KR20080113079A - 기판처리장치 및 기판처리방법 - Google Patents

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KR20080113079A
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후미토시 오이카와
신지 가지타
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가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
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Abstract

본 발명은 기판의 표면을 연마하는 연마장치(30A)와, 기판의 표면을, 액체를 전파한 초음파로 세정하는 초음파 세정장치(42) 및 기체와 액체를 혼합하여 분출한 2 유체 제트로 세정하는 2 유체 제트 세정장치(44)의 적어도 한쪽을 구비하는 기판처리장치 및 기판의 표면을 연마하는 연마공정과, 기판의 표면에 유체를 분출하면서 기판의 표면을 세정하는 고체 비접촉 세정공정을 구비하는 기판처리방법으로 하면, 표면을 연마 후의 기판을 효율좋게 세정할 수 있다.

Description

기판처리장치 및 기판처리방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 발명은 기판처리장치 및 기판처리방법에 관한 것으로, 특히 연마 후의 기판을 효율좋게 세정할 수 있는 기판처리장치 및 기판처리방법에 관한 것이다.
최근의 반도체 디바이스의 제조기술의 향상은 눈부시고, 반도체 디바이스의 고집적화가 진행됨에 따라 회로의 배선이 미세화하고, 배선간의 거리도 좁아지고 있다. 이와 같은 중에서, 반도체 기판을 평탄화하는 것이 요구되고, 반도체 기판을 평탄화하는 하나의 수단으로서 화학기계연마(CMP)를 행하는 폴리싱장치가 알려져 있다. 폴리싱장치는 많은 부재를 구비하고 있기 때문에 전체의 크기가 커지기 쉽고, 각 처리에 적합한 부재에 기판을 반송하는 데 상당한 시간을 요하고 있었다. 이와 같은 사정하에서, 장치를 콤팩트하게 함과 동시에 연마대상물의 반송도 효율적으로 행할 수 있는 폴리싱장치로 하는 시도가 이루어지고 있는 한편, 연마 후의 기판의 세정은, 주로 롤형상 또는 반구(半球)형상의 스펀지를 사용한 스크럽 세정이 행하여지고 있었다(예를 들면 특허문헌 1 참조).
[특허문헌 1]
일본국 특개2003-309089(단락 0129 등)
그러나, 반도체 디바이스의 더 한층의 고집적화의 요청에 따라 회로 배선의 미세화가 더욱 진행되는 상황하에서, 더욱 미세한 입자의 존재가 문제가 되는 현재에는, 스펀지에 의한 기판 세정을 주세정 수단으로 하는 것에는, 이하와 같은 과제가 있었다. 즉, 스펀지 자신으로부터의 발진을 기판에 영향이 없을 정도까지 억제하기 위하여 이니셜라이즈(초기화)시간이 증가하는 경향에 있고, 이것에 따라 장치의 가동율이 저하한다. 또, 이니셜라이즈 후에도 계속해서 발생되는 스펀지 자체의 먼지가 기판에 부착되고, 또는 스펀지에 의하여 제거된 미립자가 기판에 재부착하는 경우도 일어날 수 있다.
본 발명은 상기한 과제를 감안하여, 표면을 연마 후의 기판을 효율좋게 세정할 수 있는 기판처리장치 및 기판처리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시형태 1에 의한 기판처리장치는, 예를 들면 도 1에 나타내는 바와 같이, 기판의 표면을 연마하는 연마장치(30A)와, 상기 기판의 표면을, 액체를 전파한 초음파로 세정하는 초음파 세정장치(42)(예를 들면 도 2 참조), 및 기체와 액체를 혼합하여 분출한 2 유체 제트로 세정하는 2 유체 제트 세정장치(44)(예를 들면 도 5 참조)의 적어도 한쪽을 구비한다.
이와 같이 구성하면, 기판의 표면을, 액체를 전파한 초음파로 세정하는 초음파 세정장치 및 기체와 액체를 혼합하여 분출한 2 유체 제트로 세정하는 2 유체 제트 세정장치의 적어도 한쪽을 구비하기 때문에, 유체로 미립자를 제거하게 되어, 이니셜라이즈 시간을 설치하는 일 없이 세정을 할 수 있고, 먼지를 기판에 부착시키지 않는 기판처리장치가 된다.
또, 본 발명의 바람직한 형태 (2)에 의한 기판처리장치는, 예를 들면 도 2에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 실시형태 (1)의 기판처리장치(100)(예를 들면 도 1 참조)에서, 적어도 초음파 세정장치(42)를 구비하고, 초음파 세정장치(42)가, 기판 (W)의 반경을 덮는 초음파 조사기(422)를 가진다.
이와 같이 구성하면, 초음파 세정장치가, 기판의 반경을 덮는 초음파 조사기를 가지기 때문에, 기판을 수평면 내에서 회전시키는 것만으로 초음파 조사기를 이동시키는 일 없이 기판 전체를 세정할 수 있다.
또, 본 발명의 바람직한 형태 (3)에 의한 기판처리장치는, 예를 들면 도 2에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 형태 (2)의 기판처리장치에서, 초음파 조사기(422)가, 기판(W)의 표면(WA)에 대향하여 배치되어 기판(W)의 반경을 덮는 제 1 면(422A)과, 상기 초음파를 발생하는 진동자(426)가 설치된 제 2 면(422B)과, 제 1 면(422A) 및 제 2 면(422B)에 인접하는 제 3 면(422C)을 가지고, 제 1, 제 2, 제 3 면(422A, 422B, 422C)으로 대략 3각 기둥을 형성하도록 구성되어 있다.
이와 같이 구성하면, 제 1, 제 2, 제 3 면(422)으로 대략 3각 기둥을 형성하 도록 구성되어 있기 때문에, 진동자로부터 발진한 진동파와 반사파와의 겹침이나 상쇄가 거의 일어나지 않게 기판에 초음파 진동을 줄 수 있다.
또, 본 발명의 바람직한 형태 (4)에 의한 기판처리장치는, 예를 들면 도 7에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 형태 (2)의 기판처리장치에서, 초음파 조사기(522)가, 기판(W)의 표면(WA)에 대향하여 배치되어 기판(W)의 반경을 덮는 초음파 조사면(522A)를 가지고, 초음파 조사면(522A)이 대략 3각형으로 형성되어 있다.
이와 같이 구성하면, 초음파로 세정할 때에 원형의 기판이 수평면 내에서 회전하는 경우에, 기판의 표면에 대략 균일한 초음파 에너지를 주는 것이 가능해진다.
또, 본 발명의 바람직한 형태 (5)에 의한 기판처리장치는, 예를 들면 도 7에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 형태 (2)의 기판처리장치에서, 초음파 조사기(522)가, 기판(W)의 표면(WA)에 대향하여 배치되어 기판(W)의 반경을 덮는 제 1 면(522A)과, 제 1 면(522A) 상에 또는 기판(W)의 표면(WA)에 대하여 제 1 면(522A)보다도 떨어진 위치에 배치된 상기 초음파를 발생하는 진동자(526)를 가지고, 진동자(526)의 기판(W)의 표면(WA)에 가장 가까운 진동자면이 기판(W)의 표면(WA)에 대하여 평행이 되도록 구성되어 있다.
이와 같이 구성하면, 초음파 조사기의 제조시간을 경감할 수 있다.
본 발명의 바람직한 형태 (6)에 의한 기판처리장치는, 예를 들면 도 1, 도 2, 도 5에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 형태 (1) 내지 (5) 중 어느 하나의 기판처리장치(100)에 있어서, 초음파 세정장치(42)와 2 유체 제트 세정장치(44)를 구비하고, 초음파 세정장치(42)가, 기판(W)을 유지하여 수평면 내에서 회전시키는 초음파 세정 회전기구(421)를 가지고, 2 유체 제트 세정장치(44)가, 기판(W)을 유지하여 수평면 내에서 회전시키는 2 유체 제트 세정 회전기구(441)를 가지며, 또한 상기 초음파로 세정 중인 기판(W)의 회전속도가 2 유체 제트(M)로 세정 중인 기판(W)의 회전속도보다 낮아지도록 초음파 세정 회전기구(421) 및 2 유체 제트 세정 회전기구(441)를 제어하는 제어장치(9)를 구비한다.
이와 같이 구성하면, 초음파로 세정 중인 기판의 회전속도가 2 유체 제트로 세정 중인 기판의 회전속도보다 낮아지도록 초음파 세정 회전기구 및 2 유체 제트세정 회전기구를 제어하는 제어장치를 구비하기 때문에, 초음파 조사기와 기판과의 사이에 액막을 유지하기 쉬워져, 2 유체 제트에 의한 세정시에는 기판의 세정시간을 짧게 하는 것이 가능해진다.
또, 본 발명의 바람직한 형태 (7)에 의한 기판처리장치는, 예를 들면 도 1, 도 4에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 형태 (1) 내지 (6) 중 어느 하나의 기판처리장치(100)에 있어서, 기판(W)의 표면(WA)을 마찰물(432)로 문지름으로써 세정하는 마찰물 세정장치(43)를 구비한다. 여기서,「마찰물」이란, 기판의 표면을 문지르기 위한 고체(예를 들면 스펀지)이다.
이와 같이 구성하면, 초음파 세정장치 및 2 유체 제트 세정장치의 적어도 한쪽과, 마찰물 세정장치를 세정공정의 진척상황에 따라 구분하여 사용하는 것이 가능해져, 효율적인 세정이 가능해진다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시형태 (8)에 의한 기판처리방법은, 기판의 표면을 연마하는 연마공정과, 상기 기판의 표면에 유체를 접촉시키면서 상기 기판의 표면을 세정하는 고체 비접촉 세정공정을 구비한다. 여기서,「고체 비접촉 세정공정」은, 기판의 표면에 고체(예를 들면 마찰물)를 접촉시키지 않고 기판 표면의 세정을 행하는 공정이다.
이와 같이 구성하면, 기판의 표면에 유체를 접촉시키면서 기판의 표면을 세정하는 고체 비접촉 세정공정을 구비하기 때문에, 유체로 미립자를 제거하게 되어, 이니셜라이즈시간을 마련하는 일 없이 세정을 할 수 있고, 먼지를 기판에 부착시키지 않는 기판처리방법이 된다.
또, 본 발명의 바람직한 형태 (9)에 의한 기판처리방법은, 본 발명의 실시형태 (8)의 기판처리방법에 있어서, 상기 고체 비접촉 세정공정이, 상기 기판을 수평면 내에서 회전시키면서 상기 기판의 반경을 덮는 범위에 초음파를 조사하여 상기기판을 세정하는 초음파 세정공정, 및 상기 기판을 수평면 내에서 회전시키면서 기체와 액체를 혼합하여 분출한 미스트를 상기 기판에 분출하여 세정하는 2 유체 제트 세정공정의 적어도 하나를 가진다.
이와 같이 구성하면, 초음파 에너지 및 미스트 분류의 적어도 한쪽에서 기판을 세정할 수 있어, 기판을 오염하지 않고 세정할 수 있다.
또, 본 발명의 바람직한 형태 (10)에 의한 기판처리방법은, 본 발명의 바람직한 형태 (8) 또는 (9)의 기판처리방법에 있어서, 상기 기판의 표면을 마찰물로 문지름으로써 세정하는 마찰물 세정공정을 구비하고, 상기 마찰물 세정공정 후에 상기 고체 비접촉 세정공정을 행한다.
이와 같이 구성하면, 마찰물 세정공정 후에 고체 비접촉 세정공정을 행하기때문에, 마찰물 세정공정에서의 높은 세정효과로 기판을 세정한 후에 고체 비접촉 세정공정에서 오목부에 도달할 때까지 신중하게 기판을 세정하게 되어, 높은 세정능력을 유지하면서 세정시간을 단축할 수 있다.
또, 본 발명의 바람직한 형태 (11)에 의한 기판처리방법은, 본 발명의 바람직한 형태 (9) 또는 (10)의 기판처리방법에 있어서, 상기 고체 비접촉 세정공정이, 상기 초음파 세정공정 및 상기 2 유체 제트 세정공정을 가지고, 상기 초음파 세정공정에서의 상기 기판의 회전속도가 상기 2 유체 제트 세정공정에서의 상기 기판의 회전속도보다 낮다.
이와 같이 구성하면, 초음파 세정 중은 액막을 유지하기 쉬워지고, 2 유체 제트에 의한 세정은 기판의 세정시간을 짧게 하는 것이 가능해진다.
또, 본 발명의 바람직한 형태 (12)에 의한 기판처리방법은, 본 발명의 바람직한 형태 (8) 내지 (11) 중 어느 하나의 기판처리방법에 있어서, 상기 기판에 폭0.5 ㎛ 이상 2.0 ㎛ 이하의 오목부가 형성되어 있다.
이와 같이 구성하면, 위치 맞춤 등에 사용하기 위하여 기판에 형성된 오목부 내의 먼지를 제거하게 되고, 위치 맞춤의 정밀도가 향상하여, 기판 제조시의 수율이 향상한다.
또, 본 발명의 바람직한 형태 (13)에 의한 기판처리방법은, 본 발명의 바람직한 형태 (8) 내지 (11) 중 어느 하나의 기판처리방법에 있어서, 상기 기판에 폭 10 nm 이상 50 nm 이하, 또한 깊이 1O nm 이상 1OO nm 이하의 오목부가 형성되어 있다.
이와 같이 구성하면, 기판의 표면을 연마하는 공정에서 형성된 오목부 내의 먼지를 제거하게 되어, 기판 제조시의 수율이 향상한다.
이 출원은, 일본국에서 2006년 3월 22일에 출원된 일본국 특원2006-078822호 에 의거하고 있고, 그 내용은 본 출원의 내용으로서, 그 일부를 형성한다.
본 발명은 이하의 상세한 설명에 의하여 더욱 완전하게 이해할 수 있을 것이다. 본 발명의 더 한층의 응용범위는, 이하의 상세한 설명에 의해 분명하게 될 것이다. 그러나, 상세한 설명 및 특정한 실례는, 본 발명의 바람직한 실시형태로서, 설명의 목적을 위해서만 기재되어 있는 것이다. 이 상세한 설명으로부터, 여러가지 변경, 개변이, 본 발명의 정신과 범위 내에서, 당업자에 있어서 분명하기 때문이다. 출원인은, 기재된 실시형태의 어느 것도 공중에게 헌상할 의도는 없고, 개변, 대체안 중, 특허청구범위 내에 문언상 포함되지 않을 지도 모르는 것도, 균등론하에서의 발명의 일부로 한다.
