JP7323674B1 - 薬液ヒーティング装置およびそれを備える基板処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】光源を媒介体とする発熱体を用いて薬液をヒーティングする薬液ヒーティング装置及びそれを備える基板処理システムを提供する。【解決手段】薬液ヒーティング装置２２０は、基板を処理するのに用いられる薬液が通過する経路として提供される流路３４０と、流路の少なくとも一部を囲むように配置される発熱体３３０と、発熱体に光を照射する光源３１０を含む。発熱体は、光子励起を用いて発熱され、薬液を加熱する。【選択図】図４

Description

本発明は薬液ヒーティング装置およびそれを備える基板処理システムに関する。より詳細には、基板洗浄に適用できる薬液ヒーティング装置およびそれを備える基板処理システムに関する。

半導体素子を製造する工程は半導体製造設備内で連続的に行われることができ、前工程および後工程に分けられる。半導体製造設備は半導体素子を製造するために一般的にファブ（ＦＡＢ）で定義される空間に設けられる。

前工程はウエハ（Ｗａｆｅｒ）上に回路パターンを形成してチップ（Ｃｈｉｐ）を完成する工程をいう。前工程はウエハ上に薄膜を形成する蒸着工程（Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ）、フォトマスク（Ｐｈｏｔｏ Ｍａｓｋ）を用いて薄膜上にフォトレジスト（Ｐｈｏｔｏ Ｒｅｓｉｓｔ）を転写する露光工程（Ｐｈｏｔｏ－Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ Ｐｒｏｃｅｓｓ）、ウエハ上に所望する回路パターンを形成するために化学物質や反応性ガスを用いて必要ない部分を選択的に除去するエッチング工程（Ｅｔｃｈｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ）、エッチングした後に残っているフォトレジストを除去するアッシング工程（Ａｓｈｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ）、回路パターンと連結される部分にイオンを注入して電子素子の特性を有するようにするイオン注入工程（Ｉｏｎ Ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ）、ウエハ上で汚染源を除去する洗浄工程（Ｃｌｅａｎｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ）などを含むことができる。

後工程は前工程により完成された製品の性能を評価する工程をいう。後工程はウエハ上のそれぞれのチップに対して動作の有無を検査して良品と不良を選別するウエハ検査工程、ダイシング（Ｄｉｃｉｎｇ）、ダイボンディング（Ｄｉｅ Ｂｏｎｄｉｎｇ）、ワイヤボンディング（Ｗｉｒｅ Ｂｏｎｄｉｎｇ）、モールディング（Ｍｏｌｄｉｎｇ）、マーキング（Ｍａｒｋｉｎｇ）などによりそれぞれのチップを切断および分離して製品の形状を備えるようにするパッケージ工程（Ｐａｃｋａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓ）、電気的特性検査、バーンイン（Ｂｕｒｎ－Ｉｎ）検査などにより製品の特性と信頼性を最終的に検査する最終検査工程などを含むことができる。

ウエハに外形変化を起こすためにＦＡＢ工程を行うとウエハ表面に化学的／物理的残留物が残るが、このような残留物を除去する工程が洗浄工程である。

洗浄工程は大きく三つの方式に分けられる。化学溶液を用いる湿式洗浄（Ｗｅｔ Ｃｌｅａｎｉｎｇ）、溶液以外の媒体を用いる乾式洗浄（Ｄｒｙ Ｃｌｅａｎｉｎｇ）、湿式洗浄と乾式洗浄の中間形態である蒸気を用いる蒸気洗浄（Ｖａｐｏｒ Ｃｌｅａｎｉｎｇ）などがこれに該当する。

湿式洗浄の場合、ＩＰＡ、ＤＩなどの薬液を用いて基板を洗浄するが、この際の薬液はヒーティングされた後に基板の洗浄に使用される。しかし、従来には抵抗体を用いて薬液をヒーティングして、洗浄工程時パーティクル（Ｐａｒｔｉｃｌｅ）増加によって収率が低下する問題がある。

本発明で解決しようとする課題は、光源を媒介体とする発熱体を用いて薬液をヒーティングする薬液ヒーティング装置、およびそれを備える基板処理システムを提供することにある。

本発明の課題は以上で言及した課題に制限されず、言及されていない他の課題は以下の記載から当業者に明確に理解されることができる。

前記課題を達成するための本発明の薬液ヒーティング装置の一面（ａｓｐｅｃｔ）は、基板を処理するのに用いられる薬液が通過する経路として提供される流路と、前記流路の少なくとも一部を囲むように配置される発熱体と、前記発熱体に光を照射する光源を含み、前記発熱体は光子励起（Ｐｈｏｔｏｎ Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）を用いて発熱され、前記薬液を加熱する。

