KR19990013348A - 기판 세정 장치 및 기판 세정 방법 - Google Patents

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KR19990013348A
KR19990013348A KR1019980011866A KR19980011866A KR19990013348A KR 19990013348 A KR19990013348 A KR 19990013348A KR 1019980011866 A KR1019980011866 A KR 1019980011866A KR 19980011866 A KR19980011866 A KR 19980011866A KR 19990013348 A KR19990013348 A KR 19990013348A
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마쯔카쯔요시
마쯔나가미노부
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이시다아키라
다이닛뽕스크린세이조오가부시키가이샤
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Abstract

기판상의 파티클을 확실히 제거하는 것이 가능한 기판 세정 장치 및 기판 세정 방법을 제공한다.
기판(W)의 뒷면 외주부를 흡인 유지하는 회전 유지부(1) 상에 기판(W)을 흡착 유지하고, 표면에 순수(純水)를 회전 도포하여 얇은 순수막을 형성한다. 냉각 노즐(16)에서 회전 유지부(1)의 뒷면으로 액체 질소를 토출하여 회전 유지부(1)를 냉각하고 게다가 기판(W)을 간접적으로 냉각하고, 수막을 동결시켜 빙막을 형성한다. 순수 공급 노즐(12)로 부터 고압의 순수(純水)를 토출하고, 파티클을 포함한 빙막을 기판(W)으로부터 박리하여 제거한다. 파티클은 빙막과 함께 기판(W)에서 제거된다.

Description

기판 세정 장치 및 기판 세정 방법
본 발명은 반도체 웨이퍼 액정 표시 장치용 유리 기판, 포토마스크(감광성 마스크)용 기판 등의 기판을 세정하는 기판 세정 장치 및 기판 세정 방법에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼나 액정 표시 장치용 유리 기판 등의 기판의 표면에 부착된 먼지 등의 파티클을 세정하는 방법으로서, 브러시 스크럽(Brush scrub)이라 불려지는 방법이 일반적으로 채용되고 있다.
이 방법은 기판 지지대 상에 기판을 얹어 놓아 회전시키고, 기판의 표면에 세정수를 공급하면서 나일론 등의 브러시로 기판의 표면을 문질러서 파티클을 제거하는 것이다.
그렇지만, 상기의 브러시 스크럽(Brush scrub)법은, 예컨대 반도체 웨이퍼의 산화막 위에 부착된 파티클을 제거하는 경우, 브러시와 산화막의 마찰에 의해 정전기가 발생하고, 이 정전기에 의해 일단 제거된 파티클이 반도체 웨이퍼 위에 재부착해버리는 문제점이 있다
또한, 브러시와 산화막의 마찰에 의해 생긴 정전기에 의해 브러시에도 파티클이 부착한다. 그리고, 파티클이 부착한 브러시를 사용하여, 다음의 반도체 웨이퍼의 표면 세정을 행하면, 브러시의 파티클이 반도체 웨이퍼에 부착하여 반도체 웨이퍼를 오염시키는 문제점도 있다.
게다가, 반도체 웨이퍼와의 마찰에 의해 브러시의 털 등으로부터 먼지가 발생하여 브러시 자체가 파티클이 발생원이 되는 문제도 발생한다.
또한, 브러시 스크럽(brush scrub)법의 경우에는, 0.2㎛ 정도의 비교적 큰 파티클의 제거는 용이하지만, 0.1㎛ 이하의 미세한 파티클에 대해서는 파티클이 브러시의 극간(隙間)을 그대로 지나게 되므로 그 제거가 곤란하게 된다.
한편, 브러시 스크럽법을 대신하는 방법으로서, 얼음의 미립자나 탄산 가스 등의 미립자를 기판 표면에 내뿜어, 그 충돌에 의한 운동 에너지를 이용하여 파티클을 분쇄, 제거하는 방법이 제안되고 있다. 그렇지만, 이 방법으로는 얼음이나 탄산 가스 등의 온도나 압력의 제어가 필요하게 되고, 그를 위한 설비가 대형화한다. 또한, 미립자가 기판 표면에 충돌하는 것에 의해 기판에 손상이 발생한다.
본 발명의 목적은, 기판 상의 파티클을 확실하게 제거하는 것이 가능한 기판 세정 장치 및 세정방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에서의 기판 세정장치의 개략 단면도이다.
도 2는 도 1의 기판 세정 장치에서의 회전 유지부의 일부 절단 평면도이다.
도 3은 도 2의 X-X선 단면도이다.
도 4는 기판 세정 장치의 세정 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 기판 세정 장치의 세정 동작의 다른 예를 나타내는 흐름도이다.
도 6은 세정 상태의 모식도이다.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1…회전 유지부, 2…회전축,
3…모터, 6…원판상부재,
7…흡인유지부, 11…컵,
11a…구멍부(孔部) 12…순수(純水)공급노즐,
14…배액구, 16…냉각노즐,
17…실린더, 18…냉각 매체 저장 탱크,
21…저온화 처리부, 22…회수관로.
