JP2008060578A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上に複数の薬液や気体を供給して基板を洗浄乾燥する基板処理装置を提供する。
【解決手段】この基板処理装置は、基板が置かれるチャックを有する基板支持部材、上部が開放され、前記チャック周辺を包むように形状された下部チャンバー１２０、基板に対する乾燥工程が外部と隔離された状態で進行されるように前記下部チャンバーの上部を開放又は閉鎖する上部チャンバー１３０、及び前記上部チャンバーに設置され、前記上部チャンバーが前記下部チャンバーの上部を閉鎖した状態で基板に流体を直接噴射する直接噴射ノズル部材１８０を含む。このような構成の基板処理装置は、基板全体の乾燥効率増大、及び外部汚染遮断、又、酸化膜防止などの効果を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体基板を処理する装置に関し、さらに具体的には、基板上に薬液や気体を供給して基板を洗浄乾燥する基板処理装置、及びその基板処理方法に関する。

一般的に半導体製造工程では、絶縁膜、及び金属物質の蒸着(Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ)、エッチング(Ｅｔｃｈｉｎｇ)、感光剤(Ｐｈｏｔｏ-ｒｅｓｉｓｔ)の塗布(Ｃｏａｔｉｎｇ)、現像(Ｄｅｖｅｌｏｐ)、アセル(Ａｓｈｅｒ)除去などが数回反復され、微細なパターニング(Ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ)の配列が作られる。各々の工程で発生した異質物の除去のため、純水(Ｄｅｉｏｎｉｚｅｄ Ｗａｔｅｒ)又は薬液(Ｃｈｅｍｉｃａｌ)を利用した洗浄工程(Ｗｅｔ Ｃｌｅａｎｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ)がある。

一般的な洗浄乾燥装置は、一枚のウェハーを保持できるウェハーチャック(Ｗａｆｅｒ ｃｈｕｃｋ)でウェハーを固定した後、モーターによってウェハーを回転させながら、ウェハーの上部で噴射ノズルを通して薬液又は純水を流し、ウェハーの回転力に応じて薬液又は純水がウェハーの全面に広がるようにして工程がなされる。

このような枚葉式洗浄乾燥装置では、純水を利用したリンス処理の後にＮ_２ガスで乾燥する方式で洗浄乾燥工程がなされている。しかし、近年ウェハーが大型となり、ウェハー上に形成されたパターンが微細化される傾向があり、洗浄工程で使われた純水が完全に除去されずに未乾燥となる現像が発生している。又、ウェハーが大気中に露出された状態で洗浄及び乾燥が形成されるため、外部環境に多くの影響を受け、乾燥不良が発生される。

特に、従来の洗浄乾燥装置は、チャンバー下部に形成された排気構造を有し、基板洗浄及び乾燥過程で発生される基板上部の近距離に存在する煤煙(ｆｕｍｅ)の排出が円滑でなく、その煤煙によって基板が汚染される問題が発生される。

本発明は、上述の課題を解決するためのものであって、その目的は、迅速な基板乾燥が可能な基板処理装置及びその基板処理方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、外部汚染源から基板を保護することができる基板処理装置及びその方法を提供することにある。

本発明のその他の目的は、基板乾燥過程から発生される水の斑点を最小化できる基板処理装置及びその方法を提供することにある。

本発明のその他の目的は、外部環境から影響を最小化できる基板処理装置及びその方法を提供することにある。

本発明のその他の目的は、基板中央の乾燥不良を防止できる基板処理装置及びその方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために本発明の一実施の形態によれば、基板処理装置は、基板が置かれるチャックを有する基板支持部材と、上部が開放され、チャック周辺を包むように構成された下部チャンバーと、基板に対する乾燥工程が外部と隔離された状態で進行されるように下部チャンバーの上部を開放又は閉鎖する上部チャンバーと、上部チャンバーに設置され、上部チャンバーが下部チャンバーの上部を閉鎖した状態で基板に流体を直接噴射する直接噴射ノズル部材とを含む。

本発明の望ましい実施の形態においては、上部チャンバーのエッジに設置され、流体が基板に間接噴射されるように上部チャンバーの中央に向けて流体を噴射する間接噴射ノズル部材をさらに含む。

本発明の望ましい実施の形態においては、直接噴射ノズル部材は、流体の噴射地点を変更できるように移動可能である。

本発明の望ましい実施の形態においては、直接噴射ノズル部材は、上部チャンバーの底面に位置され、一端に乾燥流体噴射口を有する非直線型の第１及び第２ノズル、及び第１及び第２ノズルの他端と連結され、第１及び第２ノズルの各々に流体を供給する通路を有するシャフトを含む。

本発明の望ましい実施の形態においては、直接噴射ノズル部材は、第１及び第２ノズルの流体噴射位置を変更できるようにシャフトを回転させるための第１駆動部と、第１及び第２ノズルの流体噴射の高さを変更できるようにシャフトをアップダウンさせるための第２駆動部を有する。

