KR20070098604A - 기판처리장치 및 기판처리방법 - Google Patents

기판처리장치 및 기판처리방법 Download PDF

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KR20070098604A
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Abstract

본 발명의 기판처리장치는, 기판을 파지하는 기판파지기구와, 탄성변형 가능한 재료를 사용하고, 상기 기판파지기구에 파지된 기판의 한 쪽 표면에 수직한 수선(垂線)방향의 한 쪽을 향하여 앞이 가늘어지는 형상으로 형성되어, 상기 수선방향에 대하여 경사진 세정면을 가지는 브러쉬와, 상기 기판파지기구에 파지된 기판에 대하여 상기 브러쉬를 이동하게 하는 브러쉬이동기구와, 이 브러쉬이동기구를 제어하여, 상기 세정면을 상기 기판파지기구에 파지된 기판의 상기 한 쪽 표면의 주연영역 및 주단면에 밀착하기 위한 제어유닛를 구비한다.
기판처리장치, 기판처리방법, 웨이퍼, 브러쉬, 스핀척, 기판파지기구

Description

기판처리장치 및 기판처리방법{SUBSTRATE TREATMENT APPARATUS AND SUBSTRATE TREATMENT METHOD}
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관련된 기판처리장치의 개략구성을 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 기판처리장치 내부의 도해적인 측면도이다.
도 3은 도 2에 나타내는 홀더설치부, 브러쉬 및 브러쉬홀더의 단면도이다.
도 4는 도 1에 나타내는 기판처리장치의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 도 1에 나타내는 기판처리장치에 있어서의 웨이퍼의 처리를 설명하기 위한 공정도이다.
도 6은 도 1에 나타내는 기판처리장치에 있어서의 웨이퍼 처리 중의 브러쉬의 상태를 나타내는 측면도이다.
도 7은 도 1에 나타내는 기판처리장치에 사용되는 브러쉬의 다른 구성(세정면에 홈이 형성된 구성)을 나타내는 측면도이다.
도 8은 도 1에 나타내는 기판처리장치에 사용되는 브러쉬의 다른 구성(세정면이 만곡(灣曲) 형상으로 불룩한 구성)을 나타내는 측면도이다.
도 9는 도 1에 나타내는 기판처리장치로 사용되는 브러쉬의 다른 구성(세정 면이 만곡 형상으로 패인 구성)을 나타내는 측면도이다.
도 10은 도 1에 나타내는 기판처리장치로 사용되는 브러쉬의 다른 구성(선단부가 대략 원추대(圓錐臺) 형상으로 형성된 구성)을 나타내는 측면도이다.
도 11은 도 1에 나타내는 기판처리장치로 사용되는 브러쉬의 다른 구성(선단부가 윗쪽을 향하여 앞이 가늘어지는 대략 원추대 형상으로 형성된 구성)을 나타내는 측면도이다.
도 12는 도 1에 나타내는 기판처리장치로 사용되는 브러쉬의 누름압과 웨이퍼 표면의 주연영역에 있어서 브러쉬의 접촉폭과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시 형태에 관련된 기판처리장치의 개략구성을 나타내는 평면도이다.
도 14는 도 13에 나타내는 기판처리장치 내부의 도해적인 측면도이다.
도 15는 도 14에 나타내는 홀더설치부, 브러쉬 및 브러쉬홀더의 단면도이다.
도 16은 도 13에 나타내는 기판처리장치의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 17은 도 13에 나타내는 기판처리장치에 있어서의 웨이퍼 처리를 설명하기 위한 공정도이다.
도 18은 도 13에 나타내는 기판처리장치에 있어서의 웨이퍼 처리 중의 브러쉬 상태를 나타내는 측면도이다.
도 19는 도 13에 나타내는 기판처리장치에 사용되는 브러쉬의 다른 구성(제2주단면 접촉부 및 제3주단면 접촉부를 더 구비하는 구성)을 나타내는 측면도이다.
도 20은 도 13에 나타내는 기판처리장치에 사용되는 브러쉬의 또다른 구성(세정면에 홈이 형성된 구성)을 나타내는 측면도이다.
도 21은 여러가지 형상의 브러쉬에 의한 세정효과를 확인하기 위한 시험의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 22는 웨이퍼 표면의 주연(周緣)으로부터의 거리와 파티클 제거율과의 관계를 나타내는 그래프이다.
본 발명은, 기판을 세정처리하기 위한 기판처리장치 및 기판처리방법에 관한 것이다. 처리대상이 되는 기판에는, 예를 들면, 반도체웨이퍼, 액정표시장치용 기판, 플라즈마 디스플레사용 기판, FED(Fie1d Emission Disp1ay)용기판, 광디스크용 기판, 자기디스크용 기판, 광자기디스크용 기판, 포토마스크(Photomask)용 기판 등이 포함된다.
반도체장치의 제조 공정에 있어서, 반도체웨이퍼의 주연부(周緣部)의 오염이, 반도체웨이퍼의 처리품질에 대하여 무시할 수 없는 영향을 주는 경우가 있다.
소위 배치(Batch)처리공정에서는, 복수 장의 반도체웨이퍼가 연직(鉛直)자세로 처리액 속에 침지된다. 그 때문에, 반도체웨이퍼의 주연부에 오염물질이 부착되어 있으면, 그 오염물질이, 처리액 속으로 확산하여, 반도체웨이퍼 표면의 디바이 스 형성영역에 재부착할 우려가 있다.
그 때문에, 최근에서는, 반도체웨이퍼 등의 기판 주연부의 세정에 대한 요구가 높아지고 있다.
기판 주연부의 세정에 관한 선행 기술로서, 예를 들면, 문헌1(일본 특허공개2003-197592호 공보), 문헌2(일본 특허공개2003-151943호 공보) 및 문헌3(미국특허 제6550091호 명세서)에 제안되어 있는 구성을 들 수 있다.
문헌1에서는, 원통 형상의 브러쉬를 구비하여, 기판을 회전하게 하면서, 그 기판의 주단면(周端面)에 브러쉬의 외주면을 접촉하게 함으로써, 기판 주단면의 오염을 제거하는 구성이 제안되어 있다.
문헌2에서는, 문헌1에 제안되어 있는 구성과 같은 구성에 있어서, 기판 주단면의 형상에 관계없이, 기판 주단면의 오염을 더 양호하게 제거할 수 있도록, 기판의 주단면에 원통 형상의 브러쉬를 밀착하게 하여, 브러쉬의 외주면에 기판의 주단면을 파고들어가게 하는 것이 제안되어 있다. 또한, 브러쉬의 외주면에 기판 주단면의 형상으로 상응한 홈을 형성하여, 그 홈에 기판의 주단면을 끼워맞추는 것이 제안되어 있다.
문헌3에서는, 원통 형상의 브러쉬의 외주면에 기판의 주연부(周緣部)를 끼워맞춤 가능한 홈을 형성하여, 이 홈에 기판의 주연부를 끼워맞춘 상태에서, 기판을 회전하게 하는 동시에, 브러쉬를 그 중심축선 주위로 회전하게 함으로써, 기판의 표면 및 이면의 각 주연영역(周緣領域)(기판의 표면 및 이면에 있어서의 각 주단연(周端緣)(周端緣)으로부터 소정폭의 링 형상영역) 및 주단면을 세정하는 구성이 제안되어 있다.
문헌1, 2에서 제안되어 있는 구성에서는, 기판 주단면의 오염을 제거할 수 있다. 그러나, 기판의 표면 및 이면의 각 주연영역에 브러쉬가 접촉하지 않기 때문에, 그들 각 주연영역의 오염을 제거할 수는 없다.
한편, 문헌3에 제안되어 있는 구성에서는, 기판의 표면 및 이면의 각 주연영역을 세정할 수 있다. 그러나, 기판의 표면 및 이면의 각 주연영역에 있어서 세정폭(브러쉬의 접촉폭)을 용이하게 변경할 수는 없다. 이 문제에 대하여, 브러쉬 홈에 대한 기판 주연부의 밀어넣기량을 변경함으로써, 기판의 표면 및 이면의 각 주연영역에 있어서 세정폭을 변경하는 것이 생각될 수 있다. 그런데, 브러쉬 홈에 대한 기판 주연부의 밀어넣기량이 적으면, 기판의 주단면에 브러쉬가 접촉하지 않아서, 기판의 주단면을 세정할 수 없다. 따라서, 브러쉬 홈에 대한 기판 주연부의 밀어넣기량을 변경하는 방법을 채용할 수는 없다. 그 때문에, 각 주연영역에 있어서의 세정폭을 변경할 경우에는, 브러쉬를 홈의 깊이가 다른 것과 교환할 수 밖에 없어서, 대단히 손이 많이 간다.
또한, 문헌3에 제안되어 있는 구성에서는, 일정한 두께를 가지는 기판이면, 그 표면 및 이면의 각 주연영역을 세정할 수 있다. 그러나, 그 이외의 두께를 가지는 기판은, 그 표면 및 이면의 각 주연영역을 양호하게 세정할 수 없다. 다시 말해, 기판의 두께가 일정한 두께보다 크면, 기판의 주연부를 브러쉬 홈에 끼울 수 없다. 또한, 기판의 두께가 일정한 두께보다 작으면, 기판의 표면 및 이면의 각 주연영역에 대한 브러쉬의 밀착하는 힘이 약해져서, 각 주연영역을 양호하게 세정할 수 없다.
본 발명의 제1 목적은, 기판의 한 쪽 표면의 주연영역 및 주단면을 동시에 세정할 수 있고, 또한, 그 주연영역에 있어서의 세정폭을 용이하게 변경할 수 있는, 기판처리장치 및 기판처리방법을 제공하는 것이다.
상기 제1 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기판처리장치(이하, 이 항에 있어서 「제1기판처리장치」라고 한다)는, 기판을 파지하는 기판파지기구와, 탄성변형 가능한 재료를 사용하고, 상기 기판파지기구에 파지된 기판의 한 쪽 표면에 수직한 수선(垂線)방향의 한 쪽을 향하여 앞이 가늘어지는 형상으로 형성되며, 상기 수선방향에 대하여 경사진 세정면을 가지는 브러쉬와, 상기 기판파지기구에 파지된 기판에 대하여 상기 브러쉬를 이동하게 하는 브러쉬이동기구와, 이 브러쉬이동기구를 제어하여, 상기 세정면을 상기 기판파지기구에 파지된 기판의 상기 한 쪽 표면의 주연영역 및 주단면에 밀착하기 위한 제어유닛을 포함한다.
브러쉬이동기구가 제어됨으로써, 브러쉬의 세정면이 기판의 한 쪽 표면의 주연영역 및 주단면으로 밀착되어진다. 브러쉬의 세정면은, 기판의 한 쪽 표면에 수직한 수선방향에 대하여 경사져 있다. 그 때문에, 기판의 주연부(기판의 한 쪽 표면의 주연영역 및 주단면을 포함하는 부분)를 세정면으로 파고들어가게 함으로써, 기판의 한 쪽 표면의 주연영역 및 주단면으로 세정면을 확실하게 밀착된다. 이로써, 기판의 한 쪽 표면의 주연영역 및 주단면을 동시에 세정할 수 있다.
또한, 기판에 대한 브러쉬의 밀착량(기판에 브러쉬의 세정면을 밀착하게 했을 때 브러쉬의 탄성변형량)을 변경함으로써, 기판의 한 쪽 표면의 주연영역과 세정면과의 유효접촉폭을 변경할 수 있다. 따라서, 기판에 대한 브러쉬밀착량을 변경함으로써, 기판의 한 쪽 표면의 주연영역에 있어서의 세정폭을 용이하게 변경할 수 있다.
상기 브러쉬는, 상기 수선방향으로 뻗은 중심축선 주위로 회전대칭하는 대략 원추대 형상의 선단부를 구비하고 있어도 좋다. 이 경우, 그 선단부의 측면을 세정면으로 함으로써, 기판의 한 쪽 표면에 수직한 수선방향에 대하여 경사진 세정면을 얻을 수 있다.
또한, 상기 브러쉬는, 상기 수선방향으로 뻗은 중심축선 주위로 회전대칭하는 대략 원추대 형상의 선단부를 구비하고 있어도 좋다. 이 경우 그 선단부의 측면을 세정면으로 함으로써, 기판의 한 쪽 표면에 수직한 수선방향에 대하여 경사진 세정면을 얻을 수 있다.
세정면이 수선방향에 대하여 일정 각도로 경사져 있으므로, 기판의 주연부를 세정면의 어느 영역에 파고들어가게 해도, 브러쉬의 밀착량이 같으면, 기판의 한 쪽 표면의 주연영역과 세정면과의 유효접촉폭(브러쉬에 의한 세정폭)이 같아진다. 그 때문에, 기판의 세정에 의해 세정면의 일부 영역이 마모하거나, 해당영역에 과도하게 더러움이 축적되거나 했을 때는, 그 세정면의 다른 영역을 사용함으로써, 계속해서, 기판의 한 쪽 표면의 주연영역 및 주단면을 양호하게 세정할 수 있다.
상기 세정면은, 상기 선단부의 회전반경방향의 바깥쪽을 향하여 불룩한 만곡 형상이어도 좋다. 또한, 상기 세정면은, 상기 선단부의 회전반경방향의 내부를 향하여 패인 만곡 형상이어도 좋다. 브러쉬의 세정면이 선단부의 회전반경방향의 바깥쪽 또는 내부를 향하여 만곡 형상으로 불룩해져 있으므로, 브러쉬의 세정면 상의 모선(母線)방향의 각 위치에 있어서, 기판의 한 쪽 표면에 수직한 수선방향에 대한 경사각도가 다르다. 이로써, 기판과 브러쉬의 세정면과의 접촉위치를 세정면의 모선방향으로 변화하게 함으로써, 기판의 한 쪽 표면의 주연영역 및 주단면을 더 양호하게 세정할 수 있다. 다시 말해, 브러쉬의 세정면 중, 기판의 한 쪽 표면의 수선방향에 대한 경사각도가 작은 영역에 기판의 주연부가 파고들어간 상태에서는, 기판의 주단면으로 세정면을 확실하게 접촉하게 할 수 있어, 그 주단면을 양호하게 세정할 수 있다.
