KR100598993B1 - 기판세정장치 및 기판세정방법 - Google Patents

기판세정장치 및 기판세정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 기판세정장치는, 실질적으로 수평으로 유지된 기판에 대하여 상대이동접촉되는 액투과성의 막스크럽부재와, 이 막스크럽부재를 지지하는 지지부와, 막스크럽부재를 통해서 기판에 세정액을 공급하기 위한 공급관과, 이 공급관에 세정액을 공급하는 세정액공급원과, 세정액의 공급에 의해 부풀려진 막스크럽부재를 기판에 밀어붙이는 실린더기구와, 세정액의 공급에 의해 부풀려진 막스크럽부와 기판을 상대적으로 수평이동시키는 스핀척을 구비한다.
기판세정장치

Description

기판세정장치 및 기판세정방법{SUBSTRATE WASHING APPARATUS AND METHOD}
도 1은 기판처리 시스템의 전체개요사시도.
도 2는 기판세정장치(스크러버)의 내부투시사시도.
도 3은 본 발명의 실시형태에 관한 기판세정장치를 나타내는 구성블럭도.
도 4는 실시형태의 스크럽부재를 나타내는 사시도.
도 5는 본 발명의 실시형태에 관한 기판세정장치의 주요부를 나타내는 단면블럭도.
도 6는 실시형태의 스크럽부재를 나타내는 종단면도.
도 7는 본 발명의 다른 실시형태에 관한 기판세정장치의 주요부를 나타내는 종단면도.
도 8는 본 발명의 실시형태에 과한 기판세정방법을 나타내는 플로우 챠트도.
도 9는 실시형태의 스크럽부재의 지지기구를 도시한 도면.
도 10은 다른 실시형태의 스크럽부재지지기구를 도시한 도면.
도 11은 스크럽부재의 누름압력의 결정방법을 설명하는 개요모식도.
도 12는 다른 실시형태의 스크럽부재를 나타내는 종단면도.
도 13는 다른 실시형태의 스크럽부재를 나타내는 종단면도.
도 14A∼도 14C는 본 발명의 실시형태에 관한 기판처리방법을 나타내는 플로우챠트.
도 15는 본 발명의 다른 실시형태에 관한 기판세정장치(양면스크러버)를 나타내는 단면모식도.
도 16는 본 발명의 다른 실시형태에 관한 기판세정방법을 나타내는 플로우챠트.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 세정시스템 2 : 로드/언로드부
2a : 재치대 3 : 서브아암기구
4 : 프로세스부 5 : 주아암기구
6 : 반송로 7 : 제 1 세정장치
8 : 제 2 세정장치 9 : 건조장치
10 : 웨이퍼 반전장치 12a : 토출구
14A : 모터 14B : 실린더
14b : 실린더 로드 17a : 로드
21 : 스핀척 22 : 노즐
23 : 스크럽기구 24 : 대기부
25 : 처리실 25a : 반입출구
26 : 메가소닉 노즐 27 : 셔터
28 : 컵 29 : 스크럽부
30 : 수평아암 31 : 중간축부
32 : 회전통 41 : 아암선회기구
42 : 수직지추 51 : 수류분산판
51a : 구멍 53 : 막스크럽부재
54 : 스폰지 59 : 에어실린더
60 : 공급관 60a : 출구
61 : 초음파 발진기 62 : 초음파 발진자
70 : 압력조정밸브 72a, 72b : 체류스페이스
80 : 가압조정기구 81 : 아암승강기구
81a : 로드 82 : 승강부재
83 : 수직벽 84, 85 : 리니어 가이드
86 : 밸런스웨이트 87 : 풀리
88 : 와이어 89 : 실린더
90 : 제어기 91 : 모우터
91a : 구동축 92 : 세정액 공급유니트
93 : 구동풀리 94 : 종동풀리
95 : 벨트 100 : 액받이부
101 : 배액관 102 : 중량계
104 : 높이레벨
본 발명은, 기판을 스크럽세정하는 기판세정장치 및 기판세정방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조프로세스에서는, 반도체웨이퍼의 표면에 세정액을 뿌리면서 브러쉬나 스폰지로 스크럽하고, 파티클, 유기물, 금속 등의 이물을 제거함으로써 표면의 청정도를 높이고 있다.
이러한 웨이퍼의 스크럽세정에는 예컨대 미국특허 5,685,039호공보에 개시된 장치를 이용한다. 그러나, 종래의 장치에 있어서는, 파티클이 스크럽부재(브러쉬나 스폰지)의 표면에 부착하거나, 스크럽부재가 아주 극소하게 홈부나 구멍부에 들어가 버리는 경우가 있다. 파티클이 스크럽부재에 부착하거나 침입하거나 하면, 스크럽부재로부터 파티클이 탈락하여 웨이퍼(W)에 부착할 우려가 있다.
본 발명의 목적은, 스크럽부재 그 자체에 파티클이 부착하여 어렵고, 더구나 스크럽부재 그자체를 용이하게 청정화할 수가 있는 기판세정장치 및 기판세정방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명에 관한 기판세정장치는, 실질적으로 수평으로 유지된 기판에 대하여 상대이동 접촉되는 액투과성의 막스크럽부재와, 이 막스크럽부재를 지지하는 지지부와, 막스크럽부재를 통해서 기판에 세정액을 공급하기 위한 공급관과, 상기 공급 관에 세정액을 공급하는 세정액공급수단과, 세정액의 공급에 의해서 부풀려진 막스크럽부재를 기판에 밀어붙이는 가압수단과, 세정액의 공급에 의해 부풀려진 막스크럽부재와 기판을 상대적으로 수평이동시키는 상대이동수단을 구비 하는 것을 특징으로 한다.
이러한 기판세정장치로는, 막스크럽부재와 파티클과의 밀착력이 작기 때문에 스크럽부재에 파티클이 부착하기 어렵다. 또한, 세정액을 막스크럽부재의 안쪽에서 내뿜게 하고 있기 때문에, 이에 따라 막스크럽부재의 내부에 파티클이 침입하기 어렵다. 또한, 막스크럽부재 그자체를 청정화하는 경우에는 파티클이 부재로부터 탈락하기 쉽기 때문에, 청정화에 요하는 시간이 단축되어 스루풋이 향상한다.
또한, 상기 가압수단 및 상기 세정액공급수단중 적어도 한쪽의 동작을 제어하는 제어기를 가지며, 이 제어기는 상기 가압수단을 제어함으로써 상기 막스크럽부재로부터 기판에 걸리는 오버드라이브 접촉하중을 조정한다.
또한, 공급관내를 통류하는 세정액의 공급압력을 조정하는 수단을 가지며, 제어기는 이 세정액공급압력 조정수단을 제어함에 의해 막스크럽부재로부터 기판에 걸리는 오버드라이브 접촉하중을 조정한다.
상기 지지부는, 그 하부에 상기 막스크럽부재가 부착되고, 또한, 그 상부가 상기 공급관에 연이어 통하며, 또한, 상기 공급관으로부터 공급되는 세정액이 일시적으로 체류하는 체류스페이스를 갖는 회전통(Rotation Cylinder)과, 이 회전통을 수직축계에 회전구동시키는 구동수단을 구비한다.
또한, 상기 체류스페이스와 막스크럽부재와의 사이에 설치되어, 체류스페이스에서 막스크럽부재의 쪽으로 세정액을 통류시키기 위한 복수의 구멍이 형성된 수류분산판을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 체류스페이스와 상기 막스크럽부재와의 사이에 설치되어, 체류스페이스에서 막스크럽부재의 쪽으로 세정액을 통류시키는 투수성의 탄성부재(스폰지)를 갖는 것이 바람직하다. 또, 투수성의 탄성부재(스폰지)의 재질에는 발포 PVA(폴리비닐알콜)을 이용하는 것이 바람직하다. 이 경우에는 탄성부재가 막스크럽부재의 코어재료가 되어, 세정액의 막스크럽부재에의 공급량이 적더라도 막스크럽부재의 내압이 소망하는 압력이 되기 위해서, 세정액의 소비량이 저감한다.
또한, 상기 지지부는, 상기 공급관을 통과하는 세정액에 초음파를 인가하는 초음파발진부를 갖는 것이 바람직하다. 세정액을 초음파진동시킨 상태로 기판표면에 공급하면, 세정력이나 분산력이 증대한다.
상기 막스크럽부재는, 다공질로 발수성인 수지막 또는 친수성의 수지막으로 이루어진다. 발수성인 수지로서는 불소계수지가 적합하다. 친수성의 수지로서는 폴리올레핀계 수지가 적합하다. 이들 수지는 표면의 마찰계수가 작기 때문에 파티클이 부착하기 어렵고, 또한, 약액에 대한 내성이 높으므로 더욱 세정력이 큰 약액을 이용하는 것이 가능하게 된다.
