KR100307721B1 - 기판양면세정장치및이것을사용하는세정방법 - Google Patents

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KR100307721B1
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요네미즈아키라
마쓰시다미치아키
후쿠다다카히데
후지모토아키히로
다케구마다카시
야에가시히데타미
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다카시마 히로시
도오교오에레구토론큐우슈우가부시끼가이샤
히가시 데쓰로
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Abstract

본 발명은 오리엔테이션 플랫을 가진 피처리체가 수납된 캐리어를 반입 ·반출하기 위한 캐리어 스테이션과, 상기 캐리어 스테이션으로부터 취출된 피처리체를 반송하기 위한 반송기구와, 상기 반송기구가 피처리체를 반송하는 반송로를 따라 설치되고, 피처리체를 세정하기 위한 하나의 세정기구와, 상기 반송로를 따라 설치되고, 피처리체를 반전시키기 위한 반전기구를 포함하여 구성되며, 이 반전기구는, 상기 오리엔테이션 플랫의 위치를 정렬하기 위한 오리엔테이션 플랫 위치맞춤기구를 포함하고, 상기 오리엔테이션 플랫 위치맞춤기구는, 피처리체가 그 위에 위치하는 동안에 피처리체를 회전시키기 위한 수단 및 상기 오리엔테이션 플랫을 검출하기 위한 검출수단을 포함하는 기판 양면 세정장치 및 이것을 사용하는 세정방법을 제공한다.

Description

기판 양면 세정장치 및 이것을 사용하는 세정방법
본 발명은 반도체웨이퍼(이하, 웨이퍼라 함) 등과 같은 피처리체의 양면을 세정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
웨이퍼 등의 피처리체에 도포처리 등을 실시하기 이전에 세정을 행하는 방법으로서는, 예를들어 일본국 특개소 57-90941호 공보에 기재되어 있는 바와같이, 피처리체를 수평으로 유지하면서 회전시키고, 피처리체의 표면에 처리액(세정액)을 공급함과 동시에, 브러시를 피처리체의 표면에 눌러서 표면의 입자오염물을 제거하는 방법이 있다. 특히 피처리체에 레지스트 패턴을 형성할 때의 세정에 있어서는, 피처리체의 양면을 세정할 필요가 있는 경우도 있다. 또 최근의 반도체장치의 고집적화 혹은 다품종 소량생산에 따라, 웨이퍼의 표면처리나 배면 처리가 무순위로 행해지고 있으며, 이것에 의해 웨이퍼의 세정도 여러 경우에 필요로 하게 된다. 그러나 이와 같은 다양한 공정에 대응할 수 있는 세정장치는 존재하지 않고 있다.
본 발명의 목적은 다양한 공정에 대응할 수 있으며, 더우기 피처리체의 양면을 신속하게 세정할 수 있는 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
도 1 및 도 8은 본 발명의 기판 양면 세정장치를 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명의 기판 양면 세정장치에서의 배면 브러시스크러버를 나타낸 개략도.
도 3은 배면 브러시스크러버의 브러시의 다른 예를 나타낸 도면.
도 4 및 도 5는 본 발명의 기판 양면 세정장치에의 메가소닉 노즐을 나타낸 개략도.
도 6은 본 발명의 기판 양면 세정장치에서의 회전유지기구의 일예를 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 기판 양면 세정장치에서의 피처리체 반전기구의 일예를 나타낸 개략도.
도 9 및 도 10은 실시예 2에 관한 피처리체 반전기구의 일예를 나타낸 개략도.
도 11은 도 9에 도시된 장치의 표면정화처리부를 나타낸 도면.
도 12 및 도 16은 도 9에 도시된 장치의 SOG 도포처리부를 설명하기 위한 도면.
도 13은 도 12에 도시된 SOG 도포처리부의 도포액 공급계통을 나타낸 개략도.
도 14, 도 15, 도 17의 (a),(b) 및 도 18은 도 12에 나타낸 SOG 도포처리부의 요부 확대도.
도 19는 도 9에 도시된 장치의 메인 반송아암을 나타낸 평면도.
도 20은 도 19의 20-20선에 따른 단면도.
도 21의 (a)~(e), 도 22의 (a)~(h) 및 도 23의 (a)~(i)는 실시예 2에 관한 처리방법을 설명하기 위한 도면.
도 24는 실시예 2에 관한 기판처리장치의 다른예를 설명하기 위한 도면.
도 25는 도 24에 나타낸 장치의 표면정화처리부를 설명하기 위한 도면.
도 26은 실시예 3에 관한 SOG막의 형성방법에 있어서 SOG막으로부터 유기물을 제거하기 위하여 오존 처리를 행하는 장치의 구성을 나타낸 도면.
도 27은 실시예 3의 효과를 나타낸 적외선 흡수스펙트럼이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 세정장치 2 : 캐리어
3 : 캐리어 스테이션 4 : 보조아암
5 : 메인아암 6 : 이송로
7, 8 : 스크러버 9 : 가열장치
10 : 반전기구 21 : 스핀척
22 : 제트노즐 23 : 세정액 분사구
24 : 브러시 25 : 컵
26 : 개폐도어 30 : 모터
30a : 베어링 31 : 구동축
32 : 회전판 32b : 슬릿
33 : 유지돌기 35 : 안내판
36 : 다리부 37 : 나사부
41 : 중간블록 42 : 시일블록
46 : 유체공급구 47 : 유체배출구
50 : 투명판 51 : 발광소자
52 : 수광소자 60 : 아암
61 : 스캐너 62 : 승강기구
64 : 세정장치 65 : 공급관
66 : 회전축 70 : 노즐아암
71 : 스캐너 72 : 승강기구
76 : 공급관 77 : 수용탱크
78 : 펌프 79 : 밸브
80 : 히터 90 : 노즐
91 : 세정액 공급관 92 : 초음파 발진기
93 : 분사구 100 : 반전구동부
102 : 회전축 106, 107 : 풀리
108 : 벨트 110 : 개폐구동부
111a, 111b : 파지아암 112a, 112b : 아암지지부
114a, 114b : 셔터판 120 : 스핀척
124 : 승강기구 131 : 지지핀
138 : 가이드 139 : 피스톤로드
140 : 실린더 152 : 인터페이스부
154 : 어드히젼부 156 : 크린부
157 : 도포처리부 158 : 현상처리부
159 : 노광처리부 160 : 세정처리부
201 : 도포처리막 202 : 열처리부
205 : 표면정화처리부 206 : SOG 도포부
207 : 약품저류부 209 : 프리베이크 처리부
211 : 반송핸들러 212, 213 : 카세트
216c : 웨이퍼 출입구 216 : 처리실
217 : 핫플레이트 218 : 자외선 램프
220 : 스핀척 224 : 이동기구
225 : 공급노즐 228 : 내부컵
229 : 외부컵 230 : 배기구
231 : 액배출구 234 : 세정액
236 : 토출구멍 242 : 노즐
244 : 자켓부재 245 : 돌출편
246 : 액저장홈 247 : 액공급관
250 : SOG 공급배관 252 : 가스공급 제어장치
253 : 개폐밸브 256 : 온도조절수
257 : 공급배관 258 : 테이프
259 : 도선 261 : 열처리 유니트
264 : 통기관 265 : 필터
267 : 크린에어 268 : 지지틀체
271 : 방습기 277 : 더미 디스펜스
280 : 관통구멍 281 : 안쪽부재
282 : 액저장홈 284 : 액배출관
285 : 세정액 공급로 289 : 유로
291 : 탱크체 블록 292 : 개구부
297 : 웨이퍼보트 298 : 이동대
305 : 프로세스 튜브 310 : 배선패턴
331, 313 : SiO2막 312 : 유기물
320 : 오존공급관 410 : 용기
412 : 열판 414 : 발열저항체
416 : 가스도입실 416a : 분사구
418 : 산소공급원 420 : 오존발생기
426 : 개폐밸브 430 : 배기장치
432 : 온도제어장치 W : 웨이퍼
이 목적은, 오리엔테이션 플랫을 가진 피처리체가 수납된 캐리어를 반입 ·반출하기 위한 캐리어 스테이션과, 상기 캐리어 스테이션으로부터 취출된 피처리체를 반송하기 위한 반송기구와, 상기 반송기구가 피처리체를 반송하는 반송로를 따라 설치되고, 피처리체를 세정하기 위한 하나의 세정기구와, 상기 반송로를 따라 설치되고, 피처리체를 반전시키기 위한 반전기구를 포함하여 구성되며, 이 반전기구는, 상기 오리엔테이션 플랫의 위치를 정렬하기 위한 오리엔테이션 플랫위치맞춤기구를 포함하고, 상기 오리엔테이션 플랫 위치맞춤기구는, 피처리체가 그 위에 위치하는 동안에 피처리체를 회전시키기 위한 수단 및 상기 오리엔테이션 플랫을 검출하기 위한 검출수단을 포함하는 기판 양면 세정장치에 의해 달성된다. 이러한 구성을 가지는 기판 양면 세정장치에 의하면, 여러 공정에 대응할 수 있고, 더우기 피처리체의 양면을 신속하게 세정할 수 있으며, 여러종류의 다양한 처리 스루풋을 향상시킬 수 있다.
여기에서, 세정기구는 피처리체의 표면을 세정하는 표면세정기구 또는 피처리체의 배면을 세정하는 배면처리기구 중의 어느 하나이다. 또 피처리체를 가열하는 가열수단이 상기 반송로를 따라 설치되어 있는 것이 바람직하다. 또 캐리어 스테이션, 반송기구, 반송로, 피처리체 반전기구 및 세정기구가 동일 케이스체 내에 설치되어 있는 것이 바람직하다.
(실시형태)
이하, 본 발명의 기판 양면 세정장치에 대하여 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
[실시예 1]
도 1은 본 발명의 매엽식 기판 양면 세정장치의 일예를 나타낸 개략도이다. 이 기판 양면 세정장치(1)에는 피처리체로서, 예를들면 다수매의 웨이퍼(W)를 수용하는 복수의 캐리어(2)를, 예컨대 4개 얹어 놓을 수 있게 구성한 캐리어 스테이션(3)이 설치되어 있다. 이 캐리어 스테이션(3)의 중앙부에는 캐리어(2)에 대응하여 웨이퍼(W)의 반입 ·반출 및 웨이퍼(W)의 위치결정을 행하는 기능을 갖는 보조아암(4)이 설치되어 있다. 또 기판 양면 세정장치(1)에는 길이방향으로 이동 가능한 반송로, 예컨대 직선 이송로(6)가 설치되어 있다.
이 직선 이송로(6)의 양쪽에는, 이 직선 이송로(6)를 따라 각종 처리기구가 배치되어 있다. 구체적으로 직선 이송로(6)의 한쪽 옆에는 프로세스 스테이션으로서, 예를들어 웨이퍼(W)의 표면을 브러시 세정하기 위한 표면 브러시스크러버(7) 및 웨이퍼(W)의 배면을 브러시 세정하기 위한 배면 브러시스크러버(8)가 나란히 설치되어 있다. 또 직선 이송로(6)의 다음 옆쪽에는 4기의 가열장치(9)가 겹쳐서 설치되어 있다. 이 가열장치(9)는 웨이퍼를 건조시키기 위해 설치되어 있는 것이다. 또한 가열장치(9)에 인접하여 2기의 피처리체 반전기구(10)가 적층되어 있다.
이와 같이 구성된 기판 양면 세정장치(1)에 조립되는 배면 브러시스크러버(8)는, 도 2에 나타낸 바와 같이 웨이퍼(W)를 회로 패턴면을 아래방향으로 하여 수평상태로 유지하면서 회전하는 스핀척(21)과, 이 스핀척(21)에 의해 유지되는 웨이퍼(W)의 상면에 처리액, 즉 세정액을 분출하는 제트노즐(22)과, 스크러버 본체에 설치된 세정액 분사구(23)로부터 공급되는 세정액을 사용하여 웨이퍼(W)의 상면에 부착된 입자오염물을 세정하여 제거하는 브러시(24)와, 웨이퍼(W)를 배면 브러시스크러버(8)로 반입 ·반출할 때에 상하 운동하여 개폐하는 개폐도어(26)와, 개폐도어의 개폐에 연동하여 상하이동하며, 웨이퍼(W)를 세정할 때 세정액 등이 비산되는 것을 방지하는 컵(25)으로 구성되어 있다.
스핀척(21)은, 도 6에 나타낸 바와 같이 구동원인 모터(30)에 의해 회전하는 구동축(31)의 상단부에 수평을 이루도록 회전판(32)이 설치되어 있다. 이 회전판(32)이 부착된 보스부(32a)에 있어서의 구동축(31)의 유체유출구(31c)의 위쪽에는 N2가스, 크린에어, 세정액의 흐름을 웨이퍼(W)의 주변부로 안내하는 유체 안내수단인 안내판(35)이 부착되어 있다. 이 안내판(35)은 원판형태의 부재로서 형성되고, 그 아래면에는 동심원 형태로 4개소의 다리부(36)가 설치되어 있다. 이 안내판(35)은 다리부(36)를 관통하여 보스부(32a)에 나사(37)에 의해 보스부(32a) 상에 고정되어 있다. 또 회전판(32)의 바깥주변에는 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리 부분을 지지하여 수평상태로 유지하기 위한 유지돌기(33)가 적절한 간격을 두고 설치되어 있다.
회전판(32)의 바깥주변의 3개소에는 슬릿(32)이 형성되어 있고, 메인아암(5)을 승강이동시킴으로써, 말굽 형상의 아암본체(5a) 내주면의 3개소에 형성된 웨이퍼 걸림돌기(5b)가 슬릿(32b)을 통과하여 웨이퍼(W)를 지지한다. 이와 같이 하여 웨이퍼(W)를 받아넘길 수 있도록 되어 있다.
