KR20080038157A - 기판의 이물 제거장치 및 기판의 이물 제거방법 - Google Patents

기판의 이물 제거장치 및 기판의 이물 제거방법 Download PDF

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킨야 미야시타
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Abstract

본 발명은 기판에 부착된 이물을 확실하게 제거하여 재부착될 우려를 배제하고, 또한, 대형 기판에서도 적용 가능한 기판의 이물 제거장치 및 이물 제거방법을 제공한다.
기판(1)을 흡착시키는 기판 흡착면(4)을 형성하는 정전척(2, 3)과, 기판 흡착면(4)에 수지시트(5)를 공급하는 수지시트 공급수단(9)과, 공급된 수지시트(5)를 회수하는 수지시트 회수수단(13)과, 기판(1)의 반송을 행하는 기판반송수단을 구비한 이물 제거장치로서, 기판반송수단에 의해 정전척(2, 3)에 공급된 기판(1)을 수지시트(5)를 개재하여 기판 흡착면(4)에 흡착시켜, 상기 기판(1)의 기판 흡착면(4)측에 부착된 이물(22)을 수지시트(5)로 전이시켜서 제거한다.
이물 제거장치, 이물 제거방법, 정전척, 수지시트, 기판, 흡착면

Description

기판의 이물 제거장치 및 기판의 이물 제거방법 {APPARATUS FOR REMOVING FOREIGN MATERIAL FROM SUBSTRATE AND METHOD FOR REMOVING FOREIGN MATERIAL FROM SUBSTRATE}
본 발명은, 반도체소자 제조 프로세스에서 사용되는 실리콘 또는 화합물로 형성되는 기판이나, 플랫 패널 디스플레이 등에서 사용되는 유리 또는 수지로 형성되는 기판 등에 부착된 이물을 제거하는 기술에 관한 것이다.
반도체소자를 실리콘, 유리, 혹은 수지 등으로 이루어지는 기판상에 제조할 때, 그 제조장치 내에서 부착되는 혹은 장치간의 이동중에 부착되는 먼지나 파티클 등의 이물의 존재에 의해 그 수율을 저하시키는 것이 문제가 되고 있다. 또한 최근에는 반도체소자를 형성하는 표면뿐만 아니라 이면, 즉 제조장치로의 장전시 혹은 이송기구에 있어서의 핸들링시에 그들을 구성하는 부재와 접촉하는 면의 이물 관리도 요구된다. 이것은, 이물이 웨이퍼(기판)의 이면과 웨이퍼를 지지하는 스테이지(기판 흡착면)의 사이에 끼임으로써, 확실히 장착되지 않아 일부 들떠버리므로, 노광장치에서의 초점 어긋남을 일으킬 우려가 있거나, 혹은 에칭장치에 있어서 이면에 부착된 이물이 정전척의 전극의 절연층을 흠집나게 하여, 정전척의 전극층이 방전에 의해 수복이 불가능하게 되어버릴 우려가 있기 때문이다. 나아가서는 CVD장치 등에 있어서 박막형성시에 그 형성층에 이물이 혼입되어 버린다는 문제도 생각된다.
일반적으로, 반도체소자 등의 제조 전의 웨이퍼는 어떤 세정처리가 실시되는데, 예를 들면 웨이퍼를 세정하는 세정조 속에서, 이탈된 이물이 다른 웨이퍼에 부착되어 이물오염의 확산이 야기되는 문제가 있다. 특히, 이물이 금속질인 경우에는, 반도체 접합영역 등이 금속 이물에 의해 오염되면, 그 접합 포텐셜(junction potential)이 변동하여 소자의 특성이 설계값에서 벗어나 버려, 최종물로서의 집적회로의 동작 불량이 생겨버린다.
이러한 사상(事象)들에 대해, 국제적인 지침이 국제반도체기술 로드 맵(ITRS)이라는 기관에서 정리되어, 인터넷 홈페이지(URL은 http//public.itrs.net/)에 공개되어 있다. 예를 들면, 2004년판 프론트 엔드 처리(Front End Process) 중, 특히 파티클에 대해 요구가 엄격한 리소그래피와 검사기에 있어서, 2006년의 웨이퍼 이면의 허용 파티클의 지침은 직경 300mm 웨이퍼에서 파티클 사이즈는 0.12㎛, 웨이퍼 1매당 파티클의 개수는 400개라고 언급되어 있다. 또, 표면의 파티클에 대해서, 임계 입경(critical particle size)은 35nm로 파티클의 개수는 64개로 되어 있다. 또한 MOS트랜지스터 게이트 산화물 중의 금속 이물은 0.5×1010atm/㎠ 이하인 것이 바람직하다고 여겨지고 있다.
그런데, 막 제조 출하된 웨이퍼로의 파티클 부착은 원칙적으로 전혀 없으며, 또, 반도체 제조공장에 있어서의 장치간에서의 이송은 크린도가 높은 환경하에서 행해지고 있는 것이 통상이므로, 웨이퍼로의 이물의 부착은, 주로, 반도체 제조장치 내나 각 장치간에서의 이동중에 일어나고 있다고 생각된다. 장치 내에서는 여러 가지 처리가 행해지는데, 거기서 사용되는 포토레지스트의 박리나, 금속 등의 박막을 형성하기 위해서 웨이퍼 표면에 소재를 퇴적시키는 과정에서, 나아가서는 웨이퍼의 일부를 제거하는 에칭 등의 과정 등에서, 그 이물 부착의 확률이 늘어나는 것으로 생각된다.
웨이퍼에 부착된 이물을 제거하는 방법으로서 RCA 세정법이라 하는 수법이 일반적으로 알려져 있다. 이것은 습식 세정이라 불리는 처리의 하나로서, 암모니아 수용액과 과산화수소수의 혼합액을 사용해서 파티클 제거를 행하고, 또한 염산과 과산화수소수의 혼합액에 의해 금속 이온 제거를 행하도록 하여, 이들 두가지 처리를 조합시켜 행해진다. 한편, 건식 세정이라 불리는 처리도 알려져 있는데, 예를 들면 반도체 웨이퍼의 이면(기판 흡착면측)에 부착된 이물을 제거하기 위해서 점착테이프를 붙이고, 이어서 이것을 박리하는 방법이 제안되어 있다(특허문헌 1 및 2 참조). 또, 웨이퍼에 플라즈마를 접촉시켜, 플라즈마 중의 래디컬에 의해 웨이퍼의 이면에 부착된 이물을 제거하는 방법(특허문헌 3 참조), 소정의 세정액을 도포한 웨이퍼를 회전시키면서 순수(純水) 등을 공급해서 세정액을 씻어 버리는 방법(특허문헌 4 참조), 웨이퍼의 표면에 소정의 방향에서 불활성 가스를 내뿜으로써 이물을 제거하는 방법(특허문헌 5 참조), 및 웨이퍼의 표면을 브러시로 스크럽하면서 순수로 이루어진 제트 수류를 분사시켜서 이물을 제거하는 방법(특허문헌 6 참조) 등이 제안되어 있다.
그러나, 상기에서 설명한 습식 세정에 대해서는, 상술한 대로, 세정액 속에서의 새로운 이물의 부착이 우려된다. 또, 세정액의 준비나 그 폐액의 처리에 엄청난 비용이 들기 때문에 오늘날 환경보전에 대한 배려에서 바람직하지 않다. 한편, 드라이계의 점착테이프를 붙이는 방법으로는, 그 테이프를 떼어낼 때에 웨이퍼에 가해지는 힘에 의해 웨이퍼가 파손될 우려가 있다. 특히, 최근의 웨이퍼의 대구경화에 의해 웨이퍼 1매당의 말단 비용이 상승(대충 수 백만~1000만엔)하고 있으므로, 만일 파손 등을 일으켰을 경우를 생각하면 리스크가 높은 방법이다. 또, 플라즈마 처리나 불활성 가스를 내뿜는 수법으로는, 한번 비산된 이물이 재부착될 우려나, 처리중에 새로운 이물이 부착되는 원인이 될 수도 있다. 특히, 플라즈마 처리에서는, 이온의 충돌에 의해 처리실의 부재가 스퍼터에 의해 비산될 우려가 있어, 불활성 가스를 내뿜는 방법에서는 사용하는 가스의 불순물 농도 등의 관리가 별도로 필요하게 된다.
또한, 본건 출원인은, 이물 제거장치에 관해 이미 출원하고 있다(특허문헌 7 참조).
(특허문헌 1) 일본특허공개 평6-232108호 공보
(특허문헌 2) 일본특허 제3534847호 공보
(특허문헌 3) 일본특허공개 평6-120175호 공보
(특허문헌 4) 일본특허공개 평7-94462호 공보
(특허문헌 5) 일본특허공개 평8-222538호 공보
(특허문헌 6) 일본특허공개 평11-102849호 공보
(특허문헌 7) 일본특허공개 2006-32876호 공보
반도체 제조공정이나 액정 패널 제조공정 등에서 사용되는 기판에 부착되는 이물 관리가 더한층 엄격해지는 가운데, 간편하면서도 확실하게 이물을 제거하는 수단이 요구되고 있다. 그래서, 본 발명자들은, 이물이 재부착될 우려를 배제하고 확실하게 이물을 제거할 수 있음과 함께, 대구경의 기판이라도 기판 파손의 우려를 가급적 회피할 수 있는 이물 제거수단에 대해서 예의 검토한 결과, 처리 대상이 되는 기판을, 수지시트를 개재하여 정전척에 흡착시켜 기판에 부착된 이물을 수지시트로 전이시켜서 제거함으로써, 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 찾아내고, 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은, 기판에 부착된 이물을 확실하게 제거하여 재부착될 우려를 배제할 수 있으며, 또한, 대형 기판이라도 기판 파손의 우려를 회피하면서 확실하게 이물을 제거할 수 있는 기판의 이물 제거장치를 제공하는 것에 있다.
