KR20070094623A

KR20070094623A - 세정장치, 이 세정장치를 이용한 세정 시스템, 및피세정기판의 세정방법

Info

Publication number: KR20070094623A
Application number: KR1020077016065A
Authority: KR
Inventors: 료이치 오쿠라; 다쓰로 요시다; 요시시게 다키카와; 오사무 나카무라
Original assignee: 리아라이즈·아도반스토테쿠노로지 가부시키가이샤
Priority date: 2004-12-14
Filing date: 2005-12-14
Publication date: 2007-09-20
Also published as: US20090084409A1; TW200629357A; WO2006064840A3; WO2006064840A2; JP2007088398A

Abstract

정밀 기판의 세정을 실시하는 세정장치에 있어서, 오염 인자 재부착 방지, 자연 산화 형성의 방지, 워터마크 방지가 가능한 세정장치를 제공한다. 피세정기판 (2)을 용기(3) 내에 배치하고, 용기(3) 내의 분위기를 측정하는 분위기 성분 계측기(4)와 분위기를 제어하는 가스공급수단(5) 및 가스배기수단(6,7)을 배치한 세정장치(1)에 있어서, 피세정면에 대향한 부위로부터 가스를 균일하게 공급하는 가스공급수단(5), 통형상 고정축(16), 유체 베어링(17) 및 회전 지지부재(18)로 이루어진 회전유지기구에 가스를 공급하는 가스공급수단(21), 배수 기구에 가스를 배기하는 가스배기수단(7), 세정액 분사시의 분위기를 제어하는 가스를 공급하는 가스공급수단(31)의 어느 하나 이상의 수단을 구비한다. 세정장치(1) 내의 분위기를 측정하는 분위기 성분 계측기(4)는, 임의의 타이밍에 계측 가능하고, 인화성 성분, 가연성 성분, 또는 지연성 성분 중의 어느 하나 이상의 성분을 검출 가능한 것으로 한다.

Description

세정장치, 이 세정장치를 이용한 세정 시스템, 및 피세정기판의 세정방법 {CLEANING DEVICE, CLEANING SYSTEM USING THE CLEANING DEVICE, AND METHOD OF CLEANING SUBSTRATE TO BE CLEANED}

본 발명은, 예를 들면 반도체 기판, 액정 유리 기판, 자기 디스크 등의 정밀 기판을 세정하기 위한 세정장치에 관한 것이다.

반도체 디바이스, 액정 디스플레이, 자기 디스크 등의 정밀 기판의 제조에 있어서, 정밀 기판의 오염을 방지하는 것은, 생산수율의 향상이나 디바이스의 신뢰성 향상을 위해서는 필수적이다. 따라서, 종래로부터 제조 과정에 있어서 상기 정밀 기판이 오염되는 것을 방지하기 위해서, 제조 공정, 제조 장치, 제조 환경의 개량이 이루어져 왔다.

또한, 오염 방지 기술이 개량되어도, 실제로는 오염을 완전하게 방지하는 것은 불가능하기 때문에, 오염을 제거하기 위한 세정 기술도 상기 오염 방지 기술과 마찬가지로 중요하다.

그리고, 반도체를 비롯한 각 디바이스의 고집적화, 고정밀화에 따라, 문제가 되는 오염 인자도 한층 심해지고 있으며, 중금속 오염은 물론, 환경으로부터의 파티클 오염, 제조 장치로부터의 오염도 문제가 되어, 이들의 개선이 필요하다.

그리고, 향후 한층 더 고집적화, 고정밀화하는 반도체를 비롯한 디바이스의 제조공정에서 요구되는 세정 기술에 있어서는, 정밀 기판의 평탄화 기술이나 가장 바깥쪽 표면에 형성되는 자연 산화막의 방지 등의 원자·분자 수준의 제어가 요구되고 있으며, 또한 오염의 문제에 대해서도 제조 분위기에 존재하는 수분이나 유기물, 기타 가스 성분 등의 원자·분자 수준의 오염 방지가 요구되고 있다.

이 때문에, 반도체를 비롯한 디바이스의 제조 장치는, 클린룸(clean room)으로 불리는 파티클(particle), 온도, 습도를 제어한 실내에 설치되어 있으며, 반도체 기판, 액정 유리 기판, 자기 디스크 등의 정밀 기판도 클린룸 내 분위기에 노출되도록 되어 있다(예를 들어 특허 문헌 1 참조).

또한, 반도체 디바이스의 심장부로도 불리는 게이트 절연막에 유기물이 부착했을 경우에는, 초기 불량이 증대하는 것이 판명되고 있으며, 디바이스의 생산수율을 향상시키기 위해서는, 유기물의 재부착 방지도 중요한 인자의 하나이다.

또한, 드라이 프로세스로 불리는 반도체 제조용 특수 가스나 불활성 가스 등을 이용한 성막 공정이나 에칭 공정에서는, 수분이나 유기물, 기타 가스 성분 등의 원자·분자 수준의 오염을 방지하기 위해서 고청정의 분위기에서 정밀 기판을 다음 공정으로 반송하는 제조 기술의 개발이나 개량이 제안되고 있다. 이러한 관점으로부터, 종래, 고청정 분위기를 구비한 세정장치의 실용화의 시도가 이루어져 왔다.

또한, 세정액의 절약, 세정장치의 점유면적의 축소를 실현하기 위해서, 근래에 낱장식의 정밀 기판 세정장치의 개발이 진행되고 있으며, 대부분의 낱장식 세정장치는 피세정기판을 수평 상태로 유지하여, 회전이 가능한 회전유지수단을 배치하 고 있다(예를 들면 특허 문헌 2 참조).

특허 문헌 1 : 일본 특개평9-64146호 공보((0024) 및 도 1 등)

특허 문헌 2 : 일본 특개2001-15470호 공보((0022) 및 도 1 등)

그러나, 특허 문헌 1에 있어서의 클린룸 분위기는, 상술한 바와 같이 파티클, 온도, 습도를 제어하고 있지만, 수분이나 유기물, 기타 가스 성분 등의 원자·분자 수준의 오염은 완전하게는 제거되지 않기 때문에, 이러한 오염 인자가 정밀 기판의 표면에 부착해 버린다고 하는 문제가 있다. 또한, 정밀 기판을 세정하여, 표면에 파티클, 금속, 자연 산화막 등의 오염물질을 제거한 후, 클린룸 내에 방치했을 경우, 대기중의 산소에 의해 표면이 산화되어 산화막이 형성되어 버린다. 따라서, 이들 오염을 확실하게 방지 및 제거하여, 정밀 기판 표면의 청정도를 유지하기 위해서는, 종래와 같이 정밀 기판을 클린룸 내 분위기에 노출시켜서는 안되고, 기판에 대해서 불활성인 가스를 충전한 고청정의 용기 내에서 반송하여 다음의 공정으로 보내는 것이 바람직하다.

또한, 고청정의 분위기에서 정밀 기판을 다음 공정으로 반송하는 주된 기술 과제로서는 불활성 가스의 공급/배기, 높은 스루풋화, 세정액의 절약이고, 불활성 가스의 공급/배기에 있어서는 단일 혹은 혼합 가스의 세정장치에 공급/배기를 목적으로 하고 있으며, 분위기 내에 존재하는 수분이나 유기물, 기타 가스 성분 등의 원자·분자 수준의 오염을 방지, 제어한다고 하는 과제는 해결되고 있지 않다. 그 이유의 하나로서, 세정장치 내 분위기 성분을 계측하기 위한 최적의 기기가 전무한 것을 들 수 있다.

일반적으로 시판되고 있는 미량 가스 성분을 계측하는 기기로서는, 사중극형질량 분석계나 격막 갈바니 전지식·지르코니아식의 산소 농도계 등을 들 수 있다. ppm 수준의 극미량인 가스 성분을 분석하는 기기로서, 사중극형질량 분석계는 최적의 기기이지만, 그 계측 원리는 쌍곡면을 가진 4개의 전극(사중극주)에 전압 인가하고, 그 중에 가스 분자 이온을 입사시켜, 전극간의 전위차에 의해서 사중극주를 통과할 수 있는 이온의 질량수 M과 이온의 가수(假數) Z의 비가 정해지는 것을 이용하여, 질량 분리를 실시하는 것으로서, 가스 분자 이온을 이온화시켜, 검출기에 더 도입하기 위해서는 기기 내를 고진공으로 유지할 필요가 있다. 따라서, 이 사중극형질량 분석계는, 진공 분위기 중에서의 가스 성분 계측에는 최적인 기기이지만, 세정액을 사용, 배수하기 위해서 일반적으로 대기압 분위기인 세정장치 내에서 이용하기에는 적합하지 않다.

한편, 격막 갈바닉 전지식· 지르코니아식의 산소 농도계는, 계측하는 산소 농도에 따라서, 이용하는 산소 농도계의 방식을 선택해야 한다. 한편, 대기중에 포함되는 산소 농도 약 21% 정도(%레벨)의 비교적 고농도의 산소를 계측하려면 격막 갈바닉 전지식이 유용하고, 또한 ppm 수준의 저농도 산소를 계측하려면 지르코니아식이 유용하다.

격막 갈바닉 전지식의 산소 농도계는, 귀금속 전극과 비금속 전극과 전해액으로 구성되며, 귀금속 전극을 피측정 분위기에 노출함으로써, 피측정 분위기 중의 산소를 측정하는 것에 의해, 간편하게 산소 농도의 계측이 이루어질 수 있고, 대기중 또는 통상보다 수분 농도가 높은 세정장치 내에서의 산소 농도 계측이 가능하지만, 산소 농도 측정 범위가 비교적 고농도이며, 또한 분해 능력에 대해서도 0.5% 정도이기 때문에, ppm 수준의 극미량인 산소 농도를 정확하게 계측하는 것이 곤란하다.

지르코니아식의 산소 농도계는, 지르코니아 세라믹 전극간에 피측정 분위기중에 포함되는 산소의 전자를 주고 받아 피측정 분위기 중의 산소를 측정하는 것으로, 산소 농도 측정 범위는 ppm 수준이다. 또한 높은 분해 능력을 가지고 있기 때문에, 극미량의 산소 농도를 정확하게 계측하는 것이 가능하다. 그러나, 전극의 부식을 일으키기 때문에, 산/알칼리/유기용제의 성분이 존재하는 분위기의 산소 농도계측에는 적합하지 않다.

이와 같이, 여러 가지 세정액을 사용하는 세정장치내 분위기 성분의 계측에 적절한 기기가 없고, 세정장치내 분위기중에 존재하는 수분이나 유기물, 기타 가스 성분 등의 원자·분자 수준의 오염을 방지, 제어한다고 하는 과제는 극복되고 있지 않다.

또한, 정밀 기판의 세정 공정이나 세정장치에서는, 세정에 산/알칼리/유기용제 등의 세정액이나 초순수(超純水) 등의 액체를 이용하기 때문에, 세정장치 분위기에는 수분이나 유기물, 다른 세정액 중에 포함된 무기물이 미스트(mist) 상태(증기)로 존재하고 있으며, 이러한 세정 공정의 분위기를 제어하는 것이 곤란하였다.

또한, 정밀 기판 세정 후에 건조를 완전하게 행하지 않으면, 기판 표면에 잔존하는 초순수 미스트(증기)나 수적(水滴)이 증발함으로써 발생하는 워터마크 (watermark)로 불리는 오염잔사가 발생하고, 청정 기판에의 재오염이나 기판 표면 조도(粗度)의 저하 등 여러가지 문제가 발생한다. 이러한 자연 산화막이나 워터마크는, 반도체를 비롯한 각 디바이스의 생산수율을 저하시킬 뿐만 아니라, 디바이스의 신뢰성에도 악영향을 주는 것이 보고되고 있으며, 자연 산화막이나 워터마크의 방지는, 요즈음 더욱더 각 디바이스에 요구되는 고집적화, 고정밀화, 고신뢰성화, 고생산수율화의 제조를 실현하기 위해서는 피해서는 안되는 과제이다.

게다가, 환경 문제, 에너지 절약의 관점으로부터, 세정액의 배수에 있어서, 분별 배수·회수의 기술개발이 진행되고 있지만, 세정장치에 있어서의 배수계는, 일반적으로 외기와 차단되지 않고 배수계로부터의 외기 혼입이나 세정액의 증기 혼입에 대해서는 대책이 세워져 있지 않은 상태이다.

또한, 특허 문헌 2와 같은 회전유지수단을 배치한 낱장식 세정장치에서는, 대부분의 회전 기구는 세정장치의 외부에 고정되고 있으며, 회전 기구를 접속하고 있는 부위로부터 외기가 혼입해 오기 때문에, 세정장치 분위기를 고청정으로 유지하는 것이 곤란하다고 하는 문제가 있었다.

본 발명자들은, 이러한 여러 가지의 과제를 잘 해결할 수 있도록 연구를 거듭한 결과, 수분을 제거한 대기 성분(클린 드라이 에어(clean dry air)) 중에 세정된 정밀 기판을 방치했을 경우에는, 자연 산화막의 형성이 억제되는 것, 상세한 메카니즘에 대해서는 분명하지 않지만, 자연 산화막 형성에는, 산화종인 산소와 대기중에 포함되는 수분이 상호작용을 일으키고 있는 것, 정밀 기판을 클린룸 내 분위기에 노출하지 않고, 용기 내에서 반송할 때에, 충전하는 불활성 가스의 제어에는, 산소 농도, 수분 농도의 제어가 중요한 인자의 하나로서 들 수 있는 것, 및, 자연 산화막 형성의 과정에 있어서, 수분이 존재하는 분위기에서도 산화종인 산소 농도가 저농도이면, 자연 산화막 형성이 억제된다고 하는 지견(知見)을 발견하였다.

본 발명은 이러한 지견에 비추어 이루어진 것으로서, 정밀 기판의 세정을 실시하는 세정장치에 있어서, 세정장치 분위기 중에 존재하는 수분이나 유기물, 기타 가스 성분 등의 원자·분자 수준의 오염 인자를 제어하여, 세정 후의 원자·분자 수준의 오염 인자 재부착 방지, 자연 산화 형성의 방지, 워터마크 방지를 실현할 수 있는 세정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 정밀 기판을 세정하는 세정장치에 있어서, 세정이 이루어지는 용기내 분위기, 특히 분위기 내에 존재하는 산소의 농도를 제어할 수 있는 세정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

청구항 1에 기재된 본 발명의 세정장치는, 반도체 기판, 액정 유리 기판, 자기 디스크 등의 피세정기판을 용기 내에서 세정하는 세정장치로서, 상기 용기 내의 분위기를 제어하는 분위기 제어수단과, 상기 용기 내의 분위기를 계측하는 분위기 성분 계측기를 구비한 것을 특징으로 한다.