이러한 막스크럽부재는, 예컨대 다음과 같이 하여 제조된다.
폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)의 입자를 가열하여, 이것을 프레스하면, PTFE 입자의 일부가 서로 융착하여 필름이 된다. 이 열 프레스필름에 적당한 장력 을 인가하면, 비융착부분이 확대되어 그물코 형상조직으로 되어, 그 결과적으로 다수의 미세구멍이 형성된다. 열 프레스필름에 대한 장력의 인가방법에는, 단일축(X축)의 방향으로만 필름을 잡아당기는 1축연신법과, 2개의 축(X축과 Y축)의 방향으로 각각 필름을 잡아당기는 2축연신법이 있다. 연신된 다공질 필름은, 막두께를 0.5 ∼ 5.0 mm의 범위로 하고, 미세구멍의 평균지름을 0.1 ∼ 50 μm의 범위로 하는 것이 바람직하다. 또한, 필름에 필요한 인장강도를 갖게 함과 동시에, 미세구멍에 물을 원활하게 통과시키기 위해서는, 막두께를 1.0 ∼ 3.0 mm의 범위로 하여, 평균구멍지름을 0.5 ∼ 2.0 μm의 범위로 하는 것이 가장 바람직하다.
또, 막스크럽부재의 재질로는 PTFE 외에 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에텔공중합체(PFA), 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌공중합체 (FEP), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE)을 이용하도록 하여도 좋다. 이들 불소계 수지재료는 발수성이기 때문에, 물을 통과시키기 위해서 막을 다공질로 할 필요가 있다. 또한, 수압으로 막스크럽부재가 용이하게 찢어지지 않도록 하기 위하여, 수지막의 인장강도는 연신방향을 24.7kgf/mm2이상, 연신직교방향을 5.9 kgf/mm2이상으로 할 필요가 있다.
한편, 막스크럽부재의 재질에는 폴리올레핀수지같은 친수성의 수지를 이용할 수 있다. 친수성수지로 이루어지는 막스크럽부재의 경우는, 필요한 인장강도를 확보하기 위하여 막두께의 하한치는 0.5 mm로 하지만, 막두께의 상한치는 실질적으로 존재하지 않는다. 친수성수지필름에서는 막 그자체를 물이 투과하기 쉽기 때문이다.
본 발명에 관한 기판세정방법은,
(a)기판을 실질적으로 수평으로 유지하는 공정과,
(b)액투과성의 막스크럽부재를 통해서 세정액을 기판의 표면에 공급함과 동시에, 막스크럽부재를 기판의 표면에 접촉시키는 공정과,
(c)막스크럽부재가 기판의 표면에 처음으로 접촉하는 영점(제로포인트)보다도 막스크럽부재를 기판의 표면에 밀어붙임으로써 양자를 오버드라이브 접촉시키는 공정과,
(d)막스크럽부재와 기판을 상대적으로 이동시켜, 막스크럽부재에 의해 기판의 표면을 스크럽하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 더미기판과 막스크럽부재를 오버드라이브 접촉시켜 스크럽세정함으로써 최적의 오버드라이브 접촉하중을 구하는 공정 (e)을 갖고, 상기 공정(c)에서는, 막스크럽부재의 하강량을 조정하거나, 또는 세정액의 공급압력을 조정함으로써, 기판과 막스크럽부재와의 오버드라이브 접촉하중을 상기 공정(e)에서 구한 최적의 오버드라이브 접촉하중이 되도록 제어한다.
상기 공정(c) 및 (d)에서는, 세정액의 공급압력을 실질적으로 일정하게 해도 좋고, 또한 세정액의 공급압력을 기판을 스크럽세정하지 않는 비처리시의 그것보다도 크게 하여도 좋고, 또한 기판의 표면상태에 따라 세정액의 공급압력을 바꾸도록 하여도 좋다.
<실시예>
이하, 첨부의 도면을 참조하면서 본 발명의 여러가지가 바람직한 실시의 형 태에 관해서 설명한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 세정시스템(1)은 로드/언로드부(2) 및 프로세스부(4)를 구비하고 있다. 로드/언로드부(2)는 재치대(2a) 및 서브아암기구(3)를 구비하고 있다. 재치대(2a)에는 4개의 카세트(C)가 재치되어 있다. 각 카세트(C)에는 복수매의 웨이퍼(W)가 수납되어 있다.
서브아암기구(3)는, 웨이퍼(W)를 유지하기 위한 홀더와, 홀더를 전진 또는 후퇴시키는 진퇴구동장치와, 홀더를 X축방향으로 이동시키는 X축구동장치와, 홀더를 Z축방향으로 이동시키는 Z축구동장치와, 홀더를 Z축주위에 수진(首振)회전시키는 θ회전구동장치를 구비하고 있다.
프로세스부(4)는, 주아암기구(5) 및 각종의 처리장치(7,8,9,10)를 구비하고 있다. 프로세스부(4)의 중앙에는 Y축방향으로 이어지는 반송로(6)가 설치되고, 이 반송로(6)에 따라 주아암기구(5)가 이동가능하게 설치된다. 주아암기구(5)는, 웨이퍼(W)를 유지하기 위한 홀더와, 홀더를 전진 또는 후퇴시키는 진퇴구동장치와, 홀더를 Y축방향으로 이동시키는 Y축구동장치와, 홀더를 Z축방향으로 이동시키는 Z축구동장치와, 홀더를 Z축 주위에서 수진회전시키는 θ회전구동장치를 구비하며, 서브아암기구(3)와의 사이에서 웨이퍼(W)를 주고 받음을 행하여, 각 처리장치 (7,8,9,10)에 웨이퍼(W)를 반입반출하도록 되어 있다.
반송로(6)의 한쪽에는 제1 및 제2의 세정장치(7,8)가 배치되어 있다. 제1의 세정장치(7)는 웨이퍼(W)의 표면을 세정처리하기 위한 표면세정장치로서 사용되며, 제2의 세정장치(8)는 웨이퍼(W)의 이면을 세정처리하기 위한 이면세정장치로서 사용된다.
반송로(6)의 다른쪽에는 건조장치(9) 및 웨이퍼반전장치(10)가 배치되어 있다. 건조장치(9)는 상하로 겹쳐 쌓아진 실질적으로 같은 구성의 4개의 컴퍼트먼트를 구비하고 있고, 각 컴퍼트먼트내에는 히터를 내장한 열판이 설치되어, 젖은 웨이퍼(W)가 열판에 의해서 가열건조되게 되어 있다. 웨이퍼반전장치(10)는, 웨이퍼(W)를 수평으로 끼워지지하는 척과, 척을 수평축 주위에 반전시키는 반전구동장치를 구비하고 있다. 이 웨이퍼반전장치(10)로서는 웨이퍼(W)를 반전시켜 표면과 이면이 교체되도록 되어 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 제1의 세정장치(7)는, 스핀척(21)과, 노즐(22)과, 스크럽기구(23)와, 대기부(24)와, 메가소닉노즐(26)을 구비하고 있다. 스핀척(21)은 웨이퍼(W)의 표면이 상향이 되도록 웨이퍼(W)를 흡착유지하여, 웨이퍼(W)를 회전시키게 되고 있다. 노즐(22)은 스핀척(21)상의 웨이퍼(W)에 세정액(순수한 물)을 공급하도록 되어 있다. 스크럽기구(23)는 스크럽부(29)를 가지며, 회전중의 웨이퍼(W)의 표면에 스크럽부(29)를 접촉시켜, 프론트 페이스를 스크럽세정하도록 되어 있다. 대기부(24)는 스핀척(21)으로부터 조금 떨어진 홈위치에 설치된다. 비사용시의 스크럽부(29)는 대기부(24)에서 대기하게 되어 있고, 이 대기부(24)에서 대기하고 있을 때에 스크럽부(29) 자체가 청정화되도록 되어 있다. 메가소닉노즐(26)은, 처리실(25)의 내부에 있어 스핀척(21)을 끼고 스크럽기구(23)의 반대측에 배치되어 있다.
도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 스크럽기구(23)는, 스크럽부(29)와, 수평아암(30)과, 수직지축(42)과, 아암선회기구(41)와, 아암승강기구(81)를 구비하고 있다. 수평아암(30)의 기초단측은 수직지축(42)에 의해 지지되고, 수평아암(30)의 자유단측에는 스크럽부(29)가 부착되고 있다. 아암선회기구(41)에 의해 수평아암(30)을 지축(42)의 주위로 선회시키면, 스크럽부(29)는 스핀척(21)의 외측의 홈위치로부터 스핀척(21)의 바로 위 사용위치까지 이동하게 되어 있다. 사용위치에서 스크럽부(29)는 스핀척(21)상의 웨이퍼(W)의 중앙부와 둘레가장자리부를 왕복이동하도록 되어 있다.
