KR20170142136A - 기판 처리 장치를 세정하기 위한 세정 지그와 세정 방법, 및 기판 처리 시스템 - Google Patents

기판 처리 장치를 세정하기 위한 세정 지그와 세정 방법, 및 기판 처리 시스템 Download PDF

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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 기판 유지부의 위쪽으로부터 세정액을 공급하는 수단을 갖지 않은 기판 처리 장치에서도, 기판 유지부에 유지되는 제품 기판의 하면보다 높은 위치에 있는 기판 처리 장치의 구성 부재의 세정을 가능하게 하는 것을 목적으로 한다.
중앙부에 개구(304)를 갖고 있는 원판형의 하측 부재(301)와, 하측 부재에 연결되고 하측 부재와의 사이에 간극을 형성하는 원판형의 상측 부재(302)를 구비하는 제1 세정 지그(300)를 이용하여 기판 처리 장치의 구성 부재를 세정한다. 제1 세정 지그의 하측 부재를 기판 유지부에 의해 유지하고, 제1 세정 지그를 회전시킨다. 제1 세정 지그의 아래쪽으로부터 회전하는 제1 세정 지그를 향해 세정액을 토출시키고, 이 세정액을 하측 부재의 개구를 통과시켜 상측 부재의 하면에 도달시킨다. 세정액은, 원심력에 의해, 상측 부재와 하측 부재 사이의 간극을 통해, 제1 세정 지그의 바깥쪽으로 유출되고, 이 유출된 세정액에 의해 기판 처리 장치의 구성 부재가 세정된다.

Description

기판 처리 장치를 세정하기 위한 세정 지그와 세정 방법, 및 기판 처리 시스템{CLEANING JIG AND CLEANING METHOD FOR CLEANING SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, AND SUBSTRATE PROCESSING SYSTEM}
본 발명은, 기판 처리 장치를 세정하는 기술에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조를 위한 여러 공정 중 하나로서, 반도체 웨이퍼(이하, 간단히 「웨이퍼」라고 부름) 등의 기판을 연직축선 둘레로 회전시키고, 회전하는 기판에 처리액을 공급하는 액처리 공정이 있다. 원심력에 의해 기판으로부터 비산한 처리액은, 기판의 주위를 둘러싸는 컵에 의해 받아내어져 회수된다. 또한, 기판의 하면 또는 둘레 가장자리부를 처리할 때는, 기판으로부터 비산한 처리액이 기판의 상면에 부착되는 것을 방지하기 위해, 기판의 상면을 톱 플레이트(상부판, 커버 부재 등이라고도 부름)로 덮은 상태에서 처리가 행해진다. 처리를 반복하면, 처리액 또는 반응 생성물이 건조되어 고화된 퇴적물이, 컵 또는 톱 플레이트에 서서히 퇴적해 간다. 이러한 퇴적물이 박리되면 파티클의 원인이 되기 때문에, 컵, 톱 플레이트 등의 기판 주변의 부재는 정기적으로 세정된다.
특허문헌 1에는, 컵을 세정하기 위한 세정용 기판(세정용 지그)이 기재되어 있다. 이 세정용 기판의 상면의 둘레 가장자리부에는, 기판의 둘레 가장자리를 향해 높이가 높아지도록 경사진 복수의 경사면이, 원주 방향으로 단속적으로 배치되어 있다. 세정용 기판을 스핀 척에 유지시켜 회전시키고, 세정용 기판의 상면 중심부에 세정액을 공급하면, 원심력에 의해 세정액이 바깥쪽으로 확산한다. 이때, 경사면을 지나는 세정액은 컵의 높은 위치를 향해 비산하고, 경사면을 지나지 않는 세정액은 컵의 낮은 위치를 향해 비산한다. 이에 의해, 컵의 여러 높이 위치를 세정할 수 있다.
그러나, 웨이퍼의 하면에 처리액을 공급함으로써 웨이퍼를 처리하도록 구성되고, 웨이퍼의 상면에 처리액 내지 세정액을 공급하는 노즐을 구비하지 않은 기판 처리 장치에 있어서는, 특허문헌 1의 세정용 기판을 이용한다고 해도, 세정용 기판의 하면보다 높은 컵 부위를 세정할 수는 없다. 이러한 기판 처리 장치에서, 특허문헌 1의 세정용 기판을 이용하여 세정용 기판의 하면보다 높은 위치를 세정하기 위해서는, 웨이퍼의 상면에 세정액을 공급하는 전용의 세정액 노즐을 설치하는 것이 고려되지만, 이것은 장치 비용의 증대로 이어진다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2000-315671호 공보
본 발명은, 기판 유지부의 위쪽으로부터 세정액을 공급하는 수단을 갖지 않은 기판 처리 장치에서도, 기판 유지부에 유지되는 제품 기판의 하면보다 높은 위치에 있는 기판 처리 장치의 구성 부재를 세정하는 방법, 이 방법을 실행하기 위한 세정용 지그 및 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 기판 유지부에 의해 유지된 제품 기판을 액처리할 때에, 상기 제품 기판의 주위에 위치되는 기판 처리 장치의 구성 부재를 세정하는 기판 처리 장치의 세정 방법으로서, 중앙부에 개구를 갖고 있는 원판형의 하측 부재와, 상기 하측 부재에 연결되고 상기 하측 부재와의 사이에 간극을 형성하는 원판형의 상측 부재를 구비하는 제1 세정 지그를 준비하는 것과, 상기 제1 세정 지그의 하측 부재를 상기 기판 유지부에 의해 유지하는 것과, 상기 기판 유지부를 연직축선 둘레로 회전시켜 상기 제1 세정 지그를 회전시키는 것과, 상기 제1 세정 지그의 아래쪽으로부터 회전하는 상기 제1 세정 지그를 향해 세정액을 토출시키고, 이 세정액을 상기 하측 부재의 개구를 통과시켜 상기 상측 부재의 하면에 도달시키는 것을 구비하며, 상기 상측 부재의 하면에 도달한 상기 세정액이, 상기 상측 부재와 상기 하측 부재 사이의 간극을 통해, 상기 세정 부재의 바깥쪽으로 유출되고, 이 유출된 세정액에 의해 상기 기판 처리 장치의 상기 구성 부재가 세정되는 기판 처리 장치의 세정 방법을 제공한다.
