KR20090045027A - 기판처리방법 및 기판처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 기판처리방법은, 기판의 한쪽면에 간격을 두고 대향하는 대향면을 가지는 플레이트를 갖고, 기판에 처리액에 의한 처리를 행하는 기판처리장치에서 실행되는 기판처리방법으로서, 상기 기판 및 상기 플레이트에 대한 접촉각이, 상기 처리액의 상기 기판 및 상기 플레이트에 대한 접촉각보다 작은 전공급액(前供給液)을, 기판의 중심에 대향하여 상기 대향면에 형성된 토출구를 통해서, 기판의 한쪽면과 상기 플레이트의 사이에 공급해, 기판의 한쪽면과 상기 플레이트의 사이의 공간을 전공급액에 의해 액밀상태로 하는 전공급액 액밀공정과, 상기 공간이 전공급액에 의해 액밀상태가 된 후, 기판의 한쪽면과 상기 플레이트의 사이에 처리액을 공급함으로써, 상기 공간 내를 액밀상태로 유지하면서, 상기 공간 내의 전공급액을 처리액으로 치환하는 처리액 치환공정과, 전공급액의 치환 후, 상기 공간을 처리액에 의해 액밀상태로 하여, 기판의 한쪽면에 그 처리액을 접액시키는 처리액 접액공정을 포함한다.
기판처리장치

Description

기판처리방법 및 기판처리장치{SUBSTRATE TREATMENT METHOD AND SUBSTRATE TREATMENT APPARATUS}
본 발명은, 기판처리방법 및 기판처리장치에 관한 것이다. 처리대상의 기판에는, 반도체 웨이퍼, 액정표시장치용 유리기판, 플라스마표시장치용 유리기판, FED(Field Emission Display) 용 유리기판, 광디스크용 기판, 자기디스크용 기판, 광자기디스크용 기판, 광마스크용 기판, 세라믹기판 등의 기판이 포함된다.
반도체장치나 액정표시장치의 제조공정에서는, 반도체 웨이퍼나 액정표시패널용 유리기판 등의 기판의 표면에 처리액에 의한 처리를 행하기 위해서, 기판을 1매씩 처리하는 매엽식(枚葉式)의 기판처리장치가 사용되는 경우가 있다. 이러한 기판처리장치는, 예를 들어, 기판을 거의 수평으로 파지하는 기판파지부재와 기판파지부재로 파지하는 기판의 표면에 소정의 미소간격을 두고 대향 배치되는 플레이트와, 기판과 대향하는 플레이트의 대향면에 형성되어, 처리액을 토출하는 토출구를 구비하고 있다(예를 들어, 일본 특허공개 평 8－78368호 공보). 토출구로부터 토출된 처리액은, 기판의 표면과 플레이트의 사이의 공간에 공급되어, 그 공간을 액밀상태(液密狀態)로 한다. 기판의 표면과 플레이트의 사이의 공간이 처리액에 의해 액밀상태로 되기 때문에, 기판의 표면의 전역에 처리액이 접액된다. 이에 의하여, 처리액에 의한 처리가 기판의 표면에 행해진다.
그러나, 처리액(예를 들어 순수)과 공기의 사이에 기액계면(氣液界面)이 용이하게 형성되기 때문에, 기판의 표면과 플레이트 사이의 공간을 처리액에 의해 액밀하게 하는 과정에서, 기판의 표면과 플레이트의 사이의 공간에 원래부터 존재하고 있던 공기가 그 공간 내에 포획되는 경우가 있다. 그 결과, 액밀상태의 그 공간에 기포가 체류할 우려가 있다.
기포가 체류하는 영역에서는, 기판의 표면에 처리액을 접액시킬 수 없어, 소기의 처리가 진행하지 않을 우려가 있다. 이 때문에, 처리액에 의한 처리가 기판의 면내에서 불균일해질 우려가 있다.
본 발명의 목적은, 처리액의 액밀공간으로의 기체의 혼입을 억제 또는 방지하여, 기판의 한쪽면의 전역에, 처리액을 사용한 처리를 균일하게 행할 수 있는 기판처리방법 및 기판처리장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기판처리방법은, 기판의 한쪽면에 간격을 두어 대향하는 대향면을 가지는 플레이트를 갖고, 기판에 처리액에 의한 처리를 행하는 기판처리장치에서 실행되는 기판처리방법으로서, 상기 기판 및 상기 플레이트에 대한 접촉각이, 상기 처리액의 상기 기판 및 상기 플레이트에 대한 접촉각보다 작은 전공급액(前供給液)을, 기판의 중심에 대향하여 상기 대향면에 형성된 토출구를 통해서, 기판의 한쪽면과 상기 플레이트의 사이에 공급하여, 기판의 한쪽면과 상기 플레이트의 사이의 공간을 전공급액에 의해 액밀상태로 하는 전공급액 액밀공정과, 상기 공간이 전공급액에 의해 액밀상태가 된 후, 기판의 한쪽면과 상기 플레이트의 사이에 처리액을 공급함으로써, 그 공간내를 액밀상태로 유지하면서, 그 공간내의 전공급액을 처리액으로 치환하는 처리액 치환공정과, 전공급액의 치환 후, 상기 공간을 처리액에 의해 액밀상태로 하여, 기판의 한쪽면에 그 처리액을 접액시키는 처리액 접액공정을 포함하고 있다.
본 발명의 기판처리장치는, 기판에 처리액에 의한 처리를 행하는 기판처리장치로서, 기판의 한쪽면에 간격을 두어 대향하는 대향면을 갖고, 이 대향면에 토출 구가 형성된 플레이트와, 상기 기판 및 상기 플레이트에 대한 접촉각이, 상기 처리액의 상기 기판 및 상기 플레이트에 대한 접촉각보다 작은 전공급액을, 상기 토출구에 공급하기 위한 전공급액 공급유닛과, 기판의 한쪽면과 상기 플레이트의 사이에 처리액을 공급하기 위한 처리액 공급유닛과, 상기 전공급액 공급유닛을 제어하여, 기판의 한쪽면과 상기 플레이트의 사이의 공간을 전공급액에 의해 액밀상태로 함과 동시에, 상기 처리액 공급유닛을 제어하고, 상기 공간내의 전공급액을 처리액으로 치환하여, 상기 공간을 처리액에 의해 액밀상태로 하는 제어유닛을 포함하고 있다.
