KR20020091746A - 매엽식 기판세정방법 및 매엽식 기판세정장치 - Google Patents

매엽식 기판세정방법 및 매엽식 기판세정장치 Download PDF

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Abstract

밀폐된 세정실내에서 웨이퍼를 1매씩 카세트레스로, 더욱이 웨이퍼의 표리양면을 동시에 액체세정할 수 있는 매엽식(枚葉式)액체세정기술로서, 회전지지한 웨이퍼(W)의 표리양면에 대하여, 상측 및 하측 공급노즐(25),(26)에 의해 복수의 약액을 상하방향으로부터 순차 공급하여 세정함과 동시에, 하측 공급노즐(26)가운데, 적어도 약액을 공급하지 않고 있는 하측 공급노즐로부터 순수(純水)를 상시 유출시켜, 각종 약액에 의한 세정처리사이에 있어서의 교차오염의 발생을 방지한다.

Description

매엽식 기판세정방법 및 매엽식 기판세정장치{SINGLE PEACE TYPE SUBSTRATE CLEANING METHOD AND CLEANING APPARATUS OF THE SAME}
본 발명은 매엽식 기판세정방법 및 매엽식 기판세정장치에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 반도체나 전자부품 등의 디바이스제조공정에 있어서, 반도체웨이퍼 등의 기판을 1매씩 액체세정 처리하기 위한 매엽식 액체세정기술에 관한 것이다.
반도체웨이퍼 등의 기판(이하, 간단히 웨이퍼라고 함)을 액체세정하는 방법으로서는 종래, 복수의 세정탱크가 연속배열되어 이루어지는 액체벤치(wet bench)형의 세정탱크에 대하여, 캐리어카세트에 수납한 복수매의 웨이퍼를, 또는 캐리어카세트를 생략하고, 직접 복수매의 웨이퍼를 반송장치에 의해 차례로 침지시켜 처리하는 이른바 배치(batch)식 액체세정이 주류였으나, 반도체장치도 서브마이크론시대를 맞이하여, 이와 같은 장치구조의 미세화, 고집적화에 수반하여, 웨이퍼의 표면에도 극히 높은 청정도가 요구되고 있는 작금에 있어서, 보다 높은 청정도의 요구를 만족시키는 액체세정기술로서, 밀폐된 세정하우징 내에서 웨이퍼를 1매씩 카세트레스로 액체세정하는, 이른바, 매엽식 액체세정이 개발제안되기에 이르렀다.
본 출원인도 이 매엽식 액체세정방법을 개량하여 일본국 특원2000-370718호를 출원한 바 있다. 그 내용은 밀폐된 세정실 내에서 웨이퍼를 1매씩 카세트레스로 액체세정하는 매엽식 액체세정의 이점을 살리면서, 다시, 웨이퍼의 표면의 산화를 유효하게 방지하는 방법에 관한 것이다.
이 매엽식 액체세정에 있어서는 입자의 재부착 등도 없이 높은 청정도 분위기에서의 세정을 고정밀도로 실시할 수 있으며, 더욱이 장치의 구성이 단순하고 콤팩트하여 다품종 소량생산에도 유효하게 대응할 수 있다는 이점이 있다. 일반적으로, 이 매엽식 액체세정에 있어서는 웨이퍼의 표면, 즉, 상면측에 대해서만 각종 약액에 의한 세정처리가 미리 정해진 순서로 실시되고 있었으나, 웨이퍼의 효율적인 세정처리를 위해, 근래에는 웨이퍼의 표리양면을 동시에 세정처리할 수 있는 세정기술의 개발이 요구되고 있었다.
그러나, 웨이퍼의 이면, 즉, 하면측을 세정처리하는 경우, 약액의 공급은 아래 측으로부터 상방을 향한 분사공급이 기본구성으로 되는 바, 이와 같은 구성에서는 각종 약액에 의한 교차오염(cross-contamination)이 발생할 위험이 극히 많으며, 상기 신규의 세정기술의 개발에 있어서는 이 문제의 해결이 급선무로 되어 있었다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는 밀폐된 세정실내에서 웨이퍼를 1매씩 카세트레스로, 더욱이 웨이퍼의 표리양면을 동시에 액체세 할 수 있는 매엽식 액체세정기술을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 1실시형태에 관련된 매엽식 기판세정장치의 내부구성을 나타내는 정면 단면도.
도 2는 상기 기판세정장치에 있어서의 기판회전부, 세정하우징 및 약액공급부 사이의 배치관계를 나타내는 확대정면 단면도.
도 3은 상기 기판회전부와 약액공급부의 하측 분사노즐의 구조를 나타내는 확대정면 단면도.
도 4는 상기 기판회전부와 약액공급부의 하측 분사노즐의 구조를 나타내는 확대평면 단면도.
도 5는 상기 하측 분사노즐과 그 주위구조를 더욱 확대시켜 나타내는 확대정면도.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
W ; 웨이퍼 1 ; 세정하우징
2 ; 기판회전부(기판회전수단) 3 ; 세정챔버(chamber)
4 ; 약액공급부(약액공급수단) 5 ; 불활성기체공급부(불활성기체공급수단)
6 ; 제어부 10 ; 회전축
11 ; 기판지지부 15, 16, 17, 18 ; 원환 형상 처리탱크
20 ; 승강기구 25 ; 상측분사노즐(상측공급노즐)
26 ; 하측분사노즐(하측공급노즐)
27 ; 약액 공급원
30 ; 배관 30a ; 약액 공급로
30b ; 불활성기체 공급로 31 ; 약액공급부
35 ; 상측공급부 36 ; 하측공급부
37 ; 불활성기체 공급원 39 ; 하측공급부의 공급구
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 매엽식 기판세정방법은 밀폐된 세정하우징 내에 있어서, 웨이퍼를 1매씩 카세트레스로 액체세정하는 매엽식 기판세정방법으로서, 회전지지한 웨이퍼의 표리양면에 대하여, 상측 및 하측공급노즐에 의해 복수의 약액을 상하방향으로부터 순차 공급하여 세정함과 동시에, 상기 하측공급노즐가운데, 적어도 약액을 공급하고 있지 않는 하측공급노즐로부터, 순수를 상시 유출시키도록 한 것을 특징으로 한다.
