KR100709546B1 - 스핀 세정 장치 및 웨이퍼 세정 방법 - Google Patents

스핀 세정 장치 및 웨이퍼 세정 방법 Download PDF

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KR1020060035697A
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마코토 사사키
츠카사 이타니
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후지쯔 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 웨이퍼 상의 미세한 구조물의 파괴를 억제할 수 있는 웨이퍼 세정 방법 및 이와 같은 세정을 가능하게 하는 스핀 세정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 스핀 세정 장치는 노즐을 이동시키면서 세정액을 웨이퍼면에 분사하며, 동시에 노즐의 내부에서 발생시킨 초음파를 세정액 충돌 스폿에 조사하여 웨이퍼면을 세정하는 것으로서, 다음의 (1) 내지 (4) 중 적어도 어느 하나의 기능을 갖는다.
(1) 세정액 충돌 스폿의 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 웨이퍼의 회전 수를 변화시키는 기능.
(2) 세정액 충돌 스폿의 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 노즐의 웨이퍼에 평행한 방향으로의 이동 속도를 변화시키는 기능.
(3) 세정액 충돌 스폿의 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 초음파의 출력을 변화시키는 기능.
(4) 세정액 충돌 스폿의 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 노즐과 세정액 충돌 스폿 사이의 거리를 변화시키는 기능.

Description

스핀 세정 장치 및 웨이퍼 세정 방법{SPIN CLEANING APPARATUS AND WAFER CLEANING METHOD}
도 1은 초음파를 조사하는 스핀 세정의 모습을 나타내는 개략 사시도.
도 2는 웨이퍼 상에서의 세정액 충돌 스폿의 운동을 나타내기 위한 웨이퍼의 평면도.
도 3은 웨이퍼 상에서의 세정액 충돌 스폿의 다른 운동을 나타내기 위한 웨이퍼의 평면도.
도 4는 웨이퍼의 중심에서부터의 거리와 세정액 충돌 스폿의 선속도의 관계를 나타낸 도면.
도 5는 실시예 2에서의 세정액 충돌 스폿의 위치와 웨이퍼의 회전 수의 관계를 나타내는 그래프.
도 6은 실시예 2에서의 세정액 충돌 스폿의 위치와 세정액 충돌 스폿의 이동 속도의 관계를 나타내는 그래프.
도 7은 세정액 충돌 스폿에서의 노즐의 앙각의 변화를 나타낸 도면.
도 8은 초음파의 펄스 파형의 조사의 모습을 설명하기 위한 도면.
도 9는 실시예와 비교예에서 사용한 Si 웨이퍼 상의 패턴을 나타내기 위한 Si 웨이퍼의 평면도.
도 10은 실시예와 비교예에서 사용한 Si 웨이퍼 상의 패턴을 나타내기 위한 Si 웨이퍼의 측면도(단면도).
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 웨이퍼
2: 원판의 중심축
3: 노즐
4: 웨이퍼면
5: 세정액
6: 세정액 충돌 스폿
7: 화살표
8: 아암
9: 화살표
10: 세정액 충돌 스폿의 궤적
41: 웨이퍼의 중심
본 발명은 반도체 소자의 제조 공정에 있어서 피세정물인 웨이퍼를 회전시키고 노즐을 이동시키면서 노즐로부터 초순수(ultrapure water) 등의 세정액을 웨이퍼면에 분사하며, 동시에 세정액을 매체로 해서 노즐의 내부에서 발생시킨 초음파 를 조사(照射)하여 세정하는 매엽(枚葉)식의 스핀 세정 장치 및 웨이퍼 세정 방법에 관한 것이다.
초음파 세정을 행하는 스핀 세정 기술에 있어서는 웨이퍼의 표면에 노즐로부터 세정액을 분사하고, 동시에 노즐 내부의 초음파 진동자를 발진시켜 초음파를 발생시키며 노즐로부터 분사되는 세정액을 매체로 해서 초음파를 웨이퍼 표면에 전파시켜 초음파의 에너지를 이용하여 웨이퍼 표면의 세정을 행한다. 노즐로부터 분사된 세정액이 웨이퍼 표면에 충돌하는 미소 영역(이하, 이 미소 영역을 「세정액 충돌 스폿」이라고 칭함)에서는 초음파가 가장 강하게 작용한다. 이것을 본 발명에서는 「노즐의 내부에서 발생시킨 초음파를 세정액 충돌 스폿에 조사함」이라고 표현한다.
이 모습을 도 1, 도 2, 도 3을 이용하여 예시적으로 설명한다. 도 1은 초음파를 조사하면서 행하는 스핀 세정을 나타내는 개략 사시도이다. 도 1에서 웨이퍼(1)는 웨이퍼의 원판의 중심축(2)을 중심으로 회전하고 있으며, 초음파 진동자(도시하지 않음)를 내장한 노즐(3)로부터 웨이퍼면(4)을 겨냥하여 세정액(5)이 분사되어 웨이퍼의 세정을 행한다. 부호(6)가 세정액 충돌 스폿이다.
도 2는 도 1의 웨이퍼를 바로 위에서 본 개략 평면도이다. 세정액 충돌 스폿(6)이 보이도록 노즐은 생략해둔다. 화살표(7)는 웨이퍼(1)의 회전 방향을 나타낸다. 노즐(3)은 아암(8)을 움직임으로써 화살표(9)의 방향으로 왕복 운동한다. 이와 같이 하여 세정액 충돌 스폿은 웨이퍼의 중심을 통과하는 원호형의 궤적을 따라가게 된다. 이러한 공지예로서는 예컨대 특허문헌 1을 들 수 있다.
도 3은 도 2의 경우와는 달리 노즐을 직선형의 가이드에 따라서 왕복 운동시키고 세정액 충돌 스폿(6)이 웨이퍼의 중심을 통과하는 직선상을 이동하도록 한 것이다.
이들 기구를 동작시키면서 웨이퍼를 회전시키면, 세정액 충돌 스폿이 웨이퍼의 전면을 통과하여 웨이퍼 상의 모든 점이 초음파와 세정액의 작용으로 세정되게 된다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 평성 제10-308374호 공보(도 2 내지 도 4)
[특허문헌 2] 일본 특허 공개 소화 제56-125842호 공보(특허청구범위)
[특허문헌 3] 일본 특허 공개 평성 제01-076724호 공보(특허청구범위)
표면에 매우 깨지기 쉬운 패턴 등의 미세한 구조물이 형성된 웨이퍼를 초음파 세정하면, 초음파가 부여하는 손상에 의해 그 미세한 구조물이 구부러지거나 소실하여 파괴되는 경우가 있다. 특히, 스핀 세정 장치에 의해 초음파 세정을 행한 경우에는 웨이퍼 상의 특정한 위치에 패턴 등의 미세한 구조물의 파괴가 높은 빈도로 발생하는 현상이 생긴다.
본 발명은 이 문제를 해결하여 웨이퍼 상의 미세한 구조물의 파괴를 억제할 수 있는 웨이퍼 세정 방법 및 이와 같은 세정을 가능하게 하는 스핀 세정 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. 본 발명의 또 다른 목적 및 이점은 이하의 설명으로부터 밝혀질 것이다.
본 발명의 일형태에 따르면, 피세정물인 웨이퍼를 회전시키고 노즐을 이동시키면서 상기 노즐로부터 세정액을 상기 웨이퍼면에 분사하며, 동시에 상기 세정액을 매체로 해서 상기 노즐의 내부에서 발생시킨 초음파를, 상기 노즐로부터 분사된 상기 세정액이 상기 웨이퍼면에 충돌하는 부분인 세정액 충돌 스폿에 조사하여 상기 웨이퍼면을 세정하는 스핀 세정 장치에 있어서,
(1) 상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 상기 웨이퍼의 회전 수를 변화시키는 기능,
(2) 상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 상기 노즐의 상기 웨이퍼에 평행한 방향으로의 이동 속도를 변화시키는 기능,
(3) 상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 상기 초음파의 출력을 변화시키는 기능 및
(4) 상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 상기 노즐과 상기 세정액 충돌 스폿 사이의 거리를 변화시키는 기능 중 적어도 어느 하나의 기능을 포함하는 스핀 세정 장치가 제공된다.
