KR100344968B1 - 기판의 세정건조방법 - Google Patents

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Abstract

기판의 세정건조방법은, (a) 약액으로 처리된 면이 위쪽을 향하도록 기판을 스핀척 위에 얹어 놓는 공정과, (b) 스핀척에 의해 기판을 회전시키면서 제 1 노즐에서 약액 처리면으로 세정액을 뿌려 상기 피처리면을 청정화하는 세정공정과, (c) 기판의 회전중에, 제 2 노즐을 기판의 중앙부에서 가장자리부까지 스캔 이동시키면서 제 2 노즐로부터 상기 피처리면으로 가스를 분사하여, 상기 피처리면에서 액체성분을 제거하는 건조공정을 구비한다.

Description

기판의 세정건조방법
본 발명은, 반도체 웨이퍼나 액정 디스프레이(LCD) 기판과 같은 기판을 스핀회전시키면서 세정액을 뿌려 세정하고, 건조시키는 기판의 세정건조방법 및 세정건조장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 디바이스의 제조공정에 있어서는, 기판 표면에 부착된 파티클이나 대기와의 접촉에 의해 형성된 자연산화막을 제거하기 위해 세정처리가 행해진다. 기판을 세정하는 방법의 하나로서, 스핀형 장치를 이용하여 기판을 1매씩 세정처리하는 매엽식(枚葉式) 세정방법이 알려져 있다. 이 스핀형 세정방법에서는, 기판을 스핀회전시키면서 기판 표면에 약액(예를들면 불산용액)을 뿌리고, 이어서 세정수(예를들면 순수한 물)로서 기판을 물로 씻은 후에, 고속 스핀회전시켜서 액체를 기판으로부터 원심 분리하여 제거한다.
종래의 세정건조방법에 대하여 도 1A∼도 1D를 참조하면서 설명한다. 먼저 도 1A에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(W)를 스핀척(1)에 의해 유지하고, 웨이퍼(W)를 회전시키면서 노즐(2)에서 불산용액(A)을 웨이퍼(W)에 뿌린다. 이어서 도 1B에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(W)를 스핀회전시키면서 노즐(3)로부터 순수한 물(B)을 웨이퍼(W)에 뿌린다. 이 때 도 1C에 나타낸 바와 같이, 순수한 물 (B)의 일부가 웨이퍼(W)의 요철형상의 표면 곳곳에 잔존한다. 건조 후에 있어서는, 도 1D에 나타낸 바와 같이, 이들 물방울(Ba)이 존재한 곳에 워터 마크(4)가 생긴다. 여기서 「워터 마크」라 함은, 부착된 물방울중에 포함되는 극히 미량의 성분이 기판 표면으로 석출되어, 건조 후에 있어서도 기판 표면에 남은 이물질을 말하며, 통상은 실리콘계 산화물로 이루어지는 박막형태의 이물질을 말한다. 이와 같은 워터 마크는 카운트되어, 이 카운트수는 기판의 건조상태의 등급을 나타내는 하나의 지표로 된다.
다음에, 워터 마크의 생성 메카니즘에 대하여 설명한다.
웨이퍼(W)상에 부착된 순수한 물(B)이 증발하여 체적이 감소해 가면, 부착된 순수한 물(B)은 최후에는 구형태의 물방울(Ba)로 되고, 이것이 산소 및 실리콘과 반응하여 H2SiO3가 생성되며, 이 반응생성물이 석출되든지, 또는 순수한 물중에 포함되는 극히 미량의 실리카(SiO2)가 석출되며, 이들 석출물이 워터 마크(4)로 된다. 특히 약액이 불산용액인 경우는, 웨이퍼(W) 표면을 덮는 SiO2(자연산화막)이 제거되어 Si가 그대로 표면으로 노출되기 때문에, 상기의 반응이 일어나기 쉽다.
또한, 도 11 및 도 12에 나타낸 바와 같이, 실리콘 웨이퍼(W)의 기판상에 친수성 박막(F1,F3)을 패턴 형성하고, 이 위에 다시 폴리실리콘과 같은 소수성(疎水性)박막(F2,F4)을 패턴 형성하고 있는 경우에, 소수성박막(F2,F4)의 오목부(콘택트홀)(5,5A)에 물방울(Ba)이 잔류하기 쉽다. 오목부(5,5A)내의 이들 물방울(Ba)은 제거하기 어렵기 때문에, 예를들면 도 15B, 도 15C에 나타낸 바와 같이 기판 표면에 다수의 워터 마크(4)가 생겨 버린다.