적합한 실시형태로서, 상기 복수의 약액에 의한 일련의 세정공정에 있어서, 선행하는 약액에 의한 세정과, 후행하는 약액에 의한 세정의 사이에는 순수에 의한 린스처리를 실시할 때, 상기 선행하는 약액을 공급하는 상측 및 하측공급노즐에 의해 린스처리용의 순수를 공급함과 동시에, 이 린스처리의 완료후에도, 이들 상측 및 하측공급노즐의 적어도 하측공급노즐로부터, 순수를 연속적으로 유출시키도록 한다.
이 경우, 상기 하측공급노즐로부터의 순수의 유출은 그 유속 및 유량이 이 하측공급노즐로부터 공급하는 약액 이외의 약액의 역유입을 방지할 수 있는 범위에서 될 수 있는대로 작게 되도록 설정하는 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 매엽식 기판세정장치는 상기 세정방법을 실시하는데 적합한 장치로서, 세정하우징내에, 1매의 웨이퍼를 수평상태로 지지회전하는 기판회전수단과, 이 기판회전수단의 외주부에, 기판회전수단에 회전지지되는 웨이퍼의 세정처리용 공간을 형성하는 세정챔버와, 상기 기판회전수단에 회전지지되는 웨이퍼의 표리양면에 약액을 공급하는 약액공급수단을 구비하여 이루어지며, 이 약액공급수단은 상기 세정하우징 내에 설치되며, 상기 웨이퍼의 표면에 상측으로부터 약액을 공급하는 상측공급노즐과, 상기 웨이퍼의 이면에 하측으로부터 약액을 공급하는 하측공급노즐을 구비하며, 이들 상측 및 하측공급노즐은 상기 기판회전수단에 회전지지되는 웨이퍼의 표리양면에 대하여, 복수의 약액을 상하방향으로부터 순차 공급하여 세정함과 동시에, 이 일련의 세정공정에 있어서, 적어도 약액을 공급하고 있지 않는 상기 하측공급노즐로부터 순수가 상시 유출되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
적합한 실시형태로서, 상기 상측 및 하측공급노즐은 상기 기판회전수단에 회전지지된 웨이퍼의 표리양면에 약액을 분사공급하는 분사노즐의 형태로 됨과 동시에, 공급할 약액의 종류에 대응한 수만큼 배치되어 있다. 또, 상기 하측공급노즐은 상기 기판회전수단의 회전가능한 회전축의 상단부위에 있어서, 상향으로, 또, 고정적으로 설치됨과 동시에, 공급할 약액의 공급원 및 순수의 공급원에 대하여 선택적으로 연통 가능하게 되어있다.
다시 바람직하게는 상기 기판회전수단의 회전축의 내주와 상기 배관외주와의 간극이, 불활성기체의 공급구로서의 기능을 하도록 구성되어 있다.
본 발명의 매엽식 기판세정에 있어서는 밀폐된 세정하우징 내에 있어서, 웨이퍼를 1매씩 카세트레스로 액체세정하는 바, 회전지지한 웨이퍼의 표리양면에 대하여, 상측 및 하측공급노즐에 의해 복수의 약액을 상하방향으로부터 순차 공급하여 세정한다.
이 경우, 상기 하측공급노즐가운데, 적어도 약액을 공급하고 있지 않는 하측공급노즐로부터 순수를 상시유출 시키도록 하는 것에 의하여, 각종 약액에 의한 세정처리사이에 있어서의 교차오염의 발생이 방지된다.
다시 상세히 설명하면, 웨이퍼의 이면에 대한 약액의 공급은 아래측으로부터 상방으로 향하는 공급으로 되는 바, 상기 하측공급노즐은 구조상, 상향으로 개구하여 설치되는 것이기 때문에, 각 하측공급노즐에는 약액이 잔류하기 쉽다. 따라서, 하나의 약액에 의한 세정처리 후에 다른 약액에 의한 세정처리를 행하는 경우에, 각 하측공급노즐에 잔류하고 있는 약액이 세정처리 중에 있는 다른 약액에 혼입되거나, 혹은 이 세정처리 중의 약액이 대기하고 있는 하측공급노즐 안으로 침입하여, 여기에 잔류하고 있는 다른 종류의 약액과 혼합되어, 각 세정처리 사이에 교차오염이 발생할 가능성이 극히 많아지게 된다.
이 점을 고려하여, 본 발명에 있어서는 하측공급노즐가운데, 적어도 약액을 공급하고 있지 않는 하측공급노즐로부터, 순수를 상시유출 시키도록 함으로써, 각종 약액에 의한 세정처리사이에 있어서의 교차오염발생의 방지를 꾀할 수 있게 하였다.
즉, 본 발명의 매엽식 기판세정에 있어서는 밀폐된 세정하우징 내에 있어서,웨이퍼를 1매씩 카세트레스로 액체세정할 때, 회전지지한 웨이퍼의 표리양면에 대하여, 상측 및 하측공급노즐에 의해 복수의 약액을 상하방향으로부터 순차 공급하여 세정하는 바, 상기 하측공급노즐가운데, 적어도 약액을 공급하고 있지 않는 하측공급노즐로부터, 순수를 상시유출 시키도록 하는 것에 의하여, 각종 약액에 의한 세정처리사이에 있어서의 교차오염의 발생이 방지될 수 있다.