本発明の望ましい実施の形態においては、上部チャンバーは、エッジに直接噴射ノズル部材の第１及び第２ノズルが待機する収納空間をさらに含む。

本発明の望ましい実施の形態においては、収納空間は、基板より外側に位置される。

本発明の望ましい実施の形態においては、直接噴射ノズル部材の第１及び第２ノズルは、円弧状に形成され、他の工程を妨害しないように上部チャンバーのエッジに形成された収納空間で待機するようになる。

本発明の望ましい実施の形態においては、第１ノズルは、基板洗浄のための流体を噴射して、第２ノズルは、基板乾燥のための流体を噴射する。

本発明の望ましい実施の形態においては、上部チャンバーは、上部中央に間接噴射ノズル部材から噴射される流体が基板の中央に最も早く到達されるように流体の流れを案内する気流誘導部材を含む。

本発明の望ましい実施の形態においては、気流誘導部材は、上部チャンバーの上部中央から基板の中心部に向かって設置されるコーン形状の案内突起で形成される。

本発明の望ましい実施の形態においては、上部チャンバーは、間接噴射ノズルから噴射される乾燥流体が上部チャンバーの中央へ向かうように案内する環形空間環形空間に沿って上部チャンバーの中央に集まった乾燥流体が基板に向けて抜け出される中央開口及び中央開口を通して抜け出される乾燥流体が基板の中心からエッジに順次に広がるように乾燥流体を案内する案内面をさらに含む。

本発明の望ましい実施の形態においては、気流誘導部材は、上部チャンバーの上部中央から基板の中心部に向かって設置されるコーン形状の案内突起で形成される。

本発明の望ましい実施の形態においては、間接噴射ノズル部材は、上部チャンバーのエッジにリング形態で設置される。

本発明の望ましい実施の形態においては、間接噴射ノズル部材は、上部チャンバーのエッジにリング形態で設置され、流体は、案内突起に向かって噴射される。

上記の目的を達成するために本発明の他の実施の形態によれば、本発明の基板処理方法は、（ａ）下部チャンバーの内側に位置するチャックに基板をローディングする段階と、（ｂ）基板へ洗浄のための流体を噴射して基板を洗浄する段階と、（ｃ）基板へリンスのための流体を噴射して基板をリンスする段階と、（ｄ）基板へ乾燥のための流体を噴射して基板を乾燥する段階とを含み、（ｄ）段階は、下部チャンバーが上部チャンバーによって密閉された状態で上部チャンバーに設置された直接噴射ノズル部材が乾燥流体を基板に直接噴射しながら基板を乾燥する。

本発明の望ましい実施の形態においては、（ｄ）段階は、上部チャンバーが下部チャンバーを密閉する前に、上部チャンバーの内部は、上部チャンバーに設置された間接噴射ノズルから噴射される乾燥流体によって乾燥流体雰囲気が造成される。

本発明の望ましい実施の形態においては、（ｄ）段階は、直接噴射ノズル部材から乾燥流体が噴射される前に、上部チャンバーに設置された間接噴射ノズル部材から乾燥流体が基板に間接噴射される。

本発明の望ましい実施の形態においては、（ｄ）段階は、直接噴射ノズル部材による直接噴射と上部チャンバーに設置された間接噴射ノズル部材による間接噴射が同時に形成される。

本発明の望ましい実施の形態においては、間接噴射ノズル部材から噴射される乾燥流体は、上部チャンバーのエッジから中央に向けて噴射され、上部チャンバーの中央に集められた乾燥流体は、中央に形成された中央開口を通じ、基板に向けて抜け出され、中央開口を通して抜け出ていく乾燥流体は、基板の中心からエッジに順次広がりながら基板表面を乾燥する。

本発明の望ましい実施の形態においては、（ｄ）段階は、大気圧以下で進行される。

本発明の望ましい実施の形態においては、（ｄ）段階は、下部チャンバーが上部チャンバーによって密閉される前に、基板が大気中に露出されないように基板上面に脱イオン水を噴射して基板上面に脱イオン水で保護膜を形成する段階をさらに含む。

本発明の望ましい実施の形態においては、保護膜を形成する段階で基板は、停止したり又は脱イオン水が基板の外に飛散されない程度の低速に回転される。

本発明の望ましい実施の形態においては、（ｄ）段階は、上部チャンバーが下部チャンバーを部分密閉した状態で直接噴射ノズル部材が基板に脱イオン水を噴射する。

本発明の望ましい実施の形態においては、上部チャンバーは、洗浄のための流体の噴射が完了する前に下部チャンバーを部分密閉する位置に移動され、基板に脱イオン水噴射が完了される前に下部チャンバーを完全密閉する位置に移動される。

