KR102590369B1 - 기판 처리 장치 및 처리 챔버 세정 방법 - Google Patents

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Abstract

기판 처리 장치의 처리 챔버를 구성하는 벽체 및 상기 처리 챔버 내에 마련된 기기를 포함하는 세정 대상부의 표면을 세정함에 있어, 세정 후의 건조 시간을 단축한다. 처리 챔버(20) 내에 물을 분사하여 세정 대상부(42, 20a, 53 등)의 표면을 물로 적셔, 세정 대상부의 표면에 부착된 제거 대상물을 물로 용해시키는 세정 공정을 행한 후, 처리 챔버 내에 물보다 휘발성이 높은 용제를 분사하여, 세정 대상부의 표면에 부착된 물에 용제를 공급하는 용제 공급 공정을 행하고, 이 후, 세정 대상부의 표면을 건조시키는 건조 공정을 행한다.

Description

기판 처리 장치 및 처리 챔버 세정 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND CLEANING METHOD OF PROCESSING CHAMBER}
본 발명은 기판에 처리액을 공급하여 기판에 액 처리를 실시하는 기판 처리 장치에 있어서, 처리 챔버의 내부를 세정하는 기술에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정에 있어서, 반도체 웨이퍼 등의 기판에 대하여 웨트 에칭 처리 또는 약액 세정 처리 등의 액 처리가 실시된다. 이러한 액 처리는 회전하는 기판의 표면에 처리액을 공급함으로써 행해진다. 기판에 공급된 처리액의 대부분은 컵이라 불리는 통 형상의 액받이 부재에 의해 회수된다. 그러나, 스플래시가 된 처리액은 액받이 부재를 넘어 비산하여, 처리 챔버의 내벽면 혹은 처리 챔버 내의 기기에 부착된다. 이 부착된 처리액을 방치해 두면 건조되어 결정화되어, 파티클 발생의 원인이 될 수 있다. 이 때문에, 처리 챔버의 내벽 및 처리 챔버 내의 기기는 세정액 예를 들면 순수의 샤워에 의해 정기적으로 세정된다(예를 들면 특허 문헌 1을 참조).
순수가 처리 챔버의 내벽에 부착되어 있으면, 순수가 증발(기화)함으로써 처리 챔버 내의 습도가 증대된다. 습도가 충분히 낮지 않은 분위기에서는 액 처리 후의 기판 건조가 잘 행해지지 않으므로, 순수가 충분히 건조된 후가 아니면 처리를 재개할 수 없다. 순수의 건조에는 시간이 걸리므로, 기판 처리 장치의 다운 타임이 길어진다고 하는 문제가 있다.
일본특허공개공보 평 11-297652호
본 발명은 처리 챔버의 세정 후의 건조 시간을 단축할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명의 일실시 형태에 따르면, 처리 챔버와, 상기 처리 챔버 내에 마련된 기판을 유지하는 기판 유지부와, 상기 기판 유지부에 의해 유지된 기판에 처리액을 공급하는 처리액 노즐과, 상기 처리 챔버의 벽 및 상기 처리 챔버 내에 마련된 기기를 포함하는 세정 대상부의 표면을 세정하기 위한 물과, 상기 세정 대상부의 표면에 부착된 상기 물을 치환할 수 있는 상기 물보다 휘발성이 높은 용제를, 상기 처리 챔버의 내부 공간에 분사하는 세정 유체 분사부를 구비한 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 기판 처리 장치의 처리 챔버 내의 세정 대상부를 세정하는 처리 챔버 세정 방법에 있어서, 상기 처리 챔버 내에 물을 분사하여 상기 세정 대상부를 물로 적셔, 상기 세정 대상부의 표면에 부착된 제거 대상물을 세정하는 세정 공정과, 상기 처리 챔버 내에 물보다 휘발성이 높은 용제를 분사하여, 상기 세정 대상부의 표면에 부착된 물을 향해 상기 용제를 공급하는 용제 공급 공정과, 상기 세정 대상부의 표면을 건조시키는 건조 공정을 구비한 처리 챔버 세정 방법이 제공된다.
상기 본 발명의 실시 형태에 따르면, 챔버 내의 세정 대상부의 표면을 물로 세정한 후, 세정 대상부의 표면에 부착된 물을 향해 용제를 공급함으로써, 세정 대상부의 표면이 용제로 덮이게 되기 때문에, 세정 대상부의 표면을 신속하게 건조시킬 수 있다.
도 1은 일실시 형태에 따른 기판 처리 시스템의 개략 구성을 나타내는 평면도이다.
도 2는 제 1 실시 형태에 따른 처리 챔버의 개략 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 3은 제 1 실시 형태에 따른 처리 챔버의 개략 구성을 나타내는 횡단면도이다.
도 4는 세정용 지그를 나타내는 사시도이다.
도 5는 지그 수납부의 배치를 나타내는 도 1과 동일한 개략 평면도이다.
도 6은 세정수 공급부 및 용제 공급부의 변형예를 나타내는 배관도이다.
도 7은 저습도 가스 공급부의 변형예를 나타내는 배관도이다.
도 8은 처리 챔버의 벽체에 마련된 히터를 나타내는 개략 사시도이다.
도 9는 제 2 실시 형태에 따른 처리 챔버의 개략 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 10은 도 9에 나타내는 액받이 컵 상부 및 바닥판 부근의 개략 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 11은 도 9에 나타내는 노즐 암의 구체적인 일형태를 나타내는 사시도이다.
도 12는 습윤의 핀고정 효과에 대하여 설명하는 도이다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 이하에서는, 위치 관계를 명확하게 하기 위하여, 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축을 규정하고, Z축 정방향을 연직 상향 방향으로 한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 기판 처리 시스템(1)은 반입반출 스테이션(2)과 처리 스테이션(3)을 구비한다. 반입반출 스테이션(2)과 처리 스테이션(3)은 인접하여 마련된다.
반입반출 스테이션(2)은 캐리어 배치부(11)와 반송부(12)를 구비한다. 캐리어 배치부(11)에는 복수 매의 기판, 본 실시 형태에서는 반도체 웨이퍼(이하 웨이퍼(W))를 수평 상태로 수용하는 복수의 캐리어(C)가 배치된다.
반송부(12)는 캐리어 배치부(11)에 인접하여 마련되고, 내부에 기판 반송 장치(13)와 전달부(14)를 구비한다. 기판 반송 장치(13)는 웨이퍼(W)를 유지하는 웨이퍼 유지 기구를 구비한다. 또한, 기판 반송 장치(13)는 수평 방향 및 연직 방향으로의 이동 및 연직축을 중심으로 하는 선회가 가능하고, 웨이퍼 유지 기구를 이용하여 캐리어(C)와 전달부(14) 사이에서 웨이퍼(W)의 반송을 행한다.
처리 스테이션(3)은 반송부(12)에 인접하여 마련된다. 처리 스테이션(3)은 반송부(15)와 복수의 처리 유닛(16)을 구비한다. 복수의 처리 유닛(16)은 반송부(15)의 양측에 배열되어 마련된다.
반송부(15)는 내부에 기판 반송 장치(17)를 구비한다. 기판 반송 장치(17)는 웨이퍼(W)를 유지하는 웨이퍼 유지 기구를 구비한다. 또한, 기판 반송 장치(17)는 수평 방향 및 연직 방향으로의 이동 및 연직축을 중심으로 하는 선회가 가능하고, 웨이퍼 유지 기구를 이용하여 전달부(14)와 처리 유닛(16) 사이에서 웨이퍼(W)의 반송을 행한다.
처리 유닛(16)은, 기판 반송 장치(17)에 의해 반송되는 웨이퍼(W)에 대하여 정해진 기판 처리를 행한다.
또한, 기판 처리 시스템(1)은 제어 장치(4)를 구비한다. 제어 장치(4)는 예를 들면 컴퓨터이며, 제어부(18)와 기억부(19)를 구비한다. 기억부(19)에는 기판 처리 시스템(1)에 있어서 실행되는 각종 처리를 제어하는 프로그램이 저장된다. 제어부(18)는 기억부(19)에 기억된 프로그램을 읽어내어 실행함으로써 기판 처리 시스템(1)의 동작을 제어한다.
또한, 이러한 프로그램은 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체에 기록되어 있던 것으로서, 그 기억 매체로부터 제어 장치(4)의 기억부(19)에 인스톨된 것이어도 좋다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체로서는, 예를 들면 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 컴팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등이 있다.
상기한 바와 같이 구성된 기판 처리 시스템(1)에서는, 우선 반입반출 스테이션(2)의 기판 반송 장치(13)가, 캐리어 배치부(11)에 배치된 캐리어(C)로부터 웨이퍼(W)를 취출하고, 취출된 웨이퍼(W)를 전달부(14)에 배치한다. 전달부(14)에 배치된 웨이퍼(W)는, 처리 스테이션(3)의 기판 반송 장치(17)에 의해 전달부(14)로부터 취출되어, 처리 유닛(16)에 반입된다.