또한, 브러쉬의 세정면 중, 기판의 한 쪽 표면의 수선방향에 대한 경사각도가 큰 영역에 기판의 주연부가 파고들어간 상태에서는, 기판의 한 쪽 표면의 주연영역에 세정면을 확실하게 접촉하게 할 수 있어, 그 주연영역을 양호하게 세정할 수 있다.
상기 세정면에 홈이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 브러쉬의 세정면에 홈이 형성되어 있으므로, 브러쉬에 의해 기판의 주연부에 비교적 견고하게 부착되어 있는 오염물질을 긁어낼 수 있다. 이 기판의 주연부에서 긁어낸 오염물질을, 홈을 통하여, 세정면과 기판과의 사이로부터 배제할 수 있다. 그 때문에, 기판의 한 쪽 표면의 주연영역 및 주단면의 한층 양호한 세정을 달성할 수 있다.
상기 제1기판처리장치는, 상기 브러쉬를 상기 수선방향으로 뻗은 축선을 중 심으로 회전하게 하는 브러쉬회전기구를 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우, 브러쉬의 세정면이 기판의 한 쪽 표면의 주연영역 및 주단면으로 밀착되어진 상태에서, 브러쉬회전기구에 의해 브러쉬를 회전하게 함으로써, 기판의 한 쪽 표면의 주연영역 및 주단면을 스크럽(Scrub)할 수 있다. 그 때문에, 기판의 한 쪽 표면의 주연영역 및 주단면을 한층 양호하게 세정할 수 있다.
상기 제1기판처리장치는, 상기 기판파지기구에 파지된 기판과 상기 브러쉬를, 상기 브러쉬가 해당 기판의 원주방향으로 이동하도록 대향이동(相對移動)하게 하는 브러쉬대향이동기구를 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우, 브러쉬와 기판의 대향이동에 의해, 기판의 한 쪽 표면의 주연영역 및 주단면을 효율적으로 세정할 수 있다.
상기 제1기판처리장치는, 상기 기판파지기구에 파지된 기판의 적어도 상기 한 쪽 표면의 주연영역보다 안쪽인 영역에 처리액을 공급하는 처리액공급기구를 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우, 처리액에 의해, 기판의 한 쪽 표면의 주연영역보다 안쪽인 영역의 오염을 씻어낼 수 있다. 특히, 상기 기판의 한 쪽 표면의 안쪽 영역이 디바이스 형성영역으로서, 처리액으로서 순수나 기능수 등의 디바이스 형성영역에 영향을 주지않는 처리액을 사용한 경우에는, 처리액이 보호액으로서도 작용한다. 따라서, 브러쉬에 의해 기판의 주연부로부터 제거된 오염물질이 상기 디바이스 형성영역내에 침입하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 그 오염물질에 의한 디바이스 형성면의 재오염을 방지할 수 있다.
상기 제1 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기판처리방법은, 기판파지기구에 의해 기판을 파지하는 기판파지공정과, 탄성변형 가능한 재료를 사용하고, 상기 기판파지기구에 파지된 기판의 한 쪽 표면에 수직한 수선방향의 한 쪽을 향하여 앞이 가늘어지는 형상으로 형성되어, 상기 수선방향에 대하여 경사진 세정면을 가지는 브러쉬를 이동하게 하여, 해당 브러쉬의 세정면을 상기 기판파지기구에 파지된 기판의 상기 한 쪽 표면의 주연영역 및 주단면으로 밀착하는 브러쉬밀착공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법이다.
브러쉬밀착공정에서는, 브러쉬의 세정면이 기판의 한 쪽 표면의 주연영역 및 주단면으로 밀착된다. 브러쉬의 세정면은, 기판의 한 쪽 표면에 수직한 수선방향에 대하여 경사져 있으므로, 기판의 주연부(기판의 한 쪽 표면의 주연영역 및 주단면을 포함하는 부분)를 세정면으로 파고들어가게 함으로써, 기판의 한 쪽 표면의 주연영역 및 주단면에 세정면을 확실하게 밀착할 수 있다. 이로써, 기판의 한 쪽 표면의 주연영역 및 주단면을 동시에 세정할 수 있다.
또한, 기판에 대한 브러쉬의 밀착량(기판에 브러쉬의 세정면을 밀착했을 때의 브러쉬의 탄성변형량)을 변경함으로써, 기판의 한 쪽 표면의 주연영역과 세정면과의 유효접촉폭을 변경할 수 있다. 따라서, 기판에 대한 브러쉬의 밀착량을 변경함으로써, 기판의 한 쪽 표면의 주연영역에 있어서의 세정폭을 용이하게 변경할 수 있다.
그리고, 본 발명의 제2 목적은, 기판의 두께에 관계없이, 그 적어도 한 쪽 표면의 주연영역 및 주단면을 양호하게 세정할 수 있는, 기판처리장치 및 기판처리방법을 제공하는 것이다.
이 제2 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기판처리장치(이하, 이 항에 있어서 「제2기판처리장치」라고 한다)는, 기판을 파지하는 기판파지기구와, 탄성변형 가능한 재료를 사용하여 형성되고, 평탄한 제1세정면 및 이 제1세정면에 대향하는 쪽을 향하여 넓어지는 형상의 제2세정면을 가지는 브러쉬와, 상기 기판파지기구에 파지된 기판에 대하여 상기 브러쉬를 이동하게 하는 브러쉬이동기구와, 이 브러쉬이동기구를 제어하여, 상기 제1세정면을 상기 기판파지기구에 파지된 기판의 한 쪽 표면의 주연영역에 밀착하는 동시에, 상기 제2세정면을 해당 기판의 주단면에 밀착하기 위한 제어유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치이다.
브러쉬이동기구가 제어되어, 브러쉬의 제1세정면이 기판의 한 쪽 표면의 주연영역으로 밀착되는 동시에, 브러쉬의 제2세정면이 기판의 주단면에 밀착된다. 이로써, 기판의 한 쪽 표면의 주연영역 및 주단면을 동시에 세정할 수 있다.
게다가, 기판의 두께에 따른 위치에 브러쉬를 이동하게 하여, 기판의 한 쪽 표면의 주연영역에 대한 브러쉬의 밀착량(기판의 한 쪽 표면의 주연영역에 브러쉬의 제1세정면을 밀착했을 때의 브러쉬의 탄성변형량)을 일정하게 할 수 있다. 따라서, 기판의 두께에 관계없이, 기판의 한 쪽 표면의 주연영역에 대한 브러쉬의 밀착력을 확보할 수 있어, 기판의 한 쪽 표면의 주연영역을 양호하게 세정할 수 있다.
게다가, 제1세정면이 평탄면이므로, 그 제1세정면과 기판의 한 쪽 표면의 주연영역과의 접촉부분 전역에서, 기판의 한 쪽 표면의 주연영역에 대한 브러쉬의 밀착력을 같도록 할 수 있다. 따라서, 기판의 한 쪽 표면의 주연영역을 똑같이 세정할 수 있다.
또한, 상기 기판의 한 쪽 표면의 주연영역보다 안쪽인 영역(중앙영역)에 제1세정면이 접촉하는 경우가 없기 때문에, 브러쉬로 세정해야 할 주연영역과 세정할 필요없는 중앙영역를 명확히 구별하여 처리할 수 있다. 그 결과, 기판의 한 쪽 표면의 주연영역에 있어서의 세정폭의 정밀도를 높게 할 수 있다. 특히, 기판의 한 쪽 표면의 상기 중앙영역이 디바이스 영역일 경우에는, 기판의 한 쪽 표면의 주연영역에 있어서의 세정폭에 높은 정밀도가 요구된다. 상기 제2기판처리장치로는, 상기 세정폭을 최대한 확보하면서, 브러쉬에 의한 디바이스의 손상을 회피할 수 있다.
또한, 제2세정면은, 제1세정면에 대향하는 쪽을 향하여 넓어지는 형상으로 형성되어 있으므로, 기판의 주단면으로 밀착되면, 탄성변형하여, 기판의 한 쪽 표면과는 반대측의 다른 쪽 표면의 주연영역으로 돌아들어가서 접촉한다. 그 때문에, 기판의 한 쪽 표면의 주연영역 및 주단면을 세정할 수 있는 동시에, 기판의 다른 쪽 표면의 주연영역도 세정할 수 있다. 다시 말해, 기판의 주연부(한 쪽 표면 및 다른 쪽 표면의 주연영역 및 주단면)의 모두를 동시에 세정할 수 있어, 기판 주연부의 세정처리를 효율적으로 행할 수 있다.
그리고, 기판의 한 쪽 표면의 상기 중앙영역이 디바이스 영역으로서, 기판의 다른 쪽 표면에는 디바이스가 형성되어 있지 않은 경우에는, 상술한 바와 같이 기판의 한 쪽 표면의 주연영역에 대해서는, 그 세정폭은 높은 정밀도가 요구되고, 기판의 다른 쪽 표면의 주연영역에 대해서는, 그 세정폭의 정밀도는 한 쪽 표면측만큼 요구되지 않는다. 따라서, 이러한 경우에는 특히, 기판의 한 쪽 표면의 주연영 역을 제1세정면으로 정밀도 좋게 세정하고, 기판의 다른 쪽 표면의 주연영역을 제2세정면으로 세정하는 것이 유효하다.
상기 브러쉬는, 상기 제1세정면에 대향하는 쪽을 향하여 넓어지고, 상기 제1세정면에 수직한 축을 중심축으로 하는 대략 원추대 형상으로 형성된 제1주단면 접촉부를 구비하고 있어도 좋다. 상기 제1세정면은, 상기 제1주단면 접촉부의 작은 직경측의 주단연(周端緣)으로부터 상기 제1주단면 접촉부의 중심축과 직교하는 방향으로 넓어지는 대략 링(圓環帶) 형상으로 형성한다. 상기 제1주단면 접촉부의 측면을 제2세정면으로 함으로써, 제1세정면에 대향하는 쪽을 향하여 넓어지는 형상의 제2세정면을 얻을 수 있다.
상기 브러쉬는, 상기 제1주단면 접촉부의 큰 직경측 단면에 있어서의 중앙부분에 접속되어, 상기 제1주단면 접촉부의 큰 직경측 단면에 대향하는 쪽을 향하여 넓어지는 대략 원추대 형상으로 형성된 제2주단면 접촉부를 더 구비하고 있어도 좋다. 이 경우, 상기 제1주단면 접촉부의 큰 직경측 단면에 있어서의 상기 중앙부분 주위의 대략 링 형상의 부분을 제3세정면으로 하고, 상기 제2주단면 접촉부의 측면을 제4세정면으로 한다. 예를 들면, 기판의 세정에 의해 제1세정면 및 제2세정면이 마모하거나, 제1세정면 및 제2세정면에 과도하게 오염물질이 축적되거나 했을 때는, 제3세정면 및 제4세정면을 사용함으로써, 계속해서, 기판의 한 쪽 표면 및 다른 쪽 표면의 주연영역 및 주단면을 양호하게 세정할 수 있다.
상기 제1세정면의 폭과 상기 제3세정면의 폭이 달라져 있어도 좋다. 이 경우, 제1세정면의 폭과 제3세정면의 폭이 다르므로, 제1세정면과 제3세정면을 가려 사용함으로써, 기판의 한 쪽 표면의 주연영역에 있어서의 세정폭을 용이하게 변경할 수 있다.
상기 제4세정면에 홈이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 브러쉬의 제4세정면에 홈이 형성되어 있으므로, 브러쉬에 의해 기판의 다른 쪽 표면의 주연영역 및 주단면에 비교적 견고하게 부착되어 있는 오염물질을 긁어낼 수 있다. 이 기판으로부터 긁어낸 오염물질을, 홈을 통하여, 제4세정면과 기판과의 사이에서 배제할 수 있다. 그 때문에, 기판의 한층 양호한 세정을 달성할 수 있다.
상기 제2세정면에 홈이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 브러쉬의 제2세정면에 홈이 형성되어 있으므로, 브러쉬에 의해 기판의 다른 쪽 표면의 주연영역 및 주단면에 비교적 견고하게 부착되어 있는 오염물질을 긁어낼 수 있다. 이 기판으로부터 긁어낸 오염물질을, 홈을 통하여, 제2세정면과 기판과의 사이로부터 배제할 수 있다. 그 때문에, 기판의 한층 양호한 세정을 달성할 수 있다.
상기 제2기판처리장치는, 상기 브러쉬를 상기 수선방향으로 뻗은 축선을 중심으로 회전하게 하는 브러쉬회전기구를 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우, 브러쉬 세정면이 기판의 한 쪽 표면 및 다른 쪽 표면의 주연영역 및 주단면으로 밀착된 상태에서, 브러쉬회전기구에 의해 브러쉬를 회전하게 함으로써, 기판의 한 쪽 표면 및 다른 쪽 표면의 주연영역 및 주단면을 스크럽할 수 있다. 그 때문에, 기판의 한 쪽 표면 및 다른 쪽 표면의 주연영역 및 주단면을 한층 양호하게 세정할 수 있다.
상기 제2기판처리장치는, 상기 기판파지기구에 파지된 기판과 상기 브러쉬를, 상기 브러쉬가 해당 기판의 원주방향으로 이동하도록 대향이동하게 하는 브러 쉬대향이동기구를 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우, 브러쉬와 기판의 대향이동에 의해, 기판의 한 쪽 표면 및 다른 쪽 표면의 주연영역 및 주단면을 효율적으로 세정할 수 있다.
