KR20170015195A - 액 처리 방법 및 액 처리 장치 - Google Patents

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유다이 이토
가즈야 도바시
미사코 사이토
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 피처리체에 액을 공급하여 액 처리할 때에, 피처리체에 대한 미소한 메탈 함유 불순물의 부착을 억제하는 것을 목적으로 한다.
유지부에 유지된 피처리체의 대전을 제어함으로써, 전하를 띤 미소한 메탈 함유 불순물이 피처리체에 정전기력에 의해 부착되는 것을 억제한다. 또는, 유지부에 유지된 피처리체에 액체가 공급되는 과정에서, 액체에 포함되는 전하를 띤 미소한 메탈 함유 불순물을 제거한다. 또는, 그 양쪽을 실시한다.

Description

액 처리 방법 및 액 처리 장치{LIQUID PROCESSING METHOD AND LIQUID PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 피처리체를 액체로 처리하는 액 처리 방법 및 액 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조 프로세스의 제조 프로세스에 있어서는, 피처리체인 반도체 웨이퍼에 대하여, 웨트 세정 처리, 도포 처리 등의 액체를 이용한 액 처리가 존재한다.
예컨대 웨트 세정 처리에 있어서는, 피처리체인 반도체 웨이퍼를 회전 유지대에 유지시켜, 반도체 웨이퍼를 회전시키면서, 암모니아 처리, 불산 처리, 황산 처리 등의 약액을 공급하여 약액 세정 처리를 행한 후, 순수에 의한 린스 처리를 행하고, 그 후, 건조용 유기 용제로서 이소프로필알코올(IPA)을 이용하여 피처리체에 대하여 건조 처리를 행하고 있다(예컨대 특허문헌 1).
이러한 액 처리에 이용하는 액체, 예컨대 IPA 중에는, 불순물 입자가 포함되어 있고, 이것이 피처리체에 대하여 입자 형상 오염을 일으키기 때문에, 이러한 불순물 입자를 필터 등에 의해 제거하고 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 평성 제10-303173호 공보
그러나, 필터 등으로 IPA 중의 불순물 입자를 제거하여도, 피처리체인 반도체 웨이퍼에 대하여 필터 등으로는 완전히 제거할 수 없는 미소한 메탈 함유 불순물이 부착되어, 반도체 디바이스의 특성이 열화하는 경우가 있다.
따라서, 본 발명은, 피처리체에 액을 공급하여 액 처리할 때에, 피처리체에의 미소한 메탈 함유 불순물의 부착을 억제할 수 있는 액 처리 방법 및 액 처리 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명자는, 상기 과제를 해결하기 위해서, 피처리체인 반도체 웨이퍼에 대하여 IPA 처리를 행했을 때에, 반도체 웨이퍼에 미소한 메탈 함유 불순물이 부착되는 원인에 대해서 검토하였다. 그 과정에서, IPA 중의 메탈 분석 수법의 제검토를 행한 결과, 종래의 분석 수법에서는 검출되지 않은 미소한 메탈 함유 불순물이 IPA 중에 존재하고, 이러한 미소한 메탈 함유 불순물은 피처리체인 반도체 웨이퍼에 정전기력에 의해 강력하게 부착 촉진되는 것을 발견하였다. 이것은, IPA 중에 존재하는 미소한 메탈 함유 불순물이 전하를 띠고 있는 것을 시사하는 것이다. 이 지견에 기초하여 더 검토한 결과, 액 처리를 행하기 위한 액체 중에 함유되는 전하를 띤 미소한 메탈 함유 불순물이 부착되지 않도록 피처리체의 전위 컨트롤을 행하는 것, 또는 액체 공급 라인에서 정전기력이나 메탈 흡착 재료를 이용하여 전하를 띤 미소한 메탈 함유 불순물을 제거하는 것이 유효하다는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명의 제1 관점은, 피처리체를 유지하는 유지부와, 상기 유지부에 유지된 피처리체에 액체를 공급하는 액 공급 기구를 갖는 액 처리 장치를 이용하여, 전하를 띤 미소한 메탈 함유 불순물을 포함하는 액체에 의해 피처리체를 액 처리하는 액 처리 방법으로서, 상기 유지부에 유지된 피처리체의 대전을 제어함으로써, 상기 메탈 함유 불순물이 상기 피처리체에 정전기력에 의해 부착되는 것을 억제하는 것을 특징으로 하는 액 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 제2 관점은, 피처리체를 유지하는 유지부와, 상기 유지부에 유지된 피처리체에 액체를 공급하는 액 공급 기구를 갖는 액 처리 장치를 이용하여, 전하를 띤 미소한 메탈 함유 불순물을 포함하는 액체에 의해 피처리체를 액 처리하는 액 처리 방법으로서, 상기 유지부에 유지된 피처리체에 액체가 공급되는 과정에서, 상기 액체에 포함되는 상기 메탈 함유 불순물을 제거하는 것을 특징으로 하는 액 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 제3 관점은, 피처리체를 유지하는 유지부와, 상기 유지부에 유지된 피처리체에 액체를 공급하는 액 공급 기구를 갖는 액 처리 장치를 이용하여, 전하를 띤 미소한 메탈 함유 불순물을 포함하는 액체에 의해 피처리체를 액 처리하는 액 처리 방법으로서, 상기 유지부에 유지된 피처리체에 액체가 공급되는 과정에서, 상기 액체에 포함되는 상기 메탈 함유 불순물을 제거하고, 상기 유지부에 유지된 피처리체의 대전을 제어함으로써, 상기 액체 중에 잔존하는 상기 메탈 함유 불순물이 상기 피처리체에 정전기력에 의해 부착되는 것을 억제하는 것을 특징으로 하는 액 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 제4 관점은, 피처리체를 유지하는 유지부와, 상기 유지부에 유지된 피처리체에 액체를 공급하는 액 공급 기구를 가지며, 전하를 띤 미소한 메탈 함유 불순물을 포함하는 액체에 의해 피처리체를 액 처리하는 액 처리 장치로서, 상기 유지부에 유지된 피처리체의 대전을 제어하는 대전 제어 수단을 더 가지며, 상기 대전 제어 수단에 의해, 상기 메탈 함유 불순물이 상기 피처리체에 정전기력에 의해 부착되는 것이 억제되는 것을 특징으로 하는 액 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 제5 관점은, 피처리체를 유지하는 유지부와, 상기 유지부에 유지된 피처리체에 액체를 공급하는 액 공급 기구를 가지며, 전하를 띤 미소한 메탈 함유 불순물을 포함하는 액체에 의해 피처리체를 액 처리하는 액 처리 장치로서, 상기 액 공급 기구로부터 상기 유지부에 유지된 피처리체에 액체를 공급하는 과정에서, 상기 액체에 포함되는 상기 메탈 함유 불순물을 제거하는 메탈 함유 불순물 제거 수단을 더 갖는 것을 특징으로 하는 액 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 제6 관점은, 피처리체를 유지하는 유지부와, 상기 유지부에 유지된 피처리체에 액체를 공급하는 액 공급 기구를 가지며, 전하를 띤 미소한 메탈 함유 불순물을 포함하는 액체에 의해 피처리체를 액 처리하는 액 처리 장치로서, 상기 액 공급 기구로부터 상기 유지부에 유지된 피처리체에 액체를 공급하는 과정에서, 상기 액체에 포함되는 상기 메탈 함유 불순물을 제거하는 메탈 함유 불순물 제거 수단과, 상기 유지부에 유지된 피처리체의 대전을 제어하는 대전 제어 수단을 더 가지며, 상기 메탈 함유 불순물 제거 수단으로 상기 액체 중의 상기 메탈 함유 불순물이 제거되고, 상기 대전 제어 수단에 의해, 상기 액체 중에 잔존하는 상기 메탈 함유 불순물이 상기 피처리체에 정전기력에 의해 부착되는 것이 억제되는 것을 특징으로 하는 액 처리 장치를 제공한다.
상기 유지부를 접지함으로써, 상기 피처리체의 대전을 제어할 수 있다. 또한, 상기 유지부에 직류 전압을 인가함으로써, 상기 피처리체의 대전을 제어할 수 있다. 또한, 상기 유지부에 유지된 상기 피처리체의 이면에 순수를 공급함으로써, 상기 피처리체의 표면의 대전을 제어할 수 있다.