上述の通り、本発明は、迅速な基板乾燥が可能である。

本発明は、乾燥流体を基板に間接噴射して層流気流を全面的に維持可能で、乾燥流体の濃度分布を均一に維持できる。

本発明は、間接噴射ノズルが上部に向かっていて異質物が基板に落ちることを防止できる。

本発明は、基板乾燥の際に外部汚染源から基板を保護することができる。

本発明は、基板乾燥過程から発生される水の斑点を最小化できる。

本発明は、基板乾燥の際に外部環境からの影響を最小化できる。

本発明は、基板が空気と接触することを防止できる。

本発明は、基板乾燥のために供給される流体の濃度及び温度変化を最小化できる。

本発明は、基板中央部分の乾燥効率を上げることができる。

以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施の形態を詳細に説明する。

本発明の実施の形態は、他の形態で具体化されることも可能である。むしろ、ここで紹介される実施の形態は、開示された内容が徹底して完全になり、そして、当業者に本発明の思想を十分に伝えることができるように提供されるものである。従って、図面の要素の形状などは、より明確に説明を強調するために誇張されることもある。

本発明の実施の形態を添付された図面図１乃至図１１に基づいて詳細に説明する。又、前記図面を通じて同じ機能を行う構成要素に対しては、同じ参照番号を併記する。

本発明は、基板の乾燥効率増大及び外部汚染遮断又、酸化膜防止などの効果を得ることのできる基板処理装置を提供する。このために本発明は、基板の乾燥工程が大気圧以下で処理されるように基板処理空間を外部と隔離できる上下分離構造のチャンバー(上部チャンバーと下部チャンバーで形成される)と、基板に乾燥流体を直接及び間接噴射できるノズル及びチャンバーの処理空間を減圧するための減圧部材を有することにその特徴がある。

図１は、本発明で下部チャンバーが完全に密閉された状態の基板処理装置を概略的に示す図面である。図２は、本発明で下部チャンバーが部分的に密閉された状態の基板処理装置を示す図面である。図３は、本発明で下部チャンバーが完全に開放された状態の基板処理装置を示す図面である。

図１乃至図３を参照すれば、基板処理装置１００は、基板ｗをスピンしながら薬液洗浄、リンス、又、乾燥などの処理工程を連続的に行う。

基板処理装置１００は、基板Ｗが置かれるチャック１１２を有する基板支持部材１１０、下部チャンバー(ｌｏｗ ｃｈａｍｂｅｒ)１２０、上部チャンバー(ｕｐｐｅｒ ｃｈａｍｂｅｒ)１３０、薬液ノズル部材１６０、及び減圧部材１７０を含む。

基板支持部材１１０は、処理工程時に基板ｗを支持する。基板支持部材１１０は、チャック１１２、スピンドル(ｓｐｉｎｄｌｅ)１１４、回転部材１１６、昇降部材１１７、及びバックノズル部１１８を有する。

チャック１１２は、下部チャンバー１２０の内側空間に配置される。チャック１１２は、上部に基板Ｗがローディング(ｌｏａｄｉｎｇ)される上部面１１２ａと、上部面１１２から離隔された状態で基板Ｗを支持する支持ピン１１３ａと、基板ｗを固定するチャッキングピン１１３ｂとを有する。支持ピン１１３ａは、基板をチャック１１２の上部面１１２ａから離隔された状態で支持して、チャッキングピン１１３ｂは、工程進行の際に基板のエッジの一部をチャックキングする。

スピンドル１１４は、チャック１１２の中央下部と結合される。スピンドル１１４は、その内部が空いている中空軸(ｈｏｌｌｏｗ ｓｈａｆｔ)の形態であり、回転部材１１６の回転力をチャック１１２に伝達する。詳細に図示しなかったが、回転部材１１６は、回転力を発生するモーターのような駆動部と、駆動部から発生された回転力をスピンドルに伝達するベルトと、チェーンのような動力伝達部などの通常的な構成で形成されることができる。

昇降部材１１７は、工程に使われる流体の種類によって(又は処理工程によって)下部チャンバー１２０の中でチャック１１２の相対的な高さが変化するようにチャック１１２を上下に移動させる。昇降部材１１７によって、チャック１１２は、使われる流体の種類(又は処理工程)によって、後述する第１、第２、及び第３吸入ダクト１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃに対応する高さに移動する。上述した例では、下部チャンバー１２０が固定され、洗浄及びリンス、又乾燥などの過程(又は使われる流体種類)によってチャック１１２が上下に移動されることを説明した。しかしこれと反対にチャック１１２が固定された状態で下部チャンバー１２０が上下に移動されてもよい。