청구항 1 기재의 발명에 관계된 기판 세정 장치는, 기판을 유지하여 회전 구동되는 회전 유지부와, 회전 유지부를 빙점 아래로 냉각하는 냉각 수단과, 냉각된 회전 유지부상의 기판의 표면에 형성된 빙막을 제거하는 제거수단을 구비하는 것이다.
청구항 1 기재의 발명에 관계된 기판 세정 장치에서는, 냉각 수단이 회전 유지부를 빙점 아래로 냉각하는 것에 의해, 회전 유지부상의 기판이 간접적으로 냉각되고, 파티클이 부착한 기판의 표면에 빙막이 형성된다. 그리고, 제거수단에 의해 빙막을 제거함으로써 파티클이 빙막과 함께 기판 표면으로부터 제거된다. 이것에 의해 미세한 파티클도 빙막과 함께 기판 표면으로부터 제거되고, 기판의 표면을 청정한 상태에서 세정할 수 있다.
청구항 2 기재의 발명에 관계된 기판 세정 장치는 청구항 1 기재의 발명에 관한 기판 세정 장치의 구성에서, 냉각 수단이, 회전 유지부로 빙점 아래의 냉각 매체를 토출하는 냉각 매체 토출 노즐을 포함하는 것이다.
냉각 매체 토출 노즐로부터 빙점 아래의 냉각 매체를 회전 유지부로 토출하는 것에 의하여, 회전 유지부가 빙점 아래로 냉각된다. 이것에 의해 회전 유지부상의 기판이 간접적으로 빙점 아래로 냉각되고, 그 표면에 파티클을 둘러 싸넣을 수 있도록 빙막이 형성된다. 따라서, 빙막을 기판으로부터 제거하는 것에 의해, 파티클을 기판 표면으로부터 제거할 수 있다.
청구항 3 기재의 발명에 관한 기판 세정 장치는, 청구항 2 기재의 발명에 관한 기판 세정 장치의 구성에서, 회전 유지부가 수평 자세로 기판을 회전시키는 것이고, 냉각 매체 토출 노즐은 회전 유지부의 하측으로 이동 가능하게 설치된 것이다.
냉각 매체 토출 노즐을 이동시켜 회전 유지부로 냉각 매체를 토출하는 것에 의하여 회전 유지부 전체를 신속하게 빙점아래로 냉각 할 수 있다. 이것에 의해, 기판의 표면에 빙막을 신속, 또한 균일하게 형성할 수 있다.
청구항 4 기재의 발명에 관한 기판 세정 장치는, 청구항 2 기재 또는 청구항 3 기재의 발명에 관한 기판 세정 장치의 구성에서, 냉각 수단의 냉각 매체 토출 노즐로부터 토출하는 냉각 매체를 저장하는 저장부와, 회전 유지부의 주위을 둘러싸고 배출구가 설치된 컵과, 회전 유지부에 토출된 냉각 매체를 컵의 배출구로부터 회수하여 저장부로 안내하는 회수관로와, 회수관로 중에 설치되어 냉각 매체의 온도를 빙점 아래로 재조정하는 온도 조정부를 더 포함하는 것이다.
이 경우 회전 유지부에 토출된 냉각 매체는 회수관로를 통과하여 온도 조정부에서 빙점 아래로 온도 조정된 후, 저장부로 회수되고, 거듭 반복하여 사용된다. 이것에 의해 냉각 매체를 경제적으로 또한 효율적으로 이용하여 회전 유지부의 냉각을 행할 수 있다
청구항 5 기재의 발명에 관한 기판 세정 장치는 청구항 1∼4의 어느 한항에 기재된 발명에 관한 기판 세정 장치의 구성에서, 회전 유지부에 유지된 기판의 표면에 빙막을 형성하기 위한 수분을 공급하는 수분 공급 수단을 더 구비하는 것이다.
수분 공급 수단에 의하여 기판의 표면에 수분이 공급된다. 냉각 수단은 회전 유지부를 통하여 기판을 간접적으로 냉각하고, 공급된 수분을 동결하여 빙막을 형성할 수 있다. 그리고, 빙막을 제거하는 것에 의하여 기판의 표면의 파티클을 빙막과 함께 제거하고, 기판의 표면을 세정할 수 있다.
청구항 6 기재의 발명에 관한 기판 세정 장치는, 청구항 5 기재의 발명에 관한 기판 세정 장치의 구성에서, 수분 공급 수단이 기판의 표면에 순수(純水)를 공급하는 순수 공급 노즐을 포함하는 것이다.
이것에 의해 기판 표면의 순수(純水)를 냉각함으로써 빙막을 형성하고, 이 방막을 제거하여 기판의 표면을 세정할 수 있다.
청구항 7 기재의 발명에 관한 기판 세정 장치는, 청구항 1∼6 기재의 어느 한 항에 기재된 발명에 관한 기판 세정 장치의 구성에서, 제거 수단이 빙막에 액체를 토출하는 액체 토출 노즐을 포함하는 것이다.