기판의 한쪽면이 처리액에 접액되기 전에, 기판의 한쪽면과 플레이트 사이의 공간이, 일단, 전공급액에 의해 액밀상태로 된다. 기판 및 플레이트에 대한 전공급액의 접촉각이 처리액과 비교해 작기 때문에, 상기 공간에 공급된 전공급액은, 기판 및 플레이트에 잘 스며들므로, 그 주위의 기체와의 사이에 기액계면이 형성되기 어렵다. 그 때문에, 상기 공간에 있어서는, 공기는 비교적 이동하기 쉽다. 이 때문에, 상기 공간내에 공급되는 처리액에 의해서, 공간 내에 원래부터 존재하고 있는 기체가, 상기 공간 밖으로 부드럽게 압출된다. 따라서, 전공급액에 의해 액밀상태로 된 후의 상기 공간에는 기포가 거의 존재하지 않는다.
그 후, 상기 공간이 액밀상태로 유지된 채로, 상기 공간내의 전공급액이 처리액으로 치환된다. 그리고, 상기 공간이 처리액에 의해 액밀상태로 되고, 기판에 처리액에 의한 처리가 행해진다. 상기 공간을 액밀상태로 유지하면서 전공급액로부터 처리액으로의 치환을 행하므로, 처리액에 의해 액밀상태로 된 후의 상기 공간에 도, 기포가 거의 존재하지 않는다. 이에 의하여, 처리액을, 기판의 한쪽면의 전역에 균일하게 접액(接液)시킬 수 있다. 그러므로, 기판의 한쪽면의 전역에 대해서, 균일한 처리를 행할 수 있다.
전공급액으로서는, IPA(이소프로판올), 에탄올, 메탄올 등의 알코올용제, HFE(하이드로플루오로에테르)등의 불소계용제, 및 계면활성제를 포함한 액체 등을 사용할 수 있다.
상기 처리액 치환공정에 있어서의 처리액의 공급은, 상기 전공급액 액밀공정에 있어서의 전공급액의 공급에 연속하여 실행되는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 공간으로의 전공급액의 공급에 이어서, 상기 공간에 처리액이 공급된다. 이에 의하여, 새롭게 기포가 혼입하지 않고, 상기 공간을 액밀상태로 유지할 수 있다.
상기 처리액 치환공정은, 상기 토출구에 전공급액을 공급하기 위한 배관 및 상기 토출구를 통하여, 기판의 한쪽면과 상기 플레이트의 사이에 상기 처리액을 공급하는 공정을 포함하고 있어도 좋다. 이 경우, 전공급액과 처리액을 공통의 배관을 통해 상기 공간에 토출시키기 때문에, 전공급액의 배관 안에의 잔류가 거의 없어진다. 이 때문에, 배관으로부터 낙액(落液)한 전공급액에 의해 기판을 오염시키는 것을 방지할 수 있다.
또한, 전공급액과 처리액을 공통의 토출구로부터 토출시키기 때문에, 상기 공간에 공급된 처리액에 의해, 상기 공간에 있어서의 액체의 흐름이 저해될 우려가 거의 없다. 이에 의하여, 처리액 치환공정에 있어서, 새롭게 기포가 혼입하지 않고, 상기 공간을 액밀상태로 유지할 수 있다.
상기 플레이트의 적어도 기판의 한쪽면에 대향하는 영역이 석영을 사용해 형성되어 있어도 좋다. 이 경우, 플레이트의 적어도 기판의 한쪽면에 대향하는 영역이, 친수성의 재료인 석영으로 형성되어 있으므로, 기판의 한쪽면과 플레이트의 사이에 공급된 전공급액이 플레이트에 한층 잘 스며든다. 이에 의하여, 상기 공간으로부터 기포를 보다 확실하게 제거할 수 있다.
본 발명에 있어서의 전술한, 또는 또 다른 목적, 특징 및 효과는, 첨부도면을 참조하여 다음에 기재하는 실시형태의 설명에 의해 밝혀진다.
본 발명에 의하면, 처리액의 액밀공간으로의 기체의 혼입을 억제 또는 방지하여, 기판의 한쪽면의 전역에, 처리액을 사용한 처리를 균일하게 행할 수 있는 기판처리방법 및 기판처리장치를 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일실시형태에 의한 기판처리장치의 구성을 도해적으로 나타내는 단면도이다.
이 기판처리장치는, 기판의 일례인 반도체 웨이퍼(이하, 단지 「웨이퍼」라고 한다.)(W)의 표면 및 이면의 쌍방에 대해서 처리액에 의한 처리를 행하기 위한 매엽식의 장치이며, 웨이퍼(W)를 파지하는 대략 원통형상의 기판 하파지부재(1)와 기판 하파지부재(1)의 윗쪽에서, 기판 하파지부재(1)와 대향하는 원반의 상플레이트(2)를 구비하고 있다. 웨이퍼(W)의 표면 및 이면에 처리를 행하기 위한 처리액으로서, 예를 들어 약액 및 DIW(탈이온화 된 순수)가 사용된다. 이 약액으로서 불화 수소산, 버퍼드불산(Buffered HF：불화수소산과 불화암모늄의 혼합액), SC1(암모니아 과산화수소수 혼합액), SC2(염산 과산화수소수 혼합액), SPM(sulfuric acid/hydrogen peroxide mixture：황산 과산화수소수 혼합액) 및 폴리머 제거액체 등을 예시할 수 있다.
도 2(a)는, 기판 하파지부재(1)의 사시도이며, 도 2(b)는, 기판 하파지부재(1)의 구성을 도해적으로 나타내는 평면도이다. 도 2(a)에는, 기판 하파지부재(1)상에 웨이퍼(W)를 파지시킨 상태를 나타내고 있다.