バックノズル部１１８は、基板ｗの底面に洗浄、及び乾燥のための流体を選択的に噴射するように構成され、バックノズル部１１８は、スピンドル１１４の中空部分(ｈｏｌｌｏｗ ｓｅｃｔｉｏｎ)を流れる流体の移動経路である供給管１１８ａと、チャック１１２の上面中央に設置されたノズル(ｎｏｚｚｌｅ)１１８ｂを含む。ノズル１１８ｂは、供給管１１８ａと連結されてチャック１１２の中央部に露出され、基板背面に洗浄及び乾燥のための流体を噴射して基板背面の洗浄及び乾燥を行う。供給管１１８ａは、所定の配管で構成されることができ、又はスピンドル１１４の内部の管形態で規定される空き空間でもよい。ノズル１１８ｂを通して基板の背面中央部に噴射される流体は、基板の回転によって基板のエッジに容易に分散される。

下部チャンバー１２０は、上部が開放され、そしてチャック１１２の周辺を包むように構成され、回転される基板上で飛散される流体(又は基板の薬液処理過程で発生されるヒューム)を流入及び吸入する環形の第１、第２、及び第３吸入ダクト１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃが多段で配置され、液体を強制排出する真空ライン１７４と連結される排出ポート１２４を有する。図示しなかったが、下部チャンバー１２０には、薬液回収のための排出ラインが連結される。

減圧部材１７０は、下部チャンバー１２０と上部チャンバー１３０の結合によって形成される密閉された処理空間ａを減圧するために設けられる。減圧部材１７０は、真空ポンプ１７２と、一端が真空ポンプ１７２と連結され、他端が下部チャンバー１２０の排出ポート１２４と連結される真空ライン１７４とを有する。

図１及び図４又は図８を参照すれば、上部チャンバー１３０は、下部チャンバー１２０の上部を開放したり又は閉鎖する上部カップ１３２と、上部カップ１３２に設置され乾燥のための流体を基板に間接噴射する間接噴射ノズル部材１４０と、上部カップ１３２が下部チャンバー１２０の上部を完全開放、部分密閉又、完全密閉するように上部カップ１３２を移動させる開閉駆動部１３８と、上部カップ１３２に設置されてリンス及び乾燥のための流体を基板に直接噴射する直接噴射ノズル部材１８０とを含む。

上部カップ１３２は、下部チャンバー１２０上部を十分にカバーできる大きさで、環形空間１３４、案内突起１３９、中央開口１３５、案内面１３６、及び突出壁１３７を有する。

環形空間１３４は、間接噴射ノズル１４０が設置されるエッジ部と、エッジ部より高い中央部で形成される傘形の空間で、間接噴射ノズル１４０から噴射される乾燥流体を中央に案内するために傾斜した通路を有する。

案内突起１３９は、間接噴射ノズル部材１４０から噴射される乾燥流体が基板の中央に最も早く到達できるように乾燥流体の流れを案内する気流誘導部材で、案内突起１３９は、上部カップ１３２の上部中央から基板の中心に向けて突出するコーン形状に形成される。もし、案内突起１３９がなければ乾燥流体が上部カップ１３２の上部中央で衝突するようになり、気流の流れが不均一になる。従って、案内突起１３９は、上部カップ１３２の上部中央で発生する乾燥流体の衝突を防止する役割も有する。

間接噴射ノズル部材１４０は、環形空間１３４のエッジ部に設置されるリング形態に形成されることができ、間接噴射ノズル部材１４０は、一定間隔ごとに形成された噴射口１４２を持ち、噴射口１４２は、上方向(案内突起方向)に乾燥流体を噴射するように形成される。乾燥流体は、間接噴射ノズル１４０の噴射口１４２を通じて噴射された後、環形空間１３４に沿って環形空間の中央部１３４ｂに位置する案内突起１３９に向かうようになる。

環形空間１３４の中央部に集まった乾燥流体は、案内突起１３９によって中央開口１３５を通して処理空間ａに抜け出し、基板中央部へ向かうようなる。突出壁１３７は、間接噴射ノズル１４０から噴射される乾燥流体が流れる環形空間１３４と基板の処理空間ａの間に位置する突出部分で、この突出壁１３７は、間接噴射ノズル１４０から落ちる異質物から基板を保護する。

参考までに述べると、乾燥流体は、有機溶剤(ＩＰＡ)及び窒素ガスを含むことができ、有機溶剤及び窒素ガスは、３０度以上９０度未満の温度で加熱したものが使われることができる。

上述した通り、本発明は、乾燥流体が基板に間接噴射されることによって層流気流を全面的に維持できて、基板表面に直接噴射する従来のスイングノズル方式に比べて乾燥流体の濃度分布を均一に維持できる。特に、間接噴射ノズル部材１４０が環形空間１３４のエッジ部(内側にへこんだ空間)に位置することによって間接噴射ノズル１４０の噴射口１４２から落ちる異質物が基板に落ちることを防止できる。特に、乾燥流体は、上部カバー１３２中央部に集められた後、基板ｗの中央部に安定して流れる気流の流れを有するために乾燥が均一になされる。

