KR100804911B1 - 기판처리장치 - Google Patents

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KR100804911B1
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쇼모리히로후미
오토쿠니겐지
와타나베가즈토시
다카하시히로키
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에스.이.에스 카부시키가이샤
오메가 세미콘 덴시 가부시키가이샤
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Abstract

반도체 웨이퍼 등의 기판에 입자나 워터마크 등의 오염물질이 부착하는 것을 억제할 수 있는 기판처리장치로서, 이 기판처리장치(10)는, 처리할 기판[예를 들면, 웨이퍼(w)]을 수용하는 처리조(11)와, 그 처리조(11)의 내부에 처리액(예를 들면, 순수(J))을 공급하는 처리액 도입관(21)과, 유기용제액(예를 들면,IPA액)(S)을 수용하는 증기(vapor)발생조(61)와, 처리조(11)로부터 처리액을 배출하는 처리액 배출부(30)와, 증기발생조(61)내의 유기용제액(S)을 가열하기 위한 용제가열장치(62)를 구비하며, 증기발생조(61)는, 유기용제액(S)에서 발생한 증기를 처리조(11)의 내부로 도입하고, 용제가열장치(62)는, 웨이퍼(W)의 표면이 소수성일 때에 증기발생조(61)내의 유기용제액(S)을 50℃±5℃로 가열하며, 웨이퍼(W)의 표면이 친수성일 때에 유기용제액(S)을 70℃±5℃의 온도로 가열한다.

Description

기판처리장치{SUBSTRATE PROCESSING UNIT}
도 1은, 본 발명의 제1실시형태의 기판처리장치를 모식적으로 나타내는 단면도.
도 2는, 도 1에 나타낸 기판처리장치의 기능을 나타내는 타임차트.
도 3은, 본 발명의 제2실시형태의 기판처리장치를 모식적으로 나타내는 측면도.
(도면의 주요부분에 대한 기호의 설명)
10,10' : 기판처리장치, 11 : 처리조
21 : 처리액 도입관(처리액 공급수단)
30 : 처리액 배출부(처리액 배출수단)
61 : 증기발생조, 62 : 용제가열장치
74 : 불활성가스 공급수단, 84 : 용제가열조
W : 웨이퍼(기판의 일예), S : 유기용제액
본 발명은, 예를 들면 반도체웨이퍼, 액정표시장치용의 기판, 기록디스크용 의 기판, 또는 마스크용 기판이나, 그 밖의 기판을 처리하기 위한 기판처리장치에 관한 것이다.
종래로부터 반도체의 제조공정에 있어서, 웨이퍼의 표면을 청정한 것으로 하기 위해, 약액이나 순수(純水) 등의 처리액에 의해 웨이퍼를 처리하는 것이 행해지고 있다.
예를 들면, 일본국 특허공보, 특공평6-103686호에는, 건조증기를 공급하여, 수세(水洗)유체의 상부에 건조유체의 액체층을 생성시키는 공정과, 이 수세유체를 웨이퍼 등의 피건조물(被乾燥物)의 표면으로부터 건조유체로 직접 치환하는 것에 의해 수세유체를 액체층으로 치환하는 공정을 포함하고, 피건조물의 표면은 증기와 접촉할 때 그 증기와 실질적으로 동일한 온도이며, 수세유체가 건조유체로 치환되는 속도는, 수세유체가 건조유체로 치환된 후에, 워터마크(watermark)가 피건조물의 표면에 남지 않으며, 그 결과, 워터마크의 증발에 의해 제거할 필요가 있는 수세유체 또는 건조유체가 실질적으로 없도록 한 충분히 느린 속도가 선택된 표면건조처리방법이 개시되어 있다.
또, 일본국 특허 제3009699호에는, 액체조 중에 반도체웨이퍼 등의 기판을 침지시킨 후, 이 기판을 액체로부터 분리시키며, 또한 액체로부터 기판을 분리시키는 사이에 액체와 기판의 표면을 유기화합물의 증기에 직접 접촉시키는 기판의 표면처리방법이 있다.
이 방법은, 유기화합물의 증기가 기판의 온도에서 포화하지 않는 증기압을 갖고, 분리하는 동안에 이 증기가 기판상에 응축되지 않으며, 그 유기화합물은, 액 체에 용해가능하고, 또한 액체에 용해하면, 그 표면장력을 저하시키는 유기화합물의 그룹으로부터 선택되며, 기판이 액체의 표면을 가로지를 때에, 그 분리하는 동안에 실질적으로 액체가 기판상에 잔존하지 않도록 하는 방향과 크기로, 그 분리하는 동안에 상기 액체의 표면장력에 구배(勾配)가 형성되도록, 유기화합물의 증기압, 유기화합물의 액체에 대한 용해도, 및 기판을 액체로부터 분리하는 속도가 선택된다.
본 출원인도, 이제까지 반도체웨이퍼 등의 처리방법에 관하여 개발·제안을 다수 행하고, 특허를 출원하여 특허를 취득하고 있는 바, 일본국 특허 제 3017033호, 미국특허 제 5,951,779호, 일본국 특원평 11-183469호는 그 한 예이다.
상기 일본국 특허 제3017033호는, 밀폐된 용기내에서 피건조매체의 세정처리에서 건조처리까지의 일련의 처리를 행하는 처리방법으로서, 최종수세에서 증기건조를 하나의 용기로 실시 가능하게 함과 동시에, 유기용제를 약 35∼60℃의 낮은 온도로 증기화시켜, 이 증기에 의해 피건조매체를 건조시키는 방법이다.
또, 본 출원인의 합병전의 출원인에 있어서, 최초로 일본에 특개평11-26423호로서 출원되어, 그 후 미국에서 특허된 미국특허 제 5,951,779호에는, 밀폐된 용기내에서 피건조매체의 세정처리에서 건조처리까지의 일련의 처리를 행하는 다음과 같은 방법이 있다.