본 발명의 목적은, 기판의 약액 처리면에 워터 마크를 생성시키지 않으며, 기판의 약액 처리면을 세정하고, 건조시킬 수 있는 기판의 세정건조방법 및 세정건조장치를 제공함에 있다.
일본국 특개평 7-37855호 공보에는, 스핀 회전중인 기판의 중앙부에 질소가스와 같은 비산화성 가스를 분사해서, 기판 표면으로부터 부착액을 제거하는 건조방법이 기재되어 있다. 그러나 이 건조방법에서는 기판의 중앙부분은 완전 건조되지만, 기판의 가장자리부분은 불완전 건조가 되기 쉽다. 특히 콘택트홀과 같은 오목부를 가지는 패턴박막의 경우는, 분사한 가스에 의해 기판의 가장자리부에서 부착액을 완전히 제거할 수 없다. 또한 웨이퍼의 크기가 커지면 커질 수록 워터 마크가 생기지 않으며, 그 전체 면을 완전 건조시키는 것은 곤란하게 된다. 본 발명자들은 이러한 식견에 의거하여 기판의 약액 처리면의 완전 건조처리에 대하여 예의연구 노력한 결과, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.
도 1A∼도 1D는 종래 기판의 세정건조방법을 나타낸 플로우챠트.
도 2는 반도체 웨이퍼의 세정건조처리 시스템의 개요를 나타낸 개략 평면도.
도 3은 본 발명의 실시형태에 관한 기판의 세정건조장치를 나타낸 블록 단면도.
도 4는 실시형태의 세정건조장치의 노즐이동기구의 개요를 나타낸 평면도.
도 5는 실시형태의 세정건조장치를 나타낸 블록 회로도.
도 6은 스핀척의 평면도.
도 7은 스핀척의 측면도.
도 8은 실시형태의 세정건조방법을 나타낸 공정도.
도 9는 본 발명의 실시형태에 관한 기판의 세정건조방법을 나타낸 타이밍챠트.
도 10A∼도 10G는 본 발명의 실시형태에 관한 기판의 세정건조방법을 나타낸 플로우챠트.
도 11은 웨이퍼의 일부를 절결하여 박막을 나타낸 확대 종단면도.
도 12는 웨이퍼의 일부를 절결하여 다른 박막을 나타낸 확대 종단면도.
도 13은 다른 실시형태의 세정건조방법에 이용되는 가스 분사노즐을 나타낸개략 단면도.
도 14는 다른 실시형태에 관한 기판의 세정건조방법을 나타낸 타이밍챠트.
도 15A는 본 발명의 방법을 이용하여 기판을 세정건조처리하였을 때의 평가를 수치로 기판상에 나타낸 평면 모식도,
도 15B는 종래의 방법을 이용하여 기판을 세정건조처리하였을 때의 평가를 수치로 기판상에 나타낸 평면 모식도,
도 15C는 종래의 다른 방법을 이용하여 기판을 세정건조처리하였을 때의 평가를 수치로 기판상에 나타낸 평면 모식도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 스핀척 11 : 모터
13 : 재치판 14,15 : 유지기구
20 : 컵 23 : 승강기구
25,26 : 드레인관 31,32,33 : 노즐
40 : 제어부 43,44,45 : 공급라인
46 : 불산용액 공급원 47 : 순수한 물공급원
48 : 질소가스 공급원 49 : 냉각장치
50 : 카세트부 54 : 이면세정부
55 : 세정건조부 56 : APM처리부
57 : HPM처리부 58 : 불산처리부
본 발명에 따른 기판의 세정건조방법은, (a) 피처리면이 위쪽을 향하도록 기판을 스핀척 위에 얹어 놓는 공정과, (b) 스핀척에 의해 기판을 회전시키면서 제 1 노즐로부터 상기 피처리면으로 세정액을 뿌려 상기 피처리면을 청정화하는 세정공정과, (c) 기판의 회전중에, 제 2 노즐을 기판의 중앙부에서 가장자리부까지 스캔 이동시키면서 제 2 노즐로부터 상기 피처리면으로 가스를 분사하여, 상기 피처리면으로부터 액체성분을 제거하는 건조공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기판의 세정건조장치는, 피처리면이 위쪽을 향하도록 기판을 회전가능하게 유지하는 스핀척과, 기판의 피처리면으로 세정액을 공급하는 제 1 노즐과, 기판의 피처리면으로 가스를 분사하는 제 2 노즐과, 이 제 2 노즐을 기판의위쪽에서 기판의 중앙으로부터 가장자리부로 향하여 이동시키는 이동기구를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 기판의 회전중에, 노즐을 기판 중앙에서 가장자리까지 이동시키면서 가스를 피처리면에 분사하고 있기 때문에, 가스의 분사하는 힘과 원심력의 상승작용에 의해 액체는 기판으로부터 확실하게 분리제거된다. 이 때문에 액체(예를들면 순수한 물과 같은 세정액) 중에서의 실리카의 석출이나 반응생성물의 석출이 실질적으로 일어나지 않게 된다. 특히 기판의 피처리면에 패턴화한 박막이 형성되어 있는 경우에, 박막의 오목부에서 액체가 신속하게 제거되어, 박막의 오목부에 액체가 잔존하지 않게 되므로, 워터 마크의 발생이 방지된다. 그리고 패턴화한 박막에는 실리콘산화막, 실리콘질화막, 폴리실리콘막 등이 있다. 또한 기판의 피처리면은, 박막이 형성되어 있지 않고, 화학기계연마(Chemical Mechanical Polishing)된 평활면이라도 좋다.