액체 토출 노즐이 빙막에 대하여 액체를 토출하면, 액체의 충돌압에 의하여 빙막이 기판의 표면으로부터 박리되어 외측으로 제거된다. 이것에 의하여, 파티클을 포함한 빙막을 제거하여 기판의 표면을 청정하게 할 수 있다.
청구항 8 기재의 발명에 관한 기판 세정 장치는 청구항 1∼7 기재의 어느 한 항에 기재된 발명에 관한 기판 세정 장치의 구성에서, 회전 유지부가 수평 자세로 회전 구동되는 원판상부재와, 원판상부재의 표면에 설치되어 기판의 뒷면의 주연부(周緣部)를 흡인 유지하는 흡인 유지부를 포함하는 것이다.
이 경우, 원판상부재가 기판의 뒷면에 근접 배치되고, 흡인 유지부에 의하여 기판의 뒷면 주연부가 유지된다. 회전 유지부가 냉각 수단에 의하여 냉각되면, 기판은 흡인 유지부를 통하여, 또는 원판상부재의 표면으로부터 간접적으로 냉각되어, 기판의 표면에 빙막이 형성된다. 특히, 냉각 매체 토출 노즐에서 냉각 매체를 토출하는 경우에는, 냉각 매체가 원판상 부재에 토출되고, 기판에 직접 토출하는 것이 방지된다. 이것에 의해 기판에 결로(結露)가 발생하는 것이 방지된다.
청구항 9 기재의 발명에 관한 기판 세정 방법은, 회전 유지부에서 유지된 기판의 표면을 세정하는 기판 세정 방법이며, 회전 유지부를 빙점 아래로 냉각하여 기판의 표면에 빙막을 형성하는 공정과, 빙막을 기판에서 제거하는 공정을 포함하는 것이다.
청구항 9 기재의 발명에 관한 기판 세정 방법에서는, 회전 유지부를 냉각하는 것에 의하여 기판을 빙점 아래로 냉각하여 기판의 표면에 빙막을 형성한다. 빙막은 기판상의 파티클을 포함하여 형성된다. 그리고, 이 빙막을 기판에서 제거하는 것에 의하여 전체의 파티클을 빙막과 함께 기판의 표면에서 제거하여 기판의 표면을 청정한 상태로 할 수가 있다. 이것에 의해 기판에 손상을 주는 일 없이 전체 파티클을 기판의 표면에서 제거할 수 있다.
청구항 10 기재의 발명에 관한 기판 세정 방법은, 청구항 9 기재의 발명에 관한 기판 세정 방법의 구성에서, 회전 유지부로 냉각 매체를 토출하는 것에 의하여, 회전 유지부에서 유지된 기판을 간접적으로 냉각하는 것이다
이것에 의하여, 기판에 직접 냉각 매체가 토출되는 것에 의하여 기판에 결로가 발생하는 것이 방지되고, 기판의 표면에 균일하게 빙막을 형성할 수 있다.
청구항 11 기재의 발명에 관한 기판 세정 방법은 청구항 10 기재의 발명에 관한 기판 세정 방법의 구성에서, 회전 유지부에 냉각 매체를 토출하기 전에 기판의 표면에 순수(純水)를 공급하여 기판의 표면에 순수(純水)의 막을 형성하는 것이다.
기판의 표면에 순수(純水)의 막을 형성하는 것에 의하여, 파티클의 주위를 순수로 둘러싸 넣을 수 있다. 그리고, 이 상태에서 회전 유지부를 냉각하는 것에 의해 순수(純水)의 막을 동결하여 파티클을 포함한 균일한 빙막을 형성할 수 있다.
청구항 12 기재의 발명에 관한 기판 세정 방법은 청구항 9∼11 기재의 어느 한 항에 기재된 발명에 관한 기판 세정 방법의 구성에서, 빙막을 제거하는 공정이, 빙막의 표면에 액체를 토출하여 빙막을 기판의 표면에서 제거하는 것이다.
빙막에 액체를 토출하면, 액체의 충돌압에 의해 빙막이 기판의 표면에서 박리되어 외측으로 제거된다. 이것에 의해 파티클을 포함한 빙막이 기판의 표면에서 제거되고, 기판의 표면이 청정한 상태로 세정된다.
청구항 13 기재의 발명에 관한 기판 세정방법은 청구항 12 기재의 발명에 관한 기판 세정 방법의 구성에서, 액체가 고압(高壓)의 순수(純水)인 것이다.
고압의 순수를 빙막에 토출하는 것에 의해, 기판의 표면에서 순간적으로 빙막을 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에서의 기판 세정 장치의 개략단면도이다. 또한,도 2는 도 1의 기판 세정 장치에서의 회전 유지부의 일부 절단 평면도, 도 3은 도 2의 X-X선 단면도이다.