본 발명 형태에 의해 웨이퍼 상의 미세한 구조물의 파괴를 억제할 수 있는 세정을 가능하게 하는 스핀 세정 장치를 실현할 수 있다.
상기 (1) 내지 (4) 중 적어도 어느 2개의 기능을 포함하는 것, 상기 (3) 및 (4) 중 적어도 어느 하나의 기능을 포함하는 것, 상기 (3) 및 (4) 중 적어도 어느 하나의 기능과 상기 (1) 및 (2) 중 적어도 어느 하나의 기능을 포함하는 것, 상기 세정액 충돌 스폿이 상기 웨이퍼의 회전의 중심으로부터 멀어짐에 따라 상기 웨이 퍼의 회전 수를 작게 하도록 설정할 수 있는 것, 상기 세정액 충돌 스폿이 상기 웨이퍼의 회전의 중심으로부터 멀어짐에 따라 상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼에 평행한 방향으로의 이동 속도를 작게 하도록 설정할 수 있는 것, 상기 세정액 충돌 스폿이 상기 웨이퍼의 회전의 중심으로부터 멀어짐에 따라 상기 초음파의 출력을 크게 하도록 설정할 수 있는 것, 상기 초음파의 출력의 온/오프 시간의 조정에 의해 상기 초음파의 출력 변화를 실현하도록 설정할 수 있는 것, 상기 세정액 충돌 스폿이 상기 웨이퍼의 회전의 중심으로부터 멀어짐에 따라 상기 노즐과 상기 세정액 충돌 스폿 사이의 거리를 작게 하도록 설정할 수 있는 것, 상기 세정액 충돌 스폿에서의 상기 노즐의 앙각(仰角; elevation angle)을 변화시킴으로써 상기 노즐과 상기 세정액 충돌 스폿 사이의 거리를 변화시키도록 설정할 수 있는 것 및 상기 노즐과 상기 웨이퍼면 사이의 거리를 변화시킴으로써 상기 노즐과 상기 세정액 충돌 스폿 사이의 거리를 변화시키도록 설정할 수 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 일형태에 따르면, 피세정물인 웨이퍼를 회전시키고 노즐을 이동시키면서 상기 노즐로부터 세정액을 상기 웨이퍼면에 분사하며, 동시에 상기 세정액을 매체로 해서 상기 노즐의 내부에서 발생시킨 초음파를, 상기 노즐로부터 분사된 상기 세정액이 상기 웨이퍼면에 충돌하는 부분인 세정액 충돌 스폿에 조사하여 상기 웨이퍼면을 세정하는 웨이퍼 세정 방법에 있어서, 다음의 (A) 내지 (D) 중 적어도 어느 하나를 행하는 것을 포함하는 웨이퍼 세정 방법이 제공된다.
(A) 상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 상기 웨이퍼의 회전 수를 변화시키는 것.
(B) 상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 상기 노즐의 상기 웨이퍼에 평행한 방향으로의 이동 속도를 변화시키는 것.
(C) 상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 상기 초음파의 출력을 변화시키는 것.
(D) 상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 상기 노즐과 상기 세정액 충돌 스폿 사이의 거리를 변화시키는 것.
본 발명 형태에 의해 웨이퍼 상의 미세한 구조물의 파괴를 억제할 수 있는 세정 방법을 실현할 수 있다.
상기 (A) 내지 (D) 중 적어도 어느 2개를 행하는 것, 상기 (C) 및 (D) 중 적어도 어느 하나를 행하는 것, 상기 (C) 및 (D) 중 적어도 어느 하나와 상기 (A) 및 (B) 중 적어도 어느 하나를 행하는 것, 상기 세정액 충돌 스폿이 상기 웨이퍼의 회전의 중심으로부터 멀어짐에 따라 상기 웨이퍼의 회전 수를 작게 하는 것, 상기 세정액 충돌 스폿이 상기 웨이퍼의 회전 중심으로부터 멀어짐에 따라 상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼에 평행한 방향으로의 이동 속도를 작게 하는 것, 상기 세정액 충돌 스폿이 상기 웨이퍼의 회전의 중심으로부터 멀어짐에 따라 상기 초음파의 출력을 크게 하는 것, 상기 초음파의 출력의 온/오프 시간의 조정에 의해 상기 초음파의 출력 변화를 실현하는 것, 상기 세정액 충돌 스폿이 상기 웨이퍼의 회전의 중심으로부터 멀어짐에 따라 상기 노즐과 상기 세정액 충돌 스폿 사이의 거리를 작게 하는 것, 상기 세정액 충돌 스폿에서의 상기 노즐의 앙각을 변화시킴으로써 상기 노즐과 상기 세정액 충돌 스폿 사이의 거리를 변화시키는 것, 상기 노즐과 상기 웨이퍼면 사이의 거리를 변화시킴으로써 상기 노즐과 상기 세정액 충돌 스폿 사이의 거리를 변화시키는 것 및 상기한 어느 하나의 스핀 세정 장치를 이용하는 것이 바람직하다.
이하에 본 발명의 실시 형태를 도, 표, 실시예 등을 사용하여 설명한다. 또한 이들 도, 표, 실시예 등 및 설명은 본 발명을 예시하는 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다. 본 발명의 취지에 부합하는 한 다른 실시 형태도 본 발명의 범주에 속할 수 있는 것은 물론이다. 도면 중 동일한 부호는 동일한 요소를 나타낸다.
상세한 조사를 행한 결과, 웨이퍼 상의 특정한 위치에 미세한 구조물의 파괴가 높은 빈도로 발생하는 것은 이하의 이유에 의한 것임이 발견되었다.
제1 이유는 웨이퍼 상의 세정액 충돌 스폿의 이동 속도의 차이이다. 웨이퍼를 일정한 각속도(ω)로 회전시키면, 도 4에 나타낸 바와 같이 웨이퍼 상의 세정액 충돌 스폿의 이동 속도[웨이퍼의 주위 방향에 있어서의 세정액 충돌 스폿의 운동의 선속도(rω)]는 웨이퍼의 중심(41)으로부터의 거리(r)(도 4에서는 r1, r2, r3로 나타나고 있음]에 비례하여 커진다.
이 때문에, 예컨대 세정액 충돌 스폿을 웨이퍼의 중심과 외주부 사이를 등속도로 왕복 운동시키는 경우에는, 세정액 충돌 스폿이 웨이퍼의 회전의 중심으로부터 멀어짐에 따라(즉, 주변 방향으로 이동함) 웨이퍼면 상의 각 점이 세정액 충돌 스폿 내에 체재하는 기간이 줄어든다. 즉, 웨이퍼의 중심에 보다 가까운 위치일수록 보다 긴 시간 세정액 충돌 스폿 내에 머물러 보다 장시간 초음파의 조사를 받게 된다. 이것이, 웨이퍼의 중심에 가까운 위치일수록 미세한 구조물의 파괴가 높은 빈도로 발생했던 것의 이유 중 하나라고 생각된다. 즉, 이 문제 해결을 위해서는 웨이퍼면 상의 각 점이 세정액 충돌 스폿 내에 체재하는 기간의 균일화가 중요하다고 생각된다.
제2 이유는 웨이퍼 상에서 세정액 충돌 스폿이 정지하는 순간이 존재하는 것이다. 기계적인 기구에 의해 노즐에 왕복 운동을 부여하는 경우, 노즐의 운동 방향이 변할 때에 노즐이 정지하는 순간이 있다. 이것은 기계적인 기구에 반드시 존재하는 일정량의 유격(allowance)이 원인이다. 이 때문에 웨이퍼 상에서 세정액 충돌 스폿이 정지하는 순간이 발생한다. 세정액 충돌 스폿이 정지하고 있는 사이에 세정액 충돌 스폿을 통과하는 웨이퍼 상의 위치는 다른 위치보다 세정액 충돌 스폿 내에 보다 길게 체재하여 초음파의 조사를 보다 길게 받게 된다. 이것이 웨이퍼 상의 특정한 위치에 있어서 미세한 구조물의 파괴가 높은 빈도로 발생했던 것의 다른 이유 중 하나라고 생각된다. 즉, 이 문제 해결을 위해서도 웨이퍼면 상의 각 점이 세정액 충돌 스폿 내에 체재하는 기간의 균일화가 중요하다고 생각된다.