또한 본 발명은, 중앙부에 개구를 갖고 있는 원판형의 하측 부재와, 상기 하측 부재에 연결되고 상기 하측 부재와의 사이에 간극을 형성하는 원판형의 상측 부재를 구비한 기판 처리 장치의 세정용 지그를 제공한다.
또한 본 발명은, 기판을 수평으로 유지하는 기판 유지부와, 상기 기판 유지부를 연직축선 둘레로 회전시키는 회전 구동부와, 상기 기판 유지부에 유지된 기판의 하면 중앙부에 처리액을 공급하는 처리액 노즐과, 상기 기판 유지부에 의해 유지 가능한 상기 세정용 지그를 수납하는 세정용 지그 수납부와, 상기 세정용 지그 수납부와 상기 기판 유지부 사이에서 세정용 지그를 반송하는 반송 아암을 구비한 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 하측 부재의 개구를 통과시켜 상측 부재의 하면에 세정액을 충돌시킴으로써, 하측 부재의 상면과 상측 부재의 하면 사이의 간극을 통해 세정액을 세정용 지그의 둘레 가장자리부를 향해 흘려, 적어도 하측 부재의 상면과 동일하거나 그보다 높은 위치로부터 세정액을 바깥쪽을 향해 떨쳐낼 수 있다. 기판 유지부의 위쪽으로부터 세정액을 공급하는 수단을 갖지 않은 기판 처리 장치에서도, 제품 기판의 처리시에 기판 유지부에 유지되는 제품 기판의 하면보다 높은 위치에 있는 기판 처리 장치의 구성 부재를 세정할 수 있다.
도 1은 기판 처리 시스템의 전체 구성을 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 기판 처리 시스템에 포함되는 기판 처리 장치의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 3은 웨이퍼를 액처리하고 있을 때의 웨이퍼 주위의 처리액의 흐름 및 기류를 설명하는 도면이다.
도 4는 세정용 지그를 도시하는 도면으로서, (a)는 평면도이고, (b)는 단면도이다.
도 5는 세정 처리를 설명하는 도면이다.
도 6은 세정용 지그에 공급된 세정액의 흐름을 설명하는 도면이다.
도 7은 세정용 지그의 별도의 실시형태를 설명하는 도면이다.
이하에 첨부 도면을 참조하여 발명의 실시형태에 대해서 설명한다. 우선, 도 1을 이용하여, 기판 처리 시스템의 전체 구성에 대해서 설명한다. 기판 처리 시스템은, 외부로부터 피처리 기판으로서의 반도체 웨이퍼(W)(이하, 간단히 「웨이퍼(W)」라고 칭함)를 수용한 캐리어를 배치하기 위한 배치대(101)와, 캐리어에 수용된 웨이퍼(W)를 취출하기 위한 반송 아암(102)과, 반송 아암(102)에 의해 취출된 웨이퍼(W)를 일시적으로 배치하기 위한 버퍼를 갖는 선반 유닛(103)과, 선반 유닛(103)에 배치된 웨이퍼(W)를 수취하고, 이 웨이퍼(W)를 기판 처리 장치(100) 내에 반송하는 반송 아암(104)을 구비하고 있다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 액처리 시스템에는, 복수대의 기판 처리 장치(100)와, 하나의 보관 선반(106)(보관부)이 마련되어 있다. 보관 선반(106)에는, 후술하는 2종류의 세정용 지그(300, 400)가 보관되어 있다.
다음에, 도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 세정 지그에 의해 세정되는 기판 처리 장치(100)의 구성에 대해서 설명한다. 기판 처리 장치(100)는, 표면에 반도체 디바이스가 형성되는 피처리 기판으로서의 반도체 웨이퍼의 이면 및 측둘레면에 부착되어 있는 SiN 등의 불필요한 막을 플루오르화수소산 용액(이하,「HF 용액」이라고 부름)에 의해 제거하는 액처리를 행하도록 구성되어 있다.
기판 처리 장치(100)는, 하우징(10)과, 이 하우징(10)내에서 웨이퍼(W)를 수평 자세로 유지하는 기판 유지부(20)와, 이 기판 유지부(20)를 연직축선 둘레로 회전시키는 회전 구동 기구(30)를 구비하고 있다.
하우징(10)의 천정부에는, 팬 필터 유닛(FFU)(11)이 부착되어 있고, 이 FFU(11)에 의해 하우징(10)의 내부 공간에, 청정 공기의 다운 플로가 형성된다. 하우징(10)의 하나의 측벽에는, 웨이퍼(W)의 반출입구(12)가 형성되어 있고, 반출입구(12)는 셔터(13)에 의해 개폐할 수 있다. 하우징(10)의 바닥벽에는, 하우징(10) 내의 분위기를 배기하기 위한 배기로(14)가 마련되어 있다.
기판 유지부(20)는, 대략 원판 형상의 베이스판(21)을 갖고 있다. 이 베이스판(21)의 상면은, 기판 유지부(20)에 의해 웨이퍼(W)가 유지되었을 때에 이 웨이퍼(W)의 하면에 대면한다. 이때의 베이스판(21)의 상면과 웨이퍼(W)의 하면 사이의 간격은, 회전에 따라 베이스판(21)과 웨이퍼(W) 사이에 형성되는 기류(웨이퍼 둘레 가장자리부를 향함)에 의해 발생하는 부압에 의해, 웨이퍼(W)가 후술하는 기판 지지편(22B)에 압박되는 힘이 적당한 크기가 되도록, 또한 웨이퍼(W)의 하면 중앙부에 공급된 처리액이 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부에 흐르는 것을 방해하지 않도록 하는 값(예컨대 1 ㎜∼5 ㎜)으로 설정되어 있다. 베이스판(21)의 위쪽에는, 베이스판(21)으로부터 연직 방향으로 간격을 두고, 대략 원환 형상의 링 부재(22)가 마련되어 있다. 베이스판(21)과 링 부재(22)는, 복수의 결합 부재(23)에 의해 상대 이동 불가능하게 결합되어 있다.