구동축(31)은 예를들어 스텐레스강제의 중공축으로 형성되어, 유지되는 웨이퍼(W)의 아래면으로 유체를 유출하는 유로(31a)를 구성한다. 또 구동축(31)의 내주면에는 오염방지용 불소수지제 튜브(31b)가 끼워맞춤되어 있다. 구동축(31)은 모터(30) 내부를 관통한 상태로 배설되어 있고, 이 구동축(31) 하부의 유체 유입쪽은 모터(30)의 하단보다 아래쪽으로 돌출되어 있다. 또한 모터(30)리 하단부에는 예를들어 염화비닐제품 등의 절연성 중간블록(41)을 개재하여, 예컨대 스텐레스강제의 시일블록(42)이 고정되어 있고, 이 시일블록(42) 내에 구동축(31)이 삽입되어 있다. 이 경우에 시일블록(42)에는 중간블록(41)에 부착되는 제1시일부재(43a)(예를들면 0-링, 메카니컬 시일)를 개재하여 모터(30)와 구획되는 제1실(44a)(공간부)과, 이 제1실(44a)의 아래쪽에 구동축(31)의 바깥둘레부와 접촉하지 않는 제2시일부재로서 라비린스(labyrinth)시일(43b)을 개재하여 구획되는 제2실(44b)(공간부)이 형성되어 있다. 또 라비린스 시일(43b)을 구동축(31)과의 사이에 약간의 틈새를 남겨 부착하기 위하여는 구동축(31)의 바깥둘레에 시일을 감아 라비린스 시일(43b)을 부착한 후, 구동축(31)에 감겨진 시일을 제거한다. 라비린스 시일(43b)과 구동축(31)이 비접촉인가 아닌가를 조사하는 경우 중간블록(41)이 절연성이므로, 구동축(31)과 라비린스 시일(43b)[구체적으로 시일블록(42)] 사이의 도통을 전기적으로 체크한다.
또, 시일블록(42)의 제1실(44a)에는 도시하지 않은 진공펌프 등의 흡인 수단에 접속되는 유체배출구(47)가 설치되어 있다. 제2실(44b)에는 구동축(31)의 유로(31a)에 유체유입구(45b)를 통하여 연결됨과 동시에, 도시하지 않은 유체 예컨대 N2가스공급원과 접속되는 유체공급구(46)가 설치되어 있다. 따라서 N2가스공급원으로부터 제2실(44b) 내부로 공급되는 N2가스는 주변방향으로 향하여, 웨이퍼(W)의 상면으로 공급되는 세정액의 웨이퍼(W) 아래면으로 돌아 들어가는 것을 방지한다. 또 제2실(44b) 내부로 공급되는 N2가스는 라비린스 시일(43b)과 구동축(31)의 약간의 틈새를 통하여 제1실(44a) 내부로 흐른 후에 유체배출구(47)로 배출되도록 구성되어 있으므로, 제1실(44a) 내부의 압력이 제2실(44b) 내부의 압력보다 저압으로 되도록 하여 둘 수 있고, 이 이젝트 작용에 의해 구동축(31)의 베어링(30a)에서 발생하여 제1시일부재(43a)에 부착되는 먼지 등은 배출류와 함께 배출된다.
또, 시일블록(42)의 바닥부에는, 구동축(31)의 유로(31a)와 동일한 방향으로 관통구(42a)가 형성되어 있고, 이 관통구(42a)의 개구에는 예컨대 석영유리로 이루어진 투명판(50)이 부착되어 있다. 구동축(31)의 위쪽에는 발광소자(51)가 설치되고, 투명판(50)의 아래쪽에는 수광소자(52)가 설치되어, 발광소자(51)에서 발생된 광을 수광소자(52)에서 수광하도록 되어 있다. 따라서 이들 발광소자(51)와 수광수자(52)에 의해 스핀척(21) 상에 얹어진 웨이퍼(W)의 유무를 검출할 수 있다.
한편, 웨이퍼(W)를 세정하기 위한 브러시(24)는, 자전(自轉)이 가능하도록 구성됨과 동시에 브러시아암(60)의 한쪽 끝단에 고정 부착되어 있다. 또 이 브러시아암(60)의 다른 끝단은 스캐너(61)에 지지되어 있다. 이 스캐너(61)의 구동에 의해 브러시아암(60)을 통하여 브러시(24)가 도 2에 나타낸 대기위치와 웨이퍼(W)의 상면(세정위치)의 요동영역에 걸쳐서 요동(공전구동)이 가능하게 되어 있다.
또, 스캐너(61)의 하부에는 스캐너(61)와 브러시아암(60)을 일체적으로 승강시키기 위한 승강기구(62)가 설치되어 있고, 브러시(24)를 대기위치와 세정 위치의 사이에서 요동시킬 때에 스캐너(61)와 브러시아암(60)을 일체적으로 승강시켜서 컵 등에 충돌하지 않도록 되어 있다. 또 브러시(24)의 대기위치 하부에는 브러시(24)의 대기 중에 브러시(24)를 세정하기 위한 브러시 세정장치(64)가 설치되어 있다.
이 브러시(24)에는, 도 3에 나타낸 바와 같이 세정액을 공급하는 공급관(65)을 부착하여, 세정액 공급부와 일체화 시켜도 좋다. 이와 같은 구성에 의해 세정액 공급부을 따로 설치할 필요가 없어, 장치의 소형화를 도모할 수 있다. 또한 브러시(24)와 세정액 공급부가 일체화 되어 있으므로, 브러시(24)가 접촉하는 부분에 효율적으로 세정액을 공급할 수 있다. 또 도 3에 나타낸 브러시(24)에 공급관(65)을 부착하여도 좋으나, 브러시(24)의 회전축(66) 내에 공급관(65)을 삽입하는 구성도 좋다. 또한 도 3에 나타낸 구성의 브러시를 사용하고, 세정액 공급부로서 제트노즐(22)를 사용하여 세정을 행해도 좋다. 예를들어 도 3에 나타낸 브러시의 공급관(65) 및 제트노즐(22)로부터 세정액을 공급하여 세정을 행하고, 그 후에 어느 쪽인가의 세정액의 공급을 정지하고 다시 세정을 행하도록 하여도 좋다.
한편, 제트노즐(22)은 도 2에 나타낸 바와 같이 스핀척(21)을 사이에 두고 브러시(24)에 대향하는 쪽에 배설되어 있고, 노즐아암(70)의 한쪽 끝단에 고정부착되어 있다. 이 노즐아암(70)의 다른쪽은 스캐너(71)에 지지되어 있다. 이 스캐너(71)의 구동에 의해 노즐아암(70)을 통하여 제트노즐(22)을 도 2에 나타낸 대기위치와 웨이퍼(W)의 상면(세정위치)의 요동영역에 걸쳐서 요동운동(공전구동)이 가능하도록 되어 있다.
또한, 스캐너(71)의 하부에는, 스캐너(71)와 노즐아암(70)을 일체적으로 승강시키기 위한 승강기구(72)가 설치되어 있고, 제트노즐(22)을 대기위치와 분사위치(세정위치)의 사이에서 요동시킬 때에, 스캐너(71)와 노즐아암(70)을 일체적으로 승강시켜 컵 등에 충돌하지 않도록 되어 있다. 또 제트노즐(22)의 대기 위치의 하부에는 제트노즐(22)의 대기 중에 제트노즐(22)을 세정하기 위한 제트노즐 세정장치(74)가 설치되어 있다. 이 제트노즐(22)은 세정액(순수한 물) 공급관(76)을 통하여 순수한 물 수용탱크(77)에 접속되어 있고, 이 세정액 공급관(76)에는 펌프(78) 및 밸브(79)가 설치되어 있다. 이 펌프(78) 및 밸브(79)에 의해 소정량의 세정액인 순수한 물이 웨이퍼(W)에 산포되도록 되어 있다. 이와 같이 제트노즐(22)은 웨이퍼(W)의 상면까지 이동하여 순수한 물 수용탱크(77)로부터 공급되는 순수한 물을 웨이퍼(W)의 표면에 산포할 수 있도록 되어 있다. 또 순수한 물 수용탱크(77)의 바깥둘레쪽에는 히터(80)가 설치되어, 순수한 물의 온도를 항상 일정한 온도로 유지하고 있다. 따라서 따뜻한 순수한 물을 사용하여 웨이퍼(W)의 세정을 행함으로써 세정효과를 향상시킬 수 있다. 또 순수한 물을 따뜻하게 함으로써 세정된 웨이퍼(W) 자체가 따뜻해지기 때문에, 세정처리 후의 건조처리에 있어서의 건조시간을 단축할 수 있다.
또, 표면 브러시스크러버(7)의 구성은, 스핀척(21)에 의해 유지되는 웨이퍼(W) 상면에 처리액, 즉 세정액을 분사하는 제트노즐(22) 대신에 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이 메가소닉 노즐(90)을 구비한 것 이외에는 배면 브러시스크러버(8)의 구성과 거의 동일하다. 이 메가소닉 노즐(90)은 세정액을 분사하기 전에 초음파를 인가하여 진동시키는 구성을 가지는 것이다. 구체적으로 메가소닉 노즐(90)에는 세정액을 공급하는 세정액 공급관(91)과, 공급된 세정액에 초음파 진동을 부여하는 초음파 발진기(92)와, 세정액을 분사하는 분사구(93)로 구성되어 있다. 초음파 발진기(92)는 세정액에 대하여 예컨대 0.5 내지 5 메가헬쯔 범위의 초음파를 부여하도록 구성되어 있다. 또 초음파 발진기(92)는 메가소닉 노즐(90) 내에 설치되어 있지 않아도 좋고, 세정액 공급관(91)의 어딘가의 부분에 부착되어 있으면 된다.
다음에, 피처리체 반전기구(10)에 대하여 설명한다. 피처리체 반전기구(10)에는 도 1에 나타낸 바와 같이 2단의 상,하단실(11,12)이 설치되어 있다. 또 도 7에 나타낸 바와 같이 하단실(12)에는 측판(101)을 관통하는 구동축(102)에 접속되도록 반전구동부(100)가 설치되어 있다. 반전구동부(100)는 구동모터(104)와, 이 구동모터(104)의 모터구동축(105)에 고정부착된 구동풀리(106)와, 아암회전축(102)에 고정부착된 풀리(107)와, 양 풀리(106,107)를 연결하는 벨트(108)로 구성되어 있다. 아암회전축(102)은 도시하지 않은 축받이를 개재하여 회전이 가능하도록 설치되어 있다. 아암회전축(102)의 선단부에는 파지아암(111a,111b)을 구동시켜 아암을 개폐하는 아암 개폐구동부(110)가 설치되어 있다. 이 아암 개폐 구동부(110)에는 한쌍의 반원형 웨이퍼 파지아암(111a,111b)의 기초끝단부의 아암지지부(112a,112b)가 연결되어 있다. 이 아암지지부(112a,112b)는 도시하지 않은 실린더기구에 의해 수평방향으로 이동가능하도록 되어 있다.
도 7에 있어서는, 아암지지체(112a,112b)가 서로 근접하여 있고, 웨이퍼 파지부(111a,111b)는 닫힌 상태로 되어 있다. 이 상태에서는 실린더기구에 의해 아암지지부(112a,112b)가 서로 떨어지는 방향으로 이동하면, 웨이퍼 파지아암(111a,111b)도 서로 떨어져서 열린 상태로 된다. 그리고 반대 동작에 의해 아암 지지부(112a,112b)가 서로 근접하는 방향으로 이동하게 되면, 웨이퍼 파지아암(111a,111b)도 서로 접근하여 닫힌 상태로 된다. 여기에서 웨이퍼 파지아암(111a,111b)이 닫힌 상태라 함은, 웨이퍼(W)를 가장자리부 양쪽에서 파지할 수 있는 정도로 닫힌 상태를 말하며, 웨이퍼 파지아암(111a,111b)이 열린 상태라 함은, 웨이퍼(W)를 이탈시키는 정도로 열린 상태를 말한다.
반전구동부(100)에 있어서, 구동모터(104)가 작동하여 아암회전축(202)을 임의의 각도만큼 회전시키면, 아암회전축(202)과 일체적으로 아암 개폐구동부(110) 및 웨이퍼 파지아암(111a,111b)이 회전하도록 되어 있다. 아암 개폐구동부(110)의 양쪽면에는 한쌍의 셔터판(114a,114b)이 부착되어 있고, 이 셔터판(114a,114b)의 양쪽 측판에는 도시하지 않은 차광형의 광센서가 부착되며, 셔터판(114b)이 광센서를 차광하고 있다. 이 정지상태로부터 반전동작이 행해질 때에는 아암 개폐구동부(110)가 180°회전(반전)된 경우로서, 셔터판(114a)이 광센서를 차광하고, 이 차광 타이밍에서 회전이 정지하여 위치 결정되도록 되어 있다.
이와 같이, 웨이퍼 파지아암(111a,111b)은 하단실(12)의 소정위치에서 반전구동부(100) 및 아암 개폐구동부(110)에 의해 180°회전(반전)동작을 행하도록 되어 있다.
웨이퍼 파지아암(111a,111b)의 바로 아래에서 하단실(12)의 바닥부에는, 웨이퍼(W)의 오리엔테이션 플랫 맞춤을 행할 때 웨이퍼(W)를 유지하기 위한 스핀척(120)이 설치되어 있다. 이 스핀척(120)은 구동모터(121)에 의해 소정 속도로 회전하도록 구성되어 있다. 또 스핀척(120)과 구동모터(121)는 지지체(122)에 의해 지지되어 있고, 스핀척(120), 구동모터(121) 및 지지체(122)는 승강기구(124)에 의해 일체적으로 승강가능하도록 구성되어 있다.
그리고, 하단실(12)의 상부 및 하부의 소정 위치에는, 오리엔테이션 플랫 맞춤용의 광센서를 구성하는 발광부(125) 및 수광부(126)가 서로 대향하여 설치되어 있다. 또한 오리엔테이션 플랫 맞춤은 스핀척(120)에 웨이퍼(W)를 얹어서 회전시켜, 수광부(126)와 발광부(125)로부터의 광을 모니터함으로써 행해진다.