또한 본 발명에 있어서, 이 「균일화」에는 웨이퍼면 상의 각 점이 세정액 충돌 스폿 내에 체재하는 기간의 차이를 평균적으로 또는 부분적으로 혹은 전체적으로 보다 작게 하는 것이 포함된다. 부분적으로 작게 하는 것에는 후술하는 유격에 기인하는 경우와 같이 체재하는 기간이 특이적으로 긴 점의 체재 기간을 짧게 하는 것이 포함된다.
이들 검토 결과를 감안하여 본 발명에 따른 스핀 세정 장치에서는 피세정물 인 웨이퍼를 회전시키고 노즐을 이동시키면서 상기 노즐로부터 세정액을 상기 웨이퍼면에 분사하며, 동시에 상기 세정액을 매체로 해서 상기 노즐의 내부에서 발생시킨 초음파를, 상기 노즐로부터 분사된 상기 세정액이 상기 웨이퍼면에 충돌하는 부분인 세정액 충돌 스폿에 조사하여 상기 웨이퍼면을 세정하지만,
(1) 상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 상기 웨이퍼의 회전 수를 변화시키는 기능,
(2) 상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 상기 노즐의 상기 웨이퍼에 평행한 방향으로의 이동 속도를 변화시키는 기능,
(3) 상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 상기 초음파의 출력을 변화시키는 기능 및
(4) 상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 상기 노즐과 상기 세정액 충돌 스폿 사이의 거리를 변화시키는 기능 중 적어도 어느 하나의 기능을 더 갖는다.
바람직하게는 세정시 다음의 (1)' 내지 (4)' 중 적어도 어느 하나의 설정이 가능하다. 또, 이하에서 「이동 속도」는 노즐(또는 세정액 충돌 스폿)과 웨이퍼면 사이의 상대 속도를 의미하는 것이 아니라 계 전체에서의 이동 속도를 의미한다.
(1)' 상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 상기 웨이퍼의 회전 수를 자동적으로 변화시키는 것.
(2)' 상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 상기 노즐의 상기 웨이퍼에 평행한 방향으로의 이동 속도를 자동적으로 변화시키는 것.
(3)' 상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 상기 초음파의 출력을 자동적으로 변화시키는 것.
(4)' 상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 상기 노즐과 상기 세정액 충돌 스폿 사이의 거리를 자동적으로 변화시키는 것.
또한, 본 발명에 따른 웨이퍼 세정 방법에서는 피세정물인 웨이퍼를 회전시키고 노즐을 이동시키면서 상기 노즐로부터 세정액을 상기 웨이퍼면에 분사하며, 동시에 상기 세정액을 매체로 해서 상기 노즐의 내부에서 발생시킨 초음파를, 상기 노즐로부터 분사된 상기 세정액이 상기 웨이퍼면에 충돌하는 부분인 세정액 충돌 스폿에 조사하여 상기 웨이퍼면을 세정할 때에 다음의 (A) 내지 (D) 중 적어도 어느 하나를 행한다.
(A) 상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 해당 웨이퍼의 회전 수를 변화시키는 것.
(B) 상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 상기 노즐의 상기 웨이퍼에 평행한 방향으로의 이동 속도를 변화시키는 것.
(C) 상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 상기 초음파의 출력을 변화시키는 것.
(D) 상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 상기 노즐과 상기 세정액 충돌 스폿 사이의 거리를 변화시키는 것.
상기 기능을 포함하는 스핀 세정 장치는 신규로 설계하더라도 좋지만, 공지의 스핀 세정 장치를 개조함으로써 상기 기능을 갖게 할 수도 있다. 상기 이외의 기능에 대해서는 특별히 제한은 없으며 어떤 공지의 기능을 갖고 있더라도 좋다. 이 스핀 세정 장치는 매엽(枚葉) 방식이라고 칭해져 웨이퍼를 1장씩 세정하는 것인 방법이 일반적이지만, 본 발명의 취지에 반하지 않는 한 복수 장을 동시에 세정하는 방식 등, 다른 어떠한 방식을 채용하더라도 좋다.
또한, 상기 웨이퍼 세정 방법에서는 상기한 스핀 세정 장치를 사용할 수 있지만, 본 방법을 실현할 수 있는 한 그 밖의 공지의 세정 장치를 사용하며, 또는 이들을 개조한 장치를 사용할 수도 있다.
웨이퍼의 종류나 사이즈에도 특별히 제한은 없다. 노즐의 종류, 사이즈나 수에 대해서도 특별히 제한은 없다. 세정액에 대해서도 특별히 제한은 없지만, 초순수가 사용되는 것이 많다.
초음파를 발생시키기 위한 초음파 발생 장치에 대해서도 특별히 제한은 없으며 공지의 장치를 적절하게 이용할 수 있다. 초음파의 에너지는 실정에 따라서 선택하면 좋지만, 통상은 100 W 이하의 것이 사용된다. 세정액을 매체로 해서 노즐의 내부에서 발생시킨 초음파를 세정액 충돌 스폿에 조사하는 것은 초음파 발생 장치에서 초음파를 발생시키는 부품인 초음파 진동자를 노즐 내에 마련함으로써 실현할 수 있다.
본 발명에 있어서, 「세정액 충돌 스폿의 웨이퍼 상에서의 위치」를 기준으로 하는 경우에는, 물론 실제의 세정액 충돌 스폿의 웨이퍼 상에서의 위치를 이용하더라도 좋지만, 세정액 충돌 스폿의 웨이퍼 상에서의 위치 그 자체가 노즐의 위치와 노즐의 분사 방향과 분사된 세정액의 퍼지는 정도에 의해 변화되기 때문에, 그 대신에 예컨대 웨이퍼 상에서의 노즐의 위치(웨이퍼면을 직시한 경우에 있어서의 웨이퍼면 상에서의 노즐의 위치) 혹은, 필요하면 또한 노즐의 분사 방향과 분사된 세정액의 퍼지는 정도로 적절하게 보정한 웨이퍼 상에서의 노즐의 위치를 사용하더라도 좋다. 본 발명에 따른 「세정액 충돌 스폿의 웨이퍼 상에서의 위치」에는 그와 같은 웨이퍼 상에서의 노즐의 위치로 대용하는 것도 포함된다. 이러한 의미에서 이하 「세정액 충돌 스폿」에 관한 기술은 문맥 상 모순이 없는 한 노즐에 관한 기술로서 이해할 수도 있다.
따라서 세정액 충돌 스폿의 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 어떤 동작을 행하게 하는 경우에는 구체적으로는 상기한 바와 같이 웨이퍼 상에서의 노즐의 위치에 대응하여 어떤 동작을 행하게 하면 좋다. 이 때, 웨이퍼 상에서의 노즐의 위치와 그 동작을 직접 결부시키더라도 좋지만, 예컨대 시간을 통해 웨이퍼 상에서의 노즐의 위치와 그 밖의 동작(예컨대 웨이퍼의 회전 수의 변경)을 간접적으로 관련짓도록 하더라도 상관없다. 또, 상기 동작에는 웨이퍼의 회전 수를 변화시키는 것, 노즐의 웨이퍼에 평행한 방향에서의 이동 속도를 변화시키는 것, 초음파의 출력을 변화시키는 것 및 노즐과 상기 세정액 충돌 스폿 사이의 거리를 변화시키는 것이 포함된다.
세정액 충돌 스폿(또는 노즐)은 실제로는 어느 정도의 크기를 갖는다. 따라서 이것을 고려하여 웨이퍼 상에서의 위치를 결정하는 경우에는 세정액 충돌 스폿 내의 임의의 일정한 점(또는 노즐 상의 임의의 일정한 점)을, 웨이퍼 상에서의 위치를 결정하는 경우의 세정액 충돌 스폿의 위치(또는 노즐의 위치)로서 선택할 수 있다. 통상은 세정액 충돌 스폿의 중심(또는 노즐의 분사구)을 선택하면 좋다.
