KR20060105547A - 세정 방법 및 세정 장치 - Google Patents

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가부시끼가이샤 도시바
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Abstract

알칼리성의 세정액을 공급하는 세정수 공급부(50)와, 고압의 공기를 공급하는 고압 공기 공급부(40)와, 공급된 세정수를 고압 공기와 혼합시킴으로써 안개 형상으로 하여, 반도체 웨이퍼(W)에 분무하는 2 유체 노즐(30)을 구비하고 있다.
반도체 웨이퍼, 유체 노즐, 공기 공급부, 세정수 공급부

Description

세정 방법 및 세정 장치{CLEANING METHOD AND CLEANING APPARATUS}
도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 세정 장치의 구성을 나타내는 설명도.
도2는 상기 기판 세정 장치에 있어서 알칼리 수용액을 사용하는 이유를 나타내는 설명도.
도3은 상기 기판 세정 장치에 있어서 알칼리 수용액을 사용하는 이유를 나타내는 설명도.
도4는 상기 기판 세정 장치에 있어서 알칼리 수용액을 사용하는 이유를 나타내는 설명도.
도5는 상기 기판 세정 장치에 있어서 알칼리 수용액을 사용하는 이유를 나타내는 설명도.
도6은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 구성을 나타내는 설명도.
도7은 동일하게 조립된 2 유체 노즐을 나타내는 종단면도.
도8은 상기 2 유체 노즐의 변형예를 나타내는 종단면도.
도9는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 기판 세정 장치의 구성을 나타내는 설명도.
도10은 상기 기판 세정 장치에 있어서의 질소 유량과 디바이스 패턴의 손상 수와의 관계를 나타내는 도면.
도11은 상기 기판 세정 장치에 있어서의 질소 유량과 디바이스 패턴의 손상수와의 관계를 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10, 110 : 기판 세정 장치
21, 121 : 전동 모터
30 : 2 유체 노즐
43, 53, 143 : 압력 조정부
44, 54 : 압력 센서
45, 55 : 유량 센서
50, 150 : 세정수 공급부
51 : 순수 공급 탱크
52 : 세정수 배관
56 : 알칼리 수용액 공급부
60, 160 : 제어부
120 : 세정부
122 : 회전축
123 : 스핀 척
130 : 2 유체 노즐
131 : 노즐 본체
132 : 가스 유로
142 : 질소 배관
151 : 세정수 공급 탱크
본 출원은 그 전체 내용 모두가 여기에 참조로 병합된 2005년 3월 31일 출원된 일본 특허 출원 제2005-100330호, 제2005-105071호 및 제2005-105072호에 기초하며, 이들을 우선권으로 주장한다.
본 발명은 반도체 웨이퍼, 디스플레이용 기판, 또는 전자 디바이스 등의 피세정물을 세정하는 세정 방법 및 세정 장치에 관한 것으로, 특히 피세정물에 있어서, 디바이스 패턴 등을 손상하는 일 없이 먼지를 제거할 수 있는 것에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정에는, 반도체 웨이퍼의 표면에 성막이나 에칭 등의 처리를 반복 실시하여 미세 패턴을 형성해 가는 공정이 포함된다. 미세 패턴을 형성하기 위해, 반도체 웨이퍼의 양면, 특히 박막 형성면을 청정하게 유지할 필요가 있으므로, 기판 세정 장치를 이용하여 반도체 웨이퍼의 세정 처리가 행해진다. 이러한 반도체 웨이퍼의 세정 처리를 하는 기판 세정 장치에서는, 2 유체 노즐을 이용하여 순수(純水)를 고압 공기나 고압 질소에 의해 안개화시켜, 기판에 부딪힘으 로써 먼지를 제거한다(예컨대, 일본 특허 공개 제2002-270564호 공보 참조).
반도체 웨이퍼와 마찬가지로, 액정 모니터나 PDP 기판 등의 피세정물에 있어서도 마찬가지의 세정 장치를 이용하여 세정을 행하고 있다.
상술한 반도체 웨이퍼의 세정 방법에서는, 다음과 같은 문제가 있었다. 즉, 순수를 고압 공기나 고압 질소에 의해 안개화시켜 먼지를 제거하는 방법에서는, 반도체 웨이퍼 표면으로부터 일단 탈리된 먼지가 반도체 웨이퍼 상의 액막 중으로 수송, 배출되고 있는 과정에서 웨이퍼 표면에 재부착되어, 먼지를 충분히 제거할 수 없는 경우가 있었다.
또한, 먼지 제거율을 향상시키기 위해, 순수 압력, 고압 공기 또는 고압 질소의 압력을 높인 경우, 반도체 웨이퍼 표면에 형성된 디바이스 패턴을 손상시켜, 실사용에 적합하지 않은 문제가 있었다.