一方、上部カップ１３２の案内面１３６は、中央からエッジ方向へ順次高さが低くなるように下向へ傾斜する構造で形成される。案内面１３６は、中央開口１３５を通して抜け出される乾燥流体が基板の中心からエッジに順次広がりながら(拡散しながら)流れるように乾燥流体を案内する。このような構造の案内面１３６は、基板の中心に比べてエッジへ行くにつれて乾燥流体の密度が低くなるのを防止するためのもので、上部カップ１３２の案内面１３６は、基板の中心よりエッジへ行くにつれて狭くなる処理空間ａを提供する。

このように基板上部の処理空間ａは、中央からエッジへ行くにつれて狭くなる（先細りになる）ため、基板の中央からエッジに流れる乾燥流体の密度は、エッジへ行くにつれて高まる。又、乾燥流体は、基板の中心からエッジに順次広がりながら（拡散しながら）流れるため、基板全面に均一に提供される。

特に、流体の移動通路となる基板上部の処理空間ａは、エッジへ行くにつれて狭くなるため、乾燥流体は、基板中心より基板エッジへ行くにつれて早く移動するようになる。従って、基板表面に残留するパーティクルの除去効率、及び水気除去効率を向上させることができるのである。

図４乃至図８を参照すれば、直接噴射ノズル部材１８０は、基板に乾燥流体を直接噴射するためのノズルである。直接噴射ノズル部材１８０は、基板上面の乾燥ができていない部分を個別的に追加乾燥させることができ、基板の乾燥効率を上げることができる。特に、直接噴射ノズル部材１８０は、間接噴射ノズル部材１４０から噴射される乾燥流体の流れによって完全に乾燥させることができない基板の中央部を乾燥させるのを助け、直接噴射ノズル部材１８０は、基板の中央から外郭方向へ乾燥流体を押し出し、直接乾燥方式で基板表面を乾燥させる。

直接噴射ノズル部材１８０は、第１及び第２ノズル１８２ａ、１８２ｂ、シャフト１８４、第１駆動部１８７、及び第２駆動部１８８を含む。第１及び第２ノズル１８２ａ、１８２ｂは、上部カップ１３２の底面に並んで位置される。第１及び第２ノズル１８２ａ、１８２ｂは、他端に脱イオン水と乾燥流体を噴射する噴射口が形成されたノズルチップ１８３ａ、１８３ｂを持ち、一端は、シャフト１８４と連結される。第１及び第２ノズル１８２ａ、１８２ｂは、曲がった形状（例えば、円弧状）であり、他の工程を妨害しないように上部カップ１３２のエッジの底面によって形成された収納空間１３１で待機する。

収納空間１３１が基板のエッジから離れた地点に位置されることによって、他の工程進行のとき、第１及び第２ノズル１８２ａ、１８２ｂに起因する気流不均衡、及び干渉などが発生しない。第１及び第２ノズル１８２ａ、１８２ｂの形状は、曲がった形状に限定されるものではなく、直線など多様な形状に形成されることができる。

シャフト１８４は、上部カップ１３２を貫通して垂直に配置され、ブラケット１８１によって支持される。シャフト１８４は、第１駆動部１８７によって回転され、第２駆動部１８８によって上下移動される。シャフト１８４は、各々第１及び第２ノズル１８２ａ、１８２ｂに脱イオン水及び乾燥に使われる流体を供給する第１、第２通路１８４ａ、１８４ｂと、リンス流体供給ライン１９８ａと乾燥流体供給ライン１９８ｂとが各々連結されるポート１８５ａ、１８５ｂを有する。シャフト１８４は、ブラケット１８１上に回転できるように設置される。

第１駆動部１８７は、第１及び第２ノズル１８２ａ、１８２ｂを水平移動させるためのもので、回転力を発生するモーター１８７ａと、モーター１８７ａから発生された回転力をシャフト１８４に伝達するプーリー１８７ｂと、ベルト１８７ｃなどで形成される。第２駆動部１８８は、第１及び第２ノズル１８２ａ、１８２ｂを上下移動させるためのもので、第１及び第２ノズル１８２ａ、１８２ｂは、収納空間１３１に収納されるために上下移動され、また第１及び第２ノズル１８２ａ、１８２ｂの噴射の高さを調節するために上下移動される。

一方、直接噴射ノズル部材１８０は、感知部１８９を有する。本発明は、感知部１８９がシャフト１８４の回転角度、及び高さを検出することによって第１及び第２駆動部１８７、１８８の誤作動による工程不良を事前に予防できる。

上述した本発明の基板処理装置１００は、直接噴射ノズル部材１８０が間接噴射ノズル部材１４０によっても乾燥できない特定部位(中央部分やエッジ部分など）に乾燥流体を直接噴射することによって、乾燥効率を向上させることができる。

