KR20160084459A - 웨트 처리 장치 - Google Patents

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솜마완 쿰푸앙
신이치 이케다
아키히로 고토
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고쿠리츠켄큐카이하츠호진 상교기쥬츠 소고켄큐쇼
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Abstract

적은 양의 세정액으로 웨이퍼를 효율적으로 세정할 수 있고, 효율적으로 가열 웨트 세정 처리할 수 있는 웨이퍼 세정기 및 그 방법을 제공한다. 본 발명은, 웨이퍼(W)가 설치되는 스테이지(34)와, 스테이지(34)를 주위 방향으로 회전시키는 회전 구동부(34b)와, 스테이지(34)에 설치된 웨이퍼(W)에 대향하여 설치되고, 스테이지(34)에 설치된 웨이퍼(W) 상에 세정액(L)을 공급하는 액 토출 노즐(35)과, 스테이지(34)에 설치된 웨이퍼(W)와 액 토출 노즐(35)의 사이의 공간(S)에, 이 공간(S)을 채우는 소정량의 세정액(L)을 액 토출 노즐(35)로부터 공급시키는 컨트롤 유닛(4)을 구비한다. 또한, 스테이지(34)에 설치된 웨이퍼(W)에 면한 위치에 설치되고, 적어도 웨이퍼(W)와 세정기(L)와의 계면 부분을 가열하는 램프(34e)를 구비한다.

Description

웨트 처리 장치{WET PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 피세정물을 회전시키면서 세정물로 세정하는 웨트 처리 장치, 피처리체를 가열하면서 처리액을 공급하여 처리하는 웨트 처리 장치 및 이들 방법에 관한 것이다.
최근, 이러한 종류의 웨트 처리 장치가 사용되는 반도체 디바이스의 제조 라인은, 광대한 청정실 내에, 동종 기능의 처리 장치를 모아 놓은 베이로 불리는 유닛을 복수 구비하고, 이 베이 사이를 반송(搬送) 로봇이나 벨트 컨베이어로 접속하는 잡 숍(job-shop) 방식을 채용한 레이아웃(layout)이 주류가 되고 있다. 또한, 이와 같은 제조 라인에서 처리되는 공작물에는, 12인치 등의 대구경의 웨이퍼가 사용되고, 1개의 웨이퍼로부터 수천 개의 반도체 칩이 제조되는 생산 시스템이 되어 있다.
그런데, 이 잡 숍 방식에서는, 복수의 유사한 처리 공정을 반복하는 경우에는, 베이 내에서의 반송이나 베이 사이에서의 반송 거리가 대폭 늘어나는 동시에, 대기 시간도 증가하므로, 제조 시간이 증대하고, 만들다 만 물건의 증대를 초래하는 등 비용 상승의 요인이 되며, 공작물을 대량 생산하는 제조 라인으로서는, 생산성이 낮은 것이 문제가 되는 경우가 생긴다. 이에, 종래의 잡 숍 방식의 제조 라인 대신 반도체 처리 장치를 처리 공정 순으로 배치한 플로우 숍(flow-shop) 방식에 의한 제조 라인도 제안되어 있다.
한편, 이와 같은 플로우 숍 방식에 의한 제조 라인은, 단일 제품을 대량으로 제조하는 경우에는 최적이지만, 제조 물건을 변경함으로써 제조 수순(레시피)을 변경하지 않으면 안되는 경우에는, 제조 라인에서의 각 반도체 처리 장치의 설치를 공작물의 처리 플로우 순으로 재배치할 필요가 있다. 그러나, 제품이 변경될 때마다 이와 같은 재배치를 행하는 것은, 재배치를 위한 수고와 시간을 고려하면, 현실적이지 않다. 특히, 청정실과 같은 폐쇄 공간 내에 거대한 반도체 처리 장치가 고정 배치되어 있는 현재 상태에서는, 그 반도체 처리 장치를 그 때마다 재배치하는 것은, 현실적으로는 불가능하다.
또한, 엔지니어 샘플이나 유비쿼터스 센서용 등, 제조 단위 수가 수개∼수백 개와 같은 초소량의 반도체를 제조하는 요구도 존재한다. 그러나, 전술한 잡 숍 방식이나 플로우 숍 방식에 의한 거대한 제조 라인에서는, 초소량의 반도체를 제조하면, 비용 퍼포먼스가 극단적으로 악화되므로, 그 제조 라인에 다른 종류의 물품을 배치하지 않을 수 없게 된다.
그런데, 이와 같이 여려 종류를 동시에 투입하여 혼류(混流) 생산을 하게 되면, 제조 라인의 생산성은 품종수의 증대와 함께 한층 저하되므로, 결국, 이와 같은 거대한 제조 라인에서는, 초소량 생산 및 다품종 생산에 적절하게 대응할 수 없다.
이에, 0.5인치 사이즈(하프 인치 사이즈)의 웨이퍼에 1개의 디바이스를 작성하는 것을 기본으로 하고, 이에 따라 제조 공정을 복수의 가반성(可搬性) 단위 처리 장치로 구성하고, 이들 복수의 단위 처리 장치를 플로우 숍이나 잡 숍으로 재배치하는 것을 준비함으로써, 초소량 생산이며 또한 다품종 생산에 적절하게 대응할 수 있도록 한 미니멀 팹(minimal fab) 시스템이 특허 문헌 1에 개시되어 있다.
또한, 이 미니멀 팹 시스템에 사용하는 현상 장치로서는, 웨이퍼 위로부터 흘러나오는 양을 하회하는 양의 현상액을 웨이퍼 상에 적하한 상태에서, 현상액이 웨이퍼 위로부터 흘러내리지 않을 정도의 회전 속도로 웨이퍼를 천천히 회전시키도록 한 스핀 현상 장치가 특허 문헌 2에 개시되어 있다.
국제 공개 제2012/029775호 국제 공개 제2013/084574호
상기 특허 문헌 1에 개시된 미니멀 팹 시스템은, 하프 인치 사이즈의 웨이퍼를 단위 처리 장치로 1장씩 처리하는 방법이며, 하프 인치 사이즈의 웨이퍼 상에 인쇄된 피현상물을 현상하는 장치로서, 상기 특허 문헌 2에 개시된 스핀 현상 장치가 알려져 있지만, 하프 인치 사이즈의 웨이퍼(피세정물)를 세정하는 세정 장치에 있어서, 보다 적은 양의 세정액(세정물)으로 효율적으로 세정할 수 있는 장치 및 방법에 대해서는 알려져 있지 않다.
또한, 하프 인치 사이즈의 웨이퍼(피처리체)를 현상하거나, 세정하는 웨트 처리 장치에 있어서, 적은 양의 현상액 또는 세정액(처리액)으로 한 경우라도, 효율적으로 가열 처리할 수 있는 장치 및 방법에 대해서도 알려져 있지 않다.
본 발명은, 전술한 종래 기술에서의 실상을 고려하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 상기한 미니멀 팹 시스템 등에 사용할 수 있는, 하프 인치 사이즈와 같은 극히 작은 웨이퍼의 세정 방식으로서, 적은 양의 세정물로 피세정물을 효율적으로 세정할 수 있으며, 또는 그 가열 웨트 처리 방식으로서, 효율적으로 가열 웨트 처리할 수 있는 웨트 처리 장치 및 그 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 피세정물을 회전시키면서 세정물로 세정하는 웨트 처리 장치로서, 상기 피세정물이 설치되는 스테이지와, 상기 스테이지를 주위 방향으로 회전시키는 회전 구동부와, 상기 스테이지에 설치된 상기 피세정물에 대향하여 설치되고, 상기 스테이지에 설치된 상기 피세정물 상에 상기 세정물을 공급하는 공급 노즐과, 상기 스테이지에 설치된 상기 피세정물의 대략 전체에 걸친 상기 공급 노즐과의 사이의 공간에, 이 공간을 채우는 소정량의 상기 세정물을 상기 공급 노즐로부터 공급시키는 제어부를 포함하는, 웨트 처리 장치로 했다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 스테이지에 피세정물을 설치하고 나서, 이 피세정물의 대략 전체에 걸친 공급 노즐과의 사이의 공간에, 이 공간을 채우는 소정량의 세정물을 공급 노즐로부터 공급한다. 이 상태에서, 회전 구동부에 의해 스테이지를 회전시키고, 피세정물을 세정물에 의해 스핀 세정한다. 그 결과, 세정물을 계속 공급하면서 피세정물을 세정하는 경우에 비해, 적은 양의 세정물로 피세정물을 세정할 수 있다. 이와 동시에, 피세정물과 공급 노즐의 사이의 공간을 세정물로 채운 상태에서, 피세정물을 회전시키므로, 피세정물과 공급 노즐의 사이로부터의 원심력에 의하여 세정물이 흘러나오는 것을 방지할 수 있어, 피세정물을 효율적으로 세정할 수 있다.
또한 본 발명은, 상기 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 스테이지에 설치된 상기 피세정물과 상기 공급 노즐의 사이의 공간에 상기 세정물을 채운 상태에서, 상기 스테이지를 회전시키는 것을 특징으로 하는 웨트 처리 장치로 했다.
이와 같이 구성된 본 발명은, 스테이지에 설치된 피세정물과 공급 노즐의 사이의 공간에 세정물을 채운 상태에서 스테이지를 회전시켜 피세정물을 회전시키므로, 피세정물과 공급 노즐의 사이의 공간에서의 세정물의 유지를 더욱 확실하게 할 수 있어, 원심력에 의하여 세정물이 흘러나오는 것을 더욱 확실하게 방지할 수 있다.
또한 본 발명은, 상기 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 피세정물과 상기 공급 노즐의 사이에 채워진 상기 세정물이, 상기 피세정물과 상기 공급 노즐의 사이의 공간에 유지되는 속도로 상기 회전 구동부에 의해 상기 스테이지를 회전시키는 것을 특징으로 하는 웨트 처리 장치로 했다.
이와 같이 구성된 본 발명은, 피세정물과 공급 노즐의 사이에 채워진 세정물이, 피세정물과 공급 노즐의 사이의 공간에 유지되는 속도로 스테이지를 회전시켜 피세정물을 회전시키므로, 이 피세정물과 공급 노즐의 사이에 채워진 세정물이 원심력에 의하여 흘러나오는 것을 없앨 수 있다.
또한 본 발명은, 상기 발명에 있어서, 상기 공급 노즐은, 상기 스테이지 상에 설치된 상기 피세정물과의 간격이 조정 가능하도록 되어 있고, 상기 제어부는, 상기 공급 노즐을 조정하여, 상기 공급 노즐과 상기 스테이지 상의 상기 피세정물의 사이의 공간을, 이 공간에 상기 세정물을 채울 수 있는 소정 간격으로 하는 것을 특징으로 하는 웨트 처리 장치로 했다.
이와 같이 구성된 본 발명은, 공급 노즐을 조정하여, 공급 노즐과 스테이지 상의 피세정물의 사이의 공간을, 이 공간에 세정물을 채울 수 있는소정 간격으로 하고 나서, 이 공간에 세정물을 공급한다. 즉, 공급 노즐과 피세정물의 사이의 공간을, 세정물의 성질 등에 대응하여 조정할 수 있으므로, 예를 들면, 상이한 성질의 세정물을 사용하여 피세정물을 세정하는 경우에도, 피세정물을 회전시킬 때의, 피세정물과 공급 노즐의 사이로부터 세정물이 흘러나오는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명은, 상기 발명에 있어서, 상기 피세정물은, 소정 사이즈의 평판형의 웨이퍼이며, 상기 세정물은, 세정액이며, 상기 제어부는, 상기 웨이퍼와 상기 공급 노즐의 사이의 공간에 표면 장력에 의해 유지되는 소정량의 상기 세정액을 상기 공급 노즐로부터 공급시키는 것을 특징으로 하는 웨트 처리 장치로 했다.