웨이퍼 파지아암(111a,111b)과 스핀척(120)의 사이에는, 판형상의 웨이퍼 지지대(130)가 수직방향으로 승강가능하게 설치되어 있다. 이 웨이퍼 지지대(130)는 중앙부로부터 120°간격으로 3방향으로 각각 연이어진 3개의 판부재로 이루어지고, 가 판부재의 선단부에는 웨이퍼(W)의 가장자리부를 지지하기 위한 지지판(131)이 세워져 있다. 또 웨이퍼 지지대(130)의 중앙부에는 스핀척(120)이 통과하도록 중심개구(132)가 형성되어 있다. 웨이퍼 지지대(130)는 하단실(12)의 한쪽 면에서 연이어져 있는 한쌍의 지지아암(135a,135b)에 의해 지지되어 있다. 이들 지지아암(135a,135b)은 하단실(12)의 한쪽 면에 설치된 승강기구(136)에 의해 승강 구동된다. 이 승강기구(136)는 지지아암(135a,135b)의 기초끝단부에 고정부착되어 있는 블록(137)과, 이 블록(137)을 수직방향으로 안내하기 위한 가이드(138)와, 선단부가 블록(137)에 고정되어 있는 피스톤로드(139)를 가지는 실린더(140)로 구성되어 있다.
실린더(140)가 작동하여 피스톤로드(139)가 전진하면, 블록(137)이 가이드(138)를 따라 하강하고, 블록(137)과 일체로 지지아암(135a,135b) 및 웨이퍼 지지대(130)도 하강한다. 이와 반대로 피스톤로드(139)가 휘퇴하면, 블록(137)과 일체적으로 지지아암(135a,135b) 및 웨이퍼 지지대(130)도 상승한다. 이러한 승강기구(136)의 승강구동에 의해 웨이퍼 지지대(130)는 웨이퍼 파지아암(111a,111b)과의 사이에서 웨이퍼(W)의 받아넘김을 행하기 위한 제1위치와, 메인아암과의 사이에서 웨이퍼(W)의 받아넘김을 행하기 위한 제2위치(제1위치와 제3위치 사이의 위치)와, 웨이퍼(W)의 반전동작을 가능하게 하기 위한 제3위치의 사이에서 승강이동하도록 구성되어 있다.
또한, 상단실(11)에는 스핀척(120) 등의 오리엔테이션 플랫 위치맞춤기구가 설치되어 있지 않은 점을 제외하고, 상기한 하단실(12) 내부의 각 부분, 즉 웨이퍼 파지아암(111a,111b), 반전구동부(100), 아암 개폐구동부(110), 웨이퍼 지지대(130) 등과 동일한 구성을 가지고 있다. 이 상단실(11)에서는 웨이퍼 반전 동작만이 행해지도록 구성되어 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 기판 양면 세정장치에 있어서, 웨이퍼(W)를 세정하는 경우에는, 우선 캐리어 스테이션(3)에 얹어져서 캐리어(2)에 수납된 웨이퍼(W)를 보조아암(4)에 의해 취출한다. 이 보조아암이 메인아암(5)으로 받아넘기는 위치까지 이동하여, 웨이퍼(W)의 위치를 결정한 후, 메인아암(5)에 의해 웨이퍼(W)를 받는다. 그 후의 공정은 표면세정만, 배면세정만 또는 표면세정과 배면세정의 연속처리에 따라 다르다. 본 실시예에 있어서는 배면세정을 행한 후에 표면세정을 행하는 공정에 대하여 설명한다.
메인아암(5)에 의해 받은 웨이퍼(W)는, 표면(패턴이 형성되는 면)이 위쪽으로 향해 유지되어 있으므로, 피처리체 반전기구(10)에 의해 앞뒷면의 반전을 행한다. 이어서 메인아암(5)에 유지된 웨이퍼(W)를 피처리체 반전기구(10)의 웨이퍼 지지대(130)의 위쪽으로 이동시킨 후, 메인아암(5)을 아래쪽으로 이동시킴으로써, 메인아암에 유지되어 있는 웨이퍼(W)를 웨이퍼 지지대(130)로 옮겨 싣는다. 그 후 웨이퍼 지지대(130)의 아래쪽에서 대기하고 있던 스핀척(120)을 웨이퍼 지지대(130)의 중심개구(132)를 통과하여 상승시켜 웨이퍼(W)를 받는다. 스핀척(120)을 회전시키면서 수광부가 발광부(125)로부터의 광을 모니터하여 오리엔테이션 플랫 맞춤을 행하고, 오리엔테이션 플랫이 있는 상태에서 스핀척(120)을 정지시킨다. 그 후에 척(120)을 하강시켜 웨이퍼(W)를 웨이퍼 지지대(130)에 얹어 놓는다.
이어서, 웨이퍼 지지대(130)를 웨이퍼 파지아암(111a,111b)과의 받아넘김 위치까지 상승시킨다. 이때 웨이퍼 파지아암(111a,111b)은 열린 상태로 되어 있다. 웨이퍼 파지아암(111a,111b)을 닫음으로써 웨이퍼(W)를 받고, 웨이퍼 지지대(130)를 웨이퍼 파지아암(111a,111b)이 회전할 수 있는 위치까지 하강시킨 후, 반전구동부에 의해 웨이퍼 파지아암(111a,111b)을 회전시킴으로써 웨이퍼(W)를 반전시킨다. 상기 웨이퍼 지지대(130)를 다시 상승시켜 웨이퍼 파지아암(111a,111b)를 열음으로써 반전된 웨이퍼(W)를 웨이퍼 지지대(130)로 옮겨 싣는다. 그리고 웨이퍼 지지대(130)를 메인아암(5)과의 받아넘김이 가능한 위치까지 하강시킨다. 이어서 메인아암(5)에 의해 웨이퍼 지지대(130)의 아래쪽에서 건져 올리도록 하여 웨이퍼(W)를 받는다. 그 후 메인아암(5)에 의해 배면 브러시스크러버(8)로 웨이퍼(W)를 옮겨서 배면세정을 행한다.
다음에, 메인아암(5)에 의해 유지된 웨이퍼(W)를 개방된 개폐도어(26)로 부터 반입하여, 스핀척(21)의 위쪽으로 이동시킨 후, 메인아암(5)을 아래쪽으로 이동시킴으로써 스핀척(21)에서 후퇴시킨다.
다음에, N2가스공급원으로부터 블록(42)의 유체공급부(46)를 통하여 제2실(44b)의 내부로 N2가스를 공급하면, 후술하는 일부를 남기고 N2가스는 구동축(31)의 유체유입구(45b)를 거쳐 유로(31a) 내부를 통하여 안내판(35)에 충돌하고, 웨이퍼(W)의 아래면쪽(회로패턴면쪽)으로 유출되어, 웨이퍼(W)의 주변쪽으로 흐른다. 이 N2가스의 흐름에 따라 웨이퍼(W)의 배면과 회전판(32)의 사이에 베르누이 효과에 의한 부압이 발생하고, 이 부압에 의해 웨이퍼(W)가 회전판(32) 쪽으로 향해 흡인되어 유지돌기(33) 상에 유지된다.
상기와 같이 하여 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부를 파지 유지한 상태에서, 모터(30)가 구동하여 구동축(31)을 회전시켜 웨이퍼(W)를 수평상태로 회전시킨다. 다음에 브러시(24)를 웨이퍼(W)의 위쪽으로 이동시킴과 동시에, 세정액 분사구(23)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 순수한 물을 산포하고, 브러시(24)에 의해 웨이퍼(W)의 상면(회로패턴이 형성되어 있지 않은 면)에 부착된 입자오염물을 제거한다. 이때 브러시(24)는 웨이퍼(W)의 중심과 바깥둘레 끝단의 사이를 왕복이동하여 웨이퍼(W)의 전체면을 균등하게 세정한다. 또한 세정시에는 브러시(24)를 회전시키면서 웨이퍼(W)를 누른다. 이때 이 누름력은 표면세정인 경우보다 배면 세정인 경우를 크게 한다. 이것은 오염물의 제거율을 향상시키기 위함이다. 또 웨이퍼(W)의 배면쪽에는 웨이퍼(W)의 중심부로부터 바깥둘레방향으로 향해 N2가스가 흐르므로, 웨이퍼(W)의 상면으로 공급되는 세정액이 웨이퍼(W)의 배면으로 돌아 들어가는 것을 방지할 수 있다.
브러시에 의한 세정이 종료하면, 브러시(24)를 대기위치까지 이동시킴과 동시에, 세정액의 분출을 정지한다. 그 후 제트노즐(22)을 웨이퍼(W)의 대략 중심위치로 이동시켜, 제트노즐(22)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 세정액을 산포하고, 웨이퍼(W)의 대략 중심위치와 바깥둘레 끝단 사이를 왕복이동하여 웨이퍼(W)의 전체면을 균등하게 세정한다. 이 세정은 제트노즐(22)로부터 세정액을 산포하는 제트세정 단독으로 행해도 좋고, 또 브러시(24) 근처에 세정액을 공급하면서 세정하는 브러시세정 단독으로 행해도 좋다. 또 양자를 교대로 혹은 동시에 행해도 좋다. 이들 세정은 피처리체의 종류나 세정상태에 따라 여러가지로 변경 설정하여 행한다.
또, 제2실(44b) 내로 공급된 N2가스의 일부는, 라비린스 시일(43b)과 구동축(31)의 약간의 틈새를 통하여 제1실(44a) 내로 흐른 후, 유체배출구(47)로 배출된다. 따라서 제1실(44a)의 내부 압력이 제2실(44)의 내부 압력보다 저압으로 되고, 이 이젝트 작용에 의해 구동축(31)의 베어링(30a)에서 발생하여 제1시일부재(43a)에 부착된 먼지등이 배출류와 함께 배출되므로, 웨이퍼(W)의 아래면 회로패턴에 먼지등이 부착하는 것을 방지할 수 있다. 또 제1실(44a)로부터 모터(30)의 내부로 먼지등이 침입하는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이 배면세정처리가 종료되면, 컵(25)과 개폐도어(26)를 하강시키고, 스핀척(21)의 아래쪽으로 이동시켜 웨이퍼(W)를 받는다. 이 상태에서 웨이퍼(W)는 상면이 배면을 향하고 있으므로, 피처리체 반전기구(10)에 의해 앞뒤면을 반전시킨다. 메인아암(5)에 유지된 웨이퍼(W)를 피처리체 반전기구(10)의 웨이퍼 지지대(130)의 위쪽으로 이동시킨 후, 메인아암(5)을 아래쪽으로 이동시킴으로써 메인아암에 유지되어 있던 웨이퍼(W)를 웨이퍼 지지대(130)로 옮겨 싣는다. 그후 웨이퍼 지지대(130)의 아래쪽에서 대기하고 있던 스핀척(120)을 웨이퍼 지지대(130)의 중심개구(132)를 통과하여 상승시켜서 웨이퍼(W)를 받는다. 스핀척(120)을 회전시키면서 발광부(125)로부터 광을 모니터함으로써 오리엔테이션 플랫 맞춤을 행하고, 오리엔테이션 플랫이 있는 상태에서 스핀척(120)을 정지시킨다. 그 후 스핀척(120)을 하강시켜 웨이퍼(W)을 웨이퍼 지지대(130)로 옮겨 싣는다. 또한 웨이퍼 지지대(130)를 웨이퍼 파지아암(111a,111b)과의 받아넘김 위치까지 상승시킨다. 이때 웨이퍼 파지아암(111a,111b)은 열린 상태로 되어 있다. 웨이퍼 파지아암(111a,111b)을 닫고 웨이퍼(W)를 받아, 웨이퍼 파지아암(111a,111b)이 회전할 수 있는 위치까지 웨이퍼 지지대(130)를 하강시킨 후에, 반전구동부에 의해 웨이퍼 파지아암(111a,111b)을 회전시킴으로써 웨이퍼(W)를 반전시킨다. 웨이퍼 지지대(130)를 다시 상승시켜 웨이퍼 파지아암(111a,111b)을 열고, 반전된 웨이퍼(W)를 웨이퍼 지지대(130)로 옮겨 싣는다. 웨이퍼 지지대(130)를 메인아암(5)과의 받아넘김이 가능한 위치까지 하강시킨다. 메인아암(5)이 웨이퍼 지지대(130)의 아래쪽에서 빠져나가, 웨이퍼 지지대(130)의 아래쪽으로부터 건져 올리도록 하여 웨이퍼를 받는다. 메인아암(5)은 표면 브러시스크러버(7)에 웨이퍼(W)를 옮겨서 표면세정을 행한다. 이어서 메인아암(5)에 의해 유지된 웨이퍼(W)를 개방된 개폐도어(26)를 통과하여 반입하고, 스핀척(21)의 위쪽으로 이동시킨 후, 메인아암(5)을 아래쪽으로 이동시킴으로써 스핀척(101)에서 후퇴시킨다.
이때, N2가스공급원으로부터 시일블록(42)의 유체공급구(46)를 통하여 제2실(44b)의 내부로 N2가스를 공급하면, 후술하는 일부를 남기고 N2가스는 구동축(31)의 유체유입구(45d)를 거쳐 유로(31a) 내부를 통하여 안내판(35)에 충돌하고, 웨이퍼(W)의 아래면쪽(회로패턴면쪽)으로 유출되어, 웨이퍼(W)의 주변쪽으로 흐른다. 이 N2가스의 흐름에 의해 웨이퍼(W)의 배면과 회전판(32)의 사이에 베르누이 효과에 의한 부압이 발생하고, 이 부압에 의해 웨이퍼(W)가 회전판(32) 쪽으로 향해 흡인되어 유지돌기(33) 상에 유지된다.