처리 유닛(16)에 반입된 웨이퍼(W)는 처리 유닛(16)에 의해 처리된 후, 기판 반송 장치(17)에 의해 처리 유닛(16)으로부터 반출되어, 전달부(14)에 배치된다. 그리고, 전달부(14)에 배치된 처리가 끝난 웨이퍼(W)는 기판 반송 장치(13)에 의해 캐리어 배치부(11)의 캐리어(C)에 복귀된다.
이어서, 도 2를 참조하여, 처리 유닛(16)의 구성에 대하여 설명한다. 처리 유닛(16)은 챔버(20)와 기판 유지 기구(30)와 처리 유체 공급부(40)와 액받이 컵(50)을 구비한다.
챔버(20)는 기판 유지 기구(30)와 처리 유체 공급부(40)와 액받이 컵(50)을 수용한다. 챔버(20)의 천장부에는 FFU(Fan Filter Unit)(21)이 마련된다.
FFU(21)은 덕트(22)와, 덕트(22) 내에 상류측으로부터 차례로 마련된 팬(23) 및 댐퍼(24)(유량 제어 밸브)와 ULPA 필터 등의 필터(25)를 가진다. 팬(23)을 회전시킴으로써, 클린룸 내의 공기가 덕트(22) 내로 유입되고, 필터(25)에 의해 파티클이 제거된 공기(청정 공기)가 챔버(20) 내에 하향으로 분출된다.
챔버(처리 챔버)(20)의 상부에는 정류판(26)이 마련되어 있다. 정류판(26)은 다수의 홀이 형성된 판으로 이루어진다. 챔버(20) 내의 정류판(26)의 상방의 공간(27)에, 저습도 가스 예를 들면 드라이 에어(DA)를 공급하는 저습도 가스 공급부(28)가 마련되어 있다. 저습도 가스 공급부(28)는 공간(27) 내에 마련된 노즐(28a)과, 노즐(28a)과 저습도 가스 공급원(28b)을 연결하는 가스 공급로(28c)와, 가스 공급로(28c)에 개재 설치된 흐름 제어 기기(28d)를 가진다. 흐름 제어 기기(28d)에는 개폐 밸브, 유량 조정 밸브 등이 포함된다. 저습도 가스는 질소 가스여도 된다.
기판 유지 기구(30)는 기판 유지부(31)와 축부(32)와 회전 구동부(33)를 구비한다. 기판 유지부(31)는 웨이퍼(W)를 수평으로 유지한다. 회전 구동부(33)에 의해 축부(32)를 개재하여 기판 유지부(31)를 회전시킴으로써, 기판 유지부(31)에 유지된 웨이퍼(W)를 연직 방향 축선 둘레로 회전시킬 수 있다.
처리 유체 공급부(40)는 웨이퍼(W)에 처리 유체(처리액 또는 처리 가스)를 공급하는 복수의 노즐(처리 유체 노즐)(41)을 가지고 있다. 본 실시 형태에서는, 복수의 노즐에는 약액 노즐(41a), 린스 노즐(41b), 용제 노즐(41c)이 포함된다. 복수의 노즐(41)에는 다른 약액 노즐, 다른 린스 노즐, 이중 유체 노즐, 건조 가스 노즐 등을 포함할 수도 있다.
처리 유체 공급부(40)는 복수(도시예에서는 2 개)의 노즐 암(42)을 가지고 있다. 도면의 간략화를 위하여, 도 2에는 2 개의 노즐 암(42) 중 1 개만을 나타낸다. 각 노즐 암(42)의 선단부에 상기의 노즐(41) 증 몇 개가 장착되어 있다. 노즐 암(42)은 암 구동부(43)에 의해 연직 방향 축선 둘레로 선회 가능하며(도 3의 화살표(SW)), 또한 연직 방향으로 승강 가능하다. 노즐 암(42)을 선회시킴으로써, 그 노즐 암(42)에 마련된 노즐(41)을, 웨이퍼(W)의 중심부의 상방의 위치와, 평면에서 봤을 때 액받이 컵(50)의 외측의 대기 위치(도 3에 나타낸 홈 포지션)와의 사이의 임의의 위치에 위치시킬 수 있다.
각 노즐(41)에는 대응하는 처리 유체 공급부(도시하지 않음)로부터 처리 유체(처리액 또는 처리 가스)가 공급된다. 도시는 생략하지만, 각 처리 유체 공급부는 탱크, 봄베, 공장 용력 공급원 등으로 이루어지는 처리 유체 공급원과, 처리 유체 공급원과 대응하는 노즐을 접속시키는 처리 유체 라인과, 처리 유체 라인에 개재 설치된 개폐 밸브, 유량 조정 밸브 등의 흐름 제어 기기로 구성되어 있다.
액받이 컵(50)은 기판 유지부(31)를 둘러싸고, 노즐(41)로부터 회전하는 웨이퍼(W)로 공급된 후 웨이퍼(W)로부터 털어내진 액을 회수한다. 액받이 컵(50)의 저부에는 배액구(51)가 형성되어 있고, 액받이 컵(50)에 의해 포집된 처리액은, 배액구(51)로부터 처리 유닛(16)의 외부로 배출된다. 또한, 액받이 컵(50)의 저부에는, FFU(21)으로부터 공급되는 기체를 챔버(20)(처리 유닛(16))의 외부로 배출하는 배기구(52)가 형성되어 있다.
액받이 컵(50)의 외주 통부(50a)로부터 챔버(20)의 측벽(20a)을 향해 바닥판(저벽)(53)이 연장되어 있다. 바닥판(53)의 표면은, 측벽(20a)에 가까워짐에 따라 낮아지도록 경사져 있다. 바닥판(53)과 측벽(20a)의 사이에, 슬릿의 형태의 배액구(54)가 마련되어 있다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 배액구(54)는 셔터가 부착된 웨이퍼 반입반출구(20b)가 마련되어 있는 측벽(20a)을 제외한 3 개의 측벽(20a)을 따라 연장되어 있다. 배액구(54)의 하방에는 배액 채널(55)이 마련되어 있고, 배액 채널(55)에는 배액로(56)가 접속되어 있다.
배액로(56)는 액받이 컵(50)의 배액구(51)에 접속된 배액로(57)와 합류한다. 배액로(57)에는 전환 밸브 장치(58)가 개재 설치되어 있고, 전환 밸브 장치(58)를 전환함으로써, 배액로(56, 57)를 통하여 흘러 온 배액을 산계, 알칼리계 및 유기계의 공장 배액계(도시하지 않음) 중 어느 하나로 유도할 수 있다.
배액구(54)의 상방의 챔버(20)의 측벽(20a)에, 전술한 배액구(54)와 평행하게 연장되는 슬릿의 형태의 배기구(59)가 마련되어 있다. 배기구(59)가 배액구(54)보다 높은 위치에 있으므로, 배기구(59)로는 액체는 거의 유입되지 않는다. 배기구(59)는 챔버(20)의 측벽(20a)을 둘러싸는 덕트(60)에 접속되어 있다. 덕트(60)는 댐퍼 또는 버터플라이 밸브 등으로 이루어지는 배기 유량 조정 밸브(61a)가 개재 설치된 배기로(61)에 접속되어 있다.
배기로(61)는 액받이 컵(50)의 배기구(52)에 접속된 배기로(62)와 합류한다. 배기로(62)에도, 댐퍼 또는 버터플라이 밸브 등으로 이루어지는 배기 유량 조정 밸브(62a)가 개재 설치되어 있다. 배기로(62)에는 전환 밸브 장치(63)가 개재 설치되어 있고, 전환 밸브 장치(63)를 전환함으로써, 배기로(61, 62)를 통하여 흘러 온 배기를 산계, 알칼리계 및 유기계의 공장 배기계(도시하지 않음) 중 어느 하나로 유도할 수 있다.
챔버(20) 내의 정류판(26)의 하방에는 복수, 예를 들면 2 ~ 4 개의 세정 유체 노즐(81)이 마련되어 있다. 세정 유체 노즐(81)은 정류판(26)보다 하방의 가능한 한 높은 위치에 마련하는 것이 바람직하다. 세정 유체 노즐(81)의 높이 위치는, 노즐(41) 및 노즐 암(42)의 높이 위치보다 높다(노즐(41) 및 노즐 암(42)이 상승 위치에 있다 하더라도). 세정 유체 노즐(81)은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 평면에서 봤을 때 직사각형의 챔버(20)의 2 개의 모서리부에 마련되고, 대각선 방향으로 대면하고 있다. 나머지 2 개의 모서리부에도 세정 유체 노즐(81)을 마련해도 된다. 각 세정 유체 노즐(81)은 바닥판(53)으로부터 연직 방향 상방으로 연장되는 지주(支柱)(82)의 상단부에 지지되어 있다. 또한, 도 2에서는 도면의 간략화를 위하여 지주(82)의 하단부를 표시하고 있지 않다.