도 1에 있어서, 기판 세정 장치는, 기판(W)을 수평 자세로 유지하여 회전하는 회전 유지부(1)를 포함한다. 회전 유지부(1)는 모터(3)의 회전축(2)의 선단에 설치되고, 연직축의 주위에서 회전 구동된다. 회전축(2)은 내부에 중공부(中空部)(4)를 가지고, 슬리브(sleeve)(5)안에 삽입되어 있다.
회전 유지부(1)는 원판상부재(6)로 구성된다. 원판상부재(6)의 뒷면 중심부에는 원통상의 축 설치부(6a)가 설치되고, 이 축 설치부(6a)에 모터(3)의 회전축(2)이 감합(嵌合)하고 있다. 또한, 원판상부재(6)의 표면 외주부(外周部)에는 고리 모양으로 돌출한 흡인 유지부(7)가 형성되어 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이 원판상부재(6)의 내부에는 중심부에서 외주부로 연장되는 복수의 방사상 통로(8)가 형성되어 있다. 복수의 방사상 통로(8)는 모터 3의 회전축(2)의 중공부(4)에 연통(連通)하고 있다.
흡인 유지부(7)에는 고리 모양 흡인구(吸引口)(9)가 형성되어 있다. 고리 모양 흡인구(9)는 방사상 통로(8)에 연통하고 있다. 흡인 유지부(7)는 원판상부재(6)의 표면에서 돌출하여 있고, 이것에 의해 기판(W)의 뒷면의 주연부(周緣部)를 지지한다.
모터(3)의 회전축(2)안의 중공부(4)는, 진공 펌프 등의 흡인 수단(미도시됨)에 접속되고, 그 흡인 수단에 의해 회전축(2) 안의 중공부(4), 원판상부재(6) 안의 방사상 통로(8) 및 흡인 유지부(7)의 고리 모양 흡인구(9)를 통하여 기판(W)의 뒷면의 주연부가 흡인된다. 이것에 의해 기판(W)의 주연부가 흡인유지부(7)에 흡착 유지된다. 또한, 고리 모양 흡인구(9)는 기판(W)의 직선 절단부나 절단부에 간섭하지 않는 정도로 기판(W)의 외주연으로부터 내측의 부분을 흡인 유지한다.
회전 유지부(1)에 유지된 기판(W)의 주위를 둘러쌀 수 있도록 비산(飛散) 방지용의 컵(11)이 설치되어 있다. 이 컵(11)의 상부측에는 개구부가 설치되어 있고, 하부에는 배액구(14) 및 복수의 배기구(미도시됨)가 설치되어 있다.
또한, 컵(11)의 측면에는 구멍부(11a)가 설치되어 있고, 이 구멍부(11a)를 통과하여, 냉각 매체를 원판상부재(6)의 뒷면에 토출하는 냉각 노즐(16)이 원판상부재(6)의 하측에 배열 설치되어 있다. 이 냉각 노즐(16)은 에어실린더(17)에 의하여 화살표 R로 나타낸 바와 같이 원판상부재(6)의 반경방향으로 이동 가능하게 설치되어 있다. 또한 냉각 노즐(16)을 이동시키기 위하여, 에어실린더(17)의 대용으로 모터를 사용해도 된다.
냉각 노즐(16)에는 냉각 매체 저장 탱크(18)로부터 필터(19) 개폐 밸브(15)를 통하여 냉각 매체가 공급된다. 냉각 매체로는, 액체 질소 또는 극저온의 질소가스가 사용된다. 냉각 매체 저장 탱크(18)에서 냉각용 노즐(16)에 도달하는 관로에는 보냉재(保冷材)가 설치되어 있고, 이것에 의해 관로안을 통과하는 냉각매체의 온도 상승을 방지하고 있다. 또한, 필터(19)는 냉각 매체 중에서 발생하는 파티클이 냉각 노즐(16)로부터 토출되어 원판상부재(6)에 부착하는 것을 방지한다. 냉각 노즐(16)은 원판상부재(6)의 뒷면 전체를 신속하게 냉각하기 위해 복수개 설치되어도 좋고, 또는 노즐 입구를 슬릿(slit) 형상으로 형성해도 된다.
컵(11)의 배액구(14)로 인도된 냉각매체는 회수관로(22)를 통과하여 저온화 처리부(21)로 인도된다. 저온화 처리부(21)는 회수된 냉각매체를 극저온으로 재처리하여, 냉각 매체 저장 탱크(18)에 공급한다. 이것에 의해, 냉각 매체의 회수관로가 구성된다.
컵(11)의 외부에는 회전 유지부(1) 상의 기판(W)에 순수를 공급하는 순수 공급 노즐(12)이 배치되어 있다. 순수 공급 노즐(12)은 컵(11)의 외부의 대기 위치와 회전 유지부(1) 상의 소정 위치와의 사이를 이동 가능하게 구성되어 있고, 기판(W)의 표면에 순수를 토출한다.
