KR101011528B1 - 기판 처리 시스템 및 기판 세정 장치 - Google Patents

기판 처리 시스템 및 기판 세정 장치 Download PDF

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료 노나카
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 기판의 이면이나 주연부에 부착된 이물질을 완전히 제거할 수 있는 기판 처리 시스템을 제공한다. 기판 처리 시스템(10)이 구비하는 기판 세정 장치로서의 프로세스 모듈(15)은 웨이퍼(W)를 수용하는 챔버(38)와, 상기 챔버(38) 내의 바닥부에 배치되어 웨이퍼(W)를 탑재하는 스테이지(39)와, 챔버(38) 내의 천장부에 배치되어 스테이지(39)에 대향하는 샤워 헤드(40)를 구비하고, 스테이지(39)는 웨이퍼(W)의 이면이나 주연부를 향하여 액상 및 기상의 2개의 상 상태를 띠는 세정 물질, 예컨대, 순수와, 불활성 가스, 예컨대, 질소 가스가 혼합된 세정제를 분출하고, 샤워 헤드(40)는 웨이퍼(W)의 표면을 향한 다운 플로우를 발생시킨다.

Description

기판 처리 시스템 및 기판 세정 장치{SUBSTRATE PROCESSING SYSTEM AND SUBSTRATE CLEANING APPARATUS}
본 발명은 기판 처리 시스템 및 기판 세정 장치에 관한 것으로, 기판의 이면이나 주연부에 부착된 이물질을 제거하는 기판 세정 장치를 구비하는 기판 처리 시스템에 관한 것이다.
통상, 기판으로서의 반도체 웨이퍼(이하, "웨이퍼"라고 함)에 소정의 처리를 실시하는 기판 처리 장치에서는 웨이퍼와 상기 웨이퍼를 탑재하는 탑재대와의 접촉에 기인하는 금속편, 예컨대, 알루미늄의 금속편이나, 처리 가스의 반응에 기인하는 반응 생성물, 예컨대, 플루오르화 탄소계의 폴리머 등이 발생한다. 이들의 이물질(파티클)은 웨이퍼에 부착되어 상기 웨이퍼의 표면에 형성된 반도체 디바이스의 품질을 저하시킨다.
웨이퍼에 부착된 파티클을 제거하는 방법으로서, 에칭 처리가 실시된 웨이퍼를 습식 처리실에서 불산 용액이나 순수에 의해 물 세척하는 습식 세정 방법이 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조). 또한, 암모니아수나 불산 용액 등의 세정 액이 채워진 세정조에 복수의 웨이퍼를 침지하여 세정하는 방법도 알려져 있다. 이러한 방법으로 에칭 처리 중에 웨이퍼에 부착된 이물질을 제거할 수 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제 1992-14222 호 공보
그러나, 상술한 습식 세정 방법에서는, 주로 웨이퍼의 표면을 향해 순수 등을 내뿜기 때문에, 웨이퍼의 이면에 부착된 파티클이나 웨이퍼의 주연부(베벨(Bevel)부)에 부착된 베벨 폴리머(Bevel Polymer)를 제거할 수가 없다.
웨이퍼의 이면에 부착된 파티클은 웨이퍼를 탑재대에 탑재했을 때, 상기 웨이퍼를 부상하게 만들기 때문에, 웨이퍼 표면에 도포된 포토레지스트를 노광하는 리소그래피 공정에 있어서, 초점 위치가 포토레지스트의 위치와 일치하지 않아, 노광을 정확히 실행할 수 없다. 또한, 웨이퍼 주연부의 베벨 폴리머는 액침 노광 장치에 있어서 웨이퍼를 렌즈에 대하여 이동시킬 때, 웨이퍼 및 렌즈 사이에 개재하는 초순수중을 통과한다. 이때, 베벨 폴리머가 벗겨져 초순수중에 섞이는 일이 있어, 상기 베벨 폴리머가 빛을 차광하기 때문에, 역시 노광을 정확히 실행할 수 없다. 또한, 웨이퍼의 주연부에는 상기 리소그래피 공정 전에 형성된 포토레지스트의 잔사가 잔류하는 경우가 있어, 상기 포토레지스트의 잔사도 베벨 폴리머와 마찬가지로 초순수중에 섞이는 일이 있다. 그 결과, 상기 웨이퍼로부터 제조되는 반도체 디바이스의 품질을 저하시킨다는 문제가 있다.
또한, 에칭 처리가 실시된 웨이퍼는 복수의 웨이퍼를 서로 평행하게 보지하는 밀폐 용기, 예컨대, 후프(Front Opening Unified Pod : FOUP) 등에 수용되어 반송되지만, 상기 후프 내에서 위쪽에 위치하는 웨이퍼의 이면이나 주연부로부터 이물질(파티클, 폴리머)이 박리되어 아래쪽에 위치하는 웨이퍼의 표면에 낙하하여 부착되어, 상기 아래쪽의 웨이퍼로부터 제조되는 반도체 디바이스의 품질을 저하시킨다는 문제가 있다.
또한, 상술한 세정조에 복수의 웨이퍼를 침지하는 방법에서는, 웨이퍼 표면의 파티클 뿐만 아니라, 웨이퍼 이면의 파티클이나 웨이퍼 주연부의 베벨 폴리머를 제거할 수 있지만, 제거된 이물질은 세정액중에 쌓이기 때문에, 상기 파티클이 웨이퍼에 재부착(크로스 콘태미네이션)되는 경우가 있어, 반도체 디바이스의 품질을 저하시킨다는 문제가 있다.
또한, 상술한 습식 세정 방법에 있어서, 가령, 웨이퍼 이면의 파티클이나 베벨 폴리머가 제거되었다고 해도, 습식 세정에 있어서의 순수의 흐름은 제어되어 있지 않기 때문에, 제거된 파티클 등이 습식 세정되어 있는 웨이퍼의 옆에서, 예컨대, 동시에 습식 세정되어 있는 웨이퍼의 표면에 재부착되어, 반도체 디바이스의 품질을 저하시킨다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 기판의 이면이나 주연부에 부착된 이물질을 완전히 제거할 수 있는 기판 처리 시스템 및 기판 세정 장치를 제공하는 것이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 청구항 1에 기재된 기판 처리 시스템은 기판에 소정의 처리를 실시하는 기판 처리 장치와, 적어도 상기 소정의 처리 전후 중 어느 한쪽에 있어서 상기 기판을 세정하는 기판 세정 장치를 구비하는 기판 처리 시스템으로서, 상기 기판 세정 장치는 기상 및 액상의 2개의 상 상태를 띠는 세정 물질 및 고온 가스를 상기 기판의 이면이나 주연부를 향해서 분출하는 분출 장치를 갖는 것을 특징으로 한다.
청구항 2에 기재된 기판 처리 시스템은 청구항 1에 기재된 기판 처리 시스템에 있어서, 상기 분출 장치는 상기 세정 물질 및 상기 고온 가스를 상기 기판의 이면에 대하여 비스듬히 분출하는 것을 특징으로 한다.
청구항 3에 기재된 기판 처리 시스템은 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 기판 처리 시스템에 있어서, 상기 분출 장치 및 상기 기판은 서로 평행하게 또한 상대적으로 이동하는 것을 특징으로 한다.
청구항 4에 기재된 기판 처리 시스템은 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 기판 처리 시스템에 있어서, 상기 분출 장치는 상기 기판의 이면을 향해서 개구하는 흡기부를 갖는 것을 특징으로 한다.