세정액 충돌 스폿의 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 웨이퍼의 회전 수를 변화시킬 수 있으면, 예컨대 세정액 충돌 스폿이 웨이퍼의 회전의 중심으로부터 멀어짐에 따라 웨이퍼의 회전 수를 작게 할 수 있다(반대로 말하면, 세정액 충돌 스폿이 웨이퍼의 회전의 중심에 근접함에 따라서 웨이퍼의 회전 수를 크게 할 수 있음). 또한 이와 같은 동작을 자동적으로 행하게 하도록 스핀 세정 장치를 설정할 수도 있다. 웨이퍼의 회전 수를 자동적으로 변화시키기 위해서는 공지의 임의의 기술을 적절하게 적용할 수 있다.
세정액 충돌 스폿의 위치에 대응하여 웨이퍼의 회전 수를 변화시켜 세정액 충돌 스폿이 웨이퍼의 중심에 가까운 위치에 있을 때에 웨이퍼의 회전 수를 보다 크게 함으로써 상기한 웨이퍼의 중심에 보다 가까운 위치일수록 미세한 구조물의 파괴가 일어나기 쉽다고 하는 현상을 개선하는 것이 가능해지는 것이 판명되었다.
또 웨이퍼의 회전 수를 변경하더라도 주어진 기간당 웨이퍼면 상의 어느 점이 세정액 충돌 스폿 내에 체재하는 기간의 적산치가 변화되는 것은 아니지만, 세정액 충돌 스폿 내에 1회 체재하는 기간은 확실하게 변화된다.
본 발명에서의 「웨이퍼면 상의 각 점이 세정액 충돌 스폿 내에 체재하는 기간의 균일화」는 후술하는 바와 같이 그 밖의 경우에는 「웨이퍼면 상의 각 점이 세정액 충돌 스폿 내에 체재하는 기간의 적산치의 균일화」라고 생각해야 하는 경우도 있지만, 웨이퍼의 회전 수의 변경에 관해서는 「웨이퍼면 상의 각 점이 세정액 충돌 스폿 내에 1회 체재하는 기간의 균일화」라고 생각해야 할 것이다.
어떻게, 또한 어느 정도의 웨이퍼의 회전 수를 변화시킬 것인지는 실험 등을 행하여 웨이퍼 상에서의 미세한 구조물의 파괴의 발생을 어느 정도 방지할 수 있을지에 의해 용이하게 결정할 수 있다.
상기 세정액 충돌 스폿의 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 노즐의 웨이퍼에 평행한 방향에서의 이동 속도를 변화시킬 수 있는 경우에는, 예컨대 세정액 충돌 스폿이 웨이퍼의 회전의 중심으로부터 멀어짐에 따라 노즐의 웨이퍼에 평행한 방향으로의 세정액 충돌 스폿의 이동 속도를 작게 할 수 있다(반대로 말하면, 세정액 충돌 스폿이 웨이퍼의 회전의 중심에 근접함에 따라 이 이동 속도를 크게할 수 있음). 또한 이와 같은 동작을 자동적으로 행하게 하도록 스핀 세정 장치를 설정할 수도 있다. 이와 같이 하면, 상기한 「웨이퍼의 중심에 보다 가까운 위치일수록 보다 긴 시간, 웨이퍼면 상의 점이 세정액 충돌 스폿 내에 체재하는」 현상을 개선하는 것이 가능해져, 「웨이퍼면 상의 각 점이 세정액 충돌 스폿 내에 체재하는 기간의 적산치의 균일화」를 도모할 수 있다. 또, 세정액 충돌 스폿의 이동 속도를 자동적으로 변화시키기 위해서는 공지의 임의의 기술을 적절하게 적용할 수 있다.
어떻게, 또한 어느 정도 상기 이동 속도를 변화시킬 것인지는 실험 등을 행하여 웨이퍼 상에서의 미세한 구조물의 파괴의 발생을 어느 정도 방지할 수 있을지에 의해 용이하게 결정할 수 있다.
세정액 충돌 스폿의 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 상기 초음파의 출력을 변화시키는 것이 가능한 경우에는, 예컨대 세정액 충돌 스폿이 웨이퍼의 회전의 중심으로부터 멀어짐에 따라 초음파의 출력을 크게 할 수 있다(반대로 말하면, 세정 액 충돌 스폿이 웨이퍼의 회전의 중심에 근접함에 따라 초음파의 출력을 작게 할 수 있음). 또한 이와 같은 동작을 자동적으로 행하게 하도록 스핀 세정 장치를 설정할 수도 있다. 또, 초음파의 출력을 자동적으로 변화시키기 위해서는 공지의 임의의 기술을 적절하게 적용할 수 있다.
이와 같이 하면, 상기한 「웨이퍼의 중심에 보다 가까운 위치일수록 보다 긴 시간 웨이퍼면 상의 점이 세정액 충돌 스폿 내에 머무르는」 현상이 있었다고 해도 지나친 초음파의 조사에 의한 웨이퍼 상에서의 미세한 구조물의 파괴를 억제할 수 있다. 또한, 상기한 웨이퍼의 중심과 같이 세정액 충돌 스폿의 운동의 선속도가 일시적으로 정지하는 위치에 세정액 충돌 스폿이 있을 때에, 초음파 발진기의 출력을 보다 작게 함으로써 초음파의 적산의 조사 에너지를 보다 작게 하도록 설정할 수 있다. 이와 같이 하여, 「웨이퍼면 상의 각 점이 세정액 충돌 스폿 내에 체재하는 기간의 적산치의 균일화」를 도모할 수 있다.
어떻게, 또한 어느 정도 초음파의 출력을 변화시킬 것인지는 실험 등을 행하여 웨이퍼 상에서의 미세한 구조물의 파괴의 발생을 어느 정도 방지할 수 있을지에 의해 용이하게 결정할 수 있다.
또한 이 경우의 「초음파의 출력」은 임의의 시간의 길이에서의 적산치를 의미한다. 따라서 초음파의 출력을 변화시키기 위해서는 출력값 그 자체를 변화시키더라도 좋으며 출력의 온/오프 시간의 조정에 의해도 좋다.
초음파의 출력의 온/오프 시간의 조정에 의해 초음파의 출력을 변화시키는 방법은 특히 기계적인 기구에 의한 유격으로 인해 웨이퍼 상에서 세정액 충돌 스폿 이 정지하는 순간이 있는 경우와 같이 웨이퍼 상의 다른 점과 비교해서 현저히 세정액 충돌 스폿의 운동의 선속도가 작은 위치에 세정액 충돌 스폿이 있는 경우에는 그 위치에 대응하여 초음파의 출력의 오프 시간을 마련할 수 있어 유용하다. 이와 같은 경우라도 세정액 충돌 스폿에는 어느 정도의 퍼짐이 있기 때문에 그 위치에 대하여 적당한 초음파의 조사량을 확보할 수 있도록 하는 것은 곤란하지 않다.
세정액 충돌 스폿의 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 노즐과 세정액 충돌 스폿 사이의 거리를 변화시킬 수 있는 경우에는, 예컨대 세정액 충돌 스폿이 웨이퍼의 회전의 중심으로부터 멀어짐에 따라 노즐과 세정액 충돌 스폿 사이의 거리를 작게 할 수 있다(반대로 말하면, 세정액 충돌 스폿이 웨이퍼의 회전의 중심에 근접함에 따라 노즐과 세정액 충돌 스폿 사이의 거리를 크게 할 수 있음). 또한 이와 같은 동작을 자동적으로 행하게 하도록 스핀 세정 장치를 설정할 수도 있다. 또 노즐과 세정액 충돌 스폿 사이의 거리를 변화시키기 위해서는 공지의 임의의 기술을 적절하게 적용할 수 있다.
노즐과 세정액 충돌 스폿 사이의 거리를 작게 하면 초음파의 웨이퍼에 부여되는 영향이 커지고, 노즐과 세정액 충돌 스폿 사이의 거리를 크게 하면 초음파의 에너지가 감쇠하여 초음파의 웨이퍼에 부여되는 영향이 작아진다. 따라서 이와 같이 하면, 상기한 「웨이퍼의 중심에 보다 가까운 위치일수록 보다 긴 시간 웨이퍼면 상의 점이 세정액 충돌 스폿 내에 머무르는」 현상이 있었다고 해도 지나친 초음파의 조사에 의한 웨이퍼 상에서의 미세한 구조물의 파괴를 제어할 수 있다. 또한, 웨이퍼의 중심과 같이 세정액 충돌 스폿이 일시적으로 정지하는 위치에 세정액 충돌 스폿이 있는 경우에도, 노즐과 웨이퍼면의 거리를 크게 함으로써 웨이퍼면에 도달하는 초음파의 에너지를 감쇠시켜 초음파의 적산의 조사 에너지를 보다 작게 할 수 있다. 이렇게 하여 「웨이퍼면 상의 각 점이 세정액 충돌 스폿 내에 체재하는 기간의 적산치의 균일화」를 도모할 수 있다.