게다가, 컵(11)의 외부에는, 기판(w)의 표면을 세정하기 위한 브러시 암(미도시됨)이 배열설치되어 있다. 브러시암은 컵(11) 외부의 대기 위치와 회전 유지부(1) 상의 소정 위치와의 사이를 이동 가능하게 설치되어 있다.
제어부(20)는 모터(3)의 회전수, 개폐 밸브(13)에 의한 순수(純水) 공급 노즐(12)로부터의 순수의 토출 타이밍, 에어 실린더(17)에 의한 냉각 노즐(16)의 이동, 개폐 밸브(15)에 의한 냉각 노즐(16)로부터의 냉각 매체의 토출 타이밍을 제어한다.
도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이 원판상부재(6)에는 복수의 관통공(13)이 설치되어 있다. 각 관통공(13)의 윗면에는 고무 등의 신축성 재료로 구성된 폐색용 시트 부재(15)가 설치되어 있다. 각 관통공(13)의 하측에 있는 컵(11)의 저면에는 개폐자유로운 덮개를 가지는 구멍이 설치되어 있다.
컵(11)의 구멍의 하측에는, 승강핀(14)이 승강 자유롭게 설치되어 있다. 기판(W)의 반입시 및 반출시에는 승강핀(14)이 상승하고, 컵(11)의 구멍(미도시됨) 및 원판상부재(6)의 관통공(13)을 관통하여 기판(W)의 뒷면에 당접(當接)한다. 이때, 폐색용 시트(sheet) 부재(15)가 신축성을 가지므로, 승강핀(14)이 폐색용 시트 부재(15)를 신장시켜 기판(W)을 상측으로 들어올릴 수가 있다. 이 폐색용 시트 부재(15)에 의해, 파티클이 원판상부재(6)의 관통공(13)을 통하여 기판(W)의 뒷면에 부착하는 것이 방지된다.
여기에서, 냉각 노즐(16)이 본 발명의 냉각 수단 및 냉각매체 토출 노즐에 상당하고, 냉각 매체 저유 탱크(18)가 저장부에 상당하고, 회수관로(22)가 회수관로에 상당하고, 냉온화처리부(21)가 온도조정부에 상당한다. 또한, 순수 공급 노즐(12)이 본 발명의 제거 수단, 수분 공급 수단 및 순수 공급 노즐에 상당한다.
다음으로 기판 세정 장치의 세정 동작에 대해서 설명한다. 도 4는 기판 세정 장치의 세정 동작을 나타내는 흐름도이고, (a)는 주로 회전 유지부(1)의 동작을 나타내고, (b)는 주로 기판의 세정 동작을 나타내고 있다. 또한, 도 6은 기판의 세정 상태의 모식도이다.
우선, 기판(W)이 외부에 설치된 기판 반송 장치에 의해 회전 유지부(1)로 반송되고(스텝S1), 회전 유지부(1)의 흡인 유지부(7)에 의해 기판(W) 뒷면의 외주부가 흡착유지된다. 도 6의 (a)에 나타낸 바와 같이 반송된 기판(W)의 표면상에는 파티클(25)이 부착하고 있다(스텝 S2).
다음에, 모터(3)가 저속 회전을 행하고, 회전 유지부(1) 및 기판(W)이 저속으로 회전된다(스텝 S3).
순수 공급 노즐(12)이 회전 유지부(1)위로 이동되고, 기판(W)의 표면에 순수가 일정량 토출된다(스텝 S4, S5). 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이, 기판(W)상에 토출된 순수는 기판(W)의 회전에 의하여 전면에 얇게 확산되고, 파티클(25)을 포함한 순수막(26)이 형성된다(스텝 S6).
이 상태에서, 개폐밸브(15)가 개방되고, 냉각 노즐(16)로부터 냉각 매체(27)가 원판상부재(6)의 뒷면에 토출된다(스텝 S7). 이것에 의해, 원판상부재(6) 및 기판(W)이 급속하게 빙점 아래로 냉각되고, 기판(W) 표면의 순수막(26)이 동결하여, 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이 얇은 빙막(28)이 형성된다. 빙막(28)은 막두께가 두껍게 될수록 기판(W) 표면으로부터의 박리가 곤란하게 된다. 이 때문에 빙막(28)을 비교적 얇게 형성하는 것이 바람직하다(스텝 S8). 빙막(28)이 형성되면 개폐밸브(15)를 닫고 냉각 매체(27)의 공급을 정지한다(스텝 S9).
다음에, 모터(3)의 회전수를 상승하여, 기판(W)을 고속으로 회전시킨다(스텝 S10). 그리고, 고속으로 회전하고 있는 기판(W)의 표면에 순수 공급 노즐(12)로부터 순수(29)을 분출하고(스텝 S11), 빙막(28)을 기판(W)의 표면으로부터 순간적으로 박리시킨다. 순수(純水)는 기판(W)의 중심부로부터 외주부측을 향해서 고압으로 분출하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 파티클(25)를 포함한 빙막(28)이 기판(W)의 표면으로부터 박리되어 기판 외측으로 비산된다. 순수의 온도는 영(0)도에 가깝게 저온인 것이 바람직하다. 온도가 높은 경우에는, 빙막(28)이 녹기 쉽게 되어, 파티클(25)을 기판(W)의 표면에서 완전히 제거하는 것이 곤란하게 되기 때문이다(스텝 S12).
