KR101277338B1 - 기판세정방법 - Google Patents

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KR101277338B1
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Abstract

세정노즐(60)의 통형상체(61)의 내부에 세정액을 공급하면서 밸브(76)를 폐지하고, 압전소자(62)에 의해 세정액에 진동을 부여함으로써, 복수의 토출구멍(64) 으로부터 세정액의 액방울을 생성하여 토출한다. 토출되는 액방울의 액방울 지름은 15㎛ 이상 200㎛ 이하이며, 그 분포는 3σ로 평균 액방울 지름의 10% 이하이다. 또한, 액방울 속도는 20미터 매초 이상 100미터 매초 이하이며, 그 분포는 3σ로 평균 액방울 속도의 10% 이하이다. 또한, 액방울 유량은 10밀리리터 매분 이상 이다. 이들의 토출조건을 충족시키면서 세정노즐(60)로부터 세정액의 액방울을 기판을 향하여 토출시키면, 기판에 손상을 주지 않고 세정 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

기판세정방법{METHOD FOR CLEANING SUBSTRATE}
본 발명은 반도체 기판, 액정표시장치용 유리 기판, 포토마스크용 유리 기판, 광디스크용 기판, 세라믹 플레이트 등(이하, 간단히 「기판」이라고 칭함)에 세정액의 액방울을 토출하여 세정하는 기판세정방법 및 기판세정장치에 관한 것이다.
종래부터, 반도체 기판 등의 제조 프로세스에 있어서는, 기판에 부착된 파티클을 제거하는 세정공정이 필수인 것으로 되어 있다. 세정공정을 실행하는 매엽식(枚葉式)의 세정장치에 있어서는, 순수(純水) 등의 세정액의 미소 액방울을 기판을 향하여 분사함으로써 기판을 세정하는 기술이 이용되고 있다.
이러한 세정장치로는, 예를 들면 특허문헌1에 개시된 바와 같이 세정액과 가압한 기체를 혼합하여 액방울을 생성하고, 그 액방울과 기체와의 혼합 유체를 기판에 분사하는 이류체(二流體) 노즐이 널리 사용되고 있다. 기판에 부착되어 있는 파티클 등의 이물질은 세정액의 액방울의 운동 에너지에 의해 물리적으로 제거된다. 또한, 특허문헌2에는, 압전소자에 초음파 대역의 주파수에서 팽창 수축을 반복하여 행하게 함으로써, 토출구로부터 일방향으로 가속된 세정액의 미스트(mist)를, 기판을 향하여 고속으로 분출시키는 세정장치가 개시되어 있다.
한편, 액방울을 토출하는 기술로서, 특허문헌3에는, 역테이퍼(inverted taper)의 토출구를 형성한 박막을 진동시켜 액방울을 생성하는 액방울 스프레이(spray) 장치가 개시되어 있다. 또한, 특허문헌4에는, 절결부를 형성한 원고리 형상의 파이프 내에 잉크를 충전하고, 파이프의 절결부 이외의 외주벽면에 진동자를 피착(被着)하여 잉크를 진동시킴으로써 잉크의 액방울을 분출시키는 잉크젯 프린터의 노즐 헤드(head)가 개시되어 있다.
일본특허공개 2007-227878호 공보 일본특허공개 2000-533호 공보 일본특허 제3659593호 공보 일본실공평 7-7164호 공보
그러나, 특허문헌1에 개시되어 있는 바와 같은 이류체 노즐을 사용한 경우, 생성된 액방울의 속도와 크기(액방울의 지름)가 넓은 범위에 걸쳐 분포되어 있다. 반도체 기판의 세정 프로세스에 있어서는, 기판 상의 디바이스(device)를 파괴하지 않고 파티클을 확실하게 제거하는 것이 필요하지만, 액방울의 속도와 크기가 넓은 범위에 분포되어 있으면, 파티클 제거에 기여하지 않는 쓸모 없는 액방울이 존재하는 한편, 디바이스에 손상을 주는 것 같은 유해한 액방울도 존재한다. 그 결과, 세정 효율의 향상이 억제됨과 아울러, 디바이스 파괴의 가능성이 생긴다는 문제가 있었다. 이러한 문제는 다른 기판에서의 세정에 있어서도 마찬가지이고, 불균일한 세정 결과의 원인으로 되었다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 기판의 세정 효율을 향상시킬 수 있는 기판세정방법 및 기판세정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제1 형태에 따르면, 기판에 세정액의 액방울을 토출하여 세정하는 기판세정방법에 있어서, 평균 액방울 지름이 15㎛ 이상 200㎛ 이하이며, 액방울 지름의 분포가 3σ(σ은 표준편차)로 상기 평균 액방울 지름의 10% 이하에 들어가는 세정액의 액방울을 생성하여 기판을 향하여 토출한다.
또한, 제2 형태에서는, 제1 형태에 의한 기판세정방법에 있어서, 평균 액방울 속도가 20미터 매초 이상 100미터 매초 이하이며, 액방울 속도의 분포가 3σ(σ은 표준편차)로 상기 평균 액방울 속도의 10% 이하에 들어가는 액방울을 기판을 향하여 토출한다.
또한, 제3 형태에서는, 제1 또는 제2 형태에 의한 기판세정방법에 있어서, 상기 액방울을 10밀리리터 매분 이상의 액방울 유량으로 기판을 향하여 토출한다.
또한, 제4 형태에서는, 반도체 기판에 세정액의 액방울을 토출하여 세정하는 기판세정방법에 있어서, 평균 액방울 지름이 15㎛ 이상 30㎛ 이하이며, 액방울 지름의 분포가 3σ(σ은 표준편차)로 2㎛ 이하에 들어가는 세정액의 액방울을 생성하여 반도체 기판을 향하여 토출한다.
또한, 제5 형태에서는, 제4 형태에 의한 기판세정방법에 있어서, 평균 액방울 속도가 20미터 매초 이상 60미터 매초 이하이며, 액방울 속도의 분포가 3σ(σ은 표준편차)로 5미터 매초 이하에 들어가는 액방울을 반도체 기판을 향하여 토출한다.
또한, 제6 형태에서는, 제4 또는 제5 형태에 의한 기판세정방법에 있어서, 상기 액방울을 10밀리리터 매분 이상의 액방울 유량으로 반도체 기판을 향하여 토출한다.
또한, 제7 형태에서는, 기판에 세정액의 액방울을 토출하여 세정하는 기판세정방법에 있어서, 벽면에 복수의 토출구멍을 뚫어 형성한 통형상체에 세정액을 송급(送給)하고, 그 세정액에 진동을 부여함으로써 상기 복수의 토출구멍으로부터 평균 액방울 지름이 15㎛ 이상 200㎛ 이하이며, 액방울 지름의 분포가 3σ(σ은 표준편차)로 상기 평균 액방울 지름의 10% 이하에 들어가는 세정액의 액방울을 기판을 향하여 토출한다.
또한, 제8 형태에서는, 제7 형태에 의한 기판세정방법에 있어서, 상기 복수의 토출구멍으로부터 평균 액방울 속도가 20미터 매초 이상 100미터 매초 이하이며, 액방울 속도의 분포가 3σ(σ은 표준편차)로 상기 평균 액방울 속도의 10% 이하에 들어가는 액방울을 기판을 향하여 토출한다.
또한, 제9 형태에서는, 제7 또는 제8 형태에 의한 기판세정방법에 있어서, 상기 복수의 토출구멍으로부터 10밀리리터 매분 이상의 액방울 유량으로 세정액의 액방울을 기판을 향하여 토출한다.