상기와 같이 하여 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부를 파지 유지한 상태에서, 모터(30)를 구동시킴으로써 구동축(31)이 회전하여 웨이퍼(W)가 수평회전한다. 다음에 브러시(24)를 웨이퍼(W)의 위쪽으로 이동시킴과 동시에 세정액 분사구(23)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 순수한 물을 산포하고, 브러시(24)에 의해 웨이퍼(W)의 상면(회로패턴이 형성되어 있지 않은 면)에 부착된 입자오염물을 제거한다. 이때 브러시(24)는 웨이퍼(W)의 중심과 바깥둘레 끝단의 사이를 왕복이동하여 웨이퍼(W)의 전체면을 균등하게 세정한다. 또 웨이퍼(W)의 배면쪽에는 웨이퍼(W)의 중심부로부터 바깥둘레 방향으로 향해 N2가스가 흐르므로, 웨이퍼(W)의 상면으로 공급되는 세정액이 웨이퍼(W)의 배면으로 돌아 들어가는 것을 방지할 수 있다. 브러시에 의한 세정이 종료되면, 브러시(24)를 대기위치까지 이동시킴과 동시에 세정액의 분출을 정지한다. 그 후 메가소닉 노즐(90)을 웨이퍼(W)의 대략 중심위치로 이동시켜, 메가소닉 노즐(90)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 세정액을 산포하고, 웨이퍼(W)의 대략 중심위치와 바깥둘레 끝단의 사이를 왕복이동하여 웨이퍼(W)의 전체면을 균등하게 세정한다. 이 세정은 메가소닉 노즐(90)로부터 세정액을 산포하는 메가소닉세정 단독으로 행해도 좋고, 브러시(24) 근처에 세정액을 공급하여 행하는 브러시세정 단독으로 행해도 좋다. 또 양자를 교대로 혹은 동시에 행해도 좋다. 이들 세정은 피처리체의 종류나 세정상태에 따라 여러가지로 변경 설정하여 행한다.
이와 같이 표면세정처리가 종료하면, 스핀척(21)을 회전시켜 세정액을 뿌리쳐 건조시킨다. 그 후 컵(25)과 개폐도어(26)를 하강시켜 스핀척(21)의 아래쪽에 메인아암(5)을 삽입한 후, 메인아암(5)을 위쪽으로 이동시켜 웨이퍼(W)를 받는다. 그 후 메인아암(5)에 유지된 웨이퍼(W)를 가열장치(9)로 반입하여, 건조를 위해 예를들면 100℃로 가열하고, 30초간 열처리를 행한다. 열처리를 종료한 후에 다시 메인아암(5)에 의해 웨이퍼(W)를 유지하여 보조아암(4)으로 받아넘긴다. 또한 보조아암(4)에 유지된 웨이퍼(W)를 캐리어(2)로 되돌린다.
한편, 본 발명의 기판 양면 세정장치에 있어서는, 각각의 레시피(recipe)를 모드 화면으로부터 입력할 수 있도록 하여도 좋다. 또한 브러시(24), 제트노즐(22), 메가소닉 노즐(90) 등을 스캔하는 방법은, 각각의 스캔거리와 스캔속도를 설정함으로써 스캔시간을 자동적으로 설정할 수 있게 한다. 또 브러시(24)의 자전방향에 대하여도 CW(시계방향) 모드, CCW(반시계방향) 모드, CW 모드와 CCW 모드를 조합시킨 반전모드의 3개를 선택할 수 있도록 되어 있다. 또 브러시(24)의 높이, 교환시기, 스캔아암의 스캔범위 조정도 임의로 설정할 수 있다. 또한 피처리체 반저기구(10)에는 얼라이먼트동작, 크램프동작, 반전동작 등을 스텝마다 체크하는 체크기능이 마련되어 있다.
도 8은 본 발명의 기판 양면 세정장치의 다른 예를 나타낸 개략도이다. 이 기판 양면 세정장치는, 도포처리장치 및 열처리장치와 일체적으로 구성되어 있고, 주로 캐리어 스테이션(3), 처리부(151), 인터페이스부(152) 및 열처리부(153)로 구성되어 있다. 처리부(151)에 있어서는 메인아암의 한쪽 옆에 어드히젼부(154), 베이크부(155), 크린부(156) 및 피처리체 반전기구(10)가 캐리어 스테이션(3)에서 인터페이스부(152)로 향해 차례로 배설되어 있다. 또 메인아암의 다른쪽 옆에서는 도포처리부(157), 현상처리부(158), 노광처리부(159) 및 세정처리부(160)가 캐리어 스테이션(3)에서 인터페이스부(152)로 향해 차례로 배설되어 있다.
다음에, 이러한 구성을 가지는 장치에 있어서, 웨이퍼(W)에 레지스트막을 형성하는 경우에 대하여 설명한다. 우선 웨이퍼(W)를 세정처리부(160)로 반송하여 웨이퍼(W)의 표면을 세정한다. 이어서 이 웨이퍼(W)를 어드히젼부(154)로 반송하여 웨이퍼(W)에 어드히젼처리를 실시한다. 다음에 웨이퍼(W)를 크린부(156)로 반송하여 웨이퍼(W)를 크린한 후, 도포처리부(157)로 반송하여 레지스트액을 도포한다. 이어서 이 웨이퍼(W)를 베이크부(155)로 반송하여 웨이퍼(W)에 베이크 처리를 실시하여 레지스트막을 형성한 후, 크린부(156)로 반송하여 웨이퍼(W)를 크린한다. 이 웨이퍼(W)를 피처리체 반전기구(10)로 반송하여 웨이퍼(W)를 반전시키고, 이것을 세정처리부(160)로 반송하여 적어도 웨이퍼(W)의 배면을 세정한다. 이와 같이 레지스트막을 노광(露光)하기 이전에 웨이퍼(W)의 배면을 세정함으로써 0.1㎛ 이상의 이물질을 제거할 수 있어, 노광성능을 향상시킬 수 있다. 이 세정은 보다 미세한 가공에 있어 중요하다.
다음에, 이 웨이퍼(W)를 피처리체 반전기구(10)로 반송하여 웨이퍼(W)를 반전시키고, 이것을 노광처리부(159)로 반송하여 웨이퍼(W)에 노광처리를 실시한후, 크린부(156)로 반송하여 웨이퍼(W)를 크린한다. 이어서 웨이퍼(W)를 현상처리부(158)로 반송하여 웨이퍼(W)에 현상처리를 실시한다. 또한 웨이퍼(W)를 크린부(156)로 반송하여 웨이퍼(W)를 크린한 후, 세정처리부(160)로 반송하여 웨이퍼(W)의 표면을 세정한다. 이때 웨이퍼(W)의 배면도 세정하는 경우에는 웨이퍼(W)를 피처리체 반전기구(10)로 반송하여 웨이퍼(W)를 반전시키고, 다시 세정처리부(160)로 반송하여 웨이퍼(W)의 배면을 세정한다.
본 실시예에서는, 피처리체 반전기구(10)에 있어서 웨이퍼(W)를 반전시킬때의 척(chuck)으로서 베르누이효과를 이용한 베르누이척을 이용한 경우에 대하여 설명하였으나, 베르누이척 이외의 척, 예컨대 일본국 특원평 5-116390호에 나타낸 바와 같은 메카니컬척을 사용하여도 본 발명의 효과를 얻을 수 있다. 또 처리부(151)에서의 처리순서는 적절히 선택할 수 있으며, 그 처리순서에 따라 표면 세정만, 배면세정만, 표면 및 배면세정을 적절히 선택할 수 있다.
상기의 설명에 있어서는, 스핀척(21)의 유로(31a)를 통하여 웨이퍼(W)의 아래면쪽으로 공급되는 유체로서 N2가스를 사용한 경우에 대하여 설명하고 있으나, 반드시 N2가스일 필요는 없고, 그 이외의 불활성 가스나 공기 또는 순수한 물등의 유체를 사용하여도 좋다. 특히 순수한 물등의 유체를 사용하는 경우에는 세정액 공급관으로부터 분기되는 관로를 시일블록(42)의 유체유입구(45b)에 접속하는 것이 바람직하다. 이와 같이 유체로서 순수한 물을 사용하는 경우에, 웨이퍼(W)의 유지 및 웨이퍼(W)의 배면으로 세정후의 세정액(순수한 물)의 부착을 방지하는 순수한 물의 공급과, 세정용 순수한 물의 공급을 동일한 순수한 물 수용 탱크로부터 공급할 수 있어, 세정처리의 효율화와 장치의 소형화를 도모할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 프로세스에 한정하지 않고, 예를들어 웨이퍼의 배면세정공정을 행한 후에 표면세정공정을 행하는 경우에도 적용할 수 있다. 또 본 실시예에서는 표면세정에서 메가소닉에 의한 초음파 세정을 행하고, 배면세정에서 제트노즐에 의한 세정을 행하는 경우에 대하여 설명하였으나, 이것에 한정되는 것은 아니고, 표면세정에 있어서 제트노즐에 의한 세정을 행해도 좋고, 또 배면세정에서 메가소닉에 의한 초음파 세정을 행해도 좋다.
또한, 본 실시예에서는 피처리체가 웨이퍼(W)인 경우에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 예를들어 LCD기판 등과 동일하게 세정처리를 행하는 것에 대하여도 적용할 수 있다.
[실시예 2]
이와 같이 기판의 세정이 이루어진 후에는, 여러가지 도포공정이 행해진다. 최근 반도체 집적회로의 집적도의 향상에 따라, 배선의 다층화가 진행되고 있다. 이러한 다층 배선구조에서는 하층배선의 요철이 상층배선의 형성을 곤란하게 하고 있다. 이 때문에 하층배선과 상층배선을 상호 절연하기 위한 층간 절연막을 평탄화하는 기술이 필요하다. 종래에 층간 절연막을 형성할 때의 평탄화 기술로서 SOG(Spin On Glass)를 사용하는 방법이 알려져 있다. 이 방법은 절연막이 되는 성부(예를들어 시라놀화합물)과, 용매(예를들어 에틸알콜)을 혼합한 용액을 배선패턴이 형성된 웨이퍼(W) 상에 도포하고, 열처리에 의해 용매 등을 발열시켜서 중합반응을 촉진하여 절연막을 형성하는 기술이다.
이 방법에서, SOG액의 도포전에 하부 기초막, 예를들면 SiO2막이 대기에 노출되면(도포공정에서의 이행중), SiO2막 표면에 유기물이 부착하고, 이 유기물의 영향으로 SOG액과 SiO2막의 친화성이 나빠진다. 이 때문에 SOG액의 도포얼룩이나 그 후의 열처리에 의해 크랙이 발생하기 쉬워지고, 층간 절연막의 절연성이나 밀착성이 나빠진다.
본 실시예에서는, 피처리체에 부착되어 있는 유기물을 제거하여, 밀착성이 좋은 적층 도포막을 형성할 수 있는 방법 및 장치를 제공한다. 구체적으로는 피처리체의 표면에 막을 형성한 후, 오존 분위기로 피처리체를 배치하여 막상에 부착하는 유기물을 분해 제거하고, 이 막상에 도포액을 도포하는 것을 특징으로 한다. 이 방법에서는 오존 분위기내에서 유기물을 분해 제거하는 대신에 적외선을 조사하여 유기물을 분해 제거하여도 좋다. 이 경우에 피처리체를 가열하면서 자외선을 조사하는 것이 바람직하다. 이 유기물 분해제거의 처리는 피처리체를 반입할 때에 대기중에 노출되는 경우에, 다음의 공정 처리전에 행하는 것이 바람직하다. 또한 이 유기물 분해제거처리는 적층막을 형성할 때에 각 도포공정전에 행하는 것이 바람직하다.
또한 본 실시예는, 피처리체 표면에 부착하는 유기물을 분해제거하는 표면정화수단과, 표면정화 처리후의 피처리체 표면에 도포액을 도포하기 위한 도포수단을 구비하는 것이 바람직하다.
본 실시예에 의하면, 피처리체 표면에 형성된 막에, 예를들어 자외선광을 조사함으로써, 분위기중의 산소(O2)를 원료로 하여 오존(O3)이 생성됨과 동시에 산소원자 라디칼(0*)이 발생한다. 이 오존 및 산소원자 라디칼이 막표면에 부착된 유기물을 분해 제거한다. 이와 같이 유기물이 제거된 후에 도포액을 도포하는 것이므로, 이 도포액과 막의 친화성이 향상하고, 도포액의 도포상태나 그 후의 열처리에 의한 크랙 발생을 방지하여 밀착성이 좋은 적층도포막을 형성할 수 있다. 이 때 피처리체를 동시에 가열함으로써 유기물의 분해 제거를 촉진시킬 수 있다.
도 9 및 도 10은 실시예 2에 관한 장치를 설명하기 위한 개략도이다. 여기에서는 일예로서 SOG 도포가열장치에 대하여 설명한다. 이 SOG 도포가열장치는 피처리체, 예컨대 웨이퍼(W)에 도포액을 도포하고, 건조함으로써 SOG막(도포막)을 형성하는 도포처리부(201)와, 웨이퍼(W)에 열처리를 실시하여 SOG막을 소성(燒成)하는 열처리부(202)와, 도포처리부(201)와 열처리부(202)의 사이에서 웨이퍼(W)의 받아넘김을 행하는 인터페이스부(203)로 구성되어 있다.
도포처리부(201)는 웨이퍼(W)를 반입 ·반출하는 로드 ·언로드부(204), 웨이퍼(W)의 표면에 자외선을 조사하여 표면을 부착된 유기물을 분해제거하기 위한 표면정화처리부(205), 웨이퍼(W)의 표면에 SOG액을 도포, 예를들면 회전도포하는 SOG 도포부(206), SOG 도포부(206)에서 사용되는 SOG액 등을 저류하는 약품저류부(207), SOG액을 도포한 후의 웨이퍼(W)를 소정 온도로 가열하여 SOG액을 건조시키는 프리베이크 처리부(208), 웨이퍼(W)를 소정 온도로 냉각하는 냉각 처리부(209) 등을 집합화하여 구성되어 있다. 또한 자외선광을 조사하여 오존을 발생시켜 유기물을 제거하는 방법으로서는 일본국 특개소 61-290724호 공보에 개시되어 있으므로, 여기에서는 상세한 설명을 생략한다. 상기 도포처리부(210)의 중앙부에는 메인 반송로(210)가 설치되고, 이 메인 반송로(210)에 메인 반송핸들러(211)가 수평(도면중 화살표 X 및 Y방향), 상하(도면중 화살표 Z방향) 및 회전(도면중 화설표방향)으로 이동이 자유롭게 설치되어 있다. 상기 각 처리부(205~209)는 메인 반송로(210)의 양쪽에 설치되어 있다.