도 1, 도 2(a) 및 도 2(b)를 참조하여, 기판 하파지부재(1)는, 웨이퍼(W)보다 약간 큰 직경의 원판형상으로 형성된 하플레이트부(4)와, 하플레이트부(4)와 인접 하여, 하플레이트부(4)의 주위를 둘러싼 대략 원통형상으로 형성된 내측 고리형상부(5)와 내측 고리형상부(5)를 둘러싸는 대략 원통형상으로 형성된 외측 고리형상부(6)와 내측 고리형상부(5)의 하부와 외측 고리형상부(6)의 하부를 접속하는 고리형상의 연결부(7)를 구비하고 있다.
하플레이트부(4)는, 이 하플레이트부(4)에 파지된 웨이퍼(W)의 하면과 대향하는 기판 하대향면(9)을 윗쪽으로 향해서 배치되어 있다. 기판 하대향면(9)은, 대략 평탄한 수평면이다. 기판 하대향면(9)의 가장자리부에는, 웨이퍼(W)를 협지하기 위한 복수(예를 들어, 3개)의 지지핀(8)이 거의 동일한 간격으로 배치되어 있다.
기판 하대향면(9)은, 복수의 지지핀(8)으로 지지된 웨이퍼(W)의 하면과 소정의 간격(P1)(예를 들어, 0.5mm~2.0mm)을 두어 대향하게 되어 있다. 하플레이트부(4)는, 석영에 의해서 형성되어 있다.
내측 고리형상부(5)는, 후술하는 회전축(10)의 중심축선을 중심으로 하는 대략 원통형상으로 형성되어 있으며, 그 상면이, 하플레이트부(4)에 파지된 상태의 웨이퍼(W)와 거의 같은 높이로 되어 있다.
외측 고리형상부(6)는, 후술하는 회전축(10)의 중심축선을 중심으로 하는 대략 원통형상으로 형성되어 있으며, 그 안둘레면의 상단부에는, 상플레이트(2)의 가장자리를 받아 들이기 위한 고리형상단부(11)가, 내외의 고리형상부(5, 6) 사이에 형성되어 있다. 즉, 상플레이트(2)와 고리형상단부(11)가 끼워맞춰짐으로써, 상플레이트(2)가 후술하는 처리위치에 위치결정된다. 고리형상단부(11)의 하면은, 내측 고리형상부(5)의 윗면보다 높게 되어 있다.
연결부(7)의 윗쪽에는, 약액등의 액체를 폐액하기 위한 폐액홈(14)이 형성되어 있다. 폐액홈(14)은, 내측 고리형상부(5)의 바깥둘레면, 외측 고리형상부(6)의 안둘레면 및 연결부(7)의 윗면에 의해 구획되어 있으며, 웨이퍼(W)의 회전축선(후술하는 회전축(10)의 중심축선)을 중심으로 하는 고리형상홈이다. 연결부(7)에는, 그 상하면을 관통하는 복수(예를 들어, 6개)의 폐액공(12)이, 회전축(10)의 중심축선을 중심으로 하는 원주 위에 거의 동일한 간격으로 배치되어 있다. 각 폐액공(12)에는, 도시되지 않은 폐액처리설비로 인도하기 위한 폐액로(13)가, 제어대상으로서 접속되어 있다. 내측 고리형상부(5), 외측 고리형상부(6) 및 연결부(7)는, 예를 들어 폴리염화비닐(poly-vinyl chloride)에 의해 일체로 형성되어 있다.
하플레이트부(4)의 하면에는, 연직방향으로 뻗은 회전축(10)이 결합되어 있다. 이 회전축(10)에는, 모터(15)로부터 회전력이 입력되게 되어 있다.
또한, 회전축(10)은 중공축으로 되어 있어서, 회전축(10)의 내부에는, 하면처리유체공급관(16)이 삽통되어 있다. 하면처리유체공급관(16)은, 하플레이트부(4)의 기판 하대향면(9)까지 뻗어 있으며, 기판 하대향면(9)의 중앙부에 개구된 하측토출구(17)와 연통하고 있다. 하면처리유체공급관(16)은, 회전축(10)의 회전에 수반해 회전되게 되어 있다. 하면처리유체공급관(16)에는, 도시되지 않은 로터리 조인트를 통하여, 정지상태에 있는 하공급관(44)이 접속되어 있다.
하공급관(44)에는, 약액하공급관(20), DIW하공급관(21), IPA증기하공급관(22) 및 IPA액하공급관(45)이 접속되어 있다.
약액하공급관(20)에는 약액공급원으로부터의 약액이 공급되게 되어 있다.
약액하공급관(20)의 도중부에는, 약액의 공급/정지를 전환하기 위한 약액하밸브(23)가 개장(介裝)되어 있다. DIW하공급관(21)에는, DIW 공급원으로부터의 DIW가 공급되게 되어 있다. DIW하공급관(21)의 도중부에는, DIW의 공급/정지를 전환하기 위한 DIW하밸브(24)가 개장되어 있다.
IPA증기하공급관(22)에는, IPA증기 공급원으로부터의 IPA증기가 공급되게 되어 있다. IPA증기하공급관(22)의 도중부에는, IPA증기의 공급/정지를 전환하기 위한 IPA증기하밸브(25)가 개장되어 있다.
IPA액하공급관(45)에는, IPA액공급원으로부터의 전공급액으로서의 IPA액이 공급되게 되어 있다. IPA액하공급관(45)의 도중부에는, IPA액의 공급/정지를 전환하기 위한 IPA액하밸브(46)가 개장되어 있다.
