 함으로써 상기 시스템을 통하여 이소프로판올을 흐르게 하여 정화를 촉진시킬 수도 있다.
제2도에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(52)의 표면(52a)상의 공간(60) 높이(HS)(표면(52a)와 (56a)사이의 거리)를 가능한한 작게 선택함으로써 처리에 사용되는 화학제 량의 최소화를 실현한다. 상기 높이(HS)는 약 75∼500㎛인 것이 바람직하고 100㎛가 가장 적당하다. 하지만, 본 발명의 범주는 특정갑의 높이(HS)로 제한되지 않는다. 통상, 웨이퍼 처리 작동에 있어서, 처리될 웨이퍼 표면(52a)의 면적은 10㎠이고, 높이(HS)는 100㎛이며, 공간 (60)의 체적, 즉 펄스당 사용되는 화학제 량은 0.10㎖이다.
용기 (18)(20)(22)(24)(28) 및 (44)내의 압력은 공간(60) 및 연결도관내의 유체 표면장력을 극복할 수 있을 정도로, 그리고 각각의 화학제를 상기 용기들로부터 공간(60)으로, 공간(60)으로부터 리셉터클(26) 또는 (30)로 흘릴 수 있을 정도로 충분해야 한다. 어떤 경우에 있어서는, 유압(hydrostatic pressure)만으로도 충분한다. 또다른 경우에 있어서는, 화학제가 기설정된 유량으로 흐를 수 있게, N2기체의 압력을 선택할 수 있다.
정체시간(dwell time)(T) 즉 각 화학제가 공간(60)내에 머물러 웨이퍼 표면(52a)과 반응하는 시간은 특정 화학제와 처리단계에 의존한다. 하지만, 대표적인 정체시간(T)은 웨이퍼 표면(52a)상의 오염물이 화학제를 통하여 표면(56a)으로 확산되는데 필요한 시간을 계산함으로써 근사화 될 수도 있다. 정체시간D인데, 여기에서 D는 화학제내의 오염물에 대한 확산 계수이다. 100㎛ 높이(HS)와 25℃ 유체 온도에서의 대표적인 약전해질 및 강전해질에 대한 확산시간을 다음 표로 나타내었다.
기존의 처리방법과 비교해 볼 때 본 발명의 방법을 사용하는 대표적인 처리방법의 경우, 화학제의 양이 상당히 줄어든다. 본 예에 있어서, 웨이퍼의 표면은 톨루엔, 아세톤, 메탄올 및 이소프로판올(T.A.M.I)로써 순차적으로(sequentially) 처리해야 한다. 종래의 처리공정에서는, 이들 화학제를 스쿼트 보틀(squit bottle)을 사용하여 적용하되, 각 화학제를 약 50㎖씩 적용하여 총 200㎖의 화학제를 적용한다.
본 발명의 방법을 사용함에 있어서는, 각 화학제당 4펄스씩 총 16펄스가 필요하다. 0.1㎖/pulse의 화학제량을 사용하므로, 본 발명에서 사용되는 화학제의 총량은 1.6㎖로 되는데, 이는 기존의 처리방법에서 필요한 양의 1/100보다 적다. 본 발명의 처리공정과 기존의 처리공정에서 소요되는 시간은 비슷한데 1∼2분정도이다. 밸브(42)가 화학제로 공간(60)을 채우도록 연결되는데 소요되는 시간은 통상 1초 미만인 반면, 각 화학제에 대한 정체시간(T)은 대략5∼10초/펄스 대기사이클이다.
제3도는 수정된 처리셀(50')을 도시하는데, 이것은 웨이퍼(52)의 표면(52a)의 반대측 표면(52b) 뿐만 아니라 외주연부(peripheral edge)(52c)를 모두 화학적으로 처리할 수 있도록 설계된다. 유사한 요소들은 제2도에서 사용된 것과 동일한 참고번호로 나타내었지만, 대응은 되지만 수정된 요소들은 프라임(prime)을 가진 동일 참고번호로 나타내었다.