본 명세서 또는 청구범위의 기재에 있어서, 명사 및 동일한 지시어의 사용은, 특별히 지시되지 않는 한, 또는 문맥에 의하여 명료하게 부정되지 않는 한, 단수 및 복수의 양쪽을 포함하는 것으로 이해하여야 한다. 본 명세서 중에서 제공된 어느 예시 또는 예시적인 용어(예를 들면,「등」)의 사용도, 단지 본 발명을 설명하기 쉽게 한다는 의도인 것에 지나지 않고, 특히 청구범위에 기재하지 않는 한, 본 발명의 범위에 제한을 가하는 것이 아니다.
본 발명에 관한 기판처리장치에 의하면, 기판의 표면을, 액체를 전파한 초음파로 세정하는 초음파 세정장치, 및 기체와 액체를 혼합하여 분출한 2 유체 제트로 세정하는 2 유체 제트 세정장치의 적어도 한쪽을 구비하기 때문에, 유체로 미립자를 제거하게 되어, 이니셜라이즈 시간을 마련하지 않고 세정을 할 수 있어, 먼지를 기판에 부착시키지 않는 기판처리장치가 된다.
본 발명에 관한 기판처리방법에 의하면, 기판의 표면에 유체를 접촉시키면서 기판의 표면을 세정하는 고체 비접촉 세정공정을 구비하기 때문에, 유체로 미립자를 제거하게 되어, 이니셜라이즈 시간을 마련하지 않고 세정을 할 수 있고, 먼지를 기판에 부착시키지 않는 기판처리방법이 된다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 기판처리장치의 전체 구성을 나타내는 평면도,
도 2는 초음파 세정기를 설명하는 도면으로서, (a)는 사시도, (b)는 측면도,
도 3은 초음파 조사기의 변형예를 나타내는 사시도로서, (a)는 제 1 변형예, (b)는 제 2 변형예, (c)는 제 3 변형예, (d)는 제 4 변형예를 나타내는 도,
도 4는 롤 세정기의 사시도,
도 5는 2 유체 제트 세정기를 설명하는 도면으로서, (a)는 2 유체 제트 세정기의 사시도, (b)는 2 유체 노즐의 상세 단면도,
도 6은 세정 건조기의 사시도,
도 7은 변형예에 관한 초음파 세정기를 설명하는 도면으로서, (a)는 사시도, (b)는 측면도,
도 8은 실시예 4, 5 및 비교예에서의 기판의 세정결과를 나타내는 그래프이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
3 : 연마장치 42 : 초음파 세정장치
421 : 회전 지지체(초음파 세정 회전기구)
422 : 초음파 조사기 422A : 조사면(제 1 면)
422B : 가진면(제 2 면) 422C : 상면(제 3 면)
426 : 진동자 43 : 마찰물 세정장치
432 : 롤 스펀지(마찰물) 442 : 2 유체 제트 세정장치
441 : 회전 척(2 유체 제트 세정 회전기구)
52 : 초음파 세정기 522 : 초음파 조사기
522A : 초음파 조사면(제 1 면) 526 : 진동자
100 : 기판처리장치 W : 기판
WA : 기판 표면
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다. 또한, 각 도면에서, 서로 동일 또는 상당하는 부재에는 동일 또는 유사한 부호를 붙이고, 중복된 설명은 생략한다.
도 1은, 본 발명의 실시형태에 관한 기판처리장치(100)의 전체 구성을 나타내는 평면도이다. 기판처리장치(100)는, 대략 직사각형상의 하우징(1)을 구비하고 있고, 하우징(1)의 내부는 격벽(1a, 1b, 1c)에 의하여 구획되는 로드/언로드부(2)와, 기판을 연마하는 연마부(3)와, 연마 후의 기판을 세정하는 세정부(4)를 구비하고 있다. 로드/언로드부(2), 연마부(3), 세정부(4)는, 각각 독립으로 조립되어, 독립으로 배기되도록 구성되어 있다. 또, 기판처리장치(100)는, 제어장치(9)를 구비하고 있다.
로드/언로드부(2)는, 기판을 스톡하는 웨이퍼 카세트(20)와, 기판을 웨이퍼 카세트(20)로부터 연마부(3)에, 또는 세정부(4)로부터 웨이퍼 카세트(20)에 주고받는 반송로봇(22)을 가지고 있다. 반송로봇(22)은 상하에 2개의 핸드를 구비하고 있고, 예를 들면, 상측의 핸드를 웨이퍼 카세트(20)에 기판을 되돌릴 때에 사용하고, 하측의 핸드를 연마 전의 기판을 반송할 때에 사용하여, 상하의 핸드를 구분하여 사용할 수 있도록 구성되어 있다. 로드/언로드부(2)는 가장 깨끗한 상태를 유지할 필요가 있는 영역이기 때문에, 그 내부는, 장치 외부, 연마부(3), 세정부(4)의 어느 것보다도 높은 압력으로 상시 유지되어 있다. 또, 반송로봇(22)의 주행기구(21)의 상부에는, HEPA 필터 등의 고성능 필터를 가지는 팬필터 유닛(도시 생략)이 설치되어 있고, 기설정된 입자지름의 파티클(오염 원인이 되는 입자) 등이 제거된 크린에어의 다운 플로우가 로드/언로드부(2) 내에 형성되어 있다.
연마부(3)는, 대략 동일한 구성의 4개의 연마장치(30A, 30B, 30C, 30D)를 가지고 있다. 연마장치(30A)는, 연마면을 가지는 연마 테이블(300A)과, 기판을 유지할 수 있음과 동시에 연마 테이블(300A)에 대하여 가압할 수 있는 톱링(301A)과, 연마 테이블(300A)에 슬러리 등의 연마액이나 드레싱액(예를 들면, 물)을 공급하기 위한 연마액 공급노즐(302A)과, 연마테이블(300A)의 드레싱을 행하기 위한 드레서(303A)와, 액체(예를 들면 순수)와 기체(예를 들면 질소)의 혼합 유체를 안개형상으로 하여, 하나 또는 복수의 노즐로부터 연마면에 분사하는 아토마이저(304A)를 가지고 있다. 또, 연마장치(30A)는, 로드/언로드부(2)의 반송로봇(22)으로부터 기판을 수취하여 반전시킬 수 있는 반전기(31)와, 제 1 반송위치(TP1)에 배치되는 상하로 승강 가능한 리프터(32)와, 제 2 반송위치(TP2)에 배치되는 상하로 승강 가능한 푸셔(33)를 가지고 있다.
연마 테이블(300A)의 상면에는 연마포 또는 숫돌 등이 부착되어 있고, 이 연마포 또는 숫돌 등에 의하여 기판을 연마하는 연마면이 구성되어 있다. 연마 테이블(300A)은, 모터 등의 수단에 의해 기설정된 회전속도로 회전할 수 있도록 구성되어 있다. 톱링(301A)은, 연마 테이블(300A)과 대향하는 면에 복수의 관통구멍이 형성되고, 기체가 톱링(301A)의 내외를 유통할 수 있도록 구성되어 있다. 톱링(301A)이 기판을 유지할 때는 톱링(301A) 내를 음압으로 함으로써 기판을 흡착하고, 연마 테이블(300A)에 가압할 때는 톱링(301A) 내를 양압으로 함으로써 기판을 가압하도록 구성되어 있다. 또한, 기판을 톱링(301A)으로부터 푸셔(33) 등으로 이탈시킬 때도 톱링(301A) 내를 양압으로 함으로써 용이하게 이탈시킬 수 있다. 반전기(31)는, 로드/언로드부(2)와 연마부(3)와의 사이를 요동 가능하게 구성함과 동시에, 기판을 잡는 핸드부가 축 주위로 회전할 수 있도록 구성되어 있다. 톱링(301A)은, 모터 등의 수단에 의해 기설정된 회전속도로 회전할 수 있도록 구성되어 있다. 연마장치(30B, 30C, 30D)는, 반전기(31)가 설치되어 있지 않은 것을 제외하고, 연마장치(30A)와 동일한 구성을 가지고 있다(대응하는 부재에 유사한 부호를 붙이고 있다).
연마시에는 슬러리를 사용하는 것을 생각하면 알 수 있는 바와 같이, 연마 부(3)는 가장 더티한(오염된) 영역이다. 따라서, 본 실시형태에서는, 연마부(3) 내의 파티클이 연마부(3)의 외부로 비산하지 않도록, 각 연마 테이블(300A∼300D)의 주위에서 배기가 행하여지고 있고, 연마부(3)의 내부의 압력을, 하우징(1) 외부 및 주위의 세정부(4), 로드/언로드부(2)보다 음압으로 함으로써 파티클의 비산을 방지하고 있다. 또, 통상, 연마 테이블(300A∼300D)의 아래쪽에는 배기 덕트(도시생략)가, 윗쪽에는 HEPA 필터 등의 고성능 필터(도시 생략)가 각각 설치되고, 이들 배기 덕트 및 필터를 거쳐 청정화된 공기가 연마부(3) 내로 분출되어 다운 플로우가 형성된다.
세정부(4)는, 반송로봇(40)과, 반송로봇(40)으로부터 수취한 기판을 반전하는 반전기(41)와, 연마 후의 기판을 세정하는 초음파 세정장치로서의 초음파 세정기(42), 마찰물 세정장치로서의 롤 세정기(43), 2 유체 제트 세정장치로서의 2 유체 제트 세정기(44), 세정 후의 건조를 행하는 세정 건조기(45)와, 반전기(41) 및 각 세정기(42∼45)의 사이에서 기판을 반송하는 반송 유닛(46)을 구비하고 있다. 이들 반송로봇(40), 반전기(41) 및 각 세정기(42∼45)는, 하우징(1)의 길이방향을 따라 직렬로 배치되어 있다. 또, 각 세정기(42∼45)의 상부에는, HEPA 필터 등을 가지는 팬필터 유닛(도시 생략)이 설치되어 있고, 기설정된 입자지름의 파티클 등이 제거된 크린에어의 다운 플로우가 세정부(4) 내에 형성되어 있다. 또, 세정부(4)의 내부는, 연마부(3)로부터의 파티클의 유입을 방지하기 위하여 연마부(3)보다 높은 압력으로 항시 유지되어 있다.
여기서 도 2를 참조하여 초음파 세정기(42)의 상세한 구성에 대하여 설명한 다. 도 2는 초음파 세정기(42)를 설명하는 도면으로서, (a)는 사시도, (b)는 측면도이다. 초음파 세정기(42)는, 기판(W)을 유지하여 회전시키는 회전 지지체(421)와, 액체를 거쳐 기판(W)의 표면(WA)에 초음파를 전하는 초음파 조사기(422)와, 기판(W)의 이면(WB)을 스크럽하는 롤 스펀지(428)와, 기판(W)에 약액이나 순수 등을 공급하는 액체공급노즐(429A, 429B)을 가지고 있다.
회전 지지체(421)는, 연직방향으로 긴 대략 원통형상의 롤러로 형성되어 있고, 3개 이상, 전형적으로는 4개 또는 본 실시형태와 같이 6개로 기판(W)을 대략 수평으로 유지할 수 있도록 구성되어 있다. 회전 지지체(421)는, 각각 구동원(도시 생략)에 접속되어 있고, 개별로 회전시킬 수 있다. 기판(W)을 유지한 회전 지지체(421)가 회전함으로써, 기판(W)을 수평면 내에서 약 5 내지 500 rpm의 회전속도로 회전시킬 수 있다. 이 기판(W)을 유지하는 복수의 회전 지지체(421)로 초음파 세정 회전기구를 형성하고 있다. 회전 지지체(421)를 회전시키는 구동원(도시생략)은, 제어장치(9)(도 1 참조)와 신호 케이블로 접속되어 있고, 회전속도를 조절할 수 있도록 구성되어 있다.
초음파 조사기(422)는, 회전 지지체(421)에 유지된 기판(W)의 표면(WA)에 대향하는 대략 직사각형으로 형성된 제 1 면으로서의 조사면(422A)과, 조사면(422A)과 예각을 형성하도록 하나의 변에서 접하여 초음파 진동을 발생하는 진동자(426)가 설치된 제 2 면으로서의 가진면(422B)과, 가진면(422B)과 대략 직각을 형성하도록 하나의 변에서 접하여 조사면(422A)과도 예각을 형성하도록 접하는 제 3 면으로서의 상면(422C)을 가지고, 대략 3각 기둥 형상으로 형성되어 있다. 본 실시형태 에서는, 조사면(422A)과 상면(422C)이 접하는 변이 원호형상으로 형성되어 있고, 이 의미에서 조사면(422A)이나 상면(422C)은 정확한 직사각형이 아니나 대략 직사각형이고, 초음파 조사기(422)는 정확한 3각 기둥이 아니나, 대략 3각 기둥이다. 초음파 조사기(422)를 대략 3각 기둥형상으로 형성함으로써, 초음파 조사기(422)에서의 진동자(426)로부터 발진한 진동파와 반사파와의 겹침이나 상쇄는 거의 일어나지 않고, 초음파진동을 줄 수 있다.
초음파 조사기(422)의 조사면(422A)은, 기판(W)의 반경을 덮을 수 있는 크기의 면으로 형성되어 있다. 조사면(422A)이, 기판(W)의 반경을 덮는 길이로 형성되어 있기 때문에 초음파 조사기(422)를 움직이지 않고 기판(W)을 회전시키는 것만으로 기판(W)의 전면을 세정할 수 있고, 또한 면으로 형성되어 있기 때문에 단위 면적당의 에너지를 저하하는 것이 가능하게 됨과 동시에 기판(W)의 표면(WA)과 조사면(422A)과의 사이에 약액을 유지하기 쉽게 되어 기판(W)에 대한 대미지 억제와 세정능력 향상을 양립시킬 수 있다. 또, 초음파 조사기(422)의 대략 3각 기둥 형상의 양쪽 끝면은 대략 3각형으로 되어 있고, 이 양쪽 끝면의 3각형의 대략 중심을 관통하도록 원주형상의 공동(422h)이 형성되어 있다. 공동(422h)은, 이 계면에서 반사파를 확산시켜 조사면(422A)으로부터 균일한 진동 에너지를 발생시킨다. 또, 공동(422h)에는 브래킷(423)의 일부가 삽입되어 있다. 이와 같이, 초음파 조사기(422)에는 대략 3각 기둥 양쪽 끝면의 3각형의 대략 중심에 브래킷(423)이 설치되어 있다.