각 세정 유체 노즐(81)에는, 세정수 공급부(83)로부터 세정수로서의 순수를 공급할 수 있고, 또한 용제 공급부(84)로부터 용제를 공급할 수 있다. 세정수 공급부(83)는 세정수 공급원(83c)에 접속되고 또한 개폐 밸브(83a)가 개재 설치된 세정수 공급로(83b)를 가진다. 용제 공급부(84)는 용제 공급원(84c)에 접속되고 또한 개폐 밸브(84a)가 개재 설치된 용제 공급로(84b)를 가진다. 개폐 밸브(83a, 84a)를 전환함으로써, 세정 유체 노즐(81)로부터 순수 또는 용제를 선택적으로 분사할 수 있다. 세정 유체 노즐(81), 세정수 공급부(83) 및 용제 공급부(84)에 의해 세정 유체 분사부가 구성된다.
용제로서는, 순수보다 휘발성이 높고, 부재 표면에 부착된 순수를 치환하는 성질을 가지는 것을 이용할 수 있다. 용제로서는, 이소프로필 알코올(IPA)을 이용하는 것이 바람직하다. IPA는 물보다 상당히 표면 장력이 낮으므로, 마란고니 효과에 의해 부재 표면에 부착된 순수를 제거할 수 있다. IPA는 반도체 웨이퍼 등의 기판의 건조 처리에 가장 잘 이용되는 유기 용제이며, 또한 세정 유체 노즐(81)로부터 토출할 때의 IPA에는 웨이퍼(W)에 토출할 때만큼의 청정도가 요구되지 않으므로, 웨이퍼(W)로 공급한 것을 회수하여 재이용할 수도 있다. 용제로서, 아세톤을 이용할 수도 있다.
세정 유체 노즐(81)은 공급되어 온 액체를 미스트 형상으로, 적어도 수평 방향에 관하여 비교적 큰 분사 각도로(광각으로) 분사할 수 있도록 구성되어 있다(도 3의 세정 유체 노즐(81)에 부여된 화살표를 참조). 액체의 미스트는 챔버 내를 떠돌면서 중력에 의해 서서히 낙하하므로, 세정 유체 노즐(81)의 상하 방향의 분사 각도는 수평 방향의 분사 각도만큼 넓지 않아도 된다. 예를 들면, 도 2의 세정 유체 노즐(81)에 부여된 화살표와 같이, 세정 유체 노즐(81)은, 주로 대략 수평 방향으로 액체를 분사할 수 있으면 된다(액체의 일부는 기울기 상방 및 기울기 하방으로 분사된다).
세정 유체 노즐(81)은 챔버(20) 내의 정류판(26)보다 하방의 공간이 빠짐없이 액체의 미스트에 의해 채워지도록 마련하는 것이 바람직하며, 세정 유체 노즐(81)의 수 및 배치 위치는 도시한 것에 한정되지는 않는다. 세정 유체 노즐(81)은 단일 유체 방식, 이중 유체 방식 중 어느 방식에 의해 미스트를 형성하는 것이어도 된다.
도 3에는 세정 대상부, 예를 들면 기판 유지 기구(30)의 기판 유지부(31)의 상방 근방에 위치하는 부재의 건조를 촉진하기 위한 세정용 지그(90)가 기판 유지 기구(30)에 유지된 상태로 나타나 있다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 세정용 지그(90)는 웨이퍼(W)와 동일한 직경의 판상체(板狀體)(91)와, 판상체(91) 상면에 마련된 복수의 핀(92)에 의해 구성되어 있다. 세정용 지그(90)의 판상체(91)의 형상 치수가 웨이퍼(W)와 대략 동일하기 때문에, 기판 반송 장치(13, 17)에 의해 세정용 지그(90)를 반송하는 것이 가능하다. 핀(92)은 세정용 지그(90)를 기판 유지 기구(30)에 유지시켜 회전시켰을 때(도 4의 화살표(R)를 참조), 세정용 지그(90)의 근방에 기류(도 4의 화살표(AF)를 참조))가 발생하도록 되어 있으면 된다.
노즐 암(42)을 기판 유지 기구(30)에 유지된 세정용 지그(90)의 상방에 위치시켜 세정용 지그(90)를 회전시켜도 된다. 이 때, 노즐 암(42)의 하면의 건조를 촉진하기 위하여, 노즐 암(42)의 하면에 강하게 기류가 닿도록 핀(92)이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 세정용 지그(90)가 형성하는 기류는 상승 기류에 한정되지 않고, 선회 기류 등이어도 된다.
세정용 지그(90)를 보관해 두기 위하여, 반입반출 스테이션(2)의 반송부(12) 내, 혹은 처리 스테이션(3) 내에, 세정용 지그(90)의 보관 장소인 지그 수납부(93)를 마련할 수 있다. 예를 들면 도 5에 개략적으로 나타내는 바와 같이, 처리 스테이션(3)의 선단의 기판 반송 장치(17)가 액세스 가능한 위치에 지그 수납부(93)를 마련할 수 있다. 혹은, 처리 유닛(16) 하나가 마련되어 있는 장소(예를 들면 부호(93)가 병기되어 있는 장소)를 지그 수납부로 할 수 있다.
이어서, 처리 유닛(16)의 동작에 대하여 설명한다.
웨이퍼(W)가 기판 반송 장치(17)에 의해 처리 유닛(16) 내로 반입되고, 기판 유지 기구(30)에 의해 유지된다. 기판 유지 기구(30)에 의해 웨이퍼(W)를 연직 축선 둘레로 회전시킨 상태에서, 어느 하나의 노즐 암(42)이 처리에 필요한 노즐(41)을 웨이퍼(W)의 상방에 위치시켜, 웨이퍼(W)에 처리 유체(처리액, 처리 가스)를 공급한다.
예를 들면, 먼저, 약액 노즐(41a)에 의해 웨이퍼(W)에 약액(예를 들면 DHF, BHF, SC-1, SPM 등)을 공급하는 약액 처리 공정이 실시된다. 이어서, 린스 노즐(41b)에 의해 웨이퍼(W)에 린스액으로서 순수(DIW)를 공급하는 린스 공정이 실행된다. 이어서, 용제 노즐(41c)에 의해 웨이퍼(W)에 건조용의 용제(여기서는 IPA)를 공급하는 용제 치환 공정이 실행된다. 이 후, 웨이퍼(W)를 고속 회전시켜 웨이퍼(W)를 건조시키는 건조 공정이 실행된다. 건조 공정 후, 처리가 끝난 웨이퍼(W)는 기판 반송 장치(17)에 의해 처리 유닛(16) 밖으로 반출된다.
웨이퍼의 반입반출 시, 및, 약액 처리 공정, 린스 공정, 용제 치환 공정이 실행되고 있는 동안, FFU(21)으로부터 챔버(20) 내로 미리 정해진 유량(FL1)으로 청정 공기가 공급되고 있다. 또한, 액받이 컵(50)의 배기구(52)를 거쳐, 미리 정해진 유량(FL2)으로 액받이 컵(50) 내의 분위기가 흡인되고 있다. 또한, 챔버(20)의 측벽(20a)의 배기구(59)를 거쳐, 미리 정해진 유량(FL3)으로 챔버(20) 내의 분위기가 흡인되고 있다.
건조 공정이 실행되고 있는 동안, FFU(21)으로부터 챔버(20) 내로의 청정 공기의 공급이 정지되고, 저습도 가스 공급부(28)로부터 정류판(26)의 상방의 공간(27)에 드라이 에어가 미리 정해진 전술한 유량(FL1)으로 공급된다. 배기구(52)를 거친 배기의 유량, 및 배기구(59)를 거친 배기의 유량은 전술한 FL2, FL3으로 유지된다.
건조 공정이 실행되고 있는 동안, 웨이퍼(W)에 공급된 후에 웨이퍼(W)로부터 털어내져 액받이 컵(50)으로 회수된 IPA를, 후술하는 챔버(20) 내 세정의 용제 공급 공정에서 재이용해도 된다. 이 목적을 위하여, 액받이 컵(50)의 배액구(51)에 접속된 배액로(57)로부터 배출된 IPA를 회수하는 회수 탱크(65)를 마련할 수 있다. 개폐 밸브(67a, 67b)를 전환함으로써, 회수 탱크(65)로 회수된 IPA를 IPA 공급로(66)를 거쳐 용제 공급부(84)의 용제 공급원(84c)으로 보내는 상태와, 보내지 않고 폐기하는 상태를 전환할 수 있다. 건조 공정이 실행되고 있는 동안, 전환 밸브 장치(58)는 배액로(57)를 회수 탱크(65)에 접속한다.