링 부재(22)는, 원환 형상의 가이드부(22A)와, 이 가이드부(22A) 하면의 내측 둘레 가장자리부로부터 원환의 중심을 향해 돌출되는 복수(예컨대, 12개)의 기판 지지편(22B)을 갖고 있다. 기판 지지편(22B)의 상면이 웨이퍼(W)의 하면 둘레 가장자리부를 지지함으로써, 웨이퍼(W)는 기판 유지부(20)에 수평 자세로 유지된다. 기판 지지편(22B)은, 원주를 등분한 위치에 마련되어 있다. 도 2에서는, 2개의 기판 지지편(22B)만이 표시되어 있다. 기판 지지편(22B) 상에 웨이퍼(W)가 배치되었을 때에, 가이드부(22A)는 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리를 둘러싸고, 이때, 가이드부(22A)의 내측 둘레 가장자리와 웨이퍼(W)의 외측 둘레 가장자리 사이에 약간의 간극이 형성된다. 가이드부(22A)는, 웨이퍼(W)에 액처리가 실행되고 있을 때에, 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리 근방을 흐르는 유체를 가이드한다.
베이스판(21)의 하면 중앙으로부터, 연직 방향 아래쪽으로 중공 원통 형상의 회전축(31)이 연장되어 있다. 회전축(31)은 베어링부(32)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 회전 구동 기구(30)가 회전축(31)을 회전 구동시킴에 따라, 기판 유지부(20) 및 여기에 유지된 웨이퍼(W)가 연직축선 둘레로 회전한다.
회전축(31) 내에는, 원통 형상의 기판 리프터(40)가 관통 삽입되어 있다. 기판 리프터(40)의 상단부에는, 복수(예컨대, 3개)의 기판 지지핀(41)이 마련되어 있다. 기판 리프터(40)는, 회전축(31)이 회전하여도 회전축(31)과 함께 회전되지 않도록 회전축(31)에 대하여 상대 회전 가능하게, 또한 회전축(31)에 대하여 상대 상하 이동이 가능하게, 회전축(31) 내에 지지되어 있다. 기판 리프터(40)를 승강 기구(42)에 의해 승강시킴으로써, 웨이퍼(W)를 승강할 수 있다.
기판 리프터(40) 내를, 기판 유지부(20)에 유지된 웨이퍼(W)의 하면에 처리액을 공급하기 위한 처리액 공급로(44)와, 기체 공급로(45)가 연직 방향으로 연장되어 있다. 처리액 공급로(44)의 상단 개구부(44a)가, 웨이퍼(W)의 하면을 향해 처리액을 토출하는 처리액 노즐의 토출구가 된다. 또한, 기체 공급로(45)의 상단 개구부(45a)가, 웨이퍼(W)의 하면을 향해 건조 가스를 공급하는 건조 가스 노즐의 토출구가 된다. 처리액 공급로(44)에는, HF 용액 공급 기구(46)와 DIW(순수) 공급 기구(47)가 접속되어 있고, 전환 밸브(48)를 전환함에 따라, 공급로(44)에 HF 용액 및 DIW 중 어느 하나를 공급할 수 있다. 또한, 기체 공급로(45)에는, 건조 가스로서의 질소 가스(N2)의 공급 기구(49)가 접속되어 있다. 전술한 각 처리 유체의 공급 기구(46, 47, 49)는, 이 처리 유체의 공급원과, 개폐 밸브와, 유량 조정 밸브 등의 구성 요소에 의해 구성되어 있다.
기판 처리 장치는 링형의 커버 부재(50)를 더 구비하고 있다. 커버 부재(50)는, 기판 유지부(20)에 의해 유지된 웨이퍼(W)에 근접하여 웨이퍼(W) 상면의 둘레 가장자리부를 덮는 처리 위치(도 2에 도시하는 위치)와, 이 처리 위치로부터 후퇴한 도시하지 않은 후퇴 위치[예컨대, 처리 위치의 바로 위의 위치로서 반출입구(12)보다 높은 위치] 사이에서, 커버 이동 기구(51)에 의해 이동할 수 있다. 처리 위치에 있는 커버 부재(50)의 하면과 웨이퍼(W) 상면의 간격은, 예컨대 1 ㎜∼2 ㎜ 정도로 설정된다.
기판 유지부(20) 및 처리 위치에 있는 커버 부재(50)의 주위를 둘러싸도록 컵체(60)가 마련되어 있다. 이 컵체(60)는, 웨이퍼(W)의 액처리 중에, 웨이퍼(W)로부터 비산한 약액 등의 처리 유체를 받아내어 회수한다. 컵체(60)의 바닥부에는 배출로(61)가 접속되어 있다. 배출로(61)는, 도시하지 않은 미스트 세퍼레이터 및 이젝터 등을 통해 공장 배기계/폐액계에 접속되어 있다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 커버 부재(50)가 처리 위치에 있을 때에는, 커버 부재(50)는 컵체(60)의 천정부에 형성된 상부 개구부 내에 수용되고, 이때, 컵체(60)의 천정부에 형성된 상부 개구부의 내주면과 커버 부재(50)의 외주면 사이에는, 작은 간극이 형성된다.
기판 처리 시스템은, 그 전체의 동작을 통괄 제어하는 컨트롤러(제어부)(200)(도 2에만 도시)를 갖고 있다. 컨트롤러(200)는, 기판 처리 시스템에 포함되는 모든 기능 부품[예컨대, 반송 아암(102, 104) 및 기판 처리 장치(100) 내의 각종 구동 기구, 각종 처리 유체의 공급 제어 기구 등]의 동작을 제어한다. 컨트롤러(200)의 제어는, 하드웨어로서 예컨대 범용 컴퓨터와, 소프트웨어로서 이 컴퓨터를 동작시키기 위한 프로그램(장치 제어 프로그램 및 처리 레시피 등)에 의해 실현할 수 있다. 소프트웨어는, 컴퓨터에 고정적으로 마련된 하드디스크 드라이브 등의 기억 매체에 저장되거나, 또는 CD-ROM, DVD, 플래시 메모리 등의 착탈 가능하게 컴퓨터에 세팅되는 기억 매체에 저장된다. 이러한 기억 매체가, 도 2에서 참조 부호 201로 도시되어 있다. 프로세서(202)는 필요에 따라 도시하지 않은 유저 인터페이스로부터의 지시 등에 기초하여 정해진 처리 레시피를 기억 매체(201)로부터 호출하여 실행시키고, 이에 의해 컨트롤러(200)의 제어 하에서 기판 처리 시스템의 각 기능 부품이 동작하여 정해진 처리가 행해진다.