또, 본 발명이 다른 목적은, 기판에 부착된 이물을 확실하게 제거하여 재부착될 우려를 배제할 수 있으며, 또한, 대형 기판이라도 기판 파손의 우려 없이 적용 가능한 기판의 이물 제거방법을 제공하는 것에 있다.
즉, 본 발명은, 기판에 부착된 이물을 제거하는 이물 제거장치로서, 기판을 흡착시키는 기판 흡착면을 형성하는 정전척과, 기판 흡착면에 수지시트를 공급하는 수지시트 공급수단과, 공급된 수지시트를 회수하는 수지시트 회수수단과, 기판의 반송을 행하는 기판반송수단을 구비하고, 기판반송수단에 의해 정전척에 공급된 기판을 수지시트를 개재하여 기판 흡착면에 흡착시켜, 상기 기판의 기판 흡착면측에 부착된 이물을 수지시트로 전이시켜서 제거하는 것을 특징으로 하는 기판의 이물 제거장치이다.
또, 본 발명은, 기판에 부착된 이물을 제거하는 이물 제거방법으로서, 기판을 흡착시키는 기판 흡착면을 형성하는 정전척에 기판을 공급하고, 수지시트를 개재하여 기판 흡착면에 기판을 흡착시켜, 상기 기판의 기판 흡착면측에 부착된 이물을 수지시트로 전이시켜서 제거하는 것을 특징으로 하는 기판의 이물 제거방법이다.
본 발명에 있어서, 이물을 제거하는 기판은 특별히 제한되는 것이 아니고, 반도체장치나 플랫 패널 디스플레이 등의 제조에 있어서 처리되는 각종 기판을 그 대상으로 하며, 예를 들면 실리콘 웨이퍼, GaAs, SiC 등의 반도체기판, 유리기판, 수지기판, 유기 EL용 기판 등을 예시할 수 있다. 또, 처리할 기판의 형상에 대해서도 특별히 제한은 없다. 한편, 제거하는 대상의 이물이란, 각종 제조공정 등에 있어서 기판에서 제거할 필요가 있는 것으로서, 예를 들면 파티클, 먼지, 레지스트의 부착물, 챔버 내의 생성물 등을 그 대표예로서 들 수 있다.
본 발명에 있어서, 정전척에 수지시트를 개재하여 기판을 흡착시키고, 수지시트로 이물을 전이시켜서 제거하는 구체적인 수단에 대해서는 특별히 제한되는 것이 아니지만, 바람직하게는, 하기의 구성예를 예시할 수 있다.
즉, 제1 구성예로서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 기판 흡착면을 형성하는 정전척이 적어도 기판(1)의 중앙부를 흡착하는 중앙 정전척(2)과, 기판의 주변부를 흡착하는 주변 정전척(3)으로 분할되어 이루어지는 이물 제거장치를 예시할 수 있다. 즉, 적어도 중앙 정전척(2)과 주변 정전척(3)을 가지는 복수의 정전척에 의해 1개의 기판 흡착면(4)을 형성하고, 수지시트 공급수단에 의해 공급된 수지시트를 개재하여 이 기판 흡착면(4)에 기판(1)을 흡착시켜, 기판(1)의 기판 흡착면측에 부착된 이물을 제거한다. 또한, 중앙 정전척(2)은 적어도 기판의 중앙부에 대응하고, 주변 정전척(3)은 기판의 주변부에 대응해서 1개의 기판을 흡착시킬 수 있는 것이면 되어, 예를 들면 도 2에 나타내는 바와 같이, 중앙 정전척을 끼워서 그 양측에 주변 정전척이 배치되도록 해도 된다. 또, 그들의 형상에 대해서는, 도 1 및 2에 나타낸 것에 한정되지 않고, 흡착시키는 기판의 사이즈나 형상 등에 따라서 적당히 설계할 수 있어, 예를 들면 평면형상이 직사각형인 것 외에 원형이나 그 밖의 형상으로 이루어지는 것이어도 된다.
정전척이 중앙 정전척과 주변 정전척으로 분할되어 이루어지는 경우에는, 바람직하게는, 이물 제거장치가, 기판 흡착면의 수직방향으로 중앙 정전척을 주변 정전척에 대해 돌출시킴과 함께, 기판의 단부와 수지시트의 사이에 소정의 틈을 형성시킬 수 있는 높이방향 조정수단을 구비하는 것이 좋다. 복수의 정전척에 의해 기판 흡착면을 형성하고, 또한 이 정전척들 중 적어도 일부에 대해서 상승 하강을 가능하게 함으로써, 기판의 장착 및 회수를 용이하게 시킬 수 있다. 즉, 기판 흡착면에 기판을 흡착시켜 이물을 제거한 후, 높이방향 조정수단에 의해 중앙 정전척의 높이를 상대적으로 높게 하고, 또한, 기판의 단부와 수지시트의 사이에 소정의 틈을 형성시키도록 함으로써, 기판과 수지시트의 사이의 틈을 이용하여 이물 제거 후의 기판을 회수하기 쉽게 할 수 있다. 또한, 기판의 단부와 수지시트의 사이에 형성시키는 소정의 틈에 대해서는, 후술하는 바와 같은 기판반송수단에 의해 기판을 회수할 수 있는 틈이면 된다.
상기 높이방향 조정수단에 대해서, 구체적으로는, 주변 정전척을 기판 흡착면에서 수직방향 아래쪽측으로 하강시킬 수 있는 주변 척 승강기구와, 주변 정전척에 대응하는 적어도 일부의 수지시트의 높이 위치를 기판 흡착면보다 아래쪽측이 되도록 조정할 수 있는 수지시트 높이 조정기구로 이루어지도록 하여, 상대적으로 중앙 정전척을 돌출시키고, 또한, 기판의 단부와 수지시트의 사이에 소정의 틈을 형성시키도록 하는 것이 좋다. 혹은, 중앙 정전척을 기판 흡착면에서 수직방향 윗쪽측으로 상승시킬 수 있는 중앙척 승강기구로 이루어지도록 하여, 상대적으로 중앙 정전척을 돌출시키고, 또한, 기판의 단부와 수지시트의 사이에 소정의 틈을 형성시키도록 해도 된다. 주변척 승강기구 및 중앙척 승강기구에 대해서는, 각 정전척을 승강시킬 수 있는 것이면 특별히 제한은 없고, 예를 들면 에어실린더, 솔레노이드, 모터 구동에 의한 볼 스크류 앤드 너트 등을 각 정전척에 접속시켜 승강할 수 있도록 하면 된다. 또, 수지시트 높이 조정기구에 대해서는, 예를 들면 상기와 같은 승강기구에 접속된 가이드 롤러 등을 마련하도록 해도 된다. 또한, 기판 흡착면을 기준으로 해서의 상하방향이란, 기판 흡착면을 기준으로 해서 기판측을 윗쪽으로 하고, 그 반대측을 아래쪽으로 하는 의미이다.
또, 본 발명의 이물 제거장치는 기판반송수단을 구비한다. 이 기판반송수단에 대해서는, 처리하기 위한 기판을 정전척에 공급할 수 있고, 또한, 처리후의 기판을 정전척으로부터 회수할 수 있는 것이면 된다. 정전척이, 중앙 정전척과 주변 정전척으로 이루어지는 경우에는, 바람직하게는, 상기 높이방향 조정수단에 의해 기판의 단부와 수지시트의 사이에 형성된 틈을 이용하여, 기판을 유지할 수 있는 기판유지부를 그 선단에 구비한 것인 것이 좋다. 기판유지부를 구비함으로써, 처리할 기판의 공급이나 처리후의 기판의 회수를 확실하면서도 용이하게 행할 수 있다. 구체적으로는, 기판의 단부를 끼워 지지할 수 있는 끼움지지부를 구비한 로봇 암이나, 기판과 수지시트의 사이에 형성된 틈에 삽입하여, 기판을 재치시켜 회수할 수 있는 포크를 구비한 로봇 암인 것이 좋다. 이 로봇 암에 대해서는, 기판 반송 등에서 일반적으로 사용되는 것 같은 것을 사용할 수 있다. 즉, 기판을 정전척에 공급하고, 또, 회수할 수 있도록, x-y방향으로 이동가능한 기구를 구비하는 것이 좋으며, 필요에 따라서, 기판을 기판 흡착면에 대하여 수직방향으로 들어 올리거나 내리거나 하는 것이 가능한 상승하강기구를 구비하도록 하면 된다. 또한, 기판반송수단에 대해서는, 공급용과 회수용으로 역할을 분담시켜서, 각각 개별적으로 구비하도록 해도 된다.