上述した通り、本発明の基板処理装置１００は、上部チャンバー１３０によって基板ｗの処理空間ａが外部と隔離されるだけでなく、外部と隔離された基板ｗの処理空間(密閉空間ａ)が大気圧以下に減圧できる構造的な特徴を有する。このような構造的な特徴によれば、基板の乾燥工程で外部環境による影響を最小化できて、迅速な基板乾燥が可能である。

図示されなかったが、下部チャンバー１２０と基板支持部材１１０のチャック１１２は、相対的に又は個別に昇降するように構成されることができ、これらを上昇、あるいは下降させた状態で基板ｗを基板支持部材１１０のチャック１１２にローディングしたり、処理が終わった基板Ｗをアンローディングできる。

図１乃至図３を参照すれば、薬液ノズル部材１６０は、基板ｗの上面に洗浄のための流体、及びリンスのための流体を噴射するためのもので、薬液ノズル部材１６０は、ノズル移動部材１６４によって上方向に直線移動されたりウェハーＷの中心上部から下部チャンバー１２０の外側に回転移動される薬液ノズル１６２を含む。ノズル移動部材１６４は、薬液ノズル１６２が結合される水平支持台１６６と、これに結合されモーター(未図示)によって回転可能な垂直支持台１６８を有する。

上述のような本発明の基板処理装置１００は、基板の洗浄及び乾燥方式によって噴射口の数又は噴射口に供給される流体の種類を変更でき、さらに噴射口の間の間隔も変更できる。例えば、洗浄のための流体には、脱イオン水とフッ酸溶液が混ざり合った混合液、脱イオン水、アンモニア溶液と過酸化水素水が混ざり合った混合液などが使われることができ、リンスのための流体には、脱イオン水が使われることができ、乾燥のための流体には、イソプロピルアルコール蒸気と窒素ガスが混ざり合ったガス、窒素ガスなどが使われることができる。

以下、前記のような基板処理装置を使用して基板を洗浄乾燥する工程を述べる。

図９を参照すれば、基板ｗは、下部チャンバー１２０の開放された上部を通してチャック１２２にローディングされる。基板ｗは、支持ピン１１３ａに支持された状態でチャッキングピン１１３ｂによってチャックキングされる。基板ｗは、回転部材１１６の動作によってチャック１１２と共に回転される。以後、回転される基板は、薬液ノズル部材１６０の薬液ノズル１６２を通して噴射される流体によって洗浄及び水洗処理される。洗浄及び水洗過程は、上部チャンバーが完全開放された状態で進行される。

基板の洗浄処理が完了すれば、基板ｗに対して乾燥処理が進行される。基板の乾燥処理は、基板表面に水の斑点が発生しないように基板表面に脱イオン水を噴射して保護膜を形成した後、速かに大気圧以下の環境で進行される。

乾燥過程を詳細に述べると、図１０に図示されたように、上部カップは、下部チャンバーを密閉するために完全開放位置から部分密閉位置に１次移動する。この際、直接噴射ノズル部材は、基板表面が大気中に露出されないように第１及び第２ノズルを基板の中心上部に移動させ、第１ノズルを通して基板表面に脱イオン水を噴射して基板表面に脱イオン水で保護膜を形成させる。脱イオン水が基板表面に噴射される際、基板は、停止した状態又は１ｒｐｍから３０ｒｐｍ程度の低速で回転されることが望ましい。すなわち、基板は、脱イオン水が遠心力によって外郭に飛散されないように低速で回転される。上部カップが部分密閉位置に移動する際、上部カップの内部には、間接噴射ノズル部材から噴射される乾燥流体によって乾燥雰囲気（乾燥大気）が造成される。

脱イオン水の保護膜を形成した後、上部カップは、下部チャンバーを密閉するために部分密閉位置から完全密閉位置に、２次移動する(図１１参照)。図１１を参照すれば、上部カップによって密閉された処理空間ａは、減圧部材１７０によって大気圧以下に減圧される。処理空間ａが大気圧以下に減圧されると、基板ｗは、間接噴射ノズル１４０を通して間接噴射される乾燥流体と、直接噴射ノズル１８０の第２ノズルを通して基板に直接噴射される乾燥流体によって乾燥される。ここで、乾燥流体は、処理空間ａが減圧される以前(上部チャンバーが下部チャンバーを密閉するために移動する時点)から間接噴射ノズル１４０を通して提供される。

一方、間接噴射ノズル１４０は、突出壁１３７によって遮断された環形空間１３４のエッジ部１３４ａに位置され、噴射口１４２が上方向に向かうことで噴射口１４２から落ちる異質物による基板汚染を防止できる。乾燥流体は、間接噴射ノズル１４０の噴射口１４２を通じて噴射された後、環形空間１３４によって環形空間の中央部１３４ｂ(上部カップの中央)に集められる。環形空間１３４の中央部１３４ｂに集められた乾燥流体は、中央開口１３５を通して処理空間ａの基板中央部分へ向かう。中央開口１３５を通して基板の中央部分へ向かった乾燥流体は、回転する基板ｗの中心からエッジに順次広がりながら(拡散しながら)基板表面を速かに、そして均一に乾燥させる。