또한, 2 유체 노즐의 재질은 금속 불순물을 고려하지 않아도 되는 공정에서는 SUS제이지만, 금속 불순물을 제어해야만 하는 공정에서는 테플론, PEEK 등의 수지제의 것이 이용되고 있으므로, 액체가 안개화될 때, 및 기체 중으로 반송될 때에 대전이 생긴다. 이 대전은 기판 위나 스핀 컵 등 장치의 구성 재료로 이동하여, 대전된 기판은 공기 중의 입자를 인입하여, 먼지 오염되어 버릴 우려가 있었다.
또한, 세정 후에 기판 위에 물이 잔류하기 때문에 물을 스핀 회전이나 N2 블로우 등으로 건조한다. 이때, 미세한 패턴에서는 물의 표면 장력에 의해 인접하는 패턴끼리가 끌어 당겨져, 손상될 우려가 있었다.
본 발명은 반도체 웨이퍼, 디스플레이용 기판, 또는 전자 디바이스 등의 피세정물의 표면을 손상시키는 일없이, 미세한 먼지를 충분히 제거하는 것 등을 목적으로 한다.
본 발명의 태양의 예로서, 세정 방법 및 세정 장치는 다음과 같이 구성되어 있다.
세정 방법은 알칼리성의 세정수를 공급하는 단계와, 고압의 기체를 공급하는 단계와, 공급된 상기 세정수를 상기 기체와 혼합시킴으로써 안개 형상으로 하여, 피세정물에 분무하는 단계를 포함한다.
세정 장치는 알칼리성의 세정수를 공급하는 세정수 공급 수단과, 고압의 기체를 공급하는 고압 기체 공급 수단과, 공급된 상기 세정수를 상기 기체와 혼합시킴으로써 안개 형상으로 하여, 피세정물에 분무하는 2 유체 노즐을 포함한다.
세정 장치는 세정수를 공급하는 세정수 공급 수단과, 고압의 기체를 공급하는 고압 기체 공급 수단과, 공급된 상기 세정수를 상기 기체와 혼합시킴으로써 안개 형상으로 하여, 피세정물에 분무하는 2 유체 노즐을 구비하고, 상기 2 유체 노즐은 비도전성 수지에 카본 필러가 혼입된 도전성 재료로 구성되어 있다.
세정 장치는 세정수를 공급하는 세정수 공급 수단과, 고압의 기체를 공급하는 고압 기체 공급 수단과, 공급된 상기 세정수를 상기 기체와 혼합시킴으로써 안개 형상으로 하여, 피세정물에 분무하는 2 유체 노즐을 구비하고, 상기 2 유체 노즐은 티탄, 탄탈, 지르코늄 및 이들의 합금 중 어느 하나의 재료로 구성되어 있다.
세정 장치는 세정수를 공급하는 세정수 공급 수단과, 고압의 기체를 공급하는 고압 기체 공급 수단과, 공급된 상기 세정수를 상기 기체와 혼합시킴으로써 안개 형상으로 하여, 피세정물에 분무하는 2 유체 노즐을 구비하고, 상기 2 유체 노즐은 실리콘, 탄화 실리콘 및 이들의 혼합물 중 어느 하나에 불순물을 도핑(dope)한 것으로 구성되어 있다.
세정 장치는 세정수를 공급하는 세정수 공급 수단과, 고압의 기체를 공급하는 고압 기체 공급 수단과, 공급된 상기 세정수를 상기 기체와 혼합시킴으로써 안개 형상으로 하여, 피세정물에 분무하는 비도전성의 2 유체 노즐을 구비하고, 이 2 유체 노즐에는 상기 2 유체 노즐을 통류(通流)하는 상기 세정수 또는 상기 기체를 접지하기 위한 접지 부위가 마련되어 있다.
세정 장치는 세정수를 공급하는 세정수 공급 수단과, 고압의 기체를 공급하는 고압 기체 공급 수단과, 공급된 상기 세정수를 상기 기체와 혼합시킴으로써 안개 형상으로 하여, 피세정물에 분무하는 2 유체 노즐과, 상기 피세정물을 제전(除電)하는 이온화 장치를 구비하고 있다.
세정 방법은 세정수를 공급하는 단계와, 고압의 기체를 공급하는 단계와, 공급된 상기 세정수를 상기 기체와 2 유체 노즐로 혼합시킴으로써 안개 형상으로 하여, 피세정물에 분무하여, 상기 피세정물을 이온화 장치로 제전하는 단계를 포함한다.
세정 방법은 유기 용제를 포함하는 세정액을 공급하는 단계와, 고압의 기체를 공급하는 단계와, 공급된 상기 세정액을 상기 기체와 혼합시킴으로써 안개 형상 으로 하여, 피세정물에 분무하는 단계를 포함한다.
세정 장치는 유기 용제를 포함하는 세정액을 공급하는 세정액 공급 수단과, 고압의 기체를 공급하는 고압 기체 공급 수단과, 공급된 상기 세정액을 상기 기체와 혼합시킴으로써 안개 형상으로 하여, 피세정물에 분무하는 2 유체 노즐을 포함한다.
본 발명의 추가적 장점이 이하의 설명에 개시되어 있어 이 설명으로부터 부분적으로 명확해질 것이며 또는 본 발명의 실시에 의해 습득된다. 본 발명의 장점들은 특히 이하에서 지적되는 실시 및 조합에 의해 인식되고 얻어진다.