DIW하밸브(24), IPA증기하밸브(25) 및 IPA액하밸브(46)가 닫힌 상태에서, 약 액하밸브(23)가 열리면, 약액공급원으로부터의 약액이, 약액하공급관(20), 하공급관(44) 및 하면처리유체공급관(16)을 통해서 하측토출구(17)에 공급된다. 또한, 약액하밸브(23), IPA증기하밸브(25) 및 IPA액하밸브(46)가 닫힌 상태에서, DIW하밸브(24)가 열리면, DIW 공급원으로부터의 DIW가, DIW하공급관(21), 하공급관(44) 및 하면처리유체공급관(16)을 통해서 하측토출구(17)에 공급된다. 또한, 약액하밸브(23), DIW하밸브(24) 및 IPA액하밸브(46)가 닫힌 상태에서 IPA증기하밸브(25)가 열리면, IPA증기 공급원으로부터의 IPA증기가, IPA증기하공급관(22), 하공급관(44) 및 하면처리유체공급관(16)을 통해서 하측토출구(17)에 공급된다. 또한, 약액하밸브(23), DIW하밸브(24) 및 IPA증기하밸브(25)가 닫힌 상태에서 IPA액하밸브(46)가 열리면, IPA액공급원으로부터의 IPA액이, IPA액하공급관(45), 하공급관(44) 및 하면처리유체공급관(16)을 통해서 하측토출구(17)에 공급된다.
상플레이트(2)는, 웨이퍼(W)보다 큰 직경의 원판형상이며, 석영에 의해서 형성되어 있다. 이 상플레이트(2)는, 하플레이트부(4)에 파지되는 웨이퍼(W)에 대향하는 기판상대향면(19)을 하부로 향해서 배치되어 있다. 기판상대향면(19)은, 평탄한 수평면이다.
상플레이트(2)의 상면에는, 회전축(10)과 공통의 축선을 따른 회전축(26)이 고정되어 있다. 이 회전축(26)은 중공(中空)으로 형성되고 있어서, 그 내부에는, 상면처리유체공급관(27)이 삽통되어 있다. 상면처리유체공급관(27)은, 상플레이트(2)의 기판상대향면(19)까지 뻗어 있으며, 기판상대향면(19)의 중앙부에 개구된 상측토출구(28)와 연통하고 있다.
상면처리유체공급관(27)은, 회전축(26)의 회전에 수반해 회전되게 되어 있다. 상면처리유체공급관(27)에는, 도시되지 않은 로터리 조인트를 통하여, 정지상태에 있는 상공급관(43)이 접속되어 있다.상공급관(43)에는, 약액상공급관(30), DIW상공급관(31), IPA증기상공급관(32) 및 IPA액상공급관(47)이 접속되어 있다.
약액상공급관(30)에는, 약액공급원으로부터의 약액이 공급된다. 약액상공급관(30)의 도중부에는, 약액의 공급/정지를 전환하기 위한 약액상밸브(33)가 개장되어 있다.
DIW상공급관(31)에는, DIW 공급원으로부터의 DIW가 공급된다. DIW상공급관(31)의 도중부에는, DIW의 공급/정지를 전환하기 위한 DIW상밸브(34)가 개장되어 있다.
IPA증기상공급관(32)에는, 도시되지 않은 IPA증기 공급원으로부터의 IPA증기가 공급된다. IPA증기상공급관(32)의 도중부에는, IPA증기의 공급/정지를 전환하기 위한 IPA증기상밸브(35)가 개장되어 있다.
IPA액상공급관(47)에는, IPA액공급원으로부터의 IPA액이 공급되게 되어 있다. IPA액상공급관(47)의 도중부에는, IPA액의 공급/정지를 전환하기 위한 IPA액상밸브(48)가 개장되어 있다.
DIW상밸브(34), IPA증기상밸브(35) 및 IPA액상밸브(48)가 닫힌 상태에서, 약액상밸브(33)가 열리면, 약액공급원으로부터의 약액이, 약액상공급관(30), 상공급관(43) 및 상면처리유체공급관(27)을 통해서 상측토출구(28)에 공급된다. 또한, 약액상밸브(33), IPA증기상밸브(35) 및 IPA액상밸브(48)가 닫힌 상태에서, DIW상밸 브(34)가 열리면, DIW 공급원으로부터의 DIW가, DIW상공급관(31), 상공급관(43) 및 상면처리유체공급관(27)을 통해서 상측토출구(28)에 공급된다.
또한, 약액상밸브(33), DIW상밸브(34) 및 IPA액상밸브(48)가 닫힌 상태에서, IPA증기상밸브(35)가 열리면, IPA증기 공급원으로부터의 IPA증기가, IPA증기상공급관(32), 상공급관(43) 및 상면처리유체공급관(27)을 통해서 상측토출구(28)에 공급된다. 또한, 약액상밸브(33), DIW상밸브(34) 및 IPA증기상밸브(35)가 닫힌 상태에서 IPA액상밸브(48)가 열리면, IPA액공급원으로부터의 IPA액이, IPA액상공급관(47), 상공급관(43) 및 상면처리유체공급관(27)을 통해서 상측토출구(28)에 공급된다.
회전축(26)은, 승강 가능한 승강부재(36)에 의해서 윗쪽으로부터 지지되어 있다. 회전축(26) 의 바깥둘레면에는, 그 상단부에 지름방향 바깥쪽을 향해서 돌출한 고리형상의 플랜지부(37)가 형성되어 있다. 승강부재(36)는, 플랜지부(37)보다 아래쪽에서 회전축(26)의 바깥둘레면을 둘러싸는 고리형상의 지지판(38)을 구비하고 있다. 지지판(38)의 내가장자리는, 플랜지부(37)의 외가장자리보다 작은 지름으로 되어 있다. 지지판(38)의 윗면과 플랜지부(37)의 하면이 결합함으로써, 회전축(26)이 승강부재(36)에 지지된다.
승강부재(36)에는, 승강부재(36)을 승강시키기 위한 승강구동기구(40)가 결합되어 있다. 승강구동기구(40)가 구동됨으로써, 회전축(26)에 고정된 상플레이트(2)가, 하플레이트부(4)에 파지된 웨이퍼(W)의 윗면에 근접하는 처리위치(도 1에 실선으로 도시)와 하플레이트부(4)의 윗쪽으로 크게 퇴피한 퇴피위치(도 1에 이점 쇄선으로 도시)의 사이에서 승강되게 되어 있다.