어떻게, 또한 어느 정도 상기 거리를 변화시킬 것인지는 실험 등을 행하여 웨이퍼 상에서의 미세한 구조물의 파괴의 발생을 어느 정도 방지할 수 있을지에 의해 용이하게 결정할 수 있다.
노즐과 세정액 충돌 스폿 사이의 거리는 노즐과 상기 웨이퍼면 사이의 거리를 변화시키는 것에 의해서도, 세정액 충돌 스폿에서의 노즐의 앙각(즉, 웨이퍼면 상에서 바라 본 경우, 노즐과 세정액 충돌 스폿을 연결하는 선이 시선에 일치할 때의 시선과 웨이퍼면이 이루는 각도)에 의해도 바꿀 수 있다.
전자의 경우는 이동 기구의 기구 및 효과가 단순하며 유용성이 높다. 후자의 경우는 노즐의 요동 기구가 필요해지기 때문에 약간 복잡하게 되지만, 초음파가 보다 비스듬히 조사되는 경우에는 세정액 충돌 스폿의 면적이 증대하고 상대적으로 단위 면적당의 초음파 조사량이 감소하기 때문에, 단순히 노즐과 세정액 충돌 스폿 사이의 거리가 증대된 것 이상의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 세정액 충돌 스폿이 정지하는 장소 등, 웨이퍼 상의 다른 점과 비교해서 현저히 세정액 충돌 스폿의 운동의 선속도가 작은 위치에 세정액 충돌 스폿이 있는 경우에, 노즐의 방향을 크게 바꿈으로써 그 점이 장시간 초음파의 조사에 노출되는 것을 막을 수 있다.
상기한 여러가지 조건 중 상기 (1) 내지 (4) 중 적어도 어느 2개의 기능이 있으면, 효과가 보다 커져서 바람직하다. 단독인 경우에 상기 (3)이나 (4)의 효과가 크기 때문에 상기 (3) 및 (4) 중 적어도 어느 하나의 기능을 포함하는 것이 보다 바람직하고, 상기 (3) 및 (4) 중 적어도 어느 하나의 기능과 상기 (1) 및 (2) 중 적어도 어느 하나의 기능을 포함하는 것이 보다 바람직하다.
마찬가지로, 상기한 여러가지 조건 중 상기 (A) 내지 (D) 중 적어도 어느 2개를 행하면, 효과가 보다 커져 바람직하다. 단독인 경우에 상기 (C)나 (D)의 효과가 크기 때문에 상기 (C) 및 (D) 중 적어도 어느 하나를 행하는 것이 보다 바람직하고, 상기 (C) 및 (D) 중 적어도 어느 하나와 상기 (A) 및 (B) 중 적어도 어느 하나를 행하는 것이 보다 바람직하다.
또, 세정액만을 웨이퍼면에 분사하는 세정 기술에 있어서, 웨이퍼의 중심으로부터 반경 방향으로 멀어짐에 따라 노즐의 이송 속도를 변화시키는 기술이나 웨이퍼의 회전 속도를 변화시키는 기술(특허문헌 2, 특허문헌 3 참조)이 알려져 있지만, 본원 발명은 초음파와 세정액의 병용을 필수적인 요건으로 하는 것이며, 초음파와 세정액을 사용하는 경우에 있어서, 세정액 충돌 스폿의 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 웨이퍼의 회전 수를 변화시키거나 노즐의 상기 웨이퍼에 평행한 방향으로의 이동 속도를 변화시키는 것의 효과는 지금까지 알려져 있지 않았다.
세정액만을 웨이퍼면에 분사하는 경우에서의 효과는 분사 세정액 양의 변화에 의한 것이라고 생각되지만, 초음파와 세정액을 사용하는 경우에는 세정액 양을 변동시키더라도 세정 효과로의 영향이 작은 것이고, 세정액만을 사용하는 경우에는 초음파와 세정액을 사용하는 경우에 비해 세정 능력이 매우 낮으며, 초음파와 세정 액을 사용하는 경우에서의 「세정액 충돌 스폿의 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 웨이퍼의 회전 수를 변화시키거나, 노즐의 웨이퍼에 평행한 방향에서의 이동 속도를 변화시키는 것의 효과」 정도의 현저한 효과는 얻어지지 않는 것이 발견되고 있어, 본 발명에서의 효과는 주로 초음파에 의한 세정 효과의 제어이고 세정액에 의한 세정 효과의 제어의 부분은 혹시 있었다고 해도 작은 것으로 추정된다.
실시예
다음에 본 발명의 실시예 및 비교예를 상술한다. 이하의 예에서는 본 발명의 일형태인 스핀 세정 장치를 이용하여 표면에 미세한 구조물의 대표예인 미세한 패턴을 형성한 웨이퍼를 세정한 경우의 효과에 대해서 설명한다. 공통 조건은 이하와 같다.
직경 8 인치(약 200 mm)의 Si 웨이퍼 상에 산화물계의 절연 재료를 동일한 막 두께 200 nm으로 성막했다. 이 절연 재료의 막에 드라이 에칭에 의해 L(라인)/S(스페이스)=65/65 nm의 줄무늬형의 동일한 패턴을 형성했다. 패턴의 깊이는 약 200 nm이었다. 이 패턴은 도 9, 도 10에 모식적으로 나타낸다. 이하의 예에서는 전부 이 조건의 시료를 이용하여 세정 실험을 행했다.
이들 시료에 대하여 스핀 세정 장치를 사용해서 초음파 세정을 행했다. 이하의 조건은 특별히 지정하지 않는 한 실시예와 비교예에 공통의 표준 조건으로서 채용했다.
노즐로부터 분사하는 세정액으로서는 초순수를 사용하고, 그 분사 유량을 1.5 L/분으로 일정하게 했다. 노즐의 분사구는 웨이퍼면을 직시하는 방향을 향하여 세정액 충돌 스폿을 도 2와 같이 왕복 운동시켰다. 세정액 충돌 스폿은 2 mm 정도의 직경의 원형 형상의 것이었다. 세정액 충돌 스폿의 이동 속도는 50 mm/초로 했다.
조사하는 초음파의 조건은 주파수 1 MHz, 출력 60 W로 했다. 시료의 웨이퍼는 500 회전/분(rpm)의 일정 속도로 회전시켰다. 노즐의 선단(분사구)과 웨이퍼면 사이의 거리는 10 mm로 했다. 세정 시간은 1장의 웨이퍼에 대하여 60초로 일정하게 했다.
세정 후에 웨이퍼 결함 검사 장치를 사용하여 웨이퍼 상의 위치와 미세한 구조물의 파괴의 발생 빈도의 관계를 조사했다. 웨이퍼 상의 위치는 웨이퍼의 중심으로부터의 거리(r)(mm)에 의해, 또한 패턴 파괴의 발생 빈도는 단위 면적당의 패턴 파괴의 발생 밀도(D)(개/평방 mm)에 의해 표현했다. 파괴된 것의 전형예로서는 주상 패턴이 구부러진 것이나 파손하여 소실된 것을 들 수 있다.
[비교예 1]
세정액 충돌 스폿이 0≤r≤100의 범위에서 등속도로 왕복 운동하도록 노즐을 운동시키고 상기 표준 조건으로 세정을 행했다. 또, 세정액 충돌 스폿은 노즐을 운동시키고 있는 기계적인 기구가 갖는 유격에 의해 운동의 방향이 변하는 r=100 및 r=0의 위치에서 0.3초간 정지했다.
세정후의 패턴의 검사 결과를 표 1에 나타낸다. 웨이퍼의 외주부로부터 중심으로 근접함에 따라 패턴 파괴가 증가하고, 그 중에서도 중심에서는 극단적으로 많이 발생했다.