청구항 5에 기재된 기판 처리 시스템은 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 기판 처리 시스템에 있어서, 상기 기판 세정 장치는 상기 기판의 표면을 향해서 다른 가스를 분출하는 다른 분출 장치를 갖는 것을 특징으로 한다.
청구항 6에 기재된 기판 처리 시스템은 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 기판 처리 시스템에 있어서, 상기 기판 세정 장치는 상기 기판을 보지하는 보지 장치를 갖는 것을 특징으로 한다.
청구항 7에 기재된 기판 처리 시스템은 청구항 6에 기재된 기판 처리 시스템에 있어서, 상기 보지 장치는 상기 기판을 반전시키는 것을 특징으로 한다.
청구항 8에 기재된 기판 처리 시스템은 청구항 6 또는 청구항 7에 기재된 기판 처리 시스템에 있어서, 상기 기판 세정 장치는 상기 보지 장치에 진동을 부여하는 진동 부여 장치를 갖는 것을 특징으로 한다.
청구항 9에 기재된 기판 처리 시스템은 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 기재된 기판 처리 시스템에 있어서, 상기 기판 세정 장치는 상기 세정 물질 및 상기 고온 가스에 진동을 부여하는 다른 진동 부여 장치를 갖는 것을 특징으로 한다.
청구항 10에 기재된 기판 처리 시스템은 청구항 1 내지 청구항 9중 어느 한 항에 기재된 기판 처리 시스템에 있어서, 상기 기판 세정 장치는 상기 세정 물질 및 상기 고온 가스의 유속을 펄스파적으로 변동시키는 유속 변동 장치를 갖는 것을 특징으로 한다.
청구항 11에 기재된 기판 처리 시스템은 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 기재된 기판 처리 시스템에 있어서, 상기 세정 물질은 물, 유기용제, 계면활성제 및 세정 용액으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나인 것을 특징으로 한다.
청구항 12에 기재된 기판 처리 시스템은 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 기재된 기판 처리 시스템에 있어서, 상기 소정의 처리는 에칭 처리인 것을 특징으로 한다.
청구항 13에 기재된 기판 처리 시스템은 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 기재된 기판 처리 시스템에 있어서, 상기 소정의 처리는 포토레지스트의 노광 처리 또는 코터 디벨로퍼 처리인 것을 특징으로 한다.
청구항 14에 기재된 기판 처리 시스템은 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 기재된 기판 처리 시스템에 있어서, 상기 고온 가스의 온도는 80℃ 내지 150℃인 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 청구항 15에 기재된 기판 처리 시스템은 기판에 소정의 처리를 실시하는 기판 처리 장치와, 적어도 상기 소정의 처리 전후 중 어느 한쪽에 있어서 상기 기판을 세정하는 기판 세정 장치를 구비하는 기판 처리 시스템으로서, 상기 기판 세정 장치는 기상을 띠는 세정 물질 및 고온 가스를 상기 기판의 이면이나 주연부를 향해서 분출하는 분출 장치를 갖고, 상기 기상을 띠는 세정 물질은 클러스터화 한 분자 또는 원자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 청구항 16에 기재된 기판 세정 장치는 기상 및 액상의 2개의 상 상태를 띠는 세정 물질, 및 고온 가스를 기판의 이면이나 주연부를 향해서 분출하는 분출 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 청구항 17에 기재된 기판 세정 장치는 기상을 띠는 세정 물질 및 고온 가스를 기판의 이면이나 주연부를 향해서 분출하는 분출 장치를 구비하고, 상기 기상을 띠는 세정 물질은 클러스터화 한 분자 또는 원자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구항 1에 기재된 기판 처리 시스템 및 청구항 16에 기재된 기판 세정 장치에 의하면, 기판의 이면이나 주연부를 향해서 기상 및 액상의 2개의 상 상태를 띠는 세정 물질 및 고온 가스가 분출된다. 고온 가스는 기판의 이면이나 주연부에 부착된 비교적 큰 이물질을 열응력이나 점성력으로 제거한다. 또한, 분출된 고온 가스에 의해서 기판의 이면이나 주연부에는 상기 고온 가스가 흐르지 않는 경계층이 발생하지만, 액상을 띠는 세정 물질은 경계층에 진입하여, 경계층 내의 비교적 작은 이물질 주위에 부착된다. 상기 세정 물질이 이물질의 주위에 부착되면, 상기 이물질과 기판의 인력, 예컨대, 반데르발스 힘이 저하된다. 또한, 경계층에 진입한 액상을 띠는 세정 물질은 이물질에 충돌하여 물리적 충격을 부여한다. 이에 따라, 비교적 작은 이물질도 제거된다. 따라서, 기판의 이면이나 주연부에 부착된 이물질을 완전히 제거할 수 있다.
청구항 2에 기재된 기판 처리 시스템에 의하면, 기판의 이면에 대하여 세정 물질 및 고온 가스가 비스듬히 분출된다. 비스듬히 분출된 세정 물질 및 고온 가스는 경계층을 기판의 이면을 따라 밀어내기 때문에, 비교적 작은 이물질을 경계층으로부터 노출시키는 것이 가능하다. 이에 따라, 기판의 이면에 부착된 비교적 작은 이물질을 확실히 제거할 수 있다.
청구항 3에 기재된 기판 처리 시스템에 의하면, 분출 장치 및 기판은 서로 평행하게 또한 상대적으로 이동하기 때문에, 기판의 이면이나 주연부로부터 제거된 이물질이 기판의 이면이나 주연부를 향해서 분출되는 고온 가스의 흐름을 타고 다시 기판의 이면이나 주연부에 가압 밀착되는 일이 없고, 따라서 기판의 이면이나 주연부로 이물질이 재부착되는 것을 방지할 수 있다.
청구항 4에 기재된 기판 처리 시스템에 의하면, 기판의 이면을 향해서 흡기구가 개구되기 때문에, 기판의 이면으로부터 제거된 이물질을 흡인하여, 기판의 이면으로 이물질이 재부착되는 것을 확실히 방지할 수 있다.
청구항 5에 기재된 기판 처리 시스템에 의하면, 기판의 표면을 향해서 다른 가스가 분출되기 때문에, 기판의 이면이나 주연부를 향해서 분출된 세정 물질 및 고온 가스에 의해서 상기 기판이 이동하는 것을 방지함과 동시에, 기판의 이면이나 주연부로부터 제거된 이물질이 기판의 표면으로 돌아 들어가는 것을 방지하여 상기 표면에 이물질이 부착되는 것을 방지할 수 있다.
청구항 6에 기재된 기판 처리 시스템에 의하면, 기판이 보지되기 때문에, 기판의 이면이나 주연부를 향해서 분출된 세정 물질 및 고온 가스에 의해서 상기 기판이 이동하는 것을 확실히 방지할 수 있다.
청구항 7에 기재된 기판 처리 시스템에 의하면, 기판을 반전시킬 수 있기 때문에, 분출되는 세정 물질 및 고온 가스에 의해서 기판 이면의 이물질 뿐만 아니라 기판 표면의 이물질도 제거할 수 있다.
청구항 8에 기재된 기판 처리 시스템에 의하면, 기판을 보지하는 보지 장치에 진동이 부여되기 때문에, 기판을 진동시킬 수 있고, 따라서 이물질 제거를 촉진할 수 있다.