그리고, 상기 공정 (c)에서는, 기판의 회전을 가속시키면서 제 2 노즐을 스캔 이동시키고, 제 2 노즐로부터 피처리면으로 가스를 분사하도록 하는 것이 바람직하다. 이 경우에 기판의 회전가속의 개시와 제 2 노즐의 스캔 이동개시를 실질적으로 동시에 하고, 제 2 노즐의 스캔 이동중에 기판의 회전가속을 종료시키도록 하는 것이 보다 바람직하다. 또 이 경우에 기판의 회전가속 개시와 제 2 노즐의 스캔이동 개시를 실질적으로 동시에 하고, 기판의 회전가속을 종료시킨 후, 기판을 일정속도로 회전시키고 있을 때에 제 2 노즐의 스캔 이동을 종료시키도록 하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 상기 공정 (c)에서는, 기판을 실질적으로 일정 속도로 회전시키면서 제 2 노즐을 스캔 이동시키고, 제 2 노즐로부터 피처리면으로 가스를 분사하도록 해도 좋다.
또한, 상기 공정 (c)에서는, 제 2 노즐의 스캔 이동을 기판의 바깥둘레 끝단부 보다 바로 앞의 위치에서 정지하도록 해도 좋다.
또한, 상기 공정 (c)에서는, 제 2 노즐의 가스 분출구를 피처리면에 대하여 경사지게 하고, 제 2 노즐이 스캔 이동하려고 하는 방향으로 가스를 분사하면서 제 2 노즐을 스캔 이동시키도록 해도 좋다.
그리고, 상기 공정 (c)에서는, 질소가스, 이산화탄소가스, 아르곤가스, 헬륨가스, 공기로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 가스를 상기 피처리면으로 분사하는 것이 바람직하고, 가스를 2∼10℃ 온도영역에서 냉각하고, 이 냉각가스를 상기 피처리면으로 분사하는 것이 바람직하다.
(실시형태)
이하, 첨부도면을 참조하면서 본 발명의 여러가지 바람직한 실시형태에 대하여 설명한다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 반도체 웨이퍼용 세정건조 처리 시스템은, 카세트부(50)와, 서브아암기구(51)와, 주아암기구(52)와, 반송로(51b,53)와, 복수의 처리부(54∼58)를 구비하고 있다. 카세트부(50)에는 반송로봇(도시하지 않음)등에 의해 카세트(C)가 반입 반출되도록 되어 있다. 카세트부(50)의 재치대 위에는 4개의 카세트(C)가 X축방향으로 배열 얹어 놓여지도록 되어 있다. 각 카세트(C)에는 예를들면 25매의 실리콘 웨이퍼(W)가 각각 수납되어 있다.
각 웨이퍼(W)의 표면에는, 도 11 또는 도 12에 나타낸 바와 같이, 패턴박막(F1,F2,F3,F4)이 각각 형성되어 있다. 이들의 패턴박막(F1,F2,F3,F4)은 다른 처리시스템(도시하지 않음)에서 형성된 실리콘산화막, 실리콘질화막, 폴리실리콘막 등이다. 패턴박막(F1,F2,F3,F4)의 적절한 부위에는 콘택트홀(5,5A)이 각각 형성되어 있다.
