KR20080033211A

KR20080033211A - 매엽식 기판세정방법

Info

Publication number: KR20080033211A
Application number: KR1020080026277A
Authority: KR
Inventors: 기조 시바가키
Original assignee: 에스.이.에스 카부시키가이샤
Priority date: 2001-06-22
Filing date: 2008-03-21
Publication date: 2008-04-16
Also published as: EP1276138A3; KR100855129B1; US6824621B2; CN1393911A; TWI283020B; US20020195128A1; KR100841498B1; KR20030001198A; SG125056A1; EP1276138A2; US20030205253A1; CN1261981C; US6915809B2; IL145341A0; JP2003007664A; SG149690A1

Abstract

웨이퍼의 표면을 약액에 의해서 액체세정하는데 있어서, 웨이퍼의 이면으로 약액이 돌아 들어가는 것(회입;回入)을 유효하게 방지할 수 있는 매엽식(枚葉式)세정기술로서, 회전지지한 1매의 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 대하여, 복수의 약액을 상방향으로부터 순차로 공급하여 액체세정을 실시하는데 있어서, 웨이퍼의 이면(Wb)에 대하여 순수를 분출공급하는 것에 의하여, 이 순수가, 이면(Wb)을 세정함과 동시에, 이면(Wb)으로 약액이 돌아 들어가는 것을 유효하게 방지한다.

Description

매엽식 기판세정방법{SINGLE PEACE TYPE SUBSTRATE CLEANING METHOD}

본 발명은 매엽식 기판세정방법 및 매엽식 기판세정장치에 관한 것이며, 더 구체적으로는 반도체나 전자부품 등의 디바이스제조공정에 있어서, 반도체웨이퍼 등의 기판을 1매씩 액체세정 처리하기 위한 매엽식 액체세정기술에 관한 것이다.

반도체웨이퍼 등의 기판(이하, 간단히 웨이퍼라고 함)을 액체세정하는 방법으로서는 종래, 복수의 세정탱크가 연속배열되어 이루어지는 액체벤치(wet bench)형의 세정탱크에 대하여, 캐리어카세트에 수납한 복수매의 웨이퍼를, 또는 캐리어카세트를 생략하고 직접 복수매의 웨이퍼를 반송장치에 의해 차례로 침지시켜 처리하는, 이른바, 배치(batch)식 액체세정이 주류였으나, 반도체장치도 서브마이크론 시대를 맞이하여, 이와 같은 장치구조의 미세화, 고집적화에 수반하여, 웨이퍼의 표면에도 극히 높은 청정도가 요구되고 있는 작금에 있어서, 보다 높은 청정도의 요구를 만족시키는 액체세정기술로서, 밀폐된 세정하우징 내에서 웨이퍼를 1매씩 카세트에 내장하지 않고 액체세정하는, 이른바, 매엽식 액체세정이 개발제안되기에 이르렀다.

이 매엽식 액체세정에 있어서는 입자의 재부착 등도 없이, 높은 청정도 분위 기에서의 세정을 고정밀도로 실시할 수 있으며, 더욱이 장치의 구성이 단순하고 콤팩트하여 다품종 소량생산에도 유효하게 대응할 수 있다는 이점이 있다.

일반적으로, 이 매엽식 액체세정에 있어서는 웨이퍼의 표면, 즉 상측면에 대해서만 각종 약액에 의한 세정처리가 미리 정해진 순서로 실시되고 있다.

그런데, 이와 같이 웨이퍼의 표면만을 대상으로 한 액체세정에 있어서는 웨이퍼의 표면에 공급된 약액이 웨이퍼의 이면측으로 돌아 들어가서 그 이면을 오염시킬 우려가 있었다. 그리고, 이와 같이 웨이퍼의 이면이 오염되어 버리면, 이 웨이퍼를 취급하는 핸들링기구, 예를 들면, 스칼라형 로봇의 로봇핸드 등도 오염되어 버리며, 나아가서는 이 오염된 로봇핸드에 의해 핸들링되는 다른 웨이퍼도 연쇄적으로 오염되어 버린다는 문제가 있었다.

이점에 관해서, 근래에, 웨이퍼의 표면으로 공급되는 약액이 이면으로 돌아 들어가는 것을 방지하는 기술의 개발이 강력히 요구되고 있으며, 이와 같은 종류의 약액의 돌아 들어가는 것을 방지하는 기술로서는, 예를 들면, 도 7에 나타내고 있는 것이 이미 제안되어 있다(일본국 특원2000-343054호 공보참조).

이 약액이 돌아 들어가는 것을 방지하는 회입방지기술은 웨이퍼(W)를 기판회전부(a)에 의해 회전지지하면서, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 대하여 약액을 공급하는 바, 웨이퍼(W)의 하측의 환상노즐(b)로부터 가스를 공급하여, 지지부재(c)에 의해 측방으로 슬라이딩하는 것을 방지하면서 웨이퍼(W)를 부상(浮上)시킴과 동시에, 도 7(b)에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)으로부터 이면(Wb)측으로 돌아 들어 간 약액을 불어서 날려버리는 구성으로 되어 있다.

그러나, 이와 같이, 가스에 의하여 약액을 불어 날리는 방식으로는 이면(Wb)의 세정을 할 수 없으며, 오염을 완전히 방지한다는 것은 곤란하여, 더 한층의 개량이 요망되고 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는 밀폐된 세정실내에서 웨이퍼의 표면을 약액에 의해 카세트에 내장시키지 않고 액체세정하는데 있어서, 웨이퍼의 이면으로 약액이 돌아 들어가는 것을 유효하게 방지할 수 있는 매엽식 액체세정기술을 제공하는 것이다.