또, 이물 제거장치가, 높이방향 조정수단에 의해 형성된 기판과 수지시트의 틈에 끼워 넣어져 기판을 들어 올릴 수 있는 기판들어올림수단을 또한 구비하도록 해도 된다. 처리후의 기판의 회수를 끼움지지부나 포크를 구비한 로봇 암에 의해 보다 확실하면서도 간편하게 행하도록 된다. 이러한 기판들어올림수단에 대해서는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면 기판 흡착면의 방향으로부터 기판을 밀어 올릴 수 있는 밀어올림 핀 등을 예시할 수 있다. 또한, 정전척에 기판을 공급할 경우에는, 기판의 회수와 반대 동작을 행하도록 하면 된다. 즉, 기판들어올림수단에 기판을 얹고, 높이방향 조정수단에 의해 돌출시킨 중앙 정전척에 깔린 수지시트 상으로 기판을 공급한다. 이 때, 기판들어올림수단을 가지지 않을 경우에는 직접 중앙 정전척에 기판을 공급하면 된다. 이어서, 높이방향 조정수단에 의해 중앙 정전척과 주변 정전척의 높이를 조정해서 기판 흡착면을 형성시키고, 각각의 정전척을 통전시켜 기판의 흡착을 행하도록 하면 된다.
본 발명에 있어서는, 수지시트를 개재하여 기판 흡착면에 흡착시키고, 이 기판의 기판 흡착면측에 부착된 이물을 수지시트로 전이시킴으로써 이물을 제거하는데, 사용하는 수지시트에 대해서는, 적어도 흡착시키는 기판과 비교해서 부드러운 재질로 이루어진 것을 사용하도록 하면 된다. 일반적으로, 정전척의 최표면(즉 기판 흡착면)은 단단한 표면이 필요한데, 예를 들면 알루미나, 탄화 규소, 질화 알루미늄 등의 세라믹으로 이루어지는 경우는, 이들의 누프 경도(Knoop hardness)는 2000Hk 정도(예를 들면 탄화 규소는 2500Hk, 알루미나는 2100Hk)이다. 한편, 실리콘 웨이퍼의 누프 경도는, 통상 960Hk 정도이다. 그리고, 먼지나 파티클 등의 이물을 구성하는 조성 중, 반도체 제조상, 가장 유해하다고 여겨지는 철의 누프 경도는 300Hk 정도이므로, 수지시트에 대해서는, 누프 경도가 20~200Hk인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 흡착시키는 기판이 액정장치 등에 사용되는 유리기판인 경우에는, 누프 경도는 315Hk 정도로서, 이물인 철과 동일한 정도의 경도이기 때문에, 보다 바람직하게는 누프 경도가 20~100Hk인 수지시트를 사용하는 것이 좋다. 이러한 수지시트를 개재하여 기판을 흡착시킴으로써, 기판 흡착면측에 부착된 이물을 수지시트측으로 전이시켜서 제거하는 것이 가능하게 된다. 이러한 수지시트는, 특별히 점착성의 표면을 갖게 할 필요가 없다. 그 때문에, 기판에 대해 가해지는 힘은 통상의 반도체 제조장치에서 사용되는 정전척의 흡착력과 동등하기 때문에, 종래의 이물 제거에 이용된 점착테이프를 사용한 경우에 비해, 떼어낼 때에 기판에 가해지는 힘은 원리적으로 전혀 없게 할 수 있다. 따라서, 예를 들어 직경 300mm인 현재 주류의 반도체 웨이퍼 외, 차세대형이라 말해지는 450mm의 대구경 웨이퍼 등에 대해서도 기판을 파손시킬 일 없이 이물을 제거하는 것이 가능하게 된다.
상기 수지시트의 재질로서는, 예를 들면 폴리비닐알코올, 저밀도 폴리에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리염화비닐리덴, 폴리염화비닐, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 아세틸셀룰로오스, 폴리카보네이트, 나일론, 폴리이미드, 아라미드, 폴리카르보디이미드 등을 들 수 있고, 이 중, 저렴한 관점에서, 바람직하게는 폴리비닐알콜, 저밀도 폴리에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리염화비닐리덴, 폴리염화비닐, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌프탈레이트이다. 상기 이외의 것으로서, 실리콘 등의 고무계 재료를 사용하는 것도 가능하다. 수지시트의 두께에 대해서는, 바람직하게는 5~100㎛, 보다 바람직하게는 5~30㎛인 것이 좋다. 100㎛보다 두꺼우면 정전척의 흡착력이 작아지기 때문이다. 반대로 5㎛보다 얇으면 그 수지시트의 취급이 어려워지고, 깨지거나 할 우려가 있다. 또한, 수지시트에 대해서는, 파티클에 대해 관리된 환경에서 제작된 것이 필요한 것은 말할 필요도 없다.
그런데, 수지시트의 체적저항값을 내리면, 기판이 보다 강하게 정전척에 흡착되는 경우가 있는데, 특히, 정전척이 존슨 라벡력(Johnson-Rahbeck force)을 발휘하고 있는 경우이다. 즉, 정전척을 형성하는 전극으로부터의 미소한 전류가, 그 전극주변 및 기판 흡착면을 타고 기판으로 유통되어, 기판과 기판 흡착면의 미소한 공극에서 큰 정전적 흡착력을 발생시킨다. 그 때문에, 상기에서 예시한 재질로 이루어지는 수지시트는 전기적으로 높은 절연성을 나타내지만(체적저항에서는 1015~1018Ω·cm의 범위이다), 이것에 도전성 필러를 혼입시키는 등 하여 체적저항값을 109~1013Ω·cm 정도의 범위로 한 수지시트를 사용할 경우에는, 기판의 정전척으로의 흡착력을 증가시킬 수 있다.
또, 수지시트 공급수단에 대해서는, 시트형상의 수지시트나 롤형상으로 감긴 수지시트 등을 기판 흡착면에 공급할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는, 롤형상으로 감긴 수지시트를 장착한 송출 롤과, 송출 롤로부터 송출된 수지시트를 기판 흡착면측으로 안내하는 공급측 가이드 롤러를 가지고 이루어지는 것이 좋다. 또, 수지시트 회수수단에 대해서는, 기판 흡착면에 공급된 수지시트를 회수할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는, 수지시트를 권취하는 권취 롤과, 기판 흡착면으로부터 보내져 온 수지시트를 권취 롤측으로 안내하는 회수측 가이드 롤러를 가지고 이루어지는 것이 좋다. 수지시트 공급수단 및 수지시트 회수수단을, 롤형상의 수지시트에 대응할 수 있도록 함으로써, 이물 제거장치 자체가 차지하는 평면영역(점유 면적)의 축소화가 가능하다. 또, 기판 흡착면에서 이물을 전이시킨 사용이 끝난 수지시트를 회수하면서 미사용의 수지시트를 기판 흡착면으로 공급할 수 있으므로, 기판의 이물 제거를 연속적으로 처리할 수 있다. 즉, 이물의 부착량에 따라서, 1매의 기판에 대해서 미사용의 수지시트를 연속해서 공급함으로써 복수회 이물 제거를 반복하도록 할 수 있고, 또, 한번 이물 제거한 기판을 기판반송수단에 의해 회수하고, 새로운 다른 기판을 공급해서 이물 제거를 행하도록 하여, 복수의 기판을 연속적으로 처리할 수도 있다.
본 발명에 있어서, 기판 흡착면을 형성하는 정전척에 대해서는, 일반적인 정전척을 사용할 수 있지만, 바람직하게는 서로 전위차를 형성한 전압이 인가되는 2개의 전극을 구비한 쌍극형의 정전척인 것이 좋다. 즉, 중앙 정전척과 주변 정전척에 의해 기판 흡착면을 형성하는 경우에는, 각각의 정전척이 쌍극형 정전척으로 이루어지도록 하는 것이 좋다.
또, 정전척에 대해서는, 정전척을 형성하는 전극이 기판 흡착면을 형성하도록 해도 된다. 즉, 기판 흡착면이 중앙 정전척을 형성하는 전극과 주변 정전척을 형성하는 전극에 의해 형성되도록 해도 된다. 일반적으로, 정전척은 기판과 전극 사이에서의 절연성을 확보하기 위해서 전기적으로 절연성이 있는 유전체 재료로 이루어지는 절연 유전층을 구비하며, 이 절연 유전층이 정전척의 기판 흡착면(최표면)을 형성하는 것이 통상이다. 이 절연 유전층은, 전기적 절연성을 확보하는 것 이외에, 전극을 기계적인 손상으로부터 보호하는 역할이나, 전극으로부터의 금속 오염의 발생을 막는 역할도 가진다. 본 발명에 있어서는, 수지시트가 전기절연성을 구비하는 경우에는, 이 수지시트가 일반적인 정전척에 있어서의 절연 유전층의 역할을 겸할 수 있다. 그래서, 정전척을 형성하는 전극을 최표면에 노출시켜서, 상기 전극에 의해 기판 흡착면을 형성하도록 해도 된다. 전극이 정전척의 최표면에 노출되어 기판 흡착면을 형성하면, 기판과 전극과의 거리가 줄어들기 때문에 정전척이 발현하는 흡착력을 향상시킬 수 있다. 그 때문에, 낮은 전압이라도 동등한 흡착력을 얻는 것이 가능해져, 전원 코스트를 저감할 수 있고, 불필요한 정전기의 발생이 억제되고, 나아가서는, 고전압에 의한 전극의 방전 단락의 문제를 가급적 회피할 수 있다.