一方、直接噴射ノズル１８０は、基板中央から外郭方向へ乾燥流体を押し出す直接乾燥方式で、基板表面を乾燥させる。直接噴射ノズル１８０は、乾燥流体が基板の中央から基板の外郭に広がりながら噴射されるように、基板中央からエッジに移動しながら乾燥流体を噴射する。選択的に、直接噴射ノズル部材は、第２ノズルが乾燥不良が発生する特定領域に乾燥流体を集中噴射するように制御することもできる。

本発明では、基板の上面と底面を同時に洗浄及び乾燥できる。基板ｗの底面洗浄及び乾燥は、基板が回転される状態で、バックノズル部１１８のノズル１１８ｂを通して基板ｗ上部に提供される流体と同一の流体が基板の底面に供給されながら行われる。
基板乾燥過程が完了すれば、下部チャンバー１２０の上部開放のために上部チャンバー１３０の上部カップ１３２は、図１０に図示された部分密閉位置まで上昇された後、図９に図示された完全開放位置に移動する。基板ｗは、チャック１１２が停止した状態でチャック１１２からアンローディングされる。

本発明は、基板を液状(又は気体状態)の流体で処理するあらゆる設備に適用可能である。本発明の上述の実施の形態では、半導体洗浄工程で使われる回転型洗浄装置を例に説明したが、本発明は、回転型エッチング装置(ｒｏｔａｒｙ ｅｔｃｈｉｎｇ ａｐｐａｒａｔｕｓ)などにも使われることができる。

以上、本発明に係る基板処理装置の構成及び作用を前記説明及び図面に従って例示したがこれは、例えで説明したことに過ぎず、本発明の技術的な思想から外れない範囲内で多様な変化及び変更が可能なことは明らかである。

本発明に係る下部チャンバーが完全密閉された状態の基板処理装置を概略的に示す図面である。 本発明に係る下部チャンバーが部分密閉された状態の基板処理装置を示す図面である。 本発明に係る下部チャンバーが完全開放状態の基板処理装置を示す図面である。 直接噴射ノズル部材が設置された上部チャンバーを示す斜示図である。 直接噴射ノズル部材が設置された上部チャンバーを示す部分切開斜示図である。 直接噴射ノズル部材が設置された上部チャンバーを示す平面図である。 直接噴射ノズル部材が設置された上部チャンバーを示す断面図である。 図７で直接噴射ノズル部材の第１及び第２ノズルが回転された状態を示す上部チャンバーの断面図である。 基板処理装置での基板処理過程を段階的に説明するための図面である。 基板処理装置での基板処理過程を段階的に説明するための図面である。 基板処理装置での基板処理過程を段階的に説明するための図面である。

符号の説明

１１０ 基板支持部材
１２０ 下部チャンバー
１３０ 上部チャンバー
１４０ 間接噴射ノズル部材
１８０ 直接噴射ノズル部材

Claims (25)