상플레이트(2)를 처리위치까지 하강시켜서, 웨이퍼(W)에 처리액을 사용한 처리가 행해진다. 처리위치에 있어서, 상플레이트(2)는, 하플레이트부(4)에 파지된 웨이퍼(W)의 윗면과 소정의 간격(P2)(예를 들어 1.0mm)을 두어 대향한다.
승강구동기구(40)가 구동되어, 상플레이트(2)가 퇴피위치로부터 처리위치까지 하강되면, 상플레이트(2)의 가장자리부가, 외측 고리형상부(6)의 고리형상단부(11)에 받아들여진다. 그리고, 승강부재(36)가 더 하강되면, 지지부재(38)와 플랜지부(37)의 결합이 해제되어, 회전축(26) 및 상플레이트(2)는, 승강부재(36)로부터 이탈하여, 기판 하파지부재(1)에 지지된다. 그 때문에, 처리위치에서는, 상플레이트(2)가, 기판 하파지부재(1)와 일체적으로 회전되게 되어 있다. 따라서, 웨이퍼(W)를 하플레이트부(4)에 파지한 상태에서 회전축(26)에 모터(15)로부터 회전구동력을 입력함으로써, 상플레이트(2), 하플레이트부(4) 및 웨이퍼(W)를, 연직 축선 둘레로 회전시킬 수 있다.
도 3은, 상기 기판처리장치의 전기적 구성을 나타내는 블록도이다.
이 기판처리장치는, 마이크로컴퓨터를 포함한 구성의 제어장치(50)을 구비하고 있다. 이 제어장치(50)에는, 모터(15), 승강구동기구(40), 약액상밸브(33), DIW상밸브(34), IPA증기상밸브(35), 약액하밸브(23), DIW하밸브(24) 및 IPA증기하밸브(25) 등이 접속되어 있다.
도 4는, 상기 기판처리장치에서 행해지는 처리예를 설명하기 위한 플로우차트이다. 도 5(a)~5(d)는, 상기 기판처리장치에서 행해지는 처리예를 설명하기 위한 도면이다. 이하, 소수성의 실리콘 웨이퍼로 이루어지는 웨이퍼(W)를 세정하는 경우를 예로 들어 설명한다. 처리대상의 웨이퍼(W)는, 도시되지 않은 운반로봇에 의해서 기판처리장치 내로 반입되어, 그 표면을 윗쪽을 향한 상태로 기판 하파지부재(1)의 하플레이트부(4)에 파지된다(스텝 S1). 또한, 이 웨이퍼(W)의 반입시에 있어서는, 상플레이트(2)는 퇴피위치에 있다.
하플레이트부(4)에 웨이퍼(W)가 파지되면, 제어장치(50)는 승강구동기구(40)를 구동하여, 상플레이트(2)를 처리위치까지 하강시켜서, 그 기판상대향면(19)을 웨이퍼(W)의 상면으로 대향 배치시킨다(스텝 S2).
상플레이트(2)가 처리위치까지 하강하면, 제어장치(50)는, IPA액상밸브(48) 및 IPA액하밸브(46)를 연다(스텝 S3). 이에 의하여, 상공급관(43) 및 하공급관(44)에는, 각각, IPA액상공급관(47) 및 IPA액하공급관(45)으로부터 IPA액이 부여된다. 상공급관(43)에 부여된 IPA액은, 상면처리유체공급관(27)을 통해 상측토출구(28)로부터 토출된다. 또한, 하공급관(44)에 부여된 IPA액은, 하면처리유체공급관(16)을 통해 하측토출구(17)로부터 토출된다. 이 IPA액은, 실리콘재료 및 투영재료에 대한 접촉각이 비교적 작다(약액의 각각에 대한 접촉각보다 작고, 또한, DIW의 각각에 대한 접촉각보다 작다). 상측토출구(28)로부터의 IPA액은, 웨이퍼(W)의 상면과 상플레이트(2)의 기판상대향면(19) 사이에 있는 상처리공간(41)에 공급되어, 이 상처리공간(41)을 상측토출구(28)를 중심으로 하는 방사상으로 퍼진다. 또한, 하측토출구(17)로부터의 IPA액은, 웨이퍼(W)의 하면과 하플레이트부(4)의 기판 하대향면(9) 사이에 있는 하처리공간(42)에 공급되고, 이 하처리공간(42)을 하측토출구(17)를 중심으로 하는 방사상으로 퍼진다(도 5(a) 참조). 웨이퍼(W), 상플레이트(2) 및 하플레이트부(4)에 대한 IPA액의 접촉각이 비교적 작기 때문에, 상처리공간(41) 및 하처리공간(42)에 공급된 IPA액은, 웨이퍼(W), 상플레이트(2) 및 하플레이트부(4)에 스며든다. IPA액은 특히, 친수성의 재료인 석영으로 형성된 상플레이트(2) 및 하플레이트부(4)에 잘 스며든다. 따라서, IPA액과 그 주위의 공기와의 사이에 기액계면이 형성되기 어려워서, 상처리공간(41) 및 하처리공간(42)에 있어서의 공기의 이동도가 비교적 높다. 이 때문에, 공간(41, 42)에 원래부터 존재하는 공기는, 상처리공간(41) 및 하처리공간(42)에 공급되는 IPA액에 의해서, 공간(41, 42)밖으로 압출된다.
상측토출구(28) 및 하측토출구(17)로부터의 IPA액의 토출이 속행되어, 상플레이트(2)와 하플레이트부(4) 사이에 있는 공간에 IPA액이 충전되어 간다.
이에 의하여, 상처리공간(41) 및 하처리공간(42)이 IPA액에 의해 액밀상태로 된다(도 5(b) 참조). IPA액에 의해 액밀상태로 된 후의 상처리공간(41) 및 하처리공간(42)에는 기포가 거의 존재하지 않는다.