청구항 9에 기재된 기판 처리 시스템에 의하면, 기판의 이면이나 주연부를 향해서 분출되는 세정 물질 및 고온 가스에 진동이 부여되기 때문에, 세정 물질이나 고온 가스가 이물질에 부여하는 물리적 충격을 크게 할 수 있다. 그 결과, 이물질의 제거를 촉진할 수 있다.
청구항 10에 기재된 기판 처리 시스템에 의하면, 세정 물질 및 고온 가스의 유속이 펄스파적으로 변동하기 때문에, 세정 물질이나 고온 가스에 압력 변동을 발 생시킬 수 있고, 따라서 세정 물질이나 고온 가스가 이물질에 부여하는 물리적 충격을 크게 할 수 있다. 그 결과, 이물질 제거를 촉진할 수 있다.
청구항 11에 기재된 기판 처리 시스템에 의하면, 기판의 이면이나 주연부를 향해서 분출되는 세정 물질은 물, 유기용제, 계면활성제 및 세정 용액으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나이다. 이들의 세정 물질의 비점은 비교적 낮기 때문에, 용이하게 기상 및 액상의 2개의 상 상태를 혼재시킬 수 있다. 또한, 이들의 세정 물질은 이물질에 부착되기 쉽기 때문에, 상기 이물질과 기판의 인력을 확실히 약하게 할 수 있다.
청구항 12에 기재된 기판 처리 시스템에 의하면, 기판의 세정의 적어도 전후중 어느 한쪽에 있어서 실행되는 소정의 처리는 에칭 처리이다. 여기서, 기판의 이면이나 주연부에 부착된 이물질을 완전히 제거할 수 있기 때문에, 에칭 처리를 실행하는 기판 처리 장치 내로의 기판 반입시에 있어서 이물질이 상기 기판 처리 장치 내로 진입하는 것을 방지함과 동시에, 또한, 에칭 처리에 있어서 발생한 반응 생성물이나 폴리머에 기인하는 이물질이 다른 기판 처리 장치 내로 진입하는 것을 방지할 수 있다.
청구항 13에 기재된 기판 처리 시스템에 의하면, 기판의 세정의 적어도 전후중 어느 한쪽에 있어서 실행되는 소정의 처리는 포토레지스트의 노광 처리 또는 코터 디벨로퍼 처리이다. 여기서, 기판의 이면이나 주연부에 부착된 이물질을 완전히 제거할 수 있기 때문에, 액침 노광 장치에 있어서의 기판이 부상하는 것을 방지함과 동시에, 액침 노광 장치의 초순수 중으로 이물질이 혼입되는 것을 방지할 수 있고, 따라서 노광을 정확히 실행할 수 있다.
청구항 15에 기재된 기판 처리 시스템 및 청구항 17에 기재된 기판 세정 장치에 의하면, 기판의 이면이나 주연부를 향해서 기상을 띠는 세정 물질 및 고온 가스가 분출되고, 기상을 띠는 세정 물질은 클러스터화 한 분자 또는 원자를 포함한다. 고온 가스는 기판의 이면이나 주연부에 부착된 비교적 큰 이물질을 열응력이나 점성력으로 제거한다. 또한, 분출된 고온 가스에 의해서 기판의 이면이나 주연부에는 상기 고온 가스가 흐르지 않는 경계층이 발생하지만, 클러스터화 한 분자 또는 원자는 경계층에 진입하여, 경계층내의 비교적 작은 이물질 주위에 분자단위 또는 원자단위로 부착된다. 분자 또는 원자가 이물질의 주위에 부착되면, 상기 이물질과 기판의 인력, 예컨대, 반데르발스 힘이 저하된다. 또한, 경계층에 진입한 클러스터화 한 분자 또는 원자는 이물질에 충돌하여 물리적 충격을 부여한다. 이에 따라, 비교적 작은 이물질도 제거된다. 따라서, 기판의 이면이나 주연부에 부착된 이물질을 완전히 제거할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
우선, 본 발명의 제 1 실시예에 관한 기판 처리 시스템에 대하여 설명한다.
도 1은 본 실시예에 관한 기판 처리 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 1에 있어서, 기판 처리 시스템(10)은 평면에서 보아 육각형의 트랜스퍼 모듈(11)과, 상기 트랜스퍼 모듈(11)의 주위에 있어서 방사상으로 배치된 4개의 프 로세스 모듈(12 내지 15)과, 직사각형 형상의 공통 반송실로서의 로더 모듈(16)과, 트랜스퍼 모듈(11)과 로더 모듈(16)의 사이에 배치되어, 트랜스퍼 모듈(11) 및 로더 모듈(16)을 연결하는 2개의 로드록 모듈(17, 18)을 구비한다.
각 프로세스 모듈(12 내지 15)은 반도체 디바이스용 웨이퍼(이하, 간단히 "웨이퍼"라고 함)(W)에 소정의 처리를 실시하는 기판 처리 장치이다. 예컨대, 프로세스 모듈(12)은 웨이퍼(W)에 플라즈마를 이용하여 에칭 처리를 실시하는 에칭 처리 장치이며, 프로세스 모듈(15)은 웨이퍼(W)의 이면이나 주연부에 세정 처리를 실시하는 기판 세정 장치이다.
기판 처리 시스템(10)에서는 트랜스퍼 모듈(11) 및 각 프로세스 모듈(12 내지 15)은 내부의 압력이 진공으로 유지되고, 트랜스퍼 모듈(11)과 각 프로세스 모듈(12 내지 15)은 각각 진공 게이트 밸브(19 내지 22)를 거쳐서 접속된다. 또한, 로더 모듈(16)의 내부 압력이 대기압으로 유지되는 한편, 트랜스퍼 모듈(11)의 내부 압력은 진공으로 유지된다. 이 때문에, 각 로드록 모듈(17, 18)은 각각 트랜스퍼 모듈(11)과의 연결부에 진공 게이트 밸브(23, 24)를 구비함과 동시에, 로더 모듈(16)과의 연결부에 대기 도어 밸브(25, 26)를 구비하는 것에 의해, 그의 내부 압력을 조정 가능한 진공 예비 반송실로서 구성된다. 또한, 각 로드록 모듈(17, 18)은 로더 모듈(16)과 트랜스퍼 모듈(11)의 사이에 있어서 주고받는 웨이퍼(W)를 일시적으로 탑재하기 위한 웨이퍼 탑재대(27, 28)를 갖는다.
트랜스퍼 모듈(11)은 그 내부에 배치된 굴신(屈伸) 및 선회 가능하게 이루어진 프로그레그 타입의 기판 반송 유닛(29)을 갖고, 기판 반송 유닛(29)은 수평 방향으로 신축 및 회전 가능한 아암(30)과, 상기 아암(30)의 선단부에 접속되어 웨이퍼(W)를 지지하는 두갈래 형상의 반송 포크(31)를 갖는다. 기판 반송 유닛(29)은, 각 프로세스 모듈(12 내지 15)이나 각 로드록 모듈(17, 18)의 사이에 있어서 웨이퍼(W)를 반송한다.
로더 모듈(16)에는 상술한 로드록 모듈(17, 18) 외에 25개의 웨이퍼(W)를 수용하는 용기로서의 후프(Front Opening Unified Pod : FOUP)(32)가 각각 탑재되는 3개의 후프 탑재대(31)와, 후프(32)로부터 반출된 웨이퍼(W)의 위치를 사전 정렬하는 오리엔터(33)가 접속되어 있다.