상기 제2기판처리장치는, 상기 기판파지기구에 파지된 기판의 적어도 상기 한 쪽 표면의 주연영역보다 안쪽인 영역에 처리액을 공급하는 처리액공급기구를 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우, 처리액에 의해, 기판의 한 쪽 표면의 주연영역보다 안쪽인 영역의 오염을 씻어낼 수 있다. 특히, 상기 기판의 한 쪽 표면의 안쪽 영역이 디바이스 형성영역으로서, 처리액으로서 순수나 기능수 등의 디바이스 형성영역에 영향을 주지 않는 처리액을 사용한 경우에는, 처리액이 보호액으로서도 작용한다. 따라서, 브러쉬에 의해 기판의 주연부로부터 제거된 오염물질이 상기 디바이스 형성영역내에 침입하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 그 오염물질에 의한 디바이스 형성면의 재오염을 방지할 수 있다.
상기 제2 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기판처리방법은, 기판파지기구로 의해 기판을 파지하는 기판파지공정과, 탄성변형 가능한 재료를 사용하여 형성되고, 평탄한 제1세정면 및 이 제1세정면에 대향하는 쪽을 향하여 넓어지는 형상의 제2세정면을 가지는 브러쉬를 이동하게 하고, 상기 제1세정면을 상기 기판파지기구에 파지된 기판의 한 쪽 표면의 주연영역에 밀착하는 동시에, 상기 제2세정면을 해당 기판의 주단면으로 밀착하는 브러쉬밀착공정을 포함한다.
브러쉬밀착공정에서는, 브러쉬의 제1세정면이 기판의 한 쪽 표면의 주연영역으로 밀착되는 동시에, 브러쉬의 제2세정면이 기판의 주단면으로 밀착된다. 이로 써, 기판의 한 쪽 표면의 주연영역 및 주단면을 동시에 세정할 수 있다.
게다가, 기판의 두께에 대응하는 위치에 브러쉬를 이동하게 하고, 기판의 한 쪽 표면의 주연영역에 대한 브러쉬의 밀착량(기판의 한 쪽 표면의 주연영역에 브러쉬의 제1세정면을 밀착하게 했을 때의 브러쉬의 탄성변형량)을 일정하게 할 수 있다. 따라서, 기판의 두께에 관계없이, 기판의 한 쪽 표면의 주연영역에 대한 브러쉬의 밀착력을 확보할 수 있어, 기판의 한 쪽 표면의 주연영역을 양호하게 세정할 수 있다.
게다가, 제1세정면이 평탄면이므로, 그 제1세정면과 기판의 한 쪽 표면의 주연영역과의 접촉부분 전역에서, 기판의 한 쪽 표면의 주연영역에 대한 브러쉬의 밀착력을 같게 할 수 있다. 따라서, 기판의 한 쪽 표면의 주연영역을 똑같이 세정할 수 있다.
또한, 상기 기판의 한 쪽 표면의 주연영역보다 안쪽인 영역(중앙영역)에 제1세정면이 접촉할 일이 없기 때문에, 브러쉬로 세정해야 할 주연영역과 세정할 필요없는 중앙영역을 명확히 구별하여 처리할 수 있다. 특히, 기판의 한 쪽 표면의 상기 중앙영역이 디바이스 영역일 경우에는, 브러쉬에 의한 디바이스의 손상을 회피할 수 있다.
또한, 제2세정면은, 제1세정면에 대향하는 쪽을 향하여 넓어지는 형상으로 형성되어 있으므로, 기판의 주단면으로 밀착되면, 탄성변형하여, 기판의 한 쪽 표면과는 반대측의 다른 쪽 표면의 주연영역으로 돌아들어가서 접촉한다. 그 때문에, 기판의 한 쪽 표면의 주연영역 및 주단면을 세정할 수 있는 동시에, 기판의 다른 쪽 표면의 주연영역도 세정할 수 있다.
본 발명에 있어서의 상술한, 또는 또다른 목적, 특징 및 효과는, 첨부도면을 참조하여 다음에 서술하는 실시 형태의 설명에 의해 밝혀진다.
이하에서는, 본 발명의 실시의 형태를, 첨부도면을 참조하여 상세에 설명한다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관련된 기판처리장치의 개략구성을 나타내는 평면도이다. 또한, 도 2는, 도 1에 나타내는 기판처리장치의 내부의 도해적인 측면도이다.
이 기판처리장치(1)는, 기판의 일 예로서의 반도체웨이퍼(W)(이하, 간단히 「웨이퍼(W)」라고 한다)를 1장씩 처리하는 매엽형의 장치이다. 기판처리장치(1)는, 격벽(隔壁)으로 구획된 처리실(2) 안에, 웨이퍼(W)를 거의 수평으로 파지하여 회전하게 하기 위한 스핀척(3)과, 웨이퍼(W)의 표면(디바이스가 형성되는 쪽의 면: 본 실시 형태에 있어서는 상면(上面))에 처리액을 공급하기 위한 표면노즐(4)과, 웨이퍼(W)의 이면(본 실시 형태에 있어서는 하면(下面))에 처리액을 공급하기 위한 이면노즐(5)과, 웨이퍼(W)의 주연부를 세정하기 위한 브러쉬기구(6)를 구비하고 있다.
스핀척(3)은, 진공흡착식 척이다. 이 스핀척(3)은, 거의 연직된 방향으로 뻗은 스핀축(7)과, 이 스핀축(7)의 상단에 부착되어, 웨이퍼(W)를 거의 수평한 자세 로 그 이면(하면)을 흡착하여 파지하는 흡착베이스(8)와, 스핀축(7)과 같은 축에 결합된 회전축을 가지는 스핀모터(9)를 구비하고 있다. 이로써, 웨이퍼(W)의 이면이 흡착베이스(8)에 흡착파지된 상태에서, 스핀모터(9)가 구동되면, 웨이퍼(W)가 스핀축(7)의 중심축선 주위로 회전한다.
표면노즐(4) 및 이면노즐(5)에는, 각각 처리액공급관(10)(11)이 접속되어 있다. 이들 처리액공급관(10)(11)에는, 처리액밸브(12)를 거쳐, 도시하지 않은 처리액공급원으로부터의 처리액이 공급되도록 되어 있다. 표면노즐(4)은, 처리액공급관(10)을 통하여 공급되는 처리액을, 스핀척(3)에 파지된 웨이퍼(W) 표면의 중앙을 향하여 토출한다. 또한, 이면노즐(5)은, 처리액공급관(11)을 통하여 공급되는 처리액을, 스핀척(3)에 파지된 웨이퍼(W) 이면의 주단연(周端緣)과 흡착베이스(8)와의 사이를 향하여 토출한다.
그리고, 처리액으로서는, 순수(純水)를 사용할 수 있다. 또한, 순수에 한하지 않고, 처리액으로서, 탄산수, 이온수, 오존수, 환원수(수소수）또는 자기수(磁氣水) 등의 기능수(機能水)를 사용해도 좋다. 그리고, 처리액으로서, 암모니아수 또는 암모니아수와 과산화수소수의 혼합액 등의 약액을 사용할 수도 있다.
브러쉬기구(6)는, 스핀척(3)에 의한 웨이퍼(W)의 파지위치보다 윗쪽에서 대략 수평으로 뻗은 요동암(搖動Arm)(13)과, 이 요동암(13)의 선단에 파지되어, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(14)(예를 들면, 웨이퍼(W)의 주단연(周端緣)에서 폭1∼4mm인 링 형상영역) 및 주단면(15)을 세정하기 위한 브러쉬(16)와, 요동암(13)을 웨이퍼(W)의 회전범위 밖에 설정한 연직축선 주위로 수평방향에 따라 요동하게 하는 요 동구동기구(17)와, 요동암(13)을 승강하게 하는 승강구동기구(18)를 구비하고 있다.
그리고, 웨이퍼(W)의 주연부란, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(14) 및 주단면(15)을 포함하는 부분을 말한다.
요동암(13)의 기단부(基端部)에는, 연직방향으로 뻗은 암지지축(19)의 상단부가 결합되어 있다. 이 암지지축(19)에, 요동구동기구(17)의 구동력이 입력되도록 되어 있다. 요동구동기구(17)의 구동력을 암지지축(19)에 입력하고, 암지지축(19)을 왕복회전하게 함으로써, 요동암(13)을 암지지축(19)을 지점(支點)으로 요동하게 할 수 있다. 또한, 암지지축(19)에, 승강구동기구(18)이 결합되어 있다. 승강구동기구(18)가 암지지축(19)을 상하로 움직이게 함으로써, 이 암지지축(19)과 일체적으로 요동암(13)을 상하로 움직이게 할 수 있다.
요동암(13)의 선단부(유단부(遊端部))에는, 브러쉬회전축(20)이 회전가능하게 파지되어 있다. 이 브러쉬회전축(20)은, 연직방향으로 뻗어서, 요동암(13) 선단부의 하면을 관통하고 있다. 브러쉬회전축(20)에는, 요동암(13) 내부에 있어서, 브러쉬회전축(20)을 회전하게 하기 위한 브러쉬자전기구(21)가 결합되어 있다. 한편, 브러쉬회전축(20)의 하단부에는, 홀더설치부(22)가 고정되어 있다. 이 홀더설치부(22)에, 브러쉬홀더(23)을 통하여, 브러쉬(16)가 부착되어 있다.
도 3은, 홀더설치부(22), 브러쉬(16) 및 브러쉬홀더(23)의 구성을 나타내는 단면도이다.
홀더설치부(22)는, 중심에 브러쉬회전축(20)이 끼워져서, 브러쉬회전축(20) 에 고정된 원판 형상의 상면부(24)와, 이 상면부(24)의 주연으로부터 아래쪽을 향하여 뻗은 원통 형상의 측면부(25)를 일체적으로 구비하고 있다. 측면부(25)의 내주면(內周面)에는, 브러쉬홀더(23)의 후술하는 나사부(36)에 형성되어 있는 나사와 나사체결 가능한 나사가 깎여 있다.
브러쉬(16)는, 예를 들면, PVA(폴리비닐알콜)나 우레탄 등의 탄성변형 가능한 재료로 형성된 스폰지재(다공질부재)로 이루어진다. 브러쉬(16)는, 대략 원판 형상의 기부(基部)(26)와, 이 기부(26)의 한 쪽 면 위로 구비되어, 기부(26)보다 작은 직경의 대략 원판 형상(편평한 원주 형상)의 몸통부(27)과, 이 몸통부(27)의 선단에 구비되어진 대략 원추 형상의 선단부(28)를 일체적으로 구비하고 있다. 기부(26), 몸통부(27) 및 선단부(28)는, 각 중심축선이 일치하고 있다. 브러쉬(16)는, 그 중심축선 주위로 회전대칭하는 형상을 가지고 있다. 선단부(28)의 측면은, 상단가장자리(上端緣)가 몸통부(27)의 측면에 연속하고 있다. 선단부(28)의 측면은, 연직방향(중심축선)에 대하여 45도의 경사각도를 가지고, 아래쪽일수록 중심축선에 근접하도록 경사진 원추면이다. 이 선단부(28)의 측면이, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(14) 및 주단면(15)으로 밀착되는 세정면(29)으로 되어 있다.
브러쉬홀더(23)는, 대략 원주 형상의 수지블록(30)과, 이 수지블록(30)에 브러쉬(16)를 고정하기 위한 고정부재(31)를 구비하고 있다.
수지블록(30)의 한 쪽 단부의 주면에는, 그 전 주위에 걸쳐, 단면이 대략 사각형(矩) 형상의 끼워맞춤홈(32)이 형성되어 있다. 또한, 수지블록(30)의 한 쪽 단부에는, 끼워맞춤홈(32)에 대하여 직경방향 안쪽에 미소한 간격을 사이에 둔 위치 에, 단면이 대략 U자 형상의 절취홈(33)이 원주방향에 걸쳐 형성되어 있다. 이로써, 끼워맞춤홈(32)과 절취홈(33)과의 사이의 부분은, 수지의 휨성에 의한 탄성이 부여된 탄성편(34)으로 되어 있다. 이 탄성편(34)의 외주면에는, 복수의 반구(半球) 형상의 결합돌기(35)가 형성되어 있다. 한편, 수지블록(30)의 다른 쪽의 단면에는, 편평한 원주 형상의 나사부(36)가 일체적으로 형성되어 있다. 이 나사부(36)의 주면(周面)에는, 홀더설치부(22)에 형성된 나사와 나사체결 가능한 나사가 깎여 있다.
고정부재(31)는, 대략 원형의 외형을 가지는 원판부(37)와, 이 원판부(37)의 주연으로부터 한 쪽으로 뻗은 대략 원통 형상의 원통부(38)를 일체적으로 구비하고 있다. 원판부(37)의 중앙부에는, 브러쉬(16)의 몸통부(27)를 끼워맞춤 가능한 삽통구멍(39)이 형성되어 있다. 원통부(38)의 내경(內徑)은, 브러쉬(16) 기부(26)의 외경에 거의 일치한다. 또한, 원통부(38)의 내경은, 탄성편(34)에 외력이 작용하지 않고 있는 상태에서, 그 탄성편(34)의 외경보다 약간 작게 형성되어 있다. 그리고, 원통부(38)의 내주면에는, 각 결합돌기(35)와 결합 가능한 복수의 결합오목부(40)가 형성되어 있다.
브러쉬(16)의 몸통부(27)을 고정부재(31)의 삽통구멍(39)에 끼워서, 기부(26)를 원통부(38)안에 수용하여, 원통부(38)를 수지블록(30)의 끼워맞춤홈(32)에 끼워서, 각 결합돌기(35)와 각 결합오목부(40)를 결합함으로써, 브러쉬(16)가 브러쉬홀더(23)에 파지되어 있다. 그리고, 브러쉬홀더(23)의 나사부(36)를 홀더설치부(22)에 나사체결함으로써, 브러쉬(16)의 홀더설치부(22)로의 부착이 달성된다.
