KR102661662B1 - 기판 세정 장치 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

세정력이 높은 기판 세정 장치 및 기판 세정 방법을 제공한다. 기판을 회전시키는 기판 회전 기구와, 회전되는 상기 기판의 소정 면을 향하여 초음파 세정액을 분사하는 제1 노즐 및 제2 노즐을 구비하고, 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐은, 하나의 하우징에 보유 지지되어 있는, 기판 세정 장치가 제공된다.

Description

기판 세정 장치 및 기판 처리 장치 {SUBSTRATE CLEANING DEVICE AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 초음파 세정액을 이용하여 기판을 세정하는 기판 세정 장치 및 기판 세정 방법에 관한 것이다.
초음파 세정액을 이용하여 기판을 세정하는 기판 세정 장치가 알려져 있다(특허문헌 1).
일본 특허 공개 제2017-162889호 공보
본 발명의 과제는, 세정력이 높은 기판 세정 장치 및 기판 세정 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 기판을 회전시키는 기판 회전 기구와, 회전되는 상기 기판의 소정 면을 향하여 초음파 세정액을 분사하는 제1 노즐 및 제2 노즐을 구비하고, 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐은 하나의 하우징에 보유 지지되어 있는, 기판 세정 장치가 제공된다.
상기 제1 노즐로부터의 초음파 세정액과 상기 제2 노즐로부터의 초음파 세정액은, 서로 혼합된 후에 상기 소정 면에 도달해도 되고 상기 소정 면에 도달한 후에 서로 혼합되어도 된다.
상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐은, 선회축을 중심으로 선회하는 암의 선단에 설치되어 상기 기판의 제1 면에 초음파 세정액을 분사하는 것이 바람직하다.
상기 제1 노즐은, 회전되는 상기 기판의 제1 면에 초음파 세정액을 분사하고, 상기 제2 노즐은, 회전되는 상기 기판의 상기 제1 면과 반대측의 제2 면에 초음파 세정액을 분사하는 것이 바람직하다.
상기 제1 노즐 및/또는 상기 제2 노즐은, 회전되는 상기 기판의 에지 부분에 초음파 세정액을 분사하는 것이 바람직하다.
상기 에지 부분에 초음파 세정액을 분사하는 상기 제1 노즐 및/또는 상기 제2 노즐은, 초음파 세정액이, 회전되는 상기 기판의 베벨에는 닿지 않고 상기 기판의 에지 부분에 착액되고, 그 후, 에지 부분으로부터 중심을 향하도록 초음파 세정액을 분사하는 것이 바람직하다.
상기 에지 부분에 초음파 세정액을 분사하는 상기 제1 노즐 및/또는 상기 제2 노즐은, 초음파 세정액이, 회전되는 상기 기판의 에지 부분보다 중심측에 착액되고, 그 후, 에지 부분을 향하도록 초음파 세정액을 분사하는 것이 바람직하다.
상기 제1 노즐 및/또는 상기 제2 노즐은, 회전되는 상기 기판의 베벨에 초음파 세정액을 분사하는 것이 바람직하다.
상기 베벨에 초음파 세정액을 분사하는 상기 제1 노즐 및/또는 상기 제2 노즐은, 회전되는 상기 기판의 접선 방향으로 초음파 세정액을 분사하는 것이 바람직하다.
상기 제1 노즐 및 상기 제2 노즐은, 상기 기판 회전 기구의 근방에서 요동하면서 상기 기판의 에지 부분에 초음파 세정액을 분사하는 것이 바람직하다.
기판 세정 장치는, 상기 하우징에 접속되어 상기 제1 노즐 및 상기 제2 노즐에 세정액을 공급하는 유로와, 상기 유로로부터 공급된 세정액에 초음파를 부여하는 진동자와, 상기 유로에 접속되어 세정액에 마이크로버블을 도입하는 마이크로버블 공급 기구를 더 구비해도 된다.
기판 세정 장치는, 상기 제1 노즐 및 상기 제2 노즐과 상기 마이크로버블 공급 기구 사이에 설치되어, 상기 마이크로버블 공급 기구에 의하여 도입된 마이크로버블을 제거하도록 구성된 필터를 더 구비해도 된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 기판을 회전시키면서 상기 기판의 소정 면을 향하여, 하나의 하우징에 보유 지지된 제1 노즐 및 제2 노즐로부터 초음파 세정액을 분사하는, 기판 세정 방법이 제공된다.
상기 제1 노즐로부터 분사되는 초음파 세정액과 상기 제2 노즐로부터 분사되는 초음파 세정액은, 초음파 세정액의 주파수, 전력, 유량, 온도 및 액의 종류 중의 적어도 하나가 서로 다른 것이 바람직하다.
세정력이 향상된다.
도 1은 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 개략 상면도.
도 2는 기판 세정 장치(4)의 개략 구성을 도시하는 평면도.
도 3은 기판 세정 장치(4)의 개략 구성을 도시하는 측면도.
도 4는 다른 기판 세정 장치(4')의 개략 구성을 도시하는 사시도.
도 5a는 초음파 세정액 공급 장치(43)의 헤드(431)의 단면도.
도 5b는 초음파 세정액 공급 장치(43)의 헤드(431)의 단면도.
도 5c는 노즐(12, 13)의 배치예를 도시하는 도면.
도 5d는 노즐(12, 13)의 배치예를 도시하는 도면.
도 5e는 노즐(12, 13)의 배치예를 도시하는 도면.
도 6a는 기판 W의 표면으로의 초음파 세정액 분사법의 일례를 도시하는 도면.
도 6b는 기판 W의 표면으로의 초음파 세정액 분사법의 일례를 도시하는 도면.
도 6c는 기판 W의 표면으로의 초음파 세정액 분사법의 일례를 도시하는 도면.
도 7은 제2 실시 형태에 있어서의 노즐(12, 13)의 배치를 도시하는 도면.