바꾸어 말하면, 웨이퍼의 이면에 대한 약액의 공급은 아래측으로부터 상방을 향해서 공급하게 되는 바, 상기 하측공급노즐은 구조상, 상향으로 개구하여 설치되어 있기 때문에, 각 하측공급노즐에는 약액이 잔류하기 쉽다.
따라서, 하나의 약액에 의한 세정처리 후에 다른 약액에 의한 세정처리를 행하는 경우에, 각 하측공급노즐에 잔류하고 있는 약액이 세정처리 중에 있는 다른 약액에 혼입되거나, 혹은 이 세정처리 중의 약액이 대기하고 있는 하측공급노즐 안으로 침입하여, 여기에 잔류하는 다른 종류의 약액과 혼합되어, 각 세정처리 사이에 교차오염이 발생할 가능성이 극히 많다.
본 발명에 있어서는 이 점을 고려하여, 하측공급노즐가운데, 적어도 약액을 공급하고 있지 않는 하측공급노즐로부터, 순수를 상시유출 시키도록 함으로써, 각종 약액에 의한 세정처리사이에 있어서의 교차오염의 발생을 유효하게 방지할 수 있다.
(실시예)
이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 따라서 상세히 설명한다,
본 발명에 관련되는 매엽식 기판세정장치가 도1에 나타나 있으며, 이 기판세정장치는 구체적으로는 밀폐된 세정하우징(1)내에 있어서, 웨이퍼(W)를 1매씩 카세트레스로 액체세정을 하는 구조로 되며, 밀폐가 가능한 상기 세정하우징(1)내에, 1매의 웨이퍼(W)를 수평상태로 지지하여 회전하는 기판회전부(기판회전수단)(2)와, 상대적으로 상하방향의 이동이 가능한 세정챔버(3)와, 웨이퍼(W)의 상하 표리양면에 약액을 공급하는 약액공급부(약액공급수단)(4)와, 산화방지용 불활성기체를 공급하는 불활성기체공급부(불활성기체공급수단)(5)와, 이들의 구동부를 상호 연동시켜 제어하는 제어부(6)를 주요부로 하여 구성되어 있다.
세정하우징(1)은 상부가 밀폐 가능한 세정처리용 공간으로 됨과 동시에, 하부가 상부공간 내에 배치되는 각종 장치의 구동부의 설치부로 되어 있다. 세정하우징(1)의 상부공간에는 구체적으로 도시하지 않으나, 세정하우징(1)에는 개폐가 가능한 기판의 반입출구가 형성되어 있으며, 이 기판반입출구는 그 폐쇄 시에 있어서 이 부위의 기밀성 및 수밀성이 확보되는 구조로 되어있다.
기판회전부(2)는 1매의 웨이퍼(W)를 스핀세정시 및 스핀건조시에 있어서 수평상태로 지지하면서 수평회전 시키는 것으로서, 회전축(10)의 선단부분에 기판지지부(11)가 수평상태로 설치 지지됨과 동시에, 이 회전축(10)을 회전 구동시키는 구동모터(12)를 구비하여 형성된다.
기판지지부(11) 및 회전축(10)은 베어링지지통체(13)를 통해서, 세정하우징(1)의 중앙부에 수직기립상태로 회전이 가능하게 배치되어 있으며, 기판지지부(11)에 1매의 웨이퍼(W)를 수평으로 지지하는 구성으로 되어 있다.
구체적으로는 기판지지부(11)는 도3 및 도4에 나타내는 바와 같이 원판형태로 됨과 동시에, 그 상면의 외주부에, 웨이퍼(W)의 주연부를 재치(載置)지지하는 복수(도면표시는 4개)의 원주형상의 지지체(14),(14),…를 구비하여 형성된다.
이들 지지체(14),(14),…는 도시하는 바와 같이, 기판지지부(11)의 원주방향으로 등 간격을 두고 배치되어 있으며, 그 선단의 내주부분이 웨이퍼(W)의 주연부분을 지지하는 지지오목부(14a)로 되어있다. 이들 지지체(14),(14),…의 지지오목부(14a),(14a),…는 서로 동일한 높이가 되도록 설정되어 있으며, 이에 의해서, 웨이퍼(W)의 주연부를 수평상태로 재치하는 형상으로 지지한다.
또, 지지오목부(14a)의 지지면은 구체적으로는 도시하지 않으나, 웨이퍼(W)의 주연부의 윤곽형상에 대응한 단면형상을 가지고 있으며, 이에 의해서, 웨이퍼(W)의 직사각형 단면의 주연부에 대하여, 그 주연각부를 점 접촉상태 또는 선 접촉상태로 맞 접촉 지지하도록 형성되어 있다.
회전축(10)은 축받이(40)에 의해, 베어링지지통체(13)를 통해서 기립상태로 회전지지 됨과 동시에, 그 하단부가 구동모터(12)에 벨트구동이 가능하게 접속되어 있다. 회전축(10)은 구동모터(12)의 구동에 의해 회전 구동되며, 상기 기판지지부(11)가 소정의 회전수를 가지고 회전되는 구성으로 되어있다. 회전축(10)의 회전속도는 예를 들면, 스핀세정처리 시에 있어서는 40∼50 r.p.m의 저속으로 설정됨과 동시에, 스핀건조 시에 있어서는 약3000 r.p.m의 고속으로 설정되어 있다.