초음파 조사기(422)를 양쪽 끝에서 지지한 브래킷(42)은, 양쪽 끝으로부터 대략 연직 위쪽으로 신장되고, 그후 가진면(422B)측으로 구부려 대략 수평으로 신장하여 설치축(424)에 설치되어 있다. 설치축(424)의 아래쪽에는 연직으로 이동 가능한 에어실린더(425)가 설치되어 있고, 에어실리더(425)의 이동에 의하여 설치축(424) 및 브래킷(423)을 거쳐 초음파 조사기(422)가 연직방향으로 이동할 수 있도록 구성되어 있다. 이에 의하여, 초음파 조사기(422)를 기판(W)에 접근시키거나 또는 이격시킬 수 있다. 가진면(422B)에 설치된 진동자(426)는, 전형적으로는 압전 진동자이고, 발진기(427)와 전기적으로 접속되어 있다. 발진기(427)는 자려발진방식이 채용되어 있고, 출력을 5 내지 100%의 범위에서 조정할 수 있도록 구성되어 있다. 진동자(426)는, 초음파 조사기(422)에 초음파 에너지를 전달하고, 적합하게는 약 0.5 M 내지 5.0 MHz의 메가소닉 에너지를 전달하도록 구성되어 있다. 진동자(426)의 근방에는, 진동자(426)를 냉각하기 위하여 표면에 공기나 질소 등을 공급하는 냉각가스 노즐(도시 생략)을 설치하는 것이 바람직하다.
또한 도 3에 나타내는 바와 같이, 초음파 조사기를 3각 기둥형상 이외의 형상으로 형성하여도 된다. 도 3(a)에 나타내는 조사면이 3각형의 판형상으로 형성되면, 초음파 조사기의 제조시간을 저감할 수 있음과 동시에, 기판(W)이 회전할 때에 속도가 빨라지는 기판의 바깥 둘레부에도 중심부와 동일한 정도로 초음파를 조사할 수 있다. 도 3(b)에 나타내는 장방형의 판형상으로 형성하면, 초음파 조사기의 제조시간을 저감할 수 있다. 도 3(c)에 나타내는 막대형상으로 형성하면, 진동자에 가하는 전압을 낮게 할 수 있음과 동시에, 초음파 조사기의 제조비용을 저감할 수 있다. 도 3(d)에 나타내는 기판의 직경을 덮는 크기의 장방형의 판형상으로 형성하면, 기판을 1 회전시키는 동안에 해당 부분에 2회 초음파를 조사할 수 있기 때문에, 기판의 회전속도를 낮게 할 수 있다.
다시 도 2로 되돌아가 초음파 세정기(42)의 구성의 설명을 계속한다. 롤 스펀지(428)는, 기판(W)의 직경보다 긴 원주형상의 스펀지이다. 롤 스펀지(428)는, 기판(W)이 회전 지지체(421)에 지지되었을 때에, 길이방향이 기판(W)의 이면(WB)과 평행이 되도록 기판(W) 아래쪽에 설치되어 있다. 롤 스펀지(428)는, 그 원주형상의 축을 중심으로 회전할 수 있도록 구성되어 있다. 또, 롤 스펀지(428)는, 연직방향으로 이동 가능한 스펀지 지지체(도시 생략)에 지지되어 있고, 스펀지 지지체(도시 생략)의 연직방향의 이동에 의해 기판(W)에 접근 및 이격하여, 기판(W)의 이면(WB)과 접촉 또는 비접촉의 상태로 위치를 바꿀 수 있도록 구성되어 있다. 스펀지 지지체(도시 생략)에는 압력센서 또는 변위센서가 설치되어 있고, 스펀지 지지체(도시 생략)의 압력 또는 변위를 검지하여, 롤 스펀지(428)의 기판(W)에 대한 가압 압력을 조정할 수 있도록 구성되어 있다.
액체공급노즐(429A, 429B)은, 튜브형상 노즐 또는 스프레이형상 노즐이고, 회전 지지체(421)에 지지된 기판(W)의 상부에 설치된 액체공급노즐(429A)과 하부에 설치된 액체공급노즐(429B)이 있고, 순수나 약액 등을 기판(W)의 표면(WA) 및 이면(WB)에 각각 공급할 수 있다. 특히 기판(W)의 표면(WA)이 소수성인 경우는, 스프레이형상 노즐을 사용하면, 기판(W)의 회전속도가 낮은 경우에도 기판(W)의 표면(WA) 및 이면(WB)의 전체를 순수나 약액 등으로 덮을 수 있기 때문에 적합하다. 액체공급노즐(429A, 429B)의 수는 적절하게 조절할 수 있고, 노즐을 증설함으로써 기판(W)에 공급 가능한 약액 등의 종류를 늘릴 수 있다.
다음에 도 4를 참조하여 롤 세정기(43)의 구성에 대하여 설명한다. 도 4는 롤 세정기(43)의 사시도이다. 롤 세정기(43)는, 기판(W)을 유지하여 회전시키는 회전 지지체(431)와, 기판(W)의 표면(WA)을 스크럽하는 마찰물로서의 롤 스펀지(432) 및 이면(WB)을 스크럽하는 롤 스펀지(434)와, 기판(W)에 약액이나 순수 등을 공급하는 액체공급노즐(436A, 436B)을 가지고 있다.
회전 지지체(431)는, 초음파 세정기(42)의 회전 지지체(421)(도 2참조)와 동일하게 구성되어 있고, 기판(W)의 바깥 둘레 가장자리를 지지하여 기판(W)을 수평면 내에서 약 5 내지 500 rpm의 회전속도로 회전시킬 수 있도록 구성되어 있다. 기판(W)의 회전속도는, 신호 케이블을 거쳐 접속된 제어장치(도 1 참조)에 의하여 제어된다. 롤 스펀지(432) 및 롤 스펀지(434)는, 기판(W)의 직경보다 긴 원주형상의 스펀지이고, 회전 지지체(431)에 지지된 기판(W)의 윗쪽에 롤 스펀지(432)가, 아래쪽에 롤 스펀지(434)가, 각각 길이방향이 기판(W)과 평행이 되도록 설치되어 있다. 롤 스펀지(432, 434)는, 전형적으로는 다공질의 PVA제 스펀지로 이루어지나 발포우레탄제의 것이어도 되고, 스펀지에 형성되는 구멍의 평균 직경이 작을수록 파티클 제거능력이 높아진다. 롤 스펀지(432, 434)는, 각각 그 원주형상의 축을 중심으로 회전할 수 있도록 구성되어 있다. 또, 롤 스펀지(432, 434)는, 각각 연직방향으로 이동 가능한 스펀지 지지체(433, 435)에 지지되어 있고, 스펀지 지지체(433, 435)의 연직방향의 이동에 의해 기판(W)에 접근 및 이격하여, 기판(W)과 접촉 또는 비접촉의 상태로 위치를 바꿀 수 있도록 구성되어 있다. 스펀지 지지 체(433, 435)에는 압력센서 또는 변위센서가 설치되어 있고, 스펀지 지지체(433, 435)의 압력 또는 변위를 검지하여, 롤 스펀지(432, 434)의 기판(W)에 대한 가압 압력을 조정할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 마찰물로서의 스펀지는, 롤형상 이외의 반구형상이나 펜슬형상 등이어도 된다. 스펀지가 반구형상이나 펜슬형상의 경우, 스펀지는 요동 아암에 설치되고, 기판(W)의 중심과 바깥 둘레 끝과의 사이를 왕복 이동할 수 있도록 구성된다.
액체공급노즐(436A, 436B)은, 튜브형상 노즐 또는 스프레이형상 노즐이며, 회전 지지체(431)에 지지된 기판(W)의 상부에 설치된 액체공급노즐(436A)과 하부에 설치된 액체공급노즐(436B)이 있고, 순수나 약액 등을 기판(W)의 표면(WA) 및 이면(WB)에 각각 공급할 수 있다. 특히 기판(W)의 표면(WA)이 소수성의 경우는, 스프레이형상 노즐을 사용하면, 기판(W)의 회전속도가 낮은 경우에도 기판(W)의 표면(WA) 및 이면(WB)의 전체를 순수나 약액 등으로 덮을 수 있기 때문에 적합하다. 액체공급노즐(436A, 436B)의 수는 적절하게 조절할 수 있고, 노즐을 증설함으로써 기판(W)에 공급 가능한 약액 등의 종류를 늘릴 수 있다.
다음에 도 5를 참조하여 2 유체 제트 세정기(44)의 구성에 대하여 설명한다. 도 5(a)는 2 유체 제트 세정기(44)의 사시도, 도 5(b)는 2 유체 노즐의 상세 단면도이다. 2 유체 제트 세정기(44)는, 기판(W)을 유지하여 회전시키는 회전척(441)과, 기체와 액체를 도입하여 미스트(M)를 분사하는 2 유체 노즐(442)과, 기판(W)에 약액이나 순수 등을 공급하는 액체공급노즐(446A, 446B)을 가지고 있다.
회전척(441)은, 기판(W)을 파지하는 복수의 척 클로(441a)와, 모터(도시 생 략)에 접속되는 척 베이스(441b)를 가지고 있고, 기판(W)을 수평면 내에서 약 50 내지 3000 rpm의 회전속도로 회전시킬 수 있도록 구성되어 있다. 이 회전척(441)이 2 유체 제트 세정 회전기구로 되어 있다. 척 베이스(441b)를 회전시키는 모터(도시 생략)는, 제어장치(9)(도 1 참조)에 신호 케이블로 접속되어 있고, 기판(W)의 회전속도를 조절할 수 있도록 구성되어 있다.
2 유체 노즐(442)은, 기체(G)를 도입하는 기체도입 유로(442a)와 액체(L)를 도입하는 액체도입 유로(442b)가 형성됨과 동시에, 양 유로(442a, 442b)가 내부에서 1개가 되어 미스트 분출유로(442c)가 형성되어 있다. 기체도입 유로(442a)와 액체도입 유로(442b)가 접속하는 각도나 위치는 도시한 예에 한정하지 않고, 양 유로(442a, 442b)를 직각 이외의 각도를 가지고 접속하여도 되고, 기체도입 유로(442a)의 내부에 액체도입 유로(442b)가 존재하는 2중관과 같이 형성하여도 된다. 기체(G)에는, 질소나 그 밖의 불활성 가스가 사용된다. 액체(L)에는, 전형적으로는 탄산가스 용해수 등의 기판(W)의 대전을 방지할 수 있는 물질을 사용하나, 암모니아수나 각종 세정 프로세스용 조합액 등의 기판(W)의 세정에 사용 가능한 약액을 사용하여도 된다. 2 유체 노즐(442)은, 기체도입 유로(442a)에 기설정된 유량의 기체(G)를, 액체도입 유로(442b)에 기설정된 유량의 액체(L)를 동시에 흘림으로써 미스트 분출유로(442c)를 흐르는 미스트(M)를 미스트 분사구(442h)에서 고속으로 분사할 수 있도록 구성되어 있다. 2 유체 노즐(442)은, 미스트 분사구(442h)가 기판(W)에 대향하도록, 기판(W)의 표면(WA)과 평행하게 요동 가능한 요동 아암(443)에 설치되어 있다. 요동 아암(443)은, 기판(W)의 표면(WA)에 대하여 수직 방향으로 이동 가능한 승강축(444)에 설치되어 있다.
액체공급노즐(446A, 446B)은, 튜브형상 노즐 또는 스프레이형상 노즐이고, 회전 척(441)에 파지된 기판(W)의 상부에 설치된 액체공급노즐(446A)과 하부에 설치된 액체공급노즐(446B)이 있고, 순수나 약액 등을 기판(W)의 표면(WA) 및 이면(WB)에 각각 공급할 수 있다. 특히 기판(W)의 표면(WA)이 소수성인 경우는, 스프레이형상 노즐을 사용하면, 기판(W)의 회전속도가 낮은 경우에도 기판(W)의 표면(WA) 및 이면(WB)의 전체를 순수나 약액 등으로 덮을 수 있기 때문에 적합하다. 액체공급노즐(446A, 446B)의 수는 적절하게 조절할 수 있고, 노즐을 증설함으로써 기판(W)에 공급 가능한 약액 등의 종류를 늘릴 수 있다.
다음에 도 6을 참조하여 세정 건조기(45)의 구성에 대하여 설명한다. 도 6은 세정 건조기(45)의 사시도이다. 세정 건조기(45)는, 기판(W)을 유지하여 회전시키는 회전척(451)과, 물공급 노즐(452A)과 기체공급노즐(452B)을 가지는 건조 노즐(452)과, 기판(W)에 린스수(水)를 공급하는 액체공급노즐(456A, 456B)을 가지고 있다.
회전척(451)은, 기판(W)을 파지하는 복수의 척 클로(451a)와, 모터(도시 생략)에 접속되는 척 베이스(451b)를 가지고 있고, 기판(W)을 수평면 내에서 약 50 내지 3000 rpm의 회전속도로 회전시킬 수 있도록 구성되어 있다. 척 베이스(451b)를 회전시키는 모터(도시 생략)는, 제어장치(9)(도 1 참조)와 신호 케이블로 접속되어 있고, 기판(W)의 회전속도를 조절할 수 있도록 구성되어 있다.
물공급노즐(452A)은, 건조시키는 기판(W)이 불균일하게 젖어 있는 상태에서 액체가 증발함에 의한 워터마크(물얼룩)의 발생을 방지하기 위하여, 기판(W)에 물을 공급한다. 공급하는 물은 전형적으로는 순수이나, 목적에 따라 탈이온수, 탄산 가스 용해수 등을 사용하여도 된다. 기체공급노즐(452B)은, 물공급노즐(452A)로 부터 기판(W)에 공급한 물을 제거하기 위한 기체를 기판(W)에 공급한다. 공급하는 기체는 전형적으로는 IPA 증기이다. 건조 노즐(452)은, 기판(W)의 표면(WA)에 대략 평행하게 신장하는 요동 아암(453)에 설치되어 있고, 요동 아암(453)은 구동원(도시생략)에 설치된 요동축(454)에 접속되어 있다. 요동축(454)은 축을 중심으로 회동가능하게 되어 있고, 요동축(454)의 회동에 의하여 건조 노즐(452)은 기판(W)의 중심과 바깥 둘레와의 사이를 요동 가능하게 되어 있다. 건조 노즐(452)은, 요동할 때에, 기판(W)의 바깥 둘레측에 물공급노즐(452A)이, 중심측에 기체공급노즐(452B)이 위치하도록 구성되어 있다. 상기한 회전척(451)으로 기판(W)을 회전시키면서 건조 노즐(452)을 기판(W)의 중심으로부터 바깥 둘레로 이동시키면서, 물공급노즐(452A)로 물을, 기체공급노즐(452B)로 IPA 증기를 각각 공급함으로서, 기판(W)을 건조시킬 수 있다.
액체공급노즐(456A, 456B)은, 튜브형상 노즐 또는 스프레이형상 노즐이고, 회전척(451)에 파지된 기판(W)의 상부에 설치된 액체공급노즐(456A)과 하부에 설치된 액체공급노즐(456B)이 있고, 린스수를 기판(W)의 표면(WA) 및 이면(WB)에 각각 공급할 수 있도록 구성되어 있다.