청구항 2에 기재된 본 발명은, 청구항 1에 기재된 세정장치에 있어서, 상기 분위기 제어수단을, 상기 용기 내에 가스를 공급하는 가스공급수단과, 상기 용기 내로부터 상기 가스를 배출하는 가스배기수단으로 구성한 것을 특징으로 한다.

청구항 3에 기재된 본 발명은, 청구항 1에 기재된 세정장치에 있어서, 상기 용기 내의 분위기를 임의의 타이밍에 계측하는 것을 특징으로 한다.

청구항 4에 기재된 본 발명은, 청구항 1에 기재된 세정장치에 있어서, 상기 분위기 제어수단에 의해서 산소 농도를 제어하는 것을 특징으로 한다.

청구항 5에 기재된 본 발명은, 청구항 1에 기재된 세정장치에 있어서, 상기 분위기 성분 계측기에 의해서, 인화성 성분, 가연성 성분, 또는 지연성(支燃性) 성분 중의 적어도 1개의 성분을 검출하는 것을 특징으로 한다.

청구항 6에 기재된 본 발명은, 청구항 5에 기재된 세정장치에 있어서, 상기 지연성(支燃性) 성분이 산소인 것을 특징으로 한다.

청구항 7에 기재된 본 발명은, 청구항 2에 기재된 세정장치에 있어서, 상기 가스공급수단으로서, 상기 피세정기판의 피세정면에 대향한 부위로부터 가스를 균일하게 공급하는 제1 가스공급수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

청구항 8에 기재된 본 발명은, 청구항 7에 기재된 세정장치에 있어서, 상기 피세정기판을 수평 상태로 유지하는 동시에 회전시키는 회전유지기구를 가지며, 상기 가스공급수단으로서 상기 회전유지기구에 가스를 공급하는 제2 가스공급수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

청구항 9에 기재된 본 발명은, 청구항 7에 기재된 세정장치에 있어서, 상기 피세정기판의 피세정면을 향해서 세정액을 분사하는 세정액 분사기구를 가지며, 상기 가스공급수단으로서 상기 세정액 분사기구의 분위기를 제어하는 가스를 공급하는 제3 가스공급수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

청구항 10에 기재된 본 발명은, 청구항 1에 기재된 세정장치에 있어서, 세정 폐수를 산계(acid계), 알칼리계(alkali계), 유기계, 및 일반 배수계의 원하는 배수계에 분별 배수하는 배수 기구를 가지며, 상기 배수 기구로부터 가스를 배기하는 것을 특징으로 한다.

청구항 11에 기재된 본 발명은, 청구항 10에 기재된 세정장치에 있어서, 상기 배수 기구는, 동심원 형상으로 배치된 복수의 컵 형상 유도벽을 가지며, 복수의 상기 컵 형상 유도벽 사이의 틈에 의해 배수 통로 및 가스 유로(流路)를 형성하고, 상기 가스 유로는 복수의 상기 컵 형상 유도벽 사이에 형성된 유로 단면이 큰 제1 통로와 그 하류측에 연결하는 유로 단면이 작은 제2 통로를 가지며, 상기 제2 통로를 통과하는 가스 유속이 최대가 되도록 유로 단면을 설계한 것을 특징으로 한다.

청구항 12에 기재된 본 발명은, 청구항 8에 기재된 세정장치에 있어서, 상기 용기 내에 배치되어 상기 피세정기판을 유지하는 테이블과, 상기 테이블을 회전시키는 회전축과, 상기 회전축을 유지하는 유체 베어링을 가지며, 상기 용기 내의 압력을 상기 유체 베어링의 압력보다 크게 하고, 상기 유체 베어링의 압력을 대기압보다 크게 한 것을 특징으로 한다.

청구항 13에 기재된 본 발명은, 청구항 10에 기재된 세정장치에 있어서, 상기 배수 기구는, 복수의 상기 컵 형상 유도벽의 각각을 개별적으로 상하로 움직이는 구동축을 가지며, 상기 구동축을 둘러싸고 고정 플랜지 및 가동 플랜지가 배치되고, 상기 고정 플랜지 및 상기 가동 플랜지 사이에 벨로즈(bellows)를 배치한 것을 특징으로 한다.

청구항 14에 기재된 본 발명은, 청구항 1에 기재된 세정장치에 있어서, 상기 용기 내의 분위기를 감압 환경으로 설정한 것을 특징으로 한다.

청구항 15에 기재된 본 발명은, 청구항 1에 기재된 세정장치에 있어서, 상기 용기 내의 분위기의 물의 노점 온도를 제어 가능하게 한 것을 특징으로 한다.

청구항 16에 기재된 본 발명은, 청구항 1에 기재된 세정장치에 있어서, 상기 피세정기판을 수평 상태로 유지하는 동시에 회전시키는 회전유지기구를 가지고, 상기 회전유지기구는 상기 피세정기판을 유지하는 테이블을 가지며, 상기 피세정기판과 상기 테이블의 사이에 불활성 가스를 공급하는 가스 토출구멍을 가지며, 상기 가스 토출구멍으로부터 공급하는 상기 불활성 가스를 상기 피세정기판의 바깥둘레로부터 배출하는 구성에 있어서, 상기 피세정기판의 바깥 둘레보다 작은 안지름을 가진 링형상 돌기를 상기 테이블에 설치한 것을 특징으로 한다.

청구항 17에 기재된 본 발명은, 청구항 16에 기재된 세정장치에 있어서, 상기 가스 토출구멍을, 상기 불활성가스가 공급되는 상류측 통로보다도 분출 통로를 작은 지름으로 한 것을 특징으로 한다.

청구항 18에 기재된 본 발명의 세정 시스템은, 청구항 1로부터 청구항 17중의 어느 하나에 기재된 세정장치를 이용한 세정 시스템으로서, 상기 피세정기판을 상기 세정장치에 반입, 반출하는 반송기구를 가진 반송장치와, 상기 반송장치 내의 분위기와 상기 세정장치 내의 분위기를 차단하는 차단기구와, 상기 반송장치 내의 분위기를 제어하는 분위기 제어수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

청구항 19에 기재된 본 발명은, 청구항 18에 기재된 세정 시스템에 있어서, 상기 분위기 제어수단을, 상기 반송장치 내에 가스를 공급하는 가스공급수단과, 상기 반송장치 내로부터 상기 가스를 배출하는 가스배기수단으로 구성한 것을 특징으로 한다.

청구항 20에 기재된 본 발명은, 청구항 18에 기재된 세정 시스템에 있어서, 상기 반송장치에, 상기 반송장치 내의 분위기를 차단하는 차단기구를 통하여, 상기 피세정기판의 반송 또는 보관을 실시하는 전용 케이스를 임의로 착탈 가능한 접속장치가 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 21에 기재된 본 발명은, 청구항 18에 기재된 세정 시스템에 있어서, 상기 반송장치에, 상기 반송장치 내의 분위기를 차단하는 차단기구를 통하여, 상기 피세정기판을 건조시키는 건조장치가 연결되고, 상기 건조장치는, 상기건조장치 내의 분위기를 제어하는 분위기 제어수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

청구항 22에 기재된 본 발명은, 청구항 21에 기재된 세정 시스템에 있어서, 상기 분위기 제어수단을, 상기 건조장치 내에 가스를 공급하는 가스공급수단과, 상기 건조장치 내로부터 상기 가스를 배출하는 가스배기수단으로 구성한 것을 특징으로 한다.

청구항 23에 기재된 본 발명은, 청구항 21에 기재된 세정 시스템에 있어서, 상기 반송장치에, 상기 반송장치 내의 분위기를 차단하는 차단기구를 통하여, 상기 피세정기판의 세정 전 또는/및 세정 후의 공정을 실시하는 장치가 하나 이상 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 24에 기재된 본 발명의 세정 시스템은, 청구항 2에 기재된 세정장치를 이용한 세정 시스템으로서, 상기 가스공급수단을, 복수의 상기 세정장치의 각각의 가스 공급구에 임의로 제어 가능한 댐퍼를 개재하여 연결하고, 상기 가스배기수단을, 복수의 상기 세정장치의 각각의 가스 배기구에 상기 댐퍼를 통하여 연결한 것을 특징으로 한다.

청구항 25에 기재된 본 발명의 피세정기판의 세정 방법은, 청구항 1로부터 청구항 17중의 어느 하나에 기재된 세정장치를 이용하여 세정하는 피세정기판의 세정 방법으로서, 상기 용기 내를 진공 흡인하는 단계와, 상기 용기 내의 압력이 원하는 수준까지 감소했을 때 진공 흡인을 정지하는 단계와, 상기 용기 내에 불활성 가스를 도입하여, 상기 용기 내의 압력이 소정의 압력 수준까지 증가했을 때에 상기 용기 내의 가스를 배기하는 단계와, 상기 용기 내의 분위기를 측정하여 소정의 분위기로 제어하는 단계와, 상기 피세정기판을 회전시켜, 상기 용기 내에 불활성 가스를 흐르게 하면서 상기 피세정기판에 소정의 세정액을 분사하는 단계와, 세정 후의 상기 세정액을 복수의 배수계로 분별 배수하는 단계를 가진 것을 특징으로 한다.

[발명의 효과]

본 발명에 의하면, 반도체 디바이스, 액정 디스플레이, 자기 디스크 등의 세정장치 내의 분위기를 제어하기 위한 가스공급수단과 가스배기수단, 및 분위기 성분 계측기를 구비함으로써, 세정장치 분위기 중에 존재하는 수분이나 유기물, 기타 가스 성분 등의 원자·분자 수준의 오염 인자의 제어가 가능하고, 세정 후의 원자·분자 수준의 오염 인자 재부착 방지, 자연 산화 형성의 방지, 워터마크 방지를 실현할 수 있고, 청정 분위기에서 고품질이며 생산수율이 높은 정밀 기판 세정, 피세정기판의 청정도 유지가 가능한 세정장치를 제공할 수 있다.

또한, 세정장치 내의 분위기 성분을 임의로 계측 가능하게 함으로써, 고품질인 정밀 기판 세정 공정이 확립되어, 정밀 기판 세정의 품질 보증이 가능해져, 반도체를 비롯한 디바이스 제조의 생산수율향상에 공헌할 수 있다.

또한, 가스공급수단과 가스배기수단을 산소 농도 제어 가능한 것으로 함으로써, 자연 산화막 방지가 가능해져, 세정장치 내의 고청정 분위기의 유지가 가능해진다.

또한, 인화성 성분, 가연성 성분, 지연성(支燃性) 성분을 검출 가능한 분위기 성분 계측기를 세정장치에 배치하고, 필요에 따라서 성분 농도를 측정하는 것이 가능해지기 때문에 고청정 분위기하에서 안전하고 고품질의 정밀 기판 세정이 가능해져, 정밀 기판 세정의 품질 보증이 가능하기 때문에, 반도체를 비롯한 디바이스 제조의 생산수율 향상에 공헌할 수 있다.

또한, 이와 같이 안전성을 확보하기 위한 분위기 성분 계측기에 있어서, 지연성 성분인 산소의 농도를 검출 가능하게 함으로써, 고청정 분위기 하에서 안전하게, 또한 자연 산화막의 형성을 방지할 수 있다.

또한, 세정장치 내의 효율적인 고청정 분위기의 유지가 가능해지기 때문에, 세정장치 내에서 가스의 체류가 거의 없어져, 세정액 분사기구의 구동부를 청정 장치 내의 볼록 부분에 배치가 가능해져, 세정장치의 소형화, 장치 내 단면적의 면적 절약화, 나아가서는 분위기 제어에 필요한 가스 총유량의 삭감을 도모할 수 있고, 환경 문제, 에너지 절약, 점유 면적 절약에 대응한 세정장치를 실현할 수 있다.

그리고, 피세정기판의 청정도를 유지한 채로, 피세정기판의 건조가 가능해지기 때문에, 워터마크 방지가 실현 가능해져, 반도체를 비롯한 각 디바이스의 고 생산수율, 고신뢰성을 가진 제조를 실현할 수 있다.

또한, 분위기가 제어된 반송장치, 건조장치, 접속장치 및 세정 전후 공정의 장치를 배치함으로써, 수분이나 유기물, 기타 가스 성분 등의 원자·분자 수준의 오염 인자의 제어가 가능하고, 세정 후의 원자·분자 수준의 오염 인자 재부착 방지, 자연 산화 형성의 방지, 워터마크 방지를 실현 가능하게 하고, 반도체를 비롯한 디바이스 제조의 고품질화, 고생산수율화, 고스루풋화를 실현 가능하게 할 수가 있다.

따라서, 본 발명의 세정장치는, 반도체 디바이스, 액정 디스플레이, 자기 디스크 등의 반도체 제품 및 전자 부품이나 가전제품 등의 제조, 생산에 있어서의 제조 품질, 제조 비용에 많이 공헌할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 있어서의 세정장치의 단면 측면도이다.

도 2는 본 발명의 실시예 1에 있어서의 세정장치의 배수계 부분의 확대 단면 측면도이다.

도 3은 본 발명의 실시예 1에 있어서의 세정장치의 유도벽 상하 구동 부분의 단면 측면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 세정장치를 사용하지 않는 경우 세정장치 내 산소 농도의 세정 시간에 대한 의존성을 나타내는 도면이다.

도 5는 본 발명에 따른 세정장치를 사용했을 경우의 세정장치 내 산소 농도의 세정 시간에 대한 의존성을 나타내는 도면이다.

도 6은 본 발명의 실시예 2에 있어서의 세정장치의 평면도이다.

도 7은 본 발명의 실시예 3에 있어서의 세정장치의 가스 공급 배기 구성을 나타내는 개념도이다.

도 8은 본 발명의 실시예 4에 있어서의 세정장치의 피세정기판 지지부의 단면 측면도이다.