이와 같이 구성된 본 발명은, 스테이지에 설치된 웨이퍼와 공급 노즐의 사이의 공간에, 표면 장력에 의해 유지되는 소정량의 세정액을 공급하므로, 세정액을 계속 공급하면서 웨이퍼를 회전시켜 세정하는 경우에 비해, 적은 양의 세정액으로 웨이퍼를 세정할 수 있다. 이와 동시에, 웨이퍼와 공급 노즐의 사이의 공간을 표면 장력에 의해 세정액이 유지되므로, 회전 시의 웨이퍼와 공급 노즐의 사이로부터 세정액이 흘러나오는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위하여, 스테이지에 피세정물을 설치하는 설치 공정과, 상기 스테이지에 설치된 상기 피세정물의 대략 전체에 걸쳐, 이 피세정물에 대향하여 위치하는 공급 노즐과의 사이의 공간에, 이 공간을 채우는 소정량의 세정물을 공급하는 공급 공정과, 상기 스테이지를 회전시켜 상기 피세정물을 상기 세정물에 의해 세정하는 세정 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨트 처리 방법으로 했다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 설치 공정에서 스테이지에 피세정물을 설치하고 나서, 공급 공정에서 피세정물의 대략 전체에 걸친 공급 노즐과의 사이의 공간에, 이 공간을 채우는 소정량의 세정물을 공급하고, 세정 공정에서 스테이지를 회전시켜 피세정물을 세정물에 의해 세정한다. 그 결과, 세정물을 게속 공급하면서 피세정물을 세정하는 경우에 비해, 적은 양의 세정물로 피세정물을 세정할 수 있다. 이와 동시에, 피세정물과 공급 노즐의 사이의 공간을 세정물에 의해 채운 상태에서 세정물을 회전시키므로, 피세정물과 공급 노즐의 사이로부터의 원심력에 의하여 세정물이 흘러나오는 것을 방지할 수 있어, 피세정물을 효율적으로 세정할 수 있다.
또한 본 발명은, 상기 발명에 있어서, 상기 세정 공정은, 상기 세정물이 상기 피세정물과 상기 공급 노즐의 사이의 공간에 유지되는 속도로 상기 스테이지를 회전시키는 것을 특징으로 하는 웨트 처리 방법으로 했다.
이와 같이 구성된 본 발명은, 세정 공정에 있어서, 세정물이 피세정물과 공급 노즐의 사이의 공간에 유지되는 속도로 스테이지를 회전시키기므로, 피세정물과 공급 노즐의 사이에 채워진 세정물이 원심력에 의하여 흘러나오는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명은, 상기 발명에 있어서, 상기 세정 공정은, 상기 세정물이 상기 피세정물과 상기 공급 노즐의 사이의 공간으로부터 흘러내리지 않는 속도로 상기 스테이지를 회전시키는 것을 특징으로 하는 웨트 처리 방법으로 했다.
이와 같이 구성된 본 발명은, 세정 공정에 있어서, 세정물이 피세정물과 공급 노즐의 사이의 공간으로부터 흘러내리지 않는 속도로 스테이지를 회전시키므로, 피세정물과 공급 노즐의 사이에 채워진 세정물이 회전 시에 흘러내리는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명은, 상기 발명에 있어서, 상기 공급 공정은, 상기 공급 노즐과 상기 스테이지를 상대적으로 이동시키고, 상기 공급 노즐과 상기 스테이지에 설치된 상기 피세정물과의 사이를, 이들 공급 노즐과 피세정물의 사이의 공간에 상기 세정물을 채울 수 있는 소정 간격으로 조정하고 나서, 상기 공간에 상기 세정물을 공급하는 것을 특징으로 하는 웨트 처리 방법으로 했다.
이와 같이 구성된 본 발명은, 공급 공정에 있어서, 공급 노즐과 스테이지를 상대적으로 이동시키고, 공급 노즐과 스테이지에 설치된 피세정물과의 사이를, 이들 공급 노즐과 피세정물의 사이의 공간에 세정물을 채울 수 있는 소정 간격으로 조정하고 나서, 이 공간에 세정물을 공급한다. 즉, 공급 노즐과 피세정물의 사이의 공간을, 세정물의 성질 등에 대응시켜 조정할 수 있으므로, 예를 들면, 상이한 성질의 세정물을 사용하여 피세정물을 세정하는 경우에도, 피세정물을 회전시킬 때의 피세정물과 공급 노즐의 사이부터의 세정물이 흘러나오는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명은, 상기 발명에 있어서, 상기 피세정물은, 소정 사이즈의 평판형의 웨이퍼이며, 상기 세정물은, 세정액이며, 상기 공급 공정은, 상기 웨이퍼와 상기 공급 노즐의 사이의 공간에 표면 장력에 의해 유지되는 소정량의 상기 세정액을 공급하는 것을 특징으로 하는 웨트 처리 방법으로 했다.
이와 같이 구성된 본 발명은, 스테이지에 설치된 웨이퍼와 공급 노즐의 사이의 공간에, 표면 장력에 의해 유지되는 소정량의 세정액을 공급하므로, 세정액을 계속 공급하면서 웨이퍼를 회전시켜 세정하는 경우에 비해, 적은 양의 세정액으로 웨이퍼를 세정할 수 있다. 이와 동시에, 웨이퍼와 공급 노즐의 사이의 공간을 표면 장력에 의해 세정액이 유지되므로, 회전 시에 웨이퍼와 공급 노즐의 사이로부터의 세정액이 흘러나오는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명은, 피처리체를 가열하면서 처리액을 공급하여 처리하는 웨트 처리 장치로서, 상기 피처리체가 설치되는 스테이지와, 상기 스테이지에 설치된 상기 피처리체에 상기 처리액을 공급하는 공급부와, 상기 스테이지에 설치된 피처리체에 면한 위치에 설치되고, 적어도 상기 피처리체와 상기 처리액과의 계면 부분을 가열하는 가열부를 포함하는, 웨트 처리 장치로 했다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 스테이지에 피처리체를 설치하고 나서, 이 피처리체에 처리액을 공급부로부터 공급한다. 이 상태에서, 스테이지에 설치된 피처리체에 면한 위치에 설치된 가열부에 의해, 적어도 피처리체와 처리액과의 계면 부분을 가열한다. 그 결과, 피처리체를 처리액에 의해 처리하는 최적 개소인 계면 부분을 가열부에 의해 가열할 수 있으므로, 효율적으로 가열 웨트 처리할 수 있다.
또한 본 발명은, 상기 발명에 있어서, 상기 가열부는, 상기 스테이지를 사이에 두고, 상기 스테이지에 설치된 상기 피처리체의 반대측에 설치되고, 상기 피처리체를 통하여, 상기 피처리체와 상기 처리액과의 계면 부분을 가열하는 것을 특징으로 하는 웨트 처리 장치로 했다.
이와 같이 구성된 본 발명은, 스테이지를 사이에 두고, 스테이지에 설치된 피처리체의 반대측에 설치된 가열부에 의해 가열함으로써, 피처리체를 통하여, 피처리체와 상기 처리액과의 계면 부분을 가열할 수 있다. 따라서, 가열부와 공급부의 설치 개소의 간섭을 적게 할 수 있는 동시에, 피처리체와 처리액과의 계면 부분을 적절하게 가열할 수 있다.
또한 본 발명은, 상기 발명에 있어서, 상기 가열부는, 발광부와, 상기 발광부에서 발광한 광을 집광하여 상기 피처리체와 상기 처리액과의 계면 부분으로 안내하는 집광부를 가지는 것을 특징으로 하는 웨트 처리 장치로 했다.
이와 같이 구성된 본 발명은, 발광부에서 발광한 광을 집광부에서 집광하여 피처리체와 처리액과의 계면 부분으로 안내하므로, 피처리체와 처리액과의 계면 부분을 더욱 적절하게 또한 효율적으로 가열할 수 있다.
또한 본 발명은, 상기 발명에 있어서, 상기 집광부는, 상기 발광부에서 발광한 광을 집광시키는 리플렉터(reflector)와, 상기 리플렉터에 의해 집광한 광을 상기 피처리체와 상기 처리액과의 계면 부분으로 안내하는 렌즈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨트 처리 장치로 했다.
이와 같이 구성된 본 발명은, 발광부에서 발광한 광을 리플렉터에서 집광하고, 이 리플렉터에 의해 집광한 광을 렌즈부에 의해 피처리체와 처리액과의 계면 부분에 안내하므로, 발광부에서 발광한 광을 더욱 효율적으로 피처리체와 처리액과의 계면 부분으로 안내할 수 있고, 이들 피처리체와 처리액과의 계면 부분을 더욱 적절하게 또한 효율적으로 가열할 수 있다.
또한 본 발명은, 상기 발명에 있어서, 상기 스테이지는, 상기 피처리체의 주위 에지를 유지하는 복수의 핀재에 의해 구성되며, 이들 복수의 핀재 사이에 상기 렌즈부를 위치시켜 상기 렌즈부와 일체로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 웨트 처리 장치로 했다.
이와 같이 구성된 본 발명은, 피처리체의 주위 에지를 유지하는 복수의 핀재에 의해 스테이지를 구성함으로써, 이들 복수의 핀재 사이에 렌즈부를 위치시켜, 스테이지와 렌즈부를 일체로 설치할 수 있다. 따라서, 웨트 처리 장치의 부품 수를 적게 할 수 있는 동시에, 발광부에서 발광한 광을 복수의 핀재를 통하여 안내하는 것이 가능하게 되므로, 피처리체와 처리액과의 계면 부분을 더욱 적절하게 또한 효율적으로 가열할 수 있다.
또한 본 발명은, 상기 발명에 있어서, 상기 피처리체는, 소정 사이즈의 평판형의 웨이퍼이며, 상기 처리액은, 상기 웨이퍼를 세정하기 위한 세정액인 것을 특징으로 하는 웨트 처리 장치로 했다.
이와 같이 구성된 본 발명은, 스테이지에 설치된 웨이퍼에 면한 위치에 설치된 가열부에 의해, 적어도 웨이퍼와 세정액과의 계면 부분을 가열할 수 있다. 따라서, 웨이퍼를 세정액으로 세정 처리할 때의 최적 개소인 계면 부분을 적절하게 가열할 수 있으므로, 효율적으로 웨이퍼를 세정할 수 있다.
또한 본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위하여, 스테이지에 피처리체를 설치하는 설치 공정과, 상기 스테이지에 설치된 상기 피처리체에 처리액을 공급하는 공급 공정과, 상기 공급 공정에서 상기 처리액을 공급하고 있는 상태에서, 상기 피처리체에 면한 위치로부터, 적어도 상기 피처리체와 상기 처리액과의 계면 부분을 가열하는 처리 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨트 처리 방법으로 했다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 스테이지에 피처리체를 설치하고, 이 스테이지에 설치된 피처리체에 처리액을 공급하고 있는 상태에서, 피처리체에 면한 위치로부터, 적어도 피처리체와 처리액과의 계면 부분을 가열한다. 그 결과, 피처리체를 처리액에 의해 처리하는 최적 개소인 계면 부분을 적절하게 가열할 수 있으므로, 효율적으로 가열 웨트 처리할 수 있다.