빙막(28)이 기판(W)의 표면에서 제거되면, 모터(3)의 회전수를 저하하여, 기판(W)을 저속회전시킨다(스텝 S13). 이때 순수 공급 노즐(12)에서는 계속해서 순수가 기판(W)의 표면에 공급된다. 그리고, 브러시암(Brush arm)을 기판(W) 위로 이동시켜, 브러시 스크럽(Brush scrub) 세정에 의해 기판(W)의 표면을 세정한다. 또한, 이 브러시 스크럽 세정에 대신하여 고압수에 의한 기판 세정 또는, 메가 소닉 세정이라 불리우는 초음파 세정 등을 행해도 된다. 또한, 기판(W)의 표면이 청정하다면, 이 세정 공정을 생략해도 된다(스텝 S14).
다음으로, 모터(3)의 회전수를 상승하여 기판(W)을 고속 회전 시킨다(스텝 S15). 동시에 기판(W) 표면으로의 순수의 공급을 정지하고, 기판(W)의 고속회전에 의해 흩뿌리기 건조를 행한다(스텝 S16).
기판(W)의 건조가 종료하면, 모터(3)를 정지하고 (스텝 S17), 또한 기판(W)의 흡착을 해제한다(스텝 S18). 그리고, 세정이 끝난 기판(W)을 외부로 반출한다(스텝 S19).
이상의 공정에 의하여, 기판(W) 상의 파티클(25)이 제거되고 기판(W)의 표면이 청정하게 된다.
또한 상기의 스텝(S11,S12)에 나타낸 빙막(28)의 제거공정에서는 순수에 대신하여 알콜을 빙막(28)에 분출해도 된다. 예컨대, 융점이 낮은 메탄올을 -20℃까지 냉각하여 토출해도 된다. 이것에 의해, 빙막(28)을 녹이는 일 없이 기판(W)의 표면으로부터 박리할 수 있다.
또한, 상기의 기판 세정 공정에 있어서, 컵(11)에서의 배기량은 통상의 브러시 스크럽(Brush scrub) 처리의 경우에 비해서 크게 하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 회전 유지부(1)에 토출된 냉각 매체가 컵(11) 밖으로 누설되는 것을 방지할 수 있다.
게다가, 상기의 기판 세정 처리에서는 기판(W)의 뒷면에는 회전 유지부(1)의 원판상부재(6)가 근접해 있다. 이 때문에, 냉각 매체가 직접 기판(W)의 뒷면에 내뿜어지는 것이 방지되어, 기판(W)에 결로가 발생하는 것이 방지되는 것과 동시에, 기판(W) 표면으로부터 박리된 빙막(28)이 기판(W)의 뒷면으로 돌아 들어와 부착하는 것이 방지된다.
또한, 회전 유지부(1)로서는 도 1∼도 3에 나타낸 기판(W)의 뒷면 외주부를 흡착 유지하는 것 뿐 아니라, 기판(W)의 뒷면 중앙부를 흡착 유지하는 종래의 흡인식 회전 유지부(흡인식 스핀 척)나 기판(W)의 외주단연(外周端緣)을 핀(pin) 모양 부재로 지지하는 기계식의 회전 유지부(기계식 스핀 척) 등을 사용해도 된다. 이 경우에는, 냉각 노즐(16)에서 토출되는 냉각 매체는 회전 유지부에만 토출되도록 조정된다.
도 5는 기판 세정 처리의 다른 예를 나타내는 흐름도이다. 도 5에 나타낸 기판 세정 공정은 도 4에 나타낸 기판 세정 공정에 비하여 회전 유지부(1)의 냉각 개시의 타이밍이 다르고, 다른 공정은 동일하다. 그리고, 도 5에서는 동일한 공정에는 도4와 동일한 스텝 번호를 부가하여 재차 설명을 생략한다.
스텝 S4에 있어서, 저속으로 회전되고, 있는 기판(W)의 표면에 순수 공급 노즐(12)로부터 순수의 토출을 개시한다. 그리고, 순수를 공급하고 있는 동안에, 냉각 노즐(16)로부터 냉각 매체를 회전 유지부(1) 뒷면에 토출하고, 회전 유지부(1) 및 기판(W)의 냉각처리를 개시한다(스텝 S20). 그후, 순수가 기판(W)의 전면에 확산된 상태로 순수의 토출을 정지한다(스텝 S25). 이것에 의해 기판(W)의 표면에 얇은 빙막(28)이 형성된다(스텝 S8).