도 9는 본 발명의 실시예 5에 있어서의 세정장치의 피세정기판 지지부의 단면 측면도이다.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

1 : 세정장치 2 : 피세정기판

3 : 용기 4 : 분위기 성분 계측기

5 : 가스공급수단 6 : 가스배기수단

7 : 가스배기수단 8 : 밸브

9 : 진공 펌프 10 : 압력계측기

11 : 감압 밸브 12 : 매스플로우 콘트롤러

13, 14 : 밸브 15 : 샤워 플레이트

16 : 통형상 고정축 17 : 유체 베어링

18 : 회전 지지부재 19 : 테이블

20 : 구동 모터 21 : 가스공급수단

22, 23, 59 : 배수구 24, 25, 60 : 유도벽

26, 27, 58 : 상하 구동 모터 28, 29, 30 : 배기구

31 : 가스공급수단 32 : 세정액 공급관

33 : 세정액 공급관 34 : 회전 지지부

35 : 세정액 분사암 36 : 상부 노즐

37 : 상부 노즐 38 : 구동 모터

39 : 반송기구 40 : 반송장치

41, 51, 52, 53 : 차단기구 42 : 가스공급수단

43 : 가스배기수단 44 : 전용 케이스

45 : 접속장치 46 : 가스공급수단

47 : 가스배기수단 48 : 건조장치

49 : 세정 전후의 공정을 실시하는 장치

55, 56, 57 : 구동축 61, 64 : 고정 플랜지

62, 65 : 가동 플랜지 63, 66 : 벨로즈

68 : 세정실 70 : 배수 통로

701 : 가로 방향 통로 702 : 세로 방향 통로

72, 73, 74, 75, 76, 77 : 챔버

80, 82, 84, 86, 88, 90 : 공급측 댐퍼

81, 83, 85, 87, 89, 91 : 배기측 댐퍼

93 : 척(chuck) 94 : 노즐부재

95 : 가스 토출구멍 96 : 손톱형상 부품

97 : 링형상 돌기 98 : 불활성 가스 통로

99 : 링형상 돌기 외측 100 : 불활성 가스

101, 102 : 불활성 가스 통로 111 : 피세정기판 유지대

112 : 가스 토출부 113 : 가스 도입구

114 : 가스실 115 : 가스 토출구멍

본 발명의 제1 실시형태에 의한 세정장치는, 용기 내의 분위기를 제어하는 분위기 제어수단과, 용기 내의 분위기를 계측하는 분위기 성분 계측기를 구비한 것이다. 본 실시형태에 의하면, 수분이나 유기물, 기타 가스 성분 등의 원자·분자 수준의 오염 성분이 제어된 고청정의 세정장치 내 분위기를 유지할 수 있다.

본 발명의 제2 실시형태는, 제1 실시형태에 의한 세정장치에 있어서, 분위기 제어수단을, 용기 내에 가스를 공급하는 가스공급수단과, 용기 내로부터 가스를 배출하는 가스배기수단으로 구성한 것이다. 본 실시형태에 의하면, 가스의 공급과 배출에 의해서 용기 내의 가스의 압력, 농도를 제어할 수 있다.

본 발명의 제3 실시형태는, 제1 실시형태에 의한 세정장치에 있어서, 용기 내의 분위기를 임의의 타이밍으로 계측하는 것이다. 본 실시형태에 의하면, 필요에 따라서 용기 내의 분위기 성분을 계측함으로써, 고품질인 정밀 기판 세정이 가능해진다.

본 발명의 제4 실시형태는, 제1 실시형태에 의한 세정장치에 있어서, 분위기 제어수단에 의해서 산소 농도를 제어하는 것이다. 본 실시형태에 의하면, 자연 산화막 형성에 큰 영향을 주는 산소 농도를 확실하게 제어할 수 있으므로, 자연 산화막의 형성을 방지하는 동시에, 고청정 분위기를 유지할 수 있다.

본 발명의 제5 실시형태는, 제1 실시형태에 의한 세정장치에 있어서, 분위기 성분 계측기에 의해서, 인화성 성분, 가연성 성분, 또는 지연성 성분의 적어도 1개의 성분을 검출하는 것이다. 본 실시형태에 의하면, 세정액에 포함되는 인화성, 가연성, 지연성을 가진 성분을 확실히 검출할 수 있으므로, 세정장치의 화재나 폭발 등을 방지하고, 고청정 분위기 하에서 안전하게 정밀 기판 세정을 실시하는 것이 가능해진다.

본 발명의 제6 실시형태는, 제5 실시형태에 의한 세정장치에 있어서, 지연성 성분이 산소인 것이다. 본 실시형태에 의하면, 지연성 성분인 산소를 확실히 검출할 수 있으므로, 고청정 분위기하에서 안전하게, 또한 자연 산화막 형성이 방지된 고품질의 정밀 기판의 세정이 가능해진다.

본 발명의 제7 실시형태는, 제2 실시형태에 의한 세정장치에 있어서, 가스공급수단으로서, 피세정기판의 피세정면에 대향하는 부위로부터 가스를 균일하게 공급하는 제1 가스공급수단을 구비한 것이다. 본 실시형태에 의하면, 피세정기판의 피세정면의 분위기를 균일하게 할 수 있다.

본 발명의 제8 실시형태는, 제7 실시형태에 의한 세정장치에 있어서, 피세정기판을 수평 상태로 유지하는 동시에 회전시키는 회전유지기구를 가지며, 가스공급수단으로서, 회전유지기구에 가스를 공급하는 제2 가스공급수단을 구비한 것이다. 본 실시형태에 의하면, 회전유지기구 근방의 가스 체류를 감소시키는 동시에, 회전유지기구의 분위기를 제어할 수 있다.

본 발명의 제9 실시형태는, 제7 실시형태에 의한 세정장치에 있어서, 피세정기판의 피세정면을 향하여 세정액을 분사하는 세정액 분사기구를 가지며, 가스공급수단으로서, 세정액 분사기구의 분위기를 제어하는 가스를 공급하는 제3 가스공급수단을 구비한 것이다. 본 실시형태에 의하면, 세정액 분사기구 근방의 가스 체류를 감소시키는 동시에, 세정액 분사기구의 분위기를 제어할 수 있다.

본 발명의 제10 실시형태는, 제1 실시형태에 의한 세정장치에 있어서, 세정 폐수를 산계(acid계), 알칼리계(alkali계), 유기계, 및 일반 배수계의 소망한 배수계로 분별 배수하는 배수 기구를 가지며, 배수 기구로부터 가스를 배기하는 것이다. 본 실시형태에 의하면, 피세정기판의 피세정면의 분위기를 균일하게 할 수 있다.

본 발명의 제11 실시형태는, 제10 실시형태에 의한 세정장치에 있어서, 배수 기구가 동심원 형상으로 배치된 복수의 컵 형상 유도벽을 가지고 있으며, 복수의 컵 형상 유도 벽 사이의 틈에 의해 배수 통로 및 가스 유로가 형성되고, 가스 유로를 복수의 컵 형상 유도 벽면에 형성된 유로 단면이 큰 제1 통로와 그 하류측에 연결하는 유로 단면이 작은 제2 통로로 형성하고, 제2 통로를 통과하는 가스 유속이 최대가 되도록 유로 단면을 설계한 것이다. 본 실시형태에 의하면, 배수 유로 내에 하류로부터 대기 혹은 배기가스가 역류하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 제12 실시형태는, 제8 실시형태에 의한 세정장치에 있어서, 피세 정기판을 유지하는 테이블을 회전시키는 회전축을 유지하는 유체 베어링을 가지며, 용기 내의 압력을 유체 베어링의 압력보다 크게 하고, 유체 베어링의 압력을 대기압보다 크게 한 것이다. 본 실시형태에 의하면, 유체 베어링을 고진공에 대응한 무발진(無發塵)으로 할 수 있는 동시에, 유체 베어링으로부터의 파티클이나 외기 혼입을 방지한 유체 베어링 밀봉을 실현할 수 있다.

본 발명의 제13 실시형태는, 제10 실시형태에 의한 세정장치에 있어서, 배수 기구에 있어서의 유도벽의 상하 구동축을 둘러싸고 고정 플랜지 및 가동 플랜지가 배치되어 있으며, 고정 플랜지 및 가동 플랜지 사이에 벨로즈를 배치한 것이다. 본 실시형태에 의하면, 상하 구동축의 주위로부터 침입하는 대기를 고정 플랜지, 가동 플랜지 및 벨로즈로 둘러싸인 공간에 포획하여, 대기가 세정장치 내에 침입하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 제14 실시형태는, 제1 실시형태에 의한 세정장치에 있어서, 용기내 분위기를 감압 환경으로 설정하는 것이다. 본 실시형태에 의하면, 세정 후의 워터마크의 형성을 방지할 수 있으므로, 기판의 산화, 청정 기판의 재오염이나 기판 표면 조도의 저하 등을 방지할 수 있다.

본 발명의 제15 실시형태는, 제1 실시형태에 의한 세정장치에 있어서, 용기 내의 분위기의 물의 노점 온도를 제어 가능하게 한 것이다. 본 실시형태에 의하면, 세정 후의 워터마크의 형성을 방지할 수 있으므로, 기판의 산화, 청정 기판의 재오염이나 기판 표면 조도의 저하 등을 방지할 수 있다.

본 발명의 제16 실시형태는, 제1 실시형태에 의한 세정장치에 있어서, 피세 정기판의 바깥둘레보다 작은 안지름을 가지는 링형상 돌기를 테이블에 설치한 것이다. 본 실시형태에 의하면, 링형상 돌기를 설치함으로써, 피세정기판의 이면(裏面)으로 세정액이 돌아 들어가는 위치를, 피세정기판의 회전수와 피세정기판과 테이블의 사이에 공급하는 불활성 가스의 유량에 의해서 제어할 수 있고, 피세정기판 이면의 균일한 세정, 혹은, 피세정기판 이면의 재오염 방지를 제어할 수 있다.

본 발명의 제17 실시형태는, 제16 실시형태에 의한 세정장치에 있어서, 가스 토출구멍을, 불활성 가스가 공급되는 상류측 통로보다 작은 지름으로 한 것이다. 본 실시형태에 의하면, 피세정기판의 세정 중에 만일 피세정기판이 파손해도, 세정액이 불활성 가스의 토출구멍 내에 침입하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 제18 실시형태에 의한 세정 시스템은, 피세정기판을 세정장치에 반입, 반출하는 반송기구를 가진 반송장치와, 반송장치 내의 분위기와 세정장치 내의 분위기를 차단하는 차단기구와, 반송장치 내의 분위기를 제어하는 분위기 제어수단을 구비한 것이다. 본 실시형태에 의하면, 피세정기판을 세정장치에 반입, 반출할 때에, 피세정기판에의 오염 인자 재부착을 방지할 수 있으므로, 세정장치에 대해서 피세정기판을 청정도를 유지한 채로 반입, 반출시킬 수 있다.

본 발명의 제19 실시형태는, 제18 실시형태에 의한 세정 시스템에 있어서, 분위기 제어수단을, 반송장치 내에 가스를 공급하는 가스공급수단과, 반송장치 내로부터 가스를 배출하는 가스배기수단으로 구성한 것이다. 본 실시형태에 의하면, 가스의 공급과 배출에 의해서 반송장치 내의 가스의 압력, 농도, 온도를 제어할 수 있다.

본 발명의 제20 실시형태는, 제18 실시형태에 의한 세정 시스템에 있어서, 반송장치에, 반송장치 내 분위기를 차단하는 차단기구를 개재하여 피세정기판의 반송 또는 보관을 실시하는 전용 케이스를 가지는 접속장치를 접속한 것이다. 본 실시형태에 의하면, 피세정기판의 청정도를 유지한 채로, 다음 공정의 장치에 반송 또는 보관할 수 있다.

본 발명의 제21 실시형태는, 제18 실시형태에 의한 세정 시스템에 있어서, 반송장치에 반송장치 내 분위기를 차단하는 차단기구를 개재하여 피세정기판을 건조시키는 건조장치를 연결한 것이다. 본 실시형태에 의하면, 피세정기판의 청정도를 유지한 채로, 기판 가장 바깥쪽 표면에 남아 있는 미스트 상태(증기)의 초순수(超純水)나 잔사를 건조할 수 있으므로, 국소적인 자연 산화막 형성이나 워터마크 형성을 방지할 수 있다.

본 발명의 제22 실시형태는, 제21 실시형태에 의한 세정 시스템에 있어서, 분위기 제어수단을, 건조장치 내에 가스를 공급하는 가스공급수단과, 건조장치 내로부터 가스를 배출하는 가스배기수단으로 구성한 것이다. 본 실시형태에 의하면, 가스의 공급과 배출에 의해서 건조장치 내의 가스의 압력, 농도, 온도를 제어할 수 있다.

본 발명의 제23 실시형태는, 제21 실시형태에 의한 세정 시스템에 있어서, 반송장치에, 반송장치 내 분위기를 차단하는 차단기구를 개재하여 피세정기판의 세정 전 및/또는 세정 후의 공정을 실시하는 장치가 하나 이상 접속되어 있는 것이다. 본 실시형태에 의하면, 피세정기판의 청정도를 유지한 채로 세정 전후의 공정 이 가능해져, 고품질인 성막 공정이나 에칭 공정이 가능하고, 반도체를 비롯한 디바이스의 고품질화, 고스루풋화, 고생산수율화가 가능해진다.

본 발명의 제24 실시형태에 의한 세정 시스템은, 제2 실시형태에 있어서의 세정장치를 이용하여 가스공급수단을, 복수의 세정장치의 각각의 가스 공급구에 임의로 제어 가능한 댐퍼를 개재하여 연결하고, 가스배기수단을, 복수의 세정장치의 각각의 가스 배기구에 댐퍼를 개재하여 연결한 것이다. 본 실시형태에 의하면, 각 세정장치의 댐퍼를 개폐함으로써 복수의 세정장치를 서로 독립시켜 운전할 수 있다. 따라서, 복수의 세정장치 중의 임의의 세정장치에 있어서의 피세정기판을 다른 세정장치에 영향을 주지 않고 교환하거나 다른 장치로 이송시킬 수 있다.

본 발명의 제25 실시형태에 의한 피세정기판의 세정 방법은, 제1 실시형태로부터 제17 실시형태 중의 세정장치를 이용하여 세정 기판을 세정하는 세정 방법으로, 세정장치의 용기 내를 진공 흡인하는 단계와, 세정장치의 용기 내의 압력이 소망한 수준까지 감소했을 때 진공 흡인을 정지하는 단계와, 세정장치의 용기 내에 불활성 가스를 도입하여, 용기 내의 압력이 소정의 압력 수준까지 증가했을 때 용기 내의 가스를 배기하는 단계와, 세정장치의 용기 내의 분위기를 측정하여 소정의 분위기로 제어하는 단계와, 피세정기판을 회전시켜, 용기 내에 불활성 가스를 흐르게 하면서 피세정기판에 소정의 세정액을 분사하는 단계와, 세정 후의 세정액을 복수의 배수계에 분별 배수하는 단계를 구비하는 것이다. 본 실시형태에 의하면, 수분이나 유기물, 기타 가스 성분 등의 원자·분자 수준의 오염 성분이 제어된 고청정의 세정을 실시할 수 있다.

실시예 1

이하, 본 발명의 실시예에 대해서, 도면과 함께 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 관한 세정장치의 하나의 구성예를 나타낸 단면 구성도이다. 본 발명에 있어서의 세정에는, 소위 산/알칼리/유기용제 등의 세정액, 이들에 계면활성제 등을 첨가한 것, 기능수(機能水)로 불리는 극소량가스를 초순수 (超純水)에 용해시킨 세정액이나 오존수, 또는 초순수, 또는 이들을 조합하여 몇 단계든 세정을 실시하는 경우도 포함한다.