전극이 기판 흡착면을 형성하는 경우에는, 바람직하게는 쇼어 경도 20~90Hs 및 체적저항률 100~1×10-5Ω·cm를 가지는 탄성전극으로 이루어지도록 하는 것이 좋다. 또한, 체적저항률에 대해서는, 1×10-2~1×10-5Ω·cm의 범위로 하는 것이 보다 바람직하다.
이러한 특성을 가지는 전극에 대해서는, 예를 들면 실리콘제 고무에 탄소, 카본 나노 튜브 등의 도전성 필러를 섞어서 만든 것 등을 예시할 수 있다. 고무 소재로서는, 상기 이외에 불소계, 니트릴계, 플루오로실리콘계 등이 사용 가능한데, 피흡착물인 기판에 대한 오염의 영향을 적게 하는 관점에서 실리콘제 고무가 바람직하다. 고무의 경도는 일반적으로 쇼어 경도로 나타내고, 쇼어 경도 20Hs 정도가 대개 사람 피부의 부드러움이며, 90Hs가 되면 상당히 단단하게 느껴진다. 실리콘 웨이퍼나 유리기판 등의 재질은, 쇼어 경도로 표현하는 것은 일반적이지 않지만, 이들보다도 월등하게 단단하다고 생각된다. 그 때문에, 흡착시키는 기판에 대해 충분한 유연성을 발휘시키는 관점에서 상기 범위인 것이 바람직하다. 또, 전극의 체적저항률에 대해서는 보다 낮은 것이 바람직하지만, 유연성을 가진 전극으로 하기 위해서, 고무에 도전성 필러를 섞을 필요가 있으므로, 상기 범위인 것이 바람직하다. 또한, 전극의 재질을 도전성을 가지는 것으로 하는 이유는, 말할 필요도 없이 전극에 전압을 공급했을 때에 그 모든 부위에서 동등한 전위로 하기 위함이다.
또, 전극에 의해 기판 흡착면을 형성하는 경우, 전극의 두께(전극 깊이방향)에 대해서는, 바람직하게는 0.05~3mm, 보다 바람직하게는 0.2~3mm의 범위인 것이 좋다. 전극의 유연성과 두께는 관련되는 것으로, 얇은 것은 유연성이 우수하지 않다. 반대로 두꺼운 것은 코스트가 높아질 뿐만 아니라, 유연성을 가지기 위해 그 두께가 지나치게 변화될 가능성으로부터 기판을 공급·회수할 때의 기판반송수단과의 관계에서 문제가 생기거나, 기판의 반송계에 문제가 생길 우려가 있다. 이러한 사정들을 종합해서 상기의 두께로 하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 탄성전극에 의해 기판 흡착면을 형성함으로써, 기판에 부착된 이물을 보다 확실하게 수지시트로 전이시켜서 제거하는 것이 가능해진다. 기판 흡착면을 형성하는 전극이 상기 쇼어 경도를 가지는 어느 정도의 유연성을 구비한 것으로 함으로써, 기판 흡착면에 대한 기판의 밀착성을 보다 높일 수 있어 수지시트로 이물을 쉽게 전이시킬 수 있다. 예를 들면 직경 200mm의 실리콘 웨이퍼에서는, 통상 20㎛ 정도의 휨이나 변형이 있고, 또한 국소적인 요철이 수 ㎛ 정도 존재한다. 그 때문에, 정전척의 기판 흡착면(최표면)이 세라믹과 같은 경도를 가지는 것일 경우, 당해 웨이퍼의 전면을 정전척의 흡착력만으로 밀착시키는 것은 곤란하다. 특히 실리콘 웨이퍼의 이면에 파티클 등의 이물이 부착되어 있을 경우에는, 그 파티클의 존재로 인해 기판의 밀착성을 방해하는 것도 생각된다. 그래서, 상기와 같은 탄성전극으로 이루어지는 기판 흡착면에 수지시트를 개재하여 기판을 흡착시킴으로써, 이러한 문제점들을 해소하고, 기판의 전면에 걸쳐 이물의 제거를 보다 확실하게 행할 수 있게 된다. 또, 탄성전극은, 내충격성이 우수함과 동시에, 일시적으로 하나의 기판에 적응해서 그 형상을 따라 변형시켜도, 기판을 이탈시킴으로써 복원할 수 있고, 다른 기판을 흡착시키는 데에 즉시 적응할 수도 있다.
그런데, 이물 제거 후에 기판을 수지시트로부터 떼어 놓을 때, 접촉에 의해 기판과 수지시트의 사이에 박리 대전을 수반하는 것이 생각된다. 기판 또는 수지시트가 대전하면, 수지시트로 전이된 이물이 정전기에 의해 수지시트로부터 이탈하여, 다시 기판측에 부착되어버릴 우려가 있다. 그 때문에, 이오나이저 등의 정전기를 중화화하는 기기를 이물 제거장치에 장착하여, 기판과 수지시트의 사이나, 수지시트와 정전척의 사이에 중화화 입자인 플러스 또는 마이너스의 이온을 내뿜도록 해도 된다. 또한, 이러한 중화화 입자를 내뿜으면, 수지시트의 표면이 활성화되어서, 수지시트가 보다 이물을 흡착하기 쉬워져, 이물 제거의 효과가 향상하는 것도 기대할 수 있다.
다음으로 본 발명에 있어서의 이물 제거장치의 제2 구성예로서, 적어도 제1기판 흡착면을 형성하는 제1정전척과 제2기판 흡착면을 형성하는 제2정전척의 2개의 정전척을 구비한 이물 제거장치를 예시할 수 있다. 즉, 기판 흡착면을 2개 이상 구비하여 복수의 흡착 스테이지를 형성함으로써, 그 스테이지 수(정전척 수)에 대응한 기판의 이물 제거 작업을 동시에 행하는 것이 가능해져, 장치의 처리 능력을 향상시킬 수 있음과 함께, 한번으로는 불충분한 것 같은 경우의 이물 제거의 효과를 보다 완전한 것으로 할 수 있다. 또한, 특별히 설명하지 않는 한은, 이물 제거장치의 제1 구성예에서 설명한 내용을 이 제2 구성예의 장치에도 적용할 수 있다. 또, 이하에서는, 각각이 단독으로 기판 흡착면을 구비하는 정전척을 복수 구비하는 이물 제거장치로서 2개의 정전척으로 이루어지는 경우를 설명하는데, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니고, 3개 이상의 정전척(제3정전척 이상)을 구비하도록 구성해도 된다.
적어도 제1정전척과 제2정전척을 구비한 이물 제거장치의 경우에는, 바람직하게는, 기판 흡착면에 대해 수평방향으로 기판의 방향을 조정할 수 있는 기판회전수단을 구비하도록 하는 것이 좋다. 제1정전척으로 이물을 제거한 기판의 방향을 바꾸어, 기판반송수단에 의해 제2정전척에 공급함으로써, 부착된 이물을 기판의 전면에 걸쳐서 보다 확실하게 제거할 수 있다. 즉, 제1정전척을 형성하는 전극을 제1기판 흡착면에 흡착된 기판측에 투영했을 때, 상기 기판과 투영된 전극이 겹치지 않는 기판의 비흡착 영역이 존재하는 경우, 이 비흡착 영역이, 제2정전척을 형성하는 전극을 기판측에 투영해서 얻어지는 전극투영 영역에 모두 포함되도록, 기판의 방향을 기판회전수단에 의해 조정하여 제2정전척으로 이물 제거를 행하면, 기판의 전면에 걸쳐서 이물 제거를 행할 수 있다.
예를 들면, 정전척의 기판 흡착면에 대해 기판의 단부를 남게 하여 흡착시킴으로써, 이 단부를 이용하여 기판반송수단에 의한 기판의 공급 및 회수를 확실하면서도 정확하게 행할 수 있다. 즉, 제1정전척을 형성하는 전극을 제1기판 흡착면에 흡착된 기판측에 투영했을 때, 상기 기판과 투영된 전극이 겹치지 않는 기판의 비흡착 영역이 그 기판의 단부를 포함하도록 제1기판 흡착면에 기판을 흡착시키고, 또한, 기판반송수단이, 이 기판의 단부를 끼워 지지할 수 있는 끼움지지부를 구비한 로봇 암으로 이루어지도록 하는 것이 좋다. 마찬가지로, 제2정전척을 형성하는 전극을 제2기판 흡착면에 흡착된 기판측에 투영했을 때, 상기 기판과 투영된 전극이 겹치지 않는 기판의 비흡착 영역이 그 기판의 단부를 포함하도록, 제2기판 흡착면에 기판을 흡착시키고, 또한, 기판반송수단이, 이 기판의 단부를 끼워 지지할 수 있는 끼움지지부를 구비한 로봇 암으로 이루어지도록 하는 것이 좋다. 이와 같이 하면, 제1 구성예와 같은 높이방향 조정수단이나 기판들어올림수단을 구비하지 않고, 기판의 공급이나 회수를 간편하면서도 확실하게 행할 수 있다.