前記薬液ヒーティング装置は、前記発熱体をカバーするカバー部材をさらに含み得る。

前記カバー部材は前記光を透過させ得る。

前記カバー部材は石英（Ｑｕａｒｔｚ）を含んで製造され得る。

前記発熱体は前記薬液が前記流路を通過する前に予め定められた温度まで昇温し得る。

前記発熱体は前記薬液と反応しない物質を素材として製造され得る。

前記発熱体は単結晶シリコンで製造され得る。
前記発熱体はシリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、シリコンジオキシド（ＳｉＯ_２）および窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の少なくとも一つの成分を含んで製造され得る。

前記発熱体は幅方向に十字形状およびリング形状のいずれか一つの形状を有し得る。

前記薬液ヒーティング装置は、前記流路の排出口に連結されて前記薬液の温度を測定する温度センサをさらに含み、前記薬液の測定温度に基づいて前記発熱体の昇温の有無を確認し得る。

前記光源はＬＥＤソースおよびＬＤソースの少なくとも一つのソースを含み得る。
前記薬液ヒーティング装置は、前記発熱体が前記流路の一部を囲むように配置される場合、前記残り部分を囲むように配置される側壁部材をさらに含み得る。

前記側壁部材は前記薬液と反応しない物質を素材として製造され得る。

前記課題を達成するための本発明の薬液ヒーティング装置の他の面は、基板を処理するのに用いられる薬液が通過する経路として提供される流路と、前記流路の少なくとも一部を囲むように配置される発熱体と、前記発熱体に光を照射する光源と、前記発熱体をカバーし、前記光を透過させるカバー部材を含み、前記発熱体は光子励起（Ｐｈｏｔｏｎ Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）を用いて発熱され、前記薬液を加熱する。

前記課題を達成するための本発明の基板処理システムの一面は、基板を処理するのに用いられる薬液を貯蔵する薬液貯蔵装置と、前記基板に前記薬液を噴射して前記基板が処理されるようにする噴射部材と、前記薬液が前記薬液貯蔵装置から前記噴射部材に移動する経路上に設けられる薬液ヒーティング装置を含み、前記薬液ヒーティング装置は、前記薬液が通過する経路として提供される流路と、前記流路の少なくとも一部を囲むように配置される発熱体と、前記発熱体に光を照射する光源を含み、前記発熱体は光子励起（Ｐｈｏｔｏｎ Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）を用いて発熱され、前記薬液を加熱する。

その他実施形態の具体的な内容は詳細な説明および図面に含まれている。

本発明の一実施形態による基板処理システムの内部構造を概略的に示す断面図である。 本発明の一実施形態による基板処理システムを構成する薬液貯蔵装置、薬液ヒーティング装置および噴射部材の間の接続関係を示す図である。 本発明の一実施形態による基板処理システムを構成する薬液ヒーティング装置の内部構造を示す断面図である。 本発明の一実施形態による基板処理システムを構成する薬液ヒーティング装置の内部構造を示す平面図である。 図３および図４に示された薬液ヒーティング装置を構成する光源の多様な配置構造を説明するための例示図である。 図３および図４に示された薬液ヒーティング装置を構成する発熱体の多様な形状を説明するための第１例示図である。 図３および図４に示された薬液ヒーティング装置を構成する発熱体の多様な形状を説明するための第２例示図である。 本発明の一実施形態による基板処理システムを構成する薬液ヒーティング装置の性能を評価するための第１試験セットアップ構造図である。 本発明の一実施形態による基板処理システムを構成する薬液ヒーティング装置の性能を評価するための第２試験セットアップ構造図である。 本発明の一実施形態による基板処理システムを構成する薬液ヒーティング装置の性能を示す第１試験結果である。 本発明の一実施形態による基板処理システムを構成する薬液ヒーティング装置の性能を示す第２試験結果である。

以下、添付する図面を参照して本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。本発明の利点および特徴、並びにこれらを達成する方法は添付する図面と共に詳細に後述する実施形態を参照すると明確になる。しかし、本発明は以下に開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で実現でき、本実施形態は単に本発明の開示を完全にし、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範囲を知らせるために提供するものであり、本発明は請求項の技術的範囲によってのみ定義される。明細書全体にわたって同一の参照符号は同一の構成要素を指すものとする。

素子（ｅｌｅｍｅｎｔｓ）または層が他の素子または層「の上（ｏｎ）」または「上（ｏｎ）」と称される場合は他の素子または層の真上だけでなく中間に他の層または他の素子が介在する場合をすべて含む。一方、素子が「直接上（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｎ）」または「真上」と称される場合は中間に他の素子または層を介在しない場合を示す。

空間的に相対的な用語である「下（ｂｅｌｏｗ）」、「下（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「下部（ｌｏｗｅｒ）」、「上（ａｂｏｖｅ）」、「上部（ｕｐｐｅｒ）」などは図面に示されているように一つの素子または構成要素と他の素子または構成要素との相関関係を容易に記述するために使用されうる。空間的に相対的な用語は図面に示されている方向に加えて使用時または動作時の素子の互いに異なる方向を含む用語として理解されなければならない。例えば、図面に示されている素子をひっくり返す場合、他の素子の「下（ｂｅｌｏｗ）」または「下（ｂｅｎｅａｔｈ）」と記述された素子は他の素子の「上（ａｂｏｖｅ）」に置かれられ得る。したがって、例示的な用語の「下」は下と上の方向をすべて含むことができる。素子は他の方向に配向されてもよく、そのため空間的に相対的な用語は配向によって解釈されることができる。