도 8은 기판 W와 헤드(431)의 위치 관계를 상방으로부터 본 도면.
도 9a는 기판 W의 표면 및 이면으로의 초음파 세정액 분사법의 일례를 도시하는 도면.
도 9b는 기판 W의 표면 및 이면으로의 초음파 세정액 분사법의 다른 예를 도시하는 도면.
도 9c는 도 9b를 상방으로부터 본 도면.
도 9d는 기판 W의 표면 및 이면으로의 초음파 세정액 분사법의 다른 예를 도시하는 도면.
도 9e는 기판 W의 표면 및 이면으로의 초음파 세정액 분사법의 다른 예를 도시하는 도면.
도 10은 초음파 세정액 공급 장치(43')의 개략 구성을 도시하는 블록도.
이하, 본 발명에 따른 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 구체적으로 설명한다.
(제1 실시 형태)
도 1은, 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 개략 상면도이다. 본 기판 처리 장치는, 직경 300㎜ 혹은 450㎜의 반도체 웨이퍼, 플랫 패널, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)나 CCD(Charge Coupled Device) 등의 이미지 센서, MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory)에 있어서의 자성막의 제조 공정에 있어서, 다양한 기판을 처리하는 것이다. 또한 기판의 형상은 원형에 제한되지 않으며, 직사각형 형상(각 형상)이나 다각형 형상의 것이어도 된다. 또한 본 명세서에 있어서 기판의 「에지」란, 기판 표면의 외주 부근의 평탄부를 가리키며, 보다 상세하게는, 기판의 가장자리로부터 소정 거리 내의 평탄부라고 생각할 수 있다. 또한 본 명세서에 있어서 기판의 「베벨」이란, 에지보다 외측의 기판 표면으로부터 각도를 갖는 곡면부 혹은 모따기부, 및 측면부를 가리킨다.
기판 처리 장치는, 대략 직사각 형상의 하우징(1)과, 다수의 기판을 스톡하는 기판 카세트가 적재되는 로드 포트(2)와, 하나 또는 복수(도 1에 도시하는 양태에서는 4개)의 기판 연마 장치(3)와, 하나 또는 복수(도 1에 도시하는 양태에서는 2개)의 기판 세정 장치(4)와, 기판 건조 장치(5)와, 반송 기구(6a 내지 6d)와, 제어부(7)를 구비하고 있다.
로드 포트(2)는 하우징(1)에 인접하여 배치되어 있다. 로드 포트(2)에는 오픈 카세트, SMIF(Standard Mechanical Interface) 포드, 또는 FOUP(Front Opening Unified Pod)를 탑재할 수 있다. SMIF 포드, FOUP는, 내부에 기판 카세트를 수납하고 격벽으로 덮음으로써 외부 공간과는 독립된 환경을 유지할 수 있는 밀폐 용기이다. 기판으로서는, 예를 들어 반도체 웨이퍼 등을 들 수 있다.
기판을 연마하는 기판 연마 장치(3), 연마 후의 기판을 세정하는 기판 세정 장치(4), 세정 후의 기판을 건조시키는 기판 건조 장치(5)는 하우징(1) 내에 수용되어 있다. 기판 연마 장치(3)는 기판 처리 장치의 긴 쪽 방향을 따라 배열되고, 기판 세정 장치(4) 및 기판 건조 장치(5)도 기판 처리 장치의 긴 쪽 방향을 따라 배열되어 있다. 또한 기판 세정 장치(4) 및 기판 건조 장치(5)는 각각, 도시하지 않은 대략 직사각 형상의 하우징이며, 셔터 기구에 의하여 개폐 가능하게 하여, 하우징부에 마련된 개폐부로부터 피처리 대상인 기판을 출납하도록 구성되어 있어도 된다. 혹은 변형 실시예로서는, 기판 세정 장치(4) 및 기판 건조 장치(5)를 일체화하여 기판 세정 처리와 기판 건조 처리를 연속적으로 하나의 유닛 내에서 행하도록 해도 된다.
본 실시 형태에서는 기판 세정 장치(4)가, 펜형 세정 도구를 이용한 접촉 세정과 초음파 세정수를 이용한 비접촉 세정을 행한다. 상세는 후술하겠지만, 펜형 세정 도구를 이용한 접촉 세정이란, 세정액의 존재 하에서, 연직 방향으로 연장되는 원기둥형의 펜형 세정 도구의 하단 접촉면을 기판에 접촉시키고, 세정 도구를 자전시키면서 일방향을 향하여 이동시켜서 기판의 표면을 스크럽 세정하는 것이다.
기판 건조 장치(5)는, 수평으로 회전하는 기판을 향하여, 이동하는 분사 노즐로부터 IPA 증기를 분출하여 기판을 건조시키고, 또한 기판을 고속으로 회전시켜서 원심력에 의하여 기판을 건조시키는 스핀 건조 유닛이 사용될 수 있다.
로드 포트(2), 로드 포트(2)측에 위치하는 기판 연마 장치(3) 및 기판 건조 장치(5)에 둘러싸인 영역에는 반송 기구(6a)가 배치되어 있다. 또한 기판 연마 장치(3), 그리고 기판 세정 장치(4) 및 기판 건조 장치(5)와 평행으로 반송 기구(6b)가 배치되어 있다. 반송 기구(6a)는, 연마 전의 기판을 로드 포트(2)로부터 수취하여 반송 기구(6b)에 전달하거나, 기판 건조 장치(5)로부터 취출된 건조 후의 기판을 반송 기구(6b)로부터 수취하거나 한다.
2개의 기판 세정 장치(4) 사이에, 이들 기판 세정 장치(4) 사이에서 기판의 전달을 행하는 반송 기구(6c)가 배치되고, 기판 세정 장치(4)와 기판 건조 장치(5) 사이에, 이들 기판 세정 장치(4)와 기판 건조 장치(5) 사이에서 기판의 전달을 행하는 반송 기구(6c)가 배치되어 있다.
