KR100274128B1

KR100274128B1 - 기판처리장치

Info

Publication number: KR100274128B1
Application number: KR1019970028256A
Authority: KR
Inventors: 마사토 다나카; 테루유키 고바야시
Original assignee: 이시다 아키라; 다이닛뽕스크린 세이조오 가부시키가이샤
Priority date: 1996-06-28
Filing date: 1997-06-27
Publication date: 2000-12-15
Also published as: JP3343033B2; JPH1022254A; KR980005343A; US5875804A

Abstract

정류판으로의 기포의 부착을 효과적으로 억제하고, 기포에 의한 기판 품질로의 영향을 억제한다.

처리조(12)와 배액조(14)를 설치하고, 불산(HF)을 처리액으로서 처리조(12)로 공급하면서 배액조(14)내에 오버플로우시킴과 동시에, 배액조(14)내의 처리액을 재차 처리조(12)로 공급하는 것에 의해 처리액을 정제하면서 순환 사용하도록 기판처리장치(10)를 구성한다. 처리조(12)는 그 내부를 정류판(24)에 의해 상측의 처리부(25a)와 하측의 처리액 공급부(25b)로 구분하여 처리액 공급부(25b)로 공급한 처리액을 정류판(24)에서 정류하여 상승시키도록 구성한다. 정류판(24)은, 불산(HF)에 대한 내침식성이 우수하고, 또한 습성이 높아 기포가 부착하기 어려운 PEEK(폴리에테르에테르케톤)로 구성한다.

Description

기판처리장치

제1도는 본 발명에 관한 기판처리장치의 전체를 나타내는 개략 구성도.

제2도는 다른 재료로 구성된 각 정류판으로의 기포(氣泡)의 부착성을 비교한 도면,

제3도는 다른 재료로 구성된 각 정류판에 대한 처리액의 접촉각을 나타내는 도면이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 기판처리장치 12 : 처리조

14 : 배액조 15 : 처리액 순환장치

16 : 처리액 도입관 18 : 처리액 도출관

20 : 펌프 24 : 정류판

25a : 기판처리부 25b : 처리액 공급부

26 : 처리액 토출노즐 28 : 외관

30 : 내관 32 : 핸드링장치

34 : 가이드 B : 기판

본 발명은 반도체 기판이나 액정 유리기판 등의 기판을 처리액에 침지(浸漬)해서 그 표면에 세정 등의 처리를 시행하도록 구성된 기판처리장치에 관한 것이다.

종래부터 반도체 기판이나 액정 유리기판 등의 정밀 전자기판(이하, 기판이라 한다)의 제조 프로세스에서는, 각종 처리액을 각각 저장한 복수의 처리조에 걸쳐 기판을 순차로 침지하는 것에 의해 기판에 표면처리를 시행하는 것이 행해지고 있다. 이와 같은 장치의 일예로서, 처리액 공급시스템에 의해 계속적으로 처리조에 처리액을 공급해서 처리액을 오버플로우(overflow)시키고, 이것에 의해 처리에 따라 생긴 오염물질(파티클)을 처리조 밖으로 배출함과 동시에, 배출된 처리액을 필터(filter) 등을 통해서 재차 처리조로 공급하는 것에 의해 처리액을 정제하면서 순환 사용하도록 한 장치가 알려져 있다.

이와 같이, 처리액을 처리액을 오버플로우시키는 장치에서는, 통상, 처리조의 저부(底部)에 처리액 토출용 노즐이 설치되고, 이 노즐을 통해서 처리액이 공급된다. 그러나, 단지 노즐로부터 처리액을 토출시키는 것만으로는, 처리조내에서 처리액의 흐름이 불균일하게 되어 처리 얼룩의 발생, 즉 기판 표면에서의 처리가 기판 표면의 각 장소에 따라 각기 다르게 되어 처리가 불균일하게 되는 원인의 하나로 되기 때문에, 일반적으로는 처리액을 통과시키는 구멍을 가지는 판(板)부재 등으로 구성되는 정류판을 처리조 내부에 배치하고, 노즐로부터 토출한 처리액이 이 정류판을 통해서 처리조 상방으로 흐르도록 하고 있다.