第１、第２などが多様な素子、構成要素および／またはセクションを叙述するために使われるが、これらの素子、構成要素および／またはセクションはこれらの用語によって制限されないのはもちろんである。これらの用語は単に一つの素子、構成要素またはセクションを他の素子、構成要素またはセクションと区別するために使用する。したがって、以下で言及される第１素子、第１構成要素または第１セクションは本発明の技術的思想内で第２素子、第２構成要素または第２セクションであり得るのはもちろんである。

本明細書で使用される用語は実施形態を説明するためのものであり、本発明を制限するものではない。本明細書で、単数形は文面で特記しない限り、複数形も含む。明細書で使用される「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は言及された構成要素、段階、動作および／または素子は一つ以上の他の構成要素、段階、動作および／または素子の存在または追加を排除しない。

他に定義のない限り、本明細書で使用されるすべての用語（技術的および科学的用語を含む）は本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に共通して理解される意味で使用される。また、一般に使用される辞典で定義されている用語は特に明白に定義されていない限り理想的にまたは過度に解釈されない。

以下、添付する図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明し、添付図面を参照して説明するにあたり図面符号に関係なく同一であるかまたは対応する構成要素は同じ参照番号を付与して、これに係る重複する説明は省略する。

本発明は光源を媒介体とする発熱体を用いて薬液をヒーティングする薬液ヒーティング装置およびそれを備える基板処理システムに関するものである。具体的には、本実施形態で薬液ヒーティング装置は光子励起（Ｐｈｏｔｏｎ Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）方式を用いる高清浄の薬液ヒーターとして実現することができる。以下では図面などを参照して本発明について詳しく説明する。

図１は本発明の一実施形態による基板処理システムの内部構造を概略的に示す断面図である。

基板処理システム１００は基板を湿式洗浄（Ｗｅｔ Ｃｌｅａｎｉｎｇ）するものである。基板処理システム１００は例えば、薬液を用いて基板を洗浄する。基板処理システム１００は半導体製造設備内で工程チャンバ（Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｃｈａｍｂｅｒ）内に提供される。

基板処理システム１００は薬液を用いて基板を洗浄する場合、例えば、カップ１１０、支持部材１２０、昇降ユニット１３０、噴射部材１４０および制御器１５０を含んで構成される。

カップ１１０は基板Ｗを処理する工程が行われる空間を提供するものである。このようなカップ１１０はその上部が開放されるように形成される。

カップ１１０は内部回収槽１１１、中間回収槽１１２および外部回収槽１１３を含んで構成される。この時、それぞれの回収槽１１１，１１２，１１３は工程で使用される処理液のうち互いに相異なる処理液を回収する。

内部回収槽１１１は支持部材１２０を囲む環状のリング形状で提供される。この時、内部回収槽１１１の内側空間１１４は処理液が内部回収槽１１１に流入するようにする流入口として機能する。

中間回収槽１１２は内部回収槽１１１を囲む環状のリング形状で提供される。この時、内部回収槽１１１と中間回収槽１１２の間の空間１１５は処理液が中間回収槽１１２に流入するようにする流入口として機能する。

外部回収槽１１３は中間回収槽１１２を囲む環状のリング形状で提供される。この時、中間回収槽１１２と外部回収槽１１３の間の空間１１６は処理液が外部回収槽１１３に流入するようにする流入口として機能する。

それぞれの回収槽１１１，１１２，１１３はその底面の下方向に垂直に延びる回収ライン１１７，１１８，１１９とそれぞれ連結される。それぞれの回収ライン１１７，１１８，１１９はそれぞれの回収槽１１１，１１２，１１３を介して流入する処理液を外部に排出する。外部に排出される処理液は処理液再生システム（図示せず）により再使用されるように処理される。

支持部材１２０は工程進行中に基板Ｗを支持して基板Ｗを回転させるものである。このような支持部材１２０はカップ１１０の内部に配置される。

支持部材１２０は本体１２１、サポートピン（Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｐｉｎ；１２２）、ガイドピン（Ｇｕｉｄｅ Ｐｉｎ；１２３）および第１支持軸１２４を含んで構成される。

本体１２１は上側から見る時略円形で提供される上部面を有する。このような本体１２１の底面にはモータ１２５により回転する第１支持軸１２４が固定結合される。なお、本体１２１の上面にはバックノズル（Ｂａｃｋ Ｎｏｚｚｌｅ；図示せず）が設けられる。