상기 액체를 저류부에 저류하고, 상기 저류부 내의 상기 액체에 한 쌍의 전극을 침지하며, 이들 전극 사이에 전압을 인가하여 전계를 형성함으로써, 상기 액체에 포함되는 상기 메탈 함유 불순물을 상기 전극에 정전기력에 의해 트랩하고, 상기 액체 중에 포함되는 상기 메탈 함유 불순물을 제거할 수 있다. 이 경우에, 상기 저류부에 저류된 상기 액체 중에, 상기 전극의 아래쪽으로부터 마이크로 버블을 공급하고, 상기 마이크로 버블이 상기 액체 중을 부상하는 과정에서 상기 마이크로 버블에 상기 메탈 함유 불순물을 흡착시켜, 상기 메탈 함유 불순물의 상기 전극으로의 트랩을 촉진하는 것이 바람직하다.
상기 유지부에 유지된 피처리체에 액체를 공급하는 액 공급 배관에, 전하를 띤 메탈 함유 불순물을 제거할 수 있는 필터를 설치하여 상기 메탈 함유 불순물을 제거할 수 있다. 이 경우에, 상기 필터는, 양이온 제거 필터 및 음이온 제거 필터를 갖는 것이 바람직하다.
상기 액체를 증류 정제함으로써 상기 액체로부터 상기 메탈 함유 불순물을 제거할 수 있다.
상기 액체를 상기 피처리체에 공급하는 액체의 공급 경로의 적어도 일부에 액체 중의 상기 메탈 함유 불순물에 대하여 고흡착성을 갖는 재료를 이용하여도 좋다. 또한, 상기 액체를 상기 피처리체에 공급하는 액체의 공급 경로에, 액체 중의 상기 메탈 함유 불순물에 대하여 고흡착성을 갖는 재료로 이루어진 흡착 부재를 갖는 메탈 함유 불순물 제거 유닛을 설치하여도 좋다. 상기 흡착 부재에 상기 메탈 함유 불순물을 흡착시킨 후, 상기 흡착 부재로부터 상기 메탈 함유 불순물을 제거하는 것이 바람직하다.
상기 메탈 함유 불순물에 대하여 고흡착성을 갖는 재료로서, 상기 액체 중에 있어서의 표면 전위가, 상기 액체 중의 메탈 함유 불순물이 갖는 전하 또는 표면 전위와 이(異)부호가 되는 것을 이용한다.
상기 표면 전위의 지표로서는, 상기 메탈 함유 불순물에 대하여 고흡착성을 갖는 재료를 구성하는 입자의 제타 전위 또는 제타 전위 계측으로부터 구해지는 등전점(等電點)을 이용할 수 있다. 또한, 상기 표면 전위의 지표로서는, 상기 메탈 함유 불순물에 대하여 고흡착성을 갖는 재료를 구성하는 화합물 조성의 쌍극자 모멘트를 이용할 수 있다.
상기 액체 중의 상기 메탈 함유 불순물에 대하여 고흡착성을 갖는 재료를 대전시키는 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 액 처리에 이용하는 액체 중에, 종래 포함되어 있다고 인식되지 않던 전하를 띤 미소한 메탈 함유 불순물이 포함되어 있는 것을 새롭게 발견하고, 그것에 기초하여, 피처리체의 대전을 제어하는 것, 또는, 액체 중으로부터 메탈 함유 불순물을 제거하는 것, 또는, 이들 양쪽을 행함으로써, 이러한 메탈 함유 불순물이 피처리체에 부착되는 것을 방지한다. 이에 따라, 피처리체의 메탈 오염을 유효하게 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 제1 예의 액 처리 방법을 실시하기 위한 액 처리 장치를 도시한 개략 구성도이다.
도 2는 도 1의 액 처리 장치에 있어서 메탈 함유 불순물의 웨이퍼에의 흡착이 억제되는 메카니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 제2 예의 액 처리 방법을 실시하기 위한 액 처리 장치를 도시한 개략 구성도이다.
도 4는 도 3의 액 처리 장치에 있어서 메탈 함유 불순물의 웨이퍼에의 흡착이 억제되는 메카니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 제3 예의 액 처리 방법을 실시하기 위한 액 처리 장치를 도시한 개략 구성도이다.
도 6은 도 5의 액 처리 장치에 있어서 메탈 함유 불순물의 웨이퍼에의 흡착이 억제되는 메카니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시형태에 있어서의 제1 예의 액 처리 방법을 실시하기 위한 액 처리 장치를 도시한 개략 구성도이다.
도 8은 도 7의 액 처리 장치에 있어서 액체로부터 메탈 함유 불순물을 제거하는 메카니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시형태에 있어서의 제2 예의 액 처리 방법을 실시하기 위한 액 처리 장치를 도시한 개략 구성도이다.
도 10은 도 9의 액 처리 장치에 있어서 액체로부터 메탈 함유 불순물을 제거하는 메카니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시형태에 있어서의 제3 예의 액 처리 방법을 실시하기 위한 액 처리 장치를 도시한 개략 구성도이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시형태에 있어서의 제4 예의 액 처리 방법을 실시하기 위한 액 처리 장치를 도시한 개략 구성도이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시형태에 있어서의 제5 예의 액 처리 방법을 실시하기 위한 액 처리 장치를 도시한 개략 구성도이다.
도 14는 재료 입자의 pH와 용매의 pH의 좌표에 있어서의 재료 입자의 대전 상태를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 15는 여러 가지 유기 재료의 구조식, 극성, IPA 중의 Fe 불순물 입자의 흡착 효과를 도시한 도면이다.
도 16은 액 공급 배관으로서 PFA 튜브를 이용하고, 그것을 마찰 대전하여 IPA를 샘플링한 실험을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 발명의 제2 실시형태에 있어서의 제6 예의 액 처리 방법을 실시하기 위한 액 처리 장치를 도시한 개략 구성도이다.
도 18은 본 발명의 제2 실시형태의 액 처리 방법을 실시하기 위한 액 처리 장치로서, 도 9의 액 처리 장치에, 도 11의 이온 제거 필터를 조합한 장치를 도시한 개략 구성도이다.
도 19는 본 발명의 제3 실시형태의 액 처리 방법을 실시하기 위한 액 처리 장치의 일례를 도시한 개략 구성도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다.
<제1 실시형태>
우선, 제1 실시형태에 대해서 설명한다.
제1 실시형태에서는, 피처리체인 웨이퍼의 대전을 제어함으로써, 액 처리에 이용하는 액체 중에 존재하는 전하를 띤 미소한 메탈 함유 불순물이 피처리체인 웨이퍼에 정전기력에 의해 부착되는 것을 억제한다. 이러한 미소한 메탈 함유 불순물로서는, 전형적으로는 파티클 형상이며 10 ㎚ 이하인 것을 들 수 있지만, 그것에 한정되지 않는다. 전하를 띤 메탈 함유 불순물로서는 이온 형상인 것이 포함되지만, 이온 형상으로는 한정되지 않는다.
(제1 예)
도 1은 제1 실시형태에 있어서의 제1 예의 액 처리 방법을 실시하기 위한 액 처리 장치를 도시한 개략 구성도이다.
이 액 처리 장치는, 피처리체로서의 반도체 웨이퍼(이하, 단순히 웨이퍼라고 기재함)(W)에 대하여 매엽식의 액 처리, 예컨대 세정 처리, 건조 처리, 도포 처리 등을 행하는 것으로서, 챔버(2)와, 챔버(2) 내에서 웨이퍼(W)를 회전 가능하게 유지하는 스핀척(3)과, 스핀척(3)을 회전시키는 모터(4)와, 스핀척(3)에 유지된 웨이퍼(W)에 액체를 공급하는 액 공급 기구(5)와, 액 처리 장치의 각 구성부를 제어하기 위한 제어부(6)를 갖고 있다.
챔버(2) 내에는, 스핀척(3)에 유지된 웨이퍼(W)를 덮기 위한 컵(11)이 설치되어 있다. 컵(11)의 바닥부에는, 배기 및 배액을 위한 배기·배액관(12)이, 챔버(2)의 아래쪽으로 연장되도록 설치되어 있다. 챔버(2)의 측벽에는, 웨이퍼(W)를 반입출하기 위한 반입출구(도시하지 않음)가 설치되어 있다.
스핀척(3)은, 그 상면에 웨이퍼(W)를 수평 상태로 유지한다. 스핀척(3)의 중심에는 통 형상을 이루는 회전축(13)이 부착되어 있고, 회전축(13)은 챔버(2)의 아래쪽으로 연장되어 있다. 그리고, 모터(4)에 의해 회전축(13)을 회전시킴으로써, 스핀척(3)과 함께 웨이퍼(W)가 회전된다. 스핀척(3)은, 접지선(14)에 의해 접지되어 있다. 접지선(14)은 회전축(13) 내부를 지나 챔버(2)의 외부로 연장되어 있다.