또한, 세정 건조기(45)에서는, 건조 노즐(452)을 사용하지 않고, 기판(W)을 회전척(451)으로 고속 회전시켜 스핀 건조시킬 수도 있다.
도 1에 나타내는 제어장치(9)는, 기판처리장치(100)를 구성하는 여러가지 부재의 동작이나 기판(W)에 공급하는 물이나 기체의 발정(發停) 및 선택을 행한다. 로드/언로드부(2), 연마부(3), 세정부(4)의 각 부에서의 동작은 물론, 이들 사이의 기판의 수수를 제어한다. 또, 제어장치(9)는, 초음파 세정 회전기구나 2 유체 제트 세정 회전기구의 제어를 행한다. 제어장치(9)는, 이들 각 제어를 미리 인스톨된 프로그램에 의거하여 행하고 있다.
계속해서 도 1 내지 도 6을 참조하여, 기판처리장치(100)의 작용을 설명한다. 이하의 작용은, 주로 제어장치(9)에 의하여 제어된다. 웨이퍼 카세트(20)에 설치된 기판을 반송로봇(22)에 의하여 인출하여, 연마부(3)의 반전기(31)에 건네 준다. 기판을, 반전기(31)로 반전한 후, 리프터(32)에 건네 주고, 톱링(301A)을 리프터(32)의 위쪽으로 이동한 후, 리프터(32)로 기판을 밀어 올려, 기판을 톱링(301A)에 접촉시킨다. 기판이 톱링(301A)에 접촉하면 톱링(301A) 내를 음압으로 하고, 기판을 톱링(301A)에 흡착한다. 흡착한 기판을 연마 테이블(300A)의 위쪽으로 이동한 후에 기판을 연마 테이블(300A)에 접촉시키고, 다시 톱링(301A) 내를 양압으로 하여 기설정된 압력까지 상승시킨다. 기설정된 압력까지 상승하면 연마액공급노즐(302A)로부터 연마 테이블(300A)에 연마액의 공급을 개시하고, 동시에 연마 테이블(300A) 및 톱링(301A)을 기설정된 회전속도로 회전시켜, 기판의 표면을 연마한다.
기판 표면의 연마는, 기판 상에 형성되는 배선의 상황 등에 따라 기설정된 양 행한다. 연마하는 기설정된 양은, 예를 들면 연마 테이블(300A) 및 톱링(301A) 의 회전속도 및 연마 테이블(300A)의 상태 등에 따른 연마시간에 의하여 조정한다. 또는, 기판 표면에 형성된 금속막의 잔막 두께를 검출할 수 있는 와전류식 모니터나 투과막 두께를 검출할 수 있는 광학식 모니터로 박리되는 막의 상황을 검출하면서 연마량을 조정하는 제어, 연마 테이블(300A)의 회전 토오크를 검출하는 테이블 전류로부터 연마상황을 파악하는 제어 등의 수단에 의해 연마하는 양을 조정하여도 된다. 기판의 표면을 기설정된 양 연마하면, 연마액공급노즐(302A)로부터의 연마액의 공급을 정지하고, 순수공급노즐(도시 생략)로부터 순수를 공급하여 기판의 연마를 행한다. 순수를 공급하면서 기판의 연마를 기설정된 시간 행하면, 톱링(301A) 내를 음압으로 하여 기판을 톱링(301A)에 흡착한다. 그리고 톱링(301A)을 상승시켜 기판을 연마 테이블(300A)로부터 떼어 내고, 리프터(32)의 위쪽으로 이동한 후, 기판을 리프터(32) 상에 탑재한다. 이 때 연마 테이블(300A)에 부착되어 있는 연마포를 드레서(303A)로 연마하고, 연마포를 컨디셔닝한다. 기판을 리프터(32) 상에 탑재하면 리프터(32)를 수평으로 위치 TP4까지 이동하고, 푸셔(33B)로 세정부(4)의 반송로봇(40)의 핸드 높이까지 들어 올린 후, 반송로봇(40)이 기판을 수취한다.
또한, 기판의 연마는 연마장치(30B)로 행하여도 되고, 연마장치(30A)로 연마 후에 연마장치(30B)로 연마하도록 2단계로 행하여도 된다. 2단계로 연마를 행하면, 다른 초벌 연마포 또는 숫돌을 사용하여, 연마시간을 단축하면서 기판의 표면을 매우 세밀하게 마무리할 수 있다. 또, 연마장치(30A) 및/또는 연마장치(30B)와, 연마장치(30C) 및/또는 연마장치(30D)로 2매의 기판을 병행 처리하여 단위 시 간당의 처리매수를 늘려도 된다.
반송로봇(40)은 기판을 반전기(41)에 건네 주고, 기판을 수취한 반전기(41)는 기판을 반전한 후, 반송 유닛(46)을 거쳐 초음파 세정기(42)에 기판을 건네 준다.
이하 도 2를 참조하여, 초음파 세정기(42)의 작용을 설명한다. 반송 유닛(46)(도 1 참조)을 거쳐 운반되어 온 기판(W)을, 복수의 회전 지지체(421)(본 실시형태에서는 6개)의 측면에서 끼워넣고, 약 5 내지 80 rpm의 회전속도로 기판(W)을 회전시킨다. 그리고, 기판(W)의 표면(WA)에 액체공급노즐(429A)로부터 약액을 공급한다. 그 후, 초음파 조사기(422)를, 조사면(422A)과 기판(W)의 표면(WA)이 약 0.5 내지 4.0 mm가 되도록, 또한 조사면(422A)이 기판(W)의 반경을 덮도록 기판(W)의 위쪽으로 이동한다.
초음파 조사기(422)를 상기한 위치에 세트하면, 진동자(426)로부터 기설정된 출력의 초음파(메가소닉 에너지)를 발진하고, 조사면(422A)에서 약액을 거쳐 기판(W)의 표면(WA)에 초음파를 전파하여, 기판(W)의 표면(WA)을 초음파 세정한다. 이 초음파 세정은 고체 비접촉 세정이다. 이 때, 기판(W)의 회전속도를 약 5 내지 80 rpm으로 하고 있기 때문에 초음파 조사기(422)와 기판(W) 표면(WA)과의 사이에 액막을 유지할 수 있다. 또, 초음파 조사기(422)가 대략 3각 기둥을 형성하고 있는 경우는, 진동자(426)로부터 발진한 진동파와 반사파의 겹침이나 상쇄가 거의 생기지 않고 기판(W)에 초음파 진동을 줄 수 있다. 또, 초음파 세정에서는, 초음파 조사기(422)를 세트한 후, 즉시 세정을 개시할 수 있어, 이니셜라이즈 시간이 불필 요하게 된다. 이와 같이, 기설정된 출력의 초음파로 기판(W)의 표면(WA)을 세정하면, 예를 들면 반도체 디바이스의 제조시에 필요하게 되는 위치 맞춤을 위한, 기판(W) 표면(WA)에 형성된 폭 2.0 ㎛ 이하에서 반도체 디바이스 제조장치의 종류에 따라 정해지는 기설정된 폭 이상(약 0.5 ㎛ 이상)의 오목부 내에 있는 먼지나, 기판(W)의 표면(WA)을 연마하는 공정에서 형성되는 폭 약 10 n 내지 50 nm, 깊이 10 n 내지 100 nm의 오목부 내에 있는 먼지를 제거할 수 있다. 특히, 조사면(422A)을 가지는 초음파 조사기(422)로 기판(W)의 표면(WA)을 초음파 세정하면, 조사면(422A)과 기판(W) 표면과의 사이에 약액의 액막을 유지할 수 있고, 상기한 오목부 내에 있는 먼지를 효과적으로 제거할 수 있다.
상기한 초음파 세정을 행하고 있는 사이에, 기판(W)의 이면(WB)에도 액체공급노즐(429B)로부터 약액을 공급함과 동시에 기판(W)의 이면(WB)에 롤 스펀지(428)를 기설정된 압력으로 가압하고, 롤 스펀지(428)를 회전시켜 기판(W)의 이면(WB)을 세정한다. 기판(W) 표면(WA)의 초음파 세정 및 이면(WB)의 롤 스펀지(428)에 의한 세정을 기설정된 시간 행하면, 초음파 조사기(422) 및 롤 스펀지(428)를 기판(W)에서 떼어내고, 기판(W)의 회전속도를 약 100 내지 150 rpm으로 상승시켜, 액체공급노즐(429A, 429B)로부터 순수 등을 기판(W)의 양면에 공급하고, 린스를 행한다. 린스가 종료하면, 반송 유닛(46)(도 1 참조)을 거쳐 롤 세정기(43)(도 1 참조)에 기판(W)을 건네 준다. 또한, 롤 스펀지(428)에 의한 기판(W) 이면(WB)의 세정을, 초음파 조사기(422)에 의한 기판(W) 표면(WA)의 초음파 세정 후에 행하여도 된다.
다음에 도 4를 참조하여 롤 세정기(43)의 작용을 설명한다. 반송 유닛 (46)(도 1 참조)을 거쳐 운반되어 온 기판(W)을, 복수의 회전 지지체(431)(본 실시형태에서는 6개)의 측면에서 끼워넣고, 약 100 내지 150 rpm의 회전속도로 기판(W)을 회전시킨다. 그리고, 기판(W)의 양면에 액체공급노즐(436A, 436B)로부터 약액을 공급함과 동시에, 기판(W)의 양면에 롤 스펀지(432, 434)를 기설정된 압력으로 가압하고, 롤 스펀지(432, 434)를 회전시켜 기판(W)의 양면을 세정한다. 롤 세정기(43)에서는, 롤 스펀지(432, 434)로 기판(W)을 문질러 세정하기 때문에, 제거하기 어려운 파티클을 제거할 수 있다. 여기서, 롤 스펀지(432, 434)를 사용하여 기판(W)의 세정을 행하고 있으나, 초음파 세정기(42)(도 1, 도 2 참조)로 대략 파티클을 제거하고 있기 때문에, 롤 세정기(43)의 롤 스펀지(432, 434)의 오염은 적게 끝난다. 기판(W)의 양면을 기설정된 시간 세정하면, 롤 스펀지(432, 434)를 기판(W)에서 떼어내고, 약 100 내지 150 rpm의 기판(W)의 회전속도를 유지하면서 액체공급노즐(436A, 436B)로부터 순수 등을 기판(W)의 양면에 공급하고, 린스를 행한다. 린스가 종료하면, 반송 유닛(46)(도 1 참조)을 거쳐 2 유체 제트 세정기(44)(도 1 참조)에 기판(W)을 건네 준다.
다음에 도 5를 참조하여 2 유체 제트 세정기(44)의 작용을 설명한다. 반송유닛(46)(도 1 참조)을 거쳐 운반되어 온 기판(W)을, 회전척(441)의 척 클로(441a)로 파지하고, 약 450 내지 550 rpm의 회전속도로 기판(W)을 회전시킨다. 그리고, 먼저 기판(W)의 양면에 액체공급노즐(446A, 446B)로부터 약액을 공급하고, 약액 세정을 행한다. 다음에, 2 유체 노즐(442)을 기판(W) 중심의 위쪽으로 이동한다. 이 때 2 유체 노즐(442)의 선단[미스트 분사구(442h) 부분]이 기판(W)의 표면(WA) 에서 약 2 내지 10 mm의 간격이 되도록, 2 유체 노즐(442)을 배치한다.
2 유체 노즐(442)을 기판(W) 위쪽의 기설정된 위치에 배치하면, 기체도입 유로(442a)에 기체(G)를, 액체도입 유로(442b)에 액체(L)를, 각각 도입한다. 본 실시형태에서는, 기체(G)를 약 30 내지 200 L/min, 액체(L)를 약 0.05 내지 0.3 L/min, 각각 동시에 흘림으로써 기판(W)의 표면(WA)에서 파티클을 제거할 수 있는 미스트(M)를 미스트 분사구(442h)로부터 분사할 수 있다. 미스트(M)의 분사를 개시하면, 2 유체 노즐(442)이 기설정된 속도로 기판(W)의 중심에서 기판(W) 바깥 둘레 끝까지 이동하고, 다시 기판(W)의 중심으로 되돌아온다. 2 유체 제트 세정기(44)에서는, 미스트(M)의 분출력에 의해 파티클을 튕겨 세정한다. 또, 2 유체 노즐(442)이 이동하는 기설정된 속도는, 기판(W)의 회전속도에 따라 결정하면 된다. 이 2 유체 노즐(442)의 이동에 의하여 기판(W)의 표면(WA) 전체로부터 파티클을 제거한다. 이 때, 기판(W)의 회전속도를 약 450 내지 550 rpm으로 하고 있기 때문에 2 유체 제트(442)에 의한 기판(W)의 세정시간을 짧게 할 수 있다. 또, 2 유체 제트 세정에서는, 2 유체 노즐(442)을 세트한 후, 즉시 세정을 개시할 수 있어, 이니셜라이즈 시간이 불필요하게 된다. 이와 같이, 고속의 미스트(M)로 기판(W)의 표면(WA)을 세정하면, 예를 들면 반도체 디바이스의 제조시에 필요하게 되는 위치 맞춤을 위한, 기판(W) 표면(WA)에 형성된 폭 2.0 ㎛ 이하에서 반도체 디바이스 제조장치의 종류에 따라 정해지는 기설정된 폭 이상(약 0.5 ㎛ 이상)의 오목부 내에 있는 먼지나, 기판(W)의 표면(WA)을 연마하는 공정에서 형성되는 폭 약 10 n 내지 50 nm, 깊이 10 n 내지 100 nm의 오목부 내에 있는 먼지를 제거할 수 있다.
2 유체 노즐(442)을 기판(W)의 중심과 바깥 둘레 끝과의 사이에서 1 왕복시켜 미스트(M)에 의한 세정을 행하면, 기판(W)의 회전속도를 유지한 채로 2 유체 노즐(442)을 기판(W) 부근에서 떼어 놓는다. 그리고 액체공급노즐(446A, 446B)에서 순수 등을 기판(W)의 양면에 공급하고 린스를 행한다. 이와 같이 롤 스펀지(432)(도 4 참조)에 의한 세정 후에 고체 비접촉 세정인 2 유체 제트 세정을 행하기 때문에, 기판(W)을 높은 세정효과로 세정한 후에 2 유체 제트로 오목부에 도달할 때까지 신중하게 세정하게 되어, 높은 세정능력을 유지하면서 세정시간을 단축할 수 있다. 린스가 종료하면, 반송 유닛(46)(도 1 참조)을 거쳐 세정 건조기(45)(도 1 참조)에 기판(W)을 건네 준다.