장치(50')에 있어서는, 개스킷(58')을 웨이퍼(52)보다 더욱 두껍게 제조하여 개스킷의 홀(hole)(58a')이 평판(56)의 표면(56a) 및 평판(54)의 표면(54a)과 조합하여 웨이퍼(52)가 완전히 밀폐될 수 있는 밀폐공간(60')을 규정케한다. 밀폐공간(60')은 표면(52a)상부의 처리공간(60a')을 규정하는 상부와, 웨이퍼(52)의 표면(52b) 하부의 처리공간(60b')을 규정하는 하부를 갖는다. 상기 홀(58a')도 웨이퍼(52)보다 크게 형성하여 외주공간(60c')이 밀폐공간(60')내에서 웨이퍼(52)의 외주연부(52c)와 홀(58a')의 내부 외주사이에 규정되게 한다. 외주공간(60c')은 상부 및 하부 처리공간(60a') 및 (60b')를 상호 연결하여 입구(62)로부터 들어오는 화학제가 공간(60a') 및 (60b') 모두를 통해 출구(64)로 흐르게 한다. 이 경우에 있어서, 상기 출구(64)는 상부 평판(56)보다 하부 평판(54)을 관통하게 형성함으로써, 웨이퍼(52) 하부공간(60b')으로부터의 화학제가 신속하고 완전하게 교체될 수 있게 하는 것이 바람직하다.
평판(54)의 표면(54a)으로부터 상부로 돌출된 돌출부(54b)와, 평판(56)의 표면(56a)으로부터 하부로 돌출된 돌출부(56b)가 더 도시되어 있다. 상기 각 돌출부(54b) 및 (56b)는 높이(H)를 갖고 표면(52b) 및 (52a)과 접촉하고 있어, 상기 공간(60a') 및 (60b') 각각은 상기 표면(52a) 및 (52b)에 대하여 각각 높이(H)를 갖는다.
처리셀(50) 및 (50')는 평탄한 웨이퍼 형태의 처리용 물체를 보유한다고 기술되고 도시되었지만 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 원통형, 구형 또는 다른 형태의 외부 표면을 갖는 물체도 그 물체에 적합한 형태의 처리공간을 갖도록 상기 처리셀을 설계함으로써 본 발명의 방법과 장치에 의해 처리할 수 있다.
제4도는 장치(10)로 처리하는데 있어 물체를 위생적으로 조작하기 위한 시스템(82)의 개략적인 평면도를 도시한다. 시스템(82)은 당업계에서 글로브 박스(glove bot)로 알려진 공급체(32)로부터 N기체가 일정하게 채워지는 밀폐봉입체(hermetic enclosure)(84)를 포함한다. 체크밸브(86)는 N기체를 밀폐봉입체에 공급함으로써 공기가 정화될 수 있게 한다.
상기 밀폐봉입체 부분(84)은 밀폐체(84)의 주요부(main portion)로 개방되는 도어(88a)와 챔버(chamber)(88) 및 밀폐체(84)의 외부로 개방되는 다른 도어(88b)를 갖는 밀폐된 로드락(load lock) 챔버(88)로 분할된다. 도어(88a) 및 (88b) 모두가 폐쇄되는 경우, 상기 챔버(88)는 밀폐되어 공급체(32)로부터 밸브(90)를 통하여 N기체로 채워질 수 있다. 체크밸브(92)를 제공하여 챔버(88)로부터 공기를 정화시킬 수 있도록 한다. 좌측 및 우측 고무 글로브(94) 및 (96)가 상기 밀폐봉입체(84)의 벽을 관통하게 형성된 구멍(84a) 및 (84b)으로부터 상기 밀폐체(84) 내부로 밀폐된 채로 연장된다. 상기 글로브(94) 및 (96)는 상기 구멍(84a) 및 (84b)의 내부 외주에 밀폐식으로 연결되어 있어서, 조작자는 그의 손을 외부로부터 상기 글로브(94) 및 (96)내로 삽입하여 상기 밀폐체(84) 내부의 물질을 밀폐성을 유지하면서 조작할 수 있다.