액 공급 기구(5)는, 챔버(2) 밖에 설치된 액 처리를 위한 액체를 저류하는 액체 탱크(15)와, 액체 탱크(15)로부터 챔버(2) 내의 웨이퍼(W)에 액체를 공급하는 액 공급 배관(16)과, 액 공급 배관(16)에 설치된 액체 송급용 펌프(17)와, 액 공급 배관(16)의 선단에 설치된 노즐(18)을 갖는다. 펌프(17) 대신에 N2 가스나 에어에 의해 액체를 압송하여도 좋다. 또한, 액 공급 배관(16)에는 개폐 밸브, 유량 제어기 및 필터(모두 도시하지 않음)가 설치되어 있다. 노즐(18)은, 도시하지 않은 구동 기구에 의해 웨이퍼(W)의 직경 방향 및 상하 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 구동 기구는, 웨이퍼(W)의 중심 바로 위쪽의 액 토출 위치와, 웨이퍼(W)로부터 후퇴한 후퇴 위치 사이에서 노즐(18)을 이동시킨다.
본 예의 액 처리 장치는, 전술한 바와 같이, 웨이퍼(W) 상에 액체를 공급함으로써, 웨이퍼(W)에 대하여, 피처리체로서의 웨이퍼(W)에 대하여 세정 처리, 건조 처리, 도포 처리 등을 행하는 것이다. 액 처리 장치(1)는, 복수의 액체에 의해 처리를 행하는 경우, 예컨대 세정 처리에서는, 약액 세정 후에 순수 린스를 행하는 경우나, 순수 린스 후에 IPA 등에 의한 건조 처리를 행하는 경우가 있지만, 여기서는, 편의적으로, 1종류의 액체를 공급하는 경우를 나타내고 있다.
액 처리에 이용하는 액체로서는, 통상의 액 처리에 이용하는 액체라면 적용이 가능하고, 세정 처리에 이용하는 약액, 예컨대 암모니아과수(APM)와 같은 암모니아계 약액, 희불산(DHF)과 같은 불산계 약액, 황산과수(SPM)와 같은 황산계 약액 등의 수용액, 또는 용제, 린스 처리에 이용하는 순수, 건조 처리에 이용하는 IPA 등의 용제, 도포 처리에 이용하는 시너 등을 들 수 있다. 이하의 예 및 다른 실시형태에 있어서도 동일하다.
제어부(6)는, 마이크로프로세서(컴퓨터)를 구비하고 있고, 스핀척(3)의 회전, 액체의 공급 등을 제어하도록 되어 있다. 제어부(6)는, 미리 정해진 처리 레시피를 실행하도록 되어 있고, 그것을 위해 필요한 제어 파라미터나 처리 레시피를 기억시킨 기억부나, 입력 수단 및 디스플레이 등을 구비하고 있다.
다음에, 이러한 제1 예의 액 처리 장치에 의한 액 처리 방법에 대해서 설명한다.
우선, 액 처리해야 할 웨이퍼(W)를 도시하지 않은 반송 장치에 의해 챔버(2) 내에 반입하고, 스핀척(3)에 장착한다. 이 상태에서, 노즐(18)을 후퇴 위치로부터 웨이퍼(W)의 중심 바로 위쪽의 액 토출 위치로 이동시켜, 모터(4)에 의해 스핀척(3)과 함께 웨이퍼(W)를 회전시키면서, 액체 탱크(15) 내의 액체를 액 공급 배관(16) 및 노즐(18)을 통해 웨이퍼(W) 중심으로 공급하고, 액체를 웨이퍼(W)의 전체면으로 확산시켜 액 처리를 행한다.
이 때, 액체 중에, 통상의 필터로는 제거하기 곤란한 미소한 메탈 함유 불순물이, 전하를 띤 상태에서 포함되어 있는 경우, 웨이퍼(W)가 그 메탈 함유 불순물이 띠는 전하와 이(異)부호의 전위에 대전하고 있으면, 웨이퍼(W)에 메탈 함유 불순물이 정전기력에 의해 강고하게 부착된다.
또한, 메탈 함유 불순물은, 금속 단체의 경우와, 금속 원자가 착체(錯體) 등의 화합물을 형성하고 있는 경우의 양쪽을 포함한다. 금속 단체의 경우는 플러스의 전하를 띤 상태(전형적으로는 양이온)로서 존재하지만, 착체 등의 화합물 이온의 경우는 플러스의 전하를 띤 상태와 마이너스의 전하를 띤 상태(전형적으로는 음이온)로서 존재하고 있는 경우가 있다.
이것에 대하여, 본 예에서는, 스핀척(3)에 접지선(14)이 접속되고, 스핀척(3)이 접지되어 있기 때문에, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)가 대전하고 있는 경우에도, 웨이퍼(W)를 스핀척(3)에 유지시킴으로써, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)의 표면의 전하가 접지선(14)을 지나 그라운드로 흐른다. 이 때문에, 스핀척(3) 상의 웨이퍼(W)는 대전이 거의 캔슬된 상태가 되어, 액 처리시에 있어서 웨이퍼(W)에 대한 메탈 함유 불순물의 정전기력에 의한 부착을 억제할 수 있다.
특히, IPA 등의 자기 해리 상수[pkap]가 낮은 용매(자기 해리 상수가 14 이하)나, 비프로톤성 극성 용매(예컨대 아세톤이나 시너) 등의, 이온 총수가 적은 액체를 이용하는 경우, 액체 중에 이온 형상으로 존재하는 메탈 함유 불순물이, 대전하고 있는 웨이퍼(W)에 부착되기 쉬워지고, 메탈 함유 불순물이 대량으로 웨이퍼(W)에 부착된다. 또한, 마찬가지로, 액체 중에 프로톤이나 그 밖의 양이온이 적은 수용액에서는, 액체 중에 양이온으로서 존재하는 메탈 함유 불순물이 웨이퍼(W)에 부착되기 쉬워지고, 액체 중에 F-, Cl-, OH- 등의 음이온이 적은 수용액에서는 음이온으로서 존재하는 메탈 함유 불순물이 웨이퍼(W)에 부착되기 쉬워진다. 따라서, 본 예의 수법은, 이러한 액체를 이용하는 경우에, 특히 유효하다. 또한, 이 점은, 이하에 나타내는 다른 예 및 다른 실시형태에 대해서도 동일하다.
(제2 예)
도 3은 제1 실시형태에 있어서의 제2 예의 액 처리 방법을 실시하기 위한 액 처리 장치를 도시한 개략 구성도이다.
도 1의 제1 예의 액 처리 장치에서는, 웨이퍼의 대전을 캔슬 수단으로 하여 접지선(14)을 설치하였지만, 본 예의 액 처리 장치에서는 접지선(14) 대신에, 스핀척(3)에 급전선(21)을 통해 직류 전원(22)을 접속하고, 스핀척(3)에 전압을 인가하도록 하였다. 그 밖에는, 도 1의 액 처리 장치와 동일하게 구성되어 있다. 따라서, 도 1과 동일한 부분은 설명을 생략한다.
급전선(21)은, 스핀척(3)으로부터 회전축(13) 내부를 지나 챔버(2)의 외부로 연장되어 있고, 급전선(21)의 챔버(2)의 외측 부분에 직류 전원(22)이 접속되어 있다. 그리고, 직류 전원(22)으로부터 스핀척(3)에, 액체 중에 존재하는 부착을 억제하고 싶은 메탈 함유 불순물과 같은 부호의 직류 전압이 인가된다. 예컨대, 부착을 억제하고 싶은 메탈 함유 불순물이 양이온 등의 플러스 전하를 띤 것인 경우, 스핀척(3)에 플러스의 전압을 인가한다.
이와 같이 스핀척(3)에 플러스의 전압을 인가함으로써, 도 4와 같이, 웨이퍼(W)는 플러스로 대전되고, 액체 중에 양이온으로서 존재하는 메탈 함유 불순물(23)이 웨이퍼(W)에 대하여 반발하게 된다. 이 때문에, 제1 예보다도 효과적으로 웨이퍼(W)에의 메탈 함유 불순물의 정전기력에 의한 부착을 억제할 수 있다.
(제3 예)
도 5는 제1 실시형태에 있어서의 제3 예의 액 처리 방법을 실시하기 위한 액 처리 장치를 도시한 개략 구성도이다.