약액 처리 공정을 실행하고 있는 동안, 웨이퍼(W)로 공급된 약액의 대부분은 액받이 컵(50)으로 회수되지만, 웨이퍼(W)와의 충돌 등에 의해 미스트화된 약액이 액받이 컵(50)을 넘어 비산한다. 이 비산한 약액의 미스트는 챔버(20)의 측벽(20a) 및 바닥판(53)의 표면, 그리고 노즐 암(42)(특히 노즐 암(42)의 하면) 등의 챔버(20) 내의 기기의 표면에 부착된다. 부착된 약액은 챔버(20) 내의 분위기를 바람직하지 않은 분위기(예를 들면, 산 또는 알칼리 분위기)로 만들 우려가 있다. 또한, 상기한 여러 표면에 부착된 약액이 고체화되어 떨어지면, 파티클 발생의 원인이 된다. 이 때문에, 1 매의 웨이퍼(W)의 처리가 종료될 때마다, 또는 정기적으로(예를 들면, 미리 정해진 매수 예를 들면 20 매의 웨이퍼(W)의 처리가 종료될 때마다, 혹은 처리 유닛(16)을 미리 정해진 시간 운전할 때마다), 또는 챔버(20) 내의 오염 레벨이 미리 정해진 레벨이 되었을 때, 챔버(20) 내의 세정이 행해진다.
챔버(20) 내의 세정 방법에 대하여 이하에 설명한다. 액받이 컵(50)의 내부의 세정은 챔버(20) 내의 세정과 동시 또는 다른 시기에 행할 수 있는데, 본 명세서에서는 이에 대한 설명은 행하지 않는다. 하기의 챔버(20) 내의 세정 방법은, 기억부(19)에 기억된 세정 레시피에 기초하여 제어 장치(4)가 처리 유닛(16)의 각종 기기를 제어함으로써 자동적으로 행해진다.
[챔버 내 세정 공정(세정 공정)]
먼저, 세정 유체 노즐(81)로부터 세정액으로서의 DIW의 미스트를 챔버(20) 내에 분분사한다. DIW의 분사는 미리 정해진 시간만큼 계속적으로 행해지고, 이 후 정지된다. 이 때도, FFU(21)으로부터 챔버(20) 내로 전술한 유량(FL1)으로 청정 공기가 공급된다. 또한, 액받이 컵(50)의 배기구(52)를 거친 배기 유량, 그리고 챔버(20)의 측벽(20a)의 배기구(59)를 거친 배기 유량도 각각 전술한 FL2, FL3로 설정된다. 챔버(20)의 내부 공간이 DIW의 미스트로 채워지면, 챔버(20)의 내부 공간에 면한 벽체(예를 들면 측벽(20a), 바닥판(53)) 및 챔버(20) 내의 기기(예를 들면 노즐 암(42) 등) 등의 부재(이하, '세정 대상부'라고 함)의 표면에 DIW의 미스트가 부착된다. 챔버(20)의 내부 공간을 DIW의 미스트로 채움으로써, 노즐 암(42)의 하면 등의 하향의 면에도 DIW의 미스트를 부착시킬 수 있다.
챔버(20) 내의 세정 대상부의 표면이 DIW로 적셔진 상태를 유지함으로써, 표면에 부착되어 있는 약액 및 약액 유래의 고체가 DIW로 용해된다. DIW는 세정 대상부의 표면에 부착될 수 있는 물체의 대부분을 용해할 수 있다. 바닥판(53)에 부착된 DIW는 바닥판(53)의 경사를 따라 흘러, 배액구(54)로 유입된다. 측벽(20a)에 부착된 DIW는 중력에 의해 하방으로 떨어지고, 경사진 바닥판(53)의 표면을 지나, 혹은 직접적으로 배액구(54)로 유입된다. 노즐 암(42)에 부착된 DIW는, 액받이 컵(50) 내에 떨어진 후 배액구(51)로 유입되거나, 혹은 액받이 컵(50)의 외측 표면 상에 떨어지거나 바닥판(53)의 표면에 떨어지고, 이 후, 경사진 바닥판(53)의 표면을 지나 배액구(54)로 유입된다. 즉, 세정 유체 노즐(81)로부터 분사된 DIW의 대부분은 액받이 컵(50)의 배액구(51) 또는 바닥판(53)의 배액구(54)를 지나, 처리 유닛(16) 밖으로 배출된다.
챔버 내 세정 공정을 행하고 있을 때, 예를 들면 챔버 내 세정 공정의 후기에, 기판 유지 기구(30)의 기판 유지부(31)를 회전시켜, 기판 유지부(31)에 부착된 DIW를 털어내도 된다.
[챔버 내 용제 공급 공정(용제 공급 공정)]
세정 유체 노즐(81)로부터의 DIW의 분사를 정지한 후, 측벽(20a), 바닥판(53), 노즐 암(42) 등의 챔버(20) 내 기기의 표면에는 DIW가 부착된 상태로 남겨진다. 이 DIW의 건조를 촉진시키기 위하여, 챔버 내 용제 공급 공정이 행해진다. 챔버 내 용제 공급 공정을 행함에 앞서, 웨이퍼 반입반출구(20b)가 열리고, 세정용 지그(90)가 챔버(20) 내로 반입되어 기판 유지부(31)에 의해 유지된다.
이어서, 세정 유체 노즐(81)로부터 IPA의 미스트가 분사되고, 이에 의해, 세정 대상부의 표면에 부착된 DIW를 향해 IPA가 공급되게 된다. IPA의 미스트의 분사는 미리 정해진 시간만큼 계속적으로 행해지고, 이 후 정지된다. 챔버 내 용제 공급 공정을 행할 때의 FFU(21)으로부터의 청정 공기의 공급, 액받이 컵(50)의 배기구(52)를 거친 배기, 및 챔버(20)의 측벽(20a)의 배기구(59)를 거친 배기의 조건은 챔버 내 세정 공정 때와 동일해도 된다. 단, 배기는 유기계의 공장 배기계로 폐기된다.
챔버 내 용제 공급 공정에 있어서 분사된 IPA의 회수 경로는, 챔버 내 세정 공정에 있어서의 분사된 DIW의 회수 경로와 동일하다. 단, 회수된 IPA는 유기계의 공장 배액계로, 회수된 DIW는 산 또는 알칼리계의 공장 배액계로 폐기된다.
분사된 IPA가 세정 대상부의 표면에 부착된 DIW로 공급되면, 원래 부착되어 있던 DIW가 IPA에 의해 밀어내져, 세정 대상부의 표면에 부착되어 있던 DIW 중 적어도 대부분이 IPA로 치환된다. 세정 유체 노즐(81)로부터의 IPA의 분사를 정지한 후, 세정 대상부의 표면에는 IPA가 부착된 상태로 남겨진다.
[챔버 내 건조 공정(건조 공정)]
세정 대상부의 표면에 부착된 IPA는, 자연 건조에 의해 건조시킬 수 있다. IPA의 휘발성은 DIW보다 상당히 높으므로, 표면에 부착되어 있는 IPA를 단시간에 건조시킬 수 있다.
세정 유체 노즐(81)로부터의 IPA의 분사를 정지한 후, 혹은 그 조금 전에, FFU(21)으로부터의 청정 공기(이 청정 공기의 습도는 클린룸 내 공기의 습도와 동일함)의 공급을 정지하고, 그 대신에, 저습도 가스 공급부(28)로부터 정류판(26)의 상방의 공간(27)을 거쳐 챔버(20) 내로 드라이 에어를 공급한다. 이에 의해 챔버(20) 내의 습도가 저하되어, 세정 대상부의 건조를 촉진할 수 있다. 또한, 이 챔버 내 건조 공정을 실행하고 있을 때에도, 액받이 컵(50)의 배기구(52)를 거친 배기, 및 챔버(20)의 측벽(20a)의 배기구(59)를 거친 배기의 조건은 챔버 내 용제 공급 공정을 실행하고 있을 때와 동일하게 유지할 수 있다.
노즐 암(42)의 하면에는 IPA에 의해 밀어내진 DIW가 덩어리가 되어 부착되거나, IPA가 덩어리가 되어 부착되는 경우가 있다. 이러한 액의 덩어리가 남아 있으면, 건조가 늦어진다. 이러한 액의 덩어리를 제거하기 위해서는, 노즐 암(42)을 선회시켜 세정용 지그(90)의 상방에 위치시키고, 세정용 지그(90)를 회전시키면 된다. 이에 의해, 세정용 지그(90)의 근방 또한 상방의 공간에 기류가 발생하고, 이 기류에 의해 노즐 암(42) 하면에 부착된 액의 덩어리를 날려, 노즐 암(42)의 건조를 촉진할 수 있다. 또한, 노즐 암(42) 하면에 액의 덩어리가 부착되어 있지 않고 단순히 액으로 젖어 있는 경우에도, 기류에 의해 건조가 촉진된다.