로드 ·언로드부(204)에는 SOG막이 형성되어 있지 않은 미처리의 웨이퍼(W)(단, 그 배선패턴 형성면에는 플라즈마 CVD법에 의해 기초막으로서의 SiO2막이 형성되어 있음)를 수용하는 캐리어 카세트(212)와, 처리가 끝난 웨이퍼(W)를 수용하는 캐리어 카세트(213)가 Y방향으로 직렬로 배열됨과 동시에, 캐리어 카세트(212,213)의 배열방향(수평, 도면중 화살표 Y방향)으로 이동이 자유롭고, 수평(도면중 화살표 X방향) 및 상하방향(도면중 화살표 Z방향)으로 이동이 가능하도록 웨이퍼유지용 아암(214)이 설치되어 있다. 이 아암(214)은 캐리어 카세트(212,213)에 웨이퍼(W)를 출입시키기 위한 것이고, 로드 ·언로드부(204)의 메인 반송로(210)의 한쪽 끝단부 근처에는, 이 아암(214)과 메인 반송핸들러(211)의 사이에서 웨이퍼(W)의 받아넘김을 행하기 위한 받아넘김대(215)가 설치되어 있다.
표면정화처리부(205)는, 도 11에 나타낸 바와 같이 처리실(216) 내의 바닥부 근처에, 예를들어 크롬선히터를 사용한 전열가열식의 핫플레이트(217)가 설치됨과 동시에, 천정부 근처에 자외선광 램프(218)가 이미 설치되어 있다. 이 경우 자외선광 램프(218)는 자외선의 발광파장이 서로 다른 2개의 자외선광 램프체(218a)(발광파장:184nm) 및 (218b)(자외선광 파장:254nm)에 의해 구성되어 있다. 또한 처리실(216)의 한쪽 벽에는 산소공급원(219)에 접속되는 산소공급구(216a)가 설치되고, 이것에 대향하는 측벽에는 배출구(216b)가 형성되어 있다. 또 처리실(216)의 웨이퍼 출입구(216c)(도 9 참조)는 도시하지 않은 자동 개폐식의 셔터에 의해 기밀하게 폐색되도록 되어 있고, 웨이퍼(W)가 메인 반송핸들러(211)에 의해 핫플레이트(217) 상으로 얹어진 후에 웨이퍼 출입구(216c)가 셔터에 의해 닫혀지고, 처리실(216) 내로 산소가 도입되도록 되어 있다.
이와 같이 구성된 표면정화처리부(205)에 있어서는, 웨이퍼(W)를 핫플레이트(217)에서 소정 온도로 가열하면서 웨이퍼(W)의 표면에 자외선광 램프(218)[구체적으로는 자외선광 램프체(218a,218b)]로부터 자외선광을 조사할 수 있도록 되어 있다. 이 경우 핫플레이트(217)에 의한 웨이퍼(W)의 가열온도는 예를들면 1000℃이고, 자외선광 램프체(218a)의 자외선광 파장 184nm의 자외선에 의해 처리실(216) 내로 공급되는 산소를 오존(O3)화하고, 자외선광 램프체(218b)의 발광파장 254nm의 광에 의해 이 오존을 여기시켜서 활성화하고, 산소원자 라디칼(0*)을 생성하여 이 산소원자 라디칼에서 유기물을 제거한다. 이 처리는 수십초 동안 행할 수 있다.
SOG 도포부(206)는, 도 12 및 도 13의 (a)~(c)에 나타낸 바와 같이 웨이퍼(W)를 진공흡착하여 유지하고, 이것을 수평회전시키는 스핀척(220)과, 스핀 척(220)을 포위하는 바닥이 있는 원통형상의 처리컵(221)과, 도포액, 예를들면 SOG액 공급노즐(225)을 스핀척(220) 상 및 노즐대기부(222) 상으로 선택 이동시키는 노즐반송아암(223)과, 이 노즐반송아암(223)을 이동시키는 아암이동기구(224)로 주요부가 구성되어 있다.
스핀척(220)의 하단부는, 스핀척(220) 및 웨이퍼(W)를 소정의 회전속도로 회전시키기 위한 모터(226)의 회전축(227)에 고정되어 있다. 처리컵(221)은 스핀척(220)의 웨이퍼 유지부(220a)의 주위를 에워싸도록 동심원 형태로 설치된 내부컵(228)과, 이들 스핀척(220) 및 내부컵(228)을 수용하여 내부에 처리공간을 형성하는 외부컵(229)으로 구성되어 있다. 외부컵(229)의 바닥부에는 배기구(230)와 액배출구(231)가 형성되어 있다. 배기구(230)에는 배관(232)을 통하여 도시하지 않은 배기장치가 접속되어 있고, 웨이퍼(W)에 SOG액의 도포처리를 실시할 때에 비산하는 SOG액이나 파티클을 SOG 도포부(206)의 내부 분위기와 함께 배기구(230)로부터 배출할 수 있도록 되어 있다. 또 액배출구(231)에는 배관(233)을 통하여 도시하지 않은 배출액 수용탱크가 접속되어 있고, 외부컵(229)의 내면이나 내부컵(228)을 따라 떨어져서, 외부컵(229)의 바닥부에 수용되는 SOG액 등을 액배출구(231)로부터 배출 ·회수할 수 있도록 되어 있다.
처리컵(221) 내부의 표면에는, 웨이퍼(W)의 회전에 의해 뿌리쳐 비산한 SOG액이 부착한다. 그대로 두면 SOG액이 결정화하여 고화되고, 파티클 발생원으로 되거나 또 컵(221) 내의 기류를 흐트러뜨리고, 도포균일성을 악화시킨다. 이 때문에 이 비산한 SOG액을 적절히 세정하여 제거할 필요가 있다. 그리하여 도 14에 나타낸 바와 같이 외부컵(229)의 상부 개구 가장자리부(229b)에는 외부컵 내면(220a)으로 이소프로필 알콜(IPA) 등의 세정액(234)을 떨어뜨리기 위한 슬릿형태의 세정액 사출구멍(235)이 전 둘레에 걸쳐 적절한 간격을 두고 복수개 형성되어 있다. 또 내부컵(228)의 상단부에는 내부컵(228)의 바깥쪽 경사면(228a)으로 세정액(234)을 떨어뜨리기 위한 슬릿형태의 세정액 토출구멍(236)이 전 둘레에 걸쳐서 적절한 간격을 두고 복수개 형성되어 있다. 이들 세정액 토출구멍(235,236)은 외부컵(229)과 내부컵(228)의 내부에 각각 형성된 고리형상의 액저장부(237,238)로 연이어 통하며, 도시하지 않은 세정액 공급원으로부터 온도조절 수단 및 유량조절수단을 통하여 각 액저장부(237,238)로 세정액(234)을 공급함으로써 적당한 정도의 유량, 속도로 세정액(234)이 세정액 토출구멍(235,236)에서 토출되도록 되어 있다. 이 세정액(234)의 낙하에 의해 처리컵(221)의 세정처리는 예를들면 1매의 웨이퍼(W)에 대한 SOG액의 도포처리가 종료할 때에 행해진다. 또 내부컵(228)의 안쪽에 있는 베이스부재(240) 등의 컵세정, 사이드린스, 백린스 등에 사용되는 시클로헥사논 등의 유기용제에 의해 부식되기 쉽고 세정이 곤란한 부재는, 표면에 타프램처리를 실시함으로써 내약품성을 향상시켜 두는 것이 바람직하다. 그리고 처리컵(221)의 근처에 배치되어, SOG액이 부착될 우려가 있는 구성부재에는, 예컨대 에어실린더 등의 에어배관으로서 시클로헥사논에 내성(耐性)이 있는 불소수지제 튜브를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 처리컵(221)의 배기구(230)[액배출구(231)]와, 배관(232,233)의 접속부는 도 15에 나타낸 바와 같이 배기구(230)[액배출구(231)]에 부착되어 있는 노즐(242)에, 배관(232,233)의 앞끝단에 부착된 쟈켓부재(244)를 씌워 고정한 구조로 되어 있다. 쟈켓부재(244)에는 그 내부에 배관(232,233)과 같은 내경의 돌출편(245)을 형성함으로써 내주면에 따라 액저장구멍(246)이 형성됨과 동시에, 쟈켓부재(24)의 벽부를 관통시켜 액저장홈(246)으로 세정액(234)을 공급하기 위한 세정액 공급관(247)이 설치되어 있다. 그리고 도시하지 않은 세정액 공급원으로부터 세정액 공급관(247)을 통하여 액저장홈(246)으로 세정액(234)을 공급하여 돌출편(245)을 서서히 오버플로우시키는 것에 의해, 세정액(234)을 배관(232,233)의 내주면 전체로 균일하게 떨어뜨려 항상 세정이 행해지도록 되어 있다.
SOG액 공급노즐(225)은, 도 13의 (a)에 나타낸 바와 같이 SOG 공급배관(250)을 통하여 SOG액 저장탱크(251)에 접속되어 있다. SOG액 저장탱크(251)에는 그 내부로 압송가스인 헬륨(He)을 유량제어하면서 SOG액을 압송하는 압송가스공급제어장치(252)가 접속되어 있고, 이 압송가스공급제어장치(252)를 작동시킴과 동시에 SOG 공급배관(250)의 도중에 설치된 개폐밸브(253)을 열음으로써, SOG액 저장탱크(251) 내의 SOG액(254)이 SOG 공급배관(250)을 통하여 SOG 공급노즐(225)로 공급되고, 스핀척(220)에 유지된 웨이퍼(W)상으로 공급, 예를들어 물방울져서 떨어지도록 되어 있다. 이 SOG 공급배관(250) 및 압송가스공급제어장치(252)의 압송가스공급배관(257)에는 시클로헥사논에 대한 내약품성을 고려하여, 합성수지제, 예를들면 불소수지제 튜브가 사용되고 있다. SOG액 저장탱크(251) 및 압송가스공급제어장치(252)는 SOG 도포부(206) 이웃의 약품저류부(207)에 설치된 것이고, SOG액 저장탱크(251) 내부의 SOG액(254)의 온도는 약품저류부(207)내의 도시하지 않은 온도조절수단에 의해 10℃ 전후로 유지되어 있다. SOG액 공급노즐(225) 근처의 SOG 공급배관(250) 도중에는 도포처리에 제공하는 SOG액(254)의 온도를 예를들어 23℃ 정도의 상온으로 온도조정하기 위한 온도조절수단으로서의 열교환기(255)가 설치되어 있다. 이 열교환기(255)는 SOG 공급배관(250)의 도중 일부를 수용한 열교환기 본체(255a) 내에 온도조절수(256)를 순환시키고, 온도조절수(256)와 SOG액(254)을 배관(250)의 관벽을 통하여 열교환시키는 것이다. 또 이것과 동일한 온도조절수단을 SOG 공급노즐(255)에 설치하는 편이 바람직하다. 또 SOG 공급배관(250)의 다른 부위에는 예컨대 도전성 테이프(258)가 감겨진다. 이것이 도선(259)을 통해 층간 절연막 형성장치의 본체 프레임(260) 등에 접지되어 있다. 이것에 의해 SOG 공급배관(250) 및 웨이퍼(W)로 공급되는 SOG액(254)의 대전(帶電)을 방지하여, 정전기에 의한 파티클의 부착, 혼입을 방지할 수 있다. 또 SOG 공급배관(250)의 표면에 대전 방지막을 도포 형성하여도 좋다.
또한, 이 SOG 도포부(206)는 도 16에 나타낸 바와 같이 통기관(264)를 통해 처리부 본체(206a) 내로 도입되고, 청정화된 크린에어(267)를 천정부에 설치된 필터(265)를 통해 낙하시켜, 바닥부에서 팬(266)으로 강제 배기하도록 되어 있다. 이것에 의해 SOG 도포부(206)는 항상 청정한 분위기중에서 처리를 행할 수 있다. 또 이 경우에 도 16에 가상선으로 나타낸 바와 같이, 처리부 본체(206a)의 바닥부와 통기관(264)을 접속하여 순환관로를 형성하고, 이 순환관로중에 온도조절기(270)와 방습기(271)를 설치하여 온도 및 습도가 일정하게 조정된 크린에어(267)를 순환 공급하여도 좋다. 또 필터(265)의 아래면부 근처에 풍량 검출기(도시하지 않음)를 설치하고, 크린에어(267)의 불어내는 양을 자동적으로 조정 가능하도록 하는 것이 바람직하다.
SOG 도포부(206)의 노즐대기부(222)에는, 사용하지 않는 노즐을 유지하는 노즐유지부(276)와, 노즐 반송아암(223)으로 유지된 사용중인 노즐(255)로부터 실제의 도포처리용 이외에 소정량의 SOG액(254)을 토출시켜 변질된 SOG액을 폐기하고, 또 노즐(255)의 막힘을 방지하기 우한 더미 디스펜스부(277)와, 사용중인 노즐을 일시적으로 대기시켜 두기 위한 일시 대기부(278)가 설치되어 있다. 또 스핀척(220)에 대하여 노즐대기부(222)와 반대쪽에는 웨이퍼(W)의 주변부에 도포된 SOG액을 용해 제거하기 위한 사이드린스용 노즐대기부(222A)가 설치되어 있다.
더미 디스펜스부(277)는, 도 17의 (a)에 나타낸 바와 같이, 상하 관통구멍(280)이 형성된 내외 이중구조의 고리형상 블록(279)으로 이루어지고, 관통구멍(280) 내에 노즐(225)을 삽입시켜 SOG액(279)을 토출시키고, 관통구멍(280)의하단부에 접속된 액배출관(284)을 통하여 배출시키는 구조로 되어 있다. 고리형상 블록(279)의 안쪽부재(281) 및 액배출관(284)은 불소수지 등의 내약품성 재료가 사용되고 있다. 안쪽부재(281) 내에는 그 내부벽에 돌출편(283)을 형성하여 이루어진 고리형상의 액저장홈(282)이 형성되고, 고리형상 블록(279)의 벽부를 관통시켜 액저장홈(282)으로 세정액(234), 예컨대 IPA를 공급하기 위한 세정액 공급로(285)가 형성되어 있다. 그리고 도시하지 않은 세정액 공급원으로부터 세정액 공급로(285)를 통하여 액저장홈(282)으로 세정액(234)을 공급하고, 돌출편(283)을 서서히 오버플로우시킴으로써, 세정액(234)을 액배출관(284)의 내주면 전체로 균일하게 떨어뜨려 세정할 수 있도록 되어 있다. 또 고리형상 블록(279)의 노즐 삽입위치에는 벽부를 관통하여 퍼지가스 도입유로(286)와 배출유로(287)가 대칭으로 형성되어 있고, 노즐(225)의 주위에 질소(N2) 가스등의 청정한 퍼지가스를 공급함으로써, 청정한 분위기중에서 더미 디스펜스처리를 행할 수 있도록 되어 있다.