이와 같이 순수를 토출하면서 회전 유지부(1)의 냉각처리를 개시하여도 기판(W)의 전면에 빙막(28)을 형성할 수 있다. 게다가, 이 이후의 처리는 도 4에 나타낸 경우와 마찬가지이다.
또한, 상기의 실시예에 있어서, 도 4의 (b)의 스텝 S4∼S6 및 도 5의 (b)의 스텝 S4, S5에 나타난 순수막(26)의 형성공정은 생략해도 된다. 즉, 기판(W)의 주위의 분위기 중에는 수분이 포함되어 있다. 이 때문에, 냉각 매체(27)에 의해 회전 유지부(1)을 냉각함으로써, 분위기중의 수분이 기판(W)의 표면에 빙결하여 빙막(28)을 형성하는 것도 가능하다.
또한, 상기의 순수를 토출하는 공정(도 4의 (b) 및 도 5의 (b)의 스텝 S4)에 대신하여 안개(mist)를 포함한 공기를 기판(W)의 표면에 내뿜어도 좋다. 이것에 의해, 기판(W)의 표면에 안개분이 부착한다. 그리고, 이것을 냉각하는 것에 의해 기판(W)의 표면에 빙막(28)을 형성할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는 순수 공급 노즐(12)를 사용하여 순수막(26)의 형성, 빙막(28)의 제거 및 브러시 스크럽 세정을 행하는 예에 대하여 설명하였지만, 각각 다른 노즐을 사용하여 순수(純水), 또는 알콜 등의 다른 액체를 공급해도 된다.
이상의 설명에서 명백해진 바와 같이, 청구항 1 기재의 발명에 의하면, 냉각수단이 회전 유지부를 빙점 아래에서 냉각하는 것에 의해, 회전 유지부상의 기판이 간접적으로 냉각되고 파티클이 부착한 기판의 표면에 빙막이 형성되어, 제거수단에 의해 빙막을 제거함으로써 파티클이 빙막과 함께 기판 표면으로부터 제거된다.
이것에 의해 미세한 파티클도 빙막과 함께 기판 표면으로부터 제거되므로, 기판의 표면을 청정한 상태에서 세정할 수 있다는 효과가 있다.
청구항 2 기재의 발명에 의하면, 냉각매체 토출 노즐로부터 빙점 아래의 냉각 매체를 회전 유지부로 토출하는 것에 의해 회전 유지부가 빙점 아래로 냉각되고, 이에 의해 회전 유지부 상의 기판이 간접적으로 빙점 아래로 냉각되어, 그 표면에 파티클을 둘러싸 넣을 수 있도록 빙막이 형성된다. 따라서 빙막을 기판으로부터 제거하는 것에 의하여 파티클을 기판 표면으로부터 제거할 수 있는 효과가 있다.
청구항 3 기재의 발명에 의하면, 냉각 매체 토출 노즐을 이동시켜 회전 유지부로 냉각 매체를 토출하는 것에 의하여, 회전 유지부 전체를 신속하게 빙점 아래로 냉각할 수 있다. 이것에 의해 기판의 표면에 빙막을 신속 또한 균일하게 형성하는 효과가 있다.
청구항 4 기재의 발명에 의하면, 회전 유지부에 토출된 냉각 매체는 회수관로를 통하여 온도 조정부에서 빙점 아래로 온도 조정된 후, 저장부로 회수되고, 거듭 반복하여 사용된다. 이것에 의하여 냉각 매체를 경제적으로 또한 효율적으로 이용하여 회전 유지부의 냉각을 행할 수 있는 효과가 있다.
청구항 5 기재의 발명에 의하면, 수분 공급 수단에 의하여 기판의 표면에 수분이 공급되며, 냉각 수단은 회전 유지부를 통하여 기판을 간접적으로 냉각하고, 공급된 수분을 동결하여 빙막을 형성할 수 있다. 그리고, 빙막을 제거하는 것에 의하여, 기판 표면의 파티클을 빙막과 함께 제거하여 기판의 표면을 세정하는 효과가 있다.
청구항 6 기재의 발명에 의하면, 수분 공급 수단이 기판의 표면에 순수를 공급하는 순수 공급 노즐을 구비하며, 이것에 의하여 기판의 표면의 순수를 냉각함으로써 빙막을 형성하고, 이 빙막을 제거하여 기판의 표면을 세정할 수 있는 효과가 있다.
청구항 7 기재의 발명에 의하면, 액체 토출 노즐이 빙막에 대하여 액체를 토출하면 액체의 충돌압에 의하여 빙막이 기판의 표면으로부터 박리되어 외측으로 제거된다. 이것에 의하여 파티클을 포함한 빙막을 제거하여 기판의 표면을 청정하게 할 수 있는 효과가 있다.