스핀척(21)은, 흡착유지한 웨이퍼(W)를 시계회전방향 CW(clockwise)에서 회전시키도록 되어있다. 또한, 스핀척(21)의 주위에는 컵(28)이 설치되고, 웨이퍼(W)의 세정시에 있어서 웨이퍼(W)의 표면에 공급한 세정액 등이 주위에 흩날리는 것을 방지하게 되어 있다.
처리실(25)은 반송로(6)측으로 개구하는 반입출구(25a)를 가지고, 이 반입출구(25a)는 셔터(27)로 개폐되도록 되어 있다. 웨이퍼(W)는 주아암기구(5)에 의해 반입출구(25a)를 통해 처리실(25)내에 출납되고, 처리실(25)내의 스핀척(21)상에 이재된다. 스핀척(21)은 웨이퍼(W)를 흡착유지하기 위한 진공흡착유지기구(도시하지 않음)를 구비하고 있다. 진공흡착유지기구의 배기통로는 스핀척회전축(21a) 을 지나, 스핀척(21)의 위면으로 개구하고 있다. 스핀척회전축(21a)은 시일축받이(도시하지 않음)를 통해 모터(14A)의 구동축에 연결되어 있다. 모터(14A)는 실린더로드(14b)에 연결지지 되어 있다. 실린더(14B)에서 로드(14b)를 돌출시키면, 스핀척(21)이 상승하고, 실린더(14B)내에 로드(14b)를 퇴입시키면 스핀척(21)이 하강 하게 되어 있다.
컵(28)은 아래쪽의 로드(17a)에 연결지지되어 있다. 이 로드(17a)를 실린더 (17)로부터 돌출퇴입시키면, 컵(28)이 승강하도록 되어 있다. 이 컵(28)은, 상승시에는 스핀척(21) 및 웨이퍼(W)의 주위를 포위하고, 하강시에는 스핀척(21)의 웨이퍼재치면보다 아래쪽에 위치하도록 되어 있다.
처리실(25)의 천장부에는 복수의 도입구멍(도시하지 않음)이 개구하고, 이들 도입구멍을 통해 처리실(25)내로 청정공기가 공급되도록 되어 있다. 한편, 컵(28)의 바닥부에는 드레인통로(도시하기 않음) 및 배기통로(도시하지 않음)가 각각 개구하고, 폐액 및 미스트가 컵(28)내에서 각각 배출되도록 되어 있다.
또한, 도 3, 도 4, 도 5를 참조하면서 스크럽기구(23)에 관해서 설명한다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 스크럽기구(23)는 가압조정기구(80) 및 제어기 (90)를 구비하고 있다. 가압조정기구(80)는 승강실린더(81)를 가지며, 이 승강실린더(81)의 로드(81a)는 승강부재(82)를 통해 아암(30)의 적절한 부위에 연결되어 있다. 승강부재(82)는 리니어가이드(84)를 통해 수직벽(83)의 일측면에 연결되어 있다.
수직벽(83)의 반대측면에는 리니어가이드(85)를 통해 밸런스 웨이트(86)가 설치된다. 이 밸런스 웨이트(86)와 승강부재(82)와는 풀리(87)에 건너지른 와이어 (88)를 통해 서로 연결되어 있다. 또, 풀리(87)는 수직벽(83)의 정상부에 부착되어 있다.
여기서, 스크럽부(29) 및 아암(30)의 합계중량과 밸런스 웨이트(86)의 중량 이 균형하도록 제로-밸런스가 조정된다. 승강부재(82)에는 실린더(89)가 연결되어 있다. 이 실린더(89)의 동작은 제어기(90)에 의해서 제어되어 있고, 이에 따라 스크럽부(29)가 제로-밸런스 포인트에서 더욱 하강되어, 웨이퍼(W)에 대하여 스크럽부(29)가 오버드라이브 접촉되도록 되어 있다.
또, 이 오버드라이브 접촉압력은 후술하는 바와 같이 제어된다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 수평아암(30)은 승강부재(82)의 주위에 요동선회가능하도록 설치된다. 수평아암(30)을 요동선회시킴으로써, 스크럽부(29)는 홈위치(대기부(24))와 사용위치(웨이퍼회전중심의 바로 위)와의 사이를 이동한다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 공급관(12)은, 세정액공급유니트(92)로부터 아암(30)의 안을 통하여 스크럽부(29)의 체류스페이스(72a)에 연통하고 있다. 세정액공급유니트(92)는 압력제어밸브를 내장하고 있어, 스크럽부(29)에의 세정액의 공급압력이 가변으로 조정되도록 되어 있다. 또, 유니트(92)의 압력제어밸브는 제어기 (90)에 의해 제어된다. 제어기(90)의 메모리에는 최적의 오버드라이브 접촉하중(기판에 대한 막스크럽부재의 가압력)의 데이터가 미리 입력되어 있다. 이 최적의 오버드라이브 접촉하중의 데이터는, 더미웨이퍼(DW)를 모의세정하여 얻어진 것이다.
스크럽부(29)는, 자기시일(자성체 시일)된 축받이(14)를 통해 공급관(12)에 회전가능하게 지지되어 있다. 스크럽부(29)는, 중간축부(31)와, 회전통(32)과, 수류분산판(51)과, 막스크럽부재(53)를 구비하고 있다. 중간축부(31)는 회전통(32)의 상부에 연속하여 형성되고, 수류분산판(51)은 회전통(32)의 하부에 연속하여 형 성되어 있다. 회전통(32)의 내경은 중간축부(31)의 내경보다도 크다. 예컨대, 회전통(32)의 내경은 약 15 mm이고, 중간축부(31)의 내경은 약 10 mm 이다.
중공축부(31)의 바깥둘레에는 종동풀리(94)가 부착되고, 이 종동풀리(94)와 구동풀리(93)에 벨트(95)가 건너질러지고 있다. 구동풀리(93)는 모터(91)의 구동축 (91a)에 부착되고, 모터(91)의 회전구동력이 벨트(95)에 의해 스크럽부(29)에 전달되도록 되어 있다. 또, 모터(14A,91) 및 실린더(14B,17,81,89)의 각 전원은 제어기(90)의 출력측에 접속되고, 각각의 동작이 제어되도록 되어 있다.
체류스페이스(72a)는 회전통(32)과 수류분산판(51)으로 규정되어 있고, 이 스페이스(72a) 중에 공급관의 토출구(12a)가 끼워져 있다. 수류분산판(51)은 돔형상을 이루고, 이에는 직경이 수μm에서 수 mm까지의 다수의 구멍(51a)이 형성되어 있다. 또한 수류확산판(51)의 외측에는 막스크럽부재(53)가 설치되어 있다. 막스크럽부재(53)의 형상은 자루형상을 이루며, 막스크럽부재(53)의 끝단부는 회전통 (32)의 하부바깥둘레에 접착제로 접착되어 있다. 이 막스크럽부재(53)와 수류확산판(51)과의 사이에는 제2의 체류스페이스(72b)가 형성되어 있다. 또한, 막스크럽부재(53)는 클램프부재에 의해 회전통(32)에 착탈가능하게 부착하도록 하여도 좋다.
막스크럽부재(53)에는 표면의 마찰계수가 작은 수지막을 이용한다. 이러한 수지막에는 PTFE, PFA, FEP, PCTFE와 같은 불소계수지를 이용한다. 이들 불소계 수지재료는 발수성이기 때문에, 물을 통과시키기 위해서 막을 다공질로 할 필요가 있다. 따라서, 막스크럽부재(53)에는 다수의 미세구멍(도시하지 않음)을 1축연신법에 의해 형성하고 있다. 여기서「1축연신법」이라 함은 열 프레스필름을 단일 축 방향에 당겨 늘리는 것을 말한다. 이들 미세구멍은, 비가압상태에서는 세정액이 통과하기 어렵지만, 가압상태에서는 세정액이 통과가능해진다.
이러한 미세구멍의 평균지름은, 0.1μm에서 50μmm의 범위가 바람직하고, 약 1μm으로 하는 것이 가장 바람직하다.
세정액의 수압으로 수지막(53)이 찢어지지 않도록 하기 위해서, 그 막두께는 적어도 0.3 mm 이상으로 해야 한다. 한편, 수지막(53)의 막두께가 과대하게 되면, 세정액이 투과하기 어렵게 되기 때문에, 막스크럽부재(53)의 막두께의 상한치는 1.5 mm까지로 한다. 또, 세정액을 원활하고 또한 양호하게 투과시키기 위해서는, 막스크럽부재(53)의 막두께는 0.5∼1.0 mm의 범위로 하는 것이 가장 바람직하다.