이 더미 디스펜스부(277)는, 노즐(225)의 주위를 세정하 때에도 사용된다. 이 경우에 예를들어 도 17의 (a)에 나타낸 바와 같이 노즐 본체(225a)의 옆쪽에 세정액 공급배관(288)을 접속하고, 세정액 공급배관(288)으로부터의 세정액을 노즐본체(255a) 내의 유로(289)를 통해 노즐(255)의 기초부로 공급하여 떨어 뜨림으로써 노즐(225)의 주위를 세정할 수 있다. 또한 도 18에 나타낸 바와 같이 노즐(225)의 바깥둘레에 관체의 자켓부재(290)를 동축적으로 설치하여, 노즐(225)의 앞끝단쪽과 자켓부재(290)를 연통로(290a)로서 연결시키고, 노즐(225)의 선단부에 세정액을 공급하도록 함으로써, 효과적으로 노즐(255)의 주위를 세정할 수 있다.
또한, 일시 대기부(278)는, 도 17의 (b)에 나타낸 바와 같이, 내외 2중구 조의 탱크체 블록(291)으로 구성되고, 탱크체 블록(291)의 바닥부(291a) 근처의 벽부를 관통시켜 탱크(292) 내부로 SOG 용매인 에틸알콜 등의 유기용제를 공급하기 위한 용매공급유로(293)가 설치되어 있음과 동시에, 노즐(255)의 삽입위치 근처의 벽부를 관통하여 용매배출유로(294)가 설치되어 있다. 그리고 도시하지 않은 세정액 공급원으로부터 용매공급유로(293)를 통해 탱크(292) 내부로 용매(295)를 공급하여, 용매배출유로(294)로 유출시킴으로써, 탱크(292) 내부의 용매(295)의 저장량이 항상 일정하게 유지되도록 되어 있다. 따라서 노즐(225)을 탱크(292) 내부로 삽입하고, 상부 개구부(292a)를 노즐 본체에 의해 폐색시킴으로써, 탱크(292) 내부의 용매액면(295a) 보다 위쪽 공간이 용매(295)의 포화분위기로 충만하여, 일시 대기중에 노즐 선단부(225b)의 SOG액이 응고하는 것을 방지할 수 있다.
프리베이크 처리부(208)는, 웨이퍼(W)를 얹어 가열하는 전열식의 보트 플레이트(도시생략)를 구비한 열처리 유니트(261)를 여러단(여기에서는 4단) 적층하여 구성되며, 각 열처리 유니트(261)마다 웨이퍼(W)를 1매씩 반입하고 가열하여, 웨이퍼 표면에 도포된 SOG액을 건조하도록 되어 있다. 여기에서의 처리온도는 100~140℃, 처리시간은 1~5분 정도이다.
냉각처리부(209)는 웨이퍼(W)를 얹어서 냉각하는 수냉식의 쿨플레이트(도시하지 않음)를 구비한 냉각처리유니트(262)를 다단(여기에서는 2단) 적층하여 구성되며, 표면정화처리부(205)나 프리베이크 처리부(208)에서 가열된 웨이퍼(W)를 각 냉각처리유니트(262)마다 1매씩 반입하고, 예컨대 22℃ 정도의 상온으로 냉각처리할 수 있도록 되어 있다.
메인 반송핸들러(211)는, 상하에 예를들면 2개 설치되어 있고, 각각 독립으로 구동할 수 있도록 되어 있다. 각 반송핸들러(211)는 도 19 및 도 20에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 지지틀체(268)가 일부 절결된 고리형상으로 형성되어 있고, 이 지지틀체(268)의 양 끝단부 및 기초부 3개소에 웨이퍼(W)의 가장자리부에 걸어맞춤하여 이것을 얹어진 상태로 유지하는 지지부재인 돌기(269)가 형성되어 있다. 이들 돌기(269)는 그 안쪽부에 경사면(269a) 상으로 웨이퍼(W)가 떨어지게 함으로써 위치결정하여, 반송중인 웨이퍼(W)의 어긋남을 방지하고 있다. 이와 같은 2개의 반송핸들러를 사용하는 것에 의해, 각 처리부(205~209)에 대한 웨이퍼(W)의 반입 ·반출을 병행하여 행할 수 있어, 처리능률의 향상을 도모할 수 있다. 또 이들 메인 방송핸들러(211)의 돌기(269)의 재료로서는 강도 및 내열성이 높은 폴리이미드 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
이 도포처리부(201)에 근접하여, 열처리부(202)와의 사이에서 웨이퍼(W)의 반출 ·반입을 행하기 위한 인터페이스부(203)에는, 메인 반송로(210)의 끝단부 근처에 위치결정 기능을 가지는 중간 받아넘김대(296)가 설치되어 있다. 또 인터페이스부(203)에는 열처리부(202)에 대향하여 Y방향으로 이동가능한 이동대(298) 상에 웨이퍼(W)를 수직방향으로 1매씩 다단으로 배열 유지하는 복수(도면에서는 3개인 경우를 나타냄)의 석영제의 웨이퍼보트(297)가 착탈이 가능하도록 얹어짐과 동시에, 웨이퍼보트(297) 내에 더미용 웨이퍼를 보충하는 더미 웨이퍼용 보트(297a)가 얹어지고, 또한 중간 받아넘김대(296)와 이동대(298)의 사이에 받아넘김용 반송기구(299)가 설치되어 있다. 이 받아넘김용 반송기구(299)는 웨이퍼보트(297)의 배열방향으로 뻗은 반송로(300)와, 이 반송로(300)에 X,Y,Z 및방향으로 이동가능하게 설치되고, 중간 받아넘김대(296) 상에 얹어진 도포처리 후의 웨이퍼(W)를 웨이퍼보트(297) 내로 반송하는 반송아암(301)으로 구성되어 있다. 또 인터페이스부(203)의 옆쪽에는 출입구(303)이 설치되어 있고, 이 출입구(303)로부터 인터페이스부(203) 내부로 작업원이 출입할 수 있도록 되어 있다.
열처리부(202)에는, 웨이퍼보트(297)를 승강이 자유롭게 얹는 웨이퍼 엘리베이터(도시하지 않음)와, 보트 엘리베이터의 위쪽에 설치되고, 보트 엘리베이트 상의 웨이퍼보트(297)를 수용하는 세로로 긴 캡형태의 석영제 프로세스튜브(305)의 바깥쪽에 히터(도시하지 않음)를 가지는 열처리로(304)와, 인터페이스부(203) 내의 이동대(298) 상과 보트 엘리베이터의 사이에서 개구창(304a)을 통하여 웨이퍼보트(297)의 받아넘김을 담당하는 보트 반송아암(302)이 배설되어 있다. 여기에서 가열온도는 약 400℃, 처리시간은 30~90분 정도이다.
다음에, 상기 구성을 가지는 본 실시예에 따른 장치에 의해 층간 절연막(SOG막)을 형성하는 경우의 처리공정에 대하여 도 21을 참조하여 설명한다.
도포처리부(201)의 로드 ·언로드부(204)에는, 이 처리장치와 별도의 장소에 설치된 도시하지 않은 플라즈마 CVD장치 및 배선패턴 형성장치에 의해 표면에 배선패턴(310) 및 SiO2막(311)(기초막)이 형성된 웨이퍼(W)가 소정 매수씩 캐리어 카세트에 수용되어 공급된다. 이 웨이퍼(W)를 로드 ·언로드부(204)의 아암(214)에 의해 1매씩 취출하고, 받아넘김대(215)를 통하여 메인 반송핸들러(211)로 받아넘긴다.
다음에, 메인 반송핸들러(211)에 의해 웨이퍼(W)를 먼저 표면정화처리부(205)로 반송하고, 핫플레이트(217) 상에서 거의 100℃로 가열하면서 자외선광 램프(218)에 의해 자외선광을 조사한다. 이것에 의해 SiO2막중의 탄소(C)끼리의 결합이 분해되고, 이것과 동시에 예를들면 자외선광 램프체(218a)의 발광파장(184nm)의 자외선에 의해 산소원자 라니칼(0*)이 발생된다. 이 산소원자 라디칼에 의해 SiO2막(311)의 표면에 부착된 유기물(312)이 화학반응에 의해 애싱(탄화)되어 분해 제거된다(도 21의 a). 이 표면정화처리는 자외선광 조사와 가열의 상승작용으로 매우 효율좋게 할 수 있다. 그 후 웨이퍼(W)를 냉각처리부(209)로 반송하여 상온정도로 냉각한 후(도 21의 b), SOG 도포부(206)의 스핀척(220)을 넘겨주고 소정 회전수로 회전시키면서, 그 SiO2막(311) 표면에 SOG액 공급노즐(225)로부터 SOG액(254)을 떨어트려 SOG액(54)를 도포한다(도 21의 c). 이때 공급노즐은 웨이퍼(W)의 반경방향으로 스캔하면서 SOG액(254)을 떨어뜨린다. 그 후 웨이퍼(W)를 프리베이크 처리부(208)로 반송하고 예를들어 120℃로 가열하여 SOG액(254)의 용매를 증발 건조시켜 SOG막(313)이 형성된다(도 21의 d).
이 도포처리부(201)에 있어서의 처리 후에, 웨이퍼(W)를 메인 반송핸들러(211)로부터 인터페이스부(203)의 반송아암(301)으로 중간 받아넘김대(296)를 통하여 받아넘기고, 차례로 웨이퍼보트(297) 내부에 수납한다. 그리고 웨이퍼보트(297) 내에 소정 매수(예를들면 50매)의 웨이퍼(W)와, 이 웨이퍼(W)의 상하부에 5매씩의 더미 웨이퍼를 선택한 후, 그 웨이퍼보트(297)를 웨이퍼보트 반송아암(302)에 의해 엘리베이터 상에 얹는다. 그 후 보트 엘리베이터를 상승시켜 프로세스 튜브(305) 내에 웨이퍼보트(297)를 얹고, 열처리로(304)에서 프로세스 튜브(305) 내로 퍼지가스를 도입하면서 외부로부터 가열하고, 웨이퍼보트(297)에 유지된 웨이퍼(W) 표면의 SOG막(313)에 열처리, 예컨대 열마무리를 일괄하여 실시한다(도 21의 e).
이 열처리 후에, 웨이퍼보트(29)를 웨이퍼보트 반송아암(302)에 의해 열처리부(202)에서 취출하여, 인터페이스부(203)의 이동대(298)로 되돌린다. 그리고 상술한 바와 반대의 동작에 의해 도포처리부(201)의 메인 반송핸들러(211)로 받아넘긴 후, 로드 ·언로드부(204)의 받아넘김대(215)에서 아암(214)으로 받아넘겨 캐리어 카세트(213) 내에 수용한다.
이와 같이, 웨이퍼(W)에 자외선광을 조사하여 SiO2막(311) 표면의 유기물(312)을 분해 제거한 후, SiO2막(311)에 SOG액(254)을 도포함으로써 SOG액(254)과 SiO2막(311)의 친화성이 향상하고, SOG액(254)의 도포얼룩이나 그 후의 건조, 열마무리 처리에 의한 크랙 발생을 방지하여 절연성, 밀착성이 좋은 층간 절연막(SiO2막)(313)을 형성할 수 있다.
그리고, SiO2막(311)의 표면에 SOG액(254)을 한번에 두껍게 도포할 수 없는 경우에는, 도 22에 나타낸 바와 같이 표면정화처리 및 냉각처리(도 22의 a,b)후에, SOG 도포처리 및 건조처리를 행하여, 먼저 1층째의 SOG막(313a)을 형성한다(도 22의 c,d). 그 후 웨이퍼(W)에 자외선광을 조사하여 1층째의 SOG막(313a)의 표면 유기물(312)[이 경우 SOG막(313a)의 잔류 유기물)을 분해 제거하고(도 22의 e), 다시 SOG액(254)의 도포처리 및 건조처리를 행하여 2층째의 SOG막(313b)을 형성하고(도 22의 f,g), 열마무리 처리(도 22의 h)를 행함으로써, 밀착성이 좋은 소망 두께의 층간 절연막(SiO2막)(313)을 얻을 수 있다.
또한, 도 23에 나타낸 바와 같이, 1층째의 SOG막(313a)의 건조처리(도 23의 d) 후에 열마무리 처리를 행하고(도 23의 e), 그 후 웨이퍼(W)에 자외선광을 조사하여 1층째의 SOG막(313a)의 표면 유기물(312)을 분해 제거하고(도 23의 f), 다시 SOG액(254)의 도포처리 및 건조처리를 행하여 2층째의 SOG막(313b)을 형성하고(도 23의 g,h), 다시 열마무리 처리(도 23의 i)를 행하도록 하여도, 밀착성이 좋은 소망 두께의 층간 절연막(SiO2막)(313)을 얻을 수 있다. 그리고 도 23에 있어서(a)~(c)까지의 도 22의 (a)~(c)까지의 공정과 동일하다.