상기의, 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 매엽식 기판세정방법은 밀폐된 세정하우징내에 있어서, 웨이퍼를 1매씩 카세트에 내장시키지 않고 액체세정하는 매엽식 기판세정방법으로서, 회전지지한 웨이퍼의 표면에 대하여, 상측공급노즐에 의해 복수의 약액을 상방향으로부터 순차로 공급하여 약액세정을 실시함과 동시에, 이 약액세정 중에, 상기 웨이퍼의 이면에 대하여, 하측공급노즐로부터 순수를 분출공급하도록 한 것을 특징으로 한다.

적합한 실시형태로서, 회전지지한 상기 웨이퍼의 이면의 지름방향 중심부위에 대하여, 상기 하측공급노즐에 의해 순수를 분사공급하는 것에 의하여, 이 분출공급된 순수가, 상기 웨이퍼의 회전에 의한 원심력으로, 웨이퍼의 이면을 따라서 방사방향으로 흐르면서, 이 이면을 순수세정하도록 한다.

또, 상기 하측공급노즐로부터의 순수의 분출공급은 이 분출공급된 순수가, 그 분출력에 의해 웨이퍼를 부상시킴과 동시에, 이 웨이퍼의 회전에 의한 원심력에 의해, 웨이퍼의 이면을 따라서 그 외주연까지 도달하도록 설정된다.

또, 본 발명의 매엽식 기판세정장치는 상기 세정방법을 실시하는데 있어서 적합한 것으로서, 밀폐된 세정하우징내에 있어서, 카세트에 내장되어 있지 않는 기판을 1매씩 액체세정하는 매엽식 기판세정장치로서, 상기 세정하우징내에, 1매의 기판을 수평상태로 지지회전시키는 기판회전수단과, 이 기판회전수단의 외주부에, 기판회전수단에 회전지지되는 기판의 세정처리용 공간을 형성하는 세정챔버와, 상기 기판회전수단에 회전지지되는 기판의 표면에 약액을 공급하는 약액공급수단과, 상기 기판회전수단에 회전지지되는 기판의 이면에 순수를 공급하는 순수공급수단을 구비하여 이루어지며, 상기 기판회전수단에 회전지지되는 기판의 표면에 대하여, 상기 약액공급수단에 의하여, 복수의 약액이 상방향으로부터 순차공급 됨과 동시에, 상기 순수공급수단에 의해, 상기 웨이퍼의 이면에 대하여 순수가 분출공급되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

적합한 실시형태로서, 상기 순수공급수단은 상기 기판회전수단에 회전지지된 웨이퍼의 이면에 순수를 분사공급하는 분사노즐을 구비하며, 이 분사노즐은 상기 기판회전수단의 회전가능한 회전축의 상단부위에 있어서, 상향으로, 또, 고정적으로 설치됨과 동시에, 순수의 공급원에 대하여 연통가능하게 되어 있다. 또, 상기 분사노즐은 상기 배관에 연이어 통하는 저류부와, 이 저류부에 설치된 복수의 분사구멍으로 구성되어 있다.

본 발명의 매엽식 기판세정에 있어서는 회전지지한 웨이퍼의 표면에 대하여, 상측공급노즐에 의해 복수의 약액을 상방향으로부터 순차로 공급하여 약액세정을 실시함과 동시에, 이 약액세정 중에, 상기 웨이퍼의 이면에 대하여, 하측공급노즐 로부터 순수를 분출공급한다.

이에 의해서, 밀폐된 세정실내에서 웨이퍼의 표면을 약액에 의해 카세트에 내장시키지 않고 액체세정하는데 있어서, 웨이퍼의 이면으로 약액이 돌아 들어가는 것을 유효하게 방지할 수 있는 매엽식 액체세정기술을 제공할 수 있다.

즉, 본 발명의 매엽식 기판세정에 있어서는 밀폐된 세정하우징내에 있어서, 웨이퍼를 1매씩 카세트에 내장시키지 않고 액체세정하는 바, 회전지지한 웨이퍼의 표면에 대하여, 상측공급노즐에 의해 복수의 약액을 상방향으로부터 순차로 공급하여 세정을 실시함과 동시에, 이 약액세정에 있어서, 상기 웨이퍼의 이면에 대하여 하측공급노즐에 의하여 순수를 분출공급하는 것에 의하여, 이 이면으로 약액이 돌아 들어가는 것을 효과적으로 방지한다.

환언하면, 웨이퍼의 표면에 대하여 공급된 약액은 웨이퍼의 회전에 의한 원심력으로 웨이퍼의 외주연을 향해서 흐른 후, 이 외주연에서 이면으로 돌아 들어가려고 한다. 따라서, 웨이퍼의 표면을 약액 세정하는 경우에, 웨이퍼의 이면에 순수를 분사공급하는 것에 의하여, 이 분사공급된 순수가, 상기 웨이퍼의 회전에 의한 원심력으로, 웨이퍼의 이면을 따라서 방사방향으로 흐르면서, 그 이면을 순수세정함과 동시에, 웨이퍼의 표면으로부터 이면으로 회입 하려고 하는 약액에 대하여 밀폐작용을 하여, 웨이퍼 이면의 약액에 의한 오염을 효과적으로 방지한다.

이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 매엽식 기판세정에 있어서는 회전지지한 웨이퍼의 표면에 대하여, 상측공급노즐에 의해 복수의 약액을 상방향으로부 터 순차로 공급하여 약액세정을 실시함과 동시에, 이 약액세정 중에, 상기 웨이퍼의 이면에 대하여, 하측공급노즐로부터 순수를 분출공급한다.

즉, 본 발명의 매엽식 기판세정에 있어서는 밀폐된 세정하우징 내에 있어서, 웨이퍼를 1매씩 카세트에 내장시키지 않고 액체세정하는 바, 회전지지한 웨이퍼의 표면에 대하여, 상측공급노즐에 의해 복수의 약액을 상방향으로부터 순차로 공급하여 세정을 실시함과 동시에, 이 약액세정에 있어서, 상기 웨이퍼의 이면에 대하여 하측공급노즐에 의하여 순수를 분출공급하는 것에 의하여, 이 이면으로 약액이 돌아 들어가는 것을 효과적으로 방지한다.

