KR101014507B1 - 기판처리장치 - Google Patents

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마사히로 노노무라
준이치 이시이
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다이닛뽕스크린 세이조오 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 기판처리장치는 기판을 회전시키기 위한 기판회전유닛과, 상기 기판회전유닛에 의해 회전되는 기판에 대해, 적어도 기판 표면의 주연영역에서 맞닿는 브러시와, 기판 표면의 주연영역에서의 상기 브러시가 접촉하는 영역에 대해 기판의 회전방향 하류측으로 간격을 둔 소정의 린스액토출위치로 향하여, 그 소정의 린스액토출위치보다 기판의 회전반경방향의 내측으로부터 린스액을 토출하는 주연린스액토출유닛을 구비한다.
기판처리장치, 오염, 린스액, 세정

Description

기판처리장치{SUBSTRATE TREATMENT APPARATUS}
본 발명은 기판을 세정처리하기 위한 기판처리장치에 관한 것이다. 처리 대상이 되는 기판에는, 예를 들면, 반도체 웨이퍼, 액정표시장치용 기판, 플라즈마 디스플레이용 기판, FED(Field Emission Display)용 기판, 광디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판 등이 포함된다.
반도체 장치의 제조공정에 있어서, 반도체 웨이퍼(이하, 간단히 「웨이퍼」라고 함)의 주연부(周緣部)의 오염이 웨이퍼의 처리 품질에 대해 무시할 수 없는 영향을 주는 경우가 있다. 구체적으로는, 소위 뱃치(batch)처리 공정에서는, 복수매의 웨이퍼가 연직(鉛直) 자세로 처리액 속에 침지(浸漬)되기 때문에, 웨이퍼의 주연부에 오염물질이 부착되어 있으면, 그 오염물질이 처리액 속으로 확산하여, 웨이퍼의 표면의 디바이스(device) 형성 영역에 재부착될 우려가 있다.
그 때문에, 최근에는, 웨이퍼 등의 기판의 주연부의 세정에 대한 요구가 높아지고 있다.
기판의 주연부의 세정에 관한 선행기술로서, 예를 들면, 기판의 표면에 부착되는 부착물(오염)을 약액(藥液)에 의해 제거한 후, 기판을 회전시키면서, 그 기판 표면의 중앙부에 순수(純水)를 공급하여, 기판의 표면에 잔류하여 있는 약액 및 부착물을 제거할 때에, 기판의 주연부에 원통형상의 브러시의 외주면을 맞닿게 함으로써, 기판의 주연부에 부착되어 있는 부착물을 제거하는 구성이 제안되어 있다(예를 들면, 일본특허공개 2006－278592호 공보 참조).
그런데, 기판의 표면이 소수성(疏水性)을 나타내는 경우(예를 들면, 기판의 표면에 Low－k막이 형성되어 있는 경우, 기판의 표면에 베어 실리콘(bare silicon)이 노출하여 있는 경우 등), 디바이스 형성 영역인 표면의 중앙부에 순수가 공급되면, 디바이스 형성 영역에 워타마크(water mark)(순수의 건조흔적)를 일으킬 우려가 있다. 또한, 기판의 표면에 구리배선 등이 형성되어 있는 경우에는, 기판 표면의 중앙부에 순수가 공급되면, 구리배선의 산화에 의한 부식을 일으킬 우려가 있다.
이러한 문제를 회피하기 위해, 기판의 표면에 순수를 공급하지 않는 것도 생각할 수 있지만, 그러면, 브러시에 의해 기판의 주연부로부터 긁어내진 오염이 주연부상에 남아, 그 오염이 잔존한 채로 기판이 건조됨으로써, 오염이 기판에 달라붙는 일이 발생할 우려가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 기판 표면의 디바이스 형성 영역에 악영향을 주지 않고, 기판 표면의 주연(周緣)영역으로부터 오염을 양호하게 제거할 수 있는 기판처리장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기판처리장치는, 기판을 회전시키기 위한 기판회전유닛과, 상기 기판회전유닛에 의해 회전되는 기판에 대해, 적어도 기판 표면의 주연(周緣)영역에서 맞닿는 브러시(brush)와, 기판 표면의 주연영역에서의 상기 브러시가 접촉하는 영역에 대해 기판의 회전방향 하류측으로 간격을 둔 소정의 린스액토출위치로 향하여, 그 소정의 린스액토출위치보다 기판의 회전반경방향의 내측으로부터 린스액을 토출하는 주연린스액토출유닛을 포함하는 기판처리장치이다.
이 구성에 있어서, 기판회전유닛에 의해 회전되는 기판에 대해, 적어도 기판 표면의 주연영역에 브러시가 맞닿게 됨으로써, 그 주연영역에 부착되는 오염을 긁어낼 수 있다. 한편, 기판 표면의 주연영역에는, 브러시가 접촉하는 영역에 대해 기판의 회전방향 하류측으로 간격을 둔 린스액토출위치에, 주연린스액토출유닛으로부터의 린스액이 공급된다. 이에 의해, 브러시에 의해 긁어내진 오염을, 그 긁어내진 직후에 린스액에 의해 씻어낼 수 있다. 그 때문에, 기판 표면의 주연영역에, 브러시에 의해 긁어내진 오염이 잔류하여 달라붙는 것을 방지할 수 있다.
또한, 린스액이 공급되는 린스액토출위치가, 브러시가 접촉하는 영역에 대해 기판의 회전방향 하류측으로 간격을 두고 설치되어 있으므로, 린스액토출위치에 공급된 린스액이 브러시에 공급되는 경우가 거의 없다. 이에 의해, 린스액에 의해 씻겨지는 오염이 브러시에 부착되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 기판 표면의 주연영역상의 린스액토출위치에 공급되는 린스액은 그 린스액토출위치에 대해 기판의 회전반경방향의 내측으로부터 공급되므로, 기판의 회전반경방향의 외측으로 향하는 벡터(vector)를 갖고 있다. 그리고, 그 공급 후에는, 린스액에 대해 기판의 회전에 의한 원심력이 작용한다. 이 때문에, 기판 표면의 주연영역에 공급된 린스액이 표면의 중앙부로 진입하는 경우가 거의 없다. 따라서, 기판 표면의 디바이스 형성 영역에 린스액에 의한 악영향을 줄 우려가 없다.
그 결과, 기판 표면의 디바이스 형성 영역에 악영향을 주지 않고 기판 표면의 주연영역으로부터 오염을 양호하게 제거할 수 있다.
상기 브러시에 약액을 공급하기 위한 약액공급유닛을 더 포함하고 있어도 좋다. 이 구성에 의하면, 브러시에 약액이 공급되어, 그 내부에 약액을 포함한 브러시가 기판 표면의 주연영역에 맞닿아진다. 높은 세정력을 갖는 약액에 의해, 기판 표면의 주연영역에 부착되는 오염을 양호하게 제거할 수 있다.
상기 약액공급유닛은 기판 표면의 주연영역에서의 상기 브러시가 접촉하는 영역에 대해 기판의 회전방향 상류측의 소정의 약액토출위치로 향하여, 그 소정의 약액토출위치보다 기판의 회전반경방향의 내측으로부터 약액을 토출하는 것이라도 좋다. 이 구성에 의하면, 기판 표면의 주연영역에, 브러시가 접촉하는 영역에 대해 기판의 회전방향 상류측에 있는 약액토출위치에, 약액공급유닛으로부터의 약액 이 공급된다. 이 때문에 기판 표면의 주연영역에 공급된 약액은 기판의 회전에 의한 원심력을 받아, 기판의 주연부에 접촉하여 있는 브러시에 부여된다. 이 때문에, 브러시에 대해 약액을 양호하게 공급할 수 있다.
또한, 약액공급유닛으로부터 약액토출위치에 공급된 약액은 기판 표면의 주연영역을 따라, 회전상태에 있는 브러시에 공급된다. 이 때문에, 약액공급유닛으로부터 브러시를 향하여 약액을 직접 공급하는 구성과 비교하여, 브러시의 회전에 따른 약액의 비산을 억제할 수 있다.
또한, 기판 표면의 주연영역상의 약액토출위치에 공급되는 약액은 그 약액토출위치에 대해 기판의 회전반경방향의 내측으로부터 공급되므로, 기판의 회전반경방향의 외측으로 향하는 벡터를 갖고 있다. 그리고, 그 공급 후에는, 약액에 대해 기판의 회전에 의한 원심력이 작용한다. 이 때문에, 기판 표면의 주연영역에 공급된 약액이 표면의 중앙부에 진입하는 경우가 거의 없다. 따라서, 기판 표면의 디바이스 형성 영역에 약액에 의한 악영향을 주지 않고 브러시에 대해 약액을 공급할 수 있다.