본 명세서에 병합되어 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 실시예를 도시하며, 상술된 일반적인 설명 및 이하의 실시예의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하도록 기능한다.
도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 세정 장치(10)의 구성을 나타내는 설명도이다. 또한 도2 내지 도5는 기판 세정 장치(10)에 있어서 알칼리 수용액을 사용하는 이유를 나타내는 설명도이다.
기판 세정 장치(10)는 세정부(20)와, 고압 공기 공급부(40)와, 세정수 공급부(50)와, 이들 각부를 연휴하여 제어하는 제어부(60)를 구비하고 있다.
세정부(20)는 제어부(60)에 의해 제어되는 전동 모터(21)와, 이 전동 모터(21)의 회전축(22)에 부착되어, 반도체 웨이퍼(W)를 보유 지지하는 스핀 척(23)과, 스핀 척(23)에 대향하여 배치된 2 유체 노즐(30)을 구비하고 있다. 2 유체 노즐(30)은 중심부에 고압 공기가 통류하는 가스 유로(31), 이 가스 유로(31)를 둘러 싸도록 하여 배치되어, 세정수가 통류하는 세정수로(32)를 구비하고 있다. 가스 유로(31)는 후술하는 공기 배관(42), 세정수로(32)는 후술하는 세정수 배관(52)에 각각 접속되어 있고, 각각 고압 공기, 세정수를 도입하도록 구성되어 있다. 또한, 2 유체 노즐(30)은 도시하지 않은 승강/이동 기구에 의해, 반도체 웨이퍼(W) 면 내의 세정수의 공급 위치를 변경할 수 있도록 지지되어 있다.
고압 공기 공급부(40)는 고압 공기 발생부(41)와, 이 고압 공기 발생부(41)로부터 2 유체 노즐(30)까지 고압 공기를 보내기 위한 공기 배관(42)과, 이 공기 배관(42)의 도중에 마련된 압력 조정부(43)와, 이 압력 조정부(43)에 있어서의 공기 압력을 측정하기 위한 압력 센서(44)와, 공기 배관(42)의 도중에 마련된 유량 센서(45)를 구비하고 있다. 또, 압력 조정부(43)는 제어부(60)로부터의 지시에 의해 압력 조정이 행해진다. 또한, 압력 센서(44) 및 유량 센서(45)의 출력은 제어부(60)에 입력되어 있다.
세정수 공급부(50)는 순수 공급 탱크(51)와, 이 순수 공급 탱크(51)로부터 2 유체 노즐(30)까지 세정수를 보내기 위한 세정수 배관(52)과, 이 세정수 배관(52)의 도중에 마련된 압력 조정부(53)와, 이 압력 조정부(53)에서의 세정수 압력을 측정하기 위한 압력 센서(54)와, 세정수 배관(52)의 도중에 마련된 유량 센서(55)와, 세정수 배관(52)의 도중에 마련되어, 순수에 알칼리 수용액을 첨가함으로써 세정수로 하는 알칼리 수용액 공급부(56)를 구비하고 있다. 또, 압력 조정부(53)는 제어부(60)로부터의 지시에 의해 압력 조정이 행해진다. 또한, 압력 센서(54) 및 유량 센서(55)의 출력은 제어부(60)에 입력되어 있다.
또, 상술한 알칼리 수용액으로서는 암모니아나, 테트라 메틸 암모늄 하이드록사이드, 코린, 하이드록실 아민 등의 유기 알칼리를 사용한다. 또한, 순수 공급 탱크(51) 대신에, 미리 알칼리 수용액을 수용한 알칼리 수용액 공급 탱크를 이용하여, 알칼리 수용액 공급부(56)를 생략해도 된다.
이와 같이 구성된 기판 세정 장치(10)에서는, 다음과 같이 하여 반도체 웨이퍼(W)의 세정을 한다. 즉, 전동 모터(21)를 회전시킴으로써, 반도체 웨이퍼(W)를 회전시킨다. 이때의 회전 속도는 예컨대 500 rpm 정도이다. 또한, 순수 공급 탱크(51)로부터 공급된 순수에 알칼리 수용액 공급부(56)로부터 알칼리 수용액을 첨가한다.
다음에, 압력 조정부(43, 53)를 제어부(60)로부터의 신호에 의해 개방하여, 2 유체 노즐(30)에 공기와 세정수가 공급되면, 세정수가 고압 공기에 의해 안개화되어, 반도체 웨이퍼(W)의 표면으로 분무된다. 이에 의해, 먼지가 씻겨진다. 이때, 제어부(60)로부터 각 압력 조정부(43, 53)로 제어 신호가 보내어져, 소정 압력의 세정수가 분무되도록 공기와 세정수의 압력이 적절하게 조정된다. 동시에, 각 압력 센서(44, 54)와 유량 센서(45, 55)로부터 검출된 결과가, 차례로 제어부(60)에 피드백된다.