세정 대상부의 표면이 건조되면, 세정용 지그(90)를 기판 반송 장치(17)에 의해 처리 유닛(16)으로부터 취출하여, 다시 지그 수납부(93)에 수납한다. 이 후 즉시, 처리 유닛(16) 내로 웨이퍼(W)를 반입하여 웨이퍼(W)의 처리를 개시할 수 있다.
상기 실시 형태에 따르면, 챔버(20) 내의 세정 대상부의 표면을 DIW로 세정한 후, DIW를 고휘발성의 용제에 의해 치환하므로, 세정 대상부의 표면을 신속하게 건조시킬 수 있다. 이 때문에, 처리 유닛(16)의 다운 타임을 큰 폭으로 단축할 수 있어, 기판 처리 시스템(1)의 효율적인 운용을 실현할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태를 하기와 같이 개변하는 것이 가능하다.
상기 실시 형태에서는 DIW와 IPA를 동일한 노즐(81)로부터 분사했지만, 각각 다른 노즐로부터 분사해도 된다.
챔버 내 세정 공정의 개시 전에, 세정용 지그(90)를 챔버(20) 내로 반입하고, 기판 유지부(31)에 의해 유지시켜도 된다. 이 경우, 챔버 내 세정 공정을 행할 시, 노즐 암(42)을 선회시켜 세정용 지그(90)의 상방에 위치시키고, 세정용 지그(90)를 회전시킨다. 그러면, 세정용 지그(90)가 형성하는 기류를 타고 DIW의 미스트가 노즐 암(42)의 하면을 향해 흐르기 때문에, 약액의 스플래시에 의해 오염되기 쉬운 노즐 암(42)의 하면을 보다 확실히 세정하는 것이 가능해진다.
또한, 챔버 내 세정 공정 후이며 또한 챔버 내 용제 공급 공정 전에 세정용 지그(90)를 챔버(20) 내로 반입하면, 예를 들면 정류판(26)에 부착되어 있는 DIW가 액적이 되어 떨어져, 기판 반송 장치(17)의 암이 젖을 우려가 있다. 그러나, 챔버 내 세정 공정의 개시 전에 세정용 지그(90)를 챔버(20) 내로 반입하면, 그러한 경우는 없다.
세정용 지그(90)는 챔버 내 용제 공급 공정을 실행하고 있을 때도 회전시켜도 된다. 그렇게 함으로써, IPA의 미스트가 부착되기 어려운 장소에도 보다 용이하게 미스트를 부착시킬 수 있어, 치환 효율을 향상시킬 수 있다.
챔버 내 용제 공급 공정에 있어서, 세정 유체 노즐(81)로부터 가열한 IPA를 분사해도 된다. 이에 의해, 보다 단시간에 건조 공정을 완료시킬 수 있다. 이 목적을 위하여, 도 6에 개략적으로 나타내는 바와 같이, 용제 공급부(84)의 용제 공급로(84b)에 히터(84d)를 마련할 수 있다. 히터(84d)는 용제 공급원(84c)이 되는 탱크(도시하지 않음)에 마련해도 된다.
챔버 내 세정 공정에 있어서, 세정 유체 노즐(81)로부터 가열한 DIW를 분사하여, 세정 대상부를 데워 두어도 된다. 이에 의해, 보다 단시간에 건조 공정을 완료시킬 수 있다. 이 목적을 위하여, 도 6에 개략적으로 나타내는 바와 같이, 세정수 공급부(83)의 세정수 공급로(83b)에 히터(83d)를 마련할 수 있다. 히터(83d)는 세정수 공급원(83c)이 되는 탱크(도시하지 않음)에 마련해도 된다. 또한, 가열한 DIW를 이용함으로써 제거 대상물을 보다 효율 좋게 용해시킬 수 있다.
챔버 내 건조 공정에 있어서, 저습도 가스 공급부(28)로부터 가열한 드라이 에어를 공급해도 된다. 이에 의해, 보다 단시간에 건조를 완료시킬 수 있다. 이 목적을 위하여, 도 7에 개략적으로 나타내는 바와 같이, 저습도 가스 공급부(28)의 가스 공급로(28c)에 히터(28e)를 마련할 수 있다.
챔버 내 세정 공정 또는 챔버 내 용제 공급 공정에 있어서, 액받이 컵(50)의 배기구(52)를 거친 배기의 유량 및 챔버(20)의 측벽(20a)의 배기구(59)를 거친 배기의 유량을, 양측의 합계를 전술한 FL2 ＋ FL3로 유지한 채로 변동시켜도 된다. 그렇게 함으로써, 챔버(20) 내의 내압을 실질적으로 일정하게 유지한 채로, 챔버(20) 내의 기류를 변화시킬 수 있다. 이 경우, 세정 대상부의 미스트가 부착되기 어려운 부분에도 미스트를 부착시키기 쉬워질 가능성이 있다.
또한, 챔버 내 세정 공정 또는 챔버 내 용제 공급 공정에 있어서, 챔버(20) 내의 기류를 변화시키기 위하여, 세정용 지그(90)의 회전 속도를 변화(회전 속도 제로도 포함함)시켜도 된다. 챔버 내 세정 공정 또는 챔버 내 용제 공급 공정에 있어서, 챔버(20) 내의 가동 부재를 이동시켜도 된다. 예를 들면, 노즐 암(42)을 선회시키거나 혹은 승강시킴으로써, 노즐 암(42) 전체에 대한 미스트의 부착을 촉진시킬 수 있다.
챔버(20)의 벽체(측벽(20a), 바닥판(53) 등)의 표면을 친수성 재료로 형성하거나, 혹은 상기 벽체의 표면에 친수성 피막을 마련하거나 친수화 처리를 실시해도 된다. 친수성의 표면에 대한 액체의 접촉각은 작아지기 때문에, 표면 장력이 낮은 IPA가 표면에서 한층 확산되기 쉬워져, IPA의 증발을 촉진할 수 있다. 벽체 이외의 세정 대상부의 표면을 친수성으로 해도 된다.
도 8에 개략적으로 나타내는 바와 같이, 챔버(20)의 벽체(측벽(20a), 바닥판(53)등)에 히터(95)를 장착해도 된다. 이 히터(95)는, 예를 들면 자동차용 글라스의 결로를 없애기 위한 프린트된 전열선과 유사한 것을 이용할 수 있다. 벽체를 가열함으로써 IPA의 증발을 촉진할 수 있다.
기판 처리 장치의 처리 대상의 기판은 반도체 웨이퍼에 한정되는 것은 아니며, 다른 종류의 기판, 예를 들면 글라스 기판, 세라믹 기판 등이어도 된다.
이어서, 다른 실시 형태(이하에서 '제 2 실시 형태'라고 함)에 따른 처리 유닛(구별을 위하여 '처리 유닛(16A)'이라고 함)에 대하여, 도 9 ~ 도 11을 참조하여 설명한다. 또한, 여기까지 설명해 온 실시 형태는, 설명의 편의상, 이하에서 '제 1 실시 형태'라 하는 것으로 한다. 제 2 실시 형태를 나타내는 도 9 ~ 도 11에 있어서, 제 1 실시 형태와 동일 부재에는 동일 부호를 부여하여 중복 설명을 생략한다.
이 제 2 실시 형태에 따른 처리 유닛(16A)에서는, 액받이 컵(50)이, 가장 외측에 있는 부동의(고정된) 배기컵(501)과, 그 내측에 있는 처리액 안내용의 배액컵(502)을 가진다.
배액컵(502)은 배액컵 본체(5021)와, 도시하지 않은 승강 구동 기구에 의해 승강시킬 수 있는 제 1 가동 컵 요소(5022) 및 제 2 가동 컵 요소(5023)를 가지고 있다. 또한, 기판 유지부(31)에는 링 형상의 제 1 회전컵(34) 및 제 2 회전컵(35)이 기판 유지부(31)와 함께 회전하도록 장착되어 있다. 제 1 가동 컵 요소(5022) 및 제 2 가동 컵 요소(5023)의 상하 방향 위치를 전환함으로써, 배액컵 본체(5021)의 외주부(5021a)와 제 1 가동 컵 요소(5022)와의 사이의 유기액용의 제 1 배액 통로(502a), 제 1 가동 컵 요소(5022)와 제 2 가동 컵 요소(5023)와의 사이의 산성액용의 제 2 배액 통로(502b), 및 제 2 가동 컵 요소(5023)와 배액컵 본체(5021)의 내주부(5021b)와의 사이의 알칼리성액용의 제 3 배액 통로(502c) 중 어느 하나의 입구를 열 수 있다. 웨이퍼(W)로부터 비산한 후에 제 1 회전컵(34) 및 제 2 회전컵(35)의 극간을 통하여 외방으로 비산하는 처리액은, 입구가 열린 배액 통로(502a - 502c 중 어느 하나)로 유입된다. 이들 배액 통로의 저부에는 각각 배액로가 접속되고, 이들 배액로는 합류하여 배액로(57)가 되어, 그 후에 배액로(56)에 합류한다.