즉, 최종의 수세처리가 행하여진 후에, 피건조매체가 수용된 용기내에 온(溫)순수를 공급하는 공정과, 상기 용기내의 온순수면의 상부공간에 유기용제의 증기를 공급하는 공정과, 상기 유기용제의 공급을 정지한 후, 상기 온순수를 용기의 저부측으로부터 흡인하여 배액(排液)하면서, 또한, 그 상부측으로부터 불활성가스를 연속적으로 공급하는 공정과, 상기 온순수의 흡인배액이 종료된 후에, 계속되는 상기 흡인에 의해 용기내를 흡인감압시켜서, 피건조매체를 건조시키는 공정을 포함하며, 적어도 온순수를 용기의 저부측으로부터 흡인배액하는 공정에 있어서, 상기 온순수의 흡인배액이 종료되는 사이, 용기내의 감압도가 미리 설정된 설정감압으로 유지되도록 관리 제어하면서 피건조매체의 건조처리를 행하는 방법으로서, 특히, 온순수의 온도를 30∼65℃의 범위로 하며, 설정감압도를 -350∼-150mmHg의 범위로 설정한 것이다.
또한, 일본국 특개평11-183469호는, 내부에 웨이퍼 등의 피건조물을 수용하는 건조조와, 이 건조조 내에 처리액을 공급하는 처리액 공급수단과, 또, 이 건조조 내에 가열유기용제를 공급하는 유기용제 공급수단과, 유기용제를 함유한 증기를 공급하는 증기공급수단을 구비하고, 유기용제를 60∼80℃로 가열하며, 이 가열유기용제를 액면을 향해 공급하는 것에 의해, 처리액의 액체면상에 유기용제를 함유한 막을 형성하는 표면건조처리방법이다.
이 가운데, 특히, 일본국 특허 제3017033호, 일본국 특개평11-183469호에 개시된 건조처리방법은, 웨이퍼 등의 표면을 약액에 의해 세정한 후에, 순수 등의 처리액에 의해 린스를 행하고, 다시 이소프로필 알콜 등의 유기용제를 사용하여 웨이퍼를 건조시키는 처리가 행하여지고 있다.
이하의 설명에서는, 상기 이소프로필 알콜을 IPA로 약칭하는 경우도 있다.
예를 들면, 웨이퍼를 순수에 의해 세정한 후, 이 웨이퍼를 IPA의 증기에 노 출시키는 것에 의하여, 웨이퍼의 표면에 IPA를 응축시킨다.
이 IPA의 응축에 의해, 그때까지 웨이퍼에 부착되어 있던 순수가 IPA와 치환하며, 순수가 웨이퍼의 표면에서 흘러 떨어짐에 따라, 입자 등의 오염물질이 씻겨 내려진다.
그 후에 IPA가 증발함으로서, 웨이퍼의 표면이 건조된다.
이 건조의 과정에서 기판의 표면에 물방울이 조금이라도 남으면, 기판의 표면에 워터마크라 불리우는 산화막이 형성된다.
워터마크는 입자와 마찬가지로 기판의 품질을 악화시키는 원인이 되기 때문에, 이들 오염물질이 기판에 부착하는 것을 극력 회피하도록 요망하게 된다.
기판(예를 들면, 웨이퍼)이 약액에 의해 처리된 경우, 기판의 표면상태는 처리의 종류에 따라 다르다.
예를 들면, 불산계 약액에 의한 처리가 이루어진 반도체웨이퍼의 표면은 소수성(疏水性)으로 되며, 그 이외의 처리에 있어서는 일반적으로 기판의 표면이 친수성으로 된다.
종래의 기판처리장치에서는, 기판의 표면이 소수성, 친수성에 관계없이 동등한 조건으로 증기를 발생시키고 있다.
그러나, 본 발명자들의 연구에 의하면, 기판의 표면이 소수성인 경우와 친수성인 경우에 있어서, 건조후의 기판에 잔류하는 오염물질의 양에 차이가 있다는 것이 판명되었다.
그리고, 본 발명자들은, 오염물질의 부착량이 유기용제 증기의 발생량과 관 련이 있다는 것도 규명하였다.
발명의 목적은, 기판의 표면에 부착하는 오염물질을 보다 적게 할 수 있는 기판처리장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기판처리장치는, 처리할 기판을 수용하는 처리조와, 상기 처리조의 내부에 처리액을 공급하는 처리액 공급수단과, 유기용제액을 수용하며, 그 유기용제액에서 발생한 증기를 상기 처리조의 내부로 도입하는 증기발생조와, 상기 처리조로부터 상기 처리액을 배출시키는 처리액 배출수단과, 상기 증기발생조 내의 유기용제액을 가열하기 위한 용제가열장치로서, 상기 처리조 내에 수용되는 상기 기판의 표면이 소수성일 때에는, 상기 유기용제액을 제1의 온도로 가열하며, 상기 기판의 표면이 친수성일 때에는, 상기 유기용제액을 상기 제1의 온도보다 높은 제2의 온도로 가열하는 용제가열장치를 구비하고 있다.
본 발명에서는, 기판의 표면이 소수성인 경우에, 증기발생조 내의 유기용제액을 제1의 온도로 가열한다.
기판의 표면이 친수성인 경우에는, 증기발생조 내의 유기용제액을 비교적 고온의 제2의 온도로 가열한다.
이 증기발생조에 불활성가스를 공급하는 등 하여, 유기용제액의 증기를 발생시켜, 처리조로 도입한다.
제2의 온도로 가열된 유기용제액은, 제1의 온도로 가열된 유기용제액 보다 다량의 증기를 발생시킨다.