다음에, 전술한 기판 처리 장치를 이용하여, 표면에 반도체 디바이스가 형성된 웨이퍼(W)의 이면 및 측둘레면에 부착되어 있는 SiN 등의 불필요한 막을 HF 용액에 의해 제거하는 액처리에 대해서 설명한다. 이하에 설명하는 일련의 처리는, 컨트롤러(200)가 기판 처리 시스템의 각 기능 부품의 동작을 제어함으로써 행해진다.
처리 전의 웨이퍼(W)가, 배치대(101)의 캐리어로부터 반송 아암(102)에 의해 취출되어, 선반 유닛(103)에 놓인다. 반송 아암(104)이 선반 유닛(103)으로부터 웨이퍼(W)를 취출하고, 셔터(13)가 개방된 반출입구(12)를 통해 기판 처리 장치의 하우징(10) 내에 진입하여, 상승 위치에 있는 기판 리프터(40)의 기판 지지핀(41) 상에 웨이퍼(W)를 배치한다. 그 후, 기판 리프터(40)가 하강하여, 웨이퍼(W)가 기판 유지부(20)의 기판 지지편(22B) 위에 배치되고, 웨이퍼(W)는 기판 리프터(40)로부터 떨어진다. 그 후, 커버 부재(50)가 후퇴 위치로부터 처리 위치(도 2에 도시하는 위치)까지 이동한다. 이에 의해, 도 2에 도시하는 상태가 된다.
다음에, 회전 구동 기구(30)에 의해 웨이퍼(W)를 회전시키고, 기판 리프터(40)에 마련된 처리액 공급로(44)의 상단 개구부(44a)로부터 HF 용액을 웨이퍼(W)의 하면(디바이스가 형성되어 있지 않은 면)에 공급한다. 원심력에 의해, 둘레 가장자리부를 향해 웨이퍼(W)의 하면을 흐르는 HF 용액에 의해, SiN 등의 불필요한 막이 제거된다.
정해진 시간으로 HF 용액에 의한 약액 처리를 행한 후에, 웨이퍼(W)의 회전을 계속하면서, 상단 개구부(44a)로부터의 HF 용액의 토출을 정지하고, 상단 개구부(44a)로부터 DIW를 웨이퍼(W)의 이면에 공급한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 린스 처리가 행해진다.
정해진 시간으로 DIW에 의한 린스 처리를 행한 후에, 웨이퍼(W)의 회전을 계속하면서, 상단 개구부(44a)로부터의 DIW의 토출을 정지하고, 기체 공급로(45)의 상부 개구부(45a)로부터 질소 가스를 토출한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 스핀 건조 처리가 행해진다. 이상에 의해, 웨이퍼(W)에 대한 일련의 처리가 종료된다.
웨이퍼(W)의 처리가 종료되었다면, 웨이퍼(W)의 회전을 정지한다. 커버 부재(50)를 후퇴 위치까지 상승시키고, 기판 리프터(40)에 의해 웨이퍼(W)를 들어 올리며, 셔터(13)를 개방한다. 비어 있는 반송 아암(104)이, 반출입구(12)를 통해 하우징(10) 내에 진입하고, 웨이퍼(W) 바로 아래에 위치된다. 그 후, 기판 리프터(40)가 하강함에 따라, 웨이퍼(W)가 반송 아암(104)에 전달되고, 그 후, 반송 아암(104)은 하우징(10)으로부터 후퇴한다. 그 후 웨이퍼(W)는, 반입시와는 반대의 루트를 따라서 배치대(101)의 캐리어 내에 복귀된다.
HF 용액에 의해 약액 처리를 행하고 있을 때의 웨이퍼(W) 주변의 기류가 도 3에 도시되어 있다. 웨이퍼의 하면과 베이스판(21) 사이의 공간에는, 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리를 향하는 기류(FL)가 생기고, 이 기류(FL)는 링 부재(22)의 가이드부(22A)의 하면과 베이스판(21) 사이의 공간을 통해 배출로(61)를 향해 흐른다. 웨이퍼(W)의 하면에 공급된 HF 용액(LP)은, 이 기류(FL)와 함께 링 부재(22)의 가이드부(22A)의 하면과 베이스판(21) 사이의 공간을 통해 배출로(61)를 향해 흐른다. 한편, 이 기류(FL)에 의해, 웨이퍼의 하면과 베이스판(21) 사이의 공간은 감압 상태가 되고, 이에 따라 웨이퍼(W)가 기판 지지편(22B)을 향해 압박되어, 웨이퍼(W)가 확실히 기판 유지부(20)에 유지된다. 또한, 컵체(60)의 내부가 배출로(61)를 통해 배기되기 때문에, FFU(11)로부터의 청정 공기의 다운 플로가, 화살표(FN)로 나타내는 바와 같이, 링형의 커버 부재(50)의 대직경의 중앙 개구부 내에 인입된 후, 커버 부재(50)의 하면과 웨이퍼(W) 상면의 간극을 통해 컵체(60) 내에 인입된다. 또한, 컵체(60)의 상부 개구부의 내주면과 커버 부재(50)의 외주면 사이의 간극으로부터도, 화살표(FD)로 나타내는 바와 같이, FFU(11)로부터의 청정 공기의 다운 플로가 컵체(60) 내에 인입된다. 전술한 기류에 의해, 웨이퍼(W)의 하면에 공급된 후에 바깥쪽으로 비산한 처리액(HF 용액) 및 그 미스트가, 웨이퍼(W)의 상면측을 향해 돌아 들어가는 것이 대폭 억제된다.