다음에 도 6을 참조하여 세정 건조기(45)의 작용을 설명한다. 반송 유닛(46)(도 1 참조)을 거쳐 운반되어 온 기판(W)을, 회전척(451)으로 파지하여 약 200 내지 300rpm의 회전속도로 기판(W)을 회전시킨다. 그리고 먼저 기판(W)의 양면에 액체공급노즐(456A, 456B)로부터 순수 등을 공급하고, 기판(W)을 물로 피복한다. 다음에 건조 노즐(452)을 기판(W)의 중심 위쪽으로 이동하고, 물공급노즐(452A)로부터 순수 등을 기체공급노즐(452B)로부터 IPA 증기를 각각 공급하면서, 건조 노즐(452)이 기판(W)의 중심으로부터 바깥 둘레 끝으로 기설정된 속도로 이동한다. 이 때 기판(W)의 표면(WA)은, IPA 증기에 의하여 건조된다. 건조 노즐(452)이 기판(W)의 바깥 둘레 끝에 도달하면 건조 노즐(452)을 기판(W) 부근에서 떼어 놓고, 그 후 기판(W)의 회전속도를 약 500 내지 1500 rpm으로 증가하여, 기판(W)의 양면에 잔류하고 있는 물방울을 원심력에 의해 튕겨내어, 기판(W)의 양면 의 건조가 행하여진다. 또한, 기판(W)의 건조는, 건조 노즐(452)을 사용하지 않고, 당초부터 기판(W)의 회전속도를 약 500 내지 150O rpm으로 설정하고, 원심력에 의하여 행하도록(스핀건조) 하여도 된다. 기판(W)을 스핀 건조시키는 경우는, 2 유체 제트 세정기의 회전척(441)(도 5 참조)으로 행하고, 세정 건조기(45)를 생략하여도 된다. 세정 건조기(45)를 생략한 경우는 장치를 소형화할 수 있다. 한편, 2 유체 제트 세정기(44)를 따로 설치한 경우는 탱크 내에 잔류한 약액에 의한 기판(W)의 오염을 회피할 수 있다.
기판(W)의 건조가 종료하면, 로드/언로드부의 반송로봇(22)(도 1 참조)이 기판(W)을 수취하고, 세정 후의 기판(W)을 보관하는 웨이퍼 카세트(20)(도 1 참조)에 수납한다. 이상과 같이, 본 실시형태에서는, 기판(W)의 연마처리를 행한 후, 먼저 초음파 세정기(42)(도 2 참조)로 기판(W) 표면(WA) 및 오목부에 부착되는 파티클을 제거하고, 다음에 롤 세정기(43)(도 4 참조)로 파티클을 제거함과 동시에 약액에 의해 금속오염을 세정하고, 다음에 2 유체 제트 세정기(44)(도 5 참조)에 의해 전공정의 스크럽 세정으로 부착된 미량의 파티클을 기판(W) 표면(WA) 및 오목부로부터 제거하고, 제일 마지막으로 세정 건조기(45)로 건조시켰다. 이와 같은 조합에 의하여, 롤 스펀지에 의한 스크럽 세정만으로는 할 수 없었던 기판(W) 오목부의 세정과 롤 스펀지 자체로부터 발생하는 파티클의 제거를 실현할 수 있어, 기판(W)의 연마 및 오목부가 형성된 기판(W)의 세정을 효율좋게 행할 수 있다.
이상의 설명에서는, 세정부(4)에서의 순서가, 초음파 세정기(42)에 의한 초음파 세정, 롤 세정기(43)에 의한 스크럽 세정, 2 유체 제트 세정기(44)에 의한 2 유체 제트 세정(미스트 세정), 세정 건조기(45)에 의한 건조라는 순서로 행하여졌으나, 기판의 종류나 그 밖의 조건에 의하여 이들 모든 세정공정을 구비할 필요는 없고, 또는 이것과는 다른 순서로 세정하여도 된다. 예를 들면, 상기한 실시형태에서, 기판을 비교적 고속으로 회전시킬 수 있는 회전척을 가지는 2 유체 제트 세정기(44)로 순수 린스 후에 기판의 회전속도를 약 1500 rpm으로 상승시켜 건조시키 도록 하여 세정 건조기(45)의 설치를 생략하고, 장치 구성을 간략화하여도 된다.
또, 예를 들면 제 2 실시형태로서, 도 1의 세정부(4) 중의 2 유체 제트 세정기(44)를 초음파 세정기(42) 대신[즉, 세정부(4)는 초음파 세정기(42)를 2개 가지게 된다], 세정부(4)에서의 순서가, 초음파 세정기(42)에 의한 기판 표면의 초음파 세정과 이면의 롤 세정 및 양면의 순수 린스, 롤 세정기(43)에 의한 스크럽 세정 및 순수 린스, 다시 초음파 세정기(42)에 의한 기판 표면의 초음파 세정과 이면의 롤 세정 및 양면의 순수 린스, 세정 건조기(45)에 의한 건조라는 순서로 행하도록 하여도 된다. 이 제 2 실시형태에서는, 초음파 세정기(42)에서의 약액의 유지가 하기 쉽기 때문에 약액의 효과를 내기 쉽고, 기판의 이면의 세정효과도 향상시킬 수 있다.
또, 예를 들면 제 3 실시형태로서, 도 1의 세정부(4) 중의 초음파 세정기(42)를 2 유체 제트 세정기(44) 대신[즉, 세정부(4)는 2 유체 제트 세정기(44)를 2개 가지게 된다], 세정부(4)에서의 순서를, 2 유체 제트 세정기(44)에 의한 기판 표면의 약액 세정 및 2 유체 제트 세정 및 순수 린스, 롤 세정기(43)에 의한 스크럽 세정 및 순수 린스, 다시 2 유체 제트 세정기(44)에 의한 기판 표면의 약액 세 정 및 2 유체 제트 세정 및 순수 린스, 세정 건조기(45)에 의한 건조라는 순서로 행하도록 하여도 된다. 이 제 3 실시형태에서는, 미스트의 분출속도를 바꿈으로써 미스트가 기판에 충돌하는 에너지를 제어할 수 있고, 세정하는 기판의 종류의 변경에 대하여 기판에 손상을 주지 않는 대응을 적절하게 행할 수 있다. 또한 이 제 3 실시형태에서도 2 유체 제트 세정기(44)로 기판을 고속 회전시켜 건조시키도록 구성(스핀 건조)하고, 세정 건조기(45)의 설치를 생략하여도 된다.
또, 예를 들면 제 4 실시형태로서, 도 1의 세정부(4) 중의 롤 세정기(43)를 초음파 세정기(42) 대신, 세정 건조기(45)를 2 유체 제트 세정기(44) 대신[즉, 세정부(4)는 초음파 세정기(42) 및 2 유체 제트 세정기(44)를 2개씩 가지게 된다], 이하에 나타내는 순서로 세정을 행하도록 하여도 된다. 먼저 최초의 초음파 세정기(42)로 기판 표면의 초음파 세정 및 기판 이면의 롤 세정을 행한 후 순수 린스를 행하고, 2번째 초음파 세정기(42)로 기판을 옮겨 최초의 초음파 세정기(42)와 동일한 처리를 행한다. 다음에 최초의 2 유체 제트 세정기(44)로 미스트의 분사는 행하지 않고 액체공급노즐로부터의 약액 세정만을 행한 후, 순수 린스를 행하고, 2번째의 2 유체 제트 세정기(44)로 기판을 옮겨 순수 린스를 행한 후, 스핀 건조시킨다. 제 4 실시형태에서는, 최초의 2 유체 제트 세정기(44)로 약액에 의해 금속오염을 세정하고, 2번째의 2 유체 제트 세정기(44)로 기판의 스핀 건조를 하고 있기 때문에, 어느 것에서도 2 유체 노즐을 사용하지 않기 때문에 2 유체 노즐을 구비하고 있지 않아도 된다. 또, 세정부(4)가, 초음파 세정기(42) 및 2 유체 제트 세정기(44)를 하나씩 가지는 구성으로 하여 장치를 소형화하여도 되나, 초음파 세정 기(42) 및 2 유체 제트 세정기(44)를 2개씩 가지는 구성으로 하면, 각 탱크에서 다른 종류의 약액을 사용하기 쉽고(서로 반응하기 쉬운 약액을 다른 탱크에서 사용할 수 있다), 또 각 탱크의 오염레벨의 관리가 용이해진다.
또, 예를 들면, 제 5 실시형태로서, 도 1의 세정부(4) 중의 초음파 세정기(42), 롤 세정기(43), 세정 건조기(45)를 각각 2 유체 제트 세정기(44) 대신[즉, 세정부(4)는 2 유체 제트 세정기(44)를 4개 가지게 된다], 이하에 나타내는 순서로 세정을 행하도록 하여도 된다. 먼저 최초의 2 유체 제트 세정기(44)로 기판 표면의 약액 세정 및 2 유체 제트 세정을 행한 후, 순수 린스를 행하고, 2번째의 2 유체 제트 세정기(44)로 기판을 옮겨 최초의 2 유체 제트 세정기(44)와 동일한 처리를 행한다. 다음에 3번째의 2 유체 제트 세정기(44)로 미스트의 분사는 행하지 않고 액체공급노즐로부터의 약액 세정만을 행한 후, 순수 린스를 행하고, 4번째의 2 유체 제트 세정기(44)로 기판을 옮겨 순수 린스를 행한 후, 스핀 건조시킨다. 제 5 실시형태에서는, 3번째의 2 유체 제트 세정기(44)로 세정액에 의해 금속오염을 세정하고, 4번째의 2 유체 제트 세정기(44)로 기판의 스핀 건조를 하고 있기 때문에, 3번째 및 4번째의 2 유체 제트 세정기(44)에서는 2 유체 노즐을 사용하지 않기 때문에 2 유체 노즐을 구비하고 있지 않아도 된다. 또한, 3번째의 2 유체 제트 세정기(44)로 기판을 스핀 건조시키도록 하여 세정 건조기(45)의 설치를 생략하여도 된다.
또, 예를 들면 제 6 실시형태로서, 도 1의 세정부(4) 중의 롤 세정기(43)를 초음파 세정기(42) 대신, 세정 건조기(45)를 2 유체 제트 세정기(44) 대신[즉, 세 정부(4)는 초음파 세정기(42) 및 2 유체 제트 세정기(44)를 2개씩 가지게 된다], 이하에 나타내는 순서로 세정을 행하도록 하여도 된다. 먼저 최초의 초음파 세정기(42)로 기판 표면의 초음파 세정 및 기판 이면의 롤 세정을 행한 후, 순수 린스를 행하고, 2번째 초음파 세정기(42)로 기판을 옮겨 최초의 초음파 세정기(42)와 동일한 처리를 행한다. 다음에 최초의 2 유체 제트 세정기(44)로 기판 표면의 약액 세정 및 2 유체 제트 세정을 행한 후, 순수 린스를 행하고, 2번째의 2 유체 제트 세정기(44)로 기판을 옮겨 순수 린스를 행한 후, 스핀 건조시킨다. 제 6 실시형태와 같은 조합으로 함으로써, 초음파 세정기(42)에 의한 2회의 초음파 세정 및 2 유체 제트 세정기(44)에 의한 2 유체 제트 세정을 행하기 때문에, 롤 세정기(43)에 의한 스크럽 세정만으로는 제거할 수 없었던 오목부의 세정을 행할 수 있다. 또한, 제 6 실시형태에서 세정부(4)에서의 1번째부터 3번째의 세정탱크는, 초음파 세정기(42) 및 2 유체 제트 세정기(44) 중 임의의 조합으로 하여도 되고, 4번째 세정탱크는 기판을 건조시킬 수 있는 구성이면 된다. 또, 3번째가 2 유체 제트 세정기(44)인 경우는, 여기서 기판을 스핀 건조시키도록 하여 세정 건조기(45)의 설치를 생략하여도 된다.
또한, 이상의 설명에서는, 초음파 세정장치로서, 대략 3각 기둥으로 형성된 초음파 조사기(422)를 가지는 초음파 세정기(42)를 사용하는 것으로 하였으나, 이 초음파 세정기(42)를 이하에 설명하는 초음파 세정기(52)(도 7 참조)로 대체하여 세정부(4)를 구성하여도 된다.
도 7은 초음파 세정기(52)를 설명하는 도면으로, (a)는 사시도, (b)는 측면 도이다. 초음파 세정기(52)는, 기판(W)을 유지하여 회전시키는 회전지지체(421)와, 액체를 거쳐 기판(W)의 표면(WA)에 초음파를 전하는 초음파 조사기(522)와, 기판(W)의 이면(WB)을 스크럽하는 롤 스펀지(428)와, 기판(W)에 약액이나 순수 등을 공급하는 액체공급노즐(429A, 429B)을 가지고 있다. 회전지지체(421), 롤 스펀지(428), 액체공급노즐(429A, 429B)은, 초음파 세정기(42)(도 2 참조)와 동일한 구성이기 때문에 중복된 설명은 생략한다.
초음파 조사기(522)는, 회전지지체(421)에 유지된 기판(W)의 표면(WA)에 대향하는, 대략 3각형으로 형성된 제 1 면으로서의 초음파 조사면(522A)을 가지고 있다. 대략 3각형이란, 외관의 개략 형상이 3각형인 것을 말하고, 도 7(a)에 나타내는 바와 같이 3각형의 정점이 제거되어 있는 형상이나 3각형의 한 변이 원호형상으로 되어 있는 형상도 포함된다. 3각형의 2변 또는 3변이 원호형상으로 되어 있어도 전체로서 3각형상이라고 인식할 수 있는 경우는 대략 3각형의 개념에 포함된다. 본 실시형태의 초음파 조사면(522A)은, 정각에 대향하는 변이 원호인 대략 3각형으로 형성되어 있다. 초음파 조사면(522A)은, 대략 3각형의 원호와 이 원호에 대향하는 정각(3각형의 정점이 제거되고 그 부분이 짧은 변으로 되어 있는 경우는 그 변)과의 길이가, 기판(W)의 반경을 덮을 수 있는 크기로 형성되어 있다. 또, 초음파 조사면(522A)은, 사파이어, 세라믹 등의 내약품성을 가지는 재질로 형성되어 있어도 된다. 초음파 조사기(522)는, 초음파 조사면(522A)에 진동 에너지를 주는 진동자(526)를 수용 가능한 공간을 그 내부에 형성할 수 있을 정도의 두께를 가지고 있다. 초음파 조사기(522)는, 초음파 조사면(522A)과 상면(522C)이 평행이 되도록 형성되어 있다. 초음파 조사면(522A)과 상면(522C)과의 거리가 초음파 조사기(522)의 두께이다.