또, 상기 회전축(10)은 도시하는 바와 같이 중공(中空)의 통형상으로 되며, 그 중공내부에, 후술하는 약액공급부(4)의 하측공급노즐(26)의 배관(30)이 배치되어 있다.
세정챔버(3)는 웨이퍼(W)를 세정하는 부위로서, 그 내경치수가, 후술하는 바와 같이, 기판회전부(2)의 기판지지부(11)와의 관계로 설정되며, 기판회전부(2)의 외주부에, 이 기판회전부(2)에 회전지지되는 웨이퍼(W)의 세정처리공간을 형성한다.
세정챔버(3)는 구체적으로는 도1 및 도2에 나타내는 바와 같이, 그 내주부에, 상하방향으로 배열된 복수단의 원환형상의 처리탱크(15∼18)를 구비함과 동시에. 상기 기판회전부(2)에 대하여 상하방향으로 승강동작이 가능하게 구성되어 있다.
도시하는 실시형태에 있어서는 상기 원환형상의 처리탱크(15∼18)가, 기판회전부(2)의 기판지지부(11)에 지지된 웨이퍼(W)를 에워싸도록 동심형상으로, 또한 상하방향 4단으로 배열되어 형성된다.
이들 원환형상의 처리탱크(15∼18)의 내경테두리는 상기 기판회전부(2)의 기판지지부(11)의 외경테두리와 비접촉이며, 또한 이들 양 테두리의 사이에 형성되는 환상의 간극이, 약액 등이 아래측으로 누설하는 것을 저지할 정도의 미소간격이 되도록 설정되어 있다.
또, 세정챔버(3)는 도시하지 않는 승강가이드를 통해서 상하방향으로 수직승강이 가능하게 지지됨과 동시에, 기판회전부(2)의 기판지지부(11)에 대하여 소정의 스트로크 분만큼 승강동작하는 승강기구(20)를 구비하고 있다.
이 승강기구(20)는 세정챔버(3)를 지지하는 지지프레임(21)을 승강 동작시키는 도시하지 않는 이송나사기구와, 이 이송나사기구를 회전구동시키는 구동모터(22)로 이루어진다.
그리고, 세정처리공정에 따라서, 후술하는 기판회전부(2)의 동작과 연동하는 구동모터(22)의 구동에 의해, 상기 이송나사기구를 통해서, 세정챔버(3)가, 상하방향으로 소정의 스트로크씩 승강되어, 세정처리공정을 실시할 원환형상의 처리탱크(15∼18)의 어느 하나의 처리탱크가, 상기 기판회전부(2)의 기판지지부(11)에 지지된 웨이퍼(W)에 대하여, 그 높이방향의 위치가 선택적으로 위치결정 된다.
또, 구체적으로 도시하지 않으나, 4개의 원환형상의 처리탱크(15∼18)는 장치외부로 연이어 통하는 드레인부가 설치되어 있다. 이 드레인부는 각 처리탱크(15∼18)내의 약액 또는 불활성기체를 배출하며, 또는 재활용을 위해서 회수하는 것인바, 세정처리가 실시될 때만 개구하고, 다른 처리탱크에 있어서의 세정처리가 실시되고 있을 경우에는 폐쇄되도록 구성되어 있다.
약액공급부(4)는 상기 기판회전부(2)에 회전지지되는 웨이퍼(W)의 표리양면에 약액을 공급하는 것으로서, 웨이퍼(W)의 표면에 상측으로부터 약액을 공급하는 상측공급노즐(25)과, 웨이퍼(W)의 이면에 아래측으로부터 약액을 공급하는 하측공급노즐(26)을 주요부로서 구비한다.
이들 상측 및 하측공급노즐(25),(26)은 구체적으로는 웨이퍼(W)의 표리양면에 약액을 분사공급하는 분사노즐의 형태로 되어 있으며, 공급할 약액의 종류에 대응하는 수만큼 배설됨과 동시에, 이들 양 공급노즐(25),(26)은 세정하우징(1)의 외부에 설치된 약액공급원(27)에 연이어 통할 수 있게 되어있다.
도시하는 실시형태에 있어서는 상측분사노즐(25)은 복수개가 일체화된 분사노즐부(25A)의 형태로 되어 있으며, 이 분사노즐부(25A)는 세정하우징(1)내의 상부에 있어서, 하향의 상태로 수평선회할 수 있게 설치됨과 동시에, 도시생략 한 스윙용 구동모터에 구동 연결되어 있다.
상기 분사노즐(25A)에는 공급할 약액의 종류에 대응하는 수의 노즐구 즉, 분사노즐(25),(25),…이 설치되며, 구체적으로는 4개의 분사노즐(25),(25),…이 설치되어 있으며(도시생략), 각각 후술하는 APM액, 순수 및 DHF액의 공급구로서의 기능을 한다.
그리고, 상기 분사노즐(25A)의 상측분사노즐(25)은 기판회전부(2)의 기판지지부(11)에 수평상태로 회전지지되는 웨이퍼(W)의 표면에 대하여, 그 외주로부터 중심에 걸쳐서 수평으로 선회하면서, 혹은 수평 선회하여 정지한 후에 소정의 약액을 분사 공급하도록 구성되어 있다.
하측공급노즐(26)은 기판회전부(2)의 회전가능한 회전축(10)의 상단부위에 설치되어 있으며, 회전지지되는 웨이퍼(w)의 이면에 대하여 상향상태로 고정적으로 설치되어 있다. 도시하는 실시형태에 있어서는 상측분사노즐(25),(25),…에 대응하여, APM액, 순수 및 DHF액용의 것이 두 개씩, 합계 6개의 하측분사노즐(26),(26)…이 배치되어 있다.