또한, 막스크럽부재(53)의 재질에는 폴리올레핀수지같은 친수성의 수지를 이용할 수도 있다.
친수성수지로 이루어지는 막의 경우는, 필요한 인장강도를 확보하기 위하여 막두께의 하한치는 0.3 mm 로 하지만, 막두께의 상한치는 실질적으로 존재하지 않는다. 친수성의 수지막에서는 그 자체에 세정액(순수한 물)이 침윤하여, 세정액이 수지막을 용이하게 투과할 수 있기 때문이다.
다음에, 도 8 및 도 2 ∼ 도 6, 도 11을 참조하면서 상기 장치를 이용하여 반도체웨이퍼(W)의 표면을 스크럽세정하는 경우에 관해서 설명한다.
더미웨이퍼(DW)를 제1의 세정장치(7)에 의해 모의세정하여, 스크럽부(29)의 하강량과, 세정액의 공급압력과, 막스크럽부재(53)의 사이즈 및 재질과, 오버드라이브 접촉하중과, 웨이퍼표면의 세정상태의 5가지 사이의 상관데이터를 얻었다(공 정 S1). 얻어진 데이터에 근거하여 최적의 오버드라이브 접촉하중을 설치하여, 이 설치 오버드라이브 접촉하중과 그 관련데이터를 제어기(90)의 메모리에 데이터입력한다(공정 S2). 또, 웨이퍼표면의 세정상태는 현미경 관찰에 의해 평가하였다.
주반송아암기구(5)에 의해 피처리웨이퍼(W)를 프로세스부(4)의 제1의 세정장치(7)로 반송한다. 셔터(27)를 열고, 아암홀더(5a)와 동시에 웨이퍼(W)를 처리챔버(25)내로 반입하여, 스핀척(21)을 상승시키고, 웨이퍼(W)를 아암홀더(5a)로부터 스핀척(21)위로 이재한다(공정 S3).
스핀척(21)은 웨이퍼(W)를 진공흡착유지한다. 이어서, 도 1에 나타내는 바와 같이 웨이퍼(W)의 상면이 중량계(102)의 측정부(103)의 높이레벨(104)에 맞추어지도록 스핀척(21)을 하강시킨다 (레벨조정공정 S4). 또한, 스크럽부(29)를 측정부(103)의 바로 위에 위치시켜, 스크럽부(29)로의 세정액의 공급을 시작한다(공정 S5). 본 실시형태에서는 세정액의 공급압력을 거의 일정하게 하고 있다.
세정액은 수류분산판(51)의 통류구멍(51a)을 통해 제2의 체류스페이스(72b)로 흘러들어간다.
막스크럽부재(53)의 구멍은 미세하기 때문에, 세정액은 통상의 압력에서는 이 막스크럽부재(53)를 통과되지 않은 채 막스크럽부재(53)의 안쪽에 가두어지고, 제2의 체류스페이스(72b)에 고인다. 이렇게 해서 제2의 체류스페이스(72b)가 세정액으로 채우면, 다음에 제1의 체류스페이스(72a)에 세정액이 고이게 된다.
여기서 회전통(32)은 액친밀상태에 있는 점에서, 예컨대 자기시일부(14)의 하면부근까지 세정액으로 채워져 버리면, 회전통(32)의 내압이 점차로 증대한다. 이 내압이 있는 레벨을 넘으면, 세정액은 막스크럽부재(53)가 미세한 구멍으로부터 외부로 내뿜기 시작한다. 막스크럽부재(53)를 통하여 나가는 세정액의 유출량과 공급량이 균형을 이루어 평형상태에 이르면, 팽창한 막스크럽부(29)가 측정부(103)에 접촉하기 시작하는 곳까지 스크럽부(29)를 하강시킨다(공정 S6). 막스크럽부재 (53)가 측정부(103)에 최초에 접촉하는 곳에서, 측정하중이 제로눈금을 나타내도록 중량계(102)를 영점 보정한다(공정 S7). 그리고, 측정부(103)에 대하여 막스크럽부재(53)가 오버드라이브 접촉하도록, 최초의 접촉점으로부터 스크럽부재 (29)를 더욱 하강시킨다(공정 S8).
스크럽부(29)를 서서히 하강시키면서 측정하중이 오버드라이브접촉하중의 설치값과 일치하는가 아닌가를 판정한다(공정 S9). 공정 S9의 판정이 NO일 때는, 측정하중이 오버드라이브접촉하중의 설치치와 일치할 때까지 공정 S8을 되풀이하여, 최적의 오버드라이브접촉을 주는 스크럽부(29)의 하강스트로크량을 측정검출한다. 공정 S9의 판정이 YES일 때는, 양자가 일치하였을 때의 스크럽부(29)의 하강스트로크량을 제어기(90)의 메모리에 데이터입력한다.
스크럽부(29)를 상승시켜(공정 S10), 스크럽부(29)로의 세정액의 공급을 정지시킨다(공정 S11). 스크럽부(29)를 홈위치로부터 사용위치까지 이동시켜, 웨이퍼 (W)의 회전중심의 바로 위에 스크럽부(29)를 위치시킨다(공정 S12).
이어서, 제어기(90)는, 공정 S8과 S9로 얻은 데이터를 메모리로부터 불러내어, 이 데이터에 근거하여 실린더(81,89)의 동작을 제어하고, 최적의 오버드라이브접촉하중을 웨이퍼(W)에 준다(공정13). 이 때 막스크럽부재(53)는 돔형상으로 부 풀려진 상태에 있고, 이러한 스크럽부(29)를 웨이퍼(W)의 표면에 밀어붙이면, 도 6에 나타낸 바와 같이 막스크럽부재(53)의 하부가 변형한다. 이러한 접촉상태에서 스크럽부(29)에 세정액을 공급하기 시작한다(공정 S14).
이어서, 스핀척(21)에 의하여 웨이퍼(W)를 회전시키기 시작한다(공정 S15). 이 때 모터(91)는 중립인 상태에 있고, 스크럽부(29)는 자유롭게 회전할 수 있도록 되어 있다. 세정액공급하에서 막스크럽부재(53)와 웨이퍼(W)의 표면이 서로 맞스쳐, 웨이퍼(W)의 표면이 소프트세정된다. 또, 공정 S15에서는 스크럽부(29)를 회전구동시키도록 하여도 좋다. 또, 공정 S13, S14, S15는 순서를 교체하여도 좋다.
스크럽세정처리완료후, 웨이퍼(W)의 회전을 정지시킴과 동시에, 스크럽부재 (29)를 상승시켜(공정 S16), 세정액의 공급을 정지한다(공정 S17). 또한, 사용위치로부터 홈위치까지 스크럽부재(29)를 퇴피시킨다(공정 S18). 이어서, 웨이퍼(W)에 노즐(22)로부터 린스액(순수한 물)을 뿌려, 웨이퍼(W)를 린스한다(공정 S19). 또한, 스핀척(21)에 의해 웨이퍼(W)를 고속회전시켜, 웨이퍼(W)에서 부착액체방울을 원심분리제거하고, 웨이퍼(W)의 표면을 건조한 상태로 한다. 또한, 주반송 아암기구(5)에 의해 웨이퍼(W)를 건조유니트(9)에 반송하여, 웨이퍼(W)를 가열건조한다 (공정 S20). 또한, 주반송아암기구(5)에 의해 웨이퍼(W)를 카세트(C)에 수납하여, 카세트(C)와 함께 웨이퍼(W)를 시스템(1)으로부터 반출한다(공정 S21).
상기 실시형태에 의하면, 스크럽부(29)에 수류분산판(51)을 설치하고 있기 때문에, 막스크럽부재(53)를 오버드라이브접촉시켰을 때에 막스크럽부재(53)가 웨이퍼(W)의 표면에 맞추어서 변형하기쉽다. 또한, 웨이퍼(W)의 표면에 빈틈없이 막 스크럽부재(53)가 접촉되기 때문에, 웨이퍼(W)와 막스크럽부재(53)와의 접촉면적이 커짐과 동시에, 접촉하고 있는 면의 세정력의 불균형이 억제된다.
이러한 스크럽부(29)는, 막스크럽부재(53)의 마찰계수가 작기 때문에, 막스크럽부재(53)의 표면에 대한 파티클의 밀착력(흡착력)이 작고, 막스크럽부재(53)의 표면에 파티클이 부착하기 어렵다.