청구항 8 기재의 발명에 의하면, 원판상부재가 기판의 뒷면에 근접 배치되고, 흡인 유지부에 의하여 기판의 뒷면 주연부가 유지된다. 회전 유지부가 냉각 수단에 의하여 냉각되면, 기판은 흡인 유지부를 통하여 또는 원판상부재의 표면으로부터 간접적으로 냉각되어 기판의 표면에 빙막이 형성된다. 특히 냉각 매체 토출 노즐에서 냉각 매체를 토출하는 경우에는, 냉각 매체가 원판상 부재에 토출되고 기판에 직접 토출 하는 것이 방지되며, 이것에 의해 기판에 결로(結露)가 발생하는 것이 방지되는 효과가 있다.
청구항 9 기재의 발명에 의하면, 회전 유지부를 냉각하는 것에 의하여 기판을 빙점 아래로 냉각하여 기판의 표면에 빙막을 형성하며, 빙막은 기판상의 파티클을 포함하여 형성된다. 그리고, 이 빙막을 기판에서 제거하는 것에 의하여 전체의 파티클을 빙막과 함께 표면에서 제거하여 기판의 표면을 청정한 상태로 할 수 있다. 이것에 의해 기판에 손상을 주는 일 없이 전체 파티클을 기판의 표면에서 제거하는 효과가 있다.
청구항 10 기재의 발명에 의하면, 기판에 직접 냉각 매체가 토출되는 것에 의하여 기판에 결로가 발생하는 것이 방지되고, 기판의 표면에 균일하게 빙막을 형성할 수 있는 효과가 있다.
청구항 11 기재의 발명에 의하면, 기판의 표면에 순수(純水)의 막을 형성하는 것에 의하여 파티클의 주위를 순수로 둘러싸 넣을 수 있다. 그리고, 이 상태에서 회전 유지부를 냉각하는 것에 의하여 순수의 막을 동결하여 파티클을 포함한 균일한 빙막을 형성하는 효과가 있다.
청구항 12 기재의 발명에 의하면, 빙막에 액체를 토출하면, 액체의 충돌압에 의해 빙막이 기판의 표면에서 박리되어 외측으로 제거된다. 이것에 의해 파티클을 포함한 빙막이 기판의 표면에서 제거되어 기판의 표면이 청정한 상태로 세정되는 효과가 있다.
청구항 13 기재의 발명에 의하면, 청구항 12 기재의 발명에서 액체가 고압(高壓)의 순수인 것으로 고압의 순수를 빙막에 토출하는 것에 의해 기판의 표면에서 순간적으로 빙막을 제거하는 효과가 있다.

Claims (13)

  1. 기판을 유지하여 회전 구동되는 회전 유지부와,
    상기 회전 유지부를 빙점아래로 냉각하는 냉각수단과,
    냉각된 상기 회전 유지부 상의 상기 기판의 표면에 형성된 빙막을 제거하는제거 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 수단은, 상기 회전 유지부에 빙점 아래의 냉각 액체를 토출하는 냉각 매체 토출 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 회전 유지부는 수평 자세로 기판을 회전 시키는 것이고, 상기 냉각 매체 토출 노즐은 상기 회전 유지부의 하측으로 이동 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 냉각 수단의 상기 냉각 매체 토출 노즐에서 토출하는 냉각 매체를 저장하는 저장부와,
    상기 회전 유지부의 주위를 둘러싸고 배출구가 설치된 컵과,
    상기 회전 유지부에 토출된 상기 냉각 매체를 상기 컵의 상기 배출구로부터 회수하여 상기 저장부로 인도하는 회수관로와,
    상기 회수 관로 중에 설치되어, 상기 냉각 매체의 온도를 빙점 아래로 재조정하는 온도 조정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  5. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 유지부에 유지된 상기 기판의 표면에 상기 빙막을 형성하기 위한 수분을 공급하는 수분 공급 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 수분 공급 수단은, 상기 기판의 표면에 순수(純水)를 공급하는 순수 공급 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  7. 제1항 내지 제6항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제거 수단은, 상기 빙막에 액체를 토출하는 액체 토출 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  8. 제1항 내지 제7항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 유지부는,
    수평 자세로 회전 구동되는 원판상부재와,
    상기 원판 상부재의 표면에 설치되고, 상기 기판의 뒷면의 주연부를 흡인 유지하는 흡인 유지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  9. 회전 유지부에 유지된 기판의 표면을 세정하는 기판 세정방법에 있어서,
    회전 유지부를 빙점 아래로 냉각하여 기판의 표면에 빙막을 형성하는 공정과,
    상기 빙막을 상기 기판으로부터 제거하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 빙막을 형성하는 공정은, 상기 회전 유지부에 냉각 매체를 토출하는 것에 의하여 상기 회전 유지부에 유지된 기판을 간접적으로 냉각하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 회전 유지부에 냉각 매체를 토출하기 전에, 상기 기판의 표면에 순수(純水)를 공급하여 상기 기판의 표면에 순수의 막을 형성하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
  12. 제9항 내지 제11항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빙막을 제거하는 공정은, 상기 빙막의 표면에 액체를 토출하여 빙막을 상기 기판의 표면에서 제거하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 액체가 고압(高壓)의 순수(純水)인 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
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