본 예의 액 처리 장치는, 웨이퍼의 대전을 캔슬하는 수단으로서, 제1 예 및 제2 예와 달리, 백린스 노즐(25)을 이용한다. 다른 구성은 기본적으로 도 1의 액 처리 장치와 동일하기 때문에, 도 1과 동일한 부분은 설명을 생략한다.
본 예에서는, 스핀척(3)은 웨이퍼(W)의 중심부에 설치되어 있고, 웨이퍼(W) 이면이 노출된 상태에서 스핀척(3)에 유지되도록 되어 있다. 그리고, 웨이퍼(W)의 이면에 린스액으로서 순수를 공급하는 백린스 노즐(25)이 복수개 설치되어 있다.
백린스 노즐(25)로부터 웨이퍼(W) 이면에 린스액으로서 순수를 공급하면, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W) 이면이 마이너스로 대전되고, 웨이퍼(W) 표면은 유도 대전에 의해 플러스로 대전된다. 이에 따라, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 액체 중에 양이온 등의 플러스의 전하를 띤 상태로 존재하는 메탈 함유 불순물(23)이 웨이퍼(W) 표면에 대하여 반발하고, 메탈 함유 불순물의 웨이퍼(W) 표면에 대한 정전기력에 의한 부착을 억제할 수 있다.
웨이퍼(W) 표면의 순수 린스 후, IPA에 의한 건조 처리를 연속하여 행하는 경우를 예를 들어 설명하면, 웨이퍼(W) 표면은 순수 린스에 의해 마이너스로 대전되지만, IPA 건조 처리로 전환하기 전에 백린스를 행함으로써, 웨이퍼(W) 표면은 플러스로 대전하게 되고, IPA 건조 처리시에는, IPA 중에 양이온 등의 플러스의 전하를 띤 상태로 존재하는 미소한 메탈 함유 불순물의 웨이퍼(W) 표면에의 부착을 억제할 수 있다.
<제2 실시형태>
다음에, 제2 실시형태에 대해서 설명한다.
제2 실시형태에서는, 액 처리에 이용하는 액체의 공급계에 있어서, 액체 중에 존재하는 전하를 띤 미소한 메탈 함유 불순물을 제거함으로써, 이러한 메탈 함유 불순물이 피처리체인 웨이퍼에 부착되는 것을 억제한다. 제1 실시형태와 마찬가지로, 미소한 메탈 함유 불순물로서는, 전형적으로는 파티클 형상이며 10 ㎚ 이하인 것을 들 수 있지만, 그것에 한정되지 않는다. 전하를 띤 메탈 함유 불순물로서는 이온 형상인 것이 포함되지만, 이온 형상으로는 한정되지 않는다.
(제1 예)
도 7은 제2 실시형태에 있어서의 제1 예의 액 처리 방법을 실시하기 위한 액 처리 장치를 도시한 개략 구성도이다.
본 예의 액 처리 장치는, 제1 실시형태의 웨이퍼의 대전을 컨트롤하는 수단은 설치되지 않지만, 액체 중의 메탈 함유 불순물을 제거하는 수단으로서, 액체 탱크(15) 중의 액체에 침지된 한 쌍의 전극(31a, 31b)과, 이들 전극에 전압을 인가하는 직류 전원(32)을 갖고 있다. 그 밖에는, 기본적으로 도 1에 도시된 제1 실시형태에 있어서의 제1 예의 액 처리 장치와 동일하게 구성되어 있다. 따라서, 도 1과 동일한 부분은 설명을 생략한다.
본 예에 있어서, 액체 탱크(15)에 저류된 액체에 한 쌍의 전극(31a, 31b)이 침지되어 있다. 전극(31a, 31b)은 예컨대 실리콘(Si)으로 형성되어 있고, 전극(31a)이 직류 전원(32)의 플러스측에 접속된 양극이며, 전극(31b)이 직류 전원(32)의 마이너스측에 접속된 음극이다.
직류 전원(32)으로부터 전극(31a, 31b)에 전압을 인가하고, 액체 탱크(15) 중에 전계를 형성함으로써, 정전기력에 의해 액체 중의 전하를 띤 물질(이온)을 트랩할 수 있다. 예컨대, 도 8에 도시된 바와 같이, 액체(L) 중에 미소한 메탈 함유 불순물이 양이온 등의 플러스의 전하를 띤 상태로 존재하는 경우는, 메탈 함유 불순물(23)이 마이너스로 대전하고 있는 전극(31b)에 트랩(흡착)되고, 액체로부터 메탈 함유 불순물이 제거된다. 이에 따라, 액 처리시에 액체 중의 미소한 메탈 함유 불순물이 피처리체인 웨이퍼에 부착되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 전극을 배관에 설치하여 액 공급 배관 내에 전계를 형성함으로써, 메탈 함유 불순물을 트랩하도록 하여도 좋다.
(제2 예)
도 9는 제2 실시형태에 있어서의 제2 예의 액 처리 방법을 실시하기 위한 액 처리 장치를 도시한 개략 구성도이다.
본 예의 액 처리 장치는, 도 7의 제1 예의 액 처리 장치에 마이크로 버블 발생기(35)를 부가한 것이다. 그 밖에는, 도 7의 액 처리 장치와 완전히 동일하게 구성되어 있다.
마이크로 버블 발생기(35)는 액체 탱크(15)에 접속되어 있고, 액체 탱크(15) 내의 액체 중에 마이크로 버블을 공급하기 위한 것이다. 마이크로 버블 발생기(35)는, 액체 탱크(15)의 바닥부에 접속되어 있고, 전극(31a, 31b)의 하단이 마이크로 버블 도입 부분의 위쪽에 위치하고 있다.
이와 같이 마이크로 버블 발생기(35)로부터 액체 탱크(15) 내의 액체(L) 중에 마이크로 버블을 공급한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 액체 중의 마이크로 버블(40)의 표면에는 제타 전위가 발생하기 때문에, 양이온 등의 플러스의 전하를 띤 상태의 액체 중의 메탈 함유 불순물(23)이 마이크로 버블(40)의 표면에 흡착된다. 그리고 마이크로 버블(40)은 메탈 함유 불순물(23)을 흡착하면서 부상하는 과정에서 수축되고, 이윽고 소멸되어, 메탈 함유 불순물(23)이 농축된다. 이와 같이 메탈 함유 불순물이 농축된 상태가 되기 때문에, 메탈 함유 불순물(23)의 전극(31b)(음극)으로의 이동이 촉진된다. 따라서, 메탈 함유 불순물(23)의 전극(31b)으로의 흡착 효율이 제1 예보다 향상되고, 제1 예보다 메탈 함유 불순물의 제거 효율이 높은 것이 된다. 이에 따라, 액 처리시에 액체 중의 미소한 메탈 함유 불순물이 피처리체인 웨이퍼에 부착되는 것을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
(제3 예)
도 11은 제2 실시형태에 있어서의 제3 예의 액 처리 방법을 실시하기 위한 액 처리 장치를 도시한 개략 구성도이다.
본 예에 있어서는, 액체 탱크(15)로부터 연장되는 액 공급 배관(16)에 전하를 띤 메탈 함유 불순물을 제거할 수 있는 필터(50)가 설치되어 있다. 이러한 필터(50)로서 양이온 제거 필터를 이용함으로써 양이온 등의 플러스의 전하를 띤 상태의 메탈 함유 불순물을 제거할 수 있다. 또한, 필터(50)로서 음이온 제거 필터를 이용함으로써 음이온 등의 마이너스 전하를 띤 상태의 메탈 함유 불순물을 제거할 수 있다. 특히, 필터(50)로서 양이온 제거 필터와 음이온 제거 필터를 병용하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 액체로부터 양이온 등의 플러스의 전하를 띤 상태의 메탈 함유 불순물 및 음이온 등의 마이너스의 전하를 띤 상태의 메탈 함유 불순물을 제거할 수 있기 때문에, 액체 중의 메탈 함유 불순물의 양을 보다 적게 하여, 액 처리에 있어서 메탈 함유 불순물이 웨이퍼(W)에 부착되는 것을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
(제4 예)
도 12는 제2 실시형태에 있어서의 제4 예의 액 처리 방법을 실시하기 위한 액 처리 장치를 도시한 개략 구성도이다.