여기서, 세정수로서 알칼리성인 것을 사용한 경우의 작용에 대해 상세하게 서술한다. 즉, 세정수 중에서는 윤활면(도2 중 S)에 있어서 ζ 전위가 발생한다. 이 ζ 전위는 재질에 따라 다른 동시에, 도3에 도시한 바와 같이 세정수의 pH에 의 해 변화된다. 반도체 웨이퍼(W)의 재질은 SiO2 위에 SiN이 형성되어 있고, 또한 파티클(P)은 알루미나이다.
한편, 2개의 물질 사이의 포텐셜 에너지는 분자간력과 정전 포텐셜의 합이 되어, 도4에 도시한 바와 같은 관계가 된다. 즉, ζ 전위가 동일한 부호인 경우에는 반발력이 되고, ζ 전위가 다른 부호인 경우에는 흡인력이 된다. 따라서 알칼리성(pH값이 8 이상)인 경우에는, 각 물질의 ζ 전위는 마이너스가 되어, 도5에 도시한 바와 같이 양 물질 사이에서는 전기적 반발이 생긴다.
따라서 알칼리성의 세정수 중에서는, 반도체 웨이퍼(W)의 표면 전위 및 먼지(P)의 표면 전위 쌍방이 마이너스가 되므로, 먼지(P)의 반도체 웨이퍼(W)에의 재부착이 억제된다. 또, 반도체 웨이퍼(W) 표면의 재질과 사용하는 알칼리성 세정수의 선택에 의해, 반도체 웨이퍼(W) 표면의 슬라이트 에칭에 의한, 먼지(P)의 제거 효과도 부가할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 기판 세정 장치(10)에 의한 세정 방법에 따르면, 반도체 웨이퍼(W)의 표면으로부터 한번 탈리한 먼지의 재부착을 방지할 수 있으므로, 파티클(P)을 효율적으로 제거하는 것이 가능해진다. 따라서 강한 압력으로 세정수를 분무할 필요가 없어, 디바이스 패턴의 손상을 방지할 수 있다.
여기에서, 실험 예에 대하여 설명한다. 55 ㎚의 라인/스페이스 패턴을 형성한 반도체 웨이퍼(W)를 패턴 검사 장치로 측정하여, 결함수를 카운트하였다. 이 반도체 웨이퍼를 기판 세정 장치(10)로, 하기의「조건 1」 내지 「조건 3」으로 세 정하였다.
조건 1은, 순수 0.2 MPa(100 ㎖/분), 고압 공기 0.2 MPa(60 L/분), 웨이퍼 회전수 500 rpm이다. 조건 2는, 순수 0.3 MPa(200 ㎖/분), 고압 공기 0.3 MPa(80 L/분), 웨이퍼 회전수 500 rpm이다. 조건 3은 0.2 mmol/1 암모니아수 0.2 MPa(100 ㎖/분), 고압 공기 0.2 MPa(60 L/분), 웨이퍼(W) 회전수 500 rpm 이다.
상기 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)를 패턴 검사 장치로 측정하여, 결함수를 카운트하였다. 또한, 증가한 결함을 리뷰 SEM으로 관찰하여, 패턴에 손상이 없는지 확인하였다. 이 결과, 결함으로서 카운트되는 입자의 제거율은 조건 1에서는 60 %, 조건 2에서는 80 %, 조건 3에서는 85 %였다. 또한, 조건 1, 조건 3에서는 패턴의 손상은 보이지 않았지만, 조건 2에서는 10 군데에서 패턴의 손상이 보였다. 따라서 세정수 및 고압의 공기 압력은 0.3 MPa 이하인 것이 바람직하다. 또한, 세정의 효과를 고려하면 세정수 및 고압의 공기 압력은 0.1 MPa 이상이 바람직하다.
도6은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 기판 세정 장치(110)의 구성을 나타내는 설명도, 도7 및 도8은 기판 세정 장치(110)에 있어서의 질소 유량과 디바이스 패턴의 손상수와의 관계를 나타내는 도면이다.
기판 세정 장치(110)는 세정부(120)와, 고압 질소 공급부(140)와, 세정수 공급부(150)와, 이들 각부를 연휴하여 제어하는 제어부(160)를 구비하고 있다.
세정부(120)는 제어부(160)에 의해 제어되는 전동 모터(121)와, 이 전동 모터(121)의 회전축(122)에 부착되어, 반도체 웨이퍼(W)를 보유 지지하는 스핀 척(123)과, 스핀 척(123)에 대향하여 배치된 2 유체 노즐(130)을 구비하고 있다.
2 유체 노즐(130)은, 도7에 도시한 바와 같이 접지된 노즐 본체(131)와, 이 노즐 본체(131)의 중심부에 마련되어, 고압 질소가 통류하는 가스 유로(132)와, 이 가스 유로(132)를 둘러싸도록 하여 배치되어, 세정수가 통류하는 세정수로(133)를 구비하고 있다. 또, 도6 중 부호 134는 노즐 오리피스를 나타내고 있다. 가스 유로(1321)는 후술하는 질소 배관(142), 세정수로(133)는 후술하는 세정수 배관(152)에 각각 접속되어 있고, 각각 고압 질소, 세정수를 도입하도록 구성되어 있다. 또한, 2 유체 노즐(130)은 도시하지 않은 승강/이동 기구에 의해, 반도체 웨이퍼(W) 면 내의 세정수의 공급 위치를 변경할 수 있도록 지지되어 있다.