상기 시스템(82)은 웨이퍼(52)를 상기 밀폐체(84) 내부로 그리고 밀폐체 외부로 전달하기 위한 전달기구(98)를 더 포함한다. 상기 기구(98)는 그 기구(98)를 밀폐하도록 폐쇄하는 뚜껑(lid)(98a)과 그 기구(98)가 공기정화되고 N기체로 채워질 수 있게 하는 밸브(98b) 및 (98c)를 포함한다.
상기 시스템(82)을 사용하기 위하여, 웨이퍼(52)를 상기 기구(98)내로 삽입하고, 상기 기구(98)를 밸브(98b) 및 (98c)를 통하여 N기체로 채운다. 상기 챔버(88)의 도어(88a)를 폐쇄하고 도어(88b)를 개방하여 기구(98)를 챔버(88)내로 삽입한다. 그런 다음, 도어(88b)를 폐쇄하고 밸브(90)를 통하여 N기체로 챔버(88)를 채운다. 풋 스위치(foot switch)나 누름버튼(push button)과 같은 구동부재(actuating member)를 제공 함으로써 조작자가 밸브(90)를 개방하여 공급체(32)로부터 N기체로 챔버(88)를 채울 수 있게 한다. 이와는 달리, N공급체(32)를 챔버(88)에 지속적으로 연결하도록 밸브(90)를 연속적으로 개방시켜 놓을 수도 있다.
그리고나서, 조작자는 도어(88a)를 개방시키고, 글로브(94) 및 (96)를 사용하여 기구(98)를 챔버(88)로부터 밀폐체(82)의 주요부로 이동시키고, 기구(98)의 뚜껑(98a)을 열어 웨이퍼(52)를 상기 기구(98)에서 처리셀(50) 또는 (50')로 옮긴다. 그런 후, 처리셀(50)내의 웨이퍼(52)상에서 처리동작을 수행할 수 있도록 상기한 바와 같이 밸브(42)를 구동시킨다.
처리가 완료된 후, 조작자는 상기 셀(50) 또는 (50')로부터 웨이퍼(52)를 제거하고, 웨이퍼(52)를 상기 기구(98)로 옮기고, 상기 뚜껑(98a)을 닫고, 상기 기구(98)를 챔버(88)로 옮기고, 도어(88a)를 닫는다. 그리고나서, 조작자는 도어(88b)를 열고 상기 챔버(88)내로부터 상기 기구(98)을 꺼낸다. 장치(10)로 표면처리한 후, 상기 웨이퍼(52)를 기구(98)내에서 N기체분위기로 밀폐시켜 다른 처리를 위한 시설물로 정화된 상태로 옮겨질 수 있다.
제5a도 내지 제5d도는 상기한 용기와 리셉터클이 처리셀(50)에 밸브구동에 의해서 연결되는 방법을 설명하기 위한 장치(100)를 도시한다. 설명 및 예시의 단순화를 기하기 위하여, 상기 장치(100)는 두가지의 화학제(A) 및 (B)만을 사용하여 웨이퍼(52)를 처리하도록 설계하였다. 제1화학제(A)는 용기(102)에서 제공되고 제2화학제(B)는 용기(104)에서 제공된다. 리셉터클(106) 및 (108)은 웨이퍼(52)를 처리하기 위하여 사용된 화학제(A) 및 (B)를 다시 포획하도록 제공한다.
단순화된 상기 장치(100)는 상부 블록(112)과 하부 블록(114)를 갖는 밸브(110)을 포함한다. 하부 블록(114)은 도면에 도시된 바와 같이, 컴퓨터 시스템(70)의 제어를 받는 모터(116)에 의해 좌측 및 우측 방향으로 상부 블록(112)에 대하여 선형적으로 움직일 수 있다.