아암부 진퇴구동부는 각 아암부(51a,52a)를 전방으로 진출시키거나 후방으로 퇴피시키도록 되어 있다. 아암부θ회전구동부는 각 아암부(51a,52a)를 Z축 주위로θ회전시키도록 되어 있다. 아암부 X축구동부는 아암부(51a)를 반송로(51b)를 따라 X축방향으로 이동시키도록 되어 있다. 아암부 Y축구동부는 아암부(52a)를 주반송로(53)를 따라 Y축방향으로 이동시키도록 되어 있다. 아암부 Z축구동부는 아암부(52a)를 Z축방향으로 승강시키도록 되어 있다. 그리고 주아암기구(52) 및 서브아암기구(51)의 각 구동부는 제어부(40)에 의해 제어되도록 되어 있다.
서브아암기구(51)는, 카세트부(50)와 처리부(54∼58)와의 사이에 설치되어, 주아암기구(52)와의 사이에서 웨이퍼(W)를 주고 받도록 되어 있다. 이 서브아암기구(51)는 아암부(51a)와, 아암부 진퇴구동부(도시하지 않음)와, 아암부θ회전구동부(도시하지 않음)와, 아암부 X축구동부(도시하지 않음)를 구비하고 있다.
주 아암기구(52)는, 아암부(52a)와, 아암부 진퇴구동부(도시하지 않음)와, 아암부θ회전구동부(도시하지 않음)와, 아암부 Y축구동부(도시하지 않음)와, 아암부 Z축구동부(도시하지 않음)를 구비하고 있다.
주반송로(53)의 한쪽에는 이면세정부(54), 세정건조부(55) 및 APM처리부(56)가 이러한 순으로 배설되어 있다. 주반송로(53)의 다른쪽에는 HPM처리부(57) 및 불산처리부(58)가 이러한 순으로 배설되어 있다.
다음에, 도 3∼도 7를 참조하면서 세정건조부(55)에 대하여 상세하게 설명한다.
도 3∼도 5에 나타낸 바와 같이, 세정건조부(55)는 스핀척(10), 컵(20) 및 3개의 노즐(31,32,33)을 구비하고 있다. 스핀척(10)은 웨이퍼(W)를 기계적으로 유지하는 유기기구(14,15)와, 웨이퍼(W)를 회전시키는 모터(11)를 구비하고 있다. 컵(20)은 스핀척(10) 및 웨이퍼 (W)의 둘레 가장자리 및 아래쪽을 둘러싸고 있다. 제 1 노즐(31)은 공급라인(43)을 통하여 불산용액 공급원(46)에 연이어 통해 있다. 제 2 노즐(32)은 공급라인(44)을 통하여 순수한 물공급원(47)에 연이어 통해 있다. 제 3 노즐(33)은 공급라인(45)을 통하여 질소가스 공급원(48)에 연이어 통해 있다.
각 라인(43,44,45)에는 유량제어벨브(43a,44a,45a)가 각각 부착되어 있다. 이들 유량제어벨브(43a,44a,45a)는 제어부(40)에 의해 제어되도록 되어 있다. 그리고 제 3 공급라인(45)에는 냉각장치(49)가 설치되어, 제 3 노즐(33)로 공급되는 N2가스가 약 2℃∼10℃로 냉각되도록 되어 있다. 또 제 3 노즐(33)에는 스트레이트 노즐, 슬릿 노즐, 이중관 노즐, 다공 노즐 등을 이용할 수 있다.