노즐 본체(131)는, 예를 들어 비도전성 수지(폴리이미드, 폴리 에테르에테르 케톤, 불소 수지 및 이들의 혼합물 등)에 카본 필러를 혼입한 것을 사용한다. 또, 티탄, 탄탈, 지르코늄 및 이들의 합금을 이용해도 좋다. 또한, 실리콘, 탄화 실리콘 및 이들의 혼합물 중 어느 하나에 불순물을 도핑한 것을 이용해도 좋다. 이들의 도전성 재료는 금속 이온을 발생하기 어렵고, 또는 전혀 발생하지 않아 금속 불순물을 제어해야만 하는 반도체 웨이퍼(W) 등의 기판의 세정 공정에서 이용해도 지장이 없다. 또, 이들의 재료 외에, 금속 이온의 발생량이 적거나 또는 발생하지 않는 도전성 재료이면 다른 재료라도 좋다.
고압 질소 공급부(140)는 고압 질소 발생부(141)와, 이 고압 질소 발생부(141)로부터 2 유체 노즐(130)까지 고압 질소를 보내기 위한 질소 배관(142)과, 이 질소 배관(142)의 도중에 마련된 압력 조정부(143)와, 이 압력 조정부(143)에 있어서의 질소 압력을 측정하기 위한 압력 센서(144)와, 질소 배관(142)의 도중에 마련된 유량 센서(145)를 구비하고 있다. 또, 압력 조정부(143)는 제어부(160)로부터의 지시에 의해 압력 조정이 행해진다. 또한, 압력 센서(144) 및 유량 센서(145)의 출력은 제어부(160)에 입력되어 있다.
세정수 공급부(150)는 세정수 공급 탱크(151)와, 이 세정수 공급 탱크(151)로부터 2 유체 노즐(130)까지 세정수를 보내기 위한 세정수 배관(152)과, 이 세정수 배관(152)의 도중에 마련된 압력 조정부(153)와, 이 압력 조정부(153)에 있어서의 세정수 압력을 측정하기 위한 압력 센서(154)와, 세정수 배관(152)의 도중에 마련된 유량 센서(155)를 구비하고 있다. 또, 압력 조정부(153)는 제어부(160)로부터의 지시에 의해 압력 조정이 행해진다. 또한, 압력 센서(154) 및 유량 센서(155)의 출력은 제어부(160)에 입력되어 있다.
이와 같이 구성된 기판 세정 장치(110)에서는, 다음과 같이 하여 반도체 웨이퍼(W)의 세정을 한다. 즉, 전동 모터(121)를 회전시킴으로써, 반도체 웨이퍼(W)를 회전시킨다. 이때의 회전 속도는 예컨대 500 rpm 정도이다.
다음에, 압력 조정부(143, 153)를 제어부(160)로부터의 신호에 의해 개방하여, 2 유체 노즐(130)에 질소와 세정수가 공급되면, 세정수가 고압 질소에 의해 안개화되어, 반도체 웨이퍼(W)의 표면에 분무된다. 이에 의해, 먼지가 씻겨진다. 이때, 제어부(160)로부터 각 압력 조정부(143, 153)로 제어 신호가 송신되어, 소정의 압력의 세정수가 분무되도록 질소와 세정수의 압력이 적절하게 조정된다. 동시에, 각 압력 센서(144, 154)와 유량 센서(145, 155)로부터 검출된 결과가, 차례로 제어부(160)로 피드백된다.
2 유체 노즐(130)은, 상술한 바와 같이 고압의 질소나 세정수에 노출되어도 금속 이온이 거의 발생하지 않으므로, 금속 불순물이 반도체 웨이퍼(W)에 부착되는 일은 없다. 또한, 전체가 도전성이며, 또한 접지되어 있으므로, 대전한 경우라도 제전된다. 따라서 반도체 웨이퍼(W)나 세정부(120)가 대전되는 일이 없어, 반도체 웨이퍼(W)가 공기 중의 입자를 인입하여, 먼지 오염되어 버리는 것을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시의 형태에 따른 기판 세정 장치(110)에 의하면, 2 유체 노즐(130)의 재질을 도전성으로 함으로써, 세정수가 안개화할 때의 박리 대전을 최소한으로 억제할 수 있다. 이로 인해, 2 유체 노즐(130) 및 반도체 웨이퍼(W) 등의 대전을 억제할 수 있어, 반도체 웨이퍼(W)가 공기 중의 입자를 인입하여, 먼지 오염되어 버리는 것을 방지할 수 있다. 따라서 세정 후의 기판의 청정도를 향상시키는 것이 가능해진다.