로더 모듈(16)은 내부에 배치되고 또한 웨이퍼(W)를 반송하는 기판 반송 유닛(34)과, 각 후프 탑재대(31)에 대응하도록 측벽에 배치된 웨이퍼(W)의 투입구로서의 3개의 로드 포트(35)를 갖는다. 기판 반송 유닛(34)은 수평 방향으로 신축 및 회전이 가능한 아암(36)과, 상기 아암(36)의 선단부에 접속되어 웨이퍼(W)를 지지하는 두갈래 형상의 반송 포크(37)를 갖는다. 기판 반송 유닛(34)은 아암(36)을 신축·회전시키는 것에 의해 웨이퍼(W)를 지지하는 반송 포크(37)를 원하는 위치로 이동시키고, 이에 따라, 웨이퍼(W)를 원하는 위치로 반송한다. 구체적으로, 기판 반송 유닛(34)은 후프 탑재대(31)에 탑재된 후프(32)로부터 웨이퍼(W)를 로드 포트(35) 경유로 취출하고, 상기 취출된 웨이퍼(W)를 각 로드록 모듈(17, 18)이나 오리엔터(33)로 반출입한다.
또한, 기판 처리 시스템(10)은 각 구성 요소의 동작을 제어하는 시스템 컨트롤러(도시하지 않음)와, 로더 모듈(16)의 길이 방향에 관한 한쪽 단부에 배치된 오 퍼레이션 패널(37)을 구비한다. 상기 시스템 컨트롤러는 각종 처리에 대응하는 프로그램에 따라 각 구성요소의 동작을 제어한다. 오퍼레이션 패널(37)은 각 구성요소의 동작 상황을 표시하고, 조작자의 조작 입력을 접수한다.
도 2는 도 1에 있어서의 기판 세정 장치로서의 프로세스 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2에 있어서, 프로세스 모듈(15)은 웨이퍼(W)를 수용하는 챔버(38)와, 상기 챔버(38) 내의 바닥부에 배치되어 웨이퍼(W)를 탑재하는 스테이지(39)와, 챔버(38) 내의 천장부에 배치되어 스테이지(39)에 대향하는 샤워 헤드(40)와, 챔버(38)내의 가스를 배기하는 배기구(41)를 구비한다.
스테이지(39)는 상면(39a)으로부터 돌출 가능한 복수의 푸셔 핀(42)과, 상기 스테이지(39)를 관통하여 상면(39a)에 개구하는 복수의 세정제 분출 구멍(43)을 갖는다. 상기 세정제 분출 구멍(43)은 세정제 진동 부여 장치(44)(다른 진동 부여 장치)를 거쳐서 세정제 공급관(45)과 연통하고, 상기 세정제 공급관(45)은 히터(46) 및 밸브로 이루어지는 펄스 발생기(47)(유속 변동 장치)를 거쳐서 세정제 공급 장치(도시하지 않음)에 접속된다.
또한, 샤워 헤드(40)는 내부에 버퍼실(48)을 갖는다. 상기 버퍼실(48)은 다운 플로우 가스 공급관(49)과 연통하고, 상기 다운 플로우 가스 공급관(49)은 다운 플로우 가스 공급 장치(도시하지 않음)에 접속된다. 버퍼실(48)은 복수의 관통 구멍(50)을 거쳐서 챔버(38) 내와 연통한다.
프로세스 모듈(15)에 있어서, 챔버(38) 내에 반입된 웨이퍼(W)는, 그의 이 면이 스테이지(39)의 상면(39a)과 대향하도록 상기 상면(39a)에 탑재되고, 푸셔 핀(42)은 웨이퍼(W)를 상면(39a)으로부터 이격시키도록 상기 웨이퍼(W)를 들어 올린다.
세정제 공급 장치는 액상 및 기상의 2개의 상 상태(이하, "2상 상태"라고 함)를 띠는 세정 물질, 예컨대, 순수와 불활성 가스, 예컨대, 질소 가스가 혼합된 세정제를 히터(46), 세정제 공급관(45) 및 세정제 진동 부여 장치(44)를 거쳐서 세정제 분출 구멍(43)에 공급한다. 상기 세정제 분출 구멍(43)은 공급된 세정제를 웨이퍼(W)의 이면이나 주연부를 향해서 분출한다. 따라서, 스테이지(39)는 세정제의 분출 장치로서 기능한다.
여기서, 히터(46)는 세정제, 특히, 질소 가스를 가열하고, 세정제 진동 부여 장치(44)는 세정제에 초음파 진동을 부여한다. 또한, 펄스 발생기(47)는 밸브를 개폐시킴으로써, 도 3에 도시하는 바와 같이 세정제의 유속을 펄스파적으로 변동시킨다. 즉, 세정제에 펄스파적인 압력 변동을 발생시킨다. 이에 따라, 세정제 분출 구멍(43)으로부터 웨이퍼(W)의 이면이나 주연부를 향해서 분출되는 세정제는 초음파 진동하고 또한 펄스파적으로 압력 변동하는 2상 상태의 순수 및 고온 질소 가스(고온 가스)를 포함한다. 또한, 고온 질소 가스의 온도는 80℃ 내지 150℃인 것이 바람직하다.
통상, 에칭 처리가 실시된 웨이퍼(W)의 이면이나 주연부에는 파티클이나 폴리머 등의 이물질이 부착된다. 이들의 이물질 크기는 다양하다. 이물질이 부착된 웨이퍼(W)의 이면이나 주연부를 향해서 가스를 분출하면, 웨이퍼(W)의 이면이나 주 연부에는 경계층(51)이 발생한다(도 4a)). 상기 경계층(51) 내에서는 가스가 거의 흐르지 않는다. 여기서, 비교적 큰 이물질(PL)은 그 일부가 경계층(51)으로부터 돌출하기 때문에, 가스(52)와 접촉하여 상기 가스(52)의 점성력을 받아 웨이퍼(W)의 이면이나 주연부로부터 박리된다. 한편, 비교적 작은 이물질(PS)은 경계층(51)으로부터 돌출되는 일이 없기 때문에, 가스(52)의 점성력을 받을 일이 없고, 그 결과, 웨이퍼(W)의 이면이나 주연부로부터 박리되는 일이 없다.
프로세스 모듈(15)에서는 이것에 대응하여, 스테이지(39)가 이물질이 부착되는 웨이퍼(W)의 이면이나 주연부를 향해서 상기 세정제, 즉, 2상 상태를 띠는 순수 및 고온 질소 가스를 분출한다. 이때, 분출된 고온 질소 가스(53)에 의해서 웨이퍼(W)의 이면이나 주연부에는 경계층(51)이 발생하지만, 분출된 고온 질소 가스(53)는 경계층(51)으로부터 일부가 돌출되는 비교적 큰 이물질(PL)을 열응력이나 점성력으로 의해서 제거한다. 여기서, 액체는 경계층에 진입 가능하기 때문에, 분출된 2상 상태를 띠는 순수(54) 중 액상을 띠는 것은 경계층(51)에 진입한다(도 4b).