또한, 제10 형태에서는, 반도체 기판에 세정액의 액방울을 토출하여 세정하는 기판세정방법에 있어서, 벽면에 복수의 토출구멍을 뚫어 형성한 통형상체에 세정액을 송급하고, 그 세정액에 진동을 부여함으로써 상기 복수의 토출구멍으로부터 평균 액방울 지름이 15㎛ 이상 30㎛ 이하이며, 액방울 지름의 분포가 3σ(σ은 표준편차)로 2㎛ 이하에 들어가는 세정액의 액방울을 반도체 기판을 향하여 토출한다.
또한, 제11 형태에서는, 제10 형태에 의한 기판세정방법에 있어서, 상기 복수의 토출구멍으로부터 평균 액방울 속도가 20미터 매초 이상 60미터 매초 이하이며, 액방울 속도의 분포가 3σ(σ은 표준편차)로 5미터 매초 이하에 들어가는 액방울을 반도체 기판을 향하여 토출한다.
또한, 제12 형태에서는, 제10 또는 제11 형태에 의한 기판세정방법에 있어서, 상기 복수의 토출구멍으로부터 10밀리리터 매분 이상의 액방울 유량으로 세정액의 액방울을 반도체 기판을 향하여 토출한다.
또한, 제13 형태에서는, 기판에 세정액의 액방울을 토출하여 세정하는 기판세정장치에 있어서, 벽면에 복수의 토출구멍을 뚫어 형성한 통형상체 및 상기 벽면에 붙여 설치한 압전소자를 갖고, 상기 통형상체에 송급된 세정액에 상기 압전소자로부터 진동을 부여함으로써 상기 복수의 토출구멍으로부터 평균 액방울 지름이 15㎛ 이상 200㎛ 이하이며, 액방울 지름의 분포가 3σ(σ은 표준편차)로 상기 평균 액방울 지름의 10% 이하에 들어가는 세정액의 액방울을 기판을 향하여 토출하는 세정노즐을 구비한다.
또한, 제14 형태에서는, 제13 형태에 의한 기판세정장치에 있어서, 상기 세정노즐은 상기 복수의 토출구멍으로부터 평균 액방울 속도가 20미터 매초 이상 100미터 매초 이하이며, 액방울 속도의 분포가 3σ(σ은 표준편차)로 상기 평균 액방울 속도의 10% 이하에 들어가는 액방울을 기판을 향하여 토출한다.
또한, 제15 형태에서는, 제13 또는 제14 형태에 의한 기판세정장치에 있어서, 상기 세정노즐은 상기 복수의 토출구멍으로부터 10밀리리터 매분 이상의 액방울 유량으로 세정액의 액방울을 기판을 향하여 토출한다.
또한, 제16 형태에서는, 반도체 기판에 세정액의 액방울을 토출하여 세정하는 기판세정장치에 있어서, 벽면에 복수의 토출구멍을 뚫어 형성한 통형상체 및 상기 벽면에 붙여 설치한 압전소자를 갖고, 상기 통형상체에 송급된 세정액에 상기 압전소자로부터 진동을 부여함으로써 상기 복수의 토출구멍으로부터 평균 액방울 지름이 15㎛ 이상 30㎛ 이하이며, 액방울 지름의 분포가 3σ(σ은 표준편차)로 2㎛ 이하에 들어가는 세정액의 액방울을 반도체 기판을 향하여 토출하는 세정노즐을 구비한다.
또한, 제17 형태에서는, 제16 형태에 의한 기판세정장치에 있어서, 상기 세정노즐은 상기 복수의 토출구멍으로부터 평균 액방울 속도가 20미터 매초 이상 60미터 매초 이하이며, 액방울 속도의 분포가 3σ(σ은 표준편차)로 5미터 매초 이하에 들어가는 액방울을 반도체 기판을 향하여 토출한다.
또한, 제18 형태에서는, 제16 또는 제17 형태에 의한 기판세정장치에 있어서, 상기 세정노즐은 상기 복수의 토출구멍으로부터 10밀리리터 매분 이상의 액방울 유량으로 세정액의 액방울을 반도체 기판을 향하여 토출한다.
또한, 제19 형태에서는, 제13 내지 제18 중 어느 하나의 형태에 의한 기판세정장치에 있어서, 상기 통형상체는 원통이다.
또한, 제20 형태에서는, 제13 내지 제19 중 어느 하나의 형태에 의한 기판세정장치에 있어서, 상기 통형상체의 일단측 개구로부터 세정액을 송급하는 압송(壓送)펌프와, 상기 통형상체의 타단측 개구를 폐지하는 밸브를 더 구비한다.
본 발명의 제1∼제3, 제7∼제9, 제13∼제15 형태에 따르면, 평균 액방울 지름이 15㎛ 이상 200㎛ 이하이며, 액방울 지름의 분포가 3σ로 평균 액방울 지름의 10% 이하에 들어가는 세정액의 액방울을 기판을 향하여 토출하기 때문에, 세정에 기여하지 않는 쓸모 없는 액방울이 적어, 기판의 세정 효율을 향상시킬 수 있다.
특히, 제2, 제8, 제14 형태에 따르면, 평균 액방울 속도가 20미터 매초 이상 100미터 매초 이하이며, 액방울 속도의 분포가 3σ로 평균 액방울 속도의 10% 이하에 들어가는 액방울을 기판을 향하여 토출하기 때문에, 충분한 세정 효율을 얻을 수 있다.
특히, 제3, 제9, 제15 형태에 따르면, 10밀리리터 매분 이상의 액방울 유량으로 액방울을 기판을 향하여 토출하기 때문에, 단시간으로 충분한 세정을 행할 수 있다.
또한, 본 발명의 제4∼제6, 제10∼제12, 제16∼제18 형태에 따르면, 평균 액방울 지름이 15㎛ 이상 30㎛ 이하이며, 액방울 지름의 분포가 3σ로 2㎛ 이하에 들어가는 세정액의 액방울을 반도체 기판을 향하여 토출하기 때문에, 세정에 기여하지 않는 쓸모 없는 액방울이나 반도체 기판에 손상을 주는 액방울이 적어, 기판의 세정 효율을 향상시킬 수 있다.
특히, 제5, 제11, 제17 형태에 따르면, 평균 액방울 속도가 20미터 매초 이상 60미터 매초 이하이며, 액방울 속도의 분포가 3σ로 5미터 매초 이하에 들어가는 액방울을 반도체 기판을 향하여 토출하기 때문에, 충분한 세정 효율을 얻을 수 있다.
특히, 제6, 제12, 제18 형태에 따르면, 10밀리리터 매분 이상의 액방울 유량으로 액방울을 반도체 기판을 향하여 토출하기 때문에, 단시간으로 충분한 세정을 행할 수 있다.
도 1은 반도체 기판을 세정하는데 적합한 기판세정장치의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2는 세정노즐의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 세정노즐의 사시도이다.
도 4는 세정액의 액방울 지름의 분포를 나타내는 도면이다.
도 5는 세정액의 액방울 속도의 분포를 나타내는 도면이다.
도 6은 토출되는 액방울의 액방울 지름과 기판에 주는 손상과의 상관을 나타내는 도면이다.
도 7은 토출되는 액방울의 액방울 속도와 오염물질의 제거율과의 상관을 나타내는 도면이다.
도 8은 토출되는 액방울의 액방울 유량에 의한 오염물질의 제거율의 차이를 나타내는 도면이다.
도 9는 다른 종류를 포함하는 기판의 세정처리를 행하는 기판세정장치를 나타내는 도면이다.
도 10은 다른 종류를 포함하는 기판을 세정하는데 적합한 세정액의 액방울 지름의 분포를 나타내는 도면이다.
도 11은 다른 종류를 포함하는 기판을 세정하는데 적합한 세정액의 액방울 속도의 분포를 나타내는 도면이다.