이와 같은 정류판은, 일반적으로는 내(耐)화학 약품성(내침식싱)이 우수한 수지재료, 대표적인 것으로서 PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌)로 구성되어 있고, 이것에 의해 침식에 의한 파티클의 발생이 방지되도록 되어 있다.

상기와 같은 장치에서는, 오버플로우시나 그 이외의 여러 요인에 의해 처리조로 공급되는 처리액중에 기포가 혼입하는 일이 있다. 이와 같은 기포는 통상 그 부력으로 처리조내를 상승하여 대기중으로 방출되지만, 상기와 같은 정류판을 가지는 장치에서는, 기포의 일부가 정류판의 하부에 부착해서 대량으로 축적되고, 이 것이 처리 작업중에 한 덩어리로 되어 처리액중을 상승하는 일이 있다.

그런데, 처리액중에는 해당 처리에 의해 발생한 파티클이 많이 부유하고 있기 때문에, 기포가 상승하면 이 부유 파티클이 기포에 흡착되면서 기포와 일체로 상승하고, 기포에 부착한 파티클이 기판 표면으로 전이(轉移) 부착되거나 혹은 기포내의 산소와 기판이 반응해서 파티클이 생성되어 이것이 기판 표면에 부착하거나 한다. 따라서, 상기와 같이 정류판의 하면에 축적된 대량의 기포가 한 덩어리로 되어 상승하면 무시할 수 없는 정도로 기판에 영향을 미치는 경우가 있다.

본 발명은, 상기 문제를 해결하기 위해 이루어진 것이고, 정류판으로의 기포의 부착을 효과적으로 억제하여 기포에 의한 기판 품질로의 영향을 억제하는 것을 목적으로 하고 있다.

청구항 1에 관한 기판처리장치는, 처리액을 통과시키는 구멍을 가지는 정류판에 의해 상측의 처리부와 하측의 처리액 공급부로 구분된 처리조를 가지고, 상기 처리액 공급부로 공급된 처리액을 상기 정류판을 통해서 처리부로 상승시키면서 이 처리부로 피처리 기판을 침지하도록 구성된 기판 처리장치에 있어서, 상기 정류판을 처리액과의 접촉각이 작은 저접촉각 부재로 구성한 것이다.

청구항 2에 관한 기판처리장치는, 청구항 1 기재의 기판처리장치에 있어서, 정류판을 접촉각이 90°미만으로 되는 재료로 구성한 것이다.

청구항 3에 관한 기판처리장치는, 청구항 2 기재의 기판처리장치에 있어서, 저접촉각 부재로서 PEEK(폴리에테르에테르케톤)을 사용한 것이다.

본 발명의 실시 형태에 대해서 도면을 사용하여 설명한다.

제1도는 본 발명에 관한 기판처리조가 적용되는 기판처리장치의 일예를 개략적으로 나타내고 있다. 이 도면에 나타낸 바와 같이, 기판처리장치(10)에는 처리조(12)가 설치되어 있고, 이 처리조(12)에 저장된 처리액에 기판(B)이 침지되는 것에 의해 소정의 처리가 시행되도록 되어 있다. 본 실시 형태에서는, 처리조(12)에 처리액으로서 불산(HF)용액을 저장하고, 이것에 기판(B)으로서 반도체 웨이퍼를 침지하여, 그 표면에 에칭처리를 시행하도록 하고 있다.

상기 처리조(12)는, 상부 개구를 가진 상자 모양의 용기로 구성되고, 동도에 나타낸 바와 같이, 처리조(12)보다 큰 용기로 구성되는 배액조(14)의 내부에 배치 되어 있다. 처리조(12)와 배액조(14)의 사이에는 동도에 나타낸 바와 같이, 처리액 도입관(16), 처리액 도출관(18), 펌프(20) 및 필터(22)로 구성되는 처리액 순환장치(15)가 배열 설치되어 있고, 펌프(20)에 의해 필터(22)를 통해서 처리액을 처리조(12)로 공급하면서 배액조(14)내로 오버플로우시키고, 또 배액조(14)내의 처리액을 펌프(20)로 도입하도록 되어 있다. 즉, 이 기판처리장치(10)는 처리액을 정제하면서 순환 사용하도록 구성되어 있다.