미리 정한 IPA처리시간(예를 들어, 1~10초간)이 경과하여(스텝 S4에서 Y ES), 상처리공간(41) 및 하처리공간(42)이 IPA액에 의해 액밀상태로 되면, 제어장치(50)는, IPA액상밸브(48) 및 IPA액하밸브(46)을 닫음과 아울러, 약액상밸브(33) 및 약액하밸브(23)를 연다(스텝 S5). 이에 의하여, 상공급관(43)으로의 IPA액의 공급은 정지되어, 상공급관(43)에는, 약액상공급관(30)으로부터 약액이 공급된다. 또한, 하공급관(44)으로의 IPA액의 공급은 정지되어, 하공급관(44)에는, 약액하공급 관(20)으로부터 약액이 공급된다. 이 때, IPA액상밸브(48) 및 IPA액하밸브(46)의 폐색과, 약액상밸브(33) 및 약액하밸브(23)의 열림이 거의 동시에 행해지므로, IPA액으로부터 약액으로의 전환에 있어서, 상처리공간(41) 및 하처리공간(42)을 각각 액밀상태로 유지할 수 있다.
상공급관(43)에 부여된 약액은, 상면처리유체공급관(27)을 통해 상측토출구(28)로부터 토출된다(도 5(c) 참조). 상측토출구(28)로부터 상처리공간(41)에 공급된 약액은, IPA액으로 액밀상태로 된 상처리공간(41) 내를, IPA액과 섞이면서 퍼져 간다.
또한, 하공급관(44)에 부여된 약액은, 하면처리유체공급관(16)을 통해 하측토출구(17)로부터 토출된다(도 5(c) 참조). 하측토출구(17)로부터 하처리공간(42)에 공급된 약액은, IPA액으로 액밀상태로 된 하처리공간(42)내를, IPA액과 섞이면서 퍼져 간다.
그리고, 상처리공간(41) 및 하처리공간(42)이 액밀상태로 유지되면서, 각 공간(41, 42)내의 IPA액이 약액에 서서히 치환되어 간다. 그 결과, 상처리공간(41) 및 하처리공간(42)의 IPA액의 약액 농도가 상승해 간다. 각 공간(41, 42)으로의 약액의 공급에 수반하여, 상처리공간(41) 및 하처리공간(42)이 약액에 의해 액밀상태로 된다.
또한, IPA액이 유통하는 배관(43, 27)과 같은 배관을 통해 약액이 상처리공간(41)에 토출되며, 또한, IPA액이 유통하는 배관(44, 16)과 같은 배관을 통해 약액이 하처리공간(42)으로 토출된다. 이 때문에, 상공급관(43), 상면처리유체공급 관(27), 하공급관(44) 및 하면처리유체공급관(16)의 내부에 IPA액이 잔류함을 방지할 수 있다. 이에 의하여, 각 배관(43, 27, 44, 16)으로부터 웨이퍼(W)를 향해서 IPA액이 낙액하여, 웨이퍼(W)가 오염됨을 방지할 수 있다.
또한, IPA액이 토출되는 상측토출구(28)로부터 약액이 상처리공간(41)에 토출되며, 또한, IPA액이 토출되는 하측토출구(17)로부터 약액이 하처리공간(42)으로 토출되므로, 각 공간(41, 42)에 공급된 약액이, 상기 공간(41, 42)내에서 IPA액의 흐름을 저해할 우려가 거의 없다.
그 후, 상측토출구(28) 및 하측토출구(17)로부터의 약액의 토출이 속행됨으로써, 상처리공간(41) 및 하처리공간(42)은, 약액에 의해 액밀상태에 유지된다. 이에 의하여, 웨이퍼(W)의 상면 및 하면에 약액을 접액시킬 수 있어서, 웨이퍼(W)의 상면 및 하면을 약액에 의해 세정할 수 있다(도 5(d) 참조). 또한, 상처리공간(41) 및 하처리공간(42)으로부터 넘친 약액은, 상플레이트(2)의 기판상대향면(19)과 내측 고리형상부(5)의 상면과의 사이, 폐액홈(14), 폐액공(12) 및 폐액로(13)를 순서대로 지나서 도시하지 않은 폐액처리설비로 인도된다.
또한, 상처리공간(41) 및 하처리공간(42)은 비교적 좁게 되어 있다. 그 때문에, 그 상처리공간(41) 및 하처리공간(42)을 소량의 약액으로 액밀상태로 할 수 있다. 이에 의하여, 약액의 소비량을 저감시킬 수 있다.
미리 정한 약액처리시간(예를 들어, 30초간)이 경과하면(스텝 S6에서 YES), 제어장치(50)는 약액상밸브(33) 및 약액하밸브(23)를 닫아서, 상측토출구(28) 및 하측토출구(17)로부터의 약액의 토출을 정지한다(스텝 S7).
다음으로, 제어장치(50)는, DIW상밸브(34) 및 DIW하밸브(24)를 열어서, 상측토출구(28) 및 하측토출구(17)로부터 DIW를 토출한다(스텝 S8). 이에 의하여, 상처리공간(41) 및 하처리공간(42)에 액밀상태가 유지된 채로, 상처리공간(41) 및 하처리공간(42)의 약액이 DIW로 차례차례 치환되어서 이윽고, 상처리공간(41) 및 하처리공간(42)이 DIW에 의해 액밀상태로 된다.
그 후, 상측토출구(28) 및 하측토출구(17)로부터의 DIW의 토출이 속행되어, 상처리공간(41) 및 하처리공간(42)은, DIW에 의해 액밀상태로 유지된다. 이에 의하여, 웨이퍼(W)의 상면 및 하면에 DIW를 접액시킬 수 있어, 웨이퍼(W)의 상면 및 하면에 부착하고 있는 약액을 DIW에 의해서 씻어 흘릴 수 있다. 또한, 상처리공간(41) 및 하처리공간(42)으로부터 넘친 DIW는, 상플레이트(2)의 기판상대향면(19)과 내측 고리형상부(5)의 상면과의 사이, 폐액홈(14), 폐액공(12) 및 폐액로(13)를 순서대로 지나서 도시하지 않은 폐액처리설비로 인도된다.