제6a도 및 제6b도에 각각 상기 블록(112) 및 (114)의 평면도가 도시되어 있다. 하부블록(114)은 수직적으로 관통하게 형성된 입구 및 출구포트(port)(114a) 및 (1146)를 갖는데, 이들 포트는 원형의 단면을 가지고 그들 포트의 하부 선단은 상기한 도관(66) 및 (68)에 각각 연결된다. 상부블록(112)은 수직적으로 관통하게 형성된 입구포트(112a) 및 (112b)와 출구포트(112c) 및 (112d)를 갖는데, 이들 포트는 원형의 단면을 가지고 그들 포트의 상부 선단은 상기한 용기(102) 및 (104)와 리셉터클(106) 및 (108)에 각각 연결된다. 상기 상부 블록(112)에 형성된 입구포트(112e)의 상부 선단은 상기한 N공급체(32)에 연결된다. 상기 상부 블록(112)의 하부 표면에 형성된 가로홈(112f)(112g) 및 (112h)의 각각은 포트(112e)(112c) 및 (112d)로부터 제각기 우측으로 연장한다.
제5a도는 화학제(A)로 처리셀(50)을 채우기 위해 블록(112)에 대하여 블록(114)을 최좌측지점까지 이동시킨 것을 도시한다. 이때, 포트(112a) 및 (114a)가 정렬되어 화학제(A)는 용기(102)로부터 이들 포트와 도관(66)을 통과하여 셀(50)내로 흘러들어가며, 포트(112c) 및 (114b)가 정렬되어 화학제(A)는 셀(50)로부터 출구도관(68)을 통과하여 리셉터클(106)로 흘러들어갈 수 있다.
제5b도는 있어서는, 블록(114)이 중간위치까지 오른쪽으로 이동되어, 포트(112e)가 포트(114a)와 정렬되고 홈(112g)이 포트(114b)와 정렬된다. 이렇게 됨으로써 N공급체(32)는 입구도관(66)에 연결되고 리셉터클(106)은 출구도관(68)에 연결된다. 이러한 장치(100)는 공급체(32)로부터 셀(50)을 통하여 N기체를 흘려주고 도관을 기셉터클(106)에 연결함으로써, 화학제(A)를 정화한다. 주목할 필요가 있는 것은, N기체가 블록(114)내의 포트(114b)로부터 블록(112)내의 포트(112c)로 홈(112g)을 통하여 흐른다는 점이다.
제5c도는 화학제(B)로 체워지는 셀(50)을 도시한다. 블록(114)이 최우측 지점까지 이동됨으로써 포트(112b)가 포트(114a)와 정렬되어 입구도관(66)은 용기(104)에 연결되고, 홈(112h)이 포트(114b)와 정렬되어 출구도관(68)능 포트(112d)를 통하여 리셉터클(108)에 연결된다.
제5d도에 있어서, 장치(100)는 화학제(B)를 정화한다. 블록(114)이 중간위치까지 이동됨으로써 홈(112f)이 포트(114a)와 정렬되어 입구도관(66)이 포트(112e)를 통과하여 N공급체(32)에 연결되고, 포트(112d)가 포트(114b)와 정렬되어 출구도관(68)은 리셉터클(108)에 연결된다.
상기 밸브(110)는 블록(114)을 어떠한 가로 축방향 지점으로 단순히 이동시킴으로써 모든 흐름을 차단할 수 있도록 또한 구동될 수 있는데, 상기 어떠한 가로지점이라는 것은 포트(114a)와 포트(114b)중의 어느 하나, 또는 포트(114a)와 포트(114b) 모두가 블록(112)내의 어떠한 포트 및 홈과 전적으로 정렬되지 않는 지점을 말한다. 예를 들면, 화학제(A)의 흐름은 제5a도에 도시된 블록(114)의 지점으로부터 이 블록(114)을 좌측으로 옮기되, 포트(114a)가 포트(112a)의 좌측에 있는 블록(112)의 바닥표면에 의해 가리워지고, 포트(114b)가 포트(112b)와 (112c)사이의 중간지점에 올 때까지 블록(114)을 좌측으로 옮김으로써 화학제(A)의 흐름이 차단된다.