이 증기가 기판의 표면에 응축하는 것에 의하여, 그때까지 기판에 부착되어 있던 처리액(예를들면, 순수)이 유기용제와 치환하여, 처리액이 기판의 표면에서 흘러 떨어짐과 동시에, 입자 등의 오염물질이 씻겨 내려간다.
그 후, 유기용제가 증발함으로서 기판의 표면이 건조된다.
상기 처리액의 일예는 순수이며, 유기용제의 일예는 이소프로필 알콜이다.
이 경우, 상기 제1의 온도를 50℃±5℃, 제2의 온도를 70℃±5℃로 하면 좋다.
또, 본 발명의 기판처리장치는, 상기 제1의 온도로 가열된 유기용제액을 수용하는 제1의 용제가열조와, 상기 제2의 온도로 가열된 유기용제액을 수용하는 제2의 용제가열조와, 이들 유기용제가열조와 상기 증기발생조를 연결시키는 배관계와, 상기 배관계에 설치되어, 상기 처리조에 수용되는 기판의 표면이 소수성인 경우에는, 상기 제1의 용제가열조를 상기 증기발생조에 연통시키며, 상기 처리조에 수용되는 기판의 표면이 친수성인 경우에는, 상기 제2의 용제가열조를 상기 증기발생조에 연통시키는 전환수단을 구비하고 있으면 좋다.
또, 본 발명의 기판처리장치는, 기판의 표면이 소수성일 때에는, 증기발생조 내의 유기용제액에 제1의 양의 버블링용 불활성가스를 공급하며, 상기 기판의 표면이 친수성일 때에는, 상기 제1의 양보다 많은 제2의 양의 버블링용 불활성가스를 공급하는 불활성가스 공급수단을 구비하고 있어도 좋다.
본 발명에 의하면, 기판의 표면상태에 따라 유기용제 증기의 발생량을 제어 함으로서, 기판표면에 입자나 워터마크 등의 오염물질이 부착하는 것을 억제할 수가 있기 때문에, 고품질의 기판을 얻을 수가 있다.
또, 순수에 의해 세정된 기판을 IPA를 사용하여 건조시키는 경우에, 기판의 표면상태에 따라 입자나 워터마크 등의 오염물질이 부착하는 것을 억제할 수가 있기 때문에, 고품질의 기판을 얻을 수가 있다.
또, 기판표면이 소수성일 때에는, 증기발생조 내의 IPA액을 50℃±5℃, 기판표면이 친수성일 때에는, 70℃±5℃로 유지하게 함으로서, 기판의 표면이 어느 상태에 있어서도 입자나 워터마크 등의 오염물질이 부착하는 것을 억제할 수가 있다.
또한, 기판의 표면상태에 따른 온도의 유기용제를 증기발생조에 신속하게 공급할 수가 있다.
또, 기판의 표면상태에 따라서 유기용제증기의 발생량을 제어함으로서, 기판표면에 입자나 워터마크 등의 오염물질이 부착하는 것을 억제할 수가 있기 때문에, 고품질의 기판을 얻을 수가 있으며, 반도체웨이퍼 등의 기판의 처리에 적합한 소망하는 약액을 처리조에 공급할 수가 있다.
또한, 내부조에 공급된 처리액을 외부조로 오버플로우(overflow)시키는 것에 의해 외부조로 배출시키고, 내부조 내의 오염물질이나 입자 등을 연속적으로 씻어 내리게 할 수가 있다.
또, 기판의 표면상태에 따라 유기용제 증기의 발생량을 제어하는 것에 의하여, 기판표면에 입자나 워터마크 등의 오염물질이 부착하는 것을 억제할 수가 있기 때문에, 고품질의 기판을 얻을 수가 있다.
(실시예)
이하, 본 발명의 제1실시형태에 대하여 도 1과 도 2를 참조하여 설명한다.
도 1에 나타내는 기판처리장치(10)는, 기판의 일예로서의 반도체웨이퍼(W)를 처리하기 위한 설비이다.
여기서 말하는 처리라 함은, 예를 들어 웨이퍼(W)를 약액에 의하여 에칭하거나, 예를 들어 웨이퍼(W)의 표면을 불산처리하는 공정, 또는 웨이퍼(W)를 수세(린스)하는 처리, 수세후의 웨이퍼(W)를 유기용제를 사용하여 건조시키는 처리 등이 있다.
이들 처리는 다음에 설명하는 처리조(11)를 사용하여 차례로 실시된다.
유기용제의 일예는 IPA(이소프로필 알콜)이다.
처리조(11)는 상면이 개구한 유저상자형의 내부조(15)와, 내부조(15)의 상부외주를 포위하는 외부조(16)를 구비하고 있다.
내무조(15)의 저부에 처리액 공급부(20)가 설치되어 있다.
처리액 공급부(20)는 처리액 도입관(21)에 접속되어 있다.
이들 처리액 공급부(20)나 처리액 도입관(21)은, 본 발명에서 말하는 처리액 공급수단을 구성하고 있다.
처리액 도입관(21)은, 유량제어밸브(22)를 통하여 순수공급원(23)에 접속되어 있다.
이 처리액 도입관(21)에는, 유량제어밸브(24)를 통하여 약액 공급원(25)에도 접속되어 있다.
처리액 공급수단으로서 기능하는 약액 공급원(25)은, 소망하는 약액을 소정의 농도 및 소정의 온도로 조제하기 위한 약액조합수단을 구비하고 있다.
약액은, 처리의 목적(예를 들면, 세정, 에칭, 산화 등의 처리)에 따라, 예를 들면, 불산, 염산, 과산화수소수, 황산, 오존수, 암모니아수, 알칼리성 세제, 계면활성제, 아민계 유기용제, 불소계 유기용제, 전해이온수 등에서 선택되며, 필요에 따라 이들 복수의 약액을 혼합한 것으로 하여도 좋다.