또한, 하우징(1)의 내부에는, 기판 처리 장치의 각 기기의 움직임을 제어하는 제어부(7)가 배치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 하우징(1)의 내부에 제어부(7)가 배치되어 있는 양태를 이용하여 설명하지만 이에 제한되는 일은 없으며, 하우징(1)의 외부에 제어부(7)가 배치되어도 된다.
도 2 및 도 3은, 각각 기판 세정 장치(4)의 개략 구성을 도시하는 평면도 및 측면도이다. 기판 세정 장치(4)는 기판 회전 기구(41)와 펜 세정 기구(42)와 초음파 세정액 공급 장치(43)를 구비하며, 이들이, 셔터(44a)를 갖는 하우징(44) 내에 수납되어 있다. 또한 기판 세정 장치(4) 내의 각 부는 도 1의 제어부(7)에 의하여 제어된다.
기판 회전 기구(41)는 척 갈고리(411)와 회전 구동축(412)을 갖는다.
척 갈고리(411)는, 세정 대상인 기판 W의 외주 단부(에지 부분)를 파지하여 기판 W를 보유 지지하도록 마련된 보유 지지 부재이다. 본 실시 형태에서는, 척 갈고리(411)가 4개 마련되어 있으며, 인접하는 척 갈고리(411)끼리의 사이에는, 기판 W를 반송하는 로봇 핸드(도시하지 않음)의 움직임을 저해하지 않는 간격이 마련되어 있다. 척 갈고리(411)는, 기판 W의 면을 수평으로 하여 보유 지지할 수 있도록 각각 회전 구동축(412)에 접속되어 있다. 본 실시 형태에서는, 기판 W의 표면 WA가 상향으로 되도록 기판 W가 척 갈고리(411)에 보유 지지된다.
회전 구동축(412)은, 기판 W의 면에 대하여 수직으로 연장되는 축선 둘레로 회전할 수 있고, 회전 구동축(412)의 축선 둘레의 회전에 의하여 기판 W를 수평면내에서 회전시킬 수 있도록 구성되어 있다. 회전 구동축(412)의 회전 방향이나 회전수는 제어부(7)가 제어한다. 회전수는 일정해도 되고 가변이어도 된다.
또한 후술하는 세정액이나 초음파 세정액이 비산되는 것을 방지하기 위하여, 기판 회전 기구(41)(보다 구체적으로는 그의 척 갈고리 (411))의 외측에 있어서 기판 W의 주위를 덮고, 회전 구동축(412)과 동기하여 회전하는 회전 컵을 마련해도 된다.
또한 이 회전 컵은, 도시하지 않은 세정 유닛 상부의 FFU로부터 유닛 내에 공급되는 다운 플로우의 기류가, 회전 컵에 마련된 구멍을 통과하여 하방으로 빠져나가도록 구성되어 있어도 된다. 이와 같이 구성함으로써, 세정액이나 초음파 세정액이 비산되는 것을 보다 확실히 방지할 수 있다.
펜 세정 기구(42)는, 펜형 세정 도구(421)와, 펜형 세정 도구(421)를 지지하는 암(422)과, 암(422)을 이동시키는 이동 기구(423)와, 세정액 노즐(424)과, 린스액 노즐(425)과, 클리닝 장치(426)를 갖는다.
펜형 세정 도구(421)는, 예를 들어 원기둥형의 PVA(예를 들어 스펀지)제 세정 도구이며, 척 갈고리(411)에 보유 지지된 기판 W의 상방에, 축선이 기판 W와 수직으로 되도록 배치되어 있다. 펜형 세정 도구(421)는, 그 하면이 기판 W를 세정하고 그 상면이 암(422)에 지지되어 있다.
암(422)은 플랫봉형의 부재이며, 전형적으로는 긴 쪽 방향이 기판 W와 평행으로 되도록 배치되어 있다. 암(422)은, 일단으로 펜형 세정 도구(421)를 그 축선 둘레로 회전 가능하게 지지하고 있고, 타단에 이동 기구(423)가 접속되어 있다.
이동 기구(423)는 암(422)을 연직 상하로 이동시킴과 함께, 암(422)을 수평면 내에서 요동시킨다. 이동 기구(423)에 의한, 암(422)의 수평 방향으로의 요동은, 암(422)의 상기 타단을 중심으로 하여 펜형 세정 도구(421)의 궤적이 원호를 그리는 양태로 되어 있다. 이동 기구(423)는, 화살표 A로 나타낸 바와 같이 기판 W의 중심과 기판 W의 외측의 퇴피 위치 사이에서 펜형 세정 도구(421)를 요동시킬 수 있다. 이동 기구(423)는 제어부(7)에 의하여 제어된다.
세정액 노즐(424)은, 펜형 세정 도구(421)로 기판 W를 세정할 때 약액이나 순수 등의 세정액을 공급한다. 린스액 노즐(425)은 순수 등의 린스액을 기판 W에 공급한다. 세정액 노즐(424) 및 린스액 노즐(425)은, 기판 W의 표면 WA용의 것뿐 아니라 이면 WB용의 것을 마련하는 것이 바람직하다. 세정액이나 린스액의 공급 타이밍이나 공급량 등은 제어부(7)에 의하여 제어된다.
클리닝 장치(426)는 기판 W의 배치 위치보다 외측에 배치되며, 이동 기구(423)는 펜형 세정 도구(421)를 클리닝 장치(426) 상으로 이동시킬 수 있다. 클리닝 장치(426)는 펜형 세정 도구(421)를 세정한다.
이상 설명한 펜 세정 기구(42)에 있어서, 기판 W가 회전한 상태에서 세정액 노즐(424)로부터 세정액을 기판 W 상에 공급하면서, 펜형 세정 도구(421)의 하면이 기판 W의 표면 WA에 접촉하여 암(422)을 요동시킴으로써, 기판 W가 물리적으로 접촉 세정된다.