또, 제1정전척 및 제2정전척이, 서로 전위차를 형성한 전압이 인가되는 2개의 전극을 구비한 쌍극형의 정전척으로 이루어지는 경우, 제1정전척의 2개의 전극의 간격에 대응하는 영역은, 이 전극들을 제1기판 흡착면에 흡착된 기판측에 투영했을 때에, 상기 기판과 투영한 2개의 전극이 겹치지 않는 기판의 비흡착 영역에 해당하기 때문에, 이 기판의 비흡착 영역이 제2정전척을 형성하는 2개의 전극을 기판측에 투영해서 얻어지는 전극투영 영역에 포함되도록, 기판의 방향을 기판회전 수단에 의해 조정해서 제2정전척으로 이물 제거를 행하도록 하는 것이 좋다. 또한, 기판의 단부를 남기고 흡착시키는 경우에 있어서의 적합한 기판반송수단은, 이 기판의 단부를 끼워 지지할 수 있는 끼움지지부를 구비한 로봇 암인 것이 좋다.
사용하는 수지시트에 대해서는, 제1 구성예에서 설명한 것을 마찬가지로 사용할 수 있다. 또, 수지시트 공급수단 및 수지시트 회수수단에 대해서도, 제1 구성예에서 설명한 것과 마찬가지이지만, 적합하게는, 수지시트 공급수단에 대해서는, 롤형상으로 감긴 수지시트를 장착한 송출 롤과, 송출 롤로부터 송출된 수지시트를 제1기판 흡착면측으로 안내하는 공급측 가이드 롤러를 가지고 이루어지는 것이 좋고, 수지시트 회수수단에 대해서는, 수지시트를 권취하는 권취 롤과, 제2기판 흡착면으로부터 보내져 온 수지시트를 권취 롤측으로 안내하는 회수측 가이드 롤러를 가지고 이루어지는 것이 좋다.
또, 제1기판 흡착면이 제1정전척을 형성하는 전극에 의해 형성되도록 해도 되며, 마찬가지로, 제2기판 흡착면이 제2정전척을 형성하는 전극에 의해 형성되도록 해도 된다. 즉, 제2의 구성예에 있어서도, 제1 구성예에서 설명한 대로, 수지시트가 일반적인 정전척에 있어서의 절연 유전층의 역할을 겸할 수 있기 때문에, 각각의 정전척을 형성하는 전극에 의해 기판 흡착면을 형성할 수 있다. 이 경우, 기판 흡착면을 형성하는 전극에 대해서는, 바람직하게는 쇼어 경도 20~90Hs 및 체적저항률 100~1×10-5Ω·cm을 가지는 탄성전극으로 이루어지도록 하는 것이 좋고, 그 두께에 대해서는, 바람직하게는 0.05~3mm, 보다 바람직하게는 0.2~3mm의 범위인 것이 좋다. 또한, 체적저항률에 대해서는, 1×10-2~1×10-5Ω·cm의 범위로 하는 것이 보다 바람직하다.
제1, 제2 구성예 모두, 정전척에 기판을 흡착시키는 시간에 대해서는, 기판에 부착되어 있는 이물의 크기나 그 양에 따라서도 다르지만, 통상은, 1~60초로 수지시트측으로 이물을 전이시킬 수 있다. 단위면적당의 이물의 양이 많을 경우에는 흡착 시간을 길게 하는 것이 효과적이다. 또, 장치에 사용하는 정전척이 쌍극형 정전척이면, 전극에 인가하는 전압을 변화시킴으로써 흡착력을 조정할 수 있기 때문에, 이물의 양이 적을 경우에는 전압을 떨어뜨리는 혹은 흡착 시간을 짧게 하는 등 해서 그 조건에 의해 대응하는 것이 가능해져, 1매당의 처리 시간이 최단이 되도록 운전 파라미터를 최적화할 수 있다. 이 때, 단위면적당의 기판에 대한 흡착력은 10~300gf/㎠의 범위인 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 이물 제거장치는, 특히 진공중에서 동작시킬 필요는 없고, 대기압 혹은 약간의 가압 하에서 사용할 수 있다. 그 때문에, 진공화 혹은 대기개방을 위한 절차를 생략할 수 있기 때문에, 장치의 처리 시간을 단축할 수 있다.
<발명의 효과>
본 발명의 이물 제거장치에서는, 기판에 부착된 이물(기판 흡착면측에 부착된 이물)을 수지시트로 전이시키고, 그 수지시트를 회수하기 때문에, 제거된 이물이 기판에 재부착될 우려를 가급적으로 배제할 수 있다. 또, 점착테이프 등을 사용하지 않고 이물을 제거하기 때문에, 종래 문제로 여겨지고 있었던 기판에서 떼어낼 때에 가해지는 부하는 전혀 없고, 대형화가 진행되는 기판에 대해서도 적용가능하며, 기판을 파손시킬 우려도 없다. 또, 롤형상의 수지시트를 사용하면, 연속 처리할 수 있는 효과가 보다 현저해지므로, 특히 처리 능력이 요구되는 반도체소자의 생산 현장 등에서의 사용은 효과적이다. 나아가서는, 기판에 부착되어 있는 이물의 양 혹은 크기에 따라서 정전척에 인가하는 전위나 흡착 시간 등을 파라미터로서 최적화하면, 효율적인 이물 제거를 할 수 있기 때문에, 기판 1매당에 필요로 하는 처리 시간을 최단화할 수 있다. 더욱 또한, 저렴한 수지시트를 사용함으로써, 유지 비용을 저렴하게 억제하는 것이 가능하다.
도 1은 중앙 정전척과 주변 정전척에 의해 기판 흡착면을 형성하는 경우의 일례를 나타내는 평면 설명도이다.
도 2는 중앙 정전척과 주변 정전척에 의해 기판 흡착면을 형성하는 경우의 일례를 나타내는 평면 설명도이다.
도 3은 중앙 정전척과 주변 정전척에 의해 기판 흡착면을 형성하는 경우의 이물 제거장치의 단면 설명도(일부)이다.
도 4는 이물 제거장치에 기판을 흡착시킨 상태를 나타내는 단면 설명도이다.
도 5는 높이방향 조정수단에 의해 중앙 정전척을 돌출시킴과 함께 기판의 단부와 수지시트의 사이에 틈을 형성시킨 모습을 나타내는 단면 설명도이다.
도 6은 이물 제거 후의 기판을 회수하는 모습을 나타내는 단면 설명도이다.
도 7은 이물 제거장치에 공급측 기판 카세트 및 회수측 기판 카세트를 조합하여 구성한 이물 제거 시스템의 평면 설명도이다.
도 8은 이물 제거장치에 공급측 기판 카세트 및 회수측 기판 카세트를 조합하여 구성한 이물 제거 시스템의 사시 설명도(외관도)이다.
도 9는 중앙 정전척과 주변 정전척에 의해 기판 흡착면을 형성하는 이물 제거장치의 변형예를 나타내는 단면 설명도(일부)이다.
도 10은 각각이 기판 흡착면을 형성하는 제1정전척과 제2정전척을 가지고 이 루어지는 이물 제거장치의 일례를 나타내는 평면 설명도(일부)이다.
도 11은 이물 제거장치에 SMIF를 조합하여 구성한 이물 제거 시스템의 평면 설명도이다.
(부호의 설명)
X: 이물 제거장치
1: 기판
2: 중앙 정전척
3: 주변 정전척
4: 기판 흡착면
5: 수지시트
6: 송출 롤
7: 공급측 가이드 롤러
8: 공급측 조정 롤러
9: 수지시트 공급수단
10: 권취 롤
11: 회수측 가이드 롤러
12: 회수측 조정 롤러
13: 수지시트 회수수단
14, 18, 20: 제1전극
15, 19, 21: 제2전극
16: 전원
17: 스위치
22: 이물
23: 기판 밀어올림 핀
24: 포크
25: 로봇 암
26: 공급용 기판 카세트
27: 회수용 기판 카세트
31, 34, 37: 제1전극
31, 34, 37, 32, 35, 38: 제2전극
33, 36, 38: 금속 기반(基盤)
41: 제1정전척
42: 제2정전척
43: 제1전극
44: 제2전극
45: 제1기판 흡착면
46: 제1전극
47: 제2전극
48: 제2기판 흡착면
49: 청정공기 이오나이저
50: 로봇 암
51: 얼라이너(aligner)
52: SMIF
이하, 첨부한 도면에 의거하여, 본 발명의 바람직한 실시형태를 구체적으로 설명한다.