내부조(15)의 가장 낮은 위치에 처리액 배출부(30)가 형성되어 있다.
처리액 배출부(30)에 내부조폐액관(31)이 접속되어 있다.
이들 처리액 배출부(30)나 내부조폐액관(31)은, 본 발명에서 말하는 처리액 배출수단을 구성하고 있다.
내부조폐액관(31)에, 개폐밸브(32)와, 펌프(33)와, 유량제어밸브(34)를 구비한 배기관(35)이 접속되어 있다.
또한, 이 내부조폐액관(31)에, 개폐밸브(36)와 펌프(37)와 유량제어밸브(38)를 구비한 배액관(39)이 접속되어 있다.
또, 이 배액관(39)에, 개폐밸브(40)를 구비한 배수관(41)이 접속되어 있다.
외부조(16)는, 내부조(15)의 상부로부터 넘치는 처리액을 수용하기 위한 오버플로우 조로서의 기능을 한다.
외부조(16)의 가장 낮은 위치에 드레인관(42)이 접속되어 있다.
드레인관(42)의 타단측은 배액관(39)에 접속되어 있다.
내부조(15)와 외부조(16)는, 불산이나 이소프로필 알콜 등의 유기용제에 의 해 부식되기 어려운 재료(예를 들면, 폴리불화비닐리덴 등)로 이루어진다.
외부조(16)의 상부에, 개폐 가능한 덮개(50)가 형성되어 있다.
덮개(50)에 불활성가스 공급관(51)이 접속되어 있다.
불활성가스 공급관(51)은, 유량제어밸브(52)를 통하여 불활성가스 공급원(53)에 접속되며, 상온 또는 가열된 질소가스 등의 불활성가스를, 처리조(11)의 상부로부터 처리조(11)의 내부로 공급하도록 되어 있다.
처리조(11)의 근방에 증기공급기구(60)가 설치되어 있다.
증기공급기구(60)는, 외부조(16)의 근방에 배치된 증기발생조(61)와, 유기용제를 가열하기 위한 용제가열장치(62)와, 이들 증기발생조(61)와 용제가열장치(62)를 연결하는 배관계(63) 등을 구비하고 있다.
증기발생조(61)에는, 내부조(15)의 상방으로 개구하는 증기배출구(65)와, 증기발생조(61)내의 유기용제액(IPA액)(S)의 온도를 검출하기 위한 온도센서(67)가 설치되어 있다.
증기발생조(61)에 버블링용의 불활성가스 공급관(70)이 접속되어 있다.
이 불활성가스 공급관(70)은, 유량제어밸브(71)를 통하여 불활성가스 공급원(72)에 접속되어, 상온 또는 가열된 질소가스 등의 불활성가스를 증기발생조(61)의 내부로 공급한다.
불활성가스 공급관(70)의 도중에 히터(73)가 설치되어 있다.
이 히터(73)는, 불활성가스 공급관(70)으로부터 증기발생조(61)에 공급되는 불활성가스를, 유기용제액(S)의 온도에 따라 가열할 수가 있도록 되어 있다.
이들 불활성가스 공급관(70)과 유량제어밸브(71)와 불활성가스 공급원(72)과 히터(73) 등은, 본 발명에서 말하는 불활성가스 공급수단(74)을 구성하고 있다.
불활성가스 공급수단(74)은, 웨이퍼(W)의 표면이 소수성일 때에는, 증기발생조(61)내의 유기용제액(S)에 제1의 양의 버블링용 불활성가스를 공급하며, 웨이퍼(W)의 표면이 친수성일 때에는, 제1의 양보다 많은 제2의 양의 버블링용 불활성가스를 공급할 수 있도록 되어 있다.
용제가열장치(62)는, 순수 등의 가열매체(80)를 저류하는 조(81)와, 가열매체(80)를 가열하는 히터(82)와, 가열매체(80)의 온도를 검출하는 제1의 온도센서(83)와, 조(81)의 내부에 설치된 용제가열조(IPA조)(84)와, 용제가열조(84)에 저류된 이소프로필 알콜의 온도를 검출하는 제2의 온도센서(85) 등을 구비하고 있다.
온도센서(67, 83, 85)에 의한 온도검출치는, 마이크로컴퓨터 등의 연산수단을 구비한 제어장치(86)에 입력된다.
이 제어장치(86)는, 온도센서(67, 83, 85)로부터 입력된 온도검출치에 의거하여, 히터(82)의 발열량을 제어하는 것에 의해, 증기발생조(61)의 유기용제액(S)을, 후술하는 제1의 온도(50℃±5℃) 및 제2의 온도(70℃±5℃)를 시작으로 하여, 웨이퍼(W)의 표면상태에 따라 소망하는 온도로 가열할 수 있도록 되어 있다.
배관계(63)는, 증기발생조(61)의 저부에 접속된 유기용제 급배관(90)과, 유기용제 급배관(90)에 펌프(91)를 통하여 접속된 유기용제 공급관(92)과, 증기발생조(61)의 상부에 접속된 유기용제 리턴관(93) 등을 구비하고 있다.
유기용제 공급관(92)은 용제가열조(84)에 연통하며, 용제가열조(84)내의 유기용제액(S)을, 펌프(91)를 경유하여 증기발생조(61)에 공급할 수가 있도록 되어 있다.
유기용제 리턴관(93)은, 증기발생조(61)에 있어서 오버플로우한 유기용제액(S)을, 용제가열조(84)로 되돌릴 수 있도록 되어 있다.
또, 유기용제 급배관(90)에는, 증기발생조(61)내의 유기용제액(S)을 배출시킬 때에, 밸브가 개방되는 폐액밸브(94)가 설치되어 있다.