본 예에 있어서는, 액체 탱크(15)에 공급하는 액체를 증류 정제하는 증류 정제부(60)를 갖고 있다. 액체로서 용제나 순수를 이용하는 경우에는, 액체를 증류 정제함으로써 액체 중의 미소한 메탈 함유 불순물을 제거하는 것이 가능하다. 이에 따라, 액 처리시에 웨이퍼(W)에 공급되는 액체 중의 메탈 함유 불순물의 수를 적게 할 수 있어, 메탈 함유 불순물이 웨이퍼(W)에 부착되는 것을 억제할 수 있다.
(제5 예)
도 13은 제2 실시형태에 있어서의 제5 예의 액 처리 방법을 실시하기 위한 액 처리 장치를 도시한 개략 구성도이다.
본 예에 있어서는, 종전의 예의 액 공급 배관(16) 대신에, 액체 중의 전하를 띤 미소한 메탈 함유 불순물에 대하여 고흡착성을 갖는 재료로 이루어진 액 공급 배관(16′)을 갖고 있고, 액 공급 배관(16′)에, 동일한 메탈 함유 불순물에 대하여 고흡착성을 갖는 재료로 이루어진 불순물 제거 필터(45)가 설치되어 있다.
이와 같이 액체의 공급 경로에 액체 중의 메탈 함유 불순물에 대하여 고흡착성을 갖는 재료를 이용함으로써, 액체 중의 미소한 메탈 함유 불순물이 액체의 공급 경로에서 트랩되어 제거된다.
이하, 이러한 구성에 도달한 경위에 대해서 설명한다.
액체가 IPA인 경우, IPA 중에 주성분으로서 Fe를 포함하는 불순물(Fe 불순물)이 존재하고, IPA를 PFA(퍼플루오로알콕시알칸)제(製) 용기에 넣으면 IPA 중의 Fe 불순물이 높은 효율로 용기의 내벽에 흡착되는 것이 판명되었다. 또한, 실리콘 웨이퍼에 IPA를 도포함으로써 Fe 불순물이 높은 효율로 웨이퍼에 흡착되는 것이 발견되고, 이것으로부터 용기 재료로서 Si를 이용한 경우에도, 마찬가지로 IPA 중의 Fe 불순물이 높은 효율로 용기 내벽에 흡착되는 것이 기대된다.
이것에 대하여, IPA를 PP(폴리프로필렌)제 용기에 넣으면 IPA 중의 Fe 불순물이 용기 내벽에 흡착되기 어려운 것이 판명되었다. 또한, IPA 공급 라인의 재료로서 널리 이용되고 있는 입자 제거 필터의 재료인 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌)에도 IPA 중의 Fe 불순물이 흡착되기 어려운 것을 시사하는 데이터도 얻어졌다.
이러한 액체 중의 메탈 함유 불순물에 대한 재료의 부착성은, 대상 액체 중의 재료의 표면 전위(마이너스이거나 플러스이거나)나, 재료 자체의 극성(플러스나 마이너스가 편재하고 있는지)에 의존한다. 구체적으로는, 액체가 IPA인 경우에는, 그 중의 Fe 불순물이 부착되기 쉬운 재료는, IPA에 대하여 표면 전위가 마이너스가 되는 재료, 또는 재료 자체에 극성이 있어 전기적으로 마이너스로 편재된 부분이 있는 재료이다.
재료 입자의 표면 전위의 지표로서는, 재료 입자의 제타 전위 또는 제타 전위 계측으로부터 구해지는 등전점(전리 후의 재료 입자의 전하 평균이 0이 되는 pH)을 들 수 있다. IPA와 같은 유기 용매 중의 입자의 대전에 있어서도, 수계 용매로 계측되는 제타 전위가 표면 전위의 지표가 된다.
도 14는 재료 입자의 pH와 용매의 pH의 좌표에 있어서의 재료 입자의 대전 상태를 모식적으로 도시한 도면이다. 이 도면으로부터, IPA 용매 중에서는, SiO2 표면은 마이너스의 전위를 갖는 것을 알 수 있다. SiO2막 표면에는 IPA 중의 Fe 불순물이 고효율로 흡착되기 때문에, Fe 불순물의 대부분은, 플러스 전하를 가지며, SiO2 표면에 전기적으로 흡착되어 있는 것으로 생각된다. 따라서, IPA 중의 Fe 불순물이 흡착되기 쉬운 재료는, IPA에 대하여 표면 전위가 마이너스가 되는 재료이다.
도 14의 횡축의 지표를 등전점으로 정리하면, 이하 표 1에 나타내는 바와 같이 된다. 도 14와 표 1로부터, IPA 중의 Fe계 불순물 입자는, SiO2와 같은 등전점이 작은 재료에는 흡착되기 쉽고, ZnO와 같은 등전점이 큰 재질에는 흡착되기 어려운 것이 발견되었다.
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또한, 웨이퍼 표면에 SiO2와 같은 등전점이 낮은 막이 형성되어 있는 경우는, IPA 중의 Fe 불순물이 흡착되기 쉽기 때문에, 제1 실시형태와 같이 웨이퍼를 접지하거나 또는 전압 인가함으로써 웨이퍼에의 Fe 불순물의 부착을 억제하는 것은 효과적이다.
재료 입자의 극성의 지표로는, 화합물 조성의 쌍극자 모멘트를 들 수 있다. 쌍극자 모멘트는 특히 유기 재료에 있어서의 지표이다. 즉, 전기 음성도가 상이한 원소를 포함하고, 극성을 유발하여 큰 쌍극자 모멘트를 갖는 극성 물질은, 전기적으로 마이너스에 편재하는 부분을 갖고 있어 IPA 중의 Fe 불순물을 흡착하기 쉽다. 여러 가지 유기 재료의 구조식, 극성, IPA 중의 Fe 불순물 입자의 흡착 효과를 도 15에 통합하여 나타낸다.
도 15에 도시된 바와 같이, PP(폴리프로필렌)는, 구조식 중에 전기 음성도가 커서 상이한 원소를 포함하지 않기 때문에 극성이 약하고, IPA 중의 Fe 불순물에 대한 흡착능이 작다(흡착되기 어려움). 또한, PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌)는, F→C의 벡터를 갖지만, 상대하는 F→C의 벡터로 상쇄되고, 극성을 유발하지 않기 때문에, 역시 IPA 중의 Fe 불순물에 대한 흡착능이 작다(흡착되기 어려움). 한편, PFA(퍼플루오로알콕시알칸)는, 구조식 중의 C3F7로 쌍극자 모멘트를 갖는다고 예상되며, IPA 중의 Fe 불순물에 대한 흡착능이 크다(흡착되기 쉬움). 또한, PVDF(폴리불화비닐리덴)는, 구조식 중의 CF2와 CH2의 벡터가 역방향이고, 강한 쌍극자 모멘트 벡터를 갖기 때문에, IPA 중의 Fe 불순물에 대한 흡착능이 크다(흡착되기 쉬움). 또한, 이들 재료 중, PP, PTFE, PFA에 대해서는, IPA 중의 Fe 불순물에 대한 흡착성이 거의 실증되고 있다.
이상과 같이, 본 실시예에서는, 액체의 공급 경로에 액체 중의 전하를 띤 미소한 메탈 함유 불순물을 흡착하기 쉬운 재료를 이용하지만, 그것에 덧붙여, 액체 공급 경로의 재료를 대전시킴으로써, 더욱 높은 흡착성을 기대할 수 있다.
예컨대, 액 공급 배관(16′)을 구성하고, 액체 중의 미소한 메탈 함유 불순물을 흡착하기 쉬운 재료는, 액체 중에서 미소한 메탈 함유 불순물과 반대 극성의 표면 전위를 갖는 재료이기 때문에, 이것을 폴리에스테르 와이프 등으로 마찰시켜 대전시킴으로써, 액 공급 배관(16′)의 표면 전위를 더욱 증가시켜, 메탈 함유 불순물을 보다 높은 효율로 흡착시킬 수 있다.
실제로 도 16에 도시된 바와 같이, 액 공급 배관으로서, PFA 튜브를 이용하고, 입자 제거 필터로서 50 ㎚의 입자를 제거 가능한 것을 이용하여, PFA 튜브를 마찰 대전시킨 상태에서 용기(캐니스터)로부터 공급 배관을 통해 공급된 IPA 중의 Fe 농도를, 마찰 대전시키지 않는 경우의 IPA 중의 Fe 농도와 비교하였다.
그 결과, 샘플링한 IPA 중의 Fe 농도가, PFA 튜브를 마찰 대전시키지 않는 경우에는 61 ppt였던 것에 반해, 마찰 대전시킨 경우에는 25 ppt가 되어, IPA 중의 Fe계 불순물 입자의 양이 60% 정도 저감된 것이 확인되었다.