환언하면, 웨이퍼의 표면에 대하여 공급된 약액은 웨이퍼의 회전에 의한 원심력으로 웨이퍼의 외주연을 향해서 흐른 후, 이 외주연에서 이면으로 돌아 들어가려고 한다. 따라서, 웨이퍼의 표면을 약액 세정하는 경우에, 웨이퍼의 이면에 순수를 분사공급하는 것에 의하여, 이 분사공급된 순수가, 상기 웨이퍼의 회전에 의한 원심력으로, 웨이퍼의 이면을 따라서 방사방향으로 흐르면서, 그 이면을 순수세정함과 동시에, 웨이퍼의 표면으로부터 이면으로 회입하려고 하는 약액에 대하여 밀폐작용을 하여, 웨이퍼 이면의 약액에 의한 오염을 효과적으로 방지한다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 의거하여 상세히 설명한다,

본 발명에 관련되는 매엽식 기판세정장치가 도1에 나타나 있으며, 이 기판세정장치는 구체적으로는 밀폐된 세정하우징(1)내에 있어서, 웨이퍼(W)를 1매씩 카세트에 내장시키지 않고 액체세정을 하는 구조로 되며, 밀폐가 가능한 상기 세정하우징(1)내에, 1매의 웨이퍼(W)를 수평상태로 지지하여 회전하는 기판회전부(기판회전수단)(2)와, 상대적으로 상하방향의 이동이 가능한 세정챔버(3)와, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 약액을 공급하는 약액공급부(약액공급수단)(4)와, 웨이퍼(W)의 이면(Wb)에 순수를 공급하는 순수공급부(순수공급수단)(5)와, 산화방지용 불활성기체를 공급하는 불활성기체공급부(불활성기체공급수단)(6)와, 이들의 구동부를 상호 연동시켜 제어하는 제어부(7)를 주요부로 하여 구성되어 있다.

세정하우징(1)은 상부가 밀폐가 가능한 세정처리용 공간으로 됨과 동시에, 하부가 상부공간 내에 배치되는 각종 장치의 구동부의 설치부로 되어 있다. 세정하우징(1)의 상부공간에는 구체적으로 도시하지 않으나, 개폐가 가능한 기판의 반입출구가 형성되어 있으며, 이 기판반입출구는 그 폐쇄 시에 있어서 이 부위의 기밀성 및 수밀성이 확보되는 구조로 되어 있다.

기판회전부(2)는 1매의 웨이퍼(W)를 스핀세정시 및 스핀건조시에 있어서 수평상태로 지지하면서 수평회전시키는 것으로서, 회전축(10)의 선단부분에 기판지지부(11)가 수평상태로 설치 지지됨과 동시에, 이 회전축(10)을 회전 구동시키는 구동모터(12)를 구비하여 형성된다.

기판지지부(11) 및 회전축(10)은 베어링지지통체(13)를 통해서, 세정하우징(1)의 중앙부에 수직기립상태로 회전이 가능하게 배치되어 있으며, 기판지지 부(11)에 1매의 웨이퍼(W)를 수평상태로 지지하는 구성으로 되어 있다.

구체적으로는 기판지지부(11)는 도2 및 도3에 나타내는 바와 같이, 외주연부에 환상의 벽부(11a)가 세워져서 형성되는 원판형태로 됨과 동시에, 상기 환상의 벽부(11a)의 상면에, 웨이퍼(W)의 주연부를 재치(載置)지지하는 복수(도면표시는 4개)의 원주형상의 지지체(14)(14),…를 구비하여 형성된다.

이들 지지체(14),(14),…는 도시하는 바와 같이, 기판지지부(11)의 원주방향으로 등 간격을 두고 배치되어 있으며, 그 선단의 내주부분이 웨이퍼(W)의 외주연(Wc)부위를 지지하는 지지오목부(14a)로 되어 있다. 이들 지지체(14),(14),…의 지지오목부(14a),(14a),…는 서로 동일한 높이가 되도록 설정되어 있으며, 이에 의해서, 웨이퍼(W)의 주연부를 수평상태로 재치하는 형상으로 지지한다.

또, 지지오목부(14a)의 지지면은 구체적으로는 도시하지 않으나, 웨이퍼(W)의 주연부의 윤곽형상에 대응한 단면형상을 가지고 있으며, 이에 의해서, 웨이퍼(W)의 직사각형 단면의 주연부에 대하여, 그 주연각부를 점접촉상태 또는 선접촉상태로 맞접촉되어 지지하도록 형성되어 있다.

회전축(10)은 축받이(40)에 의해, 베어링지지통체(13)를 통해서 기립상태로 회전지지 됨과 동시에, 그 하단부가 구동모터(12)에 벨트구동이 가능하게 접속되어 있다. 그리고, 회전축(10)은 구동모터(12)의 구동에 의해 회전구동되며, 상기 기판지지부(11)가 소정의 회전수를 가지고 회전되는 구성으로 되어 있다. 회전축(10)의 회전속도는 예를 들면, 스핀세정처리 시에 있어서는 40∼50 r.p.m으로 저속 설정됨과 동시에, 스핀건조 시에 있어서는 약3000 r.p.m으로 고속 설정되어 있다.

또, 상기 회전축(10)은 도시하는 바와 같이 중공(中空)의 통형상으로 되며, 그 중공내부에, 후술하는 순수공급부(5)의 하측공급노즐(26)을 위한 배관(30)이 배치되어 있다.

세정챔버(3)는 웨이퍼(W)를 세정하는 부위로서, 그 내경치수가, 후술하는 바와 같이, 기판회전부(2)의 기판지지부(11)와의 관계로 설정되며, 기판회전부(2)의 외주부에, 이 기판회전부(2)에 회전지지되는 기판(W)의 세정처리공간을 형성한다.