다음에, 세정액 충돌 스폿이 30≤r≤100의 범위에서 왕복 운동시켜 세정을 행했다. 패턴의 검사 결과를 표 2에 나타낸다. 역시 웨이퍼의 외주부로부터 중심으로 근접함에 따라 패턴 파괴가 증가하고, 세정액 충돌 스폿이 운동의 방향을 바꾸는 r=30의 위치에서 두드러지게 많은 패턴 파괴가 발생했다. 0≤r≤30의 범위에서는 초음파가 조사되지 않기 때문에 패턴의 파괴는 발생하지 않았다.
[실시예 1]
그러면 본 발명의 세정액 충돌 스폿의 위치에 대응하여 초음파의 ON과 OFF를 자동적으로 설정할 수 있는 기능을 이용하여 세정액 충돌 스폿이 운동의 방향을 바꾸는 위치에서만 초음파가 OFF가 되도록 설정하고 상기와 동일한 세정을 행했다. 즉, 세정액 충돌 스폿의 운동 범위가 0≤r≤100인 경우에는 r=0 및 r=100의 위치에서만, 또한 세정액 충돌 스폿의 운동 범위가 30≤r≤100인 경우에는 r=30 및 r=100의 위치에서만 상기 정지 기간에 맞춰 초음파가 0.3초간 OFF가 되도록 하여 세정을 행했다. 패턴의 검사 결과를 0≤r≤100인 경우에 대해서는 표 3에, 30≤r≤100의 경우에 대해서는 표 4에 각각 나타낸다. 어느 것이나 세정액 충돌 스폿이 정지하는 위치에서 초음파를 OFF로 함으로써 그 위치에서의 패턴 파괴가 격감했다.
[실시예 2]
다음에, 본 발명의 세정액 충돌 스폿의 위치에 대응하여 웨이퍼의 회전 수를 자동적으로 변화시킬 수 있는 기능을 이용하여, 세정액 충돌 스폿이 웨이퍼의 중심에 가까운 위치에서는 시료의 웨이퍼를 보다 빠른 속도로 회전시키도록 설정했다. 또한 세정액 충돌 스폿의 위치에 대응하여 노즐의 이동 속도를 자동적으로 변화시 킬 수 있는 기능을 이용하여, 세정액 충돌 스폿이 웨이퍼의 중심에 가까운 위치에서는 세정액 충돌 스폿이 보다 빠른 속도로 왕복 운동하도록 설정했다. 구체적으로는 노즐의 위치(세정액 충돌 스폿의 위치와 일치)(r)와 웨이퍼의 회전 수(ω)의 관계를 도 5에 도시하는 관계가 되도록, 또한 노즐의 위치(r)와 노즐의 이동 속도(세정액 충돌 스폿의 이동 속도와 일치)(v)의 관계를 도 6에 나타내는 관계가 되도록 각각 설정했다.
이들 설정을 기초로 초음파를 계속 ON으로 하고 또한 세정을 행했다. 패턴의 검사 결과를 0≤r≤100의 경우에 대해서는 표 5에, 30≤r≤100의 경우에 대해서는 표 6에 각각 나타낸다. 초음파를 계속 조사하고 있기 때문에 세정액 충돌 스폿이 정지하는 r=0 및 r=30의 위치에서 많은 패턴 파괴가 발생하고 있지만, 그 밖에서의 중심에 근접할수록 서서히 많이 발생하고 있던 패턴 파괴가 발생하지 않게 되었다.
이것은 본 실시예에서 행한 2개의 설정에 의해 웨이퍼 상의 다른 점과 비교해서 세정액 충돌 스폿의 운동의 선속도가 작은 위치에 있어서, 웨이퍼면 상의 각 점이 세정액 충돌 스폿 내에 1회 체재하는 기간을 짧게 한 효과(웨이퍼의 회전 속도를 높인 효과)와, 웨이퍼면 상의 각 점이 세정액 충돌 스폿 내에 체재하는 기간의 적산치를 감소시킨 효과(세정액 충돌 스폿의 이동 속도를 높인 효과)의 복합된 효과라고 생각된다.
[실시예 3]
다음에 실시예 1 및 실시예 2에서 행한 세정액 충돌 스폿의 위치에 따른 초음파의 ON/OFF, 웨이퍼의 회전 속도, 세정액 충돌 스폿의 이동 속도의 설정을 동시 에 행하고 세정을 행했다.
0≤r≤100인 경우에 대해서 패턴의 검사 결과를 표 7에 나타낸다. 웨이퍼 상의 어느 쪽의 위치에 있어서도 패턴 파괴가 발생하지 않게 되었다.
또한, 패턴이 형성되어 있지 않은 웨이퍼의 표면에 의도적으로 미립자를 부착시키고 이것을 세정하여 제거하는 실험을 행한 결과, 본 실시에서의 설정을 바탕으로 한 세정은 본 실시예에서의 설정을 행하고 있지 않은 세정과 비교하여 동등한 미립자의 제거 능력을 구비하고 있는 것을 확인할 수 있었다.
[실시예 4]
실시예 1에서는 웨이퍼 상의 다른 점과 비교해서 현저히 세정액 충돌 스폿의 운동의 선속도(즉 이동 속도)가 작은 위치에 세정액 충돌 스폿이 있을 때, 또는 세정액 충돌 스폿이 정지할 때에 웨이퍼 상의 동일한 점이 장시간 초음파의 조사에 노출되는 것을 방지할 목적으로 초음파를 OFF로 했지만, 동일한 목적을 달성하기 위한 수단은 이것에 한정되는 것이 아니다.
예컨대, 도 7에 나타낸 바와 같이 세정액 충돌 스폿에서의 노즐의 앙각(α)을 변경할 수 있도록 해 두고 세정을 행하고 있는 경우는 (a)와 같이 일정한 각도를 이룬 상태로 유지하고, 실시예 1에 있어서 초음파를 OFF로 한 위치에서만 (b)와 같이 세정액 충돌 스폿에서의 노즐의 앙각을 크게 바꿔 패턴에 손상이 가해지는 것을 회피하더라도 좋다.
실시예 1에서 채용한 방법 대신에 본 실시예에 나타낸 방법을 채용한 것 이외에는 실시예 3과 동일하게 세정을 행한 결과, 표 7에 나타낸 것과 마찬가지로 패 턴 파괴를 발생시키지 않고서 웨이퍼를 세정할 수 있었다.
[실시예 5]
실시예 2에서는 웨이퍼 상의 다른 점과 비교해서 세정액 충돌 스폿의 운동의 선속도가 작은 위치에 있어서, 웨이퍼 상의 점이 세정액 충돌 스폿 내에 체재하는 시간이 보다 줄어들도록 할 목적으로 세정액 충돌 스폿의 이동 속도를 변화시켰지만, 동일한 목적을 달성하기 위한 수단은 이것에 한정되는 것이 아니다.
예컨대 도 8에 나타낸 바와 같이 초음파의 ON/OFF를 고속으로 반복하여 행하고 초음파를 펄스형으로 조사하며, 또한 세정액 충돌 스폿의 위치에 대응하여 펄스의 시간 간격, 즉 단위 시간당의 펄스의 밀도를 변화시키더라도 단위 시간당 조사되는 초음파의 에너지가 변화되기 때문에 동일한 목적을 달성할 수 있다.
종래에는 연속하여 조사되던 초음파를 펄스형으로 조사할 수 있도록 하고, 펄스의 길이(ON의 시간의 길이)를 100 m초로 하며 1초간에 발생시키는 펄스 수를 세정액 충돌 스폿의 위치에 대응하여 0회부터 5회 사이에서 변화시킨 결과, 표 7에 도시한 것과 동일하게 패턴 파괴를 발생시키지 않고서 웨이퍼를 세정할 수 있었다. 구체적으로는 r=0 mm일 때는 상기 정지 기간의 0.3초간, 1초간에 발생시키는 펄스 수를 0회로 하고 그 후 r=90 mm까지 단조롭게 5회까지 증가시켰다.
[실시예 6]
또한 실시예 5에 나타낸 방법을 대신하는 수단으로서, 세정액 충돌 스폿의 위치에 대응하여 초음파 발진기의 출력을 변화시키더라도 동일한 목적을 달성할 수 있다.