상기 기판회전유닛은 기판을, 그 표면이 위쪽으로 향한 거의 수평인 자세로 지지하면서 연직축선(鉛直軸線) 둘레로 회전시키는 것이라도 좋다. 이 경우, 상기 약액공급유닛은 상기 기판회전유닛에 의해 회전되는 기판의 이면(裏面)에 약액을 공급하는 것이라도 좋다. 이 구성에 의하면, 기판의 이면에 공급된 약액은 기판의 회전에 의한 원심력을 받아, 기판의 이면을 따라 그 주연영역을 향하여 흐른다. 그리고, 기판의 이면의 주연영역에 도달한 약액은 기판의 주연부(周緣部)와 접촉하 여 있는 브러시에 공급된다. 이 때문에, 기판 표면의 디바이스 영역에 약액을 공급하지 않고 브러시에 대해 약액을 공급할 수 있다.
또한, 상기 브러시의 내부에 포함되는 약액을 흡인하기 위한 약액흡인유닛을 더 포함하고 있어도 좋다. 이 구성에 의하면, 브러시에 대해, 약액공급유닛으로부터의 약액이 공급됨과 아울러, 브러시의 내부에 포함되는 약액이 약액흡인유닛에 의해 흡인되므로, 브러시의 내부에 필요 충분한 양의 약액이 포함되게 된다. 이 때문에, 기판 표면의 주연영역에서의 브러시가 접촉하는 영역에, 적절한 젖음폭을 갖는 약액의 액막을 형성할 수 있다.
그 결과, 기판 표면의 디바이스 형성 영역에 약액에 의한 악영향을 주지 않고 기판 표면의 주연영역을 양호하게 세정할 수 있다.
기판 표면의 주연영역에서의 상기 브러시가 접촉하는 영역에 대해 기판의 회전방향 하류측으로 간격을 둔 소정의 약액토출위치로 향하여, 그 소정의 약액토출위치보다 기판의 회전반경방향의 내측으로부터 약액을 토출하기 위한 하류측 주연약액토출유닛을 더 포함하고 있어도 좋다. 이 구성에 의하면, 기판 표면의 주연영역에는, 브러시가 접촉하는 영역에 대해 기판의 회전방향 하류측으로 간격을 둔 약액토출위치에, 하류측 주연약액토출유닛으로부터의 약액이 공급된다. 이에 의해, 브러시에 의해 긁어내진 오염을, 그 긁어내진 직후에 약액에 의해 씻어낼 수 있다. 그 때문에, 기판 표면의 주연영역에 브러시에 의해 긁어내진 오염이 잔류하여 달라붙는 것을 방지할 수 있다.
또한, 약액이 공급되는 약액토출위치가 기판 표면의 주연영역과 브러시의 접 촉영역에 대해 기판의 회전방향 하류측으로 간격을 두고 있으므로, 약액토출위치에 공급된 약액이 기판을 통하여 직접적으로 브러시에 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, 약액에 의해 씻겨지는 오염이 브러시에 부착하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 기판 표면의 주연영역상의 약액토출위치에 공급되는 약액은 그 약액토출위치에 대해 기판의 회전반경방향의 내측으로부터 공급되므로, 기판의 회전반경방향의 외측으로 향하는 벡터를 갖고 있다. 그리고, 그 공급 후에는, 약액에 대해 기판의 회전에 의한 원심력이 작용한다. 이 때문에, 기판 표면의 주연영역에 공급된 약액이 표면의 중앙부에 진입하는 경우가 거의 없다. 따라서, 기판 표면의 디바이스 형성 영역에 약액에 의한 악영향을 줄 우려가 없다.
그 결과, 기판 표면의 디바이스 형성 영역에 악영향을 주지 않고 기판 표면의 주연영역으로부터 오염을 양호하게 제거할 수 있다.
또한, 상기 주연린스액토출유닛에 의해 기판 표면의 주연영역에 공급된 린스액에 대해, 상기 소정의 린스액토출위치보다 기판의 회전방향 하류측으로 간격을 둔 위치에서, 기판의 회전반경방향의 내측으로부터 불활성 가스를 분사하기 위한 가스분사유닛을 더 포함하는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 기판 표면의 주연영역에 공급된 린스액에 대해, 기판의 회전반경방향의 내측으로부터 불활성 가스가 분사된다. 이 때문에, 오염 세정 후의 린스액을 기판 바깥으로 배출시킬 수 있다. 이에 의해, 기판 표면의 주연영역으로부터 오염을 신속하게 제거할 수 있어, 건조 후에서의 기판의 표면에의 오염의 부착 발생을 방지할 수 있다.
또한, 가스분사유닛을 설치하는 경우에는, 주연린스액토출유닛으로부터 토출 되는 린스액을 소량으로 해도, 기판 표면의 주연영역으로부터 오염을 양호하게 제거할 수 있다. 이 경우, 기판 표면의 주연영역에 공급되는 린스액의 양이 적기 때문에, 기판의 주연영역으로부터 비산한 린스액의 기판의 표면으로의 되튀김을 방지할 수 있다.
상기 브러시는 탄성변형 가능한 재료를 사용하여 형성되고, 상기 기판회전유닛에 의해 회전되는 기판의 표면에 수직한 수선(垂線)방향의 한쪽 측으로 향하여 좁아지는 형상의 제1 세정면을 구비하고 있어도 좋다. 이러한 형상의 제1 세정면은 그 수선방향에 대해 경사져 있으므로 기판 표면의 주연영역 및 주단면(周端面)에 걸쳐 맞닿게 할 수 있다. 이에 의해, 기판 표면의 주연영역 및 주단면을 동시에 세정할 수 있다.
또한, 상기 브러시는 상기 제1 세정면의 상기 한쪽 측의 단연(端緣)으로부터 상기 수선방향의 상기 한쪽 측으로 향하여 넓어지는 형상의 제2 세정면을 더 구비하고 있어도 좋다. 이러한 제2 세정면은 기판의 이면의 주연영역 및 주단면에 걸쳐 맞닿게 할 수 있다. 이에 의해, 기판의 이면의 주연영역 및 주단면을 동시에 세정할 수 있다. 따라서, 제1 세정면에 의해 기판 표면의 주연영역 및 주단면을 동시에 세정할 수 있고, 또한, 제2 세정면에 의해 기판의 이면의 주연영역 및 주단면을 동시에 세정할 수 있다. 그 결과, 기판의 양면의 주연영역 및 주단면을 포함하는 주연부 전체 영역을 양호하게 세정할 수 있다.
또한, 상기 약액은 암모니아 과산화수소수 혼합액이라도 좋다.
본 발명에서의 전술한, 또는 또 다른 목적, 특징 및 효과는 첨부 도면을 참 조하여 다음에 기술하는 실시형태의 설명에 의해 명백하게 된다.
본 발명에 의하면, 기판 표면의 디바이스 형성 영역에 악영향을 주지 않고, 기판 표면의 주연영역으로부터 오염을 양호하게 제거할 수 있다
도 1은 본 발명의 일 실시형태(제1 실시형태)에 의한 기판처리장치(1)의 구성을 모식적으로 나타내는 측면도이다.
기판처리장치(1)는 기판의 일례로서의 웨이퍼(W)를 1매씩 처리하는 매엽형의 장치이다. 이 기판처리장치(1)는 웨이퍼(W)를, 그 표면(디바이스가 형성되는 측의 면)을 위쪽으로 향하여 거의 수평으로 지지하여 회전시키기 위한 스핀척(spin chuck)(3)과, 스핀척(3)에 지지된 웨이퍼(W)의 이면(표면과 반대측의 면)에 약액으로서의 SC1(암모니아 과산화수소수)를 공급하기 위한 한 쌍의 이면SC1노즐(5)(도 1에서는, 한쪽만 도시)과, 웨이퍼(W)의 이면에 린스액으로서의 DIW(탈이온화 된 물)를 공급하기 위한 한 쌍의 이면DIW노즐(6)(도 1에서는, 한쪽만 도시)과, 웨이퍼(W)의 주연부를 세정하기 위한 브러시기구(7)와, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(디바이스가 형성되지 않는 영역)(40)에 SC1을 공급하기 위한 제1 표면SC1노즐(8)과, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)에 DIW를 공급하기 위한 제1 표면DIW노즐(9)과, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)에 불활성 가스로서의 N2가스를 공급하기 위한 N2가스노즐(10)을 구비하고 있다.