도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 스핀척(10)의 스핀들(12) 위끝단에는 재치판(13)이 설치되고, 웨이퍼(W)는 재치판(13)의 제 1 및 제 2 유지기구(14,15)에의해 기계적으로 유지되도록 되어 있다. 6개의 제 2 유지기구(15)는 재치판(13)의 바깥둘레 끝단부에 각각 고정되어 있다. 3개의 제 1 유지기구(14)는 재치판(13)의 바깥둘레 끝단부에 수평지지축(14d)에 의해 각각 요동 가능하도록 지지되어 있다. 스핀척(10)을 회전시키면 제 1 유지기구(14)에 원심력이 작용하여, 아래끝단부(14a)는 바깥쪽을 향하고, 위끝단부(14b)는 안쪽을 향하며, 그 결과 맞닿는부(14c)가 웨이퍼(W)의 바깥둘레 끝단면으로 눌려지고, 이에 따라 웨이퍼(W)는 단단히 유지되도록 되어 있다. 제 1 유지기구(14)는 한쌍의 제 2 유지기구(15)의 중간에 설치되어 있다. 또한 유지기구(14,15)가 부착되어 있지 않은 재치판(13)의 가장자리부는 부분적으로 절취되어 있다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 컵(20)은 내부 컵(21)과 외부 컵(22)을 구비하는 이중 컵 구조를 이루며, 승강기구(23)에 의해 승강이 가능하도록 지지되어 있다. 외부 컵(22)의 받이입구(22a)는 내부 컵(21)의 받이입구(21a)의 위쪽에 위치해 있다. 내부 컵(21) 및 외부 컵(22)은 아래쪽 공통 배기로(24)로 각각 연이어 통하며, 공통 배기로(24)를 통하여 컵내 분위기가 배기되도록 되어 있다. 또 내부 컵(21) 및 외부 컵(22)은 아래쪽 드레인관(25,26)으로 각각 연이어 통하며, 드레인관(25,26)을 통하여 폐액(廢液)이 배출되도록 되어 있다. 그리고 내부 컵(21)의 안쪽, 즉 스핀척(10)의 아래쪽 영역을 포위하도록 받이컵(27)이 설치되어 있다. 이 받이컵(27)의 내부에 잔류하는 액은, 상기 드레인관(25)을 통하여 배출되도록 되어 있다. 이와 같은 동심원형상의 내부 컵(21) 및 외부 컵(22)에 의해 약액(불산용액)과 세정액(순수한 물)을 각각 받아서 배출하고, 각각 회수할 수 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 제 1 노즐(31)은 수평아암(37)의 앞끝단에 지지되어 있다. 이 수평아암(37)은 컵(20)의 바깥쪽에 설치된 모터(41)의 수직구동축(35)에 연결되어 있다. 제 2 노즐(32)은 수평아암(38)의 앞끝단에 지지되어 있다. 이 수평아암(38)은 컵(20)의 바깥쪽에 설치된 모터(42)의 수직구동축(36)에 연결되어 있다. 즉 제 1 및 제 2 노즐(31,32)은 축(35,36)의 주위로 요동하면서 선회하고, 컵(20)의 바깥쪽 위치(홈위치)에서 스핀척(10)의 중앙위치(사용위치)까지 이동할 수 있도록 되어 있다.
제 3 노즐(33)은, 에어 실린더기구(제 3 노즐이동기구)(34)의 수평아암(34d)의 앞끝단부에 부착되어 있다. 에어 실린더기구(34)의 실린더(34a)는 컵(20)의 바깥쪽에 배설되어 있다. 수평아암(34d)은 부재(34c)를 통하여 실린더(34a)의 로드(34b)에 연결되어 있다. 로드(34b)를 실린더(34a)에서 돌출시키면, 제 3 노즐(33)은 컵(20)의 바깥쪽 위치(홈위치)까지 이동하도록 되어 있다. 한편 로드(34b)를 실린더(34a)로 후퇴시키면, 제 3 노즐(33)은 스핀척(10)의 중앙위치(사용위치)까지 이동하도록 되어 있다. 그리고 제 3 노즐이동기구(34)는, 에어 실린더기구 이외에, 예를들면 벨트구동 또는 볼나사 등의 직선구동기구라도 좋고, 혹은 제 1 및 제 2 이동기구와 마찬가지의 요동선회기구라도 좋다.
다음에, 도 8, 도 9, 도 10A∼도 10G를 참조하면서 상기 처리시스템을 이용하여 웨이퍼(W)를 세정하고 건조하는 경우에 대하여 설명한다.
처리대상이 되는 박막의 종류에 따라 소정의 레시피(recipe)를 제어부(40)의메모리에 미리 입력하여 기억시켜 놓는다(공정 S1). 카세트(C)가 카세트부(50)로 반입되어 웨이퍼(W)를 검출한다. 이 검출정보가 제어부(40)에 입력되면 웨이퍼(W)의 처리가 개시된다. 먼저 서브아암기구(51)는 카세트(C)로부터 웨이퍼(W)를 꺼내어, 이것을 주아암기구(52)로 받아 넘긴다. 주아암기구(52)는 이면세정부(54)로 웨이퍼(W)를 반송하고, 웨이퍼(W)의 이면에 물을 분사하여 이면을 씻는다(공정 S2). 이어서 웨이퍼(W)를 APM처리부(56)로 반송하고, APM용액을 뿌려서 웨이퍼(W)의 표면으로부터 파티클을 제거한다(공정 S3). 여기서 「APM용액」이라 함은 암모니아, 과산화수소 및 순수한 물을 혼합한 용액을 말한다. 다음에 웨이퍼(W)를 HPM처리부(57)로 반송하고, HPM용액을 뿌려서 웨이퍼(W)의 표면으로부터 금속이온을 제거한다. 여기서 「HPM용액」이라 함은 염산, 과산화수소 및 순수한 물을 혼합한 용액을 말한다(공정 S3).