도 12는 세정노즐의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 13은 세정노즐의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 14는 세정노즐의 다른 예를 나타내는 도면이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 반도체 기판을 세정하는데 적합한 기판세정장치의 일례를 나타내는 도면이다. 이 기판세정장치(1)는 반도체의 기판(W)을 1매씩 세정하는 매엽식의 세정장치이며, 원형의 실리콘의 기판(W)에 부착된 파티클 등의 오염물질을 제거하여 세정한다. 기판세정장치(1)는 주요한 구성으로서, 회전지지부(10)와, 처리컵(cup)(20)과, 스플래쉬 가드(splash guard)(30)와, 노즐구동부(50)와, 세정노즐(60)과, 제어부(90)를 구비한다.
회전지지부(10)는 스핀베이스(spin base)(11), 회전축(13) 및 모터(14)를 구비한다. 스핀베이스(11)는 기판(W)보다 약간 큰 지름을 갖는 원판형상 부재이다. 스핀베이스(11)의 상면 주연부(周緣部)에는, 동일 원주상을 따라 복수개(본 실시형태에서는, 6개)의 지지핀(12)이 세워 설치되어 있다. 각 지지핀(12)은 기판(W)의 하면 주연부를 아래에서 지지하는 원통형상의 지지부와, 그 지지부의 상면에 돌출 설치되어 기판(W)의 단연부(端緣部)에 닿아서 압압(押壓)하는 핀부에 의해 구성되어 있다. 6개의 지지핀(12) 중 3개에 대하여는 스핀베이스(11)에 고정 설치된 고정지지핀으로 되어 있다. 고정지지핀은 원통형상 지지부의 축심(軸心) 상에 핀부를 돌출 설치하고 있다. 한편, 6개의 지지핀(12) 중 나머지의 3개에 대하여는 스핀베이스(11)에 대하여 회전(자전) 가능하게 설치된 가동지지핀으로 되어 있다. 가동지지핀에서는, 원통형상 지지부의 축심으로부터 약간 편심(偏心)하여 핀부가 돌출 설치되어 있다. 3개의 가동지지핀은 도시 생략한 링크기구 및 구동기구에 의해 연동하여 회동 구동된다. 가동지지핀이 회동함으로써, 6개의 핀부로 기판(W)의 단연부를 파지하는 것과, 기판(W)의 파지를 해제하는 것이 가능하다. 6개의 지지핀(12)에 의해 기판(W)의 단연부를 파지함으로써, 스핀베이스(11)는 기판(W)의 하면 중앙부에 접촉하지 않고 기판(W)을 수평자세로 지지할 수 있다.
회전축(13)은 스핀베이스(11)의 하면측 중심부에 수직 설치되어 있다. 회전축(13)은 구동벨트(15)를 통하여 모터(14)의 구동풀리(16)와 연동 연결되어 있다. 모터(14)가 구동풀리(16)를 회전 구동시키면, 구동벨트(15)가 회주(回走)하여 회전축(13)이 회전한다. 이에 의해, 스핀베이스(11)에 지지된 기판(W)은 스핀베이스(11) 및 회전축(13)과 함께, 수평면 내에서 연직방향을 따른 중심축(RX)의 주위로 회전한다.
또한, 회전축(13)의 내측은 중공(中空)으로 되어 있고, 그 중공부분에는, 연직방향을 따라 처리액노즐(18)이 삽입 설치되어 있다. 처리액노즐(18)은 도시 생략한 처리액공급원과 연통 접속되어 있다. 처리액노즐(18)의 선단(先端)은 스핀베이스(11)에 지지된 기판(W)의 하면 중심부를 향하여 개구되어 있다. 이 때문에, 처리액노즐(18)의 선단으로부터 기판(W)의 하면 중심부에 처리액을 공급할 수 있다.
또한, 회전축(13)의 내벽면과 처리액노즐(18)의 외벽면 사이의 틈은 기체공급유로로 되어 있고, 도시 생략한 기체공급원과 연통 접속되어 있다. 이 틈의 상단으로부터 스핀베이스(11)에 지지된 기판(W)의 하면을 향하여 기체를 공급할 수 있다.
회전지지부(10)를 둘러싸서 처리컵(20)이 설치 있다. 처리컵(20)의 내측에는, 원통형상의 칸막이벽(21)이 설치되어 있다. 또한, 회전지지부(10)의 주위를 둘러싸도록 기판(W)의 세정처리에 사용된 세정액을 배액(排液)하기 위한 배액공간(22)이 칸막이벽(21)의 내측에 형성되어 있다. 또한, 배액공간(22)을 둘러싸도록 처리컵(20)의 외벽과 칸막이벽(21) 사이에 기판(W)의 세정처리에 사용된 세정액을 회수하기 위한 회수공간(23)이 형성되어 있다.
배액공간(22)에는, 배액처리장치(도시 생략)로 세정액을 안내하기 위한 배액관(27)이 접속되고, 회수공간(23)에는, 회수처리장치(도시 생략)로 세정액을 안내하기 위한 회수관(28)이 접속되어 있다.
처리컵(20)의 위쪽에는, 기판(W)으로부터의 세정액이 바깥쪽으로 비산하는 것을 방지하기 위한 스플래쉬 가드(30)가 설치되어 있다. 이 스플래쉬 가드(30)는 중심축(RX)에 대하여 회전 대칭인 형상으로 되어 있다. 스플래쉬 가드(30)의 상단부의 내면에는, 단면 V자 형상의 배액안내홈(31)이 고리모양으로 형성되어 있다. 또한, 스플래쉬 가드(30)의 하단부의 내면에는, 외측 아래쪽으로 경사지는 경사면으로 이루어지는 회수액안내부(32)가 형성되어 있다. 회수액안내부(32)의 상단부근에는, 처리컵(20)의 칸막이벽(21)을 받아들이기 위한 칸막이벽수납홈(33)이 형성되어 있다.
이 스플래쉬 가드(30)는 볼(ball)나사기구 등으로 구성된 가드승강구동기구(35)에 의해 연직방향을 따라 승강 구동된다. 가드승강구동기구(35)는 스플래쉬 가드(30)를, 회수액안내부(32)가 스핀베이스(11)에 지지된 기판(W)의 단연부를 둘러싸는 회수 위치와, 배액안내홈(31)이 스핀베이스(11)에 지지된 기판(W)의 단연부를 둘러싸는 배액 위치 사이에서 승강시킨다. 스플래쉬 가드(30)가 회수 위치(도 1에 나타내는 위치)에 있는 경우에는, 기판(W)의 단연부로부터 비산한 세정액이 회수액안내부(32)에 의해 회수공간(23)으로 안내되어, 회수관(28)을 통하여 회수된다. 한편, 스플래쉬 가드(30)가 배액 위치에 있는 경우에는, 기판(W)의 단연부로부터 비산한 세정액이 배액안내홈(31)에 의해 배액공간(22)으로 안내되어, 배액관(27)을 통하여 배액된다. 이와 같이 하여, 세정액의 배액 및 회수를 전환하여 실행 가능하게 되어 있다. 또한, 스핀베이스(11)에 대하여 기판(W)의 주고 받기를 행하는 경우에는, 가드승강구동기구(35)는, 스핀베이스(11)가 스플래쉬 가드(30)의 상단으로부터 돌출하는 높이 위치에까지 스플래쉬 가드(30)를 하강시킨다.
노즐구동부(50)는 승강모터(51), 스윙모터(53) 및 노즐아암(nozzle arm)(58)을 구비한다. 노즐아암(58)의 선단에는, 세정노즐(60)이 장착되어 있다. 노즐아암(58)의 기단측(基端側)은 스윙모터(53)의 모터축(53a)에 연결되어 있다. 스윙모터(53)은 모터축(53a)을 중심으로 세정노즐(60)을 수평면 내에서 회동시킨다.