도 4는, 기판처리장치(1)의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
기판처리장치(1)는, 마이크로 컴퓨터를 포함하는 제어유닛(41)을 구비하고 있다. 이 제어유닛(41)에는, 사용자에 의해 처리레시피(Recipe)(웨이퍼(W)의 처리를 위한 각종 조건)를 입력하기 위한 레시피입력키(42)가 접속되어 있다. 그리고, 제어유닛(41)에는, 스핀모터(9), 처리액밸브(12), 요동구동기구(17), 승강구동기구(18) 및 브러쉬자전기구(21) 등이 제어대상으로서 접속되어 있다.
도 5는, 기판처리장치(1)에 있어서의 웨이퍼(W)의 처리를 설명하기 위한 공정도이다. 또한, 도 6은, 웨이퍼(W)의 처리 중에 있어서의 브러쉬(16)의 상태를 나타내는 측면도이다.
웨이퍼(W)의 처리에 앞서, 사용자에 의해, 레시피입력키(42)가 조작되어, 웨이퍼(W)의 주단면(15)에 대한 브러쉬(16)의 밀착량이 설정되어 있다(스텝S1). 밀착량이란, 웨이퍼(W)의 주단면(15)에 브러쉬(16)의 세정면(29)을 밀착했을 때의 브러쉬(16)의 탄성변형량을 말한다. 더 구체적으로는, 브러쉬(16)가 웨이퍼(W)의 주단면(15)에 접한 상태로부터, 더 브러쉬(16)를 탄성변형하게 하면서, 그 브러쉬(16)가 웨이퍼(W)를 향하여 변위하게 하는 상태로 될 때까지의 변위량을 말한다. 예를 들면, 밀착량은, 1∼4mm로 설정된다.
처리실(2)안에 반입되는 웨이퍼(W)는, 스핀척(3)에 파지된다(스텝S2). 그 후, 제어유닛(41)에 의해 스핀모터(9)가 제어되어, 스핀척(3)에 의한 웨이퍼(W)의 회전이 개시된다(스텝S3). 웨이퍼(W)는, 예를 들면, 100rpm의 회전속도로 회전된다. 그 다음에, 제어유닛(41)에 의해 처리액밸브(12)가 열려서, 표면노즐(4) 및 이 면노즐(5)로부터 각각 웨이퍼(W)의 표면 및 이면으로의 처리액의 공급이 개시된다(스텝S4).
또한, 제어유닛(41)에 의해 브러쉬자전기구(21)가 제어되어, 브러쉬(16)가, 예를 들면, 100∼200rpm의 회전속도로, 웨이퍼(W)의 회전방향과 같은 방향으로 회전된다. 그 후, 제어유닛(41)에 의해 요동구동기구(17) 및 승강구동기구(18)가 제어되어, 브러쉬(16)의 세정면(29)이 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(14) 및 주단면(15)으로 밀착된다(스텝S5). 구체적으로는, 우선, 승강구동기구(18)가 제어되어, 브러쉬(16)가 소정 높이의 위치로 이동된다. 이 이동에 의해, 브러쉬(16)의 세정면(29)이 웨이퍼(W)의 주단면(15)에 대향한다. 그 다음에, 레시피입력키(42)로 설정된 밀착량에 근거하여, 요동구동기구(17)가 제어되어, 요동암(13)이 선회하고, 브러쉬(16)가 수평이동한다.
이 수평이동에 의해, 브러쉬(16)의 세정면(29)으로 웨이퍼(W)의 주연부(周緣部)가 파고들어가서, 도 6에 나타내는 바와 같이, 브러쉬(16)의 세정면(29)이 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(14) 및 주단면(15)으로 밀착된다. 이 때, 브러쉬(16)의 세정면(29)은, 중심축선에 대하여 45도의 경사각도를 가지고 있으므로, 레시피입력키(42)에서 설정된 밀착량과 거의 동등한 폭으로 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(14)에 접촉한다. 이로써, 웨이퍼(W)의 주단면(15)을 세정할 수 있으면서, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(14)을 레시피입력키(42)에서 설정된 밀착량에 대응한 세정폭으로 세정할 수 있다.
또한, 이렇게 하여 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(14) 및 주단면(15)이 세정되 고 있는 동안, 웨이퍼(W)의 표면으로 공급되는 처리액에 의해, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(14)보다 안쪽인 중앙영역(디바이스 형성영역)에 부착된 오염을 씻어낼 수 있다. 그리고, 처리액으로서의 순수는, 브러쉬(16)에 의해 주연영역(14) 및 주단면(15)으로부터 제거된 오염물질이 웨이퍼(W) 표면의 중앙영역(디바이스 형성영역)에 침입하는 것을 방지하는 보호액으로서의 역할도 가지고 있다. 또한, 보호액으로서 처리액을 사용하는 경우는, 순수 이외, 탄산수, 이온수, 환원수(수소수）또는 자기수 등의 기능수 등, 웨이퍼(W) 표면의 디바이스 형성영역에 영향을 주지 않는 처리액이 선택되는 것이 바람직하다.
브러쉬(16)의 세정면(29)이 웨이퍼(W)의 주연부에 밀착되고나서 소정시간이 경과하면, 제어유닛(41)에 의해 요동구동기구(17) 및 승강구동기구(18)가 제어되어, 브러쉬(16)가 처리시작 전의 홈포지션(Home Position)으로 후퇴된다(스텝S6). 또한, 브러쉬(16)가 홈포지션으로 되돌려지는 동안에, 브러쉬자전기구(21)의 구동이 정지되어, 브러쉬(16)의 회전이 정지된다. 그리고, 제어유닛(41)에 의해 처리액밸브(12)가 닫혀서, 표면노즐(4) 및 이면노즐(5)로부터의 처리액의 공급이 정지된다(스텝S7).
그 후는, 제어유닛(41)에 의해 스핀모터(9)가 제어되어, 웨이퍼(W)가 고속(예를 들면, 3000rpm)으로 회전된다(스텝S8). 이로써, 웨이퍼(W)에 부착되어 있는 처리액을 떨어내어, 웨이퍼(W)를 건조하게 할 수 있다.
웨이퍼(W)의 고속회전이 소정시간에 걸쳐 계속되면, 스핀모터(9)가 정지되어, 스핀척(3)에 의한 웨이퍼(W)의 회전이 정지된다(스텝S9). 그리고, 웨이퍼(W)가 정지한 후, 그 처리가 끝난 웨이퍼(W)가 처리실(2)로부터 반출되어 간다(스텝S1O).
또한, 웨이퍼(W)의 이면은, 스핀척(3)의 흡착베이스(8)와의 접촉부분의 오염(흡착자국)을 제거하기 위하여, 이 기판처리장치(1)에 있어서의 처리후에, 다른 기판처리장치(처리챔버)에서 세정된다.
이상과 같이, 브러쉬(16)의 세정면(29)을 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(14) 및 주단면(15)에 밀착하여, 그 주연영역(14) 및 주단면(15)을 동시에 세정할 수 있다. 브러쉬(16)의 세정면(29)은, 연직방향에 대하여 경사져 있으므로, 스핀척(3)에 거의 수평으로 파지된 웨이퍼(W)의 주연부를 세정면(29)으로 파고들어가게 함으로써, 그 세정면(29)을 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(14) 및 주단면(15)에 확실하게 밀착되게 할 수 있다. 그 때문에, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(14) 및 주단면(15)의 양호한 세정을 달성할 수 있다.
게다가, 레시피입력키(42)를 조작하여, 웨이퍼(W)에 대한 브러쉬(16)의 밀착량을 변경함으로써, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(14)과 브러쉬(16)의 세정면(29)과의 유효접촉폭을 변경할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W)에 대한 브러쉬(16)의 밀착량을 변경함으로써, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(14)에 있어서의 세정폭을 용이하게 변경할 수 있다.
또한, 브러쉬(16)의 선단부(28)는, 대략 원추 형상으로 형성되어 있다. 그 선단부(28)의 측면이 세정면(29)으로 됨으로써, 이 세정면(29)은, 연직방향(선단부(28)의 중심축선)에 대하여 일정 각도로 경사져 있다. 따라서, 웨이퍼(W)의 주연부를 세정면(29)의 어느 영역으로 파고들어가게 해도, 브러쉬(16)의 밀착량이 같으 면, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(14)과 세정면(29)과의 유효접촉폭(브러쉬(16)에 의한 세정폭)이 같아진다. 그 때문에, 웨이퍼(W)의 세정에 의해 세정면(29)의 일부 영역이 마모하거나, 웨이퍼(W)의 세정이 방해될 정도로 과도하게 세정면(29)의 일부에 오염물질이 축적되거나 했을 때는, 세정면(29)의 다른 영역을 사용함으로써, 계속해서, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(14) 및 주단면(15)을 양호하게 세정할 수 있다.
그리고, 브러쉬(16)의 세정면(29)이 웨이퍼(W)에 밀착되어 있는 동안, 스핀척(3)에 의해 웨이퍼(W)가 회전되어, 브러쉬(16)와 웨이퍼(W)의 주연부가 상대적으로 이동하므로, 웨이퍼(W)의 주연부를 효율적으로 세정할 수 있다.
또한, 브러쉬(16)의 세정면(29)이 웨이퍼(W)에 밀착되어 있는 동안, 브러쉬(16)가 웨이퍼(W)와 같은 방향으로 회전된다. 이로써, 웨이퍼(W)의 주연부를 스크럽할 수 있어, 웨이퍼(W)의 주연부를 한층 양호하게 세정할 수 있다. 그리고, 브러쉬(16)의 회전방향은, 웨이퍼(W)의 회전방향과 역방향이어도 좋지만, 웨이퍼(W)의 회전방향과 같은 방향인 경우, 웨이퍼(W)와 브러쉬(16)를 서로 문지를 수 있으므로, 보다 고품질의 세정을 달성할 수 있다.
또한, 이 실시 형태에서는, 브러쉬(16)가 소정 높이의 위치로 이동된 후, 브러쉬(16)가 수평이동됨으로써, 브러쉬(16)의 세정면(29)이 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(14) 및 주단면(15)에 횡(橫)방향(웨이퍼(W)의 측방)으로부터 밀착되는 것으로 했다. 그러나, 브러쉬(16)의 승강 및 수평이동의 순서는 반대라도 좋다. 다시 말해, 요동구동기구(17)가 제어되어, 요동암(13)이 선회하고, 브러쉬(16)가 수평이동 함으로써, 브러쉬(16)의 세정면(29)이 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(14)에 대향하는 위치에 배치된 후, 레시피입력키(42)에서 설정된 밀착량에 근거하여, 승강구동기구(18)가 제어되어, 브러쉬(16)가 하강함으로써, 브러쉬(16)의 세정면(29)으로 웨이퍼(W)의 주연부가 파고들어가서, 브러쉬(16)의 세정면(29)이 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(14) 및 주단면(15)에 종(縱)방향(웨이퍼(W)의 표면측: 상방)으로부터 밀착되어도 좋다. 이 경우에도, 브러쉬(16)의 세정면(29)은, 레시피입력키(42)에서 설정된 밀착량과 거의 동등한 폭으로, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(14)에 접촉한다.
도 7은, 기판처리장치(1)에서 사용되는 브러쉬의 다른 구성을 나타내는 측면도이다. 도 7에 있어서, 도 3에 나타내는 각부에 상당하는 부분에는, 그들 각부와 동일한 참조부호가 붙여져 있다. 또한, 이하에서는, 그 동일한 참조부호를 붙인 부분에 대한 상세한 설명을 생략한다.
도 7에 나타내는 브러쉬(71)의 세정면(29)에는, 복수 개의 홈(72)이 형성되어 있다. 각 홈(72)은, 원추면인 세정면(29)의 모선(母線)방향에 따라 직선 형상으로 뻗어 있다.
이처럼, 브러쉬(71)의 세정면(29)에 홈(72)이 형성되어 있으므로, 브러쉬(71)에 의해 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(14) 및 주단면(15)에 비교적 견고하게 부착되어 있는 오염물질을 긁어낼 수 있다. 그위에, 브러쉬(16)에 의해 웨이퍼(W)로부터 긁어낸 오염물질을, 홈을 통하여, 세정면(29)과 웨이퍼(W)와의 사이로부터 배제할 수 있다. 그 때문에, 도 7로 나타내는 브러쉬(71)가 사용됨으로써, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(14) 및 주단면(15)의 한층 양호한 세정을 달성할 수 있다.
그리고, 홈(72)은, 세정면(29)의 모선방향에 따르는 직선 형상에 한하지 않고, 예를 들면, 세정면(29)의 원주방향에 따르는 링(圓環) 형상으로 형성되어도 좋다. 또한, 홈(72)은, 한 개만 형성되어도 좋다. 홈(72)이 한 개만 형성되는 경우, 그 홈(72)은, 스파이럴 형상으로 형성되어도 좋다.
도 8은, 기판처리장치(1)에서 사용되는 브러쉬의 또다른 구성을 나타내는 측면도이다. 도 8에 있어서, 도 3에 나타내는 각부에 상당하는 부분에는, 그들 각부와 동일한 참조부호가 붙여져 있다. 또한, 이하에서는, 그 동일한 참조부호를 붙인 부분에 대한 상세한 설명을 대략한다.
도 8에 나타내는 브러쉬(81)의 선단부(82)는, 아래쪽을 향하여 앞이 가늘어 지고, 그 측면이 바깥쪽을 향하여 만곡 형상으로 불룩한 대략 원추 형상으로 형성되어 있다. 이 선단부(82)의 측면이, 웨이퍼(W)의 주연영역(14) 및 주단면(15)으로 밀착되는 세정면(83)으로 되어 있다. 그 때문에, 이 브러쉬(81)에서는, 세정면(83) 위의 모선방향의 각 위치에 있어서, 연직방향(중심축선)에 대한 경사각도가 다르다.