초음파 세정액 공급 장치(43)는, 기판 W를 사이에 두고 펜 세정 기구(42)와는 반대측에 배치되어, 초음파가 부여된 세정액(이하, 초음파 세정액이라고도 함)을 이용하여 기판 W를 비접촉 세정한다.
초음파 세정액 공급 장치(43)는 헤드(431), 암(432) 및 암 선회축(433) 등으로 구성된다. 암 선회축(433)은 연직 방향으로 연장되어 있으며, 그 상단에 암(432)의 일단이 설치되어 있다. 암(432)은 수평 방향으로 연장되어 있으며, 그 선단에 헤드(431)가 고정되어 있다. 암 선회축(433)이 회전함으로써 암(432)이 선회하고, 기판 W의 중심으로부터 외주에 걸쳐 헤드(431)가 요동하면서(화살표 B) 초음파 세정액을 기판 W에 공급한다. 초음파 세정액 공급 장치(43)에 대해서는 나중에 보다 상세히 설명한다.
도 4는, 다른 기판 세정 장치(4')의 개략 구성을 도시하는 사시도이다. 기판 세정 장치(4')는 스핀들(51)과 펜 세정 기구(42)와 초음파 세정액 공급 장치(43)를 구비하고 있다. 이 기판 세정 장치(4')에서는 스핀들(51)이 기판 회전 기구로서 기능하며, 이 점이, 도 2 및 도 3에 도시하는 기판 세정 장치(4)와 다르다.
스핀들(51)은, 표면을 위로 하고 기판 W의 주연부를 지지하여 수평면 내에서 회전시킨다. 보다 구체적으로는, 스핀들(51)의 상부에 마련한 소편(51a)의 외주 측면에 형성한 파지 홈 내에 기판 W의 주연부를 위치시키고 내방으로 압박하여, 소편(51a)을 회전(자전)시킴으로써 기판 W가 회전한다. 여기서 「소편」은, 기판을 파지하기 위한 「파지부」라 달리 칭할 수 있다. 또한 「스핀들」은 「롤러」라 달리 칭할 수도 있다. 그 외에는, 도 2 및 도 3에 도시하는 기판 세정 장치(4)와 공통되기 때문에 상세한 설명을 생략한다.
도 5a 및 도 5b는, 본 실시 형태에 있어서의 헤드(431)를 모식적으로 도시하는 단면도이다. 헤드(431)는, 하우징(11)과, 하우징(11)에 보유 지지된 2개의 노즐(12, 13)과, 유로(14), 진동자(15, 16)를 갖는다. 유로(14)를 통하여 외부로부터 공급된 세정액은 하우징(11) 내에서 분기되어 노즐(12, 13)에 각각 공급된다. 그리고 세정액은, 노즐(12, 13)의 내부에 각각 배치된 진동자(15, 16)에 의하여 초음파가 부여되어 초음파 세정액으로 되어서 노즐(12, 13)의 선단으로부터 분사된다. 노즐(12, 13)은, 분사 방향을 임의로 조정할 수 있도록 하우징(11)에 보유 지지되는 것이 바람직하다.
2개의 노즐(12, 13)은 하우징(11)에 보유 지지되어 있으므로, 2개의 노즐의 위치, 각도를 정확히 정함으로써 초음파 세정액의, 기판 W상의 분사 위치, 분사 각도가 제품마다 변동되는 것을 방지할 수 있다.
또한 도 5a 및 도 5b에서는, 하나의 유로(14)로부터 노즐(12, 13)로 분기되는 예를 도시하고 있지만, 노즐(12)에 세정액을 공급하는 유로와 노즐(13)에 세정액을 공급하는 유로를 별개로 마련해도 된다.
도 5a는, 노즐(12, 13)로부터 하우징(11)의 외측에 초음파 세정액이 분사되는 구성예이다. 도 5b는, 노즐(12, 13)로부터 C자형의 하우징(11)의 내측에 초음파 세정액이 분사되는 구성예이다.
또한 2개의 노즐(12, 13)은 암(432)의 긴 쪽 방향과 동일한 방향으로 배치되어도 되고(도 5c), 직교하는 방향으로 배치되어도 되며(도 5d), 임의의 각도만큼 경사지는 방향으로 배치되어도 된다(도 5e).
여기서, 2개의 노즐(12, 13)로부터 동일한 초음파 세정액이 분사되어도 되고, 서로 다른 초음파 세정액이 분사되어도 된다.
다른 초음파 세정액의 구체예로서 초음파 세정액의 주파수가 서로 달라도 된다. 일례로서 노즐(12)로부터의 초음파 세정액의 주파수를 0.8 내지 1㎒ 정도로 하고, 노즐(13)로부터의 초음파 세정액의 주파수를 2 내지 3㎒ 정도로 해도 된다. 혹은 전자를 450㎑ 정도로 하고 후자를 1㎒ 정도로 해도 된다.
일반적으로 초음파 세정액의 주파수가 높을수록 작은 이물을 제거할 수 있기 때문에, 주파수가 다른 초음파 세정액을 분사함으로써 크기가 다른 이물을 제거할 수 있다.
다른 예로서 초음파 세정액의 전력이 서로 달라도 된다. 일례로서 노즐(12)로부터의 초음파 세정액을 50W로 하고, 노즐(13)로부터의 초음파 세정액을 30W로 해도 된다.
일반적으로 세정액 내에 초음파를 조사하면 어느 순간에는 감압력, 어느 순간에는 압축력으로서 작용한다. 세정액에 감압력이 작용하고 있는 순간에 있어서 기포가 발생하고, 이것에 의하여 주위의 세정액 분자가 충돌하여 충격파를 발생시킴으로써 오염을 파괴하는 것이다. 따라서 초음파를 발생시키는 전력이 커질수록 액 입자의 진동이 커지고, 이것에 의하여 발생하는 가속도가 커져서 충격파도 커지기 때문에 보다 작은 이물을 제거할 수 있다. 전력이 다른 초음파 세정액을 분사함으로써 크기가 다른 이물을 제거할 수 있다.