용제가열조(84)에는, 유기용제 보급용 관(95)을 통하여 유기용제의 공급원(96)이 접속되어 있다.
도 1에 있어서는, 편의상, 폐액밸브(94)의 상부에 유기용제 리턴관(93)이 그려져 있으나, 실제의 장치에서는 유기용제리 턴관(93)은 폐액밸브(94)보다 낮은 위치에 있다.
다음에, 상기 기판처리장치(10)의 기능에 대하여 설명한다.
기판의 일예인 웨이퍼(W)를 약액에 의해 처리하는 경우에는, 소망하는 약액이 약액 공급원(25)으로부터 처리액 도입관(21)과 처리액 공급부(20)를 통하여 내부조(15)에 공급된다.
이 약액에 웨이퍼(W)가 소정시간 침지됨으로서, 약액에 대응하는 처리(예를들면 에칭이나 불산처리, 세정 등)가 실시된다.
소정시간의 약액처리가 종료된 후, 순수공급원(23)으로부터 보내오는 순수가, 처리액 도입관(21)과 처리액 공급부(20)를 통하여 내부조(15)에 공급된다.
이 순수는 내부조(15)내에 잔류하고 있는 상기 약액을 밀어내면서, 내부조(15)의 상부에서 넘쳐 외부조(16)로 유입되며, 드레인관(42)으로부터 배수관(41)을 통하여 배출된다.
이와 같이 하여, 순수를 소정시간동안 내부조(15)에 계속 공급하는 것에 의해, 내부조(15)의 내부가 신선한 순수에 의해 세정됨과 동시에, 내부조(15)를 순수로 계속적으로 충만 시킬 수가 있다.
이하에, 상기 처리장치(10)를 사용하여 웨이퍼(W)의 세정과 린스 및 건조공정을 실시하는 경우에 대하여, 도 2에 나타내는 타임차트를 참조하여 설명한다.
순수공급원(23)으로부터 반송되는 순수가, 처리액 도입관(21)과 처리액 공급부(20)를 통하여 내부조(15)에 공급되며, 내부조(15)로부터 넘친 순수가 드레인관(42)으로부터 배수관(41)을 통하여 배출된다.
대기상태에서는, 이와 같이 하여 신선한 순수(J)가 내부조(15)에 계속 공급된다.
한편, 증기공급기구(60)는, 증기발생조(61)내의 유기용제액(S)이 웨이퍼(W)의 표면상태에 대응하는 온도가 되도록, 용제가열조(84)내의 유기용제액(S)을 유기용제 공급관(92)을 통하여 증기발생조(61)에 공급한다.
증기발생조(61)내에 공급된 유기용제액(S)은, 증기발생조(61)에서 넘친 몫이 리턴관(93)으로부터 용제가열조(84)에 되돌려진다.
이렇게 하여 유기용제액(S)이 증기발생조(61)와 용제가열조(84) 사이를 순환함으로서, 증기발생조(61)내의 유기용제액(S)이 일정한 온도로 유지된다.
예를 들면, 웨이퍼(W)의 표면이 소수성인 경우에는, 다음에 설명하는 이유에 의해, 제1의 온도(50℃±5℃)로 가열된 유기용제액(S)이 증기발생조(61)에 공급된다. 웨이퍼(W)의 표면이 친수성인 경우에는, 제2의 온도(70℃±5℃)로 가열된 유기용제액(S)이 증기발생조(61)에 공급된다.
처리조(11)의 덮개(50)를 열고, 웨이퍼(W)를 내부조(15)내의 순수(J)에 투입한 후, 덮개(50)를 덮는다.
다시 처리조(11)의 내부에 불활성가스 공급관(51)으로부터 질소 등의 불활성가스를 공급한다.
처리조(11)내의 공기가 불활성가스와 치환된 후, 불활성가스의 공급을 정지한다.
제어장치(86)에 기억된 처리순서에 따라 웨이퍼(W)의 수세와 린스가 실시된 후, 증기발생조(61)의 내부에, 불활성가스 공급관(70)에 의해 버블링용 질소 등의 불활성가스가 공급된다.
증기발생조(61)에 공급되는 불활성가스는, 히터(73)에 의해, 증기발생조(61)내의 유기용제액(S)에 대응하는 온도로 조절된다.
이 불활성가스에 의한 버블링(예를들면, 1분 정도)에 의해, 증기발생조(61)내에 유기용제액(S)의 증기가 발생한다. 발생한 증기는 증기배출구(65)로부터 처리조(11)의 내부로 도입되고, 순수(J)의 상면의 공간에 충만한다.
불활성가스 공급수단(74)은, 웨이퍼(W)가 소수성일 때에는 제1의 양의 버블링용 불활성가스를 증기발생조(61)로 공급하며, 웨이퍼(W)가 친수성일 때에는 제1 의 양보다 많은 제2의 양의 버블링용 불활성가스를 증기발생조(61)로 공급하여도 좋다.
이와 같이, 웨이퍼(W)의 표면상태에 대응하여 불활성가스의 양을 변화시키는 것에 의하여, 소수성의 웨이퍼(W)를 처리하는 경우와 비교하여, 친수성의 웨이퍼(W)를 처리하는 경우의 증기의 발생량을 많게 할 수가 있다.
그 후, 배수공정으로 이행하여, 내부조 배액관(31)의 개폐밸브(36)를 개방함으로서, 유량제어밸브(38)를 통하여 내부조(15)내의 순수(J)가 조금씩 배출된다.
순수(J)가 배출됨에 따라, 순수(J)의 액면이 내려가기 때문에, 웨이퍼(W)가 그 상단으로부터 액면 위로 점차 노출되어 간다.
웨이퍼(W)의 표면이 액면위로 노출됨에 따라서, 처리조(11)내의 유기용제의 증기가 액면위의 웨이퍼(W)의 표면에 접촉한다.