먼저, 기판 흡착면을 형성하는 정전척이 중앙 정전척과 주변 정전척으로 분할되어 이루어지는 경우의 이물 제거장치에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 3은, 도 2에 나타낸 중앙 정전척(2)과 주변 정전척(3)으로 형성되는 기판 흡착면(4)을 가진 이물 제거장치(X)의 일부 단면도(도 2의 A-A' 단면)를 나타낸다. 즉, 이 이물 제거장치(X)는, 기판(1)의 중앙부에 대응하여 비교적 넓은 부분을 가지는 중앙 정전척(2)과, 이 중앙 정전척(2)의 양측에 배치되어 기판(1)의 주변부에 대응하는 주변 정전척(3a 및 3b)에 의해 평면형상이 4각형으로 이루어지는 기판 흡착면(4)을 형성한다. 그리고, 이 기판 흡착면(4)에는 두께 10㎛의 폴리비닐알코올제 수지시트(5)가 깔린다. 이 수지시트(5)는 그 길이방향으로 주변 정전척(3a), 중앙 정전척(2) 및 주변 정전척(3a)이 순차적으로 배치되도록, 수지시트 공급수단(9)에 의해 기판 흡착면(4)에 공급된다. 이 수지시트 공급수단(9)은 롤형상으로 감긴 수지시트(5)를 장착한 송출 롤(6)과, 송출 롤(6)로부터 송출된 수지시트(5)를 기판 흡착면(4)측으로 안내하는 한 쌍의 공급측 가이드 롤러(7)와, 이들의 사이에 배치되어 수지시트(5)의 텐션 조정을 행하는 공급측 조정 롤러(8)로 이루어진다. 또, 기판 흡착면(4)에 공급된 수지시트(5)는 권취 롤(10)과, 기판 흡착면(4)으로부터 보내져 온 수지시트(5)를 권취 롤(10)측으로 안내하는 한 쌍의 회수측 가이드 롤러(11)와, 이들의 사이에 배치되어 수지시트(5)의 텐션 조정을 행하는 회수측 조정 롤러(12)로 이루어지는 수지시트 회수수단(13)에 의해 회수된다.
또, 상기 중앙 정전척(2) 및 2개의 주변 정전척(3a, 3b)은 각각 쌍극형의 정전척으로 이루어지고, 중앙 정전척(2)은 제1전극(14)과 제2전극(15)의 2개의 전극을 가지며, 이 전극(14, 15)들은 전원(16)에 접속되고, 전원(16)의 전압을 ON-OFF로 하기 위한 스위치(17)와 직렬로 접속된다. 마찬가지로, 주변 정전척(3a)의 제1전극(18)과 제2전극(19), 및 주변 정전척(3b)의 제1전극(20)과 제2전극(21)은, 각각 스위치(17)를 통해서 전원(16)에 접속된다. 이 중, 주변 정전척(3a, 3b)에는, 각각 기판 흡착면(4)의 수직방향(도 중에 나타낸 양 화살표방향)으로 상승 하강 가능하도록 도시 외의 리프터(lifter)기구(높이방향 조정수단)가 접속되어 있다. 또, 공급측 가이드 롤러(7) 및 회수측 가이드 롤러(11)에 대해서도, 각각 동일한 도시 외의 리프터기구(높이방향 조정수단)이 접속되어 있다. 또한, 기판(1)을 재치시키는 포크를 구비한 로봇 암(도시 외)을 구비하고 있어, 기판 흡착면(4)에 처리할 기판(1)을 공급함과 함께, 처리후의 기판(1)을 회수한다.
상기한 바와 같이 구성해서 이루어지는 이물 제거장치(X)를 이용하여, 기판(1)으로부터 이물을 제거하는 절차에 대해서 설명한다. 도 3은, 도시 외의 로봇 암(기판반송수단)에 의해 공급된 기판(1)(기판 흡착면측에 이물(22)이 부착되어 있다)이 기판 흡착면(4) 상의 수지시트(5)에 재치된 상태를 나타낸다. 이 때 전 원(16)의 스위치(17)는 OFF 상태이며, 어느 정전척에도 전압은 인가되어 있지 않아, 기판(1)은 아직 흡착되어 있지 않다. 도 4는 전원(16)의 스위치(17)를 ON 상태로 해서, 각 정전척의 제1전극과 제2전극의 사이에 동시에 동등한 전압을 인가하여, 수지시트(5)를 개재하여 기판(1)을 기판 흡착면(4)에 흡착시킨 모습을 나타낸다. 이 때, 이물(22)은 수지시트(5)에 깊이 박혀 있는 상태이다. 흡착 시간과 전원(16)의 전압은 조절 가능하며, 예를 들면 흡착 시간은 1~60초, 전원(16)의 단자간의 전압은 0~8kV로 가변이다. 특히 쌍극형의 정전척이면, 정부(正負)의 전위를 전극간에 인가할 수도 있으므로, 그 경우에는 상기와 동등한 전위차는 0~±4kV이다. 또한, 각 정전척, 롤러 등의 모든 기구와, 전원, 스위치 등에 대해서는, 그들의 동작을 관리하는 도시 외의 컨트롤러에 의해 제어하도록 해도 된다.
상기 설정조건으로 기판(1)을 소정 시간 흡착시키고 나서 스위치(17)를 OFF로 한 후, 도 5에 나타내는 바와 같이, 높이방향 조정수단에 의해, 기판 흡착면(4)의 수직방향으로 중앙 정전척(2)을 주변 정전척(3a, 3b)에 대해서 돌출시킴과 함께, 기판(1)의 단부와 수지시트(5)의 사이에 틈을 형성시킨다. 즉, 각각 도시 외의 리프터기구를 구비한 주변 정전척(3a, 3b), 공급측 가이드 롤러(7) 및 회수측 가이드 롤러(11)를, 기판 흡착면(4)으로부터 수직방향 아래쪽측(기판 흡착면(4)과는 반대측)으로 하강시킴으로써, 상기 도 5의 상태로 시킬 수 있다. 기판(1)과 수지시트(5)의 사이에 형성된 틈을 이용하면, 로봇 암에 의해 기판(1)의 회수가 가능한데, 이 때, 상기 틈에 기판(1)의 양단측에서 기판 밀어올림 핀(23)(기판들어올림수단)을 넣고, 기판(1)을 수직방향 윗쪽으로 들어 올림으로써, 기판(1)의 회수를 보 다 간편하면서도 확실하게 행할 수 있다. 또한, 이 도 5에는, 기판(1)에 부착되어 있었던 이물(22)이 수지시트(5)로 전이된 모습을 나타내고 있다.
이물 제거 후의 기판(1)을 회수하려면, 도 6에 나타내는 바와 같이, 기판 밀어올림 핀(23)에 의해 들어 올린 기판(1)과 수지시트(5)의 틈에 로봇 암의 선단에 마련된 포크(24)를 삽입하고, 이 포크(24)에 기판을 재치시켜 로봇 암(도시 외)에 의해 회수하면 된다. 또, 기판 흡착면(4)에서 이물(22)을 전이받은 수지시트(5)는 권취 롤(10)에 의해 권취함으로써 회수할 수 있고, 동시에, 송출 롤(6)측으로부터 송출된 새로운 수지시트(5)가 기판 흡착면(4)에 공급되어(도 중의 화살표방향), 다음의 이물 제거처리를 행할 수 있다.
이물(22)이 부착된 다른 기판(1)을 처리하기 위해서는, 포크(24)에 재치시킨 기판(1)을 기판 밀어올림 핀(23)으로 옮겨 놓고, 기판 밀어올림 핀(23)을 내려 중앙 정전척(2) 상의 새로운 수지시트(5)에 얹는다. 이어서, 각각의 리프터기구에 의해 주변 정전척(3a 및 3b)을 상승시켜서 중앙 정전척(2)과 함께 기판 흡착면(4)을 형성시킨다. 이 때, 공급측 가이드 롤러(8) 및 회수측 가이드 롤러(11)에 대해서도 리프터기구에 의해 맞춰 상승시키면 된다. 또한, 송출 롤(6)의 수지시트(5)가 모두 다 사용된 경우에는, 새로운 수지시트(5)를 장착하면 되며, 권취 롤(10)에 회수된 사용이 끝난 수지시트(5)는 폐기하면 된다.
또, 본 발명에 있어서의 이물 제거장치(X)는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 로봇 암(25)의 가동역 내에, 미처리(이물 제거 전)의 기판(1)을 넣은 공급용 기판 카세트(26)와, 처리후(이물 제거 후)의 기판(1)을 회수하는 회수용 기판 카세트(27) 를 설치하도록 하여, 기판의 이물 제거 시스템을 구성하도록 해도 된다. 또한, 도 8은 상기한 바와 같이 이물 제거장치(X)와 각 기판 카세트(26, 27)로 이루어지는 이물 제거 시스템을 구성한 경우의 외관도를 나타낸다.
다음으로, 기판 흡착면을 형성하는 정전척이 중앙 정전척과 주변 정전척으로 분할되어 이루어지는 이물 제거장치의 변형예에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 9에 나타낸 이물 제거장치(X)에서는 중앙 정전척(2) 및 주변 정전척(3a, 3b)을 형성하는 전극에 의해 기판 흡착면(4)을 형성한다. 즉, 중앙 정전척(2)은, 두께 1mm이며 체적저항률 1×10-4Ω·cm 및 쇼어 경도 70Hs의 탄소함유 실리콘제 도전성 고무(탄성전극)로 이루어지는 평판형상의 제1전극(31) 및 제2전극(32)이, 두께 50㎛ 이상의 엔지니어링 플라스틱제 절연 시트(도시 외)를 통해서 알루미늄제 금속기반(33)에 접착되어 있다. 마찬가지로, 주변 정전척(3a)은, 상기와 동일한 도전성 고무로 이루어지는 평판형상의 제1전극(34) 및 제2전극(35)이 각각 알루미늄제 금속기반(36)에 접착되며, 주변 정전척(3b)은, 상기와 동일한 도전성 고무로 이루어지는 제1전극(37) 및 제2전극(38)이 각각 알루미늄제 금속기반(39)에 접착되어 이루어진다. 그리고, 이들 제1전극(31, 34, 37) 및 제2전극(32, 35, 38)은 노출되어 기판(1)을 흡착시키는 기판 흡착면(4)을 형성한다. 또한, 상기 제1전극 및 제2전극과 절연 시트의 사이, 및 절연 시트와 금속기반의 사이는, 각각 접착제를 사용해서 접착된다.