또한 본 발명은, 상기 발명에 있어서, 상기 처리 공정은, 상기 스테이지를 사이에 둔, 상기 피처리체의 반대측으로부터, 상기 피처리체를 통하여, 상기 피처리체와 상기 처리액과의 계면 부분을 가열하는 것을 특징으로 하는 웨트 처리 방법으로 했다.
이와 같이 구성된 본 발명은, 스테이지를 사이에 둔, 피처리체의 반대측으로부터, 피처리체를 통하여, 피처리체와 처리액과의 계면 부분을 가열함으로써, 이 피처리체와 처리액과의 계면 부분을 가열하기 위한 가열부의 설치 개소와, 처리액을 공급하기 위한 공급부의 설치 개소와의 간섭을 적게 할 수 있는 동시에, 피처리체와 처리액과의 계면 부분을 적절하게 가열할 수 있다.
본 발명에 의하면, 스테이지에 피세정물을 설치하고 나서, 이 피세정물과 공급 노즐의 사이의 공간에, 이 공간을 채우는 소정량의 세정물을 공급 노즐로부터 공급하므로, 세정물을 계속 공급하면서 피세정물을 세정하는 경우에 비해, 적은 양의 세정물로 피세정물을 세정할 수 있다. 이와 동시에, 피세정물과 공급 노즐의 사이의 공간을 세정물에 의해 채운 상태에서, 피세정물을 회전시키므로, 피세정물과 공급 노즐의 사이부터의 원심력에 의하여 세정물이 흘러나오는 것을 방지할 수 있어, 피세정물을 효율적으로 세정할 수 있다.
또한, 스테이지에 피처리체를 설치하고 나서, 이 피처리체에 처리액을 공급부로부터 공급한 상태에서, 스테이지에 설치된 피처리체에 면한 위치에 설치된 가열부에 의해, 적어도 피처리체와 처리액과의 계면 부분을 가열하므로, 피처리체를 처리액에 의해 처리하는 최적 개소인 계면 부분을 가열부에 의해 가열할 수 있으므로, 효율적으로 가열 웨트 처리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 웨트 처리 장치로서의 스핀 세정 장치를 나타낸 외관도로서, (a)는 정면도, (b)는 우측면도, (c)는 배면도이다.
도 2는 상기 스핀 세정 장치의 내부 구조의 일부를 나타낸 개략 설명도이다.
도 3은 상기 스핀 세정 장치의 본체부를 나타낸 개략 설명도이다.
도 4는 상기 스핀 세정 장치의 웨이퍼 반입 상태를 나타낸 단면도로서, (a)는 정면 단면도, (b)는 측면 단면도이다.
도 5는 상기 스핀 세정 장치의 웨이퍼 반입 상태로부터 웨이퍼 유지 상태로의 이행 시의 상태를 나타낸 단면도로서, (a)는 정면 단면도, (b)는 측면 단면도이다.
도 6은 상기 스핀 세정 장치의 웨이퍼 유지 상태를 나타낸 단면도로서, (a)는 정면 단면도, (b)는 측면 단면도이다.
도 7은 상기 스핀 세정 장치에 의한 세정 공정을 나타낸 도면으로서, (a)는 세정액 적하 시, (b)는 세정 시, (c)는 폐액(廢液) 시, (d)는 세정액 추가시, (e)는 세정 시, (f)는 폐액 시, (g)는 린스액 적하 시, (h)는 세정 시, (i)는 블로우 시, (j)는 완료 시이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 웨트 처리 장치로서의 스핀 세정 장치의 일부를 나타낸 도면이며, (a)는 평면도, (b)는 측면도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 웨트 처리 장치로서의 스핀 세정 장치의 일부를 나타낸 도면이며, (a)는 평면도, (b)는 측면도이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시형태에 따른 웨트 처리 장치로서의 스핀 세정 장치의 개략을 나타내는 설명도이다.
도 11은 본 발명의 제5 실시형태에 따른 웨트 처리 장치로서의 스핀 세정 장치의 세정 공정을 나타낸 도면이며, (a)는 세정액 적하 시, (b)는 세정 시, (c)는 폐액 시, (d)는 세정액 추가 시, (e)는 세정 시, (f)는 폐액 시, (g)는 린스액 적하 시, (h)는 세정 시, (i)는 블로우 시, (j)는 완료 시이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.
[제1 실시형태]
도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 웨이퍼 세정기(1)를 나타내는 외관도로서, (a)는 정면도, (b)는 우측면도, (c)는 배면도이다. 도 2는, 웨이퍼 세정기(1)의 내부 구조의 일부를 나타낸 개략 설명도이다. 도 3은, 웨이퍼 세정기(1)의 세정 유닛(3)을 나타내는 개략 설명도이다.
<전체 구조>
본 발명의 제1 실시형태에 따른 스핀 세정 장치인 웨이퍼 세정기(1)는, 소정의 크기로 성형된 대략 원반형 또는 직사각형의 웨이퍼(W)의 표면을 세정 처리하는 가열 웨트 처리 장치이다. 웨이퍼 세정기(1)는, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 사전에 규격된 크기의 하우징(2) 내에 수용된 미니멀 팹(minimal fabrication) 구상에 기초한 최소한의 세정 장치이다. 여기서, 미니멀 팹 구상이란, 다품종 소량의 반도체 제조 시장에 최적인 것이며, 자원 절약·에너지 절약·투자액 절감·고성능의 다양한 팹에 대응할 수 있으며, 예를 들면, 일본공개특허 제2012-54414호 공보에 기재된 생산을 미니멀화시키는 미니멀 생산 시스템을 실현시키는 것이다.
웨이퍼 세정기(1)의 하우징(2)은, 상하 방향으로 길이 방향을 가지는 대략 직육면체형으로 형성되고, 내부로의 미립자 및 가스 분자를 각각 차단하는 구조로 되어 있다. 하우징(2)의 상측의 장치 상부(2a) 내에는, 피처리체로서의 피세정물인 웨이퍼(W)를 세정하기 위하여 본체부로서의 세정 유닛(3)이 수용되어 있다. 세정 유닛(3)에 의한 세정으로서는, 웨이퍼(W) 상의 레지스트 제거, 에칭, 부착되어 있는 잔사(殘渣) 등을 제거하는 등을 목적으로 한 것을 포함한다.
세정 유닛(3)보다 아래쪽의 장치 상부(2a) 또는 장치 하부(2b) 내에는, 세정 유닛(3)에서의 세정에 사용되어 이미 사용된 세정액이나 린스액 등의 폐액을 저장하기 위한 폐액 탱크나, 세정 유닛(3)에서의 세정에 사용되는 약액, 예를 들면, 불산(HF) 등의 세정물인 세정액(L), 세정 후에 웨이퍼(W) 상에 남은 세정액을 린스하기 위해 사용되는, 예를 들면, 순수 등의 린스액(R)이 저장된 약액 탱크 등이 수용되어 있다. 세정 유닛(3)보다 위쪽의 장치 상부(2a) 내에는, 세정 유닛(3)의 구동이나 세정액(L)의 공급을 제어하는 제어부로서의 컨트롤 유닛(4)이 수용되어 있다.
하우징(2)의 하측에는, 장치 상부(2a)에 대한 원료 공급계(供給系)나 배기계, 제어 장치 등을 내장시키기 위한 장치 하부(2b)가 설치되어 있다. 장치 하부(2b)에는, 예를 들면, 질소(N2) 가스나 공기 등의 건조 보조용의 도 7에 나타낸 가스(G)가 저장된 가스 봄베(도시하지 않음)가 수용되어 있다. 하우징(2)의 장치 상부(2a)의 상하 방향의 중간부에는, 하우징(2)의 정면측을 측면에서 볼 때 오목형으로 패인 오목형부(2c)가 형성되어 있다. 오목형부(2c)의 하측 부분은, 웨이퍼(W)를 하우징(2) 내에 반입시키기 위한 전실(前室)(2d)로 되어 있다. 전실(2d)에는, 도 2에 나타낸 웨이퍼 반송 로봇(5)이 수용되어 있다. 전실(2d)의 상면의 대략 중앙부에는, 반송 용기로서의 미니멀 셔틀(도시하지 않음)을 설치하기 위한 셔틀 수용부로서의 대략 원형상의 도킹 포트(2e)가 설치되어 있다.
도킹 포트(2e)는, 웨이퍼 반송 로봇(5)의 상면에 설치되고, 이 도킹 포트(2e)를, 전실(2d)의 상면으로부터 돌출시킨 상태로 하여 웨이퍼 반송 로봇(5)이 전실(2d) 내에 수용되어 있다. 전실(2d)은, 하우징(2) 내로의 미립자 및 가스 분자를 각각 차단하는 구성으로 되어 있다. 전실(2d)은, 미니멀 셔틀 내에 수용되어 있는 웨이퍼(W)를 외기에 노출하거나 하지 않고 하우징(2) 내로 출입 가능하게 하는 PLAD(Particle Lock Air-tight Docking) 시스템으로 되어 있다.
웨이퍼 반송 로봇(5)은, 도킹 포트(2e)로부터 반입되어 오는 웨이퍼(W)를 세정 유닛(3)의 소정 위치로 반송하고, 또한 세정 유닛(3)에 의해 세정된 후의 웨이퍼(W)를 도킹 포트(2e)로부터 하우징(2)의 밖으로 반출한다. 웨이퍼 반송 로봇(5)으로서는, 예를 들면, 일본공개특허 제2011-96942호 공보에 기재된 공작물 반송 장치 등이 사용된다. 웨이퍼 반송 로봇(5)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 반송 공간(5a)을 통하여 세정 유닛(3)에 연결되고, 웨이퍼 반송 공간(5a) 내에, 가늘고 긴 평판형의 기체(機體)를 신장시키거나 수축시켜, 기체의 선단(先端)에 설치된 웨이퍼(W)를 세정 유닛(3) 내로 출입시키는 신축 액추에이터(도시하지 않음)가 사용되고 있다.
<세정 유닛>
세정 유닛(3)은, 하우징(2) 내의 전실(2d)의 후측 상부의 웨이퍼 처리 룸(2f) 내에 수용되어 있다. 세정 유닛(3)에 의해 세정되는 웨이퍼(W)는, 소정의 크기, 예를 들면, 직경 12.5 ㎜(하프 인치 사이즈)의 원형상의 표면을 가지는 원반형으로 형성되어 있다. 웨이퍼(W)에는, 사전에 소정의 패턴이 형성되며 세정 전의 상태로 되어 있다. 그리고, 웨이퍼(W)로서는, 포토레지스트 막이 제거된 베어(bare) 실리콘 웨이퍼 등이라도 사용할 수 있다.
세정 유닛(3)은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 세정 챔버(31)를 구비하고 있다. 세정 챔버(31)는, 바닥이 있는 대략 원통형의 하측 컵(32)과, 하측 컵(32) 상에 끼워맞추어지는 대략 원반형의 상측 컵(33)으로 구성되어 있다. 하측 컵(32) 내의 중심 위치에는, 수평 방향으로 회전 가능한 스테이지(34)가 설치되어 있다. 스테이지(34)에 대향하는 상측 컵(33)의 중심 위치에는, 공급 노즐로서의 액 토출 노즐(35)이 설치되어 있다. 액 토출 노즐(35)은, 스테이지(34)에 설치된 웨이퍼(W)에 대향하는 위치에 설치되고, 이 웨이퍼(W) 상에 세정액(L)을 공급하는 공급부인, 후술하는 초음파 진동자(38)에 의해 공진(共振)되는 공진체이다.