세정챔버(3)는 구체적으로는 도1 및 도2에 나타내는 바와 같이, 그 내주부에, 상하방향으로 배열된 복수단의 원환상의 처리탱크(15∼18)를 구비함과 동시에, 상기 기판회전부(2)에 대하여 상하방향으로 승강동작이 가능하게 구성되어 있다.

도시하는 실시형태에 있어서는 상기 원환상의 처리탱크(15∼18)가, 기판회전부(2)의 기판지지부(11)에 지지된 웨이퍼(W)를 에워싸도록 동심형상으로, 또한 상하방향 4단으로 배열되어 형성된다.

이들 원환상의 처리탱크(15∼18)의 내경테두리는 상기 기판회전부(2)의 기판지지부(11)의 외경테두리와 비접촉이며, 또한 이들 양 테두리의 사이에 형성되는 환상의 간극이, 약액 등이 아래측으로 누설하는 것을 저지할 정도의 미소간격이 되도록 설정되어 있다.

또, 세정챔버(3)는 도시하지 않는 승강가이드를 통해서 상하방향으로 수직승강이 가능하게 지지됨과 동시에, 기판회전부(2)의 기판지지부(11)에 대하여 소정의 스트로크 분만큼 승강동작하는 승강기구(20)를 구비하고 있다.

이 승강기구(20)는 세정챔버(3)를 지지하는 지지프레임(21)을 승강 동작시키 는 도시하지 않는 이송나사기구와, 이 이송나사기구를 회전구동시키는 구동모터(22)로 이루어진다.

그리고, 세정처리공정에 따라서, 후술하는 기판회전부(2)의 동작과 연동하는 구동모터(22)의 구동에 의해, 상기 이송나사기구를 통해서, 세정챔버(3)가, 상하방향으로 소정의 스트로크씩 승강되어, 세정처리공정을 실시할 원환상의 처리탱크(15∼18)의 어느 하나의 처리탱크가, 상기 기판회전부(2)의 기판지지부(11)에 지지된 웨이퍼(W)에 대하여, 그 높이방향의 위치가 선택적으로 위치결정된다.

또, 구체적으로 도시하지 않으나, 4개의 원환상의 처리탱크(15∼18)는 장치외부로 연이어 통하는 드레인부가 설치되어 있다. 이 드레인부는 각 처리탱크(15∼18)내의 약액 또는 불활성기체를 배출하며, 또는 재활용을 위해서 회수하는 것인바, 세정처리가 실시될 때에만 개구하고, 다른 처리탱크에 있어서의 세정처리가 실시되고 있을 경우에는 폐쇄되도록 구성되어 있다.

약액공급부(4)는 상기 기판회전부(2)에 회전지지되는 웨이퍼(W)의 표면(Wa)(도시에 있어서 상면)에 약액을 공급하는 것으로서, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 상측으로부터 약액을 공급하는 상측공급노즐(25)을 주요부로 하여 구비한다.

이 상측노즐(25)은 구체적으로는 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 약액을 분사공급하는 분사노즐의 형태로 되며, 공급할 약액의 종류에 대응한 수만큼 배치됨과 동시에, 이 상측공급노즐(25)은 세정하우징(1)의 외부에 설치된 약액공급원(27)에 연이어 통하도록 되어 있다.

도시하는 실시형태에 있어서는 상측분사노즐부(25)는 복수개가 일체화된 분 사노즐부(25A)의 형태로 되어 있으며, 이 분사노즐부(25A)는 세정하우징(1)내의 상부에 있어서, 하향상태로 수평선회할 수 있게 설치됨과 동시에, 도시생략한 스윙용 구동모터에 구동연결되어 있다.

상기 분사노즐(25A)에는 공급할 약액의 종류에 대응하는 수의 노즐구 즉, 분사노즐(25),(25),…이 설치되며, 구체적으로는 3개의 분사노즐(25),(25),…이 설치되어 있으며(도2에서는 1개만 도시), 각각 후술하는 APM액, 순수 및 DHF액의 공급구로서의 기능을 한다.

그리고, 상기 분사노즐(25A)의 상측분사노즐(25)은 기판회전부(2)의 기판지지부(11)에 수평상태로 회전지지되는 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 대하여, 그 외주로부터 중심에 걸쳐서 수평선회하면서, 혹은 수평선회하여 정지한 후, 소정의 약액을 분사공급하도록 구성되어 있다.

상기 약액공급원(27)은 상측분사노즐(25)에 세정용 약액을 공급하는 공급원으로서, 도시하는 실시형태에서는 선택적으로, APM(NH₄OH+H₂O₂+H₂O)액에 의한 세정을 실시하기 위한 구성과, DHF(HF+H₂O)액에 의한 세정을 실시하기 위한 구성을 구비하는 2 약액시스템이며, 이에 대응하여, 세정챔버(3)에 있어서의 처리탱크(15)∼(18)는 각각 최하단의 처리탱크(15)가 APM액에 의한 세정공정용이며, 그 위의 단의 처리탱크(16)가 DHF액에 의한 세정공정용이며, 그 위의 단의 처리탱크(17)가 순수에 의한 린스용이며, 최상단의 처리탱크(18)가 스핀건조용으로 되어 있다.

그리고, 상기 약액공급원(27)은 세정공정에 관련되는 처방(recipe)을 적절히 선택 설정하는 것에 의하여, 후술하는 불활성기체공급원(37)과의 협동에 의해, i) APM+DHF+(O₃+DIW)+DRY, ii) APM+DHF+DRY, iii) APM+DRY 및 DHF+DRY 등의 세정공정이 선택적으로 실행 가능하게 구성되어 있다.