그러나, 실제로는, 예컨대 원주 방향에 인접하는 기판 지지편(22B)끼리의 사이의 간극을 통해 가이드부(22A)의 내주면에 충돌하고, 커버 부재(50)를 향하는 처리액의 미스트가 존재한다(화살표 S를 참조). 또한, 예컨대 컵체(60)의 내부 공간에는 컵체의 내벽 형상에 기인하여, 또는 어떠한 이유에 의해 컵체(60)의 내압이 높아짐에 따라, 미스트가 웨이퍼(W) 또는 커버 부재(50)를 향해 역류하는 기류를 타고 흐르는 경우가 있다. 따라서, 액처리를 반복하여 실행함에 따라, 웨이퍼(W)의 상면보다 높은 위치에 있는 부재, 즉 컵체(60)의 상부 및 커버 부재(50)의 표면에도 처리액으로부터 유래하는 퇴적물이 생긴다. 퇴적물은 파티클 오염의 원인이 될 수 있기 때문에, 정기적인 세정이 필요하다. 이하에, 이러한 부위를 세정하기 위한 세정 지그에 대해서 설명한다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 세정 지그(300)는, 원판형의 하측 부재(301)와, 하측 부재(301)의 위쪽에 간격을 두고 마련된 원판형의 상측 부재(302)를 갖고 있다. 상측 부재(302)의 직경은 하측 부재(301)의 직경보다 작다. 하측 부재(301)는, 제품 웨이퍼[웨이퍼(W)]를 유지하는 기판 유지부(20)에 의해 유지되는 부분이기 때문에, 웨이퍼(W)와 동일한 형상 및 치수를 갖고 있는 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는, 하측 부재(301)는, 웨이퍼(W)와 동일한 직경을 갖는 원판형의 부재로 이루어진다. 한편, 기판 처리 장치의 기판 유지부가 웨이퍼 측방으로부터 제품 웨이퍼를 클램핑하는 형식의 메커니컬 척인 경우에는, 하측 부재(301)는, 제품 웨이퍼와 동일한 직경을 갖고, 또한 동일한 두께를 갖는 것이 바람직하다. 본 실시형태의 기판 유지부(20)와 같이, 제품 웨이퍼를 아래에서 지지하는 타입의 기판 유지부의 경우에는, 하측 부재(301)의 두께는 제품 웨이퍼와 상이하여도 무방하다. 하측 부재(301)와 상측 부재(302)는, 복수의 연결 부재(303)를 통해 접속되어 있다. 하측 부재(301)의 중앙부에는, 개구(304)가 형성되어 있다. 하측 부재(301) 상면의 둘레 가장자리부에는, 원주 방향으로 간격을 두고 복수(도시예에서는, 8개)의 경사 안내부(305)가 마련되어 있다. 세정 지그(300)는, 도 1에 도시하는 보관 선반(106)에 보관되어 있다. 보관 선반(106)에는, 별도의 세정 지그(400)도 보관되어 있다. 이 세정 지그(400)는, 제품 웨이퍼와 동일한 형상을 갖는 것이며, 상세한 설명은 생략한다.
다음에, 세정 지그(400)와, 도 4에 도시하는 세정 지그(300)를 이용하여, 웨이퍼(W) 근방에 있는 기판 처리 장치(100)의 구성 부재[컵체(30), 커버 부재(50)], 특히 기판 유지부(20)에 유지된 웨이퍼(W) 상면보다 높은 높이 위치에 있는 부분을 세정하는 방법에 대해서 설명한다. 이하에 설명하는 일련의 처리는, 컨트롤러(200)가 기판 처리 시스템의 각 기능 부품의 동작을 제어함으로써 행해진다.
도 1에 도시하는 반송 아암(104)이, 보관 선반(106)으로부터 제품 웨이퍼와 동일한 형상을 갖는 세정 지그(400)를 취출하고, 제품 웨이퍼의 반입시와 동일한 수순으로 기판 처리 장치(100) 내에 반입하여, 기판 유지부(20)에 유지시킨다. 즉, 세정 지그(400)를 도 2에 도시하는 상태로, 기판 유지부(20)에 의해 유지한다. 이 상태에서, 회전 구동 기구(30)에 의해 세정 지그(400)를 회전시키고, 기판 리프터(40)에 마련된 처리액 공급로(44)의 상단 개구부(44a)로부터 DIW를 세정액으로서 세정 지그(400)의 하면에 공급한다. 그렇게 하면, 도 5의 (a)에 도시하는 바와 같이, 세정 지그(400)의 하면에 공급된 DIW는 원심력에 의해 세정 지그(400)의 바깥쪽으로 비산하여, 링 부재(22)의 가이드부(22A), 기판 지지편(22B), 결합 부재(23), 베이스판(21)에 충돌하고, 이들 부재의 표면에 부착된 퇴적물을 씻어낸다. 한편, 이때도, 컵체(60)의 내부가 배출로(61)를 통해 배기된다. 세정 중에, 기판 유지부(20)의 회전 속도를 변화시키는 것에 의해, 또는 상단 개구부(44a)로부터의 DIW 토출 유량을 변화시키는 것에 의해, DIW의 비산 상황이 변화되어, 상기 부재의 여러 부위를 빠짐없이 세정할 수 있다. 세정 지그(400)를 이용한 세정에서는, 주로 세정 지그(400)의 하면보다 낮은 높이 위치에 있는 부재의 표면이 세정된다.
세정 지그(400)를 이용한 세정을 정해진 시간으로 계속한 후, 세정 지그(400)의 회전을 계속하면서, 상단 개구부(44a)로부터의 DIW의 토출을 정지하고, 기체 공급로(45)의 상부 개구부(45a)로부터 질소 가스를 토출한다. 이에 의해, 세정 지그(400)의 스핀 건조가 행해진다. 한편, 상부 개구부(45a)로부터 질소 가스를 토출하지 않고, 떨쳐내는 것에 의해서만 세정 지그(400)를 건조하여도 좋다.