본 실시예는, 특히 무기 SOG막을 형성하는 경우에 가장 바람직하다. 본 실시예에서는 웨이퍼(W) 표면에 형성된 기초막, 즉 SiO2막 또는 하층도포의 SOG막에 자외선 광을 조사하여 오존을 생성시킴과 동시에, 산소원자 라티칼을 생성하여 기초막이나 하층도포의 SOG막 상의 유기물을 분해 제거하는 경우에 대하여 설명하였으나, 특히 유기 SOG막을 형성하는 경우는, 자외선광 램프를 사용하지 않고 웨이퍼(W) 표면에 직접 오존을 공급하여 유기물을 분해 제거할 수도 있다. 즉 도 24 및 도 25에 나타낸 바와 같이, 표면정화처리부(205)의 처리실(216)에 오존공급관(320)을 개재하여, 예를들면 코로나 방전을 이용한 오존생성장치(321)를 접속하고, 오존생성장치(321)에서 생성된 오존을 처리실(216) 내로 공급하여 웨이퍼(W) 표면의 기초막(SiO2막)이나 SOG막(특히 유기 SOG막) 중의 유기물을 분해 제거할 수 있다. 특히 오존(O3)이나 산소원자 라디칼(0*)은 유기물과의 반응시에 이온충격을 주기 않으므로 이온에칭과 다르고, 막질에 악영향을 미치는 일없이 유기물을 제거할 수 있다. 또한 오존(O3)이나 산소원자 라디칼은 SOG막 중에 잔류하는 유기물을 제거함과, 동시에, Si와 O의 결합이나 늘어나기 때문에 SOG막에 악영향을 미치는 일은 없다. 또 도 24 및 도 25에 있어서 그 이외의 부분은 도 9 및 도 10에 나타낸 장치와 동일하므로, 동일부분에는 동일부호를 부여하고 그 설명은 생략한다.
또, 도포처리공정 후에 다른 위치에 설치된 열처리로에 피처리체를 반입하는 경우에 있어서는, 열처리로에 반입될 때 까지의 시간이 길면, SOG는 흡습성을 가지며, 더구나 SOG막 내에 유기물이 분해되어 있기 때문에, 더욱 흡습성이 높아진다. 이 때문에 이것을 방지할 필요가 있게 된다. 이를 위한 대책으로서는 예를들어 도포처리 후의 피처리체의 SOG막에 헥사메틸디실라잔(HMDS)을 부착하여 SOG막을 구속화시켜 두는 것이 바람직하다.
본 실시예에서는, 도포처리공정과 열처리공정을 연속하여 행하는 웨이퍼(W)에 층간 절연막을 형성하는 경우에 대하여 설명하였으나, 본 실시예의 처리방법 및 장치는 LCD기판 등에 동일한 층간 절연막을 형성하는 경우에도 적용할 수 있으며, 또 도포처리공정에만 적용할 수 있슴은 물론, 예를들어 피처리체를 대기중에 노출하여 처리부로 반입시키는 것에 의해 피처리체 표면에 처리를 실시할때, 상기 처리공정을 실행하기 전에, 피처리체 표면의 오존 분위기중 또는 자외선 조사에 의한 표면정화처리부를 설치하는 경우에 적용할 수 있다.
[실시예 3]
SOG에는, 상술한 바와 같이 유기성분을 기본적으로 포함하는 유기 SOG와, 유기성분을 기본적으로 포함하지 않는 무기 SOG가 있다. 무기 SOG막은 무기물만의 치밀한 조성이며 흡습성이 적다고 하는 이점이 있으나, 열마무리시의 응력에 의해 수축하기 쉽기 때문에, 한번의 도포로 두꺼운 막을 형성하기 어려워, 두번의 도포를 예외없이 해야 한다는 결점이 있다. 한편 유기 SOG막은 무기 SOG막과는 반대로 열마무리시의 응력에 의해 수축하기 어렵기 때문에, 한번의 도포로 충분하게 막을 얻을 수 있으나, 유기물을 포함하고 있으므로 막질이 열화(劣化)되기 쉬울뿐 만 아니라, 에칭백(etching back)에 의해 SOG막의 표면에 유기물이 퇴적한다고 하는 문제가 있다. 즉 SOG막의 에칭백에 있어서는 에칭가스 예를들어 CF4가스와 SOG중의 무기물 SiO의 반응생성물은 기화되지만, 에칭가스와 유기물은 기본적으로는 반응하지 않고, 가령 반응하더라도 그 반응생성물(유기화합물)은 기화되지 않고 그대로 남기 때문에, 어떻게 하더라도 SOG막의 표면에 미크론 레벨의 두께이긴 하지만 유기물이 퇴적해 버린다. 이러한 유기물의 퇴적막 위에 다음 공정에서 플라즈마 CVD막을 성막(成膜)하면, 막끼리의 밀착성이 떨어져서 쉽게 막이 벗겨진다.
그리하여, 에칭백 후에 SOG막 표면에는 퇴적되어 있는 유기물을 제거하기 위하여, 통상의 산소 플라즈마에 의한 애싱(ashing)이 생각된다. 그러나 이 애싱방법은 플라즈마 또는 이온을 조사하여 물리적인 힘으로 유기물을 제거하는 방법이기 때문에, SOG막에 결정결함 등의 손상을 주게 된다는 문제가 있다. 또 단순히 애싱처리에 의해 SOG 막 표면의 유기물을 제거하여도, 막 내부에는 그대로 유기물이 남기 때문에, 막질을 향상시키는 것이 불가능하다는 문제도 있다.
본 실시예는, 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, SOG막에 손상을 주는 일 없이 막표면 뿐만 아니라 막내부에서도 유기물을 효과적으로 제거하여 막질을 향상시키는 것을 목적으로 한다. 구체적으로는 소정의 기초막 상에 SOG를 도포하는 제1공정과, 상기 제1공정후에 상기 SOG막을 어닐링(annealing)하여 경화시키는 제2공정과, 상기 제2공정후에 상기 SOG막을 에칭백하여 막표면을 평탄화하는 제3공정과, 상기 제3공정후에 상기 SOG막을 소정 온도로 가열하면서 오존 분위기에노출하고, 상기 SOG막으로부터 유기물을 제거하는 제4공정을 가지는 것을 특징으로 한다. 또한 소정의 기초막상에 SOG을 도포하는 제1공정과, 상기 제1공정후에 상기 SOG막을 소정 온도로 가열하면서 오존 분위기에 노출하고, 상기 SOG막으로부터 유기물을 제거하는 제2공정과, 상기 제2공정후에 상기 SOG막을 어닐링하여 경화시키는 제3공정을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명자들은 다음과 같은 매우 중요한 사실을 알았다. 즉 본 발명자들은 SOG막을 소정 온도로 가열하면서 오존 분위기에 노출함으로써, 오존의 열분해에 의해 생긴 산소원자 라디칼이 SOG막 표면에 존재하는 유기물과 화학반응할 뿐만 아니라 막 내부에 존재하는 유기물도 화학반응하며, 그 막내부의 반응에 의해 유기물이 빠진 장소에서 유기물이 재결합하여 유기물의 결합사슬이 길어져, SOG막의 막질이 향상하는 것을 알아 내었다. 따라서 본 실시예에의 제1형태에서, 제4공정에서의 산소원자 라디칼과 유기물의 화학반응에 의해 제3공정(에칭백공정)에서 SOG막 표면에 퇴적한 유기물이 제거됨과 동시에, 막내부의 유기물도 제거된다. 또 본 실시예의 제2형태에서, 제2공정에서의 산소원자 라디칼과 유기물의 반응에 의해 SOG막 표면에 부착되어 있는 유기물의 오염이 제거됨과 동시에 막내부의 유기물이 제거된다. 따라서 SOG막은 유기물이 포함되어 있지 않거나 약간 포함하고 있는 상태로 제3공정(어닐링공정)에서 경화된다. 또 본 실시에에서는 물리적인 충격을 주는 일 없이 산소원자 라디칼에 의한 화학반응에 의해 유기물을 제거하므로, SOG막에 손상을 줄 염려는 없다.
도 26은 본 실시예에 관한 방법에 있어서, SOG막으로부터 유기물을 제거하기 위하여 오존처리를 행하는 장치의 구성을 나타낸 개략도이다. 이 장치는 밀폐가능한 용기 혹은 처리실(410)을 가지며, 이 처리실(410)의 중앙에 얹어놓은대로서 원판형상의 열판(412)을 배치하여 이루어진다. 열판(412)은 열전도율이 높은 금속, 예를들어 알루미늄으로 이루어지고, 그 상면에는 피처리기판으로서 SOG막을 기자는 웨이퍼(W)가 얹어진다. 처리실(410) 내에 있어서 열판(412)속에는 웨이퍼(W)를 가열하기 위한 히터, 예를들면 발열저항체(414)가 내장되어 있고, 열판(412)의 바깥쪽에는 웨이퍼(W)에 처리가스 또는 분위기가스로서 오존을 공급하기 위한 가스도입실(416)이 둘레방향에 설치되어 있다.
또한, 처리실(410)의 바깥에는, 오존의 원료로서 산소를 공급하는 산소공급원(418)과, 이 산소공급원(418)에서 공급되는 산소를 기초로 오존을 생성하는 오존발생기(420) 및 처리실(410)로 공급되는 오존의 유량을 제어하기 위한 가스 유량조정기(422)가 배관(424)을 통해 직렬로 처리실(410) 내의 가스도입실(416)에 접속되어 있다. 또 배관(424)에는 개폐밸브(426)가 설치되어 있다. 처리실(410)의 천정면 중앙부에는 배기구(410a)가 설치되어 있고, 이 배기구(410a)에는 배관(428)을 통하여 진공펌프 등으로 이루어진 배기장치(430)가 접속되어 있다.
오존발생기(420)로부터 배관(424)을 통해 처리실(410) 내의 가스도입실(416)로 도입된 오존은, 가스도입실(416)의 상면에 소정 피치로 설치된 다수의 가스분사구(416a)로부터 주위방향으로 균일하게 소정의 유량으로 분출하여, 피처리체[웨이퍼(W)]의 표면 근처로 흘러 천정의 배기구(410a)로 배출된다. 또 처리실(410) 내의 열판(412)에 내장되어 있는 히터[발열저항체(414)]는 실외에 설치된 온도제어장치(432)에 전기적으로 접속되어, 온도제어장치(432)의 제어에 의해 웨이퍼(W)가 소망의 온도로 가열되도록 되어 있다.
이러한 처리실(410)에 있어서, 웨이퍼(W)를 소정 온도로 가열하면서 소정 압력(감압)하에서 소정 농도의 오존에 소정 시간 노출시킴으로써, 오존의 열분해에 의해 생기는 산소원자 라디칼(0*)이 웨이퍼 표면부의 SOG막에 부착 또는 함유되어 있는 유기물(CLHMON)과 양호하게 산화 반응하여[반응생성물(CO2,H2O)은 배기구(410a)로 배출됨], SOG막의 막전체로부터 유기물을 효과적으로 제거한다.
본 실시예의 제1형태에 의하면, 통상의 도포공정 예컨대 스핀코트법에 의해 소정의 기초막 예를들어 SiO2막 상에 유기 SOG막을 소망의 막두께로 도포하고, 이어서 통상의 어닐링공정 예를들어 종형 열처리로에 의한 열처리로써 SOG막을 경화하고, 이어서 통상의 에칭백 예컨대 CF4가스를 에칭가스로서 사용하는 콜드웰 방식의 드라이에칭에 의해 SOG막의 표면을 평탄화한 웨이퍼(W)가 본 처리장치에서 오존처리가 실시된다.
이 경우에, 에칭백을 실시하여도 SOG막 표면에는 유기물이 퇴적하고, SOG막 내부에도 상당한 유기물이 남아 있다. 본 실시예에 있어서는 처리조건을 적당한 값으로 선택하는 것에 의해, 예컨대 처리온도를 150~1400℃, 오존유량을 15~30리터;분, 오존의 농도를 5~20중량%, 처리면 근처의 압력을 200~700Torr, 처리시간을 10~180초 범위내에서 선택함으로써, 웨이퍼(W)의 SOG막 표면으로부터 유기물의 퇴적막을 양호하게 제거할 수 있음과 동시에, SOG막 내부로부터도 유기물을 효과적으로 제거하여 SOG막의 막질을 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 의한 오존처리는 SOG막의 막전체에서 유기물을 효과적으로 제거할 수 있으므로, 에칭백 이전에 예를들어 도포공정 후에 행해도 좋다. 이 경우 SOG 도포공정에서는 SOG의 도포의 직후에 100~150℃정도로 가열하여 용매를 증발시키는 건조공정이 부수적으로(즉, 프리베이크) 행하는 것이 통례이므로, 상기한 건조공정 후에 웨이퍼(W)를 처리실(410)로 반입하여 상기와 같은 처리조건에서 오존처리를 실시하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써 SOG막은 이 오존처리에서 유기물을 제거하면서 어닐링공정에서 경화되어, SOG막내에 있어서 무기물의 Si-O 결합이 보다 긴 사슬로 재결합하여, 양호한 막질을 얻을 수 있다. 더우기 경화된 SOG막에는 유기물이 잔존하지 않거나, 혹은 약간 밖에 존재하지 않기 때문에 다음의 에칭백공정에서 SOG막의 표면에 유기물이 퇴적하는 것과 같은 일이 없다는 이점도 있다. 또 어닐링공정 후에 에칭백공정에 선행하여 본 실시예에 의한 유기물 제거공정을 행하는 것도 가능하다. 또한 도포공정 →유기물 제거공정 →어닐링공정 →유기물 제거공정의 순으로 처리를 행하여도 좋다.
도 27은 본 실시예에 의한 오존처리를 실시한 SOG막과, 오존처리를 실시하지 않은 SOG막에 대한 각각의 적외선 흡수 스펙트럼이다. 본 실시예에 관련한 오존처리를 실시하지 않고 형성된 SOG막(참조예)의 경우에는, 유기물인 -CH3결합 및 CH3-Si-CH3결합에 각각 대응하는 흡수 피크가 존재함은 물론, 무기물의 결합에 있어서도 사슬이 긴 O-Si-O 결합과 사슬이 짧은 Si-O 결합에 각각 대응하는 2개의 피크가 존재하고 있는 것을 알 수 있다. 이에 대하여 본 실시에에 의한 오존처리를 실시하여 형성된 SOG막(실시예)의 경우는 유기물의 -CH3결합이나 CH3-Si-CH3결합에 대응하는 흡수 피크가 없을 뿐만 아니라, 무기물에 있어서도 사슬이 짧은 Si-O 결합에 대응하는 흡수 피크가 없어지고, 그 만큼 O-Si-O 결합에 대응하는 흡수 피크가 증대하고 있다는 것을 알 수 있다. 즉 본 실시예에서의 오존처리에 의하면, 오존의 열분해에 의해 생기는 산소원자 라디칼(0*)이 SOG막 내의 유기물 CLHMON과 반응함으로써 유기물기 -CH3가 제거 또는 분리되고, 그 유기 물기가 빠진 장소에 Si와 O가 재결합하여 Si-O 결합의 사슬이 길어진다. 또한 본 실시예의 유기물 제거처리는, 산소원자 라디칼에 의한 화학반응에서 유기물을 제거하는 방법이기 때문에, SOG막에 물리적인 손상을 줄 염려가 없다.