1. 基板処理装置であって、
   基板が置かれるチャックを有する基板支持部材と、
   上部が開放され、前記チャック周辺を包むように構成された下部チャンバーと、
   基板に対する乾燥工程が外部と隔離された状態で進行されるように前記下部チャンバーの上部を開放又は閉鎖する上部チャンバーと、
   前記上部チャンバーに設置され、前記上部チャンバーが前記下部チャンバーの上部を閉鎖した状態で基板に流体を直接噴射する直接噴射ノズル部材とを含むことを特徴とする基板処理装置。
2. 前記基板処理装置は、前記上部チャンバーのエッジに設置され、流体が基板に間接噴射されるように前記上部チャンバーの中央に向けて流体を噴射する間接噴射ノズル部材をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記直接噴射ノズル部材は、流体の噴射地点を変更できるように移動可能なことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記直接噴射ノズル部材は、前記上部チャンバーの底面に位置され、一端に乾燥流体噴射口を有する非直線型の第１及び第２ノズル、及び前記第１及び第２ノズルの他端に連結され、前記第１及び第２ノズルの各々に流体を供給する通路を有するシャフトを含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基板処理装置。
5. 前記直接噴射ノズル部材は、前記第１及び第２ノズルの流体噴射位置を変更できるように前記シャフトを回転させるための第１駆動部をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の基板処理装置。
6. 前記直接噴射ノズル部材は、前記第１及び第２ノズルの流体噴射の高さを変更できるように前記シャフトをアップ、ダウンさせるための第２駆動部をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の基板処理装置。
7. 前記上部チャンバーは、エッジに前記直接噴射ノズル部材の第１及び第２ノズルが待機する収納空間をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の基板処理装置。
8. 前記収納空間は、基板より外側に位置されることを特徴とする請求項７に記載の基板処理装置。
9. 前記直接噴射ノズル部材の前記第１及び第２ノズルは、円弧状に形成され、他の工程を妨害しないように前記上部チャンバーのエッジに形成された収納空間で待機することを特徴とする請求項４に記載の基板処理装置。
10. 前記第１ノズルは、基板洗浄のための流体を噴射して、前記第２ノズルは、基板乾燥のための流体を噴射することを特徴とする請求項７に記載の基板処理装置。
11. 前記上部チャンバーは、上部中央に前記間接噴射ノズル部材から噴射される流体が基板の中央に最も先に到達されるように流体の流れを案内する気流誘導部材を含むことを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
12. 前記気流誘導部材は、前記上部チャンバーの上部中央から基板の中心部に向かって設置されるコーン形状の案内突起で形成されることを特徴とする請求項１１に記載の基板処理装置。
13. 前記上部チャンバーは、前記間接噴射ノズルから噴射される乾燥流体が前記上部チャンバーの中央へ向かうように案内する環形空間、前記環形空間に従って前記上部チャンバーの中央に集まった乾燥流体が基板に向けて抜け出る中央開口、及び前記中央開口を通し抜け出す乾燥流体が基板の中心からエッジに順次広がるように乾燥流体を案内する案内面をさらに含み、
    前記気流誘導部材は、前記上部チャンバーの上部中央から基板の中心部に向かって設置されるコーン形状の案内突起で形成されることを特徴とする請求項１１に記載の基板処理装置。
14. 前記間接噴射ノズル部材は、前記上部チャンバーのエッジにリング形態で設置されることを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の基板処理装置。
15. 前記間接噴射ノズル部材は、前記上部チャンバーのエッジにリング形態で設置され、流体は、前記案内突起に向かって噴射されることを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の基板処理装置。
16. 基板処理方法であって、
    （ａ）下部チャンバーの内側に位置するチャックに基板をローディングする段階と、
    （ｂ）基板へ洗浄のための流体を噴射して基板を洗浄する段階と、
    （ｃ）基板へリンスのための流体を噴射して基板をリンスする段階と、
    （ｄ）基板へ乾燥のための流体を噴射して基板を乾燥する段階とを含み、
    前記（ｄ）段階は、前記下部チャンバーが上部チャンバーによって密閉された状態で前記上部チャンバーに設置された直接噴射ノズル部材が乾燥流体を基板に直接噴射しながら基板を乾燥することを特徴とする基板処理方法。
17. 前記（ｄ）段階は、前記上部チャンバーが前記下部チャンバーを密閉する前に、前記上部チャンバーの内部は、前記上部チャンバーに設置された間接噴射ノズルから噴射される乾燥流体によって乾燥流体雰囲気が造成されることを特徴とする請求項１６に記載の基板処理方法。
18. 前記（ｄ）段階は、前記直接噴射ノズル部材から乾燥流体が噴射される前に、前記上部チャンバーに設置された間接噴射ノズル部材から乾燥流体が基板に間接噴射されることを特徴とする請求項１６に記載の基板処理方法。
19. 前記（ｄ）段階は、前記直接噴射ノズル部材による直接噴射と前記上部チャンバーに設置された間接噴射ノズル部材による間接噴射が同時に形成されることを特徴とする請求項１８に記載の基板処理方法。
20. 前記間接噴射ノズル部材から噴射される乾燥流体は、前記上部チャンバーのエッジから中央に向けて噴射され、前記上部チャンバーの中央に集められた乾燥流体は、中央に形成された中央開口を通じ、基板に向けて抜け出され、前記中央開口を通して抜け出ていく乾燥流体は、基板の中心からエッジに順次広がりながら基板表面を乾燥することを特徴とする請求項１８に記載の基板処理方法。
21. 前記（ｄ）段階は、大気圧以下で進行されることを特徴とする請求項１６に記載の基板処理方法。
22. 前記（ｄ）段階は、前記下部チャンバーが前記上部チャンバーによって密閉される前に、基板が大気中に露出されないように基板上面に脱イオン水を噴射して基板上面に脱イオン水で保護膜を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の基板処理方法。
23. 前記保護膜を形成する段階で、基板は、停止したり又は脱イオン水が基板の外に飛散されない程度の低速に回転されることを特徴とする請求項２２に記載の基板処理方法。
24. 前記（ｄ）段階は、前記上部チャンバーが前記下部チャンバーを部分密閉した状態で前記直接噴射ノズル部材が基板に脱イオン水を噴射することを特徴とする請求項１６に記載の基板処理方法。
25. 前記上部チャンバーは、洗浄のための流体の噴射が完了する前に前記下部チャンバーを部分密閉する位置に移動され、基板に脱イオン水噴射が完了される前に前記下部チャンバーを完全密閉する位置に移動されることを特徴とする請求項２４に記載の基板処理方法。
    

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