또, 세정액을 막스크럽부재(53)의 안쪽에서 뿜어 나오게 하여, 막스크럽부재 (53)가 미세한 구멍에는 항상 안쪽에서 외측으로 향하는 액류가 존재하기 때문에, 이에 따라 막스크럽부재(53)의 구멍은 파티클이 외부에서 들어가기 어렵다.
이와 같이 파티클은 막스크럽부재(53)의 표면에 부착하기 어렵고, 또한 내부에도 들어가기 어렵다. 이 때문에, 막스크럽부재(53)에 부착한 파티클이 웨이퍼(W)로 이행하여, 웨이퍼(W)가 오염되어 버린다는 현상은 일어나기 어렵다.
또한, 막스크럽부재(53)에 파티클이 부착하였다고해도, 파티클과 막스크럽부재(53)와의 밀착성(흡착력)이 낮기 때문에, 막스크럽부재(53) 그 자체를 청정화할 때에 파티클이 떨어지기 쉽다. 이 때문에 세정에 요하는 시간이 매우 짧아도 되며, 세정처리전체의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또한, PTFE는 약액에 대한 내후성이 강하기 때문에, 예컨대 세정액으로서 오존등의 세정력이 큰 약액을 이용할 수 있고, 이 경우에는 세정력을 높일 수 있다. 또한, 막스크럽부재(53)의 막두께나 구멍의 크기나 형상을 바꿈으로써, 막스크럽부재(53) 내부의 가압력을 변화시킬 수 있기 때문에, 이에 따라 세정액의 토출량이나 토출압력을 조정할 수가 있다. 또한, 세정액공급관(12)에 압력조정밸브를 설치함으로써, 세정액의 토출량이나 토출압력을 조정할 수가 있다.
다음에, 도 7을 참조하면서 다른 실시형태의 스크럽부에 관해서 설명한다.
회전통(32) 및 수류분산판(51)에 의해 제 1의 체류스페이스(72a)가 규정되어 있다. 또한, 수류분산판(51) 및 막스크럽부재(53)에 의해 제 2의 체류스페이스 (72b)가 규정되어 있다. 공급관(60)의 출구(60a)는 제 1의 체류스페이스(72a)의 안에서 개구하고 있다. 이 공급관(60)의 출구(60a)의 근방에는 초음파발진기(61)가 부착되고, 초음파발진기(61)의 내부에는, 공급관(60)을 둘러싸는 링형상의 여러개의 초음파발진자(62)가 관(60)의 길이 방향에 설치된다. 또, 초음파발진기(61)는 도시하지 않은 전원을 스위치에 의하여 온·오프할 수 있도록 하여도 좋고, 또한 초음파발진기(61)의 초음파진동의 세기를 조정할 수 있도록 하여도 좋다.
또한, 스크럽부(29)의 외측에 초음파발진부(61)를 설치하도록 하여도 좋다.
이러한 장치에 있어서는, 세정액공급관(6)을 지나는 세정액에 초음파발진자 (62)로부터 주파수 0.5∼1.8 MHz의 초음파가 발진되고, 세정액은 초음파에 의해 여기된 상태로 공급관(60)으로부터 토출된다. 이와 같이 초음파가 발진된 세정액을 회전통(32)내에 공급하면, 세정액은 진동한 상태로 수류분산판(51)을 통해 막스크럽부재(53)내에 분산되어 가고, 진동한 상태로 막스크럽부재(53)로부터 내뿜게 된다. 이와 같이 세정액이 진동한 상태로 웨이퍼(W) 표면에 공급되면, 진동하고 있는 세정액은 진동하지 않는 세정액에 비해서 세정력이나 분산력이 크기 때문에, 세정효과가 높아진다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 아암(30)의 첨단에 에어실린더(59)를 부착하고, 이 에어실린더(59)에 의하여 스크럽부(29)를 승강가능하게 직접 지지하도록 하여도 좋다. 에어실린더(59)는 아암(30)구동용의 실린더(81,89)와는 별개독립으로 스크럽부(29)를 단독으로 승강시키는 것이다. 또, 상측원통체(31)와 하측원통체(32)는 함께 회전하지 않게 되어 있다.
또한, 도 10에 나타내는 바와 같이, 세정액공급관(12)의 유로에 압력조정밸브(70)를 설치하여, 세정액공급관(2)내의 압력을 조정하도록 하여도 좋다. 이 압력조정밸브(70)는 제어기(90)에 의해 제어되도록 되어 있고, 제어기(90)는 오버드라이브접촉하중의 설치치데이터에 근거하여 스크럽부(29)로의 세정액의 공급압력을 조정하고 있다.
다음에, 도 11을 참조하면서 막스크럽부재(53)의 내압 및 오버드라이브접촉하중의 결정방법의 일례에 관해서 설명한다.
액받이부(100)가 홈위치에 설치되고, 이 속에 중량계(102)가 수용되어 있다. 액받이부(100)의 바닥부에는 배액관(101)이 연통개구하여, 이 배액관(101)을 통해 액받이부(100)내에서 액이 배출되도록 되어 있다.
중량계(102)의 상면과 웨이퍼(W)의 상면과는 같은 높이레벨(104)로 맞추어지도록 되어 있다. 스크럽부(29)에 세정액을 공급하고 있는 상태로 중량계(102)로써 스크럽부(29)의 하중을 측정하고, 이 측정하중을 바탕으로 최적의 오버드라이브접촉하중(가압력)을 얻기 위한 막스크럽부재(53)의 내압과 스크럽부의 밀어붙임값을 결정한다.
여기서 막스크럽부재(53)의 내압은 세정액의 공급량에 의해 결정되며, 공급 량이 많아지면 내압이 커져 하중이 커진다. 공급관(12)에는 압력조정밸브(70)를 설치해 두었기 때문에, 막스크럽부재(53)의 내압은 거의 일정하게 유지된다. 또한 상기 밀어붙임값이라 함은, 스크럽부에서 웨이퍼(W)를 누르는 경우에, 스크럽부의 하단측이 웨이퍼(W) 상면에 접촉한 위치로부터 더욱 스크럽부를 하강시켰을 때의 하강거리의 값을 말하고, 해당 하강거리가 커지면 상기 하중이 커지지만, 측정치로부터 스크럽부의 하강량이 결정된다.
계속해서 일단 세정액의 공급량을 적게 하여 막스크럽부재(53)의 내압을 작게 한 상태로 지지아암(5)과 아암선회기구(41)를 작동시켜, 스크럽부(29)를 홈위치로부터 웨이퍼(W)를 세정하는 처리위치까지 이동시킨 후, 승강축(82)을 하강시켜 스크럽부의 하단측을 웨이퍼(W)의 소정위치에 접촉시킨다. 이어서 상술의 방법으로 미리 결정된 밀어붙임값분의 스크럽부를 하강시켜 웨이퍼(W)를 밀어붙인 후, 막스크럽부재(53)의 내압이 미리 결정된 압력이 되도록 세정액을 공급하면서, 상술의 실시 형태와 같은 방법으로 웨이퍼(W)를 세정한다.
이러한 스크럽부(29)에서는, 스크럽부(29)의 오버드라이브스트로크를 바꿈으로써 웨이퍼(W)에의 가압력 조정을 행하고 있기 때문에, 막스크럽부재(53)의 내압만으로 가압력을 조정하는 경우에 비하여 웨이퍼(W)로의 가압력의 조정을 넓은 범위에서 용이하게 할 수 있다.
일반적으로 예컨대 알루미늄막의 세정의 경우에는 막에 상처가 나기 쉽기 때문에 가압력을 작게 하여, 웨이퍼(W)의 이면측의 세정 등의 막에 상처가 나기 어려운 경우에는, 파티클 제거율향상을 위해 가압력을 크게 하고 있기 때문에, 가압 력의 조정이 용이한 것은 유효하다. 또한 가압력을 필요에 따라서 조정할 수 있는 점에서, 막스크럽부재(53)에 압력이 가해지는 것에 의한 막스크럽부재(53)에의 부담을 필요량정도까지 작게 할 수 있고, 이에 따라 수명을 길게 할 수 있다는 효과도 얻어진다.
또한, 상술의 예에서는 막스크럽부재(53)의 내압을 압력조정밸브(70)에 의하여 일정하게 유지하고 있기 때문에 가압력을 일정히 유지할 수가 있다. 여기서 스크럽부(29)의 오버드라이브 스트로크와 막스크럽부재(53)의 내압은 상술방법 등에 의해 미리 결정되어, 세정시에 이들을 연속하여 제어할 필요는 없기 때문에, 간이한 수법으로 원하는 가압력을 얻을 수 있어, 저비용으로 세정력의 안정을 꾀할 수 있다.