초음파 발진기로부터 초음파 진동자에 보내지는 초음파 신호의 출력이 종래에는 60 W에서 고정되어 있었던 데 대하여, 세정액 충돌 스폿의 위치에 대응하여 이것을 0 W에서부터 60 W 사이에서 변화시킴으로써 표 7에 나타낸 것과 동일하게 패턴 파괴를 발생시키지 않고서 웨이퍼를 세정할 수 있었다. 구체적으로는 r=0 mm일 때는 상기 정지 기간의 0.3초간, 0 W로 유지하고 그 후 r=90 mm까지 단조롭게 60 W까지 증가시켰다.
[실시예 7]
또한 실시예 5에 나타낸 방법을 대신하는 수단으로서, 세정액 충돌 스폿의 위치에 대응하여 노즐과 웨이퍼면의 거리를 변화시키더라도 동일한 목적을 달성할 수 있다. 이것은 초음파의 에너지가, 노즐의 선단으로부터의 거리가 커지는 동시에 감쇠해 나가는 것을 이용하는 것이다.
노즐과 웨이퍼면 사이의 거리는 예컨대 아암의 받침점의 축을 상하시킴으로써 노즐의 운동면을 직접 상하 이동시켜 변화시키더라도 좋고, 노즐의 운동면은 마지막까지도 직선형으로 하고 그 운동면을 웨이퍼면에 대하여 기울임으로써 변화시키더라도 좋다.
노즐의 선단에서부터 웨이퍼면까지의 거리가 종래는 10 mm로 고정되어 있던 데 대하여 이것을 10 mm에서부터 45 mm의 범위로 변화시킴으로써 표 7에 나타낸 것과 동일하게 패턴 파괴를 발생시키지 않고서 웨이퍼를 세정할 수 있었다. 구체적으로는 r=0 mm일 때는 상기 정지 기간의 0.3초간, 45 mm로 유지하고 그 후 r=90 mm까지 단조롭게 10 mm까지 감소시켰다.
또, 이 예는 노즐의 선단에서부터 웨이퍼면까지의 거리를 변경함으로써 노즐과 세정액 충돌 스폿 사이의 거리를 바꾸는 것이다. 이에 대하여, 실시예 4의 앙각의 변경은 노즐의 선단에서부터 웨이퍼면까지의 거리를 변경하지 않고서 노즐과 세정액 충돌 스폿 사이의 거리를 바꾸는 효과를 갖는다. 따라서 본 예에 앙각의 변경을 조합시키는 것도 가능하다.
본 발명을 사용하지 않는 경우의 세정 결과(0≤r≤100)
r(mm) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
D(개/평방mm) 51172 9863 4605 3130 1881 926 506 92 5 0 0
r(mm) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
D(개/평방mm) 0 0 0 19768 3311 1409 684 322 89 6 0
조사 스폿이 정지하는 점에서 초음파를 OFF로 한 경우의 세정 결과 (0≤r≤100)
r(mm) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
D(개/평방mm) 17154 10382 5501 3466 2590 1508 997 583 32 0 0
조사 스폿이 정지하는 점에서 초음파를 OFF로 한 경우의 세정 결과 (30≤r≤100)
r(mm) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
D(개/평방mm) 0 0 0 4012 3522 2143 1206 948 750 581 0
웨이퍼의 회전 수와 노즐의 이동 속도를 변화시킨 경우의 세정 결과(0≤r≤100)
r(mm) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
D(개/평방mm) 31842 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
웨이퍼의 회전 수와 노즐의 이동 속도를 변화시킨 경우의 세정 결과(30≤r≤100)
r(mm) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
D(개/평방mm) 0 0 0 15811 0 0 0 0 0 0 0
초음파의 OFF와 웨이퍼의 회전 수와 노즐의 이동 속도의 변화를 겸용한 경우의 세정 결과(0≤r≤100)
r(mm) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
D(개/평방mm) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
또, 상기에 개시한 내용으로부터 하기의 부기에 나타낸 발명을 도출할 수 있다.
(부기 1)
피세정물인 웨이퍼를 회전시키고 노즐을 이동시키면서 상기 노즐로부터 세정액을 상기 웨이퍼면에 분사하며, 동시에 상기 세정액을 매체로 해서 상기 노즐의 내부에서 발생시킨 초음파를, 상기 노즐로부터 분사된 상기 세정액이 상기 웨이퍼면에 충돌하는 부분인 세정액 충돌 스폿에 조사하여 상기 웨이퍼면을 세정하는 스핀 세정 장치에 있어서,
상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 상기 웨이퍼의 회전 수를 변화시키는 기능,
상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 상기 노즐의 상기 웨이퍼에 평행한 방향으로의 이동 속도를 변화시키는 기능,
상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 상기 초음파의 출력을 변화시키는 기능 및
상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 상기 노즐과 상기 세정액 충돌 스폿 사이의 거리를 변화시키는 기능 중 적어도 어느 하나의 기능을 포함하는 스핀 세정 장치.
(부기 2)
상기 기능 중 적어도 어느 2개를 포함하는 부기 1에 기재한 스핀 세정 장치.
(부기 3)
상기한, 세정액 충돌 스폿의 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 초음파의 출력을 변화시키는 기능 및 세정액 충돌 스폿의 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 노즐과 세정액 충돌 스폿 사이의 거리를 변화시키는 기능 중 적어도 어느 2개를 포함하는 부기 1 또는 부기 2에 기재한 스핀 세정 장치.
(부기 4)
상기한, 세정액 충돌 스폿의 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 초음파의 출력을 변화시키는 기능 및 세정액 충돌 스폿의 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 노즐과 세정액 충돌 스폿 사이의 거리를 변화시키는 기능 중 적어도 어느 하나와,
상기한, 세정액 충돌 스폿의 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 웨이퍼의 회전 수를 변화시키는 기능 및 세정액 충돌 스폿의 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 노즐의 웨이퍼에 평행한 방향으로의 이동 속도를 변화시키는 기능 중 적어도 어느 하나를 포함하는 부기 1 내지 부기 3 중 어느 하나에 기재한 스핀 세정 장치.
(부기 5)
상기 세정액 충돌 스폿이 상기 웨이퍼의 회전의 중심으로부터 멀어짐에 따라 상기 웨이퍼의 회전 수를 작게 하도록 설정할 수 있는 부기 1 내지 부기 4 중 어느 하나에 기재한 스핀 세정 장치.
(부기 6)
상기 세정액 충돌 스폿이 상기 웨이퍼의 회전의 중심으로부터 멀어짐에 따라 상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼에 평행한 방향으로의 이동 속도를 작게 하도록 설정할 수 있는 부기 1 내지 부기 5 중 어느 하나에 기재한 스핀 세정 장치.
(부기 7)
상기 세정액 충돌 스폿이 상기 웨이퍼의 회전의 중심으로부터 멀어짐에 따라 상기 초음파의 출력을 크게 하도록 설정할 수 있는 부기 1 내지 부기 6 중 어느 하나에 기재한 스핀 세정 장치.
(부기 8)
상기 초음파의 출력의 온/오프 시간의 조정에 의해 상기 초음파의 출력 변화를 실현하도록 설정할 수 있는 부기 1 내지 부기 7 중 어느 하나에 기재한 스핀 세정 장치.
(부기 9)
상기 세정액 충돌 스폿이 상기 웨이퍼의 회전의 중심으로부터 멀어짐에 따라 상기 노즐과 상기 세정액 충돌 스폿 사이의 거리를 작게 하도록 설정할 수 있는 부기 1 내지 부기 8 중 어느 하나에 기재한 스핀 세정 장치.
(부기 10)
상기 세정액 충돌 스폿에서의 상기 노즐의 앙각을 변화시킴으로써 상기 노즐과 상기 세정액 충돌 스폿 사이의 거리를 변화시키도록 설정할 수 있는 부기 1 내지 부기 9 중 어느 하나에 기재한 스핀 세정 장치.
(부기 11)
상기 노즐과 상기 웨이퍼면 사이의 거리를 변화시킴으로써 상기 노즐과 상기 세정액 충돌 스폿 사이의 거리를 변화시키도록 설정할 수 있는 부기 1 내지 부기 10 중 어느 하나에 기재한 스핀 세정 장치.