상기 처리조(12)는, 예를들면 단면이 사각형으로 형성되고, 전체는 석영유리 혹은 내화학 약품성(내침식성)을 가지는 PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌)으로 구성되어 있다. 처리조(12) 내부는 정류판(24)에 의해 상하로 구분되어 있고, 상세하게는 기판(B)을 침지하는 상측의 기판처리부(25a)와 하측의 처리액 공급부(25b)로 구분되어 있다.

상기 처리액 공급부(25b)에는 좌우 한쌍(동도에서 좌우)의 처리액 토출노즐(26)이 구비되어 있다. 이들 처리액 토출노즐(26)도 처리조(12)와 같이, 석영유리 혹은 PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌)으로 구성되어 있다.

처리액 토출노즐(26)은, 처리조(12)내에 개구하는 슬리트(slit)를 가지는 외관(28)과, 이것의 내부에 설치되어 상기 슬리트와 거의 반대측에 개구하는 개구부를 가지는 내관(30)을 구비한 이중관 구조로 되어 있다. 내관(30)은 상기 처리액 순환장치(15)의 처리액 도입관(16)에 접속되어 있고, 기판(B)의 처리시에는 상기 내관(30)에서 외관(28)을 통해 처리조내로 처리액이 공급됨과 동시에, 이와 같은 처리액의 공급이 계속적으로 행해지는 것에 의해 처리액이 처리조(12)의 상부 개구를 통해서 오버플로우하도록 되어 있다.

상기 정류판(24)은, 상하 방향의 다수의 관통구멍을 구비한 판 형상의 부재로 형성되어 있고, 상기 처리액 토출노즐(26)에서 토출된 처리액을 이 정류판(24)의 각 구멍을 통해서 기판처리부(25a)로 도출하는 것으로, 와류(渦流) 등의 발생을 방지하여 기판처리부(25a)에서 균일한 상승 흐름을 형성하도록 되어 있다.

정류판(24)은, 그 전체가 내화학 약품성(내침식성)을 가지고, 더구나 습성(濕性)을 높일 수 있는 PEEK(폴리에테르에테르케톤)으로 구성되어 있다.

기판처리장치(10)에 있어서, 기판(B)은 처리조(12)에 대해서 수평이동 및 상하이동이 가능한 핸드링장치(32)로 지지되고, 이 핸드링장치(32)에 의해 처리조에 대해 출입되도록 되어 있다.

상세하게 도시되어 있지 않지만, 핸드링장치(32)에는 가이드(34)가 설치되고, 다수의 기판(B)이 그 면과 직교하는 방향(지면에 직교하는 방향)으로 일렬로 늘어선 상태에서 가이드(34)로 유지되어 있다. 그리고, 처리시에는 핸드링 장치(32)의 이동에 따라 이들 기판(B)이 일체로 상기 기판처리장치(10)에 대해 출입되도록 되어 있다.

이상과 같이 구성된 기판처리장치(10)에 의한 기판(B)의 처리에서는, 처리액 순환장치(15)의 작동에 의해 처리조(12)로 처리액이 공급되어 저장되고, 상기 핸드링장치(32)의 작동에 따라 기판(B)이 이 처리액에 침지되는 것에 의해 기판(B)에 소정의 처리가 시행된다. 이때, 처리조(12)내로 처리액이 계속해서 공급되는 것에 의해 처리조(12)에서 처리액이 오버플로우 하고, 이것에 의해 해당 처리에 따라 생긴 오염물질(파티클)이 처리액과 함께 배액조(14)내로 배출됨과 동시에, 배 액조(14)내로 오버플로우한 처리액이 처리액 순환장치(15)에 의한 순환경로를 통해서 재차 처리조(14)내로 공급된다.