또한 다른 예로서 초음파 세정액의 유량이 서로 달라도 된다. 일례로서 노즐(12)로부터의 초음파 세정액을 1.0L/초로 하고, 노즐(13)로부터의 초음파 세정액을 2.0L/초로 해도 된다.
일반적으로 세정액의 유량이 많을수록, 기판에 세정액이 공급될 때의 타격력이 커지기 때문에, 기판 상에 보다 강고히 부착되어 있던 이물을 제거하기 쉬워진다. 한편, 세정액의 유량이 적을수록, 기판에 세정액이 공급될 때의 타격력이 작아지기 때문에 패턴 도괴의 억제로 이어진다. 그 때문에, 유량이 다른 초음파 세정액을 분사함으로써, 기판의 패턴 도괴의 우려를 억제하면서, 기판에 대한 부착력이 다른 이물을 보다 효과적으로 제거할 수 있다. 또한 이 경우의 유량 조정 기구로서는, 각각의 노즐에 접속되는 관에 마련되어 개방도를 조정 가능하게 한 밸브 기구를 생각할 수 있다.
또 다른 예로서 초음파 세정액의 온도가 서로 달라도 된다. 일례로서 노즐(12)로부터의 초음파 세정액을 저온으로 하고, 노즐(13)로부터의 초음파 세정액을 고온(60 내지 80℃)으로 해도 된다.
일반적으로 세정액의 온도가 높을수록 초음파의 강도가 약해지므로, 온도가 다른 초음파 세정액을 분사함으로써, 기판에 대한 충격력을 억제하면서, 기판에 대한 부착력이 다른 이물을 보다 효과적으로 제거할 수 있다. 온도 조정 기구로서는, 공지된 냉각 장치 혹은 가온 장치를 마련하는 것을 생각할 수 있다.
또한 다른 예로서 액의 종류가 서로 달라도 된다. 일례로서 노즐(12)로부터는 약액에 초음파를 부여한 것을 분사하고, 노즐(13)로부터는 순수에 초음파를 부여한 것을 분사해도 된다.
여기서 약액으로서는, 예를 들어 시트르산계, 옥살산, 질산 등의 산성 세정액, 혹은 유기 알칼리, 암모니아수, TMAH(수산화테트라메틸암모늄) 등의 알칼리 세정액을 들 수 있다.
또한 2개의 노즐(12, 13)로부터의 초음파 세정액의 분사법도 다양하게 생각할 수 있다. 또한 이하의 도면에서는, 초음파 세정액 공급 장치(43)에 있어서의 하우징(11), 유로(14) 및 진동자(15, 16)를 생략하고 노즐(12, 13)만을 도시한다.
도 6a에 도시한 바와 같이, 2개의 노즐(12, 13)로부터의 초음파 세정액이 서로 혼합된 후에 기판 W의 표면에 도달하도록 해도 된다. 보다 상세하게는, 2개의 노즐(12, 13)로부터 분사된 초음파 세정액(의 적어도 일부)이 기판 W의 상방에서 합류하여 혼합되고, 그 후에 기판 W에 낙하하도록 해도 된다.
도 6b에 도시한 바와 같이, 2개 노즐(12, 13)로부터의 초음파 세정액이 기판 W상에서 합류하여 혼합되도록 해도 된다.
도 6c에 도시한 바와 같이, 2개의 노즐(12, 13)로부터의 초음파 세정액이 기판 W의 표면에 도달한 후에 서로 혼합되도록 해도 된다. 보다 상세하게는, 2개의 노즐(12, 13)로부터 분사된 초음파 세정액이, 기판 W상의 서로 이격된 다른 2점(영역)에 착액되고, 그 후 서로 접근하는 방향으로 흘러서 곧 합류하여 혼합되도록 해도 된다.
이와 같이 제1 실시 형태에서는, 2개의 노즐(12, 13)로부터 기판 W의 표면에 서로 다른 초음파 세정액을 분사해도 된다. 그 때문에 다양한 이물을 제거할 수 있어서 세정력이 향상된다.
또한 기판 세정 장치(4)의 양태는, 도 2 등에 도시한 것에 제한되지 않는다. 예를 들어 펜형 세정 도구(421)가 아니라 롤형 세정 도구로 세정하는 것이어도 된다. 또한 세정 도구를 이용하는 일 없이 초음파 세정액으로 세정할 뿐이어도 된다. 또한 척 갈고리(411)나 스핀들(51)로 기판 W를 회전시키는 것이 아니라, 기판 W를 하방으로부터 스테이지 상에 지지하여(고) 스테이지를 회전시켜도 된다. 또한 노즐의 수는 2개에 제한되지 않으며, 하우징(11)에 의하여 복수의 노즐이 보유 지지되는 것이 아니라 서로 독립된 노즐이어도 된다.
(제2 실시 형태)
상술한 제1 실시 형태는, 2개의 노즐(12, 13)로부터 기판 W의 표면에 초음파 세정액을 분사하는 것이었다. 다음에 설명하는 제2 실시 형태는, 2개의 노즐(12, 13)로부터 기판 W의 표면 및 이면에 각각 초음파 세정액을 분사하는 것이다. 이하, 제1 실시 형태와의 상위점을 중심으로 설명한다.
본 실시 형태에 있어서는, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 헤드(431)에 있어서의 2개의 노즐(12, 13)이 연직 방향으로 배치된다. 그리고 노즐(12)은 하방을 향하여 초음파 세정액을 분사하고, 노즐(13)은 상방을 향하여 초음파 세정액을 분사한다. 그리고 노즐(12)과 노즐(13) 사이에 기판 W를 배치함으로써, 달리 말하면 도시하지 않은 설치 부품에 의하여 기판 W의 측방에 헤드(431)를 배치함으로써, 노즐(12, 13)로부터 각각 기판 W의 표면 및 이면에 초음파 세정액이 분사된다. 또한 도 8에 있어서 노즐(12, 13)을 약간 어긋나게 하여 도시하고 있지만 발명의 이해를 돕기 위함이며, 본 실시 형태에 있어서는 노즐(12, 13)은 연직 방향으로 정렬하여 배치된다.