サポートピン１２２は本体１２１上で基板Ｗの底面を支持するものである。このようなサポートピン１２２は本体１２１上に複数提供され得る。

複数のサポートピン１２２は本体１２１の上部面から上側方向に突出して形成される。また、複数のサポートピン１２２は本体１２１の上部面縁に所定間隔で離隔して配置される。複数のサポートピン１２２は例えば、互いの組み合わせによって全体的に環状のリング形状を有するように配置される。複数のサポートピン１２２はこのような構成により基板Ｗが本体１２１の上部面から一定距離離隔するように基板Ｗの後面縁を支持することができる。

ガイドピン１２３はチャックピン（Ｃｈｕｃｋ Ｐｉｎ）ともいい、支持部材１２０が回転する時基板Ｗが定位置で側方向に離脱しないように基板Ｗの側部を支持する。このようなガイドピン１２３はサポートピン１２２と同様に本体１２１上に複数提供され得、本体１２１の上部面から上側方向に突出して形成される。

ガイドピン１２３は本体１２１の中心でサポートピン１２２より遠く離れるように配置される。ガイドピン１２３は本体１２１の半径方向に沿って待期位置と支持位置の間に直線移動が可能なように提供される。ここで、待期位置は支持位置に比べて本体１２１の中心から遠く離れた位置を意味する。

ガイドピン１２３は基板Ｗが支持部材１２０にローディング時／アンローディング時待期位置に位置し、基板Ｗに対して工程が行われるとき支持位置に位置し得る。ガイドピン１２３は支持位置で基板Ｗの側部と接触し得る。

昇降ユニット１３０はカップ１１０を上下方向に直線移動させるものである。カップ１１０が上下方向に直線移動するに伴って、支持部材１２０に対するカップ１１０の相対高さが変更され得る。

昇降ユニット１３０はブラケット１３１、移動軸１３２および第１駆動器１３３を含んで構成される。

ブラケット１３１はカップ１１０の外壁に固定して設けられるものである。このようなブラケット１３１は第１駆動器１３３により上下方向に移動する移動軸１３２と結合する。

基板Ｗが支持部材１２０上に置かれたり、支持部材１２０から持ち上げられる時、支持部材１２０がカップ１１０の上部に突出するようにカップ１１０は下降される。また、工程が行われる時、基板Ｗに供給される処理液の種類によって処理液が既に設定された回収槽１１１，１１２，１１３に流入できるようにカップ１１０の高さが調節され得る。

例えば、第１処理液で基板Ｗを処理する間、基板Ｗは内部回収槽１１１の内側空間１１４と対応する高さに位置する。また、第２処理液で基板Ｗを処理する間、基板Ｗは内部回収槽１１１と中間回収槽１１２の間の空間１１５に対応する高さに位置する。また、第３処理液で基板Ｗを処理する間、基板Ｗは中間回収槽１１２と外部回収槽１１３の間の空間１１６に対応する高さに位置する。

なお、昇降ユニット１３０はカップ１１０の代わりに支持部材１２０を上下方向に移動させることも可能である。

噴射部材１４０は基板処理工程時基板Ｗに処理液を供給するものである。噴射部材１４０はこのためにノズル支持台１４１、ノズル１４２、第２支持軸１４３および第２駆動器１４４を含んで構成される。

噴射部材１４０は１個または複数提供され得る。噴射部材１４０が複数提供される場合、薬液、リンス液、有機溶剤などは互いに異なる噴射部材１４０を介して提供される。リンス液は第１流体であり得、有機溶剤はイソプロピルアルコール蒸気と不活性ガスの混合物であるか、イソプロピルアルコール液であり得る。

ノズル支持台１４１はその長手方向が第２方向２０に沿って提供される。ノズル支持台１４１は第２支持軸１４３の長手方向に垂直になる方向に第２支持軸１４３の一端部に結合される。第２駆動器１４４は第２支持軸１４３の他端部に結合される。

ノズル１４２はノズル支持台１４１の終端底面に設けられる。このようなノズル１４２は第２駆動器１４４により工程位置と待期位置に移動する。ここで、工程位置はノズル１４２が基板Ｗ上に処理液を吐出できるようにする支持部材１２０の垂直上方領域を意味し、待期位置は支持部材１２０の垂直上方領域を除いた領域、すなわち支持部材１２０の垂直上方領域で外側に外れた領域を意味する。

第２支持軸１４３はその長手方向が第３方向３０に沿って提供される。このような第２支持軸１４３はその下端で第２駆動器１４４と結合される。

第２駆動器１４４は第２支持軸１４３を回転および昇降運動させるものである。このような第２駆動器１４４は制御器１５０と連結され、制御器１５０により制御される。

なお、図１で制御器１５０は第２駆動器１４４に連結されることとして図示されている。しかし、本実施形態はこれに限定されるものではない。制御器１５０は第２駆動器１４４だけでなく第１駆動器１３３にも連結され、第１駆動器１３３を制御することもできてもよい。