초음파 조사기(522)의 내부에는, 초음파 조사면(522A)에 진동 에너지를 주는 진동자(526)가 설치되어 있다. 진동자(526)는, 초음파 조사면(522A)에 접하는 면이 초음파 조사면(522A)과 대략 동일한 면적을 가지고, 초음파 조사면(522A)의 전면에 동일하게 진동 에너지를 줄 수 있도록 구성되어 있다. 진동자(526)는, 전형적으로는, 초음파 조사면(522A)에 접하는 면 전체에 걸쳐 균일한 두께로 형성되고, 초음파 조사면(522A)측[도 7(b) 중 하측)의 면(진동자면)이 초음파 조사면(522A)과 평행이 되도록[진동자면과 초음파 조사면(522A)이 동일면 상이 되는 것을 포함한다] 초음파 조사기(522)에 설치되어 있다. 진동자(526)는, 전형적으로는 압전 진동자이고, 발진기(427)와 전기적으로 접속되어 있다. 발진기(427)는 자려발진방식이 채용되어 있고, 출력을 5 내지 100%의 범위에서 조정할 수 있도록 구성되어 있다. 진동자(526)는, 초음파 조사면(522A)에 초음파 에너지를 전달하고, 적합하게는 약 0.5 M 내지 5.0 MHz의 메가소닉 에너지를 전달하도록 구성되어 있다. 초음파 조사기(522)의 상면(522C)에는, 진동자(526)를 냉각하기 위하여 초음파 조사기(522)의 내부에 공기나 질소 등을 공급하는 냉각가스노즐(도시 생략)을 설치하는 것이 바람직하다.
초음파 조사기(522)는, 설치부재(523)에 지지되어 있다. 본 실시형태에서는, 설치부재(523)의 연직방향으로 연장된 3개의 지지봉이 초음파 조사기(522)의 상면(522C)에 설치됨으로써, 초음파 조사면(522A)이 수평해지도록 지지되어 있다. 설치부재(523)는 설치축(424)에 설치되어 있다. 설치축(424)의 아래쪽에는 연직으로 이동 가능한 유체압 실린더로서의 에어 실린더(425)가 설치되어 있고, 에어 실린더(425)의 이동에 의해 설치축(424) 및 설치부재(523)를 거쳐 초음파 조사기(522)가 연직방향으로 이동할 수 있도록 구성되어 있다. 이에 의하여, 초음파 조사기(522)를 기판(W)에 접근 또는 이격시킬 수 있다. 초음파 조사기(522)는, 에어 실린더(425)의 작동에 의해 기판(W)에 접근하였을 때, 회전지지체(421)에 유지된 기판(W)의 반경을 덮는 위치에 배치된다. 초음파 조사면(522A)이 기판(W)의 반경을 덮는 위치에 배치되기 때문에 초음파 조사기(522)를 움직이지 않고 기판(W)을 회전시키는 것만으로 기판(W)의 전면을 세정할 수 있고, 또한 초음파 조사면(522A)이 면으로 형성되어 있기 때문에 단위 면적당의 에너지를 저하하는 것이 가능하게 됨과 함께 기판(W)의 표면(WA)과 초음파 조사면(522A)의 사이에 약액을 유지하기 쉽게 되어 기판(W)에 대한 대미지 억제와 세정 능력 향상을 양립시킬 수 있다. 또, 초음파 세정기(52)에서는, 기판(W)의 세정을 행할 때에, 초음파 조사면(522A)이 기판(W)의 표면(WA)과 평행이 되도록 배치된다[이 때, 진동자(526)의 진동자면도 기판(W)의 표면(WA)에 대하여 평행해진다.]. 이와 같이 하면, 초음파 조사면(522A)이 대략 3각형으로 형성되어 있는 것과 아울러, 회전하는 기판(W)의 표면(WA) 전체에 동일한 진동 에너지를 줄 수 있다. 또한, 에어 실린더(425)를, 액압 실린더(예를 들면 유압 실린더)로 하여도 된다. 에어 실린더로 할 때는 작동시의 쇼크를 작게 할 수 있고, 액압 실린더로 할 때는 소형화가 용이하다. 이상에서 설명한 초음파 조사기(522)는, 도 3(a)에 나타내는 초음파 조사기의 일 실시예이 다.
계속해서 도 7을 참조하여 초음파 세정기(52)의 작용을 설명한다. 반송 유닛(46)(도 1 참조)을 거쳐 운반되어 온 기판(W)을, 복수의 회전지지체(421)(본 실시형태에서는 6개)의 측면에서 끼워넣고, 약 5 내지 80 rpm의 회전속도로 기판(W)을 회전시킨다. 그리고, 기판(W)의 표면(WA)에 액체공급노즐(429A)로부터 약액을 공급한다. 그 후, 초음파 조사기(522)를, 초음파 조사면(522A)과 기판(W)의 표면(WA)이 약 0.5 내지 4.0 mm가 되도록, 또한, 초음파 조사면(522A)이 기판(W)의 반지름을 덮도록, 기판(W)의 위쪽으로 이동한다.
초음파 조사기(522)를 상기한 위치에 세트하였으면, 진동자(526)로부터 기설정된 출력의 초음파(메가소닉 에너지)를 발진하고, 초음파 조사면(522A)으로부터 약액을 거쳐 기판(W)의 표면(WA)에 초음파를 전파하고, 기판(W)의 표면(WA)을 초음파 세정한다. 이 초음파 세정은 고체 비접촉 세정이다. 이 때, 기판(W)의 회전속도를 약 5 내지 80 rpm으로 하고 있기 때문에 초음파 조사기(522)와 기판(W)의 표면(WA) 사이에 액막을 유지할 수 있다. 또, 초음파 조사면(522A)이 대략 3각형상으로 형성되어 있기 때문에, 회전하는 기판(W)의 표면(WA) 전체에 똑같이 진동 에너지를 줄 수 있다. 또, 초음파 세정에서는, 초음파 조사기(522)를 세트한 후, 즉시 세정을 개시할 수 있어, 이니셜라이즈 시간이 불필요하게 된다. 이와 같이, 기설정된 출력의 초음파로 기판(W)의 표면(WA)을 세정하면, 예를 들면 반도체 디바이스의 제조시에 필요하게 되는 위치 맞춤을 위한, 기판(W) 표면(WA)에 형성된 폭 2.0 ㎛ 이하에서 반도체 디바이스 제조장치의 종류에 따라 정해지는 기설정된 폭 이상(약 0.5 ㎛ 이상)의 오목부 내에 있는 먼지나, 기판(W)의 표면(WA)을 연마하는 공정에서 형성되는 폭 약 10 n 내지 50 nm, 깊이 10 n 내지 100 nm의 오목부 내에 있는 먼지를 제거할 수 있다. 특히, 초음파 조사면(522A)을 가지는 초음파 조사기(522)로 기판(W)의 표면(WA)을 초음파 세정하면, 초음파 조사면(522A)과 기판(W) 표면과의 사이에 약액의 액막을 유지할 수 있고, 상기한 오목부 내에 있는 먼지를 효과적으로 제거할 수 있다.
상기한 초음파 세정을 행하고 있는 동안에, 기판(W)의 이면(WB)에도 액체공급노즐(429B)로부터 약액을 공급함과 동시에 기판(W)의 이면(WB)에 롤 스펀지(428)를 기설정된 압력으로 가압하고, 롤 스펀지(428)를 회전시켜 기판(W)의 이면(WB)을 세정한다. 기판(W) 표면(WA)의 초음파 세정 및 이면(WB)의 롤 스펀지(428)에 의한 세정을 기설정된 시간 행하면, 초음파 조사기(522) 및 롤 스펀지(428)를 기판(W)에서 떼어 놓고, 기판(W)의 회전속도를 약 100 내지 150 rpm으로 상승시키고, 액체공급노즐(429A, 429B)로부터 순수 등을 기판(W)의 양면에 공급하여, 린스를 행한다. 린스가 종료하면, 반송 유닛(46)(도 1 참조)을 거쳐 롤 세정기(43)(도 1 참조)에 기판(W)을 건네 준다. 또한, 롤 스펀지(428)에 의한 기판(W)의 이면(WB)의 세정을, 초음파 조사기(422)에 의한 기판(W) 표면(WA)의 초음파 세정 후에 행하여도 된다.
(실시예 1)
실시예 1에서는, 기판처리장치(100)(도 1 참조)를, 세정부(4)가 상류측으로부터 하류측을 향하여, 초음파 세정기(42)(도 2 참조), 롤 세정기(43)(도 4 참조), 1대째의 2 유체 제트 세정기(44)(도 5 참조), 2대째의 2 유체 제트 세정기(44)(도 5참조)의 순으로 배열한 구성으로 하였다. 실시예 1에서 처리하는 기판(W)은, 배선 패턴에 따른 홈이 형성된 이산화규소(SiO2), 막이 있는 기판(W)의 표면(WA)에 배리어 메탈로서 티탄나이트라이드(TiN)막이 형성되고, 이 위에 텅스텐막이 형성된 기판(W)으로 하였다. 이 기판(W)을 연마부(3)에서 기설정된 양 연마하고, 기판(W) 표면(WA)에 SiO2, TiN, 텅스텐이 나타나도록 하였다. 또, 연마 후의 기판(W) 표면(WA)에는, 예를 들면 반도체 디바이스의 제조시에 위치 맞춤으로서 이용하는, 대략 폭 0.5 ㎛, 깊이 0.5 ㎛, 길이 5 ㎛ 정도의 홈이 십자(十)형상으로 교차하고 있는 구조의 얼라이먼트 마크가 형성되도록 하였다.
상기한 연마 후의 기판(W)을 초음파 세정기(42)로 반송하고, 회전지지체(421)로 유지하여 30 rpm의 회전속도로 회전시켰다. 그리고, 기판(W)의 표면(WA)에 액체공급노즐(429A)로부터 1 중량%의 수산화암모늄(NH4OH)을 기판(W)의 표면(WA)에 600 mL/min의 유량으로 공급을 개시하고, 초음파 조사기(422)를, 조사면(422A)과 기판(W)의 표면(WA)이 약 1.5 mm가 되는 위치에 배치하고, 출력 30 W로 초음파의 조사를 개시하였다. 이것과 동시에 기판(W)의 이면(WB)에 롤 스펀지(428)를 약 6 N의 압력으로 가압하고, 롤 스펀지(428)를 100 rpm의 회전속도로 회전시키고, 1 중량%의 NH4OH를 기판(W)의 이면(WB)에 60O mL/min의 유량으로 공급을 개시하여 기판(W)의 이면(WB)을 세정하였다. 이 기판(W)의 초음파 세정을 30초 계속한 후, 기판(W)의 양면(WA, WB)에 대한 NH4OH의 공급을 정지함과 동시에, 초음파 조사기(422)를 조사면(422A)이 기판(W) 위쪽 50 mm가 되는 위치에, 및 롤 스펀지(428)를 퇴피위치로 떼어 놓고 초음파 세정을 종료하였다.
상기한 초음파 세정의 종료 후, 기판(W)을 회전지지체(421)에 유지한 채로 기판(W)의 회전속도를 100 rpm으로 상승시키고, 기판(W)의 양면(WA, WB)에 탈이온수(DIW)를 600 mL/min의 유량으로 공급하여 린스를 행하였다. 린스는 약 15초 행하였다. 이와 같이 하여, 초음파 세정기(42)에서는, 초음파 세정에 의해 오목부 및 기판(W) 표면(WA)에 부착되어 있는 파티클을 제거하였다. 린스 종료 후, 기판(W)의 회전을 정지하고, 기판(W)을 롤 세정기(43)에 반송하였다.
롤 세정기(43)에서는, 먼저 기판(W)을 회전지지체(431)로 유지하여 100 rpm의 회전속도로 회전시켰다. 그리고, 기판(W)의 양면(WA, WB)에 액체공급노즐(436A, 436B)로부터 0.5 중량%의 불화수소산(HF)을 600 mL/min의 유량으로 공급함과 동시에, 기판(W)의 양면(WA, WB)에 롤 스펀지(432, 434)를 약 6 N의 압력으로 가압하고, 롤 스펀지(432, 434)를 100 rpm의 회전속도로 회전시켜, 기판 양면(WA, WB)의 스크럽 세정을 행하였다. 스크럽 세정을 15초간 행한 후, 기판(W)의 양면 (WA, WB)에 대한 HF의 공급을 정지함과 동시에, 롤 스펀지(432, 434)를 퇴피위치에 떼어 놓고, 스크럽 세정을 종료하였다.
상기한 스크럽 세정의 종료 후, 기판(W)의 회전속도를 1OO rpm으로 유지한 채로, 기판(W)의 양면(WA, WB)에 탈이온수를 600 mL/min의 유량으로 공급하여 린스 를 행하였다. 린스는 약 15초 행하였다. 이와 같이 하여, 롤 세정기(43)에서는, 스크럽 세정에 의해 파티클을 제거함과 동시에 HF에 의한 산화막의 에칭효과로 금속오염을 세정하였다. 린스 종료 후, 기판(W)의 회전을 정지하고, 기판(W)을 1대째의 2 유체 제트 세정기(44)에 반송하였다.
1대째의 2 유체 제트 세정기(44)에서는, 먼저 기판(W)을 회전척(441)의 척 클로(441a)로 파지하여 500 rpm의 회전속도로 회전시키고, 액체공급노즐(446A, 446B)로부터 1 중량%의 NH4OH를 기판(W)의 양면(WA, WB)에 600 mL/min의 유량으로 공급하고, 15초간의 약액 세정을 행하였다. 약액 세정 후, NH4OH의 공급을 정지하고, 500 rpm의 회전속도를 유지하면서 2 유체 제트 세정을 행하였다. 2 유체 제트세정은, 2 유체 노즐(442)을 선단이 기판(W) 표면(WA)의 중심으로부터 위쪽으로 5 mm의 위치가 되도록 배치하고, 기체도입유로(442a)에서 50 L/min으로 질소가스를, 액체도입유로(442b)에 0.2 L/min으로 탄산가스 용해수를 공급하여 미스트 분사구(442h)로부터 이들 2 유체가 혼합된 미스트(M)를 분출시키고, 2 유체 노즐(442)을 기판(W)의 중심과 바깥 둘레 끝으로부터 1 mm 안쪽의 위치를 20 mm/s의 속도로 1 왕복시킴으로써 행하였다.