<세정 챔버>
세정 챔버(31)의 하측 컵(32)은, 원통형의 주위면부(32a)와, 주위면부(32a)의 바닥부 측을 덮는 원환형(圓環形)의 바닥판부(32b)로 구성된 대략 바닥이 있는 원통형으로 형성되고, 바닥판부(32b)의 중심 위치에 상하 방향을 따라 관통한 삽통공(揷通孔)(32c)이 형성되어 있다. 주위면부(32a)의 상단 내측 에지부에는, 테이퍼형의 경사면부(32d)가 주위 방향에 걸쳐 형성되어 있다. 하측 컵(32)의 주위면부(32a)의 상단측은, 웨이퍼 반송용 웨이퍼 반송 공간(5a)을 덮는 반송 챔버(5b)의 일단측의 하측에 장착되어 있다. 반송 챔버(5b)의 타단측은, 웨이퍼 반송 로봇(5)에 접속되어 있다. 하측 컵(32)의 바닥판부(32b)에는, 하측 컵(32) 내로 흘러드는 이미 사용된 세정액(L)이나 린스액(R)을 배출시키기 위한 폐액구(도시하지 않음)가 설치되어 있다.
상측 컵(33)은, 반송 챔버(5b)의 일단측에 접속된 수용부(33a) 내에 승강 가능하게 수용되어 있다. 상측 컵(33)의 아래쪽에는, 중심 위치로부터 대략 원뿔형으로 확개(擴開)하는 테이퍼형의 내주면부(33b)가 설치되어 있다. 내주면부(33b)의 외측에 위치하는 하단 내측 에지부에는, 주위 방향을 따라 아래쪽으로 돌출된 감합편부(嵌合片部)(33c)가 설치되어 있다. 감합편부(33c)는, 하측 컵(32)의 주위면부(32a)의 내경(內徑) 치수와 대략 동일한 외경 치수로 형성되고, 상측 컵(33)을 하강시켜 하측 컵(32)에 끼워맞춤시켰을 때, 하측 컵(32)의 주위면부(32a)의 내측에 끼워맞추어진다.
감합편부(33c)보다 외측의 상측 컵(33)의 하단면은, 하측 컵(32)의 주위면부(32a)의 상단부와 맞닿는 당접면(當接面)(33d)으로 되어 있다. 당접면(33d)에는, 주위 방향에 걸쳐 패킹(33e)이 장착되어 있다. 패킹(33e)은, 상측 컵(33)을 하강시켜 하측 컵(32)에 끼워맞춤시켰을 때, 하측 컵(32)의 주위면부(32a)의 상단부에 접촉하여, 상측 컵(33)과 하측 컵(32)과의 끼워맞춤을 기밀(氣密)하게 한다.
<스테이지>
스테이지(34)는, 대략 원통형의 회전축(34a) 상에 설치되어 있다. 회전축(34a)은, 상단측을 하측 컵(32) 내에 수용시키고, 하단측이 바닥판부(32b)의 중심 위치를 관통시켜 장착되어 있다. 바닥판부(32b)를 관통하여 하측 컵(32) 밖으로 돌출된 부분에는, 회전축(34a)을 주위 방향으로 회전 구동시키는 회전 구동부(34b)가 설치되어 있다. 회전축(34a)의 상단측은, 동심형으로 확개되어 원통형의 수용 공간(34c)이 형성된 램프 수용부(34d)로 되어 있다. 램프 수용부(34d)의 수용 공간(34c)의 중심 위치에는, 발광부로서의, 예를 들면, 크세논 램프 등의 램프(34e)가 장착되어 있다.
램프(34e)는, 스테이지(34) 상에 설치되는 웨이퍼(W)에 면한 위치에 장착되고, 적어도 웨이퍼(W)와 세정액(L)과의 계면 부분을 가열하기 위한 가열부이다. 수용 공간(34c)에는, 램프(34e)를 덮도록 집광부로서의 리플렉터(34f)가 장착되어 있다. 리플렉터(34f)는, 램프(34e)로부터 발하는 광을, 스테이지(34) 상에 설치된 웨이퍼(W)와 세정액(L) 중 적어도 계면 부분에 집광시키는 요호면형(凹弧面形)의 내측면이 되어 있다.
램프 수용부(34d)의 상단측에는, 램프 수용부(34d)의 상단측을 폐색하는 폐색 부재(34g)가 장착되어 있다. 폐색 부재(34g)의 상측의 중심 위치에는, 렌즈부로서의 대략 원기둥형의 집광 플레이트(34h)가, 폐색 부재(34g)에 대하여 일체로 설치되어 있다. 폐색 부재(34g) 및 집광 플레이트(34h)는, 예를 들면, 석영이나 단결정 사파이어 등의 광을 투과하는 소재로 형성되어 있다. 집광 플레이트(34h)는, 리플렉터(34f)에서 집광된 광을, 스테이지(34) 상에 설치되는 웨이퍼(W)로 안내하는 집광체이다. 여기서, 렌즈부로서는, 조사되는 광을 집광할 뿐만 아니라, 조사되는 광를 단지 투과시키는 것도 포함된다.
스테이지(34)는, 복수, 예를 들면, 5개의 핀재로서의 걸림편부(34i)에 의해 구성되며, 이들 복수의 걸림편부(34i)에 의해 집광 플레이트(34h)를 에워싸도록, 집광 플레이트(34h)의 주위 방향으로 소정 간격을 두고 장착되어 있다. 각각의 걸림편부(34i)는, 폐색 부재(34g)에 대하여 별체(別體)로서 평면에서 볼 때 직사각형으로 구성되며, 이 폐색 부재(34g) 상에 장착되어 있다. 각각의 걸림편부(34i)의 상측의 내측 에지에는, 웨이퍼(W)의 주위 에지를 걸어서 지지하는 걸림 스텝부(34j)가 설치되어 있다. 이들 걸림편부(34i) 중 하나는, 후술하는 스핀 테이블(36)의 상하 이동과 연동하여 이동하는 척 핀(chuck pin)(34k)으로 되어 있다. 척 핀(34k)은, 스핀 테이블(36)의 하강에 동조(同調)하여 중심축 방향으로 이동하고, 스핀 테이블(36)의 상승에 동조하여 직경 방향으로 이동하도록 구성되어 있다.
한편, 스테이지(34)의 집광 플레이트(34h)에 끼워맞추어지도록, 원환형의 스핀 테이블(36)이 승강 가능(상하 이동 가능)하도록 장착되어 있다. 스핀 테이블(36)은, 에어 실린더(37)에 의해 승강 동작한다. 에어 실린더(37)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 하측 컵(32) 내이면서, 회전축(34a)의 외측에 장착되어 있다. 스핀 테이블(36)은, 가장 상승시킨 상태로부터, 스핀 테이블(36)이 스테이지(34)의 폐색 부재(34g) 상에 탑재하는 위치까지를 승강 동작 가능하게 되며, 이 위치에서 스핀 테이블(36)로부터 에어 실린더(37)가 분리되어, 에어 실린더(37)만이 축퇴(縮退) 동작하도록 구성되어 있다.
스핀 테이블(36)의 중심 위치에는, 원형상의 개구부(36a)가 설치되어 있다. 개구부(36a)의 상측의 개구 에지에는, 웨이퍼 반송 로봇(5)에 의해 반송되는 웨이퍼(W)를 수취하기 위한 지지편부(支持片部)(36b)가 설치되어 있다. 지지편부(36b)는, 개구부(36a)의 주위 방향을 향해 등 간격으로 이격된 위치에, 복수, 예를 들면, 3개 정도 설치되어 있다. 지지편부(36b)는, 스테이지(34)를 구성하는 걸림편부(34i)와 간섭하지 않는 위치, 예를 들면, 이들 걸림편부(34i)에 대하여 교호적(交互的)으로, 집광 플레이트(34h)의 주위에 설치되어 있다.
<액 토출 노즐>
상측 컵(33)의 중심 위치에는, 액 토출 노즐(35)의 하단측인 선단측이 관통되어 장착되는 삽통 개구(33f)가 설치되어 있다. 액 토출 노즐(35)은, 원통형의 삽통부(35a)를 구비하고 있다. 삽통부(35a)의 하단부는, 상측 컵(33)의 삽통 개구(33f)의 하단부보다 아래쪽으로 돌출된 상태가 되어 장착되어 있다. 삽통부(35a)와 삽통 개구(33f)의 사이에는, 삽통부(35a)와 삽통 개구(33f)의 사이를 기밀하게 하는 원환형의 실링(sealing) 부재(35b)가 장착되어 있다. 삽통부(35a)는, 스테이지(34) 상에 설치되는 웨이퍼(W)의 외경 치수와 대략 동일한 외경 치수로 되어 있다. 삽통부(35a)의 평면형의 하단면(35c)의 중심 위치에는, 액 토출구(35d)가 개구되어 있다. 액 토출구(35d)는, 삽통부(35a)의 동심형으로 형성되고, 상측 컵(33)의 삽통 개구(33f)보다 상측의 위치에 개구된 액 공급구(35e)에 통한 구성으로 되어 있다.
또한, 액 토출 노즐(35)은, 액 토출구(35d)의 중심 위치가, 스테이지(34) 상에 설치된 웨이퍼(W)의 중심 위치 상에 위치하도록, 스테이지(34)에 대향시켜 장착되어 있다. 즉, 액 토출 노즐(35)은, 상측 컵(33)의 중심 위치에 장착되고, 이 상측 컵(33)은, 하측 컵(32)의 동심형으로 장착되고, 이 하측 컵(32)의 중심 위치에 스테이지(34)가 장착되어 있다.
여기서, 액 토출 노즐(35)은, 웨이퍼(W)를 세정할 때 세정액(L)이 공급되고, 웨이퍼(W) 상에 남은 세정액(L)을 제거하기 위해 린스액(R)이 공급되고, 린스액(R)을 웨이퍼(W) 상으로부터 비산시키기 위하여 가스(G)가 공급되도록 구성되며, 이들 세정액(L), 린스액(R) 및 가스(G)가 액 공급구(35e)로부터 액 토출구(35d)로 보내지도록 구성되어 있다. 세정액(L), 린스액(R) 및 가스(G)의 공급은, 컨트롤 유닛(4)에 의해 제어되고 있다.
액 토출 노즐(35)의 삽통부(35a)의 상단측에는, 상측으로 갈수록 테이퍼형으로 확개한 형상의 공진체 장착부(35f)가 일체로 설치되어 있다. 공진체 장착부(35f)의 상단측은, 평탄한 공진체 장착면(35g)이 되어 있다. 공진체 장착면(35g)에는, 원환형의 초음파 진동자(PZT)(38)가 동심형으로 장착되어 있다. 초음파 진동자(38)는, 액 토출 노즐(35)과 웨이퍼(W)의 사이의 공간(S)을 채우도록 공급된 세정액(L)에 초음파 진동을 부여하고, 이 초음파 진동시킨 세정액(L)에 의한 웨이퍼(W) 상의 세정력을 향상시킨다. 그리고, 공진체 장착면(35g)에 조사되는 광을 반사시켜 웨이퍼(W) 상에 조사시킬 목적으로, 공진체 장착면(35g)을 경면 가공할 수도 있다.