본 발명의 여러 실시예들을 도시하고 기술하였지만, 당업자라면, 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고도 많은 변화와 또 다른 실시예들을 구현할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 본원에 개시된 실시예에 전적으로 한정되지 않는다.
첨부된 특허청구범위에 의해 규정된 바와 같이, 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 다양한 변경과 수정이 제안된다.

Claims (9)

  1. 물체의 표면이 처리공간에 노출되도록 물체를 보유하되, 상기 처리공간내로 개방된 입구(inlet) 및 출구(outlet)를 갖는 처리셀 수단과; 제1화학제를 수용하는 제1용기(container)수단과; 제2화학제를 수용하는 제2용기수단과; 리셉터클(receptacle)수단과; 상기 제1용기수단를 상기 입구에 연결하고 상기 리셉터클수단를 상기 출구에 연결하거나; 상기 제2용기수단를 상기 입구에 연결하고 상기 리셉터클수단를 상기 출구에 연결하기 위한 밸브수단을 포함하는 물체 표면의 화학적 처리장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 밸브 수단이 선택된 제1또는 제2용기수단를 상기 입구에 주기적으로 연결함으로써 상기 제1또는 제2화학제가 각각 주기걱인 방법(pulsating manner)으로 상기 처리공간내로 공급되게 하는 수단을 포함하는 물체 표면의 화학적 처리장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2용기수단이 상기 선택된 제1또는 제2화학제를 각각 상기 입구를 통하여 상기 공간내로 흐르게 하는 가압수단(pressurizing means)을 포함하는 물체 표면의 화학적 처리장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 공간이 상기 물체 표면으로부터 약 75∼500㎛의 높이를 갖는 물체 표면의 화학적 처리장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 장치는 상기 물체 표면과 화학적으로 반응하지 않는 기체를 수용하기 위한 제3용기수단를 더 포함하며, 상기 밸브수단은 상기 제3용기수단을 상기 입구에 선택적으로 연결하거나 상기 리셉터클수단을 상기 출구에 연결하도록 구성된 물체 표면의 화학적 처리장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 셀수단이 상기 공간을 규정하고 상기 공간안에 상기 물체를 밀폐하는 밀폐체를 포함하는 물체 표면의 화학적 처리장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 물체는 웨이퍼이고, 상기 웨이퍼는 상기 표면과 반대쪽의 반대표면을 갖고 또한 외주연부를 가지며, 상기 셀수단은 상기 표면, 상기 반대표면 및 상기 외주연부가 상기 공간에 노출되게 상기 밀폐체내에 상기 물체를 보유하는 수단을 포함하는 물체 표면의 화학적 처리장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 리셉터클 수단은 제1리셉터클수단과 제2리셉터클수단을 포함하고, 상기 밸브수단은 상기 제1용기수단이 상기 입구에 연결되는 경우에는 상기 제1리셉터클수단을 상기 출구에 연결하고; 상기 제2용기 수단이 상기 입구에 연결되는 경우에는 상기 제2리셉터클수단을 상기 출구에 연결하기 위한 수단을 포함하는 물체 표면의 화학적 처리장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1화학제가 상기공간을 채우기에 충분한 제1의 기설정된 시간동안 상기 제1용기수단을 상기 입구에 연결하고, 상기 공간내의 상기 제1화학제와 상기 표면간의 제1의 기설정된 화학적 반응이 일어나기에 충분한 제2의 기설정된 시간동안 상기 제1용기수단을 상기 입구로부터 분리하도록 밸브수단을 제어하거나; 상기 제2화학제가 상기 공간을 채우기에 충분한 제3의 기설정된 시간동안 상기 제2용기수단을 상기 입구에 연결하고, 상기 공간내의 상기 제2화학제와 상기 표면간의 제2의 기설정된 화학적 반응이 일어나기에 충분한 제4의 기설정된 시간동안 상기 제2용기수단을 상기 입구로부터 분리하도록 밸브수단을 제어하기 위한 타이머(timer)수단을 더 포함하는 물체 표면의 화학적 처리장치.
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