이 변형예에 있어서는, 흡착시의 웨이퍼와의 접촉률을 올린다는 이유에서, 예를 들면 앞의 수지시트와는 재질을 바꾸어, 두께 20㎛의 저밀도 폴리에틸렌으로 이루어지는 수지시트(5)를 사용하는 것이 좋다. 또, 각 정전척의 제1전극(31, 34, 37) 및 제2전극(32, 35, 38)에 의해 직접 기판 흡착면(4)을 형성하고 있기 때문에, 앞의 예와 비교해서 낮은 인가 전압이라도 동등한 흡착력을 발휘시킬 수 있기 때문에, 예를 들면 흡착 시간의 가변범위는 1~60초, 전원(16)의 단자간의 전압은 0~4kV가 적합하다. 특히 쌍극형의 정전척의 경우에는, 정부의 전위를 전극간에 인가하기 때문에, 이 경우에는 상기와 동등한 전위차는 0~±2kV이다. 그 밖의 장치의 구성이나 이물 제거의 절차 등에 대해서는, 앞에 설명한 이물 제거장치의 경우와 마찬가지로 할 수 있다.
다음으로 복수의 흡착 스테이지를 구비한 이물 제거장치에 대해서, 구체적으로 설명한다.
도 10은, 제1기판 흡착면(45)을 형성하는 제1정전척(41)과 제2기판 흡착면(48)을 형성하는 제2정전척(42)의 2개의 정전척을 가지고 이루어지는 기판의 이물 제거장치(X)를 나타내는 평면 설명도(일부)이다. 이들 제1정전척(41) 및 제2정전척(42)은 모두 쌍극형의 정전척으로 이루어지고, 두께 1mm이며 체적저항률 1×10-4Ω·cm 및 쇼어 경도 70Hs의 탄소함유 실리콘제 도전성 고무(탄성전극)로 이루어지는 전극이, 두께 50㎛ 이상의 폴리에틸렌제의 절연 시트를 통해서 알루미늄제의 금속기반 상에 접착되어, 각각의 기판 흡착면을 형성한다. 또한, 각 정전척을 형성하는 전극과 절연 시트의 사이 및 절연 시트와 금속기반의 사이는, 각각 접착제를 사 용해서 접착된다.
처리할 기판(1)의 예로서, 일반적인 직경 300mm의 실리콘 웨이퍼(1)의 이물을 제거하는 경우를 이하에서 설명한다. 제1정전척(41)은, 세로 216mm×가로 150mm를 가지는 평판형상의 제1전극(43)과, 동일하게 세로 216mm×가로 150mm의 평판형상의 제2전극(44)이 실리콘 웨이퍼(1)를 이등분하도록 서로 5mm의 간격을 가지도록 배치된다. 이들 제1전극(43) 및 제2전극(44)으로 이루어지는 제1기판 흡착면(45)은 상기 실리콘 웨이퍼(1)의 전면을 흡착하는 것이 아니고, 실리콘 웨이퍼(1)의 양단부가 각각 30~40mm 비어져 나와 비흡착 영역이 형성된다. 또, 제1전극(43)과 제2전극(44)의 간격에 상당하는 틈부분도 기판의 비흡착 영역이다. 한편, 제2정전척(42)은, 후술하는 수지시트(5)의 이송방향으로 310mm, 폭방향으로 216mm를 가진 H형 평판형상의 제1전극(46)과, 이 H형 제1전극(46)의 2개의 공간부분을 메우도록, 세로 70mm×가로 200mm의 2개의 평판형상의 제2전극(47)을, 각각 제1전극(46)으로부터 5mm의 간격을 두고 배치된다. 그리고, 제1정전척(41) 및 제2정전척(42)은, 각각 제1전극과 제2전극의 사이에 전원(16)이 접속된다.
제1정전척(41) 및 제2정전척(42)에는 두께 20~40㎛, 폭 220~230mm의 폴리에틸렌제 수지시트(5)가 공급되는데, 이 수지시트(5)는 롤형상으로 감겨서 송출 롤(6)에 장착되어, 도 중에 화살표로 나타낸 바와 같이, 공급측 가이드 롤러(7)를 통해서 제1기판 흡착면(45) 및 제2기판 흡착면(48)으로 안내되어, 회수측 가이드 롤러(11)를 통해서 권취 롤(10)에서 권취하도록 한다. 이러한 송출 롤(6), 공급측 가이드 롤러(7), 회수측 가이드 롤러(11) 및 권취 롤(10)은, 예를 들면 직경이 10~50mm, 길이 220mm 이상이며, 재질이 스테인리스 등으로 이루어지는 것을 예시할 수 있다. 또, 수지시트 공급수단측에는, 송출 롤(6)과 공급측 가이드 롤러(7)의 사이에 청정공기 이오나이저를 설치하여, 박리 대전 등이 축적된 수지시트(5)의 전하를 중화시키도록 해도 된다. 또한, 이오나이저 대신에 코로나 방전기를 이용할 수도 있다.
도 11에 나타내는 바와 같이, 상기에 더하여, 또한, 기판의 단부를 끼워 지지할 수 있는 끼움지지부를 가진 로봇 암(50)과, 기판 흡착면에 대해 수평방향으로 실리콘 웨이퍼(1)의 방향을 조정할 수 있는 얼라이너(기판회전 수단)(51)를 구비한 이물 제거장치(X)를 이용하여, 실리콘 웨이퍼(1)에 부착된 이물을 제거한다. 먼저, 로봇 암(50)에 의해 이물이 부착된 실리콘 웨이퍼(1)를 제1정전척(41)의 제1기판 흡착면(45)에 공급한다. 이어서 제1전극(43)과 제2전극(44)의 사이에 전압을 ±1.5kV 인가하여 실리콘 웨이퍼(1)를 흡착하고, 그대로 30초간 흡착을 유지시킨다. 그 후, 각 전극으로의 전압 인가를 중지하고, 실리콘 웨이퍼(1)의 비흡착 영역인 양단부를 이용해서 로봇 암(50)의 끼움지지부로 지지하여, 얼라이너(51)로 실리콘 웨이퍼(1)를 이송한다.
그리고, 얼라이너(51)로 웨이퍼(1)를 90°회전시킨 후, 이 웨이퍼(1)를 다시 로봇 암(50)에 유지시켜, 이번에는 제2정전척(42)의 제2기판 흡착면(48)에 공급한다. 이 때, 제1기판 흡착면(45)에서는 흡착되어 있지 않았던 웨이퍼(1)의 양단부, 및 제1전극(43)과 제2전극(44)의 틈부분에 대해서는, 제2정전척(42)의 제1전극(46) 및 제2전극(47)을 웨이퍼측에 투영해서 얻어지는 전극투영 영역에 모두 포함된다. 그리고, 제2정전척(42)에 있어서도, 제1정전척(41)의 경우와 마찬가지로 웨이퍼(1)를 흡착시켜, 수지시트(5) 측으로 이물을 전이시켜서 제거하도록 한다. 제2정전척(42)에서 이물 제거를 행한 후는, 제1정전척(41)의 경우와 마찬가지로, 제2기판 흡착면(48)으로부터 비어져 나온 웨이퍼(1)의 양단부를 이용해서 로봇 암(50)으로 유지하여, 회수하도록 하면 된다.
상기와 같은 제1정전척(41) 및 제2정전척(42)을 가지고 이루어지는 기판의 이물 제거장치(X)를 이용해서 웨이퍼(1)의 이물 제거를 행하는 것은, 예를 들면, 제1정전척(41)에 있어서 웨이퍼(1)에 대해 충분한 흡착력이 가해지지 않을 가능성이 있는 비흡착 영역에서는 수지시트(5)측으로의 이물의 전이가 불충분해지기 때문에, 적어도 이 비흡착 영역을 제2정전척(42)에서는 확실하게 흡착시킴으로써, 이물 제거 효과를 복수의 정전척에 의해 보완할 수 있게 된다. 또, 웨이퍼처리의 능력을 향상시킬 수 있는 메리트도 있다. 또한, 도 10에서는, 제1정전척(41)에 흡착시킨 웨이퍼(1)의 노치의 위치는 도면을 향해서 상향이며, 90°회전시킨 후의 제2정전척(42)에서는, 노치는 도면을 향해서 좌향으로 조정된 모습을 나타낸다.