噴射部材１４０は基板Ｗ上に薬液を提供するために薬液貯蔵装置２１０と連結される。

図２は本発明の一実施形態による基板処理システムを構成する薬液貯蔵装置、薬液ヒーティング装置および噴射部材の間の接続関係を示す図である。以下の説明は図２を参照する。

薬液貯蔵装置２１０は基板Ｗを洗浄するのに用いられる薬液（例えば、ＩＰＡ、有機溶媒など）を貯蔵するものである。このような薬液貯蔵装置２１０は噴射部材１４０に薬液を供給するために所定の長さの配管を介して噴射部材１４０と連結される。

薬液ヒーティング装置２２０は薬液をヒートさせるものである。薬液ヒーティング装置２２０は薬液貯蔵装置２１０から噴射部材１４０に移動する薬液をヒートさせる。薬液ヒーティング装置２２０はこのために薬液貯蔵装置２１０と噴射部材１４０を連結する配管上に設けられる。

薬液ヒーティング装置２２０は光子励起方式を用いて薬液をヒートさせる。薬液ヒーティング装置２２０はこれにより高清浄の薬液ヒーターとして実現することができる。以下では薬液ヒーティング装置２２０の構造について詳しく説明する。

図３は本発明の一実施形態による基板処理システムを構成する薬液ヒーティング装置の内部構造を示す断面図であり、図４は本発明の一実施形態による基板処理システムを構成する薬液ヒーティング装置の内部構造を示す平面図である。

図３および図４によれば、薬液ヒーティング装置２２０は光源３１０、カバー部材３２０および発熱体（Ｈｅａｔｉｎｇ Ｅｌｅｍｅｎｔ；３３０）を含んで構成される。

光源３１０は光を照射するものである。このような光源３１０は発熱体３３０の周辺に配置されて発熱体３３０に向かって光を照射する。

発熱体３３０はカバー部材３２０の内部に挿入される。光源３１０はこのような構造を参酌してカバー部材３２０の外側の全部を囲むように配置される。この時、光源３１０はカバー部材３２０の外側に接触しないように配置される。

しかし、本実施形態はこれに限定されるものではない。光源３１０は図５に示すようにカバー部材３２０の外側の一部のみを囲むように配置されることも可能である。この場合、光源３１０はカバー部材３２０内の発熱体３３０の位置を考慮してカバー部材３２０の外側一部を囲むように配置されることができる。図５は図３および図４に示された薬液ヒーティング装置を構成する光源の多様な配置構造を説明するための例示図である。

再び図３および図４を参照して説明する。

光源３１０は発熱体３３０に光を照射するためにＬＥＤソース（ＬＥＤ Ｓｏｕｒｃｅ）やＬＤソース（ＬＤ Ｓｏｕｒｃｅ）により実現することができる。本実施形態で光源３１０は発熱体３３０に光を照射して発熱体３３０を発熱させることができるならばいかなるソースにより実現されてもよい。光源３１０は例えば、ＵＶソースやハロゲンランプとして実現することも可能である。

カバー部材３２０は薬液（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｌｉｑｕｉｄ；ＣＬ）の移動経路を提供するものである。カバー部材３２０はこのためにその内部を貫通する流路３４０を備える。

カバー部材３２０は光源３１０により発熱される発熱体３３０を内蔵する。この時、発熱体３３０は薬液ＣＬが移動する流路３４０を囲むようにカバー部材３２０に内蔵される。

カバー部材３２０は光源３１０により照射される光が発熱体３３０に到達できるように光を透過させ得る素材で製造される。カバー部材３２０は例えば、石英（Ｑｕａｒｔｚ）を素材として製造される。

発熱体３３０は光源３１０により照射される光を用いて発熱するものである。発熱体３３０は流路３４０を介して薬液ＣＬが移動する時、発熱によって生成された熱エネルギを薬液ＣＬに伝達する。

発熱体３３０は先立って説明した通りカバー部材３２０に内蔵される。この時、発熱体３３０により流路３４０が提供できれば（例えば、発熱体３３０が流路３４０を囲むように形成されれば）、薬液ヒーティング装置２２０はカバー部材３２０を備えなくてもよい。

発熱体３３０は上側から見る時（Ｔｏｐ－Ｖｉｅｗ）、十字形状でカバー部材３２０の内部に挿入される。しかし、本実施形態はこれに限定されるものではない。発熱体３３０は薬液ＣＬに熱エネルギを伝達するために流路３４０に近接して設けられれば、どのような形態で形成されてもよい。発熱体３３０は例えば、図６に示すように上側から見る時リング形状でカバー部材３２０の内部に挿入されることも可能である。図６は図３および図４に示された薬液ヒーティング装置を構成する発熱体の多様な形状を説明するための第１例示図である。