세정 지그(400)가 건조되었다면, 반송 아암(104)에 의해, 제품 웨이퍼(W)의 반출시와 동일한 수순으로, 세정 지그(400)를 기판 처리 장치(100)로부터 반출하여, 보관 선반(106)에 복귀시킨다. 이어서, 반송 아암(104)은, 도 4에 도시하는 세정 지그(300)를 보관 선반(106)으로부터 취출하고, 제품 웨이퍼(W)의 반입시와 동일한 수순으로 기판 처리 장치(100) 내에 반입하여, 기판 유지부(20)에 유지시킨다.
기판 유지부(20)에 유지된 세정 지그(300)를 회전시키고, 기판 리프터(40)에 마련된 처리액 공급로(44)의 상단 개구부(44a)로부터 DIW를 세정 지그(300)의 중앙부를 향해 공급한다. 그렇게 하면, 도 5의 (b)에 도시하는 바와 같이, 상단 개구부(44a)로부터 토출된 DIW는, 하측 부재(301)의 개구(304)를 통해, 상측 부재(302)의 하면 중앙부에 충돌하고, 하측 부재(301)의 상면과 상측 부재(302)의 하면 사이의 간극을 통해 둘레 가장자리부를 향해 흘러 확산하여, 세정 지그(300)로부터 떨쳐져 바깥쪽으로 비산한다. 세정 지그(300)로부터 비산한 DIW에 의해, 세정 지그(400)에 의해 세정된 부재보다 높은 위치에 있는 부재의 표면, 구체적으로, 예컨대 커버 부재(50)의 하면(52) 및 외주면, 가이드부(22A)의 상면 등이 주로 세정된다[도 5의 (b)의 좌측의 짧은 화살표를 참조]. 한편, 이때도, 컵체(60)의 내부가 배출로(61)를 통해 배기된다.
세정 지그(300)를 이용한 세정을 정해진 시간 계속한 후, 세정 지그(300)의 회전을 계속하면서, 상단 개구부(44a)로부터의 DIW의 토출을 정지하고, 기체 공급로(45)의 상부 개구부(45a)로부터 질소 가스를 토출한다. 이에 의해, 세정 지그(300)의 스핀 건조를 행한다. 이때, 세정 지그의 회전에 의해 선회류가 발생하고, 이에 의해 회전되지 않는 커버 부재(50)도 건조할 수 있다. 한편, 상부 개구부(45a)로부터 질소 가스를 토출하지 않고, 떨쳐내는 것에 의해서만 세정 지그(300)를 건조하여도 좋다.
세정 지그(300)가 건조되었다면, 반송 아암(104)에 의해, 제품 웨이퍼(W)의 반출시와 동일한 수순으로, 세정 지그(300)를 기판 처리 장치(100)로부터 반출하여, 보관 선반(106)에 복귀시킨다. 이상에 의해, 기판 처리 장치(100)의 세정이 종료된다.
세정 지그(300)에 의한 세정 중에 있어서, 세정 지그(300)의 회전 속도가 높으면, 상측 부재(302)의 하면 중앙부에 공급된 DIW의 대부분은 상측 부재(302)의 하면의 둘레 가장자리까지 도달하고, 거기에서 대략 수평으로 바깥쪽으로 튀어 나간다[도 6의 (a) 참조]. 한편, 세정 지그(300)의 회전 속도가 낮으면, 상측 부재(302)의 하면 중앙부에 공급된 DIW의 대부분은 상측 부재(302)의 하면의 둘레 가장자리부까지 도달하기 전에 하측 부재(301)의 상면에 낙하되고, 하측 부재(301) 상면의 둘레 가장자리부를 향해 흘러간다[도 6의 (b) 참조]. 하측 부재(301)의 상면을 흐르는 DIW 중, 경사 안내부(305) 상에 유입된 DIW는, 경사 안내부(305)로부터 위쪽으로 비스듬하게 바깥쪽으로 튀어 나간다[도 6의 (b)의 좌측을 참조]. 경사 안내부(305) 상에 유입되지 않은 DIW는, 하측 부재(301) 상면의 둘레 가장자리로부터 대략 수평으로 바깥쪽으로 튀어 나간다[도 6의 (b)의 우측을 참조]. 따라서, 세정 지그(300)의 회전 속도를 변화시킴으로써, 세정 지그(300)로부터 튀어 나가는 DIW의 궤적을 변화시킬 수 있다. 또한, 세정을 행하고 있는 도중에 세정 지그(300)의 회전 속도를 변화시킴으로써, 상측 부재(302)의 하면에 도달한 후에, 상측 부재(302)의 하면을 따라 흘러 상기 하면의 둘레 가장자리부로부터 떨쳐지는 세정액과, 상측 부재(302)의 하면으로부터 하측 부재(301)의 상면에 낙하한 후, 하측 부재(301)의 상면의 둘레 가장자리부로부터 떨쳐지는 세정액의 비율을 변경할 수 있다. 또한, 상단 개구부(44a)로부터의 DIW의 토출 유량[수세(水勢)]을 변화시키는 것에 의해서도, 세정 지그(300)로부터 튀어 나가는 DIW의 궤적을 변화시킬 수 있다. 따라서, 세정 지그(300)의 회전 속도와 상단 개구부(44a)로부터의 DIW의 토출 유량의 조합을 변화시킴에 따라, DIW의 궤적을 다양하게 변화시킬 수 있다. 또한, 세정을 행하고 있는 도중에 세정액의 토출 유량을 변경하고, 세정 지그(300)의 회전 속도를 변화시킴으로써, 상측 부재(302)의 하면에 도달한 후에, 상측 부재(302)의 하면을 따라 흘러 상기 하면의 둘레 가장자리부로부터 떨쳐지는 세정액과, 상측 부재(302)의 하면으로부터 상기 하측 부재(301)의 상면에 낙하한 후, 하측 부재(301)의 상면의 둘레 가장자리부로부터 떨쳐지는 세정액의 비율을 변경할 수 있다. 한편, DIW의 토출 유량을 매우 크게 하면, DIW는 하측 부재(301)와 상측 부재(302) 사이의 간극을 실질적으로 가득 채운 상태로 바깥쪽을 향해 흐른다[도 6의 (c)를 참조].