즉, 후술하는 바와 같이, 상측분사노즐(25)은 상기의 어느 것으로 선택 설정된 처방에 따라서, 기판회전부(2)에 회전지지되는 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 대하여, 복수의 약액을 상방향으로부터 순차로 공급하여 세정함과 동시에, 이 일련의 세정공정에 있어서, 하측공급노즐(26)로부터 순수가 공급되도록 구동제어된다.

순수공급부(5)는 상기 기판회전부(2)에 회전지지되는 웨이퍼(W)의 이면(Wb)(도시에 있어서 하면)에 순수 공급하는 것으로서, 웨이퍼(W)의 이면(Wa)에 하측으로부터 순수를 공급하는 하측공급노즐(26)을 주요부로 하여 구비한다.

이 하측노즐(26)은 구체적으로는 웨이퍼(W)의 이면(Wb)에 순수를 분사공급하는 분사노즐의 형태로 되며, 세정하우징(1)의 외부에 설치된 순수공급원(28)에 연이어 통하도록 되어 있다.

도시하는 실시형태에 있어서는 하측분사노즐(26)은 기판회전부(2)의 회전가능한 회전축(10)의 상단부위에 설치되며, 회전지지되는 웨이퍼(W)의 이면(Wb)에 대하여 상향상태로 고정적으로 설치되어 있다. 이 하측분사노즐(26)은 도 4에 나타내는 바와 같이, 저류부(50)와 이 저류부(50)에 설치된 복수의 분사구멍(51),(51),…로 구성되어 있으며, 상기 저류부(50)가 회전축(10)내부에 배치된 배관(30)을 통해서 상기 순수공급원(28)에 연이어 통하도록 되어 있다.

상기 분사구멍(51),(51),…의 배열구성은 도시하는 실시형태에 있어서는 도 3에 나타내는 바와 같이 방사방향 직선형상으로 뻗어서 배열되어 있으나, 예를 들면, 도 5(a),(b),(c)에 나타내는 바와 같은 배열구성도 채용할 수 있다.

이들 도 5(a),(b),(c)에 나타내는 바와 같은 배열구성은 어느 것이나, 분사구멍(51),(51),…의 합계 개구면적이, 그 중심부보다 외측의 주변부분으로 감에 따라서 크게 되도록 설정되어 있다. 이와 같은 배열구성은 후술하는 바와 같이, 하측분사노즐(26)로부터 웨이퍼(W)의 이면(Wb)의 지름방향중심부위에 대하여 분사공급된 순수가, 웨이퍼(W)의 회전에 의한 원심력으로, 웨이퍼(W)의 이면(Wb)을 따라서 방사방향으로 흐르도록 구성되어 있는 경우에는 유효한 배열구성이다.

참고로, 도 5(a)에 나타내는 분사구멍(51),(51),…은 원호형상의 슬릿의 형태로 되며, 그 길이치수와 폭치수가 중심부보다 외측 주변부분으로 가는데 따라서 크게 되도록 설정되어 있다. 또, 도 5(b)에 나타내는 분사구멍(51),(51),…은 방사방향으로 뻗는 슬릿의 형태로 되며, 그 폭치수가 중심부보다 외측 주변부분으로 가는데 따라서 크게 되도록 설정되어 있다. 또, 도 5(c)에 나타내는 분사구멍(51),(51),…은 소정의 간격을 가지고 원주방향과 방사방향으로 배열된 원형의 개구형태로 되어 있으며, 그 지름치수가 중심부보다 외측 주변부분으로 가는데 따라서 크게 되도록 설정되어 있다.

상기 배관(30)은 중공 원통형상으로 된 회전축(10)의 중공내부에 상하방향으로 관통하고, 또, 도시하지 않는 지지구조에 의해, 회전축(10)과 비접촉상태로 고정적으로 배치되어 있다.

이 배관(30)의 상단부에는 원판형상의 배수수용부(31)가 일체적으로 형성되어 있으며, 이 배수수용부(31)의 중심부에, 상기 하측분사노즐(26)이 설치되어, 그 저류부(50)가, 상기 배관(30)의 내부에 관통설치된 복수의 순수공급로(순수공급용 배관)(30a),(30a),…에 연이어 통하도록 되어 있다.

상기 배수수용부(31)는 그 상면이 상기 기판지지부(11)의 환상벽부(11a)상면과 일면이 되도록 배치됨과 동시에, 그 외경테두리는 상기 환상벽부(11a)의 내경면과 비접촉이며, 또한 이 양자의 사이에 형성되는 환상의 간극(45)이, 약액 등이 아래측으로 누설되는 것을 저지할 정도의 미세간격이 되도록 설정되어 있다.

또, 상기 순수공급로(30a),(30a),…는 배관(30)의 하단부에 있어서, 방향제어밸브를 통해서, 상기 순수공급원(28)에 대하여 선택적으로 연통가능하게 되어 있다.

이 순수공급원(28)에 의해 하측분사노즐(26)로부터 분사공급되는 순수는 도 4에 나타내는 바와 같이, 기판회전부(2)의 기판지지부(11)에 회전지지되는 웨이퍼(W)의 이면(Wb)의 지름방향의 중심부위에 대하여 분사공급됨과 동시에, 이 웨이퍼(W)의 회전에 의한 원심력으로, 웨이퍼(W)의 이면(Wb)을 따라서 방사방향으로 흐르도록 구성되어 있다.

도시하는 실시형태에 있어서는 상기 순수공급원(28)에 의한 하측분사노즐(26)로부터의 순수의 분출공급은 이 분출공급된 순수가, 그 분출력에 의해 기판회전부(2)의 기판지지부(11)에 회전지지되는 웨이퍼(W)를 부상시킴과 동시에, 이 웨이퍼(W)의 회전에 의한 원심력에 의하여, 웨이퍼(W)의 이면(Wb)을 따라서 그 외 주연부(Wc)까지 도달하도록 설정되어 있다.