미리 정한 린스처리시간(예를 들어, 60초간)이 경과하면(스텝 S9에서 YES), 제어장치(50)는 DIW상밸브(34) 및 DIW하밸브(24)를 닫아서, 상측토출구(28) 및 하측토출구(17)로부터의 DIW의 공급을 정지한다(스텝 S10).
다음으로, 제어장치(50)는, IPA증기상밸브(35) 및 IPA증기하밸브(25)를 열어서, 상측토출구(28) 및 하측토출구(17)로부터 IPA증기를 토출시킨다(스텝 S11). 또한, 제어장치(50)는, 모터(15)를 제어하여, 웨이퍼(W)를 미리 정한 건조속도(예를 들어, 2500rpm)로 고속 회전시킨다(스텝 S11).
이에 의하여, 웨이퍼(W)의 상면 및 하면에 부착하여 있는 DIW가 원심력에 의 해서 떨쳐져서 웨이퍼(W)가 건조처리된다.
이 건조처리에서는, 상플레이트(2)의 기판상대향면(19) 및 하플레이트부(4)의 기판하대향면(9)이, 각각 웨이퍼(W)의 상면 및 하면에 근접해 대향되고 있기 때문에, 웨이퍼(W)의 상면 및 하면이 외부 분위기로부터 차단되어 있다. 그리고, 상처리공간(41) 및 하처리공간(42)에 IPA증기가 공급됨으로써, 웨이퍼(W)의 상면 및 하면에 부착하고 있는 DIW가 IPA로 치환되어, IPA증기의 휘발성에 의해서 웨이퍼(W)의 상면 및 하면이 건조되어 간다. 이 때문에, 건조의 과정에서 웨이퍼(W)의 하면에 DIW의 자국 등을 남기지 않고, 웨이퍼(W)의 상면 및 하면을 신속하게 건조시킬 수 있다.
소정의 건조시간(예를 들어, 30초간)이 경과하면(스텝 S12에서 YES), 제어장치(50)는, 모터(15)를 제어하여 기판 하파지부재(1)를 회전 정지시킴과 동시에, IPA증기상밸브(35) 및 IPA증기하밸브(25)를 닫아서, 상측토출구(28) 및 하측토출구(17)로부터의 IPA증기의 공급을 정지한다(스텝 S13).
기판 하파지부재(1)의 회전 정지후, 제어장치(50)는 승강구동기구(40)를 구동하여, 상플레이트(2)를 퇴피위치를 향해서 상승시킨다(스텝 S14). 그 후, 도시되지 않은 운반로봇에 의해서 웨이퍼(W)가 반출된다(스텝 S15).
이상과 같이, 이 실시형태에 의하면, 웨이퍼(W)로의 약액의 공급 전에, 위처리공간(41) 및 하처리공간(42)이, 일단, IPA액에 의해 액밀상태로 된다. 웨이퍼(W), 상플레이트(2) 및 하플레이트부(4)에 대한 IPA액의 접촉각이 비교적 작기 때문에, 상처리공간(41) 및 하처리공간(42)에 공급된 IPA액은, 웨이퍼(W), 상플레 이트(2) 및 하플레이트부(4)에 잘 스며들어, 그 주위의 공기와의 사이에 기액계면이 형성되기 어렵다. 그 때문에 , 상처리공간(41) 및 하처리공간(42)에서는 공기의 이동도가 비교적 높다. 따라서, 상처리공간(41) 및 하처리공간(42)에 공급되는 IPA액에 의해서, 공간(41, 42)에 존재하는 공기가 압출된다. 이 때문에, IPA액에 의해 액밀상태로 된 후 상처리공간(41) 및 하처리공간(42)에는 기포가 거의 존재하지 않는다.
그 후, 상처리공간(41) 및 하처리공간(42)이 액밀상태로 유지된 채로, 공간(41 , 42) 내의 IPA액이 약액으로 치환된다. 그리고, 상처리공간(41) 및 하처리공간(42)이 약액에 의해 액밀상태로 되어, 웨이퍼(W)에 약액에 의한 처리가 행해진다. 상처리공간(41) 및 하처리공간(42)에 있어서, IPA액으로부터 약액으로의 치환을 공간(41, 42)을 액밀상태로 유지하면서 행하므로, 약액에 의해 액밀상태로 된 후의 공간(41, 42)에도 기포가 거의 존재하지 않는다. 이에 의하여, 약액을, 웨이퍼(W)의 상면 및 하면의 전역에 균일하게 접액시킬 수 있다. 그러므로, 웨이퍼(W)의 상면 및 하면의 전역에 대해서, 균일한 처리를 행할 수 있다.
또한, 상플레이트(2) 및 하플레이트부(4)가, 친수성의 재료인 석영으로 형성되어 있다. 그 때문에, 상처리공간(41) 및 하처리공간(42)에 공급된 IPA액이 상플레이트(2) 및 하플레이트부(4)에 한층 잘 스며든다. 이에 의하여, 상처리공간(41) 및 하처리공간(42)으로부터 기포를 보다 확실하게 제거할 수 있다.
이상, 본 발명의 일실시형태에 관하여 설명했지만, 본 발명은, 다른 형태로 실시할 수도 있다. 예를 들어, 상기의 본 실시형태에서는, 전공급액으로서 IPA액을 예시했지만, IPA액에 대신하여, 에탄올, 메탄올 그 외의 알코올 매체를 전공급액으로 적용할 수 있다. 또한, 전공급액으로서 HFE(하이드로플루오로에테르)등의 불소계 용제를 사용해도 좋고, 계면활성제를 포함한 액체를 사용해도 좋다.
전공급액으로서 HFE액을 사용하는 경우, HFE액에 의해서 액밀상태로 된 상처리공간(41) 및 하처리공간(42)에, 각각, 상측토출구(28) 및 하측토출구(17)로부터 약액이 공급되면, 약액은 HFE액와 섞이지 못하고 , HFE액을 압출하도록 퍼진다. 그 후, 상처리공간(41) 및 하처리공간(42)이 약액에 의해 액밀상태로 된다.