다음으로, 상기 제1 실시형태의 웨이퍼 세정기(1)를 사용한 세정 방법에 대하여 도 4 내지 도 7을 참조하면서 설명한다.
도 4는, 웨이퍼 세정기(1)의 웨이퍼 반입 상태를 나타낸 단면도로서, (a)는 정면 단면도, (b)는 측면 단면도이다. 도 5는, 웨이퍼 세정기(1)의 웨이퍼 반입 상태로부터 웨이퍼 유지 상태로의 이행 시의 상태를 나타낸 단면도로서, (a)는 정면 단면도, (b)는 측면 단면도이다. 도 6은, 웨이퍼 세정기(1)의 웨이퍼 유지 상태를 나타낸 단면도로서, (a)는 정면 단면도, (b)는 측면 단면도이다. 도 7은, 웨이퍼 세정기(1)에 의한 세정 공정을 나타낸 도면으로서, (a)는 세정액 적하 시, (b)는 세정 시, (c)는 폐액 시, (d)는 세정액 추가 시, (e)는 세정 시, (f)는 폐액 시, (g)는 린스액 적하 시, (h)는 세정 시, (i)는 블로우시, (j)는 완료 시이다.
<준비 공정>
먼저, 컨트롤 유닛(4)에 의해 세정 유닛(3)의 에어 실린더(37)를 구동시켜, 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 스핀 테이블(36)을 가장 상승한 위치까지 상승시킨다. 이 때, 스핀 테이블(36)의 상승 이동에 연동하여, 스테이지(34)의 걸림편부(34i) 중 척 핀(34k)이 직경 방향으로 이동하여 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(W)를 지지하는 위치보다 외측으로 척 핀(34k)이 이동한다.
<반입 공정>
이 상태에서, 세정이 필요한 웨이퍼(W)가 수용된 미니멀 셔틀을, 웨이퍼 세정기(1)의 전실(2d)의 도킹 포트(2e)에 끼워맞춤시켜 설치한다. 이 상태에서, 웨이퍼 세정기(1)의 소정 위치에 설치되어 있는 스타트 스위치(도시하지 않음)를 누른다.
그렇게 하면, 도킹 포트(2e)에 설치된 미니멀 셔틀이 개방되고, 이 미니멀 셔틀 내에 수용되어 있는 웨이퍼(W)가, 웨이퍼 반송 로봇(5)의 기체의 선단부에 설치된다. 이 후, 기체가 신장되면서 이 기체의 선단부에 설치되어 있는 웨이퍼(W)가, 웨이퍼 반송 공간(5a)을 통하여 스핀 테이블(36)의 지지편부(36b) 사이에 반송되면서 이들 지지편부(36b) 사이에 웨이퍼(W)가 설치된다. 이 때, 도 4의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 스핀 테이블(36)의 지지편부(36b) 사이에 웨이퍼(W)가 유지된 상태가 된다.
<설치 공정>
이 후, 에어 실린더(37)가 구동하여, 도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(W)가 설치된 스핀 테이블(36)이 하강한다. 그리고, 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이, 스핀 테이블(36)의 하강 이동에 연동하여, 스테이지(34)의 걸림편부(34i) 중 척 핀(34k)이 중심축 방향으로 이동하여 도 6의 (a) 및 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이, 이 척 핀(34k)을 포함하는 각각의 걸림편부(34i) 사이에 웨이퍼(W)가 설치되고, 이들 걸림편부(34i) 사이에 설치된 웨이퍼(W)가 척 핀(34k)에 의해 유지, 즉 척킹(협지)된다.
이 때, 스핀 테이블(36)은, 스테이지(34)의 폐색 부재(34g) 상에 설치될 때까지, 에어 실린더(37)의 구동에 의해 하강한다. 그리고, 도 6의 (a) 및 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이, 폐색 부재(34g)에 스핀 테이블(36)이 설치한 상태에서, 에어 실린더(37)가 스핀 테이블(36)로부터 분리되어, 스핀 테이블(36)이 스테이지(34)와 함께 주위 방향으로 회전 구동 가능하도록 구성된다.
이 후, 도 3에 나타낸 바와 같이, 세정 챔버(31)의 상측 컵(33)의 당접면(33d)이 하측 컵(32)의 주위면부(32a)의 상단부와 맞닿을 때까지, 상측 컵(33)이 하강하여 상측 컵(33)이 하측 컵(32)에 끼워맞춘 상태로 되어, 이들 상측 컵(33)과 하측 컵(32)과의 끼워맞춤이 패킹(33e)에 의해 기밀 유지된 상태로 된다. 이 때, 액 토출 노즐(35)은, 상측 컵(33)과 함께 하강하여 이 액 토출 노즐(35)의 하단면(35c)이, 스테이지(34) 상에 설치된 웨이퍼(W)와 동심형이면서 웨이퍼(W)와의 사이에 소정 간격을 둔 공간(S)을 설치한 상태로 된다.
<세정 공정>
이어서, 세정액 공급 공정으로서, 컨트롤 유닛(4)에 의한 제어에 의해, 약액 탱크로부터 액 토출 노즐(35)의 액 공급구(35e)에 상온의 세정액(L)이 공급되고, 도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이, 액 토출 노즐(35)의 액 토출구(35d)로부터 웨이퍼(W) 상에 세정액(L)이 적하되어도 7의 (b)에 나타낸 바와 같이, 이 세정액(L)이 가지는 표면 장력, 액 토출 노즐(35)의 하단면(35c)의 젖음성, 웨이퍼(W)의 젖음성 등에 의해, 웨이퍼(W)의 전체면에 걸쳐, 액 토출 노즐(35)의 하단면(35c)과 웨이퍼(W)의 사이의 공간(S)의 거의 전체 영역이 세정액(L)에 의해 채워지고, 이 공간(S)으로부터 세정액(L)이 흘러내리지 않을 정도의 소정량, 예를 들면, 수 ml 정도의 미소량의 세정액(L)이 액 토출 노즐(35)의 액 토출구(35d)로부터 토출된다.
이 상태에서, 액 토출 노즐(35)에 장착된 초음파 진동자(38)에 의해, 액 토출 노즐(35)의 하단면(35c)과 웨이퍼(W)의 사이의 공간(S)을 채우는 세정액(L)에 초음파 진동이 부여되고, 또한 램프(34e)가 점등되고, 이 램프(34e)로부터의 광이 웨이퍼(W)에 공급되고, 이 웨이퍼(W)에 공급된 광에 의한 열이, 적어도 웨이퍼(W)와 세정액(L)과의 계면 부분에 공급되어 가열된다.
이 때, 램프(34e)로부터의 광은, 이 램프(34e)를 덮는 리플렉터(34f)에서 집광되고, 이 집광된 광이 집광 플레이트(34h)를 통과하여 웨이퍼(W)의 이면(裏面)에 조사되고, 웨이퍼(W) 상에 공급되어 있는 세정액(L)이 소정 온도까지 가열된다. 이와 동시에, 액 토출 노즐(35)의 하단면(35c)과 웨이퍼(W)의 사이의 공간(S)에 세정액(L)이 유지되고, 이 공간(S)으로부터 세정액(L)이 흘러내리지 않을 정도, 예를 들면, 600 rpm 미만의 회전 속도로 회전축(34a)이 회전 구동부(34b)에 의해 회전 구동되고, 이 회전축(34a)의 회전에 따라 스테이지(34)에 유지되어 있는 웨이퍼(W)가 스핀 회전되고, 이들 초음파 진동, 램프 가열 및 스핀 회전에 의해 웨이퍼(W)가 세정액(L)에 의해 가열 스핀 세정된다.
<액 제거 공정>
이 후, 램프(34e)에 의한 발광이 정지되고, 또한, 초음파 진동자(38)에 의한 초음파 진동이 정지되고 나서, 도 7의 (c)에 나타낸 바와 같이, 회전 구동부(34b)에 의한 회전축(34a)의 회전 구동이, 예를 들면, 600 rpm 이상으로 가속되고, 액 토출 노즐(35)의 하단면(35c)과 웨이퍼(W)의 사이의 공간(S)에 개재(介在)시킨 세정액(L)이 원심력에 의해 비산되어 배출된다. 이 때, 비산된 세정액(L)은, 스핀 테이블(36) 상으로 비산되어 이 스핀 테이블(36) 자체의 회전에 의해, 이 스핀 테이블(36)의 외주 에지로부터 하측 컵(32) 내로 흘러내리고, 이 하측 컵(32)에 설치된 폐액구로부터, 세정 챔버(31) 밖으로 배출된다.
<연속 공정>
또한, 예를 들면, 세정액(L)의 열화에 의한 사용 수명 등의 소정의 필요에 따라, 도 7의 (d) 내지 도 7의 (f)에 나타낸 바와 같이, 상기 세정 공정 및 액 제거 공정을 복수 회 반복하여 세정액(L)을 간헐적으로 토출하고, 액 토출 노즐(35)의 하단면(35c)과 웨이퍼(W)의 사이의 공간(S)에 새로운 세정액(L)을 추가로 적하하고 나서 스핀 회전된 웨이퍼(W)가 가열 스핀 세정된 후, 이 공간(S)에 개재시킨 이미 세정된 세정액(L)이 비산되어 배출된다.
<린스 공정>
이어서, 도 7의 (g)에 나타낸 바와 같이, 회전 구동부(34b)에 의한 회전 구동에 의해, 예를 들면, 600 rpm 미만의 회전 속도로 스테이지(34)가 회전한 상태에서, 약액 탱크로부터 액 토출 노즐(35)의 액 공급구(35e)에 린스액이 공급되고, 액 토출 노즐(35)의 액 토출구(35d)로부터 웨이퍼(W) 상에 린스액(R)이 연속적으로 적하되어 웨이퍼(W) 상으로부터 린스액(R)을 흐르게 하면서, 웨이퍼(W) 상에 남은 세정액(L)이 린스액(R)에 의해 씻겨져서 린스된다.
<건조 공정>
이 후, 램프(34e)가 온되고 웨이퍼(W)가 가열되고, 또한 도 7의 (h)에 나타낸 바와 같이, 회전 구동부(34b)에 의한 회전축(34a)의 회전 구동이, 예를 들면, 1000 rpm 이상으로 가속되고, 또한 가스(G)가 액 토출 노즐(35)의 액 공급구(35e)에 공급되고, 액 토출 노즐(35)의 액 토출구(35d)로부터 웨이퍼(W) 상으로 가스(G)가 분사되어, 웨이퍼(W) 상에 남은 린스액(L)이 원심력과 가스(G)의 분사에 의해 웨이퍼(W) 밖으로 비산되고 블로우되어 건조되어 도 7의 (j)에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(W)의 세정이 완료된다. 이 때, 비산된 린스액(L)도, 스핀 테이블(36)로부터 하측 컵(32) 내로 흘러내리고, 하측 컵(32)의 폐액구로부터 배출된다.