또한, 본 예에서는, 액체 중의 메탈 함유 불순물에 대하여 고흡착성을 갖는 재료를 액 공급 배관 및 입자 제거 필터의 양쪽에 적용하였지만, 어느 한쪽이어도 좋다. 또한, 액체 탱크를 메탈 함유 불순물에 대하여 고흡착성을 갖는 재료로 구성하여도 좋다.
또한, 대전시키는 경우는, 액체 중의 메탈 함유 불순물에 대하여 고흡착성을 갖는 재료로 구성된 액 공급 경로 부재 중 적어도 1개를 대전시키면 좋다.
(제6 예)
도 17은 제2 실시형태에 있어서의 제6 예의 액 처리 방법을 실시하기 위한 액 처리 장치를 도시한 개략 구성도이다.
본 예에 있어서는, 액 공급 기구(5)에, 제5 예의 액체 중의 메탈 함유 불순물에 대하여 고흡착성을 갖는 재료를 이용한 청정화 유닛(메탈 함유 불순물 제거 유닛)(70)을 설치한 예를 나타낸다.
구체적으로는, 액체 탱크(15)로부터 IPA 등의 액체를 공급하는 제1 액 공급 배관(61)이 연장되어 있고, 제1 액 공급 배관(61)에 펌프(17) 및 불순물 제거 필터(62)가 개재되어 있다. 제1 액 공급 배관(61)은, 청정화 유닛(70)에 위쪽으로부터 삽입되어 있고, 액체는 제1 액 공급 배관(61)을 통해 청정화 유닛(70)에 공급되어, 저류된다. 또한, 청정화 유닛(70)의 위쪽으로부터 제2 액 공급 배관(63)이 삽입되어 있고, 제2 액 공급 배관(63)은 챔버(2) 내로 연장되며, 그 선단에 노즐(18)이 설치되어 있다.
제1 액 공급 배관(61)과 제2 액 공급 배관(63)은 순환 라인(64)에 의해 접속되어 있다. 또한, 제2 액 공급 배관(63)의 순환 라인(64) 접속부의 하류측에는 개폐 밸브(65)가 설치되고, 순환 라인(64)에는, 제1 액 공급 배관(61)과의 접속부 근방에 개폐 밸브(66), 제2 공급 배관(63)과의 접속부 근방에 개폐 밸브(67)가 설치되어 있다. 따라서, 이들 개폐 밸브(65, 66, 67)의 조작에 의해, 액체를 웨이퍼에 공급하는 모드와 순환 라인(64)에 순환시키는 모드 사이에서 전환 가능하게 되어 있다.
청정화 유닛(70)은, 배치식의 청정화 유닛으로서 구성되고, 흡착조(71)와, 흡착조(71)의 바닥부에 깔린 흡착 부재(72)를 갖는다. 흡착 부재(72)는, 제5 예의 액체 중의 메탈 함유 불순물에 대하여 고흡착성을 갖는 재료로 이루어진다.
또한, 흡착조(71)에는, 재생용 액 공급 라인(73)과 재생 용액 배출 라인(75)이 접속되어 있고, 이들에는 각각 개폐 밸브(74) 및 개폐 밸브(76)가 개재되어 있다. 재생용 액은, 흡착 부재(72)에 트랩된 메탈 함유 불순물을 제거하기 위한 것으로서, 전형적으로는 산 용액이 이용된다.
본 예의 액 처리 장치에 있어서는, 액체 탱크(15)로부터, 제1 액 공급 배관(61)을 통해, 액체로서 예컨대 IPA를 청정화 유닛(70)의 흡착조(71)에 공급한다. 이 때, 개폐 밸브(65, 66, 67)는 폐쇄되어 있다. 액체의 공급이 종료되어 일정 시간 유지된 후, 밸브(65)를 개방하여 액체를 제2 액 공급 배관(63) 및 노즐(18)을 통해 웨이퍼에 액체를 공급한다. 이에 따라, 흡착조(71) 내에서, 흡착 부재(72)에 액체 중의 메탈 함유 불순물이 흡착된다.
이와 같이, 흡착 부재(72)에 액체 중의 메탈 함유 불순물을 흡착시킴으로써, 액체 중의 메탈 함유 불순물을 고효율로 제거할 수 있다. 또한, 흡착 재료의 형태는, 예컨대 구(球) 형상으로 하거나, 또한 구조를 다공질 형상으로 하여 흡착 표면적을 확대시키는 등, 흡착 효율을 높이는 구조로 하여도 좋다.
액 처리를 행하지 않는 경우는, 개폐 밸브(65)를 폐쇄하고, 개폐 밸브(66, 67)를 개방하여, 순환 라인(64)에 의해 액체를 순환시켜 둔다.
흡착 부재(72)는, 미리 정해진 량의 메탈 함유 불순물을 흡착하면, 그 이상 흡착하는 것이 곤란해지기 때문에, 흡착 부재(72)에 트랩된 메탈 함유 불순물을 제거하고 재생하는 것이 바람직하다. 흡착 부재(72)의 재생에는, 흡착조(71)에 액체가 들어 있지 않은 상태에서, 재생용 액 공급 라인(73)을 통해 흡착조(71)에 재생용 액, 예컨대 산 용액을 공급하여, 흡착 부재(72)에 흡착된 메탈 함유 불순물을 제거한다. 재생 처리가 종료된 후에는, 재생용 액을 재생용 액 배출 라인(75)으로부터 배출시킨다.
또한, 청정화 유닛으로서, 흡착조 하부로부터 액체를 유입시키고, 흡착조 상부로부터 액체를 유출시키는 연속식인 것을 이용하여도 좋다. 또한, 상기 제5 예의 내용은, 본 예의 흡착 부재에 적용할 수 있다.
(그 밖의 예)
제2 실시형태에서는, 제1 예∼제6 예를 적절하게 조합하여도 좋다. 예컨대, 도 7에 도시된 제1 예의 액 처리 장치 또는 도 9에 도시된 제2 예의 액 처리 장치에, 제3 예의 이온 제거 필터(50) 또는 제4 예의 증류 생성부(60)를 설치하여도 좋고, 또한 이들 양쪽을 설치하여도 좋다. 이에 따라, 액체 중의 메탈 함유 불순물의 제거율을 보다 높일 수 있어, 액 처리시에 메탈 함유 불순물이 웨이퍼(W)에 부착되는 것을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
일례로서, 도 18에, 도 9의 액 처리 장치에, 도 11의 이온 제거 필터(50)를 조합한 예를 나타낸다.
<제3 실시형태>
다음에, 제3 실시형태에 대해서 설명한다.
제3 실시형태에서는, 액 처리에 이용하는 액체의 공급계에 있어서, 액체 중의 전하를 띤 미소한 메탈 함유 불순물을 제거하고, 피처리체인 웨이퍼의 대전을 제어하고, 액체 중에 잔존하는 그러한 메탈 함유 불순물이 피처리체인 웨이퍼에 정전기력에 의해 부착되는 것을 억제한다. 즉, 제3 실시형태는, 상기 제1 실시형태와 제2 실시형태를 병용하는 것이다. 또한, 제1 실시형태 및 제2 실시형태와 마찬가지로, 미소한 메탈 함유 불순물로서는, 전형적으로는 파티클 형상이며 10 ㎚ 이하인 것을 들 수 있지만, 그것에 한정되지 않는다. 전하를 띤 메탈 함유 불순물로서는 이온 형상인 것이 포함되지만, 이온 형상으로는 한정되지 않는다.
조합은 임의적이며, 제1 실시형태의 제1 예, 제2 예 또는 제3 예와, 제2 실시형태의 제1 예, 제2 예, 제3 예, 제4 예, 제5 예, 또는 제6 예 중 어느 하나를 병용하여도 좋고, 제1 실시형태의 제1 예, 제2 예 또는 제3 예와, 제2 실시형태의 제1 예∼제6 예를 적절하게 조합한 것을 병용하여도 좋다. 예컨대, 제1 실시형태의 제1 예, 제2 예 또는 제3 예와, 제2 실시형태의 제1 예 또는 제2 예에 제3 예 또는/및 제4 예를 조합한 것을 병용하여도 좋다.