세정장치(1)는, 피세정기판(2)을 용기(3) 내에 배치하고, 외기(外氣)로부터 차단하여 용기(3) 내의 분위기를 측정하는 분위기 성분 계측기(4)와, 분위기를 제어하기 위한 가스공급수단(5) 및 가스배기수단(6,7)이 배치되어 있다. 분위기 제어수단은, 가스공급수단(5) 및 가스배기수단(6,7)에 의해서 구성되어, 용기(3) 내의 분위기를 제어한다. 용기(3) 내의 분위기로서는, 압력, 온도, 농도 등 임의이지만, 상술한 자연 산화막 형성에는, 산화종인 산소와 대기중에 포함되는 수분이 상호작용을 일으키고 있는 것, 정밀 기판을 클린룸 내 분위기에 노출하지 않고, 용기 내에서 반송할 때에, 충전하는 불활성 가스의 제어에는, 산소 농도, 수분 농도의 제어가 중요한 인자의 하나로서 들 수 있는 것, 및 자연 산화막 형성의 과정에 있어서, 수분이 존재하는 분위기에 있어서도 산화종인 산소 농도가 저농도이면, 자연산화막 형성이 억제되기 때문에, 용기(3) 내의 분위기의 제어는 산소 농도의 제어가 매우 적합하고, 분위기 성분 계측기(4)로서는 산소 농도계가 매우 적합하다.

가스공급수단(5)은, 감압 밸브(11), 매스플로우 콘트롤러(12), 및 밸브(13) 로 구성되어 있으며, 용기(3) 내에 불활성 가스를 공급한다. 가스공급수단(5)은, 단일 가스의 공급 수단이며, 불활성 가스로서는 질소나 아르곤 등이 바람직하지만, 피세정기판(2)의 종류, 세정 목적에 따라 가스 종류는 임의로 선택이 가능하고, 또는 단일 가스가 아니라 혼합 가스로도 좋다. 가스공급수단(5)은, 피세정기판(2)의 피세정면에 대향한 부위로부터 가스를 균일하게 공급하도록, 세정장치(1)의 윗면에 피세정기판(2)의 피세정면과 대향하는 위치에 배치하고 있으며, 상세하게는 안지름 0.5㎜의 구멍을 100개 가진 샤워 플레이트(15)를 배치하고 있다. 샤워 플레이트 (15)의 크기는, 피세정기판(2)과 거의 일치하고 있다. 한편, 샤워 플레이트(15)는, 피세정기판(2)의 크기, 형상에 의해 가스의 균일한 공급을 실현하기 위해서 그 형상, 안지름, 구멍수를 결정하면 바람직하고, 상기의 구성에 한정되지 않는다.

한편, 가스공급수단(5)으로서, 감압 밸브(11), 매스플로우 콘트롤러(12), 밸브(13)에 의한 일반적인 가스 유량 제어계의 조합을 설명했지만, 압력 제어에 의한 유량 제어로도 충분히 대응 가능하고, 가스 유량 제어계를 구축하는 부재에 대해서는 상기 조합에 한정되는 것이 아니라, 또한 공급 배관에 대해서는 가스 체류부를 삭감하는 것이 바람직하다.

가스배기수단(6)은 밸브(8)와 그 밸브(8)의 하류에 설치된 진공 펌프(9)로부터 구성되어 진공 배기를 실시하는 가스 배기계이고, 다른 가스배기수단(7)은 밸브 (14)로 구성되어 일반 배기를 실시하는 가스 배기계이며, 밸브(8)와 밸브(14)에 의해 배기계를 바꾸는 것이 가능하다. 가스배기수단(6) 및 다른 가스배기수단(7)의 배기 배관은 효율적인 가스 치환을 실시하기 위해서, 가스 체류부를 삭감하는 것이 바람직하다. 또한, 배기구는, 유체의 균일한 흐름을 만들어 내기 위해서, 동심원을 따라서 배치하는 것이 바람직하고, 또 진공 배기와 일반 배기의 배기구를 나누어 배치해도 좋다.

분위기 성분 계측기(4)는 용기(3) 내의 분위기 성분을 계측하고, 압력계측기 (10)는 용기(3) 내의 압력을 계측한다.

용기(3)의 아래쪽 거의 중앙부로부터 용기(3) 내에 통형상 고정축(16)이 삽입되고 있으며, 이 통형상 고정축(16)에 유체 베어링(17)을 개재하여 회전 지지부재(18)가 통형상 고정축(16)을 중심으로 하여 회전이 자유롭게 지지되고 있다. 이 회전 지지부재(18)의 상단부에는, 피세정기판(2)을 수평 상태로 유지하는 테이블 (19)이 연결되어 있으며, 하단부에는, 이것을 둘러싸도록 구동 모터(20)가 배치되어 있다. 구동 모터(20)에 의해서 회전 지지부재(18)를 회전시키면, 테이블(19)을 개재하여 피세정기판(2)을 회전할 수 있도록 되어 있다. 통형상 고정축(16), 유체 베어링(17), 회전 지지부재(18), 테이블(19) 및 구동 모터(20)는, 본 발명에서 말하는 회전유지수단에 상당한다.

이 회전유지수단에는 불활성 가스를 공급하는 가스공급수단(21)이 연결되어 있으며, 가스공급수단(21)으로부터 공급되는 불활성 가스에 의해 회전유지수단으로부터의 외기 혼입을 방지한다. 가스공급수단(21)은, 상기 가스공급수단(5)과 마찬가지로, 감압 밸브, 밸브, 매스플로우 콘트롤러를 가지는 일반적인 가스 유량을 제어하기 위한 조합으로 구성되지만, 압력 제어에 의한 유량 제어로도 충분히 대응이 가능하다. 또한 가스 공급 배관에 대해서는 가스 체류부를 삭감하는 것이 바람직하 다. 또한, 도 1의 예에서는, 가스 공급구는 통형상 고정축(16)과 유체 베어링(17)을 밀봉, 고정하고 있는 2개 부분에 공급하고 있지만, 이 부위에 대해서도 그 부위에 한정되는 것은 아니다.

한편, 회전유지수단에 있어서의 가스 배기는 가스배기수단(6 및 7)과 겸용하고 있다. 이에 따라, 용기(3)의 가공 공정 숫자를 삭감하여 제작비의 삭감을 실시하고 있지만, 이 수법에 대해서도 거기에 한정되는 것이 아니라, 가스 공급 계통수에 따른 가스공급수단을 배치하고, 회전유지수단에 배치한 가스공급수단(21) 전용의 가스배기수단을 배치해도 좋다. 또한, 기판을 회전시키는 수단으로서 회전 지지부재(18)를 직접 구동 모터(20)에 의해서 회전시키는 구성으로 했지만, 거기에 한정되는 것이 아니고, 회전 지지부재(18)에 풀리(pulley)를 연결하여, 이것을 피구동측 타이밍 풀리(timing pulley)로서 회전시키는 등의 기판을 회전시킬 수 있는 다른 구성이어도 좋다.

그런데, 본 실시예와 같이 장치 외부에 배치된 회전 기구는, 일반적으로 베어링과 같은 유체 베어링을 개재하여 고정축에 회전 지지부재가 배치되어 있으며, 파티클이나 외기 혼입을 방지하는 것은 용이하지 않다. 따라서, 유체 베어링(17)으로서 진공 장치 등에서 이용되는 자기 밀폐 유닛으로 불리는 자성 유체와 강력한 자석의 조합에 의해 고진공에 대응한 파티클의 발생이 없는 회전축 밀폐 방식의 유체 베어링을 채용함으로써, 파티클이나 외기 혼입을 방지한 회전축의 유체 베어링 밀봉도 가능하다.

이 경우, 세정장치(1)의 용기(3) 내의 압력이 대기압보다 작으면 대기 성분 이 자성 유체 내를 확산하여 세정장치(1) 내에 침입할 우려가 있고, 이것에 의해 자연산화막 형성이 이루어지는 경우가 있다. 이것을 방지하기 위해서는, 용기(3) 내의 압력을 V1, 유체 베어링(17)의 압력을 V2, 대기압을 V3로 했을 때, V1>V2>V3가 되도록 압력을 조정하면 좋다. 혹은, 유체 베어링(17)의 대기측의 위치에 예비실을 설치하고, 이 예비실의 압력을 세정장치(1)의 실내 압력보다 작은 압력으로 하면 좋다.

자기 밀폐 유닛에서 사용되는 자성 재료는, 일반적으로 내식성이 뛰어나지 않기 때문에, 회전축의 유체 베어링 밀봉에 자기 밀폐 유닛을 채택하는 경우에는, 산이나 알칼리 등의 세정액 증기(미스트)가 존재하는 세정장치 분위기로부터 자기 밀폐 유닛을 보호하기 위해서 별도 가스공급수단과 가스배기수단을 구비시키는 것이 바람직하다.

다음으로, 본 발명의 산계/알칼리계/유기계의 배수계 및 일반수의 배수계 등, 원하는 배수계에 분별 배수 가능한 배수 기구에 대하여 설명한다.

도 2는 도 1에 있어서의 배수 기구부의 확대도이다. 도 2에 있어서 도 1과 동일 부분에는 동일 부호를 부여하여 설명을 생략한다. 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 용기(3)의 하부에 산계/알칼리계/유기계의 배수구(22,23) 및 일반 배수계의 배수구(59)가 설치되어 있으며, 용기(3)의 내부에 각각의 배수구(22,23)에 소망한 세정 폐수를 유도시키기 위해서, 동심원 형상으로 배치된 복수의 컵 형상의 유도벽(24,25) 및 배수구(59)에 세정수를 유도시키기 위한 컵 형상의 유도벽(60)이 배치되어 있다. 유도벽(24,25,60)은, 각각 바닥부가 개구한 컵 형상을 덮은 상태로 배치되어 있으며, 개구한 바닥부 내에 테이블(19)이 배치되어 있다. 각 유도벽 (24,25,60)의 사이에 틈을 형성함으로써 배수 통로 및 가스 배기 통로를 형성한다.

유도벽(24,25,60)의 하부에는, 유도벽(24,25,60)을 상하 운동시키기 위한 상하 구동 모터(26,27,58) 및, 구동축(55,56,57)이 배치되어 있다. 상하 구동 모터 (26,27,58)에 의해서 구동축(55,56,57)을 상하로 움직여 유도벽(24,25,60)을 상하로 움직이면, 각각 소망의 세정 폐수를 소망한 배수계에 유도할 수 있도록 되어 있다. 이들 배수구(22,23,59), 유도벽(24,25,60), 상하 구동 모터(26,27,58) 및 구동축(55,56,57)은, 본 발명에서 말하는 배수 기구에 상당한다. 본 실시예에서는, 각각의 배수계의 구획에, 폐수가 배기계에 혼입하지 않도록, 배기구(28,29,30)와 배수구(59,23,22)에 높낮이차를 형성하여 배치하고, 배수계로부터의 외기 혼입을 방지하고 있다. 배기구(28,29,30)는 가스배기수단(6)(진공 배기) 및 가스배기수단 (7)(통상 배기)으로 연결되어 있으며, 밸브(8,14)로 진공 배기/통상 배기의 전환을 가능하도록 하고 있다. 한편, 가스배기수단(6,7) 대신에 배수계로부터의 외기 혼입 방지 전용의 가스배기수단을 따로 배치해도 좋다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 세정액은 예를 들어 유도벽(24,25)간의 틈으로부터 배수구(22)에 배수된다. 이때 유도벽(24,25) 사이의 틈이 크면 세정액 통로의 단면적이 커져 배수하기 쉽다. 그러나, 이 틈이 크면 대기나 배기가스가 이 틈을 통과하여 세정장치(1)의 용기(3) 내에 역류할 우려가 있다. 따라서, 본 실시예에서는, 유도벽(24)과 다른 유도벽(25)의 사이에 형성된 가스 통로(70)를 테이블(19) 부분으로부터 완만하게 이어지는 유로 단면이 큰 상류측의 가로방향 통로(701)와, 가로방향 통로(701)로부터 급격하게 아래쪽으로 굴곡한 유로 단면이 작은 하류측의 세로 방향 통로(702)로 구성한다. 세로 방향 통로(702)는, 컵 형상의 유도벽(24)의 수직부와 컵 형상의 유도벽(25)의 수직부의 사이에 형성되는 틈새로 형성되는 링 형상을 하고 있다. 따라서, 불활성 가스 통로(70)는 세로 방향 통로(702)에서 좁아져 그 유로 단면은 가로방향 통로(701)의 유로 단면보다 작아진다.

일반적으로, 불활성 가스 통로(70)와 같은 가스 유로에서는, 가스 유로의 단면적이 크면 가스 유속은 작고, 단면적이 작으면 가스 유속은 빠르다. 따라서, 불활성 가스 통로(70)가 좁아진 세로 방향 통로(702)에 있어서의 가스 유속은, 상류측의 가로방향 통로(701)에 있어서의 가스 유속보다 빠르다. 이때의 세로 방향 통로(702)에 흐르는 가스류(A)의 유속을 상류측의 가로방향 통로(701)에 있어서의 가스 유속, 및 세로 방향 통로(702)의 하류의 가스 유속보다 최대가 되도록 유로 단면의 설계를 행함으로써, 컵 형상의 유도벽으로부터의 배기가 효율적으로 이루어지고, 또한 세로 방향 통로(702) 내에 하류로부터 대기 혹은 배기가스가 역류하는 것을 방지할 수 있다. 구체적으로는 이하와 같이 하여 실시한다.

일반적으로, 가스류는 유로 단면적이 일정할 때, 속도가 작으면 층류가 되고, 속도가 커지면 중간류로부터 난류로 변화한다. 난류, 층류의 지표로서는 레이놀즈수가 알려져 있다. 따라서, 가로방향 통로(701)의 가스류(A) 및 세로 방향 통로(702)의 가스류(B)의 흐름을 중간류로부터 층류가 되도록, 또한 세로 방향 통로 (702)의 가스류(B)의 유속이 최대가 되도록 유로 단면을 설계함으로써, 세로 방향 통로(702)의 하류로부터 대기 혹은 배기가스가 역류하는 것을 방지할 수 있다.

상술한 바와 같이, 회전 구동에 있어서의 구동부의 밀봉 수단은 자기 밀폐 유닛 방식의 유체 베어링(17)이 유효하지만, 상하 구동 모터(26,27,58) 및 구동축(55,56,57)에 의한 상하 구동에서는 벨로즈 방식과 같이 상하 구동 부분을 스프링 형상의 박판 주름 구조의 관에서 둘레를 덮는 밀봉을 실시하는 밀봉 수단이 유효하다. 즉, 도 3에 나타낸 바와 같이, 구동축(56)을 둘러싸고 고정 플랜지(61) 및 가동 플랜지(62)를 대향하여 배치하고, 고정 플랜지(61) 및 가동 플랜지(62) 사이에 벨로즈(63)를 배치한다. 도 3에 있어서 도 1과 동일 부분에는 동일 부호를 부여하여 설명을 생략한다.