2 유체 제트 세정의 종료 후, 기판(W)의 회전속도를 500 rpm으로 유지한 채로, 기판(W)의 양면(WA, WB)에 탈이온수를 600 mL/min의 유량으로 공급하여 린스를 행하였다. 린스는 약 15초 행하였다. 이와 같이 하여, 2 유체 제트 세정기(44)에서는, 롤 세정기(43)에서의 스크럽 세정으로 부착된 미량의 파티클을 오목부 및 기 판(W) 표면(WA)에서 제거하였다. 린스 종료 후, 기판(W)의 회전을 정지하고, 기판(W)을 2대째의 2 유체 제트 세정기(44)로 반송하였다.
2대째의 2 유체 제트 세정기(44)에서는, 먼저 기판(W)을 회전척(441)의 척 클로(441a)로 파지하여 500 rpm의 회전속도로 회전시키고, 액체공급노즐(446A, 446B)로부터 기판(W)의 양면(WA, WB)에 탈이온수를 600 mL/min의 유량으로 공급하고, 10초간 린스를 행하였다. 린스 종료 후, 탈이온수의 공급을 정지하고, 기판(W)의 회전속도를 1500 rpm으로 상승시켜, 기판(W)을 스핀 건조에 의해 건조시켰다. 스핀 건조는, 30초간 행하였다. 이와 같이, 실시예 1에서는, 2대째의 2 유체 제트 세정기(44)를 스핀 건조기로서 사용하였다. 건조 종료 후, 반송로봇(22)에 의해 기판(W)을 웨이퍼 카세트(20)에 수용하였다.
실시예 1에서는, 종래의 롤 세정기에 의한 스크럽 세정만으로는 할 수 없었던 오목부의 세정 및 롤 스펀지의 소재 자체에서 발생하는 파티클의 제거를 행할 수 있고, 오목부를 포함하는 기판(W)의 표면(WA)을 청정하게 할 수 있었다. 또한, 상기한 실시예 1에서, 1대째의 2 유체 제트 세정기(44)를 초음파 세정기(42) 대신, 롤 세정기(43)에 의한 스크럽 세정 후에 1대째의 초음파 세정기(42)에서의 것과 동일한 요령으로 초음파 세정 및 린스를 행하여도, 상기한 실시예 1과 마찬가지로 오목부를 포함하는 기판(W)의 표면(WA)을 청정하게 할 수 있었다. 또, 상기한 실시예 1에서, 초음파 세정기(42)를 2 유체 제트 세정기(44) 대신, 롤 세정기(43)에 의한 스크럽 세정 전에 변경 전의 1대째의 2 유체 제트 세정기(44)에서의 것과 동일한 요령으로 약액 세정, 2 유체 제트 세정 및 린스를 행하여도, 상기한 실시예 1과 마찬가지로, 오목부를 포함하는 기판(W)의 표면(WA)을 청정하게 할 수 있었다.
(실시예 2)
실시예 2에서는, 기판처리장치(100)(도 1 참조)를, 세정부(4)가 상류측에서 하류측을 향하여, 1대째의 초음파 세정기(42)(도 2 참조), 2대째의 초음파 세정기(42)(도 2 참조), 1대째의 2 유체 제트 세정기(44)(도 5 참조), 2대째의 2 유체 제트 세정기(44)(도 5 참조)의 순으로 배열한 구성으로 하였다. 실시예 2에서 처리하는 기판(W)은, 실시예 1에서 사용한 기판(W)과 동일한 구성(SiO2막이 있는 기판+ TiN막 + 텅스텐막)의 기판(W)으로 하였다. 이 기판(W)을 연마부(3)에서 기설정된 양 연마하고, 기판(W) 표면(WA)에 SiO2, TiN, 텅스텐이 나타나도록 하였다. 이 때, 연마 후의 기판(W) 표면(WA)에는, 실시예 1에서 사용한 기판(W)과 마찬가지로, 대략 폭 0.5 ㎛, 깊이 0.5 ㎛, 길이 5 ㎛ 정도의 홈이 십자(十)형상으로 교차하고 있는 구조의 얼라이먼트 마크가 형성되도록 하였다.
상기한 연마 후의 기판(W)을 1대째의 초음파 세정기(42)로 반송하고, 실시예 1에서의 초음파 세정기(42)에서의 초음파 세정과 동일한 요령으로 기판(W)의 초음파 세정 및 린스를 행하였다. 1대째의 초음파 세정기(42)에서의 초음파 세정 및 린스의 종료 후, 기판(W)을 2대째의 초음파 세정기(42)에 반송하고, 1대째의 초음파 세정기(42)에서의 초음파 세정 및 린스와 동일한 요령[즉 실시예 1에서의 초음파 세정기(42)에서의 초음파 세정 및 린스와 동일한 요령]으로 기판(W)의 초음파 세정 및 린스를 행하였다. 이와 같이 하여, 1대째 및 2대째의 초음파 세정기(42) 에서는, 초음파 세정에 의해 오목부 및 기판(W) 표면(WA)에 부착되어 있는 파티클을 제거하였다. 초음파 세정을 다른 장소에서 2단계로 나누어 행함으로써, 후단의 세정기에서는 파티클의 재부착의 가능성이 더욱 저감되었다. 2대째의 초음파 세정기(42)에서의 린스 종료 후, 기판(W)을 1대째의 2 유체 제트 세정기(44)에 반송하였다.
1대째의 2 유체 제트 세정기(44)에서는, 먼저, 기판(W)을 회전척(441)의 척 클로(441a)로 파지하여 500 rpm의 회전속도로 회전시키고, 액체공급노즐(446A, 446B)로부터 O.5 중량%의 HF를 600 mL/min의 유량으로 15초간 공급하여 약액 세정을 행하였다. 약액 세정 후, 기판(W)의 회전속도를 500 rpm으로 유지한 채로, 기판(W)의 양면(WA, WB)에 탈이온수를 600 mL/min의 유량으로 공급하여 린스를 행하였다. 린스는 약 15초 행하였다. 이와 같이 하여, 1대째의 2 유체 제트 세정기(44)에서는, 약액에 의해 금속 오염을 세정하였다. 실시예 2에서는, 1대째의 2 유체 제트 세정기(44)를 약액 세정기로서 사용하였다. 린스 종료 후, 기판(W)의 회전을 정지하고, 기판(W)을 2대째의 2 유체 제트 세정기(44)로 반송하였다.
2대째의 2 유체 제트 세정기(44)에서는, 실시예 1에서의 2대째의 2 유체 제트 세정기(44)에서의 작용과 동일한 요령으로 기판(W)의 린스 및 스핀 건조를 행하였다. 즉, 실시예 2에서도 2대째의 2 유체 제트 세정기(44)를 스핀 건조기로서 사용하였다. 건조 종료 후, 반송로봇(22)에 의해 기판(W)을 웨이퍼 카세트(20)에 수용하였다.
실시예 2에서는, 종래의 롤 세정기에 의한 스크럽 세정만으로는 할 수 없었 던 오목부의 세정을 행할 수 있어, 오목부를 포함하는 기판(W)의 표면(WA)을 청정하게 할 수 있었다. 또, 실시예 2에서는 롤 세정기(43)에 의한 기판(W) 표면(WA)의 스크럽 세정을 행하지 않은 것으로, 롤 스펀지의 상승시간이 불필요한 만큼의 처리시간의 단축 및 소모 부재비의 절감이라는 효과를 얻을 수 있었다. 또한, 상기한 실시예 2에서, 1대째 및 2대째의 초음파 세정기(42)를 각각 2 유체 제트 세정기(44) 대신, 변경 후의 1대째 및 2대째의 2 유체 제트 세정기(44)에서도, 변경 전의 1대째의 2 유체 제트 세정기(44)에 있어서의 것과 동일한 요령으로 약액 세정 및 린스를 행하여도, 상기한 실시예 2와 마찬가지로, 오목부를 포함하는 기판(W)의 표면(WA)을 청정하게 할 수 있어, 처리시간의 단축 및 소모 부재비의 절감이라는 효과를 얻을 수 있었다.
(실시예 3)
실시예 3에서는, 기판처리장치(100)(도 1 참조)를, 세정부(4)가 상류측에서 하류측을 향하여, 1대째의 초음파 세정기(42)(도 2 참조), 2대째의 초음파 세정기(42)(도 2 참조), 1대째의 2 유체 제트 세정기(44)(도 5 참조), 2대째의 2 유체 제트 세정기(44)(도 5 참조)의 순으로 배열한 구성으로 하였다. 실시예 3에서 처리하는 기판(W)은, 배선패턴에 따른 홈이 형성된 SiO2막이 있는 기판(W)의 표면(WA)에 배리어 메탈로서 질화탄탈(TaN)막이 형성되고, 이 위에 구리(Cu)막이 형성된 기판(W)으로 하였다. 이 기판(W)을 먼저 연마장치(30A)에서 기판(W) 표면(WA)의 최상위에 있는 TaN막(배선 패턴에 따른 홈 중에 있는 TaN막은 제거한다는 의미)의 레 벨까지 Cu 막을 연마하였다. 이어서 기판(W)을 연마장치(30B)로 옮기고, 기판(W) 표면(WA)의 최상위에 있는 TaN 막 및 그 하층에 형성되어 있는 산화막을 10 nm 연마하였다. 연마 후의 기판(W) 표면(WA)에는, TaN과 매립한 Cu의 사이에 오목부(예를 들면 폭 20 nm, 깊이 30 nm)가 형성되었다.
상기한 연마 후의 기판(W)을 1대째의 초음파 세정기(42)로 반송하고, 실시예1에서의 초음파 세정기(42)에서의 초음파 세정과 동일한 요령으로 기판(W)의 초음파 세정 및 린스를 행하였다. 단, 초음파 세정시에 기판(W)의 양면(WA, WB)에 공급하는 약액은, NH4OH가 아니고, 파티클 및 Cu 표면이나 절연막(본 실시예에서는 SiO2)의 제타 전위를 동일극으로 컨트롤하는 계면활성제 및 금속 포집효과로 금속오염을 억제하는 킬레이트제를 함유하는 것(이하「Cu용 세정액」이라 한다)을 사용하였다. 그외 세정액으로서는 Cu용으로 조정된 것을 사용할 수도 있다. 공급유량은 실시예 1과 동일하다. 1대째의 초음파 세정기(42)에서의 초음파 세정 및 린스의 종료 후, 기판(W)을 2대째의 초음파 세정기(42)로 반송하여, 1대째의 초음파 세정기(42)에서의 초음파 세정 및 린스와 동일한 요령[즉 초음파 세정시에 사용하는 약액을 제외하고 실시예 1에서의 초음파 세정기(42)에서의 초음파 세정 및 린스와 동일한 요령]으로 기판(W)의 초음파 세정 및 린스를 행하였다. 이와 같이 하여, 1대째 및 2대째의 초음파 세정기(42)에서는, 초음파 세정에 의해 오목부 및 기판(W) 표면(WA)에 부착되어 있는 파티클을 제거하였다. 초음파 세정을 다른 장소에서 2단계로 나누어 행함으로써, 후단의 세정기에서는 파티클의 재부착의 가능성이 더욱 저감되었다. 2대째의 초음파 세정기(42)에서의 린스 종료 후, 기판(W)을 1대째의 2 유체 제트 세정기(44)로 반송하였다.
1대째의 2 유체 제트 세정기(44)에서는, 실시예 1에서의 1대째의 2 유체 제트 세정기(44)에서의 2 유체 제트 세정과 동일한 요령으로 기판(W)의 약액 세정, 2 유체 제트 세정 및 및 린스를 행하였다. 단, 약액 세정시에 기판(W)의 양면(WA, WB)에 공급하는 약액은, NH4OH가 아니고, Cu용 세정액을 사용(공급 유량은 실시예 1과 동일)하고, 2 유체 제트 세정시에 기체도입 유로(442a)에 공급하는 질소가스를 100 L/min으로 하였다. 이것 이외는 실시예 1에서의 1대째의 2 유체 제트 세정기(44)의 작용과 동일하다. 이와 같이 하여, 1대째의 2 유체 제트 세정기(44)에서는, 오목부 및 기판(W) 표면(WA)으로부터 파티클을 제거하였다. 린스 종료 후, 기판(W)의 회전을 정지하고, 기판(W)을 2대째의 2 유체 제트 세정기(44)로 반송하였다.
2대째의 2 유체 제트 세정기(44)에서는, 실시예 1에서의 2대째의 2 유체 제트 세정기(44)에서의 2 유체 제트 세정과 동일한 요령으로 기판(W)의 린스 및 스핀건조를 행하였다. 즉, 실시예 3에서도 2대째의 2 유체 제트 세정기(44)를 스핀 건조기로서 사용하였다. 건조 종료 후, 반송 로봇(22)에 의하여 기판(W)을 웨이퍼 카세트(20)에 수용하였다.
실시예 3에서는, 종래의 롤 세정기에 의한 스크럽 세정만으로는 할 수 없었던 오목부의 세정을 행할 수 있어, 오목부를 포함하는 기판(W)의 표면(WA)을 청정 하게 할 수 있었다. 또, 실시예 3에서는 롤 세정기(43)에 의한 기판(W) 표면(WA)의 스크럽 세정을 행하지 않음으로써, 롤 스펀지의 상승시간이 불필요한 만큼의 처리시간의 단축 및 소모 부재비의 절감이라는 효과를 얻을 수 있었다. 또한, 상기한 실시예 3에서, 2대째의 2 유체 제트 세정기(44)[세정부(4) 중에서는 4대째의 세정기] 이외의 3대의 세정기를, 초음파 세정기(42) 및 2 유체 제트 세정기(44) 중에서 임의로 선택하여 배열하고, 각각의 세정기로 실시예 3에서의 상기 세정기에서의 것과 동일한 요령으로 기판(W)을 세정한 경우도 상기한 실시예 3과 마찬가지로, 오목부를 포함하는 기판(W)의 표면(WA)을 청정하게 할 수 있고, 처리시간의 단축 및 소모 부재비의 절감이라는 효과를 얻을 수 있었다.
(실시예 4)
실시예 4에서는, 기판처리장치(100)(도 1 참조)를, 세정부(4)가 상류측에서 하류측을 향하여, 초음파 세정기(52)(도 7 참조), 롤 세정기(43)(도 4 참조), 2 유체 제트 세정기(44)(도 5 참조), 세정 건조기(45)(도 6 참조)의 순으로 배열한 구성으로 하였다. 실시예 4에서 처리하는 기판(W)은, 직경 300 mm의 실리콘(Si)기판에 약 1000 nm의 PTEOS막(Plasma Tetra Ethyl Oxysilane)을 성막한, 배선 패턴이 형성되어 있지 않은 테스트 기판(W)으로 하였다. 이 기판(W)을 연마부(3)에서 이산화규소(SiO2) 숫돌입자를 분산시킨 산화막 연마제를 사용하여 20초간 연마한 것을 세정부(4)에 도입하여 세정을 행하였다. 이 실시예 4에서 사용한 장치구성 및 처리기판(W)은, 뒤에서 설명하는 실시예 5 및 비교예에서도 사용한 것이다.