<반출 공정>
이 후, 전술한 반입 공정의 역동작이 행해지고, 에어 실린더(37)의 구동에 의해 스핀 테이블(36)이 상승 이동되어, 도 6의 (a) 및 도 6의 (b)에 나타낸 상태로부터, 도 4의 (a) 및 도 4의 (b)에 나타낸 상태에 구동된다. 이 때, 스핀 테이블(36)의 상승 이동에 연동하여 걸림편부(34i) 중 척 핀(34k)이 직경 방향(외측)으로 이동하여, 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이, 이들 걸림편부(34i)에 의한 웨이퍼(W)의 척킹이 해제되어 언척킹 상태가 된다. 이 후, 도 4의 (a) 및 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 스핀 테이블(36)의 지지편부(36b)의 사이로 웨이퍼(W)가 전달된다.
이어서, 웨이퍼 반송 로봇(5)이 구동되고, 이 웨이퍼 반송 로봇(5)의 기체의 선단부에 웨이퍼(W)가 설치되고 나서 되돌리도록 동작되고, 웨이퍼 반송 공간(5a)을 통하여 웨이퍼 반송 로봇(5) 내에 웨이퍼(W)가 반송되고 미니멀 셔틀 상에 설치되고 나서, 이 미니멀 셔틀이 닫힘 조작된다. 그리고, 이 웨이퍼(W)가 수용된 미니멀 셔틀을, 전실(2c)의 도킹 포트(2d)로부터 분리함으로써, 웨이퍼 세정기(1)로부터 웨이퍼(W)가 반출된다.
<작용 효과>
실리콘 웨이퍼 등의 웨이퍼를 세정하는 방법으로서는, RCA 세정이 알려져 있다. RCA 세정은, 웨이퍼 상에 부착된 미립자 제거를 목적으로 한 암모니아수와 과산화 수소수로 구성되는 SC1(Standard Clean 1) 세정과, 웨이퍼 상에 부착된 금속 불순물 제거를 목적으로 한 염산과 과산화 수소수로 구성되는 SC2(Standard Clean 2) 세정의 조합으로 이루어진다. RCA 세정에서는, 각 약액을 소정 온도까지 가열할 필요가 있으며, 웨이퍼를 세정액 중에 침지시키는 침지식 세정의 경우에 있어서는, 일반적으로 구성비율이 높은 순수를 가열하고, 이 가열한 순수에 약액을 혼합함으로써 소정의 온도의 세정액으로 만들어 세정을 행하고 있다. 필요에 따라, 라인 히터 등으로 보온을 행하는 경우도 있다.
한편, 항상 새로운 세정액을 계속 공급하는 매엽(枚葉) 스핀 세정 방식의 경우에는, 약액을 혼합한 세정액을 탱크 등에 저장시켜 가열해 두고, 이 가열한 세정액을 웨이퍼 상에 공급하여 세정한다. 즉, 매엽 스핀 세정 방식에서는, 웨이퍼의 세정을 행하기 전의 대기 시에 있어서도 세정액을 소정 온도로 보온해 둘 필요가 있으며, 세정액의 보온에 방대한 에너지가 필요하게 된다. 또한, 웨이퍼 상에 토출된 세정액은, 웨이퍼 및 외기와의 온도차에 의해 열을 빼앗기게 되어, 토출 직후보다 온도가 저하된다. 이 온도 저하를 고려하여, 사용 상정(想定) 온도 이상으로 가열한 세정액을 사용하는 대응이 가능하지만, 새로운 가열 에너지가 필요하게 된다. 또한, 휘발성이 높은 세정액의 경우에는, 가열에 의해 약액의 농도가 변화할 우려가 있다.
이에, 전술한 바와 같이, 상기 제1 실시형태의 웨이퍼 세정기(1)에 있어서는, 웨이퍼(W)를 가열 스핀 세정할 때, 액 토출 노즐(35)의 하단면(35c)과 웨이퍼(W)의 사이의 공간(S)으로부터 흘러내리지 않을 정도의 소정량의 세정액(L)을, 액 토출 노즐(35)의 액 공급구(35e)로부터, 액 토출 노즐(35)의 하단면(35c)과 웨이퍼(W)의 사이의 공간(S)에 공급하고, 도 7의 (b)에 나타낸 바와 같이, 세정액(L)이 가지는 표면 장력, 액 토출 노즐(35)의 하단면(35c)의 젖음성, 웨이퍼(W)의 젖음성 등에 의해, 액 토출 노즐(35)의 하단면(35c)과 웨이퍼(W)의 사이의 공간(S)이 세정액(L)에 의해 채워져, 이 세정액(L)을 개재시킨 상태로 한다.
이 상태에서, 초음파 진동자(38)에 의해 액 토출 노즐(35)의 하단면(35c)과 웨이퍼(W)와의 사이의 공간(S)을 채운 세정액(L)에 초음파 진동을 부여하고, 램프(34e)로부터의 광을 리플렉터(34f) 및 집광 플레이트(34h)를 통하여 웨이퍼(W)에 공급하고, 이 웨이퍼(W)를 통하여 세정액(L)을 가열하고, 또한 회전 구동부(34b)에 의해 스테이지(34)를 회전 구동시켜 웨이퍼(W)를 스핀 회전시키고, 웨이퍼(W)를 세정액(L)에 의해 가열 스핀 세정시킨다.
그 결과, 세정액(L)을 웨이퍼(W) 상에 계속 공급하면서 웨이퍼(W)를 가열 스핀 세정하는 경우에 비해, 적은 양의 세정액(L)으로 웨이퍼(W)를 세정할 수 있는 동시에, 액 토출 노즐(35)의 하단면(35c)과 웨이퍼(W)의 사이의 공간을 세정액(L)에 의해 채운 상태에서, 웨이퍼(W)를 스핀 회전시키므로, 세정액(L)이 가지는 표면 장력에 의해, 액 토출 노즐(35)의 하단면(35c)과 웨이퍼(W)의 사이의 공간(S)에서의 세정액(L)의 유지를 확실하게 할 수 있고, 이 공간(S)으로부터의 원심력에 의하여 세정액(L)이 흘러내리는 것을 방지할 수 있으므로, 적은 양의 세정액(L)으로 웨이퍼(W)를 효율적으로 세정할 수 있어, 세정액(L)의 사용량을 절약할 수 있다.
특히, 액 토출 노즐(35)의 하단면(35c)을 웨이퍼(W)의 외경 치수와 대략 동일한 외경 치수를 가지는 평면형으로 하고, 이 액 토출 노즐(35)의 하단면(35c)과 웨이퍼(W)의 사이의 공간(S)에 세정액(L)을 개재시키는 구성으로 하고 있다. 이에 따라, 액 토출 노즐(35)의 하단면(35c)과 웨이퍼(W)의 사이의 공간(S)에 개재시킨 세정액(L)의 액막의 두께가, 웨이퍼(W)의 중심 위치로부터 외주 에지 위치까지에 걸쳐 균등(일정)하게 된다. 따라서, 초음파 진동자(38)에 의한 초음파 진동 및 회전 구동부(34b)에 의한 웨이퍼(W)의 스핀 회전에 의해, 웨이퍼(W)의 중심 위치로부터 외주 에지 위치까지에 걸쳐 효율적으로 세정액(L)을 대류(對流)시킬 수 있다.
또한, 액 토출 노즐(35)의 하단면(35c)이 세정액(L)과 접하고 고정단(固定端)으로서 작용하므로, 세정액을 효율적으로 교반시킬 수 있고, 또한 액 토출 노즐(35)의 하단면(35c)과 웨이퍼(W)의 사이의 공간(S)에 개재시킨 세정액(L)을 효율적으로 초음파 진동시킬 수 있다. 따라서, 액 토출 노즐(35)의 하단면(35c)과 웨이퍼(W)의 사이의 공간(S)에 개재시킨 세정액(L)을 균일하게 가열할 수 있다.
또한, 램프(34e)로부터의 광이 웨이퍼(W)와 세정액(L)과의 계면 부분, 구체적으로는 웨이퍼(W)의 이면에 집광하도록, 리플렉터(34f)에 의해 집광시키고 나서 집광 플레이트(34h)를 통과시켜 웨이퍼(W)에 조사시켜 안내하는 구성으로 하고 있다. 이에 따라, 웨이퍼(W) 상에 공급하는 세정액(L)을 가열하고 나서 공급하거나, 웨이퍼(W)가 설치되는 스테이지(34) 등을 가열하여 웨이퍼(W) 상에 공급되는 세정액(L)을 가열하는 경우 등에 비해, 웨이퍼(W)와는 비접촉의 상태이며, 웨이퍼(W)의 이면에 조사되는 광으로 웨이퍼(W) 및 세정액(L)을 가열하므로, 사전에 세정액(L)을 가열할 필요가 없어져, 웨이퍼(W)의 표면을 세정액(L)에 의해 세정할 때의 최적 개소인, 웨이퍼(W)와 세정액(L)이 접촉하는 계면 부분을 효율적으로 가열할 수 있다. 또한, 램프(34e)의 온/오프를 제어하거나, 램프(34e)의 출력을 제어함으로써, 액 토출 노즐(35)의 하단면(35c)과 웨이퍼(W)의 사이의 공간(S)에 개재시킨 세정액(L)을 양호한 응답성으로 온도 제어할 수 있다.
또한, 스테이지(34)를 복수의 걸림편부(34i)에 의해 구성하고, 이들 걸림편부(34i)의 걸림 스텝부(34j)에 웨이퍼(W)를 걸리게 하여 웨이퍼(W)를 유지하는 구성으로 하고, 이들 걸림편부(34i) 사이에 집광 플레이트(34h)를 위치시키고, 집광 플레이트(34h)의 아래쪽에 리플렉터(34f) 및 램프(34e)를 설치시킨 구성으로 하고 있다. 그 결과, 램프(34e)로부터의 광을 리플렉터(34f) 및 집광 플레이트(34h)를 통하여 직선적으로 웨이퍼(W)의 이면에 조사할 수 있고, 집광 플레이트(34h)를 통과한 광을 웨이퍼(W)의 이면에 직접 조사할 수 있으므로, 웨이퍼(W)로의 광의 조사를 효율적으로 할 수 있어, 웨이퍼(W)를 통한 세정액(L)의 가열를 더욱 효율적으로 할 수 있다.
또한, 세정액(L)을 공급하기 위한 액 토출 노즐(35)에 대하여, 웨이퍼(W)를 협지한 반대측에 램프(34e)를 설치하고, 램프(34e)로부터의 광을 웨이퍼(W)에 조사시켜 가열하고, 웨이퍼(W)와 함께 세정액(L)을 가열하는 구성으로 하고 있다. 이에 따라, 액 토출 노즐(35)과 램프(34e)의 설치 개소의 간섭을 없앨 수 있는 동시에, 웨이퍼(W)와 세정액(L)과의 계면 부분을 효율적으로 또한 적절하게 가열할 수 있다.
또한, 가열 스핀 세정 시의 웨이퍼(W)의 회전 속도를, 액 토출 노즐(35)의 하단면(35c)과 웨이퍼(W)의 사이의 공간(S)으로부터 세정액(L)이 흘러내리지 않을 정도, 예를 들면, 600 rpm 미만의 회전 속도로 회전 구동부(34b)에 의해 회전 구동시키고 있다. 이에 따라, 웨이퍼(W)의 회전 시에 세정액(L)에 생기는 원심력에 의해, 액 토출 노즐(35)의 하단면(35c)과 웨이퍼(W)의 사이의 공간(S)으로부터 세정액(L)이 흘러나오는 것을 없앨 수 있다.