이들 하측분사노즐(26),(26)…은 도3 내지 도5에 나타내는 바와 같이, 회전축(10)내의 내부에 배치된 배관(30)을 통해서 상기 약액공급원(27)에 연이어 통할수 있게 되어있다.
구체적으로는 상기 배관(30)은 중공의 원통형상으로 된 회전축(10)의 중공내부에 상하방향으로 관통하며, 또한 도시하지 않는 지지구조에 의해, 회전축(10)과 비접촉상태로 고정적으로 배치되어 있다.
이 배관(30)의 상단부에는 원판형상의 약액공급부(31)가 고정으로 설치되어 있으며, 이 약액공급부(31)의 상면에, 상기 6개의 하측공급노즐(26),(26),…이 원주방향으로 등간격을 두고 배치됨과 동시에, 각 분사노즐(26)은 기판회전부(2)에 회전지지되는 웨이퍼(W)의 이면중앙부에 대하여 비스듬히 상향상태로 되어 있다.
이들 하측공급노즐(26),(26)…은 각각 배관(30)의 내부에 관통설치된 약액공급로(30a),(30a),…에 연통 되어있다. 이들 약액공급로(30a),(30a),…는 배관(30)의 하단부에 있어서, 방향제어밸브(32)를 통해서, 상기 약액공급원(27)의 약액(APM액 및 DHF액)의 공급원 및 순수의 공급원에 대하여, 각각 선택적으로 연이어 통할 수 있도록 되어 있다. 또한, 상기 약액공급로(30a),(30a),…는 상술한 상측분사노즐(25),(25),…에도 각각 연통 되어있다.
상기 약액공급원(27)은 상측 및 하측분사노즐(25),(26)…에 세정용 약액을 공급하는 공급원으로서, 도시하는 실시형태에서는 선택적으로, APM(NH4OH+H2O2+H2O)액에 의한 세정을 실시하기 위한 구성과, DHF(HF+H2O)액에 의한 세정을 실시하기 위한 구성을 구비하는 2 약액시스템이며, 이에 대응하여, 세정챔버(3)에 있어서의 처리탱크(15)∼(18)는 각각 최하단의 처리탱크(15)가 APM액에 의한 세정공정용이며,그 위의 단의 처리탱크(16)가 DHF액에 의한 세정공정용이며, 그 위의 단의 처리탱크(17)가 순수에 의한 린스용이며, 최상단의 처리탱크(18)가 스핀건조용으로 되어있다.
그리고, 상기 약액공급원(27)은 세정공정에 관련되는 처방(recipe)을 적절히 선택 설정하는 것에 의하여, 후술하는 불활성기체공급원(37)과의 협동에 의해, i) APM+DHF+(O3+DIW)+DRY, ii) APM+DHF+DRY, iii) APM+DRY 및 DHF+DRY 등의 세정공정이 선택적으로 실행 가능하게 구성되어 있다.
즉, 후술하는 바와 같이, 이들 상측 및 하측공급노즐(25),(26),…은 상기의 어느 것으로 선택 설정된 처방에 따라서, 기판회전부(2)에 회전지지되는 웨이퍼(W)의 표리양면에 대하여, 복수의 약액을 상하방향으로부터 순차 공급하여 세정함과 동시에, 이 일련의 세정공정에 있어서, 약액을 공급하고 있지 않는 하측공급노즐(26)로부터 순수가 상시 유출되도록 구동 제어된다.
불활성기체공급부(5)는 기판회전부(2)에 회전지지되는 웨이퍼(W)의 표리양면에 산화방지용 불활성기체를 공급하는 것으로서, 웨이퍼(W)의 표면에 불활성기체를 공급하는 상측공급부(35)와, 웨이퍼(W)의 이면에 불활성기체를 공급하는 하측공급부(36)를 주요부로 하여 구비하며, 이들 공급부(35),(36)는 세정하우징(1)의 외부에 설치된 불활성기체공급원(37)에 연이어 통할 수 있게 되어있다. 도시하는 실시형태에 있어서는 불활성기체로서는 N2가스(질소)가 사용되고 있다.
상측공급부(35)는 세정하우징(1)내의 상부에 설치되며, 세정챔버(3)와 협동하여, 기판회전부(2)에 회전지지되는 웨이퍼(W)의 표면주위에 건조용 밀폐공간을 형성하는 원형의 덮개형상의 형태로 되어있다.
구체적으로는 상기 상측공급부(35)의 외형테두리는 세정챔버(3)의 내경 테두리, 즉, 최상단의 원환형상 처리탱크(18)의 외형테두리와 밀접한 상태로 걸어 결합되도록 설계 되어있으며, 이에 의해, 기판회전부(2)에 회전지지되는 웨이퍼(W)의 표면주위에 필요최소한의 건조용 밀폐공간을 형성한다. 상측공급부(35)는 배관(38)을 통해서 상기 불활성기체공급원(37)에 연통 되어있다.
또, 상기 상측공급부(35)는 상기 세정챔버(3)와 협동하는 사용위치(도시생략)와, 상기 약액공급부(4)와 간섭되지 않는 사용대기위치, 즉, 도1에 나타내는 높이위치와의 사이에서 상하방향으로 이동이 가능하도록 됨과 동시에, 도시하지 않는 승강수단에 구동연결 되어있다.