또한, 막스크럽부재(53)의 내압을 세정시에는 크게 하여, 대기시나 이동시 등의 비처리시에는 작게 설치함으로써, 비처리시에는 세정액의 소비량의 저감이나, 막스크럽부재(53)에 압력이 가해짐으로써 막스크럽부재(53)의 손상을 억제할 수 있기 때문에, 결과적으로 세정액의 소비량을 저감하여, 막스크럽부재(53)의 수명을 향상시킬 수 있다.
또한 상술의 스크럽부에서는, 대기시에 스크럽부(29)의 오버드라이브스트로크와 막스크럽부재(53)의 내압을 결정하도록 하였지만, 이들은 미리 별도의 영역에서 결정한 간격, 대기시에는 스크럽부(29)를 액받이용기(100)내에 대기시키기만 하도록 하여도 좋다. 또한 처리시와 비처리시와의 사이에서 막스크럽부재(53)내의 내압을 바꾸지 않도록 하여도 좋다.
또, 승강수단에 의해 웨이퍼(W)에 대한 스크럽부(29)의 상대높이를 일정하게 한 후에, 스크럽부(29)의 내압을 바꿈으로써 웨이퍼(W)에 작용하는 가압력을 조정하는 것도 가능하다.
다음에, 도 12를 참조하면서 다른 실시형태의 스크럽부에 관해서 설명한다.
본 실시형태의 스크럽부(29)는, 수류확산판(51)과 막스크럽부재(53)와의 사이에 투수성의 탄성체로서 스폰지(54)를 구비하고 있다. 즉, 제 2의 체류스페이스 (72b)에 코어재료로서 스폰지(54)를 충전하고 있다. 스폰지(54)의 하부는 반구형상 또는 유사반구형상으로 형성되어, 그 표면은 각부가 없는 매끄러운 형상을 하고 있다.
막스크럽부재(53)의 상단은 아래쪽원통체(32)의 외면에 기밀하게 고정되어 있으나, 스크럽부재(53)는 스폰지(54)의 외면에 밀착하지 않는. 막스크럽부재(53)가 수류확산판(51)의 외측측에 부풀려진 상태가 되도록 스폰지(54)의 형상이 설치되어 있다.
이러한 스폰지(54)는, 폴리비닐알콜(PVA)이나 폴리비닐포르말(PVF)을 출발원료로 하는 발포체로 이루어져, 시간 경과변화가 적고, 부드러운 것이다. 예컨대, 스폰지(54)는 30%압축응력으로 반발탄성이 20∼80 g/cm2인 경도를 갖는다. 또한, 스폰지(54)의 최대함수율은 약 1200%이고, 겉보기의 비중은 약 0.08이다. 또한, 하측원통체(32) 및 수류확산판(53)은 폴리프로필렌 등의 수지로 되어있다.
이 스크럽부(29)에서는, 공급관(12)으로부터 공급된 세정액이, 수류분산판 (51)을 통과하여 스폰지(54)내에 침투해 가고, 스폰지(54)내를 투과하여 막스크럽 부재(53)의 내부를 채우고, 이어서 제1의 체류스페이스(72a)를 채워 간다. 제1의 체류스페이스(72a)가 세정액으로 가득 차게 되어, 그 내압이 상승하면, 세정액이 막스크럽부재(53)의 미세구멍으로부터 외부에 내뿜게 된다.
이와 같이 막스크럽부재(53)의 내부에 스폰지(54)를 코어재료로서 충전하면, 막스크럽부재(53)의 형상은 스폰지(54)에 의해 외측으로 부풀려지도록 유지되어 있기 때문에, 세정액의 공급량이 적은 경우이더라도 막스크럽부재(53)의 내압을 어느 정도의 크기로 할 수 있다.
이 때문에 막스크럽부재(53)의 내압을 소정의 압력으로 하기 위한 세정액의 양을 적게 할 수 있어, 세정액의 소비량을 절감할 수가 있다.
또한, 스폰지(54)에 의해 막스크럽부재(53)의 형상이 유지되어 있기 때문에, 막스크럽부재(53)가 웨이퍼(W) 표면에 맞추어 변형되기 쉽고, 이에 따라 웨이퍼 (W)와 막스크럽부재(53)가 접촉하는 일없이, 아래쪽원통체(32)의 하단개구에 스폰지(54)를 채워 넣도록 하여도 좋다.
이상에 있어서 스크럽부의 막스크럽부재(53)의 재질로서는, 상술과 같이 PTFE 등의 다공질체의 수지가 이용되지만, PTFE이외도, 구멍의 크기가 수 μm 에서 수십 μm 까지인, 내전방지처리를 행한 폴리올레핀수지 등의 다공질재료도 이용할 수 있다.
또한 PTFE를 알콜에 침지시켜 친수성으로 한 다공질재료도 이용할 수 있고, 이 경우에는 막스크럽부재(53)가 친수성이 되기 쉽게 된다. 이것에 의하여 막스크럽부재(53)내의 압력이 종래와 같은 정도이면, 구멍으로부터 유출하는 세정액의 유 량이 많아지기 때문에, 이것을 이용하여 세정력을 조정할 수가 있다.
다음에, 도 14A, 14B, 14C를 참조하면서 다른 실시형태의 스크럽세정에 관해서 설명한다.
도 14A에 나타낸 바와 같이, 스크럽부(29)는 막스크럽부재(53)를 구비하고 있다. 부호(22)는 순수한 물용 노즐이고, 부호(105)는 세정액용 노즐이며, 부호(10)등은 웨이퍼(W)를 거의 수평으로 유지함과 동시에, 연직인 축 주위로 회전시키기 위한 웨이퍼유지부이다.
도 14B에 나타낸 바와 같이, 세정액용노즐(105) 및 스크럽부(29)에 의해 웨이퍼(W) 표면에 세정액 예컨대 오존수를 공급함과 동시에, 스크럽부(29)와 웨이퍼(W)를 회전시켜 양자를 상대적으로 미끄럼이동시켜, 웨이퍼(W) 표면을 세정한다.
이어서 도 14C에 나타낸 바와 같이, 순수한 물용 노즐(22)에 의해 웨이퍼(W) 표면에 린스액인 순수한 물을 공급하면서 웨이퍼(W)를 회전시켜, 이렇게 해서 순수한 물을 웨이퍼(W)표면에 원심력에 보다 널리 퍼짐으로써, 순수한 물에 의해 세정액을 제거하여 해당 웨이퍼(W) 표면의 린스를 한다.
이 예는 종래의 PVA나 폴리우레탄 등에 의해 구성된 스크럽부에서는 이용할 수 없는 오존수나 전해이온물, RCA(염산 과산화수소수용액, 암모니아 과산화수소수용액)등의 세정력이 큰 물약을 세정액으로서 이용하는 것에 특징이 있다. 본 발명의 스크럽부는 내약품성이 높기 때문에, 이와 같은 세정액을 이용할 수 있고, 이 때문에 세정효과를 높일 수 있다.
다음에, 도 15를 참조하면서 다른 실시형태로서 웨이퍼(W)의 표면 및 이면을 동시에 세정하는 타입인 양면세정장치에 관해서 설명한다.
도면 중의 부호(270)는 웨이퍼(W)의 아래 쪽측을 덮는 통형상의 회전체이고, 이 회전체(270)의 하부측은 상부측에 비하여 지름이 아주 조금 줄어들었다. 축소지름부(271)의 안쪽에는 베어링기구(272)를 통해 수직인 통형상체(273)가 설치되어 있고, 이 통형상체(273)의 하단측에 수평인 고정판(274)의 위면에 접속되어 있다. 또한, 축소지름부(271)의 바깥주위와 모터(도시하지 않음)와의 사이에는 벨트(275)가 가로질러 걸려 있다.
이 회전체(270)의 상부에는 6개의 유지부재(276)가 설치되고, 이들 유지 부재(276)에 의하여 웨이퍼(W)의 둘레가장자리부가 유지되도록 되어 있다. 이 유지 부재(276)는, 웨이퍼(W)의 단면을 접촉유지함과 동시에, 웨이퍼(W)의 아래 쪽측에서 안쪽으로 경사지게 되어 있다. 이 유지 부재(276)는 수평인 회전축(277)을 통해 회전체(270)에, 수평인 축의 주위에 회전가능하게 부착되어 있는 바와 같이, 도시하지 않은 중추가 설치되어, 회전체(270)가 회전하였을 때의 원심력에 의해 유지 부재(276)의 상부측이 안쪽으로 쓰러져 웨이퍼(W)의 둘레가장자리부의 끼움압력이 크게 되도록 되어 있다.