경계층(51)에 진입한 순수(54)의 일부는 다수의 미세한 순수 입자(54a)로 되어 경계층(51)으로부터 돌출되지 않는 비교적 작은 이물질(PS) 주위에 부착된다(도 4c). 순수 입자(54a)가 이물질(PS) 주위에 극간 없이 부착되면, 웨이퍼(W)를 구성하는 분자나 원자와, 이물질(PS)을 구성하는 분자나 원자와의 사이에 작용하는 인력, 예컨대, 반데르발스 힘이 저하한다. 따라서, 이물질(PS)은 웨이퍼(W)의 이면이나 주연부로부터 박리되기 용이하게 된다. 또한, 경계층(51)에 진입한 순수(54) 중, 미세한 순수 입자(54a)로 되지 않는 순수(54)는 이물질(PS)에 충돌하여 상기 이물질(PS)에 물리적 충격을 부여한다. 이에 따라, 경계층(51)으로부터 돌출하는 비교적 큰 이물질(PL) 뿐만 아니라, 경계층(51)으로부터 돌출되지 않는 비교적 작은 이물질(PS)도 제거할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W) 이면이나 주연부에 부착된 이물질을 완전히 제거할 수 있다.
또한, 경계층(51)에는 약간이지만 가스의 대류가 발생하고 있기 때문에, 설령, 순수(54)가 충돌하지 않더라도, 순수 입자(54a)가 주위에 극간 없이 부착된 이물질(PS)은 상기 대류에 의해서도 이동하여 제거된다.
또한, 순수(54)가 웨이퍼(W)의 이면이나 주연부에 부착되어 장시간에 걸쳐 증발하면, 워터마크를 발생시킬 가능성이 있지만, 웨이퍼(W)의 이면이나 주연부에는 고온 질소 가스(53)가 뿜어져 나오기 때문에, 웨이퍼(W) 이면에 부착된 순수(54)는 즉시 증발한다. 따라서, 웨이퍼(W)의 이면이나 주연부에는 워터마크가 발생할 일이 없다.
또한, 프로세스 모듈(15)에서는 웨이퍼(W)의 이면이나 주연부를 향해서 분출되는 세정제는 초음파 진동하고 또한 펄스파적으로 압력 변동하기 때문에, 순수(54)가 이물질에 부여하는 물리적 충격을 크게 할 수 있다. 그 결과, 웨이퍼(W) 의 이면이나 주연부로부터의 이물질 제거를 촉진할 수 있다. 또한, 세정제, 특히, 고온 질소 가스가 펄스파적으로 압력 변동하면, 상기 압력 변동에 따라 경계층(51)의 두께도 변동한다. 상기 경계층(51)의 두께 변동은 이물질에 진동을 부여하기 때문에, 이것에 의해서도 이물질의 제거를 촉진할 수 있다.
도 2로 돌아가, 다운 플로우 가스 공급 장치는 다른 불활성 가스, 예컨대, 아르곤 가스를 다운 플로우 가스 공급관(49)을 거쳐서 샤워 헤드(40)의 버퍼실(48)에 공급한다. 상기 버퍼실(48)은 공급된 아르곤 가스를 복수의 관통 구멍(50)을 거쳐서 챔버(38) 내, 특히, 웨이퍼(W)의 표면을 향해서 분출한다. 이에 따라, 챔버(38) 내에서 웨이퍼(W)의 표면을 향한 다운 플로우가 발생한다. 따라서, 샤워 헤드(40)는 다운 플로우 분출 장치(다른 분출 장치)로서 기능한다. 챔버(38) 내에 발생한 다운 플로우는 웨이퍼(W)의 표면에서 스테이지(39) 옆으로 흘러, 배기구(41)로부터 배출된다.
프로세스 모듈(15)에서는 샤워 헤드(40)로부터의 다운 플로우 유량이 스테이지(39)로부터의 세정제의 분출 유량보다도 많이 설정된다. 따라서, 웨이퍼(W)의 이면이나 주연부로부터 제거된 이물질을 끌어들인 세정제의 흐름이 웨이퍼(W)의 표면으로 돌아 들어가는 것을 방지할 수 있어, 웨이퍼(W)의 표면에 이물질이 부착되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)가 스테이지(39)로부터 분출된 세정제에 의해서 이동하는, 예컨대, 푸셔 핀(42)으로부터 부상하는 것을 방지할 수 있다.
상술한 프로세스 모듈(15)은 세정제에 의해서 웨이퍼(W)의 이면이나 주연부에 부착된 이물질을 제거했지만, 제거 가능한 것은 이것에 한정되지 않고, 예컨대, 웨이퍼(W)의 주연부에 잔류하는 포토레지스트의 잔사도 제거할 수 있다.
상술한 프로세스 모듈(15)에서는, 세정제의 세정 물질로서 순수를 이용했지만, 세정 물질은 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 유기용제(에탄올, 메탄올, 에틸렌글리콜, 이소프로필알코올 등), 계면활성제 또는 세정 용액(SC1, SC2, BHF, DHF 등)을 이용해도 좋다. 이것들의 세정 물질의 비점은 비교적 낮기 때문에, 용이하게 기상 및 액상의 2개의 상 상태를 혼재시킬 수 있다. 또한, 이들의 세정 물질은 이물질에 부착되기 쉽기 때문에, 상기 이물질과 웨이퍼(W)와의 인력(예컨대, 반데르발스 힘)을 확실히 약하게 할 수 있다. 특히, 에틸렌글리콜은 폴리머와 조성이 유사하기 때문에, 이물질이 폴리머를 주성분으로 하는 경우, 세정 물질로서 에틸렌글리콜을 이용하면, 상술한 열응력이나 점성력에 의한 제거 및 반데르발스 힘의 저하를 이용한 제거 뿐만 아니라, 액상의 에틸렌글리콜로의 용출을 이용한 제거도 일어나기 때문에, 이물질의 제거를 보다 촉진할 수 있다.
또한, 상술한 프로세스 모듈(15)에서는 세정제의 불활성 가스로서 질소 가스를 이용했지만, 점성력의 관점에서는 가스를 구성하는 분자의 분자량이 클수록 바람직하고, 예컨대, 아르곤 가스나 크립톤 가스를 이용하여도 좋다.
상술한 기판 처리 시스템(10)의 프로세스 모듈(12)은 에칭 처리 장치이기 때문에, 상기 기판 처리 시스템(10)에서는 프로세스 모듈(15)에 의한 세정 처리 전후 중 어느 한쪽에 있어서 에칭 처리가 실행된다. 여기서, 프로세스 모듈(15)은 웨이퍼(W)의 이면이나 주연부에 부착된 이물질을 완전히 제거할 수 있기 때문에, 세정 처리 후에 에칭 처리를 실행하는 경우, 프로세스 모듈(12) 내로의 웨이퍼(W)의 반 입시에 있어서, 이물질이 프로세스 모듈(12) 내로 진입하는 것을 방지할 수 있고, 세정 처리 전에 에칭 처리를 실행하는 경우, 에칭 처리에 있어서 발생한 반응 생성물이나 폴리머에 기인하는 이물질의 프로세스 모듈(13, 14) 내로의 진입을 방지할 수 있다.