또한 헤드(431)에는 액추에이터(434)가 연결되어 있으며, 도 8의 화살표 A로 나타낸 바와 같이, 헤드(431)가 기판 W의 측방에 근접, 이반하는 배향으로 이동할 수 있도록 되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의하여, 기판 W의 중심으로부터 에지 부분에 걸친 임의의 위치에 초음파 세정액을 분사할 수 있다. 또한 헤드(431)는, 기판 W의 측방으로부터 퇴피함으로써, 기판 회전 기구(41)의 척 갈고리(411)로 기판을 보유 지지할 때의 기판 W의 적재를 방해하지 않도록 되어 있는 것이 바람직하다. 또한 화살표 B로 나타낸 바와 같이, 헤드(431)는 수평면 내에서 회전 가능한 것이 바람직하다. 이것에 의하여, 상방으로부터 본 기판 W에 대한 초음파 세정액의 분사 각도를 임의로 조정할 수 있거나, 기판 W에 대하여 요동하면서 초음파 세정액을 분사할 수 있거나 한다. 또한 기판 회전 기구(41)의 척 갈고리(411)를 초음파 세정액으로 세정해도 된다.
2개의 노즐(12, 13)로부터의 초음파 세정액의 분사법은 다양하게 생각할 수 있다.
도 9a에 도시한 바와 같이, 노즐(12, 13)은 기판 W의 각각 표면 및 이면의 에지 부분에 초음파 세정액을 분사해도 된다. 보다 상세하게는, 노즐(12)은, 초음파 세정액이 기판 W의 표면의 에지 부분에 착액되고, 그 후, 기판 W의 표면 상에서 초음파 세정액이 착액점으로부터 중심을 향하는 방향으로 초음파 세정액을 분사한다. 한편, 노즐(13)은, 초음파 세정액이 기판 W의 이면의 에지 부분에 착액되고, 또한 기판 W의 이면 상에서 에지 부분으로부터 중심을 향하는 방향으로 초음파 세정액을 분사한다. 이것에 의하여 기판 W의 에지 부분으로부터 중심까지를 세정할 수 있다.
또한 이 경우, 기판 W의 베벨에는 초음파 세정액이 닿지 않도록 하는 것이 바람직하다. 기판 W로부터 씻겨내진 파티클 등의 이물이, 에지부를 포함하는 기판 W의 표면 및 이면에 부착되어 오염되는 것을 방지하기 위함이다.
도 9b에 도시한 바와 같이, 노즐(12, 13)은 기판 W의 베벨에 초음파 세정액을 분사해도 된다. 여기서, 베벨로부터 씻겨내진 이물이 초음파 세정액과 함께 기판 W의 표면 및 이면에 가능한 한 도달하지 않도록, 노즐(12, 13)로부터 기판 W의 접선 방향으로 초음파 세정액을 분사하는 것이 좋다(도 9c). 이것에 의하여, 베벨의 세정에 의하여 오염된 초음파 세정액이 기판 W의 표면 및 이면을 오염시켜 버리는 것을 억제할 수 있다. 또한 베벨의 오염이 그다지 문제가 되지 않는 것이면(표면 및 이면의 오염도와 동일한 정도이거나 그 이하이면), 노즐(12, 13)로부터 기판 W의 직경 방향으로 초음파 세정액을 분사하고, 베벨에 닿은 초음파 세정액의 적어도 일부가 기판 W의 중심을 향하도록 해도 된다.
여기서, 기판 W의 에지 부분 및 베벨의 양쪽을 세정하는 경우, 액추에이터(434)를 이용하여 먼저 베벨을 세정하고(도 9b), 다음으로 에지 부분을 세정하는(도 9a) 것이 바람직하다. 베벨 세정 시에, 세정 후의 오염된 초음파 세정액이 기판 W의 표면에 비산되는 경우가 있지만, 베벨 세정 후에 에지 부분을 세정함으로써, 기판 W의 표면에 오염된 초음파 세정액이 남는 것을 억제할 수 있기 때문이다.
또한 도 6a에 도시한 예와 마찬가지로, 2개의 노즐(12, 13)로부터의 초음파 세정액이 서로 혼합된 후에 기판 W의 베벨에 닿도록 해도 되고, 도 6b에 도시한 예와 마찬가지로, 2개의 노즐(12, 13)로부터의 초음파 세정액이 기판 W의 베벨에서 합류하도록 해도 된다.
또한 헤드(431)에 연결된 액추에이터(434)를 구동시켜서 헤드(431)를 기판 W의 측방에 근접, 이반하는 배향으로 이동시킴으로써, 초음파 세정액이 기판 W에 닿는 위치를 변화시킬 수 있다. 예를 들어 초음파 세정액을 공급하면서 기판 W의 표면 및 이면 내에서 착액 위치를 변화시킴으로써, 기판을 남김없이 세정할 수 있다. 또한 하나의 헤드(431)에서, 먼저 기판 W의 베벨에 초음파 세정액을 공급하여 베벨부를 세정한 후, 기판 W의 표면 및 이면에 초음파 세정액을 공급하여 표면 및 이면을 세정해도 된다.
도 9d에 도시한 바와 같이 노즐(12)은, 기판 W의 표면의 에지 부분보다 중심측에 착액되고, 또한 기판 W의 표면 상에서 착액점으로부터 에지 부분을 향하는 방향으로 초음파 세정액을 분사해도 된다. 마찬가지로 노즐(13)은, 기판 W의 이면의 에지 부분보다 중심측에 착액되고, 또한 기판 W의 이면 상에서 착액점으로부터 에지 부분을 향하는 방향으로 초음파 세정액을 분사해도 된다. 기판 W의 표면 상에서 에지 부분에 도달한 초음파 세정액은 기판 W의 베벨을 타고 낙하한다.