유지부재(276)에 유지된 웨이퍼(W)의 표면에는, 웨이퍼(W) 표면을 세정하기 위한 제 1의 스크럽부(29a)와, 웨이퍼(W) 표면에 세정액을 공급하기 위한 제 1의 노즐(282)이 각기 아암(283,284)에 지지되고, 유지 부재(276)에 유지된 웨이퍼 (W)의 외측의 대기 위치와, 웨이퍼(W)를 세정할 때의 세정위치의 사이에서 수평방향 및 수직방향에 이동가능하게 구성되어 있다.
또한, 회전체(270)의 내부에는, 웨이퍼(W)의 이면을 세정하기 위한 제2의 스크럽부(29b)가 절첩식의 브러쉬아암(292)에 지지되어 설치됨과 동시에, 웨이퍼(W)의 이면에 세정액을 공급하기 위한 제 2의 노즐(293)이 설치된다. 이들 브러쉬아암(292)과 노즐(293)은 고정판(274)에 형성된 구멍부(274a)를 통해 각기 구동부 (294,295)에 접속되어 있다. 또, 제1 및 제2의 스크럽부(29a,29b)는 실질적으로 상기 제1 실시형태의 스크럽부(29)와 같은 막스크럽부재(53a,53b)를 각각 구비하고 있다.
이러한 세정장치에서는, 제1의 스크럽부(29a) 및 제2의 노즐(282)을 대기 위치에 위치시킨 상태로, 도시하지 않은 반송아암에서 유지한 웨이퍼(W)를 유지부재(276)로 둘러싸인 영역의 윗쪽측에서 하강시켜 유지 부재(276)에서 주고 받고, 유지부재(27)등에 유지시킨다. 이어서, 모터의 회전력을 벨트에 의하여 축소지름부(271)에 전달하여, 회전체(270)를 연직인 축의 주위에 회전시키는 한편, 스크럽부(29a) 및 노즐(282)을 웨이퍼(W)의 위쪽으로 이동하여, 제1 및 제2의 노즐(282, 293)로부터 웨이퍼(W)의 표면 및 이면에 세정액을 각기 공급한다.
한편 제1 및 제2의 스크럽부(29a,29b)는, 회전통(32)내에 세정액을 공급하여 막스크럽부재(243)로부터 세정액을 내뿜음과 동시에, 웨이퍼(W)의 표면 및 이면에 각기 소정의 가압력으로 접촉시킨다. 그리고 각 스크럽부(29a,29b)를 연직인 축의 주위에 회전시킴과 동시에, 아암(283,292)에 의해 웨이퍼(W)상을 수평방향으로 이동시키면서 세정처리를 한다.
이와 같이 본 발명의 스크럽부를 웨이퍼(W)의 양면을 세정하는 타입의 세정장치에 적용한 경우에는, 웨이퍼(W)의 표면 및 이면을 동시에 세정할 수가 있기 때문에, 종래 웨이퍼(W)의 양면을 세정하는 경우에는 필요한 반전장치가 불필요하고, 종래 장치에 비해서 세정장치 전체가 소형화할 뿐만 아니라, 세정처리시간이 대폭 단축되어, 스루풋이 향상하는 등의 이점을 얻을 수 있다.
다음에, 도 16을 참조하면서 상기 장치를 이용하여 웨이퍼(W)를 스크럽세정하는 경우에 관해서 설명한다.
본 실시형태의 공정 S31∼S37은 상기 실시형태의 공정 S1∼S7과 실질적으로 같은 것이기 때문에 설명을 생략한다.
측정부(103)에 대하여 막스크럽부재(53)가 오버드라이브 접촉하도록, 최초의 접촉점으로부터 스크럽부재(29a)를 더욱 하강시킨다(공정 S38). 어느 레벨까지 하강시킨 곳에서 스크럽부(29a)를 정지시켜, 세정액의 공급압력을 서서히 증대시킨다 (공정 S39).
세정액의 공급압력을 서서히 증대시키면서 측정하중이 오버드라이브접촉하중의 설치값과 일치하는가 아닌가를 판정한다(공정 S40). 공정 S40의 판정이 NO일 때는, 측정하중이 오버드라이브접촉하중의 설치치와 일치할 때까지 공정 S39를 되풀이하여, 최적의 오버드라이브접촉을 주는 세정액의 공급압력을 측정검출한다. 공정 S39의 판정이 YES일 때는, 양자가 일치하였을 때의 세정액의 공급압력을 제어기(90)의 메모리에 데이터입력한다.
스크럽부(29a)를 상승시켜(공정 S41), 스크럽부(29a) 로의 세정액의 공급 을 정지시킨다(공정 S42). 스크럽부(29a)를 홈위치로부터 사용위치까지 이동시켜, 웨이퍼(W)의 회전중심의 바로 위에 스크럽부(29a)를 위치시킨다(공정 S43).
이어서, 제어기(90)는, 공정 S39와 S40로 얻은 데이터를 메모리로부터 불러내어, 이 데이터에 근거하여 압력조정밸브(70)의 동작을 제어하고, 최적의 오버드라이브접촉하중을 웨이퍼(W)에 준다(고정 S44). 이 때 막스크럽부재(53a)는 돔형상으로 부풀려진 상태에 있고, 이러한 스크럽부(29a)를 웨이퍼(W)의 표면에 밀어 붙이면, 도 6에 나타낸 바와 같이 막스크럽부재(53a)의 하부가 변형한다. 이러한 접촉상태로 스크럽부(29a)에 세정액을 공급하기 시작한다(공정 S45). 그리고, 공정 S44, S45, S46 등은 순서를 교체하여도 좋다.
이어서, 스핀척(21)에 의하여 웨이퍼(W)를 회전시키기 시작한다(공정 S46). 또한, 스크럽부재(29a,29b)를 회전시키기 시작한다(공정 S47). 제어기(90)는, 공정 S39와 S40로 얻은 데이터를 메모리로부터 호출, 이 데이터에 근거하여 압력조정밸브(70)의 동작을 제어하여, 세정액의 공급압력을 서서히 증대시켜, 최적의 오버드라이브접촉하중을 웨이퍼(W)에 부여한다(공정 S48). 세정액공급하에서 막스크럽부재(53a)와 웨이퍼(W)의 표면이 서로 맞스쳐, 웨이퍼(W)의 표면이 소프트하게 세정된다.
스크럽세정처리완료후, 웨이퍼(W)의 회전을 정지시킴과 동시에, 스크럽부재 (29)를 상승시키고(공정 S49), 스크럽부(29)의 회전을 정지하고(공정 S50), 세정액의 공급을 정지한다(공정 S51). 또한, 사용위치로부터 홈위치까지 스크럽부재(29)를 퇴피시킨다(공정 S52). 이어서, 웨이퍼(W)에 노즐(22)로부터 린스액(순수한 물)을 뿌려, 웨이퍼(W)를 린스한다(공정 S53). 또한, 스핀척(270)에 의해 웨이퍼(W)를 고속회전시켜, 웨이퍼(W)에서 부착액체방울을 원심분리제거하여, 웨이퍼(W)의 표면을 건조한 상태로 한다. 그리고, 주반송아암기구(5)에 의해 웨이퍼(W)를 건조유니트(9)로 반송하여, 웨이퍼(W)를 가열건조한다(공정 S54). 또한, 주반송아암기구(5)에 의하여 웨이퍼(W)를 카세트(C)에 수납하고, 카세트(C)와 동시에 웨이퍼(W)를 시스템(1)으로부터 반출한다(공정 S55).
본 발명은, 불산용액에 의해 산화막을 에칭하는 경우나 예컨대 인산용액에 따라서 질화막을 에칭하는 경우, 인산, 초산, 초산의 혼합액에 의하여 알루미늄을 에칭하는 경우의 나중 세정처리에 적용할 수 있다. 또 기타 세정처리로서는, APM 용액(암모니아+과산화수소수+순수한 물)에 의하여 레지스트막의 유기물을 제거하는 경우나, HPM 용액(염산+과산화수소수+순수한 물)에 의해 금속오염을 청소하는 경우, SPM 용액(초산+과산화수소수)에 의하여 레지스트막의 유기물을 제거하는 경우 등에도 적용할 수 있다.
본 발명에 의하면, 파티클이 막스크럽부재의 표면에 부착하거나, 막스크럽부재의 내부에 들어가는 것을 누를 수 있고, 또한 기판세정냄새 자체의 세정을 용이하게 행할 수 있다.
본 발명에 의하면, 세정액을 초음파진동시킨 상태로 기판표면에 공급할 수 있기 때문에, 세정력이나 분산력을 보다 크게 할 수 있다. 또한, 막스크럽부재의 내부를 큰 압력으로 균등하게 가압할 수가 있고, 이에 따라 세정력을 크게 할 수 있다.