배기컵(501)은, 외주 통부(5011)와, 외주 통부(5011)의 상단부로부터 외주 통부(5011) 반경 방향 내측으로 돌출되는 돌출부(5012)를 가지고 있다. 배기컵(501)과 배액컵 본체(5021)의 외주부(5021a)와의 사이에 배기 통로(501a)가 형성된다. 배기 통로(501a)의 저부에는 배기구(52)가 마련되고, 이 배기구(52)에 배기 덕트(배기로)(62)가 접속되어 있다. 제 1 회전컵(34)은 회전하는 웨이퍼(W)로부터 비산한 처리액이 직접적으로 배기 통로(501a) 내에 날아드는 것을 방지한다.
회전하는 웨이퍼(W)로부터 비산한 처리액 특히 미세한 미스트 형상의 처리액이 챔버(20)의 측벽(20a)에 도달하는 것을 방지하거나 적어도 큰 폭으로 억제하기 위하여, 액받이 컵(50)의 외측(배기컵(501)의 외측)에 미스트 가드(100)가 마련되어 있다. 미스트 가드(100)는 외주 통부(101)와, 이 외주 통부(101)의 상단부로부터 외주 통부(101)의 (반경 방향) 내측을 향해 연장되어 배기컵(501)의 상방으로 돌출되는 돌출부(102)를 가지고 있다. 미스트 가드(100)는 도시하지 않은 승강 기구에 의해 승강되어, 고위치(HG), 저위치(LG)(도 10 참조)를 취할 수 있다.
배기컵(501)의 외주 통부(5011)의 외측에, 미스트 가드(100)의 외주 통부(101)를 수용하는 원통 형상의 가드 포켓(103)(미스트 가드 수용부)이 마련되어 있다. 바닥판(53)은 가드 포켓(103)으로부터 외측을 향해 연장되어 있다.
제 2 실시 형태에 있어서의 저습도 가스 공급부(구별을 위하여 '저습도 가스 공급부(28A)'라고 함)는 저습도 또한 저산소 농도의 가스로서의 질소 가스 및 저습도의 가스로서의 드라이 에어 중 어느 일방을 선택적으로 공급할 수 있도록 되어 있다. 흐름 제어 기기(28d)(개폐 밸브 등)의 하류측에서, 가스 공급로(28c)에 다른 가스 공급로(28e)가 합류하고 있다. 가스 공급로(28e)에는 흐름 제어 기기(28f)(개폐 밸브 등)가 개재 설치되어 있다. 가스 공급로(28c)에는 드라이 에어 공급원(28b)이 접속되고, 가스 공급로(28e)에는 질소 가스 공급원(28g)이 접속되어 있다. 흐름 제어 기기(28d, 28f)를 전환함으로써, 노즐(28a)에 드라이 에어 및 질소 가스 중 어느 일방을 공급할 수 있다.
챔버(20) 내의 분위기에 노출되는 부재, 특히 챔버(20)의 측벽(20a)의 내측면, 바닥판(53)의 상면, 미스트 가드(100)의 돌출부(102)의 상면, 노즐 암(42)의 전체 표면, 암 구동부(지주, 구동 기구 수용부)의 전체 표면에 블라스트 처리가 실시되어 있다. 물질의 표면에 블라스트 처리를 행함으로써, 표면에 미세 요철이 발생하고, 그 결과, 표면이 친수화되는 것은 잘 알려져 있다. 상기의 각 표면에 블라스트 처리를 실시하여 친수화시킴으로써, 표면에 부착된 액체(액적)를 광범위하게 확산시킬 수 있어, 용이하게 증발시킬 수 있다.
블라스트 처리는 세정 유체 노즐(81)로부터 토출된 액적이 부착할 수 있는 부위, 즉 바닥판(53) 및 그보다 상방에 있는 부재의 표면의 가능한 한 많은 부위에 실시하는 것이 바람직하지만, 특히 건조 지연이 문제가 되는 부위에만(즉, 바닥판(53) 및 그보다 상방에 있는 부재의 표면의 일부에만) 실시해도 된다.
도 12에 나타내는 바와 같이, 고체 표면 상에서의 평형 접촉각이 θ일 때 2 개의 고체 표면이 각진 모서리(모서리부)(참조 부호 RD를 붙임)에 있어서 굴곡각(α)으로 교차하고 있는 경우, 모서리를 향해 진행해 온 액적은, 모서리에 있어서의 접촉각이 θ ＋ α를 초과할 때까지 모서리보다 앞으로 나아가지 않는다고 하는 '습윤의 핀고정 효과'라고 하는 현상이 알려져 있다. 습윤의 핀고정 효과에 의해 모서리에 액적이 체류되면, 당해 액적의 증발에 장시간을 요하므로, 챔버(20) 내의 건조가 늦어지게 된다. 습윤의 핀고정 효과에 의한 액적 체류가 문제가 될 것 같은 부위로서는, 예를 들면 미스트 가드(100)의 외주 통부(101)와 돌출부(102)가 교차하는 모서리(도 10에서 일점 쇄선으로 둘러싼 부위(100a)) 및 바닥판(53)의 배액구(54)를 향하는 모서리 즉 가장자리(도 10에서 일점 쇄선으로 둘러싼 부위(53a)) 등이 예시된다. 이들 모서리는 경사면의 하단에 있으므로, 액적이 모이기 쉽다. 또한, 습윤의 핀고정 효과에 의한 액적 체류가 문제가 될 것 같은 다른 부위로서, 노즐 암(42)에 존재하는 모서리부 및 암 구동부(43)에 존재하는 모서리부(도 11도 참조) 등이 예시된다. 이 제 2 실시 형태에서는, 상술한 부위에 R 모따기를 실시하여, 습윤의 핀고정 효과가 발생하지 않도록 하고 있다.
또한, 만약 도 9 및 도 10에 나타내는 구성에서 미스트 가드(100)를 제외한 경우에는, 액받이 컵(50)의 가장 외측 또한 가장 상방에 있는 구성 요소, 즉 배기컵(501)의 외주 통부(5011)와 돌출부(5012)가 교차하는 능선에 R 모따기를 실시하는 것이 고려된다.
R 모따기는 세정 유체 노즐(81)로부터 토출된 액적이 흘러와 머물 수 있는 모서리(모서리부)의 가능한 한 많은 부위에 실시하는 것이 바람직하지만, 특히 건조 지연이 문제가 되는 부위에만 실시해도 된다.
습윤의 핀고정 효과를 효과적으로 방지하기 위한 R 모따기의 곡률 반경은 2 mm 이상이며, 이 2 mm 이상이라고 하는 곡률 반경은, 기계 가공의 버의 제거를 위하여 행해지는 모따기, 혹은 작업자의 안전을 위하여 샤프 엣지를 둥글게 하기 위한 모따기의 곡률 반경보다 매우 크다.
블라스트 처리 및 R 모따기가 적용된 노즐 암(42) 및 암 구동부(43)의 일례를 도 11에 나타낸다. 이 노즐 암(42)은 베이스부(421) 및 봉 형상부(422)를 가진다. 각 봉 형상부(422)의 기단부는 베이스부(421)에 고정되어 있다. 각 봉 형상부(422)는 선단부에서 대략 90도 하향으로 굴곡져 있고, 하향으로 연장되는 부분의 하단부에 노즐(423)(도 9의 개략도에서의 노즐(41)에 상당)이 마련되어 있다. 각 봉 형상부(422)의 내부에는, 각 봉 형상부(422)의 축선 방향으로 연장되어 대응하는 노즐(423)로 처리액을 공급하는 도시하지 않은 처리액 유로가 마련되어 있다.
암 구동부(43)는 대략 원기둥 형상의 베이스부(431)와 대략 원기둥 형상의 축부(432)를 가진다. 베이스부(431)는 바닥판(53)에 마련된 홀에 삽입되어 있고, 바닥판(53)의 하방에서 처리 유닛(16A)의 도시하지 않은 프레임에 고정되어 있다. 베이스부(431)에 내장된 도시하지 않은 액츄에이터에 의해, 축부(432)는 승강 가능 또한 연직 축선 둘레로 회전 가능하다.