그리고, 웨이퍼(W)의 주연부란, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40), 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(41) 및 주단면(42)을 포함하는 부분을 말한다. 또한, 주연영역(40, 41)이란, 예를 들면, 웨이퍼(W)의 주단연(周端緣)으로부터 폭 1∼4 mm의 고리형상(環狀) 영역을 말한다.
스핀척(3)은 진공 흡착식 척으로서, 거의 연직(鉛直)한 방향으로 뻗은 스핀축(11)과, 이 스핀축(11)의 상단(上端)에 장착되어, 웨이퍼(W)를 거의 수평한 자세로 그 이면을 흡착하여 지지하는 흡착베이스(base)(12)와, 스핀축(11)과 같은 축에 결합된 회전축을 갖는 스핀모터(13)를 구비하고 있다. 웨이퍼(W)의 이면이 흡착베이스(12)에 흡착 지지된 상태에서, 스핀모터(13)가 구동되면, 웨이퍼(W)가 스핀축(11)의 중심축선 둘레로 회전한다.
각 이면SC1노즐(5)에는, 이면SC1밸브(14)를 통하여, SC1공급원으로부터의 SC1이 공급되도록 되어 있다.
각 이면DIW노즐(6)에는, 이면DIW밸브(15)를 통하여, DIW공급원으로부터의 DIW가 공급되도록 되어 있다.
제1 표면SC1노즐(8)에는, 제1 표면SC1밸브(16)를 통하여, SC1공급원으로부터의 SC1이 공급되도록 되어 있다.
제1 표면DIW노즐(9)에는, 제1 표면DIW밸브(17)를 통하여, DIW공급원으로부터의 DIW가 공급되도록 되어 있다.
N2가스노즐(10)에는, N2가스밸브(18)을 통하여, N2가스공급원으로부터의 N2가 스가 공급되도록 되어 있다.
브러시기구(7)는 스핀척(3)에 의한 웨이퍼(W)의 지지 위치보다 위쪽으로 대략 수평으로 뻗는 요동(搖動)아암(arm)(19)과, 요동아암(19)을 지지하는 아암지지축(20)과, 요동아암(19)의 선단(先端)에 지지되어, 웨이퍼(W)의 주연부를 세정하기 위한 브러시(21)를 구비하고 있다.
아암지지축(20)은 연직방향으로 뻗어 설치되어 있다. 이 아암지지축(20)의 상단부는 요동아암(19)의 일단부(기단부(基端部))의 하면에 결합되어 있다. 아암지지축(20)에는, 요동구동기구(23)의 구동력이 입력되도록 되어 있다. 요동구동기구(23)의 구동력을 아암지지축(20)에 입력하여, 아암지지축(20)을 왕복 회전시킴으로써, 요동아암(19)을, 아암지지축(20)을 지점으로 요동시킬 수 있다. 또한, 아암지지축(20)에는, 승강구동기구(24)가 결합되어 있다. 승강구동기구(24)에 의해, 아암지지축(20)을 상하 이동시켜, 이 아암지지축(20)과 일체적으로 요동아암(19)을 상하 이동시킬 수 있다.
요동아암(19)의 선단부에는, 브러시회전축(25)이 회전 가능하게 지지되어 있다. 브러시회전축(25)에는, 요동아암(19)의 내부에서, 브러시회전축(25)를 회전시키기 위한 브러시자전(自轉)기구(26)가 결합되어 있다. 한편, 브러시회전축(25)의 하단부에는, 홀더(holder)장착부(27)가 고정되어 있다. 홀더장착부(27)에, 브러시홀더(28)를 통하여, 브러시(21)가 장착되어 있다.
도 2는 브러시(21)의 구성을 나타내는 측면도이다.
브러시(21)는 예를 들면, PVA(폴리비닐알콜) 등의 스펀지재로 이루어진다.
이 브러시(21)는 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40) 및 주단면(42)을 세정하기 위한 제1 세정부(30)와, 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(41) 및 주단면(42)을 세정하기 위한 제2 세정부(31)를 상하에 일체적으로 구비하고, 연직축선 둘레로 회전 대칭인 대략 모래시계 형상으로 형성되어 있다.
제1 세정부(30)는 그 상부(30a)가 대략 원통형상을 이루며, 하부(30b)가 아래쪽으로 향하여 좁아지는 대략 원추대(圓錐台) 형상을 이루고 있다. 제1 세정부(30)의 하부(30b)의 측면은, 상단연(上端緣)이 상부(30a) 측면의 하단연(下端緣)에 연속하여, 그 중심축선에 대해 예를 들면, 45°의 경사각도를 가져, 아래쪽일수록 중심축선에 가까워지도록 경사져 있다. 이 제1 세정부(30)에 있어서, 하부(30b)의 측면이 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40) 및 주단면(42)에 맞닿는 제1 세정면(32)으로 되어 있다.
제2 세정부(31)는 제1 세정부(30)의 하단에 일체적으로 결합되어, 제1 세정부(30)와 중심축선을 공유하도록 배치되어 있다. 이 제2 세정부(31)는, 상부(31a)가 아래쪽으로 향하여 넓어지는 대략 원추대 형상을 이루며, 하부(31b)가 대략 원통형상을 이루고 있다. 제2 세정부(31)의 상부(31a)의 측면은, 상단연이 제1 세정부(30)의 하부(30b)의 측면의 하단연에 연속하여, 그 중심축선에 대해 45°의 경사각도를 가져, 하부일수록 중심축선으로부터 멀어지도록 경사져 있다. 또한, 상부(31a) 측면의 하단연은 하부(31b) 측면의 상단연에 연속하여 있다. 이 제2 세정부(31)에 있어서, 상부(31a)의 측면이 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(41) 및 주단면(42)에 맞닿는 제2 세정면(33)으로 되어 있다.
도 3은 스핀척(3)에 지지된 웨이퍼의 평면도이다.
한 쌍의 이면SC1노즐(5)은 평면에서 보아, 스핀축(11)의 중심축선을 중심으로 하는 원주(圓周)상에, 그 중심축선을 중심으로 하여 대칭이 되도록 배치되어 있다. 각 이면SC1노즐(5)은 그 토출구를, 웨이퍼(W)의 이면에 근접하는 위치에서, 연직방향 위쪽으로 향하여 배치되어 있다.
한 쌍의 이면DIW노즐(6)은 평면에서 보아, 이면SC1노즐(5)과 같은 원주상에, 그 중심축선을 중심으로 하여 서로 대칭을 이루고, 또한, 이면SC1노즐(5)의 위치와 90° 어긋난 위치에 배치되어 있다. 각 이면DIW노즐(6)은 그 토출구를, 웨이퍼(W)의 이면에 근접하는 위치에서, 연직방향 위쪽으로 향하여 배치되어 있다.
제1 표면SC1노즐(8)은 스핀척(3)의 위쪽에서, 그 토출구를 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)상의 SC1착액(着液)위치(P2)를 향하여, SC1착액위치(P2)보다 웨이퍼(W)의 회전반경방향에서의 내측으로 배치되어 있다. 이에 의해, 제1 표면SC1노즐(8)의 토출구로부터 토출되는 SC1은 평면에 보아, 웨이퍼(W)의 회전반경방향을 따라 그 내측에서 외측으로 향한다. SC1착액위치(P2)는, 브러시(21)가 맞닿는 웨이퍼(W)의 주연부의 브러시접촉위치(P1)에 대해, 웨이퍼(W)의 회전방향(화살표(35)로 표시하는 방향)의 하류측으로 간격 L1을 둔 위치에 설정되어 있다. 이 간격 L1으로서, 웨이퍼(W)의 직경의 1/10 정도의 크기를 예시할 수 있다.
제1 표면DIW노즐(9)은 스핀척(3)의 위쪽에서, 그 토출구를 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)의 DIW착액위치(P3)를 향하여, DIW착액위치(P3)보다 웨이퍼(W)의 회전반경방향에서의 내측에 배치되어 있다. 이에 의해, 제1 표면DIW노즐(9)로부터 토 출되는 DIW는 평면에서 보아, 웨이퍼(W)의 회전반경방향을 따라 그 내측에서 외측으로 향한다. DIW착액위치(P3)는 SC1착액위치(P2)에 대해 웨이퍼(W)의 회전방향의 하류측으로 간격 L2를 둔 위치에 설정되어 있다. 이 간격 L2로서, 웨이퍼(W)의 직경의 1/10 정도의 크기를 예시할 수 있다.