또한, 적어도 하나의 경사 안내부(305)의 형상 또는 설치 위치를 다른 경사 안내부(305)의 형상과 상이하게 하면, 이들 경사 안내부(305)로부터 튀어 나가는 DIW의 궤적을 서로 상이하게 할 수 있다. 구체적으로는, 예컨대 세정 지그(300)의 중심으로부터 경사 안내부(305)의 외연까지의 거리(R), 경사 안내부(305)의 상면(305a)의 수평면에 대한 경사 각도(θ) 등[도 4의 (b)를 참조]을 변경할 수 있다.
커버 부재(50)와 같이 이동 가능한(특히, 상하 방향으로 이동 가능한) 세정 대상물을 세정하는 경우에는, 이 세정 대상물을 이동시키면서 세정을 행함으로써, 이 세정 대상물의 여러 부위를 세정하는 것이 가능해진다. 이 경우, 예컨대 경사 안내부(305)의 설치 위치를 도 5의 (b)에 도시한 위치보다 반경 방향 내측으로 옮겨도 좋다. 그렇게 하면, 커버 부재(50)의 내측 경사면(53)을 세정할 수 있고, 또한 커버 부재(50)를 약간 상승시킴으로써, 커버 부재(50)의 하면(52)을 세정할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 세정 지그(300)를 이용함으로써, 기판 유지부(20)의 위쪽에 전용의 세정액 공급 수단을 마련하지 않고, 기판 유지부(20)에 유지되는 제품 웨이퍼[웨이퍼(W)]의 상면보다 위쪽에 위치되는 부재를 세정할 수 있다. 이에 의해, 제품 웨이퍼의 상면에 대한 처리액(예컨대, 세정액으로서 이용 가능한 린스액)의 공급 수단을 갖지 않은 기판 처리 장치의 장치 비용을 저감할 수 있다. 즉, 상기 실시형태에 따른 세정 지그(300)를 이용함으로써, 제품 웨이퍼[웨이퍼(W)]에 대한 린스 처리를 행할 때에 웨이퍼(W)의 하면 중심으로 DIW를 토출하는 린스액 노즐로서의 상단 개구부(44a)를, 기판 처리 장치의 부재를 세정하기 위한 세정액을 토출하기 위한 수단으로서 유용(流用)함으로써, 기판 처리 장치의 장치 비용을 저감할 수 있다.
상기한 실시형태에서는, 하나의 반송 아암(104)을 갖는 기판 반송기를 이용하여 제품 웨이퍼(W) 및 세정 지그(300, 400)를 기판 처리 장치(100)에 반출입하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 상하 2개의 반송 아암을 갖는 기판 반송기를 이용하여, 처리 완료 웨이퍼(W)와 미처리 웨이퍼의 교체 및 세정 지그(300, 400)를 교체하여도 좋다. 한편, 세정 지그(300)는 제품 웨이퍼보다 반드시 높이가 높아지지만, 하단의 반송 아암에 세정 지그(300)를 배치하여도 상단의 반송 아암에 간섭하지 않도록 세정 지그(300)를 설계하거나, 또는 세정 지그(300)가 항상 상단의 반송 아암에 의해 취급되도록 반출입의 수순을 설정하는 것이 바람직하다.
상기한 실시형태에서는, 2종류의 세정 지그(300, 400)를 이용하여 기판 처리 장치를 세정했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 개구(304)의 직경(φa)을, 상단 개구부(44a)로부터 토출되는 DIW의 액체 기둥의 직경(φb)[이것은, 상단 개구부(44a)의 개구 직경과 대략 같다]보다 작게 함으로써, DIW의 액체 기둥의 중앙부가 개구(304)를 통해 상측 부재(302)의 하면에 충돌하도록 하는 한편, DIW의 액체 기둥의 둘레 가장자리부가 하측 부재(301)의 하면에 충돌하도록 하여도 좋다. 이렇게 하면, 세정 지그(400)를 이용하지 않고, 넓은 높이 범위를 세정할 수 있다. 한편, 이 경우, 도 7에 도시하는 바와 같이, 상단 개구부(44a)로부터, DIW뿐만 아니라 세정 지그(300)를 건조시키기 위한 건조용 가스(질소 가스)도 토출할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 이 경우에는 특히, 개구(304)의 중심[세정 지그(300)의 회전 중심이기도 함]과 상단 개구부(44a)의 중심이 일치하고 있는 것이 바람직하다.
상기한 실시형태에서, 기판 유지부(20)는, 기판 지지편(22B)에 의해 웨이퍼(W) 하면의 둘레 가장자리부를 아래쪽에서 지지하는 형식인 것이었지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 기판 유지부는, 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부를 이동 가능한 파지 갈고리(clamping claw)로 파지하는, 소위 메커니컬 척이어도 좋다. 또한, 상기한 세정 지그를 이용하여 커버 부재를 갖지 않은 기판 처리 장치의 컵만을 세정하여도 좋다. 또한, 기판 처리 장치는, 기판 유지부가 디바이스 형성면을 아래쪽으로 하여 웨이퍼(W)를 유지하고, 이 디바이스 형성면에 대하여 처리액을 공급하도록 구성된 것이어도 좋다. 요컨대, 기판 유지부에 제품 웨이퍼가 유지되었을 때에, 이 제품 웨이퍼의 하면 중앙부에 세정액을 공급할 수 있는 세정액 공급 수단을 갖고 있는 한에서, 세정 대상인 기판 처리 장치의 구성은 임의이다. 이러한 세정액 공급 수단을 기판 처리 장치가 갖고 있으면, 기판 유지부에 의해 세정용 지그의 하측 부재를 유지시키고, 하측 부재에 형성된 개구를 통해 상측 부재의 하면에 세정액을 공급하여, 이것을 비산시킴으로써, 높은 위치를 세정할 수 있다.