이렇게 하여, 상기 순수공급원(28)은 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 대한 상기 약액공급부(4)에 의한 약액세정과 동기하여, 하측공급노즐(26)로부터 순수를 공급하도록 구동 제어된다. 이에 의해서, 웨이퍼(W)의 이면(Wb)에 대하여, 하측분사노즐(26)로부터 순수가 상기 설정조건에 의해 분출공급되어, 기판(W)의 이면(Wb)에 대하여 순수세정을 실시함과 동시에, 이면(Wb)으로 약액이 돌아 들어가는 것을 방지한다.

도 6을 참조하여, 이 웨이퍼(W)의 이면(Wb)으로 약액이 돌아 들어가는 것을 방지하는 메커니즘에 대하여 설명한다.

웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 대하여 공급된 약액은 웨이퍼(W)의 회전력에 의한 원심력으로 웨이퍼(W)의 외주연(Wc)을 향해서 흐른 후, 이 외주연(Wc)으로부터 이면(Wb)으로 돌아 들어가려고 하는 바, 웨이퍼(W)의 이면(Wb)에 순수를 분사공급하는 것에 의하여, 이 분사공급된 순수가, 웨이퍼(W)의 회전에 의한 원심력으로, 그 이면(Wb)을 따라서 방사방향으로 흐르면서, 이 이면(Wb)을 순수로 세정함과 동시에, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)으로부터 이면(Wb)으로 돌아 들어 가려고 하는 약액에 대하여 밀봉작용을 하여, 웨이퍼(W)의 이면(Wb)의 약액에 의한 오염을 유효하게 방지한다.

불활성기체공급부(6)는 상기 기판회전부(2)에 회전지지되는 웨이퍼(W)의 표리양면에 산화방지용 불활성기체를 공급하는 것으로서, 웨이퍼(W)의 표면(wa)에 불활성기체를 공급하는 상측공급부(35)와, 웨이퍼(W)의 이면(Wb)에 불활성기체를 공 급하는 하측공급부(36)를 주요부로 하여 구비하며, 이들 공급부(35),(36)는 세정하우징(1)의 외부에 설치된 불활성기체공급원(37)에 연이어 통하게 되어 있다. 도시하는 실시형태에 있어서는 불활성기체로서는 N₂가스(질소)가 사용되고 있다.

상측공급부(35)는 세정하우징(1)내의 상부에 설치되며, 세정챔버(3)와 협동하여, 기판회전부(2)에 회전지지되는 웨이퍼(W)의 표면(Wa)주위에 건조용 밀폐공간을 형성하는 원형 덮개형상의 형태로 되어 있다.

구체적으로는, 상기 상측공급부(35)의 외경테두리는 세정챔버(3)의 내경 테두리, 즉, 최상단의 원환형상 처리탱크(18)의 외경테두리와 밀접한 상태로 걸어 결합되도록 설계되어 있으며, 이에 의해, 기판회전부(2)에 회전지지되는 웨이퍼(W)의 표면(Wa)주위에 필요최소한의 건조용 밀폐공간을 형성한다. 상측공급부(35)는 배관(38)을 통해서 상기 불활성기체공급원(37)에 연통되어 있다.

또, 상기 상측공급부(35)는 상기 세정챔버(3)와 협동하는 사용위치(도시생략)와, 상기 약액공급부(4)와 간섭되지 않는 사용대기위치, 즉, 도1에 나타내는 높이위치와의 사이에서 상하방향으로 이동이 가능하도록 됨과 동시에, 도시하지 않는 승강수단에 구동연결되어 있다.

하측공급부(36)는 기판회전부(2)의 회전가능한 회전축(10)의 상단부위에 설치되어 있다. 구체적으로는 도 4에 나타내는 바와 같이, 상술한 순수공급부(5)와의 겸용구조로 된 상기 하측분사노즐(26)과, 회전축(10)의 상단부의 중공내주와. 배관(30)외주와의 상단간극(39)으로 이루어진다.

상기 하측분사노즐(26)은 상술한 바와 같이, 저류부(50)를 구비하며, 이 저류부(50)가, 회전축(50)내부에 배치된 상기 배관(30)을 통해서 상기 불활성기체공급원(37)에 연이어 통하도록 되어 있다.

구체적으로, 배관(30)의 내부는 상기 순수공급원(30a)과 평행하여 불활성기체공급로(불활성기체공급용 배관)((30b)가 관통 설치되어 있으며, 이 불활성기체공급로(30b)의 상단이 상기 하측분사노즐(26)의 저류부(50)에 연이어 통하고 있으며, 그 하단이 방향제어밸브(52)를 통해서, 상기 불활성기체공급원(37)에 대하여 선택적으로 연이어 통할 수 있게 되어 있다.

또, 하측공급부(36)의 또 한편의 공급구인 상단간극(39)은 도 2 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 상기 배수수용부(31)와 기판지지부(11)에 의해 형성된 공간(53)을 면해서 개구됨과 동시에, 불활성기체공급로(39a) 및 도시하지 않는 방향제어밸브를 통해서 상기 불활성기체공급원(37)에 선택적으로 연이어 통할 수 있게 되어 있다.

이와 같은 불활성기체공급부(6)에 있어서, 상측공급부(35)는 상술한 웨이퍼(W)의 세정시 및 세정챔버(3)내의 약액을 배출 치환시킬 때 작동하여, N₂가스를 분사공급하는 구성으로 되어 있다.

한편, 하측공급부(36)의 하측분사노즐(26)은 방향제어밸브(32),(52)의 전환조작에 의하여, 상술한 웨이퍼(W)의 세정시에 있어서, 순수공급원(28)으로부터 순수를 분사공급함과 동시에, 그 이외는 상기 상측공급부(35)에 동기하여 N₂가스를 분 사공급하는 구성으로 되어 있다.