스윙모터(53)는 승강베이스(54)에 장착되어 있다. 승강베이스(54)는 고정 설치된 승강모터(51)의 모터축에 직결된 볼나사(52)에 나사결합됨과 아울러, 가이드부재(55)에 슬라이딩 가능하게 장착되어 있다. 승강모터(51)가 볼나사(52)를 회전시키면, 승강베이스(54)와 함께 세정노즐(60)이 승강한다.
노즐구동부(50)의 승강모터(51) 및 스윙모터(53)에 의해, 세정노즐(60)은 스플래쉬 가드(30)보다 바깥쪽인 대피 위치와 스핀베이스(11)의 위쪽인 세정 위치 사이에서 이동한다. 또한, 세정노즐(60)은 스핀베이스(11)의 위쪽에서, 스윙모터(53)에 의해 기판(W)의 중심부 위쪽과 단연부 위쪽 사이에서 요동된다.
또한, 제어부(90)는 기판세정장치(1)에 설치된 각종의 동작기구를 제어한다. 제어부(90)의 하드웨어로서의 구성은 일반적인 컴퓨터와 같다. 즉, 제어부(90)는 각종 연산처리를 행하는 CPU, 기본 프로그램을 기억하는 읽어내기 전용의 메모리인 ROM, 각종 정보를 기억하는 읽고 쓰기 가능한 메모리인 RAM 및 제어용 소프트웨어나 데이터 등을 기억하여 두는 자기디스크를 구비하고 있다.
도 2는 세정노즐(60)의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 또한, 도 3은 세정노즐(60)의 사시도이다. 세정헤드로서의 세정노즐(60)은 원통의 통형상체(61)에 압전소자(피에조 소자)(62)를 붙여 설치하여 구성된다. 세정노즐(60)은 수지제의 홀더(holder)(63)를 통하여 노즐아암(58)의 선단에 장착된다. 한편, 도 3에서는, 홀더(63)를 생략하고 있다.
원통형상의 통형상체(61)의 내측에는, 중공 공간이 형성되어 있고, 그 양단은 개구되어 있다. 본 실시형태에 있어서는, 통형상체(61)는 석영으로 형성되어 있고, 그 길이방향 길이는 50mm이다. 또한, 통형상체(61)는 지르코니아(ZrO2) 등의 세라믹스로 형성하도록 해도 좋다.
통형상체(61)의 벽면에는, 복수(본 실시형태에서는, 20개)의 토출구멍(64)이 뚫려 형성되어 있다. 20개의 토출구멍(64)은 통형상체(61)의 길이방향을 따라 일렬로 배열되어 있다. 각 토출구멍(64)은 통형상체(61)의 측벽을 관통하는 대략 원통형상이다. 20개의 토출구멍(64)의 지름은 균일하고, 7㎛ 이상 12㎛ 이하의 범위로 되어 있다. 20개의 토출구멍(64)의 배열 피치(pitch)(인접하는 토출구멍(64) 사이의 거리)는 1mm이다.
또한, 통형상체(61)의 벽면 중 복수의 토출구멍(64)과 대향하는 부위의 외벽면에는, 압전소자(62)가 붙여 설치되어 있다. 압전소자(62)는 고주파발생기를 갖는 전원(65)과 전기적으로 접속되어 있다. 전원(65)은 소정 주파수의 교류 전압을 압전소자(62)에 인가(印加)한다.
통형상체(61)의 내측공간의 일단측 개구는 공급배관(70)을 통하여 세정액공급원(71)과 연통 접속되어 있다. 공급배관(70)의 경로 도중에는, 압송펌프(72) 및 필터(73)가 개재되어 있다. 압송펌프(72)는 세정액공급원(71)으로부터 세정노즐(60)을 향하여 세정액(본 실시형태에서는, 순수)을 압송한다. 필터(73)는 세정액공급원(71)으로부터 송급된 세정액 안에 포함되는 이물질을 제거한다.
한편, 통형상체(61)의 내측공간의 타단측 개구에는, 배출배관(75)이 연통 접속되어 있다. 배출배관(75)의 경로 도중에는, 밸브(76)가 개재되어 있다. 통형상체(61)의 내측공간에 공급배관(70)으로부터 세정액을 공급하면서 밸브(76)를 개방하면, 배출배관(75)으로부터 장치 외부로 세정액이 배출된다.
다음으로, 상술한 구성을 갖는 기판세정장치(1)의 처리 동작에 대하여 설명한다. 이하에 설명하는 처리 동작은, 제어부(90)가 소정의 세정처리용 소프트웨어를 실행하여 기판세정장치(1)의 각 기구를 제어함으로써 행하여지는 것이다.
우선, 스플래쉬 가드(30)가 하강하여 스핀베이스(11)가 스플래쉬 가드(30)로부터 위쪽으로 돌출한 상태에서, 스핀베이스(11)에 기판(W)이 받아진다. 이어서, 스플래쉬 가드(30)가 상술한 배액 위치까지 상승함과 아울러, 노즐구동부(50)가 세정노즐(60)을 스핀베이스(11)에 지지된 기판(W)의 위쪽인 세정 위치까지 이동시킨다. 세정 위치에서는, 세정노즐(60)의 복수의 토출구멍(64)과 기판(W)과의 간격이 5mm이상 25mm이하로 된다.
세정노즐(60)에는, 세정처리를 행하지 않고 있을 때에도 상시 연속하여 압송펌프(72)로부터 세정액이 송급된다. 세정처리를 행하지 않고 있을 때에는, 밸브(76)가 개방되어 있어, 통형상체(61)의 내부에 송급된 세정액은 그대로 배출배관(75)으로부터 장치 외부로 계속 배출된다. 즉, 세정노즐(60)이 스플래쉬 가드(30)로부터 바깥쪽인 대피 위치에서 대기하고 있을 때, 그리고, 대피 위치로부터 기판(W) 위쪽인 세정 위치로 이동하고 있을 때도 세정노즐(60)에는, 세정액이 계속 공급되며, 그 세정액은 장치 외부로 계속 배출된다.
다음으로, 회전지지부(10)에 의해 기판(W)의 회전이 개시됨과 아울러, 세정노즐(60)로부터 세정액의 액방울이 기판(W)의 상면을 향하여 토출된다. 이때에, 처리액노즐(18)로부터 기판(W)의 하면을 향하여 세정액을 토출해도 좋다. 또한, 노즐구동부(50)에 의해 세정노즐(60)이 기판(W)의 중심부 위쪽과 단연부 위쪽 사이에서 요동되어 세정처리가 진행된다. 세정처리를 행할 때에는, 세정노즐(60)에의 세정액의 송급을 행하면서 밸브(76)를 폐지한다. 이 때문에, 통형상체(61) 내부에 서의 세정액의 액압이 상승하고, 그에 의해 20개의 토출구멍(64)으로부터 세정액이 토출된다. 본 실시형태에서는, 통형상체(61) 내부의 세정액의 액압을 10MPa 이하로 하고 있다.