여기서, 실험예에 대하여 설명한다. 55 ㎚의 라인/스페이스 패턴을 형성한 반도체 웨이퍼(W)를 패턴 검사 장치로 측정하여, 결함수를 카운트하였다. 이 반도체 웨이퍼를 기판 세정 장치(110)로, 하기의 조건으로 세정하였다. 즉, 순수 0.2 MPa(100 ㎖/분), 고압 공기 0.2 MPa(60 L/분), 반도체 웨이퍼 회전수 500 rpm이다.
또, 2 유체 노즐(130)의 재질로서, (1) PTFE, (2) 카본 필러 혼입 PTFE, (3) PEEK, (4) 카본 필러 혼입 PEEK, (5) 티탄, (6) SiC(도전성)의 6종류를 사용하였다. PTFE 및 PEEK는 비도전성 수지이며, 카본 필러를 혼입함으로써 도전성으로 되어 있다.
상기 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)를 패턴 검사 장치로 측정하여, 결함수를 카운트하였다. 이 결과, 결함의 제거율은 (1) 51 %, (2) 65 %, (3) 55 %, (4) 69 %, (5) 80 %, (6) 74 %였다. 이 결과에 의해, 2 유체 노즐(30)의 재질로서 도전성 재료를 사용한 경우에, 대전에 의한 재부착을 방지할 수 있어, 결함의 제거율이 향상되는 것이 명백해졌다.
도8은 본 실시 형태에 따른 2 유체 노즐(130)의 변형 예를 나타내는 도면이다. 2 유체 노즐(130)의 노즐 본체(131)가 비도전성 재료로 형성되어 있는 경우에는, 노즐 오리피스(134)의 주위에 티탄 등의 금속으로 형성된 연결 장치(접지 부위)(135)을 부착하여, 이 연결 장치(135)를 접지함으로써, 세정수를 제전하도록 해도 좋다.
또, 상술한 바와 같이 2 유체 노즐(130)을 제전함으로써, 대전의 발생을 방지하는 것 외에, 도6 중 부호 124로 나타내는 이온화 장치를 이용함으로써, 대전한 반도체 웨이퍼(W)나 세정부(120)를 적극적으로 제전하도록 해도 좋고, 또한 상술한 복수의 방법을 조합하여 청정도를 높이도록 해도 된다.
도9는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 기판 세정 장치(210)의 구성을 나타내는 설명도, 도10 및 도11은 기판 세정 장치(210)에 있어서의 질소 유량과 디바이스 패턴의 손상수와의 관계를 나타내는 도면이다.
기판 세정 장치(210)는 세정부(220)와, 고압 질소 공급부(240)와, 세정액 공급부(250)와, 이들 각부를 연휴하여 제어하는 제어부(260)를 구비하고 있다.
세정부(220)는, 제어부(260)에 의해 제어되는 전동 모터(221)와, 이 전동 모 터(221)의 회전축(222)에 부착되어, 반도체 웨이퍼(W)를 보유 지지하는 스핀 척(223)과, 스핀 척(223)에 대향하여 배치된 2 유체 노즐(230)을 구비하고 있다. 2 유체 노즐(230)은, 중심부에 고압 질소가 통류하는 가스 유로(231), 이 가스 유로(231)를 둘러싸도록 하여 배치되어, 세정액이 통류하는 세정액로(232)를 구비하고 있다. 또, 도9 중 부호 233은 노즐 오리피스를 나타내고 있다. 가스 유로(231)는 후술하는 질소 배관(242), 세정액로(232)는 후술하는 세정액 배관(252)에 각각 접속되어 있고, 각각 고압 질소, 세정액을 도입하도록 구성되어 있다. 또한, 2 유체 노즐(230)은, 도시하지 않은 승강/이동 기구에 의해, 반도체 웨이퍼(W) 면 내의 세정액의 공급 위치를 변경할 수 있도록 지지되어 있다.
고압 질소 공급부(240)는 고압 질소 발생부(241)와, 이 고압 질소 발생부(241)로부터 2 유체 노즐(230)까지 고압 질소를 보내기 위한 질소 배관(242)과, 이 질소 배관(242)의 도중에 마련된 압력 조정부(243)와, 이 압력 조정부(243)에 있어서의 질소 압력을 측정하기 위한 압력 센서(244)와, 질소 배관(242)의 도중에 마련된 유량 센서(245)를 구비하고 있다. 또, 압력 조정부(243)는 제어부(260)로부터의 지시에 의해 압력 조정이 행해진다. 또한, 압력 센서(244) 및 유량 센서(245)의 출력은 제어부(260)에 입력되어 있다.
세정액 공급부(250)는 세정액 공급 탱크(251)와, 이 세정액 공급 탱크(251)로부터 2 유체 노즐(230)까지 세정액을 보내기 위한 세정액 배관(252)과, 이 세정액 배관(252)의 도중에 마련된 압력 조정부(253)와, 이 압력 조정부(253)에 있어서의 세정액 압력을 측정하기 위한 압력 센서(254)와, 세정액 배관(252)의 도중에 마 련된 유량 센서(255)를 구비하고 있다. 또, 압력 조정부(253)는 제어부(260)로부터의 지시에 의해 압력 조정이 행해진다. 또한, 압력 센서(254) 및 유량 센서(255)의 출력은 제어부(260)에 입력되어 있다.