또한, 프로세스 모듈(12)은 웨이퍼(W)에 포토레지스트의 노광 처리를 실시하는 액침 노광 장치일 수 있으며, 이 경우, 기판 처리 시스템(10)에서는 프로세스 모듈(15)에 의한 세정 처리 후에 포토레지스트의 노광 처리가 실행된다. 여기서, 프로세스 모듈(15)은 웨이퍼(W)의 이면이나 주연부에 부착된 이물질을 완전히 제거할 수 있기 때문에, 액침 노광 장치에 있어서의 탑재대로부터 웨이퍼(W)가 부상하는 것을 방지하는 동시에, 액침 노광 장치의 초순수 중으로 이물질이 혼입되는 것을 방지할 수 있고, 그로 인해 노광을 정확히 실행할 수 있다. 또한, 프로세스 모듈(12)은 웨이퍼(W)에 코터 디벨로퍼(Coater/Developer) 처리를 실시하는 디벨로퍼여도 좋다.
상술한 프로세스 모듈(15)에서는 세정제에 초음파 진동을 부여했지만, 초음파 진동 대신에, 예컨대, 0.1MHz 내지 100MHz의 고주파 진동을 부여해도 좋다. 또한, 세정제의 유속에 있어서의 펄스파적 변동의 주파수는 압력 변동에 의해 물리적 충격을 이물질에 효과적으로 전달하기 위해서, 낮은 쪽이 바람직하고, 예컨대, 1Hz 정도인 것이 좋다.
상술한 프로세스 모듈(15)은 샤워 헤드(40)를 구비했지만, 도 5에 도시하는 바와 같이, 프로세스 모듈(15)은 샤워 헤드(40) 대신에 웨이퍼(W)를 보지하는 아암(55 : 보지 장치)을 구비해도 좋다. 아암(55)은 챔버(38) 내의 측벽부에 마련되어, 웨이퍼(W)의 주연부를 보지한다. 이에 따라, 웨이퍼(W)가 스테이지(39)로부터 분출된 세정제에 의해서 이동하는, 예컨대, 부상하는 것을 확실히 방지할 수 있다. 이 때, 프로세스 모듈(15)은 아암(55)에 진동을 부여하는 아암 진동 부여 장치(56)를 구비해도 좋고, 이에 따라, 웨이퍼(W)를 진동시킬 수 있어, 이물질의 제거를 보다 더 촉진할 수 있다.
또한, 프로세스 모듈(15)은 도 6에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)를 보지하고 또한 웨이퍼(W)의 표리면을 반전시키는 아암(57 : 보지 장치)을 구비해도 좋다. 이 경우, 프로세스 모듈(15)은 챔버(38) 내의 천장부에, 세정제 진동 부여 장치(58), 세정제 공급관(59), 히터(60) 및 펄스 발생기(76)를 거쳐서 세정제 공급 장치(도시하지 않음)에 접속된, 스테이지(39)와 동일한 구조를 갖는 샤워 헤드(61)를 구비한다.
샤워 헤드(61)는 아암(57)에 보지된 웨이퍼(W)의 표면을 향해서 2상 상태를 띠는 순수 및 고온 질소 가스가 혼합된 세정제를 분출한다. 또한, 아암(57)이 웨이퍼(W)의 표리면을 반전시켜 웨이퍼(W)의 이면을 샤워 헤드(61)에 대향시켰을 때, 샤워 헤드(61)는 웨이퍼(W)의 이면을 향해서 상기 세정제를 분출한다. 이에 따라, 세정제에 의해 웨이퍼(W) 이면의 이물질 뿐만 아니라 웨이퍼(W) 표면의 이물질도 제거할 수 있다.
또한, 도 6의 프로세스 모듈(15)에서는 챔버(38) 내의 바닥부에 샤워 헤드(40)와 동일한 구조를 갖는 스테이지(62)를 구비해도 좋고, 이에 따라, 웨이 퍼(W)에 있어서 세정액이 분출되는 면과는 반대의 면을 향해서 아르곤 가스를 분출할 수 있다. 이에 의해, 제거된 이물질이 상기 반대의 면으로 돌아 들어가 상기 반대 면에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상술한 프로세스 모듈(15)에서는 스테이지(39)가 웨이퍼(W)의 이면이나 주연부를 향해서 2상 상태를 띠는 순수 및 고온 질소 가스가 혼합된 세정제를 분출했지만, 기상만을 띠는 순수(세정 물질) 및 고온 질소 가스가 혼합된 세정제를 분출해도 좋다. 여기서, 기상만을 띠는 순수는 복수의 클러스터화 한 물분자를 포함하는 것으로 한다. 이 때에도, 도 7a에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)의 이면이나 주연부에는 경계층(51)이 발생하지만, 분출된 고온 질소 가스(53)는 경계층(51)으로부터 일부가 돌출하는 비교적 큰 이물질(PL)을 열응력이나 점성력에 의해서 제거한다. 여기서, 클러스터화 한 물분자(63)는 경계층(51)에 진입한다.
경계층(51)에 진입한 클러스터화 한 물분자(63)의 일부는 하나 하나의 물분자(63a)로 나뉘어 경계층(51)으로부터 돌출하지 않는 작은 이물질(PS) 주위에 부착된다(도 7b). 물분자(63a)가 이물질(PS) 주위에 극간 없이 부착되면, 웨이퍼(W)를 구성하는 분자나 원자와, 이물질(PS)을 구성하는 분자나 원자와의 사이에 작용하는 인력, 예컨대, 반데르발스 힘이 저하한다. 따라서, 이물질(PS)은 웨이퍼(W)의 이면이나 주연부로부터 박리되기 용이하게 된다. 또한, 경계층(51)에 진입한 클러스터화 한 물분자(63) 중, 미세한 물분자(63a)로 되지 않은 클러스터화 한 물분자(63) 는 이물질(PS)에 충돌하여 상기 이물질(PS)에 물리적 충격을 부여한다.
이에 따라, 2상 상태를 띠는 순수 및 고온 질소 가스가 혼합된 세정제를 분출하는 경우와 마찬가지로, 경계층(51)으로부터 돌출하는 비교적 큰 이물질(PL) 뿐만 아니라, 경계층(51)으로부터 돌출하지 않는 비교적 작은 이물질(PS)도 제거할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W)의 이면이나 주연부에 부착된 이물질을 완전히 제거할 수 있다.
상술한 바와 같이 경계층(51)에는 약간이지만 가스의 대류가 발생하고 있기 때문에, 설령, 클러스터화 한 물분자(63)가 충돌하지 않더라도, 물분자(63a)가 주위에 극간 없이 부착된 이물질(PS)은, 상기 대류에 의해서도 이동하여 제거되는 것 및 기상만을 띠는 순수 및 고온 질소 가스가 혼합된 세정제에 초음파 진동을 부여하여, 상기 세정제의 유속을 펄스파적으로 변동시켜 이물질의 제거를 더욱더 촉진할 수 있는 것도 2상 상태를 띠는 순수 및 고온 질소 가스가 혼합된 세정제를 분출하는 경우와 마찬가지이다.
또한, 세정제에 포함되는 세정 물질로서는 상술한 순수 뿐만 아니라, 유기용제(에탄올, 메탄올, 에틸렌글리콜, 이소프로필알코올 등), 계면활성제 또는 세정 용액(SC1, SC2, BHF, DHF 등)을 이용할 수도 있는 것도, 2상 상태를 띠는 순수한 물 및 고온 질소 가스가 혼합된 세정제를 분출하는 경우와 마찬가지이다.
다음에, 본 발명의 제 2 실시예에 관한 기판 처리 시스템에 대하여 설명한다.