이로써, 웨이퍼(W)의 주연부를 브러쉬(81)의 세정면(83)에 파고들어가게 한 상태인 채로, 웨이퍼(W)와 세정면(83)과의 접촉위치를 세정면(83)의 모선방향으로 변화하게 함으로써, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(14) 및 주단면(15)을 더 양호하게 세정할 수 있다. 다시 말해, 브러쉬(81)의 세정면(83) 중, 연직방향(웨이퍼(W)표면에 수직한 수선방향)에 대한 경사각도가 작은 영역에 웨이퍼(W)의 주연부가 파고들어간 상태에서는, 웨이퍼(W)의 주단면(15)에 세정면(83)을 확실하게 접촉하게 할 수 있고, 그 주단면(15)을 양호하게 세정할 수 있다. 또한, 브러쉬(81)의 세정면(83) 중, 연직방향에 대한 경사각도가 큰 영역에 웨이퍼(W)의 주연부가 파고들어간 상태에서는, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(14)에 세정면(83)을 확실하게 접촉하게 할 수 있고, 그 주연영역(14)을 양호하게 세정할 수 있다.
도 9은, 기판처리장치(1)로 사용되는 브러쉬의 또다른 구성을 나타내는 측면도이다. 도 9에 있어서, 도 3에 나타내는 각부에 상당하는 부분에는, 그들 각부와 동일한 참조부호가 붙여져 있다. 또한, 이하에서는, 그 동일한 참조부호를 붙인 부분에 대한 상세한 설명을 대략한다.
도 9에 나타내는 브러쉬(91)의 선단부(92)는, 아래쪽을 향하여 앞이 가늘어 지고, 그 측면이 내부를 향하여 만곡 형상으로 패인 대략 원추 형상으로 형성되어 있다. 이 선단부(92)의 측면이, 웨이퍼(W)의 주연영역(14) 및 주단면(15)으로 밀착되는 세정면(93)으로 되어 있다. 그 때문에, 이 브러쉬(91)에서는, 세정면(93) 위의 모선방향의 각 위치에 있어서, 연직방향(중심축선)에 대한 경사각도가 다르다.
이로써, 웨이퍼(W)의 주연부를 브러쉬(91)의 세정면(93)에 파고들어가게 한 상태인 채로, 웨이퍼(W)와 세정면(93)과의 접촉위치를 세정면(93)의 모선방향으로 변화하게 함으로써, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(14) 및 주단면(15)을 더 양호하게 세정할 수 있다. 다시 말해, 브러쉬(91)의 세정면(93) 중, 연직방향에 대한 경사각도가 작은 영역에 웨이퍼(W)의 주연부가 파고들어간 상태에서는, 웨이퍼(W)의 주단면(15)에 세정면(93)을 확실하게 접촉하게 할 수 있고, 그 주단면(15)을 양호하게 세정할 수 있다. 또한, 브러쉬(91)의 세정면(93) 중, 연직방향에 대한 경사각도가 큰 영역에 웨이퍼(W)의 주연부가 파고들어간 상태에서는, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(14)에 세정면(93)을 확실하게 접촉하게 할 수 있어, 그 주연영역(14)을 양호하게 세정할 수 있다.
도 10은, 기판처리장치(1)에서 사용되는 브러쉬의 또다른 구성을 나타내는 측면도이다. 도 10에 있어서, 도 3에 나타내는 각부에 상당하는 부분에는, 그들 각부와 동일한 참조부호가 붙여져 있다. 또한, 이하에서는, 그 동일한 참조부호를 붙인 부분에 대한 상세한 설명을 대략한다.
도 10에 나타내는 브러쉬(101)는, 선단부(102)가 기부(26) 및 몸통부(27)와 공통의 중심축선 주위로 회전대칭하는 대략 원추대 형상으로 형성되어 있다. 선단부(102)의 측면은, 상단가장자리(上端緣)가 몸통부(27)의 측면으로 연속하고, 연직방향(중심축선)에 대하여 45도의 경사각도를 가지며, 아래쪽일수록 중심축선에 근접하도록 경사져 있다. 그리고, 이 선단부(102)의 측면이, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(14) 및 주단면(15)으로 밀착되는 세정면(103)으로 되어 있다.
이 구성에 의해서도, 도 3에 나타내는 브러쉬(16)와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 다시 말해, 브러쉬(101)의 세정면(103)은, 연직방향에 대하여 경사져 있으므로, 스핀척(3)에 거의 수평으로 파지된 웨이퍼(W)의 주연부를 세정면(103)에 파고들어가게 함으로써, 그 세정면(103)을 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(14) 및 주단면(15)에 확실하게 밀착할 수 있다. 그 때문에, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(14) 및 주단면(15)의 양호한 세정을 달성할 수 있다.
<세정시험>
도 12는, 브러쉬(16)의 누름압과 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(14)에 있어서의 브러쉬(16)의 접촉폭과의 관계를 나타내는 그래프이다.
본원 발명자들은, 브러쉬(16)의 누름압과 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(14)에 있어서의 브러쉬(16)의 접촉폭과의 관계를 조사하기 위한 시험을 행하였다. 이 시험에서는, 브러쉬(16)에 포토레지스트(photoresist)를 배어들게 하여, 이 웨이퍼(W)의 주연부에 브러쉬(16)를 소정의 누름압으로 밀착했다. 그리고, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(14)에 부착된 포토레지스트의 폭을 측정했다. 또한, 브러쉬(16) 세정면(29)의 경사각도는 전술한 바와 같이 45도로 되어 있다. 이 결과가, 도 12에 꺽은 선 그래프로 나타내고 있다.
다시 말해, 브러쉬(16)의 누름압이 1[상대압력값]인 때에는, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(14)에 있어서의 브러쉬(16)의 접촉폭은, 1.2mm정도였다. 브러쉬(16)의 누름압이 2[상대압력값]인 때에는, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(14)에 있어서의 브러쉬(16)의 접촉폭은, 1.8mm정도였다. 또한, 브러쉬(16)의 누름압이 3[상대압력값]인 때에는, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(14)에 있어서의 브러쉬(16)의 접촉폭은, 2.4mm정도였다. 그리고, 여기에서 말하는 상대압력값이란, 누름압의 소정의 압력값을 1로 했을 경우의, 상대적인 압력값이다.
이 결과로부터, 브러쉬(16)의 누름압과 브러쉬(16)의 접촉폭과는, 거의 정비례의 관계를 가지고 있는 것이 이해된다. 따라서, 브러쉬(16)의 누름압(밀착량)에 의해, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(14)에 있어서의 세정폭을 양호하게 제어가능하다는 것이 이해될 것이다.
그리고, 이 제1 실시 형태에서는, 스핀척(3)에 파지된 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(14) 및 주단면(15)을 세정하는 구성을 제시했지만, 도 11에 나타내는 브러쉬(111)를 사용함으로써, 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(112) 및 주단면(15)을 세정할 수 있다.
브러쉬(111)에서는, 선단부(113)가 몸통부(27)를 향하여(상방을 향하여) 앞이 가늘어지는 대략 원추대 형상으로 형성되어, 그 선단부(113)의 측면이 웨이퍼(W)의 주연영역(14) 및 주단면(15)으로 밀착되는 세정면(114)으로 되어 있다. 이 세정면(114)은, 상단가장자리(上端緣)가 몸통부(27)의 측면으로 연속하여, 예를 들면, 연직방향(중심축선)에 대하여 45도의 경사각도를 가지고, 아래쪽일수록 중심축선에서 멀어지도록 경사져 있다. 그 때문에, 스핀척(3)에 거의 수평으로 파지된 웨이퍼(W)의 주연부를 세정면(114)으로 파고들어가게 함으로써, 세정면(114)을 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(112) 및 주단면(15)에 확실하게 밀착할 수 있다. 그 때문에, 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(112) 및 주단면(15)의 양호한 세정을 달성할 수 있다. 또한, 이 브러쉬(111)를 사용하는 경우에 있어서, 브러쉬(111)를 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(112) 및 주단면(15)에 밀착하는 때는, 횡(橫)방향(웨이퍼(W)의 측방)으로부터 밀착해도 좋고, 종(縱)방향(웨이퍼(W)의 이면측: 하방)으로부터 밀착해도 좋다.
그리고, 도 11에 있어서, 도 3에 나타내는 각부에 상당하는 부분에는, 그들 각부와 동일한 참조부호가 붙여져 있다. 또한, 그 동일한 참조부호를 붙인 부분에 대한 상세한 설명은 대략한다.
또한, 전술의 각 브러쉬(16)(71)(81)(91)(101)(111)의 구성을 적당히 조합하여 실시되어도 좋다. 예를 들면, 브러쉬(81)의 세정면(83), 브러쉬(91)의 세정면(93), 브러쉬(101)의 세정면(103) 또는 브러쉬(111)의 세정면(114)에, 브러쉬(71)의 세정면(29)에 형성되어 있는 홈(72)과 같은 홈이 형성되어도 좋다.
그리고, 세정면(29)(103)(114)은, 연직방향에 대하여 45도의 경사각도를 가지고 있다고 했지만, 세정면(29)(103)(114)의 연직방향에 대한 경사각도는, 5∼85도의 범위내에서 설정되면 좋고, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(14) 또는 이면의 주연영역(112)에 있어서의 세정폭을 확보하면서, 브러쉬의 밀착에 의한 웨이퍼(W)의 변형을 방지하기 위해서는, 30∼60도의 범위내에서 설정되는 것이 바람직하다.
또한, 브러쉬(16)가 웨이퍼(W)에 접촉하고 있는 동안, 브러쉬(16)를 회전하게 한다고 했지만, 브러쉬(16)를 회전하게 하지 않고 정지하게 하여도 좋다.
그리고 또, 웨이퍼(W)를 회전하게 함으로써, 브러쉬(16)와 웨이퍼(W)의 주연부가 상대이동하게 하는 구성을 예로 들었지만, 예를 들면, 각형(角形) 기판을 처리대상으로 하는 경우에는, 기판을 정지하게 해두고, 브러쉬를 기판의 주연부에 따라 이동하게 하는 구성으로서도 좋다. 물론, 기판 및 브러쉬의 양쪽을 이동하게 함으로써, 브러쉬를 기판의 주연부에 따라 상대이동하게 하여도 좋다.
또한, 스핀척(3)에 파지된 웨이퍼(W) 표면(상면)의 중앙영역을 세정하기 위한 표면세정 브러쉬, 초음파가 부여된 처리액을 웨이퍼(W)에 공급하는 초음파 세정노즐, 및 기체와 액체가 혼합되어 생성된 액적을 웨이퍼(W)에 공급하는 이류체(二流體) 노즐 중 적어도 어느 쪽이든 하나가 추가로 구비되어도 좋다.
도 13은, 이 발명의 제2 실시 형태에 관련된 기판처리장치의 개략구성을 나타내는 평면도이다. 또한, 도 14는, 도 13에 나타내는 기판처리장치 내부의 도해적인 측면도이다.
이 기판처리장치(201)는, 기판의 일 예로서의 반도체웨이퍼(W)(이하, 간단히「웨이퍼(W)」라고 한다)를 1장씩 처리하는 매엽형의 장치이다. 기판처리장치(201)는, 격벽으로 구획된 처리실(202) 안에, 웨이퍼(W)를 거의 수평으로 파지하여 회전하게 하기 위한 스핀척(203)과, 웨이퍼(W)의 표면(디바이스가 형성되는 쪽의 면: 본 실시 형태에 있어서는 상면)에 처리액을 공급하기 위한 표면노즐(204)과, 웨이퍼(W)의 이면(본 실시 형태에 있어서는 하면)에 처리액을 공급하기 위한 이면노즐(205)과, 웨이퍼(W)의 주연부를 세정하기 위한 브러쉬기구(206)를 구비하고 있다.
스핀척(203)은, 진공흡착식 척이다. 이 스핀척(203)은, 거의 연직된 방향으로 뻗은 스핀축(207)과, 이 스핀축(207)의 상단에 부착되어, 웨이퍼(W)를 거의 수평한 자세로 그 이면(하면)을 흡착하여 파지하는 흡착베이스(208)와, 스핀축(207)과 같은 축에 결합된 회전축을 가지는 스핀모터(209)를 구비하고 있다. 이로써, 웨이퍼(W)의 이면이 흡착베이스(208)에 흡착파지된 상태에서, 스핀모터(209)가 구동되면, 웨이퍼(W)가 스핀축(207)의 중심축선 주위로 회전한다.
표면노즐(204) 및 이면노즐(205)에는, 각각 처리액공급관(210)(211)이 접속되어 있다. 이들 처리액공급관(210)(211)에는, 처리액밸브(212)를 통하여, 도시하지 않은 처리액공급원으로부터의 처리액이 공급되도록 되어 있다. 표면노즐(204) 은, 처리액공급관(210)을 통하여 공급되는 처리액을, 스핀척(203)에 파지된 웨이퍼(W) 표면의 중앙을 향하여 토출한다. 또한, 이면노즐(205)는, 처리액공급관(211)을 통하여 공급되는 처리액을, 스핀척(203)에 파지된 웨이퍼(W) 이면의 주단연(周端緣)과 흡착베이스(208)와의 사이를 향하여 토출한다.
한편, 처리액으로서는, 순수(純水)를 사용할 수 있다. 또한, 순수에 한하지 않고, 처리액으로서, 탄산수, 이온수, 오존수, 환원수(수소수）또는 자기수 등의 기능수를 사용해도 좋다. 또한, 처리액으로서, 암모니아수 또는 암모니아수와 과산화수소수와의 혼합액 등의 약액을 사용할 수도 있다.