여기서, 처리조(11)내의 순수(J)는 거의 실온으로 되어 있기 때문에, 웨이퍼(W)의 온도도 거의 실온으로 되어 있다.
이 때문에, 유기용제의 증기가 웨이퍼(W)에 접촉하여 급속히 냉각되는 것에 의하여, 액면 위의 웨이퍼(W)의 표면에 유기용제의 증기가 응축하여 유기용제의 막을 형성해 간다.
웨이퍼(W)의 표면에 유기용제의 막이 형성되면, 그때까지 웨이퍼(W)에 부착되어 있던 순수가 유기용제와 치환하게 됨에 따라서, 웨이퍼(W)의 표면으로부터 흘러 떨어진다.
내부조(15)내의 순수(J)가 배출된 후에, 증기발생조(61)로의 불활성가스의 공급과 버블링을 정지한다.
그리고 증기발생조(61)내의 유기용제액을 유기용제 배관(90)을 경유하여 용제가열조(84)로 리턴시키고, 배기공정으로 이행한다.
배기공정에서는, 불활성가스 공급관(51)으로부터 상온 또는 가열된 불활성가스가 처리조(11)로 공급이 계속됨과 동시에, 처리조(11)내의 증기 및 웨이퍼(W)의 표면에서 발산된 유기용제를 함유하는 가스가, 처리액 배출부(30)와 배기관(35)을 경유하여 배기처리설비(도시하지 않음)로 배출된다.
소정시간의 배기공정이 종료된 후, 덮개(50)가 개방되고, 웨이퍼(W)가 처리조(11)로부터 인출된다.
그 후, 처리액 도입관(21)에 의해, 순수가 내부조(15)에 공급된다.
내부조(15)에 공급된 순수는 내부조(15)의 상단에서 넘치고, 드레인관(42)을 경유하여 처리조(11)의 외부로 배출된다.
이와 같이하여 항상 신선한 순수가 내부조(15)로 공급되어, 대기상태로 되돌아간다.
한편, 증기공급기구(60)는, 웨이퍼(W)의 표면상태에 대응하는 온도로 가열된 유기용제액(S)을 증기발생조(61)로 공급함과 동시에, 증기발생조(61)내의 여분의 유기용제액(S)을 용제가열조(84)로 리턴 시킨다.
도 1에 있어서는, 편의상 폐액밸브(94)의 위에 유기용제의 리턴관(93)을 그려놓고 있으나, 실제의 장치에 있어서는 유기용제의 리턴관(93)은 폐액밸브(94)보다 낮은 위치에 있으며, 증기발생조(61)내의 유기용제액(S)은, 중력에 의해 유기용 제 급배관(90)과 폐액밸브(94)와 유기용제 리턴관(93)을 통하여 용제가열조(84)로 회수된다.
이와 같이 유기용제액(S)이 증기발생조(61)와 용제가열조(84) 사이를 순환하게 됨으로서, 증기발생조(61)내의 유기용제액(S)이 소정의 온도로 유지된다.
다음의 표 1은, 이상 설명한 기판처리장치(10)를 사용하여 배치처리(batch processing)에 의래 50매의 웨이퍼(W)를 순수에 의해 세정하고, 이들의 웨이퍼(W)를 건조시킨 경우의 입자(0.16㎛이상)의 잔류량을 조사한 결과를 나타내고 있다.
이 시험에 있어서, 웨이퍼(W)는 수직자세가 되도록 소정의 피치로 서로 평행으로 50매 병렬시켜 홀더에 의해 지지하여, 내부조(15)에 수용하였다.
불활성가스 공급관(70)으로부터 증기발생조(61)에 공급하는 버블링용 질소가스의 양은 10리터/분으로 하였다.
표 1에 있어서 No.1은, 내부조(15)의 가장 안쪽에 위치하는 웨이퍼, No.2는, 내부조(15)의 중앙에 위치하는 웨이퍼, No.3은, 내부조(15)의 가장 앞쪽에 위치하는 웨이퍼이다. 세정전의 웨이퍼의 1매당 입자수는 10∼30개였다.
표 1
증기발생조의 IPA온도 70℃∼75℃ 친수성 표면 소수성 표면
입자 증감수 입자 증감수
No.1 -8∼-23 (평균-13) No.1 +13∼+29 (평균+20)
No.2 -8∼+3 (평균-3) No.2 -8∼+18 (평균+13)
No.3 0∼-3 (평균-2) No.3 +10∼+21 (평균+17)
전평균 -6 전평균 +17
증기발생조의 IPA온도 50℃∼55℃ 친수성 표면 소수성 표면
입자 증감수 입자 증감수
No.1 +9∼+16 (평균+13) No.1 -7∼0 (평균-5)
No.2 0∼+22 (평균+10) No.2 -10∼-17 (평균-13)
No.3 -4∼+23 (평균+7) No.3 -6∼-19 (평균-12)
전평균 +10 전평균 -10
삭제
표1의 결과에서도 알 수 있는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 표면이 소수성일 때에 유기용제액(S)을 제1의 온도(50℃∼55℃)로 가열하고, 웨이퍼(W)의 표면이 친수성일 때에 유기용제액(S)을 제1의 온도보다 높은 제2의 온도(70℃∼75℃)로 가열하는 것에 의해, 입자의 양이 대폭적으로 감소된다는 것이 판명되었다.
즉, 웨이퍼(W)의 표면이 소수성일 때에는 증기의 발생량을 비교적 적게 하고, 웨이퍼(W)의 표면이 친수성일 때에는 증기의 발생량을 많게 함으로서, 오염물질의 부착을 보다 효과적으로 저감시킬 수가 있었다.