이와 같이, 어닐링공정 이전 혹은 이후의 SOG막에 본 실시예에 의한 오존처리를 실시하는 것에 의해 SOG막에 손상을 주지 않고, 막전체 즉 막표면 뿐만 아니라 막내부로부터도 유기물을 효과적으로 제거할 수 있으며, 다음 공정에서 SOG막 상에 플라즈마 CVD막을 성막하여도 막끼리의 밀착성이 대단히 좋아, 막의 박리등이 생기는 일 없이, 안정된 다층 배선구조를 얻을 수 있다. 또한 상기의 설명은 유기 SOG막에 관한 것이지만, 본 실시예는 유기 SOG막에도 적용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시예의 방법에 의하면, SOG막에 손상을 주는 일없이 막표면 뿐만 아니라, 막의 내부에서도 유기물을 효과적으로 제거하여 막질을 향상시킬 수 있다. 또 본 발명에 있어서, 상기 실시예는 처리공정에 따라 적절히 조합시켜 적용할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 오리엔테이션 플랫을 가진 피처리체가 수납된 캐리어를 반입 ·반출하기 위한 캐리어 스테이션과, 상기 캐리어 스테이션으로부터 취출된 피처리체를 반송하기 위한 반송기구와, 상기 반송기구가 피처리체를 반송하는 반송로를 따라 설치되고, 피처리체를 세정하기 위한 하나의 세정기구와, 상기 반송로를 따라 설치되고, 피처리체를 반전시키기 위한 반전기구를 포함하여 구성되며, 이 반전기구는 상기 오리엔테이션 플랫의 위치를 맞추기 위한 오리엔테이션 플랫 위치맞춤기구를 포함하고, 상기 오리엔테이션 플랫 위치맞춤기구는, 피처리체가 그 위에 위치하는 동안에 피처리체를 회전시키기 위한 수단 및 상기 오리엔테이션 플랫을 검출하기 위한 검출수단을 포함하는 기판 양면 세정장치 및 이것을 사용하는 세정방법에 의해, 여러 공정에 대응할 수 있음은 물론, 피처리체의 양면을 신속하게 세정할 수 있으며, 여러종류의 다양한 처리 스루풋을 향상시킬 수 있다.

Claims (15)

  1. 기판을 수납한 캐리어가 반입 ·반출되는 캐리어 스테이션과, 이 캐리어 스테이션의 캐리어로부터 취출된 기판을 반송하는 반송기구와,
    이 반송기구가 기판을 반송하기 위하여 이동가능하게 설치되고, 수평방향으로 직선형태로서 이어지는 반송로와,
    이 반송로를 따라 한쪽편에 배치되어, 기판을 세정하는 하나의 세정장치와,
    상기 반송로를 따라 상기 세정장치가 배치된 쪽과 마주 대하는 다른쪽에 배치되고, 기판을 반전시켜서 이 기판의 표면과 이면을 바꾸어 넣는 반전기구를 구비하며,
    상기 반전기구는,
    상하 다단으로 겹쳐진 복수의 상 ·하단실과,
    각 상 ·하단실에 설치되고, 기판을 회전가능하게 유지하는 스핀척과,
    각 상 ·하단실에 설치되고, 상기 스핀척을 승강시키는 실린더기구와,
    각 상 ·하단실에 설치되고, 상기 스핀척보다 위쪽에 설치되어, 기판을 둘레가장자리부 양쪽에서 파지하는 한쌍의 파지아암과.
    각 상 ·하단실에 설치되고, 상기 한쌍의 파지아암을 서로 근접시키거나 떨어지게 하는 것에 의해 상기 파지아암을 개폐시키는 아암개폐구동부와,
    각 상 ·하단실에 설치되고, 상기 한쌍의 파지아암의 상하가 바뀌어 넣어 지도록 반전시키는 반전구동부와,
    각 상 ·하단실에 설치되고, 상기 한쌍의 파지아암과 상기 스핀척의 사이에 배치되어 기판을 지지하며, 상기 반송기구와의 사이에서 기판을 받아넘기기 위하여, 몇 상기 한쌍의 파지아암과의 사이에서 기판을 받아넘기기 위하여, 상기 스핀척이 빠져나갈 수 있는 개구가 중앙에 형성된 기판 지지대와,
    각 상 ·하단실에 설치되고, 상기 기판 지지대를 상기 스핀척으로부터 상기 한쌍의 파지아암까지의 사이에서 이동시키는 승강기구를 구비하는 기판 양면 세정장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하나의 세정기구가, 기판의 표면을 세정하기 위한 표면세정기구 및 기판의 배면을 세정하기 위한 배면세정기구 중의 어느 하나인 기판 양면 세정장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 반송로를 따라 설치되고, 기판을 가열하기 위한 가열장치를 더욱 포함하는 기판 양면 세정장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 캐리어 스테이션, 상기 반송기구, 상기 반전기구 및 상기 하나의 세정기구가 동일 케이스체 내에 설치되는 기판 양면 세정장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 하나의 세정기구는, 기판을 흡착유지하는 유지수단과, 기판을 세정하기 위한 브러시 및 기판에 세정액을 공급하기 위한 세정액 공급수단을 가지는 기판 양면 세정장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 브러시는, 기판의 바깥둘레 끝단과 중심 사이에서 상기 브러시를 왕복이동시키기 위한 수단을 포함하는 기판 양면 세정장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 세정액 공급수단은, 기판의 바깥둘레 끝단과 중심 사이에서 상기 세정액 공급수단을 왕복이동시키기 위한 수단을 포함하는 기판 양면 세정장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 브러시는, 세정액을 공급하기 위한 관을 구비하고 있는 기판 양면 세정장치.
  9. 제5항에 있어서, 상기 세정액 공급수단은, 세정액에 초음파를 인가하기 위한 수단을 구비하고 있는 기판 양면 세정장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 캐리어 스테이션은, 상기 캐리어로 부터 기판을 취출하여, 상기 반송기구로 기판을 반송하기 위한 수단을 포함하는 기판 양면 세정장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 검출수단은, 발광소자 및 수광소자를 가지는 기판 양면 세정장치.
  12. 기판을 수납한 캐리어가 반입 ·반출되는 캐리어 스테이션과, 이 캐리어 스테이션의 캐리어로부터 취출된 기판을 반송하는 반송기구와, 이 반송기구가 기판을 반송하기 위하여 이동가능하게 설치되고, 수평방향으로 직선형태로서 이어지는 반송로와, 이 반송로를 따라 한쪽편에 배치되어, 기판을 세정하는 제1 및 제2세정기구와, 상기 반송로를 따라 상기 제1 및 제2세정기구가 배치된 쪽과 마주 대하는 다른쪽에 배치되고, 기판을 반전시켜서 이 기판의 표면과 이면을 바꾸어 넣는 반전기구를 구비하는 기판 양면 세정장치로서, 상기 반전기구는, 상하 다단으로 겹쳐진 복수의 상 ·하단실과, 각 상 ·하단실에 설치되고, 기판을 회전가능하게 유지하는 스핀척과, 각 상 ·하단실에 설치되고, 상기 스핀척을 승강시키는 실린더기구와, 각 상 ·하단실에 설치되고, 상기 스핀척보다 위쪽에 설치되어, 기판을 둘레가장자리부 양쪽에서 파지하는 한쌍의 파지아암과, 각 상 ·하단실에 설치되고, 상기 한쌍의 파지아암을 서로 근접시키거나 떨어지게 하는 것에 의해 상기 파지아암을 개폐시키는 아암개폐구동부와, 각 상 ·하단실에 설치되고, 상기 한쌍의 파지아암의 상하가 바뀌어 넣어지도록 반전시키는 반전구동부와, 각 상 ·하단실에 설치되고, 상기 한쌍의 파지아암과 상기 스핀척의 사이에 배치되어 기판을 지지하며, 상기 반송기구와의 사이에서 기판을 받아넘기기 위하여, 및 상기 한쌍의 파지아암과의 사이에서 기판을 받아넘기기 위하여, 상기 스핀척이 빠져나갈 수 있는 개구가 중앙에 형성된 기판 지지대와, 각 상 ·하단실에 설치되고, 상기 기판 지지대를 상기 스핀척으로부터 상기 한쌍의 파지아암까지의 사이에서 이동시키는 승강기구를 구비하는 것인 기판 양면 세정장치를 사용하여 기판의 양면을 세정하는 기판 양면 세정방법에 있어서,
    (a) 기판을 제1세정기구로 반송하고 기판의 제1면을 그와 접촉하는 브러시로 세정액을 공급하여, 제1면을 세정하고, 그 제1면은 패턴이 형성되는 면인 제1세정공정과;
    (b) 기판을 제2세정기구로 반송하고 기판의 제2면에 그와 접촉하는 브러시로 세정액을 공급하여, 제2면을 세정하고, 그 제2면은 패턴이 형성되지 않는 면이며, (b)공정에서 제2면에 대하여 브러시가 누르는 힘은 상기 (a)공정에서 제1면에 대하여 브러시가 누르는 힘보다 크며, 상기 (a)공정에서 제1면을 문지르고 세정하는데 사용되는 브러시는 (b)공정에서 제2면을 문지르고 세정하는데 사용되는 브러시와 유사한 제2세정공정 및;
    (c) 상기 제1세정기구 및 상기 제2세정기구중의 하나로부터 기판을 취출하고, 상기 제1 및 제2세정기구의 외부에 위치된 반전기구에 의해 기판을 반전하며, 기판을 상기 제1세정기구 및 상기 제2세정기구중의 하나에 의해 세정하기 위하여 반송하는 공정을 포함하여 구성되는 기판 양면 세정방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 브러시들은 상기 (a) 및 (b) 공정 동안에 수직 지지축에 의해 지지되는 기판 양면 세정방법.
  14. 기판을 수납한 캐리어가 반입 ·반출되는 캐리어 스테이션과, 이 캐리어 스테이션의 캐리어로부터 취출된 기판을 반송하는 반송기구와, 이 반송기구가 기판을 반송하기 위하여 이동가능하게 설치되고, 수평방향으로 직선형태로서 이어지는 반송로와, 이 반송로를 따라 한쪽편에 배치되어, 기판을 세정하는 제1 및 제2세정기구와, 상기 반송로를 따라 상기 제1 및 제2세정기구가 배치된 쪽과 마주 대하는 다른쪽에 배치되고, 기판을 반전시켜서 이 기판의 표면과 이면을 바꾸어 넣는 반전기구를 구비하는 기판 양면 세정장치로서, 상기 반전기구는, 상하 다단으로 겹쳐진 복수의 상 ·하단실과, 각 상 ·하단실에 설치되고, 기판을 회전가능하게 유지하는 스핀척과, 각 상 ·하단실에 설치되고, 상기 스핀척을 승강시키는 실린더기구와, 각 상 ·하단실에 설치되고, 상기 스핀척보다 위쪽에 설치되어, 기판을 둘레가장자리부 양쪽에서 파지하는 한쌍의 파지아암과, 각 상 ·하단실에 설치되고, 상기 한쌍의 파지아암을 서로 근접시키거나 떨어지게 하는 것에 의해 상기 파지아암을 개폐시키는 아암개폐구동부와, 각 상 ·하단실에 설치되고, 상기 한쌍의 파지아암의 상하가 바뀌어 넣어지도록 반전시키는 반전구동부와, 각 상 ·하단실에 설치되고, 상기 한쌍의 파지아암과 상기 스핀척의 사이에 배치되어 기판을 지지하며, 상기 반송기구와의 사이에서 기판을 받아넘기기 위하여, 및 상기 한쌍의 파지아암과의 사이에서 기판을 받아넘기기 위하여, 상기 스핀척이 빠져나갈 수 있는 개구가 중앙에 형성된 기판 지지대와, 각 상 ·하단실에 설치되고, 상기 기판 지지대를 상기 스핀척으로부터 상기 한쌍의 파지아암까지의 사이에서 이동시키는 승강기구를 구비하는 것인 기판 양면 세정장치를 사용하여 기판의 양면을 세정하는 기판 양면 세정방법에 있어서,
    (a) 기판을 제1세정기구로 반송하고 기판의 제1면에 그와 접촉하는 브러시로 세정액을 공급하여, 제1면을 세정하고, 그 제1면은 패턴이 형성되는 면인 제1세정공정과;
    (b) 기판을 제2세정기구로 반송하고 기판의 제2면에 그와 접촉하는 브러시로 세정액을 공급하여, 제2면을 세정하고, 그 제2면은 패턴이 형성되지 않는 면이며, (b)공정에서 제2면에 대하여 브러시가 누르는 힘은 상기 (a)공정에서 제1면에 대하여 브러시가 누르는 힘보다 크며, 상기 (a)공정에서 제1면을 문지르고 세정하는데 사용되는 브러시는 (b)공정에서 제2면을 문지르고 세정하는데 사용되는 브러시와 유사한 제2세정공정과;
    (c) 상기 제1세정기구 및 상기 제2세정기구중의 하나로부터 기판을 취출하고, 상기 제1 및 제2세정기구의 외부에 위치된 반전기구에 의해 기판을 반전하며, 기판을 상기 제1세정기구 및 상기 제2세정기구중의 다른 하나에 의해 세정하기 위하여 반송하는 공정 및;
    (d) 기판의 제2면이 세정된 후, 기판을 가열처리장치로 반송하는 공정을 포함하여 구성되는 기판 양면 세정방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 브러시들은 상기 (a) 및 (b) 공정 동안에 수직 지지축에 의해 지지되는 기판 양면 세정방법.
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