N2가스노즐(10)은 스핀척(3)의 위쪽에서, 그 토출구를 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)의 N2가스분사위치(P4)를 향하여, N2가스분사위치(P4)보다 웨이퍼(W)의 회전반경방향에서의 내측에 배치되어 있다. 이에 의해, N2가스노즐(10)로부터 분사되는 N2가스는 평면에서 보아, 웨이퍼(W)의 회전반경방향을 따라 그 내측에서 외측으로 향한다. N2가스분사위치(P4)는 DIW착액위치(P3)에 대해 웨이퍼(W)의 회전방향의 하류측으로 간격 L3을 둔 위치에 설정되어 있다. 이 간격 L3으로서, 웨이퍼(W)의 직경의 1/10 정도의 크기를 예시할 수 있다.
도 4는 기판처리장치의 전기적 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.
기판처리장치(1)는 마이크로 컴퓨터를 포함한 구성의 제어부(50)를 구비하고 있다.
이 제어부(50)에는, 스핀모터(13), 이면SC1밸브(14), 이면DIW밸브(15), 제1 표면SC1밸브(16), 제1 표면DIW밸브(17), N2가스밸브(18), 요동구동기구(23), 승강구동기구(24) 및 브러시자전기구(26)가 제어대상으로서 접속되어 있다.
도 5는 기판처리장치(1)에서의 웨이퍼(W)의 처리를 설명하기 위한 공정도이 다. 이하, 그 표면의 중앙부(디바이스 형성 영역)에 Low－k막(소수성막)이 형성된 웨이퍼(W)를 세정하는 경우를 예를 들어 설명한다.
기판처리장치(1) 내에 반입되는 웨이퍼(W)는 그 표면을 위쪽으로 향하게 하여, 스핀척(3)에 지지된다.
웨이퍼(W)가 스핀척(3)에 지지되면, 제어부(50)에 의해 스핀모터(13)가 제어되어, 스핀척(3)에 의한 웨이퍼(W)의 회전이 개시된다(단계 S1). 웨이퍼(W)는 화살표(35)로 표시하는 방향으로, 예를 들면, 100rpm의 회전속도로 회전된다.
이어서, 제어부(50)에 의해 이면SC1밸브(14)가 열려, 한 쌍의 이면SC1노즐(5)로부터 웨이퍼(W)의 이면으로의 SC1의 공급이 시작된다(단계 S2). 한 쌍의 이면SC1노즐(5)로부터 토출되는 SC1의 유량은 예를 들면, 20mL/min이다. 웨이퍼(W)의 이면에 공급된 SC1은 웨이퍼(W)의 회전에 의한 원심력을 받아, 웨이퍼(W)의 이면을 따라 그 주연영역(41)을 향하여 흐른다.
또한, 제어부(50)에 의해 제1 표면SC1밸브(16)가 열려, 제1 표면SC1노즐(8)로부터 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)의 SC1착액위치(P2)를 향하여 SC1이 토출된다(단계 S2). 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)에 공급되는 SC1은 평면에서 보아, 웨이퍼(W)의 회전반경방향을 따라 그 내측에서 외측으로 향하는 벡터를 갖고 있다. 제1 표면SC1노즐(8)로부터 토출되는 SC1의 유량은 예를 들면, 10mL/min이다. 이와 같이, SC1의 유량을 비교적 소량으로 한 것은, 웨이퍼(W)의 표면으로부터 비산한 SC1이 스핀척(3)의 주위에 배치되는 부재(예를 들면, 스핀척(3)을 둘러싸도록 수용하는 도시하지 않은 처리컵(cup))에 부딪혀 되튀어서, 웨이퍼(W) 표면의 중앙부에 SC1이 부착되는 것을 방지하기 위해서이다.
또한, 제어부(50)에 의해 N2가스밸브(18)가 열려, N2가스노즐(10)로부터 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)의 N2가스분사위치(P4)를 향하여 N2가스가 분사된다(단계 S2). N2가스노즐(10)로부터 분출되는 N2가스의 유량은 예를 들면, 5L/min이다.
또한, 제어부(50)에 의해 브러시자전기구(26)가 제어되어, 브러시(21)가 예를 들면, 100∼200rpm의 회전속도로, 웨이퍼(W)의 회전방향과 같은 방향으로 회전된다. 그 후, 제어부(50)에 의해 요동구동기구(23) 및 승강구동기구(24)가 제어되어, 브러시(21)의 제2 세정면(33)이 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(41) 및 주단면(42)에 맞닿아진다(단계 S3). 구체적으로는, 먼저, 승강구동기구(24)가 제어되어, 브러시(21)가 미리 설정된 높이의 위치로 이동되고, 브러시(21)의 제2 세정면(33)이 웨이퍼(W)의 주단면(42)에 대향한다. 다음에, 요동구동기구(23)가 제어되어, 요동아암(19)이 선회하여, 브러시(21)가 수평 이동함으로써, 브러시(21)의 제2 세정면(33)에 웨이퍼(W)가 파고들어, 브러시(21)의 제2 세정면(33)이 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(41) 및 주단면(42)에 압착된다. 이 상태에 있어서, 브러시(21)에는, 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(41)에 도달하는 SC1이 공급된다. 그리고, SC1이 공급된 브러시(21)에 의해, 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(41) 및 주단면(42)이 세정된다.
브러시(21)의 제2 세정면(33)이 웨이퍼(W)에 맞닿고 나서 소정 시간이 경과하면, 제어부(50)에 의해 승강구동기구(24)가 제어되어, 브러시(21)가 소정의 높이까지 하강된다(단계 S4). 이에 의해, 브러시(21)의 제2 세정면(33)이 웨이퍼(W)로 부터 멀어져, 제1 세정면(32)에 웨이퍼(W)의 주연부가 맞닿는다. 그리고, 제1 세정면(32)에 웨이퍼(W)가 파고들고(단계 S5：브러시의 제1 세정면 맞닿음), 제1 세정면(32)이 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40) 및 주단면(42)에 압착된다. 이 상태에 있어서, 웨이퍼(W)의 이면으로의 SC1의 공급이 계속되어, 브러시(21)에는, 웨이퍼(W)의 이면을 따라 주단면(42)에 도달하는 SC1이 공급된다. 이에 의해, SC1이 공급된 브러시(21)에 의해, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40) 및 주단면(42)이 세정된다.
브러시접촉위치(P1)보다 웨이퍼(W)의 회전방향의 하류측에 위치하는 SC1착액위치(P2)에, 제1 표면SC1노즐(8)로부터의 SC1이 공급된다. 브러시(21)에 의해 웨이퍼(W)로부터 벗겨진 오염은 제1 표면SC1노즐(8)로부터의 SC1에 의해 씻겨지게 된다. 브러시접촉위치(P1)보다 회전방향 하류측으로 SC1이 공급되므로, 표면의 주연영역(40)으로부터 벗겨진 오염을 바로 SC1에 의해 씻어낼 수 있다.
웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)에 공급된 SC1은 웨이퍼(W)의 회전에 의한 원심력을 받아, 웨이퍼(W)의 회전반경방향의 바깥쪽으로 향하여 흐른다. SC1착액위치(P2)가 브러시접촉위치(P1)에 대해 간격 L1를 둔 위치에 위치하여 있으므로, 세정 후의 SC1이 웨이퍼(W)를 통하여 직접적으로 브러시(21)에 접촉하는 일은 없다.
또한, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)에 공급된 SC1에 대해, 웨이퍼(W)의 회전반경방향의 내측으로부터, N2가스노즐(10)로부터의 N2가스가 분사된다. 이에 의해, SC1은 회전반경방향 외측으로 향하여 밀려 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)상에 멈추지 않고 주연영역(40)상으로부터 신속하게 제거된다.
브러시(21)의 제1 세정면(32)이 웨이퍼(W)에 맞닿고 나서 소정 시간이 경과하면, 제어부(50)에 의해 요동구동기구(23) 및 승강구동기구(24)가 제어되어, 브러시(21)가 처리시작 전의 홈 포지션(home position)으로 퇴피된다(단계 S6). 또한, 브러시(21)가 홈 포지션으로 복귀되는 동안에, 브러시자전기구(26)가 제어되어, 브러시(21)의 회전이 정지된다. 또한, 제어부(50)에 의해 이면SC1밸브(14) 및 제1 표면SC1밸브(16)가 닫혀져, 이면SC1노즐(5) 및 제1 표면SC1노즐(8)로부터의 SC1의 공급이 정지된다(단계 S7).