브러쉬기구(206)는, 스핀척(203)에 의한 웨이퍼(W)의 파지위치보다 윗쪽에서 거의 수평으로 뻗은 요동암(213)과, 이 요동암(213)의 선단에 파지되어, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(214A)(예를 들면, 웨이퍼(W)의 주단연(周端緣)으로부터 폭1∼4mm인 링 형상영역), 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(214B)(예를 들면, 웨이퍼(W)의 주단연(周端緣)으로부터 폭1∼2mm인 링 형상영역), 및 주단면(215)을 세정하기 위한 브러쉬(216)와, 요동암(213)을 웨이퍼(W)의 회전범위 밖에 설정한 연직축선 주위로 수평방향에 따라 요동하게 하는 요동구동기구(217)와, 요동암(213)을 승강하게 하는 승강구동기구(218)를 구비하고 있다.
한편, 웨이퍼(W)의 주연부라 함은, 웨이퍼(W)의 적어도 표면의 주연영역(214A), 이면의 주연영역(214B) 및 주단면(215)을 포함하는 부분을 말한다.
요동암(213)의 기단부에는, 연직방향으로 뻗은 암지지축(219)의 상단부가 결합되어 있다. 이 암지지축(219)에, 요동구동기구(217)의 구동력이 입력되도록 되어 있다. 요동구동기구(217)의 구동력을 암지지축(219)에 입력하여, 암지지축(219)을 왕복회전하게 함으로써, 요동암(213)을 암지지축(219)을 지점(支點)으로 요동하게 할 수 있다. 또한, 암지지축(219)에, 승강구동기구(218)가 결합되어 있다. 승강구동기구(218)가 암지지축(219)을 상하로 움직이게 함으로써, 이 암지지축(219)과 일체적으로 요동암(213)을 상하로 움직이게 할 수 있다.
요동암(213)의 선단부(유단부(遊端部))에는, 브러쉬회전축(220)이 회전가능하게 파지되어 있다. 이 브러쉬회전축(220)은, 연직방향으로 뻗어서, 요동암(213) 선단부의 하면을 관통하고 있다. 브러쉬회전축(220)에는, 요동암(213)의 내부에 있어서, 브러쉬회전축(220)을 회전하게 하기 위한 브러쉬자전기구(221)가 결합되어 있다. 한편, 브러쉬회전축(220)의 하단부에는, 홀더설치부(222)가 고정되어 있다. 이 홀더설치부(222)에, 브러쉬홀더(223)를 거쳐, 브러쉬(216)가 부착되어 있다.
도 15는, 홀더설치부(222), 브러쉬(216) 및 브러쉬홀더(223)의 구성을 나타내는 단면도이다.
홀더설치부(222)는, 브러쉬회전축(220)이 중심에 끼워져서, 브러쉬회전축(220)에 고정된 원판 형상의 상면부(224)와, 이 상면부(224)의 주연(周緣)으로부터 아래쪽을 향하여 뻗은 원통 형상의 측면부(225)를 일체적으로 구비하고 있다. 측면부(225)의 내주면(內周面)에는, 브러쉬홀더(223)의 후술하는 나사부(236)에 형성되어 있는 나사와 나사체결 가능한 나사가 깎여 있다.
브러쉬(216)는, 예를 들면, PVA(폴리비닐알코올)나 우레탄 등의 탄성변형 가능한 재료로 형성된 스폰지재(다공질부재)로 이루어지고, 대략 원판 형상의 기 부(226)와, 이 기부(226)의 선단(先端)측의 단면 위에 구비되어, 기부(226)보다도 작은 직경의 대략 원판 형상(편평한 원주 형상)의 몸통부(227)와, 이 몸통부(227)의 선단측의 단면에 접속되어, 선단측을 향하여 넓어지는(아래쪽일수록 직경이 커진다) 대략 원추대 형상의 제1주단면 접촉부(228)를 일체적으로 구비하고 있다. 기부(226), 몸통부(227) 및 제1주단면 접촉부(228)는, 각 중심축선이 일치하고 있어, 브러쉬(216)는, 그 중심축선 주위로 회전대칭하는 형상을 가지고 있다.
그리고, 이 브러쉬(216)에서는, 몸통부(227) 선단측의 단면에 있어서의 제1주단면 접촉부(228) 주위의 링 형상의 부분이, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(214A)에 접촉하는 제1세정면(229A)으로 되어 있다. 또한, 제1주단면 접촉부(228)의 측면은, 상단가장자리(上端緣)가 제1세정면(229A)에 연속하여, 연직방향에 대하여 45도의 경사각도를 가지고, 아래쪽일수록 브러쉬(216)의 중심축선으로부터 멀어지도록 경사져 있어, 웨이퍼(W)의 주단면(215)에 접촉하는 제2세정면(229B)으로 되어 있다.
브러쉬홀더(223)는, 대략 원주 형상의 수지블록(230)과, 이 수지블록(230)에 브러쉬(216)를 고정하기 위한 고정부재(231)를 구비하고 있다.
수지블록(230)의 한 쪽 단부의 주면에는, 그 전 주위에 걸쳐, 단면이 대략 사각형(矩) 형상의 끼워맞춤홈(232)이 형성되어 있다. 또한, 수지블록(230)의 한 쪽 단부에는, 끼워맞춤홈(232)에 대하여 직경방향 안쪽에 미소한 간격을 사이에 둔 위치에, 단면이 대략 U자 형상의 절취홈(233)이 원주방향에 걸쳐 형성되어 있다. 이로써, 끼워맞춤홈(232)과 절취홈(233)과의 사이의 부분은, 수지의 휨성에 의한 탄성이 부여된 탄성편(234)으로 되어 있다. 이 탄성편(234)의 외주면에는, 복수의 반구(半球) 형상의 결합돌기(235)가 형성되어 있다. 한편, 수지블록(230)의 다른 쪽 단면에는, 편평한 원주 형상의 나사부(236)가 일체적으로 형성되어 있다. 이 나사부(236)의 주면에는, 홀더설치부(222)에 형성된 나사와 나사체결 가능한 나사가 깎여 있다.
고정부재(231)는, 대략 원형의 외형을 가지는 원판부(237)와, 이 원판부(237)의 주연(周緣)으로부터 한 쪽으로 뻗은 대략 원통 형상의 원통부(238)를 일체적으로 구비하고 있다. 원판부(237)의 중앙부에는, 브러쉬(216)의 몸통부(227)를 끼워맞춤 가능한 삽통구멍(239)이 형성되어 있다. 원통부(238)의 내경은, 브러쉬(216)의 기부(226)의 외경에 거의 일치하고, 또한, 탄성편(234)에 외력이 작용하지 않고 있는 상태에서, 그 탄성편(234)의 외경보다 약간 작게 형성되어 있다. 그리고, 원통부(238)의 내주면에는, 각 결합돌기(235)와 결합 가능한 복수의 결합오목부(240)가 형성되어 있다.
브러쉬(216)의 몸통부(227)를 고정부재(231)의 삽통구멍(239)에 끼워서, 기부(226)를 원통부(238) 안에 수용하고, 원통부(238)를 수지블록(230)의 끼워맞춤홈(232)에 끼워, 각 결합돌기(235)와 각 결합오목부(240)를 결합함으로써, 브러쉬(216)가 브러쉬홀더(223)에 파지되어 있다. 그리고, 브러쉬홀더(223)의 나사부(236)를 홀더설치부(222)에 나사체결함으로써, 브러쉬(216)의 홀더설치부(222)로의 부착이 달성된다.
도 16은, 기판처리장치(201)의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
기판처리장치(201)는, 마이크로 컴퓨터를 포함하는 제어유닛(241)을 구비하 고 있다. 이 제어유닛(241)에는, 사용자에 의해 처리레시피(웨이퍼(W)의 처리를 위한 각종 조건)를 입력하기 위한 레시피입력키(242)가 접속되어 있다. 또한, 제어유닛(241)에는, 스핀모터(209), 처리액밸브(212), 요동구동기구(217), 승강구동기구(218) 및 브러쉬자전기구(221) 등이 제어대상으로서 접속되어 있다.
도 17은, 기판처리장치(201)에 있어서의 웨이퍼(W)의 처리를 설명하기 위한 공정도이다. 또한, 도 18은, 웨이퍼(W) 처리 중에 있어서의 브러쉬(216)의 상태를 나타내는 측면도이다.
웨이퍼(W)의 처리에 앞서, 사용자에 의해, 레시피입력키(242)가 조작되어, 웨이퍼(W)의 웨이퍼(W)에 대한 브러쉬(216)의 연직방향(웨이퍼(W)의 표면에 대하여 수직한 방향) 및 수평방향(웨이퍼(W)의 표면에 대하여 평행한 방향)의 밀착량이 설정되어 있다(스텝T1). 연직방향 및 수평방향의 밀착량이란, 웨이퍼(W)의 주연부에 브러쉬(216)를 밀착하게 했을 때의 브러쉬(216)의 연직방향 및 수평방향의 탄성변형량을 말한다. 보다 구체적으로는, 연직방향의 밀착량이란, 브러쉬(216)의 제1세정면(229A)이 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(214A)에 접한 상태로부터, 브러쉬(216)를 탄성변형하게 하면서 연직방향으로 변위하게 하여서, 제1세정면(229A)이 주연영역(214A)으로 밀착된 상태로 될 때까지의 변위량을 말한다. 또한, 수평방향의 밀착량이란, 브러쉬(216)의 제2세정면(229B)이 웨이퍼(W)의 주단면(215)에 접한 상태로부터, 브러쉬(216)를 탄성변형하게 하면서 수평방향으로 변위하게 하여, 제2세정면(229B)이 주단면(215)으로 밀착된 상태로 될 때까지의 변위량을 말한다.
처리실(202) 안에 반입되는 웨이퍼(W)는, 스핀척(203)에 파지된다(스텝T2). 그 후, 제어유닛(241)에 의해 스핀모터(209)가 제어되어, 스핀척(203)에 의한 웨이퍼(W)의 회전이 개시된다(스텝T3). 웨이퍼(W)는, 예를 들면, 100rpm의 회전속도로 회전된다. 그 다음에, 제어유닛(241)에 의해 처리액밸브(212)가 열려서, 표면노즐(204) 및 이면노즐(205)로부터 각각 웨이퍼(W)의 표면 및 이면으로의 처리액의 공급이 개시된다(스텝T4).
또한, 제어유닛(241)에 의해 브러쉬자전기구(221)가 제어되어, 브러쉬(216)가, 예를 들면, 100∼200rpm의 회전속도로, 웨이퍼(W)의 회전방향과 같은 방향으로 회전된다. 그 후, 제어유닛(241)에 의해 요동구동기구(217) 및 승강구동기구(218)가 제어되어, 브러쉬(216)의 제1세정면(229A)이 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(214A)에 밀착됨과 동시에, 제2세정면(229B)이 주단면(215) 및 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(214B)으로 밀착된다(스텝T5). 구체적으로는, 요동구동기구(217) 및 승강구동기구(218)가 제어되어, 브러쉬(216)가, 제1세정면(229A)이 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(214A)에 접하고, 제2세정면(229B)이 웨이퍼(W)의 주단면(215)에 접촉하는 위치로 이동된다. 그 후, 승강구동기구(218)가 제어되어, 브러쉬(216)가 레시피입력키(242)에서 설정된 연직방향의 밀착량만큼 하강되어, 브러쉬(216)의 제1세정면(229A)이 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(214A)으로 밀착된다. 또한, 이것에 전후하여, 요동구동기구(217)가 제어되어, 브러쉬(216)가 레시피입력키(242)에서 설정된 수평방향의 밀착량만큼 웨이퍼(W)를 향하여 이동되어, 브러쉬(216)의 제2세정면(229B)이 웨이퍼(W)의 주단면(215)으로 밀착된다. 제2세정면(229B)은, 아래쪽일수록 브러쉬(216)의 중심축선으로부터 멀어지도록 경사져 있으므로, 웨이퍼(W)의 주단면(215)으로 밀착되면, 탄성변형하여, 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(214B)에 돌아들어가서 접촉한다. 이로써, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(214A) 및 주단면(215)을 세정할 수 있는 동시에, 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(214B)도 세정할 수 있다.
또한, 이렇게 하여 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(214A), 주단면(215) 및 이면의 주연영역(214B)이 세정되고 있는 동안, 웨이퍼(W) 표면에 공급되는 처리액에 의해, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(214A)보다 안쪽인 중앙영역(디바이스 형성영역)에 부착된 오염을 씻어낼 수 있다. 또한, 처리액으로서의 순수는, 브러쉬(216)에 의해 주연영역(214A) 및 주단면(215)으로부터 제거된 오염물질이 웨이퍼(W) 표면의 중앙영역(디바이스 형성영역)에 침입하는 것을 방지하는 보호액으로서의 역할도 가지고 있다. 또한, 보호액으로서 처리액을 사용하는 경우는, 순수 이외, 탄산수, 이온수, 환원수(수소수）또는 자기수 등의 기능수 등, 웨이퍼(W)표면의 디바이스 형성영역에 영향을 주지 않는 처리액이 선택되는 것이 바람직하다.
브러쉬(216)에 의한 세정 개시로부터 소정시간이 경과하면, 제어유닛(241)에 의해 요동구동기구(217) 및 승강구동기구(218)가 제어되어, 브러쉬(216)가 처리시작 전의 홈포지션으로 후퇴된다(스텝T6). 또한, 브러쉬(216)가 홈포지션에 되돌려지는 동안에, 브러쉬자전기구(221)의 구동이 정지되어, 브러쉬(216)의 회전이 정지된다. 그리고, 제어유닛(241)에 의해 처리액밸브(212)를 닫혀져서, 표면노즐(204) 및 이면노즐(205)로부터의 처리액 공급이 정지된다(스텝T7).