이 구성에 의하면, 구동축(56)의 주위로부터 세정장치(1)에 대기가 침입해도, 대기는 고정 플랜지(61), 가동 플랜지(62) 및 벨로즈(63)로 둘러싸인 공간에 침입하므로, 가동 플랜지(62)가 위쪽으로 눌려 벨로즈(63)가 이어질 뿐으로, 세정장치(1)의 세정실(68) 내에는 침입하지 않다. 따라서, 피세정기판(2)이 침입 대기 성분에 노출되는 경우는 없다. 마찬가지로 구동축(57)을 둘러싸고 고정 플랜지(64) 및 가동 플랜지(65)를 대향하여 배치하고, 고정 플랜지(64) 및 가동 플랜지(65) 사이에 벨로즈(66)를 배치한다.

한편, 배수계에서는, 일반적으로 생활 배수 배관에 이용되는 U자 배관과 같은 배수 트랩을 배치하는 것이 바람직하고, 또 만일 외기가 혼입했을 때에도 효율적으로 배기, 배수가 가능하도록 체류부를 삭감하는 것이 바람직하다.

또한, 배수구(22,23)와 배기구(28,29,30)를 겸용해도 지장이 없지만, 세정시에 대량의 세정액을 사용했을 경우에는, 배수구(22,23)에 세정액이 체류하여 세정 장치(1) 내의 압력이 변동할 우려가 있기 때문에, 세정장치(1) 내의 압력을 유지하는 기구를 배치하는 등 대책을 강구할 필요가 있다.

한편, 본 실시예에 있어서의 배수계는, 산계/알칼리계/유기계의 배수계와 일반 배수계의 2계통의 분별 배수를 나타내고 있지만, 3계통, 4계통과 분별 배수 계통이 증가했을 경우에는, 분별 계통수의 필요수에 따라 유도벽을 배치하고, 한편 필요수에 따른 배수구 및 배기구를 배치하는 것만으로 좋고, 배기 계통수, 유도벽수는 임의이다.

다음에, 세정액 분사수단에 대하여 설명한다.

용기(3) 내에는, 세정액 공급관(32,33)이 배치되어 있다. 세정액 공급관(32, 33)은, 회전 지지부(34)에 의해 세정장치에 연결된 세정액 분사암(35)의 상부에 고정되고, 피세정기판(2)의 위쪽에 위치하도록 상부 노즐(36,37)에 연결되어 있다. 회전 지지부(34)의 아래쪽에는, 구동 모터(38)가 배치되어 있으며, 구동 모터(38)를 구동시킴으로써, 회전 지지부(34)를 중심으로 하여 세정액 분사암(35)이 피세정기판(2)의 상부를 원호 동작하도록 되어 있다. 그리고, 세정액 공급관(32,33)으로부터 세정액을 공급하면, 상부 노즐(36,37)로부터, 피세정기판(2)의 피세정면을 향해서 각각의 원하는 세정액을 분사할 수 있도록 되어 있다. 이들 세정액 공급관(32,33), 상부 노즐(36,37), 회전 지지부(34), 세정액 분사암(35) 및 구동 모터 (38)는, 본 발명에서 설명하는 세정액 분사수단에 상당한다. 이 세정액 분사수단에 가스공급수단(31)을 연결시켜, 세정액 분사수단의 회전 지지부(34) 근방의 가스 체류를 감소시키는 동시에, 효율적인 가스 치환 및 청정한 세정액 분사기구의 분위기 를 제어한다.

가스공급수단(31)은, 가스공급수단(5)과 마찬가지로, 감압 밸브, 밸브, 매스플로우 콘트롤러를 가진 일반적인 가스 유량을 제어하기 위한 조합으로 구성되지만, 압력 제어에 의한 유량 제어로도 충분히 대응이 가능하다. 또한 가스 공급 배관에 대해서는 가스 체류부를 삭감하는 것이 바람직하다. 또한, 가스 공급구도 회전 지지부(34) 근방의 세정장치 측면에 배치하고 있지만, 이 부위에 대해서도 거기에 한정되는 것은 아니다.

가스공급수단(31)으로부터 공급된 가스의 배기 수단은, 배기구(28,29)에 연결된 가스배기수단(6) 및 배기구(30)에 연결된 가스배기수단(7)에 의해 실시하지만, 이 경우도 가스배기수단(6,7) 대신에 가스공급수단(31) 전용의 가스배기수단을 따로 배치하더라도 좋다.

본 실시예에 있어서의 세정액 공급에 대해서는 산(acid)/초순수의 2계통의 세정액 공급계를 나타내고 있지만, 3계통, 4계통과 세정액 공급계통이 증가했을 경우에는, 필요수에 따라 세정액 공급관을 배치하고, 세정액 분사암(35) 상부에 공급 배관을 고정하고, 필요수에 따라 상부 노즐을 배치하는 것만으로도 좋고, 또한 액분사 계통을 나눌 필요가 있는 경우에는 액분사암을 증설하는 것이 가능하기 때문에, 세정액 공급관의 수, 액분사암의 수, 상부 노즐의 수는 임의이다.

한편, 가스공급수단(5), 가스공급수단(21) 및 가스공급수단(31)은 별도로 설치하는 대신에 일체 구성으로서 겸용하고, 필요 가스 총유량을 삭감하는 동시에, 용기(3)의 가공 공정수 삭감에 의해 운전 비용의 삭감 및 제작비의 삭감을 도모할 수 있다.

또한, 효율적인 세정장치 분위기의 제어를 실현하기 위해, 세정장치(1)는, 가스 공급구, 가스 배기구, 세정액 공급구, 배수구, 분위기 계측용 창, 압력계측용 창 이외에 외부와 통하는 입구나 창은 마련하지 않고, 외부와 차단된 밀폐 구조로 하는 것이 바람직하다. 따라서, 세정장치 상판, 외벽, 하판 등 세정장치 외관을 구축하는 부재는 모두 O링이나 수지 패킹이나 메탈 C링 등 각종 밀봉 수단에 의해 봉쇄되고 있다.

세정장치의 내부 형상으로서는, 효율적인 세정장치 분위기의 제어를 실현하기 위해서, 가스 체류부의 삭감된 구조로 하는 것이 바람직하고, 또한 세정장치 내 압력은 확실히 외기 혼입을 막기 때문에, 외기보다 양압(陽壓)으로 유지하는 것이 바람직하다.

또한, 세정액 공급배관에는 체류부를 삭감하는 것이 바람직하고, 또 탈기나 가스 첨가를 실시하는 부위에 대해서는, 세정장치 내, 혹은 세정장치 바로 근처에 배치하는 것이 바람직하다.

다음에, 본 실시예에 있어서의 세정장치의 동작을 설명한다.

세정장치(1)의 테이블(19)상에 피세정기판(2)이 반입되면, 먼저 효율적인 가스 치환을 실시하기 위해서, 가스배기수단(6)의 밸브(8)를 개방하여 밸브(8)의 하류에 설치된 진공 펌프(9)로 세정장치(1)의 용기(3) 내의 진공흡인을 개시한다. 압력계측기(10)에서 세정장치(1)의 용기(3) 내의 압력이 원하는 수준까지 감소한 것을 확인했을 때 밸브(8)를 닫고 진공흡인을 정지한다.

다음에, 가스공급수단(5)에 의해 세정장치(1)의 용기(3) 내에 불활성 가스를 도입하고, 압력계측기(10)에 의해 세정장치(1) 내의 압력을 계측하고, 세정장치(1)의 용기(3) 내 압력이 원하는 압력 수준까지 증가한 것을 확인하면, 가스배기수단 (7)에 배치되어 있는 밸브(14)를 동작시켜, 세정장치(1) 내의 가스를 배기한다.

다음에, 분위기 성분 계측기(4)에 의해 세정장치(1)의 용기(3) 내의 분위기를 측정하여, 용기(3) 내의 분위기 중에 존재하는 수분이나 유기물, 기타 가스 성분의 농도가 높고, 소망한 분위기를 얻을 수 없는 경우에는, 원하는 분위기를 얻을 수 있을 때까지, 진공 흡인 및 불활성 가스 도입의 공정을 여러 차례 반복한다. 또한, 분위기 성분 계측기(4)로 인화성 성분, 가연성 성분, 지연성 성분의 농도에 이상이 확인되어, 만일, 화재나 폭발의 우려가 있는 경우에는, 즉시 가스공급수단 (5), 가스배기수단(6 및 7)을 연동시켜, 인화성 성분, 가연성 성분, 지연성 성분을 세정장치(1) 외부로 배출하고, 안전한 농도까지 저하시키는 것이 가능하고, 미연의 재해 방지가 가능해진다. 분위기 성분 계측기(4)에 의한 세정장치(1) 내의 분위기의 측정은, 임의의 타이밍에 이루어진다.

이렇게 해서 세정장치(1) 내의 분위기를 소정의 분위기로 제어한 후, 세정을 개시한다. 세정은, 산계/알칼리계/유기계 등의 용제, 약품에 의한 세정과 세정수나 순수(純水) 등의 일반수에 의한 세정이 따로 이루어진다.

구동 모터(20)에 의해 회전 지지부재(18)를 통하여 테이블(19)을 회전시키고, 테이블(19) 상의 피세정기판(2)을 회전시켜, 세정액 공급관(32)으로부터 산계/알칼리계/유기계 등의 용제, 약품 등의 세정액을 상부 노즐(36)에 공급, 피세정기 판(2)에 세정액을 분사하여 약품 세정을 실시하고, 세정액 공급관(33)으로부터 세정수나 순수(純水) 등의 세정액을 상부 노즐(37)에 공급하여, 피세정기판(2)에 세정수를 분사하여 피세정기판(2)을 물세정한다. 동시에 구동 모터(38)를 구동시킴으로써, 회전 지지부(34)를 중심으로 하여 세정액 분사암(35)을 피세정기판(2)의 상부에 원호 운동시킨다. 이것에 의해 피세정기판(2)이 세정된다. 이 때, 가스공급수단(31)에 의해 세정 중의 세정액 분사기구의 분위기를 제어한다.

테이블(19)의 회전 중에는 가스공급수단(21)으로부터 유체 베어링(17) 및 회전 지지부재(18)를 통하여 세정장치(1) 내에 불활성 가스를 공급하여 세정장치(1) 내의 압력을 외기압보다 높게 설정함으로써, 유체 베어링(17) 및 회전 지지부재 (18) 부분으로부터 세정장치(1) 내에 외기가 혼입하는 것을 방지한다.

세정 중에 가스공급수단(31)에 의해 공급된 가스는, 배기구(30)로부터 가스배기수단(7)에 공급되어 밸브(14)를 개방함으로써 외기 중에 배기된다.

한편 세정후의 세정액은, 산계/알칼리계/유기계 등의 배수계와 일반 배수계의 2계통으로 분별 배수된다. 먼저, 산계/알칼리계/유기계 등의 용제, 약품 등의 세정액은, 상하 구동 모터(26)와 구동축(55)을 위쪽으로 이동시키고 유도벽(24)을 위쪽으로 이동시켜, 유도벽(24) 및 유도벽(25) 사이의 틈으로부터 배수구(22)로 흘려 배수한다. 한편 세정수는 상하 구동 모터(27)와 구동축(56)을 위쪽으로 이동시키고 유도벽(25)을 위쪽으로 이동시켜, 유도벽(25) 하의 틈으로부터 배수구(23)로 흘려 배수한다.

배수 처리시에 폐수가 배기계에 혼입할 우려가 있지만, 본 실시예에서는, 배 기구(28,29,30)와 배수구(22,23)에 높낮이차를 설치하여 배수계의 폐수가 배기계의 배기구(28,29,30)에 혼입하는 것을 방지하고 있다.

피세정기판(2)은 세정수의 세정후, 표면에 수분이 부착하는 일이 있지만, 피세정기판(2)이 테이블(19) 상에서 회전하고 있으므로, 부착한 수분은 흔들어 털어 피세정기판(2) 표면에 남는 것은 없다.

그런데, 피세정기판(2)의 표면에서 수분이 흔들어 털어져도, 수분이 존재하고 있던 흔적이 소위 워터마크로서 남는 일이 있다. 이 워터마크는, 상술한 바와 같이 오염잔사로서 작용하여, 기판의 산화, 청정 기판의 재오염이나 기판 표면 조도의 저하 등 여러가지 문제가 발생한다. 이 워터마크의 발생을 방지하려면, 세정수에 의한 세정 공정시에 있어서의 분위기를 감압 환경으로 하면 좋다. 구체적으로는, 용기(3) 내의 압력을 진공으로 하면 좋다. 진공 분위기로 세정수에 의한 세정을 실시하면, 수분은 완전하게 제거되고 워터마크가 남는 경우는 없다. 한편, 용기 (3) 내의 압력을 진공으로 했을 때는, 상술한 바와 같이, 대기 성분이 자성 유체중을 확산하여 용기(3) 내에 침입하는 일이 있으므로, 용기(3) 내의 압력을 유체 베어링(17) 부분의 압력보다 크게 하고, 유체 베어링(17) 부분의 압력을 대기압보다 크게 하는 것이 더 바람직하다.

워터마크의 발생을 방지하는 것 외의 방법은, 세정수에 의한 세정 공정시에 있어서의 분위기를 건조한 드라이 환경으로 하는 방법이다. 구체적으로는, 용기(3) 내에 물의 노점 온도가 낮은 건조 유체를 공급하고, 용기(3) 내의 물의 이슬점 온도를 대기 분위기보다 저하시키면 좋다.

이상의 동작에 의해 피세정기판(2)의 세정은 종료한다.

본 실시예에 있어서의 세정장치에서는, 효율적인 가스 치환을 실시하기 위해서는 진공 흡인을 실시하는 것이 바람직하지만, 진공 펌프(9)의 설치 장소 확보가 곤란한 경우나, 배기계가 진공 배기, 일반 배기 등 2계통 이상 확보할 수 없는 경우는, 진공흡인은 이루어지지 않도록 하여도 좋고, 또한 배기계에 대해서는 배기 유량을 조정하기 위해서 배기 댐퍼 등의 배기량 조정 기구를 배치하는 것이 바람직하다.

또한, 세정 효과를 향상시키기 위해서 피세정기판(2)에 세정액을 공급할 때에, 초음파 부가, 또는 피세정기판(2)의 청정도를 향상시키기 위한 이면 세정 등도 피세정기판(2)에 요구되는 청정도나 종류 등의 필요에 따라서 강구하면 좋다.