그 후, 제어부(50)에 의해 이면DIW밸브(15)가 열려, 웨이퍼(W) 이면의 중앙부에 DIW가 공급된다(단계 S8). 이에 의해, 웨이퍼(W)의 이면에 부착한 SC1이 씻겨진다. 또한, 제어부(50)에 의해 제1 표면DIW밸브(17)가 열린다. 이에 의해, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)에 부착한 SC1이 씻겨진다.
이때, N2가스노즐(10)로부터 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)에의 N2가스의 공급은 속행된다. 이에 의해, DIW의 표면의 중앙부로 돌아서 들어가는 것을 방지할 수 있다.
이면DIW밸브(15) 및 제1 표면DIW밸브(17)의 열림으로부터 소정 시간이 경과하면, 제어부(50)에 의해 이면DIW밸브(15) 및 제1 표면DIW밸브(17)가 닫혀져, 이면DIW노즐(6)로부터의 DIW의 공급 및 제1 표면DIW노즐(9)로부터의 DIW의 공급이 정지된다(단계 S9). 또한, 제어부(50)에 의해 N2가스밸브(18)가 닫혀져, N2가스노 즐(10)로부터의 N2가스의 공급이 정지된다(단계 S9).
그 후는, 제어부(50)에 의해 스핀모터(13)가 제어되어, 웨이퍼(W)가 고속(예를 들면, 3000rpm)으로 회전되어 웨이퍼(W)에 부착되어 있는 DIW가 털어내져, 웨이퍼(W)가 건조된다. 웨이퍼(W)의 고속회전이 소정 시간에 걸쳐 계속된 후, 스핀척(3)에 의한 웨이퍼(W)의 회전이 정지된다. 그리고, 웨이퍼(W)가 정지한 후, 그 처리가 끝난 웨이퍼(W)가 기판처리장치(1)로부터 반출되어 간다.
이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 스핀척(3)에 의해 회전되는 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)에 브러시(21)가 맞닿아짐으로써, 그 주연영역(40)에 부착되는 오염을 긁어낼 수 있다. 한편, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)에는, 브러시접촉위치(P1)에 대해 웨이퍼(W)의 회전방향 하류측으로 간격 L1를 둔 SC1착액위치(P2)에, 제1 표면SC1노즐(8)로부터의 SC1이 공급된다. 이에 의해, 브러시(21)에 의해 긁어내진 오염을, 그 긁어내진 직후에 SC1에 의해 씻어낼 수 있다. 그 때문에, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)에 브러시(21)에 의해 긁어내진 오염이 잔류하여 달라붙는 것을 방지할 수 있다.
또한, SC1착액위치(P2)가 브러시접촉위치(P1)에 대해 웨이퍼(W)의 회전방향 하류측으로 간격 L1을 두고 있으므로, SC1착액위치(P2)에 공급된 SC1이 웨이퍼(W)를 통하여 직접적으로 브러시(21)에 접촉되는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, SC1에 의해 씻겨지는 오염이 브러시(21)에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)상의 SC1착액위치(P2)에 공급되는 SC1 은 그 SC1착액위치(P2)에 대해 웨이퍼(W)의 회전반경방향의 내측으로부터 공급되므로, 웨이퍼(W)의 회전반경방향의 외측으로 향하는 벡터를 갖고 있다. 그리고, 그 공급 후에는, SC1에 대해 웨이퍼(W)의 회전에 의한 원심력이 작용한다. 이 때문에, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)에 공급된 SC1이 웨이퍼(W) 표면의 중앙부로 진입하는 경우가 거의 없다. 따라서, 웨이퍼(W) 표면의 디바이스 형성 영역에 SC1에 의한 악영향을 줄 우려가 없다.
그 결과, 웨이퍼(W) 표면의 디바이스 형성 영역에 악영향을 주지 않고 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)으로부터 오염을 양호하게 제거할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시형태(제2 실시형태)에 의한 기판처리장치(51)의 구성을 모식적으로 나타내는 측면도이다. 이 제2 실시형태에 있어서, 전술한 도 1∼도 5의 실시형태(제1 실시형태)에 나타난 각 부(部)에 대응하는 부분에는, 도 1∼도 5의 경우와 동일한 참조부호를 부여하여 나타내며, 특별히 설명이 필요한 경우를 제외하고, 그 설명을 생략한다.
제1 실시형태에서는, 브러시(21)에의 SC1의 공급을 위해서, 웨이퍼(W)의 이면에 이면SC1노즐(5)로부터의 SC1이 공급되는 구성에 대해 설명했지만, 제2 실시형태에서는, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)에 공급되는 SC1을 사용하여, 브러시(21)에 SC1을 공급하고 있다. 그리고, 이 제2 실시형태에서는, 이면SC1노즐(5) 및 이면DIW노즐(6)이 생략되어 있다.
기판처리장치(51)는 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)에 SC1을 공급하기 위한 제2 표면SC1노즐(52)과, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)에 DIW를 공급하기 위한 제 2 표면DIW노즐(57)을 구비하고 있다.
제2 표면SC1노즐(52)에는, 제2 표면SC1밸브(53)를 통하여, 도시하지 않은 SC1공급원으로부터의 SC1이 공급되도록 되어 있다.
제2 표면DIW노즐(57)에는, 제2 표면DIW밸브(58)를 통하여, 도시하지 않은 DIW공급원으로부터의 DIW가 공급되도록 되어 있다.
또한, 기판처리장치(51)는 브러시(21)의 내부에 포함되는 SC1을 흡인하기 위한 흡인노즐(54)을 구비하고 있다. 흡인노즐(54)에는, 흡인관(55)의 일단이 접속되어 있다. 흡인관(55)의 타단은 흡인관(55)의 내부를 진공 흡인하기 위한 흡인장치(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 흡인관(55)의 도중부(途中部)에는, 흡인노즐(54)로부터의 흡인/흡인정지를 전환하기 위한 흡인밸브(56)가 개재되어 있다. 이 흡인노즐(54)은 브러시홀더(28)에 고정된 지지금구(金具)(도시하지 않음)에 의해, 브러시(21)와 일체적으로 승강 가능하게 구성되어 있다.
도 7은 도 6에 나타내는 스핀척(3)에 지지된 웨이퍼의 평면도이다.
제2 표면SC1노즐(52)는 스핀척(3)의 위쪽에서, 그 토출구를 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)상의 SC1착액위치(P5)를 향하여, SC1착액위치(P5)보다 웨이퍼(W)의 회전반경방향에서의 내측에 배치되어 있다. 이에 의해, 제2 표면SC1노즐(52)의 토출구로부터 토출되는 SC1은 평면에서 보아, 웨이퍼(W)의 회전반경방향을 따라 그 내측에서 외측으로 향한다. SC1착액위치(P5)는 브러시(21)가 맞닿는 웨이퍼(W)의 주연부의 브러시접촉위치(P1)에 대해, 웨이퍼(W)의 회전방향(화살표(35)로 표시하는 방향)의 상류측에 간격 L4를 둔 위치에 설정되어 있다. 이 간격 L4로서, 웨이 퍼(W)의 직경의 1/30 정도의 크기를 예시할 수 있다.
제2 표면DIW노즐(57)은 스핀척(3)의 위쪽에서, 그 토출구를 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)의 DIW착액위치(P6)를 향하여, DIW착액위치(P6)보다 웨이퍼(W)의 회전반경방향에서의 내측에 배치되어 있다. 이에 의해, 제2 표면DIW노즐(57)로부터 토출되는 DIW는 평면에서 보아, 웨이퍼(W)의 회전반경방향을 따라 그 내측에서 외측으로 향한다. DIW착액위치(P6)는 브러시(21)가 맞닿는 웨이퍼(W)의 주연부의 브러시접촉위치(P1)에 대해 웨이퍼(W)의 회전방향의 하류측으로 간격 L5를 둔 위치에 설정되어 있다. 이 간격 L5로서, 웨이퍼(W)의 직경의 1/10 정도의 크기를 예시할 수 있다.
또한, 제2 실시형태에서는, N2가스노즐(10)로부터의 N2가스가 분사되는 N2가스분사위치(P4)는 DIW착액위치(P6)에 대해 웨이퍼(W)의 회전방향의 하류측으로 간격(L6)을 둔 위치로 설정되어 있다. 이 간격(L6)으로서, 웨이퍼(W)의 직경의 1/10 정도의 크기를 예시할 수 있다.