또한, 제1의 온도가 50℃±5℃이며, 제2의 온도가 70℃±5℃인 경우일 때에, 상기와 동일한 효과가 인정되었다.
또, 이물질로서의 입자뿐만 아니라, 워터마크도 포함하여 동일한 효과가 인정되었다.
또한, 다음의 표2에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)가 소수성일 때에는 제1의 양(예를 들면 10리터/분)의 버블링용 불활성가스를 불활성가스 공급수단(74)에 의해 증기발생조(61)내의 유기용제액(S)에 공급하고, 웨이퍼(W)가 친수성일 때에는 제1의 양보다 많은 제2의 양(예를 들면 30리터/분)의 버블링용 불활성가스를 유기용제액(S)에 공급한 경우에도, 입자의 부착량을 감소시킬 수가 있었다.
하기 표2에 있어서, 증기발생조(61)내의 유기용제액(S)의 온도는, 친수성 소수성의 어느 경우에도 50℃∼55℃이다.
표 2
증기발생조의 N2버블링량 10리터/분 친수성 표면 소수성 표면
입자 증감수 입자 증감수
No.1 +9∼+16 (평균+13) No.1 -7∼0 (평균-5)
No.2 0∼+22 (평균+10) No.2 -10∼-17 (평균-13)
No.3 -4∼+23 (평균+7) No.3 -6∼-19 (평균-12)
전평균 +10 전평균 -10
증기발생조의 N2버블링량 30리터/분 친수성 표면 소수성 표면
입자 증감수 입자 증감수
No.1 -23∼+9 (평균-7) No.1 -3∼+10 (평균+4)
No.2 -11∼+11 (평균-1) No.2 +3∼+38 (평균+16)
No.3 -18∼+2 (평균-1) No.3 -17∼+45 (평균+11)
전평균 -3 전평균 +10
삭제
상기 표2에서도 알 수 있는 바와 같이, 각종 테스트의 결과, 기판[웨이퍼(W)]의 표면이 친수성인 경우에 불활성가스의 버블링량을 25±5리터/분으로 비교적 많게 하고, 웨이퍼(W)의 표면이 소수성일 때에는 버블링량을 5±5리터/분으로 적게 하는 것에 의하여, 워터마크도 포함하여 입자의 부착량을 감소시킬 수가 있다는 것을 알았다.
도 3은, 본 발명의 제2실시형태의 기판처리장치(10')를 나타내고 있다.
이 기판처리장치(10')는, 서로 상이한 온도의 유기용제액을 수용하는 복수의 용제가열조(84a, 84b, 84c, 84n)와, 각 용제가열조(84a)∼(84n)와, 증기발생조(61)를 연결하는 배관계(63)와, 예를 들면 전환밸브 등을 포함하는 전환수단(100)을 구비하고 있다.
제1의 용제가열조(84a)에는 제1의 온도(50℃±5℃)로 가열된 IPA액이 수용되며, 제2의 용제가열조(84b)에는 제2의 온도(70℃±5℃)로 가열된 IPA액이 수용된다.
그 이외의 용제가열조(84c, 84n)에도, 각각의 기판의 표면상태에 적합한 온도의 유기용제액이 수용되어 있다.
전환수단(100)은, 기판의 표면상태에 대응하는 온도의 유기용제를 증기발생조(61)에 공급할 수 있도록, 용제가열조(84a, 84b, 84c, 84n)로부터 증기발생조(61)에 이르는 경로를 전환시키는 기능을 가지고 있다.
예를 들면, 기판이 소수성인 경우에는, 제 1의 용제가열조(84a)를 증기발생조(61)에 연통시키며, 기판의 표면이 친수성인 경우에는, 제2의 용제가열조(84b)를 증기발생조(61)에 연통시킨다.
이와 같이, 복수의 용제가열조(84a)∼(84n)를 필요에 따라 전환시킬 수 있는 구성이라면, 기판의 종류가 바뀐 경우 등에 있어서, 기판의 표면상태에 적합한 온도의 유기용제액을 신속하게 증기발생조(61)로 공급할 수가 있다.
이와 같은 점 이외의 구성과 작용, 효과에 대해서는 제1의 실시형태와 동일한 것에서, 그 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 기판처리장치는 상기한 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명을 실시함에 있어서, 처리조를 비롯하여, 처리액 공급수단이나 증기발생조, 처리액 배출수단, 용제가열장치, 제1 및 제2의 온도 등의 구체적인 형태 등, 본 발명을 구성하는 각 요소를 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변형시켜 실시할 수 있음은 물론이다.
또, 본 발명의 기판처리장치는, 반도체웨이퍼 이외의 기판, 예를 들면, 액정표시장치용의 글래스기판이나, 광 기록디스크 및 자기 기록디스크 등의 기록디스크용 기판등의 각종기판을 처리하는 용도에도 적용시킬 수가 있다.
청구항 1의 발명에 의하면, 기판의 표면상태에 따라서 유기용제 증기의 발생량을 제어함으로서, 기판표면에 입자나 워터마크 등의 오염물질이 부착하는 것을 억제할 수가 있어, 고품질의 기판을 얻을 수가 있다.
청구항 2의 발명에 의하면, 순수에 의해 세정된 기판을 IPA를 사용하여 건조시키는 경우에, 기판의 표면상태에 따라 입자나 워터마크 등의 오염물질이 부착하 는 것을 억제할 수가 있어, 고품질의 기판을 얻을 수가 있다.
청구항 3의 발명에 의하면, 기판표면이 소수성일 때에는, 증기발생조 내의 IPA액을 50℃±5℃, 기판표면이 친수성일 때에는, 70℃±5℃로 유지하게 함으로서, 기판의 표면이 어느 상태에 있어서도 입자나 워터마크 등의 오염물질이 부착하는 것을 억제할 수가 있다.