그런데, 로봇 암(50)의 가동범위 내에 SMIF(52)를 복수 마련해서 이물 제거 시스템을 구성해도 된다. 즉, 미처리의 수지시트(5)를 각 기판 흡착면 상에 깔고, 한쪽의 SMIF(52)로부터 취출한 웨이퍼(1)를 제1정전척(41)으로 이물 제거하고, 로봇 암(50)에 의해 일단 웨이퍼(1)를 얼라이너(51)까지 이송한다. 여기서 웨이퍼(1)를 90°회전시키고, 다시 로봇 암(50)에 의해 이번에는 웨이퍼(1)를 제2정전척(42)으로 이송해서 이물 제거를 행한다. 이물 제거가 종료된 후는, 로봇 암(50)에 의해 얼라이너(51)로 다시 이송하고, 90°반전시켜서, 원래의 SMIF(52)로 되돌리도록 한다. 다른 SMIF(52)에 대해서도 마찬가지로 함으로써 효율적으로 웨이퍼를 처리할 수 있다. 얼라이너(51)에 대해서는 복수 마련함으로써 더욱 생산성을 향상시킬 수도 있다. 또한, 각 정전척에 있어서의 웨이퍼(1)의 흡착과 이탈은, 이물의 부착 상황 등에 따라서, 동일한 웨이퍼(1)에 대해서 복수회 반복하도록 해도 된다. 또, 이물을 이전시킨 수지시트(5)는 웨이퍼(1)의 흡착·이탈마다 새로운 수지시트(5)와 교환하도록 해도 되며, 복수회 반복 사용하고 나서 교환하도록 해도 된다.
본 발명의 이물 제거장치는, 반도체웨이퍼 제조 공장, 반도체소자 제조 공장, 유리기판 제조 공장, 액정, 플라즈마 및 유기재료 등을 사용한 박형 디스플레이장치의 제조 공장 등에 있어서, 각종 기판을 처리할 때에 필요한 이물 제거 작업을 적합하게 행할 수 있다.

Claims (17)

  1. 기판에 부착된 이물을 제거하는 이물 제거장치로서, 기판을 흡착시키는 기판 흡착면을 형성하는 정전척과, 기판 흡착면에 수지시트를 공급하는 수지시트 공급수단과, 공급된 수지시트를 회수하는 수지시트 회수수단과, 기판의 반송을 행하는 기판반송수단을 구비하고, 기판반송수단에 의해 정전척에 공급된 기판을 수지시트를 개재하여 기판 흡착면에 흡착시켜, 상기 기판의 기판 흡착면측에 부착된 이물을 수지시트로 전이시켜서 제거하는 것을 특징으로 하는 기판의 이물 제거장치.
  2. 제1항에 있어서, 정전척이, 적어도 기판의 중앙부를 흡착하는 중앙 정전척과, 기판의 주변부를 흡착하는 주변 정전척으로 분할되어 이루어지며, 기판 흡착면의 수직방향으로 중앙 정전척을 주변 정전척에 대해 돌출시킴과 함께, 기판의 단부와 수지시트의 사이에 틈을 형성시킬 수 있는 높이방향 조정수단을 구비하고, 기판반송수단이, 기판과 수지시트의 사이에 형성된 틈을 이용해서 기판을 유지할 수 있는 기판유지부를 구비한 로봇 암으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판의 이물 제거장치.
  3. 제2항에 있어서, 높이방향 조정수단이, 주변 정전척을 기판 흡착면에서 수직방향 아래쪽측으로 하강시킬 수 있는 주변척 승강기구와, 주변 정전척에 대응하는 적어도 일부의 수지시트의 높이 위치를 기판 흡착면보다 아래쪽측이 되도록 조정할 수 있는 수지시트 높이 조정기구로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판의 이물 제거장치.
  4. 제2항에 있어서, 높이방향 조정수단에 의해 형성된 기판과 수지시트의 틈에 끼워 넣어져 기판을 들어 올릴 수 있는 기판들어올림수단을 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 기판의 이물 제거장치.
  5. 제2항에 있어서, 수지시트 공급수단이, 롤형상으로 감긴 수지시트를 장착한 송출 롤과, 송출 롤로부터 송출된 수지시트를 기판 흡착면측으로 안내하는 공급측 가이드 롤러를 가지고 이루어지며, 수지시트 회수수단이, 수지시트를 권취하는 권취 롤과, 기판 흡착면으로부터 보내져 온 수지시트를 권취 롤측으로 안내하는 회수측 가이드 롤러를 가지고 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판의 이물 제거장치.
  6. 제2항에 있어서, 수지시트는, 폴리비닐알코올, 저밀도 폴리에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리염화비닐리덴, 폴리염화비닐, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 아세틸셀룰로오스, 폴리카보네이트, 나일론, 폴리이미드, 아라미드 및 폴리카르보이미드로 이루어지는 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 재질로 이루어지며, 두께가 5~100㎛의 범위인 것을 특징으로 하는 기판의 이물 제거장치.
  7. 제2항에 있어서, 기판 흡착면이 정전척을 형성하는 전극에 의해 형성되는 것 을 특징으로 하는 기판의 이물 제거장치.
  8. 제2항에 있어서, 기판 흡착면이 정전척을 형성하는 전극에 의해 형성되며, 상기 전극이 쇼어 경도 20~90Hs 및 체적저항률 100~1×10-5Ω·cm를 가지는 탄성전극으로 이루어지며, 두께 0.05~3mm의 범위인 것을 특징으로 하는 기판의 이물 제거장치.
  9. 제1항에 있어서, 적어도 제1기판 흡착면을 형성하는 제1정전척과 제2기판 흡착면을 형성하는 제2정전척의 2개의 정전척을 가지며, 또한, 기판 흡착면에 대해 수평방향으로 기판의 방향을 조정할 수 있는 기판회전 수단을 구비하며, 제1정전척으로 이물을 제거한 기판을 기판회전수단으로 방향을 조정하여, 제2정전척에 공급하고 또한 이물 제거를 행하는 것을 특징으로 하는 기판의 이물 제거장치.
  10. 제9항에 있어서, 제1정전척을 형성하는 전극을 제1기판 흡착면에 흡착된 기판측에 투영했을 때에 상기 기판과 겹치지 않는 기판의 비흡착 영역이, 제2정전척을 형성하는 전극을 기판측에 투영해서 얻어지는 전극투영 영역에 모두 포함되도록, 기판의 방향을 기판회전 수단에 의해 조정해서 제2정전척으로 이물 제거를 행하는 것을 특징으로 하는 이물 제거장치.
  11. 제9항에 있어서, 제1정전척 및 제2정전척이, 서로 전위차를 형성한 전압이 인가되는 2개의 전극을 구비한 쌍극형의 정전척으로 이루어지며, 제1정전척을 형성하는 2개의 전극의 간격에 대응하는 기판의 비흡착 영역이, 제2정전척을 형성하는 2개의 전극을 기판측에 투영해서 얻어지는 전극투영 영역에 포함되도록, 기판의 방향을 기판회전 수단에 의해 조정하여 제2정전척으로 이물 제거를 행하는 것을 특징으로 하는 기판의 이물 제거장치.
  12. 제9항에 있어서, 제1정전척을 형성하는 전극을 제1기판 흡착면에 흡착된 기판측에 투영했을 때에 상기 기판과 겹치지 않는 기판의 비흡착 영역과, 제2정전척을 형성하는 전극을 제2기판 흡착면에 흡착된 기판측에 투영했을 때에 상기 기판과 겹치지 않는 기판의 비흡착 영역이, 각각 기판의 단부를 포함하여 이루어지며, 기판반송수단이, 상기 기판의 단부를 이용해서 기판을 유지할 수 있는 기판유지부를 구비한 로봇 암으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판의 이물 제거장치.
  13. 제9항에 있어서, 수지시트는, 폴리비닐알코올, 저밀도 폴리에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리염화비닐리덴, 폴리염화비닐, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 아세틸셀룰로오스, 폴리카보네이트, 나일론, 폴리이미드, 아라미드 및 폴리카르보디이미드로 이루어지는 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 재질로 이루어지며, 두께가 5~100㎛의 범위인 것을 특징으로 하는 기판의 이물 제거장치.
  14. 제9항에 있어서, 수지시트 공급수단이, 롤형상으로 감긴 수지시트를 장착한 송출 롤과, 송출 롤로부터 송출된 수지시트를 제1기판 흡착면측으로 안내하는 공급측 가이드 롤러를 가지고 이루어지며, 수지시트 회수수단이, 수지시트를 권취하는 권취 롤과, 제2기판 흡착면으로부터 보내져 온 수지시트를 권취 롤측으로 안내하는 회수측 가이드 롤러를 가지고 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판의 이물 제거장치.
  15. 제9항에 있어서, 제1기판 흡착면 및 제2기판 흡착면이, 각각의 정전척을 형성하는 전극에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 기판의 이물 제거장치.
  16. 제9항에 있어서, 제1기판 흡착면 및 제2기판 흡착면이, 각각의 정전척을 형성하는 전극에 의해 형성되며, 상기 전극이 쇼어 경도 20~90Hs 및 체적저항률 100~1×10-5Ω·cm를 가지는 탄성전극으로 이루어지고, 두께가 0.05~3mm의 범위인 것을 특징으로 하는 기판의 이물 제거장치.
  17. 기판에 부착된 이물을 제거하는 이물 제거방법으로서, 기판을 흡착시키는 기판 흡착면을 형성하는 정전척에 기판을 공급하고, 수지시트를 개재하여 기판 흡착면에 기판을 흡착시켜, 상기 기판의 기판 흡착면측에 부착된 이물을 수지시트로 전이시켜서 제거하는 것을 특징으로 하는 기판의 이물 제거방법.
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