또한, 세정처리를 행할 때에는, 전원(65)이 소정 주파수의 교류 전압을 압전소자(62)에 인가한다. 이에 의해, 압전소자(62)가 팽창 수축을 반복하고, 통형상체(61) 내부의 세정액에 소정 주파수의 진동이 부여된다. 통형상체(61)의 내부에 서의 세정액의 액압을 높임과 아울러, 그 세정액에 진동을 주면, 20개의 토출구멍(64)으로부터 액압에 의해 유출하는 세정액이 진동에 의해 분산·분단되서 세정액의 액방울이 생성되어 토출된다. 여기에서, 토출구멍(64)으로부터 흘러 나오는 액류(液流)가 분단되어 액방울이 생성되는 것은 이하의 과정에 따른다. 통형상체(61) 안에는, 세정액이 일정 압 혹은 좁은 범위를 갖는 압력(D.C.pressure: 직류압)으로 유지되어 공급된다. 토출구멍(64)으로부터는, 그 압력에 의해 20개의 토출구멍(64)에서 실질적으로 같은 배출율(排出率)로 세정액이 흘러나온다. 이 상태에서 압전소자(62)에 고정된 소정 주파수의 교류 전압을 인가하면, 발생하는 진동에 의해 액류가 분산·분단되어 액방울이 형성된다. 여기에서의 압송펌프(72)에 의한 세정액의 공급 압력과 압전소자(62)에 인가하는 교류의 주파수는 종래 기술에 기재한 바와 같은 컨티뉴어스 잉크젯(continuous inkjet) 장치의 통상의 조작 범위 바깥으로 되는 값이다. 기판(W)에 부착되어 있는 파티클 등의 오염물질은 세정노즐(60)로부터 토출된 액방울의 운동 에너지에 의해 물리적으로 제거된다.
여기에서, 제어부(90)가 압송펌프(72)를 제어하여 통형상체(61) 내부의 세정액의 액압을 조정함과 아울러, 전원(65)을 제어하여 세정액에 부여하는 진동을 조정함으로써, 20개의 토출구멍(64)으로부터 토출되는 액방울의 토출조건(파라미터)을 규정할 수 있다. 이들 이외에도, 토출구멍(64)의 지름이나 갯수도 액방울의 토출조건에 영향을 미친다.
본 실시형태에서는, 20개의 토출구멍(64)으로부터 기판(W)을 향하여 토출되는 세정액의 액방울의 평균 액방울 지름을 15㎛ 이상 30㎛ 이하로 하고 있다. 여기에서 중요한 것은, 세정노즐(60)로부터 토출되는 액방울의 액방울 지름은 15㎛에서 30㎛의 범위에 걸쳐 넓게 분포되어 있는 것이 아니라, 편차가 극히 작은 점이다. 구체적으로는, 액방울 지름의 분포가 3σ(σ은 표준편차)로 2㎛ 이하에 들어간다.
도 4는 세정액의 액방울 지름의 분포를 나타내는 도면이다. 같은 도면에서, 본 실시형태의 세정노즐(60)로부터 토출된 액방울의 액방울 지름분포를 실선으로 나타내고, 종래의 이류체 노즐로부터 토출되는 액방울의 액방울 지름분포를 점선으로 나타내고 있다. 종래의 이류체 노즐로부터 토출되는 액방울의 액방울 지름은 넓은 분포를 갖고 있어, 액방울 지름 15㎛에서 30㎛의 액방울도 포함하고 있지만, 그 범위로부터 벗어나는 액방울 지름의 액방울도 다량으로 포함하고 있다. 이와 비교하여, 본 실시형태의 세정노즐(60)로부터 토출되는 액방울의 액방울 지름의 분포는 극히 좁고, 대부분 편차가 없다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 20개의 토출구멍(64)으로부터 기판(W)을 향하여 토출되는 세정액의 액방울의 평균 액방울 속도를 20미터 매초 이상 60미터 매초 이하로 하고 있다. 액방울 지름과 같이 세정노즐(60)로부터 토출되는 액방울의 액방울 속도는 20미터 매초에서 60미터 매초의 범위에 걸쳐 넓게 분포되어 있는 것이 아니라, 편차가 극히 작다. 구체적으로는, 액방울 속도의 분포는 3σ로 5미터 매초 이하이다.
도 5는 세정액의 액방울 속도의 분포를 나타내는 도면이다. 같은 도면에 있어서도, 본 실시형태의 세정노즐(60)로부터 토출된 액방울의 액방울 속도분포를 실선으로 나타내고, 종래의 이류체 노즐로부터 토출되는 액방울의 액방울 속도분포를 점선으로 나타내고 있다. 종래의 이류체 노즐로부터 토출되는 액방울의 액방울 속도가 대단히 넓은 분포를 갖고 있음에 비교하여, 본 실시형태의 세정노즐(60)로부터 토출되는 액방울의 액방울 속도의 분포는 극히 좁다.
이와 같이, 본 실시형태의 세정노즐(60)로부터 토출되는 액방울의 액방울 지름 및 액방울 속도의 편차를 작은 범위에 들어갈 수 있는 것은 통형상체(61) 내부에 고압충전된 세정액에 압전소자(62)로부터 진동을 부여하여 복수의 토출구멍(64)으로부터 토출하는 것에 의한 것이다. 즉, 종래의 이류체 노즐에 있어서는, 가압된 기체를 액체에 충돌시켜 액방울을 생성하고 있기 때문에, 액방울이 기체와의 혼상류(混相流)로서 토출되는 것으로 되어 제어가 곤란하게 되고, 액방울의 액방울 지름 및 액방울 속도도 분포가 넓은 편차가 큰 것으로 되는 것이다. 이에 대하여, 본 실시형태의 세정노즐(60)에 있어서는, 가압된 액체에 진동을 부여하면서 복수의 토출구멍(64)으로부터 토출하고 있기 때문에, 액방울만이 토출되는 것으로 되고, 액방울의 액방울 지름 및 액방울 속도를 분포가 좁은 편차가 작은 것으로 할 수 있는 것이다.
도 6은 토출되는 액방울의 액방울 지름과 기판(W)에 주는 손상과의 상관을 나타내는 도면이다. 같은 도면에 도시하는 바와 같이, 액방울 지름이 30㎛를 초과하면 기판(W)에 손상이 발생하고, 액방울 지름이 커질수록 주는 손상도 커진다. 세정노즐(60)로부터 토출되는 세정액의 액방울의 평균 액방울 지름은 15㎛ 이상 30㎛ 이하이기 때문에, 세정처리 중에 기판(W)에 손상을 주는 것이 방지된다. 또한, 액방울 지름의 편차가 극히 작고, 3σ로 2㎛ 이하이기 때문에, 세정에 기여하지 않는 쓸모 없는 액방울 및 기판(W)에 손상을 주는 것 같은 유해한 액방울은 전혀 없다. 이 때문에, 기판(W)에 손상을 주지 않고 세정 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 7은 토출되는 액방울의 액방울 속도와 오염물질의 제거율과의 상관을 나타내는 도면이다. 같은 도면에 도시하는 바와 같이, 토출되는 액방울의 액방울 속도가 커질수록 오염물질의 제거율도 높아진다. 본 실시형태의 세정노즐(60)로부터 토출되는 세정액의 액방울의 평균 액방울 속도는 20미터 매초 이상 60미터 매초 이하이기 때문에, 필요한 제거 성능을 얻을 수 있다. 더구나, 액방울 속도의 편차도 극히 작고, 3σ로 5미터 매초 이하이기 때문에, 세정에 기여하지 않는 쓸모 없는 액방울은 대부분 존재하지 않는다.
또한, 세정노즐(60)에는, 20개의 토출구멍(64)을 형성하고 있다. 본 실시형태에 있어서는, 20개의 토출구멍(64)으로부터 기판(W)을 향하여 토출되는 세정액의 액방울의 총 유량을 10밀리리터 매분 이상으로 하고 있다. 도 8은 토출되는 액방울의 액방울 유량에 의한 오염물질의 제거율의 차이를 나타내는 도면이다. 같은 도면에서, 점선은 1밀리리터 매분의 액방울 유량으로 세정액의 액방울을 토출하였을 때의 오염물질의 제거율을 나타내며, 실선은 10밀리리터 매분의 액방울 유량으로 세정액의 액방울을 토출하였을 때의 오염물질의 제거율을 나타내고 있다. 액방울 유량이 많은 쪽이 세정 효율이 높아지고, 1밀리리터 매분의 액방울 유량으로 세정액의 액방울을 토출한 경우, 충분한 제거율을 얻는데에 300초 필요하지만, 10밀리리터 매분의 액방울 유량으로 액방울을 토출하면, 같은 제거율을 30초로 달성할 수 있다. 매엽식의 기판세정장치(1)에 있어서, 1매의 기판(W)의 세정처리에 필요로 하는 시간이 30초라는 것은 대충 타당한 것이다.