또한, 상측 컵(33)의 중심 위치에 액 토출 노즐(35)을 고정시키고, 상측 컵(33)의 상하 이동에 연동하여 액 토출 노즐(35)이 상하 이동하는 구성으로 하고 있다. 이에 따라, 상측 컵(33)에 대한 액 토출 노즐(35)의 장착 위치를 조정함으로써, 액 토출 노즐(35)의 하단면(35c)과 스테이지(34) 상에 설치된 웨이퍼(W)의 사이의 공간(S)의 간격을, 이 공간(S)에 세정액(L)을 채워서 유지할 수 있다. 즉, 액 토출 노즐(35)의 하단면(35c)과 웨이퍼(W)의 사이의 공간(S)의 간격을, 사용하는 세정액(L)의 젖음성 등의 성질에 대응시켜 조정할 수 있으므로, 예를 들면, 상이한 성질의 세정액(L)을 사용하여 웨이퍼(W)를 세정하는 경우에도, 웨이퍼(W)를 회전시킬 때 생길 수 있는, 액 토출 노즐(35)의 하단면(35c)과 웨이퍼(W)의 사이의 공간(S)으로부터 세정액(L)이 흘러내리는 것을 방지할 수 있다.
또한, 스테이지(34) 상에 웨이퍼(W)가 설치된 상태에서, 상측 컵(33)을 하강시킴으로써, 상측 컵(33)의 당접면(33d)이 하측 컵(32)의 주위면부(32a)의 상단부와 맞닿고, 또한 상측 컵(33)의 감합편부(33c)가 하측 컵(32)의 주위면부(32a)에 내측에서 끼워맞추어져서, 이들 상측 컵(33)과 하측 컵(32)과의 끼워맞춤이 기밀 유지된다. 그 결과, 웨이퍼(W)의 가열 스핀 세정 후에, 이 웨이퍼(W)와 액 토출 노즐(35)의 하단면(35c)의 사이에 공급한 세정액(L)이나, 웨이퍼 상에 공급되는 린스액(R)을, 웨이퍼(W)를 회전시켜 웨이퍼(W) 상으로부터 비산시켜 폐액시킨 경우에 있어서의, 상측 컵(33) 및 하측 컵(32) 내로부터의 세정액(L)이나 린스액(R)의 누출을 방지할 수 있다.
[제2 실시형태]
도 8은, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 웨이퍼 세정기(1)의 일부를 나타낸 도면으로서, (a)는 평면도, (b)는 측면도이다. 본 발명의 제2 실시형태가 전술한 제1 실시형태와 상이한 것은, 제1 실시형태는, 스테이지(34)를 구성하는 걸림편부(34i)가 평면에서 볼 때 직사각형인데 비해, 제2 실시형태는, 각각의 걸림편부(34i)가 평면에서 볼 때 원형상이다. 그리고, 그 외의 구성은 제1 실시형태와 동일하며, 제1 실시형태와 동일하거나 또는 대응하는 부분에는 동일한 부호를 부여하고 있다.
각각의 걸림편부(34i)는, 복수, 예를 들면, 5개 정도 폐색 부재(34g) 상에 장착되어 있다. 각각의 걸림편부(34i)는, 도 8의 (a) 및 도 8의 (b)에 나타낸 바와 같이, 집광 플레이트(34h)를 에워싸도록 등 간격으로 이격되어 장착되어 있다. 각각의 걸림편부(34i)는, 대략 원기둥형으로 형성되고, 각각의 걸림편부(34i)의 하단부가 폐색 부재(34g)에 끼워맞추어진 상태로 되어 돌출되어 있다. 각각의 걸림편부(34i)의 상단측의 중심 위치에는, 웨이퍼(W)의 외주 에지를 걸기 위한 걸림 볼록부(34m)가 설치되어 있다.
각각의 걸림 볼록부(34m)는, 걸림편부(34i)의 외경 치수보다 작은 외경 치수의 대략 원기둥형으로 형성되고, 걸림편부(34i)의 동심형으로 장착되어 있다. 각각의 걸림 볼록부(34m)의 상단측의 외주 에지는 테이퍼형으로 축경(縮徑)된 형상으로 되어 있다. 각각의 걸림편부(34i)의 걸림 스텝부(34j)는, 걸림 볼록부(34m)의 주위면부와 각각의 걸림편부(34i)의 상단면에 의해 형성되어 있다. 이들 걸림편부(34i) 중 하나는, 상기 제1 실시형태와 마찬가지로, 척 핀(34k)으로 되어 있다.
이와 같이 구성한 본 발명의 제2 실시형태는, 전술한 제1 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있는 점 외에, 각각의 걸림편부(34i)를 평면에서 볼 때 원통형으로 한 것에 의해, 이들 걸림편부(34i) 자체의 강도를 확보할 수 있는 동시에, 웨이퍼 세정기(1)로 가열 스핀 세정 처리하는 웨이퍼(W)의 크기나 형상에 대응시킨 걸림편부(34i)로 교환함으로써, 각종 크기나 형상이 상이한 웨이퍼(W)를 가열 스핀 세정 처리하는 것이 가능하게 된다.
[제3 실시형태]
도 9는, 본 발명의 제3 실시형태에 따른 웨이퍼 세정 장치(1)의 일부를 나타낸 도면으로서, (a)는 평면도, (b)는 측면도이다. 본 발명의 제3 실시형태가 전술한 제1 실시형태와 상이한 점은, 제1 실시형태는, 스테이지(34)를 구성하는 각각의 걸림편부(34i)가 집광 플레이트(34h)에 대하여 별개의 구성인 것에 대하여, 제3 실시형태는, 각각의 걸림편부(34i)가 집광 플레이트(34h)와 일체의 구성으로 되어 있다. 그리고, 그 외의 구성은 제1 실시형태와 동일하며, 제1 실시형태와 동일하거나 또는 대응하는 부분에는 동일한 부호를 부여하고 있다.
각각의 걸림편부(34i)는, 복수, 예를 들면, 5개 정도 형성되어 있고, 이들 걸림편부(34i) 중 1개가, 상기 제1 실시형태와 마찬가지로, 척 핀(34k)이 되고, 직경 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 척 핀(34k)을 제외한 합계 4개의 걸림편부(34i)는, 도 9의 (a) 및 도 9의 (b)에 나타낸 바와 같이, 집광 플레이트(34h)를 에워싸도록 등 간격으로 이격시킨 위치에 있어서 집광 플레이트(34h)의 외주면에 일체로 장착되어 일체형으로 되어 있다. 척 핀(34k)을 제외한 합계 4개의 걸림편부(34i)는, 예를 들면, 석영이나 단결정 사파이어 등의 광을 투과하는, 집광 플레이트(34h)와 동일한 소재에 의해 구성되어 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 제3 실시형태는, 전술한 제1 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있는 점 외에, 척 핀(34k)을 제외한 합계 4개의 걸림편부(34i)가 집광 플레이트(34h)와 일체형이므로, 웨이퍼 세정기(1)의 부품수를 적게 할 수 있는 동시에, 램프(34e)에서 발광한 광을, 각각의 걸림편부(34i)를 투과시켜 웨이퍼(W)로 안내하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 웨이퍼(W)와 세정액(L)과의 계면 부분을 더욱 적절하게 또한 효율적으로 가열할 수 있다.
[제4 실시형태]
도 10은, 본 발명의 제4 실시형태에 따른 웨이퍼 세정기(1)의 개략을 나타내는 설명도이다. 본 발명의 제4 실시형태가 전술한 제1 실시형태와 상이한 점은, 제1 실시형태는, 스테이지(34)의 아래쪽에 램프(34e)가 설치된 구성인 것에 비해, 제4 실시형태는, 스테이지(34)의 위쪽에 램프(34e)가 설치된 구성이다. 그리고, 그 외의 구성은 제1 실시형태와 동일하며, 제1 실시형태와 동일하거나 또는 대응하는 부분에는 동일한 부호를 부여하고 있다.
램프(34e)에는, 리플렉터(34f)가 장착되고, 리플렉터(34f)에서 집광되는 광이 웨이퍼(W)의 표면(처리면) 측으로 조사하도록 하여 장착되어 있다. 즉, 램프(34e)는, 웨이퍼(W)에 면하는 위치에 설치되어 있다. 리플렉터(34f)는, 상측 컵(33)의 삽통 개구(33f)에 끼워맞춤시켜 장착되어 있고, 상측 컵(33) 내에 수용된 램프(34e)로부터의 광을 리플렉터(34f)에 의해 집광시켜 웨이퍼(W) 상에 조사시킨다.
액 토출 노즐(35)은, 상측 컵(33) 중 어느 하나의 위치에 장착되어 있고, 액 토출 노즐(35)로부터의 토출되는 세정액(L)이 리플렉터(34f)의 하단면과 웨이퍼(W)의 사이에 공급 가능한 구성으로 되어 있다.
이와 같이 구성한 본 발명의 제4 실시형태는, 웨이퍼(W)에 면한 위치에 램프(34e)가 장착되어 있으므로, 전술한 제1 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있는 점 외에, 웨이퍼(W)를 통하지 않고 세정액(L)의 위쪽으로부터 직접적으로 세정액(L)을 가열할 수 있으므로, 웨이퍼(W)와 세정액(L)과의 계면 부분을 더욱 효율적으로 가열할 수 있다.
[제5 실시형태]
도 11은, 본 발명의 제5 실시형태에 따른 웨이퍼 세정기(1)의 세정 공정을 나타낸 도면으로서, (a)는 세정액 적하 시, (b)는 세정 시, (c)는 폐액 시, (d)는 세정액 추가 시, (e)는 세정 시, (f)는 폐액 시, (g)는 린스액 적하 시, (h)는 세정 시, (i)는 블로우 시, (j)는 완료 시이다. 본 발명의 제5 실시형태가 전술한 제1 실시형태와 상이한 점은, 제1 실시형태는, 액 토출 노즐(35)의 하단면(35c)과 웨이퍼(W)의 사이의 공간(S)에 세정액(L)을 채워서 세정하는 구성인 점에 비해, 제5 실시형태는, 흘러내리지 않을 정도의 양의 세정액(L)을 웨이퍼(W) 상에 공급하여 세정하는 구성이다. 그리고, 그 외의 구성은 제1 실시형태와 동일하며, 제1 실시형태와 동일하거나 또는 대응하는 부분에는 동일한 부호를 부여하고 있다.
<세정 공정>
상기 제5 실시형태의 웨이퍼 세정기(1)에 의한 세정 방법은, 먼저, 도 11의 (a)에 나타낸 바와 같이, 액 토출 노즐(35)의 액 토출구(35d)로부터 웨이퍼(W) 상에 세정액(L)이 적하되어, 도 11의 (b)에 나타낸 바와 같이, 세정액(L)이 가지는 표면 장력, 및 웨이퍼(W)의 젖음성 등에 의해, 웨이퍼(W) 상으로부터 흘러내리지 않을 정도의 세정액(L)이 공급되고, 웨이퍼(W)의 표면 전체가 세정액(L)에 의해 채워지고, 웨이퍼(W) 상에 세정액(L)이 수적형(水滴形)으로 솟아오른 상태가 되는 정도의 소정량의 세정액(L)이 액 토출 노즐(35)의 액 토출구(35d)로부터 토출된다. 이 상태에서, 초음파 진동자(38)에 의한 초음파 진동, 램프(34e)에 의한 가열, 및 스테이지(34)의 스핀 회전이 가해져서, 웨이퍼(W)가 세정액(L)에 의해 가열 스핀 세정된다.