청구항 4의 발명에 의하면, 기판의 표면상태에 따른 온도의 유기용제를 증기발생조에 신속하게 공급할 수가 있다.
청구항 5의 발명에 의하면, 기판의 표면상태에 따라서 유기용제 증기의 발생량을 억제함으로서, 기판표면에 입자나 워터마크 등의 오염물질이 부착하는 것을 억제할 수가 있어, 고품질의 기판을 얻을 수가 있다.
청구항 6과 청구항 7의 발명에 의하면, 반도체웨이퍼 등의 기판의 처리에 적합한 소망하는 약액을 처리조로 공급 할 수가 있다.
청구항 8의 발명에 의하면, 내부조에 공급된 처리액을 외부조로 오버플로우시키는 것에 의해 외부조로부터 배출하여, 내부조 내부의 오염물질이나 입자 등을 연속적으로 씻어 내리게 할 수 있다.
청구항 9의 발명에 의하면, 기판의 표면상태에 따라 유기용제 증기의 발생량을 억제함으로서, 기판표면에 입자나 워터마크 등의 오염물질이 부착하는 것을 억제할 수가 있어, 고품질의 기판을 얻을 수가 있게 된다.

Claims (9)

  1. 처리할 기판을 수용하는 처리조와,
    상기 처리조의 내부에 처리액을 공급하는 처리액 공급수단과,
    유기용제액을 수용하며, 그 유기용제액에서 발생한 증기를 상기 처리조의 내부로 도입하는 증기발생조와,
    상기 처리조로부터 상기 처리액을 배출하는 처리액 배출수단과,
    상기 증기발생조 내의 유기용제액을 가열하기 위한 용제가열장치로서,
    상기 처리조 내에 수용되는 상기 기판의 표면이 소수성일 때에는 상기 유기용제액을 제1의 온도로 가열하고, 상기 기판의 표면이 친수성일 때에는 상기 유기용제액을 상기 제1의 온도보다 높은 제2의 온도로 가열하여, 증기발생조에 수용된 유기용제액이 기판의 표면상태에 따른 온도가 되도록 유기용제액을 상기 증기발생조에 공급하는 용제가열장치하는 용제가열장치를 구비한 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 처리액이 순수이며, 상기 유기용제가 이소프로필 알콜인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1의 온도가 50℃±5℃, 상기 제2의 온도가 70℃±5℃인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1의 온도로 가열된 유기용제액을 수용하는 제1의 용제가열조와,
    상기 제2의 온도로 가열된 유기용제액을 수용하는 제2의 용제가열조와,
    이들 용제가열조와 상기 증기발생조를 연결시키는 배관계와,
    상기 배관계에 설치되어, 상기 처리조에 수용되는 기판의 표면이 소수성인 경우에는 상기 제1의 용제가열조를 상기 증기발생조에 연통시키며, 상기 처리조에 수용되는 기판의 표면이 친수성인 경우에는 상기 제2의 용제가열조를 상기 증기발생조에 연통시키는 전환수단을 구비한 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  5. 처리할 기판을 수용하는 처리조와,
    상기 처리조의 내부에 처리액을 공급하는 처리액 공급수단과,
    유기용제액을 수용하며, 그 유기용제액에서 발생한 증기를 상기 처리조의 내부로 도입하는 증기발생조와,
    상기 처리조로부터 상기 처리액을 배출하는 처리액 배출수단과,
    상기 처리조 내에 수용되는 상기 기판의 표면이 소수성일 때에는 상기 증기발생조 내의 유기용제액에 제1의 양의 버블링용 불활성가스를 공급하며, 상기 기판의 표면이 친수성일 때에는 상기 제1의 양보다 많은 제2의 양의 버블링용 불활성가스를 공급하는 불활성가스 공급수단을 구비한 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  6. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 처리액 공급수단에, 약액을 소정의 농도 및 소정의 온도로 조제하는 약액조합수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 약액이, 불산, 염산, 과산화수소수, 황산, 오존수, 암모니아수, 알칼리성세제, 계면활성제, 아민계 유기용제, 불소계 유기용제, 전해이온수로부터 선택된 적어도 1종류 이상의 약액을 함유하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  8. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 처리조가 처리액을 수용할 수 있는 내부조와 이 내부조의 상부로부터 넘치는 상기 처리액을 유입시키는 외부조를 갖고 있으며, 상기 내부조의 저부에 처리액 공급부와 처리액 배출부를 서로 독립적으로 설치하고, 상기 처리액 공급부에 처리액 도입관을 접속시키며, 또한, 상기 외부조의 저부에 드레인관을 접속시킨 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  9. 처리할 기판을 수용하는 처리조와,
    상기 처리조의 내부에 처리액을 공급하는 처리액 공급수단과,
    유기용제액을 수용하며, 그 유기용제액에서 발생한 증기를 상기 처리조의 내부로 도입하는 증기발생조와,
    상기 처리조로부터 상기 처리액을 배출하는 처리액 배출수단과,
    상기 증기발생조 내의 유기용제액을 가열하기 위한 용제가열장치로서,
    상기 처리조 내에 수용되는 상기 기판의 표면이 소수성일 때에는 상기 유기용제액을 제1의 온도로 가열하며, 상기 기판의 표면이 친수성일 때에는 상기 유기용제액을 상기 제1의 온도보다 높은 제2의 온도로 가열하는 용제가열장치와,
    상기 처리조 내에 수용되는 상기 기판의 표면이 소수성일 때에는 상기 증기발생조 내의 유기용제액에 제1의 양의 버블링용 불활성가스를 공급하며, 상기 기판의 표면이 친수성일 때에는 상기 제1의 양보다 많은 제2의 양의 버블링용 불활성가스를 공급하는 불활성가스 공급수단을 구비한 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
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