또한 도 9d에 도시한 바와 같이 기판 W의 표면에 초음파 세정액을 분사하고, 다음으로 베벨을 세정해도 되며(도 9b), 그 반대의 순이어도 되고 양자를 교대로 반복해도 된다.
기판 W의 표면 상에서 착액된 초음파 세정액은 기판 W의 에지 방향으로 흐르므로, 초음파 세정액의 배출성이 향상된다. 또한 노즐(12)과 노즐(13)은 서로 독립된 노즐이어도 되며, 도 5b에 도시한 바와 같은 C자형 하우징(11)을 갖는 헤드(431)를 사용하여, 하우징(11) 사이에 기판 W의 에지를 집도록 하고, 초음파 세정액을, 기판의 에지를 향하는 방향으로 분사하도록 해도 된다.
이것에 의하여, 기판 W의 표면 및 이면의 착액점으로부터 외측(에지 부분을 포함함)뿐 아니라 베벨도 세정할 수 있다. 베벨의 오염도가 큰 경우에는, 베벨이 마지막에 세정되는 이와 같은 세정법이 유효하다. 또한 도 4에 도시하는 소편(51a)으로 기판 W를 회전시키는 기판 세정 장치(4')에 있어서는, 오염된 베벨에 접촉하는 소편(51a)도 오염된다. 도 9d에 도시하는 분사법에 따르면, 초음파 세정액이 소편(51a)에도 도달하기 때문에 소편(51a) 자체도 세정할 수 있다.
초음파 세정액의 토출 방향은, 평면으로 보아 기판 배향이 아니어도 된다. 또한, 도 9e에 도시한 바와 같이, 기판 W의 에지 부분이고 소편(51a) 근방의 상방 및 하방에서 각각 노즐(12, 13)을 요동시키면서 초음파 세정액을 분사해도 된다. 이와 같은 요동은, 도시하지 않은 노즐(12, 13)의 지지 선회 기구에 의하여 실현된다. 예를 들어 액추에이터(434)가 노즐(12, 13)을 요동시켜도 된다. 이것에 의해서도, 초음파 세정액이 소편(51a)에 도달하기 때문에 소편(51a) 자체를 세정할 수 있다.
이와 같이 제2 실시 형태에 따르면, 기판 W의 표면 및 이면을 동시에 세정할 수 있어서 세정력이 향상된다. 특히 기판 W에 있어서의 양면의 에지 부분이나 베벨의 세정도 가능해진다. 또한 소편(51a)으로 기판 W를 회전시키는 기판 세정 장치(4')(도 4)나, 기판 W를 하면에서 지지하여 회전시키는 기판 세정 장치이면, 기판 W의 전체 둘레에 걸쳐 에지 부분 및 베벨을 세정할 수 있다. 척 갈고리(411)로 기판 W를 회전시키는 기판 세정 장치(4)(도 2 및 도 3)에서도, 기판 W의 척 갈고리(411)로 보유 지지되는 부분을 제외하면 에지 부분 및 베벨을 세정할 수 있다.
또한 노즐(12, 13)이 기판 W의 다른 위치를 향하여 초음파 세정액을 분사해도 된다. 예를 들어 노즐(12)은 기판 W의 표면의 중심 근방에, 노즐(12)은 기판 W의 이면의 에지 부분에 초음파 세정액을 분사해도 된다. 또한 제1 실시 형태와 제2 실시 형태를 적절히 조합해도 된다.
또한 헤드(431)로부터 공급된 초음파 세정액에 의하여 기판 W의 에지부 혹은 베벨부로부터 씻겨내진 이물이 기판 W의 표면 혹은 이면에 재부착되는 것을 방지하기 위하여, 기판 W의 표면 및 이면을 다른 세정 수단으로 세정하면서, 헤드(431)를 이용한 세정을 행하는 것이 바람직하다. 다른 세정 수단이란, 롤 스펀지 또는 펜슬형 스펀지에 의한 스크럽 세정, 2유체 세정, 혹은 다른 초음파 세정액 공급 노즐에 의한 세정을 들 수 있다.
(제3 실시 형태)
다음에 설명하는 제3 실시 형태는, 초음파 세정액에 마이크로버블을 도입하는 것이며, 제1 실시 형태 및/또는 제2 실시 형태와 조합할 수 있다.
도 10은, 초음파 세정액 공급 장치(43')의 개략 구성을 도시하는 블록도이다. 또한 도 5a 등에 도시한 하우징(11), 유로(14) 및 진동자(15, 16)는 생략하고 있다.
초음파 세정액 공급 장치(43')는 마이크로버블 공급 기구(21)를 구비한다. 마이크로버블 공급 기구(21)는 유로(14)에 접속되어, 유로(14)를 통하여 노즐(12, 13)에 공급하는 세정액에 마이크로버블을 도입한다. 마이크로버블로서 도입되는 기체는 수소, 오존, 이산화탄소 등이며, 이와 같은 기체를 용존시킴으로써 기능수가 생성된다. 또한 마이크로버블 공급 기구(21)는, 용존시키는 기체의 농도를 제어해도 된다. 마이크로밸브의 주위에서는 용존 기체의 농도가 높아진다. 그러나 마이크로밸브 자체는 초음파에 의한 세정 에너지를 약화시켜 버려서 세정력을 저하시킬 가능성이 있다.
그래서 초음파 세정액 공급 장치(43')는 필터(22)를 구비하는 것이 바람직하다. 필터(22)에 의하여 마이크로버블이 제거된다. 또한 필터(22)의 메쉬 사이즈는, 예를 들어 100㎚ 이하 혹은 10㎚ 이하가 적합하다.
이와 같은 초음파 세정액 공급 장치(43')가 기판 세정 장치에 마련된다. 그리고 생성된, 기체를 포함하는 초음파 세정액이 노즐(12, 13)에 공급되어 기판 W에 분사된다.