상기한 연마 후의 기판(W)을 초음파 세정기(52)로 반송하고, 회전지지체(421)로 유지하여 30 rpm의 회전속도로 회전시킨다. 그리고, 기판(W)의 표면(WA)에 액체공급노즐(429A)로부터 1 중량%의 수산화암모늄(NH4OH)을 기판(W)의 표면(WA)에 1000 mL/min의 유량으로 공급을 개시하고, 초음파 조사기(522)를, 초음파 조사면(522A)과 기판(W)의 표면(WA)이 약 1.5 mm가 되는 위치에 배치하고, 출력 200 W로 초음파의 조사를 개시하였다. 이것과 동시에 기판(W)의 이면(WB)에 롤 스펀지(428)를 약 6 N의 압력으로 가압하고, 롤 스펀지(428)를 100 rpm의 회전속도로 회전시켜, 1 중량%의 NH4OH를 기판(W)의 이면(WB)에 600 mL/min의 유량으로 공급을 개시하여 기판(W)의 이면(WB)를 세정하였다. 이 기판(W)의 초음파 세정을 15초 계속한 후, 기판(W)의 양면(WA, WB)에 대한 NH4OH의 공급을 정지함과 동시에, 초음파 조사기(522)를 초음파 조사면(522A)이 기판(W) 위쪽 50 mm가 되는 위치에, 및 롤 스펀지(428)를 퇴피위치에 떼어 놓고 초음파 세정을 종료하였다.
상기한 초음파 세정의 종료 후, 기판(W)을 회전지지체(421)에 유지한 채로 기판(W)의 회전속도를 100 rpm으로 상승시키고, 기판(W)의 양면(WA, WB)에 탈이온수(DIW)를 600 mL/min의 유량으로 공급하여 린스를 행하였다. 린스는 약 8초 행하였다. 이와 같이 하여, 초음파 세정기(52)에서는, 초음파 세정에 의해 기판(W) 표면(WA)에 부착되어 있는 파티클을 제거하였다. 린스 종료 후, 기판(W)의 회전을 정지하고, 기판(W)을 롤 세정기(43)로 반송하였다.
롤 세정기(43)에서는, 먼저 기판(W)을 회전지지체(431)로 유지하여 100 rpm 의 회전속도로 회전시켰다. 그리고, 기판(W)의 양면(WA, WB)에 액체공급노즐(436A, 436B)로부터 0.5 중량%의 불화수소산(HF)을 600 mL/mln의 유량으로 공급함과 동시에, 기판(W)의 양면(WA, WB)에 롤 스펀지(432, 434)를 약 6 N의 압력으로 가압하고, 롤 스펀지(432, 434)를 100 rpm의 회전속도로 회전시켜, 기판 양면(WA, WB)의 스크럽 세정을 행하였다. 스크럽 세정을 15초간 행한 후, 기판(W)의 양면(WA, WB)에 대한 HF의 공급을 정지하였다.
상기한 HF의 공급 정지 후, 롤 스펀지(432, 434)를 기판(W)의 양면(WA, WB)에 약 6 N의 압력으로 가압하면서 기판(W)의 회전속도 및 롤 스펀지(432, 434)의 회전속도를 100 rpm으로 유지한 채로, 기판(W)의 양면(WA, WB)에 탈이온수를 600 mL/min의 유량으로 공급하여 린스를 행하였다. 린스는 약 8초 행하였다. 이와 같이 하여, 롤 세정기(43)에서는, 스크럽 세정에 의하여 파티클을 제거함과 동시에 HF에 의한 산화막의 에칭효과로 금속 오염을 세정하였다. 린스 종료 후, 롤 스펀지(432, 434)를 퇴피위치에 떼어 놓음과 동시에 기판(W)의 회전을 정지하고, 기판(W)을 2 유체 제트 세정기(44)로 반송하였다.
2 유체 제트 세정기(44)에서는, 먼저 기판(W)을 회전척(441)의 척클로(441a)로 파지하여 500 rpm의 회전속도로 회전시키고, 액체공급노즐(446A, 446B)로부터 1 중량%의 NH4OH를 기판(W)의 양면(WA, WB)에 600 mL/kmn의 유량으로 공급하고, 5초간의 약액 세정을 행하였다. 약액 세정 후, NH4OH의 공급을 정지하고, 500 rpm의 회전속도를 유지하면서 2 유체 제트 세정을 행하였다. 2 유체 제트 세정은, 2 유체 노즐(442)을 선단이 기판(W) 표면(WA)의 중심으로부터 위쪽으로 8 mm의 위치가 되 도록 배치하고, 기체도입 유로(442a)에 100 L/min으로 질소가스를, 액체도입유로(442b)에 0.2 L/min으로 탄산가스 용해수를 공급하여 미스트 분사구(442h)로부터 이들 2 유체가 혼합된 미스트(M)를 분출시키고, 2 유체 노즐(442)을 기판(W)의 중심과 바깥 둘레 끝에서부터 1 mm 안쪽의 위치를, 30 mm/s의 속도로 1 왕복시킴으로써 행하였다.
2 유체 제트 세정의 종료 후, 기판(W)의 회전속도를 500 rpm으로 유지한 채로, 기판(W)의 양면(WA, WB)에 탈이온수를 600 mL/min의 유량으로 공급하여 린스를 행하였다. 린스는 약 5초 행하였다. 이와 같이 하여, 2 유체 제트 세정기(44)에서는, 롤 세정기(43)에서의 스크럽 세정으로 부착된 미량의 파티클을 기판(W) 표면(WA)으로부터 제거하였다. 린스 종료 후, 기판(W)의 회전을 정지하고, 기판(W)을 세정 건조기(45)로 반송하였다.
세정 건조기(45)에서는, 기판(W)을 회전척(451)의 척 클로(451a)로 파지하여 1500 rpm의 회전속도로 약 20초간 회전시키고, 기판(W)의 양면(WA, WB)에 부착된 액체방울을 비산시켜 기판(W)의 양면(WA, WB)을 스핀 건조시켰다. 세정 건조기(45)로 기판(W)을 스핀 건조시킴으로써 기판(W)에 부착된 액체방울이 증발하는 것을 방지할 수 있고, 이것에 의하여 기판(W)의 손상 원인이 되는 워터마크의 발생을 방지할 수 있다. 건조 종료 후, 반송로봇(22)에 의해 기판(W)을 웨이퍼 카세트(20)에 수용하였다. 실시예 4에서의 기판(W)의 세정결과에 대해서는 뒤에서 설명한다.
(실시예 5)
실시예 5에서는, 상기한 바와 같이, 실시예 4에서 사용한 것과 동일한 구성의 기판처리장치(100)(도 1 참조) 및 테스트 기판(W)을 사용하였다. 실시예 5에서는, 상기한 연마 후의 기판(W)을 초음파 세정기(52)를 통과시켜[즉 초음파 세정기(52)에서의 처리를 행하지 않고] 롤 세정기(43)에 반송하고, 실시예 4에서의 롤 세정기(43)에서의 스크럽 세정과 동일한 요령으로 기판(W)의 스크럽 세정 및 린스를 행하였다. 롤 세정기(43)에서의 스크럽 세정 및 린스의 종료 후, 기판(W)을 2 유체 제트 세정기(44)로 반송하고, 실시예 4에서의 2 유체 제트 세정기(44)에서의 2 유체 제트 세정과 동일한 요령으로 기판(W)의 약액 세정, 2 유체 제트 세정 및 린스를 행하였다. 2 유체 제트 세정기(44)에서의 약액 세정, 2 유체 제트 세정 및 린스의 종료 후, 기판(W)을 세정 건조기(45)로 반송하고, 실시예 4에서의 세정 건조기(45)에서의 건조와 동일한 요령으로 기판(W)의 스핀 건조를 행하였다. 건조 종료 후, 반송로봇(22)에 의해 기판(W)을 웨이퍼 카세트(20)에 수용하였다. 실시예 5에서의 기판(W)의 세정결과에 대해서도 뒤에서 설명한다.
(비교예)
비교예에서는, 상기한 바와 같이, 실시예 4에서 사용한 것과 동일한 구성의 기판처리장치(100)(도 1 참조) 및 테스트 기판(W)을 사용하였다. 비교예에서는, 상기한 연마 후의 기판(W)을 초음파 세정기(52)를 통과시켜[즉 초음파 세정기(52)에서의 처리를 행하지 않고] 롤 세정기(43)에 반송하고, 실시예 4에서의 롤 세정기(43)에서의 스크럽 세정과 동일한 요령으로 기판(W)의 스크럽 세정 및 린스를 행 하였다. 롤 세정기(43)에서의 스크럽 세정 및 린스의 종료 후, 기판(W)을 2 유체 제트 세정기(44)를 통과시켜[즉 2 유체 제트 세정기(44)에서의 처리를 행하지 않고] 세정 건조기(45)로 반송하고, 실시예 4에서의 세정 건조기(45)에서의 건조와 동일한 요령으로 기판(W)의 스핀 건조를 행하였다. 건조 종료 후, 반송로봇(22)에 의해 기판(W)을 웨이퍼 카세트(20)에 수용하였다.
도 8에, 실시예 4, 실시예 5 및 비교예에서의 기판(W)의 세정결과를 나타낸다. 도 8은, 실시예 4, 5 및 비교예에서의 기판(W)의 세정결과를 나타내는 그래프이다. 도 8의 그래프의 세로축은, 세정 후의 기판(W)의 결함[기판(W)에 존재하는 이물 및 기판(W)에 형성된 상처]의 개수이다. 도 8에서의 꺾음선 그래프는, 실시예 4, 5 및 비교예에서 복수회에 걸쳐 측정한 결함수의 평균값이고, 도 8의 그래프의 세로축에 나타낸 결함의 개수는, 실시예 5에서의 결함의 평균값의 개수를 기준(=1)으로 한 상대값이다. 도 8에 나타내는 결과는, 암시야(暗視野) 결함 검사장치[IS2700(가부시키가이샤 히다치하이테크놀로지즈 제)]를 0.15 ㎛ 이상의 PSL 입자를 검지하도록 조정한 검사감도로 측정하였을 때의 결함 개수이다. 도 8의 그래프에서 알 수 있는 바와 같이, 비교예의 경우와 비교하여, 실시예 4 및 실시예 5의 경우는 결함수가 격감하고 있다. 즉, 롤 세정기(43)에 의한 세정에 더하여, 2 유체 제트 세정기(44)에 의한 세정, 또는 초음파 세정기(52) 및 2 유체 제트 세정기(44)에 의한 세정을 행함으로써 기판(W)의 세정 레벨을 극적으로 향상시킬 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

Claims (13)

  1. 기판의 표면을 연마하는 연마장치와,
    상기 기판의 표면을, 액체를 전파한 초음파로 세정하는 초음파 세정장치 및 기체와 액체를 혼합하여 분출한 2 유체 제트로 세정하는 2 유체 제트 세정장치의 적어도 한쪽을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    적어도 상기 초음파 세정장치를 구비하고,
    상기 초음파 세정장치가, 상기 기판의 반경을 덮는 초음파 조사기를 가지는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 초음파 조사기가, 상기 기판의 표면에 대향하여 배치되어 상기 기판의 반경을 덮는 제 1 면과, 상기 초음파를 발생하는 진동자가 설치된 제 2 면과, 상기제 1 면 및 상기 제 2 면에 인접하는 제 3 면을 가지고, 상기 제 1, 제 2, 제 3 면으로 대략 3각 기둥을 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 초음파 조사기가, 상기 기판의 표면에 대향하여 배치되어 상기 기판의 반경을 덮는 초음파 조사면을 가지고, 상기 초음파 조사면이 대략 3각형으로 형성된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 초음파 조사기가, 상기 기판의 표면에 대향하여 배치되어 상기 기판의 반경을 덮는 제 1 면과, 상기 제 1 면 상에 또는 상기 기판의 표면에 대하여 상기제 1 면보다 떨어진 위치에 배치된 상기 초음파를 발생하는 진동자를 가지고, 상기 진동자의 상기 기판의 표면에 가장 가까운 진동자면이 상기 기판의 표면에 대하여 평행이도록 구성된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 초음파 세정장치와 상기 2 유체 제트 세정장치를 구비하고,
    상기 초음파 세정장치가, 상기 기판을 유지하고 수평면 내에서 회전시키는 초음파 세정 회전기구를 가지고,
    상기 2 유체 제트 세정장치가, 상기 기판을 유지하고 수평면 내에서 회전시키는 2 유체 제트 세정 회전기구를 가지고,
    상기 초음파로 세정 중인 상기 기판의 회전속도가, 상기 2 유체 제트로 세정 중인 상기 기판의 회전속도보다 낮아지도록 상기 초음파 세정 회전기구 및 상기 2 유체 제트 세정 회전기구를 제어하는 제어장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 표면을 마찰물로 문지름으로써 세정하는 마찰물 세정장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  8. 기판의 표면을 연마하는 연마공정과,
    상기 기판의 표면에 유체를 접촉시키면서 상기 기판의 표면을 세정하는 고체비접촉 세정공정을 구비하는 것을 특징을 하는 기판처리방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 고체 비접촉 세정공정이, 상기 기판을 수평면 내에서 회전시키면서 상기 기판의 반경을 덮는 범위에 초음파를 조사하여 상기 기판을 세정하는 초음파 세정공정 및 상기 기판을 수평면 내에서 회전시키면서 기체와 유체를 혼합하여 분출한 미스트를 상기 기판에 내뿜어 세정하는 2 유체 제트 세정공정의 적어도 하나를 가지는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  10. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    상기 기판의 표면을 마찰물로 문지름으로써 세정하는 마찰물 세정공정을 구비하고,
    상기 마찰물 세정공정 다음에 상기 고체 비접촉 세정공정을 행하는 것을 특 징으로 하는 기판처리방법.
  11. 제 9항 또는 제 10항에 있어서,
    상기 고체 비접촉 세정공정이, 상기 초음파 세정공정 및 상기 2 유체 제트세정공정을 가지고, 상기 초음파 세정공정에서의 상기 기판의 회전속도가 상기 2 유체 제트 세정공정에서의 상기 기판의 회전속도보다 낮은 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  12. 제 8항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판에 폭 0.5 ㎛ 이상 2.0 ㎛ 이하의 오목부가 형성된 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  13. 제 8항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판에 폭 10 nm 이상 50 nm 이하, 또한 깊이 10 nm 이상 100 nm 이하의 오목부가 형성된 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
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