이상과 같이, 세정처리를 행할 때에는, 세정노즐(60)로부터 세정액의 액방울이 기판(W)을 향하여 토출된다. 세정노즐(60)로부터 토출되는 액방울의 평균 액방울 지름은 15㎛ 이상 30㎛ 이하이며, 그 분포는 3σ로 2㎛ 이하이다. 또한, 토출되는 액방울의 평균 액방울 속도는 20미터 매초 이상 60미터 매초 이하이며, 그 분포는 3σ로 5미터 매초 이하이다. 또한, 토출되는 액방울의 액방울 유량은 10밀리리터 매분 이상이다. 이들의 토출조건을 충족시키면서 세정노즐(60)로부터 세정액의 액방울을 기판(W)을 향하여 토출하면, 기판(W)에 손상을 주지 않고 세정 효율을 향상시킬 수 있어, 충분한 오염물질의 제거율을 단시간으로 달성하는 것이 가능하게 된다.
또한, 세정처리 중은 세정노즐(60)이 기판(W)의 중심부 위쪽과 단연부 위쪽 사이에서 반복하여 요동되고 있어, 기판(W)의 전면(全面)에 대하여 균일하게 세정처리가 된다. 한편, 회전하는 기판(W)으로부터 원심력에 의해 비산한 액체는 배액안내홈(31)에 의해 배액공간(22)으로 안내되어, 배액관(27)으로부터 배액된다.
소정의 세정처리 시간이 경과한 후, 밸브(76)가 개방되어 세정노즐(60)로부터의 액방울 토출이 정지되어, 노즐구동부(50)에 의해 세정노즐(60)이 대피 위치까지 이동된다. 이어서, 기판(W)의 회전수를 상승시켜 기판(W)의 건조처리가 실행된다. 건조처리가 종료한 후, 기판(W)의 회전이 정지함과 아울러, 스플래쉬 가드(30)가 하강하여, 처리 후의 기판(W)이 스핀베이스(11)로부터 반출된다. 이에 의해, 기판세정장치(1)에서의 일련의 처리 동작이 종료된다. 또한, 세정 및 건조처리 중에서의 스플래쉬 가드(30)의 위치는 세정액의 회수 또는 배액의 필요성에 따라 적당히 변경하는 것이 바람직하다.
이상 , 본 발명의 실시형태에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 그 취지를 벗어나지 않는 한에서 상술한 것 이외에 여러 가지의 변경을 행하는 것이 가능하다. 예를 들면, 상기 실시형태의 기판세정장치(1)에서는, 통형상체(61) 내부의 세정액의 액압을 10MPa이하로 하였지만, 액압은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 토출구멍(64)의 지름을 상기 실시형태보다 작게 하면 액압은 보다 고압을 필요로 한다.
또한, 상기 실시형태의 기판세정장치(1)에서는, 세정노즐(60)에 세정처리를 행하지 않고 있을 때에도 세정액을 공급하고 있어, 그 세정액은 장치 외부로 배출하고 있지만, 이를 순환 시스템으로서 구성해도 좋다. 즉, 밸브(76)의 하류측의 배관을 필터를 통하여 세정액공급원(71)에 접속하고, 세정노즐(60)로부터의 세정액을 세정액공급원(71)에 환류하도록 해도 좋다.
또한, 상기 실시형태의 기판세정장치(1)는 기판(W)으로서 반도체 기판을 세정하는데 적합한 것이었지만, 본 발명에 의한 세정 기술은 다른 종류의 기판(W)의 세정에도 적용할 수 있다. 다른 종류의 기판(W)으로서는, 액정표시장치용 유리 기판이나 접시 등의 세라믹 플레이트를 들 수 있다.
도 9는 다른 종류를 포함하는 기판(W)의 세정처리를 행하는 기판세정장치를 나타내는 도면이다. 기판(W)은 지지대(111)에 의해 지지되어 있다. 세정헤드로서의 세정노즐(60)은 지지대(111)에 지지된 기판(W)에 대하여 서로 마주 보고 이동된다. 도시 생략한 슬라이드 이동기구에 의해 세정노즐(60)을 기판(W)의 위쪽으로 이동시켜도 좋고, 세정노즐(60)을 고정한 채 지지대(111)를 구동시켜도 좋다. 또한, 세정노즐(60)을 수동으로 이동시켜도 좋다.
세정노즐(60)의 구성은 상기 실시형태에서 설명한 도 2, 3에 도시한 것과 같다. 즉, 세정노즐(60)에의 세정액의 송급을 행하면서 밸브(76)를 폐지하여 통형상체(61)의 내부에서의 세정액의 액압을 높임과 아울러, 압전소자(62)에 의해 통형상체(61) 내부의 세정액에 진동을 부여하면, 20개의 토출구멍(64)으로부터 세정액의 액방울이 생성되어 토출된다. 기판(W)에 부착되어 있는 오염물질은 세정노즐(60)로부터 토출된 액방울에 의해 물리적으로 제거된다.
다른 종류를 포함하는 기판(W)을 세정하는 경우에도, 제어부(90)가 압송펌프(72)를 제어하여 통형상체(61) 내부의 세정액의 액압을 조정함과 아울러, 전원(65)을 제어하여 세정액에 부여하는 진동을 조정함으로써, 20개의 토출구멍(64)으로부터 토출되는 액방울의 토출조건을 규정하고 있다. 액방울 지름에 대하여는, 20개의 토출구멍(64)으로부터 기판(W)을 향하여 토출되는 세정액의 액방울의 평균 액방울 지름을 15㎛ 이상 200㎛ 이하로 하고 있다. 상기 실시형태와 마찬가지로, 세정노즐(60)로부터 토출되는 액방울의 액방울 지름은 15㎛에서 200㎛의 범위에 걸쳐 넓게 분포되어 있는 것이 아니라, 편차가 극히 작다. 구체적으로는, 액방울 지름의 분포가 3σ(σ은 표준편차)로 평균 액방울 지름의 10% 이하에 들어간다.
도 10은 세정액의 액방울 지름의 분포를 나타내는 도면이다. 분포 DA의 액방울은 평균 액방울 지름이 비교적 작고 반도체 기판의 세정에 적합하다. 한편, 분포 DB의 액방울은 평균 액방울 지름이 비교적 크고 세라믹 플레이트의 세정에 적합하다. 평균 액방울 지름에 따르지 않고, 세정노즐(60)로부터 토출되는 액방울의 액방울 지름의 분포는 3σ로 평균 액방울 지름의 10% 이하로 극히 좁고, 대부분 편차가 없다. 따라서, 세정에 기여하지 않는 쓸모 없는 액방울 및 기판(W)에 손상을 주는 것 같은 유해한 액방울은 전혀 없다. 이 때문에, 기판(W)에 손상을 주지 않고 세정 효율을 향상시킬 수 있다. 다만, 평균 액방울 지름이 커짐에 따라, 편차가 서서히 커지고, 200㎛를 초과하면 액방울 지름의 분포를 3σ로 평균 액방울 지름의 10% 이하에 들어가는 것이 곤란하게 된다. 또한, 세정노즐(60)의 제작에 있어서도, 평균 액방울 지름이 200㎛를 초과하면 편차를 억제할 수 없어, 실용적이지 않다.