유기 용제를 포함하는 세정액으로서는, 알코올(예를 들어, 에틸 알코올, 이소프로필 알코올 등) 또는 하이드로 플루오로 에테르(예컨대, C4F9OCH3, C4F9OC2H5 등)를 포함하고 있다.
이와 같이 구성된 기판 세정 장치(210)에서는, 다음과 같이 하여 반도체 웨이퍼(W)의 세정을 한다. 즉, 전동 모터(221)를 회전시킴으로써, 반도체 웨이퍼(W)를 회전시킨다. 이때의 회전 속도는 예컨대 500 rpm 정도이다.
다음에, 압력 조정부(243, 253)를 제어부(260)로부터의 신호에 의해 개방하여, 2 유체 노즐(230)에 질소와 세정액이 공급되면, 세정액이 고압 질소에 의해 안개화되어, 반도체 웨이퍼(W)의 표면에 분무된다. 이에 의해, 먼지가 씻겨진다. 이때, 제어부(60)로부터 각 압력 조정부(243, 253)로 제어 신호가 송신되어, 소정의 압력의 세정액이 분무되도록 질소와 세정액의 압력이 적절하게 조정된다. 동시에, 각 압력 센서(244, 254)와 유량 센서(245, 255)로부터 검출된 결과가, 차례로 제어부(260)로 피드백된다.
여기서, 세정액으로서 유기 용제를 포함한 것을 사용한 경우의 작용에 대해 상세하게 서술한다. 즉, 유기 용제는 순수와 비교하여 표면 장력이 작다. 따라서 디바이스 패턴 사이에 남은 물을 건조하는 경우라도, 인접하는 패턴끼리가 끌어 당 겨지는 일이 없어, 손상되는 일이 없다.
상술한 바와 같이, 본 실시의 형태에 따른 세정 방법에 따르면, 순수에 비교하여 표면 장력이 작은 유기 용제를 포함한 세정액을 이용하고 있으므로, 디바이스 패턴 사이에 남은 물을 건조하는 경우라도, 인접하는 패턴끼리가 끌어 당겨지는 일이 없어, 손상되는 일이 없다.
여기서, 실험 예에 대하여 설명한다. 55 ㎚의 고립 패턴을 형성한 반도체 웨이퍼(W)를 패턴 검사 장치로 측정하여, 결함수를 카운트하였다. 이 반도체 웨이퍼를 기판 세정 장치(210)로, 하기의「조건 1」 내지 「조건 3」으로 세정하였다.
조건 1은, C4F9OCH3 0.2 MPa(100 ㎖/분), 고압 질소 0.2 MPa(60 L/분), 반도체 웨이퍼 회전수 500 rpm이다. 조건 2는, C4F9OC2H5 0.2 MPa(100 ㎖/분), 고압 질소 0.2 MPa(60 L/분),반도체 웨이퍼 회전수 500 rpm이다. 조건 3은, 순수 0.2 MPa(100 ㎖/분), 고압 질소 0.2 MPa(60 L/분), 반도체 웨이퍼 회전수 500 rpm이다.
상기 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)를 패턴 검사 장치로 측정하여, 결함수를 카운트하였다. 또한, 증가한 결함을 리뷰 SEM으로 관찰하여, 패턴에 손상이 없는지 확인하였다. 이 결과, 결함의 제거율은 조건 1에서는 60 %, 조건 2에서는 70 %, 조건 3에서는 80 %였다. 또, 조건 1, 조건 2에서는 패턴의 손상은 보이지 않았지만, 조건 3에서는 7 군데에서 패턴의 손상이 보였다. 따라서 세정액 및 고압의 질소 압력은 0.3 MPa 이하인 것이 바람직하다.
도10 및 도11은, 기판 세정 장치(210)에 있어서의 질소 유량과 디바이스 패 턴의 손상수와의 관계를 나타내는 그래프이다. 이 관계를 기초로 하면, 질소의 유량은 70 L/분 이하, 즉 2 유체 노즐(230)의 노즐 오리피스(33)에 있어서, 1 ㎟당 0.0055 ㎡ 이하인 것이 바람직한 것을 알 수 있다.
추가적 장점 및 변형은 당업자에게 용이하게 행해질 수 있다. 따라서 본 발명은 보다 넓은 관점에서 여기에 도시되어 개시된 구체적 상세한 내용 및 대표적 실시예에 한정되지 않는다. 따라서 첨부된 청구범위 및 그 동등물에 의해 한정된 일반적 발명 개념의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 다양한 변형이 행해질 수 있다.
본 발명에 따르면, 반도체 웨이퍼, 디스플레이용 기판, 또는 전자 디바이스 등의 피세정물의 표면을 손상시키는 일없이, 미세한 먼지를 충분히 제거하는 것이 가능하다.