그 후는, 제어유닛(241)에 의해 스핀모터(209)이 제어되어, 웨이퍼(W)가 고속(예를 들면, 3000rpm)으로 회전된다(스텝T8). 이로써, 웨이퍼(W)에 부착되어 있 는 처리액을 떨어내어서, 웨이퍼(W)를 건조하게 할 수 있다.
웨이퍼(W)의 고속회전이 소정시간에 걸쳐 계속되어지면, 스핀모터(209)가 정지되어, 스핀척(203)에 의한 웨이퍼(W)의 회전이 정지된다(스텝T9). 그리고, 웨이퍼(W)가 정지한 후, 그 처리가 끝난 웨이퍼(W)가 처리실(202)로부터 반출되어 간다(스텝T1O).
한편, 웨이퍼(W)의 이면은, 스핀척(203)의 흡착베이스(208)와의 접촉부분의 오염(흡착자국)을 제거하기 위하여, 이 기판처리장치(201)에 있어서의 처리 후에, 다른 기판처리장치(처리챔버)에서 세정된다.
이상과 같이, 브러쉬(216)의 제1세정면(229A)을 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(214A)에 밀착함과 동시에, 브러쉬(216)의 제2세정면(229B)을 웨이퍼(W)의 주단면(215)에 밀착함으로써, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(214A) 및 주단면(215)을 동시에 세정할 수 있다.
게다가, 브러쉬(216)가 레시피입력키(242)에서 설정된 밀착량으로 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(214A)으로 밀착되므로, 웨이퍼(W)의 두께에 관계없이, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(214A)에 대한 브러쉬(216)의 밀착력을 확보할 수 있어서, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(214A)을 양호하게 세정할 수 있다.
그러면서, 제1세정면(229A)이 평탄면이므로, 그 제1세정면(229A)과 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(214A)과의 접촉부분 전역에서, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(214A)에 대한 브러쉬(216)의 밀착력을 같게 할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(214A)을 똑같이 세정할 수 있다.
또한, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(214A)보다 안쪽인 영역(중앙영역)에 제1세정면(229A)이 접촉하는 경우가 없기 때문에, 브러쉬(216)로 세정해야 할 주연영역(214A)과 세정할 필요없는 중앙영역을 명확히 구별하여 처리할 수 있다. 그 때문에, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(214A)에 있어서의 세정폭의 정밀도 향상을 꾀할 수 있어, 그 세정폭을 최대한 확보하면서, 브러쉬(216)에 의한 디바이스의 손상을 회피할 수 있다.
그리고, 제2세정면(229B)은, 아래쪽일수록 브러쉬(216)의 중심축선으로부터 멀어지도록 경사져 있으므로, 웨이퍼(W)의 주단면(215)으로 밀착되면, 탄성변형하여, 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(214B)으로 돌아들어가서 접촉한다. 그 때문에, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(214A) 및 주단면(215)을 세정할 수 있는 동시에, 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(214B)도 세정할 수 있다. 다시 말해, 웨이퍼(W)의 주연부(한 쪽 표면 및 다른 쪽 표면의 주연영역(214A)(214B) 및 주단면(215))의 모두를 동시에 세정할 수 있어서, 웨이퍼(W) 주연부의 세정처리를 효율적으로 행할 수 있다.
또한, 웨이퍼(W) 표면의 중앙영역에는 디바이스가 형성되고, 웨이퍼(W)의 이면에는 디바이스가 형성되어 있지 않다. 그 때문에, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(214A)에 대해서는, 그 세정폭에 높은 정밀도가 요구되고, 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(214B)에 대해서는, 그 세정폭의 정밀도는 웨이퍼(W)의 표면측만큼 높이 요구되지 않는다. 따라서, 이러한 경우에는 특히, 본 실시 형태와 같이, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(214A)을 제1세정면(229A)으로 정밀도가 좋게 세정하여, 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(214B)을 제2세정면(229B)으로 세정하는 것이 유효하다.
그리고, 브러쉬(216)가 웨이퍼(W)에 밀착되어 있는 동안, 스핀척(203)에 의해 웨이퍼(W)가 회전되어, 브러쉬(216)와 웨이퍼(W)의 주연부가 상대적으로 이동하므로, 웨이퍼(W)의 주연부를 효율적으로 세정할 수 있다.
또한, 브러쉬(216)가 웨이퍼(W)에 밀착되어 있는 동안, 브러쉬(216)가 웨이퍼(W)와 같은 방향으로 회전된다. 이로써, 웨이퍼(W)의 주연부를 스크럽할 수 있어서, 웨이퍼(W)의 주연부를 한층 양호하게 세정할 수 있다. 그리고, 브러쉬(216)의 회전방향은, 웨이퍼(W)의 회전방향과는 역방향이어도 좋지만, 웨이퍼(W)의 회전방향과 같은 방향일 경우, 웨이퍼(W)와 브러쉬(216)를 서로 문지르게 할 수 있으므로, 보다 고품질의 세정을 달성할 수 있다.
도 19는, 기판처리장치(201)에 사용되는 브러쉬의 다른 구성을 나타내는 측면도이다. 도 19에 있어서, 도 15에 나타내는 각부에 상당하는 부분에는, 그들 각부와 동일한 참조부호가 붙여져 있다. 또한, 이하에서는, 그 동일한 참조부호를 붙인 부분에 대한 상세한 설명을 생략한다.
이 도 19에 나타내는 브러쉬(271)는, 대략 원추대 형상의 제1주단면 접촉부(228)의 선단측에, 각각 대략 원추대 형상으로 형성된 제2주단면 접촉부(272) 및 제3주단면 접촉부(273)를 일체적으로 구비하고 있다. 제2주단면 접촉부(272)는, 그 중심축선을 제1주단면 접촉부(228)의 중심축선에 일치하게 하여서, 작은 직경측의 단면(端面)이 제1주단면 접촉부(228)의 선단(先端)측의 단면(端面)(큰 직경측의 단면)에 있어서의 중앙부분에 접속되어 있다. 또한, 제3주단면 접촉부(273)는, 그 중 심축선을 제2주단면 접촉부(272)의 중심축선에 일치하게 하여서, 작은 직경측의 단면이 제2주단면 접촉부(272)의 선단측의 단면(端面)(큰 직경측의 단면)의 중앙부분에 접속되어 있다.
그리고, 이 브러쉬(271)에서는, 제1주단면 접촉부(228) 선단측의 단면에 있어서 제2주단면 접촉부(272) 주위의 링 형상의 부분이, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(214A)에 접촉하는 제3세정면(274A)으로 되어 있다. 이 제3세정면(274A)은, 그 내경으로부터 외경까지의 거리(이하 간단히, 세정면의 폭이라 한다)가 제1세정면(229A)의 폭보다도 좁아져 있다. 또한, 제2주단면 접촉부(272)의 측면은, 상단가장자리(上端緣)가 제3세정면(274A)으로 연속하여, 연직방향에 대하여 45도의 경사각도를 가지고, 아래쪽일수록 중심축선으로부터 멀어지도록 경사져 있어, 웨이퍼(W)의 주단면(215)에 접촉하는 제4세정면(274B)으로 되어 있다.
또한, 제2주단면 접촉부(272) 선단측의 단면에 있어서의 제3주단면 접촉부(273) 주위의 링 형상 부분이, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(214A)에 접촉하는 제5세정면(275A)으로 되어 있다. 이 제5세정면(275A)은, 그 폭이 제3세정면(274A)의 폭보다도 좁아져 있다. 그리고, 제3주단면 접촉부(273)의 측면은, 상단가장자리(上端緣)가 제5세정면(275A)으로 연속하여, 연직방향에 대하여 45도의 경사각도를 가지고, 아래쪽일수록 중심축선으로부터 멀어지도록 경사져 있어, 웨이퍼(W)의 주단면(215)에 접촉하는 제6세정면(275B)으로 되어 있다. 또한, 예를 들면, 제1세정면(229A)의 폭은 4mm, 제3세정면(274A)의 폭은 3mm, 제5세정면(275A)의 폭은 2mm로 되어 있다.
이 브러쉬(271)가 채용된 경우, 웨이퍼(W)의 처리에 앞서, 사용자에 의해, 레시피입력키(242)에서 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(214A)의 세정폭이 설정된다. 그리고, 웨이퍼(W)의 처리시에는, 제어유닛(241)(도 16참조)에 의해, 레시피입력키(242)에서 설정된 세정폭에 따라서, 제1세정면(229A), 제3세정면(274A) 또는 제5세정면(275A)이 선택되어, 그 선택된 제1세정면(229A), 제3세정면(274A) 또는 제5세정면(275A)이 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(214A)으로 밀착된다. 이처럼, 제1세정면(229A), 제3세정면(274A) 및 제5세정면(275A)의 폭이 서로 다르므로, 이들 제1세정면(229A), 제3세정면(274A) 및 제5세정면(275A)를 가려 사용함으로써, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(214A)에 있어서의 세정폭을 용이하게 변경할 수 있다.
또한, 제1세정면(229A), 제3세정면(274A) 및 제5세정면(275A)의 폭이 같아도 좋고, 이 경우, 웨이퍼(W)의 세정에 의해 제1세정면(229A) 및 제2세정면(229B)이 마모하거나, 웨이퍼(W)의 세정이 방해받을 정도로 과도하게 제1세정면(229A) 및 제2세정면(229B)의 일부에 오염물질이 축적되거나 했을 때는, 제3세정면(274A) 및 제4세정면(274B),혹은 제5세정면(275A) 및 제6세정면(275B)을 사용하는 것처럼, 웨이퍼(W)의 세정에 사용하는 세정면을 변경함으로써, 계속해서, 웨이퍼(W)의 주연부를 양호하게 세정할 수 있다.
도 20은, 기판처리장치(201)에서 사용되는 브러쉬의 또다른 구성을 나타내는 측면도이다. 도 20에 있어서, 도 15에 나타내는 각부에 상당하는 부분에는, 그들 각부와 동일한 참조부호가 붙여져 있다. 또한, 이하에서는, 그 동일한 참조부호를 붙인 부분에 대한 상세한 설명을 대략한다.
도 20에 나타내는 브러쉬(281)의 제2세정면(229B)에는, 복수 개의 홈(282)이 형성되어 있다. 각 홈(282)은, 적어도 그 일단(상단)이 제2세정면(229B)에 이르는 위치까지, 제2세정면(229B)의 모선방향에 따라 직선 형상으로 뻗어 있다.
이처럼, 브러쉬(281)의 제2세정면(229B)에 홈(282)이 형성되어 있으므로, 브러쉬(281)에 의해 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(214B) 및 주단면(215)에 비교적 견고하게 부착되어 있는 오염물질을 긁어낼 수 있다. 그위에, 브러쉬(281)에 의해 웨이퍼(W)로부터 긁어낸 오염물질을, 홈을 통하여, 제2세정면(229B)과 웨이퍼(W)와의 사이에서 배제할 수 있다. 그 때문에, 브러쉬(281)가 사용됨으로써, 웨이퍼(W)의 한층 양호한 세정을 달성할 수 있다.
그리고, 홈(282)은, 제2세정면(229B)의 모선방향에 따르는 직선 형상에 한하지 않고, 예를 들면, 제2세정면(229B)의 원주방향에 따르는 링 형상으로 형성되어도 좋다. 또한, 홈(282)은, 한 개만 형성되어도 좋다. 홈(282)이 한 개만 형성될 경우, 그 홈(282)은, 스파이럴 형상으로 형성되어도 좋다.
<세정효과 확인시험>
도 21은, 여러가지 형상의 브러쉬에 의한 세정효과를 확인하기 위한 시험의 결과를 나타내는 그래프이다.
본원 발명자들은, PVA를 사용하여, 4종류의 형상의 브러쉬(A)(B)(C)(D)를 제작하여, 이들 브러쉬A∼D를, 다이닛폰스크린제조 주식회사 제품인 브러쉬스크러버(brush scrubber)(상품명「SS-3000」)에 선택적으로 장착하여, 이 브러쉬스크러버로, 각 브러쉬A∼D에 의한 웨이퍼(W) 주연부의 세정을 행하였다. 이 세정의 전후 에서, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(214A), 이면의 주연영역(214B) 및 주단면(215)에 부착되어 있는 파티클수를, 주식회사 레이텍스 제품인 에지검사기(상품명「RXW-800」)를 사용하여 계수(計數)했다. 세정 전의 계수결과(Pre)가, 도 21에 평행선 빗금 모양의 막대그래프로 나타나 있고, 세정 후의 계수결과(Post)가, 도 21에 연와(煉瓦)모양의 막대그래프로 나타나 있다. 또한, 세정전후의 계수결과로부터 산출한 파티클 제거율(PRE)이, 도 21에 꺽은 선 그래프로 나타나고 있다. 그리고, 파티클 제거율(PRE)은, (PRE)=(Pre-Post)÷Pre×100(％)의 수식에 의해 도출된다.
브러쉬A는, 웨이퍼(W)의 측방에 배치되어, 웨이퍼(W)의 표면에 직교하는 축에 평행한 중심축을 가지는 원주 형상의 브러쉬이다. 브러쉬A를 사용한 세정에서는, 브러쉬A의 측면을 웨이퍼(W)의 주단면(215)에 밀착했다. 이 세정에 의한 파티클 제거율은, 20％정도였다.
브러쉬B는, 하면(下面)이 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(214A)에 대향하고, 웨이퍼(W)의 표면과 거의 평행하게 배치된 원판 형상의 브러쉬이다. 브러쉬B를 사용한 세정에서는, 브러쉬B의 하면을 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(214A)에 대하여 윗쪽에서 밀착했다. 그렇지만, 파티클은, 거의 제거되지 않고, 이 세정에 의한 파티클 제거율은, 거의 0％이었다.
브러쉬C는, 제2 실시 형태에 관련된 브러쉬(216)와 같은 형상을 가지는 브러쉬이다. 이 브러쉬C를 사용한 세정에서는, 제2 실시 형태와 같게 하여, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(214A), 이면의 주연영역(214B) 및 주단면(215)을 세정했다. 이 세정에 의한 파티클 제거율은, 80％정도이었다.