또한, 액방울 속도에 대하여는, 20개의 토출구멍(64)으로부터 기판(W)을 향하여 토출되는 세정액의 액방울의 평균 액방울 속도를 20미터 매초 이상 100미터 매초 이하로 하고 있다. 액방울 지름과 마찬가지로, 세정노즐(60)로부터 토출되는 액방울의 액방울 속도는 20미터 매초에서 100미터 매초의 범위에 걸쳐 넓게 분포되어 있는 것이 아니라, 편차가 극히 작다. 구체적으로는, 액방울 속도의 분포는 3σ(σ은 표준편차)로 평균 액방울 속도의 10% 이하에 들어간다. 또한, 세정노즐(60)에 공급되는 세정액의 액압은 10MPa이하로 한정되는 것은 아니며, 토출구멍(64)의 지름 등의 조건에 따라서는 보다 고압으로의 공급이 필요하게 된다.
도 11은 세정액의 액방울 속도의 분포를 나타내는 도면이다. 세정 대상이 되는 기판(W)의 종류에 의해 분포 DC과 같이 평균 액방울 속도가 비교적 작은 액방울을 사용해도 좋고, 분포 DD와 같이 평균 액방울 속도가 비교적 큰 액방울을 사용하도록 해도 좋다. 평균 액방울 속도에 따르지 않고, 세정노즐(60)로부터 토출되는 액방울의 액방울 속도의 분포는 3σ로 평균 액방울 속도의 10% 이하로 극히 좁고, 대부분 편차가 없다. 따라서, 세정에 기여하지 않는 쓸모 없는 액방울은 대부분 존재하지 않는다. 다만, 평균 액방울 속도가 커짐에 따라, 편차가 서서히 커지고, 100 미터 매초를 초과하면 액방울 속도의 분포를 3σ로 평균 액방울 속도의 10% 이하에 들어가는 것이 곤란하게 된다.
또한, 액방울 유량에 대하여는, 20개의 토출구멍(64)으로부터 기판(W)을 향하여 토출되는 세정액의 액방울의 총 유량을 10밀리리터 매분 이상으로 하고 있다. 기판(W)의 종류에 따라서 이들의 토출조건을 충족시키면서 세정노즐(60)로부터 세정액의 액방울을 기판(W)을 향하여 토출하면, 세정에 기여하지 않는 쓸모 없는 액방울이나 기판(W)에 손상을 주는 것 같은 유해한 액방울은 전혀 없게 되고, 기판(W)에 손상을 주지 않고 세정 효율을 향상시킬 수 있어, 충분한 오염물질의 제거율을 단시간으로 달성하는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기 실시형태에 있어서는, 원통형상의 세정노즐(60)로부터 상기 토출조건에서 세정액의 액방울을 토출하도록 하고 있었지만, 세정노즐(60)의 형태는 이에 한정되는 것은 아니다. 도 12는 세정노즐의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 12의 세정노즐(160)은 4각기둥 형상의 통형상체(161)에 압전소자(162)를 붙여 설치하여 구성된다. 통형상체(161)는 4각기둥 형상의 외형을 갖고 있고, 그 내측에는, 4각기둥 형상의 중공공간이 형성되어 있다. 통형상체(161)의 중공공간의 양단은 개구되어 있고, 상기 실시형태와 마찬가지로, 그 일단은 공급배관(70)에 접속됨과 아울러, 타단은 배출배관(75)에 접속된다(도 2 참조). 통형상체(161)는 석영 또는 지르코니아 등의 세라믹스에 의해 형성하면 좋다.
통형상체(161)의 한 쪽의 측벽면에는, 복수(예를 들면, 20개)의 토출구멍(164)이 뚫려 형성되어 있다. 20개의 토출구멍(164)은 통형상체(161)의 길이방향을 따라 일렬로 배열되어 있다. 복수의 토출구멍(164)의 크기 및 배열 피치는 상기 실시형태의 복수의 토출구멍(64)과 같다. 복수의 토출구멍(164)이 형성된 측벽면의 폭은 10mm이다. 또한, 통형상체(161)의 다른 쪽의 측벽(복수의 토출구멍(164)이 형성된 측벽과 대향하는 측벽)의 외벽면에는, 압전소자(162)가 붙여 설치되어 있다. 압전소자(162)는 전원(65)과 전기적으로 접속되어 있다. 전원(65)은 소정 주파수의 교류 전압을 압전소자(162)에 인가한다.
세정노즐(160)을 구비한 기판세정장치의 전체 구성 및 세정노즐(160) 주변의 구성은 상기 실시형태와 같다. 세정노즐(160)에는, 세정액이 계속하여 공급되고 있어, 세정처리를 행할 때에는, 밸브(76)를 폐지함으로써 복수의 토출구멍(164)로부터 세정액이 토출된다. 또한, 세정처리를 행할 때에는, 압전소자(162)에 의해 통형상체(161)의 내부의 세정액에 진동을 부여한다. 이에 의해, 상기 실시형태와 마찬가지로, 복수의 토출구멍(164)으로부터 세정액의 액방울이 생성되어 토출된다.
또한, 세정노즐은 도 13과 같은 것이어도 좋다. 도 13의 세정노즐(260)은 다각기둥 형상의 통형상체(261)를 구비한다. 통형상체(261)는 다각기둥 형상의 외형을 갖고 있고, 그 내측에는, 다각기둥 형상의 중공공간이 형성되어 있다. 통형상체(261)의 중공공간의 양단은 개구되어 있고, 상기 실시형태와 마찬가지로, 그 일단은 공급배관(70)에 접속됨과 아울러, 타단은 배출배관(75)에 접속된다(도 2 참조). 통형상체(261)는 석영 또는 지르코니아 등의 세라믹스에 의해 형성하면 좋다.
통형상체(261)의 하나의 측벽면에는, 복수(예를 들면, 20개)의 토출구멍(264)이 일렬로 뚫려 형성되어 있다. 복수의 토출구멍(264)의 크기 및 배열 피치는 상기 실시형태의 복수의 토출구멍(64)과 같다. 또한, 복수의 토출구멍(264)이 형성된 측벽과 대향하는 측벽의 외벽면에는, 압전소자(262)가 붙여 설치되어 있다. 압전소자(262)는 전원(65)과 전기적으로 접속되어 있다.
세정노즐(260)을 구비한 기판세정장치의 전체 구성 및 세정노즐(260) 주변의 구성은 상기 실시형태와 같다. 세정노즐(260)에는, 세정액이 계속하여 공급되고 있어, 세정처리를 행할 때에는, 밸브(76)를 폐지함으로써 복수의 토출구멍(264)으로부터 세정액이 토출된다. 또한, 세정처리를 행할 때에는, 압전소자(262)에 의해 통형상체(261)의 내부의 세정액에 진동을 부여한다. 이에 의해, 상기 실시형태와 마찬가지로, 복수의 토출구멍(264)으로부터 세정액의 액방울이 생성되어 토출된다.
또한, 세정노즐은 도 14와 같은 것이어도 좋다. 도 14(a)은 세정노즐(360)의 종단면도이며, 도 14(b)는 세정노즐(360)의 횡단면도이다. 도 14의 세정노즐(360)은 직방체 형상의 통형상체(361)을 구비한다. 통형상체(361)의 내측공간은 복수의 칸막이판(365)에 의해 복수의 구획으로 구분되어 있다. 또한, 칸막이판(365)은 복수의 구획을 완전히 칸막이하는 것이 아니라, 복수의 구획은 서로 연 통하여 있다.