Claims (22)

  1. 알칼리성의 세정수를 공급하고,
    고압의 기체를 공급하고,
    공급된 상기 세정수를 상기 기체와 혼합시킴으로써 안개 형상으로 하여, 피세정물에 분무하는 세정 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 세정수는 암모니아를 포함하는 세정 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 세정수는 유기 알칼리를 포함하는 세정 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 세정수는 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드, 코린, 하이드록실 아민 중 적어도 하나를 포함하는 세정 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 세정수 및 상기 기체의 압력은 0.1 MPa 이상 0.3 MPa 이하인 세정 방법.
  6. 알칼리성의 세정수를 공급하는 세정수 공급 수단과,
    고압의 기체를 공급하는 고압 기체 공급 수단과,
    공급된 상기 세정수를 상기 기체와 혼합시킴으로써 안개 형상으로 하여, 피 세정물에 분무하는 2 유체 노즐을 포함하는 세정 장치.
  7. 세정수를 공급하는 세정수 공급 수단과,
    고압의 기체를 공급하는 고압 기체 공급 수단과,
    공급된 상기 세정수를 상기 기체와 혼합시킴으로써 안개 형상으로 하여, 피세정물에 분무하는 2 유체 노즐을 구비하고,
    상기 2 유체 노즐은 비도전성 수지에 카본 필러가 혼입된 도전성의 재료로 구성되어 있는 세정 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 비도전성 수지는 폴리이미드, 폴리 에테르에테르 케톤, 불소 수지 및 이들의 혼합물 중 어느 하나를 포함하는 세정 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 2 유체 노즐은 접지되어 있는 세정 장치.
  10. 세정수를 공급하는 세정수 공급 수단과,
    고압의 기체를 공급하는 고압 기체 공급 수단과,
    공급된 상기 세정수를 상기 기체와 혼합시킴으로써 안개 형상으로 하여, 피세정물에 분무하는 2 유체 노즐을 구비하고,
    상기 2 유체 노즐은 티탄, 탄탈, 지르코늄 및 이들의 합금 중 어느 하나의 재료로 구성되어 있는 세정 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 2 유체 노즐은 접지되어 있는 세정 장치.
  12. 세정수를 공급하는 세정수 공급 수단과,
    고압의 기체를 공급하는 고압 기체 공급 수단과,
    공급된 상기 세정수를 상기 기체와 혼합시킴으로써 안개 형상으로 하여, 피세정물에 분무하는 2 유체 노즐을 구비하고,
    상기 2 유체 노즐은 실리콘, 탄화 실리콘 및 이들의 혼합물 중 어느 하나에 불순물을 도핑한 것으로 구성되어 있는 세정 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 2 유체 노즐은 접지되어 있는 세정 장치.
  14. 세정수를 공급하는 세정수 공급 수단과,
    고압의 기체를 공급하는 고압 기체 공급 수단과,
    공급된 상기 세정수를 상기 기체와 혼합시킴으로써 안개 형상으로 하여, 피세정물에 분무하는 비도전성의 2 유체 노즐을 구비하고,
    이 2 유체 노즐에는 상기 2 유체 노즐을 통류하는 상기 세정수 또는 상기 기체를 접지하기 위한 접지 부위가 마련되어 있는 세정 장치.
  15. 세정수를 공급하는 세정수 공급 수단과,
    고압의 기체를 공급하는 고압 기체 공급 수단과,
    공급된 상기 세정수를 상기 기체와 혼합시킴으로써 안개 형상으로 하여, 피세정물에 분무하는 2 유체 노즐과,
    상기 피세정물을 제전하는 이온화 장치를 구비하고 있는 세정 장치.
  16. 세정수를 공급하고,
    고압의 기체를 공급하고,
    공급된 상기 세정수를 상기 기체와 2 유체 노즐로 혼합시킴으로써 안개 형상으로 하여 피세정물에 분무하고,
    상기 피세정물을 이온화 장치로 제전하는 세정 방법.
  17. 유기 용제를 포함하는 세정액을 공급하고,
    고압의 기체를 공급하고,
    공급된 상기 세정액을 상기 기체와 혼합시킴으로써 안개 형상으로 하여, 피세정물에 분무하는 세정 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 유기 용제는 적어도 알코올, 하이드로 플루오로 에테르 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 세정 방법.
  19. 제17항에 있어서, 상기 유기 용제는 적어도 에틸 알코올, 이소프로필 알코 올, C4F9OCH3, C4F9OC2H5 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 세정 방법.
  20. 제17항에 있어서, 상기 세정액 및 상기 기체의 압력은 0.3 MPa 이하인 세정 방법.
  21. 제17항에 있어서, 상기 기체의 유량은 상기 2 유체 노즐의 노즐 오리피스에 있어서, 1 ㎟당 0.0055 ㎡ 이하인 세정 방법.
  22. 유기 용제를 포함하는 세정액을 공급하는 세정액 공급 수단과,
    고압의 기체를 공급하는 고압 기체 공급 수단과,
    공급된 상기 세정액을 상기 기체와 혼합시킴으로써 안개 형상으로 하여, 피세정물에 분무하는 2 유체 노즐을 포함하는 세정 장치.
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