본 발명에 의하면, 막스크럽부재로의 세정액의 공급량이 적은 경우이더라도 막스크럽부재의 내압을 일정레벨로 유지할 수가 있기 때문에, 세정액의 소비량을 저감할 수가 있다. 또한, 막스크럽부재의 기판에 대한 오버드라이브접촉하중을 조정하기 때문에, 하중의 조정을 넓은 범위로 용이하게 할 수 있다. 또한, 막스크럽부재에 부착하는 파티클량을 보다 절감할 수 있음과 동시에, 세정력이 큰 약액을 이용할 수 있어, 세정력을 높일 수 있다. 또한, 막스크럽부재의 가압량과 막스크럽부재의 내압에 의해 막스크럽부재의 기판에 대한 하중을 조정하기 때문에, 하중의 조정을 더욱 넓은 범위로 용이하게 할 수 있다.










Claims (21)

  1. 기판과 접촉되는 동안, 실질적으로 수평으로 유지된 기판에 대하여 상대이동되는 액투과성의 막스크럽부재와;
    상기 막스크럽부재를 지지하는 지지부와;
    상기 막스크럽부재를 통해서 기판에 세정액을 공급하며, 상기 막스크럽부재는 상기 세정액의 공급에 의해 부풀려지는 막스크럽부재인 공급관과;
    상기 공급관에 세정액을 공급하는 세정액공급수단과;
    상기 막스크럽부재를 기판에 밀어붙이는 가압수단 및;
    세정액이 공급된 상기 막스크럽부재를 상기 기판에 대하여 상대적으로 수평으로 이동시키기 위한 상대이동수단과,
    상기 가압수단을 제어하는 것에 의하여 상기 막스크럽부재로부터 기판에 걸리는 오버드라이브 접촉하중을 조정하는 제어기를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판세정장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 기판과 접촉되는 동안, 실질적으로 수평으로 유지된 기판에 대하여 상대이동되는 액투과성의 막스크럽부재와;
    상기 막스크럽부재를 지지하는 지지부와;
    상기 막스크럽부재를 통해서 기판에 세정액을 공급하며, 상기 막스크럽부재는 상기 세정액의 공급에 의해 부풀려지는 막스크럽부재인 공급관과;
    상기 공급관에 세정액을 공급하는 세정액공급수단과;
    상기 막스크럽부재를 기판에 밀어붙이는 가압수단 및;
    세정액이 공급된 상기 막스크럽부재를 상기 기판에 대하여 상대적으로 수평으로 이동시키기 위한 상대이동수단과,
    상기 세정액공급압력 조정수단을 제어하는 것에 의하여 상기 막스크럽부재로부터 기판에 걸리는 오버드라이브접촉하중을 조정하는 제어기를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판세정장치.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 지지부는, 그 하부에 상기 막스크럽부재가 부착되고, 또한, 그 상부가 상기 공급관에 연이어 통하고, 또한, 상기 공급관으로부터 공급되는 세정액이 일시적으로 체류하는 체류스페이스를 갖는 통을 갖는 기판세정장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 통 상부에 설치된 중간축부와;
    상기 중간축부에 부착된 종동풀리와;
    구동축을 가지는 회전구동장치들과;
    상기 구동축에 부착된 구동풀리 및;
    상기 구동풀리와 종동풀리사이에 설치된 벨트를 더욱 구비하는 기판세정장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 체류스페이스와 상기 막스크럽부재와의 사이에 설치되며, 체류스페이스로부터 막스크럽부재의 쪽으로 세정액을 통류시키기 위한 복수의 구멍이 형성된 수류분산판을 더욱 갖는 기판세정장치.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 체류스페이스와 상기 막스크럽부재와의 사이에 설치되며, 체류스페이스에서 막스크럽부재의 쪽으로 세정액을 통류시키는 투수성의 탄성부재를 더욱 갖는 기판세정장치.
  9. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 막스크럽부재는, 다공질이며 또한 발수성의 수지막으로 이루어지는 기판세정장치.
  10. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 막스크럽부재는, 불소계수지로 이루어지는 기판세정장치.
  11. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 막스크럽부재는, 친수성의 수지막으로 이루어지는 기판세정장치.
  12. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 막스크럽부재는, 폴리올레핀계수지로 이루어지는 기판세정장치.
  13. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 막스크럽부재의 형상은 자루형상인 기판세정장치.
  14. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 지지부는, 상기 공급관을 통과하는 세정액에 초음파를 인가하는 초음파발진부를 더욱 갖는 기판세정장치.
  15. (a) 기판을 실질적으로 수평으로 유지하는 공정과,
    (b) 액투과성의 막스크럽부재를 통해서 세정액을 기판의 표면에 공급함과 함께, 막스크럽부재를 기판의 표면에 접촉시키는 공정과,
    (c) 막스크럽부재가 기판의 표면에 처음으로 접촉하는 영점(제로포인트)보다도 막스크럽부재를 기판의 표면으로 밀어붙이는 것에 의해 양자를 오버드라이브접촉하중을 발생시키는 공정과,
    (d) 막스크럽부재를 기판에 상대적으로 이동시켜, 막스크럽부재에 의해 기판의 표면을 스크럽하는 공정과,
    (e) 더미기판과 막스크럽부재를 접촉시켜 스크럽세정함에 의해 최적의 오버드라이브접촉하중을 구하는 공정을 더욱 구비하며,
    상기 공정(c)에서는, 막스크럽부재의 하강량을 조정함에 의해, 기판에 인가된 막스크럽부재의 오버드라이브접촉하중을 상기 공정(e)에서 구한 최적의 오버드라이브접촉하중이 되도록 제어하는 기판세정방법.
  16. (a) 기판을 실질적으로 수평으로 유지하는 공정과,
    (b) 액투과성의 막스크럽부재를 통해서 세정액을 기판의 표면에 공급함과 함께, 막스크럽부재를 기판의 표면에 접촉시키는 공정과,
    (c) 막스크럽부재가 기판의 표면에 처음으로 접촉하는 영점(제로포인트)보다도 막스크럽부재를 기판의 표면으로 밀어붙이는 것에 의해 양자를 오버드라이브접촉하중을 발생시키는 공정과,
    (d) 막스크럽부재를 기판에 상대적으로 이동시켜, 막스크럽부재에 의해 기판의 표면을 스크럽하는 공정과,
    (e) 더미기판과 막스크럽부재를 접촉시켜 스크럽세정함에 의해 최적의 오버드라이브접촉하중을 구하는 공정을 더욱 구비하며,
    상기 공정(c)에서는, 세정액의 공급압력을 조정함으로써, 기판에 인가된 막스크럽부재의 오버드라이브접촉하중을 상기 공정(e)에서 구한 최적의 오버드라이브접촉하중이 되도록 제어하는 기판세정방법.
  17. (a) 기판을 실질적으로 수평으로 유지하는 공정과,
    (b) 액투과성의 막스크럽부재를 통해서 세정액을 기판의 표면에 공급함과 함께, 막스크럽부재를 기판의 표면에 접촉시키는 공정과,
    (c) 막스크럽부재가 기판의 표면에 처음으로 접촉하는 영점(제로포인트)보다도 막스크럽부재를 기판의 표면으로 밀어붙이는 것에 의해 양자를 오버드라이브접촉하중을 발생시키는 공정과,
    (d) 막스크럽부재를 기판에 상대적으로 이동시켜, 막스크럽부재에 의해 기판의 표면을 스크럽하는 공정과,
    (e) 더미기판과 막스크럽부재를 접촉시켜 스크럽세정함에 의해 최적의 오버드라이브접촉하중을 구하는 공정을 더욱 구비하며,
    상기 공정(c)에서는, 막스크럽부재의 하강량을 조정함과 함께 세정액의 공급압력을 조정함으로써, 기판에 인가된 막스크럽부재의 오버드라이브접촉하중을 상기 공정(e)에서 구한 최적의 오버드라이브접촉하중이 되도록 제어하는 기판세정방법.
  18. 삭제
  19. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서, 상기 공정 (c) 및 (d)에서, 상기 세정액의 공급압력이 실질직으로 동일한 기판세정방법.
  20. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서, 상기 공정 (c) 및 (d)에서, 상기 세정액의 공급압력이 기판을 스크럽세정하지 않는 비처리시의 압력보다도 크게 설정된 기판세정방법.
  21. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서, 상기 공정 (c) 및 (d)에서, 기판의 표면상태에 따라서, 상기 세정액의 공급압력을 바꾸는 기판세정방법.
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