이와 같이 제3 실시 형태에서는, 초음파 세정액에 기체를 용존시키기 때문에 세정력이 더 향상된다. 특히 캐비테이션을 이용한 초음파 세정은, 용존 기체를 포함하는 액체에 초음파를 작용시키는 것에 의한 물리 세정이기 때문에, 고농도의 기체가 용존된 초음파 세정액은 세정력이 극히 높아진다.
상술한 실시 형태는, 본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 자가 본 발명을 실시할 수 있을 것을 목적으로 하여 기재된 것이다. 상기 실시 형태의 다양한 변형예는 당업자이면 당연히 이룰 수 있는 것이며, 본 발명의 기술적 사상은 다른 실시 형태에도 적용할 수 있는 것이다. 따라서 본 발명은 기재된 실시 형태에 한정되는 일은 없으며, 특허 청구의 범위에 의하여 정의되는 기술적 사상에 따른 가장 넓은 범위로 해야만 한다.
4, 4': 기판 세정 장치
41: 기판 회전 기구
42: 펜 세정 기구
43: 초음파 세정액 공급 장치
431: 헤드
432: 암
433: 암 선회축
51: 스핀들
11: 하우징
12, 13: 노즐
14: 유로
15, 16: 진동자
21: 마이크로버블 공급 기구
22: 필터

Claims (14)

  1. 기판을 회전시키는 기판 회전 기구와,
    회전되는 상기 기판을 향하여 초음파 세정액을 분사하는 제1 노즐 및 제2 노즐을 구비하고,
    상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐은, 함께 기판에 대한 이격 거리의 조정이 가능해지도록 상기 기판의 측방에 있는 하나의 하우징에 보유 지지되고,
    상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐은, 함께 상기 하우징을 수평면 내에서 회전시킴으로써 분사 각도의 조정이 가능하고,
    상기 제1 노즐 및/또는 상기 제2 노즐은, 회전되는 상기 기판의 베벨에 상기 기판의 접선 방향으로 초음파 세정액을 분사하도록 상기 기판의 측방에 상기 하우징이 지지되고,
    상기 베벨은 에지보다 외측의 기판 표면으로부터 각도를 갖는 곡면부 혹은 모따기부, 및 측면부인, 기판 세정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 노즐로부터의 초음파 세정액과 상기 제2 노즐로부터의 초음파 세정액은, 서로 혼합된 후에 상기 베벨에 도달하는, 기판 세정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 노즐은 회전되는 상기 기판의 제1 면에 초음파 세정액을 분사하고,
    상기 제2 노즐은 회전되는 상기 기판의 상기 제1 면과 반대측의 제2 면에 초음파 세정액을 분사하는, 기판 세정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 노즐 및/또는 상기 제2 노즐은, 회전되는 상기 기판의 에지 부분에 초음파 세정액을 분사하는, 기판 세정 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 에지 부분에 초음파 세정액을 분사하는 상기 제1 노즐 및/또는 상기 제2 노즐은, 초음파 세정액이, 회전되는 상기 기판의 베벨에는 닿지 않고 상기 기판의 에지 부분에 착액되고, 그 후, 에지 부분으로부터 중심을 향하도록 초음파 세정액을 분사하는, 기판 세정 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 노즐 및 상기 제2 노즐은, 연직 방향으로 정렬하여 배치되고,
    상기 제1 노즐 및 상기 제2 노즐의 위치로부터 상기 기판에의 2개의 접선을 제1 접선 및 제2 접선으로 하고, 상기 베벨에 초음파 세정액을 분사하는 상기 제1 노즐 및/또는 상기 제2 노즐은, 상기 기판의 수평면 내에서 상기 기판의 상기 제1 접선 방향 및 상기 제2 접선 방향의 내측의 범위에서 이동 가능하게 지지되고,
    초음파 세정액이, 상기 기판의 베벨에, 상기 제1 접선 방향 및 상기 제2 접선 방향으로 분사되는, 기판 세정 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 노즐 및 상기 제2 노즐은, 상기 기판 회전 기구의 근방을 요동하면서 상기 기판의 에지 부분에 초음파 세정액을 분사하는, 기판 세정 장치.
  8. 기판을 회전시키는 기판 회전 기구와,
    회전되는 상기 기판의 베벨에 상기 기판의 접선 방향을 향하여 상기 기판의 측방으로부터 초음파 세정액을 분사하는 제1 노즐 및 제2 노즐과,
    하우징에 접속되어 상기 제1 노즐 및 상기 제2 노즐에 세정액을 공급하는 유로와,
    상기 유로로부터 공급된 세정액에 초음파를 부여하는 진동자와,
    상기 유로에 접속되어 세정액에 마이크로버블을 도입하는 마이크로버블 공급 기구를 구비하고,
    상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐은, 하나의 하우징에 보유 지지되어, 상기 하우징을 수평면 내에서 회전시킴으로써 분사 각도의 조정이 가능하고,
    상기 베벨은 에지보다 외측의 기판 표면으로부터 각도를 갖는 곡면부 혹은 모따기부, 및 측면부인, 기판 세정 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 노즐 및 상기 제2 노즐과 상기 마이크로버블 공급 기구과의 사이에 설치되어, 상기 마이크로버블 공급 기구에 의하여 도입된 마이크로버블을 제거하도록 구성된 필터를 더 구비하는, 기판 세정 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐은, 함께 분사 각도의 고정 및 조정이 가능해지도록 하나의 하우징에 보유 지지되어 있는, 기판 세정 장치.
  11. 기판을 연마하는 기판 연마 장치와, 연마 후의 기판을 세정하는 복수의 기판 세정 장치와, 세정 후의 기판을 건조시키는 기판 건조 장치를 구비한 기판 처리 장치이며,
    상기 복수의 기판 세정 장치의 하나로서 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 기판 세정 장치를 포함하는, 기판 처리 장치.
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