<액 제거 공정>
이 후, 도 11의 (c)에 나타낸 바와 같이, 스테이지(34)의 스핀 회전이, 예를 들면, 600 rpm 이상으로 가속되고, 웨이퍼(W) 상의 세정액(L)이 원심력에 의해 비산되어 배출된다.
<연속 공정>
또한, 필요에 따라, 도 11의 (d) 내지 도 11의 (f)에 나타낸 바와 같이, 상기 세정 공정 및 액 제거 공정을 복수 회 반복하고, 웨이퍼(W) 상에 새로운 세정액(L)을 추가 적하하고 나서 가열 스핀 세정된 후, 이 웨이퍼(W) 상의 세정액(L)이 비산되어 배출된다.
<린스 공정>
이어서, 도 11의 (g)에 나타낸 바와 같이, 스테이지(34)를 스핀 회전시키면서, 웨이퍼(W) 상에 린스액(R)이 연속 적하되어, 웨이퍼(W) 상으로부터 린스액(R)을 흘리면서, 웨이퍼(W) 상에 남은 세정액(L)이 린스액(R)에 의해 씻겨져서 린스된다.
<건조 공정>
이 후, 도 11의 (h)에 나타낸 바와 같이, 스테이지(34)의 스핀 회전이 가속되고, 또한 웨이퍼(W) 상에 가스(G)가 분사되고, 웨이퍼(W) 상에 남은 린스액(R)이 웨이퍼(W) 밖으로 비산되어 건조되어, 도 11의 (j)에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(W)의 세정이 완료된다.
<작용 효과>
이와 같이 구성된 본 발명의 제5 실시형태는, 웨이퍼(W) 상에 세정액(L)이 수적형으로 솟아오른 상태가 되는 정도의 소정량의 세정액(L)을 웨이퍼(W) 상에 공급한 상태에서 가열 스핀 세정하는 구성으로 하고 있다. 이에 따라, 전술한 제1 실시형태와 마찬가지로, 세정액(L)을 웨이퍼(W) 상에 계속 공급하면서 웨이퍼(W)를 가열 스핀 세정하는 경우에 비해, 적은 양의 세정액(L)으로 웨이퍼(W)를 세정할 수 있다.
[그 외]
그리고, 상기 각각의 실시형태에 있어서는, 세정 챔버(31) 중 상측 컵(33)을 상하 이동 가능하게 하였지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않고, 하측 컵(32)을 상하 이동 가능하게 하고, 상측 컵(33)과는 별개로 액 토출 노즐(35)을 상하 이동 가능하게 하고, 스테이지(34) 상에 설치된 웨이퍼(W)에 대하여 액 토출 노즐(35)이 상대적으로 상하 이동 가능하게 할 수도 있다.
또한, 예를 들면, 레지스트 마스크 등의 웨이퍼(W) 이외의 피세정물을 세정하는 구성으로 할 수도 있다. 또한, 세정액(L)으로서는, 불산 외에, 오존수나, 황산과 과산화 수소수와의 혼합액, 수산화 칼륨 수용액 등이라도, 대응시켜 사용할 수 있다.
또한, 액 토출 노즐(35)의 하단면(35c)을 경면 가공하고, 이 하단면(35c)에 조사하는 광을 반사시켜 세정액(L) 및 웨이퍼(W)를 가열하는 구성으로도 할 수 있다. 또한, 램프는, 사용하는 세정액에 대응시키는 등, 크세논 램프 이외의 LED 램프 등이라도 된다.
또한, 상기 각각의 실시형태에 있어서는, 웨이퍼(W)를 가열 스핀 세정하는 웨이퍼 세정기(1)에 대하여 설명하였으나, 웨트 처리 장치로서는, 웨이퍼(W)를 가열 스핀 현상하는 스핀 현상 장치에 대해서도, 세정액(L) 대신 현상액을 사용하는 등에 의해, 대응시켜 사용할 수 있다.
1: 웨이퍼 세정기(웨트 처리 장치) 2: 하우징
2a: 장치 상부 2b: 장치 하부
2c: 오목형부 2d: 전실
2e: 도킹 포트 2f: 웨이퍼 처리실
3: 세정 유닛 31: 세정 챔버
32: 하측 컵 32a: 주위면부
32b: 바닥판부 32c 삽통공
32d: 경사면부 33: 상측 컵
33a: 수용부 33b: 내주면부
33c: 감합편부 33d: 당접면
33e: 패킹 33f: 삽통 개구
34: 스테이지 34a: 회전축
34b: 회전 구동부 34c: 수용 공간
34d: 램프 수용부 34e: 램프(가열부, 발광부)
34f: 리플렉터(집광부) 34g: 폐색 부재
34h: 집광 플레이트(집광부, 렌즈부) 34i: 걸림편부(핀재)
34j: 걸림 스텝부 34k: 척 핀
34m: 걸림 볼록부
35: 액 토출 노즐(공급 노즐, 공급부)
35a: 삽통부 35b: 실링 부재
35c: 하단면 35d: 액 토출구
35e: 액 공급구 35f: 공진체 장착부
35g: 공진체 장착면 36: 스핀 테이블
36a: 개구부 36b: 지지편부
37: 에어 실린더 38: 초음파 진동자
4: 컨트롤 유닛(제어부) 5: 웨이퍼 반송 로봇
5a: 웨이퍼 반송 공간 5b: 반송 챔버
W: 웨이퍼(피세정체, 피처리체)
L: 세정액(세정물, 처리액) S: 공간
G: 가스

Claims (18)

  1. 피세정물을 회전시키면서 세정물로 세정하는 웨트(wet) 처리 장치로서,
    상기 피세정물이 설치되는 스테이지;
    상기 스테이지를 주위 방향으로 회전시키는 회전 구동부;
    상기 스테이지에 설치된 상기 피세정물에 대향하여 설치되고, 상기 스테이지에 설치된 상기 피세정물 상에 상기 세정물을 공급하는 공급 노즐; 및
    상기 스테이지에 설치된 상기 피세정물의 대략 전체에 걸친 상기 공급 노즐과의 사이의 공간에, 상기 공간을 채우는 소정량의 상기 세정물을 상기 공급 노즐로부터 공급시키는 제어부
    를 포함하는 웨트 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 스테이지에 설치된 상기 피세정물과 상기 공급 노즐의 사이의 상기 공간에 상기 세정물을 채운 상태에서, 상기 스테이지를 회전시키는, 웨트 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 피세정물과 상기 공급 노즐의 사이에 채워진 상기 세정물이, 상기 피세정물과 상기 공급 노즐의 사이의 공간에 유지되는 속도로 상기 회전 구동부에 의해 상기 스테이지를 회전시키는, 웨트 처리 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공급 노즐은, 상기 스테이지 상에 설치된 상기 피세정물과의 간격이 조정 가능하도록 되어 있고,
    상기 제어부는, 상기 공급 노즐을 조정하여, 상기 공급 노즐과 상기 스테이지 상의 상기 피세정물의 사이의 공간을, 상기 공간에 상기 세정물을 채울 수 있는 소정 간격으로 하는, 웨트 처리 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피세정물은, 소정 사이즈의 평판형의 웨이퍼이며,
    상기 세정물은, 세정액이며,
    상기 제어부는, 상기 웨이퍼와 상기 공급 노즐의 사이의 공간에 표면 장력에 의해 유지되는 소정량의 상기 세정액을 상기 공급 노즐로부터 공급시키는, 웨트 처리 장치.
  6. 스테이지에 피세정물을 설치하는 설치 공정;
    상기 스테이지에 설치된 상기 피세정물의 대략 전체에 걸쳐, 상기 피세정물에 대향하여 위치하는 공급 노즐과의 사이의 공간에, 상기 공간을 채우는 소정량의 세정물을 공급하는 공급 공정; 및
    상기 스테이지를 회전시켜 상기 피세정물을 상기 세정물에 의해 세정하는 세정 공정
    을 포함하는 웨트 처리 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 세정 공정은, 상기 세정물이 상기 피세정물과 상기 공급 노즐의 사이의 공간에 유지되는 속도로 상기 스테이지를 회전시키는, 웨트 처리 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 세정 공정은, 상기 세정물이 상기 피세정물과 상기 공급 노즐의 사이의 공간으로부터 흘러내리지 않는 속도로 상기 스테이지를 회전시키는, 웨트 처리 방법.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공급 공정은, 상기 공급 노즐과 상기 스테이지를 상대적으로 이동시켜, 상기 공급 노즐과 상기 스테이지에 설치된 상기 피세정물의 사이를, 상기 공급 노즐과 상기 피세정물의 사이의 공간에 상기 세정물을 채울 수 있는 소정 간격으로 조정하고 나서, 상기 공간에 상기 세정물을 공급하는, 웨트 처리 방법.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피세정물은, 소정 사이즈의 평판형의 웨이퍼이며,
    상기 세정물은, 세정액이며,
    상기 공급 공정은, 상기 웨이퍼와 상기 공급 노즐의 사이의 공간에 표면 장력에 의해 유지되는 소정량의 상기 세정액을 공급하는, 웨트 처리 방법.
  11. 피처리체를 가열하면서 처리액을 공급하여 처리하는 웨트 처리 장치로서,
    상기 피처리체가 설치되는 스테이지;
    상기 스테이지에 설치된 상기 피처리체에 상기 처리액을 공급하는 공급부; 및
    상기 스테이지에 설치된 상기 피처리체에 면한 위치에 설치되고, 적어도 상기 피처리체와 상기 처리액과의 계면 부분을 가열하는 가열부
    를 포함하는 웨트 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 가열부는, 상기 스테이지를 사이에 두고, 상기 스테이지에 설치된 상기 피처리체의 반대측에 설치되고, 상기 피처리체를 통하여, 상기 피처리체와 상기 처리액과의 계면 부분을 가열하는, 웨트 처리 장치.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 가열부는, 발광부와, 상기 발광부에서 발광한 광을 집광하여 상기 피처리체와 상기 처리액과의 계면 부분으로 안내하는 집광부를 포함하는, 웨트 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 집광부는, 상기 발광부에서 발광한 광을 집광시키는 리플렉터(reflector)와, 상기 리플렉터에서 집광한 광을 상기 피처리체와 상기 처리액과의 계면 부분으로 안내하는 렌즈부를 포함하는, 웨트 처리 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 스테이지는, 상기 피처리체의 주위 에지를 유지하는 복수의 핀재에 의해 구성되며, 상기 복수의 핀재의 사이에 상기 렌즈부를 위치시키고 상기 렌즈부와 일체로 설치되어 있는, 웨트 처리 장치.
  16. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피처리체는, 소정 사이즈의 평판형의 웨이퍼이며,
    상기 처리액은, 상기 웨이퍼를 세정하기 위한 세정액인, 웨트 처리 장치.
  17. 스테이지에 피처리체를 설치하는 설치 공정;
    상기 스테이지에 설치된 상기 피처리체에 처리액을 공급하는 공급 공정; 및
    상기 공급 공정에서 상기 처리액을 공급하고 있는 상태에서, 상기 피처리체에 면한 위치로부터, 적어도 상기 피처리체와 상기 처리액과의 계면 부분을 가열하는 처리 공정
    을 포함하는 웨트 처리 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 처리 공정은, 상기 스테이지를 사이에 둔 상기 피처리체의 반대측으로부터, 상기 피처리체를 통하여, 상기 피처리체와 상기 처리액과의 계면 부분을 가열하는, 웨트 처리 방법.
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