또한, 상처리공간(41) 및 하처리공간(42)의 IPA액을 약액이 아니고, DIW로 치환시켜도 좋다. 이 경우, DIW로의 치환후, 상처리공간(41) 및 하처리공간(42)에 약액이 공급되고, 공간(41, 42)이 약액으로 액밀상태가 된다. 이에 의하여, 웨이퍼(W)에 약액(을)를 사용한 처리가 행해진다.
또한, 예를 들어, 상기의 본 실시형태에서는, 처리액으로서 약액과 DIW를 사용하는 경우를 예시했지만, 처리액으로서 DIW만을 사용할 수도 있다. 이러한 경우, 스텝 S5 ~S7의 약액 대신 DIW로 하여, 스텝 S8~S10의 린스처리에 관한 공정을 생략할 수 있다. 또한, DIW에 한정하지 않고, 탄산수, 이온수, 오존수, 환원수(수소수) 또는 자기수 등의 기능수를 처리액으로서 사용할 수도 있다.
또한, IPA액의 공급시에, 상플레이트(2) 및 하플레이트부(4)의 적어도 한쪽을 회전시켜도 좋다. 이에 의하여, 상처리공간(41) 및 하처리공간(42)에 기포가 생겨도, 이 기포를 제거할 수 있다.
또한, 예를 들어, 상플레이트(2) 및 하플레이트부(4)의 재질이 친수성의 석 영에 한정하지 않고, 비친수성의 폴리염화비닐(poly－vinyl chloride) 등의 재질이라도 좋다. 이 경우에도, 처리액의 공급전에, 상처리공간(41) 및 하처리공간(42)을 IPA 등의 전공급액으로 액밀상태로 함으로써, 상플레이트(2) 및 하플레이트부(4)의 표면에 대한 접촉각을 작게 할 수 있어, 공간(41, 42)의 기포를 원심력에 의해서 제거할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 대해서 상세하게 설명했지만, 이들은 본 발명의 기술적 내용을 분명히 하기 위해서 사용된 구체예에 지나지 않고, 본 발명은 이러한 구체예으로 한정해 해석되지 않아야 하고, 본 발명의 정신 및 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 제한된다.
이 출원은, 2007년 10월 30일에 일본 특허청에 제출된 일본특허출원 2007－281985호에 대응하고 있으며, 이 출원의 전개시는 여기에 인용에 의해 조합되는 것으로 한다.
도 1은, 본 발명의 일실시형태에 의한 기판처리장치의 구성을 도해적으로 나타내는 단면도이다.
도 2(a)는, 기판 하파지부재의 사시도이다.
도 2(b)는, 기판 하파지부재의 구성을 도해적으로 나타내는 평면도이다.
도 3은, 기판처리장치의 전기적 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는, 기판처리장치에서 행해지는 처리예를 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 5(a)~5(d)는, 기판처리장치에서 행해지는 처리예를 설명하기 위한 도면이다.

Claims (5)

  1. 기판의 한쪽면에 간격을 두고 대향하는 대향면을 가지는 플레이트를 갖고, 기판에 처리액에 의한 처리를 행하는 기판처리장치에서 실행되는 기판처리방법으로서,
    상기 기판 및 상기 플레이트에 대한 접촉각이, 상기 처리액의 상기 기판 및 상기 플레이트에 대한 접촉각보다 작은 전공급액(前供給液)을, 기판의 중심에 대향하여 상기 대향면에 형성된 토출구를 통해서, 기판의 한쪽면과 상기 플레이트의 사이에 공급해, 기판의 한쪽면과 상기 플레이트의 사이의 공간을 전공급액에 의해 액밀상태로 하는 전공급액 액밀공정과,
    상기 공간이 전공급액에 의해 액밀상태가 된 후, 기판의 한쪽면과 상기 플레이트의 사이에 처리액을 공급함으로써, 그 공간내를 액밀상태로 유지하면서, 상기 공간 내의 전공급액을 처리액으로 치환하는 처리액 치환공정과,
    전공급액의 치환 후, 상기 공간을 처리액에 의해 액밀상태로 하고, 기판의 한쪽면에 해당 처리액을 접액시키는 처리액 접액공정을 포함하는 기판처리방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 처리액 치환공정에 있어서의 처리액의 공급은, 상기 전공급액 액밀공정에 있어서의 전공급액의 공급에 연속하여 실행되는 기판처리방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 처리액 치환공정은, 상기 토출구에 전공급액을 공급하기 위한 배관 및 상기 토출구를 통하여, 기판의 한쪽면과 상기 플레이트의 사이에 상기 처리액을 공급하는 공정을 포함하는 기판처리방법.
  4. 기판에 처리액에 의한 처리를 행하는 기판처리장치로서,
    기판의 한쪽면에 간격을 두고 대향하는 대향면을 가지고, 이 대향면에 토출구가 형성된 플레이트와,
    상기 기판 및 상기 플레이트에 대한 접촉각이, 상기 처리액의 상기 기판 및 상기 플레이트에 대한 접촉각보다 작은 전공급액을, 상기 토출구에 공급하기 위한 전공급액 공급유닛과,
    기판의 한쪽면과 상기 플레이트의 사이에 처리액을 공급하기 위한 처리액 공급유닛과,
    상기 전공급액 공급유닛을 제어하여, 기판의 한쪽면과 상기 플레이트의 사이의 공간을 전공급액에 의해 액밀상태로 함과 동시에, 상기 처리액 공급유닛을 제어하여, 상기 공간 내의 전공급액을 처리액으로 치환해, 상기 공간을 처리액에 의해 액밀상태로 하는 제어유닛을 포함하는 기판처리장치,
  5. 제4항에 있어서,
    상기 플레이트의 적어도 기판의 한쪽면에 대향하는 영역이 석영을 사용해 형 성되어 있는 기판처리장치.
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