또한, 세정장치(1)에는, 피세정기판(2)의 대전 방지를 위해서, 연한 X선 조사 수단이나 세정장치 구성 부재의 접지 대책 등 정전기 제거 수단을 강구하는 것이 바람직하다.

한편, 본 실시예에 있어서의 세정장치에 있어서는, 분위기 성분 계측기는 1대 배치하고 있지만, 분위기 성분 계측기의 대수에 대해서는 한정되는 것이 아니라, 필요에 따라서 수대 배치하는 것도 가능하다.

또한, 상기 실시형태에서는, 용기(3)에 불활성인 가스를 공급하는 가스공급수단과 가스배기수단의 접속에 대해서, 용기(3)의 천정부에 가스 공급구, 바닥부에 가스 배기구를 마련했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 용기(3)에 가스를 공급, 배기할 수 있도록 하는 것이면, 원칙으로서 어떻게 접속되어 있어도 좋다.

다음에, 본 발명에 의한 세정장치의 작용 효과를 구체적인 측정 결과를 바탕으로 상세하게 설명한다. 도 4는 본 발명에 따른 세정장치를 사용하지 않는 경우, 즉, 피세정기판의 위쪽으로부터 가스를 공급시켜, 피세정기판의 아래쪽에 가스를 배기하는 낱장방식의 종래형 회전식 세정장치의 세정장치내 산소 농도의 세정 시간 의존성 측정 결과, 도 5는 본 발명에 따른 세정장치를 사용했을 경우의 세정장치내 산소 농도의 세정 시간 의존성 측정 결과이다. 각 도면에 있어서, 세로축은 세정 개시로부터의 세정장치 내의 산소 농도 증가량, 가로축은 세정 시간을 나타내며, 피세정기판의 회전수가 500rpm, 1000rpm 및 1500rpm에 대해 세정장치 내의 산소 농도 증가량을 측정한 결과이다.

본 발명에 따른 세정장치에서는, 세정 개시 전에 진공 배기가 이루어지고, 효율적인 가스 치환이 이루어질 수 있는 장치로 되어 있기 때문에, 세정 개시 전에는 50ppm 이하까지, 용이하게 산소 농도를 감소시키는 것이 가능하다. 또한, 공급하는 가스는, 고순도 질소와 같은 불활성 가스이며, 불순물 농도는 1ppm 이하가 되고 있다. 한편, 불순물의 성분은 주로 수분이며, 산소는 거의 포함되지 않았다.

도 4로부터 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 세정장치를 사용하지 않는 경우에는, 산소 농도 증가량은 세정 시간에 따라 증가하고 있으며, 또한, 피세정기판의 회전수가 많아질수록 증가 경향이 현저해지는 것이 판명되었다. 일반적으로, 낱장방식의 회전식 세정의 세정 시간은 몇 분 필요로 하는 것이 보통이며, 또 회전수에 대해서는 1500∼2000rpm이 되고 있다. 따라서, 본 발명에 따른 세정장치를 사용하지 않는 경우에서는, 세정 종료시에는 수백 ppm의 농도의 산소가 세정장치 내에 포 함되어 있는 것을 알 수 있다.

이와 같이, 피세정기판의 회전수가 높아질수록 산소 농도의 증가 경향이 현저해지지만, 이것은 피세정기판의 회전수가 높아짐에 따라, 피세정기판 하부에서 위쪽을 향하여 기류를 발생시켜, 아래쪽으로부터 외기 성분이 혼입해 오는 것으로 추측된다. 즉, 세정 종료 후의 잔존 수분, 산소의 상호작용에 의해 자연 산화막이 형성되는 것이 우려되고, 또한 자연 산화막이나 워터마크가 피세정기판 표면에 점재(點在)했을 경우에는, 피세정기판 표면의 표면조도가 증대할 우려가 있을 뿐만 아니라, 제품의 신뢰성, 생산수율에도 영향을 미치는 것은 상술한 바와 같다.

그리고, 근래에, 정밀 기판 세정 중의 자연 산화막 형성 방지나 대량의 산/알칼리/유기용제 등의 세정액 사용에 의한 환경 문제 등에 의해, 초순수 중에 포함되는 용존가스를 탈기하여 사용하는 탈기수(脫氣水)나, 탈기한 후 원하는 극소량 가스를 용해시켜 세척기능을 향상시키는 기능수가 정밀 기판 세정에 이용되기 시작하고 있다. 대기 분위기 중(산소 농도 약 21%)에 있어서의, 25℃의 초순수의 포화 용존 산소 농도는 약 8ppm이고, 산소는 주지한 바와 같이 물에 대한 용해도가 그다지 크지 않기 때문에, 포화 용존 산소 농도와 분위기 산소 농도의 관계에 대해서는, 「용해도가 그다지 크지 않은 기체에서는, 기체의 용해도는 온도가 일정할 때에, 성분 기체의 분압에 비례한다」고 하는 헨리의 법칙에 의해 산출된다.

탈기수, 기능수에 있어서, 탈기후의 용존 산소 농도는 1ppb 이하까지 저감되는 것을 알 수 있다. 그러나, 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 세정장치를 사용하지 않는 종래의 세정장치에서는 세정 종료시에는 수백 ppm의 농도의 산소 가 세정장치 내에 포함된다. 따라서, 헨리의 법칙으로부터 분위기 산소 농도가 100, 500, 1000ppm일 때에는, 탈기후에 1ppb 이하까지 저감한 용액중의 산소 농도가, 각각 약 4, 20, 40ppb까지 증가하는 것을 알 수 있다. 또한, 40ppb까지, 용존 산소 농도를 저감한 초순수에 있어서, 대기(산소 농도 약 21%) 방출 직후는 600ppb까지 증가한다고 하는 보고도 있다. 즉, 세정액 및 초순수의 용존 산소 농도를 극한까지 저감시켜 세정장치에 공급하여도, 세정장치 분위기 내에 산소가 존재하면 용존 산소 농도는 증가해 버려, 원하는 세정 효과를 얻을 수 없을 뿐만 아니라, 자연 산화막이 형성되어 버린다고 하는 문제가 발생하게 된다.

이에 대해서 본 발명에 따른 세정장치를 사용했을 경우는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 세정장치 내 분위기, 특히 산소 농도 제어의 여러 가지 대책을 강구한 결과, 이러한 문제는 해결되며, 세정 시간을 길게 했을 경우에도, 또한 피세정기판의 회전수를 올렸을 경우에도 산소 농도의 증가는 확인되지 않았다. 또한 가스 치환의 효율이 향상하고 있기 때문에, 세정 시간(즉 가스 치환 시간)과 함께 산소 농도는 감소해 나가는 것이 확인되었다. 즉, 세정장치 내 분위기, 특히 산소 농도 제어의 여러 가지 대책을 강구함으로써, 청정 분위기에서의 정밀 기판의 세정이 가능하고, 또한 세정 후에도 자연 산화막 형성을 억제하는 분위기가 유지되고 있기 때문에, 세정후의 원자·분자 수준의 오염 인자 재부착 방지, 자연 산화 형성의 방지가 실현 가능한 것은 명백하다. 또한, 세정장치 내 분위기의 산소 농도 제어를 가능하게 하는 것은 세정장치 내 분위기의 제어가 가능한 것을 시사하고 있다.

또한, 본 발명의 세정장치에서는, 세정 분위기 내의 산소 농도를 제어 가능 하기 때문에, 용존 산소 농도를 극한까지 저감하여 세정장치에 공급한 세정액 및 초순수의 용존 산소 농도를 증가시키는 경우 없이, 정밀 기판의 세정이 가능하고, 원하는 세정 효과를 얻을 수 있는 것도 이해된다.

한편, 피세정기판의 세정시에 발생하는 세정액의 미스트(증기)는, 세정장치내 분위기, 특히 산소 농도 제어의 여러 가지 대책을 강구함으로써, 급속히 배기되어, 세정장치에 배치되는 산소 농도계 등의 분위기 성분 계측기에 손상을 주지 않는 것은 물론이다.

즉, 본 발명에는, 산/알칼리/유기용제 등의 세정액이나 초순수 등의 액체가 이용되는 세정장치에 산소 농도계 등의 분위기 성분 계측기를 배치하는 것이 가능한 것을 나타내고 있다.

실시예 2

실시예 1에 의한 세정장치에 의해 고청정의 분위기로 피세정기판(2)의 세정이 이루어진 경우에도, 피세정기판(2)의 반입/반출 분위기, 피세정기판(2)의 고청정의 건조 처리 분위기, 다음 공정의 장치에의 반송 분위기, 피세정기판의 보관 분위기, 피세정기판(2)에 관련된 분위기의 제어, 특히 산소 농도의 제어에 대해서 여러 가지 대책을 강구하지 않으면, 고품질로 고생산수율의 반도체를 비롯한 디바이스 제조가 실현 불가능하다.

실시예 2는, 이러한 과제를 해결하는 것으로, 반도체를 비롯한 디바이스 제조의 고품질화, 고생산수율화, 고스루풋화를 실현하기 위한 가스공급수단과 가스배기수단, 분위기 성분 계측기를 구비한 세정장치와, 분위기가 제어된, 반입/반출 장 치, 건조장치, 접속장치 및 세정 전후 공정의 장치 등을 세정장치에 배치하는 세정장치의 구성예이다.

도 6에 있어서, 세정장치(1)는 실시예 1에서 설명한 세정장치이다. 세정장치 (1)에는, 피세정기판(2)을 세정하기 위해서 반입 또는 세정 후에 반출하는 반송기구(39)가 구비된 반송장치(40)가, 반송장치(40) 내 분위기와 세정장치(1) 내 분위기를 차단하는 것이 가능한 게이트 밸브 등의 차단기구(41)를 개재하여 세정장치 (1)에 접속되고 있으며, 반송장치(40)는, 반송장치(40) 내 분위기를 제어하기 위한 가스공급수단(42) 및 가스배기수단(43)을 구비하고 있다.

또한, 피세정기판(2)의 반송 또는 보관을 실시하는 전용 케이스(44)를 임의로 착탈 가능한 접속장치(45)가 반송장치(40) 내 분위기와 접속장치(45) 내 분위기를 차단하는 것이 가능한 게이트 밸브 등의 차단기구(51)를 개재하여 반송장치(40)와 접속하고 있다.

또한, 피세정기판(2)을 세정한 후, 건조시키는 것을 목적으로 하여, 건조장치(48)가 반송장치(40) 내 분위기와 건조장치(48) 내 분위기를 차단하는 것이 가능한 게이트 밸브 등의 차단기구(52)를 개재하여 반송장치(40)와 접속되어 있다. 건조장치(48)에는, 분위기를 제어하기 위한 가스공급수단(46) 및 가스배기수단(47)이 접속되어 있다. 건조장치(48)는, 적외 램프 가열 방식, 진공 건조 방식 등 건조 방식은 상관없지만, 고온 건조에서는 피세정기판에 남아 있는 미스트 상태(증기)의 초순수나 세정액에 의해 국소적인 산화막이 형성될 우려가 있기 때문에, 배려가 필요하다. 가스공급수단(42,46)은 불활성 가스의 단일 가스의 공급 수단이며, 불활성 가스로서는 질소나 아르곤 등이 바람직하지만, 피세정기판(2)의 종류, 세정 후의 피세정기판(2)의 건조 목적이나 용도에 따라 가스 종류를 선택하면 좋고, 또한 단일 가스가 아니라 혼합가스로 해도 좋다.

또한, 피세정기판(2)의 세정 전후의 공정을 실시하는 장치(49)가 반송장치 (40) 내 분위기와 그 장치(49) 내 분위기를 차단하는 것이 가능한 게이트 밸브 등의 차단기구(53)를 개재하여 접속되고 있다.

다음에 동작을 설명한다.

평상시는 차단기구(41,51,52,53)는 닫혀 있으며, 반송장치(40), 세정장치 (1), 접속장치(45), 건조장치(48) 및 세정 전후의 공정을 실시하는 장치(49)는 서로 독립한 상태로 유지되고 있다.

우선, 반송장치(40) 및 접속장치(45)의 압력을 미리 조정하여 압력 밸런스를 유지한 상태로 하고, 다음에 반송장치(40) 및 세정장치(1)의 압력을 미리 조정하여 압력 밸런스를 유지한 상태로 하여, 차단기구(51)를 개방하고 반송기구(39)에 의해 접속장치(45)의 전용 케이스(44)로부터 세정해야 할 피세정기판(2)을 반송장치(40)내에 이송한다. 피세정기판(2)이 반송장치(40) 내에 이송된 후에 차단기구(51)를 닫고 다른 차단기구(41)를 개방하여 반송장치(40)와 세정장치(1)를 연결하고, 반송기구(39)에 의해 피세정기판(2)을 세정장치(1) 내로 이송한다. 피세정기판(2)이 세정장치(1) 내로 이송한 후에 차단기구(41)를 닫아 세정장치(1)에 의해 피세정기판 (2)을 세정한다. 세정은 실시예 1에서 설명한 장치 및 방법으로 이루어진다. 세정장치(1)와 반송장치(40)는 차단기구(41)에 의해 차단되고 있으므로, 세정장치(1)는 상시 고청정의 분위기가 유지되어 고품질, 고생산수율의 세정 공정을 실시하는 것이 가능해진다.

세정장치(1)에 의한 세정 종료후, 건조가 필요한 경우는, 차단기구(41)를 개방하여 반송기구(39)에 의해 피세정기판(2)을 반송장치(40)로 이송하여 차단기구 (41)를 닫고, 계속해서 차단기구(52)를 개방하여 건조장치(48)로 이송한다. 한편, 차단기구(52)를 개방하기 전에는 반송장치(40) 및 건조장치(48)의 압력을 미리 조정하여 압력 밸런스를 유지한 상태로 해 둔다. 피세정기판(2)을 건조장치(48) 내로 이송한 후에 차단기구(52)를 닫아 건조장치(48)에 의해 피세정기판(2)을 건조한다. 건조 종료후, 차단기구(52)를 개방하여 피세정기판(2)을 반송장치(40)로 이송하고 차단기구(52)를 닫는다. 건조장치(48)에 있어서의 건조 공정에 의해, 세정 후의 피세정기판(2)에 잔사로서 남아 있는 미스트 상태(증기)의 초순수나 세정액을 건조할 수 있으므로, 피세정기판(2)의 청정도 유지, 워터마크의 부착 방지가 가능해진다.