또, 하측공급부(36)의 상단간극(39)은 상측공급부(35)와 마찬가지로, 웨이퍼(W)의 세정시 및 세정챔버(3)내의 약액을 배출 치환시킬 때 작동하여 N₂가스를 분사공급하여, 배수수용부(31)와 기판지지부(11)사이의 공간(53)을 N₂ 퍼지하여 상시 양압으로 유지하며, 이에 의하여, 환상의 간극(45)으로부터 약액 등이 아래측으로 누설되는 것을 효과적으로 저지한다.

제어부(7)는 상술한 기판세정장치의 각 구성부를 상호 연동시켜 구동 제어하는 것으로서, 이 제어부(7)에 의해, 이하의 일련의 액체처리공정이 전자동으로 실행된다.

(1) 세정처리전의 웨이퍼(W)가, 도시하지 않는 세정하우징(1)의 기판반입출구를 통해서, 세정챔버(3)내의 기판지지부(11)위에 웨이퍼(W)가 반입되고, 세정챔버(3)가 밀폐되면, 세정챔버(3)의 승강동작에 의해, 웨이퍼(W)가 세정챔버(3)내의 웨이퍼세정처리위치에 위치결정된 후, 상술한 각종 세정처리가 미리 예정된 순서로 실행된다.

(2) 예를 들면, 상술한 ii)의 세정처리공정(APM+DHF+DRY)인 경우라면, 세정챔버(3)의 승강위치결정에 의해, 기판지지부(11)위의 웨이퍼(W)가, 먼저, 최하단의 처리탱크(15)에 위치결정 배치되어, 상측분사노즐(25)로부터 APM액이 분사공급됨과 동시에, 기판회전부(2)에 의해 웨이퍼(W)가 저속으로 회전되어, APM액에 의한 스핀세정이 실행된다.

이 APM액에 의한 스핀세정과 동기하여, 하측분사노즐(26)로부터는 웨이퍼(W)의 이면(Wb)에 대하여 순수가 분출공급되어, 상술한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 이면(Wb)을 세정함과 동시에, 이면(Wb)으로의 APM액의 돌아 들어가는 것을 방지한다.

(3) 이어서, 위로부터 2단째의 처리탱크(17)에 위치결정 배치되어, 상측분사노즐(25)로부터 순수가 분사공급됨과 동시에, 기판회전부(2)에 의해 웨이퍼(W)가 저속으로 회전되어 순수에 의한 린스처리가 실행된다.

이 경우에도, 상기 린스처리와 동기하여, 하측분사노즐(26)로부터는 웨이퍼(W)의 이면(Wb)에 대하여 순수가 분출공급되어, 상술한 바와 같이 웨이퍼(W)의 이면(Wb)을 순수로 세정함과 동시에, 이면(Wb)으로 표면측으로부터 린스배수가 돌아 들어가는 것을 방지한다.

(4) 다시, 위로부터 3단째의 처리탱크(16)에 위치결정 배치되어, 상측분사노즐(25)로부터 DHF액이 공급됨과 동시에, 기판회전부(2)에 의해 웨이퍼(W)가 저속으로 회전되어, DHF액에 의한 스핀세정이 실행된다.

이 DHF액에 의한 스핀세정과 동기하여, 하측분사노즐(26)로부터는 웨이퍼(W)의 이면(Wb)에 대하여 순수가 분출공급되어, 상술한 바와 같이 웨이퍼(W)의 이면(Wb)을 순수로 세정함과 동시에, 이면(Wb)으로 DHF액이 돌아 들어가는 것을 방지한다.

(5) 다시, 상기 처리탱크(17)에 위치결정 배치되어, 상측분사노즐(25)로부터 순수가 분사공급됨과 동시에, 기판회전부(2)에 의해 웨이퍼(W)가 저속으로 회전되어, 순수에 의한 린스처리가 실행됨과 동시에, 하측분사노즐(26)로부터는 웨이 퍼(W)의 이면(Wb)에 대하여 순수가 분출공급되어, 웨이퍼(W)의 이면(Wb)의 세정과, 이면(Wb)으로 표면측으로부터 린스배수가 돌아 들어가는 것을 방지한다.

(6) 그리고 마지막으로, 최상단의 처리탱크(18)에 위치결정 배치되어, 불활성기체공급부(6)의 상측공급부(35) 및 하측공급부(36)(즉, 하측분사노즐(26))로부터 N₂가스가 분사되면서, 기판회전부(2)에 의한 고속회전에 의해 스핀건조가 실행된다.

이 건조공정에 있어서는 불활성기체공급부(6)의 상측공급부(35)는 세정챔버(3)와 협동하는 사용위치까지 하강함으로써, 세정챔버(3)와 협동하여 건조용 밀폐공간을 형성하며, 이 건조용 밀폐공간 내에 N₂가스를 공급하여 충만시키게 된다.

따라서, 건조용 밀폐공간(A)내가 N₂가스로 퍼지(purge)됨으로써, 또한, 경우에 따라서는 원환형상 처리탱크(18)의 드레인부로부터의 강제배기에 의해 건조용 밀폐공간(A)내에 불활성기체공급부(6)로부터 드레인부에 이르는 경로의 기류가 발생하는 것에 의하여, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)전체의 주위의 산소농도는 실질적으로 영(0)이 되며, 이 상태로 스핀건조가 실행되는 것이 된다.

(7) 기판세정장치에 있어서의 일련의 세정처리가 완료된 웨이퍼(W)는 다시 세정하우징(1)의 기판반입출구를 통해서 반출된다.