흡인노즐(54)은 그 선단이 브러시(21)의 둘레면(도 6 및 도 7에서는, 예를 들면, 제2 세정면(33))에 미소한 간격(예를 들면, 3mm)을 두고 배치되어 있다. 그 때문에, 브러시(21)에 SC1이 포함되어 있는 상태에서, 흡인밸브(56)가 열려, 흡인관(55)의 내부가 흡인장치(도시하지 않음)에 의해 흡인되면, 브러시(21)의 내부에 포함되는 SC1이 흡인노즐(54)에 흡인된다. 따라서, 브러시(21)의 회전을 방해하지 않고 브러시(21)의 내부에 포함되는 SC1을, 흡인노즐(54)에 의해 흡인할 수 있다.
도 8은 기판처리장치(51)의 전기적 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.
제어부(50)에는, 스핀모터(13), 제2 표면SC1밸브(53), 제2 표면DIW밸브(58), N2가스밸브(18), 흡인밸브(56), 요동구동기구(23), 승강구동기구(24) 및 브러시자전기구(26)가 제어대상으로서 접속되어 있다.
도 9는 기판처리장치(51)에서의 웨이퍼의 처리를 설명하기 위한 공정도이다. 제1 실시형태와 마찬가지로, 그 표면의 중앙부(디바이스 형성 영역)에 Low－k막(소수성막)이 형성된 웨이퍼(W)를 세정하는 경우를 예로 들어 설명한다.
기판처리장치(51) 내에 반입되는 웨이퍼(W)는 그 표면을 위쪽으로 향하게 하여, 스핀척(3)에 지지된다.
웨이퍼(W)가 스핀척(3)에 지지되면, 제어부(50)에 의해 스핀모터(13)가 제어되어, 스핀척(3)에 의한 웨이퍼(W)의 회전이 시작된다(단계 S11). 웨이퍼(W)는 예를 들면, 100rpm의 회전속도로 회전된다.
이어서, 제어부(50)에 의해 제2 표면SC1밸브(53)가 열린다(단계 S12).
이에 의해, 제2 표면SC1노즐(52)로부터 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)의 SC1착액위치(P5)를 향하여 SC1이 토출된다(단계 S12). 제2 표면SC1노즐(52)로부터 토출되는 SC1의 유량은 예를 들면, 20mL/min이다. 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)에 공급되는 SC1은 평면에서 보아, 웨이퍼(W)의 회전반경방향을 따라 그 내측에서 외측으로 향하는 벡터를 갖고 있다.
또한, 제어부(50)에 의해 흡인밸브(56)가 열린다(단계 S12).
또한, 제어부(50)에 의해 N2가스밸브(18)가 열려, N2가스노즐(10)로부터 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)의 N2가스분사위치(P4)를 향하여 N2가스가 분사된다(단계 S12). N2가스노즐(10)로부터 분출되는 N2가스의 유량은 예를 들면, 5L/min이다.
또한, 제어부(50)에 의해 브러시자전기구(26)가 제어되어, 브러시(21)가 예를 들면, 100∼200rpm의 회전속도로, 웨이퍼(W)의 회전방향과 같은 방향으로 회전된다. 그 후, 제어부(50)에 의해 요동구동기구(23) 및 승강구동기구(24)가 제어되어, 브러시(21)의 제2 세정면(33)이 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(41) 및 주단면(42)에 맞닿아지며(단계 S13), 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(41) 및 주단면(42)이 세정된다. 단계 S13의 처리는 도 5의 단계 S3와 같은 처리이다.
브러시(21)의 제2 세정면(33)이 웨이퍼(W)에 맞닿고 나서 소정 시간이 경과하면, 제어부(50)에 의해 승강구동기구(24)가 제어되어, 브러시(21)가 소정의 높이까지 하강된다(단계 S14). 이에 의해, 브러시(21)의 제2 세정면(33)이 웨이퍼(W)로부터 멀어져, 제1 세정면(32)에 웨이퍼(W)의 주연부가 맞닿는다. 그리고, 제1 세정면(32)에 웨이퍼(W)가 파고들어(단계 S15：브러시의 제1 세정면 맞닿음), 제1 세정면(32)이 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40) 및 주단면(42)에 압착된다. 이 상태에 있어서, 제2 표면SC1노즐(52)로부터의 SC1의 공급이 계속된다. 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)의 SC1착액위치(P5)에 착액된 SC1은 웨이퍼(W)의 회전에 의한 원심력을 받아, 표면의 주연영역(40)상을 웨이퍼(W)의 회전반경방향의 바깥쪽으로 향하여 이동하여, 웨이퍼(W)의 주연부에 접촉하여 있는 브러시(21)에 부여된다. 이에 의해, SC1이 공급된 브러시(21)에 의해, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40) 및 주단면(42)이 세정된다. 따라서, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40) 및 주단면(42)에 부착되는 오염이 벗겨진다.
또한, 이 상태에 있어서, 흡인노즐(54)에 의한 SC1의 흡인은 속행된다. 즉, 브러시(21)에 대해, 제2 표면SC1노즐(52)로부터의 SC1이 공급되는 한편, 브러시(21)의 내부에 포함되는 SC1이 흡인노즐(54)에 의해 흡인된다.
브러시(21)의 내부에 포함되는 SC1이 흡인노즐(54)에 의해 흡인됨과 아울러, 브러시(21)에 SC1이 공급되고 있으므로, 브러시(21)에 포함되는 SC1은 필요 충분하고 적절한 양으로 유지된다. 그 때문에, 브러시(21)가 맞닿는 웨이퍼(W)의 주연부의 브러시접촉위치(P1)에서는, 적절한 젖음폭(예를 들면, 2mm)의 SC1의 액막을 형성할 수 있다.
또한, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)에 공급된 SC1에 대해, 웨이퍼(W)의 회전반경방향의 내측으로부터, N2가스노즐(10)로부터의 N2가스가 분사된다. 이에 의해, SC1은 회전반경방향 외측으로 향하여 밀려 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)상에서 멈추지 않고 주연영역(40)상으로부터 신속하게 제거된다.
브러시(21)의 제1 세정면(32)이 웨이퍼(W)에 맞닿고 나서 소정 시간이 경과하면, 제어부(50)에 의해 제2 표면SC1밸브(53)가 닫혀져, 제2 표면SC1노즐(52)로부터의 SC1의 공급이 정지된다(단계 S16). 또한, 제어부(50)에 의해 흡인밸브(56)은 열린 상태가 유지되어, 흡인노즐(54)로부터의 SC1의 흡인은 계속된다(단계 S16). 또한, 제어부(50)에 의해 N2가스밸브(18)가 닫혀져, N2가스노즐(10)로부터의 N2가스의 공급이 정지된다(단계 S16).
그 후, 제어부(50)에 의해 제2 표면DIW밸브(58)가 열린다(단계 S17). 이에 의해, 제2 표면DIW노즐(57)로부터 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)의 DIW착액위치(P6)를 향하여 DIW가 토출된다. 제2 표면DIW노즐(57)로부터 토출되는 DIW의 유량은 예를 들면, 10mL/min이다. 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)에 공급되는 DIW는 평면에서 보아, 웨이퍼(W)의 회전반경방향을 따라 그 내측에서 외측으로 향하는 벡터를 갖고 있다. 또한, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)에 공급된 DIW에는, 웨이퍼(W)의 회전에 의한 원심력이 작용한다. 그 때문에, 착액위치(P6)에 토출된 DIW의 대부분은 웨이퍼(W)의 바깥쪽으로 배출된다. 그러나, DIW의 일부는 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)에 잔류한다.
또한, 제어부(50)에 의해 승강구동기구(24)가 제어되어, 브러시(21)가 소정의 높이까지 상승된다(단계 S18). 이에 의해, 브러시(21)의 제1 세정면(32)이 웨이퍼(W)로부터 멀어져, 제2 세정면(33)에 웨이퍼(W)의 주연부가 맞닿는다. 그리고, 제2 세정면(33)에 웨이퍼(W)가 파고들어(단계 S19：브러시의 제2 세정면 맞닿음), 제2 세정면(33)이 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(41) 및 주단면(42)에 압착된다. 이 상태에 있어서, 웨이퍼(W)의 회전에 따라, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)에 잔류한 DIW가 브러시(21)에 공급된다. DIW가 공급된 브러시(21)에 의해, 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(41) 및 주단면(42)이 세정되어 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(41)에 부착한 SC1이 씻겨진다.