세정, 건조가 종료한 피세정기판(2)은, 즉시 다음의 공정을 실시하는 경우는, 차단기구(53)를 개방하여 세정 전후의 공정을 실시하는 장치(49)(이 경우는 세정후의 공정을 실시하는 장치)로 이송한 후에 차단기구(53)를 닫는다. 한편, 일시적으로 보관하는 경우에는, 차단기구(51)를 개방하여 접속장치(45)로 이송하고, 전용 케이스(44)에 보관한 후에 차단기구(51)를 닫는다. 한편, 차단기구(51,53)의 개방 전에 반송장치(40)와 접속장치(45), 및, 반송장치(40)와 세정 전후의 공정을 실시하는 장치(49) 간의 압력 밸런스를 미리 조정하여 두는 것은 동일하다.

이와 같이, 반송장치(40)와 세정장치(1), 접속장치(45), 건조장치(48) 및 세 정 전후의 공정을 실시하는 장치(49)를 각각의 차단기구(41,51,52,53)로 차단함으로써, 피세정기판(2)의 청정도를 유지한 상태로, 세정장치(1)로부터의 반출, 다음 공정의 장치에의 반송, 피세정기판(2)의 보관이 가능해진다. 즉, 본 실시예에 의한 세정장치는, 종래 세정장치에서는 세정시에 있어 발생하는 세정액이나 초순수의 미스트(증기)가 제어되지 않고, 또한 외기 혼입 대책 없었기 때문에 불가능하다고 생각되고 있던, 성막 공정 장치나 에칭, 공정 장치로 하여, 드라이브 프로세스 장치와의 일체형(클러스터)화가 가능해져, 반도체를 비롯한 디바이스 제조의 고품질화, 고생산수율화, 고스르풋화를 실현 가능한 것으로 할 수 있다.

실시예 3

실시예 3은, 실시예 1에 의한 세정장치(1)를 복수대 사용하여, 반도체 기판, 액정 유리 기판, 자기 디스크 등의 정밀 기판을 여러장 동시에 세정하는 경우의 실시예이다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에서는, 세정장치(1)를 6대 사용한 예를 나타낸다. 챔버(72∼77)는 각각 세정장치(1)의 세정실을 나타낸다. 세정장치 (1)의 그 외의 부분은 실시예 1과 동일하므로 설명을 생략한다.

가스 공급 장치(71)는 도 1에 있어서의 가스공급수단(31)에 대응하여, 복수대의 세정장치(1)의 각 챔버(72∼77)에 대해서 공통으로 설치되고 있다. 각 챔버 (72∼77)에 있어서의 가스 유량이 예를 들어 2m³/min인 경우는, 가스 공급 장치(71)의 가스 공급 능력은 20m³/min일수록 좋다.

가스 공급 장치(71)로부터 공급되는 불활성 가스는, 챔버(72)에 대해서는 공 급측 댐퍼(80), 챔버(73)에 대해서는 공급측 댐퍼(82), 챔버(74)에 대해서는 공급측 댐퍼(84), 챔버(75)에 대해서는 공급측 댐퍼(86), 챔버(76)에 대해서는 공급측 댐퍼(88), 챔버(77)에 대해서는 공급측 댐퍼(90)를 개재하여 공급된다. 한편 각 챔버(72∼77)로부터 배기되는 가스는, 챔버(72)에 대해서는 배기측 댐퍼(81), 챔버 (73)에 대해서는 배기측 댐퍼(83), 챔버(74)에 대해서는 배기측 댐퍼(85), 챔버 (75)에 대해서는 배기측 댐퍼(87), 챔버(76)에 대해서는 배기측 댐퍼(89), 챔버 (77)에 대해서는 배기측 댐퍼(91)를 개재하여 배기 수단(도 1의 가스배기수단 (6,7)에 대응)에 접속된다. 공급측 댐퍼(80,82,84,86,88,90) 및 배기측 댐퍼(81, 83,85,87,89,91)는 각각 서로 독립하여 개방 정도가 제어된다.

모든 챔버(72∼77)에 있어서 세정이 이루어지고 있는 경우는, 모든 댐퍼(80∼91)는 개방되고 있으며, 가스 공급 장치(71)로부터 공급된 불활성 가스는 챔버 (72∼77) 내를 흘러 배기되고 있다.

지금, 챔버(74)에 있어서의 세정 공정이 종료했을 경우를 생각한다. 세정 공정이 종료하면, 세정해야 할 피세정기판(2)을 교환할 필요가 있다. 따라서, 챔버 (74)의 공급측 댐퍼(84) 및 배기측 댐퍼(85)를 닫아 챔버(74)를 가스 공급 장치 (71) 및 배기 수단(도시 생략)으로부터 분리한다. 이때, 가스 공급 장치로부터 다른 챔버(72,73,75,76,77)에 공급되고 있는 불활성 가스의 밸런스가 무너질 우려가 있지만, 각 챔버(72,73,75,76,77)의 공급측 댐퍼(80,82,86,88,90) 및 배기측 댐퍼 (81,83,87,89,91)가 챔버(74)의 공급측 댐퍼(84) 및 배기측 댐퍼(85)의 폐쇄를 감지하여, 각각 자동적으로 개방 정도를 조정하고, 그 유량을 자동적으로 조절하므 로, 밸런스가 무너지는 일은 없다.

챔버(74)를 가스 공급 장치(71) 및 배기 수단으로부터 분리한 후, 챔버(74)로부터 피세정기판(2)을 꺼내어 새롭게 세정해야 할 피세정기판(2)을 삽입하여 세정에 대비한다. 챔버(74)에서의 세정을 개시할 때에는, 닫혀 있던 공급측 댐퍼(84) 및 배기측 댐퍼(85)를 개방한다. 이때에도 가스 공급 장치(71)로부터 다른 챔버(72,73,75,76,77)에 공급되고 있는 불활성 가스의 밸런스가 무너질 우려가 있지만, 각 챔버(72,73,75,76,77)의 공급측 댐퍼(80,82,86,88,90) 및 배기측 댐퍼(81, 83,87,89,91)가 챔버(74)의 공급측 댐퍼(84) 및 배기측 댐퍼(85)의 개방을 감지하여, 각각 자동적으로 개방 정도를 조정하고, 그 유량을 자동적으로 조절하므로, 밸런스가 무너지는 일은 없다.

이 피세정기판(2)의 교환은, 실시예 3에서 설명한 반송기구(39)에 의해 실시하면 좋다.

실시예 1∼실시예 3에서 설명한 세정 후의 원자·분자 수준의 오염 인자 재부착 방지, 자연 산화 형성의 방지를 위한 여러 가지 대책은 각각에 있어서 작용 효과를 얻을 수 있지만, 세정 후의 오염 인자 재부착 방지 및 자연 산화막 형성의 방지를 위해서는 여러 가지 대책을 모두 강구하는 것이 바람직하다.

실시예 4

실시예 1에서는, 피세정기판(2)을 테이블(19)상에 유지하고, 구동 모터(20)에 의해 회전지지부재(18)를 회전하여 테이블(19)을 개재하여 피세정기판(2)을 회전시키는 예에 대하여 설명했지만, 실시예 4는, 피세정기판을 테이블 상에 직접 유 지하지 않고, 회전축을 중심으로 회전하는 지지체의 표면에 노즐을 마련하여, 이 노즐에 가스를 공급하여 피세정기판(2)을 베르누이의 정리에 의해 비접촉으로 지지하는 것이다.

도 8은 본 실시예에 있어서의 피세정기판 지지부의 단면 측면도이다.속이 빈 원기둥 형상의 척(93)의 속이 빈 부분에, 상하 방향으로 이동 가능한 통 형상의 노즐부재(94)가 배치되어 있다. 척(93)의 윗면의 바깥둘레 부근에는 대략 수직 방향으로 돌출한 복수의 손톱형상 부품(96)이 원형 모양으로 배열되어 피세정기판(2)의 주위를 지지한다. 또한, 복수의 손톱형상 부품(96)에 의한 원형의 안쪽의 척(93) (테이블) 윗면에 링형상 돌기(97)가 배치되어 있다. 즉, 링형상 돌기(97)의 적어도 안지름은, 피세정기판(2)의 바깥둘레보다 작은 지름이다. 링형상 돌기(97)의 형상은 임의이지만, 피세정기판(2)의 안쪽에서 바깥쪽을 향함에 따라 서서히 링형상 돌기 표면과 피세정기판(2)의 틈이 작아지는 형상인 것이 바람직하다. 척(93)은, 표면에 피세정기판(2)을 실은 상태로 모터(도시 생략)에 의해 회전한다.

노즐 부재(94)는, 중앙에 가스 토출구멍(95)을 가지고 있으며, 가스 토출구멍(95)으로부터 질소 가스 등의 불활성 가스를 토출시킨다. 노즐부재(94)는, 도시하지 않은 상하 구동원에 의해 척(93)의 빈 속을 상하로 이동 가능하게 구성된다.

척(93)의 윗면에 피세정기판(2)을 얹어 놓고, 노즐부재(94)의 윗면을 척(93) 윗면보다 낮은 상태로 유지하여 피세정기판(2)을 척(93)의 윗면으로부터 떨어진 상태로 하고, 윗면에 피세정기판(2)을 실은 상태로 척(93)을 회전시킨다. 이 상태에서 가스 토출구멍(95)으로부터 불활성 가스(100)를 소정의 유량으로 분사하면, 피 세정기판(2)은 척(93)의 윗면 및 링형상 돌기(97)로부터 떠올라, 불활성 가스(100)는 피세정기판(2)의 이면을 가스 토출구멍(95)으로부터 노즐부재(94)의 윗면과 피세정기판(2)의 틈에 의한 통로(101) 및 척(93)의 표면과 피세정기판(2)의 틈에 의한 통로(102)를 따라 흐른다. 또한, 피세정기판(2)의 주위 부근에 있어서는, 링형상 돌기(97)의 윗면과 피세정기판(2)의 틈에 의한 통로(98)를 통과하여 피세정기판 (2)의 주위에 있어서의 링형상 돌기(97)의 바깥쪽(99)으로부터 외부에 흐른다.

이 때, 불활성 가스(100)는 가스 토출구멍(95)에서는 유로 단면이 작기 때문에 유속이 빠르고, 그 주위의 노즐부재(94)의 윗면과 피세정기판(2)의 틈에 의한 통로(101)에서는 유로 단면이 크기 때문에 유속이 감소하고, 척(93)의 윗면과 피세정기판(2)의 틈에 의한 통로(102)에서는 유로 단면이 약간 작아지므로 유속은 약간 빨라지고, 링형상 돌기(97)의 윗면과 피세정기판(2)의 틈에 의한 통로(98)에서는, 유로 단면이 매우 작아지므로 유속은 매우 빨라진다. 통로(98)를 지나 링형상 돌기 (97)의 바깥쪽에 도달한 불활성 가스(100)는 링형상 돌기(97)의 바깥쪽(99)으로부터 바깥쪽으로 확산하므로, 유속은 작아진다. 따라서, 베르누이의 정리에 의해 피세정기판(2)의 뒤쪽의 압력 분포는 통로(101,102)에서 부압(負壓)이 되고, 피세정기판(2)은 통로(101,102)에서 아래쪽으로 흡인되어, 회전하고 있는 척(93)의 윗면을 따라서 비접촉으로 얹어 놓여진다.

불활성 가스(100)의 유량은, 피세정기판(2)이 베르누이의 정리에 의한 부압을 생성하는 것이 가능한 유량이며, 피세정기판(2)의 크기나 중량에 따라서 다르지만, 피세정기판(2)이 직경 200에서 300mm, 두께 0.7mm의 실리콘 웨이퍼인 경우는, 50리터/분 정도가 바람직하다.

이 상태에서 피세정기판(2)의 위쪽으로부터 세정액을 흘려 피세정기판(2)을 세정한다. 이 때, 피세정기판(2)은 척(93)의 회전과 함께 회전하고 있으므로, 세정액은 피세정기판(2)의 표면을 바깥둘레 방향으로 흐르면서 피세정기판(2)의 표면을 세정한다. 피세정기판(2)의 가장자리에 도달한 세정액은, 피세정기판(2) 표면으로부터 바깥쪽으로 비산하지만, 링형상 돌기(97)의 바깥쪽에 있어서의 불활성 가스 (100)의 압력이 작기 때문에, 일부는 피세정기판(2)의 이면에 돌아들어가 피세정기판(2)의 이면의 주변부를 세정한다. 이때의 돌아 들어가는 위치는, 불활성 가스 (100)의 유량, 링형상 돌기(97)의 위치, 링형상 돌기(97)의 윗면과 피세정기판(2)의 틈에 의한 통로(98)의 유로 단면의 크기 및 피세정기판(2)의 회전수에 따라 바뀐다. 따라서, 이들을 조정함으로써 세정액이 돌아 들어가는 위치를 제어할 수 있다.

링형상 돌기(97)가 없는 경우에는, 돌아 들어가는 위치가 불균일하기 때문에, 이면 세정 위치의 형상이 불균일이 되어 버린다. 그러나, 본 실시예와 같이 링형상 돌기(97)를 마련하면, 그 위치 및 링형상 돌기(97)의 높이나 윗면 형상을 조정하는 것에 의한 불활성 가스(100)의 유속 제어에 의해 돌아 들어가는 위치가 균일하게 되어, 이면 세정 위치의 형상을 균일하게 할 수 있다.

한편, 세정액을 피세정기판(2)의 이면에 돌아들어가게 하고 싶지 않은 경우에는, 링형상 돌기(97)의 표면과 피세정기판(2)의 틈에 의한 통로(98)를 통과하는 불활성 가스(100)의 유속을 더 빨리 하여 압력을 높게 하거나 링형상 돌기(97)의 배치 위치를 피세정기판(2)의 주위에 근접한 위치에 설치하거나, 피세정기판(2)의 회전수를 많게 하거나 함으로써 세정액을 피세정기판(2)의 이면으로 돌아 들어가는 것을 방지할 수 있다.

링형상 돌기(97)의 배치 위치의 조정은, 지름이 다른 복수 종류의 링형상 돌기(97)를 준비하고, 그것들을 적절히 선택하여 사용함으로써 실시할 수 있다.

한편, 본 실시예에서는, 피세정기판(2)을 베르누이의 정리에 의한 척 방식으로 설명했지만, 피세정기판(2)의 배면 중심부를 흡착하는 방식이어도 좋다. 이와 같이 피세정기판(2)을 흡착하는 경우에는, 피세정기판(2)의 중심으로부터 소정의 반경 위치에 복수의 불활성 가스 분출용의 가스 토출구멍을 형성한다.

실시예 5

실시예 4의 구성에서는, 피세정기판(2)의 위쪽으로부터 세정액을 흘려 피세정기판(2)을 세정하고 있으므로, 세정 중에 만일 피세정기판(2)이 파손하면, 세정액이 노즐 부재(94)의 가스 토출구멍(95)에 침입할 우려가 있다. 실시예 5는, 이러한 과제를 해결하는 것이다.