이와 같이, 액체 중의 메탈 함유 불순물의 제거와, 피처리체인 웨이퍼의 대전 제어를 병용함으로써, 액체 중의 메탈 함유 불순물의 양을 감소시키고, 정전기력에 의해 메탈 함유 불순물이 웨이퍼에 부착되는 것 자체를 억제하기 때문에, 웨이퍼의 메탈 오염을 매우 효과적으로 억제할 수 있다.
이들 중에서, 제1 실시형태의 제1 예 또는 제2 예와, 제2 실시형태의 제1 예 또는 제2 예의 조합은, 정전기를 이용한 간이한 구성으로서, 특히 유효하다. 도 19에 제1 실시형태의 제2 예와, 제2 실시형태의 제2 예를 조합한 것을 예시한다. 물론, 도 19의 장치에 이온 제거 필터 또는 증류 정제부, 또는 그 양쪽을 더 설치하여도 좋고, 또한 제2 실시형태의 제5 예 또는 제6 예를 조합하여도 좋다.
<실시형태에 따른 효과>
이상과 같이, 본 실시형태에서는, IPA와 같은 액 처리에 이용하는 액체 중에, 종래 포함되어 있다고 인식되지 않던 전하를 띤 미소한 메탈 함유 불순물, 전형적으로는 파티클 형상이며 10 ㎚ 이하인 메탈 함유 불순물이 포함되어 있는 것을 새롭게 발견하고, 그것에 기초하여, 웨이퍼의 대전을 제어하는 것, 또는, 액체 중에서 메탈 함유 불순물을 제거하는 것, 또는, 이들 양쪽을 행함으로써, 이러한 메탈 함유 불순물이 웨이퍼에 부착되는 것을 방지한다. 이에 따라, 웨이퍼의 메탈 오염을 유효하게 억제할 수 있어, 반도체 디바이스의 미세화에 대응할 수 있다.
<그 밖의 적용>
또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고 여러 가지 변형 가능하다. 예컨대, 상기 실시형태에서는, 피처리체인 웨이퍼를 스핀척에 유지시켜, 웨이퍼를 회전시키면서, 웨이퍼에 액체를 공급하여 웨이퍼의 전체면에 액체를 확산시키도록 하여 액 처리를 행하는 경우에 대해서 나타내었지만, 피처리체에 액체를 공급하여 처리하는 것이면 그 형태는 한정되지 않는다.
또한, 상기 실시형태에 있어서, 피처리체인 웨이퍼의 대전을 제어하는 방법 및 액체로부터 메탈 함유 불순물을 제거하는 방법은 예시에 불과하며, 다른 방법을 이용하여 얻는 것은 물론이다.
또한, 상기 실시형태에서는 피처리체로서 반도체 웨이퍼를 이용한 예를 나타내었지만, 이것에 한정되지 않고, 전하를 띤 미소한 메탈 함유 불순물이 부착될 우려가 있는 피처리체라면 본 발명을 적용할 수 있다.
1 : 액 처리 장치 2 : 챔버
3 : 스핀척 4 : 모터
5 : 액 공급 기구 6 : 제어부
11 : 컵 12 : 배기·배액관
13 : 회전축 14 : 접지선
15 : 액체 탱크 16, 16′ : 액 공급 배관
17 : 펌프 18 : 노즐
21 : 급전선 22 : 직류 전원
23 : 메탈 함유 불순물 31a, 31b : 전극
32 : 직류 전원 35 : 마이크로 버블 발생기
40 : 마이크로 버블 45, 62 : 불순물 제거 필터
50 : 이온 제거 필터 60 : 증류 정제부
61 : 제1 액 공급 배관 63 : 제2 액 공급 배관
64 : 순환 라인 65, 66, 67 : 개폐 밸브
70 : 청정화 유닛 71 : 흡착조
72 : 흡착 부재 W : 반도체 웨이퍼(피처리체)

Claims (38)

  1. 피처리체를 유지하는 유지부와, 상기 유지부에 유지된 피처리체에 액체를 공급하는 액 공급 기구를 갖는 액 처리 장치를 이용하여, 전하를 띤 미소한 메탈 함유 불순물을 포함하는 액체에 의해 피처리체를 액 처리하는 액 처리 방법으로서,
    상기 유지부에 유지된 피처리체의 대전을 제어함으로써, 상기 메탈 함유 불순물이 상기 피처리체에 정전기력에 의해 부착되는 것을 억제하는 것을 특징으로 하는 액 처리 방법.
  2. 피처리체를 유지하는 유지부와, 상기 유지부에 유지된 피처리체에 액체를 공급하는 액 공급 기구를 갖는 액 처리 장치를 이용하여, 전하를 띤 미소한 메탈 함유 불순물을 포함하는 액체에 의해 피처리체를 액 처리하는 액 처리 방법으로서,
    상기 유지부에 유지된 피처리체에 액체가 공급되는 과정에서, 상기 액체에 포함되는 상기 메탈 함유 불순물을 제거하는 것을 특징으로 하는 액 처리 방법.
  3. 피처리체를 유지하는 유지부와, 상기 유지부에 유지된 피처리체에 액체를 공급하는 액 공급 기구를 갖는 액 처리 장치를 이용하여, 전하를 띤 미소한 메탈 함유 불순물을 포함하는 액체에 의해 피처리체를 액 처리하는 액 처리 방법으로서,
    상기 유지부에 유지된 피처리체에 액체가 공급되는 과정에서, 상기 액체에 포함되는 상기 메탈 함유 불순물을 제거하고, 상기 유지부에 유지된 피처리체의 대전을 제어함으로써, 상기 액체 중에 잔존하는 상기 메탈 함유 불순물이 상기 피처리체에 정전기력에 의해 부착되는 것을 억제하는 것을 특징으로 하는 액 처리 방법.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 유지부를 접지함으로써, 상기 피처리체의 대전을 제어하는 것을 특징으로 하는 액 처리 방법.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 유지부에 직류 전압을 인가함으로써, 상기 피처리체의 대전을 제어하는 것을 특징으로 하는 액 처리 방법.
  6. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 유지부에 유지된 상기 피처리체의 이면에 순수를 공급함으로써, 상기 피처리체의 표면의 대전을 제어하는 것을 특징으로 하는 액 처리 방법.
  7. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 액체를 저류부에 저류하고, 상기 저류부 내의 상기 액체에 한 쌍의 전극을 침지하며, 이들 전극 사이에 전압을 인가하여 전계를 형성함으로써, 상기 액체에 포함되는 상기 메탈 함유 불순물을 상기 전극에 정전기력에 의해 트랩하고, 상기 액체 중에 포함되는 상기 메탈 함유 불순물을 제거하는 것을 특징으로 하는 액 처리 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 저류부에 저류된 상기 액체 중에, 상기 전극의 아래쪽으로부터 마이크로 버블을 공급하고, 상기 마이크로 버블이 상기 액체 중을 부상하는 과정에서 상기 마이크로 버블에 상기 메탈 함유 불순물을 흡착시켜, 상기 메탈 함유 불순물의 상기 전극으로의 트랩을 촉진하는 것을 특징으로 하는 액 처리 방법.
  9. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 유지부에 유지된 피처리체에 액체를 공급하는 액 공급 배관에, 전하를 띤 메탈 함유 불순물을 제거할 수 있는 필터를 설치하여 상기 메탈 함유 불순물을 제거하는 것을 특징으로 하는 액 처리 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 필터는, 양이온 제거 필터 및 음이온 제거 필터를 갖는 것을 특징으로 하는 액 처리 방법.
  11. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 액체를 증류 정제함으로써 상기 액체로부터 상기 메탈 함유 불순물을 제거하는 것을 특징으로 하는 액 처리 방법.
  12. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 액체를 상기 피처리체에 공급하는 액체의 공급 경로의 적어도 일부에 액체 중의 상기 메탈 함유 불순물에 대하여 고흡착성을 갖는 재료를 이용하는 것을 특징으로 하는 액 처리 방법.
  13. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 액체를 상기 피처리체에 공급하는 액체의 공급 경로에, 액체 중의 상기 메탈 함유 불순물에 대하여 고흡착성을 갖는 재료로 이루어진 흡착 부재를 갖는 메탈 함유 불순물 제거 유닛을 설치하는 것을 특징으로 하는 액 처리 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 흡착 부재에 상기 메탈 함유 불순물을 흡착시킨 후, 상기 흡착 부재로부터 상기 메탈 함유 불순물을 제거하는 것을 특징으로 하는 액 처리 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 메탈 함유 불순물에 대하여 고흡착성을 갖는 재료는, 상기 액체 중에 있어서의 표면 전위가, 상기 액체 중의 메탈 함유 불순물이 갖는 전하 또는 표면 전위와 이(異)부호인 것을 특징으로 하는 액 처리 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 표면 전위의 지표는, 상기 메탈 함유 불순물에 대하여 고흡착성을 갖는 재료를 구성하는 입자의 제타 전위 또는 제타 전위 계측으로부터 구해지는 등전점인 것을 특징으로 하로 하는 액 처리 방법.