発熱体３３０はカバー部材３２０内で流路３４０の全部を囲むように形成される。しかし、本実施形態はこれに限定されるものではない。発熱体３３０は図７に示すようにカバー部材３２０内で流路３４０の一部を囲むように形成されることも可能である。この場合、カバー部材３２０内に流路３４０の残り部分を覆う側壁部材３５０が追加され得る。側壁部材３５０は薬液ＣＬと反応しない物質を素材として形成される。図７は図３および図４に示された薬液ヒーティング装置を構成する発熱体の多様な形状を説明するための第２例示図である。

発熱体３３０は光源３１０により照射される光を用いて発熱するために、光を吸収できる物質を素材として製造される。また、発熱体３３０は薬液ＣＬと反応しない物質を素材として製造される。発熱体３３０がこのように光を吸収でき、薬液ＣＬと反応しない物質を素材として製造されれば、パーティクル（Ｐａｒｔｉｃｌｅ）を生成せず薬液ＣＬを効率的に加熱させる効果を得ることができる。

発熱体３３０は前記のような効果を得るためにシリコン（Ｓｉ）成分を含んで製造される。発熱体３３０は例えば、単結晶シリコンで製造されたり、シリコンカーバイド（ＳｉＣ；Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ）、シリコンジオキシド（ＳｉＯ_２；Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｄｉｏｘｉｄｅ）などの成分を含んで製造される。しかし、本実施形態はこれに限定されるものではない。発熱体３３０は窒化アルミニウム（ＡｌＮ；Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ｎｉｔｒｉｄｅ）成分を含んで製造されることも可能である。

発熱体３３０はシリコン成分を素材として製造される場合、Ｓｉの光吸収率（Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）により熱が発生するメカニズムで提供される。本実施形態で、発熱体３３０は薬液が流路３４０を通過する前に予め基準温度まで昇温することができる。

なお、発熱体３３０は光源３１０により照射される光を用いて発熱されるので、それ自体を永久的な加熱エレメント（Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｈｅａｔｉｎｇ Ｅｌｅｍｅｎｔ）として使用できる効果も得ることができる。

なお、発熱体３３０の昇温の有無を確認するために薬液ＣＬの温度を測定する場合、流路３４０の排出口（Ｏｕｔｌｅｔ）に温度センサを連結して薬液ＣＬの温度を測定することができる。

薬液ヒーティング装置２２０は以上で説明した通り、光子励起方式により光子（Ｐｈｏｔｏｎ）吸収誘導される（Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ－Ｉｎｄｕｃｅｄ）発熱体３３０を用いて薬液ＣＬをヒートさせるイマーション（Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ）方式のヒーターとして実現することができる。薬液ヒーティング装置２２０はこのような構造によりパーティクルソースを根本的に遮断でき、そのため半導体製造効率を増加させる効果を得ることができる。また、薬液ヒーティング装置２２０は発光によるヒーティング方式で潜熱発生がないため安定性に優れ、熱伝導度などの損失が少ない高効率かつ高信頼性ヒーターとして実現することができる。

従来の薬液ヒーティング装置は抵抗体を用いて薬液をヒートさせることができる。このような従来の薬液ヒーティング装置はメタルパーティクル（Ｍｅｔａｌ Ｐａｒｔｉｃｌｅ）の発生を遮断するためにニッケル－クロム（Ｎｉ－Ｃｒ）合金を素材として製造されるヒートエレメント（Ｈｅａｔ Ｅｌｅｍｅｎｔ）にテフロン成分をコートする（Ｔｅｆｌｏｎ－Ｃｏａｔｅｄ Ｎｉ－Ｃｒ）。

しかし、従来の薬液ヒーティング装置の場合、ヒートエレメントにコートされたテフロン材質（ＰＴＦＥ）が高温でパーティクルを溶出し得る。また、ＰＦＡ（チューブ）、ＰＴＦＥ、Ｏ－Ｒｉｎｇ（Ｖｉｔｏｎ＋ＦＥＰ）などの接液部にＯリングが適用されておりパーティクルソースを提供し得る。したがって、従来の薬液ヒーティング装置はＩＰＡ、ＤＩなどの薬液を用いて基板を洗浄する場合、パーティクル増加によって収率が低下し得る。

本実施形態による薬液ヒーティング装置２２０は図３ないし図７を参照して説明した通りＬＥＤソース、ＬＤソースなどをＳｉに照射して光子吸収（Ｐｈｏｔｏｎ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）による熱発生によりＳｉを加熱することができる。薬液ヒーティング装置２２０は薬液（例えば、ＩＰＡ）と反応しない単結晶ＳｉをＨｅａｔ Ｓｏｕｒｃｅとして適用でき、ＬＥＤターンオフ（Ｔｕｒｎ Ｏｆｆ）時潜熱が発生しないためＩＰＡ気化および防爆リスクも最小化することができる。

また、本実施形態による薬液ヒーティング装置２２０はＰＦＡ、カバー部材３２０（例えば、Ｑｕａｒｔｚ）、発熱体３３０（例えば、Ｓｉ）などで接液部を構成することができ、そのため接液部でパーティクルソースを提供するＯリング、ＰＴＦＥなどを除去することができる。