통형상체(361)에는, 도입구(366) 및 배출구(367)가 형성되어 있다. 도입구(366) 및 배출구(367)는 통형상체(361)의 내부공간에 연통하여 있다. 도입구(366)는 공급배관(70)에 접속됨과 아울러, 배출구(367)는 배출배관(75)에 접속된다. 통형상체(361)도 석영 또는 지르코니아 등의 세라믹스에 의해 형성하면 좋다.
복수의 칸막이판(365)에 의해 구분된 복수의 구획의 각각은 토출구멍(364)이 뚫려 형성되어 있다. 세정노즐(360)에 있어서도, 복수의 토출구멍(364)은 일렬로 뚫려 형성되어 있고, 각 토출구멍(364)의 크기 및 배열 피치는 상기 실시형태의 복수의 토출구멍(64)과 같다. 또한, 통형상체(361)의 양 측벽의 외면에는, 압전소자(362)가 붙여 설치되어 있다. 압전소자(362)는 전원(65)과 전기적으로 접속되어 있다.
세정노즐(360)을 구비한 기판세정장치의 전체 구성 및 세정노즐(360) 주변의 구성은 상기 실시형태와 같다. 세정노즐(360)에는, 세정액이 계속하여 공급되어 있어, 세정처리를 행할 때에는, 밸브(76)를 폐지함으로써 복수의 토출구멍(364)으로부터 세정액이 토출된다. 또한, 세정처리를 행할 때에는, 압전소자(362)에 의해 통형상체(361)의 내부의 세정액에 진동을 부여한다. 이에 의해, 상기 실시형태와 마찬가지로, 복수의 토출구멍(364)으로부터 세정액의 액방울이 생성되어 토출된다.
도 12에 나타내는 세정노즐(160), 도 13에 나타내는 세정노즐(260) 또는 도 14 에 나타내는 세정노즐(360)을 사용하여 세정액의 액방울을 기판(W)을 향하여 토출하는 경우이어도, 액방울의 토출조건은 상기와 같다. 상기 토출조건을 충족시키면서 세정액의 액방울을 기판(W)을 향하여 토출하면, 상기 실시형태와 마찬가지로, 세정에 기여하지 않는 쓸모 없는 액방울이나 기판(W)에 손상을 주는 것 같은 유해한 액방울은 전혀 없게 되고, 기판(W)에 손상을 주지 않고 세정 효율을 향상시킬 수 있어, 충분한 오염물질의 제거율을 단시간으로 달성하는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기 토출조건으로 세정액의 액방울을 토출할 수 있는 세정노즐이면, 도 2, 도 3, 도 12∼도 14에 도시한 이외의 형태의 세정노즐을 사용하여 세정액의 액방울을 기판(W)을 향하여 토출하도록 해도 좋다.
또한, 세정액은 순수에 한정되는 것은 아니며, 세정용의 약액의 수용액이어도 좋다.
또한, 기판세정장치(1)의 전체 구성은 도 1의 형태에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 세정처리 후의 기판(W)에 질소 가스를 분출하여 건조시키는 가스 노즐을 설치하도록 해도 좋다.
1 : 기판세정장치
10 : 회전 지지부
11 : 핀 베이스
20 : 처리컵
30 : 스플래쉬 가드
50 : 노즐구동부
60, 160, 260, 360 : 세정노즐
61, 161, 261, 361 : 통형상체
62, 162, 262, 362 : 압전소자
64, 164, 264, 364 : 토출구멍
65 : 전원
70 : 공급배관
75 : 배출배관
76 : 밸브
90 : 제어부
111 : 지지대
W : 기판

Claims (10)

  1. 기판(W)에 세정액의 액방울을 토출하여 세정하는 기판세정방법으로서,
    내측에 중공(中空) 공간이 형성된 석영의 통형상체의 벽면에 복수의 토출구멍을 뚫어 형성한 세정노즐에 상시 연속하여 세정액을 송급하면서, 세정처리를 행할 때에는 상기 통형상체의 내부에서의 세정액의 액압을 상승시킴으로써 상기 복수의 토출구멍의 각각으로부터 세정액을 유출시켜, 고정된 소정 주파수의 교류 전압에 의해 발생한 진동에 의해 상기 복수의 토출구멍의 각각으로부터 유출하는 세정액의 액류를 분단함으로써, 세정처리 중에는, 상기 복수의 토출구멍의 각각에서 평균 액방울 지름이 15㎛ 이상 200㎛ 이하이면서, 액방울 지름의 분포가 3σ(σ은 표준편차)에서, 평균 액방울 지름의 10% 이하의 범위 내에 들어가는 세정액의 액방울만을 생성하여 소정의 액방울 유량으로 기판을 향하여 토출하는 것을 특징으로 하는 기판세정방법.
  2. 제1항에 있어서,
    평균 액방울 속도가 20미터 매초 이상 100미터 매초 이하이면서, 액방울 속도의 분포가 3σ(σ은 표준편차)에서, 평균 액방울 속도의 10% 이하의 범위 내에 들어가는 액방울만을 기판을 향하여 토출하는 것을 특징으로 하는 기판세정방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 액방울을 10밀리리터 매분 이상의 액방울 유량으로 기판을 향하여 토출하는 것을 특징으로 하는 기판세정방법.
  4. 제1항에 있어서,
    기판을 회전하면서 상기 세정노즐을 기판 위쪽에서 요동시켜, 상기 세정액의 액방울을 회전하는 기판을 향하여 토출하는 것을 특징으로 하는 기판세정방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 세정노즐로부터의 액적 토출을 정지한 후, 기판의 회전수를 상승시켜 기판의 건조처리를 행하는 것을 특징으로 하는 기판세정방법.
  6. 반도체 기판(W)에 세정액의 액방울을 토출하여 세정하는 기판세정방법으로서,
    내측에 중공(中空) 공간이 형성된 석영의 통형상체의 벽면에 복수의 토출구멍을 뚫어 형성한 세정노즐에 상시 연속하여 세정액을 송급하면서, 세정처리를 행할 때에는 상기 통형상체의 내부에서의 세정액의 액압을 상승시킴으로써 상기 복수의 토출구멍의 각각으로부터 세정액을 유출시켜, 고정된 소정 주파수의 교류 전압에 의해 발생한 진동에 의해 상기 복수의 토출구멍의 각각으로부터 유출하는 세정액의 액류를 분단함으로써, 세정처리 중에는, 상기 복수의 토출구멍의 각각에서 평균 액방울 지름이 15㎛ 이상 30㎛ 이하이면서, 액방울 지름의 분포가 3σ(σ은 표준편차)에서, 2㎛ 이하의 범위 내에 들어가는 세정액의 액방울만을 생성하여 소정의 액방울 유량으로 반도체 기판을 향하여 토출하는 것을 특징으로 하는 기판세정방법.
  7. 제6항에 있어서,
    평균 액방울 속도가 20미터 매초 이상 60미터 매초 이하이면서, 액방울 속도의 분포가 3σ(σ은 표준편차)에서, 5미터 매초 이하의 범위 내에 들어가는 액방울만을 반도체 기판을 향하여 토출하는 것을 특징으로 하는 기판세정방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 액방울을 10밀리리터 매분 이상의 액방울 유량으로 반도체 기판을 향하여 토출하는 것을 특징으로 하는 기판세정방법.
  9. 제6항에 있어서,
    반도체 기판을 회전하면서 상기 세정노즐을 반도체 기판의 위쪽에서 요동시켜, 상기 세정액의 액방울을 회전하는 반도체 기판을 향하여 토출하는 것을 특징으로 하는 기판세정방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 세정노즐로부터의 액방울 토출을 정지한 후, 반도체 기판의 회전수를 상승시켜 반도체 기판의 건조처리를 행하는 것을 특징으로 하는 기판세정방법.
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