하측공급부(36)는 약액공급부(4)의 하측분사노즐(26)과 마찬가지로, 기판회전부(2)의 회전가능한 회전축(10)의 상단부위에 설치되어 있다. 구체적으로는 상기 배관(30)의 외주, 즉 약액공급부(31)와의 간극(39)이, 상기 하측공급부(36)의 공급구로서 기능하도록 구성되어 있다. 즉, 하측공급부(36)의 공급구(39)는 도5에 나타내는 바와 같이, 상기 약액공급부(31)의 하면과, 기판지지부(11)의 상면의 사이에서 수평방사방향 전체둘레로 면하여 개구됨과 동시에, 약액공급부(31)에 수평방사방향으로 관통된 연통부(31a),(31a),…를 통해서, 배관(30)의 내부중앙에 관통 설치된 불활성기체공급로(30b)에 연이어 통하며, 이 불활성기체공급로(30b)는 배관(30)의 하단부에 있어서, 방향제어밸브(41)를 통해서 상기불활성기체공급원(37)에 연이어 통하도록 되어있다.
또한, 하측공급부(36)는 상기 회전축(10)의 중공의 내주와 상기 배관(30)의 외주와의 간극(39a)내에 약액이 역류하여, 세정하우징(1)의 하부내의 각종장치의 구동부를 부식시키거나 하는 것을 방지하는 기능을 가지고 있으며, 따라서, 하부공급부(36)로부터는 상시 불활성기체가 분사 공급된다.
이와 같이 구성된 불활성기체공급부(5)는 상술한 웨이퍼(W)의 세정시 및 세정챔버(3)내의 약액을 배출 치환할 때 작동하도록 구성되어있다.
제어부(6)는 상술한 기판세정장치의 각 구성부를 상호 연동시켜 구동 제어하는 것으로서, 이 제어부(6)에 의해, 이하의 일련의 액체처리공정이 전자동으로 실행된다.
(1) 세정처리전의 웨이퍼(W)가, 도시하지 않는 세정하우징(1)의 기판반입출구를 통해서, 세정챔버(3)내의 기판지지부(11)위에 웨이퍼(W)가 반입되고, 세정챔버(3)가 밀폐되면, 세정챔버(3)의 승강동작에 의해, 웨이퍼(W)가 세정챔버(3)내의 웨이퍼세정처리위치에 위치결정된 후, 상술한 각종 세정처리가 미리 예정된 순서로 실행된다.
(2) 예를 들면, 상술한 ii)의 세정처리공정(APM+DHF+DRY)인 경우라면, 세정챔버(3)의 승강위치결정에 의해, 기판지지부(11)위의 웨이퍼(W)가, 최하단의 처리탱크(15)에 위치결정 배치되어, 불활성기체공급부(5)의 하측공급부(36)로부터 불활성기체, 즉, N2가스가 분사 공급되면서, 상측 및 하측분사노즐(25),(26)로부터 APM액이 분사 공급됨과 동시에, 기판회전부(2)에 의한 저속회전에 의해 스핀세정이 실행된다.
이 경우, 약액을 공급하고 있지 않은 즉, APM액용 이외의 하측공급노즐(26)로부터는 순수가 상시 유출되고 있다. 이들 공급노즐(26)로부터의 순수의 유출은 상기 약액 분사공급시보다 작은 유속 및 유량으로 설정되어 있으며, 그 유속 및 유량이, 이 하측공급노즐로부터 공급하는 약액 이외의 약액의 역유입을 방지할 수 있는 범위에 있어서 될 수 있는 대로 작게 되도록 설정되어 있다. 이 조건하에서의 하측공급노즐(26)로부터의 유출은 도5에 나타내는 바와 같은 흘러내리는 상태가 된다.
(3) 이어서, 위로부터 2단 째의 처리탱크(17)에 위치결정 배치되어, 불활성기체공급부(5)의 하측공급부(36)로부터 N2가스가 분사 공급되면서, 모든 상측 및 하측분사노즐(25),(26)로부터 순수가 분사 공급됨과 동시에, 기판회전부(2)에 의한 저속회전에 의해 린스가 실행된다.
이 린스처리가 완료된 후, 상측 및 하측분사노즐(25),(26)은 그대로 상술한 유속, 유량으로 순수의 유출동작으로 이행하여, 순수가 연속적으로 유출된다.
(4) 다시, 위로부터 3단 째의 처리탱크(16)에 위치결정 배치되어, 불활성기체공급부(5)의 하측공급부(36)로부터 N2가스가 분사 공급되면서, 상측 및 하측분사노즐(25),(26)로부터 DHF액이 공급됨과 동시에, 기판회전부(2)에 의한 저속회전에 의해 스핀세정이 실행된다.
이 경우, 약액을 공급하고 있지 않는 즉, DHF액용 이외의 하측공급노즐(26)로부터는 상기의 순수유출동작이 계속된다.
(5) 다시, 상기 처리탱크(17)에 위치결정 배치되어, 불활성기체공급부(5)의 하측공급부(36)로부터 N2가스가 분사 공급되면서, 모든 상측 및 하측분사노즐(25),(26)로부터 순수가 공급됨과 동시에, 기판회전부(2)에 의한 저속회전에 의해 린스가 실행된다.
(6) 그리고 마지막으로, 최상단의 처리탱크(18)에 위치결정 배치되어, 불활성기체공급부(5)의 상측 및 하측공급부(35),(36)로부터 N2가스가 분사되면서, 기판회전부(2)에 의한 고속회전에 의해 스핀건조가 실행된다.
이 건조공정에 있어서는 불활성기체공급부(5)의 상측공급부(35)는 세정챔버(3)와 협동하는 사용위치까지 하강함으로써, 세정챔버(3)와 협동하여 건조용 밀폐공간을 형성하며, 이 건조용 밀폐공간 내에 N2가스를 공급 충만 시키게 된다.