また、薬液ヒーティング装置２２０はＱｕａｒｔｚ素材の薬液Ｂａｔｈの適用によりパーティクルソースを除去すると同時に光透過率を維持する効果も得ることができる。

図８は本発明の一実施形態による基板処理システムを構成する薬液ヒーティング装置の性能を評価するための第１試験セットアップ構造図である。

本実施形態による薬液ヒーティング装置２２０について薬液昇温試験による妥当性を評価するために、ガラス基板（Ｇｌａｓｓ；４１０）上に発熱体（Ｓｉ Ｗａｆｅｒ；４２０）を配置させ、その上部で光源（ＬＥＤ Ａｒｒａｙ；４３０）を用いて発熱体４２０を加熱してみた。

ガラス基板４１０としては厚さ（ｔ）が７ｍｍのO３００ Ｇｌａｓｓ Ｂａｔｈを用い、発熱体４２０としてはO２００ Ｓｉ Ｗａｆｅｒを用いた。また、光源４３０としてはO３００ ＬＥＤ Ａｒｒａｙヒーターを用いた。

その他テスト条件は次のとおりである。

－発熱体４２０と光源４３０間の距離：３０ｍｍ
－使用薬液：水３Ｌ
－ヒーティング時間：５分～１０分
ヒーティング時間が経過した後、発熱体４２０の上部表面の温度を測定してみた。試験結果、発熱体４２０の上部表面は５分で約５０度上昇し、表面を基準として９分後約７５度まで上昇した。ＩＰＡを薬液として使用して評価する場合、発熱体４２０のよりはやい昇温が予想できる。

図９は本発明の一実施形態による基板処理システムを構成する薬液ヒーティング装置の性能を評価するための第２試験セットアップ構造図である。

図９に示された試験セットアップ構造によりＬＥＤヒーターを用いたＳｉ昇温について評価してみた。本体１２１（例えば、チャック（Ｃｈｕｃｋ））上に光源として複数のＬＥＤ５２０を配置し、複数のＬＥＤ５２０をカバーするようにその上部に蓋形態の石英ウインドウ（Ｑｕａｒｔｚ Ｗｉｎｄｏｗ；５１０）を構成した。そして、サポートピン１２２およびガイドピン１２３を用いてその上部に基板Ｗが位置するように構成した。

図９に示された試験セットアップ構造により熱画像カメラ５３０を用いて基板Ｗの表面温度を測定したところ、図１０に示すようにライジングタイム（Ｒｉｓｉｎｇ Ｔｉｍｅ；６４０）が経過した後基板Ｗの各領域（１Ｐｏｉｎｔ（６１０）、２Ｐｏｉｎｔ（６２０）、３Ｐｏｉｎｔ（６３０））で一定温度まで昇温することを確認することができた。図１０は本発明の一実施形態による基板処理システムを構成する薬液ヒーティング装置の性能を示す第１試験結果である。前記で、１Ｐｏｉｎｔ（６１０）は基板Ｗのセンター領域（Ｃｅｎｔｅｒ Ｚｏｎｅ）での一点を意味し、２Ｐｏｉｎｔ（６２０）は基板Ｗのミドル領域（Ｍｉｄｄｌｅ Ｚｏｎｅ）での一点を意味し、３Ｐｏｉｎｔ（６３０）は基板Ｗのエッジ領域（Ｅｄｇｅ Ｚｏｎｅ）での一点を意味する。

なお、図１１に示すように前記の試験からＣｅｎｔｅｒ－Ｅｄｇｅ間のＶ字形状レシピ（Ｖ Ｓｈａｐｅ Ｒｅｃｉｐｅ）への制御が可能になることも確認することができた。図１１は本発明の一実施形態による基板処理システムを構成する薬液ヒーティング装置の性能を示す第２試験結果である。

以上、添付する図面を参照して本発明の実施形態について説明したが、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者は、本発明がその技術的思想や必須の特徴を変更せず他の具体的な形態で実施できることを理解することができる。したがって、上記一実施形態はすべての面で例示的なものであり、限定的なものではないと理解しなければならない。

１００ 基板処理システム
１１０ カップ
１１１ 内部回収槽
１１２ 中間回収槽
１１３ 外部回収槽
１２０ 支持部材
１２１ 本体
１２２ サポートピン
１２３ ガイドピン
１２４ 第１支持軸
１３０ 昇降ユニット
１４０ 噴射部材
１５０ 制御器
２１０ 薬液貯蔵装置
２２０ 薬液ヒーティング装置
３１０ 光源
３２０ カバー部材
３３０ 発熱体
３４０ 流路
３５０ 側壁部材
４１０ ガラス基板
５１０ ＬＥＤ
５２０ 石英ウインドウ
５３０ 熱画像カメラ

Claims (18)