브러시(21)의 제2 세정면(33)이 웨이퍼(W)에 맞닿고 나서 소정 시간이 경과하면, 제어부(50)에 의해 승강구동기구(24)가 제어되어, 브러시(21)가 소정의 높이까지 하강된다(단계 S20). 이에 의해, 브러시(21)의 제2 세정면(33)이 웨이퍼(W)로부터 멀어져, 제1 세정면(32)에 웨이퍼(W)의 주연부가 맞닿는다. 그리고, 제1 세정면(32)에 웨이퍼(W)가 파고들어(단계 S21：브러시의 제1 세정면 맞닿음), 제1 세정면(32)이 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40) 및 주단면(42)에 압착된다. 이 상태에 있어서, 제2 표면DIW노즐(57)로부터의 DIW의 공급이 계속된다. 그 때문에, 웨이퍼(W)의 회전에 따라, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)에 잔류한 DIW가 브러시(21)에 공급된다. DIW가 공급된 브러시(21)에 의해, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40) 및 주단면(42)이 세정되어 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)에 부착한 SC1이 씻겨진다.
브러시접촉위치(P1)보다 웨이퍼(W)의 회전방향의 하류측에 위치하는 DIW착액위치(P6)에, 제2 표면DIW노즐(57)로부터의 DIW가 공급된다. 브러시(21)에 의해 웨이퍼(W)로부터 벗겨진 오염은 제2 표면DIW노즐(57)로부터의 DIW에 의해 씻겨진다. 브러시접촉위치(P1)보다 회전방향 하류측에 DIW가 공급되므로, 표면의 주연영역(40)으로부터 벗겨진 오염을 DIW에 의해 씻어낼 수 있다.
브러시(21)의 제1 세정면(32)가 웨이퍼(W)에 맞닿고 나서 소정 시간이 경과하면, 제어부(50)에 의해 요동구동기구(23) 및 승강구동기구(24)가 제어되어, 브러시(21)가 처리시작 전의 홈 포지션으로 퇴피됨과 아울러, 제어부(50)에 의해 흡인 밸브(56)가 닫혀져, 흡인노즐(54)로부터의 흡인이 정지된다(단계 S22). 또한, 브러시(21)가 홈 포지션으로 복귀되는 동안에, 브러시자전기구(26)가 제어되어, 브러시(21)의 회전이 정지된다. 또한, 제어부(50)에 의해 제2 표면DIW밸브(58)가 닫혀져, 제2 표면DIW노즐(57)로부터의 DIW의 공급이 정지된다(단계 S23).
그 후는, 제어부(50)에 의해 스핀모터(13)가 제어되어, 웨이퍼(W)가 고속(예를 들면, 3000rpm)으로 회전되어, 웨이퍼(W)에 부착되어 있는 DIW가 털어내져, 웨이퍼(W)가 건조된다. 웨이퍼(W)의 고속회전이 소정 시간에 걸쳐 계속된 후, 스핀척(3)에 의한 웨이퍼(W)의 회전이 정지된다. 그리고, 웨이퍼(W)가 정지한 후, 그 처리가 끝난 웨이퍼(W)가 기판처리장치(51)로부터 반출되어 간다.
이상과 같이, 스핀척(3)에 의해 회전되는 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)에, SC1이 공급된 브러시(21)가 맞닿아짐으로써, 그 주연영역(40)에 부착되는 오염을 긁어낼 수 있다. 한편, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)에는, 브러시접촉위치(P1)에 대해 웨이퍼(W)의 회전방향 하류측으로 간격 L5를 둔 DIW착액위치(P6)에, 제2 표면DIW노즐(57)로부터의 DIW가 공급된다. 이에 의해, 브러시(21)에 의해 긁어내진 오염을, DIW에 의해 씻어낼 수 있다. 그 때문에, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)에 브러시(21)에 의해 긁어내진 오염이 잔류하여 달라붙는 것을 방지할 수 있다.
또한, DIW착액위치(P6)가 브러시접촉위치(P1)에 대해 웨이퍼(W)의 회전방향 하류측으로 간격 L5를 두고 있으므로, DIW착액위치(P6)에 공급된 DIW의 대부분은 웨이퍼(W)를 통하여 직접적으로 브러시(21)에 접촉하지 않는다. 이에 의해, DIW에 의해 씻겨지는 오염이 브러시(21)에 부착되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)상의 DIW착액위치(P6)에 공급되는 DIW는 그 DIW착액위치(P6)에 대해 웨이퍼(W)의 회전반경방향의 내측으로부터 공급되므로, 웨이퍼(W)의 회전반경방향의 외측으로 향하는 벡터를 갖고 있다. 그리고, 그 공급 후에는, DIW에 대해 웨이퍼(W)의 회전에 의한 원심력이 작용한다. 이 때문에, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)에 공급된 DIW가 웨이퍼(W) 표면의 중앙부로 진입하는 경우가 거의 없다. 따라서, 웨이퍼(W) 표면의 디바이스 형성 영역에 DIW에 의한 악영향을 줄 우려가 없다.
그 결과, 웨이퍼(W) 표면의 디바이스 형성 영역에 악영향을 주지 않고 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)으로부터 오염을 양호하게 제거할 수 있다.
또한, 스핀척(3)에 의해 회전되는 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)에는, 브러시접촉위치(P1)에 대해 웨이퍼(W)의 회전방향 상류측의 SC1착액위치(P5)를 향하여, 제2 표면SC1노즐(52)로부터의 SC1이 공급된다. 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)에 공급된 SC1은 웨이퍼(W)의 회전에 의한 원심력을 받아, 웨이퍼(W)의 주연부에 접촉하고 있는 브러시(21)에 부여된다. 이 때문에, 브러시(21)에 대해 SC1을 양호하게 공급할 수 있다.
또한, 제2 표면SC1노즐(52)로부터의 SC1이 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)을 따라, 회전상태에 있는 브러시(21)에 공급된다. 그 때문에, 제2 표면SC1노즐(52)로부터 브러시(21)를 향하여 SC1을 직접 토출하는 구성과 비교하여, 브러시(21)의 회전에 따른 SC1의 비산을 억제할 수 있다.
또한, 브러시(21)에 대해, 제2 표면SC1노즐(52)로부터의 SC1이 공급됨과 아울러, 브러시(21)의 내부에 포함되는 SC1이 흡인노즐(54)에 의해 흡인되므로, 브러시(21)의 내부에 필요 충분한 양의 SC1이 포함되게 된다. 이 때문에, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)에서의 브러시접촉위치(P1)에, 적절한 젖음폭을 갖는 SC1의 액막을 형성할 수 있다. 그 결과, 웨이퍼(W) 표면의 디바이스 형성 영역에 SC1에 의한 악영향을 주지 않고 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)을 양호하게 세정할 수 있다.
이상, 본 발명의 2가지의 실시형태를 설명했지만, 본 발명은 다른 형태로 실시할 수도 있다. 예를 들면, 브러시(21)에 SC1을 직접 공급하는 구성을 채용할 수도 있다. 이 경우, 브러시(21)의 세정면(32, 33)에 대해 SC1이 공급되어도 좋고, 브러시회전축(25)를 통하여 브러시(21)의 내부에 SC1이 공급되어도 좋다.
또한, 상기 2가지의 실시형태에서는, 기판처리장치(1, 51)를 사용하여, 웨이퍼(W) 표면의 중앙부에 Low－k막(소수성막)이 형성된 웨이퍼(W)를 세정하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 기판처리장치(1, 51)을 사용한 세정처리는 그 표면의 중앙부에 구리배선이 형성된 웨이퍼(W)를 세정대상으로 할 수도 있고, 그 이외의 웨이퍼(W)를 세정대상으로 할 수도 있다.
또한, 제1 실시형태의 기판처리장치(1)에 있어서는, 브러시(21)를 흡인하는 흡인노즐을 구비하고 있지 않지만, 제2 실시형태의 기판처리장치(51)와 같은 흡인노즐(54) 및 흡인관(55)을 설치하여 브러시(21) 내의 SC1 등의 액체를 흡인하도록 해도 좋다.
또한, 제1 실시형태의 기판처리장치(1)에서의 처리공정에서는, 단계 S8의 린스처리시에 브러시(21)가 홈 포지션으로 퇴피되지만, 이 린스처리시의 브러시(21)가 웨이퍼(W)의 주연부에 접촉되어 있어도 좋다. 이 경우, 린스처리에서는, 단계 S2∼S7의 SC1 처리처럼, 먼저, 브러시(21)의 제2 세정면(33)이 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(41) 및 주단면(42)에 맞닿아지고, 그 후에, 브러시(21)의 제1 세정면(32)이 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40) 및 주단면(42)에 맞닿아지는 것이 바람직하다.
또한, 제2 실시형태의 기판처리장치(51)에 있어서, 제1 실시형태의 기판처리장치(1)처럼 이면DIW노즐(6)을 배설하는 구성을 채용할 수도 있다. 이러한 경우에는, 단계 S17∼S22의 린스처리시에, 이면DIW노즐(6)로부터의 DIW를, 브러시(21)에 공급할 수 있다. 이 때문에, 제2 표면DIW노즐(57)로부터의 DIW를 브러시(21)에 공급할 필요는 없다.