노즐 암(42)의 베이스부(421)의 측면과 상면이 만나는 모서리(42RD)의 부분에는 R 모따기가 실시되어 있다. 인접하는 측면끼리 만나는 모서리의 부분에도 R 모따기를 형성해도 된다. 노즐 암(42)의 봉 형상부(422)는 원기둥 형상이며 모서리부를 거의 가지고 있지 않다. 암 구동부(43)의 원기둥 형상의 베이스부(431)의 측주면과 상면이 만나는 모서리(43RD)의 부분에는 R 모따기가 실시되어 있다. 이와 같이 R 모따기(곡률 반경 2 mm 이상)를 형성함으로써, 모서리 또는 모서리부에서 습윤의 핀고정 효과가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
노즐 암(42)의 베이스부(421)의 표면 중 적어도 일부 예를 들면 상면, 바람직하게는 베이스부(421)의 전체 표면에는 블라스트 처리가 실시되어 있다. 노즐 암(42)의 봉 형상부(422)의 표면 중 적어도 일부, 바람직하게는 전체 표면에도 블라스트 처리가 실시되어 있다. 암 구동부(43)의 원기둥 형상의 베이스부(431)의 측주면과 상면의 적어도 일부, 바람직하게는 베이스부(431)의 전체 표면에는 블라스트 처리가 실시되어 있다. 이에 의해, 블라스트 처리가 실시된 표면에 부착된 액(예를 들면 IPA)이 확산되어, 증발되기 쉬워진다.
이어서, 제 2 실시 형태에 따른 처리 유닛(16A)의 동작에 대하여 설명한다.
이 제 2 실시 형태에 있어서의 웨이퍼(W)에 대한 처리(약액 처리 공정, 린스 공정, 용제 치환 공정, 건조 공정)는, 먼저 설명한 제 1 실시 형태에 있어서의 웨이퍼(W)에 대한 처리와 대략 동일하다. 상이점만 이하에 기술한다. 먼저, 사용하는 처리액(산성 약액, 알칼리성 약액, 순수, 유기 용제)에 따라, 제 1 가동 컵 요소(5022) 및 제 2 가동 컵 요소(5023)의 높이 위치가 전환되고, 배액컵(502)의 사용하는 처리액에 대응하는 배액 통로(유기액용의 제 1 배액 통로(502a), 산성액용의 제 2 배액 통로(502b) 및 알칼리성액용의 제 3 배액 통로(502c) 중 어느 하나)를 거친 배액이 행해진다. 또한, 약액 처리 공정, 린스 공정 및 용제 치환 공정에 있어서 미스트 가드(100)가 고위치(HG)에 위치하여, 회전하는 웨이퍼(W)로부터 비산하는 처리액이 챔버(20)의 측벽(20a)에 도달하는 것을 억제한다. 미스트 가드(100)는 건조 공정이 실행될 때는 저위치(LG)에 위치한다.
이 제 2 실시 형태에 따른 챔버 내의 세정 방법을 구성하는 공정(챔버 내 세정 공정, 챔버 내 용제 공급 공정, 챔버 내 건조 공정)은, 제 1 실시 형태에 따른 챔버(20) 내의 세정 방법과 대략 동일하다. 상이점만 이하에 기술한다.
미스트 가드(100)는 챔버 내 세정 공정, 챔버 내 용제 공급 공정 및 챔버 내 건조 공정의 전체 공정에 있어서, 저위치(LG)에 위치시켜 둔다. 미스트 가드(100)를 고위치(HG)로 올려 두면, 세정 유체 노즐(81)로부터 토출되는 DIW 및 IPA의 미스트가 챔버(20) 내에 확산되지 않게 되기 때문이다.
챔버 내 세정 공정이 실행될 때는, 제 1 가동 컵 요소(5022) 및 제 2 가동 컵 요소(5023)의 높이 위치를 적절히 설정함으로써, 산성액용의 제 2 배액 통로(502b) 또는 알칼리성액용의 제 3 배액 통로(502c)를 열고, 열린 배액 통로를 거쳐 배액컵(502) 내로 유입되는 세정 유체 노즐(81)로부터의 세정액(DIW)을 배출한다. 이 챔버 내 세정 공정에 있어서는, 챔버(20) 내가 저습도 분위기이면, 세정액이 증발하여 챔버(20) 내에 확산되지 않게 될 우려가 있으므로, 제 1 실시 형태와 마찬가지로, FFU(21)으로부터 챔버(20) 내로 청정 공기(저습도가 아님)가 공급된다.
챔버 내 용제 공급 공정이 실행될 때는, 제 1 가동 컵 요소(5022) 및 제 2 가동 컵 요소(5023)의 높이 위치를 적절히 설정함으로써, 유기액용의 제 1 배액 통로(502a)를 열고, 이 제 1 배액 통로(502a)를 거쳐 배액컵(502) 내로 유입되는 세정 유체 노즐(81)로부터의 IPA를 배출한다. 이 배출된 IPA를 회수 탱크(65)로 회수하고, 회수한 IPA를 IPA 공급로(66)를 거쳐 용제 공급부(84)의 용제 공급원(84c)으로 보내 재이용해도 된다. 이 챔버 내 용제 공급 공정이 실행될 때, 그리고 챔버 내 건조 공정이 실행될 때는, FFU(21)으로부터의 청정 공기의 공급이 정지되고, 저습도 가스 공급부(28A)로부터 노즐(28a)을 거쳐 질소 가스가 챔버(20) 내로 공급된다. 챔버(20) 내가 산소 분위기이면 산소에 기인하는 얼룩이 챔버(20) 내에 발생할 우려가 있으므로, 질소 가스를 챔버(20) 내로 공급함으로써 챔버(20) 내의 산소 농도를 낮추고 있다.
또한, 질소 가스는 드라이 에어보다 고가이므로, 웨이퍼(W)에 대한 액 처리가 행해지는 경우에 저습도 가스 공급부(28A)로부터 공급되는 저습도 가스로서는, 제 1 실시 형태와 마찬가지로 드라이 에어가 이용된다.
이 제 2 실시 형태에 있어서는, 세정 유체 노즐(81)로부터 토출되는 액적이 부착하는 부재의 표면에 블라스트 처리가 실시되어 있다. 일반적으로, 챔버 내 부재의 상당수는 친수성이 높지 않은 고분자 재료 부품이므로 액적은 확산되기 어렵고, 액이 증발(건조)하기까지 시간이 걸리는 경향에 있다. 그러나, 부재 표면에 블라스트 처리를 실시함으로써 부재 표면이 친수화되어 액이 확산되기 쉬워지므로, 액이 증발(건조)하기까지 필요한 시간을 단축할 수 있다. 즉, 챔버 내 용제 공급 공정에서 공급된 IPA의 미스트를 챔버 내 건조 공정 중에 단시간에 증발시킬 수 있다. 이 때문에, 챔버 내의 세정 방법을 실행하기 위하여 필요한 시간을 단축할 수 있어, 처리 유닛(16A)의 다운 타임을 단축할 수 있다.
또한 제 2 실시 형태에 있어서는, 모서리(모서리부, 가장자리)에 곡률 반경 2 mm 이상의 R 모따기가 이루어져 있으므로, 습윤의 핀고정 효과에 의해 모서리에 액(세정 유체 노즐(81)로부터의 IPA의 미스트)이 액적이 되어 체류하는 것이 방지 또는 억제된다. 이에 의해서도, 챔버 내 용제 공급 공정에서 공급된 IPA의 미스트를 챔버 내 건조 공정 중에 단시간에 증발시킬 수 있어, 챔버 내의 세정 방법을 실행하기 위하여 필요한 시간을 단축할 수 있다. 또한, 제 1, 제 2 실시 형태에 있어서, 챔버 내에 습도계를 장착하여, 챔버 내의 습도를 검출하도록 해도 된다. 챔버 내 건조 공정에 있어서는, 챔버 내의 습도의 검출값이 어느 정해진 습도 이하가 되면, 챔버 내에 남은 세정수로서의 순수가 웨이퍼(W)의 처리에 영향을 주지 않는 양에 달했다고, 혹은 챔버 내에 순수가 없어졌다고 하여 챔버 내 건조가 종료되었다고 판단해도 된다. 그에 따라, 웨이퍼(W)의 처리를 개시할 수 있다고 판단하도록 해도 된다. 챔버 내 용제 공급 공정에 있어서는, 습도계에 의해 챔버 내의 습도의 검출값이 어느 정해진 습도 이하가 되면, 챔버 내에 남은 세정수로서의 순수가 IPA로 치환되었다고 판단하여, IPA의 공급을 정지하도록 해도 된다.