이와 같이 하여, 이상과 같이 구성된 기판세정장치에 있어서는 밀폐된 세정하우징(1)내에 있어서, 회전지지한 1매의 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 대하여, 상측공급노즐(25)에 의해 복수의 약액을 상하방향으로부터 순차로 공급하여 액체세정을 실시하는 바, 이 웨이퍼(W) 표면(Wa)의 액체세정에 있어서는 웨이퍼(W)의 이면(Wb)에 대해서는 하측공급노즐(26)에 의해 순수가 분사공급되어, 이 이면(Wb)의 세정과 이면(Wb)으로 약액이 돌아 들어가는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

즉, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 대하여 공급된 약액은 웨이퍼(W)의 회전에 의한 원심력으로 웨이퍼(W)의 외주연을 향해서 흐른 후, 이 외주연으로부터 이면(Wb)으로 돌아 들어가려고 한다. 따라서, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)을 약액으로 세정하는 경우에, 웨이퍼(W)의 이면(Wb)에 순수를 분사공급하는 것에 의하여, 이 분사공급된 순수가, 상기 웨이퍼(W)의 회전에 의한 원심력으로, 웨이퍼(W)의 이면(Wb)을 따라서 방사방향으로 흐르면서, 이 이면(Wb)을 순수로 세정함과 동시에, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)으로부터 이면(Wb)으로 돌아 들어가려고 하는 약액에 대하여 밀봉작용을 하여, 웨이퍼(W)의 이면(Wb)의 약액에 의한 오염을 유효하게 방지한다.

또한, 상술한 실시형태는 어디까지나, 본 발명의 적당한 실시형태를 나타내는 것으로서, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 그 범위내에서 각종의 설계변경이 가능하다.

예를 들면, 도시하는 실시형태의 기판세정장치는 본 장치 단독으로 사용하는 것은 물론, 로딩부, 언로딩부 또는 이재로봇 등의 각종장치를 구비한 기판세정시스템의 기본단위 구성요소로서의 사용도 가능하다. 또, 본 실시형태에 있어서 사용한 약액은 어디까지나, 하나의 예이며, 예를 들면 HPM(HCI+H₂O₂+H₂O)나, SPM(H₂SO₄+H₂O₂+H₂O)등 목적에 따라서 다른 약액도 이용이 가능하다.

또, 도시하는 실시형태에 있어서, 하측분사노즐(26)에 연이어 통하는 순수공급로(30a),(30a),…가 방향제어밸브(32)를 통해서, 상기 순수공급원(28)과 약액공급원(27)에 대하여 선택적으로 연통가능하도록 구성되어도 좋고, 이와 같은 구성으로 함으로써, 도시하는 실시형태와 같은 웨이퍼(W)의 표면(Wa)중 어느 한쪽면의 세정에 추가하여, 웨이퍼의 표리양면(Wa),(Wb)에 대한 양면세정도 선택적으로 실시할 수 있다.

도 1은 본 발명의 1실시형태에 관련된 매엽식 기판세정장치의 내부구성을 나타내는 정면 단면도.

도 2는 상기 기판세정장치에 있어서의 기판회전부, 세정하우징 및 약액공급부 사이의 배치관계를 나타내는 확대정면 단면도.

도 3은 상기 기판회전부와 순수공급부의 하측 분사노즐의 구조를 나타내는 평면도.

도 4는 상기 기판회전부와 순수공급부의 하측 분사노즐의 주변요부구조를 나타내는 정면 단면도.

도 5는 상기 하측 분사노즐의 분사구멍의 배열구성에 대한 변경예를 나타내는 확대평면도.

도 6은 상기 하측분사노즐로부터 웨이퍼의 이면에 분사공급된 순수에 의해 약액이 이면으로 돌아 들어가는 것을 방지하는 메커니즘을 나타내는 확대정면의 단면도.

도 7은 종래의 매엽식 기판세정장치에 있어서의 웨이퍼의 이면으로 약액이 돌아 들어가는 것을 방지하는 기술구성을 나타내며, 도 7(a)은 상기 구성을 나타내는 정면단면도, 도 7(b)은 상기 구성에 있어서의 하측환상노즐로부터 웨이퍼의 이면으로 분사공급된 가스에 의하여 약액이 이면으로 돌아 들어가는 것을 방지하는 메커니즘을 나타내는 확대정면의 단면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

W ; 웨이퍼(기판) Wa ; 웨이퍼 표면

Wb ; 위이퍼 이면 1 ; 세정하우징

2 ; 기판회전부 3 ; 세정챔버(chamber)

4 ; 약액공급부 5 ; 순수공급부

6 ; 불활성기체공급부 7 ; 제어부

10 ; 회전축 11 ; 기판지지부

12 ; 구동모터 15, 16, 17, 18 ; 원환상 처리탱크

20 ; 승강기구 25 ; 상측공급노즐(상측분사노즐)

26 ; 하측공급노즐(하측분사노즐) 27 ; 약액공급원

28 ; 순수공급원 35 ; 상측공급부

36 ; 하측공급부 37 ; 불활성기체 공급부

Claims

밀폐된 세정하우징내에 있어서, 카세트에 내장되지 않은 기판을 1매씩 액체세정하는 매엽식 기판세정방법으로서, 회전지지한 기판의 표면에 대하여, 상측공급노즐에 의해 복수의 약액을 상방향으로부터 순차로 공급하여 약액세정을 실시함과 동시에, 그 약액세정 중에, 상기 기판의 이면에 대하여, 하측공급노즐에 의해 순수를 분출공급하도록 하며,

회전지지한 상기 기판 이면의 지름방향 중심부위에 대하여, 상기 하측공급노즐에 의해 순수를 분사공급하는 것에 의하여, 이 분출공급된 순수가, 상기 기판의 회전에 의한 원심력으로 기판의 이면을 따라서 방사방향으로 흐르면서, 그 이면을 순수세정하도록 하고,

상기 하측공급노즐로부터의 순수의 분출공급은 그 분출공급된 순수가 그 분출력에 의해 상기 기판을 부상시킴과 동시에, 그 기판의 회전에 의한 원심력에 의해, 기판의 이면을 따라서 그 외주연까지 도달하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판세정방법.