따라서, 단계 S17∼S22의 린스처리에 있어서, N2가스노즐(10)로부터 N2가스를 토출시킬 수도 있다. 이때, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)에 공급된 DIW에 대해, 웨이퍼(W)의 회전반경방향의 내측으로부터, N2가스노즐(10)으로부터의 N2가스가 분사된다. 이에 의해, DIW는 회전반경방향 외측으로 향하여 밀려 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)상에서 멈추지 않고 주연영역(40)상으로부터 신속하게 제거된다.
또한, 린스처리에 있어서 N2가스노즐(10)로부터 N2가스를 토출시키는 경우에는, 제2 표면DIW노즐(57)로부터 토출되는 DIW의 양을 줄여도, 웨이퍼(W) 표면의 주 연영역(40)으로부터 오염을 양호하게 제거할 수 있다. 제2 표면DIW노즐(57)로부터의 DIW의 양을 줄임으로써, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)으로부터 비산한 DIW의 웨이퍼(W)의 표면으로의 되튀김을 방지할 수 있다.
또한, 이면DIW노즐(6)을 배설하는 구성에서는, 린스처리시에 브러시(21)에 충분한 양의 DIW가 공급된다. 그 때문에, 흡인노즐(54)로부터의 흡인을, 단계 S12∼S16의 SC1 처리뿐만 아니라, 단계 S17∼S22의 린스처리에 대해 실시하는 구성이라도 좋다. 이 경우, 웨이퍼(W)의 중앙부로의 DIW의 진입을 방지할 수 있다.
또한, 상기 2가지의 실시형태에서는, SC1 처리 후에 린스처리를 실시하는 구성을 예로 들어 설명했지만, SC1(약액)을 사용하지 않고 DIW(린스액)만을 사용하여, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)을 세정할 수도 있다. 이러한 경우, 제2 실시형태에서는, 단계 S12∼S16의 SC1 처리에 관한 공정을 삭제할 수 있다.
이 경우, DIW가 공급된 브러시(21)가 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)에 접촉함으로써, 그 주연영역(40)에 부착되는 오염을 긁어낼 수 있다. 한편, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)에는, 브러시접촉위치(P1)에 대해 웨이퍼(W)의 회전방향 하류측으로 간격 L5를 둔 DIW착액위치(P6)에, 제2 표면DIW노즐(57)로부터의 DIW가 공급된다. 이에 의해, 브러시(21)에 의해 긁어내진 오염을, 그 긁어내진 직후에 DIW에 의해 씻어낼 수 있다. 그 때문에, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(40)에 브러시(21)에 의해 긁어내진 오염이 잔류하여 달라붙는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 2가지의 실시형태에서는, 약액으로서 SC1을 예시했지만, 이 이외에 예를 들면, 암모니아수를 사용할 수 있다.
또한, 린스액으로서는, DIW에 한정되지 않고, 예를 들면, 탄산수, 이온수, 오존수, 환원수(수소수) 또는 자기수 등의 기능수를 사용할 수도 있다.
또한, 상기 2가지의 실시형태에서는, 스핀척(3)으로서 진공흡착식의 척을 사용했지만, 스핀척(3)은 이러한 진공흡착식의 척에 한정되지 않는다. 예를 들면, 웨이퍼(W)의 주단면(42)을 복수개의 회전롤러를 사용하여 협지(挾持)함으로써, 웨이퍼(W)를 거의 수평한 자세로 지지할 수 있는 롤러식의 척이 채용되어도 좋다. 이 경우, 웨이퍼(W)의 이면에 약액 또는 린스액을 공급하는 구성을 채용하는 경우에는, 웨이퍼(W) 이면의 회전중심 근방에 약액 또는 린스액이 공급됨으로써, 브러시(21)에의 약액 또는 린스액의 공급이 달성되는 것이 바람직하다. 또한, 웨이퍼(W)의 이면에 약액 또는 린스액을 공급하는 구성을 채용하지 않는 경우에는, 웨이퍼(W)의 주단면(42)을 복수개의 척 핀을 사용하여 협지함으로써, 웨이퍼(W)를 거의 수평한 자세로 지지할 수 있는 단면협지형(端面挾持型)의 척이 채용되어도 좋다.
본 발명의 실시형태에 대해 상세하게 설명했지만, 이들은 본 발명의 기술적 내용을 명백히 하기 위해 사용된 구체적인 예에 불과하고, 본 발명은 이러한 구체적인 예에 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 정신 및 범위는 첨부한 청구범위에 의해서만 한정된다.
본 출원은 2007년 7월 26일에 일본 특허청에 제출된 특허출원 2007－194166호에 대응하며, 이 출원의 전체 개시는 여기에 인용에 의해 조합되는 것으로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태(제1 실시형태)에 의한 기판처리장치의 구성을 모식적으로 나타내는 측면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 브러시의 구성을 나타내는 측면도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 스핀 척에 지지된 웨이퍼의 평면도이다.
도 4는 도 1에 나타내는 기판처리장치의 전기적 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 5는 도 1에 나타내는 기판처리장치에서의 웨이퍼의 처리를 설명하기 위한 공정도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시형태에 의한 기판처리장치의 구성을 모식적으로 나타내는 측면도이다.
도 7은 도 6에 나타내는 스핀 척에 지지된 웨이퍼의 평면도이다.
도 8은 도 6에 나타내는 기판처리장치의 전기적 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 9는 도 6에 나타내는 기판처리장치에서의 웨이퍼의 처리를 설명하기 위한 공정도이다.

Claims (10)

  1. 기판을 회전시키기 위한 기판회전유닛과,
    상기 기판회전유닛에 의해 회전되는 기판에 대해, 적어도 기판 표면의 주연(周緣)영역에서 맞닿는 브러시와,
    상기 브러시에 약액을 공급하기 위한 약액공급유닛과,
    상기 브러시의 내부에 포함되는 약액(藥液)을 흡인하기 위한 약액흡인유닛과,
    기판 표면의 주연영역에서의 상기 브러시가 접촉하는 영역에 대해 기판의 회전방향 하류측으로 간격을 둔 소정의 린스액토출위치로 향하여, 그 소정의 린스액토출위치보다 기판의 회전반경방향의 내측으로부터 린스액을 토출하기 위한 주연린스액토출유닛과,
    상기 브러시가 접촉하는 영역 및 상기 소정의 린스액 토출위치의 양쪽보다도, 기판 표면의 주연영역에서의 기판의 회전방향 하류측으로 간격을 둔 위치로 향하여, 기판의 회전반경방향의 내측으로부터 불활성가스를 분사하기 위한 가스 분사유닛을 포함하는 기판처리장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 약액공급유닛은 기판 표면의 주연영역에서의 상기 브러시가 접촉하는 영역에 대해 기판의 회전방향 상류측에 위치하는 소정의 약액토출위치로 향하여, 그 소정의 약액토출위치보다 기판의 회전반경방향의 내측으로부터 약액을 토출하는 기판처리장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기판회전유닛은 기판을, 그 표면이 위쪽으로 향한 수평한 자세로 유지하면서 연직축선(鉛直軸線) 둘레로 회전시키는 것이며,
    상기 약액공급유닛은 상기 기판회전유닛에 의해 회전되는 기판의 이면(裏面)에 약액을 공급하는 기판처리장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기판 표면의 주연영역에서의 상기 브러시가 접촉하는 영역에 대해 기판의 회전방향 하류측으로 간격을 둔 소정의 약액토출위치로 향하여, 그 소정의 약액토출위치보다 기판의 회전반경방향의 내측으로부터 약액을 토출하기 위한 하류측 주연약액토출유닛을 더 포함하는 기판처리장치.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 브러시는 탄성변형 가능한 재료를 사용하여 형성되고, 상기 기판회전유닛에 의해 회전되는 기판의 표면에 수직한 수선(垂線)방향의 한쪽 측으로 향하여 좁아지는 형상의 제1 세정면을 구비하고 있는 기판처리장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 브러시는 상기 제1 세정면의 상기 한쪽 측의 단연(端緣)으로부터 상기 수선방향의 상기 한쪽 측으로 향하여 넓어지는 형상의 제2 세정면을 구비하는 기판처리장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 약액은 암모니아 과산화수소수 혼합액인 기판처리장치.
KR1020080067500A 2007-07-26 2008-07-11 기판처리장치 KR101014507B1 (ko)

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