본 실시예에 관한 기판 처리 시스템은 웨이퍼(W)의 이면이나 주연부에 세정 처리를 실시하는 프로세스 모듈의 구조가 제 1 실시예와 상이할 뿐이기 때문에, 중복되는 구성, 작용에 관해서는 설명을 생략하며, 이하에 다른 구성, 작용에 관한 설명을 한다.
도 8은 본 실시예에 관한 기판 처리 시스템이 구비하는 기판 세정 장치로서의 프로세스 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 8에 있어서, 프로세스 모듈(64)은 웨이퍼(W)를 수용하는 챔버(65)와, 상기 챔버(65) 내에 배치되어 웨이퍼(W)를 수평으로 보지하는 아암(66)과, 상기 보지된 웨이퍼(W)의 이면에 대하여 비스듬히 대향하도록 배치된 세정제 분출 노즐(67)과, 챔버(65) 내의 천장부에 배치되어 웨이퍼(W)의 표면과 대향하는 샤워 헤드(40)와, 챔버(65) 내의 가스를 배기하는 배기구(41)를 구비한다.
세정제 분출 노즐(67)은 챔버(38) 내에 있어서 수평으로 설치된 가이드 레일(68)(도면중 속이 빈 화살표)을 따라 이동하기 때문에, 세정제 분출 노즐(67) 및 웨이퍼(W)는 서로 평행하게 또한 상대적으로 이동한다.
도 9는 도 8에 있어서의 세정제 분출 노즐의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이고, 도 9a는 웨이퍼와 세정제 분출 노즐의 위치 관계를 도시하는 도면이고, 도 9b는 도 9a에 있어서의 B-B 선에 따른 단면도이며, 도 9c는 도 9b에 있어서의 C부의 확대도이다.
도 9a에 도시하는 바와 같이 세정제 분출 노즐(67)은 주걱형상 부재로 이루어지고, 꼭대기부에 있어서 웨이퍼(W)의 이면에 대하여 비스듬히 대향하는 대향 면(67a)을 갖는다. 상기 대향면(67a)에는 복수의 세정제 분출 구멍(69)이 개구한다. 각 세정제 분출 구멍(69)으로부터는 세정제가 분출된다. 대향면(67a)은 세정제 분출 노즐(67)의 이동 방향(도면 중 속이 빈 화살표로 나타낸다)에 대하여 직각 방향으로 연장하고, 상기 직각 방향에 관한 대향면(67a)의 길이는 웨이퍼(W) 직경 이상이기 때문에, 세정제 분출 노즐(67)은 각 세정제 분출 구멍(69)으로부터 분출되는 세정제에 의해서 웨이퍼(W)의 이면 전체를 주사할 수 있다. 또한, 대향면(67a)에는 복수의 흡기 구멍(70)(흡기부)이 개구한다. 따라서, 이들의 흡기 구멍(70)은 웨이퍼(W)의 이면을 향해서 개구한다. 흡기 구멍(70)은 웨이퍼(W)의 이면이나 주연부로부터 제거된 이물질을 세정제와 동시에 흡인한다.
세정제 분출 노즐(67)은 도 9b에 도시하는 바와 같이, 내부에 각 세정제 분출 구멍(69)과 연통하는 버퍼부(71)와, 각 흡기 구멍(70)과 연통하는 흡기로(72)를 갖는다. 상기 흡기로(72)는 흡인 장치(도시하지 않음)와 연통한다. 또한, 각 세정제 분출 구멍(69)은 도 9c에 도시하는 바와 같이, 대향면(67a)에서의 개구부는 끝으로 갈수록 점점 넓어지는 형상으로 형성된다. 이에 따라, 각 세정제 분출 구멍(69)은 웨이퍼(W)의 이면이나 주연부를 향해서 빈틈없이 세정제를 분출할 수 있다.
도 8로 돌아가, 세정제 분출 노즐(67)의 각 세정제 분출 구멍(69)은 버퍼부(71), 가요성 파이프(73) 및 세정제 진동 부여 장치(44)(다른 진동 부여 장치)를 거쳐서 세정제 공급관(45)과 연통하고, 상기 세정제 공급관(45)은 히터(46) 및 펄스 발생기(47)를 거쳐서 세정제 공급 장치(도시하지 않음)에 접속된다. 또한, 샤 워 헤드(40)의 버퍼실(48)은 복수의 관통 구멍(50)을 거쳐서 챔버(65) 내와 연통한다.
본 실시예에서도 세정제 공급 장치는 액상 및 기상의 2상 상태를 띠는 세정 물질, 예컨대, 순수와 불활성 가스 예컨대, 질소 가스가 혼합된 세정제를 히터(46), 세정제 공급관(45), 세정제 진동 부여 장치(44) 및 가요성 파이프(73)를 거쳐서 버퍼부(71)에 공급한다. 상기 버퍼부(71)에 공급된 세정제는 또한 각 세정제 분출 구멍(69)을 거쳐서 웨이퍼(W)의 이면이나 주연부를 향해서 분출된다. 따라서, 세정제 분출 노즐(67)은 세정제의 분출 장치로서 기능한다. 이 때, 웨이퍼(W)의 이면이나 주연부에 있어서, 비교적 큰 이물질(PL)이 고온 질소 가스의 열응력이나 점성력에 의해서 제거되고, 반데르발스 힘이 순수 입자의 부착에 의해서 저하된 비교적 작은 이물질(PS)이 순수의 충돌에 의해서 제거되는 것은 제 1 실시예와 동일하다.
또한, 샤워 헤드(40)로부터 웨이퍼(W)의 표면을 향해서 다운 플로우가 발생하여, 웨이퍼(W)의 표면에 이물질이 부착되는 것을 방지하는 것도 제 1 실시예와 동일하다.
또한, 세정제 분출 노즐(67)에서는 상술한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 이면에 대하여 비스듬히 대향하는 대향면(67a)에, 세정제를 분출하는 세정제 분출 구멍(69)이 배치되기 때문에, 세정제 분출 노즐(67)은 웨이퍼(W)의 이면에 대하여 세정제를 비스듬히 분출한다.
여기서, 도 10에 도시하는 바와 같이, 비스듬히 분출된 세정제(74)는 경계층(75)을 웨이퍼(W) 이면을 따라 밀어내기 때문에, 비교적 작은 이물질(PS)의 일부를 경계층(75)으로부터 노출할 수 있다. 이에 의해, 비교적 작은 이물질(PS)에도 고온 질소 가스의 열응력이나 점성력을 작용시킴으로써, 상기 이물질(PS)을 확실히 제거할 수 있다.
그런데, 웨이퍼(W) 이면 전체를 향해서 세정제가 동시에 분출되면, 제거된 이물질이 상기 세정제의 흐름을 타고 다시 웨이퍼(W)의 이면이나 주연부에 가압 밀착되어 부착될 우려가 있는데, 프로세스 모듈(64)에서는 상술한 바와 같이, 세정제 분출 노즐(67) 및 웨이퍼(W)가 서로 평행하게 또한 상대적으로 이동하기 때문에, 웨이퍼(W) 이면 전체를 향해서 세정제가 동시에 분출되는 일이 없고, 따라서 제거된 이물질이 다시 웨이퍼(W)의 이면이나 주연부에 가압 밀착되는 일이 없다. 또한, 상술한 바와 같이, 흡기 구멍(70)이 웨이퍼(W)의 이면이나 주연부로부터 제거된 이물질을 세정제와 동시에 흡인한다. 그 결과, 웨이퍼(W)의 이면이나 주연부로 이물질이 재부착되는 것을 확실히 방지할 수 있다.