(부기 12)
피세정물인 웨이퍼를 회전시키고 노즐을 이동시키면서 상기 노즐로부터 세정액을 상기 웨이퍼면에 분사하며, 동시에 상기 세정액을 매체로 해서 상기 노즐의 내부에서 발생시킨 초음파를, 상기 노즐로부터 분사된 상기 세정액이 상기 웨이퍼면에 충돌하는 부분인 세정액 충돌 스폿에 조사하여 상기 웨이퍼면을 세정하는 웨이퍼 세정 방법에 있어서,
상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 상기 웨이퍼의 회전 수를 변화시키는 것,
상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 상기 노즐의 상기 웨이퍼에 평행한 방향으로의 이동 속도를 변화시키는 것,
상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 상기 초음파의 출력을 변화시키는 것 및
상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 상기 노즐과 상기 세정액 충돌 스폿 사이의 거리를 변화시키는 것 중 적어도 어느 하나를 행하는 것을 포함하는 웨이퍼 세정 방법.
(부기 13)
상기한 적어도 어느 2개의 것을 행하는 부기 12에 기재한 웨이퍼 세정 방법.
(부기 14)
상기한, 세정액 충돌 스폿의 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 초음파의 출력을 변화시키는 것 및 세정액 충돌 스폿의 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 노즐과 세정액 충돌 스폿 사이의 거리를 변화시키는 것 중 적어도 어느 하나를 행하는 부기 12 또는 부기 13에 기재한 웨이퍼 세정 방법.
(부기 15)
상기한, 세정액 충돌 스폿의 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 초음파의 출력을 변화시키는 것 및 세정액 충돌 스폿의 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 노즐과 세정액 충돌 스폿 사이의 거리를 변화시키는 것 중 적어도 어느 하나와,
상기한, 세정액 충돌 스폿의 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 웨이퍼의 회전 수를 변화시키는 것 및 세정액 충돌 스폿의 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 노즐의 웨이퍼에 평행한 방향으로의 이동 속도를 변화시키는 것 중 적어도 어느 하나를 행하는 부기 12 내지 부기 14 중 어느 하나에 기재한 웨이퍼 세정 방법.
(부기 16)
상기 세정액 충돌 스폿이 상기 웨이퍼의 회전의 중심으로부터 멀어짐에 따라 상기 웨이퍼의 회전 수를 작게 하는 부기 12 내지 부기 15 중 어느 하나에 기재한 웨이퍼 세정 방법.
(부기 17)
상기 세정액 충돌 스폿이 상기 웨이퍼의 회전의 중심으로부터 멀어짐에 따라 상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼에 평행한 방향으로의 이동 속도를 작게 하는 부기 12 내지 부기 16 중 어느 하나에 기재한 웨이퍼 세정 방법.
(부기 18)
상기 세정액 충돌 스폿이 상기 웨이퍼의 회전의 중심으로부터 멀어짐에 따라 상기 초음파의 출력을 크게 하는 부기 12 내지 부기 17 중 어느 하나에 기재한 웨이퍼 세정 방법.
(부기 19)
상기 초음파의 출력의 온/오프 시간의 조정에 의해 상기 초음파의 출력 변화를 실현하는 부기 12 내지 부기 18 중 어느 하나에 기재한 웨이퍼 세정 방법.
(부기 20)
상기 세정액 충돌 스폿이 상기 웨이퍼의 회전의 중심으로부터 멀어짐에 따라 상기 노즐과 상기 세정액 충돌 스폿 사이의 거리를 작게 하는 부기 12 내지 부기 19 중 어느 하나에 기재한 웨이퍼 세정 방법.
(부기 21)
상기 세정액 충돌 스폿에서의 상기 노즐의 앙각을 변화시킴으로써 상기 노즐과 상기 세정액 충돌 스폿 사이의 거리를 변화시키는 부기 12 내지 부기 20 중 어느 하나에 기재한 웨이퍼 세정 방법.
(부기 22)
상기 노즐과 상기 웨이퍼면 사이의 거리를 변화시킴으로써 상기 노즐과 상기 세정액 충돌 스폿 사이의 거리를 변화시키는 부기 12 내지 부기 21 중 어느 하나에 기재한 웨이퍼 세정 방법.
(부기 23)
부기 1 내지 부기 11 중 어느 하나에 기재한 스핀 세정 장치를 이용하는 부기 12 내지 부기 22 중 어느 하나에 기재한 웨이퍼의 세정 방법.
본 발명에 의해 웨이퍼 상의 미세한 구조물의 파괴를 억제할 수 있는 웨이퍼 세정 방법 및 이와 같은 세정을 가능하게 하는 스핀 세정 장치를 실현할 수 있다.

Claims (10)

  1. 피세정물인 웨이퍼를 회전시키고 노즐을 이동시키면서 상기 노즐로부터 세정액을 상기 웨이퍼면에 분사하며, 동시에 상기 세정액을 매체로 해서 상기 노즐의 내부에서 발생시킨 초음파를, 상기 노즐로부터 분사된 상기 세정액이 상기 웨이퍼면에 충돌하는 부분인 세정액 충돌 스폿에 조사(照射)하여 상기 웨이퍼면을 세정하는 스핀 세정 장치에 있어서,
    상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 상기 웨이퍼의 회전 수를 변화시키는 기능,
    상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 상기 노즐의 상기 웨이퍼에 평행한 방향으로의 이동 속도를 변화시키는 기능,
    상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 상기 초음파의 출력을 변화시키는 기능 및
    상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 상기 노즐과 상기 세정액 충돌 스폿 사이의 거리를 변화시키는 기능 중 적어도 어느 하나의 기능을 갖는 스핀 세정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 세정액 충돌 스폿이 상기 웨이퍼의 회전 중심으로부터 멀어짐에 따라 상기 웨이퍼의 회전수를 작게 하도록 설정할 수 있는 것인 스핀 세정 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세정액 충돌 스폿이 상기 웨이퍼의 회전 중심으로부터 멀어짐에 따라 상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼에 평행한 방향으로의 이동 속도를 작게 하도록 설정할 수 있는 것인 스핀 세정 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세정액 충돌 스폿이 상기 웨이퍼의 회전 중심으로부터 멀어짐에 따라 상기 초음파의 출력을 크게 하도록 설정할 수 있는 것인 스핀 세정 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 초음파의 출력의 온/오프 시간의 조정에 의해 상기 초음파의 출력 변화를 실현하도록 설정할 수 있는 것인 스핀 세정 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세정액 충돌 스폿이 상기 웨이퍼의 회전 중심으로부터 멀어짐에 따라 상기 노즐과 상기 세정액 충돌 스폿 사이의 거리를 작게 하도록 설정할 수 있는 것인 스핀 세정 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세정액 충돌 스폿에 있어서의 상기 노즐의 앙각(仰角; elevation angle)을 변화시킴으로써 상기 노즐과 상기 세정액 충돌 스폿 사이의 거리를 변화시키도록 설정할 수 있는 것인 스핀 세정 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 노즐과 상기 웨이퍼면 사이의 거리를 변화시킴으로써, 상기 노즐과 상기 세정액 충돌 스폿 사이의 거리를 변화시키도록 설정할 수 있는 것인 스핀 세정 장치.
  9. 피세정물인 웨이퍼를 회전시키고 노즐을 이동시키면서 상기 노즐로부터 세정액을 상기 웨이퍼면에 분사하며, 동시에 상기 세정액을 매체로 해서 상기 노즐의 내부에서 발생시킨 초음파를, 상기 노즐로부터 분사된 상기 세정액이 상기 웨이퍼면에 충돌하는 부분인 세정액 충돌 스폿에 조사하여 상기 웨이퍼면을 세정하는 웨이퍼 세정 방법에 있어서,
    상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 상기 웨이퍼의 회전수를 변화시키는 것,
    상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 상기 노즐의 상기 웨이퍼에 평행한 방향으로의 이동 속도를 변화시키는 것,
    상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 상기 초음파의 출력을 변화시키는 것 및
    상기 세정액 충돌 스폿의 상기 웨이퍼 상에서의 위치에 대응하여 상기 노즐과 상기 세정액 충돌 스폿 사이의 거리를 변화시키는 것 중 적어도 어느 하나를 행하는 것을 포함하는 웨이퍼 세정 방법.
  10. 제9항에 있어서, 제1항 또는 제2항에 기재한 스핀 세정 장치를 이용하는 것 인 웨이퍼 세정 방법.
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