따라서, 건조용 밀폐공간(A)내가 N2가스로 퍼지(purge)됨으로써, 또한, 경우에 따라서는 원환형상 처리탱크(18)의 드레인부로부터의 강제배기에 의해 건조용 밀폐공간(A)내에 불활성기체공급부(5)로부터 드레인부에 이르는 경로의 기류가 발생하는 것에 의하여, 웨이퍼(W)표면전체의 주위의 산소농도는 실질적으로 영(0)이 되며, 이 상태로 스핀건조가 실행되는 것이 된다.
(7) 기판세정장치에 있어서의 일련의 세정처리가 완료된 웨이퍼(W)는 다시세정하우징(1)의 기판반입출구를 통해서 반출된다.
이와 같이 하여, 이상과 같이 구성된 기판세정장치에 있어서는 밀폐된 세정하우징(1)내에 있어서, 회전지지한 1매의 웨이퍼(W)의 표리양면에 대하여, 상측 및 하측공급노즐(25),(26)에 의해 복수의 약액을 상하방향으로부터 순차 공급하여 액체세정을 실시하는 바, 특히, 상기 하측공급노즐(26),(26),…가운데, 적어도 약액을 공급하지 않는 하측공급노즐로부터, 순수를 상시 유출시키도록 함으로써, 각종 약액에 의한 세정처리사이에 있어서의 교차오염의 발생을 유효하게 방지한다.
즉, 웨이퍼(W)의 이면에 대한 약액의 공급은 아래 측으로부터 상측을 향한 공급구조가 되는 바, 상기 하측공급노즐(26)은 구조상, 상향으로 개구 설치되기 때문에, 각 하측공급노즐(26)에는 약액이 잔류하기 쉽다. 이 때문에, 하나의 약액에 의한 세정처리 후에 다른 약액에 의한 세정처리를 행하는 경우에, 각 하측공급노즐(26)에 잔류하고 있는 약액이 세정처리 중에 있는 다른 약액에 혼입되거나, 혹은 이 세정처리 중의 약액이 대기하고 있는 하측공급노즐(26)안으로 침입하여, 여기에 잔류하고 있는 다른 종류의 약액과 혼합되어, 각 세정처리사이에 교차오염이 발생할 가능성이 극히 많다.
이 점을 고려하여, 상기 세정장치에 있어서는 하측공급노즐(26),(26),…가운데, 적어도 약액을 공급하고 있지 않는 하측공급노즐로부터, 순수를 상시유출 시키도록 함으로써, 각종 약액에 의한 세정처리사이에 있어서의 교차오염의 발생을 유효하게 방지할 수 있게된다.
또한, 상술한 실시형태는 어디까지나, 본 발명의 적당한 실시형태를 나타내는 것으로서, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 그 범위내에서 각종의 설계변경이 가능하다.
예를 들면, 도시하는 실시형태에 있어서는 하측공급노즐(26)은 APM액, 순수 및 DHF액용의 것을 각각 2개씩, 합계 6개 배치하고 있으나, APM액 및 DHF액용의 것을 1개씩, 순수용의 것을 2개, 나머지 2개를 웨이퍼이면건조용의 N2가스용으로 이용하여도 좋으며, 여러 가지 선택적으로 이용이 가능하다.
또, 도시하는 실시형태의 기판세정장치는 본 장치 단독으로 사용하는 것은 물론, 로딩부, 언로딩부 또는 이재로봇 등의 각종장치를 구비한 기판세정시스템의 기본단위 구성요소로서의 사용도 가능하다.
또, 본 실시형태에 있어서 사용한 약액은 어디까지나, 하나의 예이며, 예를 들면 HPM(HCI+H2O2+H2O)나, SPM(H2SO4+H2O2+H2O)등 목적에 따라서 다른 약액도 이용이 가능하다.
이상 상세히 설명한바와 같이, 본 발명에 의하면 밀폐된 세정하우징 내에 있어서, 웨이퍼를 1매씩 카세트레스로 액체세정하는 매엽식 기판세정방법으로서, 회전지지한 웨이퍼의 표리양면에 대하여, 상측 및 하측공급노즐에 의해 복수의 약액을 상하방향으로부터 순차 공급하여 세정함과 동시에, 상기 하측공급노즐가운데, 적어도 약액을 공급하고 있지 않는 하측공급노즐로부터, 순수를 상시 유출시키도록 하는 것에 의하여, 밀폐된 세정실내에서 웨이퍼를 1매씩 카세트레스로, 더욱이 웨이퍼의 표리양면을 동시에 액체세정할 수 있는 매엽식 액체세정기술을 제공할 수 있다.
즉, 본 발명의 매엽식 기판세정에 있어서는 밀폐된 세정하우징 내에 있어서, 웨이퍼를 1매씩 카세트레스로 액체세정할 때, 회전지지한 웨이퍼의 표리양면에 대하여, 상측 및 하측공급노즐에 의해 복수의 약액을 상하방향으로부터 순차 공급하여 세정하는 바, 상기 하측공급노즐가운데에 적어도 약액을 공급하고 있지 않는 하측공급노즐로부터, 순수를 상시유출 시키도록 하는 것에 의하여, 각종 약액에 의한 세정처리사이에 있어서의 교차오염의 발생이 방지될 수 있다.
바꾸어 말하면, 웨이퍼의 이면에 대한 약액의 공급은 아래측으로부터 상방을 향해서 공급하게 되는 바, 상기 하측공급노즐은 구조상, 상향으로 개구하여 설치되어 있기 때문에, 각 하측공급노즐에는 약액이 잔류하기 쉽다.