상기한 실시형태에서는, 제품 웨이퍼의 린스 처리에 이용하는 DIW를, 기판 처리 장치의 세정을 위해 이용했지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 제품 웨이퍼의 액처리에 이용하는 처리액(예컨대, 약액)이 기판 처리 장치의 세정을 위해 이용 가능하면, 그와 같은 처리액도 기판 처리 장치의 세정을 위해 이용하여도 좋다.
W : 기판(반도체 웨이퍼) 20 : 기판 유지부
300 : (제1) 세정 지그 301 : 하측 부재
302 : 상측 부재 304 : 개구
400 : (제2) 세정 지그

Claims (9)

  1. 기판 유지부에 의해 유지된 제품 기판을 액처리할 때에, 상기 제품 기판 주위에 위치되는 기판 처리 장치의 구성 부재를 세정하는 기판 처리 장치의 세정 방법으로서,
    중앙부에 개구를 갖는 원판형의 하측 부재와, 상기 하측 부재에 연결되고 상기 하측 부재와의 사이에 간극을 형성하는 원판형의 상측 부재를 구비하는 제1 세정 지그를 준비하는 단계와,
    상기 제1 세정 지그의 하측 부재를 상기 기판 유지부에 의해 유지하는 것과,
    상기 기판 유지부를 연직축선 둘레로 회전시켜 상기 제1 세정 지그를 회전시키는 단계, 그리고
    상기 제1 세정 지그의 아래쪽으로부터 회전하는 상기 제1 세정 지그를 향해 세정액을 토출시키며, 상기 세정액을 상기 하측 부재의 개구를 통과시켜 상기 상측 부재의 하면에 도달시키는 단계
    를 포함하고, 상기 상측 부재의 하면에 도달한 상기 세정액은, 상기 상측 부재와 상기 하측 부재 사이의 간극을 통해, 상기 제1 세정 지그의 바깥쪽으로 유출되며, 이 유출된 세정액에 의해 상기 기판 처리 장치의 상기 구성 부재가 세정되는 것인 기판 처리 장치의 세정 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 세정 지그의 하측 부재는, 상기 기판 처리 장치에 의해 처리되는 제품 기판과 동일한 직경을 갖는 원판형 부재이며, 상기 상측 부재는, 상기 하측 부재보다 작은 직경을 갖는 원판형 부재인 것인 기판 처리 장치의 세정 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하측 부재 상면의 둘레 가장자리부에 경사 안내부가 마련되고, 상기 하측 부재의 상면 상에서 둘레 가장자리부를 향해 흐르는 상기 세정액은, 상기 경사 안내부에 의해 위쪽으로 비스듬하게 방향을 바꿔 상기 하측 부재로부터 튀어 나가는 것인 기판 처리 장치의 세정 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 세정을 행하고 있는 도중에, 상기 세정액의 토출 유량 및 상기 제1 세정 지그의 회전 속도 중 적어도 어느 하나를 변경하는 것을 더 포함하는 것인 기판 처리 장치의 세정 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 세정을 행하고 있는 도중에, 상기 제1 세정 지그의 회전 속도를 변경하는 것에 의해, 상기 상측 부재의 하면에 도달한 후에, 상기 상측 부재의 하면을 따라 흘러 상기 하면의 둘레 가장자리부로부터 떨쳐지는 세정액과, 상기 상측 부재의 하면으로부터 상기 하측 부재의 상면에 낙하한 후, 상기 상면의 둘레 가장자리부로부터 떨쳐지는 세정액의 비율을 변경하는 것인 기판 처리 장치의 세정 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 세정을 행하고 있는 도중에, 상기 세정액의 토출 유량을 변경하고, 상기 제1 세정 지그의 회전 속도를 변경하는 것에 의해, 상기 상측 부재의 하면에 도달한 후에, 상기 상측 부재의 하면을 따라 흘러 상기 하면의 둘레 가장자리부로부터 떨쳐지는 세정액과, 상기 상측 부재의 하면으로부터 상기 하측 부재의 상면에 낙하한 후, 상기 상면의 둘레 가장자리부로부터 떨쳐지는 세정액의 비율을 변경하는 것인 기판 처리 장치의 세정 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세정액은, 상기 기판 처리 장치에 의해 제품 기판을 처리할 때에 상기 기판 유지부에 의해 유지된 상기 제품 기판의 아래쪽으로부터 상기 제품 기판의 하면 중앙부를 향해 처리액을 공급하는 처리액 노즐로부터, 상기 제1 세정 지그를 향해 토출되는 것인 기판 처리 장치의 세정 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하측 부재의 상기 개구의 직경은, 상기 제1 세정 지그를 향해 토출된 세정액의 액체 기둥의 직경보다 작고, 이에 의해, 상기 제1 세정 지그를 향해 토출된 세정액의 일부는 상기 개구를 통과하여 상기 상측 부재의 하면에 도달한 후, 상기 상측 부재와 상기 하측 부재 사이의 간극을 통해 바깥쪽으로 흐르고, 상기 제1 세정 지그를 향해 토출된 세정액의 다른 일부는 상기 하측 부재의 하면에 도달한 후, 상기 하측 부재의 하면을 따라 바깥쪽으로 흐르는 것인 기판 처리 장치의 세정 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기판 처리 장치에 의해 처리되는 제품 기판에 상당하는 직경을 갖는 원판형의 부재로 이루어지는 제2 세정 지그를 준비하는 단계와,
    상기 제2 세정 지그를 상기 기판 유지부에 의해 유지시키는 단계와,
    상기 기판 유지부를 연직축선 둘레로 회전시켜 상기 제2 세정 지그를 회전시키는 단계, 그리고
    상기 제2 세정 지그의 아래쪽으로부터 회전하는 상기 제2 세정 지그의 하면을 향해 세정액을 토출시키고, 상기 제2 세정 지그의 하면을 따라 상기 세정액을 바깥쪽을 향해 흘리며, 상기 제2 세정 지그의 하면으로부터 떨쳐지는 세정액에 의해, 상기 제1 세정 지그로 세정되는 부위보다 낮은 부위를 세정하는 단계
    를 더 포함하는 것인 기판 처리 장치의 세정 방법.
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