또한, 세정제 분출 노즐(67)에 있어서의 각 세정제 분출 구멍(69)의 단면형상은 도 9a에 나타내는 원형상에 한정되지 않고, 삼각형상, 사각형상, 별모양형상 등일 수도 있다.
또한, 아암(66)은 웨이퍼(W)의 표리면을 반전시켜도 되고, 이에 따라, 웨이퍼(W) 이면의 이물질 뿐만 아니라 웨이퍼(W) 표면의 이물질도 제거할 수 있다.
또한, 상술한 각 실시예에서는, 기판 세정 장치로서의 프로세스 모듈은 기판 처리 시스템(10)에 내장되어 있지만, 기판 세정 장치로서의 프로세스 모듈이 기판 처리 시스템(10)에 내장되는 일없이 단독으로 배치될 수도 있다.
또한, 상술한 각 실시예에서는 세정 처리가 실시되는 기판이 반도체 웨이퍼이지만, 기판은 이것에 한정되지 않고, 예컨대, LCD(Liquid Crystal Display)나 FPD(Flat Panel Display) 등의 유리 기판이더라도 좋다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 관한 기판 처리 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도.
도 2는 도 1에 있어서의 기판 세정 장치로서의 프로세스 모듈의 구성을 개략 적으로 나타내는 단면도.
도 3은 세정제의 유속의 펄스파적 변동을 도시하는 도면.
도 4는 본 실시예에 있어서의 이물질 제거를 설명하기 위한 도면으로, 도 4a는 세정제로서 가스만을 분출한 경우이고, 도 4b는 세정제로서 2상 상태를 띠는 순수 및 고온 질소 가스를 분출한 경우이며, 도 4c는 도 4b에 있어서의 비교적 작은 이물질의 제거 상태를 도시하는 도면.
도 5는 도 2의 프로세스 모듈의 제 1 변형예의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도.
도 6은 도 2의 프로세스 모듈의 제 2 변형예의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도.
도 7은 본 실시예에 있어서의 이물질 제거의 변형예를 설명하기 위한 도면으로, 도 7a는 세정제로서 기상만을 띠는 순수 및 고온 질소 가스를 분출한 경우이며, 도 7b는 도 7a에 있어서의 비교적 작은 이물질의 제거의 모양을 도시하는 도면.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 관한 기판 처리 시스템이 구비하는 기판 세정 장치로서의 프로세스 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도.
도 9는 도 8에 있어서의 세정제 분출 노즐의 구성을 개략적으로 도시하는 도면으로, 도 9a는 웨이퍼와 세정제 분출 노즐의 위치 관계를 도시하는 도면이고, 도 9b는 도 9a에 있어서의 B-B 선에 따른 단면도이며, 도 9c는 도 9b에 있어서의 C부의 확대도.
도 10은 본 실시예에 있어서의 이물질 제거를 설명하기 위한 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
W : 웨이퍼 PL, PS : 이물질
10 : 기판 처리 시스템 12, 15 : 프로세스 모듈
38, 65 : 챔버 39, 62 : 스테이지
40, 61 : 샤워 헤드 43, 69 : 세정제 분출 구멍
44, 58 : 세정제 진동 부여 장치 47, 76 : 펄스생성기
51, 75 : 경계층 53 : 고온 질소 가스
54 : 순수 54a : 순수 입자
55, 57, 66 : 아암 63 : 클러스터링 한 물분자
63a : 물분자 67 : 세정제 분출 노즐
70 : 흡기 구멍 74 : 세정제

Claims (18)

  1. 기판에 소정의 처리를 실시하는 기판 처리 장치와, 적어도 상기 소정의 처리 전후 중 어느 한쪽에 있어서 상기 기판을 세정하는 기판 세정 장치를 구비하는 기판 처리 시스템에 있어서,
    상기 기판 세정 장치는 기상 및 액상의 2개의 상(相) 상태를 띠는 세정 물질 및 고온 가스를 상기 기판의 이면이나 주연부를 향해서 분출하는 분출 장치를 구비하며,
    상기 분출 장치는 복수의 세정제 분출 구멍과 복수의 흡기 구멍이 개구하는 주걱형상의 세정제 분출 노즐을 구비하는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 분출 장치는 상기 세정 물질 및 상기 고온 가스를 상기 기판의 이면에 대하여 비스듬히 분출하는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 분출 장치 및 상기 기판은 서로 평행하게 또한 상대적으로 이동하는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 흡기 구멍은 상기 기판의 이면을 향해서 개구하는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 세정 장치는 상기 기판의 표면을 향해서 다른 가스를 분출하는 다른 분출 장치를 갖는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 세정 장치는 상기 기판을 보지하는 보지 장치를 갖는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 보지 장치는 상기 기판을 반전시키는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 기판 세정 장치는 상기 보지 장치에 진동을 부여하는 진동 부여 장치를 갖는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 세정 장치는 상기 세정 물질 및 상기 고온 가스에 진동을 부여하는 다른 진동 부여 장치를 갖는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 세정 장치는 상기 세정 물질 및 상기 고온 가스의 유속을 펄스파적으로 변동시키는 유속 변동 장치를 갖는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정 물질은 물, 유기용제, 계면활성제 및 세정 용액으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나인 것을 특징으로 하는
    기판 처리 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 소정의 처리는 에칭 처리인 것을 특징으로 하는
    기판 처리 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 소정의 처리는 포토레지스트의 노광 처리 또는 코터 디벨로퍼 처리인 것을 특징으로 하는
    기판 처리 시스템.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 고온 가스의 온도는 80℃ 내지 150℃인 것을 특징으로 하는
    기판 처리 시스템.
  15. 기판에 소정의 처리를 실시하는 기판 처리 장치와, 적어도 상기 소정의 처리 전후 중 어느 한쪽에 있어서 상기 기판을 세정하는 기판 세정 장치를 구비하는 기판 처리 시스템에 있어서,
    상기 기판 세정 장치는 기상을 띠는 세정 물질 및 고온 가스를 상기 기판의 이면이나 주연부를 향해서 분출하는 분출 장치를 구비하고,
    상기 기상을 띠는 세정 물질은 클러스터화 한 분자 또는 원자를 포함하며,
    상기 분출 장치는 복수의 세정제 분출 구멍과 복수의 흡기 구멍이 개구하는 주걱형상의 세정제 분출 노즐을 구비하는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 시스템.
  16. 기상 및 액상의 2개의 상 상태를 띠는 세정 물질 및 고온 가스를 기판의 이면이나 주연부를 향해서 분출하는 분출 장치를 구비하며,
    상기 분출 장치는 복수의 세정제 분출 구멍과 복수의 흡기 구멍이 개구하는 주걱형상의 세정제 분출 노즐을 구비하는 것을 특징으로 하는
    기판 세정 장치.
  17. 기상을 띠는 세정 물질 및 고온 가스를 기판의 이면이나 주연부를 향해서 분출하는 분출 장치를 구비하고,
    상기 기상을 띠는 세정 물질은 클러스터화 한 분자 또는 원자를 포함하며,
    상기 분출 장치는 복수의 세정제 분출 구멍과 복수의 흡기 구멍이 개구하는 주걱형상의 세정제 분출 노즐을 구비하는 것을 특징으로 하는
    기판 세정 장치.
  18. 삭제
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