이렇게 해서, 일정시간의 경과 등에 의해 해당 처리가 완료하면, 상기 핸드링장치(32)의 작동에 의해 기판(B)이 처리조(12)에서 꺼내지고, 예를들면 핸드링장치(32)의 이동에 따라 다음 공정의 처리조로 반출된다.

그런데, 이와 같은 기판(B)의 처리에 있어서, 상기 기판처리장치(10)에서는, 상술한 바와 같이 처리액 토출노즐(26)에서 토출된 처리액이 정류판(24)을 통해서 기판처리부(25a)로 도입되기 때문에, 공급되는 처리액중에 기포가 혼입되어 있으면, 이것이 정류판(24)에 부착해서 축적되고, 이것이 기판(B)의 처리액중에 한 덩어리로 되어 상승해서 처리액중의 기판에 영향을 미치는 것이 염려되는 것이다.

그러나, 상기 기판처리장치(10)에서는 상술한 바와 같이, 정류판(24)의 습성을 높일 수 있는, 바꾸어 말하면 처리액과의 접촉각이 작은 PEEK(폴리에테르에테르케톤)로 정류판(24)이 구성되고, 이것에 의해 기포가 정류판(24)에 부착하기 어렵게 되어 있기 때문에, 상기와 같은 사태의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.

제2도는 PEEK(폴리에테르에테르케톤), PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌), UPE(고분자폴리에틸렌), PP(폴리프로피렌), PCTEE(폴리3불화염화에틸렌), PVDF(폴리불화비니리덴), PVC(폴리염화비닐) 및 폴리올레핀으로 구성한 정류판에 대해서 기포의 부착성을 비교한 실험데이터를 나타내고, 또한 제3도는 이들 정류판에 대한 처리액의 접촉각을 각각 나타내고 있지만, 이들 도면에서도, 종래 이런 종류의 대표적인 정류판인 PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌)으로 구성되는 정류판(접촉각 90°)에 비해, 접촉각이 작은, 즉 습성이 높은 상기 정류판(24)(접촉각 76°)에서는 기포의 부착이 효과적으로 억제되어 있는 것을 고찰할 수 있다.

따라서, 이 기판처리장치(10)에 의하면, 정류판(24)에 기포가 부착해서 축적되고, 이것이 처리액중에서 예측할 수 없이 상승한다는 사태의 발생을 효과적으로 억제할 수 있으므로, 종래 이런 종류의 대표적인 장치에 비하면 기포에 의한 기판으로의 영향을 완화해서 기판 품질을 보다 양호하게 높일 수 있다.

예를 들면, 상기 기판처리장치(10)는, 본 발명에 관한 기판처리장치의 일예이고, 그 구체적인 구성은 본 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하다.

또, 상기 기판처리장치(10)는, 정류판(24)을 PEEK로 구성하고 있지만, 제2도 및 제3도의 데이터에 나타낸 바와 같이, PP, PCTFE, PVDF, PVC 및 폴리올레핀으로 구성되는 정류판에서는, 기포의 부착 레벨이 PEEK로 구성되는 상기 정류판(24)과 거의 같은 레벨로 억제되어 있고, 따라서, 이들 PP, PCTFE, PVDF, PVC 혹은 폴리올레핀 등으로 정류판(24)을 구성하도록 하여도 된다. 단, PEEK는 PP, PCTFE, PVDF, PVC 및 폴리올레핀에 비해 크롬, 니켈, 철(鐵), 동(銅) 등의 불순물 함유율이 낮고, 처리액중으로의 불순물 용출(溶出)이 적다. 따라서, 파티클의 발생을 억제한다는 관점에서는 PEEK를 사용하여 정류판을 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 제2도 및 제3도의 데이터에서 접촉각 90°미만의 경우에 기포의 부착이 효과적으로 억제되고 있는 것을 고찰할 수 있고, 따라서, 이들 PEEK, PP, PCTFE, PVDF, PVC 및 폴리올레핀 이외에 접촉각이 90°미만으로 되는 재료를 사용해서 정류판(24)을 구성하도록 하여도 된다. 또, 제2도의 실험데이터는 처리액이 불산(HF)용액인 경우의 예이지만, 이런 종류의 기판처리장치에 사용되는 다른 처리액에 대해서도 같은 경향이 있고, 따라서, 불산(HF)용액 이외의 처리액을 사용하는 경우에도, 이와 같이 접촉각이 90°미만으로 되는 재료를 사용해서 정류판(24)을 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 기판처리장치(10)에서는, 정류판(24) 전체를 PEEK로 구성하도록 하고 있지만, 예를들면 정류판의 하면 및 구멍의 내주면 등 기포의 부착이 쉬운 부분만을 PEEK로 구성하도록 하여도 상관없다.