주아암기구(52)는, 웨이퍼(W)를 불산처리부(58)로 반입하여, 불산처리부(58)의 스핀척(10)상으로 웨이퍼(W)를 옮겨싣는다(공정 S4). 그리고 스핀척(10)을 예를들면 300rpm의 회전속도로서 시간(t1) 만큼 회전시킨다(t1)(공정 S5). 제 1 노즐(31)을 홈위치에서 사용위치까지 이동시키고, 도 10A에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(W)의 중앙부를 향하여 0.5% 불산용액(A)을 예를들면 1000밀리리터/분의 유량으로 약 1분간 뿌려서 웨이퍼(W) 표면의 자연산화막(극 박막의 산화실리콘)을 제거한다(공정 S6). 이 때 컵(20)을 상승시키고, 웨이퍼(W)에서 원심분리된 불산용액(A)을 받이입구(21a)를 통하여 내부 컵(21)으로 받아, 드레인관(25)을 통하여 회수한다.
제 1 노즐(31)을 홈위치로 되돌리고, 제 2 노즐(32)을 홈위치로부터 사용위치까지 이동시키고, 도 10B에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(W)의 중앙부를 향하여 순수한 물(B)을 예를들면 1000밀리리터/분의 유량으로 약 1분간 뿌린다(공정 S7). 이 때 컵(20)을 하강시키고, 웨이퍼(W)에서 원심분리된 폐액을 받이입구(22a)를 통하여 외부 컵(22)에 받아, 드레인관(26)을 통하여 배출한다.
도 10C에 나타낸 바와 같이, 제 2 노즐(32)로부터 웨이퍼(W)로의 순수한 물(B)의 공급을 정지시킨다. 도 10D에 나타낸 바와 같이, 제 2 노즐(32)을 홈위치로 퇴피시킴과 동시에, 제 3 노즐(33)을 사용위치에 위치시킨다. 그리고 약액 세정처리공정(S6)으로부터 린스공정(S7)이 종료할 때까지의 사이(시간t1∼t2)는, 웨이퍼(W)를 300rpm의 회전속도로 계속해서 회전시킨다.
도 10E에 나타낸 바와 같이, 제 3 노즐(33)로부터 웨이퍼(W)의 중앙부로 N2가스를 분사함과 동시에, 제 3 노즐(33)을 각도α만큼 경사지게 한다. 이 경우 제 3 노즐(33)에서의 N2가스분사량은 약 50리터/분이다.그리고 N2가스분사량은 50∼240리터/분의 범위로 하는 것이 바람직하다. 또 제 3 노즐(33)의 경사각도(α)는 약 15도이다. 그리고 경사각도(α)는 5∼45도의 범위로 하는 것이 바람직하다.
도 10F에 나타낸 바와 같이, 가스분사구(33a)로부터 N2가스를 분사시키면서, 가스분사구(33a)가 앞쪽에 위치하도록 제 3 노즐(33)을 웨이퍼(W)를 따라 스캔 이동시킨다(공정 S8). 그리고 제 3 노즐(33)의 스캔 이동속도는 20±5mm/초로 하는 것이 바람직하다. 또 가스분사구(33a)에서 웨이퍼(W)의 표면까지의 간격은10∼20mm의 범위로 하는 것이 바람직하다. 또 가스분사구(33a)의 직경은 4∼16mm의 범위로 하는 것이 바람직하다. 그리고 도 13에 나타낸 바와 같이, 가스분사구(33a)를 웨이퍼(W)의 표면에 똑바로 향한 자세에서, 제 3 노즐(33)을 웨이퍼(W)를 따라 스캔 이동시켜도 좋다.
제 3 노즐(33)의 스캔 이동개시와 거의 동시에, 웨이퍼(W)의 회전속도를 가속도 1000rpm/초로 300rpm에서 3000rpm까지 증속시킨다. 웨이퍼(W)의 회전속도는 제 3 노즐(33)의 스캔 이동중(시간t2∼t4)인 시간(t3)에 3000rpm에 달한다.