브러쉬D는, 웨이퍼(W)의 측방에 배치되어, 웨이퍼(W)를 끼워맞춤 가능한 홈을 주면에 가지는 원통 형상의 브러쉬이다(문헌3 참조). 브러쉬D를 사용한 세정에서는, 브러쉬D의 홈에 웨이퍼(W)의 주연부를 끼워맞추었다. 이 세정에 의한 파티클 제거율은, 10％정도이었다.
이 결과로부터, 제2 실시 형태에 관련된 브러쉬(216)는, 종래의 제안에 관련된 브러쉬A, B, D와 비교하여, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(214A), 이면의 주연영역(214B) 및 주단면(215)을 세정하는 성능이 높은 것이 이해될 것이다.
도 22는, 웨이퍼(W) 표면의 주연으로부터의 거리와 파티클 제거율과의 관계를 나타내는 그래프이다.
또한, 본원 발명자들은, Si(실리콘)파티클이 부착된 웨이퍼(W)를 준비하여, 이 웨이퍼(W)의 주연부를 브러쉬(216)로 세정한 후, 그 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(214A)의 파티클수를, 케엘에이·텐콜 주식회사 제품인 결함/이물검사장치(상품명 「서프스캔SP1」)를 사용하여 계수했다. 그리고, 그 계수결과로부터, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(214A)위의 각 위치에서의 파티클제거율을 구하여, 웨이퍼(W)의 주연으로부터 각 위치까지의 거리와 파티클 제거율과의 관계를 구했다. 그 결과가, 도 22에 꺽은선 그래프로 나타나 있다. 한편, 본 실험에서는, 웨이퍼(W) 표면의 주연에 있어서의 세정폭을 2mm로 설정했다.
도 22에 나타낸 바와 같이, 브러쉬(216)를 사용한 세정에서는, 웨이퍼(W)의 주연으로부터 2mm의 위치를 경계로, 웨이퍼(W)의 표면에 있어서의 파티클 제거율이 급격하게 변화한다.
이 결과로부터, 브러쉬(216)를 사용한 세정에서는, 웨이퍼(W)의 표면에 있어서, 브러쉬(216)로 세정되는 영역과 세정되지 않는 영역을 명확히 구별할 수 있어, 세정폭의 정밀도 향상을 달성할 수 있는 것이 이해될 것이다.
그리고, 이 제2 실시 형태에 관련된 각 브러쉬(216)(271)(281)의 구성을 적당히 조합하게 하여 실시되어도 좋다. 예를 들면, 브러쉬(271)의 제2세정면(229B), 제4세정면(274B) 및 제6세정면(275B)에, 브러쉬(281)의 제2세정면(229B)에 형성되어 있는 홈(282)과 같은 홈이 형성되어도 좋다.
또한, 브러쉬(216)(281)의 제1세정면(229A) 및 브러쉬(271)의 제1세정면(229A), 제3세정면(274A) 및 제5세정면(275A)에, 직경방향으로 뻗은 직선 형상의 홈 또는 원주방향으로 뻗은 링 형상의 홈 등이 형성되어도 좋다.
그리고, 제2세정면(229B)은, 연직방향에 대하여 45도의 경사각도를 가지고 있다고 했지만, 제2세정면(229B)의 연직방향에 대한 경사각도는, 5∼85도의 범위내에서 설정되면 좋다. 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(214B)에 있어서의 세정폭을 확보하면서, 브러쉬(216)(271)(281)의 밀착에 의한 웨이퍼(W)의 변형을 방지하기 위하여는, 30∼60도의 범위내에서 설정되는 것이 바람직하다. 브러쉬(271)의 제4세정면(274B) 및 제6세정면(275B)에 대하여도, 제2세정면(229B)과 같이, 연직방향에 대한 경사각도는, 5∼85도의 범위내에서 설정되면 좋고, 30∼60도의 범위내에서 설정되는 것이 바람직하다.
또한, 제2세정면(229B), 제4세정면(274B) 및 제6세정면(275B)은, 회전반경방향의 바깥쪽을 향하여 불룩한 만곡 형상 또는 회전반경방향의 내부를 향하여 패인 만곡 형상을 하고 있어도 좋다.
또한, 브러쉬(216)(271)(281)가 웨이퍼(W)에 접촉하고 있는 동안, 브러쉬(216)를 회전하게 한다고 했지만, 브러쉬(216)(271)(281)를 회전하게 하지 않고 정지하게 하여도 좋다.
그리고 또, 웨이퍼(W)를 회전하게 함으로써, 브러쉬(216)(271)(281)와 웨이퍼(W)의 주연부가 상대이동하게 하는 구성을 예로 들었지만, 예를 들면, 각형(角形) 기판을 처리대상으로 한 경우에는, 기판을 정지하게 하여 두고, 브러쉬를 기판의 주연부에 따라 이동하게 하는 구성으로서도 좋다. 물론, 기판 및 브러쉬의 양쪽을 이동하게 함으로써, 브러쉬를 기판의 주연부에 따라 상대이동하게 하여도 좋다.
또한, 스핀척(203)에 파지된 웨이퍼(W)의 표면(상면)의 중앙영역을 세정하기 위한 표면세정 브러쉬, 초음파가 부여된 처리액을 웨이퍼(W)에 공급하는 초음파 세정노즐, 및 기체와 액체가 혼합되어서 생성된 액적을 웨이퍼(W)에 공급하는 이류체 노즐 중 적어도 어느쪽이든 하나가 추가로 구비되어도 좋다.
그리고, 순수, 기능수, 또는 약액 등의 처리액을 사용하여 웨이퍼(W)의 주연부를 세정하는 장치를 예로 들었지만, 웨이퍼(W)의 주연부의 박막(薄膜)을 에칭하는 장치로서도 좋고, 이 경우, 처리액으로서는, 불소산, 초산, 인산, 염산, 수산(蓚酸), 및 구연산 등 중 적어도 하나를 포함하는 에칭액을 사용해도 좋다. 또는, 웨이퍼(W) 주연부의 폴리머 등의 반응생성물을 제거하는 장치이어도 좋으며, 이 경우, 처리액으로서는, 유기 아민계 제거액 또는 불화안몬계 제거액 등을 포함하는 폴리머 제거액을 사용해도 좋다. 그리고 또, 웨이퍼(W) 주연부의 레지스트를 박리 하는 장치로서도 좋고, 이 경우, 처리액으로서는, 황산과수(硫酸過水)(SPM) 또는 황산 오존 등을 포함하는 레지스트 박리액을 사용해도 좋다.
또한, 이들 실시 형태는, 본 발명의 기술적 내용을 밝히기 위하여 활용된 구체예에 지나치지 않고, 본 발명은, 이들 구체예에 한정하여 해석되어서는 아니되고, 본 발명의 정신 및 범위는, 첨부한 청구의 범위에 의해서만 한정된다.
이 출원은, 2006년3월30일에 일본국특허청에 제출된 특허출원2006-95549호 및 특허출원2006-95551호에 대응하고 있어, 이들 출원의 전 개시는 여기에서 인용에 의해 포함되는 것으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 기판처리장치 및 기판처리방법에 의하면, 기판세정에 있어 브러쉬의 누름압이 일정하여 세정도에 편중이 해소되고 세정폭이 균일하여 양호한 세정을 실현하는 효과가 있다.
그리고, 기판세정에 사용하는 처리액을 보호액으로 작용하게 함으로써, 오염물질에 의한 디바이스 형성영역의 재오염을 방지하는데에 효과가 있다.

Claims (22)

  1. 기판처리장치에 있어서,
    기판을 파지하는 기판파지기구와,
    탄성변형 가능한 재료를 사용하고, 상기 기판파지기구에 파지된 기판의 한 쪽 표면에 수직한 수선방향의 한 쪽을 향하여 앞이 가늘어지는 형상으로 형성되어, 상기 수선방향에 대하여 경사진 세정면을 가지는 브러쉬와,
    상기 기판파지기구에 파지된 기판에 대하여 상기 브러쉬를 이동하게 하는 브러쉬이동기구와, 이 브러쉬이동기구를 제어하고, 상기 세정면을 상기 기판파지기구에 파지된 기판의 상기 한 쪽 표면의 주연영역 및 주단면에 밀착하기 위한 제어유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 브러쉬는, 상기 수선방향으로 뻗은 중심축선 주위로 회전대칭하는 대략 원추 형상의 선단부(先端部)를 구비하고 있으며,
    상기 세정면은, 상기 선단부의 측면인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 세정면은, 상기 선단부의 회전반경방향의 바깥쪽을 향하여 불룩한 만곡 형상인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 세정면은, 상기 선단부의 회전반경방향의 내부를 향하여 패인 만곡 형상인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 브러쉬는, 상기 수선방향으로 뻗은 중심축선 주위로 회전대칭하는 대략 원추대 형상의 선단부를 구비하고 있으며,
    상기 세정면은, 상기 선단부의 측면인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 세정면은, 상기 선단부의 회전반경방향의 바깥쪽을 향하여 불룩한 만곡 형상인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 세정면은, 상기 선단부의 회전반경방향의 내부를 향하여 패인 만곡 형상인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 세정면에 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 브러쉬를 상기 수선방향으로 뻗은 축선을 중심으로 회전하게 하는 브러쉬회전기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 기판파지기구에 파지된 기판과 상기 브러쉬를, 상기 브러쉬가 해당 기판의 원주방향으로 이동하도록 상대이동하게 하는 브러쉬대향이동기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 기판파지기구에 파지된 기판의 적어도 상기 한 쪽 표면의 주연영역보다 안쪽인 영역에 처리액을 공급하는 처리액공급기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  12. 기판처리방법에 있어서,
    기판파지기구에 의해 기판을 파지하는 기판파지공정과,
    탄성변형 가능한 재료를 사용하고, 상기 기판파지기구에 파지된 기판의 한 쪽 표면에 수직한 수선방향의 한 쪽을 향하여 앞이 가늘어지는 형상으로 형성되어, 상기 수선방향에 대하여 경사진 세정면을 가지는 브러쉬를 이동하게 하여, 해당 브 러쉬의 세정면을 상기 기판파지기구에 파지된 기판의 상기 한 쪽 표면의 주연영역 및 주단면으로 밀착하는 브러쉬밀착공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  13. 기판처리장치에 있어서
    기판을 파지하는 기판파지기구와,
    탄성변형 가능한 재료를 사용하여 형성되고, 평탄한 제1세정면 및 이 제1세정면에 대향하는 쪽을 향하여 넓어지는 형상의 제2세정면을 가지는 브러쉬와,
    상기 기판파지기구에 파지된 기판에 대하여 상기 브러쉬를 이동하게 하는 브러쉬이동기구와,
    상기 브러쉬이동기구를 제어하여, 상기 제1세정면을 상기 기판파지기구에 파지된 기판의 한 쪽 표면의 주연영역에 밀착하는 동시에, 상기 제2세정면을 해당 기판의 주단면에 밀착하기 위한 제어유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 브러쉬는, 상기 제1의 세정면에 대향하는 쪽을 향하여 넓어지고, 상기 제1의 세정면에 수직한 축을 중심축으로 하는 대략 원추대 형상으로 형성된 제1주단면 접촉부를 구비하고 있으며,
    상기 제1세정면은, 상기 제1주단면 접촉부의 작은 직경측의 주단연(周端緣) 으로부터 상기 제1주단면 접촉부의 중심축과 직교하는 방향으로 넓어지는 대략 링 형상를 이루고,
    상기 제2세정면은, 상기 제1주단면 접촉부의 측면인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 브러쉬는, 상기 제1주단면 접촉부의 큰 직경측 단면에 있어서 중앙부분에 접속되고, 상기 제1주단면 접촉부의 큰 직경측 단면에 대향하는 쪽을 향하여 넓어지는 대략 원추대 형상으로 형성된 제2주단면 접촉부를 구비하고, 상기 제1주단면 접촉부의 큰 직경측 단면에 있어서 상기 중앙부분 주위의 대략 링 형상의 부분을 제3세정면으로 하고, 상기 제2주단면 접촉부의 측면을 제4세정면으로 하여 가지고 있고,
    상기 제어유닛이 상기 브러쉬이동기구를 제어함으로써, 상기 기판파지기구에 파지된 기판의 상기 한 쪽 표면의 주연영역 및 상기 주단면에 대하여, 상기 제1세정면 및 상기 제2세정면과, 상기 제3세정면 및 상기 제4세정면이 선택적으로 밀착되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1세정면의 폭과 상기 제3세정면의 폭이 다른 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제4세정면에 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 제2세정면에 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 브러쉬를 상기 수선방향으로 뻗은 축선을 중심으로 회전하게 하는 브러쉬회전기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 기판파지기구에 파지된 기판과 상기 브러쉬를, 상기 브러쉬가 해당 기판의 원주방향으로 이동하도록 상대이동하게 하는 브러쉬상대이동기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  21. 제13항에 있어서,
    상기 기판파지기구에 파지된 기판의 적어도 상기 한 쪽 표면의 주연영역보다 안쪽인 영역에 처리액을 공급하는 처리액공급기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  22. 기판처리방법에 있어서,
    기판파지기구에 의해 기판을 파지하는 기판파지공정과,
    탄성변형 가능한 재료를 사용하여 형성되고, 평탄한 제1세정면 및 이 제1세정면에 대향하는 쪽을 향하여 넓어지는 형상의 제2세정면을 가지는 브러쉬를 이동하게 하여, 상기 제1세정면을 상기 기판파지기구에 파지된 기판의 한 쪽 표면의 주연영역에 밀착하는 동시에, 상기 제2세정면을 해당 기판의 주단면으로 밀착하는 브러쉬밀착공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
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