  17. 제15항에 있어서, 상기 표면 전위의 지표는, 상기 메탈 함유 불순물에 대하여 고흡착성을 갖는 재료를 구성하는 화합물 조성의 쌍극자 모멘트인 것을 특징으로 하는 액 처리 방법.
  18. 제12항에 있어서, 상기 액체 중의 상기 메탈 함유 불순물에 대하여 고흡착성을 갖는 재료를 대전시키는 것을 특징으로 하는 액 처리 방법.
  19. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 메탈 함유 불순물은, 그 크기가 10 ㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 액 처리 방법.
  20. 피처리체를 유지하는 유지부와, 상기 유지부에 유지된 피처리체에 액체를 공급하는 액 공급 기구를 가지며, 전하를 띤 미소한 메탈 함유 불순물을 포함하는 액체에 의해 피처리체를 액 처리하는 액 처리 장치로서,
    상기 유지부에 유지된 피처리체의 대전을 제어하는 대전 제어 수단을 더 가지며, 상기 대전 제어 수단에 의해, 상기 메탈 함유 불순물이 상기 피처리체에 정전기력에 의해 부착되는 것이 억제되는 것을 특징으로 하는 액 처리 장치.
  21. 피처리체를 유지하는 유지부와, 상기 유지부에 유지된 피처리체에 액체를 공급하는 액 공급 기구를 가지며, 전하를 띤 미소한 메탈 함유 불순물을 포함하는 액체에 의해 피처리체를 액 처리하는 액 처리 장치로서,
    상기 액 공급 기구로부터 상기 유지부에 유지된 피처리체에 액체를 공급하는 과정에서, 상기 액체에 포함되는 상기 메탈 함유 불순물을 제거하는 메탈 함유 불순물 제거 수단을 더 갖는 것을 특징으로 하는 액 처리 장치.
  22. 피처리체를 유지하는 유지부와, 상기 유지부에 유지된 피처리체에 액체를 공급하는 액 공급 기구를 가지며, 전하를 띤 미소한 메탈 함유 불순물을 포함하는 액체에 의해 피처리체를 액 처리하는 액 처리 장치로서,
    상기 액 공급 기구로부터 상기 유지부에 유지된 피처리체에 액체를 공급하는 과정에서, 상기 액체에 포함되는 상기 메탈 함유 불순물을 제거하는 메탈 함유 불순물 제거 수단과,
    상기 유지부에 유지된 피처리체의 대전을 제어하는 대전 제어 수단을 더 가지며,
    상기 메탈 함유 불순물 제거 수단으로 상기 액체 중의 상기 메탈 함유 불순물이 제거되고, 상기 대전 제어 수단에 의해, 상기 액체 중에 잔존하는 상기 메탈 함유 불순물이 상기 피처리체에 정전기력에 의해 부착되는 것이 억제되는 것을 특징으로 하는 액 처리 장치.
  23. 제20항 또는 제22항에 있어서, 상기 대전 제어 수단은, 상기 유지부를 접지함으로써, 상기 피처리체의 대전을 제어하는 것을 특징으로 하는 액 처리 장치.
  24. 제20항 또는 제22항에 있어서, 상기 대전 제어 수단은, 상기 유지부에 직류 전압을 인가하는 직류 전원을 가지며, 상기 직류 전원으로부터 상기 유지부에 인가되는 직류 전압에 의해 상기 피처리체의 대전을 제어하는 것을 특징으로 하는 액 처리 장치.
  25. 제20항 또는 제22항에 있어서, 상기 대전 제어 수단은, 상기 유지부에 유지된 상기 피처리체의 이면에 순수를 공급하는 순수 공급 수단을 가지며, 상기 순수 공급 수단으로부터 상기 피처리체의 이면에 순수를 공급함으로써 상기 피처리체의 표면의 대전을 제어하는 것을 특징으로 하는 액 처리 장치.
  26. 제21항 또는 제22항에 있어서, 상기 액체를 저류하는 저류부와, 상기 저류부 내의 상기 액체에 침지되는 한 쌍의 전극과, 상기 한 쌍의 전극 사이에 직류 전압을 인가하여 전계를 형성하는 직류 전원을 더 가지며, 상기 전계가 형성됨으로써, 상기 액체에 포함되는 상기 메탈 함유 불순물이 상기 전극에 정전기력에 의해 트랩되고, 상기 액체 중에 포함되는 상기 메탈 함유 불순물이 제거되는 것을 특징으로 하는 액 처리 장치.
  27. 제26항에 있어서, 상기 저류부에 저류된 액체 중에, 상기 전극의 아래쪽으로부터 마이크로 버블을 공급하는 마이크로 버블 발생기를 더 가지며, 상기 마이크로 버블이 상기 액체 중을 부상하는 과정에서 상기 마이크로 버블에 상기 메탈 함유 불순물이 흡착되어, 상기 메탈 함유 불순물의 상기 전극으로의 트랩이 촉진되는 것을 특징으로 하는 액 처리 장치.
  28. 제21항 또는 제22항에 있어서, 상기 액 공급 기구는, 상기 유지부에 유지된 피처리체에 액체를 공급하는 액 공급 배관을 가지며, 상기 액 처리 장치는, 상기 배관에 설치되고, 전하를 띤 메탈 함유 불순물을 제거할 수 있는 필터를 더 가지며, 상기 필터에 의해 상기 메탈 함유 불순물이 제거되는 것을 특징으로 하는 액 처리 장치.
  29. 제28항에 있어서, 상기 필터는, 양이온 제거 필터 및 음이온 제거 필터를 갖는 것을 특징으로 하는 액 처리 장치.
  30. 제21항 또는 제22항에 있어서, 상기 액체를 증류 정제하는 증류 정제부를 더 가지며, 상기 증류 정제부에 의해 상기 액체가 증류 정제됨으로써 상기 액체로부터 상기 메탈 함유 불순물이 제거되는 것을 특징으로 하는 액 처리 장치
  31. 제21항 또는 제22항에 있어서, 상기 액체를 상기 피처리체에 공급하는 액체의 공급 경로의 적어도 일부에 액체 중의 상기 메탈 함유 불순물에 대하여 고흡착성을 갖는 재료가 이용되는 것을 특징으로 하는 액 처리 장치.
  32. 제21항 또는 제22항에 있어서, 상기 액체를 상기 피처리체에 공급하는 액체의 공급 경로에, 액체 중의 상기 메탈 함유 불순물에 대하여 고흡착성을 갖는 재료로 이루어진 흡착 부재를 갖는 메탈 함유 불순물 제거 유닛이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 액 처리 장치.
  33. 제32항에 있어서, 상기 흡착 부재에 상기 메탈 함유 불순물을 흡착시킨 후, 상기 흡착 부재로부터 상기 메탈 함유 불순물을 제거하는 액체를 공급하는 재생액 공급 라인을 갖는 것을 특징으로 하는 액 처리 장치.
  34. 제31항에 있어서, 상기 메탈 함유 불순물에 대하여 고흡착성을 갖는 재료는, 상기 액체 중에 있어서의 표면 전위가, 상기 액체 중의 메탈 함유 불순물이 갖는 전하 또는 표면 전위와 이(異)부호인 것을 특징으로 하는 액 처리 장치.
  35. 제34항에 있어서, 상기 표면 전위의 지표는, 상기 메탈 함유 불순물에 대하여 고흡착성을 갖는 재료를 구성하는 입자의 제타 전위 또는 제타 전위 계측으로부터 구해지는 등전점인 것을 특징으로 하는 액 처리 장치.
  36. 제34항에 있어서, 상기 표면 전위의 지표는, 상기 메탈 함유 불순물에 대하여 고흡착성을 갖는 재료를 구성하는 화합물 조성의 쌍극자 모멘트인 것을 특징으로 하는 액 처리 장치.
  37. 제31항에 있어서, 상기 액체 중의 상기 메탈 함유 불순물에 대하여 고흡착성을 갖는 재료를 대전시키는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 액 처리 장치.
  38. 제20항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 메탈 함유 불순물은, 그 크기가 10 ㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 액 처리 장치.
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