1. 基板を処理するのに用いられる薬液が通過する経路として提供される流路と、
   前記流路の少なくとも一部を囲むように配置される発熱体と、
   前記発熱体に光を照射する光源を含み、
   前記発熱体は光子励起（Ｐｈｏｔｏｎ Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）を用いて発熱され、前記薬液を加熱し、
   前記発熱体は単結晶シリコンで製造される、薬液ヒーティング装置。
2. 基板を処理するのに用いられる薬液が通過する経路として提供される流路と、
   前記流路の少なくとも一部を囲むように配置される発熱体と、
   前記発熱体に光を照射する光源を含み、
   前記発熱体は光子励起（Ｐｈｏｔｏｎ Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）を用いて発熱され、前記薬液を加熱し、
   前記光源はＬＥＤソースおよびＬＤソースの少なくとも一つのソースを含む、薬液ヒーティング装置。
3. 基板を処理するのに用いられる薬液が通過する経路として提供される流路と、
   前記流路の少なくとも一部を囲むように配置される発熱体と、
   前記発熱体に光を照射する光源を含み、
   前記発熱体は光子励起（Ｐｈｏｔｏｎ Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）を用いて発熱され、前記薬液を加熱し、
   前記発熱体は、前記薬液と反応しない物質を素材として製造され、シリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、および窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の少なくとも一つの成分を含んで製造される、薬液ヒーティング装置。
4. 前記発熱体をカバーするカバー部材をさらに含む、請求項１に記載の薬液ヒーティング装置。
5. 前記カバー部材は前記光を透過させる、請求項４に記載の薬液ヒーティング装置。
6. 前記カバー部材は石英（Ｑｕａｒｔｚ）を含んで製造される、請求項５に記載の薬液ヒーティング装置。
7. 前記発熱体は前記薬液が前記流路を通過する前に予め定められた温度まで昇温する、請求項１に記載の薬液ヒーティング装置。
8. 前記発熱体は十字形状およびリング形状のいずれか一つの断面形状を有する、請求項１に記載の薬液ヒーティング装置。
9. 前記流路の排出口に連結されて前記薬液の温度を測定する温度センサをさらに含み、
   前記薬液の測定温度に基づいて前記発熱体の昇温の有無を確認する、請求項１に記載の薬液ヒーティング装置。
10. 基板を処理するのに用いられる薬液が通過する経路として提供される流路と、
    前記流路の少なくとも一部を囲むように配置される発熱体と、
    前記発熱体に光を照射する光源を含み、
    前記発熱体は光子励起（Ｐｈｏｔｏｎ Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）を用いて発熱され、前記薬液を加熱し、
    前記発熱体が前記流路の一部を囲むように配置される場合、前記流路の残り部分を囲むように配置される側壁部材をさらに含む、薬液ヒーティング装置。
11. 前記側壁部材は前記薬液と反応しない物質を素材として製造される、請求項１０に記載の薬液ヒーティング装置。
12. 基板を処理するのに用いられる薬液が通過する経路として提供される流路と、
    前記流路の少なくとも一部を囲むように配置される発熱体と、
    前記発熱体に光を照射する光源と、
    前記発熱体をカバーし、前記光を透過させるカバー部材を含み、
    前記発熱体は光子励起（Ｐｈｏｔｏｎ Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）を用いて発熱され、前記薬液を加熱し、
    前記発熱体は単結晶シリコンで製造される、薬液ヒーティング装置。
13. 基板を処理するのに用いられる薬液を貯蔵する薬液貯蔵装置と、
    前記基板に前記薬液を噴射して前記基板が処理されるようにする噴射部材と、
    前記薬液が前記薬液貯蔵装置から前記噴射部材に移動する経路上に設けられる薬液ヒーティング装置を含み、
    前記薬液ヒーティング装置は、
    前記薬液が通過する経路として提供される流路と、
    前記流路の少なくとも一部を囲むように配置される発熱体と、
    前記発熱体に光を照射する光源を含み、
    前記発熱体は光子励起（Ｐｈｏｔｏｎ Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）を用いて発熱され、前記薬液を加熱し、
    前記発熱体は単結晶シリコンで製造される、基板処理システム。
14. 前記薬液ヒーティング装置は、
    前記発熱体をカバーし、前記光を透過させるカバー部材をさらに含む、請求項１３に記載の基板処理システム。
15. 前記発熱体は前記薬液が前記流路を通過する前に予め定められた温度まで昇温する、請求項１３に記載の基板処理システム。
16. 前記発熱体は前記薬液と反応しない物質を素材として製造される、請求項１３に記載の基板処理システム。
17. 前記発熱体は十字形状およびリング形状のいずれか一つの断面形状を有する、請求項１３に記載の基板処理システム。
18. 前記薬液ヒーティング装置は、
    前記流路の排出口に連結されて前記薬液の温度を測定する温度センサをさらに含み、
    前記薬液の測定温度に基づいて前記発熱体の昇温の有無を確認する、請求項１３に記載の基板処理システム。