도 9는 본 실시예에 있어서의 피세정기판 지지부의 단면 측면도이다. 도 8과 동일 부분에는 동일 부호를 부여하고 있다. 한편, 도 9에 있어서는, 도 8에 있어서의 척(93)과 노즐부재(94)를 일체 구조로 한 예를 나타내지만, 도 8과 같이 양자를 별체로 하여도 좋다.

피세정기판 유지대(111)는, 도 8에 있어서의 척(93)과 노즐부재(94)를 일체 구조로서 구성한 것으로, 윗면의 바깥둘레 부근에는 복수의 손톱형상 부품(96)이 원형 모양으로 배열되어 피세정기판(2)의 주위를 지지한다. 또한, 복수의 손톱형상 부품(96)에 의한 원형의 안쪽에 링형상 돌기(97)가 배치되어 있다. 즉, 링형상 돌기(97)의 적어도 안지름은, 피세정기판(2)의 바깥둘레보다 작은 지름이다.

피세정기판 유지대(111)의 중앙부에는 도 8의 가스 토출구멍(95)에 상당하는 가스 토출부(112)가 형성되어 있다. 가스 토출부(112)는, 불활성 가스 공급원에 연통한 가스 도입구(113), 가스 도입구(113)로부터 도입된 불활성 가스를 일시적으로 체류시키는 가스실(114) 및, 가스실(114)로부터 피세정기판(2)의 아래쪽에 가스를 분출시키는 1개 내지 복수개의 가스 토출구멍(115)으로 구성되어 있다. 가스 토출구멍(115)은, 피세정기판(2)의 세정중에 만일 피세정기판(2)이 파손하여 세정액이 가스 토출구멍(115)에 도달하여도, 세정액이 가스 토출구멍(115) 내에 침입하지 않도록, 상류측 통로보다 분출 통로를 작은 지름으로 하고, 이 가스의 분출 통로지름을 1mm 이하의 세공(細孔)으로 하는 것이 바람직하다. 이러한 세공을 고정밀도로 단독으로 가공하는 것은 곤란하므로, 도시한 바와 같이 2단의 자리파기 (counterbore) 구조로 하는 것이 바람직하다.

가스 토출구멍(115)의 분출 통로지름이 이렇게 세공이면, 베르누이의 정리에 의해 피세정기판(2)을 지지하기 위해서 필요한 불활성 가스 유량을 확보하는 경우, 가스 토출구멍(115)을 흐르는 가스 유속이 음속에 가까운 유속이 된다. 음속이란, 주지한 바와 같이 유체가 이동하는 속도의 최대 유속이며, 유체는 음속 이상의 속도가 될 수 없다. 즉, 음속에 가까운 유속으로 가스 토출구멍(115)으로부터 불활성 가스를 토출시키는 것에 의해, 세정 중에 만일 피세정기판(2)이 파손했을 경우에 도, 세정액의 노즐 부재(94)의 가스 토출구멍(95)에의 침입을 방지하는 것이 가능해진다.

또한, 베르누이의 정리에 의해 피세정기판(2)을 지지하고, 한편 세정액의 피세정기판(2)의 이면으로 돌아 들어가는 것을 제어하기 위해서 필요한 불활성 가스 유량을 확보하기 어려운 경우에는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 가스 토출구멍(115)을 필요에 따라서 복수개 형성함으로써, 필요한 불활성 가스 유량을 확보할 수 있다.

한편, 손톱형상 부품(96)을 피세정기판(2)의 원둘레를 따라 동심원형상이 되도록 설계하는 것은, 피세정기판(2)의 세정시에 편심에 의한 회전의 움직임을 발생시키지 않기 위해서라도 당연한 일이지만, 동시에 피세정기판(2) 중심에 대하여 대향하지 않는 위치에서 또한 등각이 되도록, 즉 손톱형상 부품(96)의 설치수는 짝수가 아니라 홀수로 하는 것이 바람직하다. 이것은 피세정기판(2)을 지지하였을 때에 피세정기판(2)의 손톱형상 부품(96) 근방에 걸리는 응력을 완화시켜, 피세정기판 (2)의 파손을 방지시키는 효과가 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 정밀 기판을 세정하는 세정장치에 있어서, 세정이 이루어지는 용기 내 분위기, 특히 분위기 중에 존재하는 산소 농도의 제어를 행하기 위한 가스공급수단과, 가스배기수단, 분위기 성분 계측기를 구비한 구조로 하였다. 이에 따라, 세정장치 내 분위기 중에 존재하는 수분이나 유기물, 기타 가스 성분 등의 원자·분자 수준의 오염 인자를 제어하고, 세정 후의 원자·분자 수준의 오염 인자 재부착 방지, 자연 산화 형성의 방지, 워터마크 방지 를 실현할 수 있다.

따라서, 청정 분위기에서의 피세정기판의 세정이 가능해져, 피세정기판의 청정도를 유지할 수 있는 동시에, 고품질로 고생산수율, 또한 폭발·화재 등의 안전성도 보장된 세정 공정의 확립이 가능해진다.

또한, 본 발명의 세정장치에 분위기가 제어된 반송장치, 건조장치, 접속장치 및 세정 전후의 공정을 실시하는 장치 등을 배치함으로써, 반도체를 비롯한 디바이스 제조의 고품질화, 고생산수율화, 고스루풋화를 실현 가능한 것으로 할 수 있다.

또한, 피세정기판을 베르누이의 정리에 의해 비접촉으로 지지하고, 피세정기판의 주위 근방에 있어서의 척의 지지면상에 피세정기판의 바깥둘레보다 작은 지름의 링형상 돌기를 형성함으로써, 피세정기판의 이면으로 세정액이 돌아 들어오는 것을 자유롭게 제어할 수 있으므로, 피세정기판의 이면의 균일한 세정, 혹은, 피세정기판 이면의 재오염 방지를 필요에 따라서 선택할 수 있다.

또한, 피세정기판을 베르누이의 정리에 의해 비접촉으로 지지하는 경우의 불활성 가스의 토출구멍을 세공으로 함으로써, 피세정기판의 세정 중에 만일 피세정기판이 파손해도, 세정액이 불활성 가스의 토출구멍 내에 침입하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명은, 반도체 기판, 액정 유리 기판, 자기 디스크 등의 정밀 기판을 세정하기 위한 세정장치에 적용하기에 적합하다.

Claims

반도체 기판, 액정 유리 기판, 자기 디스크 등의 피세정기판을 용기 내에서 세정하는 세정장치로서, 상기 용기 내의 분위기를 제어하는 분위기 제어수단과, 상기 용기 내의 분위기를 계측하는 분위기 성분 계측기를 구비한 것을 특징으로 하는 세정장치.
제 1 항에 있어서, 상기 분위기 제어수단을, 상기 용기 내에 가스를 공급하는 가스공급수단과, 상기 용기 내로부터 상기 가스를 배출하는 가스배기수단으로 구성한 것을 특징으로 하는 세정장치.
제 1 항에 있어서, 상기 용기 내의 분위기를 임의의 타이밍에 계측하는 것을 특징으로 하는 세정장치.
제 1 항에 있어서, 상기 분위기 제어수단에 의해서 산소 농도를 제어하는 것을 특징으로 하는 세정장치.
제 1 항에 있어서, 상기 분위기 성분 계측기에 의해서, 인화성 성분, 가연성 성분, 또는 지연성(支燃性) 성분의 적어도 1개의 성분을 검출하는 것을 특징으로 하는 세정장치.
제 5 항에 있어서, 상기 지연성(支燃性) 성분이 산소인 것을 특징으로 하는 세정장치.
제 2 항에 있어서, 상기 가스공급수단으로서, 상기 피세정기판의 피세정면에 대향한 부위로부터 가스를 균일하게 공급하는 제1 가스공급수단을 구비한 것을 특징으로 하는 세정장치.
제 7 항에 있어서, 상기 피세정기판을 수평 상태로 유지하는 동시에 회전시키는 회전유지기구를 가지며, 상기 가스공급수단으로서 상기 회전유지기구에 가스를 공급하는 제2 가스공급수단을 구비한 것을 특징으로 하는 세정장치.
제 7 항에 있어서, 상기 피세정기판의 피세정면을 향해서 세정액을 분사하는 세정액 분사기구를 가지며, 상기 가스공급수단으로서 상기 세정액 분사기구의 분위기를 제어하는 가스를 공급하는 제3 가스공급수단을 구비한 것을 특징으로 하는 세정장치.
제 1 항에 있어서, 세정 폐수를 산계(acid계), 알칼리계(alkali계), 유기계, 및 일반 배수계의 원하는 배수계로 분별 배수하는 배수 기구를 가지며, 상기 배수 기구로부터 가스를 배기하는 것을 특징으로 하는 세정장치.
제 10 항에 있어서, 상기 배수 기구는, 동심원 형상으로 배치된 복수의 컵 형상 유도벽을 가지며, 복수의 상기 컵 형상 유도 벽 사이의 틈에 의해 배수 통로 및 가스 유로(流路)를 형성하고, 상기 가스 유로는 복수의 상기 컵 형상 유도 벽 사이에 형성된 유로 단면이 큰 제1 통로와 그 하류측에 연결하는 유로 단면이 작은 제2 통로를 가지며, 상기 제2 통로를 통과하는 가스 유속이 최대가 되도록 유로 단면을 설계한 것을 특징으로 하는 세정장치.
제 8 항에 있어서, 상기 회전유지기구는, 상기 용기 내에 배치되어 상기 피세정기판을 유지하는 테이블과, 상기 테이블을 회전시키는 회전축과, 상기 회전축을 유지하는 유체 베어링을 가지며, 상기 용기 내의 압력을 상기 유체 베어링의 압력보다 크게 하고, 상기 유체 베어링의 압력을 대기압보다 크게 한 것을 특징으로 하는 세정장치.
제 10 항에 있어서, 상기 배수 기구는, 상기 복수의 컵 형상 유도벽의 각각을 개별적으로 상하로 움직이는 구동축을 가지며, 상기 구동축을 둘러싸고, 고정 플랜지 및 가동 플랜지가 배치되어, 상기 고정 플랜지 및 상기 가동 플랜지 사이에 벨로즈(bellows)를 배치한 것을 특징으로 하는 세정장치.
제 1 항에 있어서, 상기 용기 내의 분위기를 감압 환경으로 설정한 것을 특 징으로 하는 세정장치.
제 1 항에 있어서, 상기 용기 내의 분위기에 있어서, 물의 노점 온도를 제어 가능하게 한 것을 특징으로 하는 기재된 세정장치.
제 1 항에 있어서, 상기 피세정기판을 수평 상태로 유지하는 동시에 회전시키는 회전유지기구를 가지며, 상기 회전유지기구는 상기 피세정기판을 유지하는 테이블을 가지며, 상기 피세정기판과 상기 테이블의 사이에 불활성 가스를 공급하는 가스 토출구멍을 가지며, 상기 가스 토출구멍으로부터 공급하는 상기 불활성가스를 상기 피세정기판의 바깥둘레로부터 배출하는 구성에 있어서, 상기 피세정기판의 바깥둘레보다 작은 안지름을 가진 링형상 돌기를 상기 테이블에 설치한 것을 특징으로 하는 세정장치.
제 16 항에 있어서, 상기 가스 토출구멍을, 상기 불활성 가스가 공급되는 상류측 통로보다 분출 통로를 작은 지름으로 한 것을 특징으로 하는 세정장치.
제 1 항 내지 제 17 항 중의 어느 한 항에 기재된 세정장치를 이용한 세정 시스템으로서, 상기 피세정기판을 상기 세정장치에 반입, 반출하는 반송기구를 가지는 반송장치와, 상기 반송장치 내의 분위기와 상기 세정장치 내의 분위기를 차단하는 차단기구와, 상기 반송장치 내의 분위기를 제어하는 분위기 제어수단을 구비 한 것을 특징으로 하는 세정 시스템.
제 18 항에 있어서, 상기 분위기 제어수단을, 상기 반송장치 내에 가스를 공급하는 가스공급수단과, 상기 반송장치 내로부터 상기 가스를 배출하는 가스배기수단으로 구성한 것을 특징으로 하는 세정 시스템.
제 18 항에 있어서, 상기 반송장치에, 상기 반송장치 내의 분위기를 차단하는 차단기구를 개재하여, 상기 피세정기판의 반송 또는 보관을 실시하는 전용 케이스를 임의로 착탈 가능한 접속장치가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 세정 시스템.
제 18 항에 있어서, 상기 반송장치에, 상기 반송장치 내의 분위기를 차단하는 차단기구를 개재하여, 상기 피세정기판을 건조시키는 건조장치가 연결되고, 상기 건조장치는, 상기 건조장치 내의 분위기를 제어하는 분위기 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 세정 시스템.
제 21 항에 있어서, 상기 분위기 제어수단을, 상기 건조장치 내에 가스를 공급하는 가스공급수단과, 상기 건조장치 내로부터 상기 가스를 배출하는 가스배기수단으로 구성한 것을 특징으로 하는 세정 시스템.
제 21 항에 있어서, 상기 반송장치에, 상기 반송장치 내의 분위기를 차단하는 차단기구를 개재하여, 상기 피세정기판의 세정 전 또는/및 세정 후의 공정을 실시하는 하나 이상의 장치가 접속되고 있는 것을 특징으로 하는 세정 시스템.
제 2 항에 기재된 세정장치를 이용한 세정 시스템으로서, 상기 가스공급수단을, 복수의 상기 세정장치의 각각의 가스 공급구에 임의로 제어 가능한 댐퍼를 개재하여 연결하고, 상기 가스배기수단을, 복수의 상기 세정장치의 각각의 가스 배기구에 상기 댐퍼를 개재하여 연결한 것을 특징으로 하는 세정 시스템.
제 1 항 내지 제 17 항 중의 어느 한 항에 기재된 세정장치를 이용하여 세정하는 피세정기판의 세정 방법으로서, 상기 용기 내를 진공흡인하는 단계와, 상기 용기 내의 압력이 원하는 수준까지 감소했을 때 진공흡인을 정지하는 단계와, 상기 용기 내에 불활성 가스를 도입하고, 상기 용기 내의 압력이 소정의 압력 수준까지 증가했을 때에 상기 용기 내의 가스를 배기하는 단계와, 상기 용기 내의 분위기를 측정하여 소정의 분위기로 제어하는 단계와, 상기 피세정기판을 회전시켜 상기 용기 내에 불활성 가스를 흐르게 하면서 상기 피세정기판에 소정의 세정액을 분사하는 단계와, 세정 후의 상기 세정액을 복수의 배수계로 분별 배수하는 단계를 가지는 것을 특징으로 하는 피세정기판의 세정방법.