웨이퍼(W)의 회전속도가 3000rpm에 달하면, 웨이퍼(W)는 소정시간만큼 3000rpm으로 정속회전된다. 이 웨이퍼(W)의 정속회전(시간t3∼t5)중인 시간(t4)으로 제 3 노즐(33)의 스캔 이동을 정지시킨다. 도 10G에 나타낸 바와 같이, 제 3 노즐(33)의 정지위치는 웨이퍼(W)의 바깥둘레 엣지로부터 약 10∼20mm 앞으로 하여, 분사가스가 웨이퍼(W)의 바깥쪽으로 분사되지 않도록 하고 있다. 그 이유는 웨이퍼(W)의 주위에 마구 가스를 분사하면, 파티클을 불어 올릴 우려가 있기 때문이다.
이와 같이 하여, 액체 성분은 웨이퍼(W)의 표면에서 원심분리됨과 동시에, 가스의 분사력에 의해 웨이퍼(W)의 표면상에서 완전히 제거된다. 특히 가스의 분사력에 의해 패턴박막의 오목부(5,5A)에서 물방울(Ba)이 확실하게 제거되기 때문에, 물방울(Ba)은 웨이퍼(W)의 표면상에 부착되어 잔류할 수 없다. 이에 따라 웨이퍼(W)의 표면상에 워터 마크가 생기지 않고, 웨이퍼(W) 표면은 완전 건조된다.
제 3 노즐(33)에서의 N2가스의 분사를 정지시키고, 웨이퍼(W)의 회전을 정지시킨다(공정 S9). 제 3 노즐(33)을 홈위치로 되돌리고, 주아암기구(52)에 의해 웨이퍼(W)를 불산처리부(58)로부터 반출한다(공정 S10). 그리고 세정건조처리부(55)에서 웨이퍼(W)를 씻어 건조시킨 후에, 주아암기구(52)는 웨이퍼(W)를 서브아암기구(51)로 받아 넘기고, 서브아암기구(51)는 웨이퍼(W)를 카세트(C)에 수납한다. 이와 같은 일련의 처리는 제어부(40)의 메모리에 기억시켜 둔 소정의 레시피에 따라 행해진다.
그리고, 도 14의 타이밍챠트에 나타낸 바와 같이, 상기 공정 (S6)에서 공정 (S10)까지의 동안(시간t1∼t4)에 있어서의 웨이퍼(W)의 회전속도가 300rpm으로 정속회전하도록 해도 좋고, 제 3 노즐(33)에서 웨이퍼(W)의 N2가스분사량을 240리터/분으로 해도 좋다. 이와 같은 저속회전의 웨이퍼(W)에 많은 유량의 가스를 분사하면, 워터 마크가 생기지 않고, 깊은 요철부를 가지는 패턴박막의 표면을 보다 완전하게 건조시킬 수 있다.
그리고, 상기 세정건조처리부는 처리시스템 내에 조합되어 이용되는 것 이 외에, 단독의 기계로서도 이용가능하다.
다음에, 본 발명의 실시예를 비교예 1,2와 비교하여 설명한다.
하기의 실시예 및 비교예 1,2의 웨이퍼(W)에 대하여, 각각의 표면에 생기는 워터 마크 수를 카운트하여 조사하였다. 비교예 1은 가스를 이용하지 않고 웨이퍼(W)를 스핀 회전시키는 것만으로 하였다. 비교예 2는 가스공급용 노즐을 이동시키지 않고 회전중인 웨이퍼(W)의 중앙부에만 가스를 분사하였다. 실시예 및 비교예 1,2는 하기의 조건에 따라 각각 실시하였다.
실험조건
(1) 불산용액 농도
불산용액(50중량%) : 물 = 1 : 10
(2) 처리 프로세스
웨이퍼 표면을 불산처리한 후에, 순수한 물을 뿌려서 린스하고, 그 후 스핀 건조 및/또는 N2가스의 분사에 의해 건조처리한다.