게다가, 상기 실시 형태의 기판처리장치(10)는, 처리조(12)에 대해서 한 종류의 처리액을 순환시키면서 기판(B)에 처리를 시행하도록 구성되어 있지만, 본원 발명의 구성은, 예를들면 복수 종류의 처리액을 순차로 처리조로 공급하면서 단일 처리조에서 복수 종류의 처리, 예를들면 에칭처리와 수세처리를 시행하도록 한 기판처리장치에도 적용 가능하다. 이 경우에는, 각 처리액과의 관계에서 각 처리액에 공통으로 습성을 높일 수 있는 재료를 선정하여 정류판(24)을 구성하도록 하면 된다.

또, 본 발명은 불산(HF)용액이나 바퍼드불산(HF와 NH₄F와의 혼합용액)을 사용해서 실리콘제의 반도체 웨이퍼를 처리하는 경우에 특히 유효하다. 불산용액이나 바퍼드불산을 사용한 처리에서는 기판상의 산화막이 벗겨지고, 실리콘 단체(單體)가 노출된 상태로 되어 있다. 따라서, 기판 표면에 기포가 접촉하면 그 부분에서 실리콘 단체가 기포에 포함되는 산소와 반응하여 불필요한 산화물이 생성되고, 이 것이 파티클로 되기 때문이다.

이상 설명한 바와 같이, 청구항 1의 발명에 의하면, 처리액을 통과시키는 구멍을 가지는 정류판에 의해 처리조 내부를 처리부와 하측의 처리액 공급부로 구분하고, 처리액 공급부로 공급된 처리액을 상기 정류판을 통해서 처리부로 상승시키도록 구성된 기판 처리장치에 있어서, 상기 정류판을 처리액과의 접촉각이 작은 저접촉각 부재로 구성하는 것에 의해 그 습성을 높이고, 이것에 의해 기포가 부착하기 어렵게 하므로, 정류판으로의 기포의 부착을 효과적으로 억제하고, 이와 같은 기포의 부착에 기인한 기판 품질에의 영향을 억제할 수 있다.

청구항 2의 발명에 의하면, 정류판은 접촉각이 90°미만으로 되는 재료로 구성되므로, 정류판으로의 기포의 부착을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.

청구항 3의 발명에 의하면, 정류판은 접촉각이 작고 불순물 함유량이 적은 PEEK(폴리에테르에테르케톤)을 사용하고 있으므로, 정류판으로의 기포의 부착을 효과적으로 방지할 수 있음과 동시에, 정류판에서의 불순물의 용출을 저감하여 기판의 처리 품질을 높일 수 있다.

Claims

처리액을 통과시키는 구멍을 가지는 정류판에 의해 상측의 처리부와 하측의 처리액 공급부로 구분된 처리조를 가지고, 상기 처리액 공급부로 공급된 처리액을 상기 정류판을 통해서 처리부로 상승시키면서 이 처리부로 피처리 기판을 침지하도록 구성된 기판 처리장치로서, 상기 정류판을 처리액과의 접촉각이 90°미만으로 되는 저접촉각 재료로 구성한 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
제1항에 있어서, 상기 저접촉각 재료는, PEEK(폴리에테르에테르케톤)인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.