W : 기판(반도체 웨이퍼)
4 : 제어부(제어 장치)
19 : 기억부
20 : 처리 챔버
20a, 53 : 처리 챔버의 벽체(측벽, 바닥판)
17 : 반송 기구(기판 반송 장치)
28 : 저습도 가스 공급부
28e : 저습도 가스를 가열하는 히터
31 : 기판 유지부
33 : 회전 구동부
41 : 처리 유체 노즐
42 : 노즐 암
43 : 암 구동부
50 : 액받이 컵
81, 83, 84 : 세정 유체 분사부
81 : 세정 유체 노즐
83 : 세정수 공급부
83d : 세정수를 가열하는 히터
84 : 용제 공급부
84d : 용제를 가열하는 히터
90 : 세정용 지그
93 : 지그 수납부
95 : 벽체를 가열하는 히터
100 : 미스트 가드

Claims (22)

  1. 처리 챔버와,
    상기 처리 챔버 내에 마련된 기판을 유지하는 기판 유지부와,
    상기 기판 유지부에 의해 유지된 기판에 처리액을 공급하는 처리액 노즐과,
    상기 기판 유지부를 둘러싸고, 상기 기판 유지부에 의해 유지된 기판으로부터 비산하는 처리액을 회수하는 액받이 컵과,
    상기 처리 챔버 내의 세정 대상부를 세정하기 위한 물과, 상기 물보다 휘발성이 높은 용제를, 상기 처리 챔버의 내부 공간에 분사하는 세정 유체 분사부
    를 구비하고,
    상기 세정 유체 분사부는, 상기 액받이 컵 및 상기 처리액 노즐보다 높은 위치에 마련된 적어도 2개의 세정 유체 노즐을 포함하고,
    상기 처리 챔버의 내부를 상방에서 보았을 때, 상기 적어도 2개의 세정 유체 노즐은 상기 액받이 컵을 사이에 두도록 상기 액받이 컵의 외측에 마련되고,
    각각의 세정 유체 노즐은 적어도 대략 수평 방향으로, 그리고 적어도 상기 액받이 컵 측을 향해 상기 물을 미스트 형상으로 분사하여 상기 처리 챔버 내의 공간을 미스트 형상의 물에 의해 채울 수 있고, 또한, 적어도 대략 수평 방향으로, 그리고 적어도 상기 액받이 컵 측을 향해 상기 용제를 미스트 형상으로 분사하여 상기 처리 챔버 내의 공간을 미스트 형상의 용제에 의해 채울 수 있도록 구성된 것인, 기판 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정 유체 노즐에 세정수 공급부와 용제 공급부가 접속되고, 상기 세정 유체 노즐로부터 상기 물 및 상기 용제 어느 것도 단독으로 분사할 수 있는 기판 처리 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 세정 유체 분사부는 상기 용제를 가열하는 히터를 가지는 기판 처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리 챔버 내에 저습도 가스를 공급하는 저습도 가스 공급부를 더 구비하고, 상기 저습도 가스 공급부는 상기 저습도 가스로서 드라이 에어와 질소 가스를 선택적으로 공급할 수 있도록 구성되고, 상기 처리 챔버 내에서 상기 기판 유지부에 의해 유지된 기판이 처리되는 경우에 상기 처리 챔버 내로 드라이 에어를 공급하고, 상기 처리 챔버 내의 상기 세정 대상부를 세정하는 경우에 상기 처리 챔버 내로 질소 가스를 공급하도록 상기 저습도 가스 공급부를 제어하는 제어부를 더 구비한 기판 처리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 저습도 가스 공급부는 상기 질소 가스를 가열하는 히터를 가지는 기판 처리 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 유지부를 회전시키는 회전 구동부와,
    세정용 지그를 상기 기판 유지부로 전달하는 반송 기구와,
    상기 회전 구동부를 개재하여 상기 기판 유지부를 회전시키는 제어부
    를 더 구비하고,
    상기 세정용 지그는 상기 기판 유지부에 의해 유지 가능하며, 상기 세정 유체 분사부가 상기 용제의 분사를 끝낸 후, 상기 기판 유지부에 의해 유지된 상기 세정용 지그를 회전시킴으로써, 상기 용제 또는 상기 물이 부착된 상기 세정 대상부의 건조를 촉진하기 위한 기류를 상기 세정용 지그의 주위에 형성할 수 있도록 구성되어 있는 기판 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 처리 챔버 내에 마련되고, 상기 처리액 노즐을 유지하는 노즐 암과, 상기 노즐 암을 이동시키는 암 구동부를 더 구비하고,
    상기 제어부는 상기 세정 유체 분사부가 상기 용제의 분사를 끝낸 후, 상기 암 구동부를 구동하여 상기 노즐 암을 회전하는 상기 세정용 지그의 상방에 위치시키고, 상기 세정용 지그가 형성하는 기류에 의해, 상기 용제 또는 상기 물이 부착된 상기 노즐 암의 하면의 건조를 촉진하는 기판 처리 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리 챔버의 벽체를 가열하는 히터를 더 구비한 기판 처리 장치.
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정 대상부는 상기 처리 챔버의 내부 공간에 면한 상기 처리 챔버의 측벽을 포함하는 기판 처리 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정 유체 분사부로부터 분사되는 용제가 부착될 수 있는 세정 대상부의 표면에 블라스트 처리가 실시되어 있는 기판 처리 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정 유체 분사부로부터 분사되는 용제가 부착될 수 있는 상기 처리 챔버 내의 부재의 상향의 면과 다른 면이 만나는 모서리에, 곡률 반경이 2 mm 이상의 R 모따기가 실시되어 있는 기판 처리 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 R 모따기가 실시되는 상기 처리 챔버 내에 존재하는 부재에는 상기 처리 챔버의 측벽과 상기 액받이 컵의 사이에 있는 바닥판이 포함되는 기판 처리 장치.
  15. 처리 챔버와, 상기 처리 챔버 내에 마련된 기판을 유지하는 기판 유지부와, 상기 기판 유지부에 의해 유지된 기판에 처리액을 공급하는 처리액 노즐과, 상기 기판 유지부를 둘러싸고, 상기 기판 유지부에 의해 유지된 기판으로부터 비산하는 처리액을 회수하는 액받이 컵을 구비한 기판 처리 장치의 상기 처리 챔버 내의 세정 대상부를 세정하는 처리 챔버 세정 방법에 있어서,
    상기 액받이 컵 및 상기 처리액 노즐보다 높은 위치에 적어도 2개의 세정 유체 노즐을 마련하고, 상기 처리 챔버의 내부를 상방에서 보았을 때, 상기 적어도 2개의 세정 유체 노즐은, 상기 액받이 컵을 사이에 두도록 상기 액받이 컵의 외측에 마련되고,
    상기 처리 챔버 세정 방법은,
    상기 적어도 2개의 세정 유체 노즐로부터 상기 처리 챔버 내에 물을 미스트 형상으로 적어도 수평 방향으로, 그리고 적어도 상기 액받이 컵 측을 향해 분사하여 상기 처리 챔버 내의 공간을 상기 미스트 형상의 물에 의해 채움으로써 상기 세정 대상부를 물로 적셔 상기 세정 대상부의 표면에 부착된 제거 대상물을 세정하는 세정 공정과,
    상기 적어도 2개의 세정 유체 노즐로부터 상기 처리 챔버 내에 물보다 휘발성이 높은 용제를 미스트 형상으로 적어도 수평 방향으로, 그리고 적어도 상기 액받이 컵 측을 향해 분사하여 상기 처리 챔버 내의 공간을 상기 미스트 형상의 용제에 의해 채움으로써 상기 세정 대상부의 표면에 부착된 물을 상기 용제로 치환하는 용제 공급 공정과,
    상기 세정 대상부의 표면을 건조시키는 건조 공정
    을 구비한 처리 챔버 세정 방법.
  16. 삭제
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 용제 공급 공정에 있어서 상기 용제는 가열된 상태로 공급되는 처리 챔버 세정 방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 건조 공정에 있어서 상기 처리 챔버 내로 질소 가스가 공급되는 처리 챔버 세정 방법.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 건조 공정에 있어서, 상기 처리 챔버 내에 마련된 기판 유지부에 세정용 지그가 유지되어 회전되고, 이에 의해 상기 세정용 지그의 상방의 공간에 기류가 형성되고, 이 기류에 의해 상기 용제 또는 상기 물이 부착된 상기 세정 대상부의 건조를 촉진시키는 처리 챔버 세정 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 건조 공정에 있어서, 회전하고 있는 상기 세정용 지그의 상방에, 기판에 처리 유체를 공급하는 처리 유체 노즐을 유지하는 노즐 암을 위치시키고, 이에 의해 상기 용제 또는 상기 물이 부착된 상기 노즐 암의 하면의 건조를 촉진시키는 처리 챔버 세정 방법.
  21. 제 15 항에 있어서,
    상기 건조 공정에 있어서, 상기 처리 챔버의 벽체가 상기 벽체에 마련된 히터에 의해 가열되는 처리 챔버 세정 방법.
  22. 제 7 항에 있어서,
    상기 세정용 지그를 수납하는 지그 수납부를 더 구비하는 기판 처리 장치.
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