(3) 평가대상 시료
8인치 웨이퍼 ; 도 11에 나타낸 단면구조를 가지는 박막(F1,F2)(선폭 0.8㎛의 라인 및 스페이스 패턴)
(4) 워터 마크 측정방법
측정기 : 금속현미경[올림포스광학공업(주) 제품]
측정배율 : ×200(접안×10, 대물×20)
(5) 실시예
·N2가스유량 : 240리터/분
·N2가스공급용 노즐의 스캔속도 : 20mm/초
·웨이퍼회전수 : 최고 3000rpm
·토출시간 : 5초
(6) 비교예 1
·웨이퍼 회전수 : 최고 3000rpm
(7) 비교예 2
·N2가스 공급량 : 240리터/분
·웨이퍼 회전수 : 최고 3000rpm
상기 실험조건하에서 각 웨이퍼(W)를 건조처리실험을 행하여, 웨이퍼(W)의 9포인트의 5mm평방의 칩에 있어서의 워터 마크의 발생수를 각각 카운트하였다. 그 결과 실시예에서는 도 15A에 나타낸 바와 같이, 각 포인트에 있어서의 워터 마크 발생수는 모두 제로였다. 이에 대하여 비교예 1에서는 도 15B에 나타낸 바와 같이, 워터 마크의 발생수가 많고, 발생수가 100개를 넘는 포인트가 3개나 있으며, 1포인트당 평균 워터 마크의 발생수는 94.1개/칩이었다. 또 비교예 2에서는 도 15C에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(W)의 중앙부에 워터 마크가 발생하고, 1포인트당 평균 워터 마크의 발생수는 3.4개/칩이었다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 워터 마크(건조결함)가 생기지 않고 기판의 표면을 완전 건조시킬 수 있다. 특히 큰직경의 기판을 워터 마크를 발생시키지 않고 전체 면에 걸쳐 효율이 좋고 확실하게 완전 건조시킬 수 있으므로, 제품의 수율이 비약적으로 향상된다.

Claims (12)

  1. 처리되어진 기판의 표면이 위쪽을 향하도록 기판을 스핀척 위에 얹어 놓는 공정;
    스핀척에 의해 기판을 회전시키면서 제 1 노즐로부터 상기 기판의 표면으로 세정액을 뿌리는 공정;
    스핀척에 얹어 놓인 기판을 회전시키면서, 제 2 노즐을 기판의 중앙부에서 가장자리부까지 기판의 방사방향으로 표면 위에 이동시키면서 제 2 노즐로부터 상기 표면으로 가스를 분사하고, 상기 기판의 표면을 건조시키는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판의 세정건조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 기판의 회전속도는 상기 분사공정 동안에 증가하는 기판의 세정건조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 분사공정 동안에 기판을 일정속도로 회전시키면서 상기 제 2 노즐을 방사방향으로 이동시키는 기판의 세정건조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 분사공정 동안에 상기 제 2 노즐을 기판의 둘레 안쪽에 이동하여 정지시키는 기판의 세정건조방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 분사공정 동안에 제 2 노즐을 방사방향으로 이동시키면서 상기 제 2 노즐의 가스 분출구는 기판의 표면에 대해 방사방향으로 경사지는 기판의 세정건조방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 가스는 질소가스, 이산화탄소가스, 아르곤 가스, 헬륨가스 및 공기의 적어도 하나로 이루어지는 기판의 세정건조방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 노즐이 가스를 분사하기 전에 2 내지 10℃에서 가스를 냉각하는 공정을 더 구비하는 기판의 세정건조방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 얹어 놓는 공정 전에 기판의 표면에는 적어도 하나의 패턴화된 박막이 형성되는 공정을 더 구비하는 기판의 세정건조방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 얹어 놓는 공정 전에 약액으로 표면을 처리하는 공정; 및
    상기 얹어 놓는 공정 전에 약액으로 처리된 표면에 화학기계연마처리를 가하는 공정을 더 구비하는 기판의 세정건조방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 얹어 놓는 공정 전에 표면을 세정 및 에칭 하기 위해 약액으로 표면을 처리하는 공정을 더 구비하는 기판의 세정건조방법.
  11. 제 2 항에 있어서, 상기 기판의 회전속도는 상기 제 2 노즐이 방사방향으로 이동함과 동시에 증가하고, 회전속도는 제 2 노즐이 이동하는 동안에 일정속도에 도달하는 기판의 세정건조방법.
  12. 제 2 항에 있어서, 상기 기판의 회전속도는 상기 제 2 노즐이 방사방향으로 이동함과 동시에 증가하고, 상기 회전속도가 일정속도에 도달한 후에 기판을 일정속도로 회전시키면서 제 2 노즐을 이동하여 정지시키는 기판의 세정건조방법.
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