따라서, 하나의 약액에 의한 세정처리 후에 다른 약액에 의한 세정처리를 행하는 경우에, 각 하측공급노즐에 잔류하고 있는 약액이 세정처리 중에 있는 다른 약액에 혼입되거나, 혹은 이 세정처리 중의 약액이 대기하고 있는 하측공급노즐 안으로 침입하여, 여기에 잔류하는 다른 종류의 약액과 혼합되어, 각 세정처리 사이에 교차오염이 발생할 가능성이 극히 많다.
본 발명에 있어서는 이 점을 고려하여 하측공급노즐가운데, 적어도 약액을 공급하고 있지 않는 하측공급노즐로부터, 순수를 상시 유출시키도록 함으로써, 각종 약액에 의한 세정처리사이에 있어서의 교차오염의 발생을 유효하게 방지할 수 있다.

Claims (10)

  1. 밀폐된 세정하우징 내에 있어서, 기판을 1매씩 카세트레스로 액체세정하는 매엽식 기판세정방법으로서, 회전지지한 기판의 표리양면에 대하여, 상측 및 하측공급노즐에 의해 복수의 약액을 상하방향으로부터 순차공급하여 세정함과 동시에, 상기 하측공급노즐가운데, 적어도 약액을 공급하고 있지 않는 하측공급노즐로부터, 순수를 상시 유출시키도록 한 것을 특징으로 하는 매엽식 기판세정방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 약액에 의한 일련의 세정공정에 있어서, 선행하는 약액에 의한 세정과, 후행하는 약액에 의한 세정의 사이에는 순수에 의한 린스처리를 실시할 때, 상기 선행하는 약액을 공급하는 상측 및 하측공급노즐에 의해 린스처리용의 순수를 공급함과 동시에, 이 린스처리의 완료 후에도, 이들 상측 및 하측공급노즐의 적어도 하측공급노즐로부터, 순수를 연속적으로 유출시키도록 한 것을 특징으로 하는 매엽식 기판세정방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 하측공급노즐로부터의 순수의 유출은 그 유속 및 유량이 이 하측공급노즐로부터 공급하는 약액 이외의 약액의 역유입을 방지할 수 있는 범위에서 가능한 한 작게 되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판세정방법.
  4. 밀폐된 세정하우징 내에 있어서, 기판을 1매씩 카세트레스로 액체세정하는 매엽식 기판세정장치로서, 상기 세정하우징내에, 1매의 기판을 수평상태로 지지회전하는 기판회전수단과, 이 기판회전수단의 외주부에, 기판회전수단에 회전지지되는 기판의 세정처리용 공간을 형성하는 세정챔버와, 상기 기판회전수단에 회전지지되는 기판의 표리양면에 약액을 공급하는 약액공급수단을 구비하여 이루어지며, 이 약액공급수단은 상기 세정하우징 내에 설치되며, 상기 기판의 표면에 상측으로부터 약액을 공급하는 상측공급노즐과, 상기 기판의 이면에 하측으로부터 약액을 공급하는 하측공급노즐을 구비하며, 이들 상측 및 하측공급노즐은 상기 기판회전수단에 회전지지되는 기판의 표리양면에 대하여, 복수의 약액을 상하방향으로부터 순차공급하여 세정함과 동시에, 이 일련의 세정공정에 있어서, 적어도 약액을 공급하고 있지 않는 상기 하측공급노즐로부터 순수가 상시 유출되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판세정장치.
  5. 제4항에 있어서
    상기 상측 및 하측공급노즐은 상기 기판회전수단에 회전지지된 기판의 표리양면에 약액을 분사공급하는 분사노즐의 형태로 됨과 동시에, 공급할 약액의 종류에 대응한 수만큼 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판세정장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 하측공급노즐은 상기 기판회전수단의 회전가능한 회전축의 상단부위에 있어서, 상향으로, 또, 고정적으로 설치됨과 동시에, 공급할 약액의 공급원 및 순수의 공급원에 대하여 선택적으로 연통가능하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판세정장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기판회전수단의 회전축이 중공 통형상으로 됨과 동시에, 이 회전축의 중공내부에, 복수의 약액공급로를 구비하는 배관이 상하방향으로 관통되며, 또한, 상기 회전축과 비접촉상태로 고정적으로 배치되어 있으며, 이 배관의 상단부에, 상기 하측공급노즐이 상향으로, 또한 고정적으로 설치됨과 동시에, 상기 배관의 약액공급로에 연이어 통하며, 상기 배관의 하단부에 있어서, 상기 약액공급로가 상기 약액의 공급원 및 순수의 공급원에 대하여 선택적으로 연통 가능하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판세정장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기판회전수단의 회전축의 내주와 상기 배관외주의 간극이, 불활성기체의 공급구로서의 기능을 하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판세정장치.
  9. 제4항 내지 제8항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 세정챔버는 상기 기판회전수단에 대하여 상하방향으로, 또, 상대적으로 승강동작이 가능하도록 됨과 동시에, 이 세정챔버의 내주부에, 상기 세정용 처리공간을 형성하는 환상의 세정탱크가, 상기 기판회전수단에 지지된 기판을 에워싸도록 동심형상으로, 또한, 상하방향으로 복수단이 배열되어 이루어지며, 세정처리공정에 따라서, 이들 환상 세정탱크의 어느 하나가 상기 세정챔버의 상하방향으로의 승강동작에 의해, 상기 기판회전수단에 지지된 기판에 대응한 위치로 이동하여 위치결정 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판세정장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 세정챔버는 상기 환상처리탱크의 내경테두리가 상기 기판회전수단의 기판지지부의 외경테두리와 비접촉이며, 또한 이들 양 테두리의 사이에 형성되는 환상의 간극이, 약액, 순수 등이 아래측으로 누설하는 것을 저지할 정도의 미소간격이 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판세정장치.
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